JPH0645249Y2 - Galvanic battery oxygen sensor - Google Patents
Galvanic battery oxygen sensorInfo
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- JPH0645249Y2 JPH0645249Y2 JP1985143325U JP14332585U JPH0645249Y2 JP H0645249 Y2 JPH0645249 Y2 JP H0645249Y2 JP 1985143325 U JP1985143325 U JP 1985143325U JP 14332585 U JP14332585 U JP 14332585U JP H0645249 Y2 JPH0645249 Y2 JP H0645249Y2
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- oxygen sensor
- sensor
- positive electrode
- electrolyte
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Description
【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案はガルバニ電池式酸素センサに関するものであ
る。さらに詳しくは、本考案はプラスチック製の容器を
用いるガルバニ電池式酸素センサに関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a galvanic battery type oxygen sensor. More specifically, the present invention relates to a galvanic cell type oxygen sensor using a plastic container.
従来の技術 従来のガルバニ電池式酸素センサは一般に、酸素の電解
還元反応をつかさどる触媒電極からなる正極と、鉛極か
らなる負極と、水酸化アルカリの水溶液あるいは有機酸
と有機酸塩との混合水溶液などからなる電解液と、酸素
の拡散を抑制し、かつ電解液の漏出を防止するためのフ
ッ素樹脂製の隔膜と、これらのセンサ構成要素を収納す
るプラスチック製容器とから構成されている(例えば、
特公昭54-35111号公報、特開昭58-187846号公報参
照)。2. Description of the Related Art Conventional galvanic cell type oxygen sensors generally have a positive electrode consisting of a catalyst electrode that controls the electrolytic reduction reaction of oxygen, a negative electrode consisting of a lead electrode, and an aqueous solution of an alkali hydroxide or a mixed aqueous solution of an organic acid and an organic acid salt. And the like, a fluororesin diaphragm for suppressing oxygen diffusion and preventing electrolyte leakage, and a plastic container for housing these sensor components (for example, ,
See Japanese Patent Publication No. 54-35111 and Japanese Patent Publication No. 58-187846).
考案が解決しようとする問題点 上記ガルバニ電池式酸素センサを構成するプラスチック
製容器は、その材質および肉厚にもよるが、多かれ少な
かれ水蒸気透過性をもっている。したがって酸素センサ
の長期の作動の間には、電解液中の水分が減少したり、
増加したりする。電解液中の水分が減少した場合には、
センサの内圧が低下すると共に、電解液の負極の鉛の放
電生成物に対する溶解能力が低下する。センサの内圧が
低下すると、隔膜と正極とを接触させるタイプのセンサ
の場合には、隔膜が内側に湾曲し、隔膜と正極との密着
度が増し、そのために隔膜と正極との間に介在せる電解
液が凅渇し、正極の反応サイトが極端に少なくなり、つ
いには正極での酸素の電解還元反応が起こらなくなっ
て、センサ寿命が尽きる。また隔膜と正極とが一体に接
合されているタイプのセンサの場合には、隔膜−正極接
合体が内側に湾曲し、正極が隔膜から剥離したり、接合
体端部からの電解液の漏出の原因になる。Problems to be Solved by the Invention The plastic container constituting the galvanic cell type oxygen sensor has water vapor permeability to a greater or lesser degree, depending on its material and wall thickness. Therefore, during long-term operation of the oxygen sensor, the water content in the electrolyte decreases,
Increase. If the water content in the electrolyte decreases,
As the internal pressure of the sensor decreases, the ability of the electrolyte to dissolve lead in the negative electrode into the discharge products decreases. When the internal pressure of the sensor decreases, in the case of a sensor in which the diaphragm and the positive electrode are in contact with each other, the diaphragm bends inward and the degree of adhesion between the diaphragm and the positive electrode increases. Therefore, the diaphragm is interposed between the diaphragm and the positive electrode. The electrolyte is depleted, the number of reaction sites on the positive electrode becomes extremely small, and finally the electrolytic reduction reaction of oxygen on the positive electrode does not occur, and the sensor life ends. Further, in the case of a sensor in which the diaphragm and the positive electrode are integrally bonded, the diaphragm-positive electrode assembly is curved inward, the positive electrode is separated from the diaphragm, and the electrolyte solution leaks from the end of the assembly. Cause.
一方、一般に負極の電極反応は、電解液として水酸化ア
ルカリの水溶液を用いた場合には、 Pb+2OH-→PbO+H2O+2e- となり、酸性電解液を用いた場合には、 Pb+H2O→PbO+2H++2e- となるとされているが、ガルバニ電池式酸素センサの寿
命は上述の負極反応生成物であるPbOの電解液への溶解
度によって決まってくる。しかるにガルバニ電池式酸素
センサの電解液濃度は、その作動初期においてPbOに対
する溶解度が最大になるように調製されているのが普通
であるが、電解液の水分が減少すると、電解液濃度が高
くなりすぎて、PbOの溶解度も減少し、それだけ寿命が
早く尽きる。On the other hand, in general, the electrode reaction of the negative electrode is Pb + 2OH − → PbO + H 2 O + 2e − when an aqueous solution of alkali hydroxide is used as the electrolytic solution, and Pb + H 2 O → PbO + 2H + + 2e − when the acidic electrolytic solution is used. - there is a a, but the life of the galvanic cell type oxygen sensor comes determined by the solubility of the electrolytic solution of PbO which is a negative electrode reaction product described above. However, the electrolyte concentration of the galvanic cell oxygen sensor is usually adjusted so that the solubility in PbO is maximized at the beginning of its operation, but when the water content of the electrolyte decreases, the electrolyte concentration increases. As a result, the solubility of PbO is also reduced, and the life is shortened accordingly.
これに対して、電解液中の水分が増加すると、酸素セン
サの内圧が上昇し、隔膜の端部からの電解液の漏出が起
こりやすくなる。また隔膜と正極とを接触させるタイプ
の構造の酸素センサの場合には、隔膜と正極との間の間
隙が大きくなりすぎるため、酸素の正極表面への到達速
度が遅くなり、正極の分極特性が劣化し、ついには酸素
センサの出力電圧と酸素濃度との直線性がなくなるとい
う問題が起こる。On the other hand, when the water content in the electrolytic solution increases, the internal pressure of the oxygen sensor rises, and the electrolytic solution easily leaks from the end of the diaphragm. Further, in the case of an oxygen sensor of a type in which the diaphragm and the positive electrode are in contact with each other, the gap between the diaphragm and the positive electrode becomes too large, so that the arrival speed of oxygen to the positive electrode surface becomes slow, and the polarization characteristics of the positive electrode are There is a problem that the oxygen sensor deteriorates and eventually the linearity between the output voltage of the oxygen sensor and the oxygen concentration is lost.
また電解液の水分が増大すると、電解液濃度が低下し、
PbOの溶解度も減少し、それだけセンサの寿命が短くな
る。Also, when the water content of the electrolyte increases, the electrolyte concentration decreases,
The solubility of PbO is also reduced, which shortens the sensor life.
問題点を解決するための手段 本考案はプラスチック製の容器の表面を、アルミニウム
を蒸着した熱収縮性プラスチックフイルムで被覆し、加
熱してこの熱収縮性プラスチックフイルムを熱収縮させ
ることにより、プラスチック製の容器を通しての水蒸気
の透過を防止し、併せて上述の如き問題点を解決せんと
するものである。Means for Solving the Problems The present invention covers the surface of a plastic container with a heat-shrinkable plastic film vapor-deposited with aluminum, and heats the heat-shrinkable plastic film to shrink the heat-shrinkable plastic film. It is intended to prevent the permeation of water vapor through the container and to solve the above problems.
作用 従来の水酸化アルカリの水溶液を電解液としたガルバニ
電池式酸素センサの寿命は約1年と短かった。このよう
な短寿命の酸素センサにおいては、プラスチック製容器
を介しての水蒸気の透過と、それに伴なう上述の如き様
々な問題点は顕在化しなかった。これに対して本考案者
らは、電解液としてPHが4〜7の範囲の有機酸と有機酸
塩との混合水溶液を用いることによって、ガルバニ電池
式酸素センサの寿命が10年あるいはそれ以上になり得る
ことを発見した(特開昭58-187846号公報参照)。Function The life of the conventional galvanic battery type oxygen sensor using an aqueous solution of alkali hydroxide as an electrolyte was short, about 1 year. In such a short-life oxygen sensor, the permeation of water vapor through a plastic container and the various problems associated with it, which have been mentioned above, have not been revealed. On the other hand, the inventors of the present invention use a mixed aqueous solution of an organic acid and an organic acid salt having a pH in the range of 4 to 7 as the electrolytic solution, so that the life of the galvanic battery type oxygen sensor is 10 years or more. It has been discovered (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-187846).
このような長寿命の酸素センサの登場によって、始めて
上述の如きプラスチック製の容器の水蒸気の透過性が問
題となることがわかった。それが証拠に従来のガルバニ
電池式酸素センサの場合には、プラスチック製の容器に
は水蒸気の透過を防止するための何らの配慮も処置もな
されていない。With the advent of such a long-life oxygen sensor, it has been found for the first time that the water vapor permeability of the plastic container as described above becomes a problem. In the case of conventional galvanic cell oxygen sensors, which proves to be the case, the plastic container does not have any consideration or treatment for preventing permeation of water vapor.
いずれにしても、ガルバニ電池式酸素センサのプラスチ
ック製容器の材質として、例えばABS樹脂を用いた場
合、60℃における水の透過係数は2×10-2g・mm/cm2・
日・atmであるのに対し、本考案のようにプラスチック
製容器の表面へのアルミニウムと熱収縮性プラスチック
フイルムとの積層フイルムの被覆によって、水の透過係
数はほとんど0になる。In any case, when ABS resin is used as the material of the plastic container of the galvanic cell oxygen sensor, the water permeability coefficient at 60 ° C is 2 × 10 -2 g · mm / cm 2 ·.
In contrast to the day / atm, by coating the surface of the plastic container with the laminated film of aluminum and the heat-shrinkable plastic film as in the present invention, the water permeability coefficient becomes almost zero.
実施例 以下、本考案の一実施例について詳述する。Embodiment Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail.
図は本考案の一実施例にかかるガルバニ電池式酸素セン
サの断面構造を示す。円筒状でABS樹脂製の容器本体1
とABS樹脂製の容器蓋2との間に、押え板3,Oリング4,4
フッ化エチレン−6フッ化プロピレンポリマからなる隔
膜5と、この隔膜5に一体に接合されている金からなる
正極6、集電体としてのカーボンペーパ7、同じく集電
体としてのチタン線8が挟持されている。また容器本体
1内に酢酸と酢酸カリと酢酸鉛との混合水溶液からなる
電解液9および鉛からなる負極10が収納されている。ま
た正極6と負極10とはセンサ外部で、抵抗11およびサー
ミスタ12を介して接続されている。このようなガルバニ
電池式酸素センサの容器本体1および容器蓋2のそれぞ
れ側面を、アルミニウム蒸着膜層13と熱収縮性のポリ塩
化ビニルフイルム層14からなる熱収縮性チューブで被覆
し、加熱して熱収縮させた。FIG. 1 shows a sectional structure of a galvanic cell type oxygen sensor according to an embodiment of the present invention. Cylindrical ABS resin container body 1
Between the container cover 2 made of ABS resin and the cover 2 made of ABS resin, O-rings 4, 4
A diaphragm 5 made of fluorinated ethylene-6 fluorinated propylene polymer, a positive electrode 6 made of gold integrally bonded to the diaphragm 5, a carbon paper 7 as a current collector, and a titanium wire 8 also used as a current collector. It is pinched. Further, in the container body 1, an electrolytic solution 9 made of a mixed aqueous solution of acetic acid, potassium acetate and lead acetate and a negative electrode 10 made of lead are stored. The positive electrode 6 and the negative electrode 10 are connected outside the sensor via a resistor 11 and a thermistor 12. Each side surface of the container body 1 and the container lid 2 of such a galvanic cell type oxygen sensor is covered with a heat-shrinkable tube composed of an aluminum vapor deposition film layer 13 and a heat-shrinkable polyvinyl chloride film layer 14, and heated. Heat shrunk.
かくして得られたガルバニ電池式酸素センサを温度が60
℃、相対湿度が10%という、通常酸素センサが使用され
る雰囲気よりはるかに過酷な条件下におき、テストした
ところ、150日後の電解液中の水分の減少割合は2%に
すぎず、酸素センサの出力特性にも何らの異常も認めら
れなかった。The galvanic battery-type oxygen sensor obtained in this way was used at a temperature of 60.
When tested under the conditions of ℃ and relative humidity of 10%, which are much more severe than the atmosphere where an oxygen sensor is usually used, after 150 days, the reduction rate of water content in the electrolyte solution was only 2%. No abnormality was found in the output characteristics of the sensor.
これに対し、比較のために、本考案実施例におけるアル
ミニウム蒸着膜層13と熱収縮性のポリ塩化ビニルフイル
ム層14からなる積層フイルムを被覆しない場合の従来型
ガルバニ電池式酸素センサを同様の条件でテストしたと
ころ、150日後の電解液中の水分の減少割合が65%にも
なり、センサ出力も大幅に低下し、寿命が尽きた。On the other hand, for comparison, the conventional galvanic cell type oxygen sensor in the case of not covering the laminated film composed of the aluminum vapor deposition film layer 13 and the heat-shrinkable polyvinyl chloride film layer 14 in the embodiment of the present invention under the same conditions. After a 150-day test, the water content in the electrolyte after 65 days decreased to 65%, the sensor output also dropped significantly, and the service life was exhausted.
考案の効果 以上述べたように本考案によれば、プラスチック製の容
器を用いるガルバニ電池式酸素センサにおいて、長期間
にわたって電解液の減少および増加を防止し、センサ出
力特性も良好に維持することが可能という優れた利点を
奏することができる。As described above, according to the present invention, in a galvanic battery type oxygen sensor using a plastic container, it is possible to prevent the electrolyte solution from decreasing and increasing over a long period of time, and to maintain the sensor output characteristics well. The excellent advantage that it is possible can be achieved.
図は本考案の一実施例にかかるガルバニ電池式酸素セン
サの断面構造を示す図である。 1……容器本体、2……容器蓋、5……隔膜、6……正
極、9……電解液、10……負極、13……アルミニウム蒸
着膜層、14……ポリ塩化ビニルフイルム層FIG. 1 is a view showing a sectional structure of a galvanic cell type oxygen sensor according to an embodiment of the present invention. 1 ... Container main body, 2 ... Container lid, 5 ... Separation film, 6 ... Positive electrode, 9 ... Electrolyte, 10 ... Negative electrode, 13 ... Aluminum vapor deposition film layer, 14 ... Polyvinyl chloride film layer
Claims (1)
池式酸素センサにおいて、プラスチック製の容器をアル
ミニウムと熱収縮性プラスチックフイルムとの積層フイ
ルムによって被覆してなることを特徴とするガルバニ電
池式酸素センサ。1. A galvanic battery type oxygen sensor using a plastic container, wherein the plastic container is covered with a laminated film of aluminum and a heat-shrinkable plastic film.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985143325U JPH0645249Y2 (en) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | Galvanic battery oxygen sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985143325U JPH0645249Y2 (en) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | Galvanic battery oxygen sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6251270U JPS6251270U (en) | 1987-03-30 |
| JPH0645249Y2 true JPH0645249Y2 (en) | 1994-11-16 |
Family
ID=31052901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1985143325U Expired - Lifetime JPH0645249Y2 (en) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | Galvanic battery oxygen sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0645249Y2 (en) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5522688U (en) * | 1978-07-31 | 1980-02-14 | ||
| JPS59145954A (en) * | 1983-02-09 | 1984-08-21 | Miura Co Ltd | Oxygen sensor |
| JPS59190650A (en) * | 1983-04-14 | 1984-10-29 | Terumo Corp | Reference electrode |
-
1985
- 1985-09-18 JP JP1985143325U patent/JPH0645249Y2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6251270U (en) | 1987-03-30 |
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