JPH02115758A - 流体反応物質の相対濃度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は流体反応物質の相対濃度の測定用の抵抗形の温
度補償酸素センサに関する。

特にこれは内燃機関の燃焼装置またはボイラ、特に強制
空気循環形ボイラーの混合燃料のような空気／燃料混合
体の閉ループ制御用の信号を発生することの出来る装置
に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕最近の
内燃機、特に自動直火形自動車エンジンでは一方では効
率と性能の向上、他方ではａ害排気の減少のために気化
の正確な制御に向けての努力傾向が顕著である。多くの
場合、化学量論的な空気／燃料混合体を機関に送ること
が望ましく、実際に排気マフラーに配置された酸素セン
サを用いてそれを化学量論的状態に維持する調整システ
ムがすでに存在する。このセンサはシリンダに送られる
混合気の状態を表わす信号を出して問題の混合気が濃い
か又は薄いかを示す。

このように現存の酸素センサの多くは混合気が濃いとき
約１ボルト、薄いとき約５０−１００ミリボルトの信号
を出す。それ放電子的な気化調整システムはセンサの出
力信号を一般に５００ミリボルト程度の基準電圧と比較
することにより動作する。この場合、センサの出力電圧
が、濃い混合気がシリンダに送られて飽和状態となって
いることに対応する５００ｍＶより高い値となると、エ
ンジンの調整−サーボ制御用の電子装置が空燃比を増加
させるように燃料噴射パラメータを修正し、そしてセン
サ出力が５００ｍＶより低くなるとこの電子システムが
全体として混合気を常に正しく化学量論的とするように
空燃比を減少させる。

実際には３元触媒マフラーを有する車両では気化は酸素
プローブで調整しなければならない。そのため、標準的
な機械設定では問題の触媒マフラーの高い効率と両立す
るに充分な狭い組成範囲に混合気を維持しんない。

２つの形式の酸素センサが現在製造あるいは設計されて
おり、その１つはガルバノ（ホルテック）センサであり
他方は抵抗センサである。

ガルバノ形センサは広く用いられているが濃度セルの原
理で動作する。安定化ジルコニア製のフィンガーの外面
が排気ガスに接触し、一方その内面は一般に空気である
酸素を含む基準混合気に接触するようにされ、これら内
外面に例えば白金製の電極が設けられる。これら電極は
まず化学量論的ポテンシャルを測定するために用いられ
そして次に外面の電極が排気混合体の燃焼において接触
反応を生じさせる。

この形式のセンナは種々の文献にあり、例えば、Ｈ，Ｄ
ｕｅｋｅｒ　ｅｔ　ａｌ＋　　５ｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　
ＡｕｔｏｌｌｌｏＬＩＶｅＥｎｇｌｎｅｅｒｓ　１９７
５．　　ｐａｐｅｒ　７５０２２３；　　Ｈ，Ｙ、　　
Ｇｕｂｃｒ　ａｔａｌ、５ｏｃｌｅｔｙ　ｏｒ　Ａｕｔ
ｏｓｏｔｌｖｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ　　１９８０゜ｐ
ａｐｅｒ　８０００１７；Ｅ、Ｍ、Ｌｏｇｏｔｈｅｔｌ
ｓ　Ｉｎ　Ａｄｖａｎｃｅｓ　ＩｎＣｅｒａｓ！ｃｓ、
ｅｄｌｔｅｄ　　ｂｙ　　Ａ、Ｍ、　　Ｈｅｕｒ　　ｅ
Ｌ　　ａｌ、Ｖｏｌ、３゜５ｃ１ｅｎｃｅ　　ａｎｄ　
　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　　ｏｆ’　　Ｚｌｒｃｏｌａ
（＾ｍｅｒｉｃａｎＣｅｒａｍｉｃ　５ｏｃｌｅｔｙ、
Ｃｏ１ｕｓｉｂｕｓ　ＯＨ，１９８１，ｐ、３８８　　
等）がある。

抵抗形センサは酸素の分圧の関数として遷移金属の特定
の酸化物の抵抗変化特性を用いる点で異なった原理にも
とづき動作する。遷移金属（例えばＴｉ％Ｎｂ、Ｃｅ等
）の酸化物の同素体の抵抗は次のように表わされる。

但しρ　は定数、Ｐ　ｏ　２は酸素分圧、ｋはボルフマ
ン定数、Ｔは絶対温度（Ｋ）、Ｗは問題とする酸化物の
結晶格子における局部的な傷（例えば酸素欠陥または間
質陽イオン）の発生に関係するエネルギー、αはその酸
化物の結晶格子における傷の平衡に関係する定数（１／
４または１１６）である。

従って、排気混合気内の酸素分圧がその熱力学的な平衡
値（第１図参照のこと）となると、例えばルチル形酸化
チタニウムからなる抵抗体（ＯＴｉｏ２−１／４）はシ
リンダに入る空／燃混合気が化学量論点になると実際に
４倍の範囲の変化を示す。

それ故、この特性が化学量論点での混合気の制御のため
に抵抗形酸素センサを用いる際に用いるべきものである
。チタン酸化物（ルチル形）にもとづく酸素センサはユ
ニ１２年間に種々知られている（例えば、Ｔ、Ｙ、Ｔ］
ｅｎ　ｅｔ　ａｔ　Ｃｅｔａｍｉｃ　Ｂｕｌｌ、。

５４．２８０．１９７５；Ｅ、Ｍ、Ｌｏｇｏｔｈｅｔｌ
ｓ、　Ｃｅｒａｍｉｃ　Ｅｎｇ、ａｎｄＳｅｌ、Ｐｒｏ
ｃ、、　８ｔｈ　Ａｕｔｏａｏｔｌｖｅ　Ｍａｔ、Ｃｏ
ｎｆ’、、　１９８０；Ｍ。

Ｊ、Ｅｓｐｅｒ　ｅｔ　ａｌ、　５ｏｃｉｅｔｙ　ｏｒ
＾ｕＬｏｍｏｔｌｖｅ　Ｅｎｇｌｎｅｅｒｓ、１９７９
．ｐａｐｅｒ　７９０１４０；に、５ａｊｌ　ｅｔ　ａ
ｔ、　Ｐｒｏｃ、ｏｆｔｈｅ　ＩｎｔｅｒｎａｔＩｏｎ
ａｌ　Ｍｅｅｔｌｎｇ　ｏｎ　ＣｈｅｍｉｃａｌＳｅｎ
ｓｏｒｓ、Ｅｎｄｔｉｔｅｄ　ｂｙ　Ｔ、Ｓｅ＋ｓｌｙ
ａｍａ　ａｎｄ　Ｃａ１１．。

ＥＩｓｅｖｌｅｒ　１９８３．ｐ、１７１等参照）。

これらセンサはＴ　ｉＯ２のディスクの形をとり、白金
のコンタクトワイヤが埋込まれてこのディスクの抵抗値
を酸素分圧の関数として測定しうるようになっている。

これらセンサの欠点はエンジン速度により排ガス温度が
３００℃から９００℃まで変化することによる。実際に
、例えばチタン酸化物の抵抗を表わす式（１）をみると
、３００℃から９００℃までの温度変化により抵抗値が
約４倍まで変化することになる。

それ故何らかの温度補償を導入して酸素分圧の変化によ
る抵抗変化と温度変化によるそれとを明確に区別出来る
ようにする必要がある。

最近改良型のセンサが開発されている。これらセンサで
はチタン酸化物の感応素子をつくるために微小電子回路
技術および特にシルクスクリーン処理技術を用いている
（例えば、Ｗ、Ｊ、Ｋａｌｓｅｒ　ａｔａｔ、　５ｏｃ
ｆｅｔｙ　ｏｒ　Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　Ｅｎｇｉｎｅ
ｅｒｓ　１９８３゜ｐａｐｅｒ８３０１６７；　Ｈ，Ｋ
ｎｄｏ　ｅｔ　ａｌ、Ｐｒｏｃ、ｏｒｔｈｅ　３ｒｄＳ
ｅｎｓｏｒ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　１９８３．ｐ、１８
５：Ｄ、Ｓ、　Ｈｏｗａｒｔ　Ｃｔａｌ、　５ｏｃｉｅ
ｔｙｏｆ’　Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　Ｅｎｇｌｎａｅｒ
ｓ、１９８４゜ｐ、８４０１４０；Ｊ、Ｌ、Ｐｆ’ｅｌ
ｆ’ｅｒ　ｅｔ　ａｌ、５ｏｃｌｅＬｙ　ｏｒＡｕｔｏ
ａｏｔｌｖｅ　Ｅｎｇｌｎｅｅｒｓ、１９８５９ｐａｐ
ｅｒ　８５０３８１；Ａ、Ｔａｋａｍｌ　ｅｔ　ａｌ、
　５ｏｃｌｅＬｙ　ｏｌ’　ＡｕｔｏＩｌｏＬＩｖｅＥ
ｎｇｌｎｅｅｒｓ、１９８５．ｐａｐｅｒ　８５０Ｈ１
参照）。

これらセンサはシルクスクリーンプロセス形の形式に適
した有機媒体中の懸濁物の形で所望の酸化物（Ｔ　ｉｏ
　２、Ｃｅ　Ｏ２、Ｎ　ｂ　２０３等）を有するインキ
またはペーストでつくられる。このインキは、良好な電
気絶縁体であり化学的に不活性のアルミナ形の基体に付
着される。これは予定の幾何形状に従って付着されそし
てそれが所望の特性、特に多孔性をもつように適当に熱
処理される。

しかしながら、動作温度はこのアルミナ基体の背面に配
置されて排気ガスには無関係に比較的狭い温度範囲（１
００℃程度）に感応素子を維持させる加熱抵抗体により
選ばれる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、 （１）　　酸素分圧に感応する素子と、（ＩＩ）温度補
償サーミスタと、 （Ｉｌｌ）必要であればこのサーミスタの値を調整しう
る抵抗体と、 （ｌｖ）　　加熱抵抗体と、 （ｖ）　　接続手段と、 を同一の化学的に不活性で電気絶縁性のセラミック基体
上に集積した改良型のセンサに関する。

本発明はそれ故、基体１に 予定の化学量論に対し反応物質の内の１つの超過に感応
する抵抗を有する少くとも１個の感応素子と、 この感応素子の受ける温度変化に比例する温度変化を受
けるようになった、この感応素子を含む抵抗ブリッジと
して装着される少くとも１個のサーミスタと、 感応素子とサーミスタを加熱し最低動作温度しきい値を
固定する加熱抵抗体と、 を層として有する流体反応物質の相対濃度を測定するた
めの抵抗形測定装置に関する。

更に本発明は製造について有利な成る数の特定のセンサ
構造を有する。

〔実施例〕

感応素子と直列になったサーミスタを有する分圧ブリッ
ジ形の組立体を用いることにより、温度の効果を除くこ
とが出来る。

第２図はこの分圧ブリッジ形を示す。この図において例
えばチタン酸化物からなる抵抗Ｒ１は酸素の圧力変化に
感応するに充分な多孔性を有する構造となっており、こ
のセンサの感応素子を形成する。

温度補償抵抗である抵抗Ｒ２は同じくチタン酸化物であ
り、これは非常に密な構造を有する。これは酸素圧力変
化には実質的に感応しない。その表面は不活性とされて
酸素の圧力変化に対しこの補償抵抗を全体として不感と
している。このような条件下での電圧■　は次のように
表わされる。

ＶＳ−ＶｏＲ２／（Ｒ１＋Ｒ２） 但しＶ。はユーザの選ぶ固定電圧である。酸素圧力変化
には感応しない抵抗Ｒ２は次のように表される。

Ｒ２−ＭａＫ　２　ｅ　ｘ　ｐ（Ｗ／　ｋ　Ｔ　）但し
に２は幾何的パラメータ並びに固定酸素圧に関する定数
である。

またＲ１は次のように表わされる。

Ｒ１−ＫＩ　Ｐ　Ｏ２ｅ　ｘ　ｐ　（Ｗ／　ｋ　Ｔ）但
しに１は幾何的定数、Ｐｏ２は酸素の圧力である。

電圧Ｖ　は次のように与えられる。

ＶＳ−ＶｏＫ２／（ＫＩＰｏ２＋に２）これは温度には
無関係である。排気における酸素の分圧が低い（第１図
の濃い状態に対応する１０　　気圧以下）ときには、Ｋ
１Ｐｏ２くに２であるからＶｓ−ｗａ　Ｖ　ｏとなる。

また混合気が薄い状態であるとＰ　Ｏ２は１０−２気圧
程度となり、Ｋ１とに２を正確に選べばｖＳはＶｏの一
部に等しい値となる。このような温度補償装置のレスポ
ンスを第３図に示す。実際にはＴ　ｉｏ　２製の２個の
ディスクを直列に用いる。これらディスクは異なる粒子
寸法を有する酸化物粒によりつくられそして白金の接続
部を有する。この感応素子の構造は極めて多孔度が高く
、他方サーミスタは密である。更に酸素に対する感度に
差をもたせるためにこの感応素子はへキサクロロ白金酸
溶液で含浸される。熱処理後に白金が著しく分散した形
で残留しそしてこの感応素子の平衡を加速する効果を与
える（触媒効果）。

第４図は本発明によるセンサを示す。

上述の種々の材料は薄い層（真空蒸着）または厚い層（
シルクスクリーンプロセス）で付着される。

第４図のセンサは化学的に不活性な基体の而１０にそこ
に入るガスの酸素成分に感応する素子２を有する。素子
２は電極２０と２１により包まれている。これら電極の
一方（第４図では電極２０）は分析されるべきガスが感
応素子２に達しうるようにする。電極２０と２１は接続
トラック２３．２４により接続され、その一方は入力電
位ＶＤに接続し、他方は抵抗Ｒ０と信号出力に接続して
その出力の電位信号Ｖ　をユーザーの回路（図示せず）
に与える。

感応素子２の近傍にはサーミスタ３が設けられ、これは
電極３０．３１より接続トラック２３と２２に接続して
抵抗Ｒと接地点に到る。

サーミスタ３は温度が変化する内にその抵抗の変化が感
応素子２のそれとほぼ等しくなるような材料からなる。

好適にはサーミスタは感応素子２と同一の材料でつくる
。

基体の面１０とそれを支持する装置の組立体は、分析さ
れるべきガスに対し不透過性であってサーミスタ３をガ
スの影響から保護するカプセル層５（例えばエナメルか
らなる）で覆われる。このカプセル層は例えばシルクス
ーンプロセスで付むされる。層５０に設けられる開口５
０はガスが感応素子２に到達しろるようにする。

基体の面１０とは逆の面１１は加熱抵抗体４を有し、こ
れは接続トラック４０．４１により電源（図示せず）に
接続する。この抵抗体４は感応素子が最低動作温度とな
りうるようにする。而１１と抵抗体４は例えばエナメル
のカプセル層６で覆われる。

それ故、感応素子２（例えばルチル形チタン酸化物から
なる）はサーミスタ３と直列になる。

このサーミスタ３は感応素子２と同じ材料でつくられる
。抵抗ＲとＲはＶ　の変化範囲をＣＳ　　　　　Ｓ ｖｏの一部として調整しうる、すなわち混合気か濃いと
き例えばＶ　　−０，９９Ｖｏ、および薄いときｖ　　
−０，０ＩＶｏが得られるようにする。

シルクスクリーンプロセスで形成しつる材料からなるこ
れら抵抗は基体の、コンピュータへの接続部を支持する
部分に集積しつる。

サーミスタ３はカプセル層で覆われて外気から遮断され
る。

このように、その構成材料ははじめに同一の粒子サイズ
を有し、同一の熱処理を受けそして最終的に、カプセル
層５に設けた窓３を通じて排気ガスと直接に接触する感
応素子２と同一の最終的な微小構造を有する。

感応素子２は例えばチタン酸化物Ｔ　ｉｏ　２からなる
ものでよい。その構造は排ガスの拡散が容易であるよう
に多孔性である。その厚さは同じ理由により小さい。こ
の素子は、貴金属（例えば白金）からなる下側電極２１
と、白金または白金ベースのサーメット（Ｐｔ／Ａｌ２
Ｏ３、Ｐｔ／ＭｇＡ　Ｉ　　ＯＰ　ｔ／Ｚ　ｒ０２）か
らなる上側２　４ゝ のくし形電極２０の間にある。このくし形電極２０はガ
スが感応素子２の表面に直接に達しうるようにする。更
に、これがサーメットからなることにより、多孔としう
るし、金属の以降の焼結を妨げるセラミックのフレーム
ワークで高温での使用中に変化しない多孔度を与えるこ
とが出来る。導電性の接続トラック２２．２３は電極の
それ（例えばＰｔ）と同じ形の金属でつくることが出来
るし、あるいはそれら電極に接続する他の金属でつくっ
てもよい。

サーミスタ３は好適には感応素子２と同じ材料でつくら
れる。従って前の例ではサーミスタはチタン酸化物であ
る。

基体１は化学的に不活性であって良好な電気絶縁体であ
る材料（アルミナ、ベリリウム酸化物、スピネル等）か
らつくられる。

背面１１に付着される抵抗体４は所望の抵抗値により金
属またはサーメットでつくることが出来る。これは上面
１０のエナメルカプセル５と同じエナメルカプセル６に
よりカプセル化される。この上面１０については、その
エナメルはデビトリファイエナメルであり、従ってガス
サンプリング用窓５０はその熱処理温度（約９００℃）
の動作温度では影響されない。

トラック２２．２３．２４，４０．４１は接続領域まで
となっており、この領域にコネクタが差込まれ（前、背
面）、そして基体のこの部分を不感化エナメル層５，６
が覆うことはない。

第４図によれば本発明のセンサは感応素子の配置される
検出ゾーンと、接続ワイヤ（２２，２３゜２４．４０．
４１）のみのある中間ゾーン（または固定ゾーン）と面
１０に接続領域Ｐ２．Ｐ３゜Ｐ４をそして面１１にＰ５
．Ｐ６を有する接続ゾーンとを有する。

第５図により本発明実施例の詳細を説明する。

この図も第４図のセンサを示すものであ。

検出ゾーンと接続ゾーンの間の固定ゾーンには固定部分
ＭＦがある。この固定部分は固定されており、そしてセ
ンサのカプセル層５．６に対し不透過性である。部分Ｍ
Ｆはセンサをケーシングの壁に組立てうるようにする、
縮径されねじ切りされた部分ＭＦＯを有する。

第６図に示すように部分ＭＦＯはケーシング内Ａ内に装
着され、センサの左端につくられた感応素子２からなる
セルがケーシングＣＡの内側に置かれており、このケー
シング内に分析され調整されるべき混合気が入る。コネ
クタＣＥはこのようにして固定部分ＭＦとケーシングＣ
Ａにより混合気から分離される。

第５．６図に示すように、コネクタＣＥは基体１の接続
ゾーンに巻込まれる。接続素子（例えばＢ２．Ｂ３．Ｂ
４）は接続領域（Ｐ２．　　Ｐ３．　Ｐ４）に接続して
センサの素子を、本発明ではない外部回路へと伸びるケ
ーブルＴｏに接続しうるようにする。

第７．８図により本発明の実施例を詳細に説明する。

第７図には、 感応セル２と接続領域Ｐ２．Ｐ３．Ｐ４を支持する基体
１のウェハーと、 固定部分ＭＦＯとＭＦＩからなる固定部分ＭＦと、 接続ピンＢ２．Ｂ３．Ｂ４．Ｂ５．Ｂ６およびケーブル
ＴＯを有するコネクタＣＥとが示されている。

このセンサは更にセンサをケーシング（図示せず）に装
着するための金属部分Ｒを有する。この装着部分Ｒは第
６図に示すように部分ＭＦの直接装着ではなくセンサを
ケーシング内に装着しうるようにする。

装着部分Ｒはウェハー１と感応素子２（並びにサーミス
タ３）を受は入れるように中空となっている。これは、 部分ＭＦＯを固定部分ＭＦに固定しうるようにする部分
ＲＯと、 冷却フィンＲ１と、 ケーシングのねじ部に部分Ｒを装着しつるようにするね
じ部Ｒ２と、 内側に配置された感応素子３を保護すると共に分析され
るべきガスの循環用の開口Ｒ４，を有する保護キャップ
Ｒ３とを有する。

一方、固定部分ＭＦの部分ＭＦＩに対し端部Ｔ１０で固
定されるバックＴ１がある。コネクタＣＥはピンＢ２．
Ｂ３．Ｂ４並びにＢ５．Ｂ６がセンサの接続領域Ｐ２．
Ｐ３．Ｐ４．Ｐ５．Ｐ６に接続されるようにバックＴ１
の他端Ｔｌｌに対しそしてその内部に対し装着固定され
る。

上記のユニットは第８図に示すように装着される。更に
、この組立体は排ガスがセンサの接続ゾーンに達しない
ように不透過性とされる。このため、このセンサのウェ
ハーは耐火セメントＭＦ４により固定部分ＭＦにシール
される。シールＭＦ２．ＭＦ３は固定部分ＭＦと装着部
分Ｒの間および部分ＲとバックＴ１の間を分離する。

バックＴ１はリングＴ１２のそばの部分子ＩＯおよびそ
の部分子ｌｌにおいて装着部分Ｒと、ケーブルＴＯを形
成する線を通すためのビトン（ｖｉｔｏｎ）形Ｖのプラ
スチックリングとに夫々クランプされる。このクランプ
によりセンサユニットの上部は不透過性となる。

第９図に示す本発明の他の実施例においては多孔質セラ
ミック材料７（Ａ１２０３、 ＭｇＡｌ２Ｏ４、Ｚ　ｒ　０２　）が感応素子の上側電
極に付着される。この付着はシルクスクリーンプロセス
またはプラズマトーチで行うことが出来、その効果は感
応素子２の近辺に来るガスの流れを制限すると共にその
触媒作用を向上させそれにより平衡を得るためのレスポ
ンス時間を短縮することである。

更に感応素子２は触媒作用を増しそしてそれに相関して
レスポンス時間を短縮するためにヘキサクロロ白金酸溶
液で含浸させてもよい。

他の例によれば、構造レベルにおいて第１０図に示すよ
うにプラナ−電極を用いることが出来る。

感応素子２とサーミスタ３は同様にプラナ−技術でつく
られ、感想素子２がトラック２３．２４にそしてサーミ
スタ３がトラック２２．２３に重なる。

また第１１図に示すように本発明のセンサを感応素子の
抵抗値とサーミスタのそれの間に不東衡状態をつくり、
モしてＶ。の関数としてｖ５のダイナミックレンジを増
加させるためにプラナ−電極と重畳する電極との組合せ
の形でつくることも出来る。この場合、感応素子２は第
４図の構造をＨし、サーミスタ３は第１０図の構造を白
°する。

またこの逆も可能であり、感想素子２を第１０図の構造
とし、サーミスタを第４図の構造としてもよい。このよ
うに、第２図の分圧ブリッジのＲ２（サーミスタ３に対
応）が例えば６００℃で１ＯＫΩ程度、そしてＲ，（感
想素子２の値に対応）は、混合気がリッチ側に傾くと１
００Ω程度で薄い状態側（常に６００℃）に傾くとＩＭ
Ω程度となるように幾何条件を選ぶ際に、化学量論点を
通過するとき０．９９Ｖｏと１Ｏ−２Ｖｏの間のＶ　の
変化が得られる。

本発明のこのようなセンサはその集積構造が不透過性の
カプセル層に囲まれるために製造上有利である。この構
造の装着と使用は更に容品である。

これは補償サーミスタと加熱抵抗を有する。加熱抵抗４
があるため感応素子を常に５００℃以上に維持すること
が出来るのであり、それ故ガスを平衡状態にする反応が
更に速くなり、従ってリスポンス時間が短くなる。

直列サーミスタのカプセル化は感応素子とサーミスタに
同一の材料粒子サイズの使用および同一の熱処理の使用
を、サーミスタの密度を高くするための特別な前処理を
行う必要なく可能にする。

第１２．１３図は感応素子を支持するストリップ群を示
す。

いくつかのセルＥｌ、Ｅ２が１つの基体ウェハーに並置
してつくられる。第１２図に示すようにいくつかの均等
にカットされたセル、例えばＥｌがこの方法で得られる
。これらセルの夫々はその一方の面に感応素子２、サー
ミスタ３、接続トラック２２，２３．２４および接続領
域Ｐ２．Ｐ３゜Ｐ４を有する。

第１３図はこのウェハーの反対側の面を示しており、感
応素子とサーミスタを支持している。この面上に、夫々
Ｅ１のようなセルに対応するゾーン内に配置された抵抗
、並びに４０．４１の導体と接続ゾーンＰ５．Ｐ６が設
けである。

このウェハーは鎖線ａａ’　、ｂｂ’　、ｃｃ’　で示
す線でカットされて一つの面に１つのセルと対応する接
続を、そして他面に抵抗４と対応する接続を何するセン
サが得られる。

得られたセンサはすべて同一である。

例えばこのようなセンサの製造に用いられる材料は、 感応素子にはチタン酸化物を主とする材料、電極にはサ
ーメット材料（セラミック／金属合金）、 カプセル層および固定部分ＭＦとセンサウェハ間に不透
過性を与える材料には耐火シールエナメル、 基体には８０％と９９％の間のアルミナのような材料が
用いられる。

１個のウェハーに数個のセンサを１群として有する実施
例の場合には本発明の方法はエナメルの熱処理後にこの
ウェハーの切断を行ってストリップ状の個々のセンサを
得る。

部分ＭＦの固定化および支持は基体１に合った熱膨脹係
数を有する材料で行うべきである。例えば基体をアルミ
ナとすると部分ＭＦもアルミナでつくるとよい。同様に
シールセメントＭＦ４は部分ＭＦと基体１の材料に合っ
た膨張係数をもつ材料でつくられる。

以上述べたところは純粋な一つの例についてのものであ
り、他の変更は本発明の範囲内である。

特に感応素子２とサーミスタ３を有する基体１はウェハ
ーの形としうるが他の形でもよい。

重要なことはサーミスタが感応素子２と同じ温度変化を
受けるべきことでありそして、必要であれば感応素子２
に熱的に結合されるということである。

数値例と材料の選択は例にすぎない。

【図面の簡単な説明】

第１図は空気／ガソリン混合体の熱力学的平衡を示す曲
線、第２図は温度補償分圧ブリッジの回路図、第３図は
本発明による温度補償を行った抵抗形センサのレスポン
ス曲線、第４図は本発明のセンサの実施例の分解詳細図
、第５図は固定手段と電気接続手段を有する本発明のセ
ンサの斜視図、第６図は本発明のセンサの組立体の例を
示す図、第７図は本発明のセンサの他の実施例の分解図
、第８図は本発明のセンサの他の実施例の断面図、第９
図は本発明のセンサの他の実施例を示す図、第１０図お
よび第１１図は本発明のセンサの他の実施例を示す図、
第１２図および第１３図は１つのウェハーに本発明のい
くつかのセルを群として合する実施例を示す図である。 １・・・基体、２・・・感応素子、３・・・サーミスタ
、４・・・加熱抵抗、５，６・・・カプセル層、２０．
２１゜３０．３１・・・電極、２２，２３，２４，４０
゜４１・・・接続トラック、５０・・・開口、Ｐ２．Ｐ
３Ｐ４・・・接続領域、ＣＡ・・・ケーシング、ＭＦ・
・・固定部分、ＣＥ・・・コネクタ、Ｂ２．Ｂ３．Ｂ４
・・・接続素子、ＴＯ・・・ケーブル。 ＦＩＧ、、−１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、決定された化学量論に対し反応物質の内の１つの過
   剰に感応する抵抗を有する少くとも１個の感応素子と、 この感応素子の受ける温度変化に比例する温度変化を受
   けるようになった、この感応素子を含む抵抗ブリッジと
   して装着される少くとも１個のサーミスタと、 前記感応素子とサーミスタを加熱し最低動作温度しきい
   値を固定する加熱抵抗体とを基体上に層として有するこ
   とを特徴とする流体反応物質の相対濃度を測定する流体
   反応物質の相対濃度測定装置。 ２、前記サーミスタは前記感応素子近辺に配置されるこ
   とを特徴とする請求項１記載の測定装置。 ３、前記サーミスタは前記感応素子と同一の材料からな
   り、分析されるべき流体反応物質から絶縁されてなるこ
   とを特徴とする請求項１記載の測定装置。 ４、前記感応素子は分析されるべき流体反応物質の入口
   側にあって開口を有する２つの電極間に層として与えれ
   ることを特徴とする請求項１記載の測定装置。 ５、前記サーミスタは２個の接続電極間に層として形成
   されることを特徴とする請求項１記載の測定装置。 ６、前記サーミスタと前記感応素子はプラナー技術によ
   りつくられることを特徴とする請求項１記載の測定装置
   。 ７、第１検出ゾーンと、上記測定装置の支持および固定
   用の第２ゾーンと、第３電気接続ゾーンとが長手方向に
   配置された基体と、 決定された化学量論に対し前記反応物質の内の１つの超
   過に感応する、上記第１ゾーンに直接設けられる少くと
   も１個の感応素子と、 上記第３電気接続ゾーンに配置された電気接続領域と、 上記基体に付着された上記感応素子、サーミスタおよび
   抵抗体を上記電気的接続ゾーンに配置された電気接続領
   域に接続する導電性トラックと、前記ガス混合体を通さ
   ない材料からなり、少くとも上記第１および第２ゾーン
   をカバーし、上記感応素子と接続トラックを包みそして
   ガスの上記感応ゾーンへのアクセスのための少くとも１
   個の開口を有するカプセル層と、 第２固定ゾーンに配置されて第１ゾーンから第３ゾーン
   への通過を妨げる固定部分とを備えていることを特徴と
   する請求項１記載の測定装置。 ８、前記固定部分は前記測定装置に気密固定されること
   を特徴とする請求項１記載の測定装置。 ９、前記固定部分は前記感応素子が分析されるべきガス
   混合体を含んだケーシングの内側に配置されそして固定
   部分ＭＦに関連するケーシングの壁が前記接続ゾーンに
   入らないように上記ケーシングの壁に固定しうるように
   する装着手段を有することを特徴とする請求項１記載の
   測定装置。 １０、前記第３電気接続ゾーンに装着されそして前記接
   続領域に接触状態とされた接続ピンを有する雌コネクタ
   を含むことを特徴とする請求項１記載の測定装置。 １１、前記基体と固定部分は膨脹係数の合った材料から
   なることを特徴とする請求項１記載の測定装置。 １２、前記基体と固定部分はアルミナからなることを特
   徴とする請求項７記載の装置。 １３、前記感応素子を支持する条片は、前記基体の材料
   および前記固定部分の材料と合った膨脹係数を有するセ
   メント材料により上記固定部分にシールされることを特
   徴とする請求項１記載の測定装置。 １４、前記固定部分を装着し前記感応素子を内蔵すると
   共に、ケーシングでの固定を可能にするねじ素子と冷却
   フィンを有する装着部分を含むことを特徴とする請求項
   １記載の測定装置。 １５、複数が同一のウェハー上につくられた後、個々に
   切断されてなることを特徴とする請求項８記載の測定装
   置。 １６、前記反応物質の内の１つの超過分に感応する前記
   感応素子並びに前記サーミスタが前記基体の一方の面に
   形成されそして他方の面に、前記セルにそして特に前記
   ガス用のアクセスゾーンに面する加熱抵抗体が設けられ
   たことを特徴とする請求項１記載の測定装置。