JP2021128036A - Gas concentration humidity detector - Google Patents

Gas concentration humidity detector Download PDF

Info

Publication number
JP2021128036A
JP2021128036A JP2020022182A JP2020022182A JP2021128036A JP 2021128036 A JP2021128036 A JP 2021128036A JP 2020022182 A JP2020022182 A JP 2020022182A JP 2020022182 A JP2020022182 A JP 2020022182A JP 2021128036 A JP2021128036 A JP 2021128036A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
humidity
concentration
gas
measurement
measured
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020022182A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
優 角川
Masaru Kadokawa
優 角川
孝郎 藤尾
Takao Fujio
孝郎 藤尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Soken Inc
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Soken Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp, Soken Inc filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2020022182A priority Critical patent/JP2021128036A/en
Publication of JP2021128036A publication Critical patent/JP2021128036A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

To provide a gas concentration humidity detector, with which, using a simple structure, it is possible to measure a gas concentration while avoiding an increase in device size and measure humidity pertaining to the gas, thereby improving the accuracy of measurement and realizing to measure concentration and humidity pertaining to the gas in real time.SOLUTION: A gas concentration humidity detector 1 comprises a sensor body unit 10, a sensor base unit 30 and an insulating layer 20. The concentration detection sensor of the sensor body unit 10 includes two resistors, a conductor 14 for concentration measurement and a control circuit 40 for concentration measurement, and the humidity detection sensor of the sensor body unit 10 includes a conductor 15 for humidity measurement and a control circuit 50 for humidity measurement that detects the humidity of the gas to be measured by measuring electrostatic capacitance between the conductors 15 for humidity measurement. The material of a portion of one of the insulating layer 20, the sensor base unit 30 and the sensor body unit 10 that is in direct contact with the gas to be measured is a humidity sensitive material, the electrostatic capacitance of which changes with humidity.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ガス濃度湿度検出装置に関する。 The present invention relates to a gas concentration / humidity detector.

近年、車両の動力システムとして、燃料電池システム、特に、固体高分子膜を電解質に用いた燃料電池のシステムが広く採用されている。このような燃料電池システムに係る燃費性の向上及び耐久性の向上を両立するために、リアルタイムで、燃料電池の燃料として使用されるガス(水素)に係る水素供給量を最適化する必要がある。 In recent years, a fuel cell system, particularly a fuel cell system using a solid polymer membrane as an electrolyte, has been widely adopted as a vehicle power system. In order to achieve both improved fuel efficiency and improved durability of such a fuel cell system, it is necessary to optimize the amount of hydrogen supplied to the gas (hydrogen) used as fuel for the fuel cell in real time. ..

また、水素供給量を最適化するために、被計測ガスに係る水素濃度を正確に計測することが重要である。従来、熱伝導式ガス濃度センサを用いて水素濃度を測定する技術が開示されている。このような熱伝導式ガス濃度センサは、抵抗体が異なる水素濃度を有する被計測ガスと接触するときに、抵抗体が周囲へ放出する放熱量の違いを利用して、被計測ガスの計測濃度を計測している。 Further, in order to optimize the hydrogen supply amount, it is important to accurately measure the hydrogen concentration related to the gas to be measured. Conventionally, a technique for measuring a hydrogen concentration using a heat conduction type gas concentration sensor has been disclosed. In such a heat conductive gas concentration sensor, when the resistor comes into contact with a gas to be measured having a different hydrogen concentration, the measured concentration of the gas to be measured utilizes the difference in the amount of heat released by the resistor to the surroundings. Is being measured.

ここで、被計測ガスに含まれる窒素等に比べて、被計測ガスに含まれる水分は、温度によって凝縮又は蒸発しやすい特性を有する。言い換えれば、水分(液水)は、加熱によって水蒸気になりやすい。一方、水蒸気の熱伝導率は、水素よりも小さい。このため、水分(液水)が蒸発して水蒸気になった場合、熱伝導式ガス濃度センサの抵抗体の周囲への放熱量は小さくなる。よって、熱伝導式ガス濃度センサによって検出された被計測ガスの水素濃度は、被計測ガスの実際の水素濃度よりも小さくなり、計測誤差が生じてしまう。このような計測誤差に係る問題に対して、被計測ガスに係る水蒸気の濃度、すなわち湿度を計測できるガスセンサは、ガス計測時に採用されている。 Here, the water content contained in the gas to be measured has a characteristic of being more easily condensed or evaporated depending on the temperature, as compared with nitrogen or the like contained in the gas to be measured. In other words, water (liquid water) tends to become water vapor by heating. On the other hand, the thermal conductivity of water vapor is smaller than that of hydrogen. Therefore, when water (liquid water) evaporates into water vapor, the amount of heat radiated to the periphery of the resistor of the heat conductive gas concentration sensor becomes small. Therefore, the hydrogen concentration of the gas to be measured detected by the heat conduction type gas concentration sensor becomes smaller than the actual hydrogen concentration of the gas to be measured, and a measurement error occurs. In response to such a problem related to measurement error, a gas sensor capable of measuring the concentration of water vapor related to the gas to be measured, that is, humidity, is adopted at the time of gas measurement.

例えば、特許文献1には、湿気を含む大気と混合した被計測ガスに接触する発熱素子と、この発熱素子に電流を流す電源装置と、この発熱素子の両端電圧を測定する電圧計と、この電圧計の出力電圧から湿度および被計測ガスの濃度を演算出力する演算部を有し、発熱素子に少なくとも3段階以上の電流をステップ状に規定時間連続して流し、それぞれの電流値に対する発熱素子の規定時間経過後の両端電圧を演算部へ取り込み、最小印加電流時の発熱素子の両端電圧と濃度既知の被計測ガスであらかじめ求めた0点変動および感度変動の補正式とからその他の電流を流した時の発熱素子の両端電圧の値を補正することで規格化出力をそれぞれ求め、この規格化出力の差と最小印加電流時の発熱素子の両端電圧とをパラメータとして用いた湿度相関関数から湿度を求めるとともに、規格化出力の差と最小印加電流時の発熱素子の両端電圧とをパラメータとして用いた2つの湿度補正値相関関数から規格化出力の湿度による0点変動および感度変動を補正することで被計測ガスの濃度を求める行程を1サイクルとして繰り返すことで湿度および被計測ガス濃度を出力するように構成したガスセンサが開示されている。 For example, Patent Document 1 describes a heat-generating element that comes into contact with a gas to be measured mixed with a moist atmosphere, a power supply device that allows an electric current to flow through the heat-generating element, and a voltmeter that measures the voltage across the heat-generating element. It has a calculation unit that calculates and outputs the humidity and the concentration of the gas to be measured from the output voltage of the voltmeter. The voltage across the specified time is taken into the calculation unit, and the voltage across the heating element at the minimum applied current and the correction formula for the 0-point fluctuation and sensitivity fluctuation obtained in advance with the measured gas whose concentration is known are used to obtain other currents. The standardized output is obtained by correcting the value of the voltage across the heating element when flowing, and from the humidity correlation function using the difference between this standardized output and the voltage across the heating element at the minimum applied current as parameters. The humidity is obtained, and the 0-point fluctuation and sensitivity fluctuation due to the humidity of the standardized output are corrected from the two humidity correction value correlation functions that use the difference between the standardized output and the voltage across the heating element at the minimum applied current as parameters. Therefore, a gas sensor configured to output the humidity and the concentration of the gas to be measured by repeating the process of obtaining the concentration of the gas to be measured as one cycle is disclosed.

特開2005−300452号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-300452

ところで、特許文献1に開示のガスセンサのような検出装置は、電流を3段以上のステップ状に変化させて、それぞれの出力値から、被計測ガスに係る濃度及び湿度を計算している。
しかしながら、特許文献1に開示のガスセンサのような検出装置では、被計測ガスに係る濃度及び湿度の計算に時間がかかる。このため、時々刻々とガスの濃度や湿度が変わっていく環境において、リアルタイムで被計測ガスに係る湿度を正確に算出することができない。
By the way, a detection device such as a gas sensor disclosed in Patent Document 1 changes the current in steps of three or more steps, and calculates the concentration and humidity of the gas to be measured from each output value.
However, in a detection device such as the gas sensor disclosed in Patent Document 1, it takes time to calculate the concentration and humidity of the gas to be measured. Therefore, in an environment where the gas concentration and humidity change from moment to moment, it is not possible to accurately calculate the humidity related to the gas to be measured in real time.

本発明はこのような事情に鑑みて発明されたものであり、本発明の目的は、簡易な構成を用いて、装置の大型化を回避しつつ、ガス濃度を計測するとともに、ガスに係る湿度を計測することで、計測精度の向上を可能にしながら、リアルタイムでガスに係る濃度及び湿度を計測することを実現できるガス濃度湿度検出装置を提供することである。 The present invention has been invented in view of such circumstances, and an object of the present invention is to measure the gas concentration and the humidity related to the gas by using a simple configuration and avoiding an increase in size of the apparatus. It is an object of the present invention to provide a gas concentration / humidity detection device capable of measuring the concentration and humidity of gas in real time while making it possible to improve the measurement accuracy.

本発明の一態様は、濃度検出センサ及び湿度検出センサを含むセンサ本体部と、センサベース部と、センサ本体部及びセンサベース部のそれぞれと接触するように設けられた絶縁層と、を備え、絶縁層、センサベース部及びセンサ本体部によって構成されたガス計測室内の被計測ガスの濃度及び湿度を検出するガス濃度湿度検出装置であって、濃度検出センサは、ガス計測室内に露出する2つの抵抗体と、2つの抵抗体に接続された濃度計測用導線と、濃度計測用導線を介して、2つの抵抗体の温度差が所定値に維持されるように2つの抵抗体のそれぞれに電流を供給し、かつ2つの抵抗体のそれぞれの両端電圧を計測することで、被計測ガスの濃度を検出する濃度計測制御部と、を有し、湿度検出センサは、絶縁層と接触するように設けられた湿度計測用導線と、湿度計測用導線間の静電容量を計測することで、被計測ガスの湿度を検出する湿度計測制御部と、を有し、絶縁層、センサベース部及びセンサ本体部の何れか1つのうちの、被計測ガスと直接接触する一部の材料は、湿度に応じて静電容量が変化する感湿材料であり、湿度計測用導線間の静電容量は、感湿材料によって構成された一部の静電容量と同じである、ガス濃度湿度検出装置である。 One aspect of the present invention includes a sensor main body including a concentration detection sensor and a humidity detection sensor, a sensor base, and an insulating layer provided so as to come into contact with each of the sensor main body and the sensor base. It is a gas concentration / humidity detection device that detects the concentration and humidity of the gas to be measured in the gas measurement room, which is composed of an insulating layer, a sensor base part, and a sensor main body part. A current is applied to each of the two sensors so that the temperature difference between the two sensors is maintained at a predetermined value via the resistor, the concentration measurement lead wire connected to the two resistors, and the concentration measurement lead wire. It has a concentration measurement control unit that detects the concentration of the gas to be measured by measuring the voltage across each of the two resistors, and the humidity detection sensor comes into contact with the insulating layer. It has an insulating layer, a sensor base, and a sensor, which has a humidity measurement lead wire provided and a humidity measurement control unit that detects the humidity of the gas to be measured by measuring the electrostatic capacity between the humidity measurement lead wire. Some of the materials in the main body that come into direct contact with the gas to be measured are humidity-sensitive materials whose capacitance changes according to the humidity, and the capacitance between the humidity measurement leads is It is a gas concentration / humidity detection device that has the same capacitance as a part of the capacitance made of a moisture-sensitive material.

上記態様のガス濃度湿度検出装置では、濃度検出センサを用いて被計測ガスの計測濃度を検出するとともに、湿度検出センサを用いて被計測ガスに係る湿度を検出する。言い換えれば、ガス濃度湿度検出装置は、リアルタイムで、被計測ガスに係る計測濃度及び計測湿度を同時に計測することができる。こうして、計測された湿度を用いて、計測誤差の有無を判断することができる。具体的には、湿度が「0」である場合、計測誤差がなく、計測濃度は、被計測ガスの実際の濃度である。一方、湿度がある場合、計測誤差がある。また、湿度が高くなるほど、計測誤差が大きくなる。この場合、湿度の大きさによって、計測誤差による計測濃度への影響程度を取得し、被計測ガス実際の濃度を把握することができる。
また、ガス濃度湿度検出装置に係る湿度を計測するための構成は、湿度計測用導線、湿度計測用制御回路、及び感湿材料によって構成された絶縁層(又は、センサベース部及びセンサ本体部の何れか1つ)である。このため、ガス濃度湿度検出装置は、簡易な構成を用いて、ガス濃度を計測すると同時に、湿度を計測することを実現している。
さらに、湿度を計測するための湿度計測用導線は、濃度検出センサの濃度計測用導線が形成されている絶縁フィルムに形成されている。また、湿度を計測するための絶縁層、ベース部、又は絶縁フィルムは、そもそも、一般的な熱伝導式濃度計測装置の、ガス濃度を計測するための構成である。このため、ガス濃度湿度検出装置は、濃度計測と湿度計測との2つ機能を有するが、一般的な熱伝導式濃度計測装置に比べて、寸法や形状が変化していない。よって、ガス濃度湿度検出装置は、湿度検出センサを採用することによって、装置の大型化を回避することを実現している。
In the gas concentration / humidity detection device of the above aspect, the concentration detection sensor is used to detect the measured concentration of the gas to be measured, and the humidity detection sensor is used to detect the humidity related to the gas to be measured. In other words, the gas concentration / humidity detector can simultaneously measure the measured concentration and the measured humidity of the gas to be measured in real time. In this way, the presence or absence of measurement error can be determined using the measured humidity. Specifically, when the humidity is "0", there is no measurement error, and the measured concentration is the actual concentration of the gas to be measured. On the other hand, when there is humidity, there is a measurement error. Further, the higher the humidity, the larger the measurement error. In this case, the degree of influence of the measurement error on the measured concentration can be obtained from the magnitude of the humidity, and the actual concentration of the gas to be measured can be grasped.
Further, the configuration for measuring the humidity related to the gas concentration / humidity detection device is an insulating layer (or a sensor base portion and a sensor main body portion) composed of a humidity measurement lead wire, a humidity measurement control circuit, and a humidity sensitive material. Any one). Therefore, the gas concentration / humidity detection device uses a simple configuration to measure the gas concentration and the humidity at the same time.
Further, the humidity measurement lead wire for measuring the humidity is formed on the insulating film on which the concentration measurement lead wire of the concentration detection sensor is formed. Further, the insulating layer, the base portion, or the insulating film for measuring the humidity is originally a configuration for measuring the gas concentration of a general heat conduction type concentration measuring device. Therefore, the gas concentration / humidity detection device has two functions of concentration measurement and humidity measurement, but its dimensions and shape are not changed as compared with a general heat conduction type concentration measurement device. Therefore, the gas concentration / humidity detection device has realized that the size of the device can be avoided by adopting the humidity detection sensor.

本発明によれば、簡易な構成を用いて、装置の大型化を回避しつつ、ガス濃度を計測するとともに、ガスに係る湿度を計測することで、計測精度の向上を可能にしながら、リアルタイムでガスに係る濃度及び湿度を計測することを実現できるガス濃度湿度検出装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, by using a simple configuration, while avoiding an increase in size of the apparatus, the gas concentration is measured and the humidity related to the gas is measured, so that the measurement accuracy can be improved and in real time. It is possible to provide a gas concentration / humidity detection device capable of measuring the concentration and humidity of gas.

第1実施形態に係るガス濃度湿度検出装置の構成を説明するための分解図である。It is an exploded view for demonstrating the structure of the gas concentration humidity detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るガス濃度湿度検出装置の構成を説明するための下面図である。It is a bottom view for demonstrating the structure of the gas concentration humidity detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 図2のB−B線断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 第1実施形態に係る濃度計測用制御回路を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the control circuit for concentration measurement which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係るガス濃度湿度検出装置の構成を説明するための下面図である。It is a bottom view for demonstrating the structure of the gas concentration humidity detection apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 図5のC−C線断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 第3実施形態に係るガス濃度湿度検出装置の構成を説明するための下面図である。It is a bottom view for demonstrating the structure of the gas concentration humidity detection apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 図7のD−D線断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 第4実施形態に係るガス濃度湿度検出装置の構成を説明するための下面図である。It is a bottom view for demonstrating the structure of the gas concentration humidity detection apparatus which concerns on 4th Embodiment. 図9のE−E線断面図である。9 is a cross-sectional view taken along the line EE of FIG. 第1実施形態に係る湿度計測用導線の変形例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the modification of the humidity measurement conducting wire which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係る湿度計測用導線の変形例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the modification of the humidity measurement conducting wire which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る湿度計測用導線の変形例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the modification of the humidity measurement conducting wire which concerns on 3rd Embodiment. 第1乃至第4実施形態に係る絶縁フィルムの変形例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the modification of the insulating film which concerns on 1st to 4th Embodiment.

以下に本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面の記載において同一又は類似の構成要素は同一又は類似の符号で表している。図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施の形態に限定して解するべきではない。 Embodiments of the present invention will be described below. In the description of the drawings below, the same or similar components are represented by the same or similar reference numerals. The drawings are examples, and the dimensions and shapes of the respective parts are schematic, and the technical scope of the present invention should not be limited to the embodiment.

[第1実施形態]
<ガス濃度湿度検出装置1>
まず、図1乃至図4を参照しつつ、第1実施形態に係るガス濃度湿度検出装置1について説明する。図1は、第1実施形態に係るガス濃度湿度検出装置1の構成を説明するための分解図である。図2は、第1実施形態に係るガス濃度湿度検出装置1の構成を説明するための下面図である。図3は、図2のB−B線断面図である。図4は、第1実施形態に係る濃度計測用制御回路40を説明するための図である。
[First Embodiment]
<Gas concentration / humidity detector 1>
First, the gas concentration / humidity detection device 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is an exploded view for explaining the configuration of the gas concentration / humidity detection device 1 according to the first embodiment. FIG. 2 is a bottom view for explaining the configuration of the gas concentration / humidity detection device 1 according to the first embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining the concentration measurement control circuit 40 according to the first embodiment.

第1実施形態に係るガス濃度湿度検出装置1は、例えば、燃料電池システムに利用され、燃料電池システムに供給されるガスのうちの水素濃度を用いて、水素供給量をリアルタイムで計測することができる検出装置である。このガス濃度湿度検出装置1は、被計測ガスを構成する水素の濃度を検出する機能と、ガスに含まれる水蒸気の濃度、すなわち湿度を検出する機能とを有する。 The gas concentration / humidity detection device 1 according to the first embodiment can measure the hydrogen supply amount in real time by using, for example, the hydrogen concentration of the gas supplied to the fuel cell system, which is used in the fuel cell system. It is a detection device that can be used. The gas concentration / humidity detection device 1 has a function of detecting the concentration of hydrogen constituting the gas to be measured and a function of detecting the concentration of water vapor contained in the gas, that is, the humidity.

以下では、説明の便宜のために、被計測ガスを構成する水素の濃度を「ガス濃度」又は「濃度」と呼び、被計測ガスに含まれる水蒸気の濃度を「計測湿度」又は「湿度」と呼ぶことがある。 In the following, for convenience of explanation, the concentration of hydrogen constituting the gas to be measured is referred to as "gas concentration" or "concentration", and the concentration of water vapor contained in the gas to be measured is referred to as "measured humidity" or "humidity". I may call it.

また、ガス濃度湿度検出装置1は、図1及び図3に示すように、積層方向の第2方向から第1方向に向かう順に、センサ本体部10と、絶縁層20と、センサベース部30とを備える。言い換えれば、絶縁層20は、センサ本体部10及びセンサベース部30の積層方向の間に、センサ本体部10及びセンサベース部30のそれぞれと接触するように設けられている。 Further, as shown in FIGS. 1 and 3, the gas concentration / humidity detection device 1 includes the sensor main body portion 10, the insulating layer 20, and the sensor base portion 30 in the order from the second direction to the first direction in the stacking direction. To be equipped with. In other words, the insulating layer 20 is provided so as to come into contact with each of the sensor main body 10 and the sensor base 30 between the sensor main body 10 and the sensor base 30 in the stacking direction.

また、図2及び図3に示すように、絶縁層20、センサベース部30の内面、及びセンサ本体部10の一部(後述するセンサ本体部10の、絶縁層20の開口部21から露出した露出部133)は、被計測ガスを収容するためのガス計測室33を構成している。 Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the insulating layer 20, the inner surface of the sensor base portion 30, and a part of the sensor main body portion 10 (exposed from the opening 21 of the insulating layer 20 of the sensor main body portion 10 described later). The exposed portion 133) constitutes a gas measurement chamber 33 for accommodating the gas to be measured.

以下では、説明の便宜のために、センサ本体部10、絶縁層20、及びセンサベース部30が積層されて、ガス濃度湿度検出装置1を構成した状態を「積層状態」と呼ぶことがある。また、積層状態において、ガス濃度湿度検出装置1の各構成の積層方向の第1方向側の主面を「第1主面」と呼び、第2方向側の主面を「第2主面」と呼ぶことがある。 Hereinafter, for convenience of explanation, a state in which the sensor main body portion 10, the insulating layer 20, and the sensor base portion 30 are laminated to form the gas concentration / humidity detection device 1 may be referred to as a “laminated state”. Further, in the laminated state, the main surface on the first direction side in the stacking direction of each configuration of the gas concentration / humidity detection device 1 is called the "first main surface", and the main surface on the second direction side is called the "second main surface". May be called.

(センサ本体部10)
センサ本体部10は、図1に示すように、絶縁フィルム13と、絶縁フィルム13の第1主面131に形成された、第1抵抗体11、第2抵抗体12、濃度計測用導線14、及び湿度計測用導線15と、厚み方向にて絶縁フィルム13を貫通するように設けられたガス導入通路16と、を有する。また、センサ本体部10は、図2に示すように、絶縁フィルム13の外部に設けられた、濃度計測制御部の一例である濃度計測用制御回路40と、湿度計測制御部の一例である湿度計測用制御回路50とを有する。さらに、センサ本体部10は、図示されていない計測結果処理部を有してもよい。
(Sensor body 10)
As shown in FIG. 1, the sensor main body 10 includes an insulating film 13, a first resistor 11, a second resistor 12, and a concentration measuring conductor 14 formed on the first main surface 131 of the insulating film 13. It also has a humidity measuring conductor 15, and a gas introduction passage 16 provided so as to penetrate the insulating film 13 in the thickness direction. Further, as shown in FIG. 2, the sensor main body 10 includes a concentration measurement control circuit 40, which is an example of a concentration measurement control unit, and a humidity, which is an example of a humidity measurement control unit, provided outside the insulating film 13. It has a measurement control circuit 50. Further, the sensor main body 10 may have a measurement result processing unit (not shown).

絶縁フィルム13は、例えば、ポリイミドによって構成された薄膜である。この絶縁フィルム13の厚さは、例えば、数μm乃至数十μmである。 The insulating film 13 is, for example, a thin film made of polyimide. The thickness of the insulating film 13 is, for example, several μm to several tens of μm.

第1抵抗体11及び第2抵抗体12は、例えば、Ptによって構成された抵抗体である。また、第1抵抗体11及び第2抵抗体12は、図1及び図2に示すように、それぞれの長手方向が絶縁フィルム13の短手方向に沿うように配列されている。 The first resistor 11 and the second resistor 12 are, for example, resistors composed of Pt. Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the first resistor 11 and the second resistor 12 are arranged so that their respective longitudinal directions are along the lateral direction of the insulating film 13.

第1実施形態では、第1抵抗体11は、被計測ガスの温度を検出するための抵抗体であり、第2抵抗体12は、被計測ガスの濃度を検出するための抵抗体である。以下では、第1抵抗体11と第2抵抗体12とを区別しない場合、第1抵抗体11及び第2抵抗体12を「2つの抵抗体」又は「抵抗体」と総称することがある。 In the first embodiment, the first resistor 11 is a resistor for detecting the temperature of the gas to be measured, and the second resistor 12 is a resistor for detecting the concentration of the gas to be measured. Hereinafter, when the first resistor 11 and the second resistor 12 are not distinguished, the first resistor 11 and the second resistor 12 may be collectively referred to as "two resistors" or "resistors".

濃度計測用導線14は、2つの抵抗体のそれぞれに電流を供給するとともに、2つの抵抗体のそれぞれの抵抗値又は両端電圧を計測するための金属導線である。また、濃度計測用導線14の材料は、例えば、金又は銅のである。 The concentration measuring conductor 14 is a metal conductor for supplying a current to each of the two resistors and measuring the resistance value or the voltage across the two resistors. The material of the concentration measuring conductor 14 is, for example, gold or copper.

また、第1実施形態では、2つの抵抗体のそれぞれの抵抗値又は両端電圧は、4端子法によって計測される。このため、濃度計測用導線14は、8本の金属導線を有する。具体的には、濃度計測用導線14は、図2及び図3に示すように、第1抵抗体11の両端に2本ずつ設けられている第1濃度計測用導線141と、第2抵抗体12の両端に2本ずつ設けられている第2濃度計測用導線142とを有する。 Further, in the first embodiment, the resistance value or the voltage across the two resistors is measured by the four-terminal method. Therefore, the concentration measuring conductor 14 has eight metal conductors. Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, the concentration measurement conductors 14 are the first concentration measurement conductor 141 and the second resistor, which are provided at both ends of the first resistor 11. It has a second concentration measuring conductor 142 provided at each end of the twelve.

湿度計測用導線15は、その湿度計測用導線15と直接接触している絶縁層20の静電容量を計測するための金属導線である。この湿度計測用導線15の材料は、例えば、金又は銅のである。 The humidity measurement conductor 15 is a metal conductor for measuring the capacitance of the insulating layer 20 that is in direct contact with the humidity measurement conductor 15. The material of the humidity measuring conductor 15 is, for example, gold or copper.

また、湿度計測用導線15は、図2及び図3に示すように、互いに平行するように構成された、第1湿度計測用導線151と、第2湿度計測用導線152とを有する。また、第1湿度計測用導線151と第2湿度計測用導線152との間隔は、数十μm以上である。この間隔によって、第1湿度計測用導線151と第2湿度計測用導線152との短絡が防止される。 Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the humidity measurement conductor 15 includes a first humidity measurement conductor 151 and a second humidity measurement conductor 152 configured to be parallel to each other. The distance between the first humidity measuring conductor 151 and the second humidity measuring conductor 152 is several tens of μm or more. This interval prevents a short circuit between the first humidity measuring conductor 151 and the second humidity measuring conductor 152.

また、第1湿度計測用導線151と第2湿度計測用導線152との間の静電容量、すなわち湿度計測用導線15の間の静電容量は、その湿度計測用導線15と直接又は間接接触している、静電容量を持つガス濃度湿度検出装置1の構成部品の静電容量と同じである。第1実施形態では、湿度計測用導線15の間の静電容量は、湿度計測用導線15と直接接触する絶縁層20の静電容量と同じである。 Further, the capacitance between the first humidity measuring conductor 151 and the second humidity measuring conductor 152, that is, the capacitance between the humidity measuring conductor 15 is in direct or indirect contact with the humidity measuring conductor 15. It is the same as the capacitance of the component of the gas concentration / humidity detection device 1 having a capacitance. In the first embodiment, the capacitance between the humidity measuring conductors 15 is the same as the capacitance of the insulating layer 20 in direct contact with the humidity measuring conductors 15.

また、湿度計測用導線15は、図2及び図3に示すように、最も絶縁フィルム13の短手方向の中央側に位置する第1濃度計測用導線141及び第2濃度計測用導線142の間に設けられている。なお、湿度計測用導線15は、絶縁フィルム13の第1主面131のその他の位置に設けられてもよい。 Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the humidity measuring conductor 15 is located between the first density measuring conductor 141 and the second density measuring conductor 142 located on the center side of the insulating film 13 in the lateral direction. It is provided in. The humidity measuring conductor 15 may be provided at another position on the first main surface 131 of the insulating film 13.

ガス導入通路16は、被計測ガスをガス計測室33に導入するための、ガス計測室33と連通している貫通孔である。また、ガス導入通路16は、図1に示すように、絶縁フィルム13の短手方向にて、第1抵抗体11及び第2抵抗体12の間に設けられている。よって、ガス導入通路16は、第1抵抗体11及び第2抵抗体12の間の熱伝導を防止する機能を発揮することができる。 The gas introduction passage 16 is a through hole communicating with the gas measurement chamber 33 for introducing the gas to be measured into the gas measurement chamber 33. Further, as shown in FIG. 1, the gas introduction passage 16 is provided between the first resistor 11 and the second resistor 12 in the lateral direction of the insulating film 13. Therefore, the gas introduction passage 16 can exert a function of preventing heat conduction between the first resistor 11 and the second resistor 12.

濃度計測用制御回路40は、濃度計測用導線14を介して、第1抵抗体11及び第2抵抗体12と接続されている。こうして、図2に示すように、濃度計測用制御回路40と、第1抵抗体11及び第2抵抗体12と、濃度計測用導線14とは、第1実施形態に係る被計測ガスの濃度を検出するための濃度検出センサ101を構成する。なお、この濃度検出センサ101に係る濃度検出の詳細は、後述する。 The concentration measurement control circuit 40 is connected to the first resistor 11 and the second resistor 12 via the concentration measurement lead wire 14. In this way, as shown in FIG. 2, the concentration measurement control circuit 40, the first resistor 11, the second resistor 12, and the concentration measurement conductor 14 determine the concentration of the gas to be measured according to the first embodiment. A concentration detection sensor 101 for detection is configured. The details of the concentration detection according to the concentration detection sensor 101 will be described later.

湿度計測用制御回路50は、湿度計測用導線15と接続されている。こうして、図2に示すように、湿度計測用制御回路50と、湿度計測用導線15とは、第1実施形態に係る被計測ガスの湿度を検出するための湿度検出センサ102を構成する。なお、この湿度検出センサ102による湿度検出の詳細は、後述する。 The humidity measurement control circuit 50 is connected to the humidity measurement lead wire 15. Thus, as shown in FIG. 2, the humidity measurement control circuit 50 and the humidity measurement conductor 15 constitute a humidity detection sensor 102 for detecting the humidity of the gas to be measured according to the first embodiment. The details of humidity detection by the humidity detection sensor 102 will be described later.

計測結果処理部は、濃度計測用制御回路40によって計測された計測濃度と、湿度計測用制御回路50によって計測された計測湿度とを用いて、被計測ガスの実際の濃度を計算する構成である。具体的には、計測結果処理部は、例えば、被計測ガスの実際の濃度と、計測さ濃度及び計測湿度との関係性を表す数式に、計測濃度及び計測湿度を代入することで、被計測ガスの実際の濃度を計算する。なお、センサ本体部10は、計測結果処理部を有しなくてもよい。 The measurement result processing unit has a configuration in which the actual concentration of the gas to be measured is calculated using the measured concentration measured by the concentration measurement control circuit 40 and the measured humidity measured by the humidity measurement control circuit 50. .. Specifically, the measurement result processing unit substitutes the measured concentration and the measured humidity into a mathematical formula expressing the relationship between the actual concentration of the gas to be measured and the measured concentration and the measured humidity, for example. Calculate the actual concentration of gas. The sensor main body 10 does not have to have a measurement result processing unit.

以下では、説明の便宜のために、濃度計測用制御回路40によって計測されたガス濃度、すなわち計測誤差が含まれている可能性があるガス濃度を「計測濃度」と呼び、計測結果処理部によって処理された被計測ガスの実際のガス濃度、すなわち計測誤差が補正されたガス濃度を「実際のガス濃度」と呼ぶことがある。 In the following, for convenience of explanation, the gas concentration measured by the concentration measurement control circuit 40, that is, the gas concentration that may contain a measurement error is referred to as "measurement concentration", and is referred to by the measurement result processing unit. The actual gas concentration of the processed gas to be measured, that is, the gas concentration in which the measurement error is corrected may be referred to as "actual gas concentration".

このように、第1実施形態に係るガス濃度湿度検出装置1は、被計測ガスに係る計測濃度及び湿度を同時に計測することで、湿度によるガス濃度(水素濃度)の計測誤差の有無を判断した上で、被計測ガスの実際の濃度を正確に把握することができる。 In this way, the gas concentration / humidity detection device 1 according to the first embodiment simultaneously measures the measurement concentration and the humidity of the gas to be measured to determine the presence / absence of a measurement error of the gas concentration (hydrogen concentration) due to the humidity. Above, the actual concentration of the gas to be measured can be accurately grasped.

(絶縁層20)
絶縁層20は、絶縁膜及び感湿膜という2つの機能を有する。また、絶縁層20は、厚さが数μm以下の薄膜である。積層状態において、絶縁層20は、絶縁フィルム13の第1主面131に設けられている。また、積層状態において、絶縁層20のガス計測室33に位置する部分は、被計測ガスと直接接触する。
(Insulation layer 20)
The insulating layer 20 has two functions of an insulating film and a moisture-sensitive film. The insulating layer 20 is a thin film having a thickness of several μm or less. In the laminated state, the insulating layer 20 is provided on the first main surface 131 of the insulating film 13. Further, in the laminated state, the portion of the insulating layer 20 located in the gas measurement chamber 33 comes into direct contact with the gas to be measured.

また、絶縁層20は、図1に示すように、開口部21と、本体部22とを有する。積層状態において、絶縁層20の開口部21は、第1抵抗体11及び第2抵抗体12と、ガス導入通路16と、露出部133とを、被計測ガスと直接接触するように、ガス計測室33に露出させている。ここで、露出部133は、絶縁フィルム13の、第1抵抗体11及び第2抵抗体12の周囲にある一部である。これとともに、絶縁層20の本体部22は、濃度計測用導線14及び湿度計測用導線15と、絶縁フィルム13の露出部133以外の部分とを、被計測ガスと絶縁するように、ガス計測室33から隔離している。 Further, as shown in FIG. 1, the insulating layer 20 has an opening 21 and a main body 22. In the laminated state, the opening 21 of the insulating layer 20 measures the gas so that the first resistor 11 and the second resistor 12, the gas introduction passage 16, and the exposed portion 133 are in direct contact with the gas to be measured. It is exposed in the room 33. Here, the exposed portion 133 is a part of the insulating film 13 around the first resistor 11 and the second resistor 12. At the same time, the main body 22 of the insulating layer 20 has a gas measuring chamber so as to insulate the concentration measuring conductor 14 and the humidity measuring conductor 15 and the portion of the insulating film 13 other than the exposed portion 133 from the gas to be measured. It is isolated from 33.

また、絶縁層20の材料は、例えば、ポリイミド又はセルロース等の、湿度に応じて静電容量が変化する感湿材料である。よって、絶縁層20は、被計測ガスに含まれた水蒸気(湿気)を吸収することで、静電容量が大きくなる。言い換えれば、被計測ガスに係る湿度が高いほど、絶縁層20の静電容量が大きくなる。これに対して、被計測ガスに係る湿度が低いほど、絶縁層20の静電容量が小さくなる。 The material of the insulating layer 20 is a humidity-sensitive material such as polyimide or cellulose whose capacitance changes according to humidity. Therefore, the insulating layer 20 absorbs water vapor (humidity) contained in the gas to be measured, so that the capacitance becomes large. In other words, the higher the humidity of the gas to be measured, the larger the capacitance of the insulating layer 20. On the other hand, the lower the humidity of the gas to be measured, the smaller the capacitance of the insulating layer 20.

(センサベース部30)
センサベース部30は、薄膜であるベースフィルム31と、枠状のスペーサ32とを有する。積層状態において、スペーサ32は、図2に示すように、第1抵抗体11及び第2抵抗体12と、ガス導入通路16と、露出部133とを囲むように、絶縁層20の第1主面201に設けられている。また、ベースフィルム31は、スペーサ32の開口を覆うように、スペーサ32の第1主面321に設けられている。
(Sensor base unit 30)
The sensor base portion 30 has a base film 31 which is a thin film and a frame-shaped spacer 32. In the laminated state, as shown in FIG. 2, the spacer 32 is the first main body of the insulating layer 20 so as to surround the first resistor 11 and the second resistor 12, the gas introduction passage 16, and the exposed portion 133. It is provided on the surface 201. Further, the base film 31 is provided on the first main surface 321 of the spacer 32 so as to cover the opening of the spacer 32.

なお、第1実施形態では、センサベース部30は、薄膜であるベースフィルム31と、枠状のスペーサ32とを有する構成として説明したが、センサベース部30は、厚みがあるベースフィルム31に凹部が設けられた一体構成であってもよい。 In the first embodiment, the sensor base portion 30 has been described as having a thin base film 31 and a frame-shaped spacer 32, but the sensor base portion 30 is recessed in the thick base film 31. It may be an integrated configuration provided with.

こうして、積層状態において、ベースフィルム31の第2主面312と、スペーサ32の内周面322と、絶縁層20の第1主面201と、センサ本体部10の露出部133とによって、ガス計測室33を構成している。言い換えれば、センサベース部30の第2主面312及び内周面322と、絶縁層20の第1主面201と、センサ本体部10の露出部133とは、ガス計測室33内に導入される被計測ガスと直接接触する部分である。 In this way, in the laminated state, gas measurement is performed by the second main surface 312 of the base film 31, the inner peripheral surface 322 of the spacer 32, the first main surface 201 of the insulating layer 20, and the exposed portion 133 of the sensor main body 10. It constitutes a room 33. In other words, the second main surface 312 and the inner peripheral surface 322 of the sensor base portion 30, the first main surface 201 of the insulating layer 20, and the exposed portion 133 of the sensor main body portion 10 are introduced into the gas measurement chamber 33. This is the part that comes into direct contact with the gas to be measured.

<濃度検出センサ101に係る濃度検出>
次に、濃度検出センサ101に係る濃度検出について詳細に説明する。以下では、説明の便宜のために、被計測ガスがガス計測室33に導入されて濃度検出センサ101及び湿度検出センサ102によって濃度及び湿度が計測される状態を「計測状態」と呼ぶことがある。
<Concentration detection related to the concentration detection sensor 101>
Next, the concentration detection according to the concentration detection sensor 101 will be described in detail. Hereinafter, for convenience of explanation, a state in which the gas to be measured is introduced into the gas measurement chamber 33 and the concentration and humidity are measured by the concentration detection sensor 101 and the humidity detection sensor 102 may be referred to as a “measurement state”. ..

(検出動作)
第1実施形態に係る濃度検出センサ101は、熱伝導式センサの一例である。この濃度検出センサ101は、濃度計測用制御回路40による制御の基で、抵抗体が異なる水素濃度を有する被計測ガスと接触するときに、抵抗体が周囲へ放出する放熱量の違いを利用して、被計測ガスの計測濃度を計測する。
(Detection operation)
The concentration detection sensor 101 according to the first embodiment is an example of a heat conduction type sensor. The concentration detection sensor 101 is based on control by the concentration measurement control circuit 40, and utilizes the difference in the amount of heat released by the resistor to the surroundings when the resistor comes into contact with a gas to be measured having a different hydrogen concentration. Then, the measured concentration of the gas to be measured is measured.

具体的には、計測状態において、濃度計測用制御回路40は、第1抵抗体11に所定の大きさを有する電流I1を供給する。この電流I1は、第1抵抗体11に供給されたとき、第1抵抗体11のIR損失による温度の上昇が無視できる程度の微電流である。一方、それとともに、濃度計測用制御回路40は、第2抵抗体12に、電流I1よりも大きい電流I2を供給する。 Specifically, in the measurement state, the concentration measurement control circuit 40 supplies the first resistor 11 with a current I1 having a predetermined magnitude. When the current I1 is supplied to the first resistor 11, the temperature rise due to the IR loss of the first resistor 11 is negligible. On the other hand, at the same time, the concentration measurement control circuit 40 supplies the second resistor 12 with a current I2 larger than the current I1.

ここで、第2抵抗体12は、計測状態において、第2抵抗体12と接触する被計測ガスに含まれる成分の熱伝導率の相違によって、周囲へ放出する放熱量が変化する。例を挙げて説明すると、水素と窒素とを含む被計測ガスでは、水素の熱伝導率は、約窒素の7倍である。よって、被計測ガスのうちの水素含有率、すなわち水素濃度(ガス濃度)が大きくなるほど、第2抵抗体12の周囲への放熱量は大きくなる。 Here, in the measurement state, the second resistor 12 changes the amount of heat radiated to the surroundings due to the difference in the thermal conductivity of the components contained in the gas to be measured that comes into contact with the second resistor 12. To give an example, in the gas to be measured containing hydrogen and nitrogen, the thermal conductivity of hydrogen is about 7 times that of nitrogen. Therefore, as the hydrogen content of the gas to be measured, that is, the hydrogen concentration (gas concentration) increases, the amount of heat radiated to the periphery of the second resistor 12 increases.

このように、水素濃度(ガス濃度)が低い被計測ガスに比べて、水素濃度(ガス濃度)が高い被計測ガスを計測するとき、濃度計測用制御回路40は、第1抵抗体11及び第2抵抗体12の温度差を所定値に維持するために、第2抵抗体12に供給される電流I2を大きくなるように制御する。 As described above, when measuring the measured gas having a high hydrogen concentration (gas concentration) as compared with the measured gas having a low hydrogen concentration (gas concentration), the concentration measurement control circuit 40 uses the first resistor 11 and the first resistor 11 and the second. In order to maintain the temperature difference between the two resistors 12 at a predetermined value, the current I2 supplied to the second resistor 12 is controlled to be large.

こうして、濃度検出センサ101は、濃度計測用導線14を介して、濃度計測用制御回路40の制御によって電流I2が供給されるときに係る、第2抵抗体12の抵抗値又は両端電圧を計測することで、被計測ガスの水素濃度を検出する。 In this way, the concentration detection sensor 101 measures the resistance value or the voltage across the second resistor 12 when the current I2 is supplied under the control of the concentration measurement control circuit 40 via the concentration measurement lead wire 14. By doing so, the hydrogen concentration of the gas to be measured is detected.

(計測誤差)
一方、ガスに含まれる水分は、周囲の温度によって、水蒸気になることがある。このように、熱伝導率が水素よりも小さい水蒸気の発生によって、第2抵抗体12の周囲への放熱量は小さくなる。よって、濃度検出センサ101によって検出された被計測ガスの水素濃度は、被計測ガスの実際の水素濃度よりも小さくなり、計測誤差が生じてしまう。また、ガス計測室33の室内の湿度が高くなるほど、濃度検出センサ101の計測誤差が大きくなる。
(Measurement error)
On the other hand, the water contained in the gas may become water vapor depending on the ambient temperature. As described above, the amount of heat radiated to the periphery of the second resistor 12 becomes small due to the generation of water vapor having a thermal conductivity smaller than that of hydrogen. Therefore, the hydrogen concentration of the gas to be measured detected by the concentration detection sensor 101 becomes smaller than the actual hydrogen concentration of the gas to be measured, and a measurement error occurs. Further, the higher the humidity in the gas measurement chamber 33, the larger the measurement error of the concentration detection sensor 101.

このような計測誤差に対して、第1実施形態に係るガス濃度湿度検出装置1は、湿度検出センサ102を用いて、濃度検出センサ101による測定を行うとともに、ガス計測室33の室内の湿度を検出する。そして、この検出された湿度を用いて、計測誤差の有無又は計測誤差による実際のガス濃度の検出への影響を把握することで、計測精度の向上、及びリアルタイムでガスに係る濃度及び湿度を計測することを実現している。 In response to such a measurement error, the gas concentration / humidity detection device 1 according to the first embodiment measures the concentration detection sensor 101 using the humidity detection sensor 102, and measures the humidity in the gas measurement room 33. To detect. Then, by using the detected humidity to understand the presence or absence of measurement error or the influence of the measurement error on the detection of the actual gas concentration, the measurement accuracy is improved and the concentration and humidity related to the gas are measured in real time. It is realized to do.

<湿度検出センサ102に係る湿度検出>
続いて、湿度検出センサ102に係る湿度検出について詳細に説明する。
第1実施形態に係る湿度検出センサ102は、静電容量計測器の一例である。この湿度検出センサ102は、湿度計測用制御回路50の制御の基で、湿度計測用導線15の間の静電容量を計測することで、計測室湿度を計測する。
<Humidity detection related to humidity detection sensor 102>
Subsequently, the humidity detection according to the humidity detection sensor 102 will be described in detail.
The humidity detection sensor 102 according to the first embodiment is an example of a capacitance measuring instrument. The humidity detection sensor 102 measures the humidity in the measurement room by measuring the capacitance between the humidity measurement conductors 15 under the control of the humidity measurement control circuit 50.

具体的には、計測状態において、湿度計測用制御回路50は、絶縁層20と直接接触している湿度計測用導線15を介して、絶縁層20の静電容量を計測することで、計測室湿度を計測する。 Specifically, in the measurement state, the humidity measurement control circuit 50 measures the capacitance of the insulating layer 20 via the humidity measuring conductor 15 which is in direct contact with the insulating layer 20 to measure the capacitance of the insulating layer 20. Measure the humidity.

上述したように、絶縁層20は、感湿材料によって構成されている。このため、被計測ガスに水蒸気(湿気)が含まれた場合、絶縁層20は、吸湿する。よって、絶縁層20の静電容量は、大きくなる。その結果、絶縁層20と直接接触している湿度計測用導線15の間の静電容量も同様に大きくなる。こうして、湿度検出センサ102は、計測された湿度計測用導線15の間の静電容量、すなわち絶縁層20の静電容量を用いて、計測湿度を検出する。 As described above, the insulating layer 20 is made of a moisture-sensitive material. Therefore, when the gas to be measured contains water vapor (humidity), the insulating layer 20 absorbs moisture. Therefore, the capacitance of the insulating layer 20 becomes large. As a result, the capacitance between the humidity measuring conductor 15 that is in direct contact with the insulating layer 20 also increases. In this way, the humidity detection sensor 102 detects the measured humidity using the measured capacitance between the measured humidity measuring conductors 15, that is, the capacitance of the insulating layer 20.

なお、第1実施形態では、湿度検出センサ102は、湿度計測用導線15と直接接触している、感湿材料によって形成された絶縁層20の静電容量を計測する構成として説明したが、上記内容に限定されるものではない。湿度検出センサ102は、被計測ガスと直接接触している、ガス濃度湿度検出装置1の他の、感湿材料によって形成された構成の静電容量を計測してもよい。 In the first embodiment, the humidity detection sensor 102 has been described as a configuration for measuring the capacitance of the insulating layer 20 formed of the humidity-sensitive material, which is in direct contact with the humidity measurement conductor 15. It is not limited to the content. The humidity detection sensor 102 may measure the capacitance of a configuration formed of a humidity-sensitive material other than the gas concentration / humidity detection device 1 that is in direct contact with the gas to be measured.

言い換えれば、第1実施形態では、絶縁層20が感湿材料によって形成された構成として説明したが、上記内容に限定されるものではない。上述した被計測ガスと直接接触する、センサベース部30のベースフィルム31と、センサベース部30のスペーサ32と、センサ本体部10の絶縁フィルム13(特に、露出部133)との何れか1つは、感湿材料によって構成されてもよい。このような場合、ベースフィルム31、スペーサ32、又は絶縁フィルム13は、吸湿によって、静電容量が変化する。 In other words, in the first embodiment, the structure in which the insulating layer 20 is formed of the moisture-sensitive material has been described, but the present invention is not limited to the above contents. Any one of the base film 31 of the sensor base portion 30, the spacer 32 of the sensor base portion 30, and the insulating film 13 of the sensor body portion 10 (particularly, the exposed portion 133), which are in direct contact with the gas to be measured described above. May be composed of a moisture sensitive material. In such a case, the capacitance of the base film 31, the spacer 32, or the insulating film 13 changes due to moisture absorption.

また、ベースフィルム31と、スペーサ32と、絶縁フィルム13とは、絶縁層20と直接又は間接接触している。このため、湿度計測用導線15は、絶縁層20を介して、ベースフィルム31と、スペーサ32と、絶縁フィルム13と間接接触している。よって、湿度検出センサ102は、湿度計測用導線15を介して、感湿材料によって構成された、ベースフィルム31、スペーサ32、又は絶縁フィルム13の静電容量を計測し、計測湿度を検出することができる。 Further, the base film 31, the spacer 32, and the insulating film 13 are in direct or indirect contact with the insulating layer 20. Therefore, the humidity measuring conductor 15 is indirect contact with the base film 31, the spacer 32, and the insulating film 13 via the insulating layer 20. Therefore, the humidity detection sensor 102 measures the capacitance of the base film 31, the spacer 32, or the insulating film 13 made of the humidity-sensitive material via the humidity measurement conductor 15 to detect the measured humidity. Can be done.

なお、計測結果処理部が設けれた場合、計測結果処理部は、湿度検出センサ102によって計測された計測湿度を用いて、計測湿度による計測誤差を補正することで、被計測ガスの実際の濃度を算出することができる。 When the measurement result processing unit is provided, the measurement result processing unit uses the measured humidity measured by the humidity detection sensor 102 to correct the measurement error due to the measured humidity, thereby correcting the actual concentration of the gas to be measured. Can be calculated.

このように、第1実施形態に係るガス濃度湿度検出装置1は、濃度検出センサ101を用いて被計測ガスの計測濃度を検出するとともに、湿度検出センサ102を用いて被計測ガスに係る湿度を検出する。言い換えれば、ガス濃度湿度検出装置1は、リアルタイムで、被計測ガスに係る計測濃度及び計測湿度を同時に計測することができる。こうして、計測された湿度を用いて、計測誤差の有無を判断することができる。具体的には、湿度が「0」である場合、計測誤差がなく、計測濃度は、被計測ガスの実際の濃度である。一方、湿度がある場合、計測誤差がある。また、湿度が高くなるほど、計測誤差が大きくなる。この場合、湿度の大きさによって、計測誤差による計測濃度への影響程度を取得し、被計測ガス実際の濃度を把握することができる。
また、ガス濃度湿度検出装置1に係る湿度を計測するための構成は、湿度計測用導線15、湿度計測用制御回路50、及び感湿材料によって構成された絶縁層20(又は、ベースフィルム31、スペーサ32、及び絶縁フィルム13の何れか1つ)である。このため、ガス濃度湿度検出装置1は、簡易な構成を用いて、ガス濃度を計測すると同時に、湿度を計測することを実現している。
さらに、湿度を計測するための湿度計測用導線15は、濃度検出センサ101の濃度計測用導線14が形成されている絶縁フィルム13に形成されている。また、湿度を計測するための絶縁層20、ベースフィルム31、スペーサ32、又は絶縁フィルム13は、そもそも、一般的な熱伝導式濃度計測装置の、ガス濃度を計測するための構成である。このため、ガス濃度湿度検出装置1は、濃度計測と湿度計測との2つ機能を有するが、一般的な熱伝導式濃度計測装置に比べて、寸法や形状が変化していない。よって、ガス濃度湿度検出装置1は、湿度検出センサ102を採用することによって、装置の大型化を回避することを実現している。
なお、計測結果処理部が設けられた場合、ガス濃度湿度検出装置1は、検出された計測濃度及び計測湿度を用いて、計測湿度による計測誤差を補正し、被計測ガス実際の濃度を算出することができる。
As described above, the gas concentration / humidity detection device 1 according to the first embodiment detects the measured concentration of the gas to be measured by using the concentration detection sensor 101, and detects the humidity related to the gas to be measured by using the humidity detection sensor 102. To detect. In other words, the gas concentration / humidity detection device 1 can simultaneously measure the measured concentration and the measured humidity of the gas to be measured in real time. In this way, the presence or absence of measurement error can be determined using the measured humidity. Specifically, when the humidity is "0", there is no measurement error, and the measured concentration is the actual concentration of the gas to be measured. On the other hand, when there is humidity, there is a measurement error. Further, the higher the humidity, the larger the measurement error. In this case, the degree of influence of the measurement error on the measured concentration can be obtained from the magnitude of the humidity, and the actual concentration of the gas to be measured can be grasped.
Further, the configuration for measuring the humidity of the gas concentration / humidity detection device 1 includes a humidity measurement lead wire 15, a humidity measurement control circuit 50, and an insulating layer 20 (or a base film 31) composed of a humidity sensitive material. Either one of the spacer 32 and the insulating film 13). Therefore, the gas concentration / humidity detection device 1 uses a simple configuration to measure the gas concentration and the humidity at the same time.
Further, the humidity measurement lead wire 15 for measuring the humidity is formed on the insulating film 13 on which the concentration measurement lead wire 14 of the concentration detection sensor 101 is formed. Further, the insulating layer 20, the base film 31, the spacer 32, or the insulating film 13 for measuring the humidity is originally a configuration for measuring the gas concentration of a general heat conduction type concentration measuring device. Therefore, the gas concentration / humidity detection device 1 has two functions of concentration measurement and humidity measurement, but its dimensions and shape are not changed as compared with a general heat conduction type concentration measurement device. Therefore, the gas concentration / humidity detection device 1 has realized that it is possible to avoid an increase in size of the device by adopting the humidity detection sensor 102.
When the measurement result processing unit is provided, the gas concentration / humidity detection device 1 uses the detected measurement concentration and measurement humidity to correct the measurement error due to the measurement humidity and calculate the actual concentration of the gas to be measured. be able to.

つまり、第1実施形態では、湿度検出センサ102及び絶縁層20(又は、ベースフィルム31、スペーサ32、及び絶縁フィルム13の何れか1つ)を採用することで、簡易な構成を用いて、ガス濃度湿度検出装置1の大型化を回避しつつ、ガス濃度を計測するとともに、ガスに係る湿度を計測することで、計測精度の向上を可能にしながら、リアルタイムでガスに係る濃度及び湿度を計測することを実現できるガス濃度湿度検出装置を提供することができる。 That is, in the first embodiment, by adopting the humidity detection sensor 102 and the insulating layer 20 (or any one of the base film 31, the spacer 32, and the insulating film 13), the gas is used in a simple configuration. While avoiding the increase in size of the concentration / humidity detection device 1, the gas concentration is measured and the humidity related to the gas is measured to improve the measurement accuracy while measuring the concentration and humidity related to the gas in real time. It is possible to provide a gas concentration / humidity detection device that can realize the above.

[第2実施形態]
続いて、図5及び図6を参照しつつ、第2実施形態に係るガス濃度湿度検出装置1について詳細に説明する。図5は、第2実施形態に係るガス濃度湿度検出装置1の構成を説明するための下面図である。図6は、図5のC−C線断面図である。
[Second Embodiment]
Subsequently, the gas concentration / humidity detection device 1 according to the second embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is a bottom view for explaining the configuration of the gas concentration / humidity detection device 1 according to the second embodiment. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.

第2実施形態に係るガス濃度湿度検出装置1は、湿度計測用導線15の構成が第1実施形態と異なる。このため、以下では、第2実施形態の第1実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点、すなわち第2実施形態に係る湿度計測用導線15の構成について説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については言及しない。 The gas concentration / humidity detection device 1 according to the second embodiment has a different configuration of the humidity measurement lead wire 15 from the first embodiment. Therefore, in the following, the description of the matters common to the first embodiment of the second embodiment will be omitted, and the different points, that is, the configuration of the humidity measurement conducting wire 15 according to the second embodiment will be described. In particular, the same action and effect due to the same configuration are not mentioned.

第2実施形態に係る湿度計測用導線15は、第1湿度計測用導線151と、第2湿度計測用導線152とを有する。一方、第1実施形態と異なり、図5及び図6に示すように、第1湿度計測用導線151は、濃度計測用導線14のうちの1本(第1濃度計測用導線141)を利用している。言い換えれば、第1濃度計測用導線141は、濃度計測に用いられる導線の機能と、湿度計測に用いられる導線の機能とを有する。 The humidity measurement conductor 15 according to the second embodiment includes a first humidity measurement conductor 151 and a second humidity measurement conductor 152. On the other hand, unlike the first embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, the first humidity measurement lead wire 151 utilizes one of the concentration measurement lead wires 14 (first concentration measurement lead wire 141). ing. In other words, the first concentration measuring conductor 141 has a function of a conductor used for concentration measurement and a function of a conductor used for humidity measurement.

このような第2実施形態に係る構成を有する湿度計測用導線15を採用することで、湿度計測用導線15及び濃度計測用導線14の総数を減少することができる。よって、ガス濃度湿度検出装置1の構成の簡易化を可能にするとともに、ガス濃度湿度検出装置1の製造コストの軽減を実現することができる。 By adopting the humidity measurement conductor 15 having the configuration according to the second embodiment, the total number of the humidity measurement conductor 15 and the concentration measurement conductor 14 can be reduced. Therefore, it is possible to simplify the configuration of the gas concentration / humidity detection device 1 and reduce the manufacturing cost of the gas concentration / humidity detection device 1.

[第3実施形態]
続いて、図7及び図8を参照しつつ、第3実施形態に係るガス濃度湿度検出装置1について詳細に説明する。図7は、第3実施形態に係るガス濃度湿度検出装置1の構成を説明するための下面図である。図8は、図7のD−D線断面図である。
[Third Embodiment]
Subsequently, the gas concentration / humidity detection device 1 according to the third embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 7 is a bottom view for explaining the configuration of the gas concentration / humidity detection device 1 according to the third embodiment. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG.

第3実施形態に係るガス濃度湿度検出装置1は、湿度計測用導線15の構成が第1実施形態と異なる。このため、以下では、第3実施形態の第1実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点、すなわち第3実施形態に係る湿度計測用導線15の構成について説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については言及しない。 The gas concentration / humidity detection device 1 according to the third embodiment has a different configuration of the humidity measurement lead wire 15 from the first embodiment. Therefore, in the following, the description of the matters common to the first embodiment of the third embodiment will be omitted, and the different points, that is, the configuration of the humidity measurement conducting wire 15 according to the third embodiment will be described. In particular, the same action and effect due to the same configuration are not mentioned.

第3実施形態に係る湿度計測用導線15は、第1湿度計測用導線151と、第2湿度計測用導線152とを有する。一方、第1実施形態と異なり、図7及び図8に示すように、第1湿度計測用導線151は、濃度計測用導線14のうちの1本(第1濃度計測用導線141)を利用しており、第2湿度計測用導線152は、濃度計測用導線14のうちの他の1本(第2濃度計測用導線142)を利用している。言い換えれば、第3実施形態では、濃度計測用導線14の一部を湿度計測用導線15として兼用している。 The humidity measurement conductor 15 according to the third embodiment includes a first humidity measurement conductor 151 and a second humidity measurement conductor 152. On the other hand, unlike the first embodiment, as shown in FIGS. 7 and 8, the first humidity measurement conductor 151 utilizes one of the concentration measurement conductors 14 (first concentration measurement conductor 141). The second humidity measurement conductor 152 uses the other one (second concentration measurement conductor 142) of the concentration measurement conductor 14. In other words, in the third embodiment, a part of the concentration measurement conductor 14 is also used as the humidity measurement conductor 15.

このような、第3実施形態に係る、濃度計測用導線14の一部を湿度計測用導線15として兼用する構成を採用することで、新に湿度計測用導線15を採用する必要がなくなる。よって、ガス濃度湿度検出装置1の構成及び製造工程をさらに簡易化することができるとともに、ガス濃度湿度検出装置1の製造コストをさらに軽減することができる。 By adopting such a configuration in which a part of the concentration measurement conductor 14 is also used as the humidity measurement conductor 15 according to the third embodiment, it is not necessary to newly adopt the humidity measurement conductor 15. Therefore, the configuration and manufacturing process of the gas concentration / humidity detection device 1 can be further simplified, and the manufacturing cost of the gas concentration / humidity detection device 1 can be further reduced.

[第4実施形態]
続いて、図9及び図10を参照しつつ、第4実施形態に係るガス濃度湿度検出装置1について詳細に説明する。図9は、第4実施形態に係るガス濃度湿度検出装置1の構成を説明するための下面図である。図10は、図9のE−E線断面図である。
[Fourth Embodiment]
Subsequently, the gas concentration / humidity detection device 1 according to the fourth embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a bottom view for explaining the configuration of the gas concentration / humidity detection device 1 according to the fourth embodiment. FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line EE of FIG.

第4実施形態に係るガス濃度湿度検出装置1は、湿度計測用導線15の構成が第1実施形態と異なる。このため、以下では、第4実施形態の第1実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点、すなわち第4実施形態に係る湿度計測用導線15の構成について説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については言及しない。 The gas concentration / humidity detection device 1 according to the fourth embodiment has a different configuration of the humidity measurement lead wire 15 from the first embodiment. Therefore, in the following, the description of the matters common to the first embodiment of the fourth embodiment will be omitted, and the different points, that is, the configuration of the humidity measurement conducting wire 15 according to the fourth embodiment will be described. In particular, the same action and effect due to the same configuration are not mentioned.

第4実施形態に係る湿度計測用導線15は、第1湿度計測用導線151と、第2湿度計測用導線152とを有する。一方、第1実施形態と異なり、図10に示すように、第1湿度計測用導線151及び第2湿度計測用導線152は、絶縁層20の厚み方向の両側から、絶縁層20を挟むように設けられている。よって、ガス濃度湿度検出装置1を下面視するとき、図9に示すように、第1湿度計測用導線151及び第2湿度計測用導線152は、重なるように設けられている。 The humidity measurement conductor 15 according to the fourth embodiment includes a first humidity measurement conductor 151 and a second humidity measurement conductor 152. On the other hand, unlike the first embodiment, as shown in FIG. 10, the first humidity measuring conductor 151 and the second humidity measuring conductor 152 sandwich the insulating layer 20 from both sides in the thickness direction of the insulating layer 20. It is provided. Therefore, when the gas concentration / humidity detection device 1 is viewed from the bottom, as shown in FIG. 9, the first humidity measurement lead wire 151 and the second humidity measurement lead wire 152 are provided so as to overlap each other.

ここで、第1実施形態では、第1湿度計測用導線151と第2湿度計測用導線152とは、積層方向にて、絶縁フィルム13と絶縁層20との間に設けられている。この場合、第1湿度計測用導線151と第2湿度計測用導線152との短絡を防止するために、第1実施形態に係る第1湿度計測用導線151と第2湿度計測用導線152との間隔は、数十μm以上である。 Here, in the first embodiment, the first humidity measuring conductor 151 and the second humidity measuring conductor 152 are provided between the insulating film 13 and the insulating layer 20 in the stacking direction. In this case, in order to prevent a short circuit between the first humidity measurement conductor 151 and the second humidity measurement conductor 152, the first humidity measurement conductor 151 and the second humidity measurement conductor 152 according to the first embodiment are combined. The interval is several tens of μm or more.

一方、第4実施形態では、第1湿度計測用導線151と第2湿度計測用導線152とは、絶縁層20の厚み方向の両側に設けられている。このため、絶縁層20の隔離によって、第1湿度計測用導線151と第2湿度計測用導線152との短絡が発生することはない。また、絶縁層20は、厚さが数μm以下の薄膜である。よって、このように設けられた、第4実施形態に係る第1湿度計測用導線151と第2湿度計測用導線152との間隔は、数μm以下である。つまり、第4実施形態に係る第1湿度計測用導線151と第2湿度計測用導線152との間隔は、第1実施形態に係る第1湿度計測用導線151と第2湿度計測用導線152との間隔よりも小さい。 On the other hand, in the fourth embodiment, the first humidity measuring conductor 151 and the second humidity measuring conductor 152 are provided on both sides of the insulating layer 20 in the thickness direction. Therefore, the isolation of the insulating layer 20 does not cause a short circuit between the first humidity measuring conductor 151 and the second humidity measuring conductor 152. The insulating layer 20 is a thin film having a thickness of several μm or less. Therefore, the distance between the first humidity measuring conductor 151 and the second humidity measuring conductor 152 according to the fourth embodiment provided in this way is several μm or less. That is, the distance between the first humidity measurement conductor 151 and the second humidity measurement conductor 152 according to the fourth embodiment is set between the first humidity measurement conductor 151 and the second humidity measurement conductor 152 according to the first embodiment. Is smaller than the interval between.

このような第4実施形態に係る構成を有する湿度計測用導線15を採用することで、第1実施形態に比べて、第1湿度計測用導線151と、第2湿度計測用導線152との間隔を短縮することができる。言い換えれば、第1湿度計測用導線151と、第2湿度計測用導線152とを近づくことができる。よって、ガス濃度湿度検出装置1による湿度の計測精度を向上することができる。 By adopting the humidity measurement conductor 15 having the configuration according to the fourth embodiment, the distance between the first humidity measurement conductor 151 and the second humidity measurement conductor 152 is different from that of the first embodiment. Can be shortened. In other words, the first humidity measuring conductor 151 and the second humidity measuring conductor 152 can be brought close to each other. Therefore, the accuracy of humidity measurement by the gas concentration / humidity detection device 1 can be improved.

[他の変形例]
続いて、図11乃至図14を参照しつつ、第1乃至第3実施形態に係る湿度計測用導線15の変形例、及び第1乃至第4実施形態に係る絶縁フィルム13の変形例について詳細に説明する。図11は、第1実施形態に係る湿度計測用導線15の変形例を説明するための図である。図12は、第2実施形態に係る湿度計測用導線15の変形例を説明するための図である。図13は、第3実施形態に係る湿度計測用導線の変形例を説明するための図である。図14は、第1乃至第4実施形態に係る絶縁フィルム13の変形例を説明するための図である。
[Other variants]
Subsequently, with reference to FIGS. 11 to 14, a modified example of the humidity measuring conductor 15 according to the first to third embodiments and a modified example of the insulating film 13 according to the first to fourth embodiments will be described in detail. explain. FIG. 11 is a diagram for explaining a modified example of the humidity measuring conductor 15 according to the first embodiment. FIG. 12 is a diagram for explaining a modified example of the humidity measuring conductor 15 according to the second embodiment. FIG. 13 is a diagram for explaining a modified example of the humidity measurement conducting wire according to the third embodiment. FIG. 14 is a diagram for explaining a modification of the insulating film 13 according to the first to fourth embodiments.

以下の説明では、第1乃至第4実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点について説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については言及しない。 In the following description, the description of the matters common to the first to fourth embodiments will be omitted, and the differences will be described. In particular, the same action and effect due to the same configuration are not mentioned.

上記第1乃至第3実施形態では、湿度計測用導線15は、平行している、第1湿度計測用導線151及び第2湿度計測用導線152、すなわち、長手方向に沿って間隔が均一である第1湿度計測用導線151及び第2湿度計測用導線152によって構成されたものとして説明したが、上記構成に限定されるものではない。例えば、図11乃至図13に示すように、第1湿度計測用導線151及び第2湿度計測用導線152の長手方向の一部の間隔部は、他の間隔よりも狭く形成されてもよい。言い換えれば、湿度計測用導線15は、間隔が狭い間隔狭部と、間隔が広い間隔広部とを有してもよい。 In the first to third embodiments, the humidity measurement conductors 15 are parallel, the first humidity measurement conductor 151 and the second humidity measurement conductor 152, that is, the intervals are uniform along the longitudinal direction. Although it has been described as being composed of the first humidity measuring conductor 151 and the second humidity measuring conductor 152, the present invention is not limited to the above configuration. For example, as shown in FIGS. 11 to 13, a part of the interval portion in the longitudinal direction of the first humidity measurement conductor 151 and the second humidity measurement conductor 152 may be formed narrower than the other intervals. In other words, the humidity measuring conductor 15 may have a narrow interval portion having a narrow interval and a wide interval portion having a wide interval.

こうして、湿度計測用導線15は、積層方向にて絶縁フィルム13と絶縁層20との間に設けられた第1湿度計測用導線151及び第2湿度計測用導線152を採用しつつ、間隔広部によって、第1湿度計測用導線151と第2湿度計測用導線152との短絡を防止するとともに、間隔狭部によって、湿度の計測精度を向上することができる。 In this way, the humidity measurement conductor 15 employs the first humidity measurement conductor 151 and the second humidity measurement conductor 152 provided between the insulating film 13 and the insulating layer 20 in the stacking direction, and has a wide interval. As a result, it is possible to prevent a short circuit between the first humidity measuring conductor 151 and the second humidity measuring conductor 152, and to improve the humidity measurement accuracy due to the narrow interval.

また、上記第1乃至第4実施形態では、絶縁フィルム13は、厚み方向にて、厚さが均一のものとして説明したが、上記構成に限定されるものではない。例えば、絶縁フィルム13の第2主面132に、凹部を有してもよい。具体的には、図14に示すように、絶縁フィルム13の第2主面132におけるガス計測室33と対向する位置に、他の部分よりも薄く形成されている薄部130が設けられてもよい。 Further, in the first to fourth embodiments, the insulating film 13 has been described as having a uniform thickness in the thickness direction, but the insulating film 13 is not limited to the above configuration. For example, the second main surface 132 of the insulating film 13 may have a recess. Specifically, as shown in FIG. 14, even if a thin portion 130 formed thinner than the other portions is provided at a position of the second main surface 132 of the insulating film 13 facing the gas measurement chamber 33. good.

このような薄部130によって、ガス計測室33内の被計測ガスに含まれる水蒸気が絶縁フィルム13に吸収される量を減少することができる。よって、ガス濃度湿度検出装置1の応答性の向上を実現することができる。 With such a thin portion 130, the amount of water vapor contained in the gas to be measured in the gas measuring chamber 33 can be reduced by the insulating film 13. Therefore, it is possible to improve the responsiveness of the gas concentration / humidity detection device 1.

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。 The embodiments described above are for facilitating the understanding of the present invention, and are not for limiting and interpreting the present invention. Each element included in the embodiment and its arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those exemplified, and can be changed as appropriate. In addition, the configurations shown in different embodiments can be partially replaced or combined.

1…ガス濃度湿度検出装置、10…センサ本体部、11…第1抵抗体、12…第2抵抗体、13…絶縁フィルム、14…濃度計測用導線、15…湿度計測用導線、16…ガス導入通路、20…絶縁層、30…センサベース部、31…ベースフィルム、32…スペーサ、33…ガス計測室、40…濃度計測用制御回路、50…湿度計測用制御回路、60…制御部、141…第1濃度計測用導線、142…第2濃度計測用導線、151…第1湿度計測用導線、152…第2湿度計測用導線 1 ... Gas concentration / humidity detector, 10 ... Sensor body, 11 ... 1st resistor, 12 ... 2nd resistor, 13 ... Insulation film, 14 ... Concentration measurement lead wire, 15 ... Humidity measurement lead wire, 16 ... Gas Introduction passage, 20 ... Insulation layer, 30 ... Sensor base part, 31 ... Base film, 32 ... Spacer, 33 ... Gas measurement room, 40 ... Concentration measurement control circuit, 50 ... Humidity measurement control circuit, 60 ... Control unit, 141 ... 1st concentration measurement lead wire, 142 ... 2nd concentration measurement lead wire, 151 ... 1st humidity measurement lead wire, 152 ... 2nd humidity measurement lead wire

Claims (1)

濃度検出センサ及び湿度検出センサを含むセンサ本体部と、センサベース部と、前記センサ本体部及び前記センサベース部のそれぞれと接触するように設けられた絶縁層と、を備え、前記絶縁層、前記センサベース部及び前記センサ本体部によって構成されたガス計測室内の被計測ガスの濃度及び湿度を検出するガス濃度湿度検出装置であって、
前記濃度検出センサは、前記ガス計測室内に露出する2つの抵抗体と、前記2つの抵抗体に接続された濃度計測用導線と、前記濃度計測用導線を介して、前記2つの抵抗体の温度差が所定値に維持されるように前記2つの抵抗体のそれぞれに電流を供給し、かつ前記2つの抵抗体のそれぞれの両端電圧を計測することで、被計測ガスの濃度を検出する濃度計測制御部と、を有し、
前記湿度検出センサは、前記絶縁層と接触するように設けられた湿度計測用導線と、前記湿度計測用導線間の静電容量を計測することで、被計測ガスの湿度を検出する湿度計測制御部と、を有し、
前記絶縁層、前記センサベース部及び前記センサ本体部の何れか1つのうちの、被計測ガスと直接接触する一部の材料は、湿度に応じて静電容量が変化する感湿材料であり、
前記湿度計測用導線間の静電容量は、前記感湿材料によって構成された前記一部の静電容量と同じである、
ガス濃度湿度検出装置。
The insulating layer includes a sensor main body including a concentration detection sensor and a humidity detection sensor, a sensor base, and an insulating layer provided so as to come into contact with each of the sensor main body and the sensor base. A gas concentration / humidity detection device that detects the concentration and humidity of the gas to be measured in the gas measurement chamber composed of the sensor base and the sensor body.
The concentration detection sensor is provided with two resistors exposed in the gas measurement chamber, a concentration measurement lead wire connected to the two resistors, and a temperature of the two resistors via the concentration measurement lead wire. Concentration measurement that detects the concentration of the gas to be measured by supplying a current to each of the two resistors so that the difference is maintained at a predetermined value and measuring the voltage across each of the two conductors. Has a control unit,
The humidity detection sensor is a humidity measurement control that detects the humidity of the gas to be measured by measuring the capacitance between the humidity measurement lead wire provided so as to be in contact with the insulating layer and the humidity measurement lead wire. With a part,
Of the insulating layer, the sensor base portion, and the sensor main body portion, a part of the material that comes into direct contact with the gas to be measured is a humidity-sensitive material whose capacitance changes according to humidity.
The capacitance between the humidity measuring conductors is the same as the partial capacitance made of the moisture-sensitive material.
Gas concentration / humidity detector.
JP2020022182A 2020-02-13 2020-02-13 Gas concentration humidity detector Pending JP2021128036A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020022182A JP2021128036A (en) 2020-02-13 2020-02-13 Gas concentration humidity detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020022182A JP2021128036A (en) 2020-02-13 2020-02-13 Gas concentration humidity detector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021128036A true JP2021128036A (en) 2021-09-02

Family

ID=77488392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020022182A Pending JP2021128036A (en) 2020-02-13 2020-02-13 Gas concentration humidity detector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2021128036A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113823816A (en) * 2021-11-19 2021-12-21 苏州氢澜科技有限公司 Intelligent algorithm controller of fuel cell system
DE102022201227A1 (en) 2022-02-07 2023-08-10 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Fuel cell system and operating method for a fuel cell system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113823816A (en) * 2021-11-19 2021-12-21 苏州氢澜科技有限公司 Intelligent algorithm controller of fuel cell system
DE102022201227A1 (en) 2022-02-07 2023-08-10 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Fuel cell system and operating method for a fuel cell system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7635091B2 (en) Humidity sensor formed on a ceramic substrate in association with heating components
JP6656791B2 (en) Microelectrochemical sensor and operation method of microelectrochemical sensor
JP5373474B2 (en) Combustible gas detector
US20060201247A1 (en) Relative humidity sensor enclosed with formed heating element
JP4801099B2 (en) Method and apparatus for providing an electrochemical sensor operable at high temperatures
WO2006065276A1 (en) Relative humidity sensor enclosed with ceramic heater
JP2021128036A (en) Gas concentration humidity detector
US6770180B1 (en) Electrochemical measuring sensor
JP2007309905A (en) Gas detector
US9664633B2 (en) Resistive hydrogen sensor
JP6596535B2 (en) Gas sensor
US20050247107A1 (en) Relative humidity sensor enclosed with kapton type heater
US20070274868A1 (en) Combustible gas pellistor
JPH04216452A (en) Sensor for simultaneously detecting composition of mixed gas and speed of gas
JPH10115600A (en) Electrochemical gas sensor and its correction method
JP5166202B2 (en) Gas detector
CN105784786A (en) Method and sensor device for detecting gaseous analytes and method for producing the same
CN115015321A (en) Gas sensor and gas detection system
JP3570666B2 (en) Gas sensor, method for correcting measured value of gas sensor, and pressure sensor unit
US20240142424A1 (en) Hydrogen detection system
JP6382178B2 (en) Gas sensor
JPS60243558A (en) Analyzing device of oxygen gas concentration
US20060254908A1 (en) Electrochemical solid electrolyte sensor for the detection of oxygen, hydrocarbons and moisture in vacuum environments
JP2813423B2 (en) Electrochemical gas sensor
JP2007278826A (en) Apparatus for measuring oxygen diffusion coefficient of porous body