JP2604593Y2 - 気体センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】本考案は、一酸化炭素等の気
体を検出する気体センサの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のセンサのうち、接触燃焼
型の気体センサは、例えば図５に示すように構成されて
いる。図において、気体センサ１は、ベース２の上面に
起立された仕切り板３と、この仕切り板３に仕切られた
一方の領域に設けられた感知素子５と、他方の領域に設
けられた比較素子６と、これらの各素子の間に配置され
た温度補償用の温度センサ７とを備えている。

【０００３】感知素子５と、比較素子６とは、それぞれ
ベース２上に起立された、柱状の一対の支持部材４，
４、８，８の間で白金線等により固定支持されている。
一方、温度センサ７は、ベース２上で断面径約０．４ｍ
ｍのニッケルの線材等で形成された支持部材９により所
定の高さをたもつように支持されている。

【０００４】このような気体センサ１にあっては、可燃
性のガスが、仕切り板３の作用により感知素子５側だけ
に導かれるようになっている。これにより、感知素子５
が可燃性ガスと接触燃焼して、その温度が上昇すること
にともない、この感知素子５の電気抵抗が変化して比較
素子６と異なる値となることを電流変化として取り出
し、可燃性ガスを検出するものである。

【０００５】また、感知素子５は、周囲温度により特性
が変化するので、温度センサ７を設け、この温度センサ
７の出力値に基づいて、上記電流変化による信号を補正
することにより、温度補償を行うようになっている。こ
れにより、正確な検出結果を得るようにしている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】ところで、このような
気体センサ１にあっては、感知素子５および比較素子６
の支持部材４，８と、温度センサ７の支持部材９は、同
一の材質によりつくられている。しかしながら、これら
の断面径は前者が約１．０ｍｍ、後者が約０．４ｍｍと
ことなることから、これら支持部材４及び８と、支持部
材９とは熱容量がことなる。

【０００７】このため、気体センサ１の周囲の温度が変
化した場合に、感知素子５および比較素子６と温度セン
サ７に伝わる熱の変化が一様でなく、正確が温度補償が
できない。したがって、周囲温度が変化したときに、こ
の変化に応じて、迅速に気体濃度の測定ができないとい
う問題があった。

【０００８】本考案は、以上の点に鑑み、周囲温度が変
化した場合にも、過渡的に検出精度が劣化することがな
く、温度変化に対する追従性に優れた気体センサを提供
することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、請求項１の
考案によれば、可燃性ガスと接触燃焼される感知素子
と、この感知素子に対応して配置される比較素子と、上
記感知素子による出力の温度依存性を補償する温度セン
サとを有する気体センサであって、上記感知素子，比較
素子，温度センサが支持部によりそれぞれ支持されてお
り、これらの支持部は、互いに熱容量が一致するように
構成されている、気体センサにより、達成される。

【００１０】請求項２の考案は、請求項１の構成におい
て、好ましくは、前記感知素子及び比較素子ならびに温
度センサの支持部を構成する支持部材の材質と形状を同
一に構成する。

【００１１】上記構成によれば、本考案の気体センサの
比較素子，感知素子，温度センサの各支持部は、互いに
熱容量が一致するように、構成されている。このため、
周囲温度が変化した場合に、この熱変化は、各素子なら
びにセンサは同様に温度変化がされる。これにより、各
素子ならびにセンサは、周囲の温度変化に対応して、一
様に温度変化に対応した検出値を出力することになる。
しかも、温度センサの検出値に基づいて、センサ出力を
補正することができるので、感知素子の出力の温度依存
性を解消し、特に正確な検出が可能となる。

【００１２】

【考案の実施の形態】以下、この考案の好適な実施形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下に述べ
る実施形態は、本考案の好適な具体例であるから、技術
的に好ましい種々の限定が付されているが、本考案の範
囲は、以下の説明において特に考案を限定する旨の記載
がない限り、これらの態様に限られるものではない。

【００１３】図１は、本考案の好適な実施形態に係る気
体センサ１０の構成を示す概略断面図であり、図２は、
気体センサ１０のカバーを外した本体を示す概略斜視図
である。図１において、気体センサ１０は、その本体１
２にステンレス製のキャップ１１を上方から被せて固定
して構成されている。

【００１４】上記キャップ１１は、例えば、ステンレス
にて構成され、周囲をメッシュ構造としたり、キャップ
形状に切欠きや切り起こしを施しており、これによって
その内側に気体が入り込むことができるようになってい
る。

【００１５】気体センサ本体１２は、比較素子１３と、
この比較素子１３と対となる感知素子１４と、これらを
隔てる仕切り板１６と、これら比較素子１３及び感知素
子１４の間に配置された温度センサ１５とを有してい
る。比較素子１３は、例えばアルミナにより形成されて
いる。この比較素子１３は、底板２４上に起立し、ベー
ス１８を貫いて上方に、互いに平行に延びる一対の支持
部材２１，２１の間に白金線２５を掛け渡して、その中
間付近に固定されている。この比較素子１３の支持部材
２１，２１は、本実施形態では、断面径ほぼ１．０ｍｍ
のニッケルの柱状部材により構成されている。

【００１６】感知素子１４は、例えばアルミナとロジウ
ムにより形成されており、上記比較素子１３と、仕切り
板１６を挟んで、対称の位置に配置されている。具体的
には、底板２４上に起立するように、ベース１８を貫い
て図において上方に、互いに平行に延びる一対の支持部
材２２，２２を設ける。この支持部材２２，２２の間に
白金線２５を掛け渡して、その中間付近に固定されてい
る。したがって、比較素子１４側の気体と感知素子１３
側の気体は、仕切り板１６を介在させることにより、互
いに混じらないようになっている。

【００１７】この感知素子１４の支持部材２２，２２
も、本実施形態では、上記比較素子１４の支持部材２
１，２１と同じになるように、断面径ほぼ１．０ｍｍの
ニッケルの柱状部材により構成されている。これによ
り、これら支持部材２１，２１，２２，２２は全て同一
の熱容量を有するように構成されている。

【００１８】また、ベース１８は、図示するように、例
えばフェノール樹脂やセラミック樹脂によって略円柱状
に形成されている。このベース１８は、底板２４から比
較的長く延びている支持部材２１，２１，２２，２２
が、互いに平行度を保つように固定支持している。

【００１９】さらに、これら比較素子１３と感知素子１
４との間で、仕切り板１６の上方に位置するように、温
度センサ１５が配置されている。この温度センサ１５も
２本の対となる支持部材２３，２３の間に白金線を掛け
渡し、その中間付近に固定されている。この支持部材２
３，２３は、底板２４の上に起立するように設けられて
おり、ベース１８の外側で図において上方に延びてい
る。

【００２０】しかも支持部材２３，２３は、断面径ほぼ
１．０ｍｍのニッケルの柱状部材により構成されてい
る。これにより、この支持部材２３，２３と、上記比較
素子と感知素子の支持部材２１，２１，２２，２２と
は、同一の材質で、同一の形状でなっており、このため
全て同一の熱容量を有するように構成されている。

【００２１】このようにして構成された図２に示す気体
センサ本体１２は、図１に示すように、取り付け部材１
９の内側にはめ込むようにして固定される。この取り付
け部材１９は、ベース１８とほぼ一致するか、これより
僅かに大きな内径を有し、その外周には雄ねじ部１８ａ
が形成されている。さらに、取り付け部材１８はフラン
ジ部２７を備えている。このフランジ部２７を例えば取
り付け基板２６等の裏面に当てて、表側からナット２５
を雄ねじ部１８ａに螺合させることにより、装着され
る。

【００２２】図３は、この気体センサ１０の等価回路を
示している。図示のような回路構成で、比較素子１３と
感知素子１４とを電源に接続し、気体，例えば一酸化炭
素の検出に用いる。

【００２３】この場合、感知素子１４の表面に可燃性の
ガスを接触させると、その反応熱で感知素子１４の電気
抵抗が大きくなる。すなわち、比較素子１３と感知素子
１４の電気抵抗が異なるものとなるので、図示のような
ホイートストンブリッジで、電流変化を取り出し、一酸
化炭素を検出する。

【００２４】この場合、感知素子１４の抵抗値変化は、
周囲温度に依存しており、このため、この周囲温度を温
度センサ１５でモニタしながら温度補償する必要があ
る。図４は、気体センサ１０により検出される出力を温
度補償する場合の装置のブロック構成を示している。図
において、気体センサ（ＣＯセンサ）１０（感知素子１
４）からの出力信号は、信号処理・演算部３１に与えら
れる。また、同時に温度センサ１５の出力信号も信号処
理・演算部３１に与えられる。

【００２５】この信号処理・演算部３１では、温度セン
サ１５の出力信号を処理して周囲温度を検出し、これに
基づいて、ＣＯセンサ１０（感知素子１４）の出力値の
補償のための演算を行う。その演算結果に基づいて、Ｃ
Ｏ濃度を検出し、所定の基準を越えた場合には、警報表
示部３３に所定の警報を表示したり、ブザーを鳴らした
りする。これと同時に、このＣＯセンサ１０が燃焼器具
等に取り付けられている場合には、たとえばこの燃焼器
具の制御部の器具停止部３２に信号を送って、燃焼を停
止させる。

【００２６】この場合、本実施形態の気体センサ（ＣＯ
センサ）１０では、比較素子１３，感知素子１４，温度
センサ１５を支持する支持部材２１，２２，２３が、同
一の材料で同一の大きさ，形状にて形成されている。

【００２７】このため、これらの熱容量がほぼ同一であ
るため、センサの周囲温度が変化しても、この温度変化
が各支持部材２１，２２，２３を介して比較素子１３，
感知素子１４，温度センサ１５に同時に伝わる。これに
より、温度センサ１５による温度補償を正確に行われる
ことになって、精度よくＣＯ濃度の検出が行われる。こ
のように、本実施形態の気体センサ１０は、周囲温度が
変化した場合にも、過渡的に検出精度が劣化することが
なく、温度変化に対する追従性が極めて優れたものとな
る。

【００２８】尚、この考案は、上述の実施形態に限定さ
れない。比較素子１３，感知素子１４，温度センサ１５
を支持する支持部材２１，２２，２３の熱容量をほぼ同
一にできれば、これらを互いに同一の材質で構成する必
要はない。

【００２９】この点は、形状についても同じで、同一の
形状にしなくとも、結果的に同一の熱容量を有するよう
にできれば、異なる形状にしてもよい。また、気体セン
サ１０が周囲温度の検出をするにあたり、温度センサ１
５を比較素子１３および感知素子１４よりも、ベース１
８から遠ざけるように（図１において上方に延びるよう
に）配置してもよい。

【００３０】これにより、雰囲気温度を気体濃度より優
先的に検出することができる。また、このように構成す
れば、温度センサ１５が外気もしくはベース１８付近の
温度に影響されることを防止することができる。

【００３１】さらに、支持部材２１，２２，２３は、例
えば底板２４や各素子を支持する白金線と別体でなく、
一体の支持部として構成してもよい。

【００３２】

【考案の効果】以上述べたように、本考案によれば、周
囲温度が変化した場合にも、この温度変化に対する追従
性に優れ、かつ感知素子の温度補償性を解消することが
できることにより、特に正確な気体濃度の検出ができる
気体センサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の気体センサの構成を示す概略断面図で
ある。

【図２】図１の気体センサのカバーを外した状態を示す
概略斜視図である。

【図３】図１の気体センサの等価回路を示す図である。

【図４】図１の気体センサの温度補償システムを示すブ
ロック図である。

【図５】従来の気体センサの一例を示す図である。

【符号の説明】

１０ 気体センサ １２ センサ本体 １３ 比較素子 １４ 感知素子 １５ 温度センサ ２１ 支持部材 ２２ 支持部材 ２３ 支持部材

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 可燃性ガスと接触燃焼される感知素子
   と、 この感知素子に対応して配置される比較素子と、 上記感知素子による出力の温度依存性を補償する温度セ
   ンサとを有する気体センサであって、 上記感知素子，比較素子，温度センサが支持部によりそ
   れぞれ支持されており、これらの支持部は、互いに熱容
   量が一致するように構成されていることを特徴とする、
   気体センサ。
2. 【請求項２】 前記感知素子及び比較素子ならびに温度
   センサの支持部を構成する支持部材の材質と形状を同一
   に構成したことを特徴とする、請求項１に記載の気体セ
   ンサ。