JPH10239272A - ガス検知素子 - Google Patents
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- JPH10239272A JPH10239272A JP9038648A JP3864897A JPH10239272A JP H10239272 A JPH10239272 A JP H10239272A JP 9038648 A JP9038648 A JP 9038648A JP 3864897 A JP3864897 A JP 3864897A JP H10239272 A JPH10239272 A JP H10239272A
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Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 工程の簡略化と共に小型化が可能であり、安
価でかつＣＯガスなどを選択的に検出することが可能な
ガス検知素子を提供するものである。 【解決手段】 酸素イオン導電性固体電解質の表面に複
数の電極が形成されてなるガス検知素子において、少な
くとも一つの酸化物を含むものであるガス検知素子。
価でかつＣＯガスなどを選択的に検出することが可能な
ガス検知素子を提供するものである。 【解決手段】 酸素イオン導電性固体電解質の表面に複
数の電極が形成されてなるガス検知素子において、少な
くとも一つの酸化物を含むものであるガス検知素子。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＣＯガスなどのガス
に感応するガス検知素子に関する。
に感応するガス検知素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＯガスなどのガスが大気中に存在する
と、生物に対する毒性や爆発に対する危険性があるた
め、これらのガスを検知できるガス検知素子が種々提案
されている。これら従来のガス検知素子は、抵抗変化、
酸化反応熱、電気化学反応等を利用したものが知られて
おり、このうち、電気化学反応等を利用した酸素イオン
導電性固体電解質を用いたガス検知素子は、例えば特公
昭５８−４９８５号公報に示されるように、電極の一方
を露出し、他方の電極を可燃性ガス酸化触媒で被覆した
ものがあるが、このガス検知素子はＣＯガスを選択的に
検知することができない。これの改善策として特開昭５
９−３７４５６号公報に示されるように、特にＣＯガス
を選択的に検知するために電極の一方を可燃性ガス酸化
触媒で被覆し、他方の電極をＣＯガス以外の可燃性ガス
に対する酸化能力の大きい触媒で被覆したガス検知素子
がある。
と、生物に対する毒性や爆発に対する危険性があるた
め、これらのガスを検知できるガス検知素子が種々提案
されている。これら従来のガス検知素子は、抵抗変化、
酸化反応熱、電気化学反応等を利用したものが知られて
おり、このうち、電気化学反応等を利用した酸素イオン
導電性固体電解質を用いたガス検知素子は、例えば特公
昭５８−４９８５号公報に示されるように、電極の一方
を露出し、他方の電極を可燃性ガス酸化触媒で被覆した
ものがあるが、このガス検知素子はＣＯガスを選択的に
検知することができない。これの改善策として特開昭５
９−３７４５６号公報に示されるように、特にＣＯガス
を選択的に検知するために電極の一方を可燃性ガス酸化
触媒で被覆し、他方の電極をＣＯガス以外の可燃性ガス
に対する酸化能力の大きい触媒で被覆したガス検知素子
がある。
【０００３】このものは、ガス検知素子を３００〜４０
０℃に保ち、ＣＯガスや可燃性ガスを含む大気中に置く
とＣＯガスの濃度に応じた起電力が発生する。上記ガス
検知素子において、ＣＯガス以外の可燃性ガスに対する
酸化能力が大きい触媒として例えば、酸化すず（ＳｎＯ
2）が用いられており、このＳｎＯ2の働きによりＣＯガ
スは酸素イオン導電性固体電解質上に到達するが、Ｈ2
など他の可燃性ガスの大部分は酸化されて到達せずＣＯ
ガスを選択的に検出することができる。
０℃に保ち、ＣＯガスや可燃性ガスを含む大気中に置く
とＣＯガスの濃度に応じた起電力が発生する。上記ガス
検知素子において、ＣＯガス以外の可燃性ガスに対する
酸化能力が大きい触媒として例えば、酸化すず（ＳｎＯ
2）が用いられており、このＳｎＯ2の働きによりＣＯガ
スは酸素イオン導電性固体電解質上に到達するが、Ｈ2
など他の可燃性ガスの大部分は酸化されて到達せずＣＯ
ガスを選択的に検出することができる。
【０００４】しかしながら、従来のガス検知素子は、電
極にＰｔ、Ａｕ等の貴金属を使用しており、ＣＯガスを
選択的に検出するためには電極の表面を酸化物（酸化触
媒）で被覆しなければならず、工程が複雑であると共に
構造的にも複雑になり小型化することが困難であり、ま
た価格的にも高価であるという問題点がある。例えば、
酸化物が粉体であると、ガス検知素子を円筒状のケース
内に挿入して使用する場合、酸化物をケース内に充填
し、さらにケースの両端に蓋をしなければならない。一
方、平板状のガス検知素子をそのまま使用する場合にお
いても、電極の周囲に固定用枠を設置し、この固定用枠
内に酸化物を充填し、さらに固定用枠の上部に蓋をしな
ければならない。また、酸化物を均一に充填することが
困難であるため特性にばらつきが生じ、ＣＯガスを十分
に選択的に検出することができず、Ｈ2など他の可燃性
ガスにおいても感応してしまうという問題点がある。
極にＰｔ、Ａｕ等の貴金属を使用しており、ＣＯガスを
選択的に検出するためには電極の表面を酸化物（酸化触
媒）で被覆しなければならず、工程が複雑であると共に
構造的にも複雑になり小型化することが困難であり、ま
た価格的にも高価であるという問題点がある。例えば、
酸化物が粉体であると、ガス検知素子を円筒状のケース
内に挿入して使用する場合、酸化物をケース内に充填
し、さらにケースの両端に蓋をしなければならない。一
方、平板状のガス検知素子をそのまま使用する場合にお
いても、電極の周囲に固定用枠を設置し、この固定用枠
内に酸化物を充填し、さらに固定用枠の上部に蓋をしな
ければならない。また、酸化物を均一に充填することが
困難であるため特性にばらつきが生じ、ＣＯガスを十分
に選択的に検出することができず、Ｈ2など他の可燃性
ガスにおいても感応してしまうという問題点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】請求項１及び２記載の
発明は、工程の簡略化と共に小型化が可能であり、安価
でかつＣＯガスなどを選択的に検出することが可能なガ
ス検知素子を提供するものである。請求項３記載の発明
は、ＣＯガスなどを選択的に検出することが可能なガス
検知素子を提供するものである。請求項４記載の発明
は、請求項１、２又は３記載の発明のうち特にＣＯガス
などを選択的に検出することが可能なガス検知素子を提
供するものである。請求項５記載の発明は、請求項３又
は４記載の発明のうち特にＣＯガスなどを選択的に検出
することが可能なガス検知素子を提供するものである。
請求項６及び７記載の発明は、請求項１、２、３、４又
は５記載の発明に加えて、使用目的に応じた形状にする
ことが可能なガス検知素子を提供するものである。
発明は、工程の簡略化と共に小型化が可能であり、安価
でかつＣＯガスなどを選択的に検出することが可能なガ
ス検知素子を提供するものである。請求項３記載の発明
は、ＣＯガスなどを選択的に検出することが可能なガス
検知素子を提供するものである。請求項４記載の発明
は、請求項１、２又は３記載の発明のうち特にＣＯガス
などを選択的に検出することが可能なガス検知素子を提
供するものである。請求項５記載の発明は、請求項３又
は４記載の発明のうち特にＣＯガスなどを選択的に検出
することが可能なガス検知素子を提供するものである。
請求項６及び７記載の発明は、請求項１、２、３、４又
は５記載の発明に加えて、使用目的に応じた形状にする
ことが可能なガス検知素子を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸素イオン導
電性固体電解質の表面に複数の電極が形成されてなるガ
ス検知素子において、少なくとも一つの電極が酸化物を
含むものであるガス検知素子関する。また、本発明は、
複数の電極が、いずれも酸化物を含む電極であるガス検
知素子に関する。また、本発明は、酸化物を含む電極及
び表面が酸化物で被覆された貴金属を含む物質からなる
電極が形成されているガス検知素子に関する。
電性固体電解質の表面に複数の電極が形成されてなるガ
ス検知素子において、少なくとも一つの電極が酸化物を
含むものであるガス検知素子関する。また、本発明は、
複数の電極が、いずれも酸化物を含む電極であるガス検
知素子に関する。また、本発明は、酸化物を含む電極及
び表面が酸化物で被覆された貴金属を含む物質からなる
電極が形成されているガス検知素子に関する。
【０００７】また、本発明は、酸化物が、ＣｄＯ、Ｓｎ
Ｏ2、ＺｎＯ、Ｉｎ2Ｏ3、Ｃｏ3Ｏ4、α−Ｆｅ2Ｏ3、Ｍ
ｎ3Ｏ4、Ｍｎ2Ｏ3、ＭｏＯ3、ＷＯ3、Ｓｂ2Ｏ3、ＰｂＯ
2、ＣｕＯ及びＮｉＯから選ばれる少なくとも１種以上
であるガス検知素子に関する。また、本発明は、貴金属
が、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｐｄ及びＩｒから選ばれる少な
くとも１種以上であるガス検知素子に関する。また、本
発明は、電極が、酸素イオン導電性固体電解質の同一表
面上に形成されたガス検知素子に関する。さらに、本発
明は、電極が、酸素イオン導電性固体電解質の異なる表
面上に形成されたガス検知素子に関する。
Ｏ2、ＺｎＯ、Ｉｎ2Ｏ3、Ｃｏ3Ｏ4、α−Ｆｅ2Ｏ3、Ｍ
ｎ3Ｏ4、Ｍｎ2Ｏ3、ＭｏＯ3、ＷＯ3、Ｓｂ2Ｏ3、ＰｂＯ
2、ＣｕＯ及びＮｉＯから選ばれる少なくとも１種以上
であるガス検知素子に関する。また、本発明は、貴金属
が、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｐｄ及びＩｒから選ばれる少な
くとも１種以上であるガス検知素子に関する。また、本
発明は、電極が、酸素イオン導電性固体電解質の同一表
面上に形成されたガス検知素子に関する。さらに、本発
明は、電極が、酸素イオン導電性固体電解質の異なる表
面上に形成されたガス検知素子に関する。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明になるガス検知素子は、酸
素イオン導電性固体電解質（以下固体電解質とする）の
表面に複数の電極を形成して得られるが、少なくとも一
つの電極が酸化物を含むものであり、この酸化物として
は、ＣｄＯ、ＳｎＯ2、ＺｎＯ、Ｉｎ2Ｏ3、Ｃｏ3Ｏ4、
α−Ｆｅ2Ｏ3、Ｍｎ3Ｏ4、Ｍｎ2Ｏ3、ＭｏＯ3、ＷＯ3、
Ｓｂ2Ｏ3、ＰｂＯ2、ＣｕＯ及びＮｉＯから選ばれる少
なくとも１種以上が挙げられるが、これらのうちＣｄ
Ｏ、ＳｎＯ2、ＺｎＯ、Ｉｎ2Ｏ3及びＭｎ2Ｏ3を用いる
ことが好ましく、さらには一方の電極にはＣｄＯを用
い、他方の電極にはＳｎＯ2を用いることが好ましい。
素イオン導電性固体電解質（以下固体電解質とする）の
表面に複数の電極を形成して得られるが、少なくとも一
つの電極が酸化物を含むものであり、この酸化物として
は、ＣｄＯ、ＳｎＯ2、ＺｎＯ、Ｉｎ2Ｏ3、Ｃｏ3Ｏ4、
α−Ｆｅ2Ｏ3、Ｍｎ3Ｏ4、Ｍｎ2Ｏ3、ＭｏＯ3、ＷＯ3、
Ｓｂ2Ｏ3、ＰｂＯ2、ＣｕＯ及びＮｉＯから選ばれる少
なくとも１種以上が挙げられるが、これらのうちＣｄ
Ｏ、ＳｎＯ2、ＺｎＯ、Ｉｎ2Ｏ3及びＭｎ2Ｏ3を用いる
ことが好ましく、さらには一方の電極にはＣｄＯを用
い、他方の電極にはＳｎＯ2を用いることが好ましい。
【０００９】また、本発明になるガス検知素子は、固体
電解質の表面に形成する電極として、上記の酸化物同士
の組み合わせの他、対極と検知極のうち少なくとも一つ
を酸化物を含む電極とし、対極と検知極のどちらか一方
を貴金属を含む電極としてもよい。なお参照極がある場
合は、貴金属を含む電極を用いることが好ましい。貴金
属としては、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｐｄ及びＩｒから選ば
れる少なくとも１種以上が挙げられ、さらに必要に応じ
てこれらの貴金属にＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ
Ｏ2等の酸化物を添加したものが用いられる。なお一方
の電極には酸化物を用い、他方の電極に貴金属を含む物
質を用いる場合、酸化物としてはＺｎＯ、ＣｄＯ、Ｓｎ
Ｏ2等の１種以上を、貴金属としてはＰｔを用いること
が好ましい。
電解質の表面に形成する電極として、上記の酸化物同士
の組み合わせの他、対極と検知極のうち少なくとも一つ
を酸化物を含む電極とし、対極と検知極のどちらか一方
を貴金属を含む電極としてもよい。なお参照極がある場
合は、貴金属を含む電極を用いることが好ましい。貴金
属としては、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｐｄ及びＩｒから選ば
れる少なくとも１種以上が挙げられ、さらに必要に応じ
てこれらの貴金属にＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ
Ｏ2等の酸化物を添加したものが用いられる。なお一方
の電極には酸化物を用い、他方の電極に貴金属を含む物
質を用いる場合、酸化物としてはＺｎＯ、ＣｄＯ、Ｓｎ
Ｏ2等の１種以上を、貴金属としてはＰｔを用いること
が好ましい。
【００１０】さらに、本発明になるガス検知素子は、一
方の電極には上記に示す酸化物を、他方の電極には上記
に示す貴金属を含む物質を用い、かつ少なくとも貴金属
を含む物質を用いて形成した電極の表面は酸化物（酸化
触媒）で被覆しておくことが好ましい。貴金属を含む物
質からなる電極の表面を被覆する酸化物としては、Ｃｄ
Ｏ、ＳｎＯ2、ＺｎＯ、Ｉｎ2Ｏ3、Ｃｏ3Ｏ4、α−Ｆｅ2
Ｏ3、Ｍｎ3Ｏ4、Ｍｎ2Ｏ3、ＭｏＯ3、ＷＯ3、Ｓｂ
2Ｏ3、ＰｂＯ2、ＣｕＯ及びＮｉＯから選ばれる少なく
とも１種以上を用いることが好ましい。
方の電極には上記に示す酸化物を、他方の電極には上記
に示す貴金属を含む物質を用い、かつ少なくとも貴金属
を含む物質を用いて形成した電極の表面は酸化物（酸化
触媒）で被覆しておくことが好ましい。貴金属を含む物
質からなる電極の表面を被覆する酸化物としては、Ｃｄ
Ｏ、ＳｎＯ2、ＺｎＯ、Ｉｎ2Ｏ3、Ｃｏ3Ｏ4、α−Ｆｅ2
Ｏ3、Ｍｎ3Ｏ4、Ｍｎ2Ｏ3、ＭｏＯ3、ＷＯ3、Ｓｂ
2Ｏ3、ＰｂＯ2、ＣｕＯ及びＮｉＯから選ばれる少なく
とも１種以上を用いることが好ましい。
【００１１】貴金属を含む物質からなる電極の表面を被
覆する酸化物は、ペースト状のものを塗布するか又は固
形化されたものを用いれば工程の簡略化及び特性にばら
つきが生ぜず、ＣＯガスなどを十分に選択的に検出する
ことができるので好ましい。酸化物のペーストは、例え
ば酸化物１０〜３０重量％に対しアクリル樹脂、ポリビ
ニルアルコール等の結合剤、水などを９０〜７０重量
％、好ましくは酸化物１５〜２５重量％に対し結合剤、
水などを８５〜７５重量％加え、均一に混合することに
より得られる。酸化物を固形化する方法については特に
制限はなく、例えば酸化物にアクリル樹脂、ポリビニル
アルコール等の結合剤、水などを上記と同量加え、それ
を造粒し、成形したものを使用することができる。
覆する酸化物は、ペースト状のものを塗布するか又は固
形化されたものを用いれば工程の簡略化及び特性にばら
つきが生ぜず、ＣＯガスなどを十分に選択的に検出する
ことができるので好ましい。酸化物のペーストは、例え
ば酸化物１０〜３０重量％に対しアクリル樹脂、ポリビ
ニルアルコール等の結合剤、水などを９０〜７０重量
％、好ましくは酸化物１５〜２５重量％に対し結合剤、
水などを８５〜７５重量％加え、均一に混合することに
より得られる。酸化物を固形化する方法については特に
制限はなく、例えば酸化物にアクリル樹脂、ポリビニル
アルコール等の結合剤、水などを上記と同量加え、それ
を造粒し、成形したものを使用することができる。
【００１２】本発明において、固体電解質は、Ｙ2Ｏ3、
ＣｅＯ2等で安定化したＺｒＯ2（ジルコニア）の固体電
解質を用いることが好ましい。例えば、安定化剤である
Ｙ2Ｏ3は、ＺｒＯ2８８〜９６モル％に対し１２〜４モ
ル％添加したものを用いることが好ましく、ＺｒＯ2９
０〜９４モル％に対し１０〜６モル％添加したものを用
いることがさらに好ましい。
ＣｅＯ2等で安定化したＺｒＯ2（ジルコニア）の固体電
解質を用いることが好ましい。例えば、安定化剤である
Ｙ2Ｏ3は、ＺｒＯ2８８〜９６モル％に対し１２〜４モ
ル％添加したものを用いることが好ましく、ＺｒＯ2９
０〜９４モル％に対し１０〜６モル％添加したものを用
いることがさらに好ましい。
【００１３】固体電解質の表面に形成する電極の位置
は、固体電解質の同一表面上に形成してもよく、また固
体電解質の異なる表面上に形成してもよく、特に制限は
ない。電極を形成する方法については特に制限はない
が、酸化物を含む電極を形成する場合、例えば酸化物材
料を粉砕した後、これにエチルセルロース、ニトロセル
ロース等の結合剤、α−テルピネオール、ブチルカルビ
トール等の溶剤などを加えてペースト状とし、これを固
体電解質の表面に塗布し、６５０〜７５０℃の温度で焼
きつけて形成することが好ましい。なお粉砕した酸化物
材料と結合剤、溶剤等との配合割合は、酸化物材料１０
〜３０重量％に対し結合剤、溶剤等を９０〜７０重量％
配合することが好ましく、酸化物材料１５〜２５重量％
に対し結合剤、溶剤等を８５〜７５重量％配合すること
がさらに好ましい。
は、固体電解質の同一表面上に形成してもよく、また固
体電解質の異なる表面上に形成してもよく、特に制限は
ない。電極を形成する方法については特に制限はない
が、酸化物を含む電極を形成する場合、例えば酸化物材
料を粉砕した後、これにエチルセルロース、ニトロセル
ロース等の結合剤、α−テルピネオール、ブチルカルビ
トール等の溶剤などを加えてペースト状とし、これを固
体電解質の表面に塗布し、６５０〜７５０℃の温度で焼
きつけて形成することが好ましい。なお粉砕した酸化物
材料と結合剤、溶剤等との配合割合は、酸化物材料１０
〜３０重量％に対し結合剤、溶剤等を９０〜７０重量％
配合することが好ましく、酸化物材料１５〜２５重量％
に対し結合剤、溶剤等を８５〜７５重量％配合すること
がさらに好ましい。
【００１４】また、結合剤と溶剤との配合割合は、結合
剤１〜１０重量％に対し溶剤を９０〜９９重量％配合す
ることが好ましく、結合剤３〜８重量％に対し溶剤を９
２〜９７配合することがさらに好ましい。一方、貴金属
を含む電極を形成する場合、作業性の点で蒸着法、薄膜
法等で形成することが好ましい。本発明におけるガス検
知素子に用いられる固体電解質は、平板状のまま用いて
もよく、また円筒状のケース内に挿入して用いてもよ
く、特に制限はない。
剤１〜１０重量％に対し溶剤を９０〜９９重量％配合す
ることが好ましく、結合剤３〜８重量％に対し溶剤を９
２〜９７配合することがさらに好ましい。一方、貴金属
を含む電極を形成する場合、作業性の点で蒸着法、薄膜
法等で形成することが好ましい。本発明におけるガス検
知素子に用いられる固体電解質は、平板状のまま用いて
もよく、また円筒状のケース内に挿入して用いてもよ
く、特に制限はない。
【００１５】以下、本発明の実施例の形態を図面を引用
して詳述する。図１は、本発明のＣＯガス検知の原理を
説明するための概略図であり、ＹＳＺ（イットリア安定
化ジルコニア）製の袋管１内にＰｔ電極（参照極）２が
形成されており、ＹＳＺ製の袋管１の外周に酸化物電極
３、４が周回状に形成されている。各電極２、３及び４
からはＰｔ線５が引き出されている。
して詳述する。図１は、本発明のＣＯガス検知の原理を
説明するための概略図であり、ＹＳＺ（イットリア安定
化ジルコニア）製の袋管１内にＰｔ電極（参照極）２が
形成されており、ＹＳＺ製の袋管１の外周に酸化物電極
３、４が周回状に形成されている。各電極２、３及び４
からはＰｔ線５が引き出されている。
【００１６】図２の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、本発
明の一実施例になるＣＯガス検知素子の構成を示す断面
図、上面図及び下面図である。固体電解質６の表面には
電気信号取出し部７、７′が形成され、さらに電気信号
取出し部７の一部に重なるようにＣｄＯ電極８が形成さ
れ、また他方の電気信号取出し部７′の一部に重なるよ
うにＳｎＯ2電極９が形成されている。固体電解質６の
裏面に接合されたアルミナ製電気絶縁性基板１０の表面
にヒーター電圧印加部１１、１１′及びヒーター回路１
２を形成してＣＯガス検知素子１３を作製したものであ
る。なおヒーター回路１２の表面には必要に応じて絶縁
保護膜（図示せず）が形成される。
明の一実施例になるＣＯガス検知素子の構成を示す断面
図、上面図及び下面図である。固体電解質６の表面には
電気信号取出し部７、７′が形成され、さらに電気信号
取出し部７の一部に重なるようにＣｄＯ電極８が形成さ
れ、また他方の電気信号取出し部７′の一部に重なるよ
うにＳｎＯ2電極９が形成されている。固体電解質６の
裏面に接合されたアルミナ製電気絶縁性基板１０の表面
にヒーター電圧印加部１１、１１′及びヒーター回路１
２を形成してＣＯガス検知素子１３を作製したものであ
る。なおヒーター回路１２の表面には必要に応じて絶縁
保護膜（図示せず）が形成される。
【００１７】図３は、図２に示すＣＯガス検知素子１３
を組み込んだＣＯガス検知センサの構造を示す斜視図で
あり、リード線１４、１４′の一端は図２に示す電気信
号取出し部７、７′に接続され、他の一端は電気信号取
出しピン１５、１５′に接続されている。またヒーター
電源用リード１６、１６′はヒーター電源用ピン１７、
１７′に接続されている。電気信号取出しピン１５、１
５′及びヒーター電源用ピン１７、１７′はマウント１
８に固定されている。
を組み込んだＣＯガス検知センサの構造を示す斜視図で
あり、リード線１４、１４′の一端は図２に示す電気信
号取出し部７、７′に接続され、他の一端は電気信号取
出しピン１５、１５′に接続されている。またヒーター
電源用リード１６、１６′はヒーター電源用ピン１７、
１７′に接続されている。電気信号取出しピン１５、１
５′及びヒーター電源用ピン１７、１７′はマウント１
８に固定されている。
【００１８】図４は、本発明の他の一実施例になるＣＯ
ガス検知素子の構成を示す断面図であり、図２の（ａ）
及び（ｂ）に示すＣｄＯ電極に代えてＭｎ2Ｏ3電極１９
を、またＳｎＯ2電極に代えてＰｔ電極２０を形成し、
該Ｐｔ電極２０の表面を酸化物としてＣｏ3Ｏ4で被覆し
たものである。上記以外は図２の（ａ）、（ｂ）及び
（ｃ）に示すものと同じ構造である。
ガス検知素子の構成を示す断面図であり、図２の（ａ）
及び（ｂ）に示すＣｄＯ電極に代えてＭｎ2Ｏ3電極１９
を、またＳｎＯ2電極に代えてＰｔ電極２０を形成し、
該Ｐｔ電極２０の表面を酸化物としてＣｏ3Ｏ4で被覆し
たものである。上記以外は図２の（ａ）、（ｂ）及び
（ｃ）に示すものと同じ構造である。
【００１９】
【実施例】ＣｄＯ、ＳｎＯ2、ＺｎＯ及びＩｎ2Ｏ3をペ
ースト化してＹＳＺ製の袋管の外周に周回状に塗布し、
乾燥、焼結して酸化物電極を形成し、６００℃における
各酸化物電極と参照極間に発生する起電力とＣＯガス濃
度との関係及び６００℃における各酸化物電極と参照極
間に発生する起電力とＨ2ガス濃度との関係を調べた。
その結果、図５及び図６に示すように、ＣｄＯ、ＳｎＯ
2、ＺｎＯ及びＩｎ2Ｏ3の電極のうちＣＯガス濃度依存
性についてはＣｄＯとＳｎＯ2とが大きく異なり、双方
の差が大きく、またＨ2ガス濃度依存性についてはＣｄ
ＯとＳｎＯ2とがほぼ同等であることがわかる。このよ
うにＨ2ガスに対する感度がほぼ同等で、ＣＯガスに対
する感度が大きく異なるように固体電解質の基材表面に
形成する電極を組み合わせて用いることにより、ＣＯガ
スを選択的に検出することができることを確認した。
ースト化してＹＳＺ製の袋管の外周に周回状に塗布し、
乾燥、焼結して酸化物電極を形成し、６００℃における
各酸化物電極と参照極間に発生する起電力とＣＯガス濃
度との関係及び６００℃における各酸化物電極と参照極
間に発生する起電力とＨ2ガス濃度との関係を調べた。
その結果、図５及び図６に示すように、ＣｄＯ、ＳｎＯ
2、ＺｎＯ及びＩｎ2Ｏ3の電極のうちＣＯガス濃度依存
性についてはＣｄＯとＳｎＯ2とが大きく異なり、双方
の差が大きく、またＨ2ガス濃度依存性についてはＣｄ
ＯとＳｎＯ2とがほぼ同等であることがわかる。このよ
うにＨ2ガスに対する感度がほぼ同等で、ＣＯガスに対
する感度が大きく異なるように固体電解質の基材表面に
形成する電極を組み合わせて用いることにより、ＣＯガ
スを選択的に検出することができることを確認した。
【００２０】以下に本発明の実施例を具体的に説明す
る。 実施例１ Ｙ2Ｏ3で安定化したＺｒＯ2の固体電解質としては、Ｚ
ｒＯ2９２モル％に対し、Ｙ2Ｏ3を８モル％添加、混合
した後、この混合粉末７９重量％にポリビニルアルコー
ル１重量％及び水２０重量％を加えスプレードライヤー
で造粒し、次いで９８MPaの圧力でプレス成形し、さら
に１５５０℃で３時間焼結して寸法が４×８mmで、厚さ
が０．８mmのＹＳＺ基材を用いた。
る。 実施例１ Ｙ2Ｏ3で安定化したＺｒＯ2の固体電解質としては、Ｚ
ｒＯ2９２モル％に対し、Ｙ2Ｏ3を８モル％添加、混合
した後、この混合粉末７９重量％にポリビニルアルコー
ル１重量％及び水２０重量％を加えスプレードライヤー
で造粒し、次いで９８MPaの圧力でプレス成形し、さら
に１５５０℃で３時間焼結して寸法が４×８mmで、厚さ
が０．８mmのＹＳＺ基材を用いた。
【００２１】この後、図２の（ｂ）に示すように上記で
得た固体電解質６の片側の表面にＡｕペーストを左右一
対、Ｌ字型に膜厚が２０μｍになるように厚膜印刷法で
印刷した後、９００℃で１０分間焼きつけて電気信号取
出し部７、７′を形成した。次に第一の酸化物電極材料
としてＣｄＯを瑪瑙乳鉢で粉砕した後、このＣｄＯの粉
砕物２０重量％に対しエチルセルロース５重量％とα−
テルピネオール９５重量％との混合物を８０重量％添
加、混合してＣｄＯペーストとし、このＣｄＯペースト
を前記電気信号取出し部７の一部に重なり、大部分は固
体電解質６上にあるように寸法が２×２mmで、膜厚が１
００μｍになるように厚膜印刷法で印刷し、７００℃で
２時間焼きつけてＣｄＯ電極８を形成した。
得た固体電解質６の片側の表面にＡｕペーストを左右一
対、Ｌ字型に膜厚が２０μｍになるように厚膜印刷法で
印刷した後、９００℃で１０分間焼きつけて電気信号取
出し部７、７′を形成した。次に第一の酸化物電極材料
としてＣｄＯを瑪瑙乳鉢で粉砕した後、このＣｄＯの粉
砕物２０重量％に対しエチルセルロース５重量％とα−
テルピネオール９５重量％との混合物を８０重量％添
加、混合してＣｄＯペーストとし、このＣｄＯペースト
を前記電気信号取出し部７の一部に重なり、大部分は固
体電解質６上にあるように寸法が２×２mmで、膜厚が１
００μｍになるように厚膜印刷法で印刷し、７００℃で
２時間焼きつけてＣｄＯ電極８を形成した。
【００２２】一方、第二の酸化物電極材料としてＳｎＯ
2を上記と同様に瑪瑙乳鉢で粉砕した後、このＳｎＯ2の
粉砕物２０重量％に対しエチルセルロース５重量％とα
−テルピネオール９５重量％との混合物を８０重量％添
加、混合してＳｎＯ2ペーストとし、このＳｎＯ2ペース
トを前記電気信号取出し部７′の一部に重なり、大部分
は固体電解質６上にあるように寸法が２×２mmで、膜厚
が１００μｍになるように厚膜印刷法で印刷し、７００
℃で２時間焼きつけてＳｎＯ2電極９を形成した。
2を上記と同様に瑪瑙乳鉢で粉砕した後、このＳｎＯ2の
粉砕物２０重量％に対しエチルセルロース５重量％とα
−テルピネオール９５重量％との混合物を８０重量％添
加、混合してＳｎＯ2ペーストとし、このＳｎＯ2ペース
トを前記電気信号取出し部７′の一部に重なり、大部分
は固体電解質６上にあるように寸法が２×２mmで、膜厚
が１００μｍになるように厚膜印刷法で印刷し、７００
℃で２時間焼きつけてＳｎＯ2電極９を形成した。
【００２３】また、電気信号取出し部７、７′にはＡｕ
線（線径０．２mm）を図３に示すようにリード線１４、
１４′として熱圧着して接続した。さらに、上記とは別
に図２の（ｃ）に示すように片側の表面にヒーター電圧
印加部１１及びヒーター回路１２を形成した寸法が４×
８mmで、厚さが０．８mmのアルミナ製電気絶縁性基板１
０を準備した。次に、固体電解質６及びアルミナ製電気
絶縁性基板１０の何も形成していない面同士を合わせ、
この合わせ面に低融点ガラスペースト（日本電気ガラス
(株)製）を塗布して７００℃で１０分間加熱し、固体電
解質６及びアルミナ製電気絶縁性基板１０を接着し、図
２の（ａ）に示すＣＯガス検知素子１３を得た。
線（線径０．２mm）を図３に示すようにリード線１４、
１４′として熱圧着して接続した。さらに、上記とは別
に図２の（ｃ）に示すように片側の表面にヒーター電圧
印加部１１及びヒーター回路１２を形成した寸法が４×
８mmで、厚さが０．８mmのアルミナ製電気絶縁性基板１
０を準備した。次に、固体電解質６及びアルミナ製電気
絶縁性基板１０の何も形成していない面同士を合わせ、
この合わせ面に低融点ガラスペースト（日本電気ガラス
(株)製）を塗布して７００℃で１０分間加熱し、固体電
解質６及びアルミナ製電気絶縁性基板１０を接着し、図
２の（ａ）に示すＣＯガス検知素子１３を得た。
【００２４】この後、図３に示すリード線１４、１４′
を電気信号取出しピン１５、１５′にスポット溶接し、
またヒーター電源用リード１６、１６′をヒーター電源
用ピン１７、１７′にスポット溶接し、次いでマウント
１８を二重構造の金網（ステンレス製）で覆い、ＣＯガ
ス検知センサとした。
を電気信号取出しピン１５、１５′にスポット溶接し、
またヒーター電源用リード１６、１６′をヒーター電源
用ピン１７、１７′にスポット溶接し、次いでマウント
１８を二重構造の金網（ステンレス製）で覆い、ＣＯガ
ス検知センサとした。
【００２５】次に、上記のＣＯガス検知センサに組み込
んだＣＯガス検知素子１３のヒーター回路１２に通電
し、固体電解質６を加熱し、固体電解質６の表面が６０
０℃のときのＨ2ガス及びＣＯガスに対する感度を調べ
た。その結果を図７に示す。図７に示されるようにＨ2
ガスに対する感度は小さいが、ＣＯガスに対する感度が
大きいことがわかる。これによりＣＯガスを選択的に検
出することができることは明らかである。
んだＣＯガス検知素子１３のヒーター回路１２に通電
し、固体電解質６を加熱し、固体電解質６の表面が６０
０℃のときのＨ2ガス及びＣＯガスに対する感度を調べ
た。その結果を図７に示す。図７に示されるようにＨ2
ガスに対する感度は小さいが、ＣＯガスに対する感度が
大きいことがわかる。これによりＣＯガスを選択的に検
出することができることは明らかである。
【００２６】実施例２ 実施例１におけるＣｄＯ電極に代えてＭｎ2Ｏ3を瑪瑙乳
鉢で粉砕した後、このＭｎ2Ｏ3の粉砕物２０重量％に対
しエチルセルロース５重量％とα−テルピネオール９５
重量％との混合物を８０重量％添加、混合してＭｎ2Ｏ3
ペーストとし、このＭｎ2Ｏ3ペーストを図４に示すよう
に電気信号取出し部７の一部に重なり、大部分は固体電
解質６上にあるように寸法が２×２mmで、膜厚が１００
μｍになるように厚膜印刷法で印刷し、７００℃で２時
間焼きつけてＭｎ2Ｏ3電極１９を形成した。
鉢で粉砕した後、このＭｎ2Ｏ3の粉砕物２０重量％に対
しエチルセルロース５重量％とα−テルピネオール９５
重量％との混合物を８０重量％添加、混合してＭｎ2Ｏ3
ペーストとし、このＭｎ2Ｏ3ペーストを図４に示すよう
に電気信号取出し部７の一部に重なり、大部分は固体電
解質６上にあるように寸法が２×２mmで、膜厚が１００
μｍになるように厚膜印刷法で印刷し、７００℃で２時
間焼きつけてＭｎ2Ｏ3電極１９を形成した。
【００２７】一方、実験例１におけるＳｎＯ2電極に代
えてＰｔを寸法が２×２mmで、膜厚が０．３μｍになる
ように蒸着法で形成し、７００℃で１０時間熱処理して
Ｐｔ電極２０を形成した。また、上記とは別に酸化物と
してＣｏ3Ｏ4を瑪瑙乳鉢で粉砕した後、このＣｏ3Ｏ4の
粉砕物２０重量％に対しエチルセルロース５重量％とα
−テルピネオール９５重量％との混合物８０重量％を添
加、混合してＣｏ3Ｏ4ペーストを得た。次いでこのＣｏ
3Ｏ4ペーストを上記のＰｔ電極２０上に寸法が２．５×
２．５mmで、膜厚が１００μｍになるように厚膜印刷法
で印刷し、７００℃で２時間焼きつけて酸化物層２１を
形成した。
えてＰｔを寸法が２×２mmで、膜厚が０．３μｍになる
ように蒸着法で形成し、７００℃で１０時間熱処理して
Ｐｔ電極２０を形成した。また、上記とは別に酸化物と
してＣｏ3Ｏ4を瑪瑙乳鉢で粉砕した後、このＣｏ3Ｏ4の
粉砕物２０重量％に対しエチルセルロース５重量％とα
−テルピネオール９５重量％との混合物８０重量％を添
加、混合してＣｏ3Ｏ4ペーストを得た。次いでこのＣｏ
3Ｏ4ペーストを上記のＰｔ電極２０上に寸法が２．５×
２．５mmで、膜厚が１００μｍになるように厚膜印刷法
で印刷し、７００℃で２時間焼きつけて酸化物層２１を
形成した。
【００２８】上記の工程以外は実施例１と同様の工程を
経てＣＯガス検知素子２２を得、さらにこのＣＯガス検
知素子２２を用いて実施例１と同様の工程を経てＣＯガ
ス検知センサを得た。次に、実施例１と同様の方法でＣ
Ｏガス検知素子２２におけるＨ2ガス及びＣＯガスに対
する感度を調べた。その結果、Ｈ2ガス及びＣＯガスに
対する感度は実施例１とほぼ同等であった。
経てＣＯガス検知素子２２を得、さらにこのＣＯガス検
知素子２２を用いて実施例１と同様の工程を経てＣＯガ
ス検知センサを得た。次に、実施例１と同様の方法でＣ
Ｏガス検知素子２２におけるＨ2ガス及びＣＯガスに対
する感度を調べた。その結果、Ｈ2ガス及びＣＯガスに
対する感度は実施例１とほぼ同等であった。
【００２９】なお実施例２において、Ｐｔ電極上に被覆
する酸化物は厚膜印刷法による方法で形成した例で説明
したが、本発明においては酸化物を固形化、即ち前もっ
て成形しておいたものを用いてもよく、またスパッタリ
ングにより形成しても本発明の目的を達成することがで
きる。
する酸化物は厚膜印刷法による方法で形成した例で説明
したが、本発明においては酸化物を固形化、即ち前もっ
て成形しておいたものを用いてもよく、またスパッタリ
ングにより形成しても本発明の目的を達成することがで
きる。
【００３０】
【発明の効果】請求項１及び２記載のガス検知素子は、
工程の簡略化と共に小型化が可能であり、安価でかつＣ
Ｏガスなどを選択的に検出することができる。請求項３
記載のガス検知素子は、ＣＯガスなどを選択的に検出す
ることができる。請求項４記載のガス検知素子は、請求
項１、２又は３記載の発明のうち特にＣＯガスなどを選
択的に検出することができる。請求項５記載のガス検知
素子は、請求項３又は４記載の発明のうち特にＣＯガス
などを選択的に検出することができる。請求項６及び７
記載のガス検知素子は、請求項１、２、３、４又は５記
載の発明に加えて、使用目的に応じた形状にすることが
できる。
工程の簡略化と共に小型化が可能であり、安価でかつＣ
Ｏガスなどを選択的に検出することができる。請求項３
記載のガス検知素子は、ＣＯガスなどを選択的に検出す
ることができる。請求項４記載のガス検知素子は、請求
項１、２又は３記載の発明のうち特にＣＯガスなどを選
択的に検出することができる。請求項５記載のガス検知
素子は、請求項３又は４記載の発明のうち特にＣＯガス
などを選択的に検出することができる。請求項６及び７
記載のガス検知素子は、請求項１、２、３、４又は５記
載の発明に加えて、使用目的に応じた形状にすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＣＯガス検知の原理を説明するための
概略図である。
概略図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の一実施
例になるＣＯガス検知素子の構成を示す断面図、上面図
及び下面図である。
例になるＣＯガス検知素子の構成を示す断面図、上面図
及び下面図である。
【図３】図２に示すＣＯガス検知素子を組み込んだＣＯ
ガス検知センサの構造を示す斜視図である。
ガス検知センサの構造を示す斜視図である。
【図４】本発明の他の一実施例になるＣＯガス検知素子
の構成を示す断面図である。
の構成を示す断面図である。
【図５】６００℃における各酸化物電極と参照極間に発
生する起電力とＣＯガス濃度との関係を示すグラフであ
る。
生する起電力とＣＯガス濃度との関係を示すグラフであ
る。
【図６】６００℃における各酸化物電極と参照極間に発
生する起電力とＨ2ガス濃度との関係を示すグラフであ
る。
生する起電力とＨ2ガス濃度との関係を示すグラフであ
る。
【図７】図２に示すＣＯガス検知素子を用いて６００℃
におけるＣｄＯとＳｎＯ2の両電極間に発生する起電力
とＣＯガス濃度及びＨ2ガス濃度との関係を示すグラフ
である。
におけるＣｄＯとＳｎＯ2の両電極間に発生する起電力
とＣＯガス濃度及びＨ2ガス濃度との関係を示すグラフ
である。
１ ＹＳＺ製の袋管 ２ Ｐｔ電極（参照極） ３ 酸化物電極 ４ 酸化物電極 ５ Ｐｔ線 ６ 固体電解質 ７、７′電気信号取出し部 ８ ＣｄＯ電極 ９ ＳｎＯ2電極 １０ アルミナ製電気絶縁性基板 １１、１１′ ヒーター電圧印加部 １２ ヒーター回路 １３ ＣＯガス検知素子 １４、１４′ リード線 １５、１５′ 電気信号取出しピン １６、１６′ ヒーター電源用リード １７、１７′ ヒーター電源用ピン １８ マウント １９ Ｍｎ2Ｏ3電極 ２０ Ｐｔ電極 ２１ 酸化物層 ２２ ＣＯガス検知素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三浦 則雄 福岡県福岡市中央区平尾３−17−５−301 (72)発明者 大槻 裕人 東京都港区芝浦四丁目９番25号 日立化成 工業株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 酸素イオン導電性固体電解質の表面に複
数の電極が形成されてなるガス検知素子において、少な
くとも一つの電極が酸化物を含むものであるガス検知素
子。 - 【請求項２】 複数の電極が、いずれも酸化物を含む電
極である請求項１記載のガス検知素子。 - 【請求項３】 酸化物を含む電極及び表面が酸化物で被
覆された貴金属を含む物質からなる電極が形成されてい
る請求項１記載のガス検知素子。 - 【請求項４】 酸化物が、ＣｄＯ、ＳｎＯ2、ＺｎＯ、
Ｉｎ2Ｏ3、Ｃｏ3Ｏ4、α−Ｆｅ2Ｏ3、Ｍｎ3Ｏ4、Ｍｎ2
Ｏ3、ＭｏＯ3、ＷＯ3、Ｓｂ2Ｏ3、ＰｂＯ2、ＣｕＯ及び
ＮｉＯから選ばれる少なくとも１種以上である請求項
１、２又は３記載のガス検知素子。 - 【請求項５】 貴金属が、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｐｄ及び
Ｉｒから選ばれる少なくとも１種以上である請求項３又
は４記載のガス検知素子。 - 【請求項６】 電極が、酸素イオン導電性固体電解質の
同一表面上に形成された請求項１、２、３、４又は５記
載のガス検知素子。 - 【請求項７】 電極が、酸素イオン導電性固体電解質の
異なる表面上に形成された請求項１、２、３、４又は５
記載のガス検知素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9038648A JPH10239272A (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | ガス検知素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9038648A JPH10239272A (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | ガス検知素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10239272A true JPH10239272A (ja) | 1998-09-11 |
Family
ID=12531083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9038648A Pending JPH10239272A (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | ガス検知素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10239272A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007225313A (ja) * | 2006-02-21 | 2007-09-06 | Norio Miura | ガス検知素子 |
| JP2009008493A (ja) * | 2007-06-27 | 2009-01-15 | Norio Miura | 非メタン炭化水素ガス検知素子 |
| JP2014228420A (ja) * | 2013-05-23 | 2014-12-08 | 国立大学法人 長崎大学 | Ｃｏセンサ |
| US9939404B2 (en) * | 2016-02-05 | 2018-04-10 | Figaro Engineering Inc. | CO sensor having electromotive force response |
-
1997
- 1997-02-24 JP JP9038648A patent/JPH10239272A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007225313A (ja) * | 2006-02-21 | 2007-09-06 | Norio Miura | ガス検知素子 |
| JP2009008493A (ja) * | 2007-06-27 | 2009-01-15 | Norio Miura | 非メタン炭化水素ガス検知素子 |
| JP2014228420A (ja) * | 2013-05-23 | 2014-12-08 | 国立大学法人 長崎大学 | Ｃｏセンサ |
| US9939404B2 (en) * | 2016-02-05 | 2018-04-10 | Figaro Engineering Inc. | CO sensor having electromotive force response |
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