(57)【要約】【課題】気体に含まれる粒子あるは液滴等により、気体取入口が塞がらず、長期間に亘り計測精度を維持することができるガスセンサ装置を提供する。【解決手段】ガスセンサ装置１のハウジング３には、吸気取入口８を介して吸気通路２により連通された膨張室６と、連通部７を介して膨張室６に連通された計測室５とが形成されている。気体取入口８と連通部７との２重の絞り構造を備えており、気体取入口８から計測室５までの経路において容積が拡大する領域が２段階とされているため、計測室５における空気流動が低減する。このため、気体取入口８の容積を大きくして、粒子あるは液滴等により、気体取入口が塞がらない構造とすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象流体中の所定成分の濃度を検出する濃度センサ素子と、
前記検出対象流体が流れる通路に前記濃度センサ素子を曝すように支持する支持部材と、
検出部を有し、前記支持部材に固定された濃度センサ素子と、
前記支持部材の少なくとも前記濃度センサ素子が固定された領域を覆い、前記濃度センサ素子が前記検出部を露出して収容される第１の空洞部と、外部に開口された気体取入口と、前記第１の空洞部と前記気体取入口との間に設けられた第２の空洞部と、前記第１の空洞部と前記第２の空洞部とを連通する連通部とを備えたハウジングと、を備えるガスセンサ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガスセンサ装置において、
前記連通部および前記気体取入口のそれぞれの容積は、前記第２の空洞部の容積よりも小さいガスセンサ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のガスセンサ装置において、
前記第１の空洞部と前記第２の空洞部とは、平面視で、少なくとも一部が重なった位置に配置されているガスセンサ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のガスセンサ装置において、
前記連通部は、前記支持部材を厚さ方向に貫通して形成されているガスセンサ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のガスセンサ装置おいて、
前記ハウジングは、前記第１の空洞部と前記第２の空洞とを仕切る仕切壁を有するベースと、前記ベースを覆うカバーとを備え、前記気体取入口は前記カバーに設けられ、前記連通部は前記仕切壁を厚さ方向に貫通して設けられているガスセンサ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のガスセンサ装置おいて、
前記気体取入口の周囲に突起部が設けられているガスセンサ装置。
【請求項７】
請求項１に記載のガスセンサ装置おいて、
前記第２の空洞部に、気体をトラップするためのトラップ部が設けられているガスセンサ装置。
【請求項８】
請求項１に記載のガスセンサ装置において、
前記濃度センサ素子とは異なる環境要素を計量するための他の環境センサ素子をさらに備え、前記濃度センサ素子および前記環境センサ素子は前記支持部材と共に封止樹脂によりパッケージ化されているガスセンサ装置。
【請求項９】
請求項８に記載のガスセンサ装置において、
前記濃度センサ素子は湿度センサ素子であり、前記環境センサ素子は温度センサ素子、流量センサ素子の中の、複数のセンサ素子を含むガスセンサ装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のガスセンサ装置において、
前記支持部材はリードフレームであり、前記濃度センサ素子および前記環境センサ素子は前記リードフレームに搭載されて各リード端子とワイヤボンディングされると共に、前記リードフレームとワイヤボンディングされているガスセンサ装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれ１項に記載のガスセンサ装置と、
前記ガスセンサ装置が吸気通路内に取り付けられた内燃機関とを備え、
前記ガスセンサ装置の前記気体取入口は、前記ハウジングにおける前記吸気通路内を流れる気体の流れ方向とほぼ平行な側面または前記吸気通路内を流れる気体に対して、前記ハウジングにおける背面側の側面に設けられているガスセンサ装置の取付け構造。
【請求項１２】
請求項１１に記載のガスセンサ装置の取付け構造において、
前記ハウジングの前記気体取入口における、前記吸気通路内を流れる気体の少なくとも上流側に突起部が設けられているガスセンサ装置の取付け構造。
【請求項１３】
請求項１１に記載のガスセンサ装置の取付け構造において、
前記気体取入口は、前記吸気通路内を流れる気体の流れ方向に沿って、前記ハウジングの側面に複数設けられているガスセンサ装置の取付け構造。
【請求項１４】
請求項１１に記載のガスセンサ装置の取付け構造において、
前記ガスセンサ装置は、少なくとも、湿度センサ素子と流量センサ素子とを備え、
前記ハウジングは、前記第１の空洞部および前記第２の空洞部と仕切られ、前記吸気流路内を流れる気体の一部を取り込む副通路を備え、前記湿度センサ素子は前記第１の空洞部内に収容され、前記流量センサ素子は、前記副通路内に配置されているガスセンサ装置の取付け構造。
【請求項１５】
湿度センサ素子と、流量センサ素子と、前記湿度センサ素子および前記流量センサ素子を支持する支持部材と、前記支持部材における前記湿度センサ素子が支持された領域を覆うハウジングとを備え、前記ハウジングは、前記湿度センサ素子が収容される第１の空洞部と、気体取入口と、前記第１の空洞部と前記気体取入口との間に設けられた第２の空洞部と、前記第１の空洞部と前記第２の空洞部とを連通する連通部とを備えたガスセンサ装置と、
前記ガスセンサ装置が吸気通路内に取り付けられた内燃機関とを備え、
前記ガスセンサ装置の前記気体取入口は、前記ハウジングにおける前記吸気通路内を流れる気体の流れ方向とほぼ平行な側面または前記吸気通路内を流れる気体に対して、前記ハウジングにおける背面側の側面に設けられ、
前記流量センサ素子は、前記第１の空洞部または前記第２の空洞部とは仕切られて前記気体取入口の外側に配設されているガスセンサ装置の取付け構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体の濃度を検出するための濃度センサ素子を備えるガスセンサ装置およびガスセンサ装置の取付け構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体の濃度、温度などの環境特性を計測するガスセンサ装置は、種々の技術分野で使用されており、例えば自動車用の内燃機関においては低燃費化を図るために、吸入空気量や吸入空気温度を計測し最適な燃料噴射量を制御している。さらに内燃機関を最適に運転するために温度および湿度に代表される濃度（以下、単に濃度とする）の環境パラメータを高精度に計測することが求められている。このような、温度、濃度を計測する環境センサ素子は、水素を燃料とする内燃機関においても使用される。
【０００３】
環境センサ素子を内燃機関の吸気通路内に取り付ける場合、主通路内を流れる空気（気体）の一部をハウジングの副通路に取り込み、気体取入口を介して副通路に連通する計測室内に収容された濃度センサ素子により濃度、たとえば湿度を計測する。このように、濃度を計測する濃度センサ素子が直接空気流に晒されない構成とすることにより、防塵効果や、粒子の衝突によるセンサ素子の破壊を低減する効果が得られる。
濃度センサ素子が副通路よりも管璧に近い場所に位置していると、内燃機関の温度上昇により管壁を介して内燃機関から熱が伝導され、濃度の計測精度に悪影響が生じる。これを防ぐため、計測室を副通路よりも主通路の通路壁から離反した通路中央側に配置するようにしたガスセンサ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５１７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内燃機関の運転状態によって、吸気通路内において空気流量の変動および空気の脈動が増加するので、計測室に取り込まれる空気が流動して検出精度が悪化する。これを防止するには、計測室への気体取入口の容積を小さくする必要がある。しかし、気体取入口の容積を小さくすると、内燃機関の吸気通路に含まれるオイル、ダスト等の粒子や水滴が気体取入口の周側面に堆積して気体取入口を塞ぐので、これによって応答性が著しく低下し、計測精度が損なわれる虞がある。
また、特許文献１では、濃度を計測する濃度センサ素子として、気体の濃度に対する熱伝導率の相違を利用して、加熱された抵抗体から雰囲気中に放熱された放熱量の差によって生じる抵抗値の変化量に基づいて濃度を計測する熱式濃度センサ素子を用いている。この種のセンサ素子では、計測室に取り込まれる空気流量の変動や空気の脈動が検出精度を悪化させる原因となる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のガスセンサ素子は、支持部材と、検出部を有し、支持部材に固定された濃度センサ素子と、支持部材の少なくとも濃度センサ素子が固定された領域を覆い、濃度センサ素子が検出部を露出して収容される第１の空洞部と、外部に開口された気体取入口と、第１の空洞部と気体取入口との間に設けられた第２の空洞部と、第１の空洞部と第２の空洞部とを連通する連通部とを備えたハウジングと、を備える。
また、本発明のガスセンサ装置の取付け構造は、湿度センサ素子と、流量センサ素子と、湿度センサ素子および流量センサ素子を支持する支持部材と、支持部材における湿度センサ素子が支持された領域を覆うハウジングとを備え、ハウジングは、湿度センサ素子が収容される第１の空洞部と、気体取入口と、第１の空洞部と気体取入口との間に設けられた第２の空洞部と、第１の空洞部と第２の空洞部とを連通する連通部とを備えたガスセンサ装置と、ガスセンサ装置が吸気通路内に取り付けられた内燃機関とを備え、ガスセンサ装置の気体取入口は、ハウジングにおける吸気通路内を流れる気体の流れ方向とほぼ平行な側面または吸気通路内を流れる気体に対して、ハウジングにおける背面側の側面に設けられ、流量センサ素子は、第１の空洞部または第２の空洞部とは仕切られて配設されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、気体取入口と連通部との２重の絞り構造が設けられており、気体取入口から計測室までの経路中に、流入する気体の容積が拡大する領域が２段階となっている。このため、計測室における空気流動が低減され、気体取入口の容積を大きくしても計測精度の維持が可能となる。よって、気体に含まれる粒子や液滴による気体取入口の塞がりを低減することができ、応答性および検出精度を維持することが可能となる。
また、濃度センサ素子が収容される第１の空洞部の気体の流動を抑制することができるので、気体流動の影響を受け易い熱式濃度センサ素子を用いた場合でも、検出精度の悪化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態としてのガスセンサ装置およびガスセンサ装置の取付け構造を示す断面図。
【図２】図１におけるガスセンサ装置のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図３】図２に図示されたセンサパッケージを示し、（ａ）は内部構造の平面図、（ｂ）は断面図。
【図４】一実施の形態に示すガスセンサ装置の作用・効果を説明するための図であり、（ａ）は実施形態１に関する図、（ｂ）は（ａ）の変形例を示す図、（ｃ）は従来例を示す図。
【図５】本発明の実施形態２を示すガスセンサ装置の断面図。
【図６】本発明の実施形態３を示すガスセンサ装置の断面図。
【図７】本発明の実施形態４を示すガスセンサ装置の断面図。
【図８】本発明の実施形態５の複合ガスセンサ装置およびガスセンサ装置の取付け構造を示す断面図。
【図９】図８における領域ＩＸの拡大図。
【図１０】図９におけるＸ−Ｘ線に沿った断面図。
【図１１】図８に図示されたセンサパッケージの拡大図であり、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は内部構造を示す平面図。
【図１２】本発明の実施形態６のガスセンサ装置およびガスセンサ装置の取付け構造を示す断面図。
【図１３】図１２における領域ＸＩＩＩの拡大図。
【図１４】図１３におけるＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図。
【図１５】本発明の実施形態７を示すガスセンサ装置の断面図。
【図１６】図１５における領域ＸＶＩの拡大図。
【図１７】図１６におけるＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線断面図。
【図１８】本発明の実施形態８を示し、膨張室と計測室との配置を示す模式的平面図。
【図１９】本発明の実施形態９を示し、膨張室と計測室の構造を示す模式的平面図。
【図２０】本発明の実施形態１０を示し、膨張室と計測室の構造を示す模式的平面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
--実施形態１--
以下、図１〜図４を参照して、本発明に係るガスセンサ装置およびガスセンサ装置の取付け構造の一実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施の形態としてのガスセンサ装置およびガスセンサ装置の取付け構造を示す断面図であり、図２は、図１におけるガスセンサ装置のＩＩ−ＩＩ線断面図である。また、図３は、図２に図示されたセンサパッケージの拡大図であり、（ａ）は内部構造の平面図であり、（ｂ）は断面図である。
ガスセンサ装置１は、内燃機関の吸気通路２の内側に突出するように取り付けられている。
ガスセンサ装置１のハウジング３の内部には、濃度センサ素子として例えば湿度センサ素子４が設置される第１の空洞部、すなわち計測室５が設けられている。湿度センサ素子４は、例えば、空気の湿度に対する熱伝導率の相違を利用して、加熱された抵抗体から雰囲気中に放熱された放熱量の差によって生じる抵抗値の変化量に基づいて濃度を計測する熱伝導型（熱式）湿度センサ素子である。湿度センサ素子４として、静電容量型を用いることもできる。
【００１０】
ハウジング３には第２の空洞部、すなわち膨張室６が設けられている。計測室５と膨張室６とは連通部７により連通されている。膨張室６と吸気通路２とは気体取入口８により連通されている。気体取入口８は、ハウジング３の底部３ｊに設けられている。ハウジング３の底部３ｊは、吸気通路２を流れる気体（空気）流Ａの流れ方向に沿った、気体流Ａとほぼ平行に配置された側面となっている。気体取入口である取入通路８は、底部３ｊから膨張室６に向かって、気体流Ａの流れ方向に対してほぼ垂直に延在している。連通部である連通通路７は、膨張室６と計測室５とのそれぞれにほぼ直交するように延在し、膨張室６と計測室５とを連通している。気体取入口８および連通部７は、空気の流れに垂直な方向の断面積が円形でも矩形でもよく、あるいはスリット状であってもよい。詳細は後述するが、気体取入口８の容積は連通部７の容積より大きい方が好ましい。しかし、これに限られるものではなく、気体取入口８の容積は連通部７の容積とは実質的に同一であってもよい。
【００１１】
気体取入口８および連通部７の容積は、膨張室６および計測室５それぞれの容積よりも小さく形成されている。
この構成により、吸気通路２を流れる空気は、気体取入口８から計測室５に流入する際、気体取入口８によりその容積が絞られ、膨張室６に流入する際、その容積が膨らみ、連通部７に流入する際、再度、その容積が絞られ、計測室５に流入する際、再度、その容積が膨らむ。
【００１２】
湿度センサ素子４は、支持部材、すなわちセンサパッケージ１０に内蔵されている。センサパッケージ１０は、射出成形技術により湿度センサ素子４を封止樹脂１５により封止してパッケージ化したものである。湿度センサ素子４の検出部１１は、封止樹脂１５から露出してパッケージ化されている。これにより、センサパッケージ１０に一体化された湿度センサ素子４がハウジング３の計測室５内に設置された状態で、湿度センサ素子４の検出部１１が計測室５内に露出し、計測室５内の空気の湿度を計測することが可能となっている。
【００１３】
図２に図示されるように、ハウジング３はベース３ａとカバー３ｂとにより構成されている。湿度センサ素子４を内蔵するセンサパッケージ１０は、ベース３ａとカバー３ｂで覆われる。ベース３ａ及びカバー３ｂを型成形、接着または接合することにより、計測室５、膨張室６、連通部７、気体取入口８が形成される。
【００１４】
図３に図示されるように、湿度センサ素子４と共に、リードフレーム１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、半導体チップ１４、およびワイヤ１３ａ、１３ｂ、１３ｃが封止樹脂１５により封止されてセンサパッケージ１０として一体化されている。湿度センサ素子４は、リードフレーム１２ａ上に接着され固定されている。湿度センサ素子４の電極(図示せず)は、ワイヤボンディング法を用いて、ワイヤ１３ａによりリードフレーム１２ｂに接続されている。湿度センサ素子４のグランド電極は、ワイヤ１３ａ１によりリードフレーム１２ａに接続されている。リードフレーム１２ｂは、ワイヤ１３ｂを介して半導体チップ１４の入力電極(図示せず)に電気的に接続されている。リードフレーム１２ｃは、ワイヤ１３ｃにより半導体チップ１４の出力電極に接続されている。半導体チップ１４のグランド電極は、リードフレーム１２ａにワイヤ１３ｃ１により接続されている。半導体チップ１４は半導体プロセスにより製造された半導体集積チップであり、湿度センサ素子４の駆動回路、湿度を計測するための検出回路を備えている。半導体チップ１４はリードフレーム１２ａ上に接着により固定される。半導体チップ１４の電源線及び検出した信号はワイヤ１３ｃを介してリードフレーム１２ｃに接続されている。リードフレーム１２ｃの端部は、外部接続用の端子としてセンサパッケージ１０の外部に引き出されている。ワイヤ１３ａ１、１３ｃ１により湿度センサ素子４のグランド電極に接続されたリードフレーム１２ａの端部１２ａ１は、リードフレーム１２ｃの端部と共にセンサパッケージ１０の外部に引き出されている。
【００１５】
本一実施の形態では、リードフレーム１２ａを共通接地端子とするとともに湿度センサ素子４及び半導体チップ１４を搭載する部材としても用いている。上述した如く、湿度センサ素子４の検出部１１およびリードフレーム１２ｃ、１２ａの端部が露出するように、湿度センサ素子４、リードフレーム１２ａ〜１２ｃ、半導体チップ１４およびワイヤ１３ａ〜１３ｃが封止樹脂１５により封止されてパッケージ化されている。
【００１６】
上記一実施の形態に示すガスセンサ装置１の作用・効果を説明する。
図４は、上記一実施の形態に示すガスセンサ装置１の作用・効果を説明するための図であり、（ａ）は実施形態１における図、（ｂ）は（ａ）の変形例を示す図、（ｃ）は従来例の図である。
図４（ｃ）に示す従来例では、ガスセンサ装置１Ｋは、計測室５から、直接、吸気通路２に連結する気体取入口８を設けた構造を有している。従来例においては、吸気通路２内を流れる気体流Ａは、気体取入口８の通路周壁１７に当接して乱れ、この乱れた空気が計測室５内に流入する。このため、計測室５内における湿度センサ素子４の近傍の空気流動が大きくなり、これにより、湿度センサ素子４の計測値が悪影響を受け、計測精度が低下する。
【００１７】
また、気体流Ａとともに飛来する砂やカーボンなどの粒子Ｐが気体取入口８の通路周壁１７に堆積し易い。特に、汚染物質が多い環境で使用したり、長期間使用したりすると気体取入口８の通路周壁１７に堆積した粒子Ｐにより気体取入口８が塞がり、良好な湿度検出が損なわれる。さらに、気体流Ａとともに飛来する水滴やオイルは、ハウジング３に付着することで液滴Ｌｐとなり気体流Ａによりハウジング３の外周側面を流れ気体取入口８に達する。特に、多雨の地域や高湿環境では飛来する水に加えハウジング３の結露が発生し、水滴が大きくなる。このため、検出精度が一層損なわれる。
【００１８】
従来例では、気体流Ａの計測室５への流れ込みを低減するために気体取入口８の容積を小さくすると耐汚染性が損なわれる。逆に、耐汚染性を向上するために気体取入口８の容積を大きく形成すると気体流Ａの計測室５への流れ込みが増加し検出精度が悪化する。
【００１９】
図４（ａ）は本発明の一実施の形態として示した構造例である。上述した通り、上記一実施の形態では、計測室５と吸気通路２との間に膨張室６を設けている。また、吸気通路２と計測室５との間に、膨張室６と共に、気体取入口８と連通部７との２重の絞り構造を設けている。気体取入口８の容積は連通部７の容積よりも大きく形成されている。
本発明の一実施の形態として示す構造において、気体流Ａは、気体取入口８の段差部１７に当接して乱れた空気が膨張室６内に流入し、これにより、膨張室６内の空気が流動するが、計測室５への影響は低減される。すなわち、気体流Ａは気体取入口８に流入する際、その容積が絞られ、膨張室６に流入する際、その容積が膨らみ、連通部７に流入する際、再度、その容積が絞られ、計測室５に流入する際、再度、その容積が膨らむ。
【００２０】
つまり、計測室５内に流入される空気の容積は２段階で拡大する。
このように、気体取入口８から膨張室６の内部で容積が拡大する領域を２段階設けることによって計測室５における空気流動を低減している。これにより、湿度センサ素子４の計測環境を良好な状態にし、計測精度を向上することができる。
図４（ａ）に図示された構造例では、気体取入口８の容積を大きくすることが可能になり、粒子Ｐや液滴Ｌｐによる気体取入口８の塞がりを低減することができる。従って、汚染環境下や高湿環境下においても長期間に亘り検出精度を維持することが可能である。
【００２１】
図４（ｂ）には、本発明の作用・効果をさらに向上することができる変形例が図示されている。
図４（ｂ）に図示される変形例では、ハウジング３の吸気通路２側に配置された底部３ｊにおける気体取入口８の周縁部に突起部１９が設けられている。突起部１９は、気体取入口８の開口端を取り囲んで全周に設けられている。突起部１９は、ハウジング３と一体に形成してもよいが、別体として形成して、ハウジング３に接着剤または締結部材により固定してもよい。また、突起部１９は、気体取入口８の周辺における気体流Ａの上流側にのみ設けるようにしてもよい。
上記以外は、図４（ａ)と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００２２】
図４（ｂ）に図示された構造では、気体取入口８の開口端の周辺に設けられた突起部１９に粒子Ｐや液滴Ｌｐが当接してトラップされるので、粒子Ｐおよび液滴Ｌｐが気体取入口８の通路周壁１７に付着するのを低減することが可能である。従って、汚染環境下や高湿環境下においても長期間に亘り検出精度を維持することが可能である。
【００２３】
吸気通路２と計測室５との間に気体取入口８のみが設けられている図４（ｃ）に図示された従来の構造においても、気体取入口８の開口端の周辺に突起部１９を設けることができる。しかし、従来の構造においてこのようにすると、気体流Ａは、突起部１９により空気が乱され、渦が発生し易くなる。空気の乱れや渦が発生し膨張室６に伝搬する。従来ではこのような空気の乱れや渦によって計測室５内の環境が変動しノイズの発生要因となっていた。しかし、図４（ｂ）に図示された構造では、図４（ａ）の構造の場合と同様に、計測室５内に流入される空気の容積は２段階で拡大するので、湿度センサ素子４の計測環境を良好な状態にすることができる。
【００２４】
なお、計測室５内に流入する空気の入れ替えについては、他の実施形態として後述するが、気体取入口８を、気体流Ａの上流側の位置と下流側の位置との複数個所に設けるようにしてもよい。この場合、気体取入口８の容積は、各気体取入口の合計となる。また、計測室５内に流入する空気の入れ替えを確実にするために、図４（ａ）、図４（ｂ）に点線で図示されるように、計測室５から吸気通路２に連通する排出口５５を設けるようにしてもよい。
【００２５】
以上説明した通り、上記一実施の形態によれば下記の効果を奏する。
（１）吸気通路２と計測室５との間に、膨張室６と共に、気体取入口８と連通部７との２重の絞り構造を設けており、気体取入口８から膨張室６の内部で容積が拡大する領域を２段階としている。このため、計測室５における空気流動を低減することが可能となるので、吸気通路２と計測室５との間に連通部７のみが設けられている従来の構造に比し、気体取入口８の容積を大きくすることが可能となる。よって、気体流Ａに含有される粒子Ｐや液滴Ｌｐによる気体取入口８の塞がりを低減することができ、汚損環境下や高湿環境下においても長期間検出精度を維持することが可能となる。
【００２６】
（２）計測室５における気体の流動を抑制することができるので、検出精度が気体流動の影響を受け易い熱式湿度センサ素子を用いた場合でも、検出精度の悪化を防止することができる。
【００２７】
（３）気体取入口８を、気体流Ａの流れ方向とほぼ平行に配置されたハウジング３の底部３ｊに設けた。このため、気体流Ａは、気体取入口８の通路周壁１７に当接して膨張室６に流入するので、膨張室６の空気流動を小さくすることができる。従って、膨張室６から連通部７を介して計測室５に流入する空気の流動を小さくすることができる。
（４）気体取入口８は、ハウジング３の吸気通路２の空気の流れに沿った面に設けられている。これにより、気体取入口８の周側面や開口端周辺に付着する粒子Ｐおよび液滴Ｌｐを低減することができる。
【００２８】
（５）図４(ｂ)に図示されるように、ハウジング３の底部３ｊに、気体取入口８の開口囲む突起部１９を設けることができる。気体取入口８の開口に突起部１９を設けると、突起部１９に粒子Ｐおよび液滴Ｌｐが当接してトラップされるので、粒子Ｐおよび液滴Ｌｐが気体取入口８の通路周壁１７に付着するのを低減することができる。
【００２９】
--実施形態２--
図５は、本発明の実施形態２のガスセンサ装置を示す。
図５の実施形態２が、実施形態１と相違する点は、計測室５と膨張室６とを連通する連通部７をセンサパッケージ１０とカバー３ｂとの間に設けた点である。
実施形態２においては、カバー３ｂには、センサパッケージ１０の湿度センサ素子４が設けられた一面側の先端部に対応する部分に、センサパッケージ１０側に向かって突き出す壁部３１を形成されている。連通部７は、カバー３ｂの壁部３１とセンサパッケージ１０の一面との間に形成されている。実施形態２におけるその他の構造は、実施形態１と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
【００３０】
実施形態２においても実施形態１と同様な効果を得ることができる。また、実施形態２の構造は図２と対比すると明確なように、連通部７の長さ分、ハウジング３の長さを短くすることができる。従って、小型化が必要なガスセンサ装置において有効である。
図５に示した構造では、カバー３ｂの一部をセンサパッケージ１０側に突出させた構造であるが、センサパッケージ１０の一部をカバー３ｂ側に突出させた構造としても良い。
【００３１】
--実施形態３--
図６は、本発明の実施形態３のガスセンサ装置を示す。
図６に示された実施形態３では、膨張室６がセンサパッケージ１０とベース３ａとの間に設けられ、連通部７がセンサパッケージ１０の先端とハウジング３の底部３ｊの内面との間に設けられ、気体取入口８がベース３ａにおける側面（図１に示すハウジング３の裏面）に設けられた構造を有する。  膨張室６は、センサパッケージ１０を挟んで計測室５側の反対側、すなわち、図６においてセンサパッケージ１０の右側に計測室５とほぼ対向して設けられている。また、上述したように、計測室５と膨張室６とを連通する連通部７が、センサパッケージ１０の先端とハウジング３との間に設けられている。このため、実施形態１や２に比べて、ハウジング３の長さ（図１の上下方向の長さ）を短くできる。すなわち、図１における膨張室６の上下方向の寸法から、図６の連通部７の上下方向の寸法を差し引いた分だけ短くすることができる。
【００３２】
上述したように、気体取入口８は、図６においてハウジング３の右側の壁、すなわち、ハウジング３の吸気通路２の空気の流れに沿った面に設けられている。このようにすることにより、気体取入口８の周側面や開口端周辺に付着する粒子Ｐおよび液滴Ｌｐを低減し、また、計測室５内の空気の流動を小さくすることができる。
【００３３】
実施形態３におけるその他の構造は、実施形態１と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態３においても実施形態１と同様な効果を得ることが可能であり、また、実施形態３のガスセンサ装置によれば、実施形態２よりさらに小型化が可能となる。
なお、計測室５と膨張室６とは、湿度センサ素子４の検出部１１の平面視の方向で全体がほぼ重なるように形成したが、一部のみが重なるようにしてもよい。
【００３４】
--実施形態４--
図７は、本発明の実施形態４のガスセンサ装置を示す。
図７に示された実施形態４は、連通部７がセンサパッケージ１０を厚さ方向に貫通して形成されている点で実施形態３と相違する。
連通部７は、センサパッケージ１０に設けられた湿度センサ素子４とセンサパッケージ１０の先端部との間に、センサパッケージ１０を貫通して設けられ、センサパッケージ１０の一面側に設けられた計測室５とセンサパッケージ１０の反対面側に設けられた膨張室６とを連通している。
【００３５】
実施形態４におけるその他の構造は、実施形態３と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態４においても実施形態１と同様な効果を得ることが可能であり、また、実施形態４のガスセンサ装置によれば、実施形態３より、連通部７の幅（図６の上下方向の寸法）の分、ハウジング３を短くすることが可能であり、さらに小型化を図ることが可能となる。
【００３６】
--実施形態５--
図８乃至図１１は、本発明の実施形態５のガスセンサ装置およびガスセンサ装置の取付け構造に関する。
実施形態５に示す複合ガスセンサ装置２０は、内燃機関の吸気通路２に設置される複数のセンサ素子を備えている。以下の説明では、湿度センサ４と、流量センサ素子２１と、温度センサ素子２２とが一体的に設けられた複合ガスセンサ装置２０を内燃機関の吸気通路２に取り付けた構造として例示する。
【００３７】
図８は、本発明の実施形態５の複合ガスセンサ装置およびガスセンサ装置の取付け構造を示す断面図であり、図９は、図８における領域ＩＸの拡大図であり、図１０は、図９におけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
図８において、複合ガスセンサ装置２０は、内燃機関の吸気通路２の内部に突出するように取りつけられている。複合ガスセンサ装置２０のハウジング３の内部には、湿度センサ素子４、流量センサ素子２１、温度センサ素子２２が搭載されている。流量センサ素子２１としては半導体基板に形成した薄膜部に発熱体を設け、発熱体の放熱量または発熱体周辺の温度分布の変化から流量を計測する熱式流量センサ素子が用いられる。温度センサ素子２２としては、サーミスタや測温抵抗体などが用いられる。湿度センサ素子４、流量センサ素子２１、温度センサ素子２２は同一のセンサパッケージ１０Ａに一体化されている。
【００３８】
ハウジング３には吸気通路２の空気を分流する副通路２５が形成されている。副通路２５は、内燃機関の吸気通路２を流れる気体流Ａに向けて開口されている。ハウジング３には、副通路２５に流入した気体流Ａ１を流量センサ素子２１に向けてガイドするガイド部２６が形成されている。
【００３９】
図１１は、図８に図示されたセンサパッケージ１０Ａの拡大図であり、図１１（ａ）は外観斜視図であり、図１１（ｂ）は内部構造を示す平面図である。
湿度センサ素子４、流量センサ素子２１、湿度センサ素子４の検出部１１、流量センサ素子２１の検出部２１が露出するように封止樹脂１５によりセンサパッケージ１０Ａとして一体的にパッケージ化されている。温度センサ素子２２はセンサパッケージ１０Ａの突出アーム部１０ｂの先端部側に、封止樹脂中に埋め込まれる。湿度センサ素子４、流量センサ素子２１、温度センサ素子２２を駆動する駆動回路、検出および補正する検出回路を備えた半導体チップ１４が封止樹脂１５により封止され、センサパッケージ１０Ａとして一体的にパッケージ化されている。
【００４０】
湿度センサ素子４、流量センサ素子２１、半導体チップ１４は、リードフレーム１２ｄ上に接着により固定されている。温度センサ素子２２はリードフレーム１２ｅの先端部側に設置されている。湿度センサ素子４の電極(図示せず)はワイヤ１３ｄにより半導体チップ１４に電気的に接続されている。湿度センサ素子４のグランド電極は、リードフレーム１２ｄにワイヤ１３ｄ１により接続されている。また、流量センサ素子２１の電極（図示せず）も同様に、それぞれ、ワイヤ１３ｃにより半導体チップ１４の入力電極に接続されている。温度センサ素子２２の電極はリードフレーム１２ｅと半導体チップ１４の入力電極をワイヤ１３ｅにより接続することによって半導体チップ１４に電気的に接続されている。リードフレーム１２ｆは、ワイヤ１３ｆにより半導体チップ１４の出力電極に接続されている。半導体チップ１４のグランド電極は、ワイヤ１３ｆ１によりリードフレーム１２ｄに接続されている。リードフレーム１２ｄ、１２ｆの端部は、センサパッケージ１０Ａから外部に露出されている
【００４１】
半導体チップ１４の電源及び半導体チップ１４により検出された信号はワイヤ１３ｆを介してリードフレーム１２ｄ、１２ｆに接続され、センサパッケージ１０Ａの外部に電極が取り出される。
図１１（ｂ）図示されるように、リードフレーム１２ｄは、湿度センサ素子４、流量センサ素子２１及び半導体チップ１４の共通接地端子とされている。また、リードフレーム１２ｄは、湿度センサ素子４、流量センサ素子２１及び半導体チップ１４を搭載する部材としても用いられている。
【００４２】
センサパッケージ１０Ａは、次の製造方法で作製することができる。
（１）リードフレーム１２ｄ上に、湿度センサ素子４、流量センサ素子２１及び半導体チップ１４をダイボンディングする。
（２）リードフレーム１２ｅ、１２ｆを、図１１に図示されるように配置し、湿度センサ素子４、流量センサ素子２１、温度センサ素子２２のそれぞれの各電極を、半導体チップ１４の電極にワイヤボンディング法を用いて、ワイヤ１３ｄ、１３ｃ、１３ｅ、１３ｆで接続する。また、リードフレーム１２ｄと半導体チップ１４のグランド電極とをワイヤ１３ｆ１により接続し、また、リードフレーム１２ｄと湿度センサ４のグランド電極とをワイヤ１３ｄ１により接続する。温度センサ素子２２は、リードフレーム１２ｅに搭載され、かつ、その電極(図示せず)がリードフレーム１２ｅに設けられたリードに接続された構造を有している。
（３）上記（２）の工程が完了した状態で、封止樹脂１５により、湿度センサ素子４、流量センサ素子２１の各検出部１１、２１ａ、２３ａが外部に露出され，且つ、リードフレーム１２ｄ、１２ｆの端部が露出されるように封止して、センサパッケージ１０Ａを作製する。
【００４３】
上記センサパッケージ１０Ａの製造方法では、複数のセンサ素子、複数のリードフレームを封止樹脂１５により封止することにより形成することができる。微小な複数のセンサ素子を取付部材に接着等により固定する作業が不要となり、生産性が向上すると共に一層の小型化が可能となる。また、各センサ素子を封止樹脂により封止するので、物理的、化学的に外部環境からの保護が可能となり、かつ、電磁性のノイズや太陽光に対する保護も可能となる。
【００４４】
図８に図示されるように、センサパッケージ１０Ａは、リードフレーム１２ｄ、１２ｆの端部がハウジング３から引き出されて配置され、流量センサ素子２１が、ハウジング３の副通路２５に面する仕切壁３ｋとガイド部２６との間の副通路２５に配置される。また、センサパッケージ１０Ａは、そのアーム部１０ｂの先端がハウジング３の外周壁に設けた空所に位置し、その空所内において温度センサ素子２２が形成された部位が気体流Ａに晒されるように配置される。
【００４５】
図９、図１０に図示されるように、ハウジング３は、ベース３ａとカバー３ｂとにより構成されている。湿度センサ素子４を内蔵するセンサパッケージ１０Ａは、ベース３ａとカバー３ｂで覆われる。
ベース３ａ及びカバー３ｂを型成形、接着または接合することにより、計測室（第１の空洞部）５、膨張室（第２の空洞部）６、連通部７、気体取入口８が形成される。ベース３ａの側面５１（図１０の下側の側壁）とカバー３ｂの側面５２（図１０の上側の側壁）は、図１０に示されるように、吸気通路２を流れる気体流Ａと平行に配置される。気体取入口８は、吸気通路２の流れに沿った面であるカバー３ｂの側面５２に設けられており、吸気通路２を流れる気体流Ａは、ハウジング３に設けられた気体取入口８から膨張室６に流入する。
【００４６】
計測室５と膨張室６は、ベース３ａに設けられた仕切壁によって仕切られて、隣接して配置されている。計測室５と膨張室６とを連通する連通部７は、仕切壁の上部側に設けられている。
湿度センサ素子４は、ハウジング３の内部に設けた計測室５に設置されている。
このため、気体流Ａは、気体取入口８の通路周壁１７に当接して乱れた空気が膨張室６内に流入し、これにより、膨張室６内の空気が流動するが、計測室５への影響は低減される。すなわち、気体流Ａは気体取入口８に流入する際、その容積が絞られ、膨張室６に流入する際、その容積が膨らみ、連通部７に流入する際、再度、その容積が絞られ、計測室５に流入する際、再度、その容積が膨らむ。このように、気体取入口８から膨張室６の内部で容積が拡大する領域を２段階設けることによって計測室５における空気流動を低減することができる。これにより、湿度センサ素子４の計測環境を良好な状態にし、計測精度を向上することができる。
【００４７】
計測室５における空気流動が殆どないので、気体取入口８の容積を大きくすることが可能になり、粒子Ｐや液滴Ｌｐによる気体取入口８の塞がりを低減することができる。従って、汚損環境下や高湿環境下においても長期間に亘り検出精度を維持することが可能である。
【００４８】
実施形態５の複合ガスセンサ装置２０は、湿度センサ素子４、流量センサ素子２１、温度センサ素子２２を複合した構成であるので、半導体チップ１４にデジタル補正機能を備えることにより各センサ素子の信号を相互に補正し高精度化することが可能である。
【００４９】
実施形態５では、計測室５と膨張室６とが平面的に隣接する位置に配置されているが、他の配置とすることも可能である。以下に、他の構造を備えた複合ガスセンサ装置を示す。
【００５０】
--実施形態６--
図１２〜図１４は、本発明の実施形態６のガスセンサ装置およびガスセンサ装置の取付け構造を示す図であり、図１２は、その断面図であり、図１３は、図１２における領域ＸＩＩＩの拡大図であり、図１４は図１３におけるＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図である。
実施形態６として示す複合ガスセンサ装置２０は、実施形態５との対比では、計測室５と膨張室６との配置および計測室５と膨張室６とを連通する連通部７の構造が相違する。
【００５１】
実施形態６として例示された複合ガスセンサ装置２０は、図１４に示すように膨張室６が、センサパッケージ１０Ａにおける計測室５側の反対側に、ほぼ全体が計測室５と重なる位置に設けられている。また、計測室５と膨張室６とを連通する連通部７は、センサパッケージ１０Ａの先端とハウジング３の側壁の内面との間に設けられている。このため、実施形態１や２に比べて、ハウジング３の長さ（図１２の左右方向の長さ）を短くできる。すなわち、図１における膨張室６の上下方向の寸法から、図１４の連通部７の左右方向の寸法を差し引いた分だけ短くすることができる。
【００５２】
ハウジング３は、ベース３ａとカバー３ｂとにより構成されている。湿度センサ素子４を内蔵するセンサパッケージ１０Ａは、ベース３ａとカバー３ｂで覆われる。
ベース３ａ及びカバー３ｂを型成形、接着または接合することにより、計測室５、膨張室６、連通部７、気体取入口８が形成される。ベース３ａの側面５１Ａとカバー３ｂの側面５２Ａは、吸気通路２を流れる気体流Ａと平行に配置される。気体取入口８は、吸気通路２の流れに沿った面であるベース３ａの側面５１Ａに設けられており、吸気通路２を流れる気体流Ａは、ハウジング３に設けられた気体取入口８から膨張室６に流入する。
実施形態６における他の構成は、実施形態５と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
【００５３】
実施形態６に示す複合ガスセンサ装置２０においても、気体取入口８から膨張室６の内部で容積が拡大する領域が２段階設けられており、計測室５における空気流動を低減することができる。このため、気体取入口８の容積を大きくすることが可能になり、粒子Ｐや液滴Ｌｐによる気体取入口８の塞がりを低減することができる。
よって、実施形態５に示された複合ガスセンサ装置２０と同様な効果を奏する。
【００５４】
また、実施形態６に示された複合ガスセンサ装置２０は、膨張室６が、センサパッケージ１０Ａにおける、湿度センサ素子４が設けられた側の反対面側に設けられている。このため、実施形態５に示された複合ガスセンサ装置２０よりも、センサパッケージ１０Ａに接触しながら流動する空気量が増加する。これにより、センサパッケージ１０Ａが冷却され易くなる。自己発熱する半導体チップ１４や湿度センサ素子４を、膨張室６を介して冷却することにより温度変化を抑えることができるので、湿度センサ素子４による湿度の計測を安定した環境下で行うことが可能となる。
【００５５】
--実施形態７--
図１５〜図１７は、本発明の実施形態７のガスセンサ装置およびガスセンサ装置の取付け構造を示す図であり、図１５は、ガスセンサ装置の断面図であり、図１６は、図１５における領域ＸＶＩの拡大図であり、図１７は、図１６におけるＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線断面図である。
実施形態７の複合ガスセンサ装置２０は、実施形態５に対して、膨張室６、計測室５、および気体取入口８の配置および構造が相違するものである。
膨張室６および計測室５は、ハウジング３の側壁により仕切られて、気体流Ａの流れ方向に沿って、この順に隣接して配置されている。連通部７は、膨張室６と計測室５とを仕切る側壁の一部を開口して形成され、膨張室６と計測室５とを連通している。気体取入口８は、膨張室６の副通路２５側の側壁を開口して形成され、膨張室６と副通路２５とを連通している。
【００５６】
気体取入口８の周囲には、膨張室６を副通路２５から仕切るハウジング３の仕切壁３ｋから、副通路２５側に突き出す突起部１９が設けられている。突起部１９は、ハウジング３と一体に成型してもよいが、別部材として作製して、ハウジング３に接合してもよい。
図１７に図示されているように、センサパッケージ１０Ａに内蔵された半導体チップ１４が膨張室６内に設置されている。
実施形態７における他の構造は、実施形態５と同様であり、対応する部材に同一の符号を付して説明を省略する。
【００５７】
実施形態６に示す複合ガスセンサ装置２０においても、気体取入口８から膨張室６の内部で容積が拡大する領域が２段階設けられており、計測室５における空気流動を低減することができる。このため、気体取入口８の容積を大きくすることが可能になり、粒子Ｐや液滴Ｌｐによる気体取入口８の塞がりを低減することができる。
よって、実施形態５に示された複合ガスセンサ装置２０と同様な効果を奏する。
【００５８】
また、実施形態７に示す複合ガスセンサ装置２０では、気体取入口８の周囲に突起部１９が形成されている。突起部１９に副通路２５を流れる気体流Ａ１に含まれる粒子Ｐや液滴Ｌｐが当接してトラップされるので、粒子Ｐおよび液滴Ｌｐが気体取入口８の通路周壁１７に付着するのを低減することが可能である。従って、汚損環境下や高湿環境下においても長期間に亘り出精度を維持することが可能である。
【００５９】
さらに、実施形態７に示す複合ガスセンサ装置２０では、センサパッケージ１０Ａに内蔵された半導体チップ１４が膨張室６内に設置されている。半導体チップ１４の周囲は、膨張室６を形成する空間となっている。このため、ハウジング３が熱により膨張・収縮した場合でも、半導体チップ１４に伝達される応力を軽減することができ、応力に伴う半導体チップ１４の回路特性の変動を抑制することが可能となる。また、膨張室６を流動する空気による半導体チップ１４の冷却効果を得ることができる。
【００６０】
--実施形態８--
図１８は本発明の実施形態８を示し、ハウジング３に形成される膨張室６と計測室５との配置を示す模式的平面図である。図１８では、センサパッケージ１０は、図示を省略されている。
図１８において、膨張室６は、複数の膨張室（図１８では、３個として例示）から構成されている。
膨張室６は、気体流Ａに面する側から計測室５側に向けて、第１膨張室６ａ、第２膨張室６ｂ、第３膨張室６ｃの順に、ハウジング３の仕切壁により仕切られて、隣接して配置されている。第１膨張室６ａは、ハウジング３の仕切壁を開口した気体取入口８により、気体流Ａ、Ａ１が流れる吸気通路２、通路２５に連通されている。第１膨張室６ａと第２膨張室６ｂとは、ハウジング３の仕切壁を開口した第１連通部７ａにより、第２膨張室６ｂと第３膨張室６ｃとは、ハウジング３の仕切壁を開口した第２連通部７ｂにより、それぞれ、連通されている。第３膨張室６ｃは、ハウジング３の仕切壁を開口した第３連通部７ｃにより計測室５に連通されている。計測室５内には、湿度センサ素子４が設置されている。
【００６１】
実施形態８においては、３個の膨張室６ａ〜６ｃと３個の連通部７ａ〜７ｃを備えており、吸気通路２または副通路２５から計測室５に流入する気体流Ａ、Ａ１の容積は４段階で拡大する。
気体流Ａ、Ａ１が拡大する毎に膨張室６内の空気の流動は小さくなるので、計測室５内における空気の流動を、極めて小さいものとすることができる。このため、気体取入口８の容積を大きくすることが可能になり、粒子Ｐや液滴Ｌｐによる気体取入口８の塞がりを低減することができる。従って、汚損環境下や高湿環境下においても長期間に亘り検出精度を維持することが可能である。
【００６２】
上記実施形態８に示す膨張室６を複数個、連通して設ける構造を、実施形態１、２、５、７のガスセンサ装置１、２０に適用することができる。また、実施形態３、４、６に示す膨張室６が計測室５と平面視で重なって配置されたガスセンサ装置１、２０に対しても、膨張室６が平面的に、複数個が連通部７で連通されて配列された構造とすることができる。また、膨張室６を平面視で重なるように上下に複数層配列し、各層の膨張室６を連通部７で連通するようにしてもよい。
【００６３】
--実施形態９--
図１９は、本発明の実施形態９を示し、ハウジング３に形成される膨張室６と計測室５の構造を示す模式的平面図である。図１９では、センサパッケージ１０は、図示を省略されている。
図１９に図示されたガスセンサ装置では、計測室５と膨張室６とが、ハウジング３を構成するベース３ａまたはカバー３ｂに形成された、ほぼ矩形状の１つの空間部を、仕切壁３２により２つに分割されて形成されている。仕切壁３２は、ベース３ａまたはカバー３ｂの一方と一体に成型してもよく、あるいは別部材として形成し、ベース３ａまたはカバー３ｂに接着、締結などにより固定してもよい。
仕切壁３２の長手方向の一端とハウジング３の一側面との間には第１の連通部７ａが形成され、仕切壁３２の長手方向の他端とハウジング３の他側面との間には第２の連通部７ｂが形成されている。
【００６４】
実施形態９における最大の特徴は、吸気通路２または副通路２５と膨張室６とを連通する気体取入口８ａ、８ｂが、気体流Ａ、Ａ１の流れ方向に沿って、仕切部３３の両端側に間隔をおいて複数個（図１９では２個として例示）設けられている点である。
このように、気体取入口８ａ、８ｂを、気体流Ａ、Ａ１の流れの方向に沿って複数個設けると、流れの上流側の方が下流側よりも大きい圧力となり、気体取入口８ａ、８ｂに圧力差が生じる。
このため、気体取入口８ａから膨張室６に空気が流入し、気体取入口８ｂから膨張室６の空気が排出される。このことは、膨張室６内で微小な空気流動が発生していることを意味する。
【００６５】
実施形態９においても、気体取入口８から膨張室６の内部で容積が拡大する領域が２段階設けられており、計測室５における空気流動を低減することができる。このため、気体取入口８の容積を大きくすることが可能になり、粒子Ｐや液滴Ｌｐによる気体取入口８の塞がりを低減することができる。
よって、実施形態１〜７に示されたガスセンサ装置１、２０と同様な効果を奏する。
【００６６】
また、実施形態９では、気体取入口８ａ、８ｂが、複数個設けられている。内燃機関の駆動が悪条件の環境の場合、液滴Ｌｐが大量に発生し、毛細管現象により気体取入口８ａを塞ぐ可能性があるが、気体取入口８ａ、８ｂを複数にすることにより、気体取入口８ａ、８ｂが完全に塞がるのを防止することができる。加えて、気体取入口８ａ、８ｂを気体流Ａ、Ａ１の流れの方向に沿って配置しており、空気が気体取入口８ａから膨張室６に流入し、膨張室６から気体取入口８ｂを介して排出される、という微小な空気の流れが発生する。
このため、気体取入口８ａから流入した粒子Ｐや液滴Ｌｐが気体取入口８ｂから排出される、という効果が得られる。つまり、気体取入口８ａは、通路周壁１７に付着した液滴Ｌｐによる塞がりが自浄作用により回復する。
なお、実施形態９において、２つの連通部７ａ、７ｂは、１つにしてもよい。
【００６７】
--実施形態１０--
図２０は、本発明の実施形態１０を示し、ハウジング３に形成される膨張室６と計測室５の構造を示す模式的平面図である。図２０では、センサパッケージ１０は、図示を省略されている。
実施形態１０に示すガスセンサ装置は、実施形態１のガスセンサ装置１（図１参照）と同様に、ハウジング３に、計測室５と膨張室６とが仕切壁を介して隣接して配列され、計測室５と膨張室６とが連通部７で連通し、膨張室６が気体取入口８で吸気通路２または副通路２５に連通している。
【００６８】
実施形態１０の最大の特徴は、膨張室６内に、複数の突起（トラップ部)３４が形成されている。突起３４は、ハウジング３を構成するベース３ａまたはカバー３ｂに、一体に成型して形成してもよく、あるいは、別部材として作製し、ベース３ａまたはカバー３ｂに接着または締結により固定してもよい。突起３４は、板状または柱状に複数個形成され、連通部７と気体取入口８とを結ぶ直線領域を含む周辺に配列される。
【００６９】
内燃機関では、内燃機関が停止した直後に、燃焼室内のオイルや過給機内のオイルがオイル蒸気となって吸気通路２内に拡散し、ガスセンサ装置１、２０に飛来してくる。これらのオイル蒸気はガスセンサ装置１、２０の隙間から侵入し、計測室５内に流入する。突起３４は、このようなオイル蒸気をトラップする機能を有する。
【００７０】
実施形態１０のガスセンサ装置１、２０においても、気体取入口８から膨張室６の内部で容積が拡大する領域が２段階設けられており、計測室５における空気流動を低減することができる。このため、気体取入口８の容積を大きくすることが可能になり、粒子Ｐや液滴Ｌｐによる気体取入口８の塞がりを低減することができる。
よって、実施形態１〜９に示されたガスセンサ装置１、２０と同様な効果を奏する。
【００７１】
また、実施形態１０では、膨張室６内に、オイル蒸気をトラップするための複数の突起３４が形成されている。このため、上記各実施形態に示すガスセンサ装置１、２０を内燃機関に適用し、吸気通路２内を流れる気体流Ａに含まれる成分の濃度を計測する場合、吸気通路２を介して飛来するオイル蒸気をトラップし、計測室５内に設置された濃度センサ素子の計測精度を長期間に亘り維持することができる。
【００７２】
なお、上記各実施形態において、計測室５内に湿度センサ素子４を設けた構成として例示した。しかし、湿度センサ素子４に代えて、水素センサ素子、酸素センサ素子またはＣＯ2センサ素子等の他の濃度センサ素子を用いることが可能である。
計測室５内には、異なる成分の濃度を検出する複数種類の濃度センサ素子を配置することもできる。湿度センサ素子等の濃度センサ、特に、気体の濃度に対する熱伝導率の相違を利用して、抵抗値の変化量に基づいて濃度を計測する熱伝導型（熱式）濃度センサ素子は、温度センサに比べ空気流動による計測精度の影響が大きい。このため、上記各実施形態に示すガスセンサ装置１、２０は、計測精度の維持の面では熱式濃度センサ素子に対してより大きな効果が得られる。しかし、粒子Ｐや液滴Ｌｐによる気体取入口８の塞がりに対しては、気体取入口８の容積を大きくすることを可能にするので、長期間に亘り検出精度を維持する面で、静電容量型および熱式の濃度センサのいずれに対しても効果がある。
【００７３】
複合ガスセンサ装置２０として、濃度センサ素子の他、流量センサ素子２１、温度センサ素子２２を備えたものとして例示した。しかし、複合ガスセンサ装置２０として、１つ以上のセンサ素子を削減したり、振動センサ素子等の他の環境センサ素子を付加したりすることもできる。
【００７４】
上記各実施形態において、センサパッケージ１０、１０Ａを、湿度センサ素子４、流量センサ素子２１、温度センサ素子２２を封止樹脂１５により封止してパッケージ化した構造として例示した。しかし、センサパッケージ１０、１０Ａは、各センサ素子を封止樹脂１５によりパッケージ化する構造に限られるものでなく、一部あるいはすべてのセンサ素子を支持部材に接着または締結等により固定され、支持された構造としても良い。
【００７５】
本発明のガスセンサ装置１、２０は、自動車以外の内燃機関に適用することが可能であり、内燃機関以外にも、種々の環境における気体の濃度を計測する場合に適用することができる。
【００７６】
上記各実施形態は、好ましい実施形態として例示したに過ぎず、上記実施形態１乃至１０を、適宜、組み合わせることが可能であり、また、発明の趣旨に基づいて、適宜、変更することが可能である。要は、濃度センサ素子が収容される第１の空洞部と、第１の空洞部と気体取入口との間に設けられた第２の空洞部と、第１の空洞部と第２の空洞部とを連通する連通部とを備えたハウジングを備えたガスセンサ装置であればよい。
【符号の説明】
【００７７】
１、２０    ガスセンサ装置
２          吸気通路
３          ハウジング
３ａ        ベース
３ｂ        カバー
４          湿度センサ素子
５          計測室（第１の空洞部）
６          膨張室（第２の空洞部）
７          連通部
８          気体取入口  
１０、１０Ａ    センサパッケージ
１５          封止樹脂
２１        流量センサ素子
２２        温度センサ素子
２５        副通路
３４      突起（トラップ部）
Ａ、Ａ１      空気(気体）流
Ｌｐ        液滴
Ｐ        粒子
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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