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JP2000283950A - Gas detector - Google Patents

Gas detector

Info

Publication number
JP2000283950A
JP2000283950A JP11085923A JP8592399A JP2000283950A JP 2000283950 A JP2000283950 A JP 2000283950A JP 11085923 A JP11085923 A JP 11085923A JP 8592399 A JP8592399 A JP 8592399A JP 2000283950 A JP2000283950 A JP 2000283950A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
oxygen
oxygen sensor
electrodes
concentration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP11085923A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiko Yoshida
一彦 吉田
Yoshimasa Kodama
好正 児玉
Kazuo Toshima
和夫 戸島
Masayoshi Iwase
正宜 岩瀬
Toshitaka Saito
利孝 斎藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Toyota Motor Corp
Soken Inc
Original Assignee
Denso Corp
Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp, Nippon Soken Inc, Toyota Motor Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP11085923A priority Critical patent/JP2000283950A/en
Publication of JP2000283950A publication Critical patent/JP2000283950A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately detect an inflammable gas concentration without being affected by miscellaneous gas existing in a measuring atmosphere, and to provide high detection precision. SOLUTION: This gas detector is a detector for detecting an inflammable gas concentration generated in a measured chamber A, a residual oxygen concentration inside the measured chamber A is measured by the first oxygen sensor part 2 of a limiting current type having a pair of electrodes 22, 23 in both faces of a zirconia substrate 21 of an oxide ion conductive solid electrolyte, after the inflammable gas generated reacts with oxygen in atmospheric gas, and an oxygen concentration in an outside space D where the atmospheric gas introduced into the chamber A exists is measured, on the other hand, by the second oxygen sensor part 3 of a limiting current type having a pair of electrodes 32, 33 in both faces of a zirconia substrate 31. Since gas components.concentrations excepting the inflammable gas are the same in the gas in the chamber A and the gas in the space D, influences caused by the miscellaneous gas components such as a steam containned in the atmospheric gas are corrected based on a detection result by the second oxygen sensor part 3 so as to accurately detect the inflammable gas concentration.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水素、炭化水素、
酸化炭素等の可燃性ガス成分の発生を検出するためのガ
ス検出装置に関する。
The present invention relates to hydrogen, hydrocarbons,
The present invention relates to a gas detection device for detecting generation of a combustible gas component such as carbon oxide.

【0002】[0002]

【従来の技術】可燃性ガスを検出するガス検出装置とし
ては、例えば、接触燃焼式のガスセンサや半導体式のガ
スセンサが知られている。前者は、白金線コイルに白金
触媒をアルミナ担体とともに塗布、焼結したガス検出素
子の表面に、可燃性ガスを接触、燃焼させ、その際の温
度上昇から可燃性ガス濃度を検出するもの、後者は、金
属酸化物半導体表面に可燃性ガスが吸着した時の電気抵
抗の変化から可燃性ガス濃度を検出するものである。と
ころが、これら従来の可燃性ガスセンサは、可燃性ガス
を直接検出できる利点はあるものの、検出濃度範囲が限
られるという問題があった。
2. Description of the Related Art As a gas detection device for detecting a combustible gas, for example, a contact combustion type gas sensor and a semiconductor type gas sensor are known. The former uses a platinum wire coil coated with a platinum catalyst together with an alumina carrier, and a combustible gas is brought into contact with the surface of a sintered gas detection element and burns, and the combustible gas concentration is detected from the temperature rise at that time. Is to detect the concentration of the flammable gas from the change in electric resistance when the flammable gas is adsorbed on the surface of the metal oxide semiconductor. However, these conventional flammable gas sensors have the advantage that the flammable gas can be directly detected, but have a problem that the detection concentration range is limited.

【0003】一方、ジルコニア等の酸素イオン伝導性固
体電解質を用いた酸素センサは、酸素濃度を広い濃度範
囲で精度よく検出可能であることが知られており、この
酸素センサを用いて、水蒸気やNOx、CO2 といった
酸素以外のガス濃度を検出することが検討されている。
これらガスは分解して酸素を発生するため、これに伴う
酸素濃度の変化からガス濃度を検出することが可能であ
る。例えば、特公平6−60884号公報に開示される
湿度検出装置では、ジルコニア固体電解質内に2つの独
立した空間を形成し、各空間を形成する壁面の内外にそ
れぞれ一対の電極を設けて、2組の一対の電極の一方に
は酸素ガスのみに基づく限界電流が流れる低電圧(例え
ば、0.20〜1.2V程度)を、他方には酸素ガスお
よび水蒸気の分解に基づく限界電流が流れる若干高い電
圧(例えば、1.1〜1.8V程度)を印加して、両一
対の電極間に流れる電流値の差から測定ガス中の湿度
(水蒸気濃度)を検出している。
On the other hand, it is known that an oxygen sensor using an oxygen ion conductive solid electrolyte such as zirconia can accurately detect an oxygen concentration in a wide concentration range. NOx, it has been studied to detect the gas concentration other than oxygen, such as CO 2.
Since these gases are decomposed to generate oxygen, it is possible to detect the gas concentration from the resulting change in oxygen concentration. For example, in a humidity detection device disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-60884, two independent spaces are formed in a zirconia solid electrolyte, and a pair of electrodes are provided inside and outside a wall surface forming each space. One of the pair of electrodes has a low voltage (for example, about 0.20 to 1.2 V) in which a limiting current based on only oxygen gas flows, and the other has a small voltage in which a limiting current based on decomposition of oxygen gas and water vapor flows. A high voltage (for example, about 1.1 to 1.8 V) is applied, and the humidity (water vapor concentration) in the measurement gas is detected from the difference between the current values flowing between the pair of electrodes.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】そこで、可燃性ガスの
燃焼による酸素濃度の変化を利用して、可燃性ガス濃度
を検出することが考えられる。しかしながら、酸素セン
サは、雰囲気ガス中に存在する測定対象ガス以外のガス
によっても検出値が変動するという問題がある。例え
ば、電気自動車やハイブリッド車の電池室内で発生する
水素を検出する場合、電池室内に導入される大気中の湿
度(水蒸気)の影響で検出値が変動するため、正確な酸
素濃度検出を行うことは難しい。
Therefore, it is conceivable to detect the flammable gas concentration by utilizing the change in the oxygen concentration due to the combustion of the flammable gas. However, the oxygen sensor has a problem that the detection value fluctuates due to a gas other than the measurement target gas present in the atmospheric gas. For example, when detecting hydrogen generated in the battery compartment of an electric or hybrid vehicle, the detection value fluctuates due to the effect of atmospheric humidity (water vapor) introduced into the battery compartment. Is difficult.

【0005】なお、上記従来の湿度検出装置では、被測
定ガスが同一条件で供給され測定対象である水蒸気が分
解されない電圧で駆動される比較用の酸素センサを設け
て、両者の電流値の差を検出するようにしている。しか
しながら、本発明の対象とする可燃性ガス、特に、水素
のように反応性の高いガスは、容易に周囲の酸素と反応
するため、上記従来の装置構成を水素等の可燃性ガスの
検出に直ちに適用することはできない。
In the above-mentioned conventional humidity detecting device, a comparative oxygen sensor is provided which is supplied with the gas to be measured under the same conditions and is driven at a voltage at which the water vapor to be measured is not decomposed. Is to be detected. However, the flammable gas targeted by the present invention, particularly a highly reactive gas such as hydrogen, easily reacts with the surrounding oxygen. It cannot be applied immediately.

【0006】本発明は、上記課題を解決しようとするも
ので、その目的は、測定雰囲気中に存在する他のガスの
影響を受けることなく、可燃性ガス濃度の正確な検出が
可能であり、優れた検出精度を有するガス検出装置を提
供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to enable accurate detection of a flammable gas concentration without being affected by another gas present in a measurement atmosphere. An object of the present invention is to provide a gas detection device having excellent detection accuracy.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1のガス
検出装置は、外部空間から酸素を含む雰囲気ガスが導入
される被測定室内に発生する可燃性ガスの濃度を検出す
るもので、酸素イオン伝導性固体電解質とその表面に設
けた一対の電極を有し、上記可燃性ガスと上記雰囲気ガ
ス中の酸素が反応した後の、上記被測定室内の残留酸素
濃度を測定する第1酸素センサ部と、酸素イオン伝導性
固体電解質とその表面に設けた一対の電極を有し、上記
被測定室内に導入される上記雰囲気ガスが存在する上記
外部空間の酸素濃度を測定する第2酸素センサ部と、上
記第1酸素センサ部および上記第2酸素センサ部の検出
値に基づいて、上記雰囲気ガスに含まれる雑ガス成分の
影響を補正した酸素濃度値を算出し、この酸素濃度値か
ら上記可燃性ガスの濃度を決定する補正手段を備えてい
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a gas detecting apparatus for detecting a concentration of a combustible gas generated in a measurement chamber into which an atmospheric gas containing oxygen is introduced from an external space. A first oxygen having an oxygen ion conductive solid electrolyte and a pair of electrodes provided on the surface thereof, and measuring a residual oxygen concentration in the chamber to be measured after the combustible gas and oxygen in the atmosphere gas have reacted. A second oxygen sensor having a sensor unit, an oxygen ion conductive solid electrolyte, and a pair of electrodes provided on the surface thereof, for measuring an oxygen concentration in the external space where the atmospheric gas introduced into the chamber to be measured exists; And an oxygen concentration value in which the influence of the miscellaneous gas components contained in the atmospheric gas is corrected based on the detection values of the first and second oxygen sensor units and the second oxygen sensor unit. Flammable gas And a correction means for determining the concentration.

【0008】上記構成において、第1酸素センサ部に
は、被測定室内で発生する可燃性ガスを含むガスが、第
2酸素センサ部には、被測定室に導入される前の可燃性
ガスを含まないガスが導入される。そして、第1酸素セ
ンサ部では、可燃性ガスが周囲の酸素と反応した後に残
った酸素濃度が、第2酸素センサ部では、可燃性ガスが
存在しない状態での酸素濃度が検出される。これら検出
値は、雰囲気中に水蒸気等の雑ガス成分が存在すると変
動するが、両センサ部に導入されるガスは、可燃性ガス
以外のガス成分・濃度が同一であるため、第2酸素セン
サ部の検出結果に基づいて、雰囲気ガス中に含まれる水
蒸気等の雑ガス成分の影響を補正することができる。よ
って、上記補正手段を用いて第1酸素センサ部の検出結
果を補正し、可燃性ガスに基づく酸素の減少量を正確に
検出して、可燃性ガスの濃度を精度よく検出することが
可能である。
In the above configuration, the first oxygen sensor section contains a gas containing a flammable gas generated in the chamber to be measured, and the second oxygen sensor section contains a flammable gas before being introduced into the chamber to be measured. Free gas is introduced. The first oxygen sensor detects the concentration of oxygen remaining after the combustible gas has reacted with the surrounding oxygen, and the second oxygen sensor detects the oxygen concentration in the absence of the combustible gas. These detected values fluctuate when there are miscellaneous gas components such as water vapor in the atmosphere. However, since the gases introduced into both sensor units have the same gas components and concentrations other than flammable gas, the second oxygen sensor Based on the detection result of the part, the influence of miscellaneous gas components such as water vapor contained in the atmospheric gas can be corrected. Therefore, it is possible to correct the detection result of the first oxygen sensor unit using the correction means, accurately detect the decrease amount of oxygen based on the flammable gas, and accurately detect the concentration of the flammable gas. is there.

【0009】請求項2の発明では、上記第1酸素センサ
部は、上記酸素イオン伝導性固体電解質の相対向する両
面に上記一対の電極を設けて、その一方の電極を、上記
被測定室内の上記可燃性ガスを含むガスが拡散抵抗手段
を介して導入される第1の内部空間に露出させた限界電
流型の酸素センサ構造を有し、上記一対の電極に所定の
電圧を印加した時に両電極間を流れる電流値に基づい
て、上記残留酸素濃度を測定する。また、上記第2酸素
センサ部は、上記酸素イオン伝導性固体電解質の相対向
する両面に上記一対の電極を設けて、その一方の電極
を、上記外部空間に存在する上記雰囲気ガスが拡散抵抗
手段を介して導入される第2の内部空間に露出させた限
界電流型の酸素センサ構造を有し、上記一対の電極に所
定の電圧を印加したときに両電極間を流れる電流値に基
づいて、上記外部空間の酸素濃度を測定する。
In the second aspect of the present invention, the first oxygen sensor section is provided with the pair of electrodes on opposite surfaces of the oxygen ion conductive solid electrolyte, and one of the electrodes is connected to the inside of the chamber to be measured. A limiting current type oxygen sensor structure in which the gas containing the combustible gas is exposed to the first internal space through which the gas is introduced through the diffusion resistance means, and when a predetermined voltage is applied to the pair of electrodes, The residual oxygen concentration is measured based on the value of the current flowing between the electrodes. Further, the second oxygen sensor section is provided with the pair of electrodes on opposite surfaces of the oxygen ion conductive solid electrolyte, and one of the electrodes is connected to the atmosphere gas existing in the external space by a diffusion resistance means. Has a limiting current type oxygen sensor structure exposed to the second internal space introduced through the, based on the value of current flowing between both electrodes when a predetermined voltage is applied to the pair of electrodes, The oxygen concentration in the external space is measured.

【0010】限界電流型の酸素センサの一対の電極間に
所定の電圧を印加すると、拡散抵抗体により測定雰囲気
の酸素濃度に応じた限界電流が流れる。この電流値を測
定することで、酸素濃度を広い範囲で検出可能であり、
大気中に約21%含有される酸素が完全に消費されるま
で、可燃性ガスの検出を行うことができる。よって、上
記第1および第2酸素センサ部を限界電流型の酸素セン
サ構造とすることで、可燃性ガスを広い濃度範囲で精度
よく検出することができる。
When a predetermined voltage is applied between a pair of electrodes of a limiting current type oxygen sensor, a limiting current corresponding to the oxygen concentration in the measurement atmosphere flows through the diffusion resistor. By measuring this current value, the oxygen concentration can be detected in a wide range,
The detection of flammable gas can be carried out until about 21% of oxygen contained in the atmosphere is completely consumed. Therefore, by forming the first and second oxygen sensor sections to have a limiting current type oxygen sensor structure, the flammable gas can be accurately detected in a wide concentration range.

【0011】請求項3の発明では、上記第1酸素センサ
部と上記第2酸素センサ部の構成部材を積層して一体に
成形する。これにより、装置構成をコンパクトにするこ
とができ、センサの設置が容易になる。
According to the third aspect of the present invention, the constituent members of the first oxygen sensor section and the second oxygen sensor section are laminated and integrally formed. This makes it possible to make the device configuration compact and facilitate installation of the sensor.

【0012】請求項4の発明では、上記第1酸素センサ
部と上記第2酸素センサ部の積層体を上記被測定室内に
挿通配設して、上記第1酸素センサ部の他方の電極を上
記被測定室内に露出し、上記第2酸素センサ部の上記第
2の内部空間に上記外部空間から上記雰囲気ガスを導入
する導入路を設ける。また、上記第2酸素センサ部の他
方の電極を覆うカバー部材を設けて、該カバー部材を上
記外部空間に開口させる。
According to a fourth aspect of the present invention, a laminate of the first oxygen sensor section and the second oxygen sensor section is inserted and arranged in the chamber to be measured, and the other electrode of the first oxygen sensor section is connected to the second electrode section. An introduction path for introducing the atmospheric gas from the external space is provided in the second internal space of the second oxygen sensor unit, which is exposed in the chamber to be measured. Also, a cover member is provided to cover the other electrode of the second oxygen sensor section, and the cover member is opened to the external space.

【0013】具体的には、上記構成のように、上記第1
および第2酸素センサ部の積層体を上記被測定室に挿通
し、挿通端部にそれぞれ一対の電極を設けた構成とする
ことができる。この時、上記第2酸素センサ部の他方の
電極が上記被測定室に露出すると、上記第2酸素センサ
部から排出される酸素によって近傍の酸素濃度が変化す
るおそれがあるが、上記カバー部材を設けることで、こ
れを避けることができる。
Specifically, as in the above configuration, the first
In addition, the stacked body of the second oxygen sensor unit may be inserted into the measurement chamber, and a pair of electrodes may be provided at the insertion ends. At this time, if the other electrode of the second oxygen sensor is exposed to the chamber to be measured, the oxygen concentration in the vicinity may change due to oxygen discharged from the second oxygen sensor. This can be avoided by providing.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の第1の
実施の形態について説明する。図1は本発明のガス検出
装置の概略構成を示すブロック図で、図のように、ガス
検出装置1は、可燃性ガスが発生する被測定室A内の酸
素濃度を検出する第1酸素センサ部2と、被測定室内に
導入される雰囲気ガス(可燃性ガス以外のガス成分・濃
度が被測定室A内のガスと同一のガス)が存在する外部
空間Bの酸素濃度を検出する第2酸素センサ部3と、こ
れらセンサ部2、3からの検出信号を演算処理して、可
燃性ガス以外のガス成分の影響を補正した酸素濃度を算
出する補正手段としての演算装置4を有している。本発
明の測定対象となる可燃性ガスとしては、例えば、水
素、炭化水素、一酸化炭素等が挙げられる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a gas detection device according to the present invention. As shown in FIG. 1, a gas detection device 1 includes a first oxygen sensor for detecting an oxygen concentration in a measurement target chamber A where flammable gas is generated. A second part for detecting an oxygen concentration in the external space B in which the atmosphere gas (a gas having a gas component and concentration other than the flammable gas which is the same as the gas in the measurement room A) to be introduced into the measurement room; An oxygen sensor unit 3 and an arithmetic unit 4 as arithmetic means for arithmetically processing detection signals from the sensor units 2 and 3 to calculate an oxygen concentration corrected for the influence of gas components other than flammable gas are provided. I have. Examples of the combustible gas to be measured in the present invention include hydrogen, hydrocarbon, carbon monoxide, and the like.

【0015】図2に、第1酸素センサ部2および第2酸
素センサ部3の具体的構成を示す断面図を、図3に図2
の下方視図を示す。図2に示すように、第1酸素センサ
部2は、酸素イオン伝導性固体電解質であるジルコニア
(ZrO2 )よりなる板状体21(以下、ジルコニア基
板21という)と、その上下面の対向位置に形成される
一対の電極22、23を有している。これら一対の電極
22、23は白金よりなり、例えば、スクリーン印刷法
により形成される。このうち、上部電極22は可燃性ガ
スが存在する上記被測定室Aに露出するように配され、
下部電極23は、ジルコニア基板21の下方に設けた第
1の内部空間Cに露出している。第1の内部空間Cは、
ジルコニア基板21の下方に積層したアルミナよりなる
スペーサ24内に形成されている。また、第1の内部空
間Cは、ジルコニア基板21および一対の電極22、2
3の中央を貫通して設けた拡散抵抗手段であるピンホー
ル25を介して、上記被測定室Aに連通している。ピン
ホール25の大きさは、これを通過して第1の内部空間
Cに導入されるガスが所定の拡散速度となるように適宜
設定される。
FIG. 2 is a sectional view showing a specific structure of the first oxygen sensor unit 2 and the second oxygen sensor unit 3, and FIG.
FIG. As shown in FIG. 2, the first oxygen sensor unit 2 includes a plate-shaped body 21 (hereinafter, referred to as a zirconia substrate 21) made of zirconia (ZrO 2 ), which is an oxygen ion conductive solid electrolyte, and opposed positions of upper and lower surfaces thereof. Has a pair of electrodes 22 and 23 formed on the substrate. The pair of electrodes 22 and 23 are made of platinum, and are formed by, for example, a screen printing method. Among them, the upper electrode 22 is arranged so as to be exposed to the above-mentioned measurement chamber A where the combustible gas exists,
The lower electrode 23 is exposed in a first internal space C provided below the zirconia substrate 21. The first internal space C is
It is formed in a spacer 24 made of alumina laminated below the zirconia substrate 21. The first internal space C includes a zirconia substrate 21 and a pair of electrodes 22, 2.
3 is communicated with the measured chamber A via a pinhole 25 which is a diffusion resistance means provided through the center. The size of the pinhole 25 is appropriately set such that the gas introduced into the first internal space C through the pinhole 25 has a predetermined diffusion rate.

【0016】第2酸素センサ部3は、第1酸素センサ部
2とほぼ同様な構成で、ジルコニア基板31と、その上
下面の対向位置にスクリーン印刷法により形成される一
対の白金電極32、33を有している。このうち、下部
電極32は上記被測定室Aに導入される雰囲気ガスが存
在する外部空間Bに露出し、上部電極33は、ジルコニ
ア基板31の上方に設けた第2の内部空間Dに露出して
いる。第2の内部空間Dはジルコニア基板31の上方に
積層したアルミナよりなるスペーサ34内に形成されて
いる。また、第2の内部空間Dは、ジルコニア基板31
および一対の電極32、33の中央を貫通して設けた拡
散抵抗手段たるピンホール35を介して、上記外部空間
Bに連通している。
The second oxygen sensor section 3 has substantially the same structure as the first oxygen sensor section 2 and has a zirconia substrate 31 and a pair of platinum electrodes 32, 33 formed by screen printing on opposing upper and lower surfaces thereof. have. Among them, the lower electrode 32 is exposed to the external space B where the atmospheric gas introduced into the measurement chamber A exists, and the upper electrode 33 is exposed to the second internal space D provided above the zirconia substrate 31. ing. The second internal space D is formed in a spacer 34 made of alumina laminated above the zirconia substrate 31. Further, the second internal space D includes a zirconia substrate 31.
And, it communicates with the external space B via a pinhole 35 which is a diffusion resistance means provided through the center of the pair of electrodes 32 and 33.

【0017】第1酸素センサ部2と第2酸素センサ部3
は、アルミナ板51、52間にヒータ電極53を埋設し
てなる、両センサ部2、3に共通のヒータ5を挟んで一
体に積層形成される。ヒータ電極53は白金よりなり、
スクリーン印刷法により形成される。ヒータ5は、図
2、3に示すように、第2酸素センサ部3のスペーサ3
4表面に形成されるリード部5a、5bに、スペーサ3
4、アルミナ板52内に埋設されるリード部5cを介し
て接続される。また、第2酸素センサ部3の下部電極3
2はリード部32aに、上部電極32はジルコニア基板
31内に埋設されるリード部33cを介してリード部3
3bに、それぞれ接続される。第1酸素センサ部2の上
部電極22は、第1酸素センサ部2のジルコニア基板2
1表面に形成されるリード部22aに、下部電極22は
ジルコニア基板21内に埋設されるリード部23cを介
して、リード部23bにそれぞれ接続される。リード部
22a、リード部23bは、図3に点線で位置を示して
ある。
First oxygen sensor 2 and second oxygen sensor 3
Is formed by laminating the heater electrode 53 between the alumina plates 51 and 52, and is integrally laminated with the heater 5 common to both the sensor units 2 and 3 interposed therebetween. The heater electrode 53 is made of platinum,
It is formed by a screen printing method. As shown in FIGS. 2 and 3, the heater 5 includes a spacer 3 of the second oxygen sensor unit 3.
4 are provided with spacers 3 on the lead portions 5a and 5b formed on the surface.
4. Connected via a lead portion 5c embedded in the alumina plate 52. Further, the lower electrode 3 of the second oxygen sensor unit 3
2 is a lead portion 32a, and the upper electrode 32 is a lead portion 3c via a lead portion 33c embedded in the zirconia substrate 31.
3b. The upper electrode 22 of the first oxygen sensor 2 is connected to the zirconia substrate 2 of the first oxygen sensor 2.
The lower electrode 22 is connected to a lead portion 22a formed on one surface and a lead portion 23b via a lead portion 23c embedded in the zirconia substrate 21, respectively. The positions of the lead portions 22a and 23b are indicated by dotted lines in FIG.

【0018】上記構成のガス検出装置1の作動について
説明する。ガス検出装置1は、第1酸素センサ部2のピ
ンホール25が被測定室A内に、第2酸素センサ部3の
ピンホール36が外部空間Bに面するように、被測定室
Aの壁面に固定される。第1酸素センサ部2の第1の内
部空間Cには、測定対象である可燃性ガス(ここでは例
えば水素とする)を含む被測定室中のガスが、被測定室
Aからピンホール25を介して拡散により侵入する。第
1酸素センサ部2の一対の電極22、23に、電極22
が+極となるように所定の直流電圧(通常、0.5〜
1.0V程度)を印加すると、被測定ガス中の酸素が電
極23上で電気分解し酸素イオンとなってジルコニア基
板21内を電極22側へ移動する。この時の印加電圧
は、流れる電流がピンホール25で酸素の拡散が律速さ
れるような値、いわゆる限界電流となるように設定さ
れ、一対の電極22、23間には、酸素と水素が反応し
た後に残った酸素の濃度に応じた限界電流が流れる。
The operation of the gas detection device 1 having the above configuration will be described. The gas detection device 1 has a wall surface of the measurement target chamber A such that the pinhole 25 of the first oxygen sensor part 2 faces the measurement target chamber A and the pinhole 36 of the second oxygen sensor part 3 faces the external space B. Fixed to In the first internal space C of the first oxygen sensor unit 2, a gas in the measurement target chamber including a combustible gas to be measured (here, for example, hydrogen) passes through the pinhole 25 from the measurement target chamber A. Penetrates by diffusion through. The pair of electrodes 22 and 23 of the first oxygen sensor unit 2
Is a predetermined DC voltage (usually 0.5 to
When a voltage of about 1.0 V is applied, oxygen in the gas to be measured is electrolyzed on the electrode 23 to become oxygen ions and moves inside the zirconia substrate 21 toward the electrode 22. The applied voltage at this time is set so that the flowing current becomes a value at which the diffusion of oxygen in the pinhole 25 is rate-determined, that is, a so-called limiting current. The oxygen and hydrogen react between the pair of electrodes 22 and 23. After that, a limiting current flows according to the concentration of oxygen remaining.

【0019】一方、第2酸素センサ部3の第2の内部空
間Dには、水素以外のガス成分・濃度が被測定室A内の
ガスと同一の雰囲気ガスが、外部空間Bからピンホール
35を介して拡散により侵入する。第2酸素センサ部3
の一対の電極32、33に、電極32が+極となるよう
に第1酸素センサ部2の同電圧の直流電圧を印加する
と、雰囲気ガス中の酸素が電極33上で電気分解し酸素
イオンとなってジルコニア基板31内を電極32側へ移
動する。この時、一対の電極32、33間には、雰囲気
ガス中の酸素の濃度に応じた限界電流が流れる。これに
より可燃性ガスが存在しない状態での雰囲気ガス中の酸
素濃度を知ることができる。
On the other hand, in the second internal space D of the second oxygen sensor section 3, an atmosphere gas having the same gas composition and concentration as the gas in the chamber A other than hydrogen is supplied from the external space B to the pinhole 35. Invades by diffusion through Second oxygen sensor unit 3
When a DC voltage of the same voltage of the first oxygen sensor unit 2 is applied to the pair of electrodes 32 and 33 so that the electrode 32 becomes a positive electrode, oxygen in the atmospheric gas is electrolyzed on the electrode 33 to form oxygen ions. As a result, the inside of the zirconia substrate 31 moves to the electrode 32 side. At this time, a limit current flows between the pair of electrodes 32 and 33 according to the concentration of oxygen in the atmospheric gas. This makes it possible to know the oxygen concentration in the atmospheric gas in a state where no flammable gas exists.

【0020】第1酸素センサ部2の出力は、被測定室A
内に可燃性ガスが存在すると以下のように減少する。 (1)可燃性ガスによる酸素分圧の減少 (2)可燃性ガスの酸化による酸素の消費 (3)酸化反応生成物による酸素分圧の減少 可燃性ガスが水素(濃度:x%)である場合、下記式の
ように酸素濃度が減少する。この時の酸素濃度と水素濃
度の関係を図4に示す(初期酸素濃度:21%の場
合)。 酸素濃度(%)={21×〔(100−x)/100〕
−x/2}×〔(100−x)/100〕
The output of the first oxygen sensor section 2 is
If flammable gas is present inside, it will decrease as follows. (1) Reduction of oxygen partial pressure by flammable gas (2) Consumption of oxygen by oxidation of flammable gas (3) Reduction of oxygen partial pressure by oxidation reaction product The flammable gas is hydrogen (concentration: x%) In this case, the oxygen concentration decreases as in the following equation. FIG. 4 shows the relationship between the oxygen concentration and the hydrogen concentration at this time (when the initial oxygen concentration is 21%). Oxygen concentration (%) = {21 × [(100−x) / 100]
−x / 2} × [(100−x) / 100]

【0021】第1酸素センサ部2の出力は、減少した酸
素濃度を出力値として示すため、水素を含まない雰囲気
ガス中の酸素濃度(減少する前の酸素濃度)が常に一定
ならば、減少した酸素濃度の出力値だけで、水素濃度が
検出できる。しかし、例えばハイブリッド車の電池室内
の水素の発生を検出する場合、被測定室Aとなる電池室
内には外部空間Bである車室内の雰囲気を導入している
ため、湿度の変化や二酸化炭素含有量の違いによって、
第1酸素センサ部2の出力が変動する。そこで、本発明
では、第2酸素センサ部3を用いて、水素を含まない雰
囲気ガス中の酸素濃度、すなわち、外部空間Bの酸素濃
度を検出し、これに基づいて第1酸素センサ部2の出力
を補正する。補正手段である演算装置4では、第1酸素
センサ部2と第2酸素センサ部3の出力差から酸素の減
少量を演算し、その結果から可燃性ガス濃度を間接的に
演算する。第1酸素センサ部2と第2酸素センサ部3へ
導入されるガスは、可燃性ガス以外のガス成分・濃度が
同一であるため、雰囲気ガス中の湿度(水蒸気)、二酸
化炭素等の雑ガスの影響を補正することができる。ま
た、本実施の形態で用いた限界電流型の酸素センサは、
酸素濃度をほぼ0〜100%の範囲で検出可能であり、
大気中に約21%含有される酸素が完全に消費されるま
で、可燃性ガスの検出を行うことが可能であるため、可
燃性ガスを広い濃度範囲で精度よく検出することができ
る。
Since the output of the first oxygen sensor section 2 indicates the decreased oxygen concentration as an output value, if the oxygen concentration in the hydrogen-free atmosphere gas (the oxygen concentration before the decrease) is always constant, the output decreases. The hydrogen concentration can be detected only by the output value of the oxygen concentration. However, for example, when detecting the generation of hydrogen in the battery compartment of a hybrid vehicle, since the atmosphere in the vehicle compartment, which is the external space B, is introduced into the battery compartment serving as the measured chamber A, changes in humidity and carbon dioxide Depending on the amount,
The output of the first oxygen sensor unit 2 fluctuates. Therefore, in the present invention, the oxygen concentration in the atmosphere gas containing no hydrogen, that is, the oxygen concentration in the external space B is detected by using the second oxygen sensor unit 3, and the oxygen concentration in the first oxygen sensor unit 2 is detected based on the detected oxygen concentration. Correct the output. The computing device 4 serving as a correction unit computes the amount of decrease in oxygen from the output difference between the first oxygen sensor unit 2 and the second oxygen sensor unit 3, and indirectly computes the flammable gas concentration from the result. Since the gases introduced into the first oxygen sensor unit 2 and the second oxygen sensor unit 3 have the same gas components and concentrations other than flammable gas, various gases such as humidity (water vapor) in the atmospheric gas and carbon dioxide Can be corrected. In addition, the limiting current type oxygen sensor used in this embodiment is:
Oxygen concentration can be detected in the range of almost 0 to 100%,
Since the flammable gas can be detected until the oxygen contained in the atmosphere at about 21% is completely consumed, the flammable gas can be accurately detected in a wide concentration range.

【0022】図5に、本発明の第2の実施の形態を示
す。本実施の形態の基本構成は第1の実施の形態と同じ
であり、図5(a)に本実施の形態における第1酸素セ
ンサ部2および第2酸素センサ部3の積層体よりなるセ
ンサ素子構成を、図5(b)にその分解図を示す。図5
(a)、(b)に示すように、第1酸素センサ部2は、
ジルコニア基板21の一端側(図の左端部)において、
その上下面の対向位置に形成される一対の白金電極2
2、23を有し、上部電極22は可燃性ガスが存在する
上記被測定室Aに、下部電極23は、ジルコニア基板2
1下方のスペーサ24左端部に形成される第1の内部空
間Cに露出するように配される。第1の内部空間Cは、
拡散抵抗手段であるピンホール25を介して、上記被測
定室Aに連通している。
FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention. The basic configuration of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and FIG. 5A shows a sensor element including a stacked body of the first oxygen sensor unit 2 and the second oxygen sensor unit 3 in the present embodiment. FIG. 5B shows an exploded view of the configuration. FIG.
As shown in (a) and (b), the first oxygen sensor unit 2
On one end side (left end in the figure) of the zirconia substrate 21,
A pair of platinum electrodes 2 formed at opposing positions of the upper and lower surfaces
2 and 23, the upper electrode 22 is in the chamber A where the combustible gas is present, and the lower electrode 23 is in the zirconia substrate 2
The lower spacer 24 is disposed so as to be exposed in a first internal space C formed at the left end of the spacer 24. The first internal space C is
It communicates with the measured chamber A through a pinhole 25 which is a diffusion resistance means.

【0023】第2酸素センサ部3は、第1酸素センサ部
2の下方にヒータ5を介して積層形成され、ヒータ5の
下方にはスペーサ34、ジルコニア基板31が順次積層
されている。ジルコニア基板31の左端部には、上下面
の対向位置に一対の白金電極32、33が形成してあ
り、下部電極32は上記被測定室Aに、上部電極33
は、スペーサ34の左端部に形成される第2の内部空間
Dに露出するように配される。本実施の形態では、スペ
ーサ34内に、第2の内部空間Dより右端に延びる導入
路Eを形成して拡散抵抗手段としてあり、第2の内部空
間Dは該導入路Eを介して上記外部空間Bに連通してい
る。
The second oxygen sensor section 3 is formed below the first oxygen sensor section 2 with a heater 5 interposed therebetween, and a spacer 34 and a zirconia substrate 31 are sequentially stacked below the heater 5. At the left end of the zirconia substrate 31, a pair of platinum electrodes 32 and 33 are formed at opposing positions on the upper and lower surfaces.
Are arranged so as to be exposed in a second internal space D formed at the left end of the spacer 34. In the present embodiment, an introduction path E extending to the right end from the second internal space D is formed in the spacer 34 as diffusion resistance means, and the second internal space D is connected to the outside through the introduction path E. It communicates with the space B.

【0024】第1酸素センサ部2の一対の電極22、2
3は、それぞれジルコニア基板21の上下面に沿って右
端側へ延びるリード部22a、23bに接続される。同
様に、第2酸素センサ部3の一対の電極32、33はジ
ルコニア基板31の上下面に形成されるリード部32
a、33bに、ヒータ5はリード部5a、5bにそれぞ
れ接続される。これらリード部22a、23b、32
a、33b、5a、5bの右端部は外部の電源に接続さ
れる。
A pair of electrodes 22, 2 of the first oxygen sensor section 2
3 are connected to lead portions 22a and 23b extending rightward along the upper and lower surfaces of the zirconia substrate 21, respectively. Similarly, a pair of electrodes 32, 33 of the second oxygen sensor section 3 are connected to lead sections 32 formed on the upper and lower surfaces of the zirconia substrate 31.
a and 33b, and the heater 5 is connected to the lead portions 5a and 5b, respectively. These lead portions 22a, 23b, 32
The right ends of a, 33b, 5a, and 5b are connected to an external power supply.

【0025】上記構成のガス検出装置において、センサ
素子は図の左端部を被測定室A内に挿通し、右端部が外
部空間Bに位置するように被測定室A壁に固定される。
第1酸素センサ部2の第1の内部空間Cには、測定対象
である可燃性ガス(例えば水素)を含む被測定室A内の
ガスが、第2酸素センサ部3の第2の内部空間Dには、
連通路Eを経て外部空間B内の可燃性ガスを含まない雰
囲気ガスが導入される。これら第1酸素センサ部2およ
び第2酸素センサ部3の作動は上記第1の実施の形態と
同様であり、このような構成によっても、被測定室A内
の可燃性ガス濃度を検出することができる。
In the gas detection device having the above-described structure, the sensor element is inserted into the chamber A to be measured at the left end in the figure, and is fixed to the wall of the chamber A so that the right end is located in the external space B.
In the first internal space C of the first oxygen sensor section 2, a gas in the measurement target chamber A including a combustible gas (for example, hydrogen) to be measured is filled with the second internal space of the second oxygen sensor section 3. D has
An atmosphere gas containing no combustible gas in the external space B is introduced through the communication passage E. The operation of the first oxygen sensor unit 2 and the second oxygen sensor unit 3 is the same as that of the first embodiment, and even with such a configuration, it is possible to detect the flammable gas concentration in the chamber A to be measured. Can be.

【0026】図6に、本発明の第3の実施の形態を示
す。上記第2の実施の形態の構成では、第2酸素センサ
部3において、第2の内部空間Dから被測定室Aに面す
る下部電極32側に酸素が排出されるために、センサ素
子近傍の酸素濃度がこの排出される酸素によって変動す
るおそれがある。このため、本実施の形態では、図5
(a)、(b)に示すように、第2酸素センサ部3の下
面を覆うカバー部材として、スペーサ36、37をジル
コニア基板31下面に積層する。スペーサ36内には、
下部電極32に対応する空間36aとこれに連通しスペ
ーサ36右端に達する通路36bが形成され、スペーサ
37はセンサ素子の右端近傍まで延びて、通路36bが
外部空間Dに開口するようにしている。
FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention. In the configuration of the second embodiment, since oxygen is discharged from the second internal space D to the lower electrode 32 facing the chamber A to be measured in the second oxygen sensor section 3, the vicinity of the sensor element The oxygen concentration may fluctuate due to the discharged oxygen. Therefore, in the present embodiment, FIG.
As shown in (a) and (b), spacers 36 and 37 are laminated on the lower surface of the zirconia substrate 31 as a cover member that covers the lower surface of the second oxygen sensor unit 3. In the spacer 36,
A space 36a corresponding to the lower electrode 32 and a passage 36b communicating therewith and reaching the right end of the spacer 36 are formed. The spacer 37 extends to near the right end of the sensor element so that the passage 36b opens to the external space D.

【0027】上記構成によれば、下部電極32側に排出
される酸素が、空間36aおよび通路36bを通って外
部空間Dに排出されるので、センサ素子近傍の酸素濃度
が変動するおそれがなくなり、精度よい検出が可能とな
る。
According to the above configuration, oxygen discharged to the lower electrode 32 side is discharged to the external space D through the space 36a and the passage 36b, so that there is no possibility that the oxygen concentration near the sensor element fluctuates. Accurate detection is possible.

【0028】図7、8に、本発明の第3の実施の形態を
示す。図7は本実施の形態のガス検出装置を、ハイブリ
ッド車の充放電制御システムに適用した例を示すもの
で、図中、複数のニッケル水素電池を備えた被測定室と
なる電池室6の上部壁に、第1酸素センサ部2および第
2酸素センサ部3を含む水素センサ7が固定され、電池
室6内で発生する水素を検出するようになしてある。水
素センサ7の検出結果は、補正手段となる電池ECU8
に入力され、電池ECU8はこれに基づいて水素濃度を
決定するとともに、電池の充放電を制御する。
FIGS. 7 and 8 show a third embodiment of the present invention. FIG. 7 shows an example in which the gas detection device of the present embodiment is applied to a charge / discharge control system for a hybrid vehicle. In FIG. 7, an upper part of a battery chamber 6 serving as a measured chamber having a plurality of nickel-metal hydride batteries is shown. A hydrogen sensor 7 including a first oxygen sensor section 2 and a second oxygen sensor section 3 is fixed to the wall, and detects hydrogen generated in the battery chamber 6. The detection result of the hydrogen sensor 7 is supplied to a battery ECU 8 serving as a correction unit.
, The battery ECU 8 determines the hydrogen concentration based on this, and controls the charging and discharging of the battery.

【0029】図8(a)は、水素センサ7の具体的構成
を示すもので、電池室6壁に固定される筒状ケース71
内に、平板状のセンサ素子72を収容している。ケース
71とセンサ素子72の間には、断熱部材73およびガ
スシール材74が充填してある。ケース71の下端部は
電池室6内に挿通配置され、その開口端には、火炎伝播
を防止するための半球状の防爆金網75が配設してあ
る。水素のような可燃性ガスを検出する場合、センサ素
子72をヒータで高温に加熱すると、素子近傍で可燃性
ガスが発火することがあるが、防爆金網75によって火
炎の熱を奪い、センサ外へ広がるのを防止している。ま
た、防爆金網75の破損を防止するため、その周囲を保
護するように容器状の保護部材76を設けている。な
お、保護部材76の下端面には電池室6内のガスをセン
サ内に導入するための複数の貫通穴76aが設けられて
いる。
FIG. 8 (a) shows a specific configuration of the hydrogen sensor 7, and a tubular case 71 fixed to the wall of the battery chamber 6 is shown.
A flat sensor element 72 is accommodated therein. A space between the case 71 and the sensor element 72 is filled with a heat insulating member 73 and a gas sealing material 74. The lower end of the case 71 is inserted through the battery chamber 6, and an open end is provided with a hemispherical explosion-proof wire mesh 75 for preventing flame propagation. When detecting a flammable gas such as hydrogen, if the sensor element 72 is heated to a high temperature by a heater, flammable gas may be ignited in the vicinity of the element. Prevents spreading. In order to prevent the explosion-proof wire mesh 75 from being damaged, a container-shaped protection member 76 is provided so as to protect the periphery thereof. Note that a plurality of through holes 76a for introducing gas in the battery chamber 6 into the sensor are provided on the lower end surface of the protection member 76.

【0030】上記センサ素子72は、図8(b)に示す
ように、第1酸素センサ部2と第2酸素センサ部3に共
通のジルコニア基板77を有し、その下方に配したアル
ミナよりなるスペーサ78内に、仕切り壁78aにて区
画される第1の内部空間Cと第2の内部空間Dが形成さ
れている。第2の内部空間Dは、スペーサ78の左端ま
で延び、外部空間である車室内の雰囲気が導入されるケ
ース71の上端部(図8(a))内に開口している。第
1酸素センサ部2の一対の電極22、23は、一方の電
極22が上記電池室6内のガスが導入されるケース71
内に、他方の電極23が上記第1の内部空間Cに露出し
ており、第2酸素センサ部3の一対の電極32、33
は、一方の電極32が上記ケース71内に、他方の電極
33が上記第2の内部空間Dに露出している。スペーサ
78の下方には、アルミナ基板51、52間に白金より
なるヒータ電極53を埋設してなるヒータ5が積層され
ている。
As shown in FIG. 8 (b), the sensor element 72 has a zirconia substrate 77 common to the first oxygen sensor 2 and the second oxygen sensor 3, and is made of alumina disposed below the zirconia substrate 77. In the spacer 78, a first internal space C and a second internal space D defined by the partition wall 78a are formed. The second internal space D extends to the left end of the spacer 78 and opens in the upper end portion (FIG. 8A) of the case 71 into which the atmosphere in the vehicle interior, which is the external space, is introduced. The pair of electrodes 22 and 23 of the first oxygen sensor unit 2 are configured such that one electrode 22 has a case 71 into which gas in the battery chamber 6 is introduced.
Inside, the other electrode 23 is exposed to the first internal space C, and a pair of electrodes 32 and 33 of the second oxygen sensor unit 3 are provided.
The one electrode 32 is exposed in the case 71 and the other electrode 33 is exposed in the second internal space D. Below the spacer 78, the heater 5 having a heater electrode 53 made of platinum embedded between the alumina substrates 51 and 52 is laminated.

【0031】上記電池室6内において、電池が過充電ま
たは過放電となると、下記式のように電解液中の水の電
気分解によって水素と酸素が発生する。 正極 2H2 O+2e- →H2 +2OH- 負極 4OH- →2H2 O+O2 +4e- すなわち、水素の発生を検出することによって、電池の
過充電または過放電を検知することができる。
In the battery chamber 6, when the battery is overcharged or overdischarged, hydrogen and oxygen are generated by electrolysis of water in the electrolytic solution as shown in the following equation. Positive electrode 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH Negative electrode 4OH → 2H 2 O + O 2 + 4e That is, overcharge or overdischarge of the battery can be detected by detecting the generation of hydrogen.

【0032】そこで、上記構成の水素センサ7を用い、
第1酸素センサ部2と第2酸素センサ部3の検出値を、
補正手段を有する電池ECU8に入力する。第1酸素セ
ンサ部2と第2酸素センサ部3の作動は、上記各実施の
形態と同様であり、電池ECU8はこれに基づいて、車
室内雰囲気中の雑ガスの影響を補正して、水素濃度を決
定する。そして、所定値以上と水素の発生が検知された
時に、過充電・過放電と判断し、電池の充放電を制御す
る。
Therefore, using the hydrogen sensor 7 having the above structure,
The detection values of the first oxygen sensor unit 2 and the second oxygen sensor unit 3 are
The data is input to the battery ECU 8 having the correction means. The operations of the first oxygen sensor unit 2 and the second oxygen sensor unit 3 are the same as those in the above embodiments, and the battery ECU 8 corrects the influence of the miscellaneous gas in the atmosphere in the vehicle cabin based on the operation, and Determine the concentration. Then, when the generation of hydrogen is detected to be equal to or more than the predetermined value, it is determined that the battery is overcharged or overdischarged, and the charging and discharging of the battery is controlled.

【0033】以上のように、本発明のガス検出装置を水
素検出装置として用い、ハイブリッド車の過充電・過放
電制御に利用することができる。また、図8に示したよ
うに、センサ素子72を、第1酸素センサ部2と第2酸
素センサ部3を共通のジルコニア基板77を用いて形成
することで、素子構成をよりコンパクトにできる。
As described above, the gas detection device of the present invention can be used as a hydrogen detection device and used for overcharge / overdischarge control of a hybrid vehicle. Further, as shown in FIG. 8, the sensor element 72 can be made more compact by forming the first oxygen sensor section 2 and the second oxygen sensor section 3 using the common zirconia substrate 77.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態を示すガス検出装置
の概略構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a gas detection device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施の形態における第1酸素センサ部お
よび第2酸素センサ部の構成を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a first oxygen sensor unit and a second oxygen sensor unit according to the first embodiment.

【図3】図2の下方視図である。FIG. 3 is a bottom view of FIG. 2;

【図4】酸素濃度と水素濃度の関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between oxygen concentration and hydrogen concentration.

【図5】(a)は、第2の実施の形態における第1酸素
センサ部および第2酸素センサ部の構成を示す断面図、
(b)は(a)の分解図である。
FIG. 5A is a cross-sectional view illustrating a configuration of a first oxygen sensor unit and a second oxygen sensor unit according to a second embodiment;
(B) is an exploded view of (a).

【図6】(a)は、第3の実施の形態における第1酸素
センサ部および第2酸素センサ部の構成を示す断面図、
(b)は(a)の分解図である。
FIG. 6A is a cross-sectional view illustrating a configuration of a first oxygen sensor unit and a second oxygen sensor unit according to a third embodiment;
(B) is an exploded view of (a).

【図7】本発明を適用した電池の充放電制御システムの
全体構成を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an overall configuration of a battery charge / discharge control system to which the present invention is applied.

【図8】(a)は図7の充放電制御システムに使用され
る水素センサの全体断面図、(b)はセンサ素子構成を
示す平面図、(c)は(b)のA−A線断面図である。
8A is an overall sectional view of a hydrogen sensor used in the charge / discharge control system of FIG. 7, FIG. 8B is a plan view showing a sensor element configuration, and FIG. 8C is an AA line of FIG. It is sectional drawing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガス検出装置 2 第1酸素センサ部 21 ジルコニア基板(酸素イオン伝導性固体電解質) 22、23 一対の電極 25 ピンホール(拡散抵抗手段) 3 第2酸素センサ部 31 ジルコニア基板(酸素イオン伝導性固体電解質) 32、33 一対の電極 35 ピンホール(拡散抵抗手段) 36、37 スペーサ(カバー部材) 4 演算装置(補正手段) 5 ヒータ A 被測定室 B 外部空間 C 第1の内部空間 D 第2の内部空間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas detection apparatus 2 1st oxygen sensor part 21 Zirconia substrate (oxygen ion conductive solid electrolyte) 22, 23 A pair of electrodes 25 Pinhole (diffusion resistance means) 3 2nd oxygen sensor part 31 Zirconia substrate (oxygen ion conductive solid) Electrolyte) 32, 33 A pair of electrodes 35 Pinhole (diffusion resistance means) 36, 37 Spacer (cover member) 4 Computing device (correction means) 5 Heater A Room under measurement B External space C First internal space D Second Interior space

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 一彦 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 児玉 好正 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 戸島 和夫 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 岩瀬 正宜 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 斎藤 利孝 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Kazuhiko Yoshida 14 Iwatani, Shimowasukamachi, Nishio City, Aichi Prefecture Inside the Japan Auto Parts Research Institute (72) Inventor Yoshimasa Kodama 14 Iwatani, Shimowasukamachi, Nishio City, Aichi Prefecture Shares (72) Inventor Kazuo Toshima 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Masanori Iwase 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor Toshitaka Saito 1-1-1 Showa-cho, Kariya-shi, Aichi Prefecture Inside DENSO Corporation

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外部空間から酸素を含む雰囲気ガスが導
入される被測定室内に発生する可燃性ガスの濃度を検出
するガス検出装置であって、 酸素イオン伝導性固体電解質とその表面に設けた一対の
電極を有し、上記可燃性ガスと上記雰囲気ガス中の酸素
が反応した後の、上記被測定室内の残留酸素濃度を測定
する第1酸素センサ部と、 酸素イオン伝導性固体電解質とその表面に設けた一対の
電極を有し、上記雰囲気ガスが存在する上記外部空間の
酸素濃度を測定する第2酸素センサ部と、 上記第1酸素センサ部の検出値および上記第2酸素セン
サ部の検出値に基づいて、上記雰囲気ガスに含まれる雑
ガス成分の影響を補正した酸素濃度値を算出し、この酸
素濃度値から上記可燃性ガスの濃度を決定する補正手段
を備えていることを特徴とするガス検出装置。
1. A gas detector for detecting the concentration of flammable gas generated in a measurement chamber into which an atmospheric gas containing oxygen is introduced from an external space, comprising: an oxygen ion conductive solid electrolyte; A first oxygen sensor section having a pair of electrodes, for measuring the residual oxygen concentration in the chamber to be measured after the combustible gas and oxygen in the atmospheric gas have reacted, and an oxygen ion conductive solid electrolyte and A second oxygen sensor unit having a pair of electrodes provided on a surface thereof and measuring an oxygen concentration in the external space in which the atmospheric gas is present; and a detection value of the first oxygen sensor unit and a second oxygen sensor unit. It is characterized by comprising a correcting means for calculating an oxygen concentration value in which the influence of the miscellaneous gas components contained in the atmospheric gas is corrected based on the detected value, and determining the concentration of the combustible gas from the oxygen concentration value. To be Gas detector.
【請求項2】 上記第1酸素センサ部が、上記酸素イオ
ン伝導性固体電解質の相対向する両面に上記一対の電極
を設けて、その一方の電極を、上記被測定室内の上記可
燃性ガスおよび上記雰囲気ガスを含むガスが拡散抵抗手
段を介して導入される第1の内部空間に露出させた限界
電流型の酸素センサ構造を有し、上記一対の電極に所定
の電圧を印加した時に両電極間を流れる電流値に基づい
て、上記残留酸素濃度を測定するものであり、 上記第2酸素センサ部が、上記酸素イオン伝導性固体電
解質の相対向する両面に上記一対の電極を設けて、その
一方の電極を、上記外部空間に存在する上記雰囲気ガス
が拡散抵抗手段を介して導入される第2の内部空間に露
出させた限界電流型の酸素センサ構造を有し、上記一対
の電極に所定の電圧を印加したときに両電極間を流れる
電流値に基づいて、上記外部空間の酸素濃度を測定する
ものである請求項1記載のガス検出装置。
2. The first oxygen sensor section, wherein the pair of electrodes are provided on opposite surfaces of the oxygen ion-conductive solid electrolyte, and one of the electrodes is connected to the flammable gas and the flammable gas in the chamber to be measured. A limiting current type oxygen sensor structure in which a gas containing the atmosphere gas is exposed to a first internal space through which the gas is introduced through a diffusion resistance means, and when a predetermined voltage is applied to the pair of electrodes, both electrodes are The second oxygen sensor unit is provided with the pair of electrodes on both opposite surfaces of the oxygen ion conductive solid electrolyte, based on a value of a current flowing between the electrodes. A limiting current type oxygen sensor structure in which one electrode is exposed to a second internal space into which the atmospheric gas present in the external space is introduced through a diffusion resistance means, and a predetermined current is applied to the pair of electrodes; Apply voltage Both electrodes between the based on the value of current flowing, the gas detection apparatus according to claim 1, wherein measures the oxygen concentration of the external space when the.
【請求項3】 上記第1酸素センサ部と上記第2酸素セ
ンサ部の構成部材を積層して一体に成形した請求項2記
載のガス検出装置。
3. The gas detection device according to claim 2, wherein constituent members of said first oxygen sensor section and said second oxygen sensor section are laminated and integrally formed.
【請求項4】 上記第1酸素センサ部と上記第2酸素セ
ンサ部の積層体を上記被測定室内に挿通配設して、上記
第1酸素センサ部の他方の電極を上記被測定室内に露出
し、上記第2酸素センサ部の上記第2の内部空間に上記
外部空間から上記雰囲気ガスを導入する導入路を設ける
とともに、上記第2酸素センサ部の他方の電極を覆うカ
バー部材を設けて、該カバー部材を上記外部空間に開口
させた請求項3記載のガス検出装置。
4. A laminated body of the first oxygen sensor section and the second oxygen sensor section is inserted and arranged in the chamber to be measured, and the other electrode of the first oxygen sensor section is exposed in the chamber to be measured. And, while providing an introduction path for introducing the atmospheric gas from the external space in the second internal space of the second oxygen sensor unit, a cover member for covering the other electrode of the second oxygen sensor unit is provided, 4. The gas detection device according to claim 3, wherein the cover member is opened to the external space.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009298657A (en) * 2008-06-13 2009-12-24 Toyota Motor Corp Reforming system
JP2010210521A (en) * 2009-03-11 2010-09-24 Toyota Motor Corp Gas concentration detecting apparatus

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