特許

J-GLOBAL ID：200903093682792730

ガスセンサ

発明者： 高 云智 ,  国元 晃 ,  巌 永鉄 ,  黒澤 秀行 ,  中野内 幸雄 ,  長谷井 政治 ,  三浦 則雄 ,  山添 昇
出願人/特許権者： 株式会社リケン
代理人 (1件)： 桑原 英明
公報種別：再公表公報
出願番号（国際出願番号）：JP1997003262
公開番号（公開出願番号）：WO1998-012550
出願日： 1997年09月16日
公開日（公表日）： 1998年03月26日
要約：

【要約】少なくとも二つの電極を固体電解質基板に固定し、少なくとも一方の第1の電極を検知対象ガス雰囲気中に配し、少なくとも一方の電極にバイアス電流或いはバイアス電圧を印加し分極させ、その分極した電極の電位変化を測定することにより検知対象ガス濃度を測定することを特徴とするガスセンサ。

請求項（抜粋）：

1.検知対象ガス中のガス成分濃度を測定するガスセンサにおいて、 少なくとも二つの電極を固体電解質基板に固定し、少なくとも一方の第1の電極を検知対象ガス雰囲気中に配し、少なくとも一方の電極をバイアス電流又はバイアス電圧を印加して分極させ、その分極した電極の電位を測定することを特徴とするガスセンサ。2.少なくとも分極された状態において検知対象ガスに活性を有する第1の電極としての検知電極と、 検知対象ガスに不活性或いは検知対象ガスに接しない第2の電極としての参照電極と、 該検知電極を分極するためのバイアス電流又はバイアス電圧を印加する第3の電極としての補助電極とが、 イオン伝導性固体電解質に固定された構成からなり、 該検知電極と該補助電極との間に所定の電流を流し、或いは所定の電圧を固定抵抗を介して印加しながら、該検知電極と該参照電極との間の電位差を測定して、検知対象ガスの濃度を検知することを特徴とするガスセンサ。3.少なくとも分極された状態において検知対象ガスに活性を有する第1の電極としての検知電極と、 検知対象ガスに不活性あるいは検知対象ガスに接しない参照電極と補助電極としての第2の電極とが、 イオン伝導性固体電解質に固定された構成からなり、 該検知電極と該第2の電極との間に所定の電流を流し、或いは所定の電圧を印加し該検知電極を分極した状態で、該検知電極と該第2の電極との間の電位差を測定して、検知対象ガスの濃度を検知することを特徴とするガスセンサ。4.分極されてない状態においても検知対象ガスに活性な検知電極であり参照電極である第1の電極と、 少なくとも分極された状態において検知対象ガスに活性を有し且つ電極と同一雰囲気中にあり且つ同質の第2の電極と、 該第2の電極を分極するためのバイアス電流またはバイアス電圧を印加する第3の電極としての補助電極とが、 イオン伝導性固体電解質に固定された構成からなり、 該第2の電極と該補助電極との間に所定の電流を流し、或いは所定の電圧を印加しながら、該第1の電極と該第2の電極との間の電位差を測定して、検知対象ガスの濃度を検知することを特徴とするガスセンサ。5.少なくとも分極された状態において検知対象ガスに活性を有する検知電極であり、参照電極である第1の電極と、 少なくとも分極された状態において検知対象ガスに活性を有し且つ前記第1の電極と同一雰囲気中にあり且つ同質の第2の電極と、 両電極を同時に分極するためのバイアス電流又はバイアス電圧を印加する第3の電極としての補助電極とが、 イオン伝導性固体電解質に固定された構成からなり、 且つ第1と第2の電極が検知対象ガスに対して異なる分極出力特性を有する電極を用い、あるいは異なる分極出力特性を生ずるように、第1と第2の電極との間、及び該第2の電極と該補助電極との間に所定の電流を流し、或いは所定の電圧を印加しながら、第1と第2の電極との間の電位差を測定して、検知対象ガスの濃度を検知することを特徴とするガスセンサ。6.少なくとも分極された状態において検知対象ガスに活性を有する検知電極であり参照電極である第1の電極と、 少なくとも分極された状態において検知対象ガスに活性を有し且つ前記第1の電極と同一雰囲気中にあり且つ同質の第2の電極と、 第1と第2の電極を同時に分極するためのバイアス電流又はバイアス電圧を印加する第3の電極としての補助電極とが イオン伝導性固体電解質に固定された構成からなり、 第1と第2の電極が検知対象ガスに対して相反する分極出力特性を生ずるように、第1と第2の電極との間、及び該第2の電極と該補助電極との間に所定の電流を流し、あるいは所定の電圧を印加しながら、第1と第2の電極との間の電位差を測定して、検知対象ガスの濃度を検知することを特徴とするガスセンサ。7.少なくとも分極された状態において検知対象ガスに活性を有し、検知電極であり、参照電極であり且つ補助電極である第1の電極と、 少なくとも分極された状態において検知対象ガスに活性を有し且つ前記第1の電極と同一雰囲気中にあり且つ同質の第2の電極とが、 イオン伝導性固体電解質に固定された構成からなり、 且つ第1と第2の電極を同時に分極するために、第1と第2の電極が検知対象ガスに対して相反する分極出力特性を生ずるように、第1と第2の電極との間に所定の電流を流し、或いは所定の電圧を固定抵抗を介して印加しながら、第1と第2の電極との間の電位差を測定して、検知対象ガスの濃度を検知することを特徴とするガスセンサ。8.少なくとも分極された状態において検知対象ガスに活性を有する第1の電極と、 少なくとも分極された状態において検知対象ガスに活性を有する第2の電極とが、同一物質で構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載のガスセンサ。9.前記記載の電極の電極電位を分極曲線の0.0〜0.4Vの平坦な領域に入るように、各電極のうち少なくとも二つの電極間に所定の電流を流し、或いは所定の電圧を印加しながら、電極間の電位差を測定して、検知対象ガスの濃度を検知することを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載のガスセンサ。10.前記記載の電極の電極電位を分極曲線の0.4〜1.2Vの分極電流上昇領域に入るように、各電極のうち少なくとも二つの電極間に所定の電流を流し、或いは所定の電圧を印加しながら、電極間の電位差を測定して、検知対象ガスの濃度を検知することを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載のガスセンサ。11.前記記載のイオン伝導性固体電解質がジルコニアを主体とする酸素イオン伝導体からなる請求項1乃至請求項10の何れか1項に記載のガスセンサ。12.前記記載の検知対象ガスがNOあるいはNO2を主成分として含む窒素酸化物である請求項1乃至請求項11の何れか1項に記載のガスセンサ。13.酸素イオン伝導性を有するジルコニア固体電解質体に一室或いは二室の測定ガス雰囲気に連通する内部空所を設け、少なくとも第1の電極或いは第2の電極を該内部空所に設置し、さらに該内部空所にNOxを変換するための電気化学的酸素ポンプ或いは触媒体を形成した構成であって、 前記電極が設置される内部空所にて検知対象ガスのNOxがNOと、NO2或いはNO2以上の過酸化窒素とに一定の比率で存在するように該酸素ポンプ或いは触媒体を機能させ、該第1の電極或いは第2の電極を分極した状態にてNOxを検知する窒素酸化物センサ。14.酸素イオン伝導性を有するジルコニア固体電解質体に一室或いは二室の測定ガス雰囲気に連通する内部空所を設け、少なくとも第1の電極或いは第2の電極を該内部空所に設置し、さらに該内部空所にNOxを変換するための電気化学的酸素ポンプ或いは触媒体を形成した構成であって、 前記電極が設置される内部空所にて検知対象ガスのNOxがNOまたは、NO2あるいはNO2以上の過酸化窒素の単体ガスに変換されるように該酸素ポンプあるいは触媒体を機能させ、該第1の電極或いは第2の電極を分極した状態にてNOxを検知する窒素酸化物センサ。15.酸素イオン伝導性を有するジルコニア固体電解質体に一室或いは二室の測定ガス雰囲気に連通する内部空所を設け、少なくとも第1の電極或いは第2の電極を該内部空所に設置し、さらに該内部空所にNOxを変換するための電気化学的酸素ポンプ或いは触媒体を形成した構成であって、 電気化学的酸素ポンプにより酸素を該内部空所へ汲み込み、或いは内部空所内の酸素を吐き出すことにより、当該内部空所の酸素濃度が0.1〜30%に制御された窒素酸化物センサ。16.前記記載の第1の電極と第2の電極の少なくとも一方の電極が、Ni又はCrを構成元素として含む酸化物、或いはNi又はCrを構成元素として含む酸化物とジルコニア固体電解質との混合体からなる請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載の窒素酸化物センサ。17.前記記載の第1の電極と第2の電極の少なくとも一方の電極が、Ir電極、Rh電極、PtとIrとの合金電極、PtとRhとの合金電極である貴金属電極、或いは前記貴金属とジルコニア固体電解質との混合体とからなる請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載の窒素酸化物センサ。18.イオン導電性の固体電解質1と、固体電解質に固定されかつ酸素に対して活性な酸素排出電極2と、固体電解質に固定されかつ酸素に対して活性な酸素検知電極3と、固体電解質に固定されかつ酸素およびNOxガスに対して活性な測定用酸素排出電極5と、固体電解質に固定された参照極6を有し、酸素排出電極2と酸素検知電極3を第1室7aに形成し、測定用酸素排出電極5を第2室7bに形成し、測定雰囲気と第1室および第1室と第2室との間には、それぞれガス拡散孔を備え、酸素検知電極間の起電力により酸素排出電極2を制御して第1室および第2室に供給される測定ガスの酸素濃度を一定とし、第2室の測定用酸素排出電極5間に一定の電流を通電し、NO濃度およびNO2濃度の変化に基づく参照極6と測定用酸素排出電極5との間の電位の変化を検出してNOx濃度を検出することを特徴とする窒素酸化物検出センサ。19.固体電解質に固定されかつ酸素およびNO2ガスに対して活性な複合検知電極4を第2室に形成し、測定ガス中のNO2濃度に基づく起電力を複合検知極により検出し、検出したNO2濃度および測定用酸素排出電極5により検出したNOx濃度によりNO濃度およびNOx濃度を検出する請求項18記載の窒素酸化物検出センサ。20.固体電解質に固定されかつ酸素およびNOガスに対して活性な複合検知電極を第2室に形成し、測定ガス中のNO濃度に基づく起電力を複合検知極により検出し、検出したNO濃度および測定用酸素排出電極5により検出したNOx濃度によりNO2濃度およびNOx濃度を検出する請求項18記載の窒素酸化物検出センサ。21.酸素排出電極2を酸素検知電極3と対向して配置して第1室とした請求項18乃至請求項20の何れか1項記載の窒素酸化物検出センサ。22.酸素検知電極を第2室に設けた請求項18又は21記載の窒素酸化物検出センサ。23.NO2濃度に基づく複合検知極の起電力を参照極を基準として起電力を検出する請求項19記載の窒素酸化物検出センサ。24.NO2濃度に基づく複合検知極の起電力を第2室内に対極を設け、対極を基準として起電力を検出する請求項19記載の窒素酸化物検出センサ。25.NO濃度に基づく複合検知極の起電力を参照極を基準として起電力を検出する請求項20記載の窒素酸化物検出センサ。26.NO濃度に基づく複合検知極の起電力を第2室内に対極を設け、対極を基準として起電力を検出する請求項20記載の窒素酸化物検出センサ。27.複合検知極は、酸化物層と集電体とを備えた請求項19又は請求項20記載の窒素酸化物検出センサ。28.酸化物層は、酸素およびNO2あるいは酸素およびNOに活性な遷移金属元素の複合酸化物により形成され、集電体は白金からなる請求項27記載の窒素酸化物検出センサ。29.酸素排出電極2は、酸素イオン伝導体と1対の電極により構成され、陰極は第1室内に配置され、第1室内の測定ガス中の酸素を排出する請求項18乃至請求項28の何れか1項に記載の窒素酸化物検出センサ。30.測定用酸素排出電極5は、酸素イオン伝導体と1対の電極により構成され、陰極は第2室内に配置され、酸素およびNOxを分解して酸素イオンを排出する請求項18乃至請求項29の何れか1項に記載の窒素酸化物検出センサ。

IPC (2件)：

G01N 27/416 ,  G01N 27/409