JPH0642203Y2 - Ｎ▲下２▼ｏガス検出素子 - Google Patents
Ｎ▲下２▼ｏガス検出素子Info
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- JPH0642203Y2 JPH0642203Y2 JP9892088U JP9892088U JPH0642203Y2 JP H0642203 Y2 JPH0642203 Y2 JP H0642203Y2 JP 9892088 U JP9892088 U JP 9892088U JP 9892088 U JP9892088 U JP 9892088U JP H0642203 Y2 JPH0642203 Y2 JP H0642203Y2
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- Japan
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- gas
- gas detection
- detection element
- concentration
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Description
【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案は、笑気（N2Ｏ）ガスの濃度を検出するN2Ｏガス
検出素子に関する。
検出素子に関する。
B.従来の技術 従来のN2Ｏガス検出素子を第７図に示す。この検出素子
はY2O3安定化ZrO2とN2Ｏ分解触媒とを組合せた電池の電
位によってN2Ｏガス濃度を検出するものであり、8mo1％
Y2O3安定化ZrO2（安定化ジルコニア）からなるディスク
71と、このディスク71の両面に形成された白金電極72と
を備え、一方の白金電極72がN2Ｏ分解触媒73によって完
全に覆われている。白金電極72は白金ペーストをディス
ク71の両面に印刷し焼付けて形成され、この焼付けの
後、白金電極72に白金リード線74が取り付けられる。一
方、N2Ｏ分解触媒73は、例えばCo3O4粉末をシリカゾル
に分散させて一方の白金電極を覆うように塗布し焼き付
けることで形成される。この検出素子は、混合ガス中で
白金電極間に生じる起電力を測定することによりN2Ｏガ
ス濃度を検出するものである。
はY2O3安定化ZrO2とN2Ｏ分解触媒とを組合せた電池の電
位によってN2Ｏガス濃度を検出するものであり、8mo1％
Y2O3安定化ZrO2（安定化ジルコニア）からなるディスク
71と、このディスク71の両面に形成された白金電極72と
を備え、一方の白金電極72がN2Ｏ分解触媒73によって完
全に覆われている。白金電極72は白金ペーストをディス
ク71の両面に印刷し焼付けて形成され、この焼付けの
後、白金電極72に白金リード線74が取り付けられる。一
方、N2Ｏ分解触媒73は、例えばCo3O4粉末をシリカゾル
に分散させて一方の白金電極を覆うように塗布し焼き付
けることで形成される。この検出素子は、混合ガス中で
白金電極間に生じる起電力を測定することによりN2Ｏガ
ス濃度を検出するものである。
C.考案が解決しようとする課題 しかし従来のN2Ｏガス検出素子は以下に示す問題点があ
る。
る。
N2Ｏの分解によって生じる酸素により、N2Ｏ分解触媒
73と雰囲気との間に酸素ガスの濃度勾配が生じ、この濃
度勾配でセンサ出力が変動する。同様に白金電極74でも
一部ではあるがN2Ｏの分解が生じて出力が変動する。こ
のため正確な笑気ガス濃度検出が難しい。
73と雰囲気との間に酸素ガスの濃度勾配が生じ、この濃
度勾配でセンサ出力が変動する。同様に白金電極74でも
一部ではあるがN2Ｏの分解が生じて出力が変動する。こ
のため正確な笑気ガス濃度検出が難しい。
N2Ｏ分解触媒73をディスク71に焼付けるため、素子の
製造が面倒となっている。
製造が面倒となっている。
本考案の目的は、N2Ｏガスによって電気抵抗値が変化す
る素材を使用して上記問題を解決したN2Ｏガス検出素子
を提供することにある。
る素材を使用して上記問題を解決したN2Ｏガス検出素子
を提供することにある。
D.課題を解決するための手段 本考案のN2Ｏガス検出素子は、化学式A1-xMxCuO3-δで
表されるペロブスカイト型結晶構造の複合酸化物からな
るガス検知部と、このガス検知部の電気抵抗値の変化を
検出する電極部を備える。上記化学式においてＡは、Y,
Sc,La,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのうち
少なくとも１種を示し、ＭはBa,Sr,Caのうち少なくとも
１種を示す。この組成からなる複合酸化物はN2Ｏガス濃
度によって電気伝導度が影響を受けて、その電気抵抗値
が変化する性質を有する。電極部はこの電気抵抗値の変
化を電圧値または電流値によって検出する。
表されるペロブスカイト型結晶構造の複合酸化物からな
るガス検知部と、このガス検知部の電気抵抗値の変化を
検出する電極部を備える。上記化学式においてＡは、Y,
Sc,La,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのうち
少なくとも１種を示し、ＭはBa,Sr,Caのうち少なくとも
１種を示す。この組成からなる複合酸化物はN2Ｏガス濃
度によって電気伝導度が影響を受けて、その電気抵抗値
が変化する性質を有する。電極部はこの電気抵抗値の変
化を電圧値または電流値によって検出する。
E.作用 N2Ｏガスの混合気流中に検出素子を設置すると、N2Ｏガ
ス濃度に応じてガス検知部の電気抵抗値が変化する。こ
の電気抵抗値の変化を電圧値あるいは電流値の変化とし
て電極部が検出する。
ス濃度に応じてガス検知部の電気抵抗値が変化する。こ
の電気抵抗値の変化を電圧値あるいは電流値の変化とし
て電極部が検出する。
F.実施例 第１図は本考案の一実施例のN2Ｏガス検出素子１の構造
を示す。電極部３のうち、電極3a,3bはガス検知部２の
外側に位置し、電極3b,3cは電極3a,3bの間に位置し、か
つ互いに所定距離離してガス検知部２の表面に位置して
いる。これら電極３はガス検知部２における電気抵抗値
の変化を検出するものである。このため両方の外側に位
置する電極3a,3dには電流端子用リード線13a,13dが接続
され、内部に位置する電極3b,3cには電圧端子用リード
線13b,13cが接続されている。ガス検知部２は、化学式A
1-xMxCuO3-δで表わされるペロブスカイト型結晶構造の
複合酸化物からなる。式中、ＡサイトはY,Sc,La,Pr,Nd,
Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのうちから選ばれる
１種以上の元素であり、Ｍサイトはアルカリ土類金属の
うち、Ba,Sr,Caから選ばれる１種以上の元素を示す。ペ
ロブスカイト型結晶構造の複合酸化物は一搬式ABO3-α
（αは酸素欠損量を示す）で表され、焼成温度や焼成時
の酸素濃度によってその組成比が変化する。本実施例で
は、このうち、Cu系のペロブスカイト型結晶構造物を使
用するものであり、ＡサイトとしてEu,MサイトとしてBa
を選択した場合、化学式Eu3-xBaxCu3O3-y，Eu3-xBaxCu3
O7-δ，Eu1-xBaxCuO3-δは等価の物質となる。このよう
なCu系のペロブスカイト型結晶構造は被検ガス中のN2Ｏ
ガスの濃度に応じて電気抵抗値が変化するため、その電
気抵抗値の変化を検知することによりN2Ｏガス濃度の検
出が行われる。
を示す。電極部３のうち、電極3a,3bはガス検知部２の
外側に位置し、電極3b,3cは電極3a,3bの間に位置し、か
つ互いに所定距離離してガス検知部２の表面に位置して
いる。これら電極３はガス検知部２における電気抵抗値
の変化を検出するものである。このため両方の外側に位
置する電極3a,3dには電流端子用リード線13a,13dが接続
され、内部に位置する電極3b,3cには電圧端子用リード
線13b,13cが接続されている。ガス検知部２は、化学式A
1-xMxCuO3-δで表わされるペロブスカイト型結晶構造の
複合酸化物からなる。式中、ＡサイトはY,Sc,La,Pr,Nd,
Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのうちから選ばれる
１種以上の元素であり、Ｍサイトはアルカリ土類金属の
うち、Ba,Sr,Caから選ばれる１種以上の元素を示す。ペ
ロブスカイト型結晶構造の複合酸化物は一搬式ABO3-α
（αは酸素欠損量を示す）で表され、焼成温度や焼成時
の酸素濃度によってその組成比が変化する。本実施例で
は、このうち、Cu系のペロブスカイト型結晶構造物を使
用するものであり、ＡサイトとしてEu,MサイトとしてBa
を選択した場合、化学式Eu3-xBaxCu3O3-y，Eu3-xBaxCu3
O7-δ，Eu1-xBaxCuO3-δは等価の物質となる。このよう
なCu系のペロブスカイト型結晶構造は被検ガス中のN2Ｏ
ガスの濃度に応じて電気抵抗値が変化するため、その電
気抵抗値の変化を検知することによりN2Ｏガス濃度の検
出が行われる。
以上のような模式的構造のガス成分検出素子１を製造す
る場合には、ガス検知部２を構成する複合酸化物Eu3-xB
axCu3O9-yの化学組成に相当する金属酸化物または炭酸
塩の粉末、例えばEu2O3粉末、BaCO3またはBaO粉末,CuO
粉末をそれぞれ所定の化学量論組成となるように秤量
し、乾式で混合・粉砕する。そして、混合、粉砕後、90
0〜1000℃で４〜５時間仮焼成することによって、Eu3-x
BaxCu3O9-yよりなる複合酸化物を得る。
る場合には、ガス検知部２を構成する複合酸化物Eu3-xB
axCu3O9-yの化学組成に相当する金属酸化物または炭酸
塩の粉末、例えばEu2O3粉末、BaCO3またはBaO粉末,CuO
粉末をそれぞれ所定の化学量論組成となるように秤量
し、乾式で混合・粉砕する。そして、混合、粉砕後、90
0〜1000℃で４〜５時間仮焼成することによって、Eu3-x
BaxCu3O9-yよりなる複合酸化物を得る。
次に、この複合酸化物を充分粉砕，混合した後、所定形
状に成型して焼結することによりガス検知部２を得る。
状に成型して焼結することによりガス検知部２を得る。
次いで、複合酸化物の焼結体ガス検知部２にPt,Agなど
の導電性材料の粉末を含んだ金属またはサーメットを塗
布し、電流端子3a,3bおおび電圧端子3b,3cを形成する。
次いで、900℃で１時間程度加熱保持して焼成したあと
炉冷することにより、第１図に示したように、ガス検知
部２と電極部３とをそなえたガス成分検出素子１を得
る。
の導電性材料の粉末を含んだ金属またはサーメットを塗
布し、電流端子3a,3bおおび電圧端子3b,3cを形成する。
次いで、900℃で１時間程度加熱保持して焼成したあと
炉冷することにより、第１図に示したように、ガス検知
部２と電極部３とをそなえたガス成分検出素子１を得
る。
その後、各電極3a,3b,3c,3dにPt,Agなどの導電性材料よ
りなるリード線13a,13b,13c,13dの先端を電気的に接続
する。
りなるリード線13a,13b,13c,13dの先端を電気的に接続
する。
この場合、電極部における電流端子と電圧端子を共有化
して、ガス検知部２の両側だけに電極を積層した構造で
も良い。
して、ガス検知部２の両側だけに電極を積層した構造で
も良い。
次に、以上のN2Ｏガス検出素子１を使用した測定例を説
明する。
明する。
ここで、ガス検知部２は、EuBa2Cu3O7-δ（Ｘ＝２）か
らなる複合酸化物で構成し、素子１を597℃に加熱保持
し、そのときの一定電流下での電圧変化と、応答波形を
測定した。電圧変化測定は、被検ガスの全圧を１気圧と
し、１アンペアの定電流下で測定を行った。その結果を
第２図に示すが、この図から、N2Ｏガスの分圧変化に応
じて電圧が変化することが判る。一方、応答波形測定で
は１アンペアの定電流下における出力電圧を測定した。
その結果を第３図に示す。
らなる複合酸化物で構成し、素子１を597℃に加熱保持
し、そのときの一定電流下での電圧変化と、応答波形を
測定した。電圧変化測定は、被検ガスの全圧を１気圧と
し、１アンペアの定電流下で測定を行った。その結果を
第２図に示すが、この図から、N2Ｏガスの分圧変化に応
じて電圧が変化することが判る。一方、応答波形測定で
は１アンペアの定電流下における出力電圧を測定した。
その結果を第３図に示す。
このような検出原理は以下のように説明することができ
る。
る。
EuBa2Cu3O7-δの電気伝導度は酸素濃度が高くなるのに
応じて低下する。すなわち、定性的に説明すると、高温
（500℃以上）下では酸素濃度の変化に伴い、Krger−
Vink表示で示される化学平衡式 ただし、Ｖは酸素空孔，h・はホール，O× ○は結晶格
子中の酸素イオン は、酸素濃度が高くなると反応は右に進みホールが生じ
電気抵抗が下がると考えられる。したがって、上述した
素子１において、N2Ｏガスの共存により一定電流下で検
出電圧が低下することは、見かけ上、（１）式が右へ進
んだことを意味する。すなわちN2Ｏが、 N2Ｏ（ｇ）→N2（ｇ）↑印O× ○＋２h・…（２） に従って分解してホールが生成されるため検出電圧が低
下する。そして、N2Ｏの分解により発生する酸素は、N2
Ｏガス濃度に応じて異なるから、N2Ｏ濃度変化に応じた
電圧変化を示す。
応じて低下する。すなわち、定性的に説明すると、高温
（500℃以上）下では酸素濃度の変化に伴い、Krger−
Vink表示で示される化学平衡式 ただし、Ｖは酸素空孔，h・はホール，O× ○は結晶格
子中の酸素イオン は、酸素濃度が高くなると反応は右に進みホールが生じ
電気抵抗が下がると考えられる。したがって、上述した
素子１において、N2Ｏガスの共存により一定電流下で検
出電圧が低下することは、見かけ上、（１）式が右へ進
んだことを意味する。すなわちN2Ｏが、 N2Ｏ（ｇ）→N2（ｇ）↑印O× ○＋２h・…（２） に従って分解してホールが生成されるため検出電圧が低
下する。そして、N2Ｏの分解により発生する酸素は、N2
Ｏガス濃度に応じて異なるから、N2Ｏ濃度変化に応じた
電圧変化を示す。
なお、上記組成式中、ＡサイトとしてY,La,Nd,Gd,Erの
うちの１種、ＭサイトとしてBa,Sr,Caのうちの１種を使
用した酸素欠損型ペロブスカイト構造の酸化物群（例え
ば、YBa2Cu3O7-δ）をガス検知部として用いた場合も同
様な結果が得られている。
うちの１種、ＭサイトとしてBa,Sr,Caのうちの１種を使
用した酸素欠損型ペロブスカイト構造の酸化物群（例え
ば、YBa2Cu3O7-δ）をガス検知部として用いた場合も同
様な結果が得られている。
このようなN2Ｏがガス検出素子１によるN2Ｏガス濃度の
検出装置の一例を第４図，第５図に従って説明する。
検出装置の一例を第４図，第５図に従って説明する。
被検ガス（N2ＯガスおよびキャリアガスとしてのN2やA
r）はガス流路４を矢印方向に移動し、N2Ｏガス検出素
子１はこの流路４内に設置される。検出素子１は検出器
５とともに管壁に支持され、検出器５は検出回路６に接
続されている。また検出回路６は演算部７に接続されて
検出値がガス濃度に換算され、その換算値が表示器８に
表示される。
r）はガス流路４を矢印方向に移動し、N2Ｏガス検出素
子１はこの流路４内に設置される。検出素子１は検出器
５とともに管壁に支持され、検出器５は検出回路６に接
続されている。また検出回路６は演算部７に接続されて
検出値がガス濃度に換算され、その換算値が表示器８に
表示される。
検出回路６は第５図に示すように構成できる。すなわ
ち、比較抵抗R1と検出素子１の抵抗R2とが直列に接続さ
れ、この回路に定電流ｉを供給して出力電圧Voutの変化
を検出する。あるいは、定電圧を印加し比較抵抗R1間の
電圧を検出してもよい。第６図は第４図に示す演算部７
の処理手順を示し、検出素子１の出力からN2Ｏガスの濃
度を予め求めた検出素子の出力電圧に対するN2Ｏ濃度曲
線により算出し、その後、算出値を表示してルーチンが
終了する。また、濃度平均値を演算部７で演算し、表示
器８で表示してもよい。
ち、比較抵抗R1と検出素子１の抵抗R2とが直列に接続さ
れ、この回路に定電流ｉを供給して出力電圧Voutの変化
を検出する。あるいは、定電圧を印加し比較抵抗R1間の
電圧を検出してもよい。第６図は第４図に示す演算部７
の処理手順を示し、検出素子１の出力からN2Ｏガスの濃
度を予め求めた検出素子の出力電圧に対するN2Ｏ濃度曲
線により算出し、その後、算出値を表示してルーチンが
終了する。また、濃度平均値を演算部７で演算し、表示
器８で表示してもよい。
G.考案の効果 以上説明したように本考案は、N2Ｏガス濃度に応じて電
気抵抗値が変化するCu系のペロブスカイト型結晶構造の
複合酸化物をガス検知部とするため、簡単な素子構成と
することができ、製造が容易となる。また、N2Ｏの分解
により生じた酸素が、直接センサの出力に関与するか
ら、従来例で見られた触媒層内でのガスの拡散や電極の
触媒作用による出力の変動を抑制することができる。
気抵抗値が変化するCu系のペロブスカイト型結晶構造の
複合酸化物をガス検知部とするため、簡単な素子構成と
することができ、製造が容易となる。また、N2Ｏの分解
により生じた酸素が、直接センサの出力に関与するか
ら、従来例で見られた触媒層内でのガスの拡散や電極の
触媒作用による出力の変動を抑制することができる。
第１図は本考案の一実施例を示す斜視図、第２図はN2Ｏ
ガスの分圧に対する出力電圧を示すグラフ、第３図はN2
Ｏガスの分圧に対する出力電圧の応答波形を示すグラ
フ，第４図は測定例を説明する概略構成図、第５図はそ
の検出回路の一例を示す図、第６図はその演算部のフロ
ーチャート、第７図は従来の検出素子の断面図である。 1:N2Ｏガス検出素子 2:ガス検知部、3:電極
ガスの分圧に対する出力電圧を示すグラフ、第３図はN2
Ｏガスの分圧に対する出力電圧の応答波形を示すグラ
フ，第４図は測定例を説明する概略構成図、第５図はそ
の検出回路の一例を示す図、第６図はその演算部のフロ
ーチャート、第７図は従来の検出素子の断面図である。 1:N2Ｏガス検出素子 2:ガス検知部、3:電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 篠原 幹弥 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−26138（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−222153（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】化学式A1-xMxCuO3-δ（式中、ＡはY,Sc,L
a,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのうち少な
くとも１種を示し、ＭはBa,Sr,Caのうち少なくとも１種
を示す）で表されるペロブスカイト型結晶構造の複合酸
化物からなるガス検知部と、このガス検知部の電気抵抗
値の変化を検出する電極部とを備えていることを特徴と
するN2Ｏガス検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9892088U JPH0642203Y2 (ja) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | Ｎ▲下２▼ｏガス検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9892088U JPH0642203Y2 (ja) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | Ｎ▲下２▼ｏガス検出素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0220163U JPH0220163U (ja) | 1990-02-09 |
| JPH0642203Y2 true JPH0642203Y2 (ja) | 1994-11-02 |
Family
ID=31325609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9892088U Expired - Lifetime JPH0642203Y2 (ja) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | Ｎ▲下２▼ｏガス検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0642203Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200124229A (ko) * | 2018-01-31 | 2020-11-02 | 코아가부시끼가이샤 | 산소 센서 소자 |
-
1988
- 1988-07-25 JP JP9892088U patent/JPH0642203Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0220163U (ja) | 1990-02-09 |
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