JPH0729454U - 気体センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 気体センサ基部の温度の影響を受けず、検出
すべき雰囲気中の気体検出を正確に行うことができる気
体センサを提供すること。 【構成】 可燃性ガスと接触燃焼される感知素子１４
と、この感知素子に対応して配置される比較素子１３
と、これら感知素子１４と比較素子１３の周囲温度を検
出する温度センサ１５とからなる検出部４１を有する気
体センサにおいて、上記検出部を気体センサ基部の温度
に影響されない距離だけこの気体センサ基部から離れた
位置に設ける構成とした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

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によって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とを有している。また、気体センサ１は、これら感 知素子５と比較素子６との間に配置された温度センサ７を備えている。 この温度センサ７は、感知素子５と比較素子６の周囲温度等を検出するための ものである。

【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され支持されている。 また、温度センサ７は、ベース２上でニッケルの線材等で形成された支持部材 ９により、ベース２の上面から近接した位置に配置されている。 このように、気体センサ１の感知素子５、比較素子６および温度センサ７でな る検出部３１は、ベース２と比較的近い位置に設けられている。

【０００４】 この気体センサ１に設けられている検出部３１の感知素子５は可燃性ガスを検 出するために、所定温度まで加熱される。すなわち、加熱された感知素子５に可 燃性ガスが接触すると、接触燃焼反応が生じ感知素子５の温度が更に上昇して電 気抵抗が変化する。この電気抵抗変化を電流変化として取り出し可燃性ガスを検 出するようになっている。したがって、可燃性ガスを検出するには、感知素子５ が所定温度まで加熱されていることが必要となる。

【０００５】 しかし、感知素子５を予め、所定温度まで加熱しても、その後、検出しようと する可燃性ガスの流速の変化や検出部３１の周囲温度の変化等の影響を受けるた め、感知素子５を常に所定温度に保つことは困難となっていた。そこで、感知素 子５とほぼ同じ物性や熱時定数を持つ比較素子６を感知素子５の近傍に設け、感 知素子５と比較素子６が同時に可燃性ガスの流速の変化や周囲温度の変化で影響 を受けた場合は感知素子５の出力に影響が出ないように構成されている。 さらに温度センサ７をこれら感知素子５と比較素子６の近傍に配置することに より、感知素子５と比較素子６との間の僅かな物性の相違に基づく影響も、温度 センサ７により補正することができるようになっている。このようにして、気体 センサ１は、正確に可燃性ガスの検出結果を得るようにしていた。

【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は、例えば給湯器等の排気通路に設けたチ ャンバ内に取付けられる。 具体的には気体センサ１は、その感知素子５、比較素子６および温度センサ７ でなる検出部３１がチャンバ内の雰囲気中に露出するように、このチャンバの壁 面に取り付けられる。

【０００７】 このため、気体センサ１の図５においてベース部２より下側の気体センサ基部 （図示せず）はチャンバ壁面の外側へ露出することになる。ここで、チャンバの 外側に露出したベース２の下面側にある気体センサ基部は外気の温度の影響を受 け、冷やされてしまう。この場合、検出部３１はベース２の上面から近接してい る位置に配置されているので、この検出部３１も、この気体センサ基部により熱 を奪われることになる。

【０００８】 したがって、検出しようとするチャンバ内の雰囲気温度よりも検出部３１の温 度の方が低くなってしまう。このため、検出部３１を構成する感知素子５、比較 素子５の温度特性により、これらの検出値に狂いが生じる。また、これを補正す べき温度センサ７の出力値も雰囲気温度とずれてしまう。 このように、チャンバ内において、排気中のＣＯ濃度等の検出結果を得ること ができないという問題があった。

【０００９】 本考案は、以上の点に鑑み、気体センサ基部の温度の影響を受けずに、検出す べき雰囲気中の気体検出を正確に行うことができる気体センサを提供することを 目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記目的は、本考案によれば、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、これら感知素子と比較素子の周囲温 度を検出する温度センサとからなる検出部を有する気体センサにおいて、上記検 出部を気体センサ基部の温度に影響されない距離だけこの気体センサ基部から離 れた位置に設ける構成としたことを特徴とする気体センサにより達成される。

【００１１】 本考案は、好ましくは、前記検出部が前記気体センサのベース部から起立して 設けられた支持部の先端付近に配置され、この検出部に前記気体センサ基部の温 度が影響しない程度に、この支持部を長く構成している。

【００１２】 また、本考案は、好ましくは、前記検出部を支持する支持部の長さが前記ベー ス部から２０ｍｍ程度に構成されている。

【００１３】

【作用】

上記構成によれば、本考案による気体センサの検出部は、気体センサ基部によ り熱を奪われることがないので、気体検出を行うべき雰囲気温度と一致した温度 に保たれる。したがって、この検出値が気体センサ基部の温度の影響により狂う ことがない。

【００１４】

【実施例】 以下、この考案の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。 尚、以下に述べる実施例は、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本 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。

【００１５】 図１は、この考案の好適な実施例に係る気体センサ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断面図であ る。 図１において、気体センサ１０は、その本体１２にステンレス製のキャップ１ １を上方から被せて固定して構成されている。

【００１６】 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。

【００１７】 このキャップ１１の内側には、気体センサ本体１２が配置されている。気体セ ンサ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。 温度センサ１５は、比較素子１３と感知素子１４との間で、仕切り板１６の上 方に位置するように配置されている。

【００１８】 図２に示すように、温度センサ１５の支持部材であるリード線２３，２３は、 プリント基板２４上に半田付けによって垂直に起立して設けられている。また、 リード線２３，２３は、ベース１８の外側と図１に示す取付け部材１９の内側に よって挟持され、図において上方に延びている。本実施例にあっては、特にこの リード線２３，２３は、ベース１８の上面から例えば２０ｍｍ程度の長さで上方 に延びるように構成されている。したがって、リード線２３，２３の先端に設け られている温度センサ１５が、ベース１８若しくは後述する取付け部材（センサ ボディー）１９から充分な距離だけ離間するようになっている。 なお、この温度センサ１５のリード線２３，２３は、本実施例では断面径約１ ．０ｍｍのニッケルの柱状部材により構成されている。

【００１９】 また、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、互いに平行に延びる一対の支持部材２１，２１の間で、その中間付近に 固定されている。この支持部材２１，２１は、プリント基板２４上に起立し、例 えば樹脂モールドによりベース１８に固定支持されている。

【００２０】 さらに、感知素子１４は、例えばアルミナと例えば接触燃焼反応に必要な触媒 である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、プリント基板２４上に起立するように、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、感知素子１４はその中間付近に固定されている。また、この支持部材 ２２，２２は、上記支持部材２１，２１と同様に、例えば樹脂モールドによりベ ース１８に固定支持されている。

【００２１】 これら比較素子１３と感知素子１４の支持部材２１，２１，２２，２２は、上 記温度センサのリード線２３，２３と同様にベース１８の上面から例えば２０ｍ ｍ程度の長さで上方に向かって延びる構成となっている。また、これら支持部材 ２１，２１、２２，２２も上記温度センサのリード線２３，２３と同様に、断面 径約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、これらの支持部材２１，２１、２２，２２及びリード線２３，２ ３は全て同一の熱容量を有するように構成されている。

【００２２】 これら温度センサ１５、比較素子１３及び感知素子１４により検出部４１は構 成されており、この検出部４１の下方には、ベース１８が配置されている。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によって略円柱 状に形成されている。このベース１８は、プリント基板２４から長く延びている 支持部材２１，２１、２２，２２及びリード線２３，２３が、互いに平行度を保 つように固定支持されている。

【００２３】 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、取付け部材１９の内側にはめ込むようにして固定される。取付け部材（セン サボディ）１９は、図示するように、例えば黄銅によって形成されている。 この取付け部材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、取付け部材１９はフランジ部２７を備えている。このフランジ部２７ を例えば給湯器等の排気通路に設けたチャンバの側壁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。これにより、給湯器の排気通 路を通る排気中の例えばＣＯ濃度等を検出することができる。

【００２４】 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。

【００２５】 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ルストンブリッジで、電流変化を取り出し、一酸化炭素を検 出する。

【００２６】 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、感知素子及び比較素子（ＣＯセンサ）１０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 。

【００２７】 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、ＣＯ濃度を検出し、所定の基準を超えた場合には、 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、例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。

【００２８】 このような回路構成で例えばＣＯ濃度を検出するために、例えば給湯器等の排 気通路に設けたチャンバの側壁に装着される本実施例の気体センサ１０は、その 気体センサ基部である、例えばプリント基板２４、取付け部材１９のフランジ部 ２７が、この排気通路の外側に露出しているため、外気温度の影響をうけて冷や されることになる。

【００２９】 しかし、本実施例においては、検出部４１を構成する比較素子１３、感知素子 １４及び温度センサ１５は、ベース部１８の上面から２０ｍｍ程度離れて配置さ れているため、検出部４１はベース部１８の下面側の気体センサ基部に熱を奪わ れることを極力回避することができる。 このため、従来の気体センサのように、チャンバ内の雰囲気温度よりも検出部 ４１の温度が低くなってしまうことがないので、検出部４１を構成する比較素子 １３、感知素子１４の温度特性により、これらの検出値に狂いが生じるというこ とが少なくなる。 また、これを補正すべき温度センサ１５の出力値もチャンバ内の雰囲気温度と ずれが生じることも少ないので、チャンバ内の温度により特性が変化する感知素 子１４を、温度センサ１５の出力値に基づき正確に温度補償することが可能とな る。これにより、チャンバ内の排気中のＣＯ濃度等を正確に検出することも可能 となる。

【００３０】 このように、本実施例の気体センサ１０では、検出部４１を外気が直接当たる 気体センサ基部である、例えばプリント基板２４や取付け部１９から比較的離れ た位置に配して、検出部４１が極力気体センサ基部の温度の影響を受けないよう にしている。 しかしながら、検出部４１を構成する各素子１３，１４及び温度センサ１５は 、それぞれ別の支持部材２１，２１、２２，２２及びリード線２３，２３により 上記気体センサ基部であるプリント基板２４やベース部１８と接続されている。 したがって、これら支持部材２１，２１、２２，２２及びリード線２３，２３を 介して、検出部４１側の熱が僅かながら低温の気体センサ基部に奪われる事態も 考えられる。

【００３１】 ここで、これら支持部材２１，２１、２２，２２及びリード線２３，２３のそ れぞれの熱容量が異なる場合には、検出部４１を構成する各素子１３，１４及び 温度センサ１５は、それぞれ異なる温度となってしまう。このため、各素子１３ ，１４の出力値が実際の温度における値と異なってしまう。これに加えて、温度 補償を行うべき温度センサ１５は、各素子１３，１４と異なる温度のもとに誤っ た温度補償を行うことになるため、その分気体センサ１０の検出値の狂いが大き くなってしまう。 このような事態を避けるため、本実施例では、検出部４１を支持する支持部材 ２１，２１、２２，２２及びリード線２３，２３はすべて同一の熱容量を有する ように構成されている。

【００３２】 また、この考案は、上述の実施例に限定されない。上記気体センサ基部の温度 の影響を受けない程度にベース部１８の上面から離して検出部４１を構成する比 較素子１３、感知素子１４及び温度センサ１５を配置できればよい。したがって 、必ずしも、ベース１８の上面から２０ｍｍ程度に離して設ける必要はない。

【００３３】

【考案の効果】

以上述べたように、本考案によれば、気体センサ基部の温度の影響を受けずに 、検出すべき雰囲気中の気体検出を正確に行うこと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】本考案の一実施例である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の気体センサの等価回路を示す図である。

【図５】従来の気体センサを表す図である。

【符号の説明】

１０ 気体センサ １２ 気体センサ本体 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（リード線）

Claims (3)

【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、 これら感知素子と比較素子の周囲温度を検出する温度セ
   ンサとからなる検出部を有する気体センサにおいて、 上記検出部を気体センサ基部の温度に影響されない距離
   だけこの気体センサ基部から離れた位置に設ける構成と
   したことを特徴とする気体センサ。
2. 【請求項２】 前記検出部が前記気体センサのベース部
   から起立して設けられた支持部の先端付近に配置され、
   この検出部に前記気体センサ基部の温度が影響しない程
   度に、この支持部を長く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。
3. 【請求項３】 前記検出部を支持する支持部の長さが前
   記ベース部から２０ｍｍ程度に構成されていることを特
   徴とする請求項１または請求項２に記載の気体センサ。