JP2002221509A - Gas sensor - Google Patents

Gas sensor

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JP2002221509A
JP2002221509A JP2001018656A JP2001018656A JP2002221509A JP 2002221509 A JP2002221509 A JP 2002221509A JP 2001018656 A JP2001018656 A JP 2001018656A JP 2001018656 A JP2001018656 A JP 2001018656A JP 2002221509 A JP2002221509 A JP 2002221509A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas sensor having excellent durability. SOLUTION: In this gas sensor, a detection part 3 has a detection electrode 5 including a detection electrode reaction layer 51 and a detection electrode gas diffusion layer 52; a counter electrode 6 including a counter electrode reaction layer 61 and a counter electrode gas diffusion layer 62; and an electrolyte layer 4 provided between them, contacting with the detection electrode reaction layer 51 and the counter electrode reaction layer 61. The detection electrode reaction layer 51 has a function oxidizing CO and/or H2 in a test gas and is disposed with plural detection electrode reaction layer units 511 mainly composed of a catalyst promoting oxidization of CO and/or H2 apart from each other.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、H2リッチな被験
ガス中のCO濃度を測定するガスセンサに関するもので
ある。
The present invention relates to relates to a gas sensor for measuring the CO concentration of the H 2 rich subject gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のCOガスセンサは、電解質層を介
して配置された検出極と対極とを有する検出部を備えて
いる。
2. Description of the Related Art A conventional CO gas sensor has a detection unit having a detection electrode and a counter electrode arranged via an electrolyte layer.

【0003】このCOガスセンサでは、検出極に、例え
ばCOを吸着して酸化させることにより、得られた電流
値から被験ガス中のCO濃度を測定する。
In this CO gas sensor, for example, CO is adsorbed and oxidized on a detection electrode, and the CO concentration in the test gas is measured from the obtained current value.

【0004】また、従来のCOガスセンサでは、検出極
および対極は、それぞれ、担体に触媒を担持させた材料
を平板状に形成したものが用いられている。
Further, in the conventional CO gas sensor, the detection electrode and the counter electrode are each made of a material in which a catalyst is supported on a carrier and formed in a flat plate shape.

【0005】このようなCOガスセンサは、高温度、高
湿度の被験ガスを検出部に接触させて使用することがあ
るが、この場合、検出部は、使用時と非使用時とで激し
い温度、湿度変化に曝され、検出部を構成する各部材
は、膨張・収縮を繰り返す。
[0005] Such a CO gas sensor may be used by bringing a test gas of high temperature and high humidity into contact with a detection unit. Each member constituting the detection unit is exposed to the humidity change and repeats expansion and contraction.

【0006】これにより、従来のCOガスセンサでは、
例えば、検出極あるいは対極における担体からの触媒の
脱落、検出極あるいは対極の電解質層からの剥離等が生
じ、その結果、センサ出力(測定精度)が低下するとい
う問題がある。
Accordingly, in the conventional CO gas sensor,
For example, there is a problem that the catalyst is dropped from the carrier at the detection electrode or the counter electrode, or the detection electrode or the counter electrode is separated from the electrolyte layer, and as a result, the sensor output (measurement accuracy) is reduced.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐久
性に優れるガスセンサを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a gas sensor having excellent durability.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)〜(13)の本発明により達成される。
This and other objects are achieved by the present invention which is defined below as (1) to (13).

【0009】(1) 被験ガス中の所定成分を反応させ
る検出極反応層と、該検出極反応層と対向して設置され
た対極反応層と、これらの間に設置された電解質層とを
有する検出部を備え、前記検出極反応層は、主として触
媒で構成された複数の検出極反応層単位が間隙を介して
配設してなることを特徴とするガスセンサ。
(1) It has a detection electrode reaction layer for reacting a predetermined component in a test gas, a counter electrode reaction layer provided opposite to the detection electrode reaction layer, and an electrolyte layer provided therebetween. A gas sensor comprising a detection unit, wherein the detection electrode reaction layer is formed by disposing a plurality of detection electrode reaction layer units mainly composed of a catalyst via a gap.

【0010】(2) 前記電解質層の内部まで到達した
凹部が形成され、該凹部により前記検出極反応層の前記
間隙が形成されている上記(1)に記載のガスセンサ。
(2) The gas sensor according to (1), wherein a concave portion reaching the inside of the electrolyte layer is formed, and the concave portion forms the gap of the detection electrode reaction layer.

【0011】(3) 前記電解質層の前記検出極反応層
側には、複数の凹凸が形成され、前記検出極反応層単位
は、それぞれ、前記電解質層の凸部上に設けられている
上記(1)または(2)に記載のガスセンサ。
(3) On the detection electrode reaction layer side of the electrolyte layer, a plurality of irregularities are formed, and each of the detection electrode reaction layer units is provided on a convex portion of the electrolyte layer. The gas sensor according to 1) or 2).

【0012】(4) 前記検出極反応層に垂直な方向か
ら見たとき、前記検出極反応層全体の面積に対する前記
間隙が占める面積の比率は、0.01〜60%である上
記(1)ないし(3)のいずれかに記載のガスセンサ。
(4) The ratio of the area occupied by the gap to the entire area of the detection electrode reaction layer when viewed from a direction perpendicular to the detection electrode reaction layer is 0.01 to 60%. The gas sensor according to any one of (1) to (3).

【0013】(5) 前記検出極反応層は、前記電解質
層上に形成されている上記(1)ないし(4)のいずれ
かに記載のガスセンサ。
(5) The gas sensor according to any one of (1) to (4), wherein the detection electrode reaction layer is formed on the electrolyte layer.

【0014】(6) 前記対極反応層は、触媒を含む材
料で構成されている上記(1)ないし(5)のいずれか
に記載のガスセンサ。
(6) The gas sensor according to any one of the above (1) to (5), wherein the counter electrode reaction layer is made of a material containing a catalyst.

【0015】(7) 前記対極反応層の触媒は、担体に
担持されている上記(6)に記載のガスセンサ。
(7) The gas sensor according to (6), wherein the catalyst of the counter electrode reaction layer is carried on a carrier.

【0016】(8) 前記対極反応層の比表面積は、前
記検出極反応層の比表面積の10〜1000倍である上
記(1)ないし(7)のいずれかに記載のガスセンサ。
(8) The gas sensor according to any one of (1) to (7), wherein the specific surface area of the counter electrode reaction layer is 10 to 1000 times the specific surface area of the detection electrode reaction layer.

【0017】(9) 前記検出極反応層および前記対極
反応層の前記電解質層と反対側には、それぞれ、ガス拡
散層が設置されている上記(1)ないし(8)のいずれ
かに記載のガスセンサ。
(9) The method according to any one of (1) to (8), wherein a gas diffusion layer is provided on each of the detection electrode reaction layer and the counter electrode reaction layer on a side opposite to the electrolyte layer. Gas sensor.

【0018】(10) 前記電解質層は、イオン交換樹
脂で構成されている上記(1)ないし(9)のいずれか
に記載のガスセンサ。
(10) The gas sensor according to any one of (1) to (9), wherein the electrolyte layer is formed of an ion exchange resin.

【0019】(11) 前記検出部への印加電圧を制御
する制御部を備える上記(1)ないし(10)のいずれ
かに記載のガスセンサ。
(11) The gas sensor according to any one of (1) to (10), further including a control unit that controls a voltage applied to the detection unit.

【0020】(12) 前記被験ガスを採取するガス採
取容器を備え、該ガス採取容器内に前記検出部が設置さ
れている上記(1)ないし(11)のいずれかに記載の
ガスセンサ。
(12) The gas sensor according to any one of (1) to (11), further including a gas sampling container for sampling the test gas, wherein the detection unit is provided in the gas sampling container.

【0021】(13) 前記被験ガス中のCO濃度の測
定に用いられる上記(1)ないし(12)のいずれかに
記載のガスセンサ。
(13) The gas sensor according to any one of (1) to (12), which is used for measuring a CO concentration in the test gas.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】本発明者は、上記問題点を解決す
るにあたって、鋭意研究を重ねた結果、ガスセンサ(C
Oガスセンサ)では、検出極反応層(検出極)における
触媒の担体からの脱落、検出極反応層の電解質層からの
剥離が生じた場合に、著しいセンサ出力(測定精度)の
低下が起こることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present inventor has conducted intensive studies to solve the above problems, and as a result, has found that a gas sensor (C
In the case of the O gas sensor), when the catalyst in the detection electrode reaction layer (detection electrode) drops off from the carrier and the detection electrode reaction layer separates from the electrolyte layer, a significant decrease in sensor output (measurement accuracy) occurs. As a result, the present invention has been completed.

【0023】以下、本発明のガスセンサを添付図面に示
す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下
では、被験ガス中の所定成分としてCO(一酸化炭素)
を測定する場合について説明する。
Hereinafter, a gas sensor according to the present invention will be described in detail based on a preferred embodiment shown in the accompanying drawings. In the following, CO (carbon monoxide) is used as a predetermined component in the test gas.
The case where is measured will be described.

【0024】まず、本発明のガスセンサを説明する前
に、本発明のガスセンサを組み込んで使用するシステム
の一例として燃料電池システムについて説明する。
First, before describing the gas sensor of the present invention, a fuel cell system will be described as an example of a system incorporating and using the gas sensor of the present invention.

【0025】図6は、燃料電池システムの全体構成を示
す概略図である。図6に示す燃料電池システム100
は、メタノールタンク110と、水/メタノールタンク
120と、改質装置130と、CO除去装置140と、
燃料電池150と、本発明のガスセンサ1とを備えてい
る。
FIG. 6 is a schematic diagram showing the overall configuration of the fuel cell system. Fuel cell system 100 shown in FIG.
Are a methanol tank 110, a water / methanol tank 120, a reformer 130, a CO remover 140,
It includes a fuel cell 150 and the gas sensor 1 of the present invention.

【0026】メタノールタンク110には、原料となる
メタノールが、一方、水/メタノールタンク120に
は、原料となる水/メタノールの混合溶液が、それぞ
れ、貯蔵されている。
The methanol tank 110 stores the raw material methanol, while the water / methanol tank 120 stores the raw water / methanol mixed solution.

【0027】これらのメタノールタンク110と水/メ
タノールタンク120とは、それぞれ、ポンプ111、
121を介して改質装置130に接続されている。
The methanol tank 110 and the water / methanol tank 120 are respectively provided with a pump 111,
It is connected to the reformer 130 via 121.

【0028】この改質装置130では、メタノールタン
ク110および水/メタノールタンク120から導入さ
れた原料を、水素ガスを75%程度含む改質ガスに改質
する。
In this reformer 130, the raw materials introduced from the methanol tank 110 and the water / methanol tank 120 are reformed into a reformed gas containing about 75% of hydrogen gas.

【0029】この改質ガスは、改質装置130に接続さ
れたCO除去装置140に送られるが、その一部は、改
質装置130とCO除去装置140とを接続するライン
が分岐したバイパスライン上に設置されたガスセンサ1
に送られ、改質ガス中のCO濃度が測定される。
The reformed gas is sent to a CO removing device 140 connected to the reforming device 130, and a part of the reformed gas is a bypass line in which a line connecting the reforming device 130 and the CO removing device 140 is branched. Gas sensor 1 installed on top
And the CO concentration in the reformed gas is measured.

【0030】ガスセンサ1の改質ガス中のCO濃度の測
定結果に基づいて、CO除去装置140では、改質ガス
を処理する。これにより、改質ガス中からCOが除去さ
れ、処理済の改質ガスが水素ガス燃料として、CO除去
装置140に接続された燃料電池150へ供給される。
そして、燃料電池150は、この水素ガス燃料を利用し
て電気を発生させる。
The CO removal device 140 processes the reformed gas based on the measurement result of the CO concentration in the reformed gas by the gas sensor 1. As a result, CO is removed from the reformed gas, and the processed reformed gas is supplied as hydrogen gas fuel to the fuel cell 150 connected to the CO removal device 140.
Then, the fuel cell 150 generates electricity using the hydrogen gas fuel.

【0031】このような水素ガス燃料を利用することに
より、燃料電池150では、発電効率が向上する。
By using such hydrogen gas fuel, the power generation efficiency of the fuel cell 150 is improved.

【0032】次に、本発明のガスセンサについて説明す
る。図1は、本発明のガスセンサの全体構成を示す概略
図であり、図2は、本発明のガスセンサが備える検出部
の構成を示す拡大断面図である。
Next, the gas sensor of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing the entire configuration of the gas sensor of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of a detection unit provided in the gas sensor of the present invention.

【0033】図1に示すガスセンサ1は、被検ガスを内
部に採取するガス採取容器2と、ガス採取容器2内に設
置された検出部3と、検出部3への印加電圧を制御する
制御部7とを備えている。以下、各構成要素について説
明する。
A gas sensor 1 shown in FIG. 1 includes a gas sampling container 2 for sampling a test gas therein, a detection unit 3 installed in the gas sampling container 2, and a control for controlling a voltage applied to the detection unit 3. And a unit 7. Hereinafter, each component will be described.

【0034】ガス採取容器2は、筐体21と蓋体22と
を有している。筐体21は、その内部に空間211が形
成され、この空間211内には、後述する検出部3が設
置されている。このガスセンサ1では、空間211内に
被験ガスが導入(パージ)され、被験ガス中のCO濃度
が測定される。
The gas collection container 2 has a housing 21 and a lid 22. The housing 21 has a space 211 formed therein, and a detection unit 3 described below is installed in the space 211. In the gas sensor 1, a test gas is introduced (purged) into the space 211, and the CO concentration in the test gas is measured.

【0035】また、空間211内には、ガス採取容器2
(空間211)内を加湿状態に保持するために、水が収
納されている。空間211内の湿度としては、特に限定
されないが、例えば、30〜100%RH程度であるの
が好ましい。
In the space 211, the gas collection container 2 is provided.
Water is stored to keep the (space 211) in a humidified state. The humidity in the space 211 is not particularly limited, but is preferably, for example, about 30 to 100% RH.

【0036】なお、ガス採取容器2内を加湿状態に保持
するのに代えて、加湿した被験ガスをガス採取容器2内
に導入するようにしてもよい。
Instead of holding the inside of the gas sampling container 2 in a humidified state, a humidified test gas may be introduced into the gas sampling container 2.

【0037】筐体21には、その上部開口を気密的に塞
ぐように、平板状の蓋体22が設置されている。この蓋
体22には、被験ガスをガス採取容器2(空間211)
内に導入するための導入ライン(導入手段)23と、被
験ガスをガス採取容器2から排出するための排気ライン
(排気手段)24とが設けられている。
The housing 21 is provided with a flat lid 22 so as to hermetically close the upper opening. The test gas is supplied to the lid 22 in the gas collection container 2 (space 211).
An introduction line (introduction means) 23 for introducing the gas into the inside and an exhaust line (exhaust means) 24 for exhausting the test gas from the gas sampling container 2 are provided.

【0038】また、導入ライン23は、その途中にガス
採取容器2内の圧力を調節するための圧力調節装置23
1が設置され、導入ライン23の端部は、前述した改質
装置130に接続されている。
The introduction line 23 is provided with a pressure adjusting device 23 for adjusting the pressure in the gas sampling container 2 on the way.
1 is installed, and the end of the introduction line 23 is connected to the reformer 130 described above.

【0039】一方、排気ライン24は、その端部が前述
したCO除去装置140に接続されている。
On the other hand, the end of the exhaust line 24 is connected to the above-described CO removing device 140.

【0040】このようなガス採取容器2(筐体21およ
び蓋体22)は、例えば、ポリカーボネート、ポリメチ
ルメタクリレート、ポリイミド、ポリサルフォン、ポリ
フェニレンサルファイド等の各種樹脂材料、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金、ステンレス鋼、チタンまた
はチタン合金等の各種金属材料、各種セラミックス材
料、各種ガラス材料等で構成することができる。
The gas sampling container 2 (housing 21 and lid 22) is made of various resin materials such as polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyimide, polysulfone, and polyphenylene sulfide, aluminum or aluminum alloy, stainless steel, titanium Alternatively, it can be made of various metal materials such as a titanium alloy, various ceramic materials, various glass materials, and the like.

【0041】ガス採取容器2(空間211)内には、検
出部3が設置されている。この検出部3は、図2に示す
ように、検出極反応層51と検出極ガス拡散層52とを
備える検出極5と、対極反応層61と対極ガス拡散層6
2とを備える対極6と、これらの間に設置され、検出極
反応層51と対極反応層61とに接する電解質層4とを
有している。
The detection unit 3 is provided in the gas collection container 2 (space 211). As shown in FIG. 2, the detection unit 3 includes a detection electrode 5 including a detection electrode reaction layer 51 and a detection electrode gas diffusion layer 52, a counter electrode reaction layer 61, and a counter electrode gas diffusion layer 6.
2 and an electrolyte layer 4 disposed between them and in contact with the detection electrode reaction layer 51 and the counter electrode reaction layer 61.

【0042】このような検出部3では、被験ガスが接触
すると、検出極反応層51において、被験ガス中の所定
成分(本実施形態では、COおよび/またはH2)を吸
着して酸化(反応)させ、対極反応層61において、前
記酸化反応により生成した水素イオン(H+)と電子
(e-)とを再会合(水素イオンを還元)する。このと
き、後述する制御部7が備える電流計73で、直接的に
は、COの酸化反応で得られる応答電流(以下、「CO
イオン化電流」と言う。)を、あるいは、間接的には、
2(水素)の酸化反応で得られる応答電流(以下、
「H2イオン化電流」と言う。)がCOの検出極反応層
51への吸着に従って、経時的に推移(減少)するのを
測定することにより、被験ガス中のCO濃度を測定する
ことができる。
In the detection section 3, when the test gas comes into contact, the detection electrode reaction layer 51 adsorbs a predetermined component (CO and / or H 2 in the present embodiment) in the test gas to oxidize (react). ), In the counter electrode reaction layer 61, the hydrogen ions (H + ) generated by the oxidation reaction and the electrons (e ) are reassociated (the hydrogen ions are reduced). At this time, a response current (hereinafter, referred to as “CO”) obtained by an oxidation
Ionization current. " ) Or, indirectly,
The response current obtained by the oxidation reaction of H 2 (hydrogen)
It referred to as "H 2 ionization current". ) Is measured over time (decrease) over time in accordance with the adsorption of CO to the detection electrode reaction layer 51, whereby the CO concentration in the test gas can be measured.

【0043】なお、ガスセンサ1を用いた被験ガス中の
具体的なCO濃度の測定方法(ガスセンサ1の使用方
法:作用)については、後に説明する。
The specific method of measuring the CO concentration in the test gas using the gas sensor 1 (how to use the gas sensor 1: operation) will be described later.

【0044】さて、電解質層4は、水素イオンの移動媒
体としての機能を有するものであり、膜状(層状)をな
している。
The electrolyte layer 4 has a function as a transfer medium for hydrogen ions, and has a film shape (layer shape).

【0045】この電解質層4は、例えば、ナフィオン
(登録商標)等のプロトン導電性のイオン交換樹脂(固
体電解質)、硫酸等の電解質溶液を保水性材料(例えば
織布、不織布、紙等)に含浸(担持)させたもの等で構
成することができるが、この中でも、取扱いやすく、使
用環境条件の広いプロトン導電性のイオン交換樹脂で構
成するのが好ましい。
The electrolyte layer 4 is formed by adding an electrolyte solution such as a proton conductive ion exchange resin (solid electrolyte) such as Nafion (registered trademark) or sulfuric acid to a water-retentive material (eg, woven fabric, nonwoven fabric, paper, etc.). Although it can be constituted by impregnated (supported) or the like, among them, it is preferable to be constituted by a proton conductive ion exchange resin which is easy to handle and has a wide use environment condition.

【0046】これにより、ガスセンサ1では、その測定
精度がより向上するとともに、応答時間(測定時間)を
より短縮することができる。
As a result, in the gas sensor 1, the measurement accuracy can be further improved, and the response time (measurement time) can be further shortened.

【0047】電解質層4の平均厚さは、特に限定されな
いが、例えば、1〜1000μm程度であるのが好まし
く、10〜100μm程度であるのがより好ましい。こ
れにより、電解質層4は、前記効果をより好適に発揮す
ることができる。
The average thickness of the electrolyte layer 4 is not particularly limited, but is preferably, for example, about 1 to 1000 μm, and more preferably about 10 to 100 μm. Thereby, the electrolyte layer 4 can more suitably exhibit the above-described effects.

【0048】電解質層4の一方の面(図2中左側)に
は、全体として膜状(層状)をなす検出極5が接合(設
置)されている。
On one surface (left side in FIG. 2) of the electrolyte layer 4, a detection electrode 5 having a film shape (layer shape) as a whole is joined (installed).

【0049】この検出極5は、電解質層4側の検出極反
応層51と、この検出極反応層51に接合された検出極
ガス拡散層52とを備えている。
The detection electrode 5 has a detection electrode reaction layer 51 on the electrolyte layer 4 side, and a detection electrode gas diffusion layer 52 joined to the detection electrode reaction layer 51.

【0050】検出極反応層51は、被験ガス中のCOお
よび/またはH2を酸化する機能を有するものであり、
主としてCOおよび/またはH2の酸化を促進する触媒
で構成される複数の検出極反応層単位511が配設(配
列)してなるものである。
The detection electrode reaction layer 51 has a function of oxidizing CO and / or H 2 in the test gas.
A plurality of detection electrode reaction layer units 511 mainly composed of a catalyst for promoting the oxidation of CO and / or H 2 are provided (arranged).

【0051】これらの検出極反応層単位511は、それ
ぞれ、間隙(微小間隙)512を介して、すなわち、所
定間隔をおいて設置(配列)されている。
The detection electrode reaction layer units 511 are provided (arranged) via a gap (micro gap) 512, that is, at a predetermined interval.

【0052】検出極反応層51(検出極反応層単位51
1)を、主として触媒で構成したこと、すなわち、担体
に触媒を担持させない構成とすることにより、従来のC
Oガスセンサのセンサ出力(測定精度)が低下する原因
の一つである担体からの触媒の脱離を防止することがで
き、検出部3(ガスセンサ1)では、優れた耐久性が得
られる。
The detection electrode reaction layer 51 (detection electrode reaction layer unit 51)
1) is mainly constituted by a catalyst, that is, by adopting a structure in which a catalyst is not supported on a carrier, the conventional C
Desorption of the catalyst from the carrier, which is one of the causes of a decrease in the sensor output (measurement accuracy) of the O gas sensor, can be prevented, and excellent durability can be obtained in the detection unit 3 (gas sensor 1).

【0053】また、検出極反応層51を、間隙512を
介して設置される複数の検出極反応層単位511で構成
することにより、電解質層4の膨張・収縮による応力
(変形)が検出極反応層51へ与える影響を低減するこ
とができる。これにより、従来のCOガスセンサのセン
サ出力が低下する原因の一つである検出極反応層51の
電解質層4からの剥離を好適に防止(または低減)する
ことができ、検出部3(ガスセンサ1)では、優れた耐
久性が得られる。
Further, since the detection electrode reaction layer 51 is composed of a plurality of detection electrode reaction layer units 511 provided through the gap 512, stress (deformation) due to expansion and contraction of the electrolyte layer 4 is reduced. The effect on the layer 51 can be reduced. Thereby, it is possible to suitably prevent (or reduce) the separation of the detection electrode reaction layer 51 from the electrolyte layer 4 which is one of the causes of a decrease in the sensor output of the conventional CO gas sensor. In), excellent durability can be obtained.

【0054】さらに、検出部3(ガスセンサ1)では、
これらの構成の組み合わせによる相乗効果により、耐久
性を格段に向上させることができる。
Further, in the detecting section 3 (gas sensor 1),
The durability can be remarkably improved by the synergistic effect of the combination of these configurations.

【0055】このような観点からは、検出極反応層51
に垂直な方向から(図2中左側から)見たとき、検出極
反応層51全体の面積に対する間隙512の占める面積
の比率としては、特に限定されないが、例えば、0.0
1〜60%程度であるのが好ましく、1〜30%程度で
あるのがより好ましい。これにより、検出極反応層51
では、COの拡散がより良好となり、COに対する感度
が向上するとともに、検出極反応層51の電解質層4か
らの剥離を好適に防止(または低減)することができ
る。
From such a viewpoint, the detection electrode reaction layer 51
When viewed from a direction perpendicular to (from the left side in FIG. 2), the ratio of the area occupied by the gap 512 to the entire area of the detection electrode reaction layer 51 is not particularly limited.
It is preferably about 1 to 60%, and more preferably about 1 to 30%. Thereby, the detection electrode reaction layer 51
In this case, the diffusion of CO becomes better, the sensitivity to CO is improved, and the separation of the detection electrode reaction layer 51 from the electrolyte layer 4 can be suitably prevented (or reduced).

【0056】また、検出極反応層単位511の形状は、
特に限定されず、いかなるものであってもよい。すなわ
ち、間隙512の形状は、特に限定されず、いかなるも
のであってもよいが、溝で構成されているのが好まし
く、本実施形態では、間隙512は、複数の溝を、ほぼ
等間隔かつほぼ直交する(格子状をなす)よう配設して
構成されている。
The shape of the detection electrode reaction layer unit 511 is as follows:
There is no particular limitation, and any one may be used. That is, the shape of the gap 512 is not particularly limited, and may be any shape. However, it is preferable that the gap 512 be formed of a groove. They are arranged so as to be substantially orthogonal (to form a grid).

【0057】検出極反応層単位511(検出極反応層5
1)を構成する触媒としては、例えば、白金(Pt)、
金(Au)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、パラジウ
ム(Pd)、銀(Ag)、ロジウム(Rh)、ルテニウ
ム(Ru)等の金属、あるいは、これらの少なくとも1
種を含む合金等のうちの1種または2種以上を組み合わ
せて用いることができる。
The detection electrode reaction layer unit 511 (detection electrode reaction layer 5
Examples of the catalyst constituting 1) include platinum (Pt),
Metals such as gold (Au), copper (Cu), nickel (Ni), palladium (Pd), silver (Ag), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), or at least one of these metals
One or more of alloys including seeds can be used in combination.

【0058】このような検出極反応層51では、例え
ば、その平均厚さが、好ましくは0.01〜1000μ
m程度、より好ましくは0.1〜1μm程度とされ、電
解質層4の表面1cm2あたりに存在する触媒の量が
0.01〜50μg程度とされているのが好ましく、
0.1〜20μg程度とされているのがより好ましい。
検出極反応層51を薄くし過ぎると(すなわち、触媒の
量が少なすぎると)、触媒の種類等によっては、COイ
オン化電流および/またはH2イオン化電流が低下し、
測定しにくくなる場合がある。一方、検出極反応層51
の厚さを前記上限値を超えて厚く(すなわち、触媒の量
を前記上限値を超えて多く)した場合、COに対する感
度が低下することがある。
In such a detection electrode reaction layer 51, for example, the average thickness thereof is preferably 0.01 to 1000 μm.
m, more preferably about 0.1 to 1 μm, and the amount of catalyst present per 1 cm 2 of the surface of the electrolyte layer 4 is preferably about 0.01 to 50 μg,
More preferably, the amount is about 0.1 to 20 μg.
When the detection electrode reaction layer 51 is too thin (that is, when the amount of the catalyst is too small), the CO ionization current and / or the H 2 ionization current decrease depending on the type of the catalyst, and the like.
It may be difficult to measure. On the other hand, the detection electrode reaction layer 51
When the thickness is larger than the upper limit (that is, the amount of the catalyst is larger than the upper limit), the sensitivity to CO may decrease.

【0059】このような検出極反応層51の電解質層4
と反対側には、膜状(層状)をなす検出極ガス拡散層5
2が接合(設置)されている。
The electrolyte layer 4 of such a detection electrode reaction layer 51
On the opposite side, the detection electrode gas diffusion layer 5 in the form of a film (layer) is provided.
2 are joined (installed).

【0060】検出極ガス拡散層52は、被験ガスを拡散
させ、検出極反応層51に接触するCOおよび/または
2のムラを低減する機能を有している。また、この検
出極ガス拡散層52は、検出極反応層51で生成した電
子を後述する制御部7に付与する機能も有している。さ
らに、検出極ガス拡散層52は、検出部3の強度を向上
させる機能も有している。
The detection electrode gas diffusion layer 52 has a function of diffusing the test gas and reducing unevenness of CO and / or H 2 contacting the detection electrode reaction layer 51. The detection electrode gas diffusion layer 52 also has a function of giving electrons generated in the detection electrode reaction layer 51 to the control unit 7 described later. Further, the detection electrode gas diffusion layer 52 also has a function of improving the strength of the detection unit 3.

【0061】この検出極ガス拡散層52は、例えば、炭
素繊維織物(例えばカーボンクロス、カーボンフェルト
等)、カーボンペーパー等の多孔質炭素材料等に代表さ
れる多孔質な導電性材料等で構成することができる。こ
れにより、検出極ガス拡散層52は、前述した機能をよ
り好適に発揮することができる。
The detection electrode gas diffusion layer 52 is made of, for example, a porous conductive material typified by a porous carbon material such as carbon fiber fabric (for example, carbon cloth, carbon felt, etc.) and carbon paper. be able to. Thereby, the detection electrode gas diffusion layer 52 can more suitably exhibit the above-described function.

【0062】この中でも、検出極ガス拡散層52は、カ
ーボンクロス、カーボンフェルト等の炭素繊維織物で構
成されているのが好ましい。炭素繊維織物は、COおよ
びH 2の拡散性に優れ、また、検出部3の強度向上とい
う点でも優れている。
Among them, the detection electrode gas diffusion layer 52 is
Made of carbon fiber fabric such as carbon cloth and carbon felt
It is preferred that it is implemented. Carbon fiber fabrics are
And H TwoIs excellent in the diffusion property of the
It is also excellent.

【0063】検出極ガス拡散層52の平均厚さとして
は、特に限定されないが、例えば、50〜2000μm
程度であるのが好ましく、100〜800μm程度であ
るのがより好ましい。検出極ガス拡散層52を薄くし過
ぎると、検出極ガス拡散層52の多孔質の度合、構成材
料等によっては、検出部3の強度を好適なものに維持す
ることができなかったり、検出極反応層51の触媒への
COおよび/またはH2の電気的接触のムラが著しくな
ったりする場合がある。一方、検出極ガス拡散層52を
厚くし過ぎると、検出極ガス拡散層52の多孔質の度合
等によっては、検出極反応層51へCOおよび/または
2を効率よく接触(到達)させることができない場合
がある。なお、検出極ガス拡散層52は、必要に応じ
て、省略することもできる。
The average thickness of the detection electrode gas diffusion layer 52 is not particularly limited, but may be, for example, 50 to 2000 μm.
It is preferably about 100 μm, more preferably about 100 to 800 μm. If the detection electrode gas diffusion layer 52 is too thin, the strength of the detection unit 3 cannot be maintained at a suitable level depending on the degree of porosity of the detection electrode gas diffusion layer 52, the constituent materials, and the like, or the detection electrode The unevenness of the electrical contact of CO and / or H 2 to the catalyst of the reaction layer 51 may be significant. On the other hand, if the detection electrode gas diffusion layer 52 is too thick, depending on the degree of porosity of the detection electrode gas diffusion layer 52, etc., the CO and / or H 2 can be efficiently contacted (attained) with the detection electrode reaction layer 51. May not be possible. Note that the detection electrode gas diffusion layer 52 can be omitted as necessary.

【0064】電解質層4を介して、検出極5と反対側
(図2中右側)には、全体として膜状(層状)をなす対
極6が接合(設置)されている。
A counter electrode 6 having a film shape (layer shape) as a whole is joined (installed) to the opposite side (the right side in FIG. 2) of the detection electrode 5 via the electrolyte layer 4.

【0065】この対極6は、電解質層4側の対極反応層
61と、この対極反応層61に接合された対極ガス拡散
層62とを備えている。
The counter electrode 6 has a counter electrode reaction layer 61 on the electrolyte layer 4 side and a counter electrode gas diffusion layer 62 joined to the counter electrode reaction layer 61.

【0066】対極反応層61は、検出極反応層51にお
けるCOおよび/またはH2の酸化反応で生成した水素
イオンと電子とを再会合(水素イオンを還元)する機能
を有するものである。
The counter electrode reaction layer 61 has a function of re-associating (reducing hydrogen ions) electrons with hydrogen ions generated by the oxidation reaction of CO and / or H 2 in the detection electrode reaction layer 51.

【0067】この対極反応層61は、例えば、水素イオ
ンの還元を促進する触媒を含む材料等で構成することが
できる。
The counter electrode reaction layer 61 can be made of, for example, a material containing a catalyst for promoting the reduction of hydrogen ions.

【0068】この触媒としては、前記検出極反応層51
で挙げた触媒と同様のものを用いることもできるが、好
ましくは、COに被毒されにくい触媒、例えば白金−ル
テニウム合金(Pt−Ru)等を用いるとよい。
As the catalyst, the detection electrode reaction layer 51 is used.
Although it is possible to use the same catalyst as mentioned in the above section, it is preferable to use a catalyst which is hardly poisoned by CO, for example, a platinum-ruthenium alloy (Pt-Ru).

【0069】なお、検出極反応層51と対極反応層61
とでは、ぞれぞれ、その機能および役割が異なるため、
検出極反応層51の触媒と対極反応層61の触媒とは、
異なっている方が好ましい。これにより、検出極反応層
51と対極反応層61とは、それぞれの機能および役割
を如何なく発揮して、その結果、ガスセンサ1では、測
定精度がより向上するとともに、測定時間をより短縮す
ることができる。
The detection electrode reaction layer 51 and the counter electrode reaction layer 61
Because each has a different function and role,
The catalyst of the detection electrode reaction layer 51 and the catalyst of the counter electrode reaction layer 61 are:
Preferably they are different. As a result, the detection electrode reaction layer 51 and the counter electrode reaction layer 61 exert their respective functions and roles, and as a result, in the gas sensor 1, the measurement accuracy is further improved and the measurement time is further shortened. Can be.

【0070】この対極反応層61の材料は、例えば、粉
末(粒子)状の触媒を担体に担持した構成とするのが好
ましい。これにより、得られる対極反応層61では、触
媒の比表面積を増大することができ、水素イオンの還元
効率がより向上する。
The material of the counter electrode reaction layer 61 preferably has, for example, a structure in which a powder (particle) catalyst is supported on a carrier. Thereby, in the obtained counter electrode reaction layer 61, the specific surface area of the catalyst can be increased, and the hydrogen ion reduction efficiency is further improved.

【0071】この場合、触媒の平均粒径としては、特に
限定されないが、例えば、0.1〜1000nm程度で
あるのが好ましい。これにより、触媒は、その比表面積
をより増大することができる。
In this case, the average particle size of the catalyst is not particularly limited, but is preferably, for example, about 0.1 to 1000 nm. Thereby, the specific surface area of the catalyst can be further increased.

【0072】また、この触媒を担持させる担体として
は、例えば、カーボン粉末、炭素繊維(カーボンファイ
バー)等の炭素材料(高比表面積の炭素材料)およびこ
れらの混合物等を用いることができる。このような炭素
材料は、触媒の担持力に優れている。
As the carrier for supporting the catalyst, for example, a carbon material (carbon material having a high specific surface area) such as carbon powder, carbon fiber (carbon fiber), and a mixture thereof can be used. Such a carbon material is excellent in a catalyst supporting force.

【0073】なお、担体としてカーボン粉末等の粉末状
の担体を用いる場合、担体の平均粒径としては、特に限
定されないが、例えば、0.01〜1μm程度であるの
が好ましい。これにより、担体は、触媒が優れた触媒活
性を発揮できるように、触媒を担持することができる。
When a powdery carrier such as carbon powder is used as the carrier, the average particle size of the carrier is not particularly limited, but is preferably, for example, about 0.01 to 1 μm. Thereby, the carrier can support the catalyst so that the catalyst can exhibit excellent catalytic activity.

【0074】また、対極反応層61の材料中には、必要
に応じて、電解質層4を構成する材料を混合するように
してもよい。これにより、電解質層4と対極反応層61
との密着性を向上させることができる。
Further, the material of the electrolyte layer 4 may be mixed with the material of the counter electrode reaction layer 61, if necessary. Thereby, the electrolyte layer 4 and the counter electrode reaction layer 61
And the adhesiveness with the adhesive can be improved.

【0075】対極反応層61の材料中の触媒の含有量
(触媒の担持量)は、触媒および/または担体の種類等
により適宜設定され、特に限定されないが、例えば、1
〜80wt%程度であるのが好ましく、10〜50wt
%程度であるのがより好ましい。触媒の含有量が前記下
限値未満の場合、触媒の種類等によっては、対極反応層
61は、水素イオンを十分に還元できず、ガスセンサ1
の測定精度が低下することがある。一方、触媒の含有量
を前記上限値を超えて多くしても、ガスセンサ1では、
それ以上の測定精度の向上が得られない。また、この場
合、触媒のコストが高くつき、延いては、ガスセンサ1
全体の製造コストが上昇してしまい好ましくない。
The content of the catalyst in the material of the counter electrode reaction layer 61 (the amount of the supported catalyst) is appropriately set depending on the type of the catalyst and / or the carrier, and is not particularly limited.
8080 wt%, preferably 10-50 wt%.
% Is more preferable. When the content of the catalyst is less than the lower limit, depending on the type of the catalyst, the counter electrode reaction layer 61 cannot sufficiently reduce the hydrogen ions, and the gas sensor 1
Measurement accuracy may decrease. On the other hand, even if the content of the catalyst is increased beyond the upper limit, the gas sensor 1
No further improvement in measurement accuracy can be obtained. Further, in this case, the cost of the catalyst is high, and the gas sensor 1
It is not preferable because the whole manufacturing cost increases.

【0076】また、対極反応層61の材料中に、前記担
体を含有させる場合、担体の含有量としては、触媒およ
び/または担体の種類等により適宜設定され、特に限定
されないが、例えば、5〜60wt%程度とするのが好
ましく、10〜50wt%程度とするのがより好まし
い。これにより、触媒をより好適に担体に担持させるこ
とができる。しかも、電子が対極反応層61内をより迅
速に移動できるようにすることができる。
When the above-mentioned carrier is contained in the material of the counter electrode reaction layer 61, the content of the carrier is appropriately set depending on the type of the catalyst and / or the carrier, and is not particularly limited. It is preferably about 60 wt%, more preferably about 10 to 50 wt%. Thereby, the catalyst can be more appropriately supported on the carrier. In addition, the electrons can move more quickly in the counter electrode reaction layer 61.

【0077】この対極反応層61の比表面積としては、
特に限定されないが、例えば、検出極反応層51の比表
面積の10〜1000倍程度であるのが好ましく、10
0〜1000倍程度であるのが好ましい。これにより、
対極反応層61は、よりCOに被毒されにくくなり、水
素イオンの還元反応をより安定的に行える。このため、
検出極5の電位制御をより精度よく行えるという利点が
ある。
The specific surface area of the counter electrode reaction layer 61 is as follows:
Although not particularly limited, for example, it is preferably about 10 to 1000 times the specific surface area of the detection electrode reaction layer 51,
It is preferably about 0 to 1000 times. This allows
The counter electrode reaction layer 61 is less likely to be poisoned by CO, and can more stably perform a reduction reaction of hydrogen ions. For this reason,
There is an advantage that the potential control of the detection electrode 5 can be performed more accurately.

【0078】より具体的には、対極反応層61の比表面
積は、5〜300cm2/cm2程度であるのが好まし
い。これにより、水素イオンの還元効率がより向上す
る。
[0078] More specifically, the specific surface area of the counter electrode reaction layer 61 is preferably a 5~300cm 2 / cm 2 or so. Thereby, the hydrogen ion reduction efficiency is further improved.

【0079】このような対極反応層61では、例えば、
その平均厚さが、好ましくは2〜1000μm程度、よ
り好ましくは5〜500μm程度とされ、電解質層4の
表面1cm2あたりに存在する触媒の量が0.05〜5
mg程度とされているのが好ましく、0.1〜1mg程
度とされているのがより好ましい。対極反応層61を薄
くし過ぎると(すなわち、触媒の量が少なすぎると)、
対極反応層61の材料(特に、触媒の種類)等によって
は、水素イオンの還元効率が低下する場合がある。一
方、対極反応層61の厚さを前記上限値を超えて厚く
(すなわち、触媒の量を前記上限値を超えて多く)して
も、それ以上、水素イオンの還元効率の向上が得られな
い。
In such a counter electrode reaction layer 61, for example,
The average thickness is preferably about 2 to 1000 μm, more preferably about 5 to 500 μm, and the amount of the catalyst existing per 1 cm 2 of the surface of the electrolyte layer 4 is 0.05 to 5 μm.
The amount is preferably on the order of mg, and more preferably on the order of 0.1 to 1 mg. If the counter electrode reaction layer 61 is too thin (that is, if the amount of the catalyst is too small),
Depending on the material of the counter electrode reaction layer 61 (particularly, the type of catalyst), the reduction efficiency of hydrogen ions may decrease. On the other hand, even if the thickness of the counter electrode reaction layer 61 is thicker than the upper limit (that is, the amount of the catalyst is larger than the upper limit), the reduction efficiency of hydrogen ions cannot be further improved. .

【0080】このような対極反応層61の電解質層4と
反対側の面には、膜状(層状)をなす対極ガス拡散層6
2が接合(設置)されている。
On the surface of the counter electrode reaction layer 61 opposite to the electrolyte layer 4, a film-shaped (layered) counter gas diffusion layer 6 is formed.
2 are joined (installed).

【0081】対極ガス拡散層62は、対極反応層61に
おいて水素イオンの還元により生成したH2を効率よく
離脱させる機能を有している。また、この対極ガス拡散
層62は、後述する制御部7を介して供給された電子を
対極反応層61へ付与する機能も有している。さらに、
対極ガス拡散層62は、検出部3の強度を向上させる機
能も有している。
The counter electrode gas diffusion layer 62 has a function of efficiently releasing H 2 generated by the reduction of hydrogen ions in the counter electrode reaction layer 61. The counter electrode gas diffusion layer 62 also has a function of giving electrons supplied via the control unit 7 described later to the counter electrode reaction layer 61. further,
The counter electrode gas diffusion layer 62 also has a function of improving the strength of the detection unit 3.

【0082】この対極ガス拡散層62は、前述した検出
極ガス拡散層と同様の構成(材料、厚さ等)とすること
ができる。なお、対極ガス拡散層62は、必要に応じ
て、省略することもできる。
The counter electrode gas diffusion layer 62 can have the same configuration (material, thickness, etc.) as the detection electrode gas diffusion layer described above. The counter electrode gas diffusion layer 62 can be omitted as necessary.

【0083】このような検出部3には、検出極ガス拡散
層52に配線74が、また、対極ガス拡散層62に配線
75がそれぞれ接続され、これにより、制御部7が接続
されている。
In the detection section 3, a wiring 74 is connected to the detection electrode gas diffusion layer 52, and a wiring 75 is connected to the counter electrode gas diffusion layer 62, thereby connecting the control section 7.

【0084】この制御部7は、電源71と、電圧変更回
路72と、電流計73とを有しており、電圧変更回路7
2において、検出部3への印加電圧を制御するととも
に、電流計73において、検出部3での酸化還元反応に
伴って検出極5(検出極反応層51)と対極6(対極反
応層61)との間に生じる応答電流を測定する。
The control section 7 has a power supply 71, a voltage changing circuit 72, and an ammeter 73.
In 2, the voltage applied to the detection unit 3 is controlled, and in the ammeter 73, the detection electrode 5 (detection electrode reaction layer 51) and the counter electrode 6 (counter electrode reaction layer 61) are caused by the redox reaction in the detection unit 3. And measure the response current generated between them.

【0085】このようなガスセンサ1では、例えば、制
御部7から検出部3へパルス電圧を印加して、検出極反
応層51の電位を2電位間で変化させるパルス法、制御
部7から検出部3へ連続的に変化する電圧を印加して、
検出極反応層51の電位を連続的に変化させるサイクリ
ック・ボルタンメトリー法のような電位規制法等を用い
て、このとき、検出極5(検出極反応層51)と対極6
(対極反応層61)との間に生じる応答電流を制御部7
において測定する。この応答電流の測定値に基づいて被
験ガス中のCO濃度が測定される。
In such a gas sensor 1, for example, a pulse method in which a pulse voltage is applied from the control unit 7 to the detection unit 3 to change the potential of the detection electrode reaction layer 51 between two potentials, Applying a continuously changing voltage to 3
At this time, a detection electrode 5 (detection electrode reaction layer 51) and a counter electrode 6 are used by using a potential regulation method such as a cyclic voltammetry method in which the potential of the detection electrode reaction layer 51 is continuously changed.
(Control electrode 7)
Measured in The CO concentration in the test gas is measured based on the measured value of the response current.

【0086】次に、ガスセンサ1を用いた被験ガス中の
CO濃度の測定方法(ガスセンサ1の使用方法:作用)
の一例について、電位規制法としてパルス法を用いる場
合を代表に説明する。
Next, a method of measuring the CO concentration in the test gas using the gas sensor 1 (how to use the gas sensor 1: operation)
Will be described with reference to a case where a pulse method is used as a potential regulation method.

【0087】まず、ガス採取容器2の空間211内に導
入ライン23を介して被験ガスを供給する。この場合、
被験ガスは、圧力調節装置231により加圧、流速を調
整して供給するのが好ましい。これにより、検出部3へ
の被験ガスの接触効率をより向上させることができる。
First, a test gas is supplied into the space 211 of the gas sampling container 2 via the introduction line 23. in this case,
It is preferable that the test gas be supplied under pressure and flow rate adjusted by the pressure adjusting device 231. Thereby, the contact efficiency of the test gas with the detection unit 3 can be further improved.

【0088】被験ガスの供給圧力としては、例えば、
0.5〜5.0kgf/cm2程度とするのが好まし
い。
As the supply pressure of the test gas, for example,
It is preferred to be about 0.5 to 5.0 kgf / cm 2 .

【0089】被験ガスの供給速度としては、例えば、5
0〜150L/分程度とするのが好ましい。
The supply rate of the test gas is, for example, 5
It is preferably set to about 0 to 150 L / min.

【0090】また、ガス採取容器2には、図示しないヒ
ーターが設置されており、空間211内の温度を調節す
ることができる。この温度、すなわち、被験ガスの測定
温度としては、特に限定されないが、例えば、50〜1
00℃程度とするのが好ましい。
Further, a heater (not shown) is provided in the gas sampling container 2 so that the temperature in the space 211 can be adjusted. This temperature, that is, the measurement temperature of the test gas is not particularly limited.
The temperature is preferably set to about 00 ° C.

【0091】次に、制御部7から検出部3に対してパル
ス電圧を印加する。これにより、検出極反応層51(検
出極5)の電位を、COを吸着して酸化させることがで
きるCO酸化電位と、COを吸着するがCOの酸化反応
が起こらないCO吸着電位の2電位間で変化させる。こ
れらのCO酸化電位およびCO吸着電位は、検出極反応
層51を構成する触媒の種類によって異なるが、触媒と
して例えば白金を用いる場合には、それぞれ、例えば、
0.65〜1.5V程度、0.05〜0.43V程度と
される。
Next, a pulse voltage is applied from the control unit 7 to the detection unit 3. Thus, the potential of the detection electrode reaction layer 51 (detection electrode 5) is set at two potentials, namely, a CO oxidation potential at which CO can be adsorbed and oxidized, and a CO adsorption potential at which CO is adsorbed but no CO oxidation reaction occurs. Vary between. The CO oxidation potential and the CO adsorption potential vary depending on the type of the catalyst constituting the detection electrode reaction layer 51. When, for example, platinum is used as the catalyst, for example,
It is set to about 0.65 to 1.5V and about 0.05 to 0.43V.

【0092】ここで、図3に、検出極反応層の電位をC
O酸化電位とCO吸着電位とにパルス的に変化させたと
きの応答電流の経時的な推移(変化)の一例を示す。
FIG. 3 shows the potential of the detection electrode reaction layer as C
An example of a temporal change (change) of the response current when the O-oxidation potential and the CO adsorption potential are changed in a pulsed manner is shown.

【0093】検出極反応層51をCO酸化電位に保持す
ると、検出極反応層51では、触媒の作用により、下記
式(i)、(ii)の反応が起こる。
When the detection electrode reaction layer 51 is maintained at the CO oxidation potential, the reaction of the following formulas (i) and (ii) occurs in the detection electrode reaction layer 51 by the action of a catalyst.

【0094】 H2 → 2H+ + 2e- ・・・・・・・・・・・・・・・(i) CO + H2O → CO2 + 2H+ + 2e- ・・・(ii)[0094] H 2 → 2H + + 2e - ··············· (i) CO + H 2 O → CO 2 + 2H + + 2e - ··· (ii)

【0095】検出極反応層51で生成した電子は、検出
極ガス拡散層52、制御部7および対極ガス拡散層62
を通り、対極反応層61に移動する。このとき、電子が
制御部7の電流計73において応答電流として測定され
る。すなわち、CO酸化電位では、COイオン化電流お
よびH2イオン化電流が応答電流として測定される。
The electrons generated in the detection electrode reaction layer 51 are supplied to the detection electrode gas diffusion layer 52, the control unit 7, and the counter electrode gas diffusion layer 62.
And moves to the counter electrode reaction layer 61. At this time, the electrons are measured by the ammeter 73 of the control unit 7 as a response current. That is, at the CO oxidation potential, the CO ionization current and the H 2 ionization current are measured as response currents.

【0096】対極反応層61では、検出極反応層51か
ら移動してきた電子と、電解質層4を介して移動してき
た水素イオンとで、下記式(iii)の反応が触媒の働き
により起こる。
In the counter electrode reaction layer 61, the reaction of the following formula (iii) is caused by the action of the catalyst between the electrons transferred from the detection electrode reaction layer 51 and the hydrogen ions transferred via the electrolyte layer 4.

【0097】 2H+ + 2e- → H2 ・・・・・・・・・・・・・・・(iii)2H + + 2e → H 2 (iii)

【0098】一方、検出極反応層51をCO吸着電位に
保持すると、検出極反応層51では、COの酸化反応で
ある上記式(ii)は起こらない。
On the other hand, when the detection electrode reaction layer 51 is maintained at the CO adsorption potential, the above equation (ii), which is a CO oxidation reaction, does not occur in the detection electrode reaction layer 51.

【0099】したがって、電流計73では、H2イオン
化電流が応答電流として測定されるが、このH2イオン
化電流は、時間が経過するに従って、検出極反応層51
へのCOの吸着量が増加していくと、検出極反応層51
へのH2の吸着が阻害され、減少(推移)する。
[0099] Thus, the ammeter 73, the H 2 ionization current is measured as a response current in accordance with the H 2 ionization current over time, detected electrode reaction layer 51
As the amount of CO adsorbed on the electrode increases, the detection electrode reaction layer 51
The adsorption of H 2 on the surface is inhibited and the H 2 decreases (changes).

【0100】このようなH2イオン化電流の減少は、検
出極反応層51の電位をCO酸化電位からCO吸着電位
に低下(変化)させるのとほぼ同時(または連続的)に
起こる。このH2イオン化電流の減少率(図3中、ΔI
/t)から、被験ガス中のCO濃度を測定することがで
きる。
Such a decrease in the H 2 ionization current occurs almost simultaneously (or continuously) with decreasing (changing) the potential of the detection electrode reaction layer 51 from the CO oxidation potential to the CO adsorption potential. The reduction rate of this H 2 ionization current (ΔI in FIG. 3)
/ T), the CO concentration in the test gas can be measured.

【0101】より具体的には、予め、既知のCO濃度の
標準ガスにおいて、CO濃度とH2イオン化電流の減少
率との検量線を作成しておき、かかる検量線に、被験ガ
スにおいて得られるH2イオン化電流の減少率の実測値
を当てはめることにより、被験ガス中のCO濃度を測定
することができる。
More specifically, in a standard gas having a known CO concentration, a calibration curve between the CO concentration and the reduction rate of the H 2 ionization current is prepared in advance, and the calibration curve is obtained in the test gas. By applying the measured value of the reduction rate of the H 2 ionization current, the CO concentration in the test gas can be measured.

【0102】以上説明したようなガスセンサ1が備える
検出部3は、例えば、次のようにして製造することがで
きる。
The detection section 3 provided in the gas sensor 1 described above can be manufactured, for example, as follows.

【0103】<1> まず、例えばナフィオン等で構成
される電解質層4を用意する。
<1> First, an electrolyte layer 4 made of, for example, Nafion is prepared.

【0104】<2> 次に、この電解質層4の一方の面
に、複数の検出極反応層単位511を形成する。これ
は、次のようにして行うことができる。
<2> Next, a plurality of detection electrode reaction layer units 511 are formed on one surface of the electrolyte layer 4. This can be done as follows.

【0105】まず、電解質層4の一方の面に、例えば白
金等で構成される検出極反応層51の材料を、例えば、
スパッタリング法、物理蒸着法(PVD)、化学蒸着法
(CVD)、分子線エピタクシー(MBE)のような各
種成膜法等により、膜状(厚膜または薄膜)の被膜を得
る。
First, the material of the detection electrode reaction layer 51 made of, for example, platinum or the like is coated on one surface of the electrolyte layer 4 by, for example,
A film (thick film or thin film) is obtained by various film forming methods such as sputtering, physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), and molecular beam epitaxy (MBE).

【0106】この成膜条件としては、各種成膜法で異な
り、特に限定されないが、例えば、スパッタリング法を
用いる場合、電解質層4(サンプル)の温度を5〜30
℃程度、Arガス(不活性ガス)圧力を1×10-3
1.5×10-2Torr程度、プラズマ出力を10〜1
50W程度、プラズマ照射時間を10〜120秒程度と
するのが好ましい。
The film forming conditions are different depending on various film forming methods and are not particularly limited. For example, when a sputtering method is used, the temperature of the electrolyte layer 4 (sample) is set to 5 to 30.
℃, Ar gas (inert gas) pressure is 1 × 10 -3 ~
1.5 × 10 -2 Torr, plasma output 10-1
It is preferable to set the plasma irradiation time to about 50 W and the plasma irradiation time to about 10 to 120 seconds.

【0107】次いで、この被膜の表面(上面)に所望の
パターン形状のマスク層(本実施形態では、ほぼ等間隔
かつほぼ直交するよう配設された複数の溝が形成された
マスク層)を形成した後、例えば、プラズマエッチング
処理、ウエットエッチング処理、リアクティブイオンエ
ッチング処理、ビームエッチング処理、光アシストエッ
チング処理のような各種エッチング処理等を施すことに
より、かかる被膜の一部を除去する。
Next, a mask layer having a desired pattern shape (in this embodiment, a mask layer in which a plurality of grooves arranged at substantially equal intervals and substantially perpendicular to each other) is formed on the surface (upper surface) of the film. After that, a part of the film is removed by performing various etching processes such as a plasma etching process, a wet etching process, a reactive ion etching process, a beam etching process, and a light assisted etching process.

【0108】この処理条件としては、各種エッチング処
理で異なり、特に限定されないが、例えば、プラズマエ
ッチング処理を用いる場合、被膜と電解質層4との積層
体(サンプル)の温度を5〜30℃程度、Arガス(不
活性ガス)圧力を1×10-3〜1.5×10-2Torr
程度、プラズマ出力を10〜150W程度、プラズマ照
射時間を10〜300秒程度とするのが好ましい。この
後、マスク層を電解質層4の表面から除去する。
The processing conditions are different for various etching processes and are not particularly limited. For example, when a plasma etching process is used, the temperature of the laminate (sample) of the coating film and the electrolyte layer 4 is set to about 5 to 30 ° C. Ar gas (inert gas) pressure is 1 × 10 −3 to 1.5 × 10 −2 Torr
Preferably, the plasma output is about 10 to 150 W, and the plasma irradiation time is about 10 to 300 seconds. After that, the mask layer is removed from the surface of the electrolyte layer 4.

【0109】このように、検出極反応層51を電解質層
4上に直接形成することにより、検出極反応層51と電
解質層4との密着性を向上させることができ、検出極反
応層51の電解質層4からの剥離をより確実に防止(ま
たは低減)することができる。
As described above, by forming the detection electrode reaction layer 51 directly on the electrolyte layer 4, the adhesion between the detection electrode reaction layer 51 and the electrolyte layer 4 can be improved. Separation from the electrolyte layer 4 can be more reliably prevented (or reduced).

【0110】なお、このような観点からは、前記各種成
膜方法による成膜操作に先立って、電解質層4の表面
に、例えば、薬品処理(例えば塩酸処理のような酸処理
等)、ショットブラスト、サンドブラストのような方法
により粗面化処理を施しておいてもよい。これにより、
検出極反応層51と電解質層4との密着性をより向上さ
せることができる。
From such a viewpoint, prior to the film forming operation by the above-mentioned various film forming methods, the surface of the electrolyte layer 4 is subjected to, for example, chemical treatment (for example, acid treatment such as hydrochloric acid treatment), shot blasting, or the like. The surface may be roughened by a method such as sandblasting. This allows
The adhesion between the detection electrode reaction layer 51 and the electrolyte layer 4 can be further improved.

【0111】<3> 次に、電解質層4の他方の面(検
出極反応層51と反対側の面)に対極反応層61を形成
する。これは、次のようにして行うことができる。
<3> Next, a counter electrode reaction layer 61 is formed on the other surface of the electrolyte layer 4 (the surface opposite to the detection electrode reaction layer 51). This can be done as follows.

【0112】まず、例えば白金−ルテニウム合金(対極
反応層61の触媒)を担持させた、例えばカーボン粉末
(担体)を、例えばナフィオン(プロトン伝導性の樹
脂)を含有する溶液に超音波分散させ、対極反応層61
の材料を調製する。
First, for example, a carbon powder (carrier) supporting, for example, a platinum-ruthenium alloy (catalyst of the counter electrode reaction layer 61) is ultrasonically dispersed in a solution containing, for example, Nafion (proton conductive resin). Counter electrode reaction layer 61
Prepare the ingredients for

【0113】次いで、この対極反応層61の材料を、例
えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)シート
(基材)上に、例えば、スピンコート、刷毛塗り、ドク
ターブレード、ロールコーター等の各種塗布法等によ
り、塗布・乾燥した後、熱処理を施す。この熱処理条件
としては、特に限定されないが、例えば、減圧下(例え
ば10-6〜5×102Torr程度)で、処理温度を8
0〜150℃程度、処理時間を1〜5時間程度とするの
が好ましい。これにより、PTFEシート上に対極反応
層61を得る。
Next, the material of the counter electrode reaction layer 61 is applied to, for example, a polytetrafluoroethylene (PTFE) sheet (substrate) by, for example, various coating methods such as spin coating, brush coating, doctor blade, and roll coater. After applying and drying, heat treatment is performed. The heat treatment conditions are not particularly limited. For example, the treatment temperature is set to 8 under reduced pressure (for example, about 10 −6 to 5 × 10 2 Torr).
It is preferable to set the temperature to about 0 to 150 ° C. and the processing time to about 1 to 5 hours. Thereby, the counter electrode reaction layer 61 is obtained on the PTFE sheet.

【0114】次いで、この対極反応層61を電解質層4
の他方の面に接触させ、加熱・加圧(ホットプレス)処
理を施す。これにより、対極反応層61が電解質層4の
他方の面に接合される。この処理条件としては、特に限
定されないが、例えば、加熱温度を100〜200℃程
度、加圧圧力を50〜150kgf/cm2程度とする
のが好ましい。この後、対極反応層61からPTFEシ
ートを除去する。
Next, the counter electrode reaction layer 61 is connected to the electrolyte layer 4.
And subjected to a heat and pressure (hot press) treatment. Thereby, the counter electrode reaction layer 61 is joined to the other surface of the electrolyte layer 4. The processing conditions are not particularly limited. For example, the heating temperature is preferably about 100 to 200 ° C., and the pressure is preferably about 50 to 150 kgf / cm 2 . Thereafter, the PTFE sheet is removed from the counter electrode reaction layer 61.

【0115】<4> 次に、検出極反応層51および対
極反応層61の電解質層4と反対側の面に、それぞれ、
例えばカーボンクロス等の検出極ガス拡散層52および
対極ガス拡散層62を接合して、検出部3を完成させ
る。
<4> Next, the surfaces of the detection electrode reaction layer 51 and the counter electrode reaction layer 61 on the side opposite to the electrolyte layer 4 are respectively
For example, the detection electrode gas diffusion layer 52 such as a carbon cloth and the counter electrode gas diffusion layer 62 are joined to complete the detection unit 3.

【0116】これは、検出極反応層51、電解質層4お
よび対極反応層61の積層体を、検出極ガス拡散層52
および対極ガス拡散層62で挟んで、加熱・加圧(ホッ
トプレス)処理を施すことにより行うことができる。こ
の処理条件としては、特に限定されないが、例えば、加
熱温度を100〜200℃程度、加圧圧力を50〜15
0kgf/cm2程度とするのが好ましい。以上のよう
な工程を経て、検出部3が製造される。
In this method, a laminate of the detection electrode reaction layer 51, the electrolyte layer 4, and the counter electrode reaction layer 61 is combined with the detection electrode gas diffusion layer 52.
The heating and pressurizing (hot pressing) treatment can be performed by sandwiching the gas diffusion layer 62 and the counter electrode gas diffusion layer 62. The processing conditions are not particularly limited. For example, the heating temperature is about 100 to 200 ° C., and the pressurizing pressure is 50 to 15
Preferably, the pressure is about 0 kgf / cm 2 . Through the steps described above, the detection unit 3 is manufactured.

【0117】次に、本発明のガスセンサが備える検出部
の他の構成例について説明する。図4は、検出部の他の
構成を示す拡大断面図である。
Next, another example of the configuration of the detection unit provided in the gas sensor of the present invention will be described. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view illustrating another configuration of the detection unit.

【0118】以下に、図4に示す検出部3’について、
前記検出部3との相違点を中心に説明し、同様の事項に
ついては、その説明を省略する。
Hereinafter, the detection unit 3 'shown in FIG.
The following description focuses on differences from the detection unit 3, and a description of similar items will be omitted.

【0119】図4に示す検出部3’では、電解質層4の
構成が異なり、それ以外は、前記検出部3と同様であ
る。
The detector 3 'shown in FIG. 4 differs from the detector 3 in the structure of the electrolyte layer 4 except for the above.

【0120】すなわち、電解質層4の検出極反応層51
側には、複数の凹凸(凹部41と凸部42と)が形成さ
れ、検出極反応層単位511が、それぞれ、凸部42上
に設けられている。換言すれば、電解質層4の内部にま
で到達した凹部が形成され、この凹部により検出極反応
層51の間隙512が形成されている。
That is, the detection electrode reaction layer 51 of the electrolyte layer 4
On the side, a plurality of irregularities (the concave portion 41 and the convex portion 42) are formed, and the detection electrode reaction layer unit 511 is provided on the convex portion 42, respectively. In other words, a concave portion reaching the inside of the electrolyte layer 4 is formed, and the concave portion forms a gap 512 of the detection electrode reaction layer 51.

【0121】このような構成とすることにより、電解質
層4の膨張・収縮による応力(変形)の発生を緩和し
て、この応力が検出極反応層51に与える影響をより低
減することができる。検出極反応層51の電解質層4か
らの剥離がより好適に防止(または低減)され、検出部
3’では、より優れた耐久性が得られる。
With such a configuration, the generation of stress (deformation) due to expansion and contraction of the electrolyte layer 4 can be reduced, and the influence of this stress on the detection electrode reaction layer 51 can be further reduced. Separation of the detection electrode reaction layer 51 from the electrolyte layer 4 is more suitably prevented (or reduced), and more excellent durability is obtained in the detection unit 3 '.

【0122】また、検出極反応層単位511の形状は、
特に限定されず、いかなるものであってもよい。すなわ
ち、凹部41(間隙512)の形状は、特に限定され
ず、いかなるものであってもよいが、溝で構成されてい
るのが好ましく、本実施形態では、凹部41は、複数の
溝を、ほぼ等間隔かつほぼ直交する(格子状をなす)よ
う配設して構成されている。このような検出部3’は、
例えば、次のようにして製造することができる。
The shape of the detection electrode reaction layer unit 511 is as follows.
There is no particular limitation, and any one may be used. That is, the shape of the concave portion 41 (the gap 512) is not particularly limited, and may be any shape. However, it is preferable that the concave portion 41 is formed of a groove. They are arranged so as to be substantially equally spaced and substantially orthogonal (to form a grid). Such a detecting unit 3 ′
For example, it can be manufactured as follows.

【0123】<1’> まず、例えばナフィオン等で構
成される電解質層4を用意する。
<1 ′> First, an electrolyte layer 4 made of, for example, Nafion is prepared.

【0124】<2’> 次に、この電解質層4の一方の
面に、複数の凹凸を形成する。これは、次のようにして
行うことができる。
<2 ′> Next, a plurality of irregularities are formed on one surface of the electrolyte layer 4. This can be done as follows.

【0125】まず、この電解質層4の表面(上面)に所
望のパターン形状のマスク層(本実施形態では、ほぼ等
間隔かつほぼ直交するよう配設された複数の溝が形成さ
れたマスク層)を形成した後、例えば、プラズマエッチ
ング処理、ウエットエッチング処理、リアクティブイオ
ンエッチング処理、ビームエッチング処理、光アシスト
エッチング処理のような各種エッチング処理等を施すこ
とにより、電解質層4の一部を除去する。
First, on the surface (upper surface) of the electrolyte layer 4, a mask layer having a desired pattern shape (in the present embodiment, a mask layer in which a plurality of grooves arranged at substantially equal intervals and substantially perpendicular to each other) is formed. Is formed, for example, various etching processes such as a plasma etching process, a wet etching process, a reactive ion etching process, a beam etching process, and a photo-assisted etching process are performed to remove a part of the electrolyte layer 4. .

【0126】この処理条件としては、各種エッチング処
理で異なり、特に限定されないが、例えば、プラズマエ
ッチング処理を用いる場合、電解質層4(サンプル)の
温度を5〜30℃程度、Arガス(不活性ガス)圧力を
1×10-3〜1.5×10-2Torr程度、プラズマ出
力を10〜300W程度、プラズマ照射時間を10〜3
00秒程度とするのが好ましい。この後、マスク層を電
解質層4の表面から除去する。
The processing conditions are different for various etching processes and are not particularly limited. For example, when plasma etching is used, the temperature of the electrolyte layer 4 (sample) is about 5 to 30 ° C., and Ar gas (inert gas) is used. ) Pressure of about 1 × 10 −3 to 1.5 × 10 −2 Torr, plasma output of about 10 to 300 W, plasma irradiation time of 10 to 3
It is preferably set to about 00 seconds. After that, the mask layer is removed from the surface of the electrolyte layer 4.

【0127】次に、例えば白金等で構成される検出極反
応層51の材料を、例えば、スパッタリング法、物理蒸
着法(PVD)、化学蒸着法(CVD)、分子線エピタ
クシー(MBE)のような各種成膜法等により、膜状
(厚膜または薄膜)に形成する。
Next, the material of the detection electrode reaction layer 51 made of, for example, platinum or the like is used, for example, by sputtering, physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), or molecular beam epitaxy (MBE). It is formed in a film shape (thick film or thin film) by various various film forming methods and the like.

【0128】この成膜条件としては、各種成膜法で異な
り、特に限定されないが、例えば、スパッタリング法を
用いる場合、電解質層4(サンプル)の温度を5〜30
℃程度、Arガス(不活性ガス)圧力を1×10-3
1.5×10-2Torr程度、プラズマ出力を10〜1
50W程度、プラズマ照射時間を10〜300秒程度と
するのが好ましい。
The conditions for the film formation differ depending on various film formation methods and are not particularly limited. For example, when a sputtering method is used, the temperature of the electrolyte layer 4 (sample) is set to 5 to 30.
℃, Ar gas (inert gas) pressure is 1 × 10 -3 ~
1.5 × 10 -2 Torr, plasma output 10-1
It is preferable to set the plasma irradiation time to about 50 W and the plasma irradiation time to about 10 to 300 seconds.

【0129】これにより、複数の検出極反応層単位51
1が複数の凸部41に対応して電解質層4の一方の面に
形成される。
Thus, a plurality of detection electrode reaction layer units 51
1 is formed on one surface of the electrolyte layer 4 corresponding to the plurality of protrusions 41.

【0130】<3’> 前記工程<3>と同様の工程を
行う。
<3 ′> The same step as the step <3> is performed.

【0131】<4’> 前記工程<4>と同様の工程を
行う。以上のような工程を経て、検出部3’が製造され
る。
<4 ′> The same step as the step <4> is performed. Through the steps described above, the detection unit 3 'is manufactured.

【0132】以上、本発明のガスセンサを図示の実施形
態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定される
ものではない。ガスセンサを構成する各部は、同様の機
能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができ
る。
Although the gas sensor according to the present invention has been described based on the illustrated embodiment, the present invention is not limited to this. Each component of the gas sensor can be replaced with any component that can exhibit the same function.

【0133】例えば、ガス採取容器は、必要に応じて、
省略することもでき、この場合、例えば内燃機関や燃焼
炉等から排出される排ガスの流路内に検出部を直接設置
して使用することができる。
For example, if necessary, the gas collection container
In this case, for example, the detection unit can be directly installed and used in a flow path of exhaust gas discharged from an internal combustion engine, a combustion furnace, or the like.

【0134】また、例えば、検出極ガス拡散層と検出極
反応層との間、検出極反応層と電解質層との間、電解質
層と対極反応層との間、対極反応層と対極ガス拡散層と
の間には、それぞれ、中間層が設けられていてもよい。
Also, for example, between the detection electrode gas diffusion layer and the detection electrode reaction layer, between the detection electrode reaction layer and the electrolyte layer, between the electrolyte layer and the counter electrode reaction layer, and between the counter electrode reaction layer and the counter electrode gas diffusion layer. And an intermediate layer may be provided between them.

【0135】上記実施形態では、ガスセンサを用いて、
被験ガス中のCO濃度を測定する場合について説明した
が、例えば、検出極反応層の電位(例えばCO2還元電
位等)、検出極反応層の触媒の種類、あるいは、電解質
層の構成材料(例えば酸素イオン伝導性のイオン交換樹
脂等)等を適宜変更したり、あるいは、これらを適宜組
み合わせたり等することにより、本発明のガスセンサで
は、CO以外のガス成分の濃度を測定するのにも使用す
ることができる。
In the above embodiment, the gas sensor is used to
Although the case where the CO concentration in the test gas is measured has been described, for example, the potential of the detection electrode reaction layer (eg, CO 2 reduction potential), the type of catalyst of the detection electrode reaction layer, or the constituent material of the electrolyte layer (eg, The gas sensor of the present invention is also used for measuring the concentration of gas components other than CO by appropriately changing the oxygen ion conductive ion exchange resin or the like, or by appropriately combining them. be able to.

【0136】[0136]

【実施例】次に、本発明の具体的実施例について説明す
る。
Next, specific examples of the present invention will be described.

【0137】(実施例1)まず、次のようにして、図2
に示すような検出部を作製した。
(Example 1) First, as shown in FIG.
The detection unit shown in FIG.

【0138】<検出部の構成> 検出極 検出極反応層 ・構成材料:白金 ・平均厚さ:0.2μm(電解質層上に存在する白金の
量20μg/cm2) ・検出極反応層に垂直な方向から見たときの検出極反応
層全体の面積に対する間隙が占める面積の比率:1% ・比表面積:1cm2/cm2 検出極ガス拡散層 ・構成材料:カーボンクロス ・平均厚さ:500μm 電解質層 ・構成材料:ナフィオン112(Du Pont社製) ・平均厚さ:50μm 対極 対極反応層 ・構成材料:白金−ルテニウム合金(平均粒径5nm)
26wt% カーボン粉末(平均粒径75nm)40wt% ナフィオン(Aldrlich社製)34wt% ・平均厚さ:20μm(電解質層上に存在する白金−ル
テニウム合金の量0.5mg/cm2) ・比表面積:100cm2/cm2 対極ガス拡散層 ・構成材料:カーボンクロス ・平均厚さ:500μm
<Structure of the detection section> Detection electrode Detection electrode reaction layer-Constituent material: platinum-Average thickness: 0.2 µm (amount of platinum present on the electrolyte layer: 20 µg / cm 2 )-Perpendicular to the detection electrode reaction layer Ratio of the area occupied by the gap to the entire area of the detection electrode reaction layer when viewed from various directions: 1% ・ Specific surface area: 1 cm 2 / cm 2 Detection electrode gas diffusion layer ・ Constituent material: carbon cloth ・ Average thickness: 500 μm Electrolyte layer • Constituent material: Nafion 112 (manufactured by Du Pont) • Average thickness: 50 μm Counter electrode Counter electrode reaction layer • Constituent material: Platinum-ruthenium alloy (average particle size 5 nm)
26 wt% carbon powder (average particle diameter 75 nm) 40 wt% Nafion (manufactured by Aldrlich) 34 wt% ・ Average thickness: 20 μm (amount of platinum-ruthenium alloy present on the electrolyte layer 0.5 mg / cm 2 ) ・ Specific surface area: 100 cm 2 / cm 2 counter electrode gas diffusion layer ・ Constituent material: carbon cloth ・ Average thickness: 500 μm

【0139】<検出部の作製> −1− 電解質層の一方の面に、上記構成の検出極反応
層(検出極反応層単位)を作製した。
<Preparation of Detection Section> -1- A detection electrode reaction layer (detection electrode reaction layer unit) having the above-described structure was formed on one surface of the electrolyte layer.

【0140】まず、スパッタリング法により白金の被着
量が40μg/cm2となるように白金被膜を形成し
た。なお、スパッタリング法は、以下に示すような条件
で行った。
First, a platinum film was formed by a sputtering method so that the amount of platinum deposited was 40 μg / cm 2 . Note that the sputtering method was performed under the following conditions.

【0141】サンプル温度:25℃、Arガス圧力:7
×10-3Torr、プラズマ出力:100W、プラズマ
照射時間:60秒
Sample temperature: 25 ° C., Ar gas pressure: 7
× 10 -3 Torr, plasma output: 100 W, plasma irradiation time: 60 seconds

【0142】次いで、白金被膜の表面に、複数の溝が等
間隔かつ直交して設けられたマスク層を形成した後、マ
スク層が形成されていない部分の白金被膜をプラズマエ
ッチング処理により除去した。なお、プラズマエッチン
グ処理は、以下に示すような条件で行った。この後、マ
スク層を除去した。
Next, after forming a mask layer in which a plurality of grooves were provided at equal intervals and orthogonally on the surface of the platinum film, the portion of the platinum film where the mask layer was not formed was removed by plasma etching. Note that the plasma etching treatment was performed under the following conditions. Thereafter, the mask layer was removed.

【0143】サンプル温度:25℃、Arガス圧力:7
×10-3Torr、プラズマ出力:100W、プラズマ
照射時間:60秒
Sample temperature: 25 ° C., Ar gas pressure: 7
× 10 -3 Torr, plasma output: 100 W, plasma irradiation time: 60 seconds

【0144】−2− 電解質層の他方の面に、上記構成
の対極反応層を作製した。まず、上記組成比となるよう
に、白金−ルテニウム合金を担持させたカーボン粉末
を、ナフィオン5wt%溶液に超音波分散させて対極反
応層の材料を調製した。
-2- A counter electrode reaction layer having the above structure was formed on the other surface of the electrolyte layer. First, a carbon powder carrying a platinum-ruthenium alloy was ultrasonically dispersed in a 5 wt% Nafion solution so as to have the above composition ratio to prepare a material for the counter electrode reaction layer.

【0145】次に、かかる材料をPTFEシート上に、
刷毛塗り(塗布法)により塗布・乾燥し、減圧(450
Torr)下に130℃で3時間、熱処理を施した。か
かるPTFEシート上に形成された対極反応層を、電解
質層の他方の面に接触させ、140℃、100kgf/
cm2の条件でホットプレスした後、対極反応層からP
TFEシートを除去した。
Next, such a material is placed on a PTFE sheet.
Apply and dry by brush coating (coating method),
(Torr) at 130 ° C. for 3 hours. The counter electrode reaction layer formed on such a PTFE sheet was brought into contact with the other surface of the electrolyte layer, and was heated at 140 ° C. and 100 kgf /
After hot pressing under the condition of cm 2 , P
The TFE sheet was removed.

【0146】−3− 検出極反応層および対極反応層の
電解質層と反対側の面に、それぞれ、上記構成の検出極
ガス拡散層および上記構成の対極ガス拡散層を接合して
検出部を完成した。
-3- The detection electrode gas diffusion layer having the above-described structure and the counter electrode gas diffusion layer having the above-described structure are joined to the surface of the detection electrode reaction layer and the counter electrode reaction layer opposite to the electrolyte layer, respectively, to complete the detection section. did.

【0147】検出極ガス拡散層と対極ガス拡散層とで、
検出極反応層、電解質層および対極反応層の積層体を挟
んで140℃、100kgf/cm2の条件でホットプ
レスした。
The detection electrode gas diffusion layer and the counter electrode gas diffusion layer
Hot pressing was performed at 140 ° C. and 100 kgf / cm 2 with the laminate of the detection electrode reaction layer, the electrolyte layer, and the counter electrode reaction layer interposed therebetween.

【0148】次に、この検出部に制御部を取付け、検出
部をガス採取容器内に収納して、図1に示すガスセンサ
を組み立てた。
Next, a control unit was attached to the detection unit, and the detection unit was housed in a gas sampling container to assemble the gas sensor shown in FIG.

【0149】(実施例2)まず、次のようにして、図4
に示すような検出部を作製した。
(Embodiment 2) First, FIG.
The detection unit shown in FIG.

【0150】<検出部の構成> 検出極 検出極反応層 ・構成材料:白金 ・平均厚さ:0.2μm(電解質層上に存在する白金の
量1μg/cm2) ・検出極反応層に垂直な方向から見たときの検出極反応
層全体の面積に対する間隙が占める面積の比率:5% ・比表面積:1cm2/cm2 検出極ガス拡散層 ・構成材料:カーボンクロス ・平均厚さ:500μm 電解質層(検出極反応層側に複数の凹凸が形成され
ている。) ・構成材料:ナフィオン112(Du Pont社製) ・平均厚さ:50μm 対極 対極反応層 ・構成材料:白金−ルテニウム合金(平均粒径5nm)
26wt% カーボン粉末(平均粒径75nm)40wt% ナフィオン(Aldrlich社製)34wt% ・平均厚さ:20μm(電解質層上に存在する白金−ル
テニウム合金の量0.5mg/cm2) ・比表面積:100cm2/cm2 対極ガス拡散層 ・構成材料:カーボンクロス ・平均厚さ:500μm
<Structure of the detection section> Detection electrode Detection electrode reaction layer-Constituent material: platinum-Average thickness: 0.2 µm (amount of platinum existing on the electrolyte layer: 1 µg / cm 2 )-Perpendicular to the detection electrode reaction layer Ratio of the area occupied by the gap to the entire area of the detection electrode reaction layer when viewed from various directions: 5% ・ Specific surface area: 1 cm 2 / cm 2 Detection electrode gas diffusion layer ・ Constituent material: carbon cloth ・ Average thickness: 500 μm Electrolyte layer (a plurality of irregularities are formed on the detection electrode reaction layer side)-Material: Nafion 112 (manufactured by Du Pont)-Average thickness: 50 µm Counter electrode Counter electrode reaction layer-Material: Platinum-ruthenium alloy ( (Average particle size 5 nm)
26 wt% carbon powder (average particle diameter 75 nm) 40 wt% Nafion (manufactured by Aldrlich) 34 wt% ・ Average thickness: 20 μm (amount of platinum-ruthenium alloy present on the electrolyte layer 0.5 mg / cm 2 ) ・ Specific surface area: 100 cm 2 / cm 2 counter electrode gas diffusion layer ・ Constituent material: carbon cloth ・ Average thickness: 500 μm

【0151】<検出部の作製> −1− 電解質層の一方の面に、上記構成の検出極反応
層(検出極反応層単位)を作製した。
<Preparation of Detection Portion> -1- A detection electrode reaction layer (detection electrode reaction layer unit) having the above-described structure was formed on one surface of the electrolyte layer.

【0152】まず、電解質層の一方の面に、複数の溝が
等間隔かつ直交して設けられたマスク層を形成した後、
マスク層が形成されていない部分の電解質層をプラズマ
エッチング処理により除去し、凹凸を形成した。なお、
プラズマエッチング処理は、以下に示すような条件で行
った。この後、マスク層を除去した。
First, a mask layer in which a plurality of grooves are provided at equal intervals and orthogonally is formed on one surface of the electrolyte layer.
The portion of the electrolyte layer where the mask layer was not formed was removed by plasma etching to form irregularities. In addition,
The plasma etching was performed under the following conditions. Thereafter, the mask layer was removed.

【0153】サンプル温度:25℃、Arガス圧力:7
×10-3Torr、プラズマ出力:100W、プラズマ
照射時間:60秒
Sample temperature: 25 ° C., Ar gas pressure: 7
× 10 -3 Torr, plasma output: 100 W, plasma irradiation time: 60 seconds

【0154】次いで、電解質層の凸部上に、スパッタリ
ング法により白金の被着量が1μg/cm2となるよう
にして、検出極反応層単位を得た。なお、スパッタリン
グ法は、以下に示すような条件で行った。
Next, a detection electrode reaction layer unit was obtained on the projections of the electrolyte layer by sputtering so that the amount of platinum deposited was 1 μg / cm 2 . Note that the sputtering method was performed under the following conditions.

【0155】サンプル温度:25℃、Arガス圧力:7
×10-3Torr、プラズマ出力:30W、プラズマ照
射時間:30秒
Sample temperature: 25 ° C., Ar gas pressure: 7
× 10 -3 Torr, plasma output: 30 W, plasma irradiation time: 30 seconds

【0156】−2− 電解質層の他方の面に、上記構成
の対極反応層を作製した。これは、前記実施例1と同様
にして行った。
-2- A counter electrode reaction layer having the above structure was formed on the other surface of the electrolyte layer. This was performed in the same manner as in Example 1.

【0157】−3− 検出極反応層および対極反応層の
電解質層と反対側の面に、それぞれ、上記構成の検出極
ガス拡散層および上記構成の対極ガス拡散層を接合して
検出部を完成した。これは、前記実施例1と同様にして
行った。
-3- The detection electrode gas diffusion layer having the above configuration and the counter electrode gas diffusion layer having the above configuration are respectively joined to the surfaces of the detection electrode reaction layer and the counter electrode reaction layer opposite to the electrolyte layer to complete the detection section. did. This was performed in the same manner as in Example 1.

【0158】次に、この検出部に制御部を取付け、検出
部をガス採取容器内に収納して、図1に示すガスセンサ
を組み立てた。
Next, a control unit was attached to this detection unit, and the detection unit was housed in a gas sampling container to assemble the gas sensor shown in FIG.

【0159】(比較例)まず、次のようにして検出部を
作製した。
(Comparative Example) First, a detector was manufactured as follows.

【0160】<検出部の構成> 検出極 検出極反応層 ・平均厚さ:0.1μm(電解質層上に存在する白金の
量0.56μg/cm2) ・比表面積:1cm2/cm2 検出極ガス拡散層 ・平均厚さ:300μm 電解質層 ・構成材料:ナフィオン112(Du Pont社製) ・平均厚さ:50μm 対極 対極反応層 ・構成材料:白金−ルテニウム合金(平均粒径5nm)
26wt% カーボン粉末(平均粒径75nm)40wt% ナフィオン(Aldrlich社製)34wt% ・平均厚さ:20μm(電解質層上に存在する白金−ル
テニウム合金の量0.5mg/cm2) ・比表面積:100cm2/cm2 対極ガス拡散層 ・構成材料:カーボンクロス ・平均厚さ:500μm
<Structure of the detector> Detection electrode Detection electrode reaction layer Average thickness: 0.1 μm (amount of platinum present on the electrolyte layer: 0.56 μg / cm 2 ) Specific surface area: 1 cm 2 / cm 2 Electrode gas diffusion layer ・ Average thickness: 300 μm Electrolyte layer ・ Material: Nafion 112 (manufactured by Du Pont) ・ Average thickness: 50 μm Counter electrode Counter electrode reaction layer ・ Material: Platinum-ruthenium alloy (average particle size 5 nm)
26 wt% carbon powder (average particle diameter 75 nm) 40 wt% Nafion (manufactured by Aldrlich) 34 wt% ・ Average thickness: 20 μm (amount of platinum-ruthenium alloy present on the electrolyte layer 0.5 mg / cm 2 ) ・ Specific surface area: 100 cm 2 / cm 2 counter electrode gas diffusion layer ・ Constituent material: carbon cloth ・ Average thickness: 500 μm

【0161】<検出部の作製> −1− 上記構成の検出極を作製した。<Preparation of Detector> -1- A detection electrode having the above-described configuration was prepared.

【0162】まず、カーボン粉末およびポリテトラフル
オロエチレン(PTFE)の混合物をシート状に成形し
た検出極ガス拡散層の一方の面に、白金(平均粒径:5
nm)を含む溶液を塗布して、白金を担持させた。
First, platinum (average particle diameter: 5) was formed on one surface of a detection electrode gas diffusion layer formed by molding a mixture of carbon powder and polytetrafluoroethylene (PTFE) into a sheet.
nm) was applied to carry platinum.

【0163】次に、検出極ガス拡散層の白金を塗布した
面に、ナフィオン5wt%溶液を1mg/cm2となる
ように塗布・乾燥して、上記構成の検出極反応層を得
た。なお、検出極ガス拡散層の一部は、検出極反応層の
一部を構成している。
Next, a 5 wt% Nafion solution was applied to the platinum-coated surface of the detection electrode gas diffusion layer so as to have a concentration of 1 mg / cm 2 and dried to obtain a detection electrode reaction layer having the above structure. A part of the detection electrode gas diffusion layer constitutes a part of the detection electrode reaction layer.

【0164】−2− 電解質層の一方の面に、上記構成
の対極反応層を作製した。これは、前記実施例1と同様
にして行った。
-2- A counter electrode reaction layer having the above structure was formed on one surface of the electrolyte layer. This was performed in the same manner as in Example 1.

【0165】−3− 検出極を電解質層の他方の面に、
また、対極反応層の電解質層と反対側の面に上記構成の
対極ガス拡散層を接合して検出部を完成した。
-3- A detection electrode is provided on the other surface of the electrolyte layer.
Further, the counter electrode gas diffusion layer having the above configuration was joined to the surface of the counter electrode reaction layer opposite to the electrolyte layer to complete the detection unit.

【0166】検出極の検出極反応層を電解質層の他方の
面に、また、対極ガス拡散層を対極反応層に接触させ、
140℃、100kgf/cm2の条件でホットプレス
した。
The detection electrode reaction layer of the detection electrode was brought into contact with the other surface of the electrolyte layer, the counter electrode gas diffusion layer was brought into contact with the counter electrode reaction layer,
Hot pressing was performed at 140 ° C. and 100 kgf / cm 2 .

【0167】次に、この検出部に制御部を取付け、検出
部をガス採取容器内に収納して、図1に示すガスセンサ
を組み立てた。
Next, a control unit was attached to the detection unit, and the detection unit was housed in a gas sampling container to assemble the gas sensor shown in FIG.

【0168】(実験)実施例1、2および比較例で製造
した各ガスセンサのガス採取容器内に、それぞれ、湿度
30%RHに調製した空気(Wet状態)を100℃に
保持して8時間供給し、次に、湿度100%RH、メタ
ノール2mol%に調製した空気(Dry状態)を25
℃に保持して16時間供給する操作を行った。この操作
を1サイクルとして、各ガスセンサについて、それぞ
れ、所定サイクル繰り返して行った。
(Experiment) Air (wet state) adjusted to a humidity of 30% RH was supplied to each of the gas sampling containers of the gas sensors manufactured in Examples 1 and 2 and Comparative Example for 8 hours while maintaining the temperature at 100 ° C. Then, air (Dry state) adjusted to a humidity of 100% RH and methanol of 2 mol% was added to 25%.
An operation of supplying at 16 ° C. for 16 hours was performed. This operation was defined as one cycle, and a predetermined cycle was repeated for each gas sensor.

【0169】(評価)各ガスセンサについて、それぞ
れ、任意のサイクル終了時点でのセンサ出力を測定し
た。センサ出力の測定はパルス法を用いて行ない、CO
吸着電位におけるH2イオン化電流の時間変化(ΔI/
t)をもってセンサ出力とした。なお、評価条件は、以
下のように設定した。
(Evaluation) For each gas sensor, the sensor output at the end of an arbitrary cycle was measured. The measurement of the sensor output is performed using the pulse method.
Time variation of H 2 ionization current at adsorption potential (ΔI /
t) was used as the sensor output. The evaluation conditions were set as follows.

【0170】[被験ガス] 組成 : H2/CO2/CO=75/24.999/
0.001 湿度 : 40%RH 供給圧力: 1.5kgf/cm2 供給速度: 100L/分 測定温度: 90℃ [検出極反応層] CO酸化電位: 1.0V CO吸着電位: 0.4V
[Test gas] Composition: H 2 / CO 2 /CO=75/24.999/
0.001 Humidity: 40% RH Supply pressure: 1.5 kgf / cm 2 Supply rate: 100 L / min Measurement temperature: 90 ° C. [Detection electrode reaction layer] CO oxidation potential: 1.0 V CO adsorption potential: 0.4 V

【0171】(結果)図5は、各ガスセンサのセンサ出
力の変化を示すグラフである。なお、図5では、任意の
サイクル終了時点でのセンサ出力を、実験実施前(0サ
イクル)のセンサ出力に対する相対値(変化率)で示し
た。
(Results) FIG. 5 is a graph showing changes in the sensor output of each gas sensor. In FIG. 5, the sensor output at the end of an arbitrary cycle is shown as a relative value (rate of change) with respect to the sensor output before the experiment (0 cycle).

【0172】図5から明らかなように、実施例1のガス
センサでは、42サイクル終了時点においても、十分な
センサ出力が得られ、また、実施例2のガスセンサで
は、48サイクル終了時点においても、十分なセンサ出
力が得られていた。すなわち、本発明のガスセンサは、
いずれも、センサ出力が好適に維持(持続)され、耐久
性に優れるものであった。
As is clear from FIG. 5, the gas sensor of the first embodiment can obtain a sufficient sensor output even at the end of the 42th cycle, and the gas sensor of the second embodiment has a sufficient output even at the end of the 48th cycle. Sensor output was obtained. That is, the gas sensor of the present invention
In each case, the sensor output was suitably maintained (sustained), and the durability was excellent.

【0173】これに対し、比較例のガスセンサは、実験
開始直後(1サイクル目)から、検出極反応層における
担体からの触媒の離脱、あるいは、電解質層からの検出
極反応層の剥離が原因と考えられる著しいセンサ出力の
低下が認められ、5サイクル終了時点でセンサ出力の測
定が不能となった。このため、比較例のガスセンサは、
5サイクル終了時点で実験を中止した。すなわち、比較
例のガスセンサは、耐久性に劣るものであった。
On the other hand, in the gas sensor of the comparative example, the separation of the catalyst from the carrier in the detection electrode reaction layer or the separation of the detection electrode reaction layer from the electrolyte layer was caused immediately after the start of the experiment (first cycle). A conceivable remarkable decrease in the sensor output was observed, and measurement of the sensor output became impossible at the end of the five cycles. For this reason, the gas sensor of the comparative example
The experiment was stopped at the end of 5 cycles. That is, the gas sensor of the comparative example was inferior in durability.

【0174】[0174]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、検
出極反応層単位を主として触媒で構成したことと、検出
極反応層単位を間隙を介して配設したこととの相乗効果
により、検出部の耐久性を格段に向上させることがで
き、耐久性に優れるガスセンサを提供することができ
る。
As described above, according to the present invention, the detection electrode reaction layer unit is mainly composed of a catalyst, and the detection electrode reaction layer unit is provided with a gap therebetween to provide a synergistic effect. In addition, the durability of the detection unit can be significantly improved, and a gas sensor having excellent durability can be provided.

【0175】また、電解質層の検出極反応層側の面に複
数の凹凸を形成することにより、前記効果をより向上さ
せることができる。
The above effect can be further improved by forming a plurality of irregularities on the surface of the electrolyte layer on the side of the detection electrode reaction layer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のガスセンサの全体構成を示す概略図で
ある。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a gas sensor according to the present invention.

【図2】本発明のガスセンサが備える検出部の構成を示
す拡大断面図である。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view illustrating a configuration of a detection unit included in the gas sensor of the present invention.

【図3】検出極反応層の電位をCO酸化電位とCO吸着
電位とにパルス的に変化させたときの応答電流の経時的
な推移(変化)を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a transition (change) of a response current over time when the potential of a detection electrode reaction layer is changed to a CO oxidation potential and a CO adsorption potential in a pulsed manner.

【図4】検出部の他の構成を示す拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view illustrating another configuration of the detection unit.

【図5】各ガスセンサのセンサ出力の変化を示すグラフ
である。
FIG. 5 is a graph showing a change in sensor output of each gas sensor.

【図6】燃料電池システムの全体構成を示す概略図であ
る。
FIG. 6 is a schematic diagram showing an overall configuration of a fuel cell system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガスセンサ 2 ガス収納容器 21 筐体 211 空間 22 蓋体 23 導入ライン 231 圧力調節装置 24 排気ライン 3 検出部 4 電解質層 41 凹部 42 凸部 5 検出極 51 検出極反応層 511 検出極反応層単位 512 間隙 52 検出極ガス拡散層 6 対極 61 対極反応層 62 対極ガス拡散層 7 制御部 71 電源 72 電圧変更回路 73 電流計 74、75 配線 100 燃料電池装置 110 メタノールタンク 111 ポンプ 120 水/メタノールタンク 121 ポンプ 130 改質装置 140 CO除去装置 150 燃料電池 REFERENCE SIGNS LIST 1 gas sensor 2 gas storage container 21 housing 211 space 22 lid 23 introduction line 231 pressure regulator 24 exhaust line 3 detection unit 4 electrolyte layer 41 concave portion 42 convex portion 5 detection electrode 51 detection electrode reaction layer 511 detection electrode reaction layer unit 512 Gap 52 Detection electrode gas diffusion layer 6 Counter electrode 61 Counter electrode reaction layer 62 Counter electrode gas diffusion layer 7 Control unit 71 Power supply 72 Voltage changing circuit 73 Ammeter 74, 75 Wiring 100 Fuel cell device 110 Methanol tank 111 Pump 120 Water / methanol tank 121 Pump 130 reformer 140 CO removal device 150 fuel cell

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被験ガス中の所定成分を反応させる検出
極反応層と、該検出極反応層と対向して設置された対極
反応層と、これらの間に設置された電解質層とを有する
検出部を備え、 前記検出極反応層は、主として触媒で構成された複数の
検出極反応層単位が間隙を介して配設してなることを特
徴とするガスセンサ。
1. A detection system comprising: a detection electrode reaction layer for reacting a predetermined component in a test gas; a counter electrode reaction layer provided opposite to the detection electrode reaction layer; and an electrolyte layer provided therebetween. A gas sensor, comprising: a plurality of detection electrode reaction layers, each of which is mainly composed of a catalyst, and is disposed via a gap.
【請求項2】 前記電解質層の内部まで到達した凹部が
形成され、該凹部により前記検出極反応層の前記間隙が
形成されている請求項1に記載のガスセンサ。
2. The gas sensor according to claim 1, wherein a concave portion reaching the inside of the electrolyte layer is formed, and the concave portion forms the gap of the detection electrode reaction layer.
【請求項3】 前記電解質層の前記検出極反応層側に
は、複数の凹凸が形成され、前記検出極反応層単位は、
それぞれ、前記電解質層の凸部上に設けられている請求
項1または2に記載のガスセンサ。
3. A plurality of concavities and convexities are formed on the detection layer reaction layer side of the electrolyte layer, and the detection electrode reaction layer unit comprises:
The gas sensor according to claim 1, wherein each of the gas sensors is provided on a convex portion of the electrolyte layer.
【請求項4】 前記検出極反応層に垂直な方向から見た
とき、前記検出極反応層全体の面積に対する前記間隙が
占める面積の比率は、0.01〜60%である請求項1
ないし3のいずれかに記載のガスセンサ。
4. A ratio of an area occupied by the gap to an entire area of the detection electrode reaction layer when viewed from a direction perpendicular to the detection electrode reaction layer is 0.01% to 60%.
4. The gas sensor according to any one of claims 3 to 3.
【請求項5】 前記検出極反応層は、前記電解質層上に
形成されている請求項1ないし4のいずれかに記載のガ
スセンサ。
5. The gas sensor according to claim 1, wherein the detection electrode reaction layer is formed on the electrolyte layer.
【請求項6】 前記対極反応層は、触媒を含む材料で構
成されている請求項1ないし5のいずれかに記載のガス
センサ。
6. The gas sensor according to claim 1, wherein the counter electrode reaction layer is made of a material containing a catalyst.
【請求項7】 前記対極反応層の触媒は、担体に担持さ
れている請求項6に記載のガスセンサ。
7. The gas sensor according to claim 6, wherein the catalyst of the counter electrode reaction layer is supported on a carrier.
【請求項8】 前記対極反応層の比表面積は、前記検出
極反応層の比表面積の10〜1000倍である請求項1
ないし7のいずれかに記載のガスセンサ。
8. The specific surface area of the counter electrode reaction layer is 10 to 1000 times the specific surface area of the detection electrode reaction layer.
8. The gas sensor according to any one of claims 7 to 7.
【請求項9】 前記検出極反応層および前記対極反応層
の前記電解質層と反対側には、それぞれ、ガス拡散層が
設置されている請求項1ないし8のいずれかに記載のガ
スセンサ。
9. The gas sensor according to claim 1, wherein a gas diffusion layer is provided on each of the detection electrode reaction layer and the counter electrode reaction layer on a side opposite to the electrolyte layer.
【請求項10】 前記電解質層は、イオン交換樹脂で構
成されている請求項1ないし9のいずれかに記載のガス
センサ。
10. The gas sensor according to claim 1, wherein the electrolyte layer is made of an ion exchange resin.
【請求項11】 前記検出部への印加電圧を制御する制
御部を備える請求項1ないし10のいずれかに記載のガ
スセンサ。
11. The gas sensor according to claim 1, further comprising a control unit that controls a voltage applied to the detection unit.
【請求項12】 前記被験ガスを採取するガス採取容器
を備え、該ガス採取容器内に前記検出部が設置されてい
る請求項1ないし11のいずれかに記載のガスセンサ。
12. The gas sensor according to claim 1, further comprising a gas sampling container for sampling the test gas, wherein the detection unit is provided in the gas sampling container.
【請求項13】 前記被験ガス中のCO濃度の測定に用
いられる請求項1ないし12のいずれかに記載のガスセ
ンサ。
13. The gas sensor according to claim 1, which is used for measuring the CO concentration in the test gas.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013068567A (en) * 2011-09-26 2013-04-18 Gunze Ltd Signal processing method of hydrogen gas sensor, and signal processor

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05180798A (en) * 1991-02-28 1993-07-23 Tokuyama Soda Co Ltd Solid electrolyte gas sensor
JPH06267555A (en) * 1993-03-10 1994-09-22 Mitsubishi Electric Corp Electrochemical device
JPH08327590A (en) * 1994-11-02 1996-12-13 Toyota Motor Corp Detecting device for carbon monoxide, for organic compound, and for lower alcohol
JP2000146908A (en) * 1998-09-29 2000-05-26 Atwood Ind Inc Gas sensor with electrically conductive, hydrophobic membrane
JP2001013099A (en) * 1999-06-30 2001-01-19 Shimadzu Corp Gas measuring apparatus
JP2001041926A (en) * 1999-07-29 2001-02-16 Equos Research Co Ltd Co gas sensor
JP2001085033A (en) * 1999-09-17 2001-03-30 Isuzu Motors Ltd Electrochemical reaction cell and its manufacture
WO2002058176A1 (en) * 2001-01-19 2002-07-25 Sony Corporation Electrode module

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05180798A (en) * 1991-02-28 1993-07-23 Tokuyama Soda Co Ltd Solid electrolyte gas sensor
JPH06267555A (en) * 1993-03-10 1994-09-22 Mitsubishi Electric Corp Electrochemical device
JPH08327590A (en) * 1994-11-02 1996-12-13 Toyota Motor Corp Detecting device for carbon monoxide, for organic compound, and for lower alcohol
JP2000146908A (en) * 1998-09-29 2000-05-26 Atwood Ind Inc Gas sensor with electrically conductive, hydrophobic membrane
JP2001013099A (en) * 1999-06-30 2001-01-19 Shimadzu Corp Gas measuring apparatus
JP2001041926A (en) * 1999-07-29 2001-02-16 Equos Research Co Ltd Co gas sensor
JP2001085033A (en) * 1999-09-17 2001-03-30 Isuzu Motors Ltd Electrochemical reaction cell and its manufacture
WO2002058176A1 (en) * 2001-01-19 2002-07-25 Sony Corporation Electrode module

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013068567A (en) * 2011-09-26 2013-04-18 Gunze Ltd Signal processing method of hydrogen gas sensor, and signal processor

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