(57)【要約】【課題】  簡単に検知対象物を検知することができるセンサ装置および検知方法を提供する。【解決手段】  二酸化炭素を検知するセンサ素子２０が直列に複数接続されている。センサ素子２０は、電解質層２１の上に検知極２２と対極２３とが設けられており、検知極２２と対極２３との間に発生する起電力を出力するものである。各センサ素子２０の出力は加算されて電位差計により検出される。よって、センサ素子２０の出力を簡単に増幅することができる。また、異なる種類のセンサ素子、例えば二酸化炭素を検出するセンサ素子と一酸化炭素を検出するセンサ素子とを直列に接続するようにしてもよい。この場合、異なるガスの総濃度を直接検出することができる。【選択図】        図１
2005106480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセンサ素子を直列に接続して備えたことを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記複数のセンサ素子は、起電力を出力する起電力型のものであることを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記複数のセンサ素子は、同種類のものを含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記複数のセンサ素子は、異なる種類のものを含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項５】
複数のセンサ素子を直列に接続し、各センサ素子の出力を加算することにより検知対象物を検知することを特徴とするセンサ素子を用いた検知方法。
【請求項６】
起電力を出力する起電力型のセンサ素子を用いることを特徴とする請求項５記載のセンサ素子を用いた検知方法。
【請求項７】
同種類のセンサ素子を用いることを特徴とする請求項５または請求項６記載のセンサ素子を用いた検知方法。
【請求項８】
異なる種類のセンサ素子を用いることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載のセンサ素子を用いた検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスなどの各種検知対象物を検知する検知方法、およびそれに用いるセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種技術分野においてセンサ素子が用いられている。その際、センサ素子の出力信号は、その後の信号処理に必要なレベルまで増幅回路により増幅して用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平５−２３１９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、増幅回路によりセンサ素子の出力を増幅すると、外部ノイズなども一緒に増幅してしまう場合があった。よって、センサ素子の出力のみを増幅するには回路設計が複雑となり、簡単に増幅することができないという問題があった。
【０００４】
また、近年、環境基準に応じて複数種のガスの総濃度を検出する必要性が高まっているが、従来は、それぞれのガスの濃度を個別のセンサ素子により検出し、得られた各濃度を加算していたので、作業が煩雑であったり、それぞれのセンサ素子について計算回路が必要であるという問題があった。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、簡単に検知対象物を検知することができるセンサ装置および検知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるセンサ装置は、複数のセンサ素子を直列に接続して備えたものである。
【０００７】
本発明によるセンサ素子を用いた検知方法は、複数のセンサ素子を直列に接続し、各センサ素子の出力を加算することにより検知対象物を検知するものである。
【０００８】
なお、本発明によるセンサ装置および検知方法は、同種類のセンサ素子を用いてもよく、異なる種類のセンサ素子を用いてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるセンサ装置および検知方法によれば、複数のセンサ素子を直列に接続するようにしたので、例えば同種類のセンサ素子を用いれば、簡単にセンサ素子の出力を増幅することができる。また例えば、異なる種類のセンサ素子を用いれば、異なる検知対象物の合計値を直接得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して、詳細に説明する。なお、本発明のセンサ素子を用いた検知方法は、本発明のセンサ装置を用いることにより具現化されるので、以下の実施の形態において合わせて説明する。
【００１１】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係るセンサ装置の構成を表すものである。このセンサ装置は、二酸化炭素（ＣＯ2 ）を検出するものであり、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）などよりなる絶縁基板１０の上に、複数のセンサ素子２０が設けられている。センサ素子２０は、絶縁基板１０の上に設けられた電解質層２１と、電解質層２１の上に設けられた検知極２２および対極２３とを有しており、検知極２２と対極２３との間の起電力を出力する起電力型のものである。複数のセンサ素子２０はリード線により電位差計に対して直列に接続されている。なお、電解質層２１は各センサ素子２０ごとに独立して設けられている。各センサ素子２０の間で電解質層２１が連続していると、両端に位置する検知極２２と対極２３との間の起電力を検出することとなり、複数のセンサ素子２０を直列に接続することにはならないからである。
【００１２】
電解質層２１は、例えば金属イオン伝導体を含んでいる。金属イオン導電体としては、例えば、Ｎａ−β”アルミナ，Ｎａ−βアルミナ，Ｎａ3 Ｚｒ2 ＰＳｉ2 Ｏ12，Ｎａ3 Ｚｒ2 Ｓｉ2 ＰＯ12（ＮＡＳＩＣＯＮ），Ｎａ−βＧａ2 Ｏ3 ，Ｎａ−Ｆｅ2 Ｏ3 ，Ｎａ3 Ｚｒ2 ＰＳｉ2 Ｐ2 Ｏ12，Ｌｉ−βアルミナ，Ｌｉ14Ｚｎ（ＧｅＯ4 ）4 ，Ｌｉ3 Ｚｎ0.5 ＧｅＯ4 ，Ｌｉ3.5 Ｚｎ0.25ＧｅＯ4 （ＬＩＳＩＣＯＮ），リチウムイオン交換ＮＡＳＩＣＯＮ，Ｌｉ5 ＡｌＯ4 ，Ｌｉ1.4 Ｔｉ1.6 Ｉｎ0.4 Ｐ3 Ｏ12，Ｋ−βアルミナ，Ｋ1.6 Ａｌ0.8 Ｔｉ7.2 Ｏ16，Ｋ2 ＭｇＴｉ7 Ｏ16，あるいはＣａＳが挙げられる。中でも、ナトリウムイオン伝導体あるいはリチウムイオン伝導体が好ましく、特には、ＮＡＳＩＣＯＮまたは、ＬＩＳＩＣＯＮあるいはリチウムイオン交換ＮＡＳＩＣＯＮなどが好ましい。これらは化学量論組成から多少偏倚していてもよい。
【００１３】
また、電解質層２１には、高分子電解質を用いてもよい。
【００１４】
検知極２２は、例えば金属酸化物を含んでおり、多孔質であることが好ましい。金属酸化物としては、例えば、酸化スズ（ＳｎＯ，ＳｎＯ2 ）、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）、酸化コバルト（Ｃｏ3 Ｏ4 ）、酸化タングステン（ＷＯ3 ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化鉛（ＰｂＯ）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化鉄（Ｆｅ2 Ｏ3 ，ＦｅＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化クロム（Ｃｒ2 Ｏ3 ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、酸化ビスマス（Ｂｉ2 Ｏ3 ）、酸化マンガン（ＭｎＯ2 ，Ｍｎ2 Ｏ3 ）、酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ）、酸化アンチモン（Ｓｂ2 Ｏ3 ）、酸化ランタン（Ｌａ2 Ｏ3 ）、酸化セリウム（ＣｅＯ2 ）、酸化プラセオジム（Ｐｒ6 Ｏ11）、酸化ネオジム（Ｎｄ2 Ｏ3 ）、酸化銀（Ａｇ2 Ｏ）、酸化リチウム（Ｌｉ2 Ｏ）、酸化ナトリウム（Ｎａ2 Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ2 Ｏ）、酸化ルビジウム（Ｒｂ2 Ｏ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、および酸化バリウム（ＢａＯ）からなる群のうちの少なくとも１種を含有することが好ましい。
【００１５】
金属酸化物としては、中でも、酸化スズ、酸化インジウム、酸化コバルト、酸化タングステン、酸化亜鉛、酸化鉛、酸化銅、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化クロム、酸化カドミウム、および酸化ビスマスからなる群のうちの少なくとも１種、更には、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛、および酸化タングステンからなる群のうちの少なくとも１種を含有することが好ましい。これら金属酸化物は化学量論組成から多少偏倚していてもよい。なお、２種以上の酸化物を含有する場合には、それらの複合酸化物として含有していてもよく、それらの混合物として含有していてもよい。
【００１６】
検知極２２は、また例えば金属炭酸塩を含んでいてもよい。金属炭酸塩としては、例えば、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩、あるいは遷移金属炭酸塩が好ましい。遷移金属炭酸塩は、長周期型周期表の３族〜１１族に属する元素の炭酸塩である。
【００１７】
アルカリ金属炭酸塩としては、例えば、炭酸リチウム（Ｌｉ2 ＣＯ3 ）、炭酸ナトリウム（Ｎａ2 ＣＯ3 ）、炭酸カリウム（Ｋ2 ＣＯ3 ）、炭酸ルビジウム（Ｒｂ2 ＣＯ3 ）、あるいは炭酸セシウム（Ｃｓ2 ＣＯ3 ）が挙げられる。アルカリ土類金属炭酸塩としては、例えば、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ3 ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3 ）、炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ3 ）、あるいは炭酸バリウム（ＢａＣＯ3 ）が挙げられる。遷移金属炭酸塩としては、例えば、炭酸マンガン（Ｍｎ（ＣＯ3 ）2 ，Ｍｎ2 （ＣＯ3 ）3 ）、炭酸鉄（Ｆｅ2 （ＣＯ3 ）3 ，ＦｅＣＯ3 ）、炭酸ニッケル（ＮｉＣＯ3 ）、炭酸銅（ＣｕＣＯ3 ）、炭酸コバルト（Ｃｏ2 （ＣＯ3 ）3 ）、炭酸クロム（Ｃｒ2 （ＣＯ3 ）3 ）、炭酸銀（Ａｇ2 ＣＯ3 ）、炭酸イットリウム（Ｙ2 （ＣＯ3 ）3 ）、炭酸ランタン（Ｌａ2 （ＣＯ3 ）3 ）、炭酸セリウム（Ｃｅ（ＣＯ3 ）3 ）、炭酸プラセオジム（Ｐｒ6 （ＣＯ3 ）Ｏ11）、あるいは炭酸ネオジム（Ｎｄ2 （ＣＯ3 ）3 ）が挙げられる。
【００１８】
これら以外にも、金属炭酸塩としては、例えば、炭酸亜鉛（ＺｎＣＯ3 ）、炭酸カドミウム（ＣｄＣＯ3 ）、炭酸インジウム（Ｉｎ2 （ＣＯ3 ）3 ）、炭酸鉛（ＰｂＣＯ3 ）、あるいは炭酸ビスマス（Ｂｉ2 （ＣＯ3 ）3 ）が好ましく挙げられる。これらの金属炭酸塩は化学量論組成から多少偏倚していてもよい。また、金属炭酸塩は１種類でもよいが、２種以上を含んでいてもよい。２種以上を含有する場合は、それらの複合炭酸塩でも、それらの混合物でもよい。
【００１９】
検知極２２は、更に例えば金属炭酸水素塩を含んでいてもよい。
【００２０】
検知極２２は、加えて例えば、内部または上面に、図示しない集電体を有していてもよい。集電体は、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、ルビジウム（Ｒｂ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、およびクロム（Ｃｒ）等のいずれか１種以上を含む金属材料により構成され、多孔質であることが好ましい。
【００２１】
対極２３は、電解質層２１に設けられた基準層２３Ａと、基準層２３Ａを覆うように設けられた保護層２３Ｂとを有している。基準層２３Ａは、例えば、金属または金属酸化物により構成され、多孔質であることが好ましい。基準層２３Ａを構成する金属または金属酸化物としては、例えば、検知極２２で説明した金属酸化物、または検知極２２の図示しない集電体で説明した金属あるいはそれらの酸化物が好ましい。保護層２３Ｂは、フッ素系の樹脂、無機セラミックスあるいはコバルト酸塩などにより構成されることが好ましい。
【００２２】
このセンサ装置は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００２３】
まず、絶縁基板１０の上に、例えば、固相法、ゾルゲル法、共沈法などの各種方法により形成した電解質層２１を設ける。次いで、例えば、検知極２２の構成材料の原料粉末を溶媒に分散してペーストとし、このペーストを電解質層２１の上に塗布して加熱処理することにより検知極２２を形成する。続いて、例えば検知極２２と同様にして対極２３の基準層２３Ａを形成する。なお、基準層２３Ａは検知極２２と別工程で形成してもよいが、同一工程で形成するようにしてもよい。基準層２３Ａを形成したのち、基準層２３Ａを覆うように保護層２３Ｂを形成し、対極２３を形成する。そののち、検知極２２および対極２３にリード線を取り付け、例えば、隣接するセンサ素子２０の検知極２２と対極２３とを接続すると共に、両端のセンサ素子２０の検知極２２と対極２３とを電位差計を介して接続する。
【００２４】
また、絶縁基板１０の上に各センサ素子２０を形成するのではなく、各センサ素子２０を形成したのち、それらを絶縁基板１０の上に配設し、直列に接続するようにしてもよい。これにより、図１に示したセンサ装置が形成される。
【００２５】
このセンサ装置では、検知極２２を測定雰囲気に曝すと、測定雰囲気中の二酸化炭素が検知極２２に拡散し、金属炭酸塩と二酸化炭素との解離平衡状態が変化する。それに伴い、検知極２２近傍の電解質層２１内の金属イオン活量が変化し、各センサ素子２０において検知極２２と対極２３との間に起電力が発生する。各センサ素子２０で発生した起電力は加算されて電位差計により検出され、それにより二酸化炭素の濃度が測定される。
【００２６】
このように本実施の形態によれば、複数のセンサ素子２０を直列に接続するようにしたので、センサ素子２０の出力を簡単に増幅することができる。よって、微小の濃度変化についても高い精度で簡単に検出することができる。
【００２７】
（第１の実施の形態の変形例）
上記第１の実施の形態では、基準層２３Ａに保護層２３Ｂを設けるようにしたが、例えば図２に示したように、保護層２３Ｂを設けなくてもよい。また、例えば図３に示したように、絶縁基板１０の電解質層２１が設けられた面と反対側の面にヒーター３１を設けるようにしてもよく、例えば図４に示したように、電解質層２１と絶縁基板１０との間、すなわち電解質層２１の検知極２２が設けられた面と反対側の面にヒーター３２を設けるようにしてもよい。この場合、ヒーター３１，３２は、全体で単一駆動するようにしてもよいが、各センサ素子２０に対応する領域において個別に駆動できるようにしてもよい。更に、図３に示したヒーター３１と図４に示したヒーター３２とを共に備えるようにしてもよい。
【００２８】
加えて、上記第１の実施の形態では、絶縁基板１０の上に各センサ素子２０を設けるようにしたが、例えば図５に示したように、各センサ素子２０を絶縁基板１０に設けることなく、単に並べて直列に接続するようにしてもよい。また、例えば図６に示したように、各センサ素子２０をそれぞれ別々の絶縁基板１０の上に形成し、それらを並べて直列に接続するようにしてもよく、例えば図７に示したように、個別の絶縁基板１０の上に形成したセンサ素子２０を配設基板３３の上に配設し、直列に接続するようにしてもよい。
【００２９】
（第２の実施の形態）
図８は本発明の第２の実施の形態に係るセンサ装置の構成を表すものである。このセンサ装置は、第１の実施の形態と同様の二酸化炭素を検出する起電力型のセンサ素子４０を複数積層したものである。センサ素子４０は、電解質層４１を挟んで反対側の面に検知極４２と対極４３とがそれぞれ設けられている。隣接する各センサ素子４０は、一方のセンサ素子４０の検知極４２と、他方のセンサ素子４０の対極４３とが接続するように積層されている。すなわち、各センサ素子４０は直列に接続されている。両端の検知極４２および対極４３からはリード線が引き出され、電位差計に接続されている。それ以外の各センサ素子４０の構成、すなわち電解質層４１、検知極４２および対極４３の構成は第１の実施の形態で説明した電解質層２１、検知極２２および対極２３と同様である。よって、このセンサ装置は、第１の実施の形態と同様に作用し、同様の効果を有する。
【００３０】
なお、図８ではセンサ４０を積層する場合について説明したが、例えば図９に示したように、各センサ素子４０を配列し、配線により直列に接続するようにしてもよい。その場合、単に並べてもよく、配設基板に配設するようにしてもよい。また、例えば図１０に示したように、検知極４２，電解質層４１および対極４３を基板４４の上に設け、基板４４の反対側の面にヒーター４５を設けるようにしてもよい。
【００３１】
（第３の実施の形態）
図１１は本発明の第３の実施の形態に係るセンサ装置の構成を表すものである。このセンサ装置は、絶縁基板１０の上に、二酸化炭素を検出する複数のセンサ素子５０を有している。センサ素子５０は、絶縁基板１０の上にギャップを介して対向するように設けられた一対の電極５１，５２と、電極５１，５２とそれぞれ電気的に接続するように設けられた感応膜５３とを有しており、電極５１，５２の間の抵抗あるいは交流インピーダンスなどの電気特性を出力するものである。複数のセンサ素子５０はリード線により電源および検出部に対して直列に接続されている。
【００３２】
電極５１，５２は、例えば、金などの金属材料、あるいは酸化ルテニウム（ＲｕＯ2 ）などの酸化物を含んで構成されている。感応膜５３は、例えば、炭酸水素イオンをドーパントとして取り込み可能な導電性ポリマーと、吸湿性を有する絶縁性ポリマーとを含んでおり、二酸化炭素の濃度に応じて抵抗あるいは交流インピーダンスなどの電気特性が変化するものである。導電性ポリマーとしては、例えば、ポリアニリン、ポリアニリン誘導体、ポリチオフェン、ポリピロールなどの複素環ポリマー、またはポリパラフェニレンなどのポリフェニレン系ポリマーが挙げられる。絶縁性ポリマーとしては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、またはポリエチレングリコールが挙げられる。
【００３３】
このセンサ装置は、例えば、絶縁基板１０の上に電極５１，５２を形成したのち、その上に、導電性ポリマーと絶縁性ポリマーとを混合した混合溶液を塗布し、乾燥させて感応膜５３を形成し、隣接するセンサ素子５０の電極５１，５２を直列にリード線で接続することにより製造される。
【００３４】
このセンサ装置では、感応膜５３を測定雰囲気に曝すと、雰囲気中の二酸化炭素が感応膜５３に保持されている水と反応し、炭酸水素イオンを生成する。生成された炭酸水素イオンは、感応膜５３の導電性ポリマーにドーピングされ、これにより感応膜５３の抵抗あるいは交流インピーダンスなどの電気特性が変化する。各センサ素子５０におけるこれらの電気特性の変化は、検出部により加算されて検出され、これにより二酸化炭素の濃度が測定される。
【００３５】
このように本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、センサ素子５０の出力を簡単に増幅することができる。すなわち、本発明は、起電力型のセンサ素子のみならず、抵抗あるいは交流インピーダンスなどの電気特性の変化を検出するセンサ素子についても適用することができる。
【００３６】
なお、図１１では、各センサ素子５０を同一の絶縁基板１０の上に設けるようにしたが、例えば図１２に示したように、各センサ素子５０をそれぞれ別々の絶縁基板１０の上に形成し、それらを並べて直列に接続するようにしてもよく、例えば図１３に示したように、個別の絶縁基板１０の上に形成したセンサ素子５０を配設基板３３の上に配設し、直列に接続するようにしてもよい。
【００３７】
（第４の実施の形態）
図１４は本発明の第４の実施の形態に係るセンサ装置の構成を表すものである。このセンサ装置は、二酸化炭素と一酸化炭素（ＣＯ）とを検出するものであり、絶縁基板１０の上に、二酸化炭素を検出する起電力型のセンサ素子２０と、一酸化炭素を検出する起電力型のセンサ素子６０とがそれぞれ設けられている。すなわちこのセンサ装置は、異なる検知対象物を同種類の特性値により検出する複数のセンサ素子２０，６０を備えている。センサ素子２０とセンサ素子６０とは、リード線により電位差計に対して直列に接続されている。その際、センサ素子２０とセンサ素子６０とは、濃度に対する起電力の変化の方向が同一となるように、すなわち濃度が高くなると起電力が共に大きくなるかあるいは共に小さくなるように接続される。
【００３８】
センサ素子２０は第１の実施の形態と同様である。センサ素子６０は、絶縁基板１０の上に設けられた酸化ジルコニウムなどを含む電解質層６１と、電解質層６１の上に設けられた検知極６２および対極６３とを有している。検知極６２は、例えば、白金などの金属よりなる電極層の上に、一酸化炭素を酸化させる酸化触媒を含む触媒層が設けられている。対極６３は、白金などの金属により構成されている。また、例えば絶縁基板１０と電解質層６１には、ヒーター６４が設けられている。
【００３９】
このセンサ装置は、第１の実施の形態において説明したように、絶縁基板１０の上にセンサ素子２０，６０をそれぞれ形成するようにしてもよく、センサ素子２０，６０をそれぞれ形成したのちに絶縁基板１０の上に配設するようにしてもよい。
【００４０】
このセンサ装置では、検知極２２，６２を測定雰囲気に曝すと、センサ素子２０において、測定雰囲気中の二酸化炭素の濃度に応じて検知極２２と対極２３との間に起電力が発生する。また、センサ素子６０において、測定雰囲気中の一酸化炭素の濃度に応じて検知極６２と対極６３との間に起電力が発生する。センサ素子２０，６０で発生した起電力は加算されて電位差計により検出され、それにより二酸化炭素と一酸化炭素との合計濃度が測定される。
【００４１】
このように本実施の形態に係るセンサ装置によれば、同種類の特性値を出力する異なる種類のセンサ素子２０，６０を直列に接続するようにしたので、複数種のガスの総濃度を簡単に検出することができる。
【００４２】
（第４の実施の形態の変形例）
上記第４の実施の形態では、センサ素子２０がヒーターを備えない場合について説明したが、第１の実施の形態の変形例において説明したように、センサ素子２０についてもヒーターを設けるようにしてもよい。また、センサ素子２０，６０を絶縁基板１０の上に設けずに単に並べてもよいし、センサ素子２０，６０を個別の絶縁基板１０の上に形成して並べてもよいし、それらを配設基板の上に配設するようにしてもよい。
【００４３】
更に、第２の実施の形態において説明したように、電解質層を挟んで反対側の面に検知極と対極とを設けたセンサ素子を、異なる種類について積層し、あるいは配列して直列に接続するようにしてもよい。
【００４４】
加えて、起電力型のセンサ素子２０，６０に代えて、第３の実施の形態において説明したように抵抗あるいは交流インピーダンスなどの電気特性の変化を検出するセンサ素子を用いてもよい。
【００４５】
更にまた、例えば図１５に示したように、絶縁基板１０の上にセンサ素子２０，６０をそれぞれ複数設けるようにしてもよい。この場合、第１の実施の形態と同様に、センサ素子２０，６０の出力をそれぞれ簡単に増幅することができる。なお、センサ素子２０，６０の数は同一である必要ななく、例えば、センサ素子２０を３個、センサ素子６０を４個というように異なっていてもよい。また、共に複数設けるのでなく、一方を１個としてもよい。これは図１４に示したセンサ素子２０，６０を用いる場合のみでなく、第２の実施の形態において説明したセンサ素子、または第３の実施の形態において説明した抵抗あるいは交流インピーダンスなどの電気特性の変化を検出するセンサ素子を用いる場合についても同様である。
【実施例】
【００４６】
更に、本発明の具体的な実施例について説明する。
【００４７】
上記第１の実施の形態において説明したセンサ素子２０を複数直列に接続して、センサ装置を作製した。作製したセンサ装置を二酸化炭素雰囲気中に曝し、接続したセンサ素子２０の個数と得られた起電力との関係を調べた。その際、測定雰囲気中における二酸化炭素濃度は同一とした。その結果を図１６に示す。
【００４８】
図１６に示したように、センサ素子２０の接続個数を多くすると、得られる起電力も比例して大きくなるという結果が得られた。また、接続による損失も比較的小さかった。すなわち、複数のセンサ素子２０を直列に接続するようにすれば、出力を簡単に増幅することができ、微小の濃度変化についても高い精度で簡単に検出できることが分かった。
【００４９】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は、上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変形することができる。例えば、上記実施の形態および実施例では、センサ素子の構成について例を挙げて具体的に説明したが、他の構成を有するセンサ素子を用いる場合についても、同様に本発明を適用することができる。
【００５０】
また、上記実施の形態および実施例では、二酸化炭素あるいは一酸化炭素を検出するセンサ装置について具体的に説明したが、水素，酸素，窒素酸化物，ホルムアルデヒドあるいは揮発性有機化合物（ＶＯＣ）などの各種ガス、各種イオン、ｐＨ、湿度、磁気、光、または温度などを検出する他のセンサ装置にも同様に本発明を適用することができる。
【００５１】
これらに用いるセンサ素子はどのようなものでもよいが、一例を挙げれば、水素センサ素子としては、例えば、金属酸化物半導体を含む感ガス体を用い、水素が接触することにより起こる抵抗値の変化を検出するものが挙げられる。酸素センサとしては、例えば、酸化ジルコニウムなどを含む電解質層に貴金属などよりなる検知極および対極６３を設け、濃度差に応じて発生する起電力を検出するものが挙げられる。窒素酸化物センサ素子としては、例えば、酸化ジルコニウムなどを含む電解質層に検知極および対極を形成し、検知極に金属酸化物を含む触媒層を設け、検知極と対極との間に生じる起電力を検出するものが挙げられる。ホルムアルデヒドなどの有機化合物を検知するセンサ素子としては、例えば、酸化スズなどを含む感ガス体を用い、濃度による抵抗値の変化を検出するものが挙げられる。
【００５２】
更に、上記第４の実施の形態では、二酸化炭素を検出するセンサ素子２０と、一酸化炭素を検出するセンサ素子６０とを用いる場合について説明したが、他のガスを検出するセンサ素子を用いるようにしてもよい。例えば、排ガスセンサ装置として、センサ素子２０，６０に加えて窒素酸化物を検知するセンサ素子を直列に接続するようにしてもよい。また、環境センサとして、ジクロロメタンなどの揮発性有機化合物を検知するセンサ素子と、ホルムアルデヒドを検知するセンサ素子となどを直列に接続するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るセンサ装置の構成を表す断面図である。
【図２】図１に示したセンサ装置の変形例を表す断面図である。
【図３】図１に示したセンサ装置の他の変形例を表す断面図である。
【図４】図１に示したセンサ装置の他の変形例を表す断面図である。
【図５】図１に示したセンサ装置の他の変形例を表す断面図である。
【図６】図１に示したセンサ装置の他の変形例を表す断面図である。
【図７】図１に示したセンサ装置の他の変形例を表す断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係るセンサ装置の構成を表す断面図である。
【図９】図８に示したセンサ装置の変形例を表す断面図である。
【図１０】図８に示したセンサ装置の他の変形例を表す断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係るセンサ装置の構成を表す断面図である。
【図１２】図１１に示したセンサ装置の変形例を表す断面図である。
【図１３】図１１に示したセンサ装置の他の変形例を表す断面図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態に係るセンサ装置の構成を表す断面図である。
【図１５】図１４に示したセンサ装置の変形例を表す断面図である。
【図１６】本発明の実施例におけるセンサ素子の個数と起電力との関係を表す特性図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０…絶縁基板、２０，４０，５０，６０…センサ素子、２１，４１，６１…電解質層、２２，４２，６２…検知極、２３，４３，６３…対極、２３Ａ…基準層、２３Ｂ…保護層、３１，３２，４５，６４…ヒーター、３３…配設基板、４４…基板、５１，５２…電極、５３…感応膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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