(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体、リード線、センサ素子、及び有孔の防曝部材を備え、
前記支持体が、支持基板と、凹所が形成されたベース体とを備え、前記支持基板が、絶縁性基板と、この絶縁性基板の表面上に形成された第一の導体配線とを備え、前記支持基板が前記凹所内に配置され、
前記支持体に外部へ開口する配置空間が形成され、前記配置空間が、前記凹所内の前記支持基板が占めていない空間であり、
前記リード線が、前記第一の導体配線に接続されて、前記支持体から前記配置空間へ突出し、
前記センサ素子が前記配置空間内で前記リード線によって支持されると共に前記リード線に電気的に接続され、
前記防曝部材が前記凹所を覆っているガス検出装置。
【請求項２】
前記ベース体が、第二の導体配線を有し、
前記第二の導体配線が前記凹所内で前記第一の導体配線と接続し、
前記第二の導体配線が前記ベース体の外面で外部に露出する、請求項１に記載のガス検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体中の検出対象ガスを検出するガス検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、気体中の検出対象ガスの濃度を電気信号に変換するセンサ素子を利用したガス検出装置について、種々の構造が提案されている。そのうち、酸化スズ等の金属酸化物半導体を主体とする球体状や楕円体状等に形成された感ガス体中に、白金や白金合金からなるコイル状のヒータや芯線状の電極を埋設して構成されるセンサ素子は、強度と耐久性が高く、種々のガス検出装置１で用いられている。このようなガス検出装置では、センサ素子をヒータにて加熱した状態で検出対象ガスを含む気体中に曝露し、感ガス体への検出対象ガスの吸着による電気的抵抗値の変化を、前記電極を用いて検出する（特許文献１参照）。
【０００３】
図１１に従来からあるガス検出装置１００の構成の一例を示す。図示例のガス検出装置１００におけるセンサ素子１０６は、金属酸化物半導体を含む粉体材料の焼結体にて構成される感ガス体と、前記感ガス体の電気抵抗を測定するための電極とで構成される。感ガス体は一対の電極を覆うように形成される。このとき電極であるコイル状のヒータ兼用電極及び芯線状電極をセンサ基体とし、このヒータ兼用電極及び芯線状電極を覆うように楕円体状に感ガス体が形成されている。
【０００４】
センサ素子１０６は、ヒータ兼用電極の両端及び芯線状電極の一端からそれぞれ延出するリード線１５１，１５２，１５３に電気的に接続されると共にこのリード線１５１，１５２，１５３によって支持されている。このリード線１５１，１５２，１５３は、３本の端子１１７，１１７，１１７にそれぞれ接続固定されている。この端子１１７，１１７，１１７は、センサ筐体１２０の底部を兼ねる樹脂製のベース１１８を貫通してその一端部がセンサ筐体１２０の内側へ、他端部がセンサ筐体１２０の外側へ突出するように設けられている。前記ベース１１８と共にセンサ筐体１２０を構成するキャップ体１１９は、上下が開口した筒状に形成されており、上部開口には防曝用のステンレス製の金網１２１が設けられている。このキャップ体１１９の下部開口にベース１１８が取着されることで、前記下部開口がベース１１８で閉塞され、これによりセンサ筐体１２０が構成されている。このセンサ筐体１２０の内側にセンサ素子１０６が配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１４２３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来のガス検出装置１では、上記のようにベース１１８に設けた端子１１７，１１７，１１７に対してリード線１５１，１５２，１５３でセンサ素子１０６を支持するため、ガス検出装置１００全体が嵩高くなり、またセンサ素子１０６に防曝用の金網１２１を有するセンサ筐体１２０を被せるために更に嵩高くなってしまうという問題があった。このため、小型の機器に対してガス検出装置１００を設けることは困難なものであった。
【０００７】
また、このガス検出装置１００では、金網１２１を通じてセンサ筐体１２０内に導入された気体中の検出対象ガスの濃度が検出されるものであるが、センサ筐体１２０はセンサ素子１０６、リード線１５１，１５２，１５３及び端子１１７，１１７，１１７を収納するため、ある程度大きな容量を必要とし、このため気体をセンサ筐体１２０へ導入してから、このセンサ筐体１２０内の検出対象ガスの濃度が安定するまでに一定の時間を要してしまう。このため、センサ筐体１２０への気体の供給を開始してから、正確な検出対象ガスの濃度検出が可能となるまでに一定の時間を要してしまうものであった。また、センサ筐体１２０へ気体を供給する際、センサ筐体１２０内の気体が更新されるまである程度の時間がかかるため、気体中の検出対象ガスの濃度が経時的に変動する場合には、その濃度変化を速やかに且つ正確に検出することは困難なものであった。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、小型化が可能であると共に検出開始時並びに検出対象ガスの濃度変化時の応答性に優れるガス検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るガス検出装置は、支持体、リード線、センサ素子、及び有孔の防曝部材を備える。前記支持体は、絶縁性の部材と、この部材の表面上に形成された導体配線とを有し、且つ外部へ開口する配置空間が形成される。前記リード線は、前記導体配線に接続されて、前記支持体から前記配置空間へ突出する。前記センサ素子は前記配置空間内で前記リード線によって支持されると共に前記リード線に電気的に接続される。前記防曝部材が前記配置空間を覆っている。
【００１０】
本発明においては、前記支持体が、支持基板と、凹所が形成されたベース体とを備え、前記支持基板が、絶縁性基板と、この絶縁性基板の表面上に形成され、前記導体配線の少なくとも一部を構成する第一の導体配線とを備え、前記支持基板が前記凹所内に配置され、前記配置空間が前記凹所内の前記支持基板が占めていない空間であり、前記リード線が前記第一の導体配線に接続され、前記防曝部材が前記凹所を覆っていてもよい。
【００１１】
本発明においては、前記ベース体が、前記導体配線の一部を構成する第二の導体配線を有し、前記第二の導体配線が前記凹所内で前記第一の導体配線と接続し、前記第二の導体配線が前記ベース体の外面で外部に露出していてもよい。
【００１２】
本発明においては、前記配置空間が、前記支持体における第一の表面及びこの第一の表面とは反対側の第二の表面で開口し、前記防曝部材が前記配置空間の開口を覆っていてもよい。
【００１３】
本発明においては、前記防曝部材が二つ折りに形成されたシート状の部材であり、この防曝部材が前記支持体を挟み込むことにより前記配置空間の開口を覆っていてもよい。
【００１４】
本発明においては、前記支持体が、前記導体配線の少なくとも一部を構成する配線を有する支持基板と、この支持基板における前記配線が形成されている面上に重ねられたスペーサとを備え、前記配置空間が前記スペーサにおける前記支持基板とは反対側の面、並びに前記支持基板における前記スペーサとは反対側の面で開口していてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ガス検出装置を小型化すると共に、配置空間における気体の流入及び流出が促進されて検出対象ガスの検出開始時並びに検出対象ガスの濃度変化時の応答性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一の実施の形態を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】前記第一の実施の形態を示す、（ａ）分解斜視図、（ｂ）は斜視図である。
【図３】前記第一の実施形態における支持基板を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。
【図４】前記第一の実施形態における底板を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。
【図５】前記第一の実施形態における枠体を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図６】センサ素子及びリード線を示す断面図である。
【図７】本発明の参考形態を示す、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図８】（ａ）は前記参考形態における支持基板を示す平面図、（ｂ）は前記参考形態における支持体を示す平面図である。
【図９】実施例１及び比較例１についてのガス検出装置の水素に対する応答性の試験結果を示すグラフである。
【図１０】参考例及び比較例１についてのガス検出装置の水素に対する応答性の試験結果を示すグラフである。
【図１１】従来技術の一例を示す一部破断した正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第一の実施形態］
図１，２は、第一の実施形態に係るガス検出装置１を示す。このガス検出装置１は、支持体２、リード線５１，５２，５３、センサ素子６、及び防曝部材７を備えている。
【００１８】
支持体２は導体配線を有し、且つ外部へ開口する配置空間８が形成されている。この支持体２は、支持基板２１とベース体３１とを備えている。
【００１９】
図３に示されるように、支持基板２１は、絶縁性基板２２と、この絶縁性基板２２の表面上に形成された第一の導体配線とを備える。絶縁性基板２２は例えばガラス基材エポキシ樹脂積層板等の樹脂基板や、セラミック基板などで形成される。
【００２０】
第一の導体配線は、支持体２の導体配線の一部を構成する配線である。絶縁性基板２２が樹脂基板から形成される場合には、例えば絶縁性基板２２上に銅箔が積層されて銅張積層板が作製され、次に前記銅箔にパターンエッチングが施され、次に残存する銅箔上に銅メッキ等の金属メッキが施されることで、第一の導体配線が形成される。絶縁性基板２２がセラミック基板である場合には、例えばメッキ法、蒸着法等の適宜のメタライズ法により、第一の導体配線が形成される。
【００２１】
支持基板２１の平面視寸法及び形状は例えば一辺が３〜６ｍｍの矩形状であり、この支持基板２１の厚みは例えば０．２〜１ｍｍである。
【００２２】
絶縁性基板２２には間隙２３が形成されている。この間隙２３は、絶縁性基板２２の厚み方向に面する第一の表面（上面）、この第一の表面とは反対側の第二の表面（下面）、並びにこの第一の表面及び第二の表面と平行な方向に面する第三の表面（一端面）で開口している。絶縁性基板２２は、間隙２３を挟む位置に、二つの支持突出部２４，２５を有している。支持突出部２４，２５の突出寸法は例えば１．３〜２．５ｍｍに形成される。間隙２３の幅寸法は、例えば１．０〜１．３ｍｍに形成される。
【００２３】
第一の導体配線は、三つの互いに独立した配線４１，４２，４３を備えている。各配線４１，４２，４３は、絶縁性基板２２の第一の表面上から、絶縁性基板２２の第三の表面とは反対側の第四の表面（他端面）上を通じて、絶縁性基板２２の第二の表面上に亘って形成されている。絶縁性基板２２の第四の表面には三つの端面スルーホール２６，２６，２６が形成されている。第四の表面において、各配線４１，４２，４３は各端面スルーホール２６，２６，２６の内面上に形成されている。端面スルーホールとは、通常のスルーホールがハーフカットされることで形成される形状を有する要素を意味する。
【００２４】
支持基板２１の第一の表面上では、各配線４１，４２，４３は第三の表面から第四の表面に向かう方向に形成されており、三つの配線４１，４２，４３が並行並列に並んでいる。この三つの配線４１，４２，４３のうち、二つの配線４１，４２は、それぞれ支持基板２１の各支持突出部２４，２５上から第四の表面に向けて形成されている。残りの一つの配線４３は、前記二つの配線４１，４２の間において、支持基板２１の間隙２３に臨む位置から第四の表面に向けて形成されている。
【００２５】
ベース体３１は平面視矩形状の絶縁性の部材であり、例えばセラミックス等で形成される。ベース体３１の平面視寸法及び形状は例えば一辺が３．５〜１０ｍｍの矩形状であり、厚みは例えば０．２〜１ｍｍの範囲である。ベース体３１の厚み方向に面する第一の表面（上面）には凹所３２が形成されている。凹所３２の平面視形状は、間隙２３を含めた場合の支持基板２１の形状に合致し、凹所３２の深さは支持基板２１の厚みよりもやや大きく形成されている。これにより、凹所３２内に支持基板２１が収容可能となっている。凹所３２の平面視寸法及び形状は例えば一辺が３〜６ｍｍの矩形状であり、凹所３２の深さは例えば支持基板２１の厚みよりも０．２〜１ｍｍの範囲で大きい値である。
【００２６】
ベース体３１は、底板３３と、枠体３４とから構成されている。図４に示されるように、底板３３は平板状の部材であり、枠体３４は矩形枠状の部材である。底板３３の厚み方向に面する第一の表面（上面）に枠体３４が接合されることでベース体３１が構成されている。底板３３に対してその第一の表面側の枠体３４で囲まれた空間が凹所３２となる。
【００２７】
ベース体３１は、支持体２の導体配線の一部を構成する第二の導体配線を備える。すなわち第二の導体配線は、第一の導体配線と共に、支持体２の導体配線を構成する。第二の導体配線は、底板３３が有する配線と、枠体３４が有する配線とで構成されている。これらの配線は、例えば金メッキ処理などで形成される。
【００２８】
底板３３は、三つの互いに独立した配線４４，４４，４４を備えている。底板３３の第一の表面上では、各配線４４，４４，４４は底板３３の第一の表面に平行な方向に面する第三の表面（一端面）から、この第三の表面とは反対側の第四の表面（他端面）に向かう方向に形成されており、三つの配線４４，４４，４４が並行並列に並んでいる。各配線４４，４４，４４は、底板３３の第一の表面上から第四の表面上を通じて、底板３３の第一の表面とは反対側の第二の表面（下面）上に亘って形成されている。底板３３の第四の表面には三つの端面スルーホール３５，３５，３５が形成されており、この第四の表面においては各配線４４，４４，４４は各端面スルーホール３５，３５，３５の内面上に形成されている。
【００２９】
図５に示されるように、枠体３４には開口部３６が形成されている。この開口部３６は、枠体３４の厚み方向に面する第一の表面（上面）と、この第一の表面とは反対側の第二の表面（下面）とで開口する。枠体３４の外面における、第一の表面と平行な方向に面する第四の表面（外側の端面）には、三つの端面スルーホール３７，３７，３７が形成されている。この端面スルーホール３７，３７，３７の内面に配線４５，４５，４５が形成されている。枠体３４の開口部３６に面する表面における、第四の表面とは反対側の第五の表面（内側の端面）にも、三つの端面スルーホール３８，３８，３８が形成されている。この端面スルーホール３８，３８，３８の内面にもそれぞれ配線４６，４６，４６が形成されている。
【００３０】
枠体３４の第五の表面上の三つの各配線４６，４６，４６は、底板３３の第一の表面上で三つの各配線４４，４４，４４と接触して導通している。枠体３４の第四の表面の端面スル−ホール３７，３７，３７は、底板３３の第四の表面の端面スルーホール３５，３５，３５の上に重ねられ、上下に並んだ二つの端面スルーホール３５，３７が一体になって、一つの端面スルーホールを構成している。これにより、枠体３４の第四の表面の三つの各配線４５，４５，４５も、底板３３の三つの各配線４４，４４，４４とそれぞれ導通している。
【００３１】
支持基板２１は、図１及び２に示されるように、ベース体３１の凹所３２内に収容される。この状態では、支持基板２１の三つの各端面スルーホール２６，２６，２６と、枠体３４の第五の表面の三つの各端面スルーホール３８，３８，３８とが対向している。互いに対向する二つの端面スルーホール２６，３８が、一つのスルーホールを構成する。これにより、支持基板２１の第一の導体配線が、ベース体３１の第二の導体配線と導通している。また、支持基板２１の第二の表面と、凹所３２の底面（底板３３の第一の表面）とが重なることで、支持基板２１の三つの各配線４１，４２，４３とベース体３１の三つの各配線４４，４４，４４とが重なって接触し、互いに導通する。これによっても、支持基板２１の第一の導体配線が、ベース体３１の第二の導体配線と導通している。
【００３２】
支持基板２１は凹所３２内に固着されることなく収容されていてもよく、またエポキシ樹脂接着剤等の適宜の接着剤を用いた接着やハンダ付け等によって、支持基板２１が凹所３２の内面に固着されていてもよい。
【００３３】
凹所３２内における、支持基板２１で占められていない空間が、配置空間８となる。配置空間８の大部分は、支持基板２１の間隙２３内並びに支持基板２１に対してその第一の表面側の空間で占められている。配置空間８は支持体２の厚み方向に面する第一の表面で開口している。
【００３４】
センサ素子６は、気体中に曝露された際にこの気体中の検出対象ガスの濃度を電気信号に変換する機能を有するものであれば、接触燃焼式のセンサ素子、金属酸化物半導体型のセンサ素子など、いかなる構成の素子であってもよい。本実施形態におけるセンサ素子６は、酸化スズ等の金属酸化物半導体を含有する感ガス体６１と、この感ガス体６１に埋設された検出用電極とから構成された、金属酸化物半導体型のガスセンサ素子６である。感ガス体６１は金属酸化物半導体粉末を含む材料を成形、焼成することにより形成される。感ガス体６１は、例えば球体状、楕円体状等に形成され、例えば長手方向寸法が０．２〜０．６ｍｍ、長手方向に直交する短手方向寸法が０．２〜０．６ｍｍの球体状又は長楕円体状に形成される。この感ガス体６１に、図６に示すように検出用電極としてコイル状のヒータ兼用電極６２と芯線状電極６３が埋め込まれている。芯線状電極６３はコイル状のヒータ兼用電極６２の内側を貫通するように設けられている。この検出用電極は例えば白金や白金合金から形成される。
【００３５】
リード線５１，５２，５３は、支持体２の導体配線に電気的に接続されると共に、支持体２から配置空間８内へ突出している。このリード線５１，５２，５３がセンサ素子６を配置空間８内で支持する。リード線５１，５２，５３はセンサ素子６に電気的に接続されている。このリード線５１，５２，５３は例えば白金や白金合金から形成される。
【００３６】
本実施形態ではガス検出装置が三つのリード線５１，５２，５３を備えている。これらのリード線５１，５２は、ヒータ兼用電極６２の両端から感ガス体６１の外方へ突出している。すなわち、リード線５１，５２及びヒータ兼用電極６２は一本の線材を成形することにより形成され、このリード線５１，５２の間にヒータ兼用電極６２が形成される。残りのリード線５３は芯線状電極６３の端部から感ガス体６１の外方へ突出している。すなわち、リード線５３及び芯線状電極６３は一本の線材から構成され、この線材の片側の端部が芯線状電極６３、この芯線状電極６３以外の部分がリード線５３となっている。
【００３７】
これらのリード線５１，５２，５３、並びにヒータ兼用電極６２及び芯線状電極６３の線径は、１５〜２５μｍの範囲であることが好ましい。
【００３８】
このリード線５１，５２，５３の各端部は、図１に示されるように、支持基板２１における配置空間８の周囲の端縁部分において、それぞれ配線４１，４２，４３に接続して固定される。リード線５１，５２は，支持基板２１の各支持突出部２４，２５上で、配線４１，４２に接続して固定される。リード線５３は、支持基板２１上の、間隙２３に臨む位置で、導体配線４３に接続して固定される。このため、配置空間８においては、センサ素子６を支持するリード線５１，５２，５３が、センサ素子６の周囲の異なる三方向からセンサ素子６へ向けて突出しており、これによりセンサ素子６が配置空間８内で安定して支持される。
【００３９】
リード線５１，５２，５３で支持されているセンサ素子６は、支持基板２１の間隙２３外に突出することもあるが、配置空間８は支持基板２１の間隙２３の外側に拡張されているため、センサ素子６を配置空間８内に配置することが容易となる。
【００４０】
配線４１，４２，４３へのリード線５１，５２，５３の固定にあたっては、例えば配線４１，４２，４３上に必要に応じてニッケルメッキ処理、金メッキ処理が順次施された後、例えばハンダ付け、熱溶着（又は熱融着）、超音波溶着（又は超音波融着）、抵抗溶着（又は抵抗融着）などの適宜の手法により配線４１，４２，４３上にリード線５１，５２，５３が固定される。リード線５１，５２，５３の固定は、支持基板２１がベース体３１の凹所３２に収容される前になされてもよく、支持基板２１がベース体３１の凹所３２に収容される前になされてもよい。特に支持基板２１がベース体３１の凹所３２に収容される前に配線４１，４２，４３にリード線５１，５２，５３が固定されると、間隙２３が支持基板２１の第一の表面側、第二の表面側及び第三の表面側へ広く開放された状態でリード線５１，５２，５３が固定されるため、作業性が良好となる。
【００４１】
防曝部材７は配置空間８を覆う有孔の部材である。本実施形態では防曝部材７は板状の部材であり、且つ複数の通孔７１が形成されている。防曝部材７は例えばセラミックス等で形成される。防曝部材７の平面視寸法は、支持体２の平面視寸法と同じ又はそれよりも小さいことが好ましく、凹所３２の平面視寸法よりは大きい必要がある。防曝部材７の厚みは例えば０．２〜１．０ｍｍの範囲である。
【００４２】
防曝部材７が支持体２に重なることで、この防曝部材７が支持体２の凹所３２を覆っている。防曝部材７の通孔７１は支持基板２１の間隙２３の外縁部分と対向する位置に形成されている。この通孔７１を介して、配置空間８とガス検出装置の外部とが通じている。
【００４３】
防曝部材７は、エポキシ樹脂接着剤等の適宜の接着剤による接着やハンダ付け等の適宜の手法により、支持体２に取り付けられる。
【００４４】
このガス検出装置１の平面視寸法及び形状は、支持体２と同様に例えば一辺が３．５〜１０ｍｍの矩形状であり、総厚みは例えば０．６から２．２ｍｍの範囲である。
【００４５】
以上のように構成されるガス検出装置１は平面視矩形状のチップ状の形状を有し、その内部の配置空間８内にセンサ素子６が収容されている。このガス検出装置１の厚み方向に面する第一の表面（上面）において、配置空間８に通じる通孔７１が開口している。ガス検出装置１の、第一の表面とは反対側の第二の表面（下面）、並びに第一の表面に平行な方向に面する第四の表面（端面）では、センサ素子６に導通する導体配線が露出している。
【００４６】
このガス検出装置１の支持体２は、絶縁性の部材である絶縁性基板２２及びベース体３１、並びにこれらの表面上に形成された導体配線によって構成され、この支持体２の導体配線に、リード線５１，５２，５３を介してセンサ素子６が接続されている。更にこのセンサ素子６はリード線５１，５２，５３によって配置空間８内で支持され、この配置空間８は通孔７１を介して外部に通じている。
【００４７】
ガス検出装置１が上記のような構成を有するため、ガス検出装置１の著しい小型化が可能である。また、有孔の防曝部材７により配置空間８の内外の気体の流通が充分に確保されることで、配置空間８内の気体の更新が速やかになされるようになる。このため、検出対象ガスを含む気体の配置空間８への流入及び配置空間８からの検出対象ガスを含む気体の流出が促進され、そのため検出開始時並びに検出対象ガスの濃度変化時の応答性が優れたものとなる。
【００４８】
このガス検出装置１は、例えば測定用回路に接続された状態で使用される。測定用回路としては、センサ素子６の構成に応じ、ガス検出装置１におけるセンサ素子６から発せられる電気信号から検出対象ガスの濃度を導出する回路が使用される。
【００４９】
本実施形態のような金属酸化物半導体型のセンサ素子６が使用される場合、測定用回路として、導体配線４１，４２及びリード線５１，５２を介してヒータ兼用電極６２に電圧を印加すると共にヒータ兼用電極６２と芯線状電極６３との間の電気抵抗値に基づいて検出対象ガスの濃度を導出する回路が用いられる。この場合、検出対象ガスの検出時には、まず測定用回路が導体配線及びリード線を介してヒータ兼用電極６２に電圧を印加することでヒータ兼用電極６２を通電加熱する。これにより、感ガス体６１の温度が検出対象ガスの検出に適した温度まで加熱される。この状態でガス検出装置１が検出対象ガスを含有する気体に曝露されると、気体は防曝部材７の通孔７１を介して配置空間８に導入され、これにより感ガス体６１が気体に曝露される。この感ガス体６１の電気抵抗値が、気体中の検出対象ガスの濃度に応じて変動する。このヒータ兼用電極６２と芯線状電極６３との間での感ガス体６１の電気抵抗値に基づいて、測定用回路が検出対象ガスの濃度を導出する。
【００５０】
ガス検出装置１が測定用回路に接続される場合、測定用回路を備える母基板にガス検出装置１が実装されてもよい。本実施形態では、ガス検出装置の第二の表面（下面）及び第四の表面（端面）で導体配線が外部に露出しているため、この導体配線を介しての母基板への実装が容易である。例えば母基板上の端子と、ガス検出装置の第二の表面上の導体配線との間にクリームハンダが介在する状態で、母基板上にガス検出装置１が配置されると共にクリームハンダが固化されることで、ガス検出装置１が母基板に実装される。或いは、母基板上にガス検出装置１が配置され、母基板上の端子とガス検出装置の第四の表面の導体配線とが、ハンダ等により接続されることで、ガス検出装置１が母基板に実装されてもよい。これら両方の手法が併用されてもよい。このように、ガス検出装置１がチップ部品として扱われ、母基板にガス検出装置１が表面実装等の手法により実装されることが容易となる。またそのため、ガス検出装置１が各種の機器に容易に取り付けられると共に、機器の小型化が容易になる。
【００５１】
尚、本実施形態では上記のとおりガス検出装置の第二の表面及び第四の表面で導体配線が外部に露出しているが、必要に応じてガス検出装置の第二の表面のみ、或いは第四の表面のみで導体配線が外部に露出していてもよい。ガス検出装置の第二の表面及び第四の表面以外の面において、導体配線が露出していてもよい。
【００５２】
［参考形態］
図７は、参考形態に係るガス検出装置１を示す。このガス検出装置１は、支持基板２１及びスペーサ９で構成される支持体２と、センサ素子６と、リード線５１，５２，５３と、防曝部材７とで構成されている。
【００５３】
図２（ａ）に示される支持基板２１は、絶縁性基板２２と、この絶縁性基板２２上に形成された導体配線とを備える。絶縁性基板２２は例えばガラス基材エポキシ樹脂積層板等の樹脂基板や、セラミック基板などで形成される。導体配線は、例えば第一の実施形態における第一の導体配線の場合と同様の手法で形成される。
【００５４】
支持基板２１の平面視寸法及び形状は例えば一辺が３〜６ｍｍの矩形状であり、支持基板２１の厚みは例えば０．２〜１ｍｍの範囲である。
【００５５】
絶縁性基板２２には間隙２３が形成されている。この間隙２３は、絶縁性基板２２の厚み方向に面する第一の表面（上面）、この第一の表面とは反対側の第二の表面（下面）、並びにこの第一の表面及び第二の表面に平行な方向に面する第三の表面（一端面）で、開口している。絶縁性基板２２は、間隙２３を挟む位置に、二つの支持突出部２４，２５を有している。支持突出部２４，２５の突出寸法は例えば１．３〜２．５ｍｍに形成される。間隙２３の幅寸法は、例えば１．０〜１．３ｍｍに形成される。
【００５６】
導体配線は、三つの互いに独立した配線４１，４２，４３を備えている。各配線４１，４２，４３は、絶縁性基板２２の第一の表面上に形成されている。この第一の表面上では、各配線４１，４２，４３は絶縁性基板２２の第三の表面から、この第三の表面とは反対側の第四の表面（他端面）に向かう方向に形成されており、三つの配線４１，４２，４３が並行並列に並んでいる。この三つの配線４１，４２，４３のうち、二つの配線４１，４２は、それぞれ支持基板２１の各支持突出部２４，２５上から第四の表面に向けて形成されている。残りの一つの配線４３は、前記二つの配線４１，４２の間において、支持基板２１の間隙２３に臨む位置から第四の表面に向けて形成されている。
【００５７】
スペーサ９は、絶縁性の板状の部材であり、例えばガラス基材エポキシ樹脂積層板で形成される。このスペーサ９には、その厚み方向に面する第一の表面（上面）と、この第一の表面とは反対側の第二の表面（下面）とで開口する開口部９１が形成されている。スペーサ９の厚みは例えば０．２〜０．８ｍｍに形成される。スペーサ９の開口部９１は、例えばその一辺が２．５〜４．５ｍｍの矩形状に形成される。このスペーサ９は図８（ｂ）に示すように支持基板２１上の第一の表面上の、第三の表面側寄りの位置に重ねられ、支持基板２１に対して接着剤等で固着されている。このスペーサ９の開口部９１は支持基板２１の間隙２３に通じており、この開口部９１と間隙２３の内側が配置空間８となる。この配置空間８は、支持体２の厚み方向に面する第一の表面（上面）と、この第一の表面とは反対側の第二の表面（下面）で開口している。配置空間８には、支持基板２１の第一の表面の、間隙２３の周囲の端縁部分が露出し、この端縁部分で三つの配線４１，４２，４３の各端部が配置空間８に露出している。
【００５８】
支持基板２１とスペーサ９とを併せた支持体２の厚みは、例えば０．４〜２ｍｍに形成され、このため、配置空間８の厚みも０．４〜２ｍｍに形成される。
【００５９】
センサ素子６及びリード線の構成は、第一の実施形態の場合と同様である。リード線５１，５２，５３の各端部は、図８（ｂ）に示すように支持基板２１における配置空間８に露出する三つの配線４１，４２，４３の各端部に接続して固定される。このうち二つのリード線５１，５２は，支持基板２１の各支持突出部２４，２５の第一の表面（上面）上において、導体配線４１，４２の端部に接続して固定される。残りのリード線５３は、支持基板２１の二つの支持突出部２４，２５の間の間隙２３に臨む端縁に接続して固定される。このため、配置空間８においては、センサ素子６を支持するリード線５１，５２，５３は、センサ素子６の周囲の異なる三方向からセンサ素子６へ向けて突出しており、これによりセンサ素子６が配置空間８内に安定して配置される。
【００６０】
リード線５１，５２，５３で支持されているセンサ素子６は、その一部が支持基板２１の間隙２３からその外側へ突出することもあるが、配置空間８は間隙２３からスペーサ９の開口部まで拡張されているため、センサ素子６が配置空間８内に容易に収まる。
【００６１】
配線４１，４２，４３へのリード線５１，５２，５３の固定にあたっては、例えば配線４１，４２，４３の上に必要に応じてニッケルメッキ処理、金メッキ処理が順次施された後、例えばハンダ付け、熱溶着（又は熱融着）、超音波溶着（又は超音波融着）、抵抗溶着（又は抵抗融着）などの適宜の手法により配線４１，４２，４３上にリード線５１，５２，５３が固定される。配線４１，４２，４３へのリード線５１，５２，５３の固定は、支持基板２１に対してスペーサ９を設ける前になされてもよく、支持基板２１に対してスペーサ９を設けた後になされてもよい。特に支持基板２１に対してスペーサ９が取り付けられる前に配線４１，４２，４３にリード線５１，５２，５３が固定されると、間隙２３が支持基板２１の第一の表面側、第二の表面側及び第三の表面側へ広く開放された状態でリード線５１，５２，５３が固定されるため、作業性が良好となる。
【００６２】
防曝部材７は配置空間８を覆う有孔の部材であって、本参考形態ではシート状の部材である。この防曝部材７は、強度が高く、成形性が良好であり、且つ多孔性に優れるステンレス等の金属製のメッシュシートで形成されることが好ましい。この防曝部材７は図７に示すように二つ折りに成形され、この防曝部材７が支持体２の第三の表面側の端部を挟み込むことにより配置空間８を覆う。支持体２の第一の表面では、防曝部材７はスペーサ９の第一の表面上に配置されることによりスペーサ９の開口部９１の開口を覆い、支持体２の第二の表面側では防曝部材７は支持基板２１の第二の表面上に配置されることにより支持基板２１の間隙２３の開口を覆っている。更に、防曝部材７の折り曲げ部分が支持体２の第三の表面を覆うことで、支持基板２１における第三の表面での間隙２３の開口を覆っている。これにより、防曝部材７によって配置空間８が覆われ、センサ素子６が保護されている。支持体２への防曝部材７の取り付けは、接着剤を用いた接着など、適宜の手法によりなされる。
【００６３】
本参考形態では支持基板２１上の配線４１，４２，４３と防曝部材７との間には絶縁性のスペーサ９が介在するため、防曝部材７が金属製であっても、配線４１，４２，４３に短絡が生じることがなくなる。
【００６４】
支持基板２１、スペーサ９、及び防曝部材７を併せたガス検出装置１の総厚みは、特に１．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００６５】
本参考形態に係るガス検出装置１では、支持体２に形成された配置空間８にセンサ素子６が配置され、このセンサ素子６が、支持体２の表面に露出する導体配線に対してリード線５１，５２，５３で支持されている。このような構造により、ガス検出装置１の著しい小型化が可能なものである。また、配置空間８を小さく形成することが容易であると共に、支持体２の第一の表面及び第二の表面の両面において多孔性の防曝部材７により配置空間８の内外の気体の流通が良好に確保される。これにより、検出対象ガスを含む気体の配置空間８への流入及び配置空間８からの検出対象ガスを含む気体の流出が促進され、このため、検出開始時並びに検出対象ガスの濃度変化時の応答性が優れたものとなる。
【００６６】
このガス検出装置１の使用時には、第一の実施形態の場合と同様に、ガス検出装置１が測定用回路に接続されてもよい。
【実施例】
【００６７】
［実施例１］
ガス検出装置１として、図１に示す構成のものを使用した。
【００６８】
支持基板２１を得るにあたっては、３．３ｍｍ×３．５ｍｍ×０．４ｍｍｔの寸法のセラミック基板に、突出寸法１．６ｍｍの二つの支持突出部２４，２５を形成すると共にその間に幅１．６ｍｍの間隙２３を形成し、三つの端面スルーホールも形成した。このセラミック基板に厚み１μｍの金メッキ処理を施すことで、配線４１，４２，４３を形成した。
【００６９】
センサ素子６は、感ガス体６１を長径０．５ｍｍ、短径０．３ｍｍの寸法を有する長楕円体状とし、リード線５１，５２，５３、ヒータ兼用電極６２及び芯線状電極６３は、線径２０μｍの白金線で形成した。
【００７０】
センサ素子６の作製時には、酸化スズ粉末とα−アルミナ粉末を混合し、これに溶剤を加えてペースト状の混合物を得た。このペースト状の混合物をヒータ兼用電極６２及び芯線状電極６３に塗布し、これを焼成して焼結体を得た。この焼結体の表面に酸化インジウムの溶剤分散液を塗布した後、更にこれを焼成することで、感ガス体６１を作製した。
【００７１】
リード線５１，５２，５３を支持基板２１の配線４１，４２，４３に接続するにあたっては、配線４１，４２，４３の端部にリード線５１，５２，５３を、抵抗溶着により接続した。
【００７２】
ベース体３１の作製にあたっては、枠体３４をセラミックスで４．５ｍｍ×４．３ｍｍ×０・８ｍｍｔの寸法に形成すると共に、この枠体３４の開口部の平面視寸法を３．３ｍｍ×３．５ｍｍとし、六個の端面スルーホール３７，３７，３７，３８，３８，３８も形成した。この枠体３４に厚み１μｍの金メッキ処理を施して、配線４５，４６を形成した。一方、底板３３をセラミックスで４．５ｍｍ×４．３ｍｍ×０．２ｍｍｔの寸法に形成し、この底板３３に三つの端面スルーホール３５，３５，３５を形成した。この底板３３に厚み１μｍの金メッキ処理を施して配線４４を形成した。この枠体３４と底板３３とを接着することで、ベース体３１を得た。このベース体３１の凹所３２内に、上記支持基板２１を収容した。これにより支持体２を得ると共にこの支持体２の配置空間８内にセンサ素子６を配置した。
【００７３】
防曝部材７をセラミックスで４ｍｍ×４ｍｍ×０．２ｍｍｔの寸法に形成した。この防曝部材７には直径０．５ｍｍの四つの通孔７１を形成した。この防曝部材７をエポキシ樹脂接着剤で支持体２に接続すると共に、この防曝部材７で配置空間８を覆った。これによりガス検出装置１を得た。
【００７４】
［参考例］
ガス検出装置１として、図７に示す構成のものを使用した。
【００７５】
支持基板２１を得るにあたっては、６ｍｍ×６ｍｍ×０．４ｍｍｔの寸法のＦＲ−４タイプのガラス基材エポキシ樹脂銅張積層板（銅箔厚み１８μｍ）に切削を施すことで、突出寸法２．８ｍｍの二つの支持突出部２４，２５を形成すると共にその間に幅１．６ｍｍの間隙２３を形成した。このガラス基材エポキシ樹脂銅張積層板にパターンエッチング処理を施した後、残存する銅箔に厚み２０μｍの銅メッキを施すことにより、配線４１，４２，４３を形成した。
【００７６】
スペーサ９を得るにあたっては、４．９ｍｍ×５．８ｍｍ×０．４ｍｍｔの寸法のＦＲ−４タイプのガラス基材エポキシ樹脂積層板に、２ｍｍ×３．８４ｍｍの寸法の開口部９１を形成した。このスペーサ９を支持基板２１に重ねて接着することで、支持体２を作製した。
【００７７】
センサ素子６は、感ガス体６１を長径０．５ｍｍ、短径０．３ｍｍの寸法を有する長楕円体状とし、リード線５１，５２，５３、ヒータ兼用電極６２及び芯線状電極６３は、線径２０μｍの白金線で形成した。
【００７８】
センサ素子６の作製時には、酸化スズ粉末とα−アルミナ粉末を混合し、これに溶剤を加えてペースト状の混合物を得た。このペースト状の混合物をヒータ兼用電極６２及び芯線状電極６３に塗布し、これを焼成して焼結体を得た。この焼結体の表面に酸化インジウムの溶剤分散液を塗布した後、更にこれを焼成することで、感ガス体６１を作製した。
【００７９】
リード線５１，５２，５３を配線４１，４２，４３に接続するにあたっては、配線４１，４２，４３の端部に厚み５μｍのニッケルメッキ処理、厚み０．３μｍの金メッキ処理を順次施した後、この配線４１，４２，４３の端部にリード線５１，５２，５３を、抵抗溶着により接続した。
【００８０】
防曝部材７としては、ＳＵＳ３０４ステンレス鋼線製の厚み０．２ｍｍのメッシュシートを使用し、これを二つ折にして支持体２の端部を挟むようにして支持体２に接着すると共にこの防曝部材７で配置空間８を覆った。
【００８１】
［比較例１］
ガス検出装置１として、図５に示すような、センサ筐体２０内にセンサ素子６を収容したもの（エフアイエス株式会社製、品番ＳＢ−３０）を使用した。センサ素子６としては実施例１と同じ構成のものを使用した。
【００８２】
［評価試験］
実施例１，参考例及び比較例１で得られた各ガス検出装置１を測定用回路に接続し、ヒータ兼用電極６２に通電してセンサ素子６を４２０℃に加熱した状態で、このガス検出装置１を空気気流中に配置し、続いてこの気流中に水素を１００ｐｐｍの濃度で混入し、続いてこの気流中への水素の混入を停止した。この場合に測定されたヒータ兼用電極６２と芯線状電極６３との間の電気抵抗値Ｒｓと、空気気流中におけるヒータ兼用電極６２と芯線状電極６３との間の電気抵抗値Ｒ０との比（Ｒｓ／Ｒ０）の変化を、図９及び図１０のグラフに示す。尚、前記電気抵抗値Ｒ０は、当該試験における、試験開始から１２０秒経過時でのヒータ兼用電極６２と芯線状電極６３との間の電気抵抗値である。
【００８３】
この図９及び図１０に示される結果によれば、実施例１、参考例、及び比較例１のいずれの場合も気流中に水素が混入された場合にＲｓ／Ｒ０の値に変化が生じたが、気流への水素の混入が停止された場合には、比較例１よりも実施例１及び参考例の方がＲｓ／Ｒ０の値が速やかに元の値に復帰した。
【００８４】
これにより、実施例１及び参考例では水素ガス検出時の応答性に優れることが確認された。
【符号の説明】
【００８５】
１    ガス検出装置
２    支持体
２１  支持基板
２２  絶縁性基板
３１  ベース体
４１  配線
４２  配線
４３  配線
５１  リード線
５２  リード線
５３  リード線
６    センサ素子
７    防曝部材
８    配置空間
９    スペーサ
【図１】
0005476205.tif 000002
【図２】
0005476205.tif 000003
【図３】
0005476205.tif 000004
【図４】
0005476205.tif 000005
【図５】
0005476205.tif 000006
【図６】
0005476205.tif 000007
【図７】
0005476205.tif 000008
【図８】
0005476205.tif 000009
【図９】
0005476205.tif 000010
【図１０】
0005476205.tif 000011
【図１１】
0005476205.tif 000012