JPH06308075A - 電気化学式ガスセンサ - Google Patents
電気化学式ガスセンサInfo
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- JPH06308075A JPH06308075A JP5120648A JP12064893A JPH06308075A JP H06308075 A JPH06308075 A JP H06308075A JP 5120648 A JP5120648 A JP 5120648A JP 12064893 A JP12064893 A JP 12064893A JP H06308075 A JPH06308075 A JP H06308075A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】誤差要因が無く検出限界の高い電気化学式ガス
センサを提供する。 【構成】検出すべきガス成分の電気化学的な還元あるい
は酸化を行う検出電極２ａとしての材料に、触媒として
活性な金属微粒子をカーボン粒子に担持せしめガス成分
の電気化学的な酸化あるいは還元の能力を高めた触媒電
極材料を、結着剤を用いて多孔質導電材料２ｂに固着さ
せたものを用い、対極としての電極４と、所定量のガス
透過性を有する隔膜１と、電解液３と、それらを収納す
る容器７ａとを備える。誤差要因が無く検出限界の高い
センサを得ることができるので、それを用いることによ
り極めて微量のガス成分についても正確に計測できるガ
ス濃度計を設計できる。さらに、センサの隔膜のガス透
過量が大きくすることができるため、低いガス濃度でも
十分大きななセンサ出力が得られ、信頼性の高い計測機
を容易に得ることができる。また、センサは簡単な製法
で得ることが出来る部材を用いて構成され、量産性に富
むと同時に品質的にも安定している。
センサを提供する。 【構成】検出すべきガス成分の電気化学的な還元あるい
は酸化を行う検出電極２ａとしての材料に、触媒として
活性な金属微粒子をカーボン粒子に担持せしめガス成分
の電気化学的な酸化あるいは還元の能力を高めた触媒電
極材料を、結着剤を用いて多孔質導電材料２ｂに固着さ
せたものを用い、対極としての電極４と、所定量のガス
透過性を有する隔膜１と、電解液３と、それらを収納す
る容器７ａとを備える。誤差要因が無く検出限界の高い
センサを得ることができるので、それを用いることによ
り極めて微量のガス成分についても正確に計測できるガ
ス濃度計を設計できる。さらに、センサの隔膜のガス透
過量が大きくすることができるため、低いガス濃度でも
十分大きななセンサ出力が得られ、信頼性の高い計測機
を容易に得ることができる。また、センサは簡単な製法
で得ることが出来る部材を用いて構成され、量産性に富
むと同時に品質的にも安定している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスの成分濃度を計測
するために用いられる電気化学式ガスセンサの構成に関
するものである。更に詳しくは、極めて微量のガス濃度
を精度よく計測すると同時に量産性にも富む構造を持
ち、産業用各種ガスの純度測定や爆発火災防止、船舶や
マンホール、トンネル内の有毒ガス中毒防止等に広く用
いられる電気化学式ガスセンサに関するものである。
するために用いられる電気化学式ガスセンサの構成に関
するものである。更に詳しくは、極めて微量のガス濃度
を精度よく計測すると同時に量産性にも富む構造を持
ち、産業用各種ガスの純度測定や爆発火災防止、船舶や
マンホール、トンネル内の有毒ガス中毒防止等に広く用
いられる電気化学式ガスセンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電気化学式ガスセンサは、ガス濃度に応
じた電圧または電流を出力するセンサであって、小型・
軽量で常温常圧で作動し信頼性も高くしかも比較的安価
であることから、広く産業用に用いられている。
じた電圧または電流を出力するセンサであって、小型・
軽量で常温常圧で作動し信頼性も高くしかも比較的安価
であることから、広く産業用に用いられている。
【０００３】従来より実用に供されている電気化学式セ
ンサの一般的な構成は、図１に示すようなものである。
同図に基づいて、電気化学式ガスセンサの動作原理につ
いて述べる。検出すべきガスを選択的に透過させかつ透
過量を適当な値に制限する隔膜１を通ってきたガスは、
電解液３を介して、ガスの電気化学的な還元または酸化
反応に有効な触媒電極２と対極４との間で、そのガスに
固有の電気化学反応を起こす。この際に反応量に対応し
た電流が触媒電極２と対極４との間に流れるが、これを
各電極に接続したリード線５、６を通じて外部に導き出
すことにより、ガスの濃度を検出することができる。
ンサの一般的な構成は、図１に示すようなものである。
同図に基づいて、電気化学式ガスセンサの動作原理につ
いて述べる。検出すべきガスを選択的に透過させかつ透
過量を適当な値に制限する隔膜１を通ってきたガスは、
電解液３を介して、ガスの電気化学的な還元または酸化
反応に有効な触媒電極２と対極４との間で、そのガスに
固有の電気化学反応を起こす。この際に反応量に対応し
た電流が触媒電極２と対極４との間に流れるが、これを
各電極に接続したリード線５、６を通じて外部に導き出
すことにより、ガスの濃度を検出することができる。
【０００４】より実際的に動作を説明するために、この
種のセンサの代表的なものである酸素センサについて述
べる。酸素センサの動作原理を述べると、酸素を選択的
に透過させかつ透過量を電極反応に見合うように制限す
る隔膜を通ってきた酸素は、触媒電極において電気化学
的に還元され、電解液を介して鉛からなる対極との間で
次のような電気化学反応を起こす。 ［電解液が酸性の場合］ カソード反応：Ｏ2 ＋４Ｈ+ ＋４ｅ- →２Ｈ2 Ｏ アノード反応：２Ｐｂ＋２Ｈ2 Ｏ→２ＰｂＯ＋４Ｈ+ ＋
４ｅ- 全 反 応 ：２Ｐｂ＋Ｏ2 →２ＰｂＯ ［電解液がアルカリ性の場合］ カソード反応：Ｏ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＋４ｅ- →４ＯＨ- アノード反応：２Ｐｂ＋４ＯＨ- →２ＰｂＯ＋２Ｈ2 Ｏ
＋４ｅ- 全 反 応 ：２Ｐｂ＋Ｏ2 →２ＰｂＯ 酸素のような酸化性ガスの場合、酸素自身は還元反応を
起こすので、電気化学的に触媒電極はカソードとして作
用し、酸素はカソード電流として検知される。電解液が
酸性の場合とアルカリ性の場合とでは電荷の担い手は異
なるが、いずれの場合も酸素濃度に対応したカソード電
流が生ずる。この場合の酸素濃度とカソード電流の大き
さとの関係は、酸素の供給を制限する隔膜の特性と触媒
電極の酸素還元能力すなわち活性度とに大きく依存す
る。適当な酸素透過量を持つ隔膜を使用すると、隔膜を
透過してきた酸素はその全部の量が触媒電極において消
費されて触媒電極上の酸素濃度は零となり、電流密度と
電圧との関係において酸素濃度に応じた限界電流領域が
現れ、その系は酸素センサとして利用できる。
種のセンサの代表的なものである酸素センサについて述
べる。酸素センサの動作原理を述べると、酸素を選択的
に透過させかつ透過量を電極反応に見合うように制限す
る隔膜を通ってきた酸素は、触媒電極において電気化学
的に還元され、電解液を介して鉛からなる対極との間で
次のような電気化学反応を起こす。 ［電解液が酸性の場合］ カソード反応：Ｏ2 ＋４Ｈ+ ＋４ｅ- →２Ｈ2 Ｏ アノード反応：２Ｐｂ＋２Ｈ2 Ｏ→２ＰｂＯ＋４Ｈ+ ＋
４ｅ- 全 反 応 ：２Ｐｂ＋Ｏ2 →２ＰｂＯ ［電解液がアルカリ性の場合］ カソード反応：Ｏ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＋４ｅ- →４ＯＨ- アノード反応：２Ｐｂ＋４ＯＨ- →２ＰｂＯ＋２Ｈ2 Ｏ
＋４ｅ- 全 反 応 ：２Ｐｂ＋Ｏ2 →２ＰｂＯ 酸素のような酸化性ガスの場合、酸素自身は還元反応を
起こすので、電気化学的に触媒電極はカソードとして作
用し、酸素はカソード電流として検知される。電解液が
酸性の場合とアルカリ性の場合とでは電荷の担い手は異
なるが、いずれの場合も酸素濃度に対応したカソード電
流が生ずる。この場合の酸素濃度とカソード電流の大き
さとの関係は、酸素の供給を制限する隔膜の特性と触媒
電極の酸素還元能力すなわち活性度とに大きく依存す
る。適当な酸素透過量を持つ隔膜を使用すると、隔膜を
透過してきた酸素はその全部の量が触媒電極において消
費されて触媒電極上の酸素濃度は零となり、電流密度と
電圧との関係において酸素濃度に応じた限界電流領域が
現れ、その系は酸素センサとして利用できる。
【０００５】図２は、このようなセンサの電流、電圧特
性を示したものである。カソード電位とアノード電位の
関係が酸素の還元反応領域にある時に、酸素はカソード
である触媒電極において還元され電流が流れるが、隔膜
によって触媒電極への酸素の供給量が制限されると、隔
膜を拡散透過してきた酸素の全量が還元され、還元電流
はある値ｉL で飽和に達し、図２中に示した限界電流領
域が現れる。限界電流領域内においては、カソード、ア
ノード間の電位差が変わっても電流値は一定となる。一
方、限界電流値ｉL は酸素濃度によって変化し、酸素濃
度が低い場合には小さく、酸素濃度が高い場合には大き
くなる。図２の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）三つのグラフは
各々酸素濃度がａ，ｂ，ｃ％の場合の限界電流値の変化
を例示したもので、酸素濃度はａ＞ｂ＞ｃである。この
限界電流値は酸素濃度に正確に比例するので、酸素濃度
を検出することができる。カソード、アノード間の電位
差を限界電流領域に保つには、外部電気回路により定電
圧を印加するか、またはアノードとカソードの電極材料
を適当に組合せることにより自然電極電位を利用しても
よい。
性を示したものである。カソード電位とアノード電位の
関係が酸素の還元反応領域にある時に、酸素はカソード
である触媒電極において還元され電流が流れるが、隔膜
によって触媒電極への酸素の供給量が制限されると、隔
膜を拡散透過してきた酸素の全量が還元され、還元電流
はある値ｉL で飽和に達し、図２中に示した限界電流領
域が現れる。限界電流領域内においては、カソード、ア
ノード間の電位差が変わっても電流値は一定となる。一
方、限界電流値ｉL は酸素濃度によって変化し、酸素濃
度が低い場合には小さく、酸素濃度が高い場合には大き
くなる。図２の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）三つのグラフは
各々酸素濃度がａ，ｂ，ｃ％の場合の限界電流値の変化
を例示したもので、酸素濃度はａ＞ｂ＞ｃである。この
限界電流値は酸素濃度に正確に比例するので、酸素濃度
を検出することができる。カソード、アノード間の電位
差を限界電流領域に保つには、外部電気回路により定電
圧を印加するか、またはアノードとカソードの電極材料
を適当に組合せることにより自然電極電位を利用しても
よい。
【０００６】酸素以外の他のガス成分における場合も原
理は同様であり、酸素の他にオゾン等の酸化性ガスはカ
ソード反応として検出され、水素、一酸化炭素、硫化水
素等の還元性ガスはアノード反応として検出される。
理は同様であり、酸素の他にオゾン等の酸化性ガスはカ
ソード反応として検出され、水素、一酸化炭素、硫化水
素等の還元性ガスはアノード反応として検出される。
【０００７】このようにして得られるセンサ出力は通常
小さな電気信号であるため、外部回路によって増幅され
濃度表示やメーター指示等の適当な信号形態に処理され
る。
小さな電気信号であるため、外部回路によって増幅され
濃度表示やメーター指示等の適当な信号形態に処理され
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】電気化学式ガスセンサ
を精度よく安定に動作させるためには、図２の特性がガ
スの各濃度に対して常に精度よく再現されなければなら
ない。また、種々のガス濃度においても検出精度を保つ
ためには、センサの出力信号はある程度の大きさを持っ
ている必要がある。あまりにセンサの出力が小さい場合
には、外部回路の増幅度が非常に大きな値となり回路が
ノイズの影響を受け易くなったり、校正が微妙になった
りして、精度が悪くなる不都合が生じる。
を精度よく安定に動作させるためには、図２の特性がガ
スの各濃度に対して常に精度よく再現されなければなら
ない。また、種々のガス濃度においても検出精度を保つ
ためには、センサの出力信号はある程度の大きさを持っ
ている必要がある。あまりにセンサの出力が小さい場合
には、外部回路の増幅度が非常に大きな値となり回路が
ノイズの影響を受け易くなったり、校正が微妙になった
りして、精度が悪くなる不都合が生じる。
【０００９】図２の特性を各ガスの濃度に対して常に精
度よく再現させるためには、隔膜を透過してきたガスの
全量が検出電極として作用する触媒電極により消費さ
れ、触媒電極上のガス濃度が零に保たれることが必要で
ある。従来のセンサでは、触媒電極材料として金等の貴
金属材料を隔膜表面に蒸着したり、貴金属の板を隔膜に
密着させたりしたものを用いていた。しかしながら、こ
のように貴金属を単体で用いたとき、隔膜のガス透過量
が小さく検出すべきガスの反応量が少ない場合には問題
はあまり生じないが、ガスの検出精度を上げるためにガ
スの透過量が大きい隔膜を使用した場合には、触媒の活
性度が不足して透過したガスの全量が反応できずに一部
が電極近傍に残存することがある。特に、ガスの検出濃
度が非常に微量な場合にはガスの反応による電流も非常
に小さくなるため、検出精度を保つためにガス透過性の
良い隔膜を用いてガスの反応量を多くする必要がある
が、このときに触媒の活性度が不十分であると、隔膜を
拡散透過してきたガスの全量が反応しきれずに残存し、
図２の限界電流値がそれ以前の測定の影響を受けたり経
時的な変化を起こしたりして不安定になり、正確な測定
ができなくなるという問題が生ずる。この典型的な例は
図２の（Ｐ）と示した場合である。図２の（Ｐ）はガス
の濃度が零の場合で、本来センサの電流値は零であるべ
きであるにも関わらず、反応しきれずに触媒電極の近傍
に残存したガス成分により誤差出力が現れてしまう場合
である。この（Ｐ）の特性はガス成分の残存量に依存す
るので、それ以前の測定の影響を受けたり経時的な変化
を起こしたりして、不安定になったりする。このような
センサの特性をガス濃度とセンサ出力の関係として表す
と図３のようになり、ガス濃度とセンサ出力の１対１の
対応関係がくずれて測定誤差が生じて検出不能な領域が
生ずる。
度よく再現させるためには、隔膜を透過してきたガスの
全量が検出電極として作用する触媒電極により消費さ
れ、触媒電極上のガス濃度が零に保たれることが必要で
ある。従来のセンサでは、触媒電極材料として金等の貴
金属材料を隔膜表面に蒸着したり、貴金属の板を隔膜に
密着させたりしたものを用いていた。しかしながら、こ
のように貴金属を単体で用いたとき、隔膜のガス透過量
が小さく検出すべきガスの反応量が少ない場合には問題
はあまり生じないが、ガスの検出精度を上げるためにガ
スの透過量が大きい隔膜を使用した場合には、触媒の活
性度が不足して透過したガスの全量が反応できずに一部
が電極近傍に残存することがある。特に、ガスの検出濃
度が非常に微量な場合にはガスの反応による電流も非常
に小さくなるため、検出精度を保つためにガス透過性の
良い隔膜を用いてガスの反応量を多くする必要がある
が、このときに触媒の活性度が不十分であると、隔膜を
拡散透過してきたガスの全量が反応しきれずに残存し、
図２の限界電流値がそれ以前の測定の影響を受けたり経
時的な変化を起こしたりして不安定になり、正確な測定
ができなくなるという問題が生ずる。この典型的な例は
図２の（Ｐ）と示した場合である。図２の（Ｐ）はガス
の濃度が零の場合で、本来センサの電流値は零であるべ
きであるにも関わらず、反応しきれずに触媒電極の近傍
に残存したガス成分により誤差出力が現れてしまう場合
である。この（Ｐ）の特性はガス成分の残存量に依存す
るので、それ以前の測定の影響を受けたり経時的な変化
を起こしたりして、不安定になったりする。このような
センサの特性をガス濃度とセンサ出力の関係として表す
と図３のようになり、ガス濃度とセンサ出力の１対１の
対応関係がくずれて測定誤差が生じて検出不能な領域が
生ずる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、触媒として活
性な金属微粒子をカーボン粒子に担持せしめガス成分の
電気化学的な酸化あるいは還元の能力を高めた触媒電極
材料を、結着剤を用いて多孔質導電材料に固着させた電
極を検出電極として用いることにより、ガスの検出精度
を上げるためにガスの透過量が大きい隔膜を使用した場
合にも、十分な触媒活性により正確な測定が可能な電気
化学式ガスセンサを得ようとするものである。
性な金属微粒子をカーボン粒子に担持せしめガス成分の
電気化学的な酸化あるいは還元の能力を高めた触媒電極
材料を、結着剤を用いて多孔質導電材料に固着させた電
極を検出電極として用いることにより、ガスの検出精度
を上げるためにガスの透過量が大きい隔膜を使用した場
合にも、十分な触媒活性により正確な測定が可能な電気
化学式ガスセンサを得ようとするものである。
【００１１】
【作用】適当に大きな孔径を持った膜を隔膜として用い
ると、検出するガスの隔膜透過量が増大することにより
ガスの反応量が増大し、検出ガスの濃度が低い場合にも
十分大きなセンサ出力が得られ、高い検出精度を達成す
ることができる。この際にガスの種類に応じた適当な種
類の金属微粒子を活性炭等のカーボン粉末に均一に担持
させた粉末を、結着剤を用いて多孔質導電材料に固着さ
せて得られる活性度の高い触媒電極を検出電極として用
いることにより、隔膜を透過したガスの全量が電気化学
的な反応を起こすことが可能となり、限界電流値は安定
した再現性の良いものが得られ、その結果測定精度の良
好なセンサを得ることができる。
ると、検出するガスの隔膜透過量が増大することにより
ガスの反応量が増大し、検出ガスの濃度が低い場合にも
十分大きなセンサ出力が得られ、高い検出精度を達成す
ることができる。この際にガスの種類に応じた適当な種
類の金属微粒子を活性炭等のカーボン粉末に均一に担持
させた粉末を、結着剤を用いて多孔質導電材料に固着さ
せて得られる活性度の高い触媒電極を検出電極として用
いることにより、隔膜を透過したガスの全量が電気化学
的な反応を起こすことが可能となり、限界電流値は安定
した再現性の良いものが得られ、その結果測定精度の良
好なセンサを得ることができる。
【００１２】
【実施例】本発明による効果をよく実現する代表的な例
として、酸素センサの実施例について詳述する。酸素の
ような酸化性のガスの場合、触媒材料としては金または
銀の粉末が適しており、それらを担持させるカーボン粉
末材料としては活性炭カーボンブラックあるいは黒鉛等
すべてのカーボンが利用できる。
として、酸素センサの実施例について詳述する。酸素の
ような酸化性のガスの場合、触媒材料としては金または
銀の粉末が適しており、それらを担持させるカーボン粉
末材料としては活性炭カーボンブラックあるいは黒鉛等
すべてのカーボンが利用できる。
【００１３】酸素センサの実施例について断面構造を図
４に示す。図４において１は０．０１〜０．１マイクロ
メーターの孔径をもつ多孔性ポリ４フッ化エチレンのシ
ートを所定形状に成型した隔膜である。２ａは、カーボ
ンに金または銀の粉末を担持させた触媒材料を４フッ化
エチレンー６フッ化プロピレン共重合体の水懸濁液中に
分散させたものを多孔質導電材料としての多孔質カーボ
ン焼結板２ｂ上に吹き付け、熱処理して固着させたもの
である。また、３は酢酸ー酢酸カリー酢酸鉛の混合水溶
液からなる弱酸性電解液、４は鉛からなる対極である。
これらの各部品はＡＢＳ樹脂などのプラスチック製のホ
ルダー７ａ内に収納され、触媒電極２ａ、２ｂおよび隔
膜１は、押え板７ｃおよびねじ締め蓋７ｂによって一体
に圧迫固定されている。電解液およびガスはＯ−リング
８によってシールされている。
４に示す。図４において１は０．０１〜０．１マイクロ
メーターの孔径をもつ多孔性ポリ４フッ化エチレンのシ
ートを所定形状に成型した隔膜である。２ａは、カーボ
ンに金または銀の粉末を担持させた触媒材料を４フッ化
エチレンー６フッ化プロピレン共重合体の水懸濁液中に
分散させたものを多孔質導電材料としての多孔質カーボ
ン焼結板２ｂ上に吹き付け、熱処理して固着させたもの
である。また、３は酢酸ー酢酸カリー酢酸鉛の混合水溶
液からなる弱酸性電解液、４は鉛からなる対極である。
これらの各部品はＡＢＳ樹脂などのプラスチック製のホ
ルダー７ａ内に収納され、触媒電極２ａ、２ｂおよび隔
膜１は、押え板７ｃおよびねじ締め蓋７ｂによって一体
に圧迫固定されている。電解液およびガスはＯ−リング
８によってシールされている。
【００１４】このような構造のセンサを用いてガス中の
酸素成分が検出される機構について以下に述べる。隔膜
を透過してきたガス中の酸素成分は触媒電極に達する
が、触媒電極にはそれと固着した多孔質カーボン焼結板
を通じて電解液が浸潤しており、酸素はそこで電解還元
される。このときに触媒電極上で生じた電流は、多孔質
カーボン焼結板を通じて、それと電気的に接続された検
出電極側リード線５によって、外部に導かれる。このと
き検出電極側リード線と対極に電気的に接続された対極
側リード線６との間を適当な抵抗を介して接続すると、
ガス濃度に応じたセンサとしての電流が流れる。
酸素成分が検出される機構について以下に述べる。隔膜
を透過してきたガス中の酸素成分は触媒電極に達する
が、触媒電極にはそれと固着した多孔質カーボン焼結板
を通じて電解液が浸潤しており、酸素はそこで電解還元
される。このときに触媒電極上で生じた電流は、多孔質
カーボン焼結板を通じて、それと電気的に接続された検
出電極側リード線５によって、外部に導かれる。このと
き検出電極側リード線と対極に電気的に接続された対極
側リード線６との間を適当な抵抗を介して接続すると、
ガス濃度に応じたセンサとしての電流が流れる。
【００１５】本実施例による酸素センサを用いて酸素濃
度を検出した場合の特性を図５に示す。本実施例のセン
サは、先に図３に示した従来のセンサにあった測定誤差
が生ずる領域が現れるという問題点は全く無く、２０ｐ
ｐｍという低い酸素濃度領域においても十分な測定精度
が得られた。
度を検出した場合の特性を図５に示す。本実施例のセン
サは、先に図３に示した従来のセンサにあった測定誤差
が生ずる領域が現れるという問題点は全く無く、２０ｐ
ｐｍという低い酸素濃度領域においても十分な測定精度
が得られた。
【００１６】本実施例の他に、還元性のガスとして代表
的な水素ガスを検出するためのセンサについての実施例
についても述べると、還元性ガスの反応に適した触媒電
極材料として白金またはイリジウムの粉末をカーボンに
担持したものを用い、隔膜として０．００１〜０．０１
マイクロメーターの孔径をもつ多孔性ポリ４フッ化エチ
レンのシートを所定形状に成型したものを用い、図４に
示した先の実施例と同様の構造とすることにより、本発
明による水素センサを得ることができる。このセンサに
ついても、従来のセンサにあった測定誤差が生ずる領域
が現れるという問題点は全く無く、２０ｐｐｍという低
い水素濃度領域においても十分な測定精度が得られた。
的な水素ガスを検出するためのセンサについての実施例
についても述べると、還元性ガスの反応に適した触媒電
極材料として白金またはイリジウムの粉末をカーボンに
担持したものを用い、隔膜として０．００１〜０．０１
マイクロメーターの孔径をもつ多孔性ポリ４フッ化エチ
レンのシートを所定形状に成型したものを用い、図４に
示した先の実施例と同様の構造とすることにより、本発
明による水素センサを得ることができる。このセンサに
ついても、従来のセンサにあった測定誤差が生ずる領域
が現れるという問題点は全く無く、２０ｐｐｍという低
い水素濃度領域においても十分な測定精度が得られた。
【００１７】
【発明の効果】以上述べた本発明により、誤差要因が無
く検出限界の高い電気化学式ガスセンサを得ることがで
きる。本発明によるセンサを酸素やオゾン等の酸化性ガ
スまたは水素や一酸化炭素や硫化水素等の還元性ガスの
濃度を検出するセンサとして用いることにより、極めて
微量のそれらのガス成分についても正確に計測できるガ
ス濃度計を製作できる。また、本発明によれば、隔膜の
ガス透過量が大きくすることができるため、低いガス濃
度でも十分大きななセンサ出力が得られ、このセンサを
用いた計測器を設計する場合には増幅回路に十分な設計
余裕を持つことができるので、信頼性の高い計測器を容
易に得ることができる。さらに、本発明のセンサは簡単
な製法で得ることが出来る部材を用いて構成されている
ことから、量産性に富むと同時に品質的にも安定してい
る。従って、本発明は産業上に寄与すること非常に大で
ある。
く検出限界の高い電気化学式ガスセンサを得ることがで
きる。本発明によるセンサを酸素やオゾン等の酸化性ガ
スまたは水素や一酸化炭素や硫化水素等の還元性ガスの
濃度を検出するセンサとして用いることにより、極めて
微量のそれらのガス成分についても正確に計測できるガ
ス濃度計を製作できる。また、本発明によれば、隔膜の
ガス透過量が大きくすることができるため、低いガス濃
度でも十分大きななセンサ出力が得られ、このセンサを
用いた計測器を設計する場合には増幅回路に十分な設計
余裕を持つことができるので、信頼性の高い計測器を容
易に得ることができる。さらに、本発明のセンサは簡単
な製法で得ることが出来る部材を用いて構成されている
ことから、量産性に富むと同時に品質的にも安定してい
る。従って、本発明は産業上に寄与すること非常に大で
ある。
【図１】電気化学式ガスセンサの基本構成を示す図であ
る。
る。
【図２】従来の電気化学式ガスセンサの電流ー電圧特性
を示す図である。
を示す図である。
【図３】従来の電気化学式ガスセンサの検出出力特性を
示す図である。
示す図である。
【図４】本発明の電気化学式ガスセンサの構造を示す図
である。
である。
【図５】本発明の電気化学式ガスセンサの検出出力特性
を示す図である。
を示す図である。
１ 隔膜 ２ａ 多孔質カーボン焼結板 ２ｂ 触媒電極 ３ 電解液 ４ 対極 ５ 検出電極側リード線 ６ 対極側リード線 ７ａ ホルダー ７ｂ ねじ締め蓋 ７ｃ 押え板 ８ Ｏ−リング
Claims (3)
- 【請求項１】 検出すべきガスの電気化学的な還元ある
いは酸化を行う検出電極（２ａ）と、対極としての電極
（４）と、ガス透過牲を有する隔膜（１）と、電解液
（３）と、それらを収納する容器（７ａ）とで基本的に
構成された電気化学式ガスセンサにおいて、 触媒として活性な金属微粒子をカーボン粒子に担持せし
めガス成分の電気化学的な酸化あるいは還元の能力を高
めた触媒電極材料を、結着剤を用いて多孔質導電材料
（２ｂ）上に固着させてなる検出電極を用いたこと特徴
とする電気化学式ガスセンサ。 - 【請求項２】 隔膜（１）が孔径０．０１〜０．１マイ
クロメーターの有機高分子多孔質膜であり、触媒として
活性な金属微粒子が金または銀またはこれらの双方であ
り、検出すべきガスが酸化性ガスである請求項１記載の
電気化学式ガスセンサ。 - 【請求項３】 隔膜（１）が孔径０．００１〜０．０１
マイクロメーターの有機高分子多孔質膜であり、触媒と
して活性な金属微粒子が白金またはイリジウムまたはこ
れらの双方であり、検出すべきガスが還元性ガスである
請求項１記載の電気化学式ガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5120648A JPH06308075A (ja) | 1993-04-22 | 1993-04-22 | 電気化学式ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5120648A JPH06308075A (ja) | 1993-04-22 | 1993-04-22 | 電気化学式ガスセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06308075A true JPH06308075A (ja) | 1994-11-04 |
Family
ID=14791432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5120648A Pending JPH06308075A (ja) | 1993-04-22 | 1993-04-22 | 電気化学式ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06308075A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006250694A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Riken Keiki Co Ltd | 酸素検出用電気化学式ガスセンサー |
| JP2010085130A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Riken Keiki Co Ltd | 電気化学式ガスセンサ、及びその作用極 |
| JP2010197260A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | Riken Keiki Co Ltd | ルイサイト検出用電気化学式ガスセンサ、及びその作用極 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60238753A (ja) * | 1984-05-11 | 1985-11-27 | Japan Storage Battery Co Ltd | ガルバニ電池式酸素センサ− |
-
1993
- 1993-04-22 JP JP5120648A patent/JPH06308075A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60238753A (ja) * | 1984-05-11 | 1985-11-27 | Japan Storage Battery Co Ltd | ガルバニ電池式酸素センサ− |
Cited By (3)
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| JP2010085130A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Riken Keiki Co Ltd | 電気化学式ガスセンサ、及びその作用極 |
| JP2010197260A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | Riken Keiki Co Ltd | ルイサイト検出用電気化学式ガスセンサ、及びその作用極 |
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