(57)【要約】【課題】  ガス応答速度が早く、低濃度ガスに対しても高い感度を維持することのできる防水型ガスセンサを提供する。【解決手段】  本発明を、ベース４に植設した複数本の端子ピン３の先端部に感ガス体６を支持させて成るセンサ本体２と、ガスを入れ換えるための通気窓８とセンサ本体２を挿入するための挿入口７とを有するセンサカバー１と、通気窓８を覆うようにセンサカバー１に装着される撥水性のガス透過膜９とを具備する防水型ガスセンサとする。センサカバー１には、センサ本体２のベース４を収容するベース収容孔Ｈ１と、センサ本体２の端子ピン３を挿通させる端子ピン収容孔Ｈ２と、通気窓８から検知対象ガスを導入するためのガス導入孔Ｈ３とを、挿入口７から通気窓８へと至る一連の連通孔として形成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースに植設した複数本の端子ピンの先端部に感ガス体を支持させて成るセンサ本体と、ガスを入れ換えるための通気窓とセンサ本体を挿入するための挿入口とを有するセンサカバーと、通気窓を覆うようにセンサカバーに装着される撥水性のガス透過膜とを具備する防水型ガスセンサであって、上記センサカバーには、センサ本体のベースを収容して該ベースにより封止するために形成したベース収容孔と、センサ本体の端子ピンを挿通させるために上記ベース収容孔よりも小さな開口面積で形成した端子ピン収容孔と、センサ本体の感ガス体と通気窓との間に検知対象ガスを導入するために上記端子ピン収容孔よりも大きな開口面積で形成したガス導入孔とを、挿入口から通気窓へと至る一連の連通孔として形成したことを特徴とする防水型ガスセンサ。
【請求項２】
上記端子ピン収容孔の側壁面には、端子ピンの側縁部がスライド自在に嵌合するガイド溝を凹設していることを特徴とする請求項１に記載の防水型ガスセンサ。
【請求項３】
上記ガス導入孔の通気窓と対向する底壁面に、感ガス体を配置するための配置溝を凹設していることを特徴とする請求項１又は２に記載の防水型ガスセンサ。
【請求項４】
上記ガス導入孔内に、ガス透過膜を支持する支柱を設けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の防水型ガスセンサ。
【請求項５】
上記通気窓が、ガス導入孔内に配置した感ガス体を挟む両側方の位置に形成したものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の防水型ガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撥水性のガス透過膜を有する防水型ガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の内外気自動切替装置等の、水分が浸入する可能性のある環境下では、防水型ガスセンサが好適に用いられる。図１０には、特許文献１に記載の防水型ガスセンサを示している。この防水型ガスセンサは、通気窓７０を有する金属製カバー７１で感ガス体６を覆って成るガスセンサを、防水キャップ８０内に収納させたものである。上記防水キャップ８０は、ガス流入口８１に撥水性のガス透過膜９を貼り付けたものであり、このガス透過膜９によって防水性を確保している。
【０００３】
しかし、上記した従来の防水型ガスセンサは、既存のガスセンサを防水キャップ８０に収納しただけの構造である。そのため、防水キャップ８０のガス透過膜９よりも内側には、ガス透過膜９を通じて導入された検知対象ガスが感ガス体６に至るまでの間に、大きな空間が形成されている。
【０００４】
したがって、検知対象ガスがガス透過膜９の細孔を通り抜けて内側の空間内に拡散するまでに時間がかかり、ガス応答速度が遅くなるといった問題や、短時間で流れてきてすぐに無くなるような低濃度ガスに対しては感度が低くなるといった問題がある。
【特許文献１】特開２０００−１８７０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みて発明したものであって、ガス応答速度が早く、低濃度ガスに対しても高い感度を維持することのできる防水型ガスセンサを提供することを、課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明を、ベース４に植設した複数本の端子ピン３の先端部に感ガス体６を支持させて成るセンサ本体２と、ガスを入れ換えるための通気窓８とセンサ本体２を挿入するための挿入口７とを有するセンサカバー１と、通気窓８を覆うようにセンサカバー１に装着される撥水性のガス透過膜９とを具備する防水型ガスセンサとする。上記センサカバー１には、センサ本体２のベース４を収容して該ベース４により封止するために形成したベース収容孔Ｈ１と、センサ本体２の端子ピン３を挿通させるために上記ベース収容孔Ｈ１よりも小さな開口面積で形成した端子ピン収容孔Ｈ２と、センサ本体２の感ガス体６と通気窓８との間に検知対象ガスを導入するために上記端子ピン収容孔Ｈ２よりも大きな開口面積で形成したガス導入孔Ｈ３とを、挿入口７から通気窓８へと至る一連の連通孔Ｈとして形成する。
【０００７】
上記構成を具備する本発明の防水型ガスセンサにあっては、センサカバー１のガス透過膜９よりも内側には、検知対象ガスが導入される空間として、実質的にガス導入孔Ｈ３が存在するのみとなる。なお、センサカバー１内には端子ピン収容孔Ｈ２がガス導入孔Ｈ３と連通して存在するが、この端子ピン収容孔Ｈ２はガス導入孔Ｈ３と比して開口面積が小さく、且つ、その反対側はベース４により封止されている。そのため、この端子ピン収容孔Ｈ２の存在は、ガス導入に関して大きな影響を与えない。
【０００８】
したがって、本発明の防水型ガスセンサにあっては、ガス透過膜９と感ガス体６の間のガス導入孔Ｈ３を利用して、素早い応答速度（立ち上がり応答速度、戻り応答速度）でガスを検知することができる。また、短時間で流れてきてすぐに無くなるような低濃度ガスに対しても、高い感度を達成することができる。しかも、構造全体がコンパクトであるとともに組立も容易であることから、低コストで提供可能である。
【０００９】
また、本発明の防水型ガスセンサにおいて、上記端子ピン収容孔Ｈ２の側壁面には、端子ピン３の側縁部がスライド自在に嵌合するガイド溝１０を凹設していることが好適である。このようにすることで、挿入口７を通じてセンサカバー１内にセンサ本体２を挿入していく際に、端子ピン３がガイド溝１０に嵌入することによって挿入方向を確実にガイドすることができる。加えて、センサカバー１内にセンサ本体２を収容した状態において、端子ピン３をガイド溝１０に支持させ、感ガス体６が連通孔Ｈの側壁面と接触しないように維持することができる。
【００１０】
また、上記ガス導入孔Ｈ３の通気窓８と対向する底壁面１１に、感ガス体６を配置するための配置溝１２を凹設していることも好適である。このようにすることで、ガス導入孔Ｈ３を浅く形成してガス検知の応答速度や感度を良好に保ちながら、ガス透過膜９と感ガス体６の距離Ｌは極力確保することができる。距離Ｌを極力確保することで、端子ピン３間の電圧印加によって好適に加熱されるようにヒータを埋設してある感ガス体６の発熱によって、ガス透過膜９に影響を与えることが防止される。
【００１１】
また、上記ガス導入孔Ｈ３内に、ガス透過膜９を支持する支柱１３を設けることも好適である。このようにすることで、通気窓８の開口面積を大きく設けた場合であってもこれを覆うガス透過膜９を確実に支持することができる。したがって、通気窓８の開口面積を極力大きく設け、ガスセンサとしての応答速度や高感度を向上させることができる。
【００１２】
また、上記通気窓８が、ガス導入孔Ｈ３内に配置した感ガス体６を挟む両側方の位置に形成したものであることも好適である。このようにすることで、検知対象ガスが両側の通気窓８を通じてガス導入孔Ｈ３を通過するようにできる。したがって、このガス導入孔Ｈ３内に位置する感ガス体６でのガス検知の応答速度や感度を、更に向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、ガス応答速度が早く、低濃度ガスに対しても高い感度を維持することのできる防水型ガスセンサを提供できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。図１には、本発明の実施形態における第１例の防水型ガスセンサを示しており、図２〜図４には、第１例の防水型ガスセンサを形成するためのセンサカバー１を示している。なお、図２中のセンサカバー１には感ガス体６の位置を想像線で示している。
【００１５】
第１例の防水型ガスセンサは、防水用のセンサカバー１内にセンサ本体２を収納したものである。センサ本体２は、細長い薄板状の端子ピン３をインサート成形によって樹脂製のベース４に三本植設し、この三本の端子ピン３の先端部に、ワイヤ５を用いて楕円球状の微小な感ガス体６を支持させたものである。三本の端子ピン３は、中央の端子ピン３ａと、端子ピン３ａを側方から挟む位置にある一対の端子ピン３ｂ，３ｃから成り、互いの厚み方向が一致するように平面視にて一直線上に配列させてある。
【００１６】
感ガス体６は、白金線から成るコイル状のヒータ（図示せず）を埋設したものであり、両端の端子ピン３ｂ，３ｃ間に電圧を印加することにより、好適に加熱されるようになっている。
【００１７】
ベース４は円板状に成形したものであり、厚み方向途中の段部を挟んで一方が大径部４ａ、他方が小径部４ｂとなっている。三本の端子ピン３ａ，３ｂ，３ｃはそれぞれ、感ガス体６を支持する側の先端部を小径部４ｂ側の端面から図１中上方に突出させ、他方の先端部を、大径部４ａ側の端面から図１中下方に突出させている。
【００１８】
センサカバー１は、両端の開口した円筒状に成形したものである（図２〜図４等参照）。このセンサカバー１の図３、図４中下方に位置する一端側の開口が、上記センサ本体２を挿入するための挿入口７となり、図３、図４中上方に位置する他端側の開口が、ガスを入れ換えるための通気窓８となる。通気窓８には、その開口部分全体を外側から覆うように、ＰＴＦＥを用いた撥水性のガス透過膜９を熱溶着または粘着により固着する。
【００１９】
センサカバー１の互いに反対側に位置する挿入口７および通気窓８は、一連の連通孔Ｈを介して軸方向に連通している。上記連通孔Ｈは、センサ本体２のベース４が嵌合する寸法形状に設けてあるベース収容孔Ｈ１と、センサ本体２の端子ピン３ａ，３ｂ，３ｃを挿通させて収容するために設けてある端子ピン収容孔Ｈ２と、端子ピン３ａ，３ｂ，３ｃにより支持される感ガス体６と通気窓８との間に検知対象ガス導入用の空間を形成するために設けてあるガス導入孔Ｈ３とを、挿入口７側から通気窓８側へとこの順で連通させたものである。
【００２０】
上記ベース収容孔Ｈ１は、ベース４の大径部４ａが嵌合する断面円形状の大径孔Ｈ１′と、ベース４の小径部４ｂが嵌合する同じく断面円形状の小径孔Ｈ１″とから成る。図３、図４中下方の大径孔Ｈ１′は挿入口７に直通し、図３、図４中上方の小径孔Ｈ１″は端子ピン収容孔Ｈ２に直通する。なお、本文中でいうセンサカバー１の断面とは、図示のように挿入口７を下方に向けたときの水平断面である。
【００２１】
上記端子ピン収容孔Ｈ２は細長い開口形状を有する孔である。この端子ピン収容孔Ｈ２の細長い開口形状が、挿入口７側からみてベース収容孔Ｈ１（大径孔Ｈ１′および小径孔Ｈ１″）の円形の開口形状内に納まるように設けている。換言すると、端子ピン収容孔Ｈ２の開口面積は、ベース収容孔Ｈ１（大径孔Ｈ１′および小径孔Ｈ１″）の開口面積よりも小さくなるように設けている。
【００２２】
端子ピン収容孔Ｈ２の細長い開口形状の幅は、端子ピン３ａ，３ｂ，３ｃで支持した感ガス体６が端子ピン収容孔Ｈ２の側壁面と接触することなく通過するために必要十分な幅に設ける。本例の場合、感ガス体６のサイズを長径０．５ｍｍ程度、短径０．３ｍｍ程度とし、端子ピン収容孔Ｈ２の開口形状の短辺側の幅を１ｍｍに設けている。
【００２３】
端子ピン収容孔Ｈ２の側壁面には、一対のガイド溝１０を凹設している。このガイド溝１０は、断面矩形状である端子ピン収容孔Ｈ２の短辺側（つまり幅狭の側）の両部に、一箇所ずつ凹設したものである。両部のガイド溝１０には、三本の端子ピン３ａ，３ｂ，３ｃのうち側方の端子ピン３ｂ，３ｃの側縁部が、それぞれスライド自在に嵌入される。
【００２４】
上記ガス導入孔Ｈ３は、断面円形状の孔である。このガス導入孔Ｈ３の円形状の開口面積は、上記端子ピン収容孔Ｈ２の細長形状の開口面積よりも十分に大きくなるように設けている。
【００２５】
ガス透過膜９からガス導入孔Ｈ３の底壁面１１までの深さＤは、２ｍｍ以下（より好ましくは１．１ｍｍ以下）に収まるように浅く形成してある。つまり上記ガス導入孔Ｈ３は、開口面積が大きく、且つ、深さＤの浅い孔として形成されている。このガス導入孔Ｈ３の通気窓８と対向する底壁面１１の中央部には、センサ本体２の感ガス体６を配置しておくための配置溝１２を凹設している。
【００２６】
配置溝１２は、開口形状が直径２ｍｍ以下の円形状となり且つ深さが１ｍｍ以下（より好ましくは０．５ｍｍ以下）に収まるように形成している。また、配置溝１２は、底壁面１１において端子ピン収容孔Ｈ２と連通する部分に位置しており、該配置溝１２の側周壁によって、端子ピン３ａ，３ｂ，３ｃの先端部に支持される感ガス体６の周囲を、僅かに隙間をあけて囲むようになっている。
【００２７】
更に、上記ガス導入孔Ｈ３内には、ガス透過膜９を内側から支持するための支柱１３を複数設けている。各支柱１３は、ガス導入孔Ｈ３の底壁面１１から立設したものであって、図示例では配置溝１２を囲む位置に一対形成してある。
【００２８】
上記センサカバー１内にセンサ本体２を装着するには、センサ本体２の感ガス体６側をセンサカバー１の挿入口７内に挿入してゆく。ここでのセンサ本体２の挿入に際し、両側方の端子ピン３ｂ，３ｃが、端子ピン収容孔Ｈ２の一対のガイド溝１０にそれぞれスライド自在に嵌入する。これにより、センサ本体２の挿入方向が確実にガイドされる。
【００２９】
上記ガイドに従ってセンサ本体２をセンサカバー１の奥にまで押し込むと、センサ本体２のベース４がベース収容孔Ｈ１に隙間無く嵌合する位置で、押し込みが停止される。この位置にて、挿入口７はベース４によって封止され、ベース４は熱溶着または接着剤によりセンサカバー１に固定される。また、三本の端子ピン３ａ，３ｂ，３ｃは、両側方の端子ピン３ｂ，３ｃが一対のガイド溝１０内に嵌合して位置決めされた状態で、端子ピン収容孔Ｈ２内に収容される。
【００３０】
そして、三本の端子ピン３ａ，３ｂ，３ｃに支持される感ガス体６は、配置溝１２内に配置される。配置溝１２内の感ガス体６は、ガス導入孔Ｈ３を介して、ガス透過膜９を有する通気窓８と対向する位置にある。ここでの感ガス体６とガス透過膜９との間の距離Ｌは、２ｍｍ以下（より好ましくは１．１ｍｍ以下）に収まるように設ける。
【００３１】
なお、感ガス体６を支持する端子ピン３ａ，３ｂ，３ｃはガイド溝１０によって位置決めしているので、感ガス体６が配置溝１２の側壁面等に接触することは防止されている。
【００３２】
上記構成から成る第１例の防水型ガスセンサにあっては、センサカバー１のガス透過膜９よりも内側には、検知対象ガスが導入される空間として、実質的にはガス導入孔Ｈ３が位置するのみとなる。なお、端子ピン収容孔Ｈ２がガス導入孔Ｈ３に連通して存在するが、この端子ピン収容孔Ｈ２の隙間部分はガス導入孔Ｈ３と比して十分に開口面積が小さく、且つ、その反対側はベース４により封止されている。そのため、この端子ピン収容孔Ｈ２の存在は、ガス導入に関して大きな影響を与えない。
【００３３】
したがって、第１例の防水型ガスセンサでは、ガス透過膜９から必要最小限な深さＤだけ凹設したガス導入孔Ｈ３を利用して、センサ本体２の検知対象ガスに対する応答速度（立ち上がり応答速度、戻り応答速度）を高レベルに維持することができる。また、短時間で流れてきてすぐに無くなるような低濃度ガスに対しても、高い感度を達成することができる。しかも、構造全体がコンパクトであるとともに組立も容易であることから、低コストで提供可能である。
【００３４】
図５には、第１例の防水型ガスセンサをガス検知装置本体５０に組み込んだ場合を示している。防水型ガスセンサのセンサカバー１には、通気窓８を開口させてある側の端部外周から側方にフランジ部１４を延設している。ガス検知装置本体５０に筒状に設けた装着部５１内に第１例の防水型ガスセンサを挿入し、図示のように、フランジ部１４の裏面と装着部５１の内周面との間にＯリング１５を挟み込み、気密したうえで防水型ガスセンサをガス検知装置本体５０に装着する。図５（ａ）は、装着部５１の筒状部分をガス検知装置本体５０の側壁から外方に突出させた場合であり、図５（ｂ）は、装着部５１の筒状部分をガス検知装置本体５０の側壁から内方に突出させた場合である。センサカバー１から図中下方に突出した端子ピン３ａ，３ｂ，３ｃは、端子平面と平面が一致するようにガス検知装置本体５０内に配置したプリント基板（図示せず）上のセンサ端子半田付用ランドに半田付けされ、電気的に接続される。
【００３５】
次に、本発明の実施形態における第２例の防水型ガスセンサについて、図６〜図９に基づいて説明する。図６には、第２例の防水型ガスセンサの全体を示しており（ガス透過膜９は省略）、図７〜図９には、第２例の防水型ガスセンサを形成するためのセンサカバー１を示している。なお、第２例の防水型ガスセンサの構成のうち、第１例と同様の構成については同一符号を付して詳しい説明を省略する。
【００３６】
第２例の防水型ガスセンサは、第１例と同様に、ベース４に植設した三本の端子ピン３ａ，３ｂ，３ｃの先端部に感ガス体６を支持させて成るセンサ本体２と、通気窓８と挿入口７を有するセンサカバー１と、通気窓８を覆う撥水性のガス透過膜９とを具備するものである。
【００３７】
第２例のセンサカバー１においても、第１例と同様に、ベース収容孔Ｈ１と、該ベース収容孔Ｈ１よりも小さな開口面積の端子ピン収容孔Ｈ２と、該端子ピン収容孔Ｈ２よりも大きな開口面積のガス導入孔Ｈ３とを、挿入口７から通気窓８へと至る一連の連通孔Ｈとして形成している。
【００３８】
一方、第２例のセンサカバー１においては、ガス透過膜９で覆った通気窓８を、ガス導入孔Ｈ３内に配置した感ガス体６を両側方から挟み込む位置に一対形成している点において、第１例とは相違している。具体的には、第２例のセンサカバー１においては、ベース収容孔Ｈ１を形成してある基部２０から箱状の収容部２１を突設し、該収容部２１内に、端子ピン収容孔Ｈ２とガス導入孔Ｈ３とを直交する形で形成している（図７〜図９等参照）。
【００３９】
端子ピン収容孔Ｈ２は、端子ピン３ａ，３ｂ，３ｃが挿通されるように設けた断面矩形状の孔であり、ベース収容孔Ｈ１から図６中上方に延設される形で収容部２１内に形成している。また、ガス導入孔Ｈ３は、収容部２１の両側面に開口する通気窓８同士を連通させるように、一直線上に形成されている。
【００４０】
上記センサカバー１の挿入口７内に、センサ本体２の感ガス体６側を挿入してゆくと、センサ本体２のベース４がベース収容孔Ｈ１に嵌合することで、挿入口７は封止される。このとき、三本の端子ピン３ａ，３ｂ，３ｃは端子ピン収容孔Ｈ２内に収容され、該端子ピン３ａ，３ｂ，３ｃに支持される感ガス体６は、端子ピン収容孔Ｈ２とガス導入孔Ｈ３が交差する位置の中央部に収容される。なお、上記収容状態において、感ガス体６とガス透過膜９との間の距離Ｌが２ｍｍ以下に収まるように（図７、図９参照）、収容部２１は薄型に設けている。
【００４１】
上記構成から成る第２例の防水型ガスセンサにあっては、センサカバー１の両側方のガス透過膜９に挟まれる内側部分には、検知対象ガスが導入される空間として、実質的にはガス導入孔Ｈ３が位置するのみである。なお、第２例においても第１例の場合と同様の理由により、端子ピン収容孔Ｈ２の存在はガス導入に関して大きな影響を与えない。
【００４２】
したがって、第２例の防水型ガスセンサにおいても、検知対象ガスが通り抜けるように形成したガス導入孔Ｈ３を利用して、センサ本体２の検知対象ガスに対する応答速度を高レベルに維持することができる。また、短時間で流れてきてすぐに無くなるような低濃度ガスに対しても、高い感度を達成することができる。しかも、構造全体がコンパクトであるとともに組立も容易であることから、低コストで提供可能となる。
【００４３】
なお、図示はしていないが、第２例の防水型ガスセンサにおいても第１例と同様のガイド溝１０を、端子ピン収容孔Ｈ２の側壁面に凹設してあってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態における第１例の防水型ガスセンサの一部破断側面図である。
【図２】同上の防水型ガスセンサを形成するセンサカバーの平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は同上の防水型ガスセンサをガス検知装置本体に組み込んだ状態を示す説明図である。
【図６】本発明の実施形態における第２例の防水型ガスセンサの側面図である。
【図７】同上の防水型ガスセンサを形成するセンサカバーの平面図である。
【図８】同上のセンサカバーの側面図である。
【図９】同上のセンサカバーの正面図である。
【図１０】従来の防水型ガスセンサの一部破断側面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  センサカバー
２  センサ本体
３  端子ピン
４  ベース
６  感ガス体
７  挿入口
８  通気窓
９  ガス透過膜
１０  ガイド溝
１１  底壁面
１２  配置溝
１３  支柱
Ｈ  連通孔
Ｈ１  ベース収容孔
Ｈ２  端子ピン収容孔
Ｈ３  ガス導入孔
【図１】
2010122099.tif 000003
【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】
2010122099.tif 000009
【図８】
2010122099.tif 000010
【図９】
2010122099.tif 000011
【図１０】
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