JPH04216452A - 混合気の組成とガス速度を同時に検出するためのセンサ - Google Patents
混合気の組成とガス速度を同時に検出するためのセンサInfo
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- JPH04216452A JPH04216452A JP3030599A JP3059991A JPH04216452A JP H04216452 A JPH04216452 A JP H04216452A JP 3030599 A JP3030599 A JP 3030599A JP 3059991 A JP3059991 A JP 3059991A JP H04216452 A JPH04216452 A JP H04216452A
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/10—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring thermal variables
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-
- G—PHYSICS
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- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
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- G01F1/688—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
- G01F1/69—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element of resistive type
- G01F1/692—Thin-film arrangements
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- G—PHYSICS
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- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は請求項１項の上位概念に
記載のような混合気の組成とガス速度を同時に検出する
ためのセンサに関する。
記載のような混合気の組成とガス速度を同時に検出する
ためのセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】これまではいわゆるホットフィルム−空
気質量測定装置によって空気速度は検出されてきた。こ
こでは集積化された、温度センサを有する加熱型厚膜素
子が用いられている。別個の付加的な加熱型ガスセンサ
を用いて、空気−有害物質負荷、例えば一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）などが空気質量測定装置の周囲で検出され得る。こ
のガスセンサは同じように発熱体も有しており、厚膜技
術または薄膜技術によって製造可能である。有害物質負
荷（ＣＯ）を検出するために例えばＳｎＯ２−膜が利用
される。
気質量測定装置によって空気速度は検出されてきた。こ
こでは集積化された、温度センサを有する加熱型厚膜素
子が用いられている。別個の付加的な加熱型ガスセンサ
を用いて、空気−有害物質負荷、例えば一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）などが空気質量測定装置の周囲で検出され得る。こ
のガスセンサは同じように発熱体も有しており、厚膜技
術または薄膜技術によって製造可能である。有害物質負
荷（ＣＯ）を検出するために例えばＳｎＯ２−膜が利用
される。
【０００３】しかしこれは次のような欠点を有する。す
なわち各センサに対して特別な発熱体と場合によっては
特別の温度センサとが必要であり、そのためにこれらの
センサは費用のかかる高価な構成のものになってしまう
。
なわち各センサに対して特別な発熱体と場合によっては
特別の温度センサとが必要であり、そのためにこれらの
センサは費用のかかる高価な構成のものになってしまう
。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
の欠点をなくした安価で簡素化されたセンサを提供する
ことである。
の欠点をなくした安価で簡素化されたセンサを提供する
ことである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明により
、構成体が、担体（支持体）上に被着された少なくとも
一つの発熱体と、電極及び化学的に感応する膜を備えた
少なくとも一つのガスセンサとを有するように構成され
て解決された。
、構成体が、担体（支持体）上に被着された少なくとも
一つの発熱体と、電極及び化学的に感応する膜を備えた
少なくとも一つのガスセンサとを有するように構成され
て解決された。
【０００６】従属請求項記載の手段により本発明による
センサの別の有利な実施例が可能である。
センサの別の有利な実施例が可能である。
【０００７】
【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。
明する。
【０００８】図１には混合気組成、特に混合気中の一酸
化炭素濃度とガス速度とを同時に検出するためのセンサ
が、符号１０で示されており、このセンサは、低い熱伝
導性または高い熱伝導性で、耐温度性と耐湿性とを有し
、種々の印刷技術に適した材料からなる薄い担体（支持
体）１１を有している。そのような材料としては特に有
利には例えばアルミニウム酸化物からなるセラミック基
板が適している。担体（支持体）１１は、直方体形状に
示されてはいるが、殆ど各担体（支持体）１１は、その
折々の組み付け関係に適する形状を有することができる
。上側、つまり有害物質負荷が検出される空間に向いた
側で、ミアンダ状に構成された発熱体１２がプリントさ
れている。このためには一般に公知の厚膜技術も薄膜技
術も利用することができる。発熱導体及び後続の膜全体
をシルクスクリーンプリント技術又は多層プリント技術
でプリントすることも可能であろう。発熱導体１２はＮ
ＴＣ−（負の温度係数）材料又はＰＣＴ−（正の温度係
数）材料から構成され得る。発熱導体１２は電気的にプ
リントされた絶縁層１３、例えばガラス等によって覆わ
れる。絶縁層１３は同時に温度センサ１４の電極のため
の支持体としても用いられる。接触接続路１６を介して
温度センサ１４はここでは図示されていない評価回路と
接続可能である。さらに温度センサ１４の上には第二の
絶縁層１７が設けられており、この絶縁層１７は第一の
絶縁層１３の様に構成可能である。この絶縁層１７の上
には、ガスセンサ１９のくし状に構成された両方の電極
１８がプリントされている。ガスセンサ１９は更に、電
極１８上へプリントされかつ、化学的に感応する膜２０
、例えばＳｎＯ２−膜から成る。どのようなガス及びど
のような成分がこれらのガスの中で検出されるべきかが
、この膜に依存している。それによって酸化第２錫−層
を用いて空気中のＣＯ−濃度を検出することが可能であ
る。これは自動車−内部空間中の外気及び周囲空気成分
を制御するために必要なことである。
化炭素濃度とガス速度とを同時に検出するためのセンサ
が、符号１０で示されており、このセンサは、低い熱伝
導性または高い熱伝導性で、耐温度性と耐湿性とを有し
、種々の印刷技術に適した材料からなる薄い担体（支持
体）１１を有している。そのような材料としては特に有
利には例えばアルミニウム酸化物からなるセラミック基
板が適している。担体（支持体）１１は、直方体形状に
示されてはいるが、殆ど各担体（支持体）１１は、その
折々の組み付け関係に適する形状を有することができる
。上側、つまり有害物質負荷が検出される空間に向いた
側で、ミアンダ状に構成された発熱体１２がプリントさ
れている。このためには一般に公知の厚膜技術も薄膜技
術も利用することができる。発熱導体及び後続の膜全体
をシルクスクリーンプリント技術又は多層プリント技術
でプリントすることも可能であろう。発熱導体１２はＮ
ＴＣ−（負の温度係数）材料又はＰＣＴ−（正の温度係
数）材料から構成され得る。発熱導体１２は電気的にプ
リントされた絶縁層１３、例えばガラス等によって覆わ
れる。絶縁層１３は同時に温度センサ１４の電極のため
の支持体としても用いられる。接触接続路１６を介して
温度センサ１４はここでは図示されていない評価回路と
接続可能である。さらに温度センサ１４の上には第二の
絶縁層１７が設けられており、この絶縁層１７は第一の
絶縁層１３の様に構成可能である。この絶縁層１７の上
には、ガスセンサ１９のくし状に構成された両方の電極
１８がプリントされている。ガスセンサ１９は更に、電
極１８上へプリントされかつ、化学的に感応する膜２０
、例えばＳｎＯ２−膜から成る。どのようなガス及びど
のような成分がこれらのガスの中で検出されるべきかが
、この膜に依存している。それによって酸化第２錫−層
を用いて空気中のＣＯ−濃度を検出することが可能であ
る。これは自動車−内部空間中の外気及び周囲空気成分
を制御するために必要なことである。
【０００９】全ての層及び膜１２〜２０は厚膜技術又は
薄膜技術で上に連続して積み重ねられて担体（支持体）
１１上に被着される。しかし厚膜技術又は薄膜技術の両
プリント技術をセンサ１０の場合に一緒に組み合わせる
ことも可能である。それにより担体（支持体）１１上に
それぞれの層が異なる技術で被着され得る。シルクスク
リーンプリント技術又は多層技術を使用することも可能
である。
薄膜技術で上に連続して積み重ねられて担体（支持体）
１１上に被着される。しかし厚膜技術又は薄膜技術の両
プリント技術をセンサ１０の場合に一緒に組み合わせる
ことも可能である。それにより担体（支持体）１１上に
それぞれの層が異なる技術で被着され得る。シルクスク
リーンプリント技術又は多層技術を使用することも可能
である。
【００１０】絶縁層１３，１７は、できる限り熱的絶縁
（断熱）体として作用するべきではない。センサ１０の
層構造によって発熱体１２、温度センサの電極１４、ガ
スセンサ１９は、時間的遅れを伴う測定が生じないよう
に相互に近接して配置される。
（断熱）体として作用するべきではない。センサ１０の
層構造によって発熱体１２、温度センサの電極１４、ガ
スセンサ１９は、時間的遅れを伴う測定が生じないよう
に相互に近接して配置される。
【００１１】もちろん温度センサを担体（支持体）１１
の一方の側にそしてガスセンサ１９を担体（支持体）１
１のもう一方の側に配置することも可能である。
の一方の側にそしてガスセンサ１９を担体（支持体）１
１のもう一方の側に配置することも可能である。
【００１２】発熱体１２には、センサ１０の動作のため
に必要な作動温度を発熱体１２に発生させるために電流
が流される。この作動温度は温度センサ１４によって監
視される。センサ１０において監視すべきガスが流過す
ると、センサ１０における対流的な熱放出のため、発熱
体１２の熱出力の整合（適合調整）が必要になる。この
ためにここでは図示されていないが公知の電子制御回路
が発熱体１２に接続されている。電流強度ないし発熱体
１２に流れる電流の電圧の変化として、センサ１０を通
過する空気の速度に対する測定信号が得られる。センサ
１０の周囲温度は、もちろんさらに公知の方法でセンサ
１０から熱的に減結合された第２の温度センサを用いて
検出される。
に必要な作動温度を発熱体１２に発生させるために電流
が流される。この作動温度は温度センサ１４によって監
視される。センサ１０において監視すべきガスが流過す
ると、センサ１０における対流的な熱放出のため、発熱
体１２の熱出力の整合（適合調整）が必要になる。この
ためにここでは図示されていないが公知の電子制御回路
が発熱体１２に接続されている。電流強度ないし発熱体
１２に流れる電流の電圧の変化として、センサ１０を通
過する空気の速度に対する測定信号が得られる。センサ
１０の周囲温度は、もちろんさらに公知の方法でセンサ
１０から熱的に減結合された第２の温度センサを用いて
検出される。
【００１３】化学的に感応する膜２０は例えばＳｎＯ２
−膜から成り、ガス、例えば空気等がこのＳｎＯ２−膜
２０を通過すると、空気の組成具合に依存して電気的抵
抗がこのＳｎＯ２−膜２０の中で変化する。これにより
二つの電極１８の間を流れる電流は空気を組成するため
に所定の比で変化する。これにより例えば空気−有害物
質負荷が検出され得る。
−膜から成り、ガス、例えば空気等がこのＳｎＯ２−膜
２０を通過すると、空気の組成具合に依存して電気的抵
抗がこのＳｎＯ２−膜２０の中で変化する。これにより
二つの電極１８の間を流れる電流は空気を組成するため
に所定の比で変化する。これにより例えば空気−有害物
質負荷が検出され得る。
【００１４】しかし膜２０は二酸化チタンからも成り得
る。ここではガスセンサ１９の作用の仕方は、二酸化チ
タンの格子欠陥とセンサ１０を囲む雰囲気のガス状酸素
との化学的な平衡に基づく。この雰囲気の空気−酸素負
荷は検出されるべきものである。有利には、センサは内
燃機関の排気ガス中の酸素含有量を検出するために用い
られる。
る。ここではガスセンサ１９の作用の仕方は、二酸化チ
タンの格子欠陥とセンサ１０を囲む雰囲気のガス状酸素
との化学的な平衡に基づく。この雰囲気の空気−酸素負
荷は検出されるべきものである。有利には、センサは内
燃機関の排気ガス中の酸素含有量を検出するために用い
られる。
【００１５】例えば内燃機関の制御時において混合気が
濃厚な時又は真空中（気圧が低い）に存する時のように
大気中の酸素濃度が低い場合には、二酸化チタンと雰囲
気との間の酸素活性の相違が大きいため、二酸化チタン
から大気への酸素イオンの移行が生じる。そのため二酸
化チタン内部では酸素に起因する格子欠陥と自由電子が
生じる。自由電子の形成の結果、濃厚なガス領域におい
てはセンサの抵抗は低下する。薄い領域では逆の作用が
起こり、それによってセンサの抵抗は増大することとな
る。図２による実施例では、図１による実施例と次のこ
とが異なっている。すなわち温度センサ１４と絶縁層１
７が含まれていないことである。センサ１０ａは、担体
（支持体）１１、発熱体１２、絶縁層１３、電極１８と
感応膜２０を有するガスセンサ１９から成る。図２によ
るセンサ１０ａにおいては、発熱体１２の温度は、それ
自体変化する発熱体１２の抵抗値によって検出される。 そのため温度測定は、センサ１０ａとは別に電子回路に
よる間接的な測定に置き換わる。これは同じ作用が単に
別の評価回路で利用されたことを意味する。それにより
センサ１０の構造は更に簡素化される。
濃厚な時又は真空中（気圧が低い）に存する時のように
大気中の酸素濃度が低い場合には、二酸化チタンと雰囲
気との間の酸素活性の相違が大きいため、二酸化チタン
から大気への酸素イオンの移行が生じる。そのため二酸
化チタン内部では酸素に起因する格子欠陥と自由電子が
生じる。自由電子の形成の結果、濃厚なガス領域におい
てはセンサの抵抗は低下する。薄い領域では逆の作用が
起こり、それによってセンサの抵抗は増大することとな
る。図２による実施例では、図１による実施例と次のこ
とが異なっている。すなわち温度センサ１４と絶縁層１
７が含まれていないことである。センサ１０ａは、担体
（支持体）１１、発熱体１２、絶縁層１３、電極１８と
感応膜２０を有するガスセンサ１９から成る。図２によ
るセンサ１０ａにおいては、発熱体１２の温度は、それ
自体変化する発熱体１２の抵抗値によって検出される。 そのため温度測定は、センサ１０ａとは別に電子回路に
よる間接的な測定に置き換わる。これは同じ作用が単に
別の評価回路で利用されたことを意味する。それにより
センサ１０の構造は更に簡素化される。
【００１６】
【発明の効果】本発明によるセンサは次のような利点を
有する。すなわち唯一つのセンサを用いることによりガ
ス速度とガス−有害物質負荷とを同時に検出し得ること
である。その際ガスセンサにおいては吸熱経過又は発熱
経過が全く行われないかあるいは対流式に比べて無視で
きる吸熱経過又は発熱経過が行われる。唯一つの発熱体
と温度測定器を用いて有害物質測定と混合ガス量測定の
ために必要な一定の作動温度が唯一つのセンサの中で達
成された。担体基板上の層と膜の配置と順序が、任意の
順序で可能である。その際膜は担体の片側に被着可能で
あり、あるいは膜は、有害物質測定のために一方の側に
そしてガス量測定のためにもう一方の側に設けることも
できる。発熱体は、それ自体変化し発熱コイルを流れる
電流の抵抗値を介して制御され、それによってセンサの
中の付加的な温度センサを無くすことが可能である。
有する。すなわち唯一つのセンサを用いることによりガ
ス速度とガス−有害物質負荷とを同時に検出し得ること
である。その際ガスセンサにおいては吸熱経過又は発熱
経過が全く行われないかあるいは対流式に比べて無視で
きる吸熱経過又は発熱経過が行われる。唯一つの発熱体
と温度測定器を用いて有害物質測定と混合ガス量測定の
ために必要な一定の作動温度が唯一つのセンサの中で達
成された。担体基板上の層と膜の配置と順序が、任意の
順序で可能である。その際膜は担体の片側に被着可能で
あり、あるいは膜は、有害物質測定のために一方の側に
そしてガス量測定のためにもう一方の側に設けることも
できる。発熱体は、それ自体変化し発熱コイルを流れる
電流の抵抗値を介して制御され、それによってセンサの
中の付加的な温度センサを無くすことが可能である。
【図１】本発明によるセンサの第１実施例の構造図であ
る。
る。
【図２】本発明によるセンサの第２実施例の構造図であ
る。
る。
１０ センサ
１１ 担体（支持体）
１２ 発熱体
１３ 絶縁層
１４ 温度センサ
１６ 接触接続路
１７ 絶縁層
１８ 電極
１９ ガスセンサ
２０ 膜
Claims (10)
- 【請求項１】 混合気の組成、例えば混合気における
酸素濃度と一酸化炭素濃度と、ガス速度とを成膜技術に
おいて製造される構成体によって同時に検出するための
センサにおいて、該構成体は、担体（支持体）（１１）
上に被着された少なくとも一つの発熱体（１２）と、電
極（１８）及び化学的に感応する膜（２０）を備えた少
なくとも一つのガスセンサ（１９）とを有することを特
徴とする混合気の組成とガス速度を同時に検出するため
のセンサ。 - 【請求項２】発熱体（１２）とガスセンサ（１９）との
間に少なくとも一つの温度センサ（１４）が配置されて
いる請求項１記載のセンサ。 - 【請求項３】発熱体（１２）、第１の電気的絶縁層（１
３）、温度センサ（１４）、第２の電気的絶縁層（１７
）、ガスセンサ（１９）の電極（１８）、化学的に感応
する膜（２０）の順に、これらが担体（支持体）（１１
）上に被着されている請求項１又は２記載のセンサ。 - 【請求項４】担体（支持体）（１１）は、例えば酸化ア
ルミニウム等のセラミック基板から成る請求項１から３
いずれか１記載のセンサ。 - 【請求項５】発熱体（１２）と電極（１８）はミアンダ
状に構成されている請求項１から４いずれか１記載のセ
ンサ。 - 【請求項６】上記膜（２０）は、ＳｎＯ２（二酸化錫）
から成る請求項１から５いずれか１記載のセンサ。 - 【請求項７】上記膜（２０）は、二酸化チタンから成る
請求項１から５いずれか１記載のセンサ。 - 【請求項８】上記膜は、厚膜技術で被着されている請求
項１から７いずれか１記載のセンサ。 - 【請求項９】上記膜は、薄膜技術で被着されている請求
項１から７いずれか１記載のセンサ。 - 【請求項１０】ガスが空気である請求項１から９いずれ
か１記載のセンサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4006085.3 | 1990-02-27 | ||
| DE4006085A DE4006085A1 (de) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | Sensor zur gleichzeitigen bestimmung der zusammensetzung von gasgemischen und der gasgeschwindigkeit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04216452A true JPH04216452A (ja) | 1992-08-06 |
Family
ID=6401026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3030599A Pending JPH04216452A (ja) | 1990-02-27 | 1991-02-26 | 混合気の組成とガス速度を同時に検出するためのセンサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04216452A (ja) |
| DE (1) | DE4006085A1 (ja) |
| IT (1) | IT1244741B (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6229643B1 (en) * | 1998-01-14 | 2001-05-08 | Nec Corporation | Optical fiber amplifier surge protective apparatus |
| JP2005265548A (ja) * | 2004-03-17 | 2005-09-29 | Tdk Corp | ガスセンサ |
| JP2009531681A (ja) * | 2006-03-28 | 2009-09-03 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 測定ガス内のガス成分割合を検出するためのセンサー部材 |
| JP2016510173A (ja) * | 2013-03-06 | 2016-04-04 | ヘレーウス ゼンゾール テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＨｅｒａｅｕｓ Ｓｅｎｓｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ | レーザー光線を用いた煤煙センサーの製造方法 |
| WO2021176937A1 (ja) | 2020-03-05 | 2021-09-10 | 新東工業株式会社 | ガス測定器及びガス測定方法 |
Families Citing this family (11)
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|---|---|---|---|---|
| DE4137197A1 (de) * | 1991-11-12 | 1993-05-13 | Siemens Ag | Sensoranordnung zum nachweis eines gases |
| DE4240812A1 (de) * | 1992-12-04 | 1994-06-09 | Bosch Gmbh Robert | Heizeranordnung für einen Meßfühler zur Bestimmung von Bestandteilen in Gasen |
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| EP0720018A1 (en) * | 1994-12-27 | 1996-07-03 | General Motors Corporation | Thick film heater with multiple inks for the serpentine and the lead |
| DE19606272C2 (de) * | 1996-02-21 | 2001-05-17 | Ust Umweltsensortechnik Gmbh | Halbleiter-Gassensor |
| GB9921769D0 (en) * | 1999-09-16 | 1999-11-17 | Osmetech Plc | Apparatus for detecting components of gaseous atmospheres |
| ES2232298B1 (es) * | 2003-10-10 | 2006-08-16 | Consejo Sup. De Invest. Cientificas. | Microchip multisensor de medida de flujo, temperatura y concentracion de gases para el control de la combustion, procedimiento de fabricacion y sus aplicaciones. |
| WO2007014400A2 (en) * | 2005-07-27 | 2007-02-01 | Center For Multidisciplinary Studies Of The Belgrade University | Three dimensional anemometer comprising thick film segmented thermistors |
| DE102006005393B4 (de) * | 2006-02-03 | 2023-05-17 | Innovative Sensor Technology Ist Ag | Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße eines Mediums |
| ITMI20090873A1 (it) * | 2009-05-19 | 2010-11-20 | Fond Bruno Kessler 70 | Micro-sensore multiparametrico |
| DE102017131204A1 (de) * | 2017-12-22 | 2019-06-27 | Tdk Electronics Ag | Sensorkomponente und Mobilkommunikationsvorrichtung einschließlich derselben |
-
1990
- 1990-02-27 DE DE4006085A patent/DE4006085A1/de not_active Withdrawn
-
1991
- 1991-02-14 IT ITMI910378A patent/IT1244741B/it active IP Right Grant
- 1991-02-26 JP JP3030599A patent/JPH04216452A/ja active Pending
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