JP3468348B2 - 一酸化炭素センサ及び一酸化炭素濃度測定方法 - Google Patents
一酸化炭素センサ及び一酸化炭素濃度測定方法Info
- Publication number
- JP3468348B2 JP3468348B2 JP19068098A JP19068098A JP3468348B2 JP 3468348 B2 JP3468348 B2 JP 3468348B2 JP 19068098 A JP19068098 A JP 19068098A JP 19068098 A JP19068098 A JP 19068098A JP 3468348 B2 JP3468348 B2 JP 3468348B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor element
- carbon monoxide
- concentration
- sensor
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質型一酸
化炭素センサに関する。
化炭素センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】一酸化炭素センサ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が挙げられる。その中でも、半
導体式センサは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を有するため、通
常、接触燃焼式センサが用いられている。しかし、一般
に燃焼機関排ガスの場合、その負荷変動に伴い、燃焼排
ガス温度が数十〜数百℃の間で変動する。このような試
料ガスの温度変化に対応するため接触燃焼式センサにお
いても、極めて厳密な温度補正を行う必要がある。
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が挙げられる。その中でも、半
導体式センサは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を有するため、通
常、接触燃焼式センサが用いられている。しかし、一般
に燃焼機関排ガスの場合、その負荷変動に伴い、燃焼排
ガス温度が数十〜数百℃の間で変動する。このような試
料ガスの温度変化に対応するため接触燃焼式センサにお
いても、極めて厳密な温度補正を行う必要がある。
【０００３】そのため上記問題点を解決するものとし
て、固体電解質（酸素イオン伝導体）を用いた排ガス用
不完全燃焼検知センサの開発が進められている（特公昭
５８−４９８５号公報等）。図１にこのような固体電解
質型一酸化炭素センサのモデル断面図を示す。なお図１
において中央にはセンサの断面図、その両側の図はセン
サ電極付近の反応を解説する原理説明図である。
て、固体電解質（酸素イオン伝導体）を用いた排ガス用
不完全燃焼検知センサの開発が進められている（特公昭
５８−４９８５号公報等）。図１にこのような固体電解
質型一酸化炭素センサのモデル断面図を示す。なお図１
において中央にはセンサの断面図、その両側の図はセン
サ電極付近の反応を解説する原理説明図である。
【０００４】図中符号１ａ及び１ｂは多孔質白金電極、
２は可燃性ガス酸化触媒層、３は固体電解質であり酸素
イオン導電性を有する安定化ジルコニア（以下「ＹＳ
Ｚ」とも云う）で、絶縁層４を介してヒータ５によって
その導電性に最適な温度（３００〜５００℃）に加温さ
れている。
２は可燃性ガス酸化触媒層、３は固体電解質であり酸素
イオン導電性を有する安定化ジルコニア（以下「ＹＳ
Ｚ」とも云う）で、絶縁層４を介してヒータ５によって
その導電性に最適な温度（３００〜５００℃）に加温さ
れている。
【０００５】ここで、このようなセンサが可燃性ガスの
ない環境に置かれている場合、電極１ａ及び電極１ｂに
到達する酸素量の間に差がないため、両電極間に起電力
は発生しない。一酸化炭素などの可燃性ガス存在下では
酸化触媒層２が塗布された電極１ｂ上には可燃性ガスが
到達しないため、図１中（１）で示された電極反応が生
じるだけである。一方酸化触媒層を有しない電極１ａ上
では可燃性ガスが到達するため、図１中（２）で示され
た反応が生じ、このように両電極上での反応に差が生
じ、これに由来する起電力が発生し、一酸化炭素濃度と
して測定される
ない環境に置かれている場合、電極１ａ及び電極１ｂに
到達する酸素量の間に差がないため、両電極間に起電力
は発生しない。一酸化炭素などの可燃性ガス存在下では
酸化触媒層２が塗布された電極１ｂ上には可燃性ガスが
到達しないため、図１中（１）で示された電極反応が生
じるだけである。一方酸化触媒層を有しない電極１ａ上
では可燃性ガスが到達するため、図１中（２）で示され
た反応が生じ、このように両電極上での反応に差が生
じ、これに由来する起電力が発生し、一酸化炭素濃度と
して測定される
【０００６】しかしながら、上記のような固体電解質式
センサは、半導体式センサ同様、入力のガス濃度に対し
対数関数的な特性を示すため、低濃度領域の測定は容易
であるが、高濃度領域の測定は困難となると云う問題が
あった。
センサは、半導体式センサ同様、入力のガス濃度に対し
対数関数的な特性を示すため、低濃度領域の測定は容易
であるが、高濃度領域の測定は困難となると云う問題が
あった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、低濃度領域
から高濃度領域までの広い濃度範囲において容易にかつ
正確に一酸化炭素濃度検出を行うことができる一酸化炭
素センサを提供することを目的とする。
から高濃度領域までの広い濃度範囲において容易にかつ
正確に一酸化炭素濃度検出を行うことができる一酸化炭
素センサを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の固体電解質型一
酸化炭素センサは、上記課題を解決するため、請求項１
に記載のように、固体電解質型一酸化炭素センサ素子を
有する一酸化炭素センサであって、測定対象ガス濃度に
応じてセンサ素子温度を変化させるセンサ素子温度変更
手段を有する一酸化炭素センサである。また、本発明の
一酸化炭素濃度測定方法は請求項４に記載の通り、固体
電解質型一酸化炭素センサ素子を用いる一酸化炭素測定
方法であって、測定対象ガス濃度に応じてセンサ素子温
度を変化させる一酸化炭素濃度測定方法である。
酸化炭素センサは、上記課題を解決するため、請求項１
に記載のように、固体電解質型一酸化炭素センサ素子を
有する一酸化炭素センサであって、測定対象ガス濃度に
応じてセンサ素子温度を変化させるセンサ素子温度変更
手段を有する一酸化炭素センサである。また、本発明の
一酸化炭素濃度測定方法は請求項４に記載の通り、固体
電解質型一酸化炭素センサ素子を用いる一酸化炭素測定
方法であって、測定対象ガス濃度に応じてセンサ素子温
度を変化させる一酸化炭素濃度測定方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明において、測定対象ガス濃
度が５００ｐｐｍ未満のときにセンサ素子温度を低く
（３５０℃以上４５０℃以下程度）、５００ｐｐｍ以上
のときにセンサ素子温度を高く設定（４５０℃以上５５
０℃以下程度）することにより、簡単な温度制御によ
り、極めて測定範囲の広く、正確な測定が容易となる。
なお上記温度変更はセンサ素子のヒータに供給する電圧
を変化させることにより容易に行うことができる。さら
に上記センサ素子温度を変化させる際に、センサ素子出
力に対する増幅率を変更させると、より正確な測定を行
うことができる。
度が５００ｐｐｍ未満のときにセンサ素子温度を低く
（３５０℃以上４５０℃以下程度）、５００ｐｐｍ以上
のときにセンサ素子温度を高く設定（４５０℃以上５５
０℃以下程度）することにより、簡単な温度制御によ
り、極めて測定範囲の広く、正確な測定が容易となる。
なお上記温度変更はセンサ素子のヒータに供給する電圧
を変化させることにより容易に行うことができる。さら
に上記センサ素子温度を変化させる際に、センサ素子出
力に対する増幅率を変更させると、より正確な測定を行
うことができる。
【００１０】
【実施例】以下に本発明の実施例について説明する。ま
ず、このとき用いたセンサ素子について図２にその分解
構成図を示す。大きさが２ｍｍ×２ｍｍ、厚さが０．３
ｍｍのアルミナ基板ｇ上に白金ペーストをリボン状に印
刷した後、焼成してヒータｆを形成した。このヒータｆ
上にアルミナペーストを印刷して緻密な絶縁層ｅを、さ
らにこの絶縁層ｅ上に白金を５％担持させたαアルミナ
担体のペーストを最終的に厚さ３０〜５０μｍとなるよ
うに印刷した後１００℃で１時間乾燥して可燃性ガス酸
化触媒層ｄを形成した。
ず、このとき用いたセンサ素子について図２にその分解
構成図を示す。大きさが２ｍｍ×２ｍｍ、厚さが０．３
ｍｍのアルミナ基板ｇ上に白金ペーストをリボン状に印
刷した後、焼成してヒータｆを形成した。このヒータｆ
上にアルミナペーストを印刷して緻密な絶縁層ｅを、さ
らにこの絶縁層ｅ上に白金を５％担持させたαアルミナ
担体のペーストを最終的に厚さ３０〜５０μｍとなるよ
うに印刷した後１００℃で１時間乾燥して可燃性ガス酸
化触媒層ｄを形成した。
【００１１】次いで、可燃性ガス酸化触媒層ｄの上面中
央に電極形成用ペースト（Ｙ2Ｏ3が８モル％、ＺｒＯ2
が９２モル％からなる安定化ジルコニアの粉末と白金の
粉末とを、全粉末中の白金が９０重量％となるよう混合
して、常用のバインダー、溶剤、界面活性剤を適量加え
て調製）を用いて最終の厚さが１０μｍとなるよう電極
板（センサ出力取り出し端子部を有する）の形状を印刷
し、１３００℃で１０分間の焼成を行って電極ｃを設け
た。
央に電極形成用ペースト（Ｙ2Ｏ3が８モル％、ＺｒＯ2
が９２モル％からなる安定化ジルコニアの粉末と白金の
粉末とを、全粉末中の白金が９０重量％となるよう混合
して、常用のバインダー、溶剤、界面活性剤を適量加え
て調製）を用いて最終の厚さが１０μｍとなるよう電極
板（センサ出力取り出し端子部を有する）の形状を印刷
し、１３００℃で１０分間の焼成を行って電極ｃを設け
た。
【００１２】さらにこの基準電極ｃを完全に覆うように
安定化ジルコニアとバインダーからなるペーストを最終
の厚さが１０μｍとなるよう印刷し、１００℃で１時間
乾燥して固体電解質厚膜ｂを形成した。次いで、上記固
体電解質厚膜ｂの上に最終の厚さが１０μｍとなるよう
検知電極ａを設け、１３７５℃で１０分間の焼成を行っ
た。なお、この検知電極ａにもセンサ出力取り出し端子
部を設けた。
安定化ジルコニアとバインダーからなるペーストを最終
の厚さが１０μｍとなるよう印刷し、１００℃で１時間
乾燥して固体電解質厚膜ｂを形成した。次いで、上記固
体電解質厚膜ｂの上に最終の厚さが１０μｍとなるよう
検知電極ａを設け、１３７５℃で１０分間の焼成を行っ
た。なお、この検知電極ａにもセンサ出力取り出し端子
部を設けた。
【００１３】このようなセンサ素子を用いて以下の検討
を行った。なお、以下で用いた試料ガスはすべて乾燥空
気に一酸化炭素ガスと水素ガスとをモル比で１：０．５
となるよう調整した混合ガスを添加して作製したもので
あり、その濃度（ｐｐｍ）は一酸化炭素ガス濃度を表
す。図３にセンサ素子温度を４００℃としたとき、ま
た、図４ではセンサ素子温度を５００℃に設定したと
き、様々な濃度の試料ガスによるセンサ出力を調べた結
果を示す図である。
を行った。なお、以下で用いた試料ガスはすべて乾燥空
気に一酸化炭素ガスと水素ガスとをモル比で１：０．５
となるよう調整した混合ガスを添加して作製したもので
あり、その濃度（ｐｐｍ）は一酸化炭素ガス濃度を表
す。図３にセンサ素子温度を４００℃としたとき、ま
た、図４ではセンサ素子温度を５００℃に設定したと
き、様々な濃度の試料ガスによるセンサ出力を調べた結
果を示す図である。
【００１４】これら図より、試料ガス濃度が５０ｐｐｍ
以上５００ｐｐｍ以下の領域ではセンサ素子温度を４０
０℃に設定した場合、また、試料ガス濃度が５００ｐｐ
ｍ以上３０００ｐｐｍ以下の領域ではセンサ温度を５０
０℃に設定した場合に、良好な直線関係が得られること
が判る。このことにより、測定対象の一酸化炭素ガス濃
度が５００ｐｐｍ未満ではセンサ素子温度を低温（以下
「Ｌｏ」とも云う。なお本例では４００℃）、５００ｐ
ｐｍ以上ではセンサ素子温度を高温（以下「Ｈｉ」とも
云う。なお本例では５００℃）に設定することにより感
度良く測定できることが理解できる。なお、図５及び図
６に２００ｐｐｍ（センサ素子温度「Ｌｏ」）及び３０
００ｐｐｍ（センサ素子温度「Ｌｏ」）の一酸化炭素ガ
スを有する試料ガスに対する応答性をそれぞれ示した。
これら２条件について、ほぼ同様の応答性が得られるこ
とが判る。
以上５００ｐｐｍ以下の領域ではセンサ素子温度を４０
０℃に設定した場合、また、試料ガス濃度が５００ｐｐ
ｍ以上３０００ｐｐｍ以下の領域ではセンサ温度を５０
０℃に設定した場合に、良好な直線関係が得られること
が判る。このことにより、測定対象の一酸化炭素ガス濃
度が５００ｐｐｍ未満ではセンサ素子温度を低温（以下
「Ｌｏ」とも云う。なお本例では４００℃）、５００ｐ
ｐｍ以上ではセンサ素子温度を高温（以下「Ｈｉ」とも
云う。なお本例では５００℃）に設定することにより感
度良く測定できることが理解できる。なお、図５及び図
６に２００ｐｐｍ（センサ素子温度「Ｌｏ」）及び３０
００ｐｐｍ（センサ素子温度「Ｌｏ」）の一酸化炭素ガ
スを有する試料ガスに対する応答性をそれぞれ示した。
これら２条件について、ほぼ同様の応答性が得られるこ
とが判る。
【００１５】ここで、上述のようにセンサ素子温度を切
り替えることができるセンサのブロック図を図７に示
す。この本発明に係るセンサはセンサ素子出力（電圧）
を測定する電圧測定手段α、電圧測定手段αによって測
定された素子出力が一定値以上（本例では２Ｖ（５００
ｐｐｍの一酸化炭素ガス濃度相当）以上）になったと
き、センサ素子温度を高温度（以下「Ｈｉ」とも云う。
なお本例では５００℃）に切り替え、センサ素子出力が
１．３Ｖ（５００ｐｐｍの一酸化炭素ガス濃度相当）未
満となったとき、センサ素子温度を低温度（以下「Ｌ
ｏ」とも云う。なお本例では４００℃）に切り替えるセ
ンサ素子温度変更手段β、センサ素子ヒータに電圧を供
給してセンサ素子温度変更手段βから指令を受けた温度
にセンサ素子温度を保つ電圧印加手段γ、さらにセンサ
素子出力（電圧値）を電圧測定手段αを、また、素子温
度変更手段βからセンサ素子温度をそれぞれ得て、その
素子温度に適した検量線を用いてガス濃度を得る検量手
段δ、及び検量手段δによって得られたガス濃度を表示
する濃度表示手段εを有する。なお、検量手段δは、電
圧測定手段αから得たセンサ素子出力を、素子温度変更
手段βから得たセンサ素子温度に応じた増幅率になるよ
う感度を増幅する感度増幅率変化手段δ１と、感度増幅
率変化手段δ１によって調整された電圧値と予め調整さ
れた検量線とによってガス濃度を演算により算出する濃
度演算手段δ２とからなる。
り替えることができるセンサのブロック図を図７に示
す。この本発明に係るセンサはセンサ素子出力（電圧）
を測定する電圧測定手段α、電圧測定手段αによって測
定された素子出力が一定値以上（本例では２Ｖ（５００
ｐｐｍの一酸化炭素ガス濃度相当）以上）になったと
き、センサ素子温度を高温度（以下「Ｈｉ」とも云う。
なお本例では５００℃）に切り替え、センサ素子出力が
１．３Ｖ（５００ｐｐｍの一酸化炭素ガス濃度相当）未
満となったとき、センサ素子温度を低温度（以下「Ｌ
ｏ」とも云う。なお本例では４００℃）に切り替えるセ
ンサ素子温度変更手段β、センサ素子ヒータに電圧を供
給してセンサ素子温度変更手段βから指令を受けた温度
にセンサ素子温度を保つ電圧印加手段γ、さらにセンサ
素子出力（電圧値）を電圧測定手段αを、また、素子温
度変更手段βからセンサ素子温度をそれぞれ得て、その
素子温度に適した検量線を用いてガス濃度を得る検量手
段δ、及び検量手段δによって得られたガス濃度を表示
する濃度表示手段εを有する。なお、検量手段δは、電
圧測定手段αから得たセンサ素子出力を、素子温度変更
手段βから得たセンサ素子温度に応じた増幅率になるよ
う感度を増幅する感度増幅率変化手段δ１と、感度増幅
率変化手段δ１によって調整された電圧値と予め調整さ
れた検量線とによってガス濃度を演算により算出する濃
度演算手段δ２とからなる。
【００１６】このように検量手段δを感度増幅率変化手
段δ１及び濃度演算手段δ２とから構成することにより
ガス濃度測定の精度が向上する。すなわち図８にセンサ
素子出力に応じてヒータへの出力電圧を変化させてセン
サ素子温度を変更したときのガス濃度とセンサ出力との
関係を示す。図８より、１０００ｐｐｍ以上の範囲では
ガス濃度が大きく変化しても、センサ出力の変化が小さ
いため、相対的に誤差が大きくなることが判る。ここで
電圧測定手段αから得たセンサ素子出力を、素子温度変
更手段βから得たセンサ素子温度に応じた増幅率になる
よう感度を増幅する感度増幅率変化手段δ１を用い、ガ
ス濃度が５００ｐｐｍのときの不連続点を連続するよう
増幅させることにより、図９に「センサ素子出力（補
正）（Ｖ）」として示したように高濃度域でも精度良く
検量することが可能となる。
段δ１及び濃度演算手段δ２とから構成することにより
ガス濃度測定の精度が向上する。すなわち図８にセンサ
素子出力に応じてヒータへの出力電圧を変化させてセン
サ素子温度を変更したときのガス濃度とセンサ出力との
関係を示す。図８より、１０００ｐｐｍ以上の範囲では
ガス濃度が大きく変化しても、センサ出力の変化が小さ
いため、相対的に誤差が大きくなることが判る。ここで
電圧測定手段αから得たセンサ素子出力を、素子温度変
更手段βから得たセンサ素子温度に応じた増幅率になる
よう感度を増幅する感度増幅率変化手段δ１を用い、ガ
ス濃度が５００ｐｐｍのときの不連続点を連続するよう
増幅させることにより、図９に「センサ素子出力（補
正）（Ｖ）」として示したように高濃度域でも精度良く
検量することが可能となる。
【００１７】図７に示されたセンサの具体例として図１
０にその回路図を示す。図中符号１１を付して示される
のは固体電解質型センサ素子である。このセンサ素子１
１のヒータはヒータ用電源１２に、またセンサ素子出力
はＭＰＵ１３のＡ／Ｄ変換機能を有する入力ポート１３
ｉに接続され、その値はＭＰＵ１３内に取り込まれる。
ＭＰＵ１３にはこのほかヒータ用電源１２を制御してセ
ンサ素子１１の温度の高低を切り替えさせるための出力
ポート１３o1及び得られたガス濃度をＬＣＤ１４に出力
するための出力ポート１３o2が設けられている。またＭ
ＰＵ１３内にはプログラム、各種制御用定数及び検量デ
ータが書き込まれているＲＯＭ１３ro、このＲＯＭ１３
ro内のプログラムに従って各種演算及び制御を行うＣＰ
Ｕ１３cp、各種変数（ｘ、Ｘ、ｙ等）を格納するための
ＲＡＭ１３raが設けられている。このセンサの動作につ
いてフローチャートを用いて具体的に説明する。図１１
はこのセンサの動作を示すフローチャートである。電源
投入によりスタートし、ステップＳ１で信号Ｌｏが出力
ポート１３o1を経てヒータ用電源１２に出力され、セン
サ素子は低温（本例では４００℃）に保たれる。そのと
きのセンサ素子出力が入力ポートを経て変数ｘに代入さ
れる（ステップＳ２）。
０にその回路図を示す。図中符号１１を付して示される
のは固体電解質型センサ素子である。このセンサ素子１
１のヒータはヒータ用電源１２に、またセンサ素子出力
はＭＰＵ１３のＡ／Ｄ変換機能を有する入力ポート１３
ｉに接続され、その値はＭＰＵ１３内に取り込まれる。
ＭＰＵ１３にはこのほかヒータ用電源１２を制御してセ
ンサ素子１１の温度の高低を切り替えさせるための出力
ポート１３o1及び得られたガス濃度をＬＣＤ１４に出力
するための出力ポート１３o2が設けられている。またＭ
ＰＵ１３内にはプログラム、各種制御用定数及び検量デ
ータが書き込まれているＲＯＭ１３ro、このＲＯＭ１３
ro内のプログラムに従って各種演算及び制御を行うＣＰ
Ｕ１３cp、各種変数（ｘ、Ｘ、ｙ等）を格納するための
ＲＡＭ１３raが設けられている。このセンサの動作につ
いてフローチャートを用いて具体的に説明する。図１１
はこのセンサの動作を示すフローチャートである。電源
投入によりスタートし、ステップＳ１で信号Ｌｏが出力
ポート１３o1を経てヒータ用電源１２に出力され、セン
サ素子は低温（本例では４００℃）に保たれる。そのと
きのセンサ素子出力が入力ポートを経て変数ｘに代入さ
れる（ステップＳ２）。
【００１８】この変数ｘの値が２Ｖ以上であるとき、す
なわち測定対象ガスが高濃度であるとき、ステップＳ３
からステップＳ４に進み、２Ｖ未満のとき、すなわち低
濃度のときにはステップＳ１０に進む。ステップＳ４
で、信号Ｌｏが出力ポート１３o1を経てヒータ用電源１
２に出力され、センサ素子は高温（本例では５００℃）
に保たれる。ステップＳ５でこの高温時のセンサ出力が
入力ポート１３ｉを経て変数ｘに代入される。ステップ
Ｓ６でこのｘの値が１．３Ｖ未満、すなわち低濃度であ
るときはステップＳ１に戻る。一方、ｘの値が１．３Ｖ
以上のときには高濃度であり、ステップＳ７でｘの値が
増幅関数ｇAMP （ｘ）により増幅されＸとなる。ステッ
プＳ８でこのＸの値から高濃度時の検量線ｆH （Ｘ）に
よりガス濃度ｙが求められ、ステップ９で出力ポート１
３o2を経てＬＣＤ１４に出力されて表示される。その後
ステップＳ５に戻り、ステップＳ５〜Ｓ９が繰り返され
る。
なわち測定対象ガスが高濃度であるとき、ステップＳ３
からステップＳ４に進み、２Ｖ未満のとき、すなわち低
濃度のときにはステップＳ１０に進む。ステップＳ４
で、信号Ｌｏが出力ポート１３o1を経てヒータ用電源１
２に出力され、センサ素子は高温（本例では５００℃）
に保たれる。ステップＳ５でこの高温時のセンサ出力が
入力ポート１３ｉを経て変数ｘに代入される。ステップ
Ｓ６でこのｘの値が１．３Ｖ未満、すなわち低濃度であ
るときはステップＳ１に戻る。一方、ｘの値が１．３Ｖ
以上のときには高濃度であり、ステップＳ７でｘの値が
増幅関数ｇAMP （ｘ）により増幅されＸとなる。ステッ
プＳ８でこのＸの値から高濃度時の検量線ｆH （Ｘ）に
よりガス濃度ｙが求められ、ステップ９で出力ポート１
３o2を経てＬＣＤ１４に出力されて表示される。その後
ステップＳ５に戻り、ステップＳ５〜Ｓ９が繰り返され
る。
【００１９】一方ステップＳ３で、測定対象ガスが低濃
度であると検出された場合ステップＳ１０に進み、低濃
度時の検量線ｆL （ｘ）によりガス濃度ｙが求められ、
次いでステップ１１で出力ポート１３o2を経てＬＣＤ１
４に出力されて表示される。その後ステップＳ２に戻
り、ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ１０及びＳ１１が繰り返さ
れる。この例においては測定対象ガスの濃度が低濃度で
ある場合にはセンサ素子出力は増幅を行わないが、必要
に応じ適宜増幅してもよい。また、低濃度と高濃度の切
り替えを５００ｐｐｍで行っているが、本発明はこの限
りではない。なお、このセンサのＭＰＵ１３は図７のブ
ロック図における電圧測定手段α、素子温度変更手段β
及び検量手段δ（感度増幅率変化手段δ１及び濃度演算
手段δ２）に該当し、ヒータ用電源１２は電圧印加手段
γに、また、ＬＣＤ１４は濃度表示手段εにそれぞれ該
当する。このようなセンサにより、一酸化炭素濃度を連
続的に精度良く測定することができる。
度であると検出された場合ステップＳ１０に進み、低濃
度時の検量線ｆL （ｘ）によりガス濃度ｙが求められ、
次いでステップ１１で出力ポート１３o2を経てＬＣＤ１
４に出力されて表示される。その後ステップＳ２に戻
り、ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ１０及びＳ１１が繰り返さ
れる。この例においては測定対象ガスの濃度が低濃度で
ある場合にはセンサ素子出力は増幅を行わないが、必要
に応じ適宜増幅してもよい。また、低濃度と高濃度の切
り替えを５００ｐｐｍで行っているが、本発明はこの限
りではない。なお、このセンサのＭＰＵ１３は図７のブ
ロック図における電圧測定手段α、素子温度変更手段β
及び検量手段δ（感度増幅率変化手段δ１及び濃度演算
手段δ２）に該当し、ヒータ用電源１２は電圧印加手段
γに、また、ＬＣＤ１４は濃度表示手段εにそれぞれ該
当する。このようなセンサにより、一酸化炭素濃度を連
続的に精度良く測定することができる。
【００２０】
【発明の効果】本発明の一酸化炭素センサは、低濃度領
域から高濃度領域までの広い範囲で容易にかつ正確に一
酸化炭素濃度検出を行うことができる優れた一酸化炭素
センサである。
域から高濃度領域までの広い範囲で容易にかつ正確に一
酸化炭素濃度検出を行うことができる優れた一酸化炭素
センサである。
【図１】固体電解質型一酸化炭素センサのモデル断面図
である。
である。
【図２】本発明の実施例で用いる酸素イオン伝導性固体
電解質厚膜を挟んでこれら電極が配置された固体電解質
型一酸化炭素センサ素子の分解説明図である。
電解質厚膜を挟んでこれら電極が配置された固体電解質
型一酸化炭素センサ素子の分解説明図である。
【図３】センサ素子温度を４００℃とした場合の、一酸
化炭素ガス濃度を変化させたときのセンサ素子出力を示
した図である。
化炭素ガス濃度を変化させたときのセンサ素子出力を示
した図である。
【図４】センサ素子温度を５００℃とした場合の、一酸
化炭素ガス濃度を変化させたときのセンサ素子出力を示
した図である。
化炭素ガス濃度を変化させたときのセンサ素子出力を示
した図である。
【図５】センサ素子温度を４００℃とした場合の、２０
０ｐｐｍの一酸化炭素ガスを含む資料ガスに対する応答
性を示した図である。
０ｐｐｍの一酸化炭素ガスを含む資料ガスに対する応答
性を示した図である。
【図６】センサ素子温度を５００℃とした場合の、３０
００ｐｐｍの一酸化炭素ガスを含む資料ガスに対する応
答性を示した図である。
００ｐｐｍの一酸化炭素ガスを含む資料ガスに対する応
答性を示した図である。
【図７】本発明に係るセンサを示すブロック図である。
【図８】測定対象ガス濃度に応じてセンサ素子温度を変
化させたときのセンサ素子出力を示す図である。
化させたときのセンサ素子出力を示す図である。
【図９】センサ素子温度を変化させる際に、センサ素子
出力に対する増幅率を変更させた一例でのセンサ素子出
力を示した図である。
出力に対する増幅率を変更させた一例でのセンサ素子出
力を示した図である。
【図１０】本発明に係るセンサの一例の回路図である。
【図１１】図１０のセンサの動作を説明するためのフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
ａ 検知電極（電極板と出力取り出し端子をー体化し
た形） ｂ 固体電解質厚膜 ｃ 基準電極（電極板と出力取り出し端子をー体化し
た形） ｄ 可燃性ガス酸化触媒層 ｅ 絶縁層 ｆ ヒータ ｇ アルミナ基板 α 電圧測定手段 β 素子温度変更手段 γ 電圧印加手段 δ 検量手段 δ１ 感度増幅率変化手段 δ２ 濃度演算手段 ε 濃度表示手段
た形） ｂ 固体電解質厚膜 ｃ 基準電極（電極板と出力取り出し端子をー体化し
た形） ｄ 可燃性ガス酸化触媒層 ｅ 絶縁層 ｆ ヒータ ｇ アルミナ基板 α 電圧測定手段 β 素子温度変更手段 γ 電圧印加手段 δ 検量手段 δ１ 感度増幅率変化手段 δ２ 濃度演算手段 ε 濃度表示手段
フロントページの続き
(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
(56)参考文献 特開 平11−6816（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−94576（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−247991（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−318590（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−318591（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 27/416
G01N 27/409
Claims (6)
- 【請求項１】 固体電解質型一酸化炭素センサ素子を有
する一酸化炭素センサであって、測定対象ガス濃度に応
じてセンサ素子温度を変化させるセンサ素子温度変更手
段を有することを特徴とする一酸化炭素センサ。 - 【請求項２】 上記センサ素子温度変更手段が、測定対
象ガス濃度が５００ｐｐｍ未満のときにセンサ素子温度
を低く、５００ｐｐｍ以上のときにセンサ素子温度を高
く設定す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。 - 【請求項３】 上記センサ素子温度を変化させる際に、
センサ素子出力に対する増幅率を変更させる感度増幅率
変化手段を有することを特徴とする請求項１または請求
項２に記載の一酸化炭素センサ。 - 【請求項４】 固体電解質型一酸化炭素センサ素子を用
いる一酸化炭素測定方法であって、測定対象ガス濃度に
応じてセンサ素子温度を変化させることを特徴とする一
酸化炭素濃度測定方法。 - 【請求項５】 測定対象ガス濃度が５００ｐｐｍ未満の
ときにセンサ素子温度を低く、５００ｐｐｍ以上のとき
にセンサ素子温度を高く設定することを特徴とする請求
項４に記載の一酸化炭素濃度測定方法。 - 【請求項６】 上記センサ素子温度を変化させる際に、
センサ素子出力に対する増幅率を変更させることを特徴
とする請求項４または請求項５に記載の一酸化炭素濃度
測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19068098A JP3468348B2 (ja) | 1998-07-06 | 1998-07-06 | 一酸化炭素センサ及び一酸化炭素濃度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19068098A JP3468348B2 (ja) | 1998-07-06 | 1998-07-06 | 一酸化炭素センサ及び一酸化炭素濃度測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000019153A JP2000019153A (ja) | 2000-01-21 |
| JP3468348B2 true JP3468348B2 (ja) | 2003-11-17 |
Family
ID=16262104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19068098A Expired - Fee Related JP3468348B2 (ja) | 1998-07-06 | 1998-07-06 | 一酸化炭素センサ及び一酸化炭素濃度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3468348B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102013210903A1 (de) * | 2013-06-11 | 2014-12-11 | Heraeus Sensor Technology Gmbh | Gassensor zur Messung unterschiedlicher Gase und dazugehöriges Herstellungsverfahren |
-
1998
- 1998-07-06 JP JP19068098A patent/JP3468348B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000019153A (ja) | 2000-01-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3871497B2 (ja) | ガスセンサ | |
| Garzon et al. | Solid-state mixed potential gas sensors: theory, experiments and challenges | |
| Maskell | Progress in the development of zirconia gas sensors | |
| JP3272215B2 (ja) | ＮＯｘセンサ及びＮＯｘ測定方法 | |
| US4487680A (en) | Planar ZrO2 oxygen pumping sensor | |
| RU2453834C2 (ru) | Способ определения температуры измерительного датчика | |
| US5413683A (en) | Oxygen sensing apparatus and method using electrochemical oxygen pumping action to provide reference gas | |
| US4839018A (en) | Air/fuel ratio detector | |
| EP0831322A2 (en) | Gas sensor | |
| JPS634660B2 (ja) | ||
| JPS6228422B2 (ja) | ||
| US6638416B2 (en) | Hydrogen sensing process | |
| EP0863399B1 (en) | Gas sensor and method for controlling gas sensor | |
| US4875981A (en) | Oxygen analyzing method and device | |
| JP2000146906A (ja) | ガスセンサ素子 | |
| JP3468348B2 (ja) | 一酸化炭素センサ及び一酸化炭素濃度測定方法 | |
| JPH09297119A (ja) | 窒素酸化物検知装置 | |
| US10060876B2 (en) | Gas sensor for measuring different gases, and corresponding production method | |
| JPH11304752A (ja) | 一酸化炭素センサおよびそのエージング方法 | |
| Oh | A planar-type sensor for detection of oxidizing and reducing gases | |
| JP3658285B2 (ja) | 一酸化炭素センサおよび一酸化炭素濃度計 | |
| JP2000009685A (ja) | 水素ガスセンサ、燃料電池システム、及び水素ガス濃度測定方法 | |
| JPS63138256A (ja) | 内燃機関の排気ガスの空燃比測定方法 | |
| JPH0521499B2 (ja) | ||
| JPH0643986B2 (ja) | 空燃比センサの活性化検出装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030812 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |