JPH04145356A - 炭酸ガスセンサ装置 - Google Patents
炭酸ガスセンサ装置Info
- Publication number
- JPH04145356A JPH04145356A JP2269904A JP26990490A JPH04145356A JP H04145356 A JPH04145356 A JP H04145356A JP 2269904 A JP2269904 A JP 2269904A JP 26990490 A JP26990490 A JP 26990490A JP H04145356 A JPH04145356 A JP H04145356A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas sensing
- carbon dioxide
- electromotive force
- voltage
- section
- 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
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 116
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 58
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 23
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 4
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 9
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 abstract description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 abstract description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract 1
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 76
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 229910001233 yttria-stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002228 NASICON Substances 0.000 description 4
- 101100348017 Drosophila melanogaster Nazo gene Proteins 0.000 description 3
- 239000013626 chemical specie Substances 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 241000218202 Coptis Species 0.000 description 1
- 235000002991 Coptis groenlandica Nutrition 0.000 description 1
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000006012 detection of carbon dioxide Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 238000003898 horticulture Methods 0.000 description 1
- 239000010416 ion conductor Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- -1 oxygen ion Chemical class 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000001012 protector Effects 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- 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】
[産業上の利用分野]
この発明は施設園芸、環境衛生、防災用、工業用などの
炭酸ガス濃度を計測、あるいは制御する場所に使用する
イオン伝導体を用いた構造の固体電解質型炭酸ガスセン
サに関するものである。
炭酸ガス濃度を計測、あるいは制御する場所に使用する
イオン伝導体を用いた構造の固体電解質型炭酸ガスセン
サに関するものである。
[従来の技術]
第6図と第7図は、それぞれ特開平1−267452に
示された従来の炭酸ガスセンサのガス感知部を示す側断
面図と全体構成を示す構成図である。
示された従来の炭酸ガスセンサのガス感知部を示す側断
面図と全体構成を示す構成図である。
第6図において(1)は固体電解質からなるナトリウム
イオン伝導性セラミックスである薄板状のNASICO
N板、(2)は固体電解質からなる酸素イオン伝導性セ
ラミックスである薄板状のYSZ(イツトリア安定化ジ
ルコニア)板、(3)は無機バインダー入りの金糸導電
ペーストで構成されたNASICON板(1)とYSZ
板(2)トノ間の接合層、(4)はNASICON板(
1)上で接合(3)と反対側の端面に固着された多孔質
の電極層。
イオン伝導性セラミックスである薄板状のNASICO
N板、(2)は固体電解質からなる酸素イオン伝導性セ
ラミックスである薄板状のYSZ(イツトリア安定化ジ
ルコニア)板、(3)は無機バインダー入りの金糸導電
ペーストで構成されたNASICON板(1)とYSZ
板(2)トノ間の接合層、(4)はNASICON板(
1)上で接合(3)と反対側の端面に固着された多孔質
の電極層。
(5)はYSZ板(2)上で接合層(3)と反対側の端
面に固着された多孔質の電極層、(6)は電極層(4)
の一部あるいは全部に付着された炭酸ナトリウム、
(7)、 (8)はそれぞれ電極層(4)、 (5)に
ボンディングされた電圧信号取り出し用のリード線。
面に固着された多孔質の電極層、(6)は電極層(4)
の一部あるいは全部に付着された炭酸ナトリウム、
(7)、 (8)はそれぞれ電極層(4)、 (5)に
ボンディングされた電圧信号取り出し用のリード線。
(9)はNASICON板(1)、YSZ板(2)、接
合層(3)から形成されたイオン伝導性セラミックス対
の電極層(4)、 (5)形成表面以外の残余部分の
一部あるいは全部を覆うガス遮断層、 (10)は以上
の要素によって構成されたガス感知部である。
合層(3)から形成されたイオン伝導性セラミックス対
の電極層(4)、 (5)形成表面以外の残余部分の
一部あるいは全部を覆うガス遮断層、 (10)は以上
の要素によって構成されたガス感知部である。
また第7図において(11)は片面上面にガス感知部(
圧)を備えた加熱ヒータ、 (12)、 (13)は加
熱ヒータ (11)から引出した2本のリード線、 (
14)。
圧)を備えた加熱ヒータ、 (12)、 (13)は加
熱ヒータ (11)から引出した2本のリード線、 (
14)。
(15)はそれぞれリード線(12)、 (13)に接
続された加熱ヒータ(11)への電圧印加用の金属ピン
、 (16)、 (17)はそれぞれリード線(7)、
(8)に接続された電圧信号出力用の金属ピン、
(18)は金属ピン(14)、 (15)、 (16)
、 (17)を固定するための台座、(19)は内包す
るガス感知部(艮)と加熱ヒータ(11)。
続された加熱ヒータ(11)への電圧印加用の金属ピン
、 (16)、 (17)はそれぞれリード線(7)、
(8)に接続された電圧信号出力用の金属ピン、
(18)は金属ピン(14)、 (15)、 (16)
、 (17)を固定するための台座、(19)は内包す
るガス感知部(艮)と加熱ヒータ(11)。
リード線(7)、 (8)、 (12)、 (13)
、金属ピン(14)、 (15)、 (16)、 (1
7)を外部からの打撃による機械的損傷から保護すると
ともに測定雰囲気と接触を良くするためのステンレス製
金網からなるプロテクタである。
、金属ピン(14)、 (15)、 (16)、 (1
7)を外部からの打撃による機械的損傷から保護すると
ともに測定雰囲気と接触を良くするためのステンレス製
金網からなるプロテクタである。
次に動作について説明する。
上記ガス感知部(厘)は東京工業大学工業材料研究所の
斎藤、丸山等によって提案された炭酸ガス濃度の検出原
理にもとづくものである。(T、 Maruyama
、 S、5asaki and Y、5aito 、
5olid 5tateIonics 23 (198
7) 107−112)すなわち、上記構成においで、
ガス感知部(10)は以下の電池を構成する。
斎藤、丸山等によって提案された炭酸ガス濃度の検出原
理にもとづくものである。(T、 Maruyama
、 S、5asaki and Y、5aito 、
5olid 5tateIonics 23 (198
7) 107−112)すなわち、上記構成においで、
ガス感知部(10)は以下の電池を構成する。
■
02 (Au)
上記の電池を構成するガス感知部(圧)を加熱ヒータ(
11)により測定温度に加熱すると、上記電池の界面■
〜■でそれぞれ以下の電池反応が起こり界面■ ?Ja
2CO3= 2Na”+ COZ +−02+ 2e−
HHHH■界面■ 2Na″’=2Na”(in NA
SICON) ・・・・・・=■界面■ 2Na”(
in NASICON)+02−=Na20 ・・−■
界面■ ■ −02+28 =02−(in YSZ) ・・・・・・・・■ 画電極層間には次のNerns bで れる起電力&=6発生する。
11)により測定温度に加熱すると、上記電池の界面■
〜■でそれぞれ以下の電池反応が起こり界面■ ?Ja
2CO3= 2Na”+ COZ +−02+ 2e−
HHHH■界面■ 2Na″’=2Na”(in NA
SICON) ・・・・・・=■界面■ 2Na”(
in NASICON)+02−=Na20 ・・−■
界面■ ■ −02+28 =02−(in YSZ) ・・・・・・・・■ 画電極層間には次のNerns bで れる起電力&=6発生する。
Lの式で表わさ
F
ここで
E:発生起電力 、F:ファラデ一定数R:気体
定数 、T:絶対温度△GT :化学種i種の
標準生成エネルギーa、:化学種i種の活量 p i:
化学種i種の万 分業、P″ :雰囲気全圧 式■から発生起電力Eは雰囲気中の炭酸ガス分圧pco
2の対数に比例する。したがって、この発生起電力E
を電極層(4)、 (5)よりリード線(7)。
定数 、T:絶対温度△GT :化学種i種の
標準生成エネルギーa、:化学種i種の活量 p i:
化学種i種の万 分業、P″ :雰囲気全圧 式■から発生起電力Eは雰囲気中の炭酸ガス分圧pco
2の対数に比例する。したがって、この発生起電力E
を電極層(4)、 (5)よりリード線(7)。
(8)を介して取り出すことにより雰囲気中の炭酸ガス
濃度を電気的に検出することができる。
濃度を電気的に検出することができる。
[発明が解決しようとする課題]
従来の炭酸ガスセンサは以上のように構成されており、
以下のような課題を有していた。すなわち実験によって
求めた第8図の直線Aと直線Bの関係が示すように上記
炭酸ガスセンサを使用し。
以下のような課題を有していた。すなわち実験によって
求めた第8図の直線Aと直線Bの関係が示すように上記
炭酸ガスセンサを使用し。
センサ電流を流し続けていると
及び
(生成反応) 2Na”+2e−十−02−+ Na
20−−■が進行し2式■におけるNazOの活量aN
a20が変化し、感ガス特性のドリフトが生じていた。
20−−■が進行し2式■におけるNazOの活量aN
a20が変化し、感ガス特性のドリフトが生じていた。
更にこの状態から使用し続けると界面■においてNa2
cO3が分解消失するか、界面■が生成したNazOに
よって完全に被覆されるため第8図の直線Cに示すよう
に検出感度そのものも失われていた。
cO3が分解消失するか、界面■が生成したNazOに
よって完全に被覆されるため第8図の直線Cに示すよう
に検出感度そのものも失われていた。
このように従来の炭酸ガスセンサはセンサ電流が流れる
ことによって発生起電力が漸次減少し。
ことによって発生起電力が漸次減少し。
やがて消滅するため測定データの信頼性が乏しく。
かつセンサそのものも寿命が短かった。
本発明は、上記課題を解決するもので測定データの信頼
性が高く、かつ寿命の長い炭酸ガスセンサを提供するこ
とを目的とするものである。
性が高く、かつ寿命の長い炭酸ガスセンサを提供するこ
とを目的とするものである。
[問題を解決するための手段]
この発明に係わる炭酸ガスセンサは、多孔質電極層を持
つイオン伝導性セラミックスと一方の電極層の少なくと
も一部を覆う金属炭酸塩とからなるガス感知部と、ガス
感知部を動作温度に加熱する加熱ヒータとで出来た炭酸
ガスセンサに、タイマーを設けて時間設定をし、所定時
間だけガス感知部の電極層に、ガス感知部の通常の発生
起電力と逆極性の電圧を印加する直流電圧印加回路部を
設け、その後さらに所定時間後ガス感知部の発生起電力
を取り込むプロセッサを設けた。
つイオン伝導性セラミックスと一方の電極層の少なくと
も一部を覆う金属炭酸塩とからなるガス感知部と、ガス
感知部を動作温度に加熱する加熱ヒータとで出来た炭酸
ガスセンサに、タイマーを設けて時間設定をし、所定時
間だけガス感知部の電極層に、ガス感知部の通常の発生
起電力と逆極性の電圧を印加する直流電圧印加回路部を
設け、その後さらに所定時間後ガス感知部の発生起電力
を取り込むプロセッサを設けた。
第2の発明は、複数のガス感知部を設け、それぞれの電
極層に対し順次逆極性の電圧を印加していく直流電圧印
加回路部を設け、それぞれの印加時間から所定時間後に
、順次複数のガス感知部の発生起電力を切換えていき、
結果として連続検出をするプロセッサを設けた。
極層に対し順次逆極性の電圧を印加していく直流電圧印
加回路部を設け、それぞれの印加時間から所定時間後に
、順次複数のガス感知部の発生起電力を切換えていき、
結果として連続検出をするプロセッサを設けた。
[作用コ
この発明においては、ガス感知部は炭酸ガス濃度を検出
する前に発生起電力と逆極性の電圧が印加され、ドリフ
トなどの感ガス特性の変化に伴う誤差が除かれて、初期
特性と同じ特性を持つ状態になる。
する前に発生起電力と逆極性の電圧が印加され、ドリフ
トなどの感ガス特性の変化に伴う誤差が除かれて、初期
特性と同じ特性を持つ状態になる。
第2の発明においては、複数のガス感知部は順次逆極性
の電圧が印加され、どれかは常に初期状態に復帰してい
るので、これらを切換え測定して誤差の少ない連続測定
をする。
の電圧が印加され、どれかは常に初期状態に復帰してい
るので、これらを切換え測定して誤差の少ない連続測定
をする。
[実施例]
炭酸ガスセンサがオフィスなどの密閉された生活空間に
おける空気質を管理する目的に使われる場合を考える。
おける空気質を管理する目的に使われる場合を考える。
このような用途では、炭酸ガス濃度は急激に変化しない
ので空調システムを制御するのに際し、炭酸ガス濃度を
連続的に検出する必要はなく、一定の時間間隔で検出す
るサンプリングで¥十分であるとされている。
ので空調システムを制御するのに際し、炭酸ガス濃度を
連続的に検出する必要はなく、一定の時間間隔で検出す
るサンプリングで¥十分であるとされている。
ここでは、このようなサンプリングによる炭酸ガス濃度
の検出を例にとり1本発明の代表的な実施例について説
明する。
の検出を例にとり1本発明の代表的な実施例について説
明する。
第1図、第2図はそれぞれ本発明の一実施例による炭酸
ガスセンサの回路ブロック図とタイミングチャート図で
あり、 (21)は炭酸ガス検出部。
ガスセンサの回路ブロック図とタイミングチャート図で
あり、 (21)は炭酸ガス検出部。
(22)はタイマ一部、 (23)はスイッチング回路
部。
部。
(24)は直流電圧印加回路部、 (25)はプロセッ
サ(以下CPU部と略す)である。
サ(以下CPU部と略す)である。
以下、この実施例について第1図、第2図を参照して説
明する。
明する。
第1図において炭酸ガス検出部(21)は従来の炭酸ガ
スセンサと同じ構造を有するものでガス感知部と加熱ヒ
ータとから構成され、被測定雰囲気中の炭酸ガス濃度に
対応した起電力から発生する。
スセンサと同じ構造を有するものでガス感知部と加熱ヒ
ータとから構成され、被測定雰囲気中の炭酸ガス濃度に
対応した起電力から発生する。
タイマ部(22)からは第1.第2.第3の信号が順に
繰り返し発生しており、これら信号はスイッチング回路
部(23)とCPU部(25)に入力される。まず第1
のタイミング信号によりスイッチング回路部(23)は
炭酸ガス検出部(21)のガス感知部を直流電圧印加回
路部(24)に接続する。これによりガスによりスイッ
チング回路部(23)は炭酸ガス検出部(21)のガス
感知部をCPU部(25)に切り換え、これによりガス
感知部への印加電圧は除去される。
繰り返し発生しており、これら信号はスイッチング回路
部(23)とCPU部(25)に入力される。まず第1
のタイミング信号によりスイッチング回路部(23)は
炭酸ガス検出部(21)のガス感知部を直流電圧印加回
路部(24)に接続する。これによりガスによりスイッ
チング回路部(23)は炭酸ガス検出部(21)のガス
感知部をCPU部(25)に切り換え、これによりガス
感知部への印加電圧は除去される。
ここでガス感知部に逆極性の電圧を印加することによっ
て弐〇、■の逆反応が起こる。
て弐〇、■の逆反応が起こる。
(弐〇の逆反応) 2Na”+2e−+CO2+−Oz
−Na2COa■(式■の逆反応) NaJ −+
2Na”+2e−+−02・=■この反応はNa2Oの
活量変化、 Na2CO+の分解消失。
−Na2COa■(式■の逆反応) NaJ −+
2Na”+2e−+−02・=■この反応はNa2Oの
活量変化、 Na2CO+の分解消失。
NazOによる界面■の完全被覆をキャンセルする方向
に作用する。このため逆極性の電圧を除去したあと一定
の緩和時間を経過してからガス感知部の発生起電力が示
す定常値は、ドリフトが低減された感ガス特性の発生起
電力と一致する。特に印加電圧のレベル、印加時間を適
切な値に設定することにより感ガス特性を初期状態まで
復帰させることが可能である。したがって、このような
設定のもとて第2の時間から所定の緩和時間の分だけ遅
らせて第3のタイミング信号を出し、この信号にもとづ
いてCPU部(25)によりガス感知部の発生起電力を
データとして取り込むようにすれば、ドリフトによる誤
差を含まない精度の高い炭酸ガス濃度の検出が可能とな
る。第2図は、このような第1.2.2のタイミング信
号が順に繰り返し発生している様子と、ガス感知i極性
の電圧が印加・除去を繰り返している様子と、これに伴
ってガス感知部の発生起電力が変化する様子を示したタ
イミングチャート図である。図において時間間隔Tは前
述の緩和時間に対応する。ところで、サンプリングによ
る検出でなく、連続検出が必須の場合も多い。第2の発
明はこうした場合に適用可能としたものである。特性の
そろった。またはバラツキを補正した複数のガス感知部
に対し、第1の発明と同様、順々に一定時間だけ逆極性
の電圧を印加していく。そして、それからさらに緩和時
間後に各々のガス感知部の発生起電力を順次切換えて測
定してゆけば、絶えず連続測定をしていることになる。
に作用する。このため逆極性の電圧を除去したあと一定
の緩和時間を経過してからガス感知部の発生起電力が示
す定常値は、ドリフトが低減された感ガス特性の発生起
電力と一致する。特に印加電圧のレベル、印加時間を適
切な値に設定することにより感ガス特性を初期状態まで
復帰させることが可能である。したがって、このような
設定のもとて第2の時間から所定の緩和時間の分だけ遅
らせて第3のタイミング信号を出し、この信号にもとづ
いてCPU部(25)によりガス感知部の発生起電力を
データとして取り込むようにすれば、ドリフトによる誤
差を含まない精度の高い炭酸ガス濃度の検出が可能とな
る。第2図は、このような第1.2.2のタイミング信
号が順に繰り返し発生している様子と、ガス感知i極性
の電圧が印加・除去を繰り返している様子と、これに伴
ってガス感知部の発生起電力が変化する様子を示したタ
イミングチャート図である。図において時間間隔Tは前
述の緩和時間に対応する。ところで、サンプリングによ
る検出でなく、連続検出が必須の場合も多い。第2の発
明はこうした場合に適用可能としたものである。特性の
そろった。またはバラツキを補正した複数のガス感知部
に対し、第1の発明と同様、順々に一定時間だけ逆極性
の電圧を印加していく。そして、それからさらに緩和時
間後に各々のガス感知部の発生起電力を順次切換えて測
定してゆけば、絶えず連続測定をしていることになる。
ガス感知部が2ケの場合について図にもとづいて説明す
る。
る。
第3図、第4図はそれぞれ第2の発明の一実施例による
炭酸ガスセンサの回路ブロック図とそのタイミングチャ
ート図であり、 (211)、 (212)は炭酸ガス
検出部I、 I[、(22)はタイマ部、 (23
1)。
炭酸ガスセンサの回路ブロック図とそのタイミングチャ
ート図であり、 (211)、 (212)は炭酸ガス
検出部I、 I[、(22)はタイマ部、 (23
1)。
(232)はスイッチング回路部I 、 II、 (2
4)は直流電源、(並)はスイッチング回路部1 (
231)と直流電源(24)から構成された直流電圧印
加回路部である。
4)は直流電源、(並)はスイッチング回路部1 (
231)と直流電源(24)から構成された直流電圧印
加回路部である。
以下、この実施例について第3図、第4図を参照して説
明する。第3図において炭酸ガス検出部(211)と炭
酸ガス検出部If (212)は従来の炭酸ガスセン
サと同じ構造を有するもので、それぞれガス感知部Iも
しくは■(図示せず)と加熱ヒータ■もしくは■(図示
せず)から構成され、被測定雰囲気中の炭酸ガス濃度に
対応した起電力が発生する。
明する。第3図において炭酸ガス検出部(211)と炭
酸ガス検出部If (212)は従来の炭酸ガスセン
サと同じ構造を有するもので、それぞれガス感知部Iも
しくは■(図示せず)と加熱ヒータ■もしくは■(図示
せず)から構成され、被測定雰囲気中の炭酸ガス濃度に
対応した起電力が発生する。
タイマ部(22)からは所定の時間間隔で第1.第2、
第3.第4のタイミング信号が順に繰り返し発生してお
り、これら信号は直流電圧印加回路部(26)のスイッ
チング回路部I (231)とスイッチング回路部I
I (232)に入力される。
第3.第4のタイミング信号が順に繰り返し発生してお
り、これら信号は直流電圧印加回路部(26)のスイッ
チング回路部I (231)とスイッチング回路部I
I (232)に入力される。
まず、炭酸ガス検出部I (211)の動作について
説明する。
説明する。
第1のタイミング信号にもとづきスイッチング回路部I
(231)は炭酸ガス検出部1 (211)のガ
ス感知部Iを直流電源(24)に接続し、ガス感知部l
の発生起電力と逆極性の電圧工を印加する。この電圧I
は第1から第2のタイミングの間だけ印加される。ここ
で、ガス感知部■に逆極性の電圧Iを印加することによ
って弐〇、■の逆反応が起こることは先に述べたとおり
である。
(231)は炭酸ガス検出部1 (211)のガ
ス感知部Iを直流電源(24)に接続し、ガス感知部l
の発生起電力と逆極性の電圧工を印加する。この電圧I
は第1から第2のタイミングの間だけ印加される。ここ
で、ガス感知部■に逆極性の電圧Iを印加することによ
って弐〇、■の逆反応が起こることは先に述べたとおり
である。
第2のタイミング信号から緩和時間だけ遅らせて第3の
タイミング信号を出し、この信号にもとづきスイッチン
グ回路部n (232)はガス感知部Iをセンサの出
力端子(図示せず)に接続する。この時、出力される発
生起電力はドリフトによる誤差を含まないため精度の高
い炭酸ガス濃度に対応している。このように第3のタイ
ミング信号が発せられてから第1のタイミング信号が再
び発せられるまでの間は、ガス感知部Iの発生起電力に
より高精度な炭酸ガス濃度の検出が可能となる。この間
、炭酸ガス検出部II (212)の動作は次のように
なり、炭酸ガス検出部I (211)と類似の動作を
する。すなわち、第3のタイミング信号にもとづき、ス
イッチング回路部I (231)は炭酸ガス検出部■
(212)のガス感知部■に直流電源(24)を接続し
、ガス感知部Hの発生起電力と逆極性の電圧■を印加す
る。この電圧■は、第4のタイミングまでの間印加され
る。ここで電圧■のレベル、印加時間は適切な値に設定
されており、電圧■が除去されたのち成る緩和時間をお
いて感ガス特性は初期状態まで復帰する。したがって再
び発せられる第1のタイミング信号を第4のタイミング
信号から緩和時間の時間間隔より遅らせて発し、tの信
号にもとづいてスイッチング回路部n (232)によ
りガス感知部■をセンサの出力端子に接続するようにす
れば、出力される発生起電力はドリフトによる誤差を含
まない。
タイミング信号を出し、この信号にもとづきスイッチン
グ回路部n (232)はガス感知部Iをセンサの出
力端子(図示せず)に接続する。この時、出力される発
生起電力はドリフトによる誤差を含まないため精度の高
い炭酸ガス濃度に対応している。このように第3のタイ
ミング信号が発せられてから第1のタイミング信号が再
び発せられるまでの間は、ガス感知部Iの発生起電力に
より高精度な炭酸ガス濃度の検出が可能となる。この間
、炭酸ガス検出部II (212)の動作は次のように
なり、炭酸ガス検出部I (211)と類似の動作を
する。すなわち、第3のタイミング信号にもとづき、ス
イッチング回路部I (231)は炭酸ガス検出部■
(212)のガス感知部■に直流電源(24)を接続し
、ガス感知部Hの発生起電力と逆極性の電圧■を印加す
る。この電圧■は、第4のタイミングまでの間印加され
る。ここで電圧■のレベル、印加時間は適切な値に設定
されており、電圧■が除去されたのち成る緩和時間をお
いて感ガス特性は初期状態まで復帰する。したがって再
び発せられる第1のタイミング信号を第4のタイミング
信号から緩和時間の時間間隔より遅らせて発し、tの信
号にもとづいてスイッチング回路部n (232)によ
りガス感知部■をセンサの出力端子に接続するようにす
れば、出力される発生起電力はドリフトによる誤差を含
まない。
したがって、加熱ヒータI、Ifの温度調整等の方法に
よりガス感知部工、■の初期特性を一致させ交互にセン
サ出力として用いることにより炭酸ガス濃度を高精度か
*連続検出することが可能となる。更にNa2CO3の
分解消失や界面■のNa2Oによる完全被覆も阻止され
るためセンサそのものも長寿命化される。
よりガス感知部工、■の初期特性を一致させ交互にセン
サ出力として用いることにより炭酸ガス濃度を高精度か
*連続検出することが可能となる。更にNa2CO3の
分解消失や界面■のNa2Oによる完全被覆も阻止され
るためセンサそのものも長寿命化される。
第4図はタイマ部(22)よりこのような第1.第2、
第3.第4のタイミング信号が順に繰り返し発生してい
る様子と、直流電圧印加回路部(跋)よりガス感知部I
、IIに交互に逆極性の電圧I、IIが印加されている
様子と、これに伴ってガス感知部I、 I[の発生起
電力が交互に変化している様子と、スイッチング回路部
II (232)を介して得られるセンサ出力の様子
を示したタイミングチャート図である。図において時間
間隔T1.T2はそれぞれガス感知部I、IIの緩和時
間に対応する。
第3.第4のタイミング信号が順に繰り返し発生してい
る様子と、直流電圧印加回路部(跋)よりガス感知部I
、IIに交互に逆極性の電圧I、IIが印加されている
様子と、これに伴ってガス感知部I、 I[の発生起
電力が交互に変化している様子と、スイッチング回路部
II (232)を介して得られるセンサ出力の様子
を示したタイミングチャート図である。図において時間
間隔T1.T2はそれぞれガス感知部I、IIの緩和時
間に対応する。
なお、第5図は、実験により求めた感ガス特性であり、
従来品と本発明品の比較を示している。
従来品と本発明品の比較を示している。
図において直線Aは初期の感ガス特性であり、直線B、
Cはそれぞれ従来品1本発明品を4日間連続動作させた
後の感ガス特性である。従来品では大きなドリフトが生
じているのに対し1本発明品ではほとんどドリフトが生
じず、前述の説明どおり感ガス特性が大きく改善されて
いるのが確認できる。
Cはそれぞれ従来品1本発明品を4日間連続動作させた
後の感ガス特性である。従来品では大きなドリフトが生
じているのに対し1本発明品ではほとんどドリフトが生
じず、前述の説明どおり感ガス特性が大きく改善されて
いるのが確認できる。
[発明の効果]
以上のように、この発明によれば、炭酸ガス濃度を検出
する前に、ガス感知部に発生起電力と逆極性の電圧を所
定時間印加するようにしたので。
する前に、ガス感知部に発生起電力と逆極性の電圧を所
定時間印加するようにしたので。
Na2Oの活量間化やNa2CO3の分解消失などが防
止され、測定の信頼性が高くなり、かつ寿命の長い炭酸
ガスセンサが得られる。
止され、測定の信頼性が高くなり、かつ寿命の長い炭酸
ガスセンサが得られる。
第2の発明においては、複数のガス感知部に。
順次逆極性の電圧を印加するようにしたので、これらを
切換えて信頼性の高い連続測定が可能になる。
切換えて信頼性の高い連続測定が可能になる。
第1図は本発明の一実施例である炭酸ガスセンサの回路
ブロック図、第2図は第1図の回路のタイミングチャー
ト図、第3図は第2の発明の一実施例を示す炭酸ガスセ
ンサの回路ブロック図、第4図は第3図の回路のタイミ
ングチャート図、第5図は実験による従来品と本発明に
よる炭酸ガスセンサの感ガス特性を示す図、第6図は炭
酸ガスセンサのガス感知部の構成を示す断面図、第7図
は炭酸ガスセンサの全体構成を示す断面図、第8図は実
験による従来品の感ガス特性を示す図である。 図において、(1)はNAS IC0N板、 (4)(
5)は多孔質の電極層、(6)は炭酸ナトリウム、(9
)はガス遮断層、 (10)はガス感知部、 (11)
は加熱ヒータ、 (21)は炭酸ガス検出部、 (22
)はタイマ部。 (23)はスイッチング回路部、 (24)は直流電圧
印加回路部、 (25)はCPU部、 (26)は直流
電圧印加回路、 (211)(212)は炭酸ガス検出
部Iと炭酸ガス検出部n、 (231)(232)はス
イッチング回路部■とスイッチング回路部■である。 なお図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
ブロック図、第2図は第1図の回路のタイミングチャー
ト図、第3図は第2の発明の一実施例を示す炭酸ガスセ
ンサの回路ブロック図、第4図は第3図の回路のタイミ
ングチャート図、第5図は実験による従来品と本発明に
よる炭酸ガスセンサの感ガス特性を示す図、第6図は炭
酸ガスセンサのガス感知部の構成を示す断面図、第7図
は炭酸ガスセンサの全体構成を示す断面図、第8図は実
験による従来品の感ガス特性を示す図である。 図において、(1)はNAS IC0N板、 (4)(
5)は多孔質の電極層、(6)は炭酸ナトリウム、(9
)はガス遮断層、 (10)はガス感知部、 (11)
は加熱ヒータ、 (21)は炭酸ガス検出部、 (22
)はタイマ部。 (23)はスイッチング回路部、 (24)は直流電圧
印加回路部、 (25)はCPU部、 (26)は直流
電圧印加回路、 (211)(212)は炭酸ガス検出
部Iと炭酸ガス検出部n、 (231)(232)はス
イッチング回路部■とスイッチング回路部■である。 なお図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (2)
- (1)多孔質電極層を持つイオン伝導性セラミックスと
上記イオン伝導性セラミックスのいずれか一方の電極層
の少なくとも一部を覆う金属炭酸塩からなるガス感知部
と、上記ガス感知部を動作温度に加熱する加熱ヒータと
からなる炭酸ガスセンサと、繰り返し発生する所定の第
1、第2、第3の設定時間ごとに、上記第1から第2の
時間の間のみ上記ガス感知部の発生起電力と逆極性の電
圧を上記電極層に印加する直流電圧印加回路部と、上記
第3の時間に上記ガス感知部の発生起電力を取り込むプ
ロセッサとからなる炭酸ガスセンサ。 - (2)複数の独立のガス感知部を持ち、繰り返し発生す
る所定の第1、第2、第3、第4の設定時間ごとに上記
第1から第2の時間の間のみ第1のガス感知部の電極層
にガス感知部の通常の発生起電力と逆極性の電圧を印加
し、上記第3から第4の時間の間のみ第2のガス感知部
の電極層に発生起電力と逆極性の電圧を印加していく直
流電圧印加回路部と、上記第2の時間から所定時間後上
記第1のガス感知部の発生起電力を取り込み、上記第4
の時間から所定時間後上記第2のガス感知部の発生起電
力を取り込んでいって、これらを複数のガス感知部に及
ぼし、複数のガス感知部の発生起電力を順次切換えてい
って、結果として連続検出をするプロセッサとからなる
請求項第(1)項の炭酸ガスセンサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2269904A JP2526729B2 (ja) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | 炭酸ガスセンサ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2269904A JP2526729B2 (ja) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | 炭酸ガスセンサ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04145356A true JPH04145356A (ja) | 1992-05-19 |
JP2526729B2 JP2526729B2 (ja) | 1996-08-21 |
Family
ID=17478839
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2269904A Expired - Lifetime JP2526729B2 (ja) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | 炭酸ガスセンサ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2526729B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0694674A (ja) * | 1992-09-10 | 1994-04-08 | Yazaki Corp | 固体電解質型炭酸ガスセンサの初期安定化方法及び固体電解質型炭酸ガス検出装置 |
JP2006504973A (ja) * | 2002-11-01 | 2006-02-09 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | ガスセンサ |
-
1990
- 1990-10-08 JP JP2269904A patent/JP2526729B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0694674A (ja) * | 1992-09-10 | 1994-04-08 | Yazaki Corp | 固体電解質型炭酸ガスセンサの初期安定化方法及び固体電解質型炭酸ガス検出装置 |
JP2006504973A (ja) * | 2002-11-01 | 2006-02-09 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | ガスセンサ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2526729B2 (ja) | 1996-08-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3871497B2 (ja) | ガスセンサ | |
US7655131B2 (en) | Gas sensor and method for controlling the same | |
US6007697A (en) | Method for cleaning a limiting current type gas sensor | |
JPS6385351A (ja) | 高温ガス中の二酸化炭素および水分測定装置 | |
JPH0342425B2 (ja) | ||
JPS63738B2 (ja) | ||
EP0798557A2 (en) | Gas sensor and method of measuring quantity of specific compounds in measuring gas | |
JPS61134655A (ja) | 酸素センサ素子 | |
JPH08122287A (ja) | ガス成分の濃度の測定装置および方法 | |
KR20090056731A (ko) | 온도 보상 및 제어가 가능한 이산화탄소 측정장치 | |
JPH11183436A (ja) | ガスセンサ及びその制御方法 | |
JPH04145356A (ja) | 炭酸ガスセンサ装置 | |
JP4783095B2 (ja) | 水素ガス検出素子および水素ガス検出装置 | |
JPH0455751A (ja) | 炭酸ガス検知装置 | |
JP2000046779A (ja) | ガスセンサコントローラ | |
JP2008209301A (ja) | ガスセンサの製造方法 | |
JPH1062380A (ja) | 2つの測定領域を有する酸素分圧測定用センサ | |
JP2678045B2 (ja) | 炭酸ガスセンサ | |
JPS60243558A (ja) | 酸素ガス濃度分析装置 | |
JPH07167833A (ja) | ガスセンサ | |
JP2772330B2 (ja) | 固体電解質型炭酸ガスセンサの初期安定化方法及び固体電解質型炭酸ガス検出装置 | |
JP2011257433A (ja) | ガスセンサの製造方法 | |
JP4263117B2 (ja) | 二酸化炭素検出素子 | |
JPH04168356A (ja) | 炭酸ガス検知センサ及びその製造法 | |
JP4271053B2 (ja) | 二酸化炭素検出素子 |