(57)【要約】【課題】剥離を抑制することができるシール構造を有するセンサを提供する。【解決手段】ＮＯｘセンサの回路部１０は、台座部１２を備える出力基台１１を有しており、台座部１２の頂部に位置する設置面１２ａには、ＮＯｘセンサの個体情報が記憶された記憶媒体１７が実装された配線基板１６が配されている。また、台座部１２の側周面には、設置面１２ａの配置位置の反対側に対向した状態で当該台座部１２の側周面を取り囲む壁部１３が形成されている。そして、回路部１０は、配線基板１６の周囲を覆うと共に、壁部１３に当接した状態で台座部１２の側周面を覆うことで、配線基板１６を水密に封止するシール部１５を有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象ガス中の特定成分を検出するセンサ素子と、
前記センサ素子に関する個体情報が記憶されている記憶媒体が実装されている配線基板と、
自身の頂部をなす設置面上に前記配線基板が配置されていると共に、前記設置面に連なる側周面に、前記設置面の反対側に向く状態で該側周面を取り囲む壁面を有する剥離抑制部が形成された出力基台と、
前記配線基板の周囲を取り囲むようにして前記出力基台の前記頂部を覆うと共に、前記剥離抑制部の前記壁面に当接した状態で前記側周面を取り囲むように覆い、前記配線基板を水密に保つシール部と、
を備えることを特徴とするセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
検出対象ガス中の特定成分を検出するセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、検出対象ガス中の特定ガス成分濃度（例えば内燃機関の排気ガス中のＮＯｘ濃度）を検出するガスセンサが知られている。このようなガスセンサには、特定ガス成分濃度に応じた信号を生成するセンサ素子や、センサ素子を加熱するヒータ等が設けられており、ヒータにより加熱されたセンサ素子からの信号に基づき、特定ガス成分濃度の検出が行われる。
【０００３】
ここで、このようなガスセンサにおいては、センサ素子からの信号と特定ガス成分濃度との関係を表すガス濃度特性や、ヒータの抵抗値とヒータ温度との関係を表すヒータ温度特性に、ガスセンサ毎の個体間のばらつきが存在し得る。
【０００４】
また、上述のガスセンサ以外にも、検出対象ガス中の煤の濃度を検出する煤センサが知られており、このような煤センサにおいても、センサ素子からの信号と検出対象ガス中の煤の濃度との関係を表す特性に、煤センサ毎の個体間のばらつきが存在し得る。
【０００５】
これに対し、特許文献１に記載のＮＯｘセンサには、当該ＮＯｘセンサにおけるガス濃度特性やヒータ温度特性等を示す個体情報が記憶された記憶媒体が設けられている。そして、該ＮＯｘセンサを制御するセンサ制御装置は、該記憶媒体から個体情報を取得し、この個体情報を用いて個体間のばらつきを補正することで、ＮＯｘ濃度をより正確に検出するよう構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−０６４５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、特許文献１に記載のＮＯｘセンサでは、センサ制御装置からのケーブルが接続されるコネクタ部分に、ＮＯｘセンサの個体情報が記憶されている記憶媒体を有する回路部１００が配されている（図５参照）。この回路部１００では、記憶媒体１１１が実装された配線基板１１０が出力基台１２０の頂部に位置する設置面１２１に配置されており、また、該出力基台１２０の側面には、第１の側周面１２２と、第１の側周面１２２よりも外側に突出した第２の側周面１２３が形成されている。そして、設置面１２１と第１の側周面１２２の全体が熱可塑性樹脂からなるシール部１３０により覆われており、これにより配線基板１１０が水密に保たれている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載のＮＯｘセンサでは、回路部１００におけるシール部１３０は、その外面１３１が第２の側周面１２３に沿うようにして配されており、シール部１３０と出力基台１２０との当接面が第２の側周面１２３に達していない。このため、回路部１００の周囲に温度変化に起因してシール部１３０が収縮すると、第１の側周面１２２と第２の側周面１２３の境界付近からシール部１３０が剥離してしまうおそれがある。
【０００９】
本願発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、配線基板の水密を保つためのシール部の剥離を抑制することができるシール構造を有するセンサ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】
【００１０】
上記課題に鑑みてなされた本発明のセンサは、検出対象ガス中の特定成分を検出するセンサ素子と、センサ素子に関する個体情報が記憶されている記憶媒体が実装されている配線基板と、自身の頂部をなす設置面上に配線基板が配置されていると共に、設置面に連なる側周面に、設置面の反対側に向く状態で該側周面を取り囲む壁面を有する剥離抑制部が形成された出力基台と、を備えることを特徴とする。また、配線基板の周囲を取り囲むようにして出力基台の頂部を覆うと共に、剥離抑制部に当接した状態で側周面を取り囲むように覆い、配線基板を水密に保つシール部を備えることを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、周囲の温度変化に起因してシール部の収縮が生じた際には、シール部における剥離抑制部の周辺に位置する部分が頂部の方向に向かって収縮するため、剥離抑制部の壁面とシール部との間の密着力が向上する。このため、シール部の出力基台からの剥離が抑制されると共に、さらに、シール部の防水効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ＮＯｘセンサを備えるガス検出装置の概略構成を示す構成図である。
【図２】ＮＯｘセンサにおける回路部の構成を示す上面図や側面図等である。
【図３】ＮＯｘセンサにおける接続用ケーブル部等の構成を示す断面図である。
【図４】変形例における回路部の断面図である。
【図５】特許文献１に記載のＮＯｘセンサにおける回路部の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
【００１４】
［全体構成］
図１は、本発明が適用されたＮＯｘセンサ２を備えるガス検出装置１の概略構成を示す構成図である。
【００１５】
図１に示すように、ガス検出装置１は、車両の内燃機関やボイラ等の各種燃焼機器の排気経路内に設けられて排気ガス中の特定ガス成分濃度としての窒素酸化物（ＮＯｘ）濃度を検出するＮＯｘセンサ２と、このＮＯｘセンサ２を制御するセンサ制御装置３とを備えている。
【００１６】
ＮＯｘセンサ２は、ＮＯｘ濃度に応じた濃度信号をセンサ制御装置３に出力するセンサ素子６０と、このセンサ素子６０に第１リード線４０を介して接続されたコネクタ３０を有する接続用ケーブル部４と、接続用ケーブル部４に取り付けられるコネクタブーツ５０とを備えている。
【００１７】
コネクタ３０は、センサ制御装置３に接続されたリード線の一端に設けられたコネクタ５に対して着脱可能な構成をなし、コネクタ３０がコネクタ５に嵌合して取り付けられることにより、ＮＯｘセンサ２とセンサ制御装置３とが電気的に接続される。
【００１８】
また、接続用ケーブル部４は、コネクタ３０に第２リード線２０を介して接続されてセンサ制御装置３に対して入出力を行う回路部１０を有する。回路部１０は、ＮＯｘセンサ２（センサ素子６０）毎の個体間のばらつきを補正するために予め設定された個体情報を記憶しており、センサ制御装置３からの要求信号に応じて、センサ制御装置３に個体情報を出力するように構成されている。なお、第１リード線４０や、第２リード線２０や、コネクタ５とセンサ制御装置３とをつなぐリード線は複数本存在するが、図１ではガス検出装置１の構成の理解を容易にするために１本で表示している。
【００１９】
なお、本実施形態のガス検出装置１と、特許文献１における「発明を実施するための形態」に記載のガス検出装置とは、回路部１０の構成が異なっているが、他の部位は同様の構成を有している。このため、以下の説明では、回路部１０を中心に説明し、他の部位については概略のみを説明する。
【００２０】
センサ素子６０は、第１酸素ポンプセル，酸素分圧検知セル，第２酸素ポンプセル，第１測定室，第２測定室，酸素基準室等を有するセンサ本体部や、センサ本体部を加熱するヒータを備えた公知の構成からなる。なお、第１酸素ポンプセル、酸素分圧検知セル、第２酸素ポンプセルは、それぞれ酸素イオン伝導性の固体電解質層に一対の電極を設けた構成からなる。
【００２１】
一方、センサ制御装置３は、第１酸素ポンプセル，酸素分圧検知セル，第２酸素ポンプセルを駆動するセンサ駆動部と、ヒータを駆動するヒータ駆動部と、センサ駆動部及びヒータ駆動部を制御する制御部とを備えている。
【００２２】
センサ制御装置３の制御部は、ヒータ駆動部を介してヒータの温度制御を行うと共に、センサ駆動部を制御する。そして、検出対象ガス中の酸素濃度を示す濃度信号として、第１酸素ポンプセルを流れる第１ポンプ電流Ｉｐ１を得ると共に、検出対象ガス中のＮＯｘ濃度を示す濃度信号として、第２酸素ポンプセルを流れる第２ポンプ電流Ｉｐ２を得る。具体的には、センサ制御装置３はセンサ駆動部を制御することで、第１測定室に導入された排気ガスの酸素濃度に応じて酸素分圧検知セルにて生じる起電力が所定の電圧値（例えば、４２５ｍＶ）になるように、第１酸素ポンプセルに流す第１ポンプ電流Ｉｐ１を制御し、第１酸素ポンプセルによる酸素ポンピング動作によって第１測定室中の酸素濃度を調整する。このとき、センサ駆動部は第１ポンプ電流Ｉｐ１を検出する。また、第１測定室にて酸素濃度が調整されたガス（調整ガス）は、第２測定室に流入される。そして、第２測定室に一方の電極を配置し、他方の電極を第２測定室外に配置した第２酸素ポンプセルに対し一定の電圧（例えば、４５０ｍＶ）を印加することで、調整ガス中に含まれるＮＯｘが解離されることになる。そして、センサ駆動部は、第２酸素ポンプセルによりＮＯｘの解離によって生じた酸素を第２測定室の外部に汲み出す際に、一対の電極間に流れる第２ポンプ電流Ｉｐ２を検出する。
【００２３】
そして、センサ制御装置３の制御部は、第１ポンプ電流Ｉｐ１に基づき排気ガス中の酸素濃度を検出し、また、第２ポンプ電流Ｉｐ２に基づきＮＯｘ濃度を検出する濃度検出処理を実行するが、このとき、ＮＯｘセンサ２の回路部１０から取得したセンサ素子６０の個体情報により、濃度信号の補正を行う。この個体情報としては、第１ポンプ電流Ｉｐ１と酸素濃度との関係を表す特性を設定するための情報（Ｏ2ゲインとＯ2オフセット）や、第２ポンプ電流Ｉｐ２とＮＯｘ濃度との関係を表す特性を設定するための情報（ＮＯｘゲインとＮＯｘオフセット）等が考えられる。また、制御部は、検出した酸素濃度やＮＯｘ濃度を、図示しない外部装置（例えば、エンジンＥＣＵ）に送出する。
【００２４】
［回路部の構成］
次に、回路部１０について説明する。図２の（ａ）は回路部１０の上面図であり、（ｂ），（ｃ）は回路部１０の側面図であり、（ｄ）は回路部１０のＡ−Ａ´断面図である。
【００２５】
なお、本実施形態のガス検出装置１における回路部１０と、特許文献１における「発明を実施するための形態」に記載のガス検出装置における回路部とは、シール部１５の構成と出力基台１１の構成が異なっており、他の部位は同様の構成を有している。このため、以下では、この相違点を中心に説明する。
【００２６】
図２に示すように、回路部１０は、ＮＯｘセンサ２についての個体情報を記憶する記憶媒体１７と、記憶媒体１７が実装される板状の配線基板１６と、第２リード線２０に接続され、記憶媒体１７から個体情報を出力するための柱状の端子部２１が貫通して配置された設置面１２ａを有する出力基台１１と、配線基板１６を水密に覆うシール部１５とを備えている。
【００２７】
また、出力基台１１は、ナイロン系樹脂（例えば、ＰＡ６６ナイロン）を材料として形成され、第２リード線２０を収容するためのケース部１４と、ケース部１４に繋がる台座部１２を備える。なお、台座部１２の内側には、ケース部１４の内部に連通する空洞領域が形成されており、この空洞領域において、端子部２１が第２リード線２０に接続されている。また、ケース部１４には、出力基台１１とコネクタ３０とを連結するための長板状（金属製）のブラケット（詳細は後述する）を取り付けるためのブラケット取付面１４ａが形成されている。
【００２８】
台座部１２は、その頂部が上述の設置面１２ａとして形成されていると共に、該設置面１２ａ（設置面１２ａの外周縁）に繋がる第１の側周面１２ｃと、ケース部１４に繋がる第２の側周面１２ｄと、設置面１２ａの反対側に向き、当該台座部１２の側周面を取り囲む壁面として構成された壁部１３を有している。壁部１３は、第１の側周面１２ｃと第２の側周面１２ｄとの間の段差をなしており、第１の側周面１２ｃは、第２の側周面１２ｄに対して外側に突出するように配される。
【００２９】
また、配線基板１６は、当該配線基板１６を厚み方向に貫通して形成された貫通孔１６ａを有し、この貫通孔１６ａに端子部２１が挿入された上で、記憶媒体１７が実装された面に対向する面が、台座部１２の設置面１２ａに突設された突設部１２ｂに当接して支持される。配線基板１６における記憶媒体１７が実装された面には、貫通孔１６ａの周縁に記憶媒体１７に電気的に接続される接続部が設けられており、接続部は、端子部２１に接合（例えば、ハンダ付け）される。
【００３０】
このようにして、突設部１２ｂに配線基板１６が支持されることで、出力基台１１の設置面１２ａと配線基板１６との間に、突設部１２ｂの高さの分の隙間が形成される。
一方、シール部１５は、熱可塑性樹脂により形成され、このシール部１５は、配線基板１６の周囲を覆い、さらに、台座部１２の第１の側周面１２ｃと壁部１３とを覆うと共に、壁部１３に沿って第２の側周面１２ｄを取り囲むように覆った状態で配されている。
【００３１】
シール部１５を形成する熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、本実施形態では、出力基台１１（台座部１２）を形成するナイロン系樹脂よりも熱膨張率の高いホットメルト樹脂（例えば、ヘンケルジャパン（株）製のマクロメルト（登録商標））を用いた。
【００３２】
また、シール部１５の形成に際して、最初に熱可塑性樹脂により配線基板１６周辺のみを覆う封止部を形成し、次に、該封止部や台座部１２等を覆うように熱可塑性樹脂を充填させることで、シール部１５を形成しても良い。こうすることにより、配線基板１６を安定させることや、シール部１５の内部に気泡が生じることを防ぐことができる。
【００３３】
［接続用ケーブル部の構成］
次に、コネクタブーツ５０の内部に配された接続用ケーブル部４について説明する。図３は、コネクタブーツ５０を接続用ケーブル部４に取り付ける方法を示すと共に、接続用ケーブル部４をコネクタ３０の上方側から見た図であり、接続用ケーブル部４のうちコネクタブーツ５０及び回路部１０を断面で示している。
【００３４】
なお、図３では、第１リード線４０が２本しか図示されていないが、実際には、センサ素子６０の構成に応じて必要な数（本実施形態では６本）の第１リード線４０がコネクタ３０に接続されている。
【００３５】
図３に示すように、接続用ケーブル部４は、上述のコネクタ３０及び回路部１０に加えて、回路部１０を構成する出力基台１１とコネクタ３０とを連結するための長板状（金属製）のブラケット７０を備えている。
【００３６】
また、コネクタ３０には、センサ制御装置３に接続されたコネクタ５が嵌合される嵌合面３２と、第１リード線４０，第２リード線２０が挿入される挿入孔が設けられた挿入面３１と、ブラケット７０を取り付けるためのブラケット取付面とが形成されている。
【００３７】
そして、ケース部１４から引き出された第２リード線２０は、ケース部１４内に配設された方向と逆向きに折り曲げられ、挿入面３１の挿入孔に挿入されることによって、コネクタ３０（詳細には、コネクタ３０内に収容される端子）と電気的に接続される。
【００３８】
一方、出力基台１１においては、ブラケット７０を取り付けるための略矩形状のブラケット取付面１４ａがケース部１４の下方側に形成されている。また、出力基台１１は、このブラケット取付面１４ａにおいてブラケット７０を保持するための保持部を備えている。
【００３９】
また、接続用ケーブル部４は、第１，第２リード線４０，２０と、コネクタ３０との接続箇所付近を保護するためのコネクタブーツ５０に挿入される。
コネクタブーツ５０は、ゴム製の筒状をなした弾性部材であり、第１，第２リード線４０，２０のうちコネクタ３０に接続される側の端部を包囲する開口部５１と、回路部１０及び第２リード線２０を収容する収容部５２とを備えている。なお、収容部５２は、コネクタ３０に接続された第１リード線４０の一部も収容する。
【００４０】
さらに、コネクタブーツ５０は、収容部５２から第１リード線４０を引き出す開口部である引出部５３を備えている。なお、引出部５３から外部に引き出された第１リード線４０は、引出部５３に嵌合される被覆部材（図示せず）により被覆される。
【００４１】
つまり、コネクタブーツ５０では、収容部５２に回路部１０や第１，第２リード線４０，２０が収容されることにより、これらに塵や埃が付着することを防止すると共にこれらに水滴が付着するのを軽減し、開口部５１が第１，第２リード線４０，２０を包囲することにより、コネクタ３０の挿入面３１付近におけるリード線の屈曲を防止している。
【００４２】
［効果］
本実施形態のガス検出装置１のＮＯｘセンサ２の回路部１０では、出力基台１１の頂部をなす設置面１２ａ上に配線基板１６が配されると共に、側周面には、ケース部１４が配置された側に対向する壁部１３が形成されている。そして、シール部１５は、配線基板１６の周囲と、設置面１２ａと壁部１３に繋がる第１の側周面１２ｃと、壁部１３を覆った状態で配されている。
【００４３】
このような構成によれば、周囲の温度変化に起因してシール部１５の収縮が生じた際には、シール部１５における壁部１３の周辺に位置する部分が頂部（設置面１２ａ）の方向に向かって収縮（詳細には、シール部１５は、配線基板１６の周囲を覆う比較的容積が大きい領域が比較的収縮が進むため、シール部１５のうち壁部１３の周囲に位置する部分がそれに追従して設置面１２ａの方向に向かって収縮）し、壁部１３とシール部１５との間の密着力が向上する。このため、シール部１５の出力基台１１からの剥離が抑制されると共に、さらに、シール部１５の防水効果を高めることができる。
【００４４】
［他の実施形態］
（１）本実施形態のガス検出装置１の回路部１０は、出力基台１１の側周面に壁部１３が形成されており、シール部１５は、配線基板１６の周囲と壁部１３を覆った状態で配されている。
【００４５】
しかしながら、図４（ａ）に記載の回路部１０の断面図が示すように、台座部１２の第１の側周面１２ｃに台座部１２を取り囲む環状の鍔部１８を形成しても良い。そして、配線基板１６の周囲と鍔部１８を覆うと共に、鍔部１８のうちで設置面１２ａと反対側に向く壁面１８ａに沿って第１の側周面１２ｃを取り囲んだ状態で、シール部１５を配しても良い。
【００４６】
このような場合であっても、鍔部１８の壁面１８ａにシール部１５が当接しているため、周囲の温度変化に起因してシール部１５の収縮が生じた場合に、壁面１８ａとシール部１５との間の密着力が向上する。このため、シール部１５の出力基台１１からの剥離が抑制され、さらに、シール部１５の防水効果を高めることができる。
【００４７】
（２）また、図４（ｂ）に記載の回路部１０の断面図が示すように、台座部１２の第１の側周面１２ｃに台座部１２を取り囲む溝部１９を形成しても良い。なお、溝部１９のうちで設置面１２ａと反対側に向く壁面を第一壁面１９ａ、設置面１２ａと同じ方向を向く壁面を第二壁面１９ｂとする。そして、配線基板１６の周囲と、第一壁面１９ａと、溝部１９と設置面１２ａの間に位置する第１の側周面１２ｃを覆うと共に、第一壁面１９ａに沿って溝部１９の底面を取り囲むように覆い、第二壁面１９ｂには当接しない状態で、シール部１５を配しても良い。
【００４８】
このような場合であっても、溝部１９の第一壁面１９ａにシール部１５が当接しているため、シール部１５の収縮が生じた場合に、第一壁面１９ａとシール部１５との間の密着力が向上し、シール部１５の出力基台１１からの剥離が抑制され、さらに、シール部１５の防水効果を高めることができる。また、シール部１５は第二壁面１９ｂに当接していないため、シール部１５に収縮方向の反対方向に働く密着力が生じず、第一壁面１９ａとシール部１５との間の密着力を十分に向上させることができる。
【００４９】
（３）本実施形態では、ＮＯｘ濃度を検出するガス検出装置１を例に挙げて説明を行ったが、これに限定されること無く、本実施形態の回路部１０の構成は、センサ素子の個体情報による補正を行うことで、検出対象ガス中の特定のガスの有無や濃度を検出するガス検出装置に適用することができる。また、検出対象ガス中の煤の濃度を検出する煤センサが知られており、このような煤センサにおいても、センサ素子の個体情報に基づく補正を行うことが考えられるが、本実施形態の回路部１０の構成は、このような煤センサに適用することもできる。
【００５０】
［特許請求の範囲との対応］
上記実施形態の説明で用いた用語と、特許請求の範囲の記載に用いた用語との対応を示す。出力基台１１における壁部１３，鍔部１８の壁面１８ａ，溝部１９の第一壁面１９ａが、剥離抑制部に相当する。
【符号の説明】
【００５１】
１…ガス検出装置、２…ＮＯｘセンサ、３…センサ制御装置、４…接続用ケーブル部、５…コネクタ、１０…回路部、１１…出力基台、１２…台座部、１２ａ…設置面、１２ｂ…突設部、１２ｃ…第１の側周面、１２ｄ…第２の側周面、１３…壁部、１４…ケース部、１４ａ…ブラケット取付面、１５…シール部、１６…配線基板、１６ａ…貫通孔、１７…記憶媒体、１８…鍔部、１９…溝部、２０…第２リード線、２１…端子部、３０…コネクタ、３１…挿入面、３２…嵌合面、４０…第１リード線、５０…コネクタブーツ、５１…開口部、５２…収容部、５３…引出部、６０…センサ素子、７０…ブラケット。
【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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