KR100375393B1 - 가스센서 - Google Patents

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KR100375393B1
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존 로버트 닷슨
리차드 아인 심슨
말콤 트레이톤 오스텐
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센트랄 리서치 라보레토리스 리미티드
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    • G01N27/404—Cells with anode, cathode and cell electrolyte on the same side of a permeable membrane which separates them from the sample fluid, e.g. Clark-type oxygen sensors

Abstract

소량의 부품을 가지며 제조에 경제적인 전기 화학 셀로 형성된 가스 센서는 기판(20) 상에 다공성 평면 부재로 형성된 전극(22, 24)을 포함하고 있으며, 상기 기판은 가스 센서와 하우징(4)의 외주부 내에 장착된 외부 전극 터미널(10)의 외부로부터 가스의 침투를 허용하기 위한 다공성 재료로 구성되며, 터미널 단부의 구역 내에서 전극, 기판 및 하우징은 전기 연결부 내에서 서로 터미널 및 전극을 고정하기 위한 열 및 압력 용접 작용에 영향을 받고 전기 연결부에 전해질이 전극을 통해 침투됨을 방지하기 위해 전극의 다공성이 차단된다.

Description

가스 센서{GAS SENSOR}
대기 내에서 일산화 탄소와 같은 산화 및 환원이 가능한 가스를 감지하기 위한 전기화학 가스 센서는 감지 또는 작동 전극, 상대 전극, 및 대기가 상기 감지 전극과 접촉할 수 있게 하는 유입구(확산 장벽)를 포함하고 있다. 상기 두 전극은 전해질과 접촉하고 있는데, 이는 첫째로 감지 전극에서 감지될 가스와의 전기 화학 반응을 발생시키기 위해서이고 둘째로 상대 전극에서 대기, 전해질 또는 다른 가스원 내의 산소와의 전기 화학 반응을 일으키기 위해서이다. 전류는 용액을 통해 상기 반응으로 생성된 이온에 의해, 그리고 외부 회로를 통해 전극에 의해 이동되며, 회로 내의 전류는 가스 농도를 나타낸다. 기준 전극은 작동의 안정성을 증가시키기 위해 감지 전극과 셀 전해질 사이의 전위를 유지하도록 일정 전위기 (potentiostat) 회로와 조합하여 사용할 수 있다.
물리적인 구성의 관점에서, 센서는 일반적으로 전해질 저장조로 작용하는 외부 하우징, 전극과 접촉하는 전해질을 고정하기 위한 위크(wick) 또는 매트릭스, 및 전극과 전기 연결을 수행하는 외부 전기 터미널로 구성된다.
현재의 센서 셀의 대부분은 예를 들어, US-A-4,406,770 호에서와 같이 O-링압축 밀봉체로부터의 압력으로 인해 위크 조각과 인접하게 밀착 고정된 전극을 갖는 적층 전극 장치를 사용한다. 이러한 설계는 전극을 분리하고 저장조로부터 전극에 이르기까지 전해질용 위크 통로를 제공하기 위한 다수의 부품을 전극 접점으로서 필요로 하는 단점이 있다. 이는 많은 조립 시간과 비용을 필요로 한다. 두 번째 단점은 시간이 흐름에 따라 전해질의 누출과 셀의 성능 감퇴로 인해 밀봉이 느슨해진다는 점이다. 두 번째 단점은 다수의 부품들이 DE-A-3324682 에서와 같이 함께 밀봉되고, 적층 전극들이 가열 및 압력 용접 작업에 의해 중심체 상의 정위치에 고정되는 설계 방식에 의해 방지된다. US-A-4,406,770 와 DE-A-3324682의 두 가지 형태의 셀은 전해질의 부식성으로 인해 백금 또는 이와 유사한 귀금속으로 된 금속 스트립 전극 접점을 사용해야 하므로, 셀 재료에 대한 비용이 높아지는 단점이 있다.
EP-A-0461449호에는 은으로 제조된 지지체를 구비한, 가스 센서 내의 전해질의 누수를 방지하기 위한 장치를 기술하고 있는데, 지지체에는 지지체의 상층 표면에 도포된 금 전극층에 이르는 구멍이 제공되어 있는 좁다란 상층 구역을 갖는 전해질용 중심 환형 저장조가 형성되어 있다. 코팅은 금 전극에 대한 전해질의 침투를 방지하기 위해 코팅재와 지지체 사이의 측면 방향으로 불침투성의 부착 지대를 형성하도록 지지체에 대한 접착 조립체로서 배치된다. 외부 터미널 리드는 금 전극 층의 한 엣지에 연결된다. 이러한 구조가 전해질의 누수를 방지하지만, 전술한 재료는 특수하며 일반적인 적용 수단으로는 사용되지 않는다.
US-A-5183550 호에는 감지 전극, 상대 전극 및 기준 전극이 공동의 세라믹기판 상의 공동 판 내에 장착되어 있으며, 전기 연결을 위해 상기 전극들로부터 기판의 다른 표면에 이르기까지 연장하는 접점 리드를 포함하고 있는 가스 감지기가 기술되어 있다. 그러나, 상기 공보에 따른 감지기도 많은 부품을 필요로 하며 제조 비용이 추가되는 비교적 복잡한 제조 단계를 수반한다.
본 발명은 전기화학 셀을 사용하는 가스 센서에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조로 하여 설명되어질 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 개략도이며,
도 2는 도 1의 선 2-2를 따라 취한 제 1 실시예의 평면도이며,
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 개략도이다.
본 발명의 목적은 부품의 수와 현재 설계중인 가스 감지기 조립의 복잡함을 감소시키고, 값비싼 백금 리드의 사용을 방지하여, 제조 비용을 감소시키는 것이다.
본 발명에 따른 가스 감지기는 기판과, 상기 기판상에 다공성 평면 부재로 형성된 적어도 제 1 및 제 2 전극과, 상기 전극과 접촉하기 위한 액체 전해질 저장조를 포함하고 있는 하우징, 및 적어도 상기 제 1 전극과의 외부 전기 접속을 위한 하우징 또는 그 내부에 장착된 외부 전기 터미널 수단을 포함하고 있으며, 상기 기판은 가스 센서의 외부로부터 전극에 이르기까지 가스의 침투를 허용하도록 상기 제 1 전극에 인접한 구역이 다공체로 형성되어 있으며, 상기 기판과 하우징은 주변부 내에서 함께 접착 결합되어 있으며, 상기 제 1 전극의 일부분은 상기 주변부를 통해 상기 터미널 수단에 인접한 위치까지 연장하며, 상기 접착 결합에 의해서 상기 터미널 수단과 제 1 전극을 서로 전기 접속하도록 고정하는 역할을 하며, 상기 전극은 전해질이 침투할 수 있는 다공성 재료로 구성되며, 상기 전극은 전해질이 전극을 통해 전기 접속부에 침투됨을 방지하기 위해 상기 주변부 내에서 다공성을 차단하도록 처리되어짐을 특징으로 한다.
또 다른 관점에서, 본 발명은 가스 센서의 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은 전해질 저장조를 포함하고 외부 전기 터미널 수단과 결합하는 하우징을 제공하는 단계와, 기판 상에 전해질이 침투할 수 있는 적어도 제 1 및 제 2 전극 부재를 제공하는 단계와, 상기 제 1 전극의 일부분이 주변부 내의 상기 외부 전기 터미널 수단에 인접하게 위치되도록 하우징과 관련하여 기판을 위치시키는 단계, 및 전해질이 전기 접속부로 침투하는 것을 방지하기 위해 상기 주변부 내에서 전극의 다공성이 차단되는 상기 제 1 전극이 외부 전기 터미널 수단과 전기적으로 접속되도록 주변부 내의 하우징에 기판을 부착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
접착제 접합이 전극을 접합시키고 요구되는 압축력을 시행하기 위한 (스냅식 결합과 같은) 기계적인 수단 또는 전극을 밀봉시키는데 사용되면, 하우징에 기판을 접합하기 위한 열 및 압력 밀봉 가공은 사용하고 전극을 압축하고 밀봉하는 것이 바람직하다. 이는 전기 연결부 내에서 전극을 적절하게 밀봉하기 위한 하우징 재료를 갖는 전극 구조물을 둘러싸는 부가적인 잇점을 갖는다.
따라서, 본 발명에 따라 특히 간단하고 확실하고 효과적인 수단은 값비싼 백금 리드의 사용을 방지하고, 가스 센서의 전극을 외부와 연결시키는 것이다. 또한, 기판은 하우징에 동시에 접합되어 단일 조립 작동에서, 전기적인 연결부가 만들어지며 하우징은 접점위로 밀봉된다.
제 1 전극은 통상적으로 전해질과 감지되어질 유입 가스 사이에 소정의 전기화학 반응을 발생하기 위한 작동 및 감지 전극이다. 제 2 전극은 통상적으로 산소와 상대 전기화학 반응을 발생시키고 전극 사이의 전해질을 통해 흐르는 소정의 이온 및 전자를 발생하기 위해 요구되는 상대 전극(counter electrode)이다. 바람직하게, 제 1 전극과 동일한 방식으로 제 2 전극은 외부 터미널을 연장하여 전기 연결부에 고정되어 전극의 다공성은 차단된다.
바람직한 구성에서, 하우징은 저장조를 포함하는 기저부와 캡으로 두 부품으로 형성된다. 그 위의 기판 및 전극은 기저부에 결합되고 열 또는 압력은 하우징의 기저부를 기판에 밀봉시키고 기판과 전극을 압축시키고 바람직하게 하우징 재료의 흐름이 전극의 구멍 내부로 흐르도록 하여, 그 결과 전극을 통한 전해질의 흐름이 차단된다. 기저부 내에 장착된 전기 터미널 핀은 압축된 전극으로 전기 연결부를 만든다. 또 다른 바람직한 구성에서, 기판은 캡이 없어지도록 하우징의 상부를 형성한다. 기판은 하우징의 내부로 대기의 확산을 허용하기 위한 다공성 선택 지대를 갖는다.
바람직한 구성에서, 전기 도전성 중합체의 중간량은 전극과 터미널 핀 사이에 위치되어 열과 압력이 가해질 때, 도전성 중합체는 터미널 핀의 기저부 둘레를 몰딩시키고 전극 재료 내부를 둘러싸며, 안정되고 확실한 전기 연결을 이룬다. 바람직하게는 전기 터미널 핀의 헤드부는 오목부 내에 장착되며, 도전성 중합체는 오목부를 충전시킨다. 바람직하게는, 밀봉 가공과 협력할 수 있도록 기판은 다공성이며 가요성이다.
전극은 바람직하게 PTFE 또는 유사 중합 접합재, 바람직하게는 선택 부가 촉매 지지 재료 및 도전성을 증가시키기 위한 재료인 촉매 입자를 함유하는 다공성 전기 도전 재료로 형성된다.
전극은 예를 들어 스크린 인쇄, 분사 코팅에 의해 기판상에 위치되어진 부유물을 형성하기 위해 선택 지대 내에서의 여과, 또는 고형재의 모형화된 증착을 이루기 위해 적합한 임의의 방법에 의해 기판상에 증착된다. 증착은 전극재의 두께를 통해 전극 재료의 특성을 변화시키고 가스 반응의 주요 위치인 층 위 또는 아래의 증가된 전기 도전성의 제 2 층을 부가시키기 위해 재료의 특성을 변화시키고 단일재 또는 하나 이상의 연속층에 이루어진다.
기판 재료는 기판을 통해 전극에 가스 접근을 허용하는 바람직하게 다공성이며, 전해질에는 불침투성이다. 설계의 한 형태에서, 기판은 다공성이며 기판을 통한 가스의 확산 장벽이 나타내지 않는다. 셀 반응의 확산 한계는 개별적인 확산 장벽이 제공된다. 또 다른 설계 형태에서, 기판은 그 자체로 확산 방벽이며, 개별적인 장벽 재료는 요구되지 않는다.
전극 및 기판 조립은 하우징의 상부 표면에 바람직하게 밀봉되어 밀봉 가공은 전극 재료의 구역과 각 전극용 접촉 도전체 사이에 전기 도전 접점을 이루며 동시에 기판과 전극 재료의 유지 구역을 하우징에 밀봉시키며, 전해질에 불침투성인 밀봉을 형성한다. 밀봉이 부착성 밀봉이면, 바람직하게 밀봉은 플라스틱 하우징에 열과 압력으로 형성된다.
플라스틱 하우징은 기판보다 더 낮은 녹는점을 갖는 재료로 제조된다. 기판을 통해 하우징에 열과 압력이 가해질 때, 하우징 재료는 윗쪽으로 향하고 강 접착을 형성하는 기판 내부를 둘러싼다. 상기 접착은 필요하다면 하우징 재료를 경화시키기 이전에 완화됨을 방지하기 위해 압력하에서 냉각된다. 동시에 전극 재료는접촉 도전물 둘레로 변형되며 낮은 전기 저항과 전해질의 누수에 높은 저항을 갖는 밀접한 등각 접점을 형성한다. 전극 재료는 상기와 같이 현상을 허용하는 혼합물이다. 또한 도전 중합체 혼합물의 간섭층이 사용된다면, 밀봉 가공시에 혼합물은 접촉 도전체 및 전극 재료 둘레로 흐르며, 전술한 바와 같이 전극 재료를 둘러싼다. 셀 하우징 설계의 특성은 혼합물 흐름 내의 오목부는 전술한 바가 발생할 수 있는 최적의 배치이다.
플라스틱 하우징 내에 위치된 외부 전기 터미널 수단 또는 접점 도전체는 전극 기판 조립체가 하우징에 밀봉되기 이전에 중합체 혼합물로 부하된 도전성 탄소층으로 선택적으로 덮혀진다. 혼합물은 전극 재료와 밀접한 등각 접점을 형성하거나 전극 재료 내부를 둘러싸도록 접촉 도전물이 덮혀지는 방식으로 밀봉시에 흐른다. 이는 접점의 안정성과, 전술한 셀 설계의 문제점인 접촉 통로를 따라 전해질의 인화가 늦은 심지로부터 누수에 대한 저항을 증가시킬 것이다. 만일, 금속 도전체가 사용된다면, 중합체 혼합물에 의한 피복은 전극 재료를 통해 전해질의 부식을 방지한다는 점에서 특히 바람직하다. 이는 경제적이며 부식하지 않는 금속이 사용되도록 한다.
상기 설계에서, 전극 기판은 확산에 한계를 갖지 않으며, 감지 전극에 가스의 확산을 제한하는 수단을 포함하는 덮개판은 전극을 이동시키지 않는 전극 조립체의 면위에 부착된다. 확산 한계 수단은 하나 이상의 모세관, 다공성 멤브레인, 또는 상기 두 가지의 조합이다. 덮개 판은 감지 전극 이외의 전극에 가스의 접근을 차단한다. 기판이 그 자체로 확산 방벽이라면, 덮개 판은 감지 전극 이외의 전극에 가스 접근을 차단하도록 작동한다. 이러한 경우에 선택적으로, 가스 접근은 이러한 전극들 위의 구역내에 침투성을 제거하기 위해 기판을 처리함으로써 차단되며, 덮개 판은 없어진다.
상기 설계는 또 다른 전극의 증착과 몇몇의 감지 전극과 공통의 다른 부품을 갖는 셀을 형성하거나 또는 적절히 형성된 하우징과 위크 부품을 사용하여 공통 기판상에 하나 이상의 셀을 형성함으로써 동일 전극 위에 하나 이상의 센서를 제조하는데 적합하다.
도 1과 도 2를 참조하면, 두 부분의 하우징 즉, 전해질 저장조를 형성하기 위한 공동의 내부를 갖는 원통형상인 하우징(4)과, 디스크 형상의 하우징 캡(8)을 포함하는 전기화학 가스 센서(2)가 도시되어 있다. 니켈 또는 주석 도금한 구리의 전기 터미널 수단(10; 핀)은 하우징(4)의 상층의 오목부(16) 내에 위치되어진 헤드부(14)를 가지며, 상기 오목부(16)는 상부 확장부(18)를 제공하기 위해 평면 내에 사각 형상과 단면 내에서 계단 형상을 갖는다.
디스크의 형태인 다공성의 유연한 기판(20)은 하우징(4)의 상부 표면 위에 위치된다. PTFE 바인더 내에 전기 전도 촉매 입자의 혼합물로 형성된 제 1, 제 2, 제 3 전극(22, 24, 25)은 도 2에 도시되어진 것같이 단면의 형태로 기판의 하부 표면 상에 증착된 인쇄된 스크린 또는 필터이다. 도전성 입자를 함유하고 있는 중합체 또는 탄소 화합물, 또는 도전성 플라스틱 재료(26)의 양은 각 접촉 핀 헤드부(14) 위로 오목부(16) 내에 위치된다.
하우징 캡(8)은 그 내부에 관통 구멍을 통해 대기 가스가 확산되도록 오목부 매니포올드 구역(30)과, 매니포올드 구역(30)을 경유하여 기판(20)을 통해 전극(22)에 이르기까지 천공의 확산 방벽(28)을 갖는다.
전해질 오목부 또는 저장조(6) 내의 전해질은 다공성 펠트 부재로 형성된 위크(31)에 의해 전극(22, 24, 25)과 접촉하고 있으며, 플라스틱 U 자형 스프링(32)에 의해 모든 세 개의 전극과 접하여 고정되어 있다. 저장조는 다공성 멤브레인(38)에 의해 밀페된 지점(36)에서 압력 강하 구경을 갖는 하부 캡 부재(34)에 의해 기저에서 밀폐된다.
도 1 및 도 2에 도시되어진 구조물을 조립하기 위해, 하우징(4)은 헤드부(14)위로 오목부(16) 내에 위치된 도전성 재료(26)에 위치된 외부 전기 터미널 접촉 수단(10)을 갖는다. 대안의 조립 방법에서, 상기 도전성 플라스틱 재료(26)는 하우징 내부로 삽입되기 이전에 오목부 내에 또는 접촉핀에 적용된다.
조립의 다음 단계에서, 기판은 원형 하우징(4)의 상층 위에 위치된다. 상부 플라스틱 표면에 기판과 전극을 압축하기 위한 (도시되지 않은)압력 수단과, 기판이 하우징의 상부에 고정되도록 조립체를 결합시키기 위한 도전성 재료에 의해 도시되어진 구역 A에 열과 압력이 가해진다. 플라스틱 하우징과 도전성 재료(26)의 다공성 재료로 채워져 구역 A 내의 전극과 기판의 압축은 기판과 전극은 전기 연결부의 구역 내부로 전해질의 포화 상태를 방지하기 위해 봉합된다. 동시에, 도전성 플라스틱 재료(26)는 터미널 핀의 헤드부 둘레로 그 자체를 몰딩시켜, 접촉 핀과 전극 사이의 우수한 전기 연결을 갖게 한다.
그 다음, 하우징 캡(8)은 접착제에 의해 기판의 상층에 결합된다. 그 다음, 위크(31)는 전해질 저장조(6) 내부로 위치하고 U 자형 스프링(32)에 의해 정위치에 고정된다. 저장조에 전해질이 첨가되고 하부 캡 부재(34)는 초음파 결합에 의해 정위치에 밀봉된다.
도 1 및 도 2에 도시된 센서의 작동에 있어서, 대기 가스는 확산 방벽(28)으로 작용하는 구경을 통해 매니포울드 영역(30) 내부로 유입된다. 이러한 구경은 챔버 내부로 가스의 흐름을 희석시키고 가스 유입 속도를 조절하기 위한 확산 장벽층을 형성한다. 이러한 실시예에서 기판을 통한 가스의 흐름은 전극(22)과 접촉하여 가스에 확산 장벽층을 형성하지 못한다. 전극(22)은 대기 내에 존재하는 타겟 가스용 감지 전극으로 작동하고 이는 용액과 전극에서 이온을 발생하기 위해 전해질 내에서 물과 가스가 반응하기 위한 촉매로 작용한다. 상대 전극(24)에서, 전해질 내의 산소는 전기 회로를 완결하기 위해 감지 전극에 의해 방출된 이온과 반응한다. 전기 화학 반응에 의해 발생된 전압은 접촉 핀을 가로질러 나타나고, 핀에 연결된 외부 회로를 통해 흐르는 최종 전류는 가스 농도의 측정이다. 또한,전극(25)은 소정의 전압 수치에 셀을 치우치게 하여 외부 일정전위기 회로와 함께 기준 전극으로 작동한다.
본 발명의 두 번째 실시예가 도시되어진 도 3을 참조하면, 도 1과의 동일 부품은 동일 부호로 표시되어 있다. 상기 실시예에서, 다양한 차이점이 명백해 질 것이다. 먼저, 접촉핀 헤드부(14)는 하우징(4)의 상부 표면으로부터 부분적으로 돌출되어 장착된다. 기판(20)의 상부 표면은 가스가 전극(22)위의 중심 지대(42)내에 오직 유입되도록 기판상에 피복된 가스 불침투층(40)을 가진다. 상기 실시예에서, 하우징의 상부 캡은 존재하지 않는다. 기판(20)은 가스의 유입 속도에 정확한 제어를 제공하기 위해 유입 가스용 확산 방벽층을 정의하기 위해 제어된 낮은 확산도를 갖는다. 투수성은 투수성을 감소시키기 위해 고도의 투수성 기판을 압축하거나 포화시킴으로써 중심 지대(42)가 변경되거나 전체 기판에 균일하게 된다.
도 3의 실시예에서, 기판과 전극은 도 1을 참조로 하여 기술되어진 것처럼 공정에 의해 하우징의 상부 기판에 밀폐된다. 그러나, 이러한 실시예에서, 전극(22, 24)은 접촉 핀 헤드부(14)둘레로 전극 자체를 몰딩 처리하고 그 내부와 직접적으로 전기 연결부를 갖는다.
이러한 실시예에서, 다공성 재료(44)는 모세관 작용에 의해 전해질을 고정하기 위해 전해질 저장조(6)내에 위치된다. 다공성 재료(44)의 상부 표면은 전극에 부딪쳐서 압축되거나, 또는 선택적으로 압축성 삽입물은 전기 접점이 전극과 유지되게 사용된다.
두 가지 실시예로부터의 특성을 결합하므로서 또 다른 실시예가 유추될 수있다. 기술되어진 세 개의 전극이 동일한 기판상에 놓여진 것과 같이 다수의 감지 작동의 경우에 있어서는 그 수가 더 많아질 수 있다. 즉, 기준 전극 또는 상대 전극의 하나 또는 두 가지 모두는 기판 위 외의 셀 배치 내의 어떤 곳이라도 배치된다.
부가적으로, 고농도의 가스가 감지되어 진다면, 산소의 개별 접근은 셀의 몸체 또는 캡 내에 포함된 통로에 의해 상대 및 기준 전극에 제공되며, 이러한 전극은 감지된 가스가 없는 공기의 공급을 운반한다.
전극에 도포된 액체 전해질은 겔 또는 중합체에 의해 치환된다.
전술된 실시예를 검토해본 결과, 다음의 잇점들은 명백하다.
(1) 평면 전극 조립체는 제조 공정을 간략화시킨다. - 모든 전극은 단일 공정으로 생산된다.
(2) 본 발명에 따른 접속 방법은 값비싼 금속 접점의 사용을 방지하고 셀 조립체 공정과 동시에 신속하게 접점을 형성한다.
(3) 또한, 접촉 방법은 종래 셀 내의 문제점인, 접점을 둘러싼 전해질의 누수를 방지한다. 밀봉 공정시에 접점 도전체를 피복하는 도전성 중합체 화합물의 사용은 전해질의 누수가 발생하면 부식이 일어나기 쉬운 것처럼 금속 도전체를 사용하면 확실하게 방지할 수 있다.
(4) 전해질로부터 이격된 구역 내에서 전극 재료의 접속 방법은 종래의 설계로부터 발생하는 문제점인, 전극과 관련된 접점의 이동과 간극 내부로 전해질의 유입으로부터 발생하는 사용중의 접촉 저항의 변화를 방지한다.
(5) 밀봉 공정은 누수에 강한 고 강도의 셀을 제공한다.
(6) 소량의 부품과 조립에 필요한 공정은 조립이 신속하고 경제적이다. 상기 부품은 각각 견고하여 조립시 손상은 거의 발생하지 않는다.
(7) 셀 부품은 단순한 종래 공정을 사용하여 제조된다.
(8) 단순한 셀 조립 공정은 자동화가 가능하다.
(9) 평면 전극 조립체는 3개 이상의 전극을 동일한 기판상에 피복해야 할 필요성이 있다면, 예를 들어 동일한 장치 내에 상이한 가스에 민감한 하나 이상의 센서를 제공할 필요가 있다면, 이를 가능하게 한다.

Claims (17)

  1. 기판(20)과, 상기 기판상에 다공성 평면 부재로 형성된 적어도 제 1 및 제 2 전극(22,24)과, 상기 전극과 접촉하기 위한 액체 전해질 저장조(6)를 포함하고 있는 하우징(4), 및 적어도 상기 제 1 전극과의 외부 전기 접속을 위하여 상기 하우징(4)에 또는 그 내부에 장착된 외부 전기 터미널 수단(10)을 포함하고 있으며, 상기 기판은 가스 센서의 외부로부터 전극에 이르기까지 가스의 침투를 허용하도록 상기 제 1 전극에 인접한 구역이 다공체로 형성되어 있는 가스 센서에 있어서,
    상기 기판과 하우징은 주변부(A)내에서 함께 접착 결합되어 있으며, 상기 제 1 전극의 일부분은 상기 주변부를 통해 상기 터미널 수단에 인접한 위치까지 연장하며, 상기 접착 결합은 상기 터미널 수단과 제 1 전극을 서로 전기 접속하도록 고정하는 역할을 하며, 상기 전극은 전해질이 침투할 수 있는 다공성 재료로 구성되며, 상기 전극은 전해질이 전극을 통해 전기 접속부에 침투됨을 방지하기 위해 상기 주변부 내에서 다공성을 차단하도록 상기 주변부내에서 처리되어짐을 특징으로 하는 가스 센서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 열 또는 압력, 또는 이들 모두를 가함으로써 하우징의 주변부에 접합되어짐을 특징으로 하는 가스 센서.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 하우징은 전해질 저장조를 포함하는하우징과 하우징 캡(8)으로 형성되며, 상기 하우징 캡은 대기 가스가 기판으로 유입되는 것을 방지하는 확산 방벽(28)을 형성하는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  4. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 기판은 상기 하우징의 상부 표면에 대한 밀폐면을 형성하고 전극으로의 가스 흐름을 조절하기 위한 확산 방벽을 제공할 정도의 다공성을 가짐을 특징으로 하는 가스 센서.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 1 전극과 외부 전기 터미널 수단 사이에는 상기 제 1 전극을 둘러싸고 있는 도전성 플라스틱 재료(26)가 배열되어 있음을 특징으로 하는 가스 센서.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 외부 전기 터미널 수단 둘레에는 오목부가 제공되어 있고, 상기 터미널 수단 내에는 상기 도전성 플라스틱 재료가 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 외부 전기 터미널 수단은 하우징 내에 위치된 접촉 핀임을 특징으로 하는 가스 센서.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 2 전극은 제 1 외부 전기 터미널 수단과 동일한 방식으로 외부 전기 터미널 수단에 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 전극은 상기 기판에 결합되는 촉매제를 함유하고 있는 다공성 전기 도전성 재료로 형성되어 있음을 특징으로 하는 가스 센서.
  10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 기판은 제 1 전극의 구역 내에 소정의 확산도를 갖는 다공성의 가요성 재료임을 특징으로 하는 가스 센서.
  11. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 전극과 접촉하는 전해질을 보유하기 위한 저장조 내에 위크 수단(32)을 포함하고 있음을 특징으로 하는 가스 센서.
  12. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 전극과 접촉하는 전해질을 보유하기 위한 저장조 내에 다공성 재료(44)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 가스 센서.
  13. 가스 센서를 제조하는 방법으로서,
    전해질 저장조(6)를 포함하고 외부 전기 터미널 수단(10)과 결합하는 하우징(4)을 제공하는 단계와,
    기판(20) 상에 전해질이 침투할 수 있는 적어도 제 1 및 제 2 전극(22, 24) 부재를 제공하는 단계와,
    상기 제 1 전극의 일부분이 주변부(A) 내의 상기 외부 전기 터미널 수단에 인접하게 위치되도록 하우징과 관련하여 기판을 위치시키는 단계, 및
    전해질이 전기 접속부로 침투하는 것을 방지하기 위해 상기 주변부 내에서 전극의 다공성이 차단되는 상기 제 1 전극이 외부 전기 터미널 수단과 전기적으로 접속되도록 주변부 내의 하우징에 기판을 부착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센서의 제조 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 기판은 열 또는 압력, 또는 또는 이들 모두를 가함으로써 하우징의 주변부에 접합되는 것을 특징으로 하는 가스 센서의 제조 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 제 1 전극과 도전성 수단 사이에는 도전성 플라스틱 재료(26)가 위치함으로써, 접착 가공시에 상기 재료는 외부 전기 터미널 수단 둘레에 몰딩되어 제 1 전극을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 가스 센서의 제조 방법.
  16. 제 13항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 전극은 상기 제 1 전극과 동일한 방식으로 전기 접속되는 것을 특징으로 하는 가스 센서의 제조 방법.
  17. 제 14항에 있어서, 상기 제 1 전극과 도전성 수단 사이에는 도전성 입자를 함유하고 있는 중합체가 위치함으로써, 접착 가공시에 상기 재료는 외부 전기 터미널 수단 둘레에 몰딩되어 제 1 전극을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 가스 센서의 제조 방법.
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