(57)【要約】【課題】素子形状等による感度及びガス検知の応答性への影響を抑制するセンサ装置を提供する。【解決手段】素子３００をケース２００内に収容して備え特定ガスを検出する装置１００であって、ケース２００は素子３００を収容している凹形状をなす収容部２１１を有するケース本体部２１０と、天板２２１を有すると共に本体部２１０に装着されて収容部を閉塞している内蓋部２２０と、内蓋部２２０を覆って内蓋部の天板の外表面との間に対象ガスを導く間隙を形成している外蓋部２３０とを備え、内蓋部２２０の天板２２１は、収容部２２１内に収容された素子３００に向かって突出して形成されると共に素子３００に近い側の端部に測定対象ガスを導くガス流通口を形成してなる筒状部２２２を備え、その端部に、ガス流通口を閉塞する形態でフィルタ２２４が配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスセンサ素子をケース内に収容して備え、且つ測定対象ガス中の特定ガスを検出及び／又は該特定ガスの濃度変化を検知するガスセンサ装置であって、
該ケースは、該ガスセンサ素子を収容している凹形状をなす収容部を有するケース本体部と、
天板を有すると共に該ケース本体部に装着されて該収容部を閉塞している内蓋部と、
該内蓋部を覆って該内蓋部の該天板の外表面との間に該測定対象ガスを導く間隙を形成している外蓋部と、を備え、
該内蓋部の該天板は、該収容部内に収容された該ガスセンサ素子に向かって突出して形成されると共に、該ガスセンサ素子に近い側の端部に該測定対象ガスを該ガスセンサ素子まで導くガス流通口を形成してなる筒状部を備え、
上記筒状部の上記端部に、上記ガス流通口を閉塞する形態で通気性及び撥水性を有するフィルタが配置されていることを特徴とするガスセンサ装置。
【請求項２】
上記筒状部は、上記ガス流通口が形成された上記端部から更に延設されて、上記ガスセンサ素子を囲う囲繞部を備える請求項１に記載のガスセンサ装置。
【請求項３】
上記ガスセンサ素子は、上記収容部内に収容された回路基板上に実装されており、
上記囲繞部は、弾性材料からなり且つ一端側が該回路基板の実装面に当接されている請求項１又は２に記載のガスセンサ装置。
【請求項４】
上記筒状部は、上記ガスセンサ素子に近い側に向かって狭窄されている請求項１乃至３のうちのいずれかに記載のガスセンサ装置。
【請求項５】
上記ケース本体部は、上記収容部の外側面から外側に向かって突出されて該ケース本体部を取付け場所に取り付けるためのブラケット部を有し、
該ブラケット部は、取付部材を挿通するための取付孔が厚み方向に形成された板状をなす板片部と、該収容部の該外側面及び該板片部を接続し且つ該外側面側で該板片部よりも肉厚に形成されると共に該板片部側へ向けて徐々に肉薄に形成された補強部と、を有し、該補強部には、その厚み方向に該測定対象ガスを通気するための通気孔が形成されており、
上記外蓋部は、該ブラケット部の該通気孔と対応する位置に、該通気孔内を通過してきた該測定対象ガスの流れを遮り且つ該内蓋部及び該外蓋部で形成された上記間隙へ向かって該測定対象ガスの流れを変化させる張出部を備えている請求項１乃至４のうちのいずれかに記載のガスセンサ装置。
【請求項６】
上記ガスセンサ素子は、上記収容部内に収容された回路基板上に実装されており、
該回路基板は、該ガスセンサ素子より高さが高い他の電子部品を更に備え、上記筒状部は、上記端部が上記電子部品の高さよりも低位に配置されるように上記内蓋部の上記天板から突出している請求項１乃至５のうちのいずれかに記載のガスセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスセンサ装置に関する。更に詳しくは、測定対象ガス中の特定ガスを検出及び／又は測定対象ガス中の特定ガスの濃度変化を検知するガスセンサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ケース内にガスセンサ素子を収容し、そのケース内に測定対象となる測定対象ガスを流通させて、測定対象ガス中の特定ガスを検出するガスセンサ装置が知られている。
例えば、このガスセンサ装置は、自動車の車両内に外気を取り入れるか、内気を循環させるかを制御する空調制御装置等に接続されて利用に供される。この用途においては、ガスセンサ装置は、例えば、自動車のフロントグリルの内側等に取り付けられ、フロントグリルを通った外気（測定対象ガス）をケース内に誘導し、流路に従ってガスセンサ素子まで到達させて特定ガスの濃度変化の検出を行い、その後、排出口からケース外に外気を排出して利用される。
そして、このガスセンサ装置としては、ガスセンサ素子を収容するケース本体と、ケース本体部に装着されて収容部を閉塞する内蓋部と、内蓋部を覆う外蓋部を有するケースを備えた構成のもの、具体的には下記特許文献１及び特許文献２に開示されたものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４１３４８号公報
【特許文献２】特開２００３−３４４３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなガスセンサ装置では、内部に収容されたガスセンサ素子の形状及び大きさによってセンサ感度及び応答性等が変化するおそれがあることが分かった。即ち、ケース本体部内に収容されるガスセンサ素子と内蓋の測定対象ガスを通気させるガス流通口を覆うフィルタとの間の距離が隔たった場合には、フィルタを拡散した測定対象ガスが速やかにガスセンサ素子に到達しにくく、センサ感度及びガス検知の応答性が低下するおそれがあることが分かった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ガスセンサ素子の形状及び大きさによるセンサ感度及びガス検知の応答性等への影響を抑制できるガスセンサ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】
【０００５】
本発明者らは、ガスセンサ素子の形状及び大きさによるセンサ感度及び応答性等への影響を抑制できるガスセンサ装置について検討を行った。その結果、例えば、図８（従来例）に示すように、ガスセンサ素子３００（ガスセンサ素子３００の内部構成については図示を省略）の高さが高く、内蓋部２２０のガス流通口を覆うフィルタ２２４との距離が近接している場合には、十分なセンサ感度及びガス検知の応答性が得られる。しかし、例えば、図９（参考例）に示すように、ガスセンサ素子３００の高さが低く、内蓋部２２０のガス流通口を覆うフィルタ２２４との距離が離間された場合にはセンサ感度及びガス検知の応答性等が低下する傾向があることが分かった。
【０００６】
しかし、高さの低いガスセンサ素子３００に対応してケース本体部２１０自体の高さを低く形成したり、ケース本体部２１０に係合される内蓋部２２０の位置を相対的に低く抑えたりすることは、種々の条件から困難である。即ち、例えば、図９に例示するように、回路基板５００上に他の電子部品６００を備え、その電子部品６００の高さがガスセンサ素子３００よりも高いために、内蓋部２２０の位置を低下させることができない場合や、同じケース本体部２１０を用いて異なる（素子高さが異なる）２種以上のガスセンサ素子に対応させたい場合や、同じ製造ラインにおいて異なる（素子高さが異なる）２種以上のガスセンサ素子を流し、２種以上のガスセンサ装置を製造する場合等では、ケース本体部２１０の収容部２１１の形状を設計変更することができない。
そこで、本発明者らは、これらの状況にも対応できるガスセンサ装置について、鋭意検討を行った。その結果、ケース本体部に収容されたガスセンサ素子に向かって突出するように形成され、測定対象ガスをガスセンサ素子まで導くガス流通口が形成された筒状部を内蓋部の天板に形成することで上記問題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
【０００７】
即ち、本発明は以下に示す通りである。
（１）ガスセンサ素子をケース内に収容して備え、且つ測定対象ガス中の特定ガスを検出及び／又は該特定ガスの濃度変化を検知するガスセンサ装置であって、
該ケースは、該ガスセンサ素子を収容している凹形状をなす収容部を有するケース本体部と、
天板を有すると共に該ケース本体部に装着されて該収容部を閉塞している内蓋部と、
該内蓋部を覆って該内蓋部の該天板の外表面との間に該測定対象ガスを導く間隙を形成している外蓋部と、を備え、
該内蓋部の該天板は、該収容部内に収容された該ガスセンサ素子に向かって突出して形成されると共に、該ガスセンサ素子に近い側の端部に該測定対象ガスを該ガスセンサ素子まで導くガス流通口を形成してなる筒状部を備え、
前記筒状部内に、前記通気口を閉塞する形態で通気性及び撥水性を有するフィルタが配置されていることを特徴とするガスセンサ装置。
（２）上記筒状部は、上記ガス流通口が形成された上記端部から更に延設されて、上記ガスセンサ素子を囲う囲繞部を備える上記（１）に記載のガスセンサ装置。
（３）上記ガスセンサ素子は、上記収容部内に収容された回路基板上に実装されており、
上記囲繞部は、弾性材料からなり且つ一端側が該回路基板の実装面に当接されている上記（１）又は（２）に記載のガスセンサ装置。
（４）上記筒状部は、上記ガスセンサ素子に近い側に向かって狭窄されている上記（１）乃至（３）のうちのいずれかに記載のガスセンサ装置。
（５）上記ケース本体部は、上記収容部の外側面から外側に向かって突出されて該ケース本体部を取付け場所に取り付けるためのブラケット部を有し、
該ブラケット部は、取付部材を挿通するための取付孔が厚み方向に形成された板状をなす板片部と、該収容部の該外側面及び該板片部を接続し且つ該外側面側で該板片部よりも肉厚に形成されると共に該板片部側へ向けて徐々に肉薄に形成された補強部と、を有し、該補強部には、その厚み方向に該測定対象ガスを通気するための通気孔が形成されており、
上記外蓋部は、該ブラケット部の該通気孔と対応する位置に、該通気孔内を通過してきた該測定対象ガスの流れを遮り且つ該内蓋部及び該外蓋部で形成された上記間隙へ向かって該測定対象ガスの流れを変化させる張出部を備えている上記（１）乃至（４）のうちのいずれかに記載のガスセンサ装置。
（６）上記ガスセンサ素子は、上記収容部内に収容された回路基板上に実装されており、
該回路基板は、該ガスセンサ素子より高さが高い他の電子部品を更に備え、上記筒状部は、上記端部が上記電子部品の高さよりも低位に配置されるように前記内蓋部の前記天板から突出している上記（１）乃至（５）のうちのいずれかに記載のガスセンサ装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のガスセンサ装置によれば、内蓋（２２０）の天板（２２１）にガスセンサ素子（３００）へ向かって突出したガス流通口付きの筒状部（２２２）を設け、この筒状部の端部にガス流通口を覆うフィルタを配置したため、この筒状部（２２２）を介して測定対象ガスをガスセンサ素子（３００）まで確実に、かつ速やかに流通させることができるようになり、ガスセンサ素子の形状及び大きさ等によってセンサ感度及びガス検知の応答性が影響を受けることを抑制できる。
筒状部（２２２）がガスセンサ素子（３００）を囲う囲繞部（２２５）を備える場合は、囲繞部（２２５）を備えない場合に比べて、より速やかにフィルタを通過（拡散）した測定対象ガスをガスセンサ素子（３００）に到達させることができる。従って、ガスセンサ素子の形状及び大きさ等によってセンサ感度及びガス検知の応答性が影響を受けることをより効果的に抑制できる。
ガスセンサ素子（３００）が収容部（２１１）内に収容された回路基板（５００）上に実装され、囲繞部（２２５）が弾性材料からなり且つ囲繞部（２２５）の一端側が回路基板（５００）の実装面に当接されている場合は、回路基板（５００）と囲繞部（２２５）との密着性を向上させることができ、囲繞部内の気密性を高め、より高い検出精度を得ることができる。
筒状部（２２２）がガスセンサ素子（３００）に近い側に向かって狭窄されている場合は、狭窄されていない場合に比べて、より小さく的を絞って効果的に、かつ速やかに測定対象ガスをガスセンサ素子（３００）まで流通させることができる。従って、ガスセンサ素子の形状及び大きさ等によってセンサ感度及びガス検知の応答性が影響を受けることを効果的に抑制できる。また、狭窄されていない場合に比べて、より少ない量の測定対象ガスで応答性よく特定ガスの検知を行うことができる。
ブラケット部（２１２）の補強部（２１５）に測定対象ガスを通気するための通気孔（２１６）を有し、外蓋部（２３０）が測定対象ガスの流れを遮り且つ間隙（４００）へ向かって流れを変化させる張出部（２３１）を備える場合は、測定対象ガスは、ブラケット部の通気孔（２１６）内を経由して、張出部（２３１）に突き当たり、内蓋部（２２０）と外蓋部（２３０）とで形成された間隙（４００）へ向かって流路変更されて流通される。これにより、測定対象ガス中に異物が含まれたとしても、通気口（２１６）及び張出部（２３１）を通過できない大きさ及び形状の異物は、通気口（２１６）及び張出部（２３１）から侵入できず、異物がガスセンサ装置（１００）内へ到達することを抑制することができる。特にガスセンサ装置（１００）が車両前方部に装着される場合には、走行中に流入される測定対象ガスに雨粒及び砂粒等の異物が含まれる場合であってもこれらの異物のガスセンサ装置（１００）内への侵入を抑制できる。この結果、測定対象ガス中に含まれる異物が筒状部内に滞留したり、異物によりフィルタが損傷したりするのを有効に防ぐことができる。
回路基板（５００）にガスセンサ素子（３００）より高さが高い他の電子部品（６００）を備える場合、筒状部（２２２）を備えることによる効果をより得やすい。内蓋部の天板（２２１）の高さを他の電子部品（６００）に合わせて高くすると、天板（２２１）からガスセンサ素子（３００）までの間に空間が形成されて両者間が隔たり、測定対象ガスがフィルタ（２２４）を介して収容部（２１１）内に拡散されて、センサ感度及び応答性等が低下するおそれがある。これに対して、自身の端部（２２３）が電子部品（６００）の高さよりも低位となるように筒状部（２２２）を内蓋部の天板（２２１）に設けることで、フィルタ（２２４）を拡散した測定対象ガスが意図しない場所へまで拡散（流通）されることを防止し、より確実にガスセンサ素子（３００）に測定対象ガスを供給できる。このため、センサ感度及び応答性等を他の電子部品（６００）の形状及び大きさに影響されることなく維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明のガスセンサ装置を図１〜７を参照して説明する。
図１は本発明のガスセンサ装置の一例を示す分解斜視図である。また、図２は本発明のガスセンサ装置の一例を示す断面斜視図であり、図５におけるＡ−Ａ’断面に相当する。更に、図３は本発明のガスセンサ装置の他例を示す断面斜視図であり、図５におけるＡ−Ａ’断面に相当する。また、図４は筒状部を拡大して説明する部分断面図である。図５は本発明のガスセンサ装置の一例を示す斜視図である。図６は本発明のガスセンサ装置の一例を示す断面図であり、図５におけるＢ−Ｂ’断面に相当する。図７は本発明のガスセンサ装置のケースを分解して示す平面図である。
【００１０】
ガスセンサ装置１００は、回路基板５００上に実装されたガスセンサ素子３００をケース２００内に収容して備え、且つ測定対象ガス中の特定ガスの濃度変化を検知するガスセンサ装置であって、
該ケース２００は、該ガスセンサ素子を収容している凹形状をなす収容部２１１を有するケース本体部２１０と、
天板２２１を有すると共に該ケース本体部２１０に装着されて該収容部２１１を閉塞している内蓋部２２０と、
該内蓋部２２０を覆って該内蓋部２２０の該天板２２１の外表面との間に該測定対象ガスを導く間隙４００を形成している外蓋部２３０と、を備え、
該内蓋部２２０の該天板２２１は、該収容部２１１内に収容された該ガスセンサ素子３００に向かって突出して形成されると共に、該ガスセンサ素子３００に近い側の端部（底部）２２３に該測定対象ガスを該ガスセンサ素子３００まで導くガス流通口２２８を形成してなる筒状部２２２を備え、上記筒状部２２３の端部２２３に、上記ガス流通口２２８を閉塞する形態で通気性及び撥水性を有する膜状のフィルタ２２４が配置されてなるものである。
【００１１】
上記「ガスセンサ素子（３００）」としては、特に限定されず各種ガスセンサ素子を用いることができるが、なかでも、特定ガスと接することにより抵抗変化を生じる酸化スズ等の酸化物半導体を主体とする感応層を備えるガスセンサ素子が好ましい。尚、本実施形態では、感応層を絶縁基板上に形成した素子部を配線が適宜施された支持台に配置し、支持体上にガス導入口付きの保護キャップをかぶせて構成されたガスセンサ素子３００を用いており、保護キャップを内蓋部２２０に向けるようにして、支持台を回路基板３００に面実装させることで、このガスセンサ素子３００は、回路基板３００と電気的に接続される。このガスセンサ素子３００の構成は、特開２００５−１６６７９０号公報等にて公知であるため、その詳述は省略すると共に、各図面においてもその内部構成の図示を省略する。
【００１２】
上記「ケース（２００）」は、ケース本体部２１１と、内蓋部２２０と、外蓋部２３０と、を備える。
上記「ケース本体部（２１１）」は、ガスセンサ素子３００を収容する部位であって、ガスセンサ素子２００を収容する凹形状をなす収容部２１１を有する。ガスセンサ素子２００は、回路基板５００を備え、この回路基板５００上に実装して備えられる。この回路基板５００には、ガスセンサ素子２００以外の他の電子部品６００を備えることができる。
また、ケース本体部２１１は、収容部２１１以外にも他部を備えることができる。他部としては、ブラケット部２１２、コネクタ部２１７、内蓋部２２０をケース本体部２１１に係合するための内蓋係合爪２１８等が挙げられる。
【００１３】
上記ブラケット部２１２は、収容部２１１の外側面から外側に向かって突出されてケース本体部２１０を取付け場所に取り付けるための部位である。このブラケット部２１２は、ネジ等の取付部材を挿通するための取付孔２１３を備えることができる。取付孔２１３は、ブラケット部２１２の一部として形成された板状をなす板片部２１４の厚み方向に貫通して備えることができる。ケース本体部２１０を取り付け場所に取り付ける際には、この取付孔２１３に取付部材を挿通して行うことができる。
【００１４】
また、この板片部２１４と収容部２１１とは補強部２１５を介して接続できる。補強部２１５は、収容部２１１の外側面側で板片部２１４よりも肉厚に形成されると共に板片部２１４側へ向けて徐々に肉薄に形成されたブラケット部２１２の一部である。板状の板片部２１４と収容部２１１とはこの補強部２１５を介することなく直接的に接合されていてもよいが、この補強部２１５を介することで、収容部２１１とブラケット部２１２との結合をより強固にできる。
尚、上記ケース本体部２１０において収容部２１１の外側面とブラケット部２１２とは接合剤を用いて接合されてなってもよく、一体成形されていてもよい。また、ブラケット部２１２を構成する板片部２１４及び補強部２１５についても同様である。
【００１５】
また、上記補強部２１５には、その厚み方向に測定対象ガスを通気するための通気孔２１６を設けることができる。この通気孔２１６を備える場合は、図６に例示するように紙面に向かって左側（即ち、外蓋部２３０に対してケース本体部２１０が配置されている側）を前方（即ち、測定対象ガスの流入経路においてより上流側）に配置することができる。このように上記左側を前方に配置した場合には、上記通気孔２１６に測定対象ガスを通過させることで、測定対象ガス内に含まれる通気孔２１６を通過できない異物の通過を抑制することができる。
このブラケット部２１２は、中実構造としてもよいが、厚み方向に突設されたリブにより強度を担保するリブ構造とすることもできる。リブ構造とすることで、ブラケット部２１２の強度は十分に維持しながら、少ない材料使用によりブラケット部２１２を形成することができる。
【００１６】
上記「内蓋部（２２０）」は、ケース本体部２１０及び外蓋部２３０と共にケース２００を構成し、更に、ケース本体部２１０に装着されて収容部２１１を閉塞する部位である。また、この内蓋部２２０は天板２２１を有し、この天板２２１は、収容部２１１内に収容されたガスセンサ素子３００に向かって突出して形成されると共に、端部２２３にガス流通口２２８を形成してなる筒状部２２２（図２及び図３参照）を備えている。
【００１７】
筒状部２２２の形状は特に限定されず、筒状であればよい。筒状は、その断面形状（測定対象ガスの流通方向に対して直交する断面形状）が限定されず、円形（即ち、円筒状、円錐状など）であってもよく、四角形（即ち、四角管状、四角錐状など）であってもよく、その他の形状であってもよい。これらのうちでは円形が好ましい。即ち、円筒状又は円錐状であることが好ましい。断面形状が円形である場合には、その他の断面形状を有する場合に比べて筒状部２２２における測定対象ガスの筒状部２２２における滞留が抑制され、測定対象ガスの流通が得られ易く、ガス検知の応答性に優れたガスセンサ装置が得られる。
【００１８】
また、筒状部２２２は、測定対象ガスの流通方向に向かって略同径である直管形状であってもよいが、ガスセンサ素子３００に近い側に向かって狭窄されていることが好ましい。即ち、ガスセンサ素子３００へ向かって窄まるように形成された錐形状部を有することが好ましい。この狭窄されている部分は、筒状部２２２の全部であってもよく、一部のみであってもよい。筒状部２２２がガスセンサ素子３００に近い側に向かって狭窄されていることで、筒状部２２２内での測定対象ガスの滞留を抑制し、筒状部２２２まで供給された測定対象ガスをより速やかにガスセンサ素子３００まで流通させることができる。また、狭窄されていない場合に比べて、狭窄されている場合には、より少ない量の測定対象ガスであっても応答性よく特定ガスの濃度変化の検知を行うことができる。
【００１９】
更に、筒状部２２２は、フィルタ２２４を備える（換言すると、ガス流通口２２８が形成された）端部２２３から更に延設され、ガスセンサ素子３００を囲む囲繞部２２５（図１、図２、図４及び図６参照）を備えることが好ましい。囲繞部２２５を備えることで、これを備えない場合に比べてセンサ感度及びガス検知の応答性を更に向上させることができる。囲繞部２２５は、ガスセンサ素子３００を囲んでおればよく、囲繞部２２５と回路基板５００との間は離間されていてもよいが、図４に示すように、回路基板５００のガスセンサ素子３００の実装面に当接されて、囲繞部２２５と回路基板５００との間が遮蔽されていてもよい。
【００２０】
囲繞部２２５の一端側は回路基板５００の実装面５０１（回路基板５００のうちガスセンサ素子３００が実装された側の面）から離間されていてもよいが、その一端は実装面５０１に当接されていることが好ましい。このような形態を採用することで、実装面５０１と囲繞部２２５とが密着されて囲繞部２２５内の気密性が高まり、ガス検知の精度が向上されるからである。尚、以下では、実装面５０１と当接される側の囲繞部２２５の一端側を当接側端部２２５１という。
【００２１】
囲繞部２２５が上記のように実装面５０１と当接されている場合、当接側端部２２５１は、直管円筒形状（図２及び図４参照）であってもよく、実装面に向かって狭窄された形状であってもよいが、特に実装面５０１に向かって裾広がりの形状（即ち、例えば、吸盤様形状など、図１０及び図１１参照）が好ましい。
当接側端部２２５１が裾広がり形状であることにより、他の形状に比べて当接側端部２２５１の柔軟性が向上され、当接側端部２２５１と実装面５０１との密着性をよりよくすることができる。これにより、より高い検知精度を得ることができる。また、当接側端部２２５１が裾広がり形状であれば、囲繞部２２５と実装面５０１との間のクリアランスにばらつきを生じていたとしても、囲繞部２２５と実装面５０１との密着を確実に得ることができる。この場合、囲繞部２２５と実装面５０１との間のばらつきを抑制するために部品の形成精度を上げるよりも安価に上記密着を得ることができる。
【００２２】
また、当接側端部２２５１が裾広がり形状であることにより、実装面５０１に凹凸を有していたとしても囲繞部２２５をその凹凸に追従させることができるために、実装面５０１に対する当接側端部２２５１の密着性を向上させることができる。更に、使用時の温度変化による各部の熱膨張及び熱収縮による形状変化に対して上記密着を維持することができる。また、当接側端部２２５１が裾広がり形状であることで、実装面５０１との当接により囲繞部２２５の延設元である内蓋部２２０を押し上げるように生じる応力が軽減され、内蓋部２２０とケース本体部２１０との密閉性をより確実に得ることができ、検知精度を向上させることができる。
【００２３】
更に、囲繞部２２５は、筒状部２２２のうち囲繞部２２５を除く残部と一体であることが好ましい。この囲繞部２２５と上記残部とが一体である形態としては、（１）囲繞部２２５と残部とが一体成形された形態、（２）別体に成形された囲繞部２２５と残部とが接着された形態、（３）別体に成形された囲繞部２２５と残部とが嵌合された形態、などが挙げられる。これらの形態のなかでは上記（１）の形態が好ましい。上記（２）及び（３）に比べると、部品点数が削減されて組付工数を低減できるからである。
【００２４】
また、上記（１）の形態においては、囲繞部２２５と残部（筒状部２２２のうちの囲繞部２２５以外の部分）とは異材料からなってもよく、同材料からなってもよい。
このうち異材料からなる場合とは、囲繞部２２５が弾性材料からなり、残部が非弾性材料からなる場合が挙げられる。この場合、予め形成された上記残部に対してインサート成形により、囲繞部２２５となる材料を射出融着して一体に形成された形態が挙げられる。
一方、同材料からなる場合とは、例えば、囲繞部２２５及び残部が共に弾性材料からなり、一体に成形された形態が挙げられる。尚、後述するように囲繞部２２５を加硫ゴムから形成する場合、インサート成形により加硫ゴムからなる囲繞部２２５を得ることができる。
これらのうちでは、前者が好ましい。特に上記インサート成形された構造を有する場合には、筒状部２２２のうちの囲繞部２２５のみを弾性材料から形成しつつ、囲繞部２２５と残部との間での高い密着性を得ることができる。
【００２５】
上記囲繞部２２５を構成する材料は特に限定されず、例えば、非弾性材料を用いることができるが、囲繞部２２５は上述のように弾性材料が好ましい。
また、囲繞部２２５が弾性材料からなる場合、弾性材料の種類は特に限定されず種々のものを用いることができる。弾性材料としては、加硫ゴム（硫黄加硫ゴム、及びパーオキサイド等を用いた非硫黄加硫ゴムの両方を含む）及び熱可塑性エラストマーを用いることができる。これらは１種のみを用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
上記加硫ゴムとしては、例えば、イソプレンゴム、ニトリルゴム（例えばアクリロニトリル−ブタジエンゴム等）、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレン−αオレフィン−非共役ジエンゴム｛エチレン−プロピレン−非共役ジエンゴム（即ち、ＥＰＤＭ等）、エチレン−ブテン−非共役ジエンゴムなど｝、ポリノルボルネンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エチレン−酢酸ビニルゴム、エピクロロヒドリンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、ポリウレタンゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
【００２６】
一方、上記熱可塑性エラストマーとしては、例えば、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、塩ビ系熱可塑性エラストマー等が挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
これらの弾性材料のなかでは、特に耐熱温度が１４０℃以上（通常２００℃以下）である耐熱弾性材料が好ましく、更には伸展油が含まれない弾性材料がより好ましく、特にＳｉが含まれない弾性材料が更に好ましい。このような弾性材料としては、エチレン−プロピレン−非共役ジエンゴム（とりわけＥＰＤＭ）が好ましい。
【００２７】
また、上記筒状部２２２のガスセンサ素子３００に近い側の端部２２３には、ガス流通口２２８を閉塞する形態で膜状のフィルタ２２４が配置される。フィルタ２２４は、通気性を有しつつ、水滴は通過させない撥水性を有するものであり、ＰＴＦＥ等の多孔質繊維構造体よりなる。また、フィルタ２２４は筒状部２２２のガスセンサ素子３００に近い側の端部２２３に配置されることで、内蓋部２２０の天板２２１の位置に設ける場合に比べて、フィルタ２２４を拡散する測定対象ガスが、ガスセンサ素子３００以外の部分に逃げにくく、速やかにガスセンサ素子３００に到達することになるため、センサ感度及びガス検知の応答性良好に得る上で好ましい。
尚、フィルタ２２４の下端とガスセンサ素子３００の上端との距離が２ｍｍ以下であることが、良好なガス感度及びガス検知の応答性を得る上で好ましい。
【００２８】
本発明のガスセンサ装置１００では、収容部２１１内に収容されたガスセンサ素子３００よりも高さが高い他の部品（例えば、コンデンサ等の電子部品）を備える場合、この筒状部２２２を備えることによるセンサ感度及びガス検知の応答性の低下防止作用がより効果的に得られる。即ち、収容部２１１内にガスセンサ素子３００より高さが高い部品が存在することによって、内蓋部２２０の位置をガスセンサ素子３００に近づけてガスセンサ素子３００とフィルタ２２４とを近接させようとしても、上記他の部品がガスセンサ素子３００よりも高いことにより困難である（図９参照）。しかし、このままでは、測定対象ガスはフィルタ２２４までは誘導されるものの、その先は測定対象ガスの自然な拡散に委ねられることとなり、センサ感度及びガス検知の応答性が低下するおそれがある。
これに対して、内蓋部２２０の天板２２１とガスセンサ素子３００との間は隔たっていても、内蓋部２２０の天板２２１からガスセンサ素子３００側に向かって筒状部２２２（図２参照）を突出させ、更にはこの筒状部２２２のガスセンサ素子３００に近い側の端部２２３にフィルタ２２４を配置することで測定対象ガスをガスセンサ素子３００まで速やかに流通（拡散）させることができる。このため、ガスセンサ素子３００の大きさ及び形状に関係なく、また、他の部品との大きさ及び形状の相関に関係なく、ガスセンサ装置１００として優れたセンサ感度及びガス検知の応答性を得ることができる。
【００２９】
上記ガスセンサ素子３００よりも高さが高い他の部品を備える場合としては、ガスセンサ素子３００が収容部２１１内に配設された回路基板５００に実装されており、更に、同じ（図２及び３参照）又は異なる回路基板に実装された他の電子部品６００を有し、この電子部品６００の高さがガスセンサ素子３００よりも高いような場合が挙げられる。例えば、ガスセンサ素子の実装状態での回路基板からの高さが５ｍｍ以下（通常０．１ｍｍ以上）であり、更に、実装状態での回路基板からの高さが５ｍｍを超えるである他の電子部品が実装されている場合が挙げられる。
【００３０】
尚、上記ケース本体部２１０と内蓋部２２０とは、両者間の密封をより確実にするためにＯリング等の密封手段を介在させることができる。Ｏリングは、例えば、図６に例示するように、ケース本体部２１０の側壁端に溝部２１９を設け、その溝部２１９に、可とう性材料等からなるＯリング２４０を配設することができる。また、内蓋部２２０の側壁端部に溝部を設け、その溝部にＯリングを配置してもよく、更には、その他の構造によりケース本体部２１０及び／又は内蓋部２２０に係合させてもよい。
【００３１】
上記「外蓋部（２３０）」は、内蓋部２２０を覆って内蓋部２２０の天板２２１の外表面との間に測定対象ガスを導く間隙４００を形成する部位である。外蓋部２３０と内蓋部２２０とで形成される間隙４００は、外蓋部２３０のガス導入口２３２から入った測定ガスをガス排出口２３３から排出させる流路の一部として機能する。
【００３２】
また、外蓋部２３０は、内蓋部２２０及び外蓋部２３０で形成された間隙４００へ向かって測定対象ガスの流れを変化させる張出部２３１を備えることができる。この張出部２３１を備えることにより、測定対象ガスを張出部２３１に衝突させて（内蓋部２２０と外蓋部２３０とで形成される）間隙４００へと導く流路を形成できる。これにより、張出部２３１を備えない場合に比べて、測定対象ガスをより多く間隙４００へ導入でき、間隙４００における測定対象ガスの流通が促進される。
【００３３】
更に、前述のように、ブラケット部２１２に通気孔２１６を備える場合には、この通気孔２１６と対応した位置に張出部２３１が配置されることが好ましい。即ち、測定対象ガスが通気孔２１６によって張出部２３１へ向けて誘導されるように、通孔２１６及び張出部２３１は対応して位置決めされていることが好ましい。これにより、通気孔２１６内を通過することで異物等が排除された測定対象ガスを効率よく間隙４００に取り込むことができる。
【００３４】
また、外蓋部２３０の内蓋部２２０の天板２２１に対向する内壁面には、間隙４００内での測定対象ガスの流路が筒状部２２２を直接通過しないように、遮蔽突起２３４（上流側遮蔽突起２３４、図５、図６及び図７参照）を備えることが好ましく、更には、遮蔽突起２３５（下流側遮蔽突起２３５、図５、図６及び図７参照）を併せて備えることがより好ましい。遮蔽突起は、外蓋部２３０の側壁とは連設されないように配置（即ち、外蓋部２３０の側壁と遮蔽突起との間に測定対象ガスの流路が形成されるように配置）された上で、ガス導入口２３２とガス排出口２３３との間に直線的な流路（測定対象ガスによる流路）が形成されないように配置されている。即ち、ガス導入口２３２と筒状部２２２の外蓋部側開口面２２６との間の直線流路を遮蔽するように遮蔽突起２３４は配置されることが好ましく、ガス排出口２３３と筒状部２２２の外蓋部側開口面２２６との間の直線流路を遮蔽するように遮蔽突起２３４は配置されることが好ましい。遮蔽突起２３４を備えることにより、通気孔２１６及び張出部２３１においても除去できない異物（水滴など）が筒状部２２２へ侵入することを抑制できる。遮蔽突起２３５についても同様の効果を発揮である。
【００３５】
遮蔽突起２３４及び２３５の形状は特に限定されないが、通常、図５に示すように柱状又は板状であることが好ましい。更に、この柱状（又は板状）の遮蔽突起２３４を備える場合には、遮蔽突起２３４はガス導入口２３２の開口面に対して平行に配置されてもよいが、一端が他端よりもガス排出口２３３に近く且つ他端が一端に対してガス導入口２３２に近いように配置されることが好ましい。このように上記開口面に対して非平行に配置されることで、通気口２１６及び張出部２３１で除去されずに間隙４００に侵入された異物があったとしても、この異物が遮蔽突起２３４に衝突した後に、流路にそってガス排出口２３３へ効果的に排出させることができる。更に、遮蔽突起２３４及び遮蔽突起２３５を併せて備える場合には、各遮蔽突起の各一端側又は各他端側が互いに近づくように「ハ」の字形状に配置されることが好ましい。このように２つの遮蔽突起が「ハ」の字形状に配置されることで、上記のような異物が筒状部２２２へ侵入されることをより効果的に防止できる。
【００３６】
ガスセンサ装置１００では、より多くの測定対象ガスを流路内に流入させて、流路内での測定対象ガスの滞留を防止し、流路内の雰囲気をより早く交換することで、ガスセンサ装置１００のガス検知の応答性を向上させることができる。しかし、測定対象ガスの流入を促すことと、筒状部２２２内への水滴等の異物侵入を防止することと、は相反事項となる。このため、測定対象ガスの流入を十分に確保しつつ、筒状部２２２内への異物の侵入を防止する必要がある。本発明のガスセンサ装置１００では、通気孔２１６、張出部２３１、遮蔽突起２３４及び２３５などの異物侵入を防止するための構成を備えつつ、これらを伴ってケース内に流路（通気孔２１６からガス排出口２３３まで等）を形成することで、十分な測定対象ガスの流通を確保でき、且つ筒状部２２２内への異物の侵入を防止することができる。
【００３７】
本発明のガスセンサ装置１００を構成する各部はどのような材料から構成されてもよく、特に限定されないが、ケース本体部２１０、内蓋部２２０及び外蓋部２３０は、ポリブチレンテレフタレート樹脂及びＡＢＳ樹脂、ナイロン樹脂等の各種樹脂に対してガラス繊維（例えば、材料全体の１０〜４０質量％）を混入した材料からなることができる。また、Ｏリング２４０には各種エラストマー素材を用いることができる。本発明のガスセンサ装置を自動車に搭載して用いる場合にはフロントグリル等の熱源である内燃機関の近傍に配置されることがあるため、上記各々部位は、高い強度に加えて高い耐熱性を有することが好ましい。
【００３８】
本発明のガスセンサ装置１００（詳細には、ガスセンサ素子３００の感応膜）で検知する測定対象ガス中の特定ガスとしては、各種の還元性ガス又は酸化性ガスが挙げられる。
還元性ガスとしては、炭化水素（自動車排ガス内成分、ＬＰＧ、都市ガス、天然ガス、メタンガス、ハロゲン化炭化水素等）、一酸化炭素等が挙げられる。一方、酸化性ガスとしては、窒素酸化物（いわゆるＮＯｘ）等が挙げられる。
ガスセンサ素子３００の感応膜を酸化物半導体にて形成した場合には、酸化物半導体上に設ける触媒の材質を適宜調整することで、測定対象ガス中の対象となる還元性ガスに選択的に感応させたり、測定対象ガス中の対象となる酸化性ガスに選択的に感応させたりすることができる。それより、本発明に用いるガスセンサ素子３００としては、酸化性ガスに選択的に反応するように構成された感応膜を有する素子部と、還元性ガスに選択的に反応するように構成された感応膜を有する素子部を２つ備えるものであってもよいし、どちらか一方を有するものであってもよい。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明のガスセンサ装置について具体的な実施形態を用いて説明する。
ガスセンサ装置１００は、酸化性ガスに選択的に反応するように構成された感応膜を有する素子部と、還元性ガスに選択的に反応するように構成された感応膜を有する素子部の両者を備えるガスセンサ素子３００と、これを内蔵するケース２００と、を備える。また、ケース２００は、ケース本体部２１０、内蓋部２２０及び外蓋部２３０を備える。ケース本体部２１０は、幅約３０ｍｍ×長さ約４５ｍｍ×深さ約２０ｍｍに形成された凹形状をなす収容部２１１とブラケット部２１２とコネクタ部２１７とが樹脂を用いて一体成形されてなる。
【００４０】
そして、収容部２１１内には、回路基板係合爪５１０によって固定された回路基板５００を備える。回路基板５００には、ガスセンサ素子３００及びガスセンサ素子３００よりも高さの高いコンデンサ等の他の電子部品６００が実装されている。回路基板５００の配線はコネクタ部２１７に設けられる図示しない端子ピンと適宜電気的に接続されており、コネクタ部２１７と接続される外部機器へ回路基板５００に実装された電子部品にて処理されたガス検知に関するデータを出力することができるようになっている。
【００４１】
更に、ケース本体部２１０の側壁端部には溝部２１９が形成されており、この溝部２１９にはＯリング２４０が填め込まれており、内蓋部２２０と溝部２１９との間でＯリング２４０を挟み込むことで、収容部２１１は内蓋部２２０によって、フィルタ膜２２４以外の部分において閉塞される。
【００４２】
また、ブラケット部２１２には、板片部２１４に２つ開口された取付孔２１３を備える。そして、この取付孔２１３にネジを挿通して所定の場所へねじ止めされることとなる。
更に、板片部２１４と収容部２１１とは補強部２１５を介して一体成形されている。補強部２１５は、収容部２１１の外側面側で板片部２１４よりも肉厚に形成されると共に板片部２１４側へ向けて徐々に肉薄に形成されている。更に、板片部２１４及び補強部２１５は図６に示すように、測定対象ガスの侵入方向側は格子状に形成されたリブ２５０を備えるリブ構造となっている。また、補強部２１５には、図５及び図７に示すように、厚み方向に測定対象ガスを流通させるための通気孔２１６を２つ備えている。
【００４３】
更に、内蓋部２２０は、天板２２１を有し、この天板２２１に開孔された開口孔周縁２２６（筒状部の外蓋部側開口面）から収容部２１１側（ガスセンサ素子３００側）に向けて延設された円錐台形状（狭窄された形状である）の筒状部２２２を備える。筒状部２２２は、ガスセンサ素子３００を備える側の端部２２３にガス流通口２２８が形成され、通気性及び撥水性を有する膜状をなしたＰＴＦＥ製のフィルタ２２４がガス流通口２２８を閉塞する形態で端部２２３に溶着されている。更に、筒状部２２２の端部２２３の外周縁からはガスセンサ素子３００側へ更に円筒形状に延設され、ガスセンサ素子３００を取り囲むように形成された囲繞部２２５を備える。また、この内蓋部２２０は、その外側面に形成された合計１０ヶ所の係合爪２６０と、ケース本体部２１０が備える内蓋部係合爪２１８とが係合され、前記Ｏリング２４０の作用によって内蓋部２２０は収容部２１１を閉塞している。
【００４４】
また、外蓋部２３０は係合爪２６０を合計２ヶ所に備え、内蓋部２２０にこれと対応して形成されている外蓋部係合爪２２７と係合されて、内蓋部２２０と外蓋部２３０とは、高さ約２ｍｍの間隙４００を介して相互に固定されている。そして、固定された際に図６に示すように、ガス導入口２３２とガス排出口２３３とが形成されるように、当該部分には側壁を有さない構造となっている。また、ブラケット部２１２の通気孔２１６を通過した測定対象ガスの流路を遮る位置に張出部２３１が配置されている。更に、張出部２３１には周側壁２３６が形成されている。
【００４５】
更に、外蓋部２３０の内蓋部２２０の天板２２１に対向する側の内壁面には、各々板状に成形された遮蔽突起２３４（上流側遮蔽突起２３４）及び遮蔽突起２３５（下流側遮蔽突起２３５）を備えている。これらの遮蔽突起２３４、２３５は、外蓋部２３０の側壁とは連設されないように配置された上で、ガス導入口２３２とガス排出口２３３との間に直線的な流路が形成されないように配置されている。更に、各遮蔽突起２３４、２３５は一端が他端よりもガス排出口２３３に近く且つ他端が一端に対してガス導入口２３２に近いように配置されて互いにハの字形状となるように配置されている。
【００４６】
上記ガスセンサ装置１００は、ブラケット部２１２の板片部２１４に開口された２つの取付孔２１３を挿通されたネジにより、自動車のフロントグリルの内側に図６に示す測定対象ガスの流路ＡＦが形成されるように、紙面左側を前方として配設される。
そして、自動車の走行に伴い、フロントグリルを介して車体内に取り込まれた大気（測定対象ガス）は、ガスセンサ装置１００内の通気孔２１６から流路ＡＦを通り、ガス排出口２３３へと排出される。
より具体的には、通気孔２１６を通過した大気（測定対象ガス）は、外蓋部２３０の張出部２３１に突き当たり、張出部２３１及びその周側壁２３６によって約９０°の角度で流路変更されて、ガス導入口２３２を通って、内蓋部２２０と外蓋部２３０との間隙４００へと誘導される。更に、間隙４００内では、遮蔽突起２３４に突き当たって、図５に示すように、遮蔽突起２３４を迂回するように、開口面２２６へと向い、筒状部２２２内及びフィルタ２２４を介して大気がガスセンサ素子３００へと拡散される。その後、大気は筒状部２２２内において次々と流入される大気に押し出されるようにして、ガス排出口２３３から排出されることとなる。
【００４７】
そして、大気に含まれる特定ガスの濃度変化に基づいてガスセンサ素子３００から信号（電圧信号）が出力され、回路基板５００上の各電子部品によって電算処理され、濃度変化の情報（具体的には、特定ガスによる測定対象ガスの汚染度合を示した情報）が外部回路（ＥＣＵ等）にコネクタ部２１７を介して出力される。この検出結果は、自動車の空調制御装置における外気導入又は内気循環を選択するためのフラップの開閉選択の選択条件として利用される。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、センサ関連分野において広く利用される。特に自動車関連分野において好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明のガスセンサ装置の一例を示す分解斜視図である。
【図２】本発明のガスセンサ装置の一例を示す断面斜視図である。
【図３】本発明のガスセンサ装置の他例を示す断面斜視図である。
【図４】筒状部を拡大して説明する部分断面図である。
【図５】本発明のガスセンサ装置の一例を示す斜視図である。
【図６】本発明のガスセンサ装置の一例を示す断面図である。
【図７】本発明のガスセンサ装置のケースを分解して示す平面図である。
【図８】従来例のガスセンサ装置の一例を示す断面斜視図である。
【図９】参考例のガスセンサ装置の一例を示す断面斜視図である。
【図１０】本発明のガスセンサ装置の他例を示す断面図である。
【図１１】本発明のガスセンサ装置の他例を示す断面斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
１００：ガスセンサ装置、
２００；ケース、
２１０；ケース本体部、２１１；収容部、２１２；ブラケット部、２１３；取付孔、２１４；板片部、２１５；補強部、２１６；通気孔、２１７；コネクタ部、２１８；内蓋部係合爪、２１９；溝部、
２２０；内蓋部、２２１；天板、２２２；筒状部、２２３；素子に近い側の端部、２２４；フィルタ、２２５；囲繞部、２２５１；囲繞部の当接側端部、２２６；筒状部の外蓋部側開口面、２２７；外蓋部係合爪、２２８；ガス流通口、
２３０；外蓋部、２３１；張出部、２３２；ガス導入口、２３３；ガス排出口、２３４及び２３５；遮蔽突起、２３６；周側壁（張出部の周側壁）、
２４０；Ｏリング、
２５０；リブ、
２６０；係合爪、
３００；ガスセンサ素子、
４００；間隙、
５００；回路基板、５０１；実装面
５１０；回路基板係合爪、
６００；他の電子部品。
【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】
2008249684.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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