JP2019028055A - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】温度変化に対するセンサ出力の誤差の増大を抑制できるガスセンサを提供する。【解決手段】本開示は、被検出雰囲気中のガスを検出するためのガスセンサである。ガスセンサは、第１ガス検出素子及び第２ガス検出素子と、第１ガス検出素子及び第２ガス検出素子が格納された第１格納部及び第２格納部と、第１格納部及び第２格納部が収容されたケーシングとを備える。第１ガス検出素子及び第２ガス検出素子は、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格納部は、水蒸気を透過しかつ被検出ガスを実質的に透過しない膜体で覆われた第１ガス導入口を有する。第２格納部は、ケーシングの内部から被検出ガスを導入する第２ガス導入口を有する。０℃から８０℃まで雰囲気温度を変化させた際の、第１内部空間と第２内部空間との温度差の最大値が０．４℃以下となる位置に、第１格納部と第２格納部とが配置される。【選択図】図２

Description

本開示は、ガスセンサに関する。

可燃性ガス等を検出するガスセンサとして、水分の影響を受けないガスセンサが公知である（特許文献１参照）。特許文献１のガスセンサでは、検知対象ガスに開放した空間に１つのガス検出素子が配置され、水蒸気を透過しかつ被検出ガスを透過しない膜体で覆った空間に別のガス検出素子が配置される。

これにより、特許文献１のガスセンサでは、１対のガス検出素子の湿度条件が同じになるため、湿度の影響を受けずにガスを検出することができる。

特開２００１−１２４７１６号公報

上記ガスセンサにおいて、１対のガス検出素子が配置される空間同士が離間していると、環境の温度変化によって１対のガス検出素子の雰囲気温度差が大きくなる場合がある。このように１対のガス検出素子の温度差が大きくなってしまうと、センサ出力の誤差が大きくなる。

本開示の一局面は、温度変化に対するセンサ出力の誤差の増大を抑制できるガスセンサを提供することを目的とする。

本開示の一態様は、被検出雰囲気中のガスを検出するためのガスセンサである。ガスセンサは、第１ガス検出素子及び第２ガス検出素子と、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ガス検出素子が格納された第２内部空間を有する第２格納部と、第１格納部及び第２格納部が収容されたケーシングと、第１ガス検出素子の発熱抵抗体及び第２ガス検出素子の発熱抵抗体に電圧を印加する回路基板と、被検出雰囲気中のガスの濃度を演算する演算部と、を備える。第１ガス検出素子及び第２ガス検出素子は、それぞれ、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。ケーシングは、被検出ガスを内部に導入する開口を有する。第１格納部は、第１ガス導入口を有する。第１ガス導入口は、第１内部空間とケーシングの内部とを連通すると共に、水蒸気を透過しかつ被検出ガスを実質的に透過しない膜体で覆われる。第２格納部は、第２ガス導入口を有する。第２ガス導入口は、ケーシングの内部から第２内部空間に被検出ガスを導入する。演算部は、直列に接続された２つの発熱抵抗体に一定の電圧を印加したときの２つの発熱抵抗体の間の電位から濃度を演算する。また、０℃から８０℃まで雰囲気温度を変化させた際の、第１内部空間と第２内部空間との温度差の最大値が０．４℃以下となる位置に、第１格納部と第２格納部とが配置される。

このような構成によれば、環境の温度変化が生じても、第１ガス検出素子が配置される第１内部空間と、第２ガス検出素子が配置される第２内部空間との温度差が小さく保たれる。すなわち、第１ガス検出素子と第２ガス検出素子との測定条件が近くなる。その結果、温度変化に対する出力変動が小さくなり、センサ出力の誤差が低減される。また、演算部によって、精度よく被検出ガスの濃度を出力することができる。

本開示の一態様では、第１格納部は、第１ガス検出素子及び第２ガス検出素子が載置されるセラミック製の台座と、第１内部空間及び第２内部空間を画定するように台座を覆うセラミック製の保護キャップと、を有してもよい。このような構成によれば、台座と保護キャップとの熱膨張率の差が小さくなり、熱衝撃によって台座と保護キャップとの密着性が低下することが抑制される。さらに、このような構成によれば、第１格納部及び第２格納部の形成を同時かつ容易に行える。その結果、第１内部空間と第２内部空間とを近接して配置できるので、第１内部空間と第２内部空間との温度差を低減できる。

本開示の一態様では、ケーシングは、開口に配置され、被検出ガスを透過しかつ液状の水を透過しないフィルタを有してもよい。このような構成によれば、被検出ガスの流速の影響が抑制されるので、センサ出力の精度を高めることができる。

実施形態のガスセンサを示す模式的な断面図である。 図１のガスセンサの第１格納部及び第２格納部近傍の模式的な部分拡大断面図である。 図１のガスセンサのガス検出素子の模式的な平面図である。 図３のＶＩ−ＶＩ線での模式的な断面図である。 図１のガスセンサの模式的な回路図である。 図６Ａは、雰囲気温度を０℃から８０℃に変化させた際の第１内部空間と第２内部空間との温度差の変化を示すグラフであり、図６Ｂは、雰囲気温度を−４０℃から１００℃に変化させた際の第１内部空間と第２内部空間との温度差の変化を示すグラフであり、図６Ｃは、雰囲気温度を１００℃から−４０℃に変化させた際の第１内部空間と第２内部空間との温度差の変化を示すグラフであり、図６Ｄは、雰囲気温度を８０℃から０℃に変化させた際の第１内部空間と第２内部空間との温度差の変化を示すグラフである。 第１内部空間と第２内部空間との温度差と、ガスセンサの出力誤差との関係を示すグラフである。

以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１に示すガスセンサ１は、被検出雰囲気中のガスを検出するためのガスセンサである。ガスセンサ１の被検出ガスとしては、水素、アンモニア、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等の可燃性ガスが挙げられる。

ガスセンサ１は、図１に示すように、第１ガス検出素子２及び第２ガス検出素子３と、第１格納部４及び第２格納部５と、ケーシング６と、回路基板１０と、演算部１２とを備える。

＜第１ガス検出素子及び第２ガス検出素子＞
第１ガス検出素子２は、被検出ガスと反応しない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。

発熱抵抗体２０は、渦巻き形状にパターン化された導体であり、絶縁層２１の中央部分に埋設されている。また、発熱抵抗体２０には、四角形状の絶縁層２１に埋設された配線２２が電気的に接続されている。配線２２は、両端が第１電極パッド２３Ａ，２３Ｂに電気的に接続されている。したがって、発熱抵抗体２０は、第１電極パッド２３Ａ，２３Ｂに電気的に接続されている。

第１電極パッド２３Ａ，２３Ｂは、絶縁層２１の表面に形成されている。また、第１電極パッド２３Ａ，２３Ｂの一方は、グランドに接続され、他方は回路基板１０に接続される。

なお、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。

測温抵抗体２４は、発熱抵抗体２０よりも絶縁層２１の外側に埋設され、第２電極パッド２５Ａ，２５Ｂと電気的に接続されている。具体的には、測温抵抗体２４は、絶縁層２１の１辺の近傍に配置されている。また、第２電極パッド２５Ａ，２５Ｂの一方は、グランドに接続され、他方は回路基板１０に接続される。

発熱抵抗体２０は、自身の温度変化により抵抗値が変化する部材であり、温度抵抗係数が大きい導電性材料で構成される。発熱抵抗体２０の材料としては、例えば白金（Ｐｔ）が使用できる。

また、測温抵抗体２４は、抵抗値が温度に比例して変化する導電性材料で構成される。測温抵抗体２４の材料としては、例えば発熱抵抗体２０と同様の白金（Ｐｔ）が使用できる。配線２２、第１電極パッド２３Ａ，２３Ｂ、及び第２電極パッド２５Ａ，２５Ｂの材料も、発熱抵抗体２０と同様とすることができる。

なお、絶縁層２１は、単一の材料で形成されてもよいし、異なる材料を用いた複数の層から構成されてもよい。絶縁層２１を構成する絶縁性材料としては、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）等が挙げられる。

第２ガス検出素子３は、第１ガス検出素子２と同様、自身の温度変化により抵抗値が変化する発熱抵抗体と、測温抵抗体とを有する。第２ガス検出素子３の構成は、第１ガス検出素子２と同様であるので、詳細な説明は省略する。なお、第１ガス検出素子２の発熱抵抗体と第２ガス検出素子３の発熱抵抗体とは、抵抗値が同じであることが好ましい。

＜第１格納部及び第２格納部＞
第１格納部４は、第１内部空間４Ａと、第１ガス導入口４Ｂと、膜体４Ｃとを有する。また、第１格納部４は、セラミック製の台座７と、セラミック製の保護キャップ８とを有する。

膜体４Ｃは、水蒸気を透過しかつ被検出ガスを実質的に透過しない性質を有する。なお、「実質的に透過しない」とは、体積ベースで、被検出ガス（例えば水素）の透過量が水蒸気の透過量の５０分の１以下であることを意味する。

このような膜体４Ｃとしては、フッ素樹脂製のイオン交換膜が好適に使用できる。具体的には、例えばＮａｆｉｏｎ（登録商標）、Ｆｌｅｍｉｏｎ（登録商標）、Ａｃｉｐｌｅｘ（登録商標）等が挙げられる。また、膜体４Ｃとして、被検出ガスと水蒸気とを分離できる中空糸膜を用いてもよい。

第１内部空間４Ａには、第１ガス検出素子２が格納されている。また、第１ガス導入口４Ｂは、第１内部空間４Ａとケーシング６の内部とを連通する。さらに、膜体４Ｃは、第１ガス導入口４Ｂの全体を覆って塞ぐように配置されている。

したがって、第１内部空間４Ａには被検出ガスが供給されない。そのため、第１ガス検出素子２は、被検出ガス雰囲気に晒されない参照素子として機能するが、膜体４Ｃが水蒸気を透過するので、湿度条件は第２ガス検出素子３と同じになる。なお、第１内部空間４Ａは、第１ガス導入口４Ｂ以外に開口を有さない。

第２格納部５は、第２内部空間５Ａと、第２ガス導入口５Ｂとを有する。また、第２格納部５は、セラミック製の台座７と、セラミック製の保護キャップ８とを、第１格納部４と共有している。

第２内部空間５Ａには、第２ガス検出素子３が格納されている。また、第２ガス導入口５Ｂは、第２内部空間５Ａとケーシング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。なお、第２内部空間５Ａは、第２ガス導入口５Ｂ以外に開口を有さない。

第１内部空間４Ａ及び第２内部空間５Ａは、それぞれ、台座７に保護キャップ８を被せることで形成されている。つまり、台座７及び保護キャップ８は、第１格納部４を構成すると共に第２格納部５も構成している。

また、第１内部空間４Ａ及び第２内部空間５Ａは、台座７及び保護キャップ８を連結することで構成される壁によって仕切られている。つまり、第１格納部４及び第２格納部５は、１枚の壁を共有するように隣接して設けられている。

第１格納部４及び第２格納部５は、後述するように雰囲気温度を０℃から８０℃まで変化させた際の、第１内部空間４Ａと第２内部空間５Ａとの温度差の最大値Ｔ１が０．４℃以下となる位置に配置されている。

（台座）
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。

台座７の材質は、セラミックである。台座７を構成する好適なセラミックとしては、例えばアルミナが挙げられる。本実施形態では、台座７は保護キャップ８と同一のセラミックで構成される。

（保護キャップ）
保護キャップ８は、第１内部空間４Ａ及び第２内部空間５Ａを画定する２つの凹部を有する。保護キャップ８の２つの凹部は、台座７の２つの凹部とそれぞれ突き合わせられる。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。

保護キャップ８の２つの凹部には、それぞれ第１ガス導入口４Ｂ及び第２ガス導入口５Ｂが設けられている。また、第１ガス導入口４Ｂの第１内部空間４Ａ側の開口部分には膜体４Ｃが固定されている。具体的には、保護キャップ８の第１ガス検出素子２と対向する内面に、膜体４Ｃが接着されている。

保護キャップ８の材質は、セラミックである。保護キャップ８を構成する好適なセラミックとしては、例えばアルミナが挙げられる。上述のように、本実施形態では、台座７と保護キャップ８とは同一のセラミックで構成される。

（接着剤）
台座７と保護キャップ８とは接着剤９Ａにより接着されている。この接着剤９Ａとしては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を主成分とするものが使用できる。これらの中でも台座７と保護キャップ８との密着性を高める観点から、熱硬化性樹脂を主成分とする接着剤が好ましい。熱硬化性樹脂の具体例としては、例えばエポキシ樹脂等を挙げることができる。なお、「主成分」とは、８０質量％以上含有される成分を意味する。

また、本実施形態では、膜体４Ｃも接着剤９Ｂにより保護キャップ８の内面に接着されている。膜体４Ｃを接着する接着剤９Ｂは、台座７と保護キャップ８とを接着する接着剤９Ａと同じものを使用することができる。

＜雰囲気温度を変化させた際の温度差＞
ガスセンサ１が設置される雰囲気温度を０℃から８０℃まで変化させた際の、第１内部空間４Ａと第２内部空間５Ａとの温度差の最大値Ｔ１は０．４℃以下である。また、雰囲気温度を８０℃から０℃まで変化させた際の、第１内部空間４Ａと第２内部空間５Ａとの温度差の最大値Ｔ２についても、０．４℃以下であるとよい。さらに、Ｔ１及びＴ２は、それぞれ０．２℃以下であることが好ましい。

加えて、雰囲気温度を−４０℃から１００℃まで変化させた際の第１内部空間４Ａと第２内部空間５Ａとの温度差の最大値Ｔ３、及び雰囲気温度を１００℃から−４０℃まで変化させた際の第１内部空間４Ａと第２内部空間５Ａとの温度差の最大値Ｔ４についても、それぞれ０．４℃以下であるとよい。

Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４は、例えば以下の手順で測定される。まず、計測開始温度に設定された恒温槽内にガスセンサを放置する。その後、恒温槽内を加熱、又は冷却し、計測終了温度に到達するまで第１内部空間４Ａと第２内部空間５Ａとの温度差を計測する。計測した結果から、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４を算出する。

なお、第１内部空間４Ａ及び第２内部空間５Ａの温度は、それぞれ第１ガス検出素子２及び第２ガス検出素子３の測温抵抗体２４により測定できる。ただし、測温抵抗体２４以外の手段、例えば第１内部空間４Ａ及び第２内部空間５Ａに配置した測温素子を用いて温度を測定してもよい。

Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４は、例えば第１格納部４と第２格納部５との距離、これらを構成する部材の材質、第１内部空間４Ａ及び第２内部空間５Ａを画定する壁の厚み等の調整により、上述した値以下とすることができる。

＜ケーシング＞
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。

具体的には、第１格納部４及び第２格納部５（つまり台座７及び保護キャップ８）は、ケーシング６と回路基板１０との間に設けられた内部空間６Ｃに収容されている。内部空間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。

また、開口６Ａは、被検出雰囲気と内部空間６Ｃとを連通するように形成されている。開口６Ａから内部空間６Ｃに取り入れられた被検出ガスは、第２ガス導入口５Ｂを通じて第２内部空間５Ａのみに供給される。一方、内部空間６Ｃ内の水蒸気は、第１内部空間４Ａ及び第２内部空間５Ａの双方に拡散可能である。

フィルタ６Ｂは、被検出ガスを透過しかつ液状の水を透過しない撥水フィルタである。フィルタ６Ｂにより、被検出ガスの流速変化によるセンサ出力への影響が抑制される。なお、本実施形態では、フィルタ６Ｂは、開口６Ａを塞ぐようにケーシング６の内面に取り付けられている。

＜回路基板＞
回路基板１０は、ケーシング６内に配置され、演算部１２と図５に示す回路を形成する。回路基板１０は、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に電圧を印加し、ガス濃度検出信号Ｖｄを出力するガス検知回路Ｃ１と、測温抵抗体２４に電圧を印加し、被検出雰囲気の温度を表す温度検出信号Ｖｔを出力する温度測定回路Ｃ２とを有する。

＜演算部＞
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。

より詳細には、ガス検知回路Ｃ１は、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との間の電位と、固定抵抗Ｒ３及び固定抵抗Ｒ４との間の電位との電位差を差動増幅回路により増幅させた電位差Ｖｄを出力し、Ｖｄから算出された濃度Ｄが演算部１２により出力される。

なお、演算部１２及び回路基板１０には直流電源４０から電流が供給される。また、演算部１２には、第１ガス検出素子２及び第２ガス検出素子３それぞれの測温抵抗体２４が接続されている。被検出雰囲気の温度変化に伴って、測温抵抗体２４の抵抗値が変化することにより電位差が生じ、温度測定回路Ｃ２により、この電位差を増幅したものが温度検出信号Ｖｔとして出力される。Ｖｔは演算部１２により、第１格納部４及び第２格納部５のそれぞれの雰囲気温度Ｔに変換される。

［１−２．効果］
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）Ｔ１が０．４℃以下であるので、環境の温度変化が生じても、第１ガス検出素子２が配置される第１内部空間４Ａと、第２ガス検出素子３が配置される第２内部空間５Ａとの温度差が小さく保たれる。すなわち、第１ガス検出素子２と第２ガス検出素子３との測定条件が近くなる。その結果、温度変化に対する出力変動が小さくなり、センサ出力の誤差が低減される。

（１ｂ）回路基板１０と演算部１２とにより、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との間の電位を用いてガスの濃度を演算することで、精度よく被検出ガスの濃度を出力することができる。

（１ｃ）台座７と保護キャップ８とがセラミックで構成されることで、両者の熱膨張率の差が小さくなる。そのため、熱衝撃によって台座７と保護キャップ８との密着性が低下することが抑制され、第１内部空間４Ａの密閉性を高めることができる。

また、第１ガス導入口４Ｂがセラミック製の保護キャップ８に設けられると共に、膜体４Ｃが第１ガス導入口４Ｂを覆うように保護キャップ８に設けられる。そのため、膜体４Ｃは、金属に接触せず、金属イオンによって汚染されない。したがって、膜体４Ｃの水蒸気透過性能の低下が抑制される。

（１ｄ）台座７及び保護キャップ８は、第１格納部４を構成すると共に第２格納部５も構成しているので、第１格納部４及び第２格納部５の形成が同時かつ容易に行える。また、第１内部空間４Ａと第２内部空間５Ａを近接して配置できるので、第１内部空間４Ａと第２内部空間５Ａとの温度差を低減できる。

（１ｆ）ケーシング６が開口６Ａに配置されたフィルタ６Ｂを有することで、液状の水のケーシング６の内部への侵入が抑制される。その結果、センサ出力の精度を高めることができる。

［２．他の実施形態］
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。

（２ａ）上記実施形態のガスセンサ１において、台座７と保護キャップ８とは、必ずしもセラミックで構成される必要はない。さらに、台座７と保護キャップ８とは、接着剤９Ａ以外の手段で固定されてもよい。

（２ｂ）上記実施形態のガスセンサ１において、第１格納部４を構成する台座及び保護キャップと、第２格納部５を構成する台座及び保護キャップとは、別部材であってもよい。つまり、第１格納部４の台座及び保護キャップと、第２格納部５の台座及び保護キャップとを別々に設けてもよい。また、第１格納部４と第２格納部５とは離間して配置されてもよい。

（２ｃ）上記実施形態のガスセンサ１において、膜体４Ｃは、第１ガス導入口４Ｂを塞ぐように保護キャップ８の外側に配置されてもよい。また、膜体４Ｃは、接着剤以外の手段で保護キャップ８に取り付けられてもよい。

（２ｄ）上記実施形態のガスセンサ１において、第１格納部４及び第２格納部５は、必ずしも台座及び保護キャップにより構成されなくてもよい。例えば、第１格納部４及び第２格納部５は、中空状の１つの部材によってそれぞれ構成されてもよい。

（２ｅ）上記実施形態のガスセンサ１において、ケーシング６は必ずしもフィルタ６Ｂを備えなくてもよい。また、図１及び図２に示すケーシング６の形状は一例であり、適宜変更が可能である。

（２ｆ）上記実施形態のガスセンサ１において、第１ガス検出素子２及び第２ガス検出素子３は、測温抵抗体２４を備えなくてもよい。また、第１格納部４及び第２格納部５に測温抵抗体２４以外の測温手段が設けられてもよい。

（２ｇ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、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。

［３．実施例］
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。

（実施例）
図１に示すガスセンサ１を初期温度０℃の恒温槽の中に放置した。その後、恒温槽の温度を８０℃に設定してからガスセンサ１の雰囲気温度が８０℃に到達するまでの間の第１内部空間４Ａ及び第２内部空間５Ａの温度差を測定した。

温度測定は、第１ガス検出素子２及び第２ガス検出素子３それぞれの測温抵抗体２４により行った。また、図５に示す回路において、電圧Ｖｃｃを５Ｖ、第１ガス検出素子２の発熱抵抗体２０の抵抗を１００Ω、第２ガス検出素子３の発熱抵抗体３０の抵抗を１００Ωとした。

さらに、ガスセンサ１を放置する恒温槽の初期温度をそれぞれ−４０℃、１００℃、及び８０℃とし、到達温度をそれぞれ１００℃、−４０℃、及び０℃として、第１内部空間４Ａ及び第２内部空間５Ａの温度差を測定した。これらの計測条件ごとの結果を図６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄに示す。

（比較例）
図１に示すガスセンサ１に対し、第１内部空間４Ａと第２内部空間５Ａとの距離を２０倍に広げたガスセンサを作製した。このガスセンサに対し、実施例と同じ複数の計測条件で雰囲気温度を変化させて第１内部空間４Ａ及び第２内部空間５Ａの温度差を測定した。これらの結果を図６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄに示す。

（考察）
図６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄに示されるように、実施例では、４つの計測条件すべてにおいて、雰囲気温度の変化に対する第１内部空間４Ａ及び第２内部空間５Ａの温度差の変化が小さい。また、すべての計測条件で温度差の最大値は０．４℃以下である。これに対し、比較例では、第１内部空間４Ａ及び第２内部空間５Ａの温度差の変化が大きく、温度差の最大値はすべての計測条件で１℃以上である。

ここで、図７に示すように、第１内部空間及び第２内部空間の温度差とガスセンサの出力誤差は比例関係にある。つまり、２つの空間の温度差が大きくなるほど、出力誤差も大きくなる。

実施例では、各計測条件における温度差の最大値は０．４℃以下である。したがって、図７から、実施例における出力誤差は常に１０００ｐｐｍ未満となる。一方で、比較例では、雰囲気温度を−４０℃から１００℃へ変化させた計測条件では温度差の最大値は２．０℃を超える。このとき、出力誤差は５０００ｐｐｍ超となる。

このように、第１内部空間４Ａ及び第２内部空間５Ａの温度差の最大値を０．４℃以下とすることで、出力誤差を大幅が低減され、センサ出力の精度を高めることができる。

１…ガスセンサ、２…第１ガス検出素子、３…第２ガス検出素子、
４…第１格納部、４Ａ…第１内部空間、４Ｂ…第１ガス導入口、
４Ｃ…膜体、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、９Ａ…接着剤、９Ｂ…接着剤、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)

1. 被検出雰囲気中のガスを検出するためのガスセンサであって、
   第１ガス検出素子及び第２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、
   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、
   前記第１格納部及び前記第２格納部が収容されたケーシングと、
   前記第１ガス検出素子の発熱抵抗体及び前記第２ガス検出素子の発熱抵抗体に電圧を印加する回路基板と、
   被検出雰囲気中のガスの濃度を演算する演算部と、
   を備え、
   前記第１ガス検出素子及び前記第２ガス検出素子は、それぞれ、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り、
   前記ケーシングは、被検出ガスを内部に導入する開口を有し、
   前記第１格納部は、前記第１内部空間と前記ケーシングの内部とを連通すると共に、水蒸気を透過しかつ被検出ガスを実質的に透過しない膜体で覆われた第１ガス導入口を有し、
   前記第２格納部は、前記ケーシングの内部から前記第２内部空間に被検出ガスを導入する第２ガス導入口を有し、
   前記演算部は、直列に接続された前記２つの発熱抵抗体に一定の電圧を印加したときの前記２つの発熱抵抗体の間の電位から前記濃度を演算し、
   ０℃から８０℃まで雰囲気温度を変化させた際の、前記第１内部空間と前記第２内部空間との温度差の最大値が０．４℃以下となる位置に、前記第１格納部と前記第２格納部とが配置された、ガスセンサ。
2. 前記第１格納部は、
   前記第１ガス検出素子及び前記第２ガス検出素子が載置されるセラミック製の台座と、
   前記第１内部空間及び前記第２内部空間を画定するように前記台座を覆うセラミック製の保護キャップと、
   を有する、請求項１に記載のガスセンサ。
3. 前記ケーシングは、前記開口に配置され、被検出ガスを透過しかつ液状の水を透過しないフィルタを有する、請求項１又は請求項２に記載のガスセンサ。