JPS58143262A - ガスセンサ - Google Patents
ガスセンサInfo
- Publication number
- JPS58143262A JPS58143262A JP57026118A JP2611882A JPS58143262A JP S58143262 A JPS58143262 A JP S58143262A JP 57026118 A JP57026118 A JP 57026118A JP 2611882 A JP2611882 A JP 2611882A JP S58143262 A JPS58143262 A JP S58143262A
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- Japan
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- electrode
- gas
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
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- Pathology (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はガス検知器に係り、特に大気中のガス濃度を電
気化学的に検出するに適した定電位電解式のガスセンサ
に関する。
気化学的に検出するに適した定電位電解式のガスセンサ
に関する。
定電位電解法を用いて大気中の一酸化炭素、水素、窒素
酸化物、二酸化イオウなどのガス濃度音検出するカスセ
ンサは公知である。このセンサにおいては電解電流がガ
ス濃度に比例するためにガスの定量性がすぐれている利
点のある反面、センサの寿命が短く、長期間にわたって
高信頼性を保つことはできなかった。例えばこのセンサ
全家庭用のカスセンサとして用いる場合約3年以上の寿
命が要求されるが、既存の定電位電解式ガスセンサの寿
命は3〜6ケ月程度と短く、家庭用ガスセンサとしての
仕様を満たすことはできなかった。
酸化物、二酸化イオウなどのガス濃度音検出するカスセ
ンサは公知である。このセンサにおいては電解電流がガ
ス濃度に比例するためにガスの定量性がすぐれている利
点のある反面、センサの寿命が短く、長期間にわたって
高信頼性を保つことはできなかった。例えばこのセンサ
全家庭用のカスセンサとして用いる場合約3年以上の寿
命が要求されるが、既存の定電位電解式ガスセンサの寿
命は3〜6ケ月程度と短く、家庭用ガスセンサとしての
仕様を満たすことはできなかった。
本発明の目的は、上述した従来のガスセンサの欠点を除
き、長寿命、かつ、高信頼性の定電位電解式ガスセンサ
を提供するにある。
き、長寿命、かつ、高信頼性の定電位電解式ガスセンサ
を提供するにある。
本発明のガスセンサは、イオン伝導性の電解質。
片面全上記電解質に、他面金気体に接するガス透過性の
作用極、および対極を備えたカス用定電位電解セルと、
上記作用極に一定の測定電圧を印加する手段と、上記作
用極と上記対極間を流れる電流を測定する手段と、上記
電解質を電気分解するために上記作用極に印加する電圧
を自動的または手動的に高める手段、および、上記電気
分解によって流れる電流値を用いて、上記測定電圧にお
いて上記作用極と上記対極間を流れる上記電流値を較正
する手段、を有することを%徴としている。
作用極、および対極を備えたカス用定電位電解セルと、
上記作用極に一定の測定電圧を印加する手段と、上記作
用極と上記対極間を流れる電流を測定する手段と、上記
電解質を電気分解するために上記作用極に印加する電圧
を自動的または手動的に高める手段、および、上記電気
分解によって流れる電流値を用いて、上記測定電圧にお
いて上記作用極と上記対極間を流れる上記電流値を較正
する手段、を有することを%徴としている。
本発明者達が種々検討した結果、従来の定電位電解セル
においては、使用時に電極の触媒性能が徐々に低下して
電極表面における酸化還元反応が起こりにくくなり、そ
の結果、ガスセンサの出力が徐々に低下すること、およ
び、したがって電極の触媒性能が同様に関係する電解質
の電気分解反応も同時に起こりにくくなることがわかっ
た。このため、時々電解質の電気分解反応を起こさせて
その時の電気分解電流全測定することにより、電極の触
媒性能の劣化度をモニタし、ガスセンサの出力の低下を
補償することができる。
においては、使用時に電極の触媒性能が徐々に低下して
電極表面における酸化還元反応が起こりにくくなり、そ
の結果、ガスセンサの出力が徐々に低下すること、およ
び、したがって電極の触媒性能が同様に関係する電解質
の電気分解反応も同時に起こりにくくなることがわかっ
た。このため、時々電解質の電気分解反応を起こさせて
その時の電気分解電流全測定することにより、電極の触
媒性能の劣化度をモニタし、ガスセンサの出力の低下を
補償することができる。
以下、本発明を図面を用いて説明する。第1図は本発明
の1つの笑施例において用いらγした定電位電解セルの
構造図である。このセルは絶縁筒1の内部に電解質2が
収納さfL、その両側に、カス透過性のフッ化炭素樹脂
30の表面に設けらnた作用極40、同じくガス透過性
のフッ化炭素樹脂31の光面に設けら扛た対極41おL
び参照極42倉配置した構造を持っている。電&40.
41゜42はリード線によって端子50,51.52に
そγしそれ接続されている。葦た、第2図は用いる回路
の一例である。端子50はアースに接続される。一方、
端子52は演算増幅器60を通してバッテリ62と接続
されており、バッテリの電圧で定まる一定電位に保たr
しる。筐だ、端子5o一端子51間を流れる電流は演算
増幅器61を用いて増幅さrL、この出力は計算機63
に入力され、敢終的な出力は端子10に表わnる。
の1つの笑施例において用いらγした定電位電解セルの
構造図である。このセルは絶縁筒1の内部に電解質2が
収納さfL、その両側に、カス透過性のフッ化炭素樹脂
30の表面に設けらnた作用極40、同じくガス透過性
のフッ化炭素樹脂31の光面に設けら扛た対極41おL
び参照極42倉配置した構造を持っている。電&40.
41゜42はリード線によって端子50,51.52に
そγしそれ接続されている。葦た、第2図は用いる回路
の一例である。端子50はアースに接続される。一方、
端子52は演算増幅器60を通してバッテリ62と接続
されており、バッテリの電圧で定まる一定電位に保たr
しる。筐だ、端子5o一端子51間を流れる電流は演算
増幅器61を用いて増幅さrL、この出力は計算機63
に入力され、敢終的な出力は端子10に表わnる。
このような構成のガスセンサにおいて、バッテリ62の
電圧は普段は検知ガスの定電位電解反応に充分な電圧に
保たれており、ガス濃度に比例した電流が端子50−i
子51間會R1Lる。そして、g1算m63の指令によ
ってバッテリ62の電圧は電解’jlt2の電気分解に
充分なだけの電圧に一定時間定期的に藁めら扛、その時
流れる電流値が計算機63に記憶される。前述のように
、電解質の電気分解の除泥rしる電流値も検知カスの定
電位電解反応の除泥tしる電流も共に電極の触媒性能に
従って変化する。一般に電解質の電気分解の除泥れる′
に流は充分大きく、従って、検知ガスの肩無の影響をほ
とんど受けないため、検知ガスの定電位電解反応の除泥
れる電流1と電解質の電気分解の除泥nる電流■との間
にはほぼ下式のような関係が認めらfLる。
電圧は普段は検知ガスの定電位電解反応に充分な電圧に
保たれており、ガス濃度に比例した電流が端子50−i
子51間會R1Lる。そして、g1算m63の指令によ
ってバッテリ62の電圧は電解’jlt2の電気分解に
充分なだけの電圧に一定時間定期的に藁めら扛、その時
流れる電流値が計算機63に記憶される。前述のように
、電解質の電気分解の除泥rしる電流値も検知カスの定
電位電解反応の除泥tしる電流も共に電極の触媒性能に
従って変化する。一般に電解質の電気分解の除泥れる′
に流は充分大きく、従って、検知ガスの肩無の影響をほ
とんど受けないため、検知ガスの定電位電解反応の除泥
れる電流1と電解質の電気分解の除泥nる電流■との間
にはほぼ下式のような関係が認めらfLる。
1(t)/1(0)=I(t)/I(0) −(1
)ここでr (0)、 I (0)は初期電流、1(t
)it)は1時間後の電流である。
)ここでr (0)、 I (0)は初期電流、1(t
)it)は1時間後の電流である。
したがって、初期電流I(o)を測定して#算機63に
記憶しておき、定期的にバッテリ62の電圧k Mrめ
てI(t)を測定し、これらを用いて1(t)全較正す
ることによシ、1!極の劣化によるガス感度の低下を補
償した出力全端子70から取出すことができる。
記憶しておき、定期的にバッテリ62の電圧k Mrめ
てI(t)を測定し、これらを用いて1(t)全較正す
ることによシ、1!極の劣化によるガス感度の低下を補
償した出力全端子70から取出すことができる。
同様な目的に第3図の回路を用いることもでさる。第3
図の回路においては、較正時にパンテリ62の電圧をt
解質の電気分解に必要なだけ高めて、その時流れる′I
I流に比例した出力を電圧計65で読み取り、この電圧
が初期値と一致するように用便抵抗64を調整する。こ
の方法により、経時変化のない、ガス濃度に比例した出
力全端子70から取シ出すことができる。
図の回路においては、較正時にパンテリ62の電圧をt
解質の電気分解に必要なだけ高めて、その時流れる′I
I流に比例した出力を電圧計65で読み取り、この電圧
が初期値と一致するように用便抵抗64を調整する。こ
の方法により、経時変化のない、ガス濃度に比例した出
力全端子70から取シ出すことができる。
このように、端子52へ加わる電圧を低下させて(この
時、作用極へ加わる電圧が溶液に対して相対的に筒くな
る)it電解Xを電気分所し、その時流れる電流値を測
定することにより、カス感度の経時変化を補償ブーるこ
とが可能である。
時、作用極へ加わる電圧が溶液に対して相対的に筒くな
る)it電解Xを電気分所し、その時流れる電流値を測
定することにより、カス感度の経時変化を補償ブーるこ
とが可能である。
1!極40としては触媒活性な金属、金属化合物が望ま
しく、具体的には白金黒、パラジウム黒。
しく、具体的には白金黒、パラジウム黒。
ニッケル黒、金黒などのような金属微粒子を用いること
ができる。また、を解質としては硫酸、すン酸などの酸
、NaOH,KO)]などのアルカリの水浴液、有機溶
媒液、および、溶融塩、固体電解質など金層いることが
できる。特に、酸、アルカリなどの水溶液を用いればセ
ルが室温で用いら扛ること、電解質の電気分解に必要な
電圧が比較的低くて良いことの利点がある。
ができる。また、を解質としては硫酸、すン酸などの酸
、NaOH,KO)]などのアルカリの水浴液、有機溶
媒液、および、溶融塩、固体電解質など金層いることが
できる。特に、酸、アルカリなどの水溶液を用いればセ
ルが室温で用いら扛ること、電解質の電気分解に必要な
電圧が比較的低くて良いことの利点がある。
萱た、作用極、対極としては第1図のようなガス億(金
属/仝気)?用いても良いし、Ag/AgC2電憔、カ
ンコラ電極などのよう々金塊/金楓塩電極を用いても良
い。また、第5商のように、作用極、対極itとめて1
つのt極としても良い。第5図において、第1図と同符
号のものは同一内容を示す。また、容器3の中には例え
ばKC1水袢液などのような電解質4と例えt/′iA
g/AgCtt極などのような標準電極6が収納されて
おシ、電解質2と4とは塩橋5で結ばれている。このよ
うな構成において、電極6を結んだ端子56と端子50
の間に一定電圧ケかけて検知ガスの電解電流iを測定し
、定期的に端子56と端子50間の電圧を^めて電解質
の電気分解電流■を測定することにより、第1図のセル
と同様に、出力の経時変化を補償することができる。
属/仝気)?用いても良いし、Ag/AgC2電憔、カ
ンコラ電極などのよう々金塊/金楓塩電極を用いても良
い。また、第5商のように、作用極、対極itとめて1
つのt極としても良い。第5図において、第1図と同符
号のものは同一内容を示す。また、容器3の中には例え
ばKC1水袢液などのような電解質4と例えt/′iA
g/AgCtt極などのような標準電極6が収納されて
おシ、電解質2と4とは塩橋5で結ばれている。このよ
うな構成において、電極6を結んだ端子56と端子50
の間に一定電圧ケかけて検知ガスの電解電流iを測定し
、定期的に端子56と端子50間の電圧を^めて電解質
の電気分解電流■を測定することにより、第1図のセル
と同様に、出力の経時変化を補償することができる。
以下、本発明ff夾施例に従って説明する。
第1図に見られるように、ポリカーボネート製容器1の
中に6規定の硫酸水溶液2が入nられてお9、溶液2と
人気とは作用極40を設けた多孔質テフロン(米デュポ
ン社の商品名)膜30および対極41.参照極42會設
けた多孔質テフロン膜31でさえぎられている。作用極
40としては白金黒10〜30重量%のテフロン粉末を
混合して練合わせたペースト會多孔質テフロン膜30に
10〜30mgA−rn2の厚さに塗布した後、20〜
200 k g /cm2の圧力で加圧成形し、200
〜300Cで熱処理したもの金層いた。対&41.参照
極42も同様な方法で作製した。
中に6規定の硫酸水溶液2が入nられてお9、溶液2と
人気とは作用極40を設けた多孔質テフロン(米デュポ
ン社の商品名)膜30および対極41.参照極42會設
けた多孔質テフロン膜31でさえぎられている。作用極
40としては白金黒10〜30重量%のテフロン粉末を
混合して練合わせたペースト會多孔質テフロン膜30に
10〜30mgA−rn2の厚さに塗布した後、20〜
200 k g /cm2の圧力で加圧成形し、200
〜300Cで熱処理したもの金層いた。対&41.参照
極42も同様な方法で作製した。
次にこの定電位電解セルを第3図に示した回路に接続し
、作用極−参照極間に0.1vの一定電圧を印加した。
、作用極−参照極間に0.1vの一定電圧を印加した。
この状態で大気中に例えばCOが混入すると、作用極で
は CO+H2O−+CO7↑+2H”+26一対極では ox + 4H,” +4e−−+ 2HtOの反応が
おこb、coガス濃度に比例した出力が端子70に表れ
る。また、作用極−参照極間の霜1圧を変えることによ
り、アルコール、水素、SO,。
は CO+H2O−+CO7↑+2H”+26一対極では ox + 4H,” +4e−−+ 2HtOの反応が
おこb、coガス濃度に比例した出力が端子70に表れ
る。また、作用極−参照極間の霜1圧を変えることによ
り、アルコール、水素、SO,。
NOxなどのガス濃度が測定できる。
一方、作用極−参照極間の電圧を充分高くすると(この
実施例では1■)、水の電気分解反応(2H30→2H
2+Ox )がおこり、この時流れる電気分解電流に比
例した出力が端子70に表れる。
実施例では1■)、水の電気分解反応(2H30→2H
2+Ox )がおこり、この時流れる電気分解電流に比
例した出力が端子70に表れる。
第4図は本実施例の実験結果である。第4図のAはCO
300ppmに対するガス感度(端子7゜に表れる出力
を電流値として表示)の経時変化の様子を、Bは作用極
−参照極電圧kl、OVと高めた時流rLる電気分解電
流の経時変化を示している。
300ppmに対するガス感度(端子7゜に表れる出力
を電流値として表示)の経時変化の様子を、Bは作用極
−参照極電圧kl、OVと高めた時流rLる電気分解電
流の経時変化を示している。
′また、Cは作用極−参照極電圧を1.OVと尚めた時
の電圧1i65に表れる出力が一定となるように抵抗6
4を調節した後、作用極−参照極電圧を0.1■に戻し
て測定した、CO300ppn1に対するガ−ス感度(
端子70に表れる出方)である。
の電圧1i65に表れる出力が一定となるように抵抗6
4を調節した後、作用極−参照極電圧を0.1■に戻し
て測定した、CO300ppn1に対するガ−ス感度(
端子70に表れる出方)である。
(9)
第4図に見られるように、水の電気分解電流を用いてガ
ス感度を較正することによシ、ガス感度の経時変化を±
596以下として、実用上充分な精度に保つことができ
る。
ス感度を較正することによシ、ガス感度の経時変化を±
596以下として、実用上充分な精度に保つことができ
る。
以上説明してきたように、本発明によれば定電位電解式
ガスセンサの経時変化を除き、経時変化の少い長寿命、
高梢度、尚信順性のガスセンサが実現できる。
ガスセンサの経時変化を除き、経時変化の少い長寿命、
高梢度、尚信順性のガスセンサが実現できる。
第1図および第5図は本発明のガスセンサに用いる定電
位電解セルの構造を示す図、第2図および第3図は本発
明のガスセンサに用いる電気回路を示す図、第4図は本
発明の実施例で得ら扛たガスセンサの特性を示す特性曲
肪図である。 2・・・電解質、40・・・作用極、41・・・対極、
42・・・(10) $3 図 t4 $4 口 =320− $5 図
位電解セルの構造を示す図、第2図および第3図は本発
明のガスセンサに用いる電気回路を示す図、第4図は本
発明の実施例で得ら扛たガスセンサの特性を示す特性曲
肪図である。 2・・・電解質、40・・・作用極、41・・・対極、
42・・・(10) $3 図 t4 $4 口 =320− $5 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、 イオン伝導性の電解質、片面を上記II電解質、
他面を気体に接するカス透過性の作用極、および対極を
備えたガス用定電位電解セルと、上記作用極に一定の測
定電圧を印加する手段と、上記作用極と上記対極間を流
れる電流を測定する手段とを備えたガスセンサにおいて
、上記電解質を電気分解するために上記作用極に印加す
る電圧を自動的または手動的に尚める手段、および、上
記電気分解によって流れる電流値音用いて、上記測定電
圧において上記作用極と上記対極間を流れる上記電vr
L値を較正する手段を有することを特徴とするガスセン
サ。 2、特許請求の範囲1において、上記電解質として水素
イオン−tfcは水酸イオンを含む水溶液を用いること
を特徴とするガスセンサ。 3、%許請求の範囲1または2において、上記作用極と
して金属黒とフッ化炭素樹脂との混合物から成る電極を
用いることを特徴とするガスセンサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57026118A JPS58143262A (ja) | 1982-02-22 | 1982-02-22 | ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57026118A JPS58143262A (ja) | 1982-02-22 | 1982-02-22 | ガスセンサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58143262A true JPS58143262A (ja) | 1983-08-25 |
Family
ID=12184656
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57026118A Pending JPS58143262A (ja) | 1982-02-22 | 1982-02-22 | ガスセンサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58143262A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6288955A (ja) * | 1985-10-15 | 1987-04-23 | Shinkosumosu Denki Kk | ハロゲン化水素ガス選択性のガスセンサ |
WO2000014524A1 (fr) * | 1997-05-09 | 2000-03-16 | Japan Storage Battery Co., Ltd. | Examen de detecteur electrochimique de gaz |
-
1982
- 1982-02-22 JP JP57026118A patent/JPS58143262A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6288955A (ja) * | 1985-10-15 | 1987-04-23 | Shinkosumosu Denki Kk | ハロゲン化水素ガス選択性のガスセンサ |
JPH0426704B2 (ja) * | 1985-10-15 | 1992-05-08 | New Cosmos Electric Co | |
WO2000014524A1 (fr) * | 1997-05-09 | 2000-03-16 | Japan Storage Battery Co., Ltd. | Examen de detecteur electrochimique de gaz |
US6404205B1 (en) | 1997-05-09 | 2002-06-11 | Japan Storage Battery Co., Ltd. | Method for testing the reliability of an electrochemical gas sensor |
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