JPH07181160A - Gas sensor - Google Patents
Gas sensorInfo
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- JPH07181160A JPH07181160A JP20537494A JP20537494A JPH07181160A JP H07181160 A JPH07181160 A JP H07181160A JP 20537494 A JP20537494 A JP 20537494A JP 20537494 A JP20537494 A JP 20537494A JP H07181160 A JPH07181160 A JP H07181160A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明はガスセンサに関し、特
に、圧力が変動する箇所（例えば、自動車のパージライ
ン等）のガス濃度の検出に好適なガスセンサに関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas sensor, and more particularly to a gas sensor suitable for detecting the gas concentration at a location where the pressure fluctuates (for example, an automobile purge line).
【０００２】[0002]
【従来技術およびその問題点】従来、ガスの濃度を検出
するセンサとしては種々のタイプのものが提案されてお
り、例えば、図８に示すようなガスセンサが既に知られ
ている。2. Description of the Related Art Conventionally, various types of sensors have been proposed as sensors for detecting gas concentration. For example, a gas sensor as shown in FIG. 8 is already known.
【０００３】すなわち、このガスセンサ３１は、いわゆ
る熱伝導式のガスセンサであって、内部に補償用ヒータ
３３が設けられている密閉容器３４内に所定圧の基準ガ
スを封入した補償用素子３２と、内部に検出用ヒータ３
７が設けられている密閉容器３８の壁面に被検出ガスを
導入するためのガス流入口３８ａを穿設した検出用素子
３６とを具えている。That is, the gas sensor 31 is a so-called heat conduction type gas sensor, and a compensating element 32 in which a reference gas having a predetermined pressure is enclosed in a sealed container 34 in which a compensating heater 33 is provided. Detection heater 3 inside
7 is provided on the wall surface of the hermetically sealed container 38 in which the gas inflow port 38a for introducing the gas to be detected is provided.
【０００４】そして、上記のように構成したガスセンサ
３１を被検出ガス雰囲気中に位置し、各素子３２、３６
をブリッジ回路に接続して所定の電圧（電流）を印加
し、各素子３２、３６のヒータ３３、３７を加熱する
と、補償用ヒータ３３は被検出ガスの濃度によらずに一
定の表面温度を示し、検出用ヒータ３７は被検出ガスの
濃度に応じた表面温度を示す。したがって、両ヒータ３
３、３７の表面温度の差を求めることにより被検出ガス
の濃度を検出することができることになる。The gas sensor 31 having the above-described structure is placed in the atmosphere of the gas to be detected, and the elements 32 and 36 are arranged.
Is connected to a bridge circuit to apply a predetermined voltage (current) to heat the heaters 33 and 37 of the elements 32 and 36, the compensation heater 33 maintains a constant surface temperature regardless of the concentration of the gas to be detected. The detection heater 37 indicates the surface temperature according to the concentration of the gas to be detected. Therefore, both heaters 3
It is possible to detect the concentration of the gas to be detected by obtaining the difference between the surface temperatures of 3 and 37.
【０００５】ところで、省エネルギー化が要求される今
日、圧力が頻繁に変化する箇所、例えば、０ｍｍＨｇか
ら−５００ｍｍＨｇの範囲内で圧力が変化する自動車の
パージライン等におけるガス濃度を正確に検出できるセ
ンサが要求されているが、上記のようなガスセンサ３１
にあっては、定格消費電力内に圧力依存性が大きい範囲
と小さい範囲とがあるため、圧力が頻繁に変化する箇所
において使用するには圧力依存性の小さい範囲を使用し
なければならない。By the way, in today's demand for energy saving, there is a sensor capable of accurately detecting the gas concentration in a place where the pressure changes frequently, for example, in a purge line of an automobile where the pressure changes in the range of 0 mmHg to -500 mmHg. Although required, the gas sensor 31 as described above
In this case, since there are a range having a large pressure dependency and a range having a small pressure dependency within the rated power consumption, it is necessary to use the range having a small pressure dependency in order to use in a place where the pressure changes frequently.
【０００６】上記ガスセンサの消費電力と表面温度との
関係を図９に示す。この場合、基準ガスとして空気を使
用し、被検出ガスとしてブタンを使用し、センサの消費
電力は０ｍＷ〜１００ｍＷの範囲内で変化させている。
この結果から、表面温度を消費電力の大きさによって３
態様に分けることができる。FIG. 9 shows the relationship between the power consumption of the gas sensor and the surface temperature. In this case, air is used as the reference gas, butane is used as the gas to be detected, and the power consumption of the sensor is changed within the range of 0 mW to 100 mW.
From this result, the surface temperature can be set to 3 depending on the power consumption.
It can be divided into modes.
【０００７】すなわち、図中Ａは、基準ガス（空気）に
対する補償用ヒータ３３の表面温度が被検出ガス（ブタ
ン）に対する検出用ヒータ３７の表面温度よりも小さく
なる領域であって、圧力依存性が小さい領域である。ま
た、図中Ｂは、基準ガス（空気）に対する補償用ヒータ
３３の表面温度と被検出ガス（ブタン）に対する検出用
ヒータ３７の表面温度が等しくなる点、すなわち、セン
サが不感となる点である。さらに、図中Ｃは、基準ガス
（空気）に対する補償用ヒータ３３の表面温度が被検出
ガス（ブタン）に対する検出用ヒータ３７の表面温度よ
りも大きくなる領域であって、圧力依存性が大きい領域
である。これを消費電力とセンサ出力との関係に直すと
図１０に示すようになる。That is, A in the figure is a region where the surface temperature of the compensating heater 33 for the reference gas (air) is smaller than the surface temperature of the detecting heater 37 for the gas to be detected (butane), and the pressure dependence Is a small area. Further, B in the figure is a point where the surface temperature of the compensating heater 33 for the reference gas (air) and the surface temperature of the detecting heater 37 for the gas to be detected (butane) are equal, that is, the sensor is insensitive. . Further, C in the drawing is a region where the surface temperature of the compensating heater 33 for the reference gas (air) is higher than the surface temperature of the detecting heater 37 for the gas to be detected (butane), and a region where pressure dependency is large. Is. When this is converted into the relationship between power consumption and sensor output, it becomes as shown in FIG.
【０００８】ここで、センサ出力が正の領域（図９のＡ
領域）を使用する方が負の領域を使用するよりもヒータ
の耐久性を高めるうえで有効であり、また、正の領域は
他の領域に比べてセンサ出力の圧力依存性が小さいた
め、圧力が頻繁に変化する箇所のガス濃度の検出等には
有効となるものである。Here, the area where the sensor output is positive (A in FIG. 9)
It is more effective to use the (region) than to use the negative region in order to improve the durability of the heater, and the positive region has less pressure dependence of the sensor output than other regions, so Is effective for detecting the gas concentration at a location where is frequently changed.
【０００９】しかしながら、正の領域（図９のＡ領域）
では、センサ出力（センサ感度）が最大となる範囲が非
常に狭いため、使用できる消費電力の範囲が狭くなり、
実用性の低いものとなる。また、この正の領域では基準
ガスに対する補償用ヒータ３３の表面温度と被検出ガス
に対する検出用ヒータ３７の表面温度との差が小さく、
センサ出力を大きくとれず、結果的にセンサ感度が低く
なる。However, the positive area (area A in FIG. 9)
, The range where the sensor output (sensor sensitivity) is maximum is very narrow, so the range of power consumption that can be used is narrowed.
It becomes less practical. In this positive region, the difference between the surface temperature of the compensating heater 33 for the reference gas and the surface temperature of the detecting heater 37 for the gas to be detected is small,
A large sensor output cannot be obtained, resulting in low sensor sensitivity.
【００１０】この発明は前記のような従来のもののもつ
問題点を解決したものであって、圧力が頻繁に変化する
箇所においてもガス濃度を正確に検出することができる
とともに、センサ出力（センサ感度）の高いガスセンサ
を提供することを目的とするものである。The present invention solves the problems of the above-mentioned conventional ones, and it is possible to accurately detect the gas concentration even in a place where the pressure changes frequently, and to detect the sensor output (sensor sensitivity). ) High gas sensor.
【００１１】[0011]
【問題点を解決するための手段】上記の問題点を解決す
るためにこの発明は、補償用ヒータが設けられる容器内
に所定圧の基準ガスを封入した補償用素子と、検出用ヒ
ータが設けられる容器に被検出ガスを導入するためのガ
ス流入口を穿設した検出用素子とをブリッジ回路に接続
し、前記ブリッジ回路に所定の電圧（電流）を供給した
状態で前記検出用素子の検出用ヒータに被検出ガスを作
用させ、補償用ヒータと検出用ヒータの表面温度差によ
り被検出ガスの濃度を検出するようになっているガスセ
ンサにおいて、前記ブリッジ回路に供給する電圧（電
流）を、基準ガスに対する補償用ヒータの表面温度が被
検出ガスに対する検出用ヒータの表面温度よりも小さく
なる範囲内に制限するとともに、前記補償用ヒータおよ
び検出用ヒータの周囲を所定の間隔をおいて放熱板で覆
い、この放熱板と各ヒータとの間に形成される間隙を介
して基準ガス又は被検出ガスを各ヒータに作用させるよ
うにした手段を採用したものであり、また、前記各放熱
板と各ヒータとの間に形成される間隙と、各ヒータの放
熱面の寸法との比を０．５以下とした手段を採用したも
のである。In order to solve the above problems, the present invention provides a compensating element in which a reference gas having a predetermined pressure is sealed in a container in which a compensating heater is provided, and a detecting heater. A detection element having a gas inlet for introducing a gas to be detected into a container to be connected to a bridge circuit, and detection of the detection element with a predetermined voltage (current) supplied to the bridge circuit In the gas sensor configured to detect the concentration of the gas to be detected by the surface temperature difference between the compensating heater and the detecting heater, the voltage (current) supplied to the bridge circuit, The surface temperature of the compensating heater with respect to the reference gas is limited to a range smaller than the surface temperature of the detecting heater with respect to the gas to be detected, and the peripheral temperature of the compensating heater and the detecting heater is limited. Is covered with a heat radiating plate at a predetermined interval, and means for allowing the reference gas or the gas to be detected to act on each heater through a gap formed between the heat radiating plate and each heater is adopted. In addition, a means is adopted in which the ratio of the gap formed between each heat dissipation plate and each heater to the size of the heat dissipation surface of each heater is 0.5 or less.
【００１２】[0012]
【作用】この発明は前記のような手段を採用して、ブリ
ッジ回路に供給する電圧（電流）を、基準ガスに対する
補償用ヒータの表面温度が被検出ガスに対する検出用ヒ
ータの表面温度よりも小さくなる範囲内に制限したの
で、圧力依存性を極めて少なくすることができることに
なり、圧力が頻繁に変化する箇所においても被検出ガス
の濃度を正確に検出することができることになる。ま
た、補償用ヒータおよび検出用ヒータの周囲を所定の間
隔をおいて放熱板で覆い、放熱板と各ヒータとの間に形
成される間隙を介して基準ガス又は被検出ガスを各ヒー
タに作用させるようにしたので、使用範囲内での補償用
ヒータと検出用ヒータの表面温度の差を大きくとること
ができ、センサ出力を大きくすることができる。According to the present invention, the voltage (current) supplied to the bridge circuit is set so that the surface temperature of the compensating heater with respect to the reference gas is smaller than the surface temperature of the detecting heater with respect to the gas to be detected. Since it is limited to within the range, the pressure dependency can be extremely reduced, and the concentration of the gas to be detected can be accurately detected even in the place where the pressure changes frequently. In addition, the periphery of the compensation heater and the detection heater is covered with a heat radiating plate at a predetermined interval, and the reference gas or the gas to be detected acts on each heater through a gap formed between the heat radiating plate and each heater. By doing so, it is possible to increase the difference in surface temperature between the compensation heater and the detection heater within the use range, and increase the sensor output.
【００１３】[0013]
【実施例】以下、図面に示すこの発明の実施例について
説明する。図１および図２には、この発明によるガスセ
ンサの第１の実施例が示されていて、この実施例に示す
ガスセンサ１も前記従来のものと同様に、いわゆる熱伝
導式のガスセンサであって、内部に補償用ヒータ３が設
けられている密閉容器４内に所定圧の基準ガスを封入す
るとともに、補償用ヒータ３の周囲を所定の間隔をおい
て箱体状の放熱板５で覆い、放熱板５と補償用ヒータ３
との間に形成される間隙ａを介して補償用ヒータ３に基
準ガスを作用させるようにした補償用素子２と、内部に
検出用ヒータ７が設けられている密閉容器８の壁面に被
検出ガスを導入するためのガス流入口８ａを穿設すると
ともに、検出用ヒータ７の周囲を所定の間隔をおいて箱
体状の放熱板９で覆い、放熱板９と検出用ヒータ７との
間に形成される間隙ａを介して検出用ヒータ７に被検出
ガスを作用させるようにした検出用素子６とを具えてい
る。Embodiments of the present invention shown in the drawings will be described below. FIG. 1 and FIG. 2 show a first embodiment of a gas sensor according to the present invention, and the gas sensor 1 shown in this embodiment is a so-called heat conduction type gas sensor like the conventional one. A reference gas having a predetermined pressure is enclosed in a closed container 4 in which a compensation heater 3 is provided, and the periphery of the compensation heater 3 is covered with a box-shaped heat radiating plate 5 at a predetermined interval to radiate heat. Plate 5 and compensating heater 3
The compensating element 2 in which the reference gas is made to act on the compensating heater 3 through a gap a formed between the compensating heater 3 and the compensating element 3, and the detection heater 7 is provided on the wall surface of the closed container 8 to be detected. A gas inlet 8a for introducing gas is formed, and a box-shaped heat radiating plate 9 is provided around the detection heater 7 with a predetermined space between the heat radiating plate 9 and the detection heater 7. And a detection element 6 in which the gas to be detected is caused to act on the detection heater 7 through the gap a formed in the.
【００１４】そして、この実施例に示すガスセンサ１を
被検出ガス雰囲気中に位置し、補償用素子２の補償用ヒ
ータ３および検出用素子６の検出用ヒータ７をそれぞれ
ブリッジ回路に接続して所定の電圧（電流）を供給する
と、前記従来のものと同様に、前記補償用ヒータ３は被
検出ガスの濃度によらずに一定の表面温度を示し、検出
用ヒータ７は被検出ガスの濃度に応じて熱伝導率が異な
ることにより、被検出ガスの濃度に応じた表面温度を示
すことになる。したがって、補償用ヒータ３と検出用ヒ
ータ７の表面温度の差を求めることにより被検出ガスの
濃度を検出することができるものである。Then, the gas sensor 1 shown in this embodiment is located in a gas atmosphere to be detected, and the compensating heater 3 of the compensating element 2 and the detecting heater 7 of the detecting element 6 are connected to a bridge circuit, respectively. When the voltage (current) is supplied, the compensating heater 3 exhibits a constant surface temperature regardless of the concentration of the gas to be detected, and the heater 7 for detection has the same concentration as the gas to be detected. Since the thermal conductivity varies depending on the temperature, the surface temperature depends on the concentration of the gas to be detected. Therefore, the concentration of the gas to be detected can be detected by obtaining the difference in surface temperature between the compensation heater 3 and the detection heater 7.
【００１５】この実施例によるガスセンサ１の消費電力
と表面温度との関係を図３および図４に示す。この場
合、基準ガスとして空気を、被検出ガスとしてブタンを
使用し、各ヒータ３、７と放熱板５、９との間隙ａを
１．０ｍｍ、０．５ｍｍの２種類に設定し、センサの消
費電力を所定の範囲内で変化させた。The relationship between the power consumption and the surface temperature of the gas sensor 1 according to this embodiment is shown in FIGS. 3 and 4. In this case, air is used as the reference gas and butane is used as the gas to be detected, and the gap a between the heaters 3 and 7 and the heat dissipation plates 5 and 9 is set to two types of 1.0 mm and 0.5 mm. The power consumption was changed within a predetermined range.
【００１６】この結果、各ヒータ３、７と放熱板５、９
との間隙ａを１．０ｍｍとした場合でも０．５ｍｍとし
た場合でも、従来技術で示したＢ点（図９）、すなわち
基準ガスに対する補償用ヒータの表面温度と被検出ガス
に対する検出用ヒータの表面温度が等しくなる点（セン
サの不感点）が実用消費電力（０ｍＷ〜１００ｍＷ）外
に移動した。As a result, the heaters 3 and 7 and the radiator plates 5 and 9 are
Regardless of whether the gap a between 1.0 and 0.5 mm is set to point B (FIG. 9) shown in the prior art, that is, the surface temperature of the compensation heater for the reference gas and the detection heater for the detected gas. The point where the surface temperatures of (1) and (2) are equal to each other (a dead point of the sensor) has moved outside the practical power consumption (0 mW to 100 mW).
【００１７】したがって、圧力依存性の小さい正の領域
（図９のＡ領域）の範囲を大幅に広げることができ、使
用できる消費電力の範囲を大幅に広げることができる。
また、基準ガスに対する補償用ヒータ３の表面温度と被
検出ガスに対する検出用ヒータ７の表面温度との差を大
きくとることができるので、センサ出力を大きくするこ
とができ、センサ感度を高めることができる。したがっ
て、圧力が頻繁に変化する箇所、例えば自動車のパージ
ライン等においてもガスの濃度を正確に検出することが
できることになる。Therefore, the range of the positive area (area A in FIG. 9) having a small pressure dependency can be greatly expanded, and the usable power consumption range can be expanded significantly.
Further, since the difference between the surface temperature of the compensating heater 3 with respect to the reference gas and the surface temperature of the detecting heater 7 with respect to the gas to be detected can be made large, the sensor output can be increased and the sensor sensitivity can be improved. it can. Therefore, the gas concentration can be accurately detected even in a place where the pressure changes frequently, such as a purge line of an automobile.
【００１８】図５には、この発明によるガスセンサの第
２の実施例の消費電力とセンサ出力との関係が示されて
いて、この実施例に示すガスセンサ１は、各ヒータ３、
７と各放熱板５、９との間隙ａと、各ヒータ３、７の放
熱面の寸法ｌとの比（ａ／ｌ）を０．５以下としたもの
であって、その他の構成は前記第１の実施例に示すもの
と同様の構成を有している。FIG. 5 shows the relationship between the power consumption and the sensor output of the second embodiment of the gas sensor according to the present invention. The gas sensor 1 shown in this embodiment has heaters 3,
The ratio (a / l) of the gap a between the heat radiation plate 5 and 9 and the dimension 1 of the heat radiation surface of each heater 3 and 7 is set to 0.5 or less. It has the same configuration as that shown in the first embodiment.
【００１９】この結果、正領域（図９のＡ領域）におけ
るセンサ出力が第１の実施例に示すものよりも大きくな
り、センサの感度をさらに高めることができることにな
る。As a result, the sensor output in the positive region (A region in FIG. 9) becomes larger than that shown in the first embodiment, and the sensitivity of the sensor can be further enhanced.
【００２０】図６は、消費電力を０．３Ｗに固定し、環
境温度（Ｔ1 ＜Ｔ2 ＜Ｔ3 ）におけるａ／ｌとセンサ出
力との関係を示したものである。この結果、ａ／ｌが
０．２以下では温度依存性が大きく現れるため、ａ／ｌ
は０．２〜０．３の範囲が最適となる。この範囲にａ／
ｌを設定することにより、温度依存性が小さく、感度の
高いセンサが得られる。FIG. 6 shows the relationship between a / l and sensor output at ambient temperature (T 1 <T 2 <T 3 ) with the power consumption fixed at 0.3 W. As a result, when a / l is 0.2 or less, the temperature dependence becomes large, so that a / l
Is optimally in the range of 0.2 to 0.3. A / within this range
By setting l, a sensor with low temperature dependence and high sensitivity can be obtained.
【００２１】図７（ａ）〜（ｃ）には、この発明による
ガスセンサの第３の実施例の要部が示されていて、この
実施例に示すガスセンサは、２枚のシリコンウエハ１
２、１２間にヒータ１３を挟持した状態に設けるととも
に、ヒータ１３に面する各シリコンウエハ１２、１２の
部分に異方性エッチングにより適宜の溝１２ａ、１２ａ
を穿設し、この溝１２ａ、１２ａを介して基準ガス又は
被検出ガスを各ヒータ１３、１３に作用させるようにし
たものであって、その他の構成は前記第１の実施例に示
すものと同様の構成を有している。FIGS. 7A to 7C show the essential parts of a third embodiment of the gas sensor according to the present invention. The gas sensor shown in this embodiment is composed of two silicon wafers 1.
The heater 13 is provided so as to be sandwiched between the heaters 2 and 12, and the portions of the silicon wafers 12 and 12 facing the heater 13 are appropriately etched by anisotropic etching.
The reference gas or the gas to be detected is made to act on the heaters 13 and 13 through the grooves 12a and 12a, and the other configurations are the same as those shown in the first embodiment. It has a similar configuration.
【００２２】そして、この実施例に示すガスセンサにあ
っても、前記第１の実施例に示すものと同様に、従来技
術で示したＢ点（図９）、すなわち基準ガスに対する補
償用ヒータの表面温度と被検出ガスに対する検出用ヒー
タの表面温度が等しくなる点（センサの不感点）を実用
消費電力（０ｍＷ〜１００ｍＷ）外に位置させることが
できるので、圧力依存性の小さいＡ領域の範囲を大幅に
広げることができ、使用できる消費電力の範囲を広げる
ことができる。また、基準ガスに対する補償用ヒータの
表面温度と被検出ガスに対する検出用ヒータの表面温度
との差を大きくとることもできるので、センサの出力を
大きくすることができ、センサ感度を著しく高めること
ができる。Also in the gas sensor shown in this embodiment, as in the case of the first embodiment, the point B (FIG. 9) shown in the prior art, that is, the surface of the compensating heater for the reference gas is shown. Since the point where the temperature of the detection heater is equal to the surface temperature of the gas to be detected (sensor dead point) can be located outside the practical power consumption (0 mW to 100 mW), the range of the area A with small pressure dependency can be set. The range of power consumption that can be used can be widened significantly. Further, since the difference between the surface temperature of the compensating heater with respect to the reference gas and the surface temperature of the detecting heater with respect to the gas to be detected can be made large, the output of the sensor can be increased and the sensor sensitivity can be remarkably enhanced. it can.
【００２３】したがって、圧力が頻繁に変化する箇所、
例えば自動車のパージライン等においてもガスの濃度を
正確に検出することができることになる。Therefore, where the pressure changes frequently,
For example, the gas concentration can be accurately detected even in a purge line of an automobile.
【００２４】なお、この実施例においても、前記第２の
実施例に示すものと同様に、各ヒータと各放熱板との間
隙ａと、各ヒータの放熱面の寸法ｌとの比を０．５以下
とすることにより、さらにセンサ出力を大きくすること
ができ、センサ感度をさらに高めることができるのは勿
論のことである。In this embodiment as well, as in the second embodiment, the ratio of the gap a between each heater and each heat radiating plate to the dimension 1 of the heat radiating surface of each heater is 0. It goes without saying that by setting the number to 5 or less, the sensor output can be further increased and the sensor sensitivity can be further increased.
【００２５】[0025]
【発明の効果】この発明は前記のように構成して、ブリ
ッジ回路に供給する電圧（電流）を、基準ガスに対する
補償用ヒータの発熱温度が被検出ガスに対する検出用ヒ
ータの発熱温度よりも小さくなる範囲内に制限したこと
により、圧力依存性を極めて少なくすることができるこ
とになる。したがって、圧力が頻繁に変化する箇所、例
えば自動車のパージライン等においてもガス濃度を正確
に検出することができることになる。また、センサの不
感点を実用消費電力外に移動させることができるので、
実用消費電力の範囲を大幅に広げることができる。さら
に、基準ガスに対する補償用ヒータの発熱温度と被検出
ガスに対する検出用ヒータの発熱温度との差を大きくと
ることができるので、センサの出力を大きくとることが
でき、センサの感度を大幅に高めることができることに
なる。そして、各ヒータと各放熱板との間隙と、各ヒー
タの放熱面の寸法との比を０．５以下とすることによ
り、センサ出力をさらに大きくすることができ、センサ
の感度をさらに高めることができることになる等のすぐ
れた効果を奏するものである。According to the present invention, the voltage (current) supplied to the bridge circuit is set so that the heat generation temperature of the compensation heater for the reference gas is lower than the heat generation temperature of the detection heater for the gas to be detected. By limiting the content within the range, the pressure dependency can be extremely reduced. Therefore, the gas concentration can be accurately detected even in a place where the pressure changes frequently, such as a purge line of an automobile. Also, since the dead point of the sensor can be moved outside the practical power consumption,
The range of practical power consumption can be greatly expanded. Furthermore, since the difference between the heat generation temperature of the compensation heater for the reference gas and the heat generation temperature of the detection heater for the gas to be detected can be made large, the output of the sensor can be made large and the sensitivity of the sensor can be greatly improved. It will be possible. Then, by setting the ratio of the gap between each heater and each heat dissipation plate to the size of the heat dissipation surface of each heater to 0.5 or less, the sensor output can be further increased and the sensitivity of the sensor can be further increased. It has excellent effects such as being able to.
【図１】この発明によるガスセンサの第１の実施例の全
体を示した概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing an entire first embodiment of a gas sensor according to the present invention.
【図２】図１に示すもののヒータ部を示したものであ
り、（ａ）は全体を示す概略図、（ｂ）は（ａ）の横断
面図、（ｃ）は（ａ）の縦断面図である。2A and 2B show a heater portion of that shown in FIG. 1, where FIG. 2A is a schematic view showing the whole, FIG. 2B is a transverse sectional view of FIG. 1A, and FIG. 2C is a longitudinal sectional view of FIG. It is a figure.
【図３】図１に示すものの消費電力と表面温度との関係
を示した説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between power consumption and surface temperature shown in FIG.
【図４】図３に示すものの部分拡大図である。FIG. 4 is a partially enlarged view of what is shown in FIG.
【図５】この発明によるガスセンサの第２の実施例のセ
ンサ出力と発熱量（消費電力）との関係を示した説明図
である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the sensor output and the heat generation amount (power consumption) of the second embodiment of the gas sensor according to the present invention.
【図６】図５に示すものの環境温度におけるセンサ出力
とａ／ｌとの関係を示した説明図である。6 is an explanatory diagram showing the relationship between the sensor output and a / l at the environmental temperature shown in FIG.
【図７】この発明によるガスセンサの第３の実施例の要
部を示したものであり、（ａ）は（ｂ）のＸ−Ｘ線に沿
って見た図、（ｂ）は全体の縦断面図、（ｃ）は全体の
横断面図である。7A and 7B show the essential parts of a third embodiment of the gas sensor according to the present invention, where FIG. 7A is a view taken along line XX of FIG. 7B, and FIG. A plan view, (c) is an overall cross-sectional view.
【図８】従来のガスセンサの一例を示した概略図であ
る。FIG. 8 is a schematic view showing an example of a conventional gas sensor.
【図９】図８に示すものの消費電力と表面温度との関係
を示した説明図である。9 is an explanatory diagram showing the relationship between the power consumption and the surface temperature shown in FIG. 8. FIG.
【図１０】図８に示すもののセンサ出力と発熱量（消費
電力）との関係を示した説明図である。10 is an explanatory diagram showing the relationship between the sensor output and the heat generation amount (power consumption) of the one shown in FIG.
１、３１……ガスセンサ ２、３２……補償用素子 ３、３３……補償用ヒータ ４、８、３４、３８……容器 ５、９……放熱板 ６、３６……検出用素子 ７、３７……検出用ヒータ ８ａ、３８ａ……ガス流入口 １２……シリコンウエハ １３……ヒータ １２ａ……溝 1, 31 ... Gas sensor 2, 32 ... Compensation element 3, 33 ... Compensation heater 4, 8, 34, 38 ... Vessel 5, 9 ... Radiating plate 6, 36 ... Detection element 7, 37 ...... Detection heater 8a, 38a ...... Gas inlet 12 ...... Silicon wafer 13 ...... Heater 12a ...... Groove
Claims (2)
（４）内に所定圧の基準ガスを封入した補償用素子
（２）と、検出用ヒータ（７）が設けられる容器（８）
に被検出ガスを導入するためのガス流入口（８ａ）を穿
設した検出用素子（６）とをブリッジ回路に接続し、前
記ブリッジ回路に所定の電圧（電流）を供給した状態で
前記検出用素子（６）の検出用ヒータ（７）に被検出ガ
スを作用させ、補償用ヒータ（３）と検出用ヒータ
（７）の表面温度差により被検出ガスの濃度を検出する
ようになっているガスセンサにおいて、 前記ブリッジ回路に供給する電圧（電流）を、基準ガス
に対する補償用ヒータ（３）の表面温度が被検出ガスに
対する検出用ヒータ（７）の表面温度よりも小さくなる
範囲内に制限するとともに、前記補償用ヒータ（３）お
よび検出用ヒータ（７）の周囲を所定の間隔をおいて放
熱板（５）（９）で覆い、この放熱板（５）（９）と各
ヒータ（３）（７）との間に形成される間隙（ａ）
（ａ）を介して基準ガス又は被検出ガスを各ヒータ
（３）（７）に作用させるようにしたことを特徴とする
ガスセンサ。1. A container (8) provided with a compensating element (2) in which a reference gas having a predetermined pressure is filled in a container (4) provided with a compensating heater (3), and a detecting heater (7).
A detection element (6) having a gas inlet (8a) for introducing a gas to be detected is connected to a bridge circuit, and the detection is performed in a state in which a predetermined voltage (current) is supplied to the bridge circuit. The detected gas is made to act on the detection heater (7) of the operation element (6), and the concentration of the detected gas is detected by the surface temperature difference between the compensation heater (3) and the detection heater (7). In the gas sensor, the voltage (current) supplied to the bridge circuit is limited within a range in which the surface temperature of the compensating heater (3) for the reference gas is smaller than the surface temperature of the detecting heater (7) for the gas to be detected. At the same time, the periphery of the compensation heater (3) and the detection heater (7) are covered with heat radiating plates (5) and (9) at predetermined intervals, and the heat radiating plates (5) and (9) and each heater ( 3) Formed between (7) Gap (a)
A gas sensor characterized in that a reference gas or a gas to be detected is made to act on each heater (3) (7) via (a).
（３）（７）との間に形成される間隙（ａ）と、各ヒー
タ（３）（７）の放熱面の寸法（ｌ）との比（ａ／ｌ）
を０．５以下としたことを特徴とする請求項１記載のガ
スセンサ。2. A gap (a) formed between each of the heat dissipation plates (5) (9) and each of the heaters (3) and (7) and dimensions of a heat dissipation surface of each of the heaters (3) and (7). Ratio with (l) (a / l)
2. The gas sensor according to claim 1, wherein the ratio is 0.5 or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20537494A JP3404141B2 (en) | 1993-11-11 | 1994-08-30 | Gas sensor |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28272993 | 1993-11-11 | ||
| JP5-282729 | 1993-11-11 | ||
| JP20537494A JP3404141B2 (en) | 1993-11-11 | 1994-08-30 | Gas sensor |
Publications (2)
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| JP3404141B2 JP3404141B2 (en) | 2003-05-06 |
Family
ID=26515035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20537494A Expired - Fee Related JP3404141B2 (en) | 1993-11-11 | 1994-08-30 | Gas sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3404141B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6499566B2 (en) * | 2015-11-27 | 2019-04-10 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Gas sensor device and heating current control method for gas sensor device |
-
1994
- 1994-08-30 JP JP20537494A patent/JP3404141B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3404141B2 (en) | 2003-05-06 |
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