JP6375343B2 - ガスセンサ - Google Patents

Description

本発明は、燃焼して水を生じるガスを触媒で燃焼させて検出するガスセンサに関する。

近年、水素を使った燃料電池が実用化され、水素を検知するガスセンサの需要が高まっている。水素は、例えば白金及びパラジウムなどの金属又は合金からなる金属線に水素を燃焼させる例えば白金、パラジウム及びロジウムなどを含む触媒が担持された抵抗体を用いた接触燃焼式のガスセンサにより検知される。接触燃焼式のガスセンサによる水素の検知は、水素が燃えることによって温度が上昇する抵抗体の抵抗値の変化を利用して行われる。
ところで、このようなガスセンサは、氷点下になる環境下でも使用される場合がある。氷点下になる環境下でガスセンサが使用されると、水素と酸素が燃焼して生じる水が凍ってガスセンサの周囲に霜が形成される。このような霜が抵抗体に達すると、水素の拡散が阻害され、水素の検知精度が悪くなる。そこで、特許文献１（特許第５９２７６４７号公報）に記載のガス検知器は、貴金属線材を支える支持部に回路基板を貫通させて、ガス検知素子を収容したハウジングの反対側の回路基板に支持部を加熱する加熱部を備えるように構成されている。

特許第５９２７６４７号公報

しかしながら、ガス検知器に加熱部を備え、加熱部で加熱することにより霜の形成を妨げようとすると消費電力が大幅に増加する。例えば、燃料電池を搭載した自動車に接触燃焼式のガスセンサを取り付ける場合には、自動車のバッテリーの消耗を抑えるために接触燃焼式のガスセンサでの消費電力をできる限り抑制することが要求される。

本発明の課題は、霜によるガス検知の不具合を低消費電力で抑制することができる小型のガスセンサを提供することである。

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の一見地に係るガスセンサは、第１配線及び第２配線を有する実装対象の配線体から突出するように設置されて、第１配線及び第２配線から電圧が供給されるとともに第１配線及び第２配線を使って抵抗値を測定することにより、燃焼して水を生じるガスを検出するガスセンサであって、ガスの燃焼を促進する触媒を担持する抵抗体と、抵抗体の一端と第１配線の間に接続された第１電極端子と、抵抗体の他端と第２配線の間に接続された第２電極端子と、を備え、第１電極端子は、第１配線に接続される少なくとも１つの第１接続部と第１接続部から抵抗体の一端まで延びる第１腕部とを有し、第２電極端子は、第２配線に接続される少なくとも１つの第２接続部と第２接続部から抵抗体の他端まで延びる第２腕部とを有し、第１電極端子と第２電極端子は、第１腕部の少なくとも一部と第２腕部の少なくとも一部とが絶縁被覆され、抵抗体から配線体又は配線体の近傍まで達する水蒸気拡散キャビティを形成するように互いに固定されている。
このように構成されたガスセンサによれば、抵抗体から実装対象の配線体又はその近傍に達する水蒸気拡散キャビティが抵抗体と配線体との間に形成されるので、ガスが燃焼してできる水蒸気がこの水蒸気拡散キャビティを通って配線体又はその近傍に達するため、主に配線体又はその近傍を起点として霜が成長することとなり、霜を融かすための加熱エネルギーを消費しなくても第１腕部と第２腕部の長さ全体を有効に使って霜が成長するのに必要な燃焼時間を増やすことができ、霜の影響を受けずにガス検知を行うことができる状態を長く保つことができる。
上述のガスセンサは、第１電極端子と第２電極端子が、抵抗体と実質的に同じかそれよりも配線体から遠く離れた位置でブリッジされて互いに固定されていてもよい。このように構成することで、第１電極端子と第２電極端子をブリッジしている箇所が抵抗体と配線体との間に存在しなくなるので、抵抗体で発生した水蒸気がブリッジしている箇所に到達しにくくなり、ブリッジしている箇所を起点に霜が成長しにくくなることで霜が伝わる距離を稼ぐことができる。

上述のガスセンサは、第１腕部及び第２腕部が、配線体から鉛直方向に延びるＺ座標で表される鉛直方向長さに対するＺ軸に垂直な平面のＸ座標及びＹ座標で表される水平方向長さが実質的に同じになるように構成されてもよい。このように構成されることで、配線体からの鉛直方向の大きさ及び水平方向の大きさを抑えながら、第１腕部及び第２腕部を鉛直方向にまっすぐに立てた場合に比べて２倍以上に検知を行える燃焼時間を増やすことができる。
上述のガスセンサは、第１腕部及び第２腕部が、ともにＬ字型に折り曲げられていてもよい。Ｌ字型に折り曲げることで、簡単な構造で、第１電極端子及び第２電極端子の鉛直方向の高さを抑制しながら、配線体から抵抗体まで霜が達するまでに霜が伝う第１腕部及び第２腕部の距離を長くすることができる。
上述のガスセンサは、第１腕部が、抵抗体の一端から二股に分かれて延びていて第１配線に接続する第１接続部を２つ有し、第２腕部が、抵抗体の他端から二股に分かれて延びていて第２配線に接続されている第２接続部を２つ有するように構成されてもよい。このように構成されることで、２股の第１腕部と２股の第２腕部の合計４本の腕でガスセンサが支えられるので、ガスセンサの配線体への設置の安定性及び設置強度が向上する。

上述のガスセンサは、第１腕部及び第２腕部は、第１接続部及び第２接続部の近傍から実質的に抵抗体が配置されている高さ位置の近傍まで互いに分離されて樹脂により絶縁被覆されるように構成されるものであってもよい。このように構成されることで、第１電極端子及び第２電極端子の表面を霜が這い上がり難い樹脂で覆う区間を長くすることができ、霜により発生する不具合を抑制することができる。
上述のガスセンサは、第１腕部は、抵抗体の一端から水平方向又は斜め方向に延びて抵抗体から水平方向に遠ざかるための第１離隔部を有し、第１離隔部が樹脂で覆われており、第２腕部は、抵抗体の他端から水平方向又は斜め方向に延びて抵抗体から水平方向に遠ざかるための第２離隔部を有し、第２離隔部が樹脂で覆われるように構成されてもよい。第１離隔部及び第２離隔部が樹脂で覆われることにより、第１電極端子及び第２電極端子が露出している場合に比べて霜が成長し難くなり、霜が抵抗体に到達するのを抑制することができる。
上述のガスセンサは、抵抗体を覆う、枠状のキャップをさらに備えるように構成されてもよい。このようなキャップを備える場合には、抵抗体の周囲に検知対象のガスを導くときにキャップが障害になるのを防ぎながら、ガスセンサの取り扱い時に抵抗体を保護することができ、不良品が発生するのを抑制することができる。

本発明のガスセンサによれば、小型化が容易になり、且つ霜によるガス検知の不具合を低消費電力で抑制することができる。

第１実施形態に係るガスセンサが搭載されたガス検知装置の一例を示す回路図。 プリント配線基板に実装されるガスセンサの構成の一例を示す模式図。 ガスセンサのハウジングと第１電極端子及び第２電極端子を説明するための模式図。 ハウジングと第１電極端子及び第２電極端子の構成の一例を示す正面図。 ハウジングと第１電極端子及び第２電極端子の構成の一例を示す底面図。 ハウジングと第１電極端子及び第２電極端子の構成の一例を示す側面図。 ハウジングと第１電極端子及び第２電極端子の構成の一例を示す平面図。 ハウジングに抵抗体が取り付けられた状態の一例を示す斜視図。 ハウジングにキャップが取り付けられた状態の一例を模式的に示す斜視図。 ハウジングにキャップが取り付けられた状態の一例を模式的に示す正面図。 ハウジングにキャップが取り付けられた状態の一例を模式的に示す側面図。 ハウジングの他の形態の一例を模式的に示す側面図。 第２実施形態に係るガスセンサの構成を示す模式図。 ガスセンサの抵抗体の位置などを変化させた場合の感度と時間の関係を示すグラフ。 ハウジングと第１電極端子及び第２電極端子の構成の他の例を示す斜視図。 ハウジングに抵抗体が取り付けられた状態の他の例を示す斜視図。 ハウジングの他の形態の他の例を模式的に示す側面図。

〈第１実施形態〉
以下、本発明の第１実施形態に係るガスセンサとして、燃焼して水を生じる水素を検出するガスセンサを例に挙げて説明する。しかしながら、本発明のガスセンサの検出対象は、水素に限られるものではなく、燃焼して水を生じる検知対象としては、例えばメタン、プロパン及びブタンが挙げられる。
ガスセンサの説明をするのに先立ち、ガスセンサを用いたガス検知装置について簡単に説明する。

（１）ガスセンサを用いたガス検知装置
図１には、ガスセンサ１０を用いたガス検知装置１の測定回路の一例が模式的に示されている。ガス検知装置１の測定回路は、ガスセンサ１０と補償用素子２と第１固定抵抗３と第２固定抵抗４からなるブリッジ回路５を備えている。ガスセンサ１０の一方端子である第１電極端子１２が接続点Ｐａに接続され、ガスセンサ１０の他方端子である第２電極端子１３が接続点Ｐｃに接続されている。
補償用素子２の一方端子は接続点Ｐｃに接続され、補償用素子２の他方端子が接続点Ｐｂに接続されている。
また、第１固定抵抗３の一方端子が接続点Ｐａに接続され、第１固定抵抗３の他方端子が接続点Ｐｄに接続されている。第２固定抵抗４の一方端子が接続点Ｐｄに接続され、第２固定抵抗４の他方端子が接続点Ｐｂに接続されている。
接続点Ｐｄ，Ｐｃは、ブリッジ回路５の出力端子であり、接続点Ｐｄと接続点Ｐｃに増幅回路７を経てマイクロコンピュータ６が接続されている。マイクロコンピュータ６は、例えばＡＤ変換機能を有し、接続点Ｐｄと接続点Ｐｃとの間に生じた電位差をデジタルデータとして取り込むことができるように構成されている。

補償用素子２は、抵抗体１１の電気抵抗値の変化を補償するために用いられる。補償用素子２は、水素を燃焼させる触媒活性を有しない以外は、ガスセンサ１０と同じか又は近似の動作特性を有することが好ましい。このような補償用素子２としては、例えば、ガスセンサ１０が有する第１電極端子１２及び第２電極端子１３とそれらの間に接続された白金線を用いて形成されるものがある。このような補償用素子２の場合、例えば、ガスセンサ１０の触媒担持領域に相当する領域に触媒を担持せずに、触媒に代えて水素を燃焼させる触媒活性を有しない物質が形成される。

例えば、ガス検知装置１を自動車に搭載して使用するときには、自動車のシステム始動と同時に電源Ｅ１が入り、自動車のシステム停止までガス検知装置１の電源Ｅ１を切らないように構成する。マイクロコンピュータ６は、ガス検知装置１の電源Ｅ１が入っている間中、ガス検知装置１の出力からガス濃度を算出し、その結果を出力する。このとき、ガスセンサ１０が消費する電力は、例えば１０ｍＷ以上１００ｍＷ以下の範囲に設定される。

（２）ガスセンサの構成
ガスセンサ１０は、図２に示されているように、配線体として例えばプリント配線基板９０から突出するように設置される。水素が空気よりも軽いため、ガスセンサ１０は、プリント配線基板９０の下面９０ａから下方に向かって突出している。なお、この実施形態ではガスセンサ１０がプリント配線基板９０から下方に向かって突出して設置される場合について説明しているが、ガスセンサ１０が突出する方向は下方には限られない。プリント配線基板９０には、第１配線９１及び第２配線９２が配線されている。第１電極端子１２が接続する図１の接続点Ｐａは、第１配線９１にある。また、第２電極端子１３が接続する図１の接続点Ｐｃは、第２配線９２にある。
このガスセンサ１０は、センサケーシング８０で囲まれたセンサキャビティＳ１の中に収納されている。センサケーシング８０の下方には、センサキャビティＳ１に連通する開口部８２が形成されている。開口部８２の全体は、撥水膜８３で覆われている。従って、測定対象の水素は、撥水膜８３を透過してガスセンサ１０に到達する。開口部８２が撥水膜８３で覆われているのは、異物、特に水滴がガスセンサ１０に到達するのを防ぐためである。
ガスセンサ１０は、抵抗体１１を保護するためのキャップ１５を備えている。キャップ１５は、枠状を呈し、水素が通過する開口部１５ｂが６面にそれぞれ形成されている。言い換えると、キャップ１５は、６面を開放した直方体形状のフレーム１５ａで構成されている。このような枠状のキャップ１５は、例えば、板状部材を絞り加工し、パンチで穴を開けることにより製造することができる。なお、ここでいう枠状は、棒状部材が直方体状に組み合わさったスケルトン形状を含む概念である。また、ここでは枠状のキャップ１５を用いているが、キャップ１５の形状は枠状に限られるものではない。抵抗体１１は、第１電極端子１２と第２電極端子１３との間に接続されている。これら、第１電極端子１２と第２電極端子１３を覆っている樹脂成形体がハウジング２０である。ハウジング２０を構成する樹脂には例えば熱可塑性樹脂を用いることができ、熱可塑性樹脂としては例えばナイロン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ樹脂）及び液晶ポリマー樹脂がある。ハウジング２０の表面を霜が伝いにくくするためには、ハウジング２０を構成する樹脂には、撥水性の樹脂を用いることが好ましい。

ガスセンサ１０の抵抗体１１は、プリント配線基板９０から距離Ｄ１だけ離れている。そして、抵抗体１１からプリント配線基板９０まで達する水蒸気拡散キャビティＳ２が形成されている。抵抗体１１で水素が燃焼して生じた水蒸気は、この水蒸気拡散キャビティＳ２を通ってプリント配線基板９０の下面９０ａに到達する。従って、霜の成長は、主に、プリント配線基板９０の下面９０ａが起点となる。図２がガスセンサ１０を正面から見た状態を示しているのに対し、図３にはガスセンサ１０を第１配線９１の側の側面から見た状態が模式的に示されている。図３においては、センサケーシング８０及びキャップ１５の記載が省略されている。図２及び図３を見て分かるように、抵抗体１１で水素が燃焼して生じた水に起因して発生した霜が抵抗体１１に到達するためには、プリント配線基板９０から距離Ｄ１だけ霜が下に向かって伝い、そこからさらに横方向に距離Ｄ２だけ霜が伝わないと、霜が抵抗体１１まで達しない。このように、霜が伝う距離がＤ１＋Ｄ２に延びることによって、霜による不具合の発生が抑制される。

（２−１）第１電極端子、第２電極端子及びハウジング
図４乃至図７には第１電極端子１２、第２電極端子１３及びハウジング２０の構成が示されている。第１電極端子１２及び第２電極端子１３は、導電性の良い金属又は合金製の板状部材を折り曲げて形成されている。第１電極端子１２及び第２電極端子１３を構成する部材としては、例えば、ステンレス、又は銅と亜鉛とニッケルの合金である洋白を用いることができる。配線体であるプリント配線基板９０に面実装されるガスセンサ１０の第１電極端子１２は、第１配線９１に平行になるように曲げられた第１接続部１２１を有している。抵抗体１１の一端が接続される第１底部１２２は、第１腕部１２３の一部であり、第１腕部１２３において鉛直下方（Ｚ軸方向）に向かって突出している部分である。この第１底部１２２は、下方に向かって露出しているＸＹ平面に平行な面である。第１腕部１２３は、第１底部１２２からＹ軸方向のプラス方向とマイナス方向の２方向に向かって２股に分かれて延びている。つまり、第１腕部１２３は、抵抗体１１の一端から二股に分かれて延びていて２つの第１接続部１２１に繋がっている。この第１腕部１２３は、図６及び図７に示されているように、Ｚ軸方向（鉛直方向）に延びる第１垂直部１２６と、Ｙ軸方向（水平方向）に延びる第１水平部１２７とを含んでいる。これら第１垂直部１２６も第１水平部１２７も熱可塑性樹脂で覆われている。
配線体であるプリント配線基板９０に面実装されるガスセンサ１０の第２電極端子１３は、第２配線９２に平行になるように曲げられた第２接続部１３１を有している。抵抗体１１の他端が接続される第２底部１３２は、第２腕部１３３の一部であり、第２腕部１３３において鉛直下方（Ｚ軸方向）に向かって突出している部分である。この第２底部１３２は、下方に向かって露出しているＸＹ平面に平行な面である。第２腕部１３３は、第２底部１３２からＹ軸方向のプラス方向とマイナス方向の２方向に向かって２股に分かれて延びている。つまり、第２腕部１３３は、抵抗体１１の他端から二股に分かれて延びていて２つの第２接続部１３１に繋がっている。この第２腕部１３３は、図７に示されているように、Ｚ軸方向（鉛直方向）に延びる第２垂直部１３６と、Ｙ軸方向（水平方向）に延びる第２水平部１３７とを含んでいる。これら第２垂直部１３６も第２水平部１３７も熱可塑性樹脂で覆われている。上述の第１垂直部１２６及び第１水平部１２７並びに第２垂直部１３６及び第２水平部１３７を熱可塑性樹脂で覆う構造は、例えばインサート成形によって形成することができる。なお、第１底部１２２及び第２底部１３２の反対側には、図６及び図７に示されているように、開口部２６，２７が形成されている。
上述の第１腕部１２３の第１水平部１２７は、抵抗体１１の一端から水平方向に延びて抵抗体１１から水平方向に遠ざかるための第１離隔部である。また、第２腕部１３３の第２水平部１３７は、抵抗体１１の他端から水平方向に延びて抵抗体１１から水平方向に遠ざかるための第２離隔部である。これら第１離隔部である第１水平部１２７も第２離隔部である第２水平部１３７も樹脂で覆われている。このように樹脂で覆われることにより、金属製の第１腕部１２３及び第２腕部１３３が露出する場合に比べれば霜が伝い難くなる。なお、全体が完全に樹脂で覆われていなくて第１離隔部及び第２離隔部の一部が樹脂で覆われている場合に、霜の延びを抑制する効果がなくなるものではない。

第１電極端子１２と第２電極端子１３は、抵抗体１１と実質的に同じだけプリント配線基板９０から遠く離れた位置で、ハウジング２０のブリッジ部２１によってブリッジされて互いに固定されている。このブリッジ部２１を除き、第１腕部１２３の第１水平部１２７と第２腕部１３３の第２水平部１３７は、互いに分離して絶縁被覆されている。その結果、開口部２２が、抵抗体１１の配置位置の直上に、言い換えると抵抗体１１とプリント配線基板９０との間に形成される。このような開口部２２が形成されることで、抵抗体１１の上方にはプリント配線基板９０まで連続して続く水蒸気拡散キャビティＳ２が形成される。
また、第１腕部１２３の第１垂直部１２６を覆っている熱可塑性樹脂は、第２腕部１３３の第２垂直部１３６を覆っている熱可塑性樹脂から分離されている。言い換えると、第１腕部１２３は、第１接続部１２１の近傍から実質的に抵抗体１１が配置される高さ位置の近傍まで、第２腕部１３３から分離されて熱可塑性樹脂によって絶縁被覆されているということである。つまり、図４に示されている距離Ｄ３の間では、第１腕部１２３と第２腕部１３３とが互いに分離されて絶縁被覆されている。このように第１腕部１２３と第２腕部１３３が分離されて絶縁被覆されることにより、プリント配線基板９０の方も開口した開口部２３が形成される。
図６に示されているように、第１腕部１２３は、２箇所においてＬ字型に折り曲げられている。２箇所においてＬ字型に折り曲げられることにより、第１腕部１２３は、側面から見ると、全体として、ほぼＣ字型の形状を呈する。この第１腕部１２３と同様に、第２腕部１３３は、２箇所においてＬ字型に折り曲げられている。２箇所においてＬ字型に折り曲げられることにより、第２腕部１３３は、側面から見ると、全体として、ほぼＣ字型の形状を呈する。ここでは、第１腕部１２３及び第２腕部１３３が二股に分かれているので、全体としてＣ字型の形状を呈するが、第１腕部１２３及び第２腕部１３３が二股に分かれていない形状に構成することもできる。例えば、第１底部１２２と第２底部１３２の中央で切断したような形状、すなわち側面から見てＬ字型の形状を呈するように構成することもできる。その場合には、第１接続部１２１及び第２接続部１３１がそれぞれ１つずつになるため、第１接続部１２１及び第２接続部１３１がそれぞれ２つずつある場合に比べれば安定性が悪くなるが、このような側面から見てＬ字型を呈する構成でも実用上の支障はない。
ハウジング２０には、キャップ１５を取り付けるための爪２５が４箇所設けられている。爪２５は、下方よりも上方の突出量が大きくなっている。下方からキャップ１５を嵌めると、爪２５が引っ掛かってキャップ１５が固定される。

（２−２）抵抗体
図８には、抵抗体１１が取り付けられたハウジング２０を斜め下方から見た状態が示されている。図８に示されているように、抵抗体１１の一端１１ａが、第１電極端子１２の第１底部１２２に接続され、抵抗体１１の他端１１ｂが、第２電極端子１３の第２底部１３２に接続されている。抵抗体１１の鉛直上（Ｚ軸方向）は、開口部２２を通して水蒸気拡散キャビティＳ２に繋がっている。
抵抗体１１は、白金線をコイル状に巻回して形成されている。白金線の線径は例えば数十μｍ程度であり、コイルの直径は例えば数百μｍ程度である。抵抗体１１は、コイル状の部分の表面にパラジウムを触媒として担持している。

（２−３）キャップ
図９乃至図１１には、ハウジング２０にキャップ１５が取り付けられた状態が模式的に示されている。キャップ１５は、例えば、鉄とニッケルの合金からなるフレーム１５ａで構成された枠状を呈する。このように骨組みだけのような立体形状にすることで、水素が抵抗体１１に到達し易くなっている。フレーム１５ａは、直方体の１２本の辺の位置に配置されている。フレーム１５ａは、例えば山形材（Ｌアングル）である。フレーム１５ａの互いに対向する間隔は、指が入らない幅に設定されている。従って、キャップ１５を取り付けた状態では、開口部１５ｂから指が侵入して抵抗体１１に触ることは無い。また、キャップ１５は、指だけでなく他の異物からも抵抗体１１を保護することができる。キャップ１５には、ハウジング２０に接触する側に、穴部１５ｃが形成されている。この穴部１５ｃにハウジング２０の爪２５が嵌る。
ハウジング２０とキャップ１５の大きさについての参考値を示すと次のようになる。ハウジング２０とキャップ１５を組み合わせたときのＸ方向の長さＬ１は例えば３〜４ｍｍ程度であり、Ｙ方向の長さＬ２は例えば６〜９ｍｍ程度であり、Ｚ方向の長さＬ３は例えば５〜７ｍｍ程度である。それに対して、ハウジング２０のＸ方向の長さＬ４はキャップ１５のＸ方向の長さＬ１からキャップ１５のフレーム１５ａの板厚を引いたものになるが、板厚が薄いのでほぼＬ１に等しくなる。また、ハウジング２０のＹ方向の長さＬ５はキャップ１５のＹ方向の長さＬ２からフレーム１５ａの板厚を引いたものになるが、板厚が薄いのでほぼＬ２に等しくなる。ハウジング２０のＺ方向の長さＬ６は例えば３〜５ｍｍ程度である。ハウジング２０の開口部２４の長さＬ７は例えば４〜７ｍｍ程度である。また、キャップ１５のＺ方向の長さＬ８は例えば２．５〜５ｍｍ程度である。

（３）変形例
（３−１）変形例１Ａ
上記第１実施形態では、第１電極端子１２及び第２電極端子１３をＬ字型に折り曲げる場合について説明したが、第１電極端子１２及び第２電極端子１３の形状はこのような計上に限られるものではない。例えば、図１２に示されている第１電極端子１２（又は第２電極端子１３）のように、側面から見たときに半円形になるように形成することもできる。このように構成すれば、抵抗体１１からプリント配線基板９０までの距離Ｌ１０（Ｚ軸方向の長さ）及び抵抗体１１からハウジング２０の端までの距離Ｌ９（Ｘ軸方向の長さ）を小さく抑えながら、プリント配線基板９０からハウジング２０を伝って抵抗体１１に到達するまでの距離Ｌ１１を大きくすることができる。

（３−２）変形例１Ｂ
上記第１実施形態では、第１電極端子１２及び第２電極端子１３が抵抗体１１の一端１１ａ及び他端１１ｂから二股に分かれて延びるように構成することで、ハウジング２０が４本の腕でプリント配線基板９０に取り付けられる場合について説明したが、既に説明したように抵抗体１１の一端１１ａ及び他端１１ｂからＸ軸方向のプラス方向又はマイナス方向のいずれか一方に第１電極端子１２及び第２電極端子１３がそれぞれ延びるように構成することで、ハウジング２０が４本の腕でプリント配線基板９０に取り付けられるように構成することもできる。
また、ハウジング２０の腕の数は、２本及び４本に限られるものではなく、３本であってもよく、５本以上であってもよい。

（３−３）変形例１Ｃ
上記第１実施形態では、水蒸気拡散キャビティＳ２の上に蓋をするようにプリント配線基板９０が設けられているが、プリント配線基板９０に開口部を設けて、又は、ガスセンサ１０をプリント配線基板９０の端部に設けて、水蒸気拡散キャビティＳ２がプリント配線基板９０を突き抜けるように、又はプリント配線基板９０で水蒸気拡散キャビティＳ２の上部に蓋をされないように構成することもできる。

（４）他の実施形態
（４−１）
〈第２実施形態〉
以上、本発明の第１実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
上記第１実施形態では、自ら発熱する実装部品を考慮しない場合について説明したが、図１３に示すように、自ら発熱する実装部品３０をガスセンサ１０の近傍に配置して、ガスセンサ１０と組み合わせてもよい。この場合、自ら発熱する実装部品は、ガスセンサ１０が組み込まれた電気回路が動作するときに一緒に動作する実装部品であることが好ましい。このような実装部品としては、ガスセンサ１０が組み込まれた電気回路の例えばチップ抵抗がある。例えば、図１の第１固定抵抗３及び第２固定抵抗４をチップ抵抗で構成するときに、このようなチップ抵抗を実装部品３０としてガスセンサ１０の近傍に配置する。自ら発熱する実装部品３０で抵抗体１１の直上のプリント配線基板９０の下面９０ａを暖めることにより、同程度の時間だけ霜の影響を受けなくする場合に、ガスセンサ１０の抵抗体１１とプリント配線基板９０の距離Ｄ１をさらに小さく設定することができる。

（４−２）
〈第３実施形態〉
上記第２実施形態では、自ら発熱する実装部品３０を用いて抵抗体１１の直上のプリント配線基板９０の下面９０ａを暖める場合について説明したが、この実装部品３０は、専用のヒータであってもよい。特に、この専用のヒータは、霜着きを防止すればよいため、水の沸点以上に加熱する必要は無く、例えば、１℃以上５０℃以下、さらに好ましくは、５℃以上１０℃以下のスイッチング温度でターンオフするように構成される。例えば、温度センサとスイッチング素子とを用いて、５℃になればヒータをターンオフするように構成することができる。ガスセンサ１０が自動車などに搭載される場合には、自動車のバッテリーでガスセンサ１０及びヒータの駆動電力が賄われるため、ガスセンサ１０及びヒータの駆動電力をできる限り小さくすることが求められる。

（５）特徴
（５−１）
以上説明したように、ガスセンサ１０は、第１配線９１及び第２配線９２を有する実装対象のプリント配線基板９０（配線体の例）から突出するように設置されている。ここでは、プリント配線基板９０を配線体の例として説明したが、配線体は、プリント配線板に限られるものではなく、第１配線９１及び第２配線９２を配線できる場所であればよく、例えば電装品箱又はプラスチックケースの配線領域でもよい。
既に説明したように、ガスセンサは水素を検知するガスセンサに限られるものではなく、検知対象は燃焼して水（Ｈ₂Ｏ）を生じるものであればよい。ただし、水素のように空気よりも軽いガスを検知するガスセンサは、検知対象のガスが下から上に移動するため、配線体から下方に突出するように設けられる。
第１電極端子１２は、第１配線９１に接続される少なくとも１つの第１接続部１２１と第１接続部１２１から抵抗体１１の一端１１ａまで延びる第１腕部１２３とを有している。また、第２電極端子１３は、第２配線９２に接続される少なくとも１つの第２接続部１３１と第２接続部１３１から抵抗体１１の他端１１ｂまで延びる第２腕部１３３とを有している。上記第１実施形態では、第１接続部１２１及び第２接続部１３１が２つの場合について説明したが、変形例１Ｂで説明したように、ハウジング２０の腕を２本にする場合には、第１接続部１２１及び第２接続部１３１がそれぞれ１つずつ設けられる構成であってもよい。

第１電極端子１２と第２電極端子１３は、抵抗体１１からプリント配線基板９０まで達する水蒸気拡散キャビティＳ２を形成するように第１腕部１２３の少なくとも一部と第２腕部１３３の少なくとも一部とが絶縁被覆されて互いに固定されている。第１実施形態では、抵抗体１１を取り付けるための第１底部１２２及び第２底部１３２及びその反対側の開口部２６，２７に面する部分以外は全て熱可塑性樹脂で覆われている。第１実施形態では、水蒸気拡散キャビティＳ２がプリント配線基板９０の下面９０ａに達しているが、例えば、水蒸気がプリント配線基板９０に直接あたらないように、下面９０ａに当接して下面９０ａを覆う数μｍ〜数百程度の薄い保護膜を設けてもよい。そのような保護膜を設けた場合には、水蒸気拡散キャビティＳ２がプリント配線基板９０（配線体）に達しないが、その近傍までは達するので、後述するプリント配線基板９０に水蒸気拡散キャビティＳ２が達する場合の効果と同様の効果を奏する。

このように構成されたガスセンサによれば、抵抗体１１からプリント配線基板９０又はその近傍に達する水蒸気拡散キャビティＳ２が抵抗体１１とプリント配線基板９０との間に形成されるので、水素が燃焼してできる水蒸気がこの水蒸気拡散キャビティＳ２を通ってプリント配線基板９０又はその近傍に達するため、主にプリント配線基板９０又はその近傍（例えば、上述の保護膜）を起点として霜が成長する。その結果、霜を融かすための加熱エネルギーを消費しなくても第１腕部１２３と第２腕部１３３の長さ全体を有効に使って霜が成長するのに必要な燃焼時間を増やすことができ、霜の影響を受けずにガス検知を行うことができる状態を長く保つことができる。

図１４には、プリント配線基板９０から抵抗体１１までの距離Ｄ１と、抵抗体１１からセンサケーシング８０の開口部８２までの距離Ｄ１０をパラメータとして、ガスセンサ１０と出力と時間との関係が示されている。図１４において、曲線Ｃ１，Ｃ２は距離Ｄ１が１ｍｍで距離Ｄ１０が３ｍｍのときの出力を示しており、曲線Ｃ３は距離Ｄ１が１ｍｍで距離Ｄ１０が６ｍｍのときの出力を示しており、曲線Ｃ４は距離Ｄ１が１ｍｍで距離Ｄ１０が９．９ｍｍのときの出力を示しており、曲線Ｃ５は距離Ｄ１が２ｍｍで距離Ｄ１０が６ｍｍのときの出力を示しており、曲線Ｃ６は距離Ｄ１が２ｍｍで距離Ｄ１０が９．９ｍｍのときの出力を示しており、曲線Ｃ７は距離Ｄ１が３ｍｍで距離Ｄ１０が６ｍｍのときの出力を示しており、曲線Ｃ８は距離Ｄ１が３ｍｍで距離Ｄ１０が９．９ｍｍのときの出力を示している。ただし、図１４に示されている曲線Ｃ１〜Ｃ８の測定は、環境温度がマイナス３５℃で且つ、第１電極端子１２及び第２電極端子１３のＬ字型に折り曲げられた部分から抵抗体１１までの距離Ｄ２が２．５ｍｍの条件で行われた。この結果から、距離Ｄ１を長くすることにより、感度の低下が抑制されることが分かる。また、見方を変えると距離Ｄ１＋Ｄ２を長くすることにより、感度の低下が抑制されることが分かる。

（５−２）
また、第１電極端子１２と第２電極端子１３は、抵抗体１１と実質的に同じ距離Ｄ１だけプリント配線基板９０から遠く離れた位置でブリッジ部２１によりブリッジされて互いに固定されている。このような構成によって、第１電極端子１２と第２電極端子１３をブリッジしているブリッジ部２１がプリント配線基板９０と抵抗体１１との間には存在しなくなることから、抵抗体１１で発生した水蒸気の大部分が上に向かって上昇し、抵抗体１１と同じ高さにあるブリッジ部２１に水蒸気が到達しにくくなり、ブリッジ部２１を起点に霜が成長し難くなることで霜が伝わる距離を稼ぐことができる。
例えば、図１５に示されているように、ブリッジ部２１がプリント配線基板９０から離れる距離Ｄ６の方が、プリント配線基板９０から抵抗体１１が離れる距離Ｄ５よりも大きくなるように構成した場合でも、抵抗体１１で発生した水蒸気が上に上昇するために抵抗体１１よりも下にあるブリッジ部２１が霜の成長の起点になることはないので、霜が伝わる距離を稼ぐことができる。

（５−３）
また、第１腕部１２３及び第２腕部１３３が、プリント配線基板９０から鉛直方向に延びるＺ座標で表される鉛直方向長さ（図４に記載の距離Ｄ３）に対するＺ軸に垂直な平面のＸ座標及びＹ座標で表される水平方向長さ（図５に記載の距離Ｄ４）が実質的に同じになるように構成されている。このように構成されることで、プリント配線基板９０からの鉛直方向の大きさ及び水平方向の大きさを抑えながら、第１腕部１２３及び第２腕部１３３を鉛直方向にまっすぐに立てた場合に比べて霜が伝う距離はおよそ２倍程度になる。その結果、霜が成長して抵抗体１１に達するまでの時間が２倍程度は掛かるようになり、連続使用する場合に感度維持できる時間も２倍程度は延長することができる。なお、実際に使用される場合には、使用途中で霜が融ける場合があり、第１腕部１２３及び第２腕部１３３の長さが長くなる以上に感度維持できる時間が延長されることもある。

（５−４）
また、上述の第１実施形態に係るガスセンサ１０では、第１腕部１２３及び第２腕部１３３が、ともにＬ字型に折り曲げられることで、簡単な構造で、第１電極端子１２及び第２電極端子１３の鉛直方向の高さを抑制しながら、プリント配線基板９０から抵抗体１１まで霜が達するまでに霜が伝う第１腕部１２３及び第２腕部１３３の距離を長くすることができる。なお、Ｌ字型に折り曲げる回数は１回に限られるものではなく、複数回Ｌ字型に折り曲げられても同様の効果を奏する。

（５−５）
上述の第１実施形態に係るガスセンサ１０では、図８に開示されているように、第１腕部１２３が、抵抗体１１の一端１１ａから二股に分かれて延びていて第１配線９１に接続する第１接続部１２１を２つ有し、第２腕部１３３が、抵抗体１１の他端１１ｂから二股に分かれて延びていて第２配線９２に接続されている第２接続部１３１を２つ有する。このように構成されることで、２股の第１腕部１２３と２股の第２腕部１３３の合計４本の腕でガスセンサ１０が支えられるのでガスセンサ１０のプリント配線基板９０への設置の安定性が向上する。この場合、４本の腕の全てついて、第１接続部１２１及び第２接続部１３１が第１配線９１及び第２配線９２にそれぞれはんだ付けされることで設置強度も向上する。

（５−６）
上述の第１実施形態に係るガスセンサ１０では、第１腕部１２３及び第２腕部１３３は、第１接続部１２１及び第２接続部１３１の近傍から実質的に抵抗体１１が配置されている高さ位置の近傍まで互いに分離されて樹脂により絶縁被覆されている。つまり、図４に示されている距離Ｄ３の区間が互いに分離されて絶縁されている。このように構成されることで、第１電極端子１２及び第２電極端子１３の表面を霜が這い上がり難い樹脂で覆う区間が長くなり、霜により発生する不具合を抑制する効果を向上させることができる。

（５−７）
上述の第１実施形態に係るガスセンサ１０は、第１腕部１２３は、抵抗体１１の一端１１ａから水平方向に延びて抵抗体１１から水平方向に遠ざかるための第１離隔部を有し、第１離隔部が樹脂で覆われている。第１離隔部は、例えば図５の抵抗体１１の一端１１ａから距離Ｄ４までの区間である。同様に、第２腕部１３３は、抵抗体１１の他端１１ｂから水平方向に延びて抵抗体１１から水平方向に遠ざかるための第２離隔部を有し、第２離隔部が樹脂で覆われる。第２離隔部は、例えば図５の抵抗体１１の他端１１ｂから距離Ｄ４までの区間である。このように第１離隔部及び第２離隔部が樹脂で覆われることにより、第１電極端子１２及び第２電極端子１３が露出している場合に比べて霜が成長し難くなり、霜が抵抗体１１に到達するのを抑制することができる。
なお、図１６に示されているように、第１腕部１２３及び第２腕部１３３が第１接続部１２１及び第２接続部１３１からＺ軸方向に真っ直ぐ延びている部分の樹脂による絶縁被覆を除くように構成することもできる。
また、図１７及び図１２に示されているように、水平方向以外に、斜め方向に第１腕部１２３及び第２腕部１３３が延びるように形成されることで、抵抗体１１から水平方向に遠ざかるための第１離隔部及び第２離隔部を有するように構成されてもよい。

（５−８）
上述の第１実施形態に係るガスセンサ１０では、図９乃至図１１を用いて説明したように、抵抗体１１を覆うキャップ１５は、枠状を呈する。このようなキャップ１５を備える場合には、抵抗体１１の周囲に検知対象のガスを導くときにキャップ１５が障害になるのを防ぎながら、ガスセンサ１０の取り扱い時に抵抗体１１に手や他の異物が触れるのを防止してガスセンサの取り扱い時に抵抗体を保護することができ、水素の感度を低下させずに不良品が発生するのを抑制することができる。

１ ガス検知装置
１０ ガスセンサ
１１ 抵抗体
１２ 第１電極端子
１３ 第２電極端子
１５ キャップ
２０ ハウジング
２１ ブリッジ部
９０ プリント配線基板（配線体の例）
９１ 第１配線
９２ 第２配線
１２１ 第１接続部
１２３ 第１腕部
１３１ 第２接続部
１３３ 第２腕部
Ｓ１ センサキャビティ
Ｓ２ 水蒸気拡散キャビティ

Claims (8)

1. 第１配線及び第２配線を有する実装対象の配線体から突出するように設置されて、前記第１配線及び前記第２配線から電圧が供給されるとともに前記第１配線及び前記第２配線を使って抵抗値を測定することにより、燃焼して水を生じるガスを検出するガスセンサであって、
   前記ガスの燃焼を促進する触媒を担持する抵抗体と、
   前記抵抗体の一端と前記第１配線の間に接続された第１電極端子と、
   前記抵抗体の他端と前記第２配線の間に接続された第２電極端子と、
   を備え、
   前記第１電極端子は、前記第１配線に接続される少なくとも１つの第１接続部と前記第１接続部から前記抵抗体の前記一端まで延びる第１腕部とを有し、
   前記第２電極端子は、前記第２配線に接続される少なくとも１つの第２接続部と前記第２接続部から前記抵抗体の前記他端まで延びる第２腕部とを有し、
   前記第１電極端子と前記第２電極端子は、前記第１腕部の少なくとも一部と前記第２腕部の少なくとも一部とがハウジングで絶縁被覆され、前記第１腕部及び前記第２腕部が、前記配線体から鉛直方向に延びるＺ座標で表される鉛直方向長さと、Ｚ軸に垂直な平面のＸ座標及びＹ座標で表される水平方向長さとを有するようにして、前記抵抗体から前記配線体又は前記配線体の近傍まで達する水蒸気拡散キャビティを形成するように互いに固定されている、ガスセンサ。
2. 前記ハウジングは、前記配線体からの距離が前記抵抗体と実質的に同じかそれよりも大きい、前記第１電極端子と前記第２電極端子とをブリッジして互いに固定するブリッジ部を含む、
   請求項１に記載のガスセンサ。
3. 前記第１腕部及び前記第２腕部は、前記鉛直方向長さに対する前記水平方向長さが実質的に同じになるように構成されている、
   請求項１又は請求項２に記載のガスセンサ。
4. 前記第１腕部及び前記第２腕部は、ともにＬ字型に折り曲げられている、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のガスセンサ。
5. 前記第１腕部は、前記抵抗体の前記一端から二股に分かれて延びていて前記第１配線に接続されている前記第１接続部を２つ有し、
   前記第２腕部は、前記抵抗体の前記他端から二股に分かれて延びていて前記第２配線に接続されている前記第２接続部を２つ有する、
   請求項１から４のいずれか一項に記載のガスセンサ。
6. 前記第１腕部及び前記第２腕部は、前記第１接続部及び前記第２接続部の近傍から実質的に前記抵抗体が配置されている高さ位置の近傍まで互いに分離されて絶縁被覆されている、
   請求項１から５のいずれか一項に記載のガスセンサ。
7. 前記第１腕部は、前記抵抗体の前記一端から水平方向又は斜め方向に延びて前記抵抗体から水平方向に遠ざかるための第１離隔部を有し、前記第１離隔部が樹脂で覆われており、
   前記第２腕部は、前記抵抗体の前記他端から水平方向又は斜め方向に延びて前記抵抗体から水平方向に遠ざかるための第２離隔部を有し、前記第２離隔部が樹脂で覆われている、
   請求項１から６のいずれか一項に記載のガスセンサ。
8. 前記抵抗体を覆う、枠状のキャップをさらに備える、
   請求項１から７のいずれか一項に記載のガスセンサ。

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