JP2019219233A - 定電位電解式酸素センサ - Google Patents
定電位電解式酸素センサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019219233A JP2019219233A JP2018115824A JP2018115824A JP2019219233A JP 2019219233 A JP2019219233 A JP 2019219233A JP 2018115824 A JP2018115824 A JP 2018115824A JP 2018115824 A JP2018115824 A JP 2018115824A JP 2019219233 A JP2019219233 A JP 2019219233A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- casing
- oxygen sensor
- tongue piece
- electrolyte
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
Description
特許文献1に記載の定電位電解式酸素センサにおいては、作用極と参照極との間、 および参照極と対極との間の各々に電解液保持部材が設けられているので、例えば参照極を設けない構成のものに比較して、2倍の量の電解液が必要となる。そのため、電解液室についても2倍の容積が必要となる。また、電解液保持部材に電解液を供給するために、電解液保持部材の舌片部が、電極積層構造体の周囲に形成された電解液室に伸びるよう形成されているので、電解液保持部材の体積が大きくなる。これに伴って、必要な電解液の量も増加するため、電解液室の容積を大きくすることが必要となる。従って、定電位電解式酸素センサのより一層の小型化を図ることが困難である。
一方、定電位電解式酸素センサの小型化を図るために、電解液室の容積を小さくする場合には、低湿度環境下で使用したときに、電解液を電解液保持部材の全体にわたって十分に含浸させることが困難となったり、高湿度環境下で使用したときに、電解液を電解液室に収容することが困難となったりする、という問題がある。
前記電極積層構造体は、前記被検ガス導入口に対向して配置された前記作用極と、この作用極の下方に配置された、前記対極および前記参照極を有する電極複合体と、前記作用極および前記電極複合体の間に配置された、 電解液が含浸されたシート状の電解液保持部材とを備えてなり、
前記電極複合体は、疎水性多孔質材料よりなる圧力調整膜の上面に、前記対極および前記参照極が互いに離間して形成されてなり、
前記ケーシングは、その下壁部から内方に突出して前記圧力調整膜の下面に接するよう設けられた、通気孔を形成する通気管部を有し、
前記電極積層構造体と前記ケーシングの下壁部との間における前記通気管部の周囲には、前記電極積層構造体が配置された空間に通ずる、電解液を収容する電解液室が形成されており、
前記電極複合体は支持板に支持されており、
前記支持板は、前記圧力調整膜における前記対極および前記参照極が形成された電極形成部を支持する電極形成部支持部と、この電極形成部支持部の周囲に、当該支持板の周縁から当該電極形成部支持部に向かうに従って前記上壁部に接近するよう形成されたテーパ部とを有することを特徴とする。
前記支持板は、前記舌片部に対応して形成された、当該舌片部を支持する複数の舌片部支持部を有し、
前記舌片部支持部の各々には、対応する舌片部が進入する舌片部用貫通孔が形成されており、
前記舌片部の各々は、前記舌片部用貫通孔に進入し、当該舌片部の先端部が前記電解液室内に位置するよう形成されていることが好ましい。
前記ガス透過性フィルムは、前記ケーシングにおける前記上壁部に前記被検ガス導入口を塞ぐよう配置され、当該被検ガス導入口を取り囲むよう当該上壁部に溶着されており、
前記圧力調整膜は、前記通気孔を取り囲むよう前記通気管部の先端面に溶着されていることが好ましい。
また、電極複合体を支持する支持板は、当該支持板の周縁から電極形成部支持部に向かうに従ってケーシングの上壁部に接近するよう形成されたテーパ部を有することにより、電解液が支持板の周縁から電極形成部支持部に向かって集まりやすいため、径の小さい電解液保持部材を用いても、当該電解液保持部材に十分な量の電解液を含浸させることができる。
また、電解液室が電極積層構造体とケーシングの下壁部との間に形成されているため、ケーシングの径が小さくても容積の大きい電解液室を設計することが可能である。
また、電極複合体が、圧力調整膜上に対極および参照極が形成されてなるものであることにより、別個に圧力調整膜を設けることが不要で、部品数が少なく、ケーシングの内部のスペースを効率的に利用することかできる。
従って、本発明の定電位電解式酸素センサによれば、小型なものでありながら、容積の大きい電解液室を確保することができるので、広い湿度範囲の環境下で使用することができる。
図1は、本発明の定電位電解式酸素センサの一例における構成の概略を示す説明用断面図である。図2は、図1に示す定電位電解式酸素センサの分解斜視図である。
この定電位電解式酸素センサは、作用極21、対極26および参照極27を有する電極積層構造体20を収納するケーシング10を有する。
被検ガス導入口13により形成された内部空間の体積は、例えば約0.1〜10mm3 であることが好ましい。このような構成とされていることにより、導入された被検ガスを十分に拡散させることができると共に電源オフ後にセンサ内部に残留する酸素ガスの量を低減させことができる。
このガス供給制限手段50には、厚み方向に伸びるピンホール51が蓋部材12の被検ガス導入口13に連通するよう形成されている。被検ガスがピンホール51を通過することにより、被検ガス導入口13からケーシング10内に導入される被検ガスの供給量が制限される。
この例の緩衝膜55は、被検ガスが外周面から流入されるガス拡散層56と、ガス不透過性かつ撥水性を有する保護層57とを有する積層体によって構成されており、全体が円板状に形成されている。
ガス拡散層56は、例えばPTFEフィルムなどのフッ素樹脂フィルムにより構成することができる。
ガス拡散層56は、空気透過率が0.05〜0.5L/dayであるものが好ましく、厚み、外径寸法、空隙率およびその他の具体的構成は、空気透過率が前記数値範囲内となるよう設定することができる。
このような構成とされていることにより、ガス応答性を大幅に低下させることなく、外部環境に対する十分な耐久性を得ることができ、安定した指示値を確実に得ることができる。
保護層57は、例えばPETなどの樹脂フィルムにアルミニウム箔を積層した複合フィルムにより構成することができる。
作用極用リード部材46を構成する材料としては、金(Au)、タングステン(W)、ニオブ(Nb)およびタンタル(Ta)などの金属を用いることができる。また、作用極用リード部材46としては、樹脂被覆された白金(Pt)線を用いることもできる。
多孔質膜は、ガーレー数が3〜3000秒であるものが好ましい。多孔質膜の厚みおよび空隙率は、ガーレー数が上記数値範囲内の大きさとなるよう設定することができ、例えば、空隙率は10〜70%とされ、厚みは0.01〜1mmとされることが好ましい。
対極用リード部材48および参照極用リード部材49を構成する材料としては、金(Au)、白金(Pt)、タングステン(W)、ニオブ(Nb)およびタンタル(Ta)などの金属を用いることができる。
多孔質膜は、ガーレー数が3〜3000秒であるものが好ましい。多孔質膜の厚みおよび空隙率は、ガーレー数が上記数値範囲内の大きさとなるよう設定することができ、例えば、空隙率は10〜70%とされ、厚みは0.01〜1mmとされることが好ましい。
電解液保持部材23としては、例えば、ガラス繊維濾紙、あるいはガラス繊維、PP繊維、PP/PE複合繊維もしくはセラミックス繊維からなる不織布などを用いることができる。
この支持板30は、圧力調整膜28における電極形成部28aを支持する電極形成部支持部31と、この電極形成部支持部31の周囲に、当該支持板30の周縁から当該電極形成部支持部31に向かうに従って上壁部14に接近するよう形成されたテーパ部33と、圧力調整膜28における舌片部28bの各々に対応して形成された、当該舌片部28bを支持する舌片部支持部35とを有する。
舌片部支持部35には、溝Gの各々の底面位置に舌片部用貫通孔36が形成されている。そして、圧力調整膜28における舌片部28bの各々は、舌片部用貫通孔36に進入し、当該舌片部28bの先端部が電解液室S内に位置するよう形成されている。このような構成によれば、定電位電解式酸素センサの姿勢に拘わらず、ケーシング10の内部に対する外気の通気によって、ケーシング10の内部圧力を一定に保持することができる。
また、対極26においては、水の電気分解が生じることによって酸素(O2)が発生するが、圧力調整膜28によってケーシング10の内部の圧力が調整される。
また、電極複合体25を支持する支持板30は、当該支持板30の周縁から電極形成部支持部31に向かうに従ってケーシング10の上壁部14に接近するよう形成されたテーパ部33を有することにより、電解液が支持板30の周縁から電極形成部支持部31に向かって集まりやすいため、径の小さい電解液保持部材23を用いても、当該電解液保持部材23に十分な量の電解液を含浸させることができる。
また、電解液室Sが電極積層構造体20とケーシング10の下壁部15との間に形成されているため、ケーシング10の径が小さくても容積の大きい電解液室Sを設計することが可能である。
また、電極複合体25が、圧力調整膜28上に対極26および参照極27が形成されてなるものであることにより、別個に圧力調整膜28を設けることが不要で、部品数が少なく、ケーシング10の内部のスペースを効率的に利用することかできる。
従って、本発明の定電位電解式酸素センサによれば、小型なものでありながら、容積の大きい電解液室Sを確保することができるので、広い湿度範囲の環境下で使用することができる。
11 ケーシンク本体
12 蓋部材
13 被検ガス導入口
14 上壁部
15 下壁部
16 通気管部
17 周壁部
18 第1凹所
19 第2凹所
20 電極積層構造体
21 作用極
21a ガス透過性フィルム
21b 電極触媒層
23 電解液保持部材
25 電極複合体
26 対極
27 参照極
28 圧力調整膜
28a 電極形成部
28b 舌片部
30 支持板
31 電極形成部支持部
32 通気管部用貫通孔
33 テーパ部
35 舌片部支持部
36 舌片部用貫通孔
40 作用極端子
42 対極端子
43 参照極端子
45 封止用樹脂材料層
46 作用極用リード部材
48 対極用リード部材
49 参照極用リード部材
50 ガス供給制限手段
51 ピンホール
55 緩衝膜
56 ガス拡散層
57 保護層
58a 貫通孔
58 両面粘着テープ
59 両面粘着テープ
G 溝
K 間隙
R 凹所
S 電解液室
V 通気孔
Claims (4)
- 上壁部に被検ガス導入口を有するケーシング内に、作用極、対極および参照極を有する電極積層構造体が配置されてなる定電位電解式酸素センサであって、
前記電極積層構造体は、前記被検ガス導入口に対向して配置された前記作用極と、この作用極の下方に配置された、前記対極および前記参照極を有する電極複合体と、前記作用極および前記電極複合体の間に配置された、 電解液が含浸されたシート状の電解液保持部材とを備えてなり、
前記電極複合体は、疎水性多孔質材料よりなる圧力調整膜の上面に、前記対極および前記参照極が互いに離間して形成されてなり、
前記ケーシングは、その下壁部から内方に突出して前記圧力調整膜の下面に接するよう設けられた、通気孔を形成する通気管部を有し、
前記電極積層構造体と前記ケーシングの下壁部との間における前記通気管部の周囲には、前記電極積層構造体が配置された空間に通ずる、電解液を収容する電解液室が形成されており、
前記電極複合体は支持板に支持されており、
前記支持板は、前記圧力調整膜における前記対極および前記参照極が形成された電極形成部を支持する電極形成部支持部と、この電極形成部支持部の周囲に、当該支持板の周縁から当該電極形成部支持部に向かうに従って前記上壁部に接近するよう形成されたテーパ部とを有することを特徴とする定電位電解式酸素センサ。 - 前記圧力調整膜は、電極形成部の周縁から突出する、少なくとも3つ以上の舌片部を有し、
前記支持板は、前記舌片部に対応して形成された、当該舌片部を支持する複数の舌片部支持部を有し、
前記舌片部支持部の各々には、対応する舌片部が進入する舌片部用貫通孔が形成されており、
前記舌片部の各々は、前記舌片部用貫通孔に進入し、当該舌片部の先端部が前記電解液室内に位置するよう形成されていることを特徴とする請求項1に記載の定電位電解式酸素センサ。 - 前記作用極は、疎水性を有するガス透過性フィルムと、このガス透過性フィルムの下面に形成された電極触媒層とを有してなり、
前記ガス透過性フィルムは、前記ケーシングにおける前記上壁部に前記被検ガス導入口を塞ぐよう配置され、当該被検ガス導入口を取り囲むよう当該上壁部に溶着されており、
前記圧力調整膜は、前記通気孔を取り囲むよう前記通気管部の先端面に溶着されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の定電位電解式酸素センサ。 - 前記電解液保持部材の径は、前記作用極の径の1〜5倍であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の定電位電解式酸素センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018115824A JP6989448B2 (ja) | 2018-06-19 | 2018-06-19 | 定電位電解式酸素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018115824A JP6989448B2 (ja) | 2018-06-19 | 2018-06-19 | 定電位電解式酸素センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019219233A true JP2019219233A (ja) | 2019-12-26 |
JP6989448B2 JP6989448B2 (ja) | 2022-01-05 |
Family
ID=69096179
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018115824A Active JP6989448B2 (ja) | 2018-06-19 | 2018-06-19 | 定電位電解式酸素センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6989448B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112701384A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-23 | 天津艾达恒晟科技发展有限公司 | 一种集成温控半电池 |
JP7478648B2 (ja) | 2020-11-18 | 2024-05-07 | 理研計器株式会社 | 定電位電解式ガスセンサ |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57147048A (en) * | 1981-02-03 | 1982-09-10 | Coal Industry Patents Ltd | Electrochemical gas sensor |
JPS6157853U (ja) * | 1984-09-21 | 1986-04-18 | ||
US20050034987A1 (en) * | 2003-08-12 | 2005-02-17 | Huafang Zhou | Solid polymer electrolyte oxygen sensor |
US20060124458A1 (en) * | 2004-12-09 | 2006-06-15 | Drager Safety Ag & Co. Kgaa | Electrochemical gas sensor |
WO2010024076A1 (ja) * | 2008-08-25 | 2010-03-04 | 理研計器株式会社 | 定電位電解式酸素センサ |
JP2019190893A (ja) * | 2018-04-20 | 2019-10-31 | 理研計器株式会社 | 定電位電解式ガスセンサ |
-
2018
- 2018-06-19 JP JP2018115824A patent/JP6989448B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57147048A (en) * | 1981-02-03 | 1982-09-10 | Coal Industry Patents Ltd | Electrochemical gas sensor |
JPS6157853U (ja) * | 1984-09-21 | 1986-04-18 | ||
US20050034987A1 (en) * | 2003-08-12 | 2005-02-17 | Huafang Zhou | Solid polymer electrolyte oxygen sensor |
US20060124458A1 (en) * | 2004-12-09 | 2006-06-15 | Drager Safety Ag & Co. Kgaa | Electrochemical gas sensor |
WO2010024076A1 (ja) * | 2008-08-25 | 2010-03-04 | 理研計器株式会社 | 定電位電解式酸素センサ |
JP2019190893A (ja) * | 2018-04-20 | 2019-10-31 | 理研計器株式会社 | 定電位電解式ガスセンサ |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7478648B2 (ja) | 2020-11-18 | 2024-05-07 | 理研計器株式会社 | 定電位電解式ガスセンサ |
CN112701384A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-23 | 天津艾达恒晟科技发展有限公司 | 一种集成温控半电池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6989448B2 (ja) | 2022-01-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5284566A (en) | Electrochemical gas sensor with wraparound reference electrode | |
US20190323985A1 (en) | Using a biased electrochemical sensor for acrylonitrile detection | |
JP6989448B2 (ja) | 定電位電解式酸素センサ | |
JP7141962B2 (ja) | 定電位電解式ガスセンサ | |
US20200326298A1 (en) | Electrochemical gas sensor | |
KR102514739B1 (ko) | 정전위 전해식 가스 센서 | |
JP5174914B2 (ja) | 定電位電解式酸素センサ | |
JP4251970B2 (ja) | ガスセンサ | |
US20160258896A1 (en) | Potentiostatic electrolytic gas sensor | |
JP3865114B2 (ja) | 電気化学式ガスセンサー | |
JP7478648B2 (ja) | 定電位電解式ガスセンサ | |
JP3164255B2 (ja) | 電気化学式ガス検出器 | |
JP7474682B2 (ja) | 定電位電解式ガスセンサ | |
JP2003149194A (ja) | 定電位電解式ガスセンサおよびガス検知装置 | |
JP7431715B2 (ja) | 定電位電解式ガスセンサ | |
GB2287791A (en) | Constant potential electrochemical gas sensor | |
JP6330213B2 (ja) | 定電位電解式酸素ガスセンサ | |
JP5276605B2 (ja) | 電気化学式センサ及びその製造方法 | |
JP4155562B2 (ja) | 電気化学式ガスセンサー | |
CN216350483U (zh) | 用于探测目标气体的电化学气体传感器 | |
JP6752558B2 (ja) | 定電位電解式ガスセンサ | |
JP6875230B2 (ja) | ガスセンサ | |
JPH06242059A (ja) | 電気化学式ガスセンサ | |
JP2004205422A (ja) | 定電位電解型ガスセンサー | |
JP2004333164A (ja) | 定電位電解型ガスセンサー |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20200713 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201215 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20211126 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20211130 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211202 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6989448 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |