JPH03211454A - 一酸化炭素センサ - Google Patents
一酸化炭素センサInfo
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- JPH03211454A JPH03211454A JP2007402A JP740290A JPH03211454A JP H03211454 A JPH03211454 A JP H03211454A JP 2007402 A JP2007402 A JP 2007402A JP 740290 A JP740290 A JP 740290A JP H03211454 A JPH03211454 A JP H03211454A
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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、−酸化炭素(以下COと記す、)を電解反応
を利用して検出したり検量する固体式−酸化炭素センサ
(以下COセンサと記す、)に関する。
を利用して検出したり検量する固体式−酸化炭素センサ
(以下COセンサと記す、)に関する。
従来の技術
従来のこの種のセンサの構造を第4図に示す。
このセンサ1は、ガス透過性テトラフルオロエチレン膜
2.2゛の内側に白金製の作用極3と対極4がむかいあ
うように配置しである。また、対極4の近くに参照極5
を配置し、各電極を配置したセンサ内部には硫酸水溶液
の電解液6が封入されている。
2.2゛の内側に白金製の作用極3と対極4がむかいあ
うように配置しである。また、対極4の近くに参照極5
を配置し、各電極を配置したセンサ内部には硫酸水溶液
の電解液6が封入されている。
ポテンシオスタット回路7により作用極と対極との間の
電位を一定(−420mV)に保っておくと、ガス透過
性テトラフルオロエチレン膜2を通過したCOガスは作
用極3において下記の(1)式に従って酸化され、炭酸
ガス(COt )となって大気中へ放散される。一方、
対極4においては酸素(Ot)が還元され、(2)式の
反応が進行する。
電位を一定(−420mV)に保っておくと、ガス透過
性テトラフルオロエチレン膜2を通過したCOガスは作
用極3において下記の(1)式に従って酸化され、炭酸
ガス(COt )となって大気中へ放散される。一方、
対極4においては酸素(Ot)が還元され、(2)式の
反応が進行する。
(作用極反応)CO+H□O
COt +2 H’ + 2 e −−−−−(1)(
対極反応) %O! + 2 H” + 2 e−→H
,O−−−−−・−(2) (全体反応) CO+%O,−COt−・−・・−・・
(3)その結果、(3)式で示す全体反応が起こり、作
用極3と対極4の間を流れる電流を測定することにより
CO濃度を知ることができる。
対極反応) %O! + 2 H” + 2 e−→H
,O−−−−−・−(2) (全体反応) CO+%O,−COt−・−・・−・・
(3)その結果、(3)式で示す全体反応が起こり、作
用極3と対極4の間を流れる電流を測定することにより
CO濃度を知ることができる。
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電解液の経時変化、
液漏れ、材料腐食などを防止するため厳重な密封構造に
しなければならず、小型化が困難であった。また、感度
や出力が経時的に低下するので、長期的な安定性に乏し
く、寿命が短い課題があった。
液漏れ、材料腐食などを防止するため厳重な密封構造に
しなければならず、小型化が困難であった。また、感度
や出力が経時的に低下するので、長期的な安定性に乏し
く、寿命が短い課題があった。
本発明はこのような従来の課題を解決するもので、小型
・軽量で、長期的に特性の安定したCOセンサの提供を
目的とする。
・軽量で、長期的に特性の安定したCOセンサの提供を
目的とする。
課題を解決するための手段
上記の課題を解決するため、本発明のCOセンサは、同
一面上に作用極、対極および参照極を形成した水素イオ
ン導電性固体電解質基板(以下、電解質基板と記す、)
と、前記各種を囲み、始端と終端が互いに間隔を有する
ように配置した間隙規制粒子を含むらせん形スペーサと
、そのらせん形スペーサ上に接着層を介して前記固体電
解質基板と対向して配置したシール基板を固着してらせ
ん膨拡散孔を形成する構成とした。
一面上に作用極、対極および参照極を形成した水素イオ
ン導電性固体電解質基板(以下、電解質基板と記す、)
と、前記各種を囲み、始端と終端が互いに間隔を有する
ように配置した間隙規制粒子を含むらせん形スペーサと
、そのらせん形スペーサ上に接着層を介して前記固体電
解質基板と対向して配置したシール基板を固着してらせ
ん膨拡散孔を形成する構成とした。
作用
本発明は上記した構成によってCOガスはらせん形拡散
孔中を通って作用極に達し、空気中の水分と反応して(
1)式の反応を起し、発生した水素イオンは電解質基板
中を拡散し、対極で(2)式の反応を起し、作用極と対
極間の電流を測定するとCO濃度が測れることとなる。
孔中を通って作用極に達し、空気中の水分と反応して(
1)式の反応を起し、発生した水素イオンは電解質基板
中を拡散し、対極で(2)式の反応を起し、作用極と対
極間の電流を測定するとCO濃度が測れることとなる。
実施例
以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。
る。
第1図は本発明のCOセンサの一実施例を示すもので、
同図(a)は分解斜視図、同図ら)は一部破断斜視図で
ある。
同図(a)は分解斜視図、同図ら)は一部破断斜視図で
ある。
第1図(a)において、固体tM質基板8の同一面上に
作用極3、対極4、参照極5を形成し、その上に前記の
各種を囲ろ、始端と終端が互いに間隔を有し、間隙規制
粒子を含むらせん形スペーサ9を配置し、その上に接着
層10を介してシール基板11を配置し、全体を固着し
て同図[有])に示したらせん膨拡散孔12を有するC
Oセンサとした。COガスの濃度はらせん膨拡散孔12
を通って作用極3に拡散し、そこで空気中の水分と電気
化学的反応を起し、固体電解質基板8を通って水素イオ
ンが対極に拡散するため作用極3と対極4の間に流れる
電流を測定して検量する。
作用極3、対極4、参照極5を形成し、その上に前記の
各種を囲ろ、始端と終端が互いに間隔を有し、間隙規制
粒子を含むらせん形スペーサ9を配置し、その上に接着
層10を介してシール基板11を配置し、全体を固着し
て同図[有])に示したらせん膨拡散孔12を有するC
Oセンサとした。COガスの濃度はらせん膨拡散孔12
を通って作用極3に拡散し、そこで空気中の水分と電気
化学的反応を起し、固体電解質基板8を通って水素イオ
ンが対極に拡散するため作用極3と対極4の間に流れる
電流を測定して検量する。
第2図は本発明の他の実施例を示すもので、同図(司は
分解斜?j!図、同図伽)は一部破断斜視図である。
分解斜?j!図、同図伽)は一部破断斜視図である。
前の実施例と異なる点は、作用極3を固体電解質基板8
の裏面に設け(図示せず)、電極面積を広くして検出感
度を高くした点である。これにともない固体電解質基板
8の下側にもらせん形スペーサ9および接着層10を介
してシール基板11を配置し、全体を固着して同図(b
)に示したらせん膨拡散孔I2を存するCOセンサとし
た点である。
の裏面に設け(図示せず)、電極面積を広くして検出感
度を高くした点である。これにともない固体電解質基板
8の下側にもらせん形スペーサ9および接着層10を介
してシール基板11を配置し、全体を固着して同図(b
)に示したらせん膨拡散孔I2を存するCOセンサとし
た点である。
次に具体的実験例にもとづいてその作用と効果を説明す
る。
る。
第1図の実施例におけるCOセンサの構成材料および製
造方法は次の通りである。
造方法は次の通りである。
まず固体電解質基板8は寸法がl0XIOX 0.2m
のスルホン化パーフルオロカーボンからなる水素イオン
交換膜であり、作用極3、対極4および参照極5は白金
を真空蒸着して膜厚600〜800人の膜を形成した。
のスルホン化パーフルオロカーボンからなる水素イオン
交換膜であり、作用極3、対極4および参照極5は白金
を真空蒸着して膜厚600〜800人の膜を形成した。
電極面積は作用極3と対極4がそれぞれ7閣2.参照極
5が1−2である。
5が1−2である。
さらにらせん形スペーサ9はエポキシ系接着材の中に間
隙規制粒子として粒径30〜40μmのガラスピーズを
1重量%混合し、スクリーン印刷法で開放部寸法として
800μm(らせん膨拡散孔11の幅)×40μm(ら
せん膨拡散孔11の高さ)、長さ11醜(らせん膨拡散
孔11の始端から終端までの距離)となるように作成し
た。
隙規制粒子として粒径30〜40μmのガラスピーズを
1重量%混合し、スクリーン印刷法で開放部寸法として
800μm(らせん膨拡散孔11の幅)×40μm(ら
せん膨拡散孔11の高さ)、長さ11醜(らせん膨拡散
孔11の始端から終端までの距離)となるように作成し
た。
次に、シール基板11は寸法がl0XIOX O,2閣
のアクリル樹脂であり、一方の面に膜厚10μmのエポ
キシ樹脂をスクリーン印刷法で塗布し接着層10を形成
した。
のアクリル樹脂であり、一方の面に膜厚10μmのエポ
キシ樹脂をスクリーン印刷法で塗布し接着層10を形成
した。
固体電解質基板8とらせん形スペーサ9と接着層lOを
介してシール基板11とを固着し、最後に作用極3、対
極4、参照極5にリード線をつけ、Coセンサとし、そ
の特性を測定した。
介してシール基板11とを固着し、最後に作用極3、対
極4、参照極5にリード線をつけ、Coセンサとし、そ
の特性を測定した。
特性は、20°C180%RHのふんい気中に同センサ
を放宜し、作用極3と対極4との間の電圧が一定(−4
00mV)になるように参照極5を用いポテンシオスタ
ット回路で操作しながら作用8i3と対極4の間を流れ
る電流を測定した。このCoセンサに流れる電解電流と
一酸化炭素ガス濃度との相関を第3図に点線で示した。
を放宜し、作用極3と対極4との間の電圧が一定(−4
00mV)になるように参照極5を用いポテンシオスタ
ット回路で操作しながら作用8i3と対極4の間を流れ
る電流を測定した。このCoセンサに流れる電解電流と
一酸化炭素ガス濃度との相関を第3図に点線で示した。
電解電流はCOガス濃度に比例し、その直線性が良いこ
とがわかる。
とがわかる。
第2図に示す他の実施例におけるCoセンサの構成材料
および製造方法は次の通りである。
および製造方法は次の通りである。
まず固定電解質板8はアンチモン酸(SbtOs・nH
go)をカルボキシメチルセルローズナトリウム塩で固
めて、寸法がl0XIOX O,2閣に成型した。
go)をカルボキシメチルセルローズナトリウム塩で固
めて、寸法がl0XIOX O,2閣に成型した。
作用極(固体電解質基板8の裏面に対極と同じ位置に形
成)、対極4、参照極5は白金を真空蒸着して膜厚60
0〜800人の膜を形成した。電極面積は対極4と作用
極が80■2.参照極5が13−2である。
成)、対極4、参照極5は白金を真空蒸着して膜厚60
0〜800人の膜を形成した。電極面積は対極4と作用
極が80■2.参照極5が13−2である。
らせん形スペーサ9、あらかじめ接着層1oを形成した
シール基板11の形状2寸法は前の実施例と同じであり
、全体を固着して形成したらせん膨拡散孔12の形状1
寸法も前の実施例と同じである。
シール基板11の形状2寸法は前の実施例と同じであり
、全体を固着して形成したらせん膨拡散孔12の形状1
寸法も前の実施例と同じである。
各種にリード線をつけCoセンサとし、前と同じ条件で
特性を測定すると第3図の実線で示すように電解電流は
ガス濃度に比例し、その直線性が良いことがわかる。
特性を測定すると第3図の実線で示すように電解電流は
ガス濃度に比例し、その直線性が良いことがわかる。
本発明のCoセンサは固体式にすることにより従来のセ
ンサに比べて体積が2重量がA寿命は約3倍のものとな
った。
ンサに比べて体積が2重量がA寿命は約3倍のものとな
った。
なお、本発明において、固体電解質基板8は他にZ r
(HP 04) t ’ 4 HtO1SrCe+−
xMl102−a (M : Y、S c、Yb) 、
H,PWIffi041・29H!O1HU Ot P
Oz・4H80などの水素イオン伝導体を用いてもよ
く、作用極3、対極4、参照8ii5の材質は他に金、
パラジウム、銀、ルビジウム、イリジウム、ルテニウム
、ロジウムなどが使用できる。また、らせん形スペーサ
9は他にガラス、エポキシ系以外の接着材、塗料も使用
できる。シール基板11は他に金属やセラミックも使用
できる。
(HP 04) t ’ 4 HtO1SrCe+−
xMl102−a (M : Y、S c、Yb) 、
H,PWIffi041・29H!O1HU Ot P
Oz・4H80などの水素イオン伝導体を用いてもよ
く、作用極3、対極4、参照8ii5の材質は他に金、
パラジウム、銀、ルビジウム、イリジウム、ルテニウム
、ロジウムなどが使用できる。また、らせん形スペーサ
9は他にガラス、エポキシ系以外の接着材、塗料も使用
できる。シール基板11は他に金属やセラミックも使用
できる。
発明の効果
以上のように本発明の一酸化炭素センサによれば、次の
効果が得られる。
効果が得られる。
(+) 固体電解質基板上にらせん膨拡散孔を形成し
た固体式のため、体積が従来の%、重量が%の小型・軽
量で、寿命が約3倍の一酸化炭素センサが得られる。
た固体式のため、体積が従来の%、重量が%の小型・軽
量で、寿命が約3倍の一酸化炭素センサが得られる。
(2)拡散孔をらせん形スペーサと固体電解質基板と接
着層を介してシール基板と固着して形成するので簡単に
製造でき、生産性の優れた一酸化炭素センサが得られる
。
着層を介してシール基板と固着して形成するので簡単に
製造でき、生産性の優れた一酸化炭素センサが得られる
。
(3)拡散孔をらせん形とし開放部面積を大きくするこ
とにより電解電流のばらつきを小さ(することができる
。
とにより電解電流のばらつきを小さ(することができる
。
(4) らせん膨拡散孔が固体電解質基板と平行方向
に形成することにより、らせん膨拡散孔へのほこりや異
物の侵入が防止され、特性の安定化と長期にわたる信転
性の向上が図れる。
に形成することにより、らせん膨拡散孔へのほこりや異
物の侵入が防止され、特性の安定化と長期にわたる信転
性の向上が図れる。
第1図(a)は本発明の一実施例であるCoセンサの分
解斜視図、同(ロ)はその一部破断斜視図、第2図(a
)は本発明の他の実施例の分解斜視図、同0))はその
一部破断斜視図、第3図は本発明の効果を示すガス濃度
−電解電流特性図、第4図は従来のCoセンサの断面図
である。 391.・、・作用極、4・・・・・・対極、5・・・
・・・参照極、8・・・・・・水素イオン伝導性固体電
解質基板、9・・・・・・らせん形スペーサ、lO・・
・・・・接着層、11・・・・・・シール基板、12・
・・・・・らせん膨拡散孔。
解斜視図、同(ロ)はその一部破断斜視図、第2図(a
)は本発明の他の実施例の分解斜視図、同0))はその
一部破断斜視図、第3図は本発明の効果を示すガス濃度
−電解電流特性図、第4図は従来のCoセンサの断面図
である。 391.・、・作用極、4・・・・・・対極、5・・・
・・・参照極、8・・・・・・水素イオン伝導性固体電
解質基板、9・・・・・・らせん形スペーサ、lO・・
・・・・接着層、11・・・・・・シール基板、12・
・・・・・らせん膨拡散孔。
Claims (2)
- (1)同一面上に作用極、対極および参照極を形成した
水素イオン導電性固体電解質基板と、前記各極を囲み、
始端と終端が互いに間隔を有するように配置した間隙規
制粒子を含むらせん形スペーサと、そのらせん形スペー
サ上に接着層を介して前記水素イオン導電性固体電解質
基板と対向して配置したシール基板を固着して形成した
らせん形拡散孔を有する一酸化炭素センサ。 - (2)片面に対極と参照極、裏面に作用極を形成した水
素イオン導電性固体電解質基板と、その両面に前記各極
を囲み、始端と終端が互いに間隔を有するように配置し
た間隙規制粒子を含むらせん形スペーサと、接着層を介
して配置したシール基板を固着して形成したらせん形拡
散孔を有する一酸化炭素センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007402A JPH03211454A (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 一酸化炭素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007402A JPH03211454A (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 一酸化炭素センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03211454A true JPH03211454A (ja) | 1991-09-17 |
Family
ID=11664888
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007402A Pending JPH03211454A (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 一酸化炭素センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03211454A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5897766A (en) * | 1994-11-02 | 1999-04-27 | Toyota Jidosa Kabushiki Kaisha | Apparatus for detecting carbon monoxide, organic compound, and lower alcohol |
EP1156326A1 (en) * | 1999-10-01 | 2001-11-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Carbon monoxide sensor |
-
1990
- 1990-01-17 JP JP2007402A patent/JPH03211454A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5897766A (en) * | 1994-11-02 | 1999-04-27 | Toyota Jidosa Kabushiki Kaisha | Apparatus for detecting carbon monoxide, organic compound, and lower alcohol |
EP1156326A1 (en) * | 1999-10-01 | 2001-11-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Carbon monoxide sensor |
EP1156326A4 (en) * | 1999-10-01 | 2003-03-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | CARBON MONOXIDE SENSOR |
EP1767930A2 (en) * | 1999-10-01 | 2007-03-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Carbon monoxide sensor |
EP1767930A3 (en) * | 1999-10-01 | 2007-04-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Carbon monoxide sensor |
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