JPH06317558A - Carbon dioxide sensor and its manufacture - Google Patents

Carbon dioxide sensor and its manufacture

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JPH06317558A
JPH06317558A JP5106369A JP10636993A JPH06317558A JP H06317558 A JPH06317558 A JP H06317558A JP 5106369 A JP5106369 A JP 5106369A JP 10636993 A JP10636993 A JP 10636993A JP H06317558 A JPH06317558 A JP H06317558A
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JP
Japan
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layer
electrode layer
carbon dioxide
solid electrolyte
metal carbonate
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Application number
JP5106369A
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Japanese (ja)
Inventor
Tokushige Yokomatsu
松 得 滋 横
Mitsuyuki Imaizumi
泉 三 之 今
Nobumasa Egashira
頭 信 正 江
Kenji Nomura
村 健 次 野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OPT D D MELCO LAB KK
Optec Dai Ichi Denko Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
OPT D D MELCO LAB KK
Optec Dai Ichi Denko Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To easily manufacture a solid electrolyte-type carbon dioxide sensor, to increase the productivity of the sensor and to make the sensor remarkably thin and small. CONSTITUTION:A laminated structure is formed in such a way that a solid electrolyte layer 3 is formed on the surface of a gas-nonpermeable ceramic substrate 2, that a detection electrode layer 4 and a counter electrode layer 5 are formed on it in a mutually separated state and that a metal carbonate layer 6 is formed on the detection electrode layer 4.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、空調設備や防災設備、
園芸施設などで発生する炭酸ガスの濃度を計測するため
に使用する電解式の炭酸ガスセンサとその製造方法に係
り、特に、固体電解質を用いた炭酸ガスセンサとその製
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an air conditioner and a disaster prevention facility,
The present invention relates to an electrolytic carbon dioxide sensor used for measuring the concentration of carbon dioxide generated in a gardening facility and the like, and to a method for manufacturing the same, and more particularly to a carbon dioxide sensor using a solid electrolyte and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従前の炭酸ガスセンサは、炭酸ガス濃度
に応じた電位変動を生じさせる電解質として塩化アンモ
ニウム溶液などの炭酸ガス吸収液を用いたものが一般的
であったが、このような液体電解質を用いるとセンサ全
体が大型化し、製造コストも嵩むなどの欠点を有してい
るため、最近ではナトリウムイオン伝導性セラミックス
(Na3Zr2Si2PO12)などの固体電解質を用いてセンサ全体
の小型化を図っている。
2. Description of the Related Art A conventional carbon dioxide gas sensor generally uses a carbon dioxide gas absorbing solution such as an ammonium chloride solution as an electrolyte that causes a potential change according to the carbon dioxide concentration. However, since it has drawbacks such as an increase in the size of the entire sensor and an increase in manufacturing cost, the use of solid electrolytes such as sodium ion conductive ceramics (Na 3 Zr 2 Si 2 PO 12 ) in recent years has made We are aiming for miniaturization.

【0003】その一例として、雑誌「日経ニューマテリ
アルズ」(1989年11月20日発行)の92頁に記載された
固体電解質型の炭酸ガスセンサは、本願図5に示すよう
に、内部にヒータ51が埋設されたガス非透過性セラミ
ックス基板50の表面に、角柱形に造粒されたナトリウ
ムイオン伝導性セラミックスで成るペレット状の固体電
解質52が横長に載置された状態で固着され、その固体
電解質52の左右両端面に、金電極に Na2CO3 を接合し
たチップ状の検知電極53と、金電極に La0.5Sr0.5CoO
3 を接合したチップ状の対向電極54が夫々固着され、
更に、検知電極53の表出部分が炭酸ガスを選択的に透
過させるガス透過膜55で被覆されると共に、固体電解
質52と対向電極54の表出部分がガス遮断膜56で被
覆された構造になっている。
As an example thereof, a solid electrolyte type carbon dioxide sensor described on page 92 of "Nikkei New Materials" (published on November 20, 1989) has a heater 51 inside as shown in FIG. On the surface of the gas impermeable ceramics substrate 50 in which is embedded a solid electrolyte 52 in the form of pellets, which is made of sodium ion conductive ceramics granulated into a prism shape, is fixed in a horizontally long state, and the solid electrolyte On both left and right end surfaces of 52, a chip-shaped detection electrode 53 in which Na 2 CO 3 is bonded to a gold electrode and La 0.5 Sr 0.5 CoO are bonded to the gold electrode.
The chip-shaped counter electrodes 54 joined to each other are fixed to each other,
Further, the exposed portion of the detection electrode 53 is covered with a gas permeable film 55 that selectively permeates carbon dioxide gas, and the exposed portion of the solid electrolyte 52 and the counter electrode 54 is covered with a gas blocking film 56. Has become.

【0004】そして、ヒータ51に通電して加熱した状
態で検知電極53の表面に炭酸ガスを含んだ試料ガスが
接触すると、その検知電極53の酸化還元反応によって
対向電極54との間に炭酸ガスの濃度に応じた起電力、
すなわち出力電圧が生じ、その出力電圧を電圧計で検出
してガス濃度が計測されるようになっている。
When the sample gas containing carbon dioxide gas comes into contact with the surface of the detection electrode 53 while the heater 51 is energized and heated, carbon dioxide gas is generated between the counter electrode 54 and the counter electrode 54 due to the redox reaction of the detection electrode 53. Electromotive force according to the concentration of
That is, an output voltage is generated, and the gas concentration is measured by detecting the output voltage with a voltmeter.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、図5に示す炭
酸ガスセンサは、ペレット状の部品やチップ状の部品を
寄せ集めて組み立てるので、小型化にも限界があると同
時に、小型化すればするほど各部品が細かくなって組立
作業が困難になり、その作業性が悪化して生産性も低下
するという問題があった。そこで本発明は、固体電解質
型の炭酸ガスセンサの生産性を低下させずに、そのセン
サ全体を極限まで小型化することを技術的課題としてい
る。
However, since the carbon dioxide sensor shown in FIG. 5 is assembled by assembling pellet-shaped parts and chip-shaped parts together, there is a limit to miniaturization and at the same time, miniaturization is required. As a result, each part becomes finer, which makes assembly work more difficult, which deteriorates workability and lowers productivity. Therefore, the present invention has a technical object to miniaturize the solid electrolyte type carbon dioxide gas sensor as much as possible without lowering the productivity.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明による炭酸ガスセンサは、ガス非透過性セラ
ミックス基板の表面に固体電解質層が形成され、当該固
体電解質層の表面にはその面方向に一定の距離を隔てて
検知電極層と対向電極層が形成され、前記検知電極層の
表面に金属炭酸塩層が形成された積層構造になってい
る。また、本発明による炭酸ガスセンサの製造方法は、
前記固体電解質層、検知電極層、対向電極層及び金属炭
酸塩層をそれら各層の材料であるペーストをスクリン印
刷することによって形成することを特徴としている。
In order to solve this problem, a carbon dioxide sensor according to the present invention has a solid electrolyte layer formed on the surface of a gas impermeable ceramic substrate, and the surface of the solid electrolyte layer is formed on the surface thereof. A sensing electrode layer and a counter electrode layer are formed with a certain distance in the direction, and a metal carbonate layer is formed on the surface of the sensing electrode layer to form a laminated structure. Further, the method for manufacturing a carbon dioxide sensor according to the present invention,
The solid electrolyte layer, the detection electrode layer, the counter electrode layer, and the metal carbonate layer are formed by screen-printing a paste that is a material for each of these layers.

【0007】[0007]

【作用】本発明によれば、炭酸ガスセンサの各部を構成
する固体電解質と検知電極及び対向電極が夫々層状に形
成されて、それらがガス非透過性セラミックス基板の表
面に順次積層され、更に検知電極の表面にも同じく層状
を成す金属炭酸塩が積層される構造になっているから、
ペレット状の部品やチップ状の部品を寄せ集めて互いに
接合させて組み立てる従来のセンサに比べて、製造が容
易で生産性が良いと同時に、センサ全体が著しく薄型で
小型なものになる。
According to the present invention, the solid electrolyte constituting each part of the carbon dioxide sensor, the detection electrode and the counter electrode are formed in layers, respectively, and these are sequentially laminated on the surface of the gas impermeable ceramics substrate. Since the same layered metal carbonate is laminated on the surface of,
Compared to a conventional sensor in which pellet-shaped components and chip-shaped components are assembled together and bonded to each other, manufacturing is easy and productivity is high, and at the same time, the entire sensor is significantly thin and small.

【0008】また、センサの製造に際して、固体電解質
や電極などの各層をペースト状材料でスクリン印刷して
形成すれば、例えばスパッタ等の物理蒸着成膜法などの
他の印刷手段によって形成する場合に比べて、各層を形
成する所要時間が非常に短くて済むと同時に、高価な設
備を用いるマスキング工程やエッチング工程なども不要
であるから、センサの生産性が更に高まり、その製造コ
ストも大幅に低減される。
Further, in the production of the sensor, if each layer such as the solid electrolyte and the electrode is formed by screen printing with a paste-like material, for example, when it is formed by another printing means such as physical vapor deposition method such as sputtering. In comparison, the time required to form each layer is extremely short, and at the same time, the masking process and etching process using expensive equipment are not required, so the productivity of the sensor is further increased and its manufacturing cost is also greatly reduced. To be done.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面によって具体的
に説明する。図1は本発明の第一実施例を示す炭酸ガス
センサの断面図、図2及び図3は夫々そのセンサの平面
図及び底面図、図4は本発明の第二実施例を示す炭酸ガ
スセンサの断面図である。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a carbon dioxide sensor showing a first embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are plan and bottom views of the sensor, and FIG. 4 is a sectional view of a carbon dioxide sensor showing a second embodiment of the present invention. It is a figure.

【0010】図1〜図3に示す第一実施例の炭酸ガスセ
ンサ1は、所定の寸法にハーフカットされたガス非透過
性セラミックス基板2の表面に固体電解質層3が形成さ
れ、当該固体電解質層3の表面にはその面方向に一定の
距離を隔てて検知電極層4と対向電極層5が形成され、
また、検知電極層4の表面に金属炭酸塩層6が形成さ
れ、更にセラミックス基板2の裏面に抵抗回路を成すヒ
ータ層7が形成された積層構造になっている。
In the carbon dioxide gas sensor 1 of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3, a solid electrolyte layer 3 is formed on the surface of a gas impermeable ceramics substrate 2 half-cut to a predetermined size. A sensing electrode layer 4 and a counter electrode layer 5 are formed on the surface of 3 with a certain distance in the surface direction,
In addition, a metal carbonate layer 6 is formed on the surface of the detection electrode layer 4, and a heater layer 7 forming a resistance circuit is further formed on the back surface of the ceramic substrate 2 to form a laminated structure.

【0011】そのセンサ1の製造方法について説明する
と、例えば縦 2.5mm、横 3.0mm、厚さ 0.3mmのアルミナ
焼結板で成るガス非透過性セラミックス基板2の裏面
に、ペースト状の高抵抗金属で成る抵抗回路をスクリン
印刷し、これを200℃で20分間焼き付けて非常に薄
くて電力消費量の少ないヒータ層7を形成する。次に、
セラミックス基板2の表面に、その表面の約3分の1程
度の面積を占める帯状余白部8を残してその他の部分に
ペースト状の電解質をスクリン印刷し、これを200℃
で20分間焼き付けて固体電解質層3を形成する。な
お、電解質ペーストは、ナトリウムイオン伝導性セラミ
ックス(Na3Zr2Si2PO12)100gに対し、有機ビヒクル
としてテレピネオール70g、エチルセルローズ12
g、界面活性剤12g、ヒマシ油10cc、アマニ油10
ccを加えてペースト状に調製したものを用いた。
A method of manufacturing the sensor 1 will be described. For example, a paste-like high resistance metal is formed on the back surface of the gas impermeable ceramics substrate 2 made of an alumina sintered plate having a length of 2.5 mm, a width of 3.0 mm and a thickness of 0.3 mm. Screen printing of the resistance circuit consisting of 1) and baking for 20 minutes at 200 ° C. form a very thin heater layer 7 with low power consumption. next,
On the surface of the ceramic substrate 2, a strip-shaped blank portion 8 occupying an area of about one-third of the surface is left, and a paste-like electrolyte is screen-printed on the other portions.
And baking for 20 minutes to form the solid electrolyte layer 3. The electrolyte paste was 100 g of sodium ion conductive ceramics (Na 3 Zr 2 Si 2 PO 12 ), 70 g of terpineol as an organic vehicle, and 12 parts of ethyl cellulose.
g, surfactant 12g, castor oil 10cc, linseed oil 10
The one prepared by adding cc to a paste was used.

【0012】そして、固体電解質層3の表面には、王水
などで溶解した金にオイルを混ぜてペースト状にした市
販の貴金属ペーストを、その固体電解質層3の表面とセ
ラミックス基板2の帯状余白部8の表面とにまたがって
帯状に延びるように二箇所並行にスクリン印刷し、それ
を乾燥させた後、1025℃で6時間焼成して、一部が
セラミックス基板2の表面に焼き付けられ、その他の部
分が固体電解質層3の表面に融着された検知電極層4と
対向電極層5を形成する。
On the surface of the solid electrolyte layer 3, a commercially available precious metal paste prepared by mixing gold dissolved in aqua regia with oil and forming a paste is used. Screen printing is performed in parallel at two locations so as to extend in a strip shape across the surface of the portion 8, and after drying, it is baked at 1025 ° C. for 6 hours, part of which is baked onto the surface of the ceramic substrate 2. Forming a sensing electrode layer 4 and a counter electrode layer 5 fused to the surface of the solid electrolyte layer 3.

【0013】次いで、検知電極層4には、その表面の一
部にペースト状の金属炭酸塩を 0.6mm四方の大きさでス
クリン印刷し、それを乾燥させた後、700℃で10分
間加熱して、検知電極層4の表面に融着した金属炭酸塩
層6を形成する。なお、金属炭酸塩ペーストは、例えば
Li2CO3と CaCO3をモル比9:5で混合したアルカリ金属
炭酸塩とアルカリ土類金属炭酸塩との混合物を750℃
で加熱溶融して、これを冷却後に粉砕して得られた混合
炭酸塩100gに対し、有機ビヒクルとしてテレピネオ
ール70g、ポリメチルメタクリレート12g、界面活
性剤12g、ヒマシ油10cc、アマニ油10ccを加えて
ペースト状に調製したものを用いた。
Next, the sensing electrode layer 4 was screen-printed with a paste-like metal carbonate on a part of the surface in a size of 0.6 mm square, dried, and then heated at 700 ° C. for 10 minutes. Thus, the metal carbonate layer 6 fused to the surface of the detection electrode layer 4 is formed. The metal carbonate paste is, for example,
A mixture of alkali metal carbonate and alkaline earth metal carbonate in which Li 2 CO 3 and CaCO 3 were mixed at a molar ratio of 9: 5 was used at 750 ° C.
To 100 g of mixed carbonate obtained by heating and melting with, and crushing after cooling, add 70 g of terpineol as an organic vehicle, 12 g of polymethylmethacrylate, 12 g of surfactant, 10 cc of castor oil, 10 cc of linseed oil and paste. What was prepared in the shape of was used.

【0014】また、検知電極層4と対向電極層5には、
セラミック基板2の表面に対して直接焼き付けられた箇
所の表面に、金線などのリード線9a、9bが夫々熱圧
着により接続されている。更に、センサ1全体が、酸化
還元反応を起こす金属炭酸塩層6の表面を除いてすべて
ガス非透過性材料10であるセラミックス接着剤の皮膜
などで被覆されている。
The sensing electrode layer 4 and the counter electrode layer 5 are composed of
Lead wires 9a and 9b such as gold wires are connected to the surface of the portion directly baked on the surface of the ceramic substrate 2 by thermocompression bonding. Further, the entire sensor 1 is covered with a film of a ceramic adhesive which is the gas impermeable material 10 except for the surface of the metal carbonate layer 6 which causes a redox reaction.

【0015】上記の方法で製造した炭酸ガスセンサ1を
CO2濃度300ppm と3000ppmの二種類の試料ガス
が導入されるガスチャンバ内に設置して、検知電極層4
と対向電極層5との間に生ずる出力電圧を計測した実験
結果によれば、その電圧値は夫々350mVと270m
Vとなり、試料ガスの CO2濃度が10倍に増加したとき
に出力電圧は80mVも低下するので、当該センサ1は
極めて良好な検知感度を有していると言える。
The carbon dioxide sensor 1 manufactured by the above method is
The detection electrode layer 4 is installed in the gas chamber into which two kinds of sample gases with CO 2 concentration of 300 ppm and 3000 ppm are introduced.
According to the experimental results of measuring the output voltage generated between the counter electrode layer 5 and the counter electrode layer 5, the voltage values are 350 mV and 270 m, respectively.
Since the output voltage becomes V and the output voltage drops by 80 mV when the CO 2 concentration of the sample gas increases 10 times, it can be said that the sensor 1 has extremely good detection sensitivity.

【0016】また、前記と同じ二種類の試料ガスを加湿
壜に通して飽和状態にまで加湿した状態でガスチャンバ
内に導入したときの出力電圧は、夫々355mVと27
5mVであり、センサ1の検知感度が湿度の変化に影響
を受けないことが判明した。これは、検知電極層4の表
面に形成する金属炭酸塩層6がアルカリ金属炭酸塩とア
ルカリ土類金属炭酸塩の混合物で成るためである。更
に、その金属炭酸塩層6の表面を除き、センサ1の表面
全体がガス非透過性材料10の皮膜で被覆されていれ
ば、ガス中に含まれた揮発成分などの影響も完全に排除
されて極めて安定した検知感度が得られる。なお、対向
電極層5の表面を金属酸化物で被覆してその上からガス
非透過性材料10の皮膜を形成すれば、長期使用におけ
る安定性が更に向上する。
The output voltages when the same two kinds of sample gas as described above are introduced into the gas chamber in a state where they are humidified to a saturated state by passing through a humidifying bottle are 355 mV and 27, respectively.
It was 5 mV, and it was found that the detection sensitivity of the sensor 1 was not affected by changes in humidity. This is because the metal carbonate layer 6 formed on the surface of the detection electrode layer 4 is made of a mixture of alkali metal carbonate and alkaline earth metal carbonate. Further, if the entire surface of the sensor 1 is covered with the film of the gas impermeable material 10 except the surface of the metal carbonate layer 6, the influence of volatile components contained in the gas is completely eliminated. And extremely stable detection sensitivity can be obtained. If the surface of the counter electrode layer 5 is covered with a metal oxide and the film of the gas impermeable material 10 is formed on the surface, the stability in long-term use is further improved.

【0017】次に、図4に示す第二実施例の炭酸ガスセ
ンサ11は、第一実施例と同様のペースト材料を用いた
スクリン印刷により、ガス非透過性セラミックス基板2
の裏面にヒータ層7が形成されると共に、そのセラミッ
クス基板2の表面に対向電極層5が形成され、当該対向
電極層5の表面にその表面全体を覆うように固体電解質
層3が形成され、当該固体電解質層3の表面に検知電極
層4が形成され、更に当該検知電極層4の表面にその表
面全体を覆うように金属炭酸塩層6が形成された積層構
造になっている。なお、図示は省略するが、第一実施例
の場合と同じく、金属炭酸塩層6の表面を除いてセンサ
11の表面全体をガス非透過性セラミックス材料の皮膜
で被覆してもよい。
Next, the carbon dioxide gas sensor 11 of the second embodiment shown in FIG. 4 is subjected to screen printing using the same paste material as in the first embodiment by the gas impermeable ceramics substrate 2
, The counter electrode layer 5 is formed on the surface of the ceramic substrate 2, and the solid electrolyte layer 3 is formed on the surface of the counter electrode layer 5 so as to cover the entire surface thereof. A detection electrode layer 4 is formed on the surface of the solid electrolyte layer 3, and a metal carbonate layer 6 is further formed on the surface of the detection electrode layer 4 so as to cover the entire surface. Although not shown, as in the case of the first embodiment, the entire surface of the sensor 11 except the surface of the metal carbonate layer 6 may be covered with a film of a gas impermeable ceramic material.

【0018】このセンサ11も、出力電圧特性の実験で
は第一実施例のセンサ1と何ら遜色ない結果が得られ、
また、全体を薄型で小型なものにすることができ、製造
も容易で生産性が高くコストも低減できるという利点が
ある。ただし、検知電極層4と対向電極層5が近接して
いるため、各層を形成するスクリン印刷機に僅かでも狂
いがあると両層4及び5間での層間短絡を生ずるおそれ
があり、特に両層4及び5間に介在する固体電解質層3
をスクリン印刷する際にピンホールなどが発生すると、
そのピンホール部から層間短絡を生じやすくなる。この
ため、センサの製造歩留まりは良くない。
In this sensor 11, the result of the output voltage characteristic experiment is comparable to that of the sensor 1 of the first embodiment.
Further, there is an advantage that the whole structure can be made thin and small, the manufacturing is easy, the productivity is high, and the cost can be reduced. However, since the detection electrode layer 4 and the counter electrode layer 5 are close to each other, if there is a slight deviation in the screen printing machine that forms each layer, an interlayer short circuit between the layers 4 and 5 may occur, especially Solid electrolyte layer 3 interposed between layers 4 and 5
If pinholes etc. occur during screen printing of
An interlayer short circuit easily occurs from the pinhole portion. Therefore, the manufacturing yield of the sensor is not good.

【0019】これに対して、第一実施例のセンサ1は、
検知電極層4と対向電極層5の双方が、固体電解質層3
の同一表面に一定の距離を隔てて形成されるので、両層
を形成するスクリン印刷機に多少の狂いが生じても層間
短絡を生ずるおそれはない。また、固体電解質層3にピ
ンホール等が発生している場合でも層間短絡を生ずるお
それは皆無であるから、製造歩留まりが非常に良いとい
う利点がある。なお、本発明に係るガス非透過性セラミ
ックス基板2は、アルミナに限らず、ジルコニアなどの
ように熱膨張係数が小さく且つ固体電解質層3の熱膨張
係数に近似した非ナトリウムイオン伝導性のセラミック
ス基板を用いることもできる。
On the other hand, the sensor 1 of the first embodiment is
Both the sensing electrode layer 4 and the counter electrode layer 5 are solid electrolyte layers 3
Since they are formed on the same surface with a certain distance, there is no possibility of causing an interlayer short circuit even if the screen printing machine for forming both layers has some deviation. Further, even if a pinhole or the like is generated in the solid electrolyte layer 3, there is no possibility of causing an interlayer short circuit, so that there is an advantage that the manufacturing yield is very good. The gas impermeable ceramics substrate 2 according to the present invention is not limited to alumina, but has a small coefficient of thermal expansion such as zirconia and a non-sodium ion conductive ceramics substrate close to the coefficient of thermal expansion of the solid electrolyte layer 3. Can also be used.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明によれば、炭酸ガスセンサを従来
に比べて著しく薄型で小型なものにすることができると
同時に、その生産性も大幅に高めて製造コストを低減で
きるという大変優れた効果がある。
According to the present invention, the carbon dioxide gas sensor can be made extremely thin and small as compared with the conventional one, and at the same time, the productivity can be greatly improved and the manufacturing cost can be reduced, which is a very excellent effect. There is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第一実施例を示す炭酸ガスセンサの断
面図。
FIG. 1 is a sectional view of a carbon dioxide sensor showing a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す炭酸ガスセンサの平面図。FIG. 2 is a plan view of the carbon dioxide sensor shown in FIG.

【図3】図1に示す炭酸ガスセンサの底面図。FIG. 3 is a bottom view of the carbon dioxide sensor shown in FIG.

【図4】本発明の第二実施例を示す炭酸ガスセンサの断
面図。
FIG. 4 is a sectional view of a carbon dioxide sensor showing a second embodiment of the present invention.

【図5】従来の炭酸ガスセンサの断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional carbon dioxide sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・炭酸ガスセンサ 2・・・ガス非透過性セラミックス基板 3・・・固体電解質層 4・・・検知電極層 5・・・対向電極層 6・・・金属炭酸塩層 7・・・ヒータ層 10・・・ガス非透過性材料 11・・・炭酸ガスセンサ 1 ... Carbon dioxide sensor 2 ... Gas impermeable ceramic substrate 3 ... Solid electrolyte layer 4 ... Detection electrode layer 5 ... Counter electrode layer 6 ... Metal carbonate layer 7 ... Heater Layer 10 ... Gas impermeable material 11 ... Carbon dioxide sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横 松 得 滋 東京都東久留米市八幡町一丁目2番9号 株式会社オプテックディディ・メルコ・ラ ボラトリー内 (72)発明者 今 泉 三 之 東京都東久留米市八幡町一丁目2番9号 株式会社オプテックディディ・メルコ・ラ ボラトリー内 (72)発明者 江 頭 信 正 神奈川県鎌倉市大船2−14−40 三菱電機 株式会社生活システム研究所内 (72)発明者 野 村 健 次 神奈川県鎌倉市大船2−14−40 三菱電機 株式会社生活システム研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shigeru Yoko Matsutoku 1-9-9, Hachiman-cho, Higashi-Kurume, Tokyo Metropolitan Co., Ltd. (72) Inventor Mitsuyuki Imai, Tokyo 1-29, Yawatacho, Higashi-Kurume City In the Optec Diddy Melco Laboratory Co., Ltd. (72) Nobumasa Egashira 2-14-40 Ofuna, Kamakura City, Kanagawa Prefecture Living Systems Research Center (72) ) Inventor Kenji Nomura 2-14-40 Ofuna, Kamakura City, Kanagawa Prefecture Living Systems Research Center, Mitsubishi Electric Corporation

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ヒータで加熱されるガス非透過性セラミ
ックス基板(2)の表面に固体電解質層(3)が形成さ
れ、当該固体電解質層(3)の表面にはその面方向に一
定の距離を隔てて検知電極層(4)と対向電極層(5)
が形成され、前記検知電極層(4)の表面に金属炭酸塩
層(6)が形成された積層構造になっていることを特徴
とする炭酸ガスセンサ(1)。
1. A solid electrolyte layer (3) is formed on the surface of a gas impermeable ceramics substrate (2) heated by a heater, and the surface of the solid electrolyte layer (3) has a constant distance in the surface direction. The detection electrode layer (4) and the counter electrode layer (5) separated from each other.
And a metal carbonate layer (6) is formed on the surface of the detection electrode layer (4) to provide a carbon dioxide sensor (1).
【請求項2】 ヒータで加熱されるガス非透過性セラミ
ックス基板(2)の表面に対向電極層(5)が形成さ
れ、当該対向電極層(5)の表面に固体電解質層(3)
が形成され、当該固体電解質層(3)の表面に検知電極
層(4)が形成され、更に当該検知電極層(4)の表面
に金属炭酸塩層(6)が形成された積層構造になってい
ることを特徴とする炭酸ガスセンサ(11)。
2. A counter electrode layer (5) is formed on the surface of a gas impermeable ceramics substrate (2) heated by a heater, and a solid electrolyte layer (3) is formed on the surface of the counter electrode layer (5).
Is formed, a sensing electrode layer (4) is formed on the surface of the solid electrolyte layer (3), and a metal carbonate layer (6) is further formed on the surface of the sensing electrode layer (4) to form a laminated structure. Carbon dioxide sensor (11) characterized by being characterized by:
【請求項3】 前記セラミックス基板(2)の裏面に抵
抗回路を成すヒータ層(7)が形成されている請求項1
又は2記載の炭酸ガスセンサ。
3. A heater layer (7) forming a resistance circuit is formed on the back surface of the ceramic substrate (2).
Alternatively, the carbon dioxide sensor according to item 2.
【請求項4】 前記金属炭酸塩層(6)が、アルカリ金
属炭酸塩とアルカリ土類金属炭酸塩の混合物で成る請求
項1又は2記載の炭酸ガスセンサ。
4. The carbon dioxide sensor according to claim 1, wherein the metal carbonate layer (6) is made of a mixture of an alkali metal carbonate and an alkaline earth metal carbonate.
【請求項5】 前記金属炭酸塩層(6)の表面を除く表
面全体がガス非透過性材料(10)の皮膜によって被覆さ
れている請求項1又は2記載の炭酸ガスセンサ。
5. The carbon dioxide sensor according to claim 1, wherein the entire surface of the metal carbonate layer (6) except the surface thereof is covered with a film of a gas impermeable material (10).
【請求項6】 ガス非透過性セラミックス基板(2)の
表面にペースト状の電解質をスクリン印刷して固体電解
質層(3)を形成し、次いで、当該固体電解質層(2)
の表面にはその面方向に一定の距離を隔てた2ケ所に夫
々ペースト状の貴金属をスクリン印刷して検知電極層
(4)と対向電極層(5)を形成し、更に、前記検知電
極層(4)の表面にペースト状の金属炭酸塩をスクリン
印刷して金属炭酸塩層(6)を形成することを特徴とす
る炭酸ガスセンサ(1)の製造方法。
6. A solid electrolyte layer (3) is formed by screen-printing a pasty electrolyte on the surface of a gas impermeable ceramics substrate (2), and then the solid electrolyte layer (2).
A noble metal in paste form is screen-printed on each of the two surfaces at a predetermined distance in the surface direction to form a sensing electrode layer (4) and a counter electrode layer (5), and the sensing electrode layer is further provided. A method for producing a carbon dioxide sensor (1), characterized in that a paste-like metal carbonate is screen-printed on the surface of (4) to form a metal carbonate layer (6).
【請求項7】 ガス非透過性セラミックス基板(2)の
表面にペースト状の貴金属をスクリン印刷して対向電極
層(5)を形成し、次いで、当該対向電極層(5)の表
面にペースト状の電解質をスクリン印刷して固体電解質
層(3)を形成し、更に、当該固体電解質層(3)の表
面にペースト状の貴金属をスクリン印刷して検知電極層
(4)を形成し、当該検知電極層(4)の表面にペース
ト状の金属炭酸塩をスクリン印刷して金属炭酸塩層
(6)を形成することを特徴とする炭酸ガスセンサ(1
1)の製造方法。
7. A counter electrode layer (5) is formed by screen-printing a pasty noble metal on the surface of the gas impermeable ceramics substrate (2), and then the paste electrode is formed on the surface of the counter electrode layer (5). Of the solid electrolyte is screen-printed to form a solid electrolyte layer (3), and a paste-like noble metal is screen-printed on the surface of the solid electrolyte layer (3) to form a detection electrode layer (4). A carbon dioxide sensor (1) characterized by forming a metal carbonate layer (6) by screen-printing a paste metal carbonate on the surface of the electrode layer (4).
Manufacturing method of 1).
【請求項8】 前記ガス非透過性セラミックス基板
(2)の裏面にペースト状の高抵抗金属で抵抗回路をス
クリン印刷してヒータ層(7)を形成する請求項6又は
7記載の炭酸ガスセンサの製造方法。
8. The carbon dioxide gas sensor according to claim 6, wherein the heater layer (7) is formed by screen-printing a resistance circuit with a paste-like high resistance metal on the back surface of the gas impermeable ceramics substrate (2). Production method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012140938A (en) * 2010-12-30 2012-07-26 General Electric Co <Ge> Method, system and apparatus for detecting material defect in combustor of combustion turbine engine

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