(57)【要約】【課題】信頼性の高く、かつ薄型化が可能な電気化学式ガスセンサーを提供すること。【解決手段】被検出ガスが流入可能でかつ撥水性を有する隔膜２に導電性活性物質の層を形成して構成された作用極３と、電解液を含浸させた第１のシート４と、被検ガスが実質的に不透過でかつ酸素の透過が可能な膜５と、対極６と、電解液を含浸させた第２のシート７と、少なくとも第２のシート７に対向する面が粗面化された支持体８とを、順序で積層配置し、隔膜２を露出させるようにケース９に収容して構成されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出ガスが流入可能でかつ撥水性を有する隔膜に導電性活性物質の層を形成して構成された作用極と、電解液を含浸させた第１のシートと、前記被検ガスが実質的に不透過でかつ酸素の透過が可能な膜と、対極と、前記電解液を含浸させた第２のシートと、少なくとも前記第２のシートに対向する面が粗面化された支持体とを、前記順序で積層配置し、前記隔膜を露出させるようにケースに収容して構成された電気化学式ガスセンサー。
【請求項２】
前記対極が、前記被検ガスが実質的に不透過で、かつ酸素の透過が可能な膜の表面に層として形成されている請求項１の電気化学式ガスセンサー。
【請求項３】
前記ケースが、中心領域に開口を備えた蓋体と、筒状体のケース本体と前記ケース本体に挿入可能な有底筒状中ケースとにより構成され、前記有底筒状中ケースに外周が支持された弾性枠体と前記蓋体とにより前記作用極、対極、及びシートが挟持されている請求項１の電気化学式ガスセンサー。
【請求項４】
前記有底筒状体のケース本体の底面に外部接続端子が設けられ、前記ケース本体と有底筒状中ケースとの間に挿通されたリードを介して前記対極と作用極に接続されている請求項１の電気化学式ガスセンサー。
【請求項５】
前記支持体の中心部に貫通孔が形成されている請求項１に記載の電気化学式ガスセンサー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解液を挟んで作用極、対極を配置した電気化学式ガスセンサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気化学式センサーは、被検出ガスが流入可能で、かつ撥水性を有する隔膜に導電性活性物質の層を形成し、作用極と対極とを対極に被検ガスが到達しない程度の距離、通常２０乃至３０ｍｍ離して電解液に浸漬させて構成されている。
このように、被検ガスの対極への拡散を、隔膜からの距離により阻止する必要上、薄型化が困難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
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、検出精度の低下を招くことなく、作用極と対極とをろ紙などの吸水体を挟んで配置し、もって薄型化が可能な電気化学式ガスセンサーを提供することである。
【０００４】
【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、被検出ガスが流入可能でかつ撥水性を有する隔膜に導電性活性物質の層を形成して構成された作用極と、電解液を含浸させた第１のシートと、前記被検ガスが実質的に不透過でかつ酸素の透過が可能な膜と、対極と、前記電解液を含浸させた第２のシートと、少なくとも前記第２のシートに対向する面が粗面化された支持体とを、前記順序で積層配置し、前記隔膜を露出させるようにケースに収容して構成されている。
【０００５】
【作用】
電解液に溶け込んだ酸素を可及的に対極に到達させつつ、被検ガスが対極に到達するのを膜により阻止し、また支持体の粗面により電解液をシートに確実に含侵させる。
【０００６】
【発明の実施の態様】
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、本発明の電気化学式ガスセンサーの一実施例を示すものであって、センサーケースを構成する蓋体１の中心に開口するガス取入口１ａには、被検出ガスが流入可能で、かつ撥水性を有する隔膜２に導電性活性物質、例えば白金黒の層を形成して構成された作用極３が配置されている。
【０００７】
作用極３の下面には電解液を含浸したシート４、この実施例ではろ紙が、さらにその下面には被検ガスが実質的に不透過で、かつ酸素の透過が可能な膜５、この実施例ではＦＥＰ膜が配置されている。
この膜５の裏面には、膜５を活性粗面処理した上で、導電性対極物質の層が蒸着や、印刷により形成され対極６が一体に作り付けられている。
【０００８】
そして、この実施例では対極６を、電解液を含浸した第２のシート７で覆った上で、上記積層物がケースの蓋体１と支持体８により弾性的に挟持された状態で、ケースに収容されている。
【０００９】
ケースは、中心領域にガス取入口１ａを備えた蓋体１と、中央部に貫通孔９ａを備えた筒状体のケース本体９と、ケース本体９に挿入可能な有底筒状中ケース１０とにより構成されていて、蓋体１とケース本体９とは固着されている。
【００１０】
有底筒状中ケース１０には段差部１０ａが形成されていて、図２（ａ）に示した少なくとも３つの凸片８ａを備え、かつ中央に貫通孔８ｂを有する支持体８が、その凸片８ａの端部を支持するように構成されている。この支持体８は、比較的撥水性が小さな材料、例えば塩化ビニールにより構成され、図３に示したように少なくと対極６と対向する面を粗面に仕上げられている。このような粗面化は、サンドブラスト法や、また射出成形時に網目や、凹凸を同時に形成することにより可能である。
【００１１】
また、ケース本体９の裏面には、図２（ｂ）に示したように予め箔状のリード１１が接続された外部端子１２が挿入され、リード１１をケース本体９と中ケース１０との間を挿通させ、一方を作用極３に、また他方を対極６に接触させ、作用極３、対極６とがそれぞれ外部端子１２、１２に接続されている。なお、図中符号１３は、封止用のリング状パッキンを、また符号１４は、塵埃除去用のフィルタをそれぞれ示す。
【００１２】
この実施例において、ガス取入口１ａから被検ガスが流入して、隔膜２を透過すると、作用極３と対極６との間に被検ガスの濃度に応じた電流が発生し、端子１２、１２からガス濃度に対応する電気信号を取り出すことができる。
【００１３】
一方、隔膜２を透過した被検ガスや酸素は、電解液を含浸したシート４を通過して対極６に拡散移動するが、対極６を支持している膜５により被検ガスが阻止され、酸素だけが透過する。この結果、作用極３と対極６とがシート４の厚み程度の極めて短い距離でしか隔離されていないのにも関わらず、対極６への被検ガスの到達を可及的に阻止して、被検ガスの濃度を正確に検出することができる。
【００１４】
また、この実施例においては、支持体８が、撥水性の小さな材料により構成され、かつ表面が粗面に加工されているため、粗面による毛細管現象とあいまって膜５の裏面にも電解液を回り込ませ、中ケース１０に貯留されている電解液をシート７に供給して、乾燥防止を図ることができる。
【００１５】
比較のために粗面化されていない支持体８を使用して上述のセンサを構成し、その内部抵抗を測定したところ、８．８Ωであった。これに対して上述の実施例では内部抵抗が７．３Ωと、８０％程度低下した。このことからも、支持体８を粗面化することが、電解液を十分に行き渡らせるのに大きな効果を奏していることが確認できた。
【００１６】
また、中ケース１０に貯留されている電解液が支持体８の表面からシート４に供給されるため、電解液の含侵不良を確実に防止して、粗面化がなされていない支持体８を使用したものよりも製造の歩留まりを向上することができる。
【００１７】
なお、この実施例においては、被検ガスが実質的に不透過で、かつ酸素の透過が可能な膜５としてＦＥＰ膜を使用しているが、ポリエチレン膜でも同様の作用を奏する。
【００１８】
また、上述の実施例において、対極６が、被検ガスが実質的に不透過で、かつ酸素の透過が可能な膜５の表面に層として形成されているが、膜５とは別体として構成し、膜５の背面に対極６を密着させて配置しても同様の作用を奏する。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電解液に溶け込んだ酸素を可及的に対極に到達させつつ、被検ガスが対極に到達するのを膜により阻止し、また支持体の粗面により電解液をシートに確実に含侵させることができ、信頼性の高く、かつ薄型化が可能な電気化学式ガスセンサーを提供すること。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気化学式ガスセンサーの一実施例を示す断面図である。
【図２】図（イ）、（ロ）は、それぞれ同上センサーに使用する支持体、及び外部端子の一実施例を示す図である。
【図３】同上支持体を拡大して表面の状態を示す図である。
【符号の説明】
１  蓋体
１ａ  ガス取入口
２  隔膜
３  作用極
４  シート
５  膜
６  対極
７  シート
８  支持体
８ａ  凸片
８ｂ  貫通孔
９  ケース本体
１０  有底筒状中ケース
１０ａ  段差部
１１  リード
１２  外部端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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