[發明專利]伽伐尼電池式氧傳感器

有效

• 申請號: 201410322901.2
• 申請日: 2014-07-08
• 公開（公告）號: CN104280442B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 北澤直久
• 申請（專利權）人: 株式會社杰士湯淺國際
• 主分類號: G01N27/404
• 分類號: G01N27/404;G01N27/413
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 雒運樸

技術領域

本發明涉及具備正極、負極、電解液與隔膜的伽伐尼電池式氧傳感器。

背景技術

具備正極、負極、電解液與隔膜的伽伐尼電池式氧傳感器小型且輕型，并且在常溫下工作，而且價格低廉，因此在船艙、探井的缺氧狀態下的檢查和麻醉器、人工呼吸器等醫療設備中的氧濃度的檢測等廣闊領域中使用。

在圖6中示出一直以來廣泛應用的伽伐尼電池式氧傳感器的普通的剖面構造。在圖6中，附圖標記1是第一支架蓋(中蓋)，附圖標記2是O型環，附圖標記3是用于防止塵埃、污垢向隔膜附著或者水膜附著的保護膜，附圖標記4A是隔膜，附圖標記4B是催化劑電極，附圖標記5是正極集電體，附圖標記6是正極導線，附圖標記7是電解液，附圖標記8是負極，附圖標記9是支架主體，附圖標記10是第二支架蓋(外蓋)，附圖標記11是電解液供給用的透孔，附圖標記12是導線用的透孔，附圖標記13是正極集電體保持部，附圖標記14是修正電阻，附圖標記15是溫度補償用熱敏電阻。由催化劑電極4B與正極集電體5構成正極45。另外，由第一支架蓋1與第二支架蓋10構成支架蓋101。

伽伐尼電池式氧傳感器的動作原理如下所示。隔膜4A選擇性地使氧透過并且將透過量限制為與電池反應相應，穿過隔膜4A后的氧在能夠對氧進行電化學還原的催化劑電極4B中被還原，經由電解液7而與負極8之間發生如下電化學反應。

在電解液為酸性的情況下，

正極反應：O₂+4H⁺+4e^-→2H₂O

負極反應：2Pb+2H₂O→2PbO+4H⁺+4e^-

總反應：2Pb+O₂→2PbO

在電解液為堿性的情況下，

正極反應：O₂+2H₂O+4e^-→4OH^-

負極反應：2Pb+4OH^-→2PbO+2H₂O+4e^-

總反應：2Pb+O₂→2PbO

在電解液為酸性的情況和電解液為堿性的情況下，電荷的載體不同，但在這兩種情況下都在催化劑電極4B與負極8之間產生與氧濃度對應的電流。因催化劑電極4B處的正極反應產生的電流由壓接于催化劑電極4B的正極集電體5集電，并由正極導線6導向外部。電流通過修正電阻14以及溫度補償用熱敏電阻15而流入負極，由此轉換為電壓信號，作為氧傳感器輸出而獲得電壓。之后，獲得的輸出電壓利用公知的方法轉換為氧濃度，作為氧濃度被檢測。

在此類現有的伽伐尼電池式氧傳感器中，若放置在大氣中等含氧環境氣中，則上述電化學反應自然地發生，電極材質消耗，在氧傳感器使用前的保存期間長的情況下，存在氧傳感器的使用壽命大幅降低這樣的問題。

因此，在專利文獻1中公開了利用阻氧氣性透明膜將脫氧劑以及氧檢測劑密封包裝于氧氣傳感器的技術。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平07-190984號公報

發明概要

發明要解決的課題

然而，本申請的發明人發現，專利文獻1所記載的技術存在如下所述的問題，即，由于是在極高的無氧狀態下保存氧傳感器，因此，雖然能夠抑制電極材質的消耗，但在這樣的情況下會在正極發生與上述反應不同的反應，實際使用時傳感器顯示異常。

發明內容

本發明是為了解決這樣的課題而完成的，其目的在于提供能夠抑制電極材質的消耗并且抑制正極處的不同的反應的伽伐尼電池式氧傳感器。

解決方案

本發明的第一實施方式的伽伐尼電池式氧傳感器具備正極、負極、電解液以及隔膜，其特征在于，正常使用前檢測的氧濃度控制為0.1vol.％以上且4.0vol.％以下。

優選地，上述控制通過透氧膜來進行，該透氧膜以相對于上述隔膜隔開空間的方式配置，并限制氧向上述空間內透過的透氧量。

優選地，上述透氧膜以封閉上述空間的方式設置。

優選地，上述空間的體積為10mm³以下。

本發明的第二實施方式的伽伐尼電池式氧傳感器具備正極、負極、電解液以及隔膜，其特征在于，正常使用前的輸出電壓控制為正常使用時的輸出電壓的2.5％以上且20％以下。