JP2012032414A - ガスセンサーデバイスの部品 - Google Patents

Abstract

【課題】望ましい多数のセンサー素子を収容し、さらに、自動車用途に使用するための実質的にすべての適用可能なサイズ制限、またはその他の望ましい工業環境に適合する、ガスセンサーデバイス中の部品として使用するためのガス検知装置および／または導電性装置を提供する。
【解決手段】（ａ）センサー素子と、（ｂ）センサー素子に電流を供給する導体とを含むガス検知装置であって、導体数対センサー素子数の比が約０．５８５以下である、ガス検知装置。
【選択図】図１

Description

本出願は、２００４年１２月９日に出願された米国仮特許出願第６０／６３４，４６１号明細書（あらゆる目的でこの記載内容全体を本明細書に援用する）の利益を主張する。

本発明は、ガス検知装置、導電性装置、および／または導電性装置の容器などの部品のデバイス（ガスセンサーデバイスなど）中での使用に関する。このガスセンサーデバイスは、排他的なものではないが、特に、自動車の排ガス、または他の種類の内燃機関からの排ガスなどのガス混合物の分析に有用である。本発明の各装置は、混合物中に存在する個別のガスの検出または定量測定に適用または併用が可能であり、小型であり、消費電力が低いことを考慮すると特に好都合である。

自動車エンジンにおいて、排気ガス流中の種々の成分の存在または濃度を検出できると好都合である。このような分析および測定は、エンジンの運転を制御するために、噴射される燃料および空気の量を最適化する目的で使用される。あらゆる運転条件中でエンジンに燃料／空気混合物の最適組成が提供できると、燃料消費およびエンジンからの有害物質の放出を最小限にすることができる。エンジンの制御以外に、ガスの分析および測定は、自動車の触媒コンバータの状態および性能の診断においてもある役割を果たすことができる。触媒コンバータの性能を最適化するためには、排気ガス流中の酸素および炭化水素の量が、一般に、ある範囲内となるべきである。

たとえば、酸素、窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）、炭化水素、アンモニア、水素、および水など、自動車エンジンの排気流中には通常さまざまなガスが存在する。ガスセンサーデバイスを使用してガス流を分析することを意図した多数の製品が知られている。典型的なあるガスセンサーデバイスでは、センサー素子として１つもしくはそれ以上の化学／電気活性材料が使用されており、これらの材料のそれぞれは、特定のガスに曝露すると電気的性質が変化する材料である。

排気ガスなどの混合物中の多種多様な気体成分の分析および測定のプロセスにおいて複雑な要因の１つは、望ましい分析データとして機能すると思われる信号が得られる１種類もしくはそれ以上のガス以外のガスに曝露することによって、１つの特定のセンサー素子からの信号に影響が生じうることである。たとえば、ＮＯｘに応答するようにセンサーとして選択された材料は、窒素酸化物の存在または濃度を検出する以外に、酸素または炭化水素の存在を検知する場合もある。この問題への対処は、１種類の検体ガスの存在を正確に反映する信号を、ガス全体に対する異なるセンサー素子の交差感度によって生じる不可避の信号から分離するのに十分なデータを得るために、複数の異なる種類のセンサー素子を同時に使用することによって行われている。

しかし、このような交差感度の問題に適切に対処するための複数の異なるセンサー素子で構成されたガスセンサーデバイスでは、その設置の性質に依存してサイズ制限が生じる場合がある。ガスセンサーデバイスが自動車用に使用される場合、非常に厳格で要求の厳しいサイズ制限が生じる。特許文献１などに記載されるような現在知られている多くの自動車用ガスセンサーは、１００ｍｍ以下の直径を有する円よりも小さくないとしても、その円を通り抜けるのに十分小さい必要がある。しかし、車内に搭載される自動車診断は、小型であるガス分析装置として使用されるだけではなく、有毒および有害のすべての多種多様な気体材料を監視するための手持ち式装置がますます重要になってきている。

サイズ制限されたガスセンサーを構成する場合、デバイス内にできるだけ多くの異なるセンサー素子を使用したいという要望と、該当するサイズ制限に適合させるためのセンサーデバイスへの要求との間で、不可避の緊張状態が必然的に生じる。独立した各センサー素子では、その素子自体によって占有される空間のみが考慮されるのではなく、センサーデバイス中に含まれるすべてのセンサー素子を動作させるために必要な入力および出力のパルスおよび信号を運ぶ導体、コネクタ、およびケーブルの位置および配列も考慮される。このため、センサーデバイス中に使用可能なセンサー素子数の増加が可能となり、同時にそのデバイスの大きさが許容制限内に維持される、ガス検知装置および導電性装置などのデバイス用の部品の開発が必要となる。

米国特許第５，５５６，５２６号明細書

望ましい多数のセンサー素子を収容し、さらに、自動車用途に使用するための実質的にすべての適用可能なサイズ制限、またはその他の望ましい工業環境に適合する、ガスセンサーデバイス中の部品として使用するためのガス検知装置および／または導電性装置を提供することで、本発明は上記要求に応える。当然ながら、ガスセンサーデバイス中での本発明のガス検知装置の使用は、自動車産業用の部品に限定されるものではない。本発明の導電性装置の使用は、ガスセンサーデバイスに限定されるものではなく、他の種類の電気装置中に使用することもできる。

本発明に特有の利点の１つは、ガス検知装置中で、多数のセンサー素子、およびそれらと関連する電極（印刷電極など）が省スペースで配列されることである。本発明の別の利点は、導電性装置中で、多くの電極およびセンサー素子を行き来するパルスおよび信号の入力および出力を運ぶために十分な数の複数の導体が省スペースで配列されることである。本発明のさらに別の利点は、このような複数の導体のための容器が提供されることである。多数のセンサー素子をコンパクトな小型ガス検知装置中に組み込み、多数のセンサー素子を動作させる導体をコンパクトに配列することによって、本発明は、実質的にあらゆるサイズ制限の条件下で、ガス混合物中の多種多様の成分を非常に低濃度で識別することができる。本発明のガス検知装置および／または導電性装置は、自動車内、または他のあらゆる望ましい種類の工業設備内に設置されるガスセンサーデバイス中に組み込まれる。これらおよびその他の利点を、より詳細に以下に説明する。

本発明の一実施形態は、（ａ）センサー素子と、（ｂ）センサー素子に電流を供給する導体とを含むガス検知装置であって、導体数対センサー素子数の比が約０．５８５以下である、ガス検知装置である。

本発明の別の実施形態は、（ａ）複数のセンサー素子を含んでなる基体と、（ｂ）複数の伝導性部材（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｍｅｍｂｅｒｓ）を含んでなる導体とを含むガス検知装置であって；（ｉ）第１の伝導性部材が基体の第１の表面に接触しており、（ｉｉ）第２の伝導性部材が基体の第２の表面に接触しており、（ｉｉｉ）第１および第２の伝導性部材が共通支持部材に取り付けられている、ガス検知装置である。

本発明のさらに別の一実施形態は、電極を有する基体に接触している第１および第２の組の導体を含む導電性装置（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ａｐｐａｒａｔｕｓ）であって、（ａ）第１および第２の組の導体の各部材の第１の部分が、基体の第１の表面に隣接し、これらを合わせたものが第１の面を画定しており、（ｂ）第１の組の導体の各部材の第２の部分を合わせたものが、第１の面から離れており第１の面に
対して実質的に平行である第２の面を画定しており、（ｃ）第２の組の導体の各部材の第２の部分を合わせたものが、第１および第２の面から離れており第１および第２の面に対して実質的に平行である第３の面を画定している、導電性装置である。

本発明のさらに別の実施形態は、電極を有する基体に接触している第１、第２、および第３の組の導体を含んでなる導電性装置であって、（ａ）第１および第２の組の導体の各部材第１の部分が、基体の第１の表面に隣接し、これらを合わせたものが第１の面を画定しており、（ｂ）第１の組の導体の各部材の第２の部分を合わせたものが、第１の面から離れており第１の面に対して実質的に平行である第２の面を画定しており、（ｃ）第３の組の導体の各部材の第１の部分を合わせたものが、第１および第２の面から離れており第１および第２の面に対して実質的に平行である第３の面を画定している、導電性装置である。

本発明のさらに別の実施形態は、電極を有する基体に接触している第１および第２の組の導体を含んでなる導電性装置であって、（ａ）第１および第２の組の導体のすべての部材の一部が、基体の第１の表面に隣接しており、（ｂ）基体が第１の面を画定しており、（ｃ）第１の組の導体の各部材の一部を合わせたものが、第１の面から離れており第１の面に対して実質的に平行である第２の面を画定しており、（ｄ）第２の組の導体の各部材の一部を合わせたものが、第１および第２の面から離れており第１および第２の面に対して実質的に平行である第３の面を画定している、導電性装置である。

本発明のさらに別の実施形態は、電極を有する基体に接触している第１および第２の組の導体を含んでなる導電性装置であって；（ａ）第１の組の導体の各部材の第１の部分、および第２の組の導体の各部材の第１の部分が、基体の表面に隣接しており、（ｂ）第１の組の導体の各部材の第２の部分を合わせたものが、第１の面を画定しており、（ｃ）第２の組の導体の各部材の第２の部分を合わせたものが、第１の面から離れており第１の面に対して実質的に平行である第２の面を画定しており、（ｄ）第１および第２の組の導体の各部材の第１の部分が、共通支持部材に取り付けられている、導電性装置である。

本発明のさらに別の実施形態は、第１および第２の組の導体を含んでなる導電性装置であって；（ａ）各組の導体が基体の表面に接触しており、（ｂ）第１の組の導体の各部材の第１の部分が、基体の第１の表面に接触しており、（ｃ）第２の組の導体の各部材の第１の部分が、基体の第２の表面に接触しており、（ｄ）第１および第２の組の導体の各部材の第２の部分が、電源に接続されており、（ｅ）第１および第２の組の導体の各部材の第１の部分が、共通支持部材に取り付けられている、導電性装置である。

本発明のさらに別の実施形態は、基体用、および各導体が第１および第２の部分を有する複数の導体用の容器であって；（ａ）各導体第１の部分を、基体の表面に接触するように押し付ける形状のアパーチャと；（ｂ）各導体の第２の部分のための分離したアパーチャとを含んでなる容器である。

本発明のさらに別の実施形態は、基体用、ならびに第１および第２の組の導体用の容器であって；（ａ）各導体が第１および第２の部分を有し；（ｂ）各導体の第１の部分が基体の表面に接触しており；（ｃ）容器が、各導体の第２の部分用の分離したアパーチャを含んでなり；（ｄ）第１の組の導体の各部材の第２の部分用のアパーチャを合わせたものが、第１の面を画定しており、（ｅ）第２の組の導体の各部材の第２の部分用のアパーチャを合わせたものが、第１の面から離れており第１の面に対して実質的に平行である第２の面を画定している、容器である。

基体上のセンサー素子の概略的レイアウトを示している。 導体の斜視図である。 導体と、その導体が接触している基体との一部の斜視図である。 導体の斜視図である。 導体と、その導体が接触している基体との一部の斜視図である。 導体の斜視図である。 導体と、その導体が接触している基体との一部の斜視図である。 導体と、その導体が接触している基体との側面図である。 導体を基体に接触させることができ、導体を容器内に挿入できるような配列にある、基体、導体、および容器を示している。 基体を有する導体を内部に挿入し、導体の一部を突出させるための容器を示している。 基体を有する導体を内部に挿入し、導体の一部を突出させるための容器を示している。 導体のための容器の側面図である。

本発明の一実施形態は、内燃機関の排気ガス中に含まれるものなどのガス混合物の分析に有用なガス検知装置であり、この装置は複数のセンサー素子を含むことができる。これらのセンサー素子は、混合物中に含まれる特定のガスを検出し、それに基づいた信号を発生させるために、一体型の物体などの基体または多層積層体の上に搭載することができる。一体型の物体である基体は、原料の一固体片としてアルミナまたはジルコニアなどの材料から製造されるのであり、複数の別個の層を積み重ねることによって製造されるのではない。対照的に、多層積層体は、熱および圧力を加えて処理することによって互いに結合させて複数の層を組み立てることによって製造される。基体は、通常、平面形状であり、たとえば、基体の最大寸法の方向から見た断面が長方形を形成し、その一方の寸法の長さが他方を５００％以上超える。しかし、基体は他の形状を有することもでき、たとえば、その断面が、一方の寸法の長さが他方を５００％未満で超える長方形を形成したり、あるいは、断面が台形、円形、または楕円形を有したりすることもできる。

上述のような基体は、本発明の導電性装置または本発明の容器とともに使用することもできる。

本発明の装置においては、基体の１つもしくはそれ以上の表面上にセンサー素子を設置することができる。特に、多層積層体の場合は、２つ以上の表面上にセンサー素子を設置することができる。センサー素子として使用される材料は、「グリーン」セラミックテープの異なる層の上に設置することができ、その後、種々の層を組み合わせて最終的に硬化した積層体が形成され、これによって基体が構成される。センサー素子が上に設置される層が、基体表面になる。

電極は、センサー素子と同じ層の上に配置することができるし、基体の内部上にあり、したがって表面とはならない層の上に配置することもできる。したがって、電極は、基体の１つ、２つ、またはそれを超える数の表面上に設置することができるし、表面上に存在しなくてもよい。さらに、センサー素子は、基体の１つ、２つ、またはそれを超える数の表面上に設置できるので、基体の１つ、２つ、またはそれを超える数の表面上に、４個以上、６個以上、８個以上、または１０個以上のセンサー素子が存在することができる。したがって基体は、合計で４個以上、６個以上、８個以上、１０個以上、または１２個以上のセンサー素子を含むことができる。

本発明のガス検知装置中には、複数のガスセンサー素子が使用され、これらのガスセン
サー素子は、ガス混合物の入力流が実質的に同時にすべてのガスセンサー素子の上を通過するように、ガス入力および出力手段に対して搭載された個別に電気的に応答する固体センサー素子のアレイを構成することができる。必要ではないが、分析される混合物中の個別のガスのそれぞれ１種類に対して少なくとも１つのセンサー素子が提供されることが好ましい。しかし、前述したように、２種類以上のガスに対する個別の素子の感度によって生じる信号をクロスチェックするために、追加のセンサー素子も提供され、このため多数のセンサー素子が必要となる場合がある。本発明の装置は、基体上または基体内に取り付けられた加熱板または電熱線などの、基体を加熱するためのヒーターを含むこともできる。このヒーターは、加熱板または電熱線に接続された電源によって電力供給される。

センサー素子の固体表面と、吸着したガス種との間の電気化学的相互作用によって、センサー素子中に電気伝導率の変化が生じる。センサー素子は、たとえば、金属酸化物半導体から製造することができる。ガスとセンサー表面との相互作用によって生じる電気信号は、出力として抽出され、解析器によって処理されることで、混合物中の種々の気体成分の存在または濃度が検出される。これらの判定または計算は、ルックアップテーブルによって、またはアルゴリズムで制御された計算機能によって、あるいは高度なデコンボリューション、パターン認識、またはニューラルネットワーク技術によって行われる。

基体の１つもしくはそれ以上の表面上に多数のセンサー素子を設置し、パルスおよび信号の入力および出力ラインを多重化し、コンパクトな伝導性装置を提供し、共通の増幅器ユニットおよび解析器ユニットを提供することによって、ガス混合物中の異なるガス成分の分析を、適切な小ささのセンサーデバイスで行うことが可能となる。

本発明の装置が小型であるために、それが組み込まれたセンサーデバイスをガス発生源の十分近くに設置することができ、そのため、ガスが発生した時間と、ガスがセンサーデバイスに到着する時間との間で、ガス混合物の組成に有意な変化が生じない。本発明の装置、または容器はいずれも、約１００ｍｍ以下、好ましくは約５０ｍｍ以下、より好ましくは約２５ｍｍ以下、最も好ましくは約１８ｍｍ以下の直径を有する円を通り抜けることができ、そのため、小型のガスセンサーデバイス中への使用に適している。

センサー素子と、センサー素子を出入りするパルスおよび信号が流れる電極との多重化された省スペースレイアウトによって、本発明の装置中に多数のセンサー素子が収容される。これらのセンサー素子は、後述のような化学／電気活性材料から製造することができ、基体の１つもしくはそれ以上の表面上に設置することができる。電極は、金、白金、またはパラジウムなどの金属、あるいはそれらの２種類以上の混合物から製造することができ、基体上または基体内部に設置することができる。基体表面上のセンサー素子および電極は、後述のような種々の印刷技術のいずれかによって適用することができる。１つもしくはそれ以上の層が電極を有する「グリーン」セラミックテープの複数の層を提供し、それらの層を互いに積層して、多層積層体を形成することによって、基体内部に電極を設置することができる。

ガス検知装置中のセンサー素子、電極、および導体の省スペースレイアウトの特定の一実施形態を、図１に見ることができる。複数のセンサー素子２が基体４上に提供されている。複数の電極６によって、種々のセンサー素子２が接触端子８に接続されている。多重化されているために、電極が互いに交差して示されており、これは、交差部の間の誘電体層によって実現される。

電極によって、各センサー素子を通る電気回路を完成させることができる。接触端子８は導体１０に接触し、これによって電気パルスを種々のセンサー素子２に通すことができ、種々のセンサー素子２から信号を受信できるようになる。これらの信号は、後述のよう
に処理するためのマイクロプロセッサーまで送られる。図１の実施形態においては、１２個のセンサー素子および７つの導体が存在し、導体数対センサー素子数の比が７／１２であり、したがってこのような実施形態における比が約０．５８５以下であることが分かる。

本発明のガス検知装置の別の実施形態を、図２Ａおよび２Ｂに示しており、図１と同じ特徴が図２Ａまたは２Ｂのいずれかにも示されている場合に、図１中に示される特徴と同じ番号付けを続けている。図２Ａおよび２Ｂにおいて、基体４は、複数のセンサー素子（図示せず）を含み、それらのセンサー素子を接触端子（図示せず）に接続するのに必要な電極（図示せず）を含んでいる。１つの導体１２は複数の伝導性部材１４を含み、伝導性部材１４は基体４上の接触端子に接触している。第１の伝導性部材１６は基体の第１の表面１８に接触しており、第２の伝導性部材２０は基体の第２の表面２２接触しており、第１および第２の伝導性部材１６、２０は共通支持部材２４に取り付けられている。さらには、すべての伝導性部材１４を共通支持部材２４に取り付けることができる。図２Ｂ中には、共通支持部材の一部しか示されておらず、伝導性部材が基体に接触する様子がよく分かるようにその部分を想像線で示している。共通支持部材に取り付けられた種々の伝導性部材のそれぞれの部分も、同じ目的で想像線で示している。

共通支持部材２４は、図３Ａにおいてより分かりやすく示されており、図２Ａおよび２Ｂと同じ特徴が図３Ａまたは３Ｂにも示されている場合に、図２Ａおよび２Ｂ中に示される特徴と同じ番号付けを続けている。図３Ａおよび３Ｂにおいて、第１の伝導性部材１６および第２の伝導性部材２０だけでなく、すべての伝導性部材１４が共通支持部材２４に取り付けられているのが分かる。図２Ｂ中と同様に、図３Ｂ中においても、共通支持部材の一部のみが示されており、伝導性部材が基体に接触する様子がよく分かるようにその部分を想像線で示している。共通支持部材に取り付けられた種々の伝導性部材のそれぞれの部分も、同じ目的で想像線で示している。

再び図２Ｂを参照すると、基体４の第１の表面１８、または第１の表面１８と第２の表面２２との両方のいずれかには、複数の伝導性部材１４が接触していると言うことができる。第１の表面１８には、第２の表面２２よりも多くの伝導性部材１４が接触することができ、第１の表面１８には、少なくとも４つの伝導性部材１４が接触することができる。

本発明の一実施形態においては、導体１２は導電性装置として機能し、そのさらに別の図が図４Ａおよび４Ｂに示されている。図４Ａおよび４Ｂに示される装置の種々の特徴は、本発明の導電性装置の各実施形態中に存在する場合もあるし、すべてが存在する訳ではない場合もある。図４Ａおよび４Ｂにおいて、装置３０は、第１の組の導体３２と、第２の組の導体３４と、第３の組の導体３６とを有する。各組の導体は、電極（図示せず）を有する基体３８に接触している。

第１の組の導体３２の第１の部分４０、および第２の組の導体３４の第１の部分４２はそれぞれ、基体３８の第１の表面４４に隣接または近接している。第３の組の導体３６の第１の部分４６は、基体３８の第２の表面４８に隣接している。基体３８は、第１および第２の組の導体３２、３４の第１の部分４０、４２と、第３の組の導体３６の第１の部分４６との間に保持される。導体のこの機能を促進するために、希望するなら、各組の導体の第１の部分を共通支持部材５０に取り付けることができるが、この共通支持部材５０は必要なものではない。図２Ｂ中および３Ｂ中と同様に、図４Ｂ中においても、共通支持部材の一部のみが示されており、伝導性部材が基体に接触する様子がよく分かるようにその部分を想像線で示している。共通支持部材に取り付けられた種々の伝導性部材のそれぞれの部分も、同じ目的で想像線で示している。

第１の組の導体３２の第２の部分５２、第２の組の導体３４の第２の部分５４、および第３の組の導体３６の第２の部分５６は、基体３８から取り外される、または遠ざけられる。導体のこれらの第２の部分のそれぞれは、通常、電源に接続される。これらの組の導体のそれぞれの第２の部分５２、５４、５６の別の図を図５に示している。

再び図４Ａおよび４Ｂを参照すると、導電性装置の一実施形態において、第１の組の導体３２の各部材の第１の部分４０と、第２の組の導体３４の各部材の第１の部分４２とを合わせたものは、第１の面５８を画定している。第１の組の導体３２の各部材の第２の部分５２を合わせたものは、第１の面から離れており第１の面に対して実質的に平行である第２の面６０を画定している。第２の組の導体３４の各部材の第２の部分５４を合わせたものは、第１および第２の面のいずれか１つもしくはそれ以上あるいはすべてから離れておりそれらの面に対して実質的に平行である第３の面６２を画定している。基体３８は、第１、第２、および第３の面のいずれか１つもしくはそれ以上あるいはすべてから離れておりそれらの面に対して実質的に平行である第４の面６４を画定している。

第３の組の導体３６の各部材の第１の部分４６を合わせたものは、第１、第２、第３、および第４の面のいずれか１つもしくはそれ以上あるいはすべてから離れておりそれらの面に対して実質的に平行である第５の面６６を画定している。第３の組の導体３６の各部材の第２の部分５６を合わせたものは、第１、第２、第３、第４、および第５の面のいずれか１つもしくはそれ以上あるいはすべてから離れておりそれらの面に対して実質的に平行である第６の面６８を画定している。

本明細書において言及される面は、空間中の想像の形態であり、通常、１枚の紙と類似の長方形としてイメージされ、すべてがその内部にある点および線の集まりによって画定される。基体４、第１の組の導体３２第１の部分４０、第２の組の導体３４の第１の部分４２、第３の組の導体３６の第１の部分４６、第１の組の導体３２第２の部分５２、第２の組の導体３４第２の部分５４、および第３の組の導体３６の第２の部分５６のそれぞれを通過する少なくとも１つの面が存在し、したがってこのような面は、これらのそれぞれの内部にある特定の点および線を含む。

本発明の装置において２つの面が実質的に平行となる条件は、これらの面が交差する場合に、これらの面が、装置の最も近い辺または面から、装置の最大寸法の線形サイズの少なくとも約１５０パーセント；好ましくはその最大寸法の少なくとも約３００パーセント；より好ましくはその最大寸法の少なくとも約５００パーセントの距離だけ離れた位置で交差する場合に満たされる。

第１および第２の組の導体３２、３４の各部材の架橋部分７０を合わせたものは、第１、第２、第３、第４、第５、および第６の面のいずれか１つもしくはそれ以上あるいはすべてと交差する第７の面（図示せず）を画定している。

第１の組の導体３２のある部材は、第２の組の導体３４の部材の間に位置することができ、第２の組の導体３４のある部材は、第１の組の導体３２の部材の間に位置することができる。第１の組の導体３２は、第２の組３４または第３の組３６の導体のいずれかよりも多くの導体を有することができ、特に図４Ａおよび４Ｂの実施形態においては、第１の組の導体３２が第３の組の導体３６の２倍の数の導体を有することができることが分かるであろう。しかし、本発明の導電性装置は、あらゆる特定の数の導体に限定されるものではない。

本発明の導電性装置の特定の実施形態においては、図４Ｂ中に示される面の種々の異なるグループは、以下に示すように、互いの関係によって表すことができる。一実施形態に
おいては、たとえば、（ａ）第１および第２の組の導体３２、３４の各部材の第１の部分４０、４２を合わせたものが、第１の面（たとえば図４Ｂ中の第１の面５８）を画定し、（ｂ）第１の組の導体３２の各部材の第２の部分５２を合わせたものが、第１の面から離れており第１の面に対して実質的に平行である第２の面（たとえば図４Ｂ中の第２の面６０）を画定し、（ｃ）第３の組の導体３６の各部材の第１の部分４６を合わせたものが、第１および第２の面から離れており第１および第２の面に対して実質的に平行である第３の面（たとえば図４Ｂ中の第５の面６６）を画定している。

しかし、本発明の導電性装置の別の実施形態においては、（ａ）基体３８が、第１の面（たとえば図４Ｂ中の第４の面６４）を画定し、（ｂ）第１の組の導体３２の各部材の一部を合わせたものが、第１の面から離れており第１の面に対して実質的に平行である第２の面（たとえば図４Ｂ中の第２の面６０）を画定し、（ｃ）第２の組の導体３４の各部材の一部を合わせたものが、第１および第２の面から離れており第１および第２の面に対して実質的に平行である第３の面（たとえば図４Ｂ中の第３の面６２）を画定している。

しかし、本発明の導電性装置のさらに別の実施形態においては、（ａ）第１および第２の組の導体３２、３４の各部材の第１の部分４０、４２が、基体の表面に隣接し、（ｂ）第１の組の導体３２の各部材の第２の部分５２を合わせたものが、第１の面（たとえば図４Ｂ中の第２の面６０）を画定し、（ｃ）第２の組の導体３４の各部材の第２の部分５４を合わせたものが、第１の面から離れており第１の面に対して実質的に平行である第２の面（たとえば図４Ｂ中の第３の面６２）を画定し、（ｄ）第１および第２の組の導体３２、３４の各部材の第１の部分４０、４２が、共通支持部材５０に取り付けられている。

しかし、本発明の導電性装置のさらに別の実施形態においては、本発明の導電性装置のさらに別の一実施形態において、（ａ）第１の組の導体３２の各部材の第１の部分４０が、基体３８の第１の表面４４に接触し、（ｂ）第３の組の導体３６の各部材の第１の部分４６が、基体３８の第２の表面４８に接触し、（ｃ）第１および第３の組の導体３２、３６の各部材の第２の部分５２、５６が電源に接続され、（ｄ）第１および第３の組の導体３２、３６の各部材の第１の部分４０、４６が、共通支持部材５０に取り付けられている。

上述の導電性装置の種々の実施形態において、導体の配列の種々の組が、互いに離れており実質的に平行である複数の面を画定するような導体の配列が、導電性装置のコンパクトで省スペースの設計において有用であるため望ましい。本発明の導電性装置がガスセンサーデバイス中の一部品として使用される場合、ガスセンサーデバイスも同様にコンパクトで省スペースの設計に基づくことができると言う点で、対応する利点が得られる。

本発明の別の実施形態は、先に示し説明してきた導電性装置用の容器である。しかし本発明の容器は、他の種類の導電性装置を収容する機能を果たすこともできる。図６中に見られるように、基体８０および複数の伝導性部材８２を、容器８４内に挿入することができる。各伝導性部材８２は、基体８０の表面に接触している第１の部分８６と、通常は電源に接続される第２の部分８８とを有することができる。

複数の伝導性部材８２内に異なる組の伝導性部材が存在してもよい。たとえば、伝導性部材９０の第１の組の第１の部分８６、および伝導性部材９２の第２の組の第１の部分８６は、基体８０の第１の表面９４に接触することができ、伝導性部材９６の第３の組の第１の部分８７は、基体８０の第２の表面９８に接触することができる。希望するなら、各組の伝導性部材の第１の部分を共通支持部材９９に取り付けることができる。

基体８０は、種々の伝導性部材８２のそれぞれの第１の部分８６、８７の間に保持され
る。上記のように基体８０を保持する伝導性部材８２は、容器８４の成形アパーチャ１００内に収容される。成形アパーチャ１００は、入口の内側からその後端まで移動するにつれてサイズが小さくなることによって狭められている。これは図９に示されている。伝導性部材は銅などの展性材料でできており、伝導性部材８２および基体８０を成形アパーチャ１００内に挿入するには圧入する必要があるので、成形アパーチャ１００によって、各伝導性部材の第１の部分８６、８７が基体８０の表面に押し付けられる。成形アパーチャ１００内で、第１および第２の組の伝導性部材９０、９２などの伝導性部材は、基体８０の第１の表面９４に押し付けられ、第３の組の伝導性部材９６などの伝導性部材は、基体８０の第２の表面９８に押し付けられる。伝導性部材の第１の部分が共通支持部材に取り付けられる場合、その共通支持部材も成形アパーチャ内に収容される。

図７は、容器８４の前面１０２上の成形アパーチャ１００の開口部を介して成形アパーチャ１００内に挿入され、それより突出している基体８０を示している。この図で見ることができる伝導性部材８２の唯一の部分は、容器８４の後端から突出して見える伝導性部材８２の第２の部分８８である。伝導性部材８２の第２の部分８８の突出は図８においてよりよく見ることができ、この図において伝導性部材８２の第２の部分８８は、容器８４の後端１０４から突出しているのを見ることができる。

どの組の伝導性部材が入りうるとは無関係に、各伝導性部材の第２の部分８８のために、分離したアパーチャ１０８が容器８４中に提供されている。これらの伝導性部材の第２の部分のためのアパーチャは、図９の側面図中に想像線で見ることができる。第１の組の伝導性部材９０の各部材の第２の部分８８のためのアパーチャ１０８を合わせたものが第１の面を画定し、第２の組の伝導性部材９２の各部材の第２の部分８８のためのアパーチャ１１２を合わせたものが、第１の面から離れており第１の面に対して実質的に平行である第２の面を画定している。基体８０は、第１および第２のそれぞれの面から離れており第１および第２の面のそれぞれに対して実質的に平行である第３の面を画定している。

第３の組の伝導性部材９６の各部材の第２の部分８８のためのアパーチャ１１６を合わせたものが、第１、第２、および第３の面の１つもしくはそれ以上あるいはすべてから離れておりそれらの面に対して実質的に平行である第４の面を画定している。

ある組の各伝導性部材の構造の位置と一致する想像線によって、１つの面が画定される。本明細書において言及される面は、空間中の想像の形態であり、通常、１枚の紙と類似の長方形としてイメージされ、すべてがその内部にある点および線の集まりによって画定される。基体８０、アパーチャ１００、アパーチャ１０８、アパーチャ１１２、およびアパーチャ１１６のそれぞれを通過する少なくとも１つの面が存在し、したがってこのような面は、これらのそれぞれの内部にある特定の点および線を含む。

本発明の容器中で２つの面が実質的に平行となる条件は、これらの面が交差する場合に、これらの面が、容器の最も近い辺または面から、容器の最大寸法の線形サイズの少なくとも約１５０パーセント；好ましくはその最大寸法の少なくとも約３００パーセント；より好ましくはその最大寸法の少なくとも約５００パーセントの距離だけ離れた位置で交差する場合に満たされる。

本発明の容器は、セラミックなどのキャスタブル絶縁材料から製造することができる。

本発明の装置およびその使用方法のその他の説明は、２００１年１０月１５日に出願された米国特許出願第０９／９７７，７９１号明細書、および２００２年４月５日に出願された米国特許出願第１０／１１７，４７２号明細書に見ることができ、これらそれぞれの記載内容全体をあらゆる目的で本明細書に援用する。

Claims (37)

1. （ａ）センサー素子と、（ｂ）センサー素子に電流を供給する導体とを含んでなるガス検知装置であって、導体数対センサー素子数の比が約０.５８５以下である、ガス検知装置。
2. 少なくとも４つのセンサー素子を含んでなる請求項１に記載の装置。
3. 少なくとも６つのセンサー素子を含んでなる請求項１に記載の装置。
4. 少なくとも８つのセンサー素子を含んでなる請求項１に記載の装置。
5. 複数の表面を有し、２つ以上の表面上にセンサー素子が設置されている請求項１に記載の装置。
6. （ａ）複数のセンサー素子を含んでなる基体と、（ｂ）複数の伝導性部材を含んでなる導体とを含んでなるガス検知装置であって、（ｉ）第１の伝導性部材が基体の第１の表面に接触しており、（ii）第２の伝導性部材が基体の第２の表面に接触しており、（iii）第１および第２の伝導性部材が共通支持部材に取り付けられている、ガス検知装置。
7. 第１の表面が複数の伝導性部材に接触している請求項６に記載の装置。
8. 第２の表面が複数の伝導性部材に接触している請求項６に記載の装置。
9. すべての伝導性部材が共通支持部材に取り付けられている請求項６に記載の装置。
10. 第１の表面が第２の表面よりも多くの伝導性部材に接触している請求項６に記載の装置。
11. 第１の表面が少なくとも４つの伝導性部材に接触している請求項６に記載の装置。
12. 基体が一体型の物体である請求項６に記載の装置。
13. 基体が多層積層体である請求項６に記載の装置。
14. 請求項６に記載のガス検知装置を含んでなる、ガスセンサーデバイス。
15. 自動車中の部品である請求項１４に記載のガスセンサーデバイス。
16. 電極を有する基体に接触している第１および第２の組の導体を含んでなる導電性装置であって、
    （ａ）第１および第２の組の導体の各部材の第１の部分が、基体の第１の表面に隣接し、これらを合わせたものが第１の面を画定しており、
    （ｂ）第１の組の導体の各部材の第２の部分を合わせたものが、第１の面から離れており第１の面に対して実質的に平行である第２の面を画定しており、
    （ｃ）第２の組の導体の各部材の第２の部分を合わせたものが、第１および第２の面から離れており第１および第２の面に対して実質的に平行である第３の面を画定している、導電性装置。
17. 基体が、第１、第２、および第３の面の１つもしくはそれ以上から離れておりそれらの
    面に対して実質的に平行である第４の面を画定している請求項１６に記載の装置。
18. 第３の組の導体をさらに含んでなり、第３の組の導体のすべての部材が基体の第２の表面に隣接している請求項１６に記載の装置。
19. 基体が第４の面を画定しており、第３の組の導体の各部材の第１の部分を合わせたものが、第１、第２、第３、および第４の面の１つもしくはそれ以上から離れておりそれらの面に対して実質的に平行である第５の面を画定している請求項１８に記載の装置。
20. 第３の組の導体の各部材の第２の部分を合わせたものが、第１、第２、第３、第４、および第５の面の１つもしくはそれ以上から離れておりそれらの面に対して実質的に平行である第６の面を画定している請求項１９に記載の装置。
21. 第１および第２の組の導体の各部材の一部を合わせたものが、第１、第２、および第３の面の１つもしくはそれ以上と交差する面を画定している請求項１６に記載の装置。
22. 第２の面を画定している第１の組の導体の部材の部分が、電源に接続されている請求項１６に記載の装置。
23. 第３の面を画定している第２の組の導体の部材の部分が、電源に接続されている請求項１６に記載の装置。
24. 第１の組の導体のある部材が、第２の組の導体の部材の間に位置する請求項１６に記載の装置。
25. 第１の組の導体が、第２または第３の組のいずれかの導体よりも多くの導体を有する請求項１８に記載の装置。
26. 第１の組の導体が、第３の組の導体の２倍の数の導体を有する請求項１８に記載の装置。
27. 基体が一体型の基体である請求項１６に記載の装置。
28. 基体が多層積層体である請求項１６に記載の装置。
29. 第１および第２の組の導体を含んでなる導電性装置であって、
    （ａ）各組の導体が基体の表面に接触しており、
    （ｂ）第１の組の導体の各部材の第１の部分が、基体の第１の表面に接触しており、
    （ｃ）第２の組の導体の各部材の第１の部分が、基体の第２の表面に接触しており、
    （ｄ）第１および第２の組の導体の各部材の第２の部分が、電源に接続されており、
    （ｅ）第１および第２の組の導体の各部材の第１の部分が、共通支持部材に取り付けられている、導電性装置。
30. 第３の組の導体をさらに含んでなり、そのそれぞれの第１の部分が基体の第１の表面に接触している請求項２９に記載の装置。
31. 第１の組の導体の各部材の第２の部分を合わせたものが、第１の面を画定しており、第３の組の導体の各部材の第２の部分を合わせたものが、第１の面から離れており第１の面に対して実質的に平行である第２の面を画定している請求項３０に記載の装置。
32. 第１の組の導体が、第２または第３の組のいずれかの導体よりも多くの導体を有する請求項３０に記載の装置。
33. 第１の組の導体が、第２の組の導体の２倍の数の導体を有する請求項２９に記載の装置。
34. 基体が一体型の基体である請求項２９に記載の装置。
35. 基体が多層積層体である請求項２９に記載の装置。
36. 請求項２９に記載の導電性装置を含んでなる、ガスセンサーデバイス。
37. 自動車中の部品である請求項２９に記載のガスセンサーデバイス。

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