(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易な構造で好適にガスの検知及びガス濃度の測定を行うことが可能なガスセンサ、該ガスセンサの製造方法、及び、該ガスセンサを用いたコイン電池型ガスセンサを提供する。【解決手段】固体電解質膜を介して一対の電極が積層されたセンサ素子３０が、一対のガス透過性導電体３７を介して一対の電極カバーで挟持されており、前記センサ素子３０、ガス透過性導電体３７及び電極カバーは、垂直方向に少なくとも１つの連通した貫通孔３４を有するガスセンサ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体電解質膜を介して一対の電極が積層されたセンサ素子が、一対のガス透過性導電体を介して一対の電極カバーで挟持されており、
前記センサ素子、ガス透過性導電体及び電極カバーは、垂直方向に少なくとも１つの連通した貫通孔を有することを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
貫通孔は中心部に形成されていることを請求項１記載の特徴とするガスセンサ。
【請求項３】
水素ガス検知用に用いられるものであり、電極は、水素をプロトンに解離できる触媒作用を有する金属からなることを特徴とする請求項１又は２記載のガスセンサ。
【請求項４】
水素をプロトンに解離できる触媒作用を有する金属は、白金であることを特徴とする請求項３記載のガスセンサ。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４記載のガスセンサを製造する方法であって、
固体電解質膜を介して一対の電極が積層されたセンサ素子、一対のガス透過性導電体、及び、一対の電極カバーの垂直方向に少なくとも１つの貫通孔を形成する工程、及び、
前記センサ素子、ガス透過性導電体及び電極カバーの貫通孔に位置決めピンを挿通しながら、前記センサ素子をガス透過性導電体を介して電極カバーで挟持する工程、及び、前記電極カバーを固定する工程を有することを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項６】
請求項１、２、３又は４記載のガスセンサを用いてなることを特徴とするコイン電池型ガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡易な構造で好適にガスの検知及びガス濃度の測定を行うことが可能なガスセンサ、該ガスセンサの製造方法、及び、該ガスセンサを用いたコイン電池型ガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、検出対象ガスを検知するガスセンサとして、起電力測定方式のガスセンサ等が知られている。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。
【０００３】
近年、電気自動車のエネルギー源等として、燃料電池が注目を集めている。燃料電池は、水素等の燃料と、酸素等の酸化剤とを供給し続けることで、継続的に電力を取り出すことができる化学電池である。
燃料電池のエネルギー源となる水素ガスは、空気中での濃度が４〜７５％の範囲に達すると、着火により容易に爆発することが知られている。そのため、水素を利用する際には、水素ガスの爆発下限濃度の４％以下の濃度において、簡便な方法で、精度良く検出することができる水素ガスセンサの需要が高まっている。
【０００４】
このような水素ガスセンサとしては、プロトン伝導体を用いた起電力測定方式のものが従来から知られている。例えば、特許文献１には、固体高分子電解質膜の両面にカーボンクロス電極を取り付けたものを用いる透過水素ガス量測定方法が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、互いに対向して位置する両側支持部材と、その間にて挟持されたプロトン伝導層とを有し、一方から水素ガスを導入して、他方から水素ガスを流出する水素ガスセンサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２８９２４３号公報
【特許文献２】特開２００５−３３８０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び２に開示された水素ガスセンサは、プロトン伝導体と直接接するガス透過性導電体（カーボンペーパー）およびその他の支持部材との間に位置ずれが生じることにより、有効に出力を取り出せる対向接触面積（以下、有効接触面積）が小さくなり、実際の支持部材面積当りの出力よりも信号が小さくなるという問題があった。また、複数個生産する場合、個々のセンサ間の電気信号の値が同じにならず、測定値のばらつきが生じる原因ともなっていた。
これに対して、特開２００１−２１５２１４号公報、特開２００３−７５４０３号公報等では、製品設計上必要な有効接触面積を確保することを目的として、位置ずれが生じても出力にずれが生じないように、電極よりもプロトン伝導層を大きく設計している。これと同様に、製品設計上必要な有効接触面積を確保することを目的として、図７に示すように、設計上過大な面積の電解質膜、カーボンペーパーを用いることで、各構成素子の水平方向のずれがあっても有効接触面積の確保を可能とすることもできる。しかし、この方法では、挟み込みによる位置ずれの問題は解消できるが、カーボンペーパー、電解質膜の両材料において、材料の無駄が生じ、各部材を有効に利用しているとはいえなかった。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するものであり、簡易な構造でプロトン伝導体と支持部材との位置ずれにより、（１）有効接触面積が減少することによる出力の低下を防止することができ、（２）センサ組み立て時の製造も容易になり、（３）複数個生産する場合でもばらつきが生じることなくガスの検知及びガス濃度の測定をすることが可能なガスセンサ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】
本発明は、固体電解質膜を介して一対の電極が積層されたセンサ素子が、一対のガス透過性導電体を介して一対の電極カバーで挟持されており、前記センサ素子、ガス透過性導電体及び電極カバーは、垂直方向に少なくとも１つの連通した貫通孔を有するガスセンサである。
以下、本発明を詳述する。
【００１０】
本発明者は、センサ素子に、一対のガス透過性導電体及び電極カバーが積層されたガスセンサにおいて、垂直方向に少なくとも１つの連通した貫通孔を形成することにより、簡易な構造で電極と支持部材（電極カバー）との位置ずれによる出力の低下を防止することができ、製造が容易になり、複数個生産する場合でもばらつきが生じることなくガスの検知及びガス濃度の測定をすることが可能となることを見出した。
また、ガス透過性導電体、固体電解質膜の両材料において、材料の無駄を最小限にできることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１１】
本発明のガスセンサでは、上記センサ素子、ガス透過性導電体及び電極カバーが、垂直方向に少なくとも１つの貫通孔を有する。
このような貫通孔を有することで、例えば、上記固体電解質膜を介して一対の電極が積層された積層体（センサ素子）の貫通孔に位置決めピン等を挿通して、ガス透過性導電体及び電極カバーを設置することで、上記センサ素子、ガス透過性導電体及び電極カバー間の位置ずれによる出力の低下を防止することができ、センサ組み立て時の製造も容易になり、製造複数個生産する場合でもばらつきが生じることなくガスの検知及びガス濃度の測定をすることが可能なガスセンサとすることができる。
また、本発明のガスセンサは貫通孔を有することで、気流を有する気体についても気流を妨げることなく、ガスの検知及びガス濃度の測定を行うことできる。
更に、貫通孔内にガス管を通すことも可能となり、複数のセンサをガス管に通すことによって、ガス管のどの場所よりガスが漏れているかを把握することも可能である。
加えて、貫通孔を有することにより、固定ピンがあればどこでも容易に設置することも可能となる。
【００１２】
図１は、本発明のガスセンサの一例を示したものである。
ガスセンサ３０は、第１電極３１と第２電極３２と固体電解質膜３３とからなるセンサ素子をガス透過性導電体３７を介してステンレス製電極板３６で挟み込んだ構成となっている。また、ガスセンサ３０の中心部付近には、垂直方向に１つの貫通孔３４が形成されている。
ステンレス製電極板３６は、ガス透過性導電体３７を介して第１電極３１及び第２電極３２と電気的に接続されることで、出力取り出し用の電極としての機能も有しており、導線３９を接続することで、ガスセンサとしての機能を発揮することができる。
本発明では、貫通孔を有するガスセンサを用いることで、第１電極３１と第２電極３２と固体電解質膜３３とからなるセンサ素子と、ステンレス製電極板３６やガス透過性導電体３７との間で位置ずれが生じることがないので、出力の低下を防ぎ、資材の無駄を最小限にしながら、複数個生産する場合でもばらつきが生じることなくガスの検知及びガス濃度の測定をすることが可能なガスセンサを提供することができる。
また、このような構成とすることで、水素ガス測定に重要な第１電極３１、第２電極３２、固体電解質膜３３を保護しつつ、正確な水素ガス測定を行うことが可能となる。
なお、ガスセンサ３０の応用として、ガスセンサ３０をプリント基板上に設置するような構成としてもよい。
【００１３】
本発明における、センサ素子の形状は特に限定されず、円状、多角形状等の形状であってもよい。特に、センサ素子の形状が長方形、正方形等の四角形の場合は、製造時における、センサ素子の打ち抜き時の歩留まりが高いため、有効に材料を利用することができる。
【００１４】
また、本発明において、貫通孔の断面形状は特に限定されることはないが、センサ素子の形状により、貫通孔数、断面の最適形状を決めることができる。例えば、センサ素子の形状が円状の場合は、貫通孔を複数設けて位置決めすることも可能であるが、中心に１つの貫通孔があれば位置決めを決定することができる。この際の貫通孔の断面形状は、円状または多角形状であっても良い。
また、センサ素子の形状が多角形の場合、例えば、センサ素子の形状が正方形の場合においては、１箇所貫通孔を設けて位置決めを行う際は、中心に多角形の断面形状の貫通孔を設けることができ、また、貫通孔を円状の断面形状にしようとした場合は、少なくとも２箇所、貫通孔が必要になる。
このように、貫通孔の数、貫通孔の断面形状は、センサ素子の形状によって設定することができる。
【００１５】
上記貫通孔の、電極カバー面積に対する貫通面積の占める割合は、特に限定されないが、貫通面積が大きすぎると、貫通に伴う廃棄材料も増え、また取り出せる出力も小さくなってしまう。また貫通面積の割合が小さすぎると、製造工程において扱いが困難になってしまう。そこで、上記貫通孔の貫通面積は、電極カバー面積に対して０．５〜１５％占めることが好ましい。上記範囲内とすることで、貫通による材料の無駄も防止しつつ、出力の低下を防ぐこともでき、製造工程時も扱い易く、更には複数個製造した際のばらつきも軽減できる。さらに、資材の無駄、及び、出力の低下を防ぐには、貫通孔の面積は、電極カバー面積に対して１〜１０％占めることがより好ましい。
また、上記貫通孔は少なくとも１つ形成されていればよいが、１〜５個が好ましい。
【００１６】
上記貫通孔の形成位置は特に限定されないが、位置決めの容易性からガスセンサの中心部に形成することが好ましい。また、貫通孔を複数形成する場合は周縁部に形成することとしてもよい。
【００１７】
本発明のガスセンサを構成するセンサ素子の一例を図２に示す。
センサ素子１０は、第１電極１１と第２電極１２と固体電解質膜１３とを有し，固体電解質膜１３を介して、第１電極１１及び第２電極１２が積層された構成となっている。また、センサ素子１０の中心部付近には、垂直方向に１つの貫通孔１４が形成されている。                                                        
【００１８】
センサ素子１０が水素ガスセンサに用いられる場合の原理について説明する。
センサ素子１０では、第１電極１１及び第２電極１２は、水素をプロトンに解離できる触媒作用を有する金属を含有する。これにより、第１電極１１及び第２電極１２表面近傍において水素ガスが存在すると、下記（１）式のように水素がプロトンと電子に解離する。
Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−                （１）
解離によって生成したプロトンは第１電極１１及び第２電極１２内を拡散し、固体電解質膜１３に到達する。同時に第１電極１１及び第２電極１２表面近傍において大気中に存在する酸素により、下記（２）式のようにプロトンが消滅する反応も生じる。
２Ｈ＋＋１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ    （２）
よって、センサ素子１０では、第１電極１１及び第２電極１２を電気的に接続することで、上記（１）及び（２）式の反応が第１電極１１及び第２電極１２内で生ずるため、大気中に含まれる水素分子が電極表面に到達した後、電極表面から内部に拡散するに従って、水素分子あるいはプロトン濃度が減少していく。
このような反応が連続的に生じることで、外部回路に水素濃度に応じた電流が流れるため、電流を計測することで水素濃度を測定することができる。
なお、第２電極１２側へ移動したプロトンは上記反応（２）により、外部回路を通じた電子により還元される。
【００１９】
上記電極（第１電極及び第２電極）としては、貴金属、貴金属化合物、貴金属合金、モリブデン、タングステン、チタン等の重金属、及び重金属化合物、重金属合金等を用いることができる。
特に、本発明のガスセンサを水素ガスセンサとして使用する場合は、水素をプロトンに解離できる触媒作用を有する金属を含有するものが好ましく、水素をプロトンに解離できる触媒作用を有する金属を担持した炭素でもよい。これにより、上記（１）及び（２）式の反応を第１電極及び第２電極内で生じさせることが可能となる。
水素をプロトンに解離できる触媒作用を有する金属としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム等の白金族金属を用いることが好ましい。
また、第１電極として白金族金属からなるものを用い、第２電極として白金族金属を担持した炭素からなるものを用いることが好ましい。これにより、触媒作用を有する金属が少量であっても、第２電極が大気中の酸素と水素に接する面積が増大するため、上記反応（２）がより促進され固体電解質膜内のプロトン濃度を低くすることができる。
【００２０】
上記第１電極及び第２電極の膜厚は、１〜２００ｎｍが好ましい。上記電極の膜厚が１ｎｍ未満であると、電気抵抗が高くなり電流が取り出しにくくなり、２００ｎｍを超えると、固体電解質膜へ到達するプロトンが少なくなるため水素濃度に応じた電流が小さくなり感度が低くなる。より好ましくは５〜８０ｎｍである。
【００２１】
本発明では、上記第２電極の膜厚は第１電極の膜厚よりも厚く、上記第２電極の膜厚と上記第１電極の膜厚との差が１０〜２００ｎｍであることが好ましい。
上記膜厚の差が１０ｎｍ未満であると、プロトン濃度差が小さくなり水素濃度に応じた電流が小さくなるため感度が低くなることがあり、２００ｎｍを超えると、応答速度の低下や固体電解質膜のカール等が発生することがある。
より好ましくは３０〜８０ｎｍである。
【００２２】
上述のように第１電極と第２電極とが異なる膜厚を有する場合、上記第１電極の膜厚は、１〜２５ｎｍであることが好ましい。上記第１電極の膜厚が１ｎｍ未満であると、電気抵抗が高くなり電流が取り出しにくくなることがあり、２５ｎｍを超えると、固体電解質膜へ到達するプロトンが少なくなるため水素濃度に応じた電流が小さくなり感度が低くなることがある。より好ましくは５〜１０ｎｍである。
【００２３】
上述のように第１電極と第２電極とが異なる膜厚を有する場合、上記第２電極の膜厚は、３０〜２００ｎｍであることが好ましい。
上記第２電極の膜厚が３０ｎｍ未満であると、固体電解質膜へ到達するプロトンが多くなるため水素濃度に応じた電流値が小さくなるため感度が低くなることがあり、２００ｎｍを超えると、応答速度の低下や固体電解質膜のカール等が発生することがある。
より好ましくは４０〜１００ｎｍである。
【００２４】
上記固体電解質膜としては、高いプロトン導電性を有するパーフルオロスルフォン酸系、パーフルオロカルボン酸系等のパーフルオロ系高分子や、Poly(styrene-ran-ethylene),sulfonated等のpartially sulfonated styrene-olefin copolymerからなる固体高分子電解質膜を採用することが好ましい。具体的には、ナフィオン（デュポン社製、登録商標：ＮＡＦＩＯＮ）やアシプレックス（旭化成社製、登録商標：ＡＣＩＰＬＥＸ）等が好適に使用できる。更に、固体電解質膜には、導電性粒子を分散させてもよい。
【００２５】
上記固体電解質膜の膜厚は、５〜２００μｍであることが好ましい。
上記固体電解質膜の膜厚が５μｍ未満であると、機械的強度が低く破れやすくなったり、ピンホールによる第１電極と第２電極の短絡の発生が生じたりすることがある。２００μｍを超えると、応答速度の低下が生じることがある。
より好ましくは１０〜１００μｍである。
【００２６】
上記ガス透過性導電体としては、カーボンペーパー、発泡金属等を使用することができる。
上記カーボンペーパーは、炭素繊維と炭素とからなる多孔質体であり、燃料電池のガス拡散層等にも使われていることから、ガス透過性と導電性に優れている。発泡金属は、電池の電極材料やフィルタ等に使用されており、気孔率９０％以上のものは、特にガス透過性もよく、また、金属であるので抵抗も低い。
【００２７】
上記電極カバーとしては、導電性を有し、かつ、センサ素子、ガス透過性導電体を固定、保護することが可能な部材であれば、特に限定されないが、ステンレス製のものを用いることが好ましい。
【００２８】
本発明のガスセンサの製造方法としては、固体電解質膜を介して一対の電極が積層されたセンサ素子、一対のガス透過性導電体、及び、一対の電極カバーの垂直方向に少なくとも１つの貫通孔を形成する工程、及び、前記センサ素子、ガス透過性導電体及び電極カバーの貫通孔に位置決めピンを挿通しながら、前記センサ素子をガス透過性導電体を介して電極カバーで挟持する工程、及び、前記電極カバーを固定する工程を有する方法を用いることができる。
このような方法を用いることで、センサ素子、ガス透過性導電体及び電極カバーの各部材間での位置ずれを防止できるだけでなく、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００２９】
上記固体電解質膜を介して一対の電極が積層されたセンサ素子、一対のガス透過性導電体、及び、一対の電極カバーの垂直方向に少なくとも１つの貫通孔を形成する工程としては、例えば、上記センサ素子、ガス透過性導電体及び電極カバーに個別に貫通孔を形成する方法や、同時に貫通孔を形成する方法等を用いることができる。
なお、上記貫通孔を形成する方法としては、例えば、トムソン刃、エッチング刃、彫刻刃、レーザー、金型での打ち抜き等が挙げられる。
【００３０】
上記センサ素子を作製する方法としては、例えば、固体電解質膜の両側に、所定の厚みを有する第１電極及び第２電極を形成する工程と、得られた積層体を所定のサイズに切断する工程と、貫通孔を形成する工程を行う方法等が挙げられる。特に、所定のサイズに切断する工程と、貫通孔を形成する工程とを同時に行うことで、製造工程が増えることが無く、製造工程を簡略化することが可能となる。
【００３１】
上記第１電極及び第２電極を形成する方法としては、例えば、スパッタリング法、蒸着、レーザーアブレーション等の薄膜形成が可能な方法が挙げられる。
【００３２】
本発明の製造方法では、次いで、上記センサ素子、ガス透過性導電体及び電極カバーの貫通孔に位置決めピンを挿通しながら、上記センサ素子をガス透過性導電体を介して電極カバーで挟持する工程を行う。このような工程を行うことにより、上記センサ素子、ガス透過性導電体及び電極カバーを挟持して組み合わせる際にずれが生じることがなくなり、ハンドリング性を向上させることが可能となる。
【００３３】
図３は、本発明の製造方法において、位置決めピンを挿通しながらセンサ素子をガス透過性導電体を介して電極カバーで挟持する方法の一例を示したものである。
第１電極４１と第２電極４２と固体電解質膜４３とからなるガスセンサの中心部付近には、垂直方向に１つの貫通孔が形成されている。
ガスセンサの上下にガス透過性導電体４７、ステンレス製電極板４６を設置する際に、予め位置決めピン４８をガスセンサの貫通孔に挿入しておき、その後一対のガス透過性導電体４７及びステンレス製電極板４６を設置する。
これにより、第１電極４１と第２電極４２と固体電解質膜４３とからなるガスセンサと、ステンレス製電極板４６やガス透過性導電体４７との間で位置ずれが生じることなく、複数個生産する場合でもばらつきが生じることなくガスの検知及びガス濃度の測定をすることが可能なガスセンサを提供することができる。
【００３４】
本発明の製造方法では、次いで、上記電極カバーを固定する工程を行う。上記固定の方法は特に限定されず、ねじ止め等の方法を用いることができる。
【００３５】
本発明のガスセンサを用いてなるコイン電池型ガスセンサも本発明の１つである。
本発明をコイン電池型ガスセンサに応用した一例を図４に示す。
水素ガスセンサ５０は、本発明をコイン電池型水素ガスセンサとして用いる場合の一例である。
水素ガスセンサ５０は、第１電極５１と第２電極５２と固体電解質膜５３とからなる積層体を、一対のステンレス製電極カバー５６で挟み込んだ構成となっている。また、ステンレス製電極カバー５６は、ガス透過性導電体５７を介して第１電極５１及び第２電極５２と電気的に接続されることで、電極としての機能も有している。更に、一対のステンレス製電極カバー５６は、絶縁スペーサ５８を介して電気的に絶縁されている。このように電極をかしめて固定する構成にすることでセンサが強固になり、またネジ止めのゆるみや配線の断線等が起こらないため、水素ガスセンサ自体を容易に持ち運び可能となり、検知部交換型の水素ガスセンサ装置にも使用することができる。
【００３６】
上記コイン電池型ガスセンサに使用される電極としては、ＣＲ２０３２やＣＲ２０１６等の規格サイズにプレス成型された電極を使用できるが、水素センサ用に使用する場合はガス透過用に通気孔を設ける。上記絶縁スペーサとしては、ポリプロピレン製等の電池ケースの形状と合うように成形したものを使用する。
【００３７】
本発明のガスセンサは、水素ガス 、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、メタンガス 、一酸化窒素、二酸化窒素ガス、二酸化硫黄ガス等の検知及びガス濃度の測定に使用することができる。なかでも、水素ガスの検知及びガス濃度の測定に使用することが好ましい。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、センサ素子、ガス透過性導電体及び電極カバーを積層して形成する構成のガスセンサにおいて、簡単な構造でと各部材間のずれを解消でき、ずれにより生じる接触面積減少に起因する出力信号の減少を解消することができる。
また、本発明の製造方法を用いることで、ガスセンサの組み立てが容易となり、製造後のガスセンサ間のばらつきが低減させて、安定したガスの検知及びガス濃度の測定をすることが可能なガスセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明のガスセンサの一例を示す模式図である。
【図２】本発明のガスセンサを構成するセンサ素子の一例を示す模式図である。
【図３】本発明のガスセンサを用いた位置決め方法の一例を示す模式図である。
【図４】本発明のガスセンサの一例を示す模式図である。
【図５】実施例２のガスセンサの作製過程を図示した模式図である。
【図６】実施例３のガスセンサの作製過程を図示した模式図である。
【図７】従来のガスセンサの技術を適用した場合の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下に実施例を掲げて本発明の態様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されない。
【００４１】
（実施例１）
固体電解質として、厚さ５０μｍのパーフルオロスルホン酸高分子膜（デュポン社製）を用いた。このパーフルオロスルホン酸高分子膜の片面に、スパッタリング法（Ａｒガス０．４Ｐａ中投入電力０．５ＫＷ）により、第１電極として膜厚１０ｎｍの白金膜を積層した。また、第１電極を積層した面の他方側に、スパッタリング法により、第２電極として膜厚７０ｎｍの白金膜を積層した。
その後、エッチング刃を用いて直径１０．５ｍｍの円形状に打ち抜くと同時に、円形状の中心に直径３ｍｍの貫通孔を打ち抜いた。
得られた積層体を挟み込むように直径３ｍｍの貫通孔を有する一対のカーボンペーパー（東レ社製、直径１０．０ｍｍの円形状、厚さ約０．２ｍｍ）を配置し、更に、その両側から直径３ｍｍの貫通孔を有する一対のステンレス板（直径２０ｍｍの円形状）で挟み込んだ。この際、図３に示すように、直径３ｍｍの円柱状の位置決めピンを積層体、カーボンペーパー、ステンレス板の貫通孔に挿通して位置合わせを行い、その後、ステンレス板同士を樹脂製のネジで締結し、全体を固定することにより、図１に示すようなセンサを得た。
得られたセンサをガラス管内に配置し、水素濃度１％の空気中における出力電流値を測定したところ、電流値は４０．８μＡ（計算値よる有効接触面積８７．９２ｍｍ２）であった。
また、実施例１と同様の方法でガスセンサを計１０個作製した。これらのガスセンサについて、水素濃度１％の空気中における出力電流値を測定したところ、電流値は４０．８μＡ、３９．７２μＡ、３９．９１μＡ、４０．５μＡ、４０．１μＡ、３９．８８μＡ、３９．９０μＡ、４０．８μＡ、４０．４μＡ、４０．０μＡであり、最大値と最小値の差は１．０８μＡであることから出力電流値のばらつきが小さいことが確認できた。
【００４２】
（実施例２）
固体電解質として、厚さ５０μｍのパーフルオロスルホン酸高分子膜（デュポン社製）を用いた。このパーフルオロスルホン酸高分子膜の片面に、スパッタリング法（Ａｒガス０．４Ｐａ中投入電力０．５ＫＷ）により、第１電極として膜厚１０ｎｍの白金膜を積層した。また、第１電極を積層した面の他方側に、スパッタリング法により、第２電極として膜厚７０ｎｍの白金膜を積層した。
その後、エッチング刃を用いて直径１０．５ｍｍの円形状に打ち抜くと同時に、円形状の直径上の端縁から３．５ｍｍ離れた位置に、直径１ｍｍの貫通孔を２つ同時に打ち抜いた。
得られた積層体を挟み込むように、円形状の直径上の端縁から２．５ｍｍ離れた位置に直径１ｍｍの貫通孔を２つ有する一対のカーボンペーパー（東レ社製、直径１０．０ｍｍの円形状、厚さ約０．２ｍｍ）を配置し、更に、中心に直径３ｍｍの貫通孔を有し、円形状の直径上の端縁から８ｍｍ離れた位置に直径１ｍｍの貫通孔を２つ有する一対のステンレス板（直径２０ｍｍの円形状）で挟み込んだ。この際、図５に示すように、直径１ｍｍの円柱状の位置決めピンを２本、積層体、カーボンペーパー、ステンレス板の貫通孔に挿通して位置合わせを行い、その後、ステンレス板同士を樹脂製のネジで締結し、全体を固定することによりセンサを得た。なお、図５（ａ）は、実施例２における作製過程を示す側面図であり、図５（ｂ）は上面図である。実施例２では、２本の位置決めピン６８を貫通孔に挿通することでガスセンサの作製を行う。
得られたセンサを、水素濃度１％の空気中における出力電流値を測定したところ、電流値は３７．８μＡであった。
【００４３】
（実施例３）
固体電解質として、縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚さ５０μｍのパーフルオロスルホン酸高分子膜（デュポン社製）を用いた。このパーフルオロスルホン酸高分子膜の片面に、スパッタリング法（Ａｒガス０．４Ｐａ中投入電力０．５ＫＷ）により、第１電極として膜厚１０ｎｍの白金膜を積層した。また、第１電極を積層した面の他方側に、スパッタリング法により、第２電極として膜厚７０ｎｍの白金膜を積層した。
その後、エッチング刃を用いて、１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形に打ち抜くと同時に、その中心に２ｍｍ×２ｍｍの正方形の貫通孔を打ち抜いた。
得られた積層体を挟み込むように、中心に２ｍｍ×２ｍｍの正方形の貫通孔を有する一対のカーボンペーパー（東レ社製、９ｍｍ×９ｍｍの正方形状、厚さ約０．２ｍｍ）を配置し、更に、中心に２ｍｍ×２ｍｍの正方形の貫通孔を有する一対のステンレス板（２０ｍｍ×２０ｍｍの正方形状）で挟み込んだ。この際、図６に示すように、１．８ｍｍ×１．８ｍｍの断面正方形の位置決めピンで、積層体、カーボンペーパー、ステンレス板の貫通孔に挿通して位置合わせを行い、その後、ステンレス板同士を樹脂製のネジで締結し、全体を固定することによりセンサを得た。なお、図６（ａ）は、実施例３における作製過程を示す側面図であり、図６（ｂ）は上面図である。実施例３では、断面正方形の位置決めピン７８を貫通孔に挿通することでガスセンサの作製を行う。
得られたセンサを、水素濃度１％の空気中における出力電流値を測定したところ、電流値は４３．４μＡであった。
【００４４】
（比較例１）
固体電解質として、厚さ５０μｍのパーフルオロスルホン酸高分子膜（デュポン社製）を用いた。このパーフルオロスルホン酸高分子膜の片面に、スパッタリング法（Ａｒガス０．４Ｐａ中投入電力０．５ＫＷ）により、第１電極として膜厚１０ｎｍの白金膜を積層した。また、第１電極を積層した面の他方側に、スパッタリング法により、第２電極として膜厚７０ｎｍの白金膜を積層した。その後、直径１３ｍｍの円形状に打ち抜いた。
得られた積層体を挟み込むように一対のカーボンペーパー（東レ社製、直径１１ｍｍの円形状、厚さ約０．２ｍｍ）を配置し、更に、その両側から一対のステンレス板（直径２０ｍｍの円形状）で挟み込み、樹脂性のネジで締結し、全体を固定することによりセンサを得た。
得られたセンサをガラス管内に配置し、水素濃度１％の空気中における出力電流値を測定したところ、電流値は２５μＡであった。
ここで、比較例１での電流値（２５μＡ）が、実施例のものより低いのは、ガス透過性導電体（カーボンペーパー）と支持部材（ステンレス板）のずれによるものと考えられた。
また、比較例１と同様の方法でガスセンサを計１０個作製した。これらのガスセンサについて、水素濃度１％の空気中における出力電流値を測定したところ、電流値は３０．２μＡ、２７．８μＡ、２５．０μＡ、３３．１μＡ、３４．５μＡ、３５．８μＡ、２６．３μＡ、２９．９μＡ、３２．２μＡ、３２．９μＡであり、最大値と最小値の差は１０．８μＡであることから出力電流値のばらつきが大きいことが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明によれば、簡易な構造で各部材間での位置ずれを防止することができ、複数個生産する場合でもばらつきが生じることなくガスの検知及びガス濃度の測定をすることが可能なガスセンサ、該ガスセンサの製造方法、及び、該ガスセンサを用いたコイン電池型ガスセンサを提供することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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