JPS61284653A - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ガスセンサに関し、特に感ガス素体が形成さ
れたヒータ付基板を保持板に固定するための手段を改良
したガスセンサに係わる。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来よりガスセンサは、第３図に示す構造のものが知ら
れている。即ち、図中の１は円板状の、支持板であり、
該支持板１・には複数本の電極端子２が該支持板１を貫
通して挿着されている。前記支持板１上には、感ガス素
子３が前記電極端子２に取着されたリード［１４により
懸架されている。この感ガス素子３は円筒状基板５の外
周面に電極を形成し、その上に感ガス素体６を塗布形成
し、更に前記円筒状基板４に前記電極端子２と接続する
ヒータリードＩｍ７を挿入した構成になっている。

上述した第３図図示のガスセンサは、熱効率が良好であ
るものの、櫟械的強度が不充分であり、特に振動状態の
継続によりリード線４やヒータリード線７が切断する恐
れがあった。このうち、ヒータリード線７が切断した場
合には、感ガス素子３が全く動作しなくなるという問題
がある。

このようなことから、機械的強度を高めるために外部の
支持板に感ガス素子を直接固定した構造のガスセンサが
開発されている。しかしながら、外部の支持板に感ガス
素子を直接固定すると、接合部から熱が放散され、感ガ
ス素子を構成する感ガス素体の温度が充分に上昇しなか
ったり、上昇させるためにヒータに過大なパワーを加え
なければならなかったりする等の不都合さを生じる。

そこで、第４図又は第５図に示すガスセンサが考えられ
ている。第４図中の１１は、口字形のフレーム部１２を
有する保持板であり、この保持板１１の表面には出力端
子（配線）１３が形成されている。前記保持板１１のフ
レーム部１２には、マイカ板１４が接着されている。こ
のマイカ板１４には、感ガス素子１５が直接接着されて
いる。

この感ガス素子１５は、印刷法等により白金ヒータが付
与されたヒータ付基板１６と、この基板１６表面に形成
された電極１７ａ１１７ｂ及びヒータ電極１８ａ、１８
ｂと、前記基板１６上に前記一対の電極１７ａ１１７ｂ
の両者に跨るように形成された感ガス素体１９とから構
成されている。

前記感ガス素子１５の一対の電極１７ａ、１７ｂ及びヒ
ータ電極１８ａ、１８ｂには、金属製の細線２０が夫々
接続されており、かつ各細線２０の他端は前記出力端子
１３に夫々接続されている。

また、第５図のガスセンサはマイカ板と保持板との接触
面積を小さくするためにマイカ板１４′を保持板１１に
対して数点で接着した構造になっている。

しかしながら、第４図及び第５図示のガスセンサはいず
れも感ガス素子１５とマイカ板１４との接触面積が大き
いため、マイカ板１４（又は１４′）の温度が上昇し、
そのマイカ板１４．１４′が放熱器として作用する。そ
の結果、感ガス素子１５を構成する感ガス素体１７の温
度を、その基板１６のヒータにより充分に高める必要性
が生じ、これが白金印刷のヒータに対する過負荷となり
、数千時間でヒータの抵抗値が変化するという欠点があ
った。

〔発明の目的〕

本発明は、充分な機械的強度を有し、かつヒータ負荷の
少ない高信頼性、高寿命のガスセンサを提供しようとす
るものである。

〔発明の概要〕

本発明は、ヒータ付基板と、この基板に設けられたガス
に感応して電気特性が変化する感ガス素体と、前記基板
に形成され、前記感ガス素体の電気特性変化を測定する
ための一対の電極と、前記ヒータ付基板全体を挟持する
爪部が形成された耐熱性、電気絶縁性及び弾性を有する
材料からなる薄板と、この薄板を固定し、前記電極及び
ヒータと接続する出力端子を有する保持板とを具備した
ことを特徴とするものである。

以下、本発明を第１図及び第２図を参照して詳細に説明
する。

図中の２１は、口字形のフレーム部２２を有する保持板
であり、この保持板２１の表面には出力端子（配線）２
３が形成されている。前記保持板２１の口字形のフレー
ム部２２には、耐熱性、Ｎ気絶縁性及び弾性を有する材
料からなる薄板としてのマイカ板２４が例えば鳩目２５
により固定されている。このマイカ板２４は、中央に矩
形の切扱き部２６を有すると共に、該切抜き部２６の４
つの内辺には同切抜き部２６の中心に向けて伸びる爪部
２７ａ〜２７ｄが夫々形成されている。そして、前記マ
イカ板２４には感ガス素子２８のヒータ付基板２９が前
記４つの爪部２７ａ〜２７（１の弾性作用により挟持、
固定されている。つまり、前記基板２９は第１図及び第
２図に示すように前記マイカ板２４の切抜き部２６内に
配置されていると共に、一方の対向する一対の爪部（例
えば２７ａ、２７Ｃ）で同基板２９の上面側から押え、
他方の対向する一対の爪部２７ｂ、２７ｄにより同基板
２９の下面側から押えることによって、同基板２９がマ
イカ板２４に挟持、固定されている。

前記感ガス素子２８は、印刷法等により白金ヒー夕が付
与されたヒータ付基板２９と、この基板２９表面に形成
された一対の電Ｉｔ３０ａ、３０ｂと、前記基板２９表
面に形成された一対のヒータ電極３１ａ、３１ｂと、前
記基板２９上に前記一対の電極３０ａ、３０ｂの両者に
跨るように形成された感ガス素体３２とから構成されて
いる。また、前記感ガス素子２８の電極３０ａ、３０ｂ
及びヒータ電極３１ａ、３１ｂには、例えば１００μｍ
以下の太さのＡｕからなる細線３３が夫々接続されてお
り、かつ各細線３３の他端は前記保持板２１の出力端子
２３に夫々接続されている。

このような構成によれば、ヒータ付基板２９等からなる
感ガス素子２８がマイカ板２４にその爪部２７ａ〜２７
ｄの弾性作用により挟持するため、該感ガス素子２８を
マイカ板２４に強固に固定できる。

また、基板２９のマイカ板２４との接触面積を小さくで
き、これにより伝熱部分を小さくできるため、マイカ板
２４の温度上昇を極力抑制できる。

その結果、基板２９のヒータへの投入電力を抑制でき、
該ヒータに対する過負荷による抵抗値の変動を改善でき
るため、信頼性の高いガス検出と高寿命化を達成したガ
スセンサを得ることができる。

更に、感ガス素子２８をマイカ板２４の爪部２７ａ〜２
７ｄで挟持することにより固定できるため、従来の接着
によるマイカ板への感ガス素子の固定に比べて該素子の
性能バラツキを緩和でき、長寿命化を達成できる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を前述した第１図及び第２図を参
照して詳細に説明する。

実施例 まず、白金印刷によりヒータが形成された寸法４Ｘ５Ｘ
０．３＋ｗの基板２９上に金ペースト印刷を施し、焼成
して一対の電極３０ａ、３０ｂ及び一対のヒータ電極３
１ａ、３１ｔ）を形成し、更に該電極３０８１３０ｉ）
の両者に跨るように５ｎｏ２を主成分とするペーストを
スクリーン印刷法で厚膜印刷して感ガス素体３０を形成
して感ガス素子２８を作製した。

次いで、第２図に示すようにレーザによって爪部２７ａ
〜２７ｄの加工を施した寸法１８Ｘ１２Ｘ０．２ｍのマ
イカ板２４に前記感ガス素子２８のヒータ付基板２９を
挟持し、このマイカ板２４をガラスエポキシ樹脂製の保
持板２１に鳩目２５により固定した。この後、太さ２５
μｍのＡｕ細線３３を感ガス素子２８の電極３０ａ、３
０ｂ及びヒータ電極３１ａ、３１ｂと保持板２１の出力
端子２３とにボンディングして第１図に示すガスセンサ
を製造した。

参照例１ 第４図に示すように板状のマイカ板１４に感ガス素子１
５のヒータ付基板１６をリン酸アルミニウム系接着剤で
接着し、このマイカ板１４を保持板１１にエポキシ樹脂
系接着剤を介して接着してガスセンサを製造した。なお
、マイカ板１４を除く他の部材は実施例と同構成、同寸
法のものを用いた。

参照例２ 第５図に示すようにマイカ板１４−に感ガス素子１５の
ヒータ付基板１６をリン酸アルミニウム系接着剤で接着
し、このマイカ板１４′の４つの耳部を保持板１１にエ
ポキシ樹脂系接着剤を介して接着してガスセンサを製造
した。なお、マイカ板１４−を除く他の部材は実施例と
同構成、同寸法のものを用いた。

しかして、本実施例及び参照例１．２のガスセンサにつ
いて、出力端子及びＡＵ細線を通してヒータ付基板のヒ
ータ電極に通電して、感ガス素子の温度を４００℃にす
るための電力量を調べたところ、下記表に示す結果を得
た。また、４００”Ｃでの通電５０００時間後のヒータ
の抵抗値変動幅、５０出で振幅２ｍの条件下での振動に
よる機械的強度、並びに同振動下での通電５０００時間
後の電気特性を夫々調べた。その結果を同表に併記した
。なお、表中には第３図図示の従来のガスセンサの特性
についても併記した。

上表から明らかなように、本実施例のガスセンサは従来
のガスセンサに比べてリード線の切断が全くなく、かつ
参照例１．２のガスセンサに比べてもヒータ負荷が小さ
く抵抗が安定していることが分る。更に、本実施例のガ
スセンサは感ガス素子の温度を４００℃にした状態で１
５０００時間通電してもヒータ抵抗値の変動は全く認め
られなかった。

なお、上記実施例ではマイカ板の保持板への固定を鳩目
を用いて行なったが、接着剤やスティプラを用いてもよ
い。但し、マイカ板は剥離する恐れがあるため、鳩目で
固定することが適している。

上記実施例では、感ガス素体を基板に１つ設けたが、複
数個設けて感ガス素子を構成してもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く、本発明によれば充分な機械的強度を
有し、かつヒータ負荷の少ない高信頼性、高寿命のガス
センサを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のガスセンサを示す斜視図、第２図は第
１図の要部を示す正面図、第３図は従来のガスセンサを
示す斜視図、第４図及び第５図は夫々参照例としてのガ
スセンサを示す斜視図である。 ２１・・・保持板、２３・・・出力端子、２４・・・マ
イカ板、２５・・・鳩目、２６・・・切抜き部、２７ａ
〜２７′　ｄ・・・爪部、２８・・・感ガス素子、２９
・・・ヒータ付基板、３０ａ、３０　ｂ　・・・電極、
３１ａ、３１　ｂ−ｅ−タ電極、３２・・・感ガス素体
、３３・・・細線。 出願人代理人　弁理士　　鈴江武彦 第１図 第２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）、ヒータ付基板と、この基板に設けられたガスに
   感応して電気特性が変化する感ガス素体と、前記基板に
   形成され、前記感ガス素体の電気特性変化を測定するた
   めの一対の電極と、前記ヒータ付基板全体を挟持する爪
   部が形成された耐熱性、電気絶縁性及び弾性を有する材
   料からなる薄板と、この薄板を固定し、前記電極及びヒ
   ータと接続する出力端子を有する保持板とを具備したこ
   とを特徴とするガスセンサ。
2. （２）、薄板がマイカよりなることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のガスセンサ。
3. （３）、薄板の保持板への固定を鳩目又はスティプラを
   用いて行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のガスセンサ。
4. （４）、感ガス素体の電気特性を測定する電極及びヒー
   タと保持板の出力端子との接続を、１００μｍ以下の金
   又は白金の細線を用いて行なうことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のガスセンサ。