JPH02195246A - 炭酸ガスセンサ - Google Patents
炭酸ガスセンサInfo
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- JPH02195246A JPH02195246A JP1015454A JP1545489A JPH02195246A JP H02195246 A JPH02195246 A JP H02195246A JP 1015454 A JP1015454 A JP 1015454A JP 1545489 A JP1545489 A JP 1545489A JP H02195246 A JPH02195246 A JP H02195246A
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Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、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し制御する場所に使用するイオン伝
導体を用いた構造の固体電解質型炭酸ガスセンサに関す
るものである。
炭酸ガス濃度を計測し制御する場所に使用するイオン伝
導体を用いた構造の固体電解質型炭酸ガスセンサに関す
るものである。
従来の技術
近年、空調・農畜産分野を中心に炭酸ガスセンサに対す
るニーズが高まり、種々の方式のセンサの開発・実用化
が進められている。しかし、実用上、その信頼性に多く
の課題が残されている。
るニーズが高まり、種々の方式のセンサの開発・実用化
が進められている。しかし、実用上、その信頼性に多く
の課題が残されている。
以下、第３図および第４図を参照しながら上述した従来
の炭酸ガスセンサの例について説明する。
の炭酸ガスセンサの例について説明する。
第３図は従来の炭酸ガスセンサにおけるガス感知部の縦
断面図、第４図は炭酸ガスセンサ全体の構成を示す。
断面図、第４図は炭酸ガスセンサ全体の構成を示す。
第３図において、固体電解質からなるイオン伝導体とし
てのＮＡＳ ＩＣ０Ｎ（ナトリウムイオン伝導体セラミ
ックス）板１１は、その両端に電圧信号数シ出し用の１
対の多孔質な電極層１２ａ。
てのＮＡＳ ＩＣ０Ｎ（ナトリウムイオン伝導体セラミ
ックス）板１１は、その両端に電圧信号数シ出し用の１
対の多孔質な電極層１２ａ。
１２ｂを備え、さらに、その電極層１２ａ、１２ｂのい
ずれか一方の一部あるいは全部を覆う形状で炭酸ガスと
解離平衡を形成する炭酸ナトリウム１３が付着され、炭
酸ナトリウム１３を付着した側を陰極層１２ａと称し、
ない側を陽極層１２ｂと称していてガス感知部１を構成
していた。また、第４図に示すこのガス感知部１には、
片面下部に加熱用ヒータ２を備え、１対の陰陽極層１２
ａ。
ずれか一方の一部あるいは全部を覆う形状で炭酸ガスと
解離平衡を形成する炭酸ナトリウム１３が付着され、炭
酸ナトリウム１３を付着した側を陰極層１２ａと称し、
ない側を陽極層１２ｂと称していてガス感知部１を構成
していた。また、第４図に示すこのガス感知部１には、
片面下部に加熱用ヒータ２を備え、１対の陰陽極層１２
ａ。
１２ｂから引出したリード線３ａ、３ｂはピン７ａ、７
ｂに接続し、加熱用ヒータ２よシ引出した２本のリード
線ｓａ、ｓｂはピｙａａ、ｓｂに接続している。前記ピ
ン７ａ、７ｂおよび８ａ。
ｂに接続し、加熱用ヒータ２よシ引出した２本のリード
線ｓａ、ｓｂはピｙａａ、ｓｂに接続している。前記ピ
ン７ａ、７ｂおよび８ａ。
８ｂは下部の台座６をそれぞれ貫通して固定されガス感
知部１と加熱用ヒータ２を支えている。またビｙ７ａ、
７ｂ、８ａ、８ｂは、それぞれ信号出力用、および電圧
印加用である。
知部１と加熱用ヒータ２を支えている。またビｙ７ａ、
７ｂ、８ａ、８ｂは、それぞれ信号出力用、および電圧
印加用である。
プロチクｊ１４は、内包するガス感知部１．加熱用ヒー
タ２．リート線３ａ、３ｂ、６ａ、６ｂ。
タ２．リート線３ａ、３ｂ、６ａ、６ｂ。
ピン７ａ、？ｂＳ８ａ、８ｂそれぞれを機械的損傷から
保護するとともに、測定雰囲気と接触を良くするために
ステンレス製金網で構成され、台座６に固定されている
。
保護するとともに、測定雰囲気と接触を良くするために
ステンレス製金網で構成され、台座６に固定されている
。
上記構成において、まずガス感知部１を加熱用ヒータ２
により必要な測定温度に加熱し、外部の雰囲気と接触さ
せる。雰囲気中の炭酸ガスは、プロテクタ４の透孔を介
して拡散あるいは、対流によシガス感知部１に達し炭酸
ガス濃度に応じて電極層１２ａ、１２ｂに起電力が発生
する。この起電力を電極層１２ａ、１２ｂよりリード線
３ａ。
により必要な測定温度に加熱し、外部の雰囲気と接触さ
せる。雰囲気中の炭酸ガスは、プロテクタ４の透孔を介
して拡散あるいは、対流によシガス感知部１に達し炭酸
ガス濃度に応じて電極層１２ａ、１２ｂに起電力が発生
する。この起電力を電極層１２ａ、１２ｂよりリード線
３ａ。
３ｂ、ピン？ａ 、７ｂを介して取出して、雰囲気中の
炭酸ガス濃度を電気的に検出していた。
炭酸ガス濃度を電気的に検出していた。
発明が解決しようとする課題
しかしながら上記のような構成では以下のような課題を
有していた。すなわち、測定雰囲気が高湿環境あるいは
、結露が生じやすい状態の場合、ガス感知部１が非加熱
状態のとき、ガス感知部１の炭酸ナトリウム１３は固有
の吸湿作用や水溶性によって、それぞれ、水和物や水素
化物を形成し、再び加熱状態にすると吸収した水分が蒸
発する。
有していた。すなわち、測定雰囲気が高湿環境あるいは
、結露が生じやすい状態の場合、ガス感知部１が非加熱
状態のとき、ガス感知部１の炭酸ナトリウム１３は固有
の吸湿作用や水溶性によって、それぞれ、水和物や水素
化物を形成し、再び加熱状態にすると吸収した水分が蒸
発する。
その際、体積の膨張収縮が起きるため、加熱、非加熱を
繰り返すと炭酸ナトリウム１３は、陰極層１２ｂから剥
離脱落したり、結露水により溶出したりして、素子が劣
化し再生不能となることがあった。
繰り返すと炭酸ナトリウム１３は、陰極層１２ｂから剥
離脱落したり、結露水により溶出したりして、素子が劣
化し再生不能となることがあった。
本発明の第１の目的は、高温環境でガス感知部が非加熱
状態におかれても炭酸ナトリウムの吸湿に起因した膨張
収縮による陰極層からの剥離脱落を防止し、高い信頼性
を有する炭酸ガスセンサを提供するものである。
状態におかれても炭酸ナトリウムの吸湿に起因した膨張
収縮による陰極層からの剥離脱落を防止し、高い信頼性
を有する炭酸ガスセンサを提供するものである。
第２の目的は、上記目的に加え長時間高湿環境にガス感
知部が非加熱状態でおかれても、炭酸ナトリウムの吸湿
鷺をより抑制し、その後の加熱による炭酸ナトリウムの
脱落を防止し、長期間にわたり高い信頼性を有する炭酸
ガスセンサを提供するものである。
知部が非加熱状態でおかれても、炭酸ナトリウムの吸湿
鷺をより抑制し、その後の加熱による炭酸ナトリウムの
脱落を防止し、長期間にわたり高い信頼性を有する炭酸
ガスセンサを提供するものである。
課題を解決するための手段
この目的を達成するための第１の手段の炭酸ガスセンサ
は、両端に一対の電極層を備えた固体電解質からなるイ
オン伝導性セラミックス板と、前記イオン伝導性セラミ
ックス板のいずれか一方の電極層内には分散して添加し
た炭酸ガスと解離平衡を形成する金属炭酸塩を有し、両
端の前記電極層には、一対のリード線を接合して構成し
たガス感知部と、前記ガス感知部を動作温度に加熱する
加熱部とを備えたものである。
は、両端に一対の電極層を備えた固体電解質からなるイ
オン伝導性セラミックス板と、前記イオン伝導性セラミ
ックス板のいずれか一方の電極層内には分散して添加し
た炭酸ガスと解離平衡を形成する金属炭酸塩を有し、両
端の前記電極層には、一対のリード線を接合して構成し
たガス感知部と、前記ガス感知部を動作温度に加熱する
加熱部とを備えたものである。
この目的を達成するための第２の手段の炭酸ガスセンサ
は、第１の手段の金属炭酸塩を添加した電極層の一部あ
るいは全部を覆う形状で、ガス透過性の被薇層を形成し
たものである。
は、第１の手段の金属炭酸塩を添加した電極層の一部あ
るいは全部を覆う形状で、ガス透過性の被薇層を形成し
たものである。
作 用
この構成によシ第１の手段による作用において、金属炭
酸塩が分散して添加されている一方の電極層は、高湿環
境下でガス感知部が非加熱状態におかれたとき金属炭酸
塩の雰囲気中の水分を吸収し、水和物や水素化分に変化
して膨張する。しかし金属炭酸塩は、前記電極層の主構
成物質により固定されているため吸湿に伴なう流動、流
出が抑制されしたがって素子の劣化が抑制されることと
なる。
酸塩が分散して添加されている一方の電極層は、高湿環
境下でガス感知部が非加熱状態におかれたとき金属炭酸
塩の雰囲気中の水分を吸収し、水和物や水素化分に変化
して膨張する。しかし金属炭酸塩は、前記電極層の主構
成物質により固定されているため吸湿に伴なう流動、流
出が抑制されしたがって素子の劣化が抑制されることと
なる。
また、第２の手段によって、金属炭酸塩が分散して添加
している一方の電極層は、ガス透過性の膜によって被覆
されて込るため、雰囲気中の水分の電極層内への移行を
抑制し、金属炭酸塩の吸湿が抑えられる。
している一方の電極層は、ガス透過性の膜によって被覆
されて込るため、雰囲気中の水分の電極層内への移行を
抑制し、金属炭酸塩の吸湿が抑えられる。
さらに金属炭酸塩の電極層外への移動、脱落が防止され
、より一層雰囲気中の水分による素子の劣化が防止でき
ることとなる。
、より一層雰囲気中の水分による素子の劣化が防止でき
ることとなる。
実施例
以下、本発明の第１実施例について第１図にもとづいて
説明する。
説明する。
第１図は本発明の第１実施例の炭酸ガスセンサのガス感
知部の縦断面を示す。なお従来例と同一の部分には同一
番号を付けて説明は省略する。
知部の縦断面を示す。なお従来例と同一の部分には同一
番号を付けて説明は省略する。
図において、ナトリウムイオン伝導性セラミツ。
クスであるＮＡＳ ＩＣ０Ｎ板１１の両端に電極として
陰極層１４．陽極層１２ｂを形成している。
陰極層１４．陽極層１２ｂを形成している。
陰極層１４は電極材料であるＡｕペーストに対し炭酸ナ
トリウム１３を１０〜５０ｗｔ％の割合で添加し、乳鉢
にて両者を均一に混合しＡｕペースト内に炭酸ナトリウ
ム１３を均一に分散させ、スクリーン印刷でＮＡＳ Ｉ
Ｃ０Ｎ板１１の表面に均一に塗布後、１５０’Ｃ程度で
乾燥したものを８００°Ｃ程度で焼成し形成したもので
ある。
トリウム１３を１０〜５０ｗｔ％の割合で添加し、乳鉢
にて両者を均一に混合しＡｕペースト内に炭酸ナトリウ
ム１３を均一に分散させ、スクリーン印刷でＮＡＳ Ｉ
Ｃ０Ｎ板１１の表面に均一に塗布後、１５０’Ｃ程度で
乾燥したものを８００°Ｃ程度で焼成し形成したもので
ある。
上記構成において、その炭酸ガス検知動作は従来例と同
じなのでその説明は省略する。
じなのでその説明は省略する。
高湿環境において、ガス感知部１が非加熱状態におかれ
た場合、陰極層１４内の炭酸ナトリウム１３は雰囲気中
の水分を吸収し、水和物や水素化物に変化して膨張する
。しかしながら炭酸ナトリウム１３は陰極層１４の主構
成物質であるＡｕによって固定されているため、吸湿に
よる流動、流出が抑制される。したがって非加熱状態で
高湿環境下に置かれても陰極層１４から溶出、脱落し難
くなり、ガス感知部１の劣化を防止できる。
た場合、陰極層１４内の炭酸ナトリウム１３は雰囲気中
の水分を吸収し、水和物や水素化物に変化して膨張する
。しかしながら炭酸ナトリウム１３は陰極層１４の主構
成物質であるＡｕによって固定されているため、吸湿に
よる流動、流出が抑制される。したがって非加熱状態で
高湿環境下に置かれても陰極層１４から溶出、脱落し難
くなり、ガス感知部１の劣化を防止できる。
なお、本実施例ではイオン伝導性セラミックス板をＮＡ
Ｓ ＩＣ０Ｎ板としたが、結晶性のＮａ＋イオン伝導体
テロ ルＮ Ａ Ｘ Ｓ （Ｎａ２０−Ａｊ２０３−Ｘ
Ｓ ｔｏ２（Ｘ＝２．４，６．８））板でもよい。
Ｓ ＩＣ０Ｎ板としたが、結晶性のＮａ＋イオン伝導体
テロ ルＮ Ａ Ｘ Ｓ （Ｎａ２０−Ａｊ２０３−Ｘ
Ｓ ｔｏ２（Ｘ＝２．４，６．８））板でもよい。
以下、本発明の第２実施例について第２図にもとづいて
説明する。
説明する。
第２図は炭酸ガスセンサのガス感知部の縦断面を示す。
なお従来例および第１実施例と同一部分には同一番号を
付けて説明は省略する。
付けて説明は省略する。
図において、ガス透過膜１６は非晶質ガラスシール材に
ＮＡＳ ＩＣ０Ｎ粉末を１０ ｗｔチ添加したものを均
一に混合し、ペースト状にしたものを陰極層１４の雰囲
気に露出している部分の一部または全部にコーテイング
後、１６０°Ｃで乾燥し、さらに８００’Ｃで焼成し形
成したガス透過性の膜である。
ＮＡＳ ＩＣ０Ｎ粉末を１０ ｗｔチ添加したものを均
一に混合し、ペースト状にしたものを陰極層１４の雰囲
気に露出している部分の一部または全部にコーテイング
後、１６０°Ｃで乾燥し、さらに８００’Ｃで焼成し形
成したガス透過性の膜である。
以上°のように構成された炭酸ガスセンサについて以下
にその動作を説明する。
にその動作を説明する。
上記構成において、その炭酸ガス検知動作は従来例と同
じなのでその説明は省略する。
じなのでその説明は省略する。
高湿環境下でガス感知部１が非加熱状態で放置されても
陰極層１４の表面にガス透過膜１６がコーティングされ
ているため、陰極層１４内への雰囲気中の水分の移行が
抑制される。そのため陰極層１４内の炭酸ナトリウム１
３の吸湿が抑えられ、さらに陰極層１４外への流出が阻
止される。
陰極層１４の表面にガス透過膜１６がコーティングされ
ているため、陰極層１４内への雰囲気中の水分の移行が
抑制される。そのため陰極層１４内の炭酸ナトリウム１
３の吸湿が抑えられ、さらに陰極層１４外への流出が阻
止される。
また、その後加熱状態に変化した場合、炭酸ナトリウム
１３は水分を放出し、それとともに陰極Ｍ１４外へ移動
しようとするが、ガス透過膜１６によシ陰極層１４がコ
ーティングされているため、炭酸ナトリウム１３は陰極
層内に保持される。
１３は水分を放出し、それとともに陰極Ｍ１４外へ移動
しようとするが、ガス透過膜１６によシ陰極層１４がコ
ーティングされているため、炭酸ナトリウム１３は陰極
層内に保持される。
したがって、陰極層１４の耐温性は向上し、素子が高湿
環境下で加熱、非加熱状態に繰り返し置かれても劣化お
よび破損を、第１実施例より一層確実に防止できる。し
たがって長期間の使用に高い信頼性を得ることができる
。
環境下で加熱、非加熱状態に繰り返し置かれても劣化お
よび破損を、第１実施例より一層確実に防止できる。し
たがって長期間の使用に高い信頼性を得ることができる
。
なお、本実施例ではイオン伝導性セラミックス板をＮＡ
Ｓ ＩＣ０Ｎ板としたが、第１実施例に記したと同様に
ＮＡＸＳ板でも良い。
Ｓ ＩＣ０Ｎ板としたが、第１実施例に記したと同様に
ＮＡＸＳ板でも良い。
発明の効果
細部が高湿環境下で非加熱状態におかれても金属炭酸塩
の流出、脱落を抑制することができる。また電ｔｉｉｉ
ｉ層内に金属炭酸塩が分散しているため、電極層におけ
る反応が促進され素子の応答性が向上できる。さらにイ
オン伝導性セラミックス板と電極層のみでガス感知部が
構成されるため、製造工数を節減することができ素子の
バラツキを少なくできる。
の流出、脱落を抑制することができる。また電ｔｉｉｉ
ｉ層内に金属炭酸塩が分散しているため、電極層におけ
る反応が促進され素子の応答性が向上できる。さらにイ
オン伝導性セラミックス板と電極層のみでガス感知部が
構成されるため、製造工数を節減することができ素子の
バラツキを少なくできる。
また上記構成に加えて第２の手段によれば、金属炭酸塩
を添加した一方の電極層をガス透過膜でコーティングし
であるため、前記電極層内の金属炭酸塩の水分の移行を
抑制することができ、さらに金属炭酸塩の電極層外への
移動もしくは脱落をより防止することができ、高湿環境
下の耐湿性をより一層向上し長期間使用の信頼性を得る
ことができるため、その実用効果は大なるものがある。
を添加した一方の電極層をガス透過膜でコーティングし
であるため、前記電極層内の金属炭酸塩の水分の移行を
抑制することができ、さらに金属炭酸塩の電極層外への
移動もしくは脱落をより防止することができ、高湿環境
下の耐湿性をより一層向上し長期間使用の信頼性を得る
ことができるため、その実用効果は大なるものがある。
第１図は本発明の第１実施例における炭酸ガスセンサの
ガス感知部の構成を示す縦断面図、第２図は同第２実施
例における炭酸ガスセンサのガス感知部の構成を示す縦
断面図、第３図は従来の炭酸ガスセンサのガス感知部の
構成を示す縦断面図、第４図は同炭酸ガスセンサの構成
を示す縦断面図である。 １・・・・・・ガス感知部、２・・・・・・ヒータ、３
ａ、３ｂ・・・・・・リード線、ｓａ、ｓｂ・・・・・
・リード線、１１・・・・・・ＮＡＳ ＩＣ０Ｎ板、１
２ｂ・・・・・・電極層（陽極）、１３・・・・・・炭
酸ナトリウム、１４・・・・・・電極層（陰極χ１８・
・・・・・ガス透過膜。
ガス感知部の構成を示す縦断面図、第２図は同第２実施
例における炭酸ガスセンサのガス感知部の構成を示す縦
断面図、第３図は従来の炭酸ガスセンサのガス感知部の
構成を示す縦断面図、第４図は同炭酸ガスセンサの構成
を示す縦断面図である。 １・・・・・・ガス感知部、２・・・・・・ヒータ、３
ａ、３ｂ・・・・・・リード線、ｓａ、ｓｂ・・・・・
・リード線、１１・・・・・・ＮＡＳ ＩＣ０Ｎ板、１
２ｂ・・・・・・電極層（陽極）、１３・・・・・・炭
酸ナトリウム、１４・・・・・・電極層（陰極χ１８・
・・・・・ガス透過膜。
Claims (2)
- （１）両端に１対の電極層を備えた固体電解質からなる
イオン伝導性セラミックス板と、このイオン伝導性セラ
ミックス板のいずれか一方の電極層内には、分散して添
加した炭酸ガスと解離平衡を形成する金属炭酸塩を有し
、両端の前記電極層には１対のリード線を接合したガス
感知部と、このガス感知部を動作温度に加熱する加熱部
とを備えてなる炭酸ガスセンサ。 - （２）両端に１対の電極層を備えた固体電解質からなる
イオン伝導性セラミックス板と、このイオン伝導性セラ
ミックス板のいずれか一方の電極層内には分散して添加
した炭酸ガスと解離平衡を形成する金属炭酸塩を有し、
両端の前記電極層には１対のリード線を接合したガス感
知部と、このガス感知部を動作温度に加熱する加熱部を
備え、前記金属炭酸塩を添加させた一方の電極層の一部
あるいは全部を覆う形状で、ガス透過性の被覆層を形成
させた炭酸ガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1015454A JP2790474B2 (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 炭酸ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1015454A JP2790474B2 (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 炭酸ガスセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02195246A true JPH02195246A (ja) | 1990-08-01 |
| JP2790474B2 JP2790474B2 (ja) | 1998-08-27 |
Family
ID=11889251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1015454A Expired - Lifetime JP2790474B2 (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 炭酸ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2790474B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60256043A (ja) * | 1984-06-01 | 1985-12-17 | Advance Res & Dev Co Ltd | ガスセンサ |
| JPH01213565A (ja) * | 1988-02-22 | 1989-08-28 | Nippon Ceramic Kk | Ｃｏ↓２ガスセンサの電極形成方法 |
-
1989
- 1989-01-25 JP JP1015454A patent/JP2790474B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60256043A (ja) * | 1984-06-01 | 1985-12-17 | Advance Res & Dev Co Ltd | ガスセンサ |
| JPH01213565A (ja) * | 1988-02-22 | 1989-08-28 | Nippon Ceramic Kk | Ｃｏ↓２ガスセンサの電極形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2790474B2 (ja) | 1998-08-27 |
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