JP2002350391A - Gas sensor - Google Patents

Gas sensor

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JP2002350391A
JP2002350391A JP2001154948A JP2001154948A JP2002350391A JP 2002350391 A JP2002350391 A JP 2002350391A JP 2001154948 A JP2001154948 A JP 2001154948A JP 2001154948 A JP2001154948 A JP 2001154948A JP 2002350391 A JP2002350391 A JP 2002350391A
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JP
Japan
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gas sensor
electrode
gas
heater
detection
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Application number
JP2001154948A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuhiko Uno
克彦 宇野
Masao Maki
正雄 牧
Takashi Niwa
孝 丹羽
Kunihiro Tsuruta
邦弘 鶴田
Takahiro Umeda
孝裕 梅田
Tadashi Nakatani
直史 中谷
Makoto Shibuya
誠 渋谷
Mitsuhiro Shibao
光裕 柴尾
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas sensor capable of being used stably for a long time, the electrode of which is surely connected even in the case the sensor is a gas sensor of solid electrolyte type used at a high temperature. SOLUTION: Lead electrodes 17, 18 of a sensing element 10 and an electrode terminal of a base body 19 are connected by a contacting member 23, and the variation of resistance caused by the diffusion of metal at the connection region and the deterioration of the bond strength are prevented, and thereby the gas sensor capable of being used stably for a long time is obtained. The contacting member 23 is integrally formed on a cover body 24, and adsorbent 26 and a volatile material 27 are disposed on an aperture of the cover body 24, and disturbing gas, toxic gas and moisture are thus removed using a simple structure.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス燃焼機器から
のガス洩れや、室内燃焼機器の不完全燃焼により発生す
る一酸化炭素さらには各種有毒ガスや臭気を検知するガ
スセンサのリード線の接合方法にに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for joining lead wires of a gas sensor for detecting gas leakage from gas-fired equipment, carbon monoxide generated by incomplete combustion of indoor-fired equipment, and various toxic gases and odors. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のガスセンサは種々の方式、形状の
ものがあるが、その一例として図3に示すような固体電
解質を用いたものがある。図3において1はアルミナな
どのセラミック板より成る絶縁体で裏面にヒータ2が設
定されている。3は絶縁板1上に併設された固体電解質
で、上面に一対の白金電極4a、4bが形成されてい
る。5は内部に10Å〜100Å程度の多数の微小な通
気孔を有する多孔体である。多孔体5上には片方の白金
電極4aに対応する位置に酸化触媒6を設置している。
7は絶縁板1、固体電解質3、多孔体5を一体的に固定
するとともに、固体電解質3と多孔体5の間隙を封止す
る封止材で、三者をその外周で固定している。8はリー
ド線であり、電極4a、4bおよびヒータ2に導電性の
ペーストで接合されている。
2. Description of the Related Art There are various types and shapes of conventional gas sensors, one of which uses a solid electrolyte as shown in FIG. 3 as an example. In FIG. 3, reference numeral 1 denotes an insulator made of a ceramic plate such as alumina, and a heater 2 is set on the back surface. A solid electrolyte 3 is provided on the insulating plate 1 and has a pair of platinum electrodes 4a and 4b formed on the upper surface. Reference numeral 5 denotes a porous body having a large number of minute air holes of about 10 to 100 degrees inside. An oxidation catalyst 6 is provided on the porous body 5 at a position corresponding to one platinum electrode 4a.
Reference numeral 7 denotes a sealing material for integrally fixing the insulating plate 1, the solid electrolyte 3, and the porous body 5, and for sealing a gap between the solid electrolyte 3 and the porous body 5, and fixing the three members on the outer periphery thereof. Reference numeral 8 denotes a lead wire, which is joined to the electrodes 4a and 4b and the heater 2 with a conductive paste.

【0003】一般にガスセンサは一酸化炭素、メタン、
プロパン、水素、臭気などに感応し、ガス洩れ警報機
や、CO警報機、臭いセンサなどの用途に用いられてい
る。図3に示す固体電解質型センサは次のような原理で
ガスの検知を行う。なお、以下の説明では検知ガスを一
酸化炭素(以下COと記す)とした場合について説明す
る。図7において電源(図示せず)からヒータ2に電力
を供給し固体電解質3を所定温度(400℃〜500
℃)に加熱すると、電極4と固体電解質2と空気の界面
で電子の授受が行われ、酸素イオンが発生する。ここ
で、COが存在すると、触媒6の乗った電極4’ではC
Oは触媒6によって酸化され、電極4’までCOは到達
しない。もう一方の電極4ではCOは電極4表面でCO
2に酸化される。その結果両電極間の電極反応に差が生
じ、酸素イオンの平衡が崩れ、両電極間に電位差が発生
する。電位差はリード線8によって検出回路(図示せ
ず)へ導かれCO濃度を検出することができる。
[0003] In general, gas sensors use carbon monoxide, methane,
Sensitive to propane, hydrogen, odor, etc., it is used for applications such as gas leak alarms, CO alarms, and odor sensors. The solid electrolyte type sensor shown in FIG. 3 detects gas based on the following principle. In the following description, the case where the detection gas is carbon monoxide (hereinafter referred to as CO) will be described. In FIG. 7, power is supplied from a power supply (not shown) to the heater 2 to bring the solid electrolyte 3 to a predetermined temperature (400 ° C. to 500 ° C.).
(° C.), electrons are transferred at the interface between the electrode 4, the solid electrolyte 2, and the air, and oxygen ions are generated. Here, when CO is present, C 4 is present at the electrode 4 ′ on which the catalyst 6 is mounted.
O is oxidized by the catalyst 6, and CO does not reach the electrode 4 '. In the other electrode 4, CO is CO on the surface of the electrode 4.
It is oxidized to 2. As a result, a difference occurs in the electrode reactions between the two electrodes, the equilibrium of oxygen ions is disrupted, and a potential difference occurs between the two electrodes. The potential difference is led to a detection circuit (not shown) by the lead wire 8, and the CO concentration can be detected.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】近年ガスセンサとして
は小型、省電力化の動きが顕著となり、電池駆動を目的
とした開発に拍車がかかっている。しかし、上記従来の
方式では、絶縁体1、固体電解質3、多孔体5は板状の
ものが使用され、これらを所定温度に加熱するために数
100mWから数Wの電力が必要であった。その対策とし
て、半導体プロセス技術を用いれば、たとえば1mm角以
下の領域にガス感応膜を形成し、小型化、省電力化を図
ることが可能である。リード線を接合する場合、従来の
ような導電性ペーストで接合する方法では大きな接合領
域を必要し、放熱面積が大きくなるため対応できなかっ
た。リード線の接合方法として半導体製造プロセスでは
金線のワイヤボンディングが広く用いられているのは周
知の事実であるが、ワイヤボンディングは金線かアルミ
線に限られ、白金電極や白金のヒータ上には直接接合す
ることは困難である。また、白金電極やヒータの一部に
金厚膜を形成しそこに金線をボンディングする方法もあ
るが、高温で作動させるセンサでは、金が白金内に拡散
して抵抗値が変化したり、接合強度が弱くなる場合があ
った。また、アルミ線は融点が低いため高温雰囲気では
使用できないのに加え、酸化被膜を生じて抵抗値が変化
するなどの不具合があった。さらに、ガスセンサは特に
家庭環境においては燃焼機器から発生する種々のガス
や、家事、調理、化粧品、殺虫剤など検知目的以外のガ
スや、センサに害を与えやすいガスが多く存在し、これ
らのガスの存在下でも長期間安定に使用できる必要があ
った。本発明は前記従来の課題を解決するもので、リー
ド電極と電極端子を確実に接合し、長期間安定して使用
できるガスセンサを提供することを目的とする。
In recent years, there has been a remarkable trend toward miniaturization and power saving of gas sensors, which has spurred development for battery driving. However, in the above-mentioned conventional method, the insulator 1, the solid electrolyte 3, and the porous body 5 are plate-shaped, and several hundred mW to several W of electric power are required to heat them to a predetermined temperature. As a countermeasure, if a semiconductor process technology is used, it is possible to form a gas-sensitive film in a region of, for example, 1 mm square or less, thereby achieving miniaturization and power saving. In the case of joining the lead wires, the conventional joining method using a conductive paste requires a large joining area, and cannot cope with the problem because the heat dissipation area becomes large. It is a well-known fact that gold wire bonding is widely used in semiconductor manufacturing processes as a method for joining lead wires.However, wire bonding is limited to gold wire or aluminum wire, and it is possible to use a platinum electrode or platinum heater on a platinum heater. Is difficult to join directly. There is also a method of forming a thick gold film on a part of a platinum electrode or heater and bonding a gold wire to it.However, in a sensor operated at high temperature, gold diffuses into platinum and the resistance value changes. In some cases, the joining strength was weakened. In addition, the aluminum wire has a low melting point and cannot be used in a high-temperature atmosphere, and in addition, has a problem that an oxide film is formed and the resistance value changes. In addition, gas sensors, especially in a home environment, contain various gases generated from combustion equipment, gases other than for detection purposes such as housework, cooking, cosmetics, insecticides, and gases that are likely to harm the sensor. Must be able to be used stably for a long time even in the presence of. An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a gas sensor in which a lead electrode and an electrode terminal are securely joined and can be used stably for a long period of time.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】前記従来の課題を解決す
るために本発明のガスセンサは、基板上に形成されたヒ
ータと、前記ヒータ上に絶縁膜を介して形成された感応
膜と、前記感応膜上に形成された検出電極と、前記基板
上に前記検出電極および前期ヒータから延長されて形成
されたリード電極からなるセンサ素子と、前記センサ素
子を収納するベース体と、前記ベース体に設けられた電
極端子と、前記リード電極と前記電極端子を接触させて
導通させる接触部材と、ベース体上方を覆う蓋体を有す
る構成としたものである。
According to the present invention, there is provided a gas sensor comprising: a heater formed on a substrate; a sensitive film formed on the heater via an insulating film; A detection electrode formed on a sensitive film, a sensor element including a lead electrode formed by extending the detection electrode and the heater on the substrate, a base body for housing the sensor element, and a base body for storing the sensor element. It is configured to include the provided electrode terminal, a contact member for bringing the lead electrode and the electrode terminal into contact with each other to conduct the current, and a lid covering an upper portion of the base body.

【0006】これによって、センサ素子のリード電極と
電極端子を接触部材によって物理的に接合して導通させ
るので、リード電極、電極端子、接触部材が異種材料で
あっても、異種金属間での拡散はおこらず抵抗値が変化
することはなく、常に一定の状態ヒータ抵抗を保持する
ので長期間安定してガスセンサを使用することができ
る。
Accordingly, the lead electrode and the electrode terminal of the sensor element are physically joined to each other by the contact member so as to conduct, so that even if the lead electrode, the electrode terminal and the contact member are made of different materials, diffusion between different metals is performed. Since the resistance value does not change and the heater resistance is always kept constant, the gas sensor can be used stably for a long period of time.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】請求項1に記載のガスセンサは基
板上に形成されたヒータと、前記ヒータ上に絶縁膜を介
して形成された感応膜と、前記感応膜上に形成された検
出電極と、前記基板上に前記検出電極および前記ヒータ
から延長されて形成されたリード電極からなるセンサ素
子と、前記センサ素子を収納するベース体と、前記ベー
ス体に設けられた電極端子と、前記リード電極と前記電
極端子を接触させて導通させる接触部材と、ベース体上
方を覆う蓋体を有する構成としたことにより、センサ素
子のリード電極と電極端子を接触部材によって物理的に
接合して導通させるので、リード電極、電極端子、接触
部材が異種材料であっても、異種金属間での拡散はおこ
らず抵抗値が変化することはなく、常に一定の状態ヒー
タ抵抗を保持するので長期間安定してガスセンサを使用
することができる。
2. A gas sensor according to claim 1, wherein the heater is formed on a substrate, a sensitive film is formed on the heater via an insulating film, and a detection electrode is formed on the sensitive film. A sensor element including a lead electrode formed by extending from the detection electrode and the heater on the substrate, a base body for housing the sensor element, an electrode terminal provided on the base body, and the lead By having a contact member for bringing an electrode into contact with the electrode terminal to conduct, and a lid covering the upper part of the base body, the lead electrode of the sensor element and the electrode terminal are physically joined by the contact member to conduct electricity. Therefore, even if the lead electrodes, electrode terminals, and contact members are made of different materials, diffusion between different metals does not occur, the resistance value does not change, and a constant heater resistance is always maintained. It is possible to use a gas sensor in stably for a long period of time.

【0008】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、基板を感応膜より熱伝導率の低い材質
で形成した構成としたことにより、感応膜を短時間で所
定の温度に上昇させるとともに、基板への熱伝導による
放熱を大幅に低減するので、消費電力を大幅に低減し、
ガスセンサを電池で駆動することも可能になる。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the substrate is formed of a material having a lower thermal conductivity than the sensitive film, so that the sensitive film can be heated to a predetermined temperature in a short time. As well as greatly reduce heat dissipation due to heat conduction to the board, greatly reducing power consumption,
The gas sensor can be driven by a battery.

【0009】請求項3に記載の発明は、請求項1、2記
載の発明において、感応膜は酸素イオン導電性の固体電
解質からなり、前記感応膜上に形成された一対の検出電
極と、一方の検出電極上に設置された酸化触媒とから構
成しているので、比較的高温で使用される固体電解質膜
型のガスセンサにおいても、センサ素子のリード電極と
電極端子を接触部材によって物理的に接合して導通させ
るので、リード電極、電極端子、接触部材が異種材料で
あっても、異種金属間での拡散はおこらず抵抗値が変化
することはなく、常に一定の状態ヒータ抵抗を保持する
ので長期間安定してガスセンサを使用することができる
とともに、感応膜を短時間で所定の温度に上昇させ、基
板への熱伝導による放熱を大幅に低減するので、消費電
力を大幅に低減し、電池で駆動することも可能になる。
According to a third aspect of the present invention, in the first and second aspects of the present invention, the sensitive film is made of a solid electrolyte having oxygen ion conductivity, and a pair of detection electrodes formed on the sensitive film is provided. Since the sensor is composed of an oxidation catalyst installed on the detection electrode, even in a solid electrolyte membrane type gas sensor used at a relatively high temperature, the lead electrode and the electrode terminal of the sensor element are physically joined by a contact member. Even if the lead electrodes, electrode terminals, and contact members are made of different materials, they do not diffuse between different metals, and the resistance value does not change. The gas sensor can be used stably for a long period of time, and the temperature of the sensitive film can be raised to a predetermined temperature in a short time, and the heat dissipation due to heat conduction to the substrate is greatly reduced. It also becomes possible to drive by a battery.

【0010】請求項4に記載の発明は、請求項1から3
記載の発明において接触部材を蓋体と一体的に形成した
構成にしているので接触部材を固定するための別部材が
不必要で、簡易な構成でガスセンサを得ることができ
る。
[0010] The invention described in claim 4 is the invention according to claims 1 to 3.
In the described invention, the contact member is formed integrally with the lid, so that a separate member for fixing the contact member is unnecessary, and a gas sensor can be obtained with a simple configuration.

【0011】請求項5に記載の発明は請求項4記載の発
明において蓋体の感応部に対応する位置に空気取入れ口
を形成した構成にしているので、センサ素子へのガスの
拡散を容易にし、短時間で目的ガスを検知することが可
能である。
According to a fifth aspect of the present invention, since the air intake is formed at a position corresponding to the sensitive portion of the lid in the fourth aspect of the invention, gas diffusion to the sensor element is facilitated. It is possible to detect the target gas in a short time.

【0012】請求項6に記載の発明は請求項5記載の発
明において空気取入れ口とセンサ素子の間の空間に吸着
剤を設定した構成にしているので、主に家庭内で発生す
る種々の妨害ガスや被毒ガスを吸着除去するので長期間
安定したガスセンサを得ることができる。
According to a sixth aspect of the present invention, since an adsorbent is set in the space between the air intake and the sensor element in the fifth aspect of the invention, various types of interference mainly occurring in a home are provided. Since gas and poisoning gas are adsorbed and removed, a gas sensor that is stable for a long time can be obtained.

【0013】請求項7に記載の発明は請求項6記載の発
明において吸着剤の空気取入れ口側に通気性の撥水性部
材を装着した構成にしているので、特に台所、浴室など
の水を多く使用される環境でのセンサへの水の浸入を防
止し、長期間安定したガスセンサを得ることができる。
According to a seventh aspect of the present invention, since a breathable water-repellent member is attached to the air intake side of the adsorbent in the sixth aspect of the present invention, a large amount of water is used particularly in kitchens and bathrooms. Water can be prevented from entering the sensor in the environment in which it is used, and a long-term stable gas sensor can be obtained.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】(実施例1)図1は、本発明の実施例1に
おけるガスセンサ斜視図を示すものである。本実施例で
は固体電解質式のCOセンサについて説明する。
FIG. 1 is a perspective view of a gas sensor according to a first embodiment of the present invention. In this embodiment, a solid electrolyte type CO sensor will be described.

【0016】図1において、10はセンサ素子である。
11は基板で、ここでは約2mm×2mm×0.3mmの石英
ガラスを用いている。12は白金のヒータでスパッタ
法、電子線蒸着法などによって所定の温度になるように
抵抗値を設定している。13は絶縁膜でアルミナ、シリ
カ、窒化珪素などの絶縁材料の薄膜をスパッタ法、電子
線蒸着法などによってヒータ12を覆うように形成して
いる。14は絶縁膜13上に形成された感応膜である固
体電解質膜であり、酸素イオン導電性を有する固体電解
質(8%イットリア安定化ジルコニア)をスパッタ法で
約0.5mm×0.5mmの大きさに形成している。感応膜
としては固体電解質膜14以外に、ガスセンサとした一
般に用いられている酸化すず、酸化亜鉛などの半導体を
用いることもできる。15a、15bは検出電極で、白
金をスパッタ法で感応膜上に形成している。白金に一部
パラジウム、ルテニウム、ロジウムなどの貴金属を混入
させても良い。16は片方の検出電極15a上に設定さ
れた触媒で触媒16は測定対象ガスを酸化分解するもの
であれば良いが、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジ
ウムなどの貴金属や酸化すず、酸化亜鉛などの金属酸化
物が利用できる。触媒16はスクリーン印刷法で形成す
るか、多孔質材料に硝酸塩などの形で含浸後、焼成して
形成する。17、18はヒータ12および検出電極15
a、15bから延長されたヒータリード電極、検出リー
ド電極である。ヒータ12および検出電極15a、15
bと同一材料で一体的に形成されている。19はセンサ
素子10を収納するベース体で、電極端子20が装着さ
れている。電極端子20は電源(図示せず)からヒータ
12に電力を供給するためのヒータ端子21および検出
電極15a、15bからの出力を検出回路(図示せず)
に送出するための検出端子22から構成されている。2
3はヒータリード電極17および検出リード電極18と
電極端子20を接続するための接触部材である。24は
ベース体19上方を覆うように設けられた蓋体で、接触
部材23は一体成形、溶着、はめ込み等の方法で蓋体2
4に一体的に構成されている。蓋体24の上部でセンサ
素子10に対向する位置には空気取入れ口25が設けら
れている。26は吸着剤で空気取入れ口25とセンサ素
子10の間の空間に装着されている。27は吸着剤26
の上流側に設けられた通気性の撥水性部材でPTFEな
どの多孔質シートよりなる。28は吸着剤26、撥水性
部材27を保持するための金網である。
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a sensor element.
Reference numeral 11 denotes a substrate, which is made of quartz glass of about 2 mm × 2 mm × 0.3 mm. Reference numeral 12 denotes a platinum heater whose resistance is set to a predetermined temperature by a sputtering method, an electron beam evaporation method, or the like. Reference numeral 13 denotes an insulating film formed of a thin film of an insulating material such as alumina, silica, or silicon nitride so as to cover the heater 12 by a sputtering method, an electron beam evaporation method, or the like. Numeral 14 denotes a solid electrolyte film which is a sensitive film formed on the insulating film 13 and has a size of about 0.5 mm × 0.5 mm by sputtering a solid electrolyte having oxygen ion conductivity (8% yttria stabilized zirconia). Formed. In addition to the solid electrolyte membrane 14, a semiconductor such as tin oxide or zinc oxide which is generally used as a gas sensor can be used as the sensitive membrane. 15a and 15b are detection electrodes, and platinum is formed on the sensitive film by a sputtering method. Precious metals such as palladium, ruthenium, and rhodium may be partially mixed with platinum. Reference numeral 16 denotes a catalyst set on one of the detection electrodes 15a. The catalyst 16 may be any catalyst that can oxidize and decompose the gas to be measured. Oxides are available. The catalyst 16 is formed by a screen printing method, or by impregnating a porous material in the form of a nitrate or the like, followed by firing. 17 and 18 are the heater 12 and the detection electrode 15
a and 15b are a heater lead electrode and a detection lead electrode extended from 15b. Heater 12 and detection electrodes 15a, 15
It is integrally formed of the same material as b. Reference numeral 19 denotes a base body for housing the sensor element 10, on which an electrode terminal 20 is mounted. The electrode terminal 20 detects the output from the heater terminal 21 and the detection electrodes 15a and 15b for supplying electric power to the heater 12 from a power supply (not shown) and a detection circuit (not shown).
And a detection terminal 22 for transmitting the signal to the terminal. 2
Reference numeral 3 denotes a contact member for connecting the heater lead electrode 17 and the detection lead electrode 18 to the electrode terminal 20. Reference numeral 24 denotes a lid provided so as to cover the upper portion of the base body 19, and the contact member 23 is formed by integral molding, welding, fitting, or the like.
4 are integrally formed. An air intake port 25 is provided at a position facing the sensor element 10 above the lid 24. Reference numeral 26 denotes an adsorbent which is mounted in a space between the air intake 25 and the sensor element 10. 27 is an adsorbent 26
Is a gas-permeable, water-repellent member provided on the upstream side and made of a porous sheet such as PTFE. 28 is a wire mesh for holding the adsorbent 26 and the water repellent member 27.

【0017】以上の構成において電源(図示せず)から
ヒータ端子21、接触部材23、ヒータリード電極17
を介してヒータ12に電力を供給し固体電解質13を所
定温度(400℃〜500℃)に加熱する。固体電解質
膜14が所定の温度に達すると検出電極15a、15b
と固体電解質膜14と空気の界面で電子の授受が行わ
れ、酸素イオンが発生する。空気は空気取入れ口25よ
り拡散によって流入しセンサ素子に達する。ここで、空
気中にCOが存在すると、触媒16の乗った検出電極1
5aではCOは触媒16によって酸化され、検出電極1
5aまでCOは到達しない。もう一方の検出電極15b
ではCOは検出電極15表面でCO2に酸化される。そ
の結果両電極間の電極反応に差が生じ、酸素イオンの平
衡が崩れ、両電極間に電位差が発生する。この電位差を
検出することによりCO濃度を検出することができる。
基板11に用いている石英ガラスは熱伝導率が1.5W/
mKと絶縁膜13(35〜45W/mK)や感応膜14(6W/
mK)に対して小さく、したがってヒータ12で加熱した
場合に、基板11の温度はほとんど上昇することなくヒ
ータ12の直上の固体電解質膜14の領域のみの温度を
上昇させることができので、加熱のための消費電力を大
幅に低減することができる。また、熱衝撃強度も大きい
ので短時間で所定の温度まで昇温することが可能であ
る。上記構成では15mWsecの電力量で450℃まで
の昇温が可能であった。したがって、ヒータ12をパル
ス的に駆動させて大幅に消費電力が低減できるため、電
池電源での駆動も可能である。また、実施例1では感応
膜に固体電解質膜14を用いた場合を示しているが、通
常の半導体センサの動作温度(150℃〜300℃)よ
り動作温度の高い(400℃〜500℃)の固体電解質
式においても、ヒータリード電極17とヒータ端子2
1、検出リード電極18と検出端子22を接触部材23
によって物理的に接合して導通させるので、各々の構成
部材が異種材料であっても、異種金属間での拡散は起こ
らず抵抗値が変化することはなく、常に一定の状態ヒー
タ抵抗を保持するので長期間安定してガスセンサを使用
することができる。さらに、接触部材23は蓋体24と
一体的に形成しているので、接触部材23を固定するた
めの別部材が不必要であるとともに蓋体24をベース体
19固定するときに同時に位置決めをして、接触部材2
3も同時にヒータリード電極17とヒータ端子21、検
出リード電極18と検出端子22間を接触部材23固定
させるので簡易にガスセンサを構成することができる。
また、蓋体24のセンサ素子10に対応する位置に空気
取入れ口25を形成した構成にしているので、センサ素
子10へのガスの拡散を容易にし、短時間で目的ガスを
検知することが可能である。また、吸着剤26には一般
にハニカム状、粒状、繊維状の活性炭やゼオライトなど
が使用される。家庭内でガスセンサを使用することを考
えると、燃焼機器から発生するSO2やNO2、調理時
に発生する各種調味料、食品の臭気、整髪料や殺虫剤な
ど種々の妨害ガスや被毒ガスが存在し、こららがセンサ
素子10に与えるダメージは無視できない。センサ素子
10に到達するガスの全量を吸着剤26を通過させるこ
とによってこれらのガスを吸着除去するので長期間安定
したガスセンサを得ることができる。また、家庭内にお
いては台所、浴室などの水を多く使用される場所での使
用や、センサ本体(図示せず)が汚れた場合に水をつけ
て清掃されたりすることも考えられる。センサ素子10
に水が浸入すると、ヒータ12が短絡したり、異常な電
位を検出したりして、センサに不具合が生じる場合が考
えられる。通気性の撥水性材料を設けることにより、ガ
スを通過させながら水の水の浸入を防止することによ
り、長期間安定したガスセンサを得ることができる。
In the above configuration, a heater terminal 21, a contact member 23, and a heater lead electrode 17 are supplied from a power source (not shown).
Power is supplied to the heater 12 through the heater to heat the solid electrolyte 13 to a predetermined temperature (400 ° C. to 500 ° C.). When the solid electrolyte membrane 14 reaches a predetermined temperature, the detection electrodes 15a, 15b
Transfer of electrons is performed at the interface between the solid electrolyte membrane 14 and the air, and oxygen ions are generated. The air flows from the air inlet 25 by diffusion and reaches the sensor element. Here, if CO exists in the air, the detection electrode 1 on which the catalyst 16 is mounted
In 5a, CO is oxidized by the catalyst 16 and the detection electrode 1
CO does not reach up to 5a. The other detection electrode 15b
Then, CO is oxidized to CO2 on the surface of the detection electrode 15. As a result, a difference occurs in the electrode reactions between the two electrodes, the equilibrium of oxygen ions is disrupted, and a potential difference occurs between the two electrodes. By detecting this potential difference, the CO concentration can be detected.
The quartz glass used for the substrate 11 has a thermal conductivity of 1.5 W /
mK and insulating film 13 (35-45W / mK) and sensitive film 14 (6W /
mK), and when heated by the heater 12, the temperature of the substrate 11 can be increased only in the region of the solid electrolyte membrane 14 immediately above the heater 12 without substantially increasing the temperature of the substrate 11. Power consumption can be greatly reduced. Further, since the thermal shock strength is high, it is possible to raise the temperature to a predetermined temperature in a short time. With the above configuration, it was possible to raise the temperature up to 450 ° C. with a power amount of 15 mWsec. Therefore, since the power consumption can be greatly reduced by driving the heater 12 in a pulsed manner, driving with a battery power supply is also possible. In the first embodiment, the case where the solid electrolyte membrane 14 is used as the sensitive membrane is shown. However, when the operating temperature is higher (400 ° C. to 500 ° C.) than the normal semiconductor sensor operating temperature (150 ° C. to 300 ° C.). Also in the solid electrolyte type, the heater lead electrode 17 and the heater terminal 2
1. The detection lead electrode 18 and the detection terminal 22 are
Physically, the conductive members are electrically connected to each other, so that even if each constituent member is made of a different material, diffusion between different metals does not occur, the resistance value does not change, and a constant heater resistance is always maintained. Therefore, the gas sensor can be used stably for a long period of time. Further, since the contact member 23 is formed integrally with the lid 24, a separate member for fixing the contact member 23 is unnecessary, and positioning is performed simultaneously when the lid 24 is fixed to the base body 19. And contact member 2
3 also fixes the contact member 23 between the heater lead electrode 17 and the heater terminal 21 and the detection lead electrode 18 and the detection terminal 22 at the same time, so that a gas sensor can be easily configured.
Further, since the air intake 25 is formed at a position corresponding to the sensor element 10 on the lid 24, the gas can be easily diffused into the sensor element 10 and the target gas can be detected in a short time. It is. The adsorbent 26 is generally made of activated carbon, zeolite, or the like in a honeycomb, granular, or fibrous form. Considering the use of gas sensors at home, there are various interfering gases and poisoning gases such as SO2 and NO2 generated from combustion equipment, various seasonings generated during cooking, food odor, hair styling and insecticides, The damage that these cause to the sensor element 10 cannot be ignored. By passing the entire amount of gas reaching the sensor element 10 through the adsorbent 26 to adsorb and remove these gases, a long-term stable gas sensor can be obtained. Further, in a home, it is conceivable that the sensor is used in a place where a large amount of water is used, such as a kitchen or a bathroom, or that the sensor body (not shown) is cleaned with water when the sensor body (not shown) becomes dirty. Sensor element 10
When water enters the heater, the heater 12 may be short-circuited or an abnormal potential may be detected, thereby causing a problem in the sensor. By providing a gas-permeable water-repellent material, it is possible to obtain a stable gas sensor for a long period of time by preventing water from entering while passing gas.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上のように請求項1から7記載の発明
によれば、ヒータリード電極とヒータ端子、検出リード
電極と検出端子を接触部材によって物理的に接合して導
通させるので、固体電解質式のように動作温度が高い場
合においても、各々の構成部材が異種材料であっても異
種金属間での拡散は起こらず抵抗値が変化することはな
く、常に一定の状態ヒータ抵抗を保持する。さらに蓋体
と接触部材一体的に形成することにより簡易な構成でガ
スセンサを得ることができる。またガスの拡散通路に通
気性の撥水性部材や活性炭を設けることにより水分や各
種妨害ガス、被毒ガスを除去するので長期間安定してガ
スセンサを使用することができる。
As described above, according to the first to seventh aspects of the present invention, the heater lead electrode and the heater terminal, and the detection lead electrode and the detection terminal are physically joined by the contact member and made conductive. Even when the operating temperature is high as in the equation, even if each component is made of a different material, diffusion between different metals does not occur, the resistance value does not change, and a constant state heater resistance is always maintained. . Further, by forming the lid and the contact member integrally, a gas sensor can be obtained with a simple configuration. Further, by providing a gas-permeable diffusion water-repellent member or activated carbon in the gas diffusion path, moisture, various interfering gases and poisoning gas are removed, so that the gas sensor can be used stably for a long period of time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1におけるガスセンサの断面図FIG. 1 is a cross-sectional view of a gas sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同本発明の実施例1におけるガスセンサの組立
て斜視図
FIG. 2 is an assembled perspective view of the gas sensor according to the first embodiment of the present invention.

【図3】従来のガスセンサの斜視図FIG. 3 is a perspective view of a conventional gas sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 基板 12 ヒータ 13 絶縁膜 14 感応膜 15a、15b 検出電極 16 触媒 17 ヒータリード電極 18 検出リード電極 19 ベース体 20 電極端子 21 ヒータ端子 22 検出端子 23 接触部材 24 蓋体 25 空気取入れ口 26 吸着剤 27 撥水性部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Substrate 12 Heater 13 Insulating film 14 Sensitive film 15a, 15b Detection electrode 16 Catalyst 17 Heater lead electrode 18 Detection lead electrode 19 Base body 20 Electrode terminal 21 Heater terminal 22 Detection terminal 23 Contact member 24 Cover 25 Air intake 26 Adsorbent 27 Water repellent material

フロントページの続き (72)発明者 丹羽 孝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 鶴田 邦弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 梅田 孝裕 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 中谷 直史 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 渋谷 誠 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 柴尾 光裕 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2G004 BB04 BC02 BE03 BE12 BE22 BF05 BF14 BF23 BF30 BG07 BG09 BG13 BG15 BH11 BH15 BJ02 BM04 ZA04 Continuing on the front page (72) Inventor Takashi Niwa 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Person Takahiro Umeda 1006 Kadoma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture (72) Inside the Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 1006 Kadoma Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Mitsuhiro Shibao 1006 Kadoma Kadoma City, Osaka Pref. Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. BH15 BJ02 BM04 ZA04

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に形成されたヒータと、前記ヒー
タ上に絶縁膜を介して形成された感応膜と、前記感応膜
上に形成された検出電極と、前記基板上に前記検出電極
および前記ヒータと接続されたリード電極とから構成さ
れたセンサ素子と、前記センサ素子を収納するベース体
と、前記ベース体に設けられた電極端子と、前記リード
電極と前記電極端子を接触させて導通させる接触部材
と、ベース体上方を覆う蓋体を有するガスセンサ。
1. A heater formed on a substrate, a sensitive film formed on the heater via an insulating film, a detection electrode formed on the sensitive film, and a detection electrode formed on the substrate. A sensor element composed of a lead electrode connected to the heater, a base body for housing the sensor element, an electrode terminal provided on the base body, and contact between the lead electrode and the electrode terminal for conduction. A gas sensor having a contact member to be made and a lid for covering an upper portion of the base.
【請求項2】 基板は感応膜より熱伝導率の低い材質で
形成した請求項1記載のガスセンサ。
2. The gas sensor according to claim 1, wherein the substrate is formed of a material having a lower thermal conductivity than the sensitive film.
【請求項3】 感応膜は酸素イオン導電性の固体電解質
からなり、前記感応膜上に形成された一対の検出電極
と、一方の検出電極上に設置された酸化触媒とからなる
請求項1または2記載のガスセンサ。
3. The sensitive membrane comprises an oxygen ion conductive solid electrolyte, and comprises a pair of detection electrodes formed on the sensitive membrane, and an oxidation catalyst provided on one of the detection electrodes. 2. The gas sensor according to 2.
【請求項4】 接触部材は蓋体と一体的に形成した請求
項1から3のいずれか1項記載のガスセンサ。
4. The gas sensor according to claim 1, wherein the contact member is formed integrally with the lid.
【請求項5】 蓋体の感応部に対応する位置に空気取入
れ口を形成した請求項4記載のガスセンサ。
5. The gas sensor according to claim 4, wherein an air intake is formed at a position corresponding to the sensitive portion of the lid.
【請求項6】 空気取入れ口とセンサ素子との間の空間
に吸着剤を設定した請求項5記載のガスセンサ。
6. The gas sensor according to claim 5, wherein an adsorbent is set in a space between the air intake and the sensor element.
【請求項7】 吸着剤の空気取入れ口側に通気性の撥水
性部材を装着した請求項6記載のガスセンサ。
7. The gas sensor according to claim 6, wherein a gas-permeable water-repellent member is mounted on the air intake side of the adsorbent.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020085733A (en) * 2018-11-28 2020-06-04 株式会社デンソー Gas sensor
CN113916944A (en) * 2021-09-30 2022-01-11 北京化工大学 Nano graphite powder doped flower-like indium oxide material, preparation method and application thereof, and nitrogen dioxide gas sensor

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CN113916944A (en) * 2021-09-30 2022-01-11 北京化工大学 Nano graphite powder doped flower-like indium oxide material, preparation method and application thereof, and nitrogen dioxide gas sensor

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