JP5988485B2 - 電気化学式ガスセンサ - Google Patents

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。

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。

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。

カナダ特許第2255472号明細書

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。

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。

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。

本発明の電気化学式ガスセンサの一実施例を示す断面図である。 エア抜き片の一実施例を示す正面図と使用時の形態を示す斜視図である。 図（ａ）〜（ｃ）は、それぞれエア抜き片の一実施例を示す図と、作用極の一実施例を電極層側から見た図である。 本発明に適したエア抜き片の他の実施例を示す図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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

Claims (2)

1. 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電気化学式ガスセンサ。
2. 前記エア抜き片の前記作用極の電極層に対向する側は、前記作用極を構成する疎水性多孔質膜の前記電極層が存在しない領域に対応するように環状に形成されている請求項１に記載の電気化学式ガスセンサ。

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