JP5155229B2 - Gas sensor - Google Patents

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本発明は、各種ガス漏れや毒性ガスの検知、排気ガスや大気汚染等の監視、各種工程の監視等、広範な用途に使用されるガスセンサ、特に燃焼装置において不完全燃焼時に発生する一酸化炭素(CO)ガス、あるいは燃料電池自動車(FCV)における水素ガスの漏れなどを、精度よく検出するガスセンサに関する。   The present invention relates to gas sensors used in a wide range of applications such as detection of various gas leaks and toxic gases, monitoring of exhaust gas and air pollution, monitoring of various processes, etc., particularly carbon monoxide generated during incomplete combustion in a combustion apparatus. The present invention relates to a gas sensor that accurately detects leakage of (CO) gas or hydrogen gas in a fuel cell vehicle (FCV).

従来から、水素ガスやメタンガスあるいは一酸化炭素ガス等の可燃性ガスを検知するセンサとして、接触燃焼式ガスセンサや半導体式ガスセンサ等がある。これらのガスセンサはいずれも、可燃性ガスを検知するのに利用される熱源を内蔵している。   Conventionally, as a sensor for detecting a combustible gas such as hydrogen gas, methane gas, or carbon monoxide gas, there are a catalytic combustion type gas sensor, a semiconductor type gas sensor, and the like. Each of these gas sensors incorporates a heat source that is used to detect flammable gases.

接触燃焼式ガスセンサは、例えば特許文献1に記載されているように、熱源として燃焼触媒を備えたヒーターコイルからなる感ガス素子(検知素子)を有しており、この燃焼触媒上で生成される可燃性ガスの接触燃焼熱によるヒーターコイルの抵抗値変化を電圧変化として出力することにより、可燃性ガスの存在を検知するものである。   For example, as described in Patent Document 1, the catalytic combustion type gas sensor has a gas sensitive element (detecting element) including a heater coil provided with a combustion catalyst as a heat source, and is generated on the combustion catalyst. The presence of the combustible gas is detected by outputting the change in resistance value of the heater coil due to the contact combustion heat of the combustible gas as a voltage change.

また、半導体式ガスセンサは、熱源として半導体層を備えたヒーターコイルからなる感ガス素子を有しており、この半導体層における可燃性ガスの吸着現象により発生する半導体層の電気伝導度変化を電圧変化として出力することにより、可燃性ガスの存在を検知するものである。   In addition, the semiconductor gas sensor has a gas sensitive element composed of a heater coil provided with a semiconductor layer as a heat source, and changes in the electrical conductivity of the semiconductor layer caused by the adsorption phenomenon of the combustible gas in this semiconductor layer are changed in voltage. Is output to detect the presence of combustible gas.

これらの既存のガスセンサにおいては、上述したように可燃性ガスを検知するための熱源があり、その熱平衡性能の安定化を図り、また可燃性ガスに対する防爆性能を確保するために、金網、金属焼結体またはセラミックス等で構成されたガス透過性キャップが装備されている。   These existing gas sensors have a heat source for detecting flammable gas as described above. In order to stabilize the thermal equilibrium performance of the gas sensor and to ensure the explosion-proof performance against the flammable gas, a metal mesh, a metal firing is provided. It is equipped with a gas permeable cap composed of a knot or ceramics.

さらに、周囲温度の変化による影響を補償するために、上記検知素子と直列に補償素子を接続し、2個の抵抗を直列に接続した直列回路と並列に接続してホイートストンブリッジ回路を構成し、その並列回路の両端間に直流電圧を印加し、検知素子と補償素子の接続点と2個の抵抗の接続点との間の電圧を検出するようにしたガス検知装置も、特許文献1に記載されている。この場合の補償素子としては、検知素子と同じ電気的特性をもつヒーターコイルを酸化触媒の被覆も担持もしない熱伝導層中に埋設したものを使用する。   Furthermore, in order to compensate for the influence of changes in ambient temperature, a compensation element is connected in series with the sensing element, and a Wheatstone bridge circuit is configured by connecting in parallel with a series circuit in which two resistors are connected in series. Patent Document 1 also discloses a gas detection device in which a DC voltage is applied between both ends of the parallel circuit to detect a voltage between a connection point between the detection element and the compensation element and a connection point between the two resistors. Has been. As a compensation element in this case, an element in which a heater coil having the same electrical characteristics as that of the sensing element is embedded in a heat conductive layer that is not covered or supported by an oxidation catalyst is used.

一方、これらの既存のガスセンサには、ガス透過性を有さない合成樹脂製のマウントベースが設けられている。このマウントベースは、上述した検知素子及び補償素子の両端子と電気的に接続してそれらを支持する一対ずつの電極ピンを貫通させた状態で支持し、検知素子及び補償素子をガス透過性キャップ内に対向させて保持する。
このように、検知素子と補償素子が同一筐体内に設置される場合、両素子の熱干渉を防止するために、金属製または合成樹脂製の熱遮蔽板が両素子の間に装備されている。
On the other hand, these existing gas sensors are provided with a synthetic resin mount base having no gas permeability. The mount base supports the detection element and the compensation element in a state of passing through a pair of electrode pins electrically connected to and supported by both terminals of the detection element and the compensation element. Hold it inside.
Thus, when the sensing element and the compensating element are installed in the same housing, a metal or synthetic resin heat shielding plate is provided between the two elements in order to prevent thermal interference between the two elements. .

しかし、このようなガスセンサにおけるガス透過性キャップは、環境要因に対する検知素子の防護の機能を有するが、その一方で、ガス透過性に制限を生じるため、センサの応答性能を損なう原因にもなる。また、既存のマウントベースは、検知対象ガスがセンサ内部へ透過するにあたっては何ら貢献していないため、センサの応答性能に寄与しない。さらに、接触燃焼式ガスセンサにおける熱遮蔽板は、検知素子と補償素子の相互の断熱を目的として設けられているが、その一方で、センサ内部における両素子の雰囲気環境を遮断してしまうため、ガスセンサの温湿度特性に対する出力電圧の安定性に対しては必ずしも好ましいとはいえない。   However, the gas permeable cap in such a gas sensor has a function of protecting the sensing element against environmental factors. On the other hand, the gas permeable cap restricts the gas permeable property, thereby causing a deterioration in the response performance of the sensor. In addition, the existing mount base does not contribute at all to the detection target gas permeating into the sensor, and therefore does not contribute to the response performance of the sensor. Furthermore, although the heat shielding plate in the contact combustion type gas sensor is provided for the purpose of heat insulation between the detection element and the compensation element, on the other hand, the atmosphere environment of both elements inside the sensor is cut off. It is not necessarily preferable for the stability of the output voltage with respect to the temperature and humidity characteristics.

そこで、例えば特許文献2に記載されているように、上述したようにキャップ、マウントベースおよび熱遮蔽板を備えたガスセンサにおいて、それらを全てセラミックス、好ましくは多孔質セラミックスで構成することにより検知対象ガスがセンサ内部に全方向から流入可能にし、ガスセンサ内部のガス濃度を周囲環境のそれに高速で一致させ、それによってガスセンサ出力の応答性能を向上させるようにしたものも提案されている。   Therefore, as described in, for example, Patent Document 2, in the gas sensor including the cap, the mount base, and the heat shielding plate as described above, the gas to be detected is configured by ceramics, preferably porous ceramics. Has been proposed that allows gas to flow into the sensor from all directions so that the gas concentration inside the gas sensor matches that of the surrounding environment at high speed, thereby improving the response performance of the gas sensor output.

また、特許文献3には、落下等による衝撃に対する強度を向上させた接触燃焼式ガスセンサが開示されている。この接触燃焼式ガスセンサは、検知素子及び比較素子を熱遮蔽板をはさんでベースに一体に取り付け、検知素子用ピン及び比較素子用ピンは、可撓性を有すると共に、該熱遮蔽板に対向するそれぞれの位置が、前記熱遮蔽板の平面に直交する方向において互いに重ならないように配置されており、前記各ピンの中間部分が前記熱遮蔽板の平面に直交する同一方向に折り曲げられ、前記各ピンの先端が一列に基板に接合されている。このような構成にすることで、落下等の衝撃を受けた際にピン部分が撓むことにより、衝撃を緩和させて検知素子の劣化やリード部の断線等によるセンサの故障を軽減するというものである。   Patent Document 3 discloses a catalytic combustion type gas sensor having improved strength against impact caused by dropping or the like. In this contact combustion type gas sensor, the detection element and the comparison element are integrally attached to the base with the heat shield plate interposed therebetween, and the detection element pin and the comparison element pin have flexibility and are opposed to the heat shield plate. Are arranged so as not to overlap each other in a direction perpendicular to the plane of the heat shield plate, and an intermediate portion of each pin is bent in the same direction perpendicular to the plane of the heat shield plate, The tip of each pin is joined to the substrate in a row. By adopting such a configuration, the pin portion bends when subjected to an impact such as a drop, thereby reducing the impact and reducing sensor failure due to deterioration of the sensing element or disconnection of the lead portion. It is.

特開平3−162658号公報JP-A-3-162658 特開2006−126160号公報JP 2006-126160 A 特開2006−177975号公報JP 2006-177975 A

しかしながら、特許文献1に開示された従来のガスセンサは、上述したように感ガス素子の電極ピン、あるいはさらに補償素子の各電極ピンもマウントベースを貫通して支持され、その各基端部がマウントベースの背面から垂直に一定の長さだけ突出している。そのため、各電極ピンが近接しており、しかもその材質が一般にステンレス鋼の一種であるハステロイ等の半田付けが困難なものであるため、各電極ピンと検出回路との配線の作業性が悪いという問題があった。また、機器に実装する際の自由度も低く、余分なスペースを要する場合もあった。   However, in the conventional gas sensor disclosed in Patent Document 1, as described above, the electrode pin of the gas sensitive element, or each electrode pin of the compensation element is also supported through the mount base, and each base end of the gas sensor is mounted on the mount. It protrudes from the back of the base vertically by a certain length. Therefore, the electrode pins are close to each other, and the material is generally difficult to solder, such as Hastelloy, which is a kind of stainless steel. Therefore, the workability of the wiring between each electrode pin and the detection circuit is poor. was there. In addition, the degree of freedom in mounting on equipment is low, and extra space may be required.

特許文献3に開示された従来のガスセンサは、外部基板と接続されるピンを長めに設けておき、一部を折り曲げ加工することによって緩衝作用を得るようにして耐衝撃性を向上させているが、センサそのものへの影響は軽減されたとしても、ピンに対して引っ張り応力や捩れ応力が加わった場合には、ピン先端部に保持された検出素子等へ衝撃が伝わってしまう可能性があり、検出素子等の破損が懸念される。さらに、ガスセンサを外部基板に接続(取付)した場合に効果を発揮するもので、ガスセンサ接続前の品物、たとえば接続作業時などでは何ら効果が期待できない。また、ピンの弾性力を利用して緩衝作用を得るようにしているが、このガスセンサに対して効果が期待できるのは一方向(例えばZ軸方向)のみであり、残りの二方向(例えばX、Y軸方向)に対しては効果が期待できず、ピンと外部との接続部にもその衝撃が直接加わってしまうので、接続部の破損等の問題が生じる可能性が高いものである。   In the conventional gas sensor disclosed in Patent Document 3, a long pin is provided to be connected to the external substrate, and a part of the pin is bent to obtain a buffering effect, thereby improving impact resistance. Even if the influence on the sensor itself is reduced, if tensile stress or torsional stress is applied to the pin, the impact may be transmitted to the detection element etc. held at the tip of the pin. There is concern about damage to the detection element and the like. Further, the effect is exhibited when the gas sensor is connected (attached) to the external substrate, and no effect can be expected for the product before the gas sensor is connected, for example, during connection work. Further, the elastic force of the pin is used to obtain a buffering action, but the effect of this gas sensor can be expected only in one direction (for example, the Z-axis direction), and the remaining two directions (for example, X direction) , In the Y-axis direction), an effect cannot be expected, and the impact is directly applied to the connection portion between the pin and the outside, so that there is a high possibility that a problem such as breakage of the connection portion will occur.

そこで本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、実装する際の外部との配線の自由度を高めるとともに、外部との接続端子(アウトリードや電極ピン)に加わる力による破損を防止し得るガスセンサを提供しようとするものである。   Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and increases the degree of freedom of wiring with the outside when mounting and the force applied to the connecting terminals (out leads and electrode pins) with the outside. It is an object of the present invention to provide a gas sensor that can prevent damage due to the above.

本発明のガスセンサは、前記目的を達成すべく成されたもので、少なくとも、感ガス素子と、該感ガス素子と一端部で電気的に接続して該感ガス素子を支持する複数本の電極ピンと、該複数本の電極ピンをそれぞれ一方の面から他方の面に貫通させて支持する絶縁材からなるマウントベースと、該マウントベースの前記感ガス素子を含む前記一方の面側の領域を覆うように該マウントベースに固着されたガス透過性を有するカバー部材とを備えたガスセンサであって、前記電極ピンが前記マウントベースの他方の面に突出する側に各電極ピンを貫通させるようにしてスペーサを配置し、前記複数本の電極ピンの先端部に、前記スペーサの面に平行な方向に延出し、この面と平行な方向に曲げ加工された折り曲げ部を有するアウトリードが接続されると共に、前記アウトリードは前記スペーサ表面に形成された溝部内に配置されていることを特徴とする。   The gas sensor of the present invention is configured to achieve the above-described object, and includes at least a gas-sensitive element and a plurality of electrodes that are electrically connected to the gas-sensitive element at one end to support the gas-sensitive element. A pin, a mount base made of an insulating material that supports each of the plurality of electrode pins from one surface to the other surface, and a region on the one surface side including the gas sensitive element of the mount base are covered. A gas permeable cover member fixed to the mount base in such a manner that each electrode pin penetrates the electrode pin on the side protruding from the other surface of the mount base. A spacer is arranged, and an out lead having a bent portion that extends in a direction parallel to the surface of the spacer and is bent in a direction parallel to the surface is connected to the tip of the plurality of electrode pins. Together with the said out-lead is characterized in that it is arranged in the groove formed in the spacer surface.

このような構成にすることによって、アウトリードに加わる外部応力、特にアウトリードの延出方向と同方向の引っ張り応力に対しては折り曲げ部の配置された溝部壁面がストッパーとなり、接続部への応力負荷を軽減でき、破損の心配がなくなる。   By adopting such a configuration, against the external stress applied to the out lead, particularly the tensile stress in the same direction as the out lead extending direction, the groove wall surface where the bent portion is arranged serves as a stopper, and the stress on the connecting portion The load can be reduced and there is no risk of damage.

また、前記スペーサの前記各アウトリードを支える側の略全面を覆う押さえ部材を設け、前記スペーサと前記押さえ部材により、前記アウトリードの折り曲げ部を挟み込むようにして保持することができる。   In addition, a pressing member that covers substantially the entire surface of the spacer that supports each outlead can be provided, and the bent portion of the outlead can be held by the spacer and the pressing member.

このような構成にすることによって、アウトリードが強固に保持されるので、加わる捩れ応力にも強くなり、アウトリードの破損や接続部の破損はなくなる。   By adopting such a configuration, the out lead is firmly held, so that it is resistant to torsional stress, and the out lead and the connection part are not damaged.

前記スペーサ表面に形成された前記各アウトリードを支えるための溝部が格子状に設けられており、前記アウトリードの折り曲げ部は前記格子状の溝に沿うようにして任意の位置で曲げ加工可能であり、アウトリードの延出方向を任意に設定することができる。   Grooves for supporting the respective out leads formed on the surface of the spacer are provided in a lattice shape, and the bent portions of the out leads can be bent at arbitrary positions along the lattice grooves. Yes, the outlead extension direction can be arbitrarily set.

このような構成にすることによって、アウトリードに加わる応力に対してもアウトリードや接続部の破損の心配がなくなると共に、アウトリードの曲げ方向を任意位置にでき、アウトリードの外部への延出方向を任意に設定できるので実装する際の自由度が向上できる。   By adopting such a configuration, there is no risk of damage to the out lead and the connection part even when stress is applied to the out lead, and the bending direction of the out lead can be set at an arbitrary position, and the out lead extends to the outside. Since the direction can be set arbitrarily, the degree of freedom in mounting can be improved.

本発明によれば、外部応力に起因するアウトリードや、アウトリードと電極ピンの接続部の破損を抑えることができ、高信頼性のガスセンサが得られる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, damage to the out lead resulting from external stress and the connection part of an out lead and an electrode pin can be suppressed, and a highly reliable gas sensor is obtained.

本発明に係るガスセンサのガス検知部側を上向きにして見た斜視図。The perspective view which looked at the gas detection part side of the gas sensor which concerns on this invention facing up. 図1のガスセンサを上下反転して示す斜視図。The perspective view which shows the gas sensor of FIG. 1 upside down. 本発明に係るガスセンサの側面断面図。Side surface sectional drawing of the gas sensor which concerns on this invention. 本発明のガスセンサのアウトリード側から見た平面図。The top view seen from the out-lead side of the gas sensor of this invention. 本発明のガスセンサのアウトリード側を上向きにして見た分解斜視図。The disassembled perspective view which looked at the out-lead side of the gas sensor of this invention facing up.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
まず、本発明に係わるガスセンサの外観を図1及び図2を参照して説明する。これは、接触燃焼方式のガスセンサの例であり、図1はそのガスセンサのガス検知部側を上向きにして見た斜視図、図2はそのガスセンサを上下反転して示す斜視図である。
The best mode for carrying out the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
First, the external appearance of the gas sensor according to the present invention will be described with reference to FIGS. This is an example of a catalytic combustion type gas sensor. FIG. 1 is a perspective view of the gas sensor as viewed from the side facing the gas detection portion, and FIG. 2 is a perspective view showing the gas sensor upside down.

このガスセンサは、取付板となるホルダ基板11とその背面側に一体に固着されたバネ性ホルダ12とからなるホルダ1によって各部材が保持されている。
そのホルダ基板11は、中央部に円形の開口11aを有する環状の突出部11bが形成され、その長手方向の両側にそれぞれ取付孔11cが設けられている。
In this gas sensor, each member is held by a holder 1 including a holder substrate 11 serving as a mounting plate and a spring-like holder 12 integrally fixed to the back side thereof.
The holder substrate 11 is formed with an annular protrusion 11b having a circular opening 11a at the center, and mounting holes 11c are provided on both sides in the longitudinal direction.

そのホルダ基板11の環状の突出部11b内に、後述する円板状のマウントベースが嵌入して固定保持されており、そのマウントベースの一方の面に固着されたキャップ3が、図1に示すように円形の開口11aから突出している。そのキャップ3はガス透過性を有し、この例では多孔質セラミックスでドーム状に形成されている。
そのキャップ3内には、その詳細は後述するが、感ガス素子である検知素子と補償素子がそれぞれピンステイを貫通する一対ずつの電極ピンに両端子が接続されて支持され、その各電極ピンとピンステイを介して上記マウントベースに固定保持され、対向して配設されている。
A disc-shaped mount base, which will be described later, is fitted and fixedly held in an annular projecting portion 11b of the holder substrate 11, and a cap 3 fixed to one surface of the mount base is shown in FIG. It protrudes from the circular opening 11a. The cap 3 has gas permeability, and in this example, is formed in a dome shape with porous ceramics.
As will be described in detail later, in the cap 3, a sensing element and a compensation element, which are gas sensitive elements, are supported by a pair of electrode pins passing through the pin stays, with both terminals connected to each other. And is fixedly held on the mount base via and arranged opposite to each other.

一方、ホルダ1の背面側には、上記各電極ピン(4本)が突出し、スペーサ4を挿通して、図2の上面側でホルダ1の背面に平行(マウントベースの他方の面にも平行)な方向に延びるステンレス製のアウトリード5a、5b、5cと接続している。この例では、4本の電極ピンのうち検知素子と補償素子のそれぞれ一方の端子に接続した2本の電極ピンは1本のアウトリード5aに共通に接続され、残りの2本の電極ピンは2本のアウトリード5b、5c個別に接続されている。(後述する図4参照。)   On the other hand, the electrode pins (four) protrude from the back side of the holder 1, pass through the spacer 4, and are parallel to the back side of the holder 1 on the upper surface side of FIG. 2 (also parallel to the other surface of the mount base). ) Are connected to stainless steel out leads 5a, 5b, and 5c. In this example, of the four electrode pins, two electrode pins connected to one terminal of each of the detection element and the compensation element are commonly connected to one out lead 5a, and the remaining two electrode pins are The two out leads 5b and 5c are individually connected. (See FIG. 4 described later.)

ホルダ1の各電極ピンが突出する側に設けられたバネ性ホルダ12の背面側には、各電極ピンを貫通させると共に各アウトリード5a、5b、5cをガイドして支える円板状のスペーサ4と、そのスペーサ4の各アウトリードを支える側の略全面を覆う円板状の押さえ部材6とが設けられ、バネ性ホルダ12によって位置決め保持されている。   On the back side of the spring-like holder 12 provided on the side from which each electrode pin of the holder 1 protrudes, a disk-like spacer 4 that penetrates each electrode pin and guides and supports each outlead 5a, 5b, 5c. And a disc-like pressing member 6 that covers substantially the entire surface of the spacer 4 that supports each outlead, and is positioned and held by a spring holder 12.

そのため、バネ性ホルダ12には、スペーサ4の外周面を対向する位置で保持する一対のスペーサ保持片(図2には片方だけが示されている)12aと、押さえ部材6を互いに対向する位置でスペーサ側に押圧して係止する一対の押さえ部材係止片12bとがバネ性を有する金属板によって一体に形成されている。このバネ性ホルダ12はその周辺の扇形部12cがホルダ基板11に溶接されて一体化されている。   Therefore, the spring holder 12 has a pair of spacer holding pieces 12a (only one of which is shown in FIG. 2) that holds the outer peripheral surface of the spacer 4 at a position facing each other, and a position at which the pressing member 6 faces each other. And a pair of pressing member locking pieces 12b that are pressed and locked to the spacer side are integrally formed of a metal plate having a spring property. The spring holder 12 is integrated by welding a peripheral fan-shaped portion 12 c to the holder substrate 11.

スペーサ4上に押さえ部材6を重ねて配置した後、バネ性ホルダ12の各押さえ部材係止片12bの先端部の両側に形成された係止片部12bを、それぞれ図2に矢印で示す方向に略直角に折り曲げると、押さえ部材6の背面にそれが当接し、各押さえ部材係止片12bの立上がり部の湾曲によって強化されたバネ力によって、押さえ部材6をスペーサ4に押圧して保持する。このバネ性ホルダ12のスペーサ保持片12aと押さえ部材係止片12bは、一対ずつに限らず複数ずつ設ければよく、等角度間隔で3箇所以上ずつ設けてもよい。スペーサ4と押さえ部材6はいずれもセラミックスで形成するとよい。 After the pressing member 6 is placed on the spacer 4 in an overlapping manner, the locking piece portions 12b 1 formed on both sides of the distal end portion of each pressing member locking piece 12b of the spring holder 12 are indicated by arrows in FIG. When it is bent substantially perpendicularly to the direction, it abuts against the back surface of the pressing member 6, and the pressing member 6 is pressed against the spacer 4 and held by the spring force strengthened by the curvature of the rising portion of each pressing member locking piece 12b. To do. The spacer holding pieces 12a and the pressing member locking pieces 12b of the spring holder 12 are not limited to a pair, but may be provided in plural, or may be provided at three or more locations at equal angular intervals. Both the spacer 4 and the pressing member 6 may be formed of ceramics.

このガスセンサの内部構造について図3を参照して説明する。
図3は、図1、図2に示すガスセンサの側面断面図である。ホルダ基板11は、ステンレス鋼板をプレス加工して成形した幾分細長い野球のベース形をした部材であり、前述したように中央部に円形の開口11aを有する環状の突出部11bが絞り加工によって形成されている。
The internal structure of this gas sensor will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a side sectional view of the gas sensor shown in FIGS. 1 and 2. The holder substrate 11 is a member having a somewhat elongated baseball base shape formed by pressing a stainless steel plate, and as described above, the annular protrusion 11b having a circular opening 11a at the center is formed by drawing. Has been.

マウントベース2は円板状であり、その直径線上に沿って細い熱遮蔽板嵌合用のスロット21が形成され、熱遮蔽板9が立設されている。このスロット21と熱遮蔽板9を挟んで両側にそれぞれ一対のピンステイ嵌合用のスロット22、23が形成されている。そして、このスロット22、23にはピンステイ7、8が嵌合配置されている。   The mount base 2 has a disk shape, a thin heat shielding plate fitting slot 21 is formed along the diameter line, and the heat shielding plate 9 is erected. A pair of pin stay fitting slots 22 and 23 are formed on both sides of the slot 21 and the heat shield plate 9, respectively. In the slots 22 and 23, pin stays 7 and 8 are fitted and arranged.

前記ピンステイ7には、一対の電極ピン7a(図3は断面図であるため、もう一方の電極ピン7aは図示されない。)が挿通されている。この電極ピン7aには、図示されない感ガス素子である検知素子が電気的に接続され検知素子ユニットを構成している。   A pair of electrode pins 7a (the other electrode pin 7a is not shown in FIG. 3 because it is a cross-sectional view) is inserted into the pin stay 7. The electrode pin 7a is electrically connected to a sensing element which is a gas sensitive element (not shown) to constitute a sensing element unit.

前記感ガス素子である検知素子は、検知対象ガスを接触により燃焼させる酸化触媒を表面に被覆するか担持する熱伝導層中に白金系合金線からなるヒーターコイルを埋設しており、そのヒーターコイルの両端を電極ピン7aに接続している。   The sensing element, which is the gas sensitive element, has a heater coil made of a platinum alloy wire embedded in a heat conductive layer that covers or carries an oxidation catalyst that burns the gas to be detected by contact. Are connected to the electrode pin 7a.

前記ピンステイ8には、一対の電極ピン8a(図3は断面図であるため、もう一方の電極ピン8aは図示されない。)が挿通されている。この電極ピン8aには、図示されない補償素子が電気的に接続され補償素子ユニットを構成している。   A pair of electrode pins 8a (the other electrode pin 8a is not shown in FIG. 3 is not shown) is inserted into the pin stay 8. A compensation element (not shown) is electrically connected to the electrode pin 8a to constitute a compensation element unit.

前記補償素子は周囲温度の変化による影響を補償するために設けた素子であり、酸化触媒を有しない熱伝導層中に、検知素子のヒーターコイルと電気的特性が同じヒーターコイルを埋設しており、そのヒーターコイルの両端を電極ピン8aに接続している。   The compensation element is an element provided to compensate for the influence of changes in ambient temperature, and a heater coil having the same electrical characteristics as the heater coil of the detection element is embedded in a heat conductive layer that does not have an oxidation catalyst. The both ends of the heater coil are connected to the electrode pin 8a.

前述のマウントベース2、検知素子ユニットのピンステイ7と、補償素子ユニットのピンステイ8、および熱遮蔽板9は、いずれも耐熱絶縁材で、好ましくはセラミックスで作られる。用途によってはマウントベース2と熱遮蔽板9を多孔質セラミックスで形成してもよい。電極ピン7a、8aは耐熱及び耐蝕性の高い導電材、例えばステンレス鋼の一種であるハステロイで作られる。   The mount base 2, the detection element unit pin stay 7, the compensation element unit pin stay 8, and the heat shield plate 9 are all made of a heat-resistant insulating material, preferably ceramics. Depending on the application, the mount base 2 and the heat shielding plate 9 may be formed of porous ceramics. The electrode pins 7a and 8a are made of a conductive material having high heat resistance and corrosion resistance, for example, Hastelloy which is a kind of stainless steel.

図3においてマウントベース2の上面側には、電極ピン7a、8aにそれぞれ接続された検知素子や補償素子を覆うようにしてドーム状のキャップ3が被せられている。このキャップ3はガス透過性を有する構成で、ガラス接着剤等による接着によって固着されている。   In FIG. 3, a dome-shaped cap 3 is covered on the upper surface side of the mount base 2 so as to cover the detection element and the compensation element connected to the electrode pins 7a and 8a, respectively. The cap 3 is configured to have gas permeability and is fixed by bonding with a glass adhesive or the like.

図4は本発明のガスセンサのアウトリード側から見た平面図である。図5は本発明のガスセンサのアウトリード側を上向きにして見た分解斜視図である。
スペーサ4は、電極ピン7a、8aをスペーサ4に設けられた貫通孔4aに挿通するようにして配置されている。そしてこの電極ピン7a、8aの先端部は、スペーサ4に設けられた溝部4bの底面に突出した状態で配置されている。この電極ピン7a、8aの先端部には、アウトリード5a、5b、5cが溶接等の手段によって接続されている。このアウトリード5a、5b、5cの各々は、スペーサ4の面に平行な方向に延出されると共にこの面と平行な方向に曲げ加工された折り曲げ部を少なくとも一ヶ所に設けた構成である(図4と図5に示す例において、アウトリード5aとアウトリード5cには90°の折り曲げ部が1ヶ所に、アウトリード5bには90°の折り曲げ部が2ヶ所に設けられている)。そして、このアウトリード5a、5b、5cはスペーサ4の表面に形成された溝部4b内に配置された構成である。そして、図示していないが、アウトリード5a、5b、5cが配置された溝部4b内に接着材等を充填して固着している。
FIG. 4 is a plan view of the gas sensor of the present invention viewed from the out lead side. FIG. 5 is an exploded perspective view of the gas sensor according to the present invention when the out lead side is viewed upward.
The spacer 4 is arranged so that the electrode pins 7 a and 8 a are inserted through the through holes 4 a provided in the spacer 4. The tip portions of the electrode pins 7 a and 8 a are arranged in a state of protruding from the bottom surface of the groove portion 4 b provided in the spacer 4. Out leads 5a, 5b and 5c are connected to the tip portions of the electrode pins 7a and 8a by means such as welding. Each of the out leads 5a, 5b, and 5c is configured to extend in a direction parallel to the surface of the spacer 4 and to be provided with a bent portion that is bent in a direction parallel to the surface (see FIG. 5). 4 and FIG. 5, the out lead 5a and the out lead 5c have one 90 ° bent portion, and the out lead 5b has two 90 ° bent portions). The out leads 5 a, 5 b, 5 c are arranged in a groove 4 b formed on the surface of the spacer 4. Although not shown, the groove 4b in which the out leads 5a, 5b, and 5c are arranged is filled with an adhesive or the like and fixed.

このような構成とすれば、アウトリード5a、5b、5cに加わる外部応力に対し強固な構造が得られる。特にアウトリード5a、5b、5cの延出方向と同方向の引っ張り応力に対しては、アウトリード5a、5b、5cがストレートな状態ではなく折り曲げ部を有した構成であるので、この折り曲げ部の配置された溝部4bの壁面がストッパーの作用を成し、電極ピン7a、8aとの接続部への直接的な応力負荷を軽減できるので、特にこの電極ピン7a、8aとの溶接部の破損等の心配がなくなる。また、この応力は電極ピン7a、8aには伝わらなくなるので、各電極ピン先端部に保持される検出素子等への影響はない。   With such a configuration, a strong structure can be obtained against external stress applied to the out leads 5a, 5b, and 5c. In particular, for the tensile stress in the same direction as the direction in which the out leads 5a, 5b, and 5c extend, the out leads 5a, 5b, and 5c are not straight but have a bent portion. The wall surface of the arranged groove 4b serves as a stopper, and the direct stress load on the connecting portion with the electrode pins 7a, 8a can be reduced. Particularly, the welded portion with the electrode pins 7a, 8a is damaged. No worries. Further, since this stress is not transmitted to the electrode pins 7a and 8a, there is no influence on the detection elements and the like held at the tip portions of the electrode pins.

また、図5に示すように、スペーサ4の各アウトリード5a、5b、5cを支える側の略全面を覆うように押さえ部材6を設け、スペーサ4と押さえ部材6により、前記アウトリードの折り曲げ部を挟み込むようにして保持することができる。   Further, as shown in FIG. 5, a pressing member 6 is provided so as to cover substantially the entire surface of the spacer 4 on the side supporting the out leads 5a, 5b, 5c, and the bent portion of the out lead is formed by the spacer 4 and the pressing member 6. Can be held.

このような構成によれば、アウトリード5a、5b、5cの折り曲げ部が、スペーサと押さえ部材によってサンドイッチされた状態となるので、さらに強固な構造を得ることができる。よって、外部から加わる引っ張り・捩れ等のあらゆる応力に対して強固な構造となり、各アウトリード5a、5b、5cの破損や電極ピン7a、8aとの接続部の破損はなくなる。   According to such a configuration, the bent portions of the out leads 5a, 5b, and 5c are sandwiched between the spacer and the pressing member, so that a stronger structure can be obtained. Therefore, the structure is strong against any stress such as pulling and twisting applied from the outside, and the damage to each of the out leads 5a, 5b, and 5c and the connection portion with the electrode pins 7a and 8a is eliminated.

さらに、スペーサ4の表面に形成する各アウトリード5a、5b、5cを支持する溝部4bを図4、5に示すように格子状に形成しておけば、アウトリード5a、5b、5cの折り曲げ部を前記格子状の溝部4bに沿うようにして任意の位置に設定することできる。   Further, if the groove portions 4b for supporting the respective out leads 5a, 5b, 5c formed on the surface of the spacer 4 are formed in a lattice shape as shown in FIGS. 4 and 5, the bent portions of the out leads 5a, 5b, 5c are formed. Can be set at an arbitrary position along the lattice-like groove 4b.

このような構成によれば、アウトリード5a、5b、5cに加わる捩れ応力に対してもアウトリード5a、5b、5cや電極ピン7a、8aとの接続部の破損の心配がなくなることに加え、アウトリード5a、5b、5cの延出方向を一方向に限定せず、前記アウトリードの一つは、他のアウトリードの延出方向とは逆方向に延出することも可能で、その方向は任意に設定することができる。よって、外部基板や装置等への実装形態に合わせたアウトリードの配置が可能となり、実装の際の自由度が増す。   According to such a configuration, in addition to eliminating the risk of damage to the connection portions of the out leads 5a, 5b, 5c and the electrode pins 7a, 8a with respect to the torsional stress applied to the out leads 5a, 5b, 5c, The extending direction of the out leads 5a, 5b, and 5c is not limited to one direction, and one of the out leads can extend in the direction opposite to the extending direction of the other out leads. Can be set arbitrarily. Therefore, it is possible to arrange the out leads according to the mounting form on the external substrate or device, and the degree of freedom in mounting increases.

1 ホルダ
2 マウントベース
3 キャップ
4 スペーサ
4a 貫通孔
4b 溝部
5a アウトリード
5b アウトリード
5c アウトリード
6 押さえ部材
7 ピンステイ
7a 電極ピン
8 ピンステイ
8a 電極ピン
9 熱遮蔽板
11 ホルダ基板
11a 開口
11b 突出部
11c 取付孔
12 バネ性ホルダ
12a スペーサ保持片
12b 押さえ部材係止片
12b係止片部
12c 扇形部
21 スロット
22 スロット
23 スロット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Holder 2 Mount base 3 Cap 4 Spacer 4a Through-hole 4b Groove part 5a Out lead 5b Out lead 5c Out lead 6 Holding member 7 Pin stay 7a Electrode pin 8 Pin stay 8a Electrode pin 9 Heat shield board 11 Holder board 11a Opening 11b Protruding part 11c Attachment Hole 12 Spring holder 12a Spacer holding piece 12b Holding member locking piece 12b 1 Locking piece 12c Fan-shaped portion 21 Slot 22 Slot 23 Slot

Claims (3)

少なくとも、感ガス素子と、該感ガス素子と一端部で電気的に接続して該感ガス素子を支持する複数本の電極ピンと、該複数本の電極ピンをそれぞれ一方の面から他方の面に貫通させて支持する絶縁材からなるマウントベースと、該マウントベースの前記感ガス素子を含む前記一方の面側の領域を覆うように該マウントベースに固着されたガス透過性を有するカバー部材とを備えたガスセンサであって、前記電極ピンが前記マウントベースの他方の面に突出する側に各電極ピンを貫通させるようにしてスペーサを配置し、前記複数本の電極ピンの先端部に、前記スペーサの面に平行な方向に延出し、この面と平行な方向に曲げ加工された折り曲げ部を有するアウトリードが接続されると共に、前記アウトリードは前記スペーサ表面に形成された溝部内に配置されていることを特徴とするガスセンサ。   At least a gas sensitive element, a plurality of electrode pins electrically connected to the gas sensitive element at one end to support the gas sensitive element, and the plurality of electrode pins from one surface to the other surface, respectively. A mount base made of an insulating material that is penetrated and supported; and a gas-permeable cover member fixed to the mount base so as to cover a region on the one surface side including the gas sensitive element of the mount base. A gas sensor comprising: spacers arranged so as to penetrate each electrode pin on the side where the electrode pin protrudes from the other surface of the mount base; and the spacer at the tip of the plurality of electrode pins An out lead extending in a direction parallel to the surface and having a bent portion bent in a direction parallel to the surface is connected, and the out lead is formed on the spacer surface. Gas sensor characterized in that it is arranged in the groove. 前記スペーサの前記各アウトリードを支える側の略全面を覆う押さえ部材を設け、前記スペーサと前記押さえ部材により、前記アウトリードの折り曲げ部を挟み込むようにして保持したことを特徴とする請求項1に記載のガスセンサ。   2. A holding member that covers substantially the entire surface of the spacer that supports each outlead is provided and held by the spacer and the holding member so as to sandwich the bent portion of the outlead. The gas sensor described. 前記スペーサ表面に形成された前記各アウトリードを支えるための溝部が格子状に設けられており、前記アウトリードの折り曲げ部は前記格子状の溝に沿うようにして任意の位置で曲げ加工可能であり、アウトリードの延出方向を任意に設定できることを特徴とする請求項1又は2に記載のガスセンサ。   Grooves for supporting the respective out leads formed on the surface of the spacer are provided in a lattice shape, and the bent portions of the out leads can be bent at arbitrary positions along the lattice grooves. The gas sensor according to claim 1, wherein the extending direction of the outlead can be arbitrarily set.
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