JP3066178B2 - 電気化学測定用電極およびその製作方法 - Google Patents

電気化学測定用電極およびその製作方法

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JP3066178B2 JP4079241A JP7924192A JP3066178B2 JP 3066178 B2 JP3066178 B2 JP 3066178B2 JP 4079241 A JP4079241 A JP 4079241A JP 7924192 A JP7924192 A JP 7924192A JP 3066178 B2 JP3066178 B2 JP 3066178B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気化学測定用電極およ
びその製作方法に係り、主としてボルタンメトリーやア
ンペロメトリー等に用いられる微小な電極およびその製
作方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】被検液の電気化学的特性を知るために用
いられる固体電極は、従来、例えば図6に示すように、
白金線や金線あるいはウールストン線等の金属線材ある
いはカーボンファイバー等よりなる径小の固体電極線1
をガラス管2の先端2aに挿入してその先端2aをガス
バーナーで加熱封止することによりその内部に固体電極
線1を封入し、その先端2aの内部からガラス管2内に
突出した固体電極線1の内端部に水銀滴や導電性接着剤
あるいははんだ等の接合手段3を用いてそのガラス管2
内に挿入したリード線4を電気的に接続させるようにし
て製作されていた。なお、ガラス管2の加熱封止された
先端部の余分な部分はその部分に封入された固体電極線
1とともにカッターで切り落とした後サンドペーパー等
で研磨して実線で示すように偏平な端面形状を形成する
ようにしていた。図中、符号11はリード線4を貫通させ
た絶縁性のキャップ部材である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな電極構造では、水銀滴や導電性接着剤あるいははん
だ等を接合手段3として用いた場合、その接合手段3自
体の電気抵抗が大きいため、接合部5の電気抵抗値が大
きくなりがちであり、かつその接合手段3が空気に触れ
るので酸化や劣化によっても電気抵抗値が増大すること
が多かった。また、固体電極線が径小である場合には上
記接合手段による接合作業は益々容易ではなかった。前
述のように電極内部の電気抵抗が増大すると、電極の電
流応答速度を低下させる原因となるため、特に高速応答
の電気化学測定を実施する上で大きな障害となってい
た。さらに、かかる電極内部の電気抵抗は深刻な電気ノ
イズの原因でもあり、微小電流の測定を実施する上で大
きな障害となっていた。
【0004】さらにまた、固体電極線1の径が小さくな
ればなるほど、ガスバーナーによるガラス管2への封入
作業は職人芸的手腕をもってしても容易ではなく、固体
電極線1の断線や偏りあるいは絶縁体であるガラス(先
端2a)との間にすき間を生じる等の不具合がしばしば
発生した。とりわけ、固体電極線1とガラス(先端2
a)との間のすき間は電流応答を歪ます原因となるた
め、その封入法の改善が望まれていた。
【0005】本発明はこのような実情を考慮してなさ
れ、固体電極線とリード線との接合部における導通状態
が安定して酸化や劣化が防止され、かつその固体電極線
とガラスとの間にすき間が発生せず応答歪のない電気化
学測定用電極およびその容易で再現性がよく信頼性の高
い製作方法を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するための手段を以下のように構成している。すなわ
ち、第1の発明では、一端を接合手段によって固体電極
線に接合されたリード線がガラス管内に挿入されてその
他端が前記ガラス管の基端から導出される一方、前記固
体電極線が前記リード線との接合部とともに前記ガラス
管の封止された先端内に密に封入されていることを特徴
としている。
【0007】第2の発明では、一端をスポット溶接によ
って固体電極線に接合されたリード線がガラス管内に挿
入されてその他端が前記ガラス管の基端から導出される
一方、前記固体電極線が前記ガラス管の封止された先端
内に密に封入されていることを特徴としている。
【0008】第3の発明では、第2の発明における固体
電極線が、表面に銅を被着させたカーボンファイバーで
あることを特徴としている。
【0009】第4の発明では、リード線の一端に固体電
極線を接合手段によって接合し、そのリード線と固体電
極線をガラス管内に挿入して前記リード線の他端をその
ガラス管の基端から導出させる一方、前記リード線に接
合された固体電極線を前記ガラス管の封止された先端に
臨ませてそのガラス管を真空引きしつつその先端を炎を
用いない加熱手段で加熱し、前記固体電極線を前記リー
ド線との接合部とともにそのガラス管の先端内に鋳ぐる
むように封入することを特徴としている。
【0010】
【作用】第1の発明では、予め接合手段によりリード線
と接合一体化された固体電極線が、そのリード線との接
合部とともにガラス管の封止された先端内に密に封入さ
れているので、その接合部の導通状態が安定し、かつそ
の接合部が空気に触れることがなく酸化や劣化を免れる
とともに、接合部やリード線のガラス管に対するセッテ
ィングが安定化する。
【0011】第2の発明では、スポット溶接で一体化さ
れた固体電極線とリード線との接合部は電気抵抗が小さ
くかつ接合強度が大で導通接続状態が安定する。しかも
接合作業が容易である。
【0012】第3の発明では、例えば電解法によりカー
ボンファイバーに銅を被着させることができ、これをス
ポット溶接によってその銅を介してリード線と作業性よ
く接合することができ、用途に応じた広い適用範囲を得
ることができる。
【0013】第4の発明では、ガラス管の封止された先
端には、リード線と接合一体化された固体電極線を臨ま
せてそのガラス管を真空引きしつつその先端を炎を用い
ない加熱手段によって加熱することにより、固体電極線
をその接合部とともにガラス管の先端内に鋳ぐるむよう
に密に封入することができる。その固体電極線の径がた
とえ微小であっても炎を用いない加熱を行うため固体電
極線の封入作業が容易確実なものとなる。
【0014】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明
する。図1は本発明の電気化学測定用電極の一実施例を
示し、符号1は白金線や金線等の金属線材よりなる径小
の固体電極線で、その一端がリード線4の一端と接合手
段として採用したスポット溶接によって接合され、その
固体電極線1がリード線4との接合部5とともに加熱封
止されたガラス管2の先端2a内に鋳ぐるまれるように
密に封入されている。
【0015】かかる構成の電気化学測定用電極は、以下
のような製作方法により容易にかつ再現性よく得ること
ができる。すなわち、まず、図2に示すように、木材よ
りなる台板7に穿設形成した溝7aに炭素棒8を配置
し、その炭素棒8に主として金線等よりなるリード線4
を略直角に対応させるとともに、その炭素棒8の一端に
電源を接続する一方、固体電極線1をその炭素棒8の先
端に対して垂直に対応させるように配置し、先端を尖頭
状に形成した炭素棒9の基端にもう一方の電源を接続
し、両炭素棒8,9間に2〜5Vの電圧を印加して他方
の炭素棒9の先端をリード線4の−端に接近させてスパ
ークを発生させ、これにより、リード線4の−端に固体
電極線1の一端をスポット溶接で接合する。このように
して得られた接合部5では、固体電極線1を構成する白
金とリード線4を構成する金とが溶融し合い安定な電気
的接続状態が形成される。なお、固体電極線1の端部を
リード線4の端部と少しラップさせて同軸状に継ぎ合わ
せるように配置し、そのラップ部分にスパークを発生さ
せ接合させてもよい。
【0016】そして、その溶接後に、固体電極線1を矢
印A方向に転回させ、リード線4の軸心方向に沿わせる
ように真直ぐに延ばす。しかる後、その固体電極線1を
リード線4とともに、先端2aをガスバーナーによって
予め加熱封止させたガラス管2(図3参照)内に挿入し
てその固体電極線1の先端をガラス管2の先端2a内に
臨ませ、その先端2aを加熱手段10(図4参照)内に導
入する。
【0017】加熱手段10はセラミックチューブ11の外周
にニクロム線12を巻装した電気炉で、そのセラミックチ
ューブ11内に挿入したガラス管2を真空引きしつつニク
ロム線12に通電するとその先端2aが加熱封止され固体
電極線1をリード線4との接合部5とともにその先端2
a内に安定に密封状態に封入することができる。ちなみ
に、このように接合部5を加熱封止をする場合には、従
来のようなはんだや接着剤等の接合手段は高温(略65
0℃)では溶融するため採用できない。
【0018】この加熱手段10による固体電極線1の加熱
封入作業は、ガラス管2の真空引き下で、しかも予め固
体電極線1をリード線4と一体化させて安定にセッティ
ングした状態でおこなうことができるため、きわめて信
頼性よくかつ容易におこなうことができる。つまり、こ
の封入作業工程における加工精度を左右する要因は電気
炉10による加熱量のみであり温度管理がきわめて容易で
あることから、熟練を要することなく作業性が良好で、
かつきわめて再現性がよく品質管理上大変有利となるの
である。かかる加熱封入によってガラス管2の先端2a
に一体化された固体電極線1の余分な部分はガラスとと
もにカッターで切断され、これをサンドペーパー等で研
磨し、図1に示すように、先端2aの端面は偏平状に形
成される。一方、ガラス管2の基端2bには、リード線
4を貫通させた絶縁材よりなるキャップ部材11が嵌着さ
れ、そのリード線4の基部を外部に導出させている。
【0019】以上のように形成された電気化学測定用電
極は、まず、固体電極線1がスポット溶接によってリー
ド線4と確実に接合されているため導通状態が安定し、
電流応答速度が低下することがない。また、電気ノイズ
の増大を防ぐことができる。そして、固体電極線1が、
リード線4との接合部5とともにガラス管2の加熱封止
された先端2a内にすき間なく密封状態に封入されてい
ることから、従来発生しやすかった電流応答の歪をも一
掃することができる。さらに、その接合部5が外部にさ
らされることがないので、酸化等による劣化がきわめて
少なく耐久性が格段に良好なものとなる。従って、特に
微小電流の観測や高速応答の電気化学測定に好適であ
る。
【0020】なお、固体電極線1として使用する金属線
材は、上述の白金線や金線の他にウールストン線や銅線
その他の金属線材一般をも広く採用することができる。
【0021】また、固体電極線1としてカーボンファイ
バーを用いてもよく、その場合には、図5に示すよう
に、まず、カーボンファイバー21を銅線22とともに硫酸
銅溶液23内に浸漬させ、銅線22に+電極を、カーボンフ
ァイバー21に−電極を接続して、そのカーボンファイバ
ー21の先端にCuを被着させる。次いで、図2に示すよ
うに、これを白金線または金線等よりなるリード線4と
スポット溶接することにより接合すればよい。この場
合、先端にCuを付着させたカーボンファイバー21の端
部をリード線4の端部と少しラップさせて同軸状に継ぎ
合わせるように配置し、そのラップ部分にスパークを発
生させて銅を金または銅で溶かし込むようにして接合さ
せればよい。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、第1の発明によれ
ば、一端を接合手段によって固体電極線に接合されたリ
ード線がガラス管内に挿入されてそのリード線の他端が
前記ガラス管の基端から導出される一方、前記固体電極
線を前記リード線との接合部とともに前記ガラス管の封
止された先端内に密に封入させているので、固体電極線
とリード線との接合部の導通状態が安定して応答性が向
上し、かつその接合部が外部にさらされることがなく酸
化や劣化を免れ耐久性が向上する。また、リード線と固
体電極線の接合部がガラス管の先端内に封入されている
ので、その接合部やリード線のガラス管に対するセッテ
ィングが安定化する。さらに固体電極線とガラスとの間
にすき間のない密封状態が形成され応答歪を極減するこ
とができる。
【0023】第2の発明によれば、スポット溶接によ
り、固体電極線とリード線とを電気抵抗が少なく確実に
接合することができ安定した導通接続状態を容易に得ら
れ、信頼性の高い電気化学測定用電極を安価に得ること
ができる。
【0024】さらに、第3の発明によれば、固体電極線
にカーボンファイバーを用いることにより用途に応じた
広い適用範囲が得られる。
【0025】また、第4の発明によれば、リード線の一
端に固体電極線を接合手段によって接合し、そのリード
線と固体電極線をガラス管内に挿入して前記リード線の
他端をそのガラス管の基端から導出させる一方、前記リ
ード線に接合された固体電極線を前記ガラス管の封止さ
れた先端に臨ませてそのガラス管を真空引きしつつその
先端を炎を用いない加熱手段で加熱し、前記固体電極線
を前記リード線との接合部とともにそのガラス管の先端
内に鋳ぐるむように封入するので、固体電極線をリード
線との接合部とともに、ガラス管の先端内に密に封入す
ることができる。その固体電極線の径がたとえ微小であ
っても、炎を用いない加熱を行うため、固体電極線の封
入作業が容易確実なものとなり、再現性がよく信頼性の
高いものとなる。
【0026】なお、本発明の電気化学測定用電極および
その製作方法はボルタンメトリーやアンペロメトリーの
他ポテンショメトリーなどあらゆる用途に広く適用でき
ることはいうまでもない。また、接合手段はスポット溶
接に限られることなく、その他の溶接や融接あるいは圧
接等であってもよく、さらに加熱手段は電気炉に限られ
ることなく、その他の炎の出ない加熱手段を広く採用す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における電気化学測定用電極
の断面図である。
【図2】同スポット溶接を説明するための説明図であ
る。
【図3】同先端を加熱封止したガラス管内にリード線と
一体の固体電極線を導入したセッティング状態を示す断
面図である。
【図4】同加熱手段の斜視図である。
【図5】同異なる実施例におけるカーボンファイバーに
Cuを被着させる電解工程を示す説明図である。
【図6】従来の電気化学測定用電極の断面図である。
【符号の説明】
1…固体電極線、2…ガラス管、2a…先端、2b…基
端、4…リード線、5…接合部、10…加熱手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−108955(JP,A) 特開 昭62−115355(JP,A) 実開 昭60−106609(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 27/30 JICSTファイル(JOIS)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一端を接合手段によって固体電極線に接
    合されたリード線がガラス管内に挿入されてその他端が
    前記ガラス管の基端から導出される一方、前記固体電極
    線が前記リード線との接合部とともに前記ガラス管の封
    止された先端内に密に封入されていることを特徴とする
    電気化学測定用電極。
  2. 【請求項2】 一端をスポット溶接によって固体電極線
    に接合されたリード線がガラス管内に挿入されてその他
    端が前記ガラス管の基端から導出される一方、前記固体
    電極線が前記ガラス管の封止された先端内に密に封入さ
    れていることを特徴とする電気化学測定用電極。
  3. 【請求項3】 前記固体電極線が、表面に銅を被着させ
    たカーボンファイバーであることを特徴とする請求項2
    に記載の電気化学測定用電極。
  4. 【請求項4】 リード線の一端に固体電極線を接合手段
    によって接合し、そのリード線と固体電極線をガラス管
    内に挿入して前記リード線の他端をそのガラス管の基端
    から導出させる一方、前記リード線に接合された固体電
    極線を前記ガラス管の封止された先端に臨ませてそのガ
    ラス管を真空引きしつつその先端を炎を用いない加熱手
    段で加熱し、前記固体電極線を前記リード線との接合部
    とともにそのガラス管の先端内に鋳ぐるむように密に封
    入することを特徴とする電気化学測定用電極の製作方
    法。
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JP4819769B2 (ja) * 2007-09-06 2011-11-24 東亜ディーケーケー株式会社 酸化還元電位測定用指示電極及び酸化還元電位測定用複合電極
JP2014002015A (ja) * 2012-06-18 2014-01-09 Asahi Glass Co Ltd 微小金属電極およびその製造方法

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