JPH0248058B2 - - Google Patents
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- JPH0248058B2 JPH0248058B2 JP57221018A JP22101882A JPH0248058B2 JP H0248058 B2 JPH0248058 B2 JP H0248058B2 JP 57221018 A JP57221018 A JP 57221018A JP 22101882 A JP22101882 A JP 22101882A JP H0248058 B2 JPH0248058 B2 JP H0248058B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
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- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
- G01N27/4073—Composition or fabrication of the solid electrolyte
- G01N27/4074—Composition or fabrication of the solid electrolyte for detection of gases other than oxygen
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は一酸化炭素ガス（COガス）を選択的
に感応するガス検知素子の構造に関する。
に感応するガス検知素子の構造に関する。
COガス、プロパンガス、都市ガス等は生物に
対する毒性や爆発の危険性が極めて高いため、近
年このガス検知素子が種々提案されている。これ
ら従来ガス検知素子は抵抗変化、酸化反応熱、電
気化学反応などを利用したものが知られている。
電気化学反応を利用したガス検知素子としては酸
素イオン導電性固体電解質に一対の電極を設けた
ものが知られており、約400℃以下の温度でCOガ
ス、H2ガス、その他不燃性ガスに感応する（特
開昭54−146690号公報）。しかし、このガス検知
素子はCOガス以外の可燃性ガスにも感応し特に
H2ガスに対し敏感であり、その出力（起電力）
はCOガスの約２〜５倍でありCOガスを感度よく
検知するには適さない。
対する毒性や爆発の危険性が極めて高いため、近
年このガス検知素子が種々提案されている。これ
ら従来ガス検知素子は抵抗変化、酸化反応熱、電
気化学反応などを利用したものが知られている。
電気化学反応を利用したガス検知素子としては酸
素イオン導電性固体電解質に一対の電極を設けた
ものが知られており、約400℃以下の温度でCOガ
ス、H2ガス、その他不燃性ガスに感応する（特
開昭54−146690号公報）。しかし、このガス検知
素子はCOガス以外の可燃性ガスにも感応し特に
H2ガスに対し敏感であり、その出力（起電力）
はCOガスの約２〜５倍でありCOガスを感度よく
検知するには適さない。
一方、ガス検知素子は実用上連続して使用する
ことから、小形で消費電力が少なく安定性に優れ
たものが望まれているが、まだ十分なものはな
い。
ことから、小形で消費電力が少なく安定性に優れ
たものが望まれているが、まだ十分なものはな
い。
本発明は上記した問題点を解消する一酸化炭素
ガス検知素子を提供することを目的とする。
ガス検知素子を提供することを目的とする。
本発明は、両側面に一対の電極を設けた板状の
固体電解質体をセラミツク筒内に挿入固定してセ
ラミツク筒内にセラミツク筒端面から長手方向に
貫通する二つの部屋を設け、一方の部屋にはCO
ガスを含む可燃ガスを酸化する触媒の粒子を充填
し、他方の部屋にはCOガス以外の可燃ガスを酸
化する触媒の粒子を充填して、セラミツク筒の両
端を多孔質のセラミツク板で封着し、該セラミツ
ク筒を外部より加熱する構造を有してなるCOガ
ス検知素子に関する。
固体電解質体をセラミツク筒内に挿入固定してセ
ラミツク筒内にセラミツク筒端面から長手方向に
貫通する二つの部屋を設け、一方の部屋にはCO
ガスを含む可燃ガスを酸化する触媒の粒子を充填
し、他方の部屋にはCOガス以外の可燃ガスを酸
化する触媒の粒子を充填して、セラミツク筒の両
端を多孔質のセラミツク板で封着し、該セラミツ
ク筒を外部より加熱する構造を有してなるCOガ
ス検知素子に関する。
本発明においてセラミツク筒は、材質がアルミ
ナ、ステアタイト、ムライト等の例えば円筒形の
ものが用いられ、大きさも用途に応じて適宜選定
する。
ナ、ステアタイト、ムライト等の例えば円筒形の
ものが用いられ、大きさも用途に応じて適宜選定
する。
固体電解質体は酸素イオン導電性の例えばイツ
トリア（Y2O3）安定化ジルコニア（ZrO2）より
なる板の両側の対向する位置に白金（Pt）等の
電極を被着させたものである。電極が被着する部
分の固体電解質体の表面粗さを0.5〜5μｍ及び電
極の膜厚を0.05〜3μｍにするとCOガスの検出感
度が向上し好ましい。
トリア（Y2O3）安定化ジルコニア（ZrO2）より
なる板の両側の対向する位置に白金（Pt）等の
電極を被着させたものである。電極が被着する部
分の固体電解質体の表面粗さを0.5〜5μｍ及び電
極の膜厚を0.05〜3μｍにするとCOガスの検出感
度が向上し好ましい。
固体電解質体の板の長さは上記セラミツク筒の
長さとほぼ等しくてこの固体電解質体をセラミツ
ク筒端面からセラミツク筒内に挿入して筒内を長
手方向に二つの部屋に分け、板と筒とを無機質の
接着剤等で固定する。
長さとほぼ等しくてこの固体電解質体をセラミツ
ク筒端面からセラミツク筒内に挿入して筒内を長
手方向に二つの部屋に分け、板と筒とを無機質の
接着剤等で固定する。
上記筒内の一方の部屋には、例えばアルミナ粒
子にPtを付着させたCOガスを含む可燃ガスを酸
化する触媒の粒子を充填し、他方の部屋には例え
ば発明者の１人がさきに提案した特願昭57−
147530号に示される酸化錫（SnO2、SnO）のよ
うなCOガス以外の可燃ガスをを酸化する触媒の
粒子を充填し、セラミツク筒の両端をアルミナ
製、珪石製等の多孔質のセラミツク板で封着す
る。
子にPtを付着させたCOガスを含む可燃ガスを酸
化する触媒の粒子を充填し、他方の部屋には例え
ば発明者の１人がさきに提案した特願昭57−
147530号に示される酸化錫（SnO2、SnO）のよ
うなCOガス以外の可燃ガスをを酸化する触媒の
粒子を充填し、セラミツク筒の両端をアルミナ
製、珪石製等の多孔質のセラミツク板で封着す
る。
上記触媒の粒子の大きさ及び多孔質のセラミツ
ク板の孔の大きさは、被検ガスが通過して電極面
に到達できる範囲のものを選定すればよく特に制
限はない。
ク板の孔の大きさは、被検ガスが通過して電極面
に到達できる範囲のものを選定すればよく特に制
限はない。
セラミツク筒を加熱する手段にも制限はない
が、外周にコイルヒーターを巻回したセラミツク
筒を用いれば温度制御が容易であり好ましい。
が、外周にコイルヒーターを巻回したセラミツク
筒を用いれば温度制御が容易であり好ましい。
上記のように構成したCOガス検知素子を例え
ば400℃に加熱して被検ガス雰囲気中におくと、
被検ガスは多孔質のセラミツク板よりセラミツク
筒内の二つの部屋に入り、一方の部屋に入つたガ
スは可燃ガスが酸化されて電極面に到着し、他方
の部屋に入つたガスはCOガス以外のガスが酸化
されて対向する電極面に到着して固体電解質体を
挾む両電極間にCOガス濃度に比例した起電力を
発生するから、この起電力（出力）を電極からリ
ード線により接続した外部計器により計測し、
COガスの濃度を測定する。
ば400℃に加熱して被検ガス雰囲気中におくと、
被検ガスは多孔質のセラミツク板よりセラミツク
筒内の二つの部屋に入り、一方の部屋に入つたガ
スは可燃ガスが酸化されて電極面に到着し、他方
の部屋に入つたガスはCOガス以外のガスが酸化
されて対向する電極面に到着して固体電解質体を
挾む両電極間にCOガス濃度に比例した起電力を
発生するから、この起電力（出力）を電極からリ
ード線により接続した外部計器により計測し、
COガスの濃度を測定する。
次に実施例を説明する。
実施例
安定化ジルコニア固体電解質体としてZrO2：
Y2O3のモル比が92：８からなる混合粉を成形及
び焼成して第１図ｂに示す厚さ0.8mm、高さ3.5mm
及び長さ６mmの板１を作成し、両側面をSiC粉で
研磨して表面粗さを2.5μｍとして、電子線蒸着に
より膜厚0.1μｍ、高さ２mm及び長さ３mmのPt電極
一対２，２を形成した。あらかじめ電極リード部
としてAuペースト（デユポン社製4019）６，６
を電極の長手方向の両側に電極に接続して焼付
け、更に金ペーストの上部に0.1mmφのAu線７，
７を熱圧着により接続した。上記安定化ジルコニ
アの板１を第１図ｃに示す外径５mmφ、厚さ１mm
及び長さ７mmのアルミナ円筒に設けた溝１２に嵌
合させてアルミナ円筒内に挿入し、該円筒内周部
との接触面を無機質接着剤（住友化学製スミセラ
ムＳ−208B）で接着し、更に同じ接着剤でアル
ミナ円筒３の端部を示す第１図ａに示す珪石製の
多孔質板５で接着する。このときリード線７の一
端は多孔質板５に設けた空隙から筒外に引出され
る。比表面積30m2／ｇの住友アルミニウム製
KHDアルミナ造粒粉を平均100メツシユに調整し
たのち、Ptとして2.5wt％を含むように塩化白金
酸の水溶液を上記造粒粉中に含浸したのち600℃
で10時間焼成したものをＡ触媒としてアルミナ円
筒３内の一方の部屋に充填し、他方の部屋には塩
化第一錫水溶液を炭酸カリウム水溶液で中和し沈
殿物を500℃で10時間焼成して得られるSnO2粉を
平均100メツシユに造粒してＢ触媒とし充填する。
このあとアルミナ円筒３のもう一方の端部を第１
図ｄに示すアルミナ質の多孔質板５′で上記接着
剤により封着する。尚このアルミナ円筒３の外周
部はあらかじめコイルヒーター４として0.2mmφ
のニクロム線が巻かれており、４の両端を第２図
に示す架台８のコイルヒーターの電源用端子９，
９に接続し、一方リード線７，７を外部計器用端
子１０，１０に接続したのち、アルミナ円筒の周
囲に保温の為ガラスウールを被覆し、第３図に示
すように二重構造の防爆網（ステンレス製100メ
ツシユ）１１で覆つた。
Y2O3のモル比が92：８からなる混合粉を成形及
び焼成して第１図ｂに示す厚さ0.8mm、高さ3.5mm
及び長さ６mmの板１を作成し、両側面をSiC粉で
研磨して表面粗さを2.5μｍとして、電子線蒸着に
より膜厚0.1μｍ、高さ２mm及び長さ３mmのPt電極
一対２，２を形成した。あらかじめ電極リード部
としてAuペースト（デユポン社製4019）６，６
を電極の長手方向の両側に電極に接続して焼付
け、更に金ペーストの上部に0.1mmφのAu線７，
７を熱圧着により接続した。上記安定化ジルコニ
アの板１を第１図ｃに示す外径５mmφ、厚さ１mm
及び長さ７mmのアルミナ円筒に設けた溝１２に嵌
合させてアルミナ円筒内に挿入し、該円筒内周部
との接触面を無機質接着剤（住友化学製スミセラ
ムＳ−208B）で接着し、更に同じ接着剤でアル
ミナ円筒３の端部を示す第１図ａに示す珪石製の
多孔質板５で接着する。このときリード線７の一
端は多孔質板５に設けた空隙から筒外に引出され
る。比表面積30m2／ｇの住友アルミニウム製
KHDアルミナ造粒粉を平均100メツシユに調整し
たのち、Ptとして2.5wt％を含むように塩化白金
酸の水溶液を上記造粒粉中に含浸したのち600℃
で10時間焼成したものをＡ触媒としてアルミナ円
筒３内の一方の部屋に充填し、他方の部屋には塩
化第一錫水溶液を炭酸カリウム水溶液で中和し沈
殿物を500℃で10時間焼成して得られるSnO2粉を
平均100メツシユに造粒してＢ触媒とし充填する。
このあとアルミナ円筒３のもう一方の端部を第１
図ｄに示すアルミナ質の多孔質板５′で上記接着
剤により封着する。尚このアルミナ円筒３の外周
部はあらかじめコイルヒーター４として0.2mmφ
のニクロム線が巻かれており、４の両端を第２図
に示す架台８のコイルヒーターの電源用端子９，
９に接続し、一方リード線７，７を外部計器用端
子１０，１０に接続したのち、アルミナ円筒の周
囲に保温の為ガラスウールを被覆し、第３図に示
すように二重構造の防爆網（ステンレス製100メ
ツシユ）１１で覆つた。
上記COガス検知素子のガス感度特性を求めた
結果を第４図に示す。第４図からH2ガス等は酸
化されて出力が減少し、COガスの出力がとび抜
けて大きくなりCOガスを明瞭に検知出来ること
がわかる。尚、安定化ジルコニアの板の温度は
370℃で消費電力は2.5ワツトですみ、第３図の各
種ガスに対する応答速度は30秒以内という良好な
結果を示した。
結果を第４図に示す。第４図からH2ガス等は酸
化されて出力が減少し、COガスの出力がとび抜
けて大きくなりCOガスを明瞭に検知出来ること
がわかる。尚、安定化ジルコニアの板の温度は
370℃で消費電力は2.5ワツトですみ、第３図の各
種ガスに対する応答速度は30秒以内という良好な
結果を示した。
本発明によれば、COガスの出力がH2ガス等の
COガス以外の可燃ガスの出力より十分に大きく
できるのでCOガスを感度よく検出することが可
能になる。
COガス以外の可燃ガスの出力より十分に大きく
できるのでCOガスを感度よく検出することが可
能になる。
第１図は本発明の一実施例になるCOガス検知
素子の各部材のそれぞれ斜視図を示し、ａは多孔
質板、ｂは安定化ジルコニアの板、ｃはアルミナ
円筒、ｄは多孔質板、第２図は外部計器及び電源
に接続する架台の斜視図、第３図はCOガス検知
素子を架台に取付け防爆用キヤツプをかぶせた一
部切欠斜視図、及び第４図はガスの感度特性を示
すグラフである。 符号の説明、１……安定化ジルコニアの板、２
……Pt電極、３……アルミナ円筒、４……コイ
ルヒーター、５，５′……多孔質板、６……Auペ
ースト、７……Auリード線、８……架台、９…
…電源用端子、１０……外部計器用端子、１１…
…防爆用キヤツプ、１２……溝。
素子の各部材のそれぞれ斜視図を示し、ａは多孔
質板、ｂは安定化ジルコニアの板、ｃはアルミナ
円筒、ｄは多孔質板、第２図は外部計器及び電源
に接続する架台の斜視図、第３図はCOガス検知
素子を架台に取付け防爆用キヤツプをかぶせた一
部切欠斜視図、及び第４図はガスの感度特性を示
すグラフである。 符号の説明、１……安定化ジルコニアの板、２
……Pt電極、３……アルミナ円筒、４……コイ
ルヒーター、５，５′……多孔質板、６……Auペ
ースト、７……Auリード線、８……架台、９…
…電源用端子、１０……外部計器用端子、１１…
…防爆用キヤツプ、１２……溝。
Claims (1)
- １ 両側面に一対の電極を設けた板状の固体電解
質体をセラミツク筒内に挿入固定して、セラミツ
ク筒内にセラミツク筒端面から長手方向に貫通す
る二つの部屋を設け、一方の部屋にはCOガスを
含む可燃ガスを酸化する触媒の粒子を充填し、他
方の部屋にはCOガス以外の可燃ガスを酸化する
触媒の粒子を充填して、セラミツク筒の両端を多
孔質のセラミツク板で封着し、該セラミツク筒を
外部より加熱する構造を有してなるCOガス検知
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57221018A JPS59109856A (ja) | 1982-12-15 | 1982-12-15 | Ｃｏガス検知素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57221018A JPS59109856A (ja) | 1982-12-15 | 1982-12-15 | Ｃｏガス検知素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59109856A JPS59109856A (ja) | 1984-06-25 |
| JPH0248058B2 true JPH0248058B2 (ja) | 1990-10-23 |
Family
ID=16760188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57221018A Granted JPS59109856A (ja) | 1982-12-15 | 1982-12-15 | Ｃｏガス検知素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59109856A (ja) |
-
1982
- 1982-12-15 JP JP57221018A patent/JPS59109856A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59109856A (ja) | 1984-06-25 |
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