ガルバニ電池式センサ
【課題】センサの使用に伴って電極とリードとの電気的導通が不安定となることを防止することのできるガルバニ電池式センサを提供する。
【解決手段】ガルバニ電池式センサ１００は、対極５は電解液収容部１２内に配置され、作用極３と対極５との間には、電解液収容部１２の開口部１２ａの少なくとも一部を閉じるようにケース本体１に支持される固定部材７であって、隔膜２がケース本体１に対して固定されることによってケース本体１の支持部１１ｂに対して押圧される固定部材が設けられており、前記固定部材は、前記隔膜を前記ケース本体に対して固定する力によっては実質的に変形しないよう十分に堅牢であり、作用極用リード４は、隔膜２がケース本体１に対して固定されることによって隔膜２及び作用極３の少なくとも一方と固定部材７との間で押圧されて固定される構成とする。
【解決手段】ガルバニ電池式センサ１００は、対極５は電解液収容部１２内に配置され、作用極３と対極５との間には、電解液収容部１２の開口部１２ａの少なくとも一部を閉じるようにケース本体１に支持される固定部材７であって、隔膜２がケース本体１に対して固定されることによってケース本体１の支持部１１ｂに対して押圧される固定部材が設けられており、前記固定部材は、前記隔膜を前記ケース本体に対して固定する力によっては実質的に変形しないよう十分に堅牢であり、作用極用リード４は、隔膜２がケース本体１に対して固定されることによって隔膜２及び作用極３の少なくとも一方と固定部材７との間で押圧されて固定される構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガルバニ電池式センサに関するものであり、より詳細には、電極の消耗に拘わらずに良好なセンサ出力を得ることのできるガルバニ電池式センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、室内、トンネル内、マンホール内、煙道内、或いは医療用機器内などにおける酸素濃度の監視や管理のために、小型、軽量、しかも比較的安価であるガルバニ電池式センサが広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ガルバニ電池式ガスセンサは、定電位電解式ガスセンサのように外部より電圧を印加する代わりに、内部に消耗性の電極を有し、それ自体が電池として働くようになっている。従って、電源を必要としないため、例えば定電位電解式ガスセンサと比べて、より簡便な装置である。しかし、ガルバニ電池式ガスセンサでは、徐々に電極が消耗することは避けられない。
【０００４】
例えば、ガルバニ電池式センサとして酸素センサを例として更に説明すると、ガルバニ電池式酸素センサは、ケース本体に、測定対象ガスである酸素を検出する作用極であるカソードと、対極であるアノードとが設けられている。カソード及びアノードは、隔膜としての多孔性のガス透過膜（ガス拡散膜）で外部と仕切られた空間である電解液収容部（電解槽）内に配置される。隔膜は、一般に、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂系の撥水性（疎水性）多孔質膜から成る。隔膜を透過した酸素ガスは、電解液収容部内に収容された電解液に溶解してカソードに接触する。そして、この酸素は、カソードにおいて還元され、この時に酸素濃度に応じてカソードとアノードとの間に、その電気化学反応に応じて電流が流れる。カソードとアノードとの間に流れる電流は、各電極から引き出されたリードを介して外部に導かれ、両者を抵抗を介して接続するなどしてセンサの出力として取り出される。従って、この出力値を計測することによって、酸素ガスの濃度に換算することができる。
【０００５】
ガルバニ電池式酸素センサにおいては、一般に、カソードとしては、白金、金などの貴金属等の触媒電極が用いられ、アノードとしては卑金属である鉛の電極が用いられる。この場合、カソードでは酸素（Ｏ2）が還元され、一方アノードでは鉛（Ｐｂ）が酸化されて溶解する。従って、アノードである鉛は、センサの使用に伴って徐々に消耗する。
【０００６】
そして、従来のガルバニ電池式センサには、カソードと電解液収容部の底部との間にカソード用リード、電解液を含んだ保水材、アノード、及びアノード用リードを積層状態で配置し、それぞれを押圧することで、カソード及びアノードとそれぞれのリードとを接触させているものがある。図１４は、このような構造の従来のガルバニ電池式センサの一例の概略断面構成を示す。ここでは、ガルバニ電池式センサは、酸素センサであるものとする。
【０００７】
図１４に示すガルバニ電池式センサ２００は、電解液Ｓを収容する電解液収容部２１２を有するケース本体２０１と、電解液収容部２１２を液密的に封止するように配置され測定対象ガスを透過させる隔膜２０２と、隔膜２０２の電解液収容部２１２側の面上に設けられたカソード２０３と、カソード２０３に接触するように配置されるカソード用リード２０４と、電解液収容部２１２内に配置されたブロック形状のアノード２０５と、アノード２０５に接触するように配置されるアノード用リード２０６と、隔膜２０２の電解液収容部２１２とは反対側の面上に配置されるシール部材としてのＯリング２０８と、Ｏリング２０８を介して隔膜２０２をケース本体２０１に押し付ける押さえ部材としてのワッシャー２０９及びケース蓋２１０と、を有する。
【０００８】
カソード用リード２０４は、Ｏリング２０８を介して隔膜２０２がケース本体２０１に押し付けられることによって、カソード２０３とアノード２０５との間で押圧されて、カソード２０３に圧接する。又、この時、アノード用リード２０６は、アノード２０５と電解液収容部２１２の底部との間で押圧されて、アノード２０５に圧接する。
【０００９】
又、図１４に示すガルバニ電池式センサ２００では、一端部側がカソード２０３とアノード２０５との間に配置され、他端部側がアノード２０５とケース本体２０１との間に配置された、連続した保水材２１８が設けられている。従って、カソード用リード２０４は、カソード２０３と保水材２１８とに挟持され、アノード用リード２０６は、アノード２０５と保水材２１８とに挟持される。保水材２１８が十分に電解液Ｓを含むことによって、センサの姿勢に拘わらずにカソード２０３とアノード２０５との間の電気的導通を取ることができる。
【特許文献１】特開平６−１０９６９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図１４に示すような構造のガルバニ電池式センサ２００では、センサの使用当初には、隔膜２０２に設けられたカソード２０３、カソード用リード２０４、保水材２１８、アノード２０５、アノード用リード２０６、保水材２１８、ケース本体２０１と順次に重ねられたサンドイッチ構造において互いに押し合うことで、カソード２０３とカソード用リード２０４、及びアノード２０５とアノード用リード２０６を、それぞれ良好に接触させることができる。
【００１１】
しかしながら、センサの使用に伴って、アノード２０５はアノード溶解によって徐々に消耗する。そのため、図１５に破線及び一点鎖線で模式的に示すように、アノード溶解によってアノード２０５が小さくなると、上述のようなサンドイッチ構造によって互いに押し合っていた力が弱まり、カソード２０３とカソード用リード２０４、及びアノード２０５とアノード用リード２０６の接触がそれぞれ不良となり、ガルバニ電池式センサ２００の出力に影響を与えることがあった。このアノード溶解は、ガルバニ電池式センサの原理に基づくものであり、これを避けることはできない。
【００１２】
又、従来、センサの使用に伴って、カソード２０３の表面に、鉛酸化物が析出することがあった。このように、カソード２０３の表面に鉛酸化物が析出することによっても、カソード用リード２０４とカソード２０３との電気的導通が不安定になり、ガルバニ電池式センサ２００の出力に影響を与えることがあった。
【００１３】
従って、本発明の目的は、センサの使用に伴って電極とリードとの電気的導通が不安定となることを防止することのできるガルバニ電池式センサを提供することである。
【００１４】
本発明の更に詳細な目的の１つは、センサの使用に伴う消耗による電極の形状変化に拘わらず、電極とリードとの良好な電気的導通を取ることのできるガルバニ電池式センサを提供することである。
【００１５】
本発明の更に詳細な他の目的の１つは、センサの使用に伴う電極表面への析出物によって電極とリードとの電気的導通が不安定となることを防止することのできるガルバニ電池式センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的は本発明に係る定電位電解式センサにて達成される。要約すれば、本発明は、電解液を収容する電解液収容部を備えるケース本体と、前記電解液収容部を液密的に封止するように前記ケース本体に対して固定されて測定対象ガスを透過させる隔膜と、前記隔膜の前記電解液収容部側の面上に設けられた作用極と、前記電解液収容部内の電解液を介して前記作用極との間の電気的導通が取られる対極と、作用極用リードと、対極用リードと、を有するガルバニ電池式センサにおいて、前記対極は前記電解液収容部内に配置され、前記作用極と前記対極との間には、前記電解液収容部の開口部の少なくとも一部を閉じるように前記ケース本体に支持される固定部材であって、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記ケース本体の支持部に対して押圧される固定部材が設けられており、前記固定部材は、前記隔膜を前記ケース本体に対して固定する力によっては実質的に変形しないよう十分に堅牢であり、前記作用極用リードは、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記隔膜及び前記作用極の少なくとも一方と前記固定部材との間で押圧されて固定されることを特徴とするガルバニ電池式センサである。
【００１７】
本発明の一実施態様によると、前記作用極用リードは、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記作用極に圧接する。
【００１８】
本発明の一実施態様によると、前記対極は、独立して前記電解液収容部内に固定される。前記対極は、ブロック状部材から成っていてよい。
【００１９】
本発明の他の実施態様によると、前記対極は、前記電解液収容部内に充填され、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記固定部材によって前記電解液収容部内に固定される。前記対極は、（ｉ）線状部材若しくは複数の線状部材の集合体、又は（ｉｉ）複数の粒状部材の集合体から成っていてよい。そして、好ましい一実施態様によると、前記電解液収容部に収容される電解液は、前記電解液収容部の容積の１／１００以上１／１０以下であり、当該ガルバニ電池式センサの使用前に前記電解液収容部の残りの容積は実質的に前記対極によって占められている。
【００２０】
本発明の一実施態様によると、前記固定部材は、前記電解液収容部内の電解液を透過させる。
【００２１】
本発明の一実施態様によると、前記対極用リードは、前記対極と前記ケース本体との間で押圧されて前記対極に圧接する。又、前記対極用リードは、前記対極に接着されてもよい。
【００２２】
又、本発明の他の態様によると、電解液を収容する電解液収容部を備えるケース本体と、前記電解液収容部を液密的に封止するように前記ケース本体に対して固定されて測定対象ガスを透過させる隔膜と、前記隔膜の前記電解液収容部側の面上に設けられた作用極と、前記電解液収容部内の電解液を介して前記作用極との間の電気的導通が取られる対極と、作用極用リードと、対極用リードと、を有するガルバニ電池式センサにおいて、前記対極は前記電解液収容部内に配置され、前記作用極と前記対極との間には、前記電解液収容部の開口部の少なくとも一部を閉じるように前記ケース本体に支持される固定部材であって、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記ケース本体の支持部に対して押圧される固定部材が設けられており、前記固定部材は、前記隔膜を前記ケース本体に対して固定する力によっては実質的に変形しないよう十分に堅牢であり、前記作用極用リードは、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記作用極と前記固定部材との間で押圧されて前記作用極に圧接し、前記対極は、独立して前記電解液収容部内に固定されるブロック状部材から成ることを特徴とするガルバニ電池式センサが提供される。
【００２３】
更に、本発明の他の態様によると、電解液を収容する電解液収容部を備えるケース本体と、前記電解液収容部を液密的に封止するように前記ケース本体に対して固定されて測定対象ガスを透過させる隔膜と、前記隔膜の前記電解液収容部側の面上に設けられた作用極と、前記電解液収容部内の電解液を介して前記作用極との間の電気的導通が取られる対極と、作用極用リードと、対極用リードと、を有するガルバニ電池式センサにおいて、前記対極は前記電解液収容部内に配置され、前記作用極と前記対極との間には、前記電解液収容部の開口部の少なくとも一部を閉じるように前記ケース本体に支持される固定部材であって、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記ケース本体の支持部に対して押圧される固定部材が設けられており、前記固定部材は、前記隔膜を前記ケース本体に対して固定する力によっては実質的に変形しないよう十分に堅牢であり、前記作用極用リードは、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記隔膜及び前記作用極の少なくとも一方と前記固定部材との間で押圧されて固定され、前記対極は、前記電解液収容部内に充填され、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記固定部材によって前記電解液収容部内に固定される、（ｉ）線状部材若しくは複数の線状部材の集合体、又は（ｉｉ）複数の粒状部材の集合体から成ることを特徴とするガルバニ電池式センサが提供される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、センサの使用に伴って電極とリードとの電気的導通が不安定となることを防止することができる。本発明の一態様によれば、より詳細には、センサの使用に伴う消耗による電極の形状変化に拘わらず、電極とリードとの良好な電気的導通を取ることができる。又、本発明の他の態様によれば、より詳細には、センサの使用に伴う電極表面への析出物によって電極とリードとの電気的導通が不安定となることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係るガルバニ電池式センサを図面に則して更に詳しく説明する。
【００２６】
実施例１
図１は、本発明に係るガルバニ電池式センサの一実施例の概略断面を示す。本実施例では、ガルバニ電池式センサ（以下、単に「センサ」ともいう。）１００は、酸素センサとして構成される。
【００２７】
センサ１００は、概略、電解液Ｓを収容する電解液収容部１２を有するケース本体１と、電解液収容部１２を液密的に封止するようにケース本体１に対して固定されて測定対象ガスを透過させる隔膜２と、隔膜２の電解液収容部１２側の面上に設けられた作用極であるカソード３と、カソード３に接触するように配置される作用極用リードであるカソード用リード４と、電解液収容部１２内の電解液Ｓを介してカソード３との間の電気的導通が取られる対極であるアノード５と、アノード５に接触するように配置される対極用リードであるアノード用リード６と、隔膜２の電解液収容部１２とは反対側の面上に配置されるシール部材としての弾性部材であるＯリング８と、Ｏリング８を介して隔膜２をケース本体１に向けて押し付ける押さえ部材としてのワッシャー９及びケース蓋１０と、カソード用リード４と対極用リード６とがそれぞれ接続されてセンサ１００の外部との電気信号の授受を行うためのコンタクト部材としての第１、第２のコンタクトピン１５Ａ、１５Ｂと、を有する。センサ１００は、使用に伴ってアノード５がアノード溶解によって消耗する。
【００２８】
そして、本実施例では、センサ１００は、カソード３とカソード用リード４、及びアノード５とアノード用リード６のそれぞれの接触状態が、アノード溶出による経時的なアノード５の形状変化に影響されずに、良好に電気的導通を取ることができるように構成されている。
【００２９】
即ち、先ず、本実施例では、カソード３とアノード５との間に位置して、固定部材７がケース本体１に設置されている。カソード用リード４は、この固定部材７とカソード３とによって図中上下より押し付けられ、カソード３に圧接した状態で固定される。固定部材７は、堅牢な材料にて形成されており、この時の押し付け力では実質的に変形しないようになっている。又、本実施例では、固定部材７は、それ自体が電解液保持部材として機能する多孔質体で構成され、電解液Ｓが電解液収容部１２から供給されて、常にカソード３の表面に電解液Ｓが接触するようになっている。
【００３０】
一方、アノード用リード６は、アノード５とケース本体１との間でアノード用リード６を押し付けた状態でアノード５を接着剤１６でケース本体１に接着することによって、アノード５に圧接した状態で固定される。又、本実施例では、この接着剤１６が、アノード５とアノード用リード６の接触部が電解液Ｓに接触しないようにする封止手段として機能するようになっている。
【００３１】
以下、図２及び図３をも参照して更に詳しく説明する。図２は、図１に示すセンサ１００の組立部分断面を示す。又、図３は、図１に示すセンサ１００のケース本体１の上面を示す。
【００３２】
ケース本体１は、図１及び図２において下側の大径部１Ａと上側の小径部１Ｂとを有する。大径部１Ａ及び小径部１Ｂは、略同心の略円筒形状を有している。大径部１Ａには、小径部１Ｂとの会合面側に開口部１２ａを有する電解液収容部１２が形成されている。電解液収容部１２は略円柱状の凹部として形成されている。電解液収容部１２の底部１２ｃの略中心には、アノード５を配置して固定するためのアノード固定溝１２ｂが形成されている。アノード固定溝１２ｂは、電解液収容部１２の内径よりも小さい内径を有し、電解液収容部１２と略同心の略円柱状の凹部として形成されている。又、電解液収容部１２の開口部１２ａよりも、大径部１Ａと小径部１Ｂとの会合面側に、固定部材７を配置するための固定部材配置部１１が形成されている。即ち、固定部材配置部１１は、電解液収容部１２よりも拡径された、電解液収容部１２と略同心の略円柱状の穴として形成されており、電解液収容部１２の開口部１２ａと、この固定部材配置部１１との会合面には、段部１１ｂが形成されている。固定部材７は、この固定部材配置部１１に嵌合又は遊嵌し、段部１１ｂにおいてケース本体１に支持されるようになっている。
【００３３】
固定部材配置部１１は、大径部１Ａと小径部１Ｂとの会合面において、小径部１Ｂの中空部１４内に開口している。この固定部材配置部１１の開口部１１ａの内径は、小径部１Ｂの中空部１４の内径よりも小さい。従って、大径部１Ａと小径部１Ｂとの会合面には、固定部材配置部１１の開口部１１ａを取り囲む概略円環状の台部１４ｂが形成されている。
【００３４】
ここで、本実施例では、電解液収容部１２は、アノード５の電解液収容部１２内への配置時に、アノード５を開口部１２ａ側から底部１２ｃに形成されたアノード固定溝１２ｂまで移動させることができるようになっている。即ち、電解液収容部１２及びその開口部１２ａの内径はアノード５の外径よりも大きくなっており、開口部１２ａの外部から電解液収容部１２内へのアノード５の移動を許すようになっている。そして、固定部材７は、この電解液収容部１２の開口部１２ａの少なくとも一部（本実施例では全部）を閉じる（覆う）ように配置される。
【００３５】
更に、ケース本体１には、一方の端部が台部１４ｂ上に開口した第１のリード穴１３Ａと、一方の端部がアノード固定溝１２ｂに開口した第２のリード穴１３Ｂとが設けられている。第１、第２のリード穴１３Ａ、１３Ｂのそれぞれの他方の端部は、共通のリード接続用空間１７に開口している。又、リード接続用空間１７からケース本体１の外部に突出して、第１、第２のコンタクトピン１５Ａ、１５Ｂが設けられる。
【００３６】
後述して更に詳しく説明するように、カソード用リード４の一方の端部は、隔膜２の表面に形成されたカソード３と固定部材７との間で押圧されて、カソード３に圧接する。又、アノード用リード６の一方の端部は、アノード５とケース本体１に形成されたアノード固定溝１２ｂの底部との間で押圧されて、アノード５に圧接する。カソード３及びアノード５のそれぞれとの接触部から引き出されたカソード用リード４、アノード用リード６は、所望により折り返され、第１、第２のリード穴１３Ａ、１３Ｂ内を通ってリード接続用空間１７へと至る。そして、リード接続用空間１７内で、カソード用リード４及びアノード用リード６のそれぞれの他方の端部が、第１、第２のコンタクトピン１５Ａ、１５Ｂとそれぞれ電気的に接続される。
【００３７】
上述のように、本実施例のセンサ１００は酸素センサとして構成されている。本実施例では、隔膜２としては、測定対象ガスである酸素ガスを透過する多孔性のガス透過性膜として、ＰＴＦＥ製の薄膜を用いた。隔膜２としては、シリコーン膜などのその他の多孔性高分子膜を使用することもできる。
【００３８】
又、本実施例では、カソード３としては、白金の薄膜電極を用いた。薄膜電極は、例えば、隔膜上に、導電体（貴金属など）をスッパッタリング法や蒸着法により付着させる方法、或いは導電体（貴金属など）を樹脂で固める方法等の成膜方法により形成される。本実施例では、カソード３は、高分子膜に膜形成材と電極材料（導電性微粒子）との混合物を塗布して加熱焼成することによって形成される。即ち、本実施例では、カソード３は、高分子膜としてのＰＴＦＥ膜（隔膜）２上に、導電性微粒子としての白金粉末を、膜形成材としてのＰＴＦＥ樹脂粉末を用いて薄膜状に固める方法により形成した。尚、ガルバニ電池式センサの作用極としては、白金の他、パラジウム、金、銀などの貴金属、或いはカーボンも使用することができる。隔膜２と、隔膜２上に薄膜状に形成されたカソード３とを有して、電極担持膜（隔膜部材）２０が構成される。
【００３９】
又、本実施例では、アノード５としては鉛（Ｐｂ）電極を用いた。アノード５は、アノード溶解によって徐々に消耗するので、カソード３よりも大きな体積を有する円柱形のブロック（塊）状電極が用いられる。
【００４０】
又、本実施例では、電解液Ｓとしては１Ｍ（＝ｍｏｌ／Ｌ）の酢酸／酢酸ナトリウム溶液を用いた。電解液Ｓとしては、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）などのその他の酸溶液、アルカリ溶液、或いは塩溶液を使用することもできる。
【００４１】
又、本実施例では、カソード用リード４、アノード用リード６としては、白金から成る平坦リードを使用した。又、第１、第２のコンタクトピン１５Ａ、１５Ｂとしては、金メッキした真鍮製のものを使用した。
【００４２】
ここで、カソード３は概略円盤状に形成されており、その直径は固定部材配置部１１の開口部１１ａの内径と同等又はそれよりも小さい。一方、隔膜２は、固定部材配置部１１の開口部１１ａの内径よりも大きく、且つ、小径部１Ｂの中空部１４の内径と同等又はそれよりも小さい直径を有する概略円盤形状に形成されている。そして、隔膜２とカソード３は、互いに略同心的に形成されており、又電解液収容部１２と略同心的に配置される。これにより、カソード３は固定部材配置部１１の開口部１１ａの内側に配置されるが、隔膜２は固定部材配置部１１の開口部１１ａの内側には配置されず、この隔膜２の外縁部より内側の所定範囲が台部１４ｂ上に配置される。
【００４３】
センサ１００を組み立てる際には、例えば、先ず、カソード用リード４とアノード用リード６とを、それぞれ第１、第２のリード穴１３Ａ、１３Ｂに挿通し、それぞれの一方の端部がリード接続用空間１７内で第１、第２のコンタクトピン１５Ａ、１５Ｂに電気的に接続されるように、第１、第２のコンタクトピン１５Ａ、１５Ｂをケース本体１に取り付ける。
【００４４】
次に、アノード固定溝１２ｂの底部に開口した第２のリード穴１３Ｂから外部に伸長しているアノード用リード６の端部を屈曲させて、アノード固定溝１２ｂの底部に配置する。この時、アノード用リード６の端部を複数回折り返して、アノード固定溝１２ｂ内に配置されるアノード用リード６が集合的に厚みを増した状態としてもよい。
【００４５】
次に、アノード５を、固定部材配置部１１の開口部１１ａ、及び電解液収容部１２の開口部１２ａを通して電解液収容部１２内に移動させ、アノード５の一方の端部をアノード固定溝１２ｂ内に配置する。アノード５は、その一方の端部がアノード固定溝１２ｂに嵌合又は遊嵌するようになっており、電解液収容部１２内で容易に位置決めすることができる。又、アノード５をアノード固定溝１２ｂに配置することによって、アノード５とアノード固定溝１２ｂの底部との間にアノード用リード６が挟持される。
【００４６】
次に、アノード５とアノード固定溝１２ｂの底部との間でアノード用リード６を押圧した状態で、アノード固定溝１２ｂの縁部と、アノード固定溝１２ｂから突出しているアノード５の外周部との間の隙間を埋めるように、アノード５の周囲の全周にわたり接着剤１６を盛り付ける。本実施例では、接着剤１６は、アノード５をケース本体１に固定する固定手段として機能すると共に、アノード５とアノード用リード６との接触部に電解液収容部１２内の電解液Ｓが接触しないように、その接続部を電解液収容部１２内の電解液Ｓに対して液密的に封止する封止手段として機能する。この封止手段としては、電解液Ｓに対して十分な耐性を有するものを用いることが好ましい。又、アノード５やアノード用リード６と接触しても望ましくない電流を発生することがないように絶縁性の材料であることが好ましい。又、アノード５の固定手段を兼ねる場合には、良好な接着性を有している必要がある。例えば、電解液Ｓとして用いられる硫酸に対して十分な耐性を有する耐薬品性の樹脂、例えば、接着剤を好適に用いることができる。本実施例では、封止手段として、アノード５の固定手段を兼ねるエポキシ樹脂接着剤を用いた。尚、この接着剤は更に、第１、第２のリード穴１３Ａ、１３Ｂの少なくとも一方を封止するために用いることもできる。
【００４７】
次に、センサ本体１に設けられた支持部としての固定部材配置部１１の段部１１ｂ上に固定部材７を配置する。本実施例では、固定部材７の外径は、固定部材配置部１１の内径と略同一又は若干小さくされているので、固定部材７は容易に固定部材配置部１１に嵌合又は遊嵌させて、段部１１ｂ上に配置することができる。固定部材７を段部１１ｂ上に配置した状態で、固定部材７とアノード５との間には十分な間隙が設けられている。従って、固定部材７をケース本体１に配置する際に、アノード５が干渉することはない。又、本実施例では、固定部材７を段部１１ｂ上に適正に配置した状態で、固定部材７の上面と台部１４とはほぼ同一平面となるようになっている。尚、固定部材７は所望により固定部材配置部１１に接着等により固定してもよい。
【００４８】
本実施例では、固定部材７は、それ自体が電解液保持部材として機能する多孔質体で構成されている。特に、本実施例では、固定部材７は、多孔質セラミックで形成した厚さ１．０ｍｍ、直径２０ｍｍの円盤状部材である。固定部材７は、セラミックス繊維で形成することもできる。より具体的には、多孔質セラミック又はセラミック繊維としては、アルミニウム系化合物、珪酸系化合物、などを好適に用いることができる。本実施例では、多孔質セラミックから成る固定部材７は、酸化アルミニウムを用いて形成した。従って、固定部材７は、比較的堅牢であって、後述する隔膜５のケース本体１への押し付け力では実質的に変形しない。又、固定部材７は、電解液Ｓが電解液収容部１２から供給されて、含浸された状態になる。それ自体が電解液保持部材として機能する固定部材７としては、上記多孔質セラミックの他、ポリエステル、プラスチックなどの多孔質樹脂から成る部材を用いることができる。この場合も、固定部材７は、後述する隔膜５のケース本体１への押し付け力では実質的に変形しないようにする。
【００４９】
このように、カソード３とアノード５との間に、電解液収容部１２の開口部１２ａの少なくとも一部を閉じるように独立してケース本体１に支持された固定部材７が設けられている。この固定部材７は、隔膜２がケース本体１に対して固定されることによってケース本体１に設けられた支持部としての固定部材配置部１１の段部１１ｂに対して押圧される。固定部材７は、隔膜２をケース本体１に対して固定する力によっては実質的に変形しないよう十分に堅牢である構成とする。又、本実施例では、固定部材７が電解液保持部材としても機能する。
【００５０】
尚、電解液Ｓは、典型的には、固定部材７をケース本体１に配置する前に、開口部１２ａ側から注ぎ込むことによって、電解液収容部１２内に収容することができる。或いは、これに代えて又は加えて、固定部材７をケース１に配置した後に、固定部材７を介して浸透させることにより、電解液Ｓを電解液収容部Ｓ内に収容するようにしてもよい。更に、ケース本体１に別途電解液収容部１２に連通する電解液注入部を設けて、センサ１００の組み立てが終了した後にその電解液注入部を介して電解液収容部１２に電解液Ｓを注入するようにしてもよい。
【００５１】
次に、台部１４ｂ上に開口した第１のリード穴１３Ａから外部に伸長しているカソード用リード４の端部を、次に配置する電極担持膜２０上のカソード３に接触するように屈曲させる。こうして、カソード用リード４の一方の端部近傍を固定部材７上に配置する。
【００５２】
次に、電極担持膜２０を、カソード３と固定部材７との間にカソード用リード４を挟むように、台部１４ｂ上に配置する。上述のように、電解液収容部１２内に所定量の電解液Ｓが収容されることにより、固定部材７に十分に電解液Ｓが含浸される。これにより、センサ１００の姿勢に拘わらず、常にカソード３の表面に電解液Ｓが接触するようになっている。
【００５３】
尚、本実施例では、固定部材７は、電解液収容部１２の開口部１２ａの全部を閉じるように固定部材配置部１１に配置される。しかし、これに限定されるものではなく、固定部材７は、電解液収容部１２の開口部１２ａの一部を閉じるように配置されるものであってもよい。例えば、固定部材７は、電解液収容部１２の開口部１２ａにおいて対向する縁部に形成された一対の段部に掛け渡された、橋状構造としてもよい。この場合、固定部材７によって覆われていない領域は、電解液収容部１２から隔膜２（或いはカソード３）まで遮るもの無く連通する。つまり、固定部材１１は、隔膜２がケース本体に対して固定されることで、カソード用リード４を隔膜２及びカソード３の少なくとも一方に押し付けて固定する台として機能すればよい。通常、カソード用リード４を固定部材７によって隔膜２に押し付けて固定するようになっていれば、カソード用リード４はカソード３に良好に接触し、カソード３に対するカソード用リード４の電気的接続を良好に確保することができる。特に、本実施例では、隔膜２がケース本体１に対して固定されることによって、カソード用リード４は、固定部材７とカソード３との間で押圧されてカソード３に圧接する。このように、好ましくは、カソード３は、固定部材７との間にカソード用リード４を挟んで押し付けるようにする。これによって、より確実にカソード用リード４をカソード３に電気的に接続することができる。
【００５４】
以上のようにしてケース本体１にアノード５、電極担持膜２０（即ち、カソード３及び隔膜２）を配置した状態で、Ｏリング８が取り付けられたワッシャー９がケース本体１上に配置される。そして、ケース蓋１０が、ワッシャー９をケース本体１に押圧するようにして、ケース本体１に取り付けられる。
【００５５】
即ち、ワッシャー９は、被検ガスを通過させるための取入口９ａが略中心に形成されたリング状部材であり、ケース本体１側の外縁部が切り欠かれてシール部材保持部（段部）９ｂが形成されている。ワッシャー９の取入口９ａの内径は、固定部材配置部１１の開口部１１ａの内径よりも小さく、本実施例では約０．３ｍｍとされている。又、ワッシャー９の最大外径は、ケース本体１の小径部１Ｂの中空部１４及びその開口部１４ａの内径と同等又はそれよい若干小さい。そして、このワッシャー９は、Ｏリング８が設けられた側から、ケース本体１の小径部１Ｂの中空部１４内に配置される。
【００５６】
これにより、Ｏリング８が、台部１４ｂ上に配置された電極担持膜２０の外縁部近傍に配置される。本実施例では、第１のリード穴１３Ａは、台部１４ｂ上において、固定部材配置部１１の開口部１１ｂの縁部よりに開口している。従って、電極担持膜２０の隔膜２は、台部１４ｂの全周にわたって、直接Ｏリング８と台部１４ｂとの間に挟持される。又、Ｏリング８は、ケース本体１の小径部１Ｂの中空部１４の内壁に圧接する。これにより、電解液収容部１２は、隔膜２の外側に対して液密的に封止される。尚、Ｏリング８の他にゴムパッキンなどのその他の弾性部材をシール部材として用いてもよい。
【００５７】
ケース蓋１０は、その内周面に、ケース本体１の小径部１Ｂの外周に形成されたネジ部１４ｃに噛合するネジ部１０ｂが形成されている。又、ケース蓋１０は、被検ガスを通過させるための通気口（ガス導入孔）１０ａが略中心に形成されている。この通気口１０ａは、ワッシャー９の取入口９ａと略同径で、ケース蓋１０をケース本体１に取り付けた状態で取入口９ａと略同心に配置される。
【００５８】
こうして、Ｏリング８を備えたワッシャー９をケース本体１に配置した後に、ケース蓋１０をケース本体１の小径部１Ｂに螺合することにより、ケース蓋１０の通気口１０ａを取り巻くフランジ部１０ｃにより、ワッシャー９をケース本体１に押圧することができる。
【００５９】
本実施例では、ケース本体１、ワッシャー９、ケース蓋１０はプラスチックによって成型されている。
【００６０】
尚、ケース蓋１０は、螺合によりケース本体１に固定することに限定されるものではなく、例えば、圧入嵌合によってケース本体１に固定されるものであってもよい。又、本実施例では、押さえ部材は、シール部材たるＯリング８を直接押圧するワッシャー９と、このワッシャー９を押圧してケース本体１に取り付けるケース蓋１０との２個の部材に分かれている。これにより、螺合によりケース蓋１０をケース本体１に固定する場合には、シール部材を押しつける動作と、螺合のための回転動作とを簡易な構成で分離し、隔膜２にしわ等が発生するのを好適に防止することができる。但し、所望により押さえ部材は単一の部材であってもよいし、或いは更に多数（３個以上）の部材に分かれて構成されていてもよい。
【００６１】
このように、本実施例のセンサ１００では、カソード３とアノード５とは、それぞれ独立して作用極用リード４とアノード用リード６とに電気的に接続されている。
【００６２】
即ち、カソード用リード４は、アノード５とは独立してケース本体１に支持された電解液Ｓを吸収する堅牢な材料から成る固定部材７によって、カソード３に押し付けられる。これに対して、固定部材７の図中下方を電解液収容部１２として、その底部にアノード５を配置する。これにより、カソード３とカソード用リード４とは、アノード溶解に関係なく、常に同じ接触状態で確実に接触させることができる。
【００６３】
一方、アノード用リード６は、ケース本体１に固定されるアノード５によって、電解液収容部１２の底部（より詳細には、ケース本体１に形成されたアノード固定溝１２ｂの底部）に押し付けられる。そして、アノード５とアノード用リード６との接触部を、アノード５の周囲に塗布した封止手段としての接着剤１６によって電解液Ｓから遮断することで、この部分に電解液Ｓが接触してアノード５が溶解することを防止する。これにより、アノード５とアノード用リード６とは、アノード溶解に関係なく、常に同じ接触状態で確実に接触させることができる。
【００６４】
尚、カソード３は、典型的には厚さが数百Å〜数μｍ程度と極めて薄いため、カソード用リード４を接着等することは困難であるが、アノード５に対してはアノード用リード６を接着することもできる。従って、例えば、アノード固定溝１２ｂ内でアノード用リード６をアノード５に、上述の封止手段と同様の材料から成る接着剤で接着して固定することができる。この場合は、この接着剤によってアノード５とアノード用リード６との接触部が液密的に封止されるようになっていれば、アノード５の固定手段としての接着剤１６は、必ずしもアノード５とアノード用リード６との接触部を電解液収容部１２内の電解液Ｓに対して液密的に封止するように設けなくてもよい。
【００６５】
更に、本実施例によれば、カソード３とアノード５との間に配置される固定部材７は、電解液収容部１２内へのアノード５の配置時にアノード５を外部から電解液収容部１２内へ移動させ得るように開口した開口部１２ａの少なくとも一部（本実施例では全部）を閉じるように取り外し可能に配置される。これにより、簡単な構造によってカソード５とカソード用リード６との接続を確実にすると共に、センサ１００の組み立てを極めて容易とすることができる。
【００６６】
以上、本実施例によれば、アノード溶解によってアノード５が小さくなっても、カソード３とカソード用リード、及びアノード５とアノード用リード６の接触不良を防止して、常に良好なセンサ出力を得ることができる。
【００６７】
実施例２
次に、本発明に係る他の実施例について説明する。本実施例のガルバニ電池式センサの基本構成は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
【００６８】
図４は、本実施例のセンサ１００の概略断面を示す。図５は、図４に示すセンサ１００の組立部分断面を示す。又、図６は、図４に示すセンサ１００のケース本体１の上面を示す。本実施例では、固定部材７の構成が実施例１とは異なる。
【００６９】
即ち、本実施例では、固定部材７を堅牢な材料で作成すると共に、この固定部材７に設けられた貫通孔７ａを通して、電解液Ｓを吸収する電解液保持部材１８を設ける。この電解液保持部材１８は、本実施例では、少なくとも電解液収容部１２内の電解液Ｓ及びカソード３に接触するように配置される。特に、本実施例では、カソード用リード４は、カソード３と電解液保持部材１８との間に挟持されるようになっている。
【００７０】
更に説明すると、本実施例では、固定部材７は、プラスチックによって成型された、厚さ１．０ｍｍ、直径２０ｍｍの円盤状部材である。より具体的には、固定部材７を形成するプラスチックとしては、塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン、ポリプロピレンなどを好適に用いることができる。本実施例では、塩化ビニルを用いた。
【００７１】
本実施例の固定部材７の外形は、実施例１における多孔質体から成る固定部材の外形と略同一とされている。従って、本実施例の固定部材７は、実施例１と同様に、固定部材配置部１１の段部１１ｂ上に配置されて、ケース本体１によって支持されるようになっている。又、この固定部材７は、比較的堅牢であって、隔膜２のケース本体１への押し付け力では実質的に変形しない。
【００７２】
又、この固定部材７には、カソード３が配置される側の側面から、アノード５が配置される側の側面へと貫通する、貫通孔７ａ、７ａが設けられている。そして、この貫通孔７ａ、７ａを通して、電解液保持部材としての保水シート１８を、電解液収容部１２内の電解液Ｓ及びカソード３の両方に接触するように配置する。本実施例では、帯状に形成された保水シート１８の両端部を、固定部材７のカソード３が設けられる側の側面から各貫通孔７ａ、７ａを通し、次いで固定部材７のアノード５が設けられる側の側面上でその端部同士が重なり合うようにして、保水シート１８を固定部材７に巻き付ける。
【００７３】
このように、プラスチック板から成る固定部材７に保水シート１８を巻き付けることによって、固定部材７の図中上側であるカソード３側の保水シート１８は、カソード３と接触し、一方固定部材７の図中下側であるアノード５側の保水シート１８は、電解液Ｓに浸漬される。これにより、電解液Ｓが保水シート１８に吸収されて、常に電解液Ｓがカソード３に接触する。又、本実施例では、カソード用リード４は、カソード３と保水シート１８との間に挟持されてカソード５に圧接するようになっている。この場合も、保水シート１８は、アノード５とは独立してケース本体１に支持された堅牢な材料から成る固定部材７によってカソード３に向けて押し付けられているので、カソード３とカソード用リード４とは、アノード溶解に関係なく、常に同じ接触状態で確実に接触させることができる。
【００７４】
尚、図４及び図５に示すように、固定部材７に更なる貫通孔７ｂを設けて、固定部材７を介したカソード３と電解液収容部１２内の電解液Ｓとの接触を促進するようにしてもよい。これにより、保水シート１８に析出物が付着したような場合にも、固定部材７の更に多数の貫通孔７ａ、７ｂを通して電解液Ｓを保水シート１８に供給したり、直接カソード３に電解液収容部１２内の電解液Ｓを接触させたりすることができる。
【００７５】
本実施例では、保水シート１８として、ポリエステル繊維から成る不織布のシートを用いた。電解液保持部材としては、上記不織布のシートの他、スポンジ、濾紙などを用いることもできる。又、本実施例では、保水シート１８を固定部材７に巻き付けたが、これに限定されるものではなく、電解液保持部材は、固定部材７を通してカソード３と電解液収容部１２内の電解液Ｓと接触するようになっていればよい。従って、例えば、本実施例にて用いた帯状の保水シート１８であれば、固定部材７のアノード５が設けられる側の側面に重ね合わせるように折り返さずに、単に電解液Ｓに浸漬されるように固定部材７に懸架された状態のままとしてもよい。
【００７６】
以上、本実施例によれば、実施例１と同様の効果が得られると共に、センサ１００をより安価で簡易な構成とすることができる。
【００７７】
実施例３
次に、本発明に係る他の実施例について説明する。本実施例のガルバニ電池式センサは、実施例１、２のものと同様の基本構成を有する。本実施例において、実施例１、２のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付している。本実施例においても、ガルバニ電池式センサは、酸素センサとして構成されている。
【００７８】
図７は、本実施例のセンサ１００の概略断面を示す。図８は、図７に示すセンサ１００の組立部分断面を示す。又、図９は、図７に示すセンサ１００のケース本体１の上面を示す。
【００７９】
実施例１、２では、センサ１００は、カソード３とカソード用リード４、及びアノード５とアノード用リード６のそれぞれの接触状態が、アノード溶出による経時的なアノード５の形状変化に影響されずに、良好に電気的導通を取ることができるように構成した。実施例１、２にて説明したセンサ１００の構成によれば、カソード用リード４は、カソード３に押し付けられて、両者の接触状態はセンサ１００の使用を通して良好に維持されるようになっている。従って、センサ１００の使用に伴うカソード３の表面への鉛酸化物の析出による影響は、通常は問題とならない程度である。
【００８０】
これに対して、本実施例では、鉛酸化物がカソード３の表面へ析出するのを抑えることで、カソード３の表面に鉛酸化物が析出することにより、カソード３とカソード用リード４との電気的導通が不安定となることを防止する。又、本実施例では、センサ１００の使用に伴うアノード５の消耗による形状変化の影響が発生し難くすると共に、環境面からの配慮も行っている。
【００８１】
即ち、本実施例では、センサ１００は、アノード５の表面積を十分に大きくして、その一方で電解液Ｓの量を極力抑えた構造とする。アノード５としては、電解液収容部１２内に充填されて、アノード５の表面積を十分に大きくすることができるように、線材又は粒状物を好適に用いることができる。又、本実施例においても、実施例１、２と同様に、カソード３とアノード５との間に固定部材７が配置される。そして、隔膜２がセンサ本体１に対して固定されることによって、カソード用リード４は、この固定部材７と、隔膜２及びカソード３の少なくとも一方との間で押圧されて固定される。又、本実施例では、アノード５は、隔膜２がセンサ本体１に対して固定されることによって、固定部材７によって電解液収容部１２内に固定される。これにより、カソード３に析出物が付着することを防止することができる。又、アノード溶解によるアノード５の全体としての形状変化の影響を少なくすることができる。以下、更に詳しく説明する。
【００８２】
ケース本体１は、概略、実施例１、２と同様の構成を有する。即ち、ケース本体１は、図７及び図８において下側の大径部１Ａと上側の小径部１Ｂとを有する。大径部１Ａ及び小径部１Ｂは、略同心の略円筒形状を有している。大径部１Ａには、小径部１Ｂとの会合面側に開口部１２ａを有する電解液収容部１２が形成されている。電解液収容部１２は略円柱状の凹部として形成されている。又、電解液収容部１２の開口部１２ａよりも、大径部１Ａと小径部１Ｂとの会合面側に、固定部材７を配置するための固定部材配置部１１が形成されている。即ち、固定部材配置部１１は、電解液収容部１２よりも拡径された、電解液収容部１２と略同心の略円柱状の穴として形成されており、電解液収容部１２の開口部１２ａと、この固定部材配置部１１との会合面には、段部１１ｂが形成されている。固定部材７は、この固定部材配置部１１に嵌合又は遊嵌し、段部１１ｂにおいてケース本体１に支持されるようになっている。
【００８３】
固定部材配置部１１は、大径部１Ａと小径部１Ｂとの会合面において、小径部１Ｂの中空部１４内に開口している。この固定部材配置部１１の開口部１１ａの内径は、小径部１Ｂの中空部１４の内径よりも小さい。従って、大径部１Ａと小径部１Ｂとの会合面には、固定部材配置部１１の開口部１１ａを取り囲む概略円環状の台部１４ｂが形成されている。
【００８４】
電解液収容部１２は、アノード５を開口部１２ａ側から電解液収容部１２内へと移動させることができるようになっている。そして、固定部材７は、この電解液収容部１２の開口部１２ａの少なくとも一部（本実施例では全部）を閉じる（覆う）ように配置される。
【００８５】
更に、ケース本体１には、一方の端部が台部１４ｂ上に開口した第１のリード穴１３Ａと、一方の端部が電解液収容部１２の底部１２ｃに開口した第２のリード穴１３Ｂとが設けられている。第１、第２のリード穴１３Ａ、１３Ｂのそれぞれの他方の端部は、共通のリード接続用空間１７に開口している。又、リード接続用空間１７からケース本体１の外部に突出して、第１、第２のコンタクトピン１５Ａ、１５Ｂが設けられる。
【００８６】
後述して更に詳しく説明するように、カソード用リード４の一方の端部は、隔膜２の表面に形成されたカソード３と固定部材７との間で押圧されて、カソード３に圧接する。又、アノード用リード６の一方の端部は、アノード５とケース本体１に形成された電荷域収容部１２の底部１２ｃとの間で押圧されて、アノード５に圧接する。カソード３及びアノード５のそれぞれとの接触部から引き出されたカソード用リード４、アノード用リード６は、所望により折り返され、第１、第２のリード穴１３Ａ、１３Ｂ内を通ってリード接続用空間１７へと至る。そして、リード接続用空間１７内で、カソード用リード４及びアノード用リード６のそれぞれの他方の端部が、第１、第２のコンタクトピン１５Ａ、１５Ｂとそれぞれ電気的に接続される。
【００８７】
隔膜２、カソード３としては、実施例１にて説明したものと同様のものを使用することができる。本実施例では、特に、実施例１と同様に、隔膜２としてＰＴＦＥ製の薄膜、カソード３として白金薄膜を使用した。
【００８８】
一方、本実施例では、アノード５としては、その表面積を十分に大きくするように、電解液収容部１２内に充填される、線状部材又は複数の線状部材の集合体を用いた。線状部材は、１本のものをそのまま使用しても、又は複数本に分割（切断）されたもの纏めて使用してもよい。つまり、線状部材は、規則的又は不規則的に、湾曲又は屈曲されて纏められた、不織布状の金属繊維成形物又は集合体であってよい。アノード５の表面積を十分に大きくすることができ、又アノード５の全体としての消耗による形状変化の影響を少なくすることができる点などから、この線状部材の直径は、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることが好ましい。本実施例では、この線状部材として、直径０．５ｍｍの鉛（Ｐｂ）線（東邦トレード社製：鉛毛）を用いた。
【００８９】
尚、アノード５としては、上記の線状部材の代わりに、電解液収容部１２に充填される、複数の粒状部材の集合体を用いることができる。好ましくは、この粒状部材は実質的に球形である。アノード５の表面積を十分に大きくすることができ、又アノード５の全体としての消耗による形状変化の影響を少なくすることができる点などから、この粒状部材の粒径は０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。球状の鉛（Ｐｂ）（例えば、東邦トレード：鉛粒）を用いることができる。
【００９０】
そして、本実施例では、電解液Ｓの量を極力少なくする。電解液収容部１２に収容される電解液Ｓは、電解液収容部１２の容積の１／１００以上１／１０以下であることが好ましい。そして、センサ１００の使用前において、電解液収容部１２の残りの容積は、実質的にアノード５によって占められているようにする。これにより、電解液Ｓの量は、電解液収容部の容積が同等である従来のセンサにおける電解液量の約１／２０以上１／１０以下とすることが好ましい。
【００９１】
電解液Ｓの量が上述の範囲よりも多いと、センサ１００の使用に伴って、カソード３の表面に鉛酸化物が析出し易くなる。一方、上述の範囲よりも少ないと、電解液Ｓの量が少な過ぎ、電解液保持部材（本実施例では固定部材７が兼ねる）へ吸収される電解液Ｓの量が減少すると、電気的導通が悪くなり短時間で感度が低下してしまう。
【００９２】
より具体的には、本実施例では、電解液収容部１２の容積が約１．８ｍｌであるのに対して、センサ１００の使用前に電解液Ｓの量は０．０３ｍｌ（即ち、電解液収容部１２の容積の１／６０）であった。又、本実施例では、鉛線の重量は２０ｇであった。又、本実施例では、電解液Ｓの量は、電解液収容部の容積が同等である従来のセンサにおける電解液量の約１／２０であった。
【００９３】
又、電解液Ｓとしては１Ｍ（＝ｍｏｌ／Ｌ）の酢酸／酢酸ナトリウム溶液を用いた。電解液Ｓの量を極端に少なくしているので、反応効率を良くするために、電解液Ｓの濃度は比較的濃くすることが好ましい。好ましくは、０．１Ｍ〜５Ｍである。
【００９４】
尚、前述のように、電解液Ｓとしては、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）などのその他の酸溶液、アルカリ溶液、或いは塩溶液を使用することもできる。
【００９５】
本実施例では、カソード用リード４、アノード用リード６、及び第１、第２のコンタクトピン１５Ａ、１５Ｂとしては、実施例１のものと同様のものを使用した。
【００９６】
ここで、カソード３は概略円盤状に形成されており、その直径は固定部材配置部１１の開口部１１ａの内径と同等又はそれよりも小さい。一方、隔膜２は、固定部材配置部１１の開口部１１ａの内径よりも大きく、且つ、小径部１Ｂの中空部１４の内径と同等又はそれよりも小さい直径を有する概略円盤形状に形成されている。そして、隔膜２とカソード３は、互いに略同心的に形成されており、又電解液収容部１２と略同心的に配置される。これにより、カソード３は固定部材配置部１１の開口部１１ａの内側に配置されるが、隔膜２は固定部材配置部１１の開口部１１ａの内側には配置されず、この隔膜２の外縁部より内側の所定範囲が台部１４ｂ上に配置される。
【００９７】
センサ１００を組み立てる際には、例えば、先ず、カソード用リード４とアノード用リード６とを、それぞれ第１、第２のリード穴１３Ａ、１３Ｂに挿通し、それぞれの一方の端部がリード接続用空間１７内で第１、第２のコンタクトピン１５Ａ、１５Ｂに電気的に接続されるように、第１、第２のコンタクトピン１５Ａ、１５Ｂをケース本体１に取り付ける。
【００９８】
次に、電解液収容部１２の底部１２ｃに開口した第２のリード穴１３Ｂから外部に伸長しているアノード用リード６の端部を屈曲させて、電解液収容部１２の底部１２ｃに配置する。この時、アノード用リード６の端部を複数回折り返して、電解液収容部１２内に配置されるアノード用リード６が集合的に厚みを増した状態としてもよい。
【００９９】
次に、アノード５を、固定部材配置部１１の開口部１１ａ、及び電解液収容部１２の開口部１２ａを通して電解液収容部１２内に配置する。この時、本実施例では、アノード５としての線状部材を、電解液収容部１２に適合するようにプレスして適当に成形した後に、電解液収容部１２内に適当に圧縮するなどして配置する。その後、後述するように、隔膜２がケース本体１に対して固定されることによって、アノード５は、固定部材７によって電解液収容部１２内に固定される。こうしてアノード５を電解液収容部１２内に配置することによって、アノード５と電解液収容部１２の底部１２ｃとの間にアノード用リード６が挟持される。
【０１００】
尚、アノード５として粒状部材が用いられる場合には、開口部１１ａ、１２ａ側から適当量の粒状部材が電解液収容部１２内に充填される。その後、上記同様に、隔膜２がケース本体１に対して固定されることによって、粒状部材が集合して成るアノード５は、固定部材７によって電解液収容部１２内に固定される。
【０１０１】
ここで、本実施例においても、実施例１にて説明したものと同様の固定手段及び／又は封止手段として機能する接着剤を使用して、アノード５とアノード用リード６とを接着したり、その周囲を埋めたりすることができる。又、上述のように、アノード５を固定部材７で電解液収容部１２内に固定することに加えて、例えば本実施例のように線材が纏められて成るアノード５を用いるような場合に、上述のような接着剤を用いてアノード５を電解液収容部１２内に固定してもよい。更に、この接着剤を用いて、第１、第２のリード穴１３Ａ、１３Ｂの少なくとも一方を封止することもできる。
【０１０２】
次に、センサ本体１に設けられた支持部としての固定部材配置部１１の段部１１ｂ上に固定部材７を配置する。本実施例では、固定部材７の外径は、固定部材配置部１１の内径と略同一又は若干小さくされているので、固定部材７は容易に固定部材配置部１１に嵌合又は遊嵌させて、段部１１ｂ上に配置することができる。固定部材７を段部１１ｂ上に配置すると、固定部材７の下部（電解液収容部１２側）は、アノード５と接触して上から圧縮するようにしてアノード５を電解液収容部１２内で固定するようになる。又、本実施例では、固定部材７を段部１１ｂ上に適正に配置した状態で、固定部材７の上面と台部１４とはほぼ同一平面となるようになっている。尚、固定部材７は所望により固定部材配置部１１に接着等により固定してもよい。
【０１０３】
固定部材７としては、実施例１にて説明したものと同様のものを使用することができる。本実施例では、固定部材７は、実施例１と同様に、多孔質セラミックで形成した厚さ１．０ｍｍ、直径２０ｍｍの円盤状部材である。即ち、本実施例では、固定部材７は、比較的堅牢であって、後述する隔膜５のケース本体１への押し付け力では実質的に変形しない。又、本実施例では、固定部材７自体が電解液保持部材として機能し、電解液Ｓが電解液収容部１２から供給されて、含浸された状態になる。
【０１０４】
このように、カソード３とアノード５との間に、電解液収容部１２の開口部１２ａの少なくとも一部を閉じるように独立してケース本体１に支持された固定部材７が設けられている。この固定部材７は、隔膜２がケース本体１に対して固定されることによってケース本体１に設けられた支持部としての固定部材配置部１１の段部１１ｂに対して押圧される。それと共に、固定部材７はアノード５を上から圧縮するようにして固定する。本実施例では、アノード５は上述のように線状部材、或いは複数の粒状部材である。線状部材では電解液収容部１２内に収まるようにプレス成型等をしているが、これを電解液収容部１２内に挿入しても一部分は電解液収容部１２内に収まらず開口部１２ａからはみ出すこともある。又、粒状部材ではセンサ本体１００を横に傾けたりすると転がって電解液収容部１２内から開口部１２ａを経て外部へ出てしまう虞もある。このようなことから、固定部材７には、アノード５を電解液収容部１２内に固定するような機能を発揮させることもできる。更に、アノード５と電解液収容部１２の底部１２ｃにあるアノード用リード６を上から挟持するようにもなる。これによってカソード３とカソード用リード４、アノード５とアノード用リード６の良好な電気的接続を常に得ることができるようになる。固定部材７は、隔膜２をケース本体１に対して固定する力によっては実質的に変形しないよう十分に堅牢である構成とする。又、本実施例では、固定部材７が電解液保持部材としても機能する。
【０１０５】
電解液Ｓは、実施例１にて説明したのと同様にして、電解液収容部１２に収容することができる。
【０１０６】
次に、台部１４ｂ上に開口した第１のリード穴１３Ａから外部に伸長しているカソード用リード４の端部を、次に配置する電極担持膜２０上のカソード３に接触するように屈曲させる。こうして、カソード用リード４の一方の端部近傍を固定部材７上に配置する。
【０１０７】
次に、電極担持膜２０を、カソード３と固定部材７との間にカソード用リード４を挟むように、台部１４ｂ上に配置する。上述のように、電解液収容部１２内に所定量の電解液Ｓが収容されることにより、固定部材７に十分に電解液Ｓが含浸される。これにより、センサ１００の姿勢に拘わらず、常にカソード３の表面に電解液Ｓが接触するようになっている。
【０１０８】
尚、前述のように、本実施例では、固定部材７は、電解液収容部１２の開口部１２ａの全部を閉じるように固定部材配置部１１に配置される。しかし、これに限定されるものではなく、固定部材７は、電解液収容部１２の開口部１２ａの一部を閉じるように配置されるものであってもよい。例えば、実施例１にて説明したような他の態様を採用することもできる。
【０１０９】
以上のようにしてケース本体１にアノード５、電極担持膜２０（即ち、カソード３及び隔膜２）を配置した状態で、Ｏリング８が取り付けられたワッシャー９がケース本体１上に配置される。そして、ケース蓋１０が、ワッシャー９をケース本体１に押圧するようにして、ケース本体１に取り付けられる。
【０１１０】
本実施例では、Ｏリング８、ワッシャー９、ケース蓋１０の構成、作用は、実施例１のものと同様である。
【０１１１】
本実施例によれば、アノード５の表面積を十分に大きくすることにより、アノード反応物（鉛酸化物等）がアノード５の表面に析出しても実効面積が十分に大きいため、感度への影響を無視できる。従って、大気など高濃度酸素の連続測定でも長期間感度が安定して計測を行うことができる。又、電解液量を少なくすることで、電解液に溶出したアノード反応物が移動してカソード３の表面で析出することで生じる感度低下を抑えることができる。従って、本実施例によれば、カソード３の表面への鉛酸化物の析出を抑制することができる。このように、本実施例によれば、センサ１００の使用に伴うカソード３の表面への鉛酸化物の析出によりカソード３とカソード用リード４との電気的導通が不安定となることを、鉛酸化物の析出自体を少なくすることによって良好に防止することができる。
【０１１２】
又、本実施例では、実施例１と同様、カソード３とアノード５とは、それぞれ独立して作用極用リード４とアノード用リード６とに電気的に接続されている。即ち、カソード用リード４は、アノード５とは独立してケース本体１に支持された固定部材７と隔膜２及びカソード３の少なくとも一方に押し付けられる。本実施例では、特に、カソード用リード４は、固定部材７とカソード３との間で押圧される。従って、カソード３とカソード用リード４とは、アノード５の状態に関係なく常に同じ接触状態で確実に接触させることができる。
【０１１３】
更に、本実施例によれば、電解液Ｓを極端に少なくしたことによる上述のような作用に加え、アノード５が線材（又は粒状体）から成る充填物であるため、アノード溶解によるアノード５の全体としての形状変化の影響を少なくすることができる。そのため、センサ１００の使用にともなってアノード５とアノード用リード６との電気的導通が不安定となることも防止することができる。
【０１１４】
以上、本実施例によれば、センサ１００の使用に伴うカソード３の表面への析出物によってカソード３とカソード用リード４との電気的導通が不安定となることを防止することができる。又、センサ１００の使用に伴うアノード５の消耗による形状変化の影響が発生し難くすることができる。従って、本実施例によれば、常に良好なセンサ出力を得ることができる。
【０１１５】
実施例４
次に、本発明に係る他の実施例について説明する。本実施例のガルバニ電池式センサの基本構成は、実施例３のものと同じである。従って、実施例３のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
【０１１６】
図１０は、本実施例のセンサ１００の概略断面を示す。図１１は、図１０に示すセンサ１００の組立部分断面を示す。又、図１２は、図１０に示すセンサ１００のケース本体１の上面を示す。本実施例では、固定部材７の構成が実施例３とは異なる。
【０１１７】
即ち、本実施例では、固定部材７を堅牢な材料で作成すると共に、この固定部材７に設けられた貫通孔７ｃを通して、電解液Ｓを吸収する電解液保持部材１８を設ける。この電解液保持部材１８は、本実施例では、少なくとも電解液収容部１２内の電解液Ｓ、アノード５及びカソード３に接触するように配置される。特に、本実施例では、カソード用リード４は、カソード３と電解液保持部材１８との間に挟持されるようになっている。
【０１１８】
更に説明すると、本実施例では、固定部材７は、プラスチックによって成型された、厚さ１．０ｍｍ、外径２０ｍｍ、内径１０ｍｍのワッシャー状部材である。即ち、本実施例では、固定部材７は、その略中央に、カソード３が配置される側の側面から、アノード５が配置される側の側面へと貫通する、貫通孔７ｃが形成されている。本実施例では、カソード３は、貫通孔７ｃと略同心的に配置され、その直径は、貫通孔７ｃの内径と同等又はそれよりも小さい。本実施例におけるワッシャー状の固定部材７の材料としては、実施例２にて説明したものと同様のものを使用することができる。本実施例では、塩化ビニルを用いた。
【０１１９】
本実施例の固定部材７の外形は、実施例３における多孔質体から成る固定部材の外形と略同一とされている。従って、本実施例の固定部材７は、実施例３と同様に、固定部材配置部１１の段部１１ｂ上に配置されて、ケース本体１によって支持されるようになっている。又、この固定部材７は、比較的堅牢であって、隔膜５のケース本体１への押し付け力では実質的に変形しない。
【０１２０】
又、この固定部材７の略中央に形成された貫通孔７ｃを通して、電解液保持部材としての保水パッド１８を、電解液収容部１２内の電解液Ｓ、アノード５及びカソード３に接触するように配置する。本実施例では、保水パッド１８は、ワッシャー状の固定部材７の上記貫通孔７ｃに充填されるようにして配置される。
【０１２１】
このように、プラスチック板から成る固定部材７の貫通孔７ｃに保水パッド１８を配置することによって、固定部材７の図中上側であるカソード３側の保水パッド１８は、カソード３と接触し、一方固定部材７の図中下側であるアノード５側の保水パッド１８は、電解液Ｓに浸漬され、且つ、本実施例ではアノード５に接触する。これにより、電解液Ｓが保水パッド１８に吸収されて、常に電解液Ｓがカソード３に接触する。それと共に、固定部材７のうち貫通孔７ｃ以外の部分では、実施例３と同様に、隔膜２がケース本体１に対して固定されることによってアノード５が固定部材７により電解液収容部１２内に固定される。こうしてアノード５を電解液収容部１２内に配置することによって、アノード５と電解液収容部１２の底部１２ｃとの間にアノード用リード６が挟持される。
【０１２２】
又、本実施例では、カソード用リード４は、カソード３と保水パッド１８との間に挟持されてカソード５に圧接するようになっている。即ち、本実施例では、カソード用リード４は、隔膜２と固定部材７との間で押圧されると共に、固定部材７の略中央に形成された貫通孔７ｃの位置ではカソード３と保水パッド１８との間で押圧される。即ち、カソード３は、アノード５との間に保水パッド１８とカソード用リード４とを挟んで押し付けるようになっている。この場合も、カソード用リード４が固定部材７によって隔膜２に押し付けられるようになっているので、通常、貫通孔７ｃの位置におけるカソード用リード４とカソード３との電気的接続を良好に確保することができる。更に、保水パッド１８は、アノード５によってカソード３に向けて押し付けられるので、カソード３とカソード用リード４とは、アノード５の状態に関係なくほぼ常に同じ接触状態で確実に接触させることができる。
【０１２３】
尚、実施例２にて説明したのと同様にして、固定部材７に更なる貫通孔を設けて、固定部材７を介したカソード３と電解液収容部１２内の電解液Ｓとの接触を促進するようにしてもよい。又、固定部材と電解液保持部材の構成として実施例２のものと同様のものを用いることも可能であり、この場合にも、好ましくは、電解液保持部材は、少なくとも電解液収容部１２内の電解液Ｓ、アノード５及びカソード３に接触するようにする。
【０１２４】
本実施例では、保水パッド１８として、ポリエステル繊維から成る不織布のパッドを用いた。電解液保持部材としては、上記不織布のパッドの他、スポンジ、濾紙などを用いることもできる。
【０１２５】
以上、本実施例によれば、実施例４と同様の効果が得られると共に、センサ１００をより安価で簡易な構成とすることができる。
【０１２６】
本発明の効果を実証するために、上記各実施例のセンサ１００を用いて以下の実験を行った。
【０１２７】
（実験例１）
実施例１、２に従うセンサ（酸素センサ）１００と、図１４に示す従来の構成のセンサ２００とをそれぞれ１０個ずつ用意した。そして、各センサの使用初期と、２ヶ月使用後とで、酸素ガス（０％〜１００％）に対するセンサ出力の変動を測定した。
【０１２８】
その結果、図１４に示す従来の構造のセンサ２００については、センサ出力の変動が±３０％以上となるものがあった。これに対して、実施例１、２に従うセンサ１００では、センサ出力の変動はいずれも±２％以下であった。
【０１２９】
（実験例２）
次に、実施例３、４に従うセンサ（酸素センサ）１００の使用に伴うセンサ出力の変動について確認した。ここでは、代表例として、実施例４に従うセンサ１００を用いた場合の結果を示すが、実施例３に従うセンサ１００を用いても同様の結果が得られた。
【０１３０】
又、比較のために、実施例４に従うセンサ１００と概略同様の構成を有するが、アノード５を実施例１にて用いたブロック（塊）状のものに変更したセンサを用いて同様の実験を行った。
【０１３１】
実施例４に従うセンサ１００では、電解液Ｓの量は電解液収容部１２の容積の１／６０で、０．０３ｍｌであった。これに対し、比較例のセンサでは、電解液Ｓの量は電解液収容部１２の容積の１／３で、０．６ｍｌであった。即ち、比較例のセンサでは、電解液Ｓの量は、実施例４に従うセンサ１００の約２０倍である。
【０１３２】
結果を図１３に示す。図１３に示す結果から、実施例４に従うセンサ１００は、比較例と比べてより良好なセンサ出力の安定性を示すことが分かる。測定終了後にカソード３の表面を観察したところ、実施例４に従うセンサ１００では、鉛酸化物（酸化鉛等）の析出はほとんど見られなかったが、比較例のセンサでは、カソード３の表面に鉛酸化物が析出していた。実施例４に従うセンサ１００においては、カソード３の表面への鉛酸化物の析出自体を抑制することができために、センサ出力がより安定であったものと考えられる。
【０１３３】
以上、本発明を具体的な実施例に則して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。
【０１３４】
例えば、上述の実施例では、ガルバニ電池式センサは酸素センサであるものとして説明したが、当業者には周知のように、ガルバニ電池式センサは、酸素の他、硫化水素、水素などのその他のガスの測定のためにも用いられる。本発明は、このような酸素以外の他のガスを検出対象とするガルバニ電池式センサに対しても等しく適用することができ、上述したものと同じ効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明に係るガルバニ電池式センサの一実施例の概略断面図である。
【図２】図１に示すガルバニ電池式センサの組立部分断面図である。
【図３】図１及び図２に示すガルバニ電池式センサが備えるケース本体の上面図である。
【図４】本発明に係るガルバニ電池式センサの他の実施例の概略断面図である。
【図５】図４に示すガルバニ電池式センサの組立部分断面図である。
【図６】図４及び図５に示すガルバニ電池式センサが備えるケース本体の上面図である。
【図７】本発明に係るガルバニ電池式センサの他の実施例の概略断面図である。
【図８】図７に示すガルバニ電池式センサの組立部分断面図である。
【図９】図７及び図８に示すガルバニ電池式センサが備えるケース本体の上面図である。
【図１０】本発明に係るガルバニ電池式センサの更に他の実施例の概略断面図である。
【図１１】図１０に示すガルバニ電池式センサの組立部分断面図である。
【図１２】図１０及び図１１に示すガルバニ電池式センサが備えるケース本体の上面図である。
【図１３】本発明に係るガルバニ電池式センサの一実施例における出力の安定性を示すグラフ図である。
【図１４】従来のガルバニ電池式センサの一例の概略断面図である。
【図１５】図１３に示すガルバニ電池式センサにおけるアノード溶解によるアノードの形状変化を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１ ケース本体
２ 隔膜
３ カソード（作用極）
４ カソード用リード（作用極用リード）
５ アノード（対極）
６ アノード用リード（対極用リード）
７ 固定部材
８ Ｏリング（シール部材）
９ ワッシャー（押さえ部材）
１０ ケース蓋（押さえ部材）
１６ 接着剤（封止手段、固定手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガルバニ電池式センサに関するものであり、より詳細には、電極の消耗に拘わらずに良好なセンサ出力を得ることのできるガルバニ電池式センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、室内、トンネル内、マンホール内、煙道内、或いは医療用機器内などにおける酸素濃度の監視や管理のために、小型、軽量、しかも比較的安価であるガルバニ電池式センサが広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ガルバニ電池式ガスセンサは、定電位電解式ガスセンサのように外部より電圧を印加する代わりに、内部に消耗性の電極を有し、それ自体が電池として働くようになっている。従って、電源を必要としないため、例えば定電位電解式ガスセンサと比べて、より簡便な装置である。しかし、ガルバニ電池式ガスセンサでは、徐々に電極が消耗することは避けられない。
【０００４】
例えば、ガルバニ電池式センサとして酸素センサを例として更に説明すると、ガルバニ電池式酸素センサは、ケース本体に、測定対象ガスである酸素を検出する作用極であるカソードと、対極であるアノードとが設けられている。カソード及びアノードは、隔膜としての多孔性のガス透過膜（ガス拡散膜）で外部と仕切られた空間である電解液収容部（電解槽）内に配置される。隔膜は、一般に、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂系の撥水性（疎水性）多孔質膜から成る。隔膜を透過した酸素ガスは、電解液収容部内に収容された電解液に溶解してカソードに接触する。そして、この酸素は、カソードにおいて還元され、この時に酸素濃度に応じてカソードとアノードとの間に、その電気化学反応に応じて電流が流れる。カソードとアノードとの間に流れる電流は、各電極から引き出されたリードを介して外部に導かれ、両者を抵抗を介して接続するなどしてセンサの出力として取り出される。従って、この出力値を計測することによって、酸素ガスの濃度に換算することができる。
【０００５】
ガルバニ電池式酸素センサにおいては、一般に、カソードとしては、白金、金などの貴金属等の触媒電極が用いられ、アノードとしては卑金属である鉛の電極が用いられる。この場合、カソードでは酸素（Ｏ2）が還元され、一方アノードでは鉛（Ｐｂ）が酸化されて溶解する。従って、アノードである鉛は、センサの使用に伴って徐々に消耗する。
【０００６】
そして、従来のガルバニ電池式センサには、カソードと電解液収容部の底部との間にカソード用リード、電解液を含んだ保水材、アノード、及びアノード用リードを積層状態で配置し、それぞれを押圧することで、カソード及びアノードとそれぞれのリードとを接触させているものがある。図１４は、このような構造の従来のガルバニ電池式センサの一例の概略断面構成を示す。ここでは、ガルバニ電池式センサは、酸素センサであるものとする。
【０００７】
図１４に示すガルバニ電池式センサ２００は、電解液Ｓを収容する電解液収容部２１２を有するケース本体２０１と、電解液収容部２１２を液密的に封止するように配置され測定対象ガスを透過させる隔膜２０２と、隔膜２０２の電解液収容部２１２側の面上に設けられたカソード２０３と、カソード２０３に接触するように配置されるカソード用リード２０４と、電解液収容部２１２内に配置されたブロック形状のアノード２０５と、アノード２０５に接触するように配置されるアノード用リード２０６と、隔膜２０２の電解液収容部２１２とは反対側の面上に配置されるシール部材としてのＯリング２０８と、Ｏリング２０８を介して隔膜２０２をケース本体２０１に押し付ける押さえ部材としてのワッシャー２０９及びケース蓋２１０と、を有する。
【０００８】
カソード用リード２０４は、Ｏリング２０８を介して隔膜２０２がケース本体２０１に押し付けられることによって、カソード２０３とアノード２０５との間で押圧されて、カソード２０３に圧接する。又、この時、アノード用リード２０６は、アノード２０５と電解液収容部２１２の底部との間で押圧されて、アノード２０５に圧接する。
【０００９】
又、図１４に示すガルバニ電池式センサ２００では、一端部側がカソード２０３とアノード２０５との間に配置され、他端部側がアノード２０５とケース本体２０１との間に配置された、連続した保水材２１８が設けられている。従って、カソード用リード２０４は、カソード２０３と保水材２１８とに挟持され、アノード用リード２０６は、アノード２０５と保水材２１８とに挟持される。保水材２１８が十分に電解液Ｓを含むことによって、センサの姿勢に拘わらずにカソード２０３とアノード２０５との間の電気的導通を取ることができる。
【特許文献１】特開平６−１０９６９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図１４に示すような構造のガルバニ電池式センサ２００では、センサの使用当初には、隔膜２０２に設けられたカソード２０３、カソード用リード２０４、保水材２１８、アノード２０５、アノード用リード２０６、保水材２１８、ケース本体２０１と順次に重ねられたサンドイッチ構造において互いに押し合うことで、カソード２０３とカソード用リード２０４、及びアノード２０５とアノード用リード２０６を、それぞれ良好に接触させることができる。
【００１１】
しかしながら、センサの使用に伴って、アノード２０５はアノード溶解によって徐々に消耗する。そのため、図１５に破線及び一点鎖線で模式的に示すように、アノード溶解によってアノード２０５が小さくなると、上述のようなサンドイッチ構造によって互いに押し合っていた力が弱まり、カソード２０３とカソード用リード２０４、及びアノード２０５とアノード用リード２０６の接触がそれぞれ不良となり、ガルバニ電池式センサ２００の出力に影響を与えることがあった。このアノード溶解は、ガルバニ電池式センサの原理に基づくものであり、これを避けることはできない。
【００１２】
又、従来、センサの使用に伴って、カソード２０３の表面に、鉛酸化物が析出することがあった。このように、カソード２０３の表面に鉛酸化物が析出することによっても、カソード用リード２０４とカソード２０３との電気的導通が不安定になり、ガルバニ電池式センサ２００の出力に影響を与えることがあった。
【００１３】
従って、本発明の目的は、センサの使用に伴って電極とリードとの電気的導通が不安定となることを防止することのできるガルバニ電池式センサを提供することである。
【００１４】
本発明の更に詳細な目的の１つは、センサの使用に伴う消耗による電極の形状変化に拘わらず、電極とリードとの良好な電気的導通を取ることのできるガルバニ電池式センサを提供することである。
【００１５】
本発明の更に詳細な他の目的の１つは、センサの使用に伴う電極表面への析出物によって電極とリードとの電気的導通が不安定となることを防止することのできるガルバニ電池式センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的は本発明に係る定電位電解式センサにて達成される。要約すれば、本発明は、電解液を収容する電解液収容部を備えるケース本体と、前記電解液収容部を液密的に封止するように前記ケース本体に対して固定されて測定対象ガスを透過させる隔膜と、前記隔膜の前記電解液収容部側の面上に設けられた作用極と、前記電解液収容部内の電解液を介して前記作用極との間の電気的導通が取られる対極と、作用極用リードと、対極用リードと、を有するガルバニ電池式センサにおいて、前記対極は前記電解液収容部内に配置され、前記作用極と前記対極との間には、前記電解液収容部の開口部の少なくとも一部を閉じるように前記ケース本体に支持される固定部材であって、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記ケース本体の支持部に対して押圧される固定部材が設けられており、前記固定部材は、前記隔膜を前記ケース本体に対して固定する力によっては実質的に変形しないよう十分に堅牢であり、前記作用極用リードは、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記隔膜及び前記作用極の少なくとも一方と前記固定部材との間で押圧されて固定されることを特徴とするガルバニ電池式センサである。
【００１７】
本発明の一実施態様によると、前記作用極用リードは、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記作用極に圧接する。
【００１８】
本発明の一実施態様によると、前記対極は、独立して前記電解液収容部内に固定される。前記対極は、ブロック状部材から成っていてよい。
【００１９】
本発明の他の実施態様によると、前記対極は、前記電解液収容部内に充填され、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記固定部材によって前記電解液収容部内に固定される。前記対極は、（ｉ）線状部材若しくは複数の線状部材の集合体、又は（ｉｉ）複数の粒状部材の集合体から成っていてよい。そして、好ましい一実施態様によると、前記電解液収容部に収容される電解液は、前記電解液収容部の容積の１／１００以上１／１０以下であり、当該ガルバニ電池式センサの使用前に前記電解液収容部の残りの容積は実質的に前記対極によって占められている。
【００２０】
本発明の一実施態様によると、前記固定部材は、前記電解液収容部内の電解液を透過させる。
【００２１】
本発明の一実施態様によると、前記対極用リードは、前記対極と前記ケース本体との間で押圧されて前記対極に圧接する。又、前記対極用リードは、前記対極に接着されてもよい。
【００２２】
又、本発明の他の態様によると、電解液を収容する電解液収容部を備えるケース本体と、前記電解液収容部を液密的に封止するように前記ケース本体に対して固定されて測定対象ガスを透過させる隔膜と、前記隔膜の前記電解液収容部側の面上に設けられた作用極と、前記電解液収容部内の電解液を介して前記作用極との間の電気的導通が取られる対極と、作用極用リードと、対極用リードと、を有するガルバニ電池式センサにおいて、前記対極は前記電解液収容部内に配置され、前記作用極と前記対極との間には、前記電解液収容部の開口部の少なくとも一部を閉じるように前記ケース本体に支持される固定部材であって、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記ケース本体の支持部に対して押圧される固定部材が設けられており、前記固定部材は、前記隔膜を前記ケース本体に対して固定する力によっては実質的に変形しないよう十分に堅牢であり、前記作用極用リードは、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記作用極と前記固定部材との間で押圧されて前記作用極に圧接し、前記対極は、独立して前記電解液収容部内に固定されるブロック状部材から成ることを特徴とするガルバニ電池式センサが提供される。
【００２３】
更に、本発明の他の態様によると、電解液を収容する電解液収容部を備えるケース本体と、前記電解液収容部を液密的に封止するように前記ケース本体に対して固定されて測定対象ガスを透過させる隔膜と、前記隔膜の前記電解液収容部側の面上に設けられた作用極と、前記電解液収容部内の電解液を介して前記作用極との間の電気的導通が取られる対極と、作用極用リードと、対極用リードと、を有するガルバニ電池式センサにおいて、前記対極は前記電解液収容部内に配置され、前記作用極と前記対極との間には、前記電解液収容部の開口部の少なくとも一部を閉じるように前記ケース本体に支持される固定部材であって、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記ケース本体の支持部に対して押圧される固定部材が設けられており、前記固定部材は、前記隔膜を前記ケース本体に対して固定する力によっては実質的に変形しないよう十分に堅牢であり、前記作用極用リードは、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記隔膜及び前記作用極の少なくとも一方と前記固定部材との間で押圧されて固定され、前記対極は、前記電解液収容部内に充填され、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記固定部材によって前記電解液収容部内に固定される、（ｉ）線状部材若しくは複数の線状部材の集合体、又は（ｉｉ）複数の粒状部材の集合体から成ることを特徴とするガルバニ電池式センサが提供される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、センサの使用に伴って電極とリードとの電気的導通が不安定となることを防止することができる。本発明の一態様によれば、より詳細には、センサの使用に伴う消耗による電極の形状変化に拘わらず、電極とリードとの良好な電気的導通を取ることができる。又、本発明の他の態様によれば、より詳細には、センサの使用に伴う電極表面への析出物によって電極とリードとの電気的導通が不安定となることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係るガルバニ電池式センサを図面に則して更に詳しく説明する。
【００２６】
実施例１
図１は、本発明に係るガルバニ電池式センサの一実施例の概略断面を示す。本実施例では、ガルバニ電池式センサ（以下、単に「センサ」ともいう。）１００は、酸素センサとして構成される。
【００２７】
センサ１００は、概略、電解液Ｓを収容する電解液収容部１２を有するケース本体１と、電解液収容部１２を液密的に封止するようにケース本体１に対して固定されて測定対象ガスを透過させる隔膜２と、隔膜２の電解液収容部１２側の面上に設けられた作用極であるカソード３と、カソード３に接触するように配置される作用極用リードであるカソード用リード４と、電解液収容部１２内の電解液Ｓを介してカソード３との間の電気的導通が取られる対極であるアノード５と、アノード５に接触するように配置される対極用リードであるアノード用リード６と、隔膜２の電解液収容部１２とは反対側の面上に配置されるシール部材としての弾性部材であるＯリング８と、Ｏリング８を介して隔膜２をケース本体１に向けて押し付ける押さえ部材としてのワッシャー９及びケース蓋１０と、カソード用リード４と対極用リード６とがそれぞれ接続されてセンサ１００の外部との電気信号の授受を行うためのコンタクト部材としての第１、第２のコンタクトピン１５Ａ、１５Ｂと、を有する。センサ１００は、使用に伴ってアノード５がアノード溶解によって消耗する。
【００２８】
そして、本実施例では、センサ１００は、カソード３とカソード用リード４、及びアノード５とアノード用リード６のそれぞれの接触状態が、アノード溶出による経時的なアノード５の形状変化に影響されずに、良好に電気的導通を取ることができるように構成されている。
【００２９】
即ち、先ず、本実施例では、カソード３とアノード５との間に位置して、固定部材７がケース本体１に設置されている。カソード用リード４は、この固定部材７とカソード３とによって図中上下より押し付けられ、カソード３に圧接した状態で固定される。固定部材７は、堅牢な材料にて形成されており、この時の押し付け力では実質的に変形しないようになっている。又、本実施例では、固定部材７は、それ自体が電解液保持部材として機能する多孔質体で構成され、電解液Ｓが電解液収容部１２から供給されて、常にカソード３の表面に電解液Ｓが接触するようになっている。
【００３０】
一方、アノード用リード６は、アノード５とケース本体１との間でアノード用リード６を押し付けた状態でアノード５を接着剤１６でケース本体１に接着することによって、アノード５に圧接した状態で固定される。又、本実施例では、この接着剤１６が、アノード５とアノード用リード６の接触部が電解液Ｓに接触しないようにする封止手段として機能するようになっている。
【００３１】
以下、図２及び図３をも参照して更に詳しく説明する。図２は、図１に示すセンサ１００の組立部分断面を示す。又、図３は、図１に示すセンサ１００のケース本体１の上面を示す。
【００３２】
ケース本体１は、図１及び図２において下側の大径部１Ａと上側の小径部１Ｂとを有する。大径部１Ａ及び小径部１Ｂは、略同心の略円筒形状を有している。大径部１Ａには、小径部１Ｂとの会合面側に開口部１２ａを有する電解液収容部１２が形成されている。電解液収容部１２は略円柱状の凹部として形成されている。電解液収容部１２の底部１２ｃの略中心には、アノード５を配置して固定するためのアノード固定溝１２ｂが形成されている。アノード固定溝１２ｂは、電解液収容部１２の内径よりも小さい内径を有し、電解液収容部１２と略同心の略円柱状の凹部として形成されている。又、電解液収容部１２の開口部１２ａよりも、大径部１Ａと小径部１Ｂとの会合面側に、固定部材７を配置するための固定部材配置部１１が形成されている。即ち、固定部材配置部１１は、電解液収容部１２よりも拡径された、電解液収容部１２と略同心の略円柱状の穴として形成されており、電解液収容部１２の開口部１２ａと、この固定部材配置部１１との会合面には、段部１１ｂが形成されている。固定部材７は、この固定部材配置部１１に嵌合又は遊嵌し、段部１１ｂにおいてケース本体１に支持されるようになっている。
【００３３】
固定部材配置部１１は、大径部１Ａと小径部１Ｂとの会合面において、小径部１Ｂの中空部１４内に開口している。この固定部材配置部１１の開口部１１ａの内径は、小径部１Ｂの中空部１４の内径よりも小さい。従って、大径部１Ａと小径部１Ｂとの会合面には、固定部材配置部１１の開口部１１ａを取り囲む概略円環状の台部１４ｂが形成されている。
【００３４】
ここで、本実施例では、電解液収容部１２は、アノード５の電解液収容部１２内への配置時に、アノード５を開口部１２ａ側から底部１２ｃに形成されたアノード固定溝１２ｂまで移動させることができるようになっている。即ち、電解液収容部１２及びその開口部１２ａの内径はアノード５の外径よりも大きくなっており、開口部１２ａの外部から電解液収容部１２内へのアノード５の移動を許すようになっている。そして、固定部材７は、この電解液収容部１２の開口部１２ａの少なくとも一部（本実施例では全部）を閉じる（覆う）ように配置される。
【００３５】
更に、ケース本体１には、一方の端部が台部１４ｂ上に開口した第１のリード穴１３Ａと、一方の端部がアノード固定溝１２ｂに開口した第２のリード穴１３Ｂとが設けられている。第１、第２のリード穴１３Ａ、１３Ｂのそれぞれの他方の端部は、共通のリード接続用空間１７に開口している。又、リード接続用空間１７からケース本体１の外部に突出して、第１、第２のコンタクトピン１５Ａ、１５Ｂが設けられる。
【００３６】
後述して更に詳しく説明するように、カソード用リード４の一方の端部は、隔膜２の表面に形成されたカソード３と固定部材７との間で押圧されて、カソード３に圧接する。又、アノード用リード６の一方の端部は、アノード５とケース本体１に形成されたアノード固定溝１２ｂの底部との間で押圧されて、アノード５に圧接する。カソード３及びアノード５のそれぞれとの接触部から引き出されたカソード用リード４、アノード用リード６は、所望により折り返され、第１、第２のリード穴１３Ａ、１３Ｂ内を通ってリード接続用空間１７へと至る。そして、リード接続用空間１７内で、カソード用リード４及びアノード用リード６のそれぞれの他方の端部が、第１、第２のコンタクトピン１５Ａ、１５Ｂとそれぞれ電気的に接続される。
【００３７】
上述のように、本実施例のセンサ１００は酸素センサとして構成されている。本実施例では、隔膜２としては、測定対象ガスである酸素ガスを透過する多孔性のガス透過性膜として、ＰＴＦＥ製の薄膜を用いた。隔膜２としては、シリコーン膜などのその他の多孔性高分子膜を使用することもできる。
【００３８】
又、本実施例では、カソード３としては、白金の薄膜電極を用いた。薄膜電極は、例えば、隔膜上に、導電体（貴金属など）をスッパッタリング法や蒸着法により付着させる方法、或いは導電体（貴金属など）を樹脂で固める方法等の成膜方法により形成される。本実施例では、カソード３は、高分子膜に膜形成材と電極材料（導電性微粒子）との混合物を塗布して加熱焼成することによって形成される。即ち、本実施例では、カソード３は、高分子膜としてのＰＴＦＥ膜（隔膜）２上に、導電性微粒子としての白金粉末を、膜形成材としてのＰＴＦＥ樹脂粉末を用いて薄膜状に固める方法により形成した。尚、ガルバニ電池式センサの作用極としては、白金の他、パラジウム、金、銀などの貴金属、或いはカーボンも使用することができる。隔膜２と、隔膜２上に薄膜状に形成されたカソード３とを有して、電極担持膜（隔膜部材）２０が構成される。
【００３９】
又、本実施例では、アノード５としては鉛（Ｐｂ）電極を用いた。アノード５は、アノード溶解によって徐々に消耗するので、カソード３よりも大きな体積を有する円柱形のブロック（塊）状電極が用いられる。
【００４０】
又、本実施例では、電解液Ｓとしては１Ｍ（＝ｍｏｌ／Ｌ）の酢酸／酢酸ナトリウム溶液を用いた。電解液Ｓとしては、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）などのその他の酸溶液、アルカリ溶液、或いは塩溶液を使用することもできる。
【００４１】
又、本実施例では、カソード用リード４、アノード用リード６としては、白金から成る平坦リードを使用した。又、第１、第２のコンタクトピン１５Ａ、１５Ｂとしては、金メッキした真鍮製のものを使用した。
【００４２】
ここで、カソード３は概略円盤状に形成されており、その直径は固定部材配置部１１の開口部１１ａの内径と同等又はそれよりも小さい。一方、隔膜２は、固定部材配置部１１の開口部１１ａの内径よりも大きく、且つ、小径部１Ｂの中空部１４の内径と同等又はそれよりも小さい直径を有する概略円盤形状に形成されている。そして、隔膜２とカソード３は、互いに略同心的に形成されており、又電解液収容部１２と略同心的に配置される。これにより、カソード３は固定部材配置部１１の開口部１１ａの内側に配置されるが、隔膜２は固定部材配置部１１の開口部１１ａの内側には配置されず、この隔膜２の外縁部より内側の所定範囲が台部１４ｂ上に配置される。
【００４３】
センサ１００を組み立てる際には、例えば、先ず、カソード用リード４とアノード用リード６とを、それぞれ第１、第２のリード穴１３Ａ、１３Ｂに挿通し、それぞれの一方の端部がリード接続用空間１７内で第１、第２のコンタクトピン１５Ａ、１５Ｂに電気的に接続されるように、第１、第２のコンタクトピン１５Ａ、１５Ｂをケース本体１に取り付ける。
【００４４】
次に、アノード固定溝１２ｂの底部に開口した第２のリード穴１３Ｂから外部に伸長しているアノード用リード６の端部を屈曲させて、アノード固定溝１２ｂの底部に配置する。この時、アノード用リード６の端部を複数回折り返して、アノード固定溝１２ｂ内に配置されるアノード用リード６が集合的に厚みを増した状態としてもよい。
【００４５】
次に、アノード５を、固定部材配置部１１の開口部１１ａ、及び電解液収容部１２の開口部１２ａを通して電解液収容部１２内に移動させ、アノード５の一方の端部をアノード固定溝１２ｂ内に配置する。アノード５は、その一方の端部がアノード固定溝１２ｂに嵌合又は遊嵌するようになっており、電解液収容部１２内で容易に位置決めすることができる。又、アノード５をアノード固定溝１２ｂに配置することによって、アノード５とアノード固定溝１２ｂの底部との間にアノード用リード６が挟持される。
【００４６】
次に、アノード５とアノード固定溝１２ｂの底部との間でアノード用リード６を押圧した状態で、アノード固定溝１２ｂの縁部と、アノード固定溝１２ｂから突出しているアノード５の外周部との間の隙間を埋めるように、アノード５の周囲の全周にわたり接着剤１６を盛り付ける。本実施例では、接着剤１６は、アノード５をケース本体１に固定する固定手段として機能すると共に、アノード５とアノード用リード６との接触部に電解液収容部１２内の電解液Ｓが接触しないように、その接続部を電解液収容部１２内の電解液Ｓに対して液密的に封止する封止手段として機能する。この封止手段としては、電解液Ｓに対して十分な耐性を有するものを用いることが好ましい。又、アノード５やアノード用リード６と接触しても望ましくない電流を発生することがないように絶縁性の材料であることが好ましい。又、アノード５の固定手段を兼ねる場合には、良好な接着性を有している必要がある。例えば、電解液Ｓとして用いられる硫酸に対して十分な耐性を有する耐薬品性の樹脂、例えば、接着剤を好適に用いることができる。本実施例では、封止手段として、アノード５の固定手段を兼ねるエポキシ樹脂接着剤を用いた。尚、この接着剤は更に、第１、第２のリード穴１３Ａ、１３Ｂの少なくとも一方を封止するために用いることもできる。
【００４７】
次に、センサ本体１に設けられた支持部としての固定部材配置部１１の段部１１ｂ上に固定部材７を配置する。本実施例では、固定部材７の外径は、固定部材配置部１１の内径と略同一又は若干小さくされているので、固定部材７は容易に固定部材配置部１１に嵌合又は遊嵌させて、段部１１ｂ上に配置することができる。固定部材７を段部１１ｂ上に配置した状態で、固定部材７とアノード５との間には十分な間隙が設けられている。従って、固定部材７をケース本体１に配置する際に、アノード５が干渉することはない。又、本実施例では、固定部材７を段部１１ｂ上に適正に配置した状態で、固定部材７の上面と台部１４とはほぼ同一平面となるようになっている。尚、固定部材７は所望により固定部材配置部１１に接着等により固定してもよい。
【００４８】
本実施例では、固定部材７は、それ自体が電解液保持部材として機能する多孔質体で構成されている。特に、本実施例では、固定部材７は、多孔質セラミックで形成した厚さ１．０ｍｍ、直径２０ｍｍの円盤状部材である。固定部材７は、セラミックス繊維で形成することもできる。より具体的には、多孔質セラミック又はセラミック繊維としては、アルミニウム系化合物、珪酸系化合物、などを好適に用いることができる。本実施例では、多孔質セラミックから成る固定部材７は、酸化アルミニウムを用いて形成した。従って、固定部材７は、比較的堅牢であって、後述する隔膜５のケース本体１への押し付け力では実質的に変形しない。又、固定部材７は、電解液Ｓが電解液収容部１２から供給されて、含浸された状態になる。それ自体が電解液保持部材として機能する固定部材７としては、上記多孔質セラミックの他、ポリエステル、プラスチックなどの多孔質樹脂から成る部材を用いることができる。この場合も、固定部材７は、後述する隔膜５のケース本体１への押し付け力では実質的に変形しないようにする。
【００４９】
このように、カソード３とアノード５との間に、電解液収容部１２の開口部１２ａの少なくとも一部を閉じるように独立してケース本体１に支持された固定部材７が設けられている。この固定部材７は、隔膜２がケース本体１に対して固定されることによってケース本体１に設けられた支持部としての固定部材配置部１１の段部１１ｂに対して押圧される。固定部材７は、隔膜２をケース本体１に対して固定する力によっては実質的に変形しないよう十分に堅牢である構成とする。又、本実施例では、固定部材７が電解液保持部材としても機能する。
【００５０】
尚、電解液Ｓは、典型的には、固定部材７をケース本体１に配置する前に、開口部１２ａ側から注ぎ込むことによって、電解液収容部１２内に収容することができる。或いは、これに代えて又は加えて、固定部材７をケース１に配置した後に、固定部材７を介して浸透させることにより、電解液Ｓを電解液収容部Ｓ内に収容するようにしてもよい。更に、ケース本体１に別途電解液収容部１２に連通する電解液注入部を設けて、センサ１００の組み立てが終了した後にその電解液注入部を介して電解液収容部１２に電解液Ｓを注入するようにしてもよい。
【００５１】
次に、台部１４ｂ上に開口した第１のリード穴１３Ａから外部に伸長しているカソード用リード４の端部を、次に配置する電極担持膜２０上のカソード３に接触するように屈曲させる。こうして、カソード用リード４の一方の端部近傍を固定部材７上に配置する。
【００５２】
次に、電極担持膜２０を、カソード３と固定部材７との間にカソード用リード４を挟むように、台部１４ｂ上に配置する。上述のように、電解液収容部１２内に所定量の電解液Ｓが収容されることにより、固定部材７に十分に電解液Ｓが含浸される。これにより、センサ１００の姿勢に拘わらず、常にカソード３の表面に電解液Ｓが接触するようになっている。
【００５３】
尚、本実施例では、固定部材７は、電解液収容部１２の開口部１２ａの全部を閉じるように固定部材配置部１１に配置される。しかし、これに限定されるものではなく、固定部材７は、電解液収容部１２の開口部１２ａの一部を閉じるように配置されるものであってもよい。例えば、固定部材７は、電解液収容部１２の開口部１２ａにおいて対向する縁部に形成された一対の段部に掛け渡された、橋状構造としてもよい。この場合、固定部材７によって覆われていない領域は、電解液収容部１２から隔膜２（或いはカソード３）まで遮るもの無く連通する。つまり、固定部材１１は、隔膜２がケース本体に対して固定されることで、カソード用リード４を隔膜２及びカソード３の少なくとも一方に押し付けて固定する台として機能すればよい。通常、カソード用リード４を固定部材７によって隔膜２に押し付けて固定するようになっていれば、カソード用リード４はカソード３に良好に接触し、カソード３に対するカソード用リード４の電気的接続を良好に確保することができる。特に、本実施例では、隔膜２がケース本体１に対して固定されることによって、カソード用リード４は、固定部材７とカソード３との間で押圧されてカソード３に圧接する。このように、好ましくは、カソード３は、固定部材７との間にカソード用リード４を挟んで押し付けるようにする。これによって、より確実にカソード用リード４をカソード３に電気的に接続することができる。
【００５４】
以上のようにしてケース本体１にアノード５、電極担持膜２０（即ち、カソード３及び隔膜２）を配置した状態で、Ｏリング８が取り付けられたワッシャー９がケース本体１上に配置される。そして、ケース蓋１０が、ワッシャー９をケース本体１に押圧するようにして、ケース本体１に取り付けられる。
【００５５】
即ち、ワッシャー９は、被検ガスを通過させるための取入口９ａが略中心に形成されたリング状部材であり、ケース本体１側の外縁部が切り欠かれてシール部材保持部（段部）９ｂが形成されている。ワッシャー９の取入口９ａの内径は、固定部材配置部１１の開口部１１ａの内径よりも小さく、本実施例では約０．３ｍｍとされている。又、ワッシャー９の最大外径は、ケース本体１の小径部１Ｂの中空部１４及びその開口部１４ａの内径と同等又はそれよい若干小さい。そして、このワッシャー９は、Ｏリング８が設けられた側から、ケース本体１の小径部１Ｂの中空部１４内に配置される。
【００５６】
これにより、Ｏリング８が、台部１４ｂ上に配置された電極担持膜２０の外縁部近傍に配置される。本実施例では、第１のリード穴１３Ａは、台部１４ｂ上において、固定部材配置部１１の開口部１１ｂの縁部よりに開口している。従って、電極担持膜２０の隔膜２は、台部１４ｂの全周にわたって、直接Ｏリング８と台部１４ｂとの間に挟持される。又、Ｏリング８は、ケース本体１の小径部１Ｂの中空部１４の内壁に圧接する。これにより、電解液収容部１２は、隔膜２の外側に対して液密的に封止される。尚、Ｏリング８の他にゴムパッキンなどのその他の弾性部材をシール部材として用いてもよい。
【００５７】
ケース蓋１０は、その内周面に、ケース本体１の小径部１Ｂの外周に形成されたネジ部１４ｃに噛合するネジ部１０ｂが形成されている。又、ケース蓋１０は、被検ガスを通過させるための通気口（ガス導入孔）１０ａが略中心に形成されている。この通気口１０ａは、ワッシャー９の取入口９ａと略同径で、ケース蓋１０をケース本体１に取り付けた状態で取入口９ａと略同心に配置される。
【００５８】
こうして、Ｏリング８を備えたワッシャー９をケース本体１に配置した後に、ケース蓋１０をケース本体１の小径部１Ｂに螺合することにより、ケース蓋１０の通気口１０ａを取り巻くフランジ部１０ｃにより、ワッシャー９をケース本体１に押圧することができる。
【００５９】
本実施例では、ケース本体１、ワッシャー９、ケース蓋１０はプラスチックによって成型されている。
【００６０】
尚、ケース蓋１０は、螺合によりケース本体１に固定することに限定されるものではなく、例えば、圧入嵌合によってケース本体１に固定されるものであってもよい。又、本実施例では、押さえ部材は、シール部材たるＯリング８を直接押圧するワッシャー９と、このワッシャー９を押圧してケース本体１に取り付けるケース蓋１０との２個の部材に分かれている。これにより、螺合によりケース蓋１０をケース本体１に固定する場合には、シール部材を押しつける動作と、螺合のための回転動作とを簡易な構成で分離し、隔膜２にしわ等が発生するのを好適に防止することができる。但し、所望により押さえ部材は単一の部材であってもよいし、或いは更に多数（３個以上）の部材に分かれて構成されていてもよい。
【００６１】
このように、本実施例のセンサ１００では、カソード３とアノード５とは、それぞれ独立して作用極用リード４とアノード用リード６とに電気的に接続されている。
【００６２】
即ち、カソード用リード４は、アノード５とは独立してケース本体１に支持された電解液Ｓを吸収する堅牢な材料から成る固定部材７によって、カソード３に押し付けられる。これに対して、固定部材７の図中下方を電解液収容部１２として、その底部にアノード５を配置する。これにより、カソード３とカソード用リード４とは、アノード溶解に関係なく、常に同じ接触状態で確実に接触させることができる。
【００６３】
一方、アノード用リード６は、ケース本体１に固定されるアノード５によって、電解液収容部１２の底部（より詳細には、ケース本体１に形成されたアノード固定溝１２ｂの底部）に押し付けられる。そして、アノード５とアノード用リード６との接触部を、アノード５の周囲に塗布した封止手段としての接着剤１６によって電解液Ｓから遮断することで、この部分に電解液Ｓが接触してアノード５が溶解することを防止する。これにより、アノード５とアノード用リード６とは、アノード溶解に関係なく、常に同じ接触状態で確実に接触させることができる。
【００６４】
尚、カソード３は、典型的には厚さが数百Å〜数μｍ程度と極めて薄いため、カソード用リード４を接着等することは困難であるが、アノード５に対してはアノード用リード６を接着することもできる。従って、例えば、アノード固定溝１２ｂ内でアノード用リード６をアノード５に、上述の封止手段と同様の材料から成る接着剤で接着して固定することができる。この場合は、この接着剤によってアノード５とアノード用リード６との接触部が液密的に封止されるようになっていれば、アノード５の固定手段としての接着剤１６は、必ずしもアノード５とアノード用リード６との接触部を電解液収容部１２内の電解液Ｓに対して液密的に封止するように設けなくてもよい。
【００６５】
更に、本実施例によれば、カソード３とアノード５との間に配置される固定部材７は、電解液収容部１２内へのアノード５の配置時にアノード５を外部から電解液収容部１２内へ移動させ得るように開口した開口部１２ａの少なくとも一部（本実施例では全部）を閉じるように取り外し可能に配置される。これにより、簡単な構造によってカソード５とカソード用リード６との接続を確実にすると共に、センサ１００の組み立てを極めて容易とすることができる。
【００６６】
以上、本実施例によれば、アノード溶解によってアノード５が小さくなっても、カソード３とカソード用リード、及びアノード５とアノード用リード６の接触不良を防止して、常に良好なセンサ出力を得ることができる。
【００６７】
実施例２
次に、本発明に係る他の実施例について説明する。本実施例のガルバニ電池式センサの基本構成は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
【００６８】
図４は、本実施例のセンサ１００の概略断面を示す。図５は、図４に示すセンサ１００の組立部分断面を示す。又、図６は、図４に示すセンサ１００のケース本体１の上面を示す。本実施例では、固定部材７の構成が実施例１とは異なる。
【００６９】
即ち、本実施例では、固定部材７を堅牢な材料で作成すると共に、この固定部材７に設けられた貫通孔７ａを通して、電解液Ｓを吸収する電解液保持部材１８を設ける。この電解液保持部材１８は、本実施例では、少なくとも電解液収容部１２内の電解液Ｓ及びカソード３に接触するように配置される。特に、本実施例では、カソード用リード４は、カソード３と電解液保持部材１８との間に挟持されるようになっている。
【００７０】
更に説明すると、本実施例では、固定部材７は、プラスチックによって成型された、厚さ１．０ｍｍ、直径２０ｍｍの円盤状部材である。より具体的には、固定部材７を形成するプラスチックとしては、塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン、ポリプロピレンなどを好適に用いることができる。本実施例では、塩化ビニルを用いた。
【００７１】
本実施例の固定部材７の外形は、実施例１における多孔質体から成る固定部材の外形と略同一とされている。従って、本実施例の固定部材７は、実施例１と同様に、固定部材配置部１１の段部１１ｂ上に配置されて、ケース本体１によって支持されるようになっている。又、この固定部材７は、比較的堅牢であって、隔膜２のケース本体１への押し付け力では実質的に変形しない。
【００７２】
又、この固定部材７には、カソード３が配置される側の側面から、アノード５が配置される側の側面へと貫通する、貫通孔７ａ、７ａが設けられている。そして、この貫通孔７ａ、７ａを通して、電解液保持部材としての保水シート１８を、電解液収容部１２内の電解液Ｓ及びカソード３の両方に接触するように配置する。本実施例では、帯状に形成された保水シート１８の両端部を、固定部材７のカソード３が設けられる側の側面から各貫通孔７ａ、７ａを通し、次いで固定部材７のアノード５が設けられる側の側面上でその端部同士が重なり合うようにして、保水シート１８を固定部材７に巻き付ける。
【００７３】
このように、プラスチック板から成る固定部材７に保水シート１８を巻き付けることによって、固定部材７の図中上側であるカソード３側の保水シート１８は、カソード３と接触し、一方固定部材７の図中下側であるアノード５側の保水シート１８は、電解液Ｓに浸漬される。これにより、電解液Ｓが保水シート１８に吸収されて、常に電解液Ｓがカソード３に接触する。又、本実施例では、カソード用リード４は、カソード３と保水シート１８との間に挟持されてカソード５に圧接するようになっている。この場合も、保水シート１８は、アノード５とは独立してケース本体１に支持された堅牢な材料から成る固定部材７によってカソード３に向けて押し付けられているので、カソード３とカソード用リード４とは、アノード溶解に関係なく、常に同じ接触状態で確実に接触させることができる。
【００７４】
尚、図４及び図５に示すように、固定部材７に更なる貫通孔７ｂを設けて、固定部材７を介したカソード３と電解液収容部１２内の電解液Ｓとの接触を促進するようにしてもよい。これにより、保水シート１８に析出物が付着したような場合にも、固定部材７の更に多数の貫通孔７ａ、７ｂを通して電解液Ｓを保水シート１８に供給したり、直接カソード３に電解液収容部１２内の電解液Ｓを接触させたりすることができる。
【００７５】
本実施例では、保水シート１８として、ポリエステル繊維から成る不織布のシートを用いた。電解液保持部材としては、上記不織布のシートの他、スポンジ、濾紙などを用いることもできる。又、本実施例では、保水シート１８を固定部材７に巻き付けたが、これに限定されるものではなく、電解液保持部材は、固定部材７を通してカソード３と電解液収容部１２内の電解液Ｓと接触するようになっていればよい。従って、例えば、本実施例にて用いた帯状の保水シート１８であれば、固定部材７のアノード５が設けられる側の側面に重ね合わせるように折り返さずに、単に電解液Ｓに浸漬されるように固定部材７に懸架された状態のままとしてもよい。
【００７６】
以上、本実施例によれば、実施例１と同様の効果が得られると共に、センサ１００をより安価で簡易な構成とすることができる。
【００７７】
実施例３
次に、本発明に係る他の実施例について説明する。本実施例のガルバニ電池式センサは、実施例１、２のものと同様の基本構成を有する。本実施例において、実施例１、２のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付している。本実施例においても、ガルバニ電池式センサは、酸素センサとして構成されている。
【００７８】
図７は、本実施例のセンサ１００の概略断面を示す。図８は、図７に示すセンサ１００の組立部分断面を示す。又、図９は、図７に示すセンサ１００のケース本体１の上面を示す。
【００７９】
実施例１、２では、センサ１００は、カソード３とカソード用リード４、及びアノード５とアノード用リード６のそれぞれの接触状態が、アノード溶出による経時的なアノード５の形状変化に影響されずに、良好に電気的導通を取ることができるように構成した。実施例１、２にて説明したセンサ１００の構成によれば、カソード用リード４は、カソード３に押し付けられて、両者の接触状態はセンサ１００の使用を通して良好に維持されるようになっている。従って、センサ１００の使用に伴うカソード３の表面への鉛酸化物の析出による影響は、通常は問題とならない程度である。
【００８０】
これに対して、本実施例では、鉛酸化物がカソード３の表面へ析出するのを抑えることで、カソード３の表面に鉛酸化物が析出することにより、カソード３とカソード用リード４との電気的導通が不安定となることを防止する。又、本実施例では、センサ１００の使用に伴うアノード５の消耗による形状変化の影響が発生し難くすると共に、環境面からの配慮も行っている。
【００８１】
即ち、本実施例では、センサ１００は、アノード５の表面積を十分に大きくして、その一方で電解液Ｓの量を極力抑えた構造とする。アノード５としては、電解液収容部１２内に充填されて、アノード５の表面積を十分に大きくすることができるように、線材又は粒状物を好適に用いることができる。又、本実施例においても、実施例１、２と同様に、カソード３とアノード５との間に固定部材７が配置される。そして、隔膜２がセンサ本体１に対して固定されることによって、カソード用リード４は、この固定部材７と、隔膜２及びカソード３の少なくとも一方との間で押圧されて固定される。又、本実施例では、アノード５は、隔膜２がセンサ本体１に対して固定されることによって、固定部材７によって電解液収容部１２内に固定される。これにより、カソード３に析出物が付着することを防止することができる。又、アノード溶解によるアノード５の全体としての形状変化の影響を少なくすることができる。以下、更に詳しく説明する。
【００８２】
ケース本体１は、概略、実施例１、２と同様の構成を有する。即ち、ケース本体１は、図７及び図８において下側の大径部１Ａと上側の小径部１Ｂとを有する。大径部１Ａ及び小径部１Ｂは、略同心の略円筒形状を有している。大径部１Ａには、小径部１Ｂとの会合面側に開口部１２ａを有する電解液収容部１２が形成されている。電解液収容部１２は略円柱状の凹部として形成されている。又、電解液収容部１２の開口部１２ａよりも、大径部１Ａと小径部１Ｂとの会合面側に、固定部材７を配置するための固定部材配置部１１が形成されている。即ち、固定部材配置部１１は、電解液収容部１２よりも拡径された、電解液収容部１２と略同心の略円柱状の穴として形成されており、電解液収容部１２の開口部１２ａと、この固定部材配置部１１との会合面には、段部１１ｂが形成されている。固定部材７は、この固定部材配置部１１に嵌合又は遊嵌し、段部１１ｂにおいてケース本体１に支持されるようになっている。
【００８３】
固定部材配置部１１は、大径部１Ａと小径部１Ｂとの会合面において、小径部１Ｂの中空部１４内に開口している。この固定部材配置部１１の開口部１１ａの内径は、小径部１Ｂの中空部１４の内径よりも小さい。従って、大径部１Ａと小径部１Ｂとの会合面には、固定部材配置部１１の開口部１１ａを取り囲む概略円環状の台部１４ｂが形成されている。
【００８４】
電解液収容部１２は、アノード５を開口部１２ａ側から電解液収容部１２内へと移動させることができるようになっている。そして、固定部材７は、この電解液収容部１２の開口部１２ａの少なくとも一部（本実施例では全部）を閉じる（覆う）ように配置される。
【００８５】
更に、ケース本体１には、一方の端部が台部１４ｂ上に開口した第１のリード穴１３Ａと、一方の端部が電解液収容部１２の底部１２ｃに開口した第２のリード穴１３Ｂとが設けられている。第１、第２のリード穴１３Ａ、１３Ｂのそれぞれの他方の端部は、共通のリード接続用空間１７に開口している。又、リード接続用空間１７からケース本体１の外部に突出して、第１、第２のコンタクトピン１５Ａ、１５Ｂが設けられる。
【００８６】
後述して更に詳しく説明するように、カソード用リード４の一方の端部は、隔膜２の表面に形成されたカソード３と固定部材７との間で押圧されて、カソード３に圧接する。又、アノード用リード６の一方の端部は、アノード５とケース本体１に形成された電荷域収容部１２の底部１２ｃとの間で押圧されて、アノード５に圧接する。カソード３及びアノード５のそれぞれとの接触部から引き出されたカソード用リード４、アノード用リード６は、所望により折り返され、第１、第２のリード穴１３Ａ、１３Ｂ内を通ってリード接続用空間１７へと至る。そして、リード接続用空間１７内で、カソード用リード４及びアノード用リード６のそれぞれの他方の端部が、第１、第２のコンタクトピン１５Ａ、１５Ｂとそれぞれ電気的に接続される。
【００８７】
隔膜２、カソード３としては、実施例１にて説明したものと同様のものを使用することができる。本実施例では、特に、実施例１と同様に、隔膜２としてＰＴＦＥ製の薄膜、カソード３として白金薄膜を使用した。
【００８８】
一方、本実施例では、アノード５としては、その表面積を十分に大きくするように、電解液収容部１２内に充填される、線状部材又は複数の線状部材の集合体を用いた。線状部材は、１本のものをそのまま使用しても、又は複数本に分割（切断）されたもの纏めて使用してもよい。つまり、線状部材は、規則的又は不規則的に、湾曲又は屈曲されて纏められた、不織布状の金属繊維成形物又は集合体であってよい。アノード５の表面積を十分に大きくすることができ、又アノード５の全体としての消耗による形状変化の影響を少なくすることができる点などから、この線状部材の直径は、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることが好ましい。本実施例では、この線状部材として、直径０．５ｍｍの鉛（Ｐｂ）線（東邦トレード社製：鉛毛）を用いた。
【００８９】
尚、アノード５としては、上記の線状部材の代わりに、電解液収容部１２に充填される、複数の粒状部材の集合体を用いることができる。好ましくは、この粒状部材は実質的に球形である。アノード５の表面積を十分に大きくすることができ、又アノード５の全体としての消耗による形状変化の影響を少なくすることができる点などから、この粒状部材の粒径は０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。球状の鉛（Ｐｂ）（例えば、東邦トレード：鉛粒）を用いることができる。
【００９０】
そして、本実施例では、電解液Ｓの量を極力少なくする。電解液収容部１２に収容される電解液Ｓは、電解液収容部１２の容積の１／１００以上１／１０以下であることが好ましい。そして、センサ１００の使用前において、電解液収容部１２の残りの容積は、実質的にアノード５によって占められているようにする。これにより、電解液Ｓの量は、電解液収容部の容積が同等である従来のセンサにおける電解液量の約１／２０以上１／１０以下とすることが好ましい。
【００９１】
電解液Ｓの量が上述の範囲よりも多いと、センサ１００の使用に伴って、カソード３の表面に鉛酸化物が析出し易くなる。一方、上述の範囲よりも少ないと、電解液Ｓの量が少な過ぎ、電解液保持部材（本実施例では固定部材７が兼ねる）へ吸収される電解液Ｓの量が減少すると、電気的導通が悪くなり短時間で感度が低下してしまう。
【００９２】
より具体的には、本実施例では、電解液収容部１２の容積が約１．８ｍｌであるのに対して、センサ１００の使用前に電解液Ｓの量は０．０３ｍｌ（即ち、電解液収容部１２の容積の１／６０）であった。又、本実施例では、鉛線の重量は２０ｇであった。又、本実施例では、電解液Ｓの量は、電解液収容部の容積が同等である従来のセンサにおける電解液量の約１／２０であった。
【００９３】
又、電解液Ｓとしては１Ｍ（＝ｍｏｌ／Ｌ）の酢酸／酢酸ナトリウム溶液を用いた。電解液Ｓの量を極端に少なくしているので、反応効率を良くするために、電解液Ｓの濃度は比較的濃くすることが好ましい。好ましくは、０．１Ｍ〜５Ｍである。
【００９４】
尚、前述のように、電解液Ｓとしては、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）などのその他の酸溶液、アルカリ溶液、或いは塩溶液を使用することもできる。
【００９５】
本実施例では、カソード用リード４、アノード用リード６、及び第１、第２のコンタクトピン１５Ａ、１５Ｂとしては、実施例１のものと同様のものを使用した。
【００９６】
ここで、カソード３は概略円盤状に形成されており、その直径は固定部材配置部１１の開口部１１ａの内径と同等又はそれよりも小さい。一方、隔膜２は、固定部材配置部１１の開口部１１ａの内径よりも大きく、且つ、小径部１Ｂの中空部１４の内径と同等又はそれよりも小さい直径を有する概略円盤形状に形成されている。そして、隔膜２とカソード３は、互いに略同心的に形成されており、又電解液収容部１２と略同心的に配置される。これにより、カソード３は固定部材配置部１１の開口部１１ａの内側に配置されるが、隔膜２は固定部材配置部１１の開口部１１ａの内側には配置されず、この隔膜２の外縁部より内側の所定範囲が台部１４ｂ上に配置される。
【００９７】
センサ１００を組み立てる際には、例えば、先ず、カソード用リード４とアノード用リード６とを、それぞれ第１、第２のリード穴１３Ａ、１３Ｂに挿通し、それぞれの一方の端部がリード接続用空間１７内で第１、第２のコンタクトピン１５Ａ、１５Ｂに電気的に接続されるように、第１、第２のコンタクトピン１５Ａ、１５Ｂをケース本体１に取り付ける。
【００９８】
次に、電解液収容部１２の底部１２ｃに開口した第２のリード穴１３Ｂから外部に伸長しているアノード用リード６の端部を屈曲させて、電解液収容部１２の底部１２ｃに配置する。この時、アノード用リード６の端部を複数回折り返して、電解液収容部１２内に配置されるアノード用リード６が集合的に厚みを増した状態としてもよい。
【００９９】
次に、アノード５を、固定部材配置部１１の開口部１１ａ、及び電解液収容部１２の開口部１２ａを通して電解液収容部１２内に配置する。この時、本実施例では、アノード５としての線状部材を、電解液収容部１２に適合するようにプレスして適当に成形した後に、電解液収容部１２内に適当に圧縮するなどして配置する。その後、後述するように、隔膜２がケース本体１に対して固定されることによって、アノード５は、固定部材７によって電解液収容部１２内に固定される。こうしてアノード５を電解液収容部１２内に配置することによって、アノード５と電解液収容部１２の底部１２ｃとの間にアノード用リード６が挟持される。
【０１００】
尚、アノード５として粒状部材が用いられる場合には、開口部１１ａ、１２ａ側から適当量の粒状部材が電解液収容部１２内に充填される。その後、上記同様に、隔膜２がケース本体１に対して固定されることによって、粒状部材が集合して成るアノード５は、固定部材７によって電解液収容部１２内に固定される。
【０１０１】
ここで、本実施例においても、実施例１にて説明したものと同様の固定手段及び／又は封止手段として機能する接着剤を使用して、アノード５とアノード用リード６とを接着したり、その周囲を埋めたりすることができる。又、上述のように、アノード５を固定部材７で電解液収容部１２内に固定することに加えて、例えば本実施例のように線材が纏められて成るアノード５を用いるような場合に、上述のような接着剤を用いてアノード５を電解液収容部１２内に固定してもよい。更に、この接着剤を用いて、第１、第２のリード穴１３Ａ、１３Ｂの少なくとも一方を封止することもできる。
【０１０２】
次に、センサ本体１に設けられた支持部としての固定部材配置部１１の段部１１ｂ上に固定部材７を配置する。本実施例では、固定部材７の外径は、固定部材配置部１１の内径と略同一又は若干小さくされているので、固定部材７は容易に固定部材配置部１１に嵌合又は遊嵌させて、段部１１ｂ上に配置することができる。固定部材７を段部１１ｂ上に配置すると、固定部材７の下部（電解液収容部１２側）は、アノード５と接触して上から圧縮するようにしてアノード５を電解液収容部１２内で固定するようになる。又、本実施例では、固定部材７を段部１１ｂ上に適正に配置した状態で、固定部材７の上面と台部１４とはほぼ同一平面となるようになっている。尚、固定部材７は所望により固定部材配置部１１に接着等により固定してもよい。
【０１０３】
固定部材７としては、実施例１にて説明したものと同様のものを使用することができる。本実施例では、固定部材７は、実施例１と同様に、多孔質セラミックで形成した厚さ１．０ｍｍ、直径２０ｍｍの円盤状部材である。即ち、本実施例では、固定部材７は、比較的堅牢であって、後述する隔膜５のケース本体１への押し付け力では実質的に変形しない。又、本実施例では、固定部材７自体が電解液保持部材として機能し、電解液Ｓが電解液収容部１２から供給されて、含浸された状態になる。
【０１０４】
このように、カソード３とアノード５との間に、電解液収容部１２の開口部１２ａの少なくとも一部を閉じるように独立してケース本体１に支持された固定部材７が設けられている。この固定部材７は、隔膜２がケース本体１に対して固定されることによってケース本体１に設けられた支持部としての固定部材配置部１１の段部１１ｂに対して押圧される。それと共に、固定部材７はアノード５を上から圧縮するようにして固定する。本実施例では、アノード５は上述のように線状部材、或いは複数の粒状部材である。線状部材では電解液収容部１２内に収まるようにプレス成型等をしているが、これを電解液収容部１２内に挿入しても一部分は電解液収容部１２内に収まらず開口部１２ａからはみ出すこともある。又、粒状部材ではセンサ本体１００を横に傾けたりすると転がって電解液収容部１２内から開口部１２ａを経て外部へ出てしまう虞もある。このようなことから、固定部材７には、アノード５を電解液収容部１２内に固定するような機能を発揮させることもできる。更に、アノード５と電解液収容部１２の底部１２ｃにあるアノード用リード６を上から挟持するようにもなる。これによってカソード３とカソード用リード４、アノード５とアノード用リード６の良好な電気的接続を常に得ることができるようになる。固定部材７は、隔膜２をケース本体１に対して固定する力によっては実質的に変形しないよう十分に堅牢である構成とする。又、本実施例では、固定部材７が電解液保持部材としても機能する。
【０１０５】
電解液Ｓは、実施例１にて説明したのと同様にして、電解液収容部１２に収容することができる。
【０１０６】
次に、台部１４ｂ上に開口した第１のリード穴１３Ａから外部に伸長しているカソード用リード４の端部を、次に配置する電極担持膜２０上のカソード３に接触するように屈曲させる。こうして、カソード用リード４の一方の端部近傍を固定部材７上に配置する。
【０１０７】
次に、電極担持膜２０を、カソード３と固定部材７との間にカソード用リード４を挟むように、台部１４ｂ上に配置する。上述のように、電解液収容部１２内に所定量の電解液Ｓが収容されることにより、固定部材７に十分に電解液Ｓが含浸される。これにより、センサ１００の姿勢に拘わらず、常にカソード３の表面に電解液Ｓが接触するようになっている。
【０１０８】
尚、前述のように、本実施例では、固定部材７は、電解液収容部１２の開口部１２ａの全部を閉じるように固定部材配置部１１に配置される。しかし、これに限定されるものではなく、固定部材７は、電解液収容部１２の開口部１２ａの一部を閉じるように配置されるものであってもよい。例えば、実施例１にて説明したような他の態様を採用することもできる。
【０１０９】
以上のようにしてケース本体１にアノード５、電極担持膜２０（即ち、カソード３及び隔膜２）を配置した状態で、Ｏリング８が取り付けられたワッシャー９がケース本体１上に配置される。そして、ケース蓋１０が、ワッシャー９をケース本体１に押圧するようにして、ケース本体１に取り付けられる。
【０１１０】
本実施例では、Ｏリング８、ワッシャー９、ケース蓋１０の構成、作用は、実施例１のものと同様である。
【０１１１】
本実施例によれば、アノード５の表面積を十分に大きくすることにより、アノード反応物（鉛酸化物等）がアノード５の表面に析出しても実効面積が十分に大きいため、感度への影響を無視できる。従って、大気など高濃度酸素の連続測定でも長期間感度が安定して計測を行うことができる。又、電解液量を少なくすることで、電解液に溶出したアノード反応物が移動してカソード３の表面で析出することで生じる感度低下を抑えることができる。従って、本実施例によれば、カソード３の表面への鉛酸化物の析出を抑制することができる。このように、本実施例によれば、センサ１００の使用に伴うカソード３の表面への鉛酸化物の析出によりカソード３とカソード用リード４との電気的導通が不安定となることを、鉛酸化物の析出自体を少なくすることによって良好に防止することができる。
【０１１２】
又、本実施例では、実施例１と同様、カソード３とアノード５とは、それぞれ独立して作用極用リード４とアノード用リード６とに電気的に接続されている。即ち、カソード用リード４は、アノード５とは独立してケース本体１に支持された固定部材７と隔膜２及びカソード３の少なくとも一方に押し付けられる。本実施例では、特に、カソード用リード４は、固定部材７とカソード３との間で押圧される。従って、カソード３とカソード用リード４とは、アノード５の状態に関係なく常に同じ接触状態で確実に接触させることができる。
【０１１３】
更に、本実施例によれば、電解液Ｓを極端に少なくしたことによる上述のような作用に加え、アノード５が線材（又は粒状体）から成る充填物であるため、アノード溶解によるアノード５の全体としての形状変化の影響を少なくすることができる。そのため、センサ１００の使用にともなってアノード５とアノード用リード６との電気的導通が不安定となることも防止することができる。
【０１１４】
以上、本実施例によれば、センサ１００の使用に伴うカソード３の表面への析出物によってカソード３とカソード用リード４との電気的導通が不安定となることを防止することができる。又、センサ１００の使用に伴うアノード５の消耗による形状変化の影響が発生し難くすることができる。従って、本実施例によれば、常に良好なセンサ出力を得ることができる。
【０１１５】
実施例４
次に、本発明に係る他の実施例について説明する。本実施例のガルバニ電池式センサの基本構成は、実施例３のものと同じである。従って、実施例３のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
【０１１６】
図１０は、本実施例のセンサ１００の概略断面を示す。図１１は、図１０に示すセンサ１００の組立部分断面を示す。又、図１２は、図１０に示すセンサ１００のケース本体１の上面を示す。本実施例では、固定部材７の構成が実施例３とは異なる。
【０１１７】
即ち、本実施例では、固定部材７を堅牢な材料で作成すると共に、この固定部材７に設けられた貫通孔７ｃを通して、電解液Ｓを吸収する電解液保持部材１８を設ける。この電解液保持部材１８は、本実施例では、少なくとも電解液収容部１２内の電解液Ｓ、アノード５及びカソード３に接触するように配置される。特に、本実施例では、カソード用リード４は、カソード３と電解液保持部材１８との間に挟持されるようになっている。
【０１１８】
更に説明すると、本実施例では、固定部材７は、プラスチックによって成型された、厚さ１．０ｍｍ、外径２０ｍｍ、内径１０ｍｍのワッシャー状部材である。即ち、本実施例では、固定部材７は、その略中央に、カソード３が配置される側の側面から、アノード５が配置される側の側面へと貫通する、貫通孔７ｃが形成されている。本実施例では、カソード３は、貫通孔７ｃと略同心的に配置され、その直径は、貫通孔７ｃの内径と同等又はそれよりも小さい。本実施例におけるワッシャー状の固定部材７の材料としては、実施例２にて説明したものと同様のものを使用することができる。本実施例では、塩化ビニルを用いた。
【０１１９】
本実施例の固定部材７の外形は、実施例３における多孔質体から成る固定部材の外形と略同一とされている。従って、本実施例の固定部材７は、実施例３と同様に、固定部材配置部１１の段部１１ｂ上に配置されて、ケース本体１によって支持されるようになっている。又、この固定部材７は、比較的堅牢であって、隔膜５のケース本体１への押し付け力では実質的に変形しない。
【０１２０】
又、この固定部材７の略中央に形成された貫通孔７ｃを通して、電解液保持部材としての保水パッド１８を、電解液収容部１２内の電解液Ｓ、アノード５及びカソード３に接触するように配置する。本実施例では、保水パッド１８は、ワッシャー状の固定部材７の上記貫通孔７ｃに充填されるようにして配置される。
【０１２１】
このように、プラスチック板から成る固定部材７の貫通孔７ｃに保水パッド１８を配置することによって、固定部材７の図中上側であるカソード３側の保水パッド１８は、カソード３と接触し、一方固定部材７の図中下側であるアノード５側の保水パッド１８は、電解液Ｓに浸漬され、且つ、本実施例ではアノード５に接触する。これにより、電解液Ｓが保水パッド１８に吸収されて、常に電解液Ｓがカソード３に接触する。それと共に、固定部材７のうち貫通孔７ｃ以外の部分では、実施例３と同様に、隔膜２がケース本体１に対して固定されることによってアノード５が固定部材７により電解液収容部１２内に固定される。こうしてアノード５を電解液収容部１２内に配置することによって、アノード５と電解液収容部１２の底部１２ｃとの間にアノード用リード６が挟持される。
【０１２２】
又、本実施例では、カソード用リード４は、カソード３と保水パッド１８との間に挟持されてカソード５に圧接するようになっている。即ち、本実施例では、カソード用リード４は、隔膜２と固定部材７との間で押圧されると共に、固定部材７の略中央に形成された貫通孔７ｃの位置ではカソード３と保水パッド１８との間で押圧される。即ち、カソード３は、アノード５との間に保水パッド１８とカソード用リード４とを挟んで押し付けるようになっている。この場合も、カソード用リード４が固定部材７によって隔膜２に押し付けられるようになっているので、通常、貫通孔７ｃの位置におけるカソード用リード４とカソード３との電気的接続を良好に確保することができる。更に、保水パッド１８は、アノード５によってカソード３に向けて押し付けられるので、カソード３とカソード用リード４とは、アノード５の状態に関係なくほぼ常に同じ接触状態で確実に接触させることができる。
【０１２３】
尚、実施例２にて説明したのと同様にして、固定部材７に更なる貫通孔を設けて、固定部材７を介したカソード３と電解液収容部１２内の電解液Ｓとの接触を促進するようにしてもよい。又、固定部材と電解液保持部材の構成として実施例２のものと同様のものを用いることも可能であり、この場合にも、好ましくは、電解液保持部材は、少なくとも電解液収容部１２内の電解液Ｓ、アノード５及びカソード３に接触するようにする。
【０１２４】
本実施例では、保水パッド１８として、ポリエステル繊維から成る不織布のパッドを用いた。電解液保持部材としては、上記不織布のパッドの他、スポンジ、濾紙などを用いることもできる。
【０１２５】
以上、本実施例によれば、実施例４と同様の効果が得られると共に、センサ１００をより安価で簡易な構成とすることができる。
【０１２６】
本発明の効果を実証するために、上記各実施例のセンサ１００を用いて以下の実験を行った。
【０１２７】
（実験例１）
実施例１、２に従うセンサ（酸素センサ）１００と、図１４に示す従来の構成のセンサ２００とをそれぞれ１０個ずつ用意した。そして、各センサの使用初期と、２ヶ月使用後とで、酸素ガス（０％〜１００％）に対するセンサ出力の変動を測定した。
【０１２８】
その結果、図１４に示す従来の構造のセンサ２００については、センサ出力の変動が±３０％以上となるものがあった。これに対して、実施例１、２に従うセンサ１００では、センサ出力の変動はいずれも±２％以下であった。
【０１２９】
（実験例２）
次に、実施例３、４に従うセンサ（酸素センサ）１００の使用に伴うセンサ出力の変動について確認した。ここでは、代表例として、実施例４に従うセンサ１００を用いた場合の結果を示すが、実施例３に従うセンサ１００を用いても同様の結果が得られた。
【０１３０】
又、比較のために、実施例４に従うセンサ１００と概略同様の構成を有するが、アノード５を実施例１にて用いたブロック（塊）状のものに変更したセンサを用いて同様の実験を行った。
【０１３１】
実施例４に従うセンサ１００では、電解液Ｓの量は電解液収容部１２の容積の１／６０で、０．０３ｍｌであった。これに対し、比較例のセンサでは、電解液Ｓの量は電解液収容部１２の容積の１／３で、０．６ｍｌであった。即ち、比較例のセンサでは、電解液Ｓの量は、実施例４に従うセンサ１００の約２０倍である。
【０１３２】
結果を図１３に示す。図１３に示す結果から、実施例４に従うセンサ１００は、比較例と比べてより良好なセンサ出力の安定性を示すことが分かる。測定終了後にカソード３の表面を観察したところ、実施例４に従うセンサ１００では、鉛酸化物（酸化鉛等）の析出はほとんど見られなかったが、比較例のセンサでは、カソード３の表面に鉛酸化物が析出していた。実施例４に従うセンサ１００においては、カソード３の表面への鉛酸化物の析出自体を抑制することができために、センサ出力がより安定であったものと考えられる。
【０１３３】
以上、本発明を具体的な実施例に則して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。
【０１３４】
例えば、上述の実施例では、ガルバニ電池式センサは酸素センサであるものとして説明したが、当業者には周知のように、ガルバニ電池式センサは、酸素の他、硫化水素、水素などのその他のガスの測定のためにも用いられる。本発明は、このような酸素以外の他のガスを検出対象とするガルバニ電池式センサに対しても等しく適用することができ、上述したものと同じ効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明に係るガルバニ電池式センサの一実施例の概略断面図である。
【図２】図１に示すガルバニ電池式センサの組立部分断面図である。
【図３】図１及び図２に示すガルバニ電池式センサが備えるケース本体の上面図である。
【図４】本発明に係るガルバニ電池式センサの他の実施例の概略断面図である。
【図５】図４に示すガルバニ電池式センサの組立部分断面図である。
【図６】図４及び図５に示すガルバニ電池式センサが備えるケース本体の上面図である。
【図７】本発明に係るガルバニ電池式センサの他の実施例の概略断面図である。
【図８】図７に示すガルバニ電池式センサの組立部分断面図である。
【図９】図７及び図８に示すガルバニ電池式センサが備えるケース本体の上面図である。
【図１０】本発明に係るガルバニ電池式センサの更に他の実施例の概略断面図である。
【図１１】図１０に示すガルバニ電池式センサの組立部分断面図である。
【図１２】図１０及び図１１に示すガルバニ電池式センサが備えるケース本体の上面図である。
【図１３】本発明に係るガルバニ電池式センサの一実施例における出力の安定性を示すグラフ図である。
【図１４】従来のガルバニ電池式センサの一例の概略断面図である。
【図１５】図１３に示すガルバニ電池式センサにおけるアノード溶解によるアノードの形状変化を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１ ケース本体
２ 隔膜
３ カソード（作用極）
４ カソード用リード（作用極用リード）
５ アノード（対極）
６ アノード用リード（対極用リード）
７ 固定部材
８ Ｏリング（シール部材）
９ ワッシャー（押さえ部材）
１０ ケース蓋（押さえ部材）
１６ 接着剤（封止手段、固定手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液を収容する電解液収容部を備えるケース本体と、前記電解液収容部を液密的に封止するように前記ケース本体に対して固定されて測定対象ガスを透過させる隔膜と、前記隔膜の前記電解液収容部側の面上に設けられた作用極と、前記電解液収容部内の電解液を介して前記作用極との間の電気的導通が取られる対極と、作用極用リードと、対極用リードと、を有するガルバニ電池式センサにおいて、
前記対極は前記電解液収容部内に配置され、前記作用極と前記対極との間には、前記電解液収容部の開口部の少なくとも一部を閉じるように前記ケース本体に支持される固定部材であって、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記ケース本体の支持部に対して押圧される固定部材が設けられており、前記固定部材は、前記隔膜を前記ケース本体に対して固定する力によっては実質的に変形しないよう十分に堅牢であり、前記作用極用リードは、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記隔膜及び前記作用極の少なくとも一方と前記固定部材との間で押圧されて固定されることを特徴とするガルバニ電池式センサ。
【請求項２】
前記作用極用リードは、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記作用極に圧接することを特徴とする請求項１に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項３】
前記対極は、独立して前記電解液収容部内に固定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項４】
前記対極は、ブロック状部材から成ることを特徴とする請求項３に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項５】
前記対極は、前記電解液収容部内に充填され、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記固定部材によって前記電解液収容部内に固定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項６】
前記対極は、（ｉ）線状部材若しくは複数の線状部材の集合体、又は（ｉｉ）複数の粒状部材の集合体から成ることを特徴とする請求項５に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項７】
（ａ）前記対極として、線状部材若しくは複数の線状部材の集合体が用いられる場合には、該線状部材の直径は０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であり、（ｂ）前記対極として、複数の粒状部材の集合体が用いられる場合には、該粒状部材の粒径は０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項８】
前記電解液収容部に収容される電解液は、前記電解液収容部の容積の１／１００以上１／１０以下であり、当該ガルバニ電池式センサの使用前に前記電解液収容部の残りの容積は実質的に前記対極によって占められていることを特徴とする請求項５、６又は７に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項９】
前記固定部材は、前記電解液収容部内の電解液を透過させることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項１０】
前記固定部材は、多孔質部材であることを特徴とする請求項９に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項１１】
前記固定部材は、多孔質セラミックス又は多孔質樹脂から成ることを特徴とする請求項１０に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項１２】
前記固定部材に設けられた貫通孔を通して、電解液を吸収する電解液保持部材が設けられており、該電解液保持部材は、少なくとも前記電解液収容部内の電解液及び前記作用極に接触するように配置されることを特徴とする請求項９に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項１３】
前記固定部材に設けられた貫通孔を通して、電解液を吸収する電解液保持部材が設けられており、該電解液保持部材は、少なくとも前記電解液収容部内の電解液、前記対極及び前記作用極に接触するように配置されることを特徴とする請求項９に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項１４】
前記作用極用リードは、前記作用極と前記電解液保持部材との間に挟持されることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項１５】
前記対極用リードは、前記対極と前記ケース本体との間で押圧されて前記対極に圧接することを特徴とする請求項１〜１４のいずれかの項に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項１６】
前記対極用リードは、前記対極に接着されることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかの項に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項１７】
前記対極と前記対極用リードの接触部に前記電解液収容部内の電解液が接触しないように、前記接触部を前記電解液収容部内の電解液に対して液密的に封止する封止手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかの項に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項１８】
前記封止手段は、接着剤であることを特徴とする請求項１７に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項１９】
前記封止手段は、前記対極を前記電解液収容部内に固定するための固定手段を兼ねることを特徴とする請求項１７又は１８に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項２０】
前記電解液収容部の開口部は、前記対極を外部から該電解液収容部内へ移動させ得るように開口することを特徴とする請求項１〜１９のいずれかの項に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項２１】
更に、前記隔膜の前記電解液収容部とは反対側の面上に配置されるシール部材と、前記シール部材を前記隔膜に押し付ける押さえ部材と、を有し、前記隔膜は、前記固定部材を取り囲むように前記ケース本体に形成された台部の全周にわたって、直接前記シール部材と前記台部との間に挟持されることを特徴とする請求項１〜２０のいずれかの項に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項２２】
電解液を収容する電解液収容部を備えるケース本体と、前記電解液収容部を液密的に封止するように前記ケース本体に対して固定されて測定対象ガスを透過させる隔膜と、前記隔膜の前記電解液収容部側の面上に設けられた作用極と、前記電解液収容部内の電解液を介して前記作用極との間の電気的導通が取られる対極と、作用極用リードと、対極用リードと、を有するガルバニ電池式センサにおいて、
前記対極は前記電解液収容部内に配置され、前記作用極と前記対極との間には、前記電解液収容部の開口部の少なくとも一部を閉じるように前記ケース本体に支持される固定部材であって、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記ケース本体の支持部に対して押圧される固定部材が設けられており、前記固定部材は、前記隔膜を前記ケース本体に対して固定する力によっては実質的に変形しないよう十分に堅牢であり、前記作用極用リードは、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記作用極と前記固定部材との間で押圧されて前記作用極に圧接し、前記対極は、独立して前記電解液収容部内に固定されるブロック状部材から成ることを特徴とするガルバニ電池式センサ。
【請求項２３】
電解液を収容する電解液収容部を備えるケース本体と、前記電解液収容部を液密的に封止するように前記ケース本体に対して固定されて測定対象ガスを透過させる隔膜と、前記隔膜の前記電解液収容部側の面上に設けられた作用極と、前記電解液収容部内の電解液を介して前記作用極との間の電気的導通が取られる対極と、作用極用リードと、対極用リードと、を有するガルバニ電池式センサにおいて、
前記対極は前記電解液収容部内に配置され、前記作用極と前記対極との間には、前記電解液収容部の開口部の少なくとも一部を閉じるように前記ケース本体に支持される固定部材であって、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記ケース本体の支持部に対して押圧される固定部材が設けられており、前記固定部材は、前記隔膜を前記ケース本体に対して固定する力によっては実質的に変形しないよう十分に堅牢であり、前記作用極用リードは、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記隔膜及び前記作用極の少なくとも一方と前記固定部材との間で押圧されて固定され、前記対極は、前記電解液収容部内に充填され、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記固定部材によって前記電解液収容部内に固定される、（ｉ）線状部材若しくは複数の線状部材の集合体、又は（ｉｉ）複数の粒状部材の集合体から成ることを特徴とするガルバニ電池式センサ。
【請求項１】
電解液を収容する電解液収容部を備えるケース本体と、前記電解液収容部を液密的に封止するように前記ケース本体に対して固定されて測定対象ガスを透過させる隔膜と、前記隔膜の前記電解液収容部側の面上に設けられた作用極と、前記電解液収容部内の電解液を介して前記作用極との間の電気的導通が取られる対極と、作用極用リードと、対極用リードと、を有するガルバニ電池式センサにおいて、
前記対極は前記電解液収容部内に配置され、前記作用極と前記対極との間には、前記電解液収容部の開口部の少なくとも一部を閉じるように前記ケース本体に支持される固定部材であって、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記ケース本体の支持部に対して押圧される固定部材が設けられており、前記固定部材は、前記隔膜を前記ケース本体に対して固定する力によっては実質的に変形しないよう十分に堅牢であり、前記作用極用リードは、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記隔膜及び前記作用極の少なくとも一方と前記固定部材との間で押圧されて固定されることを特徴とするガルバニ電池式センサ。
【請求項２】
前記作用極用リードは、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記作用極に圧接することを特徴とする請求項１に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項３】
前記対極は、独立して前記電解液収容部内に固定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項４】
前記対極は、ブロック状部材から成ることを特徴とする請求項３に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項５】
前記対極は、前記電解液収容部内に充填され、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記固定部材によって前記電解液収容部内に固定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項６】
前記対極は、（ｉ）線状部材若しくは複数の線状部材の集合体、又は（ｉｉ）複数の粒状部材の集合体から成ることを特徴とする請求項５に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項７】
（ａ）前記対極として、線状部材若しくは複数の線状部材の集合体が用いられる場合には、該線状部材の直径は０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であり、（ｂ）前記対極として、複数の粒状部材の集合体が用いられる場合には、該粒状部材の粒径は０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項８】
前記電解液収容部に収容される電解液は、前記電解液収容部の容積の１／１００以上１／１０以下であり、当該ガルバニ電池式センサの使用前に前記電解液収容部の残りの容積は実質的に前記対極によって占められていることを特徴とする請求項５、６又は７に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項９】
前記固定部材は、前記電解液収容部内の電解液を透過させることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項１０】
前記固定部材は、多孔質部材であることを特徴とする請求項９に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項１１】
前記固定部材は、多孔質セラミックス又は多孔質樹脂から成ることを特徴とする請求項１０に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項１２】
前記固定部材に設けられた貫通孔を通して、電解液を吸収する電解液保持部材が設けられており、該電解液保持部材は、少なくとも前記電解液収容部内の電解液及び前記作用極に接触するように配置されることを特徴とする請求項９に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項１３】
前記固定部材に設けられた貫通孔を通して、電解液を吸収する電解液保持部材が設けられており、該電解液保持部材は、少なくとも前記電解液収容部内の電解液、前記対極及び前記作用極に接触するように配置されることを特徴とする請求項９に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項１４】
前記作用極用リードは、前記作用極と前記電解液保持部材との間に挟持されることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項１５】
前記対極用リードは、前記対極と前記ケース本体との間で押圧されて前記対極に圧接することを特徴とする請求項１〜１４のいずれかの項に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項１６】
前記対極用リードは、前記対極に接着されることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかの項に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項１７】
前記対極と前記対極用リードの接触部に前記電解液収容部内の電解液が接触しないように、前記接触部を前記電解液収容部内の電解液に対して液密的に封止する封止手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかの項に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項１８】
前記封止手段は、接着剤であることを特徴とする請求項１７に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項１９】
前記封止手段は、前記対極を前記電解液収容部内に固定するための固定手段を兼ねることを特徴とする請求項１７又は１８に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項２０】
前記電解液収容部の開口部は、前記対極を外部から該電解液収容部内へ移動させ得るように開口することを特徴とする請求項１〜１９のいずれかの項に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項２１】
更に、前記隔膜の前記電解液収容部とは反対側の面上に配置されるシール部材と、前記シール部材を前記隔膜に押し付ける押さえ部材と、を有し、前記隔膜は、前記固定部材を取り囲むように前記ケース本体に形成された台部の全周にわたって、直接前記シール部材と前記台部との間に挟持されることを特徴とする請求項１〜２０のいずれかの項に記載のガルバニ電池式センサ。
【請求項２２】
電解液を収容する電解液収容部を備えるケース本体と、前記電解液収容部を液密的に封止するように前記ケース本体に対して固定されて測定対象ガスを透過させる隔膜と、前記隔膜の前記電解液収容部側の面上に設けられた作用極と、前記電解液収容部内の電解液を介して前記作用極との間の電気的導通が取られる対極と、作用極用リードと、対極用リードと、を有するガルバニ電池式センサにおいて、
前記対極は前記電解液収容部内に配置され、前記作用極と前記対極との間には、前記電解液収容部の開口部の少なくとも一部を閉じるように前記ケース本体に支持される固定部材であって、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記ケース本体の支持部に対して押圧される固定部材が設けられており、前記固定部材は、前記隔膜を前記ケース本体に対して固定する力によっては実質的に変形しないよう十分に堅牢であり、前記作用極用リードは、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記作用極と前記固定部材との間で押圧されて前記作用極に圧接し、前記対極は、独立して前記電解液収容部内に固定されるブロック状部材から成ることを特徴とするガルバニ電池式センサ。
【請求項２３】
電解液を収容する電解液収容部を備えるケース本体と、前記電解液収容部を液密的に封止するように前記ケース本体に対して固定されて測定対象ガスを透過させる隔膜と、前記隔膜の前記電解液収容部側の面上に設けられた作用極と、前記電解液収容部内の電解液を介して前記作用極との間の電気的導通が取られる対極と、作用極用リードと、対極用リードと、を有するガルバニ電池式センサにおいて、
前記対極は前記電解液収容部内に配置され、前記作用極と前記対極との間には、前記電解液収容部の開口部の少なくとも一部を閉じるように前記ケース本体に支持される固定部材であって、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記ケース本体の支持部に対して押圧される固定部材が設けられており、前記固定部材は、前記隔膜を前記ケース本体に対して固定する力によっては実質的に変形しないよう十分に堅牢であり、前記作用極用リードは、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記隔膜及び前記作用極の少なくとも一方と前記固定部材との間で押圧されて固定され、前記対極は、前記電解液収容部内に充填され、前記隔膜が前記ケース本体に対して固定されることによって前記固定部材によって前記電解液収容部内に固定される、（ｉ）線状部材若しくは複数の線状部材の集合体、又は（ｉｉ）複数の粒状部材の集合体から成ることを特徴とするガルバニ電池式センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００８−１０１９４８（Ｐ２００８−１０１９４８Ａ）
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８３１２２（Ｐ２００６−２８３１２２）
【出願日】平成１８年１０月１７日（２００６．１０．１７）
【出願人】（０００２１９４５１）東亜ディーケーケー株式会社 (204)
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月１７日（２００６．１０．１７）
【出願人】（０００２１９４５１）東亜ディーケーケー株式会社 (204)
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