JPH0815209A - Electrochemical gas sensor - Google Patents
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- JPH0815209A JPH0815209A JP6145197A JP14519794A JPH0815209A JP H0815209 A JPH0815209 A JP H0815209A JP 6145197 A JP6145197 A JP 6145197A JP 14519794 A JP14519794 A JP 14519794A JP H0815209 A JPH0815209 A JP H0815209A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電気化学式ガスセンサ
に関し、詳しくは、電気化学反応を利用して例えば、大
気中の一酸化炭素、水素、アルコール、窒素化合物又は
硫黄化合物等のガス成分を検出する電気化学式ガスセン
サに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrochemical gas sensor, and more specifically, it detects gas components such as carbon monoxide, hydrogen, alcohols, nitrogen compounds or sulfur compounds in the atmosphere by utilizing an electrochemical reaction. The present invention relates to an electrochemical type gas sensor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電気化学的な酸化還元反応を利用した電
気化学式ガスセンサの基本的な構造としては、複数の電
極をイオン伝導体、すなわち電解質でつないでおき、特
定のガス成分が前記電極上で電気化学反応を起こすこと
により、複数の電極間の電気信号として、前記ガス成分
の存在あるいは存在量を検知するものが知られている。2. Description of the Related Art As a basic structure of an electrochemical gas sensor utilizing an electrochemical redox reaction, a plurality of electrodes are connected by an ionic conductor, that is, an electrolyte, and a specific gas component on the electrode. It is known to detect the presence or amount of the gas component as an electric signal between a plurality of electrodes by causing an electrochemical reaction.
【０００３】上記電気化学反応に重要な役割を担うイオ
ン伝導体の材料としては、従来、液体電解質や、ゲル状
電解質が用いられていたが、液漏れや溶媒の蒸発が生じ
るために、無機物あるいは有機物の固体電解質を用いた
電気化学式ガスセンサの開発が進められてきた。Conventionally, liquid electrolytes and gel electrolytes have been used as materials for the ionic conductors that play an important role in the above-mentioned electrochemical reaction. However, because of liquid leakage and solvent evaporation, inorganic substances or The development of electrochemical gas sensors using solid electrolytes of organic substances has been advanced.
【０００４】無機物の固体電解質としては、β−アルミ
ナ、ナシコン、リシコン、安定化ジルコニア等がある。
しかし、これらの無機物からなる固体電解質では、常温
におけるインピーダンスが高いため、常温ではイオンが
伝導し難い状態にある。そのため、一般には、加熱して
インピーダンスが低い状態にして利用するが、このこと
は電気化学式ガスセンサの消費電力が大きくなることを
意味しており、実用上好ましくない。Examples of the inorganic solid electrolyte include β-alumina, naconone, ricicon, and stabilized zirconia.
However, in a solid electrolyte made of these inorganic substances, the impedance is high at room temperature, and thus it is difficult for ions to conduct at room temperature. Therefore, generally, it is used by heating it in a state of low impedance, which means that the electrochemical gas sensor consumes a large amount of power, which is not practically preferable.
【０００５】一方、有機物の固体電解質としては、ポリ
スチレンスルホネート、ポリビニルスルホネート、パー
フルオロスルホネートポリマー、パーフルオロカルボキ
シレートポリマー等のカチオン交換樹脂に属するポリマ
ーがある。これらの樹脂のうち、パーフルオロスルホネ
ートポリマーが、実用的に最も適したものとして広く使
用されており、例えば、ナフィオン（商品名、デュポン
社製）と呼ばれるものがある。On the other hand, examples of organic solid electrolytes include polymers belonging to cation exchange resins such as polystyrene sulfonate, polyvinyl sulfonate, perfluorosulfonate polymer, and perfluorocarboxylate polymer. Among these resins, perfluorosulfonate polymer is widely used as the most practically suitable one, and for example, there is one called Nafion (trade name, manufactured by DuPont).
【０００６】上記パーフルオロスルホネートポリマーが
好ましい理由は、カチオンの解離度が大きいこと、すな
わちインピーダンスが小さいこと、あるいは、熱的、電
気化学的に比較的安定であること等のためである。ま
た、パーフルオロスルホネートポリマーは、溶媒に可溶
であるため、溶液をキャスティングすることによって、
絶縁基板や電極の上に容易にパーフルオロスルホネート
ポリマーからなる固体電解質を形成することができ、電
気化学式ガスセンサの製造が簡単になる利点もある。The reason why the above perfluorosulfonate polymer is preferable is that the degree of dissociation of cations is large, that is, the impedance is small, or that it is relatively stable thermally and electrochemically. Also, since the perfluorosulfonate polymer is soluble in the solvent, by casting the solution,
A solid electrolyte made of a perfluorosulfonate polymer can be easily formed on an insulating substrate or an electrode, and there is an advantage that the electrochemical gas sensor can be easily manufactured.
【０００７】ところが、上記のようなパーフルオロスル
ホネートポリマーの物性値が経時的に変化していくのに
伴い、電気化学式ガスセンサの感度も経時的に低下して
行き、ある期間を経過すると電気化学式ガスセンサとし
ての機能が発揮できなくなり、いわゆる寿命が来てしま
う。すなわち、電極間をつなぐ電解質であるパーフルオ
ロスルホネートポリマーのインピーダンスやガス透過性
等の物性値は、電気化学式ガスセンサの感度に非常に大
きな影響を与えるため、物性値の経時変化がそのまま電
気化学式ガスセンサの感度の経時変化となって現れる。
このように、電気化学式ガスセンサの感度が経時的に低
下して、電気化学式ガスセンサとして機能するために必
要な最低値以下の感度になってしまうと、この時点で電
気化学式ガスセンサの寿命が来たことになる。このよう
に寿命が来た電気化学式ガスセンサをそのまま使用し続
けることは、非常に危険であるため、従来の電気化学式
ガスセンサでは、定期的に一定濃度の検知対象ガスを導
入して、これに対する電気化学式ガスセンサの感度を計
測して、電気化学式ガスセンサが十分に機能できるだけ
の感度を有しているか否かを判断していた。しかし、こ
のような方法による電気化学式ガスセンサの点検作業
は、時間と労力がかかるとともに、一定期間をおいて実
施する点検のまでの間に電気化学式ガスセンサの寿命が
来た場合には、これを知ることができず、電気化学式ガ
スセンサの寿命が来たことを迅速かつ確実に知るには、
不十分な方法であるという問題があった。However, as the physical property values of the perfluorosulfonate polymer as described above change with time, the sensitivity of the electrochemical gas sensor also decreases with time, and after a certain period of time, the electrochemical gas sensor. As a result, it will not be able to exert its function as, and the so-called life will end. That is, the physical properties such as impedance and gas permeability of the perfluorosulfonate polymer, which is the electrolyte that connects the electrodes, have a very large effect on the sensitivity of the electrochemical gas sensor. It appears as a change in sensitivity with time.
As described above, when the sensitivity of the electrochemical gas sensor decreases with time and becomes lower than the minimum value required to function as the electrochemical gas sensor, the electrochemical gas sensor has reached the end of its life at this point. become. It is extremely dangerous to continue to use the electrochemical gas sensor that has reached the end of its life as described above.Therefore, in the conventional electrochemical gas sensor, the gas to be detected with a constant concentration is periodically introduced to the electrochemical gas sensor. The sensitivity of the gas sensor was measured to determine whether or not the electrochemical gas sensor had sufficient sensitivity to function. However, the inspection work of the electrochemical gas sensor by such a method is time-consuming and labor-intensive, and if the service life of the electrochemical gas sensor has expired before the inspection is carried out after a certain period of time, it is known. In order to quickly and surely know that the electrochemical gas sensor has reached the end of its life,
There was a problem that it was an inadequate method.
【０００８】なお、電解質の経時変化による電気化学式
ガスセンサの寿命は、上記のパーフルオロスルホネート
ポリマーを用いた場合だけでなく、各種の固体電解質あ
るいは液体電解質を用いた場合であっても同様に来るの
で、上記と同様の問題があった。以上のように、従来の
電気化学式ガスセンサでは、使用中の電気化学式ガスセ
ンサに寿命がきても、寿命がきたことを簡単に知ること
ができないという問題があった。The life of the electrochemical gas sensor due to the change with time of the electrolyte is the same not only when the above-mentioned perfluorosulfonate polymer is used but also when various solid electrolytes or liquid electrolytes are used. , Had the same problem as above. As described above, the conventional electrochemical gas sensor has a problem that it cannot be easily known that the electrochemical gas sensor in use has reached the end of its life.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事実に
鑑みてなされたもので、その目的とするところは、電気
化学式ガスセンサの感度補正及び寿命告知ができる電気
化学式ガスセンサを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above facts, and an object of the present invention is to provide an electrochemical gas sensor capable of correcting the sensitivity of the electrochemical gas sensor and notifying its life. .
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
電気化学式ガスセンサは、内部空間３ａ及びこの内部空
間３ａに外部から検知対象ガスを導入するガス用通気口
３ｂを有するハウジング３と、上記内部空間３ａに備え
られた、絶縁基板１０の表面に形成された複数の電極を
固体高分子電解質１１でつないでガス検知作用を行わせ
るガスセンサ素子１と、このガスセンサ素子１からのガ
ス出力信号を検知するガスセンサ出力検知手段１９ｄと
を備えた電気化学式ガスセンサにおいて、上記ハウジン
グ３に設けられた水分用通気口３ｃと上記ガスセンサ素
子１との間に水素発生素子４が設置され、この水素発生
素子４が、固体電解質層４ｓの両面に、直流電源１７と
接続される電極４ｂ、４ｂを備える電解型素子５である
ことを特徴とする。An electrochemical gas sensor according to claim 1 of the present invention comprises a housing 3 having an internal space 3a and a gas vent 3b for introducing a gas to be detected into the internal space 3a from the outside. A gas sensor element 1 provided in the internal space 3a for connecting a plurality of electrodes formed on the surface of an insulating substrate 10 with a solid polymer electrolyte 11 to perform a gas detection action, and a gas output signal from the gas sensor element 1. In the electrochemical gas sensor provided with the gas sensor output detection means 19d for detecting the hydrogen generation element 4, a hydrogen generation element 4 is installed between the moisture vent 3c provided in the housing 3 and the gas sensor element 1. 4 is an electrolytic element 5 including electrodes 4b and 4b connected to the DC power supply 17 on both surfaces of the solid electrolyte layer 4s.
【００１１】本発明の請求項２に係る電気化学式ガスセ
ンサは、上記直流電源１７を制御して水素発生素子４に
定期的に所定量の水素を発生させる水素発生制御手段１
９ｃと、この発生した水素に基づくガスセンサ素子１の
水素出力信号により対象ガスのガス出力信号を補正する
感度補正手段１９ｓとを備えたことを特徴とする。An electrochemical gas sensor according to a second aspect of the present invention is a hydrogen generation control means 1 for controlling the DC power supply 17 to periodically generate a predetermined amount of hydrogen in the hydrogen generation element 4.
9c, and sensitivity correction means 19s for correcting the gas output signal of the target gas by the hydrogen output signal of the gas sensor element 1 based on the generated hydrogen.
【００１２】本発明の請求項３に係る電気化学式ガスセ
ンサは、上記水素出力信号が予め設定した値以下になる
と信号を発する寿命告知手段１９ｎを備えたことを特徴
とする。An electrochemical gas sensor according to a third aspect of the present invention is characterized by including a life notification means 19n that emits a signal when the hydrogen output signal becomes equal to or less than a preset value.
【００１３】[0013]
【作用】本発明の請求項１に係る電気化学式ガスセンサ
では、図１に示すように、絶縁基板１０の表面に形成さ
れた複数の電極を固体高分子電解質１１でつないでガス
検知作用を行わせるガスセンサ素子１を備え、このガス
センサ素子１は、ハウジング３の内部空間３ａに収容さ
れている。そして、上記ハウジング３は雰囲気中の検知
対象ガスを内部空間３ａに導入するガス用通気口３ｂを
備えており、外部雰囲気中に検知対象ガスが発生すると
ガス用通気口３ｂから検知対象ガスがガスセンサ素子１
の収容されている内部空間３ａに入る。In the electrochemical gas sensor according to the first aspect of the present invention, as shown in FIG. 1, a plurality of electrodes formed on the surface of the insulating substrate 10 are connected by a solid polymer electrolyte 11 to perform a gas detecting action. The gas sensor element 1 is provided, and the gas sensor element 1 is housed in the internal space 3 a of the housing 3. The housing 3 is provided with a gas vent 3b for introducing the detection target gas in the atmosphere into the internal space 3a. When the detection target gas is generated in the external atmosphere, the detection target gas is supplied from the gas ventilation port 3b. Element 1
The internal space 3a in which the
【００１４】また、ハウジング３には水分用通気口３ｃ
が設けられ、この水分用通気口３ｃとガスセンサ素子１
との間には水素発生素子４が設置されており、外部雰囲
気中の水分が水素発生素子４を経由して水素になり、ガ
スセンサ素子１が収容されている内部空間３ａに供給さ
れる。この内部空間３ａに満たされた水素が、内部空間
３ａに収容されたガスセンサ素子１に備わる固体高分子
電解質１１で水素による電気化学反応及び電極間のイオ
ン伝導等が行われ、この水素に応じてガスセンサ素子１
の水素出力信号が得られる。Further, the housing 3 has a moisture vent 3c.
Is provided, and the gas vent element 3c for moisture and the gas sensor element 1 are provided.
A hydrogen generating element 4 is installed between the and, and moisture in the external atmosphere becomes hydrogen via the hydrogen generating element 4 and is supplied to the internal space 3a in which the gas sensor element 1 is housed. The hydrogen filled in the internal space 3a undergoes an electrochemical reaction by hydrogen and ion conduction between electrodes in the solid polymer electrolyte 11 provided in the gas sensor element 1 housed in the internal space 3a, and depending on the hydrogen. Gas sensor element 1
The hydrogen output signal of is obtained.
【００１５】電気化学式ガスセンサでは、ガス成分が図
５及び図６に示す作用極７と固体高分子電解質１１との
界面で電気化学反応を起こすことによって、ガス成分を
検出する。したがって、センサ感度が変化する原因とし
ては、ガス成分が作用極７と固体高分子電解質１１の界
面まで到達する速度が変化すること、電気化学反応の反
応速度が変化すること、反応でできた生成物が対極９ま
で移動する速度が変化すること等がある。これらの現象
の発生やその進行は、検知対象ガスのセンサ感度変化に
影響するだけではなく、水素ガスのセンサ感度変化にも
影響する。すなわち、センサの経時劣化等で対象ガスの
センサ感度の低下の具合は、水素ガスに対するセンサ感
度の低下の具合を知ることで判断できる。このことによ
り、対象ガスのガス出力信号を計算により補正すること
ができる。In the electrochemical gas sensor, the gas component is detected by causing an electrochemical reaction at the interface between the working electrode 7 and the solid polymer electrolyte 11 shown in FIGS. 5 and 6. Therefore, the reasons why the sensor sensitivity changes are that the speed at which the gas component reaches the interface between the working electrode 7 and the solid polymer electrolyte 11 is changed, the reaction speed of the electrochemical reaction is changed, and that the reaction product is generated. The speed at which an object moves to the counter electrode 9 may change. The occurrence and progress of these phenomena not only affect the sensor sensitivity change of the gas to be detected, but also the sensor sensitivity change of the hydrogen gas. That is, the degree of decrease in the sensor sensitivity of the target gas due to deterioration of the sensor over time or the like can be determined by knowing the degree of decrease in the sensor sensitivity to hydrogen gas. Thereby, the gas output signal of the target gas can be corrected by calculation.
【００１６】次に、本発明に係る電気化学式ガスセンサ
を構成する、電解型素子５からなる水素発生素子４の作
用を説明する。この水素発生素子４は、図２に示すよう
に、固体電解質層４ｓの両面に、直流電源１７と接続さ
れる電極４ｂ、４ｂを備えている。そしてこの水素発生
素子４は、図１に示す水分用通気口３ｃ側の電極４ｂを
陽極のワーキング電極７ａとし、ガスセンサ素子１側の
電極４ｂを陰極のカウンター電極９ａとするように直流
電源１７と接続される電解型素子５である。Next, the operation of the hydrogen generating element 4 composed of the electrolysis type element 5 which constitutes the electrochemical gas sensor according to the present invention will be described. As shown in FIG. 2, the hydrogen generating element 4 includes electrodes 4b and 4b connected to the DC power supply 17 on both surfaces of the solid electrolyte layer 4s. In the hydrogen generating element 4, a DC power source 17 is used so that the electrode 4b on the side of the moisture vent 3c shown in FIG. 1 serves as the working electrode 7a of the anode and the electrode 4b on the side of the gas sensor element 1 serves as the counter electrode 9a of the cathode. It is the electrolytic element 5 to be connected.
【００１７】この電解型素子５の陽極のワーキング電極
７ａでは、下記のように、式にしたがって大気中の水
分〔Ｈ2 Ｏ〕が酸素〔Ｏ2 〕とプロトン〔Ｈ+ 〕とに電
気分解される。このときの還元電位は、Ｅa ＝１．２３
Ｖである。At the anode working electrode 7a of the electrolytic element 5, moisture [H 2 O] in the atmosphere is electrolyzed into oxygen [O 2 ] and protons [H + ] according to the following equation. It The reduction potential at this time is E a = 1.23
V.
【００１８】 Ｈ2 Ｏ → ２Ｈ+ ＋ １／２Ｏ2 ＋ ２ｅ- ・・・ 一方、陰極のカウンター電極９ａでは、下記のように、
式にしたがって陽極反応で生成したプロトンが陰極へ
移動し、水素発生反応が起こる。このときの酸化電位
は、Ｅc ＝０Ｖである。[0018] H 2 O → 2H + + 1 / 2O 2 + 2e - At ... On the other hand, the cathode of the counter electrodes 9a, as described below,
According to the formula, the protons generated by the anodic reaction move to the cathode, and the hydrogen generation reaction occurs. The oxidation potential at this time is E c = 0V.
【００１９】 ２Ｈ+ ＋ ２ｅ- → Ｈ2 ・・・・・・・・・・・・・ 結局、全反応では、式に示すようになる。2H + + 2e − → H 2・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ After all, the reaction is as shown in the formula.
【００２０】 Ｈ2 Ｏ〔水分用通気口３ｃ側〕 → Ｈ2 〔ガスセンサ素子１側〕・・ 上述の陽極反応と陰極反応とは、別反応であるので、そ
れぞれの反応の酸化還元電位の差が、理論分解電圧とな
り、理論分解電圧は、Ｅd ＝Ｅa − Ｅc ＝１．２３Ｖ
となる。すなわち、分解電圧を１．２３Ｖ以上に設定す
ることにより、水素を発生させることができる。上記直
流電源１７に１．２３Ｖ以上の電圧を印加することによ
り、上記電解型素子５の全反応では、ワーキング電極７
ａ側（水分用通気口３ｃ側）の水がカウンター電極９ａ
側（ガスセンサ素子１側）で水素に変換されたことにな
る。すなわち、外部雰囲気中の水分が水素発生素子４で
水素に変換され、この水素がガスセンサ素子１が収容さ
れている内部空間３ａに供給される。上記水素発生素子
４で発生させた水素に基づくセンサ感度の経時変化と、
目的とするガス成分によるセンサ感度の経時変化との間
に相関関係がある。すなわち、上記水素発生素子４で発
生させた水素に基づくセンサ感度により、目的とするガ
ス成分のセンサ感度の経時変化を推定でき、対象ガスの
ガス出力信号を計算により補正することができる。H 2 O [moisture vent port 3c side] → H 2 [gas sensor element 1 side] ... Since the above-mentioned anodic reaction and cathodic reaction are different reactions, the difference between the redox potentials of the respective reactions is different. Becomes the theoretical decomposition voltage, and the theoretical decomposition voltage is E d = E a −E c = 1.23 V
Becomes That is, hydrogen can be generated by setting the decomposition voltage to 1.23 V or higher. By applying a voltage of 1.23 V or more to the DC power source 17, the working electrode 7 is used in all reactions of the electrolytic element 5.
The water on the a side (the water vent 3c side) is the counter electrode 9a.
It is converted into hydrogen on the side (gas sensor element 1 side). That is, the water in the external atmosphere is converted into hydrogen by the hydrogen generating element 4, and this hydrogen is supplied to the internal space 3a in which the gas sensor element 1 is housed. A change with time in sensor sensitivity based on hydrogen generated by the hydrogen generating element 4,
There is a correlation with the change over time in sensor sensitivity due to the target gas component. That is, the sensor sensitivity based on the hydrogen generated by the hydrogen generating element 4 makes it possible to estimate the change over time in the sensor sensitivity of the target gas component and correct the gas output signal of the target gas by calculation.
【００２１】本発明の請求項２に係る電気化学式ガスセ
ンサでは、直流電源１７を制御して水素発生素子４に定
期的に所定量の水素を発生させる水素発生制御手段１９
ｃと、この発生した水素に基づくガスセンサ素子１の水
素出力信号により対象ガスのガス出力信号を補正する感
度補正手段１９ｓとを備えているので、所定量の水素に
応じたガスセンサ素子１の水素出力信号は、ガスセンサ
素子１の劣化に伴って、悪くなるので、このガスセンサ
素子１の水素出力信号の水素感度からガスセンサ素子１
の劣化の度合いを判断でき、このガスセンサ素子１の劣
化の度合いから感度補正手段１９ｓにより、対象ガスの
ガス出力信号を補正することができる。In the electrochemical gas sensor according to the second aspect of the present invention, the hydrogen generation control means 19 for controlling the DC power supply 17 to periodically generate a predetermined amount of hydrogen in the hydrogen generating element 4.
c and the sensitivity correction means 19s for correcting the gas output signal of the target gas by the hydrogen output signal of the gas sensor element 1 based on the generated hydrogen, the hydrogen output of the gas sensor element 1 corresponding to a predetermined amount of hydrogen. The signal becomes worse as the gas sensor element 1 deteriorates. Therefore, from the hydrogen sensitivity of the hydrogen output signal of the gas sensor element 1, the gas sensor element 1 is detected.
The degree of deterioration of the gas sensor element 1 can be determined, and the sensitivity correction unit 19s can correct the gas output signal of the target gas based on the degree of deterioration of the gas sensor element 1.
【００２２】本発明の請求項３に係る電気化学式ガスセ
ンサでは、水素出力信号が予め設定した値以下になると
信号を発する寿命告知手段１９ｎを備えているため、ガ
スセンサ素子１の使用限界で、所定量の水素に応じたガ
スセンサ素子１の水素出力信号の値を予め設定してお
き、定期的に発生させた所定量の水素に応じたガスセン
サ素子１の水素出力信号が、予め設定した値以下になっ
たときに、寿命告知手段１９ｎにより、ガスセンサ素子
１が寿命であるという信号を発する。すなわち、ガスセ
ンサ素子１の寿命を判断できる。The electrochemical gas sensor according to the third aspect of the present invention is provided with the life notification means 19n which emits a signal when the hydrogen output signal becomes equal to or less than a preset value. The value of the hydrogen output signal of the gas sensor element 1 corresponding to the hydrogen is set in advance, and the hydrogen output signal of the gas sensor element 1 corresponding to the predetermined amount of hydrogen generated periodically becomes equal to or less than the preset value. Then, the life notification means 19n issues a signal that the gas sensor element 1 has reached the end of life. That is, the life of the gas sensor element 1 can be determined.
【００２３】[0023]
【実施例】以下本発明を実施例に係る図面に基づいて説
明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings related to the embodiments.
【００２４】図１に本発明の電気化学式ガスセンサの第
１実施例を示す。図１に示すように、この第１実施例の
電気化学式ガスセンサは、内部空間３ａ及びこの内部空
間３ａに外部から検知対象ガスを導入するガス用通気口
３ｂを有するハウジング３を備えている。このハウジン
グ３の内部空間３ａには、絶縁基板１０の表面に形成さ
れた複数の電極を固体高分子電解質１１でつないでガス
検知作用を行わせる電気化学式プレーナ型のガスセンサ
素子１が備えられている。このガスセンサ素子１は、図
５に示すように、絶縁基板１０上に検知対象ガスが化学
反応を起こす作用極７とこの作用極７の反応と対になる
反応が起きる対極９とが向かい合うように形成されてい
る。なお、絶縁基板１０には、アルミナ、窒化アルミ、
シリコン等のセラミックス製基板やエポキシ樹脂、フェ
ノール樹脂等の樹脂製基板が使用され、作用極７と対極
９には、例えば白金電極が用いられる。この作用極７と
対極９との間には参照極８が配置され、この参照極８
は、作用極７の電位を一定に維持するための基準電極と
しての機能を有する。すなわち、作用極７の電位は、検
知対象ガスに対応して、参照極８によって一定の電位に
維持される。この参照極８には、検知対象ガスと反応性
に乏しい、例えば金電極が用いられる。FIG. 1 shows a first embodiment of the electrochemical gas sensor of the present invention. As shown in FIG. 1, the electrochemical gas sensor according to the first embodiment includes a housing 3 having an internal space 3a and a gas vent 3b for introducing a gas to be detected from the outside into the internal space 3a. In the inner space 3a of the housing 3, there is provided an electrochemical planar type gas sensor element 1 for connecting a plurality of electrodes formed on the surface of the insulating substrate 10 with a solid polymer electrolyte 11 to perform a gas detecting action. . In this gas sensor element 1, as shown in FIG. 5, a working electrode 7 on which a gas to be detected undergoes a chemical reaction on an insulating substrate 10 and a counter electrode 9 on which a reaction pairing with the reaction of the working electrode 7 occurs are opposed to each other. Has been formed. The insulating substrate 10 is made of alumina, aluminum nitride,
A substrate made of ceramics such as silicon or a substrate made of resin such as epoxy resin or phenol resin is used, and platinum electrodes are used for the working electrode 7 and the counter electrode 9, for example. A reference electrode 8 is arranged between the working electrode 7 and the counter electrode 9, and the reference electrode 8
Has a function as a reference electrode for keeping the potential of the working electrode 7 constant. That is, the potential of the working electrode 7 is maintained at a constant potential by the reference electrode 8 corresponding to the gas to be detected. For the reference electrode 8, for example, a gold electrode having low reactivity with the gas to be detected is used.
【００２５】さらに、上記ガスセンサ素子１には図５及
び図６に示すように作用極７、対極９及び参照極８の電
極群を被覆する固体高分子電解質１１が設けられてい
る。この固体高分子電解質１１は、含水すると導電性を
有していて、パーフルオロスルホネートポリマー等の高
分子化合物あるいは無機化合物が用いられる。そして、
検知対象ガスの種類に合わせて、作用極７の印加電位を
設定しておくと、検知対象ガスが固体高分子電解質１１
を透過して、作用極７に到達し、作用極７で所定の電気
化学反応を起こす。この反応にともなって生成されたイ
オンは含水状態の固体高分子電解質１１中を移動して対
極９で作用極７の反応と対になる反応を起こす。この電
気化学的な反応によって対極９と作用極７間を流れる電
流値をガスセンサ素子１に接続した外部機器等のガスセ
ンサ出力検知手段１９ｄ（図１参照）で測定して、検知
対象ガス成分の検知及び定量が行える。なお、作用極
７、対極９及び参照極８の各電極の一端は、固体高分子
電解質１１の外まで延長されて露出しており、作用極７
の外部回路への接続用端子部７ｔ、対極９の外部回路へ
の接続用端子部９ｔ及び参照極８の外部回路への接続用
端子部８ｔは、ガスセンサ出力検知手段１９ｄ例えば、
電流計等の外部機器との接続に用いられる。Further, the gas sensor element 1 is provided with a solid polymer electrolyte 11 covering the electrode group of the working electrode 7, the counter electrode 9 and the reference electrode 8 as shown in FIGS. The solid polymer electrolyte 11 has conductivity when it contains water, and a polymer compound such as a perfluorosulfonate polymer or an inorganic compound is used. And
If the applied potential of the working electrode 7 is set according to the type of gas to be detected, the gas to be detected will be the solid polymer electrolyte 11
To reach the working electrode 7 and cause a predetermined electrochemical reaction in the working electrode 7. The ions generated by this reaction move in the water-containing solid polymer electrolyte 11 and cause a reaction in which the counter electrode 9 forms a pair with the reaction of the working electrode 7. The value of the current flowing between the counter electrode 9 and the working electrode 7 due to this electrochemical reaction is measured by the gas sensor output detection means 19d (see FIG. 1) such as an external device connected to the gas sensor element 1 to detect the gas component to be detected. And can be quantified. In addition, one end of each of the working electrode 7, the counter electrode 9, and the reference electrode 8 is extended to the outside of the solid polymer electrolyte 11 and is exposed.
The external terminal connection terminal 7t, the counter electrode 9 external terminal connection terminal 9t, and the reference electrode 8 external circuit connection terminal 8t are connected to the external circuit by the gas sensor output detection means 19d, for example,
Used to connect to external devices such as ammeters.
【００２６】図１に示すように、第１実施例の電気化学
式ガスセンサは、ガスセンサ素子１に対してガス用通気
口３ｂの反対側にあるハウジング３に水分用通気口３ｃ
が付設されていて、この水分用通気口３ｃと上記ガスセ
ンサ素子１との間に水素発生素子４を備えている。この
水素発生素子４は、固体電解質層４ｓの両面に、直流電
源１７と接続されている電極４ｂ、４ｂを備える電解型
素子５である。この電解型素子５は図２に示すように、
固体電解質層４ｓがパーフルオロスルホネートポリマー
等の高分子化合物膜よりなる固体電解質膜４ａで形成さ
れ、この両面に白金等の金属で形成されている電極４
ｂ、４ｂを備えている。上記電解型素子５は図１に示す
ように、水分用通気口３ｃ側を陽極〔ワーキング電極７
ａ〕とし、他方ガスセンサ素子１側を陰極〔カウンター
電極９ａ〕とするように直流電源１７と接続されてい
る。この直流電源１７に１．２３Ｖ以上の電圧を印加す
ることにより、上記電解型素子５の全反応では、ワーキ
ング電極７ａ側（水分用通気口３ｃ側）の水がカウンタ
ー電極９ａ側（ガスセンサ素子１側）で水素に変換され
たことになる。すなわち、外部雰囲気中の水分が水素発
生素子４で水素に変換され、ガスセンサ素子１が収容さ
れている内部空間３ａに供給される。上記水素発生素子
４で発生させた水素に基づくセンサ感度の経時変化と、
目的とするガス成分、例えばＣＯによるセンサ感度の経
時変化との間に相関関係がある。すなわち、上記水素発
生素子４で発生させた水素に基づくセンサ感度により、
例えばＣＯ等の目的とするガス成分のセンサ感度の経時
変化を推定できる。As shown in FIG. 1, in the electrochemical gas sensor of the first embodiment, the moisture vent 3c is provided in the housing 3 on the opposite side of the gas sensor element 1 from the gas vent 3b.
Is attached, and the hydrogen generating element 4 is provided between the moisture vent 3 c and the gas sensor element 1. The hydrogen generating element 4 is an electrolytic element 5 including electrodes 4b and 4b connected to a DC power source 17 on both surfaces of a solid electrolyte layer 4s. This electrolytic element 5 is, as shown in FIG.
The solid electrolyte layer 4s is formed of a solid electrolyte membrane 4a made of a polymer compound membrane such as perfluorosulfonate polymer, and electrodes 4 made of metal such as platinum are formed on both surfaces of the solid electrolyte membrane 4a.
b, 4b. As shown in FIG. 1, the electrolytic element 5 has an anode [working electrode 7] on the moisture vent 3c side.
a] and the gas sensor element 1 side is used as a cathode [counter electrode 9a], and is connected to the DC power supply 17. By applying a voltage of 1.23 V or more to the DC power source 17, the water on the working electrode 7a side (the moisture ventilation port 3c side) in the entire reaction of the electrolysis type element 5 is on the counter electrode 9a side (gas sensor element 1). It has been converted to hydrogen in the side). That is, the water in the external atmosphere is converted into hydrogen by the hydrogen generating element 4 and supplied to the internal space 3a in which the gas sensor element 1 is housed. A change with time in sensor sensitivity based on hydrogen generated by the hydrogen generating element 4,
There is a correlation with the target gas component, for example, the change with time in sensor sensitivity due to CO. That is, by the sensor sensitivity based on the hydrogen generated by the hydrogen generating element 4,
For example, it is possible to estimate the change over time in the sensor sensitivity of a target gas component such as CO.
【００２７】次に、図３に本発明の電気化学式ガスセン
サの第２実施例を示す。図３に示すように、上記直流電
源１７を制御して水素発生素子４に定期的に所定量の水
素を発生させる水素発生制御回路等の水素発生制御手段
１９ｃと、この発生した水素に基づくガスセンサ素子１
の水素出力信号により対象ガスのガス出力信号を補正す
る感度補正回路等の感度補正手段１９ｓとを備えた以
外、第２実施例は第１実施例と同様にして電気化学式ガ
スセンサが構成されている。上記水素発生制御手段１９
ｃにより、水素発生素子４に定期的に所定量の水素を発
生させることができる。この所定量の水素に応じたガス
センサ素子１の水素出力信号は、ガスセンサ素子１の劣
化に伴って、悪くなるので、このガスセンサ素子１の水
素出力信号の水素感度からガスセンサ素子１の劣化の度
合いを判断できる。すなわち、このガスセンサ素子１の
劣化の度合いから感度補正手段１９ｓにより、対象ガス
のガス出力信号を補正することができる。Next, FIG. 3 shows a second embodiment of the electrochemical gas sensor of the present invention. As shown in FIG. 3, a hydrogen generation control means 19c such as a hydrogen generation control circuit that controls the DC power supply 17 to periodically generate a predetermined amount of hydrogen in the hydrogen generation element 4, and a gas sensor based on the generated hydrogen. Element 1
The electrochemical gas sensor of the second embodiment is configured in the same manner as the first embodiment except that the second embodiment is provided with the sensitivity correction means 19s such as the sensitivity correction circuit for correcting the gas output signal of the target gas by the hydrogen output signal. . The hydrogen generation control means 19
With c, it is possible to periodically generate a predetermined amount of hydrogen in the hydrogen generation element 4. The hydrogen output signal of the gas sensor element 1 corresponding to this predetermined amount of hydrogen becomes worse as the gas sensor element 1 deteriorates. Therefore, the degree of deterioration of the gas sensor element 1 can be determined from the hydrogen sensitivity of the hydrogen output signal of the gas sensor element 1. I can judge. That is, the gas output signal of the target gas can be corrected by the sensitivity correction means 19s based on the degree of deterioration of the gas sensor element 1.
【００２８】次に、図４に本発明の電気化学式ガスセン
サの第３実施例を示す。図４に示すように、感度補正手
段１９ｓの代わりに、水素出力信号が予め設定した値以
下になると信号を発する寿命告知手段１９ｎを備えてい
る以外、第３実施例は第２実施例と同様にして電気化学
式ガスセンサが構成されている。上記ガスセンサ素子１
の使用限界で、所定量の水素に応じたガスセンサ素子１
の水素出力信号の値を予め設定しておき、定期的に発生
させた所定量の水素に応じたガスセンサ素子１の水素出
力信号が、予め設定した値以下になったときに、寿命告
知手段１９ｎにより、ガスセンサ素子１が寿命であると
いう信号を発する。すなわち、ガスセンサ素子１の寿命
を判断できる。Next, FIG. 4 shows a third embodiment of the electrochemical gas sensor of the present invention. As shown in FIG. 4, the third embodiment is the same as the second embodiment except that, instead of the sensitivity correction means 19s, a life notification means 19n that emits a signal when the hydrogen output signal becomes equal to or less than a preset value is provided. Thus, an electrochemical gas sensor is constructed. The gas sensor element 1
Gas sensor element 1 according to a specified amount of hydrogen at the usage limit of
When the hydrogen output signal of the gas sensor element 1 corresponding to a predetermined amount of hydrogen generated periodically becomes less than a preset value, the life notification means 19n Thus, a signal indicating that the gas sensor element 1 has reached the end of its life is emitted. That is, the life of the gas sensor element 1 can be determined.
【００２９】〔実施例１（第１実施例の具体例）〕以下
に第１実施例の具体例を説明する。図５及び図６に示す
絶縁基板１０の材料として、厚さ１ｍｍのガラス板を使
用し、絶縁基板１０の表面にスパッタリング法で、絶縁
基板１０と電極との密着性を高める効果がある厚さ１０
００Å程度のポリシリコン層を形成した。次に、ポリシ
リコン層を形成した絶縁基板１０の表面に白金からなる
作用極７及び対極９と金からなる参照極８とをスパッタ
リング法で形成した。上記作用極７、対極９及び参照極
８を覆って、パーフルオロスルホネートポリマー溶液を
キャスティングし、厚さ３μｍの固体高分子電解質１１
を形成した。[Embodiment 1 (Specific Example of First Embodiment)] A specific example of the first embodiment will be described below. A glass plate having a thickness of 1 mm is used as the material of the insulating substrate 10 shown in FIGS. 5 and 6, and the thickness of the surface of the insulating substrate 10 is effective to enhance the adhesion between the insulating substrate 10 and the electrode by the sputtering method. 10
A polysilicon layer of about 00Å was formed. Next, a working electrode 7 and a counter electrode 9 made of platinum and a reference electrode 8 made of gold were formed on the surface of the insulating substrate 10 on which the polysilicon layer was formed by a sputtering method. A perfluorosulfonate polymer solution was cast by covering the working electrode 7, the counter electrode 9 and the reference electrode 8 to form a solid polymer electrolyte 11 having a thickness of 3 μm.
Was formed.
【００３０】そして、この具体例では、図２に示される
ように、固体電解質膜４ａとして厚みが１００μｍ程度
のパーフルオロスルホネートポリマーを使用し、この固
体電解質膜４ａの両面に化学メッキ法で白金メッキ膜の
電極４ｂを形成して水素発生素子４を得た。図１に示す
ように、水分用通気口３ｃ側を陽極〔ワーキング電極７
ａ〕とし、他方ガスセンサ素子１側を陰極〔カウンター
電極９ａ〕となるように、直流電源１７と接続して電解
型素子５を得た。上記化学メッキ法としては、固体電解
質膜４ａの一方の面に金属塩溶液が接し、他方の面に還
元剤溶液が接するようにし、固体電解質膜４ａを通して
還元剤を浸透させ、金属塩溶液側の固体電解質膜４ａの
表面で金属を析出させる背面透過法を採用した。In this specific example, as shown in FIG. 2, a perfluorosulfonate polymer having a thickness of about 100 μm is used as the solid electrolyte membrane 4a, and both surfaces of the solid electrolyte membrane 4a are platinum-plated by the chemical plating method. The film electrode 4b was formed to obtain the hydrogen generating element 4. As shown in FIG. 1, an anode [working electrode 7
a], and the electrolysis type element 5 was obtained by connecting the gas sensor element 1 side to the DC power source 17 so as to serve as the cathode [counter electrode 9a]. As the chemical plating method, the metal salt solution is in contact with one surface of the solid electrolyte membrane 4a, and the reducing agent solution is in contact with the other surface of the solid electrolyte membrane 4a. The back surface permeation method in which a metal is deposited on the surface of the solid electrolyte membrane 4a is adopted.
【００３１】次に、上記の第１実施例の具体例の電気化
学式ガスセンサをアクリルボックスの中に入れて、ＣＯ
濃度１００ｐｐｍのセンサ感度の経時変化及び水素発生
素子４の両面に白金で形成されている電極４ｂ、４ｂの
水分用通気口３ｃ側を陽極〔ワーキング電極７ａ〕と
し、他方ガスセンサ素子１側を陰極〔カウンター電極９
ａ〕とするように直流電源１７と接続し、１．５Ｖの電
圧を２０秒印加して水素を発生させた場合のセンサ感度
の経時変化を図７に示した。図７で実線は、ＣＯ濃度１
００ｐｐｍのセンサ感度の経時変化であり、破線は、水
素発生素子４の両端に１．５Ｖの電位を印加して水素発
生素子４を作動させた場合のセンサ感度の経時変化であ
る。図７から明らかなように、ＣＯ濃度１００ｐｐｍの
センサ感度の経時変化と水素を発生させた場合のセンサ
感度の経時変化とは、十分によく対応しており、水素を
発生させた場合のセンサ感度で対象ガスであるＣＯのセ
ンサ感度の経時変化の推定が可能であることが確認でき
た。Next, the electrochemical gas sensor of the specific example of the first embodiment is placed in an acrylic box and CO
The sensor sensitivity at a concentration of 100 ppm changes with time, and the electrodes 4b and 4b formed of platinum on both sides of the hydrogen generating element 4 have a moisture vent 3c side as an anode [working electrode 7a], while the gas sensor element 1 side is a cathode [working electrode 7a]. Counter electrode 9
FIG. 7 shows a change with time in the sensor sensitivity when hydrogen is generated by applying a voltage of 1.5 V for 20 seconds by connecting to the DC power supply 17 as shown in [a]. The solid line in FIG. 7 indicates a CO concentration of 1
The sensor sensitivity is 00 ppm with time, and the broken line is the sensor sensitivity with time when the hydrogen generating element 4 is operated by applying a potential of 1.5 V across the hydrogen generating element 4. As is clear from FIG. 7, the time-dependent change in the sensor sensitivity at a CO concentration of 100 ppm and the time-dependent change in the sensor sensitivity when hydrogen is generated correspond sufficiently well, and the sensor sensitivity when hydrogen is generated It was confirmed that it was possible to estimate the change over time in the sensor sensitivity of the target gas CO.
【００３２】〔実施例２（第２実施例の具体例）〕以下
に第２実施例の具体例を説明する。図３に示すように、
上記直流電源１７を制御して水素発生素子４に定期的に
所定量の水素を発生させる水素発生制御手段１９ｃであ
る水素発生制御回路と、この発生した水素に基づくガス
センサ素子１の水素出力信号により対象ガスであるＣＯ
のガス出力信号を補正する感度補正手段１９ｓである感
度補正回路とを備えた以外、実施例１と同様にして電気
化学式ガスセンサを構成した。上記水素発生制御回路に
より、水素発生素子４に定期的に実施例１と同量の水素
を発生させ、実施例１と同様にセンサ感度の経時変化を
図７を得た。図７で示した対象ガスであるＣＯのセンサ
感度と水素のセンサ感度の比率等から感度補正係数等の
条件を決めて、感度補正手段１９ｓである感度補正回路
を設計して用いた結果、図８に示すように、環境条件や
経時条件に関わらず、一定量のＣＯに対しては、略一定
のセンサ感度にすることができた。すなわち、水素発生
制御手段１９ｃである水素発生制御回路により、定期的
に一定量の水素を発生させ、そのセンサの出力信号を感
度補正手段１９ｓである感度補正回路で補正することに
より、ガスセンサ素子１の経時的な感度変化の影響を除
いた対象ガスの正確な検知情報が得られることが確認で
きた。[Second Embodiment (Specific Example of Second Embodiment)] A specific example of the second embodiment will be described below. As shown in FIG.
By the hydrogen generation control circuit which is the hydrogen generation control means 19c for controlling the DC power supply 17 to periodically generate a predetermined amount of hydrogen in the hydrogen generation element 4, and the hydrogen output signal of the gas sensor element 1 based on the generated hydrogen. CO that is the target gas
An electrochemical gas sensor was constructed in the same manner as in Example 1 except that it was provided with a sensitivity correction circuit that was the sensitivity correction means 19s for correcting the gas output signal. The hydrogen generation control circuit described above periodically generated the same amount of hydrogen in the hydrogen generation element 4 as in Example 1, and obtained the time-dependent change in sensor sensitivity as in Example 1 as shown in FIG. 7. As a result of designing and using a sensitivity correction circuit which is the sensitivity correction means 19s by determining conditions such as a sensitivity correction coefficient from the ratio of the sensor sensitivity of CO which is the target gas shown in FIG. 7 and the sensor sensitivity of hydrogen, etc. As shown in FIG. 8, it was possible to obtain a substantially constant sensor sensitivity with respect to a constant amount of CO irrespective of environmental conditions and aging conditions. That is, the hydrogen generation control circuit, which is the hydrogen generation control means 19c, periodically generates a certain amount of hydrogen, and the output signal of the sensor is corrected by the sensitivity correction circuit, which is the sensitivity correction means 19s. It was confirmed that accurate detection information of the target gas can be obtained by removing the influence of the change in sensitivity with time.
【００３３】〔実施例３（第３実施例の具体例）〕以下
に第３実施例の具体例を説明する。図４に示すように、
感度補正手段１９ｓである感度補正回路の代わりに、水
素出力信号が予め設定した値以下になると信号を発する
寿命告知手段１９ｎである寿命診断回路を備えた以外、
実施例２と同様にして電気化学式ガスセンサを構成し
た。実施例１及び実施例２で測定したガスセンサ素子１
のＣＯ感度と水素感度の経時変化によると、図９に示す
ように、ＣＯ感度が初期の半分になるとき、水素感度も
初期の約半分になっていることが分かる。ここでガスセ
ンサ素子１の使用限界を初期感度の半分にまで劣化した
ときと決めて、水素感度が初期の半分に落ちたときに寿
命告知信号を発するように寿命告知手段１９ｎである寿
命診断回路を設計した。この寿命診断回路から寿命告知
信号が発せられたガスセンサ素子１のＣＯ感度を測定し
た結果、初期の約半分に低下していることが明らかにな
った。すなわち、水素発生制御手段１９ｃである水素発
生制御回路により、定期的に一定量の水素を発生させ、
そのセンサの出力信号を基にして、寿命告知手段１９ｎ
である寿命診断回路により、ガスセンサ素子１の寿命判
断が可能であることが確認できた。[Third Embodiment (Specific Example of Third Embodiment)] A specific example of the third embodiment will be described below. As shown in FIG.
Instead of the sensitivity correction circuit which is the sensitivity correction means 19s, a life diagnosis circuit which is a life notification means 19n which emits a signal when the hydrogen output signal becomes equal to or less than a preset value is provided.
An electrochemical gas sensor was constructed in the same manner as in Example 2. Gas sensor element 1 measured in Example 1 and Example 2
As shown in FIG. 9, when the CO sensitivity becomes half of the initial value, the hydrogen sensitivity becomes about half of the initial value. Here, it is determined that the use limit of the gas sensor element 1 has deteriorated to half of the initial sensitivity, and the life diagnostic circuit, which is the life notification means 19n, is configured to issue a life notification signal when the hydrogen sensitivity drops to half of the initial sensitivity. Designed As a result of measuring the CO sensitivity of the gas sensor element 1 to which the life notification signal was issued from this life diagnosis circuit, it was revealed that the CO sensitivity was reduced to about half of the initial value. That is, the hydrogen generation control circuit which is the hydrogen generation control means 19c periodically generates a certain amount of hydrogen,
Based on the output signal of the sensor, the life notification means 19n
It was confirmed that the life of the gas sensor element 1 can be determined by the life diagnosis circuit.
【００３４】[0034]
【発明の効果】本発明の請求項１に係る電気化学式ガス
センサは、上記のように構成されているので、本発明の
請求項１に係る電気化学式ガスセンサによると、水素発
生素子で発生させた水素に基づくセンサ感度により、目
的とするガス成分のセンサ感度の経時変化を推定でき
る。Since the electrochemical gas sensor according to claim 1 of the present invention is configured as described above, according to the electrochemical gas sensor according to claim 1 of the present invention, hydrogen generated by the hydrogen generating element is generated. With the sensor sensitivity based on, it is possible to estimate the change over time in the sensor sensitivity of the target gas component.
【００３５】本発明の請求項２に係る電気化学式ガスセ
ンサは、上記のように構成されているので、本発明の請
求項２に係る電気化学式ガスセンサによると、ガスセン
サ素子の経時的な感度変化の影響を除いた対象ガスの正
確な検知情報が得られる。Since the electrochemical gas sensor according to claim 2 of the present invention is configured as described above, according to the electrochemical gas sensor according to claim 2 of the present invention, the influence of the sensitivity change of the gas sensor element over time. The accurate detection information of the target gas except for is obtained.
【００３６】本発明の請求項３に係る電気化学式ガスセ
ンサは、上記のように構成されているので、本発明の請
求項３に係る電気化学式ガスセンサによると、ガスセン
サ素子の寿命告知ができる。Since the electrochemical gas sensor according to the third aspect of the present invention is configured as described above, the electrochemical gas sensor according to the third aspect of the present invention can notify the life of the gas sensor element.
【図１】本発明の第１実施例に係る電気化学式ガスセン
サの断面図である。FIG. 1 is a sectional view of an electrochemical gas sensor according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第１実施例に係る電気化学式ガスセン
サを構成する水素発生素子の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a hydrogen generating element that constitutes the electrochemical gas sensor according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第２実施例に係る電気化学式ガスセン
サの断面図である。FIG. 3 is a sectional view of an electrochemical gas sensor according to a second embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第３実施例に係る電気化学式ガスセン
サの断面図である。FIG. 4 is a sectional view of an electrochemical gas sensor according to a third embodiment of the present invention.
【図５】本発明の実施例に係る電気化学式ガスセンサを
構成するガスセンサ素子の平面図である。FIG. 5 is a plan view of a gas sensor element constituting an electrochemical gas sensor according to an example of the present invention.
【図６】本発明の実施例に係る図５のガスセンサ素子の
Ｘ−Ｙ断面図である。6 is an XY cross-sectional view of the gas sensor element of FIG. 5 according to an embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第１実施例に係る電気化学式ガスセン
サの経時特性を測定したグラフである。FIG. 7 is a graph showing the characteristics over time of the electrochemical gas sensor according to the first embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第２実施例に係る電気化学式ガスセン
サの経時特性を測定したグラフである。FIG. 8 is a graph showing the characteristics over time of the electrochemical gas sensor according to the second embodiment of the present invention.
【図９】本発明の第３実施例に係る電気化学式ガスセン
サの経時特性を測定したグラフである。FIG. 9 is a graph showing the characteristics over time of the electrochemical gas sensor according to the third embodiment of the present invention.
１ ガスセンサ素子 ３ ハウジング ３ａ 内部空間 ３ｂ ガス用通気口 ３ｃ 水分用通気口 ４ 水素発生素子 ４ｂ 電極 ４ｓ 固体電解質層 ５ 電解型素子 １０ 絶縁基板 １１ 固体高分子電解質 １７ 直流電源 １９ｃ 水素発生制御手段 １９ｄ ガスセンサ出力検知手段 １９ｓ 感度補正手段 １９n 寿命告知手段 1 Gas Sensor Element 3 Housing 3a Internal Space 3b Gas Vent 3c Moisture Vent 4 Hydrogen Generation Element 4b Electrode 4s Solid Electrolyte Layer 5 Electrolysis Type Element 10 Insulating Substrate 11 Solid Polymer Electrolyte 17 DC Power Supply 19c Hydrogen Generation Control Means 19d Gas Sensor Output detection means 19s Sensitivity correction means 19n Lifespan notification means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｎ 27/46 ３１１ Ｈ 27/58 Ｚ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location G01N 27/46 311 H 27/58 Z
Claims (3)
ａ）に外部から検知対象ガスを導入するガス用通気口
（３ｂ）を有するハウジング（３）と、上記内部空間
（３ａ）に備えられた、絶縁基板（１０）の表面に形成
された複数の電極を固体高分子電解質（１１）でつない
でガス検知作用を行わせるガスセンサ素子（１）と、こ
のガスセンサ素子（１）からのガス出力信号を検知する
ガスセンサ出力検知手段（１９ｄ）とを備えた電気化学
式ガスセンサにおいて、上記ハウジング（３）に設けら
れた水分用通気口（３ｃ）と上記ガスセンサ素子（１）
との間に水素発生素子（４）が設置され、この水素発生
素子（４）が、固体電解質層（４ｓ）の両面に、直流電
源（１７）と接続される電極（４ｂ、４ｂ）を備える電
解型素子（５）であることを特徴とする電気化学式ガス
センサ。1. An internal space (3a) and this internal space (3)
a) a housing (3) having a gas vent (3b) for introducing a gas to be detected from the outside, and a plurality of a plurality of holes formed on the surface of the insulating substrate (10) provided in the internal space (3a). A gas sensor element (1) for effecting gas detection by connecting electrodes with a solid polymer electrolyte (11) and gas sensor output detection means (19d) for detecting a gas output signal from the gas sensor element (1) were provided. In the electrochemical gas sensor, a moisture vent (3c) provided in the housing (3) and the gas sensor element (1).
A hydrogen generating element (4) is installed between the two, and the hydrogen generating element (4) has electrodes (4b, 4b) connected to the DC power source (17) on both surfaces of the solid electrolyte layer (4s). An electrochemical gas sensor, which is an electrolytic element (5).
生素子（４）に定期的に所定量の水素を発生させる水素
発生制御手段（１９ｃ）と、この発生した水素に基づく
ガスセンサ素子（１）の水素出力信号により対象ガスの
ガス出力信号を補正する感度補正手段（１９ｓ）とを備
えたことを特徴とする請求項１記載の電気化学式ガスセ
ンサ。2. A hydrogen generation control means (19c) for controlling the DC power supply (17) to periodically generate a predetermined amount of hydrogen in the hydrogen generation element (4), and a gas sensor element based on the generated hydrogen. The electrochemical gas sensor according to claim 1, further comprising: a sensitivity correction unit (19s) that corrects the gas output signal of the target gas according to the hydrogen output signal of 1).
になると信号を発する寿命告知手段（１９ｎ）を備えた
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電気化学
式ガスセンサ。3. The electrochemical gas sensor according to claim 1, further comprising a life notification means (19n) which emits a signal when the hydrogen output signal becomes equal to or lower than a preset value.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6145197A JPH0815209A (en) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | Electrochemical gas sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6145197A JPH0815209A (en) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | Electrochemical gas sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0815209A true JPH0815209A (en) | 1996-01-19 |
Family
ID=15379666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6145197A Withdrawn JPH0815209A (en) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | Electrochemical gas sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0815209A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005517182A (en) * | 2002-02-07 | 2005-06-09 | ウォルター・キッド・ポータブル・イキップメント・インコーポレーテッド | Self-calibrating carbon monoxide detector and method |
| JP2008164305A (en) * | 2006-12-26 | 2008-07-17 | Yazaki Corp | Electrochemical sensor, target gas monitor device, and concentration detection method of electrochemical sensor |
| KR20200001195A (en) * | 2018-06-27 | 2020-01-06 | 주식회사 제이에스시솔루션 | Portable gas sensor for mining |
-
1994
- 1994-06-28 JP JP6145197A patent/JPH0815209A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005517182A (en) * | 2002-02-07 | 2005-06-09 | ウォルター・キッド・ポータブル・イキップメント・インコーポレーテッド | Self-calibrating carbon monoxide detector and method |
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