(57)【要約】【課題】高い計測精度及び簡単な構造を示す低コストのガスセンサ、及びそのガスセンサの製造方法の提供。【解決手段】ガスセンサは、ベース８に導入された光源４、光源４の強度を検出する検出器６、及び光源４に関連する反射器２ａを有する。高い計測精度を有するガスセンサの提供という課題は、光源４のランプ本体１０を遊び無く不動固定する手段２０により解決する。低コストのガスセンサの製造方法の提供という課題は、光源４及びベース８間に液状溶剤２８を介在させた状態で光源４を導入すること、及び最終的には固体である手段２０を形成するために液状溶剤２８を固化させ、これにより光源４のランプ本体１０を固体である手段２０内に遊び無く不動固定することにより解決する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースに導入された光源、該光源の強度を検出する検出器、及び前記光源に関連する反射器を具備するガスセンサにおいて、
前記光源のランプ本体を遊び無く不動固定する手段を具備することを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
前記手段は、前記ランプ本体に対して主として液体状態で変位された接着促進剤を固化することにより形成されたものであることを特徴とする請求項１記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記手段は、固化時に、前記ランプ本体の周囲の少なくとも一部分を囲むランプホルダを構成することを特徴とする請求項２記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記ランプホルダの周表面は、前記ベースと接触状態にある傾斜部の形態をと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】
前記ランプホルダは、前記ベースの凹部の内側と、該凹部に受容された前記ランプ本体の外側との間に形成されることを特徴とする請求項３記載のガスセンサ。
【請求項６】
前記ベース凹部の開放端を超えて突出する前記ランプホルダの部分は、傾斜していることを特徴とする請求項５項記載のガスセンサ。
【請求項７】
前記ランプ本体及び前記ベースは互いに接着されていることを特徴とする請求項１ないし６のうちいずれか１項記載のガスセンサ。
【請求項８】
前記手段は接着剤であることを特徴とする請求項１ないし７のうちいずれか１項記載のガスセンサ。
【請求項９】
前記手段及び前記ベースは同一材料製であることを特徴とする請求項１ないし７のうちいずれか１項記載のガスセンサ。
【請求項１０】
前記検出器に関連する反射器と、前記検出器を遊び無く不動固定する手段を具備することを特徴とする請求項１ないし９のうちいずれか１項記載のガスセンサ。
【請求項１１】
ベースに導入された光源、該光源の強度を検出する検出器、及び前記光源に関連する反射器を具備するガスセンサの製造方法において、
前記光源及び前記ベース間に液状溶剤を介在させた状態で前記光源を導入する工程と、
最終的には固体である手段を形成するために前記液状溶剤を固化させ、これにより前記光源のランプ本体を固体である前記手段内に遊び無く不動固定する工程と
を具備することを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項１２】
前記液状溶剤は前記ベースに塗布されていることを特徴とする請求項１１記載の製造方法。
【請求項１３】
前記液状溶剤の一部は、導入時に変位し、前記ランプ本体の周囲の少なくとも一部分を囲むランプホルダを形成するよう固化することを特徴とする請求項１１又は１２記載の製造方法。
【請求項１４】
前記液状溶剤は、前記光源を受容するベース凹部に導入され、
前記液状溶剤の一部は、前記ベース凹部への前記光源の導入の際に、前記ベース凹部及び前記ランプ本体の間の間隙に変位することを特徴とする請求項１１ないし１３のうちいずれか１項記載の製造方法。
【請求項１５】
前記液状溶剤は、前記ベース凹部の開放端の縁を超えて前記ベースの表面上へ変位することを特徴とする請求項１４記載の製造方法。
【請求項１６】
前記縁を超えて変位した液状溶剤は、傾斜していることを特徴とする請求項１５記載の製造方法。
【請求項１７】
前記ランプ本体及び前記ベースは互いに接着されていることを特徴とする請求項１１ないし１６のうちいずれか１項記載の製造方法。
【請求項１８】
前記ランプホルダは、加熱時に流動する前記ベースの材料内に前記光源を導入することにより形成されることを特徴とする請求項１３ないし１７のうちいずれか１項記載の製造方法。
【請求項１９】
前記ベース材料は局部的に加熱されることを特徴とする請求項１８記載の製造方法。
【請求項２０】
前記光源は接着剤に挿入されていることを特徴とする請求項１１ないし１７のうちいずれか１項記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベース内に挿入された光源、光源の強度を検出する検出器、及び光源に関係する反射器を具備するガスセンサ、並びにこのようなガスセンサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述したタイプのガスセンサは、赤外線放射のガスによる選択的吸収を使用する。赤外線吸収を使用する公知のガスセンサは、放射源、計測室及び検出器を具備する。計測室内で或る放射波長が、被検出ガスにより吸収される。ガスセンサのガス選択性は、例えば被検出ガスにより吸収される波長範囲でのみ光を放出する放射源により決定することができる。或いは、例えば被検出ガスにより吸収される波長範囲で伝送する干渉フィルタを計測室内に配置してもよい。吸収の結果、検出器により検出された放射強度が減少する。この強度変化は、いわゆるランバートビア（Lambert-Beer）法で表すことができる。このため、検出器により検出された強度は、ガス濃度の計測結果である。
【０００３】
上述のタイプのガスセンサは特許文献１で公知である。この従来技術から公知である車両空調システムは、白熱灯及び反射器を具備する赤外線放射源を有する。白熱灯は反射器の焦点に配置されている。高い計測精度を得るために、一般的な従来技術は、放射源及び検出器の双方を、計測に関連する波長範囲のみを通すことができる膜によりそれぞれ計測室から分離することを提案する。このようにして、光学部品の汚れを防止することも意図されている。
【特許文献１】独国特許出願公開第１０３１９１８６号明細書
【特許文献２】米国特許第６８８２４２６号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第１５６４５４５号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１０２００９０８号明細書
【特許文献５】米国特許第５３４１２１４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、これら膜を配置した結果、ガスセンサのハウジングの構造が複雑になる。このため、このようなガスセンサは、極めて複雑になるばかりでなく、高価になってしまう。さらに、このような複雑で時間がかかる一般的なガスセンサ構造にもかかわらず、実際には満足できる計測精度が保証されないことが明らかになってきた。これは、特に自動車の運転中、振動負荷がかかる場合に顕著である。
【０００５】
従って、本発明は、高い計測精度及び簡単な構造を示す低コストのガスセンサを提供することを目的とする。さらに本発明は、このようなガスセンサの低コストの製造方法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】
これらの目的は、請求項１に記載された特徴を有するガスセンサ、及び請求項１１に記載された特徴を有するガスセンサの製造方法により達成される。
【０００７】
本発明によるガスセンサは、光源のランプ本体を遊びの無い不動固定する手段により特徴付けられる。
【０００８】
本発明の上述の目的のために、光源のランプ本体は、光源の放射放出要素を周囲環境から分離する部品である。白熱灯の場合、ランプ本体は、放射放出要素を構成するフィラメントを周囲環境から分離するガラス包装物である。発光ダイオードの場合、本発明に従ったランプ本体機能を有するのは、発光ダイオードの透明プラスチック外被に対応する。放射放出要素すなわちフィラメントは、例えばランプ本体にしっかりと接続されるものと考えられている。
【０００９】
関連する反射器に対するランプ本体の正確な配置は、高度の計測精度を達成する場合に非常に重要である。この目的のために、関連する反射器の焦点にランプ本体を配置することが特に重要である。ランプ本体を遊び無く不動固定する手段は、振動負荷の下で焦点位置からランプ本体が移動しないことを保証する。特に、ベースに対してランプ本体を遊び無く不動固定して配置することが確保される。このため、ランプ本体はベースに対して移動しない。本発明の目的のために、「遊び無く不動」とは、ランプ本体が、焦点を通るランプ本体の縦軸の横断方向にも縦方向にも逸れることがないことを意味する。実験は、ランプ本体の極めて小さい逸れがある場合であっても、ガスセンサの計測精度に無視できない影響があることを示した。この事実は、従来技術ではこれまで考慮していなかった。このため、本発明によるガスセンサは、振動負荷の下でさえも高い計測精度を可能にする。この手段は、例えばランプ本体の周方向に互いに離間した複数の要素から構成することができ、これらの要素はランプ本体の周表面に位置する。このため、この手段は複数の要素から構成されてもよく、一体構造の部品に限定されない。
【００１０】
好適には、手段は、ランプ本体の周表面の、ベースに隣接する部分である下部のみに位置する。
【００１１】
本発明の目的のために、ベースは、例えば印刷回路基板上に実装するよう設計された部品の形態をとってもよい。しかし、ベースはまた、例えば印刷回路基板に一体化された凹部として、或いは光源が導入される、印刷回路基板に形成された孔として、印刷回路基板自体によって形成されてもよい。
【００１２】
本発明の一実施形態によれば、この手段は、ランプ本体に対して好適には主として液体状態で変位した接着促進剤の固化により形成される。接着促進剤は、例えば光源のベースへの挿入の際に変位する。このようにして、配置されるランプ本体の周表面の輪郭に合致する手段が形成される。このため、接着促進剤は、ベースに対するランプ本体の固定を改善するばかりでなく、例えばガスセンサ全体の機械的安定性を増進する。接着促進剤はさらに、例えば手段をベースに固定するために穿孔、ねじ締め又は同様の方法を要しないという利点を示す。このため、ベースの機械的特性に悪影響を与えない。さらに、接着促進剤を使用して形成されるこの手段はベース及びランプ本体の間に封止して配置されるので、例えば塵埃がこれら部品間に入り込むことを防止する。接着促進剤はまた、光源への電気導体を覆うことができるので、ベースに対して電気導体を絶縁する。
【００１３】
本発明の別の実施形態によれば、この手段は、固化時にランプ本体の周囲の少なくとも一部を囲むランプホルダを構成する。好適には、ランプホルダは、ランプ本体の下部の周表面全体にわたってランプ本体を囲み、ランプ本体の底にわたって延びている。ランプ本体の底とは、ベース表面に対面して配置されたランプ本体の外側を意味するものと理解すべきである。ランプ本体の周表面に当接して配置されたランプホルダの一部は、ランプ本体の下部よりもより厚いすなわちより広い構造体である上部を具備するのが好適である。このようにして、振動負荷の下でも安定性が増進する。
【００１４】
本発明の別の実施形態によれば、ランプホルダの周表面は、ベース、好適にはベースの頂上と接触する傾斜部の形態をとる。この傾斜部は、安定性を改善するランプ本体用の一種の幅広い支持部を形成する。
【００１５】
本発明の別の実施形態によれば、ランプホルダは、ベース凹部の内側と、ベース凹部に受容されたランプ本体の外側との間に形成される。ベース凹部は、好適にはベースに設けられた孔であり、孔の深さはランプ本体下部の高さより大きくないことが好適であるので、放射放出要素は常にベース凹部の外側に配置される。ランプホルダがランプ本体の当該部分とベース凹部の内側との間に構成されているので、ランプ本体は、ベースに対して遊びの無い不動状態で固定される。ベース凹部及びランプホルダ間の相互作用は、振動負荷の下で特に高い機械的安定性を付与する。
【００１６】
本発明の別の実施形態によれば、ベース凹部の開放端を超えて突出するランプホルダ部分は、傾斜している。この傾斜部は好適には、ランプ本体の外側周表面及びベース表面に当接して配置される。傾斜部の外観は好適には、ランプ本体の外側周表面からベースの表面に向かって斜めに離れる。このようにして、ランプ本体を固定するために特に効果的な支持部が形成される。
【００１７】
別の実施形態において、ランプ本体及びベースは共に接着される。すなわち、手段は、例えば溶融状態で塗布され硬化した接着促進剤の形態をとる。このようにして、ベース及びランプ本体のうち一方又は両方の材料特性に悪影響を与えることなく、効果的な接着が得られる。接着促進剤は、例えば熱硬化してもよい。
【００１８】
別の実施形態によれば、この手段は接着剤である。接着剤が使用される場合、ランプ本体を遊びの無い不動固定するための手段を安価に形成することができる。接着剤の別の利点は、事実上全ての材料グループについて有効に使用することができることである。好適には、高い表面接着性を示す接着剤が使用される。
【００１９】
別の実施形態によれば、手段及びベースは同一の材料である。この実施形態によれば、遊びの無い不動固定は、ランプ本体のすぐ近傍にベース部分を形成したことにより引き起こされる。このため、例えば、ベース材料は局部的に溶融することができるので、既存の材料を使用することができる。
【００２０】
本発明の別の実施形態は、検出器に関連する反射器と、検出器を遊び無く不動固定するための手段とを特徴とする。検出器に関連した反射器の焦点位置に検出器を遊び無く不動固定することにより、ガスセンサの計測精度をさらに向上させることが可能になる。検出器を遊び無く不動固定する手段は、ランプ本体を遊び無く不動固定する手段と同じ形態をとることができる。
【００２１】
本発明の別の側面によれば、光源及びベース間に液状溶剤を介在させた状態で光源を導入すること、及び最終的には固体である手段を形成するために液状溶剤を固化させ、これにより光源のランプ本体を固体である手段内に遊び無く不動固定することを特徴とするガスセンサ製造方法が提供される。
【００２２】
光源を導入する際、溶剤は好適には、少なくともランプ本体の底と、底と対向するベース表面との間に供給される。このため、光源は、少なくともランプ本体の底が液状溶剤と接触するように導入される。これにより、導入時において、溶剤はランプ本体及びベース表面に同時に適合するので、導入終了時において、溶剤はランプ本体の輪郭及びベース表面に合致する形態を有する。引き続いて固化する結果、ランプ本体を遊びの無い不動固定する手段が形成されるだけである。ランプ本体の導入はこの手段を同時に形成するので、ガスセンサはこの製造方法により簡単且つ迅速に製造される。このため、本発明によれば、手段を製造するための別の方法を要しない。
【００２３】
本発明の一実施形態によれば、液状溶剤はベースに塗布される。液状溶剤は、例えばベースの表面の一部分に塗布される。この一部分の寸法は、ランプ本体の底の表面積に対応する。或いは、液状溶剤は、ランプ本体の底の表面積よりも小さい寸法である表面部分に塗布してもよい。光源の導入時において、液状溶剤は好適には、ランプ本体の底全体及びベースの反対側の面に少なくとも当接した中間位置に配置されるように変位される。
【００２４】
別の実施形態によれば、ランプホルダは、加熱時に流動するベース材料内に光源を導入することにより形成される。ベースは、例えば加熱されたベース部分が液状化し、次に光源が導入されるように、加熱ユニットによって加熱される。別の一実施形態によれば、ベース材料が局部的に加熱される。すなわち、光源を受容するよう作用するベース部分のみが加熱される。
【００２５】
本発明の製造方法の別の実施形態は、製造方法の従属項に示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の更なる詳細、利点及び特徴は、添付図面と共に例示する実施形態の以下の説明から明白になる。
【００２７】
図１は、赤外線光源４及び赤外線検出器６にそれぞれ関連する反射器２ａ，２ｂを示す。光源４及び検出器６は、関連する反射器２ａ，２ｂの焦点に配置される。ベース８に導入された光源４はランプ本体１０を具備する。反射器２ａ，２ｂ、ベース８及び検出器６は、ガスセンサハウジング１４内に配置された印刷回路基板１２上に実装される。被検出ガスは、好適には強制流動によりハウジング１４内に導入されている。検出器６及び光源４の配置は、図示の配置に制限されないことに留意すべきである。代わりに検出器６及び光源４は、互いに隣接して平行に配置されてもよい。
【００２８】
図２は、ベース８及び光源４の断面を示す。ランプ本体１０の遊びの無い不動固定用のランプホルダ２０の一部は、ベース凹部１８の内側と、ベース凹部１８に受容されたランプ本体部分との間に形成される。ランプホルダ２０はベース凹部１８の開放端を超えて突出し、ランプ本体１０に当接した状態でランプ本体１０の周表面の一部分全体にわたって位置する。開放端を超えて突出するランプホルダ２０の部分は、ベース８の表面２２と、ランプ本体１０の周表面部分との間の傾斜部２４として形成される。ランプホルダ２０は、ベース凹部１８の内側及びランプ本体１０の双方に対して影響されないで位置する。ベース８の表面２２とランプ本体１０の周表面との間に形成された傾斜部２４は、斜めに延びる外観２６を示す。このようにして、ベース凹部１８に形成されたランプホルダ２０の一部分と共に、振動負荷の下でランプ本体１０の縦軸Ｌの横断方向及び縦方向にランプ本体１０が逸れることを防止する有効な支持部が形成される。
【００２９】
図３（Ａ）及び（Ｂ）は、ベース８内に光源４を実装するために、図１及び図２に示されたガスセンサを製造する方法の例示的一実施形態に含まれる工程を示す。
【００３０】
図３（Ａ）は、具体的にはいわゆる表面実装部品（ＳＭＤ）のベースであるベース８を示す。液状接着剤２８が、図示していない供給ユニットによりベース８のベース凹部１８内に注入（導入）されている。接着剤２８は、ベース凹部１８の底面３０の一部のみを覆うように注入される。接着剤２８の量は、固化時にベース凹部１８の開放端を超えるところまで延びるように調整される。
【００３１】
図３（Ｂ）は、光源４の導入工程を示す。図を簡略化するために光源４のランプ本体１０のみが図示されていることに留意すべきである。ランプ本体１０は、一定の力の下で矢印Ｆの方向にベース凹部１８内に導入される。導入の際、最初にランプ本体１０の底が接着剤２８に接触する。このため、接着剤２８は、外側すなわちベース凹部１８の側壁に向かって変位する。接着剤２８が側壁に到達すると、接着剤２８の流れは、重力に抗してランプ本体１０及び側壁の間に形成された環状間隙内に流れるように方向転換する。ランプ本体１０は、接着剤２８がベース凹部１８の開放端を超えて変位するまで、矢印Ｆの方向に移動させられる。ランプ本体１０の導入工程が一旦終了すると、接着剤２８は固化する。必要であれば、この工程は、より迅速に硬化するよう接着剤を加熱スルーホール等の当業者には公知の方法で促進してもよい。
【００３２】
上述の方法では、図２に図示されたランプホルダのようなランプホルダ２０が製造される。接着剤２８は液状の場合にベース凹部１８の内表面とランプ本体１０との間に変位するので、ランプホルダ２０は、性格に且つ輪郭に対して影響を与えることのない嵌め合いが得られる。とりわけ、ランプ本体１０及びベース凹部１８間の空間全体は、接着剤２８で充填される。この有効なランプホルダ２０は焦点位置にランプ本体１０を固定するので、ランプ本体１０及びベース８間の遊びを防止する。特に、傾斜部２４の構造は極めて良好な機械的安定性を保証する。このため、衝撃に鈍感なガスセンサが上述の方法で提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明のガスセンサの一実施形態の構造を示す概略図である。
【図２】ベース内に導入された光源を示す断面図である。
【図３】図１及び図２に示されたガスセンサの製造方法の工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
２ａ，２ｂ  反射器
４          光源
６          検出器
８          ベース
１０        ランプ本体
１８        ベース凹部
２０        ランプホルダ（手段）
２２        ベース表面
２８        液状接着剤（液状溶剤）
【図１】
2007192824.tif 000003
【図２】
2007192824.tif 000004
【図３】
2007192824.tif 000005