JPH09274009A

JPH09274009A - 酸素濃度計並びに前記酸素濃度計に使用する酸素濃度センサ

Info

Publication number: JPH09274009A
Application number: JP8119480A
Authority: JP
Inventors: Kenji Tsumura; 謙二津村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-04-04
Filing date: 1996-04-04
Publication date: 1997-10-21

Abstract

(57)【要約】【目的】コンパクトで取り扱いも簡単な酸素濃度セン
サまたは、一般に市販されている空気電池を利用して酸
素濃度センサとし、これらの酸素濃度センサを使用した
簡単で安価な酸素濃度計を提供するを目的としている。【構成】酸素濃度センサとして、ボタン形電池状の形
状にし、酸素量制御隔膜とクルーンフィルタを配設し、
この酸素濃度センサに電流計を接続して酸素濃度計とす
る構成や、各検出器より得られたデータを演算し酸素濃
度測定値を補正する回路を持つ酸素濃度計。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気中の酸素濃度を計
測する酸素濃度計並びにこの酸素濃度計に使用する酸素
濃度センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】さて、近年においては、いわゆるボタン
形、コイン形電池の一種として空気電池が普及しつつあ
る。この空気電池は、空気中の酸素と還元物質にて化学
反応して起電力を得るもので、他種のボタン電池と比較
して、高容量、高エネルギーが得られるという特長によ
り、補聴器、ポケットベル、医療用機器等の電源として
広く普及している。

【０００３】この空気電池は、正極のケースに空気取り
入れ孔が開設されており、使用時にこの空気取り入れ孔
を開口することにより電池内に空気が供給され起電力が
発生する構成となっている。

【０００４】本発明の発明者は種々の実験の結果、この
空気電池はある特定の条件において空気中の酸素により
起電力が変化すること、および現状の空気電池において
は酸素濃度計としてそのまま利用することができないこ
と、また現状の空気電池においては密閉シールの剥離後
の寿命が３か月と短く長期間の酸素濃度計用の酸素濃度
センサとしては利用が困難なこと等を知見して本発明を
完成するに至った。

【０００５】従来の酸素濃度センサと酸素濃度計の技術
においては、酸素濃度センサは例えばポーラログラフ式
隔膜型酸素濃度センサは図３に示す構造となっている。

【０００６】また酸素濃度計としては、このような酸素
濃度センサを使用した酸素濃度計や、外部環境中の二酸
化炭素量より推測して酸素濃度を知る酸欠防止装置が有
る。

【０００７】

【発明者が解決しようとする課題】従来の酸素濃度計
には、ポーラログラフ式隔膜型酸素濃度センサを使用し
た酸素濃度計が有るが、この酸素濃度センサは図３に示
すように１５＊２０ｍｍぐらいと比較的サイズが大き
く、これを使用した酸素濃度計もサイズが大きくなり、
一般家庭では、温度計や湿度の調度品に並べておくには
不釣合いであった。

【０００８】さらに、酸素濃度センサは、高価であり、
これを使用した酸素濃度計もまた高価となり、従って、
温度計や湿度計や気圧計に比べて価格が高く、一般家庭
への普及の妨げとなっているものである。

【０００９】しかし、近年、ビルやマンションの部屋の
ように気密性が高い場所や地下街や集会所のように人が
多数集まる場所が多くでき、こうした場所では、呼吸に
より酸素が消費されたり、冬季の暖房で低酸素となって
いる。酸素不足では、学習の効果が低下したり、健康面
への悪影響があり、さらにファンヒータによる暖房器で
酸欠防止器が作動せず、毎年人命を落とす事故が数件起
き、事故まで至らない危険な状態まで含めると多数発生
していると推測され、これらを防止すべく酸素不足を人
に知らせるコンパクトで安価な酸素濃度計の出現が待ち
望まれていた。

【００１０】さらに、酸素濃度センサについてみると、
安価な空気電池が有り、酸素と還元物質との化学反応に
て起電力を発生させる電池がある。しかし、これを酸素
濃度センサとして電流計に接続しても、本来、電源用と
して設計されているため、出力が強すぎるため、全く酸
素濃度計の酸素濃度センサとして使用できない問題点が
あった。

【００１１】さらに、空気電池は空気孔に張り着けてい
る密閉シールを剥離すると、内部の電解質が空気孔より
蒸発して約３か月ぐらいで使用不能となるので、酸素濃
度計ではこのままでは使用できない問題点もあった。密
閉シールを剥離しない場合には、年２パーセントずつ内
部容量が減少するのみで、密閉保存状態では数十年保存
できる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の酸素濃度センサと酸素濃度計においては、
酸素濃度を検出する酸素濃度センサとして、図２に示す
ように補聴器用として広く普及している安価な空気電池
に酸素制限を行う酸素量制御隔膜を空気電池の空気孔に
取り付けるか、あるいは酸素濃度計の空気電池収納箇所
に取り付け空気電池の空気孔に密着させ使用する。

【００１３】空気電池は、酸素濃度を検出するために、
従来の酸素濃度センサと比べて構造や化学反応が異な
り、酸素に反応して起電力発生する。具体的に説明する
と図３に示すポーラログラフ式隔膜型酸素濃度センサ
は、内部の液体状電解質が酸素と反応して導通し、外部
に電池があるため電流が流れる。この流れる電流は酸素
濃度に相関する。

【００１４】また、ボタン電池の一種である空気電池で
は負極にある個体の還元物質すなわち亜鉛が酸素と反応
して起電力を発生する。

【００１５】さらに、燃料電池としては、水素や炭素、
アルコールなどの還元物質と酸素とが化学反応して起電
力を発生する。

【００１６】従来の酸素濃度センサは、空気電池や燃料
電池と構造、化学反応も異なる。

【００１７】請求項１から６までおよび１７から１９ま
でに係る酸素濃度センサと酸素濃度計では、酸素と反応
させ起電力を発生させ、酸素濃度を測定するので、電力
は非常に少なくてよく、電流として１０ｐＡから１ｍＡ
程度で充分にセンサとして働くことを利用し、空気電池
に通常使用する状態より、１／１００以下にして、例え
ば０．１ｍＡを連続して流れるよう使用する。そのため
に、空気電池の空気孔より１／１００以下に小さくした
ピンホールの穴の金属膜や、図１０に示すように酸素の
みを通す酸素透過性のテフロンやポリエチレンの隔膜や
ブロック体を空気孔に配置して酸素の通過を著しく制限
する。

【００１８】これ以外として請求項７から１０までに係
る酸素濃度計としては、図５、１３、１５、１６にて示
すように空気孔を一定時間のみ開くシャッタ機構を設
け、ソレノイド、モータ、圧電素子、熱変形素子等のア
クチュエータにて作動させ、開閉操作にて空気孔に流れ
る酸素量を著しく制限する。

【００１９】請求項１から１６までに係る酸素濃度計と
しては、空気電池が出力する電流を図７から１２までに
示すように電流計や負荷抵抗として接続し、電流を消費
させ最終的に熱にして、次々に電流を放出させる。

【００２０】請求項１２から１４までに係る酸素濃度計
としては、空気電池あるいは本発明の酸素濃度センサ
は、使用する環境により、温度湿度気圧等の影響を受
け、空気電池あるいは本発明の酸素濃度センサは、出力
電圧が変動し、大まかな酸素濃度しか得られないため、
より精度を向上させるため、図７から９までおよび１
１、１２までに示すように、温度検出器、湿度検出器、
気圧検出器、時計等の各回路を必要に応じて設けて空気
電池、酸素濃度センサより出力される電圧または測定値
を、前記検出器群のデータと合成し、正確で精度の高い
素濃度が表示される。また、表示値の補正は、図７から
９までに示すように電流計に直接行っても良いし、図１
１、１２に示すように空気電池や酸素濃度センサより出
力される電圧をＡ／Ｄ変換し、制御回路内の演算回路に
て、温度検出器や湿度検出器や気圧検出器や時計等と、
数値合成し酸素濃度値を補正してもよい。

【００２１】また、請求項９または２１に係る酸素濃度
計は、図１２に示すように、制御回路内の間欠運転回路
により、例えば空気電池に酸素を送り込む時間を１秒と
し、次に計測するまで１０分間シャッタを閉し、あるい
は、各回路を停止してもよい。

【００２２】また、請求項５または６、あるいは１７ま
たは１８に係る酸素濃度センサは酸素濃度を測定するた
めに、従来空気電池の内側または外側に空気の通気量を
著しく制限するピンホールの膜や酸素透過性の隔膜を設
ける。隔膜以外にも体積の有るブロック体でもよい。

【００２３】空気電池に接続する負荷を、空気電池に供
給する酸素にて発電される電力より充分大きな重い負荷
を取り付ける。この負荷は抵抗であってもよいし、電流
計そのものであってもよい。

【００２４】空気電池の隔膜またはブロック体の材料に
は酸素を透過するプラスチックのテフロンやポリエチレ
ンを使用する。ピンホール穴には金属膜として金箔を使
用する。酸素量制御隔膜の空気と触れる面にクリーンフ
ィルタを配設する。

【００２５】また酸素の制限には、物理的に酸素の供給
そのものを一時的に停止し、供給している時間と閉して
いる時間比率を著しく大きくとると実質的に前記酸素量
制御隔膜と同じである。図５に示すように、アクチュエ
ータの一種であるピエゾ素子を空気電池の空気孔に密着
して取り付けた配置にし、ピエゾ素子に固着した電極に
電圧を加えると、ピエゾ素子は変形し、空気電池の空気
孔に透き間が空き、空気言い換えると酸素が送り込まれ
る。電圧を無くすとピエゾ素子は元に戻り空気孔を閉
じ、酸素の供給を停止する。アクチュエータはピエゾ素
子に限らず、ソレノイドやパルスモータ、バイメタル、
あるいは静電気等の電気で動き、酸素を実質的に停止さ
せるもので有ればよい。

【００２６】酸素の停止にて空気電池の動作を停止させ
る方法以外に空気電池の負荷抵抗を切り離しても空気電
池の動作をとめることができるが、言い換えるとリレー
にて空気電池に接続された回路を切断する方法である
が、酸素を制限する膜やブロック体やアクチュエータに
より閉じる操作のほうが酸素濃度センサとしてよいが、
双方を併用してもよい。回路を遮断する方法では、測定
しないとき空気電池の内部構造物に酸素が吸着され、測
定を開始してもすぐには正しい酸素濃度を測定できなく
なるが、このような場合には、計測時の始めに空気電池
に接続した負荷抵抗を一時的に抵抗値を低くし、測定に
不要な酸素を消費させることにより解決される。

【００２７】制御回路には、温度検出器や湿度検出器、
気圧検出器、等の外部環境センサまたは時計を接続し、
酸素濃度の測定値を補正する。一般家庭では、酸素濃度
の濃度表示精度が多少低くても十分使用できるので、各
検出器や時計は必要に応じて省略してもよい。

【００２８】また、制御回路を経由して接続せず、簡易
的に指示する電流計に直接、各検出器や時計の出力信号
を加えてもよい。また制御回路には、酸素濃度が低下し
たとき、周囲の人に警告するために、警告ランプ、警告
ブザー、警告出力端子を設ける。

【００２９】図９に示す回路図のように、第一の空気電
池と第二の空気電池を設けて、空気電池に酸素透過率の
異なる隔膜を取り付け、第一の空気電池と第二の空気電
池との出力電圧の差を利用して、差動で酸素濃度を検出
する方法でもよい。

【００３０】酸素濃度センサの形状をいわゆるボタン形
電池状またはコイン形電池状にする。酸素濃度センサは
上記のように酸素量制御隔膜にて出力を微弱にしている
ので、酸素濃度計として働く。そこで、酸素量制御隔膜
以外の方法として、空気電池の発電に係わる亜鉛負極、
セパレータ、空気極、発水膜、拡散紙などの働きを抑制
してもよい。

【００３１】

【作用】上記のように構成された酸素濃度計と酸素濃度
センサでは、下記に述べる作用がある。空気電池の空気
孔に密閉シールが貼り着いている場合は、発電されず、
起電力は発生しない。酸素濃度センサでは、空気電池に
供給される酸素が著しく制限されるため空気電池はかろ
うじて発電できる状態となる。そこで、空気電池に負荷
を接続すると負荷の大きさにより、空気電池より出力さ
れる電圧が変動する。これは空気電池を含めた全ての電
池に内部抵抗が存在しており、この内部抵抗により出力
電流量が制限されるため電圧降下を起こす。内部抵抗
は、本発明のように酸素供給を著しく制限すると空気電
池内部では負荷が非常に軽い場合は、送り込まれる酸素
で充分負荷に応じた発電ができ、電池本来の起電力が発
生できる。しかし、本発明のように酸素供給が著しく制
限された状態では空気電池に送り込まれる酸素が少な
く、空気電池の容器内では、次々と酸素が消費され、容
器内の酸素は希薄となる。酸素で発生できる電力より負
荷抵抗が要求する電力が上回っており、結果として、本
来定められた電圧より電圧降下を引き起こし、低い電圧
となる。送り込まれる空気の量が同じとすると、酸素濃
度の高い空気ほど、より高い出力電圧を得られる。酸素
透過隔膜やピンホール穴や空気孔に設けられた開閉装置
は、すべて空気電池に送り込む空気の量は一定であるた
め、空気電池は、空気に含まれる酸素濃度により、空気
電池の起電力の発生に影響する。そこで、空気電池に送
り込まれる酸素を制限し適当な負荷抵抗を選べば、酸素
濃度に相関した出力電圧が得られる作用がある。

【００３２】空気電池の場合電池内部では、負荷抵抗に
電流を流そうと負極亜鉛と酸素が反応し、酸化亜鉛が作
られるが、燃料電池でも酸素を消費して発電するので同
じ作用である。

【００３３】上記のように構成された酸素濃度センサで
は、空気電池の空気孔に配置された酸素透過隔膜や、ピ
ンホール穴、あるいはシャッタ機構による開閉負荷によ
り、空気電池の内部に有る電解質が保護され短期間に蒸
発して電池が機能しなくなることを防止している作用が
ある。

【００３４】また、本発明の酸素濃度センサまたは酸素
濃度計の空気電池は、酸素と還元物質との化学反応が非
常に弱く、そのため還元物質の寿命が長く、長期間、酸
素濃度を測定できる作用がある。

【００３５】さらに空気電池に酸素を測定時のみ供給す
るシャッタ機構を設けた酸素濃度計では、シャッタを閉
じ酸素の供給を止めると空気電池の容器内に残存する酸
素が減少していき空気電池の起電力が時間の経過と共
に、酸素濃度に相関したカーブを描いて降下する。この
カーブは空気電池のばらつきや劣化により、出力電圧が
異なる場合でも、カーブの形そのものは相似し、かつ酸
素濃度によりカーブの変化率を変える作用がある。これ
を測定装置の制御回路で検出することにより、空気電池
や酸素濃度センサのバラツキや劣化の影響を少なくして
酸素濃度を測定できる作用がある。

【００３６】また制御回路には、酸素濃度が低下したと
き、周囲の人に警告するために、警告ランプ、警告ブザ
ー、警告出力端子を設けたので、酸素濃度が低下したと
きに、周囲の人に危険を知らせる作用がある。酸素量制
御隔膜の空気と触れる面に配設したクリーンフィルタは
空気中の埃を酸素量制御隔膜に付着するのを防止する。

【００３７】酸素濃度センサの形状をいわゆるボタン形
電池状またはコイン形電池状にすることで酸素濃度セン
サが小さくなる。空気電池の発電に係わる亜鉛負極、セ
パレータ、空気極、発水膜、拡散紙などの働きを抑制し
ているので、電流を長期に渡り出力できる。

【００３８】

【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１に示される実施例は、本発明の酸素濃度センサ１５
の縦断面図である。

【００３９】図２に示された従来の空気電池１３は、容
器６２に亜鉛負極７とガスケット６３、セパレータ８、
空気極９、発水膜１０、拡散紙１１、空気孔１２、負極
ケース１７が有り、酸素量制御隔膜１４とクリーンフィ
ルタ１８が新たに配設されている。この酸素量制御隔膜
１４は容器６２の内側または外側のどちら配設してもよ
い。さらに酸素濃度計側に配設してもよい。本発明の酸
素濃度センサ１５は、負極に亜鉛を使用しているがこれ
に限ったものでなく酸素と化学反応する還元物質であれ
ばいかなる物質を使用したものであってもよい。

【００４０】また、セパレータ８および空気極９、発水
膜１０、拡散紙１１、酸素量制御隔膜１４、クリーンフ
ィルタ１８について、その機能が働くのであればこの配
置に限ったものではない。また、機能が兼用できるも
の、例えば拡散紙１１に酸素量制御隔膜と同じ酸素制限
機能をもたせてもよい。酸素制限状態とは空気電池をシ
ョートしたときに、連続して１ｍＡ以下の電流しか流れ
ないと規定し、拡散紙１１の酸素透過をこの値になるよ
うに作る。

【００４１】図４に示す実施例は、酸素濃度計の外観図
である。

【００４２】図５に示す実施例では、空気電池１３にピ
エゾ素子３６を使用して空気孔１２を閉じている。ピエ
ゾ素子３６は取り付け補助板３９で固定されている。ピ
エゾ素子には電極３７、３８が取り付けてあり、これに
電圧をくわえるとピエゾ素子３６は変形し空気孔１２と
の間に透き間ができ、これにより空気が空気電池１３の
内部に送り込まれる。電圧を加えないときはピエゾ素子
３６は変形する事無く、空気孔１２に密着して空気を遮
断する。

【００４３】図６に示す実施例では、酸素濃度センサ１
５と電流計２５による簡易な酸素濃度計である。酸素濃
度計に電流計２５を接続し、負荷抵抗５３を接続してい
る。

【００４４】図７に示す回路図の実施例では、空気電池
１３あるいは酸素濃度計を電源スイッチ２９を通じて調
整用抵抗４５、４６、４７、４８、４９に接続する。そ
して、各抵抗より温度検出器３５、湿度検出器３４、気
圧検出器３３が接続され、さらに電流計２５が接続され
る。空気電池１３または酸素濃度計より出力された電流
５１は電流計２５を作動させる。温度検出器３５には感
温素子のサーミスタを使用する。湿度検出器３４は湿度
センサである。気圧検出器３３には圧力センサを使用す
る。これらの検出器は抵抗値が変化するので、電流計２
５に流れ込む電流５１を調整する。

【００４５】図８に示す回路図の実施例では、図７に示
す回路図の各検出器３５、３４、３３が電流計２５に直
列に接続されているのを、電流計２５に並列に接続して
いる。

【００４６】図９に示す回路図の実施例では、酸素濃度
センサ１５または空気電池１３を２個使用している。第
一の酸素濃度センサ１５と第二の酸素濃度センサ１９と
では、酸素制限が異なり、そのため第一の酸素濃度セン
サ１５と第二の酸素濃度センサ１９より出力される電圧
には差圧が生じる。この差圧により電流計２５に電流が
流れ酸素濃度を表示する。

【００４７】図１０に示す実施例では、酸素濃度センサ
１５の保存時の断面である。空気孔１２に酸素量制御隔
膜１４を取り付けている。さらに密閉シール４３も取り
付けている。

【００４８】図１１に示す回路構成図の実施例では、酸
素濃度センサ１５または空気電池１３より出力される電
流５１は負荷抵抗５３を通り酸素濃度センサ１５または
空気電池１３に戻る。負荷抵抗１３は電流の流れる量に
より、負荷抵抗１３の両端に電圧が現れる。この電圧を
制御回路５４により、Ａ／Ｄ変換し、数値化する。制御
回路５４には負荷５３以外に温度検出器３５、湿度検出
器３４、気圧検出器３３が接続されている。さらにリレ
ー２１の接点を通して負荷抵抗２０が接続されている。
これは、酸素濃度測定開始時に不要な酸素が酸素濃度セ
ンサ１５に残されているとき、これを無くすのに使用さ
れる。各検出器のデータは制御回路内の演算回路５５に
より、数値演算され、酸素濃度センサ１５または空気電
池１３より得られたデータを補正し、正しい数値に変換
してＤ／Ａ変換し電流計２５を作動し、酸素濃度を表示
させる。制御回路５４はマイクロプロセッサを使用して
もよい。時計６４は電池が長期に渡り、使用していると
少しずつ、電流特性が劣化していくので、これを時間経
過により、補正するときに使用される。

【００４９】図１２に示す回路構成図の実施例では、図
１１にさらにリレー５０と間欠運転回路５６を備えてお
り、この間欠運転回路５６の働きで酸素濃度測定時のみ
リレー５０をＯＮし、酸素濃度センサ１５または空気電
池１３を働かせる。一般家庭では５分に１回、１秒間程
度測定する。

【００５０】

【発明の効果】上記のように構成された酸素濃度センサ
と酸素濃度計では、以下に記載されるような効果を奏す
る。酸素濃度センサについて、本発明の酸素濃度センサ
には酸素量制御隔膜が取り付けられているので、酸素濃
度を検出できる。さらに酸素量制御隔膜により酸素濃度
センサ内部の電解質が蒸発しにくく、よって、長寿命に
なる効果がある。従来より製造されている空気電池の空
気孔に酸素量制御隔膜を配設するので、安価な空気電池
を酸素濃度センサとして利用できる効果がある。また、
本発明の酸素濃度センサは、空気電池と構造が似ている
ので、空気電池のように、安価に酸素濃度センサを作る
ことができる効果がある。さらに、本発明の酸素濃度セ
ンサを空気電池の生産設備をそのまま使用し製造できる
効果がある。本発明の酸素濃度センサは空気電池と同じ
サイズとなり、従来の酸素濃度センサより、コンパクト
な酸素濃度センサとなる効果がある。従来の酸素濃度セ
ンサは起電力を発生しないので、外部に作動させる電池
が必要であるが、本発明の酸素濃度センサは、センサ自
体よりが起電力を発生させるので、外部に電池が不要と
なる効果がある。このことは、酸素濃度計に使用したと
きに、軽量コンパクトになる効果がある。

【００５１】酸素濃度センサにクリーンフィルタを備え
ているので埃による目詰まりを防止しており、安定して
酸素濃度を検出できる効果がある。さらに、ボタン電池
形状なので、取り替えも簡単に行える効果も有る。酸素
濃度センサの形状はいわゆるボタン形電池状またはコイ
ン形電池状なので、場所もとらず、また酸素濃度センサ
の交換も簡単に行える効果もある。空気電池の発電に係
わる亜鉛負極、セパレータ、空気極、発水膜、拡散紙な
どの働きを抑制しているので、酸素濃度センサとして、
長期に渡り、安定して酸素濃度を測定できる効果があ
る。

【００５２】酸素濃度計について、酸素濃度計の酸素濃
度センサとして市販されている空気電池を使用できる効
果がある。酸素濃度計が軽量コンパクトになる効果があ
る。酸素濃度センサにクリーンフィルタを備えているの
で埃による目詰まりを防止しており、安定して酸素濃度
を検出できる効果がある。さらに、酸素量制御隔膜を空
気電池に取り付けてもよいし、酸素濃度計に空気電池収
納部に酸素量制御隔膜をセットしておいてもよく、設計
の自由度が増す効果がある。シャッタ機構を備えた酸素
濃度計では酸素量制御隔膜が無くとも空気電池を酸素濃
度センサとして使用できる効果がある。シャッタ機構を
備えた酸素濃度計では空気電池は間欠して酸素濃度を測
定するので、空気電池が長寿命となる。不要酸素除去回
路をもつ酸素濃度計では酸素濃度測定開始時に蓄積され
た酸素を酸素濃度センサ内より除去できるので早く酸素
濃度を測定できる効果がある。

【００５３】また、温度、湿度、気圧の各検出器を備え
た酸素濃度計は、演算制御回路により、温度、湿度、気
圧等の外部環境に影響される酸素濃度センサの酸素濃度
測定値を補正できる効果がある。時計を備えた酸素濃度
計では、酸素濃度センサの使用時間が推定でき、酸素濃
度センサの劣化による誤差を補正できる効果がある。間
欠運転回路を備えた酸素濃度計では、測定を間欠して測
定できるので、酸素濃度センサおよぶ酸素濃度計の消費
電力を少なくできる効果がある。

【００５４】例えば、一般家庭では５分に１回、１秒間
程度測定するので、酸素濃度センサや空気電池の消耗が
少なく長寿命となる効果がある。警告ランプや警告ブザ
ー、警告出力端子があるので、空気の酸素濃度が低下し
たとき、人に低酸素であることを知らせる効果がある。

【００５５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による酸素濃度センサを示す縦断面図で
ある。

【図２】従来の空気電池を示す縦断面図である。

【図３】従来の酸素濃度センサを示す縦断面図である。

【図４】本発明による酸素濃度計を示す外観図である。

【図５】本発明のシャッタ機構にピエゾ素子を使用した
酸素濃度計を示す斜視図である。

【図６】本発明による簡易な酸素濃度計を示す配線図で
ある。

【図７】本発明による酸素濃度計の実施例の回路図であ
る。

【図８】本発明による酸素濃度計の実施例の回路図であ
る。

【図９】本発明による酸素濃度センサを２個使用した差
動の酸素濃度計の実施例の回路図である。

【図１０】本発明による酸素濃度センサに密閉シールを
貼った縦断面図である。

【図１１】本発明による酸素濃度計の実施例で制御回路
を備えた酸素濃度計の回路図である。

【図１２】本発明による酸素濃度計の実施例で制御回路
に演算制御回路と間欠運転回路と不要酸素除去回路を備
えた回路図である。

【符号の説明】

１アノード２ＫＣＩ電解液３カソード４隔膜５酸素６電池７亜鉛負極（還元物質）８セパレータ９空気極１０発水膜１１拡散紙１２空気孔１３従来の空気電池１４酸素量制御隔膜（酸素量制御手段）１５本発明の酸素濃度センサ１６蓋１７負極ケース１８クリーンフィルタ１９第二の酸素濃度センサ２０負荷抵抗２１リレー２２不要酸素除去回路２４酸素濃度計２５電流計（測定装置）２６警告ランプ（警告手段）２７警告ブザー（警告手段）２８時計２９電源スイッチガード３０電源スイッチ３１調整つまみ３２酸素取り入れ口３３気圧検出器（気圧センサ）３４湿度検出器（湿度センサ）３５温度検出器（温度センサ）３６ピエゾ素子（シャッタ機構）３７電極３８電極３９取り付け補助板４３密閉シール４５調整抵抗４６調整抵抗４７調整抵抗４８調整抵抗４９調整抵抗５０リレー５１電流５２調整抵抗５３調整抵抗５４制御回路５５演算制御回路５６間欠運転回路５７不要酸素除去回路５８警告出力端子（警告手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸素と還元物質との化学反応により酸素
濃度に相関した起電力を発生する酸素濃度センサと、前
記酸素濃度センサの起電力を測定する測定装置とにより
構成されたことを特徴とする酸素濃度計。
【請求項２】酸素濃度センサは、いわゆる空気電池で
あることを特徴とする前記請求項１記載の酸素濃度計。
【請求項３】酸素濃度センサは、いわゆる燃料電池で
あることを特徴とする前記請求項１記載の酸濃度計。
【請求項４】酸素濃度センサは、酸素と還元物質との
化学反応に供給される酸素量を制限するための酸素量制
限手段を有することを特徴とする前記請求項１から３ま
でのいずれかに記載の酸素濃度計。
【請求項５】酸素濃度センサは、外部環境の空気を取
り入れるための空気孔を有し、酸素量制限手段は、酸素
と還元物質との化学反応に供給される酸素量を制限する
ために前記酸素濃度センサの空気孔に配置された隔膜ま
たはブロック体であることを特徴とする前記請求項４記
載の酸素濃度計。
【請求項６】隔膜またはブロック体は、少なくともそ
の一部が金属材料またはプラスチック材料で形成されて
いることを特徴とする前記請求項５記載の酸素濃度計。
【請求項７】酸素量制限手段は、酸素と還元物質との
化学反応に供給される酸素を間欠供給とするために酸素
濃度センサの空気孔に配置されたシャッタ機構であるこ
とを特徴とする前記請求項４記載の酸素濃度計。
【請求項８】シャッタ機構は、手動および／または自
動操作による空気孔開閉装置であることを特徴とする前
記請求項７記載の酸素濃度計。
【請求項９】シャッタ機構は、制御回路の間欠運転回
路により自動的に開閉操作が行われる空気孔開閉装置で
あることを特徴とする前記請求項７または８記載の酸素
濃度計。
【請求項１０】シャッタ機構は、圧電素子、ソレノイ
ド、モータ、熱変形素子等のアクチュエータのいずれか
一つより選択される空気孔開閉装置であることを特徴と
する前記請求項７から９までに記載の酸素濃度計。
【請求項１１】測定装置は、負荷抵抗を有する電流計
または酸素濃度センサを負荷抵抗で短絡し負荷抵抗に並
列に接続された電圧計または電流計であることを特徴と
する前記請求項１から１０までのいずれかに記載の酸素
濃度計。
【請求項１２】電流計または電圧計または負荷抵抗よ
り得られた測定値を酸素濃度の数値として変換するため
のアナログ式またはデジタル式の演算制御回路を有する
ことを特徴とする前記請求項記載１から１１までのいず
れかに記載の酸素濃度計。
【請求項１３】演算制御回路には、湿度センサ、湿度
センサ、気圧センサ等の環境センサおよび時計のいずれ
か一つまたは複数が接続されていることを特徴とする前
記請求項１２記載の酸素濃度計。
【請求項１４】演算制御回路は、外部環境センサの測
定値により酸素濃度センサからの測定値を補正するため
の補正回路を有していることを特徴とする前記請求項１
３記載の酸素濃度計。
【請求項１５】演算制御回路は、酸素濃度センサから
の数値により警告を発生するための警告手段を有してい
ることを特徴とする前記請求項１２から１４までのいず
れかに記載の酸素濃度計。
【請求項１６】測定装置は、測定開始時に一時的に酸
素濃度センサに接続された負荷抵抗を減少させる不要酸
素除去回路を有することを特徴とする前記請求項１から
１５までのいずれかに記載の酸素濃度計。
【請求項１７】酸素と還元物質との化学反応により酸
素濃度に相関した起電力を発生する酸素濃度センサであ
り、前記還元物質に供給される酸素を制限するための酸
素量制限手段を有することを特徴とする酸素濃度セン
サ。
【請求項１８】酸素量制限手段は、酸素と還元物質と
の化学反応に供給される酸素を減少するために前記酸素
濃度センサの空気孔に形成された酸素量制御隔膜である
ことを特徴とする前記請求項１７記載の酸素濃度セン
サ。
【請求項１９】酸素量制限手段は、酸素と還元物質と
の化学反応に供給される酸素を減少するために前記酸素
濃度センサの空気孔に形成されたクリーンフィルタ機能
を有する酸素量制御隔膜であることを特徴とする前記請
求項１７または１８記載の酸素濃度センサ。
【請求項２０】酸素量制御隔膜の外気面にクリーンフ
ィルタを有することを特徴とする前記請求項１８ないし
１９記載の酸素濃度センサ。
【請求項２１】酸素濃度センサの形状がいわゆるボタ
ン形電池状またはコイン形電池状であることを特徴とす
る酸素濃度センサ。
【請求項２２】酸素濃度センサの出力を短絡した時に
流れる電流値が連続して１ｍＡ以下になることを特徴と
する酸素濃度センサ。
【請求項２３】間欠運転回路により、電流計従来の計
測を間欠して行うことを特徴とする酸素濃度計。