JP2021006782A - 燃料蒸発ガスセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】燃料蒸発ガスの濃度を迅速かつ高精度に検出し得る燃料蒸発ガスセンサを提供する。【解決手段】燃料蒸発ガスセンサは、自身の温度に応じて自身の抵抗値が変化する発熱抵抗体を有する熱伝導式の検出素子１０と、自身の内部に検出素子１０を格納する格納空間１４を有するとともに、格納空間１４へ燃料蒸発ガスを導入する通気口１８が形成されてなる格納部１６と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、燃料蒸発ガスセンサに関するものである。

現在の車両分野では、燃料タンクから発生する燃料蒸発ガスが車外に排出されることを防止することが求められており、燃料蒸発ガスが車外へ排出されることを法規制によって制限している国や地域も多い。このような事情から、現在の車両では、燃料タンクから発生した燃料蒸発ガスをキャニスタに溜めておき、車両の走行中に燃焼室に向けて放出するように処理する対策が講じられている。

特開平８−２８３７１号公報

この種のシステムにおいて、燃料蒸発ガスが車外へ排出されることをより確実に抑えるためには、走行中に燃焼室に向けて放出する燃料蒸発ガスをできるだけ多くすることが望ましい。しかし、燃焼室に放出する燃料蒸発ガスが多くなりすぎると、エミッションのずれを招いてしまい、失火の原因にもなりうる。

このように、燃料蒸発ガスを走行中に燃焼室に向けて放出する場合、燃料蒸発ガスが少なすぎると非効率であり、多すぎると不具合を招く懸念がある。ゆえに、燃料蒸発ガスを含んだガスを燃焼室に向けて放出する際には、そのガスに含まれる燃料蒸発ガスの濃度を正確に検出した上で適正量のガスを放出することが求められる。

この点に関し、特許文献１の技術を含めた現行の車両システムでは、排気センサ等を用いて燃焼後のガスからパージガス濃度（燃料蒸発ガスの濃度）を推定している。しかし、この方式では、パージバルブを介して燃焼室側にガスがパージされてから、パージされたガスに含まれる燃料蒸発ガスの濃度が算出されるまでにタイムラグが生じることが避けられない。つまり、この方式では、燃焼後のガスに基づいて算出される燃料蒸発ガスの濃度が、算出時点よりも少し前にパージされたガスに含まれる燃料蒸発ガスの濃度に相当するため、時間的なロスが避けられず、この点を想定してパージするガス量を決定しなければならなかった。ゆえに、エミッションのずれ、失火等を招かないようにするためには、ある程度の誤差を想定してパージするガス量を少なめに決定しなければならず、燃料蒸発ガスの処理を効率的に行いにくかった。

本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、燃料蒸発ガスの濃度を迅速かつ高精度に検出し得る燃料蒸発ガスセンサを提供することを目的とする。

本発明の一つである燃料蒸発ガスセンサは、
燃料蒸発ガスの濃度を検出する燃料蒸発ガスセンサであって、
自身の温度に応じて自身の抵抗値が変化する発熱抵抗体を有する熱伝導式の検出素子と、
自身の内部に前記検出素子を格納する格納空間を有するとともに、前記格納空間へ前記燃料蒸発ガスを導入する通気口が形成されてなる格納部と、
を備える。

上記の燃料蒸発ガスセンサは、格納部の格納空間内に熱伝導式の検出素子が設けられ、この格納空間へ燃料蒸発ガスを導入するように通気口が形成されている。よって、燃料蒸発ガスを格納空間内に導くことができ、燃料蒸発ガスの濃度を格納空間内の検出素子によって検出することができる。ゆえに、排気ガスなどから燃料蒸発ガスの濃度を推測する方式と比較して、燃料蒸発ガスの濃度を迅速かつ高精度に検出することができる。

上記の燃料蒸発ガスセンサは、燃料蒸発ガスを流すガス流路を備えていてもよい。そして、通気口を介してガス流路から格納空間へ燃料蒸発ガスを導入する構成であってもよい。
この燃料蒸発ガスセンサは、ガス流路を流れるガスに含まれる燃料蒸発ガスの濃度を迅速かつ高精度に検出することができる。

上記の燃料蒸発ガスセンサにおいて、ガス流路は、第１方向に沿って燃料蒸発ガスを流す第１方向誘導部と、第１方向誘導部内を流れる燃料蒸発ガスの流れの向きを、第１方向とは異なる方向且つ通気口に向かう方向に変換する方向変換部と、を有していてもよい。
この燃料蒸発ガスセンサは、ガス流路を流れるガスを通気口側により迅速に導くことができるため、ガス流路を流れるガスに含まれる燃料蒸発ガスの濃度を検出する上で、応答性を高めることができる。

上記の燃料蒸発ガスセンサは、ガス流路と格納空間との間にガス流路から格納空間に向かう気体を拡散させつつ通過させる拡散律速フィルタを有していてもよい。
この燃料蒸発ガスセンサは、ガス流路のガスを拡散律速状態で格納空間側に導くことができ、ガス流速の変化による精度低下を抑えることができる。

上記の燃料蒸発ガスセンサは、ガス流路と格納空間との間に除去フィルタが設けられていてもよい。そして、除去フィルタは、ガス流路から格納空間へ向かう流体のうちの燃料蒸発ガスを通過させ且つ液体又は固体の通過を遮断する構成であってもよい。
この燃料蒸発ガスセンサは、液体や固体の異物が格納空間内に入り込むことを抑制することができ、異物に起因する汚損や精度低下を抑えることができる。

上記の燃料蒸発ガスセンサは、ガス流路と格納空間との間に防爆フィルタが設けられていてもよい。
この燃料蒸発ガスセンサは、仮に格納空間内で爆発状態が発生しても、その影響が格納空間の外側に及ぶことを抑えることができる。

上記の燃料蒸発ガスセンサは、自身の温度に応じて自身の抵抗値が変化する発熱抵抗体を有する熱伝導式の第２検出素子と、自身の内部に第２検出素子を格納する第２格納空間が構成され、当該燃料蒸発ガスセンサの外側の外気を第２格納空間へ導入する第２通気口が形成されてなる第２格納部と、を有していてもよい。
この燃料蒸発ガスセンサは、外気が導かれる空間（第２格納空間）に設けられた第２検出素子の抵抗値を基準とし、燃料蒸発ガスが導かれる空間（格納空間）に設けられた検出素子の抵抗値を評価することができる。よって、格納空間内の燃料蒸発ガスの濃度が外気を基準としてどの程度の濃度であるかをより正確に評価することができる。

本発明は、燃料蒸発ガスの濃度を迅速かつ高精度に検出することができる。

図１は、第１実施形態の燃料蒸発ガスセンサを備えた蒸発燃料ガス処理システムを関連構成と共に概略的に示す概略図である。 図２は、第１実施形態の燃料蒸発ガスセンサを検出素子の位置で２つの検出素子が並ぶ方向に沿って切断した切断面の構成を概略的に示す断面概略図である。 図３は、第１実施形態の燃料蒸発ガスセンサを図２とは異なる方向（図２の方向に対し直交する方向）に切断した切断面を概略的に示す断面概略図である。 図４は、図２の一部を拡大して示す拡大図である。 図５は、第１実施形態の燃料蒸発ガスセンサが備える第１検出素子の構成を模式的に例示する平面図である。 図６は、図５のＡ−Ａ断面概略図である。 図７は、第１実施形態の燃料蒸発ガスセンサの模式的な回路を例示する回路図である。 図８は、被検出ガス応答試験の内容（切り替え前）を模式的に示す説明図である。 図９は、被検出ガス応答試験の内容（切り替え後）を模式的に示す説明図である。 図１０は、第２実施形態の燃料蒸発ガスセンサを概略的に示す断面概略図である。 図１１は、第３実施形態の燃料蒸発ガスセンサを概略的に示す断面概略図である。

＜第１実施形態＞
１−１．燃料蒸発ガス処理システム
図１は、図１は燃料蒸発ガスセンサ２を備えた蒸発燃料ガス処理システム１００（以下、システム１００ともいう）のシステム概略図である。図１に示されるように、システム１００は、キャニスタパージシステムとして構成され、主に、電子制御装置７０（以下、ＥＣＵ７０ともいう）、パージバルブ７２、燃料蒸発ガスセンサ２、キャニスタ９４、管路９５などを備える。このシステム１００は、燃料タンク９２で発生した燃料蒸発ガスをエンジン８０内の燃焼室に向けて放出するシステムとして構成されている。

システム１００が適用される車両は、燃料タンク９２、エンジン８０、吸気管８２、排気管８４、スロットルバルブ９６、インジェクタ８６、全領域空燃比センサ７６、三元触媒９８などを備える。

燃料タンク９２は、第１に供給系として機能する図示しない第１供給路及び燃料ポンプを介してインジェクタ８６に通じており、燃料タンク９２に貯留された燃料は、燃料ポンプによって第１供給路を介してインジェクタに供給され、インジェクタから噴射される。一方で、燃料タンク９２は、第２の供給系として機能する第２供給路９３を介してキャニスタ９４に通じており、キャニスタ９４は、管路９５（第３供給路）及びパージバルブ７２を介して吸気管８２に通じている。このシステムでは、燃料タンク９２内の燃料が蒸発して生じる燃料蒸発ガスが一旦キャニスタ９４にて吸着され、キャニスタ９４で適宜外気が導入されて、燃料のパージ（キャニスタ９４からの蒸発）が行われる。そして、このようなパージにより発生した燃料蒸発ガス（パージガス）は、パージバルブ７２にてガス流量を調節されて吸気管８２に供給される。

システム１００には、燃料蒸発ガス（パージガス）の供給量の制御や空燃比の制御などの各種制御を行うために、ＥＣＵ７０が配置されている。このＥＣＵ７０には、燃料蒸発ガスセンサ２や全領域空燃比センサ７６などの各種のセンサから信号が入力される。また、ＥＣＵ７０は、パージバルブ７２、スロットルバルブ９６、インジェクタ８６等の各種のアクチュエータに制御信号を出力する機能を有する。

１−２．燃料蒸発ガスセンサ
次に、図２等を参照して燃料蒸発ガスセンサ２について詳述する。
図２で示される燃料蒸発ガスセンサ２（以下、ガスセンサ２ともいう）は、燃料蒸発ガスの濃度を検出するガスセンサである。燃料蒸発ガスセンサ２は、主に、ケース３、ガス流路４、基板６、第１検出素子１０、第１格納部１６、第１通気口１８、第２検出素子２０、第２格納部２６、第２通気口２８、基板６、拡散律速フィルタ４２、防爆フィルタ４６などを備える。

図２のように、ケース３は、公知の樹脂材料によって構成されるとともにガスセンサ２の外郭部を構成しており、第１ケース体３Ａと第２ケース体３Ｂと第３ケース体３Ｃとを備える。第２ケース体３Ｂは、一方側（上方側）及び他方側（下方側）が開口した構成をなしており、内部に基板６、第１検出素子１０、第２検出素子２０などを収容する。第１ケース体３Ａは、第２ケース体３Ｂに形成された一方側（上方側）の開口を塞ぐように組付けられる。第３ケース体３Ｃは、第２ケース体３Ｂに形成された他方側（下方側）の開口を塞ぐように組付けられる。

図２のように、第１ケース体３Ａには、燃料蒸発ガスを流すガス流路４が形成されている。ガス流路４は、上述した管路９５（図１で示すようにキャニスタ９４から吸気管８２にガスを導くための管路）の一部をなしており、キャニスタ９４（図１）で発生した燃料蒸発ガスが流れる流路となっている。ガス空間４Ａは、ガス流路４内の空間であり、燃料蒸発ガスに曝される空間となっている。図３のように、ガス流路４は、所定方向に沿ってガスを流す流路として構成されており、ガス流路４における上記所定方向一方側はキャニスタ９４（図１）側に設けられた管路９５（図１）に連結され、ガス流路４における上記所定方向他方側はパージバルブ７２（図１）側に設けられた管路９５に連結されている。このガス流路４は、キャニスタ９４で発生した燃料蒸発ガスが上記所定方向一方側から入り込むとともに上記所定方向他方側に向かって流れるようになっている。ガス流路４には、開口部４Ｂが形成されており、ガス流路４を流れるガスは開口部４Ｂを介してガス流路４の外側（具体的には第１検出素子１０側）に導かれるようになっている。

図４のように、ガス空間４Ａと後述する第１格納空間１４との間に拡散律速フィルタ４２が設けられている。この拡散律速フィルタ４２は、開口部４Ｂと後述する第１格納部１６との間に挟み込まれた構成（より具体的には、開口部４Ｂと圧入リング５２との間に挟み込まれた構成）で配置されている。拡散律速フィルタ４２は、拡散律速層を備えるとともにガス空間４Ａから第１格納空間１４に向かう気体を拡散律速層内で拡散させつつ通過させる構成をなす。拡散律速フィルタ４２は、例えばゴアテックス（登録商標）によって構成して除去フィルタとして機能させてもよく、この場合、ガス空間４Ａから第１格納空間１４へ向かう流体のうちの燃料蒸発ガスを通過させ且つ液体又は固体の通過を遮断するようにしてもよい。また、このような機能を有する公知材料であれば、ゴアテックス（登録商標）以外の材料を用いてもよい。

更に、ガス空間４Ａと第１格納空間１４との間には、複数枚（図４では２枚）の防爆フィルタ４６が厚さ方向に重ねられた形で設けられている。防爆フィルタ４６は、金属部材によってメッシュ状（網状）に形成されており、仮に第１格納空間１４内で爆発が生じても、その影響がガス流路４側に及ばないように遮断する機能を有する。図４の例では、２枚の防爆フィルタ４６と拡散律速フィルタ４２とが重ねられてなる３枚のフィルタによってフィルタ部４１が構成され、このフィルタ部４１が開口部４Ｂを閉塞するとともに圧入リング５２の開口を閉塞する構成をなしている。

圧入リング５２は、例えば金属材料又は樹脂材料などによって構成されており、開口部４Ｂに隣接して段差状に形成された孔部４Ｃに嵌り込んで孔部４Ｃ内に固定されている。図４の例では、フィルタ部４１（２枚の防爆フィルタ４６及び拡散律速フィルタ４２）が座面４Ｄと圧入リング５２との間に挟まれた形で固定されており、このフィルタ部４１を介して開口部４Ｂと圧入リング５２の孔部５２Ａとの間で気体が流れるように構成されている。

シール材５４は、ウレタンや発泡ゴムなどの柔軟性材料などによって構成されるとともに環状に構成されており、内部には通気用の孔部５４Ａが形成されている。シール材５４は、圧入リング５２と第１格納部１６との間から気体が漏洩することを抑制しつつ、孔部５４Ａを介して圧入リング５２と第１格納部１６との間（具体的には、孔部５２Ａと第１通気口１８との間）で気体を流すように機能する。

図４のように、第１格納部１６は、台座１６Ａと保護キャップ１６Ｂとで構成される一方向に開口した箱状の部分であり、後述する第１検出素子１０を格納する格納部である。第１格納部１６は、自身の内部に第１検出素子１０を格納する第１格納空間１４が構成され、保護キャップ１６Ｂには、第１格納空間１４と第１格納部１６の外側とを繋ぐ第１通気口１８が形成されている。

第２格納部２６は、台座１６Ａと保護キャップ１６Ｂとで構成される一方向に開口した箱状の部分であり、後述する第２検出素子２０を格納する格納部である。第２格納部２６は、自身の内部に第２検出素子２０を格納する第２格納空間２４が構成され、保護キャップ１６Ｂには、第２格納空間２４と第２格納部２６の外側とを繋ぐ第２通気口２８が形成されている。

第１格納部１６及び第２格納部２６は、台座１６Ａに保護キャップ１６Ｂを被せるように取り付けることで形成される。台座１６Ａは、一方向に開口した開口部を有するとともに第１検出素子１０が載置される凹部１７Ａと、一方向に開口した開口部を有するとともに第２検出素子２０が配置される凹部１７Ｂとを有する。２つの凹部１７Ａ、１７Ｂは、隣同士で並ぶように配置されている。このような台座１６Ａは、基板６の表面に設置されている。台座１６Ａの材質は、絶縁性セラミックである。台座１６Ａを構成する好適な絶縁性セラミックとしては、例えばアルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア等が挙げられる。

保護キャップ１６Ｂは、２つの凹部１７Ａ，１７Ｂに載置された第１検出素子１０及び第２検出素子２０を覆うように、台座１６Ａに接着されている。保護キャップ１６Ｂの材質は、絶縁性セラミックである。保護キャップ１６Ｂを構成する好適な絶縁性セラミックとしては、例えばアルミナが挙げられる。本実施形態では、台座１６Ａと保護キャップ１６Ｂとは同一の絶縁性セラミックで構成される。また、台座１６Ａと保護キャップ１６Ｂとは絶縁性接着剤により接着されている。

保護キャップ１６Ｂには、第１格納部１６に対するガスの出入口となる第１通気口１８（第１開口部）と、第２格納部２６に対するガスの出入口となる第２通気口２８（第２開口部）とが形成されている。第１通気口１８の開口面積と第２通気口２８の開口面積は同一面積となっている。

第１通気口１８は、第１格納部１６の一部をなし、燃料蒸発ガスに曝されるガス空間４Ａと第１格納空間１４との間で気体を通す経路をなす。具体的には、第１通気口１８内の空間は、上述の孔部５２Ａ，５４Ａ内の空間及び第１格納空間１４に続いており、これらの空間において気体が自由に流動し得るようになっている。

第２通気口２８は、第２格納部２６の一部をなし、外気に曝される空間と第２格納空間２４との間で気体を通す経路をなす。図２のように、ケース３の一部（第１ケース体３Ａ）には、厚さ方向に貫通した貫通孔６２が形成されており、この貫通孔６２を介してケース３の内部空間６０にケース３の外側の雰囲気（外気）が流入するようになっている。内部空間６０は、ガス空間４Ａ及び第１格納空間１４とは隔離された空間であり、内部空間６０と第１格納空間１４との間での気体の流通は遮断されている。一方で、内部空間６０と第２格納空間２４（図４）との間では気体が自由に出入りし得るようになっており、第２格納空間２４が外気に曝されるようになっている。

第１格納部１６の第１格納空間１４は、台座１６Ａの一方の凹部１７Ａと、保護キャップ１６Ｂとで囲まれた空間であって、第１通気口１８内の空間よりも第１検出素子１０側の空間である。また、第２格納部２６の第２格納空間２４は、台座１６Ａの他方の凹部１７Ｂと、保護キャップ１６Ｂとで囲まれた空間であって、第２通気口２８内の空間よりも第２検出素子２０側の空間である。第１格納空間１４と、第２内部空間５Ａとは、互いに同じ大きさ（体積）に設定されている。

図４のように、第１格納部１６及び第２格納部２６は、１枚の壁を共有するように互いに隣接した形で設けられている。そして、それらの内部にある第１格納空間１４及び第２格納空間２４は、互いに近接した状態となっている。そのため、第１格納空間１４と第２格納空間２４との間の温度差が低減される。

図５のように、第１検出素子１０は、発熱抵抗体１２を有する熱伝導式の検出素子であり、被検出ガス（燃料蒸発ガス）に曝され、被検出ガスを検知する検知側の検出素子として使用される。第１検出素子１０は、発熱抵抗体１２と、絶縁層３２と、配線３４と、一対の第１電極パッド３６Ａ，３６Ｂと、基板３９（図６）とを有する。発熱抵抗体１２は、渦巻き形状にパターン化された導体であり、絶縁層３２の中央部分に埋設されている。また、発熱抵抗体１２は、配線３４を介して第１電極パッド３６Ａ，３６Ｂに電気的に接続されている。第１電極パッド３６Ａ，３６Ｂは、絶縁層３２の表面に形成されている。また、第１電極パッド３６Ａ，３６Ｂの一方は、後述する第２検出素子２０に設けられた第２電極パッドの一方に接続される。なお、図６に示されるように、絶縁層３２において第１電極パッド３６Ａ，３６Ｂとは反対側の表面には、シリコン製の基板３９が積層されている。基板３９は、発熱抵抗体１２が配置される領域には存在しない。この領域は、絶縁層３２が露出する凹部３８となり、ダイアフラム構造を構成している。

発熱抵抗体１２は、自身の温度変化により抵抗値が変化する部材であり、温度抵抗係数が大きい導電性材料で構成される。発熱抵抗体１２の材料としては、例えば、白金（Ｐｔ）が使用される。

絶縁層３２は、単一の材料で形成されてもよいし、異なる材料を用いた複数の層から構成されてもよい。絶縁層３２を構成する絶縁性材料としては、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）等が挙げられる。

第２検出素子２０は、第１検出素子１０と同様、自身の温度変化により抵抗値が変化する発熱抵抗体２２（図７参照）を有する熱伝導式の検出素子である。第２検出素子２０は、詳細は図示しないが第１検出素子１０と同様の構成をなしている。即ち、第２検出素子２０は、発熱抵抗体２２（図５の発熱抵抗体１２と同様の構成）と、絶縁層（図５の絶縁層３２と同様の構成）と、配線（図５の配線３４と同様の構成）と、一対の第２電極パッド（図５の第１電極パッド３６Ａ，３６Ｂと同様の構成）と、基板（図６の基板３９と同様の構成）とを有する。第２電極パッドの一方は、グランドに接続される。なお、第１検出素子１０の発熱抵抗体１２と第２検出素子２０の発熱抵抗体２２（図７参照）とは、抵抗値が同じであることが好ましい。

図７は、ガスセンサ２の模式的な回路図である。基板６は、ケース３内に配置される板状の回路基板であり、図７に示される回路を備えている。この回路は、第１検出素子１０の第１電極パッド３６Ａ，３６Ｂと、第２検出素子２０の第２電極パッドとに電気的に接続されている。

演算部４４は、第１検出素子１０及び第２検出素子２０からの各出力に基づいて、第１格納空間１４に入り込んだ被検出雰囲気に含まれる被検出ガス（燃料蒸発ガス）の濃度を演算する。具体的には、図７に示されるように、演算部４４は、直列に接続された第１検出素子１０の発熱抵抗体１２及び第２検出素子２０の発熱抵抗体２２に一定の電圧Ｖｃｃを印加したときの、第１検出素子１０の発熱抵抗体１２と第２検出素子２０の発熱抵抗体２２との間の電位から濃度を演算する。より詳細には、演算部４４は、第１検出素子１０の発熱抵抗体１２と第２検出素子２０の発熱抵抗体２２との間の電位と、発熱抵抗体１２，２２と並列に配置された固定抵抗Ｒ４と固定抵抗Ｒ３との間の電位との電位差を作動増幅回路により増幅させた電位差Ｖｄを取得する。そして、演算部４４は、その電位差Ｖｄから被検出ガス（燃料蒸発ガス）の濃度Ｄを算出し、出力する。なお、演算部４４及び回路基板６には直流電源４８から電流が供給される。直流電源４８は、第１検出素子１０の発熱抵抗体１２及び第２検出素子２０の発熱抵抗体２２に電圧を印加する。

１−３．被検出ガス応答試験
ここで、被検出ガス応答試験について、図８、図９を参照しつつ説明する。
被検出ガス応答試験は、被検出雰囲気に含まれる被検出ガス濃度が０％の状態において、被検出雰囲気に含まれる被検出ガス濃度を、０％から５０％に急変させて、ガスセンサ２の被検出ガスに対する応答時間Ｙを測定する試験である。具体的な試験方法の内容は、以下の通りである。

図８及び図９は、被検出ガス応答試験の内容を模式的に表した説明図である。図８及び図９には、所定の測定チャンバー１１０に設置されたガスセンサ２と、測定チャンバー１１０にガスを供給する２種類のラインＬ１，Ｌ２と、測定チャンバー１１０に供給されるガスの種類を切り替える２つの三方弁（電磁弁）１１１，１１２とが示されている。ラインＬ１は、被検出ガス（ここでは、ブタンガス）の濃度が０％である外気エア（空気）を供給する。これに対し、ラインＬ２は、被検出ガスの濃度が５０％である混合エアを供給する。図８には、測定チャンバー１１０に対して、ラインＬ１より被検出ガス（ブタンガス）の濃度が０％である外気エア（空気）が供給される様子が示されている。図９には、測定チャンバー１１０に対して、ラインＬ２により被検出ガス（ブタンガス）の濃度が５０％である混合エア（空気）が供給される様子が示されている。測定チャンバー１１０に供給された前記エアは、適宜、排気される。

被検出ガス応答試験では、図８に示されるように、測定チャンバー１１０にラインＬ１より所定のエア（被検出ガス濃度：０％）が供給されている状態から、三方弁１１１，１２２を切り替えて、図９に示されるように、測定チャンバー１１０にラインＬ２より、被検出ガスを含む所定のエア（被検出ガス濃度：５０％）を供給した時の被検出ガス応答時間Ｙ（秒）を測定する。なお、被検出ガス応答試験を行っている間、ラインＬ１及びラインＬ２のガス流量は共に、５Ｌ／分に設定され、ラインＬ１及びラインＬ２の流速は２．５ｍ／ｓに設定される。また、ラインＬ１、ラインＬ２、及び共通ラインの配管の径は６．５ｍｍである。

上記のように、三方弁１１１，１１２によってラインＬ１からラインＬ２に切り替えた後、ラインＬ２により所定のガス（ブタンガス濃度：５０％）が測定チャンバー１１０に供給された状態において、ガスセンサ２のセンサ出力が一定の値（安定点Ｓ）で安定した。この場合において、ラインＬ１からラインＬ２に切り替えてから、その安定したセンサ出力の６３％の値（Ｓ×０．６３）に到達するまでの時間（秒）は、０．８ｓであった。また、その安定したセンサ出力の１０％の値（Ｓ×０．１）に到達した時間（秒）から、安定したセンサ出力の９０％の値（Ｓ×０．９）に到達するまでの時間（秒）は、１．０ｓであった。このように、被検出ガス応答試験を行った結果、応答時間が１ｓを下回る結果が得られた。

１−４．本構成の効果の例示
燃料蒸発ガスセンサ２は、第１格納部１６（格納部）の第１格納空間１４（格納空間）内に熱伝導式の第１検出素子１０（検出素子）が設けられ、この第１格納空間１４へ燃料蒸発ガスを導入するように第１通気口１８（通気口）が形成されている。よって、燃料蒸発ガスを第１格納空間１４内に導くことができ、燃料蒸発ガスの濃度を第１格納空間１４内の第１検出素子１０によって検出することができる。ゆえに、排気ガスなどから燃料蒸発ガスの濃度を推測する方式と比較して、燃料蒸発ガスの濃度を迅速かつ高精度に検出することができる。特に、ガス空間４Ａ内のガスに含まれる燃料蒸発ガスの濃度をガス空間４Ａの近傍で直接的に検出することができるため、ガス空間４Ａ内の燃料蒸発ガスの濃度を検出する上で、迅速性及び精度がより高まる。

また、燃料蒸発ガスセンサ２は、燃料蒸発ガスを流すガス流路４を備えている。そして、第１通気口１８（通気口）を介してガス流路４から第１格納空間１４へ燃料蒸発ガスを導入する構成となっている。この燃料蒸発ガスセンサ２は、ガス流路４内を流れるガスを第１通気口１８を介して第１格納空間１４内に取り込み、取り込まれたガスに含まれる燃料蒸発ガスの濃度を第１格納空間１４内に配置された第１検出素子１０によって迅速かつ高精度に検出することができる。

また、燃料蒸発ガスセンサ２は、ガス流路４と第１格納空間１４との間にガス流路４から第１格納空間１４に向かう気体を拡散させつつ通過させる拡散律速フィルタ４２が設けられている。この燃料蒸発ガスセンサ２は、ガス流路４のガスを拡散律速状態で第１格納空間１４側に導くことができ、ガス流速の変化による精度低下を抑えることができる。

更に、燃料蒸発ガスセンサ２は、ガス流路４と第１格納空間１４との間に除去フィルタ（拡散律速フィルタ４２）が設けられている。そして、除去フィルタ（拡散律速フィルタ４２）は、ガス流路４から第１格納空間１４へと向かう流体のうちの燃料蒸発ガスを通過させ且つ液体又は固体の通過を遮断する構成をなす。この燃料蒸発ガスセンサ２は、液体や固体の異物が第１格納空間１４内に入り込むことを抑制することができ、異物に起因する汚損や精度低下を抑えることができる。

更に、燃料蒸発ガスセンサ２は、ガス流路４と第１格納空間１４との間に防爆フィルタ４６が設けられている。この燃料蒸発ガスセンサ２は、仮に第１格納空間１４内で爆発状態が発生しても、その影響が第１格納空間１４の外側（即ち、ガス空間４Ａ側）に及ぶことを抑えることができる。

また、燃料蒸発ガスセンサ２は、第２検出素子２０と第２格納部２６とを有する。そして、第２検出素子２０は、発熱抵抗体２２（自身の温度に応じて自身の抵抗値が変化する抵抗体）を有する熱伝導式の検出素子として構成される。そして、第２格納部２６は、自身の内部に第２検出素子２０を格納する第２格納空間２４が構成され、更に、第２通気口２８（燃料蒸発ガスセンサ２の外側の外気を第２格納空間２４へ導入する通気口）を備える。この燃料蒸発ガスセンサ２は、外気が導入される空間（第２格納空間２４）に設けられた第２検出素子２０の抵抗値を基準とし、燃料蒸発ガスが導かれる空間（第１格納空間１４）に設けられた第１検出素子１０の抵抗値を評価することができる。よって、第１格納空間１４内の燃料蒸発ガスの濃度（即ち、ガス空間４Ａにおける燃料蒸発ガスの濃度）が外気を基準としてどの程度の濃度であるかを、より正確に評価することができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。
第２実施形態の燃料蒸発ガスセンサ２０２は、ガス流路４内の構成のみが第１実施形態の燃料蒸発ガスセンサ２と異なり、その他の点は第１実施形態の燃料蒸発ガスセンサ２と同一である。よって、第１実施形態の燃料蒸発ガスセンサ２と同一の構成をなす部分については燃料蒸発ガスセンサ２と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。具体的には、方向変換部２０８が設けられた点以外は、燃料蒸発ガスセンサ２と同一の構成をなしている。なお、燃料蒸発ガスセンサ２０２は、図１において燃料蒸発ガスセンサ２に代えて適用でき、燃料蒸発ガスセンサ２０２による濃度検出動作は燃料蒸発ガスセンサ２と同様である。

図１０のように、燃料蒸発ガスセンサ２０２のガス流路２０４は、第１方向誘導部２０６と方向変換部２０８とを備える。第１方向誘導部２０６は、第１方向に沿って燃料蒸発ガスを流す流路である。第１方向誘導部２０６において上記第１方向一方側はキャニスタ９４（図１）側に設けられた管路９５（図１）に連結されている。第１方向誘導部２０６は、キャニスタ９４で発生した燃料蒸発ガスが上記第１方向一方側から入り込むとともに上記第１方向他方側に向かって流れるようになっている。

方向変換部２０８は、第１方向誘導部２０６内を流れる燃料蒸発ガスの流れの向きを第１方向とは異なる方向且つ第１格納空間１４に向かう方向に変換する部分である。方向変換部２０８は、ガス流路２０４内において突出した突起部として構成されており、第１方向誘導部２０６内の空間に面するとともに上記第１方向に対して傾斜した傾斜面２０８Ａを有している。第１方向誘導部２０６内を流れるガスは傾斜面２０８Ａによって第１格納空間１４側に案内されるようになっている。

なお、ガス流路２０４には、第１方向誘導部２０６及び方向変換部２０８よりも下流側に下流側流路２０９が設けられている。下流側流路２０９は、第１格納空間１４及び第１方向誘導部２０６に通じており、第１格納空間１４からの気体や第１方向誘導部２０６からの気体が流れ得るようになっている。なお、下流側流路２０９の下流側には、パージバルブ７２（図１）側に設けられた管路９５が連結されている。

上述した燃料蒸発ガスセンサ２０２は、ガス流路２０４を流れるガスを検出空間側（第１格納空間１４側）により迅速に導くことができるため、ガス流路２０４を流れるガスに含まれる燃料蒸発ガスの濃度を検出する上で、応答性をより一層高めることができる。

＜第３実施形態＞
次に、図１１を参照して第３実施形態について説明する。
図１１で示す燃料蒸発ガスセンサ３０２において、第１検出素子１０、第１格納空間１４、第１格納部１６、第１通気口１８、第２検出素子２０、第２格納空間２４、第２格納部２６、第２通気口２８は、第１実施形態の燃料蒸発ガスセンサ２の各部と同様の構成をなし、同様に機能する。また、燃料蒸発ガスセンサ３０２は、図１において燃料蒸発ガスセンサ２に代えて適用でき、燃料蒸発ガスセンサ３０２による濃度検出動作は燃料蒸発ガスセンサ２と同様である。

この例では、ガス流路４（図２）が設けられておらず、第１ケース体３０３Ａ及び第２ケース体３０３Ｂによって構成されるケース３０３の外側がガス空間３０４（燃料蒸発ガスに曝される空間）とされている。なお、ガス空間３０４は、燃料蒸発ガスに曝される空間であればよく、図２と同様のガス流路４内の空間であってもよく、ガス流路以外の空間であってもよい。

図１１の例では、第１ケース体３０３Ａに形成された孔部３０５及びシール材５４に形成された孔部を介してガス空間３０４と第１格納空間１４とが通じており、ガス空間３０４と第１格納空間１４との間で気体の出入りが可能とされている。なお、第２格納空間２４は、孔部３０７を介して外気と通じているが、ガス空間３０４と外気が存在するケース３０３外の空間とは図示しない隔離構成によって隔離されている。

この例でも、ガス空間３０４Ａと第１格納空間１４との間に拡散律速フィルタ４２が設けられ、拡散律速フィルタ４２は、拡散律速層を備えるとともにガス空間３０４Ａから第１格納空間１４に向かう気体を記拡散律速層内で拡散させつつ通過させるように機能する。また、拡散律速フィルタ４２は、除去フィルタとしても機能し、ガス空間３０４Ａから第１格納空間１４へ向かう流体のうちの燃料蒸発ガスを通過させ且つ液体又は固体の通過を遮断するように機能する。

なお、図示はしていないが、図１１の構成においても、ガス空間３０４Ａと第１格納空間１４との間に防爆フィルタを設けてもよい。

＜他の実施形態＞
本発明は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述又は後述の実施形態の特徴は、矛盾しない範囲であらゆる組み合わせが可能である。また、上述又は後述の実施形態のいずれの特徴も、必須のものとして明示されていなければ省略することもできる。更に、上述した実施形態を、次のように変更してもよい。

上記実施形態では、図１のように、過給機を有さない自然吸気エンジンの吸気管に連通する管路（キャニスタ９４からスロットルバルブ９６の下流側に燃料蒸発ガスを放出する管路９５）に燃料蒸発ガスセンサが設けられた例を示したが、この例に限定されない。例えば、過給機を備えたエンジンにおいて、キャニスタからスロットルの上流側（ターボ側）に燃料蒸発ガスを放出する管路において当該管路の燃料蒸発ガスの濃度を検出するように燃料蒸発ガスセンサ２，２０２，３０２のいずれかを設けてもよく、キャニスタからスロットルバルブの下流側に燃料蒸発ガスを放出する管路において当該管路内の燃料蒸発ガスの濃度を検出するように燃料蒸発ガスセンサ２，２０２，３０２のいずれかを設けてもよい。

なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示された範囲内又は特許請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

２，２０２，３０２…燃料蒸発ガスセンサ
４，２０４…ガス流路
１０…第１検出素子（検出素子）
１２…発熱抵抗体
１４…第１格納空間（格納空間）
１６…第１格納部（格納部）
１８…第１通気口（通気口）
２０…第２検出素子
２２…発熱抵抗体
２４…第２格納空間（第２格納空間）
２６…第２格納部（第２格納部）
２８…第２通気口
４２…拡散律速フィルタ（除去フィルタ）
４６…防爆フィルタ
２０６…第１方向誘導部
２０８…方向変換部

Claims (7)

1. 燃料蒸発ガスの濃度を検出する燃料蒸発ガスセンサであって、
   自身の温度に応じて自身の抵抗値が変化する発熱抵抗体を有する熱伝導式の検出素子と、
   自身の内部に前記検出素子を格納する格納空間を有するとともに、前記格納空間へ前記燃料蒸発ガスを導入する通気口が形成されてなる格納部と、
   を備える燃料蒸発ガスセンサ。
2. 前記燃料蒸発ガスを流すガス流路を備え、
   前記通気口を介して前記ガス流路から前記格納空間へ前記燃料蒸発ガスを導入する
   請求項１に記載の燃料蒸発ガスセンサ。
3. 前記ガス流路は、第１方向に沿って前記燃料蒸発ガスを流す第１方向誘導部と、
   前記第１方向誘導部内を流れる前記燃料蒸発ガスの流れの向きを、前記第１方向とは異なる方向且つ前記通気口に向かう方向に変換する方向変換部と、
   を有する請求項２に記載の燃料蒸発ガスセンサ。
4. 前記ガス流路と前記格納空間との間に前記ガス流路から前記格納空間に向かう気体を拡散させつつ通過させる拡散律速フィルタを有する
   請求項２又は請求項３に記載の燃料蒸発ガスセンサ。
5. 前記ガス流路と前記格納空間との間に除去フィルタが設けられ、
   前記除去フィルタは、前記ガス流路から前記格納空間へ向かう流体のうちの前記燃料蒸発ガスを通過させ且つ液体又は固体の通過を遮断する
   請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の燃料蒸発ガスセンサ。
6. 前記ガス流路と前記格納空間との間に防爆フィルタが設けられている
   請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の燃料蒸発ガスセンサ。
7. 自身の温度に応じて自身の抵抗値が変化する発熱抵抗体を有する熱伝導式の第２検出素子と、
   自身の内部に前記第２検出素子を格納する第２格納空間が構成され、当該燃料蒸発ガスセンサの外側の外気を前記第２格納空間へ導入する第２通気口が形成されてなる第２格納部と、
   を有する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の燃料蒸発ガスセンサ。

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