JP2002071630A

JP2002071630A - ガスセンサ

Info

Publication number: JP2002071630A
Application number: JP2000268246A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Umeda; 孝裕梅田; Masao Maki; 正雄牧; Katsuhiko Uno; 克彦宇野; Takashi Niwa; 孝丹羽; Kunihiro Tsuruta; 邦弘鶴田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-09-05
Filing date: 2000-09-05
Publication date: 2002-03-12

Abstract

(57)【要約】【課題】被毒物質に対して耐久性が高く、ヒートショ
ックなどによる劣化をいち早く検知するガスセンサを提
供する。【解決手段】固体電解質１と、第一および第二電極２
ａおよび２ｂと、触媒３と、ガス選択透過体３と、加熱
手段４と、電位差検出手段６と、ガス供給手段７と、電
位差の可燃性ガス濃度に対する傾きを求める第一演算手
段８と、傾きからガスセンサを診断する自己診断手段９
を備え、被検出ガスがガス選択透過体５を介して電極と
接触するので、被検出ガス中に被毒物質が含まれてもこ
れを除去し、自己診断手段９が、電位差の可燃性ガス濃
度に対する傾きからガスセンサを診断するので、正確な
一酸化炭素濃度を検出する耐久性および信頼性に優れた
ガスセンサを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は大気中あるいは燃焼
機器や内燃機関の排ガス中に含まれる可燃性ガス、特に
一酸化炭素を検出するガスセンサに関するものであり、
被毒物質に対して耐久性が高く、ヒートショックなどに
よる劣化をいち早く検知するガスセンサを提供する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種のガスセンサは特開平１０−
３１００３号公報などに記載されているようなものが一
般的であった。

【０００３】このガスセンサは図５に示すようにイット
リア安定化ジルコニアなどから成る酸素イオン導電性を
有する固体電解質１の一方の表面に形成した白金などか
ら成る面積の互いに等しい第一および第二電極２ａおよ
び２ｂと、第一電極２ａを覆うように形成した酸化触媒
３と、固体電解質１を動作温度に加熱保持する加熱手段
４を備えていた。

【０００４】上記構成のガスセンサを一酸化炭素などの
可燃性ガスを含まない被検出ガス中に保持し、加熱手段
４により固体電解質１を所定の動作温度に加熱したと
き、第一および第二電極２ａおよび２ｂに到達する酸素
の量は等しいので、第一および第二電極２ａ−２ｂ間に
電位差は生じない。このとき第一および第二電極２ａお
よび２ｂ上ではそれぞれ式（１）で示した電極反応が生
じ、平衡を保つ。

【０００５】Ｏａｄ＋２ｅ−←→Ｏ２−・・・（１）ここでＯａｄは第一および第二電極２ａおよび２ｂの表
面に吸着した酸素原子を示す。

【０００６】次に、被検出ガス中に可燃性ガスである一
酸化炭素を導入すると、触媒３の形成されていない第二
電極２ｂ上では式（１）で示した電極反応に加え、式
（２）で示した電極反応が生じる。

【０００７】ＣＯ＋Ｏａｄ→ＣＯ２・・・（２）一方、触媒３の形成された第一電極２ａ上では、触媒３
で一酸化炭素が二酸化炭素に酸化され、第一電極２ａの
表面まで到達することができず、式（１）で示した電極
反応のみが生じる。したがって第一および第二電極２ａ
および２ｂの間で吸着する酸素量のバランスが崩れ、酸
素濃度に濃淡差が生じ、第一電極２ａから第二電極２ｂ
へ吸着酸素が酸素イオンとなり酸素イオン導電体である
固体電解質１中を移動し、第一および第二電極２ａ−２
ｂ間に電位差が発生する。この電位差と一酸化炭素の濃
度の関係はネルンストの式に従い、濃度が増加すれば電
位差も増加する。したがって、この第一および第二電極
２ａ−２ｂ間の電位差を測定することにより被検出ガス
中の一酸化炭素の濃度を求めていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃焼機
器や内燃機関などの排ガス中には白金などの触媒作用を
被毒する物質である二酸化硫黄が僅かに含まれている場
合があり、従来の構成のガスセンサでは第一および第二
電極２ａおよび２ｂが直接被検出ガスと接触する。従っ
て、被検出ガス中に二酸化硫黄などの被毒物質が含まれ
た場合、被毒物質が第一および第二電極２ａおよび２ｂ
に含まれる白金と強く吸着し、検出に必要な一酸化炭素
や酸素が第一および第二電極２ａおよび２ｂに吸着しに
くくなり、正確な一酸化炭素濃度を検出できなくなると
いう課題があった。

【０００９】また、酸素イオン導電性の得られる固体電
解質１の動作温度は少なくとも３００℃以上であり、ま
た被検出ガスは大気から燃焼排ガスなど、室温から高温
まで広い温度範囲にわたり使用されることが多く、ガス
センサにかかるヒートショックなどによりガスセンサが
劣化したとき、正確な一酸化炭素濃度を検出できないと
いう課題があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、固体電解質と、第一および第二電極と、触
媒と、ガス選択透過体と、加熱手段と、電位差検出手段
と、ガス供給手段と、電位差の可燃性ガス濃度に対する
傾きを求める第一演算手段と、前記傾きからガスセンサ
を診断する自己診断手段を備えたものである。

【００１１】上記構成によれば、被検出ガスがガス選択
透過体を介して電極と接触するので、被検出ガス中に二
酸化硫黄などの被毒物質が含まれた場合でもこれを除去
し、検出に必要な一酸化炭素などの可燃性ガスや酸素を
選択的に透過させるので、電極が被毒されにくくなり、
正確な濃度を検出する耐久性に優れたガスセンサを得る
ことができる。

【００１２】また、第一および第二電極間の電位差を検
出する電位差検出手段と、ガスセンサの配置された雰囲
気に任意の濃度の可燃性ガスを供給するガス供給手段
と、複数の可燃性ガス濃度のそれぞれにおける複数の電
位差から電位差の可燃性ガス濃度に対する傾きを求める
第一演算手段と、前記傾きからガスセンサを診断する自
己診断手段を備えているので、ヒートショックなどによ
りガスセンサが劣化しても、電位差の可燃性ガス濃度に
対する傾きからこれを診断することができるので、信頼
性の高いガスセンサを得ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明は、請求項１記載の発明の
ように酸素イオン導電性を有する固体電解質と、前記固
体電解質の表面に形成した第一および第二電極と、前記
第一電極を覆うように形成した触媒と、平均細孔径が１
０００Å以下の多孔性セラミックから成るガス選択透過
体と、前記固体電解質を加熱する加熱手段と、前記第一
および第二電極間の電位差を検出する電位差検出手段
と、ガスセンサの配置された雰囲気に任意の濃度の可燃
性ガスを供給するガス供給手段と、複数の可燃性ガス濃
度のそれぞれにおける複数の電位差から電位差の可燃性
ガス濃度に対する傾きを求める第一演算手段と、前記傾
きからガスセンサの状態を診断する自己診断手段を備え
たものである。

【００１４】そして、被検出ガスが平均細孔径が１００
０Å以下の多孔性セラミックから成るガス選択透過体を
介して電極と接触するので、被検出ガス中に含まれる分
子径が１０００Å以上の被毒物質を除去し、検出に必要
な一酸化炭素や酸素を選択的に透過させるので、電極が
被毒されにくくなり、正確な一酸化炭素濃度を検出する
耐久性に優れたガスセンサを得ることができる。

【００１５】そして、第一および第二電極間の電位差を
検出する電位差検出手段と、ガスセンサの配置された雰
囲気に任意の濃度の可燃性ガスを供給するガス供給手段
と、複数の可燃性ガス濃度のそれぞれにおける複数の電
位差から電位差の可燃性ガス濃度に対する傾きを求める
第一演算手段と、前記傾きからガスセンサを診断する自
己診断手段を備えているので、ヒートショックなどによ
りガスセンサが劣化しても、電位差の可燃性ガス濃度に
対する傾きからこれを診断することができるので、信頼
性の高いガスセンサを得ることができる。

【００１６】また、請求項２記載の発明のようにガス供
給手段は、第一および第二濃度の可燃性ガスを供給し、
第一演算手段は、前記第一および第二濃度の濃度変化分
に対する前記第一および第二濃度における電位差検出手
段の検出するそれぞれ第一および第二電位差の電位差変
化分の比から傾きを求めるものである。

【００１７】そして、二点の濃度および電位差だけから
傾きを求めるので、第一演算手段が簡略化され、経済性
のよいガスセンサを得ることができる。

【００１８】また、請求項３記載の発明のようにガス供
給手段は、燃料の燃焼量および空気量を制御して任意の
濃度の可燃性ガスを供給するものである。

【００１９】そして、ガスセンサを取り付ける燃焼機器
の燃焼量および空気量を制御し、ガスセンサで検出する
任意の濃度の可燃性ガスを供給するので、標準ガスボン
ベなどを用いることなくガスセンサの診断をすることが
でき、経済性に優れたガスセンサを得ることができる。

【００２０】また、請求項４記載の発明のようにガス供
給手段は、燃料を供給する電磁弁と、空気を供給するフ
ァンを備え、前記電磁弁および前記ファンに供給するそ
れぞれの電圧を制御して任意の可燃性ガスを供給するも
のである。

【００２１】そして、燃焼量および空気量の調製を電圧
で制御するので、安定した濃度の可燃性ガスを再現性よ
く供給することができる。

【００２２】また、請求項５記載の発明のように電磁弁
およびファンに供給するそれぞれの電圧と、電位差検出
手段で検出する電位差からガスセンサの配置された雰囲
気の可燃性ガス濃度を算出する第二演算手段を備えたも
のである。

【００２３】そして、電磁弁およびファンに供給する電
圧から可燃性ガス濃度あるいは燃焼機器の燃焼状態を判
別し、電位差検出手段で検出する電位差からその状態に
おける可燃性ガス濃度を検出するので、信頼性のあるガ
スセンサを得ることができる。

【００２４】また、請求項６記載の発明のように第二演
算手段で算出した可燃性ガス濃度が予め設定した閾値を
超えた場合、ファンに供給する電圧を制御して空気量を
増加させ、それでも前記閾値を超える場合、電磁弁およ
び前記ファンの電圧の供給を停止する燃焼制御手段と、
これを報知し、換気を促す第一警報手段と、自己診断手
段が第一演算手段で演算する傾きが予め設定した範囲か
ら外れ、ガスセンサの異常を判定した場合、これを報知
し、ガスセンサの交換を促す第二警報手段を備えたもの
である。

【００２５】そして、ガスセンサで検出する可燃性ガス
濃度が閾値を超えた場合、燃焼制御手段が供給する空気
量が不足していると判断し、ファンに供給する電圧を制
御してファンの回転数をあげ空気量を増加させるので、
不完全燃焼による事故などを未然に防止することができ
る。

【００２６】そして、空気量を増加させてもガスセンサ
で検出する可燃性ガス濃度が閾値を超える場合、燃焼制
御手段が強制的に燃焼を停止し、第一警報手段がこれを
報知し、換気を促すので、不完全燃焼による事故などを
未然に確実に防止することができる。

【００２７】そして、第二警報手段が、第一演算手段で
演算する傾きが予め設定した範囲から外れ、自己診断手
段がガスセンサの異常を判定した場合、これを報知し、
ガスセンサの交換を促すので、信頼性の高いガスセンサ
を得ることができる。

【００２８】また、請求項７記載の発明のようにガス選
択透過体は、多孔性セラミックの細孔表面に皮膜が形成
され、平均細孔径が２０から５００Åに制御されたもの
である。

【００２９】そして、被検出ガスはクヌーセン拡散によ
り平均細孔径が２０から５００Åのガス選択透過体内の
細孔内部表面を吸着しながら通過し、ガスの透過係数比
は分子量と絶対温度の積の平方根に反比例し、検出に必
要な一酸化炭素や酸素はガス選択透過体を透過するが、
これらに比べて分子量が大きい被毒物質もである二酸化
硫黄は電極に到達しないので、電極が被毒されにくくな
り、正確な一酸化炭素などの可燃性ガス濃度を検出する
耐久性の優れたガスセンサを得ることができる。

【００３０】そして、多孔性セラミックの細孔表面にゾ
ルゲル法などを用いて皮膜を形成するので、ガス分子と
皮膜ゲル分子の間に相互力が働き、ガス選択透過性が向
上し、電極がより被毒されにくくなり、正確な一酸化炭
素濃度を検出する耐久性の優れたガスセンサを得ること
ができる。

【００３１】また、請求項８記載の発明のように触媒
は、ガス選択透過体を介して第一電極を覆うように形成
されたものである。

【００３２】そして、ガス選択透過体を介して触媒を形
成するので、第一および第二電極がガス選択透過体に密
着し、空隙におけるガス拡散の影響がなくなり、第一お
よび第二電極の耐久性を向上させることができる。

【００３３】そして、ガス選択透過体の表面に多量の触
媒を担持することができるので、触媒の寿命を延命する
ことができ、より耐久性の優れたガスセンサを得ること
ができる。

【００３４】また、請求項９記載の発明のように加熱手
段は、電気的絶縁性を有する絶縁体の表面にヒーター膜
が形成され、前記ヒーター膜を覆うように電気的絶縁性
を有する絶縁膜が形成されるものである。

【００３５】そして、絶縁体の表面にヒーター膜と絶縁
膜を積層して形成するので、加熱手段の製造工程が簡便
化されるだけでなく、加熱手段が薄膜化され、熱容量が
大幅に低減するので、ガスセンサ全体の小型化と低消費
電力化が図れ、経済的なガスセンサを得ることができ
る。

【００３６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。なお、従来例と同一符号のものは同一構造を
有し、一部説明を省略する。

【００３７】（実施例１）図１は本発明の実施例１にお
けるガスセンサの構成図である。

【００３８】最初に、実施例１のガスセンサの製造工程
について簡単に説明する。

【００３９】まず、表面を研磨したアルミナ基板から成
る絶縁体４ａを十分に脱脂した後、白金から成るヒータ
ー膜４ｂをスクリーン印刷し、乾燥後、電気炉で焼成し
た。ヒーター膜４ｂはスクリーン印刷以外にスパッタリ
ングや真空蒸着などの方法でも同様に形成することがで
き、また、ヒーター膜４ｂを形成した後、フォトリソグ
ラフやエッチングを用いてトリミングし、細密なヒータ
ーパターンを形成することができる。

【００４０】そして、ヒーター膜４ｂのリード部以外の
部分を覆うようにメタルマスクを当てアルミナから成る
絶縁膜４ｃをスパッタリングにより形成した。絶縁膜４
ｃはスパッタリング以外に絶縁ペーストをスクリーン印
刷する方法や、真空蒸着、めっきなどの方法でも同様に
形成することができる。

【００４１】そして、絶縁膜４ｃの表面にイットリアを
８モル％添加した安定化ジルコニアから成る固体電解質
１をメタルマスクを用いてスパッタリングにより形成
し、酸素イオン導電性が得られるように高温で焼結し
た。

【００４２】そして、固体電解質１の表面に白金から成
る第一および第二電極２ａおよび２ｂをメタルマスクを
用いてスパッタリングにより形成した。第一および第二
電極膜２ａおよび２ｂはスパッタリング以外にスクリー
ン印刷、真空蒸着、めっき、ＣＶＤなどの方法を用いて
も同様にして形成することができる。

【００４３】そして、さらに、第一電極２ａの表面にア
ルミナと白金をベースとする触媒ペーストを塗布し、乾
燥後、電気炉で焼成し、触媒３を形成した。また、ヒー
ター膜４ｂおよび各電極２ａおよび２ｂには白金リード
線を白金ペーストにより取り付け、乾燥後、さらに焼成
した。

【００４４】そして、第一および第二電極２ａおよび２
ｂおよび触媒３を覆うように固体電解質１の表面にガス
選択透過体５を無機系接着剤により絶縁体４ａに接合し
た。

【００４５】また、ガス選択透過体５には安定化ジルコ
ニアから成る平均細孔径が１０００Å以下である多孔性
セラミック基板を用い、これをゾルゲル法によりジルコ
ニアゾル液に浸責し、引き揚げ、乾燥後、電気炉で焼成
することにより細孔内部に皮膜を形成し、この作業を数
回繰り返すことにより、平均細孔径が２０から５００Å
となるように制御した。被検出ガスはクヌーセン拡散に
より平均細孔径が２０から５００Åのガス選択透過体５
内の細孔内部表面を吸着しながら通過し、ガスの透過係
数比は分子量と絶対温度の積の平方根に反比例し、検出
に必要な一酸化炭素や酸素はガス選択透過体５を透過で
きるが、これらに比べて分子量が大きい被毒物質もであ
る二酸化硫黄は第一および第二電極２ａおよび２ｂに到
達しないので、第一および第二電極２ａおよび２ｂが被
毒されにくくなり、正確な一酸化炭素濃度を検出する耐
久性の優れたガスセンサを得ることができる。そして、
多孔性セラミック基板の細孔表面にゾルゲル法を用いて
皮膜を形成するので、ガス分子と皮膜ゲル分子の間に相
互力が働き、ガス選択透過性が向上し、第一および第二
電極２ａおよび２ｂがより被毒されにくくなり、正確な
一酸化炭素濃度を検出する耐久性の優れたガスセンサを
得ることができる。

【００４６】さらに、第一および第二電極２ａ−２ｂ間
には電位差を検出する電位差検出手段６を接続した。そ
して、ガスセンサをガス供給手段７内に配置した。その
雰囲気には任意の濃度の可燃性ガスを供給することので
きる電磁弁７ａおよびファン７ｂが備えられている。ま
た、複数の可燃性ガス濃度のそれぞれにおける複数の電
位差から電位差の可燃性ガス濃度に対する傾きを求める
第一演算手段８と、傾きからガスセンサを診断する自己
診断手段９と、電磁弁７ａおよびファン７ｂに供給する
それぞれの電圧および電位差検出手段６で検出する電位
差からガスセンサの配置された雰囲気の可燃性ガス濃度
を算出する第二演算手段１０と、第二演算手段１０で算
出した可燃性ガス濃度が予め設定した閾値を超えた場
合、ファン７ｂに供給する電圧を制御して空気量を増加
させ、それでも前記閾値を超える場合、電磁弁７ａおよ
びファン７ｂの電圧の供給を停止する燃焼制御手段１１
と、これを報知し、換気を促す第一警報手段１２と、自
己診断手段９が第一演算手段８で演算する傾きが予め設
定した範囲から外れ、ガスセンサの異常を判定した場
合、これを報知し、ガスセンサの交換を促す第二警報手
段１３を備えている。

【００４７】本発明の実施例１のガスセンサによれば、
複数の可燃性ガス濃度のそれぞれにおける複数の電位差
から電位差の可燃性ガス濃度に対する傾きを求める第一
演算手段８と、傾きからガスセンサを診断する自己診断
手段９を備えているので、ヒートショックなどによりガ
スセンサが劣化しても、電位差の可燃性ガス濃度に対す
る傾きからこれを診断することができるので、信頼性の
高いガスセンサを得ることができる。

【００４８】ここで、本発明の実施例１のガスセンサお
よび比較例としてガス選択透過体５にクラックの入った
同じ構成の劣化したガスセンサそれぞれの一酸化炭素検
知特性について調べた。まず、各ガスセンサをガス供給
手段７内に配置し、各加熱手段４に電圧を印加して、そ
れぞれの固体電解質１が動作温度（３５０℃から４５０
℃）になるよう加熱した。そして、一酸化炭素の濃度が
変化するようにガス供給手段７である電磁弁７ａおよび
ファン７ｂに印加する電圧を制御し、燃料の燃焼量およ
び空気量を変化させ、１０リットル毎分で各種濃度の可
燃性ガスを供給した。可燃性ガス中の一酸化炭素濃度は
出口側で一酸化炭素濃度分析計により測定した。このと
きの各電位差検出手段６により測定したそれぞれの電位
差の一酸化炭素濃度特性を図２に示す。いずれもネルン
ストの式に従い、濃度の増加とともに電位差が増加し、
応答性は９０％応答で１分以内であったが、クラックの
入った劣化したガスセンサは正常なガスセンサに比べて
電位差の濃度に対する傾きが小さく、濃度が増加するに
つれ電位差が飽和する傾向が見られた。これは劣化した
ガスセンサのガス選択透過体５に入ったクラックからガ
スが集中して流入し、クラックの大きさに従い、流入す
るガス量が制限され、ガス濃度に対する電位差の傾きが
徐々に小さくなり、電位差が飽和してしまうためであ
り、一方、クラックのない正常なガスセンサはガス選択
透過体５を介し、均等にガスが流入するので、濃度に対
する電位差の傾きがほぼ一定となったと考えられる。

【００４９】したがって、第一演算手段８により複数の
可燃性ガス濃度のそれぞれにおける複数の電位差から電
位差の可燃性ガス濃度に対する傾きを求め、その傾きが
予め設定した閾値より小さくなった場合、ガス選択透過
体５にクラックが入っている可能性があり、自己診断手
段９がガスセンサが劣化したと診断し、測定を中断する
ので、信頼性の高いガスセンサを得ることができる。

【００５０】また、ガス供給手段７により異なる二つの
第一および第二濃度の可燃性ガスを供給し、第一演算手
段８は、第一および第二濃度の濃度変化分に対する第一
および第二濃度における電位差検出手段６の検出するそ
れぞれ第一および第二電位差の電位差変化分の比から傾
きを求めれば、二点の濃度および電位差だけから傾きを
求めるので、第一演算手段８が簡略化され、経済性のよ
いガスセンサを得ることができる。

【００５１】また、ガスセンサを取り付ける燃焼機器の
燃焼量および空気量を制御し、ガスセンサで検出する任
意の濃度の可燃性ガスを供給するので、標準ガスボンベ
などを用いることなくガスセンサの診断をすることがで
き、経済性に優れたガスセンサを得ることができる。

【００５２】また、第二演算手段１０により、電磁弁７
ａおよびファン７ｂに供給するそれぞれの電圧から可燃
性ガス濃度あるいは燃焼機器の燃焼状態を判別し、電位
差検出手段６で検出する電位差から、ガスセンサの配置
されたその燃焼状態における可燃性ガス濃度を算出する
ので、信頼性のあるガスセンサを得ることができる。

【００５３】また、ガスセンサで検出する可燃性ガス濃
度が閾値を超えた場合、燃焼制御手段１１が供給する空
気量が不足していると判断し、ファン７ｂに供給する電
圧を制御してファン７ｂの回転数をあげ空気量を増加さ
せるので、不完全燃焼による事故などを未然に防止する
ことができる。

【００５４】そして、空気量を増加させてもガスセンサ
で検出する可燃性ガス濃度が閾値を超える場合、燃焼制
御手段１１が強制的に燃焼を停止し、第一警報手段１２
がこれを報知し、換気を促すので、不完全燃焼による事
故などを未然に確実に防止することができる。

【００５５】また、第二警報手段１３が、第一演算手段
８で演算する傾きが予め設定した範囲から外れ、自己診
断手段９がガスセンサの異常を判定した場合、これを報
知し、ガスセンサの交換を促すので、信頼性の高いガス
センサを得ることができる。

【００５６】また、絶縁体４ａの表面にヒーター膜４ｂ
および絶縁膜４ｃを積層して形成するので、加熱手段４
の製造工程が簡便化されるだけでなく、加熱手段４が薄
膜化され、熱容量が大幅に低減するので、ガスセンサ全
体の小型化と低消費電力化が図れ、経済的なガスセンサ
を得ることができる。

【００５７】次に、実施例１のガスセンサの被毒物資で
ある二酸化硫黄に対する耐久性について調べた。可燃性
ガス中の一酸化炭素濃度が１０００ppmとなるようにガ
スを供給したときの電位差と、これにさらに１００ppm
の二酸化硫黄を添加したときの電位差を測定した。この
ときの電位差の変化を図３に示す。図３から二酸化硫黄
が共存しても電位差はほぼ一定であった。実際の排ガス
中に含まれる二酸化硫黄の濃度はこれに比べて極めて低
く、例えば天然ガスの産地にもよるがガス燃焼機器から
発生する二酸化硫黄の濃度は２ppm以下であり、これに
対しこの試験は約５０倍の濃度の二酸化硫黄による加速
耐久試験であることから実施例１のガスセンサは二酸化
硫黄に対する耐久性が極めて優れていることが判った。

【００５８】（実施例２）図４は本発明の実施例２にお
けるガスセンサの要部断面図である。図４において実施
例１のガスセンサと異なる点は、触媒３をガス選択透過
体５を介して第一電極２ａを覆うように形成したところ
である。それ以外で同一符号のものは実施例１と同様の
構成であり、説明を省略する。

【００５９】次にガス選択透過体５の表面に形成する一
酸化炭素を酸化する触媒３の製造工程について簡単に説
明する。まず、繊維状のステンレスから成るシート状の
担体を十分洗浄した後、アルミナゾルやコロイダルシリ
カなどの無機系結合剤を担持し、乾燥後、電気炉で焼成
した。そして、さらに白金およびパラジウムの硝酸溶液
に浸責し、同様に乾燥後、電気炉で焼成した。そして、
第一電極２ａを覆うことのできる寸法に切断し、無機系
接着剤によりそれぞれガス選択透過体５に第一電極２ａ
を覆うように積層して接合した。

【００６０】本発明の実施例２のガスセンサによれば、
ガス選択透過体５を介して触媒３を形成するので、第一
および第二電極２ａおよび２ｂがガス選択透過体５に密
着し、空隙におけるガス拡散の影響がなくなり、第一お
よび第二電極２ａおよび２ｂの耐久性を向上させること
ができる。

【００６１】また、ガス選択透過体５の表面に多量の触
媒３を担持することができるので、触媒３の寿命を延命
することができ、より耐久性の優れたガスセンサを得る
ことができる。

【００６２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
ガスセンサによれば、被検出ガス中に含まれる分子径が
１０００Å以上の被毒物質を除去し、検出に必要な一酸
化炭素や酸素を選択的に透過させるので、電極が被毒さ
れにくくなり、正確な一酸化炭素濃度を検出する耐久性
に優れたガスセンサを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１におけるガスセンサの概略構
成図

【図２】同ガスセンサの一酸化炭素濃度特性図

【図３】同ガスセンサの二酸化硫黄に対する耐久性を示
した特性図

【図４】本発明の実施例２におけるガスセンサの断面図

【図５】従来のガスセンサの概略構成図

【符号の説明】

１固体電解質２ａ、２ｂ第一および第二電極３触媒４加熱手段４ａ絶縁体４ｂヒーター膜４ｃ絶縁膜５ガス選択透過体６電位差検出手段７ガス供給手段７ａ電磁弁７ｂファン８第一演算手段９自己診断手段１０第二演算手段１１燃焼制御手段１２第一警報手段１３第二警報手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宇野克彦大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者丹羽孝大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者鶴田邦弘大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 2G004 BB04 BC03 BD04 BF07 BF08 BF09 BG01 BJ03 BL08 BL19 BM04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸素イオン導電性を有する固体電解質と、
前記固体電解質の表面に形成した第一および第二電極
と、前記第一電極を覆うように形成した触媒と、平均細
孔径が１０００Å以下の多孔性セラミックから成るガス
選択透過体と、前記固体電解質を加熱する加熱手段と、
前記第一および第二電極間の電位差を検出する電位差検
出手段と、ガスセンサの配置された雰囲気に任意の濃度
の可燃性ガスを供給するガス供給手段と、複数の可燃性
ガス濃度のそれぞれにおける複数の電位差から電位差の
可燃性ガス濃度に対する傾きを求める第一演算手段と、
前記傾きからガスセンサの状態を診断する自己診断手段
を備えたガスセンサ。
【請求項２】ガス供給手段は、第一および第二濃度の可
燃性ガスを供給し、第一演算手段は、前記第一および第
二濃度の濃度変化分に対する前記第一および第二濃度に
おける電位差検出手段の検出するそれぞれ第一および第
二電位差の電位差変化分の比から傾きを求める請求項１
記載のガスセンサ。
【請求項３】ガス供給手段は、燃料の燃焼量および空気
量を制御して任意の濃度の可燃性ガスを供給する請求項
１または２記載のガスセンサ。
【請求項４】ガス供給手段は、燃料を供給する電磁弁
と、空気を供給するファンを備え、前記電磁弁および前
記ファンに供給するそれぞれの電圧を制御して任意の可
燃性ガスを供給する請求項３記載のガスセンサ。
【請求項５】電磁弁およびファンに供給するそれぞれの
電圧と、電位差検出手段で検出する電位差からガスセン
サの配置された雰囲気の可燃性ガス濃度を算出する第二
演算手段を備えた請求項４記載のガスセンサ。
【請求項６】第二演算手段で算出した可燃性ガス濃度が
予め設定した閾値を超えた場合、ファンに供給する電圧
を制御して空気量を増加させ、それでも前記閾値を超え
る場合、電磁弁および前記ファンの電圧の供給を停止す
る燃焼制御手段と、これを報知し、換気を促す第一警報
手段と、自己診断手段が第一演算手段で演算する傾きが
予め設定した範囲から外れ、ガスセンサの異常を判定し
た場合、これを報知し、ガスセンサの交換を促す第二警
報手段を備えた請求項５記載のガスセンサ。
【請求項７】ガス選択透過体は、多孔性セラミックの細
孔表面に皮膜が形成され、平均細孔径が２０から５００
Åに制御された請求項１記載のガスセンサ。
【請求項８】触媒は、ガス選択透過体を介して第一電極
を覆うように形成された請求項１記載のガスセンサ。
【請求項９】加熱手段は、電気的絶縁性を有する絶縁体
の表面にヒーター膜が形成され、前記ヒーター膜を覆う
ように電気的絶縁性を有する絶縁膜が形成される請求項
１記載のガスセンサ。