JPH10104197A - Sox gas sensor and its production - Google Patents

Sox gas sensor and its production

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JPH10104197A
JPH10104197A JP8260508A JP26050896A JPH10104197A JP H10104197 A JPH10104197 A JP H10104197A JP 8260508 A JP8260508 A JP 8260508A JP 26050896 A JP26050896 A JP 26050896A JP H10104197 A JPH10104197 A JP H10104197A
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gas
gas sensor
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silver
ceramic substrate
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茂明 菅沼
Misa Saitou
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an SOX gas sensor short in the response time to the fluctuations of the concn. of SOX gas and enabled in continuous measurement. SOLUTION: In an SOX gas sensor measuring the concn. of SOX gas by measuring the potential difference between the auxiliary electrode 12 formed on the SOX gas contact side surface of a ceramic substrate 10 composed of yttria stabilized zirconia ceramic and the standard electrode 16 formed on the air contact side surface of the ceramic substrate 10, silver and silver sulfate are mixed in the auxiliary electrode 14.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はSOX ガスセンサ及
びその製造方法に関し、更に詳細には酸化物イオン伝導
性セラミックから成るセラミック基板の一面側に形成さ
れ、SOX ガスと反応する物質を含有する副電極と、前
記セラミック基板の他面側に形成された標準電極との間
の電位差を測定し、SOX ガス濃度を測定するSOX
スセンサ及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to SO X a gas sensor and a manufacturing method thereof, is more particularly formed on one surface side of the ceramic substrate made of oxide ion conducting ceramic, containing a substance that reacts with SO X Gas and a sub electrode, the potential difference is measured between the reference electrode formed on the other surface of the ceramic substrate, to SO X gas sensor and a fabrication method thereof for measuring the SO X gas concentration.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のSOX ガスセンサは、酸化物イオ
ン伝導性セラミックから成るセラミック基板、代表的に
はイットリア安定化ジルコニアセラミックから成るセラ
ミック基板(以下、YSZセラミック基板と称すること
がある)を用い、その一面側に主として硫酸銀と硫酸バ
リウムとの混合物から成り、SOX ガスと反応する物質
を含有する副電極(検知電極)が形成され、且つYSZ
セラミック基板の他面側に標準電極(参照電極)が形成
されているものである。かかるSOX ガスセンサでは、
副電極が形成されたYSZセラミック基板の一面側にS
X ガスを導入すると共に、YSZセラミック基板の他
面側を空気と接触させて、副電極とYSZセラミック基
板の他面側に形成した標準電極との電位差を測定する。
この電極間の電位差は、副電極中で主として発生する化
学反応に因る起電力に基づいて発生し、SOX ガス濃度
(分圧)と所定の関係を有する。このため、電極間の電
位差を測定することによって、SOX ガス濃度(分圧)
を知ることができる。
2. Description of the Related Art A conventional SO X gas sensor uses a ceramic substrate made of an oxide ion conductive ceramic, typically a ceramic substrate made of a yttria-stabilized zirconia ceramic (hereinafter sometimes referred to as a YSZ ceramic substrate). A sub-electrode (detection electrode) mainly composed of a mixture of silver sulfate and barium sulfate and containing a substance that reacts with SO X gas is formed on one side thereof, and YSZ
A standard electrode (reference electrode) is formed on the other surface of the ceramic substrate. In such a SO X gas sensor,
On one side of the YSZ ceramic substrate on which the sub-electrode is formed, S
While introducing O X gas, the other side of the YSZ ceramic board in contact with the air, to measure the potential difference between the standard electrode formed on the other surface of the auxiliary electrode and the YSZ ceramic board.
The potential difference between the electrodes is generated based on an electromotive force mainly caused by a chemical reaction occurring in the sub-electrode, and has a predetermined relationship with the SO X gas concentration (partial pressure). Therefore, by measuring the potential difference between the electrodes, the SO X gas concentration (partial pressure) is measured.
You can know.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】この様なSOX ガスセ
ンサによれば、SOX ガス濃度を連続測定できるため、
ボイラー等の煙道ガス中のSOX ガス濃度を連続測定
し、排出されるSOX ガス量等を連続監視するセンサと
して有望である。しかしながら、従来のSOX ガスセン
サは、SOX ガス濃度の変動に対する応答時間が約20
〜30分程度であるため、ボイラー等の煙道ガス中のS
X ガス監視用としては応答時間が遅く実用に供し得な
い。このため、応答時間が短く且つ連続測定可能なSO
X ガスセンサが求められている。また、従来のSOX
スセンサは、粉末状の硫酸銀や硫酸バリウム等の所定量
の硫酸塩をYSZセラミック基板に載置してから静水圧
プレスして所定形状に成形した後、電気炉で800℃近
傍の温度下で溶融する方法、或いは粉末状の硫酸塩をシ
ート状に成形してから所定形状に切断し、切断した切片
をYSZセラミック基板の所定位置に載置した後、電気
炉で800℃近傍の温度下で溶融する方法によって形成
される。しかし、かかる従来のSOX ガスセンサの製造
方法は、硫酸塩の処理工程等の工程が複雑で且つ熟練し
た技術が必要である。このため、簡単な工程で且つ作業
が容易なSOX ガスセンサの製造方法が望まれている。
そこで、本発明の課題は、SOX ガス濃度の変動に対す
る応答時間が短く且つ連続測定可能なSOX ガスセンサ
を提供すると共に、かかるSOX ガスセンサを簡単な工
程で且つ容易な作業により得られるSOX ガスセンサの
製造方法を提供することにある。
According to such an SO X gas sensor, the SO X gas concentration can be continuously measured.
It is promising as a sensor that continuously measures the concentration of SO X gas in flue gas of a boiler or the like, and continuously monitors the amount of SO X gas discharged. However, the conventional SO X gas sensor has a response time of about 20 to a change in SO X gas concentration.
3030 minutes, so the amount of sulfur contained in flue gas
The response time is slow for monitoring OX gas and cannot be put to practical use. Therefore, the SO has a short response time and can be continuously measured.
There is a need for an X gas sensor. Further, a conventional SO X gas sensor is configured such that a predetermined amount of a sulfate such as powdery silver sulfate or barium sulfate is placed on a YSZ ceramic substrate and then pressed by a hydrostatic pressure into a predetermined shape. Melting at a temperature close to ℃, or forming a powdery sulfate into a sheet, cutting it into a predetermined shape, placing the cut piece at a predetermined position on a YSZ ceramic substrate, and placing it in an electric furnace for 800 It is formed by a method of melting at a temperature around ℃. However, such a conventional method of manufacturing a SO X gas sensor requires complicated techniques such as a sulfate treatment step and requires a skilled technique. Therefore, there is a demand for a method of manufacturing an SO X gas sensor that has simple steps and is easy to operate.
An object of the present invention, SO response time to changes in X gas concentration while providing a short and continuous measurable SO X gas sensor, SO X obtained by and easy work such SO X gas sensor in a simple process An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a gas sensor.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決すべく検討を重ねた結果、YSZセラミック基板
の一面側に塗布した銀ペーストを焼成して得た白金電極
付の銀層を、SOX ガスと接触させて所定時間エージン
グさせた後、YSZセラミック基板の他面側にも白金電
極を形成してSOX ガスセンサとして使用したところ、
SOX ガス濃度の変動に対する応答時間が、従来のSO
X ガスセンサよりも著しく短時間となることを見出し、
本発明に到達した。すなわち、本発明は、酸化物イオン
伝導性セラミックから成るセラミック基板の一面側に形
成され、SOX ガスと反応する物質を含有する副電極
と、前記セラミック基板の他面側に形成された標準電極
との間の電位差を測定し、SOX ガス濃度を測定するS
X ガスセンサにおいて、該副電極中に銀と硫酸銀とが
混在されていることを特徴とするSOX ガスセンサにあ
る。また、本発明は、酸化物イオン伝導性セラミックか
ら成るセラミック基板の一面側に形成され、SOX ガス
と反応する物質を含有する副電極と、前記セラミック基
板の他面側に形成された標準電極との間の電位差を測定
し、SOX ガス濃度を測定するSOX ガスセンサを製造
する際に、該セラミック基板の一面側の所定箇所に塗布
した銀ペーストを焼成して銀から成る銀層を形成し、次
いで、前記銀層にSO3 ガスを接触させることによっ
て、銀と硫酸銀とが混在する副電極を形成することを特
徴とするSOX ガスセンサの製造方法でもある。
Means for Solving the Problems As a result of repeated studies to solve the above problems, the present inventors have found that a silver layer with a platinum electrode obtained by firing a silver paste applied on one side of a YSZ ceramic substrate is obtained. After contacting with SO X gas for aging for a predetermined time, a platinum electrode was formed on the other surface of the YSZ ceramic substrate and used as a SO X gas sensor.
The response time to fluctuations in SO X gas concentration is lower
It was found that the time was significantly shorter than that of the X gas sensor,
The present invention has been reached. That is, the present invention relates to a sub-electrode formed on one surface of a ceramic substrate made of oxide ion conductive ceramic and containing a substance that reacts with SO X gas, and a standard electrode formed on the other surface of the ceramic substrate. measuring the potential difference between the measures SO X gas concentration S
In O X gas sensor, in SO X gas sensor, characterized in that the silver and the silver sulfate is mixed in the sub electrode. Further, the present invention is an oxide formed on one surface of the ceramic substrate made of an ion conductive ceramic, and the secondary electrode containing a material which reacts with SO X gas, standard electrode formed on the other surface of the ceramic substrate When manufacturing a SO X gas sensor for measuring the potential difference between the ceramic substrate and the SO X gas concentration, a silver paste applied to a predetermined portion of one side of the ceramic substrate is fired to form a silver layer made of silver. Then, an SO 3 gas is brought into contact with the silver layer to form a sub-electrode in which silver and silver sulfate are mixed, thereby producing a SO X gas sensor.

【0005】かかる本発明において、副電極をセラミッ
ク基板のSOX ガス接触側面に形成し、且つ標準電極を
セラミック基板の空気接触側面に形成することによっ
て、SOX ガス濃度を正確に測定し得る。また、酸化物
イオン伝導性セラミックとして、イットリア安定化ジル
コニアセラミックを用いることによって、SOX ガスセ
ンサの耐熱性を向上できる。更に、副電極に埋め込んだ
白金網体に白金線を接続することにより、SO2 ガスを
SO3 ガスに変換でき、SOX ガス濃度の正確な測定を
可能にできる。
In the present invention, the SO X gas concentration can be accurately measured by forming the sub-electrode on the SO X gas contact side surface of the ceramic substrate and forming the standard electrode on the air contact side surface of the ceramic substrate. Further, by using yttria-stabilized zirconia ceramic as the oxide ion conductive ceramic, the heat resistance of the SO X gas sensor can be improved. Further, by connecting a platinum wire to a platinum mesh embedded in the sub-electrode, SO 2 gas can be converted to SO 3 gas, and accurate measurement of SO X gas concentration can be performed.

【0006】本発明に係るSOX ガスセンサは、SOX
ガス濃度の変動に対する応答時間を従来のSOX ガスセ
ンサよりも著しく短時間とし得ることの詳細な理由は明
確ではないが、以下の様に推察される。つまり、SOX
ガスセンサ中では全体として下記〔化1〕の反応が起き
ているが、副電極の銀相では〔化2〕の反応、硫酸銀相
では〔化3〕の反応、及び酸化物イオン伝導性セラミッ
クから成るセラミック基板では〔化4〕の反応が各々起
きている。
[0006] SO X gas sensor according to the present invention, SO X
The detailed reason why the response time to the change in gas concentration can be significantly shorter than that of the conventional SO X gas sensor is not clear, but is presumed as follows. That is, SO X
In the gas sensor, the following reaction (Chemical Formula 1) occurs as a whole, but the reaction of Chemical Formula 2 in the silver phase of the sub-electrode, the chemical formula 3 in the silver sulfate phase, and the reaction of oxide ion conductive ceramics. In the resulting ceramic substrate, the reaction of Chemical Formula 4 has occurred.

【化1】 Embedded image

【化2】 Embedded image

【化3】 Embedded image

【化4】 一方、本発明のSOX ガスセンサにおいては、副電極に
は、銀と硫酸銀とが混在しているため、副電極における
Ag+ やO2-等のイオンの拡散距離が、従来のSOX
スセンサの主として硫酸銀と硫酸バリウムとから成る副
電極に比較して、短縮されて〔化3〕の反応が起き易く
なり、SOX ガス濃度の変動に対する応答時間を従来の
SOX ガスセンサよりも短縮できたものと考えられる。
Embedded image On the other hand, in the SO X gas sensor of the present invention, since silver and silver sulfate are mixed in the sub-electrode, the diffusion distance of ions such as Ag + and O 2− in the sub-electrode is smaller than that of the conventional SO X gas sensor. As compared with the sub-electrode mainly composed of silver sulfate and barium sulfate, the reaction of [Chemical Formula 3] is easily caused, and the response time to the fluctuation of the SO X gas concentration can be shortened as compared with the conventional SO X gas sensor. It is thought that it was.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】本発明に係るSOX ガスセンサの
一例を図1に示す。図1に示すSOX ガスセンサは、酸
化物イオン伝導性セラミックから成るセラミック基板と
して用いた、イットリア安定化ジルコニアセラミック
(YSZセラミック)から成るセラミック基板(YSZ
セラミック基板)10には、そのSOX ガス接触側面に
形成された副電極12に電極14が設けられている共
に、空気接触側面に標準電極16が形成されている。更
に、電極14と標準電極16とは、白金線18、20を
介して電圧計22に接続され、電極14と標準電極16
との間の電位差を測定できるようになっている。かかる
SOX ガスセンサにおいて、副電極12は、YSZセラ
ミック基板10のSOX ガス接触側面から環状に突出す
る凸部22内に形成されており、銀と硫酸銀とが混在さ
れているものである。
FIG. 1 shows an example of an SO X gas sensor according to the present invention. The SO X gas sensor shown in FIG. 1 is a ceramic substrate (YSZ ceramic) made of yttria-stabilized zirconia ceramic (YSZ ceramic) used as a ceramic substrate made of an oxide ion conductive ceramic.
On the ceramic substrate 10, an electrode 14 is provided on a sub-electrode 12 formed on the SO X gas contact side surface, and a standard electrode 16 is formed on the air contact side surface. Further, the electrode 14 and the standard electrode 16 are connected to a voltmeter 22 via platinum wires 18 and 20, and the electrode 14 and the standard electrode 16 are connected.
Can be measured. In this SO X gas sensor, the sub-electrode 12 is formed in a convex portion 22 that projects annularly from the SO X gas contact side surface of the YSZ ceramic substrate 10, and silver and silver sulfate are mixed.

【0008】また、電極14は副電極12に埋め込まれ
た白金網体に白金線18の一端が溶接されているもので
あり、標準電極16はYSZセラミック基板10の空気
接触側面にスパッタ等によって形成された白金層に、白
金線20の一端が溶接された白金網を接合して成るもの
である。この様に、白金網体から成る電極14に白金線
18を溶接することによって、白金線18を形成する白
金が触媒となってSO2 ガス等をSO3 ガスに充分に変
換することでき、SOX ガス濃度を正確に測定できる。
更に、標準電極16を形成する白金層は、前述した〔化
4〕の反応を促進することができる。
The electrode 14 is formed by welding one end of a platinum wire 18 to a platinum mesh embedded in the sub-electrode 12, and the standard electrode 16 is formed on the air contact side surface of the YSZ ceramic substrate 10 by sputtering or the like. A platinum net obtained by welding one end of a platinum wire 20 is joined to the platinum layer thus formed. In this manner, by welding the platinum wire 18 to the electrode 14 made of a platinum network, the platinum forming the platinum wire 18 can serve as a catalyst to sufficiently convert SO 2 gas or the like to SO 3 gas. X gas concentration can be measured accurately.
Further, the platinum layer forming the standard electrode 16 can promote the above-mentioned reaction of Chemical Formula 4.

【0009】図1に示すSOX ガスセンサは、YSZセ
ラミック基板10のSOX ガス接触側面の環状の凸部2
2内に銀ペーストを塗布して銀ペースト層を形成した
後、この銀ペースト層を、銀の融点以下の温度、具体的
には750℃以下の温度で焼成し、銀ペースト中に含ま
れているバインダーを脱バインダーして銀から成る銀層
を形成する。この際に、白金線18の一端が溶接された
白金網体から成る電極14を表層近傍に埋め込んだ銀ペ
ースト層を焼成することにより、電極14を一体に埋め
込んだ銀層を形成できる。更に、銀層にSO3 ガスを接
触させつつ600℃程度に保持して数10時間程度のエ
ージングを施すことによって、銀と硫酸銀とが混在した
副電極12(検知電極)を形成できる。この副電極12
には、副電極12に埋め込まれた白金網体に白金線が溶
接された電極14が形成される。かかる電極14は、白
金線が溶接された白金網体を銀ペーストの表面に載置し
て焼成し、銀層と白金網体とを一体化した後、SO3
ス中でのエージングによって、副電極12と一体化する
ことができる。この様に、本発明に係るSOX ガスセン
サは、銀ペースト層を焼成して得た銀層に、SO3 ガス
を接触させることによって得ることができるため、極め
て簡単な工程で製造することができる。
The SO X gas sensor shown in FIG. 1 has an annular convex portion 2 on the SO X gas contact side surface of a YSZ ceramic substrate 10.
After a silver paste layer is formed by applying a silver paste inside 2, the silver paste layer is baked at a temperature equal to or lower than the melting point of silver, specifically, at a temperature equal to or lower than 750 ° C., and contained in the silver paste. The binder is removed to form a silver layer composed of silver. At this time, a silver layer in which the electrode 14 is embedded integrally can be formed by firing the silver paste layer in which the electrode 14 made of a platinum mesh body with one end of the platinum wire 18 welded is embedded near the surface. Further, the sub-electrode 12 (detection electrode) in which silver and silver sulfate are mixed can be formed by performing aging for about several tens of hours while maintaining the temperature at about 600 ° C. while bringing the SO 3 gas into contact with the silver layer. This sub electrode 12
The electrode 14 is formed by welding a platinum wire to a platinum mesh embedded in the sub-electrode 12. Such electrodes 14, platinum net member platinum wire was welded was calcined by placing the surface of the silver paste, after integrating the silver layer and the platinum net member, by aging at SO 3 gas, secondary It can be integrated with the electrode 12. As described above, since the SO X gas sensor according to the present invention can be obtained by bringing the silver layer obtained by firing the silver paste layer into contact with the SO 3 gas, it can be manufactured by an extremely simple process. .

【0010】本発明においては、銀層にSO3 ガスを接
触させて副電極12(検知電極)を形成するため、銀と
硫酸銀とが混在する。このことは、副電極12の断面及
び表面を顕微鏡で観察すると、ピンク色の層が観察さ
れ、このピンク色の層についてのEPMA(Electron p
robe microanalyzer)による分析によれば、銀と硫酸銀
とが混在し、更に硫化銀も生成しているものと思われ
る。また、YSZセラミック基板10の空気接触側面に
スパッタ等によって形成したた白金層に、白金線20の
一端が溶接された白金網を溶着することにより、標準電
極16(参照電極)を形成できる。
In the present invention, since the sub-electrode 12 (detection electrode) is formed by bringing the SO 3 gas into contact with the silver layer, silver and silver sulfate are mixed. This means that when the cross section and the surface of the sub-electrode 12 are observed with a microscope, a pink layer is observed, and the EPMA (Electron p.
According to analysis using a robe microanalyzer, it is considered that silver and silver sulfate are mixed and silver sulfide is also formed. Further, a standard electrode 16 (reference electrode) can be formed by welding a platinum net having one end of a platinum wire 20 welded to a platinum layer formed on the air contact side surface of the YSZ ceramic substrate 10 by sputtering or the like.

【0011】得られたSOX ガスセンサには、図1に示
す様に、YSZセラミック基板10のSOX ガス接触側
面に、YSZセラミックから成る筒体24の一端面が当
接してガラス封止されている。この筒体26の途中に
は、白金網26が設けられており、図1の矢印方向から
筒体24に導入されたSOX ガス中のSO2 ガス等をS
3 ガスに変換する。かかる白金網26は、白金ワイヤ
としてもよい。図1に示すSOX ガスセンサを600℃
に保持しつつ、YSZセラミック基板10に装着された
筒体24に矢印方向からSOX ガスを導入すると、白金
網26、白金線18、及び電極14を形成する白金網に
よって、SOX ガス中のSO2ガス等がSO3 ガスに変
換され、SO3 ガスは副電極12内を拡散する。同時
に、SOX ガスセンサを形成するYSZセラミック基板
10の空気接触側において、前述した〔化4〕の反応に
よって発生したO2-も、副電極12内を拡散する。しか
も、副電極12内には、前述した〔化2〕による反応で
Ag+ が存在し、副電極12内では前述した〔化3〕の
反応が起き、起電力が発生する。この起電力とSO3
ス濃度との間には一定の関係が存在するため、電極1
4、16間の電位差を測定することによってSO3 ガス
濃度を測定できる。
As shown in FIG. 1, one end surface of a cylindrical body 24 made of YSZ ceramic is brought into contact with the SO X gas contact side surface of the YSZ ceramic substrate 10 and glass-sealed with the obtained SO X gas sensor. I have. A platinum net 26 is provided in the middle of the cylinder 26, and the SO 2 gas or the like in the SO X gas introduced into the cylinder 24 from the direction of the arrow in FIG.
Convert to O 3 gas. The platinum net 26 may be a platinum wire. The SO X gas sensor shown in FIG.
When the SO X gas is introduced into the cylindrical body 24 mounted on the YSZ ceramic substrate 10 from the direction of the arrow while holding the platinum net 26, the platinum wire 18 and the platinum net forming the electrode 14, the SO X gas in the SO X gas is maintained. SO 2 gas or the like is converted into SO 3 gas, and the SO 3 gas diffuses in the sub-electrode 12. At the same time, on the air contact side of the YSZ ceramic substrate 10 forming the SO X gas sensor, O 2− generated by the above-described reaction of Chemical Formula 4 also diffuses in the sub-electrode 12. In addition, Ag + is present in the sub-electrode 12 due to the above-described reaction of [Chemical Formula 2], and the above-described reaction of [Chemical Formula 3] occurs in the sub-electrode 12 to generate electromotive force. Since a certain relationship exists between the electromotive force and the SO 3 gas concentration, the electrode 1
The SO 3 gas concentration can be measured by measuring the potential difference between 4 and 16.

【0012】図1に示すSOX ガスセンサにおける、S
X ガス濃度の変動に対する応答曲線を図2に示す。図
2に示す応答曲線は、SO2 ガスが100ppm含有さ
れているガスを、図1の矢印方向から筒体24に導入を
開始してから2時間経過後にガスを遮断するまでの電位
差変化を示す。更に、図1に示すSOX ガスセンサと従
来のSOX ガスセンサとを、図2に示す応答曲線を求め
た場合と同一条件下でのSOX ガス濃度の変動に対する
応答曲線を図3に示す。図3の応答曲線Aは図1に示す
SOX ガスセンサの応答曲線であり、応答曲線Bは従来
のSOX ガスセンサの応答曲線である。ここで、従来の
SOX ガスセンサは、粉末状の硫酸銀と硫酸バリウムと
の混合物の所定量をYSZセラミック基板に載置してか
ら静水圧プレスして所定形状に成形した後、電気炉で7
99℃の温度下で焼成し副電極を形成したものである。
かかる従来のSOX ガスセンサについても、YSZセラ
ミックから成る筒体の一端面がYSZセラミック基板の
副電極が形成された面に当接してガラス封止され、この
筒体の途中に白金網26が設けられている。
In the SO X gas sensor shown in FIG.
The response curves for the variation of the O X gas concentration shown in FIG. The response curve shown in FIG. 2 shows a change in the potential difference from when the gas containing 100 ppm of SO 2 gas was introduced into the cylinder 24 in the direction of the arrow in FIG. 1 until the gas was cut off after 2 hours. . Furthermore, showing the SO X gas sensor and conventional SO X gas sensor shown in FIG. 1, the response curves for the variation of the SO X gas concentration under the same conditions as that for determining the response curve shown in Figure 2 in FIG. 3 is a response curve of the SO X gas sensor shown in FIG. 1, and a response curve B is a response curve of the conventional SO X gas sensor. Here, in the conventional SO X gas sensor, a predetermined amount of a mixture of powdered silver sulfate and barium sulfate is placed on a YSZ ceramic substrate, and then subjected to isostatic pressing to form into a predetermined shape.
It is fired at a temperature of 99 ° C. to form a sub-electrode.
Also in such a conventional SO X gas sensor, one end surface of a cylindrical body made of YSZ ceramic comes into contact with the surface of the YSZ ceramic substrate on which the sub-electrode is formed, and glass sealing is performed. Have been.

【0013】かかる応答曲線から応答時間を求めるが、
応答時間は、図3に示す様に、SO X ガス導入開始後の
電極14、16間の電位差が、平衡電位差(図3におい
て100%と示す電位差)の90%に到達するまでの時
間をいう。図3に示す応答曲線A(図1に示すSOX
スセンサの応答曲線)から求めた応答時間は約2〜3分
間程度であった。これに対し、応答曲線B(従来のSO
X ガスセンサの応答曲線)から求めた応答時間は約20
〜30分間であり、図1に示すSOX ガスセンサの応答
時間が著しく短縮されていることが判る。
The response time is obtained from the response curve.
The response time is, as shown in FIG. XAfter the introduction of gas
The potential difference between the electrodes 14 and 16 is the equilibrium potential difference (see FIG. 3).
Until it reaches 90% of 100%)
Means between. The response curve A shown in FIG.XMoth
The response time obtained from the response curve of the sensor is about 2-3 minutes.
It was around. On the other hand, the response curve B (conventional SO
XResponse time determined from the response curve of the gas sensor) is about 20
3030 minutes and the SO shown in FIG.XGas sensor response
It can be seen that the time has been significantly reduced.

【0014】以上、述べてきた図1に示すSOX ガスセ
ンサは、YSZセラミック基板の標準電極16を空気と
接触するように設置されているが、図4に示す様に、S
Xガス含有の煙道ガスが通過する煙道28中に、SO
X ガスセンサを配設してもよい。この様な場合であって
も、ガス中の酸素イオンを利用してSOX ガス濃度を測
定できる。但し、この場合、煙道ガス中の酸素分圧が変
動するとき、基準電圧が変動し、SOX ガス濃度の測定
値が変動することがある。また、本発明に係るSOX
スセンサは、銀層にSO3 ガスを接触させてエージング
することによって副電極12を形成したが、銀ペースト
中に硫酸銀を混合して副電極12を形成してもよく、こ
の場合は、焼成した銀層にSO3 ガスを接触させるエー
ジングを施さなくてもよい。更に、銀ペースト中に硫酸
銀の他に硫酸バリウム等の硫酸塩を必要に応じて混合し
てもよい。また、YSZセラミック基板に代えて、カル
シア安定化ジルコニアから成るセラミック基板を用いて
もよい。
[0014] above, SO X gas sensor shown in FIG. 1 has been described, although the standard electrode 16 of the YSZ ceramic board is placed in contact with the air, as shown in FIG. 4, S
During flue 28 O X gas content of the flue gas passes through, SO
An X gas sensor may be provided. Even in such a case, the SO X gas concentration can be measured using oxygen ions in the gas. However, in this case, when the oxygen partial pressure in the flue gas fluctuates, the reference voltage fluctuates, and the measured value of the SO X gas concentration may fluctuate. Further, in the SO X gas sensor according to the present invention, the sub-electrode 12 is formed by contacting the silver layer with the SO 3 gas and performing aging. However, the sub-electrode 12 is formed by mixing silver sulfate in the silver paste. In this case, aging for bringing the baked silver layer into contact with SO 3 gas may not be performed. Further, in addition to silver sulfate, a sulfate such as barium sulfate may be mixed in the silver paste as needed. Further, a ceramic substrate made of calcia-stabilized zirconia may be used instead of the YSZ ceramic substrate.

【0015】[0015]

【発明の効果】本発明に係るSOX ガスセンサは、SO
X ガス濃度の変動に対する応答時間を従来のSOX ガス
センサに比較して短時間とすることができ、且つ連続測
定できるものである。更に、その製造工程も、従来のS
X ガスセンサの製造工程に比較して短くすることがで
き、容易に製造することができる。このため、本発明に
係るSOX ガスセンサは、ボイラー等の煙道ガス中のS
X ガス濃度を監視用として好適に使用できる。
The SO according to the present inventionXThe gas sensor is SO
XResponse time to gas concentration fluctuationsXgas
Shorter time than sensor
Can be determined. Further, the manufacturing process is the same as the conventional S
OXIt can be shortened compared to the gas sensor manufacturing process.
And can be easily manufactured. Therefore, the present invention
Such SOXThe gas sensor detects S in flue gas such as a boiler.
O XThe gas concentration can be suitably used for monitoring.

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

【図1】本発明に係るSOX ガスセンサ及びその使用態
様を説明する説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an SO X gas sensor according to the present invention and a usage mode thereof.

【図2】本発明に係るSOX ガスセンサの応答時間を調
査したグラフである。
FIG. 2 is a graph illustrating a response time of the SO X gas sensor according to the present invention.

【図3】本発明に係るSOX ガスセンサの他の使用態様
を説明する説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating another usage mode of the SO X gas sensor according to the present invention.

【図4】従来のSOX ガスセンサの応答時間を調査した
グラフである。
FIG. 4 is a graph showing the response time of a conventional SO X gas sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 YSZセラミック基板 12 副電極 14、16 電極 18、20 白金線 A 本発明に係るSOX ガスセンサの応答曲線 B 従来のSOX ガスセンサの応答曲線Reference Signs List 10 YSZ ceramic substrate 12 Sub-electrode 14, 16 Electrode 18, 20 Platinum wire A Response curve of SO X gas sensor according to the present invention B Response curve of conventional SO X gas sensor

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成8年10月2日[Submission date] October 2, 1996

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Correction target item name] Brief description of drawings

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

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

【図1】本発明に係るSOX ガスセンサ及びその使用態
様を説明する説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an SO X gas sensor according to the present invention and a usage mode thereof.

【図2】本発明に係るSOX ガスセンサの応答時間を調
査したグラフである。
FIG. 2 is a graph illustrating a response time of the SO X gas sensor according to the present invention.

【図3】本発明に係るSOX ガスセンサと従来のSOX
ガスセンサとの応答曲線を比較したグラフである。
[3] according to the present invention SO X gas sensor and a conventional SO X
It is the graph which compared the response curve with a gas sensor.

【図4】本発明に係るSOX ガスセンサの他の使用態様
を説明する説明図である。
FIG. 4 shows another usage of the SO X gas sensor according to the present invention .
FIG.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸化物イオン伝導性セラミックから成る
セラミック基板の一面側に形成され、SOX ガスと反応
する物質を含有する副電極と、前記セラミック基板の他
面側に形成された標準電極との間の電位差を測定し、S
X ガス濃度を測定するSOX ガスセンサにおいて、 該副電極中に銀と硫酸銀とが混在されていることを特徴
とするSOX ガスセンサ。
1. A sub-electrode formed on one surface of a ceramic substrate made of an oxide ion conductive ceramic and containing a substance that reacts with SO X gas, and a standard electrode formed on the other surface of the ceramic substrate. And measure the potential difference between
In SO X gas sensor for measuring O X gas concentration, SO X gas sensor, characterized in that the silver and the silver sulfate is mixed in the sub electrode.
【請求項2】 酸化物イオン伝導性セラミックがイット
リア安定化ジルコニアセラミックである請求項1記載の
SOX ガスセンサ。
2. The SO X gas sensor according to claim 1, wherein the oxide ion conductive ceramic is a yttria-stabilized zirconia ceramic.
【請求項3】 副電極に埋め込まれた白金網体に白金線
が接続されて成る請求項1又は請求項2記載のSOX
スセンサ。
3. The SO X gas sensor according to claim 1, wherein a platinum wire is connected to a platinum mesh body embedded in the sub-electrode.
【請求項4】 副電極がセラミック基板のSOX ガス接
触側面に形成され、標準電極がセラミック基板の空気接
触側面に形成されている請求項1〜3のいずれか一項記
載のSOX ガスセンサ。
4. The SO X gas sensor according to claim 1, wherein the sub-electrode is formed on an SO X gas contact side surface of the ceramic substrate, and the standard electrode is formed on an air contact side surface of the ceramic substrate.
【請求項5】 酸化物イオン伝導性セラミックから成る
セラミック基板の一面側に形成され、SOX ガスと反応
する物質を含有する副電極と、前記セラミック基板の他
面側に形成された標準電極との間の電位差を測定し、S
X ガス濃度を測定するSOX ガスセンサを製造する際
に、 該セラミック基板の一面側の所定箇所に塗布した銀ペー
ストを焼成して銀から成る銀層を形成し、 次いで、前記銀層にSO3 ガスを接触させることによっ
て、銀と硫酸銀とが混在する副電極を形成することを特
徴とするSOX ガスセンサの製造方法。
5. A sub-electrode formed on one surface of a ceramic substrate made of an oxide ion conductive ceramic and containing a substance that reacts with SO X gas, and a standard electrode formed on the other surface of the ceramic substrate. And measure the potential difference between
When manufacturing a SO X gas sensor for measuring the O X gas concentration, a silver paste applied to a predetermined portion of one surface of the ceramic substrate is fired to form a silver layer made of silver. 3. A method for manufacturing an SO X gas sensor, comprising forming a sub-electrode in which silver and silver sulfate are mixed by contacting three gases.
【請求項6】 酸化物イオン伝導性セラミックとして、
イットリア安定化ジルコニアセラミックを用いる請求項
5記載のSOX ガスセンサの製造方法。
6. As an oxide ion conductive ceramic,
The method for manufacturing an SO X gas sensor according to claim 5, wherein a yttria-stabilized zirconia ceramic is used.
【請求項7】 白金線の一端が接続された白金網体から
成る電極を表層近傍に埋め込んだ銀ペースト層を焼成し
て銀層を形成する請求項5又は請求項6記載のSOX
スセンサの製造方法。
7. The SO X gas sensor according to claim 5, wherein a silver layer is formed by firing a silver paste layer in which an electrode made of a platinum mesh connected to one end of a platinum wire is embedded near a surface layer. Production method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU706961B2 (en) * 1995-10-16 1999-07-01 Analyt Instruments Electrochemical sensor for SOx or SOx and O2 measurements
US6368479B1 (en) 1998-08-25 2002-04-09 Ngk Insulators Ltd. Carbon monoxide sensor, method for making the same, and method of using the same

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