(57)【要約】【課題】より用途が広いガスセンサを提供する。【解決手段】ガスセンサ１は、一つの筒状のプローブ本体２０の内部に、複数のセンサ体１０ａ，１０ｂが配されているものである。それぞれのセンサ体では、固体電解質のセンサ素子１１を挟んで第一空間Ｓ１と第二空間Ｓ２とが区画されている。複数のセンサ体は、それぞれのセンサ素子を構成する固体電解質の導電イオン種が同一であると共に、測定雰囲気と連通させる第二空間を共有している。【選択図】図１
2020118486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体電解質のセンサ素子を備えるセンサ体が、筒状のプローブ本体の内部に配されているガスセンサであって、
前記センサ体は、
筒状部、及び、該筒状部の一端または内部空間を閉塞している閉塞部を有し、少なくとも該閉塞部の一部が前記センサ素子で形成されていることにより、前記センサ素子を挟んで第一空間と第二空間とが区画されていると共に、
前記第一空間において前記センサ素子の表面に設けられている第一電極と、前記第一空間及び前記第二空間における検出対象のガス濃度またはガス分圧の差に起因して前記センサ素子に生じる起電力を、前記第一電極との間で検出する第二電極と、を具備するものであり、
前記プローブ本体の内部には、複数の前記センサ体が配されており、
複数の前記センサ体は、
それぞれの前記センサ素子を構成する固体電解質の導電イオン種が同一であると共に、
検出対象のガス濃度またはガス分圧が未知である測定雰囲気と連通させる前記第二空間を共有している
ことを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
複数の前記センサ体それぞれの前記センサ素子に生じた起電力に基づいて、前記測定雰囲気における検出対象のガス濃度またはガス分圧を算出するセンサ制御装置と、
複数の前記センサ体の前記第一電極及び前記第二電極それぞれと前記センサ制御装置との電気的接続を、前記センサ体を単位として切り替える切り替え手段と、を更に具備する
ことを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
複数の前記センサ体は、それぞれの前記センサ素子を構成する固体電解質の組成が異なっている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項４】
複数の前記センサ体は、それぞれの前記センサ素子を構成する固体電解質の組成が同一である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記筒状部は、前記固体電解質と相違する材料で形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載のガスセンサ。
【請求項６】
請求項３に記載のガスセンサを使用する使用方法であり、
異なる温度で行われる複数の工程を順次行う場合に、前記工程ごとに異なる前記センサ体を使用する
ことを特徴とするガスセンサの使用方法。
【請求項７】
請求項４に記載のガスセンサを使用する使用方法であり、
複数の前記センサ体それぞれを使用して算出された検出対象のガス濃度またはガス分圧を対比することにより、何れかの前記センサ体に異常が生じているか否かの判定を行う
ことを特徴とするガスセンサの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解質をセンサ素子に使用して気相または液相におけるガス濃度を検出するガスセンサ、及び、該ガスセンサの構成により可能となるガスセンサの使用方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体電解質（イオン伝導性セラミックス）をセンサ素子に使用して、水素ガス、酸素ガス、炭酸ガスなどのガス濃度を検出するガスセンサが種々提案されており、本出願人も過去に電位検出型のガスセンサについて複数の提案を行っている。これらのガスセンサは、同一イオンの濃度差により固体電解質に電位差が生じる濃淡電池の原理を使用したものであり、センサ素子を挟んだ二つの空間で検出対象のガスの濃度が異なる場合に、センサ素子に生じる起電力を測定する。二つの空間のうち、一方の空間において検出対象ガスの濃度が既知であれば、ネルンストの式により、測定された起電力とセンサ素子の温度から、他方の空間におけるガス濃度を知ることができる。或いは、一方の空間のガス濃度を一定とした状態で、他方の空間におけるガス濃度を変化させて起電力を測定することによって、予めガス濃度と起電力との相関関係を調べておくことにより、ガス濃度が未知の場合の起電力の測定値からガス濃度を知ることができる。
【０００３】
なお、測定対象のガス雰囲気の全圧に基づいて、ガス分圧及びガス濃度の一方が分かれば他方が分かるため、上記の記載において「ガス濃度」を「ガス分圧」と置き換えることができる。
【０００４】
このようなガスセンサの開発において、これまでは検出精度を高めることを目的として、センサ素子を挟んだ二つの空間を厳密に区画する手段や、ガス濃度の変化に対する起電力の変化を大きくする手段の提案を行ってきた。また、検出対象のガスを水素とするガスセンサについて、基準ガスとして大気を使用できることにより、使い勝手を著しく向上させる手段の提案も行っている。更に、より用途が広いガスセンサが要請されているのが実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、上記の実情を鑑み、より用途が広いガスセンサ、及び、該ガスセンサの構成ゆえに可能となるガスセンサの使用方法の提供を、課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明にかかるガスセンサは、
「固体電解質のセンサ素子を備えるセンサ体が、筒状のプローブ本体の内部に配されているガスセンサであって、
前記センサ体は、
筒状部、及び、該筒状部の一端または内部空間を閉塞している閉塞部を有し、少なくとも該閉塞部の一部が前記センサ素子で形成されていることにより、前記センサ素子を挟んで第一空間と第二空間とが区画されていると共に、
前記第一空間において前記センサ素子の表面に設けられている第一電極と、前記第一空間及び前記第二空間における検出対象のガス濃度またはガス分圧の差に起因して前記センサ素子に生じる起電力を、前記第一電極との間で検出する第二電極と、を具備するものであり、
前記プローブ本体の内部には、複数の前記センサ体が配されており、
複数の前記センサ体は、
それぞれの前記センサ素子を構成する固体電解質の導電イオン種が同一であると共に、
検出対象のガス濃度またはガス分圧が未知である測定雰囲気と連通させる前記第二空間を共有している」ものである。
【０００７】
これは、固体電解質における導電イオン種が同一であるセンサ体の複数が、一つのプローブ本体の内部に配されているガスセンサである。このようなガスセンサとしては、水素センサであるセンサ体の複数を備えるガスセンサ、酸素センサであるセンサ体の複数を備えるガスセンサ、炭酸ガスであるセンサ体の複数を備えるガスセンサ、を例示することができる。一つのプローブ本体の内部に配されている複数のセンサ体が第二空間を共有しており、第二空間は測定雰囲気と連通させる空間であるため、測定雰囲気における検出対象のガス濃度またはガス分圧を、複数のセンサ体の何れによっても検出することができる。これにより、詳細は後述するように、従来のガスセンサにはなかった新たな用途を提供することができる。
【０００８】
ここで、センサ体が「筒状部、及び、該筒状部の一端または内部空間を閉塞している閉塞部を有し、少なくとも該閉塞部の一部が前記センサ素子で形成されていることにより、前記センサ素子を挟んで第一空間と第二空間とが区画されている」態様としては、筒状部と閉塞部が固体電解質で形成された一体構造である場合、例えば、固体電解質が有底筒状の形状である場合を例示することができる。或いは、筒状部と閉塞部が別体であって、筒状部がセラミックス製や金属製のホルダであり、閉塞部が固体電解質のセンサ素子と、センサ素子をホルダに支持させる封止材で形成されている場合を例示することができる。
【０００９】
筒状部と別体の場合のセンサ素子の形状は、有底筒状、平板状、柱状とすることができ、有底筒状の場合、その開口を筒状部の内部に向けていても外部に向けていてもよい。これらの形状のセンサ素子が筒状部の一端を閉塞している閉塞部の構成である場合、測定雰囲気と連通させる第二空間は筒状部の外部にある。一方、これらの形状のセンサ素子が筒状部の内部空間を閉塞している閉塞部の構成である場合、測定雰囲気と連通させる第二空間の一部は筒状部の内周壁に囲まれている。
【００１０】
本発明にかかるガスセンサは、上記構成において、
「複数の前記センサ体は、それぞれの前記センサ素子を構成する固体電解質の組成が異なっている」ものとすることができる。
【００１１】
本構成のガスセンサでは、複数のセンサ体それぞれのセンサ素子を構成している固体電解質における導電イオン種は同一であるが、固体電解質の組成はそれぞれ異なっている。固体電解質はその組成によって、検出対象のガス濃度またはガス分圧と起電力とが相関関係を示す温度範囲（以下、「使用温度範囲」と称する）を異ならせることができる。そのため、複数のセンサ体として、使用温度範囲の相違するセンサ体を組み合わせることにより、異なる温度で行われる複数の工程を順次行う場合に、工程ごとに、その工程の温度を使用温度範囲に含む異なるセンサ体を使用して、ガス濃度またはガス分圧を検出するという使用方法が可能となる。すなわち、「異なる温度で行われる複数の工程を順次行う場合に、前記工程ごとに異なる前記センサ体を使用する」ガスセンサの使用方法である。
【００１２】
本発明にかかるガスセンサは、上記構成に替えて、
「複数の前記センサ体は、それぞれの前記センサ素子を構成する固体電解質の組成が同一である」ものとすることができる。
【００１３】
これは、一つのプローブ本体の内部に、全く同一のセンサ体が複数配されている構成である。これにより、各センサ体により検出されるガス濃度またはガス分圧を対比することにより、各センサ体による検出が正常であるか否かの判定をすることが可能となる。つまり、各センサ体が正常であれば、複数のセンサ体それぞれによって検出されるガス濃度またはガス分圧の値は同じはずであり、検出された値にずれが生じた場合は、劣化や破損など何らかの異常が、何れかのセンサ体に生じていることを知ることができる。すなわち、「複数の前記センサ体それぞれを使用して算出された検出対象のガス濃度またはガス分圧を対比することにより、何れかの前記センサ体に異常が生じているか否かの判定を行う」という使用方法が可能となる。
【００１４】
センサ素子は、使用に伴い測定雰囲気で固体電解質に生じる酸化還元反応などに起因して、経時的に劣化することが不可避である。そのため従来は、現場での使用期間が所定の期間に達した時点で、ガスセンサを工業炉等の使用空間から抜き取り、検査用の施設まで移送して、ガスセンサが正常であるか否かの検査を行っていた。そのため、検査のために使用現場からガスセンサが取り外されている時間が長く、その間は当然ながら現場でガス濃度またはガス分圧の検出ができないという問題があった。また、使用現場からガスセンサを取り外し、検査用の施設に移送し、検査後のガスセンサを使用現場まで返送し再び取り付けるという一連の作業が必要であるため、検査をすること自体が大掛かりであった。そのため、仮に使用現場でガスセンサによる検出結果に疑義が生じたとしても、すぐに検査を行うことは難しいものであった。
【００１５】
更に、固体電解質には、上述したようにガス濃度またはガス分圧と起電力とが相関関係を示す特有の使用温度範囲がある。従って、検査用の施設においてガスセンサが配される空間の温度を、使用現場の温度まで昇温させるために時間を要すると共に、使用現場の温度に正確に一致させる温度制御が必要であった。
【００１６】
これに対し、本構成のガスセンサ及びその使用方法によれば、使用現場にガスセンサを設置した状態のままで、何れかのセンサ体に異常が生じたことを知ることができる。そのため、使用現場からガスセンサを取り外し、検査用施設まで移送し、使用温度まで昇温してから検査をしていた従来に比べて、検査の作業に要する手間や時間が大幅に低減される。
【００１７】
また、仮に、複数のセンサ体のうち何れかに異常が生じたとしても、検出対象のガス濃度またはガス分圧の検出が即座に不可能となる訳ではなく、残る正常なセンサ体によって、取り敢えずは検出を継続できる利点がある。
【００１８】
なお、常時、複数のセンサ体の全てを動作させてガス濃度またはガス分圧を検出しても良いし、常時は複数のうちの一つだけを動作させてガス濃度またはガス分圧を検出し、検出結果に疑義が生じた場合など必要に応じて、他のセンサ体を動作させて検出結果を対比しても良い。
【００１９】
本構成のガスセンサは、上記構成に加え、
「複数の前記センサ体それぞれの前記センサ素子に生じた起電力に基づいて、前記測定雰囲気における検出対象のガス濃度またはガス分圧を算出するセンサ制御装置と、
複数の前記センサ体の前記第一電極及び前記第二電極それぞれと前記センサ制御装置との電気的接続を、前記センサ体を単位として切り替える切り替え手段と、
を更に具備する」ものとすることができる。
【００２０】
本構成では、センサ制御装置との電気的接続をセンサ体を単位として切り替えることができるため、センサ体が複数であっても、起電力を測定する電位計や、測定された起電力の入力を受けてガス濃度またはガス分圧を算出する手段を兼用することにより、ガスセンサ全体の構成を簡易なものとすることができる。
【００２１】
本構成のガスセンサは、上記構成に加え、
「前記筒状部は、前記固体電解質と相違する材料で形成されている」ものとすることができる。
【００２２】
筒状部を形成する「固体電解質と相違する材料」としては、アルミナやムライト等のセラミックスや、ガスセンサが使用される温度で耐熱性を有する金属を挙げることができる。本構成では、固体電解質のセンサ素子を備える閉塞部が筒状部と別体であるため、筒状部と閉塞部とが固体電解質による一体構造である場合に比べて、固体電解質のセンサ素子として小型のものを使用することが可能となり、コストを抑えることができる。また、筒状部の材料の自由度が高くなるため、センサ素子を構成する固体電解質より高温下での機械的強度が高い材料を、筒状部の材料として選択することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、より用途が広いガスセンサ、及び、該ガスセンサの構成ゆえに可能となるガスセンサの使用方法を、提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態であるガスセンサの要部の縦断面図である。
【図２】図１のガスセンサの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態であるガスセンサ１、及び、ガスセンサ１の使用方法について、図１及び図２を用いて説明する。まず、ガスセンサ１の構成について説明する。ガスセンサ１は気相用であり、プローブ本体２０と、その内部に配された複数のセンサ体と、センサ制御装置（図示を省略）とを具備している。ここでは、複数のセンサ体が、二つのセンサ体１０ａ，１０ｂからなる場合を例示する。
【００２６】
二つのセンサ体１０ａ，１０ｂは、それぞれ固体電解質のセンサ素子１１、第一電極ｐ１、第二電極ｐ２、ホルダ１８を主要な構成としている。センサ素子１１は有底筒状であり、ホルダ１８の内部側で開口している。ホルダ１８は円筒状で、その一端をセンサ素子１１で閉塞するように、ホルダ１８の内周面及び端部とセンサ素子１１の外周面との間が封止材１９によって気密に封止されている。これにより、ホルダ１８の内部空間である第一空間Ｓ１と、ホルダ１８の外部空間である第二空間Ｓ２とが、センサ素子１１を挟んで気密に区画されている。なお、本実施形態ではホルダ１８が本発明の「筒状部」に相当し、センサ素子１１及び封止材１９が本発明の「閉塞部」に相当する。
【００２７】
プローブ本体２０は円筒状であり、センサ体１０ａ，１０ｂはそれぞれプローブ本体２０の内部に、支持材２９を介して支持されている。より具体的には、センサ体１０ａ，１０ｂそれぞれは、プローブ本体２０の両方の端部Ｅ１，Ｅ２のうち一方の端部Ｅ２の近傍にセンサ素子１１を位置させた状態で、ホルダ１８の外周面とプローブ本体２０の内周面との間に配された支持材２９によって、プローブ本体２０に支持されている。これにより、センサ体１０ａの第二空間Ｓ２とセンサ体１０ｂの第二空間Ｓ２とは、端部Ｅ２側でプローブ本体２０に囲まれて一つの空間を形成している。つまり、二つのセンサ体１０ａ，１０ｂは、第二空間Ｓ２を共有している。このような第二空間Ｓ２は、プローブ本体２０の端部Ｅ２を介してプローブ本体２０の外部空間と連通しているため、こちら側の外部空間を測定雰囲気とすることにより、二つのセンサ体１０ａ，１０ｂは測定雰囲気と連通させる第二空間Ｓ２を共有していることとなる。
【００２８】
センサ体１０ａ，１０ｂそれぞれでは、第一電極ｐ１は第一空間Ｓ１においてセンサ素子１１の表面に形成されており、第二電極ｐ２は第二空間Ｓ２においてセンサ素子１１の表面に形成されている。第一電極ｐ１及び第二電極ｐ２は、それぞれリード線（図示を省略）によって電位計（図示を省略）に電気的に接続されており、第一電極ｐ１と第二電極ｐ２との間でセンサ素子１１に生じる起電力が測定される。
【００２９】
また、センサ体１０ａ，１０ｂは、それぞれセンサ素子１１の温度を測定するための熱電対１３と、第一空間Ｓ１に基準ガスを供給する基準ガス供給管１４を更に備えている。プローブ本体２０の端部Ｅ１からは拡径筒部２１が延設されており（図２を参照）、拡径筒部２１の端部はキャップ２２で被覆されている。拡径筒部２１には、センサ体１０ａの第一電極ｐ１及び第二電極ｐ２に接続されたリード線及び熱電対１３が接続されている端子台３１ａ、センサ体１０ｂの第一電極ｐ１及び第二電極ｐ２に接続されたリード線及び熱電対１３が接続されている端子台３１ｂ、センサ体１０ａの基準ガス供給管１４をプローブ本体２０の内部に引き入れるためのガス導入部３４ａ、及び、センサ体１０ｂの基準ガス供給管１４をプローブ本体２０の内部に引き入れるためのガス導入部３４ｂが形成されている。
【００３０】
センサ制御装置は、主記憶装置、補助記憶装置、及びマイクロプロセッサを備えるマイクロコンピュータを具備しており、マイクロコンピュータをセンサ制御手段として機能させるセンサ制御プログラムが主記憶装置に記憶されている。センサ制御手段は、熱電対１３の起電力をセンサ素子１１の温度に変換する温度検出手段、第一電極ｐ１及び第二電極ｐ２の間に生じた起電力、基準ガスにおけるガス濃度またはガス分圧、及びセンサ素子１１の温度に基づいて、測定雰囲気における検出対象のガス濃度またはガス分圧を算出するガス濃度・ガス分圧算出手段、算出されたガス濃度またはガス分圧やセンサ素子１１の温度等の検出結果を補助記憶装置に記憶させる記憶手段、これらの検出結果をモニタに表示させる出力手段を、主に備えている。
【００３１】
上記構成のガスセンサ１は、プローブ本体２０の端部Ｅ２側が測定雰囲気に接する向きで工業炉などに挿入される。その際、センサ等の設置のために工業炉の炉壁に形成されている設置用ポートを使用して、プローブ本体２０を炉内に挿入することができる。そして、検出対象のガス濃度またはガス分圧が既知である基準ガスを、基準ガス供給管１４を介して第一空間Ｓ１に導入している状態で、第一電極ｐ１及び第二電極ｐ２の間に生じた起電力と、熱電対１３によって測定されたセンサ素子１１の温度がセンサ制御装置に入力されると、これに基づいて測定雰囲気における検出対象のガス濃度またはガス分圧が算出され、モニタに表示される。
【００３２】
ここで、本実施形態では、センサ体１０ａのセンサ素子１１を構成する固体電解質における導電イオン種と、センサ体１０ｂのセンサ素子１１を構成する固体電解質の導電イオン種とは同一である。このような場合、更に、センサ体１０ａのセンサ素子１１を構成する固体電解質とセンサ体１０ｂのセンサ素子１１を構成する固体電解質とで、組成が異なっている第一実施例と、組成が同一である第二実施例を例示することができる。
【００３３】
＜第一実施例＞
センサ体１０ａは、センサ素子１１を構成する固体電解質がプロトン伝導体である水素センサであり、固体電解質の組成はＳｒＺｒ０．９５Ｙｂ０．０５Ｏ３−αである。センサ体１０ａの使用温度範囲は４００℃〜７００℃で、より望ましい使用温度範囲は５００℃〜６００℃である。一方、センサ体１０ｂは、同じくセンサ素子１１を構成する固体電解質がプロトン伝導体である水素センサであるが、固体電解質の組成はＣａＺｒ０．９Ｉｄ０．１Ｏ３−αである。センサ体１０ｂの使用温度範囲は５００℃〜９００℃で、より望ましい使用温度範囲は６００℃〜８００℃である。
【００３４】
このようなセンサ体１０ａ，１０ｂを組み合わせたガスセンサ１は、例えば、窒化工程と浸窒工程とを連続的に行う表面処理において、雰囲気における水素濃度または水素分圧を制御・管理するための使用に適している。
【００３５】
ここで、窒化処理は、アンモニアガスの分解により生じた原子状窒素を鋼に浸透拡散させることにより、窒素が固溶した拡散相（α相）、鉄−窒素化合物の化合物相（ε相、γ’相）を生成させて、鋼の表面を硬化させる処理であり、一般的に５７０℃〜５８０℃の温度下で行われる。一方、浸窒処理は、鉄−窒素二元系の共析点（８６３Ｋ）以上の温度域で鋼の表面から窒素を浸透拡散させ、高窒素オーステナイトの表層部を生成させた後で焼き入れを行い、高窒素マルテンサイトを生成させることにより、鋼の表面を硬化させる処理であり、一般的に６５０℃〜８５０℃の温度下で行われる。
【００３６】
従って、単一の処理炉の内部にワークを配置した状態で窒化工程と浸窒工程とを連続的に行う場合、本構成のガスセンサ１を処理炉に挿入しておき、窒化工程ではセンサ体１０ａを使用して水素濃度または水素分圧を検出し、浸窒工程ではセンサ体１０ｂを使用して水素濃度または水素分圧を検出する。アンモニアガスの分解により原子状窒素が生成する際に水素ガスが生成するため、水素濃度または水素分圧を検出し制御・管理することにより、表面処理の雰囲気の制御・管理を行うことができる。
【００３７】
このように、使用温度範囲の相違する固体電解質をセンサ素子１１とするセンサ体１０ａ，１０ｂを組み合わせることにより、単一の種類の固体電解質をセンサ素子とする場合に比べて、窒化工程が行われる温度範囲と浸窒工程が行われる温度範囲の双方を含む広い温度範囲の全域にわたり、水素濃度または水素分圧と起電力とがより正確な相関関係を示すため、より正確に水素濃度または水素分圧を検出することができる。
【００３８】
また、センサ体１０ａ，１０ｂがそれぞれ別個のガスセンサである場合は、それぞれを炉内に挿入するための設置用ポートが離隔していることにより、ワークとの位置関係が相違し、ワークの表面処理のための雰囲気制御を適切に行うことができないおそれがある。これに対し、本実施例のガスセンサ１では、センサ体１０ａ，１０ｂが一つのプローブ本体２０の内部に配されており、単一の設置用ポートを介して炉内に挿入されるため、ワークとの位置関係がセンサ体１０ａとセンサ体１０ｂとで相違しない利点がある。
【００３９】
なお、本実施例では、センサ体１０ａとセンサ体１０ｂとは同時に使用されることがない。そのため、センサ体１０ａの端子台３１ａとセンサ制御装置との電気的な接続と、センサ体１０ｂの端子台３１ｂとセンサ制御装置との電気的な接続とを切り替えるスイッチを設け、センサ体１０ａ，１０ｂのうち一方のみがセンサ制御装置と電気的に接続されるように切り替えることができる。
【００４０】
＜第二実施例＞
本実施例のガスセンサ１では、センサ体１０ａ，１０ｂの何れもセンサ素子１１を構成する固体電解質の組成がＳｒＺｒ０．９５Ｙｂ０．０５Ｏ３−αであり、窒化工程のみを行う表面処理において、水素濃度または水素分圧を制御・管理するために使用される。或いは、ガスセンサ１では、センサ体１０ａ，１０ｂの何れもセンサ素子１１を構成する固体電解質の組成がＣａＺｒ０．９Ｉｄ０．１Ｏ３−αであり、浸窒工程のみを行う表面処理において、水素濃度または水素分圧を制御・管理するために使用される。
【００４１】
このような使用では、センサ体１０ａによる水素濃度または水素分圧の検出値とセンサ体１０ｂによる検出値とを対比することにより、検出が正常に行われているか否かの判定をすることが可能となる。例えば、センサ体１０ａ，１０ｂそれぞれによる検出値の差が、予め定めた閾値以下であるときは、双方による検出値がほぼ等しいとして、検出が正常に行われていると判定する。一方、検出値の差が閾値を超えた場合は、何れかのセンサ体に劣化や破損などの異常が生じていると判定することができる。この場合、異常が生じているのがセンサ体１０ａ，１０ｂのどちらであるかについては、それまでの正常な検出値との比較により、判断をすることが可能である。
【００４２】
本実施例では、センサ体１０ａとセンサ体１０ｂとは、それぞれセンサ制御装置と常時電気的に接続されて、それぞれの検出値が同時に得られるものであっても、センサ制御装置との電気的な接続をセンサ体１０ａとセンサ体１０ｂとの間で切り替える上記のスイッチを備え、所定時間ごとに切り替えて検出値を対比するものであっても良い。
【００４３】
以上のように、本実施形態のガスセンサ１によれば、一つのプローブ本体２０の内部に複数のセンサ体が配されていることにより、従来はなかった新しい用途が可能となる。
【００４４】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【００４５】
例えば、上記では、センサ体１０ａの熱電対１３及び起電力測定のためのリード線が端子台３１ａに接続されている一方で、それとは別の端子台３１ｂに、センサ体１０ｂの熱電対１３及びリード線が接続されている場合を例示した。これに限定されず、端子数の多い端子台を使用することにより、複数のセンサ体それぞれの熱電対やリード線を、一つの端子台にまとめて接続することもできる。センサ体ごとに端子台を設ける場合は、複数のセンサ体のうち何れかのみを交換・修理する作業が容易である利点がある一方、複数のセンサ体で端子台を共有する場合は、構成が簡易となる利点がある。
【００４６】
また、上記では、ガスセンサ１を気相用として、第一電極ｐ１が第一空間Ｓ１においてセンサ素子１１の表面に形成されており、第二電極ｐ２が第二空間Ｓ２においてセンサ素子１１の表面に形成されている場合を例示した。本発明は、液相用のガスセンサに適用することも可能であり、液相（測定雰囲気）が溶融金属である場合、第二電極はセンサ素子の表面に設けられる構成に限定されず、センサ素子には接することなく溶融金属に浸漬される構成とすることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１  ガスセンサ
１０ａ，１０ｂ  センサ体
１１  センサ素子
１８  ホルダ
１９  封止材
ｐ１  第一電極
ｐ２  第二電極
Ｓ１  第一空間
Ｓ２  第二空間
【図１】
2020118486.tif 000003
【図２】
2020118486.tif 000004