ガスセンサ用基板、ガスセンサ用パッケージ、およびガスセンサ
【課題】検出感度を向上することができるガスセンサ用基板、ガスセンサ用パッケージ、およびガスセンサを提供する。
【解決手段】触媒５と検出対象ガスとの接触に起因する触媒反応により発熱反応が生じ、この発熱反応により発生する熱によって発熱抵抗体８の抵抗値が変化し、この抵抗値の変化に基づいて検出対象ガスを検知するガスセンサ１に用いられるガスセンサ用基板７であって、触媒５を担持するための担持部７１が設けられた基板７２を備え、発熱抵抗体８は、担持部７１の近傍の基板７２に設けられており、基板７２には、触媒５の発熱反応により発生した熱によって発熱抵抗体８の温度を上昇させるための切欠部Ｃが形成されている。
【解決手段】触媒５と検出対象ガスとの接触に起因する触媒反応により発熱反応が生じ、この発熱反応により発生する熱によって発熱抵抗体８の抵抗値が変化し、この抵抗値の変化に基づいて検出対象ガスを検知するガスセンサ１に用いられるガスセンサ用基板７であって、触媒５を担持するための担持部７１が設けられた基板７２を備え、発熱抵抗体８は、担持部７１の近傍の基板７２に設けられており、基板７２には、触媒５の発熱反応により発生した熱によって発熱抵抗体８の温度を上昇させるための切欠部Ｃが形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出対象ガスを検知するガスセンサに用いられるガスセンサ用基板、ガスセンサ用パッケージ、およびガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、検出対象ガスを検知するガスセンサとして、接触燃焼式のガスセンサや半導体式のガスセンサが知られている（例えば、特許文献１参照）。接触燃焼式のガスセンサは、触媒と検出対象ガスとの接触に起因する触媒反応により発熱反応が生じ、この発熱反応により生じる熱によって抵抗体の抵抗値が変化し、この抵抗値の変化に基づいて検出対象ガスを検知するガスセンサである。また、半導体式のガスセンサは、金属酸化物半導体を主成分とするガス感応体と、ガス感応体を活性化させるための発熱体とを有し、検出対象ガスによってガス感応体の電気的特性が変化し、この電気的特性の変化に基づいて検出対象ガスを検知するガスセンサである。このようなガスセンサは、一般家庭のみならず、自動車、半導体、食品、流通、医療、製造等の各種の分野において幅広く用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２０９３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の接触燃焼式のガスセンサでは、検出対象ガスを、単に、触媒反応による発熱反応に基づいて検知していたので、発熱反応により発生した熱によって抵抗体の温度が上昇し難く、検出感度が良好でないという問題があった。また、上記従来の半導体式のガスセンサでは、発熱体の熱によってガス感応体を活性化させているが、発熱体の熱が放熱し易く、ガス感応体を十分に活性化することができない。このため、上記従来の半導体式のガスセンサでは、検出感度が良好でないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、検出感度を向上することができるガスセンサ用基板、ガスセンサ用パッケージ、およびガスセンサに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明におけるガスセンサ用基板は、触媒と検出対象ガスとの接触に起因する触媒反応により発熱反応が生じ、この発熱反応により発生する熱によって発熱抵抗体の抵抗値が変化し、この抵抗値の変化に基づいて検出対象ガスを検知するガスセンサに用いられるガスセンサ用基板であって、前記触媒を担持するための担持部が設けられた基板を備え、前記発熱抵抗体は、前記担持部の近傍の前記基板に設けられており、前記基板には、前記触媒の発熱反応により発生した熱によって前記発熱抵抗体の温度を上昇させるための切欠部が形成されている。
【０００７】
上記目的を達成するために本発明におけるガスセンサ用基板は、触媒と検出対象ガスとの接触に起因する触媒反応により発熱反応が生じ、この発熱反応により発生する熱によって発熱抵抗体の抵抗値が変化し、この抵抗値の変化に基づいて検出対象ガスを検知するガスセンサに用いられるガスセンサ用基板であって、前記触媒を担持するための担持部が設けられた基板を備え、前記発熱抵抗体は、前記担持部の近傍の前記基板に設けられており、前記基板には、前記担持部および前記発熱抵抗体を含む部位よりも外側の部位に、切欠部が形成されている。
【０００８】
上記目的を達成するために本発明におけるガスセンサ用基板は、金属酸化物半導体を主成分とするガス感応体と、前記ガス感応体を活性化させるための発熱体とを有し、検出対象ガスによって前記ガス感応体の電気的特性が変化し、この電気的特性の変化に基づいて検出対象ガスを検知するガスセンサに用いられるガスセンサ用基板であって、前記ガス感応体を担持するための担持部が設けられた基板を備え、前記発熱体は、前記担持部の近傍の前記基板に設けられており、前記基板には、前記発熱体の熱によって前記ガス感応体の温度を上昇させるための切欠部が形成されている。
【０００９】
上記目的を達成するために本発明におけるガスセンサ用基板は、金属酸化物半導体を主成分とするガス感応体と、前記ガス感応体を活性化させるための発熱体とを有し、検出対象ガスによって前記ガス感応体の電気的特性が変化し、この電気的特性の変化に基づいて検出対象ガスを検知するガスセンサに用いられるガスセンサ用基板であって、前記ガス感応体を担持するための担持部が設けられた基板を備え、前記発熱体は、前記担持部の近傍の前記基板に設けられており、前記基板には、前記担持部および前記ガス感応体を含む部位よりも外側の部位に、切欠部が形成されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のガスセンサ用基板、ガスセンサ用パッケージ、およびガスセンサは、検出感度を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施形態に係るガスセンサの概略構成を示す平面図である。
【図２】図２は、図１中に示した切断線Ａ−Ａ´に沿って切断した断面図である。
【図３】図３は、本実施形態に係るガスセンサ用基板の概略構成を示す斜視図である。
【図４】図４は、ガスセンサ用基板を構成する各層の表裏の状態を示した図である。
【図５】図５は、ガスセンサ用基板の下面に支持部材を設けた場合の、ガスセンサの概略構成を示す断面図である。
【図６】図６は、変更例１に係るガスセンサ用基板を構成する各層の表裏の状態を示した図である。
【図７】図７は、変更例２に係るガスセンサ用基板を構成する各層の表裏の状態を示した図である。
【図８】図８は、変更例３に係るガスセンサの概略構成を示す断面図である。
【図９】図９は、変更例３に係るガスセンサ用基板の概略構成を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、変更例３に係るガスセンサ用基板を構成する各層の表裏の状態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係るガスセンサ１の概略構成を示す平面図である。図２は、図１中に示した切断線Ａ−Ａ´に沿って切断した断面図である。図１および図２に示すように、本実施形態に係るガスセンサ１は、接触燃焼式のガスセンサであって、ベース基板２、枠体３、電極４、触媒５、蓋体６、およびガスセンサ用基板７を備えている。なお、図１では、説明の便宜上、蓋体６の図示を省略している。
【００１４】
ここで、上記のベース基板２、枠体３、電極４、ガスセンサ用基板７が、本発明に係るガスセンサ用パッケージの一実施形態となる。
【００１５】
ベース基板２は、その中央部に貫通孔Ｈ１が形成されており、例えば、金属、プラスチック、樹脂、あるいはセラミック等から構成される。また、ベース基板２の四隅には、台座２１が設けられている。このため、例えば、本実施形態に係るガスセンサ１を家庭用のガスセンサとして用いた場合、自宅等の天井に台座２１を取り付けることにより、ガスセンサ１を自宅に設置することができる。
【００１６】
枠体３は、貫通孔Ｈ１を取り囲むようにしてベース基板２の上面に設けられており、例えば、金属、プラスチック、樹脂、あるいはセラミック等から構成される。ここで、枠体３は、ベース基板２と一体的に形成されていてもよいし、ベース基板２と別個独立に形成されていてもよい。ベース基板２と枠体３とが別個独立に形成された場合、ベース基板２と枠体３とは、例えば、半田やロウ材等の接合部材を介して接合される。
【００１７】
電極４は、ベース基板２の上面に設けられており、後述するガスセンサ用基板７に対して電圧を印加するための役割を担う部材である。ここで、電極４は、例えば、銀、銅、金、パラジウム、タングステン、モリブデン、あるいはマンガン等の金属材料からなる。
【００１８】
触媒５は、ガスセンサ用基板７の上面に設けられており、検出対象ガスとの接触に起因して触媒反応が生じる部材である。触媒反応が生じることにより、触媒５には、発熱反応が生じる。なお、触媒５としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム等が挙げられる。すなわち、検出対象ガスの種類によって、触媒５として最適な材料が選択される。
【００１９】
蓋体６は、その中央部に貫通孔Ｈ２が形成されており、例えば、金属、プラスチック、樹脂、あるいはセラミック等から構成される。また、蓋体６は、枠体３の上面に設けられている。蓋体６に形成された貫通孔Ｈ２は、検出対象ガスをガスセンサ用基板７へ導く役割を有している。ここで、蓋体６は、枠体３と一体的に形成されていてもよいし、枠体３と別個独立に形成されていてもよい。
【００２０】
すなわち、検出対象ガスが発生すると、発生した検出対象ガスは、蓋体６に形成された貫通孔Ｈ２から枠体３で囲まれる内部空間へ進入する。そして、この貫通孔Ｈ２から進入した検出対象ガスが触媒５と接触することで、触媒５に触媒反応が生じる。そして、検出対象ガスは、ベース基板２に形成された貫通孔Ｈ１から外部へ放出される。この貫通孔Ｈ１から放出された検出対象ガスは、空気の対流によって再び蓋体６に形成された貫通孔Ｈ２を介して枠体３で囲まれる内部空間へ進入する。このように、ベース基板２に貫通孔Ｈ１が形成されているので、空気の対流により検出対象ガスが触媒５へ到達し易くなり、ガスセンサ１の検出感度が向上する。
【００２１】
なお、ガスセンサ用基板７に複数の貫通孔を形成してもよい。このようにすると、ガスセンサ用基板７に形成された貫通孔を介して検出対象ガスがより循環し易くなり、ガスセンサ１の検出感度がより向上する。
【００２２】
ガスセンサ用基板７は、枠体３の内側であって、かつベース基板２に形成された貫通孔Ｈ１を跨ぐようにしてベース基板２の上面に設けられている。また、ガスセンサ用基板７は、その形状が直方体状をなしており、触媒５を担持するための役割を担う部材である。図３は、本実施形態に係るガスセンサ用基板７の概略構成を示す斜視図である。図３に示すように、ガスセンサ用基板７は、触媒５を担持するための担持部７１が設けられた基板７２を備えている。なお、担持部７１には、触媒５が担持し易いように凸凹が形成されていてもよい。ここで、基板７２は、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化珪素質焼結体、あるいはガラスセラミック焼結体等のセラミックからなり、本実施形態においては３層構造を有している。すなわち、本実施形態に係る基板７２は、第１層７ａと、第１層７ａに積層された第２層７ｂと、第２層７ｂに積層された第３層７ｃとを有している。
【００２３】
図４は、ガスセンサ用基板７を構成する各層の表裏の状態を示した図である。図４に示すように、基板７２の第３層７ｃの表面には、触媒５を担持するための担持部７１が設けられている。また、基板７２の第３層７ｃの裏面には、発熱抵抗体（抵抗体）８が設けられている。発熱抵抗体８は、例えば、白金、モリブデン、タンタル、あるいはタングステン等からなり、担持部７１に担持された触媒５の発熱反応により発生する熱によってその抵抗値が変化する。すなわち、触媒５の発熱反応により発生した熱によって発熱抵抗体８が温められると、発熱抵抗体８の抵抗値は大きくなる。このため、発熱抵抗体８は、担持部７１の近傍に設けられている。本実施形態においては、発熱抵抗体８は、担持部７１が設けられた部位（表面）とは反対側に位置する部位（裏面）に設けられている。
【００２４】
また、基板７２の第３層７ｃの裏面には、発熱抵抗体８に対して電圧を印加するための端子８１が設けられている。このため、端子８１と電極４とは、基板７２に形成されたスルーホール８２および接続電極８３によって電気的に接続されている。この端子８１を介して発熱抵抗体８へ電流を流すことにより、発熱抵抗体８は発熱する。発熱抵抗体８が発熱することにより、触媒５が温められ触媒５が活性化する。触媒５が活性化するので、触媒５には触媒反応が生じ易くなる。また、この端子８１は、発熱抵抗体８の抵抗値を検出するための役割を担う部材でもある。具体的には、ガスセンサ１に備えられた図示しない制御部が、端子８１を介して発熱抵抗体８の抵抗値を検出することにより、本実施形態に係るガスセンサ１は、検出対象ガスを検知することができる。
【００２５】
なお、上記では、発熱抵抗体８は、触媒５を活性化する役割を担うとともに、抵抗値の変化によって検出対象ガスを検知するための役割を担う例について説明したが、これに限定されない。例えば、触媒５を活性化する役割を担う発熱体と、抵抗値の変化によって検出対象ガスを検知するための役割を担う抵抗体とを、別部材として設けてもよい。
【００２６】
基板７２の第２層７ｂには、担持部７１と対向する部位に、切欠部Ｃが形成されている。この切欠部Ｃは、触媒５の発熱反応により発生した熱によって発熱抵抗体８の温度を上昇させるための機能を有している。また、切欠部Ｃは、担持部７１および発熱抵抗体８を含む部位Ｐよりも外側の部位（本実施形態では異なる層）に形成されている。すなわち、本実施形態においては、第２層７ｂに形成された切欠部Ｃが第１層７ａと第３層７ｃとによって中空Ｓに形成されている（図３参照）。
【００２７】
なお、第１層７ａは、切欠部Ｃを中空Ｓとして機能させる役割を有するとともに、発熱抵抗体８が外部へ露出することによる腐食を抑制するカバー層としての機能も有している。
【００２８】
ここで、本実施形態において、基板７２はセラミックからなることより、まず、第１層７ａとなる第１セラミックグリーンシート、第２層７ｂとなる第２セラミックグリーンシート、および第３層７ｃとなる第３セラミックグリーンシートをこの順に積層し、積層セラミック成形体を作製する。なお、第２セラミックグリーンシートには、プレス金型等で予め切欠部Ｃが形成されている。そして、この積層セラミック成形体を焼成することにより、中空Ｓが構成された基板７２が形成される。積層セラミック成形体を焼成するので、中空Ｓの気圧は、外部の気圧よりも低くなる。
【００２９】
中空Ｓの気圧が外部の気圧よりも低くなるので、担持部７１に担持された触媒５の発熱反応により発生した熱は、最下層である第１層７ａへ放熱され難くなる。このため、触媒５の発熱反応により発生した熱は、担持部７１および発熱抵抗体８を含む部位Ｐにこもり易くなる。そのため、本実施形態に係るガスセンサ１は、上記従来のガスセンサと比較して、短時間のうちに、触媒５の発熱反応により発生した熱によって発熱抵抗体８の温度を上昇させることが可能となる。
なお、中空Ｓが真空状態であると、より断熱効果を有することになるので、好ましい。
【００３０】
なお、基板７２の第２層７ｂの厚みは、基板７２の第１層７ａの厚み、および基板７２の第３層７ｃの厚みよりも大きいことが好ましい。このようにすると、中空Ｓの厚みが大きくなるので、触媒５の発熱反応により発生した熱は、最下層である第１層７ａへより放熱され難くなる。
【００３１】
また、図５に示すように、ガスセンサ用基板７の下面に、支持部Ｔを設けてもよい。このようにすると、触媒５の発熱反応により発生した熱は、ベース基板２へ放熱され難くなる。これは、ガスセンサ用基板７とベース基板２との接触面積が支持部Ｔによって小さくなるからである。これにより、触媒５の発熱反応により発生した熱は、ガスセンサ用基板７にこもり易くなる。
【００３２】
以上のように、本実施形態に係るガスセンサ１は、上記従来のガスセンサと比較して、検出感度を向上させることができる。
【００３３】
なお、上述した実施形態は、本発明の実施形態の一具体例を示すものであり、種々の変更が可能である。以下、いくつかの主な変更例を示す。
【００３４】
[変更例１]
図６は、変更例１に係るガスセンサ用基板７Ａを構成する各層の表裏の状態を示した図である。なお、図６において、図４と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。
【００３５】
図６に示すように、変更例１に係るガスセンサ用基板７Ａは、第１層７ａと、第１層７ａに積層された第２層７ｂとを有している。ここで、基板７２の第２層７ｂの表面には、触媒５を担持するための担持部７１が設けられている。また、基板７２の第２層７ｂの裏面には、担持部７１が設けられた部位（表面）とは反対側に位置する部位（裏面）に、発熱抵抗体８が設けられている。さらに、基板７２の第２層７ｂの裏面には、端子８１が設けられている。なお、第１層７ａは、発熱抵抗体８が外部へ露出することによる腐食を抑制するカバー層としての機能を有している。
【００３６】
また、基板７２の第２層７ｂには、担持部７１の両端に、切欠部Ｃが形成されている。また、基板７２の第１層７ａには、第２層７ｂに形成された切欠部Ｃと対向する部位に、切欠部Ｃが形成されている。担持部７１の両端に切欠部Ｃが形成されているので、担持部７１に担持された触媒５の発熱反応により発生した熱は、担持部７１および発熱抵抗体８を含む部位Ｐの外側には放熱され難くなる。このため、触媒５の発熱反応により発生した熱は、担持部７１および発熱抵抗体８を含む部位Ｐにこもり易くなる。そのため、変更例１に係るガスセンサ１は、上記従来のガスセンサと比較して、短時間のうちに、触媒５の発熱反応により発生した熱によって発熱抵抗体８の温度を上昇させることが可能となる。
【００３７】
ここで、変更例１における担持部７１および発熱抵抗体８が設けられた第２層７ｂの幅は、上述の実施形態における担持部７１および発熱抵抗体８が設けられた第３層７ｃの幅よりも小さい。このため、変更例１に係るガスセンサ用基板７Ａは、上述の実施形態に係るガスセンサ用基板７と比較して、放熱面積が小さくなるので、触媒５の発熱反応により発生した熱は、担持部７１および発熱抵抗体８を含む部位Ｐにこもり易くなる。
【００３８】
なお、図６では、切欠部Ｃは平面視において四角形状である例を図示したが、これに限定されない。すなわち、切欠部Ｃの形状については任意である。また、図６では、切欠部Ｃは、担持部７１の両端２箇所に形成されている例について図示したが、これに限定されない。例えば、切欠部Ｃは、担持部７１の両端２箇所に形成されていることに加えて、形成された切欠部Ｃのさらに外側にも切欠部Ｃが形成されていてもよい。
【００３９】
また、上述の実施形態のように、第２層に形成された切欠部Ｃが第１層と第３層とによって中空Ｓに構成されているとともに、変更例１のように、担持部７１の両端に切欠部Ｃが形成されていてもよい。
【００４０】
[変更例２]
図７は、変更例２に係るガスセンサ用基板７Ｂを構成する各層の表裏の状態を示した図である。なお、図７において、図４と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。
【００４１】
図７に示すように、変更例２に係るガスセンサ用基板７Ｂは、第１層７ａと、第１層７ａに積層された第２層７ｂとを有している。ここで、基板７２の第２層７ｂの表面には、触媒５を担持するための担持部７１が設けられている。また、基板７２の第２層７ｂの裏面には、担持部７１が設けられた部位（表面）とは反対側に位置する部位（裏面）に、発熱抵抗体８が設けられている。さらに、基板７２の第２層７ｂの裏面には、端子８１が設けられている。なお、第１層７ａは、発熱抵抗体８が外部へ露出することによる腐食を抑制するカバー層としての機能を有している。
【００４２】
また、基板７２の第２層７ｂには、担持部７１の一部分を除いて当該担持部７１を取り囲むようにして切欠部Ｃが形成されている。また、基板７２の第１層７ａには、第２層７ｂに形成された切欠部Ｃと対向する部位に、切欠部Ｃが形成されている。担持部７１の一部分を除いて当該担持部７１を取り囲むようにして切欠部Ｃが形成されているので、担持部７１に担持された触媒５の発熱反応により発生した熱は、担持部７１および発熱抵抗体８を含む部位Ｐの外側には放熱され難くなる。このため、触媒５の発熱反応により発生した熱は、担持部７１および発熱抵抗体８を含む部位Ｐにこもり易くなる。そのため、変更例２に係るガスセンサ１は、上記従来のガスセンサと比較して、短時間のうちに、触媒５の発熱反応により発生した熱によって発熱抵抗体８の温度を上昇させることが可能となる。
【００４３】
また、担持部７１の一部分を除いて当該担持部７１を取り囲むようにして切欠部Ｃが形成されているので、担持部７１が熱により膨張した場合であっても、切欠部Ｃがいわゆる遊びとなり担持部７１の膨張を吸収することができる。このため、基板７２に割れやクラックが生じることを抑制できる。
【００４４】
なお、上述の実施形態のように、第２層に形成された切欠部Ｃが第１層と第３層とによって中空Ｓに構成されているとともに、変更例２のように、担持部の一部分を除いて当該担持部を取り囲むようにして切欠部Ｃが形成されていてもよい。
【００４５】
[変更例３]
上述の実施形態に係るガスセンサ１は、接触燃焼式のガスセンサの例について説明したが、これに限定されない。すなわち、半導体式のガスセンサであってもよい。
【００４６】
図８は、変更例３に係るガスセンサ１ａの概略構成を示す断面図である。図８に示すように、ガスセンサ１ａは、半導体式のガスセンサであって、金属酸化物半導体を主成分とするガス感応体５ａと、ガス感応体５ａが担持されたガスセンサ用基板７Ｃとを備えている。なお、図８において、図４と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。なお、以下で説明する図９および図１０も同様である。
【００４７】
図９は、ガスセンサ用基板７Ｃの概略構成を示す斜視図である。図９に示すように、ガスセンサ用基板７Ｃは、ガス感応体５ａを担持するための担持部７１が設けられた基板７２ａを備えている。また、基板７２ａは、第１層７ａと、第１層７ａに積層された第２層７ｂと、第２層７ｂに積層された第３層７ｃとを有している。
【００４８】
図１０は、ガスセンサ用基板７Ｃを構成する各層の表裏の状態を示した図である。図１０に示すように、ガスセンサ用基板７Ｃは、基板７２ａの第３層７ｃの裏面であって、かつ担持部７１と対向する部位に、ガス感応体５ａを活性化させるための発熱体８ａが設けられている。また、基板７２ａの第２層７ｂには、担持部７１と対向する部位に、切欠部Ｃが形成されている。この切欠部Ｃは、発熱体８ａの熱によってガス感応体５ａの温度を上昇させるための機能を有している。また、切欠部Ｃは、担持部７１およびガス感応体５ａを含む部位Ｐよりも外側の部位に形成されている。すなわち、変更例３においては、上述の実施形態と同様に、第２層７ｂに形成された切欠部Ｃが第１層７ａと第３層７ｃとによって中空Ｓに形成されている（図９参照）。
【００４９】
なお、切欠部Ｃは、変更例１に係る切欠部、あるいは変更例２に係る切欠部であってもよい。
【００５０】
このように、上述の実施形態と同様に、基板７２ａに切欠部Ｃが形成されているので、発熱体８ａの熱は、担持部７１およびガス感応体５ａを含む部位Ｐにこもり易くなる。そのため、変更例３に係るガスセンサ１ａは、上記従来のガスセンサと比較して、短時間のうちに、発熱体８ａの熱によってガス感応体５ａを十分に活性化させることが可能となる。この結果、変更例３に係るガスセンサ１ａは、上記従来のガスセンサと比較して、検出感度を向上させることができる。
【００５１】
[変更例４]
上述の実施形態に係るガスセンサ１または変更例３に係るガスセンサに、温度ヒューズをさらに付加してもよい。温度ヒューズは、例えば、ガスセンサ用基板７の上面に設けられる。触媒５の発熱反応により発生した熱によって温度ヒューズの温度が上昇すると、温度ヒューズを構成する可容体である配線が溶融断線する。ここで、ガスセンサ１に備えられる図示しない制御部が、当該配線の溶融断線を検知すると、変更例４に係るガスセンサ１は、外部に向けて警報を発する。なお、警報を発することに代えてまたは加えて、変更例４に係るガスセンサ１は、検出対象ガスが放出されているガス管のバルブを閉めるように、図示しないバルブ制御部（バルブを制御する部材）を指示してもよい。もしくは、ガス器具の電源をオフにするように制御してもよい。
【００５２】
[変更例５]
上述の実施形態では、ガスセンサ用基板７の形状が、直方体状である例について説明したが、これに限定されない。すなわち、触媒５が担持部７１で担持し易いように、担持部７１が蓋体６に向かって突出していてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１，１ａ ガスセンサ
２ ベース基板
３ 枠体
５ 触媒
７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ ガスセンサ用基板
８ａ 発熱体
７１ 担持部
７２，７２ａ 基板
７ａ 第１層
７ｂ 第２層
７ｃ 第３層
８ 発熱抵抗体
Ｃ 切欠部
Ｓ 中空
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出対象ガスを検知するガスセンサに用いられるガスセンサ用基板、ガスセンサ用パッケージ、およびガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、検出対象ガスを検知するガスセンサとして、接触燃焼式のガスセンサや半導体式のガスセンサが知られている（例えば、特許文献１参照）。接触燃焼式のガスセンサは、触媒と検出対象ガスとの接触に起因する触媒反応により発熱反応が生じ、この発熱反応により生じる熱によって抵抗体の抵抗値が変化し、この抵抗値の変化に基づいて検出対象ガスを検知するガスセンサである。また、半導体式のガスセンサは、金属酸化物半導体を主成分とするガス感応体と、ガス感応体を活性化させるための発熱体とを有し、検出対象ガスによってガス感応体の電気的特性が変化し、この電気的特性の変化に基づいて検出対象ガスを検知するガスセンサである。このようなガスセンサは、一般家庭のみならず、自動車、半導体、食品、流通、医療、製造等の各種の分野において幅広く用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２０９３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の接触燃焼式のガスセンサでは、検出対象ガスを、単に、触媒反応による発熱反応に基づいて検知していたので、発熱反応により発生した熱によって抵抗体の温度が上昇し難く、検出感度が良好でないという問題があった。また、上記従来の半導体式のガスセンサでは、発熱体の熱によってガス感応体を活性化させているが、発熱体の熱が放熱し易く、ガス感応体を十分に活性化することができない。このため、上記従来の半導体式のガスセンサでは、検出感度が良好でないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、検出感度を向上することができるガスセンサ用基板、ガスセンサ用パッケージ、およびガスセンサに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明におけるガスセンサ用基板は、触媒と検出対象ガスとの接触に起因する触媒反応により発熱反応が生じ、この発熱反応により発生する熱によって発熱抵抗体の抵抗値が変化し、この抵抗値の変化に基づいて検出対象ガスを検知するガスセンサに用いられるガスセンサ用基板であって、前記触媒を担持するための担持部が設けられた基板を備え、前記発熱抵抗体は、前記担持部の近傍の前記基板に設けられており、前記基板には、前記触媒の発熱反応により発生した熱によって前記発熱抵抗体の温度を上昇させるための切欠部が形成されている。
【０００７】
上記目的を達成するために本発明におけるガスセンサ用基板は、触媒と検出対象ガスとの接触に起因する触媒反応により発熱反応が生じ、この発熱反応により発生する熱によって発熱抵抗体の抵抗値が変化し、この抵抗値の変化に基づいて検出対象ガスを検知するガスセンサに用いられるガスセンサ用基板であって、前記触媒を担持するための担持部が設けられた基板を備え、前記発熱抵抗体は、前記担持部の近傍の前記基板に設けられており、前記基板には、前記担持部および前記発熱抵抗体を含む部位よりも外側の部位に、切欠部が形成されている。
【０００８】
上記目的を達成するために本発明におけるガスセンサ用基板は、金属酸化物半導体を主成分とするガス感応体と、前記ガス感応体を活性化させるための発熱体とを有し、検出対象ガスによって前記ガス感応体の電気的特性が変化し、この電気的特性の変化に基づいて検出対象ガスを検知するガスセンサに用いられるガスセンサ用基板であって、前記ガス感応体を担持するための担持部が設けられた基板を備え、前記発熱体は、前記担持部の近傍の前記基板に設けられており、前記基板には、前記発熱体の熱によって前記ガス感応体の温度を上昇させるための切欠部が形成されている。
【０００９】
上記目的を達成するために本発明におけるガスセンサ用基板は、金属酸化物半導体を主成分とするガス感応体と、前記ガス感応体を活性化させるための発熱体とを有し、検出対象ガスによって前記ガス感応体の電気的特性が変化し、この電気的特性の変化に基づいて検出対象ガスを検知するガスセンサに用いられるガスセンサ用基板であって、前記ガス感応体を担持するための担持部が設けられた基板を備え、前記発熱体は、前記担持部の近傍の前記基板に設けられており、前記基板には、前記担持部および前記ガス感応体を含む部位よりも外側の部位に、切欠部が形成されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のガスセンサ用基板、ガスセンサ用パッケージ、およびガスセンサは、検出感度を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施形態に係るガスセンサの概略構成を示す平面図である。
【図２】図２は、図１中に示した切断線Ａ−Ａ´に沿って切断した断面図である。
【図３】図３は、本実施形態に係るガスセンサ用基板の概略構成を示す斜視図である。
【図４】図４は、ガスセンサ用基板を構成する各層の表裏の状態を示した図である。
【図５】図５は、ガスセンサ用基板の下面に支持部材を設けた場合の、ガスセンサの概略構成を示す断面図である。
【図６】図６は、変更例１に係るガスセンサ用基板を構成する各層の表裏の状態を示した図である。
【図７】図７は、変更例２に係るガスセンサ用基板を構成する各層の表裏の状態を示した図である。
【図８】図８は、変更例３に係るガスセンサの概略構成を示す断面図である。
【図９】図９は、変更例３に係るガスセンサ用基板の概略構成を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、変更例３に係るガスセンサ用基板を構成する各層の表裏の状態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係るガスセンサ１の概略構成を示す平面図である。図２は、図１中に示した切断線Ａ−Ａ´に沿って切断した断面図である。図１および図２に示すように、本実施形態に係るガスセンサ１は、接触燃焼式のガスセンサであって、ベース基板２、枠体３、電極４、触媒５、蓋体６、およびガスセンサ用基板７を備えている。なお、図１では、説明の便宜上、蓋体６の図示を省略している。
【００１４】
ここで、上記のベース基板２、枠体３、電極４、ガスセンサ用基板７が、本発明に係るガスセンサ用パッケージの一実施形態となる。
【００１５】
ベース基板２は、その中央部に貫通孔Ｈ１が形成されており、例えば、金属、プラスチック、樹脂、あるいはセラミック等から構成される。また、ベース基板２の四隅には、台座２１が設けられている。このため、例えば、本実施形態に係るガスセンサ１を家庭用のガスセンサとして用いた場合、自宅等の天井に台座２１を取り付けることにより、ガスセンサ１を自宅に設置することができる。
【００１６】
枠体３は、貫通孔Ｈ１を取り囲むようにしてベース基板２の上面に設けられており、例えば、金属、プラスチック、樹脂、あるいはセラミック等から構成される。ここで、枠体３は、ベース基板２と一体的に形成されていてもよいし、ベース基板２と別個独立に形成されていてもよい。ベース基板２と枠体３とが別個独立に形成された場合、ベース基板２と枠体３とは、例えば、半田やロウ材等の接合部材を介して接合される。
【００１７】
電極４は、ベース基板２の上面に設けられており、後述するガスセンサ用基板７に対して電圧を印加するための役割を担う部材である。ここで、電極４は、例えば、銀、銅、金、パラジウム、タングステン、モリブデン、あるいはマンガン等の金属材料からなる。
【００１８】
触媒５は、ガスセンサ用基板７の上面に設けられており、検出対象ガスとの接触に起因して触媒反応が生じる部材である。触媒反応が生じることにより、触媒５には、発熱反応が生じる。なお、触媒５としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム等が挙げられる。すなわち、検出対象ガスの種類によって、触媒５として最適な材料が選択される。
【００１９】
蓋体６は、その中央部に貫通孔Ｈ２が形成されており、例えば、金属、プラスチック、樹脂、あるいはセラミック等から構成される。また、蓋体６は、枠体３の上面に設けられている。蓋体６に形成された貫通孔Ｈ２は、検出対象ガスをガスセンサ用基板７へ導く役割を有している。ここで、蓋体６は、枠体３と一体的に形成されていてもよいし、枠体３と別個独立に形成されていてもよい。
【００２０】
すなわち、検出対象ガスが発生すると、発生した検出対象ガスは、蓋体６に形成された貫通孔Ｈ２から枠体３で囲まれる内部空間へ進入する。そして、この貫通孔Ｈ２から進入した検出対象ガスが触媒５と接触することで、触媒５に触媒反応が生じる。そして、検出対象ガスは、ベース基板２に形成された貫通孔Ｈ１から外部へ放出される。この貫通孔Ｈ１から放出された検出対象ガスは、空気の対流によって再び蓋体６に形成された貫通孔Ｈ２を介して枠体３で囲まれる内部空間へ進入する。このように、ベース基板２に貫通孔Ｈ１が形成されているので、空気の対流により検出対象ガスが触媒５へ到達し易くなり、ガスセンサ１の検出感度が向上する。
【００２１】
なお、ガスセンサ用基板７に複数の貫通孔を形成してもよい。このようにすると、ガスセンサ用基板７に形成された貫通孔を介して検出対象ガスがより循環し易くなり、ガスセンサ１の検出感度がより向上する。
【００２２】
ガスセンサ用基板７は、枠体３の内側であって、かつベース基板２に形成された貫通孔Ｈ１を跨ぐようにしてベース基板２の上面に設けられている。また、ガスセンサ用基板７は、その形状が直方体状をなしており、触媒５を担持するための役割を担う部材である。図３は、本実施形態に係るガスセンサ用基板７の概略構成を示す斜視図である。図３に示すように、ガスセンサ用基板７は、触媒５を担持するための担持部７１が設けられた基板７２を備えている。なお、担持部７１には、触媒５が担持し易いように凸凹が形成されていてもよい。ここで、基板７２は、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化珪素質焼結体、あるいはガラスセラミック焼結体等のセラミックからなり、本実施形態においては３層構造を有している。すなわち、本実施形態に係る基板７２は、第１層７ａと、第１層７ａに積層された第２層７ｂと、第２層７ｂに積層された第３層７ｃとを有している。
【００２３】
図４は、ガスセンサ用基板７を構成する各層の表裏の状態を示した図である。図４に示すように、基板７２の第３層７ｃの表面には、触媒５を担持するための担持部７１が設けられている。また、基板７２の第３層７ｃの裏面には、発熱抵抗体（抵抗体）８が設けられている。発熱抵抗体８は、例えば、白金、モリブデン、タンタル、あるいはタングステン等からなり、担持部７１に担持された触媒５の発熱反応により発生する熱によってその抵抗値が変化する。すなわち、触媒５の発熱反応により発生した熱によって発熱抵抗体８が温められると、発熱抵抗体８の抵抗値は大きくなる。このため、発熱抵抗体８は、担持部７１の近傍に設けられている。本実施形態においては、発熱抵抗体８は、担持部７１が設けられた部位（表面）とは反対側に位置する部位（裏面）に設けられている。
【００２４】
また、基板７２の第３層７ｃの裏面には、発熱抵抗体８に対して電圧を印加するための端子８１が設けられている。このため、端子８１と電極４とは、基板７２に形成されたスルーホール８２および接続電極８３によって電気的に接続されている。この端子８１を介して発熱抵抗体８へ電流を流すことにより、発熱抵抗体８は発熱する。発熱抵抗体８が発熱することにより、触媒５が温められ触媒５が活性化する。触媒５が活性化するので、触媒５には触媒反応が生じ易くなる。また、この端子８１は、発熱抵抗体８の抵抗値を検出するための役割を担う部材でもある。具体的には、ガスセンサ１に備えられた図示しない制御部が、端子８１を介して発熱抵抗体８の抵抗値を検出することにより、本実施形態に係るガスセンサ１は、検出対象ガスを検知することができる。
【００２５】
なお、上記では、発熱抵抗体８は、触媒５を活性化する役割を担うとともに、抵抗値の変化によって検出対象ガスを検知するための役割を担う例について説明したが、これに限定されない。例えば、触媒５を活性化する役割を担う発熱体と、抵抗値の変化によって検出対象ガスを検知するための役割を担う抵抗体とを、別部材として設けてもよい。
【００２６】
基板７２の第２層７ｂには、担持部７１と対向する部位に、切欠部Ｃが形成されている。この切欠部Ｃは、触媒５の発熱反応により発生した熱によって発熱抵抗体８の温度を上昇させるための機能を有している。また、切欠部Ｃは、担持部７１および発熱抵抗体８を含む部位Ｐよりも外側の部位（本実施形態では異なる層）に形成されている。すなわち、本実施形態においては、第２層７ｂに形成された切欠部Ｃが第１層７ａと第３層７ｃとによって中空Ｓに形成されている（図３参照）。
【００２７】
なお、第１層７ａは、切欠部Ｃを中空Ｓとして機能させる役割を有するとともに、発熱抵抗体８が外部へ露出することによる腐食を抑制するカバー層としての機能も有している。
【００２８】
ここで、本実施形態において、基板７２はセラミックからなることより、まず、第１層７ａとなる第１セラミックグリーンシート、第２層７ｂとなる第２セラミックグリーンシート、および第３層７ｃとなる第３セラミックグリーンシートをこの順に積層し、積層セラミック成形体を作製する。なお、第２セラミックグリーンシートには、プレス金型等で予め切欠部Ｃが形成されている。そして、この積層セラミック成形体を焼成することにより、中空Ｓが構成された基板７２が形成される。積層セラミック成形体を焼成するので、中空Ｓの気圧は、外部の気圧よりも低くなる。
【００２９】
中空Ｓの気圧が外部の気圧よりも低くなるので、担持部７１に担持された触媒５の発熱反応により発生した熱は、最下層である第１層７ａへ放熱され難くなる。このため、触媒５の発熱反応により発生した熱は、担持部７１および発熱抵抗体８を含む部位Ｐにこもり易くなる。そのため、本実施形態に係るガスセンサ１は、上記従来のガスセンサと比較して、短時間のうちに、触媒５の発熱反応により発生した熱によって発熱抵抗体８の温度を上昇させることが可能となる。
なお、中空Ｓが真空状態であると、より断熱効果を有することになるので、好ましい。
【００３０】
なお、基板７２の第２層７ｂの厚みは、基板７２の第１層７ａの厚み、および基板７２の第３層７ｃの厚みよりも大きいことが好ましい。このようにすると、中空Ｓの厚みが大きくなるので、触媒５の発熱反応により発生した熱は、最下層である第１層７ａへより放熱され難くなる。
【００３１】
また、図５に示すように、ガスセンサ用基板７の下面に、支持部Ｔを設けてもよい。このようにすると、触媒５の発熱反応により発生した熱は、ベース基板２へ放熱され難くなる。これは、ガスセンサ用基板７とベース基板２との接触面積が支持部Ｔによって小さくなるからである。これにより、触媒５の発熱反応により発生した熱は、ガスセンサ用基板７にこもり易くなる。
【００３２】
以上のように、本実施形態に係るガスセンサ１は、上記従来のガスセンサと比較して、検出感度を向上させることができる。
【００３３】
なお、上述した実施形態は、本発明の実施形態の一具体例を示すものであり、種々の変更が可能である。以下、いくつかの主な変更例を示す。
【００３４】
[変更例１]
図６は、変更例１に係るガスセンサ用基板７Ａを構成する各層の表裏の状態を示した図である。なお、図６において、図４と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。
【００３５】
図６に示すように、変更例１に係るガスセンサ用基板７Ａは、第１層７ａと、第１層７ａに積層された第２層７ｂとを有している。ここで、基板７２の第２層７ｂの表面には、触媒５を担持するための担持部７１が設けられている。また、基板７２の第２層７ｂの裏面には、担持部７１が設けられた部位（表面）とは反対側に位置する部位（裏面）に、発熱抵抗体８が設けられている。さらに、基板７２の第２層７ｂの裏面には、端子８１が設けられている。なお、第１層７ａは、発熱抵抗体８が外部へ露出することによる腐食を抑制するカバー層としての機能を有している。
【００３６】
また、基板７２の第２層７ｂには、担持部７１の両端に、切欠部Ｃが形成されている。また、基板７２の第１層７ａには、第２層７ｂに形成された切欠部Ｃと対向する部位に、切欠部Ｃが形成されている。担持部７１の両端に切欠部Ｃが形成されているので、担持部７１に担持された触媒５の発熱反応により発生した熱は、担持部７１および発熱抵抗体８を含む部位Ｐの外側には放熱され難くなる。このため、触媒５の発熱反応により発生した熱は、担持部７１および発熱抵抗体８を含む部位Ｐにこもり易くなる。そのため、変更例１に係るガスセンサ１は、上記従来のガスセンサと比較して、短時間のうちに、触媒５の発熱反応により発生した熱によって発熱抵抗体８の温度を上昇させることが可能となる。
【００３７】
ここで、変更例１における担持部７１および発熱抵抗体８が設けられた第２層７ｂの幅は、上述の実施形態における担持部７１および発熱抵抗体８が設けられた第３層７ｃの幅よりも小さい。このため、変更例１に係るガスセンサ用基板７Ａは、上述の実施形態に係るガスセンサ用基板７と比較して、放熱面積が小さくなるので、触媒５の発熱反応により発生した熱は、担持部７１および発熱抵抗体８を含む部位Ｐにこもり易くなる。
【００３８】
なお、図６では、切欠部Ｃは平面視において四角形状である例を図示したが、これに限定されない。すなわち、切欠部Ｃの形状については任意である。また、図６では、切欠部Ｃは、担持部７１の両端２箇所に形成されている例について図示したが、これに限定されない。例えば、切欠部Ｃは、担持部７１の両端２箇所に形成されていることに加えて、形成された切欠部Ｃのさらに外側にも切欠部Ｃが形成されていてもよい。
【００３９】
また、上述の実施形態のように、第２層に形成された切欠部Ｃが第１層と第３層とによって中空Ｓに構成されているとともに、変更例１のように、担持部７１の両端に切欠部Ｃが形成されていてもよい。
【００４０】
[変更例２]
図７は、変更例２に係るガスセンサ用基板７Ｂを構成する各層の表裏の状態を示した図である。なお、図７において、図４と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。
【００４１】
図７に示すように、変更例２に係るガスセンサ用基板７Ｂは、第１層７ａと、第１層７ａに積層された第２層７ｂとを有している。ここで、基板７２の第２層７ｂの表面には、触媒５を担持するための担持部７１が設けられている。また、基板７２の第２層７ｂの裏面には、担持部７１が設けられた部位（表面）とは反対側に位置する部位（裏面）に、発熱抵抗体８が設けられている。さらに、基板７２の第２層７ｂの裏面には、端子８１が設けられている。なお、第１層７ａは、発熱抵抗体８が外部へ露出することによる腐食を抑制するカバー層としての機能を有している。
【００４２】
また、基板７２の第２層７ｂには、担持部７１の一部分を除いて当該担持部７１を取り囲むようにして切欠部Ｃが形成されている。また、基板７２の第１層７ａには、第２層７ｂに形成された切欠部Ｃと対向する部位に、切欠部Ｃが形成されている。担持部７１の一部分を除いて当該担持部７１を取り囲むようにして切欠部Ｃが形成されているので、担持部７１に担持された触媒５の発熱反応により発生した熱は、担持部７１および発熱抵抗体８を含む部位Ｐの外側には放熱され難くなる。このため、触媒５の発熱反応により発生した熱は、担持部７１および発熱抵抗体８を含む部位Ｐにこもり易くなる。そのため、変更例２に係るガスセンサ１は、上記従来のガスセンサと比較して、短時間のうちに、触媒５の発熱反応により発生した熱によって発熱抵抗体８の温度を上昇させることが可能となる。
【００４３】
また、担持部７１の一部分を除いて当該担持部７１を取り囲むようにして切欠部Ｃが形成されているので、担持部７１が熱により膨張した場合であっても、切欠部Ｃがいわゆる遊びとなり担持部７１の膨張を吸収することができる。このため、基板７２に割れやクラックが生じることを抑制できる。
【００４４】
なお、上述の実施形態のように、第２層に形成された切欠部Ｃが第１層と第３層とによって中空Ｓに構成されているとともに、変更例２のように、担持部の一部分を除いて当該担持部を取り囲むようにして切欠部Ｃが形成されていてもよい。
【００４５】
[変更例３]
上述の実施形態に係るガスセンサ１は、接触燃焼式のガスセンサの例について説明したが、これに限定されない。すなわち、半導体式のガスセンサであってもよい。
【００４６】
図８は、変更例３に係るガスセンサ１ａの概略構成を示す断面図である。図８に示すように、ガスセンサ１ａは、半導体式のガスセンサであって、金属酸化物半導体を主成分とするガス感応体５ａと、ガス感応体５ａが担持されたガスセンサ用基板７Ｃとを備えている。なお、図８において、図４と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。なお、以下で説明する図９および図１０も同様である。
【００４７】
図９は、ガスセンサ用基板７Ｃの概略構成を示す斜視図である。図９に示すように、ガスセンサ用基板７Ｃは、ガス感応体５ａを担持するための担持部７１が設けられた基板７２ａを備えている。また、基板７２ａは、第１層７ａと、第１層７ａに積層された第２層７ｂと、第２層７ｂに積層された第３層７ｃとを有している。
【００４８】
図１０は、ガスセンサ用基板７Ｃを構成する各層の表裏の状態を示した図である。図１０に示すように、ガスセンサ用基板７Ｃは、基板７２ａの第３層７ｃの裏面であって、かつ担持部７１と対向する部位に、ガス感応体５ａを活性化させるための発熱体８ａが設けられている。また、基板７２ａの第２層７ｂには、担持部７１と対向する部位に、切欠部Ｃが形成されている。この切欠部Ｃは、発熱体８ａの熱によってガス感応体５ａの温度を上昇させるための機能を有している。また、切欠部Ｃは、担持部７１およびガス感応体５ａを含む部位Ｐよりも外側の部位に形成されている。すなわち、変更例３においては、上述の実施形態と同様に、第２層７ｂに形成された切欠部Ｃが第１層７ａと第３層７ｃとによって中空Ｓに形成されている（図９参照）。
【００４９】
なお、切欠部Ｃは、変更例１に係る切欠部、あるいは変更例２に係る切欠部であってもよい。
【００５０】
このように、上述の実施形態と同様に、基板７２ａに切欠部Ｃが形成されているので、発熱体８ａの熱は、担持部７１およびガス感応体５ａを含む部位Ｐにこもり易くなる。そのため、変更例３に係るガスセンサ１ａは、上記従来のガスセンサと比較して、短時間のうちに、発熱体８ａの熱によってガス感応体５ａを十分に活性化させることが可能となる。この結果、変更例３に係るガスセンサ１ａは、上記従来のガスセンサと比較して、検出感度を向上させることができる。
【００５１】
[変更例４]
上述の実施形態に係るガスセンサ１または変更例３に係るガスセンサに、温度ヒューズをさらに付加してもよい。温度ヒューズは、例えば、ガスセンサ用基板７の上面に設けられる。触媒５の発熱反応により発生した熱によって温度ヒューズの温度が上昇すると、温度ヒューズを構成する可容体である配線が溶融断線する。ここで、ガスセンサ１に備えられる図示しない制御部が、当該配線の溶融断線を検知すると、変更例４に係るガスセンサ１は、外部に向けて警報を発する。なお、警報を発することに代えてまたは加えて、変更例４に係るガスセンサ１は、検出対象ガスが放出されているガス管のバルブを閉めるように、図示しないバルブ制御部（バルブを制御する部材）を指示してもよい。もしくは、ガス器具の電源をオフにするように制御してもよい。
【００５２】
[変更例５]
上述の実施形態では、ガスセンサ用基板７の形状が、直方体状である例について説明したが、これに限定されない。すなわち、触媒５が担持部７１で担持し易いように、担持部７１が蓋体６に向かって突出していてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１，１ａ ガスセンサ
２ ベース基板
３ 枠体
５ 触媒
７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ ガスセンサ用基板
８ａ 発熱体
７１ 担持部
７２，７２ａ 基板
７ａ 第１層
７ｂ 第２層
７ｃ 第３層
８ 発熱抵抗体
Ｃ 切欠部
Ｓ 中空
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒と検出対象ガスとの接触に起因する触媒反応により発熱反応が生じ、この発熱反応により発生する熱によって抵抗体の抵抗値が変化し、この抵抗値の変化に基づいて検出対象ガスを検知するガスセンサに用いられるガスセンサ用基板であって、
前記触媒を担持するための担持部が設けられた基板を備え、
前記抵抗体は、前記担持部の近傍の前記基板に設けられており、
前記基板には、前記触媒の発熱反応により発生した熱によって前記抵抗体の温度を上昇させるための切欠部が形成されていることを特徴とするガスセンサ用基板。
【請求項２】
触媒と検出対象ガスとの接触に起因する触媒反応により発熱反応が生じ、この発熱反応により発生する熱によって抵抗体の抵抗値が変化し、この抵抗値の変化に基づいて検出対象ガスを検知するガスセンサに用いられるガスセンサ用基板であって、
前記触媒を担持するための担持部が設けられた基板を備え、
前記抵抗体は、前記担持部の近傍の前記基板に設けられており、
前記基板には、前記担持部および前記抵抗体を含む部位よりも外側の部位に、切欠部が形成されていることを特徴とするガスセンサ用基板。
【請求項３】
金属酸化物半導体を主成分とするガス感応体と、前記ガス感応体を活性化させるための発熱体とを有し、検出対象ガスによって前記ガス感応体の電気的特性が変化し、この電気的特性の変化に基づいて検出対象ガスを検知するガスセンサに用いられるガスセンサ用基板であって、
前記ガス感応体を担持するための担持部が設けられた基板を備え、
前記発熱体は、前記担持部の近傍の前記基板に設けられており、
前記基板には、前記発熱体の熱によって前記ガス感応体の温度を上昇させるための切欠部が形成されていることを特徴とするガスセンサ用基板。
【請求項４】
金属酸化物半導体を主成分とするガス感応体と、前記ガス感応体を活性化させるための発熱体とを有し、検出対象ガスによって前記ガス感応体の電気的特性が変化し、この電気的特性の変化に基づいて検出対象ガスを検知するガスセンサに用いられるガスセンサ用基板であって、
前記ガス感応体を担持するための担持部が設けられた基板を備え、
前記発熱体は、前記担持部の近傍の前記基板に設けられており、
前記基板には、前記担持部および前記ガス感応体を含む部位よりも外側の部位に、切欠部が形成されていることを特徴とするガスセンサ用基板。
【請求項５】
前記基板は、第１層と、前記第１層に積層された第２層と、前記第２層に積層された第３層とを少なくとも有し、
前記第３層の表面には、前記担持部が設けられており、かつ前記第３層の裏面には、前記担持部と対向する部位に、前記抵抗体が設けられており、
前記第２層には、前記担持部と対向する部位に、前記切欠部が形成されており、
前記第２層に形成された前記切欠部が前記第１層と前記第３層とによって中空に構成されており、
前記中空の気圧は、外部の気圧よりも低い、請求項１または２に記載のガスセンサ用基板。
【請求項６】
前記基板は、第１層と、前記第１層に積層された第２層と、前記第２層に積層された第３層とを少なくとも有し、
前記第３層の表面には、前記担持部が設けられており、かつ前記第３層の裏面には、前記担持部と対向する部位に、前記発熱体が設けられており、
前記第２層には、前記担持部と対向する部位に、前記切欠部が形成されており、
前記第２層に形成された前記切欠部が前記第１層と前記第３層とによって中空に構成されており、
前記中空の気圧は、外部の気圧よりも低い、請求項３または４に記載のガスセンサ用基板。
【請求項７】
前記基板の第２層の厚みは、前記基板の第１層の厚み、および前記基板の第３層の厚みよりも大きい、請求項５または６に記載のガスセンサ用基板。
【請求項８】
前記切欠部は、前記担持部の両端に形成されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のガスセンサ用基板。
【請求項９】
前記切欠部は、前記担持部の一部分を除いて当該担持部を取り囲むようにして形成されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のガスセンサ用基板。
【請求項１０】
前記基板は、セラミックからなる、請求項１〜９のいずれか一項に記載のガスセンサ用基板。
【請求項１１】
貫通孔が形成されたベース基板と、
前記貫通孔を取り囲むようにして前記ベース基板の上面に設けられた枠体と、
前記枠体の内側であって、かつ前記貫通孔を跨ぐようにして前記ベース基板の上面に設けられた、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のガスセンサ用基板と、を備えたガスセンサ用パッケージ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のガスセンサ用パッケージと、
前記担持部に設けられた触媒またはガス感応体と、を備えたガスセンサ。
【請求項１】
触媒と検出対象ガスとの接触に起因する触媒反応により発熱反応が生じ、この発熱反応により発生する熱によって抵抗体の抵抗値が変化し、この抵抗値の変化に基づいて検出対象ガスを検知するガスセンサに用いられるガスセンサ用基板であって、
前記触媒を担持するための担持部が設けられた基板を備え、
前記抵抗体は、前記担持部の近傍の前記基板に設けられており、
前記基板には、前記触媒の発熱反応により発生した熱によって前記抵抗体の温度を上昇させるための切欠部が形成されていることを特徴とするガスセンサ用基板。
【請求項２】
触媒と検出対象ガスとの接触に起因する触媒反応により発熱反応が生じ、この発熱反応により発生する熱によって抵抗体の抵抗値が変化し、この抵抗値の変化に基づいて検出対象ガスを検知するガスセンサに用いられるガスセンサ用基板であって、
前記触媒を担持するための担持部が設けられた基板を備え、
前記抵抗体は、前記担持部の近傍の前記基板に設けられており、
前記基板には、前記担持部および前記抵抗体を含む部位よりも外側の部位に、切欠部が形成されていることを特徴とするガスセンサ用基板。
【請求項３】
金属酸化物半導体を主成分とするガス感応体と、前記ガス感応体を活性化させるための発熱体とを有し、検出対象ガスによって前記ガス感応体の電気的特性が変化し、この電気的特性の変化に基づいて検出対象ガスを検知するガスセンサに用いられるガスセンサ用基板であって、
前記ガス感応体を担持するための担持部が設けられた基板を備え、
前記発熱体は、前記担持部の近傍の前記基板に設けられており、
前記基板には、前記発熱体の熱によって前記ガス感応体の温度を上昇させるための切欠部が形成されていることを特徴とするガスセンサ用基板。
【請求項４】
金属酸化物半導体を主成分とするガス感応体と、前記ガス感応体を活性化させるための発熱体とを有し、検出対象ガスによって前記ガス感応体の電気的特性が変化し、この電気的特性の変化に基づいて検出対象ガスを検知するガスセンサに用いられるガスセンサ用基板であって、
前記ガス感応体を担持するための担持部が設けられた基板を備え、
前記発熱体は、前記担持部の近傍の前記基板に設けられており、
前記基板には、前記担持部および前記ガス感応体を含む部位よりも外側の部位に、切欠部が形成されていることを特徴とするガスセンサ用基板。
【請求項５】
前記基板は、第１層と、前記第１層に積層された第２層と、前記第２層に積層された第３層とを少なくとも有し、
前記第３層の表面には、前記担持部が設けられており、かつ前記第３層の裏面には、前記担持部と対向する部位に、前記抵抗体が設けられており、
前記第２層には、前記担持部と対向する部位に、前記切欠部が形成されており、
前記第２層に形成された前記切欠部が前記第１層と前記第３層とによって中空に構成されており、
前記中空の気圧は、外部の気圧よりも低い、請求項１または２に記載のガスセンサ用基板。
【請求項６】
前記基板は、第１層と、前記第１層に積層された第２層と、前記第２層に積層された第３層とを少なくとも有し、
前記第３層の表面には、前記担持部が設けられており、かつ前記第３層の裏面には、前記担持部と対向する部位に、前記発熱体が設けられており、
前記第２層には、前記担持部と対向する部位に、前記切欠部が形成されており、
前記第２層に形成された前記切欠部が前記第１層と前記第３層とによって中空に構成されており、
前記中空の気圧は、外部の気圧よりも低い、請求項３または４に記載のガスセンサ用基板。
【請求項７】
前記基板の第２層の厚みは、前記基板の第１層の厚み、および前記基板の第３層の厚みよりも大きい、請求項５または６に記載のガスセンサ用基板。
【請求項８】
前記切欠部は、前記担持部の両端に形成されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のガスセンサ用基板。
【請求項９】
前記切欠部は、前記担持部の一部分を除いて当該担持部を取り囲むようにして形成されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のガスセンサ用基板。
【請求項１０】
前記基板は、セラミックからなる、請求項１〜９のいずれか一項に記載のガスセンサ用基板。
【請求項１１】
貫通孔が形成されたベース基板と、
前記貫通孔を取り囲むようにして前記ベース基板の上面に設けられた枠体と、
前記枠体の内側であって、かつ前記貫通孔を跨ぐようにして前記ベース基板の上面に設けられた、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のガスセンサ用基板と、を備えたガスセンサ用パッケージ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のガスセンサ用パッケージと、
前記担持部に設けられた触媒またはガス感応体と、を備えたガスセンサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１０６９２１（Ｐ２０１１−１０６９２１Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６１１０１（Ｐ２００９−２６１１０１）
【出願日】平成２１年１１月１６日（２００９．１１．１６）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１６日（２００９．１１．１６）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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