(57)【要約】    【課題】アルコール濃度を正確に測定することができるアルコールセンサを提供する。    【解決手段】  陽イオン透過膜１４の片面に、第一の基材フィルム１１ａを接触させて作用部５ａを配置し、反対側の面に第二の基材フィルム１１ｂを接触させて対部５ｂを配置し、第一、第二の基材フィルム１１ａ、１１ｂに、硫酸を４ｍｏｌ／Ｌ以上８ｍｏｌ／Ｌ以下の範囲で含有し、ドデシルベンゼンスルホン酸を０．５重量％以上５重量％以下の範囲で含有する不揮発性酸溶液を含有させる。検出対象ガスを導入し、作用極１２ａに接触させると、検出対象ガス中のアルコールが化学反応し、水素イオンと電子とが放出され、水素イオンは対極１２ｂに移動して酸素と結合し、電流が生成され、その電流を測定すると、アルコール濃度が分かる。硫酸が吸湿するので、作用部５ａと対部５ｂとは乾燥しない。【選択図】図５
2018025452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器と、
前記密閉容器の内部に両面が露出して配置されたフィルム状のアルコール検出シートと、を有し、
前記アルコール検出シートには、
第一の基材フィルムの表面に、白金黒を含有する作用極が形成されたフィルム状の作用部と、
第二の基材フィルムの表面に、白金黒を含有する対極が形成されたフィルム状の対部と、
陽イオンを通過させる陽イオン透過膜と、
が設けられ、
前記第一、第二の基材フィルムは、硫酸を４ｍｏｌ／Ｌ以上８ｍｏｌ／Ｌ以下の範囲で含有し、ドデシルベンゼンスルホン酸を水に対して０．５重量％以上５重量％以下の範囲で含有する不揮発性酸溶液を含有し、
前記密閉容器の内部は、前記アルコール検出シートによって、前記密閉容器の天井と前記アルコール検出シートとの間の検出空間と、前記密閉容器の底板と前記アルコール検出シートとの間の液溜空間とに二分され、前記作用部は前記検出空間に露出され、前記対部は前記液溜空間に露出され、
前記密閉容器には、前記密閉容器の外部と前記検出空間とをそれぞれ接続する導入口と排出口とが設けられ、
アルコールを含有する測定対象ガスが前記導入口から前記検出空間に導入され、前記排出口から排出されると、前記測定対象ガスに含有される前記アルコールが前記作用極と反応し、前記作用極と前記対極との間に、前記測定対象ガスのアルコール濃度に応じた電流を発生させるアルコールセンサ。
【請求項２】
前記第二の基材フィルムに含有される前記不揮発性酸溶液の硫酸濃度は、前記第一の基材フィルムに含有される前記不揮発性酸溶液の硫酸濃度よりも高くされた請求項１記載のアルコールセンサ。
【請求項３】
前記密閉容器は、通気側容器と、液溜側容器と、を有し、
前記通気側容器の内周面には、前記通気側容器の内部に向けて突出された通気側押圧部が設けられ、
前記液溜側容器の内周面には、前記液溜側容器の内部に向けて突出された液溜側押圧部が設けられ、
前記通気側容器の容器開口である通気側開口が前記作用極に向けられ、前記液溜側容器の容器開口である液溜側開口が前記対極に向けられ、前記通気側押圧部と前記液溜側押圧部とによって、前記アルコール検出シートの縁部分の少なくとも一部が挟まれて押圧された状態で、前記アルコール検出シートは前記通気側容器と前記液溜側容器とで構成される前記密閉容器内に配置された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載のアルコールセンサ。
【請求項４】
前記通気側容器の底板には、前記通気側開口に向けて突出された容器側突起が設けられ、
前記液溜側容器の底板には、前記液溜側開口に向けて突出された液溜側突起が設けられ、
前記アルコール検出シートの中央を含む中央部分は、前記容器側突起と前記液溜側突起とで挟まれて押圧されている請求項３記載のアルコールセンサ。
【請求項５】
前記陽イオン透過膜は、パーフルオロスルホン酸−ポリテトラフルオロエチレン膜である請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のアルコールセンサ。
【請求項６】
前記第一の基材フィルムと、前記第二の基材フィルムは、樹脂粉末がフィルム状に焼結されて形成された請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のアルコールセンサ。
【請求項７】
前記不揮発性酸溶液には、界面活性剤が含有された請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載のアルコールセンサ。
【請求項８】
前記作用極は、前記第一の基材フィルムの表面に白金黒が押圧されて形成され、
前記対極は、前記第二の基材フィルムの表面に白金黒が押圧されて形成された請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載のアルコールセンサ。
【請求項９】
フィルム状の作用部と、フィルム状の対部と、陽イオン透過膜とが設けられたフィルム状のアルコール検出シートであって、
前記作用部は、樹脂粉末がフィルム状に焼結されて形成され裏面が前記陽イオン透過膜の片面に接触された第一の基材フィルムと、前記第一の基材フィルムの表面に押圧されて固定された白金黒を含有する作用極とを有し、
前記対部は、樹脂粉末がフィルム状に焼結されて形成され、裏面が前記陽イオン透過膜の前記片面とは反対側の面に接触された第二の基材フィルムと、前記第二の基材フィルムの表面に押圧されて固定された白金黒を含有する対極とを有し、
前記陽イオン透過膜は、パーフルオロスルホン酸−ポリテトラフルオロエチレン膜であり、
前記第一、第二の基材フィルムには、硫酸を４ｍｏｌ／Ｌ以上８ｍｏｌ／Ｌ以下の範囲で含有し、ドデシルベンゼンスルホン酸を水に対して０．５重量％以上５重量％以下の範囲で含有する不揮発性酸溶液が含有されており、前記作用極と接触したアルコールの化学反応によって発生した水素イオンが、前記陽イオン透過膜を通過して前記対極に到達するアルコール検出シート。
【請求項１０】
通気側容器と、液溜側容器と、請求項９記載のアルコール検出シートとを有し、
前記通気側容器の内周面には、前記通気側容器の内部に向けて突出された通気側押圧部が設けられ、
前記液溜側容器の内周面には、前記液溜側容器の内部に向けて突出された液溜側押圧部が設けられ、
前記通気側容器の容器開口である通気側開口が前記作用極に向けられ、前記液溜側容器の容器開口である液溜側開口が前記対極に向けられ、前記通気側押圧部と前記液溜側押圧部とによって、前記アルコール検出シートの縁部分の少なくとも一部が挟まれて押圧された状態で、前記アルコール検出シートは前記通気側容器と前記液溜側容器とで構成される密閉容器内に配置され、
前記密閉容器の内部は、前記アルコール検出シートによって、前記通気側容器の底板と前記アルコール検出シートとの間の検出空間と、前記液溜側容器の底板と前記アルコール検出シートとの間の液溜空間とに二分され、
前記密閉容器には、前記密閉容器の外部と前記検出空間とをそれぞれ接続する導入口と排出口とが設けられ、
アルコールを含有する測定対象ガスが前記導入口から前記検出空間に導入され、前記排出口から排出されると、前記測定対象ガスに含有される前記アルコールが前記作用極と反応し、前記作用極と前記対極との間に、前記測定対象ガスのアルコール濃度に応じた電流を発生させるアルコールセンサ。
【請求項１１】
前記通気側容器の底板には、前記通気側開口に向けて突出された容器側突起が設けられ、
前記液溜側容器の底板には、前記液溜側開口に向けて突出された液溜側突起が設けられ、
前記アルコール検出シートの中央を含む中央部分は、前記通気側突起と前記液溜側突起とで挟まれて押圧されている請求項１０記載のアルコールセンサ。
【請求項１２】
前記アルコール検出シートの外周面と、前記密閉容器の内周面との間には、前記不揮発性酸溶液が存在する請求項１０又は請求項１１のいずれか１項記載のアルコールセンサ。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルコールセンサの技術に関し、特に、ＣＯ等の検知妨害ガスの影響を減少させると共に、アルコール検出シートの重量変化率を小さくさせたアルコールセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
アルコールガスは、Ｐｔ黒を触媒にして化学反応が生じ、電流が生成される性質がある。従来より、人間の呼気等の検出対象ガス中のアルコール濃度を測定するために、検出対象ガスをＰｔ黒に接触させ、生成された電流を抵抗素子に流し、電圧を測定することで、検出対象ガス中に含有されるアルコール濃度を測定するアルコールセンサが用いられている。
【０００３】
しかしながら、ＣＯガスもＰｔ黒と接触すると化学反応し、電流を発生させる性質を有するため、検出対象ガス中に、アルコールと共に、ＣＯが含有されていると、アルコール濃度の測定値が不正確になる。
また、アルコールの化学反応により生成される電流は微少であるため、Ｐｔ黒が含有された電極を含む測定回路中の抵抗が大きいと、アルコール濃度の測定値が不正確になる。
【０００４】
下記文献に記載されているように、アルコール濃度を正確に求めるための試行錯誤が行われているが、低コストで製造することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２９２８５号公報
【特許文献２】特開２００８−５１０６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術の課題を解決するために、簡単に製造することができ、正確な測定値が得られるアルコールセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため本発明は、密閉容器と、前記密閉容器の内部に両面が露出して配置されたフィルム状のアルコール検出シートと、を有し、前記アルコール検出シートには、第一の基材フィルムの表面に、白金黒を含有する作用極が形成されたフィルム状の作用部と、第二の基材フィルムの表面に、白金黒を含有する対極が形成されたフィルム状の対部と、陽イオンを通過させる陽イオン透過膜と、が設けられ、前記第一、第二の基材フィルムは、硫酸を４ｍｏｌ／Ｌ以上８ｍｏｌ／Ｌ以下の範囲で含有し、ドデシルベンゼンスルホン酸を水に対して０．５重量％以上５重量％以下の範囲で含有する不揮発性酸溶液を含有し、前記密閉容器の内部は、前記アルコール検出シートによって、前記密閉容器の天井と前記アルコール検出シートとの間の検出空間と、前記密閉容器の底板と前記アルコール検出シートとの間の液溜空間とに二分され、前記作用部は前記検出空間に露出され、前記対部は前記液溜空間に露出され、前記密閉容器には、前記密閉容器の外部と前記検出空間とをそれぞれ接続する導入口と排出口とが設けられ、アルコールを含有する測定対象ガスが前記導入口から前記検出空間に導入され、前記排出口から排出されると、前記測定対象ガスに含有される前記アルコールが前記作用極と反応し、前記作用極と前記対極との間に、前記測定対象ガスのアルコール濃度に応じた電流を発生させるアルコールセンサである。
本発明はアルコールセンサであって、前記第二の基材フィルムに含有される前記不揮発性酸溶液の硫酸濃度は、前記第一の基材フィルムに含有される前記不揮発性酸溶液の硫酸濃度よりも高くされたアルコールセンサである。
本発明はアルコールセンサであって、前記密閉容器は、通気側容器と、液溜側容器と、を有し、前記通気側容器の内周面には、前記通気側容器の内部に向けて突出された通気側押圧部が設けられ、前記液溜側容器の内周面には、前記液溜側容器の内部に向けて突出された液溜側押圧部が設けられ、前記通気側容器の容器開口である通気側開口が前記作用極に向けられ、前記液溜側容器の容器開口である液溜側開口が前記対極に向けられ、前記通気側押圧部と前記液溜側押圧部とによって、前記アルコール検出シートの縁部分の少なくとも一部が挟まれて押圧された状態で、前記アルコール検出シートは前記通気側容器と前記液溜側容器とで構成される前記密閉容器内に配置されたアルコールセンサである。
本発明はアルコールセンサであって、前記通気側容器の底板には、前記通気側開口に向けて突出された容器側突起が設けられ、前記液溜側容器の底板には、前記液溜側開口に向けて突出された液溜側突起が設けられ、前記アルコール検出シートの中央を含む中央部分は、前記容器側突起と前記液溜側突起とで挟まれて押圧されているアルコールセンサである。
本発明はアルコールセンサであって、前記陽イオン透過膜は、パーフルオロスルホン酸−ポリテトラフルオロエチレン膜であるアルコールセンサである。
本発明はアルコールセンサであって、前記第一の基材フィルムと、前記第二の基材フィルムは、樹脂粉末がフィルム状に焼結されて形成されたアルコールセンサである。
本発明はアルコールセンサであって、前記不揮発性酸溶液には、界面活性剤が含有されたアルコールセンサである。
本発明はアルコールセンサであって、前記作用極は、前記第一の基材フィルムの表面に白金黒が押圧されて形成され、前記対極は、前記第二の基材フィルムの表面に白金黒が押圧されて形成されたアルコールセンサである。
本発明は、フィルム状の作用部と、フィルム状の対部と、陽イオン透過膜とが設けられたフィルム状のアルコール検出シートであって、前記作用部は、樹脂粉末がフィルム状に焼結されて形成され裏面が前記陽イオン透過膜の片面に接触された第一の基材フィルムと、前記第一の基材フィルムの表面に押圧されて固定された白金黒を含有する作用極とを有し、前記対部は、樹脂粉末がフィルム状に焼結されて形成され、裏面が前記陽イオン透過膜の前記片面とは反対側の面に接触された第二の基材フィルムと、前記第二の基材フィルムの表面に押圧されて固定された白金黒を含有する対極とを有し、前記陽イオン透過膜は、パーフルオロスルホン酸−ポリテトラフルオロエチレン膜であり、前記第一、第二の基材フィルムには、硫酸を４ｍｏｌ／Ｌ以上８ｍｏｌ／Ｌ以下の範囲で含有し、ドデシルベンゼンスルホン酸を水に対して０．５重量％以上５重量％以下の範囲で含有する不揮発性酸溶液が含有されており、前記作用極と接触したアルコールの化学反応によって発生した水素イオンが、前記陽イオン透過膜を通過して前記対極に到達するアルコール検出シートである。
本発明は、通気側容器と、液溜側容器と、前記記載のアルコール検出シートとを有し、前記通気側容器の内周面には、前記通気側容器の内部に向けて突出された通気側押圧部が設けられ、前記液溜側容器の内周面には、前記液溜側容器の内部に向けて突出された液溜側押圧部が設けられ、前記通気側容器の容器開口である通気側開口が前記作用極に向けられ、前記液溜側容器の容器開口である液溜側開口が前記対極に向けられ、前記通気側押圧部と前記液溜側押圧部とによって、前記アルコール検出シートの縁部分の少なくとも一部が挟まれて押圧された状態で、前記アルコール検出シートは前記通気側容器と前記液溜側容器とで構成される密閉容器内に配置され、前記密閉容器の内部は、前記アルコール検出シートによって、前記通気側容器の底板と前記アルコール検出シートとの間の検出空間と、前記液溜側容器の底板と前記アルコール検出シートとの間の液溜空間とに二分され、前記密閉容器には、前記密閉容器の外部と前記検出空間とをそれぞれ接続する導入口と排出口とが設けられ、アルコールを含有する測定対象ガスが前記導入口から前記検出空間に導入され、前記排出口から排出されると、前記測定対象ガスに含有される前記アルコールが前記作用極と反応し、前記作用極と前記対極との間に、前記測定対象ガスのアルコール濃度に応じた電流を発生させるアルコールセンサである。
本発明はアルコールセンサであって、前記通気側容器の底板には、前記通気側開口に向けて突出された容器側突起が設けられ、前記液溜側容器の底板には、前記液溜側開口に向けて突出された液溜側突起が設けられ、前記アルコール検出シートの中央を含む中央部分は、前記通気側突起と前記液溜側突起とで挟まれて押圧されているアルコールセンサである。
本発明はアルコールセンサであって、前記アルコール検出シートの外周面と、前記密閉容器の内周面との間には、前記不揮発性酸溶液が存在するアルコールセンサである。
【発明の効果】
【０００８】
正確なアルコール濃度を簡単に測定することができる。
また、アルコールセンサを簡単に製造することができる。
対極が乾燥することはない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】(ａ)〜(ｇ)：本発明のアルコール検出シートの製造手順を説明するための図
【図２】第一例の通気側容器と液溜側容器とを説明するための図
【図３】密閉容器を説明するための図
【図４】本発明の第一例のアルコールセンサの組立手順を説明するための図
【図５】図７のＡ−Ａ線截断断面図に相当する本発明の第一例のアルコールセンサ
【図６】図７のＢ−Ｂ線截断断面図に相当する本発明の第一例のアルコールセンサ
【図７】本発明のアルコールセンサの平面図
【図８】第二例の通気側容器と液溜側容器とを説明するための図
【図９】本発明の第二例のアルコールセンサの組立手順を説明するための図
【図１０】本発明の第二例のアルコールセンサ
【図１１】ドデシルベンゼンスルホン酸の濃度とアルコールセンサの重量変化率の関係を示すグラフ
【図１２】硫酸濃度とアルコールセンサの相対重量との関係を示すグラフ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
＜アルコール検出シート＞
図５、図１０の符号２、３は、本発明の第一、第二例のアルコールセンサであり、密閉容器２１と、密閉容器２１の内部に配置されたアルコール検出シート１０とを有している。
【００１１】
まず、アルコール検出シート１０の製造工程を説明する。図１(ａ)〜(ｇ)を参照し、図１(ａ)の符号１１は、樹脂粉末を焼成して形成した膜状の基材フィルムを示している。この基材フィルム１１の表面上には、白金黒の粉末が溶媒中に分散された白金黒ペーストが塗布されて、ペースト層１８が形成されている。この例では、白金黒ペーストは、水と２−プロパノール(イソプロピルアルコール)との混合物に、白金黒の粉末が分散されており、バインダは含有されていない。
また、基材フィルム１１は、ポリエチレン粉末のフィルム状の焼結体であり、吸水性と保水性とを有している。
【００１２】
次に、ペースト層１８が形成された基材フィルム１１を、乾燥装置内に搬入し、１００℃よりも低温の温度で乾燥させて溶媒を蒸発させ、図１(ｂ)に示すように、ペースト層１８を溶媒を含有しない白金黒層１９に変化させる。
【００１３】
この白金黒層１９が形成された基材フィルム１１を、図１(ｃ)に示すように台３１上に配置し、白金黒層１９に押圧装置３７を接触させ、押圧装置３７により、押圧装置３７と台３１とが近づく方向に、一定圧力で白金黒層１９を押圧する。
【００１４】
白金黒層１９が押圧されると、白金黒層１９を形成する白金黒の粒子は基材フィルム１１にめり込み、白金黒の粒子は基材フィルム１１に固定され、図１(ｄ)に示すように、白金黒層１９が電極層１２にされた原反１６が得られる。
【００１５】
押圧の条件は、例えば、圧力１ＭＰａ、１０分であり、常温(ここでは２３℃とする)で押圧しても良いが、押圧の際には、基材フィルム１１と白金黒層１９とを加熱し、１００℃以下の範囲で常温以上の温度に昇温させてもよい。
【００１６】
次に、電極層１２と、電極層１２が形成された基材フィルム１１とを一緒に切断し、図１(ｅ)に示すように、原反１６から、同一面積、同一形状の小片１７を形成する。
複数の小片１７のうち、作用部として用いる小片１７と、対部として用いる小片１７とを選択し、作用部の小片１７の電極層１２を作用極１２ａとし、作用極１２ａが配置された基材フィルム１１を第一の基材フィルム１１ａとすると、図１(ｆ)に示すように、小片１７と同じ形状、同じ面積の陽イオン透過膜１４の片面に、第一の基材フィルム１１ａを接触させて、陽イオン透過膜１４上に作用部５ａを配置する。
【００１７】
次に、対部の小片１７の電極層１２を対極１２ｂとし、対極１２ｂが配置された基材フィルム１１を第二の基材フィルム１１ｂとすると、図１(ｇ)に示すように、片面に作用部５ａが配置された陽イオン透過膜１４の反対側の面に、第二の基材フィルム１１ｂを接触させて、対部５ｂを配置すると、アルコール検出シート１０が得られる。
【００１８】
上記例では、同じ原反１６から作用部５ａと対部５ｂとを得ていたが、異なる原反から作用部５ａと対部５ｂとを得ることができ、作用部５ａと対部５ｂとで、第一、第二の基材フィルム１１ａ、１１ｂの膜厚や材質を異ならせることができ、また、作用極１２ａと対極１２ｂの白金黒の密度や、膜厚等を異ならせることもできる。
なお、作用極１２ａと、対極１２ｂとは、薄膜の膜厚方向と広がり方向との両方に導電性を有している。
【００１９】
陽イオン透過膜１４には、下記構造式、
【化１】
2018025452.tif 000003
で表されるポリテトラフルオロエチレン−パーフルオロスルホン酸共重合体（［ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅとｐｅｒｆｌｕｏｒｏ［２−（ｆｌｕｏｒｏｓｕｌｆｏｎｙｌｅｔｈｏｘｙ）ｐｒｏｐｙｌｖｉｎｙｌ  ｅｔｈｅｒ］の共重合体）の膜であり、パーフルオロスルホン酸−ポリテトラフルオロエチレン膜とも呼ばれている。ここでは、ＮＡＦＩＯＮ(デュポン(株)製、登録番号第１１７４２５２号の登録商標：「ナフィオン」としても標示される)を用いた。
【００２０】
このアルコール検出シート１０の製造工程には、陽イオン透過膜１４の両面に、白金黒ペーストを塗布する工程は無いので、製造が容易であり、また、白金黒ペーストには、接着剤やバインダ等の疎水性成分が含有されていないので、親水性が高い。
【００２１】
＜アルコールセンサ＞
次に、図５、図１０を参照し、アルコール検出シート１０を、密閉容器２１の内部に配置した第一例、第二例のアルコールセンサ２、３を説明する。
【００２２】
密閉容器２１は、第一例、第二例では、図２、図８に示すように、通気側容器２１ａ、２１ｃと液溜側容器２１ｂ、２１ｄとで構成されている。
組み立て工程を第一例のアルコールセンサ２で説明すると、図４に示すように、通気側容器２１ａの容器開口である通気側開口２７ａと、液溜側容器２１ｂの容器開口である液溜側開口２７ｂとを向かい併せ、側壁３２ａ、３２ｂの上端を接触させて互いに固定できるようになっている。図３は通気側容器２１ａと液溜側容器２１ｂとを組み立てたときの密閉容器２１を示している。
【００２３】
通気側容器２１ａの側壁３２ａの内周面には、側壁３２ａが取り囲む領域の中央方向に向けて突出された通気側押圧部３３ａが設けられており、同様に、液溜側容器２１ｂの側壁３２ｂの内周面には、側壁３２ｂが取り囲む領域の中央方向に向けて突出された液溜側押圧部３３ｂが設けられている。
【００２４】
符号３１ａは通気側容器２１ａの底板であり、符号３１ｂは液溜側容器２１ｂの底板である。
ここでは、通気側押圧部３３ａと液溜側押圧部３３ｂとは、表面が底板３１ａ、３１ｂに向けられ、反対側の面が、通気側開口２７ａ又は液溜側開口２７ｂに向けられた薄い環状の平坦な板である。
【００２５】
通気側容器２１ａの底板３１ａは上方に配置され、液溜側容器２１ｂの底板３１ｂは下方に配置されるため、通気側容器２１ａの底板３１ａは、密閉容器２１の天井を構成する。
通気側容器２１ａの底板３１ａには、通気側容器２１ａの通気側開口２７ａに向けて突き出された通気側突起３４ａが設けられており、また、液溜側容器２１ｂの底板３１ｂには、液溜側容器２１ｂの液溜側開口２７ｂに向けて突き出された液溜側突起３４ｂが設けられている。
【００２６】
通気側押圧部３３ａの通気側開口２７ａに向けられた表面の底板３１ａからの高さと、通気側突起３４ａの先端の底板３１ａからの高さは、側壁３２ａ上端の底板３１ａからの高さよりも低くされ、同様に、液溜側押圧部３３ｂの液溜側開口２７ｂに向けられた表面の底板３１ｂからの高さと、液溜側突起３４ｂの先端の底板３１ｂの上端からの高さとは、側壁３２ｂ上端の底板３１ｂからの高さよりも低くされている。
【００２７】
従って、側壁３２ａ、３２ｂの上端同士を接触させて、密閉容器２１を構成させたときには、通気側押圧部３３ａと液溜側押圧部３３ｂとの間には、一定の押圧部間距離Ｔ1を空けて互いに対面し、また、通気側突起３４ａの先端と液溜側突起３４ｂの先端とも、一定の突起間距離Ｔ2を空けて互いに対面する。
【００２８】
通気側押圧部３３ａと液溜側押圧部３３ｂとが対面する表面は平行にされ、通気側突起３４ａと液溜側突起３４ｂとが対面する部分は平面にされ、互いに平行になるようにされている。
【００２９】
ここで、アルコール検出シート１０の厚さをＴ0とすると、押圧部間距離Ｔ1＜厚さＴ0，突起間距離Ｔ2＜厚さＴ0になるようにされている。
【００３０】
通気側容器２１ａの側壁３２ａには、通気側押圧部３３ａと側壁３２ａの上端との間の位置に、通気側配線導入孔３６ａが設けられ、液溜側容器２１ｂの側壁３２ｂには、液溜側押圧部３３ｂと側壁３２ｂの上端との間の位置に、液溜側配線導入孔３６ｂが設けられている。
【００３１】
アルコール検出シート１０を密閉容器２１の内部に配置する際には、アルコール検出シート１０に、不揮発性酸が水に溶解された不揮発性酸溶液を含有させておく。
【００３２】
そのアルコール検出シート１０の作用極１２ａと対極１２ｂとは、表面を露出させておき、通気側配線導入孔３６ａと、液溜側配線導入孔３６ｂとに、先端付近の部分が、通気側突起３４ａの上端上又は液溜側突起３４ｂの上端上に位置するように、それぞれ作用極側接続配線１５ａと、対極側接続配線１５ｂとを、それぞれ挿通させておく。挿通した状態を図５に示す。
【００３３】
その状態で、通気側容器２１ａは、通気側開口２７ａを一枚のアルコール検出シート１０の作用極１２ａに向け、液溜側容器２１ｂは液溜側開口２７ｂを、同じアルコール検出シート１０の対極１２ｂに向けて配置する。
【００３４】
通気側容器２１ａの側壁３２ａの上端の形状と、液溜側容器２１ｂの側壁３２ｂの上端の形状とは、同じ大きさ、同じ形状であり、アルコール検出シート１０は、通気側容器２１ａの側壁３２ａの上端の形状と、液溜側容器２１ｂの側壁３２ｂの上端の形状とよりも小さな形状にされている。
【００３５】
通気側容器２１ａと液溜側容器２１ｂとを近接させると、側壁３２ａ、３２ｂの上端同士が接触する前に、先ず、アルコール検出シート１０は、作用極１２ａの外周付近の部分が通気側押圧部３３ａと接触し、同じアルコール検出シート１０の対極１２ｂの外周付近の部分が液溜側押圧部３３ｂと接触し、アルコール検出シート１０の外周付近の部分が通気側押圧部３３ａと液溜側押圧部３３ｂとによって挟まれて押圧され、また、作用極１２ａの中央部分が通気側突起３４ａの先端と接触し、対極１２ｂの中央部分が液溜側突起３４ｂと接触し、アルコール検出シート１０の中央部分が通気側突起３４ａと液溜側突起３４ｂとに挟まれて押圧される。
【００３６】
そのとき、作用極側接続配線１５ａの通気側配線導入孔３６ａ付近の部分と先端付近の部分と、対極側接続配線１５ｂの液溜側配線導入孔３６ｂ付近の部分と先端付近の部分とは、アルコール検出シート１０と一緒に押圧され、作用極側接続配線１５ａは、押圧された部分が作用極１２ａに接触され、対極側接続配線１５ｂは、押圧された部分が対極１２ｂに接触される。
【００３７】
その状態で、通気側容器２１ａと液溜側容器２１ｂとを押圧し、互いに近接する方向に移動させると、アルコール検出シート１０の、通気側押圧部３３ａと液溜側押圧部３３ｂとで押圧された部分と、通気側突起３４ａと液溜側突起３４ｂとで押圧された部分とは、圧縮変形し、厚さが薄くなり、通気側押圧部３３ａと液溜側押圧部３３ｂとで押圧された部分の厚みが押圧部間距離Ｔ1になり、通気側突起３４ａと液溜側突起３４ｂとで押圧された部分が突起間距離Ｔ2になると、側壁３２ａ、３２ｂの上端同士が全周に亘って接触し、アルコール検出シート１０が内部に配置された密閉容器２１が形成され、アルコールセンサ２が得られる。
【００３８】
通気側容器２１ａと液溜側容器２１ｂの側壁３２ａ、３２ｂの上端のいずれか一方又は両方に、溶着用のリブが配置されており、通気側容器２１ａと液溜側容器２１ｂとが加熱されると、接触している側壁３２ａ、３２ｂの上端同士は溶着され、通気側容器２１ａと液溜側容器２１ｂとの押圧を終了させても、密閉容器２１が形成された状態が維持される。
【００３９】
密閉容器２１が形成されたときには、作用極側接触配線１５ａは作用極１２ａと接触し、作用極１２ａに電気的に接続されており、対極側接続配線１５ｂは対極１２ｂと接触し、対極１２ｂに電気的に接続されている。
【００４０】
また、密閉容器２１が形成されたときには、アルコール検出シート１０の圧縮変形の復元力によって、アルコール検出シート１０の外周付近のリング状の部分は、通気側押圧部３３ａと液溜側押圧部３３ｂとを押圧しており、アルコール検出シート１０の外周付近のリング状の部分は、通気側押圧部３３ａの表面と液溜側押圧部３３ｂの表面と密着した状態が維持される。
【００４１】
図７は、アルコールセンサ２の平面図であり、図５は、図７のＡ−Ａ線截断断面図に相当し、図６は、同図７のＢ−Ｂ線截断断面図に相当する。
側壁３２ａ、３２ｂの上端及び内周面は円形であり、アルコール検出シート１０の平面形状も円形である。
【００４２】
アルコール検出シート１０の外周側面は、通気側容器２１ａの側壁３２ａと液溜側容器２１ｂの側壁３２ｂとのいずれか一方又は両方に接触しているか、又は、近接して位置しており、アルコール検出シート１０の外周側面と、通気側容器２１ａの側壁３２ａまたは、液溜側容器２１ｂの側壁３２ｂとの間に形成された隙間は、不揮発性酸溶液が存在し、気体が通過できないようになっている。
【００４３】
また、作用極１２ａと対極１２ｂとは、不揮発性酸溶液を含有した状態で、通気側押圧部３３ａと液溜側押圧部３３ｂとに接触しており、従って、アルコール検出シート１０と通気側押圧部３３ａが接触する部分と、アルコール検出シート１０と液溜側押圧部３３ｂとが接触する部分とでも、気体が通過できないようになっている。
【００４４】
また、作用極１２ａと通気側容器２１ａの底板３１ａとの間の空間を検出空間２８とし、対極１２ｂと液溜側容器２１ｂの底板３１ｂとの間の空間を液溜空間２９とすると、検出空間２８と液溜空間２９とは分離され、検出空間２８と液溜空間２９との間では、気体の移動はできないようにされている。
【００４５】
通気側容器２１ａの側壁３２ａには、通気側押圧部３３ａが設けられた部分と、底板３１ａとの間の位置に、導入口２４と排出口２５とが設けられており、検出空間２８は、導入口２４と排出口２５とによって、それぞれ密閉容器２１の外部雰囲気に接続できるようにされている。
【００４６】
導入口２４から測定対象ガスが検出空間２８に導入された場合、検出空間２８に導入された測定対象ガスは、液溜空間２９に侵入して対極１２ｂと接触することはない。
なお、液溜空間２９は、密閉容器２１の外部雰囲気に接続されておらず、また、検出空間２８にも接続されていない。
【００４７】
他方、作用極１２ａと対極１２ｂとは、白金黒の粒子間に隙間があり、また、第一、第二の基材フィルム１１ａ、１１ｂにも、焼結された樹脂の粒子の間にも隙間がある。
陽イオン透過膜１４は陽イオンを透過させる膜であり、従って、気体が不揮発性酸溶液に溶解され、作用極１２ａや対極１２ｂで分解されて陽イオンが生成された場合には、生成された陽イオンは、アルコール検出シート１０中を、アルコール検出シート１０の膜厚方向に移動することができる。
なお、検出空間２８は、中央に、通気側突起３４ａが配置されたリング状であり、液溜空間２９は、中央に、液溜側突起３４ｂが配置されたリング状である。
【００４８】
なお、第二例の通気側容器２１ｃに通気側配線導入孔３６ｃと液溜側配線導入口３６ｄとが設けられており、液溜側容器２１ｄとを組み立てる際には、通気側配線導入孔３６ｃと液溜側配線導入口３６ｄとに、作用極側接続配線１５ａと、対極側接続配線１５ｂをそれぞれ挿通させる。挿通された状態を図９に示す。対極側接続配線１５ｂを折り曲げた状態で、アルコール検出シート１０を通気側容器２１ｃと液溜側容器２１ｄとの間に配置し、アルコール検出シート１０を作用極側接続配線１５ａと対極側接続配線１５ｂとの間に配置して組み立てると、第一例のアルコールセンサ２と同じ構造の第二例のアルコールセンサ３(図１０)が得られる。
【００４９】
＜不揮発性酸溶液＞
不揮発性酸溶液に含有される不揮発性酸は、硫酸、リン酸等であり、不揮発性酸は水に溶解又は希釈されており、濃度が高すぎると、高湿度雰囲気に置かれたときに吸水し、不揮発性酸溶液の水分を増加させ、アルコールセンサ２，３内から不揮発性酸溶液を漏洩させてしまうので不適当であり、濃度が薄すぎると低湿度雰囲気に置かれた時に水分が乾燥し、基材フィルム１１ａ、１１ｂ全体に液が満たなくなり、作用極１２ａと対極１２ｂとの間の導通ができなくなる。
【００５０】
内部の水分が増加する速度は、乾燥速度の約１／３倍であるため、漏洩の危険性よりも乾燥による不動作を防止するために硫酸の場合は、濃度が４ｍｏｌ／Ｌ以上８ｍｏｌ／Ｌ以下が適当である。
【００５１】
また、押圧によって作用極１２ａと対極１２ｂとを形成する際に、電極層１２を加熱して押圧するため、作用極１２ａの表面と、対極１２ｂの表面とは撥水性になっている。そのため、不揮発性酸溶液には界面活性剤を含有させておき、アルコール検出シート１０に不揮発性酸溶液を塗布又はアルコール検出シート１０を不揮発性酸溶液に浸漬したときに、作用極１２ａと、対極１２ｂと、陽イオン透過膜１４と、第一、第二の基材フィルム１１ａ、１１ｂとに、不揮発性酸溶液が浸透し、一定量の不揮発性酸溶液がアルコール検出シート１０に含有され、陽イオン透過膜１４は、不揮発性酸溶液を含有する第一、第二の基材フィルム１１ａ、１１ｂに接触した状態が維持される。
界面活性剤には、湿潤剤としての効果を有し、低湿度環境下でのセンサー不動作を防止するドデシルベンゼンスルホン酸を、不揮発性酸溶液全体の水の重量に対して０．５重量％以上５重量％以下の範囲で含有させた。
【００５２】
＜検出手順＞
アルコールセンサ２、３を用いてサンプリングされた検出対象ガス中のアルコール濃度を測定する。
【００５３】
先ず、作用極側接続配線１５ａと対極側接続配線１５ｂとを測定装置２０に接続し、導入口２４に導入管３８の一端を接続し、排出口２５に排出管３９の一端を接続し、導入管３８の他端から、サンプリングした検出対象ガスを検出空間２８に導入して作用極１２ａに接触させた後、排出管３９を通して密閉容器２１の外部雰囲気に放出させる。
【００５４】
導入した検出対象ガスにアルコール(ここではエチルアルコール)が含有されている場合は、アルコールは不揮発性酸溶液に溶解され、作用極１２ａと接触し、下記化学反応、
Ｃ2Ｈ5ＯＨ＋Ｈ2Ｏ → ＣＨ3ＣＯＯＨ＋４Ｈ+＋４ｅ-  ……(１)
によって水素イオンを発生させる。
【００５５】
発生した水素イオンは、第一の基材フィルム１１ａ中を移動し、陽イオン透過膜１４を透過し、第二の基材フィルム１１ｂ中を移動して対極１２ｂに到達すると、下記化学反応、
２Ｏ2＋４Ｈ+＋４ｅ- → ２Ｈ2Ｏ  ……(２)
によって、水を発生させる。
【００５６】
(１)式によって放出され、(２)式によって吸収された電子により、測定装置２０の内部に設けられた抵抗素子に、アルコール量に応じた大きさの電流が流れるので、抵抗素子に発生した電圧の大きさを測定し、予め求めておいたアルコール濃度と電圧値との関係に照合することで、検出対象ガス中のアルコールの濃度を求めることができる。
呼気中のエチルアルコール濃度を測定する際に、測定対象ガスが対極１２ｂに到達すると、対極１２ｂで上記(１)式の化学反応が発生し、アルコール濃度の正確な測定を妨害する。
【００５７】
本発明のアルコール検出シート１０では、陽イオン透過膜１４によって検出空間２８と液溜空間２９とは分離されており、測定対象ガスが、検出空間２８から液溜空間２９に移動することは無く、また、不揮発性酸溶液に溶解したアルコールは吸収され、対極１２ｂに到達するが、陽イオン透過膜１４を用いない場合より透過量が少なくなり、透過を防ぐことになる。
【００５８】
また、喫煙者から排出される呼気中にはＣＯガスが含まれており、サンプリングガス中のＣＯが不揮発性酸溶液に溶解すると、
ＣＯ＋Ｈ2Ｏ → ＣＯ2＋２Ｈ+＋２ｅ-  ……(３)
の化学反応によって水素イオンを発生させ、電子が放出させることから、ＣＯは、アルコール濃度の正確な測定を妨害する。
【００５９】
第一、第二の基材フィルム１１ａ、１１ｂの親水性が低い場合は、アルコールの出力に対するＣＯの影響が高いことが実験的に分かっているが、本発明のアルコール検出シート１０は、第一、第二の基材フィルム１１ａ、１１ｂは多孔質であり、親水性が高いから、ＣＯの感度が小さくなる。
従って、本発明のアルコールセンサ２、３は、ＣＯに対する感度が低く、呼気中に含まれるエチルアルコールに対する感度が高い。
【００６０】
硫酸を４ｍｏｌ／Ｌの濃度で含有し、ドデシルベンゼンスルホン酸を、不揮発性酸溶液が含有する水の重量に対して、０．１７重量％、０．５１重量％、１．０１重量％、５．０重量％の濃度でそれぞれ含有させた４種類の不揮発性酸溶液を別々のアルコール検出シートに含有させ、４種類のアルコールセンサを作成した。
これらのアルコールセンサを用いて検出対象ガス中のアルコール検出を行い、アルコール検出シートの重量変化を測定した。不揮発性酸溶液は、硫酸以外の酸は含有していない。
測定結果をアルコール検出シートの重量の変化率に換算して図１１のグラフに示す。重量変化はアルコールの検出開始時から測定されており、ドデシルベンゼンスルホン酸の濃度が高いほど吸水能力が高く、０．５１重量％以上含有させたアルコール検出シートの重量変化率が小さいことが分かる。このアルコール検出は相対湿度が１５％という乾燥した雰囲気中で行われており、この雰囲気中での重量変化率が小さいことは、アルコール検出シートが乾燥しておらず、水分が保持されていることを示している。
硫酸を含有する水溶液に、ドデシルベンゼンスルホン酸を水の重量に対して５重量％を超えて含有させようとすると、ドデシルベンゼンスルホン酸の一部が水に溶解せず、硫酸を含有する不揮発性酸溶液に沈殿物が発生してしまった。従って、ドデシルベンゼンスルホン酸の水に対する最大濃度は５重量％となる。
図１２のグラフは、ドデシルベンゼンスルホン酸を水に対して１重量％で含有し、硫酸を２Ｍ、４Ｍ、６Ｍ、８Ｍの濃度(Mは水に対するｍｏｌ／Ｌを示す)で含有させたときの、アルコール検出シートの重量の重量相対値（％)を示したグラフである。同じ硫酸濃度のサンプルは３個ずつであり、アルコール検出開始時の重量を１００％としてサンプル毎に示している。
検出対象ガスの相対湿度は６５％であり、この相対湿度でも、硫酸濃度が低いと乾燥し、他方、硫酸濃度が高いほど吸水能力が高いことが分かる。
このように、異なる不揮発性酸の濃度を有する不揮発性酸溶液は、その不揮発性酸の濃度の値に応じて水を吸収して水分が増加、また、水分を放出して水分が減少するため、第一、第二の基材フィルム１１ａ、１１ｂの濃度が異なるときは、第一、第二の基材フィルム１１ａ、１１ｂ間で水分が移動し、濃度の高い方の基材フィルムの水分が増加し、同時に濃度の低い方の基材フィルムの水分が減少する。
【００６１】
なお、不揮発性酸溶液は吸水しやすいため、アルコール検出シート１０が高湿度の雰囲気中に置かれた場合、不揮発性酸溶液に含有される水分が増加し、アルコール検出シート１０が保持できる量を超えると、保持できない量の不揮発性酸溶液が落下する。
【００６２】
液溜側容器２１ｂは、容器形状であり、図５，６に示すように、アルコール検出シート１０が保持できなくなった不揮発性酸溶液３０を、底板３１ｂ上に保持するようになっている。
液溜側容器２１ｂの底板３１ｂ上と対面する場所には対極１２ｂが位置しており、その底板３１ｂ上の不揮発性酸溶液３０と作用極１２ａとの間には、陽イオン透過膜１４が位置している。作用極１２ａは、通気側容器２１ａの底板３１ａと対面する。
【００６３】
ナフィオン膜等の陽イオン透過膜１４は、Ｈ+やＯＨ--等の分子量の小さいイオンは透過させるが、ＳＯ2-等の分子量が大きいイオンは透過させない。従って、水蒸気、気体のアルコール等の水溶性ガスは陽イオン透過膜１４を膜厚方向に透過できるが、酸は透過できない。
このような陽イオン透過膜１４を、吸水性と保水性とを有する第一、第二の基材フィルム１１ａ、１１ｂの間に密着して配置し、第一、第二の基材フィルム１１ａ、１１ｂに不揮発性酸溶液を含有させた場合には、陽イオン透過膜１４が、第一、第二の基材フィルム１１ａ、１１ｂとの間で酸が移動できないようにする。
従って、第一、第二の基材フィルム１１ａ、１１ｂに酸濃度が異なる不揮発性酸溶液を含有させた場合は、第一、第二の基材フィルム１１ａ、１１ｂの酸濃度の違いを維持することができる。
【００６４】
対極１２ｂが乾燥しないようにするために、対極１２ｂの第二の基材フィルム１１ｂに含有させる不揮発性酸溶液の酸濃度は、作用極１２ａの第一の基材フィルム１１ａに含有させる不揮発性酸溶液の酸濃度よりも高くし、対極１２ｂに多くの硫酸を含有させるか、又は、多くのドデシルベンゼンスルホン酸を含有させた場合に、対極１２ｂは、底板３１ｂ上の不揮発性酸溶液３０から放出される水蒸気を吸収して乾燥しないようになる。
硫酸とドデシルベンゼンスルホン酸とを含有させる場合には、硫酸とドデシルベンゼンスルホン酸とを合計した酸の濃度を高くすればよい。
作用極１２ａ側の第一の基材フィルム１１ａに不揮発性酸を高濃度で含有させると、第一の基材フィルム１１ａの保水能力以上に吸水された水は、第一の基材フィルム１１ａ上に溜まるため、導入口２４や排出口２５からの液漏れの原因になる。
【００６５】
他方、第二の基材フィルム１１ｂに不揮発性酸が高濃度で含有されていると、底板３１ｂ上の不揮発性酸溶液３０からの加湿により、作用極１２ａが含有する不揮発性酸溶液の液量が増加する可能性があるが、不揮発性酸溶液が漏れることはない。
【００６６】
なお、上記例では、Ｎａｆｉｏｎの膜を用いたが、不揮発性酸溶液中でＨ+を透過させ、ＣＯを透過させないイオン透過膜であれば、本発明に用いることができる。
作用極１２ａと対極１２ｂとには、テフロン(イー  アイ  デュポン  ドゥ  ヌムール  アンド  カンパニーの登録商標)バインダーが含まれていないことからも、親水性が向上されているが、熱圧着の際に表面の親水性がわずかに減少するため、界面活性剤を不揮発性酸溶液に添加すると良い。
【符号の説明】
【００６７】
２、３……アルコールセンサ
１０……アルコール検出シート
１１ａ……第一の基材フィルム
１１ｂ……第二の基材フィルム
１２ａ……作用極
１２ｂ……対極
１４……陽イオン透過膜
２１……密閉容器
２１ａ、２１ｃ……通気側容器
２１ｂ、２１ｄ……液溜側容器
２４……導入口
２５……排出口
２７ａ……通気側開口
２７ｂ……液溜側開口
【図１】
2018025452.tif 000004
【図２】
2018025452.tif 000005
【図３】
2018025452.tif 000006
【図４】
2018025452.tif 000007
【図５】
2018025452.tif 000008
【図６】
2018025452.tif 000009
【図７】
2018025452.tif 000010
【図８】
2018025452.tif 000011
【図９】
2018025452.tif 000012
【図１０】
2018025452.tif 000013
【図１１】
2018025452.tif 000014
【図１２】
2018025452.tif 000015