JP6875230B2 - ガスセンサ - Google Patents
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Description
の少なくとも一方に配置されてもよい。このような構成によれば、第1内部空間に侵入する水素ガスをより確実に除去できる。
[1.第1実施形態]
[1−1.構成]
図1に示すガスセンサ1は、被検出雰囲気中の水素ガスを検出するためのガスセンサである。
第1ガス検出素子2は、自身の温度変化により抵抗値が変化する発熱抵抗体を有する熱伝導式の検出素子である。
第1ガス検出素子2は、図3及び図4に示すように、発熱抵抗体20と、絶縁層21と
、配線22と、1対の第1電極パッド23A,23Bと、測温抵抗体24と、1対の第2電極パッド25A,25Bと、基板26とを有する。
なお、図4に示すように、絶縁層21の第1電極パッド23A,23Bと反対側の表面には、シリコン製の基板26が積層されている。基板26は、発熱抵抗体20が配置される領域には存在しない。この領域は、絶縁層21が露出する凹部27となり、ダイアフラム構造を構成している。
第1格納部4は、図2に示すように、第1内部空間4Aと、第1ガス導入口4Bと、膜体4Cと、水素酸化触媒4Dとを有する。また、第1格納部4は、絶縁性セラミック製の台座7と、絶縁性セラミック製の保護キャップ8とを有する。
ング6の内部)とを連通する。第2ガス導入口5Bには膜体4Cが配置されておらず、開放されている。そのため、ケーシング6の内部から第2ガス導入口5Bを介して第2内部空間5Aに被検出ガスが供給される。つまり、第2ガス導入口5Bは、膜体等を介さずに、第2内部空間5Aに被検出ガスを直接導入する。なお、第2格納部5は、第2ガス導入口5B以外に開口を有さない。
台座7は、第1ガス検出素子2が載置される凹部と、第2ガス検出素子3が載置される凹部とを有する。また、台座7は、回路基板10の表面に設置されている。
保護キャップ8は、台座7と、台座7の2つの凹部に載置された第1ガス検出素子2及び第2ガス検出素子3とを覆うように台座7に接着されている。
ケーシング6は、第1格納部4及び第2格納部5を収容する。ケーシング6は、被検出ガスを内部に導入する開口6Aと、開口6Aに配置されたフィルタ6Bとを有する。
間6Cは、ケーシング6の内部に突出した内枠6Dにシール部材11を介して回路基板10を固定することで形成されている。
回路基板10は、ケーシング6内に配置される板状の基板であり、図5に示す回路を備えている。この回路は、第1ガス検出素子2及び第2ガス検出素子3の第1電極パッド23A,23B及び第2電極パッド25A,25Bと、それぞれ電気的に接続されている。
演算部12は、被検出雰囲気中のガスの濃度を演算する。具体的には、図5に示すように、演算部12は、直列に接続された第1ガス検出素子2の発熱抵抗体20及び第2ガス検出素子3の発熱抵抗体30に一定の電圧Vccを印加したときの、第1ガス検出素子2の発熱抵抗体20と第2ガス検出素子3の発熱抵抗体30との間の電位から濃度を演算する。
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1a)高濃度の水素ガス環境下で膜体4Cを通過した水素ガスが、水素酸化触媒4Dによって酸化されることで、第1内部空間4A内から水素ガスが除去される。その結果、被検出雰囲気中の水素ガス濃度が高い場合でも、第1内部空間4Aと検知用の第2ガス検出素子3が配置された第2内部空間5Aとの間での水素ガス濃度の差が維持され、ガスセンサ1の出力低下を抑制できる。
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
散させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
以下、本開示の効果を確認するために行った実施例1と比較例1との比較について説明する。
図1に示すガスセンサ1を25℃、相対湿度95%の雰囲気下に配置した。このガスセンサ1に、2体積%の水素ガスを15分間供給し、ガスセンサ1の出力を測定した。結果を図7に示す。
図1に示すガスセンサ1から水素酸化触媒4Dを取り除いたガスセンサを作製した。このガスセンサに対し、実施例1と同じ条件で水素ガスを15分間供給し、その出力を測定した。結果を図8に示す。
図8に示されるように、水素酸化触媒を備えない比較例1のガスセンサでは、ガスセンサの出力が時間経過に伴って低下した。
4…第1格納部、4A…第1内部空間、4B…第1ガス導入口、
4C…膜体、4D…水素酸化触媒、4E…サポート部材、5…第2格納部、
5A…第2内部空間、5B…第2ガス導入口、6…ケーシング、6A…開口、
6B…フィルタ、6C…内部空間、6D…内枠、7…台座、8…保護キャップ、
10…回路基板、11…シール部材、12…演算部、20…発熱抵抗体、
21…絶縁層、22…配線、23A,23B…第1電極パッド、24…測温抵抗体、
25A,25B…第2電極パッド、26…基板、27…凹部、30…発熱抵抗体、
40…直流電源。
Claims (3)
- 被検出雰囲気中の水素ガスを検出するためのガスセンサであって、
第1ガス検出素子と、
前記第1ガス検出素子が格納された第1内部空間を有する第1格納部と、
第2ガス検出素子と、
前記第2ガス検出素子が格納された第2内部空間を有する第2格納部と、
台座と、
前記台座に連結された保護キャップと、
を備え、
前記第1格納部は、
前記第1内部空間と前記被検出雰囲気とを連通すると共に、水蒸気を透過する固体高分子電解質の膜体で覆われた第1ガス導入口と、
前記第1内部空間内に侵入する水素を酸化する水素酸化触媒と、
を有し、
前記第2格納部は、前記第2格納部と前記被検出雰囲気とを前記膜体を介さず連通する第2ガス導入口を有し、
前記第1格納部及び前記第2格納部は、それぞれ前記台座及び前記保護キャップによって構成され、
前記膜体及び前記水素酸化触媒は、前記第1内部空間及び前記第1ガス導入口の外側から前記第1ガス導入口を覆うように配置され、
前記水素酸化触媒は、前記膜体と前記第1内部空間との間に配置される、ガスセンサ。 - 前記水素酸化触媒は、前記膜体の前記第1内部空間側の面に配置されたシート体である、請求項1に記載のガスセンサ。
- 前記第1格納部は、前記膜体及び前記水素酸化触媒の少なくとも一方を支持するシート状のサポート部材をさらに有する、請求項2に記載のガスセンサ。
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