JP6772107B2 - Gas sensor - Google Patents
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Description
この発明は、ガスセンサに関し、特に、フィルタ材を備えるガスセンサに関する。 The present invention relates to a gas sensor, and more particularly to a gas sensor including a filter material.
従来、フィルタ材を備えるガスセンサが知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, a gas sensor including a filter material is known (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1には、ベースと、ベースに配置されるセンサ本体と、ベースに取り付けられるキャップとを備えるガス検出装置(ガスセンサ)が開示されている。キャップは、センサ本体と、センサ本体の被毒を防止するために有機溶媒を吸着する吸着剤(フィルタ材)とを収納するように構成されている。また、キャップは、センサ本体を収納する底部から、吸着剤を収納する天部まで、センサ本体と吸着剤との配列方向に沿って延びるように形成されている。また、キャップは、センサ本体を収納する底部から、吸着剤を収納する天部までが、上記配列方向と直交する方向に一様な大きさ(同一の内径)になるように形成されている。
しかしながら、上記特許文献1に記載されたガス検出装置では、キャップのセンサ本体を収納する底部から吸着剤を収納する天部までが、上記配列方向と直交する方向に一様な大きさに形成されているため、吸着剤を収納する空間が大きくなり、吸着剤(フィルタ材)の使用量が多くなるという問題点がある。
However, in the gas detection device described in
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、ガスセンサのフィルタ材の使用量を削減することが可能なガスセンサを提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and one object of the present invention is to provide a gas sensor capable of reducing the amount of filter material used for the gas sensor.
この発明の一の局面によるガスセンサは、ベースと、ベースに配置されるセンサ素子と、センサ素子を収納するセンサ素子収納部と、妨害成分を除去するフィルタ材を収納するフィルタ材収納部とを含み、ベースに取り付けられるキャップと、を備え、キャップは、フィルタ材収納部が、センサ素子収納部よりも、センサ素子とフィルタ材との配列方向と直交する方向に小さくなるように形成されており、キャップは、センサ素子収納部とフィルタ材収納部とを段差状に接続する段差部をさらに含み、段差部は、配列方向と直交する方向において、キャップのフィルタ材収納部の厚みよりも大きい長さを有するように形成されている。なお、本明細書では、妨害成分を除去するとは、妨害成分を分離して除去する場合、触媒などを用いて妨害成分を分解して除去する場合などを含む広い概念である。また、妨害成分を分離して除去する場合とは、物理的または化学的に妨害成分を吸着して除去する場合を含む。また、物理的または化学的に妨害成分を吸着して除去する場合とは、吸着された妨害成分が吸着された状態のまま放出されない場合だけでなく、環境の変化などによって、吸着された妨害成分が可逆的に放出される場合などを含む。 The gas sensor according to one aspect of the present invention includes a base, a sensor element arranged on the base, a sensor element storage unit for accommodating the sensor element, and a filter material storage unit for storing a filter material for removing interfering components. The cap is formed so that the filter material storage portion is smaller than the sensor element storage portion in a direction orthogonal to the arrangement direction of the sensor element and the filter material . The cap further includes a step portion that connects the sensor element storage portion and the filter material storage portion in a step shape, and the step portion has a length larger than the thickness of the filter material storage portion of the cap in a direction orthogonal to the arrangement direction. Is formed to have . In the present specification, removing the interfering component is a broad concept including a case where the interfering component is separated and removed, a case where the interfering component is decomposed and removed using a catalyst or the like, and the like. The case of separating and removing the interfering component includes a case of physically or chemically adsorbing and removing the interfering component. In addition, the case where the disturbing component is physically or chemically adsorbed and removed is not only when the adsorbed disturbing component is not released in the adsorbed state, but also when the disturbing component is adsorbed due to changes in the environment or the like. Includes cases where is reversibly released.
この発明の一の局面によるガスセンサでは、上記のように、キャップを、フィルタ材収納部が、センサ素子収納部よりも、センサ素子とフィルタ材との配列方向と直交する方向に小さくなるように形成する。これにより、キャップのセンサ素子収納部からフィルタ材収納部までが上記配列方向と直交する方向に一様な大きさに形成されている場合に比べて、フィルタ材収納部の容積を小さくすることができる。その結果、フィルタ材収納部に収納されるフィルタ材の量を少なくすることができるので、ガスセンサのフィルタ材の使用量を削減することができる。また、ベースが取り付けられるセンサ素子収納部は、ベースの大きさに合わせて大きく形成することができるので、ベースを小さくする必要が無い。その結果、ベースを小さくすることに起因するベースの製造性(製造のしやすさ)の悪化、および、ベースを小さくすることに起因するベースの取付作業性の悪化を防止することができる。
また、上記のように、キャップは、センサ素子収納部とフィルタ材収納部とを段差状に接続する段差部をさらに含む。このように構成すれば、フィルタ材収納部がセンサ素子収納部よりも上記配列方向に直交する方向に小さいキャップを、簡素な形状により形成することができる。その結果、キャップの製造性を向上させつつ、ガスセンサのフィルタ材の使用量を削減することができる。
In the gas sensor according to one aspect of the present invention, as described above, the cap is formed so that the filter material accommodating portion is smaller than the sensor element accommodating portion in the direction orthogonal to the arrangement direction of the sensor element and the filter material. To do. As a result, the volume of the filter material storage portion can be reduced as compared with the case where the cap from the sensor element storage portion to the filter material storage portion is formed to have a uniform size in the direction orthogonal to the arrangement direction. it can. As a result, the amount of the filter material stored in the filter material storage portion can be reduced, so that the amount of the filter material used in the gas sensor can be reduced. Further, since the sensor element housing portion to which the base is attached can be formed large according to the size of the base, it is not necessary to make the base small. As a result, it is possible to prevent deterioration of the manufacturability (easiness of manufacture) of the base due to the miniaturization of the base and deterioration of the mounting workability of the base due to the miniaturization of the base.
Further, as described above, the cap further includes a stepped portion that connects the sensor element accommodating portion and the filter material accommodating portion in a stepped shape. With this configuration, it is possible to form a cap in which the filter material accommodating portion is smaller in the direction orthogonal to the arrangement direction than the sensor element accommodating portion in a simple shape. As a result, it is possible to reduce the amount of the filter material used for the gas sensor while improving the manufacturability of the cap.
上記一の局面によるガスセンサにおいて、好ましくは、キャップのセンサ素子収納部に収納され、フィルタ材を支持するとともに、通気性を有する通気部材をさらに備え、キャップの段差部の内面は、通気部材を位置決めする位置決め部を構成する。このように構成すれば、ガスセンサを組み立てる際に、位置決め部としての段差部の内面により通気部材を位置決めすることにより、通気部材を配置位置に容易に配置することができる。その結果、段差部を利用して、ガスセンサの組立作業性を向上させることができる。また、ガスセンサのフィルタ材の使用量を削減することは、フィルタ材を支持する通気部材に加わる負荷が小さくなる点でも、有効である。 In the gas sensor according to the above one aspect, preferably, the gas sensor is housed in the sensor element storage portion of the cap, supports the filter material, and further includes a ventilation member having ventilation, and the inner surface of the step portion of the cap positions the ventilation member. A positioning unit is configured. With such a configuration, when assembling the gas sensor, the ventilation member can be easily arranged at the arrangement position by positioning the ventilation member by the inner surface of the step portion as the positioning portion. As a result, the step portion can be used to improve the assembly workability of the gas sensor. In addition, reducing the amount of the filter material used in the gas sensor is also effective in reducing the load applied to the ventilation member that supports the filter material.
本発明によれば、上記のように、ガスセンサのフィルタ材の使用量を削減することができる。 According to the present invention, as described above, the amount of the filter material used for the gas sensor can be reduced.
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
(ガスセンサの構成)
図1を参照して、本発明の一実施形態によるガスセンサ100の構成について説明する。
[First Embodiment]
(Gas sensor configuration)
The configuration of the
ガスセンサ100は、被検知ガスを検知する機器である。
The
図1に示すように、ガスセンサ100は、ベース10と、センサ素子20と、キャップ30とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
ベース10は、センサ素子20を配置するための基台である。ベース10は、たとえば、金属製である。また、ベース10には、複数のピン11が設けられている。
The base 10 is a base for arranging the
センサ素子20は、被検知ガスを検知する素子である。センサ素子20は、たとえば、メタン、プロパン、イソブタン、CO(一酸化炭素)、水素、におい、VOC(Volatile Organic Compounds)などの被検知ガスを検知する。また、センサ素子20は、たとえば、半導体式、接触燃焼式のセンサ素子である。また、センサ素子20は、ベース10上に配置されている。また、センサ素子20は、複数のピン11の各々に、リード線12により、電気的に接続されている。
The
キャップ30は、センサ素子20の保護用のキャップである。キャップ30は、ベース10に取り付けられる。また、キャップ30は、たとえば、金属製である。また、キャップ30は、たとえば、溶接により、ベース10に固定される。
The
また、キャップ30は、ガス流入口31と、フィルタ材収納部32と、センサ素子収納部33とを含んでいる。
Further, the
ガス流入口31は、キャップ30の外部から内部に、被検知ガスを含むガスが流入する開口部である。
The
フィルタ材収納部32は、ガス流入口31から流入したガスから、シロキサンガスなどの妨害成分を除去するフィルタ材40を収納するように構成されている。妨害成分を除去することにより、センサ素子20の性能の低下を抑制することが可能である。
The filter
フィルタ材40は、たとえば、活性炭、ゼオライト、シリカ、アルミナ、シリカアルミナなどの多孔質体、この多孔質体に金属を担持させた金属担持多孔質体である。金属担持多孔質体に担持させる金属としては、たとえば、Fe(鉄)、Co(コバルト)、Mn(マンガン)、Pt(白金)、Pd(パラジウム)、Rh(ロジウム)、Ru(ルテニウム)、Ag(銀)などを用いることができる。また、フィルタ材40は、たとえば、粉末状、粒状、シート状、繊維状などに形成されている。また、フィルタ材40は、フィルタ材収納部32に充填されている。
The
また、フィルタ材40は、第1フィルタ材41と、第2フィルタ材42との2種類のフィルタ材を含んでいる。第1フィルタ材41は、たとえば、強酸性のシリカである。また、第2フィルタ材42は、たとえば、白金担持活性炭である。第1フィルタ材41は、第2フィルタ材42よりも、ガス流入口31に近い側に配置されている。また、第1フィルタ材41の充填量は、第2フィルタ材42の充填量よりも多い。
Further, the
また、フィルタ材収納部32は、フィルタ材40だけでなく、異物の流入防止用の通気部材50を収納するように構成されている。通気部材50は、通気性を有する部材であって、たとえば、金網、不織布、通気性テフロン(登録商標)シートなどの網目状構造を有する薄板状の部材である。通気部材50は、ガス流入口31とフィルタ材40の第1フィルタ材41との間に配置されている。
Further, the filter
センサ素子収納部33は、フィルタ材40を通過したガスのうちから、被検知ガスを検知するセンサ素子20を収納するように構成されている。また、センサ素子収納部33は、センサ素子20だけでなく、フィルタ材40を支持する通気部材60と、通気部材60を支持する支持部材70とを収納するように構成されている。通気部材60は、通気性を有する部材であって、たとえば、金網、不織布、通気性テフロンシートなどの網目状構造を有する薄板状の部材である。支持部材70は、環状の部材であって、ガスセンサ100が組み立てられた状態で、通気部材60とベース10とにより挟持されている。
The sensor
キャップ30では、ガス流入口31側から順に、通気部材50、フィルタ材40(第1フィルタ材41、第2フィルタ材42)、通気部材60、センサ素子20が、センサ素子20とフィルタ材40との配列方向(A方向)に沿って並んで配置されている。したがって、ガス流入口31から流入したガスは、通気部材50、フィルタ材40(第1フィルタ材41、第2フィルタ材42)、通気部材60の順に通過して、センサ素子20に到達する。また、ガス流入口31、通気部材50、フィルタ材40(第1フィルタ材41、第2フィルタ材42)、通気部材60およびセンサ素子20は、平面視において(A方向から見て)、互いに重なる位置に配置されている。
In the
また、ガスセンサ100は、次のようにして組み立てられる。まず、キャップ30のフィルタ材収納部32に、通気部材50が配置される。次に、キャップ30のフィルタ材収納部32に、フィルタ材40の第1フィルタ材41が充填される。次に、キャップ30のフィルタ材収納部32に、フィルタ材40の第2フィルタ材42が充填される。次に、キャップ30のセンサ素子収納部33に、通気部材60が配置される。次に、キャップ30のセンサ素子収納部33に、支持部材70が配置される。次に、キャップ30のセンサ素子収納部33に、センサ素子20が配置されたベース10が取り付けられる。次に、キャップ30のセンサ素子収納部33に、センサ素子20が配置されたベース10が、たとえば溶接により、固定される。これにより、ガスセンサ100が組み立てられる。
Further, the
キャップ30は、ベース10側からガス流入口31側まで、A方向に沿って延びるように形成されている。つまり、キャップ30のフィルタ材収納部32およびセンサ素子収納部33は、A方向に沿って延びるように形成されている。また、キャップ30のガス流入口31、フィルタ材収納部32およびセンサ素子収納部33は、平面視において、略円形状を有するように形成されている。つまり、キャップ30のガス流入口31、フィルタ材収納部32およびセンサ素子収納部33は、略円筒形状を有するように形成されている。
The
ここで、第1実施形態では、キャップ30は、フィルタ材収納部32が、センサ素子収納部33よりも、A方向と直交するB方向に小さくなるように形成されている。
Here, in the first embodiment, the
具体的には、フィルタ材収納部32のB方向の長さ(直径)D1(たとえば、約5.3mm)は、センサ素子収納部33のB方向の長さ(直径)D2(たとえば、約7.7mm)よりも小さい。また、フィルタ材収納部32のA方向に直交する断面の断面積(たとえば、約22mm2)は、センサ素子収納部33のA方向に直交する断面の断面積(たとえば、約47mm2)よりも小さい。
Specifically, the length (diameter) D1 (for example, about 5.3 mm) of the filter
また、センサ素子収納部33のB方向の長さD2に対する、フィルタ材収納部32のB方向の長さD1の比(D1/D2)は、たとえば、約0.69である。また、センサ素子収納部33のA方向に直交する断面の断面積に対する、フィルタ材収納部32のA方向に直交する断面の断面積の比は、たとえば、約0.47である。
The ratio (D1 / D2) of the length D1 of the filter
また、ガス流入口31のB方向の長さ(直径)D3(たとえば、約0.7mm)は、フィルタ材収納部32のB方向の長さD1よりも小さい。また、ガス流入口31のA方向に直交する断面の断面積(たとえば、約0.38mm2)は、フィルタ材収納部32のA方向に直交する断面の断面積(たとえば、約22mm2)よりも小さい。また、フィルタ材収納部32のB方向の長さD1に対する、ガス流入口31のB方向の長さD3の比(D3/D1)は、たとえば、約0.13である。また、フィルタ材収納部32のA方向に直交する断面の断面積に対する、ガス流入口31のA方向に直交する断面の断面積の比は、たとえば、約0.017である。
Further, the length (diameter) D3 (for example, about 0.7 mm) of the
また、第1実施形態では、キャップ30には、フィルタ材収納部32が、センサ素子収納部33よりも、B方向に小さくなるように、センサ素子収納部33とフィルタ材収納部32とを段差状に接続する段差部34が設けられている。段差部34は、センサ素子収納部33のフィルタ材40側の端部と、フィルタ材収納部32のセンサ素子20側の端部とを、B方向に接続するように形成されている。また、段差部34は、環状に形成されており、円筒状のフィルタ材収納部32と、円筒状のセンサ素子収納部33とを全周にわたって接続している。
Further, in the first embodiment, the
具体的には、段差部34の一方側の端部は、センサ素子収納部33のフィルタ材40側の端部に接続されている。B方向に沿って延びる段差部34の一方側の端部と、A方向に沿って延びるセンサ素子収納部33のフィルタ材40側の端部とは、略直角形状を有するように、互いに接続されている。また、段差部34の他方側の端部は、フィルタ材収納部32のセンサ素子20側の端部に接続されている。B方向に沿って延びる段差部34の他方側の端部と、A方向に沿って延びるフィルタ材収納部32のセンサ素子20側の端部とは、略直角形状を有するように、互いに接続されている。
Specifically, one end of the
また、キャップ30は、プレス加工、切削加工などの所定の加工により形成されている。つまり、キャップ30では、フィルタ材収納部32、センサ素子収納部33および段差部34は、一体的に設けられている。
Further, the
また、第1実施形態では、段差部34の内面34aは、ガスセンサ100を組み立てる際に、通気部材60をA方向に位置決めする位置決め部を構成している。具体的には、段差部34の内面34aは、通気部材60とA方向に接触することにより、通気部材60をA方向に位置決めするように構成されている。段差部34の内面34aは、通気部材60のフィルタ材40側の面の外周部分と周状に接触している。なお、通気部材60のフィルタ材40側の面の外周部分よりも内側の部分は、フィルタ材40と接触して、フィルタ材40を支持している。
Further, in the first embodiment, the
(第1実施形態の効果)
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effect of the first embodiment)
In the first embodiment, the following effects can be obtained.
第1実施形態では、上記のように、キャップ30を、フィルタ材収納部32が、センサ素子収納部33よりも、センサ素子20とフィルタ材40との配列方向と直交する方向に小さくなるように形成する。これにより、キャップ30のセンサ素子収納部33からフィルタ材収納部32までが上記配列方向と直交する方向に一様な大きさに形成されている場合に比べて、フィルタ材収納部32の容積を小さくすることができる。その結果、フィルタ材収納部32に収納されるフィルタ材40の量を少なくすることができるので、ガスセンサ100のフィルタ材40の使用量を削減することができる。また、ベース10が取り付けられるセンサ素子収納部33は、ベース10の大きさに合わせて大きく形成することができるので、ベース10を小さくする必要が無い。その結果、ベース10を小さくすることに起因するベース10の製造性(製造のしやすさ)の悪化、および、ベース10を小さくすることに起因するベース10の取付作業性の悪化を防止することができる。また、上記実施形態のように、フィルタ材収納部32に、フィルタ材40だけでなく、通気部材50が収納される場合、フィルタ材収納部32に収納される通気部材50の大きさを小さくすることができるので、通気部材50を形成するための材料の使用量を削減することができる。また、たとえば、フィルタ材40に貴金属を担持した材料を用いる場合、フィルタ材40の量を少なくできることで、貴金属の使用量も削減できるため、コストを削減することができる。
In the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、キャップ30は、センサ素子収納部33とフィルタ材収納部32とを段差状に接続する段差部34を含む。これにより、フィルタ材収納部32がセンサ素子収納部33よりも上記配列方向に直交する方向に小さいキャップ30を、簡素な形状により形成することができる。その結果、キャップ30の製造性を向上させつつ、ガスセンサ100のフィルタ材40の使用量を削減することができる。
Further, in the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、キャップ30の段差部34の内面34aが、通気部材60を位置決めする位置決め部を構成する。これにより、ガスセンサ100を組み立てる際に、位置決め部としての段差部34の内面34aにより通気部材60を位置決めすることにより、通気部材60を配置位置に容易に配置することができる。その結果、段差部34を利用して、ガスセンサ100の組立作業性を向上させることができる。また、ガスセンサ100のフィルタ材40の使用量を削減することは、フィルタ材40を支持する通気部材60に加わる負荷が小さくなる点でも、有効である。
Further, in the first embodiment, as described above, the
[第2実施形態]
次に、図2を参照して、第2実施形態について説明する。この第2実施形態では、単一のキャップが設けられた上記第1実施形態と異なり、2つのキャップが設けられる例について説明する。なお、上記第1実施形態と同一の構成については、図中において同じ符号を付して図示し、その説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, the second embodiment will be described with reference to FIG. In this second embodiment, unlike the first embodiment in which a single cap is provided, an example in which two caps are provided will be described. The same configuration as that of the first embodiment is shown with the same reference numerals in the drawings, and the description thereof will be omitted.
(ガスセンサの構成)
本発明の第2実施形態によるガスセンサ200は、図2に示すように、二重キャップ構造を有している。ガスセンサ200は、ベース10と、センサ素子20と、内側キャップ130と、外側キャップ180とを備えている。なお、内側キャップ130は、特許請求の範囲の「キャップ」の一例である。
(Gas sensor configuration)
As shown in FIG. 2, the
外側キャップ180は、内側キャップ130の外側に配置されるキャップである。外側キャップ180は、たとえば、樹脂製である。また、外側キャップ180は、内側キャップ130に取り付けられる。
The
また、外側キャップ180は、ガス流入口181と、フィルタ材収納部182と、内側キャップ収納部183とを含んでいる。
Further, the
ガス流入口181は、外側キャップ180の外部から内部に、被検知ガスを含むガスが流入する開口部である。
The
フィルタ材収納部182は、ガス流入口181から流入したガスから、シロキサンガスなどの妨害成分を除去するフィルタ材190を収納するように構成されている。フィルタ材190は、たとえば、強酸性のシリカである。また、フィルタ材190は、フィルタ材収納部182に充填されている。
The filter
また、フィルタ材収納部182は、フィルタ材190だけでなく、異物の流入防止用の通気部材150を収納するように構成されている。通気部材150は、上記第1実施形態の通気部材50と実質的に同様の構成を有している。このため、詳細な説明を省略する。以下においても、第1実施形態と実質的に同様の構成については、その旨を記載し、詳細な説明を省略する。
Further, the filter
内側キャップ収納部183は、内側キャップ130を収納するように構成されている。内側キャップ収納部183は、内側キャップ130の後述するフィルタ材収納部132およびセンサ素子収納部133に嵌合するように構成されている。これにより、外側キャップ180は、内側キャップ130に固定される。
The inner
外側キャップ180は、ベース10側からガス流入口181側まで、A方向に沿って延びるように形成されている。つまり、外側キャップ180のフィルタ材収納部182および内側キャップ収納部183は、A方向に沿って延びるように形成されている。また、外側キャップ180のガス流入口181、フィルタ材収納部182および内側キャップ収納部183は、平面視において、略円形状を有するように形成されている。つまり、外側キャップ180のガス流入口181、フィルタ材収納部182および内側キャップ収納部183は、略円筒形状を有するように形成されている。
The
内側キャップ130は、ガス流入口(制限口)131と、フィルタ材収納部132と、センサ素子収納部133とを含んでいる。
The
ガス流入口131は、内側キャップ130の外部から内部に、フィルタ材190を通過したガスが流入する開口部である。ガス流入口131は、上記第1実施形態のガス流入口31と実質的に同様の構成を有している。
The
フィルタ材収納部132は、フィルタ材140を収納するように構成されている。フィルタ材140は、第1フィルタ材141と、第2フィルタ材142との2種類のフィルタ材を含んでいる。フィルタ材収納部132、フィルタ材140、第1フィルタ材141および第2フィルタ材142は、それぞれ、上記第1実施形態のフィルタ材収納部32、フィルタ材40、第1フィルタ材41および第2フィルタ材42と実質的に同様の構成を有している。
The filter
センサ素子収納部133は、センサ素子20と、通気部材60と、支持部材70とを収納するように構成されている。センサ素子収納部133は、上記第1実施形態のセンサ素子収納部33と実質的に同様の構成を有している。
The sensor
ガスセンサ200では、ガス流入口181側から順に、通気部材150、フィルタ材190、ガス流入口131、フィルタ材140(第1フィルタ材141、第2フィルタ材142)、通気部材60、センサ素子20が、A方向に沿って並んで配置されている。したがって、ガス流入口181から流入したガスは、通気部材150、フィルタ材190、ガス流入口131、フィルタ材140(第1フィルタ材141、第2フィルタ材142)、通気部材60の順に通過して、センサ素子20に到達する。また、ガス流入口181、通気部材150、フィルタ材190、ガス流入口131、フィルタ材140(第1フィルタ材141、第2フィルタ材142)、通気部材60およびセンサ素子20は、平面視において(A方向から見て)、互いに重なる位置に配置されている。
In the
ここで、第2実施形態では、外側キャップ180は、フィルタ材収納部182が、内側キャップ130のセンサ素子収納部133よりも、B方向に小さくなるように形成されている。
Here, in the second embodiment, the
具体的には、外側キャップ180のフィルタ材収納部182のB方向の長さ(直径)D4(たとえば、約5.3mm)は、内側キャップ130のセンサ素子収納部133のB方向の長さ(直径)D2(たとえば、約7.7mm)よりも小さい。また、第2実施形態では、外側キャップ180のフィルタ材収納部182のB方向の長さD4は、内側キャップ130のフィルタ材収納部132のB方向の長さ(直径)D1と略同じである。また、外側キャップ180のフィルタ材収納部182のB方向の長さD4(A方向に直交する断面の断面積)と、内側キャップ130のセンサ素子収納部133のB方向の長さD2(A方向に直交する断面の断面積)との関係は、上記第1実施形態のフィルタ材収納部32のB方向の長さD1(A方向に直交する断面の断面積)と、センサ素子収納部33のB方向の長さD2(A方向に直交する断面の断面積)との関係と実質的に同様である。
Specifically, the length (diameter) D4 (for example, about 5.3 mm) of the filter
また、外側キャップ180のガス流入口181のB方向の長さ(直径)D5(たとえば、約1.5mm)は、外側キャップ180のフィルタ材収納部182のB方向の長さD4(たとえば、約5.3mm)よりも小さい。また、外側キャップ180のガス流入口181のA方向に直交する断面の断面積(たとえば、約1.77mm2)は、外側キャップ180のフィルタ材収納部182のA方向に直交する断面の断面積(たとえば、約22mm2)よりも小さい。また、外側キャップ180のフィルタ材収納部182のB方向の長さD4に対する、外側キャップ180のガス流入口181のB方向の長さD5の比(D5/D4)は、たとえば、約0.28である。また、外側キャップ180のフィルタ材収納部182のA方向に直交する断面の断面積に対する、外側キャップ180のガス流入口181のA方向に直交する断面の断面積の比は、たとえば、約0.080である。
Further, the length (diameter) D5 (for example, about 1.5 mm) of the
また、第2実施形態では、内側キャップ130のガス流入口131のB方向の長さD3は、外側キャップ180のガス流入口181のB方向の長さD5よりも小さい。また、内側キャップ130のガス流入口131のA方向に直交する断面の断面積は、外側キャップ180のガス流入口181のA方向に直交する断面の断面積よりも小さい。また、外側キャップ180のガス流入口181のB方向の長さD5に対する、内側キャップ130のガス流入口131のB方向の長さD3の比(D3/D5)は、たとえば、約0.47である。また、外側キャップ180のガス流入口181のA方向に直交する断面の断面積に対する、内側キャップ130のガス流入口131のA方向に直交する断面の断面積の比は、たとえば、約0.21である。
Further, in the second embodiment, the length D3 of the
なお、第2実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。 The other configurations of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.
(第2実施形態の効果)
第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effect of the second embodiment)
In the second embodiment, the following effects can be obtained.
第2実施形態では、上記のように、外側キャップ180を、フィルタ材収納部182が、内側キャップ130のセンサ素子収納部133よりも、B方向に小さくなるように形成する。これにより、外側キャップ180のフィルタ材収納部182に収納されるフィルタ材190の量を少なくすることができる。その結果、内側キャップ130のフィルタ材140だけでなく、外側キャップ180のフィルタ材190の使用量も削減することができる。
In the second embodiment, as described above, the
なお、第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。 The other effects of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.
[実施例]
次に、図1〜図5および表1を参照して、実施例について説明する。
[Example]
Next, Examples will be described with reference to FIGS. 1 to 5 and Table 1.
実施例1のガスセンサとして、上記第1実施形態の図1に示す構造を有するガスセンサ100を用いた。
As the gas sensor of the first embodiment, the
また、比較例1のガスセンサとして、図3に示す構造を有するガスセンサ300を用いた。比較例1のガスセンサ300は、キャップ330のセンサ素子収納部のB方向の長さとフィルタ材収納部のB方向の長さとが同じである点で、実施例1のガスセンサ100と異なる。そのため、実施例1のガスセンサ100と比較例1のガスセンサ300とでは、第1フィルタ材41および第2フィルタ材42の充填量が異なり、実施例1における各フィルタ材の充填量は比較例1における各フィルタ材の充填量の略半分である。
Further, as the gas sensor of Comparative Example 1, a
また、実施例2のガスセンサとして、上記第2実施形態の図2に示す構造を有するガスセンサ200を用いた。
Further, as the gas sensor of the second embodiment, the
また、比較例2のガスセンサとして、図4に示す構造を有するガスセンサ400を用いた。比較例2のガスセンサ400は、内側キャップ430のセンサ素子収納部のB方向の長さと、内側キャップ430のフィルタ材収納部のB方向の長さと、外側キャップ480のフィルタ材収納部のB方向の長さとが同じである点で、実施例2のガスセンサ200と異なる。そのため、実施例2のガスセンサ200と比較例2のガスセンサ400とでは、フィルタ材190(外側)、第1フィルタ材141(内側)および第2フィルタ材142(内側)の充填量が異なり、実施例2における各フィルタ材の充電量は比較例2における各フィルタ材の充填量の略半分である。
Further, as the gas sensor of Comparative Example 2, a
また、実施例1のガスセンサ100、実施例2のガスセンサ200、比較例1のガスセンサ300および比較例2のガスセンサ400では、センサ素子20として、メタンガス検知用のMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)熱線型半導体式センサを用いた。
Further, in the
(耐久性試験)
図5を参照して、実施例1のガスセンサ100、実施例2のガスセンサ200、比較例1のガスセンサ300および比較例2のガスセンサ400を用いた、耐久性試験について説明する。
(Durability test)
A durability test using the
耐久性試験では、過酷な台所環境を想定して、トルエン1000ppm、シロキサンガス20ppmを有する環境に、実施例1のガスセンサ100、実施例2のガスセンサ200、比較例1のガスセンサ300および比較例2のガスセンサ400を暴露した。また、実施例1、実施例2、比較例1および比較例2の各ガスセンサのセンサ素子20を、パルス駆動で駆動させた。具体的には、センサ素子20を、30秒周期で0.1秒間だけ500℃付近に加熱して、メタンガスを検知した。
In the durability test, assuming a harsh kitchen environment, in an environment having 1000 ppm of toluene and 20 ppm of siloxane gas, the
また、耐久性試験では、実施例1、実施例2、比較例1および比較例2の各ガスセンサの警報設定濃度を3000ppmに設定した。また、60日毎に、各ガスセンサが警報を発した実際のメタン濃度(メタン警報濃度)を測定した。耐久性試験は、各ガスセンサのメタン警報濃度が、警報濃度下限値(1000ppm(警報設定濃度の1/3))よりも小さくなるまで行った。 Further, in the durability test, the alarm set concentration of each gas sensor of Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 was set to 3000 ppm. In addition, the actual methane concentration (methane alarm concentration) at which each gas sensor issued an alarm was measured every 60 days. The durability test was carried out until the methane alarm concentration of each gas sensor became smaller than the lower limit of the alarm concentration (1000 ppm (1/3 of the alarm set concentration)).
図5は、暴露日数に対するメタン警報濃度の変化を示している。図5に示すように、実施例1、実施例2、比較例1および比較例2の各ガスセンサのいずれも、暴露日数が増加するにつれて、メタン警報濃度が低下する傾向にあることが確認された。これは、シロキサンガスが熱分解することにより生じたシリカがセンサ素子20に付着することに起因して、センサ素子20の性能が低下するためである。なお、暴露日数に対するメタン警報濃度の低下の度合いが小さい程、シロキサン耐久性が高い。
FIG. 5 shows the change in methane alarm concentration with respect to the number of exposure days. As shown in FIG. 5, it was confirmed that all of the gas sensors of Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 tended to decrease the methane alarm concentration as the number of exposure days increased. .. This is because the performance of the
比較例1のガスセンサ300と、実施例1のガスセンサ100とを比較すると、メタン警報濃度が警報濃度下限値(1000ppm)に至るまでの時間は、略同じであった。つまり、フィルタ材の充填量(使用量)を削減しても、実施例1のガスセンサ100は、シロキサン耐久性が低下することなく、高いシロキサン耐久性を有することが確認された。
Comparing the
同様に、比較例2のガスセンサ400と、実施例2のガスセンサ200とを比較すると、メタン警報濃度が警報濃度下限値(1000ppm)に至るまでの時間は、略同じであった。つまり、フィルタ材の充填量(使用量)を削減しても、実施例2のガスセンサ200は、シロキサン耐久性が低下することなく、高いシロキサン耐久性を有することが確認された。
Similarly, when the
(応答性試験)
以下に示す表1を参照して、実施例1のガスセンサ100、実施例2のガスセンサ200、比較例1のガスセンサ300および比較例2のガスセンサ400を用いた、応答性試験について説明する。
A responsiveness test using the
日本ガス機器検査協会(JIA)の都市ガス用ガス警報器検査規定では、センサ(ガスセンサ100や200など)を搭載した警報器の状態で、メタンガス12500ppmに対して60秒以内に応答し、警報を発することが定められている。警報器にセンサを搭載した場合には、センサ単体の場合よりもガス応答性が低下するため、センサ単体の応答としては、40秒以内で応答する必要がある。
According to the Japan Gas Equipment Inspection Association (JIA) gas alarm inspection regulations for city gas, an alarm is issued by responding to 12500 ppm of methane gas within 60 seconds in the state of an alarm equipped with a sensor (
応答性試験では、実施例1、実施例2、比較例1および比較例2の各ガスセンサのセンサ素子20を、パルス駆動で駆動させた。具体的には、センサ素子20を、10秒周期で0.1秒間だけ500℃付近に加熱して、メタンガスを検知した。
In the responsiveness test, the
表1に示すように、比較例1のガスセンサ300と、実施例1のガスセンサ100とを比較すると、メタンガスに対する応答時間は、略同じであった。また、実施例1のガスセンサ100は、メタンガスに対して、40秒以内に応答することが確認された。つまり、フィルタ材の充填量(使用量)を削減しても、実施例1のガスセンサ100は、応答性が低下することなく、十分な応答性を有することが確認された。
As shown in Table 1, when the
同様に、比較例2のガスセンサ400と、実施例2のガスセンサ200とを比較すると、メタンガスに対する応答時間は、略同じであった。また、実施例2のガスセンサ200は、メタンガスに対して、40秒以内に応答することが確認された。つまり、フィルタ材の充填量(使用量)を削減しても、実施例2のガスセンサ200は、応答性が低下することなく、十分な応答性を有することが確認された。
Similarly, when the
[変形例]
なお、今回開示された実施形態(実施例)は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態(実施例)の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
[Modification example]
In addition, it should be considered that the embodiment (Example) disclosed this time is an example in all respects and is not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the description of the above-described embodiment (example), and further includes all modifications (modifications) within the meaning and scope equivalent to the scope of claims. ..
たとえば、上記第1実施形態では、キャップに2種類のフィルタ材を設ける例を示し、上記第2実施形態では、内側キャップに2種類のフィルタ材を設けるとともに、外側キャップに1種類のフィルタ材を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、キャップ(内側キャップ)に1種類のフィルタ材を設けてもよいし、3種類以上のフィルタ材を設けてもよい。また、外側キャップに2種類以上のフィルタ材を設けてもよい。 For example, in the first embodiment, an example in which two types of filter materials are provided on the cap is shown, and in the second embodiment, two types of filter materials are provided on the inner cap and one type of filter material is provided on the outer cap. Although an example of providing is shown, the present invention is not limited to this. In the present invention, one type of filter material may be provided on the cap (inner cap), or three or more types of filter materials may be provided. Further, two or more types of filter materials may be provided on the outer cap.
また、上記第1および第2実施形態では、キャップ(内側キャップ)において、第1フィルタ材の充填量が、第2フィルタ材の充填量よりも多い例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、キャップ(内側キャップ)において、第1フィルタ材の充填量が、第2フィルタ材の充填量よりも少なくてもよいし、第1フィルタ材の充填量と第2フィルタ材の充填量とが略同じであってもよい。 Further, in the first and second embodiments, in the cap (inner cap), the filling amount of the first filter material is larger than the filling amount of the second filter material, but the present invention is limited to this. I can't. In the present invention, in the cap (inner cap), the filling amount of the first filter material may be smaller than the filling amount of the second filter material, and the filling amount of the first filter material and the filling amount of the second filter material. May be substantially the same.
また、上記第2実施形態では、外側キャップのフィルタ材収納部のB方向の長さが、内側キャップのフィルタ材収納部のB方向の長さと略同じである例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、外側キャップのフィルタ材収納部のB方向の長さが、内側キャップのフィルタ材収納部のB方向の長さよりも大きくてもよいし、小さくてもよい。なお、外側キャップのフィルタ材収納部のB方向の長さを、内側キャップのフィルタ材収納部のB方向の長さよりも小さくすれば、外側キャップのフィルタ材の使用量をより削減することができる。 Further, in the second embodiment, an example is shown in which the length of the filter material storage portion of the outer cap in the B direction is substantially the same as the length of the filter material storage portion of the inner cap in the B direction. Not limited to this. In the present invention, the length of the filter material storage portion of the outer cap in the B direction may be larger or smaller than the length of the filter material storage portion of the inner cap in the B direction. If the length of the filter material storage portion of the outer cap in the B direction is made smaller than the length of the filter material storage portion of the inner cap in the B direction, the amount of the filter material used in the outer cap can be further reduced. ..
また、上記第1および第2実施形態では、通気部材を支持する支持部材を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、通気部材を段差部の内面に溶接(スポット溶接)する場合などには、通気部材を支持する支持部材を設けなくてもよい。なお、通気部材を段差部の内面に溶接(スポット溶接)する場合、ガスセンサの量産性を向上させることができる。 Further, in the first and second embodiments, examples of providing a support member for supporting the ventilation member have been shown, but the present invention is not limited to this. For example, when the ventilation member is welded (spot welded) to the inner surface of the step portion, it is not necessary to provide a support member for supporting the ventilation member. When the ventilation member is welded (spot welded) to the inner surface of the stepped portion, the mass productivity of the gas sensor can be improved.
また、上記第1および第2実施形態では、センサ素子収納部とフィルタ材収納部とを段差状に接続する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、センサ素子収納部とフィルタ材収納部とをテーパ状に接続してもよい。ただし、加工の容易さの観点から、センサ素子収納部とフィルタ材収納部とを段差状に接続する方が好ましい。 Further, in the first and second embodiments, the example in which the sensor element accommodating portion and the filter material accommodating portion are connected in a stepped shape is shown, but the present invention is not limited to this. For example, the sensor element accommodating portion and the filter material accommodating portion may be connected in a tapered shape. However, from the viewpoint of ease of processing, it is preferable to connect the sensor element accommodating portion and the filter material accommodating portion in a stepped shape.
また、上記第1および第2実施形態では、センサ素子収納部およびフィルタ材収納部が、略円筒形状を有するように形成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、センサ素子収納部およびフィルタ材収納部は、円筒形状以外の筒状形状に形成されていてもよい。 Further, in the first and second embodiments, the example in which the sensor element accommodating portion and the filter material accommodating portion are formed so as to have a substantially cylindrical shape is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the sensor element accommodating portion and the filter material accommodating portion may be formed in a tubular shape other than the cylindrical shape.
また、上記第1実施形態では、キャップが金属製である例を示し、上記第2実施形態では、内側キャップが金属製であり、外側キャップが樹脂製である例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、キャップ(内側キャップ、外側キャップ)は、金属製であっても樹脂製であってもよい。 Further, in the first embodiment, an example in which the cap is made of metal is shown, and in the second embodiment, an example in which the inner cap is made of metal and the outer cap is made of resin is shown. Not limited to this. In the present invention, the cap (inner cap, outer cap) may be made of metal or resin.
また、上記第1および第2実施形態では、段差部の内面が、通気部材を位置決めする位置決め部を構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、段差部の内面が、通気部材を位置決めする位置決め部を構成しなくてもよい。 Further, in the first and second embodiments, an example is shown in which the inner surface of the stepped portion constitutes a positioning portion for positioning the ventilation member, but the present invention is not limited to this. In the present invention, the inner surface of the stepped portion does not have to form a positioning portion for positioning the ventilation member.
10 ベース
20 センサ素子
30 キャップ
32、132 フィルタ材収納部
33、133 センサ素子収納部
34 段差部
34a 段差部の内面
40、140 フィルタ材
60 通気部材
100、200 ガスセンサ
130 内側キャップ(キャップ)
10
Claims (2)
前記ベースに配置されるセンサ素子と、
前記センサ素子を収納するセンサ素子収納部と、妨害成分を除去するフィルタ材を収納するフィルタ材収納部とを含み、前記ベースに取り付けられるキャップと、を備え、
前記キャップは、前記フィルタ材収納部が、前記センサ素子収納部よりも、前記センサ素子と前記フィルタ材との配列方向と直交する方向に小さくなるように形成されており、
前記キャップは、前記センサ素子収納部と前記フィルタ材収納部とを段差状に接続する段差部をさらに含み、
前記段差部は、前記配列方向と直交する方向において、前記キャップの前記フィルタ材収納部の厚みよりも大きい長さを有するように形成されている、ガスセンサ。 With the base
The sensor element arranged on the base and
A cap that includes a sensor element accommodating portion for accommodating the sensor element and a filter material accommodating portion for accommodating a filter material for removing interfering components, and is attached to the base.
The cap is formed so that the filter material accommodating portion is smaller than the sensor element accommodating portion in a direction orthogonal to the arrangement direction of the sensor element and the filter material .
The cap further includes a stepped portion that connects the sensor element accommodating portion and the filter material accommodating portion in a stepped shape.
A gas sensor in which the step portion is formed so as to have a length larger than the thickness of the filter material accommodating portion of the cap in a direction orthogonal to the arrangement direction .
前記キャップの前記段差部の内面は、前記通気部材を位置決めする位置決め部を構成する、請求項1に記載のガスセンサ。 It is housed in the sensor element storage portion of the cap, supports the filter material, and further includes a breathable member having breathability.
The inner surface of the step portion of the cap constitutes a positioning portion for positioning said vent member, the gas sensor according to claim 1.
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