JP5645719B2 - ガスセンサ - Google Patents

Description

本発明は、ジュール熱による熱とガスとの作用により電気信号を発生する検出素子と、温度補償素子とを同一のケースに収容したガス検出器の構造に関する。

ジュール熱によりガスとの接触に基づいて電気信号を出力するガス検出素子、例えば接触燃焼式ガス検出素子や半導体ガス検出素子は、特許文献１に見られるようにガス流入口を有するケース内に、温度補償のための補償素子とを、ケースに設けられたリード部を兼ねるステーに固定して構成されている。

補償素子は、基本的にはガス検出素子と同一構造、例えば接触燃焼式ガス検出素子用のものに例を採ると、触媒作用が抑制されているだけであるから発熱用の電力が必要となる。

また、ガス検出素子のステーへの固定は、信頼性を確保するためスポット溶接が使用されている。しかしサイズが小さいため、ステーの端面に２つの電極を接触させて電流を流すことができないため、ステーの上端（素子を固定する面）とステーの下端とにスポット溶接装置の電極を接触させる必要があり、通電距離が長くなり、余分な発熱を招くという問題が生じる。

特許第4024210号公報

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安価で、電力消費を抑えることができるガスセンサを提供することである。
本発明の他の目的は、製造工程の簡素化と信頼性の向上を図ることができるジュール熱を利用するガスセンサを提供することである。

このような課題を達成するために本発明は、ガス導入口を供えたケースにガス検知素子と温度検出素子とを収容したガスセンサにおいて、前記ガス検知素子がその両端を第一と第二のステーの上端にスポット溶接で固定され、また前記温度検出素子が、チップ型素子で前記ケースの底部の蓋を構成する基板に実装され、前記ガス検知素子を収容する空間と前記温度検出素子を収容する空間とが有底筒状体の底板により分割され、前記底板が前記２つの空間を前記ガス検知素子と前記温度検出素子とを非見通し状態で連通させる連通孔と、前記第一と第二のステーとを挿通可能とする窓を有し、また前記２本のステーはそれぞれその上端と、前記上端から所定の距離を隔てた位置とにそれぞれ第一、及び第二のフランジを有し、前記第一と第二のフランジを露出させるように高分子材料の基台に固定されている。

本発明によれば、温度検出素子により温度補償機能を持たせることができるため、補償素子のように発熱させることが不要であるため、電力消費を抑えることができる。
また、第一のフランジによりガス検知素子のリードを確実にスポット溶接することが可能となるばかりでなく、リード近傍にフランジが存在するため衝撃による振動の振幅を抑制でき信頼性の向上と、さらには補償素子をステーに固着作業が不要なため製造工程の簡素化とを図ることができる。

本発明のガスセンサの一実施例を示す組み立て分解図ものである。 同上センサの要部を示す図である。 ステー本体の一実施例を示す図である。 図（ａ）、（ｂ）は、それぞれステーと素子とのスポット溶接の状態を示す図と要部拡大図である。

そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施例を示すものであって、ジュール熱により所定温度まで発熱してガスとの作用により電気信号を発生するガス検出素子１は、例えば接触燃焼式ガス検出素子や半導体ガス検出素子で、その両端のリード部１ａ，１ａが、高分子製の基台2にモールドされた第一、第二のステー３，３の上端に導通状態を維持するようにスポット溶接により固定されている。

スペーサ４は、図２に示したように一端が開口した有底の筒状体として構成されており、基台２に固定されたガスセンサ１をこの空間の一半側に収容できるように対応する領域にステー３，３が貫通する窓４ａが形成され、また他半側には後述する温度検出素子５の収容空間と連通するように貫通孔４ｂが設けられ、さらにこれらの境界に仕切り４ｃが設けられている。

スペーサ４は、その底板４ｄと下端との間に外装ケースの蓋を兼ねる中継基板６に実装された温度検出素子５を収容できる程度の空間が生じるように底板４ｄがスペーサ４の下端４ｅからオフセットして設けられている。

中継基板６の、スペーサ４の底板４ｄの貫通孔４ｂと対向する箇所には前述の温度検出素子５、例えばチップ型サーミスタが固定され、また中継基板６には第三のステー７が固定されている。なお、符号６ａは、ステー３が貫通する通孔を示す。
第三のステー７は、中継基板６に形成された図示しない導電パターンにより温度検出素子５の一端に導通している。なお、温度検出素子５の他端は第一、第二のステー３，３のアース側のものに導通している。

外装ケース８、この実施例ではフレームアレスタにより構成されており、一端に開口８ａを、他端にガス取入れ口８ｂを備えた筒状体で、上述の各要素を収容した状態でこれの内径程度の外径の中継基板６を挿入して封をされ、接着剤により一体に固定されている。

ところでガス検出素子１を固定するステー３は、図３に見られるように検出素子１を固定する幅広面からなる第一のフランジ３ａと、この第一のフランジ３ａら所定の距離、基台２の厚みより若干短めの距離を置いた位置に第二のフランジ３ｂが形成されていて、第一のフランジ３ａの上面と略同一か若干下側から第二のフランジ３ｂの上面まで基台２を形成する高分子材料でモールドされている。
このように第一、第二のフランジ３ａ、３ｂはモールド部２ａで包み込まれているのでステー３は、基台２との位置ずれや脱落が確実に防止される。

このように基台２に固定されたステー３は、その第二のフランジ３ｂの径よりも細く、かつステー本体より大径の孔１０ａを有する電極１０（図４）の孔１０ａにセットし、上部のフランジ３ａの上面にガス検出素子１のリード１ａをセットして上部電極１１で押圧して通電すると、第二のフランジ３ｂが上面からの圧力を受けて下部電極１０と確実に接触導通するため、スポット溶接が可能となる。

このような形態での溶接のための通電は、他方の電極をステー３の下端に電極を当接する従来の方法に比較して、通電経路を大幅に短くできるので、ステー３の発熱を抑えることができる。

このように構成されたガスセンサは、外装ケース８のガス導入口８ａから可燃性ガスが流入すると、ガスとの相互作用により検知素子１の温度が変化し、電気抵抗が変化する。

一方、外装ケース８の空間の気体は貫通穴４ｂから温度検出素子５に流れ込んで温度が検出される。もとより温度検出素子５は、発熱を伴うガス検出素子１とは仕切り４ｃ及び底板４ｄによりガス検出素子１からの輻射線が遮蔽されているため、ガス検出素子１が収容されている空間の空気の温度を正確に検出することになる。

ところで、ガス検出素子１のリード１ａはステー３に比較して熱伝導率の低い高分子製の基板２に接触していてステー間の距離よりも短かくなっているから、ガスセンサ１に振動や衝撃が作用してもリード１ａが基板２より詳細には第一、第二のフランジ３ａ、３ｂを包み込むように形成されたモールド部２ａで支持されて、振動振幅が抑制され断線や感応部の破損を防止できる。

１ ガス検出素子
２ 基台
３ ステー
４ スペーサ
５ 温度検出素子
６ 中継基板
７ ステー

Claims (1)

1. ガス導入口を供えたケースにガス検知素子と温度検出素子とを収容したガスセンサにおいて、
   前記ガス検知素子がその両端を第一と第二のステーの上端にスポット溶接で固定され、また前記温度検出素子が、チップ型素子で前記ケースの底部の蓋を構成する基板に実装され、前記ガス検知素子を収容する空間と前記温度検出素子を収容する空間とが有底筒状体の底板により分割され、前記底板が前記２つの空間を前記ガス検知素子と前記温度検出素子とを非見通し状態で連通させる連通孔と、前記第一と第二のステーとを挿通可能とする窓を有し、また前記２本のステーはそれぞれその上端と、前記上端から所定の距離を隔てた位置とにそれぞれ第一、及び第二のフランジを有し、前記第一と第二のフランジを露出させるように高分子材料の基台に固定されているガスセンサ。

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