アルコール検出器
【課題】簡単な構成で呼気等のアルコールと酸素ガスの濃度を同時に測定して呼気が正常に測定されたか否かを判定できると共に、低コストかつ測定精度の優れたアルコール検出器を提供する。
【解決手段】第一固体電解質層１３と、第一固体電解質層の表面にそれぞれ設けられて酸素ポンプを形成する酸素流入電極１１ｂ及び酸素流出電極１１ａと、酸素流入電極へのガスの流入を制限する流入制限部４０とを有する酸素濃度検知部１１と、第二固体電解質層１６と、酸素流入電極及び酸素流出電極と重ならないよう、第二固体電解質層の表面にそれぞれ設けられるアルコール検知電極１２ｂ及び基準電極１２ａと、アルコール検知電極を覆う選択反応層１４とを有するアルコール検知部１２と、第一及び第二固体電解質層を加熱する発熱抵抗体３０と、を備え、酸素濃度検知部とアルコール検知部とが１個の検知素子１０として構成されているアルコール検出器１である。
【解決手段】第一固体電解質層１３と、第一固体電解質層の表面にそれぞれ設けられて酸素ポンプを形成する酸素流入電極１１ｂ及び酸素流出電極１１ａと、酸素流入電極へのガスの流入を制限する流入制限部４０とを有する酸素濃度検知部１１と、第二固体電解質層１６と、酸素流入電極及び酸素流出電極と重ならないよう、第二固体電解質層の表面にそれぞれ設けられるアルコール検知電極１２ｂ及び基準電極１２ａと、アルコール検知電極を覆う選択反応層１４とを有するアルコール検知部１２と、第一及び第二固体電解質層を加熱する発熱抵抗体３０と、を備え、酸素濃度検知部とアルコール検知部とが１個の検知素子１０として構成されているアルコール検出器１である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、呼気等に含まれるアルコール濃度を検知するアルコール検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、飲酒による交通事故の増大に伴い、運転手の呼気中のアルコール濃度を測定する酒気帯び運転調査が頻繁に行われるようになっている。又、自動車等の車両にアルコール検出器を搭載し、呼気中のアルコール濃度が多い場合は運転できないよう、イグニッションにインターロックを掛けるアルコール・イグニッション・インターロックシステムが提案されている。
しかしながら、運転手（被験者）が自身の息の代わりに大気をビニル袋等に捕集してアルコール検出器に吹き付けたり、浅い呼吸をして肺に近い深部の呼気が出ないようにして、不正な測定結果を得ることがあり、対策が必要になっている。ここで、深い息は酸素分圧が薄く（約１６％）、ＣＯ２含有量が多いことが知られている。
【０００３】
このようなことから、呼気中アルコール濃度の測定の際、アルコール検知器に併設した電気化学系の高感度酸素感知器を用いて呼気中の酸素分圧を測定し、この値から呼気中のＣＯ２含有量を算定することにより、呼気が正常に吹き込まれたか否かを決定する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特表２００４−５０１３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、アルコール検知器は、酸化物半導体、接触燃焼式、燃料電池式等の各種原理を用いて構成される。一方、酸素やＣＯ２の測定は、特許文献１に記載されたようなガルバニ電池等の電気化学素子、NDIR(非分散型赤外線吸収法) ＣＯ２センサ等が用いられる。
しかしながら、アルコール検知器と、酸素（ＣＯ２）検知器とを別個に設けた場合、呼気を各検知器に導く流路が必要になり、同一の場所の呼気を測定したことにならない。このため、呼気の成分に濃度分布がある場合に、測定誤差や測定のタイムラグが生じることがある。又、測定装置が大型で高価になるという問題も生じる。
そこで、本発明は、簡単な構成で呼気等のアルコールと酸素ガスの濃度を同時に測定して呼気が正常に測定されたか否かを判定できると共に、低コストかつ測定精度の優れたアルコール検出器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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明のアルコール検出器は、第一固体電解質層と、該第一固体電解質層の表面にそれぞれ設けられて酸素ポンプを形成する酸素流入電極及び酸素流出電極と、前記酸素流入電極へのガスの流入を制限する流入制限部とを有する酸素濃度検知部と、第二固体電解質層と、前記酸素流入電極及び前記酸素流出電極と重ならないよう、前記第二固体電解質層の表面にそれぞれ設けられるアルコール検知電極及び基準電極と、前記アルコール検知電極を覆う選択反応層とを有するアルコール検知部と、前記第一固体電解質層及び前記第二固体電解質層を加熱する発熱抵抗体と、を備え、前記酸素濃度検知部と前記アルコール検知部とが１個の検知素子として構成されている。
このようにすると、アルコール検知部と酸素濃度検知部とが重ならないように隣接し、全体が１個の検知素子として構成されている。このため、各検知部の距離が近く、同一の場所の呼気等に含まれるアルコール濃度、酸素濃度を各検知部で測定することができ、呼気等の成分に濃度分布があっても測定誤差や測定のタイムラグが少なくなる。又、装置がコンパクトになる。
【０００７】
前記第一固体電解質層と前記第二固体電解質層が、酸素イオン不透過層を介して接触することが好ましい。
【０００８】
前記第一固体電解質層及び前記第二固体電解質層の長手方向に沿って前記酸素濃度検知部と前記アルコール検知部とが並び、かつ前記発熱抵抗体の最高加熱部が前記酸素濃度検知部の直下に位置することが好ましい。
通常、固体電解質層と一対の電極を用いた限界電流方式の酸素センサの動作温度は、固体電解質層と一対の電極を用いたアルコールセンサの動作温度より高い。従って、最高加熱部を酸素濃度検知部の直下に配置し、固体電解質層の長手方向に沿って酸素濃度検知部とアルコール検知部とを並んで配置すれば、固体電解質層の長手方向に沿って加熱温度が低下し、アルコールセンサの動作温度を低く維持することができる。その結果として、１つのヒータ（発熱抵抗体）でアルコール検知部と酸素濃度検知部とを最適温度に加熱することができ、装置がコンパクトになる。
【０００９】
前記アルコール検知電極はAuを主成分とし、前記基準電極はPtを主成分とし、前記選択反応層はビスマスバナジウム酸化物を主成分としてもよい。
このようにすると、水素とアルコールの混合ガスからアルコールのみを選択的に検知することができ、水素が微量含まれている呼気等に含まれるアルコール濃度を精度良く測定することができる。これはビスマスバナジウム酸化物により、水素ガスが燃焼する為と考えられる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、簡単な構成で呼気等のアルコールと酸素ガスの濃度を同時に測定して呼気が正常に測定されたか否かを判定できると共に、低コストかつ測定精度の優れたアルコール検出器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るアルコール検出器の断面図を示す。
アルコール検出器１は、箱状の筐体２と、筐体２内に収容される回路基板４と、回路基板４に実装される長尺板状の検知素子１０と、回路基板４に実装される制御部５とを備えている。
検知素子１０は、詳しくは後述する酸素濃度検知部１１及びアルコール検知部１２を備え、固体電解質層を用いた板状センサであり、検知素子１０の一端から突出する端子１５ａ〜１５ｆを介し、回路基板４に実装されている。そして、回路基板４の上面から検知素子１０が突出し、それぞれアルコール及び酸素濃度を検知するようになっている。又、検知素子１０の周囲が円筒状の金属網７で覆われ、検知素子１０を保護している。
【００１２】
筐体２上面のうち、回路基板４から検知素子１０が突出している部分は、この突出部を囲むように円筒状に張り出す測定室２ａを構成し、測定室２ａ上端が縮径して呼気導入口２ｂを形成している。又、呼気導入口２ｂと検知素子１０との間における測定室２ａ内部にはガスフィルタ３が介装され、ガスフィルタ３より下側の測定室２ａの側壁に排気穴２ｃが開口している。そして、呼気導入口２ｂから導入された呼気が検知素子１０でそれぞれアルコール及び酸素濃度の測定に供された後、排気穴２ｃから流出するようになっている。
【００１３】
制御部５は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）を備え、ＲＯＭ等に予め格納されたプログラムがＣＰＵにより実行されるマイクロコンピュータである。
又、回路基板４には電源スイッチ８及び表示部（ディスプレイ）９が実装され、電源スイッチ８が筐体２上面に露出し、アルコール検出器１の電源のオンオフを行えるようになっている。さらに、筐体２上面には表示部９を露出させるための表示窓２ｄが開口している。
【００１４】
図２は、アルコール検出器１の構成を示すブロック図である。制御部５は、検知素子１０が有する酸素濃度検知部１１及びアルコール検知部１２の動作を制御すると共に、酸素濃度検知部１１及びアルコール検知部１２の検知結果を受信して、検知結果等を表示部９に表示する。
又、制御部５は検知素子１０が有する発熱抵抗体を制御するヒータ制御回路６を制御し、検知素子１０を動作温度に加熱する。
【００１５】
図３は、検知素子１０の構成を示す平面図である。
検知素子１０は、長尺平板状の固体電解質層１６の表面にアルコール検知部１２を備え、固体電解質層１６より下層の固体電解質層１３（図示せず）の表面に酸素濃度検知部１１を備えている。図３の左側を検知素子１０の「先端側」とし、右側を「後端側」とする。
なお、酸素濃度検知部１１が形成された部分の直上には固体電解質層１６が形成されずに、多孔質保護層１９で被覆されている。又、固体電解質層１６と固体電解質層１３の間には、絶縁層２１（図示せず）が介装されている。
【００１６】
酸素濃度検知部１１は、固体電解質層１３（図示せず）と、固体電解質層１３の左端表面に設けられる酸素流出電極１１ａと、固体電解質層１３の背面（図３の紙面の裏）に設けられる酸素流入電極１１ｂ（図示せず）と、詳しくは後述する多孔質層からなる拡散律速部（流入制限部）４０とを有する。拡散律速部４０は、検知素子１０の長手方向の２辺から検知素子１０の内側へ向かって埋設されている。
又、酸素流出電極１１ａから固体電解質層１３の長手方向に沿ってリード部１１ｃが延び、リード部１１ｃの末端が固体電解質層１３の他端側に位置している。リード部１１ｃの末端に相当する絶縁層２１、固体電解質層１６にはスルーホール１７ｈが形成され、スルーホール１７ｈを介してリード部１１ｃから固体電解質層１６表面の電極パッド１７ｅへ至る電気的接続が実現され、電極パッド１７ｅから固体電解質層１３の外部に端子１５ｅが突出している。
同様に、図示しない酸素流入電極１１ｂからも、それぞれ上記リード部１１ｃ、電極パッド１７ｅ、及び端子１５ｅに対応するリード部１１ｄ、電極パッド１７ｆ、及び端子１５ｆが設けられている。但し、リード部１１ｄは、固体電解質層１３の下層に位置する絶縁層２３、２５（図示せず）に形成されたスルーホール１７ｉ（図示せず）を介して、固体電解質層１６の反対面となる絶縁層２５上の電極パッド１７ｆに接続されている。
【００１７】
酸素流出電極１１ａと酸素流入電極１１ｂとは、固体電解質層１３を挟んで対向する位置に配置され、酸素流入電極１１ｂ側から酸素流出電極１１ａへ酸素をポンピングする。この時、酸素流入電極１１ｂへのガスの流入を拡散律速部４０が制限するため、拡散律速部４０を通る酸素の拡散量に比例した電流が酸素流出電極１１ａと酸素流入電極１１ｂとの間に流れる。従って、この電流値で酸素濃度を検知することができ、酸素濃度検知部１１は限界電流方式のセンサとなっている。
【００１８】
一方、アルコール検知部１２は、アルコール検知電極１２ｂ、基準電極１２ａ、選択反応層１４及び固体電解質層１６を有して構成される。
アルコール検知電極１２ｂ及び基準電極１２ａは、固体電解質層１６の表面にあって、酸素流出電極１１ａより後端側に配置されている。アルコール検知電極１２ｂの表面は多孔質からなる選択反応層１４で覆われている。ここで、アルコール検知電極１２ｂと基準電極１２ａとは、固体電解質層１６の長手方向に垂直な方向に並び、アルコール検知電極１２ｂが固体電解質層１６の長手方向に沿う中心線上にほぼ位置している。
又、基準電極１２ａから固体電解質層１６の長手方向に沿ってリード部１２ｃが延び、リード部１２ｃの末端が固体電解質層１６の他端側に位置している。リード部１２ｃの末端には電極パッド１７ａが接続され、電極パッド１７ａから固体電解質層１６の外部に端子１５ａが突出している。
同様に、アルコール検知電極１２ｂから固体電解質層１６の長手方向に沿ってリード部１２ｄが延び、リード部１２ｄの末端が固体電解質層１６の他端側に位置している。リード部１２ｄの末端には電極パッド１７ｂが接続され、電極パッド１７ｂから固体電解質層１６の外部に端子１５ｂが突出している。
【００１９】
このように、アルコール検知部１２（アルコール検知電極１２ｂ及び基準電極１２ａ）が、酸素濃度検知部１１（酸素流出電極１１ａ）と重ならないように配置され、全体が１個の検知素子１０として構成されている。このため、各検知部の距離が近く、同一の場所の呼気を各検知部で測定することができ、呼気の成分に濃度分布があっても測定誤差や測定のタイムラグが少なくなる。又、装置がコンパクトになる。
測定精度を向上させるためには、アルコール検知部１２（アルコール検知電極１２ｂ及び基準電極１２ａ）と、酸素濃度検知部１１（酸素流出電極１１ａ）とが重ならない範囲でなるべく近付いていることが好ましい。
なお、この実施形態では、アルコール検知電極１２ｂ及び基準電極１２ａは、固体電解質層１３、１６の長手方向に直交する方向に並んでいるため、呼気の流れ（検知素子１０の長手方向）方向のアルコール検知部１２の長さを最短とすることができ、呼気の成分に濃度分布があった場合の測定誤差や測定のタイムラグが更に少なくなる。
【００２０】
一方、固体電解質層１３の反対面（酸素流出電極１１ａが形成されていない面）には、図示しない絶縁層２３、２５が積層され、絶縁層２５内に発熱抵抗体３０が埋設され、全体としてヒータを構成している。発熱抵抗体３０は、蛇行線状の発熱部３１と、発熱部３１から固体電解質層１３の長手方向に沿って延びる一対のリード部３２と、各リード部３２の末端にそれぞれ接続された２個の電極パッド３３とを有する。各電極パッド３３から固体電解質層２５の外部にそれぞれ端子１５ｃ、１５ｄが突出している。
但し、各リード部３２は、絶縁層２５（図示せず）に形成されたスルーホール１７ｊ、１７ｋ（図示せず）を介して、固体電解質層１６の反対面となる絶縁層２５上の電極パッド３３に接続されている。
なお、上記した各端子１５ａ〜１５ｆは、それぞれ対応する電極パッドに、ロウ付けされている。そして、検知素子１０を図１の回路基板４に実装する際には、突出した各端子１５ａ〜１５ｆを回路基板４の対応する孔に挿入し、はんだ付け固定される。
【００２１】
この実施形態では、検知素子１０の長手方向から見たとき、通電時に発熱部３１のうち最高温度になる位置（最高加熱部）Ｈｐが酸素濃度検知部１１の直下に位置する。通常、固体電解質層と一対の電極を用いた限界電流方式の酸素センサの動作温度は７５０℃程度であり、一方で、固体電解質層と一対の電極を用いたアルコールセンサの動作温度は７５０℃より低い。従って、最高加熱部Ｈｐを酸素濃度検知部１１の直下に配置し、固体電解質層１３及び固体電解質層１６の長手方向に沿って酸素濃度検知部１１とアルコール検知部１２とを並んで配置すれば、固体電解質層１３及び固体電解質層１６の長手方向に沿って加熱温度が低下し、アルコールセンサの動作温度を７５０℃より低く維持することができる。その結果として、１つのヒータ（発熱抵抗体）でアルコール検知部１２と酸素濃度検知部１１とを最適温度に加熱することができ、装置がコンパクトになる。
【００２２】
ここで、「酸素濃度検知部１１の直下に最高加熱部Ｈｐが位置する」とは、酸素濃度検知部１１を構成する酸素流出電極１１ａと酸素流入電極１１ｂとの重なり領域の内部に最高加熱部Ｈｐが位置することをいう。又、「重なり領域」とは、例えば酸素流出電極１１ａと酸素流入電極１１ｂとがずれて対向している場合や、酸素流出電極１１ａと酸素流入電極１１ｂとが固体電解質層１３の片面に形成されている場合には、酸素流出電極１１ａの形成領域と酸素流入電極１１ｂの形成領域とを合計した領域をいう。
なお、上記実施形態では、発熱部３１が酸素濃度検知部１１近傍にのみ設けられているが、例えば、酸素濃度検知部１１とアルコール検知部１２とに共に発熱部を設け、そのうち酸素濃度検知部１１直下の発熱部の蛇行パターンを密にし、アルコール検知部１２直下の発熱部の蛇行パターンを粗にすることで、酸素濃度検知部１１をアルコール検知部１２より高温に加熱してもよい。
【００２３】
図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。固体電解質層１３の上面の先端側に、図３に示した酸素流出電極１１ａ（及びこのリード部）が形成されている。又、酸素流出電極１１ａ以外の固体電解質層１３の上面には、酸素流出電極１１ａの周縁と間隔を開けて絶縁層２１が被覆されている。酸素流出電極１１ａの表面、及び固体電解質層１３の表面で酸素流出電極１１ａの周縁と絶縁層２１との隙間には多孔質保護層１９が被覆されている。さらに、絶縁層２１の表面に固体電解質層１６が形成され、固体電解質層１６の上面のうち、酸素流出電極１１ａより後端側に、図３に示したアルコール検知電極１２ｂ、基準電極１２ａ（及びこれらのリード部）が形成されている（基準電極１２ａは図示せず）。
一方、固体電解質層１３の下面（酸素流出電極１１ａが形成されていない面）には絶縁層２３、２５が積層されているが、絶縁層２３の先端側の中心部が矩形状に切り抜かれ、周囲の絶縁層２３側面、固体電解質層１３下面及び絶縁層２５上面から区画されてガス流入室Ｓを形成する。そして、ガス流入室Ｓに面した固体電解質層１３の下面には、酸素流入電極１１ｂが配置されている。
又、ガス流入室Ｓのうち、検知素子１０の長手方向に面した絶縁層２３の両側面には、外部からの呼気の導入口である開口が設けられ、この開口に拡散律速部４０が充填されている。そして、ガス流入室Ｓに導入された呼気に含まれる酸素が酸素流入電極１１ｂによって酸素流出電極１１ａへ汲み出される。なお、拡散律速部４０は多孔質層でなくてもよく、酸素の流入を制限する機能があれば細孔等でもよい。
【００２４】
固体電解質層１３は、例えば部分安定化ジルコニアを主成分とし、ヒータ（発熱抵抗体）の加熱によって活性化されて酸素イオン伝導性を示す。
絶縁層２１、２３，２５は、例えばアルミナ等のセラミックからなる。
酸素流出電極１１ａ、酸素流入電極１１ｂはＰｔを主成分としている。各リード部１１ｃ、１１ｄ、１２ｃ、１２ｄ、３２、各電極パッド１７ａ、１７ｂ、１７ｅ、１７ｆ、３３、発熱抵抗体３０は、例えばＰｔやＰｄを主成分（合金含む）としている。各端子１５ａ〜１５ｆは、各種の導電線を用いることができる。
アルコール検知電極１２ｂはAuを主成分とし、基準電極１２ａはPtを主成分とし、選択反応層１４はビスマスバナジウム酸化物を主成分とすることができる。
【００２５】
選択反応層１４に用いるビスマスバナジウム酸化物の組成としては特に限定されないが、例えばＢｉＶＯ４が挙げられる。なお、本発明において「主成分」とは、含有率が５０％以上のことを指す。選択反応層１４はガスを通過させるため、多孔質体である必要があるが、ビスマスバナジウム酸化物を焼成することで多孔質体を形成することができる。又、アルコール検知電極１２ｂがビスマスバナジウム酸化物を主成分とする一層であってもよい。なお、ＢｉＶＯ４は、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）粉末及び酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）粉末を１：１（モル比）混合して得られる。
ビスマスバナジウム酸化物を含む選択反応層１４を設けると、水素とアルコールの混合ガスからアルコールのみを選択的に検知することができる。これはビスマスバナジウム酸化物により、水素ガスが燃焼する為と考えられる。
【００２６】
図５は、検知素子１０の長手方向に垂直な方向から見た酸素濃度検知部１１の断面図を示す。上記長手方向に沿う、絶縁層２３側面によってガス流入室Ｓが区画され、絶縁層２３側面の一部が開口して拡散律速部４０が配置されていることがわかる。
酸素濃度検知部１１において、酸素流出電極１１ａと酸素流入電極１１ｂとの間に一定電圧を印加した時に流れる電流を測定することにより、酸素濃度を検知することができる。
【００２７】
図６は、検知素子１０の長手方向に垂直な方向から見たアルコール検知部１２の断面図を示す。アルコール検知部１２において、アルコール検知電極１２ｂと基準電極１２ａとの間の電圧を測定することにより、アルコール（ガス）濃度を検知することができる。
【００２８】
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
例えば、第一固体電解質層と第二固体電解質層とを、同一面上で酸素イオン不透過層を介して接触させれば、１層の固体電解質層と同じ厚みとなり、アルコール検出器がコンパクトとなる。酸素イオン不透過層は、酸素ポンプ機能をもつ酸素濃度検知部の第一固体電解質層から、酸素イオンがアルコール検知部の第二固体電解質に透過するのを防止する。酸素イオン不透過層は絶縁を保持すればよく、例えばアルミナ、スピネル、ムライトが挙げられる。
【実施例】
【００２９】
次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３０】
（感度特性）
図３、図４に示したアルコール検出器１を用意した。このアルコール検出器１をモデルガス発生装置に接続し、モデルガス発生装置のモデルガスを呼気導入口２ｂから導入した。温度２５℃で相対湿度５０％（酸素濃度２１％）のベースガスに対し、酸素濃度１５％及びエタノール濃度０．１５ｍｇ／Ｌを添加したものモデルガスとして用いた。
酸素濃度検知部１１近傍をヒータで７５０℃に保持した状態で、モデルガスを呼気導入口２ｂから導入し、アルコール検知部１２及び酸素濃度検知部１１の出力電圧を測定した。なお、アルコール検知部１２の温度は、６５０℃程度であった。
得られた結果を図７に示す。アルコール検知部１２及び酸素濃度検知部１１の出力電圧を測定してから５秒後にモデルガスを吹き込み、応答特性を評価した。モデルガスを吹き込んで約数秒でモデルガス中の酸素濃度を酸素濃度検知部１１が検知できた。一方、モデルガスを吹き込んで約１０秒後にアルコール検知部は0.17mg/Lを示し、その後少し下がって0.15mg/Lを示した。
以上から、呼気を吹き込んで数秒後の酸素濃度を測定し、この値が深い息（酸素分圧が約１６％）であるか否かをアルコール検出器１で判定することで、呼気が正常に吹き込まれたか否かがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアルコール検出器の断面図である。
【図２】アルコール検出器の構成を示すブロック図である。
【図３】検知素子の構成を示す平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】酸素濃度検知部の断面図である。
【図６】アルコール検知の断面図である。
【図７】モデルガスを導入したときの、アルコール検知部及び酸素濃度検知部の出力を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１ アルコール検出器
１０ 検知素子
１１ 酸素濃度検知部
１１ａ 酸素流出電極
１１ｂ 酸素流入電極
１２ アルコール検知部
１２ａ 基準電極
１２ｂ アルコール検知電極
１３ 第一固体電解質層
１４ 選択反応層
１６ 第二固体電解質層
３０ 発熱抵抗体
４０ 流入制限部
Ｈｐ （発熱抵抗体の）最高加熱部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、呼気等に含まれるアルコール濃度を検知するアルコール検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、飲酒による交通事故の増大に伴い、運転手の呼気中のアルコール濃度を測定する酒気帯び運転調査が頻繁に行われるようになっている。又、自動車等の車両にアルコール検出器を搭載し、呼気中のアルコール濃度が多い場合は運転できないよう、イグニッションにインターロックを掛けるアルコール・イグニッション・インターロックシステムが提案されている。
しかしながら、運転手（被験者）が自身の息の代わりに大気をビニル袋等に捕集してアルコール検出器に吹き付けたり、浅い呼吸をして肺に近い深部の呼気が出ないようにして、不正な測定結果を得ることがあり、対策が必要になっている。ここで、深い息は酸素分圧が薄く（約１６％）、ＣＯ２含有量が多いことが知られている。
【０００３】
このようなことから、呼気中アルコール濃度の測定の際、アルコール検知器に併設した電気化学系の高感度酸素感知器を用いて呼気中の酸素分圧を測定し、この値から呼気中のＣＯ２含有量を算定することにより、呼気が正常に吹き込まれたか否かを決定する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特表２００４−５０１３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、アルコール検知器は、酸化物半導体、接触燃焼式、燃料電池式等の各種原理を用いて構成される。一方、酸素やＣＯ２の測定は、特許文献１に記載されたようなガルバニ電池等の電気化学素子、NDIR(非分散型赤外線吸収法) ＣＯ２センサ等が用いられる。
しかしながら、アルコール検知器と、酸素（ＣＯ２）検知器とを別個に設けた場合、呼気を各検知器に導く流路が必要になり、同一の場所の呼気を測定したことにならない。このため、呼気の成分に濃度分布がある場合に、測定誤差や測定のタイムラグが生じることがある。又、測定装置が大型で高価になるという問題も生じる。
そこで、本発明は、簡単な構成で呼気等のアルコールと酸素ガスの濃度を同時に測定して呼気が正常に測定されたか否かを判定できると共に、低コストかつ測定精度の優れたアルコール検出器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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明のアルコール検出器は、第一固体電解質層と、該第一固体電解質層の表面にそれぞれ設けられて酸素ポンプを形成する酸素流入電極及び酸素流出電極と、前記酸素流入電極へのガスの流入を制限する流入制限部とを有する酸素濃度検知部と、第二固体電解質層と、前記酸素流入電極及び前記酸素流出電極と重ならないよう、前記第二固体電解質層の表面にそれぞれ設けられるアルコール検知電極及び基準電極と、前記アルコール検知電極を覆う選択反応層とを有するアルコール検知部と、前記第一固体電解質層及び前記第二固体電解質層を加熱する発熱抵抗体と、を備え、前記酸素濃度検知部と前記アルコール検知部とが１個の検知素子として構成されている。
このようにすると、アルコール検知部と酸素濃度検知部とが重ならないように隣接し、全体が１個の検知素子として構成されている。このため、各検知部の距離が近く、同一の場所の呼気等に含まれるアルコール濃度、酸素濃度を各検知部で測定することができ、呼気等の成分に濃度分布があっても測定誤差や測定のタイムラグが少なくなる。又、装置がコンパクトになる。
【０００７】
前記第一固体電解質層と前記第二固体電解質層が、酸素イオン不透過層を介して接触することが好ましい。
【０００８】
前記第一固体電解質層及び前記第二固体電解質層の長手方向に沿って前記酸素濃度検知部と前記アルコール検知部とが並び、かつ前記発熱抵抗体の最高加熱部が前記酸素濃度検知部の直下に位置することが好ましい。
通常、固体電解質層と一対の電極を用いた限界電流方式の酸素センサの動作温度は、固体電解質層と一対の電極を用いたアルコールセンサの動作温度より高い。従って、最高加熱部を酸素濃度検知部の直下に配置し、固体電解質層の長手方向に沿って酸素濃度検知部とアルコール検知部とを並んで配置すれば、固体電解質層の長手方向に沿って加熱温度が低下し、アルコールセンサの動作温度を低く維持することができる。その結果として、１つのヒータ（発熱抵抗体）でアルコール検知部と酸素濃度検知部とを最適温度に加熱することができ、装置がコンパクトになる。
【０００９】
前記アルコール検知電極はAuを主成分とし、前記基準電極はPtを主成分とし、前記選択反応層はビスマスバナジウム酸化物を主成分としてもよい。
このようにすると、水素とアルコールの混合ガスからアルコールのみを選択的に検知することができ、水素が微量含まれている呼気等に含まれるアルコール濃度を精度良く測定することができる。これはビスマスバナジウム酸化物により、水素ガスが燃焼する為と考えられる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、簡単な構成で呼気等のアルコールと酸素ガスの濃度を同時に測定して呼気が正常に測定されたか否かを判定できると共に、低コストかつ測定精度の優れたアルコール検出器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るアルコール検出器の断面図を示す。
アルコール検出器１は、箱状の筐体２と、筐体２内に収容される回路基板４と、回路基板４に実装される長尺板状の検知素子１０と、回路基板４に実装される制御部５とを備えている。
検知素子１０は、詳しくは後述する酸素濃度検知部１１及びアルコール検知部１２を備え、固体電解質層を用いた板状センサであり、検知素子１０の一端から突出する端子１５ａ〜１５ｆを介し、回路基板４に実装されている。そして、回路基板４の上面から検知素子１０が突出し、それぞれアルコール及び酸素濃度を検知するようになっている。又、検知素子１０の周囲が円筒状の金属網７で覆われ、検知素子１０を保護している。
【００１２】
筐体２上面のうち、回路基板４から検知素子１０が突出している部分は、この突出部を囲むように円筒状に張り出す測定室２ａを構成し、測定室２ａ上端が縮径して呼気導入口２ｂを形成している。又、呼気導入口２ｂと検知素子１０との間における測定室２ａ内部にはガスフィルタ３が介装され、ガスフィルタ３より下側の測定室２ａの側壁に排気穴２ｃが開口している。そして、呼気導入口２ｂから導入された呼気が検知素子１０でそれぞれアルコール及び酸素濃度の測定に供された後、排気穴２ｃから流出するようになっている。
【００１３】
制御部５は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）を備え、ＲＯＭ等に予め格納されたプログラムがＣＰＵにより実行されるマイクロコンピュータである。
又、回路基板４には電源スイッチ８及び表示部（ディスプレイ）９が実装され、電源スイッチ８が筐体２上面に露出し、アルコール検出器１の電源のオンオフを行えるようになっている。さらに、筐体２上面には表示部９を露出させるための表示窓２ｄが開口している。
【００１４】
図２は、アルコール検出器１の構成を示すブロック図である。制御部５は、検知素子１０が有する酸素濃度検知部１１及びアルコール検知部１２の動作を制御すると共に、酸素濃度検知部１１及びアルコール検知部１２の検知結果を受信して、検知結果等を表示部９に表示する。
又、制御部５は検知素子１０が有する発熱抵抗体を制御するヒータ制御回路６を制御し、検知素子１０を動作温度に加熱する。
【００１５】
図３は、検知素子１０の構成を示す平面図である。
検知素子１０は、長尺平板状の固体電解質層１６の表面にアルコール検知部１２を備え、固体電解質層１６より下層の固体電解質層１３（図示せず）の表面に酸素濃度検知部１１を備えている。図３の左側を検知素子１０の「先端側」とし、右側を「後端側」とする。
なお、酸素濃度検知部１１が形成された部分の直上には固体電解質層１６が形成されずに、多孔質保護層１９で被覆されている。又、固体電解質層１６と固体電解質層１３の間には、絶縁層２１（図示せず）が介装されている。
【００１６】
酸素濃度検知部１１は、固体電解質層１３（図示せず）と、固体電解質層１３の左端表面に設けられる酸素流出電極１１ａと、固体電解質層１３の背面（図３の紙面の裏）に設けられる酸素流入電極１１ｂ（図示せず）と、詳しくは後述する多孔質層からなる拡散律速部（流入制限部）４０とを有する。拡散律速部４０は、検知素子１０の長手方向の２辺から検知素子１０の内側へ向かって埋設されている。
又、酸素流出電極１１ａから固体電解質層１３の長手方向に沿ってリード部１１ｃが延び、リード部１１ｃの末端が固体電解質層１３の他端側に位置している。リード部１１ｃの末端に相当する絶縁層２１、固体電解質層１６にはスルーホール１７ｈが形成され、スルーホール１７ｈを介してリード部１１ｃから固体電解質層１６表面の電極パッド１７ｅへ至る電気的接続が実現され、電極パッド１７ｅから固体電解質層１３の外部に端子１５ｅが突出している。
同様に、図示しない酸素流入電極１１ｂからも、それぞれ上記リード部１１ｃ、電極パッド１７ｅ、及び端子１５ｅに対応するリード部１１ｄ、電極パッド１７ｆ、及び端子１５ｆが設けられている。但し、リード部１１ｄは、固体電解質層１３の下層に位置する絶縁層２３、２５（図示せず）に形成されたスルーホール１７ｉ（図示せず）を介して、固体電解質層１６の反対面となる絶縁層２５上の電極パッド１７ｆに接続されている。
【００１７】
酸素流出電極１１ａと酸素流入電極１１ｂとは、固体電解質層１３を挟んで対向する位置に配置され、酸素流入電極１１ｂ側から酸素流出電極１１ａへ酸素をポンピングする。この時、酸素流入電極１１ｂへのガスの流入を拡散律速部４０が制限するため、拡散律速部４０を通る酸素の拡散量に比例した電流が酸素流出電極１１ａと酸素流入電極１１ｂとの間に流れる。従って、この電流値で酸素濃度を検知することができ、酸素濃度検知部１１は限界電流方式のセンサとなっている。
【００１８】
一方、アルコール検知部１２は、アルコール検知電極１２ｂ、基準電極１２ａ、選択反応層１４及び固体電解質層１６を有して構成される。
アルコール検知電極１２ｂ及び基準電極１２ａは、固体電解質層１６の表面にあって、酸素流出電極１１ａより後端側に配置されている。アルコール検知電極１２ｂの表面は多孔質からなる選択反応層１４で覆われている。ここで、アルコール検知電極１２ｂと基準電極１２ａとは、固体電解質層１６の長手方向に垂直な方向に並び、アルコール検知電極１２ｂが固体電解質層１６の長手方向に沿う中心線上にほぼ位置している。
又、基準電極１２ａから固体電解質層１６の長手方向に沿ってリード部１２ｃが延び、リード部１２ｃの末端が固体電解質層１６の他端側に位置している。リード部１２ｃの末端には電極パッド１７ａが接続され、電極パッド１７ａから固体電解質層１６の外部に端子１５ａが突出している。
同様に、アルコール検知電極１２ｂから固体電解質層１６の長手方向に沿ってリード部１２ｄが延び、リード部１２ｄの末端が固体電解質層１６の他端側に位置している。リード部１２ｄの末端には電極パッド１７ｂが接続され、電極パッド１７ｂから固体電解質層１６の外部に端子１５ｂが突出している。
【００１９】
このように、アルコール検知部１２（アルコール検知電極１２ｂ及び基準電極１２ａ）が、酸素濃度検知部１１（酸素流出電極１１ａ）と重ならないように配置され、全体が１個の検知素子１０として構成されている。このため、各検知部の距離が近く、同一の場所の呼気を各検知部で測定することができ、呼気の成分に濃度分布があっても測定誤差や測定のタイムラグが少なくなる。又、装置がコンパクトになる。
測定精度を向上させるためには、アルコール検知部１２（アルコール検知電極１２ｂ及び基準電極１２ａ）と、酸素濃度検知部１１（酸素流出電極１１ａ）とが重ならない範囲でなるべく近付いていることが好ましい。
なお、この実施形態では、アルコール検知電極１２ｂ及び基準電極１２ａは、固体電解質層１３、１６の長手方向に直交する方向に並んでいるため、呼気の流れ（検知素子１０の長手方向）方向のアルコール検知部１２の長さを最短とすることができ、呼気の成分に濃度分布があった場合の測定誤差や測定のタイムラグが更に少なくなる。
【００２０】
一方、固体電解質層１３の反対面（酸素流出電極１１ａが形成されていない面）には、図示しない絶縁層２３、２５が積層され、絶縁層２５内に発熱抵抗体３０が埋設され、全体としてヒータを構成している。発熱抵抗体３０は、蛇行線状の発熱部３１と、発熱部３１から固体電解質層１３の長手方向に沿って延びる一対のリード部３２と、各リード部３２の末端にそれぞれ接続された２個の電極パッド３３とを有する。各電極パッド３３から固体電解質層２５の外部にそれぞれ端子１５ｃ、１５ｄが突出している。
但し、各リード部３２は、絶縁層２５（図示せず）に形成されたスルーホール１７ｊ、１７ｋ（図示せず）を介して、固体電解質層１６の反対面となる絶縁層２５上の電極パッド３３に接続されている。
なお、上記した各端子１５ａ〜１５ｆは、それぞれ対応する電極パッドに、ロウ付けされている。そして、検知素子１０を図１の回路基板４に実装する際には、突出した各端子１５ａ〜１５ｆを回路基板４の対応する孔に挿入し、はんだ付け固定される。
【００２１】
この実施形態では、検知素子１０の長手方向から見たとき、通電時に発熱部３１のうち最高温度になる位置（最高加熱部）Ｈｐが酸素濃度検知部１１の直下に位置する。通常、固体電解質層と一対の電極を用いた限界電流方式の酸素センサの動作温度は７５０℃程度であり、一方で、固体電解質層と一対の電極を用いたアルコールセンサの動作温度は７５０℃より低い。従って、最高加熱部Ｈｐを酸素濃度検知部１１の直下に配置し、固体電解質層１３及び固体電解質層１６の長手方向に沿って酸素濃度検知部１１とアルコール検知部１２とを並んで配置すれば、固体電解質層１３及び固体電解質層１６の長手方向に沿って加熱温度が低下し、アルコールセンサの動作温度を７５０℃より低く維持することができる。その結果として、１つのヒータ（発熱抵抗体）でアルコール検知部１２と酸素濃度検知部１１とを最適温度に加熱することができ、装置がコンパクトになる。
【００２２】
ここで、「酸素濃度検知部１１の直下に最高加熱部Ｈｐが位置する」とは、酸素濃度検知部１１を構成する酸素流出電極１１ａと酸素流入電極１１ｂとの重なり領域の内部に最高加熱部Ｈｐが位置することをいう。又、「重なり領域」とは、例えば酸素流出電極１１ａと酸素流入電極１１ｂとがずれて対向している場合や、酸素流出電極１１ａと酸素流入電極１１ｂとが固体電解質層１３の片面に形成されている場合には、酸素流出電極１１ａの形成領域と酸素流入電極１１ｂの形成領域とを合計した領域をいう。
なお、上記実施形態では、発熱部３１が酸素濃度検知部１１近傍にのみ設けられているが、例えば、酸素濃度検知部１１とアルコール検知部１２とに共に発熱部を設け、そのうち酸素濃度検知部１１直下の発熱部の蛇行パターンを密にし、アルコール検知部１２直下の発熱部の蛇行パターンを粗にすることで、酸素濃度検知部１１をアルコール検知部１２より高温に加熱してもよい。
【００２３】
図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。固体電解質層１３の上面の先端側に、図３に示した酸素流出電極１１ａ（及びこのリード部）が形成されている。又、酸素流出電極１１ａ以外の固体電解質層１３の上面には、酸素流出電極１１ａの周縁と間隔を開けて絶縁層２１が被覆されている。酸素流出電極１１ａの表面、及び固体電解質層１３の表面で酸素流出電極１１ａの周縁と絶縁層２１との隙間には多孔質保護層１９が被覆されている。さらに、絶縁層２１の表面に固体電解質層１６が形成され、固体電解質層１６の上面のうち、酸素流出電極１１ａより後端側に、図３に示したアルコール検知電極１２ｂ、基準電極１２ａ（及びこれらのリード部）が形成されている（基準電極１２ａは図示せず）。
一方、固体電解質層１３の下面（酸素流出電極１１ａが形成されていない面）には絶縁層２３、２５が積層されているが、絶縁層２３の先端側の中心部が矩形状に切り抜かれ、周囲の絶縁層２３側面、固体電解質層１３下面及び絶縁層２５上面から区画されてガス流入室Ｓを形成する。そして、ガス流入室Ｓに面した固体電解質層１３の下面には、酸素流入電極１１ｂが配置されている。
又、ガス流入室Ｓのうち、検知素子１０の長手方向に面した絶縁層２３の両側面には、外部からの呼気の導入口である開口が設けられ、この開口に拡散律速部４０が充填されている。そして、ガス流入室Ｓに導入された呼気に含まれる酸素が酸素流入電極１１ｂによって酸素流出電極１１ａへ汲み出される。なお、拡散律速部４０は多孔質層でなくてもよく、酸素の流入を制限する機能があれば細孔等でもよい。
【００２４】
固体電解質層１３は、例えば部分安定化ジルコニアを主成分とし、ヒータ（発熱抵抗体）の加熱によって活性化されて酸素イオン伝導性を示す。
絶縁層２１、２３，２５は、例えばアルミナ等のセラミックからなる。
酸素流出電極１１ａ、酸素流入電極１１ｂはＰｔを主成分としている。各リード部１１ｃ、１１ｄ、１２ｃ、１２ｄ、３２、各電極パッド１７ａ、１７ｂ、１７ｅ、１７ｆ、３３、発熱抵抗体３０は、例えばＰｔやＰｄを主成分（合金含む）としている。各端子１５ａ〜１５ｆは、各種の導電線を用いることができる。
アルコール検知電極１２ｂはAuを主成分とし、基準電極１２ａはPtを主成分とし、選択反応層１４はビスマスバナジウム酸化物を主成分とすることができる。
【００２５】
選択反応層１４に用いるビスマスバナジウム酸化物の組成としては特に限定されないが、例えばＢｉＶＯ４が挙げられる。なお、本発明において「主成分」とは、含有率が５０％以上のことを指す。選択反応層１４はガスを通過させるため、多孔質体である必要があるが、ビスマスバナジウム酸化物を焼成することで多孔質体を形成することができる。又、アルコール検知電極１２ｂがビスマスバナジウム酸化物を主成分とする一層であってもよい。なお、ＢｉＶＯ４は、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）粉末及び酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）粉末を１：１（モル比）混合して得られる。
ビスマスバナジウム酸化物を含む選択反応層１４を設けると、水素とアルコールの混合ガスからアルコールのみを選択的に検知することができる。これはビスマスバナジウム酸化物により、水素ガスが燃焼する為と考えられる。
【００２６】
図５は、検知素子１０の長手方向に垂直な方向から見た酸素濃度検知部１１の断面図を示す。上記長手方向に沿う、絶縁層２３側面によってガス流入室Ｓが区画され、絶縁層２３側面の一部が開口して拡散律速部４０が配置されていることがわかる。
酸素濃度検知部１１において、酸素流出電極１１ａと酸素流入電極１１ｂとの間に一定電圧を印加した時に流れる電流を測定することにより、酸素濃度を検知することができる。
【００２７】
図６は、検知素子１０の長手方向に垂直な方向から見たアルコール検知部１２の断面図を示す。アルコール検知部１２において、アルコール検知電極１２ｂと基準電極１２ａとの間の電圧を測定することにより、アルコール（ガス）濃度を検知することができる。
【００２８】
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
例えば、第一固体電解質層と第二固体電解質層とを、同一面上で酸素イオン不透過層を介して接触させれば、１層の固体電解質層と同じ厚みとなり、アルコール検出器がコンパクトとなる。酸素イオン不透過層は、酸素ポンプ機能をもつ酸素濃度検知部の第一固体電解質層から、酸素イオンがアルコール検知部の第二固体電解質に透過するのを防止する。酸素イオン不透過層は絶縁を保持すればよく、例えばアルミナ、スピネル、ムライトが挙げられる。
【実施例】
【００２９】
次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３０】
（感度特性）
図３、図４に示したアルコール検出器１を用意した。このアルコール検出器１をモデルガス発生装置に接続し、モデルガス発生装置のモデルガスを呼気導入口２ｂから導入した。温度２５℃で相対湿度５０％（酸素濃度２１％）のベースガスに対し、酸素濃度１５％及びエタノール濃度０．１５ｍｇ／Ｌを添加したものモデルガスとして用いた。
酸素濃度検知部１１近傍をヒータで７５０℃に保持した状態で、モデルガスを呼気導入口２ｂから導入し、アルコール検知部１２及び酸素濃度検知部１１の出力電圧を測定した。なお、アルコール検知部１２の温度は、６５０℃程度であった。
得られた結果を図７に示す。アルコール検知部１２及び酸素濃度検知部１１の出力電圧を測定してから５秒後にモデルガスを吹き込み、応答特性を評価した。モデルガスを吹き込んで約数秒でモデルガス中の酸素濃度を酸素濃度検知部１１が検知できた。一方、モデルガスを吹き込んで約１０秒後にアルコール検知部は0.17mg/Lを示し、その後少し下がって0.15mg/Lを示した。
以上から、呼気を吹き込んで数秒後の酸素濃度を測定し、この値が深い息（酸素分圧が約１６％）であるか否かをアルコール検出器１で判定することで、呼気が正常に吹き込まれたか否かがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアルコール検出器の断面図である。
【図２】アルコール検出器の構成を示すブロック図である。
【図３】検知素子の構成を示す平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】酸素濃度検知部の断面図である。
【図６】アルコール検知の断面図である。
【図７】モデルガスを導入したときの、アルコール検知部及び酸素濃度検知部の出力を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１ アルコール検出器
１０ 検知素子
１１ 酸素濃度検知部
１１ａ 酸素流出電極
１１ｂ 酸素流入電極
１２ アルコール検知部
１２ａ 基準電極
１２ｂ アルコール検知電極
１３ 第一固体電解質層
１４ 選択反応層
１６ 第二固体電解質層
３０ 発熱抵抗体
４０ 流入制限部
Ｈｐ （発熱抵抗体の）最高加熱部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一固体電解質層と、該第一固体電解質層の表面にそれぞれ設けられて酸素ポンプを形成する酸素流入電極及び酸素流出電極と、前記酸素流入電極へのガスの流入を制限する流入制限部とを有する酸素濃度検知部と、
第二固体電解質層と、前記酸素流入電極及び前記酸素流出電極と重ならないよう、前記第二固体電解質層の表面にそれぞれ設けられるアルコール検知電極及び基準電極と、前記アルコール検知電極を覆う選択反応層とを有するアルコール検知部と、
前記第一固体電解質層及び前記第二固体電解質層を加熱する発熱抵抗体と、を備え、
前記酸素濃度検知部と前記アルコール検知部とが１個の検知素子として構成されているアルコール検出器。
【請求項２】
前記第一固体電解質層と前記第二固体電解質層が、酸素イオン不透過層を介して接触する請求項1記載のアルコール検出器。
【請求項３】
前記第一固体電解質層及び前記第二固体電解質層の長手方向に沿って前記酸素濃度検知部と前記アルコール検知部とが並び、かつ前記発熱抵抗体の最高加熱部が前記酸素濃度検知部の直下に位置する請求項１又は２記載のアルコール検出器。
【請求項４】
前記アルコール検知電極はAuを主成分とし、前記基準電極はPtを主成分とし、前記選択反応層はビスマスバナジウム酸化物を主成分とする請求項１〜３のいずれかに記載のアルコール検出器。
【請求項１】
第一固体電解質層と、該第一固体電解質層の表面にそれぞれ設けられて酸素ポンプを形成する酸素流入電極及び酸素流出電極と、前記酸素流入電極へのガスの流入を制限する流入制限部とを有する酸素濃度検知部と、
第二固体電解質層と、前記酸素流入電極及び前記酸素流出電極と重ならないよう、前記第二固体電解質層の表面にそれぞれ設けられるアルコール検知電極及び基準電極と、前記アルコール検知電極を覆う選択反応層とを有するアルコール検知部と、
前記第一固体電解質層及び前記第二固体電解質層を加熱する発熱抵抗体と、を備え、
前記酸素濃度検知部と前記アルコール検知部とが１個の検知素子として構成されているアルコール検出器。
【請求項２】
前記第一固体電解質層と前記第二固体電解質層が、酸素イオン不透過層を介して接触する請求項1記載のアルコール検出器。
【請求項３】
前記第一固体電解質層及び前記第二固体電解質層の長手方向に沿って前記酸素濃度検知部と前記アルコール検知部とが並び、かつ前記発熱抵抗体の最高加熱部が前記酸素濃度検知部の直下に位置する請求項１又は２記載のアルコール検出器。
【請求項４】
前記アルコール検知電極はAuを主成分とし、前記基準電極はPtを主成分とし、前記選択反応層はビスマスバナジウム酸化物を主成分とする請求項１〜３のいずれかに記載のアルコール検出器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−９１５０３（Ｐ２０１０−９１５０３Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６３６１８（Ｐ２００８−２６３６１８）
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
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