JP4628148B2 - 酸素検出用電気化学式ガスセンサー - Google Patents
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Description
本発明は、気体透過性膜に触媒電極を形成し、酸化還元電流により酸素の濃度を検出する電気化学式ガスセンサー、より詳細には正極構成部材に関する。
ガルバニ電池式酸素センサでは、センサの姿勢にかかわりなく作用極と対極の反応を円滑に行わせるために、特許文献１に見られるように電解液保持材が作用極、及び対極開口部に接して設け、この作用極を多孔質膜と触媒電極と、リード線が外周側に接続され、触媒電極に接触する集電体との積層構造として構成することが提案されている。
また特許文献２には、導電性と通気性を有する膜体の一方の面、つまり電解液に接する面に触媒物質と撥水性物質の混合体を塗布して電極体を構成し、膜体を集電体としてりようして膜体の他方の面から信号を取り出すようにした電気化学式ガスセンサーが記載されている。
また特許文献２には、導電性と通気性を有する膜体の一方の面、つまり電解液に接する面に触媒物質と撥水性物質の混合体を塗布して電極体を構成し、膜体を集電体としてりようして膜体の他方の面から信号を取り出すようにした電気化学式ガスセンサーが記載されている。
しかしながら、特許文献１の発明では、着衣に装着する小型ガス検出器にあっては小型のセンサーが求められるため、多孔質膜、触媒電極、触媒電極との積層構造として構成するには組み立て作業が困難であるばかりでなく、各層のいずれかに張力のアンバランスが生じるとシワが発生して空気が侵入し、動作不良を生じるなどの問題がある。
また、特許文献２に記載された発明では、触媒物質と撥水性物質とを混合して電極体を構成する関係上、触媒物質の密度が低下して検出感度が低下するという問題がある。
特開2002-350384号公報
特開昭62-218852号公報
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは正極を構成する電極体への電解液の供給を確実に行わせると共に、電極体からの信号の取り出しを確実に行うことができる電気化学式ガスセンサーを提供することである。
このような課題を達成するために本発明は、解液に接した正極と負極とに酸素の濃度に対応して生じる還元電流により酸素を検出するガルバニー式酸素センサーにおいて、前記正極が、カーボン粒子と、フッ素系樹脂とを混練して構成された酸素透過性膜として構成され、また前記酸素透過性膜の電解液側の表面に前記電解液に耐食性を有する導電層が一体に形成されている。
本発明によれば、従来のもののように組立工程で酸素透過制限体と触媒体との間にズレが生じることがなく、製造の歩留まりの向上と製造工程の簡素化を図ることができるとともに一体化されて形成された導電層により正極の抵抗を低減させて大きな出力を取り出すことができる。
図１は本発明の第１の実施例を示すものであって、一端が開口１により開放され、酸性、もしくはアルカリ性の電解液２と負極構成部材３とを収容する容器本体４と、容器本体４の開口１に配置された作用極構成部材５と、通気孔６ａが形成されて正極構成部材５を開口部１に固定する押え部材６とにより構成されている。
なお、この実施例では一端が電解液２の側に延び、他端が正極構成部材３に接する電解液保持体７が開口１に配置されている。
正極構成部材５は、カーボンブラックの粉末またはカーボンマイクロ繊維（以下、本明細書ではこれらをカーボン粉末という）と撥水性樹脂、例えばフッ素樹脂とを混練して多孔質体、より詳細には酸素透過制限体となるように形成されている。
この正極構成部材５は、図１に示したように開口１に一端が配置されたリード部８と正極構成部材５とが導電関係を形成するように配置され、パッキン９を介して押さえ部材６により開口１に気密性を維持するように弾圧固定されている。
この実施例によれば、正極構成部材５と負極構成部材３との間を図示しない抵抗体で接続すると、正極構成部材５自体が酸素透過制限体として機能するとともに、触媒体として機能するので、これら２極間には酸素濃度に対応した起電力が発生する。
この実施例によれば、酸素透過制限体と触媒体とが混練体として一体に構成されているため、これらを別体として積層する従来のものように組立工程で酸素透過制限体と触媒体との間にズレが生じることがなく、製造の歩留まりの向上と製造工程の簡素化を図ることができる。
図２は、本発明の第２の実施例を示すもので、第１の実施例においては正極構成部材５を単独でリード部８に配置しているが、第２の実施例においては電解液２に対して耐食性を有し、かつ導電性を有する板材１０に電解液２を接液させるための通孔１０ａを穿設して構成し、正極構成部材５を板材１０に積層させても同様の作用を奏する。
この実施例によれば正極構成部材５の電気抵抗を引き下げて実施例１の場合に比較して出力を２．３５倍とすることができる。
また、この実施例によれば、正極構成部材５自体が酸素透過制限体と触媒体として機能するので、板材１０との間に間隙やズレが生じたとしても電解液が接液してさえすれば、正極構成部材として機能するので、積層の精度にかかわり無く酸素を安定に検出することができる。
図３は、本発明の第３の実施例を示すものであって、この実施例では正極構成部材５は、カーボン粉末と撥水性樹脂、例えばフッ素樹脂とを混練して多孔質体、より詳細には酸素透過制限体となるように形成された本体５ａと、本体５ａの一方の面にスパッタリングや蒸着により形成され、かつ電解液２に対する耐食性を有する導電層５ｂとから構成されている。
この正極構成部材５は、前述の実施例（図１）と同様に開口１に一端が配置されたリード部８と導電層５ｂが導電関係を形成するように配置され、パッキン９を介して押さえ部材６により開口１に気密性を維持するように弾圧固定されている。
この実施例によれば、正極構成部材５と負極構成部材３との間を図示しない抵抗体で接続すると、正極構成部材５の本体５ａが酸素透過制限体として機能するとともに、触媒体として機能するので、これら２極間には酸素濃度に対応した起電力が発生する。本体５ａには導電層５ｂが形成されているため、内部抵抗が可及的に抑えられ抵抗体に酸素濃度に対応した十分な電流が流れる。
この実施例によれば、酸素透過制限体と触媒体とが混練体として一体に構成されているため、これらを別体として積層する従来のものように組立工程で酸素透過制限体と触媒体との間にズレが生じることがなく、製造の歩留まりの向上と製造工程の簡素化を図ることができる。
さらにこの実施例によれば、正極構成部材５が電解液２との接液側に導電層５ｂが形成されているため、正極の内部抵抗を可及的に下げて第１の実施例の場合に比較して１．２５倍程度大きな出力を得ることができる。また安定に発生する。
図４は本発明の第４の実施例を示すものであって、導電層５ｂが一体に形成された正極構成部材５を、前述の板材１０に接しさせて配置したもので、導電層５ｂによる抵抗の引き下げと板材１０の剛性を有効に生かすことができる。
なお、この実施例においては、導電層５ｂと板材１０との間に接触抵抗が生じるため、第３の実施例に比較して若干出力が低下、すなわち実施例１の者に比較して２．３３倍の出力を得ることができる。
１ 開口１
２ 電解液
３ 負極構成部材
４ 容器本体
５ 正極極構成部材
２ 電解液
３ 負極構成部材
４ 容器本体
５ 正極極構成部材
Claims (2)
- 電解液に接した正極と負極とに酸素の濃度に対応して生じる還元電流により酸素を検出するガルバニー式酸素センサーにおいて、前記正極が、カーボン粒子と、フッ素系樹脂とを混練して構成された酸素透過性膜として構成され、また前記酸素透過性膜の電解液側の表面に前記電解液に耐食性を有する導電層が一体に形成されている酸素検出用電気化学式ガスセンサー。
- 前記電解液を前記酸素透過性膜に透過させる通孔を備えた電極板が前記導電層に接しさせて配置されている請求項１に記載の酸素検出用電気化学式ガスセンサー。
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| JP2005067347A JP4628148B2 (ja) | 2005-03-10 | 2005-03-10 | 酸素検出用電気化学式ガスセンサー |
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| JP2006250694A JP2006250694A (ja) | 2006-09-21 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS60181290A (ja) * | 1984-02-24 | 1985-09-14 | Japan Storage Battery Co Ltd | 酸素センサ−用隔膜−触媒電極接合体の製造法 |
| JPS6175252A (ja) * | 1984-09-19 | 1986-04-17 | Japan Storage Battery Co Ltd | ガルバニ電池式酸素センサ− |
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2005
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