JPH10197470A

JPH10197470A - 検知素子

Info

Publication number: JPH10197470A
Application number: JP9004293A
Authority: JP
Inventors: Masashi Nishiguchi; 昌志西口; Hiroshi Koda; 弘史香田
Original assignee: F I S KK; Matsushita Seiko Co Ltd
Current assignee: F I S KK; Panasonic Ecology Systems Co Ltd
Priority date: 1997-01-14
Filing date: 1997-01-14
Publication date: 1998-07-31
Anticipated expiration: 2017-01-14
Also published as: JP4401445B2

Abstract

(57)【要約】【課題】環境を計測し制御する場所に使用される検知
素子において雰囲気の変化による誤動作を防止すること
を目的とする。【解決手段】図１に示すようにガス感応部１０１とき
ょう体１０９は、内包するガス感応部１０１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、測定雰囲気の妨害ガ
スを除去する除去手段としてシリカゲルフィルタ１１１
はきょう体１０９内部に固定されている。シリカゲルフ
ィルタと感応部との間に妨害成分流入制限手段としてピ
ンホール２を設けた流入制限板１が固定手段３によって
固定されている。上記構成により、雰囲気の変化の影響
を受け除去手段から吸放出される妨害成分の感応部への
影響を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、施設園芸、環境衛
生、防災用、工業用、ビル用、住宅用などの環境を計測
し制御する場所に使用される検知素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、その検知素子について、加熱駆動
型のガスセンサを例にとって、図１０を参照しながら説
明する。

【０００３】図に示すように、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、１０６ｂにそれぞれ接
続したリードピン１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０
７ｄ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１０５
ａ、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。測定雰囲気の妨害ガスを除去する除去手段としてシ
リカゲルフィルタ１１１はきょう体１０９内部に固定手
段１１２として上下の金属メッシュにはさまれ固定され
ている。

【０００４】上記構成においてガス感応部１０１を加熱
部１０２により測定温度に加熱するとともに、電極１０
４ａ、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、その際の検知対象ガスの濃度に応じてガ
ス感応部の抵抗値が変化し測定雰囲気中の検知対象ガス
の濃度を測定することができるものであった。

【０００５】そして、雰囲気中の妨害成分である干渉ガ
スや水蒸気が開口部１１０を介してきょう体１０９内部
に侵入してもシリカゲルフィルタ１１１に吸着され、ガ
ス感応部１０１への干渉ガスの反応を低減し、誤動作を
防止していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の検知
素子は、除去手段が雰囲気中の水蒸気やガスなどの妨害
成分を吸着しており、雰囲気の状態が変化するとその変
化に応じて除去手段から吸着物質が吸放出されるため、
感応部が、除去手段から吸放出される物質により誤動作
するという課題があり、この誤動作を防止することが要
求されている。

【０００７】本発明は、このような従来の課題を解決す
るものであり、雰囲気の状態が変化し除去手段から吸着
物質が吸放出された場合においても感応部への影響を緩
和することができ、また、除去手段が機械的に破損した
場合や外部から汚れが混入した場合においても妨害成分
流入制限手段の目詰まりを防止でき、また、雰囲気の状
態変化から除去手段の状態変化を保護し吸着物質の吸放
出を抑制でき、また、除去手段の動作状態を定常にする
ことにより妨害成分の吸放出を防止することのできる検
知素子を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の検知素子は上記
目的を達成するために、除去手段と感応部との間に妨害
成分流入制限手段を設置したものである。

【０００９】本発明によれば、感応部に対する雰囲気の
変化による除去手段からの妨害成分の吸放出の影響を緩
和することができ、雰囲気状態変化時の誤動作を防止す
ることができる検知素子が得られる。

【００１０】また、他の手段は除去手段と妨害成分流入
制限手段との間に目詰まり防止手段を設けたものであ
る。

【００１１】そして本発明によれば、除去手段が機械的
に破損した場合や外部から汚れが混入した場合において
も妨害成分流入制限手段の目詰まりを防止できる検知素
子が得られる。

【００１２】また、他の手段は妨害成分流入制限手段と
感応部との間に妨害成分吸着手段を設けたものである。

【００１３】そして本発明によれば、妨害成分流入制限
手段を通過した妨害成分を妨害成分吸着手段で吸着する
ことができ、雰囲気の状態変化時においても安定した検
知素子が得られる。

【００１４】また、他の手段は除去手段を雰囲気の状態
変化から緩和する緩和手段を設けたものである。

【００１５】そして、本発明によれば、雰囲気の状態変
化による除去手段の変化が緩和されるため、妨害成分の
吸放出を抑制することができる検知素子が得られる。

【００１６】また、他の手段は除去手段の動作状態を一
定に保つ動作状態定常化手段を設けたものである。

【００１７】そして、本発明によれば雰囲気温度が変化
した場合においても除去手段の温度を一定に保つため、
温度変化による吸着物質の吸放出量の変化を防止するこ
とができる検知素子が得られる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明は、感応部と、感応部を内
包し開口部を有するきょう体と、開口部の一部もしくは
全部を覆う形、もしくは、きょう体内部に測定雰囲気の
妨害成分を除去する除去手段とを有する検知素子におい
て、除去手段と感応部との間に妨害成分流入制限手段を
設けたものであり、感応部に対する雰囲気の変化による
除去手段からの吸着物質の吸放出をきょう体外部の雰囲
気と積極的に行うことにより、きょう体内部の感応部へ
の影響を緩和するという作用を有する。

【００１９】また、除去手段と妨害成分流入制限手段と
の間に目詰まり防止手段を設けることを特徴としたもの
であり、除去手段が機械的に破損した場合や外部から汚
れが混入した場合においても妨害成分流入制限手段の目
詰まりを防止することができる。

【００２０】また、妨害成分流入制限手段と感応部との
間に、妨害成分吸着手段を設けることを特徴としたもの
であり、妨害成分流入制限手段を通過した妨害成分を妨
害成分吸着手段で吸着することにより、感応部への妨害
成分の影響を防止することができるという作用を有す
る。

【００２１】また、感応部と、感応部を内包し開口部を
有するきょう体と、開口部の一部もしくは全部を覆う
形、もしくは、きょう体内部に測定雰囲気の妨害成分を
除去する除去手段とを有する検知素子において、除去手
段への雰囲気の変動の影響を緩和する緩和手段を設ける
ことを特徴としたものであり、雰囲気の変化による除去
手段の状態変化が緩和されるため、吸着物質の吸放出を
抑制することができるという作用を有する。

【００２２】また、感応部と、感応部を内包し開口部を
有するきょう体と、開口部の一部もしくは全部を覆う
形、もしくは、きょう体内部に測定雰囲気の妨害成分を
除去する除去手段とを有する検知素子において、除去手
段の動作条件を一定に保つ動作状態定常化手段を設けた
ものであり、雰囲気が変化した場合においても除去手段
の動作状態が定常であるため吸着物質の吸放出を防止す
る作用を有する。

【００２３】以下、本発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００２４】

【実施例】

（実施例１）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。

【００２５】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に示すようにシリカゲルフィルタ
１１１と感応部１０１との間に妨害成分流入制限手段と
してピンホール２を設けた流入制限板１が固定手段３に
よって固定されている。上記構成により、シリカゲルフ
ィルタ１１１は雰囲気の温度変化により吸着した水分を
吸放出する。水分の吸放出は、開口部１１０を通じ雰囲
気との間で行われるか、流入制限板１のピンホール２を
通じ、きょう体１０９内部との間で行われる。しかし、
きょう体１０９内部への水分の吸放出は流入制限板１に
よって制限されるため、シリカゲルフィルタ１１１は雰
囲気との間で吸放出の大部分を行うこととなる。そのた
め、きょう体１０９内部の湿度変化は最小限に抑えら
れ、図２に示すようにガス感応部１０１のシリカゲルフ
ィルタ１１１から吸放出する水分による誤動作を抑制す
ることができる。

【００２６】また、ピンホール２により、きょう体１０
９内部へのガスの流入が制限されるため、シリカゲルフ
ィルタ１１１で除去できない妨害ガス成分についても、
急激な発生によるガス感応部１０１の短期的な誤動作を
抑制することができる。

【００２７】なお、本実施例では、流入制限板１および
ピンホール２の寸法を特に限定しなかったが、流入制限
板１のピンホール２は、シリカゲルフィルタ１１１の
量、きょう体１０９内部の容積、ガス感応部１０１の水
蒸気に対する感度、検知ガスに対する感度もしくは応答
性によって決定される。たとえば、本実施例に使用した
ガスセンサの場合、ピンホール径に対する誤動作の量の
関係を図３に示している。シリカゲルフィルタ１１１を
約１ｇ、きょう体１０９の容積を約１０００ｍｍ ³とし
た場合、ピンホール２の穴径は３ｍｍ以上ではほとんど
効果は得られない。また、２ｍｍ以下で誤差量は半分以
下となる。さらに、０．１ｍｍ以下では、検知ガスの感
度および応答が低下するため、１ｍｍ以下０．３ｍｍ以
上の範囲が望ましい。

【００２８】また、流入制限板１のピンホール２は複数
でもよく、形状についても円形である必要はなく、その
作用効果に差異を生じない。

【００２９】また、妨害成分流入制限手段として、本実
施例ではピンホール２および流入制限板１としたが、除
去手段と感応部の間に存在し、本実施例のピンホール２
に相当する開口を有するものであれば図４に示すよう
に、きょう体１０９と流入制限板１との隙間を利用した
構成、流入制限板１を２枚の板で構成しその隙間を利用
したものなど、また多孔質板などどのような構成でも同
様の作用効果を得ることができる。

【００３０】さらに、本実施例では、雰囲気の温度変化
による水分の吸放出としたが、妨害成分として、アルデ
ヒドやアルコール、炭化水素、窒素酸化物、硫化物、揮
発性有機化合物等のガス成分があり、物理的な吸着など
でその吸放出が可逆的に行われる成分であれば同様の作
用効果が得られる。

【００３１】さらに除去手段に付着する油やタバコのヤ
ニなどの汚れからの放出においても水分と同様の作用効
果が得られる。

【００３２】また、雰囲気の変化を温度としたが、風速
の変化や圧力、ガス濃度の変化による妨害成分の吸放出
に対しても同様の作用効果が得られる。

【００３３】また、除去手段としてシリカゲルフィルタ
としたが、妨害成分が可逆的に吸脱着する材料を用いた
ものであれば同様の作用効果が得られる。例えば、シリ
カゲルを基材とし白金やパラジウムなどの触媒を担持し
たもの、活性炭もしくは活性炭を基材とし触媒や官能基
を担持したもの、ゼオライトもしくはゼオライトを基材
とし触媒を担持したもの、アルミナ、ジルコニア等の多
孔質セラミックに触媒や吸着材を担持したものが良く用
いられる。例えば、活性炭を除去手段とした場合、吸着
する妨害成分として、アルコール、揮発性有機化合物、
窒素酸化物、炭化水素、水分、その他油やタバコのヤニ
等の汚れなどが考えられ、吸放出に影響する雰囲気の変
化として温度、風速が考えられる。

【００３４】また、ゼオライトを基材とした除去手段に
おいても同様である。また、前記した妨害成分、除去手
段において不可逆的な吸着によるものについては、雰囲
気の変化による吸放出量はほとんど行われないため妨害
成分による誤動作は無いので問題ない。

【００３５】ただし、化学的な吸着の場合においても、
雰囲気の温度等が吸着物質が脱離する条件まで変化する
場合は、本実施例と同様の作用効果が得られる。

【００３６】また、検知素子として加熱駆動型のガスセ
ンサとしたが、前記した妨害成分による誤動作を起こし
うる検知素子であれば、高分子タイプもしくは加熱駆動
型の湿度センサ、固体電解質型のガスセンサ、バイオセ
ンサ、などどのような方式、検知対象の検知素子であっ
てもその作用効果に差異はない。

【００３７】（実施例２）図５は、本発明の第２実施例
の構成を示している。なお、従来例および本発明の第１
実施例と同一部分は同一番号を付し説明を省略する。

【００３８】図５において、シリカゲルフィルタ１１１
と流入制限板１との間に目詰まり防止手段として金属メ
ッシュ板４が固定手段１１２によって固定されている。

【００３９】上記構成により、シリカゲルフィルタ１１
１が振動や衝撃で破損した場合においても、破損片や破
損粉の流入制限板１上への落下を防止し、また雰囲気か
らのほこり、油、ヤニ、等による汚れによるピンホール
２の目詰まりを防止できる。

【００４０】なお、本実施例では目詰まり防止手段に金
属メッシュ板４を用いたが、シリカゲルフィルタの破損
片、粉を通さず気体を通過するものであれば、樹脂や繊
維などの防塵用のフィルタ材など、その作用効果に差異
を生じない。

【００４１】（実施例３）図６は、本発明の第３実施例
の構成を示している。なお、従来例および本発明の第
１、第２実施例と同一部分は同一番号を付し説明を省略
する。

【００４２】図６において、流入制限板１の下部に妨害
成分吸着手段として活性炭シート５が固定手段６によっ
て固定されている。

【００４３】上記構成により、流入制限板１を通過した
妨害成分を活性炭シート５で吸着し除去することにより
きょう体１０９内部への妨害成分の侵入を防止すること
ができガス感応部１０１の妨害成分による誤動作を防止
することができる。また、この効果は、シリカゲルフィ
ルタ１１１から放出されるガスや水分などの妨害成分だ
けでなく、シリカゲルフィルタ１１１で除去できずに通
過した妨害成分に対しても得ることができる。図７に活
性炭シート５の有無によるＣＯ₂およびエタノールに対
する感度を示している。図に示すとおり、アルコールに
対する感度は大きく改善されている。また、シリカゲル
フィルタ１１１および流入制限板１を通過後の微量の妨
害成分を活性炭シート５で吸着するため、長期にわたり
活性炭シート５の吸着性能を維持できる効果がある。

【００４４】なお、本実施例では妨害成分吸着手段とし
て活性炭シート５としたが、シリカゲル、ゼオライトな
ど妨害成分を吸着する材料であれば同様の効果が得られ
る。

【００４５】（実施例４）図８は、本発明の第４実施例
の構成を示している。なお、従来例および本発明の第
１、第２、第３実施例と同一部分は同一番号を付し説明
を省略する。

【００４６】雰囲気温度変化によるシリカゲルフィルタ
１１１の温度変化を緩和する緩和手段として発泡スチロ
ール製の断熱キャップ７が、きょう体１０９を覆う形で
設置されている。

【００４７】上記構成により、雰囲気の温度が変化した
場合においてもシリカゲルフィルタ１１１の温度変化は
低減され、温度変化によるシリカゲルフィルタ１１１か
らの水分の吸放出は抑制される。その結果、きょう体１
０９内部の湿度変化は低減し、ガス感応部の誤動作が低
減する。また、断熱キャップ７により、雰囲気の風速の
影響も同時に緩和できるため、風によるシリカゲルフィ
ルタ１１１からの水分の吸放出も防止できる。

【００４８】なお、本実施例では緩和手段として断熱キ
ャップ７を発泡スチロール製としたが、断熱効果のある
材料、構成であれば何でもよく、その作用効果に差異を
生じない。

【００４９】また、雰囲気の変化を本実施例では温度変
化としているが、除去手段の材料、妨害成分の種類によ
って、緩和すべき雰囲気の変化は、温度、湿度、風速、
ガス濃度など異なるが、その効果に差異はない。

【００５０】（実施例５）図９は、本発明の第５実施例
の構成を示している。なお、従来例および本発明の第
１、第２、第３、第４実施例と同一部分は同一番号を付
し説明を省略する。

【００５１】動作状態定常化手段として、シリカゲルフ
ィルタ１１１内部にヒータ８および温度測定手段９を設
置し、ヒータ８は制御手段１０から電力供給を受けシリ
カゲルフィルタ１１１を加熱する。制御手段１０は温度
測定手段９の信号を受け、シリカゲルフィルタ１１１の
温度が一定になるようにヒータ８に供給する電力を調整
する。

【００５２】上記構成により、シリカゲルフィルタ１１
１の温度は雰囲気の温度にかかわらず常に一定に保たれ
るため、温度変化による水分の吸放出を防止することが
できる。その結果、温度変化によるきょう体１０９内部
の湿度変化が防止でき、ガス感応部１０１の誤動作を防
止することができる。

【００５３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、除去手段
と感応部との間に妨害成分流入制限手段を設けることに
より、雰囲気が変化した場合においても除去手段からの
妨害物質の吸放出による誤動作を防止でき、さらに除去
手段で除去できない妨害成分、雰囲気の汚染物質の感応
部への影響を抑制でき誤動作を低減できるという有利な
効果が得られる。

【００５４】また、除去手段と妨害成分流入制限手段と
の間に目詰まり防止手段を設けることにより、除去手段
の機械的破損および外部からの汚染による妨害成分流入
制限手段の目詰まりを防止でき、長期にわたって信頼性
の高い検知素子を提供できる効果が得られる。

【００５５】また、妨害成分流入制限手段と感応部との
間に妨害成分吸着手段を設けることにより、妨害成分流
入制限手段を通過した妨害成分の感応部への影響を防止
でき長期にわたって誤動作の少ない検知が可能となる検
知素子を提供できる効果が得られる。

【００５６】また、除去手段に与える雰囲気の変化の影
響を緩和する緩和手段を設けることにより、雰囲気の変
化による除去手段の状態変化を抑制でき妨害物質の吸放
出をより抑制し誤動作を低減する効果が得られる。

【００５７】また、除去手段の動作状態を測定雰囲気の
変化によらず一定に保つ動作状態定常化手段を設けるこ
とにより、測定雰囲気の変化によらず除去手段が常に定
常状態で動作するため汚染物質の吸放出を防止でき、さ
らに除去手段の除去能力を最適に保つことができるた
め、誤動作をより低減できる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による検知素子の構成を示す
断面図

【図２】同検知素子と従来の検知素子の雰囲気温度特性
を示すグラフ

【図３】同検知素子のピンホール径と誤差の関係を示す
グラフ

【図４】(a)本発明の実施例１による検知素子の妨害ガ
ス流入制限手段の構成の例を示す断面図(流入制限板１
枚できょう体との隙間を利用した場合) (b)本発明の実施例１による検知素子の妨害ガス流入制
限手段の構成の例を示す断面図(流入制限板２枚の場合)

【図５】本発明の実施例２による検知素子の構成を示す
断面図

【図６】本発明の実施例３による検知素子の構成を示す
断面図

【図７】本発明の実施例３による検知素子の特性を示す
図

【図８】本発明の実施例４による検知素子の構成を示す
断面図

【図９】本発明の実施例５による検知素子の構成を示す
断面図

【図１０】従来の検知素子の構成を示す断面図

【符号の説明】

１流入制限板２ピンホール４金属メッシュ板５活性炭シート７断熱キャップ８ヒータ９温度測定手段１０制御手段１０１感応部１０９きょう体１１０開口部１１１シリカゲルフィルタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感応部と、感応部を内包し開口部を有す
るきょう体と、開口部の一部または全部を覆う形、もし
くは、きょう体内部に測定雰囲気の妨害成分を除去する
除去手段とを有する検知素子において、除去手段と感応
部との間に妨害成分流入制限手段を設けた検知素子。
【請求項２】除去手段と妨害成分流入制限手段との間
に、目詰まり防止手段を設けた請求項１記載の検知素
子。
【請求項３】妨害成分流入制限手段と感応部との間
に、妨害成分吸着手段を設けた請求項２記載の検知素
子。
【請求項４】感応部と、感応部を内包し開口部を有す
るきょう体と、開口部の一部または全部を覆う形、もし
くは、きょう体内部に測定雰囲気の妨害成分を除去する
除去手段とを有する検知素子において、除去手段への雰
囲気の変動の影響を緩和する緩和手段を設けた検知素
子。
【請求項５】感応部と、感応部を内包し開口部を有す
るきょう体と、開口部の一部または全部を覆う形、もし
くは、きょう体内部に測定雰囲気の妨害成分を除去する
除去手段とを有する検知素子において、除去手段の動作
条件を一定に保つ動作状態定常化手段を設けた請求項３
記載の検知素子。