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JP3094398B2 - Electrochemical gas sensor - Google Patents

Electrochemical gas sensor

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Publication number
JP3094398B2
JP3094398B2 JP07221016A JP22101695A JP3094398B2 JP 3094398 B2 JP3094398 B2 JP 3094398B2 JP 07221016 A JP07221016 A JP 07221016A JP 22101695 A JP22101695 A JP 22101695A JP 3094398 B2 JP3094398 B2 JP 3094398B2
Authority
JP
Japan
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positive electrode
negative electrode
case
diaphragm
lead
Prior art date
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JP07221016A
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Japanese (ja)
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JPH0949823A (en
Inventor
人見  周二
Original Assignee
日本電池株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by 日本電池株式会社 filed Critical 日本電池株式会社
Priority to JP07221016A priority Critical patent/JP3094398B2/en
Publication of JPH0949823A publication Critical patent/JPH0949823A/en
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  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、気相あるいは水中
に溶存するガス、例えば酸素、水素等のガス濃度を測定
する電気化学式ガスセンサに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrochemical gas sensor for measuring the concentration of a gas dissolved in a gas phase or water, for example, a gas such as oxygen or hydrogen.

【0002】[0002]

【従来の技術】気相あるいは水中に溶存する酸化性ガ
ス、例えば酸素の濃度を測定するためには、一般に、電
気化学式酸素ガスセンサであるガルバニ電池式あるい
は、ポーラロ式酸素ガスセンサが使用される。
2. Description of the Related Art In order to measure the concentration of an oxidizing gas, for example, oxygen dissolved in a gas phase or water, a galvanic cell type or an electrochemical oxygen gas sensor, such as an electrochemical oxygen gas sensor, is generally used.

【0003】両センサとも正極と、負極と、該正極の外
側に設けられた酸素の正極への透過を制限するための隔
膜と、電解液と、これらを収納する樹脂製容器で基本的
に構成されている。
[0003] Both sensors basically comprise a positive electrode, a negative electrode, a diaphragm provided outside the positive electrode for limiting the permeation of oxygen to the positive electrode, an electrolytic solution, and a resin container for accommodating them. Have been.

【0004】また、測定原理も同じで、正極と負極を容
器外部で電気的に接続すると、正極で酸素の還元反応
が、同時に負極の還元性活物質の酸化反応が生じる。そ
の際、両極間に流れる電流が酸素ガス濃度に比例するこ
とを利用して、電流値より酸素ガス濃度を知るものであ
る。
The measurement principle is the same. When the positive electrode and the negative electrode are electrically connected outside the container, a reduction reaction of oxygen occurs at the positive electrode and an oxidation reaction of the reducing active material of the negative electrode occurs at the same time. At this time, the oxygen gas concentration is known from the current value by utilizing that the current flowing between the two electrodes is proportional to the oxygen gas concentration.

【0005】前者は、正極と負極とが抵抗を介して接続
されており、常に、自ら酸素の濃度に比例して出力する
のに対し、後者は、外部から両電極間に一定電圧を印加
して作動させ、その時のみ酸素濃度に比例した出力が得
られる点で異なる。
In the former, a positive electrode and a negative electrode are connected via a resistor, and the output is always in proportion to the concentration of oxygen. On the other hand, in the latter, a constant voltage is applied between both electrodes from the outside. In that an output proportional to the oxygen concentration is obtained only at that time.

【0006】尚、他の酸化性ガス、例えばオゾン、塩素
等の場合の上記と同様である。
The same applies to other oxidizing gases such as ozone and chlorine.

【0007】一方、気相あるいは水中に溶存する還元性
ガス、例えば水素の濃度を測定するためには、一般に、
電気化学式水素センサであるガルバニ電池式あるいは、
ポーラロ式水素センサが使用される。
On the other hand, in order to measure the concentration of a reducing gas, for example, hydrogen dissolved in a gas phase or water, generally,
Galvanic cell type which is an electrochemical hydrogen sensor or
A polaro hydrogen sensor is used.

【0008】両センサとも正極と、負極と、該負極の外
側に設けられた水素の負極への透過を制限するための隔
膜と、電解液と、これらを収納する樹脂製容器で基本的
に構成されている。
Each of the sensors basically comprises a positive electrode, a negative electrode, a diaphragm provided outside the negative electrode for restricting permeation of hydrogen to the negative electrode, an electrolytic solution, and a resin container for accommodating these. Have been.

【0009】また、測定原理も酸化性ガスセンサの場合
と同じで、正極と負極を容器外部で電気的に接続する
と、正極で水素の酸化反応がおこり、同時に正極の酸化
性活物質の還元反応が生じる。その際、両極間に流れる
電流が水素ガス濃度に比例することを利用して、電流値
より酸素ガス濃度を知るものである。
The measurement principle is the same as that of the oxidizing gas sensor. When the positive electrode and the negative electrode are electrically connected outside the container, an oxidation reaction of hydrogen occurs at the positive electrode, and at the same time, a reduction reaction of the oxidizing active material of the positive electrode. Occurs. At this time, the oxygen gas concentration is known from the current value by utilizing the fact that the current flowing between the two electrodes is proportional to the hydrogen gas concentration.

【0010】前者は、正極と負極とが抵抗を介して接続
されており、常に、自ら水素の濃度に比例して出力する
のに対し、後者は、外部から両電極間に一定電圧を印加
して作動させ、その時のみ水素濃度に比例した出力が得
られる点で異なる。
In the former, a positive electrode and a negative electrode are connected via a resistor and always output in proportion to the concentration of hydrogen. On the other hand, in the latter, a constant voltage is applied between both electrodes from the outside. In that an output proportional to the hydrogen concentration is obtained only at that time.

【0011】尚、他の還元性ガス、例えば一酸化炭素等
の場合も上記と同様である。
The same applies to other reducing gases such as carbon monoxide.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上記で説明したように
電気化学式ガスセンサは、正極および負極間に流れる電
流値よりガス濃度を知るものである。そのため、樹脂容
器内に電解液とともに収納された正極および負極から容
器の外にリード線を取り出し電気的に接続する必要があ
る。
As described above, in the electrochemical gas sensor, the gas concentration is known from the value of the current flowing between the positive electrode and the negative electrode. Therefore, it is necessary to take out a lead wire from the positive electrode and the negative electrode housed in the resin container together with the electrolytic solution to the outside of the container and electrically connect them.

【0013】それゆえに、リードの取り出し口の封口が
大変難しく、強固な封口をしないと封口部から電解液が
漏れ易いと言う問題があり、リードの取り出しと封口と
は製造においても非常に繁雑な工程となっている。
Therefore, there is a problem that it is very difficult to seal the lead outlet and the electrolyte is liable to leak from the sealing part if the sealing is not performed firmly. The lead extraction and sealing are very complicated in manufacturing. It is a process.

【0014】また、センサの寿命が、例えば、酸素セン
サの場合では負極の重量によって、水素センサの場合で
は正極の重量によって制限されるため、より寿命の長い
センサを製造するには、単純に負極または正極の大きさ
を大きくすればよいが、一本のリードでは電流の集密度
が低下してしまうので、リードの数を増やさなくてはな
らないという問題がある。
Further, the life of the sensor is limited by the weight of the negative electrode in the case of an oxygen sensor and by the weight of the positive electrode in the case of a hydrogen sensor. Alternatively, the size of the positive electrode may be increased, but there is a problem that the number of leads must be increased because the current density is reduced with one lead.

【0015】そこで、本発明の目的は、従来のような電
解液中から外部へのリード取り出しを不要にした、小型
化が可能な電気化学式ガスセンサを提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electrochemical gas sensor which can be miniaturized and does not require a conventional lead extraction from the electrolyte to the outside.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】第一の発明にかかる電気
化学式ガスセンサは、導電性を有する正極ケースと、該
ケースに設けられた酸化性ガスを電気化学的に還元する
正極と、負極と、該正極への酸化性ガス供給量を制限す
る隔膜と、電解液とを備えてなり、該正極に隔膜を介し
て酸化性ガスが導入できるよう、負極と隔膜と電解液と
が正極ケースに配されるとともに、負極には酸化性ガス
導入口が形成されるとともに、該導入口を封止する隔膜
が取り付けられており、前記負極は鉛、鉛と耐食性金属
とのクラッド剤または耐食性金属に鉛がメッキされたも
のであり、鉛面を内側にし、かつ該導入孔に位置する隔
膜と正極とが接触するよう正極ケースに配されており、
正極ケースと前記負極とがかしめ封口されていることを
特徴とする。
An electrochemical gas sensor according to a first aspect of the present invention comprises a positive electrode case having conductivity, a positive electrode provided in the case for electrochemically reducing an oxidizing gas, and a negative electrode. A separator for limiting the amount of oxidizing gas supplied to the positive electrode; and an electrolyte. The negative electrode, the diaphragm, and the electrolyte are arranged in a positive electrode case so that the oxidizing gas can be introduced into the positive electrode through the diaphragm. At the same time, an oxidizing gas inlet is formed in the negative electrode, and a diaphragm for sealing the inlet is attached. The negative electrode is made of lead, a cladding agent of lead and a corrosion-resistant metal, or a lead-resistant metal. Is plated, disposed on the positive electrode case so that the lead surface is inward, and the positive electrode is in contact with the diaphragm located in the introduction hole,
The positive electrode case and the negative electrode are swaged and sealed.

【0017】第二の発明にかかる電気化学式ガスセンサ
は、導電性を有する負極ケースと、該ケースに設けられ
た還元性ガスを電気化学的に酸化する負極と、正極と、
該負極への還元性ガス供給量を制限する隔膜と、電解液
とを備えてなり、該負極に隔膜を介して還元性ガスが導
入できるよう、正極と隔膜と電解液とが負極ケースに配
されるとともに、正極には還元性ガス導入口が形成され
るとともに、該導入口を封止する隔膜が取り付けられて
おり、前記正極は二酸化鉛、二酸化鉛と耐食性金属との
クラッド剤または耐食性金属に二酸化鉛がメッキされた
ものであり、酸化鉛面を内側にし、かつ該導入孔に位置
する隔膜と負極とが接触するよう負極ケースに配されて
おり、負極ケースと前記正極とがかしめ封口されている
ことを特徴とする。
An electrochemical gas sensor according to a second invention comprises a negative electrode case having conductivity, a negative electrode provided in the case for electrochemically oxidizing a reducing gas, a positive electrode,
A separator for limiting the amount of reducing gas supplied to the negative electrode; and an electrolytic solution. The positive electrode, the diaphragm, and the electrolytic solution are arranged in a negative electrode case so that the reducing gas can be introduced into the negative electrode through the diaphragm. At the same time, a reducing gas inlet is formed in the positive electrode, and a diaphragm for sealing the inlet is attached. The positive electrode is formed of lead dioxide, a cladding agent of lead dioxide and a corrosion-resistant metal, or a corrosion-resistant metal. Is disposed on the negative electrode case with the lead oxide surface inside and the diaphragm located at the introduction hole and the negative electrode in contact with each other, and the negative electrode case and the positive electrode are caulked and sealed. It is characterized by having been done.

【0018】さらに本発明は、上記第一の発明にかかる
電気化学式ガスセンサにおいて、正極が、耐食性金属に
メツキ、蒸着またはスパッタリングされた白金、金また
は白金の合金であることを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that, in the electrochemical gas sensor according to the first invention, the positive electrode is platinum, gold or an alloy of platinum, which is plated, vapor-deposited or sputtered on a corrosion-resistant metal.

【0019】さらに本発明は、上記第一の発明にかかる
電気化学式ガスセンサにおいて、負極が、耐食性金属に
メツキ、蒸着またはスパッタリングされた白金、金また
は白金の合金であることを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that, in the electrochemical gas sensor according to the first invention, the negative electrode is platinum, gold or an alloy of platinum, which is plated, deposited or sputtered on a corrosion-resistant metal.

【0020】さらに本発明は、上記第一から第四の発明
にかかる電気化学式ガスセンサにおいて、電解液がゲル
化されていることを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that in the electrochemical gas sensor according to the first to fourth inventions, the electrolyte is gelled.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】本発明になる電気化学的ガスセン
サの一例として、酸化性ガスセンサの一実施の形態を以
下に示す。ここでは酸化性ガスを酸素として説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an oxidizing gas sensor will be described below as an example of an electrochemical gas sensor according to the present invention. Here, the oxidizing gas is described as oxygen.

【0022】本発明品の一実施の形態にかかるセンサ
は、導電性を有する正極ケースと、該ケースに設けられ
た酸化性ガスを電気化学的に還元する白金からなる正極
と、鉛と高耐食性金属とのクラッド材よりなる負極であ
って、正極への酸素を導入する酸素導入孔を有する負極
と、該負極の高耐食性金属面側に酸素導入孔より液漏れ
しないよう設けられ、かつ該正極への酸素供給量を制限
する隔膜と、電解液とを備えてなり、前記負極は鉛面を
内側となるよう、かつ負極の酸素導入孔を介して正極と
隔膜とが接触するよう、負極の周縁とその周縁が当接さ
れる正極ケース部分にガスケットを介在させて、負極が
正極ケース内に配され、負極と正極ケースとがかしめ封
口されている。
A sensor according to an embodiment of the present invention comprises a positive electrode case having conductivity, a positive electrode provided in the case made of platinum for electrochemically reducing an oxidizing gas, lead and high corrosion resistance. A negative electrode made of a clad material with a metal, the negative electrode having an oxygen introduction hole for introducing oxygen to the positive electrode, and a negative electrode provided on the highly corrosion-resistant metal surface side of the negative electrode so as not to leak from the oxygen introduction hole; A membrane for limiting the amount of oxygen supplied to the battery, and an electrolyte, wherein the negative electrode has a lead surface on the inside, and the positive electrode and the membrane are in contact with each other through an oxygen introduction hole of the negative electrode. The negative electrode is disposed in the positive electrode case with a gasket interposed between the peripheral edge and the positive electrode case portion where the peripheral edge is in contact, and the negative electrode and the positive electrode case are swaged and sealed.

【0023】そして、この正極ケースと負極の耐腐食性
金属面にリードが取り付けられている。
Then, leads are attached to the corrosion-resistant metal surfaces of the positive electrode case and the negative electrode.

【0024】言うまでもないが、負極と隔膜と正極ケー
スとでつくられる空間には、電解液が満たされている。
Needless to say, the space formed by the negative electrode, the diaphragm and the positive electrode case is filled with an electrolyte.

【0025】それゆえに、正極、負極が樹脂製容器に収
納されている従来のセンサとは異なり、本発明のセンサ
は、センサ内部からのリード線の取り出しが不要とな
る。
Therefore, unlike the conventional sensor in which the positive electrode and the negative electrode are housed in a resin container, the sensor of the present invention does not need to take out a lead wire from the inside of the sensor.

【0026】また、正極ましくは負極を導電性ケース内
またはケース開口部上縁に配しているためねケース内に
は負極または/および正極と電解液のみが収納されるこ
ととなり、構造が簡単で、小型化も容易である。
Further, since the positive electrode or the negative electrode is disposed in the conductive case or the upper edge of the opening of the case, only the negative electrode and / or the positive electrode and the electrolyte are accommodated in the case. It is simple and easy to miniaturize.

【0027】ここでは、正極ケースの封口蓋として、負
極と隔膜とにより行っているが、隔膜だけであってもよ
いし、別に封口用の蓋を設けてもよい。別の封口蓋を用
いる場合には、隔膜へ酸素が良好に取り入れられるよう
な形状にする必要がある。
Here, the sealing cover of the positive electrode case is formed by the negative electrode and the diaphragm. However, the sealing cover may be provided only by the diaphragm, or a sealing lid may be separately provided. If another sealing lid is used, it must be shaped so that oxygen can be well taken into the diaphragm.

【0028】別に封口蓋を用いる場合、材質としては樹
脂や耐腐食性金属等が考えられる。
When a sealing lid is separately used, the material may be a resin, a corrosion-resistant metal, or the like.

【0029】さらに、正極としてここでは白金を用いた
が、これ以外にも、耐腐食性金属に白金をメツキしたも
のや、耐腐食性金属に白金をスパッタリング、蒸着等に
より形成させてもよい。また、耐腐食性金属に白金をメ
ツキ、スパッタリング、蒸着等したものを正極ケースに
スポット溶接してもよいし、正極ケースに直接白金をメ
ツキ、スパッタリング、蒸着等してもよい。この場合、
隔膜と正極とが接触できる構造としなければならない
が、例えば、正極形成用の台座を設けたケース形状とし
たり、隔膜の形状を変えたりすることが考えられる。
Further, although platinum is used here as the positive electrode, other than this, platinum having a corrosion-resistant metal plated thereon, or platinum may be formed on the corrosion-resistant metal by sputtering, vapor deposition, or the like. Further, a metal obtained by plating, sputtering, or vapor-depositing a corrosion-resistant metal may be spot-welded to the positive electrode case, or platinum may be directly plated, sputtered, or vapor-deposited on the positive electrode case. in this case,
The structure must be such that the diaphragm and the positive electrode can come into contact with each other. For example, it is conceivable to adopt a case shape provided with a pedestal for forming the positive electrode or to change the shape of the diaphragm.

【0030】また、白金でなくても白金と金、白金とイ
リジウム、白金とルテニウムなどの白金野合金または金
等、酸素を還元できるものであれば足りる。(還元性ガ
スの場合には、負極に相当する部分である。)加えて、
正極ケースまたは負極ケースは、ステンレス、チタン等
の耐腐食性金属であってもよいし、耐腐食性でかつ電気
伝導性を示すものであれば足りる。形状においても、以
下の実施例に示す断面視コ字状かつ上面視円形または角
形のものに限られるものではなく、ガスセンサとして機
能でき、組み立て可能なものであれば、特に限定される
ものでもない。
In addition to platinum, any platinum or gold alloy such as platinum and gold, platinum and iridium, platinum and ruthenium, or gold or any other material capable of reducing oxygen is sufficient. (In the case of a reducing gas, it is a portion corresponding to the negative electrode.)
The positive electrode case or the negative electrode case may be made of a corrosion-resistant metal such as stainless steel, titanium, or the like, or may be any material that is corrosion-resistant and shows electrical conductivity. The shape is not limited to a U-shape in cross section and a circular or square shape in top view as shown in the following embodiments, and is not particularly limited as long as it can function as a gas sensor and can be assembled. .

【0031】ここでは、電解液とて溶液を用いている
が、電解液をゲル化したものをもちいてもよい。
Here, a solution is used as the electrolytic solution, but a gelled version of the electrolytic solution may be used.

【0032】また、封口はかしめに限られるものではな
く、レーザー封口、溶接等であってもよいし、封口材ら
よってはヒートシール、超音波溶着等により、封口して
もよい。
The sealing is not limited to caulking, but may be laser sealing, welding or the like, or may be heat sealed or ultrasonically welded depending on the sealing material.

【0033】尚、「正極に隔膜を介して酸化性または還
元性ガスが導入できるように」とは、隔膜の片面が酸化
性または還元性ガスに接することができ、一方の面が正
極の少なくとも一部分と接触し、その接触界面に電解液
が存在している状態を意味する。
The phrase "to allow the oxidizing or reducing gas to be introduced into the positive electrode through the diaphragm" means that one surface of the diaphragm can be in contact with the oxidizing or reducing gas, and at least one surface of the positive electrode has It refers to a state in which the electrolyte comes into contact with a part and an electrolyte exists at the contact interface.

【0034】上記一実施の形態として、特に酸素センサ
について述べたが、他の酸化性ガス、オゾン、塩素等の
場合も同様である。還元性ガスの場合には、酸化性ガス
の場合における正極を負極、負極を正極(二酸化鉛)と
することにより、上記と同様の構成となる。加えて、他
の本発明においても、共通事項に関しては上記と同一の
構成が用いることができることは言うまでもない。
Although the oxygen sensor has been described as an embodiment, the same applies to other oxidizing gases, ozone, chlorine and the like. In the case of a reducing gas, the same configuration as described above is obtained by using the positive electrode in the case of an oxidizing gas as the negative electrode and the negative electrode as the positive electrode (lead dioxide). In addition, it goes without saying that the same configuration as described above can be used for other items of the present invention.

【0035】[0035]

【実施例】以下、本発明を好適な実施例を用いた詳述す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below using preferred embodiments.

【0036】[実施例1] 図1は、本発明の一実施例にかかる電気化学式酸素セン
サの断面構造図である。
Embodiment 1 FIG. 1 is a sectional structural view of an electrochemical oxygen sensor according to one embodiment of the present invention.

【0037】図1において、1は、直径2mm、高さ
0.7mmのチタンの円柱に3μmの白金(Pt)メツ
キを施した正極である。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a positive electrode in which a titanium column having a diameter of 2 mm and a height of 0.7 mm is provided with a 3 μm platinum (Pt) plating.

【0038】2はチタン製の導電性を有する断面コ字状
の正極ケースであり、直径10mm、厚さ0.2mm、
深さ1.2mmである。6は鉛4(厚さ0.3mm)と
チタン基板5(厚さ0.1mm)のクラッド材からなる
負極である。
Reference numeral 2 denotes a positive electrode case made of titanium and having a U-shaped cross section and having a diameter of 10 mm and a thickness of 0.2 mm.
The depth is 1.2 mm. Reference numeral 6 denotes a negative electrode made of a clad material of lead 4 (thickness 0.3 mm) and titanium substrate 5 (thickness 0.1 mm).

【0039】3は負極に形成された正極1への酸素を導
入する酸素導入孔(直径4mm)であり、ここでは負極
の中心に形成されている。
Reference numeral 3 denotes an oxygen introduction hole (4 mm in diameter) for introducing oxygen to the positive electrode 1 formed on the negative electrode, and is formed at the center of the negative electrode here.

【0040】7は負極6のチタン両面に溶着された厚さ
10μmのポリエチレンからなる隔膜であり、酸素導入
孔3を覆っている。
Reference numeral 7 denotes a diaphragm made of polyethylene having a thickness of 10 μm, which is welded to both surfaces of the titanium of the negative electrode 6, and covers the oxygen introduction hole 3.

【0041】8は酢酸と酢酸カリウムの混合水溶液から
なる電解液、9は合成樹脂製ガスケットである。10は
正極リード線、11は負極リード線である。
Reference numeral 8 denotes an electrolytic solution composed of a mixed aqueous solution of acetic acid and potassium acetate, and 9 denotes a gasket made of synthetic resin. Reference numeral 10 denotes a positive electrode lead, and 11 denotes a negative electrode lead.

【0042】正極1は正極ケース2の中央部分にスポッ
ト溶接されている。
The positive electrode 1 is spot-welded to the center of the positive electrode case 2.

【0043】負極6は鉛面が内側になるよう正極ケース
2に配され、負極6と正極ケース2とがかしめ封口され
ている。この時、正極1は負極6の酸素導入孔3を通っ
て隔膜7と接触している。
The negative electrode 6 is disposed in the positive electrode case 2 with the lead surface inside, and the negative electrode 6 and the positive electrode case 2 are swaged and sealed. At this time, the positive electrode 1 is in contact with the diaphragm 7 through the oxygen introduction hole 3 of the negative electrode 6.

【0044】そして、正極リード線10が正極ケース2
に、また負極リード線11が負極6のチタン基板5に、
それぞれスポット溶接されている。
The positive electrode lead wire 10 is connected to the positive electrode case 2
And the negative electrode lead wire 11 is connected to the titanium substrate 5 of the negative electrode 6,
Each is spot welded.

【0045】言うまでもなく、負極6と隔膜7と正極ケ
ース2とでつくられる空間には、電解液8が満たされて
いる。
Needless to say, the space formed by the negative electrode 6, the diaphragm 7 and the positive electrode case 2 is filled with the electrolytic solution 8.

【0046】尚、正極ケース2の中心に正極1を配した
のは、上部から圧迫された時に、簡単に潰れないように
するためである。
The reason why the positive electrode 1 is arranged at the center of the positive electrode case 2 is to prevent it from being easily collapsed when pressed from above.

【0047】[比較例] 図2には、従来のガルバニ電池式酸素センサの断面構造
図を示す。
[Comparative Example] FIG. 2 shows a sectional structural view of a conventional galvanic cell type oxygen sensor.

【0048】図2において、符号1、7、8、10およ
び11は、図1と同じものを示しており、12は負極、
13はABS樹脂製の容器(直径28mm、高さ42m
mの中空円柱状)、14はエポキシ樹脂、15は容器内
部から外部に電流を取り出すリード線取り出し口であ
る。
In FIG. 2, reference numerals 1, 7, 8, 10 and 11 indicate the same components as in FIG.
13 is an ABS resin container (diameter 28mm, height 42m)
m, a hollow cylindrical shape), 14 is an epoxy resin, and 15 is a lead wire outlet for extracting current from the inside of the container to the outside.

【0049】このセンサは、直径2mm、厚さ1mmの
チタンの円板に3μmの白金(Pt)メツキを施した正
極1と、鉛(1×10×3mm)からなる負極12と、
正極1の外側に位置する厚さ10μmのポリエチレンか
らなる隔膜7と、酢酸と酢酸カリウムの混合水溶液から
なる電解液8とが、ABS樹脂製の容器13に収納され
ている。
This sensor is composed of a positive electrode 1 in which a titanium disk having a diameter of 2 mm and a thickness of 1 mm is coated with a platinum (Pt) plating of 3 μm, a negative electrode 12 made of lead (1 × 10 × 3 mm),
A 10 μm-thick polyethylene diaphragm 7 located outside the positive electrode 1 and an electrolytic solution 8 composed of a mixed aqueous solution of acetic acid and potassium acetate are contained in a container 13 made of ABS resin.

【0050】容器13内に収納されている正極1、負極
12に設けられたチタンからなる正極リード線10およ
び負極リード線11は、樹脂製容器13に設けられたリ
ード線取り出し口15を通って樹脂製容器13の外部へ
導出されており、その取り出し口15はエポキシ樹脂1
4で封口されている。
The positive electrode lead wire 10 and the negative electrode lead wire 11 made of titanium provided in the positive electrode 1 and the negative electrode 12 housed in the container 13 pass through the lead wire outlet 15 provided in the resin container 13. It is led out of the resin container 13 and its outlet 15 is connected to the epoxy resin 1.
Sealed at 4.

【0051】[実施例2] 図3は、本発明の一実施例にかかる電気化学式水素セン
サの断面構造図である。
Embodiment 2 FIG. 3 is a sectional structural view of an electrochemical hydrogen sensor according to one embodiment of the present invention.

【0052】図3において、21は、直径2mm、高さ
0.7mmのチタンの円柱に3μmの白金(Pt)メツ
キを施した負極である。
In FIG. 3, reference numeral 21 denotes a negative electrode in which a titanium column having a diameter of 2 mm and a height of 0.7 mm is provided with a 3 μm platinum (Pt) plating.

【0053】22はチタン製の導電性を有する断面コ字
状の負極ケースであり、直径10mm、厚さ0.2m
m、深さ1.2mmである。26はチタン基板25(厚
さ0.1mm)に二酸化鉛24をメッキした正極であ
る。
Reference numeral 22 denotes a negative electrode case made of titanium and having a U-shaped cross section and having a diameter of 10 mm and a thickness of 0.2 m.
m, depth 1.2 mm. Reference numeral 26 denotes a positive electrode obtained by plating lead dioxide 24 on a titanium substrate 25 (thickness: 0.1 mm).

【0054】23は正極に形成された負極21へ水素を
導入する水素導入孔(直径4mm)であり、ここでは正
極の中心に形成されている。
Reference numeral 23 denotes a hydrogen introduction hole (4 mm in diameter) for introducing hydrogen to the negative electrode 21 formed on the positive electrode, and is formed at the center of the positive electrode here.

【0055】27は、正極26のチタン両面に溶着され
た厚さ10μmのポリエチレンからなる隔膜であり、水
素導入孔23を覆っている。
Reference numeral 27 denotes a diaphragm made of polyethylene having a thickness of 10 μm, which is welded to both surfaces of the titanium of the positive electrode 26, and covers the hydrogen introduction hole 23.

【0056】28は酢酸と酢酸カリウムの混合水溶液か
らなる電解液、29は合成樹脂製ガスケットである。3
0は負極リード線、31は正極リード線である。
Reference numeral 28 denotes an electrolyte comprising a mixed aqueous solution of acetic acid and potassium acetate, and 29 denotes a gasket made of synthetic resin. 3
0 is a negative electrode lead and 31 is a positive electrode lead.

【0057】負極21は負極ケース22の中央部分にス
ポット溶接されている。
The negative electrode 21 is spot-welded to the center of the negative electrode case 22.

【0058】正極26は二酸化鉛面が内側になるように
負極ケース22に配され、正極26と負極ケース22と
がかしめ封口されている。この時、負極21は正極26
の水素導入孔23を通って隔膜27と接触している。
The positive electrode 26 is disposed in the negative electrode case 22 so that the lead dioxide surface is on the inside, and the positive electrode 26 and the negative electrode case 22 are swaged and sealed. At this time, the negative electrode 21 is
And is in contact with the diaphragm 27 through the hydrogen introduction hole 23.

【0059】そして、負極リード線30が負極ケース2
2に、また正極リード線31が正極26のチタン基板2
5に、それぞれスポット溶接されている。
Then, the negative electrode lead wire 30 is connected to the negative electrode case 2
2 and the positive electrode lead wire 31 is the titanium substrate 2 of the positive electrode 26.
5 are spot-welded.

【0060】言うまでもなく、正極26と隔膜27と負
極ケース22とでつくられる空間には、電解液28が満
たされている。
Needless to say, the space formed by the positive electrode 26, the diaphragm 27 and the negative electrode case 22 is filled with the electrolytic solution 28.

【0061】尚、負極ケース22の中心に負極21を配
したのは、上部から圧迫された時に、簡単に潰れないよ
うにするためである。
The reason why the negative electrode 21 is arranged at the center of the negative electrode case 22 is to prevent the negative electrode case 22 from being easily crushed when pressed from above.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上に述べたように、図1および図3に
示した本発明になる電気化学式ガスセンサと、図2に示
した比較例の従来のセンサを比較すると、本発明になる
電気化学式ガスセンサは、正極および負きよくから電流
を取り出すために、電解液中からリード線を取り出す必
要のない構造となっているので、リード線の取り出し
(取付)が容易であり、製造時のリード線の取り出し口
の封口工程に伴う繁雑な作業もなくなる。加えて、セン
サ自体の構造も極めて単純であるため、信頼性が高く、
しかも小型の電気化学式ガスセンサの提供が可能とな
る。
As described above, when the electrochemical gas sensor according to the present invention shown in FIGS. 1 and 3 is compared with the conventional sensor of the comparative example shown in FIG. 2, the electrochemical gas sensor according to the present invention is obtained. The gas sensor has a structure in which it is not necessary to take out the lead wire from the electrolyte in order to take out the current from the positive electrode and the negative electrode. The complicated work involved in the process of closing the take-out port is also eliminated. In addition, the structure of the sensor itself is extremely simple, so it is highly reliable,
In addition, a small electrochemical gas sensor can be provided.

【0063】また、安価なガスセンサの製作が可能にな
るとともに、製造が容易であり、産業上寄与すること非
常に大である。
In addition, it is possible to manufacture an inexpensive gas sensor, it is easy to manufacture, and it is very important to contribute to industry.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明になる一実施例にかかる電気化学式酸素
センサの断面構造図。
FIG. 1 is a sectional structural view of an electrochemical oxygen sensor according to one embodiment of the present invention.

【図2】従来の電池式酸素センサの断面構造図。FIG. 2 is a sectional structural view of a conventional battery-type oxygen sensor.

【図3】本発明になる一実施例にかかる電気化学式水素
センサの断面構造図。
FIG. 3 is a sectional structural view of an electrochemical hydrogen sensor according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 正極 2 正極ケース 3 酸素導入孔 4 鉛 5 チタン 6 負極 7 隔膜 8 電解液 9 ガスケット 10 正極リード線 11 負極リード線 12 負極 13 ABS樹脂容器 14 エポキシ樹脂 15 リード線取り出し口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode 2 Positive electrode case 3 Oxygen introduction hole 4 Lead 5 Titanium 6 Negative electrode 7 Separator 8 Electrolyte 9 Gasket 10 Positive electrode lead wire 11 Negative lead wire 12 Negative electrode 13 ABS resin container 14 Epoxy resin 15 Lead wire outlet

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 導電性を有する正極ケースと、該ケース
に設けられた酸化性ガスを電気化学的に還元する正極
と、負極と、該正極への酸化性ガス供給量を制限する隔
膜と、電解液とを備えてなり、該正極に隔膜を介して酸
化性ガスが導入できるよう、負極と隔膜と電解液とが正
極ケースに配されるとともに、負極には酸化性ガス導入
口が形成されるとともに、該導入口を封止する隔膜が取
り付けられており、前記負極は鉛、鉛と耐食性金属との
クラッド剤または耐食性金属に鉛がメッキされたもので
あり、鉛面を内側にし、かつ該導入孔に位置する隔膜と
正極とが接触するよう正極ケースに配されており、正極
ケースと前記負極とがかしめ封口されていることを特徴
とする電気化学式ガスセンサ。
1. A positive electrode case having conductivity, a positive electrode provided in the case for electrochemically reducing an oxidizing gas, a negative electrode, and a diaphragm for limiting a supply amount of the oxidizing gas to the positive electrode; An electrolyte is provided, and the anode, the diaphragm, and the electrolyte are arranged in the cathode case so that an oxidizing gas can be introduced into the cathode through the diaphragm, and an oxidizing gas inlet is formed in the anode. In addition, a diaphragm that seals the inlet is attached, and the negative electrode is lead, a cladding agent of lead and a corrosion-resistant metal, or a corrosion-resistant metal plated with lead, with the lead surface inside, and An electrochemical gas sensor, wherein a diaphragm located in the introduction hole and a positive electrode are arranged in a positive electrode case, and the positive electrode case and the negative electrode are caulked and sealed.
【請求項2】 導電性を有する負極ケースと、該ケース
に設けられた還元性ガスを電気化学的に酸化する負極
と、正極と、該負極への還元性ガス供給量を制限する隔
膜と、電解液とを備えてなり、該負極に隔膜を介して還
元性ガスが導入できるよう、正極と隔膜と電解液とが負
極ケースに配されるとともに、正極には還元性ガス導入
口が形成されるとともに、該導入口を封止する隔膜が取
り付けられており、前記正極は二酸化鉛、二酸化鉛と耐
食性金属とのクラッド剤または耐食性金属に二酸化鉛が
メッキされたものであり、二酸化鉛面を内側にし、かつ
該導入孔に位置する隔膜と負極とが接触するよう負極ケ
ースに配されており、負極ケースと前記正極とがかしめ
封口されていることを特徴とする電気化学式ガスセン
サ。
2. A negative electrode case having conductivity, a negative electrode provided in the case for electrochemically oxidizing a reducing gas, a positive electrode, and a diaphragm for restricting a supply amount of the reducing gas to the negative electrode, An electrolyte is provided, and the cathode, the diaphragm and the electrolyte are arranged in the anode case so that the reducing gas can be introduced into the anode through the diaphragm, and a reducing gas inlet is formed in the cathode. The cathode is made of lead dioxide, a cladding agent of lead dioxide and a corrosion-resistant metal, or a corrosion-resistant metal plated with lead dioxide. An electrochemical gas sensor, which is disposed inside a negative electrode case so that a negative electrode and a diaphragm located in the introduction hole are in contact with each other, and the negative electrode case and the positive electrode are caulked and sealed.
【請求項3】 正極が、耐食性金属にメツキ、蒸着また
はスパッタリングされた白金、金または白金の合金であ
ることを特徴とする請求項1記載の電気化学式ガスセン
サ。
3. The electrochemical gas sensor according to claim 1, wherein the positive electrode is made of platinum, gold or an alloy of platinum, which is plated, deposited or sputtered on a corrosion-resistant metal.
【請求項4】 負極が、耐食性金属にメツキ、蒸着また
はスパッタリングされた白金、金または白金の合金であ
ることを特徴とする請求項2記載の電気化学式ガスセン
サ。
4. The electrochemical gas sensor according to claim 2, wherein the negative electrode is made of platinum, gold or an alloy of platinum, which is plated, deposited or sputtered on a corrosion-resistant metal.
【請求項5】 電解液がゲル化されていることを特徴と
する請求項1〜4記載の電気化学式ガスセンサ。
5. The electrochemical gas sensor according to claim 1, wherein the electrolyte is gelled.
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