[发明专利]伽伐尼电池式氧传感器

说明书

技术领域

本发明涉及具备正极、负极、电解液与隔膜的伽伐尼电池式氧传感器。

背景技术

具备正极、负极、电解液与隔膜的伽伐尼电池式氧传感器小型且轻型，并且在常温下工作，而且价格低廉，因此在船舱、探井的缺氧状态下的检查和麻醉器、人工呼吸器等医疗设备中的氧浓度的检测等广阔领域中使用。

在图6中示出一直以来广泛应用的伽伐尼电池式氧传感器的普通的剖面构造。在图6中，附图标记1是第一支架盖(中盖)，附图标记2是O型环，附图标记3是用于防止尘埃、污垢向隔膜附着或者水膜附着的保护膜，附图标记4A是隔膜，附图标记4B是催化剂电极，附图标记5是正极集电体，附图标记6是正极导线，附图标记7是电解液，附图标记8是负极，附图标记9是支架主体，附图标记10是第二支架盖(外盖)，附图标记11是电解液供给用的透孔，附图标记12是导线用的透孔，附图标记13是正极集电体保持部，附图标记14是修正电阻，附图标记15是温度补偿用热敏电阻。由催化剂电极4B与正极集电体5构成正极45。另外，由第一支架盖1与第二支架盖10构成支架盖101。

伽伐尼电池式氧传感器的动作原理如下所示。隔膜4A选择性地使氧透过并且将透过量限制为与电池反应相应，穿过隔膜4A后的氧在能够对氧进行电化学还原的催化剂电极4B中被还原，经由电解液7而与负极8之间发生如下电化学反应。

在电解液为酸性的情况下，

正极反应：O₂+4H⁺+4e^-→2H₂O

负极反应：2Pb+2H₂O→2PbO+4H⁺+4e^-

总反应：2Pb+O₂→2PbO

在电解液为碱性的情况下，

正极反应：O₂+2H₂O+4e^-→4OH^-

负极反应：2Pb+4OH^-→2PbO+2H₂O+4e^-

总反应：2Pb+O₂→2PbO

在电解液为酸性的情况和电解液为碱性的情况下，电荷的载体不同，但在这两种情况下都在催化剂电极4B与负极8之间产生与氧浓度对应的电流。因催化剂电极4B处的正极反应产生的电流由压接于催化剂电极4B的正极集电体5集电，并由正极导线6导向外部。电流通过修正电阻14以及温度补偿用热敏电阻15而流入负极，由此转换为电压信号，作为氧传感器输出而获得电压。之后，获得的输出电压利用公知的方法转换为氧浓度，作为氧浓度被检测。

在此类现有的伽伐尼电池式氧传感器中，若放置在大气中等含氧环境气中，则上述电化学反应自然地发生，电极材质消耗，在氧传感器使用前的保存期间长的情况下，存在氧传感器的使用寿命大幅降低这样的问题。

因此，在专利文献1中公开了利用阻氧气性透明膜将脱氧剂以及氧检测剂密封包装于氧气传感器的技术。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平07-190984号公报

发明概要

发明要解决的课题

然而，本申请的发明人发现，专利文献1所记载的技术存在如下所述的问题，即，由于是在极高的无氧状态下保存氧传感器，因此，虽然能够抑制电极材质的消耗，但在这样的情况下会在正极发生与上述反应不同的反应，实际使用时传感器显示异常。

发明内容

本发明是为了解决这样的课题而完成的，其目的在于提供能够抑制电极材质的消耗并且抑制正极处的不同的反应的伽伐尼电池式氧传感器。

解决方案

本发明的第一实施方式的伽伐尼电池式氧传感器具备正极、负极、电解液以及隔膜，其特征在于，正常使用前检测的氧浓度控制为0.1vol.％以上且4.0vol.％以下。

优选地，上述控制通过透氧膜来进行，该透氧膜以相对于上述隔膜隔开空间的方式配置，并限制氧向上述空间内透过的透氧量。

优选地，上述透氧膜以封闭上述空间的方式设置。

优选地，上述空间的体积为10mm³以下。

本发明的第二实施方式的伽伐尼电池式氧传感器具备正极、负极、电解液以及隔膜，其特征在于，正常使用前的输出电压控制为正常使用时的输出电压的2.5％以上且20％以下。