JP3018761B2 - 電気化学式ガスセンサ - Google Patents
電気化学式ガスセンサInfo
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- JP3018761B2 JP3018761B2 JP4202594A JP20259492A JP3018761B2 JP 3018761 B2 JP3018761 B2 JP 3018761B2 JP 4202594 A JP4202594 A JP 4202594A JP 20259492 A JP20259492 A JP 20259492A JP 3018761 B2 JP3018761 B2 JP 3018761B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気化学式ガスセンサ
に関し、詳しくは絶縁基板に作用極と対極を含む電極群
が設けられ、さらにこの電極群を一連に被覆する固体電
解質膜とを備えた電気化学式ガスセンサに関し、作用極
と対極上で起こるガスの電気化学反応を利用して、雰囲
気中に含まれる、例えば一酸化炭素ガスを被検ガスとし
て検知する電気化学式ガスセンサに関するものである。
に関し、詳しくは絶縁基板に作用極と対極を含む電極群
が設けられ、さらにこの電極群を一連に被覆する固体電
解質膜とを備えた電気化学式ガスセンサに関し、作用極
と対極上で起こるガスの電気化学反応を利用して、雰囲
気中に含まれる、例えば一酸化炭素ガスを被検ガスとし
て検知する電気化学式ガスセンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば特開昭５３−１１５２９３号、あ
るいは特開昭６４−８８３５４号公報に開示されている
如く、絶縁基板上に複数の電極を形成し、これらの電極
を、含水すると電解質となる固体電解質膜でつないだ、
電気化学反応を利用したガスセンサは、電極において被
検ガスが電気化学反応を起こし、雰囲気中の被検ガスを
検知する機能を果たすものであるが、この種のガスセン
サの検知感度は、雰囲気の湿度に依存するところが大き
い点に問題がある。すなわち、雰囲気の湿度が上昇する
と、固体電解質膜の含水量が増大し、固体電解質膜の電
解質が強く維持され、被検ガスがこの固体電解質膜を透
過して作用極に到達すると、対極との間に電流が流れ、
その結果、被検ガスに感応する。ところが、仮に雰囲気
の湿度が低下すると、固体電解質膜の含水量が減少し、
固体電解質膜の電解質が弱まると、被検ガスがこの固体
電解質膜を透過し作用極に到達しても、対極との間に電
流が流れず、その結果、被検ガスには感応しえず、失報
あるいは検知の信頼性がなくなる。
るいは特開昭６４−８８３５４号公報に開示されている
如く、絶縁基板上に複数の電極を形成し、これらの電極
を、含水すると電解質となる固体電解質膜でつないだ、
電気化学反応を利用したガスセンサは、電極において被
検ガスが電気化学反応を起こし、雰囲気中の被検ガスを
検知する機能を果たすものであるが、この種のガスセン
サの検知感度は、雰囲気の湿度に依存するところが大き
い点に問題がある。すなわち、雰囲気の湿度が上昇する
と、固体電解質膜の含水量が増大し、固体電解質膜の電
解質が強く維持され、被検ガスがこの固体電解質膜を透
過して作用極に到達すると、対極との間に電流が流れ、
その結果、被検ガスに感応する。ところが、仮に雰囲気
の湿度が低下すると、固体電解質膜の含水量が減少し、
固体電解質膜の電解質が弱まると、被検ガスがこの固体
電解質膜を透過し作用極に到達しても、対極との間に電
流が流れず、その結果、被検ガスには感応しえず、失報
あるいは検知の信頼性がなくなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】したがって、この発明
が解決する課題は、固体電解質膜が非電解質を示す脱水
状態を検知し、被検ガスに対する感応性の有無を報知す
る、信頼性の高い電気化学式ガスセンサを提供するもの
である。
が解決する課題は、固体電解質膜が非電解質を示す脱水
状態を検知し、被検ガスに対する感応性の有無を報知す
る、信頼性の高い電気化学式ガスセンサを提供するもの
である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明に係る電気化学
式ガスセンサは、絶縁基板１、この絶縁基板１に設けら
れた作用極２、対極３を含む電極群５、及びこれらの電
極群５を一連に被覆する、含水すると電解質となる固体
電解質膜６とからなる被検ガスを検知する検知素子７、
この検知素子７の出力回路１０、上記絶縁基板１上に設
けられた湿度検知素子８、及び一定の湿度以下になると
上記湿度検知素子８からの入力信号に基づいて出力信号
を発する出力回路９を備えたことを特徴とする。
式ガスセンサは、絶縁基板１、この絶縁基板１に設けら
れた作用極２、対極３を含む電極群５、及びこれらの電
極群５を一連に被覆する、含水すると電解質となる固体
電解質膜６とからなる被検ガスを検知する検知素子７、
この検知素子７の出力回路１０、上記絶縁基板１上に設
けられた湿度検知素子８、及び一定の湿度以下になると
上記湿度検知素子８からの入力信号に基づいて出力信号
を発する出力回路９を備えたことを特徴とする。
【０００５】
【作用】この発明に係る電気化学式ガスセンサによる
と、絶縁基板１に設けられた作用極２、対極３を含む電
極群５、及び電極群５を一連に被覆する固体電解質膜６
とからなる被検ガスを検知する検知素子７の上記作用極
２に到達した被検ガスは、作用極２において電気化学反
応を起こし、その結果、作用極２と対極３間には固体電
解質膜６を通して被検ガスの量に応じた電流が流れる。
この場合、湿度検知素子８は、絶縁基板１上に形成され
た電極群５を被覆する固体電解質膜６の含水量に左右さ
れる固体電解質膜６の電解質と深い相関を有する雰囲気
の湿度を検出し、この検知出力を入力信号とする出力回
路９によって、被検ガスに対する感応性の有無を報知す
る。
と、絶縁基板１に設けられた作用極２、対極３を含む電
極群５、及び電極群５を一連に被覆する固体電解質膜６
とからなる被検ガスを検知する検知素子７の上記作用極
２に到達した被検ガスは、作用極２において電気化学反
応を起こし、その結果、作用極２と対極３間には固体電
解質膜６を通して被検ガスの量に応じた電流が流れる。
この場合、湿度検知素子８は、絶縁基板１上に形成され
た電極群５を被覆する固体電解質膜６の含水量に左右さ
れる固体電解質膜６の電解質と深い相関を有する雰囲気
の湿度を検出し、この検知出力を入力信号とする出力回
路９によって、被検ガスに対する感応性の有無を報知す
る。
【０００６】
【実施例】以下、本発明を実施例として示した図面に基
づいて説明する。
づいて説明する。
【０００７】図１は本発明に係る電気化学式ガスセンサ
の回路図で、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１の
Ｂ−Ｂ断面図で、図４は本発明の一実施例に係る電気化
学式ガスセンサの使用例を示す断面図である。
の回路図で、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１の
Ｂ−Ｂ断面図で、図４は本発明の一実施例に係る電気化
学式ガスセンサの使用例を示す断面図である。
【０００８】本発明に係る電気化学式ガスセンサは、図
１、図２、図３に示す如く、絶縁基板１を有する。この
絶縁基板１としては、例えばアルミナ、窒化アルミ等の
セラミック製基板あるいはフェノール樹脂、エポキシ樹
脂等の樹脂製基板が用いられる。この絶縁基板１には作
用極２、この作用極２に対向する対極３、さらに必要に
応じてこれらの電極に対設される参照極４を含む電極群
５が設けられている。この参照極４は作用極２の基準電
位として機能する。作用極２及び対極３としては、たと
えば被検ガスの電極反応を促進する白金、参照極４とし
ては、たとえば被検ガスに対して安定な金が用いられ
る。上記の電極群５に固体電解質膜６を一連に被覆させ
て、被検ガスを検知する検知素子７を構成する。固体電
解質膜６としては、たとえばポリスチレンスルホネー
ト、ポリビニルスルホネート、パーフルオロスルホネー
トポリマー（デュポン社製の商標ナフィオン）、パーフ
ルオロカルボキシレートポリマー等の極性の高いポリマ
−が用いられ、これらのポリマーは、含水状態に保持し
てイオン電導性が生ずる電解質の膜を与える。この検知
素子７の固体電解質膜６を透過して作用極２に到達した
被検ガスは、対極３との間に電圧印加された作用極２に
おいて電気化学反応を起こし、この反応に伴って生ずる
イオンによって決定される電流が固体電解質膜６を通じ
て対極３に流れる。上記の検知素子７には検知素子７の
出力電流が入力する出力回路１０が接続されている。
１、図２、図３に示す如く、絶縁基板１を有する。この
絶縁基板１としては、例えばアルミナ、窒化アルミ等の
セラミック製基板あるいはフェノール樹脂、エポキシ樹
脂等の樹脂製基板が用いられる。この絶縁基板１には作
用極２、この作用極２に対向する対極３、さらに必要に
応じてこれらの電極に対設される参照極４を含む電極群
５が設けられている。この参照極４は作用極２の基準電
位として機能する。作用極２及び対極３としては、たと
えば被検ガスの電極反応を促進する白金、参照極４とし
ては、たとえば被検ガスに対して安定な金が用いられ
る。上記の電極群５に固体電解質膜６を一連に被覆させ
て、被検ガスを検知する検知素子７を構成する。固体電
解質膜６としては、たとえばポリスチレンスルホネー
ト、ポリビニルスルホネート、パーフルオロスルホネー
トポリマー（デュポン社製の商標ナフィオン）、パーフ
ルオロカルボキシレートポリマー等の極性の高いポリマ
−が用いられ、これらのポリマーは、含水状態に保持し
てイオン電導性が生ずる電解質の膜を与える。この検知
素子７の固体電解質膜６を透過して作用極２に到達した
被検ガスは、対極３との間に電圧印加された作用極２に
おいて電気化学反応を起こし、この反応に伴って生ずる
イオンによって決定される電流が固体電解質膜６を通じ
て対極３に流れる。上記の検知素子７には検知素子７の
出力電流が入力する出力回路１０が接続されている。
【０００９】本発明に係る電気化学式ガスセンサは、さ
らに湿度検知素子８を有する。この湿度検知素子８は上
記絶縁基板１に設けられ、被検ガスの検知素子７と同一
の雰囲気に存在する。したがって、湿度検知素子８によ
って検知される雰囲気の湿度は、被検ガスの検知素子７
の雰囲気の湿度と同一である。すなわち、湿度検知素子
８は、絶縁基板１上に形成された電極群５を被覆する固
体電解質膜６の含水量に左右される固体電解質膜６の電
解質と深い相関を有する雰囲気の湿度を電気的信号で検
出し、この検知出力を入力信号とする出力回路９によっ
て、被検ガスに対する感応性の有無を報知する。この湿
度検知素子８は、例えば対をなす電極８ａ、８ｂ間を半
導体８ｃで連結し、この半導体８ｃの湿度の昇降に伴っ
て抵抗が変化する性質を利用した湿度検知素子が用いら
れ、湿度と相関関係にある電気的特性を信号として検知
出力し、この湿度検知素子８は湿度検知素子８の出力電
流を処理する出力回路９に信号線９ａでもって接続され
ている。
らに湿度検知素子８を有する。この湿度検知素子８は上
記絶縁基板１に設けられ、被検ガスの検知素子７と同一
の雰囲気に存在する。したがって、湿度検知素子８によ
って検知される雰囲気の湿度は、被検ガスの検知素子７
の雰囲気の湿度と同一である。すなわち、湿度検知素子
８は、絶縁基板１上に形成された電極群５を被覆する固
体電解質膜６の含水量に左右される固体電解質膜６の電
解質と深い相関を有する雰囲気の湿度を電気的信号で検
出し、この検知出力を入力信号とする出力回路９によっ
て、被検ガスに対する感応性の有無を報知する。この湿
度検知素子８は、例えば対をなす電極８ａ、８ｂ間を半
導体８ｃで連結し、この半導体８ｃの湿度の昇降に伴っ
て抵抗が変化する性質を利用した湿度検知素子が用いら
れ、湿度と相関関係にある電気的特性を信号として検知
出力し、この湿度検知素子８は湿度検知素子８の出力電
流を処理する出力回路９に信号線９ａでもって接続され
ている。
【００１０】なお、詳述した電気化学式ガスセンサは図
４に示す如く、ハウジング１１に内蔵して用いられる。
このハウジング１１は貯水槽１２と通気孔１６を有する
調湿空間１３とに二分する隔壁１４を有し、この隔壁１
４はハウジング１１内に内蔵された電気化学式ガスセン
サの絶縁基板１で形成され、さらに、貯水槽１２からの
水蒸気を調湿空間１３に導入して調湿空間１３内の固体
電解質膜６を高湿に調湿するために、被検ガスの検知素
子７と湿度検知素子８間の隔壁１４には調湿孔１５が形
成されている。
４に示す如く、ハウジング１１に内蔵して用いられる。
このハウジング１１は貯水槽１２と通気孔１６を有する
調湿空間１３とに二分する隔壁１４を有し、この隔壁１
４はハウジング１１内に内蔵された電気化学式ガスセン
サの絶縁基板１で形成され、さらに、貯水槽１２からの
水蒸気を調湿空間１３に導入して調湿空間１３内の固体
電解質膜６を高湿に調湿するために、被検ガスの検知素
子７と湿度検知素子８間の隔壁１４には調湿孔１５が形
成されている。
【００１１】
【発明の効果】この発明に係る電気化学式ガスセンサに
よると、湿度検知素子８は、絶縁基板１上に形成された
電極群５を被覆する固体電解質膜６の含水量に左右され
る固体電解質膜６の電解質と深い相関を有する雰囲気の
湿度を検出し、この検知出力を入力信号とする出力回路
９によって、被検ガスに対する感応生の有無を報知する
ので、固体電解質膜６の脱水ないし水枯れによる失報が
なく、信頼性が高い。
よると、湿度検知素子８は、絶縁基板１上に形成された
電極群５を被覆する固体電解質膜６の含水量に左右され
る固体電解質膜６の電解質と深い相関を有する雰囲気の
湿度を検出し、この検知出力を入力信号とする出力回路
９によって、被検ガスに対する感応生の有無を報知する
ので、固体電解質膜６の脱水ないし水枯れによる失報が
なく、信頼性が高い。
【図１】本発明の一実施例に係る電気化学式ガスセンサ
の回路図である。
の回路図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明の一実施例に係る電気化学式ガスセンサ
の使用例を示す断面図である。
の使用例を示す断面図である。
１ 絶縁基板 ２ 作用極 ３ 対極 ４ 参照極 ５ 電極群 ６ 固体電解質膜 ７ 検知素子 ８ 温度検知素子 ９ 出力回路 １０ 出力回路
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−43951（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−43952（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−5562（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−22856（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−109866（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−115293（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−88354（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−190153（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/416 G01N 27/12 G01N 27/26 391
Claims (1)
- 【請求項１】 絶縁基板１、この絶縁基板１に設けられ
た作用極２、対極３を含む電極群５、及びこれらの電極
群５を一連に被覆する、含水すると電解質となる固体電
解質膜６とからなる被検ガスを検知する検知素子７、こ
の検知素子７の出力回路１０、上記絶縁基板１上に設け
られた湿度検知素子８、及び一定の湿度以下になると上
記湿度検知素子８からの入力信号に基づいて出力信号を
発する出力回路９を備えたことを特徴とする電気化学式
ガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4202594A JP3018761B2 (ja) | 1992-07-29 | 1992-07-29 | 電気化学式ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4202594A JP3018761B2 (ja) | 1992-07-29 | 1992-07-29 | 電気化学式ガスセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0650935A JPH0650935A (ja) | 1994-02-25 |
| JP3018761B2 true JP3018761B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=16460065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4202594A Expired - Fee Related JP3018761B2 (ja) | 1992-07-29 | 1992-07-29 | 電気化学式ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3018761B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9698552B2 (en) | 2013-08-09 | 2017-07-04 | Autonetworks Technologies, Ltd. | Connector |
-
1992
- 1992-07-29 JP JP4202594A patent/JP3018761B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9698552B2 (en) | 2013-08-09 | 2017-07-04 | Autonetworks Technologies, Ltd. | Connector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0650935A (ja) | 1994-02-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |