(57)【要約】【課題】ケーシングの嵌合部の隙間を低減して内部への樹脂の流入を抑制したガスセンサユニットを提供する。【解決手段】回路基板３とガスセンサ素子とを有するセンサ部９と、ケーシング１９とを備え、ケーシングは開口部３５を有する樹脂製の第一ケーシング部２３と、該開口部の内周面３５ａに接するシール側面２１ａを有して第一ケーシング部に内嵌めされる樹脂製の第二ケーシング部２１とを有し、各ケーシング部の嵌合部Ｆの外側は、第二ケーシング部の周縁に形成された段部３９と開口部の内周面とで囲まれる溝部５０を構成し、該溝部に樹脂の硬化物６が充填され、開口部の内周面に第一テーパー面３５ａが形成され、シール側面に第二テーパー面２１ａが形成され、第一テーパー面の溝部とは反対側の第一テーパー角Ｔ１と第二テーパー面の溝部側の第二テーパー角Ｔ２との関係がＴ１≧Ｔ２を満たし各テーパー面が接するガスセンサユニット１である。【選択図】図３
2011053123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板と、該回路基板に組み付けられるガスセンサ素子とを有するセンサ部と、
内部が前記センサ部の封入空間とされ、前記ガスセンサ素子が被検知ガスと接触することを許容するためのガス導入開口部を有するケーシングとを備え、
前記ケーシングは、箱状をなすと共に開口部を有する樹脂製の第一ケーシング部と、該開口部の内周面に接するシール側面を有して前記第一ケーシング部に内嵌めされる樹脂製の第二ケーシング部とを有し、前記第一ケーシング部と前記第二ケーシング部とを嵌合させて前記封入空間が構成され、
前記第一ケーシング部と前記第二ケーシング部との嵌合部の外側は、前記第二ケーシング部の周縁の一部を切り欠いて形成された段部と前記開口部の内周面とで囲まれる溝部を構成し、該溝部に樹脂の硬化物が充填され、
前記開口部の内周面に第一テーパー面が形成され、前記シール側面には前記第一テーパー面と同じ向きに傾斜させた第二テーパー面が形成され、前記第一テーパー面の前記溝部とは反対側の第一テーパー角Ｔ１と前記第二テーパー面の前記溝部側の第二テーパー角Ｔ２との関係がＴ１≧Ｔ２を満たしつつ、前記第一テーパー面と前記第二テーパー面とが接しているガスセンサユニット。
【請求項２】
回路基板と、該回路基板に組み付けられるガスセンサ素子とを有するセンサ部と、
内部が前記センサ部の封入空間とされ、前記ガスセンサ素子が被検知ガスと接触することを許容するためのガス導入開口部を有するケーシングとを備え、
前記ケーシングは、箱状をなすと共に開口部を有する樹脂製の第一ケーシング部と、該開口部の内周面に接するシール側面を有して前記第一ケーシング部に内嵌めされる樹脂製の第二ケーシング部とを有し、前記第一ケーシング部と前記第二ケーシング部とを嵌合させて前記封入空間が構成され、
前記第一ケーシング部と前記第二ケーシング部との嵌合部の外側は、前記第二ケーシング部の周縁の一部を切り欠いて形成された段部と前記開口部の内周面とで囲まれる溝部を構成し、該溝部に樹脂の硬化物が充填され、
前記シール側面が前記開口部の内周面の全周に渡って接しているガスセンサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーシング内部にガスセンサ素子を封入してなり、車両等に搭載されて特定ガス濃度を検出するガスセンサユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の室内へ外気を導入する際の外気の汚染度や、室内空気の汚染度等を測定するため、ガスセンサユニットが自動車に搭載されている（特許文献１）。このガスセンサユニットは車両の外部に搭載されるため、ガスセンサ素子の防水性を確保できるよう、ケーシング内部にガスセンサ素子を封入している。
例えば、図５に示すように、従来のガスセンサユニットは、ガスセンサ素子からの出力を処理する処理回路部が実装された回路基板３００にセンサ素子モジュール（ガスセンサ素子を内蔵している）５００を組み付けたセンサ部９００を、樹脂製のケーシング１９０の内部に封入している。このケーシング１９０は、開口部を有するケーシング箱２３０と、開口部の内周面３５０ａに内嵌めされるケーシング蓋２１０からなる。そして、センサ部９００を収容したケーシング箱２３０にケーシング蓋２１０を嵌合し、嵌合部の外側から樹脂を充填して硬化させることで嵌合部を封止し、ケーシング１９０内部のセンサ部９００の防水性を確保している。
そして、ガスセンサ素子は、ケーシング１９０のガス導入開口部１３０を介して被検知ガスと接触し、又、ガスセンサ素子からの出力信号はケーシング１９０に設けられた端子コネクタ部１５０から外部に取り出される。
【０００３】
ここで、ケーシング箱２３０やケーシング蓋２１０の成型寸法の誤差を見越して、ケーシング蓋２１０の側面２１０ａがケーシング箱２３０の開口部の内周面３５０ａに隙間Ｇを介して嵌合され、この隙間を埋めるように樹脂の硬化物６００が充填されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2002-318217号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、樹脂硬化物６００によりケーシング１９０の嵌合部を封止した場合、樹脂の硬化過程で樹脂がゲル化して粘度が低下し、嵌合部の隙間Ｇから樹脂がケーシング１９０内部に流れ込むことがある。この場合、樹脂の硬化不良や充填量不足が生じ、嵌合部の接合強度や防水性の低下を招くと共に、ケーシング１９０内部に流入した樹脂が硬化する際にガスが発生し、ガスセンサ素子に付着して、ガス検知性能に悪影響を与えるおそれがある。
そこで、本発明は、ケーシングの嵌合部の隙間を低減してケーシング内部への樹脂の流入を抑制し、嵌合部の接合強度や防水性を向上させることができるガスセンサユニット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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様に係るガスセンサユニットは、回路基板と、該回路基板に組み付けられるガスセンサ素子とを有するセンサ部と、内部が前記センサ部の封入空間とされ、前記ガスセンサ素子が被検知ガスと接触することを許容するためのガス導入開口部を有するケーシングとを備え、前記ケーシングは、箱状をなすと共に開口部を有する樹脂製の第一ケーシング部と、該開口部の内周面に接するシール側面を有して前記第一ケーシング部に内嵌めされる樹脂製の第二ケーシング部とを有し、前記第一ケーシング部と前記第二ケーシング部とを嵌合させて前記封入空間が構成され、前記第一ケーシング部と前記第二ケーシング部との嵌合部の外側は、前記第二ケーシング部の周縁の一部を切り欠いて形成された段部と前記開口部の内周面とで囲まれる溝部を構成し、該溝部に樹脂の硬化物が充填され、前記開口部の内周面に第一テーパー面が形成され、前記シール側面には前記第一テーパー面と同じ向きに傾斜させた第二テーパー面が形成され、前記第一テーパー面の前記溝部とは反対側の第一テーパー角Ｔ１と前記第二テーパー面の前記溝部側の第二テーパー角Ｔ２との関係がＴ１≧Ｔ２を満たしつつ、前記第一テーパー面と前記第二テーパー面とが接している。
このようにすると、少なくとも第二テーパー面の先細り側が第一テーパー面に接し、両者が密着した嵌合部が形成される。そのため、嵌合部の外側の溝部に充填された樹脂が嵌合部より内部に流れ込むことを抑制し、樹脂の硬化不良や充填量不足を防止して嵌合部の接合強度や防水性を向上させることができる。
【０００７】
又、本発明の第２の態様に係るガスセンサユニットは、回路基板と、該回路基板に組み付けられるガスセンサ素子とを有するセンサ部と、内部が前記センサ部の封入空間とされ、前記ガスセンサ素子が被検知ガスと接触することを許容するためのガス導入開口部を有するケーシングとを備え、前記ケーシングは、箱状をなすと共に開口部を有する樹脂製の第一ケーシング部と、該開口部の内周面に接するシール側面を有して前記第一ケーシング部に内嵌めされる樹脂製の第二ケーシング部とを有し、前記第一ケーシング部と前記第二ケーシング部とを嵌合させて前記封入空間が構成され、前記第一ケーシング部と前記第二ケーシング部との嵌合部の外側は、前記第二ケーシング部の周縁の一部を切り欠いて形成された段部と前記開口部の内周面とで囲まれる溝部を構成し、該溝部に樹脂の硬化物が充填され、前記シール側面が前記開口部の内周面の全周に渡って接している。
このようにすると、シール側面が開口部の内周面の全周に渡って接し、両者が密着した嵌合部が形成される。そのため、嵌合部の外側の溝部に充填された樹脂が嵌合部より内部に流れ込むことを抑制し、樹脂の硬化不良や充填量不足を防止して嵌合部の接合強度や防水性を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、ガスセンサユニットにおけるケーシングの嵌合部の隙間を低減してケーシング内部への樹脂の流入を抑制し、嵌合部の接合強度や防水性を向上させることができる。また、この発明によれば、樹脂が嵌合部より内部に流れないので、ケーシング内部に流入した樹脂が硬化する際にガスが発生し、ガスセンサ素子等に付着するような事象の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係るガスセンサユニットの概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う部分破断断面図である。
【図３】嵌合部近傍の部分拡大断面図である。
【図４】本発明の第２の態様に係るガスセンサユニットの嵌合部近傍の部分拡大断面図である。
【図５】従来のガスセンサユニットの概略構成を示す部分破断断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るガスセンサユニット１の概略構成を示す分解斜視図である。ガスセンサユニット１は、車両に取り付けられて車両内の空気や外気の特定ガスによる汚染度を検出するものである。
ガスセンサユニット１は、センサ部９とケーシング１９との２つの部分から主として構成されている。センサ部９は、回路基板３と、回路基板３に一体的に組み付けられる（実装される）センサ素子モジュール５と、センサ出力処理回路部７とを有している。
【００１１】
センサ素子モジュール５は、被検知ガス取入口が形成された樹脂製の円筒状キャップの内部に、ガスセンサ素子（図示せず）が配置されて構成されている。ガスセンサ素子は、詳細は図示しないが、排気ガス成分（ＮＯｘなどの酸化性ガス成分やＣＯ，ＨＣなどの還元性ガス成分）の吸着により電気抵抗値を変化させるＳｎＯ２やＷＯ３といった金属酸化物半導体膜をガス検知層として絶縁性基体上に設けた公知の構成をなしている。
センサ出力処理回路部７は回路基板３上に実装され、ガスセンサ素子の電気抵抗値変化を検出し、所定のガス濃度信号（特定ガスによる濃度変化の度合を示す信号）を出力するが、その構成は公知であるので詳細な説明を省略する。
【００１２】
ケーシング１９は、開口部３５を有する矩形箱状の第一ケーシング部２３と、第一ケーシング部２３に内嵌めされる第二ケーシング部２１とを有している。そして、第二ケーシング部２１の端子コネクタ部１５を構成する図示しない端子ピンにセンサ部９（詳細には回路基板３）を接合した後、その状態の第二ケーシング部２１第一ケーシング部２３に嵌合し、嵌合部外側に形成された溝部５０に樹脂の硬化物６を充填して封止する（図２参照）ことにより、両者で構成される封入空間１７内にセンサ部９を封入するようになっている。なお、第一ケーシング部２１、第二ケーシング部２３は、それぞれナイロン６，６等の熱可塑性樹脂で構成することができるが、他の樹脂で構成してもよい。
【００１３】
第一ケーシング部２３は、封入空間１７を区画する矩形の底部３１、及び底部３１の外縁から立ち上がる側壁部３３とを有し、側壁部３３の端部側が開口部３５とされている。又、側壁部３３の内面には、第二ケーシング部２１の後述する下面周縁に当接してこれを支持する支持段４１が側壁部３３の内側へ向かって段状に形成されている。さらに、側壁部３３の内面のうち、支持段４１より底部３１側の内面には、センサ部９（詳細には回路基板３）の裏面周縁に当接してこれを支持するセンサ部支持段４３が側壁部３３の内側へ向かって段状に形成されている。
【００１４】
第二ケーシング部２１は、矩形板状の蓋面２１Ｓの表面に、センサ素子モジュール５の一部を収容するための円筒状のモジュール収容部１９Ｃと、楕円筒状の端子コネクタ部１５とが突出し、蓋面２１Ｓの裏面を第一ケーシング部２３の開口部３５側に向けて該開口部３５を閉塞するようになっている。又、蓋面２１Ｓの側面は、開口部３５の内周面３５ａに接するシール側面２１ａを形成している。さらに、第二ケーシング部２１の蓋面２１Ｓの周縁の一部（表面側）を切り欠き、蓋面２１Ｓの中心側から周縁へ向かって立ち下がる段部３９を形成している。なお、端子コネクタ部１５には、図示しないが、センサ部９及び外部回路との電気的接続を図るための端子ピンが複数設けられている。
そして、蓋面２１Ｓのシール側面２１ａを開口部３５の内周面３５ａに接しさせ、第二ケーシング部２１を第一ケーシング部２３に内嵌めして封入空間１７内にセンサ部９を封入する。
蓋面２１Ｓの裏面の周縁よりやや内側の４隅にはガイド柱４７が立設し、さらに蓋面２１Ｓの長辺側の裏面の周縁よりやや内側の中央にはガイド片４８が立設している。そして、第二ケーシング部２１のセンサ部支持段４３でセンサ部９の裏面周縁を支持しつつ、蓋面２１Ｓを内嵌めすると、ガイド柱４７及びガイド片４８がセンサ部９の表面周縁に当接する。従って、センサ部支持段４３と、ガイド柱４７及びガイド片４８との間にセンサ部９を挟んで安定的に固定することができる。
【００１５】
そして、第一ケーシング部２３と第二ケーシング部２１との嵌合部の外側に位置する溝部５０を樹脂の硬化物６で封止するが、その硬化物６による封止の詳細については後述する。
【００１６】
一方、モジュール収容部１９Ｃの頂上部は段状に縮径され、縮径部分の側壁に複数のガス導入開口部１３が形成されている。そして、センサ素子モジュール５の円筒状キャップの一部をモジュール収容部１９Ｃの内部に収容した状態で、ガス導入開口部１３、さらには上記縮径部分の内壁に溶着されたフィルタ１４であって、通気性と撥水性を兼ね備えるフィルタ１４を介し、センサ素子モジュール５のガスセンサ素子が外部の被検知ガスと接触するようになっている。
なお、本発明において、第二ケーシング部２１が端子コネクタ部１５を有することは必須ではなく、例えば、第一ケーシング部２３の側壁を貫通する形態で回路基板３に接続される信号線を第１ケーシング部２３の外部に引き出し、この引き出したリード線に外部回路接続用のコネクタを設けるようにしてもよい。
【００１７】
次に、本発明の特徴部分である、第一ケーシング部２３と第二ケーシング部２１との嵌合部Ｆの構成について、図２、図３を参照して説明する。なお、図２、図３は本発明の第１の態様を示し、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
図２において、第一ケーシング部２３のセンサ部支持段４３によってセンサ部９の裏面が支持されると共に、第二ケーシング部２１のガイド柱４７及びガイド片４８がセンサ部９の表面周縁を押圧し、センサ部９がケーシング１９に固定されている。ここで、第二ケーシング部２１を第一ケーシング部２３に内嵌めした際、支持段４１に蓋面２１Ｓの裏面が当接し、蓋面２１Ｓが第二ケーシング部２３の内側に落ち込まないので、嵌合作業を容易かつ確実に行なうことができる。
そして、第一ケーシング部２３と第二ケーシング部２１との間に嵌合部Ｆが形成され、嵌合部Ｆの外側に形成された溝部５０（後述）に未硬化の樹脂（例えばエポキシ系樹脂）を流し込んで充填し、樹脂の硬化物６により嵌合部Ｆの封止がされている。
【００１８】
図３は、嵌合部Ｆ近傍の部分拡大図である。嵌合部Ｆの外側は、第二ケーシング部２１の段部３９と開口部３５の内周面３５ａとで囲まれる溝部５０を構成している。そして、この溝部５０に樹脂を充填することで、樹脂を確実かつ容易に嵌合部Ｆに充填することができる。
又、開口部３５の内周面３５ａは第一テーパー角Ｔ１を有する第一テーパー面をなし、シール側面２１ａは第一テーパー面と同じ向きに傾斜させた第二テーパー角Ｔ２を有する第二テーパー面をなしている。そして、両テーパー角Ｔ１，Ｔ２は、Ｔ１＞Ｔ２の関係になっている。なお、第一テーパー角Ｔ１は溝部５０とは反対側（図３の下側）の角度に相当し、第二テーパー角Ｔ２は溝部５０側（図３の上側）の角度に相当する。
このようなテーパー角を有する第一ケーシング部２３と第二ケーシング部２１とを嵌合すると、第二テーパー面（シール側面）２１ａの方が第一テーパー面（内周面）３５ａより垂直に近い（傾斜度合が大きい）ので、第二テーパー面２１ａの先細り側（蓋面２１Ｓの表側）が必ず第一テーパー面３５ａに当接し、両者が密着した嵌合部Ｆが形成される。そのため、嵌合部Ｆの外側の溝部５０に充填された未硬化の樹脂が嵌合部Ｆより内部に流れ込むことを抑制することができる。又、ケーシング内部に流入した未硬化の樹脂が硬化する際にガスが発生し、ガスセンサ素子に付着してガス検知性能に悪影響を与えることを抑制する。さらに、ケーシング内部への流れ込みを見越して樹脂の充填量を多くすることが不要となり、樹脂の使用量を低減できる。
【００１９】
又、この実施形態では、各テーパー面が溝部５０側に向けて内側に傾斜するテーパーになっている。このため、第一ケーシング部２３に第二ケーシング部２１を内嵌めする際、開口部３５の内側寸法より蓋面２１Ｓの外周寸法が大きく、第二ケーシング部２１を第一ケーシング部２３に押し込むと、第二テーパー面２１ａが第一テーパー面３５ａを押圧し、嵌合部Ｆの密着力（嵌合力）が高くなり、嵌合部Ｆのシール性が向上する。
一方、Ｔ１＞Ｔ２であるため嵌合部Ｆより内側では第一ケーシング部２３と第二ケーシング部２１の間に隙間Ｇ１が生じるが、充填された樹脂は嵌合部Ｆでシールされるのでケーシング内部に流れ込むことが抑制される。
ここで、支持段４１のうち、第一テーパー面３５ａの基端（溝部５０とは反対側）に接続する部分が凹んで逃げ部３５ｂを形成している。さらに、第一テーパー面３５ａと逃げ部３５ｂとの隅部は滑らかな曲面とされており、第一テーパー面３５ａが第二テーパー面２１ａと当って撓んだ際、この隅部に応力が集中して隅部が割れることを防止している。
【００２０】
なお、嵌合前のテーパー角がＴ１＝Ｔ２である第一ケーシング部２３と第二ケーシング部２１とを用いて嵌合を行った場合は、第一テーパー面３５ａと第二テーパー面２１ａが平行であるので両者が広い面で密着し易くなる。又、嵌合前にもともとＴ１＞Ｔ２である第一ケーシング部２３と第二ケーシング部２１とを用いて嵌合を行った場合であっても、第二テーパー面２１ａが第一テーパー面３５ａを押し広げるので、嵌合後の嵌合部Ｆを見るとＴ１＝Ｔ２になることがある。このように、本発明の第１の態様においては、第一テーパー面３５ａと第二テーパー面２１ａがＴ１＞Ｔ２である場合と、Ｔ１＝Ｔ２である場合とが含まれる。
【００２１】
なお、各テーパー面が溝部５０側に向かって外側に傾斜するテーパーである場合であっても、第一ケーシング部２３に第二ケーシング部２１を内嵌めした際、第二ケーシング部２１を深く挿入することで、第二テーパー面２１ａが第一テーパー面３５ａを押し広げ、広がった開口部３５が弾性力で元に戻る際に第二テーパー面２１ａを挟み込み、嵌合部Ｆを強固に密着させることができる。
【００２２】
次に、図４を参照して本発明の第２の態様に係るガスセンサユニットについて説明する。なお、本発明の第２の態様は、第一ケーシング部２３と第二ケーシング部２１との嵌合部Ｆ２の構成が異なること以外は、第１の態様と同様であるので、同一部分についての説明を省略する。又、図４は、第１の態様の図３に対応する断面図である。
図４において、開口部３５の内周面３６ａは側壁３３と平行な垂直面をなしている。一方、蓋面２１Ｓの外周縁は、中央部から先細る薄肉部２１ｔを形成している。又、嵌合前の蓋面２１Ｓの外側寸法は、開口部３５の内周面３６ａの内側寸法より大きい。従って、第一ケーシング部２３に第二ケーシング部２１を内嵌めした際、開口部３５の内周面３６ａの内側寸法より大きい外側寸法が大きい薄肉部２１ｔが変形しつつ内周面３５ａに密着して嵌合部Ｆ２を形成し、嵌合部Ｆ２における薄肉部２１ｔがシール側面２２ａを形成することになる。
このようにして、変形した薄肉部２１ｔ（シール側面２２ａ）によって嵌合部Ｆ２がシールされ、嵌合部Ｆ２の外側の溝部５０に充填された未硬化の樹脂が内部に流れ込むことを抑制することができ、溝部５０に樹脂の硬化物６を良好に充填させることができる。
【００２３】
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
例えば、第一ケーシング部や第二ケーシング部の形状は限定されず、第一ケーシング部の開口部の形状や、第二ケーシング部のシール側面の形状も限定されない。
【符号の説明】
【００２４】
１                                          ガスセンサユニット
３                                          回路基板
６                                          樹脂の硬化物
９                                          センサ部
１３                                        ガス導入開口部
１５                                        端子コネクタ部
１７                                        封入空間
１９                                        ケーシング
２１                                        第二ケーシング部
２１ａ                                      シール側面（第二テーパー面）
２２ａ                                      シール側面
２３                                        第一ケーシング部
３５                                        開口部
３５ａ                                      開口部の内周面（第一テーパー面）
３６ａ                                      開口部の内周面
３９                                        第二ケーシング部の段部
５０                                        溝部
Ｆ、Ｆ２                                    嵌合部
【図１】
2011053123.tif 000003
【図２】
2011053123.tif 000004
【図３】
2011053123.tif 000005
【図４】
2011053123.tif 000006
【図５】
2011053123.tif 000007