(57)【要約】【課題】有機電解液を使用する定電位電解式ガスセンサーの感度を向上することができる作用極を提供すること。【解決手段】作用極の電極層２の表面に有機電解液に対して撥液性を有する撥液性粒子３ａを離散的に点在させて接液層３を形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定電位電解式ガスセンサーの作用極において、作用極の電極層の表面に有機電解液に対して撥液性を有する撥液性粒子を離散的に点在させて接液層が形成されている定電位電解式ガスセンサーの作用極。
【請求項２】
接液層が、前記撥液性粒子を電極層に焼成して形成されている請求項１に記載の定電位電解式ガスセンサーの作用極。
【請求項３】
前記撥液性粒子が、フッ化エチレンプロピレン、またはポリテトラフルオロエチレンである請求項１または請求項２に記載の定電位電解式ガスセンサーの作用極。
【請求項４】
前記電極層の周縁の少なくとも一部に接液層の非形成領域が存在する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の定電位電解式ガスセンサーの作用極。
【請求項５】
有機電解液に対して撥液性を有する撥液性粒子を液に懸濁させた溶液を作用極の電極層に塗布または噴霧し、前記作用極とともに前記撥液性粒子が溶融する温度で焼成することを特徴とする定電位電解式ガスセンサーの作用極の製造方法。
【請求項６】
前記作用極の電極層の周縁領域の少なくとも一部に遮蔽部材を配置して前記塗布、または噴霧を行う請求項５に記載の定電位電解式ガスセンサーの作用極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機電解液を使用した定電位電解式ガスセンサーの作用極に関する。
【背景技術】
【０００２】
電解液を構成する水分と加水分解しやすいガス、例えばジボランを検出する電位電解式ガスセンサーは、γーブチロラクトン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどの非水系液に電解質、例えば安息香酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウムのいずれかを溶解した電解液が使用されている。
このような非水系電解液を使用した電位電解式ガスセンサーによれば、電解液に水分がほとんど含まれていないため、被検出ガスが加水分解を受けることが無いため、適正な支持値を得ることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、Ｂ2Ｈ6、ＰＨ3、ＡｓＨ3等のように管理濃度値が低く規定されているガスを測定する場合には検出感度が実用に供するほどは高くなく、しかも被検ガスが存在しない状態での出力値、つまり零点の温度変化率が、被検ガスの存在下よりも大きいなどの問題がある。
本発明はこのような事情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有機電解液を使用する定電位電解式ガスセンサーの感度の向上と、零点の温度変化率の低減を図ることができる作用極を提供することである。
【０００４】
また本発明の他の目的は上記作用極の製造方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような課題を達成するために本発明においては、定電位電解式ガスセンサーの作用極において、作用極の電極層の表面に有機電解液に対して撥液性を有する撥液性粒子を離散的に点在させて接液層が形成されている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、作用極の基板となる多孔質膜を透過した被検ガスが容易に電極層に到達して電極層の表面で容易に拡散し、接液層が形成されていない場合に比較して増加して検出感度を向上させることが可能となる。また、零点の温度変化率を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
周知のように有機電解液を使用する定電位電解式ガスセンサーは、プロピレンカーボネートに安息香酸ナトリウムを溶解した電解液を容器に収容するとともに、容器に形成された窓を作用極により封止し、また電解液に対極を浸漬させ、各極にリード線を接続して信号を取り出すように構成されている。
【０００８】
図１は、本発明の作用極を模式的に示す断面図であって、有機電解液に対して撥液性を有する通気性膜、例えばポリテトラフルオロエチレンの多孔質膜１を基板とし、その一方の面、つまり電解液に接する側に酸化触媒作用を有する貴金属、例えば金（Ａｕ）や金合金、白金、白金合金をスパッタリング、イオンプレーティング等の真空蒸着技術により製膜した電極層２を形成して構成されている。
【０００９】
電極層２の表面には本発明が特徴とする接液層３が焼付けにより形成されている。接液層３は、電極層２の表面に有機電解液に対して撥液性を有する粒子３ａを焼付けなどにより固着して形成されている。なお、リード線との導電関係を低い電気抵抗で確保するためには、電極層２のリード線に接触する部分、つまりコンタクト領域４には接液層３を形成しないことが望ましい。
【００１０】
次に接液層３を形成するための一実施例について説明する。
例えば粒径約０．２μｍのフッ化エチレンプロピレンの微粒子を水等の液に懸濁させた液を用意し、予め構成された上述の多孔質膜１の電極層２に、外部と導電関係を形成するリード部と接触する領域を遮蔽して塗布、または噴霧し、その後、多孔質膜１を可能な限り変性させず、かつフッ化エチレンプロピレンの粒子を焼き付けることができる程度の温度、例えば２６０℃で焼成する。
【００１１】
この焼成処理により電極層の表面に存在するポリテトラフルオロエチレンの各粒子３ａの間、または複数の粒子が集合した領域３ａ’と粒子、もしくは複数の粒子が集合した領域同士の間にのみ電極層２ａが離散的に露出する。
これにより、電解液がフッ化エチレンプロピレンの各粒子や複数の粒子が集合した領域により電極層の直前で押し戻されつつ一部が電極層２に接液することになる。
【００１２】
このため、電極層２に作用する電解液の接触圧が低下し、電極層２が形成されていない側（図中、下方）から多孔質膜１を透過した被検ガスが容易に電極層２に到達して電極層２の表面で容易に拡散することになる。この結果、同一濃度のガスであっても酸化ー還元反応に関与できる領域が、接液層３が形成されていない場合に比較して増加して検出感度が向上する。
【００１３】
すなわち、表１は、非水系電解液を使用して検出できる種々のガスに対する感度を、接液層を有する作用極と、接液層を有しない従来の作用極とについて調査したもので、本発明の作用極によれば接液層を形成していない作用極に比較して検出感度が１．３〜５．９倍に感度が向上することが確認された。
【表１】
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【００１４】
ところで、電極層２の表面に離散的に固着されたフッ化エチレンプロピレン各粒子３ａ、または集合体は、蛍光Ｘ線分析装置により電極層３の表面にＸ線を照射し、発生する蛍光Ｘ線のエネルギーを分析することで図２、図３に示したように検出することができる。
【００１５】
すなわち、図２（イ）は従来の作用極の分析結果でフッ素（Ｆ）のピークが極めて低いが、本発明の電極層は図２（ロ）に見られるようにフッ素（Ｆ）のピークが、従来のものに比較して３倍程度に高くなっている。
【００１６】
さらに、液に懸濁さるフッ化エチレンプロピレンの粒子の量を、倍、倍とすると、それぞれ図３（イ）、（ロ）に示したようにフッ素（Ｆ）のピークが高くなる。なお、図２、図３の線図の領域内の写真は、表面走査顕微鏡（ＳＥＭ）によるものである。
【００１７】
また、無ガス状態、つまり標準エアに対する指示値と温度との関係、つまり零点の温度依存性を調査したところ図４に示したように、本発明の作用極を使用したセンサ（図中、符号Ａ）では従来のセンサ（図中、符号Ｂ）に比較して変動率が１／２程度であることが判った。
【００１８】
なお、上述の実施例においては接液層を、フッ化エチレンプロピレンにより構成しているが、ポリテトラフルオロエチレン (PTFE)の微粒子でも同様の作用を奏することを確認した。 
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図(イ)、(ロ)は、それぞれ本発明の作用極の一実施例を模式的に示す断面図と上面図である。
【図２】図（イ）、（ロ）は、ぞれぞれ本発明の作用極と従来の作用極の蛍光Ｘ線分析装置によるフッ素の検出結果を示す線図と、表面走査顕微鏡の写真である。
【図３】図（イ）、（ロ）は、ぞれぞれフッ素量を増量した場合の作用極の蛍光Ｘ線分析装置によるフッ素の検出結果を示す線図と、表面走査顕微鏡の写真である。
【図４】図（イ）、（ロ）は、ぞれぞれ本発明の作用極と従来の作用極を用いたセンサの零点の指示値と温度との関係を示す線図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  多孔質膜    ２  電極層    ３  接液層    ３ａ  フッ化エチレンプロピレンの各粒子    ４  コンタクト領域
【図１】
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【図４】
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【図２】
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【図３】
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