ガスセンサ
【目的】 感ガス素子の各電極ピンへの配線作業を容易にし、機器に実装する際の自由度を高め、省スペース化も図る。
【構成】感ガス素子と電気的に接続してその感ガス素子を支持する複数本の電極ピン７１，７２を含む電極ピンを、それぞれマウントベース（図ではバネ性ホルダ１２の下側にある）の一方の面から他方の面（背面）に貫通させて支持し、その各電極ピンの端部をスペーサ４の透孔４ａを通して溝４ｂ内に突出させ、その突出した部分に、それぞれマウントベースの背面に平行（ホルダ基板１１にも平行）な方向に延びる複数本のアウトリード５１〜５３を、各接続部５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５３ａで接続し、押え部材６を被せてバネ性ホルダ１２でホルダ基板１１に固定・保持する。
【構成】感ガス素子と電気的に接続してその感ガス素子を支持する複数本の電極ピン７１，７２を含む電極ピンを、それぞれマウントベース（図ではバネ性ホルダ１２の下側にある）の一方の面から他方の面（背面）に貫通させて支持し、その各電極ピンの端部をスペーサ４の透孔４ａを通して溝４ｂ内に突出させ、その突出した部分に、それぞれマウントベースの背面に平行（ホルダ基板１１にも平行）な方向に延びる複数本のアウトリード５１〜５３を、各接続部５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５３ａで接続し、押え部材６を被せてバネ性ホルダ１２でホルダ基板１１に固定・保持する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種ガス漏れや毒性ガスの検知、排気ガスや大気汚染等の監視、各種工程の監視等、広範な用途に使用されるガスセンサ、特に燃焼装置において不完全燃焼時に発生する一酸化炭素（ＣＯ）ガス、あるいは燃料電池自動車（ＦＣＶ）における水素ガスの漏れなどを、精度よく検出するガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水素ガスやメタンガスあるいは一酸化炭素ガス等の可燃性ガスを検知するセンサとして、接触燃焼式ガスセンサや半導体式ガスセンサ等がある。これらのガスセンサはいずれも、可燃性ガスを検知するのに利用される熱源を内蔵している。
接触燃焼式ガスセンサは、例えば特許文献１に記載されているように、熱源として燃焼触媒を備えたヒーターコイルからなる感ガス素子（検知素子）を有しており、この燃焼触媒上で生成される可燃性ガスの接触燃焼熱によるヒーターコイルの抵抗値変化を電圧変化として出力することにより、可燃性ガスの存在を検知するものである。
【０００３】
また、半導体式ガスセンサは、熱源として半導体層を備えたヒーターコイルからなる感ガス素子を有しており、この半導体層における可燃性ガスの吸着現象により発生する半導体層の電気伝導度変化を電圧変化として出力することにより、可燃性ガスの存在を検知するものである。
これらの既存のガスセンサにおいては、上述したように可燃性ガスを検知するための熱源があり、その熱平衡性能の安定化を図り、また可燃性ガスに対する防爆性能を確保するために、金網、金属焼結体または多孔質セラミックス等で構成されたガス透過性キャップが装備されている。
【０００４】
さらに、周囲温度の変化による影響を補償するために、上記検知素子と直列に補償素子を接続し、２個の抵抗を直列に接続した直列回路と並列に接続してホイートストンブリッジ回路を構成し、その並列回路の両端間に直流電圧を印加し、検知素子と補償素子の接続点と２個の抵抗の接続点との間の電圧を検出するようにしたガス検知装置も、特許文献１に記載されている。この場合の補償素子としては、検知素子と同じ電気的特性をもつヒータコイルを酸化触媒の被覆も担持もしない熱伝導層中に埋設したものを使用する。
【０００５】
一方、これらの既存のガスセンサには、ガス透過性を有さない合成樹脂製のマウントベースが設けられている。このマウントベースは、上述した検知素子及び補償素子の両端子と電気的に接続してそれらを支持する一対ずつの電極ピンを貫通させた状態で支持し、検知素子及び補償素子をガス透過性キャップ内に対向させて保持する。
このように、検知素子と補償素子が同一筐体内に設置される場合、両素子の熱干渉を防止するために、金属製または合成樹脂製の熱遮蔽板が両素子の間に装備されている。
【０００６】
しかし、このようなガスセンサにおけるガス透過性キャップは、環境要因に対する検知素子の防護の機能を有するが、その一方で、ガス透過性に制限を生じるため、センサの応答性能を損なう原因にもなる。また、既存のマウントベースは、検知対象ガスがセンサ内部へ透過するにあたっては何ら貢献していないため、センサの応答性能に寄与しない。さらに、接触燃焼式ガスセンサにおける熱遮蔽板は、検知素子と補償素子の相互の断熱を目的として設けられているが、その一方で、センサ内部における両素子の雰囲気環境を遮断してしまうため、ガスセンサの温湿度特性に対する出力電圧の安定性に対しては必ずしも好ましいとはいえない。
【０００７】
そこで、例えば特許文献２に記載されているように、上述したようにキャップ、マウントベースおよび熱遮蔽板を備えたガスセンサにおいて、それらを全てセラミックス、好ましくは多孔質セラミックスで構成することにより検知対象ガスがセンサ内部に全方向から流入可能にし、ガスセンサ内部のガス濃度を周囲環境のそれに高速で一致させ、それによってガスセンサ出力の応答性能を向上させるようにしたものも提案されている。
【０００８】
また、ＣＯ２やＮＯｘを検出するガスセンサとして、例えば特許文献３に見られるような固体電解質ガスセンサも多用されている。その感ガス素子であるセンサ本体は、ヒータ基板と固体電解質ペレットからなり、その固体電解質ペレットのヒータ基板側とその反対側にそれぞれ設けた基準極と検出極をリード線で一対の電極ピンに接続し、その電極ピンがベースを貫通して支持されることによって、センサ本体がカバー内に宙ずりで保持されている。
【特許文献１】特開平３−１６２６５８号公報
【特許文献２】特開２００６−１２６１６０号公報
【特許文献３】特開２００６−４７２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような従来のガスセンサは、いずれも上述したように感ガス素子の電極ピン、あるいはさらに補償素子の各電極ピンもマウントベースを貫通して支持され、その各基端部がマウントベースの背面から垂直に一定の長さだけ突出している。そのため、各電極ピンが近接しており、しかもその材質が一般にステンレス鋼の一種であるハステロイ等の半田付けが困難なものであるため、各電極ピンと検出回路との配線の作業性が悪いという問題があった。また、機器に実装する際の自由度も低く、余分なスペースを要する場合もあった。
この発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、感ガス素子の各電極ピンへの配線作業、あるいはさらに補償素子の各電極ピンへの配線作業も容易にし、機器に実装する際の自由度を高め、省スペース化も図ることを第１の目的とする。
【００１０】
また、従来のガスセンサでは、各電極ピンを直接あるいはその中間部に固着したピンステイを、マウントベースに形成した透孔に圧入したり、ガラス接着剤等で接着してマウントベースに固定していたため、前者の場合は圧入時に感ガス素子や補償素子あるいはピンステイやマウントベースを破損する恐れがあり、後者の場合は耐熱性が不十分になり、いずれの場合も組付けの作業性が悪いという問題もあった。
この発明はこのような問題も解決し、感ガス素子や補償素子の各電極ピンをマウントベースに固定させる作業を簡単に破損の恐れなくでき、且つ十分な耐熱性も得られるようにすることも第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明によるガスセンサは、上記第１の目的を達成するため、感ガス素子と、その感ガス素子と一端部で電気的に接続して該感ガス素子を支持する複数本の電極ピンと、その複数本の電極ピンをそれぞれ一方の面から他方の面に貫通させて支持する絶縁材からなるマウントベースと、そのマウントベースの上記感ガス素子を含む上記一方の面側の領域を覆うように該マウントベースに固着されたガス透過性を有するカバー部材とを備えたガスセンサにおいて、
上記複数本の電極ピンにおける上記マウントベースの上記他方の面側に突出した部分に、それぞれ該マウントベースの上記他方の面に平行な方向に延びるアウトリードを接続して設けたことを特徴とする。
【００１２】
上記ガスセンサにおいて、上記マウントベースの上記各電極ピンが突出する側に、その各電極ピンを貫通させると共に上記各アウトリードを支えるスペーサと、そのスペーサの上記各アウトリードを支える側の略全面を覆う押さえ部材とを設け、その該押さえ部材とスペーサとがいずれも絶縁材でできているとよい。
【００１３】
また、感ガス素子と電気的に接続して該感ガス素子を支持する複数の電極ピンを絶縁材からなるピンステイを貫通させて平行に保持した感ガス素子ユニットと、上記ピンステイを嵌合させて保持するマウントベースと、そのマウントベースの一方の面側に固着され、上記感ガス素子ユニットの感ガス素子側を覆うガス透過性を有するカバー部材と、そのカバー部材を突出させる開口を有し、上記マウントベースを固定して保持するホルダとを備えたガスセンサ、あるいはさらに補償素子の両端子と電気的に接続して該補償素子を支持する一対の電極ピンを耐熱絶縁材からなる第２のピンステイを貫通させて平行に保持した補償素子ユニットも備えたガスセンサにおいても、
上記マウントベースの他方の面側に突出する上記感ガス素子ユニットの電極ピン、あるいはさらに上記補償素子ユニットの電極ピンに、それぞれ上記マウントベースの他方の面に平行な方向に延びるアウトリードを接続して設けるとよい。
【００１４】
上記電極ピンとアウトリードとは、上記電極ピンの先端面と前記アウトリードの一部を扁平にした部分とが当接し、その当接部がレーザ溶接によって接続されているとよい。
あるいは、上記電極ピンとアウトリードとは、上記電極ピンのマウントベースからの突出部の外周面と、アウトリードの一端部が折り曲げられて電極ピンと平行になった部分の外周面とが互いの中心軸線に沿って当接し、その当接部がレーザ溶接によって接続されていてもよい。
【００１５】
上記ホルダの上記各電極ピンが突出する側に、その各電極ピンを貫通させると共に上記各アウトリードを支えるスペーサと、そのスペーサの各アウトリードを支える側の略全面を覆う押さえ部材とを設け、その押さえ部材とスペーサとがいずれも絶縁材でできているとよい。
上記ホルダには、上記スペーサの外周面を保持する複数のスペーサ保持片と、上記押さえ部材を上記スペーサ側に押圧して係止する複数の押さえ部材係止片とがバネ性を有する金属板によって一体に形成されているとなおよい。
【００１６】
上記スペーサと押さえ部材を設けたガスセンサにおいて、上記スペーサの各アウトリードを支える側の面に、あるいは上記押さえ部材のスペーサに当接する側の面に、上記各アウトリードをガイドする溝を形成するとよい。
さらに、上記押さえ部材のスペーサに当接しない側の面に表面積を増加するための複数の溝又は凹凸を形成してもよい。
上記スペーサと押さえ部材の少なくとも一方がセラミックス又は多孔質セラミックスでできているとなおよい。
上記カバー部材が多孔質セラミックスでできているとよく、上記マウントベースはセラミックス又は多孔質セラミックスでできているとよい。
【００１７】
上記マウントベースは、上記ピンステイあるいは上記第１のピンステイと第２のピンステイを嵌合させる嵌合用スロットを有し、その嵌合用スロットは、上記マウントベースの上記他方の面側から厚さ方向の途中までは上記ステイの外周形状と同等か若干大きい開口形状であり、該途中から前記一方の面側は開口形状が縮小して段差部を形成しており、その嵌合用スロットに上記ピンステイあるいは上記第１のピンステイと第２のピンステイを嵌合させる際に上記感ガス素子あるいはそれと補償素子が通過するための逃げとなる切欠部を上記段差部に形成するのが望ましい。
【００１８】
また、上記ホルダとマウントベースとの間に、上記嵌合用スロットに嵌合した上記ピンステイあるいは上記第１のピンステイと第２のピンステイを背面から押圧して上記段差部に押し付ける押さえバネを介装するのが望ましい。
前記感ガス素子と補償素子を備えたガスセンサにおいては、上記ベースに、上記キャップ内における上記感ガス素子と補償素子とを断熱するための熱遮蔽板を設けるのが望ましい。その熱遮蔽板がセラミックス又は多孔質セラミックスでできているとよい。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によるガスセンサは、マウントベースの背面から突出する少なくとも感ガス素子の各電極ピンに、それぞれマウントベースの背面に平行な方向に延びるアウトリードピンを接続して設けたので、その各アウトリードの間隔や配列、長さ、材質などを作業性を考慮して最適化することができ、感ガス素子あるいはさらに補償素子の各電極ピンへの配線作業が容易になる。また、機器に実装する際の自由度を高め、ガスセンサの後方のスペースを少なくして省スペース化も図ることができる。
【００２０】
さらに、上記マウントベースに、厚さ方向の途中に段差部を形成した１個又は複数の嵌合用スロットを設け、上記ホルダとマウントベースとの間に、上記嵌合用スロットに嵌合した感ガス素子ユニットのピンステイあるいはさらに補償素子ユニットのピンステイを、それぞれ背面から押圧して上記段差部に押し付ける押さえバネを介装すれば、上記ピンステイを上記嵌合用スロットに圧入したり接着することなく、その押さえバネの押圧力によって上記マウントベースに固定保持させることができる。
【００２１】
また、上記嵌合用スロットの段差部に、その嵌合用スロットに上記ピンステイを嵌合させる際に上記感ガス素子あるいはさらに補償素子が通過するための逃げとなる切欠部を形成すれば、上記感ガス素子ユニットあるいはさらに補償素子ユニットも上記嵌合用スロットを挿通させてマウントベースに固定保持させる際に、感ガス素子や補償素子を段差部にぶつけて破損させる恐れがなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
まず、この発明によるガスセンサの好ましい実施形態の外観を図１及び図２によって説明する。これは、接触燃焼方式のガスセンサの例であり、図１はそのガスセンサのガス検知部側を上向きにして見た斜視図、図２はそのガスセンサを上下反転して示す斜視図である。
【００２３】
このガスセンサは、取付板となるホルダ基板１１とその背面側に一体に固着されたバネ性ホルダ１２とからなるホルダ１によって各部材が保持されている。
そのホルダ基板１１は、中央部に円形の開口１１aを有する環状の突出部１１ｂが形成され、その長手方向の両側にそれぞれ取付孔１１ｃが設けられている。
【００２４】
そのホルダ基板１１の環状の突出部１１ｂ内に、後述する円板状のマウントベースが嵌入して固定保持されており、そのマウントベースの一方の面に固着されたキャップ３が、図１に示すように円形の開口１１ａから突出している。そのキャップ３はガス透過性を有し、この例では多孔質セラミックスでドーム状に形成されている。
そのキャップ３内には、その詳細は後述するが、感ガス素子である検知素子と補償素子がそれぞれピンステイを貫通する一対ずつの電極ピンに両端子が接続されて支持され、その各電極ピンとピンステイを介して上記マウントベースに固定保持され、対向して配設されている。
【００２５】
一方、ホルダ１の背面側には、上記各電極ピン（４本）が突出し、スペーサ４を挿通して、図２の上面側でホルダ１の背面に平行（マウントベースの他方の面にも平行）な方向に延びるステンレス製のアウトリード５１〜５３と接続している。この例では、４本の電極ピンのうち検知素子と補償素子のそれぞれ一方の端子に接続した２本の電極ピンは１本のアウトリード５１に共通に接続され、残りの２本の電極ピンは２本のアウトリード５２，５３に個別に接続されている。
【００２６】
ホルダ１の各電極ピンが突出する側に設けられたバネ性ホルダ１２の背面側には、各電極ピンを貫通させると共に各アウトリード５１〜５３をガイドして支える円板状のスペーサ４と、そのスペーサ４の各アウトリードを支える側の略全面を覆う円板状の押さえ部材６とが設けられ、バネ性ホルダ１２によって位置決め保持されている。
【００２７】
そのため、バネ性ホルダ１２には、スペーサ４の外周面を対向する位置で保持する一対のスペーサ保持片（図２には片方だけが示されている）１２aと、押さえ部材６を互いに対向する位置でスペーサ側に押圧して係止する一対の押さえ部材係止片１２bとがバネ性を有する金属板によって一体に形成されている。このバネ性ホルダ１２はその周辺の扇形部１２ｃがホルダ基板１１に溶接されて一体化されている。
【００２８】
スペーサ４上に押さえ部材６を重ねて配置した後、バネ性ホルダ１２の各押さえ部材係止片１２ｂの先端部の両側に形成された係止片部１２ｂ１を、それぞれ図２に矢印で示す方向に略直角に折り曲げると、押さえ部材６の背面にそれが当接し、各押さえ部材係止片１２ｂの立上がり部の湾曲によって強化されたバネ力によって、押さえ部材６をスペーサ４に押圧して保持する。このバネ性ホルダ１２のスペーサ保持片１２ａと押さえ部材係止片１２ｂは、一対ずつに限らず複数ずつ設ければよく、等角度間隔で３箇所以上ずつ設けてもよい。スペーサ４と押さえ部材６はいずれもセラミックスで形成するとよい。
【００２９】
このガスセンサの実施形態の詳細を図３から図１７を参照して説明する。
図３は、そのガスセンサのホルダとそれに固定保持される検出部側の各部を図２と同様な方向から見た分解斜視図であり、ホルダ１を構成するホルダ基板１１とバネ性ホルダ１２、マウントベース２とキャップ３、検知素子ユニット７と補償素子ユニット８、熱遮蔽板９、および押さえバネ１０を示している。
【００３０】
ホルダ基板１１は、ステンレス鋼板をプレス加工して成形した幾分細長い野球のベース形をした部材であり、前述したように中央部に円形の開口１１ａを有する環状の突出部１１ｂが絞り加工によって形成され、その長手方向の両側にそれぞれ取付孔１１ｃが開けられている。
【００３１】
マウントベース２は円板状であり、その直径線上に沿って細い熱遮蔽板嵌合用のスロット２１を形成し、それを挟んで両側にそれぞれ一対のピンステイ嵌合用のスロット２２，２３を形成している。その形状の詳細については後述する。
図３でマウントベース２の下面側にはガス透過性を有するドーム状のキャップ３が、ガラス接着剤等による接着で固着されている。
【００３２】
検知素子ユニット７は、感ガス素子である検知素子７０と、その両端子と電気的に接続して検知素子７０を支持する一対の電極ピン７１，７２を第１のピンステイ７３に挿通させると同時に、第１のピンステイ７３の図３で上側には環状のピンベース７４，７５を各電極ピン７１，７２に嵌装して設け、その第１のピンステイ７３と各電極ピン７１，７２とピンベース７４，７５とをガラス接着剤等によって、電極ピン７１，７２を平行に保持するよう接着固定している。ここで、電極ピン７１，７２の接着される部分の表面は、接着強度を得やすいように凹凸（本例では、アヤメローレット加工処理による）が部分的に設けられている。
【００３３】
補償素子ユニット８は、補償素子８０と、その両端子と電気的に接続して補償素子８０を支持する一対の電極ピン８１，８２を第２のピンステイ８３に挿通させると同時に、第２のピンステイ８３の図３で上側には環状のピンベース８４，８５を各電極ピン８１，８２に嵌装して設け、その第２のピンステイ８３と各電極ピン８１，８２とピンベース８４，８５とをガラス接着剤等によって、電極ピン８１，８２を平行に保持するよう接着固定している。ここで、電極ピン８１，８２の接着される部分の表面は、接着強度を得やすいように凹凸（本例では、アヤメローレット加工処理による）が部分的に設けられている。
【００３４】
これらのマウントベース２、検知素子ユニット７の第１のピンステイ７３とピンベース７４，７５、補償素子ユニット８の第２のピンステイ８３とピンベース８４，８５、および熱遮蔽板９は、いずれも耐熱絶縁材で、好ましくはセラミックスで作られる。用途によってはマウントベース２と熱遮蔽板９を多孔質セラミックスで形成してもよい。電極ピン７１，７２，８１，８２は耐熱及び耐蝕性の高い導電材、例えばステンレス鋼の一種であるハステロイで作られる。
【００３５】
感ガス素子である検知素子７０は、検知対象ガスを接触により燃焼させる酸化触媒を表面に被覆するか担持する熱伝導層中に白金系合金線からなるヒータコイルを埋設しており、そのヒータコイルの両端を電極ピン７１，７２に接続している。補償素子８０は周囲温度の変化による影響を補償するために設けた素子であり、酸化触媒を有しない熱伝導層中に、検知素子７０のヒータコイルと電気的特性が同じヒータコイルを埋設しており、そのヒータコイルの両端を電極ピン８１，８２に接続している。
【００３６】
バネ性ホルダ１２は前述したように、いずれも立ち上がり部分の途中に湾曲を形成した一対のスペーサ保持片１２ａと一対の押さえ部材係止片１２ｂとを周方向に９０°間隔で、バネ性を有する円板状の金属板（この例ではステンレス板）によって一体に形成している。また、その円板状の中央部には４個の透孔１２ｄが形成されており、そこに検知素子ユニット７と補償素子ユニット８の各電極ピン７１，７２，８１，８２のマウントベース２の背面から突出する部分を挿通させ、ピンベース７４，７５，８４，８５を嵌入させることができる。スペーサ保持片１２ａと押さえ部材係止片１２ｂの間の周辺部には、４個の扇形部１２ｃが形成されている。
【００３７】
押さえバネ１０は、マウントベース２とバネ性ホルダ１２との間に介装される部材であり、第１のピンステイ７３と第２のピンステイ８３をそれぞれ背面から押圧して後述する段差部に押し付ける一対ずつ４片の板バネ１０ａが、マウントベース２の背面の外周付近を中心に対して点対称な複数箇所（この例では４箇所）で押圧する複数片（この例では４片）の板バネ１０ｂと共に、一枚の板バネ材（この例ではステンレス板）の切り起こしによって形成されている。
【００３８】
ここで、マウントベース２の詳細を図１０から図１２に拡大して示す。図１０はマウントベースの背面側から見た斜視図、図１１はその平面図、図１２は図１１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
マウントベース２の直径に沿って細長く形成された熱遮蔽板嵌合用のスロット２１は、マウントベース２の背面側の入口部２１ａが図３に示した熱遮蔽板９の厚さ及び長さより広い幅と長い長さを有し、その奥が熱遮蔽板９を挿入し得る形状なっている。この入口部２１aにはスロット２１に熱遮蔽板９を挿入した後接着剤を充填するか、熱遮蔽板９の基端部をこの入口部と嵌合する形状にしてもよい。
【００３９】
また、その熱遮蔽板嵌合用のスロット２１を挟んで両側に平行に形成された一対のピンステイ嵌合用のスロット２２，２３は、それぞれマウントベース２の背面側から厚さ方向の途中の略中央部までの嵌合部２２ａ，２３ａは第１、第２のステイ７３，８３の外周形状と同等かそれより若干大きい開口形状であり、その途中から前面（これらの図で下面）側の透孔部２２ｂ，２３ｂは開口形状が縮小しており、その間に段差部２２ｃ，２３ｃを形成している。
【００４０】
さらに、その各段差部２２ｃ，２３ｃには、互いに遠い方の外側の長片に沿って、このスロット２２，２３にそれぞれ検知素子ユニット７と補償素子ユニット８を挿通させて、第１のピンステイ７３及び第２のピンステイ８３を嵌合させる際に、検知素子７０及び補償素子８０が容易に通過できるようにするための逃げとなる切欠部２２ｄ、２３ｄを形成している。
【００４１】
次に、押さえバネ１０の詳細を図１３から図１５に拡大して示す。図１３は押さえバネの平面図であり、図１４は図１３のＢ−Ｂ線に沿う断面、図１５は図１３のＣ−Ｃ線に沿う断面のそれぞれ端面図である。
この押さえバネ１０は１枚の円板状の板バネ材を図１３に示す形状を得るような平面形状に打ち抜いて、直径線（Ｃ−Ｃ線）に沿って中心Ｏに近く対称な位置に、前述した一対ずつ４片の板バネ１０ａを打抜孔１０ｃによって形成すると共に、その直径線に対して±４５°ずつずれた直径線に沿って、それぞれ外周部に４片の板バネ１０ｂを中心Ｏに対して点対称な位置に形成している。その各板バネ１０ｂは、周方向の両側にそれぞれ外周から平行に切り欠き１０ｄが打ち抜かれることによって形成される。
【００４２】
ピンステイ押圧用の各板バネ１０ａは図１３に示す破線に沿って、図１５に示すように屈曲して切り起こされてバネ性が付与される。マウントベース押圧用の各板バネ１０ｂも図１３に示す破線に沿って、図１４に示すように屈曲して切り起こされてバネ性が付与される。
【００４３】
図３に示した各部品を組み付ける際には、検知素子ユニット７の検知素子７０側と補償素子ユニット８の補償素子８０側を、それぞれマウントベース２のスロット２２，２３に挿通させ、第１のピンステイ７３及び第２のピンステイ８３をそれぞれスロット２２，２３の図１０から図１２に示した嵌合部２２ａ，２３ａに嵌合させ、段差部２２ｃ，２３ｃに係止させる。それによって、検知素子ユニット７と補償素子ユニット８とを対向させてマウントベース２に保持することができる。そして、熱遮蔽板９をマウントベース２のスロット２１に挿入して、キャップ３内に検知素子ユニット７と補償素子ユニット８との間を仕切るように突出介在させ、両者を熱遮蔽する。スロット２１の入口部２１aにはスロット２１に熱遮蔽板９を挿入した後接着剤を充填して固定するとよい。
【００４４】
このように各部品を組み付けて構成したセンサ部のキャップ３を、ホルダ基板１１の円形の開口１１ａに挿通させ、マウントベース２を環状の突出部１１ｂに嵌合させ、そのマウントベース２上に押さえバネ１０を載置し、さらにバネ性ホルダ１２を載置する。これらの各部品が、図３に一点鎖線で示す中心軸線及び直交する径方向を互いに一致させて組み付ける。
【００４５】
この状態で、検知素子ユニット７と補償素子ユニット８の各電極ピン７１，７２，８１，８２のピンベース７４，７５，８４，８５を嵌装した後端部がマウントベース２の背面から突出しており、押さえバネ１０の図１３に示した打抜孔１０ｃを通してバネ性ホルダ１２の４個の透孔１２ｄからそれぞれ突出している。
そして、バネ性ホルダ１２の各扇形部１２ｃをホルダ基板１１にスポット溶接、又はレーザー溶接して固着する。
【００４６】
次に図４によって、ホルダの背面側に設けられる部材について説明する。図４は、図３に示したホルダ基板１１とバネ性ホルダ１２とからなるホルダ１に前述したように各部品を組み付けて、バネ性ホルダ１２の各扇形部１２ｃをホルダ基板１１に溶接して固着した状態を、図２に示したスペーサ４、アウトリード５１〜５３、および押さえ部材６と共に示す分解斜視図である。
【００４７】
検知素子ユニット７と補償素子ユニット８の各電極ピン７１，７２，８１，８２は、ピンベース７４，７５，８４，８５によって絶縁されてバネ性ホルダ１２の各透孔１２ｄからそれぞれ突出している。
スペーサ４には、各電極ピン７１，７２，８１，８２を貫通させる４個の透孔４ａが設けられ、図４で上側の面には互いに直交する複数本の溝４ｂが形成されている。そのため、このスペーサ４は各アウトリード５１〜５３を支持するとともに、その複数本の溝４ｂによって各アウトリード５１〜５３をガイドするガイド部材の役目も果たす。
【００４８】
このスペーサ４を覆う押さえ部材６には、外周面の所定の位置に小さな半円状の切り欠きが形成されており、それはこのスペーサ４との位置決めの目安として使用される。これらのスペーサ４と押さえ部材６は、いずれも耐熱性絶縁材で好ましくはセラミックスあるいは多孔質セラミックスで形成される。
【００４９】
ここでアウトリード５１〜５３について、図１６及び図１７も参照して説明する。図１６は１本の電極ピンと接続するアウトリード５２の接続端部付近の拡大図、図１７は２本の電極ピンと共通に接続するアウトリード５１の接続端部付近の拡大図であり、それぞれ（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【００５０】
アウトリード５１〜５３は例えばステンレスのワイヤを切断して作成され、アウトリード５２は図１６に示すように直線状をなし、その一端部に扁平な接続部５２ａが形成されている。アウトリード５３もこのアウトリード５２と同様に、図４に示す扁平な接続部５３ａが形成されている。
アウトリード５１は図１７の（ｂ）に示すように、矢示Ｐで示す部分から一端側が略直角に曲げられてその曲げられた部分の中間部と端部にそれぞれ（ａ）に示すように扁平な接続部５１ａと５１ｂが形成されている。
これらの扁平な接続部５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５３ａは、その部分を径方向に押し潰し加工するか、あるいは切削加工などによって容易に形成することができる。
【００５１】
図４に示したこれらの部品を組み付ける際には、バネ性ホルダ１２上にスペーサ４をその各透孔４ａに、それぞれ一点鎖線で示すように検知素子ユニット７と補償素子ユニット８の各電極ピン７１，７２，８１，８２を挿通させて載置し、その外周面を一対のスペーサ保持片１２ａ，１２ａによって保持させる。すると、各電極ピン７１，７２，８１，８２の端部がスペーサ４の溝４ｂ内に僅かに突出する。
【００５２】
そこで、各アウトリード５１〜５３をスペーサ４の溝４ｂ内に導入し、アウトリード５１の扁平な接続部５１ａと５１ｂを電極ピン７１と８１の各端面に当接させ、その当接部をレーザ溶接によって接続する。また、アウトリード５２，５３の接続部５２ａ、５３ａをそれぞれ電極ピン８２，７２の端面に当接させ、その各当接部をレーザ溶接によって接続する。
【００５３】
この電極ピンとアウトリードの接続完了状態を図８に示す。このように、各電極ピン７１，７２，８１，８２はスペーサ４の各透孔４ａに挿通されて固定され、各アウトリード５１〜５３はスペーサ４の溝４ｂ内で位置決めされるので、接続部５１ａ，５２ａ，５３ａでのレーザ溶接を容易に行うことができる。
【００５４】
この実施形態では各アウトリードの電極ピンとの接続部を扁平に加工しているので、電極ピンの端面との接触面積が増加し安定性のよいので、溶接による接続を確実に行うことができる。しかし、これは必須ではなく、各アウトリードの接続部を加工せずに細い円柱状のままでもよいし、アウトリード材料のワイヤ自体の断面形状が円形以外の方形や扁平形であってもよい。あるいは、各電極ピン端面を凹円筒面などにしてもよい。
また、接続方法も、レーザ溶接に限らず、電気抵抗溶接や、導電性接着剤による接着、カシメ等の手段を採用してもよい。
【００５５】
このようにスペーサ４上で各電極ピン７１，７２，８１，８２とアウトリード５１〜５３とを電気的および機械的に接続した後、そのスペーサ４の各アウトリード５１〜５３を支える側の略全面を覆うように、円板状の押さえ部材６を載置し、バネ性ホルダ１２の一対の押さえ部材係止片１２ｂ，１２ｂの各係止片部１２ｂ１を内側に略９０°折り曲げることによって、押さえ部材６を径方向に位置決めすると共にスペーサ４に押し付けて固定し、図１及び図２に示した組み付け完成状態になる。
【００５６】
スペーサ４の各溝４ｂと押さえ部材６との隙間にはセラミック接着剤、ガラス接着剤等が充填され、スペーサ４と押さえ部材６は固着され、その内部で各電極ピンとアウトリードの接続部が固定される。
この実施形態ではこのように、バネ性ホルダ１２とスペーサ４と押さえ部材６とによって、各電極ピン７１，７２，８１，８２とアウトリード５１〜５３との接続部近傍をマウントベース及びホルダ基板１１に保持・固定することができる。
【００５７】
図５から図７はこのガスセンサの組み付け完成状態を示す断面図であり、図５はそのガスセンサの機器への取り付け状態を示すホルダの長手方向に沿う断面図、図６はホルダの短手方向に沿う断面図、図７は図５と同じ断面をキャップと熱遮蔽板及び機器への取り付け部を省略し、図５と図６では図示を省略したホルダとマウントベースとの間に押さえバネを介装した状態を示す断面図である。また、図９は図５に示したガスセンサの機器への取り付け状態を示す側面図である。
【００５８】
これらの図に示す殆どの部材については既に説明したが、新たに示す部分としては、図５において３０は検知対象機器の筐体パネルであり、装着孔３０ａにホルダ基板１１の環状の突出部１１ｂを挿入してキャップ３を内部に突出させ、ホルダ基板１１の取付孔１１ｃに取付ねじ３１を挿通し、筐体パネル３０の雌ねじが形成された取付孔３０ｂにねじ込んで締め付け固定することにより、ガスセンサを機器に固定する。取付孔３０ｂは筐体パネル３０のバーリング加工によって、孔あけと同時に雌ねじが形成されている。
【００５９】
また、スペーサ４のバネ性ホルダ１２の平面部と接触する面には円形の凹陥部４ｃが形成されており、外周部付近でのみバネ性ホルダ１２の平面部と接触するようにして、熱伝導を低減させている。この凹陥部４ｃの有無あるいは大きさによって、バネ性ホルダ１２からスペーサ４への熱伝導性を調整することができる。
さらに、押さえ部材６のスペーサ４に当接する側の面には図６に示すように一本の突条６ｂが形成されており、スペーサ４の溝４ｂの一本に嵌合して、スペーサ４と押さえ部材６との相対位置決めが容易になる。
【００６０】
図５と図６では図示を省略しているが、実際には図７に示すようにホルダ１におけるバネ性ホルダ１２の平面部とマウントベース２との間に図１３から図１５に示した押さえバネ１０を介装している。そのため、その押さえバネ１０に形成された一対ずつのピンステイ押圧用の板バネ１０ａの弾性によって、検知素子ユニット７と補償素子ユニット８の各ピンステイ７３，８３の電極ピン間の部分を押圧して、図１０から図１２に示したスロット２２，２３の段部２２ｃ，２３ｃに押し付ける。
【００６１】
そのため、各ピンステイ７３，８３をスロット２２，２３に圧入しなくても、確実に固定することができる。
また、押さえバネ１０の外周部に形成された４片の板バネ１０ｂがマウントベース２の背面に当接し、バネ性ホルダ１２の平面部によって幾分押圧されているため、その弾性によってマウントベース２をべース基板１１の環状の突出部１１ｂに押し付け、マウントベース２を確実に保持することができる。その際マウントベース２の背面とバネ性ホルダ１２の平面部との間に僅かな隙間ができるので、熱伝導をかなり低下させることもできる。
【００６２】
〔押さえ部材の異なる例〕
押さえ部材の異なる例を図１８から図２０によって説明する。図１８はその押さえ部材のスペーサに当接しない側の面の平面図、図１９はスペーサに当接する側の面の平面図、図２０は図１８のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【００６３】
この押さえ部材１６も前述した押さえ部材６と同様にセラミックスあるいは多孔質セラミックスでつくられ、外周面の所定位置に位置決め用の切り欠き１６ａを、スペーサ４に当接する側の面に一本の突条１６ｂをそれぞれ形成している。さらに、この押さえ部材１６のスペーサ４に当接しない側の面には、図１８に示すように表面積を増加するための複数本の溝１６ｃを等間隔に互いに直交させて形成している。この溝１６ｃの密度や深さを変えることによって、外気に接する表面積を増減して、押さえ部材１６の放熱性を調整することができる。溝に代えて多数の凹凸を設けるようにしてもよい。
【００６４】
このガスセンサは、放熱性（冷却性能）が高く応答性がよいことと、風などの影響を受けず安定性がよいという相反する要求を満たす必要があるため、スペーサ及び押え部材についても種々の材料と形状を比較評価した。例えば、アルミナ９６％のセラミックス及び多孔質セラミックスでスペーサ及び押え部材を作製し、押え部材の背面がフラットなものとに密度と深さがこと異なる溝を形成したものを組み合わせて評価したところ、いずれもセラミックスの場合、押え部材の溝の密度が高く深い方が応答性はよくなるが、安定性が悪くなる傾向があり、いずれも多孔質セラミックスの場合、押え部材の溝の密度が低く浅くても応答性がよく、安定性もよい傾向があった。
【００６５】
〔ガスセンサの他の実施形態〕
この発明によるガスセンサの他の好ましい実施形態の要部を図２１から図２３によって説明する。図２１はそのガスセンサのバネ性ホルダ及び各電極ピンとアウトリードとの接続部側の外観を示し、図２２はそれに二分割したスペーサを取り付けた状態を示し、図２３はさらに押さえ部材を取り付けた状態を示す、それぞれ斜視図である。
【００６６】
ガスセンサのバネ性ホルダ１２は前述した実施形態のものと同じである。この実施形態において、前述した実施形態と相違するのは、各電極ピンとアウトリードとの接続部と、スペーサおよび押さえ部材だけである。
この実施形態では、４本の電極ピン７１，７２，８１，８２にそれぞれアウトリード５５〜５８を個別に接続する。
【００６７】
アウトリード５５，５７はそれぞれ一端部付近を図２１で水平方向に略９０°互いに向き合う方向に曲げ、さらに各一端部を下方に略９０°曲げて接続部５５ａ，５７ａを電極ピン７１，８１と平行に形成する。また、アウトリード５６，５８はそれぞれ一端部を図２１で下方に略９０°曲げて接続部５６ａ，５８ａを電極ピン７２，８２と平行に形成する。
【００６８】
そして、図２１に示すように、各電極ピン７１，７２，８１，８２のマウントベースからバネ性ホルダ１２の透孔１２ｄを通して突出する突出部の外周面と、アウトリードの５５〜５８の各一端部が折り曲げられて各電極ピンと平行になった部分である接続部５５ａ，５６ａ，５７ａ，５８ａの外周面とを互いの中心軸線に沿って当接させ、その当接部をレーザ溶接して接続している。このようにすれば、各電極とアウトリードとを一層確実に接続することができる。
【００６９】
この実施形態ではレーザ溶接作業の都合上、スペーサを先に装着することができないので、レーザ溶接後に、二分割したスペーサ一半部４１と他半部４２を、図２２に矢印で示す方向から装着して切断面を当接させて配置し、バネ性ホルダ１２のスペーサ保持片１２ａ，１２ａによって保持させる。各電極ピン７１，７２，８１，８２とアウトリード５５〜５８との接続部は逃がし孔の半部４１ａと４２ａで形成される逃がし孔内に逃がす。
【００７０】
そのスペーサ一半部４１と他半部４２からなるスペーサ上に、図２３に示すように押さえ部材６０を被せる、その押さえ部材６０のスペーサと当接する側の面には前述した実施形態のスペーサ４の溝４ｂと同様な溝６０ｂが互いに直交する方向に複数本ずつ形成されており、その溝６０ｂ内にアウトリード５５〜５８を導入してガイドする。
そして、バネ性ホルダ１２の一対の押さえ部材係止片１２ｂ，１２ｂの各係止片部１２ｂ１を内側に略９０°折り曲げることによって、押さえ部材６を径方向に位置決めすると共にスペーサ一半部４１と他半部４２に押圧する。押さえ部材６０の溝６０ｂにもセラミック接着剤やガラス接着剤等を充填して固着する。
【００７１】
この実施形態でも、各アウトリードと電極ピンとの接続部を互いに平面に加工したり、一方を凹円筒面に加工知したりして、接触面積が増加させるようにするとよい。しかし、加工せずに細い円柱状のままでも充分接続可能である。また、接続方法も、レーザ溶接に限らず、電気抵抗溶接や、導電性接着剤による接着、カシメ等の手段を採用してもよい。
【００７２】
〔多孔質セラミックス部品の製造方法〕
ここで、多孔質セラミックスによるキャップ３やスペーサ４、押さえ部材６等の製造方法について、簡単に説明する。
まず、セラミックス粉末原料と所要の添加剤を調合し、全体を均一に混合する。この場合、セラミックス粉末原料には、粉末粒径が概ね０．３〔μｍ〕程度のアルミナ粉末又はジルコニア粉末等の一般的なセラミックス材料の粉末を用いる。また、添加剤には、助剤，バインダ及び純水を適量用いる。なお、助剤には、ポリアクリル酸塩等を利用できるとともに、バインダには、アクリル，ＰＶＡ（ポリビニルアルコール），ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）等を利用することができる。
【００７３】
その後、噴霧乾燥装置（スプレードドライヤ装置）等を使用して、平均粒径が６０〜１２０〔μｍ〕程度の造粒体材料を作成する。そして、その造粒体材料を所定の一次加圧力で加圧して、例えば押し出し成形によって丸パイプ形状に一次成形を行う。その後、その一次成形体を所定の一次加熱温度で一次焼成（仮焼成）して成形圧粉体を得る。この一次加熱温度は、９００〜１２００〔℃〕の範囲で選定する。
【００７４】
そして、この成形圧粉体を粉砕し、粒径が０．１〜１．０〔ｍｍ〕の範囲に分級し、その圧粉体材料を所定の二次加圧力により加圧して、所要の部品形状に二次成形を行う。その二次成形体を所定の二次加熱温度で二次焼成（本焼成）する。この場合の二次加熱温度は１２００〜１６００〔℃〕の範囲で、使用するセラミックス粉末原料に対応した温度を適宜設定する。このようにして、多孔質セラミックスによるキャップ３等の部品を製造することができる。
【００７５】
この多孔質セラミックスは、図２４に示すように、圧粉体材料の粒子ｋ…同士の結合により成立しており、粒界となる接触面の周囲における空間により気孔Ｒ…が形成されているため、この気孔Ｒ…に沿ったガス通路により所定のガス透過率が確保される。この際、気孔Ｒ…の幅は、５００〔μｍ〕未満であり、気孔Ｒ…に対する水分の侵入、更にはガス以外の無用な異物の侵入は阻止される。図２４にガス通路を点線矢印Ｈｓ…で示す。
【００７６】
このように、多孔質セラミックスＣを、セラミックス粉末原料と一又は二以上の添加剤を調合し、所定の粒度を有する造粒体材料Ｐｏを造粒するとともに、この造粒体材料Ｐｏを所定の一次加圧力Ｆｆにより一次成形した後、所定の一次加熱温度Ｔｆにより一次焼成することにより粒子ｋ…の大きさが０．１〜１．０〔ｍｍ〕の範囲となる圧粉体材料Ｐｐを得、この圧粉体材料Ｐｐを所定の二次加圧力Ｆｓにより二次成形した後、所定の二次加熱温度Ｔｓにより二次焼成するようにすれば、ガスセンサに使用した際に、所要のガス透過率及び所要の機械的強度（曲げ強さ）の双方を十分に確保することができる。特に、造粒体材料Ｐｏにおける粒子の大きさを、６０〜１２０〔μｍ〕の範囲に選定すれば、これらの効果を十分に引出せる最適な多孔質セラミックスＣを得ることができる。
【００７７】
〔まとめと適用範囲〕
この発明によるガスセンサは、これらの実施形態について説明したように、マウントベース２の背面側に突出する検知素子ユニット７の電極ピン７１，７２と補償素子ユニット８の電極ピン８１，８２に、それぞれ該マウントベースの背面及びホルダ１に背面に平行な方向に延びるアウトリード５１〜５３あるいは５５〜５８を接続して設けたので、検出回路基板との配線作業が容易になり、センサの後方にスペースを取らないので、機器に実装する際の自由度が高くなり、省スペース化も図ることができる。
【００７８】
また、上述した実施形態のように各アウトリードを同一平面上に配列し、必要によりそれぞれ長さを異ならせてもよい。検知素子ユニットと補償素子ユニットの一対ずつの電極ピンのうち各一方の電極ピンを共通のアウトリードに接続することにより、アウトリードを３本に減らすことができる。また、各アウトリードをニッケルあるいは銅−ニッケル合金等の半田付け可能な金属材料で形成すれば、配線が一層容易になる。
【００７９】
以上の実施形態は、この発明を補償素子を内部に設けた接触燃焼式ガスセンサにこの発明を適用した例を説明したが、補償素子を別体とし、感ガス素子ユニットである検知素子ユニットのみを内蔵する接触燃焼式ガスセンにも勿論適用できる。さらに、前述した半導体式ガスセンサや固体電解質ガスセンサなど種々の感ガス素子を備えたガスセンサにも適用可能である。
電極ピンの数も４本に限らず、２本、３本、５本、６本など複数本の電極ピンを有するガスセンサに適用でき、ピンベースやピンステイは必須ではなくそのいずれかを省略したり、各電極ピンをマウントベースに直接貫通して保持させるようにしてもよい。
【００８０】
上述の実施形態では、バネ性ホルダ１２とスペーサ４と押さえ部材６とによって、各電極ピン７１，７２，８１，８２とアウトリード５１〜５３との接続部近傍をマウントベース及びホルダ基板１１に保持・固定するようにしたが、これらの形状や材質を種々変更してもよく、マウントベース、スペーサ、および押さえ部材を、円板状以外の形状（楕円板状、方形板状、多角形板状、ブロック状など）にすることもでき、耐熱性合成樹脂などで形成してもよい。バネ性ホルダもそれに合わせた形状にすればよい。
さらに、バネ性ホルダ、スペーサ、および押さえ部材を一部あるいは全部省略して、各電極ピンとアウトリードとの接続部部近傍を耐熱性接着剤で固めたり、カバーで覆ってその内部に耐熱性充填剤を充填して固めるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
この発明によるガスセンサは、各種の可燃性ガスを使用する機器やシステムあるいはそれらを設置した室内などのガス漏れあるいは有毒ガスの発生を検知する装置などに広範に適用することができる。特に、不完全燃焼によるＣＯなどの有毒ガスの発生検知や、今後急速な実用化が期待される燃料電池自動車における内部の１区画ごとの水素もれ検知、産業用あるいは家庭用の補助電源として使用する燃料電池システムなどの水素ガスセンサ、あるいはＣＯ２等の非可燃性ガスを検知するガスセンサなどにも同様にこの発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】この発明によるガスセンサの好ましい実施形態の外観を示す斜視図である。
【図２】そのガスセンサを上下反転して示す斜視図である。
【図３】そのガスセンサのホルダとそれに固定保持される検出部側の各部を図２と同様な方向から見た分解斜視図である。
【図４】同じくホルダとその背面から突出する各電極ピン及びアウトリードとスペーサと押さえ部材の分解斜視図である。
【図５】図１及び図２に示したガスセンサの機器への取り付け状態を示すホルダの長手方向に沿う断面図である。
【図６】同じくそのホルダの短手方向に沿う断面図である。
【図７】図５と同じ断面をキャップと熱遮蔽板及び機器への取り付け部を省略しホルダとマウントベースとの間に押さえバネを介装した状態を示す断面図である。
【図８】同じくその押さえ部材を取り外した状態で示す背面図である。
【図９】図５に示したガスセンサの機器への取り付け状態を示す側面図である。
【００８３】
【図１０】マウントベースの背面側から見た拡大斜視図である。
【図１１】同じくその平面図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１３】押さえバネの拡大平面図である。
【図１４】図１３のＢ−Ｂ線に沿う断面の端面図である。
【図１５】図１３のＣ−Ｃ線に沿う断面の端面図である。
【図１６】１本の電極ピンと接続するアウトリードの接続端部付近の拡大正面図（ａ）とその平面図（ｂ）である。
【図１７】２本の電極ピンと共通に接続するアウトリードの接続端部付近の拡大正面図（ａ）とその平面図（ｂ）である。
【００８４】
【図１８】押さえ部材の異なる例のスペーサに当接しない側の面の平面図である。
【図１９】同じくその押さえ部材のスペーサに当接する側の面の平面図である。
【図２０】図１８のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図２１】この発明によるガスセンサの他の好ましい実施形態のホルダの要部及びその各電極ピンとアウトリードとの接続部側の外観を示す斜視図である。
【図２２】同じくその二分割したスペーサを取り付けた状態を示す斜視図である。
【図２３】さらに押さえ部材を取り付けた状態を示す斜視図である。
【図２４】多孔質セラミックスの内部構造を拡大して示す説明図である。
【符号の説明】
【００８５】
１：ホルダ ２：マウントベース ３：キャップ ４：スペーサ
４ａ：透孔 ４ｂ：溝 ４ｃ：凹陥部
６：押さえ部材 ６ａ：切り欠き ６ｂ：突条 ７：検知素子ユニット
８：補償素子ユニット ９：熱遮蔽板 １０：押さえバネ
１０ａ：ピンステイ押圧用の板バネ １０ｂ：マウントベース押圧用の板バネ
１０ｃ：打抜孔 １０ｄ：切り欠き １１：ホルダ基板
１１ａ：円形の開口 １１ｂ：環状の突出部 １１ｃ：取付孔
１２：バネ性ホルダ １２ａ：スペーサ保持片 １２ｂ：押さえ部材係止片
１２ｂ１：係止片部 １２ｃ：扇形部 １２ｄ：透孔
１６：押さえ部材 １６ａ：切り欠き １６ｂ：突条
１６ｃ：表面積を増加するための溝
【００８６】
２１：熱遮蔽板嵌合用のスロット ２１ａ：入口部
２２，２３：ピンステイ嵌合用のスロット
２２ａ，２３ａ：嵌合部 ２２ｂ，２３ｂ透孔部 ２２ｃ，２３ｃ：段差部
２２ｄ，２３ｄ：切欠部
３０：機器の筐体パネル ３０ａ：装着孔 ３０ｂ：取付孔 ３１：取付ねじ
４１：スペーサの一半部 ４２：スペーサの他半部
４１ａ，４２ａ：逃がし孔の半部
５１〜５３：アウトリード ５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５３ａ：接続部
５５〜５８：アウトリード ５５ａ，５６ｂ，５７ａ，５８ａ：接続部
６０：押さえ部材 ６０ｂ：溝
７０：検知素子 ７１，７２：電極ピン ７３：第１のピンステイ
７４，７５：ピンベース，
８０：補償素子 ８１，８２：電極ピン ８３：第２のピンステイ
８４，８５：ピンベース
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種ガス漏れや毒性ガスの検知、排気ガスや大気汚染等の監視、各種工程の監視等、広範な用途に使用されるガスセンサ、特に燃焼装置において不完全燃焼時に発生する一酸化炭素（ＣＯ）ガス、あるいは燃料電池自動車（ＦＣＶ）における水素ガスの漏れなどを、精度よく検出するガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水素ガスやメタンガスあるいは一酸化炭素ガス等の可燃性ガスを検知するセンサとして、接触燃焼式ガスセンサや半導体式ガスセンサ等がある。これらのガスセンサはいずれも、可燃性ガスを検知するのに利用される熱源を内蔵している。
接触燃焼式ガスセンサは、例えば特許文献１に記載されているように、熱源として燃焼触媒を備えたヒーターコイルからなる感ガス素子（検知素子）を有しており、この燃焼触媒上で生成される可燃性ガスの接触燃焼熱によるヒーターコイルの抵抗値変化を電圧変化として出力することにより、可燃性ガスの存在を検知するものである。
【０００３】
また、半導体式ガスセンサは、熱源として半導体層を備えたヒーターコイルからなる感ガス素子を有しており、この半導体層における可燃性ガスの吸着現象により発生する半導体層の電気伝導度変化を電圧変化として出力することにより、可燃性ガスの存在を検知するものである。
これらの既存のガスセンサにおいては、上述したように可燃性ガスを検知するための熱源があり、その熱平衡性能の安定化を図り、また可燃性ガスに対する防爆性能を確保するために、金網、金属焼結体または多孔質セラミックス等で構成されたガス透過性キャップが装備されている。
【０００４】
さらに、周囲温度の変化による影響を補償するために、上記検知素子と直列に補償素子を接続し、２個の抵抗を直列に接続した直列回路と並列に接続してホイートストンブリッジ回路を構成し、その並列回路の両端間に直流電圧を印加し、検知素子と補償素子の接続点と２個の抵抗の接続点との間の電圧を検出するようにしたガス検知装置も、特許文献１に記載されている。この場合の補償素子としては、検知素子と同じ電気的特性をもつヒータコイルを酸化触媒の被覆も担持もしない熱伝導層中に埋設したものを使用する。
【０００５】
一方、これらの既存のガスセンサには、ガス透過性を有さない合成樹脂製のマウントベースが設けられている。このマウントベースは、上述した検知素子及び補償素子の両端子と電気的に接続してそれらを支持する一対ずつの電極ピンを貫通させた状態で支持し、検知素子及び補償素子をガス透過性キャップ内に対向させて保持する。
このように、検知素子と補償素子が同一筐体内に設置される場合、両素子の熱干渉を防止するために、金属製または合成樹脂製の熱遮蔽板が両素子の間に装備されている。
【０００６】
しかし、このようなガスセンサにおけるガス透過性キャップは、環境要因に対する検知素子の防護の機能を有するが、その一方で、ガス透過性に制限を生じるため、センサの応答性能を損なう原因にもなる。また、既存のマウントベースは、検知対象ガスがセンサ内部へ透過するにあたっては何ら貢献していないため、センサの応答性能に寄与しない。さらに、接触燃焼式ガスセンサにおける熱遮蔽板は、検知素子と補償素子の相互の断熱を目的として設けられているが、その一方で、センサ内部における両素子の雰囲気環境を遮断してしまうため、ガスセンサの温湿度特性に対する出力電圧の安定性に対しては必ずしも好ましいとはいえない。
【０００７】
そこで、例えば特許文献２に記載されているように、上述したようにキャップ、マウントベースおよび熱遮蔽板を備えたガスセンサにおいて、それらを全てセラミックス、好ましくは多孔質セラミックスで構成することにより検知対象ガスがセンサ内部に全方向から流入可能にし、ガスセンサ内部のガス濃度を周囲環境のそれに高速で一致させ、それによってガスセンサ出力の応答性能を向上させるようにしたものも提案されている。
【０００８】
また、ＣＯ２やＮＯｘを検出するガスセンサとして、例えば特許文献３に見られるような固体電解質ガスセンサも多用されている。その感ガス素子であるセンサ本体は、ヒータ基板と固体電解質ペレットからなり、その固体電解質ペレットのヒータ基板側とその反対側にそれぞれ設けた基準極と検出極をリード線で一対の電極ピンに接続し、その電極ピンがベースを貫通して支持されることによって、センサ本体がカバー内に宙ずりで保持されている。
【特許文献１】特開平３−１６２６５８号公報
【特許文献２】特開２００６−１２６１６０号公報
【特許文献３】特開２００６−４７２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような従来のガスセンサは、いずれも上述したように感ガス素子の電極ピン、あるいはさらに補償素子の各電極ピンもマウントベースを貫通して支持され、その各基端部がマウントベースの背面から垂直に一定の長さだけ突出している。そのため、各電極ピンが近接しており、しかもその材質が一般にステンレス鋼の一種であるハステロイ等の半田付けが困難なものであるため、各電極ピンと検出回路との配線の作業性が悪いという問題があった。また、機器に実装する際の自由度も低く、余分なスペースを要する場合もあった。
この発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、感ガス素子の各電極ピンへの配線作業、あるいはさらに補償素子の各電極ピンへの配線作業も容易にし、機器に実装する際の自由度を高め、省スペース化も図ることを第１の目的とする。
【００１０】
また、従来のガスセンサでは、各電極ピンを直接あるいはその中間部に固着したピンステイを、マウントベースに形成した透孔に圧入したり、ガラス接着剤等で接着してマウントベースに固定していたため、前者の場合は圧入時に感ガス素子や補償素子あるいはピンステイやマウントベースを破損する恐れがあり、後者の場合は耐熱性が不十分になり、いずれの場合も組付けの作業性が悪いという問題もあった。
この発明はこのような問題も解決し、感ガス素子や補償素子の各電極ピンをマウントベースに固定させる作業を簡単に破損の恐れなくでき、且つ十分な耐熱性も得られるようにすることも第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明によるガスセンサは、上記第１の目的を達成するため、感ガス素子と、その感ガス素子と一端部で電気的に接続して該感ガス素子を支持する複数本の電極ピンと、その複数本の電極ピンをそれぞれ一方の面から他方の面に貫通させて支持する絶縁材からなるマウントベースと、そのマウントベースの上記感ガス素子を含む上記一方の面側の領域を覆うように該マウントベースに固着されたガス透過性を有するカバー部材とを備えたガスセンサにおいて、
上記複数本の電極ピンにおける上記マウントベースの上記他方の面側に突出した部分に、それぞれ該マウントベースの上記他方の面に平行な方向に延びるアウトリードを接続して設けたことを特徴とする。
【００１２】
上記ガスセンサにおいて、上記マウントベースの上記各電極ピンが突出する側に、その各電極ピンを貫通させると共に上記各アウトリードを支えるスペーサと、そのスペーサの上記各アウトリードを支える側の略全面を覆う押さえ部材とを設け、その該押さえ部材とスペーサとがいずれも絶縁材でできているとよい。
【００１３】
また、感ガス素子と電気的に接続して該感ガス素子を支持する複数の電極ピンを絶縁材からなるピンステイを貫通させて平行に保持した感ガス素子ユニットと、上記ピンステイを嵌合させて保持するマウントベースと、そのマウントベースの一方の面側に固着され、上記感ガス素子ユニットの感ガス素子側を覆うガス透過性を有するカバー部材と、そのカバー部材を突出させる開口を有し、上記マウントベースを固定して保持するホルダとを備えたガスセンサ、あるいはさらに補償素子の両端子と電気的に接続して該補償素子を支持する一対の電極ピンを耐熱絶縁材からなる第２のピンステイを貫通させて平行に保持した補償素子ユニットも備えたガスセンサにおいても、
上記マウントベースの他方の面側に突出する上記感ガス素子ユニットの電極ピン、あるいはさらに上記補償素子ユニットの電極ピンに、それぞれ上記マウントベースの他方の面に平行な方向に延びるアウトリードを接続して設けるとよい。
【００１４】
上記電極ピンとアウトリードとは、上記電極ピンの先端面と前記アウトリードの一部を扁平にした部分とが当接し、その当接部がレーザ溶接によって接続されているとよい。
あるいは、上記電極ピンとアウトリードとは、上記電極ピンのマウントベースからの突出部の外周面と、アウトリードの一端部が折り曲げられて電極ピンと平行になった部分の外周面とが互いの中心軸線に沿って当接し、その当接部がレーザ溶接によって接続されていてもよい。
【００１５】
上記ホルダの上記各電極ピンが突出する側に、その各電極ピンを貫通させると共に上記各アウトリードを支えるスペーサと、そのスペーサの各アウトリードを支える側の略全面を覆う押さえ部材とを設け、その押さえ部材とスペーサとがいずれも絶縁材でできているとよい。
上記ホルダには、上記スペーサの外周面を保持する複数のスペーサ保持片と、上記押さえ部材を上記スペーサ側に押圧して係止する複数の押さえ部材係止片とがバネ性を有する金属板によって一体に形成されているとなおよい。
【００１６】
上記スペーサと押さえ部材を設けたガスセンサにおいて、上記スペーサの各アウトリードを支える側の面に、あるいは上記押さえ部材のスペーサに当接する側の面に、上記各アウトリードをガイドする溝を形成するとよい。
さらに、上記押さえ部材のスペーサに当接しない側の面に表面積を増加するための複数の溝又は凹凸を形成してもよい。
上記スペーサと押さえ部材の少なくとも一方がセラミックス又は多孔質セラミックスでできているとなおよい。
上記カバー部材が多孔質セラミックスでできているとよく、上記マウントベースはセラミックス又は多孔質セラミックスでできているとよい。
【００１７】
上記マウントベースは、上記ピンステイあるいは上記第１のピンステイと第２のピンステイを嵌合させる嵌合用スロットを有し、その嵌合用スロットは、上記マウントベースの上記他方の面側から厚さ方向の途中までは上記ステイの外周形状と同等か若干大きい開口形状であり、該途中から前記一方の面側は開口形状が縮小して段差部を形成しており、その嵌合用スロットに上記ピンステイあるいは上記第１のピンステイと第２のピンステイを嵌合させる際に上記感ガス素子あるいはそれと補償素子が通過するための逃げとなる切欠部を上記段差部に形成するのが望ましい。
【００１８】
また、上記ホルダとマウントベースとの間に、上記嵌合用スロットに嵌合した上記ピンステイあるいは上記第１のピンステイと第２のピンステイを背面から押圧して上記段差部に押し付ける押さえバネを介装するのが望ましい。
前記感ガス素子と補償素子を備えたガスセンサにおいては、上記ベースに、上記キャップ内における上記感ガス素子と補償素子とを断熱するための熱遮蔽板を設けるのが望ましい。その熱遮蔽板がセラミックス又は多孔質セラミックスでできているとよい。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によるガスセンサは、マウントベースの背面から突出する少なくとも感ガス素子の各電極ピンに、それぞれマウントベースの背面に平行な方向に延びるアウトリードピンを接続して設けたので、その各アウトリードの間隔や配列、長さ、材質などを作業性を考慮して最適化することができ、感ガス素子あるいはさらに補償素子の各電極ピンへの配線作業が容易になる。また、機器に実装する際の自由度を高め、ガスセンサの後方のスペースを少なくして省スペース化も図ることができる。
【００２０】
さらに、上記マウントベースに、厚さ方向の途中に段差部を形成した１個又は複数の嵌合用スロットを設け、上記ホルダとマウントベースとの間に、上記嵌合用スロットに嵌合した感ガス素子ユニットのピンステイあるいはさらに補償素子ユニットのピンステイを、それぞれ背面から押圧して上記段差部に押し付ける押さえバネを介装すれば、上記ピンステイを上記嵌合用スロットに圧入したり接着することなく、その押さえバネの押圧力によって上記マウントベースに固定保持させることができる。
【００２１】
また、上記嵌合用スロットの段差部に、その嵌合用スロットに上記ピンステイを嵌合させる際に上記感ガス素子あるいはさらに補償素子が通過するための逃げとなる切欠部を形成すれば、上記感ガス素子ユニットあるいはさらに補償素子ユニットも上記嵌合用スロットを挿通させてマウントベースに固定保持させる際に、感ガス素子や補償素子を段差部にぶつけて破損させる恐れがなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
まず、この発明によるガスセンサの好ましい実施形態の外観を図１及び図２によって説明する。これは、接触燃焼方式のガスセンサの例であり、図１はそのガスセンサのガス検知部側を上向きにして見た斜視図、図２はそのガスセンサを上下反転して示す斜視図である。
【００２３】
このガスセンサは、取付板となるホルダ基板１１とその背面側に一体に固着されたバネ性ホルダ１２とからなるホルダ１によって各部材が保持されている。
そのホルダ基板１１は、中央部に円形の開口１１aを有する環状の突出部１１ｂが形成され、その長手方向の両側にそれぞれ取付孔１１ｃが設けられている。
【００２４】
そのホルダ基板１１の環状の突出部１１ｂ内に、後述する円板状のマウントベースが嵌入して固定保持されており、そのマウントベースの一方の面に固着されたキャップ３が、図１に示すように円形の開口１１ａから突出している。そのキャップ３はガス透過性を有し、この例では多孔質セラミックスでドーム状に形成されている。
そのキャップ３内には、その詳細は後述するが、感ガス素子である検知素子と補償素子がそれぞれピンステイを貫通する一対ずつの電極ピンに両端子が接続されて支持され、その各電極ピンとピンステイを介して上記マウントベースに固定保持され、対向して配設されている。
【００２５】
一方、ホルダ１の背面側には、上記各電極ピン（４本）が突出し、スペーサ４を挿通して、図２の上面側でホルダ１の背面に平行（マウントベースの他方の面にも平行）な方向に延びるステンレス製のアウトリード５１〜５３と接続している。この例では、４本の電極ピンのうち検知素子と補償素子のそれぞれ一方の端子に接続した２本の電極ピンは１本のアウトリード５１に共通に接続され、残りの２本の電極ピンは２本のアウトリード５２，５３に個別に接続されている。
【００２６】
ホルダ１の各電極ピンが突出する側に設けられたバネ性ホルダ１２の背面側には、各電極ピンを貫通させると共に各アウトリード５１〜５３をガイドして支える円板状のスペーサ４と、そのスペーサ４の各アウトリードを支える側の略全面を覆う円板状の押さえ部材６とが設けられ、バネ性ホルダ１２によって位置決め保持されている。
【００２７】
そのため、バネ性ホルダ１２には、スペーサ４の外周面を対向する位置で保持する一対のスペーサ保持片（図２には片方だけが示されている）１２aと、押さえ部材６を互いに対向する位置でスペーサ側に押圧して係止する一対の押さえ部材係止片１２bとがバネ性を有する金属板によって一体に形成されている。このバネ性ホルダ１２はその周辺の扇形部１２ｃがホルダ基板１１に溶接されて一体化されている。
【００２８】
スペーサ４上に押さえ部材６を重ねて配置した後、バネ性ホルダ１２の各押さえ部材係止片１２ｂの先端部の両側に形成された係止片部１２ｂ１を、それぞれ図２に矢印で示す方向に略直角に折り曲げると、押さえ部材６の背面にそれが当接し、各押さえ部材係止片１２ｂの立上がり部の湾曲によって強化されたバネ力によって、押さえ部材６をスペーサ４に押圧して保持する。このバネ性ホルダ１２のスペーサ保持片１２ａと押さえ部材係止片１２ｂは、一対ずつに限らず複数ずつ設ければよく、等角度間隔で３箇所以上ずつ設けてもよい。スペーサ４と押さえ部材６はいずれもセラミックスで形成するとよい。
【００２９】
このガスセンサの実施形態の詳細を図３から図１７を参照して説明する。
図３は、そのガスセンサのホルダとそれに固定保持される検出部側の各部を図２と同様な方向から見た分解斜視図であり、ホルダ１を構成するホルダ基板１１とバネ性ホルダ１２、マウントベース２とキャップ３、検知素子ユニット７と補償素子ユニット８、熱遮蔽板９、および押さえバネ１０を示している。
【００３０】
ホルダ基板１１は、ステンレス鋼板をプレス加工して成形した幾分細長い野球のベース形をした部材であり、前述したように中央部に円形の開口１１ａを有する環状の突出部１１ｂが絞り加工によって形成され、その長手方向の両側にそれぞれ取付孔１１ｃが開けられている。
【００３１】
マウントベース２は円板状であり、その直径線上に沿って細い熱遮蔽板嵌合用のスロット２１を形成し、それを挟んで両側にそれぞれ一対のピンステイ嵌合用のスロット２２，２３を形成している。その形状の詳細については後述する。
図３でマウントベース２の下面側にはガス透過性を有するドーム状のキャップ３が、ガラス接着剤等による接着で固着されている。
【００３２】
検知素子ユニット７は、感ガス素子である検知素子７０と、その両端子と電気的に接続して検知素子７０を支持する一対の電極ピン７１，７２を第１のピンステイ７３に挿通させると同時に、第１のピンステイ７３の図３で上側には環状のピンベース７４，７５を各電極ピン７１，７２に嵌装して設け、その第１のピンステイ７３と各電極ピン７１，７２とピンベース７４，７５とをガラス接着剤等によって、電極ピン７１，７２を平行に保持するよう接着固定している。ここで、電極ピン７１，７２の接着される部分の表面は、接着強度を得やすいように凹凸（本例では、アヤメローレット加工処理による）が部分的に設けられている。
【００３３】
補償素子ユニット８は、補償素子８０と、その両端子と電気的に接続して補償素子８０を支持する一対の電極ピン８１，８２を第２のピンステイ８３に挿通させると同時に、第２のピンステイ８３の図３で上側には環状のピンベース８４，８５を各電極ピン８１，８２に嵌装して設け、その第２のピンステイ８３と各電極ピン８１，８２とピンベース８４，８５とをガラス接着剤等によって、電極ピン８１，８２を平行に保持するよう接着固定している。ここで、電極ピン８１，８２の接着される部分の表面は、接着強度を得やすいように凹凸（本例では、アヤメローレット加工処理による）が部分的に設けられている。
【００３４】
これらのマウントベース２、検知素子ユニット７の第１のピンステイ７３とピンベース７４，７５、補償素子ユニット８の第２のピンステイ８３とピンベース８４，８５、および熱遮蔽板９は、いずれも耐熱絶縁材で、好ましくはセラミックスで作られる。用途によってはマウントベース２と熱遮蔽板９を多孔質セラミックスで形成してもよい。電極ピン７１，７２，８１，８２は耐熱及び耐蝕性の高い導電材、例えばステンレス鋼の一種であるハステロイで作られる。
【００３５】
感ガス素子である検知素子７０は、検知対象ガスを接触により燃焼させる酸化触媒を表面に被覆するか担持する熱伝導層中に白金系合金線からなるヒータコイルを埋設しており、そのヒータコイルの両端を電極ピン７１，７２に接続している。補償素子８０は周囲温度の変化による影響を補償するために設けた素子であり、酸化触媒を有しない熱伝導層中に、検知素子７０のヒータコイルと電気的特性が同じヒータコイルを埋設しており、そのヒータコイルの両端を電極ピン８１，８２に接続している。
【００３６】
バネ性ホルダ１２は前述したように、いずれも立ち上がり部分の途中に湾曲を形成した一対のスペーサ保持片１２ａと一対の押さえ部材係止片１２ｂとを周方向に９０°間隔で、バネ性を有する円板状の金属板（この例ではステンレス板）によって一体に形成している。また、その円板状の中央部には４個の透孔１２ｄが形成されており、そこに検知素子ユニット７と補償素子ユニット８の各電極ピン７１，７２，８１，８２のマウントベース２の背面から突出する部分を挿通させ、ピンベース７４，７５，８４，８５を嵌入させることができる。スペーサ保持片１２ａと押さえ部材係止片１２ｂの間の周辺部には、４個の扇形部１２ｃが形成されている。
【００３７】
押さえバネ１０は、マウントベース２とバネ性ホルダ１２との間に介装される部材であり、第１のピンステイ７３と第２のピンステイ８３をそれぞれ背面から押圧して後述する段差部に押し付ける一対ずつ４片の板バネ１０ａが、マウントベース２の背面の外周付近を中心に対して点対称な複数箇所（この例では４箇所）で押圧する複数片（この例では４片）の板バネ１０ｂと共に、一枚の板バネ材（この例ではステンレス板）の切り起こしによって形成されている。
【００３８】
ここで、マウントベース２の詳細を図１０から図１２に拡大して示す。図１０はマウントベースの背面側から見た斜視図、図１１はその平面図、図１２は図１１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
マウントベース２の直径に沿って細長く形成された熱遮蔽板嵌合用のスロット２１は、マウントベース２の背面側の入口部２１ａが図３に示した熱遮蔽板９の厚さ及び長さより広い幅と長い長さを有し、その奥が熱遮蔽板９を挿入し得る形状なっている。この入口部２１aにはスロット２１に熱遮蔽板９を挿入した後接着剤を充填するか、熱遮蔽板９の基端部をこの入口部と嵌合する形状にしてもよい。
【００３９】
また、その熱遮蔽板嵌合用のスロット２１を挟んで両側に平行に形成された一対のピンステイ嵌合用のスロット２２，２３は、それぞれマウントベース２の背面側から厚さ方向の途中の略中央部までの嵌合部２２ａ，２３ａは第１、第２のステイ７３，８３の外周形状と同等かそれより若干大きい開口形状であり、その途中から前面（これらの図で下面）側の透孔部２２ｂ，２３ｂは開口形状が縮小しており、その間に段差部２２ｃ，２３ｃを形成している。
【００４０】
さらに、その各段差部２２ｃ，２３ｃには、互いに遠い方の外側の長片に沿って、このスロット２２，２３にそれぞれ検知素子ユニット７と補償素子ユニット８を挿通させて、第１のピンステイ７３及び第２のピンステイ８３を嵌合させる際に、検知素子７０及び補償素子８０が容易に通過できるようにするための逃げとなる切欠部２２ｄ、２３ｄを形成している。
【００４１】
次に、押さえバネ１０の詳細を図１３から図１５に拡大して示す。図１３は押さえバネの平面図であり、図１４は図１３のＢ−Ｂ線に沿う断面、図１５は図１３のＣ−Ｃ線に沿う断面のそれぞれ端面図である。
この押さえバネ１０は１枚の円板状の板バネ材を図１３に示す形状を得るような平面形状に打ち抜いて、直径線（Ｃ−Ｃ線）に沿って中心Ｏに近く対称な位置に、前述した一対ずつ４片の板バネ１０ａを打抜孔１０ｃによって形成すると共に、その直径線に対して±４５°ずつずれた直径線に沿って、それぞれ外周部に４片の板バネ１０ｂを中心Ｏに対して点対称な位置に形成している。その各板バネ１０ｂは、周方向の両側にそれぞれ外周から平行に切り欠き１０ｄが打ち抜かれることによって形成される。
【００４２】
ピンステイ押圧用の各板バネ１０ａは図１３に示す破線に沿って、図１５に示すように屈曲して切り起こされてバネ性が付与される。マウントベース押圧用の各板バネ１０ｂも図１３に示す破線に沿って、図１４に示すように屈曲して切り起こされてバネ性が付与される。
【００４３】
図３に示した各部品を組み付ける際には、検知素子ユニット７の検知素子７０側と補償素子ユニット８の補償素子８０側を、それぞれマウントベース２のスロット２２，２３に挿通させ、第１のピンステイ７３及び第２のピンステイ８３をそれぞれスロット２２，２３の図１０から図１２に示した嵌合部２２ａ，２３ａに嵌合させ、段差部２２ｃ，２３ｃに係止させる。それによって、検知素子ユニット７と補償素子ユニット８とを対向させてマウントベース２に保持することができる。そして、熱遮蔽板９をマウントベース２のスロット２１に挿入して、キャップ３内に検知素子ユニット７と補償素子ユニット８との間を仕切るように突出介在させ、両者を熱遮蔽する。スロット２１の入口部２１aにはスロット２１に熱遮蔽板９を挿入した後接着剤を充填して固定するとよい。
【００４４】
このように各部品を組み付けて構成したセンサ部のキャップ３を、ホルダ基板１１の円形の開口１１ａに挿通させ、マウントベース２を環状の突出部１１ｂに嵌合させ、そのマウントベース２上に押さえバネ１０を載置し、さらにバネ性ホルダ１２を載置する。これらの各部品が、図３に一点鎖線で示す中心軸線及び直交する径方向を互いに一致させて組み付ける。
【００４５】
この状態で、検知素子ユニット７と補償素子ユニット８の各電極ピン７１，７２，８１，８２のピンベース７４，７５，８４，８５を嵌装した後端部がマウントベース２の背面から突出しており、押さえバネ１０の図１３に示した打抜孔１０ｃを通してバネ性ホルダ１２の４個の透孔１２ｄからそれぞれ突出している。
そして、バネ性ホルダ１２の各扇形部１２ｃをホルダ基板１１にスポット溶接、又はレーザー溶接して固着する。
【００４６】
次に図４によって、ホルダの背面側に設けられる部材について説明する。図４は、図３に示したホルダ基板１１とバネ性ホルダ１２とからなるホルダ１に前述したように各部品を組み付けて、バネ性ホルダ１２の各扇形部１２ｃをホルダ基板１１に溶接して固着した状態を、図２に示したスペーサ４、アウトリード５１〜５３、および押さえ部材６と共に示す分解斜視図である。
【００４７】
検知素子ユニット７と補償素子ユニット８の各電極ピン７１，７２，８１，８２は、ピンベース７４，７５，８４，８５によって絶縁されてバネ性ホルダ１２の各透孔１２ｄからそれぞれ突出している。
スペーサ４には、各電極ピン７１，７２，８１，８２を貫通させる４個の透孔４ａが設けられ、図４で上側の面には互いに直交する複数本の溝４ｂが形成されている。そのため、このスペーサ４は各アウトリード５１〜５３を支持するとともに、その複数本の溝４ｂによって各アウトリード５１〜５３をガイドするガイド部材の役目も果たす。
【００４８】
このスペーサ４を覆う押さえ部材６には、外周面の所定の位置に小さな半円状の切り欠きが形成されており、それはこのスペーサ４との位置決めの目安として使用される。これらのスペーサ４と押さえ部材６は、いずれも耐熱性絶縁材で好ましくはセラミックスあるいは多孔質セラミックスで形成される。
【００４９】
ここでアウトリード５１〜５３について、図１６及び図１７も参照して説明する。図１６は１本の電極ピンと接続するアウトリード５２の接続端部付近の拡大図、図１７は２本の電極ピンと共通に接続するアウトリード５１の接続端部付近の拡大図であり、それぞれ（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【００５０】
アウトリード５１〜５３は例えばステンレスのワイヤを切断して作成され、アウトリード５２は図１６に示すように直線状をなし、その一端部に扁平な接続部５２ａが形成されている。アウトリード５３もこのアウトリード５２と同様に、図４に示す扁平な接続部５３ａが形成されている。
アウトリード５１は図１７の（ｂ）に示すように、矢示Ｐで示す部分から一端側が略直角に曲げられてその曲げられた部分の中間部と端部にそれぞれ（ａ）に示すように扁平な接続部５１ａと５１ｂが形成されている。
これらの扁平な接続部５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５３ａは、その部分を径方向に押し潰し加工するか、あるいは切削加工などによって容易に形成することができる。
【００５１】
図４に示したこれらの部品を組み付ける際には、バネ性ホルダ１２上にスペーサ４をその各透孔４ａに、それぞれ一点鎖線で示すように検知素子ユニット７と補償素子ユニット８の各電極ピン７１，７２，８１，８２を挿通させて載置し、その外周面を一対のスペーサ保持片１２ａ，１２ａによって保持させる。すると、各電極ピン７１，７２，８１，８２の端部がスペーサ４の溝４ｂ内に僅かに突出する。
【００５２】
そこで、各アウトリード５１〜５３をスペーサ４の溝４ｂ内に導入し、アウトリード５１の扁平な接続部５１ａと５１ｂを電極ピン７１と８１の各端面に当接させ、その当接部をレーザ溶接によって接続する。また、アウトリード５２，５３の接続部５２ａ、５３ａをそれぞれ電極ピン８２，７２の端面に当接させ、その各当接部をレーザ溶接によって接続する。
【００５３】
この電極ピンとアウトリードの接続完了状態を図８に示す。このように、各電極ピン７１，７２，８１，８２はスペーサ４の各透孔４ａに挿通されて固定され、各アウトリード５１〜５３はスペーサ４の溝４ｂ内で位置決めされるので、接続部５１ａ，５２ａ，５３ａでのレーザ溶接を容易に行うことができる。
【００５４】
この実施形態では各アウトリードの電極ピンとの接続部を扁平に加工しているので、電極ピンの端面との接触面積が増加し安定性のよいので、溶接による接続を確実に行うことができる。しかし、これは必須ではなく、各アウトリードの接続部を加工せずに細い円柱状のままでもよいし、アウトリード材料のワイヤ自体の断面形状が円形以外の方形や扁平形であってもよい。あるいは、各電極ピン端面を凹円筒面などにしてもよい。
また、接続方法も、レーザ溶接に限らず、電気抵抗溶接や、導電性接着剤による接着、カシメ等の手段を採用してもよい。
【００５５】
このようにスペーサ４上で各電極ピン７１，７２，８１，８２とアウトリード５１〜５３とを電気的および機械的に接続した後、そのスペーサ４の各アウトリード５１〜５３を支える側の略全面を覆うように、円板状の押さえ部材６を載置し、バネ性ホルダ１２の一対の押さえ部材係止片１２ｂ，１２ｂの各係止片部１２ｂ１を内側に略９０°折り曲げることによって、押さえ部材６を径方向に位置決めすると共にスペーサ４に押し付けて固定し、図１及び図２に示した組み付け完成状態になる。
【００５６】
スペーサ４の各溝４ｂと押さえ部材６との隙間にはセラミック接着剤、ガラス接着剤等が充填され、スペーサ４と押さえ部材６は固着され、その内部で各電極ピンとアウトリードの接続部が固定される。
この実施形態ではこのように、バネ性ホルダ１２とスペーサ４と押さえ部材６とによって、各電極ピン７１，７２，８１，８２とアウトリード５１〜５３との接続部近傍をマウントベース及びホルダ基板１１に保持・固定することができる。
【００５７】
図５から図７はこのガスセンサの組み付け完成状態を示す断面図であり、図５はそのガスセンサの機器への取り付け状態を示すホルダの長手方向に沿う断面図、図６はホルダの短手方向に沿う断面図、図７は図５と同じ断面をキャップと熱遮蔽板及び機器への取り付け部を省略し、図５と図６では図示を省略したホルダとマウントベースとの間に押さえバネを介装した状態を示す断面図である。また、図９は図５に示したガスセンサの機器への取り付け状態を示す側面図である。
【００５８】
これらの図に示す殆どの部材については既に説明したが、新たに示す部分としては、図５において３０は検知対象機器の筐体パネルであり、装着孔３０ａにホルダ基板１１の環状の突出部１１ｂを挿入してキャップ３を内部に突出させ、ホルダ基板１１の取付孔１１ｃに取付ねじ３１を挿通し、筐体パネル３０の雌ねじが形成された取付孔３０ｂにねじ込んで締め付け固定することにより、ガスセンサを機器に固定する。取付孔３０ｂは筐体パネル３０のバーリング加工によって、孔あけと同時に雌ねじが形成されている。
【００５９】
また、スペーサ４のバネ性ホルダ１２の平面部と接触する面には円形の凹陥部４ｃが形成されており、外周部付近でのみバネ性ホルダ１２の平面部と接触するようにして、熱伝導を低減させている。この凹陥部４ｃの有無あるいは大きさによって、バネ性ホルダ１２からスペーサ４への熱伝導性を調整することができる。
さらに、押さえ部材６のスペーサ４に当接する側の面には図６に示すように一本の突条６ｂが形成されており、スペーサ４の溝４ｂの一本に嵌合して、スペーサ４と押さえ部材６との相対位置決めが容易になる。
【００６０】
図５と図６では図示を省略しているが、実際には図７に示すようにホルダ１におけるバネ性ホルダ１２の平面部とマウントベース２との間に図１３から図１５に示した押さえバネ１０を介装している。そのため、その押さえバネ１０に形成された一対ずつのピンステイ押圧用の板バネ１０ａの弾性によって、検知素子ユニット７と補償素子ユニット８の各ピンステイ７３，８３の電極ピン間の部分を押圧して、図１０から図１２に示したスロット２２，２３の段部２２ｃ，２３ｃに押し付ける。
【００６１】
そのため、各ピンステイ７３，８３をスロット２２，２３に圧入しなくても、確実に固定することができる。
また、押さえバネ１０の外周部に形成された４片の板バネ１０ｂがマウントベース２の背面に当接し、バネ性ホルダ１２の平面部によって幾分押圧されているため、その弾性によってマウントベース２をべース基板１１の環状の突出部１１ｂに押し付け、マウントベース２を確実に保持することができる。その際マウントベース２の背面とバネ性ホルダ１２の平面部との間に僅かな隙間ができるので、熱伝導をかなり低下させることもできる。
【００６２】
〔押さえ部材の異なる例〕
押さえ部材の異なる例を図１８から図２０によって説明する。図１８はその押さえ部材のスペーサに当接しない側の面の平面図、図１９はスペーサに当接する側の面の平面図、図２０は図１８のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【００６３】
この押さえ部材１６も前述した押さえ部材６と同様にセラミックスあるいは多孔質セラミックスでつくられ、外周面の所定位置に位置決め用の切り欠き１６ａを、スペーサ４に当接する側の面に一本の突条１６ｂをそれぞれ形成している。さらに、この押さえ部材１６のスペーサ４に当接しない側の面には、図１８に示すように表面積を増加するための複数本の溝１６ｃを等間隔に互いに直交させて形成している。この溝１６ｃの密度や深さを変えることによって、外気に接する表面積を増減して、押さえ部材１６の放熱性を調整することができる。溝に代えて多数の凹凸を設けるようにしてもよい。
【００６４】
このガスセンサは、放熱性（冷却性能）が高く応答性がよいことと、風などの影響を受けず安定性がよいという相反する要求を満たす必要があるため、スペーサ及び押え部材についても種々の材料と形状を比較評価した。例えば、アルミナ９６％のセラミックス及び多孔質セラミックスでスペーサ及び押え部材を作製し、押え部材の背面がフラットなものとに密度と深さがこと異なる溝を形成したものを組み合わせて評価したところ、いずれもセラミックスの場合、押え部材の溝の密度が高く深い方が応答性はよくなるが、安定性が悪くなる傾向があり、いずれも多孔質セラミックスの場合、押え部材の溝の密度が低く浅くても応答性がよく、安定性もよい傾向があった。
【００６５】
〔ガスセンサの他の実施形態〕
この発明によるガスセンサの他の好ましい実施形態の要部を図２１から図２３によって説明する。図２１はそのガスセンサのバネ性ホルダ及び各電極ピンとアウトリードとの接続部側の外観を示し、図２２はそれに二分割したスペーサを取り付けた状態を示し、図２３はさらに押さえ部材を取り付けた状態を示す、それぞれ斜視図である。
【００６６】
ガスセンサのバネ性ホルダ１２は前述した実施形態のものと同じである。この実施形態において、前述した実施形態と相違するのは、各電極ピンとアウトリードとの接続部と、スペーサおよび押さえ部材だけである。
この実施形態では、４本の電極ピン７１，７２，８１，８２にそれぞれアウトリード５５〜５８を個別に接続する。
【００６７】
アウトリード５５，５７はそれぞれ一端部付近を図２１で水平方向に略９０°互いに向き合う方向に曲げ、さらに各一端部を下方に略９０°曲げて接続部５５ａ，５７ａを電極ピン７１，８１と平行に形成する。また、アウトリード５６，５８はそれぞれ一端部を図２１で下方に略９０°曲げて接続部５６ａ，５８ａを電極ピン７２，８２と平行に形成する。
【００６８】
そして、図２１に示すように、各電極ピン７１，７２，８１，８２のマウントベースからバネ性ホルダ１２の透孔１２ｄを通して突出する突出部の外周面と、アウトリードの５５〜５８の各一端部が折り曲げられて各電極ピンと平行になった部分である接続部５５ａ，５６ａ，５７ａ，５８ａの外周面とを互いの中心軸線に沿って当接させ、その当接部をレーザ溶接して接続している。このようにすれば、各電極とアウトリードとを一層確実に接続することができる。
【００６９】
この実施形態ではレーザ溶接作業の都合上、スペーサを先に装着することができないので、レーザ溶接後に、二分割したスペーサ一半部４１と他半部４２を、図２２に矢印で示す方向から装着して切断面を当接させて配置し、バネ性ホルダ１２のスペーサ保持片１２ａ，１２ａによって保持させる。各電極ピン７１，７２，８１，８２とアウトリード５５〜５８との接続部は逃がし孔の半部４１ａと４２ａで形成される逃がし孔内に逃がす。
【００７０】
そのスペーサ一半部４１と他半部４２からなるスペーサ上に、図２３に示すように押さえ部材６０を被せる、その押さえ部材６０のスペーサと当接する側の面には前述した実施形態のスペーサ４の溝４ｂと同様な溝６０ｂが互いに直交する方向に複数本ずつ形成されており、その溝６０ｂ内にアウトリード５５〜５８を導入してガイドする。
そして、バネ性ホルダ１２の一対の押さえ部材係止片１２ｂ，１２ｂの各係止片部１２ｂ１を内側に略９０°折り曲げることによって、押さえ部材６を径方向に位置決めすると共にスペーサ一半部４１と他半部４２に押圧する。押さえ部材６０の溝６０ｂにもセラミック接着剤やガラス接着剤等を充填して固着する。
【００７１】
この実施形態でも、各アウトリードと電極ピンとの接続部を互いに平面に加工したり、一方を凹円筒面に加工知したりして、接触面積が増加させるようにするとよい。しかし、加工せずに細い円柱状のままでも充分接続可能である。また、接続方法も、レーザ溶接に限らず、電気抵抗溶接や、導電性接着剤による接着、カシメ等の手段を採用してもよい。
【００７２】
〔多孔質セラミックス部品の製造方法〕
ここで、多孔質セラミックスによるキャップ３やスペーサ４、押さえ部材６等の製造方法について、簡単に説明する。
まず、セラミックス粉末原料と所要の添加剤を調合し、全体を均一に混合する。この場合、セラミックス粉末原料には、粉末粒径が概ね０．３〔μｍ〕程度のアルミナ粉末又はジルコニア粉末等の一般的なセラミックス材料の粉末を用いる。また、添加剤には、助剤，バインダ及び純水を適量用いる。なお、助剤には、ポリアクリル酸塩等を利用できるとともに、バインダには、アクリル，ＰＶＡ（ポリビニルアルコール），ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）等を利用することができる。
【００７３】
その後、噴霧乾燥装置（スプレードドライヤ装置）等を使用して、平均粒径が６０〜１２０〔μｍ〕程度の造粒体材料を作成する。そして、その造粒体材料を所定の一次加圧力で加圧して、例えば押し出し成形によって丸パイプ形状に一次成形を行う。その後、その一次成形体を所定の一次加熱温度で一次焼成（仮焼成）して成形圧粉体を得る。この一次加熱温度は、９００〜１２００〔℃〕の範囲で選定する。
【００７４】
そして、この成形圧粉体を粉砕し、粒径が０．１〜１．０〔ｍｍ〕の範囲に分級し、その圧粉体材料を所定の二次加圧力により加圧して、所要の部品形状に二次成形を行う。その二次成形体を所定の二次加熱温度で二次焼成（本焼成）する。この場合の二次加熱温度は１２００〜１６００〔℃〕の範囲で、使用するセラミックス粉末原料に対応した温度を適宜設定する。このようにして、多孔質セラミックスによるキャップ３等の部品を製造することができる。
【００７５】
この多孔質セラミックスは、図２４に示すように、圧粉体材料の粒子ｋ…同士の結合により成立しており、粒界となる接触面の周囲における空間により気孔Ｒ…が形成されているため、この気孔Ｒ…に沿ったガス通路により所定のガス透過率が確保される。この際、気孔Ｒ…の幅は、５００〔μｍ〕未満であり、気孔Ｒ…に対する水分の侵入、更にはガス以外の無用な異物の侵入は阻止される。図２４にガス通路を点線矢印Ｈｓ…で示す。
【００７６】
このように、多孔質セラミックスＣを、セラミックス粉末原料と一又は二以上の添加剤を調合し、所定の粒度を有する造粒体材料Ｐｏを造粒するとともに、この造粒体材料Ｐｏを所定の一次加圧力Ｆｆにより一次成形した後、所定の一次加熱温度Ｔｆにより一次焼成することにより粒子ｋ…の大きさが０．１〜１．０〔ｍｍ〕の範囲となる圧粉体材料Ｐｐを得、この圧粉体材料Ｐｐを所定の二次加圧力Ｆｓにより二次成形した後、所定の二次加熱温度Ｔｓにより二次焼成するようにすれば、ガスセンサに使用した際に、所要のガス透過率及び所要の機械的強度（曲げ強さ）の双方を十分に確保することができる。特に、造粒体材料Ｐｏにおける粒子の大きさを、６０〜１２０〔μｍ〕の範囲に選定すれば、これらの効果を十分に引出せる最適な多孔質セラミックスＣを得ることができる。
【００７７】
〔まとめと適用範囲〕
この発明によるガスセンサは、これらの実施形態について説明したように、マウントベース２の背面側に突出する検知素子ユニット７の電極ピン７１，７２と補償素子ユニット８の電極ピン８１，８２に、それぞれ該マウントベースの背面及びホルダ１に背面に平行な方向に延びるアウトリード５１〜５３あるいは５５〜５８を接続して設けたので、検出回路基板との配線作業が容易になり、センサの後方にスペースを取らないので、機器に実装する際の自由度が高くなり、省スペース化も図ることができる。
【００７８】
また、上述した実施形態のように各アウトリードを同一平面上に配列し、必要によりそれぞれ長さを異ならせてもよい。検知素子ユニットと補償素子ユニットの一対ずつの電極ピンのうち各一方の電極ピンを共通のアウトリードに接続することにより、アウトリードを３本に減らすことができる。また、各アウトリードをニッケルあるいは銅−ニッケル合金等の半田付け可能な金属材料で形成すれば、配線が一層容易になる。
【００７９】
以上の実施形態は、この発明を補償素子を内部に設けた接触燃焼式ガスセンサにこの発明を適用した例を説明したが、補償素子を別体とし、感ガス素子ユニットである検知素子ユニットのみを内蔵する接触燃焼式ガスセンにも勿論適用できる。さらに、前述した半導体式ガスセンサや固体電解質ガスセンサなど種々の感ガス素子を備えたガスセンサにも適用可能である。
電極ピンの数も４本に限らず、２本、３本、５本、６本など複数本の電極ピンを有するガスセンサに適用でき、ピンベースやピンステイは必須ではなくそのいずれかを省略したり、各電極ピンをマウントベースに直接貫通して保持させるようにしてもよい。
【００８０】
上述の実施形態では、バネ性ホルダ１２とスペーサ４と押さえ部材６とによって、各電極ピン７１，７２，８１，８２とアウトリード５１〜５３との接続部近傍をマウントベース及びホルダ基板１１に保持・固定するようにしたが、これらの形状や材質を種々変更してもよく、マウントベース、スペーサ、および押さえ部材を、円板状以外の形状（楕円板状、方形板状、多角形板状、ブロック状など）にすることもでき、耐熱性合成樹脂などで形成してもよい。バネ性ホルダもそれに合わせた形状にすればよい。
さらに、バネ性ホルダ、スペーサ、および押さえ部材を一部あるいは全部省略して、各電極ピンとアウトリードとの接続部部近傍を耐熱性接着剤で固めたり、カバーで覆ってその内部に耐熱性充填剤を充填して固めるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
この発明によるガスセンサは、各種の可燃性ガスを使用する機器やシステムあるいはそれらを設置した室内などのガス漏れあるいは有毒ガスの発生を検知する装置などに広範に適用することができる。特に、不完全燃焼によるＣＯなどの有毒ガスの発生検知や、今後急速な実用化が期待される燃料電池自動車における内部の１区画ごとの水素もれ検知、産業用あるいは家庭用の補助電源として使用する燃料電池システムなどの水素ガスセンサ、あるいはＣＯ２等の非可燃性ガスを検知するガスセンサなどにも同様にこの発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】この発明によるガスセンサの好ましい実施形態の外観を示す斜視図である。
【図２】そのガスセンサを上下反転して示す斜視図である。
【図３】そのガスセンサのホルダとそれに固定保持される検出部側の各部を図２と同様な方向から見た分解斜視図である。
【図４】同じくホルダとその背面から突出する各電極ピン及びアウトリードとスペーサと押さえ部材の分解斜視図である。
【図５】図１及び図２に示したガスセンサの機器への取り付け状態を示すホルダの長手方向に沿う断面図である。
【図６】同じくそのホルダの短手方向に沿う断面図である。
【図７】図５と同じ断面をキャップと熱遮蔽板及び機器への取り付け部を省略しホルダとマウントベースとの間に押さえバネを介装した状態を示す断面図である。
【図８】同じくその押さえ部材を取り外した状態で示す背面図である。
【図９】図５に示したガスセンサの機器への取り付け状態を示す側面図である。
【００８３】
【図１０】マウントベースの背面側から見た拡大斜視図である。
【図１１】同じくその平面図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１３】押さえバネの拡大平面図である。
【図１４】図１３のＢ−Ｂ線に沿う断面の端面図である。
【図１５】図１３のＣ−Ｃ線に沿う断面の端面図である。
【図１６】１本の電極ピンと接続するアウトリードの接続端部付近の拡大正面図（ａ）とその平面図（ｂ）である。
【図１７】２本の電極ピンと共通に接続するアウトリードの接続端部付近の拡大正面図（ａ）とその平面図（ｂ）である。
【００８４】
【図１８】押さえ部材の異なる例のスペーサに当接しない側の面の平面図である。
【図１９】同じくその押さえ部材のスペーサに当接する側の面の平面図である。
【図２０】図１８のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図２１】この発明によるガスセンサの他の好ましい実施形態のホルダの要部及びその各電極ピンとアウトリードとの接続部側の外観を示す斜視図である。
【図２２】同じくその二分割したスペーサを取り付けた状態を示す斜視図である。
【図２３】さらに押さえ部材を取り付けた状態を示す斜視図である。
【図２４】多孔質セラミックスの内部構造を拡大して示す説明図である。
【符号の説明】
【００８５】
１：ホルダ ２：マウントベース ３：キャップ ４：スペーサ
４ａ：透孔 ４ｂ：溝 ４ｃ：凹陥部
６：押さえ部材 ６ａ：切り欠き ６ｂ：突条 ７：検知素子ユニット
８：補償素子ユニット ９：熱遮蔽板 １０：押さえバネ
１０ａ：ピンステイ押圧用の板バネ １０ｂ：マウントベース押圧用の板バネ
１０ｃ：打抜孔 １０ｄ：切り欠き １１：ホルダ基板
１１ａ：円形の開口 １１ｂ：環状の突出部 １１ｃ：取付孔
１２：バネ性ホルダ １２ａ：スペーサ保持片 １２ｂ：押さえ部材係止片
１２ｂ１：係止片部 １２ｃ：扇形部 １２ｄ：透孔
１６：押さえ部材 １６ａ：切り欠き １６ｂ：突条
１６ｃ：表面積を増加するための溝
【００８６】
２１：熱遮蔽板嵌合用のスロット ２１ａ：入口部
２２，２３：ピンステイ嵌合用のスロット
２２ａ，２３ａ：嵌合部 ２２ｂ，２３ｂ透孔部 ２２ｃ，２３ｃ：段差部
２２ｄ，２３ｄ：切欠部
３０：機器の筐体パネル ３０ａ：装着孔 ３０ｂ：取付孔 ３１：取付ねじ
４１：スペーサの一半部 ４２：スペーサの他半部
４１ａ，４２ａ：逃がし孔の半部
５１〜５３：アウトリード ５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５３ａ：接続部
５５〜５８：アウトリード ５５ａ，５６ｂ，５７ａ，５８ａ：接続部
６０：押さえ部材 ６０ｂ：溝
７０：検知素子 ７１，７２：電極ピン ７３：第１のピンステイ
７４，７５：ピンベース，
８０：補償素子 ８１，８２：電極ピン ８３：第２のピンステイ
８４，８５：ピンベース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感ガス素子と、該感ガス素子と一端部で電気的に接続して該感ガス素子を支持する複数本の電極ピンと、該複数本の電極ピンをそれぞれ一方の面から他方の面に貫通させて支持する絶縁材からなるマウントベースと、該マウントベースの前記感ガス素子を含む前記一方の面側の領域を覆うように該マウントベースに固着されたガス透過性を有するカバー部材とを備えたガスセンサにおいて、
前記複数本の電極ピンにおける前記マウントベースの前記他方の面側に突出した部分に、それぞれ該マウントベースの前記他方の面に平行な方向に延びるアウトリードを接続して設けたことを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のガスセンサにおいて、
前記マウントベースの前記各電極ピンが突出する側に、該各電極ピンを貫通させると共に前記各アウトリードを支えるスペーサと、該スペーサの前記各アウトリードを支える側の略全面を覆う押さえ部材とを設け、該押さえ部材と前記スペーサとがいずれも絶縁材でできていることを特徴とするガスセンサ。
【請求項３】
感ガス素子と電気的に接続して該感ガス素子を支持する複数の電極ピンを絶縁材からなるピンステイを貫通させて平行に保持した感ガス素子ユニットと、
前記ピンステイを嵌合させて保持するマウントベースと、
該マウントベースの一方の面側に固着され、前記感ガス素子ユニットの前記感ガス素子側を覆うガス透過性を有するカバー部材と、
該カバー部材を突出させる開口を有し、前記マウントベースを固定して保持するホルダとを備えたガスセンサにおいて、
前記マウントベースの他方の面側に突出する前記感ガス素子ユニットの前記電極ピンに、それぞれ該マウントベースの他方の面に平行な方向に延びるアウトリードを接続して設けたことを特徴とするガスセンサ。
【請求項４】
感ガス素子の両端子と電気的に接続して該検知素子を支持する一対の電極ピンを耐熱絶縁材からなる第１のピンステイを貫通させて平行に保持した感ガス素子ユニットと、
補償素子の両端子と電気的に接続して該補償素子を支持する一対の電極ピンを耐熱絶縁材からなる第２のピンステイを貫通させて平行に保持した補償素子ユニットと、
前記第１のピンステイと前記第２のピンステイをそれぞれ嵌合させて、前記感ガス素子子ユニットと前記補償素子ユニットとを対向させて保持するマウントベースと、
該マウントベースの一方の面側に固着され、前記感ガス素子ユニットの前記感ガス素子側と前記補償素子ユニットの前記補償素子側とを覆うガス透過性を有するカバー部材と、
該カバー部材を突出させる開口を有し、前記マウントベースを固定して保持するホルダとを備えたガスセンサにおいて、
前記マウントベースの他方の面側に突出する前記感ガス素子ユニットの前記電極ピンと前記補償素子ユニットの前記電極ピンに、それぞれ該マウントベースの他方の面に平行な方向に延びるアウトリードを接続して設けたことを特徴とするガスセンサ。
【請求項５】
前記電極ピンと前記アウトリードとは、前記電極ピンの先端面と前記アウトリードの一部を扁平にした部分とが当接し、その当接部がレーザ溶接によって接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【請求項６】
前記電極ピンと前記アウトリードとは、前記電極ピンの前記マウントベースからの突出部の外周面と、前記アウトリードの一端部が折り曲げられて前記電極ピンと平行になった部分の外周面とが互いの中心軸線に沿って当接し、その当接部がレーザ溶接によって接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【請求項７】
請求項３又は４に記載のガスセンサにおいて、
前記ホルダの前記各電極ピンが突出する側に、該各電極ピンを貫通させると共に前記各アウトリードを支えるスペーサと、該スペーサの前記各アウトリードを支える側の略全面を覆う押さえ部材とを設け、該押さえ部材と前記スペーサとがいずれも絶縁材でできていることを特徴とするガスセンサ。
【請求項８】
前記ホルダには、前記スペーサの外周面を保持する複数のスペーサ保持片と、前記押さえ部材を前記スペーサ側に押圧して係止する複数の押さえ部材係止片とがバネ性を有する金属板によって一体に形成されていることを特徴とする請求項７に記載のガスセンサ。
【請求項９】
前記スペーサの前記各アウトリードを支える側の面に、前記各アウトリードをガイドする溝を形成したことを特徴とする請求項２、７、８のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【請求項１０】
前記押さえ部材の前記スペーサに当接する側の面に、前記各アウトリードをガイドする溝を形成したことを特徴とする請求項２、７、８のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【請求項１１】
前記押さえ部材の前記スペーサに当接しない側の面に表面積を増加するための複数の溝又は凹凸を形成したことを特徴とする請求項２及び７から１０のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【請求項１２】
前記スペーサと前記押さえ部材の少なくとも一方がセラミックス又は多孔質セラミックスでできていることを特徴とする請求項２及び７から１１のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【請求項１３】
前記カバー部材が多孔質セラミックスでできていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【請求項１４】
前記マウントベースがセラミックス又は多孔質セラミックスでできていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【請求項１５】
前記マウントベースは、前記ピンステイを嵌合させる嵌合用スロットを有し、その嵌合用スロットは、前記マウントベースの前記他方の面側から厚さ方向の途中までは前記ステイの外周形状と同等か若干大きい開口形状であり、該途中から前記一方の面側は開口形状が縮小して段差部を形成しており、
該嵌合用スロットに前記ピンステイを嵌合させる際に前記感ガス素子が通過するための逃げとなる切欠部を前記段差部に形成したことを特徴とする請求項３に記載のガスセンサ。
【請求項１６】
前記マウントベースは、前記ピンステイを嵌合させる嵌合用スロットを有し、その嵌合用スロットは、前記マウントベースの前記他方の面側から厚さ方向の途中までは前記ステイの外周形状と同等か若干大きいい開口形状であり、該途中から前記一方の面側は開口形状が縮小して段差部を形成しており、
前記ホルダと前記マウントベースとの間に、前記嵌合用スロットに嵌合した前記ピンステイを背面から押圧して前記段差部に押し付ける押さえバネを介装したことを特徴とする請求項３に記載のガスセンサ。
【請求項１７】
前記マウントベースは、前記第１のピンステイと前記第２のピンステイをそれぞれ嵌合させる一対の嵌合用スロットを有し、その各嵌合用スロットは、それぞれ前記マウントベースの前記他方の面側から厚さ方向の途中までは前記第１又は第２のステイの外周形状と同等か若干大きい開口形状であり、該途中から前記一方の面側は開口形状が縮小して段差部を形成し、該一対の嵌合用スロットに前記第１のピンステイ及び前記第２のピンステイをそれぞれ嵌合させる際に前記感ガス素子及び補償素子が通過するための逃げとなる切欠部を前記各段差部に形成したことを特徴とする請求項４に記載のガスセンサ。
【請求項１８】
前記マウントベースは、前記第１のピンステイと前記第２のピンステイをそれぞれ嵌合させる一対の嵌合用スロットを有し、その各嵌合用スロットは、それぞれ前記マウントベースの前記他方の面側から厚さ方向の途中までは前記第１又は第２のステイの外周形状と同等か若干大きいい開口形状であり、該途中から前記一方の面側は開口形状が縮小して段差部を形成しており、
前記ホルダと前記マウントベースとの間に、前記一対の嵌合用スロットにそれぞれ嵌合した前記第１のピンステイと前記第２のピンステイを、それぞれ背面から押圧して前記段差部に押し付ける押さえバネを介装したことを特徴とする請求項４に記載のガスセンサ。
【請求項１９】
前記ベースには、前記キャップ内における前記感ガス素子と前記補償素子とを断熱するための熱遮蔽板を設けたことを特徴とする請求項４、１５，１６のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【請求項２０】
前記熱遮蔽板がセラミック又は多孔質セラミックスでできていることを特徴とする請求項１９に記載のガスセンサ。
【請求項１】
感ガス素子と、該感ガス素子と一端部で電気的に接続して該感ガス素子を支持する複数本の電極ピンと、該複数本の電極ピンをそれぞれ一方の面から他方の面に貫通させて支持する絶縁材からなるマウントベースと、該マウントベースの前記感ガス素子を含む前記一方の面側の領域を覆うように該マウントベースに固着されたガス透過性を有するカバー部材とを備えたガスセンサにおいて、
前記複数本の電極ピンにおける前記マウントベースの前記他方の面側に突出した部分に、それぞれ該マウントベースの前記他方の面に平行な方向に延びるアウトリードを接続して設けたことを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のガスセンサにおいて、
前記マウントベースの前記各電極ピンが突出する側に、該各電極ピンを貫通させると共に前記各アウトリードを支えるスペーサと、該スペーサの前記各アウトリードを支える側の略全面を覆う押さえ部材とを設け、該押さえ部材と前記スペーサとがいずれも絶縁材でできていることを特徴とするガスセンサ。
【請求項３】
感ガス素子と電気的に接続して該感ガス素子を支持する複数の電極ピンを絶縁材からなるピンステイを貫通させて平行に保持した感ガス素子ユニットと、
前記ピンステイを嵌合させて保持するマウントベースと、
該マウントベースの一方の面側に固着され、前記感ガス素子ユニットの前記感ガス素子側を覆うガス透過性を有するカバー部材と、
該カバー部材を突出させる開口を有し、前記マウントベースを固定して保持するホルダとを備えたガスセンサにおいて、
前記マウントベースの他方の面側に突出する前記感ガス素子ユニットの前記電極ピンに、それぞれ該マウントベースの他方の面に平行な方向に延びるアウトリードを接続して設けたことを特徴とするガスセンサ。
【請求項４】
感ガス素子の両端子と電気的に接続して該検知素子を支持する一対の電極ピンを耐熱絶縁材からなる第１のピンステイを貫通させて平行に保持した感ガス素子ユニットと、
補償素子の両端子と電気的に接続して該補償素子を支持する一対の電極ピンを耐熱絶縁材からなる第２のピンステイを貫通させて平行に保持した補償素子ユニットと、
前記第１のピンステイと前記第２のピンステイをそれぞれ嵌合させて、前記感ガス素子子ユニットと前記補償素子ユニットとを対向させて保持するマウントベースと、
該マウントベースの一方の面側に固着され、前記感ガス素子ユニットの前記感ガス素子側と前記補償素子ユニットの前記補償素子側とを覆うガス透過性を有するカバー部材と、
該カバー部材を突出させる開口を有し、前記マウントベースを固定して保持するホルダとを備えたガスセンサにおいて、
前記マウントベースの他方の面側に突出する前記感ガス素子ユニットの前記電極ピンと前記補償素子ユニットの前記電極ピンに、それぞれ該マウントベースの他方の面に平行な方向に延びるアウトリードを接続して設けたことを特徴とするガスセンサ。
【請求項５】
前記電極ピンと前記アウトリードとは、前記電極ピンの先端面と前記アウトリードの一部を扁平にした部分とが当接し、その当接部がレーザ溶接によって接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【請求項６】
前記電極ピンと前記アウトリードとは、前記電極ピンの前記マウントベースからの突出部の外周面と、前記アウトリードの一端部が折り曲げられて前記電極ピンと平行になった部分の外周面とが互いの中心軸線に沿って当接し、その当接部がレーザ溶接によって接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【請求項７】
請求項３又は４に記載のガスセンサにおいて、
前記ホルダの前記各電極ピンが突出する側に、該各電極ピンを貫通させると共に前記各アウトリードを支えるスペーサと、該スペーサの前記各アウトリードを支える側の略全面を覆う押さえ部材とを設け、該押さえ部材と前記スペーサとがいずれも絶縁材でできていることを特徴とするガスセンサ。
【請求項８】
前記ホルダには、前記スペーサの外周面を保持する複数のスペーサ保持片と、前記押さえ部材を前記スペーサ側に押圧して係止する複数の押さえ部材係止片とがバネ性を有する金属板によって一体に形成されていることを特徴とする請求項７に記載のガスセンサ。
【請求項９】
前記スペーサの前記各アウトリードを支える側の面に、前記各アウトリードをガイドする溝を形成したことを特徴とする請求項２、７、８のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【請求項１０】
前記押さえ部材の前記スペーサに当接する側の面に、前記各アウトリードをガイドする溝を形成したことを特徴とする請求項２、７、８のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【請求項１１】
前記押さえ部材の前記スペーサに当接しない側の面に表面積を増加するための複数の溝又は凹凸を形成したことを特徴とする請求項２及び７から１０のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【請求項１２】
前記スペーサと前記押さえ部材の少なくとも一方がセラミックス又は多孔質セラミックスでできていることを特徴とする請求項２及び７から１１のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【請求項１３】
前記カバー部材が多孔質セラミックスでできていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【請求項１４】
前記マウントベースがセラミックス又は多孔質セラミックスでできていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【請求項１５】
前記マウントベースは、前記ピンステイを嵌合させる嵌合用スロットを有し、その嵌合用スロットは、前記マウントベースの前記他方の面側から厚さ方向の途中までは前記ステイの外周形状と同等か若干大きい開口形状であり、該途中から前記一方の面側は開口形状が縮小して段差部を形成しており、
該嵌合用スロットに前記ピンステイを嵌合させる際に前記感ガス素子が通過するための逃げとなる切欠部を前記段差部に形成したことを特徴とする請求項３に記載のガスセンサ。
【請求項１６】
前記マウントベースは、前記ピンステイを嵌合させる嵌合用スロットを有し、その嵌合用スロットは、前記マウントベースの前記他方の面側から厚さ方向の途中までは前記ステイの外周形状と同等か若干大きいい開口形状であり、該途中から前記一方の面側は開口形状が縮小して段差部を形成しており、
前記ホルダと前記マウントベースとの間に、前記嵌合用スロットに嵌合した前記ピンステイを背面から押圧して前記段差部に押し付ける押さえバネを介装したことを特徴とする請求項３に記載のガスセンサ。
【請求項１７】
前記マウントベースは、前記第１のピンステイと前記第２のピンステイをそれぞれ嵌合させる一対の嵌合用スロットを有し、その各嵌合用スロットは、それぞれ前記マウントベースの前記他方の面側から厚さ方向の途中までは前記第１又は第２のステイの外周形状と同等か若干大きい開口形状であり、該途中から前記一方の面側は開口形状が縮小して段差部を形成し、該一対の嵌合用スロットに前記第１のピンステイ及び前記第２のピンステイをそれぞれ嵌合させる際に前記感ガス素子及び補償素子が通過するための逃げとなる切欠部を前記各段差部に形成したことを特徴とする請求項４に記載のガスセンサ。
【請求項１８】
前記マウントベースは、前記第１のピンステイと前記第２のピンステイをそれぞれ嵌合させる一対の嵌合用スロットを有し、その各嵌合用スロットは、それぞれ前記マウントベースの前記他方の面側から厚さ方向の途中までは前記第１又は第２のステイの外周形状と同等か若干大きいい開口形状であり、該途中から前記一方の面側は開口形状が縮小して段差部を形成しており、
前記ホルダと前記マウントベースとの間に、前記一対の嵌合用スロットにそれぞれ嵌合した前記第１のピンステイと前記第２のピンステイを、それぞれ背面から押圧して前記段差部に押し付ける押さえバネを介装したことを特徴とする請求項４に記載のガスセンサ。
【請求項１９】
前記ベースには、前記キャップ内における前記感ガス素子と前記補償素子とを断熱するための熱遮蔽板を設けたことを特徴とする請求項４、１５，１６のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【請求項２０】
前記熱遮蔽板がセラミック又は多孔質セラミックスでできていることを特徴とする請求項１９に記載のガスセンサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
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【図７】
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【図９】
【図１０】
【図１１】
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【図１４】
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【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１０−３８５７５（Ｐ２０１０−３８５７５Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９８７１５（Ｐ２００８−１９８７１５）
【出願日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【出願人】（０００１６６９４８）シチズンファインテックミヨタ株式会社 (438)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【出願人】（０００１６６９４８）シチズンファインテックミヨタ株式会社 (438)
【Ｆターム（参考）】
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