JP2011232291A - ガスセンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガスセンサ100は、被検出ガスの濃度に対応する検出信号を出力する検出素子と、検出素子を作動温度に加熱するためのヒータ40とを備える。ヒータ40は、検出素子の熱容量が大きい箇所では、隣接するヒータ間の間隔が短くなるように配置され、検出素子の熱容量が小さい箇所では、隣接するヒータ間の間隔が長くなるように配置される。
【選択図】図1
Description
比較例1に係わるガスセンサは、ヒータのピッチ間隔がP1=P2=P3となるように等間隔である点で実施例1に係わるガスセンサ100と相違し、その余のセンサ構造は共通している。比較例1に係わるガスセンサのヒータに5Vの電圧を投入して、ヒータを加熱させた状態でサーモグラフィにより検出素子の温度分布を測定した。検出素子の面内温度分布を観察したところ、ヒータによる加熱開始時点で作用電極又は参照電極が形成されている箇所の温度が、作用電極も参照電極も形成されていない箇所の温度よりも低いことが確認された。炭酸ガス濃度500ppmの条件下では、検出素子の起電力は、±0.3mVであった。また、ヒータに定電圧5Vを投入してから検出素子の起電力が±0.3mVの範囲に安定化するまでの時間は3分であった。このように、比較例1では検出素子の面内温度分布は不均一になり、しかも起電力が安定化するまでに比較的長時間を要した。
[比較例2]
比較例2に係わるガスセンサは、ヒータのピッチ間隔がP1=P2=P3となるように等間隔である点で実施例3に係わるガスセンサ300と相違し、その余のセンサ構造は共通している。比較例2に係わるガスセンサのヒータに5Vの電圧を投入して、ヒータを加熱させた状態でサーモグラフィにより検出素子の温度分布を測定した。検出素子の面内温度分布を観察したところ、ヒータによる加熱開始時点で作用電極又は参照電極が形成されている箇所の温度が、作用電極も参照電極も形成されていない箇所の温度よりも低いことが確認された。炭酸ガス濃度500ppmの条件下では、検出素子の起電力は、±0.3mVであった。また、ヒータに定電圧5Vを投入してから検出素子の起電力が±0.3mVの範囲に安定化するまでの時間は5分であった。このように、比較例2では検出素子の面内温度分布は不均一になり、しかも起電力が安定化するまでに比較的長時間を要した。
[比較例3]
比較例3に係わるガスセンサは、ヒータのピッチ間隔がP4=P5となるように等間隔である点で実施例5に係わるガスセンサ500と相違し、その余のセンサ構造は共通している。比較例3に係わるガスセンサと温度補償用のガスセンサとを一対の固定抵抗素子に接続してブリッジ回路を構成し、水素ガス濃度1000ppmの条件下でヒータに5Vの印加電圧を投入したところ、差動出力が安定するまで2分を要し、安定化後の差動出力は26mV±0.5mVの範囲であった。このように、比較例3では検出素子の面内温度分布は不均一になり、しかも差動出力が安定化するまでに比較的長時間を要した。
20…基板
21…キャビティ
30…絶縁膜
31…肉薄部分
40…ヒータ
50…保護膜
60…固体電解質膜
70…作用電極
80…参照電極
91,92,93,94…パッド電極
100,200,300,400,500…ガスセンサ
Claims (12)
- 被検出ガスの濃度に対応する検出信号を出力する検出素子と、
前記検出素子を作動温度に加熱するためのヒータと、を備え、
前記ヒータは、前記検出素子の熱容量が大きい箇所では、隣接するヒータ間の間隔が短くなるように配置され、前記検出素子の熱容量が小さい箇所では、隣接するヒータ間の間隔が長くなるように配置される、ガスセンサ。 - 請求項1に記載のガスセンサであって、
前記ヒータは、前記検出素子の熱容量に応じて異なるピッチ間隔で折り返しながら繰り返し屈曲している、ガスセンサ。 - 請求項1又は請求項2に記載のガスセンサであって、
前記検出素子及び前記ヒータを支持する基板を更に備え、
前記基板は、前記ヒータを取り囲む周囲の少なくとも一部に形成される凹部又は貫通部を有する、ガスセンサ。 - 請求項3に記載のガスセンサであって、
前記凹部又は前記貫通部は、前記ヒータの折り返し方向に平行に形成されている、ガスセンサ。 - 請求項3又は請求項4に記載のガスセンサであって、
前記凹部又は前記貫通部の長手方向の長さは前記ヒータの折り返し長さよりも長い、ガスセンサ。 - 請求項3乃至請求項5のうち何れか1項に記載のガスセンサであって、
前記基板は、前記基板の最大肉厚部分よりも肉薄な肉薄部分を備え、
前記検出素子は前記肉薄部分に形成されている、ガスセンサ。 - 請求項1乃至請求項6のうち何れか1項に記載のガスセンサであって、
前記検出素子は、固体電解質膜、作用電極、及び参照電極を備え、
前記固体電解質膜を介して前記作用電極と前記参照電極との間で前記被検出ガスの濃度に応じて生じる起電力が前記検出信号として出力される、ガスセンサ。 - 請求項1乃至請求項6のうち何れか1項に記載のガスセンサであって、
前記検出素子は、前記被検出ガスを接触燃焼させるための触媒層と、前記触媒層からの熱を検知して前記検出信号を出力する感温素子とを備える、ガスセンサ。 - ガス濃度に対応する検出信号を出力する検出素子と、
前記検出素子を作動温度に加熱するためのヒータと、を備え、
前記ヒータは、前記検出素子の面内温度分布が略一定になるように形成されている、ガスセンサ。 - 請求項9に記載のガスセンサであって、
前記ヒータが前記検出素子の熱容量の大きい箇所に与える熱量は、前記検出素子の熱容量の小さい箇所に与える熱量よりも大きい、ガスセンサ。 - 被検出ガスの濃度に対応する検出信号を出力する検出素子と、
前記検出素子を作動温度に加熱するとともに前記検出素子を積層方向に支持するヒータと、を備え、
前記ヒータは、前記検出素子の電極の前記積層方向への投影領域に重なる第一の部分と、前記検出素子の前記電極の前記積層方向への投影領域に重ならない第二の部分とを備え、
前記第一の部分では、隣接するヒータ間の間隔が短くなる部分を有し、前記第二の部分では、隣接するヒータ間の間隔が長くなる部分を有する、ガスセンサ。 - 被検出ガスの濃度に対応する検出信号を出力する検出素子と、
前記検出素子を作動温度に加熱するとともに前記検出素子を積層方向に支持するヒータと、を備え、
前記ヒータは、前記検出素子の最大肉厚部分の前記積層方向への投影領域に重なる第一の部分と、前記検出素子の最小肉厚部分の前記積層方向への投影領域に重なる第二の部分とを備え、
前記第一の部分では、隣接するヒータ間の間隔が短くなる部分を有し、前記第二の部分では、隣接するヒータ間の間隔が長くなる部分を有する、ガスセンサ。
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