JP3924202B2

JP3924202B2 - Gas sensor

Info

Publication number: JP3924202B2
Application number: JP2002151522A
Authority: JP
Inventors: 敬正大澤; 一人平井; 雄一神山
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2002-05-24
Filing date: 2002-05-24
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2022-05-24
Also published as: JP2003344339A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガスセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
多くの自動車は、車内につながるダクトに外気を取り入れるダクト（外気用ダクト）と内気を取り入れ循環させるダクト（内気用ダクト）とを備えている。これらのダクトの切り換えにはフラップが用いられており、車外の空気が比較的清浄な場合はフラップで内気用ダクトを閉じて外気を取り込み、逆に交通量の多い道路やトンネル内を走行する時には、排気ガスを多く含んだ外気が車内に入り込まないようにフラップで外気用ダクトを閉じて内気を循環させるようにしている。このフラップの開閉による内外気モードの切り換えは、一般の自動車では手動式であり、運転者や同乗者が走行環境に応じて適宜操作を行なうものである。
【０００３】
しかし、手動による切換は往々にして忘れがちであり、外気モードのままトンネルに入って車内に排気ガスの臭いが立ち込めてから慌てて内気モードに切り換えるといったケースもしばしば起こりうる。そこで、外気中の排気ガス濃度の変化をガスセンサにより検出し、所定レベル以上の排気ガスの濃度変化が検出された場合には自動的にフラップの開閉を切り換えて内外気モードを制御する機構が、最近のハイグレードの車種等に搭載されている。このような目的に使用されるガスセンサは、例えば特開平８−１９２６１７号公報に提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなガスセンサは、自動車のフロントグリルや空調装置のダクト等に取り付けられ、ケーシングに形成された開口部から被検知ガスである外気を取り入れ、ガス検知を行なう。しかし、雨天時や走行時の水の跳ね上げ時、あるいは洗車時などにおいてガスセンサ（ケーシング）に水がかかると、開口部からケーシング内に水滴が入り込んで、検出に悪影響を与えるおそれがある。特開平８−１９２６１７号公報においては、ケーシング内の被検知ガスの流通経路を、長くかつ曲折したものとすることにより、ケーシング内に配置されたセンサ素子に水滴が到達する確率を低減するようにしている。しかし、この構成はケーシング内部の構造が複雑化し、コストアップが避け難い問題がある。
【０００５】
本発明の課題は、より簡便な構成により、ガス入口あるいはガス出口からケーシング内部への水滴の侵入を効果的に抑制できるようにしたガスセンサを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記の課題を解決するために、本発明のガスセンサの第一の構成は、
センサ基板と、該センサ基板に一体的に組み付けられるガスセンサ素子とを有するセンサユニットと、
センサユニットの収容空間を形成するケーシングとを備え、
ケーシングの、センサ基板の外周縁を取り囲むケーシング周側面の外側に、該ケーシング周側面の周方向における少なくとも一部区間をなす領域と対向する通路形成壁が一体的に設けられ、該通路形成壁とケーシング周側面との間に、ケーシング外部空間と連通する側方ガス通路が形成されるとともに、ケーシング周側面には、側方ガス通路の形成領域にケーシングガス入口が開口し、また、ケーシング周側面の周方向においてケーシングガス入口と異なる位置に、収容空間から被検知ガスを流出させるケーシングガス出口が開口していることを特徴とする。
【０００７】
上記本発明のガスセンサの第一の構成においては、ケーシング周側面の外側に通路形成壁を設けてケーシングの外部に側方ガス通路を形成し、該通路形成壁に覆われたケーシングの周側面にケーシングガス入口を開口させている。その結果、側方ガス通路からケーシング周側面に形成されたケーシングガス入口を経る曲がった経路にて被検知ガスがケーシング内に導入されるので、ケーシングガス入口からケーシング内部に水滴が侵入する確率を低減できる。また、曲がったガスの導入経路が、ケーシング外部に形成された側方ガス通路により形成されるので、ケーシング自体は内部構造が複雑化することなく、コストアップを生じにくい。
【０００８】
ケーシングは、収容空間を挟んで互いに対向する底部及び頂面部と、それら底部及び頂面部の周縁同士を連結する形で収容空間を取り囲むように形成された、ケーシング周側面を形成する側壁部とを有した収容空間形成体を備え、収容空間へ被検知ガスを直接流入させる収容空間ガス入口が、頂面部にのみ形成されるものとして形成できる。この場合、ケーシングは、側方ガス通路からの被検知ガスを収容空間ガス入口に導く主ガス通路を形成する主ガス通路形成部材を有するものとし、ケーシングガス入口を、主ガス通路形成部材における側方ガス通路と主ガス通路との接続位置に形成することができる。このように構成すると、側方ガス通路からの被検知ガスは、ケーシングガス入口から一端曲がって主ガス通路に入り、さらに収容空間ガス入口でもう一度曲がって収容空間内に導入されるので、センサユニットや基板の配置される収容空間を、水滴の侵入からより強固に保護することができる。なお、通路形成壁の高さ方向端面を、収容空間ガス入口の形成されない底部の外底面に面一としておけば、ケーシング周側面への飛水に対し、その全面が通路形成壁によって保護されているので、ケーシング内への水滴の侵入をより確実に防止できる。
【０００９】
さらに、本発明のガスセンサの第二の構成は、
センサ基板（３）と、該センサ基板（３）に一体的に組み付けられるガスセンサ素子（１１）とを有するセンサユニット（９）と、
センサユニット（９）の収容空間（１７）を形成するとともに、被検知ガスを導入するためのケーシングガス入口（１３）を有したケーシング（１９）とを備え、
ケーシング（１９）には、センサ基板（３）の外周縁を取り囲むケーシング周側面（２ｐ）の外側において該ケーシング周側面（２ｐ）と対向する通路形成壁（４）が一体的に設けられ、それら通路形成壁（４）とケーシング周側面（２ｐ）との間に、ケーシング外部空間と連通する側方ガス通路（２）が形成されてなり、
側方ガス通路（２）は、通路形成壁（４）の高さ方向における第一端（ＰＥ）側が開放して被検知ガスの受入口（６）とされ、他方、第二端（ＳＥ）側の開口の一部又は全部が遮蔽部（１６）によって塞がれるとともに、ケーシング周側面（２ｐ）の周方向において遮蔽部（１６）に対応する位置にケーシングガス入口（１３）が形成されてなり、
側方ガス通路（２）は、第一端（ＰＥ）及び第二端（ＳＥ）がいずれも開放した貫通形態に形成され、遮蔽部（１６）は第二端（ＳＥ）側の開口の一部又は全部を塞ぐものとして、通路形成壁（４）と別体に形成されてなり、
さらに、ケーシング（１９）は、底部（３１）と、その底部（３１）の外縁から立ち上がる側壁部（３３）とを有する本体部（２１）を備え、通路形成壁（４）が該本体部（２１）に一体化され、側壁部（３３）は、高さ方向における底部（３１）と反対側の端が解放して本体開口部（３５）とされ、その本体開口部（３５）が本体部（２１）とは別体の蓋（２３）によって塞がれるとともに、
遮蔽部（１６）は、側壁部（３３）よりも側方ガス通路（２）の第二端（ＳＥ）側に張り出す、蓋（２３）の延出部として形成されてなることを特徴とする。
【００１０】
上記の構成によると、側方ガス通路の第一端側から被検知ガスが側方ガス通路内にスムーズに進入でき、さらに、遮蔽部に当たることでケーシングガス入口に向けてガス流を確実にケーシング内部に導くことができる。また、ケーシング内部へのガス流量は、ガス流を受ける遮蔽部の面積や形成位置により比較的簡単に設計調整できる利点もある。他方、ガスよりも比重の高い水滴は遮蔽部に当たることで、ケーシング内部への侵入を効果的にブロックできる。なお、側方ガス通路を、第一端及び第二端がいずれも開放した貫通形態に形成し、遮蔽部は第二端側の開口の一部又は全部を塞ぐものとして、通路形成壁と別体に形成できる。このようにすると、側方ガス通路部分を一旦貫通形態にて形成することで、高分子材料の射出成型等の適用が容易となり、別体形成された遮蔽部を後付にて取り付ければよいので、製造能率の向上に寄与でき、結果的にコスト削減を図ることができる。
【００１１】
上記本発明のガスセンサは、センサ基板の板面が上下方向に立った状態となり、ケーシング周側面の、収容空間を挟んだ左右の面のそれぞれに、ケーシングガス入口とケーシングガス出口とが開口し、かつ、ケーシングガス出口の下縁がケーシングガス入口の下縁と同位置または低位となる位置関係にて、ケーシングが取り付けて使用されるものとできる。このようにすると、ケーシング入口から水滴等が侵入しても、ケーシングガス入口よりも低位となったケーシングガス出口の下縁から容易に排出でき、ケーシング内に滞留することが防止できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態である車両に取り付けて使用されるガスセンサ１（以下、ガスセンサ１ともいう）の一例を示す斜視図である。また、図２は、図１の三面図であり、図３は、同じく分解斜視図、さらに、図４は、組立状態のガスセンサ１の内部構造を示す正面断面図である。
【００１３】
図３に示すように、ガスセンサ１は、基本的にセンサユニット９とケーシング１９との２つの部分からなる。センサユニット９は、センサ基板３と、該センサ基板３に一体的に組み付けられるセンサ素子モジュール５及び該センサ素子モジュール５からの出力信号を処理するためのセンサ出力処理回路部７とを有する。また、ケーシング１９は、センサ素子モジュール５に組み込まれたガスセンサ素子１１が被検知ガスと接触することを許容するためのケーシングガス入口１３と、ガスセンサ素子１１からの出力信号を、センサ出力処理回路７を介して取り出すためのコネクタ部１５とを有し、内部がセンサユニット９の収容空間１７とされている。
【００１４】
図４に示すように、センサ素子モジュール５は、被検知ガス取入口５３ａが形成されたプラスチックないし金属製のキャップ５３の内部に排気ガス成分（ＮＯ_ｘなどの酸化性ガス成分やＣＯ，ＨＣなどの還元性ガス成分）の吸着により電気抵抗値を変化させるＳｎＯ_２やＷＯ_３といった公知の金属酸化物半導体からなるガスセンサ素子１１が組み込まれている。センサ素子１１は、センサ基板３に一体的に組み付けられたセンサ出力処理回路７に接続されている。センサ出力処理回路７は、図７のブロック図を用いて示すように、例えば、センサ素子１１の電気抵抗値変化を検出するためのセンサ抵抗値変換回路７１、センサ抵抗値変換回路７１からの出力（センサ出力電圧）を所定のサンプリングレートでデジタル化するＡ/Ｄ変換回路７３、このＡ/Ｄ変換回路７３からのセンサ出力値を入力してその出力値の変化が所定レベルを超えたか否かを判定し、フラップを駆動するための後述する制御部１００を制御するためのガス濃度信号ＬＶを出力するマイクロコンピュータ７５などを含む。なお、センサ素子モジュール５は、センサ素子１１と、該センサ素子１１をセンサ基板３の板面から突出配置するための周辺要素とを含む概念であるが、センサ素子１１単独で上記突出配置のための機能も兼ねている場合には、センサ素子モジュール５とセンサ素子１１とが同一概念となることもありえる。
【００１５】
センサ出力処理回路７（マイクロコンピュータ７５）からのガス濃度信号ＬＶは、コネクタ部１５を介して接続されたＣＰＵ等を主体とする制御部１００に入力される。制御部１００は、マイクロコンピュータ７５からのガス濃度信号ＬＶをもとに、アクチュエータ１０３を動作させフラップ１０５を移動させ、内気を循環させるための内気取り入れ用ダクト１０９と外気を導入するための外気取り入れ用ダクト１０７とのいずれかを、メインダクト１０１に接続させる。なお、メインダクト１０１内には、空気を圧送するファン１１１が設置されている。
【００１６】
図１に戻り、ケーシング１９において、センサ基板３の外周面３ｐ（図３）を取り囲むケーシング周側面２ｐの外側には、該ケーシング周側面２ｐの周方向の一部区間をなす領域と対向する通路形成壁４が一体的に設けられている。そして、該通路形成壁４とケーシング周側面２ｐとの間には、ケーシング外部空間と連通する側方ガス通路２が形成されている。本実施形態では、ケーシング１９は内部に配置されるセンサ基板３の厚さ方向に扁平な直方体状であり、その周側面２ｐの隣接する２辺部をなす領域に通路形成壁４が対向配置されている。
【００１７】
ケーシング周側面２ｐには、側方ガス通路２の形成領域にケーシングガス入口１３が開口し、該ケーシング周側面２ｐの周方向においてケーシングガス入口１３と異なる位置、本実施形態では、通路形成壁４の非形成区間をなす領域に、収容空間１７から被検知ガスを流出させるケーシングガス出口１４が開口している。図３に示すように、ケーシングガス出口１４は、収容空間１７を挟んでケーシングガス入口１３と反対側に形成されている。本実施形態においては、直方体状のケーシング１９の周側面２ｐの、１つの長辺部長手方向における一方の端部側において、高さ方向の一方の端縁寄りにケーシングガス入口１３が形成され、これと反対側の長辺部の対応する位置にケーシングガス出口１４が形成されている。
【００１８】
ケーシング１９は、収容空間１７を挟んで互いに対向する底部３１及び頂面部２２と、それら底部３１及び頂面部２２の周縁同士を連結する形で収容空間１７を取り囲むように形成された、ケーシング周側面２ｐを形成する側壁部３３とを有する。底部３１、頂面部２２及び側壁部３３は収容空間形成体１９ａを形成するものである。収容空間１７へ被検知ガスを直接流入させる収容空間ガス入口５５は、頂面部２２にのみ形成される（つまり、底部３１には収容空間ガス入口５５が形成されていない）。
【００１９】
ケーシング１９には、主ガス通路形成部材２３により、側方ガス通路２からの被検知ガスを収容空間ガス入口５５に導く主ガス通路８が形成されている。そして、その主ガス通路形成部材２３にケーシングガス入口１３が、側方ガス通路２と主ガス通路８との接続位置に形成されている。図５に示すように、通路形成壁４の高さ方向端面４ａは、収容空間ガス入口５５の形成されない底部３１の外底面３１ａに面一とされている。
【００２０】
図２に示すように、側方ガス通路２は、通路形成壁４の高さ方向における第一端ＰＥ側が開放して被検知ガスの受入口６とされ、他方、第二端ＳＥ側の開口の一部（全部でもよい）が、図２に示す遮蔽部１６によって塞がれる。そして、図２に示すように、ケーシング周側面２ｐの周方向において遮蔽部１６に対応する位置にケーシングガス入口１３が形成されている。なお、ケーシング１９の各部（２１，２２，２３）及び通路形成壁４は、それぞれナイロン６６等の熱可塑性プラスチックによる射出成形体として構成されている。
【００２１】
側方ガス通路２は、第一端ＰＥ側及び第二端ＳＥ側がいずれも開放した貫通形態に形成されている。また、遮蔽部１６は第二端ＳＥ側の開口の一部又は全部を塞ぐものとして、通路形成壁４と別体に形成されている。なお、通路形成壁４及びケーシング１９の側方ガス通路２の形成部位（図２では、本体部２１）とは高分子材料（例えばナイロン樹脂）を射出成型することにより形成されたものである。そして、図２に示すように、側方ガス通路２の内面形状は、通路形成壁４の高さ方向において、射出成型時に第一端側ＰＥ側及び／又は第二端ＳＥ側の開口から、側方ガス通路２の内面を形成するためのコアが引抜き離脱可能な形状とされている。
【００２２】
図４に示すように、ケーシング１９の本体部２１は、底部３１と、その底部３１の外縁から立ち上がる側壁部３３とを有する。そして、通路形成壁４は、本体部２１に一体化され、側壁部３３は、高さ方向における底部３１と反対側の端が解放して本体開口部３５とされている。そして、図１〜図４に示すように、その本体開口部３５が本体部２１とは別体の蓋２３によって塞がれている。前述の遮蔽部１６は、側壁部３３よりも側方ガス通路２の第二端ＳＥ側に張り出す、蓋２３の延出部として形成されている。蓋２３に遮蔽部１６が一体化されることで、部品点数の削減が図られている。また、本体部２１の本体開口部３５に取り付けるだけで、側方ガス通路２側からケーシングガス入口１３側に被検知ガスを導くための遮蔽部１６の組み付けも終えることができ、組立が容易である。
【００２３】
図６は、蓋２３の裏面側（すなわち、本体部２１に面する側）の構造の一例を示すものである。蓋２３には、遮蔽部１６をなす延出部を含めた外周縁に沿って本体部２１側に突出する補強壁部２３ａが形成されている。そして、図３に示すように、遮蔽部１６の延出基端位置において蓋２３の内面（本体部２１側の面）と、本体部２１の側壁部３３の端面３９との間に、ケーシングガス入口１３が形成される。なお、本体部２１の側壁部３３の端面３９が、ケーシングガス入口１３の内周面の一部を直接形成する形としてもよいが、本実施形態においては、後述する中蓋２２の主表面の、端面３９に対応する外周縁部がケーシングガス入口１３の内周面の一部を形成している。ケーシングガス入口１３の内周面が、蓋２３と、本体部２１あるいは中蓋２２などの別部材とにより分担形成されていると、ケーシングガス入口１３を一度に形成するのと比較して、射出成型による製造が容易であり、金型も単純化できるのでコスト削減に寄与する。また、図６に示すように、ケーシングガス出口１４も、補強壁部２３ａの一部を切り欠く形で形成しておくと、同様に製造が容易となる。
【００２４】
図２及び図４に示すように、本実施形態において蓋２３は、側方ガス通路２からの被検知ガスを収容空間ガス入口５５に導く主ガス通路８を形成する、主ガス通路形成部材に兼用されている。該蓋２３によりケーシングガス入口１３が、側方ガス通路２と主ガス通路８との接続位置に形成される。そして、本体部２１と蓋２３との間には中蓋２２が配置され、該中蓋２２が前述の頂面部となって、本体部２１とともに収容空間形成体１９ａを形成している。また、収容空間１７へ被検知ガスを直接流入させる収容空間ガス入口５５は、中蓋２２に形成され、蓋２３と中蓋２２との間に主ガス通路８が隙間状に形成される。ケーシング１９の内部に、収容空間１７に先立つ主ガス通路８を形成することで、収容空間１７への水滴等の侵入が抑制できる。しかし、主ガス通路８を形成する分、ケーシング１９の内部構造は複雑化することになる。しかし、上記のように、蓋２３と本体部２１との間に中蓋２２を設けることにより、主ガス通路８を隙間状（あるいは平面状）形態にて容易に形成できる。また、組立も、本体部２１に対し、中蓋２２及び蓋２３を順次取り付けるだけで容易に行なうことができる。
【００２５】
また、収容空間ガス入口５５は、シート状のフィルタ７０にて覆われている。収容空間ガス入口５５から収容空間１７内に導入する被検知ガスは、薄いシート状のフィルタ７０を厚さ方向に透過することで、収容空間１７内のガス交換を効率的に行なうことができる。本実施形態では、センサ素子モジュール５は、センサ基板３からの突出方向において、その先端面５３側から被検知ガスを受け入れるようになっている。そして、フィルタ７０は、該突出方向と自身の厚さ方向とが一致するように、センサ素子モジュール５の先端面５３と対向配置されている。この構成によると、フィルタ７０を透過したガスは、フィルタ７０に対向するセンサ素子モジュール５の先端面５３から直ちにその内部に取り込まれるので、応答性を高めることができる。フィルタ７０は、例えばポリテトラフルオロエチレンの多孔質繊維構造体等の撥水性高分子材料からなる撥水性フィルタである。
【００２６】
また、主ガス通路８において、ケーシングガス入口１３と収容空間ガス入口５５との間には、ケーシングガス入口１３から侵入した水滴が収容空間ガス入口５５に直接向かうことを阻止する入口側保護仕切り部６０が設けられている。このような入口側保護仕切り部６０を設けることで、ケーシングガス入口１３側から収容空間１７への水滴の侵入が効果的に抑制される。
【００２７】
他方、ケーシングガス出口１４と収容空間ガス入口５５との間には、ケーシングガス入口１３から侵入した水滴が収容空間ガス入口５５に直接向かうことを阻止する出口側保護仕切り部６２が設けられている。このような出口側保護仕切り部６２を設けることで、ケーシングガス出口１４側から収容空間１７への水滴の侵入が効果的抑制される。入口側保護仕切り部６０あるいは出口側保護仕切り部６２は、収容空間ガス入口５５を挟むリブ状に形成されている。保護仕切り部６０，６２は、蓋２３の裏面側に一体された形で設けられている。なお、保護仕切り部６０，６２は、水滴遮断効果を高めるために、頂面が中蓋２２の主表面に当接させることが望ましい。他方、保護仕切り部６０，６２は、中蓋２２と一体的に設けてもよく、この場合は、その頂面が蓋２３の主裏面に当接させることが望ましい。
【００２８】
本実施形態では、図６のように、蓋２３を上下方向に立てた姿勢で収容空間ガス入口５５側が下となるようにガスセンサ１を配置したとき、ケーシングガス出口１４は、該ケーシングガス出口１４の下端縁が、底側となる補強壁部２３ａの内面位置と一致するように形成されている。これにより、ケーシングガス出口１４からの排水が容易となり、ケーシング１９内に水滴が残留しにくくなる。また、リブ状の入口側保護仕切り部６０あるいは出口側保護仕切り部６２の端部との間には、迂回通路１３ａが形成されている。上記のようにガスセンサ１を配置したとき、入口側保護仕切り部６０や出口側保護仕切り部６２を超えて収容空間ガス入口５５側に仮に水滴が進入しても、水滴は迂回通路１３ａ側に流れ落ち、ケーシングガス出口１４から容易に排出できる。なお、入口側保護仕切り部６０と出口側保護仕切り部６２とは、上記の配置において、下側に向かうほど間隔が狭くなるように（本実施形態では、傾斜した配置にて）形成され、迂回通路１３ａ側に水滴を集めて流下しやすくしてある。
【００２９】
以下、本実施形態にて採用しているケーシング１９の、細部構造について説明する。図３〜図５に示すように、本体部２１の側壁部３３の内面に沿って嵌め合わせガイド部４７が突出形成されている。これにより、本体部２１にセンサユニット９をスムーズに挿入でき、引っかかり等も生じにくい。本実施形態では、嵌め合わせガイド部４７は、長方形状の平面形態をなす本体部２１の４つの角部と、対向する２辺部（本実施形態では、長辺部）とに設けられている。各嵌め合わせガイド部４７は、側壁部３３の高さ方向において上端側が、センサ基板３の挿入をガイドするテーパ状のガイド面４７ａとされ、その下側に一定の距離を置いて、センサ基板３を、本体部２１内にて底上げした形で支持する段面状の支持面４７ｂが形成されている。
【００３０】
また、図３に示すように、センサ基板３を板面方向に挟む形で、本体部２１の内底面には１対の基板保持体４４が設けられている（２つのうち１つは図面に表れていない）。基板保持体４４は、センサ基板３の外側に配置され、図５に示すように、嵌め合わせガイド部４７の支持面４７ｂよりも、センサ基板３の板厚に相当する高さだけ上方においてその内面に、係合突起４４ｂが突出形成されている。係合突起４４ｂの内面上端部がガイド用のテーパ面４４ａとされている。センサ基板３を両基板保持体４４，４４（図３）の間に上方から押し込むと、テーパ面４４ａにおいてセンサ基板３の外縁により基板保持体４４，４４が押し広げられるように弾性変形し、センサ基板３が係合突起４４ｂの下側に来ると弾性復帰して、センサ基板３が抜け止めされる。
【００３１】
図３及び図４に示すように、本体部２１と中蓋２２とは、本体部２１の側壁部３３の端面３９を嵌め合わせ面として（以下、嵌め合わせ面３９ともいう）互いに一体的に嵌め合わされる。嵌め合わせ面３９は、本体部２１の側壁部３３の上端面であり、その外縁に沿って本体部２１と中蓋２２との間をシールするゴム製のシールリング２７が配置される。本実施形態では、嵌め合わせ面３９は、シールリング２７を位置決め保持するため溝状に形成されている。
【００３２】
本体部２１と中蓋２２とは、本体部側係合部４５と中蓋側第一係合部２５との係合により嵌め合わせ状態で固定される。本実施形態では、図５に示すように、本体部側係合部４５は側壁部３３の外面から突出する小突起とされている。また、図３に示すように、中蓋側第一係合部２５は、板状の中蓋本体２２ｍの周縁部に対し、本体部２１側へ延出する形態で一体化されており、突起状の本体部側係合部４５を係合させるための係合面２５ａを有する。本実施形態では、板状に形成された中蓋側第一係合部２５に貫通窓２５ｗを形成し、該貫通窓２５ｗの、中蓋本体２２ｍの板面と平行な２縁のうち、中蓋本体２２ｍから遠い側のものを係合面２５ａとして利用する。
【００３３】
中蓋側第一係合部２５は、中蓋本体２２ｍの周方向に複数個、本実施形態においては、長方形状の中蓋本体２２ｍの各辺部に設けられている（より詳しくは、中蓋本体２２ｍの各辺部にそれぞれ複数個設けられ、中蓋本体２２ｍの周方向に断続的な壁部を形成している）。他方、本体部２１の側壁部３３の開口側上縁部には、前記した突起状の本体部側係合部４５が、各中蓋側第一係合部２５に一対一に対応する形で周方向に複数個形成されている。中蓋２２を本体部２１に取り付ける際には、中蓋本体２２ｍの周方向に並ぶ上記中蓋側第一係合部２５の列の内側に本体部２１の開口側上縁部を挿入し、その状態で中蓋２２を本体部２１に向けて押し込む。すると、中蓋側第一係合部２５が各々本体部側係合部４５を弾性的に乗り越えた後、貫通窓２５ｗが本体部側係合部４５の位置に来ると弾性復帰し、係合面２５ａに本体部側係合部４５が係合して抜け止めがなされる。
【００３４】
次に、図２及び図３に示すように、蓋２３にも蓋側係合部２６が設けられ、中蓋側第二係合部４６との係合により嵌め合わせ固定される（ただし、中蓋２２をまたいで本体部２１側に蓋２３の係合部を設けてもよい）。蓋側係合部２６は、板状の蓋本体２３ｍの周縁部に対し、中蓋２２側（あるいは本体部２１側）へ延出する形態で一体化される。そして、貫通窓２６ｗ及び係合面２６ａを有し、中蓋側第一係合部２５と同様に、突起状の中蓋側第二係合部４６と係合する。本実施形態においては、蓋側係合部２６は、長方形状の中蓋本体２２ｍの対向する２辺部に設けられている。なお、符号２８はガイド部である。
【００３５】
蓋側係合部２６は、中蓋側第一係合部２５と干渉しない位置にて中蓋側第二係合部４６と係合している。具体的には、蓋側係合部２６は、中蓋本体２２ｍの側面周方向において互いに隣接する中蓋側第一係合部２５，２５間に挿入される形で中蓋側第二係合部４６と係合する。ケーシング１９を組立てる際には、本体部２１内にセンサ基板３を組み付け、次いで中蓋２２を本体部２１に嵌め合わせ、続いてその中蓋２２に蓋２３を嵌め合わせればよい。
【００３６】
また、前記した通路形成壁４は、以下に説明するごとく、本体部側係合部４５を形成するためのスペース確保にも寄与している。近年、本発明が対象とするガスセンサは、自動車等におけるダクト内や自動車のフロントグリル後部等の取付スペースが限られてきており、小型化への要求も厳しくなっている。本実施形態のガスセンサ１は、図１に示すように、センサ全体の小型化を図るために、センサ基板３の厚さ方向に扁平なケーシング１９を用い、かつ、ケーシング１９の厚さ方向寸法をできるだけ減ずることができるよう、コネクタ部１５を、ケーシング１９の側面に突出させる構成としている。しかし、高さ方向寸法の小さいケーシング周側面２ｐに、軸断面積の大きいコネクタ部１５を直接突出させると、ケーシング周側面２ｐに本体部側係合部４５を形成するにはスペースが不足しやすく、結果として本体部側係合部４５の数を減らさなければならなかったり、あるいは、係合部非形成となる区間が長くなりすぎたりして、中蓋２２と本体部２１との間に、十分な嵌合状態を確保できなくなる可能性もある。
【００３７】
そこで、図１に示すように、ケーシング周側面２ｐの外側に、結合壁１２２を介して通路形成壁４を一体化し、その通路形成壁４の外面にコネクタ部１５を突出させている。図５に示すように、コネクタ部１５は、本体部２１の側壁部３３を板厚方向に貫通する端子線５７を有している。そして、該端子線５７の収容空間１７側に突出する端部５７ａは、センサ基板３に形成された金具挿通孔３ｈに挿通され、はんだ付けされている。ケーシング周側面２ｐと通路形成壁４との間には、端子線５７の引き出し部１５ｂを形成する必要があるが、この引き出し部１５ｂは、ケーブル接続用のコネクタ部１５よりは軸断面積を小さくすることができる。従って、ケーシング周側面２ｐに上記の本体部側係合部４５の形成スペースを確保しやすくなる。
【００３８】
また、本実施形態では、図１に示すように、ケーシング周側面２ｐ上に本体部側係合部４５を形成するためのスペース確保をさらに図るため、自動車の外気取入ダクト側あるいは自動車のフロントグリル後部等に形成された図示しない取付部にガスセンサ１を取り付けるためのセンサ取付部７３も、通路形成壁４の外面から突出させている。本実施形態では、長方形状の本体部２１の底面の、隣接する長辺と短辺のそれぞれに対応させる形で通路形成壁４を設け、各々側方ガス通路２を形成するとともに、各辺部に対応する通路形成壁４に、コネクタ部１５（本実施形態では短辺側）とセンサ取付部７３（本実施形態では長辺側）とを振り分けて配置している。遮蔽部１６が設けられない側の通路形成壁４（短辺側）は、ケーシングガス入口１３に被検知ガスを導くガス流路としては機能しないが、コネクタ部１５やセンサ取付部７３等のスペース形成に寄与する、いわばスペース拡張持壁部としての機能を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスセンサの一例を示す斜視図。
【図２】図１の正面図、平面図及び側面図。
【図３】図１の分解斜視図。
【図４】図１の正面断面図。
【図５】本体部の正面断面図。
【図６】蓋の裏面図。
【図７】本発明のガスセンサを用いたフラップ自動切換え機構の一例を概念的に示す図。
【符号の説明】
１ガスセンサ
２側方ガス通路
ＰＥ第一端
ＳＥ第二端
２ｐケーシング周側面
３センサ基板
４通路形成壁
４ａ高さ方向端面
８主ガス通路
９センサユニット
１１ガスセンサ素子
１３ケーシングガス入口
１４ケーシングガス出口
１６遮蔽部
１７収容空間
１９ケーシング
１９ａ収容空間形成体
２２中蓋（頂面部）
２３蓋（主ガス通路形成部材）
２３ａ補強壁部
３１底部
３１ａ外底面
３３側壁部
５５収容空間ガス入口
６０入口側保護仕切り部
６２出口側保護仕切り部
７０撥水性フィルタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas sensor.
[0002]
[Prior art]
Many automobiles include a duct (external air duct) for taking outside air into a duct connected to the inside of the vehicle and a duct (internal air duct) for taking in and circulating the inside air. Flap is used to switch between these ducts. When air outside the vehicle is relatively clean, close the inside air duct with the flap to take in the outside air, and conversely when driving on roads and tunnels with heavy traffic The outside air duct is closed with a flap so that outside air containing a large amount of exhaust gas does not enter the vehicle, and the inside air is circulated. The switching of the inside / outside air mode by opening and closing the flap is a manual type in a general automobile, and is appropriately operated by a driver or a passenger according to the driving environment.
[0003]
However, manual switching is often forgotten, and it is often possible to switch to the inside air mode after entering the tunnel in the outside air mode and the smell of exhaust gas entering the vehicle. Therefore, a mechanism for detecting the change in the exhaust gas concentration in the outside air with a gas sensor, and automatically switching the flaps to control the inside / outside air mode when a change in the exhaust gas concentration exceeding a predetermined level is detected, Installed in recent high-grade models. A gas sensor used for such a purpose is proposed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-192617.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The gas sensor as described above is attached to a front grill of an automobile, a duct of an air conditioner or the like, and takes in outside air as a gas to be detected from an opening formed in the casing, and performs gas detection. However, if water is splashed on the gas sensor (casing) during rainy weather, when water is splashed during running, or when a car is washed, water droplets may enter the casing from the opening, which may adversely affect detection. In JP-A-8-192617, the flow path of the gas to be detected in the casing is long and bent so as to reduce the probability of water droplets reaching the sensor element arranged in the casing. ing. However, this configuration has a problem that the structure inside the casing is complicated and it is difficult to avoid an increase in cost.
[0005]
An object of the present invention is to provide a gas sensor capable of effectively suppressing the intrusion of water droplets from a gas inlet or gas outlet into a casing with a simpler configuration.
[0006]
[Means for solving the problems and actions / effects]
In order to solve the above problems, the first configuration of the gas sensor of the present invention is:
A sensor unit having a sensor substrate and a gas sensor element integrally assembled to the sensor substrate;
A casing that forms a housing space for the sensor unit,
A passage forming wall that is opposed to a region that forms at least a partial section in the circumferential direction of the casing peripheral side surface is integrally provided on the outside of the casing peripheral side surface that surrounds the outer peripheral edge of the sensor substrate of the casing. A side gas passage communicating with the outer space of the casing is formed between the casing peripheral side surface, a casing gas inlet is opened in the formation region of the side gas passage on the casing peripheral side surface, and the casing peripheral side surface A casing gas outlet for allowing the gas to be detected to flow out of the housing space is opened at a position different from the casing gas inlet in the circumferential direction.
[0007]
In the first configuration of the gas sensor of the present invention, a passage forming wall is provided outside the casing peripheral side surface to form a side gas passage outside the casing, and the casing is covered with the passage forming wall on the peripheral side surface of the casing. The casing gas inlet is opened. As a result, the gas to be detected is introduced into the casing through a curved path extending from the side gas passage through the casing gas inlet formed in the casing peripheral side surface, so that the probability of water droplets entering the casing from the casing gas inlet is increased. Can be reduced. In addition, since the bent gas introduction path is formed by the side gas passage formed outside the casing, the casing itself does not have a complicated internal structure, and the cost is hardly increased.
[0008]
The casing includes a bottom portion and a top surface portion facing each other with the accommodation space interposed therebetween, and a side wall portion that forms the casing peripheral side surface and is formed so as to surround the accommodation space by connecting the peripheral edges of the bottom portion and the top surface portion. A housing space gas inlet that includes the housing space forming body and that allows the gas to be detected to flow directly into the housing space can be formed only on the top surface portion. In this case, the casing has a main gas passage forming member that forms a main gas passage that guides the gas to be detected from the side gas passage to the accommodation space gas inlet, and the casing gas inlet is connected to the side of the main gas passage forming member. It can be formed at the connection position between the gas passage and the main gas passage. With this configuration, the gas to be detected from the side gas passage is bent at one end from the casing gas inlet and enters the main gas passage, and is further bent at the storage space gas inlet and introduced into the storage space. In addition, the housing space in which the substrate is arranged can be more securely protected from the intrusion of water droplets. If the end surface in the height direction of the passage forming wall is flush with the outer bottom surface of the bottom where the accommodation space gas inlet is not formed, the entire surface is protected by the passage forming wall against flying water to the casing peripheral side surface. Therefore, it is possible to more reliably prevent water droplets from entering the casing.
[0009]
  Furthermore, the second configuration of the gas sensor of the present invention is:
  A sensor unit (9) having a sensor substrate (3) and a gas sensor element (11) integrally assembled to the sensor substrate (3);
  A casing (19) having a casing gas inlet (13) for introducing a gas to be detected, as well as forming an accommodation space (17) for the sensor unit (9),
  The casing (19) is integrally provided with a passage forming wall (4) facing the casing peripheral side surface (2p) outside the casing peripheral side surface (2p) surrounding the outer peripheral edge of the sensor substrate (3). A side gas passage (2) communicating with the outer space of the casing is formed between the passage forming wall (4) and the casing peripheral side surface (2p).The
In the side gas passage (2), the first end (PE) side in the height direction of the passage forming wall (4) is opened to serve as a receiving gas inlet (6), while the second end (SE). A part or all of the opening on the side is closed by the shielding part (16), and a casing gas inlet (13) is formed at a position corresponding to the shielding part (16) in the circumferential direction of the casing peripheral side surface (2p). Become
The side gas passage (2) is formed in a penetrating configuration in which both the first end (PE) and the second end (SE) are open, and the shielding portion (16) is an opening on the second end (SE) side. It is formed as a separate body from the passage forming wall (4) as a part or all of the blockage.
Further, the casing (19) includes a main body portion (21) having a bottom portion (31) and a side wall portion (33) rising from an outer edge of the bottom portion (31), and the passage forming wall (4) is provided with the main body portion (31). 21), the side wall portion (33) is opened at the opposite end to the bottom portion (31) in the height direction to form a main body opening portion (35), and the main body opening portion (35) is the main body portion. (21) is closed by a separate lid (23),
The shielding part (16) is formed as an extension part of the lid (23) which projects to the second end (SE) side of the side gas passage (2) from the side wall part (33). To do.
[0010]
According to the above configuration, the gas to be detected can smoothly enter the side gas passage from the first end side of the side gas passage, and the gas flow can be surely directed toward the casing gas inlet by hitting the shielding portion. Can lead inside. Further, the gas flow rate into the casing has an advantage that the design can be adjusted relatively easily depending on the area of the shielding portion that receives the gas flow and the formation position. On the other hand, water droplets having a specific gravity higher than that of the gas can effectively block the intrusion into the casing by hitting the shielding portion. The side gas passage is formed in a penetrating configuration in which both the first end and the second end are open, and the shielding portion is separate from the passage forming wall so as to close part or all of the opening on the second end side. Can be formed on the body. In this way, once the side gas passage portion is formed in a penetrating form, it becomes easy to apply injection molding of a polymer material, etc., and a separately formed shielding portion may be attached later. Therefore, it can contribute to the improvement of manufacturing efficiency, and as a result, cost reduction can be achieved.
[0011]
In the gas sensor of the present invention, the plate surface of the sensor substrate stands in the vertical direction, and the casing gas inlet and the casing gas outlet are opened on each of the left and right surfaces of the casing peripheral side surface with the accommodation space interposed therebetween, In addition, the casing can be attached and used in such a positional relationship that the lower edge of the casing gas outlet is at the same position as or lower than the lower edge of the casing gas inlet. If it does in this way, even if a water droplet etc. penetrate | invade from a casing inlet_port | entrance, it can discharge | emit easily from the lower edge of the casing gas outlet set lower than the casing gas inlet_port | entrance, and it can prevent staying in a casing.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a gas sensor 1 (hereinafter also referred to as a gas sensor 1) used by being attached to a vehicle according to an embodiment of the present invention. 2 is a trihedral view of FIG. 1, FIG. 3 is an exploded perspective view, and FIG. 4 is a front sectional view showing the internal structure of the gas sensor 1 in an assembled state.
[0013]
As shown in FIG. 3, the gas sensor 1 basically includes two parts, a sensor unit 9 and a casing 19. The sensor unit 9 includes a sensor substrate 3, a sensor element module 5 that is integrally assembled to the sensor substrate 3, and a sensor output processing circuit unit 7 that processes an output signal from the sensor element module 5. Further, the casing 19 has a casing gas inlet 13 for allowing the gas sensor element 11 incorporated in the sensor element module 5 to come into contact with the gas to be detected, and an output signal from the gas sensor element 11 as a sensor output processing circuit 7. And a connector portion 15 for taking out the sensor unit 9 inside.
[0014]
As shown in FIG. 4, the sensor element module 5 includes an exhaust gas component (NO) inside a plastic or metal cap 53 in which a detected gas inlet 53a is formed._xSnO that changes the electrical resistance value by adsorption of oxidizing gas components such as CO and reducing gases such as CO and HC)₂And WO₃Such a gas sensor element 11 made of a known metal oxide semiconductor is incorporated. The sensor element 11 is connected to a sensor output processing circuit 7 that is integrally assembled with the sensor substrate 3. As shown in the block diagram of FIG. 7, the sensor output processing circuit 7, for example, outputs from the sensor resistance value conversion circuit 71 and the sensor resistance value conversion circuit 71 for detecting a change in the electric resistance value of the sensor element 11. A / D conversion circuit 73 that digitizes (sensor output voltage) at a predetermined sampling rate, whether or not the sensor output value from the A / D conversion circuit 73 is input and the change in the output value exceeds a predetermined level And a microcomputer 75 that outputs a gas concentration signal LV for controlling a control unit 100 described later for driving the flap. The sensor element module 5 is a concept including the sensor element 11 and peripheral elements for projecting and disposing the sensor element 11 from the plate surface of the sensor substrate 3. The sensor element module 5 and the sensor element 11 may have the same concept.
[0015]
A gas concentration signal LV from the sensor output processing circuit 7 (microcomputer 75) is input to the control unit 100 mainly composed of a CPU or the like connected via the connector unit 15. Based on the gas concentration signal LV from the microcomputer 75, the control unit 100 operates the actuator 103 to move the flap 105, and the inside air intake duct 109 for circulating the inside air and the outside air intake for introducing outside air. One of the ducts 107 is connected to the main duct 101. A fan 111 that pumps air is installed in the main duct 101.
[0016]
Returning to FIG. 1, in the casing 19, on the outside of the casing peripheral side surface 2 p that surrounds the outer peripheral surface 3 p (FIG. 3) of the sensor substrate 3, a passage that faces a region forming a partial section in the circumferential direction of the casing peripheral side surface 2 p. The forming wall 4 is provided integrally. A side gas passage 2 communicating with the casing external space is formed between the passage forming wall 4 and the casing peripheral side surface 2p. In the present embodiment, the casing 19 has a rectangular parallelepiped shape that is flat in the thickness direction of the sensor substrate 3 disposed inside, and the passage forming wall 4 is disposed opposite to a region that forms two adjacent sides of the peripheral side surface 2p. ing.
[0017]
A casing gas inlet 13 is opened in the formation region of the side gas passage 2 on the casing peripheral side surface 2p, and a position different from the casing gas inlet 13 in the circumferential direction of the casing peripheral side surface 2p, in this embodiment, the passage forming wall 4. A casing gas outlet 14 through which the gas to be detected flows out from the housing space 17 is opened in a region forming the non-forming section. As shown in FIG. 3, the casing gas outlet 14 is formed on the opposite side of the casing gas inlet 13 with the accommodation space 17 interposed therebetween. In the present embodiment, the casing gas inlet 13 is formed near one end edge in the height direction on one end side in the longitudinal direction of one long side portion of the peripheral side surface 2p of the rectangular parallelepiped casing 19, A casing gas outlet 14 is formed at a position corresponding to the long side portion on the opposite side.
[0018]
The casing 19 is a casing peripheral side surface formed so as to surround the accommodating space 17 in such a manner that the bottom 31 and the top surface 22 that face each other with the accommodating space 17 therebetween and the peripheral edges of the bottom 31 and the top surface 22 are connected to each other. And a side wall 33 forming 2p. The bottom part 31, the top surface part 22, and the side wall part 33 form the accommodation space forming body 19a. The accommodation space gas inlet 55 through which the gas to be detected flows directly into the accommodation space 17 is formed only in the top surface portion 22 (that is, the accommodation space gas inlet 55 is not formed in the bottom portion 31).
[0019]
In the casing 19, a main gas passage 8 that guides the gas to be detected from the side gas passage 2 to the accommodation space gas inlet 55 is formed by the main gas passage forming member 23. A casing gas inlet 13 is formed in the main gas passage forming member 23 at a connection position between the side gas passage 2 and the main gas passage 8. As shown in FIG. 5, the height direction end surface 4 a of the passage forming wall 4 is flush with the outer bottom surface 31 a of the bottom 31 where the accommodation space gas inlet 55 is not formed.
[0020]
As shown in FIG. 2, the side gas passage 2 is opened at the first end PE side in the height direction of the passage forming wall 4 to be a receiving gas receiving port 6, and on the other hand, is opened at the second end SE side. A part (or all of) may be blocked by the shielding part 16 shown in FIG. And as shown in FIG. 2, the casing gas inlet 13 is formed in the position corresponding to the shielding part 16 in the circumferential direction of the casing surrounding side surface 2p. Each part (21, 22, 23) of the casing 19 and the passage forming wall 4 are each configured as an injection-molded body made of thermoplastic plastic such as nylon 66.
[0021]
The side gas passage 2 is formed in a penetrating configuration in which both the first end PE side and the second end SE side are open. Further, the shielding portion 16 is formed separately from the passage forming wall 4 so as to block part or all of the opening on the second end SE side. In addition, the formation site | part (in FIG. 2, the main-body part 21) of the channel | path formation wall 4 and the side gas channel | path 2 of the casing 19 is formed by injection-molding polymer material (for example, nylon resin). And as shown in FIG. 2, the inner surface shape of the side gas passage 2 is from the opening on the first end side PE side and / or the second end SE side at the time of injection molding in the height direction of the passage forming wall 4. The core for forming the inner surface of the side gas passage 2 has a shape that can be pulled out and removed.
[0022]
As shown in FIG. 4, the main body portion 21 of the casing 19 includes a bottom portion 31 and a side wall portion 33 that rises from the outer edge of the bottom portion 31. The passage forming wall 4 is integrated with the main body 21, and the side wall 33 is formed as a main body opening 35 by releasing the end opposite to the bottom 31 in the height direction. As shown in FIGS. 1 to 4, the main body opening 35 is closed by a lid 23 separate from the main body 21. The aforementioned shielding part 16 is formed as an extension part of the lid 23 that projects from the side wall part 33 to the second end SE side of the side gas passage 2. By integrating the shielding part 16 with the lid 23, the number of parts is reduced. Moreover, the assembly of the shielding portion 16 for guiding the gas to be detected from the side gas passage 2 side to the casing gas inlet 13 side can be completed simply by attaching to the main body opening 35 of the main body portion 21, and the assembly is easy. is there.
[0023]
FIG. 6 shows an example of the structure of the back side of the lid 23 (that is, the side facing the main body 21). The lid 23 is formed with a reinforcing wall portion 23 a that protrudes toward the main body portion 21 along the outer peripheral edge including the extending portion that forms the shielding portion 16. As shown in FIG. 3, the casing gas is provided between the inner surface (surface on the main body 21 side) of the lid 23 and the end surface 39 of the side wall 33 of the main body 21 at the extended base end position of the shielding portion 16. An inlet 13 is formed. In addition, although the end surface 39 of the side wall part 33 of the main-body part 21 is good also as a form which directly forms a part of inner peripheral surface of the casing gas inlet 13, in this embodiment, it is the main surface of the inner cover 22 mentioned later. The outer peripheral edge corresponding to the end surface 39 forms a part of the inner peripheral surface of the casing gas inlet 13. When the inner peripheral surface of the casing gas inlet 13 is divided and formed by the lid 23 and another member such as the main body 21 or the inner lid 22, the casing gas inlet 13 is injected in comparison with the case where the casing gas inlet 13 is formed at a time. Manufacturing by molding is easy, and the mold can be simplified, contributing to cost reduction. Moreover, as shown in FIG. 6, if the casing gas outlet 14 is also formed in a shape in which a part of the reinforcing wall portion 23a is cut out, the manufacturing is similarly facilitated.
[0024]
As shown in FIGS. 2 and 4, in this embodiment, the lid 23 is a main gas passage forming member that forms the main gas passage 8 that guides the gas to be detected from the side gas passage 2 to the accommodation space gas inlet 55. It is also used. A casing gas inlet 13 is formed by the lid 23 at a connection position between the side gas passage 2 and the main gas passage 8. An inner lid 22 is disposed between the main body 21 and the lid 23, and the inner lid 22 serves as the above-described top surface portion, and forms the housing space forming body 19 a together with the main body 21. The accommodation space gas inlet 55 through which the gas to be detected flows directly into the accommodation space 17 is formed in the inner lid 22, and the main gas passage 8 is formed in a gap shape between the lid 23 and the inner lid 22. By forming the main gas passage 8 ahead of the accommodation space 17 in the casing 19, it is possible to suppress intrusion of water droplets or the like into the accommodation space 17. However, since the main gas passage 8 is formed, the internal structure of the casing 19 is complicated. However, by providing the middle lid 22 between the lid 23 and the main body 21 as described above, the main gas passage 8 can be easily formed in a gap (or planar) form. Further, the assembly can be easily performed by simply attaching the inner lid 22 and the lid 23 to the main body 21 in order.
[0025]
The accommodation space gas inlet 55 is covered with a sheet-like filter 70. The gas to be detected introduced from the storage space gas inlet 55 into the storage space 17 can be efficiently exchanged in the storage space 17 by passing through the thin sheet-like filter 70 in the thickness direction. In the present embodiment, the sensor element module 5 is configured to receive the gas to be detected from the front end surface 53 side in the protruding direction from the sensor substrate 3. The filter 70 is disposed to face the front end surface 53 of the sensor element module 5 so that the protruding direction and the thickness direction of the filter 70 coincide with each other. According to this configuration, the gas that has permeated the filter 70 is immediately taken into the inside from the front end surface 53 of the sensor element module 5 facing the filter 70, so that the responsiveness can be improved. The filter 70 is a water repellent filter made of a water repellent polymer material such as a polytetrafluoroethylene porous fiber structure.
[0026]
Further, in the main gas passage 8, an inlet-side protective partition that prevents water droplets that have entered from the casing gas inlet 13 from moving directly to the storage space gas inlet 55 between the casing gas inlet 13 and the storage space gas inlet 55. 60 is provided. By providing such an inlet-side protective partition 60, water droplets are effectively prevented from entering the housing space 17 from the casing gas inlet 13 side.
[0027]
On the other hand, between the casing gas outlet 14 and the accommodation space gas inlet 55, an outlet side protective partition 62 that prevents water droplets that have entered from the casing gas inlet 13 from directing toward the accommodation space gas inlet 55 is provided. . By providing such an outlet-side protective partition 62, water droplets can be effectively prevented from entering the housing space 17 from the casing gas outlet 14 side. The inlet side protective partition part 60 or the outlet side protective partition part 62 is formed in a rib shape that sandwiches the accommodation space gas inlet 55. The protective partition portions 60 and 62 are provided in an integrated form on the back side of the lid 23. In addition, it is desirable that the protective partition portions 60 and 62 have their top surfaces in contact with the main surface of the inner lid 22 in order to enhance the water droplet blocking effect. On the other hand, the protective partition portions 60 and 62 may be provided integrally with the inner lid 22, and in this case, it is desirable that the top surface is in contact with the main back surface of the lid 23.
[0028]
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, when the gas sensor 1 is disposed so that the housing space gas inlet 55 side faces downward with the lid 23 standing in the vertical direction, the casing gas outlet 14 is the casing gas outlet 14. Is formed so that the lower end edge thereof coincides with the position of the inner surface of the reinforcing wall portion 23a on the bottom side. As a result, drainage from the casing gas outlet 14 is facilitated, and water droplets hardly remain in the casing 19. Further, a bypass passage 13 a is formed between the rib-shaped inlet side protective partition portion 60 and the end portion of the outlet side protective partition portion 62. When the gas sensor 1 is arranged as described above, even if water droplets enter the accommodation space gas inlet 55 side beyond the inlet side protective partition portion 60 or the outlet side protective partition portion 62, the water droplets flow down to the bypass passage 13a side. The casing gas outlet 14 can be easily discharged. In addition, in the above arrangement, the entrance-side protection partition 60 and the exit-side protection partition 62 are formed so as to be narrower toward the lower side (in this embodiment, in an inclined arrangement), and are bypassed. Water droplets are collected on the side of the passage 13a to make it easy to flow down.
[0029]
Hereinafter, the detailed structure of the casing 19 employed in the present embodiment will be described. As shown in FIGS. 3 to 5, a fitting guide portion 47 is formed so as to protrude along the inner surface of the side wall portion 33 of the main body portion 21. As a result, the sensor unit 9 can be smoothly inserted into the main body 21 and is not easily caught. In the present embodiment, the fitting guide portion 47 is provided at four corners of the main body portion 21 having a rectangular planar shape and two opposing side portions (long side portions in the present embodiment). . Each fitting guide portion 47 has an upper end side in the height direction of the side wall portion 33 as a tapered guide surface 47a that guides the insertion of the sensor substrate 3, and a certain distance is provided below the tapered guide surface 47a. Is formed in a stepped support surface 47b which is supported in the form of being raised in the main body 21.
[0030]
Further, as shown in FIG. 3, a pair of substrate holders 44 are provided on the inner bottom surface of the main body 21 so as to sandwich the sensor substrate 3 in the plate surface direction (one of the two is shown in the drawing). Not appear). The substrate holder 44 is disposed outside the sensor substrate 3 and has an inner surface above the support surface 47b of the fitting guide portion 47 by a height corresponding to the plate thickness of the sensor substrate 3 as shown in FIG. Further, an engaging protrusion 44b is formed to protrude. An upper end portion of the inner surface of the engaging projection 44b is a tapered surface 44a for guide. When the sensor substrate 3 is pushed between the two substrate holders 44 and 44 (FIG. 3) from above, the sensor holder 3 is elastically deformed so that the substrate holders 44 and 44 are pushed and spread by the outer edge of the sensor substrate 3 on the tapered surface 44a. When the substrate 3 comes to the lower side of the engagement protrusion 44b, it is elastically restored and the sensor substrate 3 is prevented from coming off.
[0031]
As shown in FIGS. 3 and 4, the main body 21 and the inner lid 22 are integrally fitted to each other with the end surface 39 of the side wall 33 of the main body 21 as a fitting surface (hereinafter also referred to as a fitting surface 39). Combined. The fitting surface 39 is an upper end surface of the side wall portion 33 of the main body portion 21, and a rubber seal ring 27 that seals between the main body portion 21 and the inner lid 22 is disposed along the outer edge thereof. In the present embodiment, the fitting surface 39 is formed in a groove shape for positioning and holding the seal ring 27.
[0032]
The main body portion 21 and the inner lid 22 are fixed in a fitted state by the engagement of the main body portion side engaging portion 45 and the inner lid side first engaging portion 25. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the main body side engaging portion 45 is a small protrusion that protrudes from the outer surface of the side wall portion 33. Moreover, as shown in FIG. 3, the inner lid side first engaging portion 25 is integrated in a form extending to the main body portion 21 side with respect to the peripheral portion of the plate-like inner lid main body 22m. The main body part side engaging part 45 has an engaging surface 25a. In the present embodiment, a through window 25w is formed in the plate-shaped inner lid side first engaging portion 25, and among the two edges of the through window 25w parallel to the plate surface of the inner lid body 22m, The side far from the lid main body 22m is used as the engagement surface 25a.
[0033]
A plurality of the inner lid side first engaging portions 25 are provided in the circumferential direction of the inner lid main body 22m, and in this embodiment, are provided on each side portion of the rectangular inner lid main body 22m (more specifically, A plurality of each side portion of the lid main body 22m are provided, and intermittent wall portions are formed in the circumferential direction of the inner lid main body 22m). On the other hand, at the upper edge of the opening side of the side wall 33 of the main body 21, the above-described protruding main body side engaging portions 45 correspond to the respective inner lid side first engaging portions 25 in a one-to-one correspondence. A plurality are formed in the circumferential direction. When attaching the inner lid 22 to the main body portion 21, the opening side upper edge portion of the main body portion 21 is inserted inside the row of the inner lid side first engaging portions 25 arranged in the circumferential direction of the inner lid main body 22m. In this state, the inner lid 22 is pushed toward the main body 21. Then, after the inner lid side first engaging portion 25 has elastically climbed over the main body portion side engaging portion 45, when the through window 25 w comes to the position of the main body portion side engaging portion 45, it is elastically restored and engaged. The main body portion side engaging portion 45 is engaged with the surface 25a to prevent it from coming off.
[0034]
Next, as shown in FIGS. 2 and 3, the lid 23 is also provided with a lid side engaging portion 26, and is fitted and fixed by engagement with the inner lid side second engaging portion 46 (however, An engaging portion of the lid 23 may be provided on the main body 21 side across the lid 22). The lid side engaging part 26 is integrated with the peripheral part of the plate-like lid main body 23m so as to extend to the inner lid 22 side (or the main body part 21 side). And it has the penetration window 26w and the engaging surface 26a, and engages with the protrusion-shaped inner lid side second engaging part 46 similarly to the inner lid side first engaging part 25. In the present embodiment, the lid-side engaging portion 26 is provided on two opposing sides of the rectangular inner lid body 22m. Reference numeral 28 denotes a guide portion.
[0035]
The lid side engaging portion 26 is engaged with the middle lid side second engaging portion 46 at a position where it does not interfere with the inner lid side first engaging portion 25. Specifically, the lid side engaging portion 26 is inserted between the inner lid side first engaging portions 25 and 25 adjacent to each other in the circumferential direction of the side surface of the inner lid main body 22m. Engage with portion 46. When assembling the casing 19, the sensor substrate 3 is assembled in the main body 21, then the inner lid 22 is fitted into the main body 21, and then the lid 23 is fitted into the inner lid 22.
[0036]
Moreover, the above-mentioned channel | path formation wall 4 has contributed also to the space ensuring for forming the main-body-part side engaging part 45 as demonstrated below. In recent years, the gas sensor targeted by the present invention has a limited installation space in a duct in an automobile or the rear part of a front grill of the automobile, and the demand for downsizing has become severe. As shown in FIG. 1, the gas sensor 1 of the present embodiment uses a casing 19 that is flat in the thickness direction of the sensor substrate 3 in order to reduce the overall size of the sensor, and the thickness direction dimension of the casing 19 is the same. The connector portion 15 is configured to protrude from the side surface of the casing 19 so that it can be reduced as much as possible. However, if the connector portion 15 having a large axial cross-sectional area is directly projected on the casing peripheral side surface 2p having a small height direction dimension, it is likely that there is insufficient space to form the main body side engaging portion 45 on the casing peripheral side surface 2p. As a result, the number of main body side engaging portions 45 must be reduced, or the section where the engaging portion is not formed becomes too long. There is also a possibility that a sufficient fitting state cannot be secured.
[0037]
Therefore, as shown in FIG. 1, the passage forming wall 4 is integrated with the outer side of the casing peripheral side surface 2 p via the coupling wall 122, and the connector portion 15 is projected from the outer surface of the passage forming wall 4. As shown in FIG. 5, the connector portion 15 has a terminal wire 57 that penetrates the side wall portion 33 of the main body portion 21 in the plate thickness direction. The end 57a of the terminal wire 57 protruding toward the accommodation space 17 is inserted into a metal fitting insertion hole 3h formed in the sensor substrate 3 and soldered. It is necessary to form a lead portion 15b of the terminal wire 57 between the casing peripheral side surface 2p and the passage forming wall 4, and this lead portion 15b has a smaller axial cross-sectional area than the connector portion 15 for cable connection. can do. Therefore, it becomes easy to secure a space for forming the main body side engaging portion 45 on the casing peripheral side surface 2p.
[0038]
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, in order to further secure a space for forming the main body side engaging portion 45 on the casing peripheral side surface 2p, the outside air intake duct side of the automobile or the front of the automobile is provided. A sensor attachment portion 73 for attaching the gas sensor 1 to an attachment portion (not shown) formed at the rear portion of the grill is also protruded from the outer surface of the passage forming wall 4. In the present embodiment, the passage forming wall 4 is provided so as to correspond to each of the adjacent long side and short side of the bottom surface of the rectangular main body portion 21, and the side gas passage 2 is formed, and each side portion is formed. The connector portion 15 (short side in the present embodiment) and the sensor mounting portion 73 (long side in the present embodiment) are allocated to the passage forming wall 4 corresponding to the above. The passage forming wall 4 (short side) on the side where the shielding part 16 is not provided does not function as a gas flow path for introducing the gas to be detected to the casing gas inlet 13, but a space for the connector part 15, the sensor mounting part 73, etc. In other words, it has a function as a space expansion retaining wall portion that contributes to formation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a gas sensor of the present invention.
2 is a front view, a plan view, and a side view of FIG. 1. FIG.
3 is an exploded perspective view of FIG. 1. FIG.
4 is a front sectional view of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a front sectional view of the main body.
FIG. 6 is a rear view of the lid.
FIG. 7 is a diagram conceptually showing an example of an automatic flap switching mechanism using the gas sensor of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Gas sensor
2 Side gas passage
PE first end
SE second end
2p casing peripheral side
3 Sensor board
4 passage formation wall
4a Height direction end face
8 Main gas passage
9 Sensor unit
11 Gas sensor element
13 Casing gas inlet
14 Casing gas outlet
16 Shielding part
17 containment space
19 Casing
19a Housing space forming body
22 Inner lid (top)
23 Lid (Main gas passage forming member)
23a Reinforcement wall
31 Bottom
31a Outer bottom
33 Side wall
55 Storage space gas inlet
60 Entrance side protective partition
62 Exit side protective partition
70 Water repellent filter

Claims

センサ基板（３）と、該センサ基板（３）に一体的に組み付けられるガスセンサ素子（１１）とを有するセンサユニット（９）と、
前記センサユニット（９）の収容空間（１７）を形成するとともに、被検知ガスを導入するためのケーシングガス入口（１３）を有したケーシング（１９）とを備え、
前記ケーシング（１９）には、前記センサ基板（３）の外周縁を取り囲むケーシング周側面（２ｐ）の外側において該ケーシング周側面（２ｐ）と対向する通路形成壁（４）が一体的に設けられ、それら通路形成壁（４）とケーシング周側面（２ｐ）との間に、ケーシング外部空間と連通する側方ガス通路（２）が形成されてなり、
前記側方ガス通路（２）は、前記通路形成壁（４）の高さ方向における第一端（ＰＥ）側が開放して前記被検知ガスの受入口（６）とされ、他方、第二端（ＳＥ）側の開口の一部又は全部が遮蔽部（１６）によって塞がれるとともに、前記ケーシング周側面（２ｐ）の周方向において前記遮蔽部（１６）に対応する位置に前記ケーシングガス入口（１３）が形成されてなり、
前記側方ガス通路（２）は、前記第一端（ＰＥ）及び第二端（ＳＥ）がいずれも開放した貫通形態に形成され、前記遮蔽部（１６）は前記第二端（ＳＥ）側の開口の一部又は全部を塞ぐものとして、前記通路形成壁（４）と別体に形成されてなり、
さらに、前記ケーシング（１９）は、底部（３１）と、その底部（３１）の外縁から立ち上がる前記ケーシング周側面（２ｐ）を形成する側壁部（３３）とを有する本体部（２１）を備え、前記通路形成壁（４）が該本体部（２１）に一体化され、前記側壁部（３３）は、高さ方向における前記底部（３１）と反対側の端が解放して本体開口部（３５）とされ、その本体開口部（３５）が前記本体部（２１）とは別体の蓋（２３）によって塞がれるとともに、
前記遮蔽部（１６）は、前記側壁部（３３）よりも前記側方ガス通路（２）の前記第二端（ＳＥ）側に張り出す、前記蓋（２３）の延出部として形成されてなることを特徴とするガスセンサ。 A sensor unit (9) having a sensor substrate (3) and a gas sensor element (11) integrally assembled to the sensor substrate (3);
A casing (19) having a casing gas inlet (13) for introducing a gas to be detected, together with forming a housing space (17) of the sensor unit (9);
The casing (19) is integrally provided with a passage forming wall (4) facing the casing peripheral side surface (2p) outside the casing peripheral side surface (2p) surrounding the outer peripheral edge of the sensor substrate (3). A side gas passage (2) communicating with the casing external space is formed between the passage forming wall (4) and the casing peripheral side surface (2p).
The side gas passage (2) is opened at the first end (PE) side in the height direction of the passage forming wall (4) to serve as a receiving port (6) for the gas to be detected. A part or all of the opening on the (SE) side is closed by the shielding part (16), and the casing gas inlet (in a position corresponding to the shielding part (16) in the circumferential direction of the casing peripheral side surface (2p)). 13) is formed,
The side gas passage (2) is formed in a penetrating configuration in which both the first end (PE) and the second end (SE) are open, and the shielding part (16) is on the second end (SE) side. As a thing which closes part or all of opening of the above, it is formed separately from the above-mentioned passage formation wall (4),
Furthermore, the casing (19) includes a main body (21) having a bottom (31) and a side wall (33) that forms the casing peripheral side surface (2p) rising from the outer edge of the bottom (31). The passage forming wall (4) is integrated with the main body (21), and the side wall (33) is released at the end opposite to the bottom (31) in the height direction to open the main body opening (35). And the body opening (35) is closed by a lid (23) separate from the body (21),
The shielding part (16) is formed as an extension part of the lid (23) that projects from the side wall part (33) to the second end (SE) side of the side gas passage (2). gas sensor characterized in that it comprises.

前記蓋（２３）には、前記遮蔽部（１６）をなす前記延出部を含めた外周縁に沿って前記本体部（２１）側に突出する補強壁部（２３ａ）が形成され、前記遮蔽部（１６）の延出基端位置において前記蓋（２３）の内面と、前記本体部（２１）の前記側壁部（３３）の端面との間に前記ケーシングガス入口（１３）が形成されてなる請求項１記載のガスセンサ。 The lid (23) is formed with a reinforcing wall portion (23a) projecting toward the main body portion (21) along an outer peripheral edge including the extending portion forming the shielding portion (16), and the shielding portion is formed. The casing gas inlet (13) is formed between the inner surface of the lid (23) and the end surface of the side wall (33) of the main body (21) at the extended base end position of the portion (16). The gas sensor according to claim 1 .

前記ケーシングガス出口（１４）が、前記補強壁部（２３ａ）の一部を切り欠く形で形成されている請求項２記載のガスセンサ。 The gas sensor according to claim 2, wherein the casing gas outlet (14) is formed by cutting out a part of the reinforcing wall (23a) .

前記ケーシング（１９）は、前記収容空間（１７）を挟んで互いに対向する前記底部（３１）及び頂面部（２２）と、それら底部（３１）及び頂面部（２２）の周縁同士を連結する形で前記収容空間（１７）を取り囲むように形成された、前記ケーシング周側面（２ｐ）を形成する前記側壁部（３３）とを有した収容空間形成体（１９ａ）を備え、前記収容空間（１７）へ前記被検知ガスを直接流入させる収容空間ガス入口（５５）が、前記頂面部（２２）にのみ形成されるとともに、
前記蓋（２３）は、前記側方ガス通路（２）からの前記被検知ガスを前記収容空間ガス入口（５５）に導く主ガス通路（８）を形成する、主ガス通路形成部材（２３）に兼用され、前記ケーシングガス入口（１３）が、前記蓋（２３）における前記側方ガス通路（２）と前記主ガス通路（８）との接続位置に形成されるとともに、
前記本体部（２１）と前記蓋（２３）との間に中蓋（２２）が配置され、該中蓋（２２）が前記頂面部となって前記本体部（２１）とともに前記収容空間形成体（１９ａ）を形成し、前記収容空間（１７）へ前記被検知ガスを直接流入させる前記収容空間ガス入口（５５）が前記中蓋（２２）に形成され、
前記蓋（２３）と前記中蓋（２２）との間に前記主ガス通路（８）が形成される請求項２又は３に記載のガスセンサ。 The casing (19) connects the bottom (31) and the top surface (22) facing each other with the accommodation space (17) therebetween, and the peripheral edges of the bottom (31) and the top surface (22). And a housing space forming body (19a) having the side wall portion (33) forming the casing peripheral side surface (2p), which is formed so as to surround the housing space (17). And a storage space gas inlet (55) through which the gas to be detected directly flows is formed only in the top surface portion (22),
The lid (23) forms a main gas passage forming member (23) that forms a main gas passage (8) that guides the detected gas from the side gas passage (2) to the accommodation space gas inlet (55). And the casing gas inlet (13) is formed at the connection position of the side gas passage (2) and the main gas passage (8) in the lid (23),
An inner lid (22) is disposed between the main body portion (21) and the lid (23), and the inner lid (22) serves as the top surface portion together with the main body portion (21) and the housing space forming body. (19a) is formed, and the storage space gas inlet (55) through which the detected gas flows directly into the storage space (17) is formed in the inner lid (22),
The gas sensor according to claim 2 or 3, wherein the main gas passage (8) is formed between the lid (23) and the inner lid (22) .

前記主ガス通路（８）において、前記ケーシングガス入口（１３）と前記収容空間ガス入口（５５）との間に、前記ケーシングガス入口（１３）から侵入した水滴が前記収容空間ガス入口（５５）に直接向かうことを阻止する入口側保護仕切り部（６０）が設けられている請求項４記載のガスセンサ。 In the main gas passage (8), water droplets that have entered from the casing gas inlet (13) between the casing gas inlet (13) and the accommodating space gas inlet (55) are located in the accommodating space gas inlet (55). The gas sensor according to claim 4, further comprising an inlet-side protective partition portion (60) that prevents direct passage toward the center .

前記主ガス通路（８）において、前記ケーシングガス出口（１４）と前記収容空間ガス入口（５５）との間に、前記ケーシングガス出口（１３）から侵入した水滴が前記収容空間ガス入口（５５）に直接向かうことを阻止する出口側保護仕切り部（６２）が設けられている請求項４又は５に記載のガスセンサ。 In the main gas passage (8), water droplets that have entered from the casing gas outlet (13) are between the casing gas outlet (14) and the accommodating space gas inlet (55). The gas sensor according to claim 4 or 5, wherein an outlet-side protective partition portion (62) that prevents direct heading to the gas is provided .

前記センサ基板（３）の板面が上下方向に立った状態となり、前記ケーシング周側面（２ｐ）の、前記収容空間（１７）を挟んだ左右の面のそれぞれに、前記ケーシングガス入口（１３）と前記ケーシングガス出口（１４）とが開口し、かつ、前記ケーシングガス出口（１４）の下縁が前記ケーシングガス入口（１３）の下縁と同位置または低位となる位置関係にて、前記ケーシング（１９）が取り付けて使用される請求項１ないし６のいずれか１項に記載のガスセンサ。 The plate surface of the sensor substrate (3) stands in a vertical direction, and the casing gas inlet (13) is provided on each of the left and right surfaces of the casing peripheral side surface (2p) with the housing space (17) interposed therebetween. And the casing gas outlet (14) are opened, and the casing gas outlet (14) has a lower edge at the same position as or lower than the lower edge of the casing gas inlet (13). The gas sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein (19) is attached and used .

前記収容空間ガス入口（５５）が、シート状の撥水性フィルタ（７０）にて覆われてなる請求項１ないし７のいずれか１項に記載のガスセンサ。 The gas sensor according to any one of claims 1 to 7, wherein the accommodation space gas inlet (55) is covered with a sheet-like water-repellent filter (70) .