JP5096434B2 - ガスセンサ - Google Patents

Description

本発明は、検出対象ガス中の特定ガス成分の濃度に応じた濃度信号を出力するガスセンサに関する。

従来より、検出対象ガス中の特定ガス成分濃度（例えば内燃機関の排気ガス中のＮＯｘ濃度）に応じた濃度信号を出力するセンサ素子を備えたガスセンサが知られている。なお、このガスセンサを制御するセンサ制御装置は、センサ素子からの濃度信号を取得するために、センサ素子を構成するセンサ本体部やそのセンサ本体部を加熱するヒータの駆動制御を行うように構成される。

ところで、センサ素子（センサ本体部）からの濃度信号と特定ガス成分濃度との関係を表す特性（以下、特定ガス濃度特性という）、あるいは、ヒータの抵抗値（インピーダンス値）とヒータ温度との関係を表す特性（以下、ヒータ温度特性という）には、ガスセンサ毎の個体差による微妙なばらつき（即ち、個体間のばらつき）が存在し得る。

このため、ガスセンサ側に備えられた記憶媒体に、そのガスセンサ毎についての特定ガス濃度特性やヒータ温度特性などを示す情報（以下、個体情報という）を個々に記憶するように構成されたものが知られている。これにより、センサ制御装置は、このセンサ制御装置に接続されたガスセンサの記憶媒体から個体情報を取得し、この個体情報を用いて個体間のばらつきを補正することができる（例えば、特許文献１参照）。

また、この種のガスセンサでは、一般的に、図１１に示すように、記憶媒体１００が実装された配線基板１０１を収容する樹脂ケース１０２と、配線基板１０１を水密に覆うシール部１０３とを備え、樹脂ケース１０２内の設置面１０４に配線基板１０１を載置した状態で、その樹脂ケース１０２内に熱可塑性樹脂を充填することにより、シール部１０３が形成される（例えば、特許文献２参照）。

特開平１１−７２４７８号公報 特開２００９−１９２４８６号公報

ところで、従来のガスセンサでは、シール部１０３の形成時に樹脂ケース１０２内に熱可塑性樹脂を高圧で充填することにより、設置面１０４から配線基板１０１が一時的に離間してしまい、その結果、配線基板１０１と設置面１０４との隙間部分に熱可塑性樹脂が浸入することがある。

しかし、シール部１０３の形成時において、設置面１０４から配線基板１０１が離間する時間が短く、配線基板１０１と設置面１０４との接触面積が大きいため、配線基板１０１と設置面１０４との隙間全体に熱可塑性樹脂が行き渡らない可能性があった。

つまり、配線基板１０１と設置面１０４との隙間全体に熱可塑性樹脂が行き渡るために必要な時間が長いため、配線基板１０１と設置面１０４との隙間部分に、熱可塑性樹脂が浸入する領域と、熱可塑性樹脂が浸入しない領域とが形成され、これにより、その隙間部分に気泡が生じてしまう虞があった。

そして、配線基板１０１と設置面１０４との隙間部分に気泡が残った状態でシール部１０３が形成されると、周囲の温度が変化する場合に、シール部１０３が膨張したり、気泡の内圧が上昇したりすることにより、その気泡を起点としてシール部１０３に割れ（クラック）が生じる可能性があるという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するために、クラックの発生を抑制可能なシール構造を有するガスセンサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた発明である請求項１に記載のガスセンサは、検出対象ガス中の特定ガス成分の濃度に応じた濃度信号を出力するセンサ素子と、センサ素子毎に予め設定されてそのセンサ素子の出力補正及び駆動補正の少なくとも一方に用いられる個体情報を記憶する記憶媒体と、記憶媒体が実装されるとともに、記憶媒体に電気的に接続される接続部を有する配線基板とを備えている。

また、本発明のガスセンサは、記憶媒体から接続部を介して個体情報を出力するための端子部が貫通して配置された設置面を有する出力基台と、配線基板を水密に覆う熱可塑性樹脂からなるシール部とを備えている。

ここで、本発明のガスセンサにおいて、出力基台は、設置面に突設された突設部を備えている。なお、突設部は、配線基板における対向する二つの板面のうち、一方の板面である第１の板面が設置面に面した状態で、配線基板を支持する支持面を有する。また、配線基板の接続部は、突設部の支持面に配線基板が支持された状態で、端子部に接合される。そして、シール部は、接続部に端子部が接合された状態で、配線基板の周囲に熱可塑性樹脂が充填されていることを要旨とする。

このように構成されたガスセンサでは、出力基台の突設部（詳しくは、支持面）によって、設置面から配線基板の板面（詳しくは、第１の板面）が離間した状態で配線基板が支持されるため、シール部の形成時に配線基板の周囲に熱可塑性樹脂を充填すると、配線基板と設置面との隙間にも熱可塑性樹脂が全体に行き渡る。これにより、配線基板と設置面との隙間部分に気泡が生じることを防止できるため、周囲の温度が変化する場合であっても、シール部に割れ（クラック）が生じ難くなる。

したがって、本発明のガスセンサによれば、シール部におけるクラックの発生を抑制することができる。また、配線基板と出力基台の設置面との隙間に熱可塑性樹脂を良好に行き渡らせることができるため、熱可塑性樹脂による充填を円滑に行うことができ、熱可塑性樹脂の充填工程に時間を要さずに、効率よくガスセンサを得ることも可能となる。

ここで、本発明のガスセンサにおいて、出力基台の突設部は、設置面のうち、一箇所に設けられてもよいし、請求項２に記載のように、設置面を平面視して二分割した各領域に設けられてもよい。

後者の場合、前者の構成と比較すると、配線基板の板面に垂直な方向への配線基板の縁部の移動が抑制されるため、出力基台の設置面に対する配線基板の位置がより安定した状態で、突設部の支持面に配線基板が支持される。これにより、配線基板の周囲に熱可塑性樹脂を充填する際に、配線基板が不安定な状態となること（いわゆる、配線基板のぐらつき）をより抑制できるため、シール部をより好適に形成することができる。

また、本発明のガスセンサにおいて、記憶媒体は、配線基板における対向する二つの板面のうち、出力基台の設置面に面する側の板面（第１の板面）に実装されてもよいし、請求項３に記載のように、第１の板面の反対側の板面である第２の板面に実装されてもよい。

後者の場合、前者の構成と比較すると、配線基板において、突設部の支持面に接触する領域と、記憶媒体が実装される領域とを、第１の板面と第２の板面とにそれぞれ分けることができるため、第１の板面および第２の板面を小さくすることができる。これに伴い、出力基台の設置面を小さくすることもできるため、ひいては、配線基板や出力基台を小型化することができる。

また、本発明のガスセンサにおいて、請求項４に記載のように、配線基板には、当該配線基板を厚み方向に貫通する貫通孔が形成され、且つ、接続部は、配線基板における対向する二つの板面のうち、少なくとも一方の板面における貫通孔の周縁に設けられてもよい。なお、貫通孔は、端子部が挿通可能な大きさの内径を有する。

この場合、貫通孔に端子部が挿入されることによって、配線基板の板面に平行な方向への配線基板の移動が抑制されるため、出力基台の設置面に対する配線基板の位置がさらに安定した状態で、突設部の支持面に配線基板が支持される。これにより、配線基板の周囲に熱可塑性樹脂を充填する際に、いわゆる配線基板のぐらつきをさらに抑制できるため、シール部をさらに好適に形成することができる。また、貫通孔の周縁に接続部が設けられているため、接続部に端子部をより容易に接合させることができる。

また、本発明のガスセンサは、請求項５に記載のように、センサ素子を制御するセンサ制御装置に装着されるコネクタと、コネクタ及び接続部に電気的に接続されたリード線とともに出力基台が挿入される筒状の弾性部材とを備えてもよい。なお、弾性部材は、開口部と、この開口部に隣接する収容部とを備えている。そして、リード線のうちコネクタに接続される側の端部をコネクタ側端部とすると、開口部は、シール部が形成された出力基台とコネクタとが連結された状態（連結状態）でコネクタ側端部を包囲し、収容部は、この連結状態で出力基台を収容するようにそれぞれ構成されている。

ここで、出力基台は、リード線の一部を収容するケース部と、そのケース部の側面に突設された突起片とを備えている。なお、突起片は、弾性部材への出力基台の挿入方向に対する反対側を向く係止面を有する。そして、収容部の内壁には、開口部にコネクタ側端部が包囲された状態で突起片が配置される位置に、係止面に係止される溝部が形成されている。

このように構成されたガスセンサでは、記憶媒体が実装された配線基板（実装済基板）に水が付着することをシール部によって防止できることに加えて、実装済基板やリード線等が外部に晒されること（例えば、実装済基板やリード線に塵や埃が付着すること）を弾性部材によって防止できる。また、出力基台の係止面を溝部に係止させることにより、弾性部材を出力基台に装着できるため、接着剤を用いて弾性部材を出力基台に固定させる必要がなく、これにより、材料費を抑制することができる。さらに、弾性部材の弾性変形によって、弾性部材を出力基台から取り外すことが可能であるため、例えばリード線とコネクタとの接続箇所に何らかの異常があった場合等に、メンテナンスを容易に行うことができる。

本発明が適用されたガスセンサとしてのＮＯｘセンサ２を備えるガス検出装置１の概略構成を示す構成図である。 ガス検出装置１の内部構成を示す構成図である。 接続用ケーブル部５の構成を示す第１の斜視図である。 接続用ケーブル部５の構成を示す第２の斜視図である。 ブラケット３０および保持部４０の構成を示す斜視図である。 回路部１０の構成を説明するための説明図である。 配線基板３４を出力基台１９に取り付ける方法を示す説明図である。 コネクタブーツ２９の構成を示す斜視図である。 コネクタブーツ２９を接続用ケーブル部５に取り付ける方法を示す説明図である。 他の実施形態における回路部１０の構成を説明するための説明図である。 従来のガスセンサにおける樹脂ケース１０２内のシール構造を示す斜視図である。

以下に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
＜全体構成＞
図１は、本発明が適用されたガスセンサとしてのＮＯｘセンサ２を備えるガス検出装置１の概略構成を示す構成図であり、図２は、このガス検出装置１の内部構成を示す構成図である。

図１に示すように、ガス検出装置１は、車両の内燃機関やボイラ等の各種燃焼機器の排気経路内に設けられて排ガス中の特定ガス成分濃度としての窒素酸化物（ＮＯｘ）濃度を検出するＮＯｘセンサ２と、このＮＯｘセンサ２を制御するセンサ制御装置３とを備えている。

また、ＮＯｘセンサ２は、ＮＯｘ濃度に応じた濃度信号をセンサ制御装置３に出力するセンサ素子４と、このセンサ素子４に第１リード線５１を介して接続されたコネクタ６を有する接続用ケーブル部５と、接続用ケーブル部５に取り付けられるコネクタブーツ２９とを備えている。

なお、コネクタ６は、センサ制御装置３に接続されたコネクタ７に対して着脱可能な構成をなし、コネクタ７と嵌合して取り付けられることにより、ＮＯｘセンサ２とセンサ制御装置３とを電気的に接続するように構成されている。つまり、ＮＯｘセンサ２は、コネクタ６，７を取り外すことにより、ＮＯｘセンサ２を容易に交換することが可能に構成されている。

接続用ケーブル部５は、詳細について後述するが、コネクタ６に第２リード線５２を介して接続されてセンサ制御装置３に対して入力や出力を行う回路部１０を有する。回路部１０は、ＮＯｘセンサ２（センサ素子４）毎の個体間のばらつきを補正するために予め設定された個体情報を記憶し、センサ制御装置３から個体情報を取得するための要求信号を入力すると、その要求信号に応じてセンサ制御装置３に個体情報を出力するように構成されている。なお、第１リード線５１、第２リード線５２、コネクタ７とセンサ制御装置３とをつなぐリード線は複数本存在するが、図１ではガス検出装置１の構成の理解を容易にするために１本で表示している。

センサ素子４は、図２に示すように、ジルコニア等の酸素イオン伝導性のある固体電解質層に、その固体電解質層を挟み込むように多孔質電極（例えば、白金，白金合金，白金とセラミックスを含むサーメット等）が配置されてなる第１酸素ポンプセル１１および酸素分圧検知セル１２、さらには固体電解質層の一面に一対の電極が配置された第２酸素ポンプセル１３を、絶縁層１４を介して積層した構造を有するセンサ本体部８を備える。

さらに、センサ素子４は、例えばアルミナ等の絶縁性セラミックスからなるシート状の絶縁層１５を介して、センサ本体部８と積層一体化されることにより構成され、これら絶縁層１５の間に設けられたＰｔを主体として、バッテリ（図示ぜず）との通電により発熱し、センサ本体部８を加熱するヒータ９を備えている。

このうち、センサ本体部８は、多孔質状の第１拡散経路１６を介して検出対象ガス空間（排気経路内）に連通する第１測定室２１、及び、多孔質状の第２拡散経路１７を介して第１測定室２１に連通する第２測定室２２を有し、第１酸素ポンプセル１１および第２酸素ポンプセル１３により、第１測定室２１および第２測定室２２内の酸素のポンピング（汲み出し，汲み入れ）をそれぞれ可能にする。そして、酸素分圧検知セル１２により、酸素濃度を一定に制御された酸素基準室１８と第１測定室２１との酸素濃度差、つまり第１測定室２１内の酸素濃度の測定を可能とするように構成されている。

一方、センサ制御装置３は、第１酸素ポンプセル１１，酸素分圧検知セル１２，第２酸素ポンプセル１３を駆動するセンサ駆動部２３と、ヒータ９を駆動するヒータ駆動部２４と、センサ駆動部２３およびヒータ駆動部２４を制御する制御部２５とを備えている。なお、ヒータ駆動部２４は、ヒータ９をＰＷＭ駆動するためにヒータ９への通電のオンまたはオフの切り替えを行うように構成されている。

具体的に言うと、センサ制御装置３の制御部２５は、ヒータ駆動部２４を介してヒータ９の温度制御を行うことにより、センサ本体部８を活性温度（例えば、７５０℃）まで加熱し、この状態で、センサ駆動部２３を介して酸素分圧検知セル１２の両端電圧Ｖｓが予め設定された一定電圧（例えば、４２５ｍＶ）となるように第１酸素ポンプセル１１に流す第１ポンプ電流Ｉp1を制御する。すると、第１酸素ポンプセル１１を介して第１測定室２１内の酸素濃度が所定の低濃度（≒０％）に保持される。このときに流れる第１ポンプ電流Ｉp1が、検出対象ガス中の酸素濃度に応じた大きさとなる。

これと共に、センサ制御装置３の制御部２５は、センサ駆動部２３を介して第２酸素ポンプセル１３に、第２測定室２２から酸素を汲み出す方向に一定の第２ポンプ電圧Ｖp2（例えば、４５０ｍＶ）を印加する。つまり、第１測定室２１内の酸素濃度を所定の低濃度に保持し、且つ第２ポンプ電圧Ｖp2を所定の電圧に保持すると、第２測定室２２では、第２酸素ポンプセル１３を構成する多孔質電極の触媒作用によって、検出対象ガス中（換言すると、第１測定室２１から流入するガスであって、酸素濃度が所定の低濃度に保持されたガス中）のＮＯｘが窒素と酸素とに分解され、その分解により得られた酸素が第２測定室２２から酸素基準室１８に面する第２酸素ポンプセル１３の他方の電極に向けて汲み出される。このときに流れる第２ポンプ電流Ｉp2が、検出対象ガス中のＮＯｘ濃度に応じた大きさとなる。

そして、センサ制御装置３の制御部２５は、センサ本体部８により出力される濃度信号（即ち、第１ポンプ電流Ｉp1，第２ポンプ電流Ｉp2）に基づいて、排気ガス中の酸素濃度およびＮＯｘ濃度をそれぞれ検出する濃度検出処理を実行し、これら濃度に関する情報（酸素濃度情報，ＮＯｘ濃度情報）を、図示しない外部装置（例えば、エンジンＥＣＵ）に送出する。

なお、センサ制御装置３の制御部２５は、ＮＯｘセンサ２の回路部１０に要求信号を出力してその回路部１０から個体情報を取得する情報取得処理を実行し、第１ポンプ電流Ｉp1と酸素濃度との関係を表す特性や、第２ポンプ電流Ｉp2とＮＯｘ濃度との関係を表す特性を設定する。そして、センサ制御装置３の制御部２５は、濃度検出処理を実行する際に、情報取得処理により取得した個体情報に基づいて、センサ本体部８の出力補正を行うように構成されている。

＜接続用ケーブル部の構成＞
次に、図３及び図４は、いずれも接続用ケーブル部５の構成を示す斜視図であり、このうち、図３は、接続用ケーブル部５をコネクタ６の斜め上方側から見た図であり、図４は、接続用ケーブル部５をコネクタ６の斜め下方側から見た図である。

なお、図３及び図４（並びに図９）では、第１リード線５１が２本しか図示されていないが、実際には、センサ素子４の構成に応じて必要な数（本実施形態では６本）の第１リード線５１がコネクタ６に接続されている。

図３及び図４に示すように、接続用ケーブル部５は、前述のコネクタ６および回路部１０に加えて、回路部１０を構成する出力基台１９とコネクタ６とを連結するための長板状（金属製）のブラケット３０を備えている。なお、出力基台１９は、詳細について後述するが、第２リード線５２の一部を収容する略箱型のケース部４９を備えている。

また、コネクタ６には、センサ制御装置３に接続されたコネクタ７が嵌合される嵌合面２６と、第１リード線５１が挿入される第１挿入孔３１、および第２リード線５２が挿入される第２挿入孔３２が設けられた挿入面２７と、ブラケット３０を取り付けるためのブラケット取付面２８とが形成されている。

そして、ケース部４９から引き出された第２リード線５２は、ケース部４９内に配設された方向と逆向きに折り曲げられ、挿入面２７の第２挿入孔３２に挿入されることによって、コネクタ６と電気的に接続され、出力基台１９を有する回路部１０とともに、リード線５１，５２とコネクタ６との接続箇所付近を保護するためのコネクタブーツ２９（図８参照）に挿入される。

一方、出力基台１９においては、ブラケット３０を取り付けるための略矩形状のブラケット取付面３５（図５参照）がケース部４９の下方側に形成されている。そして、出力基台１９は、このブラケット取付面３５（図５参照）においてブラケット３０を保持するための保持部４０を備えている。

＜ブラケット及び保持部の構成＞
ここで、図５は、ブラケット３０および保持部４０の構成を示す斜視図である。
図５に示すように、ブラケット３０は、当該ブラケット３０における長手方向の一方の端部において切り欠き状に形成されて一対の内壁面３７を有するスライダ部５０と、このスライダ部５０の一方の内壁面３７に凹設されることで係止面３８が形成されてなるフック部６０とを備えている。また、ブラケット３０における長手方向の他方の端部には、コネクタ６を取り付けるための取付孔３９が設けられている。

なお、以下では、ブラケット３０における長手方向の端部のうち、スライダ部５０およびフック部６０が配置されている側をブラケット先端部４１、取付孔３９が配置されている側をブラケット後端部４２という。また、ブラケット後端部４２およびコネクタ６の構成並びに取付方法については、公知技術であるためその説明を省略する（詳しくは、特開２００９−１２１９７５号公報参照）。

一方、保持部４０は、ブラケット取付面３５に突設されてフック部６０に係止されるストッパ部４５と、スライダ部５０の内壁面３７を摺動可能にブラケット取付面３５に立設されて、フック部６０をストッパ部４５へ案内する外壁面４８を有するガイド壁部４６と、ブラケット取付面３５と直交する方向へのスライダ部５０の移動範囲を制限する制限板部４７と、ブラケット先端部４１の一部を挟み込む一対のサイド壁部４４とを備えている。

なお、以下では、ガイド壁部４６の外壁面４８に沿ってフック部６０がストッパ部４５へ案内される方向をガイド方向、ブラケット取付面３５と直交する方向を取付面方向、ガイド壁部４６の外壁面４８と直交する方向を外壁面方向とする。

ガイド壁部４６は、ブラケット取付面３５のうちガイド方向と逆向き側の縁部のほぼ中央位置から、スライダ部５０の内壁面３７に相当する長さだけガイド方向に延びて形成されている。また、サイド壁部４４は、ブラケット取付面３５のうちガイド方向側の縁部の両側端に配置されている。なお、ガイド壁部４６およびサイド壁部４４は、外壁面方向から見て互いに重ならないように配置されている。

ストッパ部４５は、取付面方向から見て制限板部４７と重ならない位置であり、且つ、ガイド壁部４６の外壁面４８に当接する位置に設けられている。また、ストッパ部４５は、フック部６０に係止された状態で係止面３８に当接する当接面（図示せず）と、ガイド壁部４６におけるガイド方向側の端面とが、段差のない状態（面一）となるように配置されている。

制限板部４７は、ブラケット取付面３５においてガイド壁部４６により二分された領域のうち、ストッパ部４５が配置されている領域側に位置する短側部６１と、ストッパ部４５が配置されていない領域側に位置する長側部６２とからなる。このうち、長側部６２においては、ブラケット取付面３５との対向面がブラケット取付面３５と概ね平行となるように形成されている。

また、短側部６１のブラケット取付面３５に面する側は、ブラケット取付面３５との距離がガイド方向に向かうほど大きくなる傾斜面６３を有している。なお、傾斜面６３は、短側部６１におけるブラケット取付面３５との対向面の全ての領域に形成されている。一方、ストッパ部４５には、ブラケット取付面３５からの高さがガイド方向に向かうほど大きくなる突設面６４が形成されている。

つまり、ブラケット３０および保持部４０は、スライダ部５０をガイド壁部４６に沿ってガイド方向に摺動させると、ブラケット３０の弾性変形によって、ストッパ部４５の突設面６４と制限板部４７の傾斜面６３とに沿ってブラケット３０が移動し、フック部６０の係止面３８がストッパ部４５に係止されるようになっている。

このように構成されたブラケット３０および保持部４０では、フック部６０の係止面３８がストッパ部４５に係止されることによって、ガイド方向と逆向きへのスライダ部５０の移動範囲が制限され、ガイド壁部４６のうちガイド方向と逆向きの端部によって、ガイド方向へのスライダ部５０の移動範囲が制限される。さらに、制限板部４７によって、取付面方向へのスライダ部５０の移動範囲が制限されるとともに、スライダ部５０の内壁面３７がガイド壁部４６の外壁面４８に外嵌され、なお且つ、ブラケット先端部４１がサイド壁部４４に挟み込まれることよって、外壁面方向へのスライダ部５０の移動も制限される。

＜回路部の構成＞
次に、図６は、回路部１０の構成を説明するための説明図であり、後述するシール部３６が形成される前の態様と、そのシール部３６が形成された後の態様とを示している。また、図７は、後述する配線基板３４を出力基台１９に取り付ける方法を示す説明図である。

図６に示すように、回路部１０は、当該回路部１０が取り付けられているＮＯｘセンサ２についての個体情報を記憶する記憶媒体３３と、記憶媒体３３が実装されるとともに、記憶媒体３３に電気的に接続される（換言すれば、配線を介して導通する）接続部５３（図７参照）を有する板状の配線基板３４と、記憶媒体３３から接続部５３（図７参照）を介して個体情報を出力するための柱状の端子部５４が貫通して配置された設置面５５を有する出力基台１９と、配線基板３４を水密に覆うシール部３６とを備えている。なお、設置面５５は、出力基台１９において、出力基台１９とコネクタ６とがブラケット３０によって連結された状態で、コネクタ６の挿入面２７に対向する位置に設けられている（図４参照）。

また、記憶媒体３３に記憶されている個体情報としては、第１ポンプ電流Ｉp1と酸素濃度との関係を表す特性を設定するための情報（Ｏ₂ゲインとＯ₂オフセット）と、第２ポンプ電流Ｉp2とＮＯｘ濃度との関係を表す特性を設定するための情報（ＮＯｘゲインとＮＯｘオフセット）とからなるセンサ特性情報といったセンサ素子の出力補正に用いられる情報が挙げられる。ちなみに、この個体情報は、ＮＯｘセンサ２の製造過程において得られる個々のセンサ素子４に対して、所定の検査装置にて個別に検査することで得られる情報であって、検査に供されたセンサ素子４を備えるＮＯｘセンサ２に組み込まれる記憶媒体に記憶されるものである。なお、上記個体情報を用いたセンサ素子の出力補正に関しては、特開平１１−７２４７８号公報にて知られているため、これ以上の説明は省略する。

図７に示すように、出力基台１９は、ナイロン系樹脂（例えば、ＰＡ６６ナイロン）を材料として形成され、前述のケース部４９および保持部４０に加えて、設置面５５に突設された突設部５７を有する台座部５９を備えている。なお、台座部５９の内側には、図示を省略するが、ケース部４９の内部に連通する空洞領域が形成されており、この空洞領域において、端子部５４が第２リード線５２に接続されている。また、台座部５９は、出力基台１９において、ブラケット取付面３５にブラケット３０が取り付けられる際にブラケット３０に干渉しない位置に設けられている（図５参照）。

そして、台座部５９は、前述の設置面５５に加えて、設置面５５に繋がって形成された第１の側周面８１と、ケース部４９に繋がって形成された第２の側周面８２とを有し、第１の側周面８１に対して第２の側周面８２が外側に突出して配置されている。また、第２の側周面８２のうち、ケース部４９の側面６５に略平行な領域（以下、対象側面という）８３は、ケース部４９の側面６５よりも外側に突出しない位置に配置されている。なお、本実施形態では、対象側面８３がケース部４９の側面６５に対して段差のない状態（面一）となるように配置されている。

突設部５７は、配線基板３４における対向する二つの板面のうち、一方の板面である第１の板面７１が設置面５５に面した状態で、配線基板３４を支持する支持面５８を有している。そして、配線基板３４における二つの板面のうち、第１の板面７１とは反対側の板面である第２の板面７２には、記憶媒体３３が実装されている。つまり、配線基板３４において、突設部５７の支持面５８に接触する領域と、記憶媒体３３が実装される領域とを、第１の板面７１と第２の板面７２とにそれぞれ分けることにより、配線基板３４や出力基台１９（台座部５９）の小型化が図られている。

また、突設部５７は、設置面５５のうち、当該設置面５５を平面視して二分割した各領域に一つずつ設けられている。そして、配線基板３４は、当該配線基板３４を厚み方向に貫通して形成された貫通孔５６を有し、この貫通孔５６に端子部５４が挿入されることにより、突設部５７の支持面５８に支持される。つまり、台座部５９は、突設部５７によって、配線基板３４の板面に垂直な方向への配線基板３４の移動を抑制するとともに、貫通孔５６に挿入された端子部５４によって、配線基板３４の板面に平行な方向への配線基板３４の移動を抑制するように構成されている。

接続部５３は、第２の板面７２における貫通孔５６の周縁に設けられ、配線基板３４に実装された記憶媒体３３に当該接続部５３が電気的に接続され、且つ、突設部５７の支持面５８に配線基板３４が支持された状態で、端子部５４に接合（例えば、ハンダ付け）されている。

このようにして、突設部５７（詳細には、支持面５８）に配線基板３４が支持されることで、図６に示すように、出力基台１９の設置面５５と配線基板３４の第１の板面７１（詳細には、第１の板面７１のうちで突設部５７に支持されている領域や端子部５４を貫通している領域を除く面部分；以下、この部分を第１の板面部分７１１ともいう）との間に、突設部５７の高さの分の隙間が形成されることになる。

そして、配線基板３４は、接続部５３が端子部５４に接合された状態で、これら接続部５３および端子部５４を介して、センサ制御装置３から個体情報を取得するための要求信号を入力すると、その要求信号に応じて、記憶媒体３３に記憶されている個体情報を出力するように構成されている。

図６に戻り、シール部３６は、接続部５３に端子部５４が接合された状態で、配線基板３４および第１の側周面８１の周囲に熱可塑性樹脂が充填されることにより形成される。そして、熱可塑性樹脂としては、出力基台１９（台座部５９）を形成するナイロン系樹脂よりも熱膨張率の高いホットメルト樹脂（例えば、ヘンケルジャパン（株）製のマクロメルト（登録商標））が用いられる。本実施形態では、上述したように、出力基台１９の設置面５５と配線基板３４の第１の板面７１（詳細には、第１の板面部分７１１）との間には、突設部５７の高さの分の隙間が形成されているため、熱可塑性樹脂は、その充填工程において当該隙間全体に行き渡ることができ、配線基板３４の周囲を確実に水密に覆うことができる。

ここで、図１１に示すように、従来では、樹脂ケース１０２内に熱可塑性樹脂を充填することにより、樹脂ケース１０２の側面１０５に挟まれるようにシール部１０３が配置されていたため、樹脂ケース１０２を形成する樹脂（ナイロン系樹脂）よりも熱可塑性樹脂の膨張率が高い場合、周囲の温度変化によって、樹脂ケース１０２からシール部１０３が剥離する可能性があり、シール部１０３による防水性が損なわれる虞があった。

具体的には、樹脂ケース１０２の側面１０５がシール部１０３における外側に配置されるため、周囲の温度が上昇してシール部１０３が外側方向に膨張すると、樹脂ケース１０２がシール部１０３と同一の伸びを強いられ、逆に周囲の温度が下降して樹脂ケース１０２が収縮すると、シール部１０３が樹脂ケース１０２よりも大きい収縮率で収縮する。そして、これらシール部１０３および樹脂ケース１０２が膨張および収縮を繰り返すことにより、樹脂ケース１０２の側面１０５からシール部１０３が剥離する可能性があった。

一方、図６に戻り、回路部１０では、台座部５９の第１の側周面８１を覆うようにシール部３６が配置されているため、台座部５９を形成する樹脂（ナイロン系樹脂）よりも熱可塑性樹脂（シール部３６）の膨張率が高い場合、周囲の温度が上昇しても、シール部３６が外側方向に規制を受けることなく膨張できる。また、シール部３６が外側方向に膨張しても、台座部５９がシール部３６と同一の伸びを強いられずに済む。これにより、シール部３６および台座部５９が膨張および収縮を繰り返す場合であっても、従来の構成と比較して、台座部５９からシール部３６が剥離することを抑制できる。

ところで、ケース部４９は、当該ケース部４９の側面６５に突設された突起片６６を備えている。また、突起片６６は、ケース部４９の側面６５に直交する係止面６７を有している。なお、突起片６６において、係止面６７は、コネクタブーツ２９（図８参照）への出力基台１９の挿入方向に対する反対側を向いて配置されている。

＜コネクタブーツの構成＞
次に、図８は、コネクタブーツ２９の構成を示す斜視図である。また、図９は、コネクタブーツ２９を接続用ケーブル部５に取り付ける方法を示す説明図である。なお、図９は、接続用ケーブル部５をコネクタ６の上方側から見た図であり、接続用ケーブル部５のうちコネクタブーツ２９および回路部１０を断面で示している。

図８及び図９に示すように、コネクタブーツ２９は、ゴム製の筒状をなした弾性部材であり、シール部３６が形成された出力基台１９とコネクタ６とがブラケット３０によって連結された状態で、リード線５１，５２のうちコネクタ６に接続される側の端部（コネクタ側端部）８４を包囲する開口部６８と、この開口部６８に隣接すると共に回路部１０（詳細には、回路部１０および第２リード線５２）を収容する収容部６９とを備えている。なお、本実施形態の収容部６９は、コネクタ６に接続された第１リード線５１の一部も収容している。

また、収容部６９の内壁７５には、開口部６８にリード線５１，５２のコネクタ側端部８４が包囲された状態で、出力基台１９（ケース部４９）の突起片６６が配置される位置に、突起片６６の係止面６７に係止される溝部７６が形成されている。

さらに、コネクタブーツ２９は、収容部６９から第１リード線５１を外部に引き出すための開口面を有する引出部７４を備えている。なお、引出部７４から外部に引き出された第１リード線５１は、引出部７４に嵌合される被覆部材（図示せず）により被覆される。

つまり、コネクタブーツ２９では、収容部６９に回路部１０やリード線５１，５２が収容されることにより、回路部１０やリード線５１，５２に塵や埃が付着することを防止し、開口部６８にリード線５１，５２のコネクタ側端部８４が包囲されることにより、コネクタ６の挿入面２７付近におけるリード線５１，５２の屈曲を防止している。

＜本実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態のＮＯｘセンサ２では、出力基台１９の突設部５７（支持面５８）によって、設置面５５から配線基板３４の板面（第１の板面７１）が離間した状態で配線基板３４が支持されるため、シール部３６の形成時に配線基板３４の周囲に熱可塑性樹脂を充填すると、配線基板３４と設置面５５との隙間にも熱可塑性樹脂が全体に行き渡る。

したがって、本実施形態のＮＯｘセンサ２によれば、配線基板３４と設置面５５との隙間部分に熱可塑性樹脂が浸入しない領域（気泡）が生じることを防止できるため、周囲の温度が変化する場合であっても、シール部３６に割れ（クラック）が生じ難くなり、ひいては、シール部３６におけるクラックの発生を抑制することができる。

また、ＮＯｘセンサ２では、ケース部４９の係止面６７を溝部７６に係止させることにより、コネクタブーツ２９を出力基台１９に装着できるため、接着剤を用いてコネクタブーツ２９を出力基台１９に固定させる必要がなく、これにより、材料費を抑制することができる。さらに、コネクタブーツ２９の弾性変形によって、コネクタブーツ２９を出力基台１９から取り外すことが可能であるため、例えばリード線５１，５２とコネクタ６との接続箇所に何らかの異常があった場合等に、メンテナンスを容易に行うことができる。

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態（以下、第１実施形態という）に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。

ここで、図１０は、他の実施形態における回路部１０の構成を説明するための説明図であり、シール部３６が形成される前の態様を示している。なお、図１０では、端子部５４に相当する領域内に斜線を施している。

例えば、第１実施形態のＮＯｘセンサ２では、接続部５３が、第２の板面７２における貫通孔５６の周縁に設けられているが、これに限定されるものではなく、配線基板３４における二つの板面のうち、少なくとも一方のいずれかの領域に設けられればよい。

具体例としては、図１０の左側部分（他の実施形態Ａ）に示すように、接続部５３が、第１の板面７１に形成されており、突設部５７の支持面５８に配線基板３４が支持された状態で、設置面５５上の端子部５４に接合（あるいは固着）されてもよい。この場合、配線基板３４に貫通孔５６が設けられていない構成であってもよい。

また、第１実施形態および他の実施形態ＡのＮＯｘセンサ２では、配線基板３４の接続部５３を設置面５５上の端子部５４に固着することにより、突設部５７の支持面５８に配線基板３４を固定しているが、これに限定されるものではなく、突設部５７の支持面５８に配線基板３４を固定しない構成であってもよい。

具体例としては、図１０の右側部分（他の実施形態Ｂ）に示すように、配線基板３４の貫通孔５６に設置面５５上の端子部５４が挿入されることにより、突設部５７の支持面５８に配線基板３４が支持された状態で、配線基板３４の接続部５３に端子部５４がワイヤ接続されてもよい。

なお、第１実施形態および他の実施形態Ａ，Ｂの回路部１０では、シール部３６の形成時に、熱可塑性樹脂が、配線基板３４および第１の側周面８１の周囲に充填されるが、これに限定されるものではなく、少なくとも配線基板３４の周囲に充填されればよい。

ところで、第１実施形態の回路部１０では、突設部５７が、設置面５５のうち、当該設置面５５を平面視して二分割した各領域に一つずつ設けられているが、これに限定されるものではなく、例えば、設置面５５のうち一箇所に設けられてもよいし、設置面５５の中心に対称となる複数の位置に一つずつ設けられてもよい。また、第１実施形態の端子部５４は、柱状に形成されているが、これに限定されるものではなく、各種の形状が採用され得る。

さらに言えば、第１の実施形態の記憶媒体３３は、第２の板面７２に実装されているが、これに限らず、第１の板面７１に実装されてもよい。ちなみに、第１の実施形態では、ガスセンサとしてＮＯｘセンサ２を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば、排ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサや全領域空燃比センサであってもよい。

なお、第１の実施形態の出力基台１９（詳細には、ケース部４９）の係止面６７は、ケース部４９の側面に直交しているが、これに限定されるものではなく、例えば、ケース部４９の側面に対する角度が鋭角をなすように設けられてもよい。

また、上記の実施形態では、記憶媒体３３に記憶させる個体情報として、センサ素子４の出力補正に用いる情報を記憶させたが、記憶させる個体情報としては、センサ素子４の駆動補正に用いられる情報であっても良い。例えば、ヒータ９の抵抗値が目標値となるように当該ヒータ９の通電制御（加熱制御）を行う構成においては、ガスセンサ毎のヒータ９の抵抗値（インピーダンス値）を示す個体情報を記憶させ、その個体情報に基づいて目標値を補正するにしても良い。また、センサ素子４を構成するセル（例えば、酸素分圧検知セル１２）の内部抵抗値（インピーダンス値）が目標値となるように当該ヒータの通電制御（加熱制御）を行う構成においては、ガスセンサ毎のセルの内部抵抗値を示す個体情報を記憶させ、その個体情報に基づいて目標値を補正したり、定期的に検出されるセルの内部抵抗値を補正したりしても良い。

１…ガス検出装置、２…ＮＯｘセンサ、３…センサ制御装置、４…センサ素子、５…接続用ケーブル部、６…コネクタ、８…センサ本体部、９…ヒータ、１０…回路部、１９…出力基台、２９…コネクタブーツ、３０…ブラケット、３３…記憶媒体、３４…配線基板、３５…ブラケット取付面、３６…シール部、４０…保持部、４９…ケース部、５１…第１リード線、５２…第２リード線、５３…接続部、５４…端子部、５５…設置面、５６…貫通孔、５７…突設部、５８…支持面、５９…台座部、６６…突起片、６７…係止面、６８…開口部、６９…収容部、７１…第１の板面、７２…第２の板面、７６…溝部。

Claims (5)

1. 検出対象ガス中の特定ガス成分の濃度に応じた濃度信号を出力するセンサ素子と、
   前記センサ素子毎に予め設定されて該センサ素子の出力補正及び駆動補正の少なくとも一方に用いられる個体情報を記憶する記憶媒体と、
   前記記憶媒体が実装されるとともに、該記憶媒体に電気的に接続される接続部を有する配線基板と、
   前記記憶媒体から前記接続部を介して前記個体情報を出力するための端子部が貫通して配置された設置面を有する出力基台と、
   前記配線基板を水密に覆う熱可塑性樹脂からなるシール部と、
   を備えるガスセンサにおいて、
   前記出力基台は、前記設置面に突設された突設部を備え、
   該突設部は、前記配線基板における対向する二つの板面のうち、一方の板面である第１の板面が該設置面に面した状態で、該配線基板を支持する支持面を有し、
   前記配線基板の接続部は、前記突設部の支持面に前記配線基板が支持された状態で、前記端子部に接合され、
   前記シール部は、前記接続部に前記端子部が接合された状態で、前記配線基板の周囲に前記熱可塑性樹脂が充填されていることを特徴とするガスセンサ。
2. 前記突設部は、前記設置面のうち、該設置面を平面視して二分割した各領域に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。
3. 前記記憶媒体は、前記配線基板における対向する二つの板面のうち、前記第１の板面とは反対側の板面である第２の板面に実装されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスセンサ。
4. 前記配線基板には、当該配線基板を厚み方向に貫通する貫通孔が形成され、
   該貫通孔は、前記端子部が挿通可能な大きさの内径を有し、
   前記接続部は、前記配線基板における対向する二つの板面のうち、少なくとも一方の板面における前記貫通孔の周縁に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のガスセンサ。
5. 前記センサ素子を制御するセンサ制御装置に装着されるコネクタと、
   前記コネクタ及び前記接続部に電気的に接続されたリード線とともに前記出力基台が挿入される筒状の弾性部材と、
   を備え、
   前記出力基台は、前記リード線の一部を収容するケース部と、該ケース部の側面に突設された突起片とを備え、
   該突設片は、前記弾性部材への前記出力基台の挿入方向に対する反対側を向く係止面を有し、
   前記リード線のうち前記コネクタに接続される側の端部をコネクタ側端部として、
   前記弾性部材は、前記シール部が形成された前記出力基台と前記コネクタとが連結された状態で、前記コネクタ側端部を包囲する開口部と、該開口部に隣接すると共に前記出力基台を収容する収容部とを備え、
   該収容部の内壁には、前記開口部に前記コネクタ側端部が包囲された状態で前記突起片が配置される位置に、前記係止面に係止される溝部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のガスセンサ。