JP2000009682A - 固体電解質厚膜積層型一酸化炭素センサ - Google Patents
固体電解質厚膜積層型一酸化炭素センサInfo
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- JP2000009682A JP2000009682A JP10178734A JP17873498A JP2000009682A JP 2000009682 A JP2000009682 A JP 2000009682A JP 10178734 A JP10178734 A JP 10178734A JP 17873498 A JP17873498 A JP 17873498A JP 2000009682 A JP2000009682 A JP 2000009682A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低濃度領域のＣＯの検出を可能としたＣＯセ
ンサを提供する。 【解決手段】 発熱体９３上に設けた可燃性ガス酸化触
媒からなるガス拡散層７と、該ガス拡散層７の上に設け
た触媒金属とセラミックを混合し加圧成型し焼結した複
合体であるサーメットからなる下部電極５と、電極５上
に設けた酸素イオン伝導性を有する固体電解質厚膜１
と、固体電解質１上に設けたサーメットからなる上部電
極３からなる固体電解質厚膜積層型一酸化炭素センサに
おいて、電極を構成するサーメットを、粒径が１０μｍ
以下のセラミックと触媒金属の複合材料で構成するとと
もに、ガス拡散層７を可燃性ガスを酸化する触媒作用を
有する多孔体で構成した。
ンサを提供する。 【解決手段】 発熱体９３上に設けた可燃性ガス酸化触
媒からなるガス拡散層７と、該ガス拡散層７の上に設け
た触媒金属とセラミックを混合し加圧成型し焼結した複
合体であるサーメットからなる下部電極５と、電極５上
に設けた酸素イオン伝導性を有する固体電解質厚膜１
と、固体電解質１上に設けたサーメットからなる上部電
極３からなる固体電解質厚膜積層型一酸化炭素センサに
おいて、電極を構成するサーメットを、粒径が１０μｍ
以下のセラミックと触媒金属の複合材料で構成するとと
もに、ガス拡散層７を可燃性ガスを酸化する触媒作用を
有する多孔体で構成した。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、天然ガスや石油分
解ガス等の化石燃料の燃焼器に取り付けて、燃焼器が不
完全燃焼を起こした時に発生する一酸化炭素（ＣＯ：以
下、ＣＯという）を定量的に、且つ選択性が格段に改良
された高精度で検知する固体電解質式ＣＯセンサに関す
る。本発明は、ＣＯ検出をさらに高感度化した上記固体
電解質厚膜積層型ＣＯセンサに関する。
解ガス等の化石燃料の燃焼器に取り付けて、燃焼器が不
完全燃焼を起こした時に発生する一酸化炭素（ＣＯ：以
下、ＣＯという）を定量的に、且つ選択性が格段に改良
された高精度で検知する固体電解質式ＣＯセンサに関す
る。本発明は、ＣＯ検出をさらに高感度化した上記固体
電解質厚膜積層型ＣＯセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】大気中に存在するＣＯまたは燃焼器中の
燃料ガスや燃焼排ガス中に存在するＣＯを検知するセン
サとして、酸素イオン伝導性固体電解質を用いたＣＯセ
ンサは早くから知られている。
燃料ガスや燃焼排ガス中に存在するＣＯを検知するセン
サとして、酸素イオン伝導性固体電解質を用いたＣＯセ
ンサは早くから知られている。
【０００３】本出願の出願人等は、特願平９−９８６１
６号として、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3：以下、イット
リアという）で安定化した二酸化ジルコニウム（Ｚr
Ｏ2：以下、ジルコニアという）であるイットリア安定
化ジルコニア（Yttria Stabilized Zirconia：以下、Ｙ
ＳＺという）の厚膜を固体電解質として用い、固体電解
質の表裏両面に一対の電極を密着形成し、片方の電極を
可燃性ガスを酸化する触媒で覆うとともにこの触媒上に
ヒータを配し、他方の電極を表面が露出されたままの状
態にした型式（以下、積層型という）固体電解質厚膜積
層型ＣＯセンサに関する発明を出願している。
６号として、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3：以下、イット
リアという）で安定化した二酸化ジルコニウム（Ｚr
Ｏ2：以下、ジルコニアという）であるイットリア安定
化ジルコニア（Yttria Stabilized Zirconia：以下、Ｙ
ＳＺという）の厚膜を固体電解質として用い、固体電解
質の表裏両面に一対の電極を密着形成し、片方の電極を
可燃性ガスを酸化する触媒で覆うとともにこの触媒上に
ヒータを配し、他方の電極を表面が露出されたままの状
態にした型式（以下、積層型という）固体電解質厚膜積
層型ＣＯセンサに関する発明を出願している。
【０００４】この固体電解質厚膜積層型ＣＯセンサの構
造を模式的に示す図３を用いて、その構造を説明する。
固体電解質厚膜ＣＯセンサは、アルミナ基板９５と、ヒ
ータ９３と、電気絶縁層９１と、可燃性ガス酸化触媒層
７と、電極５（カソード）と、固体電解質層１と、電極
（アノード）３をこの順番に積層して構成される。
造を模式的に示す図３を用いて、その構造を説明する。
固体電解質厚膜ＣＯセンサは、アルミナ基板９５と、ヒ
ータ９３と、電気絶縁層９１と、可燃性ガス酸化触媒層
７と、電極５（カソード）と、固体電解質層１と、電極
（アノード）３をこの順番に積層して構成される。
【０００５】この固体電解質厚膜１は、ペースト印刷法
によって形成され、膜厚が１〜５０μｍに形成されるの
で内部抵抗を極めて低くできる。固体電解質厚膜積層型
ＣＯセンサは、固体電解質１の両面に一対の電極（アノ
ード）３と電極（カソード）５が設けられ、一方の電極
（カソード）５は多孔質の可燃性ガス酸化触媒の層７で
覆われている。固体電解質１は、ジルコニアに８mol％
のイットリアを添加して形成した酸素イオン伝導体であ
るＹＳＺを用いて構成される。電極３，５は、ＹＳＺと
白金（以下、Ｐtという）粉末を混合した後焼成したサ
ーメットから構成される。可燃性ガス酸化触媒層７は、
多孔を有するように構成され、一方の電極５を被覆して
いる。
によって形成され、膜厚が１〜５０μｍに形成されるの
で内部抵抗を極めて低くできる。固体電解質厚膜積層型
ＣＯセンサは、固体電解質１の両面に一対の電極（アノ
ード）３と電極（カソード）５が設けられ、一方の電極
（カソード）５は多孔質の可燃性ガス酸化触媒の層７で
覆われている。固体電解質１は、ジルコニアに８mol％
のイットリアを添加して形成した酸素イオン伝導体であ
るＹＳＺを用いて構成される。電極３，５は、ＹＳＺと
白金（以下、Ｐtという）粉末を混合した後焼成したサ
ーメットから構成される。可燃性ガス酸化触媒層７は、
多孔を有するように構成され、一方の電極５を被覆して
いる。
【０００６】ＣＯガス検知原理を模式的に示す図７を用
いて固体電解質厚膜積層型ＣＯセンサの検知原理を説明
する。この固体電解質積層型ＣＯセンサを、空気中に置
いた場合、両電極３，５近傍に存在するガスは酸素（Ｏ
2）と窒素（Ｎ2）のみであるので、気相−電極−電解質
の３相界面では、下記（１）式の反応が両極３，５上で
起き、両電極の電位は平衡し、起電力は発生しない。
いて固体電解質厚膜積層型ＣＯセンサの検知原理を説明
する。この固体電解質積層型ＣＯセンサを、空気中に置
いた場合、両電極３，５近傍に存在するガスは酸素（Ｏ
2）と窒素（Ｎ2）のみであるので、気相−電極−電解質
の３相界面では、下記（１）式の反応が両極３，５上で
起き、両電極の電位は平衡し、起電力は発生しない。
【０００７】ところで、センサを微量のＣＯを含む空気
中に置いた状況では、酸化触媒７により被覆された電極
（カソード）５上では、触媒層７においてＣＯは完全酸
化されて炭酸ガス（ＣＯ2）となってしまうので、
（１）式のみの反応が起こる。一方、直接空気に接して
いる電極（アノード）３では、（１）式の反応に加え
て、下記（２）式で表されるＣＯ酸化反応が起こる。こ
のように、両極上で異なる反応が起こることによって、
両電極間の平衡はくずれ起電力が発生する。これらの電
極反応は、気相−電極−電解質の３相界面で起こること
が重要である。
中に置いた状況では、酸化触媒７により被覆された電極
（カソード）５上では、触媒層７においてＣＯは完全酸
化されて炭酸ガス（ＣＯ2）となってしまうので、
（１）式のみの反応が起こる。一方、直接空気に接して
いる電極（アノード）３では、（１）式の反応に加え
て、下記（２）式で表されるＣＯ酸化反応が起こる。こ
のように、両極上で異なる反応が起こることによって、
両電極間の平衡はくずれ起電力が発生する。これらの電
極反応は、気相−電極−電解質の３相界面で起こること
が重要である。
【０００８】
【数１】
【０００９】天然ガスや石油分解ガス等、炭化水素を主
成分とする燃料ガス中にはかなりの水素（Ｈ2）が存在
するほか炭化水素系ガスの不完全燃焼時にはＣＯと共に
Ｈ2が発生し、両者の燃焼時発生比率が燃炊負荷により
変化するので、ＣＯ濃度を高感度で定量的に挨知するた
めには、ＣＯに関する検知感度が高いことと同時に、検
知の妨害ガスであるＨ2の感度と対比してＣＯの感度が
桁違いに鋭敏であること（これをセンサ性能のＣＯ選択
性と呼ぶ）が要求される。
成分とする燃料ガス中にはかなりの水素（Ｈ2）が存在
するほか炭化水素系ガスの不完全燃焼時にはＣＯと共に
Ｈ2が発生し、両者の燃焼時発生比率が燃炊負荷により
変化するので、ＣＯ濃度を高感度で定量的に挨知するた
めには、ＣＯに関する検知感度が高いことと同時に、検
知の妨害ガスであるＨ2の感度と対比してＣＯの感度が
桁違いに鋭敏であること（これをセンサ性能のＣＯ選択
性と呼ぶ）が要求される。
【００１０】センサ性能のＣＯ選択性を向上する技術と
して、特開昭６１−１９４３４８号公報には、１対の電
極の一方をＣＯを含む可燃性ガスを酸化する触媒層（例
えばアルミナ担持Ｐt触媒等）で覆い、他方の電極をＣ
Ｏ以外の可燃性ガスのみを酸化する触媒層（例えば酸化
すず触媒等）で被覆した平板型ＣＯセンサが開示されて
いる。この技術では通常、上記の電極や触媒層の形成
は、例えば４ｍｍ×８ｍｍ×厚み０．８ｍｍのＹＳＺ板
上の同一面にペースト化した電極材料や例えば３ｍｍ×
３ｍｍ×厚み２０μｍの触媒層を厚膜印刷して行うの
で、異なる材料のペーストを同一表面の極めて接近した
位置に幾度か重ねて印刷することとなり、製作工程が煩
雑になる結果、製造コストがかさむ。また両電極を接近
させるには限度があるので、電極間抵抗値を小さくする
ことが困難である。
して、特開昭６１−１９４３４８号公報には、１対の電
極の一方をＣＯを含む可燃性ガスを酸化する触媒層（例
えばアルミナ担持Ｐt触媒等）で覆い、他方の電極をＣ
Ｏ以外の可燃性ガスのみを酸化する触媒層（例えば酸化
すず触媒等）で被覆した平板型ＣＯセンサが開示されて
いる。この技術では通常、上記の電極や触媒層の形成
は、例えば４ｍｍ×８ｍｍ×厚み０．８ｍｍのＹＳＺ板
上の同一面にペースト化した電極材料や例えば３ｍｍ×
３ｍｍ×厚み２０μｍの触媒層を厚膜印刷して行うの
で、異なる材料のペーストを同一表面の極めて接近した
位置に幾度か重ねて印刷することとなり、製作工程が煩
雑になる結果、製造コストがかさむ。また両電極を接近
させるには限度があるので、電極間抵抗値を小さくする
ことが困難である。
【００１１】センサ素子の製作工程の煩雑さに関する上
記の問題は、特開平７−３０６１７５号公報に開示され
た平板型センサ、すなわちＹＳＺ板上の同一面に約１ｍ
ｍ角の電極一対を間隔０．３ｍｍに離して形成し、片方
の電極のみを改良酸化触媒層で被覆してなるＣＯセンサ
により解決された。
記の問題は、特開平７−３０６１７５号公報に開示され
た平板型センサ、すなわちＹＳＺ板上の同一面に約１ｍ
ｍ角の電極一対を間隔０．３ｍｍに離して形成し、片方
の電極のみを改良酸化触媒層で被覆してなるＣＯセンサ
により解決された。
【００１２】しかし、この技術によるＣＯセンサは、Ｈ
2感度がＣＯ感度の約２倍以上も鋭敏であるので、不完
全燃焼時にＨ2がＣＯと約同量発生すると仮定したうえ
で、Ｈ2を検知することによりＣＯを定量しているに過
ぎない。また両電極の間隔を印刷技術上これ以上狭める
ことが困難であり、電極間隔が広い場合は電極間抵抗値
が大きいという不利がある。即ちこの様な状態でもンサ
出力を正確に測定するには、センサ出力測定用回路に流
れる電流を小さくしなければならず、そのためには該回
路の入カインピーダンスを大きくする必要があるので、
センサ全体としての製造コストを削減し難い。
2感度がＣＯ感度の約２倍以上も鋭敏であるので、不完
全燃焼時にＨ2がＣＯと約同量発生すると仮定したうえ
で、Ｈ2を検知することによりＣＯを定量しているに過
ぎない。また両電極の間隔を印刷技術上これ以上狭める
ことが困難であり、電極間隔が広い場合は電極間抵抗値
が大きいという不利がある。即ちこの様な状態でもンサ
出力を正確に測定するには、センサ出力測定用回路に流
れる電流を小さくしなければならず、そのためには該回
路の入カインピーダンスを大きくする必要があるので、
センサ全体としての製造コストを削減し難い。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、製造コスト
を著しく低減し、かつ直接的にＣＯ濃度を高精度で定量
できる本出願人の上記先願のＣＯセンサをさらに高感度
化して低濃度領域のＣＯの検出を可能としたＣＯセンサ
を提供することを目的とする。
を著しく低減し、かつ直接的にＣＯ濃度を高精度で定量
できる本出願人の上記先願のＣＯセンサをさらに高感度
化して低濃度領域のＣＯの検出を可能としたＣＯセンサ
を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手投】本発明者等は、積層型固
体電解質ＣＯセンサのＣＯ感度を向上させるために、電
極粒子を微細にすることによって、サーメット電極の活
性を増大させた。
体電解質ＣＯセンサのＣＯ感度を向上させるために、電
極粒子を微細にすることによって、サーメット電極の活
性を増大させた。
【００１５】本発明は、発熱体上に設けた可燃性ガス酸
化触媒からなるガス拡散層と、該ガス拡散層の上に設け
た触媒金属とセラミックを混合し焼結した複合体である
サーメットからなる下部電極と、該下部電極上に設けた
酸素イオン伝導性を有する固体電解質厚膜と、該固体電
解質上に設けたサーメットからなる上部電極からなる固
体電解質厚膜積層型ＣＯセンサにおいて、上部電極およ
び下部電極を構成するサーメットを、粒径が１０μｍ以
下のセラミックと触媒金属の複合材料で構成し、ガス拡
散層を、可燃性ガスを酸化する触媒作用を有する多孔体
で構成した。
化触媒からなるガス拡散層と、該ガス拡散層の上に設け
た触媒金属とセラミックを混合し焼結した複合体である
サーメットからなる下部電極と、該下部電極上に設けた
酸素イオン伝導性を有する固体電解質厚膜と、該固体電
解質上に設けたサーメットからなる上部電極からなる固
体電解質厚膜積層型ＣＯセンサにおいて、上部電極およ
び下部電極を構成するサーメットを、粒径が１０μｍ以
下のセラミックと触媒金属の複合材料で構成し、ガス拡
散層を、可燃性ガスを酸化する触媒作用を有する多孔体
で構成した。
【００１６】さらに、本発明は、上記固体電解質厚膜積
層型ＣＯセンサにおいて、サーメットを、金（Ａｕ）、
白金（Ｐt）等の貴金属、または白金族と二酸化ジルコ
ニウム（ＺrＯ2）、二酸化トリウム（ＴhＯ2）、酸化セ
リウム（ＣeＯ2，Ｃe2Ｏ3）、三酸化二ビスマス（Ｂi2
Ｏ3）などとの混合物、あるいはこれらの１種に希土類
酸化物もしくはアルカリ土類金属酸化物を添加してなる
酸化物の１種と白金族との混合物とした。
層型ＣＯセンサにおいて、サーメットを、金（Ａｕ）、
白金（Ｐt）等の貴金属、または白金族と二酸化ジルコ
ニウム（ＺrＯ2）、二酸化トリウム（ＴhＯ2）、酸化セ
リウム（ＣeＯ2，Ｃe2Ｏ3）、三酸化二ビスマス（Ｂi2
Ｏ3）などとの混合物、あるいはこれらの１種に希土類
酸化物もしくはアルカリ土類金属酸化物を添加してなる
酸化物の１種と白金族との混合物とした。
【００１７】とくに、本発明は、上記固体電解質厚膜積
層型ＣＯセンサにおいて、サーメットを、白金と二酸化
ジルコニウムまたは白金とイットリア（Ｙ2Ｏ3）で安定
化された二酸化ジルコニウム（ＺrＯ2）とした。
層型ＣＯセンサにおいて、サーメットを、白金と二酸化
ジルコニウムまたは白金とイットリア（Ｙ2Ｏ3）で安定
化された二酸化ジルコニウム（ＺrＯ2）とした。
【００１８】本発明は、上記固体電解質厚膜積層型ＣＯ
センサにおいて、酸素イオン伝導性固体電解質を、イッ
トリアで安定化した二酸化ジルコニウム、酸化マグネシ
ウム（ＭgＯ）または酸化カルシウム（ＣaＯ）を添加し
た二酸化ジルコニウム、希土類酸化物を添加した二酸化
トリウム、希土類または酸化カルシウムを添加した二酸
化セリウム、酸化ストロンチウム（ＳrＯ）を添加した
三酸化二ビスマスのいずれかとした。
センサにおいて、酸素イオン伝導性固体電解質を、イッ
トリアで安定化した二酸化ジルコニウム、酸化マグネシ
ウム（ＭgＯ）または酸化カルシウム（ＣaＯ）を添加し
た二酸化ジルコニウム、希土類酸化物を添加した二酸化
トリウム、希土類または酸化カルシウムを添加した二酸
化セリウム、酸化ストロンチウム（ＳrＯ）を添加した
三酸化二ビスマスのいずれかとした。
【００１９】本発明は、上記固体電解質厚膜積層型ＣＯ
センサにおいて、ガス拡散層を、一酸化炭素（ＣＯ）ガ
ス、水素（Ｈ2）、炭化水素（ＣＨ4）などの可燃性ガス
を酸化する触媒作用を有する、白金やパラジウム（Ｐ
d）などの白金族金属、金またはヴァナジン（バナジウ
ム：Ｖ）もしくはクロム（Ｃr）などの主遷移金属の酸
化物、あるいはこれらの２種以上の組合せを、二酸化珪
素（ＳiＯ2）、α−酸化アルミニウム（α−Ａl
2Ｏ3）、γ−酸化アルミニウム（γ−Ａl2Ｏ3）などの
担体に担持させた多孔質体とした。
センサにおいて、ガス拡散層を、一酸化炭素（ＣＯ）ガ
ス、水素（Ｈ2）、炭化水素（ＣＨ4）などの可燃性ガス
を酸化する触媒作用を有する、白金やパラジウム（Ｐ
d）などの白金族金属、金またはヴァナジン（バナジウ
ム：Ｖ）もしくはクロム（Ｃr）などの主遷移金属の酸
化物、あるいはこれらの２種以上の組合せを、二酸化珪
素（ＳiＯ2）、α−酸化アルミニウム（α−Ａl
2Ｏ3）、γ−酸化アルミニウム（γ−Ａl2Ｏ3）などの
担体に担持させた多孔質体とした。
【００２０】さらに、本発明は、上記固体電解質積層型
ＣＯセンサにおいて、一対の電極の電極粒径を異ならせ
た。
ＣＯセンサにおいて、一対の電極の電極粒径を異ならせ
た。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態にかか
る固体電解質積層型ＣＯセンサの構造を、図１〜図３を
用いて説明する。図１は、固体電解質積層型ＣＯセンサ
の拡大外観斜視図であり、図２は、該ＣＯセンサの積層
構造を分解して示した斜視図であり、図３は該ＣＯセン
サの積層構造を模式的に示した縦断面図である。この発
明にかかる固体電解質積層型ＣＯセンサは、上記本出願
人の先願にかかる発明とほぼ同様に構成されている。す
なわち、この発明にかかる固体電解質積層型ＣＯセンサ
は、アルミナ基板９５と、ヒータ９３と、電気絶縁層９
１と、可燃性ガス酸化触媒層７と、電極５（アノード）
と、固体電解質層１と、電極（カソード）３をこの順番
に積層して構成した。
る固体電解質積層型ＣＯセンサの構造を、図１〜図３を
用いて説明する。図１は、固体電解質積層型ＣＯセンサ
の拡大外観斜視図であり、図２は、該ＣＯセンサの積層
構造を分解して示した斜視図であり、図３は該ＣＯセン
サの積層構造を模式的に示した縦断面図である。この発
明にかかる固体電解質積層型ＣＯセンサは、上記本出願
人の先願にかかる発明とほぼ同様に構成されている。す
なわち、この発明にかかる固体電解質積層型ＣＯセンサ
は、アルミナ基板９５と、ヒータ９３と、電気絶縁層９
１と、可燃性ガス酸化触媒層７と、電極５（アノード）
と、固体電解質層１と、電極（カソード）３をこの順番
に積層して構成した。
【００２２】ヒータ９３は、３ｍｍ×４ｍｍ×厚み０．
３ｍｍのアルミナ基板９５の表面にＰｔからなる発熱体
をリボン型に形成して構成される。ヒータ９３の表面上
に３０μｍの厚さの電気絶縁層９１を形成する。電気絶
縁層９１には、ヒータ９３の端子部９４が露出する切欠
き９２が設けられている。
３ｍｍのアルミナ基板９５の表面にＰｔからなる発熱体
をリボン型に形成して構成される。ヒータ９３の表面上
に３０μｍの厚さの電気絶縁層９１を形成する。電気絶
縁層９１には、ヒータ９３の端子部９４が露出する切欠
き９２が設けられている。
【００２３】積層体９の上に形成する可燃性ガス酸化触
媒層７は、９８．５ｗｔ％のアルミナに１．５ｗｔ％の
Ｐｔを担持した触媒を３ｍｍ角厚み３０μｍに多孔質に
なるように印刷して形成する。
媒層７は、９８．５ｗｔ％のアルミナに１．５ｗｔ％の
Ｐｔを担持した触媒を３ｍｍ角厚み３０μｍに多孔質に
なるように印刷して形成する。
【００２４】電極（アノード）５は、可燃性触媒層７上
にＰｔとＹＳＺのサーメットを１．０ｍｍ角×膜厚１０
μｍになるように印刷により形成して構成する。電極
（アノード）５は、三相界面が形成される電極反応部５
１と電極引出部５２および電極パッド５３が形成され
る。触媒層７平面上の中央部分に触媒層７より面積の小
さな電極（アノード）５を形成し、その後電極（アノー
ド）５の周辺にさらに触媒層７を形成することによっ
て、電極（アノード）５の周囲を多孔質の触媒層７で覆
うことができる。
にＰｔとＹＳＺのサーメットを１．０ｍｍ角×膜厚１０
μｍになるように印刷により形成して構成する。電極
（アノード）５は、三相界面が形成される電極反応部５
１と電極引出部５２および電極パッド５３が形成され
る。触媒層７平面上の中央部分に触媒層７より面積の小
さな電極（アノード）５を形成し、その後電極（アノー
ド）５の周辺にさらに触媒層７を形成することによっ
て、電極（アノード）５の周囲を多孔質の触媒層７で覆
うことができる。
【００２５】積層体９の上に酸化触媒層７と電極（アノ
ード）５を積層形成した後、この積層体を１４００℃で
１０分間焼成して一体に構成する。
ード）５を積層形成した後、この積層体を１４００℃で
１０分間焼成して一体に構成する。
【００２６】固体電解質１は、電極（アノード）５と酸
化触媒層７の上に、ＹＳＺペーストをスクリーン印刷し
て１．４ｍｍ角×厚み１０μｍで電極を完全に被覆する
ように形成し、１００℃で３０分間乾燥して形成する。
ＹＳＺペーストは、８ｗｔ％のイットリアと９２ｗｔ％
のジルコニアからなるＹＳＺ粉末１００重量部と、結合
剤としてのポリビニルブチラール９重量部と、溶剤とし
ての合計８０重量部のα−テルピオネールとフタル酸ジ
ブチルと、常用の界面活性剤３．５重量部を加えて調整
する。
化触媒層７の上に、ＹＳＺペーストをスクリーン印刷し
て１．４ｍｍ角×厚み１０μｍで電極を完全に被覆する
ように形成し、１００℃で３０分間乾燥して形成する。
ＹＳＺペーストは、８ｗｔ％のイットリアと９２ｗｔ％
のジルコニアからなるＹＳＺ粉末１００重量部と、結合
剤としてのポリビニルブチラール９重量部と、溶剤とし
ての合計８０重量部のα−テルピオネールとフタル酸ジ
ブチルと、常用の界面活性剤３．５重量部を加えて調整
する。
【００２７】電極（カソード）３は、ＰｔとＹＳＺの混
合体のペーストを１．０ｍｍ角×膜厚１０μｍになるよ
うにスクリーン印刷により固体電解質１上に形成して構
成する。電極（カソード）３は、三相界面が形成される
電極反応部３１と電極引出部３２および電極パッド３３
が形成される。電極（アノード）５と電極（カソード）
３とは、固体電解質１を挾んで対向するように配置す
る。
合体のペーストを１．０ｍｍ角×膜厚１０μｍになるよ
うにスクリーン印刷により固体電解質１上に形成して構
成する。電極（カソード）３は、三相界面が形成される
電極反応部３１と電極引出部３２および電極パッド３３
が形成される。電極（アノード）５と電極（カソード）
３とは、固体電解質１を挾んで対向するように配置す
る。
【００２８】固体電解質１と電極（カソード）３を積層
した後、全体を１３７５℃で１０分間焼成して、ヒータ
９３を設けたアルミナ基板９５と多孔質の酸化触媒層７
とサーメットからなる電極（アノード）５と固体電解質
１とサーメットからなる電極（カソード）３が一体に形
成された固体電解質積層型ＣＯセンサを完成する。
した後、全体を１３７５℃で１０分間焼成して、ヒータ
９３を設けたアルミナ基板９５と多孔質の酸化触媒層７
とサーメットからなる電極（アノード）５と固体電解質
１とサーメットからなる電極（カソード）３が一体に形
成された固体電解質積層型ＣＯセンサを完成する。
【００２９】電極としてＰｔのみを用いて構成した場合
には、三相界面は固体電解質と電極のＰｔが接触する箇
所にガスが到達して形成されるが、電極にサーメットを
用いた場合には、電極の内部にも酸素イオン伝導性のＹ
ＳＺが存在するので、このＹＳＺとＰｔとＣＯガスやＨ
2ガスの三者が接触する箇所は極めて多くなって活性点
が大幅に増え、ＣＯ検出特性が向上する。
には、三相界面は固体電解質と電極のＰｔが接触する箇
所にガスが到達して形成されるが、電極にサーメットを
用いた場合には、電極の内部にも酸素イオン伝導性のＹ
ＳＺが存在するので、このＹＳＺとＰｔとＣＯガスやＨ
2ガスの三者が接触する箇所は極めて多くなって活性点
が大幅に増え、ＣＯ検出特性が向上する。
【００３０】このような構成の固体電解質積層型ＣＯセ
ンサの、ＣＯ検出特性を図４を用いて説明する。図４
は、横軸にＣＯガス濃度をｐｐｍで、縦軸に起電力をｍ
Ｖで示し、電極を構成する粒子の平均粒径の大きさによ
る出力特性の差を表している。この平均粒径は、電極の
表面を走査型電子顕微鏡を用いて観察し、所定の粒径毎
に電極粒子を計数して、電極粒子の平均粒径と粒度分布
を測定した。先願にかかる固体電解質積層型ＣＯセンサ
の電極粒径は１０μｍであり、図中点線で表した。先願
にかかる固体電解質積層型ＣＯセンサでは電極粒径が１
０μｍと大きかったため、感度が小さくガス警報器の基
準値であるＣＯ＝５０ｐｐｍを検知することができなか
ったが、電極粒径を１０μｍ→５μｍ→３μｍ→２μｍ
と微細化するに従って、各濃度におけるセンサ出力が増
大することがわかる。図４から明らかなように、本発明
に用いるサーメットを用いた電極３，５は、電極を構成
する粒子の平均粒径が１０μｍ以下、好ましくは５μｍ
以下であるときにＣＯ検出感度が良好となることがわか
る。これは、粒径が小さくなるほど、電極を構成するＰ
tとＹＳＺとガスが接触する三相界面が多くなり、起電
力が大きくなることによると考えられる。
ンサの、ＣＯ検出特性を図４を用いて説明する。図４
は、横軸にＣＯガス濃度をｐｐｍで、縦軸に起電力をｍ
Ｖで示し、電極を構成する粒子の平均粒径の大きさによ
る出力特性の差を表している。この平均粒径は、電極の
表面を走査型電子顕微鏡を用いて観察し、所定の粒径毎
に電極粒子を計数して、電極粒子の平均粒径と粒度分布
を測定した。先願にかかる固体電解質積層型ＣＯセンサ
の電極粒径は１０μｍであり、図中点線で表した。先願
にかかる固体電解質積層型ＣＯセンサでは電極粒径が１
０μｍと大きかったため、感度が小さくガス警報器の基
準値であるＣＯ＝５０ｐｐｍを検知することができなか
ったが、電極粒径を１０μｍ→５μｍ→３μｍ→２μｍ
と微細化するに従って、各濃度におけるセンサ出力が増
大することがわかる。図４から明らかなように、本発明
に用いるサーメットを用いた電極３，５は、電極を構成
する粒子の平均粒径が１０μｍ以下、好ましくは５μｍ
以下であるときにＣＯ検出感度が良好となることがわか
る。これは、粒径が小さくなるほど、電極を構成するＰ
tとＹＳＺとガスが接触する三相界面が多くなり、起電
力が大きくなることによると考えられる。
【００３１】このような、粒径の小さな電極粒子を形成
する方法を以下に述べる。前記比率のＰtとＹＳＺの粒
子を溶剤や結合剤などと混合したペーストを用いて電極
を形成した後、これを焼成してサーメットを形成する
と、ＰtとＹＳＺの容積比はほぼ同じであるが、Ｐtと混
合するＹＳＺの粒子の径が大きいと、ＰtとＹＳＺとガ
スが接触する三相界面が減少する。一方、ＹＳＺの粒子
の粒径が小さなときには、三相界面の数が増大し、活性
点が電極中に多数形成されることとなり、ＣＯ検出感度
を上げることができる。
する方法を以下に述べる。前記比率のＰtとＹＳＺの粒
子を溶剤や結合剤などと混合したペーストを用いて電極
を形成した後、これを焼成してサーメットを形成する
と、ＰtとＹＳＺの容積比はほぼ同じであるが、Ｐtと混
合するＹＳＺの粒子の径が大きいと、ＰtとＹＳＺとガ
スが接触する三相界面が減少する。一方、ＹＳＺの粒子
の粒径が小さなときには、三相界面の数が増大し、活性
点が電極中に多数形成されることとなり、ＣＯ検出感度
を上げることができる。
【００３２】表１にサーメット電極を形成するＰtとＹ
ＳＺの平均粒径とこれを用いて形成したサーメット電極
の粒径を説明する。サーメット電極は、平均粒径０．６
μｍのＰt粉末と平均粒径０．１〜１０μｍのＹＳＺと
の混合体に有機溶剤を添加してペーストを作り、このペ
ーストを各部位にスクリーン印刷し、乾燥後１３７５℃
で１０分間焼成して得た。電極の平均粒径は走査型電子
顕微鏡を用いて上述の方法によって行った。本センサの
場合、下部電極をまず１３００℃で１分間焼成し、その
後ＹＳＺと上部電極を１３５０℃で１０分間焼成してい
る。
ＳＺの平均粒径とこれを用いて形成したサーメット電極
の粒径を説明する。サーメット電極は、平均粒径０．６
μｍのＰt粉末と平均粒径０．１〜１０μｍのＹＳＺと
の混合体に有機溶剤を添加してペーストを作り、このペ
ーストを各部位にスクリーン印刷し、乾燥後１３７５℃
で１０分間焼成して得た。電極の平均粒径は走査型電子
顕微鏡を用いて上述の方法によって行った。本センサの
場合、下部電極をまず１３００℃で１分間焼成し、その
後ＹＳＺと上部電極を１３５０℃で１０分間焼成してい
る。
【００３３】
【表１】
【００３４】本発明に用いる固体電解質厚膜１は、酸素
イオン伝導性のものであり材料としてはイットリア等の
希土類酸化物で安定化したジルコニア、ＭgＯまたはＣa
Ｏを添加したジルコニア、希土類酸化物を添加した二酸
化トリウム希土類またはＣaＯを添加した二酸化セリウ
ム、ＳrＯ等を添加した三酸化二ビスマス等、当該分野
で公知の全ての酸素イオン伝導性固体電解質を包含す
る。実用的には、ＹＳＺが多く用いられる。
イオン伝導性のものであり材料としてはイットリア等の
希土類酸化物で安定化したジルコニア、ＭgＯまたはＣa
Ｏを添加したジルコニア、希土類酸化物を添加した二酸
化トリウム希土類またはＣaＯを添加した二酸化セリウ
ム、ＳrＯ等を添加した三酸化二ビスマス等、当該分野
で公知の全ての酸素イオン伝導性固体電解質を包含す
る。実用的には、ＹＳＺが多く用いられる。
【００３５】本発明に用いる電極３，５は、所謂電極反
応が行われる電極板と起電力（センサ出力）を取り出す
端子部位とを別個の部材または異なる材質により形成し
たものでも良いが、両者の接続点における起電力損失の
回避及び製造上の便宜のため、電極板部位３１と端子部
位３２，３３とを同一材料で且つ一体化した構造に形成
したものが特に好ましい。
応が行われる電極板と起電力（センサ出力）を取り出す
端子部位とを別個の部材または異なる材質により形成し
たものでも良いが、両者の接続点における起電力損失の
回避及び製造上の便宜のため、電極板部位３１と端子部
位３２，３３とを同一材料で且つ一体化した構造に形成
したものが特に好ましい。
【００３６】本発明において、電極３，５を固体電解質
厚膜１の表面裏面に密着形成する方法としては公知の方
法が用いられるが、通常固体電解質や電極材料を夫々ペ
ーストに調製して所定サイズの形状に印刷した後、焼成
して形成する方法が用いられる。
厚膜１の表面裏面に密着形成する方法としては公知の方
法が用いられるが、通常固体電解質や電極材料を夫々ペ
ーストに調製して所定サイズの形状に印刷した後、焼成
して形成する方法が用いられる。
【００３７】本発明の可燃性ガス酸化触媒層７に使用す
る酸化触媒は、ＣＯ，Ｈ2、ＣＨ4等の可燃性ガスを酸化
する触媒作用を持つものであれば良い。例えば、Ｐtや
パラジウム（Ｐd）等の白金族金属、またはウァナジン
（Ｖ）やクロム（Ｃr）等の主遷移金属の酸化物、或い
はこれ等の２種以上の組み合わせ等当該分野で公知のも
のが全て用いることができ、通常これ等をＳiＯ2、α−
Ａl2Ｏ3、γ−Ａl2Ｏ3等公知の担体に担持させて使用す
る。担体には、当該分野で公知のものが全て用いられる
が実用的には、Ｐtをα−Ａl2Ｏ3に担持させたものが好
ましい。
る酸化触媒は、ＣＯ，Ｈ2、ＣＨ4等の可燃性ガスを酸化
する触媒作用を持つものであれば良い。例えば、Ｐtや
パラジウム（Ｐd）等の白金族金属、またはウァナジン
（Ｖ）やクロム（Ｃr）等の主遷移金属の酸化物、或い
はこれ等の２種以上の組み合わせ等当該分野で公知のも
のが全て用いることができ、通常これ等をＳiＯ2、α−
Ａl2Ｏ3、γ−Ａl2Ｏ3等公知の担体に担持させて使用す
る。担体には、当該分野で公知のものが全て用いられる
が実用的には、Ｐtをα−Ａl2Ｏ3に担持させたものが好
ましい。
【００３８】本発明の電気絶縁性酸化物層９１に使用す
る酸化物は、電気絶縁性を示す金属酸化物であれば有用
であり、通常、セラミックスの原料に使用されるものが
用いられる。実用上、上記酸化触媒の担体として使用す
るものが製造に好都合である。例えば、Ａl2Ｏ3、ＺrＯ
2、ＣeＯ2、ＳiＯ2、Ｇa2Ｏ3の内の１種類、または２種
類以上の混合物が用いられる。
る酸化物は、電気絶縁性を示す金属酸化物であれば有用
であり、通常、セラミックスの原料に使用されるものが
用いられる。実用上、上記酸化触媒の担体として使用す
るものが製造に好都合である。例えば、Ａl2Ｏ3、ＺrＯ
2、ＣeＯ2、ＳiＯ2、Ｇa2Ｏ3の内の１種類、または２種
類以上の混合物が用いられる。
【００３９】本発明において、触媒層７による片方の電
極５の被覆は、可燃性ガスが該触媒又は該酸化物に接触
せず直接に電極５に到達することの無いように、完全に
閉鎖的でなければならない。但し、該触媒層７と電極５
とは必ずしも密着させる必要は無く、両者の間に空隙が
あっても良いが、電極５を該触媒層または該酸化物層で
完全に閉鎖できるように電極５の面積より若干広く被覆
しなければならない。被覆の方法は、公知の方法が用い
られるが、通常、酸化触媒をペーストに調製して、所定
サイズの図形状に印刷した後、焼成して多孔質の被覆と
する方法が用いられる。
極５の被覆は、可燃性ガスが該触媒又は該酸化物に接触
せず直接に電極５に到達することの無いように、完全に
閉鎖的でなければならない。但し、該触媒層７と電極５
とは必ずしも密着させる必要は無く、両者の間に空隙が
あっても良いが、電極５を該触媒層または該酸化物層で
完全に閉鎖できるように電極５の面積より若干広く被覆
しなければならない。被覆の方法は、公知の方法が用い
られるが、通常、酸化触媒をペーストに調製して、所定
サイズの図形状に印刷した後、焼成して多孔質の被覆と
する方法が用いられる。
【００４０】本発明の積層型ＣＯセンサ素子の作動温度
を確保するため、ヒータ９３を取り付ける。すなわち、
ヒータ９３の全面を電気絶縁性の緻密アルミナ膜９１で
被覆し、該アルミナ膜９１の裏面上つまりヒータ９３を
被着してない面に酸化触媒層７を配するように構成した
ので、支持体であるアルミナ基板９５上に形成されたヒ
ータ９３は、緻密アルミナ膜９１を介して間接的に酸化
触媒層７および固体電解質１を万遍なく加熱する。
を確保するため、ヒータ９３を取り付ける。すなわち、
ヒータ９３の全面を電気絶縁性の緻密アルミナ膜９１で
被覆し、該アルミナ膜９１の裏面上つまりヒータ９３を
被着してない面に酸化触媒層７を配するように構成した
ので、支持体であるアルミナ基板９５上に形成されたヒ
ータ９３は、緻密アルミナ膜９１を介して間接的に酸化
触媒層７および固体電解質１を万遍なく加熱する。
【００４１】固体電解質厚膜１の面積を電極（アノー
ド）５の電極反応部５１の面積より若干大きく製作し、
触媒層７の面積を固体電解質厚膜１の面積より更に大き
く製作して電極（アノード）５の電極反応部５１の被覆
を完全なものにする。可燃性ガスは多孔質酸化触媒層７
内で酸化され、電極（アノード）５の電極反応部５１に
到達することがなくなるとともに、酸素は、多孔質酸化
触媒層７を潜り抜けて電極（アノード）５の電極反応部
５１に到達し、（１）式の電極反応によって固体電解質
１に酸素イオンを供給することができる。
ド）５の電極反応部５１の面積より若干大きく製作し、
触媒層７の面積を固体電解質厚膜１の面積より更に大き
く製作して電極（アノード）５の電極反応部５１の被覆
を完全なものにする。可燃性ガスは多孔質酸化触媒層７
内で酸化され、電極（アノード）５の電極反応部５１に
到達することがなくなるとともに、酸素は、多孔質酸化
触媒層７を潜り抜けて電極（アノード）５の電極反応部
５１に到達し、（１）式の電極反応によって固体電解質
１に酸素イオンを供給することができる。
【００４２】以下、本発明の第２の実施の形態を説明す
る。図５は、第１の実施の形態に用いたと同じ構成の固
体電解質厚膜積層型ＣＯセンサのＨ2濃度検出特性を電
極粒子の平均粒径をパラメータにして示した図である。
図において、横軸はＨ2濃度をｐｐｍで、縦軸は起電力
をｍＶで示している。図５に示すように、Ｈ2濃度検出
出力は、電極粒子の平均粒径が小さいときには、電極
（アノード）５の電位が高く電極（カソード）３の電位
が低い正の起電力を出力するが、電極粒子の平均粒径が
大きなときには、電極（アノード）５の電位が低く電極
（カソード）３の電位が高い負の起電力を出力する。
る。図５は、第１の実施の形態に用いたと同じ構成の固
体電解質厚膜積層型ＣＯセンサのＨ2濃度検出特性を電
極粒子の平均粒径をパラメータにして示した図である。
図において、横軸はＨ2濃度をｐｐｍで、縦軸は起電力
をｍＶで示している。図５に示すように、Ｈ2濃度検出
出力は、電極粒子の平均粒径が小さいときには、電極
（アノード）５の電位が高く電極（カソード）３の電位
が低い正の起電力を出力するが、電極粒子の平均粒径が
大きなときには、電極（アノード）５の電位が低く電極
（カソード）３の電位が高い負の起電力を出力する。
【００４３】一方、ＣＯ濃度検出特性は、図６に示すよ
うに、電極粒子の平均粒径が小さいときには、電極粒子
の平均粒径が大きなときに比べて大きな正の起電力を出
力する。
うに、電極粒子の平均粒径が小さいときには、電極粒子
の平均粒径が大きなときに比べて大きな正の起電力を出
力する。
【００４４】図５に示すように、電極粒子の平均粒径が
大きなときに負の起電力を出力する理由は、明らかでな
いが、以下のように考えることができる。すなわち、Ｈ
2感度が負となるということは、ＹＳＺ内の酸素イオン
の移動が、感度が正のときとは逆方向になされるという
ことである。ＹＳＺ内で酸素イオンが逆方向に移動する
ことは、図７に示したセンサ検知原理によると、電極
（アノード）５上での（２）式の反応が、電極（カソー
ド）３上での（２）式の反応より多く起こっているから
と考えられる。すなわち、触媒層７側の電極（アノー
ド）５上にＨ2が到達していることになる。図１，図２
に示すセンサの構造から考えると、Ｈ2はＣＯに比べて
分子サイズが小さいことから、気相のＨ2は、空気にさ
らされた電極（カソード）３およびＹＳＺ１内を拡散し
て触媒層７で被覆された下部の電極（アノード）５に到
達しているのではないかと思われる。ところで、電極
（カソード）３の電極粒径が大きな場合には、この電極
で電極（Ｐt，ＹＳＺ）とＨ2が接触する確立が低くな
り、下部の電極（アノード）５まで到達するＨ2が存在
するのに対して、電極（カソード）３の電極粒径が小さ
な場合には、この電極でのＰtとＹＳＺとＨ2が接触して
電極反応が促進されるので、Ｈ2が下部の電極（アノー
ド）５まで到達することがなくなり、Ｈ2感度が正にな
ると考えられる。
大きなときに負の起電力を出力する理由は、明らかでな
いが、以下のように考えることができる。すなわち、Ｈ
2感度が負となるということは、ＹＳＺ内の酸素イオン
の移動が、感度が正のときとは逆方向になされるという
ことである。ＹＳＺ内で酸素イオンが逆方向に移動する
ことは、図７に示したセンサ検知原理によると、電極
（アノード）５上での（２）式の反応が、電極（カソー
ド）３上での（２）式の反応より多く起こっているから
と考えられる。すなわち、触媒層７側の電極（アノー
ド）５上にＨ2が到達していることになる。図１，図２
に示すセンサの構造から考えると、Ｈ2はＣＯに比べて
分子サイズが小さいことから、気相のＨ2は、空気にさ
らされた電極（カソード）３およびＹＳＺ１内を拡散し
て触媒層７で被覆された下部の電極（アノード）５に到
達しているのではないかと思われる。ところで、電極
（カソード）３の電極粒径が大きな場合には、この電極
で電極（Ｐt，ＹＳＺ）とＨ2が接触する確立が低くな
り、下部の電極（アノード）５まで到達するＨ2が存在
するのに対して、電極（カソード）３の電極粒径が小さ
な場合には、この電極でのＰtとＹＳＺとＨ2が接触して
電極反応が促進されるので、Ｈ2が下部の電極（アノー
ド）５まで到達することがなくなり、Ｈ2感度が正にな
ると考えられる。
【００４５】この実施の形態は、上記図５および図６に
示される特性を利用してＣＯ検出感度を向上させるもの
で、図１〜図３に示す固体電解質厚膜積層型ＣＯセンサ
において、電極（カソード）３の電極粒径を電極（アノ
ード）５の電極粒径よりも大きくして、両電極間に現わ
れるＣＯ検出電圧を大きくすることができる。
示される特性を利用してＣＯ検出感度を向上させるもの
で、図１〜図３に示す固体電解質厚膜積層型ＣＯセンサ
において、電極（カソード）３の電極粒径を電極（アノ
ード）５の電極粒径よりも大きくして、両電極間に現わ
れるＣＯ検出電圧を大きくすることができる。
【００４６】
【発明の効果】本発明の固体電解質型ＣＯセンサは、一
対の電極を、サーメットにより構成し、さらに電極粒径
を１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下としたことによ
って、センサを高感度化し、従来より低ＣＯ濃度領域の
検知が可能となった。したがって、これまでは、各種燃
焼器内に本センサを設置することが考えられたが、この
発明のように５０ｐｐｍでも１０ｍＶ近い感度を得るこ
とができるので、ガス警報器のように室内のＣＯ濃度を
モニターすることができる。
対の電極を、サーメットにより構成し、さらに電極粒径
を１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下としたことによ
って、センサを高感度化し、従来より低ＣＯ濃度領域の
検知が可能となった。したがって、これまでは、各種燃
焼器内に本センサを設置することが考えられたが、この
発明のように５０ｐｐｍでも１０ｍＶ近い感度を得るこ
とができるので、ガス警報器のように室内のＣＯ濃度を
モニターすることができる。
【００４７】さらに、本発明のＣＯセンサは、電極粒径
を電極（アノード）と電極（カソード）の異ならせるこ
とによって、ＣＯ検出出力を大きくすることができる。
を電極（アノード）と電極（カソード）の異ならせるこ
とによって、ＣＯ検出出力を大きくすることができる。
【図１】本発明および先願にかかる固体電解質厚膜積層
型ＣＯセンサの構成を例示する外観斜視図。
型ＣＯセンサの構成を例示する外観斜視図。
【図２】図１の固体電解質厚膜積層型ＣＯセンサの構成
を示す組み立て図。
を示す組み立て図。
【図３】図１の固体電解質厚膜積層型ＣＯセンサの構成
を模式的に示す縦断面図。
を模式的に示す縦断面図。
【図４】図１の固体電解質厚膜積層型ＣＯセンサの電極
粒径がＣＯ感度に及ぼす影響を説明する特性図。
粒径がＣＯ感度に及ぼす影響を説明する特性図。
【図５】図１の固体電解質厚膜積層型ＣＯセンサの電極
粒径がＨ2感度に及ぼす影響を説明する特性図。
粒径がＨ2感度に及ぼす影響を説明する特性図。
【図６】図１の固体電解質厚膜積層型ＣＯセンサの電極
粒径がＣＯ感度に及ぼす影響を説明する特性図。
粒径がＣＯ感度に及ぼす影響を説明する特性図。
【図７】図１の固体電解質厚膜積層型ＣＯセンサのＣＯ
検出原理を説明する電極反応説明図。
検出原理を説明する電極反応説明図。
１ 固体電解質厚膜 ３ 電極（カソード） ３１ 電極反応部 ３２ 電極引出線 ３３ 端子部 ５ 電極（アノード） ５１ 電極反応部 ５２ 電極引出線 ５３ 端子部 ７ 可燃性ガス酸化触媒層 ９１ 絶縁用緻密アルミナ膜 ９２ 切欠き部 ９３ ヒータ ９４ 端子部 ９５ アルミナ基板 ９８，９９ リード線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 望月 計 静岡県天竜市二俣町南鹿島23 矢崎計器株 式会社内 (72)発明者 高島 裕正 静岡県天竜市二俣町南鹿島23 矢崎計器株 式会社内 Ｆターム(参考） 2G004 BB04 BE04 BE22 BE26 BE27 BM07 ZA04
Claims (6)
- 【請求項１】 発熱体上に設けた可燃性ガス酸化触媒か
らなるガス拡散層と、該ガス拡散層の上に設けた触媒金
属とセラミックを混合し加圧成型し焼結した複合体であ
るサーメットからなる下部電極と、該下部電極上に設け
た酸素イオン伝導性を有する固体電解質厚膜と、該固体
電解質上に設けたサーメットからなる上部電極からなる
固体電解質厚膜積層型一酸化炭素センサにおいて、 上部電極および下部電極を構成するサーメットが、粒径
が１０μｍ以下のセラミックと触媒金属の複合材料で構
成され、 ガス拡散層が、可燃性ガスを酸化する触媒作用を有する
多孔体で構成されたことを特徴とする固体電解質厚膜積
層型一酸化炭素センサ。 - 【請求項２】 サーメットが、白金（Ｐt）等の貴金
属、または白金族と二酸化ジルコニウム（ＺrＯ2）、二
酸化トリウム（ＴhＯ2）、酸化セリウム（ＣeＯ2，Ｃe2
Ｏ3）、三酸化二ビスマス（Ｂi2Ｏ3）などとの混合物、
あるいはこれらの１種に希土類酸化物もしくはアルカリ
土類金属酸化物を添加してなる酸化物の１種と白金族と
の混合物である請求項１記載の固体電解質厚膜積層型一
酸化炭素センサ。 - 【請求項３】 サーメットが、白金と二酸化ジルコニウ
ムまたは白金とイットリア（Ｙ2Ｏ3）で安定化された二
酸化ジルコニウム（ＺrＯ2）である請求項２に記載の固
体電解質厚膜積層型一酸化炭素センサ。 - 【請求項４】 酸素イオン伝導性固体電解質が、イット
リアで安定化した二酸化ジルコニウム、酸化マグネシウ
ム（ＭgＯ）または酸化カルシウム（ＣaＯ）を添加した
二酸化ジルコニウム、希土類酸化物を添加した二酸化ト
リウム、希土類または酸化カルシウムを添加した二酸化
セリウム、酸化ストロンチウム（ＳrＯ）を添加した三
酸化二ビスマスのいずれかである請求項１ないし請求項
３のいずれかに記載の固体電解質厚膜積層型一酸化炭素
センサ。 - 【請求項５】 ガス拡散層が、一酸化炭素（ＣＯ）ガ
ス、水素（Ｈ2）、炭化水素（ＣＨ4）などの可燃性ガス
を酸化する触媒作用を有する、白金やパラジウム（Ｐ
d）などの白金族金属、金またはヴァナジン（バナジウ
ム：Ｖ）もしくはクロム（Ｃr）などの主遷移金属の酸
化物、あるいはこれらの２種以上の組合せを、二酸化珪
素（ＳiＯ2）、α−酸化アルミニウム（α−Ａl
2Ｏ3）、γ−酸化アルミニウム（γ−Ａl2Ｏ3）などの
担体に担持させた多孔質体である請求項１ないし請求項
４のいずれかに記載の固体電解質厚膜積層型一酸化炭素
センサ。 - 【請求項６】 一対の電極の電極粒径を異ならせた請求
項１ないし請求項５のいずれかに記載の固体電解質厚膜
積層型一酸化炭素センサ。
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| JP17873498A JP3367640B2 (ja) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | 固体電解質厚膜積層型一酸化炭素センサ |
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| JP17873498A JP3367640B2 (ja) | 1998-06-25 | 1998-06-25 | 固体電解質厚膜積層型一酸化炭素センサ |
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|---|---|---|---|---|
| JP2008088495A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Dainippon Printing Co Ltd | サーメット積層体の製造方法、および、サーメット積層体 |
| CN109142158A (zh) * | 2018-09-14 | 2019-01-04 | 太原理工大学 | 一种模拟浆液扩散通道并检测注浆参数的实验装置与方法 |
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1998
- 1998-06-25 JP JP17873498A patent/JP3367640B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN109142158A (zh) * | 2018-09-14 | 2019-01-04 | 太原理工大学 | 一种模拟浆液扩散通道并检测注浆参数的实验装置与方法 |
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