JP2022140082A - gas detector - Google Patents

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JP2022140082A JP2021040731A JP2021040731A JP2022140082A JP 2022140082 A JP2022140082 A JP 2022140082A JP 2021040731 A JP2021040731 A JP 2021040731A JP 2021040731 A JP2021040731 A JP 2021040731A JP 2022140082 A JP2022140082 A JP 2022140082A
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徳美 長瀬
Noriyoshi Nagase
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

To provide a gas detector that can detect both a carbon monoxide gas and an oxygen gas with high sensitivity.SOLUTION: A gas detector includes a carbon monoxide and oxygen gas sensor 10 in a casing 11. The carbon monoxide and oxygen gas sensor 10 includes a solid electrolyte substrate 1 that forms a tubular structure with one end closed, a carbon monoxide sensing action electrode 2 and a carbon monoxide sensing counter electrode 3 that are connected with ion conductivity on an outer surface of the solid electrolyte substrate through the solid electrolyte substrate, an oxygen sensing action electrode 4 provided on the outer surface of the solid electrolyte substrate, an oxygen sensing counter electrode 5 provided on an inner surface of the solid electrolyte substrate, and a heater 7 inserted into the tubular structure formed by the solid electrolyte substrate.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ガス検出計に関する。特には、一酸化炭素と酸素の両方を、高感度で検出することができるガスセンサを備えるガス検出計に関する。 The present invention relates to gas detectors. In particular, it relates to a gas detector equipped with a gas sensor capable of detecting both carbon monoxide and oxygen with high sensitivity.

従来、測定ガス混合物中で一酸化炭素ガス成分の検出及び濃度の決定のために、固体電解質をベースとして構成され、かつ混成電位原理により運転されるセンサを使用することが知られている(例えば、特許文献1を参照)。 For the detection and determination of the concentration of carbon monoxide gas constituents in the gas mixture to be measured, it is conventionally known to use sensors constructed on the basis of solid electrolytes and operated according to the mixed-potential principle (e.g. , see Patent Document 1).

特許文献1は、本出願人によるガスセンサを開示している。当該ガスセンサは、固体電解質基板に一対の電極を形成し、それらの電極間に発生する起電力を測定することで、500℃を超える高温環境において、一酸化炭素ガスを選択的に、高出力で検出することができると同時に、酸素ガスも検出することができる。 Patent document 1 discloses a gas sensor by the applicant. The gas sensor forms a pair of electrodes on a solid electrolyte substrate and measures the electromotive force generated between the electrodes to selectively emit carbon monoxide gas at a high output in a high temperature environment exceeding 500 ° C. As well as being able to detect, oxygen gas can also be detected.

特開2020-095014号公報JP 2020-095014 A

特許文献1に開示された一酸化炭素ガスセンサは、一対の電極が形成された固体電解質基板の周囲の構造によっては、十分な起電力が得られず、一酸化炭素ガスの検出が難しい場合があった。特には、固体電解質基板上に一対の電極が形成されたガスセンサを一方の端部が開放端であるケーシング中に収め、開放端から検出対象ガスが流入可能な状態とし、固体電解質基板の周囲を、ケーシング内壁に設けた環状ヒータにより加熱する形態で用いる場合に、十分な起電力が得られない場合があった。 The carbon monoxide gas sensor disclosed in Patent Document 1 may not be able to obtain sufficient electromotive force depending on the structure around the solid electrolyte substrate on which the pair of electrodes is formed, and it may be difficult to detect carbon monoxide gas. rice field. In particular, a gas sensor in which a pair of electrodes are formed on a solid electrolyte substrate is housed in a casing with one end being open so that the gas to be detected can flow in from the open end, and the surroundings of the solid electrolyte substrate are placed. In some cases, sufficient electromotive force cannot be obtained when the heater is heated by an annular heater provided on the inner wall of the casing.

本発明者は、鋭意検討の結果、一酸化炭素ガスの検知のための電極上での測定対象ガスの流速が起電力(ガス感度)に影響することを見出した。そして、所定のガス感度を得るために必要な測定対象ガスの流速と、これを実現するための構造に想到し、本発明を完成するに至った。より具体的には、ケーシング中に収めた固体電解質基板上の電極温度を所定の温度範囲に調節し、ケーシング内部において測定対象ガスの対流が可能な構造とすることにより、課題を解決するに至った。 As a result of intensive studies, the inventors have found that the flow velocity of the gas to be measured over the electrode for detecting carbon monoxide gas affects the electromotive force (gas sensitivity). Then, the present inventors came up with the flow velocity of the gas to be measured necessary to obtain a predetermined gas sensitivity and the structure for realizing this, and completed the present invention. More specifically, the problem was solved by adjusting the temperature of the electrode on the solid electrolyte substrate housed in the casing to within a predetermined temperature range, and creating a structure that allows convection of the gas to be measured inside the casing. rice field.

本発明は、一実施形態によれば、ケーシング内に、一酸化炭素及び酸素ガスセンサを備えるガス検出計であって、
前記一酸化炭素及び酸素ガスセンサが、
一端が閉塞端である管状構造体を形成する固体電解質基板と、
前記固体電解質基板の外面に、前記固体電解質基板を介してイオン電導性に接続された一酸化炭素検知作用極及び一酸化炭素検知対極と、
前記固体電解質基板の外面に設けられた酸素検知作用極と、前記固体電解質基板の内面に設けられた酸素検知対極と、
前記固体電解質基板が形成する管状構造体に挿入されたヒータと
を備える、ガス検出計に関する。
The present invention, according to one embodiment, is a gas detector comprising a carbon monoxide and oxygen gas sensor within a casing, comprising:
The carbon monoxide and oxygen gas sensors are
a solid electrolyte substrate forming a tubular structure with one closed end;
a carbon monoxide sensing working electrode and a carbon monoxide sensing counter electrode which are ionically conductively connected to the outer surface of the solid electrolyte substrate via the solid electrolyte substrate;
an oxygen detecting working electrode provided on the outer surface of the solid electrolyte substrate; an oxygen detecting counter electrode provided on the inner surface of the solid electrolyte substrate;
and a heater inserted into a tubular structure formed by the solid electrolyte substrate.

前記ガス検出計において、前記ケーシング内壁面に断熱材を備えることが好ましい。 In the gas detector, it is preferable that the inner wall surface of the casing is provided with a heat insulating material.

前記ガス検出計において、前記ケーシング内壁面もしくは前記ケーシング内壁面に設けられた断熱材と、前記固体電解質基板の外面との間に、1.0~6.0mmのクリアランスが存在することが好ましい。 In the gas detector, it is preferable that there is a clearance of 1.0 to 6.0 mm between the inner wall surface of the casing or a heat insulating material provided on the inner wall surface of the casing and the outer surface of the solid electrolyte substrate.

前記ガス検出計において、前記一酸化炭素検知作用極が、白金と金の合金粒子からなる金属粒子と、固体電解質粒子とを含む焼結体であり、
前記一酸化炭素検知対極、酸素検知作用極、及び酸素検知対極が、白金粒子と、固体電解質粒子とを含む焼結体であることが好ましい。
In the gas detector, the carbon monoxide detecting working electrode is a sintered body containing metal particles made of platinum-gold alloy particles and solid electrolyte particles,
The carbon monoxide detection counter electrode, the oxygen detection working electrode, and the oxygen detection counter electrode are preferably sintered bodies containing platinum particles and solid electrolyte particles.

本発明は、別の実施形態によれば、前述のいずれか1項に記載のガス検出計を用いた一酸化炭素ガス及び酸素ガスの検出方法であって、
前記ヒータを駆動する工程であって、前記一酸化炭素検知作用極及び一酸化炭素検知対極上の測定対象ガスの流速を、6.35mm/s以上とする工程と、
前記一酸化炭素検知作用極と前記一酸化炭素検知対極との起電力を得る工程と、
前記酸素検知作用極と前記酸素検知対極との起電力を得る工程と
を含む方法に関する。
According to another embodiment, the present invention is a method for detecting carbon monoxide gas and oxygen gas using the gas detector according to any one of the above, comprising:
a step of driving the heater, wherein the flow velocity of the gas to be measured on the carbon monoxide detection working electrode and the carbon monoxide detection counter electrode is set to 6.35 mm/s or more;
obtaining an electromotive force between the carbon monoxide sensing working electrode and the carbon monoxide sensing counter electrode;
obtaining an electromotive force between said oxygen sensing working electrode and said oxygen sensing counter electrode.

前記一酸化炭素ガス及び酸素ガスの検出方法において、前記一酸化炭素検知作用極及び一酸化炭素検知対極の温度を約600℃~750℃とし、前記酸素検知作用極及び酸素検知対極の温度を約700℃~800℃とする工程をさらに含むことが好ましい。 In the method for detecting carbon monoxide gas and oxygen gas, the temperatures of the carbon monoxide sensing working electrode and the carbon monoxide sensing counter electrode are set to about 600° C. to 750° C., and the temperatures of the oxygen sensing working electrode and the oxygen sensing counter electrode are set to about It is preferable to further include a step of setting the temperature to 700°C to 800°C.

本発明に係るガス検出計によれば、高い感度で一酸化炭素及び酸素の両者を検出することができる。 The gas detector according to the present invention can detect both carbon monoxide and oxygen with high sensitivity.

図1は、本発明の第1実施形態によるガス検出計の部分構造を示す概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram showing the partial structure of the gas detector according to the first embodiment of the present invention. 図2は、本発明の第1実施形態によるガス検出計の部分断面構造を示す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing a partial cross-sectional structure of the gas detector according to the first embodiment of the present invention. 図3は、本発明の第1実施形態によるガス検出計の使用態様における部分断面構造を示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a partial cross-sectional structure in the mode of use of the gas detector according to the first embodiment of the present invention. 図4は、本発明の第2実施形態によるガス検出計の部分構造を示す概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram showing a partial structure of a gas detector according to a second embodiment of the invention. 図5は、本発明の第2実施形態によるガス検出計の部分断面構造を示す概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram showing a partial cross-sectional structure of a gas detector according to a second embodiment of the present invention. 図6は、2000ppmのCOガスの、一酸化炭素検知作用極及び対極上における流速と、一酸化炭素検知作用極と対極間の起電力-Ewc(mV)との関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the flow rate of 2000 ppm CO gas on the carbon monoxide detecting working electrode and the counter electrode and the electromotive force −Ewc (mV) between the carbon monoxide detecting working electrode and the counter electrode. 図7は、実施例1のガスセンサにおける、COガス濃度と一酸化炭素検知極と対極間の起電力-Ewc(mV)との関係を示すグラフである。7 is a graph showing the relationship between the CO gas concentration and the electromotive force −Ewc (mV) between the carbon monoxide detection electrode and the counter electrode in the gas sensor of Example 1. FIG. 図8は、実施例2のガスセンサにおける、COガス濃度と一酸化炭素検知極と対極間の起電力-Ewc(mV)との関係を示すグラフである。8 is a graph showing the relationship between the CO gas concentration and the electromotive force −Ewc (mV) between the carbon monoxide detection electrode and the counter electrode in the gas sensor of Example 2. FIG. 図9は、比較例によるガス検出計の部分断面構造を示す概念図である。FIG. 9 is a conceptual diagram showing a partial cross-sectional structure of a gas detector according to a comparative example.

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。ただし、本発明は以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below.

[第1実施形態]
本発明は、第1実施形態によれば、ガス検出計に関する。本実施形態において、ガス検出計は、一酸化炭素及び酸素ガスセンサを備える。一酸化炭素及び酸素ガスセンサは、検出対象ガスである一酸化炭素(CO)ガス及び酸素(O)ガスを含み、非検出対象ガスを含む測定対象ガスから、概ね500℃以上、例えば、600~800℃の雰囲気において、2種の検出対象ガスを別個に検知することが可能なガスセンサである。以下、本明細書において、一酸化炭素ガスをCOガス、酸素ガスをOガスと指称する場合がある。また、一酸化炭素及び酸素ガスセンサを、単にガスセンサと省略して指称する場合がある。
[First embodiment]
The present invention, according to a first embodiment, relates to a gas detection meter. In this embodiment, the gas detector comprises carbon monoxide and oxygen gas sensors. The carbon monoxide and oxygen gas sensor contains carbon monoxide (CO) gas and oxygen (O 2 ) gas, which are detection target gases, and detects a temperature of approximately 500 ° C. or higher, for example, 600 to 500 ° C. This gas sensor is capable of separately detecting two detection target gases in an atmosphere of 800°C. Hereinafter, in this specification, carbon monoxide gas may be referred to as CO gas, and oxygen gas as O 2 gas. Also, the carbon monoxide and oxygen gas sensors are sometimes abbreviated simply as gas sensors.

図1は、第1実施形態に係るガス検出計の部分概略図であり、図2は部分概略断面図である。また、図3は、当該ガス検出計を、測定対象ガスが流通する領域に、壁を介して挿入して用いる場合の概念図である。以下、第1実施形態に係るガス検出計を図1、2及び3を参照して説明する。本明細書において、図面は各実施形態の説明の目的で、各部材間の相対的な寸法を正確に示していない場合がある。図1~3を参照すると、ガス検出計20は、解放端11aを有する管状ケーシング11と、ケーシング内部に収められたガスセンサ10を備えている。 FIG. 1 is a partial schematic view of the gas detector according to the first embodiment, and FIG. 2 is a partial schematic sectional view. Further, FIG. 3 is a conceptual diagram in the case of using the gas detector by inserting it through a wall into a region in which the gas to be measured flows. A gas detector according to the first embodiment will be described below with reference to FIGS. In this specification, the drawings may not accurately show the relative dimensions between each member for the purpose of describing each embodiment. 1-3, the gas detector 20 comprises a tubular casing 11 having an open end 11a and a gas sensor 10 housed inside the casing.

ガスセンサ10は、一端が閉塞端である管状構造体を形成する固体電解質基板1と、前記固体電解質基板の外面に、前記固体電解質基板を介してイオン電導性に接続された一酸化炭素検知作用極2及び一酸化炭素検知対極3と、前記固体電解質基板1の外面に設けられた酸素検知作用極4と、前記固体電解質基板の内面に設けられた酸素検知対極5と、前記固体電解質基板1が形成する管状構造体に挿入されたヒータ7とを備え、さらに一酸化炭素検出部及び酸素検出部を備える。本実施形態によるガスセンサ10は、共通の固体電解質基板1上に一酸化炭素ガスセンサ部と酸素ガスセンサ部が設けられたものということができる。以下、各ガスセンサ部について説明する。 The gas sensor 10 comprises a solid electrolyte substrate 1 forming a tubular structure with one closed end, and a carbon monoxide sensing working electrode connected to the outer surface of the solid electrolyte substrate in an ion-conducting manner through the solid electrolyte substrate. 2 and carbon monoxide detection counter electrode 3, an oxygen detection working electrode 4 provided on the outer surface of the solid electrolyte substrate 1, an oxygen detection counter electrode 5 provided on the inner surface of the solid electrolyte substrate 1, and the solid electrolyte substrate 1. a heater 7 inserted into the tubular structure to be formed, and a carbon monoxide detector and an oxygen detector. The gas sensor 10 according to this embodiment can be said to have a carbon monoxide gas sensor section and an oxygen gas sensor section provided on a common solid electrolyte substrate 1 . Each gas sensor unit will be described below.

本実施形態による一酸化炭素ガスセンサ部は、固体電解質基板1と、一酸化炭素検知作用極2及び一酸化炭素検知対極3、並びにこれらの電極に接続される一酸化炭素検出部を含む。 The carbon monoxide gas sensor section according to this embodiment includes a solid electrolyte substrate 1, a carbon monoxide sensing working electrode 2, a carbon monoxide sensing counter electrode 3, and a carbon monoxide sensing section connected to these electrodes.

固体電解質基板1は、図1、2に示すように、一端が閉塞した管状構造体である。より具体的には、固体電解質基板1は、一定径でもって所定長さで延びる細長い筒状体に形成されており、その長手方向の一方の端部である基端部が開口すると共に、長手方向の他方の端部である先端部が閉塞した試験管形状をなしている。先端部は、丸みを帯びた曲面状をなしている。本明細書において、固体電解質基板1を構成する一定径の筒状体部分を固体電解質基板1の側壁部と指称し、丸みを帯びた曲面状の部分を先端部と指称する。また、管状構造体の外側面を固体電解質基板1の外面、内側面を固体電解質基板1の内面と指称する。固体電解質基板1は、安定化ジルコニアが好ましく、例えば、イットリア、セリア等の希土類金属酸化物により安定化したジルコニア、カルシア安定化ジルコニア、マグネシア安定化ジルコニア等が挙げられるが、これらには限定されない。イオン電導性の観点から、特にはイットリア安定化ジルコニアを用いることが好ましい。 The solid electrolyte substrate 1, as shown in FIGS. 1 and 2, is a tubular structure with one end closed. More specifically, the solid electrolyte substrate 1 is formed in an elongated cylindrical body having a constant diameter and extending for a predetermined length. It has a test tube shape with a closed tip, which is the other end in the direction. The tip has a rounded curved shape. In the present specification, the cylindrical portion of the solid electrolyte substrate 1 having a constant diameter is referred to as the side wall portion of the solid electrolyte substrate 1, and the rounded curved portion is referred to as the tip portion. Further, the outer surface of the tubular structure is referred to as the outer surface of the solid electrolyte substrate 1 and the inner surface thereof as the inner surface of the solid electrolyte substrate 1 . The solid electrolyte substrate 1 is preferably made of stabilized zirconia, and examples thereof include zirconia stabilized by rare earth metal oxides such as yttria and ceria, calcia-stabilized zirconia, and magnesia-stabilized zirconia, but are not limited thereto. From the viewpoint of ion conductivity, it is particularly preferable to use yttria-stabilized zirconia.

一酸化炭素検知作用極2及び一酸化炭素検知対極3は、固体電解質基板1の側壁部外面に形成される。図1においては、一酸化炭素検知作用極2及び一酸化炭素検知対極3は、それぞれが固体電解質基板1に接触して形成され、かつ一酸化炭素検知作用極2と一酸化炭素検知対極3とが離間して設けられる。また、固体電解質基板1の先端から一酸化炭素検知作用極2までの長さLは、固体電解質基板1の先端から一酸化炭素検知対極3までの長さは概ね同程度であってよい。一酸化炭素検知作用極2と一酸化炭素検知対極3のそれぞれから、固体電解質基板1の先端までの長さLは特には限定されないが、後述するヒータ発熱体7aの設置位置との関係で、一酸化炭素検知作用極2と一酸化炭素検知対極3の温度が同程度になる長さLとすることが好ましい。より具体的には、測定対象雰囲気に設置し、ヒータを駆動した場合に、一酸化炭素検知作用極2と一酸化炭素検知対極3の両者の温度が、600~750℃となる位置に設けられるように、Lを決定することができる。一酸化炭素検知作用極2及び一酸化炭素検知対極3はまた、同一の気相雰囲気と接触するように構成する。したがって、固体電解質基板1や他の部材により一酸化炭素検知作用極2及び一酸化炭素検知対極3の雰囲気が遮断されない態様にて、一酸化炭素検知作用極2及び一酸化炭素検知対極3を配置する。 A carbon monoxide detection working electrode 2 and a carbon monoxide detection counter electrode 3 are formed on the outer surface of the side wall portion of the solid electrolyte substrate 1 . In FIG. 1, the carbon monoxide sensing working electrode 2 and the carbon monoxide sensing counter electrode 3 are respectively formed in contact with the solid electrolyte substrate 1, and the carbon monoxide sensing working electrode 2 and the carbon monoxide sensing counter electrode 3 are spaced apart. The length Le from the tip of the solid electrolyte substrate 1 to the carbon monoxide sensing working electrode 2 may be approximately the same as the length from the tip of the solid electrolyte substrate 1 to the carbon monoxide sensing counter electrode 3 . The length Le from each of the carbon monoxide detection working electrode 2 and the carbon monoxide detection counter electrode 3 to the tip of the solid electrolyte substrate 1 is not particularly limited, but it depends on the installation position of the heater heating element 7a described later. , the length Le is preferably such that the temperatures of the carbon monoxide detection working electrode 2 and the carbon monoxide detection counter electrode 3 are approximately the same. More specifically, when placed in the atmosphere to be measured and the heater is driven, the temperatures of both the carbon monoxide sensing working electrode 2 and the carbon monoxide sensing counter electrode 3 are set to 600 to 750°C. L e can be determined as follows. The carbon monoxide sensing working electrode 2 and the carbon monoxide sensing counter electrode 3 are also configured to be in contact with the same gaseous atmosphere. Therefore, the carbon monoxide sensing working electrode 2 and the carbon monoxide sensing counter electrode 3 are arranged in such a manner that the atmosphere of the carbon monoxide sensing working electrode 2 and the carbon monoxide sensing counter electrode 3 is not blocked by the solid electrolyte substrate 1 or other members. do.

なお、一酸化炭素検知作用極2及び一酸化炭素検知対極3が、固体電解質基板1を介してイオン電導性に結合していればよく、例えば、一酸化炭素検知作用極2及び一酸化炭素検知対極3との間に、イオン電導性の他の部材を介していてもよい。また、一酸化炭素検知作用極2及び一酸化炭素検知対極3に加え、参照電極(図示せず)をさらに設けてもよい。または固体電解質基板上の異なる位置に2対以上の一酸化炭素検知作用極及び一酸化炭素検知対極を設けることもできる。 The carbon monoxide detection working electrode 2 and the carbon monoxide detection counter electrode 3 may be connected to each other through the solid electrolyte substrate 1 in an ion-conducting manner. Another ion-conductive member may be interposed between the counter electrode 3 and the counter electrode 3 . In addition to the carbon monoxide detection working electrode 2 and the carbon monoxide detection counter electrode 3, a reference electrode (not shown) may be further provided. Alternatively, two or more pairs of carbon monoxide sensing working electrodes and carbon monoxide sensing counter electrodes can be provided at different positions on the solid electrolyte substrate.

一酸化炭素検知作用極2は、白金(Pt)と貴金属、例えば、Ptと、金(Au)やロジウム(Rh)との合金からなる金属粒子と、固体電解質粒子とを含む焼結体であってよい。より具体的には、合金は、PtとAuとの合金であることが好ましい。以下、PtとAuの合金を、Pt-Au合金と指称することもある。このような焼結体は、Pt-Au合金からなる金属粒子と、固体電解質粒子とを含む混合物を、エチルセルロースを2,2,4トリメチル-3-ヒドロキシペンチイソブチレートに溶解させた有機溶剤等の適切な溶剤中に分散して得られたペーストを、固体電解質基板1上に、例えば薄層形状に塗布・成形して、大気中で、1200~1400℃で焼成することにより得ることができる。 The carbon monoxide sensing working electrode 2 is a sintered body containing metal particles made of an alloy of platinum (Pt), a noble metal such as Pt, and gold (Au) or rhodium (Rh), and solid electrolyte particles. you can More specifically, the alloy is preferably an alloy of Pt and Au. Hereinafter, an alloy of Pt and Au may be referred to as a Pt—Au alloy. Such a sintered body is obtained by dissolving a mixture containing metal particles made of a Pt—Au alloy and solid electrolyte particles in an organic solvent such as ethyl cellulose dissolved in 2,2,4 trimethyl-3-hydroxypentyisobutyrate. The paste obtained by dispersing in an appropriate solvent is coated and molded, for example, in a thin layer shape on the solid electrolyte substrate 1, and fired at 1200 to 1400 ° C. in the atmosphere. .

金属粒子として用いるPt-Au合金におけるPtとAuの質量比は任意であってよく、特には限定されない。PtとAuの質量比は、例えば99:1~1:99であってよく、98:2~90:10であることが好ましく、96:4~92:8であることがさらに好ましい。Pt-Au合金からなる金属粒子は、平均粒子径が、約0.5~2.5μmであることが好ましく、約1~2μmであることがより好ましい。本明細書において、平均粒子径とは、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた観察により測定した平均粒子径をいうものとする。 The mass ratio of Pt and Au in the Pt—Au alloy used as the metal particles may be arbitrary, and is not particularly limited. The mass ratio of Pt and Au may be, for example, 99:1 to 1:99, preferably 98:2 to 90:10, more preferably 96:4 to 92:8. The metal particles made of the Pt—Au alloy preferably have an average particle size of about 0.5 to 2.5 μm, more preferably about 1 to 2 μm. As used herein, the average particle size refers to the average particle size measured by observation using a scanning electron microscope (SEM).

固体電解質粒子は、安定化ジルコニア粒子であってよく、固体電解質基板1の材料として挙げた任意の安定化ジルコニアから選択される1種以上であってよい。また、固体電解質基板1の主成分となる安定化ジルコニアと同一組成の安定化ジルコニアであってもよく、異なる組成の安定化ジルコニアであってもよい。固体電解質粒子は、特には、イットリア安定化ジルコニア粒子が好ましい。固体電解質粒子は、平均粒子径が、約0.1~1μmであることが好ましく、約0.2~0.5μmであることがより好ましい。また、Pt-Au合金からなる金属粒子と、イットリア安定化ジルコニア粒子との平均粒子径の関係は、同一であっても異なっていてもよく、ある実施形態においては、Pt-Au合金の粒径が、イットリア安定化ジルコニア粒子の粒径よりも大きい方が好ましい。 The solid electrolyte particles may be stabilized zirconia particles, and may be one or more selected from any stabilized zirconia exemplified as the material of the solid electrolyte substrate 1 . In addition, the stabilized zirconia may have the same composition as the stabilized zirconia that is the main component of the solid electrolyte substrate 1, or the stabilized zirconia may have a different composition. The solid electrolyte particles are particularly preferably yttria-stabilized zirconia particles. The solid electrolyte particles preferably have an average particle size of about 0.1 to 1 μm, more preferably about 0.2 to 0.5 μm. In addition, the relationship between the average particle sizes of the metal particles made of the Pt—Au alloy and the yttria-stabilized zirconia particles may be the same or different. is preferably larger than the particle size of the yttria-stabilized zirconia particles.

一酸化炭素検知作用極2において、Pt-Au合金からなる金属粒子と、固体電解質粒子の質量比は任意であってよく、特には限定されないが、99:1~1:99であることが好ましく、85:15~15:85程度であることが好ましい。Pt-Au合金からなる金属粒子を含む一酸化炭素検知作用極2の膜厚は、例えば1~15μmであってよく、5~10μmであることが好ましい。ここでいう膜厚とは、焼成後の焼結体の膜厚をいうものとする。 In the carbon monoxide sensing working electrode 2, the mass ratio of the metal particles made of the Pt—Au alloy and the solid electrolyte particles may be arbitrary and is not particularly limited, but is preferably 99:1 to 1:99. , 85:15 to 15:85. The film thickness of the carbon monoxide sensing working electrode 2 containing metal particles made of a Pt—Au alloy may be, for example, 1 to 15 μm, preferably 5 to 10 μm. The film thickness here refers to the film thickness of the sintered body after firing.

一酸化炭素検知対極3は、Pt粒子と、固体電解質粒子とを含む焼結体であってよい。このときのPt粒子の平均粒子径は、上記Pt-Au合金からなる金属粒子の平均粒子径と同様であってよい。また、固体電解質粒子の種類および平均粒子径も、一酸化炭素検知作用極2を構成する固体電解質粒子の種類および平均粒子径と同様であってよく、好ましくはイットリア安定化ジルコニア粒子である。一酸化炭素検知対極3において、Pt粒子と、固体電解質粒子の質量比は任意であってよく、特には限定されないが、99:1~1:99であることが好ましく、85:15~15:85程度であることが好ましい。これらの粒子を含む焼結体の製造方法は、一酸化炭素検知作用極2を構成する焼結体の製造方法と同様であってよい。一酸化炭素検知対極3の膜厚は、特には限定されない。例えば8~60μm程度であってよく、この範囲であれば一酸化炭素検知特性に変化はない。ここでいう膜厚とは、焼成後の焼結体の膜厚をいうものとする。 The carbon monoxide detection counter electrode 3 may be a sintered body containing Pt particles and solid electrolyte particles. The average particle size of the Pt particles at this time may be the same as the average particle size of the metal particles made of the Pt—Au alloy. Also, the type and average particle size of the solid electrolyte particles may be the same as the type and average particle size of the solid electrolyte particles constituting the carbon monoxide sensing working electrode 2, preferably yttria-stabilized zirconia particles. In the carbon monoxide detection counter electrode 3, the mass ratio of the Pt particles and the solid electrolyte particles may be arbitrary, and is not particularly limited, but is preferably 99:1 to 1:99, and 85:15 to 15: About 85 is preferable. The method for producing the sintered body containing these particles may be the same as the method for producing the sintered body constituting the carbon monoxide sensing working electrode 2 . The film thickness of the carbon monoxide detection counter electrode 3 is not particularly limited. For example, it may be about 8 to 60 μm, and within this range there is no change in carbon monoxide detection characteristics. The film thickness here refers to the film thickness of the sintered body after firing.

一酸化炭素検出部は、検出回路及び配線を含む。配線は、その一端が一酸化炭素検知対極3と接続され、他端が検出回路と接続される配線とを含む。検出回路は、一酸化炭素検知作用極2と一酸化炭素検知対極3との間の起電力(電位差)を測定できる一般的な電位計であってよい。また、配線は導電性部材からなる配線であってよく、Pt線もしくは、配線が接続される電極材料と同一組成の焼結体で構成された配線であってよい。 The carbon monoxide detector includes detection circuitry and wiring. The wiring includes a wiring having one end connected to the carbon monoxide detection counter electrode 3 and the other end connected to the detection circuit. The detection circuit may be a general electrometer capable of measuring the electromotive force (potential difference) between the carbon monoxide sensing working electrode 2 and the carbon monoxide sensing counter electrode 3 . Also, the wiring may be a wiring made of a conductive member, and may be a Pt wire or a wiring made of a sintered body having the same composition as the electrode material to which the wiring is connected.

次に、本実施形態による酸素ガスセンサ部は、固体電解質基板1と、酸素検知作用極4及び酸素検知対極5、並びにこれらの電極に接続される図示しない酸素検出部を含む。 Next, the oxygen gas sensor section according to this embodiment includes a solid electrolyte substrate 1, an oxygen detecting working electrode 4, an oxygen detecting counter electrode 5, and an oxygen detecting section (not shown) connected to these electrodes.

酸素検知作用極4は、固体電解質基板1の外面に設けられ、好ましくは固体電解質基板1の先端部外面に設けられる。すなわち、酸素検知作用極4は、一酸化炭素検知作用極2及び一酸化炭素検知対極3と同じ雰囲気内に形成される。一方、酸素検知対極5は、固体電解質基板1の内面に設けられ、好ましくは固体電解質基板1の先端部内面に設けられる。図示する態様においては、酸素検知対極5は、固体電解質基板1を介して酸素検知作用極4とイオン電導性に接続され、酸素検知作用極4と概ね対向する位置関係にあって、酸素検出のために校正用ガスと接触する電極として機能する。したがって、酸素検知対極5は固体電解質基板1により、酸素検知作用極4が接する雰囲気、すなわち測定対象ガス雰囲気から遮断されるように構成される。 The oxygen sensing working electrode 4 is provided on the outer surface of the solid electrolyte substrate 1 , preferably on the outer surface of the tip portion of the solid electrolyte substrate 1 . That is, the oxygen sensing working electrode 4 is formed in the same atmosphere as the carbon monoxide sensing working electrode 2 and the carbon monoxide sensing counter electrode 3 . On the other hand, the oxygen detection counter electrode 5 is provided on the inner surface of the solid electrolyte substrate 1 , preferably on the inner surface of the tip portion of the solid electrolyte substrate 1 . In the illustrated embodiment, the oxygen sensing counter electrode 5 is ionically connected to the oxygen sensing working electrode 4 through the solid electrolyte substrate 1, and is positioned substantially facing the oxygen sensing working electrode 4 to detect oxygen. functions as an electrode in contact with the calibration gas for Therefore, the oxygen detecting counter electrode 5 is configured to be shielded by the solid electrolyte substrate 1 from the atmosphere with which the oxygen detecting working electrode 4 is in contact, that is, from the gas atmosphere to be measured.

酸素検知作用極4及び酸素検知対極5の材料及び製法は、一酸化炭素検知対極3について例示したのと同様の選択肢の中から選択することができ、好ましくは、一酸化炭素検知対極3の材料及び製法と同一である。酸素検知作用極4及び酸素検知対極5の膜厚は、10~60μmであってよく、酸素検知作用極4と酸素検知対極5は同一の膜厚であっても異なっていてもよい。 The materials and manufacturing methods of the oxygen-sensing working electrode 4 and the oxygen-sensing counter electrode 5 can be selected from options similar to those exemplified for the carbon monoxide sensing counter electrode 3. Preferably, the material of the carbon monoxide sensing counter electrode 3 And the manufacturing method is the same. The film thicknesses of the oxygen detecting working electrode 4 and the oxygen detecting counter electrode 5 may be 10 to 60 μm, and the film thicknesses of the oxygen detecting working electrode 4 and the oxygen detecting counter electrode 5 may be the same or different.

酸素検知作用極4と酸素検知対極5との間には、酸素検出部が接続される。酸素検出部は、酸素検出回路(図示せず)、並びに、酸素検知作用極4と酸素検出回路との間を接続する配線と、酸素検知対極5と酸素検出回路との間を接続する配線とを含む。酸素検出回路並びに配線の構成は、一酸化炭素検出回路並びに配線の構成と同様であってよい。酸素検出部は、配線を介して、酸素検知作用極4が接する雰囲気の酸素濃度と、第酸素検知対極が接する雰囲気の酸素濃度の差に起因する起電力を測定し、酸素を検出することができる。 An oxygen detector is connected between the oxygen detecting working electrode 4 and the oxygen detecting counter electrode 5 . The oxygen detection unit includes an oxygen detection circuit (not shown), wiring connecting between the oxygen detecting working electrode 4 and the oxygen detecting circuit, and wiring connecting between the oxygen detecting counter electrode 5 and the oxygen detecting circuit. including. The configuration of the oxygen detection circuit and wiring may be similar to the configuration of the carbon monoxide detection circuit and wiring. The oxygen detection unit can detect oxygen by measuring the electromotive force caused by the difference between the oxygen concentration of the atmosphere with which the oxygen detecting working electrode 4 is in contact and the oxygen concentration of the atmosphere with which the oxygen detecting counter electrode is in contact. can.

ヒータ7は、固体電解質基板1の管状構造体の内側に形成される空間に挿入され、好ましくは固定されて、固体電解質基板1の内側から、固体電解質基板1及び少なくとも4つの電極を加熱する。ヒータ7は、発熱部7aと配線部(支持部)7bとから主として構成され、固体電解質基板1の内部空間に発熱部7aを挿入可能な形状のものであればよい。ヒータ7の一例として、円柱状の発熱部7aを備えるロッドヒータを挙げることができるが、特定の形状には限定されない。ヒータ7の仕様は、固体電解質基板1及びそれに接して設けられる少なくとも4つの電極を所定の温度に加熱することができ、かつ絶縁性を担保できるものであればよい。より具体的には、一酸化炭素検知作用極2と一酸化炭素検知対極3を、600~750℃に加熱し、酸素検知作用極4と酸素検知対極5を、700~800℃に加熱することができればよい。 The heater 7 is inserted into a space formed inside the tubular structure of the solid electrolyte substrate 1, preferably fixed, and heats the solid electrolyte substrate 1 and the at least four electrodes from the inside of the solid electrolyte substrate 1. The heater 7 is mainly composed of a heating portion 7a and a wiring portion (supporting portion) 7b, and may have any shape as long as the heating portion 7a can be inserted into the internal space of the solid electrolyte substrate 1. FIG. An example of the heater 7 is a rod heater having a cylindrical heat-generating portion 7a, but is not limited to a specific shape. The heater 7 may have any specifications as long as it can heat the solid electrolyte substrate 1 and at least four electrodes provided in contact therewith to a predetermined temperature and can ensure insulation. More specifically, the carbon monoxide sensing working electrode 2 and carbon monoxide sensing counter electrode 3 are heated to 600 to 750°C, and the oxygen sensing working electrode 4 and oxygen sensing counter electrode 5 are heated to 700 to 800°C. I wish I could.

このような温度に加熱するためのヒータ7の挿入位置は、発熱部7aが酸素検知対極5近傍にあって、発熱部7aが酸素検知対極5及び固体電解質基板1の内面に接触しない態様であることが好ましい。したがって、ヒータ7は、配線部7bの基端(図示せず)側にて固定することができる。発熱部7a先端の、固体電解質基板1の先端からの距離Lは、特には限定されないが、例えば、4.0~6.0mmとすることができる。また、発熱部7aの側面と、固体電解質基板1の側壁部内面との距離は、特には限定されないが、例えば、0.5~1.0とすることができる。また、発熱部7aの固体電解質基板1の管状構造体の軸方向の長さは、1.0~10mmとすることができる。 The insertion position of the heater 7 for heating to such a temperature is such that the heat generating portion 7a is in the vicinity of the oxygen detecting counter electrode 5 and the heat generating portion 7a does not come into contact with the oxygen detecting counter electrode 5 and the inner surface of the solid electrolyte substrate 1. is preferred. Therefore, the heater 7 can be fixed on the base end (not shown) side of the wiring portion 7b. The distance Lh of the tip of the heat generating portion 7a from the tip of the solid electrolyte substrate 1 is not particularly limited, but can be, for example, 4.0 to 6.0 mm. Also, the distance between the side surface of the heat generating portion 7a and the inner surface of the side wall portion of the solid electrolyte substrate 1 is not particularly limited, but can be set to 0.5 to 1.0, for example. Further, the axial length of the tubular structure of the solid electrolyte substrate 1 of the heating portion 7a can be set to 1.0 to 10 mm.

ケーシング11は、解放端11aを有し、一定径でもって所定長さで延びる筒状体である。開放端11aには、フィルタ(図示せず)が取り付けられ、測定対象ガスがケーシング11内部に侵入可能に構成される。ケーシング11は、ガスセンサ10の全体を内包し、ガスセンサ10は、ケーシング11と、固体電解質基板1との間に測定対象ガスの流路となる空間が形成されるように配置される。本実施形態において、ケーシング11内壁面と、固体電解質基板1外面との距離をクリアランスLという。クリアランスLを大きくすることで測定対象ガスの対流を促進することができ、一酸化炭素検知作用極2及び対極3の上方での測定対象ガスの速度を大きくすることができる。クリアランスLは、固体電解質基板1の全長にわたって一定であることが好ましく、1.5~6.0mmであってよく、3.0~6.0mmであることが好ましい。 The casing 11 is a cylindrical body having an open end 11a and extending for a predetermined length with a constant diameter. A filter (not shown) is attached to the open end 11 a so that the gas to be measured can enter the casing 11 . The casing 11 encloses the entire gas sensor 10 , and the gas sensor 10 is arranged such that a space serving as a flow path for the gas to be measured is formed between the casing 11 and the solid electrolyte substrate 1 . In this embodiment, the distance between the inner wall surface of the casing 11 and the outer surface of the solid electrolyte substrate 1 is called a clearance L1. By increasing the clearance L1, the convection of the gas to be measured can be promoted, and the velocity of the gas to be measured above the carbon monoxide detecting working electrode 2 and the counter electrode 3 can be increased. The clearance L 1 is preferably constant over the entire length of the solid electrolyte substrate 1, and may be 1.5 to 6.0 mm, preferably 3.0 to 6.0 mm.

ケーシング11は、解放端11aと反対側の端部である基端部において、ガスセンサ10を取り外し可能に固定することができる。これにより、ガス検出計において、ガスセンサ10部分のみを交換可能な構成とすることができる。ケーシング11にガスセンサ10が固定された状態においては、管状のケーシング11と、管状の固体電解質基板1とが、中心軸を略同一とし、かつ、ケーシング11の解放端11a近傍に、固体電解質基板1の先端が位置する。これにより、クリアランスLを固体電解質基板1の全長にわたって一定とすることができる。解放端11aから、固体電解質基板1の先端までの距離は特には限定されないが、5~15mmであることが好ましい。 The casing 11 can detachably fix the gas sensor 10 at the proximal end, which is the end opposite to the open end 11a. Thereby, in the gas detector, only the gas sensor 10 portion can be replaced. When the gas sensor 10 is fixed to the casing 11 , the tubular casing 11 and the tubular solid electrolyte substrate 1 have substantially the same central axis, and the solid electrolyte substrate 1 is located near the free end 11 a of the casing 11 . is located at the tip of Thereby, the clearance L1 can be made constant over the entire length of the solid electrolyte substrate 1 . Although the distance from the open end 11a to the tip of the solid electrolyte substrate 1 is not particularly limited, it is preferably 5 to 15 mm.

図3は、ガス検出計を、測定対象ガスが流れる設備などの壁に挿入して用いる場合の概念図である。ガス検出計20は、ガスセンサ10と、ケーシング11に加え、さらに、取付フランジ13と、校正ガス入口14と、端子部15とを備える。そして、測定対象ガスが流れる設備などの壁30に直接挿入されている。ガス検出計20は、取付フランジ13にて壁30に固着される。図3中、壁30を境界として、ガスセンサ10を内包したケーシング11が突出している側が、煙道などの測定対象ガス雰囲気であり、端子部15が配置される側が、大気雰囲気である。測定対象ガスの流路において、ケーシング11には、ガイドチューブ12が装着され、測定対象ガスがガスセンサ11に誘導されるように構成されている。 FIG. 3 is a conceptual diagram when the gas detector is used by inserting it into the wall of equipment where the gas to be measured flows. Gas detector 20 includes gas sensor 10 , casing 11 , mounting flange 13 , calibration gas inlet 14 , and terminal portion 15 . Then, it is directly inserted into a wall 30 such as a facility through which the gas to be measured flows. Gas detector 20 is secured to wall 30 at mounting flange 13 . In FIG. 3, the side where the casing 11 containing the gas sensor 10 protrudes with the wall 30 as the boundary is the atmosphere of the gas to be measured, such as a flue, and the side where the terminal portion 15 is arranged is the atmospheric atmosphere. A guide tube 12 is attached to the casing 11 in the flow path of the gas to be measured so that the gas to be measured is guided to the gas sensor 11 .

次に、このような構成を備えるガス検出計の製造方法について説明する。本実施形態によるガス検出計の製造方法は、以下の工程を含む。
(1)固体電解質基板1に、一酸化炭素検知作用極2、一酸化炭素検知対極3、酸素検知作用極4、及び酸素検知対極5を形成する工程、及び
(2)固体電解質基板1にヒータ7を挿入し、ケーシング11に固定する工程
Next, a method for manufacturing a gas detector having such a configuration will be described. The manufacturing method of the gas detector according to this embodiment includes the following steps.
(1) a step of forming a carbon monoxide sensing working electrode 2, a carbon monoxide sensing counter electrode 3, an oxygen sensing working electrode 4, and an oxygen sensing counter electrode 5 on the solid electrolyte substrate 1; Inserting 7 and fixing to casing 11

第1工程:電極及び配線形成工程
電極形成工程では、固体電解質基板1に、一酸化炭素検知作用極2、一酸化炭素検知対極3、酸素検知作用極4、及び酸素検知対極5を形成する。それぞれの電極の形成材料と方法については先に述べた通りである。一酸化炭素検知作用極2の材料からなるペースト、一酸化炭素検知対極3、酸素検知作用極4、及び酸素検知対極5の材料からなるペーストを調製し、これらを固体電解質基板1上の所定の位置に形成し、焼成する。一酸化炭素検知作用極2、一酸化炭素検知対極3は、電極の印刷パターンを固体電解質基板1の解放端の近傍まで形成することが好ましい。次いで、Pt線の配線を取り付ける。酸素検知作用極4、及び酸素検知対極5への配線の取り付けはPtペーストを使用し、950~1300℃で焼成することが好ましい。酸化炭素検知作用極2、一酸化炭素検知対極3への配線の取り付けは、前述の印刷パターンに解放端近傍にてPt線とPtペーストで接続し、950~1300℃で焼成することが好ましい。固体電解質基板1は、市販品を用いることもできるし、第1工程に先立って、固体電解質材料を所望の形状に成形して製造することもできる。第1工程により、固体電解質基板1、一酸化炭素検知作用極2、一酸化炭素検知対極3、酸素検知作用極4、及び酸素検知対極5及び配線を含むガスセンサを得ることができる。
First Step: Electrode and Wiring Forming Step In the electrode forming step, a carbon monoxide sensing working electrode 2 , a carbon monoxide sensing counter electrode 3 , an oxygen sensing working electrode 4 and an oxygen sensing counter electrode 5 are formed on the solid electrolyte substrate 1 . The material and method for forming each electrode are as described above. A paste made of the material of the carbon monoxide sensing working electrode 2 and a paste made of the materials of the carbon monoxide sensing counter electrode 3, the oxygen sensing working electrode 4, and the oxygen sensing counter electrode 5 were prepared, and these were placed on the solid electrolyte substrate 1 on a predetermined basis. Form in position and bake. The carbon monoxide detection working electrode 2 and the carbon monoxide detection counter electrode 3 are preferably formed so that the printed pattern of the electrodes reaches the vicinity of the open end of the solid electrolyte substrate 1 . Next, the wiring of the Pt wire is attached. Pt paste is preferably used for attaching wires to the oxygen-detecting working electrode 4 and the oxygen-detecting counter electrode 5, and is preferably fired at 950 to 1300.degree. Attachment of wires to the carbon oxide detecting working electrode 2 and carbon monoxide detecting counter electrode 3 is preferably performed by connecting the aforementioned printed pattern with a Pt wire and Pt paste in the vicinity of the open end and firing at 950 to 1300°C. The solid electrolyte substrate 1 may be a commercially available product, or may be manufactured by molding a solid electrolyte material into a desired shape prior to the first step. Through the first step, a gas sensor including a solid electrolyte substrate 1, a carbon monoxide sensing working electrode 2, a carbon monoxide sensing counter electrode 3, an oxygen sensing working electrode 4, an oxygen sensing counter electrode 5, and wiring can be obtained.

第2工程:組み立て工程
次に、第1工程で得られた、電極2、3、4、5を形成した固体電解質基板1に、ヒータ7を、発熱部7aが所定の位置となるように挿入、配置し、固定する。次いで、固体電解質基板1を、その基端部にてケーシング11に固定する。そして、さらに、取付フランジ13と、校正ガス入口14と、端子部15を組み立てて、ガス検出計とすることができる。
Second step: assembly step Next, the heater 7 is inserted into the solid electrolyte substrate 1 formed with the electrodes 2, 3, 4, and 5 obtained in the first step so that the heat generating portion 7a is at a predetermined position. , place and fix. Next, solid electrolyte substrate 1 is fixed to casing 11 at its proximal end. Further, the mounting flange 13, the calibration gas inlet 14, and the terminal portion 15 can be assembled to form a gas detector.

次に、本実施形態によるガス検出計によるガス検出方法について説明する。ガス検出計20は、図3に示すように、高温の測定対象ガスが流通する煙道などに直接挿入して一酸化炭素及び酸素濃度を測定することができる。この場合、一般的に、高温の測定対象ガスに最も近い固体電解質基板1の先端部、すなわち酸素検知作用極4が設けられる位置が最も高温となる。そして、基端部へ近づくほど温度が低くなり、その温度分布は概ね、先端部からの距離に依存する。測定対象ガスは、ガイドチューブ12に導入され、次いでケーシング11内の固体電解質基板1の外周に導入される。そして、ヒータ7を駆動することで、酸素検知作用極4と酸素検知対極5の温度を700~800℃とし、一酸化炭素検知作用極2と一酸化炭素検知対極3の温度を600~750℃とする。ヒータ7は、固体電解質基板1の管状構造体の内部にあるため、固体電解質基板1の外周部にある測定対象ガス流路に均熱帯を形成することはなく、十分なクリアランスLを設けることで、測定対象ガスに少なくとも6.35mm/sの流速を与えることができる。そして、一酸化炭素検知作用極2と、一酸化炭素検知対極3の間には、混成電位に基づく起電力が発生し、測定対象ガス中の一酸化炭素濃度を得ることができる。 Next, a gas detection method using the gas detector according to this embodiment will be described. As shown in FIG. 3, the gas detector 20 can be directly inserted into a flue or the like through which the high-temperature gas to be measured flows to measure carbon monoxide and oxygen concentrations. In this case, generally, the tip of the solid electrolyte substrate 1 closest to the high-temperature gas to be measured, that is, the position where the oxygen detecting working electrode 4 is provided becomes the hottest. Then, the closer to the proximal end, the lower the temperature, and the temperature distribution generally depends on the distance from the distal end. A gas to be measured is introduced into the guide tube 12 and then into the outer periphery of the solid electrolyte substrate 1 inside the casing 11 . By driving the heater 7, the temperatures of the oxygen detecting working electrode 4 and the oxygen detecting counter electrode 5 are set to 700 to 800°C, and the temperatures of the carbon monoxide detecting working electrode 2 and the carbon monoxide detecting counter electrode 3 are set to 600 to 750°C. and Since the heater 7 is inside the tubular structure of the solid electrolyte substrate 1 , a sufficient clearance L1 should be provided without forming a soaking zone in the flow path of the gas to be measured on the outer periphery of the solid electrolyte substrate 1. can provide a flow velocity of at least 6.35 mm/s to the gas to be measured. An electromotive force based on the mixed potential is generated between the carbon monoxide detecting working electrode 2 and the carbon monoxide detecting counter electrode 3, and the carbon monoxide concentration in the gas to be measured can be obtained.

一方、校正用のガス、例えば空気は固体電解質基板1の内周に導入される。測定対象ガスと、校正用のガスの雰囲気が混合することがないように、これらの導入経路は気密的に遮断されている。固体電解質基板1が500℃以上に加熱されることで、酸素検知作用極4に接する測定対象ガスと、酸素検知対極5に接する校正用のガスとの酸素分圧の差により、固体電解質基板1(安定化ジルコニア部材)に起電力が発生し、この起電力を測定することにより、測定対象ガス中の酸素濃度を得ることができる。 On the other hand, a calibration gas such as air is introduced into the inner periphery of the solid electrolyte substrate 1 . These introduction paths are airtightly blocked so that the atmospheres of the gas to be measured and the gas for calibration are not mixed. By heating the solid electrolyte substrate 1 to 500° C. or higher, the difference in oxygen partial pressure between the measurement target gas in contact with the oxygen detecting working electrode 4 and the calibration gas in contact with the oxygen detecting counter electrode 5 causes the solid electrolyte substrate 1 to An electromotive force is generated in the (stabilized zirconia member), and the oxygen concentration in the gas to be measured can be obtained by measuring this electromotive force.

本発明の第1実施形態によれば、ケーシング内において測定対象ガスに流速を与え、一酸化炭素ガスを十分な感度で検知することが可能であるとともに、酸素ガス濃度の検知も可能な、ガス検出計を得ることができる。 According to the first embodiment of the present invention, it is possible to give a flow velocity to the gas to be measured in the casing, detect carbon monoxide gas with sufficient sensitivity, and detect the concentration of oxygen gas. A detector can be obtained.

[第2実施形態]
本発明は、第2実施形態によれば、ガス検出計に関する。第2実施形態によるガス検出計は、第1実施形態のガス検出計において、ケーシング内壁部にさらに断熱材を備えることを特徴とする。図4は、第2実施形態に係るガス検出計の部分概略図であり、図5は部分概略断面図である。図4、5においては、図1~3と同じ部材には同じ符号を付している。第2実施形態に係るガス検出計において、ガスセンサ10の構成及びこれらの相対的な位置関係は、第1実施形態と同様であってよい。
[Second embodiment]
The invention, according to a second embodiment, relates to a gas detection meter. The gas detector according to the second embodiment is characterized in that, in the gas detector according to the first embodiment, a heat insulating material is further provided on the inner wall of the casing. FIG. 4 is a partial schematic view of the gas detector according to the second embodiment, and FIG. 5 is a partial schematic sectional view. 4 and 5, the same members as in FIGS. 1 to 3 are given the same reference numerals. In the gas detector according to the second embodiment, the configuration of the gas sensor 10 and their relative positional relationship may be the same as in the first embodiment.

ケーシング11の内壁面に設けられる断熱材9は、センサ運転温度にて使用可能な耐熱性をもつという特性を有する、電気機器において一般的に使用される断熱材であってよい。断熱材9はケーシング11の内壁面の、少なくとも固体電解質基板1に対向する位置に、固体電解質基板1を包囲する態様で設けることが好ましい。ある態様においては、解放端11aから基端部にわたるほぼ全域に、連続的に、同じ厚さで設けることができる。しかし、ケーシング11の内壁に断熱材が設けられていない領域があってもよく、また連続的でない部分や、厚さの異なる部分があってもよい。断熱材9を設ける本実施形態において、断熱材9と、固体電解質基板1外面との距離をクリアランスLと定義する。クリアランスLは、1.0~2.5mmとすることが好ましく、1.5~2.5mmとすることがさらに好ましい。 The heat insulating material 9 provided on the inner wall surface of the casing 11 may be a heat insulating material commonly used in electrical equipment that has the property of being heat resistant enough to be used at the operating temperature of the sensor. The heat insulating material 9 is preferably provided at least at a position facing the solid electrolyte substrate 1 on the inner wall surface of the casing 11 so as to surround the solid electrolyte substrate 1 . In one aspect, it can be provided continuously with the same thickness over almost the entire area from the free end 11a to the base end. However, the inner wall of the casing 11 may have a region where the heat insulating material is not provided, a discontinuous portion, or a portion with a different thickness. In this embodiment in which the heat insulating material 9 is provided, the distance between the heat insulating material 9 and the outer surface of the solid electrolyte substrate 1 is defined as the clearance L2. The clearance L2 is preferably 1.0 to 2.5 mm, more preferably 1.5 to 2.5 mm.

第2実施形態によるガス検出計によれば、ケーシング11の内壁面に断熱材9を設けることで、第1実施形態による利点を全て保持しながら、省電力化を図るとともに、ケーシング11の加熱を防止し、ケーシング11の腐食や損傷を低減することができる。 According to the gas detector according to the second embodiment, by providing the heat insulating material 9 on the inner wall surface of the casing 11, while maintaining all the advantages of the first embodiment, power saving is achieved and heating of the casing 11 is reduced. can be prevented, and corrosion and damage to the casing 11 can be reduced.

(実施例1)
本発明の第1実施形態によるCO及びOガスセンサを製造した。固体電解質基板1として、内径が4mm、外径が6mm、長さが97mmの試験管形状のイットリア安定化ジルコニア基板(日本化学陶業製、品番ZR-8Y)の外面に、一酸化炭素検知作用極2、一酸化炭素検知対極3、酸素検知作用極4を、内面に酸素検知対極5を、図2に示すように形成した。一酸化炭素検知作用極2、一酸化炭素検知対極3は、固体電解質基板1の先端から、21mmとなる位置に、酸素検知作用極5は先端部の曲面上に形成した。酸素検知対極5は、固体電解質基板1を介して、酸素検作用極4と対向する、固体電解質基板1の先端部内面に形成した。一酸化炭素検知作用極2は、PtとAuの組成比が99:1の合金粒子(平均粒子径1.5μm)と、イットリア安定化ジルコニア粒子(平均粒子径0.5μm)の混合物(混合質量比80:19)を有機溶剤(エチルセルロースを2,2,4トリメチル-3-ヒドロキシペンチイソブチレートに溶解)中に分散したペーストを用いて成形した。一酸化炭素検知対極3、酸素検知作用極4、酸素検知対極5はPt粒子(平均粒子径1.5μm)とイットリア安定化ジルコニア粒子(平均粒子径0.5μm)の混合物(混合質量比80:19)を上記と同様の有機溶剤中に分散したペーストを用いて成形した。また、配線としてPt線を用い、それぞれの電極材料で電極上に固定した。次いで、これらを大気中1300℃で焼成することにより、各電極、並びに配線を備えるセンサ構造体を作製した。焼成後の一酸化炭素検知作用極の厚みは9.6μm、一酸化炭素検知対極の厚みは8.8μm、酸素検知作用極の厚みは25μm、酸素検知対極の厚みは30μmとした。その後、各電極に一酸化炭素及び酸素の検出回路を接続し、固体電解質基板1にヒータ7を固定した。ヒータ7は、円柱状の発熱部の直径が3mm、軸方向長さが100mmのロッドヒータを用い、発熱部7a先端が、固体電解質基板1の先端から、5mmに位置するように配置した。このようにして得られたガスセンサ10を、内径が18mmのステンレス製のケーシング11に固定し、ガス検出計を製造した。クリアランスLは、6mmとした。
(Example 1)
A CO and O2 gas sensor according to the first embodiment of the present invention was manufactured. As the solid electrolyte substrate 1, a test tube-shaped yttria-stabilized zirconia substrate (manufactured by Nippon Kagaku Togyo Co., Ltd., product number ZR-8Y) having an inner diameter of 4 mm, an outer diameter of 6 mm, and a length of 97 mm was coated with a carbon monoxide detection working electrode on the outer surface. 2. A carbon monoxide detection counter electrode 3, an oxygen detection working electrode 4, and an oxygen detection counter electrode 5 were formed on the inner surface as shown in FIG. The carbon monoxide sensing working electrode 2 and the carbon monoxide sensing counter electrode 3 were formed at positions 21 mm from the tip of the solid electrolyte substrate 1, and the oxygen sensing working electrode 5 was formed on the curved surface of the tip. The oxygen detection counter electrode 5 was formed on the inner surface of the tip portion of the solid electrolyte substrate 1 facing the oxygen detection electrode 4 with the solid electrolyte substrate 1 interposed therebetween. The carbon monoxide detection working electrode 2 is a mixture (mixture mass ratio 80:19) in an organic solvent (ethyl cellulose dissolved in 2,2,4-trimethyl-3-hydroxypentyisobutyrate). The carbon monoxide detection counter electrode 3, the oxygen detection working electrode 4, and the oxygen detection counter electrode 5 are mixtures of Pt particles (average particle size 1.5 μm) and yttria-stabilized zirconia particles (average particle size 0.5 μm) (mixing mass ratio 80: 19) was molded using a paste dispersed in the same organic solvent as above. In addition, Pt wires were used as wiring, and fixed on the electrodes with respective electrode materials. Then, by firing them at 1300° C. in the atmosphere, a sensor structure including each electrode and wiring was produced. After baking, the thickness of the carbon monoxide sensing working electrode was 9.6 μm, the thickness of the carbon monoxide sensing counter electrode was 8.8 μm, the thickness of the oxygen sensing working electrode was 25 μm, and the thickness of the oxygen sensing counter electrode was 30 μm. After that, a detection circuit for carbon monoxide and oxygen was connected to each electrode, and a heater 7 was fixed to the solid electrolyte substrate 1 . The heater 7 is a rod heater having a cylindrical heat generating portion with a diameter of 3 mm and an axial length of 100 mm. The gas sensor 10 thus obtained was fixed to a stainless steel casing 11 having an inner diameter of 18 mm to manufacture a gas detector. The clearance L1 was set to 6 mm.

(実施例2)
ケーシング11内壁面を、厚さが3.5mmの断熱材で被覆した以外は実施例1と同様にして、図4、5に示すガス検出計を製造した。クリアランスLは、2.5mmとした。
(Example 2)
A gas detector shown in FIGS. 4 and 5 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the inner wall surface of the casing 11 was covered with a heat insulating material having a thickness of 3.5 mm. The clearance L2 was set to 2.5 mm.

(比較例)
実施例2において、ケーシング内壁面の断熱材の内部に環状ヒータを設けた構造とした以外は実施例2と同様の構成とし、比較例とした。図9は、比較例のガス検出計の概念的な部分断面図である。比較例においては、ケーシング511内壁から、ケーシング511の半径方向内側に向かって、断熱材59、ヒータ57、断熱材59が同軸の管状に、かつ隣り合う部材を接触させて配置した。また、環状のヒータ57は、ケーシング511の解放端511aから、固体電解質基板51の先端部を完全に覆う位置まで設けられ、一酸化炭素検知作用極52及び一酸化炭素検知対極53に対向する位置までは設けられなかった。固体電解質基板51の内側の空間にはヒータは設けなかった。比較例のガス検出計において、断熱材59と、固体電解質基板51外面の距離であるクリアランスLは、0.65mmであった。
(Comparative example)
The structure of Example 2 was the same as that of Example 2, except that an annular heater was provided inside the heat insulating material of the inner wall surface of the casing, and was used as a comparative example. FIG. 9 is a conceptual partial cross-sectional view of a gas detector of a comparative example. In the comparative example, a heat insulating material 59, a heater 57, and a heat insulating material 59 are arranged in a coaxial tubular shape from the inner wall of the casing 511 toward the inside in the radial direction of the casing 511, and the adjacent members are in contact with each other. Further, the annular heater 57 is provided from the open end 511a of the casing 511 to a position that completely covers the tip of the solid electrolyte substrate 51, and faces the carbon monoxide detection working electrode 52 and the carbon monoxide detection counter electrode 53. could not be established. No heater was provided in the space inside the solid electrolyte substrate 51 . In the gas detector of the comparative example, the clearance L3 , which is the distance between the heat insulating material 59 and the outer surface of the solid electrolyte substrate 51, was 0.65 mm.

(COガス流速による感度の評価)
イットリア安定化ジルコニアからなる固体電解質基板に、実施例1と同様にして、一酸化炭素検知作用極、一酸化炭素検知対極、配線を作成し、一酸化炭素検出用回路を接続して、COガス流速による感度評価用の一酸化炭素ガスセンサを製造した。製造した感度評価用ガスセンサの作用極及び対極に、COガスを、流速を変えて接触させ、作用極と対極との間の起電力-Ewc(mV)を測定した。COガス濃度は2000ppmとし、電極温度は620℃とした。また、ここでいう流速とは、COガスの、酸化炭素検知作用極及び一酸化炭素検知対極上における流速であって、内径30mmの石英管内に評価用ガスセンサを設置し、電気炉で所定の温度加熱し、石英管内のガス流量から流速を求める方法により測定した。図6は、COガス流速と、一酸化炭素検知作用極と対極間の起電力-Ewc(mV)との関係を示すグラフである。図6から、一酸化炭素の検知に必要な感度である、起電力50mVを得るためには、一酸化炭素検知電極及び一酸化炭素検知対極上のCOガスの流速を、約6.35mm/s以上とする必要があることがわかった。
(Evaluation of sensitivity by CO gas flow rate)
On a solid electrolyte substrate made of yttria-stabilized zirconia, a carbon monoxide detection working electrode, a carbon monoxide detection counter electrode, and wiring were prepared in the same manner as in Example 1, and a carbon monoxide detection circuit was connected to obtain CO gas. A carbon monoxide gas sensor for sensitivity evaluation by flow velocity was manufactured. CO gas was brought into contact with the working electrode and the counter electrode of the manufactured gas sensor for sensitivity evaluation while changing the flow rate, and the electromotive force -Ewc (mV) between the working electrode and the counter electrode was measured. The CO gas concentration was 2000 ppm and the electrode temperature was 620°C. In addition, the flow velocity here is the flow velocity of CO gas on the carbon oxide detection working electrode and the carbon monoxide detection counter electrode. It was measured by a method of obtaining the flow velocity from the gas flow rate in the quartz tube after heating. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the CO gas flow rate and the electromotive force −Ewc (mV) between the carbon monoxide detecting working electrode and the counter electrode. From FIG. 6, in order to obtain an electromotive force of 50 mV, which is the sensitivity required for carbon monoxide detection, the flow velocity of CO gas on the carbon monoxide detection electrode and the carbon monoxide detection counter electrode should be set to about 6.35 mm / s. I found that I needed to do more.

(実施例1、2及び比較例の評価)
実施例1、実施例2、及び比較例のガス検出計を用い、酸素濃度を3%とし、CO濃度を0ppm~2000ppmまで上昇させて一酸化炭素検知作用極と一酸化炭素検知対極間の起電力-Ewcを測定した。実施例1、実施例2の一酸化炭素検知作用極2と一酸化炭素検知対極3の温度は620℃、酸素検知作用極4の温度は750℃、酸素検知対極5の温度は750℃とした。比較例の検出計において、一酸化炭素検知作用極2と一酸化炭素検知対極3の温度は620℃、酸素検知作用極4の温度は750℃、酸素検知対極5の温度は750℃とした。
(Evaluation of Examples 1 and 2 and Comparative Example)
Using the gas detectors of Example 1, Example 2, and Comparative Example, the oxygen concentration was set to 3%, and the CO concentration was increased from 0 ppm to 2000 ppm to detect the occurrence between the carbon monoxide detection working electrode and the carbon monoxide detection counter electrode. Power - Ewc was measured. The temperatures of the carbon monoxide detection working electrode 2 and the carbon monoxide detection counter electrode 3 in Examples 1 and 2 were 620°C, the temperature of the oxygen detection working electrode 4 was 750°C, and the temperature of the oxygen detection counter electrode 5 was 750°C. . In the detector of the comparative example, the temperatures of the carbon monoxide sensing working electrode 2 and the carbon monoxide sensing counter electrode 3 were 620°C, the temperature of the oxygen sensing working electrode 4 was 750°C, and the temperature of the oxygen sensing counter electrode 5 was 750°C.

図7は、実施例1及び比較例のガス検出計における、COガス濃度と、一酸化炭素検知作用極と一酸化炭素検知対極間の起電力-Ewcとの関係を示す。図8は、実施例2及び比較例のガスセンサにおける、COガス濃度と、一酸化炭素検知作用極と一酸化炭素検知対極間の起電力-Ewcとの関係を示す。実施例1、2ともに、検知すべきCO濃度範囲内で、十分なCO感度が得られたのに対し、比較例のガスセンサではCO感度が得られなかった。また、図示はしないが、実施例1、2、及び比較例のいずれにおいても、酸素検知作用極と酸素検知対極間の起電力-Ewcの起電力は、40mV以上であり、大気中酸素濃度(21%)と被測定雰囲気の酸素濃度(3%)に応じたネルンストの式に従う濃淡電池として動作しており、酸素検知のための十分な感度が得られた。 FIG. 7 shows the relationship between the CO gas concentration and the electromotive force −Ewc between the carbon monoxide sensing working electrode and the carbon monoxide sensing counter electrode in the gas detectors of Example 1 and Comparative Example. FIG. 8 shows the relationship between the CO gas concentration and the electromotive force −Ewc between the carbon monoxide sensing working electrode and the carbon monoxide sensing counter electrode in the gas sensors of Example 2 and Comparative Example. In both Examples 1 and 2, sufficient CO sensitivity was obtained within the CO concentration range to be detected, whereas CO sensitivity was not obtained in the gas sensor of the comparative example. In addition, although not shown, the electromotive force between the oxygen sensing working electrode and the oxygen sensing counter electrode -Ewc was 40 mV or more in both Examples 1 and 2 and the comparative example, and the atmospheric oxygen concentration ( 21%) and the oxygen concentration (3%) of the atmosphere to be measured.

理論に拘束される意図はないが、比較例のガス検出計では以下のようなメカニズムにより、起電力が得られなかったと考察される。図9に示す比較例のガス検出計においては、環状のヒータ57に対向する、測定対象ガスの流路が均熱帯となり、対流による測定対象ガスの流速がゼロになる。ゆえに、測定対象ガスの流入口511aからより遠位にある一酸化炭素検知作用極52及び対極53上での測定対象ガスの速度もゼロに近くなる。固体電解質をベースとして構成され、かつ混成電位型の一酸化炭素ガスセンサにおいては、下記式(1)で示す電極内で生じる気相CO酸化反応と、下記式(2)で示す3相(気相、電極、固体電解質基板)界面で生じるCO酸化反応が進行する。そして、約500℃以上の加熱雰囲気下の固体電解質基板上では、酸素イオンの伝導により、式(2)の反応に起因する起電力が得られる。

Figure 2022140082000002
比較例のガス検出計では、測定対象ガスの速度が小さいため、一酸化炭素検知作用極52及び対極53表面に供給されるCO量が少なく、CO供給と、気相CO酸化反応とが競争し、COが供給されても気相CO酸化反応で消費されてしまい、3相界面へ到達するCO量が低下する。ゆえに、3相界面での酸化・還元反応が生じにくくなり、十分な起電力が得られなかったと考えられる。 Although not intending to be bound by theory, it is considered that the electromotive force could not be obtained in the gas detector of the comparative example due to the following mechanism. In the gas detector of the comparative example shown in FIG. 9, the flow path of the gas to be measured facing the annular heater 57 becomes a soak zone, and the flow velocity of the gas to be measured due to convection becomes zero. Therefore, the velocity of the gas to be measured on the carbon monoxide detecting working electrode 52 and the counter electrode 53 farther from the inflow port 511a of the gas to be measured also becomes close to zero. In a mixed-potential type carbon monoxide gas sensor configured based on a solid electrolyte, a gas phase CO oxidation reaction occurring in an electrode represented by the following formula (1) and a three-phase (gas phase) represented by the following formula (2) , electrode, solid electrolyte substrate) interface progresses. Then, on the solid electrolyte substrate under a heating atmosphere of about 500° C. or higher, an electromotive force resulting from the reaction of formula (2) is obtained due to conduction of oxygen ions.
Figure 2022140082000002
In the gas detector of the comparative example, since the velocity of the gas to be measured is small, the amount of CO supplied to the surfaces of the carbon monoxide detection working electrode 52 and the counter electrode 53 is small, and the CO supply competes with the vapor-phase CO oxidation reaction. , even if CO is supplied, it is consumed in the vapor-phase CO oxidation reaction, and the amount of CO reaching the three-phase interface is reduced. Therefore, it is considered that the oxidation/reduction reaction at the three-phase interface is less likely to occur, and a sufficient electromotive force cannot be obtained.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the invention described in the claims.・Changes are possible.

本発明に係るガス検出計は、ボイラーなどの煙道に挿入し、燃焼排気中の一酸化炭素と酸素の濃度を同時に、かつ十分な感度でモニタリングすることが可能である。ゆえに、ボイラーなどの燃焼制御システムを構築することが可能となり、省エネルギーに貢献することができる。 The gas detector according to the present invention can be inserted into the flue of a boiler or the like to simultaneously monitor the concentration of carbon monoxide and oxygen in combustion exhaust with sufficient sensitivity. Therefore, it becomes possible to construct a combustion control system such as a boiler, which contributes to energy saving.

1 固体電解質基板、2 一酸化炭素検知作用極、3 一酸化炭素検知対極
4 酸素検知作用極、5 酸素検知対極
7 ヒータ、7a 発熱部、7b 配線部、9 断熱材
10 ガスセンサ、11 ケーシング、11a ケーシング解放端
12 ガイドチューブ、13 取付フランジ、14 校正ガス入口、15 端子部
20 ガス検出計、30 壁、g 測定対象ガス
Reference Signs List 1 Solid electrolyte substrate 2 Carbon monoxide detection working electrode 3 Carbon monoxide detection counter electrode 4 Oxygen detection working electrode 5 Oxygen detection counter electrode 7 Heater 7a Exothermic part 7b Wiring part 9 Heat insulating material 10 Gas sensor 11 Casing 11a Casing open end 12 guide tube 13 mounting flange 14 calibration gas inlet 15 terminal section 20 gas detector 30 wall g gas to be measured

Claims (6)

ケーシング内に、一酸化炭素及び酸素ガスセンサを備えるガス検出計であって、
前記一酸化炭素及び酸素ガスセンサが、
一端が閉塞端である管状構造体を形成する固体電解質基板と、
前記固体電解質基板の外面に、前記固体電解質基板を介してイオン電導性に接続された一酸化炭素検知作用極及び一酸化炭素検知対極と、
前記固体電解質基板の外面に設けられた酸素検知作用極と、前記固体電解質基板の内面に設けられた酸素検知対極と、
前記固体電解質基板が形成する管状構造体に挿入されたヒータと
を備える、ガス検出計。
A gas detector comprising a carbon monoxide and oxygen gas sensor within a casing,
The carbon monoxide and oxygen gas sensors are
a solid electrolyte substrate forming a tubular structure with one closed end;
a carbon monoxide sensing working electrode and a carbon monoxide sensing counter electrode which are ionically conductively connected to the outer surface of the solid electrolyte substrate via the solid electrolyte substrate;
an oxygen detecting working electrode provided on the outer surface of the solid electrolyte substrate; an oxygen detecting counter electrode provided on the inner surface of the solid electrolyte substrate;
and a heater inserted into a tubular structure formed by the solid electrolyte substrate.
前記ケーシング内壁面に断熱材を備える、請求項1に記載のガス検出計。 2. The gas detector according to claim 1, wherein said casing inner wall surface is provided with heat insulating material. 前記ケーシング内壁面もしくは前記ケーシング内壁面に設けられた断熱材と、前記固体電解質基板の外面との間に、1.0~6.0mmのクリアランスが存在する、請求項1または2に記載のガス検出計。 3. The gas according to claim 1, wherein there is a clearance of 1.0 to 6.0 mm between the inner wall surface of the casing or a heat insulating material provided on the inner wall surface of the casing and the outer surface of the solid electrolyte substrate. detector. 前記一酸化炭素検知作用極が、白金と金の合金粒子からなる金属粒子と、固体電解質粒子とを含む焼結体であり、
前記一酸化炭素検知対極、酸素検知作用極、及び酸素検知対極が、白金粒子と、固体電解質粒子とを含む焼結体である、請求項1~3のいずれか1項に記載のガス検出計。
The carbon monoxide sensing working electrode is a sintered body containing metal particles made of platinum and gold alloy particles and solid electrolyte particles,
The gas detector according to any one of claims 1 to 3, wherein the carbon monoxide sensing counter electrode, the oxygen sensing working electrode, and the oxygen sensing counter electrode are sintered bodies containing platinum particles and solid electrolyte particles. .
請求項1~4のいずれか1項に記載のガス検出計を用いた一酸化炭素ガス及び酸素ガスの検出方法であって、
前記ヒータを駆動する工程であって、前記一酸化炭素検知作用極及び一酸化炭素検知対極上の測定対象ガスの流速を、6.35mm/s以上とする工程と、
前記一酸化炭素検知作用極と前記一酸化炭素検知対極との起電力を得る工程と、
前記酸素検知作用極と前記酸素検知対極との起電力を得る工程と
を含む方法。
A method for detecting carbon monoxide gas and oxygen gas using the gas detector according to any one of claims 1 to 4,
a step of driving the heater, wherein the flow velocity of the gas to be measured on the carbon monoxide detection working electrode and the carbon monoxide detection counter electrode is set to 6.35 mm/s or more;
obtaining an electromotive force between the carbon monoxide sensing working electrode and the carbon monoxide sensing counter electrode;
and obtaining an electromotive force between the oxygen sensing working electrode and the oxygen sensing counter electrode.
前記一酸化炭素検知作用極及び一酸化炭素検知対極の温度を約600℃~750℃とし、前記酸素検知作用極及び酸素検知対極の温度を約700℃~800℃とする工程をさらに含む、請求項5に記載の方法。
The carbon monoxide sensing working electrode and the carbon monoxide sensing counter electrode are set at temperatures of about 600°C to 750°C, and the temperature of the oxygen sensing working electrode and the oxygen sensing counter electrode is set at about 700°C to 800°C. 6. The method according to item 5.
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