JP2526729B2 - 炭酸ガスセンサ装置 - Google Patents
炭酸ガスセンサ装置Info
- Publication number
- JP2526729B2 JP2526729B2 JP2269904A JP26990490A JP2526729B2 JP 2526729 B2 JP2526729 B2 JP 2526729B2 JP 2269904 A JP2269904 A JP 2269904A JP 26990490 A JP26990490 A JP 26990490A JP 2526729 B2 JP2526729 B2 JP 2526729B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- gas
- voltage
- gas sensing
- electromotive force
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は施設園芸，環境衛生，防災用，工業用など
の炭酸ガス濃度を計測，あるいは制御する場所に使用す
るナトリウムイオン伝導体を用いた構造の固体電解質型
炭酸ガスセンサ装置に関するものである。
の炭酸ガス濃度を計測，あるいは制御する場所に使用す
るナトリウムイオン伝導体を用いた構造の固体電解質型
炭酸ガスセンサ装置に関するものである。
［従来の技術］ 第６図と第７図は，それぞれ特開平１−267452に示さ
れた従来の炭酸ガスセンサのガス感知部を示す側断面図
と全体構成を示す構成図である。
れた従来の炭酸ガスセンサのガス感知部を示す側断面図
と全体構成を示す構成図である。
第６図において（１）は固体電解質からなり、化学式
Na1+xZr2SixP3-xO12（但し、０≦Ｘ≦３）で表されるナ
トリウムイオン伝導性セラミックス（以下、NASICONと
呼ぶ）である薄板，（２）は固体電解質からなる酸素イ
オン伝導性セラミックスである薄板状のYSZ（イットリ
ア安定化ジルコニア）板，（３）は無機バインダー入り
の金系導電ペーストで構成されたNASICON板（１）とYSZ
板（２）との間の接合層，（４）はNASICON板（１）上
で接合層（３）と反対側の端面に固着された多孔質の電
極層，（５）はYSZ板（２）上で接合層（３）と反対側
の端面に固着された多孔質の電極層，（６）は電極層
（４）の一部あるいは全部に付着された炭酸ナトリウ
ム，（７），（８）はそれぞれ電極層（４），（５）に
ボンディングされた電圧信号取り出し用のリード線，
（９）はNASICON板（１）,YSZ板（２），接合層（３）
から形成されたイオン伝導性セラミックス対の電極層
（４），（５）形成表面以外の残余部分の一部あるいは
全部を覆うガス遮断層，（10）は以上の要素によって構
成されたガス感知部である。
Na1+xZr2SixP3-xO12（但し、０≦Ｘ≦３）で表されるナ
トリウムイオン伝導性セラミックス（以下、NASICONと
呼ぶ）である薄板，（２）は固体電解質からなる酸素イ
オン伝導性セラミックスである薄板状のYSZ（イットリ
ア安定化ジルコニア）板，（３）は無機バインダー入り
の金系導電ペーストで構成されたNASICON板（１）とYSZ
板（２）との間の接合層，（４）はNASICON板（１）上
で接合層（３）と反対側の端面に固着された多孔質の電
極層，（５）はYSZ板（２）上で接合層（３）と反対側
の端面に固着された多孔質の電極層，（６）は電極層
（４）の一部あるいは全部に付着された炭酸ナトリウ
ム，（７），（８）はそれぞれ電極層（４），（５）に
ボンディングされた電圧信号取り出し用のリード線，
（９）はNASICON板（１）,YSZ板（２），接合層（３）
から形成されたイオン伝導性セラミックス対の電極層
（４），（５）形成表面以外の残余部分の一部あるいは
全部を覆うガス遮断層，（10）は以上の要素によって構
成されたガス感知部である。
また第７図において（11）は片面上面にガス感知部
（10）を備えた加熱ヒータ，（12），（13）は加熱ヒー
タ（11）から引出した２本のリード線，（14），（15）
はそれぞれリード線（12），（13）に接続された加熱ヒ
ータ（11）への電圧印加用の金属ピン，（16），（17）
はそれぞれリード線（７），（８）に接続された電圧信
号出力用の金属ピン，（18）は金属ピン（14），（1
5），（16），（17）を固定するための台座，（19）は
内包するガス感知部（10）と加熱ヒータ（11），リード
線（７），（８），（12），（13），金属ピン（14），
（15），（16），（17）を外部からの打撃による機械的
損傷から保護するとともに測定雰囲気との接触を良くす
るためのステンレス製金網からなるプロテクタである。
（10）を備えた加熱ヒータ，（12），（13）は加熱ヒー
タ（11）から引出した２本のリード線，（14），（15）
はそれぞれリード線（12），（13）に接続された加熱ヒ
ータ（11）への電圧印加用の金属ピン，（16），（17）
はそれぞれリード線（７），（８）に接続された電圧信
号出力用の金属ピン，（18）は金属ピン（14），（1
5），（16），（17）を固定するための台座，（19）は
内包するガス感知部（10）と加熱ヒータ（11），リード
線（７），（８），（12），（13），金属ピン（14），
（15），（16），（17）を外部からの打撃による機械的
損傷から保護するとともに測定雰囲気との接触を良くす
るためのステンレス製金網からなるプロテクタである。
次に動作について説明する。
上記ガス感知部（10）は東京工業大学工業材料研究所
の斎藤，丸山等によって提案された炭酸ガス濃度の検出
原理にもとづくものである。（T.Maruyama,S.Sasaki an
d Y.Saito,Solid State Ionics 23 （1987） 107−11
2）すなわち，上記構成において，ガス感知部（10）は
以下の電池を構成する。
の斎藤，丸山等によって提案された炭酸ガス濃度の検出
原理にもとづくものである。（T.Maruyama,S.Sasaki an
d Y.Saito,Solid State Ionics 23 （1987） 107−11
2）すなわち，上記構成において，ガス感知部（10）は
以下の電池を構成する。
上記の電池を構成するガス感知部（10）を加熱ヒータ
（11）により測定温度に加熱すると，上記電池の界面
〜でそれぞれ以下の電池反応が起こり 界面 2Na+＝2Na+（in NASICON） ・・・ 界面 2Na+（in NASICON）＋O2-＝Na2O ・・・・ 両電極層間には次のNernstの式で表わされる起電力が
発生する。
（11）により測定温度に加熱すると，上記電池の界面
〜でそれぞれ以下の電池反応が起こり 界面 2Na+＝2Na+（in NASICON） ・・・ 界面 2Na+（in NASICON）＋O2-＝Na2O ・・・・ 両電極層間には次のNernstの式で表わされる起電力が
発生する。
ここで、 E:発生起電力,F:ファラデー定数 R:気体定数,T:絶対温度 Δ▲G0 i▼：化学種ｉ種の標準生成エネルギー ai：化学種ｉ種の活量，Pi：化学種ｉ種の分圧、P*：雰
囲気全圧 式から発生起電力Ｅは雰囲気中の炭酸ガス分圧Pco2
の対数に比例する。したがって，この発生起電力Ｅを電
極層（４），（５）よりリード線（７），（８）を介し
て取り出すことにより雰囲気中の炭酸ガス濃度を電気的
に検出することができる。
囲気全圧 式から発生起電力Ｅは雰囲気中の炭酸ガス分圧Pco2
の対数に比例する。したがって，この発生起電力Ｅを電
極層（４），（５）よりリード線（７），（８）を介し
て取り出すことにより雰囲気中の炭酸ガス濃度を電気的
に検出することができる。
［発明が解決しようとする課題］ 従来の炭酸ガスセンサは以上のように構成されてお
り、以下のような課題を有していた。すなわち実験によ
って求めた第８図の直線Ａと直線Ｂの関係が示すように
上記炭酸ガスセンサを使用し，センサ電流を流し続けて
いると 及び が進行し、式におけるNa2Oの活量aNa2Oが変化し，感
ガス特性のドリフトが生じていた。更にこの状態から使
用し続けると界面においてNa2CO3が分解消失するか，
界面が生成したNa2Oによって完全に被覆されるため第
８図の直線Ｃに示すように検出感度そのものも失われて
いた。
り、以下のような課題を有していた。すなわち実験によ
って求めた第８図の直線Ａと直線Ｂの関係が示すように
上記炭酸ガスセンサを使用し，センサ電流を流し続けて
いると 及び が進行し、式におけるNa2Oの活量aNa2Oが変化し，感
ガス特性のドリフトが生じていた。更にこの状態から使
用し続けると界面においてNa2CO3が分解消失するか，
界面が生成したNa2Oによって完全に被覆されるため第
８図の直線Ｃに示すように検出感度そのものも失われて
いた。
このように従来の炭酸ガスセンサはセンサ電流が流れ
ることによって発生起電力が漸次減少し，やがて消滅す
るため測定データの信頼性が乏しく，かつセンサそのも
のも寿命が短かった。
ることによって発生起電力が漸次減少し，やがて消滅す
るため測定データの信頼性が乏しく，かつセンサそのも
のも寿命が短かった。
本発明は，上記課題を解決するもので測定データの信
頼性が高く，かつセンサ自身の寿命の長い炭酸ガスセン
サ装置を提供することを目的とするものである。
頼性が高く，かつセンサ自身の寿命の長い炭酸ガスセン
サ装置を提供することを目的とするものである。
［問題点を解決するための手段］ この発明に係わる炭酸ガスセンサ装置は、多孔質電極
層を持つナトリウムイオン伝導性セラミックスと上記ナ
トリウムイオン伝導性セラミックスのいずれか一方の電
極層の少なくとも一部を覆う金属炭酸塩とからなり、上
記電極層間の発生起電力により炭酸ガス濃度を感知する
ガス感知部と、このガス感知部の上記電極層に上記発生
起電力と逆極性の電圧を印加する直流電圧印加部と、を
備えたものである。また、多孔質電極層を持つナトリウ
ムイオン伝導性セラミックスと上記ナトリウムイオン伝
導性セラミックスのいずれか一方の電極層の少なくとも
一部を覆う金属炭酸塩とからなり、上記電極層間の発生
起電力により炭酸ガス濃度を感知する複数のガス感知部
と、この複数のガス感知部の各電極層に上記発生起電力
と逆極性の電圧を順次印加する直流電圧印加部と、この
直流電圧印加部による上記ガス感知部への電圧印加後の
所定時間経過後における上記ガス感知部の発生起電力を
順次読み込む読込装置と、を備えたものである。
層を持つナトリウムイオン伝導性セラミックスと上記ナ
トリウムイオン伝導性セラミックスのいずれか一方の電
極層の少なくとも一部を覆う金属炭酸塩とからなり、上
記電極層間の発生起電力により炭酸ガス濃度を感知する
ガス感知部と、このガス感知部の上記電極層に上記発生
起電力と逆極性の電圧を印加する直流電圧印加部と、を
備えたものである。また、多孔質電極層を持つナトリウ
ムイオン伝導性セラミックスと上記ナトリウムイオン伝
導性セラミックスのいずれか一方の電極層の少なくとも
一部を覆う金属炭酸塩とからなり、上記電極層間の発生
起電力により炭酸ガス濃度を感知する複数のガス感知部
と、この複数のガス感知部の各電極層に上記発生起電力
と逆極性の電圧を順次印加する直流電圧印加部と、この
直流電圧印加部による上記ガス感知部への電圧印加後の
所定時間経過後における上記ガス感知部の発生起電力を
順次読み込む読込装置と、を備えたものである。
［作用］ この発明においては，ガス感知部は炭酸ガス濃度を検
出する前に発生起電力と逆極性の電圧が印加され、ドリ
フトなどの感ガス特性の変化に伴う誤差が除かれて，初
期特性と同じ特性を持つ状態になる。
出する前に発生起電力と逆極性の電圧が印加され、ドリ
フトなどの感ガス特性の変化に伴う誤差が除かれて，初
期特性と同じ特性を持つ状態になる。
第２の発明においては，複数のガス感知部は順次逆極
性の電圧が印加されて、順次初期特性の状態に復帰さ
れ、電圧印加後の所定時間が経過した時に、ガス感温部
の発生起電力を順次読み込んで、誤差の少ない連続測定
をする。
性の電圧が印加されて、順次初期特性の状態に復帰さ
れ、電圧印加後の所定時間が経過した時に、ガス感温部
の発生起電力を順次読み込んで、誤差の少ない連続測定
をする。
［実施例］ 炭酸ガスセンサ装置がオフィスなどの密閉された生活
空間における空気質を管理する目的に使われる場合を考
える。このような用途では，炭酸ガス濃度は急激に変化
しないので空調システムを制御するのに際し，炭酸ガス
濃度を連続的に検出する必要はなく，一定の時間間隔で
検出するサンプリングで十分であるとされている。
空間における空気質を管理する目的に使われる場合を考
える。このような用途では，炭酸ガス濃度は急激に変化
しないので空調システムを制御するのに際し，炭酸ガス
濃度を連続的に検出する必要はなく，一定の時間間隔で
検出するサンプリングで十分であるとされている。
ここでは，このようなサンプリングによる炭酸ガス濃
度の検出を例にとり，本発明の代表的な実施例について
説明する。
度の検出を例にとり，本発明の代表的な実施例について
説明する。
第１図，第２図はそれぞれ本発明の一実施例による炭
酸ガスセンサ装置の回路ブロック図とタイミングチャー
ト図であり，（21）は炭酸ガス検出部，（22）はタイマ
ー部，（23）はスイッチング回路部，（24）は直流電圧
印加回路部，（25）は読込装置であるプロセッサ（以下
CPU部と略す）である。
酸ガスセンサ装置の回路ブロック図とタイミングチャー
ト図であり，（21）は炭酸ガス検出部，（22）はタイマ
ー部，（23）はスイッチング回路部，（24）は直流電圧
印加回路部，（25）は読込装置であるプロセッサ（以下
CPU部と略す）である。
以下，この実施例について第１図，第２図を参照して
説明する。
説明する。
第１図において炭酸ガス検出部（21）は従来の炭酸ガ
スセンサと同じ構造を有するものでガス感知部と加熱ヒ
ータとから構成され，被測定雰囲気中の炭酸ガス濃度に
対応した起電力が発生する。タイマ部（22）からは第1,
第2,第３の信号が順に繰り返し発生しており，これら信
号はスイッチング回路部（23）とCPU回路（25）に入力
される。まず第１のタイミング信号によりスイッチング
回路部（23）は炭酸ガス検出部（21）のガス感知部を直
流電圧印加回路部（24）に接続する。これによりガス感
知部には，発生起電力と逆の極性の電圧が印加される。
この電圧は第２のタイミング信号が発せられるまでの間
だけ印加される。その後第２のタイミング信号によりス
イッチング回路部（23）は炭酸ガス検出部（21）のガス
感知部をCPU部（25）に切り換え，これによりガス感知
部への印加電圧は除去される。ここでガス感知部に逆極
性の電圧を印加することによって式，の逆反応が起
こる。
スセンサと同じ構造を有するものでガス感知部と加熱ヒ
ータとから構成され，被測定雰囲気中の炭酸ガス濃度に
対応した起電力が発生する。タイマ部（22）からは第1,
第2,第３の信号が順に繰り返し発生しており，これら信
号はスイッチング回路部（23）とCPU回路（25）に入力
される。まず第１のタイミング信号によりスイッチング
回路部（23）は炭酸ガス検出部（21）のガス感知部を直
流電圧印加回路部（24）に接続する。これによりガス感
知部には，発生起電力と逆の極性の電圧が印加される。
この電圧は第２のタイミング信号が発せられるまでの間
だけ印加される。その後第２のタイミング信号によりス
イッチング回路部（23）は炭酸ガス検出部（21）のガス
感知部をCPU部（25）に切り換え，これによりガス感知
部への印加電圧は除去される。ここでガス感知部に逆極
性の電圧を印加することによって式，の逆反応が起
こる。
この反応はNa2Oの活量変化，Na2CO3の分解消失，Na2Oに
よる界面の完全被覆をキャンセルする方向に作用す
る。このため逆極性の電圧を除去したあと一定の緩和時
間を経過してからガス感知部の発生起電力が示す定常値
は，ドリフトが低減された感ガス特性の発生起電力と一
致する。特に印加電圧のレベル，印加時間を適切な値に
設定することにより感ガス特性を初期状態まで復帰させ
ることが可能である。したがって、このような設定のも
とで第２の時間から所定の緩和時間の分だけ遅らせて第
３のタイミング信号を出し，この信号にもとづいてCPU
部（25）によりガス感知部の発生起電力をデータとして
取り込むようにすれば，ドリフトによる誤差を含まない
精度の高い炭酸ガス濃度の検出が可能となる。第２図
は，このような第1,2,2のタイミング信号が順に繰り返
し発生している様子と，ガス感知部へ逆極性の電圧が印
加・除去を繰り返している様子と，これに伴ってガス感
知部の発生起電力が変化する様子を示したタイミングチ
ャート図である。図において時間間隔Ｔは前述の緩和時
間に対応する。ところで，炭酸ガス濃度計のようにサン
プリングによる検出でなく，連続検出が必須の場合も多
い。第２の発明はこうした場合に適用可能としたもので
ある。特性のそろった，またはバラツキを補正した複数
のガス感知部に対し，第１の発明と同様，順々に一定時
間だけ逆極性の電圧を印加していく。そして，それから
さらに緩和時間後に各々のガス感知部の発生起電力を順
次切換えて測定してゆけば，絶えず連続測定をしている
ことになる。
よる界面の完全被覆をキャンセルする方向に作用す
る。このため逆極性の電圧を除去したあと一定の緩和時
間を経過してからガス感知部の発生起電力が示す定常値
は，ドリフトが低減された感ガス特性の発生起電力と一
致する。特に印加電圧のレベル，印加時間を適切な値に
設定することにより感ガス特性を初期状態まで復帰させ
ることが可能である。したがって、このような設定のも
とで第２の時間から所定の緩和時間の分だけ遅らせて第
３のタイミング信号を出し，この信号にもとづいてCPU
部（25）によりガス感知部の発生起電力をデータとして
取り込むようにすれば，ドリフトによる誤差を含まない
精度の高い炭酸ガス濃度の検出が可能となる。第２図
は，このような第1,2,2のタイミング信号が順に繰り返
し発生している様子と，ガス感知部へ逆極性の電圧が印
加・除去を繰り返している様子と，これに伴ってガス感
知部の発生起電力が変化する様子を示したタイミングチ
ャート図である。図において時間間隔Ｔは前述の緩和時
間に対応する。ところで，炭酸ガス濃度計のようにサン
プリングによる検出でなく，連続検出が必須の場合も多
い。第２の発明はこうした場合に適用可能としたもので
ある。特性のそろった，またはバラツキを補正した複数
のガス感知部に対し，第１の発明と同様，順々に一定時
間だけ逆極性の電圧を印加していく。そして，それから
さらに緩和時間後に各々のガス感知部の発生起電力を順
次切換えて測定してゆけば，絶えず連続測定をしている
ことになる。
ガス感知部が２ケの場合について図にもとづいて説明
する。
する。
第３図，第４図はそれぞれ第２の発明の一実施例によ
る炭酸ガスセンサ装置の回路ブロック図とそのタイミン
グチャート図であり，（211），（212）は炭酸ガス検出
部I,II,（22）はタイマ部，（231），（232）はスイッ
チング回路部I,II,（24）は直流電源，（26）はスイッ
チング回路部Ｉ（231）と直流電源（24）から構成され
た直流電圧印加回路部である。
る炭酸ガスセンサ装置の回路ブロック図とそのタイミン
グチャート図であり，（211），（212）は炭酸ガス検出
部I,II,（22）はタイマ部，（231），（232）はスイッ
チング回路部I,II,（24）は直流電源，（26）はスイッ
チング回路部Ｉ（231）と直流電源（24）から構成され
た直流電圧印加回路部である。
以下，この実施例について第３図，第４図を参照して
説明する。第３図において炭酸ガス検出部（211）と炭
酸ガス検出部II（212）は従来の炭酸ガスセンサと同じ
構造を有するもので，それぞれガス感知部ＩもしくはII
（図示せず）と加熱ヒータＩもしくはII（図示せず）か
ら構成され，被測定雰囲気中の炭酸ガス濃度に対応した
起電力が発生する。
説明する。第３図において炭酸ガス検出部（211）と炭
酸ガス検出部II（212）は従来の炭酸ガスセンサと同じ
構造を有するもので，それぞれガス感知部ＩもしくはII
（図示せず）と加熱ヒータＩもしくはII（図示せず）か
ら構成され，被測定雰囲気中の炭酸ガス濃度に対応した
起電力が発生する。
タイマ部（22）からは所定の時間間隔で第1,第2,第3,
第４のタイミング信号が順に繰り返し発生しており，こ
れら信号は直流電圧印加回路部（26）のスイッチング回
路部Ｉ（231）とスイッチング回路部II（232）に入力さ
れる。
第４のタイミング信号が順に繰り返し発生しており，こ
れら信号は直流電圧印加回路部（26）のスイッチング回
路部Ｉ（231）とスイッチング回路部II（232）に入力さ
れる。
まず，炭酸ガス検出部Ｉ（211）の動作について説明
する。
する。
第１のタイミング信号にもとづきスイッチング回路部
Ｉ（231）は炭酸ガス検出部Ｉ（211）のガス感知部Ｉを
直流電源（24）に接続し，ガス感知部Ｉの発生起電力と
逆極性の電圧Ｉを印加する。この電圧Ｉは第１から第２
のタイミングの間だけ印加される。ここで，ガス感知部
Ｉに逆極性の電圧Ｉを印加することによって式，の
逆反応が起こることは先に述べたとおりである。
Ｉ（231）は炭酸ガス検出部Ｉ（211）のガス感知部Ｉを
直流電源（24）に接続し，ガス感知部Ｉの発生起電力と
逆極性の電圧Ｉを印加する。この電圧Ｉは第１から第２
のタイミングの間だけ印加される。ここで，ガス感知部
Ｉに逆極性の電圧Ｉを印加することによって式，の
逆反応が起こることは先に述べたとおりである。
第２のタイミング信号から緩和時間T1を含む所定時間
だけ遅らせて第３のタイミング信号を出し，この信号に
もとづきスイッチング回路部II（232）はガス感知部Ｉ
をセンサの出力端子（図示せず）に接続する。この時，
出力される発生起電力はドリフトによる誤差を含まない
ため精度の高い炭酸ガス濃度に対応している。このよう
に第３のタイミング信号が発せられてから第１のタイミ
ング信号が再び発せられるまでの間は，ガス感知部Ｉの
発生起電力により高精度な炭酸ガス濃度の検出が可能と
なる。この間，炭酸ガス検出部II（212）の動作は次の
ようになり，炭酸ガス検出部Ｉ（211）と類似の動作を
する。すなわち，第３のタイミング信号にもとづき，ス
イッチング回路部Ｉ（231）は炭酸ガス検出部II（212）
のガス感知部IIに直流電源（24）を接続し，ガス感知部
IIの発生起電力と逆極性の電圧IIを印加する。この電圧
IIは，第４図のタイミングまでの間印加される。ここで
電圧IIのレベル，印加時間は適切な値に設定されてお
り，電圧IIが除去されたのち或る緩和時間T2をおいて感
ガス特性は初期状態まで復帰する。したがって再び発せ
られる第１のタイミング信号を第４のダイミング信号か
ら緩和時間T2の時間間隔より遅らせて発し、この信号に
もとづいてスイッチング回路部II（232）によりガス感
知部IIをセンサの出力端子に接続するようにすれば，出
力される発生起電力はドリフトによる誤差を含まない。
だけ遅らせて第３のタイミング信号を出し，この信号に
もとづきスイッチング回路部II（232）はガス感知部Ｉ
をセンサの出力端子（図示せず）に接続する。この時，
出力される発生起電力はドリフトによる誤差を含まない
ため精度の高い炭酸ガス濃度に対応している。このよう
に第３のタイミング信号が発せられてから第１のタイミ
ング信号が再び発せられるまでの間は，ガス感知部Ｉの
発生起電力により高精度な炭酸ガス濃度の検出が可能と
なる。この間，炭酸ガス検出部II（212）の動作は次の
ようになり，炭酸ガス検出部Ｉ（211）と類似の動作を
する。すなわち，第３のタイミング信号にもとづき，ス
イッチング回路部Ｉ（231）は炭酸ガス検出部II（212）
のガス感知部IIに直流電源（24）を接続し，ガス感知部
IIの発生起電力と逆極性の電圧IIを印加する。この電圧
IIは，第４図のタイミングまでの間印加される。ここで
電圧IIのレベル，印加時間は適切な値に設定されてお
り，電圧IIが除去されたのち或る緩和時間T2をおいて感
ガス特性は初期状態まで復帰する。したがって再び発せ
られる第１のタイミング信号を第４のダイミング信号か
ら緩和時間T2の時間間隔より遅らせて発し、この信号に
もとづいてスイッチング回路部II（232）によりガス感
知部IIをセンサの出力端子に接続するようにすれば，出
力される発生起電力はドリフトによる誤差を含まない。
したがって，加熱ヒータI,IIの温度調整等の方法によ
りガス感知部I,IIの初期特性を一致させ交互にセンサ出
力として用いることにより炭酸ガス濃度を高精度かつ連
続検出することが可能となる。更にNa2CO3の分解消失や
界面のNa2Oによる完全被覆も阻止されるためセンサそ
のものも長寿命化される。
りガス感知部I,IIの初期特性を一致させ交互にセンサ出
力として用いることにより炭酸ガス濃度を高精度かつ連
続検出することが可能となる。更にNa2CO3の分解消失や
界面のNa2Oによる完全被覆も阻止されるためセンサそ
のものも長寿命化される。
第４図はタイマ部（22）よりこのような第1,第2,第3,
第４のタイミング信号が順に繰り返し発生している様子
と，直流電圧印加回路部（26）よりガス感知部I,IIに交
互に逆極性の電圧I,IIが印加されている様子と，これに
伴ってガス感知部I,IIの発生起電力が交互に変化してい
る様子と，スイッチング回路部II（232）を介して得ら
れるセンサ出力の様子を示したタイミングチャート図で
ある。図において時間間隔T1，T2はそれぞれガス感知部
I,IIの緩和時間に対応する。
第４のタイミング信号が順に繰り返し発生している様子
と，直流電圧印加回路部（26）よりガス感知部I,IIに交
互に逆極性の電圧I,IIが印加されている様子と，これに
伴ってガス感知部I,IIの発生起電力が交互に変化してい
る様子と，スイッチング回路部II（232）を介して得ら
れるセンサ出力の様子を示したタイミングチャート図で
ある。図において時間間隔T1，T2はそれぞれガス感知部
I,IIの緩和時間に対応する。
なお，第５図は，実験により求めた感ガス特性であ
り，従来品と本発明品の比較を示している。図において
直線Ａは初期の感ガス特性であり，直線B,Cはそれぞれ
従来品，本発明品を４日間連続動作させた後の感ガス特
性である。従来品では大きなドリフトが生じているのに
対し，本発明品ではほとんどドリフトが生じず，前述の
説明どおり感ガス特性が大きく改善されているのが確認
できる。
り，従来品と本発明品の比較を示している。図において
直線Ａは初期の感ガス特性であり，直線B,Cはそれぞれ
従来品，本発明品を４日間連続動作させた後の感ガス特
性である。従来品では大きなドリフトが生じているのに
対し，本発明品ではほとんどドリフトが生じず，前述の
説明どおり感ガス特性が大きく改善されているのが確認
できる。
［発明の効果］ 以上のように，この発明によれば，炭酸ガス濃度を検
出する前に，ガス感知部に発生起電力と逆極性の電圧を
所定時間印加するようにしたので、Na2Oの活量変化やNa
2CO3の分解消失などが防止され，測定の精度が高くな
り，かつ寿命の長い炭酸ガスセンサが得られる。
出する前に，ガス感知部に発生起電力と逆極性の電圧を
所定時間印加するようにしたので、Na2Oの活量変化やNa
2CO3の分解消失などが防止され，測定の精度が高くな
り，かつ寿命の長い炭酸ガスセンサが得られる。
第２の発明においては，複数のガス感知部に，順次逆
極性の電圧を印加し、印加後の所定時間が経過した時
に、複数のガス感知部の発生起電力を順次読み込むよう
にしたので、ガス感知部の特性が安定した信頼性の高い
連続測定が可能になる。
極性の電圧を印加し、印加後の所定時間が経過した時
に、複数のガス感知部の発生起電力を順次読み込むよう
にしたので、ガス感知部の特性が安定した信頼性の高い
連続測定が可能になる。
第１図は本発明の一実施例である炭酸ガスセンサ装置の
回路ブロック図，第２図は第１図の回路のタイミングチ
ャート図，第３図は第２の発明の一実施例を示す炭酸ガ
スセンサ装置の回路ブロック図，第４図は第３図の回路
のタイミングチャート図，第５図は実験による従来品と
本発明による炭酸ガスセンサの感ガス特性を示す図，第
６図は炭酸ガスセンサのガス感知部の構成を示す断面
図，第７図は炭酸ガスセンサの全体構成を示す断面図，
第８図は実験による従来品の感ガス特性を示す図であ
る。 図において，（１）はNASICON板，（４）（５）は多孔
質の電極層，（６）は炭酸ナトリウム，（９）はガス遮
断層，（10）はガス感知部，（11）は加熱ヒータ，（2
1）は炭酸ガス検出部，（22）はタイマ部，（23）はス
イッチング回路部，（24）は直流電圧印加回路部，（2
5）はCPU部，（26）は直流電圧印加回路，（211）（21
2）は炭酸ガス検出部Ｉと炭酸ガス検出部II,（231）（2
32）はスイッチング回路部Ｉとスイッチング回路部IIで
ある。 なお図中，同一符号は同一または相当部分を示す。
回路ブロック図，第２図は第１図の回路のタイミングチ
ャート図，第３図は第２の発明の一実施例を示す炭酸ガ
スセンサ装置の回路ブロック図，第４図は第３図の回路
のタイミングチャート図，第５図は実験による従来品と
本発明による炭酸ガスセンサの感ガス特性を示す図，第
６図は炭酸ガスセンサのガス感知部の構成を示す断面
図，第７図は炭酸ガスセンサの全体構成を示す断面図，
第８図は実験による従来品の感ガス特性を示す図であ
る。 図において，（１）はNASICON板，（４）（５）は多孔
質の電極層，（６）は炭酸ナトリウム，（９）はガス遮
断層，（10）はガス感知部，（11）は加熱ヒータ，（2
1）は炭酸ガス検出部，（22）はタイマ部，（23）はス
イッチング回路部，（24）は直流電圧印加回路部，（2
5）はCPU部，（26）は直流電圧印加回路，（211）（21
2）は炭酸ガス検出部Ｉと炭酸ガス検出部II,（231）（2
32）はスイッチング回路部Ｉとスイッチング回路部IIで
ある。 なお図中，同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】多孔質電極層を持つナトリウムイオン伝導
性セラミックスと上記ナトリウムイオン伝導性セラミッ
クスのいずれか一方の電極層の少なくとも一部を覆う金
属炭酸塩とからなり、上記電極層間の発生起電力により
炭酸ガス濃度を感知するガス感知部と、このガス感知部
の上記電極層に上記発生起電力と逆極性の電圧を印加す
る直流電圧印加部と、を備えたことを特徴とする炭酸ガ
スセンサ装置。 - 【請求項２】多孔質電極層を持つナトリウムイオン伝導
性セラミックスと上記ナトリウムイオン伝導性セラミッ
クスのいずれか一方の電極層の少なくとも一部を覆う金
属炭酸塩とからなり、上記電極層間の発生起電力により
炭酸ガス濃度を感知する複数のガス感知部と、この複数
のガス感知部の電極層に上記発生起電力と逆極性の電圧
を順次印加する直流電圧印加部と、この直流電圧印加部
による上記ガス感知部への電圧印加後の所定時間経過後
に、上記ガス感知部の発生起電力を順次読み込む読込装
置と、を備えたことを特徴とする炭酸ガスセンサ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2269904A JP2526729B2 (ja) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | 炭酸ガスセンサ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2269904A JP2526729B2 (ja) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | 炭酸ガスセンサ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04145356A JPH04145356A (ja) | 1992-05-19 |
| JP2526729B2 true JP2526729B2 (ja) | 1996-08-21 |
Family
ID=17478839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2269904A Expired - Lifetime JP2526729B2 (ja) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | 炭酸ガスセンサ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2526729B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2772330B2 (ja) * | 1992-09-10 | 1998-07-02 | 矢崎総業株式会社 | 固体電解質型炭酸ガスセンサの初期安定化方法及び固体電解質型炭酸ガス検出装置 |
| US20040084308A1 (en) * | 2002-11-01 | 2004-05-06 | Cole Barrett E. | Gas sensor |
-
1990
- 1990-10-08 JP JP2269904A patent/JP2526729B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04145356A (ja) | 1992-05-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0862056B1 (en) | Gas sensor | |
| US4547281A (en) | Gas analysis apparatus | |
| JPH0342425B2 (ja) | ||
| EP0798557A2 (en) | Gas sensor and method of measuring quantity of specific compounds in measuring gas | |
| US5389225A (en) | Solid-state oxygen microsensor and thin structure therefor | |
| US5389218A (en) | Process for operating a solid-state oxygen microsensor | |
| US4427525A (en) | Dual gas measuring solid electrolyte electrochemical cell apparatus | |
| EP0993607B1 (en) | Apparatus and method for measuring the composition of gases using ionically conducting electrolytes | |
| JP2526729B2 (ja) | 炭酸ガスセンサ装置 | |
| JP4783095B2 (ja) | 水素ガス検出素子および水素ガス検出装置 | |
| Wang et al. | A novel carbon dioxide gas sensor based on solid bielectrolyte | |
| JPH0414302B2 (ja) | ||
| EP0480076B1 (en) | Method and sensor for measuring oxygen partial pressure | |
| EP0067437A1 (en) | Oxygen sensor and method of operation | |
| US20040134781A1 (en) | Sulfur resistant sensors | |
| USRE38344E1 (en) | Hydrogen sensor using a solid hydrogen ion conducting electrolyte | |
| KR20220028947A (ko) | 바이어스전압을 이용한 혼합전위차식 질소산화물 센서 | |
| JPS60243558A (ja) | 酸素ガス濃度分析装置 | |
| JPS62138748A (ja) | 酸素分圧を測定するための固体電池 | |
| JPH0361851A (ja) | 雰囲気成分の種類及び濃度の測定装置並びに測定方法 | |
| JPH07167833A (ja) | ガスセンサ | |
| GB2186090A (en) | Gas sensor | |
| JP2772330B2 (ja) | 固体電解質型炭酸ガスセンサの初期安定化方法及び固体電解質型炭酸ガス検出装置 | |
| JPH02128155A (ja) | 酸素センサ | |
| JP2685286B2 (ja) | 炭酸ガスセンサ |