JP2003329651A - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスセンサの検出素子と回路基板との電気的
配線を簡略化することによって、センサの構成を簡素化
する。また、ガスの温度を測定する素子の配設位置を適
正化する。 【解決手段】 ガスセンサは、検出用素子本体４０とサ
ーミスタ６０とを用いて検出出２８内のガスの性質を検
出する。サーミスタ６０は、検出室２８とは別個の温度
測定室２５に、その入口から突出しない位置に設けられ
ている。検出用素子本体４０は金属片の端子５５ａ，５
５ｂを有しており、サーミスタ６０も金属片の端子６４
ａ，６４ｂを有している。これらの素子４０，６０は、
端子５５ａ，５５ｂ，６４ａ，６４ｂが同一の方向に沿
って並列に配置された状態で電子回路基板７０にそれぞ
れ接続されるように設置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体の所定の特性
と温度とに応じて気体の性質を検出するためのガスセン
サに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から検出用素子を用いて、流路に存
在する気体の性質として、例えば特定成分の濃度や温
度、あるいは湿度などを検出するガスセンサが知られて
いる。こうしたガスセンサでは、検出用素子からの信号
を電気的に処理して、気体の性質に対応した電気信号と
して出力する。こうしたガスセンサの一例として、自動
車など内燃機関を搭載した輸送機器に設けられ、超音波
の伝搬速度の変化を利用してガソリンや軽油などの濃度
を検出するガス濃度センサを取り上げる。こうしたガス
濃度センサは、例えば自動車に搭載されたキャニスタか
ら内燃機関の吸気管に接続されたパージラインの途中に
設けられ、センサに形成された所定体積の流路に、ガソ
リンなどが含まれる蒸発燃料ガスが通過するよう構成さ
れる。ガソリン蒸気の濃度が変化すると、蒸発燃料ガス
中を通過する超音波の速度が変化するので、この変化を
超音波の受信器で検出し、信号を処理して、ガソリン濃
度に対応した信号として出力するのである。こうしたガ
スセンサとして、次の技術が知られている。

【特許文献１】特開２０００−２４９６９１号公報

【０００３】図１５は、従来のガス濃度センサ１００の
構造の一例を示す断面図である。このガス濃度センサ１
００は、金属製の流路形成部材１１０を有しており、こ
の流路形成部材１１０によって、測定室１２０と、回路
基板収納室１３０とが構成されている。測定室１２０の
上端には、圧電素子１４０が設置されており、回路基板
収納室１３０には回路基板１５０が設置されている。測
定室１２０のほぼ中央の側面には、温度センサ１６０が
外部から挿入されている。回路基板１５０は、圧電素子
１４０および温度センサ１６０と電気的に接続されてい
る。測定室１２０に導かれた気体中の成分（例えばガソ
リン）の濃度は、測定室１２０中の超音波の伝搬時間
と、気体の温度とに応じて決定される。

【０００４】従来のガス濃度センサ１００では、この例
のように、温度センサ１６０が測定室１２０の側面に設
けられている。この理由は、超音波の伝搬時間が気体成
分の濃度のみでなく、気体の温度にも依存するため、気
体の温度を正確に測定したいからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ガス濃度センサ１００では、温度センサ１６０と回路基
板１５０との間の配線が長くなってしまい、その引き回
しが複雑になるという問題があった。また、配線が切断
されないようにするための保護材が必要になるという問
題もあった。さらに、温度センサ１６０は、測定室１２
０の側面に外部から挿入した形で固定されているため、
測定室１２０の気密性などにも問題が生じる場合があっ
た。

【０００６】また、気体の特性を検出する手法によって
は、温度センサを測定室内に設けることが望ましくない
場合もあった。例えば、図１５に示したタイプのガス濃
度センサ１００では、圧電素子１４０から送信される超
音波を利用して測定を行なうため、超音波が伝搬する測
定室１２０内には、空間の対称性を乱す原因となる部材
を配置することは避けたいという要請があった。かとい
って、温度センサ１６０を測定室１２０外、例えば測定
室１２０に気体を流入している通路１７０に設けると、
測定室１２０内の気体の温度が変化する以前に、通路１
７０内の気体の温度変化を検出してしまうため、測定室
１２０内の気体の正確な温度検出ができない、という問
題があった。

【０００７】なお、上述のような問題は、ガス濃度セン
サに限らず、気体の所定の特性を検出するための特性検
出素子と、気体の温度を検出するための温度検出素子と
を用いるガスセンサに共通する問題であった。

【０００８】本発明は、上述した従来の課題を解決する
ためになされたものであり、ガスセンサの検出素子と回
路基板との電気的配線を簡略化することによって、セン
サの構成を簡素化することのできる技術を提供すること
を目的とする。また、特性検出素子が配設された特性測
定室外に温度検出素子が設けられた場合でも、特性測定
室内の気体の温度を精度良く検出することのできる技術
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第１
のガスセンサは、気体の所定の特性と温度とに応じて前
記気体の性質を検出するためのガスセンサであって、前
記気体の所定の特性を検出する特性検出素子と、前記特
性検出素子に電気的に接続された第１の金属片端子とを
有する特性検出素子アセンブリと、前記気体の温度を検
出する温度検出素子と、前記温度検出素子に電気的に接
続された第２の金属片端子とを有する温度検出素子アセ
ンブリと、前記第１と第２の金属片端子を介して前記特
性検出素子と前記温度検出素子とにそれぞれ電気的に接
続された回路基板と、を備える。また、前記特性検出素
子アセンブリと前記温度検出素子アセンブリとは、前記
第１と第２の金属片端子が同一の方向に沿って並列に配
置された状態で前記回路基板にそれぞれ接続されるよう
に設置されていることを要旨とする。

【００１０】このガスセンサでは、特性検出素子の第１
の金属片端子と、温度検出素子の第２の金属片端子と
が、同一の方向に沿って並列に配置された状態で前記回
路基板にそれぞれ接続されるので、これらの２つの検出
素子と回路基板との電気的配線が簡略化され、センサの
構成を簡素化することができる。

【００１１】上記ガスセンサは、さらに、前記特性検出
素子を用いて前記気体の所定の特性を検出するための特
性測定室と、前記温度検出素子を用いて前記気体の温度
を検出するために、前記ガスセンサ内における前記気体
の流路の途中において前記特性測定室とは別の位置に設
けられた温度測定室と、を備えるようにしてもよい。

【００１２】この構成によれば、温度測定室が特性測定
室とは別個の位置に設けられているので、特性測定室に
温度測定室を隣接することによって生じ得る特性検出素
子の測定誤差を低減することができる。この結果、気体
の性質の測定自体の精度も向上させることができる。

【００１３】なお、上記ガスセンサは、さらに、前記回
路基板を収納するための回路基板収納室を備え、前記回
路基板収納室と、前記特性測定室と、前記温度測定室
と、前記気体の流路とは、前記回路基板収納室と前記特
性測定室との間、および、前記回路基板収納室と前記温
度測定室との間が互いに連通するように樹脂で一体的に
成形された流路形成部材によって構成されており、前記
特性検出素子アセンブリは、前記回路基板収納室と前記
特性測定室との間を封止する状態で固定されており、前
記温度検出素子アセンブリは、前記回路基板収納室と前
記温度測定室との間を封止する状態で固定されているよ
うにしてもよい。

【００１４】この構成によれば、特性検出素子アセンブ
リと温度検出素子アセンブリは、流路形成部材で形成さ
れた空間の中に配置されているので、仮に、その封止状
態に多少の問題が生じたとしても、気体が直ちに外部に
漏れ出すことを防止することができる。

【００１５】なお、前記温度測定室は、前記ガスセンサ
内における前記気体の流路に面して設けられた凹部とし
て形成されており、前記流路に面した前記凹部の入口か
ら前記温度検出素子の先端までの距離と、前記凹部の内
径との比が、０〜２．０の範囲に設定されているように
しても良い。

【００１６】流路に面した前記凹部の入口から前記温度
検出素子の先端までの距離と、前記凹部の内径との比の
値は、温度測定室において測定される気体の温度と、特
性測定室内の気体の温度との差に影響があることが見い
だされた。また、この比の値を０〜２．０の範囲に設定
すれば、この温度差が少なく、気体の性質の測定精度も
向上することが判明した。

【００１７】上記ガスセンサは、さらに、前記特性測定
室よりも多量の気体が通過するように前記特性測定室を
バイパスさせるバイパス流路を備えており、前記温度測
定室は、前記バイパス流路に面した位置に設けられてい
るものとしてもよい。

【００１８】この構成によれば、温度測定室をバイパス
流路に面した位置に設けるので、気体の温度をより正確
に測定することができる。

【００１９】なお、前記特性検出素子は、前記気体の超
音波の伝搬速度を検出する素子であり、前記ガスセンサ
は、前記超音波の伝搬速度と前記気体の温度とに応じて
前記気体中に含まれる少なくとも１種類のガス成分の濃
度を検出するセンサであるものとしてもよい。

【００２０】このガスセンサによれば、ガス成分の濃度
を精度良く測定することが可能である。

【００２１】また本発明の第２のガスセンサは、気体の
所定の特性と温度とに応じて前記気体の性質を検出する
ガスセンサであって、前記性質の検出を行なうとする気
体が流入する特性測定室に臨んで設けられ、該特性測定
室内の気体の所定の特性を検出する特性検出素子と、前
記特性測定室に流入する気体の流路に面して設けられた
温度測定室において前記気体の温度を検出する温度検出
素子と、前記特性検出素子の出力を前記温度検出素子の
出力を利用して処理し、少なくとも前記気体の性質に関
与するパラメータを演算する回路とを備え、前記温度検
出素子を、その先端が、前記温度測定室の入口に対し
て、突出しない位置に配設したことを要旨とする。

【００２２】かかるガスセンサでは、気体の特性を検出
する特性検出素子が配設された特性測定室から隔たった
温度測定室内に温度検出素子が設けられていても、特性
測定室内に流入する気体がこの温度測定室が面した流路
を流れており、特性測定室内の気体の温度を精度良く検
出することができる。

【００２３】この場合、温度検出素子の位置は、温度測
定室の入口から温度検出素子の先端までの距離と、温度
測定室の内径との比が、０〜２．０の範囲である位置と
して設定することができる。かかる関係を採用すること
で、測定誤差を十分に抑制することができる。

【００２４】更に、温度測定室は、流路における前記気
体の流動方向に対して略直角に設けることができる。ま
た、温度測定室の内径に対して、温度検出素子の外径を
１／２以下とすることも、温度測定室内の気体の入れ替
えという観点から望ましい。

【００２５】なお、本発明は、種々の態様で実現するこ
とが可能であり、例えば、ガスセンサ、ガスセンサの製
造方法、ガスの特性または性質の検出方法または測定方
法、等の態様で実現することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施例と
してのガスセンサの分解斜視図である。このガスセンサ
１０は、超音波の伝搬速度がガス濃度により変化するこ
とを利用してガソリン蒸気の濃度を検出するセンサであ
る。このガスセンサは、例えば内燃機関を動力源とする
車両に搭載されたキャニスタから吸気通路にガソリンを
パージする通路に配置されて、パージされるガソリン濃
度を検出する目的などに用いられる。

【００２７】（Ａ）ガスセンサの全体構成：図１に示し
たように、このガスセンサ１０は、大きくは、濃度を検
出しようとするガスが通過する流路を形成する流路形成
部材２０と、この流路形成部材２０に一体に作り込まれ
た収納部２２に収納される検出用素子本体４０、流路を
通過するガスの温度を検出するサーミスタ６０、検出用
素子本体４０の上部に配置される電子回路基板７０、収
納部２２にはめ込まれる金属製のケース８０から構成さ
れている。検出用素子本体４０は、収納部２２に設けら
れた取り付け用凹部２４に超音波溶着により固定されて
おり、サーミスタ６０は、取り付け用のサーミスタ挿入
孔２５に挿入・固定されている。後述するように、検出
用素子本体４０やサーミスタ６０は、電気的な信号をや
り取りするための端子を有し、この端子は、電子回路基
板７０の対応する取り付け穴に挿入され、はんだ付けに
より固定される。ガスセンサ１０は、これら検出用素子
本体４０やサーミスタ６０を収納部２２に固定した後、
信号処理を行なう基板である電子回路基板７０を取り付
け、更にケース８０を収納部２２にはめ込み、その上
で、全体をウレタンなどの樹脂によりモールドして製造
されている。なお、ガスセンサ１０の製造工程について
は、（Ｆ）で詳述する。

【００２８】（Ｂ）流路形成部材２０の構成：ガスセン
サ１０の流路形成部材２０は、ガラスフィラー入りの合
成樹脂を成形したものであり、その弾性率は、ガスセン
サとして適切な値に調整されている。この流路形成部材
２０は、図１に示したように、上部に検出用素子本体４
０を収納する収納部２２を備え、その下部に、検出用の
ガスが流通する流路を有する。主な流路としては、ガス
センサ１０にガソリン蒸気が含まれるガスを導入する導
入路２７，このガスにおけるガソリン濃度を超音波によ
り検出するための測定室２８，測定室２８に対してガス
をバイパスするバイパス流路２９が形成されている。測
定室２８は、検出用素子本体４０のほぼ直下に、バイパ
ス流路２９は、サーミスタ６０のほぼ直下に、それぞれ
設けられている。

【００２９】こうした流路構造を詳しく説明するため
に、ガスセンサ１０の垂直断面を図２に示す。図２は、
ガスセンサ１０を、導入路２７および検出用素子本体４
０の軸線を含む平面で切断した断面図である。なお、ガ
スセンサ１０は最終的には樹脂（例えばウレタン）が充
填されてモールドされるが、図２では、図示の簡明さを
図って、全体をモールドする樹脂は描いていない。図２
に示したように、流路形成部材２０の内部は、流路に着
目すれば、導入路２７、測定室２８、バイパス流路２９
に分かれている。これらは、成形時の型を可動可能に設
けることにより容易に成形することができる。導入路２
７はバイパス流路２９に直角に連通しており、更に導入
孔３２を介して測定室２８とも連通している。バイパス
流路２９の下方は出口３４が形成されており、導入路２
７から導入されたガソリン蒸気を含むガスは、出口３４
から排出され、この実施例では、内燃機関の吸気通路に
図示しないホースにより接続されている。バイパス流路
２９の出口３４と反対側の端部は、サーミスタ６０が取
り付けられる挿入孔２５として形成される。従って、サ
ーミスタ６０は、導入路２７から流入したガスの温度に
所定の関係を持って、これを検出することになる。

【００３０】測定室２８は、上部が検出用素子本体４０
が取り付けられる凹部２４（図１）に連通しており、そ
の下方には、超音波を反射するための反射部３３が形成
されている。この反射部３３の働きについては、後述す
るが、測定室２８の底部からは、所定距離（本実施例で
は数ミリ）持ち上げられた構造となっており、この反射
部３３の周囲の空隙は、そのまま測定室２８の底部に連
通する排出流路３５を介してバイパス流路２９につなが
っている。このため、導入路２７から導入孔３２を通っ
て流入したガスは、測定室２８の内部に充満し、所定の
割合で、排出流路３５からバイパス流路２９に出てい
く。なお、排出流路３５は、測定室２８の底部に設けら
れていることから、測定室２８内の水蒸気やガソリン蒸
気などが結露して液化した場合、これらの水滴・油滴を
排出するドレインとしても働く。反射部３３の周囲の溝
に溜まった液体が排出されやすいように、反射部３３の
周辺外形は、排出流路３５に向けて傾斜されている。

【００３１】流路形成部材２０の上部に形成された収納
部２２には、上述したように、測定室２８に連通する開
口を有する取り付け用凹部２４や、サーミスタ取り付け
用の挿入孔２５などが形成されているが、この収納部２
２に相当する場所には、金属板３６がインサート成形さ
れている。この金属板３６は、その一隅に切り起こし部
８３を備える。この切り起こし部８３は、インサート成
形された後、図１に示したように、収納部２２の内側に
立設された状態となり、電子回路基板７０を取り付ける
際、基板上の取付孔７２に挿入される。取付孔７２に
は、接地ラインに接続されたランドが用意されており、
切り起こし部８３は、このランドにはんだ付けされる。
なお、電子回路基板７０側の取付孔の内寸を、切り起こ
し部８３より小さくし、切り起こし部８３を、内側に導
電材料がメッキされた取付孔７２に圧入することで、機
械的に電気的な接触を実現するものとしても良い。もと
より、圧接、嵌合、かみ合わせなどの手法を採用するこ
とも可能である。

【００３２】収納部２２の外側には、電気信号をやりと
りするためのコネクタ３１が形成されており、コネクタ
３１を形成する端子（図示せず）は、収納部２２の外壁
をこの部分で貫通している。

【００３３】図２からも理解できるように、流路形成部
材２０の成形時には、電子回路基板７０を収納する回路
基板収納室２３と測定室２８（「特性測定室」とも呼
ぶ）とが連通し、また、回路基板収納室２３とサーミス
タ挿入孔２５（「温度測定室」とも呼ぶ）が連通するよ
うに、流路形成部材２０が樹脂で一体的に成形される。
但し、組み立て後の状態では、回路基板収納室２３と測
定室２８との間は検出用素子本体４０で封止されてお
り、また、回路基板収納室２３とサーミスタ挿入孔２５
との間もサーミスタ６０によって封止されている。

【００３４】なお、後述するように、検出用素子本体４
０は、超音波の音速検出用の素子と、他の部材（例えば
電気的な接続のための端子など）とを含むので、「音速
検出素子アセンブリ（音速検出素子組立体）」とも呼
ぶ。また、同様の理由で、サーミスタ６０を「サーミス
タアセンブリ（サーミスタ組立体）」とも呼ぶ。なお、
温度センサとしては、サーミスタ以外の熱電対などのセ
ンサも利用可能である。

【００３５】（Ｃ）検出用素子本体４０およびサーミス
タ６０の構造：検出用素子本体４０の構造を、図３の断
面図に示した。この検出用素子本体４０は、図１に示し
たように、組立後は円盤形状となるが、これはフランジ
部４１を有する合成樹脂製の素子ケース４２の内部に、
後述する圧電素子などを収納したのち、ウレタンを内部
に充填しているからである。素子ケース４２のフランジ
部４１は、収納部２２に設けられた取り付け用凹部２４
（図１）より大径に形成されており、フランジ部４１の
下部の収容部４３は、凹部２４より小径に形成されてい
る。この素子ケース４２単体の状態では、収容部４３の
下面は開口されており、その端面４５の外側縁部には、
段差部４６が形成されている。製造時には、この段差部
４６の内側に、耐ガソリン性のある材料を用いた円形の
保護フィルム４８が接着される。

【００３６】保護フィルム４８の中心には、円柱形状の
音響整合板５０が接着・固定されており、この音響整合
板５０の上面には圧電効果を利用して超音波の送受信を
行なう圧電素子５１が接着・固定されている。音響整合
板５０は、圧電素子５１の振動を、保護フィルム４８を
介して効率よく、空気中に（本実施例では測定室２８
へ）送出するために設けられている。音波や超音波は、
媒質の密度の差が存在する場所で反射し易いので、圧電
素子５１を直接保護フィルム４８に接着するのではな
く、音響整合板５０を介して接合することにより、圧電
素子５１の振動を効率よく超音波として測定室２８内に
送出することができる。本実施例では、音響整合板５０
として、多数の小さなガラス玉をエポキシ系樹脂を固め
たものを用いた。また、これらの音響整合板５０と圧電
素子５１とを取り囲むように、筒体５２が配置されてい
る。この筒体５２は、ポリエチレンテレフタレートフィ
ルム５２ａに銅箔５２ｃを接着層５２ｂを介して貼り合
わされたものであり、銅箔５２ｃ側を内側にして円筒形
に巻き、端面を重ねて貼り合わせたものである。この筒
体５２の内径は、音響整合板５０の外径と略一致してい
るので、筒体５２は、音響整合板５０の外周に密着して
いる。両者は接着されていない。

【００３７】圧電素子５１は、ピエゾなどの電歪素子を
円柱形に形成したものであり、軸方向上下面に形成され
た電極に電圧を印加した際、軸方向にのみ歪曲が生じる
ように、格子の方向を整えて切り出されている。圧電素
子５１は、後述するように、超音波を測定室２８内に送
出する送信器として働くが、同時に本実施例では超音波
振動を受信して電気信号を出力する受信器としても機能
する。もとより、送信用の素子と受信用の素子とを別々
に設けて、ガスセンサを作ることも可能である。圧電素
子５１としては、圧電セラミックスや水晶などの結晶体
などを適宜用いることができる。電極は、特に図示しな
いが、圧電素子５１の上下面に蒸着などの手法により形
成しても良いし、金属の薄板を貼り付けて構成しても良
い。

【００３８】素子ケース４２は、断面が略逆「Ｌ」字形
状をしており、その内周面は、鉛直面に対して所定の角
度（本実施例では約１１度）の傾きでテーパが付けられ
ている。従って、収容部４３の外壁に相当する部分は、
下部、即ち保護フィルム４８に近づくにつれて厚みを増
す。この結果、素子ケース４２の収容部４３は、フラン
ジ部４１との付け根の付近で外壁の厚みが薄く、可撓性
に富み、その下端では、保護フィルム４８を貼付する充
分な面積を用意している。この素子ケース４２は、ほぼ
円筒形に形成されているものの、端子５５ａ，５５ｂが
埋設されている箇所だけ、内側に突出した形状を有す
る。この突出部５６ａ，５６ｂに埋設された端子５５
ａ，５５ｂは、「Ｌ」字形状に曲っており、その下端に
は、リード線５４ａ，５４ｂがはんだ付けされる。端子
５５ａ，５５ｂの上端は、電子回路基板７０の対応する
取り付け孔に挿入され、その場所に用意されたランドに
はんだ付けされる。こうして圧電素子５１のリード線５
４ａ，５４ｂの取付を終えてから、素子ケース４２の内
部には、ウレタンが充填される。

【００３９】素子ケース４２は、フランジ部４１の下面
略中央に、溶着用の突起５９を円周状に備えている。こ
の突起５９は、超音波溶着時に溶融して、フランジ部４
１を、収納部２２の取り付け用凹部２４にしっかりと固
着する。

【００４０】図４は、サーミスタ６０の構造を示す断面
図である。このサーミスタ６０は、サーミスタ素子を有
する感熱部６１を保持した円筒状の第１のホルダ６２
が、やや大きな第２のホルダ６３の下部側の凹部に差し
込まれ、接着剤で固定された構成を有している。第２の
ホルダ６３の上方には、金属片の２本の端子６４ａ，６
４ｂが固定されて突出している。感熱部６１の２本のリ
ード線６５ａ，６５ｂは、第２のホルダ６３の中央に形
成された貫通孔を通ってホルダ６３の上方に取り出さ
れ、２つの端子６４ａ，６４ｂにそれぞれ接続されてい
る。なお、中央の貫通孔において２本のリード線６５
ａ，６５ｂが互いに電気的に接触しないようにするため
に、リード線６５ａ，６５ｂには絶縁シース６６ａ，６
６ｂが取り付けられている。この絶縁シース６６ａ，６
６ｂとしては、例えばポリイミドチューブが使用でき
る。こうして組み立てられたサーミスタ６０は、サーミ
スタ挿入孔２５（図１）に固定される。この固定は、接
着剤や超音波溶着などの種々の方法で行うことができ
る。

【００４１】図２にも示されているように、検出用素子
本体４０とサーミスタ６０は、それらの金属片端子５５
ａ，５５ｂ，６４ａ，６４ｂが同一の方向に並列に配置
された状態で電子回路基板７０にそれぞれ接続される。
従って、特にサーミスタ６０と回路基板７０との電気的
な接続構造が従来よりも大幅に簡略化されている。ま
た、組み付け時には、各端子５５ａ，５５ｂ，６４ａ，
６４ｂを、電子回路基板７０に予め設けられた貫通孔を
通過させ、電子回路基板７０の上側に設けられたランド
にハンダ付けすれば良いので、この接続工程も簡略化さ
れている。このように、本実施例のガスセンサの構成に
よれば、検出用素子本体４０とサーミスタ６０とを同時
に組み付けることが可能となり、この結果、組み付け時
の信頼性を高めることができ、コストも低減できる。さ
らに、端子５５ａ，５５ｂ，６４ａ，６４ｂは、流路形
成部材２０の外側を通ることが無く、その内側のみを通
るので、回路基板収納室２３に充填される充填材（樹脂
モールド）によって端子５５ａ，５５ｂ，６４ａ，６４
ｂも保護される。従って、これらの端子のための特別な
保護材を設ける必要が無いという利点もある。

【００４２】なお、前述したように、流路形成部材２０
の成形時には、サーミスタ６０が取り付けられるサーミ
スタ挿入孔２５（温度測定室）と、回路基板収納室２３
とは、連通する空間として一体的に成形されている。従
って、万一サーミスタアセンブリ６０の取り付け部分の
気密性が多少低下した場合にも、温度測定室２５内のガ
スが外部に直接漏れ出す可能性が無く、回路基板収納室
２３側に拡がるだけである。この回路基板収納室２３
は、樹脂モールドされているので、ガスが外部に漏れ出
す心配が無い。従って、本実施例のガスセンサでは、図
１５に示した従来のガスセンサに比べて、ガスの外部へ
の漏出防止に関する信頼性が高いという利点がある。

【００４３】（Ｄ）電子回路基板７０とその回路および
ガス濃度検出の手法：次に、電子回路基板７０の構造
と、その取付について説明する。電子回路基板７０は、
ガラスエポキシ基板に予めエッチング等により回路パタ
ーンを形成したものであり、部品の取付位置にランドや
スルーホールが設けられている。また、検出用素子本体
４０やサーミスタ６０、あるいはコネクタ３１の端子な
どが取付られる部位には、それぞれの端子形状に合わせ
た大きさの取付孔が設けられ、その周囲をランドパター
ンが取り巻いている。従って、完成した電子回路基板７
０は、所定の位置に、信号処理用の各種部品、例えば信
号処理用の集積回路（ＩＣ）や、抵抗器，コンデンサな
どが取り付けられており、これを、検出用素子本体４０
やサーミスタ６０の取付が完了した収納部２２に装着
し、はんだ付けを行なうことで、電気的な回路構成は完
了する。ガスセンサ１０の製造としては、最終的には樹
脂モールドを行なうが、この点は、後で製造方法の項で
一括して説明する。

【００４４】こうして完成したガスセンサ１０の電気的
な構成を、図５のブロック図に示す。図示するように、
この電子回路基板７０は、マイクロプロセッサ９１を中
心に構成されており、マイクロプロセッサ９１に接続さ
れた各回路素子、即ち、タイマ９０、デジタル−アナロ
グコンバータ（Ｄ／Ａコンバータ）９２、ドライバ９
３、増幅器９６が接続されたコンパレータ９７等を備え
る。サーミスタ６０は、直接マイクロプロセッサ９１の
アナログ入力ポートＰＡＰに接続されている。また、ド
ライバ９３と増幅器９６は、検出用素子本体４０に接続
されている。

【００４５】タイマ９０は、時間を精密に計測するため
のものであり、後述するガソリンの濃度検出において、
検出用素子本体４０から送信された超音波が、ガソリン
蒸気が存在する測定室２８において、反射部３３に反射
して戻ってくるまでの時間を正確に計測するのに用いら
れる。ドライバ９３はマイクロプロセッサ９１からの指
令を受けて、短時間（実施例では約２０マイクロセカン
ド）だけ検出用素子本体４０の圧電素子５１を駆動する
回路である。ドライバ９３が出力するこの矩形波の信号
を受けると、圧電素子５１は振動し、送信器として機能
して、超音波を測定室２８内に送出する。

【００４６】測定室２８内に送出された超音波は、比較
的高い指向性を保ったまま直進し、測定室２８底部の反
射部３３に反射して戻ってくる。戻ってきた超音波が保
護フィルム４８に到達すると、保護フィルム４８および
音響整合板５０を介して、圧電素子５１にその振動は伝
わり、圧電素子５１は今度は受信器として機能して、振
動に応じた電気信号を出力する。この様子を、図６に示
した。図において、区間Ｐ１は、ドライバ９３が信号を
出力しており、圧電素子５１が送信器として機能してい
る期間を、区間Ｐ２は、反射部３３で反射した超音波に
より振動が圧電素子５１に伝わり、圧電素子５１が受信
器として機能している期間を、それぞれ示している。

【００４７】受信器として機能した際の圧電素子５１の
信号は、増幅器９６に入力されて増幅される。実施例で
は、増幅器９６は、ノイズに強い差分増幅器を用いてい
る。この増幅器９６の出力は、コンパレータ９７に入力
されており、ここで予め用意された閾値Ｖref と比較さ
れる。閾値Ｖref は、ノイズなどの影響により増幅器９
６が出力する誤信号を弁別できるレベルである。誤信号
としては、ノイズなどによるものの他、検出用素子本体
４０自身が持っている残響などの影響によるものがあ
る。

【００４８】コンパレータ９７は、増幅器９６からの信
号を閾値Ｖref と比較することにより、圧電素子５１が
受信した振動の大きさが所定以上になったときにその出
力を反転する。このコンパレータ９７の出力をマイクロ
プロセッサ９１により監視し、圧電素子５１からの最初
の超音波の出力タイミング（図６のタイミングｔ１）か
ら、コンパレータ９７の出力が反転するまで（図６のタ
イミングｔ２）の時間Δｔを計測することにより、超音
波が測定室２８内の反射部３３までの距離Ｌを往復する
のに要した時間を知ることができる。超音波が、ある媒
質中を伝搬する速度Ｃは、次式（１）に従うことが知ら
れている。

【００４９】

【数１】

【００５０】この式（１）は、複数の成分が混在してい
るガスについて成り立つ一般式であり、変数ｎは、第ｎ
成分についてであることを示すサフィックスである。従
って、Ｃｐｎは測定室２８内に存在するガスの第ｎ成分
の定圧比熱、Ｃｖｎは測定室２８のガスの第ｎ成分の定
積比熱、Ｍｎは第ｎ成分の分子量、Ｘｎは第ｎ成分の濃
度比を表している。また、Ｒは気体定数、Ｔは測定室２
８内のガスの温度、である。ガスに関する比熱などは知
られているので、伝搬速度Ｃは、測定室２８内のガスの
温度Ｔと濃度比Ｘｎのみにより定まることになる。超音
波の伝搬速度Ｃは、圧電素子５１から反射部３３までの
距離Ｌを用いて、 Ｃ＝２×Ｌ／Δｔ …（２） と表せるから、Δｔを計測すれば、濃度比Ｘｎ、即ち、
ガソリン濃度を求めることができる。なお、本実施例で
は、ガソリン蒸気の濃度を検出したが、濃度が既知の場
合には、温度Ｔや距離Ｌを求めるセンサとして用いるこ
とも可能である。

【００５１】マイクロプロセッサ９１は、上記の式に従
う演算を高速に行ない、求めたガソリン濃度に対応した
信号をＤ／Ａコンバータ９２を介して出力する。この信
号ＳＧＮＬがコネクタ３１の端子を介して外部に出力さ
れる。実施例では、この信号ＳＧＮＬは、内燃機関の燃
料噴射量を制御しているコンピュータに出力され、ここ
で、キャニスタからのガソリンのパージ量を勘案して、
燃料噴射量を補正するといった処理に用いられる。な
お、図５には、電源関係のラインは特に図示しなかった
が、マイクロプロセッサ９１を初めとする各素子には、
いずれも直流電圧Ｖｃｃを供給する電源ラインとグラン
ド（接地ライン）とが接続されている。このうち接地ラ
インは、既に説明したように、流路形成部材２０の収納
部２２の位置にインサート成形された金属板３６とケー
ス８０とに接続されている。図５では、これらの部材は
模式的に描いたが、金属板３６（図２参照）とケース８
０（図１参照）とは、互いに組み合わさって検出用素子
本体４０を覆う箱体を構成しており（図２参照）、これ
を同電位に保っていることから、電気的には電磁シール
ドを実現している。従って、内部に収納された検出用素
子本体４０や電子回路基板７０は、その外部からのノイ
ズに対して効果的に保護される。

【００５２】（Ｅ）サーミスタ６０の構成と測定精度と
の関係：図７は、サーミスタ６０とサーミスタ挿入孔２
５の周辺を拡大して示す断面図である。なお、以下では
サーミスタ挿入孔２５を「温度測定室２５」と呼ぶ。ガ
スの導入路２７を通るガスの一部は測定室２８内に導か
れ、他の部分はバイパス流路２９を流れる。測定室２８
に導かれるガス量は、バイパス流路２９を流れるガス量
よりも少なく、大部分のガスはバイパス流路２９を流れ
る。この理由は、測定室２８内において乱流が発生する
と測定誤差が大きくなるので、測定室２８内の流れをで
きるだけ層流に近い状態に保つためである。

【００５３】温度測定室２５は、測定室２８の上流側の
流路に設けられている。特に、本実施例では、バイパス
流路２９に面した位置に温度測定室２５が設けられてい
る。この位置では、ガスがかなり大量に流れているの
で、ガス温度をより精度良く測定できるという利点があ
る。

【００５４】上述した（１）式および（２）式から理解
できるように、ガス濃度の測定は、ガス温度Ｔに依存す
る。このガス温度Ｔは、本来は測定室２８内のガスの温
度である。しかし、従来技術でも説明したように、測定
室２８内にサーミスタを設置すると、サーミスタの電気
的接続のための構成が複雑となるという問題がある。ま
た、サーミスタを設置することによって、測定室２８内
にゴミや水などが溜まりやすくなり、これが測定精度に
悪影響を与える可能性もある。そこで、本実施例では、
サーミスタ６０を、測定室２８とは別の空間に設置する
ことによって、これらの問題を回避している。

【００５５】ところで、サーミスタ６０を測定室２８と
は別の空間に配置すると、ガス温度Ｔの測定精度が問題
となる。例えば、導入路２７に高温のガスが急に流れて
きたときには、温度測定室２５内のガスはすぐに高温に
なるが、測定室２８内のガスは低温のままである。ま
た、これとは逆の場合も考えられる。これらの場合に
は、音速検出の対象となっているガスの温度と、温度測
定の対象となっているガスの温度（サーミスタ指示値）
とが一致しないことになる。この温度測定の誤差によ
り、図８に示すように、濃度測定に誤差が生じる結果と
なる。

【００５６】本発明の発明者らは、サーミスタ６０の寸
法と温度測定室２５の寸法の関係を適切に設定すること
によって、このような温度測定に関する問題点を解決で
きることを見いだした。前述したように、サーミスタ素
子を含む感熱部６１は、ホルダ６２に埋め込まれてい
る。このホルダ６２の外径φｄが小さいほど（すなわち
ホルダ６２の熱容量が小さいほど）感熱部６１とホルダ
６２との間の熱の移動が少なくなるので、感熱部６１に
おける温度変動による測定誤差が少なくなる傾向にあ
る。また、第２のホルダ６３から露出している第１のホ
ルダ６２の長さｃが長いほど、感熱部６１とこれらのホ
ルダ６２，６３との熱の移動が少なくなるので、感熱部
６１における温度変動による測定誤差が少なくなる傾向
にある。換言すれば、ホルダ６２の外径φd をなるべく
小さくし、その長さｃをなるべく長くすれば、温度の測
定精度を向上させることができる。

【００５７】温度測定室２５の入口から感熱部６１まで
の距離ｂと、温度測定室２５の内径φａとの関係も、温
度測定の誤差に大きな影響があることが見いだされた。
図９は、これらの寸法の比ｂ／φａの温度測定の誤差に
対する影響を示すグラフである。この比ｂ／φａの値が
過度に小さいときには、高温のガスが急に流れてきた場
合に、サーミスタ６０による温度指示値の方が、測定室
２８内のガス温度よりも大きくなる。この結果、図８の
特性から、濃度測定値が実際の濃度よりも高めになって
しまう。一方、比ｂ／φａの値が過度に大きいときに
は、高温のガスが急に流れてきた場合に、サーミスタ６
０による温度指示値の方が測定室２８内のガス温度より
も小さくなる。この結果、図８の特性から、濃度測定値
が実際の濃度よりも低めになってしまう。なお、低温の
ガスが急に流れてきたときには、上述と逆の傾向にな
る。

【００５８】このように、温度測定誤差とこれによる濃
度測定誤差は、この比ｂ／φａに依存することが判明し
た。図１０は、ガス温度に変動があったときの濃度測定
誤差への影響を示す説明図であり、図１０（Ａ）は、こ
の比ｂ／φａ比に対する測定誤差を示し、図１０（Ｂ）
は、この比ｂ／φａに対して誤差をプロットしたグラフ
である。図示するように、室温状態から約８０℃のガス
を急に流した場合の実験結果である。このグラフに示さ
れているように、比ｂ／φａの値を０より大きくかつ
２．０以下の範囲に設定することによって、ガスの温度
変動による濃度測定誤差への影響を抑制することが可能
である。この比ｂ／φａが０より大きいとは、少なくと
もサーミスタ６０の先端の感熱部６１が温度測定室２５
の入口より突出していないことを意味する。また、サー
ミスタ６０の径φｄが、温度測定室２５の内径φａに対
して１／２以下であれば、温度測定室２５内のガスの交
換がスムースに行なわれ、ガスの滞留による温度誤差も
生じにくい。

【００５９】（Ｆ）ガスセンサの製造方法：次に、本実
施例におけるガスセンサ１０を製造する方法について、
説明する。図１１は、ガスセンサの製造工程を示す工程
図である。図示するように、このガスセンサ１０を製造
するに際しては、まず圧電素子を組み立てる（工程Ｓ１
００）。他方、こうして得られた圧電素子組立を封入す
る素子ケース４２（図３）を用意する（工程Ｓ１１
０）。素子ケース４２は、ガラスフィラー入りの合成樹
脂を型に流し込んで製造するが、削り出しなどの手法に
よっても良い。

【００６０】次に、検出用素子本体４０を組み立てる作
業を行なう（工程Ｓ１２０）。この工程では、まず、工
程Ｓ１１０で製造した素子ケース４２に、工程Ｓ１００
で組み立てた圧電素子組立を組み付ける。この状態で、
筒体５２を、素子ケース４２の開口側から挿入し、音響
整合板５０の外周に嵌め込む作業を行なう（工程Ｓ１３
０）。作業に先立って、銅箔５２ｃを接着層５２ｂを介
してポリエチレンテレフタレートフィルム５２ａに貼り
合わせたものを、予め音響整合板５０の外径に合わせた
内径に巻き、筒体５２として製造しておく。筒体５２
は、特に接着などはせず、音響整合板５０に嵌め合わせ
ただけである。

【００６１】この状態で、圧電素子５１から延びる２本
のリード線５４ａ，５４ｂを、端子５５ａ，５５ｂには
んだ付けなどの手法で接続する作業を行なう（工程Ｓ１
４０）。以上の処理により、検出用素子本体４０に必要
に部品は全て組み付けられる。そこで、次に素子ケース
４２の開口側から、ウレタンを充填する処理を行なう
（工程Ｓ１５０）。なお、図２，図３ではウレタンは省
略されている。

【００６２】以上説明した検出用素子本体４０の製造と
は別に、流路形成部材２０（図２）の製作が行なわれ
る。この工程を工程Ｓ２００以下に示した。流路形成部
材２０の製作に際しては、まず金属板をプレス加工し
て、インサート成形用の金属板３６を成形する処理を行
なう（工程Ｓ２００）。

【００６３】次に、流路形成部材２０を、その内部に金
属板３６を備えるようにインサート成形する処理を行な
う（工程Ｓ２１０）。流路形成部材２０は、ガラスフィ
ラー入りの合成樹脂を用いて成形する。

【００６４】こうして流路形成部材２０を製作した後、
この流路形成部材２０の収納部２２の底部の凹部２４
に、既に製造しておいた検出用素子本体４０を溶着する
作業を行なう（工程Ｓ２３０）。溶着は、超音波溶着に
より行なう。これは検出用素子本体４０を所定の治具に
取り付けた上で、凹部２４の中心に検出用素子本体４０
の中心を一致させ、この治具ごと超音波領域の振動数で
振動させて、そのフランジ部４１（図３）の下面を収納
部２２の接合面に強く打ちつける。図３に示すように、
フランジ部４１の下面には、突起５９が形成されている
から、超音波振動による力は全てこの突起５９に集中す
ることになり、突起５９は機械的なエネルギが集中する
ことにより加熱され、やがて溶融する。この結果、検出
用素子本体４０は、フランジ部４１下面で、流路形成部
材２０の収納部２２の接合面に隙間なく溶着する。検出
用素子本体４０の取り付けの前後の様子を、図１２
（Ａ）（Ｂ）に示した。なお、溶着は、熱板溶着など、
他の手法に拠っても良い。

【００６５】検出用素子本体４０の取り付けと前後し
て、サーミスタ６０を流路形成部材２０のサーミスタ挿
入孔２５に取り付ける作業も行なう（工程Ｓ２４０）。
その後、検出用素子本体４０の上に緩衝材８８を載置す
る（工程Ｓ２５０）。緩衝材８８は、検出用素子本体４
０と略同一の外径に形成された発泡体であり、その厚さ
は数ミリである。この緩衝材８８には、検出用素子本体
４０から上方に突き出た端子５５ａ，５５ｂが貫通する
開口も設けられている。緩衝材８８は、この後の工程で
取り付けられる電子回路基板７０と検出用素子本体４０
との間に介装され得る厚みを有し、後述する工程で充填
される発泡ウレタンが検出用素子本体４０の周囲を埋め
尽くさないようにする目的で用いられている。

【００６６】緩衝材８８を配置した後、図１３（Ａ）に
示したように、電子回路基板７０上に用意された取り付
け孔に、次の４つの部材を嵌め合わせつつ、電子回路基
板７０を、上方から、収納部２２に収納する（工程Ｓ２
６０）。即ち、 ・金属板３６から切り起こされて収納部２２底部に立設
している切り起こし部８３、 ・検出用素子本体４０から突出した端子５５ａ，５５
ｂ、 ・サーミスタ６０の端子６４ａ，６４ｂ、 ・コネクタ３１の４本の端子、 の４つの部材を、電子回路基板７０の所定の取付孔に嵌
合する。このうちコネクタ３１の複数の端子のうち、図
５に示したＧＮＤ，ＳＧＮＬ，Ｖｃｃ用の端子を、電子
回路基板７０上の取付孔周囲に設けられたランドにはん
だ付けする。

【００６７】次に、図１３（Ｂ）に示したように、この
収納部２２にケース８０を取り付ける作業を行なう（工
程Ｓ２７０）。このとき、ケース８０に設けられた挿入
孔８５に、コネクタ３１の複数の端子のうちの１本の端
子３１ｄを貫通させ、その後、これをはんだ付けまたは
ロウ付けする。これでケース８０の取付作業は完了す
る。その後、収納部２２内に樹脂（本実施例ではウレタ
ン）を充填する作業を行なう（工程Ｓ２８０）。ウレタ
ンで検出用素子本体４０や電子回路基板７０をモールド
するのである。なお、図１３では、樹脂モールドした樹
脂は描いていない。その後、測定室２８に濃度を他の検
出装置で検出したガソリン蒸気を含むガスを導入し、ガ
スセンサ１０を動作させて、その出力を較正（キャリブ
レーション）する処理を行なう（工程Ｓ２９０）。ガス
センサ１０の較正は、この実施例では、検出結果から、
ガスセンサ１０の出力と他の測定装置で検出済みのガソ
リン濃度との関係を示す較正曲線を求めて、これをマイ
クロプロセッサ９１に内蔵したＥＥＰＲＯＭに書き込む
ことで行なったが、ウレタンの充填前に、電子回路基板
７０上に用意したトリマなどを調整することで行なうよ
うにしても良い。後者の場合には、ケース８０に調整用
の工具を差し入れるための開口部を設けておき、ケース
８０を取り付けた状態（樹脂モールド未実施の状態）で
調整を行なうことが望ましい。

【００６８】以上説明したガスセンサの製造方法によれ
ば、インサート成形という手法を用いて、合成樹脂によ
り流路形成部材２０を形成する際に、金属板３６を、収
納部２２の底部に配置することができ、これと電気的に
接続されたケース８０とが取り囲む空間内に、検出用素
子本体４０と電子回路基板７０とを容易に配置すること
ができる。このため、製造の容易さと、センサとしての
機能部品に対する電磁シールドの効果を確保することと
を、両立させることができる。

【００６９】（Ｇ）第２実施例：図１４は、本発明の第
２実施例としてのガスセンサの構成を示す断面図であ
る。このガスセンサは、サーミスタ６０が、測定室２８
の側面に設けられている点で第１実施例と異なる。但
し、サーミスタ挿入孔２５ａ（温度測定室）は、流路形
成部材２０ａによって、測定室２８および回路基板収納
室２３ａとともに一体的に成形されており、この点は第
１実施例と同じである。また、検出用素子本体４０ａの
端子５５ａ，５５ｂと、サーミスタ６０の端子６４ａ，
６４ｂとが同一の方向に沿って並列に配置された状態で
電子回路基板７０に接続されている点も第１実施例と同
じである。このような配置を実現するため、第２実施例
では、電子回路基板７０が、測定室２８の長手方向に並
行に配置されている。

【００７０】この第２実施例のガスセンサも、第１実施
例のガスセンサと同様に、サーミスタ６０と電子回路基
板７０との電気的な接続構造が簡略化されており、ま
た、組み立て時には、サーミスタ６０と検出用素子本体
４０ａとをほぼ同時に電子回路基板７０に電気的に接続
することができる。また、万一サーミスタ６０の気密性
が多少低下したとしても、ガスが直ちに外部に漏れ出す
ことが無く、さらに、電子回路基板収納室２３ａ内の充
填剤（図示せず）によって漏出が防止されるという利点
がある。

【００７１】なお、第２実施例では、温度測定室２５ａ
が測定室２８に面しているので、第１実施例に比べて温
度測定誤差による濃度測定誤差への影響が少ないという
利点がある。一方、第１実施例では、温度測定室２５が
測定室２８とは異なる位置に設けられており、測定室２
８にサーミスタ６０のための凹凸が無いので、測定室に
液体等が滞留することを防止することができ、この結
果、音速の測定精度が向上するという点で第２実施例よ
りも好ましい。

【００７２】以上、本発明のいくつかの実施例について
説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定される
ものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内におい
て変更することが可能である。

【００７３】例えば、本発明は、超音波を用いた比熱セ
ンサ、あるいは、超音波以外の手法によりガスの種々の
性質を検出するセンサなどに適用することができる。す
なわち、本発明は、気体の所定の特性を検出するための
特性検出素子と、気体の温度を検出するための温度検出
素子とを有し、気体の所定の気体の所定の特性と温度と
に応じて気体の性質を検出するためのガスセンサに適用
可能である。

【００７４】また、本実施例では、温度測定室２５につ
いて、サーミスタ６０の軸方向に直交する方向の断面形
状を円形として設計し、その内径φａと温度測定室２５
の入口からサーミスタ６０の感熱部６１までの距離ｂと
の比ｂ／φａを用いて、サーミスタ６０の適正な位置を
特定したが、温度測定室２５の断面形状が円形でない場
合には、その面積Ｄから実効的な内径φａ′を演算して
適用すればよい。またサーミスタ６０における感熱部６
１の位置がサーミスタ６０の外形的な先端から奥まって
いる場合には、同様に実効的な距離ｂ′を演算して適用
すればよい。ここで、実効的な内径や距離は、導入路２
７において温度測定室２５の入口に到達した温度の異な
る気体が感熱部６１に到達するまでの時間を基準として
換算する値として定義することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例のガスセンサ１０の概略構成を示す分
解斜視図である。

【図２】 ガスセンサ１０の構造を示す断面図である。

【図３】 検出用素子本体４０の構造を示す断面図であ
る。

【図４】 サーミスタ６０の構造を示す断面図である。

【図５】 電子回路基板７０の内部の電気的な構成を示
す説明図である。

【図６】 超音波を用いたガス濃度の検出の原理を説明
する説明図である。

【図７】 サーミスタ６０と温度測定室２５の周辺を拡
大して示す断面図である。

【図８】 温度測定の誤差と濃度測定の誤差との関係を
示すグラフである。

【図９】 サーミスタ６０に関連する寸法比ｂ／φａの
温度測定誤差に対する影響を示すグラフである。

【図１０】 ガス温度に変動があったときの濃度測定誤
差への影響を比ｂ／φａに対して示す説明図である。

【図１１】 実施例におけるガスセンサ１０の製造方法
を示す工程図である。

【図１２】 検出用素子本体４０を流路形成部材２０の
収納部２２に組み付ける様子を示す説明図である。

【図１３】 電子回路基板７０とケース８０との取付の
様子を示す説明図である。

【図１４】 第２実施例のガスセンサの構成を示す断面
図である。

【図１５】 従来のガス濃度センサ１００の構造の一例
を示す断面図。

【符号の説明】

１０…ガスセンサ ２０…流路形成部材 ２２…収納部 ２３…回路基板収納室 ２４…凹部 ２５…サーミスタ挿入孔（温度測定室） ２７…導入路 ２８…測定室 ２９…バイパス流路 ３１…コネクタ ３１ｄ…端子 ３２…導入孔 ３３…反射部 ３４…出口 ３５…排出流路 ３６…金属板 ４０…検出用素子本体（音速検出素子アセンブリ） ４１…フランジ部 ４２…素子ケース ４３…収容部 ４５…端面 ４６…段差部 ４８…保護フィルム ５０…音響整合板 ５１…圧電素子 ５２…筒体 ５２ａ…ポリエチレンテレフタレートフィルム ５２ｂ…接着層 ５２ｃ…銅箔 ５４ａ，５４ｂ…リード線 ５５ａ，５５ｂ…金属片端子 ５６ａ，５６ｂ…突出部 ５９…突起 ６０…サーミスタ（サーミスタアセンブリ） ６１…感熱部 ６２，６３…ホルダ ６４ａ，６４ｂ…金属片端子 ６５ａ，６５ｂ…リード線 ６６ａ，６６ｂ…絶縁シース ７０…電子回路基板 ７２…取付孔 ８０…ケース ８３…切り起こし部 ８５…挿入孔 ８８…緩衝材 ９０…タイマ ９１…マイクロプロセッサ ９２…Ｄ／Ａコンバータ ９３…ドライバ ９６…増幅器 ９７…コンパレータ １００…ガス濃度センサ １１０…流路形成部材 １２０…測定室 １３０…回路基板収納室 １４０…圧電素子 １５０…回路基板 １６０…温度センサ １７０…通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 秀樹 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 (72)発明者 伴野 圭吾 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 (72)発明者 笹沼 威夫 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 (72)発明者 石田 昇 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 Ｆターム(参考） 2G047 AA01 BA03 BC02 BC15 EA10 EA14 GA01 GA03 GA18 GG43 GJ19

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気体の所定の特性と温度とに応じて前記
   気体の性質を検出するためのガスセンサであって、 前記気体の所定の特性を検出する特性検出素子と、前記
   特性検出素子に電気的に接続された第１の金属片端子と
   を有する特性検出素子アセンブリと、 前記気体の温度を検出する温度検出素子と、前記温度検
   出素子に電気的に接続された第２の金属片端子とを有す
   る温度検出素子アセンブリと、 前記第１と第２の金属片端子を介して前記特性検出素子
   と前記温度検出素子とにそれぞれ電気的に接続された回
   路基板と、を備え、 前記特性検出素子アセンブリと前記温度検出素子アセン
   ブリとは、前記第１と第２の金属片端子が同一の方向に
   沿って並列に配置された状態で前記回路基板にそれぞれ
   接続されるように設置されていることを特徴とするガス
   センサ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のガスセンサであって、さ
   らに、 前記特性検出素子を用いて前記気体の所定の特性を検出
   するための特性測定室と、 前記温度検出素子を用いて前記気体の温度を検出するた
   めに、前記ガスセンサ内における前記気体の流路の途中
   において前記特性測定室とは別の位置に設けられた温度
   測定室と、を備えるガスセンサ。
3. 【請求項３】 請求項２記載のガスセンサであって、さ
   らに、 前記回路基板を収納するための回路基板収納室を備えて
   おり、 前記回路基板収納室と、前記特性測定室と、前記温度測
   定室と、前記気体の流路とは、前記回路基板収納室と前
   記特性測定室との間、および、前記回路基板収納室と前
   記温度測定室との間が互いに連通するように樹脂で一体
   的に成形された流路形成部材によって構成されており、 前記特性検出素子アセンブリは、前記回路基板収納室と
   前記特性測定室との間を封止する状態で固定されてお
   り、 前記温度検出素子アセンブリは、前記回路基板収納室と
   前記温度測定室との間を封止する状態で固定されてい
   る、ガスセンサ。
4. 【請求項４】 請求項２または請求項３記載のガスセン
   サであって、 前記温度測定室は、前記ガスセンサ内における前記気体
   の流路に面して設けられた凹部として形成されており、 前記流路に面した前記凹部の入口から前記温度検出素子
   の先端までの距離と、前記凹部の内径との比が、０〜
   ２．０の範囲に設定されている、ガスセンサ。
5. 【請求項５】 請求項２ないし請求項４のいずれかに記
   載のガスセンサであって、さらに、 前記特性測定室よりも多量の気体が通過するように前記
   特性測定室をバイパスさせるバイパス流路を備えてお
   り、 前記温度測定室は、前記バイパス流路に面した位置に設
   けられている、ガスセンサ。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
   載のガスセンサであって、 前記特性検出素子は、前記気体の超音波の伝搬速度を検
   出する素子であり、 前記ガスセンサは、前記超音波の伝搬速度と前記気体の
   温度とに応じて前記気体中に含まれる少なくとも１種類
   のガス成分の濃度を検出するセンサである、ガスセン
   サ。
7. 【請求項７】 気体の所定の特性と温度とに応じて前記
   気体の性質を検出するガスセンサであって、 前記性質の検出を行なうとする気体が流入する特性測定
   室に臨んで設けられ、該特性測定室内の気体の所定の特
   性を検出する特性検出素子と、 前記特性測定室に流入する気体の流路に面して設けられ
   た温度測定室において前記気体の温度を検出する温度検
   出素子と、 前記特性検出素子の出力を前記温度検出素子の出力を利
   用して処理し、少なくとも前記気体の性質に関与するパ
   ラメータを演算する回路とを備え、 前記温度検出素子を、その先端が、前記温度測定室の入
   口に対して、突出しない位置に配設したガスセンサ。
8. 【請求項８】 請求項７記載のガスセンサであって、 前記温度検出素子の位置は、前記温度測定室の入口から
   前記温度検出素子の先端までの距離と、前記温度測定室
   の内径との比が、０〜２．０の範囲である位置として設
   定されている、ガスセンサ。
9. 【請求項９】 前記温度測定室は、前記流路における前
   記気体の流動方向に対して略直角に設けられた請求項７
   または請求項８記載のガスセンサ。
10. 【請求項１０】 前記温度測定室の内径に対して、前記
    温度検出素子の外径が１／２以下である請求項７ないし
    請求項９のいずれかに記載のガスセンサ。