JP4804150B2 - Thermal conductivity type gas sensor - Google Patents
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Description
本発明は、熱伝導率の相違に基づいてガスの濃度を検出する熱伝導型ガスセンサー、より詳細には温度補償素子を付帯させた熱伝導型ガスセンサーに関する。 The present invention relates to a thermal conductivity gas sensor that detects a gas concentration based on a difference in thermal conductivity, and more particularly to a thermal conductivity gas sensor that includes a temperature compensation element.
気体を構成する成分や濃度を見かけの熱伝導率に基づいて検出するガスセンサーは、気体の温度変化による誤差を最小限とするために、図5に見られるように、ヒータ線Rをステーに張設したガスセンサーAと、このガスセンサーを密閉キャップBに収容して被検ガスから絶縁するように構成された温度補償用エレメントCとを可及的に近接させて回路基板などの基板Dに固定して2つのヒータ線R、Rの抵抗差を検出するように構成されている。 As shown in FIG. 5, the gas sensor that detects the component and concentration of the gas based on the apparent thermal conductivity minimizes the error due to the temperature change of the gas. A substrate D, such as a circuit board, is placed as close as possible to the tensioned gas sensor A and a temperature compensating element C configured to be housed in a sealing cap B and insulated from the test gas. The resistance difference between the two heater wires R and R is detected by being fixed to.
しかしながら、基準温度、例えば20℃から一定速度で環境の温度が変化すると、密閉キャップを有する温度補償用エレメントBは環境の温度の影響が小さく、これに対してガスセンサーAは即応するため、図5の点線で示したように誤差信号が生じる。 However, when the temperature of the environment changes at a constant speed from a reference temperature, for example, 20 ° C., the temperature compensating element B having the hermetic cap is less affected by the temperature of the environment. An error signal is generated as indicated by the dotted line 5.
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは環境の温度または被検ガスの温度の影響を可及的に防止することができる熱伝導型ガスセンサーを提供することである。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a heat conduction type gas sensor capable of preventing the influence of the temperature of the environment or the temperature of the test gas as much as possible. Is to provide.
このような課題を達成するために本発明においては、基台を貫通する2本のステーにヒータ線を張設して構成された第1のエレメントと、中継台を貫通する2本のステーにヒータ線を張設して構成された第2のエレメントと、前記第1、第2のエレメントを上下関係となるように収容するとともに前記基台に固定されるキャップとを備え、前記キャップが前記中継台により前記エレメントを収容する2つの領域に区画され、いずれか一方の領域だけが前記キャップに形成された通孔により外部に連通されている。 In order to achieve such a problem, in the present invention, the first element formed by extending the heater wire on the two stays penetrating the base and the two stays penetrating the relay base are provided. A second element configured by extending a heater wire; and a cap that accommodates the first and second elements in a vertical relationship and is fixed to the base. The relay stand is divided into two areas for accommodating the elements, and only one of the areas is communicated to the outside through a through hole formed in the cap.
温度補償用エレメント及び検出用エレメントを構成する2つのエレメントが共にキャップに収容されているため、外部の温度変化に可及的に同一の形態で追従して温度変化に伴う擬似信号の発生を防止することができる。
また、2つのエレメントを上下関係に配置して1つのキャップを装着することにより構成できるため、封止構造の簡素化、組み立て作業の簡素化を図ることができる。
Since the two elements that make up the temperature compensation element and the detection element are both housed in the cap, they can follow the external temperature change in the same form as much as possible to prevent the generation of pseudo signals accompanying the temperature change. can do.
Moreover, since it can comprise by arrange | positioning two elements in an up-down relationship and mounting | wearing with one cap, simplification of a sealing structure and simplification of an assembly operation can be achieved.
図1(イ)、(ロ)及び図2(イ)、(ロ)は、本発明の一実施例を示すものであって、温度補償用エレメント10を構成するヒータ線11は基台12を貫通する2本のステー13、13に張設されている。
FIGS. 1A, 1B, 2A, and 2B show an embodiment of the present invention. The
一方、ガス検出エレメント20を構成するヒータ線21は、温度補償用エレメント10のヒータ線11と同一構造で、中継台22を貫通する2本のステー23に張設された上で、温度補償用エレメントのヒータ線11に直交し、かつヒータ線11よりも基台12の遠方側に位置するように基台12にステー23が挿通され層状に配置されている。好ましくは、温度補償用エレメント10のステー13の先端により中継台22を支持するように構成されている。
On the other hand, the
キャップ30は、検出用エレメント20のヒータ線21に被検ガスを接触させるべく先端にガス取り入れ口31を有し、基台12に装着されている。中継台22にはその外周にパッキン40が装着されていて中継台22と基台12との間に密閉空間からなる補償室50が形成され、この補償室50に所要の標準ガスが封入されている。なお、図中符号14は、ステー23を挿通するための貫通孔を示す。
The
この実施例において、温度補償用エレメント10のヒータ線11と検出用エレメント20のヒータ線21をブリッジ接続、もしくは差分接続すると、検出室51に補償室50と同一の被検ガスが流入している状態では両ヒータ線11、21が同一の温度に維持されているため、零信号が出力する。
In this embodiment, when the
一方、ガス取り入れ口31から標準ガスとは異なる成分を含む被検ガスが検出室51に流れ込むと、ガスの熱伝導率に応じてヒータ線21の熱の放散度に変化が生じて両ヒータ線間の抵抗に差が生じて信号が出力する。
On the other hand, when a test gas containing a component different from the standard gas flows from the
一方、被検ガスの温度が変動すると、補償室50の標準ガスを介して温度補償用エレメント10のヒータ線11も検出用エレメント20のヒータ線21と同等の熱的影響を受けるから、被検ガスの温度変化の影響を可及的に防止することができる。
On the other hand, when the temperature of the test gas fluctuates, the
すなわち、本発明においては温度補償用エレメントのヒータ線11が収容されている補償室50は、単一のキャップ30を介して被検ガスに接触しているため、略同等の速度で環境の温度に追従する。
That is, in the present invention, since the
図3は、被検ガスの温度を0℃から40℃まで200分で一定速度で変化させた場合の出力特性で、本願発明においては検出素子と温度補償素子とが共に単一のキャップに収容されているため、図5の実線で示したようにそれぞれのヒータの温度が同一となり擬似信号の発生が無かった。
これに対して図5の点線で示した従来のものでは、温度補償素子だけがキャップに収容されているため、検出素子との間に温度差が生じて温度変化に対して擬似信号の発生が見られた。
FIG. 3 shows the output characteristics when the temperature of the test gas is changed from 0 ° C. to 40 ° C. at a constant rate in 200 minutes. In the present invention, both the detection element and the temperature compensation element are accommodated in a single cap. Therefore, as shown by the solid line in FIG. 5, the temperature of each heater becomes the same, and no pseudo signal is generated.
On the other hand, in the conventional device shown by the dotted line in FIG. 5, since only the temperature compensating element is accommodated in the cap, a temperature difference is generated between the detecting element and a pseudo signal is generated in response to the temperature change. It was seen.
なお、上述の実施例においてはキャップの頂部に被検ガス取り入れ口31を形成しているが、図4に示したように下段のヒータ線11を収容した領域のキャップ30の胴部にガス取り入れ口31’を形成し、上部のヒータ線21を温度補償用素子に、下部のヒータ線11を検出素子に使用しても同様の作用を奏することは明らかである。なお、本明細書では上部、下部、または上下関係という用語を使用しているが、これは図面に対応させて説明するためで、同一線上に略同一の姿勢で位置することを含む用語である。
In the above-described embodiment, the
10 温度補償用エレメント 11 ヒータ線 12 基台 13 ステー 20 ガス検出エレメント 21 ヒータ線 22 中継台 23 ステー 30 キャップ 31、31’ ガス取り入れ口 40 パッキン 50 補償室 51 検出室
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記キャップが前記中継台により前記エレメントを収容する2つの領域に区画され、いずれか一方の領域だけが前記キャップに形成された通孔により外部に連通されている熱伝導型ガスセンサー。 A first element configured by extending a heater wire between two stays penetrating the base, and a second element configured by extending a heater wire between two stays penetrating the relay base And a cap that accommodates the first and second elements in a vertical relationship and is fixed to the base,
The heat-conducting gas sensor, wherein the cap is divided into two regions for accommodating the elements by the relay stand, and only one of the regions is communicated to the outside through a through hole formed in the cap.
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