(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ基板と、このセンサ基板の一面上に配置された、電解液を収容するセルを有する定電位電解式ガスセンサとを備えたガス検知装置において、
定電位電解式センサは、センサ基板の一面上において、セルの底面がセンサ基板の一面との間に毛細管現象が生ずる大きさの隙間が存在する状態で、設けられており、
定電位電解式ガスセンサの電解液の漏れを検知する検知手段を有し、
当該検知手段は、センサ基板の一面上における定電位電解式ガスセンサの直下の位置において形成された、第１のパターン回路および当該第１のパターン回路と間隔を空けて当該第１のパターン回路と並行に形成された第２のパターン回路を有する液漏れ検出回路により構成されており、電解液がセンサ基板上に滴下して２つのパターン回路間が短絡されることに起因する第１のパターン回路および第２のパターン回路間における抵抗値が低下することが検出されることにより電解液の漏れが検知されることを特徴するガス検知装置。
【請求項２】
第１のパターン回路および第２のパターン回路は、定電位電解式ガスセンサのガス検知電極に係る接続端子部を含む、当該定電位電解式ガスセンサの外周縁形状に沿った領域を囲むよう形成されていることを特徴とする請求項１に記載のガス検知装置。
【請求項３】
液漏れ検出回路は、センサ基板の一面上における、定電位電解式ガスセンサが配置されるセンサ配置領域と並んだ位置に形成された信号処理回路形成領域と、前記第２のパターン回路との間の位置において、当該第２のパターン回路と間隔を空けて並行に形成された第３のパターン回路をさらに有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス検知装置。
【請求項４】
互いに隣接するパターン回路間の離間距離の大きさが０．１〜２．０ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のガス検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば定電位電解式ガスセンサなどの電解液を有するセンサを備えたガス検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、例えば半導体製造工場などにおいて毒性ガスの検出を行うに際しては、目的とする被検知ガスの選択性に優れ、高感度で、かつ、高い精度でガス濃度を検出することができるなどの理由から、電解反応を利用した定電位電解式ガスセンサが広く利用されている。
【０００３】
定電位電解式ガスセンサの或る種のものとしては、例えば電解液を収容するための電解液収容用空間を形成し、ガス透過性を有する多孔質シートによって塞がれる２つの開口を有するセルと、一方の多孔質シートの表面に設けられ、被検知ガスを電気分解させるための作用電極と、他方の多孔質シートに設けられ、作用電極に対する対極、当該他方多孔質シートに対極と分離して設けられ、作用電極の電位を制御するための参照極とを備えてなるものが広く用いられている。
このような構成の定電位電解式ガスセンサは、作用電極、対極および参照極が電解液に浸された状態において、当該作用電極において被検知ガスが電気分解されることにより、この作用電極および対極に生じる電気化学反応に起因して発生する電解電流値の大きさと、被検知ガス濃度とが比例関係にあることを利用し、電解電流値を測定することによって被検知ガス濃度を検知するものである。
【０００４】
しかしながら、上記の定電位電解式ガスセンサにおいて電解液として一般に用いられている硫酸水溶液は、その吸水性により被検知ガスなどの外気の湿気を吸収して電解液容積が増加し、内部のガス抜けが妨げられてセル内の圧力が増大することに起因して、電解液がセルの外部に漏れることがあり、その結果、作用電極、対極および参照極の電極間がショートして誤動作するという、問題がある。
このような問題に対して、例えば、セル内部に電解液増量分を吸収し得る空間部を形成するなどの、電解液の漏れを防止するための措置を講ずることが行われている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−０９９８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、ガスセンサの電解液の漏れを検出することにより誤動作や機器の損傷が生ずることを未然に防止することができ、所期の動作状態を維持することのできるガス検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のガス検知装置は、センサ基板と、このセンサ基板の一面上に配置された、電解液を収容するセルを有する定電位電解式ガスセンサとを備えたガス検知装置において、
定電位電解式センサは、センサ基板の一面上において、セルの底面がセンサ基板の一面との間に毛細管現象が生ずる大きさの隙間が存在する状態で、設けられており、
定電位電解式ガスセンサの電解液の漏れを検知する検知手段を有し、
当該検知手段は、センサ基板の一面上における定電位電解式ガスセンサの直下の位置において形成された、第１のパターン回路および当該第１のパターン回路と間隔を空けて当該第１のパターン回路と並行に形成された第２のパターン回路を有する液漏れ検出回路により構成されており、電解液がセンサ基板上に滴下して２つのパターン回路間が短絡されることに起因する第１のパターン回路および第２のパターン回路間における抵抗値が低下することが検出されることにより電解液の漏れが検知されることを特徴する。
【０００８】
本発明のガス検知装置においては、第１のパターン回路および第２のパターン回路は、定電位電解式ガスセンサのガス検知電極に係る接続端子部を含む、当該定電位電解式ガスセンサの外周縁形状に沿った領域を囲むよう形成された構成とすることができる。
【０００９】
また、本発明のガス検知装置においては、液漏れ検出回路は、センサ基板の一面上における、定電位電解式ガスセンサが配置されるセンサ配置領域と並んだ位置に形成された信号処理回路形成領域と、前記第２のパターン回路との間の位置において、当該第２のパターン回路と間隔を空けて並行に形成された第３のパターン回路をさらに有する構成とされていることが好ましい。
【００１０】
さらにまた、本発明のガス検知装置においては、互いに隣接するパターン回路間の離間距離の大きさが０．１〜２．０ｍｍとされていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のガス検知装置によれば、センサにおける電解液を収容したセルから外部に漏れ出た電解液がセンサ基板上に滴下した場合に、当該電解液の液滴がガス検知電極に係る接続端子部に接触する前に、第１のパターン回路および第２のパターン回路間が当該液滴を介して短絡されることになるので、第１のパターン回路および第２のパターン回路間の抵抗値が低下することを検出することにより電解液の液漏れを確実に検出することができ、これにより、電解液の漏れに起因する誤動作や機器の損傷が生ずることを未然に防止することができて所期の動作状態を確実に維持することができる。
【００１２】
また、本発明のガス検知装置によれば、センサ基板の一面上における、センサが配置されるセンサ配置領域と並んだ位置に形成された信号処理回路形成領域と、前記第２の回路パターンとの間の位置において、当該第２の回路パターンと間隔を空けてこれと並行に形成された第３のパターン回路をさらに有する構成とされていることにより、センサ基板上に滴下した電解液が電子部品および信号処理回路に接触することを未然に防止することができて所期の動作状態を確実に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明について図面を参照して説明する。
本発明のガス検知装置は、平板状のセンサ基板と、このセンサ基板の一面上に配置された、電解液を有するガスセンサとを備えている。このようなガスセンサとしては、例えば定電位電解式ガスセンサやガルバニ電池式ガスセンサ等を例示することができる。
以下においては、電解液を収容するための電解液収容用空間が形成された、ガス透過性を有する多孔質シートによって塞がれる２つの開口を有するセルと、一方の多孔質シートの表面に設けられ、被検知ガスを電気分解させるための作用電極と、他方の多孔質シートに設けられ、作用電極に対する対極、当該他方多孔質シートに対極と分離して設けられ、作用電極の電位を制御するための参照電極とを有する定電位電解式ガスセンサが用いられてなるものを例に挙げて説明する。
【００１４】
図１は、本発明のガス検知装置におけるセンサ基板の一構成例を概略的に示す平面図、図２は、図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
このセンサ基板１０は、定電位電解式ガスセンサ１５の作用電極に係る接続端子部１２Ａ、対極に係る接続端子部１２Ｂおよび参照電極に係る接続端子部１２Ｃが設けられたセンサ配置領域１１Ａと、定電位電解式ガスセンサ１５における作用電極と参照電極との間を一定の電位に保持するためのポテンショスタット回路および定電位電解式ガスセンサ１５より得られる出力信号に基づいて被検知ガスの濃度を検出するガス濃度検出回路を含む電気回路部２０が形成された信号処理回路形成領域１１Ｂとを有する。
【００１５】
定電位電解式ガスセンサ１５は、セル１６の底面１６Ａがセンサ基板１０の一面１０Ａとの間に隙間が存在する状態で、設けられている。これにより、後述するように、例えばセル１６の側面から漏れ出した電解液がセル１６の側面を伝ってセンサ基板１０の一面１０Ａ上に滴下した場合に、当該隙間の作用（毛細管現象）により、電解液の液滴ｅをセンサ基板１０上に保持することができて電解液の漏れが生じたことを液漏れ検出回路３０によって確実に検出することができる。
また、定電位電解式ガスセンサ１５は、センサ基板１０の端縁部分がセル１６の外周縁位置よりも外方に突出する状態で、設けられており、これにより、センサ基板１０の突出部分における一面がセル１６の側面を伝って流れる電解液の液受けとして機能するため、電解液の液滴ｅをセンサ基板１０上に保持することができて電解液の漏れが生じたことを液漏れ検出回路３０によって確実に検出することができる。
【００１６】
上記のガス検知装置においては、少なくとも、互いに所定の間隔を空けて併設された２つのパターン回路を含む液漏れ検出回路３０により構成された、定電位電解式センサ１５の電解液の漏れを検知する検知手段を有する。
この実施例における液漏れ検出回路３０について具体的に説明すると、図３に示すように、オペアンプ３２が用いられて構成されたメイン回路３１を備えており、このメイン回路３１に、センサ基板１０の一面１０Ａ上における定電位電解式ガスセンサ１５の直下の位置に形成された、第１のパターン回路３３Ａおよび当該第１のパターン回路３３Ａと間隔を空けて第１のパターン回路３３Ａと並行に形成された第２のパターン回路３３Ｂが接続されると共に、センサ基板１０の一面１０Ａ上における信号処理回路形成領域１１Ｂと第２の回路パターン３３Ｂとの間の位置に形成された第３のパターン回路３３Ｃが接続されて、構成されている。
【００１７】
液漏れ検出回路３０を構成する第１のパターン回路３３Ａは、例えば、定電位電解式ガスセンサ１５の外周縁位置に対応する位置より内方側の位置において、作用電極に係る接続端子部１２Ａ、対極に係る接続端子部１２Ｂおよび参照電極に係る接続端子部１２Ｃを含む、定電位電解式ガスセンサの外周縁形状に沿った領域を囲むよう矩形枠状に形成されており、第２のパターン回路３３Ｂは、例えば、定電位電解式ガスセンサ１５の外周縁位置に対応する位置において、第１のパターン回路３３Ａと所定の大きさの間隔を空けて第１のパターン回路３３Ａと並行に伸びるよう矩形枠状に形成されている。
また、第３のパターン回路３３Ｃは、第２のパターン回路３３Ｂにおける直線状部分と所定の大きさの間隔を空けてこれと並行に伸びるよう直線状に形成されている。
【００１８】
液漏れ検出回路３０を構成する互いに隣接するパターン回路間の離間距離の大きさは、例えば０．１〜２．０ｍｍとされていることが好ましい。これにより、２つのパターン回路間を電解液の液滴ｅを介して確実に短絡させることができて電解液の漏れが生じたことを確実に検出することができる。
【００１９】
液漏れ検出回路３０の一構成例を示すと、抵抗素子Ｒ１の抵抗値が２２ＭΩ、コンデンサＣ１の容量が１００ｐＣ、抵抗値Ｒ３の抵抗値が１０００ＭΩ、電源Ｖ０による入力電圧が５Ｖ、可変抵抗素子Ｒ２の抵抗値が１００ｋΩ、オペアンプの正電源端子（＋Ｖ）に接続される電源Ｖ２の電圧が５Ｖである。
【００２０】
上記構成のガス検知装置におけるガス検知動作について説明すると、ポテンショスタット回路によって所定の大きさに制御された電圧が定電位電解式ガスセンサ１５における作用電極および対極の各々に印加されることにより、参照電極の電位状態を基準として作用電極と対極との間に所定の大きさの電位差が生じた状態とされ、この状態において、被検知ガスが多孔質シートを介してセル内に導入されることにより作用電極と対極との間に生ずる電解電流値の各々がポテンショスタット回路によって検出され、検出された電解電流値に応じた被検知ガスの濃度が算出される。
【００２１】
而して、上記構成のガス検知装置においては、第１のパターン回路３３Ａと第２のパターン回路３３Ｂとの間の抵抗値、および、第２のパターン回路３３Ｂと第３のパターン回路３３Ｃとの間の抵抗値が液漏れ検出回路３０によって監視されており、これにより、定電位電解式ガスセンサ１５の電解液の漏れの発生有無を検出する液漏れ検出動作が行われる。
すなわち、例えばセル１６の側面から漏れ出した電解液がセル１６の側面を伝ってセンサ基板１０の一面１０Ａ上、具体的には、第１のパターン回路３３Ａと第２のパターン回路３３Ｂとの間の位置に滴下し、第１のパターン回路３３Ａと第２のパターン回路３３Ｂとが電解液の液滴ｅを介して短絡される（導通状態とされる）ことによって、第１のパターン回路３３Ａと第２のパターン回路３３Ｂとの間の抵抗値が低下することが検出されることにより、電解液の漏れが生じたことが検出される。また、第２のパターン回路３３Ｂと第３のパターン回路３３Ｃとが電解液の液滴ｅを介して短絡された場合についても同様である。
【００２２】
而して、上記ガス検知装置によれば、定電位電解式ガスセンサ１５のセル１６から外部に漏れ出た電解液がセンサ基板１０上に滴下した場合に、当該電解液の液滴ｅが作用電極に係る接続端子部１２Ａ、対極に係る接続端子部１２Ｂおよび参照電極に係る接続端子部１２Ｃ、あるいは、電子部品および信号処理回路に接触する前に、第１のパターン回路３３Ａおよび第２のパターン回路３３Ｂ間、あるいは、第２のパターン回路３３Ｂおよび第３のパターン回路３３Ｃ間が当該液滴ｅを介して短絡される（導通状態とされる）ことになるので、隣接する２つのパターン回路間、例えば第１のパターン回路３３Ａおよび第２のパターン回路３３Ｂ間の抵抗値が低下することを検出することにより電解液の漏れが生じたことを確実に検出することができ、これにより、電解液の漏れに起因する誤動作や機器の損傷が生ずることを未然に防止することができて所期の動作状態を確実に維持することができる。
【００２３】
また、第１のパターン回路３３Ａおよび第２のパターン回路３３Ｂがセンサ基板１０の一面１０Ａ上における定電位電解式センサ１５の直下の位置に形成されていることにより、これらのパターン回路３３Ａ，３３Ｂが外部に露出されない状態とされて外部から保護されているので、異物等による誤検知が生ずることを確実に防止することができる。
【００２４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば液漏れ検出回路は、いわば各電極の接続端子部に対する関所的なものとして機能する第１のパターン回路および第２のパターン回路の少なくとも２つのパターン回路を有していればよく、第３のパターン回路Ｃを有している必要はない。
上述したように、本発明は、定電位電解式ガスセンサに限定されるものではなく、ガルバニ電池式ガスセンサが用いられたものにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のガス検知装置におけるセンサ基板の一構成例を概略的に示す平面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】液漏れ検出回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  センサ基板
１０Ａ  一面
１１Ａ  センサ配置領域
１１Ｂ  信号処理回路形成領域
１２Ａ  作用電極に係る接続端子部
１２Ｂ  対極に係る接続端子部
１２Ｃ  参照電極に係る接続端子部
１５  定電位電解式ガスセンサ
１６  セル
１６Ａ  底面
２０  電気回路部
３０  液漏れ検出回路
３１  メイン回路
３２  オペアンプ
３３Ａ  第１のパターン回路
３３Ｂ  第２のパターン回路
３３Ｃ  第３のパターン回路
ｅ  電解液の液滴
【図１】
0005112119.tif 000002
【図２】
0005112119.tif 000003
【図３】
0005112119.tif 000004