JP2003329651A - Gas sensor - Google Patents

Gas sensor

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JP2003329651A
JP2003329651A JP2003059648A JP2003059648A JP2003329651A JP 2003329651 A JP2003329651 A JP 2003329651A JP 2003059648 A JP2003059648 A JP 2003059648A JP 2003059648 A JP2003059648 A JP 2003059648A JP 2003329651 A JP2003329651 A JP 2003329651A
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JP
Japan
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gas
temperature
chamber
gas sensor
characteristic
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Application number
JP2003059648A
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Japanese (ja)
Inventor
Masashi Sakamoto
将士 阪本
Yoshikuni Sato
美邦 佐藤
Hideki Ishikawa
秀樹 石川
Keigo Tomono
圭吾 伴野
Takeo Sasanuma
威夫 笹沼
Noboru Ishida
昇 石田
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Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028Material parameters
    • G01N2291/02809Concentration of a compound, e.g. measured by a surface mass change

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify the configuration of a sensor by simplifying the electric wiring of a detecting element and a circuit board in a gas sensor and to optimize the arrangement position of an element for measuring the temperature of gas. <P>SOLUTION: This gas sensor detects the property of gas in a detecting chamber 28 using a detecting element body 40 and a thermistor 60. The thermistor 60 is provided in a temperature measuring chamber 25 different from the detecting chamber 28 and located not to project from an inlet thereof. The detecting element body 40 has metal piece terminals 55a, 55b, and also the thermistor 60 has metal piece terminals 64a, 64b. These elements 40, 60 are respectively connected to an electronic circuit board 70 so that the terminals 55a, 55b, 64a, 64b are arranged side by side in the same direction. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、気体の所定の特性
と温度とに応じて気体の性質を検出するためのガスセン
サに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas sensor for detecting a property of gas depending on a predetermined property and temperature of the gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から検出用素子を用いて、流路に存
在する気体の性質として、例えば特定成分の濃度や温
度、あるいは湿度などを検出するガスセンサが知られて
いる。こうしたガスセンサでは、検出用素子からの信号
を電気的に処理して、気体の性質に対応した電気信号と
して出力する。こうしたガスセンサの一例として、自動
車など内燃機関を搭載した輸送機器に設けられ、超音波
の伝搬速度の変化を利用してガソリンや軽油などの濃度
を検出するガス濃度センサを取り上げる。こうしたガス
濃度センサは、例えば自動車に搭載されたキャニスタか
ら内燃機関の吸気管に接続されたパージラインの途中に
設けられ、センサに形成された所定体積の流路に、ガソ
リンなどが含まれる蒸発燃料ガスが通過するよう構成さ
れる。ガソリン蒸気の濃度が変化すると、蒸発燃料ガス
中を通過する超音波の速度が変化するので、この変化を
超音波の受信器で検出し、信号を処理して、ガソリン濃
度に対応した信号として出力するのである。こうしたガ
スセンサとして、次の技術が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a gas sensor which detects a property of a gas existing in a flow path, for example, a concentration of a specific component, a temperature, a humidity or the like by using a detection element. In such a gas sensor, the signal from the detection element is electrically processed and output as an electric signal corresponding to the property of the gas. As an example of such a gas sensor, a gas concentration sensor that is provided in a transportation device such as an automobile equipped with an internal combustion engine and that detects the concentration of gasoline, light oil, or the like by utilizing the change in the propagation velocity of ultrasonic waves will be taken up. Such a gas concentration sensor is provided, for example, in the middle of a purge line connected from a canister mounted in an automobile to an intake pipe of an internal combustion engine, and a vaporized fuel containing gasoline or the like is included in a passage of a predetermined volume formed in the sensor. It is configured to allow gas to pass. When the concentration of gasoline vapor changes, the speed of the ultrasonic wave passing through the evaporated fuel gas changes, so this change is detected by the ultrasonic receiver, the signal is processed, and output as a signal corresponding to the gasoline concentration. To do. The following technologies are known as such gas sensors.

【特許文献1】特開2000−249691号公報[Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-249691

【0003】図15は、従来のガス濃度センサ100の
構造の一例を示す断面図である。このガス濃度センサ1
00は、金属製の流路形成部材110を有しており、こ
の流路形成部材110によって、測定室120と、回路
基板収納室130とが構成されている。測定室120の
上端には、圧電素子140が設置されており、回路基板
収納室130には回路基板150が設置されている。測
定室120のほぼ中央の側面には、温度センサ160が
外部から挿入されている。回路基板150は、圧電素子
140および温度センサ160と電気的に接続されてい
る。測定室120に導かれた気体中の成分(例えばガソ
リン)の濃度は、測定室120中の超音波の伝搬時間
と、気体の温度とに応じて決定される。
FIG. 15 is a sectional view showing an example of the structure of a conventional gas concentration sensor 100. This gas concentration sensor 1
00 has a metal flow path forming member 110, and the flow path forming member 110 constitutes a measurement chamber 120 and a circuit board housing chamber 130. A piezoelectric element 140 is installed at the upper end of the measurement chamber 120, and a circuit board 150 is installed in the circuit board housing chamber 130. A temperature sensor 160 is externally inserted on the side surface of the measurement chamber 120 at the center thereof. The circuit board 150 is electrically connected to the piezoelectric element 140 and the temperature sensor 160. The concentration of the component (for example, gasoline) in the gas introduced into the measurement chamber 120 is determined according to the propagation time of ultrasonic waves in the measurement chamber 120 and the temperature of the gas.

【0004】従来のガス濃度センサ100では、この例
のように、温度センサ160が測定室120の側面に設
けられている。この理由は、超音波の伝搬時間が気体成
分の濃度のみでなく、気体の温度にも依存するため、気
体の温度を正確に測定したいからである。
In the conventional gas concentration sensor 100, the temperature sensor 160 is provided on the side surface of the measuring chamber 120 as in this example. The reason for this is that the propagation time of the ultrasonic wave depends not only on the concentration of the gas component but also on the temperature of the gas, so that the temperature of the gas should be measured accurately.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ガス濃度センサ100では、温度センサ160と回路基
板150との間の配線が長くなってしまい、その引き回
しが複雑になるという問題があった。また、配線が切断
されないようにするための保護材が必要になるという問
題もあった。さらに、温度センサ160は、測定室12
0の側面に外部から挿入した形で固定されているため、
測定室120の気密性などにも問題が生じる場合があっ
た。
However, in the conventional gas concentration sensor 100, there is a problem that the wiring between the temperature sensor 160 and the circuit board 150 becomes long and the routing thereof becomes complicated. There is also a problem that a protective material is required to prevent the wiring from being cut. In addition, the temperature sensor 160 is
Because it is fixed from the outside on the side of 0,
There may be a problem with the airtightness of the measurement chamber 120.

【0006】また、気体の特性を検出する手法によって
は、温度センサを測定室内に設けることが望ましくない
場合もあった。例えば、図15に示したタイプのガス濃
度センサ100では、圧電素子140から送信される超
音波を利用して測定を行なうため、超音波が伝搬する測
定室120内には、空間の対称性を乱す原因となる部材
を配置することは避けたいという要請があった。かとい
って、温度センサ160を測定室120外、例えば測定
室120に気体を流入している通路170に設けると、
測定室120内の気体の温度が変化する以前に、通路1
70内の気体の温度変化を検出してしまうため、測定室
120内の気体の正確な温度検出ができない、という問
題があった。
Further, depending on the method of detecting the characteristics of the gas, it may not be desirable to provide the temperature sensor in the measuring chamber. For example, in the gas concentration sensor 100 of the type shown in FIG. 15, since the measurement is performed using the ultrasonic wave transmitted from the piezoelectric element 140, the measurement chamber 120 in which the ultrasonic wave propagates has a spatial symmetry. There has been a demand to avoid placing members that cause disturbance. However, if the temperature sensor 160 is provided outside the measurement chamber 120, for example, in the passage 170 through which gas flows into the measurement chamber 120,
Before the temperature of the gas in the measurement chamber 120 changes, the passage 1
Since the temperature change of the gas inside 70 is detected, there is a problem that the temperature of the gas inside the measurement chamber 120 cannot be accurately detected.

【0007】なお、上述のような問題は、ガス濃度セン
サに限らず、気体の所定の特性を検出するための特性検
出素子と、気体の温度を検出するための温度検出素子と
を用いるガスセンサに共通する問題であった。
The above-mentioned problem is not limited to the gas concentration sensor, but is also applicable to a gas sensor using a characteristic detecting element for detecting a predetermined characteristic of gas and a temperature detecting element for detecting the temperature of the gas. It was a common problem.

【0008】本発明は、上述した従来の課題を解決する
ためになされたものであり、ガスセンサの検出素子と回
路基板との電気的配線を簡略化することによって、セン
サの構成を簡素化することのできる技術を提供すること
を目的とする。また、特性検出素子が配設された特性測
定室外に温度検出素子が設けられた場合でも、特性測定
室内の気体の温度を精度良く検出することのできる技術
を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and simplifies the structure of the sensor by simplifying the electrical wiring between the detection element of the gas sensor and the circuit board. The purpose is to provide the technology that can do. Another object of the present invention is to provide a technique capable of accurately detecting the temperature of gas in the characteristic measuring chamber even when the temperature detecting element is provided outside the characteristic measuring chamber in which the characteristic detecting element is arranged.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第1
のガスセンサは、気体の所定の特性と温度とに応じて前
記気体の性質を検出するためのガスセンサであって、前
記気体の所定の特性を検出する特性検出素子と、前記特
性検出素子に電気的に接続された第1の金属片端子とを
有する特性検出素子アセンブリと、前記気体の温度を検
出する温度検出素子と、前記温度検出素子に電気的に接
続された第2の金属片端子とを有する温度検出素子アセ
ンブリと、前記第1と第2の金属片端子を介して前記特
性検出素子と前記温度検出素子とにそれぞれ電気的に接
続された回路基板と、を備える。また、前記特性検出素
子アセンブリと前記温度検出素子アセンブリとは、前記
第1と第2の金属片端子が同一の方向に沿って並列に配
置された状態で前記回路基板にそれぞれ接続されるよう
に設置されていることを要旨とする。
[Means for Solving the Problems and Their Actions and Effects] In order to solve at least a part of the above problems, the first aspect of the present invention
The gas sensor is a gas sensor for detecting a property of the gas according to a predetermined property and temperature of the gas, and a characteristic detection element for detecting the predetermined property of the gas, and an electrical connection to the characteristic detection element. A characteristic detecting element assembly having a first metal piece terminal connected to the temperature detecting element, a temperature detecting element detecting the temperature of the gas, and a second metal piece terminal electrically connected to the temperature detecting element. And a circuit board electrically connected to the characteristic detection element and the temperature detection element via the first and second metal piece terminals, respectively. Further, the characteristic detecting element assembly and the temperature detecting element assembly are respectively connected to the circuit board in a state where the first and second metal piece terminals are arranged in parallel along the same direction. The point is that it is installed.

【0010】このガスセンサでは、特性検出素子の第1
の金属片端子と、温度検出素子の第2の金属片端子と
が、同一の方向に沿って並列に配置された状態で前記回
路基板にそれぞれ接続されるので、これらの2つの検出
素子と回路基板との電気的配線が簡略化され、センサの
構成を簡素化することができる。
In this gas sensor, the first characteristic detecting element is used.
And the second metal piece terminal of the temperature detecting element are respectively connected to the circuit board in a state where they are arranged in parallel along the same direction. Therefore, these two detecting element and the circuit are connected. The electrical wiring with the substrate is simplified, and the configuration of the sensor can be simplified.

【0011】上記ガスセンサは、さらに、前記特性検出
素子を用いて前記気体の所定の特性を検出するための特
性測定室と、前記温度検出素子を用いて前記気体の温度
を検出するために、前記ガスセンサ内における前記気体
の流路の途中において前記特性測定室とは別の位置に設
けられた温度測定室と、を備えるようにしてもよい。
The gas sensor further includes a characteristic measuring chamber for detecting a predetermined characteristic of the gas by using the characteristic detecting element, and a temperature measuring device for detecting the temperature of the gas by using the temperature detecting element. A temperature measuring chamber may be provided at a position different from the characteristic measuring chamber in the middle of the gas flow path in the gas sensor.

【0012】この構成によれば、温度測定室が特性測定
室とは別個の位置に設けられているので、特性測定室に
温度測定室を隣接することによって生じ得る特性検出素
子の測定誤差を低減することができる。この結果、気体
の性質の測定自体の精度も向上させることができる。
According to this structure, since the temperature measuring chamber is provided at a position separate from the characteristic measuring chamber, the measuring error of the characteristic detecting element which may be caused by adjoining the temperature measuring chamber to the characteristic measuring chamber is reduced. can do. As a result, it is possible to improve the accuracy of the measurement itself of the property of gas.

【0013】なお、上記ガスセンサは、さらに、前記回
路基板を収納するための回路基板収納室を備え、前記回
路基板収納室と、前記特性測定室と、前記温度測定室
と、前記気体の流路とは、前記回路基板収納室と前記特
性測定室との間、および、前記回路基板収納室と前記温
度測定室との間が互いに連通するように樹脂で一体的に
成形された流路形成部材によって構成されており、前記
特性検出素子アセンブリは、前記回路基板収納室と前記
特性測定室との間を封止する状態で固定されており、前
記温度検出素子アセンブリは、前記回路基板収納室と前
記温度測定室との間を封止する状態で固定されているよ
うにしてもよい。
The gas sensor further includes a circuit board housing chamber for housing the circuit board, the circuit board housing chamber, the characteristic measuring chamber, the temperature measuring chamber, and the gas flow path. Is a flow path forming member integrally formed of resin so that the circuit board storage chamber and the characteristic measurement chamber and the circuit board storage chamber and the temperature measurement chamber communicate with each other. The characteristic detection element assembly is fixed in a state of sealing between the circuit board storage chamber and the characteristic measurement chamber, and the temperature detection element assembly is connected to the circuit board storage chamber. The temperature measuring chamber may be fixed in a sealed state.

【0014】この構成によれば、特性検出素子アセンブ
リと温度検出素子アセンブリは、流路形成部材で形成さ
れた空間の中に配置されているので、仮に、その封止状
態に多少の問題が生じたとしても、気体が直ちに外部に
漏れ出すことを防止することができる。
According to this structure, since the characteristic detecting element assembly and the temperature detecting element assembly are arranged in the space formed by the flow path forming member, some problems may occur in the sealed state. Even if it does, it is possible to prevent the gas from leaking to the outside immediately.

【0015】なお、前記温度測定室は、前記ガスセンサ
内における前記気体の流路に面して設けられた凹部とし
て形成されており、前記流路に面した前記凹部の入口か
ら前記温度検出素子の先端までの距離と、前記凹部の内
径との比が、0〜2.0の範囲に設定されているように
しても良い。
The temperature measuring chamber is formed as a concave portion provided in the gas sensor so as to face the gas flow passage, and the temperature detecting element is connected to the temperature detecting element through an inlet of the concave portion facing the flow passage. The ratio of the distance to the tip to the inner diameter of the recess may be set in the range of 0 to 2.0.

【0016】流路に面した前記凹部の入口から前記温度
検出素子の先端までの距離と、前記凹部の内径との比の
値は、温度測定室において測定される気体の温度と、特
性測定室内の気体の温度との差に影響があることが見い
だされた。また、この比の値を0〜2.0の範囲に設定
すれば、この温度差が少なく、気体の性質の測定精度も
向上することが判明した。
The value of the ratio of the distance from the inlet of the recess facing the flow path to the tip of the temperature detecting element and the inner diameter of the recess is determined by the temperature of the gas measured in the temperature measuring chamber and the temperature in the characteristic measuring chamber. It was found that there was an effect on the difference between the temperature of the gas and. Further, it has been found that when the value of this ratio is set in the range of 0 to 2.0, this temperature difference is small and the measurement accuracy of the properties of the gas is improved.

【0017】上記ガスセンサは、さらに、前記特性測定
室よりも多量の気体が通過するように前記特性測定室を
バイパスさせるバイパス流路を備えており、前記温度測
定室は、前記バイパス流路に面した位置に設けられてい
るものとしてもよい。
The gas sensor further includes a bypass flow passage that bypasses the characteristic measurement chamber so that a larger amount of gas can pass through than the characteristic measurement chamber, and the temperature measurement chamber has a surface on the bypass flow passage. It may be provided at a different position.

【0018】この構成によれば、温度測定室をバイパス
流路に面した位置に設けるので、気体の温度をより正確
に測定することができる。
According to this structure, since the temperature measuring chamber is provided at the position facing the bypass passage, the temperature of the gas can be measured more accurately.

【0019】なお、前記特性検出素子は、前記気体の超
音波の伝搬速度を検出する素子であり、前記ガスセンサ
は、前記超音波の伝搬速度と前記気体の温度とに応じて
前記気体中に含まれる少なくとも1種類のガス成分の濃
度を検出するセンサであるものとしてもよい。
The characteristic detecting element is an element for detecting the propagation velocity of the ultrasonic wave of the gas, and the gas sensor is included in the gas according to the propagation velocity of the ultrasonic wave and the temperature of the gas. It may be a sensor that detects the concentration of at least one type of gas component.

【0020】このガスセンサによれば、ガス成分の濃度
を精度良く測定することが可能である。
According to this gas sensor, it is possible to accurately measure the concentration of the gas component.

【0021】また本発明の第2のガスセンサは、気体の
所定の特性と温度とに応じて前記気体の性質を検出する
ガスセンサであって、前記性質の検出を行なうとする気
体が流入する特性測定室に臨んで設けられ、該特性測定
室内の気体の所定の特性を検出する特性検出素子と、前
記特性測定室に流入する気体の流路に面して設けられた
温度測定室において前記気体の温度を検出する温度検出
素子と、前記特性検出素子の出力を前記温度検出素子の
出力を利用して処理し、少なくとも前記気体の性質に関
与するパラメータを演算する回路とを備え、前記温度検
出素子を、その先端が、前記温度測定室の入口に対し
て、突出しない位置に配設したことを要旨とする。
The second gas sensor of the present invention is a gas sensor for detecting the property of the gas according to a predetermined property and temperature of the gas, and the property measurement of the inflow of the gas for detecting the property. Of the gas in a temperature measuring chamber provided facing the chamber and detecting a predetermined characteristic of the gas in the characteristic measuring chamber, and a temperature measuring chamber provided facing the flow path of the gas flowing into the characteristic measuring chamber. A temperature detecting element for detecting a temperature; and a circuit for processing the output of the characteristic detecting element using the output of the temperature detecting element and calculating at least a parameter relating to the property of the gas, the temperature detecting element The gist of the present invention is to dispose the tip at a position where it does not project with respect to the inlet of the temperature measuring chamber.

【0022】かかるガスセンサでは、気体の特性を検出
する特性検出素子が配設された特性測定室から隔たった
温度測定室内に温度検出素子が設けられていても、特性
測定室内に流入する気体がこの温度測定室が面した流路
を流れており、特性測定室内の気体の温度を精度良く検
出することができる。
In such a gas sensor, even if the temperature detecting element is provided in the temperature measuring chamber separated from the characteristic measuring chamber in which the characteristic detecting element for detecting the characteristic of the gas is arranged, the gas flowing into the characteristic measuring chamber is Since the temperature measuring chamber flows through the facing channel, the temperature of the gas in the characteristic measuring chamber can be detected with high accuracy.

【0023】この場合、温度検出素子の位置は、温度測
定室の入口から温度検出素子の先端までの距離と、温度
測定室の内径との比が、0〜2.0の範囲である位置と
して設定することができる。かかる関係を採用すること
で、測定誤差を十分に抑制することができる。
In this case, the position of the temperature detecting element is set such that the ratio of the distance from the inlet of the temperature measuring chamber to the tip of the temperature measuring chamber and the inner diameter of the temperature measuring chamber is in the range of 0 to 2.0. Can be set. By adopting such a relationship, the measurement error can be sufficiently suppressed.

【0024】更に、温度測定室は、流路における前記気
体の流動方向に対して略直角に設けることができる。ま
た、温度測定室の内径に対して、温度検出素子の外径を
1/2以下とすることも、温度測定室内の気体の入れ替
えという観点から望ましい。
Further, the temperature measuring chamber can be provided substantially at right angles to the flow direction of the gas in the flow path. Further, it is also desirable to set the outer diameter of the temperature detecting element to 1/2 or less of the inner diameter of the temperature measuring chamber from the viewpoint of gas replacement in the temperature measuring chamber.

【0025】なお、本発明は、種々の態様で実現するこ
とが可能であり、例えば、ガスセンサ、ガスセンサの製
造方法、ガスの特性または性質の検出方法または測定方
法、等の態様で実現することができる。
The present invention can be realized in various modes, for example, a gas sensor, a method of manufacturing a gas sensor, a method of detecting or measuring a characteristic or property of gas, and the like. it can.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。図1は、本発明の第1実施例と
してのガスセンサの分解斜視図である。このガスセンサ
10は、超音波の伝搬速度がガス濃度により変化するこ
とを利用してガソリン蒸気の濃度を検出するセンサであ
る。このガスセンサは、例えば内燃機関を動力源とする
車両に搭載されたキャニスタから吸気通路にガソリンを
パージする通路に配置されて、パージされるガソリン濃
度を検出する目的などに用いられる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below based on Examples. FIG. 1 is an exploded perspective view of a gas sensor as a first embodiment of the present invention. The gas sensor 10 is a sensor that detects the concentration of gasoline vapor by utilizing the fact that the propagation velocity of ultrasonic waves changes depending on the gas concentration. This gas sensor is arranged, for example, in a passage for purging gasoline from an canister mounted on a vehicle powered by an internal combustion engine to an intake passage, and is used for the purpose of detecting the concentration of purged gasoline.

【0027】(A)ガスセンサの全体構成:図1に示し
たように、このガスセンサ10は、大きくは、濃度を検
出しようとするガスが通過する流路を形成する流路形成
部材20と、この流路形成部材20に一体に作り込まれ
た収納部22に収納される検出用素子本体40、流路を
通過するガスの温度を検出するサーミスタ60、検出用
素子本体40の上部に配置される電子回路基板70、収
納部22にはめ込まれる金属製のケース80から構成さ
れている。検出用素子本体40は、収納部22に設けら
れた取り付け用凹部24に超音波溶着により固定されて
おり、サーミスタ60は、取り付け用のサーミスタ挿入
孔25に挿入・固定されている。後述するように、検出
用素子本体40やサーミスタ60は、電気的な信号をや
り取りするための端子を有し、この端子は、電子回路基
板70の対応する取り付け穴に挿入され、はんだ付けに
より固定される。ガスセンサ10は、これら検出用素子
本体40やサーミスタ60を収納部22に固定した後、
信号処理を行なう基板である電子回路基板70を取り付
け、更にケース80を収納部22にはめ込み、その上
で、全体をウレタンなどの樹脂によりモールドして製造
されている。なお、ガスセンサ10の製造工程について
は、(F)で詳述する。
(A) Overall Structure of Gas Sensor: As shown in FIG. 1, the gas sensor 10 is roughly composed of a flow path forming member 20 which forms a flow path through which a gas whose concentration is to be detected passes. The detection element body 40 housed in the housing 22 integrally formed in the flow path forming member 20, the thermistor 60 for detecting the temperature of the gas passing through the flow path, and the detection element body 40 are arranged above the detection element body 40. It is composed of an electronic circuit board 70 and a metal case 80 fitted in the housing portion 22. The detection element body 40 is fixed by ultrasonic welding to the mounting recess 24 provided in the housing 22, and the thermistor 60 is inserted and fixed in the mounting thermistor insertion hole 25. As will be described later, the detection element body 40 and the thermistor 60 have terminals for exchanging electrical signals, and these terminals are inserted into corresponding mounting holes of the electronic circuit board 70 and fixed by soldering. To be done. The gas sensor 10 has the detection element body 40 and the thermistor 60 fixed to the housing portion 22,
The electronic circuit board 70, which is a board for signal processing, is attached, the case 80 is further fitted into the housing portion 22, and the whole is molded with a resin such as urethane. The manufacturing process of the gas sensor 10 will be described in detail in (F).

【0028】(B)流路形成部材20の構成:ガスセン
サ10の流路形成部材20は、ガラスフィラー入りの合
成樹脂を成形したものであり、その弾性率は、ガスセン
サとして適切な値に調整されている。この流路形成部材
20は、図1に示したように、上部に検出用素子本体4
0を収納する収納部22を備え、その下部に、検出用の
ガスが流通する流路を有する。主な流路としては、ガス
センサ10にガソリン蒸気が含まれるガスを導入する導
入路27,このガスにおけるガソリン濃度を超音波によ
り検出するための測定室28,測定室28に対してガス
をバイパスするバイパス流路29が形成されている。測
定室28は、検出用素子本体40のほぼ直下に、バイパ
ス流路29は、サーミスタ60のほぼ直下に、それぞれ
設けられている。
(B) Structure of the flow path forming member 20: The flow path forming member 20 of the gas sensor 10 is formed by molding a synthetic resin containing glass filler, and its elastic modulus is adjusted to an appropriate value for the gas sensor. ing. This flow path forming member 20, as shown in FIG.
A storage portion 22 for storing 0 is provided, and a flow path through which a gas for detection flows is provided below the storage portion 22. As a main flow path, an introduction path 27 for introducing a gas containing gasoline vapor into the gas sensor 10, a measurement chamber 28 for ultrasonically detecting the gasoline concentration in this gas, and a gas bypassing the measurement chamber 28. A bypass channel 29 is formed. The measurement chamber 28 is provided substantially directly below the detection element body 40, and the bypass flow path 29 is provided substantially directly below the thermistor 60.

【0029】こうした流路構造を詳しく説明するため
に、ガスセンサ10の垂直断面を図2に示す。図2は、
ガスセンサ10を、導入路27および検出用素子本体4
0の軸線を含む平面で切断した断面図である。なお、ガ
スセンサ10は最終的には樹脂(例えばウレタン)が充
填されてモールドされるが、図2では、図示の簡明さを
図って、全体をモールドする樹脂は描いていない。図2
に示したように、流路形成部材20の内部は、流路に着
目すれば、導入路27、測定室28、バイパス流路29
に分かれている。これらは、成形時の型を可動可能に設
けることにより容易に成形することができる。導入路2
7はバイパス流路29に直角に連通しており、更に導入
孔32を介して測定室28とも連通している。バイパス
流路29の下方は出口34が形成されており、導入路2
7から導入されたガソリン蒸気を含むガスは、出口34
から排出され、この実施例では、内燃機関の吸気通路に
図示しないホースにより接続されている。バイパス流路
29の出口34と反対側の端部は、サーミスタ60が取
り付けられる挿入孔25として形成される。従って、サ
ーミスタ60は、導入路27から流入したガスの温度に
所定の関係を持って、これを検出することになる。
To explain such a flow channel structure in detail, a vertical cross section of the gas sensor 10 is shown in FIG. Figure 2
The gas sensor 10 is connected to the introduction path 27 and the detection element body 4
It is sectional drawing cut | disconnected by the plane containing the 0 axis line. Although the gas sensor 10 is finally filled with resin (for example, urethane) and molded, in FIG. 2, the resin for molding the whole is not drawn for the sake of simplicity of illustration. Figure 2
As shown in FIG. 4, the inside of the flow path forming member 20 is focused on the flow path, the introduction path 27, the measurement chamber 28, and the bypass flow path 29.
It is divided into These can be easily molded by movably providing a mold for molding. Introductory route 2
7 communicates with the bypass flow path 29 at a right angle, and also communicates with the measurement chamber 28 via the introduction hole 32. An outlet 34 is formed below the bypass passage 29, and the introduction passage 2
Gas including gasoline vapor introduced from the
And is connected to the intake passage of the internal combustion engine by a hose (not shown). An end portion of the bypass flow passage 29 opposite to the outlet 34 is formed as an insertion hole 25 to which the thermistor 60 is attached. Therefore, the thermistor 60 has a predetermined relationship with the temperature of the gas flowing from the introduction passage 27 and detects it.

【0030】測定室28は、上部が検出用素子本体40
が取り付けられる凹部24(図1)に連通しており、そ
の下方には、超音波を反射するための反射部33が形成
されている。この反射部33の働きについては、後述す
るが、測定室28の底部からは、所定距離(本実施例で
は数ミリ)持ち上げられた構造となっており、この反射
部33の周囲の空隙は、そのまま測定室28の底部に連
通する排出流路35を介してバイパス流路29につなが
っている。このため、導入路27から導入孔32を通っ
て流入したガスは、測定室28の内部に充満し、所定の
割合で、排出流路35からバイパス流路29に出てい
く。なお、排出流路35は、測定室28の底部に設けら
れていることから、測定室28内の水蒸気やガソリン蒸
気などが結露して液化した場合、これらの水滴・油滴を
排出するドレインとしても働く。反射部33の周囲の溝
に溜まった液体が排出されやすいように、反射部33の
周辺外形は、排出流路35に向けて傾斜されている。
The measurement chamber 28 has a detection element body 40 at the top.
Is communicated with a concave portion 24 (FIG. 1) to which is attached, and a reflection portion 33 for reflecting ultrasonic waves is formed below the concave portion 24. Although the function of the reflecting portion 33 will be described later, it is structured such that it is lifted by a predetermined distance (several millimeters in this embodiment) from the bottom of the measuring chamber 28, and the void around the reflecting portion 33 is As it is, it is connected to the bypass flow passage 29 via the discharge flow passage 35 that communicates with the bottom of the measurement chamber 28. Therefore, the gas flowing from the introduction passage 27 through the introduction hole 32 fills the inside of the measurement chamber 28 and exits from the discharge passage 35 to the bypass passage 29 at a predetermined ratio. Since the discharge flow path 35 is provided at the bottom of the measurement chamber 28, when water vapor or gasoline vapor in the measurement chamber 28 is condensed and liquefied, it serves as a drain for discharging these water and oil droplets. Also works. The peripheral outer shape of the reflecting portion 33 is inclined toward the discharge flow path 35 so that the liquid accumulated in the groove around the reflecting portion 33 can be easily discharged.

【0031】流路形成部材20の上部に形成された収納
部22には、上述したように、測定室28に連通する開
口を有する取り付け用凹部24や、サーミスタ取り付け
用の挿入孔25などが形成されているが、この収納部2
2に相当する場所には、金属板36がインサート成形さ
れている。この金属板36は、その一隅に切り起こし部
83を備える。この切り起こし部83は、インサート成
形された後、図1に示したように、収納部22の内側に
立設された状態となり、電子回路基板70を取り付ける
際、基板上の取付孔72に挿入される。取付孔72に
は、接地ラインに接続されたランドが用意されており、
切り起こし部83は、このランドにはんだ付けされる。
なお、電子回路基板70側の取付孔の内寸を、切り起こ
し部83より小さくし、切り起こし部83を、内側に導
電材料がメッキされた取付孔72に圧入することで、機
械的に電気的な接触を実現するものとしても良い。もと
より、圧接、嵌合、かみ合わせなどの手法を採用するこ
とも可能である。
As described above, the accommodating portion 22 formed on the flow path forming member 20 is provided with the mounting recess 24 having the opening communicating with the measuring chamber 28, the thermistor mounting insertion hole 25, and the like. This storage part 2
A metal plate 36 is insert-molded at a position corresponding to 2. The metal plate 36 has a cut-and-raised portion 83 at one corner thereof. After the insert-molding, the cut-and-raised portion 83 is erected inside the housing portion 22 as shown in FIG. 1, and is inserted into the mounting hole 72 on the board when the electronic circuit board 70 is mounted. To be done. In the mounting hole 72, a land connected to the ground line is prepared,
The cut-and-raised portion 83 is soldered to this land.
Note that the inner size of the mounting hole on the electronic circuit board 70 side is made smaller than the cut-and-raised portion 83, and the cut-and-raised portion 83 is press-fitted into the mounting hole 72 having a conductive material plated inside, so that the mechanical electrical It is also possible to realize physical contact. Of course, it is also possible to adopt methods such as press contact, fitting, and engagement.

【0032】収納部22の外側には、電気信号をやりと
りするためのコネクタ31が形成されており、コネクタ
31を形成する端子(図示せず)は、収納部22の外壁
をこの部分で貫通している。
A connector 31 for exchanging electrical signals is formed on the outside of the storage portion 22, and a terminal (not shown) forming the connector 31 penetrates the outer wall of the storage portion 22 at this portion. ing.

【0033】図2からも理解できるように、流路形成部
材20の成形時には、電子回路基板70を収納する回路
基板収納室23と測定室28(「特性測定室」とも呼
ぶ)とが連通し、また、回路基板収納室23とサーミス
タ挿入孔25(「温度測定室」とも呼ぶ)が連通するよ
うに、流路形成部材20が樹脂で一体的に成形される。
但し、組み立て後の状態では、回路基板収納室23と測
定室28との間は検出用素子本体40で封止されてお
り、また、回路基板収納室23とサーミスタ挿入孔25
との間もサーミスタ60によって封止されている。
As can be understood from FIG. 2, at the time of molding the flow path forming member 20, the circuit board housing chamber 23 for housing the electronic circuit board 70 and the measuring chamber 28 (also called "characteristic measuring chamber") communicate with each other. The flow path forming member 20 is integrally molded with resin so that the circuit board housing chamber 23 and the thermistor insertion hole 25 (also referred to as “temperature measuring chamber”) communicate with each other.
However, in the state after assembly, the space between the circuit board housing chamber 23 and the measurement chamber 28 is sealed by the detection element body 40, and the circuit board housing chamber 23 and the thermistor insertion hole 25 are provided.
The space between and is also sealed by the thermistor 60.

【0034】なお、後述するように、検出用素子本体4
0は、超音波の音速検出用の素子と、他の部材(例えば
電気的な接続のための端子など)とを含むので、「音速
検出素子アセンブリ(音速検出素子組立体)」とも呼
ぶ。また、同様の理由で、サーミスタ60を「サーミス
タアセンブリ(サーミスタ組立体)」とも呼ぶ。なお、
温度センサとしては、サーミスタ以外の熱電対などのセ
ンサも利用可能である。
As will be described later, the detection element body 4
0 includes an element for detecting the speed of sound of ultrasonic waves and another member (for example, a terminal for electrical connection), and thus is also referred to as a “sound speed detecting element assembly (sound speed detecting element assembly)”. Further, for the same reason, the thermistor 60 is also called a "thermistor assembly (thermistor assembly)". In addition,
A sensor such as a thermocouple other than the thermistor can be used as the temperature sensor.

【0035】(C)検出用素子本体40およびサーミス
タ60の構造:検出用素子本体40の構造を、図3の断
面図に示した。この検出用素子本体40は、図1に示し
たように、組立後は円盤形状となるが、これはフランジ
部41を有する合成樹脂製の素子ケース42の内部に、
後述する圧電素子などを収納したのち、ウレタンを内部
に充填しているからである。素子ケース42のフランジ
部41は、収納部22に設けられた取り付け用凹部24
(図1)より大径に形成されており、フランジ部41の
下部の収容部43は、凹部24より小径に形成されてい
る。この素子ケース42単体の状態では、収容部43の
下面は開口されており、その端面45の外側縁部には、
段差部46が形成されている。製造時には、この段差部
46の内側に、耐ガソリン性のある材料を用いた円形の
保護フィルム48が接着される。
(C) Structure of the detecting element body 40 and the thermistor 60: The structure of the detecting element body 40 is shown in the sectional view of FIG. As shown in FIG. 1, the detection element body 40 has a disk shape after assembly, but this is inside a synthetic resin element case 42 having a flange portion 41.
This is because urethane is filled inside after accommodating a piezoelectric element described later. The flange portion 41 of the element case 42 has a mounting recess 24 provided in the storage portion 22.
(See FIG. 1) The diameter is larger than that of the flange portion 41, and the accommodating portion 43 below the flange portion 41 is smaller than the recess 24. In the state of the element case 42 alone, the lower surface of the housing portion 43 is opened, and the outer edge of the end surface 45 thereof is
A step portion 46 is formed. At the time of manufacturing, a circular protective film 48 made of a gasoline resistant material is adhered to the inside of the step portion 46.

【0036】保護フィルム48の中心には、円柱形状の
音響整合板50が接着・固定されており、この音響整合
板50の上面には圧電効果を利用して超音波の送受信を
行なう圧電素子51が接着・固定されている。音響整合
板50は、圧電素子51の振動を、保護フィルム48を
介して効率よく、空気中に(本実施例では測定室28
へ)送出するために設けられている。音波や超音波は、
媒質の密度の差が存在する場所で反射し易いので、圧電
素子51を直接保護フィルム48に接着するのではな
く、音響整合板50を介して接合することにより、圧電
素子51の振動を効率よく超音波として測定室28内に
送出することができる。本実施例では、音響整合板50
として、多数の小さなガラス玉をエポキシ系樹脂を固め
たものを用いた。また、これらの音響整合板50と圧電
素子51とを取り囲むように、筒体52が配置されてい
る。この筒体52は、ポリエチレンテレフタレートフィ
ルム52aに銅箔52cを接着層52bを介して貼り合
わされたものであり、銅箔52c側を内側にして円筒形
に巻き、端面を重ねて貼り合わせたものである。この筒
体52の内径は、音響整合板50の外径と略一致してい
るので、筒体52は、音響整合板50の外周に密着して
いる。両者は接着されていない。
A cylindrical acoustic matching plate 50 is bonded and fixed to the center of the protective film 48, and a piezoelectric element 51 for transmitting and receiving ultrasonic waves by utilizing the piezoelectric effect is provided on the upper surface of the acoustic matching plate 50. Is glued and fixed. The acoustic matching plate 50 efficiently transmits the vibration of the piezoelectric element 51 to the air (in the present embodiment, the measuring chamber 28 through the protective film 48).
It is provided for sending. Sound waves and ultrasonic waves
Since it is easy to be reflected in a place where there is a difference in the density of the medium, the piezoelectric element 51 is not directly adhered to the protective film 48, but is joined via the acoustic matching plate 50 to efficiently vibrate the piezoelectric element 51. The ultrasonic waves can be transmitted into the measurement chamber 28. In this embodiment, the acoustic matching plate 50
As the material, a large number of small glass beads hardened with an epoxy resin were used. Further, a cylindrical body 52 is arranged so as to surround the acoustic matching plate 50 and the piezoelectric element 51. The tubular body 52 is obtained by laminating a copper foil 52c on a polyethylene terephthalate film 52a via an adhesive layer 52b, and winding it in a cylindrical shape with the side of the copper foil 52c inside and laminating the end faces. is there. Since the inner diameter of the tubular body 52 is substantially the same as the outer diameter of the acoustic matching plate 50, the tubular body 52 is in close contact with the outer periphery of the acoustic matching plate 50. The two are not glued.

【0037】圧電素子51は、ピエゾなどの電歪素子を
円柱形に形成したものであり、軸方向上下面に形成され
た電極に電圧を印加した際、軸方向にのみ歪曲が生じる
ように、格子の方向を整えて切り出されている。圧電素
子51は、後述するように、超音波を測定室28内に送
出する送信器として働くが、同時に本実施例では超音波
振動を受信して電気信号を出力する受信器としても機能
する。もとより、送信用の素子と受信用の素子とを別々
に設けて、ガスセンサを作ることも可能である。圧電素
子51としては、圧電セラミックスや水晶などの結晶体
などを適宜用いることができる。電極は、特に図示しな
いが、圧電素子51の上下面に蒸着などの手法により形
成しても良いし、金属の薄板を貼り付けて構成しても良
い。
The piezoelectric element 51 is formed by forming an electrostrictive element such as a piezo into a columnar shape. When a voltage is applied to the electrodes formed on the upper and lower surfaces in the axial direction, distortion occurs only in the axial direction. It is cut out by adjusting the direction of the lattice. As will be described later, the piezoelectric element 51 functions as a transmitter that sends ultrasonic waves into the measurement chamber 28, but at the same time, it also functions as a receiver that receives ultrasonic vibrations and outputs electric signals. Of course, it is also possible to make a gas sensor by separately providing a transmitting element and a receiving element. As the piezoelectric element 51, piezoelectric ceramics, a crystal body such as quartz, or the like can be appropriately used. Although not particularly shown, the electrodes may be formed on the upper and lower surfaces of the piezoelectric element 51 by a method such as vapor deposition, or may be configured by attaching a thin metal plate.

【0038】素子ケース42は、断面が略逆「L」字形
状をしており、その内周面は、鉛直面に対して所定の角
度(本実施例では約11度)の傾きでテーパが付けられ
ている。従って、収容部43の外壁に相当する部分は、
下部、即ち保護フィルム48に近づくにつれて厚みを増
す。この結果、素子ケース42の収容部43は、フラン
ジ部41との付け根の付近で外壁の厚みが薄く、可撓性
に富み、その下端では、保護フィルム48を貼付する充
分な面積を用意している。この素子ケース42は、ほぼ
円筒形に形成されているものの、端子55a,55bが
埋設されている箇所だけ、内側に突出した形状を有す
る。この突出部56a,56bに埋設された端子55
a,55bは、「L」字形状に曲っており、その下端に
は、リード線54a,54bがはんだ付けされる。端子
55a,55bの上端は、電子回路基板70の対応する
取り付け孔に挿入され、その場所に用意されたランドに
はんだ付けされる。こうして圧電素子51のリード線5
4a,54bの取付を終えてから、素子ケース42の内
部には、ウレタンが充填される。
The element case 42 has a substantially inverted "L" -shaped cross section, and its inner peripheral surface is tapered at a predetermined angle (about 11 degrees in this embodiment) with respect to the vertical plane. It is attached. Therefore, the portion corresponding to the outer wall of the housing portion 43 is
The thickness increases toward the lower portion, that is, the protective film 48. As a result, the accommodating portion 43 of the element case 42 has a thin outer wall near the base of the flange portion 41 and is highly flexible, and at its lower end, a sufficient area for attaching the protective film 48 is prepared. There is. Although the element case 42 is formed in a substantially cylindrical shape, it has a shape that protrudes inward only at the portions where the terminals 55a and 55b are embedded. The terminals 55 embedded in the protrusions 56a and 56b
The a and 55b are bent in an "L" shape, and the lead wires 54a and 54b are soldered to the lower ends thereof. The upper ends of the terminals 55a and 55b are inserted into the corresponding mounting holes of the electronic circuit board 70, and are soldered to the lands prepared at the positions. Thus, the lead wire 5 of the piezoelectric element 51
After the mounting of 4a and 54b is completed, the inside of the element case 42 is filled with urethane.

【0039】素子ケース42は、フランジ部41の下面
略中央に、溶着用の突起59を円周状に備えている。こ
の突起59は、超音波溶着時に溶融して、フランジ部4
1を、収納部22の取り付け用凹部24にしっかりと固
着する。
The element case 42 is provided with a protrusion 59 for welding in a circumferential shape substantially at the center of the lower surface of the flange portion 41. The protrusion 59 is melted during ultrasonic welding, and the flange portion 4
1 is firmly fixed to the mounting recess 24 of the storage portion 22.

【0040】図4は、サーミスタ60の構造を示す断面
図である。このサーミスタ60は、サーミスタ素子を有
する感熱部61を保持した円筒状の第1のホルダ62
が、やや大きな第2のホルダ63の下部側の凹部に差し
込まれ、接着剤で固定された構成を有している。第2の
ホルダ63の上方には、金属片の2本の端子64a,6
4bが固定されて突出している。感熱部61の2本のリ
ード線65a,65bは、第2のホルダ63の中央に形
成された貫通孔を通ってホルダ63の上方に取り出さ
れ、2つの端子64a,64bにそれぞれ接続されてい
る。なお、中央の貫通孔において2本のリード線65
a,65bが互いに電気的に接触しないようにするため
に、リード線65a,65bには絶縁シース66a,6
6bが取り付けられている。この絶縁シース66a,6
6bとしては、例えばポリイミドチューブが使用でき
る。こうして組み立てられたサーミスタ60は、サーミ
スタ挿入孔25(図1)に固定される。この固定は、接
着剤や超音波溶着などの種々の方法で行うことができ
る。
FIG. 4 is a sectional view showing the structure of the thermistor 60. This thermistor 60 has a cylindrical first holder 62 holding a heat-sensitive portion 61 having a thermistor element.
However, it has a configuration in which it is inserted into a concave portion on the lower side of the slightly larger second holder 63 and fixed with an adhesive. Above the second holder 63, the two terminals 64a, 6 of the metal piece are provided.
4b is fixed and protrudes. The two lead wires 65a and 65b of the heat-sensitive portion 61 are taken out above the holder 63 through a through hole formed in the center of the second holder 63 and connected to the two terminals 64a and 64b, respectively. . In addition, two lead wires 65 are provided in the through hole in the center.
Insulating sheaths 66a, 6b are attached to the lead wires 65a, 65b to prevent the a, 65b from electrically contacting each other.
6b is attached. This insulating sheath 66a, 6
As 6b, for example, a polyimide tube can be used. The thermistor 60 thus assembled is fixed in the thermistor insertion hole 25 (FIG. 1). This fixing can be performed by various methods such as an adhesive or ultrasonic welding.

【0041】図2にも示されているように、検出用素子
本体40とサーミスタ60は、それらの金属片端子55
a,55b,64a,64bが同一の方向に並列に配置
された状態で電子回路基板70にそれぞれ接続される。
従って、特にサーミスタ60と回路基板70との電気的
な接続構造が従来よりも大幅に簡略化されている。ま
た、組み付け時には、各端子55a,55b,64a,
64bを、電子回路基板70に予め設けられた貫通孔を
通過させ、電子回路基板70の上側に設けられたランド
にハンダ付けすれば良いので、この接続工程も簡略化さ
れている。このように、本実施例のガスセンサの構成に
よれば、検出用素子本体40とサーミスタ60とを同時
に組み付けることが可能となり、この結果、組み付け時
の信頼性を高めることができ、コストも低減できる。さ
らに、端子55a,55b,64a,64bは、流路形
成部材20の外側を通ることが無く、その内側のみを通
るので、回路基板収納室23に充填される充填材(樹脂
モールド)によって端子55a,55b,64a,64
bも保護される。従って、これらの端子のための特別な
保護材を設ける必要が無いという利点もある。
As shown in FIG. 2, the detection element body 40 and the thermistor 60 are provided with a metal piece terminal 55 thereof.
The a, 55b, 64a and 64b are connected to the electronic circuit board 70 in a state of being arranged in parallel in the same direction.
Therefore, in particular, the electrical connection structure between the thermistor 60 and the circuit board 70 is greatly simplified as compared with the conventional structure. Also, at the time of assembly, each terminal 55a, 55b, 64a,
This connecting step is also simplified because the 64b may be passed through a through hole provided in the electronic circuit board 70 in advance and soldered to a land provided on the upper side of the electronic circuit board 70. As described above, according to the configuration of the gas sensor of the present embodiment, it is possible to assemble the detection element body 40 and the thermistor 60 at the same time, and as a result, the reliability at the time of assembly can be improved and the cost can be reduced. . Further, since the terminals 55a, 55b, 64a, 64b do not pass through the outside of the flow path forming member 20 but only through the inside thereof, the terminals 55a are filled with the filler (resin mold) filled in the circuit board housing chamber 23. , 55b, 64a, 64
b is also protected. Therefore, there is also an advantage that it is not necessary to provide a special protective material for these terminals.

【0042】なお、前述したように、流路形成部材20
の成形時には、サーミスタ60が取り付けられるサーミ
スタ挿入孔25(温度測定室)と、回路基板収納室23
とは、連通する空間として一体的に成形されている。従
って、万一サーミスタアセンブリ60の取り付け部分の
気密性が多少低下した場合にも、温度測定室25内のガ
スが外部に直接漏れ出す可能性が無く、回路基板収納室
23側に拡がるだけである。この回路基板収納室23
は、樹脂モールドされているので、ガスが外部に漏れ出
す心配が無い。従って、本実施例のガスセンサでは、図
15に示した従来のガスセンサに比べて、ガスの外部へ
の漏出防止に関する信頼性が高いという利点がある。
As described above, the flow path forming member 20.
At the time of molding, the thermistor insertion hole 25 (temperature measurement chamber) to which the thermistor 60 is attached, and the circuit board storage chamber 23
And are integrally formed as a communicating space. Therefore, even if the airtightness of the mounting portion of the thermistor assembly 60 is lowered to some extent, the gas in the temperature measuring chamber 25 is not likely to directly leak to the outside and only spreads to the circuit board housing chamber 23 side. . This circuit board storage room 23
Since it is resin-molded, there is no risk of gas leaking out. Therefore, the gas sensor of the present embodiment has an advantage that the gas sensor is highly reliable in preventing leakage of gas to the outside, as compared with the conventional gas sensor shown in FIG.

【0043】(D)電子回路基板70とその回路および
ガス濃度検出の手法:次に、電子回路基板70の構造
と、その取付について説明する。電子回路基板70は、
ガラスエポキシ基板に予めエッチング等により回路パタ
ーンを形成したものであり、部品の取付位置にランドや
スルーホールが設けられている。また、検出用素子本体
40やサーミスタ60、あるいはコネクタ31の端子な
どが取付られる部位には、それぞれの端子形状に合わせ
た大きさの取付孔が設けられ、その周囲をランドパター
ンが取り巻いている。従って、完成した電子回路基板7
0は、所定の位置に、信号処理用の各種部品、例えば信
号処理用の集積回路(IC)や、抵抗器,コンデンサな
どが取り付けられており、これを、検出用素子本体40
やサーミスタ60の取付が完了した収納部22に装着
し、はんだ付けを行なうことで、電気的な回路構成は完
了する。ガスセンサ10の製造としては、最終的には樹
脂モールドを行なうが、この点は、後で製造方法の項で
一括して説明する。
(D) Electronic circuit board 70 and its circuit and method for detecting gas concentration: Next, the structure of the electronic circuit board 70 and its mounting will be described. The electronic circuit board 70 is
A circuit pattern is formed in advance on a glass epoxy substrate by etching or the like, and lands and through holes are provided at component mounting positions. Further, a mounting hole having a size corresponding to the shape of each terminal is provided in a portion where the detecting element body 40, the thermistor 60, or the terminal of the connector 31 is mounted, and a land pattern surrounds the mounting hole. Therefore, the completed electronic circuit board 7
0 has various parts for signal processing, such as an integrated circuit (IC) for signal processing, resistors, capacitors, etc., attached at predetermined positions.
The electrical circuit configuration is completed by mounting the or thermistor 60 in the housing 22 where the mounting is completed and soldering. The gas sensor 10 is finally manufactured by resin molding, which will be collectively described later in the section of the manufacturing method.

【0044】こうして完成したガスセンサ10の電気的
な構成を、図5のブロック図に示す。図示するように、
この電子回路基板70は、マイクロプロセッサ91を中
心に構成されており、マイクロプロセッサ91に接続さ
れた各回路素子、即ち、タイマ90、デジタル−アナロ
グコンバータ(D/Aコンバータ)92、ドライバ9
3、増幅器96が接続されたコンパレータ97等を備え
る。サーミスタ60は、直接マイクロプロセッサ91の
アナログ入力ポートPAPに接続されている。また、ド
ライバ93と増幅器96は、検出用素子本体40に接続
されている。
The electrical structure of the gas sensor 10 thus completed is shown in the block diagram of FIG. As shown,
The electronic circuit board 70 is mainly composed of a microprocessor 91. Each circuit element connected to the microprocessor 91, that is, a timer 90, a digital-analog converter (D / A converter) 92, a driver 9 is provided.
3. A comparator 97 to which an amplifier 96 is connected is provided. The thermistor 60 is directly connected to the analog input port PAP of the microprocessor 91. Further, the driver 93 and the amplifier 96 are connected to the detection element body 40.

【0045】タイマ90は、時間を精密に計測するため
のものであり、後述するガソリンの濃度検出において、
検出用素子本体40から送信された超音波が、ガソリン
蒸気が存在する測定室28において、反射部33に反射
して戻ってくるまでの時間を正確に計測するのに用いら
れる。ドライバ93はマイクロプロセッサ91からの指
令を受けて、短時間(実施例では約20マイクロセカン
ド)だけ検出用素子本体40の圧電素子51を駆動する
回路である。ドライバ93が出力するこの矩形波の信号
を受けると、圧電素子51は振動し、送信器として機能
して、超音波を測定室28内に送出する。
The timer 90 is for precisely measuring the time, and in the concentration detection of gasoline described later,
The ultrasonic wave transmitted from the detection element body 40 is used to accurately measure the time taken for the ultrasonic wave to be reflected by the reflecting portion 33 and returned in the measurement chamber 28 in which gasoline vapor exists. The driver 93 is a circuit that receives a command from the microprocessor 91 and drives the piezoelectric element 51 of the detection element body 40 for a short time (about 20 microseconds in the embodiment). When the rectangular wave signal output from the driver 93 is received, the piezoelectric element 51 vibrates and functions as a transmitter to send an ultrasonic wave into the measurement chamber 28.

【0046】測定室28内に送出された超音波は、比較
的高い指向性を保ったまま直進し、測定室28底部の反
射部33に反射して戻ってくる。戻ってきた超音波が保
護フィルム48に到達すると、保護フィルム48および
音響整合板50を介して、圧電素子51にその振動は伝
わり、圧電素子51は今度は受信器として機能して、振
動に応じた電気信号を出力する。この様子を、図6に示
した。図において、区間P1は、ドライバ93が信号を
出力しており、圧電素子51が送信器として機能してい
る期間を、区間P2は、反射部33で反射した超音波に
より振動が圧電素子51に伝わり、圧電素子51が受信
器として機能している期間を、それぞれ示している。
The ultrasonic wave sent into the measuring chamber 28 goes straight while maintaining a relatively high directivity, and is reflected by the reflecting portion 33 at the bottom of the measuring chamber 28 and returns. When the returned ultrasonic waves reach the protective film 48, the vibration is transmitted to the piezoelectric element 51 through the protective film 48 and the acoustic matching plate 50, and the piezoelectric element 51 functions as a receiver this time and responds to the vibration. Output electrical signal. This state is shown in FIG. In the figure, a section P1 is a period during which the driver 93 is outputting a signal and the piezoelectric element 51 functions as a transmitter, and a section P2 is a vibration of the piezoelectric element 51 due to the ultrasonic waves reflected by the reflecting section 33. Each of the periods during which the piezoelectric element 51 is transmitted and functions as a receiver is shown.

【0047】受信器として機能した際の圧電素子51の
信号は、増幅器96に入力されて増幅される。実施例で
は、増幅器96は、ノイズに強い差分増幅器を用いてい
る。この増幅器96の出力は、コンパレータ97に入力
されており、ここで予め用意された閾値Vref と比較さ
れる。閾値Vref は、ノイズなどの影響により増幅器9
6が出力する誤信号を弁別できるレベルである。誤信号
としては、ノイズなどによるものの他、検出用素子本体
40自身が持っている残響などの影響によるものがあ
る。
The signal of the piezoelectric element 51 when functioning as a receiver is input to the amplifier 96 and amplified. In the embodiment, the amplifier 96 uses a differential amplifier that is resistant to noise. The output of the amplifier 96 is input to the comparator 97, where it is compared with a threshold value Vref prepared in advance. The threshold value Vref is set to the amplifier 9 due to the influence of noise or the like.
This is a level at which an erroneous signal output by 6 can be discriminated. The erroneous signal includes not only noise, but also reverberation of the detection element body 40 itself.

【0048】コンパレータ97は、増幅器96からの信
号を閾値Vref と比較することにより、圧電素子51が
受信した振動の大きさが所定以上になったときにその出
力を反転する。このコンパレータ97の出力をマイクロ
プロセッサ91により監視し、圧電素子51からの最初
の超音波の出力タイミング(図6のタイミングt1)か
ら、コンパレータ97の出力が反転するまで(図6のタ
イミングt2)の時間Δtを計測することにより、超音
波が測定室28内の反射部33までの距離Lを往復する
のに要した時間を知ることができる。超音波が、ある媒
質中を伝搬する速度Cは、次式(1)に従うことが知ら
れている。
The comparator 97 compares the signal from the amplifier 96 with the threshold value Vref to invert the output when the magnitude of vibration received by the piezoelectric element 51 exceeds a predetermined level. The output of the comparator 97 is monitored by the microprocessor 91, and from the output timing of the first ultrasonic wave from the piezoelectric element 51 (timing t1 in FIG. 6) until the output of the comparator 97 is inverted (timing t2 in FIG. 6). By measuring the time Δt, it is possible to know the time required for the ultrasonic wave to travel back and forth the distance L to the reflecting portion 33 in the measurement chamber 28. It is known that the velocity C of ultrasonic waves propagating in a certain medium follows the following equation (1).

【0049】[0049]

【数1】 [Equation 1]

【0050】この式(1)は、複数の成分が混在してい
るガスについて成り立つ一般式であり、変数nは、第n
成分についてであることを示すサフィックスである。従
って、Cpnは測定室28内に存在するガスの第n成分
の定圧比熱、Cvnは測定室28のガスの第n成分の定
積比熱、Mnは第n成分の分子量、Xnは第n成分の濃
度比を表している。また、Rは気体定数、Tは測定室2
8内のガスの温度、である。ガスに関する比熱などは知
られているので、伝搬速度Cは、測定室28内のガスの
温度Tと濃度比Xnのみにより定まることになる。超音
波の伝搬速度Cは、圧電素子51から反射部33までの
距離Lを用いて、 C=2×L/Δt …(2) と表せるから、Δtを計測すれば、濃度比Xn、即ち、
ガソリン濃度を求めることができる。なお、本実施例で
は、ガソリン蒸気の濃度を検出したが、濃度が既知の場
合には、温度Tや距離Lを求めるセンサとして用いるこ
とも可能である。
This equation (1) is a general equation that holds for a gas in which a plurality of components are mixed, and the variable n is the nth
It is a suffix indicating that it is for a component. Therefore, Cpn is the constant pressure specific heat of the nth component of the gas existing in the measurement chamber 28, Cvn is the constant volume specific heat of the nth component of the gas in the measurement chamber 28, Mn is the molecular weight of the nth component, and Xn is the nth component. It represents the concentration ratio. Further, R is a gas constant, T is a measurement chamber 2
The temperature of the gas in 8. Since the specific heat of the gas is known, the propagation velocity C is determined only by the temperature T of the gas in the measurement chamber 28 and the concentration ratio Xn. The propagation velocity C of the ultrasonic wave can be expressed as C = 2 × L / Δt (2) using the distance L from the piezoelectric element 51 to the reflecting portion 33. Therefore, if Δt is measured, the concentration ratio Xn, that is,
The gasoline concentration can be calculated. Although the concentration of gasoline vapor is detected in the present embodiment, if the concentration is known, it can be used as a sensor for obtaining the temperature T and the distance L.

【0051】マイクロプロセッサ91は、上記の式に従
う演算を高速に行ない、求めたガソリン濃度に対応した
信号をD/Aコンバータ92を介して出力する。この信
号SGNLがコネクタ31の端子を介して外部に出力さ
れる。実施例では、この信号SGNLは、内燃機関の燃
料噴射量を制御しているコンピュータに出力され、ここ
で、キャニスタからのガソリンのパージ量を勘案して、
燃料噴射量を補正するといった処理に用いられる。な
お、図5には、電源関係のラインは特に図示しなかった
が、マイクロプロセッサ91を初めとする各素子には、
いずれも直流電圧Vccを供給する電源ラインとグラン
ド(接地ライン)とが接続されている。このうち接地ラ
インは、既に説明したように、流路形成部材20の収納
部22の位置にインサート成形された金属板36とケー
ス80とに接続されている。図5では、これらの部材は
模式的に描いたが、金属板36(図2参照)とケース8
0(図1参照)とは、互いに組み合わさって検出用素子
本体40を覆う箱体を構成しており(図2参照)、これ
を同電位に保っていることから、電気的には電磁シール
ドを実現している。従って、内部に収納された検出用素
子本体40や電子回路基板70は、その外部からのノイ
ズに対して効果的に保護される。
The microprocessor 91 performs the calculation according to the above equation at high speed and outputs a signal corresponding to the obtained gasoline concentration via the D / A converter 92. This signal SGNL is output to the outside via the terminal of the connector 31. In the embodiment, this signal SGNL is output to a computer that controls the fuel injection amount of the internal combustion engine, where the amount of gasoline purged from the canister is taken into consideration.
It is used for processing such as correcting the fuel injection amount. Although lines related to the power supply are not shown in FIG. 5, the elements such as the microprocessor 91 are not shown.
In both cases, a power supply line for supplying a DC voltage Vcc and a ground (ground line) are connected. Of these, the ground line is connected to the metal plate 36 insert-molded at the position of the housing portion 22 of the flow path forming member 20 and the case 80, as already described. Although these members are schematically illustrated in FIG. 5, the metal plate 36 (see FIG. 2) and the case 8 are illustrated.
0 (see FIG. 1) is combined with each other to form a box that covers the detection element body 40 (see FIG. 2), and since it is kept at the same potential, it is electrically electromagnetic shielded. Has been realized. Therefore, the detection element body 40 and the electronic circuit board 70 housed inside are effectively protected against noise from the outside.

【0052】(E)サーミスタ60の構成と測定精度と
の関係:図7は、サーミスタ60とサーミスタ挿入孔2
5の周辺を拡大して示す断面図である。なお、以下では
サーミスタ挿入孔25を「温度測定室25」と呼ぶ。ガ
スの導入路27を通るガスの一部は測定室28内に導か
れ、他の部分はバイパス流路29を流れる。測定室28
に導かれるガス量は、バイパス流路29を流れるガス量
よりも少なく、大部分のガスはバイパス流路29を流れ
る。この理由は、測定室28内において乱流が発生する
と測定誤差が大きくなるので、測定室28内の流れをで
きるだけ層流に近い状態に保つためである。
(E) Relationship between the structure of the thermistor 60 and the measurement accuracy: FIG. 7 shows the thermistor 60 and the thermistor insertion hole 2.
5 is an enlarged sectional view showing the periphery of FIG. In addition, below, the thermistor insertion hole 25 is referred to as a “temperature measurement chamber 25”. Part of the gas passing through the gas introduction path 27 is guided into the measurement chamber 28, and the other part flows through the bypass flow path 29. Measuring room 28
The amount of gas introduced into the bypass passage 29 is smaller than the amount of gas flowing in the bypass passage 29, and most of the gas flows in the bypass passage 29. The reason for this is that if a turbulent flow occurs in the measurement chamber 28, the measurement error will increase, so that the flow in the measurement chamber 28 will be kept as close to the laminar flow as possible.

【0053】温度測定室25は、測定室28の上流側の
流路に設けられている。特に、本実施例では、バイパス
流路29に面した位置に温度測定室25が設けられてい
る。この位置では、ガスがかなり大量に流れているの
で、ガス温度をより精度良く測定できるという利点があ
る。
The temperature measuring chamber 25 is provided in the flow path upstream of the measuring chamber 28. Particularly, in this embodiment, the temperature measuring chamber 25 is provided at a position facing the bypass flow path 29. Since a large amount of gas is flowing at this position, there is an advantage that the gas temperature can be measured more accurately.

【0054】上述した(1)式および(2)式から理解
できるように、ガス濃度の測定は、ガス温度Tに依存す
る。このガス温度Tは、本来は測定室28内のガスの温
度である。しかし、従来技術でも説明したように、測定
室28内にサーミスタを設置すると、サーミスタの電気
的接続のための構成が複雑となるという問題がある。ま
た、サーミスタを設置することによって、測定室28内
にゴミや水などが溜まりやすくなり、これが測定精度に
悪影響を与える可能性もある。そこで、本実施例では、
サーミスタ60を、測定室28とは別の空間に設置する
ことによって、これらの問題を回避している。
As can be understood from the above equations (1) and (2), the measurement of the gas concentration depends on the gas temperature T. The gas temperature T is originally the temperature of the gas in the measurement chamber 28. However, as described in the related art, when the thermistor is installed in the measurement chamber 28, there is a problem that the structure for electrical connection of the thermistor becomes complicated. Further, by installing the thermistor, dust, water, and the like are likely to accumulate in the measurement chamber 28, which may adversely affect the measurement accuracy. Therefore, in this embodiment,
These problems are avoided by installing the thermistor 60 in a space different from the measurement chamber 28.

【0055】ところで、サーミスタ60を測定室28と
は別の空間に配置すると、ガス温度Tの測定精度が問題
となる。例えば、導入路27に高温のガスが急に流れて
きたときには、温度測定室25内のガスはすぐに高温に
なるが、測定室28内のガスは低温のままである。ま
た、これとは逆の場合も考えられる。これらの場合に
は、音速検出の対象となっているガスの温度と、温度測
定の対象となっているガスの温度(サーミスタ指示値)
とが一致しないことになる。この温度測定の誤差によ
り、図8に示すように、濃度測定に誤差が生じる結果と
なる。
If the thermistor 60 is arranged in a space different from the measuring chamber 28, the accuracy of measuring the gas temperature T becomes a problem. For example, when a high temperature gas suddenly flows into the introduction path 27, the gas in the temperature measurement chamber 25 immediately becomes high temperature, but the gas in the measurement chamber 28 remains low temperature. The opposite case is also possible. In these cases, the temperature of the gas that is the object of sound velocity detection and the temperature of the gas that is the object of temperature measurement (thermistor indicated value)
And will not match. The error in the temperature measurement results in an error in the concentration measurement as shown in FIG.

【0056】本発明の発明者らは、サーミスタ60の寸
法と温度測定室25の寸法の関係を適切に設定すること
によって、このような温度測定に関する問題点を解決で
きることを見いだした。前述したように、サーミスタ素
子を含む感熱部61は、ホルダ62に埋め込まれてい
る。このホルダ62の外径φdが小さいほど(すなわち
ホルダ62の熱容量が小さいほど)感熱部61とホルダ
62との間の熱の移動が少なくなるので、感熱部61に
おける温度変動による測定誤差が少なくなる傾向にあ
る。また、第2のホルダ63から露出している第1のホ
ルダ62の長さcが長いほど、感熱部61とこれらのホ
ルダ62,63との熱の移動が少なくなるので、感熱部
61における温度変動による測定誤差が少なくなる傾向
にある。換言すれば、ホルダ62の外径φd をなるべく
小さくし、その長さcをなるべく長くすれば、温度の測
定精度を向上させることができる。
The inventors of the present invention have found that such a problem relating to temperature measurement can be solved by appropriately setting the relationship between the size of the thermistor 60 and the size of the temperature measuring chamber 25. As described above, the heat sensitive portion 61 including the thermistor element is embedded in the holder 62. The smaller the outer diameter φd of the holder 62 (that is, the smaller the heat capacity of the holder 62) is, the less heat is transferred between the heat-sensitive portion 61 and the holder 62. Therefore, the measurement error due to the temperature fluctuation in the heat-sensitive portion 61 is reduced. There is a tendency. Further, as the length c of the first holder 62 exposed from the second holder 63 is longer, the heat transfer between the heat-sensitive portion 61 and these holders 62, 63 is reduced, so that the temperature in the heat-sensitive portion 61 is reduced. Measurement errors due to fluctuations tend to decrease. In other words, the accuracy of temperature measurement can be improved by making the outer diameter φd of the holder 62 as small as possible and making its length c as long as possible.

【0057】温度測定室25の入口から感熱部61まで
の距離bと、温度測定室25の内径φaとの関係も、温
度測定の誤差に大きな影響があることが見いだされた。
図9は、これらの寸法の比b/φaの温度測定の誤差に
対する影響を示すグラフである。この比b/φaの値が
過度に小さいときには、高温のガスが急に流れてきた場
合に、サーミスタ60による温度指示値の方が、測定室
28内のガス温度よりも大きくなる。この結果、図8の
特性から、濃度測定値が実際の濃度よりも高めになって
しまう。一方、比b/φaの値が過度に大きいときに
は、高温のガスが急に流れてきた場合に、サーミスタ6
0による温度指示値の方が測定室28内のガス温度より
も小さくなる。この結果、図8の特性から、濃度測定値
が実際の濃度よりも低めになってしまう。なお、低温の
ガスが急に流れてきたときには、上述と逆の傾向にな
る。
It was also found that the relationship between the distance b from the inlet of the temperature measuring chamber 25 to the heat-sensitive portion 61 and the inner diameter φa of the temperature measuring chamber 25 has a great influence on the error in temperature measurement.
FIG. 9 is a graph showing the effect of the ratio b / φa of these dimensions on the error in temperature measurement. When the value of the ratio b / φa is excessively small, the temperature instruction value by the thermistor 60 becomes higher than the gas temperature in the measurement chamber 28 when a high temperature gas suddenly flows. As a result, due to the characteristics of FIG. 8, the measured density value is higher than the actual density. On the other hand, when the value of the ratio b / φa is excessively large, when the high temperature gas suddenly flows, the thermistor 6
The temperature indication value of 0 is smaller than the gas temperature in the measurement chamber 28. As a result, due to the characteristics of FIG. 8, the measured density value becomes lower than the actual density. It should be noted that when the low-temperature gas suddenly flows, the tendency is opposite to the above.

【0058】このように、温度測定誤差とこれによる濃
度測定誤差は、この比b/φaに依存することが判明し
た。図10は、ガス温度に変動があったときの濃度測定
誤差への影響を示す説明図であり、図10(A)は、こ
の比b/φa比に対する測定誤差を示し、図10(B)
は、この比b/φaに対して誤差をプロットしたグラフ
である。図示するように、室温状態から約80℃のガス
を急に流した場合の実験結果である。このグラフに示さ
れているように、比b/φaの値を0より大きくかつ
2.0以下の範囲に設定することによって、ガスの温度
変動による濃度測定誤差への影響を抑制することが可能
である。この比b/φaが0より大きいとは、少なくと
もサーミスタ60の先端の感熱部61が温度測定室25
の入口より突出していないことを意味する。また、サー
ミスタ60の径φdが、温度測定室25の内径φaに対
して1/2以下であれば、温度測定室25内のガスの交
換がスムースに行なわれ、ガスの滞留による温度誤差も
生じにくい。
Thus, it was found that the temperature measurement error and the resulting concentration measurement error depended on this ratio b / φa. FIG. 10 is an explanatory diagram showing the influence on the concentration measurement error when there is a change in the gas temperature, and FIG. 10 (A) shows the measurement error for this ratio b / φa ratio, and FIG.
Is a graph in which an error is plotted with respect to this ratio b / φa. As shown in the figure, the experimental results are obtained when the gas at about 80 ° C. is suddenly flown from the room temperature. As shown in this graph, by setting the value of the ratio b / φa in the range of more than 0 and 2.0 or less, it is possible to suppress the influence of the temperature change of the gas on the concentration measurement error. Is. If the ratio b / φa is larger than 0, it means that at least the heat sensitive portion 61 at the tip of the thermistor 60 is in the temperature measuring chamber 25.
It means that it does not protrude from the entrance of. Further, if the diameter φd of the thermistor 60 is 1/2 or less of the inner diameter φa of the temperature measuring chamber 25, the gas in the temperature measuring chamber 25 can be smoothly replaced, and a temperature error due to the retention of the gas also occurs. Hateful.

【0059】(F)ガスセンサの製造方法:次に、本実
施例におけるガスセンサ10を製造する方法について、
説明する。図11は、ガスセンサの製造工程を示す工程
図である。図示するように、このガスセンサ10を製造
するに際しては、まず圧電素子を組み立てる(工程S1
00)。他方、こうして得られた圧電素子組立を封入す
る素子ケース42(図3)を用意する(工程S11
0)。素子ケース42は、ガラスフィラー入りの合成樹
脂を型に流し込んで製造するが、削り出しなどの手法に
よっても良い。
(F) Method for manufacturing gas sensor: Next, regarding the method for manufacturing the gas sensor 10 in the present embodiment,
explain. FIG. 11 is a process chart showing the manufacturing process of the gas sensor. As shown in the figure, when manufacturing the gas sensor 10, first, a piezoelectric element is assembled (step S1).
00). On the other hand, an element case 42 (FIG. 3) enclosing the thus obtained piezoelectric element assembly is prepared (step S11).
0). The element case 42 is manufactured by pouring a synthetic resin containing a glass filler into a mold, but a method such as shaving may be used.

【0060】次に、検出用素子本体40を組み立てる作
業を行なう(工程S120)。この工程では、まず、工
程S110で製造した素子ケース42に、工程S100
で組み立てた圧電素子組立を組み付ける。この状態で、
筒体52を、素子ケース42の開口側から挿入し、音響
整合板50の外周に嵌め込む作業を行なう(工程S13
0)。作業に先立って、銅箔52cを接着層52bを介
してポリエチレンテレフタレートフィルム52aに貼り
合わせたものを、予め音響整合板50の外径に合わせた
内径に巻き、筒体52として製造しておく。筒体52
は、特に接着などはせず、音響整合板50に嵌め合わせ
ただけである。
Next, the work of assembling the detection element body 40 is performed (step S120). In this step, first, in step S100, the element case 42 manufactured in step S110 is formed.
Assemble the piezoelectric element assembly assembled in. In this state,
The cylindrical body 52 is inserted from the opening side of the element case 42 and fitted into the outer periphery of the acoustic matching plate 50 (step S13).
0). Prior to the work, the copper foil 52c bonded to the polyethylene terephthalate film 52a via the adhesive layer 52b is wound in advance on the inner diameter matched with the outer diameter of the acoustic matching plate 50 to manufacture the tubular body 52. Cylinder 52
Is not particularly adhered, but is simply fitted to the acoustic matching plate 50.

【0061】この状態で、圧電素子51から延びる2本
のリード線54a,54bを、端子55a,55bには
んだ付けなどの手法で接続する作業を行なう(工程S1
40)。以上の処理により、検出用素子本体40に必要
に部品は全て組み付けられる。そこで、次に素子ケース
42の開口側から、ウレタンを充填する処理を行なう
(工程S150)。なお、図2,図3ではウレタンは省
略されている。
In this state, the work of connecting the two lead wires 54a and 54b extending from the piezoelectric element 51 to the terminals 55a and 55b by soldering or the like is performed (step S1).
40). Through the above processing, all the necessary parts are assembled to the detection element body 40. Therefore, next, a process of filling urethane from the opening side of the element case 42 is performed (step S150). Note that urethane is omitted in FIGS. 2 and 3.

【0062】以上説明した検出用素子本体40の製造と
は別に、流路形成部材20(図2)の製作が行なわれ
る。この工程を工程S200以下に示した。流路形成部
材20の製作に際しては、まず金属板をプレス加工し
て、インサート成形用の金属板36を成形する処理を行
なう(工程S200)。
The flow path forming member 20 (FIG. 2) is manufactured separately from the manufacturing of the detection element body 40 described above. This step is shown below step S200. When the flow path forming member 20 is manufactured, first, a metal plate is pressed to form a metal plate 36 for insert molding (step S200).

【0063】次に、流路形成部材20を、その内部に金
属板36を備えるようにインサート成形する処理を行な
う(工程S210)。流路形成部材20は、ガラスフィ
ラー入りの合成樹脂を用いて成形する。
Next, the flow path forming member 20 is insert-molded so that the metal plate 36 is provided therein (step S210). The flow path forming member 20 is molded using a synthetic resin containing glass filler.

【0064】こうして流路形成部材20を製作した後、
この流路形成部材20の収納部22の底部の凹部24
に、既に製造しておいた検出用素子本体40を溶着する
作業を行なう(工程S230)。溶着は、超音波溶着に
より行なう。これは検出用素子本体40を所定の治具に
取り付けた上で、凹部24の中心に検出用素子本体40
の中心を一致させ、この治具ごと超音波領域の振動数で
振動させて、そのフランジ部41(図3)の下面を収納
部22の接合面に強く打ちつける。図3に示すように、
フランジ部41の下面には、突起59が形成されている
から、超音波振動による力は全てこの突起59に集中す
ることになり、突起59は機械的なエネルギが集中する
ことにより加熱され、やがて溶融する。この結果、検出
用素子本体40は、フランジ部41下面で、流路形成部
材20の収納部22の接合面に隙間なく溶着する。検出
用素子本体40の取り付けの前後の様子を、図12
(A)(B)に示した。なお、溶着は、熱板溶着など、
他の手法に拠っても良い。
After the flow path forming member 20 is manufactured in this way,
The recess 24 at the bottom of the housing 22 of the flow path forming member 20
Then, the operation of welding the already-manufactured detection element body 40 is performed (step S230). The welding is performed by ultrasonic welding. After mounting the detection element body 40 on a predetermined jig, the detection element body 40 is attached to the center of the recess 24.
The centers of the jigs are made to coincide with each other, and the jig is vibrated at a frequency in the ultrasonic range to strongly hit the lower surface of the flange portion 41 (FIG. 3) to the joint surface of the housing portion 22. As shown in FIG.
Since the projection 59 is formed on the lower surface of the flange portion 41, all the force due to the ultrasonic vibration is concentrated on the projection 59, and the projection 59 is heated by the concentration of mechanical energy, and eventually the projection 59 is heated. To melt. As a result, the detection element body 40 is welded on the lower surface of the flange portion 41 to the joint surface of the housing portion 22 of the flow path forming member 20 without any gap. The state before and after the attachment of the detection element body 40 is shown in FIG.
The results are shown in (A) and (B). It should be noted that the welding includes hot plate welding,
It may be based on another method.

【0065】検出用素子本体40の取り付けと前後し
て、サーミスタ60を流路形成部材20のサーミスタ挿
入孔25に取り付ける作業も行なう(工程S240)。
その後、検出用素子本体40の上に緩衝材88を載置す
る(工程S250)。緩衝材88は、検出用素子本体4
0と略同一の外径に形成された発泡体であり、その厚さ
は数ミリである。この緩衝材88には、検出用素子本体
40から上方に突き出た端子55a,55bが貫通する
開口も設けられている。緩衝材88は、この後の工程で
取り付けられる電子回路基板70と検出用素子本体40
との間に介装され得る厚みを有し、後述する工程で充填
される発泡ウレタンが検出用素子本体40の周囲を埋め
尽くさないようにする目的で用いられている。
Before or after the detection element body 40 is attached, the operation of attaching the thermistor 60 to the thermistor insertion hole 25 of the flow path forming member 20 is also performed (step S240).
After that, the cushioning material 88 is placed on the detection element body 40 (step S250). The cushioning material 88 is the detection element body 4
It is a foam having an outer diameter substantially the same as that of 0, and its thickness is several millimeters. The buffer material 88 is also provided with an opening through which the terminals 55a and 55b protruding upward from the detection element body 40 pass. The cushioning material 88 is used for the electronic circuit board 70 and the detection element body 40 to be attached in the subsequent steps.
The urethane foam having a thickness that can be interposed between and is used for the purpose of not filling the periphery of the detection element body 40 with the urethane foam filled in the step described later.

【0066】緩衝材88を配置した後、図13(A)に
示したように、電子回路基板70上に用意された取り付
け孔に、次の4つの部材を嵌め合わせつつ、電子回路基
板70を、上方から、収納部22に収納する(工程S2
60)。即ち、 ・金属板36から切り起こされて収納部22底部に立設
している切り起こし部83、 ・検出用素子本体40から突出した端子55a,55
b、 ・サーミスタ60の端子64a,64b、 ・コネクタ31の4本の端子、 の4つの部材を、電子回路基板70の所定の取付孔に嵌
合する。このうちコネクタ31の複数の端子のうち、図
5に示したGND,SGNL,Vcc用の端子を、電子
回路基板70上の取付孔周囲に設けられたランドにはん
だ付けする。
After arranging the cushioning material 88, as shown in FIG. 13A, the electronic circuit board 70 is mounted while fitting the following four members into the mounting holes prepared on the electronic circuit board 70. , From above, in the storage unit 22 (step S2
60). That is, a cut-and-raised portion 83 that is cut and raised from the metal plate 36 and stands upright on the bottom of the storage portion 22,
b, the terminals 64a and 64b of the thermistor 60, the four terminals of the connector 31, and the four members are fitted into predetermined mounting holes of the electronic circuit board 70. Of these, the terminals for GND, SGNL, and Vcc shown in FIG. 5 among the plurality of terminals of the connector 31 are soldered to lands provided around the mounting holes on the electronic circuit board 70.

【0067】次に、図13(B)に示したように、この
収納部22にケース80を取り付ける作業を行なう(工
程S270)。このとき、ケース80に設けられた挿入
孔85に、コネクタ31の複数の端子のうちの1本の端
子31dを貫通させ、その後、これをはんだ付けまたは
ロウ付けする。これでケース80の取付作業は完了す
る。その後、収納部22内に樹脂(本実施例ではウレタ
ン)を充填する作業を行なう(工程S280)。ウレタ
ンで検出用素子本体40や電子回路基板70をモールド
するのである。なお、図13では、樹脂モールドした樹
脂は描いていない。その後、測定室28に濃度を他の検
出装置で検出したガソリン蒸気を含むガスを導入し、ガ
スセンサ10を動作させて、その出力を較正(キャリブ
レーション)する処理を行なう(工程S290)。ガス
センサ10の較正は、この実施例では、検出結果から、
ガスセンサ10の出力と他の測定装置で検出済みのガソ
リン濃度との関係を示す較正曲線を求めて、これをマイ
クロプロセッサ91に内蔵したEEPROMに書き込む
ことで行なったが、ウレタンの充填前に、電子回路基板
70上に用意したトリマなどを調整することで行なうよ
うにしても良い。後者の場合には、ケース80に調整用
の工具を差し入れるための開口部を設けておき、ケース
80を取り付けた状態(樹脂モールド未実施の状態)で
調整を行なうことが望ましい。
Next, as shown in FIG. 13B, the work of attaching the case 80 to the storage portion 22 is performed (step S270). At this time, one terminal 31d of the plurality of terminals of the connector 31 is passed through the insertion hole 85 provided in the case 80, and then this is soldered or brazed. This completes the mounting work of the case 80. After that, the work of filling the resin into the storage portion 22 (urethane in this embodiment) is performed (step S280). The detection element body 40 and the electronic circuit board 70 are molded with urethane. In FIG. 13, the resin molded resin is not drawn. Then, a gas containing gasoline vapor whose concentration is detected by another detection device is introduced into the measurement chamber 28, the gas sensor 10 is operated, and the output is calibrated (step S290). In this embodiment, the calibration of the gas sensor 10 is based on the detection result,
The calibration curve showing the relationship between the output of the gas sensor 10 and the gasoline concentration detected by another measuring device was obtained, and the calibration curve was written in the EEPROM incorporated in the microprocessor 91. It may be performed by adjusting a trimmer or the like prepared on the circuit board 70. In the latter case, it is desirable to provide an opening for inserting an adjustment tool in the case 80 and perform the adjustment with the case 80 attached (state in which resin molding has not been performed).

【0068】以上説明したガスセンサの製造方法によれ
ば、インサート成形という手法を用いて、合成樹脂によ
り流路形成部材20を形成する際に、金属板36を、収
納部22の底部に配置することができ、これと電気的に
接続されたケース80とが取り囲む空間内に、検出用素
子本体40と電子回路基板70とを容易に配置すること
ができる。このため、製造の容易さと、センサとしての
機能部品に対する電磁シールドの効果を確保することと
を、両立させることができる。
According to the method of manufacturing the gas sensor described above, the metal plate 36 is arranged at the bottom of the housing portion 22 when the flow path forming member 20 is formed of the synthetic resin using the technique of insert molding. The detection element body 40 and the electronic circuit board 70 can be easily arranged in the space surrounded by the case 80 electrically connected to the detection element body 40. Therefore, it is possible to achieve both ease of manufacturing and ensuring the effect of the electromagnetic shield on the functional component as the sensor.

【0069】(G)第2実施例:図14は、本発明の第
2実施例としてのガスセンサの構成を示す断面図であ
る。このガスセンサは、サーミスタ60が、測定室28
の側面に設けられている点で第1実施例と異なる。但
し、サーミスタ挿入孔25a(温度測定室)は、流路形
成部材20aによって、測定室28および回路基板収納
室23aとともに一体的に成形されており、この点は第
1実施例と同じである。また、検出用素子本体40aの
端子55a,55bと、サーミスタ60の端子64a,
64bとが同一の方向に沿って並列に配置された状態で
電子回路基板70に接続されている点も第1実施例と同
じである。このような配置を実現するため、第2実施例
では、電子回路基板70が、測定室28の長手方向に並
行に配置されている。
(G) Second Embodiment: FIG. 14 is a sectional view showing the structure of a gas sensor according to a second embodiment of the present invention. In this gas sensor, the thermistor 60
It is different from the first embodiment in that it is provided on the side surface of. However, the thermistor insertion hole 25a (temperature measurement chamber) is integrally formed with the measurement chamber 28 and the circuit board storage chamber 23a by the flow path forming member 20a, which is the same as in the first embodiment. Further, the terminals 55a and 55b of the detection element body 40a, the terminals 64a of the thermistor 60,
It is also the same as the first embodiment in that it is connected to the electronic circuit board 70 in a state in which 64b and the 64b are arranged in parallel along the same direction. In order to realize such an arrangement, in the second embodiment, the electronic circuit board 70 is arranged in parallel in the longitudinal direction of the measurement chamber 28.

【0070】この第2実施例のガスセンサも、第1実施
例のガスセンサと同様に、サーミスタ60と電子回路基
板70との電気的な接続構造が簡略化されており、ま
た、組み立て時には、サーミスタ60と検出用素子本体
40aとをほぼ同時に電子回路基板70に電気的に接続
することができる。また、万一サーミスタ60の気密性
が多少低下したとしても、ガスが直ちに外部に漏れ出す
ことが無く、さらに、電子回路基板収納室23a内の充
填剤(図示せず)によって漏出が防止されるという利点
がある。
Like the gas sensor of the first embodiment, the gas sensor of the second embodiment also has a simplified electrical connection structure between the thermistor 60 and the electronic circuit board 70, and when assembled, the thermistor 60. And the detection element body 40a can be electrically connected to the electronic circuit board 70 almost at the same time. Further, even if the airtightness of the thermistor 60 is slightly lowered, the gas does not immediately leak to the outside, and the leak is prevented by the filler (not shown) in the electronic circuit board housing chamber 23a. There is an advantage.

【0071】なお、第2実施例では、温度測定室25a
が測定室28に面しているので、第1実施例に比べて温
度測定誤差による濃度測定誤差への影響が少ないという
利点がある。一方、第1実施例では、温度測定室25が
測定室28とは異なる位置に設けられており、測定室2
8にサーミスタ60のための凹凸が無いので、測定室に
液体等が滞留することを防止することができ、この結
果、音速の測定精度が向上するという点で第2実施例よ
りも好ましい。
In the second embodiment, the temperature measuring chamber 25a
Since it faces the measurement chamber 28, there is an advantage that the temperature measurement error has less influence on the concentration measurement error as compared with the first embodiment. On the other hand, in the first embodiment, the temperature measuring chamber 25 is provided at a position different from the measuring chamber 28, and the measuring chamber 2
Since there is no unevenness for the thermistor 60 in 8, the liquid and the like can be prevented from staying in the measurement chamber, and as a result, the accuracy of sound velocity measurement is improved, which is more preferable than the second embodiment.

【0072】以上、本発明のいくつかの実施例について
説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定される
ものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内におい
て変更することが可能である。
Although some embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments and can be modified within the scope not changing the gist of the present invention. .

【0073】例えば、本発明は、超音波を用いた比熱セ
ンサ、あるいは、超音波以外の手法によりガスの種々の
性質を検出するセンサなどに適用することができる。す
なわち、本発明は、気体の所定の特性を検出するための
特性検出素子と、気体の温度を検出するための温度検出
素子とを有し、気体の所定の気体の所定の特性と温度と
に応じて気体の性質を検出するためのガスセンサに適用
可能である。
For example, the present invention can be applied to a specific heat sensor using ultrasonic waves, or a sensor for detecting various properties of gas by a method other than ultrasonic waves. That is, the present invention has a characteristic detecting element for detecting a predetermined characteristic of gas, and a temperature detecting element for detecting the temperature of the gas, and has a predetermined characteristic and temperature of the predetermined gas of the gas. Accordingly, it is applicable to a gas sensor for detecting the property of gas.

【0074】また、本実施例では、温度測定室25につ
いて、サーミスタ60の軸方向に直交する方向の断面形
状を円形として設計し、その内径φaと温度測定室25
の入口からサーミスタ60の感熱部61までの距離bと
の比b/φaを用いて、サーミスタ60の適正な位置を
特定したが、温度測定室25の断面形状が円形でない場
合には、その面積Dから実効的な内径φa′を演算して
適用すればよい。またサーミスタ60における感熱部6
1の位置がサーミスタ60の外形的な先端から奥まって
いる場合には、同様に実効的な距離b′を演算して適用
すればよい。ここで、実効的な内径や距離は、導入路2
7において温度測定室25の入口に到達した温度の異な
る気体が感熱部61に到達するまでの時間を基準として
換算する値として定義することが可能である。
Further, in the present embodiment, the temperature measuring chamber 25 is designed to have a circular sectional shape in the direction orthogonal to the axial direction of the thermistor 60, and the inner diameter φa and the temperature measuring chamber 25 are designed.
The proper position of the thermistor 60 was specified using the ratio b / φa of the distance b from the inlet of the thermistor 60 to the heat-sensitive portion 61 of the thermistor 60, but if the cross-sectional shape of the temperature measuring chamber 25 is not circular, its area is The effective inner diameter φa ′ may be calculated from D and applied. Further, the heat-sensitive portion 6 in the thermistor 60
When the position of 1 is recessed from the outer end of the thermistor 60, the effective distance b ′ may be similarly calculated and applied. Here, the effective inner diameter and distance are the introduction path 2
7, it can be defined as a value to be converted with reference to the time taken for the gases having different temperatures reaching the inlet of the temperature measuring chamber 25 to reach the heat-sensitive portion 61.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 実施例のガスセンサ10の概略構成を示す分
解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a gas sensor 10 of an embodiment.

【図2】 ガスセンサ10の構造を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the gas sensor 10.

【図3】 検出用素子本体40の構造を示す断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a structure of a detection element body 40.

【図4】 サーミスタ60の構造を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a structure of a thermistor 60.

【図5】 電子回路基板70の内部の電気的な構成を示
す説明図である。
5 is an explanatory diagram showing an electrical configuration inside the electronic circuit board 70. FIG.

【図6】 超音波を用いたガス濃度の検出の原理を説明
する説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating the principle of gas concentration detection using ultrasonic waves.

【図7】 サーミスタ60と温度測定室25の周辺を拡
大して示す断面図である。
FIG. 7 is an enlarged sectional view showing the periphery of the thermistor 60 and the temperature measuring chamber 25.

【図8】 温度測定の誤差と濃度測定の誤差との関係を
示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing a relationship between an error in temperature measurement and an error in concentration measurement.

【図9】 サーミスタ60に関連する寸法比b/φaの
温度測定誤差に対する影響を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the influence of the dimensional ratio b / φa related to the thermistor 60 on the temperature measurement error.

【図10】 ガス温度に変動があったときの濃度測定誤
差への影響を比b/φaに対して示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the influence on the concentration measurement error when the gas temperature changes, with respect to the ratio b / φa.

【図11】 実施例におけるガスセンサ10の製造方法
を示す工程図である。
FIG. 11 is a process drawing showing the manufacturing method of the gas sensor 10 in the example.

【図12】 検出用素子本体40を流路形成部材20の
収納部22に組み付ける様子を示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a state in which the detection element body 40 is assembled into the storage portion 22 of the flow path forming member 20.

【図13】 電子回路基板70とケース80との取付の
様子を示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing how the electronic circuit board 70 and the case 80 are attached.

【図14】 第2実施例のガスセンサの構成を示す断面
図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing the configuration of the gas sensor of the second embodiment.

【図15】 従来のガス濃度センサ100の構造の一例
を示す断面図。
FIG. 15 is a sectional view showing an example of the structure of a conventional gas concentration sensor 100.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…ガスセンサ 20…流路形成部材 22…収納部 23…回路基板収納室 24…凹部 25…サーミスタ挿入孔(温度測定室) 27…導入路 28…測定室 29…バイパス流路 31…コネクタ 31d…端子 32…導入孔 33…反射部 34…出口 35…排出流路 36…金属板 40…検出用素子本体(音速検出素子アセンブリ) 41…フランジ部 42…素子ケース 43…収容部 45…端面 46…段差部 48…保護フィルム 50…音響整合板 51…圧電素子 52…筒体 52a…ポリエチレンテレフタレートフィルム 52b…接着層 52c…銅箔 54a,54b…リード線 55a,55b…金属片端子 56a,56b…突出部 59…突起 60…サーミスタ(サーミスタアセンブリ) 61…感熱部 62,63…ホルダ 64a,64b…金属片端子 65a,65b…リード線 66a,66b…絶縁シース 70…電子回路基板 72…取付孔 80…ケース 83…切り起こし部 85…挿入孔 88…緩衝材 90…タイマ 91…マイクロプロセッサ 92…D/Aコンバータ 93…ドライバ 96…増幅器 97…コンパレータ 100…ガス濃度センサ 110…流路形成部材 120…測定室 130…回路基板収納室 140…圧電素子 150…回路基板 160…温度センサ 170…通路 10 ... Gas sensor 20 ... Flow path forming member 22 ... Storage section 23 ... Circuit board storage room 24 ... Recess 25 ... Thermistor insertion hole (temperature measurement chamber) 27 ... Introduction route 28 ... Measuring room 29 ... Bypass channel 31 ... Connector 31d ... Terminal 32 ... Introduction hole 33 ... Reflector 34 ... Exit 35 ... Discharge channel 36 ... Metal plate 40 ... Detection element body (sound velocity detection element assembly) 41 ... Flange 42 ... Element case 43 ... Housing section 45 ... End face 46 ... Step 48 ... Protective film 50 ... Acoustic matching plate 51 ... Piezoelectric element 52 ... Cylindrical body 52a ... Polyethylene terephthalate film 52b ... Adhesive layer 52c ... Copper foil 54a, 54b ... Lead wire 55a, 55b ... Metal terminal 56a, 56b ... Projection 59 ... Protrusion 60 ... Thermistor (thermistor assembly) 61 ... Thermal part 62, 63 ... Holder 64a, 64b ... Metal piece terminal 65a, 65b ... Lead wire 66a, 66b ... Insulating sheath 70 ... Electronic circuit board 72 ... Mounting hole 80 ... Case 83 ... Cut and raised part 85 ... insertion hole 88 ... cushioning material 90 ... Timer 91 ... Microprocessor 92 ... D / A converter 93 ... Driver 96 ... Amplifier 97 ... Comparator 100 ... Gas concentration sensor 110 ... Flow path forming member 120 ... Measuring room 130 ... Circuit board storage room 140 ... Piezoelectric element 150 ... Circuit board 160 ... Temperature sensor 170 ... passage

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 秀樹 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 (72)発明者 伴野 圭吾 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 (72)発明者 笹沼 威夫 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 (72)発明者 石田 昇 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 Fターム(参考) 2G047 AA01 BA03 BC02 BC15 EA10 EA14 GA01 GA03 GA18 GG43 GJ19    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Hideki Ishikawa             14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi Japan special             Within Toyo Co., Ltd. (72) Inventor Keigo Banno             14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi Japan special             Within Toyo Co., Ltd. (72) Inventor Takeo Sasanamu             14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi Japan special             Within Toyo Co., Ltd. (72) Inventor Noboru Ishida             14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi Japan special             Within Toyo Co., Ltd. F term (reference) 2G047 AA01 BA03 BC02 BC15 EA10                       EA14 GA01 GA03 GA18 GG43                       GJ19

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 気体の所定の特性と温度とに応じて前記
気体の性質を検出するためのガスセンサであって、 前記気体の所定の特性を検出する特性検出素子と、前記
特性検出素子に電気的に接続された第1の金属片端子と
を有する特性検出素子アセンブリと、 前記気体の温度を検出する温度検出素子と、前記温度検
出素子に電気的に接続された第2の金属片端子とを有す
る温度検出素子アセンブリと、 前記第1と第2の金属片端子を介して前記特性検出素子
と前記温度検出素子とにそれぞれ電気的に接続された回
路基板と、を備え、 前記特性検出素子アセンブリと前記温度検出素子アセン
ブリとは、前記第1と第2の金属片端子が同一の方向に
沿って並列に配置された状態で前記回路基板にそれぞれ
接続されるように設置されていることを特徴とするガス
センサ。
1. A gas sensor for detecting a property of the gas according to a predetermined property and temperature of the gas, wherein the property detection element detects a predetermined property of the gas, and the property detection element is electrically connected to the property detection element. Characteristic detecting element assembly having a first metal piece terminal electrically connected, a temperature detecting element detecting the temperature of the gas, and a second metal piece terminal electrically connected to the temperature detecting element. And a circuit board electrically connected to the characteristic detection element and the temperature detection element via the first and second metal piece terminals, respectively. The assembly and the temperature detecting element assembly are installed so as to be respectively connected to the circuit board in a state where the first and second metal piece terminals are arranged in parallel along the same direction. Special The gas sensor to be.
【請求項2】 請求項1記載のガスセンサであって、さ
らに、 前記特性検出素子を用いて前記気体の所定の特性を検出
するための特性測定室と、 前記温度検出素子を用いて前記気体の温度を検出するた
めに、前記ガスセンサ内における前記気体の流路の途中
において前記特性測定室とは別の位置に設けられた温度
測定室と、を備えるガスセンサ。
2. The gas sensor according to claim 1, further comprising: a characteristic measuring chamber for detecting a predetermined characteristic of the gas by using the characteristic detecting element; and a characteristic measuring chamber for detecting the characteristic of the gas by using the temperature detecting element. A gas sensor for detecting a temperature, comprising: a temperature measuring chamber provided at a position different from the characteristic measuring chamber in the middle of the gas flow path in the gas sensor.
【請求項3】 請求項2記載のガスセンサであって、さ
らに、 前記回路基板を収納するための回路基板収納室を備えて
おり、 前記回路基板収納室と、前記特性測定室と、前記温度測
定室と、前記気体の流路とは、前記回路基板収納室と前
記特性測定室との間、および、前記回路基板収納室と前
記温度測定室との間が互いに連通するように樹脂で一体
的に成形された流路形成部材によって構成されており、 前記特性検出素子アセンブリは、前記回路基板収納室と
前記特性測定室との間を封止する状態で固定されてお
り、 前記温度検出素子アセンブリは、前記回路基板収納室と
前記温度測定室との間を封止する状態で固定されてい
る、ガスセンサ。
3. The gas sensor according to claim 2, further comprising a circuit board housing chamber for housing the circuit board, wherein the circuit board housing chamber, the characteristic measuring chamber, and the temperature measuring device. The chamber and the gas flow passage are integrally formed of resin so that the circuit board storage chamber and the characteristic measurement chamber and the circuit board storage chamber and the temperature measurement chamber communicate with each other. The characteristic detecting element assembly is fixed in a state that seals between the circuit board housing chamber and the characteristic measuring chamber, and the temperature detecting element assembly. Is a gas sensor fixed in a state of sealing between the circuit board housing chamber and the temperature measuring chamber.
【請求項4】 請求項2または請求項3記載のガスセン
サであって、 前記温度測定室は、前記ガスセンサ内における前記気体
の流路に面して設けられた凹部として形成されており、 前記流路に面した前記凹部の入口から前記温度検出素子
の先端までの距離と、前記凹部の内径との比が、0〜
2.0の範囲に設定されている、ガスセンサ。
4. The gas sensor according to claim 2 or 3, wherein the temperature measurement chamber is formed as a concave portion provided facing a flow path of the gas in the gas sensor. The ratio of the distance from the entrance of the recess facing the road to the tip of the temperature detecting element and the inner diameter of the recess is 0 to
A gas sensor set to a range of 2.0.
【請求項5】 請求項2ないし請求項4のいずれかに記
載のガスセンサであって、さらに、 前記特性測定室よりも多量の気体が通過するように前記
特性測定室をバイパスさせるバイパス流路を備えてお
り、 前記温度測定室は、前記バイパス流路に面した位置に設
けられている、ガスセンサ。
5. The gas sensor according to claim 2, further comprising a bypass flow path that bypasses the characteristic measurement chamber so that a larger amount of gas passes through the characteristic measurement chamber. A gas sensor, wherein the temperature measuring chamber is provided at a position facing the bypass flow path.
【請求項6】 請求項1ないし請求項5のいずれかに記
載のガスセンサであって、 前記特性検出素子は、前記気体の超音波の伝搬速度を検
出する素子であり、 前記ガスセンサは、前記超音波の伝搬速度と前記気体の
温度とに応じて前記気体中に含まれる少なくとも1種類
のガス成分の濃度を検出するセンサである、ガスセン
サ。
6. The gas sensor according to claim 1, wherein the characteristic detection element is an element that detects a propagation velocity of ultrasonic waves of the gas, and the gas sensor is the A gas sensor, which is a sensor that detects the concentration of at least one type of gas component contained in the gas according to the propagation velocity of a sound wave and the temperature of the gas.
【請求項7】 気体の所定の特性と温度とに応じて前記
気体の性質を検出するガスセンサであって、 前記性質の検出を行なうとする気体が流入する特性測定
室に臨んで設けられ、該特性測定室内の気体の所定の特
性を検出する特性検出素子と、 前記特性測定室に流入する気体の流路に面して設けられ
た温度測定室において前記気体の温度を検出する温度検
出素子と、 前記特性検出素子の出力を前記温度検出素子の出力を利
用して処理し、少なくとも前記気体の性質に関与するパ
ラメータを演算する回路とを備え、 前記温度検出素子を、その先端が、前記温度測定室の入
口に対して、突出しない位置に配設したガスセンサ。
7. A gas sensor for detecting a property of the gas according to a predetermined property and temperature of the gas, the gas sensor being provided facing a property measuring chamber into which the gas for detecting the property flows. A characteristic detecting element for detecting a predetermined characteristic of the gas in the characteristic measuring chamber, and a temperature detecting element for detecting the temperature of the gas in a temperature measuring chamber provided facing the flow path of the gas flowing into the characteristic measuring chamber, A circuit for processing the output of the characteristic detection element using the output of the temperature detection element and calculating at least a parameter relating to the property of the gas, wherein the temperature detection element has a tip at the temperature A gas sensor arranged at a position that does not protrude from the entrance of the measurement chamber.
【請求項8】 請求項7記載のガスセンサであって、 前記温度検出素子の位置は、前記温度測定室の入口から
前記温度検出素子の先端までの距離と、前記温度測定室
の内径との比が、0〜2.0の範囲である位置として設
定されている、ガスセンサ。
8. The gas sensor according to claim 7, wherein a position of the temperature detection element is a ratio of a distance from an inlet of the temperature measurement chamber to a tip of the temperature detection element and an inner diameter of the temperature measurement chamber. Is set as a position in the range of 0 to 2.0.
【請求項9】 前記温度測定室は、前記流路における前
記気体の流動方向に対して略直角に設けられた請求項7
または請求項8記載のガスセンサ。
9. The temperature measuring chamber is provided at a right angle to a flow direction of the gas in the flow path.
Alternatively, the gas sensor according to claim 8.
【請求項10】 前記温度測定室の内径に対して、前記
温度検出素子の外径が1/2以下である請求項7ないし
請求項9のいずれかに記載のガスセンサ。
10. The gas sensor according to claim 7, wherein an outer diameter of the temperature detecting element is 1/2 or less of an inner diameter of the temperature measuring chamber.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP7507011B2 (en) 2020-05-28 2024-06-27 フクダ電子株式会社 Gas concentration flow rate measuring device, oxygen concentrator, and method for assembling a gas concentration flow rate measuring device

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