JPH1172456A - 露出される多数の能動素子を備えたガスセンサ - Google Patents
露出される多数の能動素子を備えたガスセンサInfo
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- JPH1172456A JPH1172456A JP10163289A JP16328998A JPH1172456A JP H1172456 A JPH1172456 A JP H1172456A JP 10163289 A JP10163289 A JP 10163289A JP 16328998 A JP16328998 A JP 16328998A JP H1172456 A JPH1172456 A JP H1172456A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 空気流中にセンサを慎重に配置する必要性を
なくし、信号をゆがめる問題が生じる可能性をなくすよ
うにする。 【解決手段】 第１の触媒付きのセンサエレメント１２
０が、電力供給接続点と第１の測定用の接続点との間の
第１のブリッジに設けられている。第２の触媒付きのセ
ンサエレメント１２８が、アース接続点と第２の測定用
の接続点との間の第２のブリッジに設けられている。第
１の基準センサエレメント１２２が、第１の触媒付きの
センサエレメントと直列となるように、第１のブリッジ
に設けられている。第１の基準センサエレメントは、ま
た、第１の測定用の接続点とアース接続点との間に連結
されている。第２の基準センサエレメント１２６が、第
２の触媒付きのセンサエレメントと直列となるように、
第２のブリッジに設けられている。
なくし、信号をゆがめる問題が生じる可能性をなくすよ
うにする。 【解決手段】 第１の触媒付きのセンサエレメント１２
０が、電力供給接続点と第１の測定用の接続点との間の
第１のブリッジに設けられている。第２の触媒付きのセ
ンサエレメント１２８が、アース接続点と第２の測定用
の接続点との間の第２のブリッジに設けられている。第
１の基準センサエレメント１２２が、第１の触媒付きの
センサエレメントと直列となるように、第１のブリッジ
に設けられている。第１の基準センサエレメントは、ま
た、第１の測定用の接続点とアース接続点との間に連結
されている。第２の基準センサエレメント１２６が、第
２の触媒付きのセンサエレメントと直列となるように、
第２のブリッジに設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、別体の加熱回路
を使用することなく、可燃性の熱いガス流にさらされる
基準センサエレメント（すなわち、基準センサ要素）と
触媒センサエレメント（すなわち、触媒センサ要素）の
両方を有する可燃性ガス検出器またはセンサの分野に関
する。
を使用することなく、可燃性の熱いガス流にさらされる
基準センサエレメント（すなわち、基準センサ要素）と
触媒センサエレメント（すなわち、触媒センサ要素）の
両方を有する可燃性ガス検出器またはセンサの分野に関
する。
【０００２】
【従来の技術】この出願は、以下の出願に関係してい
る。
る。
【０００３】１）「方向決めに対して影響を受けないガ
スセンサ（Ａ ＧＡＳ ＳＥＮＳＯＲＷＩＴＨ ＯＲＩ
ＥＮＴＡＴＩＯＮ ＩＮＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹ）」と
タイトルが付けられた米国で同時係属中の米国特許出願
番号０８／８７３２１９（１９９７年６月１１日出願、
アトニードケットナンバーＣＴＳ−１５０９） ２）「多数レベルの不感受性回路構成を備えたガスセン
サ（Ａ ＧＡＳ ＳＥＮＳＯＲ ＷＩＴＨ ＭＵＬＴＩ
−ＬＥＶＥＬ ＩＮＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹ ＣＩＲＣ
ＵＩＴＲＹ）」とタイトルが付けられた米国で同時係属
中の米国特許出願０８／８７２９８７（１９９７年６月
１１日出願、アトニードケットナンバーＣＴＳ−１５１
８） ３）「燃料システム用の低電流加減抵抗器（ＦＵＥＬ
ＳＹＳＴＥＭ ＬＯＷＣＵＲＲＥＮＴ ＲＨＥＯＳＴＡ
Ｔ」とタイトルが付けられた米国で同時係属中の米国特
許出願番号６０／０１７，１１２（１９９６年５月９日
出願、アトニードケットナンバーＣＴＳ−１４９１） 上記出願は、本願出願に示された譲受人に譲渡されてお
り、上記出願を参照することによって、上記出願の全体
が本願に組み込まれている。
スセンサ（Ａ ＧＡＳ ＳＥＮＳＯＲＷＩＴＨ ＯＲＩ
ＥＮＴＡＴＩＯＮ ＩＮＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹ）」と
タイトルが付けられた米国で同時係属中の米国特許出願
番号０８／８７３２１９（１９９７年６月１１日出願、
アトニードケットナンバーＣＴＳ−１５０９） ２）「多数レベルの不感受性回路構成を備えたガスセン
サ（Ａ ＧＡＳ ＳＥＮＳＯＲ ＷＩＴＨ ＭＵＬＴＩ
−ＬＥＶＥＬ ＩＮＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹ ＣＩＲＣ
ＵＩＴＲＹ）」とタイトルが付けられた米国で同時係属
中の米国特許出願０８／８７２９８７（１９９７年６月
１１日出願、アトニードケットナンバーＣＴＳ−１５１
８） ３）「燃料システム用の低電流加減抵抗器（ＦＵＥＬ
ＳＹＳＴＥＭ ＬＯＷＣＵＲＲＥＮＴ ＲＨＥＯＳＴＡ
Ｔ」とタイトルが付けられた米国で同時係属中の米国特
許出願番号６０／０１７，１１２（１９９６年５月９日
出願、アトニードケットナンバーＣＴＳ−１４９１） 上記出願は、本願出願に示された譲受人に譲渡されてお
り、上記出願を参照することによって、上記出願の全体
が本願に組み込まれている。
【０００４】車両エンジンで見られるような可燃性ガス
の存在を検出するために使用される可燃性ガス検出器用
の種々の装置が、周知となっている。典型的な回路は、
触媒コーティングを有するワイヤとすることができる少
なくとも１つの感知エレメントを含めるように形成され
ている。前記感知エレメントは、ホイートストンブリッ
ジ回路の４つの肢部の１つとして使用されている。他の
３つの肢部は、２つの抵抗器と１つの補償エレメントと
からなっている。前記補償エレメントは、触媒コーティ
ングを帯びていないということを除いて、前記感知エレ
メントに等しくなっている。
の存在を検出するために使用される可燃性ガス検出器用
の種々の装置が、周知となっている。典型的な回路は、
触媒コーティングを有するワイヤとすることができる少
なくとも１つの感知エレメントを含めるように形成され
ている。前記感知エレメントは、ホイートストンブリッ
ジ回路の４つの肢部の１つとして使用されている。他の
３つの肢部は、２つの抵抗器と１つの補償エレメントと
からなっている。前記補償エレメントは、触媒コーティ
ングを帯びていないということを除いて、前記感知エレ
メントに等しくなっている。
【０００５】電流または電圧が、前記ホイートストンブ
リッジ回路に加えられると、前記感知エレメントに付着
された前記触媒コーティングの表面が加熱される。前記
ホイートストンブリッジ回路の他の３つの肢部の抵抗値
が既知であることから、電流または電圧が前記ホイート
ストンブリッジ回路を通ったとき、前記感知エレメント
の抵抗を決定することができる。
リッジ回路に加えられると、前記感知エレメントに付着
された前記触媒コーティングの表面が加熱される。前記
ホイートストンブリッジ回路の他の３つの肢部の抵抗値
が既知であることから、電流または電圧が前記ホイート
ストンブリッジ回路を通ったとき、前記感知エレメント
の抵抗を決定することができる。
【０００６】前記感知エレメントが、炭化水素のような
可燃性ガスにさらされたとき、前記触媒コーティングは
燃焼し始め、それによって、前記感知エレメントの温度
が高くなる。前記感知エレメントの温度が上昇したと
き、前記感知エレメントの抵抗が増える。したがって、
前記感知エレメントを通る電流が減少する。前記補償エ
レメントの抵抗レベルに対する前記感知エレメントの抵
抗レベルを比較することによって、可燃性ガスの存在を
検出できる。ガスの量は、前記感知エレメントの抵抗を
ほぼ線形的に増加あるいは減少させることから、ガスの
量は、抵抗の変化を測定することによって正確に決定す
ることができる。これは、触媒付きの（または、触媒性
の）可燃性ガスセンサの基本的な作動原理である。
可燃性ガスにさらされたとき、前記触媒コーティングは
燃焼し始め、それによって、前記感知エレメントの温度
が高くなる。前記感知エレメントの温度が上昇したと
き、前記感知エレメントの抵抗が増える。したがって、
前記感知エレメントを通る電流が減少する。前記補償エ
レメントの抵抗レベルに対する前記感知エレメントの抵
抗レベルを比較することによって、可燃性ガスの存在を
検出できる。ガスの量は、前記感知エレメントの抵抗を
ほぼ線形的に増加あるいは減少させることから、ガスの
量は、抵抗の変化を測定することによって正確に決定す
ることができる。これは、触媒付きの（または、触媒性
の）可燃性ガスセンサの基本的な作動原理である。
【０００７】本願発明に関係する特許の例は、以下の通
りである。各特許は、それらの支持技術を参照すること
によって本願明細書に組み込まれている。
りである。各特許は、それらの支持技術を参照すること
によって本願明細書に組み込まれている。
【０００８】米国特許第５，０５５，２６９号は、温度
を限定させる触媒性のガス検出装置に関するものであ
る。
を限定させる触媒性のガス検出装置に関するものであ
る。
【０００９】米国特許第４，８１８，９７７号は、温度
を安定化させる能力を有する可燃性ガス検出器に関する
ものである。
を安定化させる能力を有する可燃性ガス検出器に関する
ものである。
【００１０】米国特許第４，４７６，０９６号は、空気
中に含まれる蒸気及び可燃性ガスの濃度を測定し示すた
めの装置用の回路構造に関するものである。
中に含まれる蒸気及び可燃性ガスの濃度を測定し示すた
めの装置用の回路構造に関するものである。
【００１１】米国特許第４，３３２，７７２号は、携帯
用のガス検出器である。
用のガス検出器である。
【００１２】米国特許第４，３１３，９０７号は、可燃
性ガスを検出するための装置に関するものである。
性ガスを検出するための装置に関するものである。
【００１３】米国特許第４，０３９，８５２号は、蒸発
物検査装置に関するものである。
物検査装置に関するものである。
【００１４】米国特許第４，０３３，１６９号は、エン
ジンの排気ガスで使用するための炭化水素濃度センサに
関するものである。
ジンの排気ガスで使用するための炭化水素濃度センサに
関するものである。
【００１５】米国特許第４，０２０，４８０号は、可燃
性ガス及び蒸気を検出するための触媒性の検出装置に関
するものである。
性ガス及び蒸気を検出するための触媒性の検出装置に関
するものである。
【００１６】米国特許第３，９６１，２４８号は、種々
の応答特性を示すガス感知エレメントを使用するガス検
出器に関するものである。
の応答特性を示すガス感知エレメントを使用するガス検
出器に関するものである。
【００１７】米国特許第３，５１９，３９１号は、ガス
サンプルの可燃性構成成分を測定するための方法及び装
置に関するものである。
サンプルの可燃性構成成分を測定するための方法及び装
置に関するものである。
【００１８】米国特許第３，２３７，１８１号は、ガス
検出回路に関するものである。
検出回路に関するものである。
【００１９】米国特許第３，２２１，３２０号は、ガス
警報回路に関するものである。
警報回路に関するものである。
【００２０】前記特許は、出願人が気づいている技術の
状態を反映している。また、前記特許は、この出願の審
査において関連するかもしれない情報を開示することに
おいて、出願人が認める誠実の義務を解放するために提
供されている。しかしながら、これらの特許は、単独
で、あるいは、これらの特許を組み合わせても、本願発
明を教示しまたは進歩性を失わせるものではないという
ことが謹んで明記される。
状態を反映している。また、前記特許は、この出願の審
査において関連するかもしれない情報を開示することに
おいて、出願人が認める誠実の義務を解放するために提
供されている。しかしながら、これらの特許は、単独
で、あるいは、これらの特許を組み合わせても、本願発
明を教示しまたは進歩性を失わせるものではないという
ことが謹んで明記される。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】図１を参照すると、本
願で今追加的に開示された好適な実施例によって解決さ
れるべき１つの問題を図示する、本願発明者による従前
の非開示の技術である。具体的に説明すると、ベース１
２を有するセンサ１０が示されている。ベース１２に
は、信号調整回路構造体１４が設けられている。信号調
整回路構造体１４は、導線部（トレース）２４及び２６
を介して、感知エレメント構造体１７及び１９から、信
号を受信する。感知エレメント構造体１７及び１９は、
長手方向軸線１１の両側に設けられている。独自に、感
知エレメント構造体１７及び１９は、感知エレメント２
０及び２１からなっている。感知エレメント２０及び２
１は、平行なブリッジ２２に設けられており、空隙１８
によって熱的に分離されている。作動時、加熱された空
気流２７がまず触媒付きの感知エレメントと相互に作用
し、次いで、前記基準センサに接触した場合、当業者
は、全ての電気信号がゆがめられることを理解できるで
あろう。基準センサに接触する空気は、既に触媒作用に
よって加熱されており、その結果、どの信号もゆがめら
れる。この問題を避けるために、多大な注意を払うこと
により、加熱された空気流２７がまず触媒付きの感知エ
レメントと相互に作用し次いで前記基準センサに接触す
るというこの態様で空気流２７がセンサエレメント（す
なわち、触媒付きの感知エレメント及び基準センサ）に
接触しないように確保しなければならない。特に、セン
サは、空気が同時に両方のセンサに当たるか、あるい
は、基準センサに最初に当たるように配置しなければな
らないであろう。どちらの場合も、センサを排気ガスの
空気流に配置する場合、センサをそのように確実に配置
することは大変困難である。しかしながら、本願発明
は、空気流２７中にセンサ１０を慎重に配置する必要性
をなくし、したがって、信号をゆがめる問題が生じる可
能性をなくすようにしたものである。
願で今追加的に開示された好適な実施例によって解決さ
れるべき１つの問題を図示する、本願発明者による従前
の非開示の技術である。具体的に説明すると、ベース１
２を有するセンサ１０が示されている。ベース１２に
は、信号調整回路構造体１４が設けられている。信号調
整回路構造体１４は、導線部（トレース）２４及び２６
を介して、感知エレメント構造体１７及び１９から、信
号を受信する。感知エレメント構造体１７及び１９は、
長手方向軸線１１の両側に設けられている。独自に、感
知エレメント構造体１７及び１９は、感知エレメント２
０及び２１からなっている。感知エレメント２０及び２
１は、平行なブリッジ２２に設けられており、空隙１８
によって熱的に分離されている。作動時、加熱された空
気流２７がまず触媒付きの感知エレメントと相互に作用
し、次いで、前記基準センサに接触した場合、当業者
は、全ての電気信号がゆがめられることを理解できるで
あろう。基準センサに接触する空気は、既に触媒作用に
よって加熱されており、その結果、どの信号もゆがめら
れる。この問題を避けるために、多大な注意を払うこと
により、加熱された空気流２７がまず触媒付きの感知エ
レメントと相互に作用し次いで前記基準センサに接触す
るというこの態様で空気流２７がセンサエレメント（す
なわち、触媒付きの感知エレメント及び基準センサ）に
接触しないように確保しなければならない。特に、セン
サは、空気が同時に両方のセンサに当たるか、あるい
は、基準センサに最初に当たるように配置しなければな
らないであろう。どちらの場合も、センサを排気ガスの
空気流に配置する場合、センサをそのように確実に配置
することは大変困難である。しかしながら、本願発明
は、空気流２７中にセンサ１０を慎重に配置する必要性
をなくし、したがって、信号をゆがめる問題が生じる可
能性をなくすようにしたものである。
【００２２】この問題や他の問題は、本願発明の好適な
実施例によって解決されるものである。本願の詳細な説
明、図面、及び請求の範囲を参照することによって、好
適な実施例によって解決される他の問題が、当業者に教
示されるであろう。
実施例によって解決されるものである。本願の詳細な説
明、図面、及び請求の範囲を参照することによって、好
適な実施例によって解決される他の問題が、当業者に教
示されるであろう。
【００２３】
【課題を解決するための手段】本願発明の特徴は、別体
の加熱回路を使用することなく、可燃性の熱いガス流に
さらされる基準センサエレメントと触媒センサエレメン
トの両方を有する、可燃性ガス検出器またはセンサを提
供することである。
の加熱回路を使用することなく、可燃性の熱いガス流に
さらされる基準センサエレメントと触媒センサエレメン
トの両方を有する、可燃性ガス検出器またはセンサを提
供することである。
【００２４】本願発明の他の特徴は、ホイートストンブ
リッジを使用するガス検出器を提供することである。そ
こには、前記ホイートストンブリッジの第１のブリッジ
及び第２のブリッジの一端と電気的に連結する電力供給
接続点が設けられている。第１のブリッジ及び第２のブ
リッジの他端と電気的に連結するアース接続点が設けら
れている。第１の測定用の接続点が、前記第１のブリッ
ジに設けられており、第２の測定用の接続点が、前記第
２のブリッジに設けられている。第１の触媒付き（また
は、触媒性の）センサエレメントが、前記電力供給接続
点と前記第１の測定用の接続点との間の前記第１のブリ
ッジに設けられている。第２の触媒付きの（または、触
媒性の）センサエレメントが、前記アース接続点と前記
第２の測定用の接続点との間の前記第２のブリッジに設
けられている。第１の基準センサエレメントが、前記第
１の触媒付きのセンサエレメントと直列となるように、
前記第１のブリッジに設けられている。前記第１の基準
センサエレメントは、また、前記第１の測定用の接続点
と前記アース接続点との間に連結されている。最後に、
第２の基準センサエレメントが、前記第２の触媒付きの
センサエレメントと直列となるように、前記第２のブリ
ッジに設けられている。前記第２の基準センサエレメン
トは、また、前記第２の測定用の接続点と前記電力供給
接続点との間に連結されている。
リッジを使用するガス検出器を提供することである。そ
こには、前記ホイートストンブリッジの第１のブリッジ
及び第２のブリッジの一端と電気的に連結する電力供給
接続点が設けられている。第１のブリッジ及び第２のブ
リッジの他端と電気的に連結するアース接続点が設けら
れている。第１の測定用の接続点が、前記第１のブリッ
ジに設けられており、第２の測定用の接続点が、前記第
２のブリッジに設けられている。第１の触媒付き（また
は、触媒性の）センサエレメントが、前記電力供給接続
点と前記第１の測定用の接続点との間の前記第１のブリ
ッジに設けられている。第２の触媒付きの（または、触
媒性の）センサエレメントが、前記アース接続点と前記
第２の測定用の接続点との間の前記第２のブリッジに設
けられている。第１の基準センサエレメントが、前記第
１の触媒付きのセンサエレメントと直列となるように、
前記第１のブリッジに設けられている。前記第１の基準
センサエレメントは、また、前記第１の測定用の接続点
と前記アース接続点との間に連結されている。最後に、
第２の基準センサエレメントが、前記第２の触媒付きの
センサエレメントと直列となるように、前記第２のブリ
ッジに設けられている。前記第２の基準センサエレメン
トは、また、前記第２の測定用の接続点と前記電力供給
接続点との間に連結されている。
【００２５】本願発明の別の特徴は、前記ガス検出器
が、さらに、ベースを備えていることである。前記ベー
スは、前記ガス検出器が作動している間に加熱される一
端を備えている。前記ホイートストンブリッジは、その
一端に設けられている。
が、さらに、ベースを備えていることである。前記ベー
スは、前記ガス検出器が作動している間に加熱される一
端を備えている。前記ホイートストンブリッジは、その
一端に設けられている。
【００２６】本願発明のさらに別の特徴は、前記ガス検
出器の作動の間に、ガス流が前記第１の触媒付きのセン
サエレメントと前記第２の触媒付きセンサエレメント上
を通過するとき、加熱されたガス流部が生成される。前
記第１の触媒付きのセンサエレメントと、前記第２の触
媒付きセンサエレメントと、前記第１の基準センサエレ
メントと、前記第２の基準センサエレメントとは、前記
ベースが前記軸線を中心にして回転しても、前記加熱さ
れたガス流部が前記第１の基準センサエレメントまたは
前記第２の基準センサエレメントに接触しないように、
前記ベースに位置決めされている。
出器の作動の間に、ガス流が前記第１の触媒付きのセン
サエレメントと前記第２の触媒付きセンサエレメント上
を通過するとき、加熱されたガス流部が生成される。前
記第１の触媒付きのセンサエレメントと、前記第２の触
媒付きセンサエレメントと、前記第１の基準センサエレ
メントと、前記第２の基準センサエレメントとは、前記
ベースが前記軸線を中心にして回転しても、前記加熱さ
れたガス流部が前記第１の基準センサエレメントまたは
前記第２の基準センサエレメントに接触しないように、
前記ベースに位置決めされている。
【００２７】本願発明のさらに別の特徴は、前記ベース
が、前記第１の触媒付きのセンサエレメント及び前記第
２の触媒付きセンサエレメントの両方の触媒付きのセン
サエレメントを該ベースの両側に取り付けるための触媒
付きのセンサ用のセクション（すなわち、部分）を備え
ていることである。さらに、前記ベースは、前記第１の
基準センサエレメント及び前記第２の基準センサエレメ
ントの両方の基準センサエレメントを該ベースの両側に
取り付けるための基準センサ用のセクション（すなわ
ち、部分）を備えている。
が、前記第１の触媒付きのセンサエレメント及び前記第
２の触媒付きセンサエレメントの両方の触媒付きのセン
サエレメントを該ベースの両側に取り付けるための触媒
付きのセンサ用のセクション（すなわち、部分）を備え
ていることである。さらに、前記ベースは、前記第１の
基準センサエレメント及び前記第２の基準センサエレメ
ントの両方の基準センサエレメントを該ベースの両側に
取り付けるための基準センサ用のセクション（すなわ
ち、部分）を備えている。
【００２８】本願発明のさらに別の特徴は、前記触媒付
きのセンサ用のセクションと前記基準センサ用のセクシ
ョンとが、それらの少なくとも２つの側部に設けられた
空隙を備えていることである。
きのセンサ用のセクションと前記基準センサ用のセクシ
ョンとが、それらの少なくとも２つの側部に設けられた
空隙を備えていることである。
【００２９】本願発明は、それ自体では、これらの特徴
の任意の１つにあるのではなく、むしろ、本願明細書に
開示され請求の範囲で請求されたそれらの全ての特定の
組合せにある。当業者は、本願発明のいくつかの目的を
実行するために、他の構造、方法及びシステムを設計す
るための基礎として、この開示が基づいている考えを容
易に用いることができるということを理解するであろ
う。要約書は、特許請求範囲によって決定される本願発
明を定義する意図はないし、本願発明の範囲を任意の態
様で限定する意図もない。
の任意の１つにあるのではなく、むしろ、本願明細書に
開示され請求の範囲で請求されたそれらの全ての特定の
組合せにある。当業者は、本願発明のいくつかの目的を
実行するために、他の構造、方法及びシステムを設計す
るための基礎として、この開示が基づいている考えを容
易に用いることができるということを理解するであろ
う。要約書は、特許請求範囲によって決定される本願発
明を定義する意図はないし、本願発明の範囲を任意の態
様で限定する意図もない。
【００３０】なお、本願発明の図面は、縮尺で図示され
ていない。図面は、単に概略的に表されており、本願発
明の具体的なパラメータ描く意図はない。図面は、本願
発明の典型的な実施例のみを描くように意図されてお
り、そのため、本願発明の範囲を限定して解釈すべきで
ない。図面において、同様な参照符号は、図面間で同様
なエレメント（すなわち、要素）を表している。
ていない。図面は、単に概略的に表されており、本願発
明の具体的なパラメータ描く意図はない。図面は、本願
発明の典型的な実施例のみを描くように意図されてお
り、そのため、本願発明の範囲を限定して解釈すべきで
ない。図面において、同様な参照符号は、図面間で同様
なエレメント（すなわち、要素）を表している。
【００３１】
【発明の実施の形態】本願発明は、空気流中のガスの濃
度を決定するためのガスセンサを提供するものである。
図２を参照すると、好適な実施例のガスセンサ１０が示
されている。より具体的に説明すると、ガスセンサ１０
は、ベース１２を備えている。ベース１２は、長手方向
軸線１１を備えている。長手方向軸線１１は、ガス流２
７に対して、ほぼ垂直となるような角度に方向決めされ
ている。基準センサエレメント２０が、ベース１２に設
けられている。触媒付きセンサエレメント２１が、基準
センサエレメント２０の近くに設けられている。当該技
術において公知なように、触媒付きセンサエレメント２
１は、ガス流に接触して発熱反応を引き起こし、それに
よって、加熱されたガス流部２９が形成される。基準セ
ンサエレメント２０を通り越して流れるガス流は、加熱
されたガス流部２９’を生成しない。ベース１２は、ま
た、伸長部１６を備えている。伸長部１６は、信号調整
回路構造体１４とセンサ領域部１７及び１９との間に設
けられ、信号調整回路構造体１４と加熱されるセンサ領
域部１７及び１９との間に距離を形成している。伸長部
１６は、比較的に短く図示されているが、実際に、伸長
部１６を比較的に長くすることによって、基準センサエ
レメント２０及び触媒付きセンサエレメント２１の作動
温度領域に関連する有害な高温から、信号調整回路構造
体１４を保護できるようになっている。センサ領域部１
７及び１９は、適切に作動するために、例えば、プラス
摂氏２００°ないし５００°（プラス２００°Ｃないし
５００°Ｃ）で、作動する。しかしながら、信号調整回
路構造体１４は、最適な信号処理を行うために、最大で
１５０°Ｃのあたりで作動させる必要があるであろう。
したがって、伸長部１６の長さを調節することによっ
て、信号調整回路構造体１４を適切な作動温度領域に維
持することが可能になる。
度を決定するためのガスセンサを提供するものである。
図２を参照すると、好適な実施例のガスセンサ１０が示
されている。より具体的に説明すると、ガスセンサ１０
は、ベース１２を備えている。ベース１２は、長手方向
軸線１１を備えている。長手方向軸線１１は、ガス流２
７に対して、ほぼ垂直となるような角度に方向決めされ
ている。基準センサエレメント２０が、ベース１２に設
けられている。触媒付きセンサエレメント２１が、基準
センサエレメント２０の近くに設けられている。当該技
術において公知なように、触媒付きセンサエレメント２
１は、ガス流に接触して発熱反応を引き起こし、それに
よって、加熱されたガス流部２９が形成される。基準セ
ンサエレメント２０を通り越して流れるガス流は、加熱
されたガス流部２９’を生成しない。ベース１２は、ま
た、伸長部１６を備えている。伸長部１６は、信号調整
回路構造体１４とセンサ領域部１７及び１９との間に設
けられ、信号調整回路構造体１４と加熱されるセンサ領
域部１７及び１９との間に距離を形成している。伸長部
１６は、比較的に短く図示されているが、実際に、伸長
部１６を比較的に長くすることによって、基準センサエ
レメント２０及び触媒付きセンサエレメント２１の作動
温度領域に関連する有害な高温から、信号調整回路構造
体１４を保護できるようになっている。センサ領域部１
７及び１９は、適切に作動するために、例えば、プラス
摂氏２００°ないし５００°（プラス２００°Ｃないし
５００°Ｃ）で、作動する。しかしながら、信号調整回
路構造体１４は、最適な信号処理を行うために、最大で
１５０°Ｃのあたりで作動させる必要があるであろう。
したがって、伸長部１６の長さを調節することによっ
て、信号調整回路構造体１４を適切な作動温度領域に維
持することが可能になる。
【００３２】本願発明の実施例において、基準センサエ
レメント２０及び触媒付きセンサエレメント２１は、両
方とも、２つの離れたブリッジセクション２２ａ及び２
２ｂ上に設けられている。さらに、これらのブリッジセ
クション２２ａ及び２２ｂは、ブリッジセクション２２
ａ及び２２ｂの少なくとも両側に設けられた空隙１８に
よって、ベース１２からのヒートシンク効果から、隔離
されている。この構造によって、基準センサエレメント
２０及び触媒付きセンサエレメント２１を両方とも温度
的により近づけることが可能である。その結果、周囲ガ
ス流の熱の影響によって、電気抵抗は、変化しないであ
ろう。したがって、測定用の触媒付きセンサエレメント
２１上での触媒反応による発熱のみによって、基準セン
サエレメント２０及び触媒付きセンサエレメント２１の
２つの抵抗の間の相違は、著しくなる。基準センサエレ
メント２０及び触媒付きセンサエレメント２１の両方の
センサを温度的に近づけて、補償回路構造体や温度差を
調節するための他の手段を設けることを避けることが、
効果的である。ブリッジセクション２２ａ及び２２ｂ、
空隙１８、基準センサエレメント２０、及び触媒付きセ
ンサエレメント２１を種々に設計することによって、２
００°Ｃないしは６００°Ｃあるいはそれ以上で作動さ
せるときに、８０°Ｃ（最適には、５０°Ｃ）より低い
温度差を持たせることが可能になる。なお、理想的な状
態は、触媒反応による発熱効果を除いて、基準センサエ
レメント２０と触媒付きセンサエレメント２１との間に
温度差がないようにすることである。
レメント２０及び触媒付きセンサエレメント２１は、両
方とも、２つの離れたブリッジセクション２２ａ及び２
２ｂ上に設けられている。さらに、これらのブリッジセ
クション２２ａ及び２２ｂは、ブリッジセクション２２
ａ及び２２ｂの少なくとも両側に設けられた空隙１８に
よって、ベース１２からのヒートシンク効果から、隔離
されている。この構造によって、基準センサエレメント
２０及び触媒付きセンサエレメント２１を両方とも温度
的により近づけることが可能である。その結果、周囲ガ
ス流の熱の影響によって、電気抵抗は、変化しないであ
ろう。したがって、測定用の触媒付きセンサエレメント
２１上での触媒反応による発熱のみによって、基準セン
サエレメント２０及び触媒付きセンサエレメント２１の
２つの抵抗の間の相違は、著しくなる。基準センサエレ
メント２０及び触媒付きセンサエレメント２１の両方の
センサを温度的に近づけて、補償回路構造体や温度差を
調節するための他の手段を設けることを避けることが、
効果的である。ブリッジセクション２２ａ及び２２ｂ、
空隙１８、基準センサエレメント２０、及び触媒付きセ
ンサエレメント２１を種々に設計することによって、２
００°Ｃないしは６００°Ｃあるいはそれ以上で作動さ
せるときに、８０°Ｃ（最適には、５０°Ｃ）より低い
温度差を持たせることが可能になる。なお、理想的な状
態は、触媒反応による発熱効果を除いて、基準センサエ
レメント２０と触媒付きセンサエレメント２１との間に
温度差がないようにすることである。
【００３３】格別注意することは、水平軸線１３が、セ
ンサ領域部１７及び１９を分けている（換言すれば、分
離している）ことである。この分離によって、方向決め
に関して不感受的になる（換言すれば、影響を受けづら
くなる）という効果を生じる。より具体的に説明する
と、ガスセンサ１０を、長手方向軸線１１を中心として
回転させて任意の位置に位置決めしても、加熱されたガ
ス流部２９が、触媒が付着されていない基準センサエレ
メント２０に影響を及ぼすことはない。これは、図１の
発明者によって案出された従前の設計に比較して大変効
果的である。図１に示す従来技術では、ガスセンサ１０
を適切に作動させるために、ガスセンサ１０は、その方
向決めに関して、大変に敏感になっている（すなわち、
影響を受けやすくなっている）。もちろん、この事態
は、ガス流が、長手方向軸線１１に対して実質的に垂直
になっている場合にのみ機能する。また、次のこと記憶
に留めておかなければならない。すなわち、ほとんどの
ガス流は、おそらく事前に加熱されているであろうが、
当業者は、このガス流と触媒反応によって、ガス流はさ
らに加熱され、「特別に」すなわち触媒反応により加熱
されたガス流部２９が形成されるということを理解する
であろう。
ンサ領域部１７及び１９を分けている（換言すれば、分
離している）ことである。この分離によって、方向決め
に関して不感受的になる（換言すれば、影響を受けづら
くなる）という効果を生じる。より具体的に説明する
と、ガスセンサ１０を、長手方向軸線１１を中心として
回転させて任意の位置に位置決めしても、加熱されたガ
ス流部２９が、触媒が付着されていない基準センサエレ
メント２０に影響を及ぼすことはない。これは、図１の
発明者によって案出された従前の設計に比較して大変効
果的である。図１に示す従来技術では、ガスセンサ１０
を適切に作動させるために、ガスセンサ１０は、その方
向決めに関して、大変に敏感になっている（すなわち、
影響を受けやすくなっている）。もちろん、この事態
は、ガス流が、長手方向軸線１１に対して実質的に垂直
になっている場合にのみ機能する。また、次のこと記憶
に留めておかなければならない。すなわち、ほとんどの
ガス流は、おそらく事前に加熱されているであろうが、
当業者は、このガス流と触媒反応によって、ガス流はさ
らに加熱され、「特別に」すなわち触媒反応により加熱
されたガス流部２９が形成されるということを理解する
であろう。
【００３４】図３を参照すると、好適なホイートストン
ブリッジの実施例が図示されている。より具体的に説明
すると、ホイートストンブリッジ１００は、第１のブリ
ッジ１１２と、第２のブリッジ１１４と、平衡抵抗１１
５に連結された電圧源Ｖｓと、第１のブリッジ１１２及
び第２のブリッジ１１４の一端を連結する電圧源接続点
１１６と、第１のブリッジ１１２及び第２のブリッジ１
１４の他端を連結するアース接続点１１８に連結された
アースＶｇとを備えている。第１のブリッジ１１２に
は、２つのセンサエレメント、すなわち、基準センサエ
レメント１２２と触媒付きセンサエレメント１２０とが
設けられている。第２のブリッジ１１４にも、２つのセ
ンサエレメント、すなわち、基準センサエレメント１２
６と触媒付きセンサエレメント１２４とが設けられてい
る。測定用の接続点１２８が、基準センサエレメント１
２６と触媒付きセンサエレメント１２４との間に連結さ
れており、測定用の接続点１３０が、基準センサエレメ
ント１２０と触媒付きセンサエレメント１２２との間に
連結されている。増幅器１３２が、測定用の接続点１２
８及び１３０に連結されている。電圧計１３３が、増幅
器１３２に連結されている。増幅器１３２は、まず、ア
ナログ信号を増幅し、次いで、他の信号調整回路構造体
１４に連結できるように、増幅されたアナログ信号をデ
ィジタル信号に変換する。２つの触媒付きセンサエレメ
ント１２０及び１２４は、例えば、ベース１２の両側
（換言すれば、向かい合っている側）で、しかも同じブ
リッジセクション２２ｂに設けられている。基準センサ
エレメント１２２及び１２６も同様に、同じブリッジセ
クション、例えば、ブリッジセクション２２ａの両側に
配置されている。したがって、全ての４つのセンサエレ
メントは、ガス流２７が直接的に衝突する、ガスセンサ
１０の端に設けられている。勿論、本願明細書はセンサ
エレメントの使用を説明するが、当業者は、触媒付きセ
ンサエレメント１２０、基準センサエレメント１２２、
触媒付きセンサエレメント１２４及び基準センサエレメ
ント１２６が抵抗になっていることは理解できる。
ブリッジの実施例が図示されている。より具体的に説明
すると、ホイートストンブリッジ１００は、第１のブリ
ッジ１１２と、第２のブリッジ１１４と、平衡抵抗１１
５に連結された電圧源Ｖｓと、第１のブリッジ１１２及
び第２のブリッジ１１４の一端を連結する電圧源接続点
１１６と、第１のブリッジ１１２及び第２のブリッジ１
１４の他端を連結するアース接続点１１８に連結された
アースＶｇとを備えている。第１のブリッジ１１２に
は、２つのセンサエレメント、すなわち、基準センサエ
レメント１２２と触媒付きセンサエレメント１２０とが
設けられている。第２のブリッジ１１４にも、２つのセ
ンサエレメント、すなわち、基準センサエレメント１２
６と触媒付きセンサエレメント１２４とが設けられてい
る。測定用の接続点１２８が、基準センサエレメント１
２６と触媒付きセンサエレメント１２４との間に連結さ
れており、測定用の接続点１３０が、基準センサエレメ
ント１２０と触媒付きセンサエレメント１２２との間に
連結されている。増幅器１３２が、測定用の接続点１２
８及び１３０に連結されている。電圧計１３３が、増幅
器１３２に連結されている。増幅器１３２は、まず、ア
ナログ信号を増幅し、次いで、他の信号調整回路構造体
１４に連結できるように、増幅されたアナログ信号をデ
ィジタル信号に変換する。２つの触媒付きセンサエレメ
ント１２０及び１２４は、例えば、ベース１２の両側
（換言すれば、向かい合っている側）で、しかも同じブ
リッジセクション２２ｂに設けられている。基準センサ
エレメント１２２及び１２６も同様に、同じブリッジセ
クション、例えば、ブリッジセクション２２ａの両側に
配置されている。したがって、全ての４つのセンサエレ
メントは、ガス流２７が直接的に衝突する、ガスセンサ
１０の端に設けられている。勿論、本願明細書はセンサ
エレメントの使用を説明するが、当業者は、触媒付きセ
ンサエレメント１２０、基準センサエレメント１２２、
触媒付きセンサエレメント１２４及び基準センサエレメ
ント１２６が抵抗になっていることは理解できる。
【００３５】センサ回路構造体を設計する当業者は、ホ
イートストンブリッジ回路１００が、従来の単一のセン
サエレメントからなるホイートストンブリッジ回路に比
較して電圧計１３３によって読まれた出力を２倍にする
ということを理解するであろう。作動時には、２つの基
本的な状態、すなわち非作動状態と、作動状態とが生じ
る。ホイートストンブリッジ回路１００が非作動状態に
あるとき、すなわち始動状態にあるとき、全て４つの抵
抗は、電流が等しく供給されるように設定されており、
これによって、グリッドが平衡する。したがって、電流
が第１のブリッジ１１２及び第２のブリッジ１１４の各
々に加えられたとき、測定用の接続点１３０の電圧と測
定用の接続点１２８の電圧とは等しくなる。
イートストンブリッジ回路１００が、従来の単一のセン
サエレメントからなるホイートストンブリッジ回路に比
較して電圧計１３３によって読まれた出力を２倍にする
ということを理解するであろう。作動時には、２つの基
本的な状態、すなわち非作動状態と、作動状態とが生じ
る。ホイートストンブリッジ回路１００が非作動状態に
あるとき、すなわち始動状態にあるとき、全て４つの抵
抗は、電流が等しく供給されるように設定されており、
これによって、グリッドが平衡する。したがって、電流
が第１のブリッジ１１２及び第２のブリッジ１１４の各
々に加えられたとき、測定用の接続点１３０の電圧と測
定用の接続点１２８の電圧とは等しくなる。
【００３６】ホイートストンブリッジ回路１００が作動
するとき、すなわちガス流がホイートストンブリッジ回
路１００に加えられたとき、抵抗体としての触媒付きセ
ンサエレメント１２０及び１２４の温度が上昇する。し
かし、基準センサエレメント１２２及び１２６の温度は
変化しない。上述したように、温度が上昇したとき、抵
抗も増加する。したがって、抵抗体としての触媒付きセ
ンサエレメント１２０及び１２４の抵抗は、抵抗体とし
ての基準センサエレメント１２２及び１２６の抵抗より
も大きくなる。理想的な設定においては、抵抗体として
の基準センサエレメント１２６の抵抗が、抵抗体として
の基準センサエレメント１２２の抵抗にちょうど等しい
ように、抵抗体としての触媒付きセンサエレメント１２
０の抵抗も、抵抗体としての触媒付きセンサエレメント
１２４の抵抗に等しくなっている。触媒付きセンサエレ
メント１２０及び１２４の抵抗が増加することから、測
定用の接続点１３０の電圧は、ガス流が供給される前の
電圧よりも低くなる。しかしながら、測定用の接続点１
２８での電圧は、ガス流が供給される前の電圧よりも高
くなる。なぜなら、抵抗体としての触媒付きセンサエレ
メント１２４の抵抗が、抵抗体としての基準センサエレ
メント１２６の抵抗よりも高いからである。理想的な設
定においては、測定用の接続点１３０及び測定用の接続
点１２８の両方の接続点での電圧は、反対方向に同じ量
だけ変化する。
するとき、すなわちガス流がホイートストンブリッジ回
路１００に加えられたとき、抵抗体としての触媒付きセ
ンサエレメント１２０及び１２４の温度が上昇する。し
かし、基準センサエレメント１２２及び１２６の温度は
変化しない。上述したように、温度が上昇したとき、抵
抗も増加する。したがって、抵抗体としての触媒付きセ
ンサエレメント１２０及び１２４の抵抗は、抵抗体とし
ての基準センサエレメント１２２及び１２６の抵抗より
も大きくなる。理想的な設定においては、抵抗体として
の基準センサエレメント１２６の抵抗が、抵抗体として
の基準センサエレメント１２２の抵抗にちょうど等しい
ように、抵抗体としての触媒付きセンサエレメント１２
０の抵抗も、抵抗体としての触媒付きセンサエレメント
１２４の抵抗に等しくなっている。触媒付きセンサエレ
メント１２０及び１２４の抵抗が増加することから、測
定用の接続点１３０の電圧は、ガス流が供給される前の
電圧よりも低くなる。しかしながら、測定用の接続点１
２８での電圧は、ガス流が供給される前の電圧よりも高
くなる。なぜなら、抵抗体としての触媒付きセンサエレ
メント１２４の抵抗が、抵抗体としての基準センサエレ
メント１２６の抵抗よりも高いからである。理想的な設
定においては、測定用の接続点１３０及び測定用の接続
点１２８の両方の接続点での電圧は、反対方向に同じ量
だけ変化する。
【００３７】従来技術においては、基準センサエレメン
トは１つのみ設けられており、また、触媒付きセンサエ
レメントも１つのみ設けられており、他の２つの抵抗体
は固定抵抗器であるということに注意すべきである。固
定抵抗器がブリッジの底部、頂部、または両側にあるか
どうかは重要ではなく、電圧の変動は依然生じるが、し
かし、電圧の変動は、好適な実施例によって達成される
変動の半分しかない。
トは１つのみ設けられており、また、触媒付きセンサエ
レメントも１つのみ設けられており、他の２つの抵抗体
は固定抵抗器であるということに注意すべきである。固
定抵抗器がブリッジの底部、頂部、または両側にあるか
どうかは重要ではなく、電圧の変動は依然生じるが、し
かし、電圧の変動は、好適な実施例によって達成される
変動の半分しかない。
【００３８】従来技術においては、ホイートストンブリ
ッジには２つの固定抵抗器が設けられていたということ
に注意すべきである。換言すれば、前記２つの固定抵抗
器は、加熱環境の外側で、他のチャンバや回路基板上
に、ガス流から離れて設けられていた。したがって、従
来技術では、ブリッジを平衡させるために、大変精密な
温度補償回路構造体が必要であった。
ッジには２つの固定抵抗器が設けられていたということ
に注意すべきである。換言すれば、前記２つの固定抵抗
器は、加熱環境の外側で、他のチャンバや回路基板上
に、ガス流から離れて設けられていた。したがって、従
来技術では、ブリッジを平衡させるために、大変精密な
温度補償回路構造体が必要であった。
【００３９】本願の好適な実施例においては、温度補償
回路構造体をガスセンサ１０に設ける必要はない。全て
の４つの抵抗体としての、触媒付きセンサエレメント１
２０、基準センサエレメント１２２、触媒付きセンサエ
レメント１２４、及び基準センサエレメント１２６を、
加熱されたガス流内に配置することによって、全ての４
つの抵抗体の温度は、１つのグループとして制御され
る。温度制御回路構造体が使用される。しかし、ホイー
トストンブリッジ回路の抵抗を使用して、当該ホイート
ストンブリッジ回路を流れる電流の量を制御することに
より、熱を生成することができる。本願設計において
は、センサエレメントの温度は、従来技術の設計のよう
に正確に制御する必要はない。本願発明は、温度を設定
するが、温度を高めることが重要である。しかし、４０
０°Ｃまたは４０１°Ｃのように、温度を正確に制御す
る必要はない。例えば、４００°Ｃ、４１０°Ｃ、また
は４２０°Ｃのように温度を制御し、また、かかる温度
を正確に読みとることは許容できる。なぜなら、全ての
抵抗体は、寸法的に且つ化学的に等しいからである。従
来技術では、ブリッジを平衡させるために、２つの非固
定抵抗体、すなわち触媒付きの抵抗体と基準抵抗体との
温度を正確に制御することが必須である。したがって、
従来技術では、その構造にヒーターを用いていた。
回路構造体をガスセンサ１０に設ける必要はない。全て
の４つの抵抗体としての、触媒付きセンサエレメント１
２０、基準センサエレメント１２２、触媒付きセンサエ
レメント１２４、及び基準センサエレメント１２６を、
加熱されたガス流内に配置することによって、全ての４
つの抵抗体の温度は、１つのグループとして制御され
る。温度制御回路構造体が使用される。しかし、ホイー
トストンブリッジ回路の抵抗を使用して、当該ホイート
ストンブリッジ回路を流れる電流の量を制御することに
より、熱を生成することができる。本願設計において
は、センサエレメントの温度は、従来技術の設計のよう
に正確に制御する必要はない。本願発明は、温度を設定
するが、温度を高めることが重要である。しかし、４０
０°Ｃまたは４０１°Ｃのように、温度を正確に制御す
る必要はない。例えば、４００°Ｃ、４１０°Ｃ、また
は４２０°Ｃのように温度を制御し、また、かかる温度
を正確に読みとることは許容できる。なぜなら、全ての
抵抗体は、寸法的に且つ化学的に等しいからである。従
来技術では、ブリッジを平衡させるために、２つの非固
定抵抗体、すなわち触媒付きの抵抗体と基準抵抗体との
温度を正確に制御することが必須である。したがって、
従来技術では、その構造にヒーターを用いていた。
【００４０】好適な実施例は、ある温度範囲に亘って作
動する。その温度範囲は、感知すべきガスの着火温度の
ような低い温度から、ホイートストンブリッジの抵抗体
の抵抗が破損するようなどんな高い温度まででもよくな
っている。前記着火温度は、ガスが触媒と作用して、発
熱反応が生じるのに必要な温度である。
動する。その温度範囲は、感知すべきガスの着火温度の
ような低い温度から、ホイートストンブリッジの抵抗体
の抵抗が破損するようなどんな高い温度まででもよくな
っている。前記着火温度は、ガスが触媒と作用して、発
熱反応が生じるのに必要な温度である。
【００４１】作動時、好適な実施例は、前記センサが高
温で作動する、ある設定温度を用いている。特に、周囲
温度よりも高い温度で作動させることが最も好ましい。
制御された周囲温度よりも高い温度は、安定した出力を
提供する。当業者は、抵抗体は、上昇する温度の関数と
して、線形的に変化する抵抗を備えているということを
理解できるであろう。しかしながら、温度が上昇した場
合、線形的な関数はわずかにカーブする。したがって、
所定の温度変化に対して得られる抵抗の相違は、温度が
より高くなるほど、低くなる。そのため、予想周囲温度
よりも高い固定温度が、選択される。というのは、変化
する高い周囲温度にしたがうと、温度がより高くなるに
つれて、出力信号が徐々に減少するからである。したが
って、予想可能な出力信号は、センサエレメントの温度
を、百万分の一（ｐａｒｔ ｐｅｒ ｍｉｌｌｉｏｎ）
ごとのばらつきのない出力電圧に設定することによっ
て、達成される。
温で作動する、ある設定温度を用いている。特に、周囲
温度よりも高い温度で作動させることが最も好ましい。
制御された周囲温度よりも高い温度は、安定した出力を
提供する。当業者は、抵抗体は、上昇する温度の関数と
して、線形的に変化する抵抗を備えているということを
理解できるであろう。しかしながら、温度が上昇した場
合、線形的な関数はわずかにカーブする。したがって、
所定の温度変化に対して得られる抵抗の相違は、温度が
より高くなるほど、低くなる。そのため、予想周囲温度
よりも高い固定温度が、選択される。というのは、変化
する高い周囲温度にしたがうと、温度がより高くなるに
つれて、出力信号が徐々に減少するからである。したが
って、予想可能な出力信号は、センサエレメントの温度
を、百万分の一（ｐａｒｔ ｐｅｒ ｍｉｌｌｉｏｎ）
ごとのばらつきのない出力電圧に設定することによっ
て、達成される。
【００４２】比較的高い固定温度を実現するために、好
適な実施例は、ホイートストンブリッジ１００を通る電
流を調節することによって、前記固定温度をその選択し
た温度に維持できるようになっている。具体的に説明す
ると、電流が抵抗体を通るときヒーターとして作動する
抵抗体は、時間に比例した量だけ、オンまたはオフされ
る。当業者は、電圧源接続点１１６及びアース接続点１
１８の電圧を読み取ることによって、また、ホイートス
トンブリッジ１００の全抵抗を直列の平衡抵抗１１５と
比較して設定することによって、温度を調節する方法を
知っているであろう。
適な実施例は、ホイートストンブリッジ１００を通る電
流を調節することによって、前記固定温度をその選択し
た温度に維持できるようになっている。具体的に説明す
ると、電流が抵抗体を通るときヒーターとして作動する
抵抗体は、時間に比例した量だけ、オンまたはオフされ
る。当業者は、電圧源接続点１１６及びアース接続点１
１８の電圧を読み取ることによって、また、ホイートス
トンブリッジ１００の全抵抗を直列の平衡抵抗１１５と
比較して設定することによって、温度を調節する方法を
知っているであろう。
【００４３】好適な実施例の効果の１つは、任意のハー
ドウェアすなわち抵抗体を変えることなしに、選択した
温度を変えることができることである。したがって、加
熱回路のタイミングプログラムを簡単に変えることによ
り、抵抗体を物理的に変えることを要求する従来技術と
違って、同じセンサと同じホイートストンブリッジに関
して、ほとんどの温度を用いることができる。従前には
なかったこの適応性を許容する解決のかぎは、本願の好
適な実施例が各抵抗体に対して同じ材料を用い、全ての
抵抗体が（加熱されたガス流２７において）同じように
加熱され、全て同じ寸法になるように形成されているこ
とである。
ドウェアすなわち抵抗体を変えることなしに、選択した
温度を変えることができることである。したがって、加
熱回路のタイミングプログラムを簡単に変えることによ
り、抵抗体を物理的に変えることを要求する従来技術と
違って、同じセンサと同じホイートストンブリッジに関
して、ほとんどの温度を用いることができる。従前には
なかったこの適応性を許容する解決のかぎは、本願の好
適な実施例が各抵抗体に対して同じ材料を用い、全ての
抵抗体が（加熱されたガス流２７において）同じように
加熱され、全て同じ寸法になるように形成されているこ
とである。
【００４４】図４を参照すると、ガスセンサ１０を保持
するためのハウジングが図示されている。特に、感知エ
レメントとしての基準センサエレメント２０と感知エレ
メントとしての触媒付きセンサエレメント２１とを内部
に封入する（または、カプセル化する）ための、中空で
空気透過性の多孔性キャップ３０が設けられている。ま
た、多孔性キャップ３０をスペーサー３４に連結するた
めの連結装置（アタッチメント）３２が設けられてい
る。スペーサー３４は、多孔性キャップ３０から十分に
離して、エレクトロニクスハウジング３６を伸長させる
目的を果たしている。というのは、多孔性キャップ３０
の領域は、最も熱い領域であり、エレクトロニクスハウ
ジング３６は、適切に作動させるために低温度を要求す
る、信号調整回路構造体１４を保持しているからであ
る。エレクトロニクスハウジング３６は、信号調整回路
構造体１４を保護し、センサを出力ワイヤ（出力電線）
に連結して、遠隔の分析回路（図示せず）と伝達できる
ように信号調整回路構造体１４を支持している。全体的
なアセンブリは、触媒コンバーターの直後に設けられた
排気パイプに取り付けられる。勿論、多孔性キャップ３
０のみを排気パイプに配置して、電子装置（すなわち、
信号調整回路構造体１４）を高温状態から隔てて配置す
べきである。
するためのハウジングが図示されている。特に、感知エ
レメントとしての基準センサエレメント２０と感知エレ
メントとしての触媒付きセンサエレメント２１とを内部
に封入する（または、カプセル化する）ための、中空で
空気透過性の多孔性キャップ３０が設けられている。ま
た、多孔性キャップ３０をスペーサー３４に連結するた
めの連結装置（アタッチメント）３２が設けられてい
る。スペーサー３４は、多孔性キャップ３０から十分に
離して、エレクトロニクスハウジング３６を伸長させる
目的を果たしている。というのは、多孔性キャップ３０
の領域は、最も熱い領域であり、エレクトロニクスハウ
ジング３６は、適切に作動させるために低温度を要求す
る、信号調整回路構造体１４を保持しているからであ
る。エレクトロニクスハウジング３６は、信号調整回路
構造体１４を保護し、センサを出力ワイヤ（出力電線）
に連結して、遠隔の分析回路（図示せず）と伝達できる
ように信号調整回路構造体１４を支持している。全体的
なアセンブリは、触媒コンバーターの直後に設けられた
排気パイプに取り付けられる。勿論、多孔性キャップ３
０のみを排気パイプに配置して、電子装置（すなわち、
信号調整回路構造体１４）を高温状態から隔てて配置す
べきである。
【００４５】本願発明は、多層構造を持つガスセンサを
提供する。この構造は、理想的には、自動車の排気シス
テム中の炭化水素及び窒素酸化物の感知に適している。
図５に関し、この図には、基板（ベース）１２の一部を
示すガスセンサ１０の平面図が示してある。基板１２
は、セラミック材料から構成されることが好ましいが、
他の適当な誘電体を使用してもよい。図５には、触媒支
持構造体５０及びガラス接着層４６を含む基板１２の一
部だけが示してある。
提供する。この構造は、理想的には、自動車の排気シス
テム中の炭化水素及び窒素酸化物の感知に適している。
図５に関し、この図には、基板（ベース）１２の一部を
示すガスセンサ１０の平面図が示してある。基板１２
は、セラミック材料から構成されることが好ましいが、
他の適当な誘電体を使用してもよい。図５には、触媒支
持構造体５０及びガラス接着層４６を含む基板１２の一
部だけが示してある。
【００４６】基板１２の残りの部分は、センサにとって
必要な構造的性質及び熱的性質を供給する任意の所望の
形体をとることができる。例えば、構造は、自動車の排
気システムに伴う衝撃及び振動に耐えるのに十分強固で
なければならない。更に、熱的性質は、触媒支持構造体
５０上で起こる全ての触媒反応が、基板１２上に配置さ
れた感熱抵抗体エレメント４２によって検出できるよう
な性質でなければならない（即ち、基板は、感熱抵抗体
エレメント４２の温度上昇を妨げる程大量の熱を触媒反
応から奪うものであってはならない）。
必要な構造的性質及び熱的性質を供給する任意の所望の
形体をとることができる。例えば、構造は、自動車の排
気システムに伴う衝撃及び振動に耐えるのに十分強固で
なければならない。更に、熱的性質は、触媒支持構造体
５０上で起こる全ての触媒反応が、基板１２上に配置さ
れた感熱抵抗体エレメント４２によって検出できるよう
な性質でなければならない（即ち、基板は、感熱抵抗体
エレメント４２の温度上昇を妨げる程大量の熱を触媒反
応から奪うものであってはならない）。
【００４７】導体４４及び４５が、基板１２に設けられ
ており、感熱抵抗体エレメント４２に電気的に接続され
ている。導体４４及び４５は、感熱抵抗体エレメント４
２の長さに沿った抵抗の変化をこれに伴う電圧降下から
検出できる回路（図示せず）に接続されている。
ており、感熱抵抗体エレメント４２に電気的に接続され
ている。導体４４及び４５は、感熱抵抗体エレメント４
２の長さに沿った抵抗の変化をこれに伴う電圧降下から
検出できる回路（図示せず）に接続されている。
【００４８】図６には、感熱抵抗体エレメント４２に沿
った断面が示してある。感熱抵抗体エレメント４２は、
任意の従来の厚膜技術又は薄膜技術を使用して基板１２
上に付着できる。といのは、かかる付着は、自動車の排
気システムの環境に耐えるのに十分に強固になってお
り、また、熱抵抗率が十分に高く、その結果、抵抗体が
触媒反応による温度変化に応答できるからである。抵抗
体エレメント４２を形成するのに使用される材料は、こ
れらの同じ判断基準を使用して選択できる。好ましい実
施例では、抵抗体エレメント４２に対してはプラチナ
（白金）が適しており、スクリーン印刷が適当な付着方
法であるということがわかっている。
った断面が示してある。感熱抵抗体エレメント４２は、
任意の従来の厚膜技術又は薄膜技術を使用して基板１２
上に付着できる。といのは、かかる付着は、自動車の排
気システムの環境に耐えるのに十分に強固になってお
り、また、熱抵抗率が十分に高く、その結果、抵抗体が
触媒反応による温度変化に応答できるからである。抵抗
体エレメント４２を形成するのに使用される材料は、こ
れらの同じ判断基準を使用して選択できる。好ましい実
施例では、抵抗体エレメント４２に対してはプラチナ
（白金）が適しており、スクリーン印刷が適当な付着方
法であるということがわかっている。
【００４９】導体４４及び４５は、同様に、任意の従来
の厚膜技術又は薄膜技術を使用して付着できる。好まし
い実施例の導体材料として金が選択される。ガラス層４
６が、感熱抵抗体エレメント４２を覆って付着されてい
る。ガラス層４６を形成する一つの方法は、粉末ガラス
に有機溶剤を混合して混合物を形成し、前記混合物を基
板１２にスクリーン印刷することである。ガラス層は、
ドクターブレードを使用して又ははけ塗り（ブラッシン
グ）により混合物を基板上で拡げることによっても形成
できる。次いで、ガラス層４６を乾燥させるが、この場
合は未だ焼成は行わない。これによって、触媒支持構造
体５０を上側に付着させるしっかりとした表面が形成さ
れる。しかも、それによって、前記構造体を実質的に焼
成するとき、ガラスを定着剤として作用させることがで
きる。
の厚膜技術又は薄膜技術を使用して付着できる。好まし
い実施例の導体材料として金が選択される。ガラス層４
６が、感熱抵抗体エレメント４２を覆って付着されてい
る。ガラス層４６を形成する一つの方法は、粉末ガラス
に有機溶剤を混合して混合物を形成し、前記混合物を基
板１２にスクリーン印刷することである。ガラス層は、
ドクターブレードを使用して又ははけ塗り（ブラッシン
グ）により混合物を基板上で拡げることによっても形成
できる。次いで、ガラス層４６を乾燥させるが、この場
合は未だ焼成は行わない。これによって、触媒支持構造
体５０を上側に付着させるしっかりとした表面が形成さ
れる。しかも、それによって、前記構造体を実質的に焼
成するとき、ガラスを定着剤として作用させることがで
きる。
【００５０】触媒支持構造体５０は、粉末アルミナ等の
高表面積粒子を備えている。これらの粒子は、か焼し
て、その後、センサ構造体に付けられる。これによっ
て、触媒コーティングを受け入れるための大きな表面積
をこれらの粒子が確実に備えているようにするのを補助
することができる。アルミナ粒子は、水酸化アルミニウ
ム又は同様の物質と組み合わせられ、これによって、塗
布用のペーストを形成することができる。このペースト
は、スクリーン印刷等の厚膜技術で付ける（換言すれ
ば、塗布する）ことができる。
高表面積粒子を備えている。これらの粒子は、か焼し
て、その後、センサ構造体に付けられる。これによっ
て、触媒コーティングを受け入れるための大きな表面積
をこれらの粒子が確実に備えているようにするのを補助
することができる。アルミナ粒子は、水酸化アルミニウ
ム又は同様の物質と組み合わせられ、これによって、塗
布用のペーストを形成することができる。このペースト
は、スクリーン印刷等の厚膜技術で付ける（換言すれ
ば、塗布する）ことができる。
【００５１】触媒支持構造体５０を付けた後、使用され
たガラスについて適当な焼成輪郭で、アッセンブリ全体
を焼成する。これによって、ガラスを再流動化（また
は、再溶融化）し、ガラスをアルミナ粒子及び基板１２
の両方にしっかりと接着させる。ガラスが、基板１２及
び触媒支持構造体５０の両方に非常にしっかりと結合し
ていることが重要である。といのは、アルミナ粒子が剥
がれるとセンサがもはや機能しないためである。基板１
２及び触媒支持構造体５０の両方に接着する性質を持っ
ているのであれば、主として、ニッポン電気ガラス社の
ＧＡ−４等の多くの商業的に入手できる様々なガラスを
含む任意のガラスフィルム形成物を、上述したように使
用できる。ＧＡ−４ガラスの再流動化（または、再溶融
化）には、１時間に亘る７００°Ｃの温度で十分であ
る。
たガラスについて適当な焼成輪郭で、アッセンブリ全体
を焼成する。これによって、ガラスを再流動化（また
は、再溶融化）し、ガラスをアルミナ粒子及び基板１２
の両方にしっかりと接着させる。ガラスが、基板１２及
び触媒支持構造体５０の両方に非常にしっかりと結合し
ていることが重要である。といのは、アルミナ粒子が剥
がれるとセンサがもはや機能しないためである。基板１
２及び触媒支持構造体５０の両方に接着する性質を持っ
ているのであれば、主として、ニッポン電気ガラス社の
ＧＡ−４等の多くの商業的に入手できる様々なガラスを
含む任意のガラスフィルム形成物を、上述したように使
用できる。ＧＡ−４ガラスの再流動化（または、再溶融
化）には、１時間に亘る７００°Ｃの温度で十分であ
る。
【００５２】最終工程は、触媒を触媒支持構造体５０に
付ける工程である。炭化水素センサに関しての好ましい
実施例では、触媒としてプラチナ（白金）を使用する。
プラチナは、スポイト又は他の適当な技術を使用して、
塩化白金酸（例えば、ヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸）溶
液として付けられる。その後、構造全体を約５００°Ｃ
で１時間に亘って再焼成し、その酸をプラチナに還元す
る。
付ける工程である。炭化水素センサに関しての好ましい
実施例では、触媒としてプラチナ（白金）を使用する。
プラチナは、スポイト又は他の適当な技術を使用して、
塩化白金酸（例えば、ヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸）溶
液として付けられる。その後、構造全体を約５００°Ｃ
で１時間に亘って再焼成し、その酸をプラチナに還元す
る。
【００５３】図７の拡大図に示すように、最終的な触媒
支持構造体５０は、ガラス層４６に接着したアルミナ粒
子５４を備えている。これらの粒子は、様々な大きさ及
び形状を持ち、表面に孔５６を備えることができる。塩
化白金酸（例えば、ヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸）を加
え、これを上文中に説明したように乾燥させると、孔５
６の表面を含む粒子５４の表面は、非常に薄いプラチナ
層で覆われる。
支持構造体５０は、ガラス層４６に接着したアルミナ粒
子５４を備えている。これらの粒子は、様々な大きさ及
び形状を持ち、表面に孔５６を備えることができる。塩
化白金酸（例えば、ヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸）を加
え、これを上文中に説明したように乾燥させると、孔５
６の表面を含む粒子５４の表面は、非常に薄いプラチナ
層で覆われる。
【００５４】図８において、感熱抵抗体エレメント４２
を破断した断面図が図示されている。感熱抵抗体エレメ
ント４２は、任意の従来の厚膜技術又は薄膜技術を使用
して基板１２上に付着できる。といのは、かかる付着
は、自動車の排気システムの環境に耐えるのに十分に強
固になっており、また、熱抵抗率が十分に高く、その結
果、抵抗体が、重ね合わされた支持構造体上で、触媒反
応による温度変化に応答できるからである。抵抗体エレ
メント４２を形成するのに使用される材料は、これらの
同じ判断基準を使用して選択できる。好ましい実施例で
は、抵抗体エレメント４２に対してはプラチナ（白金）
が適しており、スクリーン印刷が適当な付着方法である
ということがわかっている。
を破断した断面図が図示されている。感熱抵抗体エレメ
ント４２は、任意の従来の厚膜技術又は薄膜技術を使用
して基板１２上に付着できる。といのは、かかる付着
は、自動車の排気システムの環境に耐えるのに十分に強
固になっており、また、熱抵抗率が十分に高く、その結
果、抵抗体が、重ね合わされた支持構造体上で、触媒反
応による温度変化に応答できるからである。抵抗体エレ
メント４２を形成するのに使用される材料は、これらの
同じ判断基準を使用して選択できる。好ましい実施例で
は、抵抗体エレメント４２に対してはプラチナ（白金）
が適しており、スクリーン印刷が適当な付着方法である
ということがわかっている。
【００５５】図９及び図１０に示されているように、触
媒支持構造体６４は、アルミナ粒子７４と粉末ガラス７
２とを有する混合物を備えている。好適な実施例におい
て、前記混合物は、２０％のＬａＲｏｃｈｅ Ｖ７００
のアルミナと、ニッポン電気ガラス社（Ｎｉｐｐｏｎ
Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｇｌａｓｓ）から提供されている８
０％のＧＡ−４ガラスとを有している。前記アルミナ
は、１時間の間、約６００°Ｃでか焼して、その後、前
記混合物に加えられる。これによって、前記アルミナ
が、触媒コーティング用の大きな表面積を確実に備えて
いるようにするのを補助することができる。十分なスク
リーニング剤を前記混合物に加えて、ペースト状のコン
システンシーを得ることができる。本願の好適な実施例
において使用されるスクリーニング剤は、有機溶剤、レ
オロジー特性（ｒｈｅｏｌｏｇｙ）を変更した固体、及
び湿潤剤を備えている。
媒支持構造体６４は、アルミナ粒子７４と粉末ガラス７
２とを有する混合物を備えている。好適な実施例におい
て、前記混合物は、２０％のＬａＲｏｃｈｅ Ｖ７００
のアルミナと、ニッポン電気ガラス社（Ｎｉｐｐｏｎ
Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｇｌａｓｓ）から提供されている８
０％のＧＡ−４ガラスとを有している。前記アルミナ
は、１時間の間、約６００°Ｃでか焼して、その後、前
記混合物に加えられる。これによって、前記アルミナ
が、触媒コーティング用の大きな表面積を確実に備えて
いるようにするのを補助することができる。十分なスク
リーニング剤を前記混合物に加えて、ペースト状のコン
システンシーを得ることができる。本願の好適な実施例
において使用されるスクリーニング剤は、有機溶剤、レ
オロジー特性（ｒｈｅｏｌｏｇｙ）を変更した固体、及
び湿潤剤を備えている。
【００５６】前記混合物は、感熱抵抗体エレメント４２
上に付着される。スクリーン印刷が、前記混合物を付着
させるための１つの適切な方法である。しかし、前記混
合物は、ドクターブレードやはけ塗り（ブラッシング）
を用いることによっても付着させることができる。触媒
支持構造体６４を加えた後、アセンブリ全体が、採用さ
れた前記ガラスを再流動化（再溶融化）させる温度で加
熱される。ＧＡー４ガラス７２を再流動化（再溶融化）
するには、１時間の間、７００°Ｃの温度で加熱すれば
十分である。１時間の間、７００°Ｃの温度で加熱する
ことによって、図１０に示されているように、ＧＡー４
ガラス７２は、アルミナ粒子７４及び基板１２の両方に
強固に接着される。ガラスを基板１２及び触媒支持構造
体６４の両方に強固に結合させることが重要である。と
いのは、アルミナ粒子７４がが剥がれるとセンサがもは
や機能しないためである。
上に付着される。スクリーン印刷が、前記混合物を付着
させるための１つの適切な方法である。しかし、前記混
合物は、ドクターブレードやはけ塗り（ブラッシング）
を用いることによっても付着させることができる。触媒
支持構造体６４を加えた後、アセンブリ全体が、採用さ
れた前記ガラスを再流動化（再溶融化）させる温度で加
熱される。ＧＡー４ガラス７２を再流動化（再溶融化）
するには、１時間の間、７００°Ｃの温度で加熱すれば
十分である。１時間の間、７００°Ｃの温度で加熱する
ことによって、図１０に示されているように、ＧＡー４
ガラス７２は、アルミナ粒子７４及び基板１２の両方に
強固に接着される。ガラスを基板１２及び触媒支持構造
体６４の両方に強固に結合させることが重要である。と
いのは、アルミナ粒子７４がが剥がれるとセンサがもは
や機能しないためである。
【００５７】最終工程は、触媒を触媒支持構造体６４に
付ける工程である。炭化水素センサに関しての好ましい
実施例では、触媒としてプラチナ（白金）が使用され
る。プラチナは、スポイト又は他の適当な技術を使用し
て塩化白金酸（例えば、ヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸）
溶液として付けられる。その後、構造全体を十分な温度
で再加熱して、その酸をプラチナに還元する。好適な実
施例においては、５００°Ｃの温度が用いられた。
付ける工程である。炭化水素センサに関しての好ましい
実施例では、触媒としてプラチナ（白金）が使用され
る。プラチナは、スポイト又は他の適当な技術を使用し
て塩化白金酸（例えば、ヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸）
溶液として付けられる。その後、構造全体を十分な温度
で再加熱して、その酸をプラチナに還元する。好適な実
施例においては、５００°Ｃの温度が用いられた。
【００５８】アルミナ粒子７４は、様々な大きさ及び形
状を持ち、表面に孔７６を備えることができる。塩化白
金酸（例えば、ヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸）を加え、
これを上文中に説明したように乾燥させると、孔７６の
表面を含む粒子７４の表面は、非常に薄いプラチナ層で
覆われる。もちろん、いくらかのプラチナも、ＧＡー４
ガラス７２の表面に接着される。
状を持ち、表面に孔７６を備えることができる。塩化白
金酸（例えば、ヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸）を加え、
これを上文中に説明したように乾燥させると、孔７６の
表面を含む粒子７４の表面は、非常に薄いプラチナ層で
覆われる。もちろん、いくらかのプラチナも、ＧＡー４
ガラス７２の表面に接着される。
【００５９】センサの作動 センサの作動にとって重要なことは、感知されるべきガ
スの触媒反応と、この反応に対して抵抗が結果的に変化
することによる抵抗体エレメントの応答能力である。例
えば、炭化水素ガスがプラチナ触媒と接触すると化学反
応が起こり、その化学反応において、炭化水素が燃焼
し、熱が発生する。炭化水素の量が多ければ多い程、大
量の熱が発生し、このようにして、抵抗体エレメント４
２の抵抗がこれに従って上昇する。次いで、抵抗体エレ
メント４２の抵抗を、同じ環境にあり同じ設計になって
いるが、触媒で被覆されていない基準センサ（図示せ
ず）の抵抗と比較する。抵抗体エレメント４２と基準セ
ンサ（図示せず）との間の抵抗の差は、触媒反応によっ
て発生した熱によるものである。その抵抗の差は、排気
流中の炭化水素濃度を示す。
スの触媒反応と、この反応に対して抵抗が結果的に変化
することによる抵抗体エレメントの応答能力である。例
えば、炭化水素ガスがプラチナ触媒と接触すると化学反
応が起こり、その化学反応において、炭化水素が燃焼
し、熱が発生する。炭化水素の量が多ければ多い程、大
量の熱が発生し、このようにして、抵抗体エレメント４
２の抵抗がこれに従って上昇する。次いで、抵抗体エレ
メント４２の抵抗を、同じ環境にあり同じ設計になって
いるが、触媒で被覆されていない基準センサ（図示せ
ず）の抵抗と比較する。抵抗体エレメント４２と基準セ
ンサ（図示せず）との間の抵抗の差は、触媒反応によっ
て発生した熱によるものである。その抵抗の差は、排気
流中の炭化水素濃度を示す。
【００６０】好適な実施例の変形例 図示された実施例は、センサ及び信号調整回路構造体１
４が単一のベース１２に配置された構造を説明したが、
当業者は、好適な実施例がほとんどの任意の配置構造で
機能するであろうということを理解できるであろう。例
えば、信号調整回路構造体１４は、別体のベースに設け
ることができる。この例では、センサエレメントを含む
ベースは、例えば、その信号調整回路構造体を含むベー
スにろう(鑞)付けされる。したがって、信号調整回路構
造体を含む第２のベースは、プリント回路基板とするこ
とができ、センサエレメントを含むベースのようセラミ
ック材料とはなっていない。
４が単一のベース１２に配置された構造を説明したが、
当業者は、好適な実施例がほとんどの任意の配置構造で
機能するであろうということを理解できるであろう。例
えば、信号調整回路構造体１４は、別体のベースに設け
ることができる。この例では、センサエレメントを含む
ベースは、例えば、その信号調整回路構造体を含むベー
スにろう(鑞)付けされる。したがって、信号調整回路構
造体を含む第２のベースは、プリント回路基板とするこ
とができ、センサエレメントを含むベースのようセラミ
ック材料とはなっていない。
【００６１】たとえ、前記開示が炭化水素の感知を開示
していようとも、ガスセンサの当業者は、本願発明が、
検出することが必要な任意の可燃性ガスに適用できると
いうことを理解できるであろう。例えば、水素を検出す
る場合、センサエレメントに対する加熱固定目標温度
は、約１００°Ｃとすることができる。水素センサは、
バッテリ閉鎖容器の周辺に設けることができる。電気自
動車に設けられた１セットのバッテリは、センサを使用
して、 爆発(性)の煙霧（または、フューム）を監視で
きる。好適な実施例は、触媒付きのセンサエレメント２
１（すなわち、センサエレメント２１）をガスセンサ１
０の遠方端近くに設けるように説明したが、触媒付きの
センサ２１を、ガスセンサのベース１２の頂部からより
離れた位置（すなわち、基準センサエレメント２０の位
置）に設けるようにしても同様に作動可能できる。この
ように、センサエレメントの位置を逆にすることも、ガ
ス流内でのガスセンサの全体的な方向決めに応じて、し
ばしば必要となる。これらの変形例において、さらに、
方向決めの設計に応じて、加熱されたガス流部２９が基
準センサエレメント２０または触媒付きセンサエレメン
ト２１に接触させないようにすることも可能である。
していようとも、ガスセンサの当業者は、本願発明が、
検出することが必要な任意の可燃性ガスに適用できると
いうことを理解できるであろう。例えば、水素を検出す
る場合、センサエレメントに対する加熱固定目標温度
は、約１００°Ｃとすることができる。水素センサは、
バッテリ閉鎖容器の周辺に設けることができる。電気自
動車に設けられた１セットのバッテリは、センサを使用
して、 爆発(性)の煙霧（または、フューム）を監視で
きる。好適な実施例は、触媒付きのセンサエレメント２
１（すなわち、センサエレメント２１）をガスセンサ１
０の遠方端近くに設けるように説明したが、触媒付きの
センサ２１を、ガスセンサのベース１２の頂部からより
離れた位置（すなわち、基準センサエレメント２０の位
置）に設けるようにしても同様に作動可能できる。この
ように、センサエレメントの位置を逆にすることも、ガ
ス流内でのガスセンサの全体的な方向決めに応じて、し
ばしば必要となる。これらの変形例において、さらに、
方向決めの設計に応じて、加熱されたガス流部２９が基
準センサエレメント２０または触媒付きセンサエレメン
ト２１に接触させないようにすることも可能である。
【００６２】好適な実施例のさらに別の変形例は、長手
方向軸線を中心にして回転させても、触媒作用が及ぼさ
れ加熱されたガス流部が基準センサエレメント２０に接
触しないように、長手方向軸線をガス流に対してほとん
どの任意の角度に設定することである。しかしながら、
ガスセンサ全体をガス流に対して直角に挿入した場合
に、本願発明は、特に申し分なく機能する。しかしなが
ら、例えば、センサハウジングは、どんな方法でも、ガ
ス流内で鋭角に方向決めすることもできる。ガス流に向
けて方向決めされた場合、もちろん、触媒付きセンサエ
レメントは、触媒の付いてないセンサエレメントより下
に（すなわち、ベースの一端からより離れて）設けられ
るであろう。この配置構造においては、加熱されたガス
流部２９を基準センサエレメントに接触させることな
く、ガスセンサのベース１２を、長手方向軸線を中心に
して回転させることができる。鋭角に配置したセンサハ
ウジングが下流に向く場合、しかしながら、基準センサ
エレメントがまずガス流２７を受けるように、触媒付き
センサエレメントは、最も頂部にあるエレメントとする
必要があるであろう。
方向軸線を中心にして回転させても、触媒作用が及ぼさ
れ加熱されたガス流部が基準センサエレメント２０に接
触しないように、長手方向軸線をガス流に対してほとん
どの任意の角度に設定することである。しかしながら、
ガスセンサ全体をガス流に対して直角に挿入した場合
に、本願発明は、特に申し分なく機能する。しかしなが
ら、例えば、センサハウジングは、どんな方法でも、ガ
ス流内で鋭角に方向決めすることもできる。ガス流に向
けて方向決めされた場合、もちろん、触媒付きセンサエ
レメントは、触媒の付いてないセンサエレメントより下
に（すなわち、ベースの一端からより離れて）設けられ
るであろう。この配置構造においては、加熱されたガス
流部２９を基準センサエレメントに接触させることな
く、ガスセンサのベース１２を、長手方向軸線を中心に
して回転させることができる。鋭角に配置したセンサハ
ウジングが下流に向く場合、しかしながら、基準センサ
エレメントがまずガス流２７を受けるように、触媒付き
センサエレメントは、最も頂部にあるエレメントとする
必要があるであろう。
【００６３】本願発明をこれらの実施例を具体的に参照
して教示したが、当業者は、本願発明の精神及び範囲か
ら逸脱することなく、形態及び詳細に変更を施すことが
できるということを理解するであろう。上文中に説明し
た実施例は、全ての点に関し、単なる例示であって限定
を行うものではないと考えられるべきである。従って、
本願発明の範囲は、以上の説明よりむしろ、特許請求の
範囲によって示される。特許請求の範囲の意味するとこ
ろ及び均等の範囲に入る全ての変更は、特許請求の範囲
内に含まれる。
して教示したが、当業者は、本願発明の精神及び範囲か
ら逸脱することなく、形態及び詳細に変更を施すことが
できるということを理解するであろう。上文中に説明し
た実施例は、全ての点に関し、単なる例示であって限定
を行うものではないと考えられるべきである。従って、
本願発明の範囲は、以上の説明よりむしろ、特許請求の
範囲によって示される。特許請求の範囲の意味するとこ
ろ及び均等の範囲に入る全ての変更は、特許請求の範囲
内に含まれる。
【図１】図１は、好適な実施例によって解決される１つ
の問題を図示する、発明者によって設計された未開示の
ガスセンサの一実施例である。
の問題を図示する、発明者によって設計された未開示の
ガスセンサの一実施例である。
【図２】図２は、本願発明の一実施例である。
【図３】図３は、本願発明の一実施例に係わる好適なホ
イートストンブリッジ回路を図示ている。
イートストンブリッジ回路を図示ている。
【図４】図４は、ガスセンサを保持するためのハウジン
グを図示ている。
グを図示ている。
【図５】図５は、センサエレメントの領域を拡大して図
示した平面図である。
示した平面図である。
【図６】図６は、多層構造体の一実施例を示す、線ａ−
ａで破断した図５の断面図である。
ａで破断した図５の断面図である。
【図７】図７は、触媒支持構造体を示す図６の一部の拡
大図である。
大図である。
【図８】図８は、焼成を行う前の、配合された触媒構造
体の他の実施例を示す、線ａ−ａで破断した図５の断面
図である。
体の他の実施例を示す、線ａ−ａで破断した図５の断面
図である。
【図９】図９は、触媒支持構造体のより詳細を図示して
いる、図８の円で囲んだ部分の拡大図である。
いる、図８の円で囲んだ部分の拡大図である。
【図１０】図１０は、図９の触媒支持構造体が焼成さ
れ、そして、ガラスが再溶融（すなわち、リフロー）し
た後の、図９の触媒支持構造体がどのように見えるかを
示している。
れ、そして、ガラスが再溶融（すなわち、リフロー）し
た後の、図９の触媒支持構造体がどのように見えるかを
示している。
１０ ガスセンサ １１ 長手方向軸
線 １２ 基板（ベース） １３ 水平軸線 １４ 信号調整回路構造体 １６ 伸長部 １７ センサ領域部 １８ 空隙 １９ センサ領域部 ２０ 基準センサエレメント（感知エレメント） ２１ 触媒付きセンサエレメント（感知エレメント） ２２ 平行なブリッジ ２２ａ ブリッジ
セクション ２２ｂ ブリッジセクション ２４ トレース ２６ トレース ２７ ガス流（空
気流） ２９ 加熱されたガス流部 ３０ 中空で空気
透過性の多孔性キャップ ３２ 連結装置（アタッチメント） ３４ スペーサー ３６ エレクトロニクスハウジング ４２ 感熱抵抗体
エレメント ４４ 導体 ４５ 導体 ４６ ガラス接着層 ５０ 触媒支持構
造体 ５４ 粒子 ５６ 孔 ６４ 触媒支持構造体 ７２ 粉末ガラス
（ＧＡー４ガラス） ７４ アルミナ粒子 ７６ 孔 １００ ホイートストンブリッジ １１２ 第１のブ
リッジ １１４ 第２のブリッジ １１５ 平衡抵抗 １１６ 電圧源接続点 １１８ アース接
続点 １２０ 触媒付きセンサエレメント １２２ 基準セン
サエレメント １２４ 触媒付きセンサエレメント １２６ 基準セン
サエレメント １２８ 測定用の接続点 １３０ 測定用の
接続点 １３２ 増幅器 １３３ 電圧計
線 １２ 基板（ベース） １３ 水平軸線 １４ 信号調整回路構造体 １６ 伸長部 １７ センサ領域部 １８ 空隙 １９ センサ領域部 ２０ 基準センサエレメント（感知エレメント） ２１ 触媒付きセンサエレメント（感知エレメント） ２２ 平行なブリッジ ２２ａ ブリッジ
セクション ２２ｂ ブリッジセクション ２４ トレース ２６ トレース ２７ ガス流（空
気流） ２９ 加熱されたガス流部 ３０ 中空で空気
透過性の多孔性キャップ ３２ 連結装置（アタッチメント） ３４ スペーサー ３６ エレクトロニクスハウジング ４２ 感熱抵抗体
エレメント ４４ 導体 ４５ 導体 ４６ ガラス接着層 ５０ 触媒支持構
造体 ５４ 粒子 ５６ 孔 ６４ 触媒支持構造体 ７２ 粉末ガラス
（ＧＡー４ガラス） ７４ アルミナ粒子 ７６ 孔 １００ ホイートストンブリッジ １１２ 第１のブ
リッジ １１４ 第２のブリッジ １１５ 平衡抵抗 １１６ 電圧源接続点 １１８ アース接
続点 １２０ 触媒付きセンサエレメント １２２ 基準セン
サエレメント １２４ 触媒付きセンサエレメント １２６ 基準セン
サエレメント １２８ 測定用の接続点 １３０ 測定用の
接続点 １３２ 増幅器 １３３ 電圧計
Claims (18)
- 【請求項１】 ガス検出器であって、前記ガス検出器
は、 ａ）ホイートストンブリッジを備え、前記ホイートスト
ンブリッジは、 ａ１）第１のブリッジ及び第２のブリッジと、 ａ２）前記第１のブリッジ及び第２のブリッジを一端で
電気的に連結する電力供給接続点と、 ａ３）前記第１のブリッジ及び第２のブリッジを他端で
電気的に連結するアース接続点と、 ａ４）前記第１のブリッジ及び第２のブリッジのそれぞ
れに設けられた第１の測定用の接続点及び第２の測定用
の接続点とを有しており、 ｂ）前記ガス検出器は、また、前記電力供給接続点と前
記第１の測定用の接続点との間の前記第１のブリッジに
設けられた第１の触媒付きセンサエレメントと、 ｃ）前記アース接続点と前記第２の測定用の接続点との
間の前記第２のブリッジに設けられた第２の触媒付きセ
ンサエレメントと、 ｄ）前記第１のブリッジに設けられ、前記第１の触媒付
きセンサエレメントと直列に接続され、前記第１の測定
用の接続点と前記アース接続点との間に連結された第１
の基準センサエレメントと、 ｅ）前記第２のブリッジに設けられ、前記第２の触媒付
きセンサエレメントと直列に接続され、前記第２の測定
用の接続点と前記電力供給接続点との間に連結された第
２の基準センサエレメントとを備えていることを特徴と
するガス検出器。 - 【請求項２】 請求項１に記載のガス検出器において、 前記第１基準センサエレメントと第２の基準センサエレ
メントとは、前記第１の触媒付きセンサエレメントと前
記第２の触媒付きセンサエレメントとが受けるのと同じ
ガス流を受けることができるように設けられていること
を特徴とするガス検出器。 - 【請求項３】 請求項１に記載のガス検出器において、 前記ガス検出器は、さらに、ベースを備えており、 前記ベースは、前記ガス検出器の作動の間に加熱される
ことが可能な一端を有しており、 前記ホイートストンブリッジは、前記ベースの前記一端
に設けられていることを特徴とするガス検出器。 - 【請求項４】 請求項３に記載のガス検出器において、 前記ガス検出器の作動の間に、ガス流が前記第１の触媒
付きセンサエレメント及び前記第２の触媒付きセンサエ
レメント上を通過したとき、加熱されたガス流部が生成
され、 前記第１の触媒付きセンサエレメントと、前記第２の触
媒付きセンサエレメントと、前記第１の基準センサエレ
メントと、前記第２の基準センサエレメントとは、前記
ベースが軸線を中心にして回転しときに、前記加熱され
たガス流部が前記第１の基準センサエレメントと前記第
２の基準センサエレメントとに接触しないように、前記
ベースに位置決めされていることを特徴とするガス検出
器。 - 【請求項５】 請求項４に記載のガス検出器において、 前記ベースは、当該ベースの両側に、前記第１の触媒付
きセンサエレメントと前記第２の触媒付きセンサエレメ
ントの両方を取り付けるための触媒付きセンサ用のセク
ションを備えていることを特徴とするガス検出器。 - 【請求項６】 請求項５に記載のガス検出器において、 前記ベースは、当該ベースの両側に、前記第１の基準セ
ンサエレメントと前記第２の基準センサエレメントの両
方を取り付けるためのセンサ用のセクションを備えてい
ることを特徴とするガス検出器。 - 【請求項７】 請求項６に記載のガス検出器において、 前記触媒付きセンサ用のセクションと前記センサ用のセ
クションとは、前記触媒付きセンサ用のセクションと前
記センサ用のセクションのうちの少なくとも２つの側に
空隙を備えていることを特徴とするガス検出器。 - 【請求項８】 請求項１に記載のガス検出器において、 前記ガス検出器は、さらに、前記ホイートストンブリッ
ジ回路に電気的に連結され、前記ホイートストンブリッ
ジ回路からの信号を調整するための信号調整回路構造体
を備えていることを特徴とするガス検出器。 - 【請求項９】 請求項８に記載のガス検出器において、 前記ベースは、 前記信号調整回路構造体を前記ベースに取り付けるため
の調整回路構造体用のセクションと、 前記ホイートストンブリッジ回路から離して前記調整回
路構造体用のセクションを設けるための伸長セクション
とを備えていることを特徴とするガス検出器。 - 【請求項１０】 請求項９に記載のガス検出器におい
て、 前記調整回路構造体用のセクションは、１５０°Ｃより
下の温度範囲に設けられていることを特徴とするガス検
出器。 - 【請求項１１】 ガス流中のガスの濃度を検出するため
のガス検出器であって、前記ガス検出器は、 ａ）ホイートストンブリッジ回路を備え、前記ホイート
ストンブリッジ回路は、 ａ１）前記ホイートストンブリッジ回路の第１のブリッ
ジに直列に連結された第１のセンサエレメントと第１の
触媒付きセンサエレメントと、 ａ２）前記ホイートストンブリッジ回路の第２のブリッ
ジに直列に連結され、また、前記第１のブリッジに対し
て反対の順序で連結された第２のセンサエレメントと第
２の触媒付きセンサエレメントとを有しており、 ｂ）また、前記ガス検出器は、さらに、ベースを備えて
おり、前記ベースは、前記ガス検出器の作動の間に加熱
されることが可能な一端を有しており、前記ホイートス
トンブリッジ回路は、前記ベースの前記一端に設けられ
ていることを特徴とするガス検出器。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載のガス検出器におい
て、 前記ガス検出器の作動の間に、ガス流が前記第１の触媒
付きセンサエレメント及び前記第２の触媒付きセンサエ
レメント上を通過したとき、加熱されたガス流部が生成
され、 前記第１の触媒付きセンサエレメントと、前記第２の触
媒付きセンサエレメントと、前記第１のセンサエレメン
トと、前記第２のセンサエレメントとは、前記ベースが
軸線を中心にして回転しときに、前記加熱されたガス流
部が前記第１のセンサエレメントまたは前記第２のセン
サエレメントに接触しないように、前記ベースに位置決
めされていることを特徴とするガス検出器。 - 【請求項１３】 請求項１２に記載のガス検出器におい
て、 前記ベースは、当該ベースの両側に、前記第１の触媒付
きセンサエレメントと前記第２の触媒付きセンサエレメ
ントの両方を取り付けるための触媒付きセンサ用のセク
ションを備えていることを特徴とするガス検出器。 - 【請求項１４】 請求項１３に記載のガス検出器におい
て、 前記ベースは、当該ベースの両側に、前記第１のセンサ
エレメントと前記第２のセンサエレメントの両方を取り
付けるためのセンサ用のセクションを備えていることを
特徴とするガス検出器。 - 【請求項１５】 請求項１４に記載のガス検出器におい
て、 前記触媒付きセンサ用のセクションと前記センサ用のセ
クションとは、前記触媒付きセンサ用のセクションと前
記センサ用のセクションのうちの少なくとも２つの側に
空隙を備えていることを特徴とするガス検出器。 - 【請求項１６】 請求項１１に記載のガス検出器におい
て、 前記ガス検出器は、さらに、前記ホイートストンブリッ
ジ回路に電気的に連結され、前記ホイートストンブリッ
ジ回路からの信号を調整するための信号調整回路構造体
を備えていることを特徴とするガス検出器。 - 【請求項１７】 請求項１６に記載のガス検出器におい
て、 前記ベースは、 前記信号調整回路構造体を前記ベースに取り付けるため
の調整回路構造体用のセクションと、 前記ホイートストンブリッジ回路から離して前記調整回
路構造体用のセクションを設けるための伸長セクション
とを備えていることを特徴とするガス検出器。 - 【請求項１８】 請求項１７に記載のガス検出器におい
て、 前記調整回路構造体用のセクションは、１５０°Ｃより
下の温度範囲に設けられていることを特徴とするガス検
出器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US872817 | 1997-06-11 | ||
| US08/872,817 US5831146A (en) | 1996-05-09 | 1997-06-11 | Gas sensor with multiple exposed active elements |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1172456A true JPH1172456A (ja) | 1999-03-16 |
Family
ID=25360358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10163289A Pending JPH1172456A (ja) | 1997-06-11 | 1998-06-11 | 露出される多数の能動素子を備えたガスセンサ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5831146A (ja) |
| EP (1) | EP0886137B1 (ja) |
| JP (1) | JPH1172456A (ja) |
| CA (1) | CA2238902A1 (ja) |
| DE (1) | DE69808553T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010230591A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Horiba Ltd | 熱伝導率センサ |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020026822A1 (en) * | 2000-07-26 | 2002-03-07 | Reading Andrew R. | Vehicle gas emission sampling and analysis assembly |
| US6701774B2 (en) * | 2000-08-02 | 2004-03-09 | Symyx Technologies, Inc. | Parallel gas chromatograph with microdetector array |
| DE10319426A1 (de) * | 2003-04-29 | 2004-11-25 | Mowka, Reinhard, Dipl.-Ing.-Chem. | Reibbelagmischung für Brems- und Kupplungsbeläge |
| US8302459B2 (en) * | 2009-03-27 | 2012-11-06 | Horiba, Ltd. | Thermal conductivity sensor |
| RU2411511C1 (ru) * | 2010-02-15 | 2011-02-10 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Устройство для контроля концентрации опасных газов |
| JP5297497B2 (ja) | 2011-05-11 | 2013-09-25 | 本田技研工業株式会社 | ガスセンサ |
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