(57)【要約】【課題】被測定ガス中の一酸化炭素濃度を高精度に検出し、製造時の作業性を向上させ、全体を小型化することができるようにする。【解決手段】細長いロッド形状をなすヒータ部２２の外周側に曲面印刷等の手段を用いて酸化触媒層２７、内側電極２９、固体電解質層２８、外側電極３０、水素酸化触媒層３１、多孔質層３２および緻密層３３を順次形成する。そして、一酸化炭素濃度の検出素子２１全体を円形のロッド状をなす構造とする。ヒータ部２２の先端側には放熱穴２６を設けることにより、水素酸化触媒層３１の径方向内側でヒータ部２２の発熱温度を下げ、被測定ガス中の水素を水素酸化触媒層３１で効率的に酸化させる。固体電解質層２８を挟んで対向した内側電極２９、外側電極３０間に被測定ガス中の一酸化炭素濃度に対応した起電力が発生する。【選択図】        図２
2004150811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びるロッド状に形成され、外部からの通電によって発熱するヒータ部と、
該ヒータ部の軸方向一側に設けられ、該ヒータ部の発熱温度が軸方向の途中部位よりも軸方向の一側で低くなるように該ヒータ部の発熱温度に温度分布を与える放熱部と、
前記ヒータ部の外周側に設けられ、被測定ガス中に含まれる可燃性ガスを酸化して酸素を内部に拡散させる酸化触媒層と、
該酸化触媒層を外側から覆って前記ヒータ部の外周側に設けられ、前記ヒータ部からの熱により活性化される酸素イオン伝導性の固体電解質層と、
前記酸化触媒層と固体電解質層との間に位置して該固体電解質層の内周側に設けられた第１の電極と、
該第１の電極との間で前記固体電解質層を挟むように該固体電解質層の外周側に設けられた第２の電極と、
該第２の電極よりも前記ヒータ部の軸方向一側寄りに位置して前記固体電解質層の外周側に設けられ、被測定ガス中に含まれる可燃性ガスのうち水素を選択的に酸化して残りの可燃性ガスを拡散させる水素酸化触媒層と、
該水素酸化触媒層と軸方向で隣接し前記第２の電極を外側から覆うように前記固体電解質層の外周側に設けられ、該水素酸化触媒層から拡散してくる一酸化炭素、酸素を含んだ可燃性ガスが内部を透過する多孔質層と、
該多孔質層と前記水素酸化触媒層との外周側に設けられ、被測定ガスに含まれる分子量の大きい被毒物等が該多孔質層と水素酸化触媒層に侵入するのを抑える緻密層とにより構成してなる一酸化炭素センサ。
【請求項２】
前記第１の電極と第２の電極との間には、該各電極間に発生した起電力を前記被測定ガス中の一酸化炭素濃度に対応した信号として検出する起電力検出手段を設けてなる請求項１に記載の一酸化炭素センサ。
【請求項３】
前記第１の電極と第２の電極との間には、該各電極間に交番電圧を印加する電圧印加手段と、該各電極間を流れる電流を検出する電流検出手段とを設ける構成としてなる請求項１に記載の一酸化炭素センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば被測定ガス中に含まれる一酸化炭素ガスの濃度を検出するのに好適に用いられる一酸化炭素センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、一酸化炭素は無色、無味、無臭の気体（ガス）であり、空気より軽く毒性が強いために、例えば２００ｐｐｍ（０．０２％）程度の低濃度でも２〜３時間にわたって呼吸すると、人体に影響を与えて頭痛等が生じる。また、空気中の一酸化炭素濃度が３０００〜６０００ｐｐｍ（０．３〜０．６％）に達したときには、数分間で呼吸が困難となってしまうものである。
【０００３】
そして、各種の暖房器具、給湯器等の燃焼機器または内燃機関等から排出される排気ガス中には、このような一酸化炭素ガスが可燃性ガスとしてが含まれており、これらの可燃性ガスのうち、特に一酸化炭素ガスを選択的に検出できるようにした一酸化炭素センサも知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−５８７６号公報
【０００５】
この種の従来技術による一酸化炭素センサは、ヒータによって加熱される固体電解質の表面側に第１の電極と第２の電極とを設け、これらの電極のうち一方の電極を一酸化炭素を酸化する酸化触媒で覆うと共に、前記各電極間に発生する電位差から被測定ガス中の一酸化炭素濃度を検出する構成としている。
【０００６】
また、この場合の被測定ガス中に水素ガスが含まれていると、このときの水素ガスが酸化触媒で酸化されることにより、一酸化炭素ガスに対する検出精度が低下してしまう。このため、従来技術の一酸化炭素センサには、前記固体電解質および酸化触媒から離れた位置に水素を選択的に酸化させるための水素酸化手段を別途設ける構成としている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術による一酸化炭素センサは、平板状なすヒータの一側面に平板状の固体電解質を積層化して設けると共に、該固体電解質の一側面上には、第１，第２の電極および酸化触媒をそれぞれ積層化して設ける構成であるため、ヒータの発熱を固体電解質に効率的に伝えることができない上に、センサ全体の体積に対して電極面積を広くすることができず、十分な検出精度を得るためにはセンサ全体が大型化してしまうという問題がある。
【０００８】
また、従来技術の一酸化炭素センサは、被測定ガス中に含まれる水素ガスによって一酸化炭素ガスの検出精度が低下するのを防ぐために、前記固体電解質および酸化触媒から離れた位置に水素酸化手段を別途設ける構成としているので、これによってもセンサ全体が大型化し易く、構造が複雑となって製造時の作業性が悪く、製造コストも高くなるという問題がある。
【０００９】
また、例えば亜硫酸ガス（ＳＯｘ  ）、シリコンガス（接着剤等から空気中に揮散した有機ガス）のように分子量の大きいガスが被測定ガス中に含まれている場合に、これらのガスが被毒物となってセンサ内に侵入すると、被毒物による目詰まり等が発生して一酸化炭素センサが早期に劣化し易くなり、これによっても検出精度が低下するという問題がある。
【００１０】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、被測定ガス中の一酸化炭素濃度を高精度に安定して検出することができる上に、製造時の作業性を向上でき、全体を小型化することができるようにした一酸化炭素センサを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明による一酸化炭素センサは、軸方向に延びるロッド状に形成され、外部からの通電によって発熱するヒータ部と、該ヒータ部の軸方向一側に設けられ、該ヒータ部の発熱温度が軸方向の途中部位よりも軸方向の一側で低くなるように該ヒータ部の発熱温度に温度分布を与える放熱部と、前記ヒータ部の外周側に設けられ、被測定ガス中に含まれる可燃性ガスを酸化して酸素を内部に拡散させる酸化触媒層と、該酸化触媒層を外側から覆って前記ヒータ部の外周側に設けられ、前記ヒータ部からの熱により活性化される酸素イオン伝導性の固体電解質層と、前記酸化触媒層と固体電解質層との間に位置して該固体電解質層の内周側に設けられた第１の電極と、該第１の電極との間で前記固体電解質層を挟むように該固体電解質層の外周側に設けられた第２の電極と、該第２の電極よりも前記ヒータ部の軸方向一側寄りに位置して前記固体電解質層の外周側に設けられ、被測定ガス中に含まれる可燃性ガスのうち水素を選択的に酸化して残りの可燃性ガスを拡散させる水素酸化触媒層と、該水素酸化触媒層と軸方向で隣接し前記第２の電極を外側から覆うように前記固体電解質層の外周側に設けられ、該水素酸化触媒層から拡散してくる一酸化炭素、酸素を含んだ可燃性ガスが内部を透過する多孔質層と、該多孔質層と前記水素酸化触媒層との外周側に設けられ、被測定ガスに含まれる分子量の大きい被毒物等が該多孔質層と水素酸化触媒層に侵入するのを抑える緻密層とにより構成している。
【００１２】
このように構成することにより、細長いロッド形状をなすヒータ部の外周側に曲面印刷等の手段を用いて酸化触媒層、第１の電極、固体電解質層、第２の電極、水素酸化触媒層、多孔質層および緻密層を形成でき、一酸化炭素センサ全体を円形のロッド状をなす構造とすることができる。この結果、一酸化炭素センサの取付け方向や被測定ガスの流れ方向等に影響されることなく、被測定ガス中の一酸化炭素濃度を安定して高精度に検出できる。また、ヒータ部の外周側に酸化触媒層を形成しているので、被測定ガス中に含まれる可燃性ガスを酸化触媒層により酸化でき、酸化後に拡散してくる酸素をほぼ一定分圧として第１の電極に向け供給することができる。
【００１３】
また、ヒータ部に設けた放熱部は、水素酸化触媒層の径方向内側位置となる軸方向の一側でヒータ部の発熱温度を下げることにより、水素酸化触媒層の温度を例えば３５０℃以下に抑えて、被測定ガス中の水素を水素酸化触媒層で効率的に酸化させることができ、被測定ガス中に含まれる一酸化炭素ガス、酸素等を水素酸化触媒層側から多孔質層側に向けて選択性に透過、拡散させることができる。そして、このときに多孔質層内を透過してくる一酸化炭素、酸素は、第２の電極に吸着することにより、第２の電極側で一酸化炭素を二酸化炭素に酸化させる電極反応を起こすことができる。
【００１４】
この結果、固体電解質層を挟んで対向した第１，第２の電極間には、被測定ガス中の一酸化炭素濃度に対応した起電力または電流を発生でき、このときの起電力または電流を用いて被測定ガス中の一酸化炭素濃度を検出することができる。また、水素酸化触媒層と多孔質層の外周側に設けた緻密層は、被測定ガス中に含まれる分子量の大きい被毒物（例えば、亜硫酸ガス、シリコンガス等）が水素酸化触媒層と多孔質層に侵入して目詰まり等を起こすのを抑えることができ、被毒物によるセンサの特性劣化を長期にわたり防止できる。
【００１５】
また、ヒータ部を心棒部とし、その外周側には全周にわたって酸化触媒層、第１の電極、固体電解質層、第２の電極、水素酸化触媒層、多孔質層および緻密層をそれぞれ形成することにより、ヒータ部を小径に形成した場合でも固体電解質層に対するヒータ部の伝熱面積を大きくでき、該ヒータ部からの熱を固体電解質層等に効率的に伝熱することができる。
【００１６】
そして、一酸化炭素センサを円形のロッド形状とすることにより、センサ全体の体積に対して電極面積を広くすることができ、酸素濃淡電池の内部抵抗を小さく抑えることができる。これにより、固体電解質層等の検出部における温度変動に対する測定誤差を低減でき、被測定ガス中の一酸化炭素に対する濃度の検出精度を高めることができる。
【００１７】
しかも、水素酸化触媒層の径方向内側部位となるヒータ部の軸方向一側には放熱部を設けることにより、ヒータ部の軸方向で発熱温度に温度勾配を与える構成としているので、水素酸化触媒層を固体電解質層の外周側に曲面印刷等の手段を用いて一体に成形することが可能となり、センサ全体の構造を簡略化して製造工数を減らすことができると共に、センサ全体を小型化して製造コストの低減化等を図ることができる。
【００１８】
また、請求項２の発明によると、第１の電極と第２の電極との間には、該各電極間に発生した起電力を被測定ガス中の一酸化炭素濃度に対応した信号として検出する起電力検出手段を設けてなる構成としている。
【００１９】
この場合には、固体電解質層を挟んで対向した第１，第２の電極間に発生した起電力を、起電力検出手段により被測定ガス中の一酸化炭素濃度に対応した信号として検出することができる。
【００２０】
また、請求項３の発明によると、第１の電極と第２の電極との間には、該各電極間に交番電圧を印加する電圧印加手段と、該各電極間を流れる電流を検出する電流検出手段とを設ける構成としている。
【００２１】
この場合には、第１，第２の電極間に交番電圧を印加することにより、例えば第２の電極側で一酸化炭素の吸着、解離を繰返すような電極反応を発生でき、電極表面への炭素析出（コーキング）を抑えて耐久性劣化を防止できると共に、例えば加熱クリーニング等の処理を不要にすることができる。そして、固体電解質層を挟んで対向した第１，第２の電極間には、被測定ガス中の一酸化炭素濃度に対応した電流が流れるようになり、電流検出手段を用いてこのときの電流を被測定ガス中の一酸化炭素濃度として検出することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態による一酸化炭素センサを、一酸化炭素濃度検出装置に適用した場合を例に挙げ、添付図面の図１ないし図１１に従って詳細に説明する。
【００２３】
ここで、図１ないし図９は本発明の第１の実施の形態を示している。図中、１は一酸化炭素濃度検出装置のケーシングで、該ケーシング１は、軸方向の一側外周に取付部としてのおねじ部２Ａが形成された段付筒状のホルダ２と、該ホルダ２の軸方向他側に一体的に固着された有底筒状のキャップ３と、該キャップ３内に同軸に配設され、後述のシールキャップ１０とホルダ２との間に位置決めされたガイド筒４とにより構成されている。
【００２４】
また、ケーシング１の構成部品であるホルダ２、キャップ３およびガイド筒４は、例えばステンレス鋼等の金属材料を用いて形成されている。そして、ケーシング１は、例えば暖房器具、給湯器等の燃焼機器が配置される室内、または車両等の排気ガスが充満し易い地下駐車場（以下、検出対象部という）内に後述の検出素子２１を突出状態で取付けるために、ホルダ２のおねじ部２Ａが前記検出対象部等に螺着されるものである。
【００２５】
５はケーシング１のホルダ２内に金属製のシールリング６を介して取付けられた絶縁支持体を示し、該絶縁支持体５は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３  ）等のセラミックス材料により筒状に形成され、その内周側には検出素子２１が無機接着剤等を用いて固着されている。そして、絶縁支持体５は、ケーシング１内に検出素子２１を位置決めすると共に、検出素子２１をケーシング１に対して電気的、熱的に絶縁状態に保持するものである。
【００２６】
７，８はケーシング１のガイド筒４内に設けられた絶縁筒体を示し、該絶縁筒体７，８は、酸化アルミニウム（以下、アルミナという）等のセラミックス材料により筒状に形成され、後述の各コンタクトプレート１３，１４等をケーシング１に対して絶縁状態に保持するものである。
【００２７】
９はケーシング１内に位置して絶縁支持体５と絶縁筒体７との間に設けられた弾性部材としてのスプリングで、該スプリング９は、絶縁支持体５をホルダ２側に向けて常時付勢し、ケーシング１に外部から作用する振動や衝撃等が検出素子２１に直接伝わるのを防止するものである。
【００２８】
１０はキャップ３の軸方向他側を閉塞したシールキャップを示し、該シールキャップ１０は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の耐熱性を有する樹脂材料によって段付き筒状に形成され、ケーシング１内に絶縁筒体７，８等をスプリング９を介して位置決めしている。
【００２９】
また、シールキャップ１０には、検出用のリード線１１，１１，…と、ヒータ用のリード線１２，１２（一方のみ図示）とが挿通されている。そして、これらの各リード線１１，１２は、絶縁筒体８内でそれぞれ検出用のコンタクトプレート１３，１３，…と、ヒータ用のコンタクトプレート１４，１４とにそれぞれ個別に接続されている。
【００３０】
１５はケーシング１のホルダ２に設けられたプロテクタで、該プロテクタ１５は、例えば耐熱性の高い金属板等を用いて有蓋筒状に形成されている。そして、プロテクタ１５は、後述する検出素子２１の軸方向一側部分を外側から覆うように基端側がホルダ２に取付けられ、先端（蓋部）側がホルダ２から軸方向に突出して設けられている。
【００３１】
また、プロテクタ１５の筒部側には、被測定ガスの流通を許す複数の窓部１５Ａ，１５Ａ，…が形成されている。そして、これらの窓部１５Ａは、前記検出対象部内を流れる被測定ガスを検出素子２１の一側（先端側）周囲に向け、例えば図２中の矢示Ａ，Ｂ方向に導くものである。
【００３２】
次に、２１は一酸化炭素濃度検出装置のケーシング１に設けられた一酸化炭素センサを構成する検出素子で、該検出素子２１は、ケーシング１のホルダ２内に絶縁支持体５を介して取付けられ、先端側がホルダ２から軸方向の一側に突出している。そして、検出素子２１は、図２ないし図６に示す如く後述のヒータ部２２、酸化触媒層２７、固体電解質層２８、水素酸化触媒層３１、多孔質層３２および緻密層３３等によって構成されるものである。
【００３３】
２２は細長いロッド状に形成された心棒部となるヒータ部で、該ヒータ部２２は図２ないし図４に示す如く、例えば酸化マグネシウムであるマグネシア（Ｍｇ  Ｏ）等を含有するアルミナ系セラミックス材料により軸方向に延びる小径の中実ロッド状に形成されたヒータコア２３と、ヒータパターン２４および絶縁性のヒータ被覆層２５とにより構成されている。
【００３４】
ここで、ヒータコア２３は前記アルミナ系セラミックス材料を射出成形することにより、例えば外形寸法が約３〜４ｍｍで、長さ寸法が約４０〜６０ｍｍとなる円柱状ロッドとして形成されている。また、ヒータコア２３には、図３に示すように後述の有底穴２３Ａと放熱穴２６とが軸方向両側に互いに離間して形成されている。
【００３５】
一方、ヒータパターン２４は、例えば１０重量％のαアルミナを混合した白金（Ｐｔ  ）等の発熱性導体材料からなるペースト状物を、図３に示すようにヒータコア２３の外周面に曲面印刷することにより形成され、その膜厚は焼成後の状態で１０〜１５μｍ程度に設定されるものである。
【００３６】
また、ヒータパターン２４は、ヒータコア２３の軸方向一側（先端側）から他側（基端側）に向けて延びる一対のリード部２４Ａ，２４Ａを有し、これらのリード部２４Ａは、ヒータコア２３の基端側で図１に示すようにヒータ用の各コンタクトプレート１４に接続されるものである。
【００３７】
そして、ヒータパターン２４は、後述のヒータ電源３５からヒータ用の各リード線１２、各コンタクトプレート１４および各リード部２４Ａを介して外部から給電されることにより、後述の固体電解質層２８等を活性化するのに適した温度（例えば、３５０〜５００℃、好ましくは４００℃前，後の温度）にヒータ部２２を発熱させるものである。
【００３８】
また、ヒータ被覆層２５は、ヒータパターン２４をリード部２４Ａと一緒に径方向外側から保護するために、例えばαアルミナに微量の酸化珪素（Ｓｉ  Ｏ２  ）を添加したセラミックス材料をヒータコア２３の外周側に厚膜印刷することにより形成され、その膜厚は２０μｍ程度となっている。
【００３９】
２６はヒータコア２３の軸方向一側に設けられた放熱部としての放熱穴で、該放熱穴２６は、ヒータコア２３の先端側端面から軸方向に延びる有底穴として形成され、その軸方向寸法は図２中に示す距離Ｌ１  （例えば、Ｌ１  ＝３．０〜３．５ｍｍ程度）となっている。
【００４０】
そして、放熱穴２６は、ヒータコア２３の先端側端面に開口することにより、被測定ガス等の気体（例えば、空気流）を内部に流通させ、図９に示す特性線のようにヒータ部２２の発熱温度に温度分布（温度勾配）を与えるものである。
【００４１】
即ち、放熱穴２６は、後述する水素酸化触媒層３１の径方向内側となる位置（ヒータ部２２の先端から距離Ｌ１  までの位置）でヒータ部２２の発熱温度を、他の部位（例えば、ヒータ部２２の先端から距離Ｌ２  の位置）よりも低下させ、これによって水素酸化触媒層３１の温度を、例えば図９中に示す如く３５０℃以下の温度に抑える機能を有している。
【００４２】
また、ヒータコア２３の軸方向他側には、図３中に示すように他側端面から軸方向に延びる有底穴２３Ａが形成され、この有底穴２３Ａは、ヒータコア２３の軸方向で放熱穴２６から大きく離間して該放熱穴２６とほぼ同様の軸方向長さ（穴深さ）を有している。
【００４３】
そして、これらの有底穴２３Ａと放熱穴２６とは、図３、図４に示す如くヒータパターン２４、ヒータ被覆層２５をヒータコア２３の外周側に曲面印刷するとき、さらに後述の酸化触媒層２７、固体電解質層２８、水素酸化触媒層３１、多孔質層３２、緻密層３３等を曲面印刷するとき等に芯出し穴として用いられるものである。また、有底穴２３Ａと放熱穴２６は、ヒータコア２３の容積を減少させることによって、ヒータコア２３の熱容量を小さくする熱容量低減穴としても機能する。
【００４４】
２７はヒータ部２２のヒータ被覆層２５外周側に曲面印刷等の手段を用いて形成された酸化触媒層で、この酸化触媒層２７は、例えばαアルミナとジルコニア（Ｚｒ  Ｏ２  ）とからなる複合酸化物の粉体に、白金とパラジウム（Ｐｄ  ）の粉体をそれぞれ０．５重量％程度ずつ添加した多孔質酸化触媒材料により構成されるものである。
【００４５】
即ち、酸化触媒層２７は、前記多孔質酸化触媒材料からなるペースト状物を、図５に示す如くヒータ被覆層２５の外周側に厚膜印刷することにより筒状に形成され、その膜厚は例えば２０〜５０μｍ程度の厚さとなっている。なお、前記多孔質酸化触媒材料の素材となる複合酸化物としては、必ずしもジルコニアを用いる必要はなく、例えばαアルミナからなる複合酸化物を用いてもよい。
【００４６】
そして、酸化触媒層２７は、例えば図２中の矢示Ａ方向から流入してくる被測定ガスに含まれる酸素、水素、一酸化炭素およびメタン（ＣＨ４）等のうち、水素、一酸化炭素、メタン等をそれぞれ酸化させ、残った酸素のみを後述の内側電極２９側に拡散させる機能を有している。
【００４７】
２８は酸化触媒層２７を外側から覆うようにヒータ部２２の外周側に設けられた酸素イオン伝導性の固体電解質層で、該固体電解質層２８は、例えば９２％モルのジルコニア（Ｚｒ  Ｏ２  ）の粉体に対して、８％モルのイットリア（Ｙ２  Ｏ３  ）の粉体を混合して所謂イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）からなるペースト状物を調整した後、このペースト状物を図５に示すようにヒータ被覆層２５の外周側に曲面印刷等の手段を用いて厚膜印刷することによりほぼ筒状に形成されている。
【００４８】
そして、固体電解質層２８は、例えば１５〜５０μｍ程度の厚さを有し、後述の電極２９，３０間で酸素イオンを輸送させるものである。これにより、固体電解質層２８は、後述する一酸化炭素濃度の検出信号を図７に示す起電力（ｍＶ）として発生させる。
【００４９】
２９は酸化触媒層２７と固体電解質層２８との間に位置して固体電解質層２８の内周面に設けられた第１の電極としての内側電極で、該内側電極２９は、例えば９０重量％の白金（Ｐｔ  ）の粉体に対し、１０重量％のイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）の粉体を混合してペースト状物を調整した後、このペースト状物を図５に示すように酸化触媒層２７の外周側に曲面印刷することにより形成され、そのリード部２９Ａはヒータ部２２の基端側に向けて伸長している。
【００５０】
ここで、内側電極２９は、後述の化１式による接触分解反応（電極反応）を行うアノード電極を構成している。そして、内側電極２９は、前記白金とイットリア安定化ジルコニアからなるサーメットとして形成され、いわゆる三相界面（白金、サーメットおよび大気からなる三相界面）が多く存在することにより、化１の式による電極反応を小さな抵抗をもって発生させるものである。
【００５１】
３０は固体電解質層２８の外周面に形成された第２の電極となる外側電極で、該外側電極３０は、前述した内側電極２９とほぼ同様に形成され、後述の化１、化２の式で示す電極反応を行うカソード電極を構成している。そして、外側電極３０のリード部３０Ａもヒータ部２２の基端側に向けて伸長するものである。
【００５２】
また、外側電極３０は、内側電極２９との間で固体電解質層２８を径方向両側から挟むように配置されている。そして、固体電解質層２８に対する電極２９，３０の軸方向位置は、図２に示すようにヒータ部２２の先端から距離Ｌ２  （例えば、Ｌ２  ＝６〜８ｍｍ程度）にほぼ対応した軸方向位置となっている。
【００５３】
そして、外側電極３０のリード部３０Ａは、内側電極２９のリード部２９Ａと共に図１に示す検出素子２１の基端側でコンタクトプレート１３、リード線１１に接続され、内側電極２９と外側電極３０とは、図２に示す後述の電圧計３４等に接続されるものである。
【００５４】
３１は固体電解質層２８を後述の多孔質層３２と共に外側から覆う水素酸化触媒層を示し、該水素酸化触媒層３１は、例えば水素ガスに対して選択性が高い材料（例えば、ｎ型酸化物半導体）からなるペースト状物を、図５に示す如く固体電解質層２８の外周側に厚膜印刷（曲面印刷）することにより、例えば２０〜５０μｍ程度の厚さをもって筒状に形成されるものである。
【００５５】
この場合、ｎ型酸化物半導体は、例えば酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化セレン（Ｃｅ  Ｏ２）、酸化亜鉛（Ｚｎ  Ｏ２）、酸化錫（Ｓｎ  Ｏ２）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、チタニア（Ｔｉ  Ｏ２）、チタン酸バリウム（Ｂａ  Ｔｉ  Ｏ３）、チタン酸ストロンチウム（Ｓｒ  Ｔｉ  Ｏ３）、錫酸ストロンチウム（Ｓｒ  Ｓｎ  Ｏ３）、ランタン系酸化物（Ｌａ０．６Ｓｒ０．４ＣｏＯ３）または他のランタン系酸化物（Ｌａ０．６Ｓｒ０．４ＭｎＯ３）等のいずれかを主成分とする材料で構成される。
【００５６】
ここで、水素酸化触媒層３１は、固体電解質層２８の外周面のうちヒータ部２２の放熱穴２６を外側から取囲む位置（ヒータ部２２の先端から距離Ｌ１  までの位置）に配設され、これによって水素酸化触媒層３１の温度は、例えば図９中に示す特性線の如く３５０℃以下の温度に抑えられるものである。
【００５７】
即ち、水素酸化触媒層３１は、図２中の矢示Ｂ方向から流入してくる被測定ガスのうち、水素ガスを選択的に酸化可能な温度で、かつ一酸化炭素ガスの酸化活性が生じない温度（例えば、３５０℃以下の温度）にヒータ部２２の放熱穴２６等を通じて保持される。
【００５８】
これにより、水素酸化触媒層３１は、被測定ガス中の水素を効率的に酸化することができ、被測定ガス中に含まれる一酸化炭素ガス、酸素等を水素酸化触媒層３１側から多孔質層３２側に向けて選択性に透過、拡散させるものである。
【００５９】
３２は水素酸化触媒層３１と共に固体電解質層２８の外周側に設けた多孔質層で、該多孔質層３２は、図２に示す如く外側電極３０を外側から覆うように固体電解質層２８の外周側に形成され、水素酸化触媒層３１とは軸方向で互いに接するように隣接した位置に配置されている。
【００６０】
そして、多孔質層３２は、例えばαアルミナとジルコニア（Ｚｒ  Ｏ２  ）とからなる複合酸化物の粉体に、空孔形成剤としてのカーボン粉を１０〜３０重量％程度添加してペースト状物を調整し、このペースト状物を図５に示す如く固体電解質層２８の外周側に曲面印刷等の手段で厚膜印刷することにより形成され、その膜厚は、例えば２０〜５０μｍ程度となっている。
【００６１】
この場合、多孔質層３２の素材としてはジルコニアを必ずしも用いる必要はなく、例えばαアルミナからなる複合酸化物の粉体にカーボン粉を添加する構成としてもよい。そして、これらのカーボン粉は、後述の如く検出素子２１全体を焼成するときに空孔形成剤として焼き飛ばされ、これにより多孔質層３２は、内部に連続気泡（連続空孔）を有した多孔質筒状体として形成される。
【００６２】
そして、多孔質層３２は、図２中の矢示Ｂ方向から水素酸化触媒層３１内に流入した被測定ガスのうち、水素酸化触媒層３１で酸化された水素を除くガス、即ち一酸化炭素ガス、酸素等が内部の空孔を通じて透過し、このときの一酸化炭素ガス、酸素を外側電極３０に向けて供給するものである。
【００６３】
３３は水素酸化触媒層３１、多孔質層３２の外周側に設けられた緻密層で、この緻密層３３は、例えばαアルミナの粉体に酸化珪素（Ｓｉ  Ｏ２）の粉体を添加してペースト状物を調整し、このペースト状物を水素酸化触媒層３１、多孔質層３２、固体電解質層２８の外周側に曲面印刷等の手段で厚膜印刷することにより図２に示す如く段付筒状に形成され、その膜厚は、例えば２０〜５０μｍ程度となっている。
【００６４】
そして、緻密層３３は、水素酸化触媒層３１、多孔質層３２等に比較して緻密な多孔質構造をなすことにより、被測定ガス中に含まれる亜硫酸ガス（ＳＯｘ  ）、シリコンガス（接着剤等から空気中に揮散した有機ガス）等のように分子量の大きいガスが被毒物となって水素酸化触媒層３１、多孔質層３２、固体電解質層２８内に侵入するのを抑えるものである。
【００６５】
３４はケーシング１の外部に設けられる起電力検出手段としての電圧計で、該電圧計３４は、図２に示すように内側電極２９と外側電極３０との間にリード線１１等を介して接続され、固体電解質層２８により電極２９，３０間に発生した起電力を、図７に示す特性線の如く一酸化炭素濃度の検出信号として出力するものである。
【００６６】
３５はケーシング１の外部に設けられるヒータ電源で、該ヒータ電源３５は、図２に示すようにリード線１２等を介してヒータパターン２４に接続されるものである。そして、ヒータ電源３５は、ヒータ部２２のヒータパターン２４に電圧を印加することにより、例えば４００℃前，後の温度にヒータ部２２を発熱させつつ、この温度を維持するものである。
【００６７】
本実施の形態による一酸化炭素濃度検出装置は、上述の如き構成を有するもので、次に検出素子２１の製造方法について図３ないし図６を参照して説明する。
【００６８】
まず、ヒータ部２２を製造するときには、図３に示すようにコア成形工程で、アルミナ系のセラミックス材料からヒータコア２３を、軸方向両側に有底穴２３Ａと放熱穴２６を有した円柱状のロッドとして射出成形し、この状態でヒータコア２３を仮焼成する。
【００６９】
次に、パターン印刷工程では、チャック等の支持軸をヒータコア２３の両端側に有底穴２３Ａと放熱穴２６とを介して係合させ、ヒータコア２３を回転させつつ、例えば１０重量％のαアルミナを混合した白金等の発熱性導体材料からなるヒータパターン２４をヒータコア２３の外周面に曲面印刷する。また、ヒータパターン２４の各リード部２４Ａをヒータコア２３の基端側に向けて伸長するように印刷手段で一体形成する。
【００７０】
次に、ヒータ被覆層形成工程では、ヒータパターン２４を径方向外側から覆うようにして、例えばαアルミナ等からなるペースト状物を曲面印刷するか、またはαアルミナ等のセラミックスグリーンシートをヒータコア２３の外周側に積層化してヒータ被覆層２５を形成する。これによって、ヒータコア２３、ヒータパターン２４およびヒータ被覆層２５からなるヒータ部２２を、図４に示すように形成する。
【００７１】
次に、図５に示す酸化触媒層２７の形成工程では、例えばαアルミナ等の複合酸化物からなるペースト状物を、ヒータ被覆層２５の外周面に塗布するように曲面印刷して酸化触媒層２７を形成し、ヒータ部２２を酸化触媒層２７によって外側から覆うようにする。
【００７２】
そして、酸化触媒層２７の形成工程に続いて内側電極２９の形成工程を行う。この場合には、前述した白金およびイットリア安定化ジルコニア等からなるペースト状物を、酸化触媒層２７の外周面に塗布するように曲面印刷し、筒型電極としての内側電極２９を形成する。このとき、内側電極２９のリード部２９Ａをヒータ被覆層２５の基端側まで伸長させるように印刷により形成する。
【００７３】
また、次なる固体電解質層２８の形成工程では、例えばジルコニアとイットリアからなるペースト状物を、ヒータ被覆層２５および酸化触媒層２７の外周面に塗布するように曲面印刷して酸素イオン伝導性の固体電解質層２８を形成し、この固体電解質層２８によって酸化触媒層２７、内側電極２９を外側から覆うようにする。
【００７４】
そして、次なる外側電極形成工程では、内側電極２９と同様の導電性ペーストを固体電解質層２８の外周面に曲面印刷することによって、内側電極２９との間で固体電解質層２８を径方向から挟むように外側電極３０を形成する。また、外側電極３０のリード部３０Ａもヒータ被覆層２５の基端側まで伸長させるように印刷により形成する。
【００７５】
次に、水素酸化触媒層形成工程では、外側電極３０よりもヒータ部２２の軸方向一側寄りの位置で固体電解質層２８の外周面にｎ型酸化物半導体等からなるペースト状物を曲面印刷することによって、水素酸化触媒層３１を形成する。
【００７６】
また、多孔質層３２の形成工程では、例えばαアルミナとカーボン粉等からなるペースト状物を図５に示す外側電極３０を外側から覆うように固体電解質層２８の外周側に、曲面印刷することにより、多孔質層３２を形成する。
【００７７】
また、これに続く緻密層形成工程では、図５に示す水素酸化触媒層３１、多孔質層３２および固体電解質層２８を径方向外側から覆うように水素酸化触媒層３１、多孔質層３２等の外周側に、例えばαアルミナ、酸化珪素からなるペースト状物を曲面印刷することにより緻密層３３を形成する。
【００７８】
そして、次なる焼成工程では、前述の如く形成したヒータコア２３、ヒータパターン２４、ヒータ被覆層２５、酸化触媒層２７、固体電解質層２８、電極２９，３０、水素酸化触媒層３１、多孔質層３２および緻密層３３からなる検出素子２１の成形品を、例えば１４００℃程度の高温度下で２時間程度焼成してこれらを一体的に焼結させる。
【００７９】
かくして、前述した各工程により検出素子２１を製造した後には、該検出素子２１を一酸化炭素濃度検出装置のケーシング１内に図１に示す如く収納し、各リード部２４Ａ，２９Ａ，３０Ａをそれぞれのコンタクトプレート１３，１４にばね性をもって当接させ、これらを電気的に接続することによって当該一酸化炭素濃度検出装置（一酸化炭素センサ）を完成させる。
【００８０】
次に、当該センサによる一酸化炭素濃度の検出動作について説明するに、まず、一酸化炭素濃度検出装置のケーシング１は、ホルダ２のおねじ部２Ａを介して検出対象部（例えば、地下駐車場）の壁面等に螺着され、検出素子２１の先端側を検出対象部内へと突出させた状態で固定される。
【００８１】
そして、検出対象部内の被測定ガス（空気を含む）が検出素子２１の周囲にプロテクタ１５を介して導入されると、この被測定ガスの一部が図２中の矢示Ａ方向に導かれることにより、酸化触媒層２７は、被測定ガス中に含まれる酸素、水素、一酸化炭素およびメタン（ＣＨ４）等のうち、水素、一酸化炭素、メタン等をそれぞれ酸化させ、残った酸素のみを内側電極２９に向けて供給する。
【００８２】
また、このときの被測定ガスは、図２中の矢示Ｂ方向で水素酸化触媒層３１、多孔質層３２内へと取込まれる。そして、水素酸化触媒層３１は被測定ガス中の水素のみを酸化し、残りの被測定ガス（例えば、一酸化炭素ガス、酸素等）が多孔質層３２の内部に向けて透過する。このため、多孔質層３２は、このときの一酸化炭素ガス、酸素を内部の空孔を通じて透過、拡散させつつ、外側電極３０の表面に向けて供給する。
【００８３】
そして、この状態でヒータ電源３５からヒータパターン２４に給電を行ってヒータ部２２により検出素子２１全体を加熱すると、固体電解質層２８が活性化されると共に、ヒータ部２２の先端から距離Ｌ２  の位置にある内側電極２９と外側電極３０は、図９に示す特性線の如く４００℃前，後の温度状態に保持される。
【００８４】
一方、ヒータ部２２の先端から距離Ｌ１  までの位置に配設された水素酸化触媒層３１は、固体電解質層２８の外周面のうちヒータ部２２の放熱穴２６を外側から取囲む位置にあるため、水素酸化触媒層３１の温度は、図９に例示する特性線の如く３５０℃以下の温度に抑えられる。
【００８５】
このため、図２中の矢示Ｂ方向で水素酸化触媒層３１、多孔質層３２内に取込まれる被測定ガスは、水素酸化触媒層３１で全ての水素が酸化され、残りの一酸化炭素ガス、酸素等が水素酸化触媒層３１側から多孔質層３２側に向けて選択性に透過、拡散される。
【００８６】
これにより、アノード側の内側電極２９とカソ−ド側の外側電極３０との間には、後述の化１、化２で表す反応式により、被測定ガス中の一酸化炭素濃度に基づいた起電力が図７に示す如く発生するものである。
【００８７】
即ち、内側電極２９側においては、下記の化１による電気化学的な接触分解反応（電極反応）が行われ、被測定ガス中の酸素が内側電極２９の表面に吸着されると共に、この吸着酸素（Ｏａｄ）に電子が付与されて酸素イオンが発生する。
【００８８】
【化１】
Ｏａｄ＋２ｅ  →  Ｏ２−
但し、Ｏａｄ：吸着酸素
ｅ  ：電子
Ｏ２−：酸素イオン
【００８９】
そして、このときの酸素イオン（Ｏ２−）は、固体電解質層２８中の酸素欠陥を介してアノード側の内側電極２９からカソード側の外側電極３０に向けて輸送される。
【００９０】
また、カソード側の外側電極３０は、多孔質層３２内を透過してくる一酸化炭素（ＣＯガス）と酸素が表面に吸着して、例えば下記の化２式で表される電気化学的な接触分解反応（電極反応）が行われることにより、被測定ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）がこのときの酸素イオン（Ｏ２−）と結合して二酸化炭素（ＣＯ２  ）と電子（ｅ）とに分解される。
【００９１】
【化２】
ＣＯ＋Ｏ２−→  ＣＯ２  ＋２ｅ
【００９２】
また、外側電極３０に吸着した酸素に対しては、前述した内側電極２９側とほぼ同様の化１式による接触分解反応が行われ、外側電極３０においても吸着酸素（Ｏａｄ）に電子が付与されて酸素イオンが発生する。しかし、この外側電極３０側では、前記化２の式による電極反応が行われる分だけ外側電極３０の酸素分圧が下がり、酸素分圧が大の内側電極２９と酸素分圧が小の外側電極３０との間には酸素濃淡電池が形成されることになる。
【００９３】
これにより、検出素子２１の内側電極２９と外側電極３０との間には、化１、化２の反応式による起電力が発生し、このときの起電力を電圧計３４等を用いて検出することにより、被測定ガス中の一酸化炭素濃度を図７に示す特性線の如く検出することができる。
【００９４】
また、例えば図８に示す特性線のように５００ｐｐｍの一酸化炭素濃度（ヒータ温度４００℃）の条件下で、水素ガスの濃度を０〜１２００ｐｐｍの範囲にわたり変化させる実験を行った結果、検出素子２１からの起電力が約８ｍＶ（ミリボルト）でほぼ一定の電圧値となることを確認できた。
【００９５】
従って、本実施の形態によれば、被測定ガス中に水素等の可燃性ガスが存在する場合でも、検出素子２１により被測定ガス中の一酸化炭素ガスを選択的に検出でき、一酸化炭素濃度の検出精度を高めることができると共に、一酸化炭素センサとしての信頼性を確実に向上することができる。
【００９６】
そして、固体電解質層２８を挟んで径方向で対向した内側電極２９と外側電極３０は、小径の円筒形状をなす筒形電極として形成されるので、例えば平板状電極等に比較して小さな体積で電極面積を広くすることができ、酸素濃淡電池の内部抵抗を小さくできると共に、検出素子２１の温度変動等による一酸化炭素濃度の測定誤差を小さく抑えることができる。
【００９７】
また、ヒータ部２２をほぼ全周にわたって外側から固体電解質層２８および水素酸化触媒層３１、多孔質層３２等で覆うことにより、ヒータ部２２が直接外気と接触するのを抑えて外気温による影響を低減することができ、ヒータ部２２の伝熱面積を大きくして該ヒータ部２２からの熱を固体電解質層２８等に効率的に伝えることができる。
【００９８】
これにより、一酸化炭素ガスの発生し易い地下駐車場、または室内の換気が十分には行われていない空間等において、最終安全装置として用いられる一酸化炭素センサを、消費電力の少ない省エネルギ化したセンサとして提供でき、しかも小型のセンサとして実現することができると共に、一酸化炭素ガスに対する応答性を高めて高感度化を図ることができ、信頼性を向上できる。
【００９９】
次に、図１０および図１１は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、第１の電極と第２の電極との間に、該各電極間に交番電圧を印加する電圧印加手段と、該各電極間を流れる電流を検出する電流検出手段とを設ける構成としたことにある。なお、本実施の形態では前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【０１００】
図中、４１は本実施の形態よる一酸化炭素センサの検出素子で、該検出素子４１は、第１の実施の形態で述べた検出素子２１とほぼ同様に構成され、ヒータ部２２、酸化触媒層２７、内側電極２９、固体電解質層２８、外側電極３０、水素酸化触媒層３１、多孔質層３２および緻密層３３を有している。
【０１０１】
しかし、この場合の検出素子４１は、内側電極２９と外側電極３０との間に後述の電源部４２から交番電圧が印加される点で、第１の実施の形態とは異なっているものである。
【０１０２】
４２は内側電極２９と外側電極３０との間にリード線１１等を介して接続された電圧印加手段としての電源部で、該電源部４２は、内側電極２９と外側電極３０との間に並列状態で配置された第１，第２の直流電源４３，４４と、該直流電源４３，４４を選択的に切換えて電極２９，３０間に接続する切換スイッチ４５とから構成されている。
【０１０３】
この場合、直流電源４３，４４は、その極性が互いに逆向きとなるように配置され、例えば直流電源４３が内側電極２９から外側電極３０に向けて電圧を印加するのに対し、直流電源４４は外側電極３０から内側電極２９に向けて電圧を印加する構成となっている。
【０１０４】
そして、切換スイッチ４５は、例えば２Ｈｚ  （ヘルツ）程度の切換え周波数で直流電源４３，４４を電極２９，３０間に切換接続し、内側電極２９と外側電極３０との間に交番電圧を印加するものである。
【０１０５】
４６は内側電極２９と電源部４２との間に位置してリード線１１の途中に接続された電流検出手段としての電流検出器で、該電流検出器４６は、内側電極２９と電源部４２との間に流れる電流を、例えば図１１中に示す特性線４７，４８の如く一酸化炭素濃度に対応した測定電流として検出するものである。
【０１０６】
この場合、図１１中に一点鎖線で示す特性線４８は、被測定ガス中に一酸化炭素が存在しない場合（一酸化炭素濃度が、０ｐｐｍ）の印加電圧と測定電流の関係を示している。また、図１１中に実線で示す特性線４７は、被測定ガス中に一酸化炭素が１０００ｐｐｍの濃度で存在する場合の印加電圧と測定電流の関係を示している。
【０１０７】
そして、電源部４２の切換スイッチ４５が直流電源４３に切換えられたときには、例えば正（プラス）の電圧が電極２９側に印加され、電流検出器４６は図１１中の第１象限で表される測定電流を検出する。また、電源部４２の切換スイッチ４５が直流電源４４に切換えられたときには、例えば負（マイナス）の電圧が電極２９側に印加され、電流検出器４６は図１１中の第３象限で表される測定電流を検出するものである。
【０１０８】
かくして、このように構成される本実施の形態では、電源部４２の切換スイッチ４５を直流電源４３に切換えたときに、例えば内側電極２９から外側電極３０に向けて定電圧（例えば、図１１中に示す０．５Ｖまたは１．０Ｖ）を印加することにより、外側電極３０側での前記化１による電極反応を促進させる。
【０１０９】
このとき、一酸化炭素濃度が増加するに応じて、外側電極３０への一酸化炭素の吸着量が増加するため、前記化１による電極反応が抑制される。これにより、電流検出器４６を流れる測定電流（ｍＡ）は、特性線４８（０ｐｐｍの特性）から特性線４７（１０００ｐｐｍの特性）側へと、図１１中の第１象限内で減少するように負の相関をなして検出される。
【０１１０】
また、電源部４２の切換スイッチ４５を直流電源４４側に切換えたときには、例えば外側電極３０から内側電極２９に向けて定電圧（例えば、図１１中に示す−０．５Ｖまたは−１．０Ｖ）を印加することにより、内側電極２９側での前記化１による電極反応を促進させ、内側電極２９から固体電解質層２８中の酸素欠陥を介して外側電極３０に向けて輸送する酸素イオンを増大させる。
【０１１１】
しかし、この場合には、一酸化炭素の濃度が増加しても、内側電極２９側への一酸化炭素の吸着がないため、前記化１による電極反応が抑制されず、電流検出器４６は、検出素子４１の温度で決められる測定電流（ｍＡ）を、図１１中の第３象限で表される電流値として検出するものである。
【０１１２】
従って、本実施の形態による検出素子４１は、固体電解質層２８を挟んで対向した内側電極２９と外側電極３０との間を通じて、被測定ガス中の一酸化炭素濃度に対応した電流が流れるようになり、電流検出器４６を用いてこのときの測定電流を被測定ガス中の一酸化炭素濃度として検出することができ、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【０１１３】
しかし、本実施の形態にあっては、電源部４２から内側電極２９と外側電極３０とに向けて、例えば２Ｈｚ  程度の周波数をもった交番電圧を印加することにより、外側電極３０側での電極反応を間欠的に変化（促進）させ、例えば一酸化炭素の吸着、解離を繰返すような電極反応を生起させることができる。
【０１１４】
これにより、一酸化炭素センサとしての長時間の稼働に対しても外側電極３０表面への炭素析出（コーキング）を良好に抑えることができ、当該センサの耐久性劣化を防止して長寿命化を図ることができると共に、例えば加熱クリーニング等の処理を不要にでき、メンテナンス性を向上することができる。
【０１１５】
また、電源部４２から交番電圧を印加することにより、電流検出器４６を両方向に流れる電流量の絶対値を差し引くような演算処理を行えば、検出素子４１の温度変動による測定誤差を相殺することが可能となり、被測定ガス中の一酸化炭素濃度をより高精度に検出することができる。
【０１１６】
なお、前記各実施の形態では、ヒータ部２２の心棒部となるヒータコア２３を射出成形等の手段により形成するものとして説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えばヒータコア２３を押出し成形等の手段を用いて形成してもよいものである。
【０１１７】
また、前記各実施の形態では、例えば暖房器具、給湯器等の燃焼機器が配置される室内、または地下駐車場等の検出対象部に一酸化炭素センサを設ける場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば暖房器具、給湯器等の燃焼機器、または内燃機関等に一酸化炭素センサを直接的に取付ける構成としてもよいものである。
【０１１８】
次に、上記各実施の形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
【０１１９】
（１）．請求項１に記載の一酸化炭素センサにおいて、前記放熱部はヒータ部の一側端面から軸方向に予め決められた長さをもって延びる有底の放熱穴により構成し、前記水素酸化触媒層は、該放熱穴の径方向外側となる位置で前記固体電解質層の外周側に曲面印刷等の手段を用いて形成してなる一酸化炭素センサ。
【０１２０】
これにより、ヒータ部に設けた放熱穴は、内部に被測定ガス等を流通させることにより、水素酸化触媒層の径方向内側となる軸方向一側の位置でヒータ部の発熱温度を、水素を酸化するのに適した温度で、かつ一酸化炭素の酸化活性がない温度に下げることができ、被測定ガス中の水素を水素酸化触媒層で効率的に酸化させることができる。
【０１２１】
（２）．請求項１，２または３に記載の一酸化炭素センサにおいて、前記水素酸化触媒層は、水素ガスに対して選択性が高いｎ型酸化物半導体材料を用いて形成してなる一酸化炭素センサ。
【０１２２】
これにより、水素酸化触媒層は、被測定ガス中に含まれる水素ガスを選択的に酸化することができ、被測定ガス中の残りのガス（例えば、水素を除いた一酸化炭素ガス、酸素等）が多孔質層の空孔内に向けて拡散、透過するのを許すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による一酸化炭素センサが適用された一酸化炭素濃度検出装置を示す縦断面図である。
【図２】図１中の検出素子を拡大して示す縦断面図である。
【図３】図２中のヒータ部を形成する各工程を示す斜視図である。
【図４】ヒータ部を形成した状態を示す斜視図である。
【図５】図４中のヒータ部に対して酸化触媒層、固体電解質層、電極および水素酸化触媒層、多孔質層等を形成する各工程を示す斜視図である。
【図６】ヒータ部の外周側に固体電解質層、水素酸化触媒層、多孔質層および緻密層等を形成した状態を示す検出素子の斜視図である。
【図７】一酸化炭素濃度とセンサ起電力の関係を示す特性線図である。
【図８】被測定ガス中の水素濃度とセンサ起電力の関係を示す特性線図である。
【図９】ヒータ部による検出素子の発熱温度を温度分布として示す特性線図である。
【図１０】第２の実施の形態による一酸化炭素濃度の検出素子を示す縦断面図である。
【図１１】電極間に印加する電圧と測定電流との関係を示す特性線図である。
【符号の説明】
１  ケーシング
１１，１２  リード線
１３，１４  コンタクトプレート
２１，４１  検出素子（一酸化炭素センサ）
２２  ヒータ部
２３  ヒータコア
２４  ヒータパターン
２４Ａ，２９Ａ，３０Ａ  リード部
２５  ヒータ被覆層
２６  放熱穴（放熱部）
２７  酸化触媒層
２８  固体電解質層
２９  内側電極（第１の電極）
３０  外側電極（第２の電極）
３１  水素酸化触媒層
３２  多孔質層
３３  緻密層
３４  電圧計（起電力検出手段）
３５  ヒータ電源
４２  電源部（電圧印加手段）
４３，４４  直流電源
４５  切換スイッチ
４６  電流検出器
【図１】
2004150811.tif 000003
【図２】
2004150811.tif 000004
【図３】
2004150811.tif 000005
【図４】
2004150811.tif 000006
【図５】
2004150811.tif 000007
【図６】
2004150811.tif 000008
【図７】
2004150811.tif 000009
【図８】
2004150811.tif 000010
【図９】
2004150811.tif 000011
【図１０】
2004150811.tif 000012
【図１１】
2004150811.tif 000013