JPH0989838A - ガスセンサおよびガス検出方法 - Google Patents
ガスセンサおよびガス検出方法Info
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- JPH0989838A JPH0989838A JP7247245A JP24724595A JPH0989838A JP H0989838 A JPH0989838 A JP H0989838A JP 7247245 A JP7247245 A JP 7247245A JP 24724595 A JP24724595 A JP 24724595A JP H0989838 A JPH0989838 A JP H0989838A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は燃焼機器の排ガス中の一酸化炭素濃
度を検知する一酸化炭素センサの信頼性、耐久性の向上
を図る事を目的としたものである。 【構成】 一酸化炭素酸化触媒１で覆った電極２、覆っ
ていない電極３を設置した固体電解質体４の電極間の起
電力から一酸化炭素濃度を検知する構成において固体電
解質体４をガス選択透過膜５で覆う事により、妨害ガス
の検知部への進入を阻止し、加熱手段６でガス選択透過
膜５の汚れを清浄化する。また電極間に電圧源１１より
電圧を供給し、電流を計測する事により、センサの自己
診断を行うことができる。
度を検知する一酸化炭素センサの信頼性、耐久性の向上
を図る事を目的としたものである。 【構成】 一酸化炭素酸化触媒１で覆った電極２、覆っ
ていない電極３を設置した固体電解質体４の電極間の起
電力から一酸化炭素濃度を検知する構成において固体電
解質体４をガス選択透過膜５で覆う事により、妨害ガス
の検知部への進入を阻止し、加熱手段６でガス選択透過
膜５の汚れを清浄化する。また電極間に電圧源１１より
電圧を供給し、電流を計測する事により、センサの自己
診断を行うことができる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃焼機器の空燃比制
御、不完全燃焼警報等に使用される一酸化炭素センサの
信頼性、耐久性の向上に関するものである。
御、不完全燃焼警報等に使用される一酸化炭素センサの
信頼性、耐久性の向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の固体電解質体を使用した一酸化炭
素センサは例えば図８に示した特開昭５９−１０９８５
６号公報のように多孔質セラミックの筒体２０中に両面
に電極２、３を設置した固体電解質体４を入れて隔壁を
構成し、隔壁の一方の側に可燃性ガスの酸化触媒２１の
粒子を、他の側に一酸化炭素以外の可燃ガスの酸化触媒
２２の粒子を充填し、多孔質のセラミック板２３で封
着、多孔質セラミックの筒体２０を外部から加熱手段６
で加熱する構成であり、多孔質の壁面を通過して内部の
固体電解質体４に到達した一酸化炭素を検知しようとす
るものであった。
素センサは例えば図８に示した特開昭５９−１０９８５
６号公報のように多孔質セラミックの筒体２０中に両面
に電極２、３を設置した固体電解質体４を入れて隔壁を
構成し、隔壁の一方の側に可燃性ガスの酸化触媒２１の
粒子を、他の側に一酸化炭素以外の可燃ガスの酸化触媒
２２の粒子を充填し、多孔質のセラミック板２３で封
着、多孔質セラミックの筒体２０を外部から加熱手段６
で加熱する構成であり、多孔質の壁面を通過して内部の
固体電解質体４に到達した一酸化炭素を検知しようとす
るものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では燃焼排気中にガスセンサを設置した場合、一
酸化炭素のみならず、分子量の大きい有機性の物質や窒
素酸化物等が一酸化炭素センサの触媒や電極部に多孔質
セラミックの細孔を通って到達する。その結果触媒や電
極が汚されたり、一酸化炭素検知特性が劣化したりする
という問題があった。また劣化してもガスセンサは自己
の特性劣化を判定する手段を持っていなかった。
の構成では燃焼排気中にガスセンサを設置した場合、一
酸化炭素のみならず、分子量の大きい有機性の物質や窒
素酸化物等が一酸化炭素センサの触媒や電極部に多孔質
セラミックの細孔を通って到達する。その結果触媒や電
極が汚されたり、一酸化炭素検知特性が劣化したりする
という問題があった。また劣化してもガスセンサは自己
の特性劣化を判定する手段を持っていなかった。
【０００４】本発明は上記一酸化炭素ガスセンサの特性
の劣化を防ぎ、一酸化炭素センサの耐久性を高め、また
センサ自身の劣化を判定する手段を有する事により、信
頼性の向上を図ることを目的としたものである。
の劣化を防ぎ、一酸化炭素センサの耐久性を高め、また
センサ自身の劣化を判定する手段を有する事により、信
頼性の向上を図ることを目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、一酸化炭素を酸化する能力を有する触媒で覆
われた電極と触媒で覆われない電極との一対の電極を配
した酸素イオン導電性を有する固体電解質体と、固体電
解質体を覆う１００オングストローム以下の孔径を有し
た多孔質のガス選択透過膜と、ガス選択透過膜の近傍に
加熱手段を備えた構成とたものである。
するため、一酸化炭素を酸化する能力を有する触媒で覆
われた電極と触媒で覆われない電極との一対の電極を配
した酸素イオン導電性を有する固体電解質体と、固体電
解質体を覆う１００オングストローム以下の孔径を有し
た多孔質のガス選択透過膜と、ガス選択透過膜の近傍に
加熱手段を備えた構成とたものである。
【０００６】また表面と裏面に電極を配した酸素イオン
導電性を有する固体電解質体と、一対の電極を覆う１０
０オングストローム以下の孔径を有した多孔質のガス選
択透過膜と、一対の電極のいずれか一方の電極に対向し
た前記ガス選択透過膜の細孔内に一酸化炭素を酸化する
能力を有する触媒を担持し、ガス選択透過膜の近傍に加
熱手段を備えた構成としたものである。
導電性を有する固体電解質体と、一対の電極を覆う１０
０オングストローム以下の孔径を有した多孔質のガス選
択透過膜と、一対の電極のいずれか一方の電極に対向し
た前記ガス選択透過膜の細孔内に一酸化炭素を酸化する
能力を有する触媒を担持し、ガス選択透過膜の近傍に加
熱手段を備えた構成としたものである。
【０００７】また１００オングストローム以下に孔径を
制御し中空円柱状に成形した多孔質のガス選択透過膜
と、一酸化炭素を酸化する能力を有する触媒で覆われた
電極と触媒で覆われない電極との一対の電極を配した酸
素イオン導電性を有する固体電解質体を中空円柱状ガス
選択透過膜の両端を封じて配し、ガス選択透過膜の外周
部にコイル状ヒータを備えた構成としたものである。
制御し中空円柱状に成形した多孔質のガス選択透過膜
と、一酸化炭素を酸化する能力を有する触媒で覆われた
電極と触媒で覆われない電極との一対の電極を配した酸
素イオン導電性を有する固体電解質体を中空円柱状ガス
選択透過膜の両端を封じて配し、ガス選択透過膜の外周
部にコイル状ヒータを備えた構成としたものである。
【０００８】また一酸化炭素を酸化する能力を有する触
媒で覆われた電極と触媒で覆われない電極との一対の電
極を配した酸素イオン導電性を有する固体電解質体と、
固体電解質体を覆う１００オングストローム以下に孔径
を制御した多孔質のガス選択透過膜と、ガス選択透過膜
の近傍に加熱手段を備えてなるガスセンサにおいて、一
対の電極間の起電力計測手段と、電極間への電圧印可手
段と、電極間の電流を測定する電流計測手段と、起電力
計測手段と電流計測手段の切替手段を備えたものであ
る。
媒で覆われた電極と触媒で覆われない電極との一対の電
極を配した酸素イオン導電性を有する固体電解質体と、
固体電解質体を覆う１００オングストローム以下に孔径
を制御した多孔質のガス選択透過膜と、ガス選択透過膜
の近傍に加熱手段を備えてなるガスセンサにおいて、一
対の電極間の起電力計測手段と、電極間への電圧印可手
段と、電極間の電流を測定する電流計測手段と、起電力
計測手段と電流計測手段の切替手段を備えたものであ
る。
【０００９】また一酸化炭素を酸化する能力を有する触
媒で覆われた電極と触媒で覆われない電極との一対の電
極を配した酸素イオン導電性を有する固体電解質体と、
固体電解質体を覆う１００オングストローム以下に孔径
を制御した多孔質のガス選択透過膜と、選択透過膜の近
傍に加熱手段と、一対の電極間の起電力計測手段と、電
極間への電圧印可手段と、電極間の電流を計測する電流
計測手段と、起電力計測手段と電流計測手段の切替手段
と、計測電流の大きさからガスセンサの異常を判定する
自己診断手段を備えた構成としたものである。
媒で覆われた電極と触媒で覆われない電極との一対の電
極を配した酸素イオン導電性を有する固体電解質体と、
固体電解質体を覆う１００オングストローム以下に孔径
を制御した多孔質のガス選択透過膜と、選択透過膜の近
傍に加熱手段と、一対の電極間の起電力計測手段と、電
極間への電圧印可手段と、電極間の電流を計測する電流
計測手段と、起電力計測手段と電流計測手段の切替手段
と、計測電流の大きさからガスセンサの異常を判定する
自己診断手段を備えた構成としたものである。
【００１０】また一酸化炭素を酸化する能力を有する触
媒で覆われた電極と触媒で覆われない電極との一対の電
極を配した酸素イオン導電性を有する固体電解質体と、
固体電解質体を覆う１００オングストローム以下に孔径
を制御した多孔質のガス選択透過膜と、ガス選択透過膜
の近傍に加熱手段と、加熱手段の加熱温度制御手段を備
えた構成としたものである。
媒で覆われた電極と触媒で覆われない電極との一対の電
極を配した酸素イオン導電性を有する固体電解質体と、
固体電解質体を覆う１００オングストローム以下に孔径
を制御した多孔質のガス選択透過膜と、ガス選択透過膜
の近傍に加熱手段と、加熱手段の加熱温度制御手段を備
えた構成としたものである。
【００１１】
【作用】本発明は上記構成によって、多孔質のガス選択
透過膜で分子量の大きな有機性物質を選択濾過し、触媒
や電極への到達を防止するように働く。また多孔質のガ
ス選択透過膜の近傍に設置された加熱手段は固体電解質
体や触媒を加熱する事によって一酸化炭素検知特性の活
性化を図る。
透過膜で分子量の大きな有機性物質を選択濾過し、触媒
や電極への到達を防止するように働く。また多孔質のガ
ス選択透過膜の近傍に設置された加熱手段は固体電解質
体や触媒を加熱する事によって一酸化炭素検知特性の活
性化を図る。
【００１２】またガス選択透過膜の細孔内の一酸化炭素
を酸化する能力を有する触媒を通過して一方の電極に到
達した燃焼ガスと同触媒を通過しないで他の電極に達し
た燃焼ガスによって両電極間に電位差が生じる。
を酸化する能力を有する触媒を通過して一方の電極に到
達した燃焼ガスと同触媒を通過しないで他の電極に達し
た燃焼ガスによって両電極間に電位差が生じる。
【００１３】また中空円柱状のガス選択透過膜は分子量
の大きな有機性物質を選択濾過し、中空部に設置された
電極を有する固体電解質まで、分子量の大きな有機性物
質を到達させない。
の大きな有機性物質を選択濾過し、中空部に設置された
電極を有する固体電解質まで、分子量の大きな有機性物
質を到達させない。
【００１４】また電極間の起電力計測手段は一酸化炭素
の濃度に応じた起電力を計測する。一方電圧印可手段に
よって電極間に加えられた電圧は酸素イオン導電性を有
する固体電解質体中の酸素イオンを動かし、ガス選択透
過膜の細孔から大気中へ酸素を拡散させる。この時、電
流計測手段で測定された両電極間に流れる電流はガス選
択透過膜の多孔性の程度と酸素濃度に応じた電流値を示
す。従って起電力計測手段と電流計測手段を切換手段で
切り換えて電圧値と電流値を計測する事によって一酸化
炭素と酸素の両方の検知手段となる。
の濃度に応じた起電力を計測する。一方電圧印可手段に
よって電極間に加えられた電圧は酸素イオン導電性を有
する固体電解質体中の酸素イオンを動かし、ガス選択透
過膜の細孔から大気中へ酸素を拡散させる。この時、電
流計測手段で測定された両電極間に流れる電流はガス選
択透過膜の多孔性の程度と酸素濃度に応じた電流値を示
す。従って起電力計測手段と電流計測手段を切換手段で
切り換えて電圧値と電流値を計測する事によって一酸化
炭素と酸素の両方の検知手段となる。
【００１５】また電極間の電流を計測する電流計測手段
での計測電流の大きさは酸素濃度が一定とした時はガス
選択透過膜の多孔性の程度で決まってしまう。電流値が
一定の範囲内にない時はガス選択透過膜が破損したり、
電極が剥がれていたりした時なので電流値を監視する事
でガスセンサの故障診断が可能となる。
での計測電流の大きさは酸素濃度が一定とした時はガス
選択透過膜の多孔性の程度で決まってしまう。電流値が
一定の範囲内にない時はガス選択透過膜が破損したり、
電極が剥がれていたりした時なので電流値を監視する事
でガスセンサの故障診断が可能となる。
【００１６】またガス選択透過膜の近傍に設置した加熱
手段は、加熱温度制御手段によって一酸化炭素検出感度
を増感するための動作温度を維持する状態とガス選択透
過膜の汚染物質を焼き切ってセンサのクリーニングを行
う状態に迄温度を制御する。
手段は、加熱温度制御手段によって一酸化炭素検出感度
を増感するための動作温度を維持する状態とガス選択透
過膜の汚染物質を焼き切ってセンサのクリーニングを行
う状態に迄温度を制御する。
【００１７】
【実施例】以下本発明の実施例を図１から図７を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１８】図１において、１は一酸化炭素酸化触媒で
あり、２、３は一対の白金蒸着で形成された電極、４は
固体電解質体、５はガス選択透過膜、６は固体電解質体
４を加熱し、ガスセンサの動作特性を保証する温度環境
を設定するためのする加熱手段、７は電極２、３から取
り出されたリード線である。
あり、２、３は一対の白金蒸着で形成された電極、４は
固体電解質体、５はガス選択透過膜、６は固体電解質体
４を加熱し、ガスセンサの動作特性を保証する温度環境
を設定するためのする加熱手段、７は電極２、３から取
り出されたリード線である。
【００１９】上記の構成のガスセンサが燃焼機器の排気
路中に設置された時、燃焼排ガスが固体電解質体４に到
達すると、一酸化炭素酸化触媒１によって排ガス中の一
酸化炭素は酸化されてしまい電極２には到達せず、（化
１）で表現される反応によって酸素がイオン化される。
路中に設置された時、燃焼排ガスが固体電解質体４に到
達すると、一酸化炭素酸化触媒１によって排ガス中の一
酸化炭素は酸化されてしまい電極２には到達せず、（化
１）で表現される反応によって酸素がイオン化される。
【００２０】 Ｏ2＋２ｅ-→Ｏ2- （化１） 一方、一酸化炭素酸化触媒１に覆われていない電極３で
は（化１）で表現される反応と、一酸化炭素が電極に到
達するために（化２）で表現される反応の２種類の反応
が起きる。
は（化１）で表現される反応と、一酸化炭素が電極に到
達するために（化２）で表現される反応の２種類の反応
が起きる。
【００２１】 ＣＯ＋Ｏ2-→ＣＯ2＋２ｅ- （化２） 電極２、３間の起電力は両電極の電位差であり、一酸化
炭素の量が多いほど起電力が大きくなる。この起電力を
測定する事によって一酸化炭素の濃度を知る事ができ
る。ここで燃焼排ガスはガス選択透過膜５を通過して固
体電解質体４に到達するが、固体電解質体４は孔径を１
００オングストローム以下に管理された多孔質の膜であ
るのでハイドロカーボンなどの分子量の大きな物質は孔
を通過する事ができず、電極２、３に到達しない。また
１００オングストローム以下という孔の大きさはクヌッ
セン拡散の領域と呼ばれ、分子量の平方根の逆数に比例
して孔を通過するガスの量が決まってしまう領域であ
る。従ってこの領域では亜硫酸ガス等の一酸化炭素より
も分子量の大きいガス分子は実質的に電極に到達しない
ようにすることができる。
炭素の量が多いほど起電力が大きくなる。この起電力を
測定する事によって一酸化炭素の濃度を知る事ができ
る。ここで燃焼排ガスはガス選択透過膜５を通過して固
体電解質体４に到達するが、固体電解質体４は孔径を１
００オングストローム以下に管理された多孔質の膜であ
るのでハイドロカーボンなどの分子量の大きな物質は孔
を通過する事ができず、電極２、３に到達しない。また
１００オングストローム以下という孔の大きさはクヌッ
セン拡散の領域と呼ばれ、分子量の平方根の逆数に比例
して孔を通過するガスの量が決まってしまう領域であ
る。従ってこの領域では亜硫酸ガス等の一酸化炭素より
も分子量の大きいガス分子は実質的に電極に到達しない
ようにすることができる。
【００２２】図２においては、８は電極２に対向したガ
ス選択透過膜５の細孔内に一酸化炭素酸化触媒１を担持
した触媒担持部である。上記の構成で例えば燃焼排ガス
が固体電解質体４表面の電極２に到達する時には、触媒
担持部８の一酸化炭素酸化触媒１によって燃焼排ガス中
の一酸化炭素は酸化されてしまい電極２には到達せず、
電極２では（化１）で表現される反応によって酸素がイ
オン化される。一方電極３には一酸化炭素を含んだまま
燃焼排ガスが到達するので、電極３では（化１）で表現
される反応と（化２）で表現される２種類の反応が起き
る。従って電極２、３間で起電力を生じ、その起電力を
測定する事によって一酸化炭素の濃度を知る事ができ
る。ここで一酸化炭素酸化触媒１はガス選択透過膜５の
細孔内にゾル・ゲル法等の湿式の製法で担持するように
し、固体電解質体４の表面にはエレクトロンビーム蒸着
法や、イオンスパッタリング法などの乾式の製法で白金
電極２、３を形成してある。
ス選択透過膜５の細孔内に一酸化炭素酸化触媒１を担持
した触媒担持部である。上記の構成で例えば燃焼排ガス
が固体電解質体４表面の電極２に到達する時には、触媒
担持部８の一酸化炭素酸化触媒１によって燃焼排ガス中
の一酸化炭素は酸化されてしまい電極２には到達せず、
電極２では（化１）で表現される反応によって酸素がイ
オン化される。一方電極３には一酸化炭素を含んだまま
燃焼排ガスが到達するので、電極３では（化１）で表現
される反応と（化２）で表現される２種類の反応が起き
る。従って電極２、３間で起電力を生じ、その起電力を
測定する事によって一酸化炭素の濃度を知る事ができ
る。ここで一酸化炭素酸化触媒１はガス選択透過膜５の
細孔内にゾル・ゲル法等の湿式の製法で担持するように
し、固体電解質体４の表面にはエレクトロンビーム蒸着
法や、イオンスパッタリング法などの乾式の製法で白金
電極２、３を形成してある。
【００２３】図３においては、ガス選択透過膜５は中空
円柱状で、一酸化炭素酸化触媒１で覆われた電極２と一
酸化炭素酸化触媒１で覆われてない電極３を配した固体
電解質体４をガス選択透過膜５の中空円柱内に配し、両
端を封じ（図示せず）、ガス選択透過膜５の外周部にコ
イル状のヒータ９を設けてある。
円柱状で、一酸化炭素酸化触媒１で覆われた電極２と一
酸化炭素酸化触媒１で覆われてない電極３を配した固体
電解質体４をガス選択透過膜５の中空円柱内に配し、両
端を封じ（図示せず）、ガス選択透過膜５の外周部にコ
イル状のヒータ９を設けてある。
【００２４】上記構成でガス選択透過膜５はセラミック
の押し出し成形で作製され、外周部のコイル状のヒータ
９によって全体が加熱される。ガス選択透過膜５の形状
は円柱状である事から効率的な加熱ができ、消費電力の
小さなガスセンサの実現が可能である。また中空部の固
体電解質体４もまた円柱状に形成する事によって一層の
小型化、省エネルギー化が実現できる。
の押し出し成形で作製され、外周部のコイル状のヒータ
９によって全体が加熱される。ガス選択透過膜５の形状
は円柱状である事から効率的な加熱ができ、消費電力の
小さなガスセンサの実現が可能である。また中空部の固
体電解質体４もまた円柱状に形成する事によって一層の
小型化、省エネルギー化が実現できる。
【００２５】図４において１０は電極２、３間の起電力
を計測する電圧計であり、１１は電極２、３間に電圧を
印可する電圧源、１２は回路電流を測定する電流計、１
３は起電力測定と電流測定の切換手段である。起電力測
定、電流測定の切り換え指示はマイクロコンピュータ１
４で行われる。
を計測する電圧計であり、１１は電極２、３間に電圧を
印可する電圧源、１２は回路電流を測定する電流計、１
３は起電力測定と電流測定の切換手段である。起電力測
定、電流測定の切り換え指示はマイクロコンピュータ１
４で行われる。
【００２６】ここで電流測定について説明する。電極間
２、３に電圧を印可すると、固体電解質体４の中を酸素
イオンが移動し、移動量に応じた電流が検出される。そ
の電流値は酸素イオンの移動量に比例して増大するもの
の固体電解質体４を覆っているガス選択透過膜５の細孔
の大きさから決まる酸素の流量によって制限を受ける。
即ちいくら電圧を加えても電流値はガス選択透過膜５の
細孔の大きさから決まる酸素の流量によって規定（拡散
律速という）された限界電流値を示す。図５に電圧と電
流の関係を示した。その限界電流値は燃焼排ガス中の酸
素濃度に比例するので、限界電流値を検知する事により
燃焼排ガス中の酸素濃度を知る事ができる。ａは正常燃
焼の上限である酸素濃度１０％の時の電圧−限界電流特
性である。ｂは正常燃焼の下限である酸素濃度５％の時
の電圧−限界電流特性である。燃焼機器の動作中に燃焼
排ガス中の限界電流の大きさを検知し、予めマイクロコ
ンピュータ１４内部に記憶した正常燃焼時の限界電流範
囲と比較する事により、酸素不足の状態で燃焼を行って
いると判定したときは機器のファンの回転数を上昇させ
るなどの制御を行う事により正常燃焼を保証する事がで
きる。ファンヒータ等では排気中の酸素濃度は５％から
１０％とされているので、その範囲に入るようファンの
回転数の制御を行って正常燃焼動作を保証する事が可能
となる。
２、３に電圧を印可すると、固体電解質体４の中を酸素
イオンが移動し、移動量に応じた電流が検出される。そ
の電流値は酸素イオンの移動量に比例して増大するもの
の固体電解質体４を覆っているガス選択透過膜５の細孔
の大きさから決まる酸素の流量によって制限を受ける。
即ちいくら電圧を加えても電流値はガス選択透過膜５の
細孔の大きさから決まる酸素の流量によって規定（拡散
律速という）された限界電流値を示す。図５に電圧と電
流の関係を示した。その限界電流値は燃焼排ガス中の酸
素濃度に比例するので、限界電流値を検知する事により
燃焼排ガス中の酸素濃度を知る事ができる。ａは正常燃
焼の上限である酸素濃度１０％の時の電圧−限界電流特
性である。ｂは正常燃焼の下限である酸素濃度５％の時
の電圧−限界電流特性である。燃焼機器の動作中に燃焼
排ガス中の限界電流の大きさを検知し、予めマイクロコ
ンピュータ１４内部に記憶した正常燃焼時の限界電流範
囲と比較する事により、酸素不足の状態で燃焼を行って
いると判定したときは機器のファンの回転数を上昇させ
るなどの制御を行う事により正常燃焼を保証する事がで
きる。ファンヒータ等では排気中の酸素濃度は５％から
１０％とされているので、その範囲に入るようファンの
回転数の制御を行って正常燃焼動作を保証する事が可能
となる。
【００２７】また限界電流値を検出することにより、固
体電解質体４やガス選択透過膜５の状況を判断すること
が可能となる。図６と図４において燃焼停止時、電流測
定にマイクロコンピュータ１４によって切り換えた状態
で、空気中の酸素濃度が一定の環境において電流値を測
定する。センサが正常に動作しているときの限界電流値
ａをマイクロコンピュータ１４内部に把握しておけば、
その電流値より小さな電流しか検知できなければｂ、ガ
ス選択透過膜５の細孔がタールなどで詰まってセンサが
正常動作していないと判断できる。また正常の電流値よ
り大きな電流を検知したらｃ、ガス選択透過膜５は酸素
が流れすぎているのでガス選択透過膜５が破損している
と判断できる。センサの異常が検出されれば、マイクロ
コンピュータ１４から報知手段１５等に信号を出力し、
危険を知らせる。
体電解質体４やガス選択透過膜５の状況を判断すること
が可能となる。図６と図４において燃焼停止時、電流測
定にマイクロコンピュータ１４によって切り換えた状態
で、空気中の酸素濃度が一定の環境において電流値を測
定する。センサが正常に動作しているときの限界電流値
ａをマイクロコンピュータ１４内部に把握しておけば、
その電流値より小さな電流しか検知できなければｂ、ガ
ス選択透過膜５の細孔がタールなどで詰まってセンサが
正常動作していないと判断できる。また正常の電流値よ
り大きな電流を検知したらｃ、ガス選択透過膜５は酸素
が流れすぎているのでガス選択透過膜５が破損している
と判断できる。センサの異常が検出されれば、マイクロ
コンピュータ１４から報知手段１５等に信号を出力し、
危険を知らせる。
【００２８】図７において、ガス選択透過膜５の近傍の
加熱手段６は、加熱手段６へ電圧を供給する加熱用電圧
源１６と第一の制限抵抗１７と第一の制限抵抗１７より
も大きな抵抗値を有する第二の制限抵抗１８、マイクロ
コンピュータ１４からの指示で加熱手段６との直列に接
続される抵抗を第一の制限抵抗１７または第二の制限抵
抗１８に切り換える抵抗切換手段１９である。マイクロ
コンピュータ１４からの指示で抵抗切換手段１９によっ
て加熱用電圧源１６が第二の制限抵抗１８を介して加熱
手段６に電圧を印可した時には一酸化炭素検知時の傍熱
温度を保っている。一方、抵抗切換手段１９によって加
熱用電圧源１６が第一の制限抵抗１７を介して加熱手段
６に電圧を印可した時には加熱手段６に流れる電流値は
増大し、加熱手段６の温度が上昇する。従ってガス選択
透過膜５の細孔がタールなどで詰まっていても加熱手段
６によって焼き切る事ができる。
加熱手段６は、加熱手段６へ電圧を供給する加熱用電圧
源１６と第一の制限抵抗１７と第一の制限抵抗１７より
も大きな抵抗値を有する第二の制限抵抗１８、マイクロ
コンピュータ１４からの指示で加熱手段６との直列に接
続される抵抗を第一の制限抵抗１７または第二の制限抵
抗１８に切り換える抵抗切換手段１９である。マイクロ
コンピュータ１４からの指示で抵抗切換手段１９によっ
て加熱用電圧源１６が第二の制限抵抗１８を介して加熱
手段６に電圧を印可した時には一酸化炭素検知時の傍熱
温度を保っている。一方、抵抗切換手段１９によって加
熱用電圧源１６が第一の制限抵抗１７を介して加熱手段
６に電圧を印可した時には加熱手段６に流れる電流値は
増大し、加熱手段６の温度が上昇する。従ってガス選択
透過膜５の細孔がタールなどで詰まっていても加熱手段
６によって焼き切る事ができる。
【００２９】
【発明の効果】以上の実施例の説明から明らかなよう
に、本発明のガスセンサはガス選択透過膜を孔径を１０
０オングストローム以下に制御した多孔質膜で構成した
ことにより、一酸化炭素検知反応を阻害する物質や電極
を被毒させるガスの電極への到達を防ぎ、ガスセンサの
信頼性と耐久性の向上を図れるという効果を有する。
に、本発明のガスセンサはガス選択透過膜を孔径を１０
０オングストローム以下に制御した多孔質膜で構成した
ことにより、一酸化炭素検知反応を阻害する物質や電極
を被毒させるガスの電極への到達を防ぎ、ガスセンサの
信頼性と耐久性の向上を図れるという効果を有する。
【００３０】また固体電解質体と電極部を乾式の製造法
で、ガス選択透過膜部を湿式の製造法でと、センサの部
品をそれぞれ製法の異なる方法で作成し、最終的に組み
立てて一体化することによって、製造時の工程の簡素
化、歩留まりの向上を図る事ができ、信頼性の向上を図
る。
で、ガス選択透過膜部を湿式の製造法でと、センサの部
品をそれぞれ製法の異なる方法で作成し、最終的に組み
立てて一体化することによって、製造時の工程の簡素
化、歩留まりの向上を図る事ができ、信頼性の向上を図
る。
【００３１】またガス選択透過膜を円柱状に形成し、中
空部に固体電解質体および電極部を設置する事により、
小型化、省エネルギーのガスセンサを実現できる。
空部に固体電解質体および電極部を設置する事により、
小型化、省エネルギーのガスセンサを実現できる。
【００３２】また固体電解質体の電極間に電圧を印可し
て限界電流を測定し、正常電圧範囲内にあるかどうかを
判断する事により、ガス選択透過膜の破損、タール等に
よる細孔の目詰まりを検出、制御の要であるセンサ自ら
の自己診断機能を有したガスセンサを実現でき、安全な
燃焼機器を実現できる。
て限界電流を測定し、正常電圧範囲内にあるかどうかを
判断する事により、ガス選択透過膜の破損、タール等に
よる細孔の目詰まりを検出、制御の要であるセンサ自ら
の自己診断機能を有したガスセンサを実現でき、安全な
燃焼機器を実現できる。
【００３３】また限界電流を検知する事により燃焼排ガ
ス中の酸素濃度を知り酸素不足の状態で燃焼を行ってい
ると判定したときは燃焼機器のファンの回転数を上昇さ
せるあるいは燃焼を停止させるなどの制御を行う事によ
り正常燃焼を保証する事ができる。
ス中の酸素濃度を知り酸素不足の状態で燃焼を行ってい
ると判定したときは燃焼機器のファンの回転数を上昇さ
せるあるいは燃焼を停止させるなどの制御を行う事によ
り正常燃焼を保証する事ができる。
【００３４】また限界電流値を検出することにより、酸
素濃度を知るばかりでなく、センサの動作の正常、異常
を検出する事ができるのでガスセンサの自己異常診断が
できるので燃焼機器の安全性の向上を図る事ができると
いう効果を有する。
素濃度を知るばかりでなく、センサの動作の正常、異常
を検出する事ができるのでガスセンサの自己異常診断が
できるので燃焼機器の安全性の向上を図る事ができると
いう効果を有する。
【００３５】またガスセンサの動作を保証するためガス
選択透過膜の近傍の加熱手段の温度を上昇させる事によ
りガス選択透過膜の目詰まりを焼き切り、ガスセンサの
特性回復及び劣化防止を図る事ができる。
選択透過膜の近傍の加熱手段の温度を上昇させる事によ
りガス選択透過膜の目詰まりを焼き切り、ガスセンサの
特性回復及び劣化防止を図る事ができる。
【図１】本発明の第１の実施例におけるガスセンサの断
面図
面図
【図２】本発明の第２の実施例におけるガスセンサ断面
図
図
【図３】本発明の第３の実施例におけるガスセンサ断面
図
図
【図４】本発明の第４の実施例のブロック図
【図５】同第４の実施例の電圧電流特性図
【図６】同第５の実施例の他の電圧電流特性図
【図７】同第６の実施例のブロック図
【図８】従来のガスセンサの断面図
１ 一酸化炭素酸化触媒 ２ 電極 ３ 電極 ４ 固体電解質体 ５ ガス選択透過膜 ６ 加熱手段 ８ 触媒担持部 ９ ヒータ １１ 電圧源 １２ 電流計 １３ 切換手段 １４ マイクロコンピュータ １５ 報知手段 １６ 加熱用電圧源 １７ 第一の制限抵抗 １８ 第二の制限抵抗 １９ 抵抗切換手段
Claims (6)
- 【請求項１】一酸化炭素を酸化する能力を有する触媒で
覆われた電極と前記触媒で覆われてない電極との一対の
電極を配設した酸素イオン導電性を有する固体電解質体
と、前記一対の電極を覆う１００オングストローム以下
の孔径を有した多孔質のガス選択透過膜と、前記ガス選
択透過膜の近傍に加熱手段を備えたガスセンサ。 - 【請求項２】表面と裏面に電極を配設した酸素イオン導
電性を有する固体電解質体と、前記一対の電極を覆う１
００オングストローム以下の孔径を有した多孔質のガス
選択透過膜と、前記一対の電極のいずれか一方の電極に
対向した前記ガス選択透過膜の細孔内に一酸化炭素を酸
化する能力を有する触媒を担持してなり、さらに前記ガ
ス選択透過膜の近傍に加熱手段を備えたガスセンサ。 - 【請求項３】１００オングストローム以下の孔径を有し
中空円柱状に成形した多孔質のガス選択透過膜と、一酸
化炭素を酸化する能力を有する触媒で覆われた電極と前
記触媒で覆われてない電極との一対の電極を配した酸素
イオン導電性を有する固体電解質体を前記中空円柱状ガ
ス選択透過膜の両端を封じて内設し、前記ガス選択透過
膜の外周部にコイル状ヒータを備えたガスセンサ。 - 【請求項４】一酸化炭素を酸化する能力を有する触媒で
覆われた電極と前記触媒で覆われてない電極との一対の
電極を配した酸素イオン導電性を有する固体電解質体
と、前記一対の電極を覆う１００オングストローム以下
の孔径を有した多孔質のガス選択透過膜と、前記ガス選
択透膜の近傍に加熱手段を備えてなるガスセンサにおい
て、前記一対の電極間の起電力計測手段と、前記一対の
電極間への電圧印可手段と、前記一対の電極間の電流を
測定する電流計測手段と、前記起電力計測手段と前記電
流計測手段との切替手段を備えたガス検出方法。 - 【請求項５】一酸化炭素を酸化する能力を有する触媒で
覆われた電極と前記触媒で覆われてない電極との一対の
電極を配した酸素イオン導電性を有する固体電解質体
と、前記一対の電極を覆う１００オングストローム以下
の孔径を有した多孔質のガス選択透過膜と、前記選択透
過膜の近傍に加熱手段と、前記一対の電極間の起電力計
測手段と、前記一対の電極間への電圧印可手段と、前記
一対の電極間の電流を計測する電流計測手段と、前記起
電力計測手段と前記電流計測手段の切替手段と、前記電
流計測手段の出力からガスセンサの異常を判定する自己
診断手段を備えたガス検出方法。 - 【請求項６】一酸化炭素を酸化する能力を有する触媒で
覆われた電極と前記触媒で覆われない一対の電極を配し
た酸素イオン導電性を有する固体電解質体と、前記一対
の電極を覆う１００オングストローム以下の孔径を有し
た多孔質のガス選択透過膜と、前記ガス選択透過膜の近
傍に加熱手段と、前記加熱手段の加熱温度制御手段を備
えたガス検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24724595A JP3635738B2 (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24724595A JP3635738B2 (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | ガスセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0989838A true JPH0989838A (ja) | 1997-04-04 |
| JP3635738B2 JP3635738B2 (ja) | 2005-04-06 |
Family
ID=17160622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24724595A Expired - Fee Related JP3635738B2 (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3635738B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11108882A (ja) * | 1997-10-08 | 1999-04-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ガスセンサおよびその製造方法 |
| JPH11183427A (ja) * | 1997-12-18 | 1999-07-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ガスセンサ |
| JP2009540268A (ja) * | 2006-06-03 | 2009-11-19 | インフィコン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 加熱可能なガス選択性透過膜を有するガスセンサ |
| WO2012056897A1 (ja) * | 2010-10-26 | 2012-05-03 | オリンパス株式会社 | 蛍光センサの補正方法および蛍光センサ |
-
1995
- 1995-09-26 JP JP24724595A patent/JP3635738B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11108882A (ja) * | 1997-10-08 | 1999-04-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ガスセンサおよびその製造方法 |
| JPH11183427A (ja) * | 1997-12-18 | 1999-07-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ガスセンサ |
| JP2009540268A (ja) * | 2006-06-03 | 2009-11-19 | インフィコン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 加熱可能なガス選択性透過膜を有するガスセンサ |
| WO2012056897A1 (ja) * | 2010-10-26 | 2012-05-03 | オリンパス株式会社 | 蛍光センサの補正方法および蛍光センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3635738B2 (ja) | 2005-04-06 |
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