JP2001264279A - Gas sensor - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 モニタ用途などの簡易、コンパクト化が求め
られる分野に適したガスセンサユニットについて、雰囲
気環境の温度や風などを受ける状況が変化しても、信号
ベースライン値の温度補正方法が簡易なガスセンサの提
供を目的とする。
【解決手段】 気密性を有する多孔質材料からなるセン
サカバー部aと、ガス検知部と、ガス検知部を加熱する
手段と、温度を検知する手段とを有するガスセンサにお
いて、前記多孔質材料として中空のガラスを含む固形
物、もしくは、発泡した樹脂を使用し、前記センサカバ
ー部aの厚みが0.8〜3mmであり、かつ、前記セン
サカバー部aの空孔率を30%〜70%とする。
(57) [Summary] [PROBLEMS] For a gas sensor unit suitable for a field requiring a simple and compact size such as a monitor application, even if the condition of the ambient environment or the wind is changed, the temperature of the signal baseline value is changed. It is an object of the present invention to provide a gas sensor whose correction method is simple. SOLUTION: In a gas sensor having a sensor cover part a made of an airtight porous material, a gas detection part, a means for heating the gas detection part, and a means for detecting the temperature, a hollow is used as the porous material. Using a solid containing glass or a foamed resin, the thickness of the sensor cover a is 0.8 to 3 mm, and the porosity of the sensor cover a is 30% to 70%. I do.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、加熱して測定する
必要のある、金属酸化物半導体の抵抗値や静電容量等を
利用したガスセンサ、固体電解質型ガスセンサ、赤外線
吸収型ガスセンサ等のガスセンサに関する。これらのガ
スセンサの出力は周囲温度への依存性がある場合が多
く、しかもセンサ出力に様々なドリフトが含まれるため
補正が必要である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas sensor, such as a gas sensor, a solid electrolyte gas sensor, or an infrared absorption gas sensor, which needs to be measured by heating, using a resistance value, a capacitance, or the like of a metal oxide semiconductor. . The output of these gas sensors often depends on the ambient temperature, and furthermore, the sensor output needs to be corrected because it contains various drifts.
【0002】[0002]
【従来の技術】ガス濃度を検知するガスセンサは種々の
方式が従来から提案されており、ガス検知方式として金
属酸化物半導体の抵抗値や静電容量等を利用するもの、
固体電解質を用いた濃淡電池型のもの等がある。これら
のガスセンサは検知素子を300℃〜600℃に加熱し
て用いる。2. Description of the Related Art Various types of gas sensors for detecting a gas concentration have been proposed in the past. As a gas detection method, a gas sensor using the resistance value or capacitance of a metal oxide semiconductor,
There is a concentration cell type using a solid electrolyte. These gas sensors are used by heating the sensing element to 300 ° C to 600 ° C.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ガスセンサは長期間使用や環境の変化などにより特性が
変化するものが多い。機器として使用する場合、補正手
段がなければ検出手段の出力のベースラインがドリフト
してしまい、測定値が不正確となり、制御用として使用
している場合は誤動作を生じてしまうことがある。この
出力のベースラインの変化の補正・校正に対して、例え
ば基準ガスを導入して行う自動校正が考えられるが、装
置、回路等が複雑となり大型化するためコストが上昇す
るので、簡便かつ実用性が求められる簡易モニター等の
分野には応用が困難となる。However, many of the conventional gas sensors change their characteristics due to long-term use or environmental changes. When used as a device, the baseline of the output of the detection means drifts if there is no correction means, resulting in inaccurate measurement values, and a malfunction may occur when used as a control. To correct and calibrate the change in the baseline of this output, for example, automatic calibration performed by introducing a reference gas is conceivable. However, since the equipment and circuits are complicated and the size is increased, the cost is increased. It is difficult to apply to fields such as a simple monitor that requires high performance.
【0004】たとえば特開平7―270315号公報な
どに記載されているように、2つの検出手段を有し、こ
れらの2つの検出手段の出力のベースラインのドリフト
が等しいものとして補正・校正する方法が提案されてい
る。しかしながら、複数の検出手段において、ベースラ
インのドリフトが完全に等しいことは期しがたく、その
ため信頼性が低いこと、また複数の検出手段を有するた
め装置のコンパクト化が困難となり、コストの上昇を招
くことが問題となる。[0004] For example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-270315, a method of correcting and calibrating assuming that two detection means are provided and that the base lines of the outputs of these two detection means have the same drift in the baseline. Has been proposed. However, it is unpredictable that the baseline drifts are completely equal among a plurality of detecting means, and therefore, the reliability is low. Further, since a plurality of detecting means are provided, it is difficult to reduce the size of the apparatus, resulting in an increase in cost. That is a problem.
【0005】一方、簡便なベースライン値の補正方法と
して変化の少ない値、例えば大気中の炭酸ガス濃度を一
定として補正する方法が知られている。すなわち、通常
の空気中に存在する二酸化炭素濃度は400ppm程度
であるとされているため、この値をベースラインと一致
させるよう補正する方法である。しかし、空気中のセン
サのベースラインに相当する出力は日々の雰囲気環境に
より変化し、外気温の変化や風の影響を大きく受ける。On the other hand, as a simple method of correcting the baseline value, there is known a method of correcting the value with little change, for example, keeping the concentration of carbon dioxide in the atmosphere constant. That is, since the concentration of carbon dioxide present in normal air is considered to be about 400 ppm, this method is a method of correcting this value to match the baseline. However, the output corresponding to the baseline of the sensor in the air changes depending on the daily atmospheric environment, and is greatly affected by changes in the outside air temperature and the wind.
【0006】このように、従来のガスセンサはガス検知
素子を300℃〜600℃に加熱して用いるため、環境
温度が変化するとガス検知素子の温度も変化してベース
ライン出力がシフトする。また、雰囲気温度は一定で
も、風がガスセンサに当たると熱を奪われてベースライ
ン出力がシフトしてしまう。従来のガスセンサは温度検
知素子を用いてベースラインの温度補正を行っている
が、ガス検知素子と温度検知素子の相関が十分に取れて
おらず、出力濃度の精度が悪いという問題があった。As described above, the conventional gas sensor is used by heating the gas detecting element to 300 ° C. to 600 ° C. Therefore, when the environmental temperature changes, the temperature of the gas detecting element changes and the baseline output shifts. Further, even when the ambient temperature is constant, when the wind hits the gas sensor, heat is deprived and the baseline output shifts. In the conventional gas sensor, the temperature of the baseline is corrected using the temperature detecting element. However, there is a problem that the correlation between the gas detecting element and the temperature detecting element is not sufficiently obtained, and the accuracy of the output concentration is poor.
【0007】本発明は、モニタ用途などの簡易、コンパ
クト化が求められる分野に適したガスセンサユニットに
ついて、雰囲気環境の温度や風などを受ける状況が変化
しても、信号ベースライン値の温度補正方法が簡易なガ
スセンサを提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a method for correcting the temperature of a signal baseline value for a gas sensor unit suitable for a field requiring simplicity and compactness, such as a monitor application, even when the ambient temperature or wind changes. It is an object of the present invention to provide a simple gas sensor.
【0008】なお、温度補正方法が簡易であるために
は、次の2つの条件がある。ひとつは温度補正係数が実
用的な温度範囲でリニアであり、温度依存性がないこと
である。ふたつめは、雰囲気温度が変わった場合と、風
が当たった場合とで、温度補正係数差が小さいことであ
る。In order to simplify the temperature correction method, there are the following two conditions. One is that the temperature correction coefficient is linear in a practical temperature range and has no temperature dependence. Second, the difference in temperature correction coefficient between the case where the ambient temperature changes and the case where the wind hits is small.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、気密性を有す
る多孔質材料からなるセンサカバー部と、ガス検知部
と、ガス検知部を加熱する手段と、温度を検知する手段
とを有するガスセンサにおいて、前記多孔質材料として
中空のガラスを含む固形物、もしくは、発泡した樹脂を
使用し、前記センサカバー部の厚みが0.8〜3mmで
あり、かつ、前記センサカバー部の空孔率が30%〜7
0%であることを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a gas sensor having a sensor cover made of an airtight porous material, a gas detector, a means for heating the gas detector, and a means for detecting temperature. In the above, a solid containing hollow glass or a foamed resin is used as the porous material, the thickness of the sensor cover is 0.8 to 3 mm, and the porosity of the sensor cover is 30% to 7
0%.
【0010】これにより、雰囲気環境の温度が変化した
場合においても、温度補正係数が実用的な温度範囲でリ
ニアであり、温度依存性がなく信号ベースライン値の補
正方法が簡易なガスセンサを提供することができる。Thus, even when the temperature of the atmospheric environment changes, the gas correction coefficient is linear in a practical temperature range, there is no temperature dependency, and a simple method of correcting the signal baseline value is provided. be able to.
【0011】また、先の構成において、温度検知用素子
を前記センサカバー部の外部に配置したものとしてもよ
い。In the above arrangement, the temperature detecting element may be arranged outside the sensor cover.
【0012】このような構成では、雰囲気温度が変わっ
た場合と、風が当たった場合とで、温度補正係数差が小
さく、信号ベースライン値の補正方法が簡易なガスセン
サを提供することができる。With such a configuration, it is possible to provide a gas sensor in which the difference between the temperature correction coefficients is small between when the ambient temperature changes and when the wind hits, and the method for correcting the signal baseline value is simple.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】請求項1に記載の発明は、気密性
を有する多孔質材料からなるセンサカバー部と、ガス検
知部と、ガス検知部を加熱する手段と、温度を検知する
手段とを有するガスセンサにおいて、多孔質材料として
中空のガラスを含む固形物、もしくは、発泡した樹脂を
使用し、センサカバー部の厚みが0.8〜3mmであ
り、かつ、センサカバー部の空孔率が30%〜70%で
あることを特徴とするガスセンサであり、外部の温度変
化に対して断熱性や保温性を向上させるという作用を有
する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention according to a first aspect of the present invention provides a sensor cover made of a porous material having airtightness, a gas detector, a means for heating the gas detector, and a means for detecting temperature. In a gas sensor having a solid material containing hollow glass or a foamed resin as a porous material, the thickness of the sensor cover is 0.8 to 3 mm, and the porosity of the sensor cover is It is a gas sensor characterized by being 30% to 70%, and has an effect of improving heat insulation and heat retention against external temperature changes.
【0014】センサカバー部の厚みが0.8mm以下だ
と精度向上の効果が小さく、3mm以上ではセンサ素子
温度が安定するまで時間がかかるためいずれも好ましく
ない。センサカバー部の空孔率が30%以下では断熱性
や保温性が十分でなく、補正精度が悪くなるので望まし
くない。センサカバー部の空孔率が70%以上では断熱
効果が十分でないことと、熱容量が小さくなるために、
補正精度がわるくなり望ましくない。When the thickness of the sensor cover portion is 0.8 mm or less, the effect of improving accuracy is small, and when the thickness is 3 mm or more, it takes time until the sensor element temperature stabilizes. If the porosity of the sensor cover part is 30% or less, the heat insulation and the heat retention are not sufficient, and the correction accuracy deteriorates, which is not desirable. If the porosity of the sensor cover is 70% or more, the heat insulating effect is not sufficient and the heat capacity is small.
The correction accuracy is deteriorated, which is not desirable.
【0015】請求項2に記載の発明は、温度検知用素子
をセンサカバー部の外部に配置したことを特徴とする請
求項1記載のガスセンサであり、風で冷却される場合の
温度変化を、ヒータの熱による干渉を受けずに高精度に
感知できるという作用を有する。According to a second aspect of the present invention, in the gas sensor according to the first aspect, the temperature detecting element is disposed outside the sensor cover. It has the effect of being able to sense with high accuracy without interference by the heat of the heater.
【0016】以下、本発明の実施の形態について説明す
る。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
【0017】実施の形態のガスセンサとして炭酸ガスセ
ンサを使用した。大気中に存在する炭酸ガス濃度は化学
便覧(改訂3版)では330ppm、理科年表(平成8
年度版)では320ppmであり、通常の状態では変化
は小さいとされているため実施の形態として適している
が、本発明はセンサの種類に依存するものではなく、他
の温度依存性のあるガスセンサでも同様の効果が見込め
る。A carbon dioxide gas sensor was used as the gas sensor of the embodiment. The concentration of carbon dioxide present in the atmosphere was 330 ppm in the Chemical Handbook (Revised 3rd Edition), and the science chronology (Heisei 8)
In the normal state, the change is small, so that it is suitable as an embodiment. However, the present invention does not depend on the type of the sensor, and other temperature-dependent gas sensors. But the same effect can be expected.
【0018】図1は本発明センサの構造を示す概略図で
ある。aはセンサカバー部である。上部に直径1mmの
ガス通過用の穴があいている。穴の大きさは小さすぎる
とガスの流入が遅くなり、大きすぎると外界の影響を受
けやすいので、直径0.5〜1mmの大きさが望まし
い。FIG. 1 is a schematic view showing the structure of the sensor of the present invention. a is a sensor cover part. A gas passage hole having a diameter of 1 mm is formed in the upper part. If the size of the hole is too small, the flow of gas is slow, and if the size is too large, the hole is easily affected by the outside world.
【0019】b−1はヒーター部であり、このヒーター
部b−1はアルミナ基板b−3の表面に作成されてい
る。b−2は炭酸ガス検知部であり、CeO2、BaC
O3、CuOの粉末を焼結させて作成した素子に電極を
付け、アルミナ基板b−3の表面に固定されている。素
子はヒーターにより500℃程度に加熱して測定した。Reference numeral b-1 denotes a heater section, which is formed on the surface of the alumina substrate b-3. b-2 is a carbon dioxide gas detection unit, which is CeO 2 , BaC
Electrodes are attached to an element made by sintering O 3 and CuO powders, and are fixed to the surface of the alumina substrate b-3. The element was heated to about 500 ° C. by a heater and measured.
【0020】cは温度検知用部品であり、実施の形態で
はサーミスタを使用した。温度検知用部品cはサーミス
タに限るものではなく、温度により特性が変化するもの
であればよい。熱電対のような測定範囲の広いものだけ
でなく、特定の温度における特性変化を利用して補正す
ることもできる。(表4)にこのサーミスタをアルミナ
基板b−3上に取り付けヒーター部b−1からの熱の影
響が無いようにして測定した結果を示す。Reference numeral c denotes a temperature detecting component, and a thermistor is used in the embodiment. The temperature detecting component c is not limited to the thermistor, but may be any component whose characteristics change with temperature. The correction can be performed using not only a thermocouple having a wide measurement range but also a characteristic change at a specific temperature. Table 4 shows the results of measurements made by mounting this thermistor on an alumina substrate b-3 so as not to be affected by heat from the heater section b-1.
【0021】d−1〜d−6は端子であり、端子d−
1,d−2はガス検知部特性値取り出し用であり、端子
d−3,d−4はヒーター部b−1用である。また、端
子d−5,d−6はサーミスタすなわち温度検知部品c
用の端子である。D-1 to d-6 are terminals, and terminals d-
Terminals d-3 and d-4 are for extracting the characteristic value of the gas detection unit, and terminals d-3 and d-4 are for the heater unit b-1. The terminals d-5 and d-6 are connected to thermistors, that is, temperature detecting components c.
Terminal.
【0022】センサカバー材を変更して作成した図1形
状のセンサを基板に取り付け、恒温槽を用いて外気温度
を”−10℃””0℃””10℃””20℃””30
℃””40℃””50℃”と変化させた時の特性の変化
を調べた。比較用の基準品としてセンサカバー部aをエ
ポキシ樹脂で作成したセンサを作成し同時に測定した。The sensor having the shape shown in FIG. 1 prepared by changing the sensor cover material is mounted on a substrate, and the outside air temperature is set to “−10 ° C.” “0 ° C.” “10 ° C.” “20 ° C.” ”
A change in characteristics when the temperature was changed to 40 ° C. and 50 ° C. was measured, and a sensor having a sensor cover a made of an epoxy resin was prepared as a reference product for comparison, and measured at the same time.
【0023】特性および温度検知回路はICを用いた発
振回路を使用した。これはインピーダンス値の変化によ
る周波数の変化を読みとる回路で、一般によく利用され
ている回路である。この測定された周波数を元に計算式
1により”−10℃”の測定値を基準とした温度変化の
係数を求めた。センサ特性はlog値に比例するものが
多く、サーミスタ値もlog値に比例する。すなわち、
温度係数は次式(1)で表される。An oscillation circuit using an IC was used as the characteristic and temperature detection circuit. This is a circuit that reads a change in frequency due to a change in impedance value, and is a circuit that is generally used. Based on the measured frequency, the coefficient of the temperature change was calculated from the measured value of “−10 ° C.” according to the calculation formula 1. Many of the sensor characteristics are proportional to the log value, and the thermistor value is also proportional to the log value. That is,
The temperature coefficient is represented by the following equation (1).
【0024】 α=(log(Sa)−log(S0))/(log(Ta)−log(T0) ) ・・・(1) α:温度係数 Sa:a温度でのガス検知部測定周波数 S0:−10℃でのセンサ素子測定周波数 Ta:a温度でのサーミスタ測定周波数 T0:−10℃でのサーミスタ測定周波数 温度係数(α)は”0”に近いほど素子特性の温度変化
が小さいことを表す。また、各温度での数値が同じであ
ることは、各温度による素子特性変化量が同じであるこ
とを示しており、補正精度が高いことを示している。温
度係数は”0”に近いほど、各温度での係数の差が小さ
いほど外気温度に対する補正精度が良いが、温度係数
が”0”であれば温度補正の必要はなく、各温度による
素子特性変化量のバラツキを調べる方が実態に適合して
いる。各温度毎に補正する方法をとれば、温度毎の補正
係数のバラツキは補正できるが、回路が複雑となり大型
化するためコストが上昇し、小型、簡便かつ実用性が求
められる簡易モニター等の分野には応用が困難となる。Α = (log (Sa) −log (S0)) / (log (Ta) −log (T0)) (1) α: Temperature coefficient Sa: Measurement frequency S0 of the gas detector at temperature a : Sensor element measurement frequency at −10 ° C. Ta: Thermistor measurement frequency at a temperature T0: Thermistor measurement frequency at −10 ° C. The closer the temperature coefficient (α) is to “0”, the smaller the temperature change of element characteristics. Represent. The fact that the numerical values are the same at each temperature indicates that the element characteristic change amounts at each temperature are the same, indicating that the correction accuracy is high. The closer the temperature coefficient is to "0" and the smaller the coefficient difference at each temperature is, the better the correction accuracy for the outside air temperature is. However, if the temperature coefficient is "0", it is not necessary to perform temperature correction, and the element characteristics at each temperature are not required. Examining the variation of the variation is more suitable for the actual situation. If the correction method is used for each temperature, the variation of the correction coefficient for each temperature can be corrected, but the cost is increased due to the complexity and size of the circuit, and it is required to be small, simple, and simple monitors that require practicality. Is difficult to apply.
【0025】そこで、各センサの計算された温度別の係
数(α)の最大値(MAX(α))から最小値(MIN
(α))を差し引いた値(β)を補正精度(次式
(2))として評価する。Therefore, the calculated coefficient (α) of each sensor for each temperature is converted from the maximum value (MAX (α)) to the minimum value (MIN).
The value (β) obtained by subtracting (α)) is evaluated as the correction accuracy (the following equation (2)).
【0026】 補正精度(β)=MAX(α)−MIN(α)・・・・・(2) (表1)にセンサカバー部aの材質の違いによる補正精
度(β)と温度係数(α)の平均値を示す。Correction accuracy (β) = MAX (α) −MIN (α) (2) (Table 1) shows the correction accuracy (β) and temperature coefficient (α) due to the difference in the material of the sensor cover part a. ) Indicates the average value.
【0027】a.エポキシ樹脂(基準)は市販されてい
る硬化前のエポキシ樹脂を硬化させたものを図1の形状
に加工して使用した。A. The epoxy resin (standard) was obtained by curing a commercially available uncured epoxy resin into a shape shown in FIG.
【0028】b.エポキシ樹脂(ガラスビーズ入り)は
市販されている硬化前のエポキシ樹脂と市販の中空形状
のガラスビーズを重量比で1:1の割合で混合し、硬化
させた後、図1のセンサカバー部aの形状に加工して使
用した。B. The epoxy resin (containing glass beads) is obtained by mixing a commercially available epoxy resin before curing and a commercially available hollow glass bead at a weight ratio of 1: 1 and curing the resin. Processed into the shape of
【0029】c.フッ素樹脂(ガラスビーズ入り)は市
販されている硬化前のフッ素樹脂と市販の中空形状のガ
ラスビーズを重量比で1:2の割合で混合し、硬化させ
た後、図1のセンサカバー部aの形状に加工して使用し
た。C. The fluororesin (containing glass beads) is obtained by mixing commercially available fluororesin before curing and commercially available hollow glass beads at a weight ratio of 1: 2, and curing the resin. Processed into the shape of
【0030】d.発泡ウレタン樹脂は市販されている発
泡ウレタン樹脂を、図1のセンサカバー部aの形状に加
工して使用した。D. As the urethane foam resin, a commercially available urethane foam resin was used after being processed into the shape of the sensor cover part a in FIG.
【0031】各センサカバー部aの厚みは2mmに加工
した。The thickness of each sensor cover a was processed to 2 mm.
【0032】[0032]
【表1】 [Table 1]
【0033】(表1)から明らかなように、基準のa.
エポキシ樹脂製センサカバーを使用したセンサとb.
c.d.のセンサのβの値を比較すると、b.c.d.
のセンサの数値の方が1/3以下に小さくなっており、
また平均値で比べた温度係数(α)の値も小さくなって
おり、補正精度はかなり向上しているといえる。c.フ
ッ素樹脂(ガラスビーズ入り)が最も良い結果を示して
いるが、これは樹脂原料の粘性の違いにより混入できる
ガラスビーズの量が違い、フッ素樹脂材の方が混入量が
多いことが影響していると思われる。As is clear from Table 1, the reference a.
A sensor using an epoxy resin sensor cover and b.
c. d. Comparing the values of β of the sensors of b. c. d.
The value of the sensor is smaller than 1/3,
In addition, the value of the temperature coefficient (α) compared with the average value is small, and it can be said that the correction accuracy is considerably improved. c. Fluororesin (with glass beads) shows the best results, but this is due to the difference in the amount of glass beads that can be mixed due to the difference in viscosity of the resin raw materials, and the fact that the amount of fluorine resin material mixed is larger. Seems to be.
【0034】補正精度の向上は、中空のガラスビーズや
発泡ウレタンを使用したため、小さな気泡(小孔)がセ
ンサカバー材中に分散することになり断熱性があがっ
て、外気温度の影響を受け難くなると共に、ヒーターの
熱も内部から拡散し難くなったためと判断される。To improve the correction accuracy, hollow glass beads or urethane foam are used, so that small air bubbles (small holes) are dispersed in the sensor cover material, so that the heat insulating property is increased and the influence of the outside air temperature is reduced. At the same time, it is determined that the heat of the heater also became difficult to diffuse from inside.
【0035】(表2)に、センサカバー部aの素材とし
てエポキシ樹脂を使用したセンサとガラスビーズを混入
したエポキシ樹脂を使用したセンサとの厚みの違いによ
る補正精度(β)の値を示す。数値は(表1)と同じ方
法、計算式でもとめた。Table 2 shows the value of the correction accuracy (β) due to the difference in thickness between the sensor using the epoxy resin as the material of the sensor cover part a and the sensor using the epoxy resin mixed with glass beads. Numerical values were determined by the same method and calculation formula as in (Table 1).
【0036】[0036]
【表2】 [Table 2]
【0037】(表2)から判るように、基準のa.エポ
キシ樹脂製のセンサカバー部aを使用したセンサとガラ
スビーズの入ったb.のセンサのβの値を比較すると、
厚み0.8mmでは両者の値は変わらず中空のガラスビ
ーズが入った効果がでていない。これはセンサカバー部
aの素材の厚みが薄いため断熱効果が無いものと思われ
る。また、厚み3mm以上では値の変化が小さく、厚く
した効果がでていない。厚みの効果に限界があると共
に、センサカバー部aを厚くすることは熱容量が増すこ
とになり、センサ全体の温度が安定し、特性が安定する
までの時間が長くなり、実用に適さなくなってしまう。As can be seen from Table 2, the reference a. A sensor using an epoxy resin sensor cover a and glass beads b. Comparing the values of β of the sensors of
At a thickness of 0.8 mm, the values of both do not change and the effect of containing hollow glass beads is not obtained. This is considered to be due to the fact that the thickness of the material of the sensor cover part a is thin, and therefore, there is no heat insulating effect. When the thickness is 3 mm or more, the change in the value is small, and the effect of increasing the thickness is not obtained. There is a limit to the effect of the thickness, and increasing the thickness of the sensor cover a increases the heat capacity, stabilizes the temperature of the entire sensor, increases the time until the characteristics are stabilized, and is not suitable for practical use. .
【0038】従ってセンサカバー部aの素材の厚みは
0.8mm〜3mmが適当であり、より好ましくは1m
m〜2mmの値が望ましい。中空ガラスビーズを混入し
た材料、発泡材料をセンサカバー部aの素材に使用した
センサは補正精度(β)の値に大きな違いはなく、これ
は材質の効果より、小孔が存在することによる断熱効果
の方が大きいことによる結果と考えられる。Therefore, the thickness of the material of the sensor cover part a is suitably 0.8 mm to 3 mm, more preferably 1 m
A value of m to 2 mm is desirable. Sensors using hollow glass bead-mixed materials or foamed materials as the material of the sensor cover part a do not have a large difference in the value of the correction accuracy (β). This is probably because the effect is greater.
【0039】(表3)にセンサカバー材として空孔率を
変えて作成した発泡ウレタンを使用したときの補正精度
(β)の値を示す。数値は(表1)と同じ方法、計算式
で求めた。センサカバー部aの素材の厚みは2mmとし
た。空孔率は発泡させないウレタン樹脂の重さ(W0)
を基準に、同体積の発泡ウレタンの重さ(Ws)より次
式(3)を用いて求めた。Table 3 shows the values of the correction accuracy (β) when urethane foam prepared by changing the porosity was used as the sensor cover material. The numerical values were obtained by the same method and calculation formula as in (Table 1). The thickness of the material of the sensor cover part a was 2 mm. The porosity is the weight of the urethane resin that does not foam (W0)
Was determined from the weight (Ws) of the same volume of urethane foam using the following equation (3).
【0040】 空孔率(%)=100×{(W0)−(Ws)}/(W0)・・・・(3)Porosity (%) = 100 × {(W0) − (Ws)} / (W0) (3)
【0041】[0041]
【表3】 [Table 3]
【0042】基準となる空孔率0%の値を基にβの値を
比較すると、30%〜70%の間で効果が認められる。
これは30%までは空孔による断熱効果がでておらず、
70%以上では空孔が大きくなるため、また空孔がつな
がるために断熱効果が小さくなっているためと考えられ
る。When the value of β is compared based on the reference value of 0% porosity, the effect is found between 30% and 70%.
This is because up to 30% of the insulation effect is not achieved by the pores,
It is conceivable that at 70% or more, the pores are large and the pores are connected, so that the heat insulating effect is small.
【0043】従ってセンサカバー部aの素材の空孔率は
30%〜70%が適当であり、より好ましくは40%〜
60%の値が望ましい。Therefore, the porosity of the material of the sensor cover part a is suitably 30% to 70%, more preferably 40% to 70%.
A value of 60% is desirable.
【0044】(表4)にサーミスタすなわち温度検知用
部品cの位置を変え、恒温槽の電源が入っている時(オ
ン時)と切られている時(オフ時)の値を測定した結果
を示す。恒温槽の温度は25℃である。恒温槽の電源を
切るとファンが止まり、これにより風があるときと無い
ときの特性の違いがわかる。センサは風のある環境で使
用されることが多く、風速の違いによる特性変化は精度
に大きな影響を与える。温度検知用部品cの位置は図1
に示すセンサ内の位置と、センサから外しアルミナ基板
b−3上に移したものを比較した。使用したセンサのセ
ンサカバー部aの厚みは2mmである。Table 4 shows the results obtained by changing the position of the thermistor, that is, the temperature detecting component c, and measuring the values when the power of the thermostat is turned on (on) and turned off (off). Show. The temperature of the thermostat is 25 ° C. When the thermostat is turned off, the fan stops and the difference in characteristics between when there is wind and when there is no wind can be seen. Sensors are often used in windy environments, and changes in characteristics due to differences in wind speed have a significant effect on accuracy. FIG. 1 shows the position of the temperature detecting component c.
The position in the sensor shown in Fig. 7 was compared with the position removed from the sensor and transferred onto the alumina substrate b-3. The thickness of the sensor cover part a of the used sensor is 2 mm.
【0045】(表4)中の値は前述の式(1)により求
めた−10℃の値を基準とする恒温槽電源オン時の補正
係数(αon)と恒温槽電源オフ時の補正係数(αof
f)、およびこの2つの値を差し引いた値(βon-off)
である。この値(βon-off)が”0”に近ければ恒温槽
の電源オン、電源オフによる影響が小さい、つまり風に
よる影響が小さいことになる。つまり風速、風量の影響
が小さく、センサ精度が良いことになる。The values in Table 4 are the correction coefficient (αon) when the power of the thermostatic chamber is turned on and the correction coefficient (αon) when the power of the thermostatic chamber is turned off, based on the value of −10 ° C. obtained by the above equation (1). αof
f), and the value obtained by subtracting these two values (βon-off)
It is. If this value (βon-off) is close to “0”, the effect of turning on and off the power of the thermostat is small, that is, the effect of the wind is small. That is, the influence of the wind speed and the air volume is small, and the sensor accuracy is good.
【0046】[0046]
【表4】 [Table 4]
【0047】サーミスタすなわち温度検知用部品cの位
置をセンサ内部としたセンサは補正係数の差が大きい。
この値は何も補正しなければ炭酸ガス濃度が1500p
pm以上変化する数値であり、例えば室内環境監視用セ
ンサとして使用した時に誤作動を起こす数値である。こ
れに対し、温度検知用部品cの位置をアルミナ基板b−
3上としたセンサは恒温槽電源のオン,オフによる補正
係数の違いが小さく、風速による補正手段、回路を必要
としなくなる。風速によりセンサは熱バランスが変わり
温度が変化するのであるが、補正係数の差が小さいの
は、サーミスタに対するセンサに使用されているヒータ
ー部b−1の熱影響が小さくなるため、環境による影響
をより正確に捉えているものと考えられる。The thermistor, that is, a sensor in which the position of the temperature detecting component c is inside the sensor, has a large difference in the correction coefficient.
Unless this value is corrected, the carbon dioxide concentration is 1500p
It is a numerical value that changes by more than pm, for example, a value that causes a malfunction when used as a sensor for monitoring the indoor environment. On the other hand, the position of the temperature detecting component c is changed to the alumina substrate b-
The sensor set at 3 above has a small difference in correction coefficient depending on whether the thermostat power supply is turned on or off, and does not require a correction means and a circuit based on wind speed. Although the sensor changes the heat balance and the temperature by the wind speed, the difference in the correction coefficient is small because the thermal effect of the heater part b-1 used in the sensor on the thermistor becomes small, and the influence of the environment is reduced. It is considered to be more accurate.
【0048】恒温槽の電源オン時の風速および風量はセ
ンサが通常使用される雰囲気の風速、風量と同等もしく
は大きい状態であり、電源オフ時は風の全く無い状態で
ある。恒温槽の電源オン,オフの条件は、センサの風
速、風量による特性差を十分調べることのできる条件で
ある。The wind speed and air volume when the power of the thermostat is turned on are equal to or larger than the wind speed and air volume of the atmosphere in which the sensor is normally used, and when the power is off, there is no wind. The conditions for turning on and off the power of the thermostatic bath are conditions under which a characteristic difference due to the wind speed and air volume of the sensor can be sufficiently examined.
【0049】[0049]
【発明の効果】本発明によれば、モニタ用途などの簡
易、コンパクト化が求められる分野に適した、雰囲気環
境の温度や風などを受ける状況が変化しても、信号ベー
スライン値の温度補正方法が簡易なガスセンサを提供す
ることができる。According to the present invention, it is possible to correct the temperature of the signal baseline value even when the conditions of the ambient environment such as the temperature and wind change, which are suitable for the field where the simplicity and compactness are required such as the monitor use. A gas sensor whose method is simple can be provided.
【0050】またサーミスタ等の温度検知用部品の取り
付け位置をセンサ外とすることで簡便な補正回路とする
ことができる。Further, a simple correction circuit can be provided by setting the mounting position of a temperature detecting component such as a thermistor outside the sensor.
【図1】本発明のガスセンサの構造を示す概略図FIG. 1 is a schematic view showing the structure of a gas sensor of the present invention.
a センサカバー部 b−1 ヒーター部 b−2 炭酸ガス検知部 b−3 アルミナ基板 c 温度検知用部品 d−1,d−2 ガス検知部特性値取り出し用端子 d−3,d−4 ヒーター用端子 d−5,d−6 サーミスタ用端子 a Sensor cover part b-1 Heater part b-2 Carbon dioxide gas detecting part b-3 Alumina substrate c Temperature detecting parts d-1, d-2 Gas detecting part characteristic value extracting terminal d-3, d-4 For heater Terminal d-5, d-6 Terminal for thermistor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松原 正吾 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2G004 BB04 BC03 BF14 BJ03 BK01 BL06 BL08 BL19 2G046 AA01 AA12 BA01 BB02 BH02 CA09 DB05 DC02 DC15 DC18 DD02 EA12 EA14 EB01 FB02 2G060 AA01 AB09 AE19 BD02 HB06 HC02 HC03 HC13 HC20 HE03 KA01 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Shogo Matsubara 1006 Kazuma Kadoma, Kazuma, Osaka Prefecture F-term in Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (Reference) 2G004 BB04 BC03 BF14 BJ03 BK01 BL06 BL08 BL19 2G046 AA01 AA12 BA01 BB02 BH02 CA09 DB05 DC02 DC15 DC18 DD02 EA12 EA14 EB01 FB02 2G060 AA01 AB09 AE19 BD02 HB06 HC02 HC03 HC13 HC20 HE03 KA01
Claims (2)
カバー部と、ガス検知部と、ガス検知部を加熱する手段
と、温度を検知する手段とを有するガスセンサにおい
て、前記多孔質材料として中空のガラスを含む固形物、
もしくは、発泡した樹脂を使用し、前記センサカバー部
の厚みが0.8〜3mmであり、かつ、前記センサカバ
ー部の空孔率が30%〜70%であることを特徴とする
ガスセンサ。1. A gas sensor having a sensor cover made of an airtight porous material, a gas detector, means for heating the gas detector, and means for detecting temperature, wherein the porous material is hollow. Solids, including the glass of
Alternatively, a gas sensor using a foamed resin, wherein the thickness of the sensor cover portion is 0.8 to 3 mm, and the porosity of the sensor cover portion is 30% to 70%.
部に配置したことを特徴とする請求項1記載のガスセン
サ。2. The gas sensor according to claim 1, wherein a temperature detecting element is disposed outside the sensor cover.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000081223A JP2001264279A (en) | 2000-03-23 | 2000-03-23 | Gas sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000081223A JP2001264279A (en) | 2000-03-23 | 2000-03-23 | Gas sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001264279A true JP2001264279A (en) | 2001-09-26 |
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ID=18598187
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001264279A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2012108500A1 (en) * | 2011-02-09 | 2014-07-03 | 日本特殊陶業株式会社 | Combustible gas detector |
| CN104965002A (en) * | 2014-12-16 | 2015-10-07 | 湖南省茶叶研究所(湖南省茶叶检测中心) | Apparatus capable of reducing background noise of electroantennographic instrument and method for detecting antennae by using same |
-
2000
- 2000-03-23 JP JP2000081223A patent/JP2001264279A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US9285333B2 (en) | 2011-02-09 | 2016-03-15 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Combustible gas detection device |
| CN104965002A (en) * | 2014-12-16 | 2015-10-07 | 湖南省茶叶研究所(湖南省茶叶检测中心) | Apparatus capable of reducing background noise of electroantennographic instrument and method for detecting antennae by using same |
| CN104965002B (en) * | 2014-12-16 | 2018-04-17 | 湖南省茶叶研究所(湖南省茶叶检测中心) | Reduce the device of tentaculum electric potential instrument background noise and the method using device detection feeler |
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