JPH11304752A - 一酸化炭素センサおよびそのエージング方法 - Google Patents
一酸化炭素センサおよびそのエージング方法Info
- Publication number
- JPH11304752A JPH11304752A JP10115010A JP11501098A JPH11304752A JP H11304752 A JPH11304752 A JP H11304752A JP 10115010 A JP10115010 A JP 10115010A JP 11501098 A JP11501098 A JP 11501098A JP H11304752 A JPH11304752 A JP H11304752A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon monoxide
- solid electrolyte
- sensor
- voltage
- electrode
- 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.)
- Granted
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 水素ガスに対する感度を抑制し、より正確な
一酸化炭素濃度検出を行うことができる固体電解質型一
酸化炭素センサを提供する。 【解決手段】 酸化触媒層を介して周囲雰囲気と接触す
る検出電極と基準電極とを有する固体電解質型一酸化炭
素センサにおいて、酸素イオン伝導性固体電解質を挟ん
でこれら電極が配置され、かつ、電圧を両電極間に印加
する手段を有する固体電解質型一酸化炭素センサ。
一酸化炭素濃度検出を行うことができる固体電解質型一
酸化炭素センサを提供する。 【解決手段】 酸化触媒層を介して周囲雰囲気と接触す
る検出電極と基準電極とを有する固体電解質型一酸化炭
素センサにおいて、酸素イオン伝導性固体電解質を挟ん
でこれら電極が配置され、かつ、電圧を両電極間に印加
する手段を有する固体電解質型一酸化炭素センサ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質型一酸
化炭素センサ関連技術に関する。
化炭素センサ関連技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】一酸化炭素センサとしては現在様々なも
のが実用化されており、それらは工程管理、安全管理等
の分野で幅広く使われている。これらのうち、内燃機関
等の燃焼排ガスの不完全燃焼を検知する一酸化炭素セン
サとして用いることができるものとしては半導体式セン
サ及び接触燃焼式センサが挙げられる。その中でも、半
導体式センサは試料ガス中の酸素濃度や水分率が変化す
ると正確に測定できないと云う欠点を有するため、通
常、接触燃焼式センサが用いられている。しかし、一般
に燃焼機関排ガスの場合、その負荷変動に伴い、燃焼排
ガス温度が数十〜数百℃の間で変動する。このような試
料ガスの温度変化に対応するため接触燃焼式センサにお
いても、極めて厳密な温度補正を行う必要がある。
のが実用化されており、それらは工程管理、安全管理等
の分野で幅広く使われている。これらのうち、内燃機関
等の燃焼排ガスの不完全燃焼を検知する一酸化炭素セン
サとして用いることができるものとしては半導体式セン
サ及び接触燃焼式センサが挙げられる。その中でも、半
導体式センサは試料ガス中の酸素濃度や水分率が変化す
ると正確に測定できないと云う欠点を有するため、通
常、接触燃焼式センサが用いられている。しかし、一般
に燃焼機関排ガスの場合、その負荷変動に伴い、燃焼排
ガス温度が数十〜数百℃の間で変動する。このような試
料ガスの温度変化に対応するため接触燃焼式センサにお
いても、極めて厳密な温度補正を行う必要がある。
【０００３】そのため上記問題点を解決するものとし
て、固体電解質（酸素イオン伝導体）を用いた排ガス用
不完全燃焼検知センサの開発が進められている（特公昭
５８−４９８５号公報等）。図１にこのような固体電解
質型一酸化炭素センサの断面図を示す。なお図１におい
て中央にはセンサの断面図、その両側の図はセンサ電極
付近の反応を解説する原理説明図である。
て、固体電解質（酸素イオン伝導体）を用いた排ガス用
不完全燃焼検知センサの開発が進められている（特公昭
５８−４９８５号公報等）。図１にこのような固体電解
質型一酸化炭素センサの断面図を示す。なお図１におい
て中央にはセンサの断面図、その両側の図はセンサ電極
付近の反応を解説する原理説明図である。
【０００４】図中符号１ａ及び１ｂは多孔質白金電極、
２は可燃性ガス酸化触媒層、３は固体電解質であり酸素
イオン導電性を有する安定化ジルコニア（以下「ＹＳ
Ｚ」とも云う）で、絶縁層４を介してヒータ５によって
その導電性に最適な温度（３００〜５００℃）に加温さ
れている。
２は可燃性ガス酸化触媒層、３は固体電解質であり酸素
イオン導電性を有する安定化ジルコニア（以下「ＹＳ
Ｚ」とも云う）で、絶縁層４を介してヒータ５によって
その導電性に最適な温度（３００〜５００℃）に加温さ
れている。
【０００５】ここで、このようなセンサが可燃性ガスの
ない環境に置かれている場合、電極１ａ及び電極１ｂに
到達する酸素量の間に差がないため、両電極間に起電力
は発生しない。一酸化炭素などの可燃性ガス存在下では
酸化触媒層２が塗布された電極１ｂ上には可燃性ガスが
到達しないため、図１中（１）で示された電極反応が生
じるだけである。一方酸化触媒層を有しない電極１ａ上
では可燃性が到達するため、図１中（２）で示された反
応が生じ、このように両電極上での反応に差が生じ、こ
れに由来する起電力が発生し、一酸化炭素濃度として測
定されるしかし、このようなセンサでは燃焼排ガスなど
において一酸化炭素ガスと共存することが多い水素ガス
に対する感度が大きく、問題となっていた。
ない環境に置かれている場合、電極１ａ及び電極１ｂに
到達する酸素量の間に差がないため、両電極間に起電力
は発生しない。一酸化炭素などの可燃性ガス存在下では
酸化触媒層２が塗布された電極１ｂ上には可燃性ガスが
到達しないため、図１中（１）で示された電極反応が生
じるだけである。一方酸化触媒層を有しない電極１ａ上
では可燃性が到達するため、図１中（２）で示された反
応が生じ、このように両電極上での反応に差が生じ、こ
れに由来する起電力が発生し、一酸化炭素濃度として測
定されるしかし、このようなセンサでは燃焼排ガスなど
において一酸化炭素ガスと共存することが多い水素ガス
に対する感度が大きく、問題となっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、水素ガスに
対する感度を抑制し、より正確な一酸化炭素濃度検出を
行うことができる固体電解質型一酸化炭素センサを提供
することを目的とする。
対する感度を抑制し、より正確な一酸化炭素濃度検出を
行うことができる固体電解質型一酸化炭素センサを提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の固体電解質型一
酸化炭素センサは、上記課題を解決するため、請求項１
に記載のように、酸化触媒層を介して周囲雰囲気と接触
する検出電極と基準電極とを有する固体電解質型一酸化
炭素センサにおいて、酸素イオン伝導性固体電解質を挟
んでこれら電極が配置され、かつ、電圧を両電極間に印
加する手段を有する固体電解質型一酸化炭素センサであ
る。
酸化炭素センサは、上記課題を解決するため、請求項１
に記載のように、酸化触媒層を介して周囲雰囲気と接触
する検出電極と基準電極とを有する固体電解質型一酸化
炭素センサにおいて、酸素イオン伝導性固体電解質を挟
んでこれら電極が配置され、かつ、電圧を両電極間に印
加する手段を有する固体電解質型一酸化炭素センサであ
る。
【０００８】本発明の固体電解質型一酸化炭素センサの
エージング方法は、請求項４に記載の通り、酸化触媒層
を介して周囲雰囲気と接触する検出電極と基準電極とを
有する固体電解質型一酸化炭素センサのエージング方法
に関し、電圧を両電極間に印加する固体電解質型一酸化
炭素センサのエージング方法である。
エージング方法は、請求項４に記載の通り、酸化触媒層
を介して周囲雰囲気と接触する検出電極と基準電極とを
有する固体電解質型一酸化炭素センサのエージング方法
に関し、電圧を両電極間に印加する固体電解質型一酸化
炭素センサのエージング方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明において、センサの両電極
間に印加する電圧は、一酸化炭素ガスによる起電力の極
性及び水素ガスによる起電力の極性と逆の極性であるこ
とが必要であり、水素ガスによる起電力の極性と順極性
に印加した場合、本発明の効果が得られない。なお、印
加電圧は１〜５Ｖ、この印加時間を短くする必要がある
場合には、４〜５Ｖの電圧印加を行えば、４秒〜数分程
度の処理により充分な効果が得られる。なお、このとき
５Ｖ以上の電圧を印加することは固体電解質として安定
化ジルコニアを用いる場合、これを損傷することがある
ので注意が必要である。
間に印加する電圧は、一酸化炭素ガスによる起電力の極
性及び水素ガスによる起電力の極性と逆の極性であるこ
とが必要であり、水素ガスによる起電力の極性と順極性
に印加した場合、本発明の効果が得られない。なお、印
加電圧は１〜５Ｖ、この印加時間を短くする必要がある
場合には、４〜５Ｖの電圧印加を行えば、４秒〜数分程
度の処理により充分な効果が得られる。なお、このとき
５Ｖ以上の電圧を印加することは固体電解質として安定
化ジルコニアを用いる場合、これを損傷することがある
ので注意が必要である。
【００１０】上記印加電圧処理のときにはセンサ温度は
通常の温度より高い温度に保持されることが望ましい。
ここで通常の温度とは、固体電解質の伝導性に最適な温
度である。この温度は、固体電解質として安定化ジルコ
ニアを用いる場合、通常３００℃以上５００℃以下であ
り、高い温度に保つとは、この場合センサを５５０℃以
上８００℃以下に保つことを指す。なお、これらの温度
操作を容易にするため、本発明にはヒータなどの昇温手
段が付属していることが望ましい（なお、このように通
常の温度より高い温度にセンサ素子を保持することを以
下「ヒートアップ」すると云い、そのような処理を「ヒ
ートアップ処理」と云う）。
通常の温度より高い温度に保持されることが望ましい。
ここで通常の温度とは、固体電解質の伝導性に最適な温
度である。この温度は、固体電解質として安定化ジルコ
ニアを用いる場合、通常３００℃以上５００℃以下であ
り、高い温度に保つとは、この場合センサを５５０℃以
上８００℃以下に保つことを指す。なお、これらの温度
操作を容易にするため、本発明にはヒータなどの昇温手
段が付属していることが望ましい（なお、このように通
常の温度より高い温度にセンサ素子を保持することを以
下「ヒートアップ」すると云い、そのような処理を「ヒ
ートアップ処理」と云う）。
【００１１】なお、電圧印加処理は繰り返し行うことが
好ましい。繰り返し回数としては２００回以上８０００
回以下行うことが望ましい。２００回未満であると本発
明の効果が充分でなく、また、８０００回を超えて行っ
てもその効果が飽和し、その増加に殆ど寄与しない。通
常２０００回程度行うと殆ど効果が一定となる。なお固
体電解質型一酸化炭素センサをこのようにエージング処
理を行った後に一酸化炭素検知装置に組み込むことによ
り、ノイズの極めて小さい測定が可能となる。
好ましい。繰り返し回数としては２００回以上８０００
回以下行うことが望ましい。２００回未満であると本発
明の効果が充分でなく、また、８０００回を超えて行っ
てもその効果が飽和し、その増加に殆ど寄与しない。通
常２０００回程度行うと殆ど効果が一定となる。なお固
体電解質型一酸化炭素センサをこのようにエージング処
理を行った後に一酸化炭素検知装置に組み込むことによ
り、ノイズの極めて小さい測定が可能となる。
【００１２】本発明の効果は、図１に示したような従来
技術に係る、酸化触媒層を介して周囲雰囲気と接触する
検出電極と基準電極とが板状の固体電解質の同一面に配
されているセンサ（以下「平板型センサ」と云う）など
では得られず、酸素イオン伝導性固体電解質を挟んで酸
化触媒層を介して周囲雰囲気と接触する基準電極と検出
電極とが配置された固体電解質型一酸化炭素センサにお
いてのみ得ることができる。
技術に係る、酸化触媒層を介して周囲雰囲気と接触する
検出電極と基準電極とが板状の固体電解質の同一面に配
されているセンサ（以下「平板型センサ」と云う）など
では得られず、酸素イオン伝導性固体電解質を挟んで酸
化触媒層を介して周囲雰囲気と接触する基準電極と検出
電極とが配置された固体電解質型一酸化炭素センサにお
いてのみ得ることができる。
【００１３】また、用いる固体電解質も従来グリーンシ
ートと呼ばれる厚さ０．３ｍｍ〜ｌｍｍ程度のシート状
であった固体電解質基板を用いたセンサでは本発明の効
果が得られにくい。すなわち、厚さ１μｍ以上５０μｍ
以下程度の電解質（本発明において「厚膜」と云う）を
使用し、酸素イオン伝導性固体電解質厚膜を挟んで検出
電極及び基準電極が配されてなるセンサであることが好
ましい。なお、このように両電極間の間隔を平板型セン
サにおける間隔（通常３００μｍ、最小で１００μｍ程
度）から１〜５０μｍ程度とする事ができるため、電極
間抵抗を下げることができ、一酸化炭素に対する感度を
格段に向上させることができる。
ートと呼ばれる厚さ０．３ｍｍ〜ｌｍｍ程度のシート状
であった固体電解質基板を用いたセンサでは本発明の効
果が得られにくい。すなわち、厚さ１μｍ以上５０μｍ
以下程度の電解質（本発明において「厚膜」と云う）を
使用し、酸素イオン伝導性固体電解質厚膜を挟んで検出
電極及び基準電極が配されてなるセンサであることが好
ましい。なお、このように両電極間の間隔を平板型セン
サにおける間隔（通常３００μｍ、最小で１００μｍ程
度）から１〜５０μｍ程度とする事ができるため、電極
間抵抗を下げることができ、一酸化炭素に対する感度を
格段に向上させることができる。
【００１４】このように本発明で用いる固体電解質厚膜
の厚さはグリーンシートとして知られているものではな
く薄いものでなければならない。このような固体電解質
厚膜はペースト化した固体電解質を印刷して必要に応じ
て熱処理することにより形成することができる。膜厚は
固体電解質の粒度、ペーストの濃度や粘度を調整するな
どの方法で調整することができる。
の厚さはグリーンシートとして知られているものではな
く薄いものでなければならない。このような固体電解質
厚膜はペースト化した固体電解質を印刷して必要に応じ
て熱処理することにより形成することができる。膜厚は
固体電解質の粒度、ペーストの濃度や粘度を調整するな
どの方法で調整することができる。
【００１５】本発明で用いることができる固体電解質厚
膜の材質としては、酸素イオン導電性、イットリア等の
希土類酸化物で安定化したジルコニア（安定化ジルコニ
ア）、酸化マグネシウムまたは酸化カルシウムを添加し
たジルコニア、希土類酸化物を添加した希土類または酸
化カルシウムを添加した酸化セリウム、酸化ストロンチ
ウム等を添加した三酸化二ビスマスなどが挙げられる。
このうち実用的に安定化ジルコニアが用いられる。
膜の材質としては、酸素イオン導電性、イットリア等の
希土類酸化物で安定化したジルコニア（安定化ジルコニ
ア）、酸化マグネシウムまたは酸化カルシウムを添加し
たジルコニア、希土類酸化物を添加した希土類または酸
化カルシウムを添加した酸化セリウム、酸化ストロンチ
ウム等を添加した三酸化二ビスマスなどが挙げられる。
このうち実用的に安定化ジルコニアが用いられる。
【００１６】検出電極及び基準電極の材質としては、金
・白金等の貴金属、または白金族金属とジルコニア、酸
化セリウム、三酸化二ビスマス等との混合物、或いは、
これらの１種に希土類酸化物もしくはアルカリ土類金属
酸化物を添加してなる酸化物の１種と白金族金属との混
合物などが挙げられる。なお、一般的には白金及びジル
コニアからなるもの、あるいは、白金と安定化ジルコニ
アからなるものを用いる。
・白金等の貴金属、または白金族金属とジルコニア、酸
化セリウム、三酸化二ビスマス等との混合物、或いは、
これらの１種に希土類酸化物もしくはアルカリ土類金属
酸化物を添加してなる酸化物の１種と白金族金属との混
合物などが挙げられる。なお、一般的には白金及びジル
コニアからなるもの、あるいは、白金と安定化ジルコニ
アからなるものを用いる。
【００１７】なお、検出電極付近に設けられる酸化触媒
層は一酸化炭素、水素等の可燃性ガスを酸化する触媒作
用を持つものであればよい。例えば、白金やロジウム等
の白金族金属、バナジウムやクロム等の遷移金属の酸化
物、或いはこれらの２種以上を組み合わせたものが挙げ
られ、これらをシリカ、各種アルミナなどの担体に担持
させて用いる。なお、この酸化触媒層は多孔質であるこ
とが必要で、例えば触媒が担持された粒状・粉末状の担
体と水や溶媒、必要に応じてバインダからなるペースト
状物を印刷或いは塗布し、加熱・焼成して多孔質の酸化
触媒層を得ることができる。
層は一酸化炭素、水素等の可燃性ガスを酸化する触媒作
用を持つものであればよい。例えば、白金やロジウム等
の白金族金属、バナジウムやクロム等の遷移金属の酸化
物、或いはこれらの２種以上を組み合わせたものが挙げ
られ、これらをシリカ、各種アルミナなどの担体に担持
させて用いる。なお、この酸化触媒層は多孔質であるこ
とが必要で、例えば触媒が担持された粒状・粉末状の担
体と水や溶媒、必要に応じてバインダからなるペースト
状物を印刷或いは塗布し、加熱・焼成して多孔質の酸化
触媒層を得ることができる。
【００１８】次いで本発明で用いるセンサ素子の例を図
２の分解構成図を用いて説明する。図２に符号ｇをもっ
て示したアルミナ基板上白金製のヒータｆを積層・形成
し、さらに絶縁層ｅ、酸化触媒層ｄ、基準電極ｃ、固体
電解質厚膜ｂ及び、検知電極ａをこの順で積層して設け
る。これらは、印刷・メッキ及び焼成などの熱処理によ
り形成されたものである。なお、基準電極ｃは酸化触媒
層ｄを介して周囲雰囲気と接触するよう、すなわち、外
部に直接露出しないようにすることが必要である。ま
た、上記絶縁層ｅは電気絶縁性を有する材料からなるも
のであれば良く、通常セラミックス原料、酸化アルミニ
ウム、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、二酸化珪素、
酸化ガリウムなど、或いはこれらの混合物を用いて作製
する。
２の分解構成図を用いて説明する。図２に符号ｇをもっ
て示したアルミナ基板上白金製のヒータｆを積層・形成
し、さらに絶縁層ｅ、酸化触媒層ｄ、基準電極ｃ、固体
電解質厚膜ｂ及び、検知電極ａをこの順で積層して設け
る。これらは、印刷・メッキ及び焼成などの熱処理によ
り形成されたものである。なお、基準電極ｃは酸化触媒
層ｄを介して周囲雰囲気と接触するよう、すなわち、外
部に直接露出しないようにすることが必要である。ま
た、上記絶縁層ｅは電気絶縁性を有する材料からなるも
のであれば良く、通常セラミックス原料、酸化アルミニ
ウム、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、二酸化珪素、
酸化ガリウムなど、或いはこれらの混合物を用いて作製
する。
【００１９】
【実施例】以下に本発明の実施例を示す。 ［センサ素子の作製］図２にその分解構成図を示すよう
なセンサ素子を作製した。大きさが２ｍｍ×２ｍｍ、厚
さが０．３ｍｍのアルミナ基板ｇ上に白金ペーストをリ
ボン状に印刷した後、焼成してヒータｆを形成した。こ
のヒータｆ上にアルミナペーストを印刷して緻密な絶縁
層ｅを、さらにこの絶縁層ｅ上に白金を５％担持させた
αアルミナ担体のペーストを最終的に厚さ３０〜５０μ
ｍとなるように印刷した後１００℃で１時間乾燥して可
燃性ガス酸化触媒層ｄを形成した。
なセンサ素子を作製した。大きさが２ｍｍ×２ｍｍ、厚
さが０．３ｍｍのアルミナ基板ｇ上に白金ペーストをリ
ボン状に印刷した後、焼成してヒータｆを形成した。こ
のヒータｆ上にアルミナペーストを印刷して緻密な絶縁
層ｅを、さらにこの絶縁層ｅ上に白金を５％担持させた
αアルミナ担体のペーストを最終的に厚さ３０〜５０μ
ｍとなるように印刷した後１００℃で１時間乾燥して可
燃性ガス酸化触媒層ｄを形成した。
【００２０】次いで、触媒層ｄの上面中央に電極形成用
ペースト（Ｙ2Ｏ3が８モル％、ＺｒＯ2が９２モル％か
らなる安定化ジルコニアの粉末と白金の粉末とを、全粉
末中の白金が９０重量％となるよう混合して、常用のバ
インダー、溶剤、界面活性剤を適量加えて調製）を用い
て最終の厚さが１０μｍとなるよう電極板（センサ出力
取り出し端子部を有する）の形状を印刷し、１３００℃
で１０分間の焼成を行って電極ｃを設けた。
ペースト（Ｙ2Ｏ3が８モル％、ＺｒＯ2が９２モル％か
らなる安定化ジルコニアの粉末と白金の粉末とを、全粉
末中の白金が９０重量％となるよう混合して、常用のバ
インダー、溶剤、界面活性剤を適量加えて調製）を用い
て最終の厚さが１０μｍとなるよう電極板（センサ出力
取り出し端子部を有する）の形状を印刷し、１３００℃
で１０分間の焼成を行って電極ｃを設けた。
【００２１】さらにこの電極ｃを完全に覆うように安定
化ジルコニアとバインダーからなるペーストを最終の厚
さが１０μｍとなるよう印刷し、１００℃で１時間乾燥
して固体電解質厚膜ｂを形成した。次いで、上記固体電
解質厚膜ｂの上に最終の厚さが１０μｍとなるよう検知
電極ａを設け、１３７５℃で１０分間の焼成を行った。
なお、この検知電極ａにもセンサ出力取り出し端子部を
設けた。
化ジルコニアとバインダーからなるペーストを最終の厚
さが１０μｍとなるよう印刷し、１００℃で１時間乾燥
して固体電解質厚膜ｂを形成した。次いで、上記固体電
解質厚膜ｂの上に最終の厚さが１０μｍとなるよう検知
電極ａを設け、１３７５℃で１０分間の焼成を行った。
なお、この検知電極ａにもセンサ出力取り出し端子部を
設けた。
【００２２】［センサの組立］上記で得たセンサ素子を
電気回路に接続した。このときのブロック図を図３に示
す。センサ素子δの両電極の端子部に白金リード線を結
線し、これに出力取り出しインピーダンス変換回路及び
それに接続されている出力表示回路からなるセンサ検出
回路ε、及び、電極印加回路兼ヒートアップ用定電圧回
路γ１を接続した。この電極印加回路兼ヒートアップ用
定電圧回路γ１には別途ヒータ接続用端子があり、セン
サ素子ヒータに接続されていてヒートアップ処理時にヒ
ータに電力を供給する。またセンサ素子ヒータはヒータ
用定電圧回路γ２が接続されていて、測定時にセンサ素
子を測定に適した温度に保つための電力を供給する。こ
れら電極印加回路兼ヒートアップ用定電圧回路γ１及び
ヒータ用定電圧回路γ２にはタイマー回路β１及びタイ
マー回路β２を介して電源回路に接続されていて、これ
らタイマー回路が印加電圧所持時間及びヒートアップ処
理時間を制御する。なお、本発明における電圧を両電極
間に印加する手段は上記電極印加回路兼ヒートアップ用
定電圧回路γ１、タイマー回路β１及びタイマー回路β
２に該当し、タイマー回路β１及びタイマー回路β２は
マイクロコンピュータ及び周辺回路により構成すること
ができる。
電気回路に接続した。このときのブロック図を図３に示
す。センサ素子δの両電極の端子部に白金リード線を結
線し、これに出力取り出しインピーダンス変換回路及び
それに接続されている出力表示回路からなるセンサ検出
回路ε、及び、電極印加回路兼ヒートアップ用定電圧回
路γ１を接続した。この電極印加回路兼ヒートアップ用
定電圧回路γ１には別途ヒータ接続用端子があり、セン
サ素子ヒータに接続されていてヒートアップ処理時にヒ
ータに電力を供給する。またセンサ素子ヒータはヒータ
用定電圧回路γ２が接続されていて、測定時にセンサ素
子を測定に適した温度に保つための電力を供給する。こ
れら電極印加回路兼ヒートアップ用定電圧回路γ１及び
ヒータ用定電圧回路γ２にはタイマー回路β１及びタイ
マー回路β２を介して電源回路に接続されていて、これ
らタイマー回路が印加電圧所持時間及びヒートアップ処
理時間を制御する。なお、本発明における電圧を両電極
間に印加する手段は上記電極印加回路兼ヒートアップ用
定電圧回路γ１、タイマー回路β１及びタイマー回路β
２に該当し、タイマー回路β１及びタイマー回路β２は
マイクロコンピュータ及び周辺回路により構成すること
ができる。
【００２３】［エージング処理］このときのタイミング
チャートを図４に示す。この電圧印加処理は電源投入時
に上記タイマー回路β１及びβ２によって自動的に行わ
れるようになっていて、電源投入と同時にセンサ素子ヒ
ータはヒートアップのために通常より高めの電圧（ヒー
トアップ電圧）が印加され、また同時に電極間に電圧が
印加される。一定時間後（本実施例では電源投入後１０
秒後）電極間への電圧の印加が中止され、さらに一定時
間後（本実施例では電源投入後１５秒後）ヒートアップ
処理が終了し、その後センサ検出回路に電源が投入（本
実施例では電源投入後２５秒後）されて測定が開始され
る。なお、上記のエージング処理は電源のオン−オフを
繰り返すことにより繰り返し処理が行われる。
チャートを図４に示す。この電圧印加処理は電源投入時
に上記タイマー回路β１及びβ２によって自動的に行わ
れるようになっていて、電源投入と同時にセンサ素子ヒ
ータはヒートアップのために通常より高めの電圧（ヒー
トアップ電圧）が印加され、また同時に電極間に電圧が
印加される。一定時間後（本実施例では電源投入後１０
秒後）電極間への電圧の印加が中止され、さらに一定時
間後（本実施例では電源投入後１５秒後）ヒートアップ
処理が終了し、その後センサ検出回路に電源が投入（本
実施例では電源投入後２５秒後）されて測定が開始され
る。なお、上記のエージング処理は電源のオン−オフを
繰り返すことにより繰り返し処理が行われる。
【００２４】図５（ａ）に電源のオン−オフ回数、すな
わち、エージング処理を繰り返したときの処理回数の一
酸化炭素に対する出力への影響、図５（ｂ）では同じく
処理回数の水素に対する出力への影響を示した。なお、
これらエージング処理は水素に対する検知電極−基準電
極間の起電力と逆になるような極性で電圧を印加して行
ったものである。これらエージング処理の繰り返しによ
り、このセンサは水素ガスに対する感度を持たなくな
り、また一酸化炭素に対する感度が向上することがこれ
ら図より判る。なお、水素と一酸化炭素とを混合した空
気における、水素−一酸化炭素の存在量及び比を様々に
変化させたガスを作製し、エージング処理を２５００回
行ったセンサ及び処理を行わないセンサを用いてこれら
に対する出力を調べたところ、水素−一酸化炭素混合系
においても、エージング処理を行ったセンサでは、水素
の影響が極めて小さくなっていることが確認された。
わち、エージング処理を繰り返したときの処理回数の一
酸化炭素に対する出力への影響、図５（ｂ）では同じく
処理回数の水素に対する出力への影響を示した。なお、
これらエージング処理は水素に対する検知電極−基準電
極間の起電力と逆になるような極性で電圧を印加して行
ったものである。これらエージング処理の繰り返しによ
り、このセンサは水素ガスに対する感度を持たなくな
り、また一酸化炭素に対する感度が向上することがこれ
ら図より判る。なお、水素と一酸化炭素とを混合した空
気における、水素−一酸化炭素の存在量及び比を様々に
変化させたガスを作製し、エージング処理を２５００回
行ったセンサ及び処理を行わないセンサを用いてこれら
に対する出力を調べたところ、水素−一酸化炭素混合系
においても、エージング処理を行ったセンサでは、水素
の影響が極めて小さくなっていることが確認された。
【００２５】［比較例］以上、本発明のエージング処理
について例を挙げて説明したが、印加電圧を水素に対す
る起電力と順極性になるように電圧を印加した場合につ
いて、同様に、処理回数と一酸化炭素に対する出力の変
化、処理回数と水素に対する出力の変化をそれぞれ、図
６（ａ）及び図６（ｂ）に示す。これら結果より、印加
電圧を水素に対する起電力と順極性になるように電圧を
印加した場合、一酸化炭素に対する選択性が極めて低く
なり、その結果一酸化炭素センサーとしては使用困難な
ものとなることが判る。
について例を挙げて説明したが、印加電圧を水素に対す
る起電力と順極性になるように電圧を印加した場合につ
いて、同様に、処理回数と一酸化炭素に対する出力の変
化、処理回数と水素に対する出力の変化をそれぞれ、図
６（ａ）及び図６（ｂ）に示す。これら結果より、印加
電圧を水素に対する起電力と順極性になるように電圧を
印加した場合、一酸化炭素に対する選択性が極めて低く
なり、その結果一酸化炭素センサーとしては使用困難な
ものとなることが判る。
【００２６】
【発明の効果】本発明により、固体電解質型一酸化炭素
センサの一酸化炭素に対する感度を向上させると同時
に、水素に対する感度を低下させることができるため、
一酸化炭素に対する感度を著しく高い物とすることがで
き、正確な測定が可能となる。
センサの一酸化炭素に対する感度を向上させると同時
に、水素に対する感度を低下させることができるため、
一酸化炭素に対する感度を著しく高い物とすることがで
き、正確な測定が可能となる。
【図１】従来の固体電解質型一酸化炭素センサの断面図
及びその原理説明図である。
及びその原理説明図である。
【図２】本発明で用いる酸素イオン伝導性固体電解質厚
膜を挟んでこれら電極が配置された固体電解質型一酸化
炭素センサの分解説明図である。
膜を挟んでこれら電極が配置された固体電解質型一酸化
炭素センサの分解説明図である。
【図３】エージング処理を行うためのセンサ素子及びそ
の制御・検出回路などの接続における概念を示すための
ブロック図である。
の制御・検出回路などの接続における概念を示すための
ブロック図である。
【図４】エージング処理のタイミングを示すチャートで
ある。
ある。
【図５】エージング処理回数の、一酸化炭素及び水素に
対する感度への影響を示す図である。
対する感度への影響を示す図である。
【図６】電極に印加する電圧の極性を本発明のエージン
グ処理に対し逆としたときの処理回数の、一酸化炭素及
び水素に対する感度への影響を示す図である。
グ処理に対し逆としたときの処理回数の、一酸化炭素及
び水素に対する感度への影響を示す図である。
【符号の説明】 ａ 検知電極（電極板と出力取り出し端子をー体化し
た形） ｂ 固体電解質厚膜 ｃ 基準電極（電極板と出力取り出し端子をー体化し
た形） ｄ 可燃性ガス酸化触媒層 ｅ 絶縁層 ｆ ヒータ ｇ アルミナ基板
た形） ｂ 固体電解質厚膜 ｃ 基準電極（電極板と出力取り出し端子をー体化し
た形） ｄ 可燃性ガス酸化触媒層 ｅ 絶縁層 ｆ ヒータ ｇ アルミナ基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 望月 計 静岡県天竜市二俣町南鹿島23 矢崎計器株 式会社内 (72)発明者 高島 裕正 静岡県天竜市二俣町南鹿島23 矢崎計器株 式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 酸化触媒層を介して周囲雰囲気と接触す
る検出電極と基準電極とを有する固体電解質型一酸化炭
素センサにおいて、酸素イオン伝導性固体電解質を挟ん
でこれら電極が配置され、かつ、電圧を両電極間に印加
する手段を有することを特徴とする固体電解質型一酸化
炭素センサ。 - 【請求項２】 上記電圧の印加時に該センサを測定時の
センサ温度より高い温度に保つ手段を有することを特徴
とする請求項１に記載の固体電解質型一酸化炭素セン
サ。 - 【請求項３】 上記電圧印加手段が、一酸化炭素ガスに
よる起電力の極性及び水素ガスによる起電力の極性と逆
極性に印加できるものであることを特徴とする請求項１
又は２に記載の固体電解質型一酸化炭素センサ。 - 【請求項４】 酸化触媒層を介して周囲雰囲気と接触す
る検出電極と基準電極とを有する固体電解質型一酸化炭
素センサのエージング方法に関し、電圧を両電極間に印
加することを特徴とする固体電解質型一酸化炭素センサ
のエージング方法。 - 【請求項５】 上記電圧の印加を測定時のセンサ温度よ
り高い温度に保ちながら行うことを特徴とする請求項４
記載の固体電解質型一酸化炭素センサのエージング方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11501098A JP3589384B2 (ja) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | 一酸化炭素センサおよびそのエージング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11501098A JP3589384B2 (ja) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | 一酸化炭素センサおよびそのエージング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11304752A true JPH11304752A (ja) | 1999-11-05 |
| JP3589384B2 JP3589384B2 (ja) | 2004-11-17 |
Family
ID=14652047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11501098A Expired - Fee Related JP3589384B2 (ja) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | 一酸化炭素センサおよびそのエージング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3589384B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002303602A (ja) * | 2001-04-03 | 2002-10-18 | Tokyo Yogyo Co Ltd | 水素ポンプを利用した固体電解質式水素・水蒸気測定方法及び測定装置 |
| JP2005504961A (ja) * | 2001-09-28 | 2005-02-17 | ユニバーシティ オブ フロリダ | 固体ポテンショメトリック気体酸化物センサ |
| US8277731B2 (en) | 2009-04-16 | 2012-10-02 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Sensing device |
| CN103072539A (zh) * | 2012-09-07 | 2013-05-01 | 华晨汽车集团控股有限公司 | 一种汽车座垫 |
| JP2013205068A (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Osaka Gas Co Ltd | 電気化学ガスセンサと電気化学ガスセンサの感度調整方法、及びガス検出装置 |
| JP2013205069A (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Osaka Gas Co Ltd | 電気化学ガスセンサ、ｃｏとｈ２との選択的検出方法、及び電気化学ガスセンサの改質方法 |
| JP2013257215A (ja) * | 2012-06-13 | 2013-12-26 | Ngk Spark Plug Co Ltd | センサ素子 |
-
1998
- 1998-04-24 JP JP11501098A patent/JP3589384B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002303602A (ja) * | 2001-04-03 | 2002-10-18 | Tokyo Yogyo Co Ltd | 水素ポンプを利用した固体電解質式水素・水蒸気測定方法及び測定装置 |
| JP2005504961A (ja) * | 2001-09-28 | 2005-02-17 | ユニバーシティ オブ フロリダ | 固体ポテンショメトリック気体酸化物センサ |
| US8277731B2 (en) | 2009-04-16 | 2012-10-02 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Sensing device |
| JP2013205068A (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Osaka Gas Co Ltd | 電気化学ガスセンサと電気化学ガスセンサの感度調整方法、及びガス検出装置 |
| JP2013205069A (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Osaka Gas Co Ltd | 電気化学ガスセンサ、ｃｏとｈ２との選択的検出方法、及び電気化学ガスセンサの改質方法 |
| JP2013257215A (ja) * | 2012-06-13 | 2013-12-26 | Ngk Spark Plug Co Ltd | センサ素子 |
| CN103072539A (zh) * | 2012-09-07 | 2013-05-01 | 华晨汽车集团控股有限公司 | 一种汽车座垫 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3589384B2 (ja) | 2004-11-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1167957B1 (en) | NOx sensor | |
| JP2002174618A (ja) | 固体電解質型ガスセンサ | |
| JP2003247972A (ja) | ガスセンサ素子及びその製造方法，再生方法 | |
| JP3122413B2 (ja) | ガスセンサ | |
| JP2000088796A (ja) | ガスセンサ | |
| JPH112621A (ja) | ＮＯｘセンサの製造方法及びＮＯｘセンサ | |
| JP3589384B2 (ja) | 一酸化炭素センサおよびそのエージング方法 | |
| US7241477B2 (en) | Methods of treating electrodes and gas sensors comprising the electrodes | |
| JP2003518619A (ja) | ガス成分を測定するためのガスセンサーのセンサー素子 | |
| JPS5965758A (ja) | 電気化学的装置 | |
| JP4241993B2 (ja) | 炭化水素センサ | |
| JP2002243692A (ja) | 窒素酸化物ガスセンサ | |
| JP2002195978A (ja) | ガス検知素子およびそれを用いたガス検出装置 | |
| JP4153238B2 (ja) | 電気化学的酸素ポンプセルおよびそれを用いた窒素酸化物検知装置 | |
| US7244316B2 (en) | Methods of making gas sensors and sensors formed therefrom | |
| JPS6366448A (ja) | 酸素ガス検出器 | |
| JP3273127B2 (ja) | 固体電解質厚膜積層型ｃｏセンサ | |
| JP4465677B2 (ja) | 水素ガス検知素子 | |
| JP2002236107A (ja) | ガス検知素子およびそれを用いたガス検出装置 | |
| JP2002005883A (ja) | 窒素酸化物ガスセンサ | |
| JP3696494B2 (ja) | 窒素酸化物センサ | |
| US20090007637A1 (en) | Gas sensor | |
| JPH07107524B2 (ja) | 酸素ガス検出器 | |
| JP2002162382A (ja) | 電気化学的酸素ポンプセルおよびそれを用いた窒素酸化物ガスセンサ | |
| JP2000329731A (ja) | 固体電解質型ｃｏセンサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040810 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7426 Effective date: 20040812 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20040812 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040812 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080827 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090827 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100827 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110827 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120827 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130827 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130827 Year of fee payment: 9 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130827 Year of fee payment: 9 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |