JP5409076B2 - 熱伝導率センサ - Google Patents
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Description
この測定回路は、試料ガスに接触して設けられる2つの測定用抵抗R1、R2及びリファレンスガスに接触して設けられる2つの比較用抵抗R3、R4を用いて構成されるものである、具体的に測定回路は、1つの測定用抵抗R1又はR2と、1つの比較用抵抗R3又はR4とを直列接続して形成される2つの直列回路部を並列接続して構成されるホイートストンブリッジ回路WBを用いて構成されている。
本実施形態の熱伝導率センサ100は、前記ホイートストンブリッジ回路WBを内部に備えるものであり、試料ガスを内部に導入する導入口及び試料ガスを外部に導出する導出口が形成された耐圧防爆構造のケーシング(不図示)と、当該ケーシング内に設けられ、前記導入口及び導出口に連通する耐圧防爆構造の内部ブロック体2(図2参照)とを備える。
測定用基板3mは、図4に示すように、例えば平面視矩形状の空洞部31aを有するシリコン基板31と、このシリコン基板31上に空洞部31aを遮るように設けられたダイアフラム構造の抵抗体保持膜32(例えばSiO2膜と当該SiO2膜上に形成されたSi3N4膜から構成されている。)と、この抵抗体保持膜32上に形成された白金からなる薄膜抵抗体33と、当該薄膜抵抗体33の各端部に接触する配線接続部となる金からなるパッド部34と、を備えている。なお、薄膜抵抗体33及び抵抗体保持膜32上には、TEOS−SiO2膜等の表面保護膜35が部分的に被覆されている。また、比較用基板3rは、測定用基板3mと同一の構成である。
そして、図4に示すように、センサホルダ4には、一端部5aが空間S1、S2内に設けられてパッド部34に電気的に接続され、他端部5bが空間S1、S2外に設けられる耐腐蝕性のリードピン5が設けられている。センサホルダ4のベース体41にはリードピン5が挿入される挿入孔41aが形成されており、当該挿入孔41aにリードピン5が挿入された状態において、ガラス封止により気密に固定されている。
次に上記リードピン5に対する各層の成膜方法等の一例について説明する。
また、本実施形態に係る熱伝導率センサ100においては、センサホルダ4のベース体41とセンサ基板3との間に、ベース体41の熱膨張係数とセンサ基板3の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有する中間体13を介在させ、接着剤14により、ベース体41及び中間体13を接着させるとともに、中間体13及びセンサ基板3を接着させている。なお、接着剤14としては、例えばエポキシ系接着剤を用いることができる。
従来の構成では、ベース体及びリードピンを鉄製とし、配線の接合を容易にするために金メッキを施しており、ベース体及びリードピンのガラス封止にはガラスを用いている。鉄の熱膨張係数は約10×10−6[/℃]であり、ガラスの熱膨張係数は約9.5×10−6[/℃]であることから、ベース体及びリードピンは同じような熱膨張をするので、温度変動によるガラス封止の気密性の低下が起こらない。しかし、上述したとおり、金メッキにピンホール(微小孔)があると、当該微小孔から腐蝕性成分が侵入してしまい、鉄製のリードピンが腐蝕するという問題がある。
このように構成した本実施形態に係る熱伝導率センサ100によれば、対辺に配置される測定用抵抗R1、R2を1つの測定空間S1内に収容し、対辺に配置される比較用抵抗R3、R4を1つのリファレンス空間S2内に収容しているので、熱伝導率センサ100を小型化することができる。
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
S1 ・・・測定空間
S2 ・・・リファレンス空間
WB ・・・ホイートストンブリッジ回路
P1、P2・・・接続点
R1、R2・・・測定用抵抗
R3、R4・・・比較用抵抗
33 ・・・薄膜抵抗体
33P ・・・パターン形成部
Claims (3)
- 試料ガスに接触する測定用抵抗を一方の対辺に配置し、リファレンスガスに接触する比較用抵抗を他方の対辺に配置して構成されたホイートストンブリッジ回路を用い、前記比較用抵抗及び前記測定用抵抗の接続点の電位差を比較して前記試料ガスの熱伝導率を検出する熱伝導率センサであって、
前記一方の対辺に配置される測定用抵抗を、前記試料ガスが収容される1つの測定空間内に収容し、前記他方の対辺に配置される比較用抵抗を、前記リファレンスガスが封入される1つのリファレンス空間内に収容し、
前記一方の対辺に配置される測定用抵抗が、同一の基板表面上に形成された2つの薄膜抵抗体からなり、
前記他方の対辺に配置される比較用抵抗が、同一の基板表面上に形成された2つの薄膜抵抗体からなる熱伝導率センサ。 - 少なくとも前記測定用抵抗を構成する薄膜抵抗体が、前記基板表面上において、パターン形成されたパターン形成部を有し、当該パターン形成部が、周辺部の密度が最も大きく中央部に至るに従って徐々に密度が小さくなるパターン形状をなし、パターン形成部への通電時にパターン形成部近傍を略均一な温度に昇温可能としている請求項1記載の熱伝導率センサ。
- 請求項1又は2記載の熱伝導率センサを用いたガス分析装置。
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