JP2006184251A

JP2006184251A - ガスセンサ

Info

Publication number: JP2006184251A
Application number: JP2004381119A
Authority: JP
Inventors: Shizuko Ono; 志津子小野
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2006-07-13

Abstract

【課題】出力安定性に優れるガスセンサを提供すること。
【解決手段】本実施形態に係るガスセンサは、基板１２上に、検知極１４及び対極１６を備えている。検知極１４は、集電層１４ａ及びガス検知層１４ｂから構成され、対極１６は、集電層１６ａ及び保護層１６ｂから構成されている。そして、ガス検知層１４ｂは、金属酸化物、炭素質材料及び金属炭酸塩を含むものである。
【選択図】図１

Description

本願発明は、ガスセンサ、特に、固体電解質型のガスセンサに関する。

環境中の特定のガスを化学的に検知するガスセンサとしては、固体電解質型ガスセンサや、半導体型ガスセンサ等が知られている。なかでも、固体電解質型ガスセンサは、取り扱いが簡便であり、また小型化が容易であるといった優れた特徴を有していることから、近年、種々の研究が行われている。

固体電解質型のガスセンサは、固体電解質を含む基板上に検知極及び対極が設けられた構造を有しており、被検ガスと検知極との接触前後における検知極−対極間の起電力の変化等に基づいてガスを検知する。

ところで、上記構造を有する固体電解質型のガスセンサにおいては、被検ガスに対する感度を向上させるために、検知極に、被検ガスとの間で解離平衡を生じる金属塩を含む層を設けることが一般的に行われている。

しかしながら、このような構造の検知極を有するガスセンサは、個体間における初期感度や経時的な感度変化のばらつきが大きく、このため、均質な特性を有するガスセンサを大量に製造するのが困難な傾向にあった。

そこで、このような個体間のばらつきを低減することを目的として、上述したような金属塩を含む層に対し、電子伝導物質を添加した固体電解質型ガスセンサが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３２４６６１８号公報

しかしながら、上記従来技術による固体電解質型ガスセンサは、個体間の特性のばらつきを低減することは可能であったが、繰り返しの使用によるセンサの起電力（出力）の低下が著しく、長期にわたって使用する場合の信頼性（出力安定性）が未だ不十分な傾向にあった。

そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、出力安定性に優れるガスセンサを提供することを目的とする。

本発明者らが上記従来の固体電解質型ガスセンサについて詳細に検討を行った結果、上述した出力の低下は、個体間の特性ばらつきを低減するために添加した電子伝導物質に起因して生じていることを見出した。

すなわち、上記従来の固体電解質型のガスセンサにおいては、検知極に含まれる電子伝導物質が、ガスセンサ使用時の温度条件において、雰囲気中の酸素によって酸化され易い傾向にあった。そのため、繰り返しの使用によって、検知極中の電子伝導物質が徐々に酸化され、その表面に酸化皮膜が形成されることが確認された。そして、このように電子伝導物質に酸化皮膜が形成されることによって、検知極の導電性が低下してしまい、その結果、ガスセンサの出力低下が生じていることが判明した。

そこで、本発明者らはこのような知見に基づいて更に鋭意研究を進めた結果、上述した電子伝導物質に代えて、ガスセンサの使用時の温度条件では酸化され難い物質を用いることで、ガスセンサの出力安定性を向上し得ることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明のガスセンサは、固体電解質を含む基板と、基板上に設けられた炭素質材料を含む検知極と、基板上に設けられた対極とを備えることを特徴とする。

上記構成を有するガスセンサは、検知極に炭素質材料を含有している。かかる炭素質材料は十分な導電性を有していることから、上記従来技術における電子伝導物質と同様に、ガスセンサ個体間の特性ばらつきを十分に低減することができる。また、この炭素質材料は、ガスセンサの動作温度域では極めて酸化され難いことから、繰り返しの使用による検知極の導電性低下を抑制でき、ガスセンサの経時的な出力低下を十分に防止することができる。

本発明のガスセンサにおいては、炭素質材料は多孔質性を有する材料であると好ましい。従来、ガスセンサの検知極を構成する材料は、雰囲気中の水分の影響を受けやすい傾向もあり、非動作時に雰囲気中の水分が結露してガス検知部表面に付着すると、起動後、安定してガス検知動作が行えるようになるまでの時間（以下、「立ち上がり時間」という）に長時間を要する場合が多かった。これに対し、上述のように検知極に含まれる炭素質材料を多孔質性とすることで、検知極自身の吸湿性を向上することができ、その結果、非動作時の結露等を低減して立ち上がり時間を十分に短縮することが可能となる。

また、このように炭素質材料を多孔質性のものとすることで、かかる炭素質材料の表面積を増大させることができる。このため、検知極が疎密化し、検知極内でのガスの拡散能が向上することとなり、その結果、被検ガスに対するガスセンサの応答速度も向上する結果となる。

さらに、上記本発明のガスセンサにおいては、炭素質材料が、活性炭であるとより好ましい。活性炭は、優れた導電性を有するとともに、特に大きい表面積を有していることから、上述したような出力安定性の向上、立ち上がり時間の短縮、及び、応答速度の向上といった効果が更に良好に得られるようになる。

本発明によれば、出力安定性に優れるとともに、立ち上がり時間が短縮され、かつ、応答速度が向上したガスセンサを提供することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係るガスセンサの断面構造を模式的に示す図である。図１に示すように、ガスセンサ１０は、基板１２上に、当該基板１２に接するように、検知極１４及び対極１６を備えている。検知極１４は、基板１２側から集電層１４ａ及びガス検知層１４ｂがこの順に積層された構成を有している。また、対極１６は、基板１２側から集電層１６ａ及び保護層１６ｂがこの順に積層された構成を有している。

かかる構成を有するガスセンサ１０は、いわゆる固体電解質型ガスセンサであり、各構成の材料を適宜変更することにより、二酸化炭素ガスセンサ、水素ガスセンサ、窒素酸化物ガスセンサ、一酸化炭素ガスセンサ等として適用可能である。ここでは、ガスセンサの一例として、二酸化炭素（ＣＯ_２）ガスセンサを例に挙げて説明することとする。

（基板１２）
基板１２は、固体電解質を含むいわゆる固体電解質基板である。かかる基板１２は、固体状のイオン導電体である。このイオン導電体としては、例えば、Ｎａ_１＋ｘＺｒ_２Ｓｉ_ｘＰ_３−ｘＯ_１２（ｘ＝０〜３）で表されるＮＡＳＩＣＯＮ、ジルコニア（ＺｒＯ_２）をイットリア（Ｙ_２Ｏ_３）で安定化したイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、希土類元素を含むバリウムセリウム系酸化物等の金属イオン導電体が挙げられる。なかでも、イオン導電体としては、ＮＡＳＩＣＯＮが好ましい。

基板１２は、１μｍ〜１ｍｍ程度の厚さを有していると好ましく、主面（検知極１４及び対極１６が設けられる面）の面積が、１μｍ^２〜２００ｍｍ^２程度であるとより好ましい。このような基板１２は、固相法、ゾルゲル法、共沈法等により形成することができ、なかでも、共沈法が好ましい。

（検知極１４）
検知極１４は、上述の如く、集電層１４ａ及びガス検知層１４ｂからなるものである。かかる検知極１４において、ガス検知層１４ｂは、集電層１４ａを覆うとともに、当該集電層１４ａを覆う領域以外の部位において基板１２に直接接触した状態となっている。

検知極１４において、集電層１４ａは、基板１２（固体電解質）との間で電子の授受を行う機能を有している。かかる集電層１４ａは、集電体として機能し得る程度の導電性を有する材料から構成される。集電層１４ａの構成材料としては、例えば、金属材料が挙げられ、具体的には、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、ルビジウム（Ｒｂ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）やこれらの合金等が例示できる。

この集電層１４ａの厚さは、０．０１〜１０μｍ程度であると好ましく、主面（基板１２に接する面）の面積は、０．１μｍ^２〜２００ｍｍ^２程度とすることができる。かかる集電層１４ａは、検知極１４内での被検ガスの均一な分散を可能とするために、多孔質性を有しているとより好ましい。上記構成を有する集電層１４ａは、例えば、金属材料の粉末をペースト状にしてスクリーン印刷等により塗布する方法や、スパッタリング法等により形成することができる。

検知極１４におけるガス検知層１４ｂは、被検ガスとの接触により解離平衡を生じ、これにより被検ガスの検知を行う。ガス検知層１４ｂは、主として金属酸化物を含み、副成分として炭素質材料を含むガス検知材料から構成されるものであると好ましい。

ガス検知層１４ｂに含まれる金属酸化物としては、電子導電性を有する金属酸化物が挙げられる。具体的には、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、酸化コバルト（Ｃｏ_３Ｏ_４）、酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化鉛（ＰｂＯ）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３、ＦｅＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）、酸化マンガン（ＭｎＯ_２、Ｍｎ_２Ｏ_３）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、酸化アンチモン（Ｓｂ_２Ｏ_３）、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、酸化プラセオジム（Ｐｒ_６Ｏ_１１）、酸化ネオジム（Ｎｄ_２Ｏ_３）、酸化銀（Ａｇ_２Ｏ）、酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）、酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）、酸化ルビジウム（Ｒｂ_２Ｏ）、酸化セシウム（Ｃｓ_２Ｏ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）等が例示できる。なかでも、酸化インジウム、酸化スズ、酸化コバルト、酸化タングステン、酸化亜鉛、酸化鉛、酸化銅、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化クロム、酸化カドミウム又は酸化ビスマスが好ましく、特に、酸化インジウム、酸化スズ、酸化銅又は酸化亜鉛が好ましく、酸化インジウムが最も好ましい。なお、これらは化学量論組成から多少偏倚していてもよい。

また、ガス検知層１４ｂに含まれる炭素質材料としては、活性炭や黒鉛類似の炭素骨格構造を有する材料が挙げられ、例えば、活性炭、黒鉛、活性チャー、コークス、カーボンブラック、カーボンナノチューブ等が例示できる。このような炭素質材料としては、比表面積が大きいものが好ましい。具体的には、比表面積が、５００ｍｍ^２／ｇ以上のものが好ましく、１０００ｍｍ^２／ｇ以上のものがより好ましく、１５００ｍｍ^２／ｇ以上のものが更に好ましい。

上述したなかでも、入手が容易である上、後述する効果が良好に得られることから、炭素質材料としては活性炭が好ましい。活性炭としては、木質系のヤシガラ活性炭、石油系活性炭、フェノール系活性炭等が挙げられ、なかでも、ヤシガラ活性炭が、上述した比表面積の観点から特に好ましい。

ガス検知層１４ｂにおける炭素質材料の含有量は、０．０１〜５０質量％であると好ましく、０．０１〜３０質量％であるとより好ましく、０．０１〜１５質量％であると更に好ましい。炭素質材料の含有量が、０．０１質量％未満であると、０．０１質量％以上である場合に比して、後述するような炭素質材料の添加効果が十分に得られ難くなる傾向にある。一方、５０質量％を超えると、ガスセンサ１０の感度が低下する傾向にある。

このように、検知極１４を構成するガス検知層１４ｂは炭素質材料を含むものである。かかる炭素質材料は優れた導電性を有していることから、炭素質材料を含まない場合に比べてガス検知層１４ｂの抵抗が低くなり、その結果、かかるガス検知層１４ｂの導電性が向上する。これにより、ガスセンサ１０における検知極１４の導電性を均質にすることが可能となる。その結果、複数のガスセンサ１０を製造した場合であっても、個体間の特性ばらつきが極めて小さくなる。

また、このように検知極１４の導電性が良好となるため、ガスセンサ１０は、炭素質材料を含有しない場合に比して周辺環境のノイズを取り込み難いものとなる。その結果、ガスセンサ１０は、優れた出力安定性を有するものとなるほか、アンプ等の増幅装置に接続してガス検知システムとして用いる場合に、ノイズの影響を除去し得る高価なアンプを用いる必要がなくなる。その結果、このようなガス検知システムを安価に提供することが可能となる。

さらに、炭素質材料は、上述したような抵抗値を下げる特性のほか、ガスセンサ１０の動作温度では極めて酸化され難いという特性をも有するものである。このため、ガスセンサ１０を何度も繰り返し使用したとしても、炭素質材料表面に酸化皮膜が形成されることは極めて少ない。このため、従来のように酸化され易い金属材料等を添加した場合に比して、検知極１４の経時的な導電性の低下が極めて生じ難くなる。その結果、ガスセンサ１０は、より優れた出力安定性を有するものとなる。

また、上述のように、炭素質材料として、比表面積が大きい多孔質性のもの、なかでも活性炭を用いた場合は、かかる活性炭を含むガス検知層１４ｂは、水分（湿気）を取り込む特性に優れるものとなる。この場合、ガスセンサ１０の非動作時に雰囲気中の水分が結露して検知極１４に付着した場合であっても、ガス検知層１４ｂが、かかる結露を十分に除去し得る。よって、ガスセンサは、周囲の湿気等による影響を受け難くなり、安定動作が可能となるほか、起動時の立ち上がり時間も短いものとなる。

ガス検知層１４ｂは、上述した金属酸化物及び炭素質材料に加えて金属炭酸塩を更に含むことが好ましい。このように金属炭酸塩を含むことで、ガス検知層１４ｂにおけるＣＯ_２の検出に必要な炭酸水素イオンの生成が促進され、その結果、ガスセンサ１０の感度、応答速度等が更に向上する。

金属炭酸塩としては、例えば、炭酸リチウム（Ｌｉ_２ＣＯ_３）、炭酸ナトリウム（Ｎａ_２ＣＯ_３）、炭酸カリウム（Ｋ_２ＣＯ_３）、炭酸ルビジウム（Ｒｂ_２ＣＯ_３）、炭酸セシウム（Ｃｓ_２ＣＯ_３）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ_３）、炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）、炭酸マンガン（Ｍｎ（ＣＯ_３）_２、Ｍｎ_２（ＣＯ_３）_３）、炭酸鉄（Ｆｅ_２（ＣＯ_３）_３、ＦｅＣＯ_３）、炭酸ニッケル（ＮｉＣＯ_３）、炭酸銅（ＣｕＣＯ_３）、炭酸コバルト（Ｃｏ_２（ＣＯ_３）_３）、炭酸クロム（Ｃｒ_２（ＣＯ_３）_３）、炭酸亜鉛（ＺｎＣＯ_３）、炭酸銀（Ａｇ_２ＣＯ_３）、炭酸カドミウム（ＣｄＣＯ_３）、炭酸インジウム（Ｉｎ_２（ＣＯ_３）_３）、炭酸イットリウム（Ｙ_２（ＣＯ_３）_３）、炭酸鉛（ＰｂＣＯ_３）、炭酸ビスマス（Ｂｉ_２（ＣＯ_３）_３）、炭酸ランタン（Ｌａ_２（ＣＯ_３）_３）、炭酸セリウム（Ｃｅ（ＣＯ_３）_３）、炭酸プラセオジム（Ｐｒ_６（ＣＯ_３）_１１）、炭酸ネオジム（Ｎｄ_２（ＣＯ_３）_３）、炭酸ジスプロシウム（Ｄｙ_２（ＣＯ_３）_３）等が挙げられる。かかる金属炭酸塩は１種を用いても２種以上を併用してもよい。なかでも、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム又は炭酸カリウムが好ましい。ガス検知層１４ｂにおいて、このような金属炭酸塩は、上述した金属酸化物に対して１〜９９質量％含まれていると好ましく、５〜５０質量％含まれているとより好ましい。

このような構成を有するガス検知層１４ｂは、例えば、以下に示すようにして形成することができる。すなわち、ます、上述した金属酸化物、炭素質材料、金属炭酸塩等を所定の溶媒に分散させてペーストとする。次いで、このペーストを、基板１２上に設けられた集電層１４ａを覆うとともに、その周辺部が基板に接するように塗布する。その後、このペースト層を加熱する等して溶媒を除去し、これによりガス検知層１４ｂを形成する。

かかる方法において用いる溶媒としては、金属酸化物、炭素質材料、金属炭酸塩等を溶解したり、またはこれらと反応したりしないものが好ましい。このような溶媒としては、例えば、脂肪族アルコール、脂肪族アルコールのアセテート、脂肪族アルコールのプロピオネート、テルペン油等が好適である。また、炭素質材料の形状を良好に維持して消耗を防ぐ観点からは、比較的低い温度で容易に除去できるものが好ましく、具体的には、沸点が３００℃未満である溶媒が好ましく、２５０℃未満である溶媒がより好ましい。

（対極１６）
対極１６は、基板１２上において上記検知極１４と離間して設けられており、上述の如く、集電層１６ａ及び保護層１６ｂから構成されている。具体的には、保護層１６ｂは、集電層１６ａを覆うように設けられている。なお、保護層１６ｂは、必ずしも集電層１６ａの全面を覆っている必要はない。このような対極１６の厚さは、集電層１６ａと保護層１６ｂとをあわせて、０．０１μｍ〜１ｍｍ程度とすることができる。

対極１６における集電層１６ａは、導電性を有する材料から構成されるものであれば特に制限されず、例えば、金属材料から構成されるものが挙げられる。具体的には、上述した検知極１４における集電層１４ａと同様の材料から構成されるものが好ましい。かかる集電層１６ａの厚さは、上述した集電層１４ａの厚さと同等であることが好ましい。

保護層１６ｂは、集電層１６ａを大気中の湿気等から保護するために設けられている。かかる保護層１６ｂとしては、フッ素系の樹脂、セラミックス、コバルト酸塩等により形成されたものが挙げられる。なお、対極１６は、必ずしもこのような保護層１６ｂを有していなくてもよい。

以上、本発明の一実施形態に係るガスセンサについて説明したが、本発明のガスセンサは、必ずしも上述した構成に限定されず、適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、基板に対して同じ側に検知極及び対極を有する構造のガスセンサを例示したが、これに限られず、図２に示すように、基板の片側に検知極を備え、且つ、その反対側に対極を有する構造のものであってもよい。

図２は、本発明の他の実施形態に係るガスセンサの断面構造を示す図である。図２に示されるように、基板２２と、基板２２の片面に設けられた検知極２４と、基板２２における検知極２４に対して反対側の面に設けられた対極２６とを備えている。

検知極２４は、上述した検知極１４と同様、基板２２に接して設けられた集電体２４ａと、この集電層２４ａを覆うように設けられ、且つ、当該集電体２４を覆っていない領域が基板２２に接しているガス検知層２４ｂから構成されている。また、対極２６は、基板２２に接して設けられた集電層２６ａと、この集電層２６ａの基板に対して反対側に設けられた保護層２６ｂとから構成されている。これらの各構成は、上述したガスセンサ１０の各構成と同様の材料により形成することができる。

また、本発明のガスセンサは、検知極を、その安定動作が可能な温度まで加熱するヒータ部を更に有していてもよい。かかるヒータ部は、例えば、ガスセンサ１０においては、基板１２における、検知極１４及び対極１６が形成されているのと反対側の面に設けることができる。また、ガスセンサ２０においては、基板２２における検知極２４や対極２６が形成されていない側部にヒータ部を設けることができる。

さらに、本発明のガスセンサは、検知極と対極との間の起電力を測定するための外部回路や、上述したヒータ部に通電するための外部回路を更に備えていてもよい。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［ＣＯ_２ガスセンサの製造］

（実施例１）
まず、固体電解質基板として、矩形の主面（４ｍｍ×４ｍｍ）を有する厚さ０．５ｍｍのＮＡＳＩＣＯＮ基板を用意した。このＮＡＳＩＣＯＮ基板上に、Ａｕからなる厚さ０．１μｍの集電層及び対極をスパッタリング法により形成した。次に、炭酸バリウム及び炭酸リチウムの複合塩と、酸化インジウムと、活性炭（比表面積：約１５００ｍ^２／ｇ）とを含むガス検知材料からなる厚さ２０μｍのガス検知部を、上記集電層を覆うように形成した。なお、活性炭の含有量は、複合塩、酸化インジウム及び活性炭の合計質量に対して１０質量％とした。

その後、ＮＡＳＩＣＯＮ基板のガス検知部と反対側の面上に、加熱部としてＰｔの薄膜をスパッタリングにより形成してガスセンサ素子を得た。

（実施例２）
活性炭を、１０００ｍ^２／ｇの比表面積を有するものに代えたこと以外は、実施例１と同様にしてＣＯ_２ガスセンサを得た。

（比較例１）
活性炭に代えて、貴金属（Ａｇ）を、ガス検知材料の総量に対して５質量％添加したこと以外は、実施例１と同様にしてＣＯ_２ガスセンサを得た。

（比較例２）
活性炭に代えて、ゼオライト４Ａを、ガス検知材料の総量に対して５質量％添加したこと以外は、実施例１と同様にしてＣＯ_２ガスセンサを得た。

（比較例３）
活性炭に代えて、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の粉末（粒径約５μｍ、非多孔質性のアルミナ）を、ガス検知材料の総量に対して５質量％添加したこと以外は、実施例１と同様にしてＣＯ_２ガスセンサを得た。

（比較例４）
活性炭を添加しなかったこと以外は、実施例１と同様にしてＣＯ_２ガスセンサを得た。
［特性評価］

実施例１〜２及び比較例１〜４のＣＯ_２ガスセンサを用い、以下に示す方法により各ガスセンサにおける検知極材料の抵抗値、出力変動、出力ばらつき及び湿度変動について測定した。得られた結果をまとめて表１に示す。表１中の値は、一般的なＣＯ_２ガスセンサである比較例４のＣＯ_２ガスセンサで得られた抵抗値又は起電力変化の値を１００％とした場合の、各ＣＯ_２ガスセンサで得られた値の相対値（％）で示した。つまり、この数値が小さいものほど、従来よりも優れた特性を有していることを意味する。

（検知極材料の抵抗値）
各実施例及び比較例のガスセンサにおける検知極材料の抵抗値は、それぞれのガス検知材料をペレットに成形して両端に電極を設けた後、これを用いて電圧降下法を行うことにより測定した。すなわち、各ペレットに成形して両端に電極を設け、ペレットと参照抵抗とを直列に接続した後、定電圧電源で一定の電圧をかけ、参照抵抗の電圧降下を測定することにより抵抗値を測定した。

（出力変動）
まず、製造直後の各ＣＯ_２ガスセンサについて、ＣＯ_２濃度が５００ｐｐｍであり、湿度が３０％ＲＨである条件下での起電力（出力）を測定した。そして、各ガスセンサを同じ条件で動作させて１０００時間経過した後の起電力を同様に測定した。そして、１０００時間経過前後における起電力の差を算出し、得られた値を出力変動の値とした。

（出力ばらつき）
まず、各実施例及び比較例に該当するＣＯ_２ガスセンサを１０個作製した。次いで、得られた各ＣＯ_２ガスセンサの起電力（出力）をそれぞれ測定した。そして、各実施例又は比較例に該当するＣＯ_２ガスセンサでそれぞれ得られた最大の起電力と最小の起電力との差の値を、出力ばらつきの値とした。

（湿度変動）
まず、各実施例及び比較例のＣＯ_２ガスセンサについて、ＣＯ_２濃度が５００ｐｐｍであり、湿度が３０％ＲＨである条件下での起電力（出力）を測定した。その後、湿度条件を７０％ＲＨに変えて、同様に起電力を測定した。そして、湿度を変更する前後の起電力の差を、湿度変動の値とした。

表１より、検知極（ガス検知層）に炭素質材料である活性炭を含む実施例１及び２のＣＯ_２ガスセンサは、炭素質材料を含まない比較例１〜４のＣＯ_２ガスセンサに比して、素子抵抗、出力変動、出力ばらつき、湿度変動のすべてが十分に低減されていることが確認された。

本発明の一実施形態に係るガスセンサの断面構造を模式的に示す図である。本発明の他の実施形態に係るガスセンサの断面構造を模式的に示す図である。

符号の説明

１０…ガスセンサ、１２…基板、１４…検知極、１４ａ…集電層、１４ｂ…ガス検知層、１６…対極、１６ａ…集電層、１６ｂ…保護層、２０…ガスセンサ、２２…基板、２４…検知極、２４ａ…集電層、２４ｂ…ガス検知層、２６…対極、２６ａ…集電層、２６ｂ…保護層。

Claims

固体電解質を含む基板と、
前記基板上に設けられた炭素質材料を含む検知極と、
前記基板上に設けられた対極と、
を備えるガスセンサ。
前記炭素質材料は、多孔質性を有するものである、請求項１記載のガスセンサ。
前記炭素質材料は、活性炭である、請求項１又は２記載のガスセンサ。