JP2002048747A - 一酸化炭素センサ複合素子、一酸化炭素濃度計および一酸化炭素センサ - Google Patents
一酸化炭素センサ複合素子、一酸化炭素濃度計および一酸化炭素センサInfo
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- JP2002048747A JP2002048747A JP2000205538A JP2000205538A JP2002048747A JP 2002048747 A JP2002048747 A JP 2002048747A JP 2000205538 A JP2000205538 A JP 2000205538A JP 2000205538 A JP2000205538 A JP 2000205538A JP 2002048747 A JP2002048747 A JP 2002048747A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型化が可能な、低濃度から高濃度まで精度
良く測定できる一酸化炭素センサ素子を提供する。 【解決手段】 固体電解質型センサ素子部と接触燃焼式
センサ検知部とを有する一酸化炭素センサ複合素子。
良く測定できる一酸化炭素センサ素子を提供する。 【解決手段】 固体電解質型センサ素子部と接触燃焼式
センサ検知部とを有する一酸化炭素センサ複合素子。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一酸化炭素センサ
素子に関する。
素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】一酸化炭素センサ素子としては現在様々
なものが実用化されており、それらは工程管理、安全管
理等の分野で幅広く使われている。これらのうち、内燃
機関等の燃焼排ガスの不完全燃焼を検知する一酸化炭素
センサとして用いることができるものとしては半導体式
センサ及び接触燃焼式センサ素子が挙げられる。その中
でも、実公平２−２０６８２号公報などで知られる半導
体式センサは試料ガス中の酸素濃度あるいは水分率が変
化すると正確に測定できないと云う欠点を有するため、
通常、接触燃焼式センサ素子を有する接触燃焼式センサ
検知部を用いる接触燃焼式センサが用いられている。
なものが実用化されており、それらは工程管理、安全管
理等の分野で幅広く使われている。これらのうち、内燃
機関等の燃焼排ガスの不完全燃焼を検知する一酸化炭素
センサとして用いることができるものとしては半導体式
センサ及び接触燃焼式センサ素子が挙げられる。その中
でも、実公平２−２０６８２号公報などで知られる半導
体式センサは試料ガス中の酸素濃度あるいは水分率が変
化すると正確に測定できないと云う欠点を有するため、
通常、接触燃焼式センサ素子を有する接触燃焼式センサ
検知部を用いる接触燃焼式センサが用いられている。
【０００３】接触燃焼式センサ検知部の一例のモデル断
面図を図１に示す。図中符号１１ａは接触燃焼式センサ
素子であり、白金線等からなるコイル部に、パラジウ
ム、白金などの燃焼触媒を有するシリカ、アルミナなど
の担体層を配して構成される。
面図を図１に示す。図中符号１１ａは接触燃焼式センサ
素子であり、白金線等からなるコイル部に、パラジウ
ム、白金などの燃焼触媒を有するシリカ、アルミナなど
の担体層を配して構成される。
【０００４】温度変化などによる測定値への影響を排除
するため、この接触燃焼式センサ検知部には接触燃焼式
センサ素子１１ａ以外に補償素子１１ｂが設けられてい
る。この補償素子１１ｂは、燃焼触媒を有しない他は接
触燃焼式センサ素子１１ａと同様に構成されている。こ
れら素子の白金線は台座１４を貫通する信号ピン１２
ａ、１２ｂに接続され、これら素子からの出力値はこの
信号ピン１２ａ、１２ｂによってセンサハウジング外へ
出力される。
するため、この接触燃焼式センサ検知部には接触燃焼式
センサ素子１１ａ以外に補償素子１１ｂが設けられてい
る。この補償素子１１ｂは、燃焼触媒を有しない他は接
触燃焼式センサ素子１１ａと同様に構成されている。こ
れら素子の白金線は台座１４を貫通する信号ピン１２
ａ、１２ｂに接続され、これら素子からの出力値はこの
信号ピン１２ａ、１２ｂによってセンサハウジング外へ
出力される。
【０００５】接触燃焼式センサ素子１１ａ及び補償素子
１１ｂが互いに干渉しないようにこれらの間に遮蔽板１
３が設けられ、これらは金網１５ｂ及びカバー１５ａ及
び台座１４から構成されるセンサハウジング内に収納さ
れて保護されている。
１１ｂが互いに干渉しないようにこれらの間に遮蔽板１
３が設けられ、これらは金網１５ｂ及びカバー１５ａ及
び台座１４から構成されるセンサハウジング内に収納さ
れて保護されている。
【０００６】このような接触燃焼式センサ素子を用いた
検知部は出力の直線性に優れていて、高濃度領域での測
定では高い精度が得られる。接触燃焼式センサ素子と補
償素子とからなる接触燃焼式センサ検知部を有する接触
燃焼式センサの一例の基本特性を図２に示す。横軸は空
気中に添加された一酸化炭素ガス濃度を示す。ただし、
このサンプルガスは、不完全燃焼ガスを想定しているた
め、一酸化炭素ガス以外に、その半分の濃度の水素ガス
が添加されている。また、縦軸はセンサ出力値である。
検知部は出力の直線性に優れていて、高濃度領域での測
定では高い精度が得られる。接触燃焼式センサ素子と補
償素子とからなる接触燃焼式センサ検知部を有する接触
燃焼式センサの一例の基本特性を図２に示す。横軸は空
気中に添加された一酸化炭素ガス濃度を示す。ただし、
このサンプルガスは、不完全燃焼ガスを想定しているた
め、一酸化炭素ガス以外に、その半分の濃度の水素ガス
が添加されている。また、縦軸はセンサ出力値である。
【０００７】図２により、接触燃焼式センサでは出力に
極めて高い直線性が得られることが判る。しかし接触燃
焼式センサの出力は、図２より明らかなように低濃度
（１０００ｐｐｍ程度以下）領域ではその絶対値が小さ
くなり、その結果、精度の良い測定が困難になる。
極めて高い直線性が得られることが判る。しかし接触燃
焼式センサの出力は、図２より明らかなように低濃度
（１０００ｐｐｍ程度以下）領域ではその絶対値が小さ
くなり、その結果、精度の良い測定が困難になる。
【０００８】一方、固体電解質型センサ素子は半導体式
センサ素子と同様に対数的特性を示すため、低濃度領域
における精度が高いものの、高濃度での測定精度は低
い。
センサ素子と同様に対数的特性を示すため、低濃度領域
における精度が高いものの、高濃度での測定精度は低
い。
【０００９】ここで固体電解質型センサ素子についてモ
デル図を用いて説明する。センサ素子４の拡大モデル図
を図３（ａ）に、そのモデル断面図を図３（ｂ）に示
す。
デル図を用いて説明する。センサ素子４の拡大モデル図
を図３（ａ）に、そのモデル断面図を図３（ｂ）に示
す。
【００１０】符号ａ及びｂでそれぞれ示される上部電極
及び下部電極で挟まれている層ｃが固体電解質層であ
り、この例では酸素イオン伝導性を有する安定化ジルコ
ニア（ＹＳＺ）からなる。これら電極ａ及びｂは白金と
ＹＳＺとの混合物の焼結体であり、ともに多孔質であ
る。
及び下部電極で挟まれている層ｃが固体電解質層であ
り、この例では酸素イオン伝導性を有する安定化ジルコ
ニア（ＹＳＺ）からなる。これら電極ａ及びｂは白金と
ＹＳＺとの混合物の焼結体であり、ともに多孔質であ
る。
【００１１】下部電極ｂの下側にはアルミナなどからな
る多孔質材料に白金、パラジウムなどの可燃性ガス酸化
触媒が担持されてなるガス拡散層ｄが配されている。こ
のように下部電極ｂはこれらガス拡散層ｄを介してのみ
被検ガスと接するようになっている。
る多孔質材料に白金、パラジウムなどの可燃性ガス酸化
触媒が担持されてなるガス拡散層ｄが配されている。こ
のように下部電極ｂはこれらガス拡散層ｄを介してのみ
被検ガスと接するようになっている。
【００１２】下部電極ｂ側では、一酸化炭素ガスはガス
拡散層ｄ内で気相中の酸素によって酸化されて二酸化炭
素として除去される。そのため一酸化炭素ガスは下部電
極ｂまでは到達しない。
拡散層ｄ内で気相中の酸素によって酸化されて二酸化炭
素として除去される。そのため一酸化炭素ガスは下部電
極ｂまでは到達しない。
【００１３】このため下部電極ｂには気相中の酸素のみ
が吸着される。その吸着の際、酸素は下記式（Ｉ）のよ
うに解離して酸素イオンが生成する。生成した酸素イオ
ンは電解質ｃ内を上部電極ｂに向かって拡散・移動する
（式（Ｉ）において「Ｏ(ads)」は吸着されて解離した
酸素を示す）。
が吸着される。その吸着の際、酸素は下記式（Ｉ）のよ
うに解離して酸素イオンが生成する。生成した酸素イオ
ンは電解質ｃ内を上部電極ｂに向かって拡散・移動する
（式（Ｉ）において「Ｏ(ads)」は吸着されて解離した
酸素を示す）。
【００１４】
【化１】 Ｏ(ads) ＋ ２ｅ- → Ｏ2- ……（Ｉ）
【００１５】一方、上部電極ａにおいて、雰囲気中の一
酸化炭素は電極ａに吸着され、気相、電極ａ及び電解質
ｃによって形成される三相界面で下部電極ｂから電解質
ｃ中を拡散してきた酸素イオンと反応し、二酸化炭素と
電子とが生成する（式（ＩＩ）参照。なお、式（ＩＩ）
において「ＣＯ(ads)」は吸着された一酸化炭素を示
す）。
酸化炭素は電極ａに吸着され、気相、電極ａ及び電解質
ｃによって形成される三相界面で下部電極ｂから電解質
ｃ中を拡散してきた酸素イオンと反応し、二酸化炭素と
電子とが生成する（式（ＩＩ）参照。なお、式（ＩＩ）
において「ＣＯ(ads)」は吸着された一酸化炭素を示
す）。
【００１６】
【化２】 ＣＯ(ads) ＋ Ｏ2- → ＣＯ2 ＋ ２ｅ- ……（ＩＩ）
【００１７】上部電極ａで一酸化炭素と反応する酸素は
電解質ｃ内を下部電極ｂから拡散してきた酸素イオンで
ある必要がある。このようにして、気相より下部電極ｂ
に解離吸着した酸素がイオン化され、電解質ｃ内を下部
電極ｂから上部電極ａ側へ拡散し、三相界面において気
相より吸着した一酸化炭素と反応することによりセンサ
出力が発生し、一酸化炭素ガスの濃度を検出することが
できる。
電解質ｃ内を下部電極ｂから拡散してきた酸素イオンで
ある必要がある。このようにして、気相より下部電極ｂ
に解離吸着した酸素がイオン化され、電解質ｃ内を下部
電極ｂから上部電極ａ側へ拡散し、三相界面において気
相より吸着した一酸化炭素と反応することによりセンサ
出力が発生し、一酸化炭素ガスの濃度を検出することが
できる。
【００１８】なお、図中符号ｅはアルミナ絶縁膜、ｆは
ヒータ、ｇはアルミナ基板であり、ヒータｆはセンサ素
子温度をセンサ動作に適した温度に保つ。電極ａ，ｂは
センサ素子出力取り出し部ａ’及びｂ’にそれぞれに接
続されている。
ヒータ、ｇはアルミナ基板であり、ヒータｆはセンサ素
子温度をセンサ動作に適した温度に保つ。電極ａ，ｂは
センサ素子出力取り出し部ａ’及びｂ’にそれぞれに接
続されている。
【００１９】このような固体電解質型センサの一例の基
本特性を図４に示す。図４の横軸は空気中に添加された
一酸化炭素ガス濃度を示す。ただし、このサンプルガス
は、不完全燃焼ガスを想定しているため、一酸化炭素ガ
ス以外に、その半分の濃度の水素ガスが添加されてい
る。また、縦軸はセンサ出力値ＥＭＦである。
本特性を図４に示す。図４の横軸は空気中に添加された
一酸化炭素ガス濃度を示す。ただし、このサンプルガス
は、不完全燃焼ガスを想定しているため、一酸化炭素ガ
ス以外に、その半分の濃度の水素ガスが添加されてい
る。また、縦軸はセンサ出力値ＥＭＦである。
【００２０】図４により、固体電解質型センサでは低濃
度領域での感度が極めて高いことが判る。しかしこのよ
うな固体電解質型ガスセンサは、低濃度（１０００ｐｐ
ｍ程度以上）では、その感度が小さくなって精度の良い
測定が困難になる。このように、現状では低濃度から高
濃度まで精度良く測定できる一酸化炭素センサはなかっ
た。
度領域での感度が極めて高いことが判る。しかしこのよ
うな固体電解質型ガスセンサは、低濃度（１０００ｐｐ
ｍ程度以上）では、その感度が小さくなって精度の良い
測定が困難になる。このように、現状では低濃度から高
濃度まで精度良く測定できる一酸化炭素センサはなかっ
た。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の欠点を解決し、低濃度から高濃度まで精度良く測定で
き、コンパクト化が容易な一酸化炭素センサ複合素子を
提供することを目的とする。
の欠点を解決し、低濃度から高濃度まで精度良く測定で
き、コンパクト化が容易な一酸化炭素センサ複合素子を
提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明の一酸化炭素セン
サは請求項１に記載の通り、固体電解質型センサ素子部
と接触燃焼式センサ検知部とを有する一酸化炭素センサ
複合素子である。この構成により、コンパクト化が容易
でありながら、低濃度から高濃度まで精度良く測定する
ことができる
サは請求項１に記載の通り、固体電解質型センサ素子部
と接触燃焼式センサ検知部とを有する一酸化炭素センサ
複合素子である。この構成により、コンパクト化が容易
でありながら、低濃度から高濃度まで精度良く測定する
ことができる
【００２３】また、請求項２に記載のように上記固体電
解質型センサ素子部と接触燃焼式センサ検知部とが１つ
のハウジング内に設けられていることにより、コンパク
ト化が可能となり、さらに２つの測定部が同一の環境で
測定することが可能となり、測定精度が良好となる。
解質型センサ素子部と接触燃焼式センサ検知部とが１つ
のハウジング内に設けられていることにより、コンパク
ト化が可能となり、さらに２つの測定部が同一の環境で
測定することが可能となり、測定精度が良好となる。
【００２４】さらに請求項３に記載のように固体電解質
型センサ素子部と接触燃焼式センサ検知部とを一体に有
する構成とすることにより、さらなるコンパクト化が可
能となるとともに、およびこれら固体電解質型センサ素
子部と接触燃焼式センサ検知部とがそれぞれ測定に必要
な温度となるのに必要な熱量を小さくすることが可能と
なり省電力化が容易となる。
型センサ素子部と接触燃焼式センサ検知部とを一体に有
する構成とすることにより、さらなるコンパクト化が可
能となるとともに、およびこれら固体電解質型センサ素
子部と接触燃焼式センサ検知部とがそれぞれ測定に必要
な温度となるのに必要な熱量を小さくすることが可能と
なり省電力化が容易となる。
【００２５】また、請求項４に記載のように請求項３記
載の一酸化炭素センサ複合素子がチップ状であって、そ
の一方の面に固体電解質型センサ素子部が、他方の面に
接触燃焼式センサ検知部がそれぞれ設けられていること
により、さらなるコンパクト化が可能となり、さらに、
必要な熱量（消費電力）をさらに小さくすることがで
き、また、半導体製造技術あるいは電気回路印刷技術を
応用することにより製造が容易なものとすることができ
る。
載の一酸化炭素センサ複合素子がチップ状であって、そ
の一方の面に固体電解質型センサ素子部が、他方の面に
接触燃焼式センサ検知部がそれぞれ設けられていること
により、さらなるコンパクト化が可能となり、さらに、
必要な熱量（消費電力）をさらに小さくすることがで
き、また、半導体製造技術あるいは電気回路印刷技術を
応用することにより製造が容易なものとすることができ
る。
【００２６】さらに請求項５に記載のように請求項４の
接触燃焼式センサ検知部が固体電解質型センサ素子部の
固体電解質をそのイオン伝導に適した温度に保つヒータ
として機能するものとすることにより、固体電解質型セ
ンサ素子部の固体電解質層をそのイオン伝導に適した温
度とするための熱量を事実上０とすることができ、ま
た、製造上のヒータ形成工程を省くことが可能となる。
接触燃焼式センサ検知部が固体電解質型センサ素子部の
固体電解質をそのイオン伝導に適した温度に保つヒータ
として機能するものとすることにより、固体電解質型セ
ンサ素子部の固体電解質層をそのイオン伝導に適した温
度とするための熱量を事実上０とすることができ、ま
た、製造上のヒータ形成工程を省くことが可能となる。
【００２７】本発明の一酸化炭素濃度計は請求項６に記
載のように、固体電解質型センサ素子部と接触燃焼式セ
ンサ検知部とを備えた一酸化炭素センサ複合素子を有す
る一酸化炭素濃度計であり、小型化が容易であり、また
省電力とすることが可能であるため、ポータブル機器に
組み込んで長時間の電池駆動が可能となる。なお、この
一酸化炭素濃度計は、警報器、検知器等に応用すること
ができる。
載のように、固体電解質型センサ素子部と接触燃焼式セ
ンサ検知部とを備えた一酸化炭素センサ複合素子を有す
る一酸化炭素濃度計であり、小型化が容易であり、また
省電力とすることが可能であるため、ポータブル機器に
組み込んで長時間の電池駆動が可能となる。なお、この
一酸化炭素濃度計は、警報器、検知器等に応用すること
ができる。
【００２８】本発明の一酸化炭素センサは請求項７に記
載のように、固体電解質型センサ素子部と接触燃焼式セ
ンサ検知部とを有する一酸化炭素センサ複合素子を備え
た一酸化炭素センサであって、測定対象ガス中の一酸化
炭素が低濃度時には固体電解質型センサ素子部からの出
力を外部に出力し、高濃度時には接触燃焼式センサ検知
部からの出力を外部に出力する出力切替手段を有する。
このような構成により、使用者はこれら２種の検知部の
出力のいずれを選択するかを気にせずに、常に正確で精
度の良い測定を行うことができる。
載のように、固体電解質型センサ素子部と接触燃焼式セ
ンサ検知部とを有する一酸化炭素センサ複合素子を備え
た一酸化炭素センサであって、測定対象ガス中の一酸化
炭素が低濃度時には固体電解質型センサ素子部からの出
力を外部に出力し、高濃度時には接触燃焼式センサ検知
部からの出力を外部に出力する出力切替手段を有する。
このような構成により、使用者はこれら２種の検知部の
出力のいずれを選択するかを気にせずに、常に正確で精
度の良い測定を行うことができる。
【００２９】さらに請求項８に記載のように、上記切り
替え手段の一酸化炭素ガス濃度が低濃度から上昇して接
触燃焼式センサ検知部からの出力に切り替えるときの濃
度を、ガス濃度が高濃度から下降して固体電解質型セン
サ素子からの出力に切り替えるときの一酸化炭素ガス濃
度より高くすることにより、頻繁なセンサ出力の切り替
えを防止できるため、用いるＣＰＵ等のスペックが特に
高度なものを必要とすることがなくなり、同時に消費電
力を少なくすることが可能となる。
替え手段の一酸化炭素ガス濃度が低濃度から上昇して接
触燃焼式センサ検知部からの出力に切り替えるときの濃
度を、ガス濃度が高濃度から下降して固体電解質型セン
サ素子からの出力に切り替えるときの一酸化炭素ガス濃
度より高くすることにより、頻繁なセンサ出力の切り替
えを防止できるため、用いるＣＰＵ等のスペックが特に
高度なものを必要とすることがなくなり、同時に消費電
力を少なくすることが可能となる。
【００３０】
【発明の実施の形態】本発明のセンサを用いて測定を行
う場合には低濃度時に固体電解質型センサ素子部を、高
濃度時に接触燃焼式センサ検知部を用いることが必要で
ある。固体電解質型センサ素子の代わりに、同様に対数
的特性を有する半導体式センサを用いた場合、試料ガス
中の酸素濃度や水分率が変化すると正確に測定できない
と云う欠点が生じてしまう。また、上記のように高濃度
時には接触燃焼式センサ検知部からの出力を用いると、
高濃度時の出力の直線性が良好であり、正確な測定が可
能となる。
う場合には低濃度時に固体電解質型センサ素子部を、高
濃度時に接触燃焼式センサ検知部を用いることが必要で
ある。固体電解質型センサ素子の代わりに、同様に対数
的特性を有する半導体式センサを用いた場合、試料ガス
中の酸素濃度や水分率が変化すると正確に測定できない
と云う欠点が生じてしまう。また、上記のように高濃度
時には接触燃焼式センサ検知部からの出力を用いると、
高濃度時の出力の直線性が良好であり、正確な測定が可
能となる。
【００３１】本発明において、接触燃焼式センサ検知部
及び固体電解質型センサ素子部は、現在広く用いられて
いるものをそのまま用いることができる。このとき、こ
れらセンサ素子の信号ピンの一方を共通とすることで、
全体をさらにコンパクトなものとすることができる。な
お、本発明のセンサは接触燃焼式センサ検知部及び固体
電解質型センサ素子部とを備えておればよく、これらは
互いに隣接して設けられていること、特に同じハウジン
グ内に設けられていることが測定精度上望ましいが、用
途上の都合等により距離を置いて設けられても良い。
及び固体電解質型センサ素子部は、現在広く用いられて
いるものをそのまま用いることができる。このとき、こ
れらセンサ素子の信号ピンの一方を共通とすることで、
全体をさらにコンパクトなものとすることができる。な
お、本発明のセンサは接触燃焼式センサ検知部及び固体
電解質型センサ素子部とを備えておればよく、これらは
互いに隣接して設けられていること、特に同じハウジン
グ内に設けられていることが測定精度上望ましいが、用
途上の都合等により距離を置いて設けられても良い。
【００３２】接触燃焼式センサ検知部の接触燃焼式セン
サ素子は通常、白金線などからなるコイル部に、パラジ
ウムなどの燃焼触媒が担持されたシリカ、アルミナなど
の担体層を配することにより構成される。ここで、接触
燃焼式センサ検知部が接触燃焼式センサ素子以外に燃焼
触媒を有しない他は同様に作製された補償素子を併せ持
ち、補償素子を接触燃焼式センサ素子とともにブリッジ
回路に組み込んで用いることで、環境温度などの測定値
への影響を防止することができる。
サ素子は通常、白金線などからなるコイル部に、パラジ
ウムなどの燃焼触媒が担持されたシリカ、アルミナなど
の担体層を配することにより構成される。ここで、接触
燃焼式センサ検知部が接触燃焼式センサ素子以外に燃焼
触媒を有しない他は同様に作製された補償素子を併せ持
ち、補償素子を接触燃焼式センサ素子とともにブリッジ
回路に組み込んで用いることで、環境温度などの測定値
への影響を防止することができる。
【００３３】接触燃焼式センサ検知部として、粒状の触
媒担持担体層を有するものの他、ダイアフラム型の接触
燃焼式センサ素子を用いることもできる。このとき、コ
ンパクト化が可能となるとともにその結果さらなる省消
費電力化が可能となる。
媒担持担体層を有するものの他、ダイアフラム型の接触
燃焼式センサ素子を用いることもできる。このとき、コ
ンパクト化が可能となるとともにその結果さらなる省消
費電力化が可能となる。
【００３４】このような、固体電解質型センサ素子部と
接触燃焼式センサ検知部とを有する本発明のセンサ素子
を図５に示す。符号αは固体電解質型センサ素子部を構
成する固体電解質型センサ素子であり、図３に示したも
のと同様の構造を有する。また、この例における接触燃
焼式センサ検知部を構成する接触燃焼式センサ素子β、
補償素子β’も図１に示したものと同様の構造である。
接触燃焼式センサ検知部とを有する本発明のセンサ素子
を図５に示す。符号αは固体電解質型センサ素子部を構
成する固体電解質型センサ素子であり、図３に示したも
のと同様の構造を有する。また、この例における接触燃
焼式センサ検知部を構成する接触燃焼式センサ素子β、
補償素子β’も図１に示したものと同様の構造である。
【００３５】接触燃焼式センサ素子βと補償素子β’と
の間にはこれら素子間での干渉を防ぐため遮蔽板εが設
けられている。これら素子及び遮蔽板は台座δ上に設け
られ、それら素子の信号は信号ピンγによって台座δ裏
面側に伝えられる。なお、この図では示していないが、
これら３種の素子及び遮蔽板εは図１の接触燃焼式セン
サ検知部同様、金網及びカバー及び台座δから構成され
るセンサハウジング内に収納されて保護されている。
の間にはこれら素子間での干渉を防ぐため遮蔽板εが設
けられている。これら素子及び遮蔽板は台座δ上に設け
られ、それら素子の信号は信号ピンγによって台座δ裏
面側に伝えられる。なお、この図では示していないが、
これら３種の素子及び遮蔽板εは図１の接触燃焼式セン
サ検知部同様、金網及びカバー及び台座δから構成され
るセンサハウジング内に収納されて保護されている。
【００３６】このような一酸化炭素センサ複合素子を有
する本発明の一酸化炭素センサを用いてさまざまな濃度
の一酸化炭素ガスを測定したときの、センサ出力（ＥＭ
Ｆ）を図６に示す。
する本発明の一酸化炭素センサを用いてさまざまな濃度
の一酸化炭素ガスを測定したときの、センサ出力（ＥＭ
Ｆ）を図６に示す。
【００３７】図６は、１０００ｐｐｍ相当の出力を境に
して、それより低濃度時には固体電解質型センサ素子部
からの出力を外部に出力し、１０００ｐｐｍ相当の高濃
度時には接触燃焼式センサ検知部からの出力（補償素子
・ブリッジ回路によって補償した出力）を外部に出力す
る出力切替手段を有している本発明の一酸化炭素センサ
の出力について示すものである。
して、それより低濃度時には固体電解質型センサ素子部
からの出力を外部に出力し、１０００ｐｐｍ相当の高濃
度時には接触燃焼式センサ検知部からの出力（補償素子
・ブリッジ回路によって補償した出力）を外部に出力す
る出力切替手段を有している本発明の一酸化炭素センサ
の出力について示すものである。
【００３８】図６より、一酸化炭素ガス濃度が１００〜
３０００ｐｐｍの範囲でセンサ出力が４ｍＶ以下になる
ことはなく、また、ガス濃度の変化に応じた出力の変化
も大きいため、このセンサによりＳ／Ｎ比が良好で、精
度の高い測定が可能となることが判る。
３０００ｐｐｍの範囲でセンサ出力が４ｍＶ以下になる
ことはなく、また、ガス濃度の変化に応じた出力の変化
も大きいため、このセンサによりＳ／Ｎ比が良好で、精
度の高い測定が可能となることが判る。
【００３９】ここで、本発明の、低濃度時には固体電解
質型センサ素子部からの出力を用い、高濃度時には接触
燃焼式センサ検出部からの出力を用いる、入力切替手段
を有する一酸化炭素センサを用いる一酸化炭素濃度計の
一例について、ブロック図を用いて説明する。
質型センサ素子部からの出力を用い、高濃度時には接触
燃焼式センサ検出部からの出力を用いる、入力切替手段
を有する一酸化炭素センサを用いる一酸化炭素濃度計の
一例について、ブロック図を用いて説明する。
【００４０】図７に示すように本発明の一酸化炭素ガス
センサ素子Ｆは、固体電解質型センサ素子部Ａ及び接触
燃焼式センサ検知部Ｂは入力切替手段に接続されてい
る。この接触燃焼式センサ検知部Ｂは接触燃焼式センサ
素子Ｂ１と補償素子Ｂ２とから構成されている。
センサ素子Ｆは、固体電解質型センサ素子部Ａ及び接触
燃焼式センサ検知部Ｂは入力切替手段に接続されてい
る。この接触燃焼式センサ検知部Ｂは接触燃焼式センサ
素子Ｂ１と補償素子Ｂ２とから構成されている。
【００４１】入力切替手段Ｃからの出力はガス濃度算出
手段Ｄに入力される。このときの入力切替手段Ｃの出力
としては、センサ素子からの出力のみならず、その出力
が固体電解質型センサ素子Ａあるいは接触燃焼式センサ
検知部Ｂのどちらからのものであるかについての情報も
例えば０、１信号などによってガス濃度算出手段Ｄ出力
される。
手段Ｄに入力される。このときの入力切替手段Ｃの出力
としては、センサ素子からの出力のみならず、その出力
が固体電解質型センサ素子Ａあるいは接触燃焼式センサ
検知部Ｂのどちらからのものであるかについての情報も
例えば０、１信号などによってガス濃度算出手段Ｄ出力
される。
【００４２】ガス濃度算出手段Ｄは入力されたセンサ出
力値を適した関数により一酸化炭素濃度に変換し、表示
手段Ｅに出力する。表示手段Ｅは入力された測定値を表
示する。
力値を適した関数により一酸化炭素濃度に変換し、表示
手段Ｅに出力する。表示手段Ｅは入力された測定値を表
示する。
【００４３】このような、本発明の一酸化炭素ガスセン
サ素子を用いる一酸化炭素濃度計の一例の回路図を図８
（ａ）に示す。固体電解質型センサ素子部１はＡＤ変換
機能を有するＭＰＵ３の入力ポート３ｉａに接続されて
いる。接触燃焼式センサ検知部Ｂを構成する接触燃焼式
センサ素子ｈ及び補償素子ｉはブリッジ回路に接続さ
れ、その出力はＡＤ変換機能を有するＭＰＵ３の入力ポ
ート３ｉｂに接続されている。ＭＰＵ３にはこのほか、
制御用回路ＣＰＵ３ｃｐ、使用するセンサ素子からの出
力値を切り替えるための定数ａ（３５ｍＶ），ｂ（４．
６ｍＶ）、センサ出力値から一酸化炭素ガス濃度を算出
するための関数（ｆ（）、ｇ（））プログラムなどの情
報が書き込まれたＲＯＭ３ｒｏ（図８（ｂ）参照）、セ
ンサ出力値ｘなどの変数を格納するためのＲＡＭ３ｒａ
（図８（ｃ）参照）、及び、この例における濃度表示手
段であるＬＣＤ４に接続され、これに出力を行う出力ポ
ート３ｏを有する（この図ではブリッジ回路に電圧を印
加する回路、および、各素子を加熱するための電圧を印
加する回路等一部を略してある）。
サ素子を用いる一酸化炭素濃度計の一例の回路図を図８
（ａ）に示す。固体電解質型センサ素子部１はＡＤ変換
機能を有するＭＰＵ３の入力ポート３ｉａに接続されて
いる。接触燃焼式センサ検知部Ｂを構成する接触燃焼式
センサ素子ｈ及び補償素子ｉはブリッジ回路に接続さ
れ、その出力はＡＤ変換機能を有するＭＰＵ３の入力ポ
ート３ｉｂに接続されている。ＭＰＵ３にはこのほか、
制御用回路ＣＰＵ３ｃｐ、使用するセンサ素子からの出
力値を切り替えるための定数ａ（３５ｍＶ），ｂ（４．
６ｍＶ）、センサ出力値から一酸化炭素ガス濃度を算出
するための関数（ｆ（）、ｇ（））プログラムなどの情
報が書き込まれたＲＯＭ３ｒｏ（図８（ｂ）参照）、セ
ンサ出力値ｘなどの変数を格納するためのＲＡＭ３ｒａ
（図８（ｃ）参照）、及び、この例における濃度表示手
段であるＬＣＤ４に接続され、これに出力を行う出力ポ
ート３ｏを有する（この図ではブリッジ回路に電圧を印
加する回路、および、各素子を加熱するための電圧を印
加する回路等一部を略してある）。
【００４４】この一酸化炭素濃度計の動作について、図
９のフローチャートを用いて説明する。電源投入と共に
プログラムがスタートする。ステップＳ１で固体電解質
型センサ素子部からの出力値が入力ポート３ｉａからＭ
ＰＵ３内部に取り込まれ、変数ｘとしてＲＡＭ３ｒａに
格納される。
９のフローチャートを用いて説明する。電源投入と共に
プログラムがスタートする。ステップＳ１で固体電解質
型センサ素子部からの出力値が入力ポート３ｉａからＭ
ＰＵ３内部に取り込まれ、変数ｘとしてＲＡＭ３ｒａに
格納される。
【００４５】ステップＳ２で、この値ｘから固体電解質
型センサ素子用に予め設定された関数ｆ（）によって一
酸化炭素濃度Ｃが求められる。ステップＳ３では出力ポ
ート３ｏ経由でＬＣＤ４に出力され、その値がＬＣＤ４
に表示される。ステップＳ４で、上記ｘの値が３５ｍＶ
（一酸化炭素ガス濃度１０００ｐｐｍに相当する、固体
電解質型センサ素子の出力値）以上であれば、ステップ
Ｓ５に進み、３５ｍＶ未満のとき、すなわち被検ガスが
低濃度領域である場合にはステップＳ１〜Ｓ４が繰り返
される。
型センサ素子用に予め設定された関数ｆ（）によって一
酸化炭素濃度Ｃが求められる。ステップＳ３では出力ポ
ート３ｏ経由でＬＣＤ４に出力され、その値がＬＣＤ４
に表示される。ステップＳ４で、上記ｘの値が３５ｍＶ
（一酸化炭素ガス濃度１０００ｐｐｍに相当する、固体
電解質型センサ素子の出力値）以上であれば、ステップ
Ｓ５に進み、３５ｍＶ未満のとき、すなわち被検ガスが
低濃度領域である場合にはステップＳ１〜Ｓ４が繰り返
される。
【００４６】ステップＳ５では接触燃焼式センサ素子２
ａからの出力が、補償素子２ｂにより補償され、ブリッ
ジ回路で電圧値に変換されて入力ポート３ｉｂからＭＰ
Ｕ３内部に取り込まれ、変数ｘとしてＲＡＭ３ｒａに格
納される。
ａからの出力が、補償素子２ｂにより補償され、ブリッ
ジ回路で電圧値に変換されて入力ポート３ｉｂからＭＰ
Ｕ３内部に取り込まれ、変数ｘとしてＲＡＭ３ｒａに格
納される。
【００４７】ステップＳ６で、このｘから接触燃焼式セ
ンサ検知部２用に予め設定された関数ｇ（）によって一
酸化炭素濃度Ｃが求められる。ステップＳ７では出力ポ
ート３ｏ経由でＬＣＤ４に出力されてその値が表示され
る。ステップＳ８で、上記ｘの値が４．５ｍＶ（一酸化
炭素ガス濃度１０００ｐｐｍに相当するこの接触燃焼式
センサ検知部２を有するブリッジ回路の出力値）以下の
とき、すなわち、被検ガスが低濃度領域であれば、ステ
ップＳ１に進み、４．５ｍＶ超のとき、すなわち、被検
ガスが高濃度領域にあるときにはステップＳ５〜Ｓ８が
繰り返される。
ンサ検知部２用に予め設定された関数ｇ（）によって一
酸化炭素濃度Ｃが求められる。ステップＳ７では出力ポ
ート３ｏ経由でＬＣＤ４に出力されてその値が表示され
る。ステップＳ８で、上記ｘの値が４．５ｍＶ（一酸化
炭素ガス濃度１０００ｐｐｍに相当するこの接触燃焼式
センサ検知部２を有するブリッジ回路の出力値）以下の
とき、すなわち、被検ガスが低濃度領域であれば、ステ
ップＳ１に進み、４．５ｍＶ超のとき、すなわち、被検
ガスが高濃度領域にあるときにはステップＳ５〜Ｓ８が
繰り返される。
【００４８】なお、この一酸化炭素濃度計におけるＭＰ
Ｕ３は上記記載からも明らかなように、低濃度時には固
体電解質型センサ素子部からの出力を外部に出力し、高
濃度時には接触燃焼式センサ検知部からの出力を外部に
出力する出力切替手段、及び、ガス濃度算出手段に相当
し、ＬＣＤ４は表示手段に相当する。
Ｕ３は上記記載からも明らかなように、低濃度時には固
体電解質型センサ素子部からの出力を外部に出力し、高
濃度時には接触燃焼式センサ検知部からの出力を外部に
出力する出力切替手段、及び、ガス濃度算出手段に相当
し、ＬＣＤ４は表示手段に相当する。
【００４９】上記例においては、ガス濃度が低濃度から
上昇して、出力切り替え手段が用いるセンサ出力を切り
替える濃度と、ガス濃度が高濃度から下降して、出力切
り替え手段が用いるセンサ出力を切り替える濃度とがほ
ぼ等しいため、切り替え濃度（上記例では１０００ｐｐ
ｍ）付近の濃度のガスを測定する場合に頻繁に上記切り
替えが生じ、ＣＰＵ３ｃｐの負担となり、あるいは、高
速なＣＰＵを用いる必要が生じ、結果とし、消費電力が
増加して電池駆動ができなくなったり、電池交換の頻度
が増えてメンテナンスコストが上昇するおそれがある。
上昇して、出力切り替え手段が用いるセンサ出力を切り
替える濃度と、ガス濃度が高濃度から下降して、出力切
り替え手段が用いるセンサ出力を切り替える濃度とがほ
ぼ等しいため、切り替え濃度（上記例では１０００ｐｐ
ｍ）付近の濃度のガスを測定する場合に頻繁に上記切り
替えが生じ、ＣＰＵ３ｃｐの負担となり、あるいは、高
速なＣＰＵを用いる必要が生じ、結果とし、消費電力が
増加して電池駆動ができなくなったり、電池交換の頻度
が増えてメンテナンスコストが上昇するおそれがある。
【００５０】そこで、低濃度から上昇して接触燃焼式セ
ンサ検出部からの出力に切り替えるときの濃度を、ガス
濃度が高濃度から下降して低濃度時には固体電解質型セ
ンサ素子部からの出力に切り替えるときの濃度より高く
することにより、頻繁な切り替えを防止することができ
る。
ンサ検出部からの出力に切り替えるときの濃度を、ガス
濃度が高濃度から下降して低濃度時には固体電解質型セ
ンサ素子部からの出力に切り替えるときの濃度より高く
することにより、頻繁な切り替えを防止することができ
る。
【００５１】具体的には、図９でのステップＳ４で３５
ｍＶを濃度上昇側切り替え基準電圧とし、ｘの値が３５
ｍＶ以上であれば、ステップＳ５に進み、３５ｍＶ未満
のときにはステップＳ１〜Ｓ４が繰り返されるとした
が、例えば図１０のステップＳ４’のように濃度上昇側
切り替え基準電圧を３５ｍＶの代わりに３６ｍＶとす
る。
ｍＶを濃度上昇側切り替え基準電圧とし、ｘの値が３５
ｍＶ以上であれば、ステップＳ５に進み、３５ｍＶ未満
のときにはステップＳ１〜Ｓ４が繰り返されるとした
が、例えば図１０のステップＳ４’のように濃度上昇側
切り替え基準電圧を３５ｍＶの代わりに３６ｍＶとす
る。
【００５２】この場合、ガス濃度が低濃度から高濃度に
変化する際には図１１における実線の検量線を、ガス濃
度が高濃度から低濃度に変化する場合には、図１１にお
ける破線の検量線を用いることとなる。
変化する際には図１１における実線の検量線を、ガス濃
度が高濃度から低濃度に変化する場合には、図１１にお
ける破線の検量線を用いることとなる。
【００５３】このとき図１１よりガス濃度が１０００ｐ
ｐｍ前後、あるいは１２５０ｐｐｍ前後で激しく変化す
る場合にも、用いるセンサの出力を頻繁には切り替える
必要がなくなることが理解される。
ｐｍ前後、あるいは１２５０ｐｐｍ前後で激しく変化す
る場合にも、用いるセンサの出力を頻繁には切り替える
必要がなくなることが理解される。
【００５４】（固体電解質型センサ素子部と接触燃焼式
センサ検出部とを一体に有する一酸化炭素センサ複合素
子の例） 以上、従来の形状を有する固体電解質型センサ素子部
と、同様に従来の形状を有する接触燃焼式センサ検出部
とを組み合わせてなる一酸化炭素センサ複合素子を用い
た例について説明した。
センサ検出部とを一体に有する一酸化炭素センサ複合素
子の例） 以上、従来の形状を有する固体電解質型センサ素子部
と、同様に従来の形状を有する接触燃焼式センサ検出部
とを組み合わせてなる一酸化炭素センサ複合素子を用い
た例について説明した。
【００５５】しかし、このものは図５（ａ）および
（ｂ）からも理解できるように従来のセンサ素子を組み
合わせて複合化したセンサ素子であり、そのため、組み
立て工程が必要であるが、従来のセンサ素子と比べた場
合、組立箇所が多くなるため、生産ラインを従来のセン
サ素子のものから大幅に変更する必要がある。しかし、
従来の固体電解質型センサと比べると、接触燃焼式セン
サ素子および補償素子の部分が大きくなり、この形式の
場合センサ素子のさらなる小型化には困難がある。
（ｂ）からも理解できるように従来のセンサ素子を組み
合わせて複合化したセンサ素子であり、そのため、組み
立て工程が必要であるが、従来のセンサ素子と比べた場
合、組立箇所が多くなるため、生産ラインを従来のセン
サ素子のものから大幅に変更する必要がある。しかし、
従来の固体電解質型センサと比べると、接触燃焼式セン
サ素子および補償素子の部分が大きくなり、この形式の
場合センサ素子のさらなる小型化には困難がある。
【００５６】さらにこのような図５（ａ）および（ｂ）
に示すセンサ素子の場合、固体電解質センサ素子はその
固体電解質をイオン伝導に適した温度に保つために加熱
されることが必要であり、また、接触燃焼式センサ素子
はその接触燃焼のために、さらに補償素子は接触燃焼式
センサ素子と同条件に保たれる必要性があるため、共に
加熱されることが必要であり、共に通常ジュール熱によ
る加熱を行うため、消費電力が多く、電池駆動などの場
合には使用可能期間が短くなったり、或いは電池駆動自
体が困難になるなどの問題が生じた。
に示すセンサ素子の場合、固体電解質センサ素子はその
固体電解質をイオン伝導に適した温度に保つために加熱
されることが必要であり、また、接触燃焼式センサ素子
はその接触燃焼のために、さらに補償素子は接触燃焼式
センサ素子と同条件に保たれる必要性があるため、共に
加熱されることが必要であり、共に通常ジュール熱によ
る加熱を行うため、消費電力が多く、電池駆動などの場
合には使用可能期間が短くなったり、或いは電池駆動自
体が困難になるなどの問題が生じた。
【００５７】このように、より生産性が良好で消費電力
が小さく、かつ、より小型化が可能な、低濃度から高濃
度まで精度良く測定できる一酸化炭素センサとして、次
に固体電解質型センサ素子部と接触燃焼式センサ検出部
とを一体に有する一酸化炭素センサ複合素子の例につい
て説明する。
が小さく、かつ、より小型化が可能な、低濃度から高濃
度まで精度良く測定できる一酸化炭素センサとして、次
に固体電解質型センサ素子部と接触燃焼式センサ検出部
とを一体に有する一酸化炭素センサ複合素子の例につい
て説明する。
【００５８】このような構成を有する本発明の一酸化炭
素センサ複合素子は、一酸化炭素濃度計などに組み込ん
だ場合、消費電力が小さく、より小型化が可能な、低濃
度から高濃度まで精度良く測定できる。
素センサ複合素子は、一酸化炭素濃度計などに組み込ん
だ場合、消費電力が小さく、より小型化が可能な、低濃
度から高濃度まで精度良く測定できる。
【００５９】図１２（ａ）に本発明に係る固体電解質型
センサ素子部と接触燃焼式センサ検出部とを一体に有す
る一酸化炭素センサ複合素子１’の上面の斜視図（モデ
ル図）を、図１２（ｂ）にはそのモデル断面図を、図１
２（ｃ）には底面の斜視図（モデル図）をそれぞれ示
す。
センサ素子部と接触燃焼式センサ検出部とを一体に有す
る一酸化炭素センサ複合素子１’の上面の斜視図（モデ
ル図）を、図１２（ｂ）にはそのモデル断面図を、図１
２（ｃ）には底面の斜視図（モデル図）をそれぞれ示
す。
【００６０】この一酸化炭素センサ複合素子１’は固体
電解質型センサ素子部Ａと接触燃焼式センサ検知部Ｂと
を一体に有し、その形状はチップ状であって、その一方
の面（上面）に固体電解質型センサ素子部Ａが、他方の
面（底面）に接触燃焼式センサ検知部Ｂがそれぞれ設け
られている。
電解質型センサ素子部Ａと接触燃焼式センサ検知部Ｂと
を一体に有し、その形状はチップ状であって、その一方
の面（上面）に固体電解質型センサ素子部Ａが、他方の
面（底面）に接触燃焼式センサ検知部Ｂがそれぞれ設け
られている。
【００６１】図中符号ａ及びｂでそれぞれ示される上部
電極及び下部電極で挟まれている層ｃが固体電解質層で
あり、この例では酸素イオン伝導性を有する安定化ジル
コニア（ＹＳＺ）からなる。これら電極ａ及びｂは白金
とＹＳＺとの混合物の焼結体であり、ともに多孔質であ
る。
電極及び下部電極で挟まれている層ｃが固体電解質層で
あり、この例では酸素イオン伝導性を有する安定化ジル
コニア（ＹＳＺ）からなる。これら電極ａ及びｂは白金
とＹＳＺとの混合物の焼結体であり、ともに多孔質であ
る。
【００６２】下部電極ｂの下側にはアルミナなどからな
る多孔質材料（本例では多孔質アルミナ）に白金、パラ
ジウムなどの可燃性ガス酸化触媒（本例ではパラジウ
ム）が担持されてなるガス拡散層ｄが配されている。こ
のように下部電極ｂはこれらガス拡散層ｄを介してのみ
被検ガスと接するようになっている。
る多孔質材料（本例では多孔質アルミナ）に白金、パラ
ジウムなどの可燃性ガス酸化触媒（本例ではパラジウ
ム）が担持されてなるガス拡散層ｄが配されている。こ
のように下部電極ｂはこれらガス拡散層ｄを介してのみ
被検ガスと接するようになっている。
【００６３】なお、図中符号ｅはアルミナ絶縁膜であ
り、このアルミナ絶縁膜ｅの反対面には接触燃焼式セン
サ検知部Ｂが設けられていて、固体電解質型センサ素子
部Ａの固体電解質層ｃをそのイオン伝導に適した温度に
保つヒータとして機能する。
り、このアルミナ絶縁膜ｅの反対面には接触燃焼式セン
サ検知部Ｂが設けられていて、固体電解質型センサ素子
部Ａの固体電解質層ｃをそのイオン伝導に適した温度に
保つヒータとして機能する。
【００６４】接触燃焼式センサ検知部Ｂは、接触燃焼式
センサ素子ｈおよび補償素子ｉからなり、接触燃焼式セ
ンサ素子ｈは酸化触媒（本例ではパラジウムを使用。そ
の他、白金などが使用可）が担持された多孔質材料（本
例ではアルミナ）からなる酸化触媒層ｈ１および接触燃
焼型ヒータおよび検出線兼用の白金ヒータｈ２からな
り、また、補償素子ｉは酸化触媒を有しない以外は接触
燃焼式センサ素子ｈと同じ構造を有していて、補償層ｉ
１および白金ヒータｉ２とからなる。
センサ素子ｈおよび補償素子ｉからなり、接触燃焼式セ
ンサ素子ｈは酸化触媒（本例ではパラジウムを使用。そ
の他、白金などが使用可）が担持された多孔質材料（本
例ではアルミナ）からなる酸化触媒層ｈ１および接触燃
焼型ヒータおよび検出線兼用の白金ヒータｈ２からな
り、また、補償素子ｉは酸化触媒を有しない以外は接触
燃焼式センサ素子ｈと同じ構造を有していて、補償層ｉ
１および白金ヒータｉ２とからなる。
【００６５】この一酸化炭素センサ複合素子１’の固体
電解質型センサ素子部Ａは従来の固体電解質型センサ素
子の製造方法を応用し、但し、ヒータ層を設けず、容易
に作製することできる。一方、接触燃焼式センサ検知部
は印刷等の方法で形成することができる（本例もこの方
法によった）。なお、この例では白金ヒータは露出して
いるが、そのヒータ本体（つづれ折りになっている部
分）は酸化触媒層ｈ１あるいは補償層ｉ１内に埋設され
ていても良い。また、図中ａ’およびｂ’はそれぞれ上
部電極ａおよび下部電極ｂのリード部である。
電解質型センサ素子部Ａは従来の固体電解質型センサ素
子の製造方法を応用し、但し、ヒータ層を設けず、容易
に作製することできる。一方、接触燃焼式センサ検知部
は印刷等の方法で形成することができる（本例もこの方
法によった）。なお、この例では白金ヒータは露出して
いるが、そのヒータ本体（つづれ折りになっている部
分）は酸化触媒層ｈ１あるいは補償層ｉ１内に埋設され
ていても良い。また、図中ａ’およびｂ’はそれぞれ上
部電極ａおよび下部電極ｂのリード部である。
【００６６】この一酸化炭素センサ複合素子１’の使用
の際には、白金ヒータｈ２およびｉ２に通電され、この
接触燃焼式センサ検知部Ｂが加熱される。この熱は接触
燃焼式センサ素子ｈの酸化触媒層ｈ１による雰囲気中の
可燃ガス分子の接触酸化反応を可能とする。
の際には、白金ヒータｈ２およびｉ２に通電され、この
接触燃焼式センサ検知部Ｂが加熱される。この熱は接触
燃焼式センサ素子ｈの酸化触媒層ｈ１による雰囲気中の
可燃ガス分子の接触酸化反応を可能とする。
【００６７】同時に白金ヒータｈ２およびｉ２による熱
は絶縁層ｅおよびガス拡散層ｄを伝導して固体電解質層
ｃに達し、固体電解質層ｃを固体電解質のイオン伝導に
適した温度に加熱し、固体電解質型センサ素子部での一
酸化炭素測定を可能とする。
は絶縁層ｅおよびガス拡散層ｄを伝導して固体電解質層
ｃに達し、固体電解質層ｃを固体電解質のイオン伝導に
適した温度に加熱し、固体電解質型センサ素子部での一
酸化炭素測定を可能とする。
【００６８】接触反応に適した温度は２５０℃付近以上
であるが、固体電解質のイオン伝導に適した温度は一般
に３５０℃以上５００℃以下であるため、この一酸化炭
素センサ複合素子１は、耐久性等を考慮して通常３５０
℃以上４５０℃以下で使用される。
であるが、固体電解質のイオン伝導に適した温度は一般
に３５０℃以上５００℃以下であるため、この一酸化炭
素センサ複合素子１は、耐久性等を考慮して通常３５０
℃以上４５０℃以下で使用される。
【００６９】なお、一酸化炭素センサ複合素子１’を長
時間使用しなかった後の使用直後などでは、クリーニン
グ等の目的で、一時的に（数秒〜数分間）センサ素子温
度をより高い温度に昇温することができる。
時間使用しなかった後の使用直後などでは、クリーニン
グ等の目的で、一時的に（数秒〜数分間）センサ素子温
度をより高い温度に昇温することができる。
【００７０】
【発明の効果】本発明の一酸化炭素センサによれば、被
検ガス中の一酸化炭素濃度が低濃度であるときは固体電
解質型センサ素子からの出力を、高濃度であるときには
接触燃焼式センサ素子からの出力をそれぞれ用いること
ができ、さらに小型化、省電力化が極めて容易であるた
め、電池駆動のポータブルな軽量機器として精度が良く
信頼性が高い測定が可能となる。
検ガス中の一酸化炭素濃度が低濃度であるときは固体電
解質型センサ素子からの出力を、高濃度であるときには
接触燃焼式センサ素子からの出力をそれぞれ用いること
ができ、さらに小型化、省電力化が極めて容易であるた
め、電池駆動のポータブルな軽量機器として精度が良く
信頼性が高い測定が可能となる。
【図１】接触燃焼式センサ検知部のモデル断面図であ
る。
る。
【図２】接触燃焼式センサ検知部のさまざまな濃度の被
検ガスに対する出力を示す図である。
検ガスに対する出力を示す図である。
【図３】固体電解質型センサ素子を示すモデル図であ
る。 （ａ）斜視図 （ｂ）断面図
る。 （ａ）斜視図 （ｂ）断面図
【図４】固体電解質型センサ素子のさまざまな濃度の被
検ガスに対する出力を示す図である。
検ガスに対する出力を示す図である。
【図５】本発明の一酸化炭素センサ複合素子を示すモデ
ル図である。 （ａ）上面図 （ｂ）斜視図
ル図である。 （ａ）上面図 （ｂ）斜視図
【図６】本発明の一酸化炭素センサ複合素子の出力例を
示す図である。
示す図である。
【図７】本発明の一酸化炭素センサ複合素子を用いる一
酸化炭素濃度計の一例のブロック図である。
酸化炭素濃度計の一例のブロック図である。
【図８】図７の一酸化炭素濃度計の回路図である。
【図９】図７の一酸化炭素濃度計の動作を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図１０】本発明の一酸化炭素センサ複合素子を用いる
一酸化炭素濃度計の一例のフローチャートである。
一酸化炭素濃度計の一例のフローチャートである。
【図１１】本発明の一酸化炭素センサ複合素子を用いた
の他の場合の出力例を示す図である。
の他の場合の出力例を示す図である。
【図１２】本発明の一酸化炭素センサ複合素子の他の例
１’を示す図である。 （ａ）上方からの斜視図 （ｂ）断面図 （Ｃ）下方からの斜視図
１’を示す図である。 （ａ）上方からの斜視図 （ｂ）断面図 （Ｃ）下方からの斜視図
１ 本発明に係る一酸化炭素センサ複合素子 １’ 本発明に係る一酸化炭素センサ複合素子 Ａ 固体電解質型センサ素子部 Ｂ 接触燃焼式センサ検知部 ａ 上部電極 ａ’ リード部 ｂ 下部電極 ｂ’ リード部 ｃ 固体電解質 ｄ ガス拡散層 ｅ アルミナ絶縁層 ｈ 接触燃焼式センサ素子 ｈ１ 酸化触媒層 ｈ２ 白金ヒータ ｉ 補償素子 ｉ１ 補償層 ｉ２ 白金ヒータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 反田 亮史 東京都港区海岸一丁目５番20号 東京瓦斯 株式会社内 (72)発明者 望月 計 静岡県天竜市二俣町南鹿島23 矢崎計器株 式会社内 (72)発明者 高島 裕正 静岡県天竜市二俣町南鹿島23 矢崎計器株 式会社内 Ｆターム(参考） 2G004 BB04 BC03 BD04 BE04 BE22 BF07 BF08 BH15 BL19 BM10 2G046 AA11 BA01 BA02 BA04 BA09 BB02 BD02 BD05 BE03 BF05 BJ07 DB05 DC14 DC16 DE01 FE03 FE31 2G060 AA03 AB08 AF07 BA03 BB02 BD08 HC06 HC10 HE10
Claims (8)
- 【請求項１】 固体電解質型センサ素子部と接触燃焼式
センサ検知部とを有することを特徴とする一酸化炭素セ
ンサ複合素子。 - 【請求項２】 上記固体電解質型センサ素子部と接触燃
焼式センサ検知部とが１つのハウジング内に設けられて
いることを特徴とする請求項１に記載の一酸化炭素セン
サ複合素子。 - 【請求項３】 固体電解質型センサ素子部と接触燃焼式
センサ検知部とを一体に有することを特徴とする請求項
１または２に記載の一酸化炭素センサ複合素子。 - 【請求項４】 上記一酸化炭素センサ複合素子がチップ
状であって、その一方の面に固体電解質型センサ素子部
が、他方の面に接触燃焼式センサ検知部がそれぞれ設け
られていることを特徴とする請求項３に記載の一酸化炭
素センサ複合素子。 - 【請求項５】 上記接触燃焼式センサ検知部が固体電解
質型センサ素子部の固体電解質をそのイオン伝導に適し
た温度に保つヒータとして機能することを特徴とする請
求項３または請求項４に記載の一酸化炭素センサ複合素
子。 - 【請求項６】 固体電解質型センサ素子部と接触燃焼式
センサ検知部とを備えた一酸化炭素センサ複合素子を有
することを特徴とする一酸化炭素濃度計。 - 【請求項７】 固体電解質型センサ素子部と接触燃焼式
センサ検知部とを有する一酸化炭素センサ複合素子を備
えた一酸化炭素センサであって、測定対象ガス中の一酸
化炭素が低濃度時には固体電解質型センサ素子部からの
出力を外部に出力し、高濃度時には接触燃焼式センサ検
知部からの出力を外部に出力する出力切替手段を有する
ことを特徴とする一酸化炭素センサ。 - 【請求項８】 上記切り替え手段の一酸化炭素ガス濃度
が低濃度から上昇して接触燃焼式センサ検知部からの出
力に切り替えるときの濃度が、ガス濃度が高濃度から下
降して固体電解質型センサ素子からの出力に切り替える
ときの一酸化炭素ガス濃度より高いことを特徴とする請
求項７に記載の一酸化炭素センサ。
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|---|---|---|---|
| JP2000155231 | 2000-05-25 | ||
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|---|---|---|---|---|
| JP2004061214A (ja) * | 2002-07-26 | 2004-02-26 | Riken Keiki Co Ltd | 可燃性ガス検出装置 |
| JP2006047275A (ja) * | 2004-06-29 | 2006-02-16 | Honda Motor Co Ltd | ガス検出装置 |
| JP2007519928A (ja) * | 2004-01-27 | 2007-07-19 | エイチツースキャン コーポレイション | 薄膜ガスセンサー構成 |
| WO2024088627A1 (de) * | 2022-10-28 | 2024-05-02 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur bestimmung der art und/oder der konzentration einer oxidierbaren gaskomponente in einem sauerstoffhaltigen gasgemisch |
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|---|---|---|---|---|
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6326565A (ja) * | 1986-07-18 | 1988-02-04 | Chino Corp | 複合ガスセンサ |
| JPH01201149A (ja) * | 1988-02-05 | 1989-08-14 | Riken Corp | 複合ガスセンサ |
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| JPH0949819A (ja) * | 1995-08-09 | 1997-02-18 | Fuji Electric Co Ltd | 一酸化炭素ガス検知装置 |
| JPH116816A (ja) * | 1997-06-18 | 1999-01-12 | Tokyo Gas Co Ltd | 一酸化炭素ガス検出駆動方法 |
-
2000
- 2000-07-06 JP JP2000205538A patent/JP3658285B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6326565A (ja) * | 1986-07-18 | 1988-02-04 | Chino Corp | 複合ガスセンサ |
| JPH01201149A (ja) * | 1988-02-05 | 1989-08-14 | Riken Corp | 複合ガスセンサ |
| JPH06226026A (ja) * | 1993-02-01 | 1994-08-16 | Teac Corp | 空気清浄装置 |
| JPH0949819A (ja) * | 1995-08-09 | 1997-02-18 | Fuji Electric Co Ltd | 一酸化炭素ガス検知装置 |
| JPH116816A (ja) * | 1997-06-18 | 1999-01-12 | Tokyo Gas Co Ltd | 一酸化炭素ガス検出駆動方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004061214A (ja) * | 2002-07-26 | 2004-02-26 | Riken Keiki Co Ltd | 可燃性ガス検出装置 |
| JP2007519928A (ja) * | 2004-01-27 | 2007-07-19 | エイチツースキャン コーポレイション | 薄膜ガスセンサー構成 |
| JP2006047275A (ja) * | 2004-06-29 | 2006-02-16 | Honda Motor Co Ltd | ガス検出装置 |
| JP4602124B2 (ja) * | 2004-06-29 | 2010-12-22 | 本田技研工業株式会社 | ガス検出装置 |
| WO2024088627A1 (de) * | 2022-10-28 | 2024-05-02 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur bestimmung der art und/oder der konzentration einer oxidierbaren gaskomponente in einem sauerstoffhaltigen gasgemisch |
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