JP2001124731A - ガスセンサ装置及びガスセンサの起動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 速やかにガスの濃度を測定することができ、
また、ガスセンサの寿命を長く確保することができるガ
スセンサ装置及びそのガスセンサ装置を用いたガスセン
サの起動方法を提供する。 【解決手段】 電解液１６中に浸漬された一対の電極１
８、２０間に流れる電流値に基づいてガスの濃度を測定
するガスセンサ装置であって、一対の電極間に電圧を印
加する電圧源２２と、一対の電極間を短絡し若しくは開
放する切り替え手段４０と、電圧源に供給される電源２
８に連動して切り替え手段を制御し、電圧源から出力さ
れる電圧が安定した後に一対の電極間を短絡した状態か
ら開放した状態に切り替える制御手段２６とを有してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスセンサ装置及
びそのガスセンサ装置を用いたガスセンサの起動方法に
係り、特に、定電位電解式のガスセンサを用いたガスセ
ンサ装置及びそのガスセンサ装置を用いたガスセンサの
起動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】酸素、窒素酸化物、硫黄酸化物、一酸化
炭素、又はアンモニア等のガスの濃度を測定する際に
は、定電位電解式のガスセンサが従来から広く用いられ
ている。

【０００３】従来の定電位電解式のガスセンサ装置を図
５を用いて説明する。図５は、従来の定電位電解式のガ
スセンサ装置を示す構造図である。

【０００４】図５に示すように、従来の定電圧電解式の
ガスセンサは、隔膜１１２が設けられた容器１１４に、
電解液１１６を満たし、この電解液１１６に一対の電極
１１８、１２０を浸すことにより構成されていた。

【０００５】そして、ガスセンサ１１０の電極１１８、
１２０間に、定電圧電源１２２から所定の電圧を印加
し、その際に流れる電流を電流検出手段１３２を用いて
検出することにより、ガスの濃度を測定していた。即
ち、ガスの濃度に応じて電流検出手段１３２を流れる電
流が変化するので、電流検出手段１３２を流れる電流値
からガスの濃度を換算して求めることができる。

【０００６】なお、電解液１１６は、測定対象となるガ
スの種類により適切なものが用いられる。例えば、酸素
の濃度を測定する場合には、電解液１１６として塩化カ
リウム水溶液や塩化ナトリウム水溶液が用いられてい
た。

【０００７】そして、一対の電極１１８、１２０間に
０．６Ｖ〜１．２Ｖ程度の電圧を印加すると、隔膜１１
２を透過した酸素が、作用極として機能する電極１１８
において、以下のように電気化学的に還元される。

【０００８】Ｏ₂ ＋ ２Ｈ₂Ｏ ＋ ４ｅ^- → ４ＯＨ^- 一方、対極として機能する電極１２０においては、以下
のような反応が生じる。

【０００９】Ａｇ ＋ Ｃｌ^- → ＡｇＣｌ ＋ ｅ^- そして、このような反応が進行していくと、電解液１１
６中のＣｌイオンや電極１２０中のＡｇが徐々に消耗し
ていき、電解液１１６中のＣｌイオン又は電極１２０中
のＡｇのいずれか一方が消耗し尽くしてしまうと、ガス
センサ１１０が正常に動作できなくなって、寿命が訪れ
る。

【００１０】従って、かかる定電位電解式のガスセンサ
１１０では、ガスの濃度を測定しない際には、電源スイ
ッチ１３０をオフにして、ガスセンサ１１０に電源を供
給しないようにすることが望ましい。また、ガスセンサ
装置の携帯性を考慮すると、電源として電池が用いられ
ることが多いため、電池の寿命を長く確保するために
も、ガスの濃度を測定しない場合には電源スイッチ１３
０をオフにしておくことが望ましい。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電源ス
イッチ１３０をオンにした瞬間には、電極１１８、１２
０間に大きな過渡電圧が印加されてしまう。電極１１
８、１２０に大きな過渡電圧が印加されると、電極１１
８、１２０にダメージが加わり、ガスセンサ１１０の寿
命が短くなる要因となる。

【００１２】また、ガスセンサ１１０の電極１１８、１
２０にダメージが加わると、電極１１８、１２０が通常
の状態に復帰するまで長時間を要し、電源スイッチ１３
０をオンにした後、速やかにガスの濃度を測定するのは
困難であった。

【００１３】本発明の目的は、速やかにガスの濃度を測
定することができ、また、ガスセンサの寿命を長く確保
することができるガスセンサ装置及びそのガスセンサ装
置を用いたガスセンサの起動方法に関する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、電解液中に
浸漬された一対の電極間に流れる電流値に基づいてガス
の濃度を測定するガスセンサ装置であって、前記一対の
電極間に電圧を印加する電圧源と、前記一対の電極間を
短絡し若しくは開放する切り替え手段と、前記電圧源に
供給される電源に連動して前記切り替え手段を制御し、
前記電圧源から出力される電圧が安定した後に前記一対
の電極間を短絡した状態から開放した状態に切り替える
制御手段とを有することを特徴とするガスセンサ装置に
より達成される。これにより、一対の電極間を短絡若し
くは開放する切り替え手段を設けたので、電源をオンに
した際に一対の電極間に大きな過渡電圧が加わるのを防
止することができ、電極にダメージが加わるのを防止す
ることができる。従って、電源をオンにしてから速やか
にガスの濃度を測定することができ、また、ガスセンサ
の寿命を長くすることができる。

【００１５】また、上記目的は、電解液中に浸漬された
一対の電極間に流れる電流値に基づいてガスの濃度を測
定するガスセンサの起動方法であって、前記一対の電極
間を短絡した状態で前記一対の電極間に電圧を印加し、
前記一対の電極間に印加される電圧が安定した後に前記
一対の電極間の短絡を解除することを特徴とするガスセ
ンサの起動方法により達成される。これにより、一対の
電極間を短絡した状態で一対の電極間に電圧を印加する
ので、電源をオンにした際に一対の電極間に大きな過渡
電圧が加わるのを防止することができ、電極にダメージ
が加わるのを防止することができる。従って、電源をオ
ンにしてから速やかにガスの濃度を測定することがで
き、また、ガスセンサの寿命を長くすることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】［第１実施形態］本発明の第１実
施形態によるガスセンサ装置及びそのガスセンサ装置を
用いたガスセンサの起動方法を図１及び図２を用いて説
明する。図１は、本実施形態によるガスセンサ装置を示
す概略図である。図２は、酸素センサの出力特性を示す
グラフである。 （ガスセンサ装置）本実施形態によるガスセンサ装置
は、定電位電解式のガスセンサを起動してガスの濃度を
測定するものである。

【００１７】定電位電解式のガスセンサ１０は、図１に
示すように、隔膜１２が設けられた容器１４に電解液１
６を満たし、この電解液１６に一対の電極１８、２０を
浸すことにより構成されている。隔膜１２は、ガス透過
膜として機能するものであり、電極１８は作用極、電極
２０は対極として機能するものである。

【００１８】酸素の濃度を測定する場合には、ガスセン
サ１０として、例えば、特開平５−８７７６６号公報に
開示されているような小型の酸素センサを用いることが
できる。なお、ガスセンサ１０は、酸素センサに限定さ
れるものではなく、例えば、窒素酸化物、硫黄酸化物、
一酸化炭素、又はアンモニア等、測定対象となるガスに
応じて様々なガスセンサを適宜用いることができる。

【００１９】ガスセンサ１０の対極である電極２０に
は、所定の電圧を印加する定電圧電源２２が接続されて
いる。定電圧電源２２には電圧リファレンスＩＣ２４等
が設けられており、この電圧リファレンスＩＣ２４はマ
イクロコンピュータ２６から出力される信号により制御
される。即ち、マイクロコンピュータ２６からの制御信
号により、電圧リファレンスＩＣ２４が制御され、例え
ば１Ｖの電圧が定電圧電源２２からガスセンサ１０の電
極２０に供給される。なお、ガスセンサ装置の電源とし
ては、携帯性等を考慮して電池２８が用いられている。
そして、電源スイッチ３０をオン、オフすることによ
り、マイクロコンピュータ２６、定電圧電源２２、及び
電流検出回路３２、表示器３６等に電源が適宜供給され
る。

【００２０】一方、ガスセンサ１０の作用極として機能
する電極１８には、電流検出回路３２が接続されてい
る。電流検出回路３２は、電極１８を流れる電流を検出
するものである。即ち、測定対象となるガスの濃度に応
じて電極１８を流れる電流が変化するので、この電流を
検出することによりガスの濃度に換算することが可能と
なる。電流検出回路３２には、アナログ信号をデジタル
信号に変換するＡＤコンバータ３４が設けられており、
検出された電流値に応じたデジタル信号がマイクロコン
ピュータ２６に出力される。

【００２１】マイクロコンピュータ２６は、本実施形態
によるガスセンサ装置全体を制御するものである。マイ
クロコンピュータ２６は、上述したように、定電圧電源
２２を制御してガスセンサ１０を起動させ、電流検出回
路３２により検出された電流値に基づいてガスの濃度を
算出する。マイクロコンピュータ２６で算出されたガス
の濃度は、マイクロコンピュータ２６に接続された表示
器３６により表示される。

【００２２】本実施形態によるガスセンサ装置は、ガス
センサ１０の作用極である電極１８側と対極である電極
側２０との間に、これらの電極１８、２０間を適宜短
絡、開放するアナログスイッチ４０が設けられているこ
とに主な特徴がある。アナログスイッチ４０としては、
例えば、ＮＯ（Nomally Open）型のアナログスイッチが
用いられている。なお、電池２８の寿命を長く確保する
ためには、できるだけリーク電流の小さいアナログスイ
ッチを用いることが望ましい。

【００２３】ＮＯ型のアナログスイッチ４０は、制御入
力端子４２にハイレベルの信号が入力されている場合を
除き、スイッチ４４が開くものである。本実施形態で
は、アナログスイッチ４０の制御入力端子４２がマイク
ロコンピュータ２６の制御端子４８に接続されている一
方、抵抗４６を介して電源に接続されている。従って、
マイクロコンピュータ２６から制御入力端子４２にロー
レベルの信号が出力されている場合を除き、アナログス
イッチ４０の制御入力端子４２にはハイレベルの信号が
入力されている状態となる。そして、アナログスイッチ
４０の制御入力端子４２にハイレベルの信号が入力され
ている際には、スイッチ４４は閉じた状態となり、ガス
センサ１０の電極１８、２０間は短絡された状態とな
る。

【００２４】従来のガスセンサ装置では、図５に示すよ
うに、単にガスセンサ１１０に定電圧電源１２２を接続
し、このガスセンサ１１０の電極１１８、１２０間に流
れる電流値を電流検出手段１３２で検出することによ
り、この電流値からガスの濃度を換算していた。このた
め、電源スイッチ１３０をオンした際に電極１１８、１
２０間に大きな過渡電圧が加わり、この過渡電圧により
電極１１８、１２０にダメージが生じていた。ガスセン
サ１１０の電極１１８、１２０にダメージが生じると、
ダメージが回復するまでに長時間を要し、その間はガス
の濃度を正確に測定することができないため、速やかに
ガスの濃度を測定することが困難であった。また、電源
スイッチ１３０をオンにする毎に電極１１８、１２０に
ダメージが加わるため、ガスセンサ１１０の寿命が短く
なってしまっていた。

【００２５】これに対し、本実施形態によるガスセンサ
装置では、ガスセンサ１０の電極１８、２０間を短絡、
開放するアナログスイッチ４０が設けられており、電源
スイッチ３０がオフとなっている際には、アナログスイ
ッチ４０のスイッチ４４が閉じて、電極１８、２０間が
短絡された状態となる。

【００２６】そして、電源スイッチ３０をオンにして
も、マイクロコンピュータ２６から制御信号が出力され
るまでは、スイッチ４４は閉じた状態を保持する。従っ
て、電源スイッチ３０をオンにした際に、電極１８、２
０間に大きな過渡電圧が加わることを防止することがで
きる。

【００２７】そして、過渡電圧が生じなくなった後に、
マイクロコンピュータ２６からアナログスイッチ４０の
制御入力端子４２に対してローレベルの信号を出力さ
れ、これによりアナログスイッチ４０のスイッチ４４が
開いた状態になる。アナログスイッチ４０のスイッチ４
４が開くと、ガスセンサ１０の電極１８、２０間の短絡
状態が解除されるので、ガスセンサ１０によりガスの濃
度が測定される。

【００２８】このように、本実施形態によれば、ガスセ
ンサの電極間を短絡、開放するアナログスイッチを設け
たので、電源スイッチをオンにした際にガスセンサの電
極間に大きな過渡電圧が加わるのを防止することがで
き、電極にダメージが加わるのを防止することができ
る。従って、本実施形態によれば、電源スイッチを入れ
てから速やかにガスの濃度を測定することができ、ま
た、ガスセンサの寿命を長くすることができる。 （ガスセンサの起動方法）次に、本実施形態によるガス
センサ装置を用いたガスセンサの起動方法を図１を用い
て説明する。

【００２９】まず、電源スイッチ３０がオフになってい
る状態から説明する。ガスの濃度を測定しない際には、
電池の寿命を長く保持すべく、電源スイッチ３０はオフ
にされている。電源スイッチ３０がオフの状態において
は、マイクロコンピュータ２６、定電圧電源２２、電流
検出回路３２、表示器３６等に電源が供給されないた
め、消費電流は小さく抑えられる。

【００３０】一方、電源スイッチ３０をオフにしている
状態であっても、アナログスイッチ４０については動作
させる必要があるため、電池２８からアナログスイッチ
４０に電源が供給される。アナログスイッチ４０の制御
入力端子４２には、抵抗４６を介してハイレベルの信号
が入力されているため、アナログスイッチ４０のスイッ
チ４４は閉じた状態となり、これによりガスセンサ１０
の電極１８、２０間は短絡された状態となる。

【００３１】そして、ガスの濃度を測定する際には、ガ
スセンサ装置の電源スイッチ３０をオンにする。これに
より、マイクロコンピュータ２６、定電圧電源２２、及
び電流検出回路３２等に電源が供給される。なお、この
際には、アナログスイッチ４０の制御入力端子４２に入
力される信号は、ハイレベルの状態に維持されており、
アナログスイッチ４０のスイッチ４４は閉じた状態に維
持されている。従って、電源スイッチ３０をオンにして
も、ガスセンサ１０の電極１８、２０間に大きな過渡電
圧が印加されるのが防止される。

【００３２】電源スイッチ３０をオンにしてから一定の
時間が経過すると、定電圧電源２２から過渡電圧が印加
されることはなくなるので、マイクロコンピュータ２６
からアナログスイッチ４０の制御入力端子４２に対し
て、ローレベルの制御信号が出力される。ローレベルの
制御信号がマイクロコンピュータ２６の制御端子４８か
ら出力されると、アナログスイッチ４０のスイッチ４４
は開いた状態となり、これにより、ガスセンサ１０の電
極１８、２０間の短絡が解除される。

【００３３】そして、ガスセンサ１０によるガスの濃度
の測定が開始され、ガスの濃度に応じた電流が電流検出
回路３２に流れ込む。電流検出回路３２に流れ込んだ電
流は、ＡＤコンバータ３４によりデジタル信号に変換さ
れ、マイクロコンピュータ２６に出力される。

【００３４】マイクロコンピュータ２６は、電流検出回
路３２からの信号に基づいてガスの濃度を算出し、表示
器３６を用いてガスの濃度を表示する。

【００３５】ガスの濃度が測定された後には、電池の消
耗を抑制すべく、ガスセンサ装置の電源スイッチ３０が
オフにされる。電源スイッチ３０がオフにされると、マ
イクロコンピュータ２６に電源が供給されなくなり、マ
イクロコンピュータ２６の制御端子４８から制御信号が
出力されなくなるので、アナログスイッチ４０の制御入
力端子４２への入力信号はハイレベルとなる。これによ
り、アナログスイッチ４０のスイッチ４４は閉じた状態
となり、ガスセンサ１０の電極１８、２０間が短絡され
る。

【００３６】ガスの濃度を再度測定する際には、上記と
同様にして、電源スイッチ３０をオンにすればよい。上
述したように、電源スイッチ３０をオンにしてから一定
の時間は、ガスセンサ１０の電極１８、２０間がアナロ
グスイッチ４０のスイッチ４４により短絡された状態と
なっているので、電極１８、２０間に大きな過渡電圧が
印加されることはなく、電極１８、２０にダメージが加
わるのが防止される。

【００３７】このように、本実施形態によれば、電源ス
イッチをオンにする際にアナログスイッチを用いてガス
センサの電極間を短絡しておき、過渡電圧が生じなくな
った後にガスセンサの電極間の短絡を解除してガスの濃
度を測定するので、電極にダメージが加わるのを抑制す
ることができる。従って、本実施形態によれば、速やか
にガスの濃度を測定することができ、また、ガスセンサ
の寿命を長くすることができる。 （評価結果）次に、本実施形態によるガスセンサ装置を
用いた場合のガスセンサの出力特性を図２を用いて説明
する。図２は、ガスセンサ装置の電源スイッチをオンに
した後のガスセンサの出力特性を示すグラフである。図
２において、比較例とは、図５に示す従来のガスセンサ
装置を用いた場合のガスセンサの出力特性であり、実施
例とは、本実施形態によるガスセンサ装置を用いた場合
のガスセンサの出力特性である。なお、ガスセンサとし
て、酸素センサを用いた。

【００３８】図２に示すように、比較例、即ち、図５に
示す従来のガスセンサ装置を用いた場合には、電源スイ
ッチ１３０をオンにした後、１０数秒間は応答が開始せ
ず、その後、出力特性が極めて不安定となり、安定した
出力が得られるまで１分程度の時間を要した。

【００３９】これに対し、実施例、即ち、本実施形態に
よるガスセンサ装置を用いた場合には、電源スイッチを
オンにした後、極めて速やかに応答し、安定した出力が
得られた。

【００４０】このように本実施形態によれば、電源スイ
ッチをオンにした際にガスセンサの電極間に大きな過渡
電圧が印加されるのを防止することができるので、ガス
センサの電極にダメージが加わるのを防止することがで
き、速やかにガスの濃度を測定することができる。

【００４１】［第２実施形態］本発明の第２実施形態に
よるガスセンサ装置を図３を用いて説明する。図３は、
本実施形態によるガスセンサ装置を示す概略図である。
図１及び図２に示す第１実施形態によるガスセンサ装置
と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略
または簡潔にする。 （ガスセンサ装置）本実施形態によるガスセンサ装置
は、電源スイッチのオン、オフに関わらず、常にマイク
ロコンピュータを動作させておき、このマイクロコンピ
ュータを用いてガスセンサ装置全体の制御を行うことに
主な特徴がある。

【００４２】図３に示すように、電源スイッチ３０は抵
抗５４を介して電源に接続されており、電源スイッチ３
０の正側はマイクロコンピュータ２６ａの電源スイッチ
監視端子５６に接続されている。電源スイッチ３０がオ
ンになると電源スイッチ監視端子５６への入力はローレ
ベルになり、電源スイッチ３０がオフになると電源スイ
ッチ監視端子５６への入力はハイレベルになる。

【００４３】マイクロコンピュータ２６ａには、電源ス
イッチ３０のオン、オフに関わらず、常に電源が供給さ
れており、マイクロコンピュータ２６ａは電源スイッチ
３０のオン、オフの状態を認識することができる。電源
スイッチ３０がオフになっている際には、マイクロコン
ピュータ２６ａは、消費電力を低減すべくパワーダウン
モードで動作する。

【００４４】また、電源スイッチ３０がオフになってい
る際には、マイクロコンピュータ２６ａの制御端子４８
からアナログスイッチ４０の制御入力端子４２に対し
て、ハイレベルの制御信号が出力される。これにより、
アナログスイッチ４０のスイッチ４４は閉じた状態とな
り、ガスセンサ１０の電極１８、２０間が短絡される。

【００４５】また、電源スイッチ３０がオフになってい
る際には、消費電力を低減することが望ましいため、マ
イクロコンピュータ２６ａは、定電圧電源２２や電流検
出回路３２等に対して、電源を供給しない。

【００４６】電源スイッチ３０をオンにすると、マイク
ロコンピュータ２６ａの電源スイッチ監視端子５６にロ
ーレベルの信号が入力され、これによりマイクロコンピ
ュータ２６ａは、電源スイッチ３０がオンになったこと
を認識する。そして、マイクロコンピュータ２６ａは、
通常のモードで動作する。

【００４７】マイクロコンピュータ２６ａは、電源スイ
ッチ３０がオンになったことを認識すると、電源供給端
子５０を介して定電圧電源２２に電源を供給し、電源供
給端子５２を介して電流検出回路３２に電源を供給す
る。そして更に、この後、定電圧電源２２の電源リファ
レンスＩＣ２４を動作させる。なお、本実施形態ではマ
イクロコンピュータ２６ａから定電圧電源２２や電流検
出回路３２に電源を供給する必要があるため、十分な電
流を電源供給端子５０、５２から供給することができる
ようなマイクロコンピュータ２６ａを用いる必要があ
る。

【００４８】なお、定電圧電源２２が動作を開始する際
には、マイクロコンピュータ２６ａの制御端子４８から
はハイレベルの制御信号が出力されているので、アナロ
グスイッチ４０のスイッチ４４は閉じている。従って、
電源スイッチ３０をオンにした際には、ガスセンサ１０
の電極１８、２０間は短絡状態となっているので、大き
な過渡電圧がガスセンサ１０の電極１８、２０間に印加
されることが防止される。

【００４９】そして、定電圧電源２２から過渡電圧が出
力されなくなった後には、マイクロコンピュータ２６ａ
の制御端子４８から出力される制御信号がローレベルに
なる。これにより、アナログスイッチ４０のスイッチ４
４が開いて、ガスセンサ１０の電極１８、２０間の短絡
状態が解除され、ガスセンサ１０によるガスの濃度の測
定が行われる。

【００５０】このように、本実施形態によれば、電源ス
イッチのオン、オフに関わらず、常にマイクロコンピュ
ータを用いてガスセンサ装置全体を制御する場合であっ
ても、ガスセンサの電極間に大きな過渡電圧が加わるの
を防止することができ、ガスセンサの電極にダメージが
加わるのを防止することができる。従って、速やかにガ
スの濃度を測定することができ、また、ガスセンサの寿
命を長くすることができる。

【００５１】また、本実施形態によれば、電源スイッチ
がオフになっている際には、マイクロコンピュータはパ
ワーダウンモードで動作するため、消費電力を小さく抑
えることができ、電池の寿命を長く確保することができ
る。 （ガスセンサの起動方法）次に、本実施形態によるガス
センサ装置を用いたガスセンサの起動方法を図３を用い
て説明する。

【００５２】まず、電源スイッチ３０がオフになってい
る状態から説明する。ガスの濃度を測定しない際には、
電池の寿命を長く保持すべく、電源スイッチ３０はオフ
にされる。電源スイッチ３０をオフにすると、定電圧電
源２２、電流検出回路３２、表示器３６等に電源が供給
されなくなり、消費電流が小さく抑えられる。

【００５３】一方、電源スイッチ３０をオフにしている
状態であっても、マイクロコンピュータ２６ａとアナロ
グスイッチ４０には電源が供給される。アナログスイッ
チ４０の制御入力端子４２には、マイクロコンピュータ
２６ａの制御端子４８からハイレベルの制御信号が入力
されているため、アナログスイッチ４０のスイッチ４４
は閉じた状態となっており、これによりガスセンサ１０
の電極１８、２０間は短絡された状態となっている。

【００５４】そして、ガスの濃度を測定する際には、ガ
スセンサ装置の電源スイッチ３０をオンにする。電源ス
イッチ３０をオンにするとマイクロコンピュータ２６ａ
の電源スイッチ監視端子５６にローレベルの信号が入力
されるため、マイクロコンピュータ２６ａは電源スイッ
チ３０がオンになったことを認識する。

【００５５】マイクロコンピュータ２６ａは、電源スイ
ッチ３０がオンになったことを認識すると、電源供給端
子５０、５２等から定電圧電源２２、電流検出回路３２
等に電源を供給し、更に定電圧電源２２の電源リファレ
ンスＩＣ２４を動作させる。なお、この際においても、
マイクロコンピュータ２６ａの制御端子４８からアナロ
グスイッチ４０の制御入力端子４２に入力される信号は
ハイレベルに維持されているので、アナログスイッチ４
０のスイッチ４４は閉じた状態を維持している。従っ
て、定電圧電源２２に電源を供給した直後に定電圧電源
２２から大きな過渡電圧が生じた場合であっても、ガス
センサ１０の電極１８、２０間に大きな過渡電圧が印加
されるのを防止することができる。

【００５６】電源スイッチ３０をオンにしてから一定の
時間が経過すると、定電圧電源２２から大きな過渡電圧
が出力されることはなくなるので、マイクロコンピュー
タ２６ａからアナログスイッチ４０の制御入力端子４２
に対してローレベルの制御信号が出力される。ローレベ
ルの制御信号がマイクロコンピュータ２６ａの制御端子
４８から出力されると、アナログスイッチ４０のスイッ
チ４４は開いた状態となり、これにより、ガスセンサ１
０の電極１８、２０間の短絡が解除される。

【００５７】そして、ガスセンサ１０によりガスの濃度
の測定が開始され、ガスの濃度に応じた電流が電流検出
回路３２に流れ込む。電流検出回路３２に流れ込んだ電
流は、ＡＤコンバータ３４によりデジタル信号に変換さ
れ、マイクロコンピュータ２６に出力される。

【００５８】マイクロコンピュータ２６は、電流検出回
路３２からの信号に基づいてガスの濃度を算出し、表示
器を用いてガスの濃度を表示する。

【００５９】ガスの濃度が測定された後には、ガスセン
サ装置の電源スイッチ３０がオフにされる。電源スイッ
チ３０がオフにされると、マイクロコンピュータ２６ａ
はそれを認識して、定電圧電源２２や電流検出回路３２
に電源を供給するのを中止し、パワーダウンモードで動
作するようになる。

【００６０】そして更に、マイクロコンピュータ２６ａ
は、アナログスイッチ４０の制御入力端子４２に対して
ハイレベルの制御信号を出力する。これにより、アナロ
グスイッチ４０のスイッチ４４は閉じた状態となり、ガ
スセンサ１０の電極１８、２０間が短絡されることとな
る。

【００６１】ガスの濃度を再度測定する際には、上記と
同様にして、電源スイッチ３０をオンにすればよい。上
述したように、電源スイッチ３０をオンにしてから一定
の時間は、ガスセンサ１０の電極１８、２０間がアナロ
グスイッチ４０のスイッチ４４により短絡された状態と
なっているので、電極１８、２０間に大きな過渡電圧が
印加されることはなく、電極１８、２０にダメージが加
わるのが防止される。

【００６２】このように、本実施形態によれば、電源ス
イッチのオン、オフに関わらず、常にマイクロコンピュ
ータを用いてガスセンサ装置全体を制御する場合であっ
ても、ガスセンサの電極間に大きな過渡電圧が加わるの
を防止することができ、ガスセンサの電極にダメージが
加わるのを防止することができる。従って、速やかにガ
スの濃度を測定することができ、また、ガスセンサの寿
命を長くすることができる。

【００６３】また、本実施形態によれば、電源スイッチ
がオフになっている際には、マイクロコンピュータはパ
ワーダウンモードで動作するため、消費電力を小さく抑
えることができ、電池の寿命を長く確保することができ
る。

【００６４】［第３実施形態］本発明の第３実施形態に
よるガスセンサ装置を図４を用いて説明する。図４は、
本実施形態によるガスセンサ装置を示す概略図である。
図１乃至図３に示す第１又は第２実施形態によるガスセ
ンサ装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説
明を省略または簡潔にする。 （ガスセンサ装置）本実施形態によるガスセンサ装置
は、ガスセンサの作用極である電極１８と対極である電
極２０との間に、これらの電極１８、２０間を適宜短
絡、開放するリレー５８が設けられていることに特徴が
ある。

【００６５】第１及び第２実施形態に示すガスセンサ装
置では、アナログスイッチを用いてガスセンサ１０の電
極１８、２０間を短絡、開放していたが、アナログスイ
ッチを用いた場合には、開放した際の抵抗値を十分に大
きくすることが困難な場合がある。そして、アナログス
イッチのスイッチを開放した際に十分に大きい抵抗値が
得られないと、良好な特性でガスの濃度を測定すること
が困難となる。そこで、本実施形態では、リレーを用い
ることにより、スイッチを開放した際の抵抗値を十分に
大きくしている。

【００６６】リレー５８としては、例えば、オムロン株
式会社製のＭＹＫ２型のラッチングリレー等を用いるこ
とができる。通常のリレーを用いるとコイルに電流が流
れて消費電流が大きくなってしまうため、本実施形態で
は、ラッチング型のリレーを用いている。ラッチング型
のリレーとは、リレーのセットコイル６０にパルスを供
給するとスイッチ６４が閉じ、リセットコイル６２にパ
ルスを供給するとスイッチ６４が開くリレーである。

【００６７】リレー５８のセットコイル６０には、セッ
トパルス発生回路６６からのセットパルスに応じて動作
するトランジスタ６８が接続されている。セットパルス
発生回路６６の入力側は電源スイッチ３０に接続されて
おり、電源スイッチ３０がオフにされるとセットパルス
発生回路６６からセットパルスが発生する。セットパル
スの幅は、セットパルス発生回路６６に設けられた抵抗
とコンデンサとにより決定される。なお、リレー５８の
スイッチ６４が閉じるためには一定時間以上のパルス幅
が必要であるため、一定時間以上のパルス幅が出力され
るようにセットパルス発生回路６６の抵抗とコンデンサ
の値を設定することが望ましい。例えば上述した型式の
リレーでは１５ｍｓ以上のパルスが入力された場合にリ
レー５８のスイッチ６４が閉じるため、セットパルスの
パルス幅は１５ｍｓ以上とすることが望ましい。

【００６８】セットパルス発生回路６６からセットパル
スが出力されると、トランジスタ６８はセットパルスに
応じて動作し、これによりリレー５８のセットコイル６
０にセット信号が入力される。リレー５８のセットコイ
ル６０にセット信号が入力されると、リレー５８のスイ
ッチ６４は閉じた状態となり、これによりガスセンサ１
０の電極１８、２０間が短絡される。

【００６９】一方、リレー５８のリセットコイル６０に
は、マイクロコンピュータ２６ｂからのリセットパルス
に応じて動作するトランジスタ７０が接続されている。
マイクロコンピュータ２６ｂからリセットパルスがトラ
ンジスタ７０に入力されると、トランジスタ７０はリセ
ットパルスに応じて動作し、これによりリレー５８のリ
セットコイル６２にリセット信号が入力される。リレー
５８のリセットコイル６２にリセット信号が入力される
と、リレー５８のスイッチ６４は開いた状態となり、こ
れによりガスセンサ１０の電極１８、２０間が開放され
る。なお、リレー５８のスイッチ６４が開くためには一
定時間以上のパルス幅が必要であるため、一定時間以上
のパルス幅のリセットパルスをマイクロコンピュータ２
６ｂから出力することが望ましい。例えば上述した型式
のリレーでは１５ｍｓ以上のパルスがリセットコイル６
２に入力された場合にリレー５８のスイッチ６４が開く
ため、マイクロコンピュータ２６ｂから出力するリセッ
トパルスのパルス幅は１５ｍｓ以上とすることが望まし
い。

【００７０】このように、本実施形態では、アナログス
イッチを用いることなくリレーを用いてガスセンサの電
極間を短絡、開放するようにしているので、スイッチを
開いたときの抵抗を十分に大きくすることができる。従
って、良好な特性でガスの濃度を測定することができ
る。 （ガスセンサの起動方法）次に、本実施形態によるガス
センサの起動方法を図４を用いて説明する。

【００７１】まず、電源スイッチ３０がオフになってい
る状態から説明する。電源スイッチ３０がオフになって
いるとき、上述したようにリレー５８のスイッチ６４は
閉じた状態となっており、ガスセンサ１０の電極１８、
２０間は短絡された状態となっている。

【００７２】そして、ガスの濃度を測定する際には、ガ
スセンサ装置の電源スイッチ３０をオンにする。これに
より、マイクロコンピュータ２６、定電圧電源２２、及
び定電圧電源３２、セットパルス発生回路６６等に電源
が供給される。なお、この際には、リレー５８のスイッ
チ６４は閉じた状態を維持している。従って、ガスセン
サ１０の電極１８、２０間に大きな過渡電圧が印加され
るのを防止することができる。

【００７３】電源スイッチ３０をオンにしてから一定の
時間が経過すると、マイクロコンピュータ２６ｂからト
ランジスタ７０に対して、リセットパルスが出力され
る。マイクロコンピュータ２６ｂからリセットパルスが
出力されると、トランジスタ７０がリセットパルスに応
じて動作し、リレー５８のリセットコイル６２にリセッ
ト信号が入力される。これにより、リレー５８のスイッ
チ６４が開いた状態となり、ガスセンサ１０の電極１
８、２０間の短絡が解除される。

【００７４】そして、ガスセンサ１０によりガスの濃度
の測定が開始され、ガスの濃度に応じた電流が電流検出
回路３２に流れ込む。電流検出回路３２に流れ込んだ電
流は、ＡＤコンバータ３４によりデジタル信号に変換さ
れ、マイクロコンピュータ２６ｂに出力される。

【００７５】マイクロコンピュータ２６ｂは、定電圧電
源３２からの信号に基づいてガスの濃度を測定し、表示
器を用いてガスの濃度を表示する。

【００７６】ガスの濃度が測定された後には、ガスセン
サ装置の電源スイッチ３０がオフにされる。電源スイッ
チ３０をオフにすると、セットパルス発生回路６６から
トランジスタ６８に対して、リセットパルスが出力され
る。セットパルス発生回路６６からセットパルスが出力
されると、トランジスタ６８がセットパルスに応じて動
作し、リレー５８のセットコイル６０にセット信号が入
力される。これにより、リレー５８のスイッチ６４が閉
じた状態となり、これによりガスセンサ１０の電極１
８、２０間が短絡されることとなる。

【００７７】ガスの濃度を再度測定する際には、上記と
同様にして、電源スイッチ３０をオンにすればよい。上
述したように、電源スイッチ３０をオンにしてから一定
の時間は、ガスセンサ１０の電極１８、２０間がリレー
５８のスイッチ６４により短絡された状態となっている
ので、電極１８、２０間に大きな過渡電圧が印加される
ことはなく、電極１８、２０にダメージが加わるのが防
止される。

【００７８】このように、本実施形態では、アナログス
イッチを用いることなくリレーを用いてガスセンサの電
極間を短絡、開放するので、スイッチを開いたときの抵
抗を十分に大きくすることができ、従って、良好な特性
でガスの濃度を測定することができる。

【００７９】［変形実施形態］本発明は上記実施形態に
限らず種々の変形が可能である。

【００８０】例えば、第１乃至第３実施形態では、アナ
ログスイッチやリレーを用いて、ガスセンサの電極間を
短絡、開放したが、アナログスイッチやリレーに限定さ
れるものではなく、他の手段を用いてガスセンサの電極
間を短絡、開放してもよい。

【００８１】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、ガスセン
サの電極間を短絡、開放するアナログスイッチを設けた
ので、電源スイッチをオンにした際にガスセンサの電極
間に大きな過渡電圧が加わるのを防止することができ、
電極にダメージが加わるのを防止することができる。従
って、本発明によれば、電源スイッチを入れてから速や
かにガスの濃度を測定することができ、また、ガスセン
サの寿命を長くすることができる。

【００８２】また、本発明によれば、電源スイッチのオ
ン、オフに関わらず、常にマイクロコンピュータを用い
てガスセンサ装置全体を制御する場合であっても、ガス
センサの電極間に大きな過渡電圧が加わるのを防止する
ことができ、ガスセンサの電極にダメージが加わるのを
防止することができる。従って、速やかにガスの濃度を
測定することができ、また、ガスセンサの寿命を長くす
ることができる。また、本発明によれば、電源スイッチ
がオフになっている際には、マイクロコンピュータはパ
ワーダウンモードで動作するため、消費電力を小さく抑
えることができ、電池の寿命を長く確保することができ
る。

【００８３】また、本発明によれば、アナログスイッチ
を用いることなくリレーを用いてガスセンサの電極間を
短絡、開放するようにしているので、スイッチを開いた
ときの抵抗を十分に大きくすることができる。従って、
良好な特性でガスの濃度を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態によるガスセンサ装置を
示す概略図である。

【図２】ガスセンサの出力特性を示すグラフである。

【図３】本発明の第２実施形態によるガスセンサ装置を
示す概略図である。

【図４】本発明の第３実施形態によるガスセンサ装置を
示す概略図である。

【図５】従来のガスセンサ装置を示す概略図である。

【符号の説明】

１０…ガスセンサ １２…隔膜 １４…容器 １６…電解液 １８…電極 ２０…電極 ２２…定電圧電源 ２４…電圧リファレンスＩＣ ２６…マイクロコンピュータ ２６ａ…マイクロコンピュータ ２６ｂ…マイクロコンピュータ ２８…電池 ３０…スイッチ ３２…電流検出回路 ３４…ＡＤコンバータ ３６…表示器 ４０…アナログスイッチ ４２…制御入力端子 ４４…スイッチ ４６…抵抗 ４８…制御端子 ５０…電源供給端子 ５２…電源供給端子 ５４…抵抗 ５６…電源スイッチ監視端子 ５８…リレー ６０…セット回路 ６２…リセット回路 ６４…スイッチ ６６…セットパルス発生回路 ６８…トランジスタ ７０…トランジスタ １１０…ガスセンサ １１２…隔膜 １１４…容器 １１６…電解液 １１８…電極 １２０…電極 １２２…定電圧電源 １３０…スイッチ １３２…電流検出手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解液中に浸漬された一対の電極間に流
   れる電流値に基づいてガスの濃度を測定するガスセンサ
   装置であって、 前記一対の電極間に電圧を印加する電圧源と、 前記一対の電極間を短絡し若しくは開放する切り替え手
   段と、 前記電圧源に供給される電源に連動して前記切り替え手
   段を制御し、前記電圧源から出力される電圧が安定した
   後に前記一対の電極間を短絡した状態から開放した状態
   に切り替える制御手段とを有することを特徴とするガス
   センサ装置。
2. 【請求項２】 電解液中に浸漬された一対の電極間に流
   れる電流値に基づいてガスの濃度を測定するガスセンサ
   の起動方法であって、 前記一対の電極間を短絡した状態で前記一対の電極間に
   電圧を印加し、 前記一対の電極間に印加される電圧が安定した後に前記
   一対の電極間の短絡を解除することを特徴とするガスセ
   ンサの起動方法。