JP3371358B2 - 酸素ガス・一酸化炭素ガスセンサ、酸素・一酸化炭素測定装置及び酸素・一酸化炭素測定方法 - Google Patents
酸素ガス・一酸化炭素ガスセンサ、酸素・一酸化炭素測定装置及び酸素・一酸化炭素測定方法Info
- Publication number
- JP3371358B2 JP3371358B2 JP14023897A JP14023897A JP3371358B2 JP 3371358 B2 JP3371358 B2 JP 3371358B2 JP 14023897 A JP14023897 A JP 14023897A JP 14023897 A JP14023897 A JP 14023897A JP 3371358 B2 JP3371358 B2 JP 3371358B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon monoxide
- gas
- monoxide gas
- oxygen
- layer
- 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 - Fee Related
Links
Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、気体中の酸素及び
一酸化炭素の濃度測定技術に関する。
一酸化炭素の濃度測定技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】酸素ガス及び一酸化炭素ガスの濃度の測
定は、各種機関あるいはボイラーなどの燃焼の制御、あ
るいは環境の調査のため広く行われている。しかし従来
酸素ガス及び一酸化炭素ガスはそれぞれ別の測定器ある
いはそれぞれ専用のセンサを用いて測定されてきた。す
なわち、酸素ガス濃度計測にはジルコニア固体電解質を
用いた濃淡電池型センサあるいは限界電流式センサが用
いられてきた。前者はジルコニア固体電解質層の上下に
配された基準電極側と検知電極側との酸素ガス濃度の差
を起電力としてとらえる方法である。後者はジルコニア
固体電解質層の上下に陰極と陽極を配し、さらに陰極側
に酸素ガスの拡散を律速する小孔を有する板、あるいは
多孔質板を配し、この陰極・陽極間に適度な電圧（監視
電圧）を印加したときに電極間に流れる電流（限界電
流）が陰極側酸素ガス濃度に対応して変化することを利
用するものである。しかしこれらセンサを用いて一酸化
炭素濃度を測定することはできなかった。
定は、各種機関あるいはボイラーなどの燃焼の制御、あ
るいは環境の調査のため広く行われている。しかし従来
酸素ガス及び一酸化炭素ガスはそれぞれ別の測定器ある
いはそれぞれ専用のセンサを用いて測定されてきた。す
なわち、酸素ガス濃度計測にはジルコニア固体電解質を
用いた濃淡電池型センサあるいは限界電流式センサが用
いられてきた。前者はジルコニア固体電解質層の上下に
配された基準電極側と検知電極側との酸素ガス濃度の差
を起電力としてとらえる方法である。後者はジルコニア
固体電解質層の上下に陰極と陽極を配し、さらに陰極側
に酸素ガスの拡散を律速する小孔を有する板、あるいは
多孔質板を配し、この陰極・陽極間に適度な電圧（監視
電圧）を印加したときに電極間に流れる電流（限界電
流）が陰極側酸素ガス濃度に対応して変化することを利
用するものである。しかしこれらセンサを用いて一酸化
炭素濃度を測定することはできなかった。
【０００３】一方一酸化炭素ガス濃度は、接触燃焼式セ
ンサ、半導体式センサ、あるいは固体電解質式センサが
知られているが、これらによる酸素濃度検出はできなか
った。このように従来技術によれば、酸素濃度及び一酸
化炭素ガスを測定するときには別々のセンサを用いるた
め、コストが高くなるのはもちろんであるが、さらに装
置のコンパクト化が困難になったり、あるいは場合によ
り固体電解質層加熱ヒータが２個必要となるため消費電
力が大きくなったりする。
ンサ、半導体式センサ、あるいは固体電解質式センサが
知られているが、これらによる酸素濃度検出はできなか
った。このように従来技術によれば、酸素濃度及び一酸
化炭素ガスを測定するときには別々のセンサを用いるた
め、コストが高くなるのはもちろんであるが、さらに装
置のコンパクト化が困難になったり、あるいは場合によ
り固体電解質層加熱ヒータが２個必要となるため消費電
力が大きくなったりする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
問題点を解決する、すなわち、１つのセンサで酸素ガス
濃度及び一酸化炭素ガスの両者の濃度を測定する技術を
提供することを目的とする。
問題点を解決する、すなわち、１つのセンサで酸素ガス
濃度及び一酸化炭素ガスの両者の濃度を測定する技術を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の酸素ガス・一酸
化炭素ガスセンサは上記課題を解決するため、請求項１
に記載の通り、多孔質基板層、多孔質電極層、ジルコニ
ア固体電解質層、多孔質電極層、さらに一酸化炭素ガス
酸化触媒を有する多孔質の触媒層をこの順に有し、か
つ、上記多孔質電極層が高温時に一酸化炭素ガスに対し
て酸化触媒層として働くものである構成を有する。
化炭素ガスセンサは上記課題を解決するため、請求項１
に記載の通り、多孔質基板層、多孔質電極層、ジルコニ
ア固体電解質層、多孔質電極層、さらに一酸化炭素ガス
酸化触媒を有する多孔質の触媒層をこの順に有し、か
つ、上記多孔質電極層が高温時に一酸化炭素ガスに対し
て酸化触媒層として働くものである構成を有する。
【０００６】また、本発明の酸素ガス・一酸化炭素ガス
測定装置は、請求項１に記載の酸素ガス・一酸化炭素ガ
スセンサを有し、かつ、酸素ガス濃度測定時には上記多
孔質電極層が一酸化炭素ガスの酸化触媒として有効に作
用する温度に、また、一酸化炭素ガス濃度測定時には上
記多孔質電極層が酸化触媒として実質作用しない温度に
センサを保持できる加熱手段を有するものである。
測定装置は、請求項１に記載の酸素ガス・一酸化炭素ガ
スセンサを有し、かつ、酸素ガス濃度測定時には上記多
孔質電極層が一酸化炭素ガスの酸化触媒として有効に作
用する温度に、また、一酸化炭素ガス濃度測定時には上
記多孔質電極層が酸化触媒として実質作用しない温度に
センサを保持できる加熱手段を有するものである。
【０００７】一方、本発明の酸素ガス・一酸化炭素ガス
測定方法は、請求項１に記載の酸素ガス・一酸化炭素ガ
スセンサを用い、かつ、酸素ガス濃度測定時には上記多
孔質電極層が一酸化炭素ガスの酸化触媒として有効に作
用する温度に、また、一酸化炭素ガス濃度測定時には上
記多孔質電極層が酸化触媒として実質作用しない温度に
センサを保持してそれぞれ測定を行う方法である。
測定方法は、請求項１に記載の酸素ガス・一酸化炭素ガ
スセンサを用い、かつ、酸素ガス濃度測定時には上記多
孔質電極層が一酸化炭素ガスの酸化触媒として有効に作
用する温度に、また、一酸化炭素ガス濃度測定時には上
記多孔質電極層が酸化触媒として実質作用しない温度に
センサを保持してそれぞれ測定を行う方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の酸素ガス・一酸化炭素ガ
ス測定方法において、センサの温度を、多孔質電極層が
一酸化炭素ガスの酸化触媒として有効に作用する温度と
一酸化炭素ガス濃度測定時には上記多孔質電極層が酸化
触媒として実質作用しない温度とに交互に切り替えるこ
とにより酸素ガス濃度及び一酸化炭素ガス濃度を交互に
測定することが可能となり、その結果、実質的に連続し
てこれらガス濃度測定が可能となる。本発明において、
ジルコニア固体電解質層は少なくとも酸素イオン伝導性
を有する温度以上（通常３００℃以上）に加熱される必
要がある。この加熱手段として、たとえば上記多孔質基
板のセンサ主部側に対する裏面側にたとえば白金からな
る渦巻き状の抵抗加熱式ヒーターを配することができ
る。なお、設定温度の上限としてはジルコニア固体電解
質の性能保持のため、７５０℃以下であることが好まし
い。
ス測定方法において、センサの温度を、多孔質電極層が
一酸化炭素ガスの酸化触媒として有効に作用する温度と
一酸化炭素ガス濃度測定時には上記多孔質電極層が酸化
触媒として実質作用しない温度とに交互に切り替えるこ
とにより酸素ガス濃度及び一酸化炭素ガス濃度を交互に
測定することが可能となり、その結果、実質的に連続し
てこれらガス濃度測定が可能となる。本発明において、
ジルコニア固体電解質層は少なくとも酸素イオン伝導性
を有する温度以上（通常３００℃以上）に加熱される必
要がある。この加熱手段として、たとえば上記多孔質基
板のセンサ主部側に対する裏面側にたとえば白金からな
る渦巻き状の抵抗加熱式ヒーターを配することができ
る。なお、設定温度の上限としてはジルコニア固体電解
質の性能保持のため、７５０℃以下であることが好まし
い。
【０００９】ここで本発明の本発明の酸素ガス・一酸化
炭素ガス測定方法の原理について述べる。用いる酸素ガ
ス・一酸化炭素ガスセンサの具体例（モデル断面図）を
図１に示す。図中符号１を付して示したのはジルコニア
固体電解質層である。符号２ａ及び２ｂは多孔質電極層
である。多孔質電極層２ａ及び２ｂは白金製で、電極と
してのみ働くよう非常に薄く作られているので表面積は
小さい。そのため、多孔質白金製であっても４００℃以
下では、一酸化炭素ガスに対しては事実上活性を持たな
い。なお、電極層２ｂを覆うように一酸化炭素ガス酸化
触媒層３が配されている。この一酸化炭素ガス酸化触媒
層３はγ−アルミナなどの多孔質材料に浸漬法などによ
って、白金、パラジウムやロジウムなどの一酸化炭素ガ
ス酸化触媒を添着させてなる層である。センサ温度が１
００℃付近以上では、この一酸化炭素ガス酸化触媒層３
の働きで一酸化炭素ガスは完全に酸化されて二酸化炭素
ガスに転換されるため、多孔質電極２ｂには一酸化炭素
ガスが到達しない。
炭素ガス測定方法の原理について述べる。用いる酸素ガ
ス・一酸化炭素ガスセンサの具体例（モデル断面図）を
図１に示す。図中符号１を付して示したのはジルコニア
固体電解質層である。符号２ａ及び２ｂは多孔質電極層
である。多孔質電極層２ａ及び２ｂは白金製で、電極と
してのみ働くよう非常に薄く作られているので表面積は
小さい。そのため、多孔質白金製であっても４００℃以
下では、一酸化炭素ガスに対しては事実上活性を持たな
い。なお、電極層２ｂを覆うように一酸化炭素ガス酸化
触媒層３が配されている。この一酸化炭素ガス酸化触媒
層３はγ−アルミナなどの多孔質材料に浸漬法などによ
って、白金、パラジウムやロジウムなどの一酸化炭素ガ
ス酸化触媒を添着させてなる層である。センサ温度が１
００℃付近以上では、この一酸化炭素ガス酸化触媒層３
の働きで一酸化炭素ガスは完全に酸化されて二酸化炭素
ガスに転換されるため、多孔質電極２ｂには一酸化炭素
ガスが到達しない。
【００１０】一方、符号４で示された多孔質基板層はセ
ンサ全体の強度を向上させ、延いては取扱性を良好なも
のとするためのものであると同時に、後述するようにこ
のセンサが酸素センサとして機能する際にセンサ部に供
給される酸素量を律すると云う機能がある。なお、この
多孔質基板層４の裏面側には渦巻き状の白金線からなる
ヒータ５が配してあり、このヒータ５は加熱用電源（図
示せず）に接続されて、センサ全体を加熱する。なお、
上記多孔質電極層２ａ及び２ｂ、可燃性ガス酸化触媒層
３は多孔質となっており、ガスの拡散を妨げない。な
お、多孔質基板層４はセンサが濃淡電池として働く場
合、すなわち自由拡散時にはガスの拡散に影響がない
が、センサが酸素センサとして働く場合、すなわち、こ
の多孔質基板内にガスの流れが生じるときにはその流れ
を律速する。
ンサ全体の強度を向上させ、延いては取扱性を良好なも
のとするためのものであると同時に、後述するようにこ
のセンサが酸素センサとして機能する際にセンサ部に供
給される酸素量を律すると云う機能がある。なお、この
多孔質基板層４の裏面側には渦巻き状の白金線からなる
ヒータ５が配してあり、このヒータ５は加熱用電源（図
示せず）に接続されて、センサ全体を加熱する。なお、
上記多孔質電極層２ａ及び２ｂ、可燃性ガス酸化触媒層
３は多孔質となっており、ガスの拡散を妨げない。な
お、多孔質基板層４はセンサが濃淡電池として働く場
合、すなわち自由拡散時にはガスの拡散に影響がない
が、センサが酸素センサとして働く場合、すなわち、こ
の多孔質基板内にガスの流れが生じるときにはその流れ
を律速する。
【００１１】このようなセンサは、センサ温度が３００
℃以上４００℃以下で一酸化炭素ガスセンサとして働
く。すなわち、この温度範囲では多孔質電極２ａ及び２
ｂでの一酸化炭素の酸化反応は実質生じないため、一酸
化炭素ガス酸化触媒層３が配された電極２ｂ側でのみ一
酸化炭素ガスの酸化反応が生じ、その結果電極２ｂ側の
酸素ガス濃度が低下し、その結果、電極２ａ及び２ｂ間
で電位差が発生する。なお、３００℃以下ではジルコニ
ア固体電解質のイオン伝導性が充分でなく、良好な感度
を有する測定ができない。
℃以上４００℃以下で一酸化炭素ガスセンサとして働
く。すなわち、この温度範囲では多孔質電極２ａ及び２
ｂでの一酸化炭素の酸化反応は実質生じないため、一酸
化炭素ガス酸化触媒層３が配された電極２ｂ側でのみ一
酸化炭素ガスの酸化反応が生じ、その結果電極２ｂ側の
酸素ガス濃度が低下し、その結果、電極２ａ及び２ｂ間
で電位差が発生する。なお、３００℃以下ではジルコニ
ア固体電解質のイオン伝導性が充分でなく、良好な感度
を有する測定ができない。
【００１２】一方、センサ温度が５００℃以上ではこの
センサは酸素センサとして働く。すなわち、この温度範
囲では多孔質電極２ａ及び２ｂが触媒として有効に働い
て一酸化炭素ガスの酸化反応が進行するため、一酸化炭
素ガスの影響は事実上なくなる。温度が５００℃以上に
設定されたこのセンサの電極２ａ及び２ｂに２ａが負と
なるよう通常０．３Ｖ以上１．０Ｖ以下の電圧（監視電
圧）を印加すると限界電流型酸素センサとして働く。
センサは酸素センサとして働く。すなわち、この温度範
囲では多孔質電極２ａ及び２ｂが触媒として有効に働い
て一酸化炭素ガスの酸化反応が進行するため、一酸化炭
素ガスの影響は事実上なくなる。温度が５００℃以上に
設定されたこのセンサの電極２ａ及び２ｂに２ａが負と
なるよう通常０．３Ｖ以上１．０Ｖ以下の電圧（監視電
圧）を印加すると限界電流型酸素センサとして働く。
【００１３】すなわち、電極２ａ付近の酸素ガスがイオ
ン化されて固体電解質１内を移動し電極２ｂに達して再
度酸素ガスとして外部に放出される。このとき電極２ａ
に供給される酸素ガスの量は多孔質基板層４によって律
速されて、外部の酸素ガス濃度に対応した量の酸素ガス
が供給されるため、これら電極間に流れる電流値を調べ
ることによって酸素ガス濃度を検知することができる。
ン化されて固体電解質１内を移動し電極２ｂに達して再
度酸素ガスとして外部に放出される。このとき電極２ａ
に供給される酸素ガスの量は多孔質基板層４によって律
速されて、外部の酸素ガス濃度に対応した量の酸素ガス
が供給されるため、これら電極間に流れる電流値を調べ
ることによって酸素ガス濃度を検知することができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。断
面が図１に示した構造を有するセンサを作製した。な
お、ジルコニア固体電解質層１はスパッタリング法で作
製した薄膜で厚さ５〜１０μｍであり、多孔質電極層２
ａ及び２ｂは白金製で厚さは０．５μｍである。また一
酸化炭素ガス酸化触媒としては白金を用いた。すなわち
一酸化炭素ガス酸化触媒層３は、白金担持γ−アルミナ
層である。これは白金含有量２重量％の市販のアルミナ
担体触媒に水酸基を有するアルミナを１０重量％加えて
ペースト状にして多孔質電極層２ｂ表面に塗布したのち
乾燥し、その後８００℃で焼成して作成したものであ
り、この触媒層３の厚さは５００μｍ程度である。
面が図１に示した構造を有するセンサを作製した。な
お、ジルコニア固体電解質層１はスパッタリング法で作
製した薄膜で厚さ５〜１０μｍであり、多孔質電極層２
ａ及び２ｂは白金製で厚さは０．５μｍである。また一
酸化炭素ガス酸化触媒としては白金を用いた。すなわち
一酸化炭素ガス酸化触媒層３は、白金担持γ−アルミナ
層である。これは白金含有量２重量％の市販のアルミナ
担体触媒に水酸基を有するアルミナを１０重量％加えて
ペースト状にして多孔質電極層２ｂ表面に塗布したのち
乾燥し、その後８００℃で焼成して作成したものであ
り、この触媒層３の厚さは５００μｍ程度である。
【００１５】また多孔質基板層４は厚さが３００μｍで
限界電流型酸素センサに用いられるものを用いた。なお
この多孔質基板層４のセンサ主部が配されている面と別
の面に渦巻き状の白金ヒータが配されている。このよう
にこの実施例で用いたセンサは基板も含めても非常に薄
いため、熱容量が小さいものであり、後述するようにき
わめて短い周期で酸素ガス測定及び一酸化炭素ガス測定
を切り替えて用いることができる。このとき、従来の酸
素ガスセンサ及び一酸化炭素ガスセンサそれぞれ１つず
つを併用する場合とほぼ遜色ない連続的測定が可能とな
る上、センサ設置場所の選定が容易となる。
限界電流型酸素センサに用いられるものを用いた。なお
この多孔質基板層４のセンサ主部が配されている面と別
の面に渦巻き状の白金ヒータが配されている。このよう
にこの実施例で用いたセンサは基板も含めても非常に薄
いため、熱容量が小さいものであり、後述するようにき
わめて短い周期で酸素ガス測定及び一酸化炭素ガス測定
を切り替えて用いることができる。このとき、従来の酸
素ガスセンサ及び一酸化炭素ガスセンサそれぞれ１つず
つを併用する場合とほぼ遜色ない連続的測定が可能とな
る上、センサ設置場所の選定が容易となる。
【００１６】このようなセンサを用いて試料ガス中の酸
素ガス濃度を変化させたときの出力の影響をセンサ温度
を７００℃に、また、監視電圧を０．８Ｖにして調べ
た。結果を図２に示す。図２により、このセンサ（７０
０℃）出力は酸素ガスに対してきわめて良好な直線関係
が得られることが判る。なお、酸素を１０％に保ちなが
ら一酸化炭素ガス濃度を０ｐｐｍから３０００ｐｐｍに
変化させたが、このときのセンサ出力への影響は全く検
出されなかった。一方、センサ温度を４００℃に設定し
たときの、一酸化炭素ガスに対するセンサ出力を酸素濃
度２１％で一酸化炭素ガス濃度を０〜３０００ｐｐｍに
調整した試料ガスを用いて調べた。結果を図３に示す。
素ガス濃度を変化させたときの出力の影響をセンサ温度
を７００℃に、また、監視電圧を０．８Ｖにして調べ
た。結果を図２に示す。図２により、このセンサ（７０
０℃）出力は酸素ガスに対してきわめて良好な直線関係
が得られることが判る。なお、酸素を１０％に保ちなが
ら一酸化炭素ガス濃度を０ｐｐｍから３０００ｐｐｍに
変化させたが、このときのセンサ出力への影響は全く検
出されなかった。一方、センサ温度を４００℃に設定し
たときの、一酸化炭素ガスに対するセンサ出力を酸素濃
度２１％で一酸化炭素ガス濃度を０〜３０００ｐｐｍに
調整した試料ガスを用いて調べた。結果を図３に示す。
【００１７】図３により一酸化炭素ガスに対しては対数
関数的な出力が得られることが判る。なお、このとき一
酸化炭素ガス濃度を１０００ｐｐｍに保ちながら酸素濃
度を３〜２１％間で変化させたが、このときのセンサ出
力への影響は全く検出されなかった。一方、酸素ガスセ
ンサ機能と一酸化炭素ガスセンサ機能とを連続的に切り
替えた場合の例について示す。すなわちセンサ温度設定
７００℃でかつ監視電圧の印加を行う酸素ガス測定条件
と、センサ温度設定４００℃で監視電圧の印加を行わな
い一酸化炭素ガス測定条件とを１０秒毎に切り替えたと
きの結果について図４に示す。なお、この実験では、２
０秒ごとに試料ガスを切り替えている。すなわち図４は
１０００ｐｐｍ濃度の一酸化炭素と５％濃度の酸素とを
含む試料ガス、２０００ｐｐｍ濃度の一酸化炭素と３％
濃度の酸素とを含む試料ガス、及び５００ｐｐｍ濃度の
一酸化炭素と１０％濃度の酸素とを含む試料ガスとに順
次切り替えたときの結果である。
関数的な出力が得られることが判る。なお、このとき一
酸化炭素ガス濃度を１０００ｐｐｍに保ちながら酸素濃
度を３〜２１％間で変化させたが、このときのセンサ出
力への影響は全く検出されなかった。一方、酸素ガスセ
ンサ機能と一酸化炭素ガスセンサ機能とを連続的に切り
替えた場合の例について示す。すなわちセンサ温度設定
７００℃でかつ監視電圧の印加を行う酸素ガス測定条件
と、センサ温度設定４００℃で監視電圧の印加を行わな
い一酸化炭素ガス測定条件とを１０秒毎に切り替えたと
きの結果について図４に示す。なお、この実験では、２
０秒ごとに試料ガスを切り替えている。すなわち図４は
１０００ｐｐｍ濃度の一酸化炭素と５％濃度の酸素とを
含む試料ガス、２０００ｐｐｍ濃度の一酸化炭素と３％
濃度の酸素とを含む試料ガス、及び５００ｐｐｍ濃度の
一酸化炭素と１０％濃度の酸素とを含む試料ガスとに順
次切り替えたときの結果である。
【００１８】図４より実施例のセンサは１０秒と云うき
わめて短いサイクルでの機能切り替えにも対応でき、し
かも再現性の良好な測定が可能であることが判る。この
ようにこのセンサを用いると、あたかも２つのセンサを
用いたかのように、ほぼリアルタイムでガスの監視を行
うことができることが判る。さらに、このような連続的
な機能切り替えを行う本発明のセンサを実際の燃焼排ガ
スを試料ガスとしたときに用いた結果について述べる。
ここでは給湯器の排気口を１／２あるいは１／４塞いで
故意に不完全燃焼を発生させた時の排気ガスに対する出
力特性も併せて調べた。結果を図５に示す。なお、図５
中、Ｏ２出力及びＣＯ出力と記載されているのがそれぞ
れこのセンサの酸素ガスに対する出力の濃度換算値及び
一酸化炭素ガスに対する出力の濃度換算値であり、ま
た、ＣＯ分析計と記載されているのは別途赤外式一酸化
炭素ガス濃度計を用いて測定した結果であり、さらにＯ
２分析計と記載されているのはジルコニア式酸素ガス濃
度計を用いて測定した結果である。
わめて短いサイクルでの機能切り替えにも対応でき、し
かも再現性の良好な測定が可能であることが判る。この
ようにこのセンサを用いると、あたかも２つのセンサを
用いたかのように、ほぼリアルタイムでガスの監視を行
うことができることが判る。さらに、このような連続的
な機能切り替えを行う本発明のセンサを実際の燃焼排ガ
スを試料ガスとしたときに用いた結果について述べる。
ここでは給湯器の排気口を１／２あるいは１／４塞いで
故意に不完全燃焼を発生させた時の排気ガスに対する出
力特性も併せて調べた。結果を図５に示す。なお、図５
中、Ｏ２出力及びＣＯ出力と記載されているのがそれぞ
れこのセンサの酸素ガスに対する出力の濃度換算値及び
一酸化炭素ガスに対する出力の濃度換算値であり、ま
た、ＣＯ分析計と記載されているのは別途赤外式一酸化
炭素ガス濃度計を用いて測定した結果であり、さらにＯ
２分析計と記載されているのはジルコニア式酸素ガス濃
度計を用いて測定した結果である。
【００１９】図５より本発明のセンサは、これら従来の
赤外式一酸化炭素ガス濃度計及びジルコニア式酸素ガス
濃度計と比較して同等以上の良好な応答性が得られるこ
とが判る。なお、本発明の酸素ガス・一酸化炭素ガスセ
ンサは一酸化炭素ガス測定時に若干水素ガスに対して感
度を持つため、図５において一酸化炭素ガスに対する出
力の濃度換算値が従来の赤外式センサで測定した値より
若干高めとなっているが、不完全燃焼の検知について
は、通常一酸化炭素ガスと水素ガスとが同時に発生する
ため問題とならない。
赤外式一酸化炭素ガス濃度計及びジルコニア式酸素ガス
濃度計と比較して同等以上の良好な応答性が得られるこ
とが判る。なお、本発明の酸素ガス・一酸化炭素ガスセ
ンサは一酸化炭素ガス測定時に若干水素ガスに対して感
度を持つため、図５において一酸化炭素ガスに対する出
力の濃度換算値が従来の赤外式センサで測定した値より
若干高めとなっているが、不完全燃焼の検知について
は、通常一酸化炭素ガスと水素ガスとが同時に発生する
ため問題とならない。
【００２０】
【発明の効果】本発明の酸素ガス・一酸化炭素ガスセン
サは、コンパクト化が可能で、かつ、１つのセンサで酸
素ガス及び一酸化炭素ガスの測定が可能である。しか
も、コンパクトなものとしたことにより熱容量を小さい
ものとすることができ、その結果、酸素ガス測定と一酸
化炭素ガス測定の切り替えを短い周期で行うことがで
き、ほぼリアルタイムでこれらガス濃度の監視を行うこ
とができる。さらに２つのセンサ機能を１つのセンサと
したことによるセンサ設置場所選定が容易になり、取り
付け場所を問わない。
サは、コンパクト化が可能で、かつ、１つのセンサで酸
素ガス及び一酸化炭素ガスの測定が可能である。しか
も、コンパクトなものとしたことにより熱容量を小さい
ものとすることができ、その結果、酸素ガス測定と一酸
化炭素ガス測定の切り替えを短い周期で行うことがで
き、ほぼリアルタイムでこれらガス濃度の監視を行うこ
とができる。さらに２つのセンサ機能を１つのセンサと
したことによるセンサ設置場所選定が容易になり、取り
付け場所を問わない。
【図１】本発明の酸素ガス・一酸化炭素ガスセンサの具
体例（モデル断面図）を示す図である。
体例（モデル断面図）を示す図である。
【図２】図１のセンサを用いて試料ガス中の酸素ガス濃
度を変化させたときの出力の影響を調べた結果を示す図
である。
度を変化させたときの出力の影響を調べた結果を示す図
である。
【図３】図１のセンサを用いて試料ガス中の一酸化炭素
ガス濃度を変化させたときの出力の影響を調べた結果を
示す図である。
ガス濃度を変化させたときの出力の影響を調べた結果を
示す図である。
【図４】図１のセンサを用いて、酸素ガス測定条件と、
一酸化炭素ガス測定条件とを１０秒毎に切り替えたとき
の結果について示す図である。
一酸化炭素ガス測定条件とを１０秒毎に切り替えたとき
の結果について示す図である。
【図５】連続的な機能切り替えを行う本発明のセンサを
実際の燃焼排ガスを試料ガスとしたときに用いた結果を
示す図である。
実際の燃焼排ガスを試料ガスとしたときに用いた結果を
示す図である。
１ ジルコニア固体電解質層
２ａ、２ｂ 多孔質電極層
３ 一酸化炭素ガス酸化触媒層
４ 多孔質基板層
５ 白金ヒータ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平10−288593（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−103660（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−201340（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−174725（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−320955（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−52036（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 27/41
G01N 27/416
ＣＡＰＬＵＳ（ＳＴＮ)
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (4)
- 【請求項１】 多孔質基板層、多孔質電極層、ジルコニ
ア固体電解質層、多孔質電極層、さらに一酸化炭素ガス
酸化触媒を有する多孔質の触媒層をこの順に有し、か
つ、上記多孔質電極層が高温時に一酸化炭素ガスに対し
て酸化触媒層として働くものであることを特徴とする酸
素ガス・一酸化炭素ガスセンサ。 - 【請求項２】 多孔質基板層、多孔質電極層、ジルコニ
ア固体電解質層、多孔質電極層、さらに一酸化炭素ガス
酸化触媒を有する多孔質の触媒層をこの順に有し、かつ
上記多孔質電極層が高温時に一酸化炭素ガスに対して酸
化触媒層として働く酸素ガス・一酸化炭素ガスセンサを
有し、かつ、酸素ガス濃度測定時には上記多孔質電極層
が一酸化炭素ガスの酸化触媒として有効に作用する温度
に、また、一酸化炭素ガス濃度測定時には上記多孔質電
極層が酸化触媒として実質作用しない温度にセンサを保
持できる加熱手段を有することを特徴とする酸素ガス・
一酸化炭素ガス測定装置。 - 【請求項３】 多孔質基板層、多孔質電極層、ジルコニ
ア固体電解質層、多孔質電極層、さらに一酸化炭素ガス
酸化触媒を有する多孔質の触媒層をこの順に有し、かつ
上記多孔質電極層が高温時に一酸化炭素ガスに対して酸
化触媒層として働く酸素ガス・一酸化炭素ガスセンサを
用い、かつ、酸素ガス濃度測定時には上記多孔質電極層
が一酸化炭素ガスの酸化触媒として有効に作用する温度
に、また、一酸化炭素ガス濃度測定時には上記多孔質電
極層が酸化触媒として実質作用しない温度にセンサを保
持してそれぞれ測定を行うことを特徴とする酸素ガス・
一酸化炭素ガス測定方法。 - 【請求項４】 センサの温度を、多孔質電極層が一酸化
炭素ガスの酸化触媒として有効に作用する温度と一酸化
炭素ガス濃度測定時には上記多孔質電極層が酸化触媒と
して実質作用しない温度とに交互に切り替えることによ
り酸素ガス濃度及び一酸化炭素ガス濃度を交互に測定す
ることを特徴とする請求項３に記載の酸素ガス・一酸化
炭素ガス測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14023897A JP3371358B2 (ja) | 1997-05-29 | 1997-05-29 | 酸素ガス・一酸化炭素ガスセンサ、酸素・一酸化炭素測定装置及び酸素・一酸化炭素測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14023897A JP3371358B2 (ja) | 1997-05-29 | 1997-05-29 | 酸素ガス・一酸化炭素ガスセンサ、酸素・一酸化炭素測定装置及び酸素・一酸化炭素測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10332629A JPH10332629A (ja) | 1998-12-18 |
| JP3371358B2 true JP3371358B2 (ja) | 2003-01-27 |
Family
ID=15264130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14023897A Expired - Fee Related JP3371358B2 (ja) | 1997-05-29 | 1997-05-29 | 酸素ガス・一酸化炭素ガスセンサ、酸素・一酸化炭素測定装置及び酸素・一酸化炭素測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3371358B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7201831B2 (en) | 2002-02-22 | 2007-04-10 | Water Security And Technology, Inc. | Impurity detection device |
| GB0204186D0 (en) * | 2002-02-22 | 2002-04-10 | Siemens Plc | Ammonia sensor |
-
1997
- 1997-05-29 JP JP14023897A patent/JP3371358B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10332629A (ja) | 1998-12-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3871497B2 (ja) | ガスセンサ | |
| JP2636883B2 (ja) | ＮＯｘ濃度測定装置 | |
| JP3311218B2 (ja) | 炭化水素センサ | |
| US5763763A (en) | Method and sensing device for measuring predetermined gas component in measurement gas | |
| RU2143679C1 (ru) | Способ измерения концентрации газа в газовой смеси, а также электрохимический чувствительный элемент для определения концентрации газа | |
| US4441981A (en) | Gas sensor | |
| JPWO1998012550A1 (ja) | ガスセンサ | |
| CA2068131A1 (en) | Apparatus for sensing oxides of nitrogen | |
| US4134818A (en) | Solid electrolyte sensor for monitoring combustibles in an oxygen containing environment | |
| US4844788A (en) | Wide-range air/fuel ratio sensor and detector using the same | |
| JP2001141696A (ja) | ガス検出装置 | |
| JP3481344B2 (ja) | 排ガス浄化用触媒の劣化検知方法及びそのためのシステム | |
| JPH10185866A (ja) | ガスセンサ | |
| US20030121800A1 (en) | Sensor element of a gas sensor for determining gas components | |
| JP2002139468A (ja) | ガスセンサ | |
| JP3371358B2 (ja) | 酸素ガス・一酸化炭素ガスセンサ、酸素・一酸化炭素測定装置及び酸素・一酸化炭素測定方法 | |
| JPH11237366A (ja) | ガスセンサ | |
| JP2006133039A (ja) | 窒素酸化物センサ | |
| JP3635738B2 (ja) | ガスセンサ | |
| JPH11352096A (ja) | ガスセンサ素子 | |
| JP3696494B2 (ja) | 窒素酸化物センサ | |
| JP4213939B2 (ja) | ガス検出装置 | |
| JP3756123B2 (ja) | ＮＯｘセンサ並びにＮＯｘ濃度の測定方法 | |
| JP3326899B2 (ja) | 薄膜積層空燃比センサ | |
| JP3463848B2 (ja) | 一酸化炭素ガス検出駆動方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20021008 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071122 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081122 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081122 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091122 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091122 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101122 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111122 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121122 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121122 Year of fee payment: 10 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121122 Year of fee payment: 10 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121122 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131122 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |