JP2002181759A - ガスセンサ - Google Patents

ガスセンサ

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JP2002181759A
JP2002181759A JP2000382125A JP2000382125A JP2002181759A JP 2002181759 A JP2002181759 A JP 2002181759A JP 2000382125 A JP2000382125 A JP 2000382125A JP 2000382125 A JP2000382125 A JP 2000382125A JP 2002181759 A JP2002181759 A JP 2002181759A
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JP
Japan
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temperature
gas
sensor
gas sensor
heating
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Pending
Application number
JP2000382125A
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English (en)
Inventor
Tadao Minagawa
忠郎 皆川
Makiko Kawada
牧子 川田
Eiichi Nagao
栄一 永尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス感度特性不良となる感度調整を可能にし
て、特性が均一で製造歩留の優れたガスセンサを得る。 【解決手段】 特定ガスに対して応答して信号を出力す
るガス感知部1と、このガス感知部1の加熱温度を測定
する温度センサ6と、この温度センサ6の測定温度に基
づいてガス感知部1を加熱して一定温度に保つヒータ2
と、ガスセンサ個別の感度に応じてガス感知部1の加熱
温度を任意の温度に設定する温度設定手段とを備え、こ
の温度設定手段として温度センサ6と直列に挿入された
固定抵抗10を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、微量ガス成分を
検出するガスセンサに関し、特に、ガス絶縁電気機器内
部で放電等の異常が有ったときに生成するSF6分解ガ
スを検出するガスセンサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】固体式ガスセンサでは、ガスの存在に応
じてガス感知部で何らかの物理的、化学的反応を起こ
し、それを電気的な信号へと変換を行う。この物理的、
化学的な反応は温度に対して非常に敏感であるため、ガ
スセンサの化学反応を促進、安定させるため、すなわち
ガスセンサの出力を安定させるには、ガスセンサの温度
を高い温度で一定に保つことが必要であり、従って、セ
ンサの加熱による温度制御が必要となることが多く、そ
の場合にはガス感知部にヒータが設けられる。
【0003】図4は、例えば、特許第2790474号
公報に記載された炭酸ガスの検出に用いられる従来のガ
スセンサの部分断面図である。図において、1はNAS
ICON等の固体電解質からなるガス感知部、2はガス
感知部1を加熱するヒータ、3a、3bおよび5a、5
bはリード線である。
【0004】次に、動作について、説明する。リード線
5a、5bより供給される電力により、ヒータ2が発熱
してガス感知部1の加熱が行われ、検出するガスの濃度
に応じた信号が、ガス感知部1からリード線3a、3b
を通じて得られる。ガス感知部1の加熱はセンサの感度
およびレスポンスを向上するために行うものであるが、
所定の感度を得るためには加熱温度を一定に保つことが
必要であるので、通常はガス感知部1加熱用のヒータに
加えて、加熱温度を一定に制御するための何らかの手段
が設けられる。
【0005】図5は、従来のガスセンサにおいて、前述
の加熱温度を制御するための一例を示す構成図である。
なお、図5において、図4と対応する部分には同一符号
を付し、その詳細説明を省略する。図において、4はヒ
ータ用の電源、6はPt(白金)抵抗体等の測温抵抗体
からなる温度センサ、7a、7bはリード線、8は測温
抵抗体の抵抗値を測定するための電源、9は測温抵抗体
に流れる電流を測定する電流計である。
【0006】ここで、ガス感知部1の加熱温度に応じて
温度センサ6の抵抗値が変化するので、電源8から供給
される電圧によって温度センサ6に流れる電流が変化
し、その電流を電流計9で測定すれば温度を逆算でき
る。この温度をもとにヒータ2による加熱をフィードバ
ック制御すれば、ガス感知部1を所定の温度で一定制御
することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
のガスセンサにおいては、ガス感知部の製造時の個体バ
ラツキとして、ガス応答感度にバラツキが生じるが、そ
のバラツキを補正する手段が無いため、均一なガスセン
サを得ることが非常に困難であり、ひいてはガスセンサ
の製造歩留の向上が困難であるという問題点があった。
【0008】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、ガス感度特性不良となる感度
調整を可能にして、特性が均一で製造歩留の優れたガス
センサを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係るガ
スセンサは、特定ガスに対して応答して信号を出力する
ガス感知部と、該ガス感知部の加熱温度を測定する温度
センサと、該温度センサの測定温度に基づいて上記ガス
感知部を加熱して一定温度に保つ加熱手段と、ガスセン
サ個別の感度に応じて上記ガス感知部の加熱温度を任意
の温度に設定する温度設定手段とを備えたものである。
【0010】請求項2の発明に係るガスセンサは、請求
項1の発明において、上記温度設定手段として上記温度
センサと直列に挿入された固定抵抗を用いたものであ
る。
【0011】請求項3の発明に係るガスセンサは、請求
項1の発明において、上記温度設定手段として上記温度
センサと並列に挿入された固定抵抗を用いたものであ
る。
【0012】請求項4の発明に係るガスセンサは、請求
項1の発明において、上記温度設定手段として上記温度
センサと直列および並列に挿入された可変抵抗を用いた
ものである。
【0013】請求項5の発明に係るガスセンサは、請求
項1〜4のいずれかの発明において、上記温度センサは
白金抵抗体等の測温抵抗体であるものである。
【0014】請求項6の発明に係るガスセンサは、請求
項1〜5のいずれかの発明において、上記特定ガスはS
6分解ガスであるものである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態
を、図を参照して説明する。 実施の形態1.図1は、この発明の実施の形態1を示す
構成図である。図において、図5と対応する部分には同
一符号を付して説明する。図において、1はNASIC
ON等の固体電解質からなるガス感知部、2はガス感知
部1を加熱する加熱手段としてのヒータ、3a、3bお
よび5a、5bはリード線、4はヒータ用の電源、6は
Pt(白金)抵抗体等の測温抵抗体からなる温度セン
サ、7a、7bはリード線、8は測温抵抗体の抵抗値を
測定するための電源、9は測温抵抗体に流れる電流を測
定する電流計、10は測温抵抗体即ち温度センサ6と直
列に挿入された温度設定手段としての固定抵抗である。
【0016】次に、動作について説明する。リード線5
a、5bより供給される電力により、ヒータ2が発熱し
てガス感知部1の加熱が行われ、検出するガスの濃度に
応じた信号が、ガス感知部1からリード線3a、3bを
通じて得られる。ガス感知部1の加熱温度に応じて温度
センサ6の抵抗値が変化するので、電源8から供給され
る電圧によって温度センサ6に流れる電流が変化し、そ
の電流を電流計9で測定すれば温度を逆算できる。この
温度をもとにヒータ2による加熱をフィードバック制御
すれば、ガス感知部1を所定の温度で一定制御すること
ができる。
【0017】ここで、例えば製造時のバラツキによっ
て、ガス感度特性が規定値よりも高く、不良となるセン
サがあった場合、センサの制御温度を変更することによ
ってセンサ出力を下げれば、そのセンサは合格品とする
ことが可能である。化学反応を用いたガスセンサの場
合、通常センサ出力は温度変化に対して正の特性、すな
わち温度が高くなると出力も大きくなる特性を示す。従
って、センサ出力を下げるためには、センサ温度を規定
値よりも低い温度に設定すればよい。
【0018】例えば、温度センサ6即ち測温抵抗体とし
て0℃の時の抵抗値が100Ωで、100℃の時の抵抗
値が138Ωある白金抵抗体(Pt100)を用いると
すると、設定度温の規定値が100℃であり、規定値よ
り10℃高い110℃に設定する場合には、一般に白金
抵抗体(Pt100)の温度変化に対する抵抗値の変化
は直線的に変化するので、固定抵抗10として3.8Ω
の固定抵抗を温度センサ6に対して直列に挿入すればよ
い。すなわち、90℃の時に白金抵抗体の抵抗値は約1
34.2Ωであるが、固定抵抗10として3.8Ωの固
定抵抗が挿入されているため、外部回路からは白金抵抗
体の100℃の時の抵抗値である138Ωと測定され、
その結果90℃にフィードバック制御されることにな
る。この挿入する固定抵抗10の値は、各々のセンサ感
度に応じて決定すればよい。
【0019】このように、本実施の形態では、温度セン
サとしての白金抵抗体等の測温抵抗体に直列に固定抵抗
を挿入して、実質的に測温抵抗体の抵抗測定値にバイア
スを加える機能を持たせることで、ガス感知部の制御温
度をセンサ単体で個別に変更することが可能となり、こ
れによりガス感度特性を任意に変更することができ、ガ
ス感度特性不良となるガスセンサの感度調整が可能とな
り、ひいてはガスセンサの製造歩留を向上できる。
【0020】実施の形態2.図2はこの発明の実施の形
態2を示す構成図である。図において、図1と対応する
部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。本
実施の形態では、固定抵抗10を測温抵抗体からなる温
度センサ6と並列に挿入したものである。その他の構成
は、図1の場合と同様である。この構成とすることによ
って、上記実施の形態1とは逆にガス感知部1の温度を
規定値より高い温度に制御することが可能となる。例え
ば、同じく白金抵抗体(Pt100)で、規定値100
℃より10℃高い110℃に制御する場合は、5.15
kΩの固定抵抗を並列に挿入すればよい。
【0021】このように、本実施の形態では、温度セン
サとしての白金抵抗体等の測温抵抗体に並列に固定抵抗
を挿入して、実質的に測温抵抗体の抵抗測定値にバイア
スを加える機能を持たせることで、上記実施の形態1と
同様の効果を得ることができ、特に、ガス感知部の温度
を規定値より高い温度に容易に制御できる。
【0022】実施の形態3.図3はこの発明の実施の形
態3を示す構成図であり、図において、図1と対応する
部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。本
実施の形態では、可変抵抗を測温抵抗体からなる温度セ
ンサと直列および並列に挿入したものである。図におい
て、10aは測温抵抗体即ち温度センサ6と直列に挿入
された温度設定手段としての可変抵抗、10bは測温抵
抗体即ち温度センサ6と並列に挿入された温度設定手段
としての可変抵抗である。その他の構成は、図1の場合
と同様である。この構成とすることによって、挿入され
た可変抵抗10aおよび10bを可変にすることによっ
て、センサ温度の上下をより容易にすることが可能とな
る。
【0023】このように、本実施の形態では、温度セン
サとしての白金抵抗体等の測温抵抗体に直列および並列
に可変抵抗を挿入して、実質的に測温抵抗体の抵抗測定
値にバイアスを加える機能を持たせることで、上記実施
の形態1と同様の効果を得ることができ、特に、センサ
温度の上下をより容易に制御することが可能となる。
【0024】
【発明の効果】以上のように、請求項1の発明によれ
ば、特定ガスに対して応答して信号を出力するガス感知
部と、該ガス感知部の加熱温度を測定する温度センサ
と、該温度センサの測定温度に基づいて上記ガス感知部
を加熱して一定温度に保つ加熱手段と、ガスセンサ個別
の感度に応じて上記ガス感知部の加熱温度を任意の温度
に設定する温度設定手段とを備えたので、ガス感度特性
不良となる感度調整を可能にして、特性が均一で製造歩
留の優れたガスセンサが得られるという効果がある。
【0025】また、請求項2の発明によれば、上記温度
設定手段として上記温度センサと直列に挿入された固定
抵抗を用いたので、ガス感知部の制御温度をセンサ単体
で個別に変更することができ、以て、ガス感度特性を任
意に変更することができ、ガス感度特性不良となるガス
センサの感度調整が可能となり、ガスセンサの製造歩留
の向上に寄与できるという効果がある。
【0026】また、請求項3の発明によれば、上記温度
設定手段として上記温度センサと並列に挿入された固定
抵抗を用いたので、ガス感知部の制御温度をセンサ単体
で個別に変更することができ、以て、ガス感度特性を任
意に変更することができ、ガス感度特性不良となるガス
センサの感度調整が可能となり、ガスセンサの製造歩留
の向上に寄与でき、特に、ガス感知部の温度を規定値よ
り高い温度に制御する場合に有用であるという効果があ
る。
【0027】また、請求項4の発明によれば、上記温度
設定手段として上記温度センサと直列および並列に挿入
された可変抵抗を用いたので、ガス感知部の制御温度を
センサ単体で個別に変更することができ、以て、ガス感
度特性を任意に変更することができ、ガス感度特性不良
となるガスセンサの感度調整が可能となり、ガスセンサ
の製造歩留の向上に寄与でき、特にセンサ温度の上下を
制御する場合に有用であるという効果がある。
【0028】また、請求項5の発明によれば、上記温度
センサは白金抵抗体等の測温抵抗体であるので、感度特
性の優れたガスセンサが得られるという効果がある。
【0029】さらに、請求項6の発明によれば、上記特
定ガスはSF6分解ガスであるので、ガス絶縁電気機器
内部で放電等の異常が有ったときに生成するSF6分解
ガスの場合でも的確に対応できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1を示す構成図であ
る。
【図2】 この発明の実施の形態2を示す構成図であ
る。
【図3】 従来の発明のガスセンサを示す構成図であ
る。
【図4】 従来の発明のガスセンサを示す部分断面図で
ある。
【図5】 従来の発明のガスセンサにおける温度制御部
分を示す構成図である。
【符号の説明】
1 ガス感知部、 2 ヒータ、 4 ヒータ用電源、
6 温度センサ、 8抵抗値測定用電源、 9 抵抗値
測定用電流計、 10 固定抵抗、 10a、10b
可変抵抗。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G08B 21/14 G01N 27/46 371G (72)発明者 永尾 栄一 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 2F056 NA01 2G004 ZA05 2G046 AA01 AA16 BE08 BJ02 DB05 FE31 5C086 AA31 AA60 BA13 CA30 CB13 DA14 DA40 EA01 EA08

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 特定ガスに対して応答して信号を出力す
    るガス感知部と、 該ガス感知部の加熱温度を測定する温度センサと、 該温度センサの測定温度に基づいて上記ガス感知部を加
    熱して一定温度に保つ加熱手段と、 ガスセンサ個別の感度に応じて上記ガス感知部の加熱温
    度を任意の温度に設定する温度設定手段とを備えたこと
    を特徴とするガスセンサ。
  2. 【請求項2】 上記温度設定手段として上記温度センサ
    と直列に挿入された固定抵抗を用いたことを特徴とする
    請求項1記載のガスセンサ。
  3. 【請求項3】 上記温度設定手段として上記温度センサ
    と並列に挿入された固定抵抗を用いたことを特徴とする
    請求項1記載のガスセンサ。
  4. 【請求項4】 上記温度設定手段として上記温度センサ
    と直列および並列に挿入された可変抵抗を用いたことを
    特徴とする請求項1記載のガスセンサ。
  5. 【請求項5】 上記温度センサは白金抵抗体等の測温抵
    抗体であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに
    記載のガスセンサ。
  6. 【請求項6】 上記特定ガスはSF6分解ガスであるこ
    とを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のガスセ
    ンサ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101570913B1 (ko) 2013-12-19 2015-11-23 한국과학기술원 온도 센서 및 이를 포함하는 가스 센싱 시스템
KR20230019644A (ko) * 2021-08-02 2023-02-09 울산과학기술원 가스 센서를 자가 보정하는 방법 및 상기 방법을 수행하는 가스 센서 보정 시스템

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