JP3489659B2 - 固体電解質型二酸化炭素ガスセンサ及びその補正方法 - Google Patents
固体電解質型二酸化炭素ガスセンサ及びその補正方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質型二酸
化炭素ガスセンサ素子を用いる固体電解質型二酸化炭素
ガスセンサ技術に関する。
化炭素ガスセンサ素子を用いる固体電解質型二酸化炭素
ガスセンサ技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１に固体電解質型二酸化炭素ガスセン
サ素子の一例のモデル断面図を示す。図中符号αで示さ
れるのは固体電解質で通常ＮＡＳＩＣＯＮ（Ｎａ１＋ｘ
Ｚｒ２Ｐ３−ｘＳｉｘＯ１２、ｘは１または２）などが
使われる。この固体電解質αを挟んで検知極β、すなわ
ち炭酸リチウムなどの金属炭酸塩に覆われた金からなる
電極及び白金からなる基準極γが配され、全体を多孔質
セラミック体δを介してガスフィルターεが覆う構造で
ある。なお基準極γはヒーターζを有する基板ηが接し
ており、固体電解質αはこのヒーターζによりそのイオ
ン伝導に適した温度に保たれる。
サ素子の一例のモデル断面図を示す。図中符号αで示さ
れるのは固体電解質で通常ＮＡＳＩＣＯＮ（Ｎａ１＋ｘ
Ｚｒ２Ｐ３−ｘＳｉｘＯ１２、ｘは１または２）などが
使われる。この固体電解質αを挟んで検知極β、すなわ
ち炭酸リチウムなどの金属炭酸塩に覆われた金からなる
電極及び白金からなる基準極γが配され、全体を多孔質
セラミック体δを介してガスフィルターεが覆う構造で
ある。なお基準極γはヒーターζを有する基板ηが接し
ており、固体電解質αはこのヒーターζによりそのイオ
ン伝導に適した温度に保たれる。
【０００３】ここでセンサ素子の置かれた雰囲気中の二
酸化炭素の濃度に応じて検知極β及び基準極γとの間に
起電力が生じる。すなわち、この起電力を測定すること
により雰囲気中の二酸化炭素濃度を知ることができる。
しかしながら、このような固体電解質型二酸化炭素ガス
センサ素子は連続的な使用により劣化し、補正が必要と
なる。しかし、この補正のためには二酸化炭素を有しな
い、あるいは、二酸化炭素濃度が既知のガス、すなわち
標準ガスが必要である。ここで、大気中には３００〜４
００ｐｐｍの炭酸ガスが存在するため、大気を標準ガス
として用いることができると云える。しかしながら、呼
気、あるいは燃焼反応などの環境要因によりセンサ素子
の置かれた雰囲気中の二酸化炭素ガスは変動するため、
特に室内等においては簡易的に大気校正することが難し
い。この対策として、外気を導入する方法や、一定期間
の起電力最大値（炭酸ガス濃度が最小時の起電力）で補
正する方法が考えられる。しかし、前者では吸引系等の
装置が必要であり実際的でない。また後者では湿度の影
響が起電値で３〜４ｍＶ（二酸化炭素濃度換算で数十ｐ
ｐｍ）あるため、条件によっては、補正しすぎにより、
実際の炭酸ガス濃度よりも低い値として認識してしまう
場合があり、計測用濃度計等精度を要する分野に応用で
きないと行った問題があった。
酸化炭素の濃度に応じて検知極β及び基準極γとの間に
起電力が生じる。すなわち、この起電力を測定すること
により雰囲気中の二酸化炭素濃度を知ることができる。
しかしながら、このような固体電解質型二酸化炭素ガス
センサ素子は連続的な使用により劣化し、補正が必要と
なる。しかし、この補正のためには二酸化炭素を有しな
い、あるいは、二酸化炭素濃度が既知のガス、すなわち
標準ガスが必要である。ここで、大気中には３００〜４
００ｐｐｍの炭酸ガスが存在するため、大気を標準ガス
として用いることができると云える。しかしながら、呼
気、あるいは燃焼反応などの環境要因によりセンサ素子
の置かれた雰囲気中の二酸化炭素ガスは変動するため、
特に室内等においては簡易的に大気校正することが難し
い。この対策として、外気を導入する方法や、一定期間
の起電力最大値（炭酸ガス濃度が最小時の起電力）で補
正する方法が考えられる。しかし、前者では吸引系等の
装置が必要であり実際的でない。また後者では湿度の影
響が起電値で３〜４ｍＶ（二酸化炭素濃度換算で数十ｐ
ｐｍ）あるため、条件によっては、補正しすぎにより、
実際の炭酸ガス濃度よりも低い値として認識してしまう
場合があり、計測用濃度計等精度を要する分野に応用で
きないと行った問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、センサ素子
の劣化による使用不可状態を確実に検出でき、また、適
正な補正による正確な測定を可能とする固体電解質型二
酸化炭素ガスセンサの補正方法を提供することを目的と
する。
の劣化による使用不可状態を確実に検出でき、また、適
正な補正による正確な測定を可能とする固体電解質型二
酸化炭素ガスセンサの補正方法を提供することを目的と
する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の固体電解質型二
酸化炭素ガスセンサの補正方法は上記課題を解決するた
め、請求項１に記載の通り、固体電解質型センサ素子を
有する固体電解質型二酸化炭素ガスセンサの補正方法で
あって、所定期間におけるセンサ素子の起電力の変動を
調べ、その起電力の最大値により次の所定期間における
出力補正値を設定するに際し、下記式（ｉ）
酸化炭素ガスセンサの補正方法は上記課題を解決するた
め、請求項１に記載の通り、固体電解質型センサ素子を
有する固体電解質型二酸化炭素ガスセンサの補正方法で
あって、所定期間におけるセンサ素子の起電力の変動を
調べ、その起電力の最大値により次の所定期間における
出力補正値を設定するに際し、下記式（ｉ）
【数３】｜初期基準値 − 一定期間における起電力の
最大値｜ ……（ｉ） で表される、空気に対するセンサ素子出力である初期基
準値と得られた所定期間における起電力の最大値との差
が、補正控除値以下であるとき上記次の所定期間におけ
る出力補正値を０とし、また、該差が補正控除値を超え
るとき、上記次の一定期間における出力補正値を下記式
（ｉｉ）
最大値｜ ……（ｉ） で表される、空気に対するセンサ素子出力である初期基
準値と得られた所定期間における起電力の最大値との差
が、補正控除値以下であるとき上記次の所定期間におけ
る出力補正値を０とし、また、該差が補正控除値を超え
るとき、上記次の一定期間における出力補正値を下記式
（ｉｉ）
【数４】｜初期基準値 − 一定期間における起電力の
最大値｜ − 補正控除値 ……（ｉｉ） で表される値に設定する ことを特徴とする固体電解質型
二酸化炭素ガスセンサの補正方法。である。
最大値｜ − 補正控除値 ……（ｉｉ） で表される値に設定する ことを特徴とする固体電解質型
二酸化炭素ガスセンサの補正方法。である。
【０００６】また、本発明の固体電解質型二酸化炭素ガ
スセンサは請求項５に記載の通り、固体電解質型センサ
素子を有する固体電解質型二酸化炭素ガスセンサであっ
て、所定期間におけるセンサ素子の起電力の変動を調
べ、その起電力の最大値により次の所定期間における出
力補正値を設定する出力補正手段と、該センサ素子出力
がセンサ素子交換予告時間以上に亘りセンサ素子交換必
要レベルの値をとり続けた場合にセンサ素子交換の予告
を表示し、その後さらにセンサ素子交換判断時間以上に
亘りセンサ素子交換必要レベルの値をとり続けた場合に
センサ素子交換が必要であることを表示するセンサ素子
劣化検出表示手段とを構成として有する固体電解質型二
酸化炭素ガスセンサである。
スセンサは請求項５に記載の通り、固体電解質型センサ
素子を有する固体電解質型二酸化炭素ガスセンサであっ
て、所定期間におけるセンサ素子の起電力の変動を調
べ、その起電力の最大値により次の所定期間における出
力補正値を設定する出力補正手段と、該センサ素子出力
がセンサ素子交換予告時間以上に亘りセンサ素子交換必
要レベルの値をとり続けた場合にセンサ素子交換の予告
を表示し、その後さらにセンサ素子交換判断時間以上に
亘りセンサ素子交換必要レベルの値をとり続けた場合に
センサ素子交換が必要であることを表示するセンサ素子
劣化検出表示手段とを構成として有する固体電解質型二
酸化炭素ガスセンサである。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明において、所定期間が１日
以上１週間以下であると、通常の生活環境の周期に一致
し、そのためセンサ素子の雰囲気の二酸化炭素変動を一
巡した上での出力補正値を設定できるため、よりよい補
正が可能となるので好ましい。なお１週間超の場合には
期間が冗長となりやすく、また、１日より短い場合には
良好な出力補正値を得ることができない場合が多い。な
お、上記次の所定期間における出力補正値を設定するに
際し、下記式（ｉ）
以上１週間以下であると、通常の生活環境の周期に一致
し、そのためセンサ素子の雰囲気の二酸化炭素変動を一
巡した上での出力補正値を設定できるため、よりよい補
正が可能となるので好ましい。なお１週間超の場合には
期間が冗長となりやすく、また、１日より短い場合には
良好な出力補正値を得ることができない場合が多い。な
お、上記次の所定期間における出力補正値を設定するに
際し、下記式（ｉ）
【数５】｜初期基準値 − 一定期間における起電力の
最大値｜ ……（ｉ） で表される、空気に対するセンサ素子出力である初期基
準値と得られた所定期間における起電力の最大値との差
が、補正控除値以下であるとき上記次の所定期間におけ
る出力補正値を０とし、また、該差が補正控除値を超え
るとき、上記次の一定期間における出力補正値を下記式
（ｉｉ）
最大値｜ ……（ｉ） で表される、空気に対するセンサ素子出力である初期基
準値と得られた所定期間における起電力の最大値との差
が、補正控除値以下であるとき上記次の所定期間におけ
る出力補正値を０とし、また、該差が補正控除値を超え
るとき、上記次の一定期間における出力補正値を下記式
（ｉｉ）
【数６】｜初期基準値 − 一定期間における起電力の
最大値｜ − 補正控除値 ……（ｉｉ） で表される値に 設定すると、過剰な補正を避けることが
可能であり、その結果、実際の炭酸ガス濃度よりも低い
値として認識してしまうおそれがなく、計測用濃度計等
の精度を要する分野に応用が可能となる。
最大値｜ − 補正控除値 ……（ｉｉ） で表される値に 設定すると、過剰な補正を避けることが
可能であり、その結果、実際の炭酸ガス濃度よりも低い
値として認識してしまうおそれがなく、計測用濃度計等
の精度を要する分野に応用が可能となる。
【０００８】また、センサ素子交換予告時間が２４時間
以上であると、通常の生活サイクルの周期に一致し、誤
検出を防止することができる。また、センサ素子交換判
断時間が１日以上１週間以下であると通常の生活環境の
周期に一致し、そのためセンサ素子の雰囲気の二酸化炭
素変動を一巡した上でセンサ素子の劣化に対する判断が
可能となるため好ましい。なお、１日より短いと誤検出
の可能性が高くなり、また１週間より長い場合には、セ
ンサ素子劣化の判断が遅れ、正確な測定ができなくなる
ことによる障害が多くなる。また、上記のようにセンサ
素子交換に関して、予告を行うのは、センサ素子劣化の
おそれがあることを示し、検出値に信頼性の点で不安が
あることを示すものである。
以上であると、通常の生活サイクルの周期に一致し、誤
検出を防止することができる。また、センサ素子交換判
断時間が１日以上１週間以下であると通常の生活環境の
周期に一致し、そのためセンサ素子の雰囲気の二酸化炭
素変動を一巡した上でセンサ素子の劣化に対する判断が
可能となるため好ましい。なお、１日より短いと誤検出
の可能性が高くなり、また１週間より長い場合には、セ
ンサ素子劣化の判断が遅れ、正確な測定ができなくなる
ことによる障害が多くなる。また、上記のようにセンサ
素子交換に関して、予告を行うのは、センサ素子劣化の
おそれがあることを示し、検出値に信頼性の点で不安が
あることを示すものである。
【０００９】ここで具体的な例を挙げて本発明の固体電
解質型二酸化炭素ガスセンサの補正方法について説明す
る。図２にＮＡＳＩＣＯＮを固体電解質として用いるセ
ンサ素子が劣化したときのセンサ素子起電力の低下量で
ある低下ＥＭＦ（ｍＶ）とセンサ素子感度ΔＥ（３６０
→２０００ＣＯ２ｐｐｍ）（二酸化炭素濃度が３６０ｐ
ｐｍの空気に対する出力と二酸化炭素濃度が２０００ｐ
ｐｍの空気に対する出力との差）との関係を示す。セン
サ素子が劣化して低下ＥＭＦが増大するにつれて感度が
低下することが判る。なお本例においては３６０ｐｐｍ
の二酸化炭素濃度の空気に対するセンサ素子出力値を初
期基準値として用いている。図２に示された関係により
ＮＡＳＩＣＯＮを固体電解質として用いるセンサ素子に
おいて、低下ＥＭＦの幅が５０ｍＶ以下の範囲でセンサ
素子感度低下が少なく、実用上使用可能であることが判
り、本例では低下ＥＭＦの幅が５０ｍＶを超えるときセ
ンサ素子交換必要レベルであるとするとしてこの値を採
用した。この例では３６０ｐｐｍの二酸化炭素濃度の空
気に対するセンサ素子出力を初期基準値とし、１週間を
所定期間とし、補正控除値を５ｍＶとしている。図３
に、ある１週間におけるこのセンサ素子の出力の変遷例
を示した。この１週間での起電力が最大のときの値（図
中「起電力ｍａｘ値」として示す）から次のように出力
補正値を求める。図４に示すように初期基準値と得られ
た所定期間における起電力の最大値との差（図中「起電
力ｍａｘ値のずれ量（ｍＶ）」として示す）が補正控除
値の５ｍＶ以下であるとき補正を行わず、すなわち出力
補正値を０とし、また、この差が補正控除値である５ｍ
Ｖより大きいときはこの差の幅から５ｍＶを差し引いた
値を次の所定期間の出力補正値として設定する。この設
定により、センサ素子雰囲気の湿度変動による過補正を
防ぐことができ、正確な測定が可能となる。なお、出力
補正値は前の週の出力補正値に影響されることがないた
め、センサ素子の劣化状態に見合った出力補正値を得る
ことができる。
解質型二酸化炭素ガスセンサの補正方法について説明す
る。図２にＮＡＳＩＣＯＮを固体電解質として用いるセ
ンサ素子が劣化したときのセンサ素子起電力の低下量で
ある低下ＥＭＦ（ｍＶ）とセンサ素子感度ΔＥ（３６０
→２０００ＣＯ２ｐｐｍ）（二酸化炭素濃度が３６０ｐ
ｐｍの空気に対する出力と二酸化炭素濃度が２０００ｐ
ｐｍの空気に対する出力との差）との関係を示す。セン
サ素子が劣化して低下ＥＭＦが増大するにつれて感度が
低下することが判る。なお本例においては３６０ｐｐｍ
の二酸化炭素濃度の空気に対するセンサ素子出力値を初
期基準値として用いている。図２に示された関係により
ＮＡＳＩＣＯＮを固体電解質として用いるセンサ素子に
おいて、低下ＥＭＦの幅が５０ｍＶ以下の範囲でセンサ
素子感度低下が少なく、実用上使用可能であることが判
り、本例では低下ＥＭＦの幅が５０ｍＶを超えるときセ
ンサ素子交換必要レベルであるとするとしてこの値を採
用した。この例では３６０ｐｐｍの二酸化炭素濃度の空
気に対するセンサ素子出力を初期基準値とし、１週間を
所定期間とし、補正控除値を５ｍＶとしている。図３
に、ある１週間におけるこのセンサ素子の出力の変遷例
を示した。この１週間での起電力が最大のときの値（図
中「起電力ｍａｘ値」として示す）から次のように出力
補正値を求める。図４に示すように初期基準値と得られ
た所定期間における起電力の最大値との差（図中「起電
力ｍａｘ値のずれ量（ｍＶ）」として示す）が補正控除
値の５ｍＶ以下であるとき補正を行わず、すなわち出力
補正値を０とし、また、この差が補正控除値である５ｍ
Ｖより大きいときはこの差の幅から５ｍＶを差し引いた
値を次の所定期間の出力補正値として設定する。この設
定により、センサ素子雰囲気の湿度変動による過補正を
防ぐことができ、正確な測定が可能となる。なお、出力
補正値は前の週の出力補正値に影響されることがないた
め、センサ素子の劣化状態に見合った出力補正値を得る
ことができる。
【００１０】次にこの例におけるセンサ素子劣化検出に
ついて説明する。図５にその劣化検出モデル図を示し
た。センサ素子が劣化して、その結果初期基準値とセン
サ素子の起電力との差の幅（図中「起電力のずれ量（ｍ
Ｖ）」として示す）が大きくなり、その結果、センサ交
換必要レベル（本例では５０ｍＶ以上）に達し、その状
態が２４時間を超えて継続するとセンサ素子交換予告信
号が出てセンサ素子交換の予告がＬＥＤなどにより表示
される。その後さらにセンサ素子交換判断時間（本例で
は１週間）以上に亘りセンサ素子交換必要レベルの値を
とり続けた場合にセンサ素子交換信号により、センサ素
子が劣化してその交換が必要であるとのＬＥＤによる表
示がなされる。なお、このセンサ素子交換信号による表
示以前に初期基準値とセンサ素子起電力との差の幅がセ
ンサ素子交換必要レベルではない範囲に回復した場合に
はセンサ素子交換の予告は解除され通常の計測に復帰す
る。
ついて説明する。図５にその劣化検出モデル図を示し
た。センサ素子が劣化して、その結果初期基準値とセン
サ素子の起電力との差の幅（図中「起電力のずれ量（ｍ
Ｖ）」として示す）が大きくなり、その結果、センサ交
換必要レベル（本例では５０ｍＶ以上）に達し、その状
態が２４時間を超えて継続するとセンサ素子交換予告信
号が出てセンサ素子交換の予告がＬＥＤなどにより表示
される。その後さらにセンサ素子交換判断時間（本例で
は１週間）以上に亘りセンサ素子交換必要レベルの値を
とり続けた場合にセンサ素子交換信号により、センサ素
子が劣化してその交換が必要であるとのＬＥＤによる表
示がなされる。なお、このセンサ素子交換信号による表
示以前に初期基準値とセンサ素子起電力との差の幅がセ
ンサ素子交換必要レベルではない範囲に回復した場合に
はセンサ素子交換の予告は解除され通常の計測に復帰す
る。
【００１１】このような固体電解質型二酸化炭素ガスセ
ンサの補正方法は例えば次のようにして達成される。図
６（ａ）に本発明に係るセンサの回路図を示す。センサ
素子１からの出力はＭＰＵユニット２の入力ポート２ｉ
に接続されている。このＭＰＵユニット２には演算・制
御用ＣＰＵ２cp、プログラム、初期基準値、所定期間の
値、センサ素子交換予告時間及びセンサ素子交換判断時
間の値などが格納されたＲＯＭ２ro、出力補正値Ｘｒ、
センサ素子出力値（ＥＭＦ値）Ｘ、所定期間における起
電力の最大値Ｘｍ、センサ素子劣化検出用フラグＦ、タ
イマＴ及びＴ２を格納するＲＡＭ２ra（図６（ａ）参
照）、測定されたＥＭＦ及び出力補正値から算出された
二酸化炭素濃度を表示するためのＬＣＤ３l1へ出力する
出力ポート２o1、センサ素子交換予告信号及びセンサ素
子交換信号を受けてそれぞれＬＥＤ３l2及びＬＥＤ３l3
を点灯させるための出力ポート２o2及び２o3を有する。
なお、上記ＣＰＵ２cpにより算出された二酸化炭素濃度
は直ちにＬＣＤ３l1に表示されるようになっている。
ンサの補正方法は例えば次のようにして達成される。図
６（ａ）に本発明に係るセンサの回路図を示す。センサ
素子１からの出力はＭＰＵユニット２の入力ポート２ｉ
に接続されている。このＭＰＵユニット２には演算・制
御用ＣＰＵ２cp、プログラム、初期基準値、所定期間の
値、センサ素子交換予告時間及びセンサ素子交換判断時
間の値などが格納されたＲＯＭ２ro、出力補正値Ｘｒ、
センサ素子出力値（ＥＭＦ値）Ｘ、所定期間における起
電力の最大値Ｘｍ、センサ素子劣化検出用フラグＦ、タ
イマＴ及びＴ２を格納するＲＡＭ２ra（図６（ａ）参
照）、測定されたＥＭＦ及び出力補正値から算出された
二酸化炭素濃度を表示するためのＬＣＤ３l1へ出力する
出力ポート２o1、センサ素子交換予告信号及びセンサ素
子交換信号を受けてそれぞれＬＥＤ３l2及びＬＥＤ３l3
を点灯させるための出力ポート２o2及び２o3を有する。
なお、上記ＣＰＵ２cpにより算出された二酸化炭素濃度
は直ちにＬＣＤ３l1に表示されるようになっている。
【００１２】このような本発明に係るセンサの働きにつ
いて図７に示したフローチャートを用いて説明する。電
源投入後ステップＳ１で出力補正値Ｘｒ及びセンサ素子
劣化検出用フラグＦは初期化され、ステップＳ２ではタ
イマＴが初期化され、また所定期間における起電力の最
大値Ｘｍにセンサ素子出力ＥＭＦ値が代入されて初期化
される。ステップＳ３にてタイマＴがスタートされ、ス
テップＳ４でセンサ素子出力であるＥＭＦ値が入力ポー
ト２ｉから読み込まれてセンサ素子出力値Ｘとして代入
される。このセンサ素子出力値Ｘは所定期間における起
電力の最大値Ｘｍ（初回は０）と比較され、Ｘｍの値が
Ｘの値より大きいときにはステップＳ６でＸの値がＸｍ
に代入されてステップＳ７へ進み、Ｘｍの値がＸの値と
同じかあるいは小さい場合にはそのままステップＳ７に
進む。
いて図７に示したフローチャートを用いて説明する。電
源投入後ステップＳ１で出力補正値Ｘｒ及びセンサ素子
劣化検出用フラグＦは初期化され、ステップＳ２ではタ
イマＴが初期化され、また所定期間における起電力の最
大値Ｘｍにセンサ素子出力ＥＭＦ値が代入されて初期化
される。ステップＳ３にてタイマＴがスタートされ、ス
テップＳ４でセンサ素子出力であるＥＭＦ値が入力ポー
ト２ｉから読み込まれてセンサ素子出力値Ｘとして代入
される。このセンサ素子出力値Ｘは所定期間における起
電力の最大値Ｘｍ（初回は０）と比較され、Ｘｍの値が
Ｘの値より大きいときにはステップＳ６でＸの値がＸｍ
に代入されてステップＳ７へ進み、Ｘｍの値がＸの値と
同じかあるいは小さい場合にはそのままステップＳ７に
進む。
【００１３】ステップＳ７ではセンサ素子が劣化の可能
性がないかどうか、すなわち、初期基準値とそのときの
雰囲気におけるセンサ素子の起電力との差の幅｜Ｘ｜が
センサ素子交換必要レベル（本例では５０ｍＶ以上）で
ないかどうかが調べられ、センサ素子交換必要レベルで
ない場合にはステップＳ８に進み、劣化しているおそれ
があるときにはステップＳ２０に進む。ステップＳ８で
はセンサ素子劣化検出用フラグＦに１が代入され、次い
で、ステップＳ９でタイマＴの値が本例における所定期
間である１週間に達していないかどうか調べられ、所定
期間に達していればステップＳ１０に進み、所定期間に
達していなければステップＳ４に戻り、所定期間に達す
るまでステップＳ４〜Ｓ９が繰り返される。
性がないかどうか、すなわち、初期基準値とそのときの
雰囲気におけるセンサ素子の起電力との差の幅｜Ｘ｜が
センサ素子交換必要レベル（本例では５０ｍＶ以上）で
ないかどうかが調べられ、センサ素子交換必要レベルで
ない場合にはステップＳ８に進み、劣化しているおそれ
があるときにはステップＳ２０に進む。ステップＳ８で
はセンサ素子劣化検出用フラグＦに１が代入され、次い
で、ステップＳ９でタイマＴの値が本例における所定期
間である１週間に達していないかどうか調べられ、所定
期間に達していればステップＳ１０に進み、所定期間に
達していなければステップＳ４に戻り、所定期間に達す
るまでステップＳ４〜Ｓ９が繰り返される。
【００１４】ステップＳ１０で３６０ｐｐｍの二酸化炭
素濃度の空気に対するセンサ素子出力である初期基準値
とそのときのセンサ素子出力電力の最大値Ｘｍとの差の
幅、すなわち、起電力ｍａｘ値のずれ量｜Ｘｍ｜が本実
施例における補正控除値の５ｍＶ以下であるとき、出力
補正値ＸｒはステップＳ１２にて０にセット、すなわち
補正を行わないようにしてステップＳ２に戻り、一方、
起電力ｍａｘ値のずれ量｜Ｘｍ｜が本実施例における補
正控除値の５ｍＶ超であるとき、出力補正値Ｘｒは起電
力ｍａｘ値のずれ量｜Ｘｍ｜より５ｍＶ小さい値にセッ
トされた後ステップＳ２に戻って、ステップＳ２〜Ｓ１
２が繰り返される。なお、ステップＳ１１あるいはＳ１
２で求められた出力補正値Ｘｒは次の所定期間での二酸
化炭素濃度表示の際に補正値として用いられる。
素濃度の空気に対するセンサ素子出力である初期基準値
とそのときのセンサ素子出力電力の最大値Ｘｍとの差の
幅、すなわち、起電力ｍａｘ値のずれ量｜Ｘｍ｜が本実
施例における補正控除値の５ｍＶ以下であるとき、出力
補正値ＸｒはステップＳ１２にて０にセット、すなわち
補正を行わないようにしてステップＳ２に戻り、一方、
起電力ｍａｘ値のずれ量｜Ｘｍ｜が本実施例における補
正控除値の５ｍＶ超であるとき、出力補正値Ｘｒは起電
力ｍａｘ値のずれ量｜Ｘｍ｜より５ｍＶ小さい値にセッ
トされた後ステップＳ２に戻って、ステップＳ２〜Ｓ１
２が繰り返される。なお、ステップＳ１１あるいはＳ１
２で求められた出力補正値Ｘｒは次の所定期間での二酸
化炭素濃度表示の際に補正値として用いられる。
【００１５】一方、上記のステップＳ７で劣化している
おそれがあると判断されてステップＳ２０に進んだ場合
について以下に説明する。ステップＳ２０でセンサ素子
劣化検出用フラグＦが０でないとき、すなわち、後述す
るように初期基準値とそのときの雰囲気におけるセンサ
素子の起電力との差の幅｜Ｘ｜が５０ｍＶ以上である状
態が以前から継続していない場合にはステップＳ３０に
進み、以前から継続している場合にはステップＳ２１に
進む。ステップＳ３０ではタイマＴ２が動いている場合
にはストップさせた後これをクリアし、次いでステップ
Ｓ３１でフラグＦに０が代入されて、センサ素子が劣化
しているおそれがある状態であることが記憶される。
おそれがあると判断されてステップＳ２０に進んだ場合
について以下に説明する。ステップＳ２０でセンサ素子
劣化検出用フラグＦが０でないとき、すなわち、後述す
るように初期基準値とそのときの雰囲気におけるセンサ
素子の起電力との差の幅｜Ｘ｜が５０ｍＶ以上である状
態が以前から継続していない場合にはステップＳ３０に
進み、以前から継続している場合にはステップＳ２１に
進む。ステップＳ３０ではタイマＴ２が動いている場合
にはストップさせた後これをクリアし、次いでステップ
Ｓ３１でフラグＦに０が代入されて、センサ素子が劣化
しているおそれがある状態であることが記憶される。
【００１６】一方、ステップＳ２１ではセンサ素子劣化
検知用タイマＴ２が作動していない場合にはステップＳ
２２にてスタートさせて、またタイマＴ２が既に作動し
ている場合にはそのまま、ステップＳ２３に進む。ステ
ップＳ２３では初期基準値とそのときの雰囲気における
センサ素子の起電力との差の幅｜Ｘ｜との差が５０ｍＶ
以上である状態、すなわちセンサ素子交換が必要な状態
がこの例でのセンサ素子交換予告時間である２４時間以
上継続しているかどうか調べ、２４時間以上継続してい
る場合にはステップＳ２４で予告信号をＯＮとして、Ｌ
ＥＤ３l2を点灯させる。
検知用タイマＴ２が作動していない場合にはステップＳ
２２にてスタートさせて、またタイマＴ２が既に作動し
ている場合にはそのまま、ステップＳ２３に進む。ステ
ップＳ２３では初期基準値とそのときの雰囲気における
センサ素子の起電力との差の幅｜Ｘ｜との差が５０ｍＶ
以上である状態、すなわちセンサ素子交換が必要な状態
がこの例でのセンサ素子交換予告時間である２４時間以
上継続しているかどうか調べ、２４時間以上継続してい
る場合にはステップＳ２４で予告信号をＯＮとして、Ｌ
ＥＤ３l2を点灯させる。
【００１７】また、ステップＳ２５でセンサ素子交換必
要レベル状態がセンサ素子交換判断時間である１週間以
上継続しているかどうか調べ、継続している場合にはス
テップＳ２６でセンサ素子交換信号をＯＮとしてＬＥＤ
３l3を点灯させて、継続していない場合にはそのまま、
ステップＳ９に進み、上記のＳ２〜Ｓ３１の循環を繰り
返す。このようなプログラムにより本発明のセンサは、
センサ素子の交換の必要性の有無、また、その可能性の
有無がはっきり判り、また、湿度の影響があるような環
境においても、補正のしすぎのない、正確な測定が可能
となる。
要レベル状態がセンサ素子交換判断時間である１週間以
上継続しているかどうか調べ、継続している場合にはス
テップＳ２６でセンサ素子交換信号をＯＮとしてＬＥＤ
３l3を点灯させて、継続していない場合にはそのまま、
ステップＳ９に進み、上記のＳ２〜Ｓ３１の循環を繰り
返す。このようなプログラムにより本発明のセンサは、
センサ素子の交換の必要性の有無、また、その可能性の
有無がはっきり判り、また、湿度の影響があるような環
境においても、補正のしすぎのない、正確な測定が可能
となる。
【００１８】なお、図８に上記のような補正方法を実現
するための、本発明に係る固体電解質型センサ素子を有
する固体電解質型二酸化炭素ガスセンサのブロック図を
示す。図中符号Ａを付して示した出力補正手段は、上述
の方法にように、所定期間におけるセンサ素子の起電力
の変動を調べ、その起電力の最大値により次の所定期間
における出力補正値を設定するものであり、また符号Ｂ
を付して示したセンサ素子劣化検出表示手段は、同様に
上記のようにセンサ素子出力がセンサ素子交換予告時間
以上に亘りセンサ素子交換必要レベルの値をとり続けた
場合にセンサ素子交換の予告を表示し、その後さらにセ
ンサ素子交換判断時間以上に亘りセンサ素子交換必要レ
ベルの値をとり続けた場合にセンサ素子交換が必要であ
ることを表示するものである。
するための、本発明に係る固体電解質型センサ素子を有
する固体電解質型二酸化炭素ガスセンサのブロック図を
示す。図中符号Ａを付して示した出力補正手段は、上述
の方法にように、所定期間におけるセンサ素子の起電力
の変動を調べ、その起電力の最大値により次の所定期間
における出力補正値を設定するものであり、また符号Ｂ
を付して示したセンサ素子劣化検出表示手段は、同様に
上記のようにセンサ素子出力がセンサ素子交換予告時間
以上に亘りセンサ素子交換必要レベルの値をとり続けた
場合にセンサ素子交換の予告を表示し、その後さらにセ
ンサ素子交換判断時間以上に亘りセンサ素子交換必要レ
ベルの値をとり続けた場合にセンサ素子交換が必要であ
ることを表示するものである。
【００１９】ここでセンサ劣化検出表示手段は、固体電
解質型二酸化炭素ガスセンサ出力がセンサ素子交換予告
時間以上に亘りセンサ素子交換必要レベルの値をとり続
けた場合にセンサ素子交換を予告する交換予告手段Ｂ１
と、該予告後さらにセンサ素子交換判断時間以上に亘り
センサ素子交換必要レベルの値をとり続けた場合にセン
サ素子交換が必要であることを表示する交換警告手段Ｂ
２とから構成することができる。これら出力補正手段
Ａ、センサ素子劣化検出表示手段Ｂ（交換予告手段Ｂ１
及び交換警告手段Ｂ２）は上述したように、マイクロプ
ロセッサ、ＬＣＤ及びＬＥＤ等により構成することがで
きる。
解質型二酸化炭素ガスセンサ出力がセンサ素子交換予告
時間以上に亘りセンサ素子交換必要レベルの値をとり続
けた場合にセンサ素子交換を予告する交換予告手段Ｂ１
と、該予告後さらにセンサ素子交換判断時間以上に亘り
センサ素子交換必要レベルの値をとり続けた場合にセン
サ素子交換が必要であることを表示する交換警告手段Ｂ
２とから構成することができる。これら出力補正手段
Ａ、センサ素子劣化検出表示手段Ｂ（交換予告手段Ｂ１
及び交換警告手段Ｂ２）は上述したように、マイクロプ
ロセッサ、ＬＣＤ及びＬＥＤ等により構成することがで
きる。
【００２０】なお、本発明で用いる固体電解質型二酸化
炭素ガスセンサ素子は炭酸リチウムなどの金属炭酸塩を
用いるため、長期間使用せずに、すなわち、センサ素子
温度を常温のまま通常の環境に放置するとこれら金属炭
酸塩が吸湿し、その結果使用開始後ＥＭＦ値が安定せ
ず、安定して初期基準値に達するまで長時間（数時間か
ら数日）必要となることがある。このとき、センサによ
って検出される二酸化炭素濃度は正確な値とならずに誤
った値となり、誤警報や、あるいは使用者に不要な不安
を与えるなどの問題が生じることがある。なお、使用開
始後であっても、しばらく使用を中断していた場合にお
いても同様の問題が生じる。
炭素ガスセンサ素子は炭酸リチウムなどの金属炭酸塩を
用いるため、長期間使用せずに、すなわち、センサ素子
温度を常温のまま通常の環境に放置するとこれら金属炭
酸塩が吸湿し、その結果使用開始後ＥＭＦ値が安定せ
ず、安定して初期基準値に達するまで長時間（数時間か
ら数日）必要となることがある。このとき、センサによ
って検出される二酸化炭素濃度は正確な値とならずに誤
った値となり、誤警報や、あるいは使用者に不要な不安
を与えるなどの問題が生じることがある。なお、使用開
始後であっても、しばらく使用を中断していた場合にお
いても同様の問題が生じる。
【００２１】ここでこのような誤警告等による不都合を
防止するため、センサの電源投入直後検出された二酸化
炭素濃度が特定の値を超えた場合、例えば特定の値を１
０００ｐｐｍとしたとき、２３００ｐｐｍと云う値を示
した場合などには直ちに測定の値、すなわちこの例では
１０００ｐｐｍとする補正を行うことにより、上記不都
合を防止することができる（以下このような補正を「初
期補正」と云う）。なお、この初期補正は必ずしも的確
な補正とはならない可能性があるが、その後、すなわち
センサの電源投入後の第一回目の所定期間経過後に行う
通常の補正により的確に補正されるまでの暫定的な補正
としては適当なものである。
防止するため、センサの電源投入直後検出された二酸化
炭素濃度が特定の値を超えた場合、例えば特定の値を１
０００ｐｐｍとしたとき、２３００ｐｐｍと云う値を示
した場合などには直ちに測定の値、すなわちこの例では
１０００ｐｐｍとする補正を行うことにより、上記不都
合を防止することができる（以下このような補正を「初
期補正」と云う）。なお、この初期補正は必ずしも的確
な補正とはならない可能性があるが、その後、すなわち
センサの電源投入後の第一回目の所定期間経過後に行う
通常の補正により的確に補正されるまでの暫定的な補正
としては適当なものである。
【００２２】特定の値を１０００ｐｐｍとしたときの上
記のような初期補正について、フローチャートを用いて
具体的に説明する。図９は初期補正をおこなう部分にお
けるフローチャートであって図７のステップＳ１に置き
換わるものである。すなわち電源投入後、ステップＳ５
０でフラグＦが初期化され、次いでステップＳ５１でＸ
にセンサ素子出力ＥＭＦ値が代入される。このＸの値が
ステップＳ５２で、予めＲＯＭ２roに保持された特定の
値１０００ｐｐｍにおけるＥＭＦの値Ｘ1000ppm と比較
され、１０００ｐｐｍ時のＥＭＦの値より大きければ、
１０００ｐｐｍ時のＥＭＦの値Ｘ1000ppmとして図７に
おけるステップＳ２以降に進み（ステップＳ５３）、１
０００ｐｐｍ時のＥＭＦの値以下であるときにはそのま
ま図７におけるステップＳ２以降に進む。このような初
期補正により、使用者における不要な不安や誤解の発生
を予防することができる。
記のような初期補正について、フローチャートを用いて
具体的に説明する。図９は初期補正をおこなう部分にお
けるフローチャートであって図７のステップＳ１に置き
換わるものである。すなわち電源投入後、ステップＳ５
０でフラグＦが初期化され、次いでステップＳ５１でＸ
にセンサ素子出力ＥＭＦ値が代入される。このＸの値が
ステップＳ５２で、予めＲＯＭ２roに保持された特定の
値１０００ｐｐｍにおけるＥＭＦの値Ｘ1000ppm と比較
され、１０００ｐｐｍ時のＥＭＦの値より大きければ、
１０００ｐｐｍ時のＥＭＦの値Ｘ1000ppmとして図７に
おけるステップＳ２以降に進み（ステップＳ５３）、１
０００ｐｐｍ時のＥＭＦの値以下であるときにはそのま
ま図７におけるステップＳ２以降に進む。このような初
期補正により、使用者における不要な不安や誤解の発生
を予防することができる。
【００２３】
【発明の効果】本発明の固体電解質型二酸化炭素ガスセ
ンサの補正方法によれば、センサ素子の劣化による使用
不可状態を確実に検出でき、また、適正な補正による正
確な測定が可能となる。
ンサの補正方法によれば、センサ素子の劣化による使用
不可状態を確実に検出でき、また、適正な補正による正
確な測定が可能となる。
【図１】固体電解質型二酸化炭素ガスセンサ素子の一例
のモデル断面図である。
のモデル断面図である。
【図２】ＮＡＳＩＣＯＮを固体電解質として用いるセン
サ素子が劣化したときの低下ＥＭＦとセンサ素子感度Δ
Ｅとの関係を示す図である。
サ素子が劣化したときの低下ＥＭＦとセンサ素子感度Δ
Ｅとの関係を示す図である。
【図３】ある１週間におけるセンサ素子の出力の変遷例
を示す図である。
を示す図である。
【図４】１週間での起電力が最大のときの値からの出力
補正値の算出方法の一例を示す図である。
補正値の算出方法の一例を示す図である。
【図５】固体電解質型二酸化炭素ガスセンサ素子の劣化
検出モデル図である。
検出モデル図である。
【図６】本発明に係るセンサの回路図である。
【図７】本発明に係るセンサの動作を説明するためのフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図８】本発明に係る固体電解質型二酸化炭素ガスセン
サのブロック図を示す図である。
サのブロック図を示す図である。
【図９】初期補正をおこなう場合のフローチャートであ
る。
る。
α 固体電解質
β 検知極
γ 基準極
δ 多孔質セラミック体
ε ガスフィルター
ζ ヒーター
η 基板
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−249073（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−162659（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−308073（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 27/416
G01N 27/406
Claims (6)
- 【請求項１】 固体電解質型センサ素子を有する固体電
解質型二酸化炭素ガスセンサの補正方法であって、所定
期間におけるセンサ素子の起電力の変動を調べ、その起
電力の最大値により次の所定期間における出力補正値を
設定するに際し、下記式（ｉ） 【数１】｜初期基準値 − 一定期間における起電力の
最大値｜……（ｉ） で表される、空気に対するセンサ素子出力である初期基
準値と得られた所定期間における起電力の最大値との差
が、補正控除値以下であるとき上記次の所定期間におけ
る出力補正値を０とし、また、該差が補正控除値を超え
るとき、上記次の一定期間における出力補正値を下記式
（ｉｉ） 【数２】｜初期基準値 − 一定期間における起電力の
最大値｜ − 補正控除値 ……（ｉｉ） で表される値に設定する ことを特徴とする固体電解質型
二酸化炭素ガスセンサの補正方法。 - 【請求項２】 上記所定期間が１日以上１週間以下であ
ることを特徴とする請求項１に記載の固体電解質型二酸
化炭素ガスセンサの補正方法。 - 【請求項３】 上記センサ素子交換予告時間が２４時間
以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に
記載の固体電解質型二酸化炭素ガスセンサの補正方法。 - 【請求項４】 上記センサ素子交換判断時間が１日以上
１週間以下であることを特徴とする請求項１ないし請求
項３のいずれかに記載の固体電解質型二酸化炭素ガスセ
ンサの補正方法。 - 【請求項５】 固体電解質型センサ素子を有する固体電
解質型二酸化炭素ガスセンサであって、 所定期間におけるセンサ素子の起電力の変動を調べ、そ
の起電力の最大値によ り次の所定期間における出力補正
値を設定する出力補正手段と、 該センサ素子出力がセンサ素子交換予告時間以上に亘り
センサ素子交換必要レベルの値をとり続けた場合にセン
サ素子交換の予告を表示し、その後さらにセンサ素子交
換判断時間以上に亘りセンサ素子交換必要レベルの値を
とり続けた場合にセンサ素子交換が必要であることを表
示するセンサ素子劣化検出表示手段とを有することを特
徴とする固体電解質型二酸化炭素ガスセンサ。 - 【請求項６】 上記センサ素子劣化検出表示手段が、固
体電解質型二酸化炭素ガスセンサ出力がセンサ素子交換
予告時間以上に亘りセンサ素子交換必要レベルの値をと
り続けた場合にセンサ素子交換を予告する交換予告手段
と、 該予告後さらにセンサ素子交換判断時間以上に亘りセン
サ素子交換必要レベルの値をとり続けた場合にセンサ素
子交換が必要であることを表示する交換警告手段とから
なることを特徴とする請求項５記載の 固体電解質型二酸
化炭素ガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10134298A JP3489659B2 (ja) | 1998-04-13 | 1998-04-13 | 固体電解質型二酸化炭素ガスセンサ及びその補正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10134298A JP3489659B2 (ja) | 1998-04-13 | 1998-04-13 | 固体電解質型二酸化炭素ガスセンサ及びその補正方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11295264A JPH11295264A (ja) | 1999-10-29 |
| JP3489659B2 true JP3489659B2 (ja) | 2004-01-26 |
Family
ID=14298179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10134298A Expired - Fee Related JP3489659B2 (ja) | 1998-04-13 | 1998-04-13 | 固体電解質型二酸化炭素ガスセンサ及びその補正方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3489659B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100698906B1 (ko) * | 2004-08-10 | 2007-03-22 | 삼성전자주식회사 | 환기 시스템의 제어장치 및 그 방법 |
| KR100831589B1 (ko) | 2007-02-02 | 2008-05-23 | 주식회사 과학기술분석센타 | 가스센서의 출력 특성 추출방법과 이를 이용한 가스농도측정장치 및 그 방법 |
| EP3937364A4 (en) | 2019-03-07 | 2022-10-05 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | POWER CONVERSION DEVICE |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2507099B2 (ja) * | 1989-11-20 | 1996-06-12 | 松下精工株式会社 | 炭酸ガス濃度検知装置 |
| JP2839407B2 (ja) * | 1992-03-06 | 1998-12-16 | 松下精工株式会社 | 炭酸ガス濃度検知装置 |
| JP3019904B2 (ja) * | 1993-04-28 | 2000-03-15 | 松下精工株式会社 | 炭酸ガス濃度検知装置 |
-
1998
- 1998-04-13 JP JP10134298A patent/JP3489659B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11295264A (ja) | 1999-10-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20031021 |
|
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