JPH0363704B2 - - Google Patents
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- JPH0363704B2 JPH0363704B2 JP59162288A JP16228884A JPH0363704B2 JP H0363704 B2 JPH0363704 B2 JP H0363704B2 JP 59162288 A JP59162288 A JP 59162288A JP 16228884 A JP16228884 A JP 16228884A JP H0363704 B2 JPH0363704 B2 JP H0363704B2
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- electrode
- diaphragm
- metal
- perforated plate
- galvanic cell
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- 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
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、ガルバニ電池式酸素センサーに関す
るものである。さらに詳しくは、本発明は、正極
としての触媒電極と負極としての鉛電極と電解液
と触媒電極と一体に接合されている隔膜とにより
構成されるガルバニ電池式酸素センサーに関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a galvanic cell type oxygen sensor. More specifically, the present invention relates to a galvanic cell type oxygen sensor composed of a catalytic electrode as a positive electrode, a lead electrode as a negative electrode, an electrolytic solution, and a diaphragm integrally joined to the catalytic electrode.
ガルバニ電池式酸素センサーは、小形、軽量で
あるとともに、常温で作動し、しかも安価である
ため、船舶やマンホールの酸欠状態をチエツクし
たり、麻酔器、人口呼吸器などの医療機器におけ
る酸素濃度の監視等、広い分野で使用されてい
る。 Galvanic cell-type oxygen sensors are small, lightweight, operate at room temperature, and are inexpensive, so they can be used to check oxygen deficiency conditions in ships and manholes, and to check oxygen concentration in medical equipment such as anesthesia machines and artificial respirators. It is used in a wide range of fields such as monitoring.
従来の技術
ガルバニ電池式酸素センサーは、正極としての
触媒電極と負極としての鉛電極と、電解液と酸素
は透過するが、水蒸気は透過しにくいフツ素樹脂
の隔膜から構成されているのが一般的である
ガルバニ電池式酸素センサーの構造を大別する
と、隔膜と触媒電極とが単に接触しているだけの
タイプのもの(例えば特開昭58−187846号)と両
者が一体に接合されているタイプのもの(例えば
イギリス特許1200595号)とに分類することがで
きる。前者の場合には、触媒電極は金属の円板も
しくは円柱から構成され、検知気体中もしくは検
知水溶液中の酸素はまず隔膜を透過し、次いで隔
膜と触媒電極との間に形成される電解液膜中に溶
解していつて触媒電極表面上で反応に与える。し
たがつて常時、隔膜と触媒電極との接触状態を一
定に保ち、液膜の厚さが変らないようにするのが
肝要である。ところが雰囲気気体の圧力が変化し
たり、相対湿度が変化すると、隔膜と触媒電極と
の接触状態が変化するという問題がある。このよ
うな観点からみると、隔膜と触媒電極とを一体に
接合した構造にする方が有利である。何故なら、
圧力が変化して、隔膜が膨らんだり、へこんだり
したとしても、触媒電極も隔膜の変形に追随する
からである。Conventional technology A galvanic cell type oxygen sensor generally consists of a catalyst electrode as a positive electrode, a lead electrode as a negative electrode, and a fluororesin diaphragm that allows electrolyte and oxygen to pass through, but does not allow water vapor to pass through. The structure of galvanic cell-type oxygen sensors can be roughly divided into types in which the diaphragm and catalyst electrode are simply in contact (for example, JP-A-58-187846), and types in which both are joined together. type (for example, British Patent No. 1200595). In the former case, the catalytic electrode is composed of a metal disk or cylinder, and oxygen in the sensing gas or sensing aqueous solution first passes through a diaphragm, and then an electrolyte film is formed between the diaphragm and the catalytic electrode. It is dissolved in the liquid and applied to the reaction on the surface of the catalytic electrode. Therefore, it is important to maintain constant contact between the diaphragm and the catalyst electrode at all times so that the thickness of the liquid film does not change. However, there is a problem in that when the pressure of the atmospheric gas changes or the relative humidity changes, the state of contact between the diaphragm and the catalyst electrode changes. From this point of view, it is more advantageous to have a structure in which the diaphragm and the catalyst electrode are integrally joined. Because,
This is because even if the diaphragm swells or dents due to a change in pressure, the catalyst electrode also follows the deformation of the diaphragm.
発明が解決しようとする問題点
隔膜と触媒電極とを一体に接合した構造のガル
バニ電池式酸素センサーの場合、集電構造をどう
するかがひとつの課題である。従来、例えば、集
電体としての金属スプリングを触媒電極に押圧す
るという方法が採用されているが、スプリングと
触媒電極との接触状態を一定にするという点に関
していえば、信頼性の高いものではないし、酸素
センサーの狭隘な空間の中でスプリングを固定す
ることは、なかなか煩雑である。さらには、触媒
電極の損傷、隔膜からの部分的剥離という現象が
起ることがある。Problems to be Solved by the Invention In the case of a galvanic cell type oxygen sensor having a structure in which a diaphragm and a catalyst electrode are integrally joined, one problem is how to form a current collection structure. Conventionally, for example, a method has been adopted in which a metal spring as a current collector is pressed against the catalyst electrode, but this method is not very reliable in terms of maintaining constant contact between the spring and the catalyst electrode. Moreover, it is quite complicated to fix the spring in the narrow space of the oxygen sensor. Furthermore, phenomena such as damage to the catalyst electrode and partial separation from the diaphragm may occur.
一方、金属線あるいは金属スクリーンを触媒電
極に押圧するという集電方法も考えられるが、こ
の場合にも、触媒電極に集電体が押圧されている
部分とそうでない部分とがあるので、やはり、触
媒電極の損傷が起り易い。 On the other hand, a current collection method in which a metal wire or a metal screen is pressed against the catalyst electrode is also considered, but in this case as well, there are parts where the current collector is pressed against the catalyst electrode and parts where it is not. Damage to the catalyst electrode is likely to occur.
問題点を解決するための手段
本発明は、隔膜と触媒電極とを一体に接合した
構造を有するガルバニ電池式酸素センサーにおい
て、触媒電極と金属線、金属網もしくは穿孔金属
板らからなる集電体との間に、金属繊維を抄紙す
るか織物状とするかマツト状とした一種の多孔板
かもしくはこれらの多孔板を焼結したものを介在
させることによつて、上述の問題点を解決しよう
とするものである。Means for Solving the Problems The present invention provides a galvanic cell type oxygen sensor having a structure in which a diaphragm and a catalyst electrode are integrally joined, and a current collector consisting of a catalyst electrode and a metal wire, a metal mesh, or a perforated metal plate. The above problem can be solved by interposing a kind of perforated plate made of paper, woven or matted metal fibers, or a sintered version of these perforated plates, between the That is.
作 用
金属繊維を出発物質とする上述の如き多孔板
は、中間集電体として作用する。この多孔板の金
属繊維の直径は、数ミクロンから数10ミクロンと
極めて細く、孔もそれほど大きくないので、この
多孔板と触媒電極との接触部が多く、しかも接触
部と非接触部(孔部)との段差が小さい。したが
つて、この多孔板が触媒電極に押圧されても、触
媒電極は損傷を受けにくい。また、このような多
孔板を狭隘なセンサーの中に収納固定することは
スプリングの場合と比較するとはるかに容易であ
る。Function A porous plate as described above, starting from metal fibers, acts as an intermediate current collector. The diameter of the metal fibers in this perforated plate is extremely thin, ranging from several microns to several tens of microns, and the pores are not that large. ) is small. Therefore, even if this porous plate is pressed against the catalyst electrode, the catalyst electrode is not easily damaged. Furthermore, it is much easier to house and fix such a perforated plate in a narrow sensor than in the case of a spring.
一方、この金属繊維を出発物質とする多孔板
は、毛細管作用をもつているので、電解液保持機
能をももつている。つまり、何らかの理由で、電
解液が正極としての触媒電極に接触しなくなる
と、このガルバニ電池式酸素センサーは正常に働
かなくなるが、本発明のように補液機能を有する
金属多孔板が触媒電極に隣接していると、電解液
が絶えず触媒電極に補給される。 On the other hand, a porous plate made of metal fibers as a starting material has a capillary action, so it also has an electrolyte retention function. In other words, if for some reason the electrolyte no longer comes into contact with the catalytic electrode as a positive electrode, this galvanic cell type oxygen sensor will not work properly. When this happens, electrolyte is constantly replenished to the catalyst electrode.
金属繊維材料としては、ステンレススチール、
ニツケル、あるいはチタンが適当である。 Metal fiber materials include stainless steel,
Nickel or titanium is suitable.
実施例
第1図に本発明の一実施例にかかるガルバニ電
池式酸素センサーの断面構造を示す。Embodiment FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a galvanic cell type oxygen sensor according to an embodiment of the present invention.
ABS樹脂製の容器本体1と容器蓋2との間に、
穿孔が設けられた押え板3、オーリング4,4′、
4フツ化エチレン−6フツ化プロピレン共重合体
膜からなる隔膜5、金の蒸着膜からなる触媒電極
としての正極6、ステンレススチールの繊維を一
旦抄紙したのち焼結した多孔板7、チタン線から
なる正極集電体8がネジ締めされている。なお、
隔膜5と正極6とは一体に接合されている。 Between the container body 1 and the container lid 2 made of ABS resin,
Holding plate 3 with perforations, O-rings 4, 4',
A diaphragm 5 made of a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer film, a positive electrode 6 as a catalyst electrode made of a gold vapor-deposited film, a perforated plate 7 made of stainless steel fibers once made into paper and then sintered, and a titanium wire. A positive electrode current collector 8 is screwed. In addition,
The diaphragm 5 and the positive electrode 6 are integrally joined.
容器本体1の中には、酢酸と酢酸カリと酢酸鉛
の混合水溶液からなる電解液(PHは6)9および
鉛からなる負極10が収納されている。 Inside the container body 1, an electrolytic solution (PH is 6) 9 made of a mixed aqueous solution of acetic acid, potassium acetate, and lead acetate and a negative electrode 10 made of lead are housed.
電解液9は多孔板7の毛細管現象により正極6
に補給される。 The electrolyte 9 flows through the positive electrode 6 due to capillary action in the porous plate 7.
will be replenished.
正極と負極との間には、サーミスタ11と抵抗
12とが接続されている。 A thermistor 11 and a resistor 12 are connected between the positive electrode and the negative electrode.
発明の効果
上述の実施例で得られたガルバニ電池式酸素セ
ンサーAと上述の実施例において、金属繊維を出
発物質とする多孔板がない場合の従来型ガルバニ
電池式酸素センサーBとをそれぞれ、60℃の温
度、10%の相対湿度の空気中に70日間おいたとこ
ろ、センサーAの場合には、センサー出力に何ら
異常が認めれらなかつたのに対し、センサーBの
場合には、センサー出力が正常時の30%にまで低
下した。また、両センサーとも電解液重量が、10
%減少していた。さらには、両センサーを解体調
査したところ、センサーAには何ら異常が認めら
れなかつたのに対し、センサーBの場合には、部
分的に正極が隔膜から剥離していた。Effects of the Invention The galvanic cell type oxygen sensor A obtained in the above-mentioned example and the conventional galvanic cell type oxygen sensor B in which there is no porous plate using metal fibers as a starting material in the above-mentioned example were each When sensor A was left in air at a temperature of °C and a relative humidity of 10% for 70 days, no abnormality was observed in the sensor output, while sensor B showed no abnormality in the sensor output. It has dropped to 30% of normal. Also, for both sensors, the electrolyte weight is 10
% decreased. Furthermore, when both sensors were disassembled and inspected, no abnormality was found in sensor A, but in the case of sensor B, the positive electrode was partially separated from the diaphragm.
これらの事実から、まず電解液中の水分が蒸発
して、センサーの内圧がかなり低下している状態
で、隔膜と正極との接合体が下側に湾曲しようと
する力が働き、センサーBの場合には、集電体が
正極にくい込んだために、センサー出力が低下し
たのに対し、センサーAの場合には、金属繊維か
らなる多孔板が、一種の防壁になつて、集電体の
正極へのくい込みが回避されたため、特に異常が
出てこなかつたと推定される。 From these facts, first of all, when the water in the electrolyte evaporates and the internal pressure of the sensor drops considerably, a force acts to bend the diaphragm-positive electrode assembly downward, causing sensor B to bend. In the case of sensor A, the sensor output decreased because the current collector was embedded in the positive electrode, whereas in the case of sensor A, the perforated plate made of metal fibers acted as a kind of barrier and prevented the current collector from entering. It is presumed that no abnormality occurred because the penetration into the positive electrode was avoided.
第1図は本発明の一実施例にかかるガルバニ電
池式酸素センサーの断面構造を示す。
1……容器本体、2……容器蓋、5……隔膜、
6……正極、7……多孔板、8……集電体、9…
…電解液、10……負極。
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a galvanic cell type oxygen sensor according to an embodiment of the present invention. 1... Container body, 2... Container lid, 5... Diaphragm,
6... Positive electrode, 7... Porous plate, 8... Current collector, 9...
...Electrolyte, 10...Negative electrode.
Claims (1)
と電解液と隔膜とにより構成されるガルバニ電池
式酸素センサーにおいて、フツ素樹脂からなる隔
膜の片面に触媒電極を一体に接合してなる接合体
の触媒電極に隣接する位置に、金属繊維を抄紙す
るか織物状とするかマツト状とした多孔板もしく
は該多孔板を焼結したものであつて、電解液の保
持機能と中間集電体としての機能とを有する多孔
板を配設し、さらに該多孔板に隣接する位置に金
属線、金属網もしくは穿孔金属板からなる集電体
を配設してなることを特徴とするガルバニ電池式
酸素センサー。1. In a galvanic cell oxygen sensor composed of a catalytic electrode as a positive electrode, a lead electrode as a negative electrode, an electrolyte, and a diaphragm, the catalytic electrode is integrally bonded to one side of a diaphragm made of fluorine resin. Adjacent to the catalyst electrode, a perforated plate made of metal fibers made of paper, fabric, or mat, or a sintered perforated plate with metal fibers, is used to hold the electrolyte and serve as an intermediate current collector. A galvanic cell type oxygen sensor, characterized in that a perforated plate having a function is disposed, and a current collector made of a metal wire, a metal net, or a perforated metal plate is further disposed adjacent to the perforated plate. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59162288A JPS6140556A (en) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | Galvanic battery type oxygen sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59162288A JPS6140556A (en) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | Galvanic battery type oxygen sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6140556A JPS6140556A (en) | 1986-02-26 |
| JPH0363704B2 true JPH0363704B2 (en) | 1991-10-02 |
Family
ID=15751635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59162288A Granted JPS6140556A (en) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | Galvanic battery type oxygen sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6140556A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4540021B2 (en) * | 2000-04-13 | 2010-09-08 | 株式会社Gsユアサ | Galvanic cell oxygen sensor |
| JP5018573B2 (en) * | 2008-03-10 | 2012-09-05 | 東亜ディーケーケー株式会社 | Galvanic battery type sensor |
| EP3111825A4 (en) * | 2014-11-17 | 2017-11-29 | Olympus Corporation | Endoscope reprocessor |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6021794Y2 (en) * | 1979-02-10 | 1985-06-28 | 新コスモス電機株式会社 | Electrode for gas sensor |
| JPS5819475U (en) * | 1981-07-31 | 1983-02-05 | 日本電信電話株式会社 | Rosette with jack |
-
1984
- 1984-07-31 JP JP59162288A patent/JPS6140556A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6140556A (en) | 1986-02-26 |
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