JPH08170953A

JPH08170953A - ガスセンサ

Info

Publication number: JPH08170953A
Application number: JP19850095A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Niwa; 和裕丹羽; Mariko Sugimura; 真理子杉村
Original assignee: F I S KK; Matsushita Seiko Co Ltd
Current assignee: F I S KK; Panasonic Ecology Systems Co Ltd
Priority date: 1994-08-08
Filing date: 1995-08-03
Publication date: 1996-07-02

Abstract

(57)【要約】【目的】検知素子において、検知対象ガスに対する検
知精度を向上することができる。【構成】ガスセンサ素子１と、前記ガスセンサ素子１
と検知対象ガスの感度以外の特性のうち少なくとも一つ
の特性が同程度の比較素子２で電気回路を構成し、電気
的特性の差を電気信号として検知対象ガス濃度を検出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、施設園芸、環境衛生、
防災用、工業用、ビル用、住宅用などのガス濃度を計測
し、制御する場所に使用するガスセンサに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、炭酸ガス濃度を測定する方法とし
て、直接被検ガスを赤外線分光計に導き定量する方法が
一般である。しかしながら、赤外線方式の濃度測定器は
高価であり、空気の導入系であるポンプが必要なため計
測器自体が大型となり、さらに定期的なメンテナンスを
必要とされているため、小型で軽量かつ高感度で安価な
ガスセンサの必要性が高まっている。そこで感応部とし
て酸化物半導体を用いることによって小型化を達成した
酸化物半導体ガスセンサが商品化されている。

【０００３】以下、従来のガスセンサについて図８〜図
９を参照しながら説明する。図８に示すようにガス感応
部１０１は片面下部に加熱部１０２を備えた基板１０３
の片面上部に位置し、電極１０４ａ、１０４ｂからの出
力取り出し用リード線１０５ａ、１０５ｂおよび、前記
加熱部１０２から取り出したリード線１０６ａ、１０６
ｂにそれぞれ接続したリードピン１０７ａ、１０７ｂ、
１０７ｃ、１０７ｄを介して下部の台座１０８に固定さ
れている。そして、きょう体１０９は、内包するガス感
応部１０１、加熱部１０２、電極１０４ａ、１０４ｂ、
リード線１０５ａ、１０５ｂ、１０６ａ、１０６ｂを機
械的損傷から保護するとともに測定雰囲気と接触を良く
するため開口部１１０が設けられており、台座１０８に
固定されている。

【０００４】図９に示すようにガスセンサを内蔵したガ
スセンサユニット１１１と、温度センサと湿度センサを
内蔵した温湿度センサユニット１１２はガスセンサ信号
出力回路１１３、ガスセンサ信号入力回路１１４、温湿
度センサ信号出力回路１１５、温湿度信号入力回路１１
６によって電気的に補正回路１１７に接続され、補正回
路１１７には、ガス濃度信号出力回路１１８が接続され
ている。

【０００５】以上のように構成されたガスセンサについ
てその動作を説明する。上記構成においてガス感応部１
０１を加熱部１０２により駆動温度に加熱するととも
に、電極１０４ａ、１０４ｂ間に一定電圧を印加し、き
ょう体１０９の開口部１１０を通じてガス感応部１０１
が測定雰囲気と接触すると、雰囲気中の検知対象ガスの
濃度に応じてガス感応部１０１の抵抗値が変化し測定雰
囲気の検知対象ガスの濃度を測定することができるもの
である。しかし、ガス感応部１０１の抵抗値は測定雰囲
気の温湿度変化に応じて変化する特性があるので、測定
雰囲気検知対象ガスの正確な濃度を知るためには測定雰
囲気の温湿度に応じて補正する必要がある。ガスセンサ
ユニット１１１からの信号は、ガスセンサ信号出力回路
１１３からガスセンサ信号入力回路１１４により補正回
路１１７に出力される。一方、温湿度センサユニット１
１２からの信号は温湿度センサ信号出力回路１１５から
温湿度センサ信号入力回路１１６により補正回路１１７
へ出力される。補正回路１１７では温湿度センサ信号を
もとにガスセンサ信号を補正し、ガス濃度信号出力回路
１１８から測定雰囲気の検知対象ガスの濃度として出力
される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のガス
センサでは、検知対象のガス濃度以外の環境変動、例え
ば湿度、温度、干渉ガス濃度などの変動に応じてガス感
応部の抵抗値が変動するので、ガスセンサ以外の検知手
段を用いて測定雰囲気の環境変動を検出し、ガスセンサ
の信号を補正する必要がある。しかし、ガスセンサの温
湿度等の環境変動に対する特性変化は一様ではなく、測
定雰囲気の温湿度に応じてガスセンサの出力を補正する
方法では、測定雰囲気中の正確な検知対象ガスの濃度を
測定するのが困難であるという課題があった。また、温
度センサ、湿度センサ等が必要となるので機器の構成が
複雑になるという課題があった。また、本来ガスの濃度
を検出するためのガスセンサ以外の部分で消費電力が増
加するという課題があった。また、全く異なる特性のセ
ンサを組合せることにより機器の寸法が大きくなってし
まうという課題があった。また、装置の耐久性を考慮す
るにあたり、温度センサ、湿度センサ等の検知手段の耐
久性も検討しなければならないという課題があった。ま
た、目的とする検知対象以外のガスに対しても感度を有
することより、選択性が良くないという課題があった。

【０００７】本発明は上記課題を解決するもので、ガス
センサの検知対象ガスに対する検知精度を向上すること
を第１の目的とする。

【０００８】第２の目的は炭酸ガスセンサの炭酸ガスに
対する検知精度を向上することにある。

【０００９】第３の目的は炭酸ガスセンサの湿度変化に
対する出力変動を低減し、炭酸ガスに対する検知精度を
向上することにある。

【００１０】第４の目的は炭酸ガスセンサの温度変化に
対する出力変動を低減し、炭酸ガスに対する検知精度を
向上することにある。

【００１１】第５の目的は炭酸ガスセンサの干渉ガス濃
度変化に対する出力変動を低減し、炭酸ガスに対する検
知精度を向上することにある。

【００１２】第６の目的は上記目的に加え炭酸ガスに対
する感度の異なる２つのセンサ素子を小型基板上に構成
しガスセンサを小型化、軽量化することにある。

【００１３】第７の目的は触媒の添加でセンサ素子の抵
抗値変化を拡大し、炭酸ガスに対する検知精度を向上す
ることにある。

【００１４】第８の目的はランタンの添加でセンサ素子
の抵抗値変化を増大し、炭酸ガスに対する検知精度を向
上することにある。

【００１５】第９の目的は炭酸ガスセンサ素子と比較素
子を異なる温度にし、検知素子の炭酸ガスに対する検知
精度を向上することにある。

【００１６】第１０の目的は比較素子の炭酸ガスに対す
る感度を低下し、検知素子の炭酸ガスに対する検知精度
を向上することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の目的を達
成するための第１の手段は、ガスセンサ素子と、前記ガ
スセンサ素子と検知対象ガスの感度以外の特性のうち少
なくとも一つの特性が同程度の比較素子で電気回路を構
成し、電気的特性の差を電気信号として検知対象ガス濃
度を検出する構成としたものである。

【００１８】また、第２の目的を達成するための第２の
手段は、炭酸ガスセンサ素子と、前記炭酸ガスセンサ素
子と炭酸ガスの感度以外の特性のうち少なくとも一つが
同程度の比較素子で電気回路を構成し、電気的特性の差
を電気信号として検知対象ガス濃度を検出する構成とし
たものである。

【００１９】また、第３の目的を達成するための第３の
手段は、炭酸ガスセンサ素子と、前記炭酸ガスセンサ素
子と炭酸ガスの感度以外の特性のうち湿度特性が同程度
の比較素子で電気回路を構成し、電気的特性の差を電気
信号として検知対象ガス濃度を検出する構成としたもの
である。

【００２０】また、第４の目的を達成するための第４の
手段は、炭酸ガスセンサ素子と、前記炭酸ガスセンサ素
子と炭酸ガスの感度以外の特性のうち温度特性が同程度
の比較素子で電気回路を構成し、電気的特性の差を電気
信号として検知対象ガス濃度を検出する構成としたもの
である。

【００２１】また、第５の目的を達成するための第５の
手段は、炭酸ガスセンサ素子と、前記炭酸ガスセンサ素
子と炭酸ガスの感度以外の特性のうち干渉ガス特性が同
程度の比較素子で電気回路を構成し、電気的特性の差を
電気信号として検知対象ガス濃度を検出する構成とした
ものである。

【００２２】また、第６の目的を達成するための第６の
手段は、炭酸ガスセンサ素子と、前記炭酸ガスセンサ素
子と炭酸ガスの感度以外の特性のうち少なくとも一つの
特性が同程度の比較素子を用いて同一基板上で電気回路
を構成し、電気的特性の差を電気信号として検知対象ガ
ス濃度を検出する構成としたものである。

【００２３】また、第７の目的を達成するための第７の
手段は、金属酸化物半導体の電気抵抗変化により検知対
象ガスの濃度を測定する金属酸化物半導体ガスセンサに
おいて、金属酸化物半導体に触媒を添加することにより
形成された炭酸ガスセンサ素子と、前記炭酸ガスセンサ
素子に対して触媒の添加量を検知対象ガス感度が低下す
るような量に設定された比較素子を用いる構成としたも
のである。

【００２４】また、第８の目的を達成するための第８の
手段は、炭酸ガスセンサ素子及び比較素子の金属酸化物
半導体として酸化すずを、触媒としてランタンを用いる
構成としたものである。

【００２５】また、第９の目的を達成するための第９の
手段は、触媒の添加された金属酸化物を加熱して検知対
象ガス濃度を検知する炭酸ガスセンサ素子および比較素
子において、炭酸ガスセンサ素子の温度と異なる温度に
比較素子の温度を設定する構成としたものである。

【００２６】また、第１０の目的を達成するための第１
０の手段は、金属酸化物半導体の電気抵抗変化により検
知対象ガスの濃度を測定する金属酸化物半導体ガスセン
サにおいて、金属酸化物半導体に触媒を添加することに
より形成された炭酸ガスセンサ素子と、前記炭酸ガスセ
ンサ素子と同一組成の素子に炭酸ガスの除去手段を付加
した素子を比較素子として用いる構成としたものであ
る。

【００２７】

【作用】本発明は上記した第１の手段の構成により、ガ
スセンサ素子の比較素子として検知対象ガスの感度が低
く他の少なくとも一つの特性は同程度である素子を用い
て電気回路を構成するので、検知対象ガスの他の少なく
とも一つの要因については電気的特性の差は同程度であ
る。電気的特性の差が同程度であることより、温度、湿
度等の環境変動に対しても同様な電気的特性を示す。し
かし、検知対象ガスに対してはガスセンサ素子の電気的
特性のみが変動するので、ガスセンサ素子と比較センサ
素子の出力の差を検出すれば、検知対象ガスの濃度を知
ることができる。したがって検知対象ガスの感度を向上
することができるものである。

【００２８】また、第２の手段の構成により、炭酸ガス
センサ素子の比較素子として炭酸ガスの感度が低く他の
少なくとも一つの特性は同程度である素子を用いて電気
回路を構成するので、炭酸ガスの他の少なくとも一つの
要因については電気的特性の差は同程度である。電気的
特性の差が同程度であることより、温度、湿度等の環境
変動に対しても同様な電気的特性を示す。しかし、炭酸
ガスに対しては炭酸ガスセンサ素子の電気的特性のみが
変動するので、炭酸ガスセンサ素子と比較センサ素子の
出力の差を検出すれば、検知対象ガスの濃度を知ること
ができる。したがって炭酸ガスの感度を向上することが
できるものである。

【００２９】また、第３の手段の構成により、炭酸ガス
センサ素子の比較素子として炭酸ガスの感度が低く湿度
特性は同程度である素子を用いて電気回路を構成するの
で、湿度変動については電気的特性の差は同程度であ
る。電気的特性の差が同程度であることより、湿度の変
動に対しては同様な電気的特性を示す。しかし、炭酸ガ
スに対しては炭酸ガスセンサ素子の電気的特性のみが変
動するので、炭酸ガスセンサ素子と比較センサ素子の出
力の差を検出すれば、検知対象ガスの濃度を知ることが
できる。したがって炭酸ガスの感度を向上することがで
きるものである。

【００３０】また、第４の手段の構成により、炭酸ガス
センサ素子の比較素子として炭酸ガスの感度が低く温度
特性は同程度である素子を用いて電気回路を構成するの
で、温度変動については電気的特性の差は同程度であ
る。電気的特性の差が同程度であることより、温度の変
動に対しては同様な電気的特性を示す。しかし、炭酸ガ
スに対しては炭酸ガスセンサ素子の電気的特性のみが変
動するので、炭酸ガスセンサ素子と比較センサ素子の出
力の差を検出すれば、検知対象ガスの濃度を知ることが
できる。したがって炭酸ガスの感度を向上することがで
きるものである。

【００３１】また、第５の手段の構成により、炭酸ガス
センサ素子の比較素子として炭酸ガスの感度が低く干渉
ガス特性は同程度である素子を用いて電気回路を構成す
るので、干渉ガス濃度の変動については電気的特性の差
は同程度である。電気的特性の差が同程度であることよ
り、干渉ガス濃度の変動に対しては同様な電気的特性を
示す。しかし、炭酸ガスに対しては炭酸ガスセンサ素子
の電気的特性のみが変動するので、炭酸ガスセンサ素子
と比較センサ素子の出力の差を検出すれば、検知対象ガ
スの濃度を知ることができる。したがって炭酸ガスの感
度を向上することができるものである。

【００３２】また、第６の手段の構成により、同一基板
上に炭酸ガスセンサ素子と、炭酸ガスセンサ素子の比較
素子として炭酸ガスの感度が低く他の少なくとも一つの
特性は同程度である素子でワンチップの電気回路を構成
したので、センサ特性のばらつきを抑え、また炭酸ガス
センサ素子と比較素子の雰囲気の差がなくなり、さらに
ガスセンサを小型化、軽量化することができるものであ
る。

【００３３】また、第７の手段の構成により、炭酸ガス
センサ素子と比較素子の双方に同一の触媒を添加して検
知素子を構成したので、両素子の劣化速度の差が少なく
なり長期間にわたって安定した特性を得ることができる
ものである。

【００３４】また、第８の手段の構成により、炭酸ガス
に対して反応性を有するランタンを触媒として添加する
ので、炭酸ガスに対して選択性を有する高感度な検知素
子を得ることができるものである。

【００３５】また、第９の手段の構成により、同じ組成
の素子を炭酸ガスセンサ素子と比較素子として用いるの
で、炭酸ガスに対して選択性を有する高感度な検知素子
を得ることができるものである。

【００３６】また、第１０の手段の構成により、炭酸ガ
ス除去手段の有無で炭酸ガスセンサ素子と比較素子を構
成するので、炭酸ガスに対して選択性を有する高感度な
検知素子を得ることができるものである。

【００３７】

【実施例】以下、本発明の第１実施例について、図１〜
図２を参照しながら説明する。

【００３８】なお、従来例と同一部分は同一番号を付し
説明を省略する。図１に示すように基板１０３上にはガ
スセンサ素子１と比較素子２を備えている。また、基板
１０３の下部には加熱部１０２を備えている。ガスセン
サ素子１と比較素子２は電極３ａを介して電気的に接合
している。また前記電極３ａ、３ｂ、３ｃから取り出し
た出力取り出し用リード線４ａ、４ｂ、４ｃはリードピ
ン６ａ、６ｂ、６ｃに接続している。前記加熱部１０２
から取り出したリード線５ａ、５ｂはリードピン６ｄ、
６ｅに接続している。また、リードピン６ａ、６ｂ、６
ｃ、６ｄ、６ｅは台座１０８に固定されている。以上で
検知素子７が構成されている。

【００３９】上記構成によりガスセンサ素子１と比較素
子２は加熱部１０２により駆動温度に加熱される。一方
電極３ｂと電極３ｃの間に一定電圧を印加した状態でき
ょう体１０９の開口部１１０を通じてガスセンサ素子１
と比較素子２が測定雰囲気と接触すると、測定雰囲気の
検知対象ガスの濃度に応じてガスセンサ素子１と比較素
子２の抵抗値が変化するものである。抵抗値の変化の割
合を感度と定義すると、ガスセンサ素子１と比較素子２
は検知対象ガスの感度は大きく異なり、検知対象ガスの
感度以外の特性のうち少なくとも一つが同程度であるの
で、測定雰囲気の検知対象ガス濃度に応じて電極３ａの
電圧が変化するので、検知対象ガスを感度良く検知する
ことができる。

【００４０】なお、本実施例では、ガスセンサ素子１と
比較素子２の違いを特に限定しなかったが、検知対象ガ
スを炭酸ガスとした場合には、ガスセンサ素子１と比較
素子２の素材の組成として酸化スズを基本とする酸化物
半導体の場合、炭酸ガスの感度を増すために添加される
ランタンの添加量を変化させることにより、炭酸ガスの
検知感度のみがガスセンサ素子１と異なり湿度特性、温
度特性、干渉ガス特性がガスセンサ素子１とほぼ同程度
の特性の比較素子２を作成することができるものであ
る。また、センサ素子１および比較素子２の素材の組成
の違いに関してはランタンの添加量の差に限ったもので
なく、検知対象ガスによっては他の素材の組成、たとえ
ばランタノイド類元素やアルカリ土類金属元素の添加量
を変化させることによって、ガスセンサ素子１と比較素
子２の特性の違いを調整することができる。また、比較
素子２の特性は検知対象ガスの感度以外の特性のうち、
特に検知対象ガスの検出精度に影響を大きく与える特性
がほぼ同程度であれば、他の特性が多少異なっていても
検知対象ガスの検出精度を改善することができるもので
あることはいうまでもない。また、ランタン以外のラン
タノイド類元素またはアルカリ土類金属元素を単独もし
くは組合せて添加することにより炭酸ガスに対する感度
を得ることができるので、触媒としての添加物はランタ
ンに限るわけではない。

【００４１】図２に本実施例の検知素子のランタンの添
加量と炭酸ガス感度および雑ガス感度の関係をグラフに
示す。炭酸ガス（４０００ｐｐｍ）に対する感度とラン
タンの添加量の関係は曲線イに示すようになり、また雑
ガス（エタノール（３ｐｐｍ）、ＣＯ（１０ｐｐｍ）、
水素（１０ｐｐｍ））に対するガス感度とランタンの添
加量の関係はそれぞれ曲線ロ、ハ、ニの各曲線で示すよ
うになる。ランタンの添加量が１．５ａｔｍ％で炭酸ガ
スに対する感度が最大となるのでガスセンサ素子のラン
タンの添加量は１．５ａｔｍ％とする。一方、比較素子
としては雑ガス感度がガスセンサ素子と同程度で、炭酸
ガス感度が大きく異なる特性であることが望ましい。そ
こで比較素子のランタンの添加量は０．５ａｔｍ％とす
る。このような組成のガスセンサ素子と比較素子を用い
て検知素子を構成することにより、炭酸ガスに対する選
択性を向上することができる。それぞれの素子のランタ
ンの添加量は上記の量に限るものではなく、ガスセンサ
素子のランタンの添加量は炭酸ガスに対する感度が発現
する１．０ａｔｍ％程度以上であればよい。また、比較
素子のランタンの添加量も同様に１．０ａｔｍ％程度以
下であればよい。ガスセンサ素子と比較素子のランタン
の添加量の組合せは、検知対象のガス感度が大きく異な
る添加量の組合せに設定すれば良いというのはいうまで
もない。ただし、触媒としての添加物をランタン以外の
ものにした場合は添加量を上記の量に限るものではなく
検知対象のガス感度が大きく異なる添加量の組合せに設
定すれば良いというのはいうまでもない。ランタン以外
の元素としては、ガドリニウム、イットリウム、ネオジ
ム、カルシウム、マグネシウム、バリウム等があげられ
る。ここに挙げた各元素を単独で用いるか、組合せて用
いる方法が考えられる。

【００４２】つぎに本発明の第２実施例について、図３
〜図６を参照しながら説明する。なお、従来例と同一部
分は同一番号を付し説明を省略する。

【００４３】図３に示すように基板１０３ａ上には炭酸
ガスセンサ素子８と基板１０３ｂ上には比較素子２を備
えている。また、基板１０３ａの下部には炭酸ガスセン
サ素子加熱部９ａと基板１０３ｂの下部には比較素子加
熱部９ｂを備えている。炭酸ガスセンサ素子８の両端に
は電極３ｄと３ｅが、比較素子２の両端には電極３ｆと
３ｇが接合している。前記電極３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ
から取り出した出力取り出し用リード線４ｄ、４ｅ、４
ｆ、４ｇはリードピン６ｆ、６ｇ、６ｈ、６ｉに接続し
ている。炭酸ガスセンサ素子加熱部９ａから取り出した
リード線５ｃ、５ｄはリードピン６ｊ、６ｋに接続して
いる。比較素子加熱部９ｂから取り出したリード線５
ｅ、５ｆはそれぞれリードピン６ｌ、６ｍに接続してい
る。また、リードピン６ｆ、６ｇ、６ｈ、６ｉ、６ｊ、
６ｋ、６ｌ、６ｍは台座１０８に固定されている。

【００４４】上記構成により炭酸ガスセンサ素子８は炭
酸ガスセンサ素子加熱部９ａにより駆動温度に加熱さ
れ、比較素子２は比較素子加熱部９ｂにより駆動温度に
加熱される。一方電極３ｄと電極３ｅの間、および電極
３ｆと３ｇの間に一定電圧を印加した状態できょう体１
０９の開口部１１０を通じて炭酸ガスセンサ素子８と比
較素子２が測定雰囲気と接触すると、測定雰囲気の炭酸
ガスの濃度に応じて炭酸ガスセンサ素子８と比較素子２
の抵抗値が変化するものである。抵抗値の変化の割合を
感度と定義すると、炭酸ガスセンサ素子８と比較素子２
は炭酸ガスの感度は大きく異なり、炭酸ガスの感度以外
の特性が同程度であるので、測定雰囲気の炭酸ガス濃度
に応じて炭酸ガスセンサ素子８の抵抗値が変化するの
で、炭酸ガスを感度良く検知することができる。また、
炭酸ガスセンサ素子８と比較素子２の雰囲気の状態はほ
とんど同一とみなされるので、炭酸ガスを感度良く検知
することができる。

【００４５】なお、本実施例では、炭酸ガスセンサ素子
８と比較素子２の違いを特に限定しなかったが、検知対
象ガスを炭酸ガスとした場合には、炭酸ガスセンサ素子
８と比較素子２の素材の組成として酸化スズを基本とす
る酸化物半導体の場合、炭酸ガスセンサ素子８および比
較素子２の炭酸ガスに対する感度は各素子の温度に依存
する。そこで、炭酸ガスセンサ素子８の温度が３５０
℃、比較素子２の温度が４００℃となるように炭酸ガス
センサ素子加熱部９ａと比較素子加熱部９ｂの温度を設
定することにより、炭酸ガスの検知感度のみが炭酸ガス
センサ素子８と異なり湿度特性、温度特性、干渉ガス特
性が炭酸ガスセンサ素子８とほぼ同程度の特性の比較素
子２を作成することができるものである。また、炭酸ガ
スセンサ素子８および比較素子２の温度設定に関しては
３５０℃と４００℃に限ったものでなく、検知対象ガス
によっては素子の温度を変化させることによって、炭酸
ガスセンサ素子８と比較素子２の特性の違いを調整する
ことができる。

【００４６】図４に本実施例の炭酸ガスセンサ素子の駆
動温度と炭酸ガスに対する感度の関係を示す。炭酸ガス
センサ素子の駆動温度が４００℃では炭酸ガスに対する
感度は著しく低下する。炭酸ガスセンサ素子の駆動温度
が３５０℃以上で、炭酸ガスに対する感度が低下する
が、消費電力および比較素子の耐久性を考慮した場合は
駆動温度を４００℃程度にするのが適当である。ただし
炭酸ガスセンサ素子と比較素子に酸化スズ以外の素材を
用いた場合、または触媒の素材を変更した場合等は駆動
温度の組合せは上記に示した温度に限られるものではな
く検知対象ガスの感度が大きく異なる組合せに設定すれ
ば同様の効果が得られるというのはいうまでもない。

【００４７】図５に本実施例の炭酸ガスセンサ素子８と
比較素子２で構成した電気回路１０を示す。炭酸ガスセ
ンサ素子８と比較素子２の中点の検出部１１の電位を測
定することにより炭酸ガスの濃度を環境変動の影響が少
ない状態で検出できるものである。なお、本実施例では
電気的特性の差を検出したがガスセンサの構成によって
はこれに限ったものではなく、光学的特性の差等を検出
してもよい。

【００４８】図６に本実施例の炭酸ガスセンサ素子８と
比較素子２を同一基板上に結合素子１２として構成した
場合の構成図を示す。基板１０３上に炭酸ガスセンサ素
子８と比較素子２が構成されている。電極３ａ、３ｂ、
３ｃからはそれぞれリード線４ａ、４ｂ、４ｃが取り出
されている。本実施例では基板上の炭酸ガスセンサ素
子、比較素子はスクリーン印刷の手法を用いて製造した
が、この方法に限ったものではなく、ビーズ状に炭酸ガ
スセンサ素子と比較素子を構成する等の方法を用いて結
合素子を製造しても良いのはいうまでもない。

【００４９】つぎに本発明の第３実施例について、図７
を参照しながら説明する。なお、従来例と同一部分は同
一番号を付し説明を省略する。

【００５０】図７に示すように基板１０３ａ上には炭酸
ガスセンサ素子８と基板１０３ｂ上には比較素子２を備
えている。また、基板１０３ａの下部には炭酸ガスセン
サ素子加熱部９ａと基板１０３ｂの下部には比較素子加
熱部９ｂを備えている。炭酸ガスセンサ素子８の両端に
は電極３ｄと３ｅが、比較素子２の両端には電極３ｆと
３ｇが接合している。前記電極３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ
から取り出した出力取り出し用リード線４ｄ、４ｅ、４
ｆ、４ｇはリードピン６ｆ、６ｇ、６ｈ、６ｉに接続し
ている。炭酸ガスセンサ素子加熱部９ａから取り出した
リード線５ｃ、５ｄはリードピン６ｊ、６ｋに接続して
いる。比較素子加熱部９ｂから取り出したリード線５
ｅ、５ｆはそれぞれリードピン６ｌ、６ｍに接続してい
る。また、リードピン６ｆ、６ｇ、６ｈ、６ｉ、６ｊ、
６ｋ、６ｌ、６ｍは台座１０８に固定されている。比較
素子２の上部には炭酸ガス除去手段１３が設けられてい
る。炭酸ガス除去手段１３は炭酸ガス吸着剤１４で構成
されている。炭酸ガス除去手段１３は保持手段１５ａ、
保持手段１５ｂ、固定手段１６によってきょう体内に固
定されている。保持手段１５ａ、１５ｂは雰囲気との流
通が可能で炭酸ガス吸着剤が脱落しないように金網状の
部材で構成されている。固定手段１６はＯリング状の部
材で構成されていて、きょう体内に固定されている。

【００５１】上記構成により炭酸ガスセンサ素子８は炭
酸ガスセンサ素子加熱部９ａにより駆動温度に加熱さ
れ、比較素子２は比較素子加熱部９ｂにより駆動温度に
加熱される。一方電極３ｄと電極３ｅの間、および電極
３ｆと３ｇの間に一定電圧を印加した状態できょう体１
０９の開口部１１０を通じて炭酸ガスセンサ素子８と比
較素子２が測定雰囲気と接触すると、測定雰囲気の炭酸
ガスの濃度に応じて炭酸ガスセンサ素子８の抵抗値が変
化するものである。一方比較素子の上部には炭酸ガス除
去手段１３が設けられているので、比較素子２は炭酸ガ
スに対して抵抗値が変化することはない。抵抗値の変化
の割合を感度と定義すると、炭酸ガスセンサ素子８と比
較素子２は炭酸ガスの感度は大きく異なり、炭酸ガスの
感度以外の特性が同程度であるので、測定雰囲気の炭酸
ガス濃度に応じて炭酸ガスセンサ素子８の抵抗値が変化
するので、炭酸ガスを感度良く検知することができる。
また、炭酸ガスセンサ素子８と比較素子２の雰囲気の状
態はほとんど同一とみなされるので、炭酸ガスを感度良
く検知することができる。

【００５２】なお、本実施例では炭酸ガス除去手段１３
の構成を特に明記しなかったが、活性炭等に代表される
吸着剤で炭酸ガスの吸着能力を有する材質のフィルタ等
を使用すれば本実施例の効果が得られることはいうまで
もない。また、炭酸ガス分子の大きさ以上の分子は透過
しない分子フィルタ的な膜を使用しても同様の効果が得
られることはいうまでもない。また、炭酸ガス除去手段
１３に表面処理を施すなどして、炭酸ガス除去性能を低
下したフィルタを炭酸ガス検知素子に装着すればより一
層の選択性の向上をはかることができる。また保持手段
１５ａ、１５ｂ、固定手段１６の構造は炭酸ガス除去手
段がきょう体内に保持固定できる構造であれば他の構成
を用いても良いというのはいうまでもない。

【００５３】また、炭酸ガスセンサ素子８と比較素子２
の素子寸法については特に明記しなかったが、素子寸法
はそれぞれの素子の抵抗値に大きく関わっているので２
つの素子の抵抗値の比から炭酸ガス濃度を検知するので
あれば清浄空気中の抵抗値がほぼ同等となるような素子
寸法に調整するのが望ましい。

【００５４】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明によれば温湿度等の環境変動に対しても検知対象ガス
の測定精度が影響されない効果のある検知素子が提供で
きる。

【００５５】また、本発明によれば温湿度等の環境変動
に対しても炭酸ガスの測定精度が影響されない効果のあ
る検知素子が提供できる。

【００５６】また、本発明によれば湿度変動に対しても
炭酸ガスの測定精度が影響されない効果のある検知素子
が提供できる。

【００５７】また、本発明によれば温度変動に対しても
炭酸ガスの測定精度が影響されない効果のある検知素子
が提供できる。

【００５８】また、本発明によれば干渉ガス濃度の変動
に対しても炭酸ガスの測定精度が影響されない効果のあ
る検知素子が提供できる。

【００５９】また、本発明によれば温湿度等の環境変動
に対しても検知対象ガスの測定精度が影響されず、小型
化、軽量化できる効果のある検知素子が提供できる。

【００６０】また、本発明によれば炭酸ガスに対して高
感度で温湿度等の環境変動に対しても検知対象ガスの測
定精度が影響されない効果のある検知素子が提供でき
る。

【００６１】また、本発明によれば炭酸ガスに対して高
選択性を持ち温湿度等の環境変動に対しても検知対象ガ
スの測定精度が影響されない効果のある検知素子が提供
できる。

【００６２】また、本発明によれば長期間にわたって安
定した特性を持続し温湿度等の環境変動に対しても検知
対象ガスの測定精度が影響されない効果のある検知素子
が提供できる。

【００６３】さらに、本発明によればより一層長期間に
わたって安定した特性を持続し温湿度等の環境変動に対
しても検知対象ガスの測定精度が影響されない効果のあ
る検知素子が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のガスセンサの構造図

【図２】本発明の第１実施例のガスセンサ素子のランタ
ンの添加量とガス感度の関係を示すグラフ

【図３】本発明の第２実施例のガスセンサの構造図

【図４】本発明の第２実施例の炭酸ガスセンサ素子の駆
動温度と炭酸ガス感度の関係を示すグラフ

【図５】本発明の第２実施例の電気回路図

【図６】本発明の第２実施例の結合素子の構成図

【図７】本発明の第３実施例のガスセンサの構造図

【図８】従来のガスセンサ構造図

【図９】従来のガスセンサの回路構成図

【符号の説明】

１ガスセンサ素子２比較素子７検知素子８炭酸ガスセンサ素子１０電気回路１２結合素子１３炭酸ガス除去手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガスセンサ素子と、検知対象ガスの感度以
外の特性のうち少なくとも一つの特性が前記ガスセンサ
素子と同程度の比較素子で電気回路を構成し、電気的特
性の差を電気信号として検知対象ガス濃度を検出するこ
とを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】炭酸ガスセンサ素子と、炭酸ガスの感度以
外の特性のうち少なくとも一つの特性が前記ガスセンサ
素子と同程度の比較素子で電気回路を構成し、電気的特
性の差を電気信号として検知対象ガス濃度を検出するこ
とを特徴とするガスセンサ。
【請求項３】炭酸ガスセンサ素子と、炭酸ガスの感度以
外の特性のうち湿度特性が前記炭酸ガスセンサ素子と同
程度の比較素子で電気回路を構成し、電気的特性の差を
電気信号として検知対象ガス濃度を検出することを特徴
とするガスセンサ。
【請求項４】炭酸ガスセンサ素子と、炭酸ガスの感度以
外の特性のうち温度特性が前記炭酸ガスセンサ素子と同
程度の比較素子で電気回路を構成し、電気的特性の差を
電気信号として検知対象ガス濃度を検出することを特徴
とするガスセンサ。
【請求項５】炭酸ガスセンサ素子と、炭酸ガスの感度以
外の特性のうち干渉ガス特性が前記炭酸ガスセンサ素子
と同程度の比較素子で電気回路を構成し、電気的特性の
差を電気信号として検知対象ガス濃度を検出することを
特徴とするガスセンサ。
【請求項６】炭酸ガスセンサ素子に、炭酸ガスの感度以
外の特性のうち少なくとも一つの特性が前記炭酸ガスセ
ンサ素子と同程度の比較素子を電気的に接続した素子を
一つの結合素子として、前記結合素子内の前記炭酸ガス
センサ素子と前記比較素子の電気的特性の差を電気信号
として検知対象ガス濃度を検出することを特徴とするガ
スセンサ。
【請求項７】金属酸化物半導体の電気抵抗変化により検
知対象ガスの濃度を測定する金属酸化物半導体ガスセン
サにおいて、金属酸化物半導体に触媒を添加することに
より形成された炭酸ガスセンサ素子と、前記炭酸ガスセ
ンサ素子に対して触媒の添加量を検知対象ガス感度が低
下するような量に設定された比較素子を用いることを特
徴とする請求項２または６記載のガスセンサ。
【請求項８】炭酸ガスセンサ素子及び比較素子の金属酸
化物半導体として酸化すずを、触媒としてランタンまた
はランタノイド類の元素またはアルカリ土類金属元素を
単独または組合せで用いたことを特徴とする請求項２ま
たは６記載のガスセンサ。
【請求項９】触媒の添加された金属酸化物を加熱して検
知対象ガス濃度を検知する炭酸ガスセンサ素子および比
較素子において、炭酸ガスセンサ素子の温度と異なる温
度に比較素子の温度を設定することを特徴とする請求項
２記載のガスセンサ。
【請求項１０】金属酸化物半導体の電気抵抗変化により
検知対象ガスの濃度を測定する金属酸化物半導体ガスセ
ンサにおいて、金属酸化物半導体に触媒を添加すること
により形成された炭酸ガスセンサ素子と、前記炭酸ガス
センサ素子と同一組成の素子に炭酸ガスの除去手段を付
加した素子を比較素子として用いることを特徴とする請
求項２記載のガスセンサ。