JPH07103937A - Gas sensor - Google Patents
Gas sensorInfo
- Publication number
- JPH07103937A JPH07103937A JP5246558A JP24655893A JPH07103937A JP H07103937 A JPH07103937 A JP H07103937A JP 5246558 A JP5246558 A JP 5246558A JP 24655893 A JP24655893 A JP 24655893A JP H07103937 A JPH07103937 A JP H07103937A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sulfate
- electrode
- gas sensor
- sub
- silver
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はガスセンサに関し、とく
にSOX (酸化硫黄)ガスの検出に使用するガスセンサ
に関する。The present invention relates to an gas sensor, particularly to a gas sensor used for the detection of SO X (sulfur oxide) gas.
【0002】[0002]
【従来の技術】固体電解質材料はイオン伝導性が高いと
いう特性を有することから、その特性を生かしてガスセ
ンサに利用されている。たとえば、ジルコニアセラミッ
クスは酸素イオンの伝導性を有することから酸素ガスセ
ンサとしての適応性があり、酸素濃度検出用センサとし
て用いられている。また、この固体電解質材料に副電極
として硫酸塩あるいは炭酸塩を設けることによってSO
X ガスやCOX ガスを検知するガスセンサとすることが
できる。2. Description of the Related Art A solid electrolyte material has a characteristic of having high ionic conductivity, and therefore, it is utilized for a gas sensor by taking advantage of the characteristic. For example, since zirconia ceramics have oxygen ion conductivity, they are suitable as an oxygen gas sensor, and are used as oxygen concentration detection sensors. In addition, the solid electrolyte material is provided with a sulfate or a carbonate as an auxiliary electrode, so
A gas sensor that detects X gas or CO X gas can be used.
【0003】上記の固体電解質材料を基材としてSOX
ガスあるいはCOX ガスを検知するガスセンサを構成す
る場合は、基材上に硫酸塩あるいは炭酸塩を副電極とし
て設け、この副電極と前記基材の裏面側に各々白金等で
検知用の電極を設けて電極間に生じる起電力を検出する
ことによってガスを検知する。SO x using the above solid electrolyte material as a base material
When configuring a gas sensor for detecting gas or CO X gas, a sulfate or carbonate is provided as a sub-electrode on the base material, and a detection electrode made of platinum or the like is provided on the sub-electrode and the back surface side of the base material. The gas is detected by providing an electromotive force generated between the electrodes.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の固体
電解質材料を用いたガスセンサを使用する場合は固体電
解質材料のイオン伝導性を良好にするため基材を高温に
加熱した状態で使用する。たとえば、固体電解質材料と
してイットリア安定化ジルコニアセラミックスを使用す
る場合には650℃以上に加熱して使用しなければなら
ない。By the way, when the gas sensor using the above solid electrolyte material is used, the base material is used while being heated to a high temperature in order to improve the ionic conductivity of the solid electrolyte material. For example, when yttria-stabilized zirconia ceramics is used as the solid electrolyte material, it must be heated to 650 ° C. or higher before use.
【0005】なお、固体電解質材料としてはジルコニア
セラミックス等よりも低温で作動する材料もあるが、S
OX ガス検知用のガスセンサの場合はSOX ガスの腐食
性が非常に高いことから固体電解質材料としてジルコニ
アセラミックス等のような耐蝕性に優れた材料を使用し
なければならず、このような耐蝕性に優れた材料を使用
する場合には作動温度が高くならざるをえない。また、
基材に設けた検知用の電極もSOX ガスによって腐食さ
れることからセンサの信頼性が低下するといった問題点
があった。As a solid electrolyte material, there is a material that operates at a lower temperature than zirconia ceramics, etc.
O For X gas gas sensor for sensing must use corrosion resistance excellent material such as zirconia ceramics as a solid electrolyte material because of its very high corrosive SO X gas, such corrosion When using a material with excellent properties, the operating temperature must be high. Also,
The detection electrode provided on the base material is also corroded by the SO X gas, which causes a problem that the reliability of the sensor is reduced.
【0006】そこで、本発明はこれら問題点を解消すべ
くなされたものであり、その目的とするところは、SO
X ガス検知用のガスセンサとして十分な信頼性を有し、
かつ作動温度を低くすることができて取り扱いを容易に
することができるガスセンサを提供するにある。Therefore, the present invention has been made to solve these problems, and an object thereof is SO
Has sufficient reliability as a gas sensor for X gas detection,
Another object of the present invention is to provide a gas sensor whose operating temperature can be lowered and which can be easily handled.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため次の構成を備える。すなわち、固体電解質材料
によって形成した基材上に硫酸塩による副電極を設けた
SOX ガス検知用のガスセンサであって、前記副電極に
用いる硫酸塩として硫酸銀を含む硫酸塩の混合体を使用
し、前記副電極の表面に銀を含む金属電極を設け、該金
属電極の表面を白金膜によって被覆したことを特徴とす
る。また、前記基材の固体電解質材料としてイットリア
安定化ジルコニアセラミックスを使用したことを特徴と
する。また、前記副電極に用いる硫酸塩として硫酸銀の
他に硫酸リチウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、硫
酸ナトリウム等のイオン伝導性の良好な硫酸塩を使用し
たことを特徴とする。また、前記副電極に用いる硫酸塩
として、硫酸リチウム、硫酸バリウム等の吸湿性の低い
物質を混合して使用したことを特徴とする。また、金属
電極として銀−パラジウム電極を用いたことを特徴とす
る。The present invention has the following constitution in order to achieve the above object. That is, it is a gas sensor for SO X gas detection, in which a sub-electrode made of sulfate is provided on a base material made of a solid electrolyte material, and a mixture of sulfates containing silver sulfate is used as the sulfate used for the sub-electrode. Then, a metal electrode containing silver is provided on the surface of the sub-electrode, and the surface of the metal electrode is covered with a platinum film. Also, yttria-stabilized zirconia ceramics is used as the solid electrolyte material of the base material. Further, as the sulfate used for the sub-electrode, a sulfate having a good ion conductivity such as lithium sulfate, barium sulfate, calcium sulfate, and sodium sulfate is used in addition to silver sulfate. Further, as the sulfate used for the sub-electrode, a substance having low hygroscopicity such as lithium sulfate and barium sulfate is mixed and used. Further, a silver-palladium electrode is used as the metal electrode.
【0008】[0008]
【発明の概要】本発明に係るガスセンサはSOX ガス検
知用として使用するものであり、基材として固体電解質
材料を使用し、この基材上に硫酸塩による副電極を形成
し、副電極上に金属電極を形成しさらに検知用電極を設
けたことを特徴とする。基材として用いる固体電解質材
料としてはイットリア安定化ジルコニアセラミックスが
耐蝕性の点および安定性の点から有効である。また、副
電極として用いる硫酸塩としては硫酸銀を含む硫酸塩の
混合体を使用するのが好適である。SUMMARY OF THE INVENTION The gas sensor according to the present invention is used for detecting SO X gas. A solid electrolyte material is used as a base material, and a sub-electrode made of sulfate is formed on the base material. It is characterized in that a metal electrode is formed on and a detection electrode is further provided. As a solid electrolyte material used as a substrate, yttria-stabilized zirconia ceramics is effective from the viewpoint of corrosion resistance and stability. Further, as the sulfate used as the sub-electrode, it is preferable to use a mixture of sulfates containing silver sulfate.
【0009】また、金属電極としては金属銀を使用す
る。なお、金属ペーストのメタライズによって金属電極
とする場合は銀にパラジウムを添加して電極とするのが
よい。パラジウムを加えることによって副電極と金属電
極の密着性を向上させることができるからである。ま
た、金属電極の表面を白金膜で被覆して検知電極とす
る。白金膜は金属電極がSOX ガスによって硫化される
ことを防止し、かつガスセンサを高温に加熱した際にお
ける耐熱性をもたせるために設ける。基材裏面に設ける
他方の検知電極も白金によって形成するのがよい。Further, metallic silver is used as the metallic electrode. When a metal electrode is formed by metallizing a metal paste, it is preferable to add palladium to silver to form the electrode. This is because the adhesion between the sub electrode and the metal electrode can be improved by adding palladium. Further, the surface of the metal electrode is covered with a platinum film to form a detection electrode. The platinum film is provided to prevent the metal electrode from being sulfided by SO X gas and to have heat resistance when the gas sensor is heated to a high temperature. The other detection electrode provided on the back surface of the base material is also preferably formed of platinum.
【0010】副電極に設ける硫酸塩に硫酸銀を含有させ
るようにしているのは、次の反応によってSOX ガスを
検知するためである。 この反応は、銀−パラジウムの電極部分で 副電極部分で 基材部分で の反応がそれぞれ生じることによっている。このよう
に、硫酸銀は副電極の構成として必須の物質であり、銀
も金属電極として必須の構成である。The reason why the sulfate provided on the sub-electrode is made to contain silver sulfate is to detect SO X gas by the following reaction. This reaction occurs at the silver-palladium electrode part. In the sub-electrode part In the base material part It depends on the reaction of each. Thus, silver sulfate is an essential substance as a constituent of the sub-electrode, and silver is also an essential constituent as a metal electrode.
【0011】ところで、副電極をつくる場合、硫酸銀の
みによって副電極をつくることも考えられるが、硫酸銀
は高価であり、融点が654℃と低いため他の硫酸塩と
混合して使用するのがよい。副電極を形成する硫酸塩と
しては、たとえば硫酸リチウム、硫酸バリウム、硫酸カ
ルシウム、硫酸ナトリウム等が使用できる。副電極とし
てこれら硫酸塩の混合体に添加する硫酸銀の添加量とし
ては0.5モル%〜15モル%程度とすることができ、
好適には5モル%程度である。When forming the sub-electrode, it is possible to form the sub-electrode using only silver sulfate, but since silver sulfate is expensive and has a low melting point of 654 ° C., it is used as a mixture with another sulfate. Is good. As the sulfate forming the auxiliary electrode, for example, lithium sulfate, barium sulfate, calcium sulfate, sodium sulfate and the like can be used. The amount of silver sulfate added to the mixture of these sulfates as a sub-electrode can be about 0.5 mol% to 15 mol%,
It is preferably about 5 mol%.
【0012】なお、上記のように硫酸リチウムや硫酸バ
リウム等の硫酸銀以外の硫酸塩を使用するのはこれら硫
酸塩を加えることによって副電極中でのイオン伝導度を
高め、これによってガスの検知感度を高めるようにする
目的もある。たとえば、硫酸リチウムと硫酸ナトリウム
の混合体に硫酸銀を添加する場合、硫酸ナトリウムはイ
オン伝導度が高い一方、吸湿性を有するから混合比率と
しては80モル%程度とするのが限度である。このよう
に、副電極を構成する場合には硫酸塩の吸湿性や機能等
を考慮して混合比率を設定するのがよい。The use of sulfates other than silver sulfate such as lithium sulfate and barium sulfate as described above increases the ionic conductivity in the sub-electrode by adding these sulfates, thereby detecting gas. It also has the purpose of increasing the sensitivity. For example, when silver sulfate is added to a mixture of lithium sulfate and sodium sulfate, sodium sulfate has a high ionic conductivity, but has a hygroscopic property, so that the mixing ratio is limited to about 80 mol%. As described above, when forming the sub-electrode, it is preferable to set the mixing ratio in consideration of the hygroscopicity and function of the sulfate.
【0013】本発明では金属電極を白金膜で被覆して金
属電極がSOX ガスに曝されないようにした。これは、
金属電極の金属銀がSOX ガスによって硫化しやすいこ
とから、白金膜によってこれを防止するためである。実
際、白金膜によって電極を被覆することによってSOX
ガスにより電極が腐食することを防止でき、SOX ガス
センサとしての信頼性を有効に高めることが可能になっ
た。金属電極に使用する銀あるいは銀−パラジウムはS
OX ガスとの反応性に優れ、SOX ガスによって銀イオ
ンを発生しやすいことから、ガスセンサを従来のような
高温にしないでも作動させることが可能になる。In the present invention, the metal electrode is coated with a platinum film so that the metal electrode is not exposed to SO X gas. this is,
This is because the metallic silver of the metal electrode is easily sulfided by SO X gas, and this is prevented by the platinum film. In fact, by coating the electrodes with a platinum film, SO x
It is possible to prevent the electrodes from corroding due to the gas, and it is possible to effectively improve the reliability of the SO X gas sensor. Silver or silver-palladium used for the metal electrode is S
Since it is excellent in reactivity with O X gas and silver ions are easily generated by SO X gas, it becomes possible to operate the gas sensor without raising the temperature to the conventional temperature.
【0014】[0014]
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基
づいて詳細に説明する。図1は本発明に係るガスセンサ
の実施例を示す。同図で10はイットリア安定化ジルコ
ニアセラミックスによって形成した基材で、10aはこ
の基材10上に形成した枠体部である。基材10は一般
的なセラミック基板の製造方法と同様に焼成方法によっ
て形成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an embodiment of a gas sensor according to the present invention. In the figure, 10 is a base material formed of yttria-stabilized zirconia ceramics, and 10 a is a frame body formed on the base material 10. The base material 10 is formed by a firing method similar to a general ceramic substrate manufacturing method.
【0015】20は枠体部10aの内側部分に硫酸塩に
よって形成した副電極である。実施例では硫酸銀5モル
%、硫酸リチウム57モル%、硫酸バリウム38%の組
成とした。30は副電極20の表面に被着形成した銀−
パラジウム電極である。40は銀−パラジウム電極30
の表面を被覆するために設けた白金膜である。白金膜4
0にはリード線として白金線42を設ける。白金膜40
はガスセンサの一方の検知電極になる。また、基材10
の下面に白金で他方の検知電極50を設ける。52はリ
ード線とする白金線である。Reference numeral 20 is a sub-electrode formed of a sulfate on the inner portion of the frame portion 10a. In the examples, the composition was 5 mol% silver sulfate, 57 mol% lithium sulfate, and 38% barium sulfate. 30 is silver formed on the surface of the sub-electrode 20
It is a palladium electrode. 40 is a silver-palladium electrode 30
Is a platinum film provided to cover the surface of the. Platinum film 4
At 0, a platinum wire 42 is provided as a lead wire. Platinum film 40
Is one of the detection electrodes of the gas sensor. Also, the base material 10
The other detection electrode 50 is formed of platinum on the lower surface of the. 52 is a platinum wire as a lead wire.
【0016】なお、副電極20を形成する場合は硫酸
銀、硫酸リチウム等の硫酸塩の混合物を枠体部10a内
に積層、加圧し、800℃以上の温度で溶融させ固化す
ることによって形成した。副電極20の形成厚さは1m
m程度であった。また、銀−パラジウム電極30は銀と
パラジウムの混合ペーストを形成して副電極20上に塗
布して焼成することによって形成し、白金膜40は白金
ペーストを用いて、銀−パラジウム電極30に塗布して
焼成することによって形成した。When the sub-electrode 20 is formed, it is formed by laminating a mixture of sulfates such as silver sulfate and lithium sulfate in the frame portion 10a, pressurizing, melting and solidifying at a temperature of 800 ° C. or higher. . Sub-electrode 20 has a thickness of 1 m
It was about m. Further, the silver-palladium electrode 30 is formed by forming a mixed paste of silver and palladium, applying the paste on the sub-electrode 20 and baking it, and the platinum film 40 is applied to the silver-palladium electrode 30 using the platinum paste. And then fired.
【0017】実施例のガスセンサは上記構成によって、
450℃程度の低温下であってもSOX ガスの検知に使
用することができた。また、副電極20や銀−パラジウ
ム電極30がSOX ガスによって腐食されることを防止
して好適にSOX ガスを検知することができた。このよ
うに、従来にくらべて作動温度を低下させて使用するこ
とができたのは、銀−パラジウム電極30がSOX ガス
によって銀イオンを発生しやすいこと、硫酸銀を他の硫
酸塩と混合して用いることによってガスの検知感度を高
め安定して副電極20を形成することができたことによ
る。なお、実施例のガスセンサの好適作動温度は500
℃〜600℃である。The gas sensor of the embodiment has the above configuration,
It could be used for detecting SO X gas even at a low temperature of about 450 ° C. The sub electrode 20 and a silver - palladium electrode 30 is able to detect a suitably SO X gas is prevented from being corroded by SO X gas. In this way, the operating temperature can be lowered as compared with the conventional ones, because the silver-palladium electrode 30 is likely to generate silver ions by SO X gas, and silver sulfate is mixed with other sulfates. This is because the sub-electrode 20 can be formed stably by increasing the gas detection sensitivity. The preferred operating temperature of the gas sensor of the embodiment is 500
C to 600C.
【0018】図2はガスセンサの他の実施例を示す。こ
のガスセンサは基材10の同一面側に検知電極を設けた
例である。副電極20、銀−パラジウム電極30、白金
膜40の構成は上記例と同様で、他方の検知電極50を
基材10の上面に配置したことを特徴とする。FIG. 2 shows another embodiment of the gas sensor. This gas sensor is an example in which a detection electrode is provided on the same surface side of the base material 10. The configurations of the sub-electrode 20, the silver-palladium electrode 30, and the platinum film 40 are the same as those in the above example, and the other detection electrode 50 is arranged on the upper surface of the base material 10.
【0019】[0019]
【発明の効果】本発明に係るガスセンサは、上述したよ
うに、SOX ガスを効果的に検知することができるとと
もに、SOX ガスによって電極等が侵されず、安定して
作動し、かつ信頼性の高いセンサとして提供することが
できる。また、ガスセンサの作動温度を従来のものより
も低下させることができ、ガスセンサの取り扱いを容易
にすることができる等の著効を奏する。The gas sensor according to the present invention, as described above, it is possible to detect the SO X gas effectively, without the electrode or the like is attacked by SO X gas, operates stably, and reliable It can be provided as a highly effective sensor. Further, the operating temperature of the gas sensor can be lowered as compared with that of the conventional one, and the gas sensor can be easily handled, and so on.
【図1】ガスセンサの一実施例の構成を示す断面図であ
る。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an embodiment of a gas sensor.
【図2】ガスセンサの他の実施例の構成を示す断面図で
ある。FIG. 2 is a sectional view showing the configuration of another embodiment of the gas sensor.
10 基材 10a 枠体部 20 副電極 30 銀−パラジウム電極 40 白金膜 42 白金線 50 検知電極 52 白金線 10 Base Material 10a Frame Part 20 Sub-electrode 30 Silver-palladium Electrode 40 Platinum Film 42 Platinum Wire 50 Detecting Electrode 52 Platinum Wire
Claims (5)
に硫酸塩による副電極を設けたSOX ガス検知用のガス
センサであって、 前記副電極に用いる硫酸塩として硫酸銀を含む硫酸塩の
混合体を使用し、 前記副電極の表面に銀を含む金属電極を設け、 該金属電極の表面を白金膜によって被覆したことを特徴
とするガスセンサ。1. A gas sensor for detecting SO X gas, wherein a sub-electrode made of a sulfate is provided on a base material made of a solid electrolyte material, wherein a sulfate containing silver sulfate as a sulfate used for the sub-electrode is mixed. A gas sensor characterized in that a body is used, a metal electrode containing silver is provided on the surface of the sub-electrode, and the surface of the metal electrode is covered with a platinum film.
安定化ジルコニアセラミックスを使用したことを特徴と
する請求項1記載のガスセンサ。2. The gas sensor according to claim 1, wherein yttria-stabilized zirconia ceramics is used as the solid electrolyte material of the base material.
の他に硫酸リチウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、
硫酸ナトリウム等のイオン伝導性の良好な硫酸塩を使用
したことを特徴とする請求項1記載のガスセンサ。3. The sulfate used for the sub-electrode, in addition to silver sulfate, lithium sulfate, barium sulfate, calcium sulfate,
The gas sensor according to claim 1, wherein a sulfate having a good ion conductivity such as sodium sulfate is used.
リチウム、硫酸バリウム等の吸湿性の低い物質を混合し
て使用したことを特徴とする請求項1記載のガスセン
サ。4. The gas sensor according to claim 1, wherein a substance having a low hygroscopic property such as lithium sulfate or barium sulfate is mixed and used as a sulfate salt used for the sub-electrode.
いたことを特徴とする請求項1記載のガスセンサ。5. The gas sensor according to claim 1, wherein a silver-palladium electrode is used as the metal electrode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5246558A JPH07103937A (en) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | Gas sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5246558A JPH07103937A (en) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | Gas sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07103937A true JPH07103937A (en) | 1995-04-21 |
Family
ID=17150206
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5246558A Pending JPH07103937A (en) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | Gas sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07103937A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9599598B2 (en) | 2013-05-30 | 2017-03-21 | Shinko Electric Industries Co., Ltd. | SOx gas sensor and method of measuring concentration of SOx gas |
JP2017207343A (en) * | 2016-05-17 | 2017-11-24 | 日本特殊陶業株式会社 | Gas sensor element |
-
1993
- 1993-10-01 JP JP5246558A patent/JPH07103937A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9599598B2 (en) | 2013-05-30 | 2017-03-21 | Shinko Electric Industries Co., Ltd. | SOx gas sensor and method of measuring concentration of SOx gas |
JP2017207343A (en) * | 2016-05-17 | 2017-11-24 | 日本特殊陶業株式会社 | Gas sensor element |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0101249A2 (en) | Gas sensor | |
JPS61108953A (en) | Electrical connecting terminal of sensor element using ceramics | |
US4107018A (en) | Solid electrolyte gas sensor having a protective bonding layer | |
US6544405B2 (en) | Sensor coating inhibiting glass formation | |
EP0468500B1 (en) | Oxygen concentration detector | |
JPH07103937A (en) | Gas sensor | |
JP3616510B2 (en) | Oxygen sensor and manufacturing method thereof | |
JP2000292409A5 (en) | ||
JP2000292409A (en) | Hydrocarbon sensor | |
JPH0244244A (en) | Manufacture of electrochemical cell | |
JP2005520766A (en) | Insulating material and gas sensor | |
EP1199561A1 (en) | Hydrocarbon sensor and method for producing the same | |
JP2009128184A (en) | Co2 sensor | |
JP3217658B2 (en) | Gas sensor and method of manufacturing the same | |
JP3865498B2 (en) | Limit current type oxygen sensor and oxygen detection method | |
JP3450898B2 (en) | Method for manufacturing incomplete combustion detection element for exhaust gas | |
JPH0124626Y2 (en) | ||
JP4750574B2 (en) | Gas detection element | |
JPH0785071B2 (en) | Carbon dioxide detection sensor and manufacturing method thereof | |
JP3819117B2 (en) | Concentration cell type carbon dioxide sensor | |
JP2004191331A (en) | Gas sensor for measuring sox | |
JPH11287785A (en) | Solid electrolyte type carbon dioxide gas/oxygen gas sensor | |
JP3845490B2 (en) | Carbon dioxide sensor | |
JPH0763724A (en) | Nitrogen oxides sensor | |
JP4271053B2 (en) | Carbon dioxide detector |