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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- JP
- Japan
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- electrode
- gas
- working electrode
- voltage
- electrolyte
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- Pending
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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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Physics & Mathematics (AREA)
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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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