JP5988485B2 - Electrochemical gas sensor - Google Patents
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Description
本発明は、通気性隔膜に作用極が電解液に接液してガスを検出する電気化学式センサのエア抜き構造に関する。 The present invention relates to an air vent structure of an electrochemical sensor in which a working electrode is in contact with an electrolyte solution on a gas permeable membrane to detect gas.
電気化学式ガスセンサは、電解液を容器に密封した構造を採用しているため、気温などの変化により容器の内圧が変動するという問題がある。 Since the electrochemical gas sensor employs a structure in which an electrolytic solution is sealed in a container, there is a problem that the internal pressure of the container fluctuates due to a change in temperature or the like.
このような問題を解消するため特許文献1に見られるようにセンサを構成する電解液と電極との間を疎水性多孔質材で連絡し、疎水性多孔質材を介してセンサ内の流体圧を電極から逃がすようにしたのも提案されている。
しかしながら電極がセンサの上部側に位置する姿勢でしか機能しないという問題がある。
In order to solve such a problem, as shown in
However, there is a problem that the electrode functions only in a posture positioned on the upper side of the sensor.
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セル容器の姿勢にかかわりなくセル容器の圧力を大気圧に維持できる電気化学式ガスセンサを提供することである。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an electrochemical gas sensor capable of maintaining the pressure of the cell container at atmospheric pressure regardless of the attitude of the cell container.
このような課題を達成するために本発明は、電解液を収容するセル容器の外気と連通する窓に作用極が液密に配置されている電気化学的ガスセンサにおいて、前記作用極は、疎水性多孔質膜に周縁部を残すように電極形成材料の電極層を形成して構成され、作用極の疎水性多孔質膜の電極層が存在しない周縁領域に接する領域と前記電解液を横切る帯状領域と、前記セル容器の底部の略全面に対向する広さの幅広部とを有する疎水性多孔質材からなるエア抜き片が配置されている。
In order to achieve such a problem, the present invention provides an electrochemical gas sensor in which a working electrode is disposed in a liquid-tight manner in a window communicating with the outside air of a cell container that contains an electrolytic solution. An electrode layer made of an electrode forming material is formed so as to leave a peripheral portion on the porous membrane, and a region in contact with the peripheral region where the electrode layer of the hydrophobic porous membrane of the working electrode does not exist and a belt-shaped region crossing the electrolyte solution And an air bleeding piece made of a hydrophobic porous material having a wide portion facing the substantially entire surface of the bottom portion of the cell container.
容器の相対向する面にほぼ周縁部に位置する領域を帯状領域で接続されたエア抜き片が配置されているので、セル容器内の空間がエア抜き片を介して外気に接続されるから、姿勢にかかわりなくセル容器内の圧力を大気圧に維持することができる。 Since the air vent piece connected to the opposite surfaces of the container by the belt-like region is located in the region located almost at the periphery, the space in the cell container is connected to the outside air through the air vent piece, Regardless of the posture, the pressure in the cell container can be maintained at atmospheric pressure.
そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
本発明の一実施例を定電位電解式ガス検出器に例を採って示すものであって、セル容器1は、底部1aに後述するエア抜き片2の位置決め孔2aに係合する突起1bを有し、足3aにより電解液を貯蔵する空間4を確保し、上面に対極5、及び参照極6を収容する面3bを有し、また電解液を貯蔵する空間4の電解液を含水紙7に補給する貫通孔3cが穿設された電極受け材3が収容されている。
Therefore, details of the present invention will be described below based on the illustrated embodiment.
One embodiment of the present invention is shown by taking a constant potential electrolytic gas detector as an example, and a
対極5、及び参照極6の上面には電解液を吸液保持する含水紙7、Oリング8を介してエア抜き片2のリング状部2b、作用極9が積層配置され、リング状の両面接着板10を介して上蓋11が嵌合されている。
On the upper surface of the counter electrode 5 and the
上蓋11には空気取入口11aが設けられていてここにフィルタ材12が配置されている。
なお、図中符号13は対極5、及び参照極6に導通するリードアッセンブリで、接着材14を介してセル容器1の底部1aに配置固定されている。
The
In the figure,
作用極9は、周知の如く図3(c)に示したように疎水性多孔質膜91の電解液側にその周縁部92を残すように被検ガスを酸化、還元するのに適した電極形成材料、例えば酸化白金(PtO)や、酸化ルテリウム(RuO2)等の金属の微粉末とフッ素樹脂粉末を混合したものを、塗布、焼結したり、また反応性スパッタリング等により電極層93を作り付けて構成されている。
As is well known, the working electrode 9 is an electrode suitable for oxidizing and reducing the test gas so as to leave the
図3(a)は、エア抜き片2の実施例を示すものであって、作用極9の電極層93が形成されていない周縁部92に接するサイズの環状部2bと、これに連続する帯状領域2cと、セル容器1の底部1aの可及的に広い面積、好ましくは全面を覆う幅広領域2dとで構成されている。
FIG. 3A shows an embodiment of the
そして図2(b)に示すように環状部2bと幅広領域2dが相対向するように帯状領域2cとの境界で折曲げて、幅広領域2dの位置決め孔2aをセル容器1の底部1aの突起1bに嵌合させ、また環状部2bを作用極9の電極層93が形成されていない周縁部92と対向するようにセットされる。
Then, as shown in FIG. 2 (b), the
これによりセル容器1の天地に位置する環状部2b、幅広領域2dが電解液中の帯状領域2cを介して連通する。
またエア抜き片2のセル容器1の開口1bの側を環状部2bとして形成することにより、作用極9の周縁部92をセル容器1の上蓋11とOリング8とで均一に圧接して電解液の漏れを確実に防止することができる。
Thereby, the
Further, by forming the air
この実施例において、被検ガスが作用極9に到達すると、周知のように含水紙7の電解液を介してガス濃度に応じて対極5との間で電流が流れ濃度信号として検出される。
In this embodiment, when the test gas reaches the working electrode 9, a current flows between the counter electrode 5 according to the gas concentration through the electrolytic solution of the water-containing
一方、外気温の変化によりセル容器1の内圧が上昇すると、セル容器1内の空気はエア抜き片2を構成する疎水性多孔質膜の細孔を介してリング状部2bに移動し、さらにこれに圧接している作用極7の疎水性多孔質膜91の電極層93が形成されていない領域、つまり周縁部92に移動してセル容器1の外に抜ける。
On the other hand, when the internal pressure of the
反対にセル容器1の内圧が低下すると疎水性多孔質膜91の電極層93が形成されていない周縁部92のエアがエア抜き片2のリング状部2bに移動しセル容器1内に進入する。
このような作用によりセル容器1の空気と外気が相互に移動してセル容器1の内外の圧力が均等なる。
On the contrary, when the internal pressure of the
By such an action, the air in the
言うまでもなく、エア抜き片2の環状部2bと幅広領域2dとが天地に位置すると共に、セル容器1の天地の周縁部にも位置するため、いずれかの部分がセル容器1内の空気に接する。したがって、たとえセル容器1の底部1aが上部となっても幅広領域2dが空気に接触し、帯状部2cを介して作用極側に移動し作用極9の周縁部92から外部に抜ける。これにより姿勢にかかわりなくセル容器1の圧力は外気と均一に調整される。
Needless to say, since the
なお上述の実施例においては、エア抜き片2を作用極9と別体に構成しているが、図4に示したように帯状部2c’の一端に作用極を構成するのに適した円状部2b’を、また他端にセル容器の底部に対向する広さの幅広部2d’を形成するようにを疎水性多孔質材を切り抜き、円状部にその周縁部92’を残すように電極層93’を形成しても同様の作用を奏することは明らかである
In the above-described embodiment, the
1 セル容器 2 エア抜き片 8 パッキング 6 押さえ蓋 7 含水紙 9 作用極 91 疎水性多孔質材 92 周縁部 93 電極層
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