JPH05223777A

JPH05223777A - 電気化学式ガス検出器

Info

Publication number: JPH05223777A
Application number: JP4061319A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Nakano; 信夫中野; Hiroyuki Matsuda; 裕之松田
Original assignee: Riken Keiki KK
Current assignee: Riken Keiki KK
Priority date: 1992-02-14
Filing date: 1992-02-14
Publication date: 1993-08-31
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: JP3129821B2

Abstract

(57)【要約】【目的】電気化学式ガス検出器の電解液の吸湿による
内部圧力の上昇を防止すること。【構成】電解液２を収容するセル１に開口３、４を設
け、撥水性多孔質膜７、８の中央部附近にだけ電極１
１、１２を形成した隔膜５、６により開口３、４を封止
しする。撥水性多孔質膜７、８の電極非形成部９，１０
が撥水性を維持するから、セル空間２４に気体が自由に
出入りできて、セル内の圧力が大気圧と平衡する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気化学式ガスセンサ
ーの電極構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスを電気化学的に検出するガス検出器
は、図６に示したように電解液Ａを収容するセルＢに開
口Ｃ、Ｄを設け、この開口Ｃ、Ｄを弗素樹脂等の撥水性
多孔質膜Ｅ、Ｆのほぼ表面全体に白金等の電極Ｇ、Ｈを
形成した隔膜Ｉ、Ｊを、その電極Ｇ、Ｈ面に吸水紙Ｋ、
Ｌを当てがって封止して構成されている。これにより隔
膜Ｉ、Ｈ全体に電解液Ａが常時接することになる。この
状態で作用極となる電極、例えば電極Ｇに一定電位を印
加すると、隔膜Ｉから侵入した被検ガスにより電解電流
が発生するので、この電流からガスの濃度を測定するこ
とができる。

【０００３】ところで、このようなガス検出器は、電解
液Ａが多孔質膜Ｅ、Ｆを介して外気に接しているため、
電解液Ａを構成している水分が多孔質膜Ｅ、Ｆから揮散
してセル中の電解液Ａの液位が低下するので、電解液Ａ
である希硫酸の濃度は大気からの湿気の吸収分と揮散分
とが可及的に均衡するように調整されてはいるが、それ
でも大気の湿度が高くなる梅雨時や、高湿度環境では揮
散分よりも吸水分が多くなるため、セル内の電解液の液
量が増大する。しかしながら、隔膜Ｉ、Ｈには面全体に
電極Ｇ、Ｈが形成されていて多孔質膜表面での撥水性が
失われているところに、吸水紙によって電解液が接して
いるため、空気に対する通気抵抗が極めて高く、このた
めセル内の空気Ｑが外部に逃げ切れず、セル内の圧力が
一時的に上昇することになって、隔膜Ｉ、Ｊの膨張によ
る出力変動や、またシール部からの電解液の洩れ出しが
生じるなどの問題がある。このような問題を解消するべ
く、通常セルＢへの電解液注入口Ｍに多孔質膜Ｎを張設
して、塵埃等の侵入を防ぎつつ、セルＢ内の空気を大気
に放出させて圧力変動を防止する用にした電気化学式ガ
ス検出器も実用化されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構造を採用することにより内圧の上昇は緩和するこ
とが可能となるが、電解液注入口Ｍに多孔質膜Ｎを張設
するための作業が必要となって製造工程が複雑化するば
かりでなく、電解液の漏洩を防止するための余分な封止
機構Ｐを必要とする等の不都合がある。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、大気開放用の膜を不要とした新規な電気
化学的ガス検出器を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては電解液を収容するセルに開口
を設け、撥水性多孔質膜に電極を形成した隔膜により前
記開口を封止してなる電気化学式ガス検出器において、
前記電極が前記多孔質膜の一部にだけ形成するようにし
た。

【０００６】

【作用】多孔質膜の全表面の内、電極が形成されておら
ず、かつ電解液水面から露出している領域が撥水性を発
揮して通気性を確保するから、セル内の空気が自由に大
気に流出することができ、セルの内とセルの外との圧力
が平衡する。

【０００７】

【実施例】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。図１は本発明の一実施例を示すも
のであって、図中符号１は、硫酸等の電解液２を収容す
るセルで、側壁に開口３、４を形成して後述する隔膜
５、６により液封されている。５、６は、前述の隔膜
で、弗素樹脂などの撥水性を備えた多孔質膜７、８の一
方の面に白金などの金属を、図２に示したように膜７、
８の表面の周縁領域に一部空白部、つまり電極非形成部
９、１０を設けるようにして蒸着や、スパッタリング
や、さらには白金黒と粘結剤との混和物を塗布、焼成し
て電極１１、１２が形成されている。

【０００８】この隔膜５、６は、電極１１、１２部分に
だけ濾紙等の給水紙１３、１４を当てがってセル１の開
口３、４にＯリング等のパッキング１５、１６、１７、
１８を介して取り付け枠２２、２３でもって液密に取り
付けられている。このように容器体に構成した段階で、
電解液注入口２０からシリンジなどにより、隔膜５、６
を形成している多孔質膜７、８の電極非形成部９、１０
の少なくとも一部が電解液２の電解液水面から露出する
位置まで電解液２を注入して栓体２１により封止する。
なお、隔膜５、６の取り付け作業時においては、電極非
形成部９、１０にだけパッキン１５〜１８の応力が作用
するので、電極１１、１２に応力が作用することがなく
電極１１，１２が安定した電極特性を示すことになる。

【０００９】この実施例において、ガス検出器を所定の
姿勢、つまり各電極１１、１２が電解液２に接液するよ
うにセットすると、給水紙１３、１４により吸上げられ
た電解液２が電極１１、１２に接液する。この状態で隔
膜５を被検ガスが透過すると、被検ガスの濃度に比例し
た電解電流が発生する。

【００１０】このような測定状態で、電解液２が空気中
の湿気を吸収して電解液が増量すると、セル空間２４に
存在する気体の圧力が上昇しようとするが、図３に示し
たように隔膜５、６を形成している多孔質膜７、８の電
極非形成部９、１０は、白金などの電極材が存在しない
ため、依然として撥水性を維持していて、電解液２から
露出した領域９ａが通気性を備えている。この結果、湿
気の吸収により圧力増大分となった気体が上記領域から
外部に流出して、セル内部の圧力と外部の圧力とが平衡
し、隔膜５、６の変形や電解液２の漏洩が防止される。

【００１１】図４は、本発明の第２実施例を示すもので
あって、図中符号２０は、セル本体で、中央部にスポン
ジ等の電解液保持材２１を配置し、これの両側を通孔２
３、２３、２３‥‥が穿設された枠体２４、２４により
固定し、さらには周囲には電解液保持材２１から溢れた
電解液を収容する電解液室２２を形成して構成されてい
る。この電解液室２２には、その上下に通孔２５、２５
が穿設されていて後述する隔膜２６、２７の電極非形成
部により封止されるようになっている。

【００１２】２６、２７は前述の隔膜で、弗素樹脂等の
撥水性を備えた多孔質膜２８、２９の一方の表面に、図
５（イ）、（ロ）に示したように通孔２５、２６と当接
する位置に電極非形成部３０、３１を残すように電極３
２、３３を形成して構成されている。これらの隔膜２
６、２７は、電極非形成部３０，３１の少なくとも一部
を残すようにして濾紙などの給水紙３４、３５を当てが
ってＯリング等のパッキン部材３６、３７を介して押え
板３８、３９により液密となるように固定されている。
これにより、隔膜２６、２７の電極非形成部４０、４１
は、枠体２４の通孔２５、２５、２５‥‥当接し、また
各電極３２、３３は、それぞれ通孔２３、２３、２３‥
‥から供給される電解液と給水紙３４、３５を介して接
触することになる。

【００１３】また押え板３８、３９には、隔膜２６、２
７の電極３２、３３、及び電極非形成部３０，３１を大
気に連通させるための通気孔４０、４０、４０‥‥、４
１、４１、１４‥‥、及び通孔４２、４２、４２‥‥、
４３、４３、４３‥‥が穿設されている

【００１４】この実施例において、隔膜２６、２７が水
平となる状態で載置した場合には、隔膜２６、２７の電
極非形成部３０，３１が前述と同様に電解液から露出
し、ただ電解液保持材２１に含まれている電解液が給水
紙３４、３５を介して電極３２、３３と接触するから、
２つの隔膜２６、２７に形成された電極３２、３３は、
電解液を介して導電関係を形成することになる。一方、
端縁部の電極非形成部３０、３１は、自身の撥水性によ
り電解液室２２内の電解液に浸漬されていない部分でも
って通気性を維持しているから、電解液室２２は大気と
連通関係を維持することになる。

【００１５】また隔膜２６、２７を上下方向にしてガス
検出器を載置した場合には、少なくとも上部に位置する
側の隔膜２６は、ただ給水紙３４を介して電解液の供給
を受けるだけであるから、多孔質膜２８の電極非形成部
３０が電解液から露出し、充分な通気性を維持する。し
たがって、どのような設置形態を採っても隔膜２６、２
７を構成している多孔質膜２８、２９の電極非形成部３
０、３１が通気性を確保することになるから、電解液室
２２の圧力は、多孔質膜２８、２９の電極非形成部３
０、３１を介して大気と平衡を維持することになる。

【００１６】なお、この実施例においては電極をその形
成時に部分的に選択的に電極を形成するようにしている
が、全面に電極を形成した後、所用の箇所だけを残して
部分的に金属層を剥ぎ取るようにしても同様の作用を奏
することは明らかである。また、上述の実施例において
はセルに設ける隔膜全てに電極を形成しない部分を設け
るようにしているが、少なくとも一方の隔膜に電極非形
成部を形成しただけでも同様の作用を奏することは明ら
かである。

【００１７】また、上述の実施例においては給水紙を用
いて電解液を電極に接液させているが、電極表面が親水
性を有している場合には、給水紙が不要となることは明
かであり、この場合にあっても上述と同様の作用を奏す
ることは明かである。

【００１８】

【発明の効果】以上、説明したように本発明において
は、電解液を収容するセルに開口を、撥水性多孔質膜の
一部にだけ電極を形成した隔膜により封止するようにし
たので、セルに隔膜を取り付けるだけで、通気手段が形
成されることになり、特別な空気抜き部材を必要とする
ことがなく、組み立て作業の簡素化を図ることができる
ばかりでなく、液洩れの原因となる箇所が少なくなって
信頼性を向上させることができ、さらには隔膜取り付け
作業時に電極にパッキン部材が当接することがないの
で、電極部に無用な応力が作用することが無く電極のひ
び割れなどによる動作不良を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す装置の断面図である。

【図２】同図（イ）、（ロ）は、それぞれ同上装置に使
用する隔膜の一実施例を示す上面図である。

【図３】隔膜表面における多孔質膜の状態を示す説明図
である。

【図４】本発明の第２実施例を示す装置の分解組立図で
ある。

【図５】同図（イ）、（ロ）は、それぞれ第２実施例に
使用する隔膜の一実施例を示す上面図である。

【図６】従来の電気化学式ガス検出器の一例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１セル２電解液３、４開口５、６隔膜７、８撥水性多孔質膜９、１０電極非形成部１１、１２電極１３、１４濾紙２０電解液注入口２１栓体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電解液を収容するセルに開口を設け、撥
水性多孔質膜に電極を形成した隔膜により前記開口を封
止してなる電気化学式ガス検出器において、前記電極が
前記多孔質膜の一部にだけ形成されていることを特徴と
する電気化学式ガス検出器。
【請求項２】前記電極は、給水紙を介して電解液と接
液することを特徴とする請求項１の電気化学式ガス検出
器。