JPH06288974A - ガスセンサ - Google Patents
ガスセンサInfo
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- JPH06288974A JPH06288974A JP5075774A JP7577493A JPH06288974A JP H06288974 A JPH06288974 A JP H06288974A JP 5075774 A JP5075774 A JP 5075774A JP 7577493 A JP7577493 A JP 7577493A JP H06288974 A JPH06288974 A JP H06288974A
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- Japan
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- gas
- electrochemical element
- components
- porous electrode
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＨＦガスなどのように酸素化合物以外のガス
についても複数のガス成分を分離定量することができる
ガスセンサを提供する。 【構成】 本ガスセンサは、複数のガス成分からなるガ
ス被検ガスを導入するガス導入空間１と、このガス導入
空間１に配設され且つ被検ガスの複数のガス成分を分離
するガス分離体９と、このガス分離体９で分離されたガ
ス成分を順次イオン化して検出する、第１、第２多孔性
電極２、３及びこれら両者間に介在するイオン導電性の
固体電解質４からなる電気化学的素子と、この電気化学
的素子の両電極２、３間に直流電圧を印加する電圧調整
可能な直流電源５とを備え、上記電気化学的素子により
複数のガス成分を定量するように構成したものである。
についても複数のガス成分を分離定量することができる
ガスセンサを提供する。 【構成】 本ガスセンサは、複数のガス成分からなるガ
ス被検ガスを導入するガス導入空間１と、このガス導入
空間１に配設され且つ被検ガスの複数のガス成分を分離
するガス分離体９と、このガス分離体９で分離されたガ
ス成分を順次イオン化して検出する、第１、第２多孔性
電極２、３及びこれら両者間に介在するイオン導電性の
固体電解質４からなる電気化学的素子と、この電気化学
的素子の両電極２、３間に直流電圧を印加する電圧調整
可能な直流電源５とを備え、上記電気化学的素子により
複数のガス成分を定量するように構成したものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は気体中の複数のガス成
分を検出、定量できるガスセンサに関する。
分を検出、定量できるガスセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のガスセンサとしては例えば臼井ら
が発表した学術論文「クヌーセン拡散領域においてジル
コニア電解質を用いたガスポーラログラフの酸素ガスセ
ンサの出力特性」（ＪＪＡＰ,２６,Ｎo.１２(１９８
７)）に記載された図３に示すものが知られている。そ
こで、従来のガスセンサを図３に基づいて説明する。同
図において、１は被検ガスを制限しながら導入する絞り
孔１Ａが形成さたガス導入空間、２はこのガス導入空間
１内で被検ガスに接触する第１多孔性電極、３は第２多
孔性電極、４はこれら両電極２、３間に介在する、酸素
イオン導電性のジルコニアからなる固体電解質で、これ
らの多孔性電極２、３及び固体電解質４からなる積層体
で被検ガスを検出する電気化学的素子が構成されてい
る。５は上記第１、第２多孔性電極２、３にリード線６
を介して接続された直流電源、７はこの直流電源５から
上記第１、第２多孔性電極２、３への電流をオン、オフ
するスイッチ、８はスイッチ７を介して上記電気化学的
素子に印加した電流を測定する電流計である。
が発表した学術論文「クヌーセン拡散領域においてジル
コニア電解質を用いたガスポーラログラフの酸素ガスセ
ンサの出力特性」（ＪＪＡＰ,２６,Ｎo.１２(１９８
７)）に記載された図３に示すものが知られている。そ
こで、従来のガスセンサを図３に基づいて説明する。同
図において、１は被検ガスを制限しながら導入する絞り
孔１Ａが形成さたガス導入空間、２はこのガス導入空間
１内で被検ガスに接触する第１多孔性電極、３は第２多
孔性電極、４はこれら両電極２、３間に介在する、酸素
イオン導電性のジルコニアからなる固体電解質で、これ
らの多孔性電極２、３及び固体電解質４からなる積層体
で被検ガスを検出する電気化学的素子が構成されてい
る。５は上記第１、第２多孔性電極２、３にリード線６
を介して接続された直流電源、７はこの直流電源５から
上記第１、第２多孔性電極２、３への電流をオン、オフ
するスイッチ、８はスイッチ７を介して上記電気化学的
素子に印加した電流を測定する電流計である。
【０００３】次に、酸素ガスを定量する場合の動作につ
いて説明する。まず酸素ガスを含有する被検ガスが絞り
孔１Ａからガス導入空間１に導入されると、被検ガスは
ガス導入空間１内で電気化学的素子の第１多孔性電極２
へ拡散していく。ここでスイッチ７をオンすると、第１
多孔性電極２において次の反応が起こる。 Ｏ2＋４ｅ~→２Ｏ~2 （１） 上記反応で生成した酸素イオンは固体電解質４中を移動
して第２多孔性電極３に達し、この第２多孔性電極３で
上記反応式の場合とは逆の反応が起こる。 ２Ｏ2~→Ｏ2＋４ｅ~ （２） そして、上記絞り孔１Ａの大きさは、被検ガスが絞り孔
１Ａから導入されて第１多孔性電極２へ拡散移動する速
度より第１多孔性電極２で式（１）の反応で酸素ガスが
消費される速度の方が大きくなるように設定されてい
る。このような条件下で、酸素ガス濃度をパラメータと
して電気化学的素子に対する印加電圧と印加電流との関
係を示したものが図４である。そして、印加電圧を適当
な値に設定すると、酸素ガス濃度と電流値との間には図
５に示す直線関係が成立し、電気化学的素子が酸素ガス
センサとしての機能を発揮する。
いて説明する。まず酸素ガスを含有する被検ガスが絞り
孔１Ａからガス導入空間１に導入されると、被検ガスは
ガス導入空間１内で電気化学的素子の第１多孔性電極２
へ拡散していく。ここでスイッチ７をオンすると、第１
多孔性電極２において次の反応が起こる。 Ｏ2＋４ｅ~→２Ｏ~2 （１） 上記反応で生成した酸素イオンは固体電解質４中を移動
して第２多孔性電極３に達し、この第２多孔性電極３で
上記反応式の場合とは逆の反応が起こる。 ２Ｏ2~→Ｏ2＋４ｅ~ （２） そして、上記絞り孔１Ａの大きさは、被検ガスが絞り孔
１Ａから導入されて第１多孔性電極２へ拡散移動する速
度より第１多孔性電極２で式（１）の反応で酸素ガスが
消費される速度の方が大きくなるように設定されてい
る。このような条件下で、酸素ガス濃度をパラメータと
して電気化学的素子に対する印加電圧と印加電流との関
係を示したものが図４である。そして、印加電圧を適当
な値に設定すると、酸素ガス濃度と電流値との間には図
５に示す直線関係が成立し、電気化学的素子が酸素ガス
センサとしての機能を発揮する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ガスセンサは、上述のように構成されているため、単一
の被検ガス成分を検出して定量できるに過ぎず、複数の
ガス成分をそれぞれ定量することができないなどという
課題があった。また、従来のガスセンサの場合には第１
多孔性電極２で生成した酸素イオンが固体電解質４内を
移動して第２多孔性電極３で元のガスに戻って系外へ出
る際に副反応生成物を生成し、この副反応生成物が電気
化学的素子等の雰囲気を汚染する虞があった。また、従
来のガスセンサは酸素または酸素化合物しか検出定量す
ることができず、例えば、ＳＦ6などの絶縁性ガスの放
電分解によって生成するＨＦガスなどについて検出定量
することができないという課題があった。
ガスセンサは、上述のように構成されているため、単一
の被検ガス成分を検出して定量できるに過ぎず、複数の
ガス成分をそれぞれ定量することができないなどという
課題があった。また、従来のガスセンサの場合には第１
多孔性電極２で生成した酸素イオンが固体電解質４内を
移動して第２多孔性電極３で元のガスに戻って系外へ出
る際に副反応生成物を生成し、この副反応生成物が電気
化学的素子等の雰囲気を汚染する虞があった。また、従
来のガスセンサは酸素または酸素化合物しか検出定量す
ることができず、例えば、ＳＦ6などの絶縁性ガスの放
電分解によって生成するＨＦガスなどについて検出定量
することができないという課題があった。
【０００５】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、複数のガス成分を分離定量することがで
き、しかも雰囲気を汚染する虞がなく、ＨＦガスなどの
ように酸素化合物以外のガスについても検出定量するこ
とができるガスセンサを提供することを目的としてい
る。
れたもので、複数のガス成分を分離定量することがで
き、しかも雰囲気を汚染する虞がなく、ＨＦガスなどの
ように酸素化合物以外のガスについても検出定量するこ
とができるガスセンサを提供することを目的としてい
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のガスセンサは、被検ガスを導入するガス導入空間と、
このガス導入空間に配設され且つ被検ガスの複数のガス
成分を分離するガス分離体と、このガス分離体で分離さ
れたガス成分を順次イオン化して検出する、第１、第２
多孔性電極及びこれら両者間に介在するイオン導電性の
固体電解質からなる電気化学的素子と、この電気化学的
素子の両電極間に直流電圧を印加する電圧調整可能な電
源とを備え、上記電気化学的素子により複数のガス成分
をそれぞれ定量するように構成したものである。
のガスセンサは、被検ガスを導入するガス導入空間と、
このガス導入空間に配設され且つ被検ガスの複数のガス
成分を分離するガス分離体と、このガス分離体で分離さ
れたガス成分を順次イオン化して検出する、第１、第２
多孔性電極及びこれら両者間に介在するイオン導電性の
固体電解質からなる電気化学的素子と、この電気化学的
素子の両電極間に直流電圧を印加する電圧調整可能な電
源とを備え、上記電気化学的素子により複数のガス成分
をそれぞれ定量するように構成したものである。
【０００７】また、本発明の請求項２に記載のガスセン
サは、請求項１に記載の発明において、上記電気化学的
素子を介して上記ガス導入空間の反対側に定量後のガス
成分を排出する排出空間を設けると共に、この排出空間
内に定量後のガス成分を吸着する吸着剤を収納したもの
である。
サは、請求項１に記載の発明において、上記電気化学的
素子を介して上記ガス導入空間の反対側に定量後のガス
成分を排出する排出空間を設けると共に、この排出空間
内に定量後のガス成分を吸着する吸着剤を収納したもの
である。
【０００８】
【作用】本発明の請求項１に記載の発明によれば、電気
化学的素子の両電極間に直流電圧を印加した状態で被検
ガスがガス導入空間に導入されると、被検ガスはガス導
入空間内を拡散し、まずガス分離体で複数のガス成分を
分離すると、分離されたガス成分が時間差をもって順次
電気化学的素子の第１多孔性電極に達して分離されたガ
ス成分を順次イオン化し、イオン化物質が固体電解質を
移動して第２多孔性電極に達してここで元のガス成分に
戻り、この時の固体電解質でのイオン電流により複数の
ガス成分をそれぞれ定量することができる。
化学的素子の両電極間に直流電圧を印加した状態で被検
ガスがガス導入空間に導入されると、被検ガスはガス導
入空間内を拡散し、まずガス分離体で複数のガス成分を
分離すると、分離されたガス成分が時間差をもって順次
電気化学的素子の第１多孔性電極に達して分離されたガ
ス成分を順次イオン化し、イオン化物質が固体電解質を
移動して第２多孔性電極に達してここで元のガス成分に
戻り、この時の固体電解質でのイオン電流により複数の
ガス成分をそれぞれ定量することができる。
【０００９】また、本発明の請求項２に記載の発明によ
れば、請求項１に記載の発明において、上記電気化学的
素子で定量されたガス成分が上記ガス導入空間の反対側
のガス排出空間に入ると、吸着剤により定量後のガス成
分を吸着することができる。
れば、請求項１に記載の発明において、上記電気化学的
素子で定量されたガス成分が上記ガス導入空間の反対側
のガス排出空間に入ると、吸着剤により定量後のガス成
分を吸着することができる。
【００１０】
【実施例】以下、図１及び図２に示す実施例に基づいて
従来と同一または相当部分には同一符号を付して本発明
を説明する。尚、各図中、図１は本発明のガスセンサの
構成を示す断面図、図２は図１に示したガスセンサによ
る出力電流の一例を示すグラフである。
従来と同一または相当部分には同一符号を付して本発明
を説明する。尚、各図中、図１は本発明のガスセンサの
構成を示す断面図、図２は図１に示したガスセンサによ
る出力電流の一例を示すグラフである。
【００１１】実施例１．本実施例のガスセンサは、図１
に示すように、被検ガスを絞り孔１Ａを介して導入する
ガス導入空間１と、このガス導入空間１の一側に配設さ
れ且つ被検ガスの複数のガス成分を分離する、多孔性の
ガス分離剤、例えばポラパックＱ（商品名）からなるガ
ス分離体９と、このガス分離体９で分離されたガス成分
を順次イオン化して検出する、金の蒸着膜からなる第
１、第２多孔性電極２、３及びこれら両者間に介在する
フッ素イオン導電性のＰｂＦ2~２％ＫＩ化合物で形成さ
れた固体電解質４からなる電気化学的素子と、この電気
化学的素子の両電極２、３間に直流電圧を印加する、電
圧調整可能で積分機能を有する直流電源５とを備え、上
記電気化学的素子により複数のガス成分を定量するよう
に構成されている。
に示すように、被検ガスを絞り孔１Ａを介して導入する
ガス導入空間１と、このガス導入空間１の一側に配設さ
れ且つ被検ガスの複数のガス成分を分離する、多孔性の
ガス分離剤、例えばポラパックＱ（商品名）からなるガ
ス分離体９と、このガス分離体９で分離されたガス成分
を順次イオン化して検出する、金の蒸着膜からなる第
１、第２多孔性電極２、３及びこれら両者間に介在する
フッ素イオン導電性のＰｂＦ2~２％ＫＩ化合物で形成さ
れた固体電解質４からなる電気化学的素子と、この電気
化学的素子の両電極２、３間に直流電圧を印加する、電
圧調整可能で積分機能を有する直流電源５とを備え、上
記電気化学的素子により複数のガス成分を定量するよう
に構成されている。
【００１２】また、上記第１、第２多孔性電極２、３に
は直流電源５がリード線６を介して接続され、このリー
ド線６に取り付けられたスイッチ７を介して上記第１、
第２多孔性電極２、３に対する印加電流をオン、オフで
きるように構成されている。更に、上記リード線６には
電流計８及び温度補正回路１０が接続されている。ま
た、上記ガス導入空間１の絞り孔１Ａにはガス導入管１
１を介して被検ガスとして例えばＳＦ6ガスが封入され
たガスタンク１２がそのサンプリング孔１２Ａで連結さ
れ、上記ガス導入管１１に取り付けられたバルブ１３に
よって上記ガス導入空間１内の上記ガス分離体９の上方
空間に被検ガスを導入するようにするように構成され、
また、上記ガス導入空間１内の上記ガス分離体９の下方
空間にはガス排出管１４が取り付けられ、このガス排出
管１４に取り付けられたバルブ１５によってガスを排出
できるように構成されている。
は直流電源５がリード線６を介して接続され、このリー
ド線６に取り付けられたスイッチ７を介して上記第１、
第２多孔性電極２、３に対する印加電流をオン、オフで
きるように構成されている。更に、上記リード線６には
電流計８及び温度補正回路１０が接続されている。ま
た、上記ガス導入空間１の絞り孔１Ａにはガス導入管１
１を介して被検ガスとして例えばＳＦ6ガスが封入され
たガスタンク１２がそのサンプリング孔１２Ａで連結さ
れ、上記ガス導入管１１に取り付けられたバルブ１３に
よって上記ガス導入空間１内の上記ガス分離体９の上方
空間に被検ガスを導入するようにするように構成され、
また、上記ガス導入空間１内の上記ガス分離体９の下方
空間にはガス排出管１４が取り付けられ、このガス排出
管１４に取り付けられたバルブ１５によってガスを排出
できるように構成されている。
【００１３】また、上記ガスセンサには、同図に示すよ
うに、上記ガス導入空間１の電気化学的素子を境にした
反対側に定量後のガス成分を排出するガス排出空間１６
が形成され、更にこのガス排出空間１６内に定量後のガ
ス成分を吸着する吸着剤１７が収納され、ガスが吸着さ
れた後のガスは上記ガス排出空間１６のガス排出管１８
のバルブ１９を開放することによって排出できるように
構成されている。尚、２０はセンサ容器である。そし
て、上記電気化学的素子は上記センサ容器２０に対して
着脱可能にすることによって他の電気化学的素子に取り
替え、上記直流電源５の印加電圧を適宜調整することに
よって種々のガス成分を検出定量できるように構成する
ことができる。
うに、上記ガス導入空間１の電気化学的素子を境にした
反対側に定量後のガス成分を排出するガス排出空間１６
が形成され、更にこのガス排出空間１６内に定量後のガ
ス成分を吸着する吸着剤１７が収納され、ガスが吸着さ
れた後のガスは上記ガス排出空間１６のガス排出管１８
のバルブ１９を開放することによって排出できるように
構成されている。尚、２０はセンサ容器である。そし
て、上記電気化学的素子は上記センサ容器２０に対して
着脱可能にすることによって他の電気化学的素子に取り
替え、上記直流電源５の印加電圧を適宜調整することに
よって種々のガス成分を検出定量できるように構成する
ことができる。
【００１４】次に、ＳＦ6ガスの放電分解生成物である
ＨＦ及びＳＯＦ2を定量する場合の動作について説明す
る。予め十分に減圧されたガス導入空間１内に被検ガス
を導入するために、ガス導入管１１のバルブ１３を開放
すると共にガス排出管１４のバルブ１５を閉止する。所
定時間経過後、バルブ１５を開放してスイッチ７をオン
にすると、ガスタンク１２のＨＦガス及びＳＯ2Ｆ2ガス
が被検ガスとしてガス導入空間１内に導入され、この被
検ガスがガス分離体９内で分離されるが、ＨＦガスとＳ
Ｏ2Ｆ2ガスとではＨＦガスの方が先に電気化学的素子の
第１多孔性電極２へ移動して到達し、次いでＳＯ2Ｆ2ガ
スが第１多孔性電極２へ到達する。そして、第１多孔性
電極１では、以下の（３）、（４）で示す反応が順次起
こる。つまり、まず（３）の反応が起こり、次いで
（４）の反応が加わって（３）、（４）の反応が同時に
起こり、その結果生成しフッ素イオンは固体電解質４中
を移動して第２多孔性電極３に到達し、この第２多孔性
電極３で式（５）の反応が起こってＦ2ガスを生成す
る。 ２ＨＦ＋２ｅ~→Ｈ2＋２Ｆ~ （３） ＳＯ2Ｆ2＋２ｅ~→ＳＯ2＋２Ｆ~ （４） ２Ｆ~→Ｆ2＋２ｅ~ （５）
ＨＦ及びＳＯＦ2を定量する場合の動作について説明す
る。予め十分に減圧されたガス導入空間１内に被検ガス
を導入するために、ガス導入管１１のバルブ１３を開放
すると共にガス排出管１４のバルブ１５を閉止する。所
定時間経過後、バルブ１５を開放してスイッチ７をオン
にすると、ガスタンク１２のＨＦガス及びＳＯ2Ｆ2ガス
が被検ガスとしてガス導入空間１内に導入され、この被
検ガスがガス分離体９内で分離されるが、ＨＦガスとＳ
Ｏ2Ｆ2ガスとではＨＦガスの方が先に電気化学的素子の
第１多孔性電極２へ移動して到達し、次いでＳＯ2Ｆ2ガ
スが第１多孔性電極２へ到達する。そして、第１多孔性
電極１では、以下の（３）、（４）で示す反応が順次起
こる。つまり、まず（３）の反応が起こり、次いで
（４）の反応が加わって（３）、（４）の反応が同時に
起こり、その結果生成しフッ素イオンは固体電解質４中
を移動して第２多孔性電極３に到達し、この第２多孔性
電極３で式（５）の反応が起こってＦ2ガスを生成す
る。 ２ＨＦ＋２ｅ~→Ｈ2＋２Ｆ~ （３） ＳＯ2Ｆ2＋２ｅ~→ＳＯ2＋２Ｆ~ （４） ２Ｆ~→Ｆ2＋２ｅ~ （５）
【００１５】そして、この反応の時間と電流との関係を
示したものが図２である。図２において、ｉ1はＨＦガ
スの濃度に対応する電流、ｉ2はＨＦガスとＳＯ2Ｆ2ガ
スの濃度の和に対応する電流である。従って、ＨＦガス
の濃度は電流ｉ1に比例し、ＳＯ2Ｆ2ガスの濃度は電流
（ｉ2−ｉ1）に比例する。この関係を利用してＨＦガス
とＳＯ2Ｆ2ガスの濃度を分離して定量することができ
る。
示したものが図２である。図２において、ｉ1はＨＦガ
スの濃度に対応する電流、ｉ2はＨＦガスとＳＯ2Ｆ2ガ
スの濃度の和に対応する電流である。従って、ＨＦガス
の濃度は電流ｉ1に比例し、ＳＯ2Ｆ2ガスの濃度は電流
（ｉ2−ｉ1）に比例する。この関係を利用してＨＦガス
とＳＯ2Ｆ2ガスの濃度を分離して定量することができ
る。
【００１６】上述の反応において第２多孔性電極３で生
成したＦ2ガスはガス排出空間１６に収納された吸着剤
１７に吸着されて除去され、また、第１多孔性電極２で
生成したＳＯ2ガスは必要に応じて吸着剤１７に吸着さ
れるようにバルブ１５、１８を操作する。
成したＦ2ガスはガス排出空間１６に収納された吸着剤
１７に吸着されて除去され、また、第１多孔性電極２で
生成したＳＯ2ガスは必要に応じて吸着剤１７に吸着さ
れるようにバルブ１５、１８を操作する。
【００１７】以上説明したように本実施例によれば、電
気化学的素子の直前にガス分離体９を設けたため、ＨＦ
ガスなどのように酸素化合物以外のガスについても複数
のガス成分を分離定量することができる。
気化学的素子の直前にガス分離体９を設けたため、ＨＦ
ガスなどのように酸素化合物以外のガスについても複数
のガス成分を分離定量することができる。
【００１８】実施例２．本実施例では、固体電解質４と
して水素イオン導電性ものを用い、被検ガスとしてＨ2
ガスとＨ2Ｏガスとを定量する場合について説明する。
この場合には、固体電解質４としてβアルミナ置換体
（ＮＨ4）・（Ｈ2Ｏ）2/3Ｍｇ2/3Ａｌ10・１／３Ｏ17を
用い、その他の条件は実施例１と同様である。
して水素イオン導電性ものを用い、被検ガスとしてＨ2
ガスとＨ2Ｏガスとを定量する場合について説明する。
この場合には、固体電解質４としてβアルミナ置換体
（ＮＨ4）・（Ｈ2Ｏ）2/3Ｍｇ2/3Ａｌ10・１／３Ｏ17を
用い、その他の条件は実施例１と同様である。
【００１９】本実施例の場合には、Ｈ2ガスはＨ2Ｏガス
と比較して速い速度でガス分離体９を透過するため、ま
ずＨ2ガスが第１多孔性電極２に到達し、次いでＨ2Ｏガ
スが到達する。そして、直流電源５は第１多孔性電極２
がアノード、第２多孔性電極３がカソードになるように
設定されている。従って、第１多孔性電極１では、以下
の（６）、（７）で示す反応が順次起こる。つまり、ま
ず（６）の反応が起こり、次いで（７）の反応が加わっ
て（６）、（７）の反応が同時に起こり、その結果生成
した水素イオンは固体電解質４中を移動して第２多孔性
電極３に到達し、この第２多孔性電極３で式（８）の反
応が起こってＨ2ガスを生成する。 Ｈ2→２Ｈ~＋２ｅ~ （６） ２Ｈ2Ｏ→４Ｈ+＋Ｏ2＋４ｅ~ （７） ２Ｈ+＋２ｅ~→Ｈ2 （８）
と比較して速い速度でガス分離体９を透過するため、ま
ずＨ2ガスが第１多孔性電極２に到達し、次いでＨ2Ｏガ
スが到達する。そして、直流電源５は第１多孔性電極２
がアノード、第２多孔性電極３がカソードになるように
設定されている。従って、第１多孔性電極１では、以下
の（６）、（７）で示す反応が順次起こる。つまり、ま
ず（６）の反応が起こり、次いで（７）の反応が加わっ
て（６）、（７）の反応が同時に起こり、その結果生成
した水素イオンは固体電解質４中を移動して第２多孔性
電極３に到達し、この第２多孔性電極３で式（８）の反
応が起こってＨ2ガスを生成する。 Ｈ2→２Ｈ~＋２ｅ~ （６） ２Ｈ2Ｏ→４Ｈ+＋Ｏ2＋４ｅ~ （７） ２Ｈ+＋２ｅ~→Ｈ2 （８）
【００２０】そして、この反応の時間と電流との関係を
示したものが図２である。図２において、ｉ1はＨ2ガス
の濃度に対応する電流、（ｉ2−ｉ1）はＨ2Ｏに対応す
る電流である。この関係を利用してＨ2ガスとＨ2Ｏガス
の濃度を分離して定量することができる。
示したものが図２である。図２において、ｉ1はＨ2ガス
の濃度に対応する電流、（ｉ2−ｉ1）はＨ2Ｏに対応す
る電流である。この関係を利用してＨ2ガスとＨ2Ｏガス
の濃度を分離して定量することができる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
記載の発明によれば、電気化学的素子の直前にガス分離
体を設けたため、ＨＦガスなどのように酸素化合物以外
のガスについても複数のガス成分を分離定量することが
できるガスセンサを提供することができる。
記載の発明によれば、電気化学的素子の直前にガス分離
体を設けたため、ＨＦガスなどのように酸素化合物以外
のガスについても複数のガス成分を分離定量することが
できるガスセンサを提供することができる。
【００２２】また、本発明の請求項２に記載の発明によ
れば、請求項１に記載の発明において、電気化学的素子
による定量直後のガスを吸着する吸着剤を設けたため、
電気化学的素子等の雰囲気を汚染する虞がないガスセン
サを提供することができる。
れば、請求項１に記載の発明において、電気化学的素子
による定量直後のガスを吸着する吸着剤を設けたため、
電気化学的素子等の雰囲気を汚染する虞がないガスセン
サを提供することができる。
【図１】本発明のガスセンサの構成を示す断面図であ
る。
る。
【図２】図１に示したガスセンサによる出力電流の一例
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図３】従来のガスセンサの構成を示す断面図である。
【図４】図３に示すガスセンサによる出力電流の一例を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図５】図３に示すガスセンサによる出力電流を解析し
た結果を示すグラフである。
た結果を示すグラフである。
１ ガス導入空間 ２ 第１多孔性電極 ３ 第２多孔性電極 ４ 固体電解質 ５ 直流電源 ９ ガス分離体 １６ ガス排出空間 １７ 吸着剤
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年９月１６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】次に、酸素ガスを定量する場合の動作につ
いて説明する。まず酸素ガスを含有する被検ガスが絞り
孔１Ａからガス導入空間１に導入されると、被検ガスは
ガス導入空間１内で電気化学的素子の第１多孔性電極２
へ拡散していく。ここでスイッチ７をオンすると、第１
多孔性電極２において次の反応が起こる。 Ｏ2＋４ｅ~→２Ｏ2~ （１） 上記反応で生成した酸素イオンは固体電解質４中を移動
して第２多孔性電極３に達し、この第２多孔性電極３で
上記反応式の場合とは逆の反応が起こる。 ２Ｏ2~→Ｏ2＋４ｅ~ （２） そして、上記絞り孔１Ａの大きさは、被検ガスが絞り孔
１Ａから導入されて第１多孔性電極２へ拡散移動する速
度より第１多孔性電極２で式（１）の反応で酸素ガスが
消費される速度の方が大きくなるように設定されてい
る。このような条件下で、酸素ガス濃度をパラメータと
して電気化学的素子に対する印加電圧と印加電流との関
係を示したものが図４である。そして、印加電圧を適当
な値に設定すると、酸素ガス濃度と電流値との間には図
５に示す直線関係が成立し、電気化学的素子が酸素ガス
センサとしての機能を発揮する。
いて説明する。まず酸素ガスを含有する被検ガスが絞り
孔１Ａからガス導入空間１に導入されると、被検ガスは
ガス導入空間１内で電気化学的素子の第１多孔性電極２
へ拡散していく。ここでスイッチ７をオンすると、第１
多孔性電極２において次の反応が起こる。 Ｏ2＋４ｅ~→２Ｏ2~ （１） 上記反応で生成した酸素イオンは固体電解質４中を移動
して第２多孔性電極３に達し、この第２多孔性電極３で
上記反応式の場合とは逆の反応が起こる。 ２Ｏ2~→Ｏ2＋４ｅ~ （２） そして、上記絞り孔１Ａの大きさは、被検ガスが絞り孔
１Ａから導入されて第１多孔性電極２へ拡散移動する速
度より第１多孔性電極２で式（１）の反応で酸素ガスが
消費される速度の方が大きくなるように設定されてい
る。このような条件下で、酸素ガス濃度をパラメータと
して電気化学的素子に対する印加電圧と印加電流との関
係を示したものが図４である。そして、印加電圧を適当
な値に設定すると、酸素ガス濃度と電流値との間には図
５に示す直線関係が成立し、電気化学的素子が酸素ガス
センサとしての機能を発揮する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】実施例１．本実施例のガスセンサは、図１
に示すように、被検ガスを絞り孔１Ａを介して導入する
ガス導入空間１と、このガス導入空間１の一側に配設さ
れ且つ被検ガスの複数のガス成分を分離する、多孔性の
ガス分離剤、例えばポラパックＱ（商品名）からなるガ
ス分離体９と、このガス分離体９で分離されたガス成分
を順次イオン化して検出する、金の蒸着膜からなる第
１、第２多孔性電極２、３及びこれら両者間に介在する
フッ素イオン導電性のＰｂＦ2−２％ＫＩ化合物で形成
された固体電解質４からなる電気化学的素子と、この電
気化学的素子の両電極２、３間に直流電圧を印加する、
電圧調整可能で積分機能を有する直流電源５とを備え、
上記電気化学的素子により複数のガス成分を定量するよ
うに構成されている。
に示すように、被検ガスを絞り孔１Ａを介して導入する
ガス導入空間１と、このガス導入空間１の一側に配設さ
れ且つ被検ガスの複数のガス成分を分離する、多孔性の
ガス分離剤、例えばポラパックＱ（商品名）からなるガ
ス分離体９と、このガス分離体９で分離されたガス成分
を順次イオン化して検出する、金の蒸着膜からなる第
１、第２多孔性電極２、３及びこれら両者間に介在する
フッ素イオン導電性のＰｂＦ2−２％ＫＩ化合物で形成
された固体電解質４からなる電気化学的素子と、この電
気化学的素子の両電極２、３間に直流電圧を印加する、
電圧調整可能で積分機能を有する直流電源５とを備え、
上記電気化学的素子により複数のガス成分を定量するよ
うに構成されている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松岡 勝己 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社伊丹製作所内
Claims (2)
- 【請求項１】 被検ガスを導入するガス導入空間と、こ
のガス導入空間に配設され且つ被検ガスの複数のガス成
分を分離するガス分離体と、このガス分離体で分離され
たガス成分を順次イオン化して検出する、第１、第２多
孔性電極及びこれら両者間に介在するイオン導電性の固
体電解質からなる電気化学的素子と、この電気化学的素
子の両電極間に直流電圧を印加する電圧調整可能な電源
とを備え、上記電気化学的素子により複数のガス成分を
それぞれ定量するように構成したことを特徴とするガス
センサ。 - 【請求項２】 上記電気化学的素子を介して上記ガス導
入空間の反対側に定量後のガス成分を排出する排出空間
を設けると共に、この排出空間内に定量後のガス成分を
吸着する吸着剤を収納したことを特徴とする請求項１に
記載のガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5075774A JP2834962B2 (ja) | 1993-04-01 | 1993-04-01 | ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5075774A JP2834962B2 (ja) | 1993-04-01 | 1993-04-01 | ガスセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06288974A true JPH06288974A (ja) | 1994-10-18 |
| JP2834962B2 JP2834962B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=13585897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5075774A Expired - Fee Related JP2834962B2 (ja) | 1993-04-01 | 1993-04-01 | ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2834962B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006308502A (ja) * | 2005-05-02 | 2006-11-09 | Mitsubishi Electric Corp | Ｓｆ６ガス中の水分濃度検出装置 |
| JP2008232822A (ja) * | 2007-03-20 | 2008-10-02 | Niigata Univ | 水素センサ |
| JP2017509874A (ja) * | 2014-02-21 | 2017-04-06 | ドレーガー セイフティー アクチエンゲゼルシャフト ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト アウフ アクチエン | 電気化学ガスセンサ |
| JP2018500569A (ja) * | 2014-12-24 | 2018-01-11 | バイオメトリー・インコーポレイテッドＢｉｏｍｅｔｒｙ Ｉｎｃ． | 検体を測定するための、ミニポイントオブケアのガスクロマトグラフィ検査ストリップ及び方法 |
| US20190056362A1 (en) * | 2014-06-09 | 2019-02-21 | Biometry Inc. | Mini point of care gas chromatographic test strip and method to measure analytes |
| CN113406152A (zh) * | 2014-06-09 | 2021-09-17 | 生物统计股份有限公司 | 用于测量分析物的低成本测试条和方法 |
| US11255840B2 (en) | 2016-07-19 | 2022-02-22 | Biometry Inc. | Methods of and systems for measuring analytes using batch calibratable test strips |
-
1993
- 1993-04-01 JP JP5075774A patent/JP2834962B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006308502A (ja) * | 2005-05-02 | 2006-11-09 | Mitsubishi Electric Corp | Ｓｆ６ガス中の水分濃度検出装置 |
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| US9964511B2 (en) | 2014-02-21 | 2018-05-08 | Dräger Safety AG & Co. KGaA | Electrochemical gas sensor |
| JP2017509874A (ja) * | 2014-02-21 | 2017-04-06 | ドレーガー セイフティー アクチエンゲゼルシャフト ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト アウフ アクチエン | 電気化学ガスセンサ |
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| US20190056362A1 (en) * | 2014-06-09 | 2019-02-21 | Biometry Inc. | Mini point of care gas chromatographic test strip and method to measure analytes |
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| US11175268B2 (en) | 2014-06-09 | 2021-11-16 | Biometry Inc. | Mini point of care gas chromatographic test strip and method to measure analytes |
| US11747324B2 (en) | 2014-06-09 | 2023-09-05 | Biometry Inc. | Low cost test strip and method to measure analyte |
| US12117429B2 (en) | 2014-06-09 | 2024-10-15 | Biometry Inc. | Mini point of care gas chromatographic test strip and method to measure analytes |
| JP2018500569A (ja) * | 2014-12-24 | 2018-01-11 | バイオメトリー・インコーポレイテッドＢｉｏｍｅｔｒｙ Ｉｎｃ． | 検体を測定するための、ミニポイントオブケアのガスクロマトグラフィ検査ストリップ及び方法 |
| US11255840B2 (en) | 2016-07-19 | 2022-02-22 | Biometry Inc. | Methods of and systems for measuring analytes using batch calibratable test strips |
| US12038428B2 (en) | 2016-07-19 | 2024-07-16 | Biometry Inc. | Methods of and systems for measuring analytes using batch calibratable test strips |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2834962B2 (ja) | 1998-12-14 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |