JPS59109857A - 一酸化炭素ガスセンサ− - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一酸化炭素ガス（ＣＯガス）に選択的に感応す
るガスセンサーの構造に関する。

ＣＯガス、プロパンガス、都市ガス等は生物に対する毒
性や爆発の危険性が極めて高いため。

近年このガスセンサーが種々提案されている。

従来のガスセンサーは抵抗変化、酸化反広熱。

電気化学反応などを利用したものが知られている。電気
化学反応を利用したガスセンサーとしては酸素イオン導
電性固体電解質に一対の電極を設けたものが知られてお
り約４００℃以下の温度でＣＯガス、Ｈ２ガスその地回
燃性ガスに感応する（特開昭５４−１４６６９０号公報
）。しかしこのガスセンサーはＣＯガス以外の可燃性ガ
スにも感応し、特にＨ２ガスに対し敏感であり。

その出力（起電力）はＣＯガスの約２〜５倍でありＣＯ
ガスを感度よく検知するには適さない。

一方、ガス検知素子は実用上連続して使用することから
、小形で消費電力が少なく安定性に優れたものが望まれ
ているがまた十分なものはない。

本発明は上記した問題点を解消する一酸化炭素ガスセン
サーを提供することを目的とする。

本発明は、セラミック筒内に該セラミック筒内の長手方
向を二部屋に分ける固体電解質の板状の仕切りを有し、
該仕切シの両側には一対の電極を形成し、該仕切りによ
って分けられる筒内の一方の部屋には一酸化炭素ガスを
含む可燃ガスを酸化する触媒の粒子を充填し、他方の部
屋には一酸化炭素ガス以外の可燃ガスを酸化する触媒の
粒子を充填して、セラミック筒の両端を多孔質のセラミ
ック板で封着し、セラミック筒の外部より加熱する構造
にしてなる一酸化炭素ガスセ／サーに関する。

本発明においてセラミック筒の材質、形状及び大きさは
用途により適宜選定すればよく制限はないが２通常アル
ミナ、ステアタイト、ムライト等の円筒形のものが用い
られる。

板状の仕切りはイツトリア（Ｙ２Ｏ３）安定化ジルコニ
ア（Ｚ　ｒＯｚ　）等の酸素イオン導電性の固体電解質
体で厚みは１ｍ以下が好ましい。仕切りの両側の対向す
る位置に白金（Ｐｔ）等の電極を被着させる。電極が被
着する部分の仕切りの表面粗さを０．５〜５μｍ及び電
極の膜厚を０．５〜３μｍにするとＣＯガスの検出感度
が向上して好ましｈｏ 仕切りはセラミック筒内に挿入固定してセラミック筒内
の長手方向を二部屋に分ける。固定の方法は例えば第２
図に示すようにセラミック筒６の内周部に攻１１を設け
、この段」１に無機質の接着剤等を用いて仕切り７を接
着する。

このほか例えばＺｒＯ２及びＹ２Ｏ３の混合粉末を多段
プレス等を用いて成形及び焼結してセラミック筒及び仕
切りを固体電解質の一体化物としてもよい。

上記セラミック筒内の一方の部屋には例えばアルミ間者
の１人がさきに提案した特願昭５７−１４７５３０号に
示される酸化錫（ＳｎＯｚ　、　５ｎＯ）のようなＣＯ
ガス以外の可燃ガスを酸化する触媒の粒子を充填し、セ
ラミック筒の両端をアルミナ製。

珪石製等の多孔質セラミック板で封着する。

上記触媒の粒子の大きさ及び多孔質のセラミック板の孔
の大きさは被検ガスが通過して電極間に到達できる範囲
のものを選定すればよく特に制限はない。

セラミック筒を加熱する手段にも制限はないがセラミッ
ク筒の外周をコイルヒーターで巻回して通電力ロ熱すれ
ば温度制御が容易であり好ましい。

上記のように構成したＣＯガスセンサーヲ例えば４００
℃に加熱して被検ガス雰囲気中におくと、被検ガスは多
孔質のセラミック板よりセラミック筒内の二つの部屋に
入り、一方の部屋に入ったガスは可燃ガスが酸化されて
電極面に到達し、他方の部屋に入ったガスはＣＯガス以
外のガスが酸化されて対向する電極間に到達して固体電
解質の仕切りを挾む両電極間にＣＯガス濃度に比例した
起電力を発生するから、この起′成力（出力）を′電極
からリード線により接続した外部計器により計測し、ｃ
ｏガスのａ度を測定する。

次に実施例を説明する。

実施例ｌ Ｚｒ０ｚ　９２モル及びＹ２Ｏ３８モルよりなる原料混
合粉末をスプレードライア−で造粒し、これを多段プレ
スにより成形し、１６５０℃で焼結して外径５−内径３
．５　ｎａ、長さ６ｍ及び中央部の仕切りの厚さ１間の
第１図に示す縦断面がＨ形の安定化ジルコニア固体電解
質円筒の焼結体１を得た。該焼結体の仕切り両面をダイ
ヤモンド研磨機で平均面粗さ２．５μｍとし、この面に
電子線蒸着で直径２．５　ｍ　。

膜厚Ｏ１１μｍのＰｔ電隠一対２，２を形成した。該電
極に０．１　ｆｌφのＡｕ製のリード線５．５を接続し
たのち。

焼結体１円の一方の部屋にＡ触媒として比表面積３４０
　ｍ２／／ｆ１−の住友アルミニウム製ＫＨＤアルミナ
造粒粉を平均１００メツシユに調整したものに、Ｐｔと
して２．５　ｗｔ％を含むように塩化白金酸の水溶液を
含浸したのち６００’Ｃで１０時間焼成したものを充填
し、焼結体１の一方の端部を珪石製の多孔質板３で無機
質接着剤（住友化学製スミセラムＳ−２０８Ｂ）により
封着する。このときリード線５の一端は多孔質板３に設
けられた空隙から外部に引出される。焼結体１の他方の
部屋には塩化第〜錫水溶液を炭酸カリウム水溶液で中和
し沈殿物を５００℃で１０時間焼成して得られる酸化錫
粉を、平均約１００メツシユに造粒したものをＢ触媒と
して充填し、リード線５をアルミナ製多孔質板３′の孔
から外部に引出したのち、焼結体１の他方の端部を該多
孔質板３′で前記接着剤により封着する。この円筒の焼
結体１の外周をコイルヒーター４として０．２關φのニ
クロム線を巻く。最後に第３図に示すように架台９の外
部計器用及び電源用の端子ビン８にリード線４，４及び
コイルヒーター５．５を接続し、架台９の上部を１００
メツシユのステンレス製二重構造防爆鋼（図示せず）で
覆った。

実施例２ 第２図に示すようにステアタイ）　（ＭｇＳｉＯａ　）
のセラミック円筒６を作成した。このセラミック筒は外
径５關、長さ５　ｒｔａｎで内周に段１１を設は内径を
それぞれ３ｗ＋＋、３．５ｍとした。一方実施例１と同
じ材質の固体電解質円板の仕切り７（直径３ｍ＋ｎ。

厚さｏ、　ｓ　ｍ　）を作成し、実施例１と同様に両側
面を平均２．５μｍの粗さに研磨し、電子線蒸着により
直径２．５　Ｍ　、膜厚０．１　ｔｔｍ（Ｄ　Ｐ　を電
極２．２を形成し。

該は極に０．１關φのＡｕ製のリード線５，５を接続し
た。この仕切り７をセラミック円筒６内に挿入し段１１
の部分で仕切り７とセラミック円筒６とを無機質接着剤
（住友化学製スミセラムＳ−２０８Ｂ）により接着しセ
ラミック円筒内を二部屋に分け、以下実施例１と同様に
して一酸化炭素ガスセンサーを得た。

実施例１及び実施例２で得られた一酸化炭素ガスセンサ
ーのガス感度特性は殆んど同一であり。

これを第４図に示す。第４図から明らかなようにＨ２ガ
ス等は酸化されて出力が減少し、ＣＯガスの出力がとび
抜けて大きくなりＣＯガスを明瞭に検知出来ることがわ
かる。尚実施例１及び実施例２において、仕切り部分の
温度はそれぞれ３７０℃及び３７５℃、消費電力はそれ
ぞれ２．３ワツト及び２．５ワツト、各種ガスに対する
応答速度ｅま共に３０秒以内であった。

本発明によればＣＯガスの出力がＨ２ガス等のＣＯガス
以外の可燃ガスの出力より十分に大きくできるのでＣＯ
ガスを感匣よ〈検出することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例になる一酸化炭素ガスセンサ
ーの縦断面図、第２図は本発明の他の実施例になる一酸
化炭素ガスセンザーの縦断面図、第３図は第１図又は第
２図の一酸化炭素ガスセンサーを架台に取付けた状態を
示す斜視図及び第４図はガスの感度特性を示すグラフで
ある。 符号の説明 ■・・・焼結体　　　　　２・・・電極３・・多孔質板
　　　　４・・・コイルヒータ５・・・リード線　　　
　６・・・セラミックス円筒７・・・仕切り　　　　　
　８・・・端子ビン９・・・架台　　　　　　１１・・
・段第１１２１ 閉２０ 第３　図 第　４　　図 力°ス；震Ｌ　＜ｐＰｆｆ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　セラミック筒内に該セラミック筒内の長手方向を
   二部屋に分ける固体電解質の板状の仕切りを有し、該仕
   切りの両側には一対の電極を形成し、該仕切りによって
   分けられる筒内の一方の部屋には一酸化炭素ガスを含む
   可燃ガスを酸化する触媒の粒子を充填し、他方の部屋に
   は一酸化炭素ガス以外の可燃ガスを酸化する触媒の粒子
   を充填して、セラミック筒の両端を多孔質のセラミック
   板で封着し、セラミック筒を外部より加熱する構造にし
   てなる一酸化炭素ガスセンサー。 ２　セラミック筒及び仕切りが、縦断面がほぼＨ形の固
   体電解質あ一体物からなる特許請求の範囲第１項に記載
   の一酸化炭素ガスセンサー。