JPS62231156A - ガスセンサ−の低濃度領域に於ける感度向上方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、限界電流方式の酸素センサーでの低濃度領域
に於ける感度の向上方法に関するものである。

〈従来の技術〉 従来の限界電流方式の酸素センサーの一例を示すと、第
３図の如くで、この酸素センサー１は、安定化ジルコニ
ア（ＺｒＯ□）等の固体電解質からなるイオン導電板２
の両面に白金等の多孔質金属膜からなる電極３，３′を
設け、一方の電極３″側のイオン導電板２には頂部中央
部に小孔の拡散孔４を有するキャップ状のカバー５を被
せて内部に隔離室（拡散室）Ｒを形成し、且つ上記電極
３，３°に電源６を接続して、通常、隔離室Ｒ側の電極
３゛をマイナス極性とし、他方の電極３をプラス極性と
して測定電圧を印加して使用している。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、この酸素センサーの場合、測定ガスの濃
度が低いと、例えば１１００ｐｐ程度以下の濃度領域（
以下、低濃度領域という）になると、十分な感度は望め
なくなる。

このことは、本発明者等の行った第４図に示す実験から
明らかである。つまり、本実験の場合、酸素（０２）と
窒素（Ｎ２）との混合ガスからなる種々のガス濃度（’
１０００．５００．１００２４０．２０の各ｐｐｍｔｆ
ｆｉ度）で各電圧−電流特性曲線Ｌｌ−５を得たが、１
１００ｐｐ以下、特に４ｏｐｐｍの曲線Ｌ４と２ｏｐｐ
ｍの曲線り、の場合、出力電流が小さく、測定印加電圧
によっては殆ど判別できない程である。

そこで、従来は、この低濃度領域の測定に対応ずため、
拡散孔４の孔径を大きくする等の方法が検討されている
が、この孔径を大きくし過ぎる′と、センサー自体の特
性が変わって、通常濃度領域（ここでは濃度が１１００
ｐｐを越える場合をいう）でかえって不利になり、低濃
度領域でしか使用できなくなると言う問題が生ずる。

この間の事情をより詳しく説明すると、次の如くである
。即ち、低濃度領域で測定するには、測定ガスの拡散量
が多くなければならず、このため拡散孔４を大きくしな
ければならないわけであるが、孔径を大きくし過ぎると
、通常濃度領域では電解質のイオン導電板２に大きな電
流が流れ、寿命が短くなる恐れがある他、ある程度以上
の高濃度では、イオン導電板２の酸素イオン移送能力を
越えるようになるため、拡散孔４の大きさには自ずと限
界がある。一方、導電板２の両面に形成される電極３，
３゛は金属膜の多孔質であり、拡散律速性を持っており
、この電極白金面は拡散孔４に比較して相対的に大きい
。そこで、この電極層を拡散律速層として使用すれば、
低濃度測定には有利と推測される。

本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたもの
である。

〈問題点を解決するための手段〉 つまり、本発明では、上記センサー拡散孔の拡径化は通
常の濃度領域での測定に支障を来さない程度のレベルに
止めておき、低濃度の測定領域に対応するに当たっては
、イオン導電板の電極に対する印加電圧の極性を逆にし
て、白金電極の構造を拡散律速に利用することによって
、出力電流を大きくする点に特徴がある。

〈作用〉 しかして、本発明では、低濃度のガス濃度を測定する場
合、適宜切換手段により、センサーの印加電圧を逆転さ
せれば、十分判別できる良好な感度を持って測定するこ
とができる。

〈実施例〉 第１図は本発明方法を実施するための一装置例を示した
もので、本装置では、限界電流方式の酸素センサー１の
両電極３，３゛　と電源６間に極性切換用の切換スイッ
チ７を接続しである。尚、この切換手段としては、当該
切換スイッチ７の他、その他の切換手段でもよく、更に
は２個の電源６゜６を用意して切り換えるようにするこ
とも可能である。

か＼る本装置によれば、切換スイッチ７の切り換えによ
り、電極３．３°の極性を変更することができる。つま
り、図示の如く切換スイッチ７の可動片７ａ、？ａを固
定片７ｂ、７ｂ側に切り換えたとき、電ｒＡ６のプラス
側と電極３とが接続されると共に電源６のマイナス側と
電極３°　とが接続され、センサー１に於ける通常濃度
領域での測定態勢が取られる。一方、切換スイッチ７の
可動片？ａ、？ａを固定片７ｃ、Ｔｃ側に切り換えれば
、電源６のプラス側と電極３°　とが接続される共に電
源６のマイナス側と電極３とが接続され、極性の反転が
行われ、この反転により、センサー１の低濃度領域での
測定態勢が取られる。

囚に、本発明者等がこの低濃度領域態勢での測定を行っ
たところ、第２図の結果を得た。即ち、１１００ｐｐ以
下の濃度であっても、十分に判別可能な電流出力のある
電圧−電流特性曲線Ｌ３°。

Ｌ４°、Ｌ、°が得られた。

勿論、通常の濃度領域態勢では従来と同様の測定性能が
得られた。

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかなように本発明によれば、通常の
濃度領域での測定に対応できる一個の限界電流方式の酸
素センサーを用いて、単に切換スイッチ等により電極の
極性を変えることにより、低濃度領域での濃度測定に十
分対応することができる。つまり、低濃度領域でのセン
サー感度の向上を図ることができる。これにより、低濃
度領域専用のセンサーは特に必要はなく、一つのセンサ
ーで、広範囲の濃度領域に対応することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための−装置例を示した
概略説明図、第２図は第１図の装置におけるセンサー極
性を低濃度領域にしたときの各電圧−電流特性曲線を示
したグラフ、第３図は従来の一般的な限界電流方式の酸
素センサーを示した概略説明図、第４図は第３図のセン
サーにおける各濃度での電圧−電流特性曲線を示したグ
ラフである。 図中、 １・・・限界電流方式の酸素センサー、２・・・イオン
導電板、 ３．３゛　・・・電極、 ４・・・拡散孔、 ５・・・カバー、 ６・・・電源、 ７・・・切換スイッチ、 特許出願人　　　　藤倉電線株式会社 ゛に、３ηこノ 第１図 第２図 電圧（Ｖ） 第４図 古庄（Ｖ　）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 低濃度ガスの測定において、限界電流方式の酸素センサ
   ーの測定印加電圧の極性を通常濃度時の極性と逆にして
   測定することを特徴とするガスセンサーの低濃度領域に
   於ける感度向上方法。