JPH11281613A

JPH11281613A - センサー素子の劣化防止構造およびそれを使用したガス測定器

Info

Publication number: JPH11281613A
Application number: JP10080681A
Authority: JP
Inventors: Minoru Kaneko; 稔金子
Original assignee: Akebono Research and Development Centre Ltd
Current assignee: Akebono Research and Development Centre Ltd
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 1999-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】ガスセンサー素子の動作停止中及び素子単品で
の保存中に、大気中の湿度や化学物質によってガスセン
サー素子が劣化することを防止できるセンサー素子の劣
化防止構造を提供する。【解決手段】通常は密閉して外気から遮断でき、必要な
ときだけ外気を採り入れことができるケース３内にガス
センサー素子２を収容したことを特徴とするセンサー素
子の劣化防止構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質型ガス
センサー素子においてガスセンサー素子の動作停止中及
び素子単品での保存中に、大気中の湿度や化学物質によ
ってガスセンサー素子が劣化することを防止できるセン
サー素子の劣化防止構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】大気環境汚染に対処するために、近年に
なって気相中のＣＯ₂濃度を主として、あるいは、その
他ＮＯｘおよびＳＯｘを測定することが可能なガスセン
サーの開発が積極的に行われている。こうしたガスセン
サーの内、たとえばＣＯ₂センサーは、主として交通機
関の居室、住宅、オフィスなどの限定された空間のガス
濃度管理、施設園芸などでのＣＯ₂濃度を検知制御する
などの分野において有用であり、他方、ＮＯｘおよびＳ
Ｏｘのセンサーは大気汚染に対する環境保全のために不
可欠のものである。上記目的を達成するためのガスセン
サーとして、アルカリ金属イオン導電体の両端に検知
極、固体基準極を設けたいわゆる高温において作動する
濃淡電池型の固体電解質型ガスセンサー素子（以下ガス
センサー素子）が注目されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記ガスセンサー素子
は内部の化学物質が被検出物質と反応することによって
発生する起動力を検出することでガス濃度を測定する構
造であるため、その構造故に、ガスセンサー素子を構成
する内部の化学物質が大気中の水分や化学物質を吸収
（吸湿）して劣化するという問題が発生する。この劣化
は素子の動作停止中や保管中に顕著に発生する。また、
このガスセンサー素子を工場などで測定器内に組付けて
しまうと、流通過程での劣化（吸湿等）が発生する。さ
らに、流通過程での劣化をさけるためセンサー素子を別
にしておくと使用時にユーザーが取り付けなくてはなら
ないという面倒がある。

【０００４】そのため従来技術ではガスセンサーの劣化
防止対策として以下のような対策しか行うことができな
い。即ち、ガスセンサー素子単品での劣化対策として
は、ガスセンサー素子を使用直前まで乾燥剤とともに密
閉容器に保存することである。しかしこの対策では測定
する度毎に、ユーザーがガスセンサー素子を測定器に取
り付ける手間が発生する等の問題がある。また測定器の
流通過程における対策としては、測定器全体を使用直前
まで乾燥剤とともに密閉容器に保存することである。し
かしこの防止対策も測定器が大きい場合は密閉が困難に
なる等の問題が生じる。そして、上記いずれの方法にお
いても、一度開封してガスセンサー素子を使用状態にし
てしまうとその後の停止中の吸湿による劣化を避けるこ
とはできない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、ガス
センサー素子を非使用時には密閉したケース内に収納し
ておき、測定時にケース内に外気（被検ガス）を採り入
れて、ガス濃度を測定できるようにし、これによって非
使用時におけるガスセンサー素子の劣化を防止すること
で、上記問題点を解決することを目的とする。またセン
サー素子を密封するケースにはセンサー素子の動作状態
にあわせて開閉することができる蓋を設け、非測定時に
はセンサー素子を外気と遮断し外部からの影響を排除で
きるようにする。さらに、測定器の電源が切れたときに
は自動的にセンサー素子を密閉したり、あるいはガスセ
ンサー素子の密閉／解放をセンサー素子の温度，気温，
湿度，時間などの条件によって制御することによりガス
センサー素子の劣化を防止する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明が採用
した技術解決手段は、通常は密閉して外気から遮断で
き、必要なときだけ外気を採り入れことができるケース
内にガスセンサー素子を収容したことを特徴とするセン
サー素子の劣化防止構造である。

【０００７】

【実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実施の形
態を説明すると、図１は第１実施形態に係わるセンサー
素子の停止中の断面図および動作中の断面図である。図
１において、１はセンサー素子の支持体であり、この支
持体１上にセンサー素子２が従来公知の方法で取り付け
られている。支持体１上には、センサー素子の周囲を外
気と密閉遮断できるケース３が配置され、このケース３
の上面に開口４が形成されている。開口４には、開口を
密閉することができる蓋５が設けられ、この蓋５には開
閉用のアクチュエータ６が取り付けられている。アクチ
ュエータ６は、ピストン、リニアソレノイド、ボルトナ
ット機構など外部駆動源により自動的に蓋５を開閉でき
る機能を満足するものであれば、どのような種類のもの
でも採用でき、また必要に応じて、手動で蓋５を開閉で
きるようにしてもよい。

【０００８】このタイプのセンサー素子劣化防止構造
は、センサー素子２を外気と遮断するケース３上部にも
うけられた開口４をアクチュエータ６によって開閉する
構造であるため、センサー素子２が停止中（測定の必要
が無い場合）は蓋５を閉じておくことにより外部の水分
や化学物質の吸着を防ぐことができる。また、センサー
素子が動作した（測定を開始した）時には、アクチュエ
ータ６によって蓋５が開くため、開口４からガスがケー
ス内に入って所定のガス濃度の測定を行うことができ
る。

【０００９】図２は第２実施形態に係わるセンサー素子
の劣化防止構造の停止中、動作中の図面であり、第２実
施形態は上記第１実施形態の変形例であり、ケース３に
蓋を設ける代わりに、図に示すようにアクチュエータに
よりケース３を支持体上から持ち上げることによりケー
ス３内に外気を導入できるようにしたものである。

【００１０】このセンサー素子の劣化防止構造の具体的
例を更に説明すると、図３はセンサ素子停止中の断面図
および動作中の断面図である。図３において、１はセン
サー素子２の支持体であり、この支持体上にセンサー素
子が従来公知の方法で取り付けられている。センサー素
子２の支持体上には、センサー素子の周囲を外気と密閉
遮断できるケース３が図中上下に移動自在に取り付けら
れており、このケース３の上面にはアクチュエータ６を
構成するプランジャー７が設けられている。

【００１１】アクチュエータ６は、ケース３に一端が固
定されたプランジャー７と、プンランジャーの周囲に配
置した復帰スプリング８と、プランジャーに形成した鉄
心９と、この鉄心９の周囲に配置した開閉用プランジャ
ーコイル１０と、電源スイッチＳとから構成されてお
り、スイッチＳを投入すると、コイル１０に電流が流
れ、これによって鉄心９が動作中の図に示すように上方
に吸引され、復帰スプリング８の付勢力に抗してプラン
ジャー７が上方に移動し、ケース３が支持体より離れ、
ケース３内に外気が流入し、外気中の所定ガスの濃度を
測定することができる。

【００１２】このタイプはセンサー素子のケース３をア
クチュエータ６で上下させることで、第１実施形態と同
様に外気の水分や化学物質の吸着を防ぐことができる。
またプランジャー復帰用のバネ８をもうけることによっ
て停電などの時にも自動的にセンサー素子を密閉するこ
とができ、さらにスイッチＳをセンサー素子の温度や気
温，湿度などの条件によって細かく制御することにより
センサー素子の劣化を少なくすることができる。

【００１３】また、上記第１、第２に実施形態において
スイッチＳの制御は例えば、センサー素子２の温度が任
意の値を越えた場合スイッチＳを閉じ自動的にケース内
を外気に開放する。それまでは、密閉しておく。また、
外気温度が任意の値を越えた場合スイッチＳを閉じケー
スを解放する。それまでは密閉しておく。等々の種々の
実施態様を取ることができ、こうすることにより、セン
サー素子が作動直前まで外気とふれることがないように
制御でき、センサー寿命の低下を防止できる。また、セ
ンサー素子２に何らかの異常が生じた場合、その状態を
図示せぬセンサによって検知し、スイッチＳを開いて開
口を閉じセンサー素子を密封するなどの種々の開閉態様
を実現できる。また、センサー素子の温度（ＣＯ₂セン
サーの場合、動作温度４〜５００°Ｃ）、気温（結露し
やすい条件）、湿度、測定時間等により開口部の密閉／
解放を制御することもできる。

【００１４】次に、上記構造の劣化防止機能を有するセ
ンサー素子を測定器に取り付けた状態について説明す
る。図４はアクチュエータ６とセンサー素子２とが一体
の場合である。蓋開閉用のアクチュエータ６はセンサー
素子２の支持体１に一体に組み込まれており、この支持
体１に開口４を有するケース３が取り付けられており、
開口４にはアクチュエータ６によって作動する蓋５が開
閉自在に設けられている。

【００１５】図５はアクチュエータ６とセンサー素子２
とが別体の場合である。蓋開閉用のアクチュエータ６
は、センサー素子用のソケット１１と対を成して設けら
れており、このソケット１１に開閉自在の蓋５を有する
ケース３内にセンサー素子２を有するセンサー体が接続
できるようになっている。センサー素子用のソケット１
１にセンサー組立体を取り付け、その後、アクチュエー
タ６と蓋側のアクチュエータ連結部５ａを接続すること
で、アクチュエータ６により蓋を開閉することができ
る。

【００１６】また図６に示すように測定器本体２０に蓋
２１とそれを開閉するアクチュエータ２２を備えたチャ
ンバー２３を設けて、チャンバー内にセンサー素子２を
取り付けておき、通常は蓋２１を閉じておき測定時のみ
開けることによってセンサー素子２の劣化を防止するこ
ともできる。この形式もチャンバー２３の蓋２１をアク
チュエータ２２によって開閉することでセンサー素子の
劣化を防止できる。

【００１７】

【発明の効果】以上詳細に説明した如く、本発明によれ
ば、センサー素子の劣化がセンサー素子の動作停止中に
起こることに着目し、センサー素子のガス採り入れ用の
開口部に開閉することができる蓋を設け、この蓋を測定
に必要なとき以外は閉じておくことによってセンサー素
子を密閉し大気中の水分や化学物質を吸収することによ
って起こる劣化を容易に防止することができる。この蓋
開閉機構をガスセンサー素子自身に持たせることによっ
て、測定器の組み立て時にガスセンサー素子を取り付け
ても流通過程での吸湿に対する特別の配慮が不要とな
り、かつユーザーも使用時にセンサー素子の組み付けな
どを行う必要がなくなる。また、センサー素子を覆うケ
ースの開口部の密閉、解放を制御することにより、セン
サー素子の劣化の防止をさらに確実なものにできる、等
の優れた効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係わるセンサー素子の停止中の
断面図および動作中の断面図である。

【図２】第２実施形態に係わるセンサー素子の劣化防止
構造の停止中、動作中の図面である。

【図３】第２実施形態の具体例であり、センサー素子の
停止中および動作中の断面図である。

【図４】同センサー素子を測定器に取り付けた例を示す
図である。

【図５】同センサー素子を測定器に取り付けた他の例を
示す図である。

【図６】同センサー素子を測定器に取り付けた他の例を
示す図である。

【符号の説明】

１支持体２センサー素子３ケース４開口５蓋６アクチュエータ７プランジャー８復帰スプリング９鉄心１０プランジャーコイル１１センサー素子用ソケット２０測定器本体２１蓋２２アクチュエータ２３チャンバー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】通常は密閉して外気から遮断でき、必要な
ときだけ外気を採り入れことができるケース内にガスセ
ンサー素子を収容したことを特徴とするセンサー素子の
劣化防止構造。
【請求項２】前記ケースにはセンサー素子の動作状態に
あわせて開閉することができる蓋を設けたことを特徴と
する請求項１に記載のセンサー素子の劣化防止構造。
【請求項３】前記センサー素子の動作状態にあわせてケ
ースを移動させ、外気と連通する開口を形成できるよう
にしたことを特徴とする請求項１に記載のセンサー素子
の劣化防止構造。
【請求項４】前記蓋または前記ケースはアクチュエータ
によって作動することを特徴とする請求項２または請求
項３に記載のセンサー素子の劣化防止構造。
【請求項５】前記請求項１ないし請求項４のいずれか１
項に記載のセンサー素子劣化防止構造を備えたガス測定
器。