KR200351291Y1 - solid electrolyte type CO2 sensor - Google Patents
solid electrolyte type CO2 sensor Download PDFInfo
- Publication number
- KR200351291Y1 KR200351291Y1 KR20-2004-0004313U KR20040004313U KR200351291Y1 KR 200351291 Y1 KR200351291 Y1 KR 200351291Y1 KR 20040004313 U KR20040004313 U KR 20040004313U KR 200351291 Y1 KR200351291 Y1 KR 200351291Y1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- solid electrolyte
- electrode
- substrate
- sensing
- carbon dioxide
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
- G01N27/4073—Composition or fabrication of the solid electrolyte
- G01N27/4074—Composition or fabrication of the solid electrolyte for detection of gases other than oxygen
-
- 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
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
-
- 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
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
- G01N27/4075—Composition or fabrication of the electrodes and coatings thereon, e.g. catalysts
-
- 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
- G01N27/416—Systems
- G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0036—Specially adapted to detect a particular component
- G01N33/004—Specially adapted to detect a particular component for CO, CO2
Abstract
본 고안에 의한 고체전해질식 이산화탄소 가스센서는, 기판의 일면에 발열체, 절연층, 온도센서가 순차적으로 적층 형성되고, 상기 기판의 이면에 고체전해질, 감지전극, 기준전극이 형성되어 있음을 특징으로 한다.In the solid electrolyte carbon dioxide gas sensor according to the present invention, a heating element, an insulating layer, and a temperature sensor are sequentially formed on one surface of a substrate, and a solid electrolyte, a sensing electrode, and a reference electrode are formed on the rear surface of the substrate. do.
여기서, 상기 고체전해질이 상기 기판의 이면 상에 증착 또는 코팅방식에 의해 형성되고, 상기 고체전해질 상의 양 측면에 도전성 전극 패드가 형성되며, 상기 각각의 도전성 전극 패드 상부에 감지물질 및 기준물질이 코팅되어 상기 감지전극 및 기준전극이 형성됨을 특징으로 한다.Here, the solid electrolyte is formed on the back surface of the substrate by deposition or coating, conductive electrode pads are formed on both sides of the solid electrolyte, and a sensing material and a reference material are coated on the respective conductive electrode pads. And the sensing electrode and the reference electrode are formed.
또는, 상기 기판의 이면에 기준전극, 고체전해질, 감지전극이 순차적으로 적층 형성되며, 상기 기준전극 및 감지전극은 상기 기판 및 고체전해질의 일면에 각각 도전성 전극 패드를 형성하고, 상기 각각의 도전성 전극 패드 상부에 감지물질 및 기준물질을 코팅함으로써 형성됨을 특징으로 한다.Alternatively, a reference electrode, a solid electrolyte, and a sensing electrode are sequentially stacked on the rear surface of the substrate, and the reference electrode and the sensing electrode respectively form conductive electrode pads on one surface of the substrate and the solid electrolyte, and each of the conductive electrodes is formed. It is formed by coating the sensing material and the reference material on the upper pad.
이와 같은 본 고안에 의하면, 서 구조의 간소화를 이룰 수 있으며, 이는 센서 제작시 경제성 및 취급의 편의성을 증진시킬 뿐만 아니라, 기존의 고체전해질식 이산화탄소 가스센서의 문제점이던 장기 안정성의 저하을 극복할 수 있게 한다.According to the present invention, the simplification of the stand structure can be achieved, which not only improves the economics and convenience of handling when manufacturing the sensor, but also can overcome the deterioration of long-term stability that was a problem of the conventional solid electrolyte carbon dioxide gas sensor. do.
Description
본 고안은 고체전해질식 이산화탄소 가스센서에 관한 것으로, 특히 고체전해질, 발열체, 감지전극, 기준전극 등을 다중층(multi-layer)으로 형성하고, 온도 의존성이 높은 고체전해질의 특성을 감안하여, 온도센서가 구비되는 고체전해질식 이산화탄소 가스센서에 관한 것이다.The present invention relates to a solid electrolyte carbon dioxide gas sensor, and in particular, a solid electrolyte, a heating element, a sensing electrode, a reference electrode, etc. are formed in a multi-layer, and considering the characteristics of the solid electrolyte having high temperature dependence, It relates to a solid electrolyte carbon dioxide gas sensor having a sensor.
이산화탄소(CO2) 가스 농도의 측정은 현재 환경 문제를 비롯하여 건물의 실내 공조 및 원예용 온실 내 이산화탄소 농도 조절 등 나날이 그 필요성이 증가하고 있다.The measurement of carbon dioxide (CO 2 ) gas concentrations is increasing day by day, including environmental issues, indoor air conditioning in buildings, and control of carbon dioxide concentrations in horticultural greenhouses.
일반적으로 이산화탄소 등의 가스를 감지하기 위한 센서로는 가스크로마토그래피를 이용한 장치와 SnO2혹은 TiO2등의 반도체화합물을 이용한 반도체형 가스센서가 많이 이용되고 있다.In general, as a sensor for detecting gas such as carbon dioxide, a device using gas chromatography and a semiconductor gas sensor using a semiconductor compound such as SnO 2 or TiO 2 are widely used.
이중 가스크로마토그래피를 이용한 센서는 장치의 부피 및 무게가 매우 크고, 고가라는 단점이 있기 때문에 아주 제한된 용도로만 사용되고 있는 실정이며, 반도체형 가스센서는 가스입자가 반도체 화합물의 표면에 흡착되었을 때 나타나는 저항변화를 통해 가스의 농도를 측정하는 원리인데, 이 경우에는 소자형태의 센서 제작이 가능하다는 장점이 있으나, 흡착되는 서로 다른 종류의 가스입자를 구분하기 어렵기 때문에 가스선택성이 현저히 떨어진다는 단점이 있다.Sensors using dual gas chromatography are used for very limited purposes because of the disadvantages that the volume and weight of the device are very large and expensive, and the semiconductor type gas sensor is a resistance that appears when gas particles are adsorbed on the surface of the semiconductor compound. The principle of measuring the concentration of gas through the change, in this case has the advantage that it is possible to manufacture the sensor of the element type, but there is a disadvantage that the gas selectivity is significantly reduced because it is difficult to distinguish different types of gas particles adsorbed. .
이에 비해 고체전해질식 이산화탄소 가스센서는 단순한 구조를 갖기 때문에 작은 소자형태의 센서제작이 가능할 뿐 아니라, 특정한 가스(이산화탄소)만 선택적으로 감지하는 감지전극을 이용함으로써, 가스선택성을 높이고 가스농도의 정량적인 측정이 가능하다는 장점이 있다.On the other hand, the solid electrolyte carbon dioxide gas sensor has a simple structure, so that it is possible to manufacture a small element type sensor, and to increase gas selectivity and quantitatively by using a sensing electrode that selectively detects only a specific gas (carbon dioxide). The advantage is that measurement is possible.
이와 같은 종래의 고체전해질식 이산화탄소 가스센서는 기준전극, 고체전해질, 감지전극 등이 포함되어 구성되며, 상기 고체전해질은 알칼리 이온을 공급하는 역할을 하고, 상기 감지전극은 이산화탄소 가스의 감지반응을 일으키는 탄산염 단일상 또는 복합상으로 구성되고, 상기 기준전극은 Au, Pt 등으로 구성된다.The conventional solid electrolyte carbon dioxide gas sensor includes a reference electrode, a solid electrolyte, a sensing electrode, and the like, and the solid electrolyte serves to supply alkali ions, and the sensing electrode causes a sensing reaction of carbon dioxide gas. Carbonate is composed of a single phase or a complex phase, the reference electrode is composed of Au, Pt and the like.
상기 종래의 고체전해질식 이산화탄소 가스센서의 동작원리를 설명하면, 대기에 이산화탄소 가스가 유입되면 상기 감지전극에서 이산화탄소 가스 농도 증가분을 감소시키려는 화학반응(화학식1)이 일어난다.Referring to the operation principle of the conventional solid electrolyte carbon dioxide gas sensor, when carbon dioxide gas is introduced into the atmosphere, a chemical reaction (Formula 1) occurs to reduce the increase of the carbon dioxide gas concentration in the sensing electrode.
화학식 1Formula 1
↔ ↔
또한, 기준 전극에서는 화학반응(화학식2)이 일어난다.In addition, a chemical reaction (Formula 2) occurs at the reference electrode.
화학식 2Formula 2
→ →
즉, 상기 화학식 1, 2에서와 같이 이산화탄소(CO2) 농도가 증가하게 되면, 감지전극에서는 Li+이온의 Potential이 달라지게 되고 전자는 도선을 따라서 흐르게 되고 기준전극과 감지전극 사이의 Li+이온의 Potential 차를 전위차계를 이용, 이산화탄소의 농도를 측정할 수 있다.That is, when the concentration of carbon dioxide (CO 2 ) is increased as in Chemical Formulas 1 and 2, the potential of Li + ions in the sensing electrode is changed, and the electrons flow along the lead and Li + ions between the reference electrode and the sensing electrode. Potential difference of the carbon dioxide concentration can be measured using a potentiometer.
그러나, 이와 같은 종래의 고체전해질식 이산화탄소 가스센서는 센서 구조의 단순화 및 장기적인 안정성 측면에서 문제점이 있다.However, the conventional solid electrolyte carbon dioxide gas sensor has a problem in terms of simplification and long-term stability of the sensor structure.
즉, 상기 고체전해질을 Bulk type으로 함으로써 내부 구성요소(예 : 발열체 및 전해질)을 절연제(sealing glass)로 융착 하여야 하는 불편함이 있으며, 두께가 두꺼워 소비전력이 높고, 온도센서를 별도로 외장 해야 하기 때문에 센서의 온도변화를 민감하게 읽어 들이지 못하는 단점이 있어 정밀 측정에 한계가 있다.In other words, by making the solid electrolyte bulk type, it is inconvenient to fuse internal components (for example, a heating element and an electrolyte) with an insulating glass, and the thickness is thick, so that the power consumption is high and the temperature sensor must be separately installed. Therefore, there is a disadvantage in that the temperature change of the sensor cannot be read sensitively, and thus there is a limit in precision measurement.
이러한 문제를 해결하기 위해 광학식 센서가 많이 사용되고 있다. 상기 광학식 센서는 발생부에서 이산화탄소 흡수영역 파장의 빛을 발생시키고(또는 특정 영역의 파장을 통과시키는 필터를 부착) 수신부에서 빛의 강도를 측정하여 이산화탄소의 농도를 알아낸다. 즉, 이산화탄소의 가스농도가 증가할수록 빛의 흡수가 증가하고, 따라서 수신부에서 도착하는 빛의 양이 적어지는 원리를 이용하는 것이다.In order to solve this problem, optical sensors are widely used. The optical sensor generates light at a wavelength of a carbon dioxide absorption region (or attaches a filter that passes a wavelength of a specific region) at the generator, and measures the intensity of the light at the receiver to determine the concentration of carbon dioxide. That is, as the gas concentration of carbon dioxide increases, the absorption of light increases, and thus the amount of light arriving from the receiver decreases.
그러나, 상기 방식은 광학식이라 매우 고가이며, 부피 및 무게가 매우 크며, 감지감도가 매우 낮아 수만 배 이상을 증폭하여야 하는 단점이 있고, 이 때문에 외부 잡음 등이 섞이게 되어, 이의 해결을 위한 전기적 신호처리 문제 등이 매우 복잡하여 가격 상승의 원인이 되고 있다.However, since the method is optical, it is very expensive, has a very large volume and weight, and has a very low sensitivity to amplify more than tens of thousands of times. Therefore, external noise is mixed, and thus, electrical signal processing for solving the problem. The problems are very complicated, causing the price to rise.
따라서, 현재까지 이산화탄소 가스센서는 그 용도가 매우 다양함에도 불구하고 몇몇 제한된 용도로만 사용되고 있는 실정이다.Therefore, the carbon dioxide gas sensor has been used for a limited number of purposes even though its use is very diverse.
본 고안은 고체전해질을 Bulk 구조가 아닌 박막층으로 형성하고, 또한 감지전극, 기준전극 등 전체 구성요소들을 다층막(multi-layer)으로 형성하며, 온도 의존성이 높은 고체전해질의 특성을 감안하여, 온도센서를 일체화하여 구성함으로써, 공정의 단순화, 저 소비전력, 센서의 소형화, 센서의 정밀도 향상을 구현하는 고체전해질식 이산화탄소 가스센서를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention forms a solid electrolyte as a thin film layer, not a bulk structure, and forms all components such as a sensing electrode and a reference electrode as a multi-layer, and takes into account characteristics of a solid electrolyte having a high temperature dependency, It is an object of the present invention to provide a solid electrolyte carbon dioxide gas sensor that realizes a simplified process, low power consumption, miniaturization of the sensor, and improved sensor accuracy.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 의한 고체전해질식 이산화탄소 가스센서의 엘리먼트(element) 구조를 나타내는 단면도.1 is a cross-sectional view showing the element structure of the solid electrolyte carbon dioxide gas sensor according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 실시예에 의한 가스센서의 패키지(package) 구조를 나타내는 단면도.2 is a cross-sectional view showing a package structure of a gas sensor according to the embodiment of FIG.
도 3은 본 고안에 적용되는 전극 구조를 나타내는 단면도.3 is a cross-sectional view showing an electrode structure applied to the present invention.
도 4는 본 고안의 다른 실시예에 의한 고체전해질식 이산화탄소 가스센서의 엘리먼트(element) 구조를 나타내는 단면도.4 is a cross-sectional view showing an element structure of a solid electrolyte carbon dioxide gas sensor according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 기판 110 : 발열체100: substrate 110: heating element
120 : 절연층 130 : 온도센서120: insulating layer 130: temperature sensor
140, 440 : 고체전해질 150, 450 : 도전성 전극 패드140, 440: solid electrolyte 150, 450: conductive electrode pad
160, 460 : 기준전극 170, 470 : 감지전극160, 460: reference electrode 170, 470: detection electrode
상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 의한 고체전해질식 이산화탄소 가스센서는, 기판의 일면에 발열체, 절연층, 온도센서가 순차적으로 적층 형성되고, 상기 기판의 이면에 고체전해질, 감지전극, 기준전극이 형성되어 있음을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the solid electrolyte carbon dioxide gas sensor according to the present invention includes a heating element, an insulating layer, and a temperature sensor sequentially stacked on one surface of a substrate, and a solid electrolyte, a sensing electrode, and a reference electrode are formed on the rear surface of the substrate. It is characterized by being formed.
여기서, 상기 고체전해질이 상기 기판의 이면 상에 증착 또는 코팅방식에 의해 형성되고, 상기 고체전해질 상의 양 측면에 도전성 전극 패드가 형성되며, 상기 각각의 도전성 전극 패드 상부에 감지물질 및 기준물질이 코팅되어 상기 감지전극 및 기준전극이 형성됨을 특징으로 한다.Here, the solid electrolyte is formed on the back surface of the substrate by deposition or coating, conductive electrode pads are formed on both sides of the solid electrolyte, and a sensing material and a reference material are coated on the respective conductive electrode pads. And the sensing electrode and the reference electrode are formed.
또는, 상기 기판 면에 절연층을 형성하지 않고, 기판면을 양분하여 각각의 면에 발열체와 온도센서를 형성하고, 상기 기판의 이면에 고체전해질, 기준전극, 감지전극이 순차적으로 적층 형성되며, 상기 기준전극 및 감지전극은 상기 기판 및 고체전해질의 일면에 각각 도전성 전극 패드를 형성하고, 상기 각각의 도전성 전극 패드 상부에 감지물질 및 기준물질을 코팅함으로써 형성됨을 특징으로 한다.Alternatively, without forming an insulating layer on the substrate surface, the substrate surface is divided into two to form a heating element and a temperature sensor on each surface, and a solid electrolyte, a reference electrode, and a sensing electrode are sequentially formed on the rear surface of the substrate, The reference electrode and the sensing electrode are formed by forming conductive electrode pads on one surface of the substrate and the solid electrolyte, respectively, and coating a sensing material and a reference material on the respective conductive electrode pads.
여기서, 상기 고체전해질은 파인 세라믹스계 재료의 일종으로 화학에너지를 전기에너지로 바꾸는 기능을 가지는 이온 도전 재료에서 선택되며, 상기 감지물질로 리튬카보네이트(Li2CO3)가 사용될 수 있고, 상기 기준물질로 리튬타이타네이트(Li2TiO3)이 사용될 수 있음을 특징으로 한다.Here, the solid electrolyte is a kind of fine ceramic-based material is selected from an ion conductive material having a function of converting chemical energy into electrical energy, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) may be used as the sensing material, the reference material Lithium titanate (Li 2 TiO 3 ) is characterized in that can be used.
또한, 상기 도전성 전극 패드는 다공질(Porous Hole)의 도전성 페이스트를 상기 기판 또는 고체전해질 상에 증착함으로 형성되는 것임을 특징으로 한다.The conductive electrode pad may be formed by depositing a porous conductive paste on the substrate or the solid electrolyte.
이와 같은 본 고안에 의하면, 센서 구조의 간소화를 이룰 수 있으며, 이는 센서 제작시 경제성 및 취급의 편의성을 증진시킬 뿐만 아니라, 기존의 고체전해질식 이산화탄소 가스센서의 문제점이던 장기 안정성의 저하을 극복할 수 있게 한다.According to the present invention, it is possible to simplify the structure of the sensor, which not only improves the economics and handling convenience when manufacturing the sensor, but also can overcome the deterioration of long-term stability, which was a problem of the conventional solid electrolyte carbon dioxide gas sensor. do.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 실시 예를 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 고안의 일실시 예에 의한 고체전해질식 이산화탄소 가스센서의 엘리먼트(element) 구조를 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 실시 예에 의한 가스센서의 패키지(package) 구조를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an element structure of a solid electrolyte carbon dioxide gas sensor according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view showing a package structure of the gas sensor according to the embodiment of FIG. .
도 1을 참조하면, 본 고안의 일실시 예에 의한 고체전해질식 이산화탄소 가스센서는 기판(100)의 상, 하면에 다층막(multi-layer)으로 형성된 고체전해질(140), 기준전극(160), 감지전극(170), 발열체(110), 온도센서(130)가 구비됨을 특징으로 한다.Referring to FIG. 1, the solid electrolyte type carbon dioxide gas sensor according to an embodiment of the present invention includes a solid electrolyte 140, a reference electrode 160, formed as a multi-layer on upper and lower surfaces of a substrate 100. The sensing electrode 170, the heating element 110, the temperature sensor 130 is provided.
즉, 상기 기판(100) 상에 발열체(110)를 형성하고, 그 위에 절연층(120)을 도포하며, 상기 절연층(120) 상부에 온도센서(130)를 후막(thick film) 또는 박막(thin film)으로 형성한다. 상기 발열체(110) 및 온도센서(130)의 일측 에는 각각 전원을 공급하도록 하는 도선(112, 132)이 연결되어 있다.That is, the heating element 110 is formed on the substrate 100, the insulating layer 120 is coated thereon, and the temperature sensor 130 is disposed on the insulating layer 120. thin film). One side of the heating element 110 and the temperature sensor 130 is connected to the conductive wires 112 and 132 to supply power, respectively.
또한, 상기 기판(100)의 이면에는 고체전해질(140)을 증착 또는 코팅한 후, 상기 고체전해질(140) 상의 양 측면에 도전성 전극 패드(150)를 형성하고, 상기 각각의 도전성 전극 패드(150) 상부에 감지물질 및 기준물질을 코팅하여 각각 감지전극(170)과 기준전극(160)을 형성한다. 이 때, 상기 각 전극 패드(150)에는 연결선(152)이 부착되고, 이로써 본 고안의 일실시 예 의한 가스센서의 엘리먼트 구성이 완성된다.In addition, after the solid electrolyte 140 is deposited or coated on the back surface of the substrate 100, conductive electrode pads 150 are formed on both sides of the solid electrolyte 140, and the respective conductive electrode pads 150 are formed. The sensing material and the reference material are coated on the upper part to form the sensing electrode 170 and the reference electrode 160, respectively. At this time, the connection line 152 is attached to each of the electrode pads 150, thereby completing the element configuration of the gas sensor according to an embodiment of the present invention.
좀 더 상세히 설명하면, 본 고안의 일실시 예는 기판(100)의 일면으로는 발열체(110), 절연층(120), 온도센서(130)를 형성하며, 기판(100)의 이면으로는 고체전해질(140), 감지전극(170), 기준전극(160)을 형성함으로써, 공정의 단순화, 저 소비전력, 센서의 소형화, 센서의 정밀도 향상을 구현함을 그 특징으로 한다.In more detail, an embodiment of the present invention forms the heating element 110, the insulating layer 120, the temperature sensor 130 on one surface of the substrate 100, the solid on the back surface of the substrate 100 By forming the electrolyte 140, the sensing electrode 170, and the reference electrode 160, it is characterized by the simplicity of the process, low power consumption, miniaturization of the sensor, improve the accuracy of the sensor.
이와 같이 구성된 본 고안의 일시 예에 의한 가스센서 엘리먼트(220)는 도 2에 도시된 바와 같이 하우징(200)에 의해 보호되는 것으로, 즉, 가스센서의 패키지(package) 구조는 상기 하우징(200)과, 상기 하우징(200) 외부에 전기적 신호를 전달하여 주고, 상기 엘리먼트(220)의 전원을 제공하는 단자(210)가 구비되어 형성된다.The gas sensor element 220 according to the exemplary embodiment of the present invention configured as described above is protected by the housing 200 as shown in FIG. 2, that is, the package structure of the gas sensor is the housing 200. And a terminal 210 for transmitting an electrical signal to the outside of the housing 200 and providing a power of the element 220.
도 1에 도시된 상기 발열체(110)는 Pt 또는 RuO2와 같은 발열체용 페이스트로 발열체를 인쇄하는데, 이는 하나의 실시예로 스크린 인쇄기를 이용하여 약 10um정도로 인쇄하고 100℃에서 건조함으로써 형성할 수 있다.The heating element 110 shown in FIG. 1 prints the heating element with a heating element paste such as Pt or RuO 2 , which may be formed by printing at about 10 μm using a screen printing machine and drying at 100 ° C. have.
본 고안의 경우 상기 발열체(110) 상부에 절연층(120)을 형성하고, 절연층(120) 상에 온도센서(130)를 후막 또는 박막의 형태로 직접 형성하는 것을 특징으로 하는데, 이를 통해 발열부(110)에서 생성되는 열의 온도 변화를 보다 민감하게 측정하여 제어할 수 있게 되어, 가스센서의 정밀도를 대폭 증진시킬 수 있게 되는 것이다. 또한, 상기 기판(100)의 이면에 형성되는 고체전해질(140)은 종래의 bulk 형으로 형성되지 않고 기판(100) 상에 코팅 또는 증착 방식으로 형성함을 특징으로 한다.In the present invention, the insulating layer 120 is formed on the heating element 110, and the temperature sensor 130 is formed on the insulating layer 120 in the form of a thick film or a thin film. It is possible to more sensitively measure and control the temperature change of the heat generated by the unit 110, it is possible to significantly improve the accuracy of the gas sensor. In addition, the solid electrolyte 140 formed on the rear surface of the substrate 100 may be formed on the substrate 100 by coating or deposition without forming a conventional bulk type.
본 고안의 일 실시예의 경우 상기 양 전극 즉, 기준전극(160) 및 감지전극(170)이 상기 고체전해질(140)의 일면 상에 소정간격 이격된 상태로 형성되어 있음을 특징으로 한다.In the exemplary embodiment of the present invention, the positive electrode, that is, the reference electrode 160 and the sensing electrode 170, is formed on a surface of the solid electrolyte 140 at a predetermined interval.
또한, 상기 기준전극(160) 및 감지전극(170)은 상기 고체전해질(140) 상의 양 측면에 도전성 전극 패드(150)를 형성하고, 상기 각각의 도전성 전극 패드(150) 상부에 감지물질 및 기준물질을 코팅함으로써 형성된다. 이 때 상기 감지물질은 리튬카보네이트(Li2CO3) 등이 사용될 수 있으며, 상기 기준물질은 리튬타이타네이트(Li2TiO3) 등이 사용될 수 있다.In addition, the reference electrode 160 and the sensing electrode 170 form conductive electrode pads 150 on both sides of the solid electrolyte 140, and a sensing material and a reference on each of the conductive electrode pads 150. It is formed by coating the material. In this case, the sensing material may be lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), or the like, and the reference material may be lithium titanate (Li 2 TiO 3 ).
본 고안의 경우 상기 도전성 전극 패드를 형성함에 있어, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 전극 패드(350)를 다공질(Porous Hole)의 도전성 페이스트를 상기 고체전해질(340) 상에 증착한 후, 그 위에 각각 감지물질 또는 기준물질(360)을 증착 또는 코팅하여, 응답속도 및 감도를 향상시키고, 장기 안정성을 우수하게 하는 것을 그 특징으로 한다. 상기 전극 패드(350)에는 연결선(352)가 부착되며, 상기 고체전해질(340)은 기판(300) 상에 코팅 또는 증착되어 형성되는 것이다.In the present invention, in forming the conductive electrode pad, as shown in FIG. 3, after depositing the electrode pad 350 on the solid electrolyte 340, a porous conductive paste of porous holes is deposited thereon. Each of the sensing material or the reference material 360 is deposited or coated, thereby improving response speed and sensitivity, and improving long-term stability. A connection line 352 is attached to the electrode pad 350, and the solid electrolyte 340 is formed by being coated or deposited on the substrate 300.
도 4는 본 고안의 다른 실시 예에 의한 고체전해질식 이산화탄소 가스센서의엘리먼트(element) 구조를 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing an element structure of a solid electrolyte carbon dioxide gas sensor according to another embodiment of the present invention.
단, 도 4의 실시 예에 의한 가스센서의 패키지(package) 구조 및 각 엘리먼트 구성요소의 동작은 앞서 도 1 내지 도 3을 통해 설명한 바와 동일하므로 그 설명은 생략하도록 한다. 또한, 동일한 구성요소는 동일한 도면부호를 사용하도록 한다.However, since the package structure and operation of each element of the gas sensor according to the embodiment of FIG. 4 are the same as described above with reference to FIGS. 1 to 3, the description thereof will be omitted. In addition, the same components are to use the same reference numerals.
도 4를 참조하면, 본 고안의 다른 실시 예에 의한 고체전해질식 이산화탄소 가스센서는 기판(100)의 상, 하면에 다층막(multi-layer)으로 형성된 고체전해질(440), 기준전극(460), 감지전극(470), 발열체(110), 온도센서(130)가 구비됨에 있어서, 기판의 이면에 형성되는 다층막 구조를 기준전극(460), 고체전해질(440), 감지전극(470)의 순서로 적층 형성함을 그 특징으로 한다.4, the solid electrolyte carbon dioxide gas sensor according to another embodiment of the present invention is a solid electrolyte 440, a reference electrode 460, formed of a multi-layer on the upper and lower surfaces of the substrate 100, In the sensing electrode 470, the heating element 110, and the temperature sensor 130, the multilayer structure formed on the back surface of the substrate is formed in the order of the reference electrode 460, the solid electrolyte 440, and the sensing electrode 470. It is characterized by lamination.
즉, 도 1에 도시된 본 고안의 실시 예와 비교할 때, 상기 기준전극(460) 및 감지전극(470)이 고체전해질(440) 상의 동일 평면상에 형성되지 않고, 상기 고체전해질(440)의 상하면에 접하도록 형성되어 있다는 점에서 그 차이가 있다.That is, when compared with the embodiment of the present invention shown in Figure 1, the reference electrode 460 and the sensing electrode 470 is not formed on the same plane on the solid electrolyte 440, the solid electrolyte 440 There is a difference in that it is formed to contact the upper and lower surfaces.
그에 따라 도 4에 도시된 본 고안의 다른 실시 예에 의한 가스센서 엘리먼트 구조는, 상기 기판(100) 상에 발열체(110)를 형성하고, 그 위에 절연층(120)을 도포하며, 상기 절연층(120) 상부에 온도센서(130)를 후막(thick film) 또는 박막(thin film)으로 형성하고, 상기 발열체(110) 및 온도센서(130)의 일측 에는 각각 전원을 공급하도록 하는 도선(112, 132)이 연결되어 있다.Accordingly, in the gas sensor element structure according to another embodiment of the present invention shown in FIG. 4, the heating element 110 is formed on the substrate 100, the insulating layer 120 is coated thereon, and the insulating layer The temperature sensor 130 is formed in a thick film or a thin film on the upper part 120, and the wires 112 to supply power to one side of the heating element 110 and the temperature sensor 130, respectively. 132 is connected.
또한, 상기 기판(100)의 이면에는 고체전해질(440)을 증착 또는 코팅하기 전에 먼저 기준물질(460)을 형성하고, 상기 기준물질(460) 상에 기준전극(450)형성하고, 고체전해질(440)을 증착 또는 코팅하여 형성하며, 상기 고체전해질(440) 상에 감지전극(450)을 형성하고, 감지물질(470)을 형성함을 특징으로 한다.In addition, before depositing or coating the solid electrolyte 440 on the back surface of the substrate 100, a reference material 460 is first formed, a reference electrode 450 is formed on the reference material 460, and a solid electrolyte ( 440 is formed by depositing or coating, forming a sensing electrode 450 on the solid electrolyte 440, and forms a sensing material 470.
즉, 도 4에 도시된 실시예의 경우, 상기 양 전극 즉, 기준전극(460) 및 감지전극(470)이 상기 고체전해질(440)의 양면에 접한 상태로 형성되어 있음을 특징으로 한다.That is, in the embodiment shown in FIG. 4, the positive electrode, that is, the reference electrode 460 and the sensing electrode 470 are formed in contact with both surfaces of the solid electrolyte 440.
또한, 상기 기준전극(460) 및 감지전극(470)은 기판(100) 및 고체전해질(440)의 일면에 각각 도전성 전극 패드(450)를 형성하고, 상기 각각의 도전성 전극 패드(450) 상부에 감지물질 및 기준물질을 코팅함으로써 형성된다.In addition, the reference electrode 460 and the sensing electrode 470 form conductive electrode pads 450 on one surface of the substrate 100 and the solid electrolyte 440, respectively, on the conductive electrode pads 450. It is formed by coating the sensing and reference materials.
이 때 상기 감지물질은 리튬카보네이트(Li2CO3) 등이 사용될 수 있으며, 상기 기준물질은 리튬타이타네이트(Li2TiO3)등이 사용될 수 있다. 상기 전극 패드(450) 끝단부에는 연결선(452)이 형성되어 있다.In this case, the sensing material may be lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), or the like, and the reference material may be lithium titanate (Li 2 TiO 3 ). A connection line 452 is formed at the end of the electrode pad 450.
도 5는 본 고안의 또 다른 실시 예에 의한 고체전해질식 이산화탄소 가스센서의 엘리먼트(element) 구조를 나타내는 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing an element structure of a solid electrolyte carbon dioxide gas sensor according to another embodiment of the present invention.
내열성 절연관(500)에 발열 코일(510) 및 온도센서 코일(540)을 삽입하고 고체전해질(100)로 성형을 한 후, 기준전극(520) 및 감지전극(530)을 형성하고, 그 위에 기준물질(550) 및 감지물질(560)을 형성한 후, 각각의 전극 패드 및 코일에 연결선을 부착하여 엘리먼트의 구성을 완성 한다.After inserting the heating coil 510 and the temperature sensor coil 540 into the heat resistant insulating tube 500 and molding the solid electrolyte 100, the reference electrode 520 and the sensing electrode 530 are formed thereon. After the reference material 550 and the sensing material 560 are formed, a connection line is attached to each of the electrode pads and the coils to complete the configuration of the element.
미 설명된 도면부호들에 대한 설명은 도 1 내지 도 4에서 이미 설명되어 있으므로 생략토록 한다.The description of the unexplained reference numerals are already described with reference to FIGS. 1 to 4 and thus will be omitted.
본 고안에 의한 고체전해질식 이산화탄소 가스센서에 의하면, 센서 구조의 간소화를 이룰 수 있으며, 이는 센서 제작 시 경제성 및 취급의 편의성을 증진시킬 뿐만 아니라, 기존의 고체전해질식 이산화탄소 가스센서의 문제점이던 장기 안정성의 저하을 극복할 수 있게 한다.According to the solid electrolyte carbon dioxide gas sensor according to the present invention, it is possible to simplify the sensor structure, which not only improves the economics and handling convenience when manufacturing the sensor, but also long-term stability which was a problem of the conventional solid electrolyte carbon dioxide gas sensor. To overcome the degradation of
또한, 온도센서를 내장함으로써, 조립공정의 단순화 및 가격을 저감시켰고, 온도 편차를 줄임으로써, 센서의 정밀도를 대폭 증진시켰으며, 다공질의 전극을 고안함으로써, 감도 및 응답속도, 장기 안정성의 대폭적인 개선을 얻게 한다.In addition, by incorporating a temperature sensor, the assembly process is simplified and the cost is reduced. By reducing the temperature variation, the sensor accuracy is greatly improved. By designing a porous electrode, the sensitivity, response speed, and long-term stability are greatly improved. Get improvement.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20-2004-0004313U KR200351291Y1 (en) | 2004-02-19 | 2004-02-19 | solid electrolyte type CO2 sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20-2004-0004313U KR200351291Y1 (en) | 2004-02-19 | 2004-02-19 | solid electrolyte type CO2 sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR200351291Y1 true KR200351291Y1 (en) | 2004-05-20 |
Family
ID=49346450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR20-2004-0004313U KR200351291Y1 (en) | 2004-02-19 | 2004-02-19 | solid electrolyte type CO2 sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR200351291Y1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101517591B1 (en) | 2013-06-21 | 2015-05-06 | 김준웅 | Device for measuring carbon dioxide |
| KR101564040B1 (en) * | 2013-04-23 | 2015-10-29 | 하재성 | Carbon Dioxide Arc Welding Machine |
| KR101570913B1 (en) | 2013-12-19 | 2015-11-23 | 한국과학기술원 | Temperature sensor, and gas sensing system including the same |
| US9494543B2 (en) | 2011-09-28 | 2016-11-15 | Electronics And Telecommunications Research Institute | MEMS electrochemical gas sensor |
-
2004
- 2004-02-19 KR KR20-2004-0004313U patent/KR200351291Y1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9494543B2 (en) | 2011-09-28 | 2016-11-15 | Electronics And Telecommunications Research Institute | MEMS electrochemical gas sensor |
| KR101564040B1 (en) * | 2013-04-23 | 2015-10-29 | 하재성 | Carbon Dioxide Arc Welding Machine |
| KR101517591B1 (en) | 2013-06-21 | 2015-05-06 | 김준웅 | Device for measuring carbon dioxide |
| KR101570913B1 (en) | 2013-12-19 | 2015-11-23 | 한국과학기술원 | Temperature sensor, and gas sensing system including the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2878944B1 (en) | Gas detector | |
| JPH0342566A (en) | Measuring cell for electrochemical gas sensor | |
| US9772319B2 (en) | Integrated metal oxide chemical sensor | |
| WO2014091963A1 (en) | Sensor element and gas sensor | |
| KR200351291Y1 (en) | solid electrolyte type CO2 sensor | |
| US11391688B2 (en) | Sensor element for a potentiometric sensor | |
| CZ393190A3 (en) | Sensor based on self-supporting fiber and process for producing thereof | |
| JP5984959B2 (en) | Infrared light sensor chip having high measurement accuracy, and method for manufacturing the infrared light sensor chip | |
| JP2598771B2 (en) | Composite gas sensor | |
| US20180259478A1 (en) | Gas sensor | |
| CN114112973A (en) | Gas sensing framework based on high-carrier-concentration conductive film and sensor | |
| CN206862880U (en) | A kind of gas molecule detection means | |
| JPH0658900A (en) | Moisture sensor | |
| JPH04127048A (en) | Compound type gas detector | |
| KR100305698B1 (en) | Thick-film type carbon dioxide gas sensor using solid electrolyte and its manufacturing method | |
| JP2860086B2 (en) | Microcap for humidity sensor and humidity sensor | |
| KR100575651B1 (en) | Solid electrolyte carbondioxide sensor and manufacturing method thereof | |
| JPH03264858A (en) | Oxygen sensor and oxygen concentration detector | |
| KR100949468B1 (en) | Electrochemical Sensor for Detecting Carbon Dioxide Having Reduced Initial Operating Time | |
| JPH0396853A (en) | Dew condensation sensor | |
| US20140131201A1 (en) | Process for making ammonia gas indicator using single wall carbon nanotube/alumina composite thick film | |
| KR20040108051A (en) | Carbon dioxide gas sensor and fabrication method for the same | |
| JP2634498B2 (en) | Carbon dioxide detection sensor | |
| JPH04168356A (en) | Carbon-dioxide detecting sensor and manufacture thereof | |
| US20200041435A1 (en) | Sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| REGI | Registration of establishment | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20070510 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |