(57)【要約】【課題】センサ製作に関する技術・構造上の手間が更に削減されると同時に均等な熱配分が可能であり、センサをより小さく且つ廉価に生産できるようにするために、所要面積全体が減少されるようにする。【解決手段】互いに結合された導体構造（４，７，８）と、ヒータ構造（６）とが、ガス検知層（５）を介して互いに電気的に接続されており且つ当該の互いに結合された導体構造（４，７，８）とヒータ構造（６）との間でガス検知層（５）の電気的な抵抗が測定可能であるように形成されて配置されているようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサであって、支持体若しくは絶縁体（３）と、互いに結合された導体構造（４，７，８）と、ガス成分の濃度に対応して導電性が変化するガス検知層（５）と、ヒータ構造（６）とを備えており、互いに結合された導体構造（４，７，８）と、ガス検知層（５）と、ヒータ構造（６）とが、支持体若しくは絶縁体（３）の一方の側に配置されている形式のものにおいて、
互いに結合された導体構造（４，７，８）と、ヒータ構造（６）とが、ガス検知層（５）を介して互いに電気的に接続されており且つ当該の互いに結合された導体構造（４，７，８）とヒータ構造（６）との間でガス検知層（５）の電気的な抵抗が測定可能であるように形成されて配置されていることを特徴とする、センサ。
【請求項２】
互いに結合された導体構造（４，７，８）から形成された第２の電極が、任意の適当な導体ジオメトリによって代替される、請求項１記載のセンサ。
【請求項３】
第２の電極自体が別のヒータ構造として形成されており、ガス検知層の抵抗が２つのヒータ構造間で測定可能である、請求項２記載のセンサ。
【請求項４】
ヒータ構造が、複数の個別のセンサユニットの共通の電極である、請求項２記載のセンサ。
【請求項５】
絶縁体の、ヒータ構造とは反対の側に、１つ又は複数のインターディジタル構造が設けられており、このインターディジタル構造を介して、複数の異なるガス検知層の抵抗が測定可能であり、これらのガス検知層の加熱が、絶縁体を介してヒータ構造によって行われる、請求項２記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば金属酸化物センサ等のセンサであって、支持体若しくは絶縁体と、典型的なインターディジタル構造（ＩＤＴ）として形成された２つの電極と、測定ガス成分の濃度に対応して導電性が変化し且つインターディジタル構造の両電極を介して接触接続されるガス検知層と、ヒータ構造とを備えており、インターディジタル構造の電極と、ガス検知層と、ヒータ構造とが、支持体若しくは絶縁体の一方の側に配置されている形式のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような形式のセンサは、例えばドイツ連邦共和国特許第１９６０６２７２号明細書に記載されている。この場合、ヒータ構造はインターディジタル構造を巡って配置されており、このインターディジタル構造と、該インターディジタル構造に接触接続されたガス検知層とによって本来のセンサ素子が形成される。インターディジタル構造、ガス検知層及びヒータ構造を支持体若しくは絶縁体の同じ側に配置することに基づき、ヒータ構造とインターディジタル構造とがそれぞれ支持体若しくは絶縁体の異なる側に配置されたセンサと比較して、製作技術上の利点が得られる。但し、ヒータ構造をインターディジタル構造を巡って配置することに基づき、均等な熱配分は得られていない。これにより、極めて頻繁に極端に不特定のセンサ特性が生ぜしめられるので、測定ガス値の規定された濃度に対応する確実な制御若しくは調整は困難になるか、若しくは部分的に不可能になる。前記配置形式の別の欠点は、所要最小面積のガス検知層の場合に、支持体における所要スペースが前記最小面積よりも大であり、センサの小型化を妨げるという点にある。
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許第１９６０６２７２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、冒頭で述べた形式のセンサを改良して、センサ製作に関する技術・構造上の手間が更に削減されると同時に均等な熱配分が可能であり、センサをより小さく且つ廉価に生産できるようにするために、所要面積全体が減少されるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題を解決するために本発明では、互いに結合された導体構造と、ヒータ構造とが、ガス検知層を介して互いに電気的に接続されており且つ当該の互いに結合された導体構造とヒータ構造との間でガス検知層の電気的な抵抗が測定可能であるように形成されて配置されているようにした。この場合、ヒータ構造は同時に、ガス検知層に接触接続するための所要電極の内の１つを形成している。
【発明の効果】
【０００５】
ヒータ構造がメアンダ（蛇行）状に形成され且つ第２の電極が、加熱メアンダの互いに多少なりとも平行な蛇行する区分の間に配置された、互いに結合されたフィンガを有していると、ガス検知層に接触接続するための有利なインターディジタル構造が得られる。
【０００６】
第２の所要電極は、ほぼ任意の適当なジオメトリで形成され得る。第２の電極が、不変の間隔でヒータ構造の延在部に対して平行に延びる接触接続可能な導体ケーブルによって形成されると、極めて良好な均質な形状が得られる。
【０００７】
このように構成された本発明によるセンサは、本来のセンサ素子にヒータ構造を組み込むことによる製作技術上の著しい節約と同時に、本来のセンサ素子のガス検知層のための極めて均等な熱配分を保証することができる。
【０００８】
このことは特に、第２の電極の互いに結合されたフィンガが、それぞれ加熱メアンダの互いに多少なりとも平行な２つの蛇行する区分の全長にわたって、これらの区分の間に延びている場合に言える。
【０００９】
ヒータ構造には、センサ若しくは本来のセンサ素子がその作動温度に達するまで、電流が供給される。作動温度に到達すると、有利にはヒータ構造に供給される加熱電流が遮断される。ヒータ構造と第２の電極とを介して、ガス検知層の導電率が測定される。次いで、ヒータ構造に供給される加熱電流を再度接続することができる。
【００１０】
加熱メアンダを有する複数の別個の電極が各１つのインターディジタル構造を形成すると、有利には複数のセンサが１つの支持体に形成され得る。
【００１１】
支持体若しくは絶縁体の他方の側に、少なくとも１つの別のインターディジタル構造と、このインターディジタル構造に被着されるガス検知層とが配置されていると、センサの複合性が高められ、別のガスの測定用に使用することができる。今、支持体若しくは絶縁体の他方の側に配置されたガス検知層が、支持体若しくは絶縁層の一方の側に配置されたガス検知層の作動温度よりも低い作動温度を有していると、支持体若しくは絶縁体の他方の側に配置されたセンサ素子の作動に関しては、支持体若しくは絶縁体の一方の側に配置されたヒータ構造の熱エネルギで十分である。
【００１２】
支持体若しくは絶縁体のそれぞれ異なる側に設けられたガス検知層がほぼ同じ作動温度で作動する限りは、支持体若しくは絶縁体の他方の側に、やはり少なくとも１つの加熱装置が設けられていると有利である。
【００１３】
本発明によるセンサの別の有利な構成では、支持体若しくは絶縁体の他方の側に配置された少なくとも１つのインターディジタル構造、場合によっては少なくとも１つの加熱装置及び少なくとも１つのガス検知層が、支持体若しくは絶縁体の一方の側に配置されたインターディジタル構造、加熱装置及びガス検知層と同様に形成されている。
【００１４】
勿論、支持体若しくは絶縁体の両側にそれぞれ、上で説明した複数の本来のセンサ素子を構成若しくは配置することが可能である。この場合有利には、加熱メアンダはこのように形成された複数の又は全てのセンサの共通の構成部材である。
【００１５】
互いに結合された導体構造から形成される第２の電極は、具体的なケースにおけるその時々の要求に適合可能な、任意の適当な導体ジオメトリによって代替され得る。
【００１６】
第２の電極は別のヒータ構造として形成されていてもよく、この場合、ガス検知層の抵抗は、２つのヒータ構造の間で測定可能である。
【００１７】
更に、ヒータ構造は複数の個別のセンサユニットの共通の電極であってよい。
【００１８】
本発明によるセンサの更に別の有利な構成では、絶縁体の、ヒータ構造とは反対の側に、１つ又は複数のインターディジタル構造が形成されており、このインターディジタル構造によって複数の異なるガス検知層の抵抗が測定可能であり、この場合、これらのガス検知層の加熱は絶縁体を介してヒータ構造によって行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。
【００２０】
図１及び図２に原理を示したセンサユニット１には、回路技術を用いて適当にセンサユニット１に組み込まれた、本発明によるセンサ２の１実施例が所属している。
【００２１】
センサ２は、図１及び図２に示した実施例では支持体若しくは絶縁体３と、図１に示した、互いに結合された導体構造４，７，８と、図２だけに示したガス検知層５と、ヒータ構造６とを有している。図１及び図２から明らかなように、互いに結合された導体構造４，７，８とガス検知層５とヒータ構造６とは、支持体若しくは絶縁体３の同じ側に配置されており、この支持体若しくは絶縁体３は、例えばセラミック材料又はシリコン等の耐熱材料から形成されている。
【００２２】
特に図１から判るように、互いに結合された導体構造４，７，８は、継ぎ手４によって互いに結合された、互いに平行な複数のフィンガ７，８を有している。本実施例では２つのフィンガ７，８が示されており、これらのフィンガ７，８はそれぞれ、ヒータ構造６の互いに多少なりとも平行な２つの蛇行する区分１０，１１；１２，１３の間に侵入している。ここではあらゆる別の任意の数が考えられる。
【００２３】
ヒータ構造６は、互いに多少なりとも平行な蛇行する区分１０，１１，１２，１３を有する加熱メアンダ９の形で設けられている。
【００２４】
互いに結合された導体構造４，７，８のフィンガ７，８は、それぞれヒータ構造６の加熱メアンダ９の区分１０，１１；１２，１３の間に突入しており、この場合、図１から判るように、フィンガ７，８は加熱メアンダ９の互いに平行な区分１０，１１；１２，１３のほぼ全長にわたって延在している。
【００２５】
これにより、互いに結合された導体構造４，７，８のフィンガ７，８と、加熱メアンダ９によって形成されたヒータ構造６とは、インターディジタル構造の形で互いに内外で係合するように配置されており、その結果、互いに結合された導体構造４，７，８と加熱メアンダ９との間で、その上位に被着される、図２に示したガス検知層５の抵抗が測定可能である。このガス検知層５の抵抗は、複数の測定箇所において測定され得る。
【００２６】
センサ２の作動のためには、該センサ２が加熱メアンダ９により電流で以て作動温度にもたらされ、この作動温度は、センサ２が金属酸化物センサである限りは約３００℃である。センサ２の作動温度に到達すると、電流は遮断される。ヒータ構造と、互いに結合された導体構造４，７，８とを介して抵抗が測定される。次いで、加熱メアンダ９を作動させるために電流が再び接続される。
【００２７】
互いに結合された導体構造４，７，８と、ガス検知層５と、ヒータ構造６とを支持体若しくは絶縁体３の同じ側に配置したことに基づいて、センサ２をより複合的に構成するために、支持体若しくは絶縁体３の他方の側に少なくとも１つの別のセンサ素子を収納することができる。支持体若しくは絶縁体３の他方の側に配置されたガス検知層が、支持体若しくは絶縁体３の一方の側のガス検知層５の作動温度よりも低い作動温度を有している限りは、センサ２全体に関して一方の側に設けられたヒータ構造６で十分であってよい。支持体３のそれぞれ異なる側に設けられたガス検知層５が、多少なりとも同じ作動温度を有している場合は、各検知層毎に１つのヒータ構造を設ける必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明によるセンサの１実施例の原理図である。但し図面を明確にするためにセンサのガス検知層は図示されていない。
【図２】図１に示した本発明によるセンサの実施例の原理図を、ガス検知層と一緒に示した図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  センサユニット、  ２  センサ、  ３  絶縁体、  ４，７，８  導体構造、  ５  ガス検知層、  ６  ヒータ構造、  ９  加熱メアンダ
【図１】
2007298508.tif 000003
【図２】
2007298508.tif 000004