JP2004184145A - ガス及び温度検知装置、ガス及び温度検知装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】感温素子が熱源で発生した熱に影響されにくく、感温素子によって装置外部の外気温など測定対象の温度を適切に検知することができるガス及び温度検知装置を提供する。
【解決手段】本発明のガス及び温度検知装置１００は、電気ヒータ素子１４３を含むガスセンサ素子１４０と、外気温等を検知するサーミスタ１５０と、ガスセンサ素子１４０及びサーミスタ１５０を実装する配線基板１３０と、これらを収納するケーシング１０１とを備える。ケーシング１０１は、ガスセンサ素子１４０を収容することなく、少なくともサーミスタ１５０を収容するサーミスタ収容部１２１を有する。サーミスタ収容部１２１内は、サーミスタ１５０を被覆する感温被覆樹脂１８２によって充填され、この感温被覆樹脂１８２は、サーミスタ収容部１２１の開口１０２からケーシング１０１の外部に露出している。
【選択図】 図３
【解決手段】本発明のガス及び温度検知装置１００は、電気ヒータ素子１４３を含むガスセンサ素子１４０と、外気温等を検知するサーミスタ１５０と、ガスセンサ素子１４０及びサーミスタ１５０を実装する配線基板１３０と、これらを収納するケーシング１０１とを備える。ケーシング１０１は、ガスセンサ素子１４０を収容することなく、少なくともサーミスタ１５０を収容するサーミスタ収容部１２１を有する。サーミスタ収容部１２１内は、サーミスタ１５０を被覆する感温被覆樹脂１８２によって充填され、この感温被覆樹脂１８２は、サーミスタ収容部１２１の開口１０２からケーシング１０１の外部に露出している。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスセンサ素子と感温素子とを有するガス及び温度検知装置、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ガスセンサ素子と外気温センサとを有するガス及び温度検知装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。ところで、このガス及び温度検知装置で用いられるガスセンサ素子は、感ガス体とヒータとを有し、感ガス体をヒータで加熱して高温に保った状態で使用する。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１４２０９７号公報（第３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このガス及び温度検知装置のように、ガスセンサ素子と温度センサとを１つの基板に実装すると、ヒータで発生した熱が基板を通じて感温素子に伝わってしまう。このため、感温素子自身の温度が上昇してしまい、外気温を適切に検知することができなくなる虞があった。
【０００５】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、感温素子が熱源で発生した熱に影響されにくく、感温素子によって装置外部の外気温など測定対象の温度を適切に検知することができるガス及び温度検知装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
その解決手段は、熱源を含み特定のガスの濃度変化を検知するガスセンサ素子と、温度を検知する感温素子と、上記ガスセンサ素子及び上記感温素子を実装する配線基板と、上記ガスセンサ素子、上記感温素子、及び上記配線基板を収納するケーシングと、を備えるガス及び温度検知装置であって、上記ケーシングは、上記ガスセンサ素子を収容することなく、少なくとも上記感温素子を収容する感温収容部を有し、上記感温収容部内は、空気より熱伝導率の高い樹脂からなり上記感温素子を被覆する感温被覆樹脂によって充填され、上記感温被覆樹脂は、上記感温収容部に設けられた開口から上記ケーシングの外部に露出してなるガス及び温度検知装置である。
【０００７】
本発明のガス及び温度検知装置では、ケーシングが、ガスセンサ素子を収容することなく、少なくとも感温素子を収容する感温収容部を有している。すなわち、感温素子は感温収容部内に収容され、この感温収容部の外部に位置するガスセンサ素子の熱源とは、感温収容部によって隔離されている。このため、熱源で発生した熱が感温素子に伝わりにくくなる。
さらに、感温収容部内は、空気より熱伝導率の高い樹脂からなり感温素子を被覆する感温被覆樹脂によって充填され、この感温被覆樹脂が、感温収容部に設けられた開口からケーシングの外部に露出している。このため、熱源で発生した熱が配線基板を通じて感温素子に伝わった場合でも、この熱は感温素子を被覆する感温被覆樹脂を通じてケーシングの外部に放散される。しかも、感温被覆樹脂は常に外気に接触するため、感温被覆樹脂の温度はケーシングの外部の温度に近くなる。従って、感温被覆樹脂に被覆された感温素子が、この感温被覆樹脂の温度を測定することによって、ケーシングの外部の温度を測定することになる。このため、感温素子は、熱源で発生した熱、特に配線基板を通じて感温素子に伝わる熱の影響を受けにくく、感温素子によってケーシングの外部の外気温など測定対象の温度を適切に検知することができる。
【０００８】
さらに、本発明のガス及び温度検知装置では、感温素子が感温被覆樹脂によって被覆されているため、水滴や油滴等による短絡を防止することができる。また、感温素子が開口から導入されたケーシングの外部の気体（外気）に直接触れる場合に比して、外部の温度が一時的に変動した場合や開口に水滴等が付着した場合に、感温被覆樹脂がゆるやかに温度変化するので、ケーシングの外部の温度を適切に測定することができる。さらに、感温素子が感温被覆樹脂によって被覆されているので、感温素子に対して風が直接当たらず、ノイズの影響を抑えた温度測定が可能となる。
なお、感温被覆樹脂としては、空気より熱伝導率の高い樹脂であればいずれの樹脂をも用いることができ、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂等を用いることができる。
【０００９】
さらに、上記ガス及び温度検知装置であって、前記感温素子は、前記感温被覆樹脂が存在しないと仮定した場合に、前記感温収容部の前記開口から露出する位置に配置されてなるガス及び温度検知装置とすると良い。
【００１０】
本発明のガス及び温度検知装置では、感温素子が、感温被覆樹脂が存在しないと仮定した場合に感温収容部の開口から露出する位置に配置されている。従って、感温素子が感温収容部の開口の近くに配置されることになる。このため、感温素子に伝わった熱は感温被覆樹脂を通じて速やかにケーシングの外部に放散されると共に、感温素子によってケーシングの外部の外気温など測定対象の温度を精度良く検知することができる。
【００１１】
さらに、上記いずれかのガス及び温度検知装置であって、上記ガス及び温度検知装置は、前記ケーシングを封止する封止樹脂を有し、上記封止樹脂は、前記感温被覆樹脂と同一の前記樹脂からなり、上記感温被覆樹脂と一体に形成されてなるガス及び温度検知装置とすると良い。
【００１２】
本発明のガス及び温度検知装置では、ケーシングを封止する封止樹脂が感温被覆樹脂と同じ樹脂で一体に形成されている。このため、封止樹脂と感温被覆樹脂とを別体で形成する場合に比して、製造容易で低コストとなる。
本発明のガス及び温度検知装置としては、例えば、ケーシングが、蓋形状の第１ケーシング部材と箱形状の第２ケーシング部材とからなり、上記第１ケーシング部材と上記第２ケーシング部材との境界に位置し、上記第１ケーシング部材と上記第２ケーシング部材とで形成された環状溝部、及び上記環状溝部と連結する前記開口を含み、上記第１ケーシング部材と上記第２ケーシング部材とを封止する上記環状溝部内に充填された前記封止樹脂は、前記感温被覆樹脂と同一の前記樹脂によって前記感温被覆樹脂と一体に形成されてなるガス及び温度検知装置が挙げられる。
【００１３】
他の解決手段は、熱源を含み特定のガスの濃度変化を検知するガスセンサ素子と、温度を検知する感温素子と、上記ガスセンサ素子及び上記感温素子を実装する配線基板と、上記ガスセンサ素子、上記感温素子、及び上記配線基板を収納するためのケーシングと、を備えるガス及び温度検知装置の製造方法であって、上記ガスセンサ素子、上記感温素子、及び上記配線基板を上記ケーシング内に収納した後、上記ケーシングを封止する封止樹脂を形成すると共に、上記ケーシングに設けられた開口から上記ケーシングの外部に露出しつつ上記感温素子を被覆する、空気より熱伝導率が高い感温被覆樹脂を形成するケーシング封止工程を備えるガス及び温度検知装置の製造方法である。
【００１４】
本発明のガス及び温度検知装置の製造方法では、ガスセンサ素子、感温素子、及び配線基板をケーシング内に収納した後、ケーシング封止工程において、ケーシングを封止する封止樹脂と開口からケーシングの外部に露出しつつ感温素子を被覆する感温被覆樹脂とを形成する。このため、例えば、感温素子を被覆する感温被覆樹脂を射出成型等により形成した後、ガスセンサ素子、感温被覆樹脂に被覆された感温素子、及び配線基板をケーシング内に収納し、その後別途ケーシング封止工程においてケーシングを封止する場合に比して、容易に且つ短時間で製造できるので低コストである。
【００１５】
本発明のケーシング封止工程としては、例えば、液状の熱硬化性樹脂を用いて、これを注入し、加熱硬化させて、封止樹脂と感温被覆樹脂とを形成する方法が挙げられる。なお、このような熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。このようにして形成した封止樹脂及び感温被覆樹脂は、いずれも空気より熱伝導率が高い。
【００１６】
さらに、上記ガス及び温度検知装置の製造方法であって、前記ケーシングは、前記開口を含み、前記ガスセンサ素子を収容することなく、少なくとも前記感温素子を収容する感温収容部を有し、前記ケーシング封止工程では、上記ケーシングを封止する前記封止樹脂を形成すると共に、上記感温素子を被覆しつつ上記感温収容部内を充填し、上記感温収容部の上記開口から上記ケーシングの外部に露出する前記感温被覆樹脂を形成するガス及び温度検知装置の製造方法であると好ましい。
【００１７】
このケーシング封止工程では、ガスセンサ素子を収容することなく、少なくとも感温素子を収容する感温収容部を有するケーシングに対し、感温素子を被覆しつつ感温収容部内を充填し、感温収容部の開口からケーシングの外部に露出する感温被覆樹脂を形成する。このように、ガスセンサ素子を被覆することなく感温素子を被覆して、感温収容部内を充填する感温被覆樹脂を形成するため、ガスセンサ素子の熱源から感温素子に熱を伝わり難くできると共に、感温素子を含めた感温収容部内の防水を図ることができる。さらに、感温収容部の開口から感温被覆樹脂をケーシングの外部に露出させているので、感温素子が感温被覆樹脂を通じてケーシング外部の温度を適切に検知できる。
【００１８】
さらに、上記いずれかのガス及び温度検知装置の製造方法であって、前記ケーシングは、前記封止樹脂が形成される封止部と前記開口とが連結してなり、前記ケーシング封止工程では、上記封止部及び上記開口内に連続して未硬化状態の樹脂を注入し、硬化させて、前記封止樹脂及び前記感温被覆樹脂を一体に形成するガス及び温度検知装置の製造方法とすると良い。
【００１９】
本発明のガス及び温度検知装置の製造方法では、ケーシング封止工程において、封止部及び開口内への樹脂注入を連続して行い、硬化させて、封止樹脂と感温被覆樹脂とを一体に形成する。すなわち、本発明のケーシング封止工程では、１回の樹脂注入操作の後、これを硬化させることで封止樹脂及び感温被覆樹脂を一度に形成できる。このため、封止樹脂と感温被覆樹脂とを別体で形成する場合、例えば、封止部への樹脂注入操作と開口内への樹脂注入操作とを別途行った後、これらの樹脂を硬化することで封止樹脂と感温被覆樹脂とを個別に形成する場合に比して、容易に且つ短時間で製造できるので低コストとなる。
【００２０】
本発明のガス及び温度検知装置の製造方法としては、例えば、ケーシングが、蓋形状の第１ケーシング部材と箱形状の第２ケーシング部材とからなり、上記第１ケーシング部材と上記第２ケーシング部材とを組合わせたとき、上記第１ケーシング部材と上記第２ケーシング部材との境界の位置に上記第１ケーシング部材と上記第２ケーシング部材とで形成された環状溝部が前記封止部となると共に、前記開口が上記環状溝部と連結されてなり、前記ケーシング封止工程では、上記環状溝部及び前記開口内に連続して未硬化状態の前記樹脂を注入し、硬化させて、前記感温被覆樹脂及び上記環状溝部内に充填された前記封止樹脂を一体に形成するガス及び温度検知装置の製造方法が挙げられる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（実施形態）
本発明の実施の形態であるガス及び温度検知装置１００について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態のガス及び温度検知装置１００は、図１に示すように、第１ケーシング部材１１０、第２ケーシング部材１２０、及び配線基板１３０を有する。配線基板１３０は、第１ケーシング部材１１０と第２ケーシング部材１２０とを組合わせて一体となったケーシング１０１内に収納される。
【００２２】
第１ケーシング部材１１０は、樹脂一体成型した蓋形状で、ガスセンサ素子１４０を収容するガスセンサ素子収容部１１２、外気をケーシング１０１内に導入する通気孔１１２ｂ、及び外部装置と電気的に接続するための端子コネクタ部１１３を有している。端子コネクタ部１１３内にはコネクタピン１１８が４本設けられており、端子コネクタ部１１３に包囲される形態で、一方の端が第１ケーシング部材１１０の外部に露出している。第２ケーシング部材１２０は、樹脂一体成型した箱形状で、ガス及び温度検知装置１００を自動車のボディや車両用空調装置のダクト等に取付けるための取付け部１２２を有している。
【００２３】
配線基板１３０は、ガラス布基材エポキシ樹脂からなり、その主面１３０ｆには、特定ガスの濃度変化を検知するガスセンサ素子１４０、外気温を検知する表面実装タイプのサーミスタ１５０が実装されている。なお、図示していないが、配線基板１３０の主面１３０ｆ，裏面１３０ｇには、コンデンサ、抵抗器、及びマイクロコンピュータ等の電子部品が実装されていると共に、配線パターンが形成されている。
なお、本実施形態のガス及び温度検知装置１００では、第１ケーシング部材１１０には、ガスセンサ素子収容部１１２の内側のうち通気孔１１２ｂの形成位置よりもガスセンサ素子１４０側に、通気性及び撥水性を有するフィルタ１１９が設けられている。（図３参照）このため、ガス及び温度検知装置１００の外部から水分が侵入することなく、外部の気体（外気）をケーシング１０１内に導入することができる。
【００２４】
ここで、図１に分解して示したガス及び温度検知装置１００を組付けて一体にしたガス及び温度検知装置１００の上面図を図２に示す。さらに、ガス及び温度検知装置１００の要部を説明するために、図２のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ断面図を図３に示す。図３に示すように、ガスセンサ素子１４０は、第１感ガス体１４１、第２感ガス体１４２、及び電気ヒータ素子１４３を実装したアルミナ基板１４５と、通気孔１４６ｂを有しアルミナ基板１４５を包囲する外筒１４６と、４つの素子端子部１４７とを有する。第１感ガス体１４１は、ＮＯｘ等の酸化性ガスの濃度変化によりセンサ抵抗値が変化するものである（例えば、ＷＯ３を主体に構成したもの）。第２感ガス体１４２は、ＨＣ、ＣＯ等の還元性ガスの濃度変化によりセンサ抵抗値が変化するものである（例えば、ＳｎＯ２を主体に構成したもの）。電気ヒータ素子１４３は、第１，第２感ガス体１４１，１４２を加熱するためのものである。素子端子部１４７は、一端が第１，第２感ガス体１４１，１４２、電気ヒータ素子１４３、及びこれら共通のＧＮＤに接続され他端が外筒１４６の外部にまで延設されている。このようなガスセンサ素子１４０は、素子端子部１４７を配線基板１３０に設けられたスルーホール端子１３８に接続することで、配線基板１３０に実装される。
なお、本実施形態では、電気ヒータ素子１４３が熱源に相当し、サーミスタ１５０が感温素子に相当する。また、ガスセンサ素子については、上記構成のガスセンサ素子１４０に限定されないことはいうまでもない。
【００２５】
さらに、配線基板１３０には、これを貫通するスルーホール端子１３５が形成されており、このスルーホール端子１３５にはコネクタピン１１８が接続される。具体的には、コネクタピン１１８のうち第１ケーシング部材１１０から端子コネクタ部１１３とは反対側に突出する基板側接続部１１８ｂをスルーホール端子１３５に挿入し、ハンダ等によって接続することでコネクタピン１１８と配線基板１３０とが電気的に接続される。さらに、配線基板１３０には、ガスセンサ素子１４０の電気ヒータ素子１４３で発生する熱が配線基板１３０を通じてサーミスタ１５０に伝わるのを妨げるために、配線基板１３０を厚さ方向に貫通するスリット形状の第１空隙部１３１、第２空隙部１３２、第３空隙部１３３が形成されている（図１参照）。このため、電気ヒータ素子１４３で発生した熱が配線基板１３０を通じてサーミスタ１５０に伝わるのを効率良く妨げることができる。
【００２６】
ところで、配線基板１３０は、矩形状の基板本体部１３０ｂに、さらに細長形状の基板細長部１３０ｃが延設された形状となっており、この基板細長部１３０ｃの先端側にはサーミスタ１５０が搭載されている（図１参照）。また、第２ケーシング部材１２０は、矩形箱状の第２ケーシング本体部１２３に、開口１０２を有する筒状のサーミスタ収容部１２１が突出して形成された形状となっている。そして、ケーシング１０１内に配線基板１３０を収納したときに、このサーミスタ収容部１２１内にサーミスタ１５０が収容される（図３参照）。本実施形態においては、サーミスタ収容部１２１が感温収容部に相当する。
【００２７】
このサーミスタ１５０は、エポキシ樹脂からなるサーミスタ被覆樹脂１８２によって被覆されており、さらに、このサーミスタ被覆樹脂１８２は、サーミスタ収容部１２１の開口１０２からケーシング１０１の外部に露出している（図２、図３参照）。エポキシ樹脂は空気より熱伝導率が高いため、電気ヒータ素子１４３で発生した熱が配線基板１３０を通じてサーミスタ１５０に伝わった場合でも、この熱はサーミスタ１５０を被覆するサーミスタ被覆樹脂１８２を通じてケーシング１０１の外部に放散される。しかも、サーミスタ被覆樹脂１８２の温度はケーシング１０１の外部の温度（外気温など測定対象の温度）に近くなっているので、これに被覆されたサーミスタ１５０がサーミスタ被覆樹脂１８２の温度を測定することによって、ケーシング１０１の外部の温度（外気温など測定対象の温度）を測定することになる。このため、ガス及び温度検知装置１００では、サーミスタ１５０が電気ヒータ素子１４３で発生した熱、特に配線基板１３０を通じて伝わる熱の影響を受けにくなり、サーミスタ１５０によってケーシング１０１の外部の温度（外気温など測定対象の温度）を適切に検知することができる。
【００２８】
特に、ガス及び温度検知装置１００では、図３に示すように、サーミスタ被覆樹脂１８２が、配線基板１３０の基板本体部１３０ｂを収容するケーシング１０１の基板本体収容部１０１ｂ内には形成されておらず、サーミスタ収容部１２１内だけに形成されている。従って、サーミスタ被覆樹脂１８２の全体が開口１０２の近くに配置されることになるので、サーミスタ被覆樹脂１８２の温度はケーシング１０１の外部の温度に一層近くなる。
【００２９】
さらに、ガス及び温度検知装置１００では、サーミスタ１５０が、サーミスタ被覆樹脂１８２が存在しないと仮定した場合に第２ケーシング部材１２０の開口１０２から露出する位置に配置されている（図２、図３参照）。このため、電気ヒータ素子１４３からサーミスタ１５０に伝わった熱は、サーミスタ被覆樹脂１８２を通じて速やかにケーシング１０１の外部に放散される。従って、ガス及び温度検知装置１００では、サーミスタ１５０によってケーシング１０１の外部の温度（外気温など測定対象の温度）を精度良く検知することができる。
【００３０】
また、ガス及び温度検知装置１００では、ケーシング１０１が、第１ケーシング部材１１０と第２ケーシング部材１２０との境界に位置し、第１ケーシング部材１１０の外側周縁に位置する環状段差部１１５と第２ケーシング部材１２０の内周面１２５とで形成された環状溝部１０３を有している。この環状溝部１０３内には、ケーシング１０１を封止するために、サーミスタ被覆樹脂１８２と同じエポキシ樹脂からなる封止樹脂１８１が充填形成されている。ところで、ガス及び温度検知装置１００では、環状溝部１０３が、開口１０２と連結するように構成されており（図２、図３参照）、この構造を利用してサーミスタ被覆樹脂１８２と封止樹脂１８１とが同じエポキシ樹脂で一体に形成されている。このため、サーミスタ被覆樹脂１８２と封止樹脂１８１とを別体で形成する場合に比して、製造容易で低コストとなっている。
【００３１】
このようなガス及び温度検知装置１００は、次のようにして製造する。
まず、ガスセンサ素子１４０、サーミスタ１５０等の電子部品を実装した配線基板１３０を第１ケーシング部材１１０に装着する。具体的には、まず、ガスセンサ素子１４０、サーミスタ１５０等の電子部品を実装した配線基板１３０のうち基板細長部１３０ｃに、基板細長部１３０ｃの長手方向一部を被覆するゴム製の略円筒状のグロメット１０５を装着させる。次いで、ガスセンサ素子１４０を第１ケーシング部材１１０のガスセンサ素子収容部１１２内に収容させ、コネクタピン１１８の基板側接続部１１８ｂを配線基板１３０のスルーホール端子１３５に挿入しつつ、第１ケーシング部材１１０の第１グロメット嵌合部１１７をグロメット１０５の円環状凹部１０５ｂに嵌め合わせる（図１、図３参照）。なお、第１グロメット嵌合部１１７のグロメット１０５との接触面は、円環状凹部１０５ｂの円筒形状に沿った円弧状となっており、第１グロメット嵌合部１１７とグロメット１０５とは隙間なく接触している。次いで、基板側接続部１１８ｂとスルーホール端子１３５とをハンダ等によって固着して、コネクタピン１１８と配線基板１３０とを電気的に接続する（図３参照）。
【００３２】
次に、配線基板１３０を装着した第１ケーシング部材１１０を第２ケーシング部材１２０に装着する。具体的には、第１ケーシング部材１１０の周縁６カ所に形成された嵌め合わせガイド部１１４を第２ケーシング部材１２０内に挿入し、第２ケーシング部材１２０のロック部１２６と第１ケーシング部材１１０の凹部１１６とを係合させることで、第１ケーシング部材１１０と第２ケーシング部材１２０とが固定される（図１参照）。このとき、配線基板１３０は、第１ケーシング部材１１０に設けられた基板支持部１１１と第２ケーシング部材１２０に設けられた基板支持部１２８との間に把持されて、ケーシング１０１内に固定される（図１参照）。
【００３３】
さらに、このとき、基板細長部１３０ｃに装着されているグロメット１０５の円環状凹部１０５ｂが、第２ケーシング部材１２０の第２グロメット嵌合部１２７に隙間なく嵌め込まれる（図３参照）。これにより、ガス及び温度検知装置１００では、配線基板１３０の基板本体部１３０ｂを収容するケーシング１０１の基板本体収容部１０１ｂとサーミスタ収容部１２１との間に基板細長部１３０ｃを挿通させつつも、グロメット１０５によって基板本体収容部１０１ｂとサーミスタ収容部１２１との間を閉塞させている。また、このとき、第１ケーシング部材１１０と第２ケーシング部材１２０との境界の位置に、第１ケーシング部材１１０の環状段差部１１５と第２ケーシング部材１２０の内周面１２５とによって環状溝部１０３が形成される（図２、図３参照）と共に、開口１０２が環状溝部１０３と連結される。なお、本実施形態では、環状溝部１０３が封止部に相当する。
【００３４】
次に、ケーシング封止工程において、液状のエポキシ樹脂を環状溝部１０３内に注入し、加熱硬化させて、ケーシングを封止する封止樹脂１８１を形成すると共に、同様に、液状のエポキシ樹脂を開口１０２と連結するサーミスタ収容部１２１内に注入し、加熱硬化させて、開口１０２からケーシング１０１の外部に露出しつつサーミスタ１５０を被覆するサーミスタ被覆樹脂１８２を形成する。このため、例えば、サーミスタ１５０を被覆するサーミスタ被覆樹脂を射出成型等により形成した後、配線基板１３０をケーシング１０１内に収納し、その後別途ケーシング封止工程においてケーシング１０１を封止する場合に比して、容易に且つ短時間で製造できるので低コストである。なお、本実施形態のケーシング封止工程では、グロメット１０５によって基板本体収容部１０１ｂとサーミスタ収容部１２１との間が閉塞されているので、液状のエポキシ樹脂をサーミスタ収容部１２１内に注入した際、このエポキシ樹脂が基板本体収容部１０１ｂに流れ込むことがない。
【００３５】
さらに、本実施形態のケーシング封止工程では、開口１０２と環状溝部１０３とが連結しているので、環状溝部１０３及び開口１０２と連結するサーミスタ収容部１２１に、連続して液状のエポキシ樹脂を注入し、加熱硬化させて、封止樹脂１８１とサーミスタ被覆樹脂１８２とを一体に形成することができる。すなわち、１回のエポキシ樹脂注入操作の後、このエポキシ樹脂を加熱硬化させることで、封止樹脂１８１とサーミスタ被覆樹脂１８２とを一度に形成できる。このため、封止樹脂１８１とサーミスタ被覆樹脂１８２とを二度に分けて形成する場合、例えば、開口１０２と環状溝部１０３とが連結しておらず、環状溝部１０３内へのエポキシ樹脂注入操作とサーミスタ収容部１２１内へのエポキシ樹脂注入操作とを別途行った後、このエポキシ樹脂を加熱硬化させて、封止樹脂１８１とサーミスタ被覆樹脂１８２とを個別に形成する場合に比して、容易に且つ短時間で製造できるので低コストとなる。
【００３６】
このようなガス及び温度検知装置１００は、例えば、自動車のボディや車両用空調装置のダクト等に取付けられて、外気中の排気ガス濃度の変化を検知すると共に、外気温（車室外の外気の温度）を検知することができる。具体的には、外気中の排気ガス濃度の変化が所定レベル以上となると自動的にフラップの開閉を切り替えて、自動車の内外気モードを制御すると共に、外気温に応じて車両室内の空調を自動的に制御する車両空調制御装置に用いることができる。
【００３７】
（変形形態）
次に、実施形態のガス及び温度検知装置１００の変形形態であるガス及び温度検知装置２００について、図面を参照しつつ説明する。本変形形態のガス及び温度検知装置２００は、実施形態のガス及び温度検知装置１００と比較して、サーミスタ収容部の位置及び形状が異なり、その他の部分についてはほぼ同様である。従って、実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様な部分については、説明を省略または簡略化する。
【００３８】
まず、本変形形態のガス及び温度検知装置２００の分解斜視図を図４に示す。実施形態のガス及び温度検知装置１００では、サーミスタ収容部１２１を、第２ケーシング部材１２０の第２ケーシング本体部１２３から突出するように形成すると共に、サーミスタ１５０をサーミスタ収容部１２１内に配置させるために、配線基板１３０を、矩形状の基板本体部１３０ｂに、さらに細長形状の基板細長部１３０ｃが延設された形状とした（図１参照）。これに対し、本変形形態のガス及び温度検知装置２００では、図４に示すように、サーミスタ収容部２１１を、第１ケーシング部材２１０の天井面２１０ｂに設けた開口２０２から配線基板２３０に向かって延びる筒状に形成している。このため、本変形形態のガス及び温度検知装置２００では、矩形状の配線基板２３０を用いても（図４参照）、サーミスタ２５０をサーミスタ収容部２１１内に配置させることができる（図５、図６参照）。このように、本変形形態のガス及び温度検知装置２００では、実施形態のガス及び温度検知装置１００に比して、装置の小型化、構成部品の簡略化ができるので好ましい。また、実施形態のガス及び温度検知装置１００では、サーミスタとして、表面実装タイプのサーミスタ１５０を用いたが（図１参照）、本変形形態のガス及び温度検知装置２００では、ディスクリート型のサーミスタ２５０を用いている。
【００３９】
ここで、図４に分解して示したガス及び温度検知装置２００を組付けて一体にしたガス及び温度検知装置２００の上面図を図５に示す。さらに、ガス及び温度検知装置２００の要部を説明するために、図５のＥ−Ｅ断面図を図６に示す。
ガス及び温度検知装置２００では、ケーシング２０１内に配線基板２３０を収納したときに、サーミスタ収容部２１１内にサーミスタ２５０が収容される（図６参照）。このサーミスタ２５０は、実施形態のガス及び温度検知装置１００と同様に、エポキシ樹脂からなるサーミスタ被覆樹脂２８２によって被覆されており、さらに、このサーミスタ被覆樹脂２８２は、サーミスタ収容部２１１の開口２０２からケーシング２０１の外部に露出している（図５、図６参照）。このため、電気ヒータ素子１４３で発生した熱が配線基板２３０を通じてサーミスタ２５０に伝わった場合でも、この熱はサーミスタ被覆樹脂２８２を通じてケーシング２０１の外部に放散される。しかも、サーミスタ被覆樹脂２８２の温度はケーシング２０１の外部の温度（外気温など測定対象の温度）に近くなっているので、これに被覆されたサーミスタ２５０がサーミスタ被覆樹脂２８２の温度を測定することによって、ケーシング２０１の外部の温度（外気温など測定対象の温度）を測定することができる。
【００４０】
さらに、ガス及び温度検知装置２００では、図６に示すように、サーミスタ被覆樹脂２８２がサーミスタ収容部２１１内に形成されている。従って、サーミスタ被覆樹脂２８２全体が開口２０２の近くに配置されることになるので、サーミスタ被覆樹脂２８２の温度がケーシング２０１の外部の温度に一層近くなる。さらに、ガス及び温度検知装置２００では、サーミスタ２５０が、サーミスタ被覆樹脂２８２が存在しないと仮定した場合に第２ケーシング部材２２０の開口２０２から露出する位置に配置されている（図５、図６参照）。このため、電気ヒータ素子１４３からサーミスタ２５０に伝わった熱は、サーミスタ被覆樹脂２８２を通じて速やかにケーシング２０１の外部に放散される。従って、ガス及び温度検知装置２００においても、サーミスタ２５０によってケーシング２０１の外部の温度（外気温など測定対象の温度）を精度良く検知することができる。
【００４１】
さらに、ガス及び温度検知装置２００では、実施形態のガス及び温度検知装置１００と同様に、ケーシング２０１の環状溝部２０３が開口２０２と連結するように構成されており（図５、図６参照）、この構造を利用してサーミスタ被覆樹脂２８２と封止樹脂２８１とが同じエポキシ樹脂で一体に形成されている。このため、サーミスタ被覆樹脂２８２と封止樹脂２８１とを別体で形成する場合に比して、製造容易で低コストとなっている。
【００４２】
以上において、本発明を実施形態及び変形形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態等では、ガスセンサ素子として、第１感ガス体１４１、第２感ガス体１４２、及び電気ヒータ素子１４３をアルミナ基板１４５に実装して一体としたガスセンサ素子１４０を用いた。しかし、このような構造のガスセンサ素子に限定されることはなく、例えば、ガスセンサ素子として、電気ヒータ素子を有しない感ガス体を用いて、これとは別に電気ヒータ素子を配線基板に実装するようにしても良い。また、金属コイルの表面にＳｎＯ２等の金属酸化物半導体を塗布して焼結し、ヒータ自身を感ガス体にしたガスセンサ素子を用いても良い。
【００４３】
また、実施形態等では、ガスセンサ素子１４０とサーミスタ１５０，２５０とを共に、配線基板１３０，２３０の主面１３０ｆ，２３０ｆに実装した（図３参照）。しかし、ガスセンサ素子１４０とサーミスタ１５０，２５０とを配線基板の同一面に実装する場合に限らず、互いを反対面（例えば、ガスセンサ素子１４０を主面１３０ｆ、サーミスタ１５０を裏面１３０ｇ）に実装するようにしても良い。ただし、サーミスタ１５０，２５０を配線基板１３０，２３０の裏面１３０ｇ，２３０ｇに実装した場合には、サーミスタ１５０，２５０によってケーシング１０１，２０１の外部の温度（外気温など測定対象の温度）を精度良く検知できるようにするために、開口１０２，２０２についても裏面側に設けるのが好ましい。
【００４４】
また、実施形態等では、エポキシ樹脂を用いて感温被覆樹脂１８２，２８２を形成したが、空気より熱伝導率の高い樹脂であればいずれの樹脂をも用いることができる。例えば、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂等を用いるようにしても良い。
また、実施形態では、サーミスタとして、表面実装タイプのサーミスタ１５０を用いたが、変形形態のように、ディスクリート型のサーミスタ２５０を用いるようにしても良い。反対に、変形形態では、サーミスタとして、ディスクリート型のサーミスタ２５０を用いたが、実施形態のように、表面実装タイプのサーミスタ１５０を用いるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態にかかるガス及び温度検知装置１００の分解斜視図である。
【図２】実施形態にかかるガス及び温度検知装置１００の上面図である。
【図３】実施形態にかかるガス及び温度検知装置１００の要部を示す図であり、図２のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ断面図に相当する。
【図４】変形形態にかかるガス及び温度検知装置２００の分解斜視図である。
【図５】変形形態にかかるガス及び温度検知装置２００の上面図である。
【図６】変形形態にかかるガス及び温度検知装置２００の要部を示す図であり、図５のＥ−Ｅ断面図に相当する。
【符号の説明】
１００，２００ ガス及び温度検知装置
１０１，２０１ ケーシング
１０２，２０２ 開口
１０３，２０３ 環状溝部（封止部）
１１０，２１０ 第１ケーシング部材
１２０，２２０ 第２ケーシング部材
１２１，２１１ サーミスタ収容部（感温収容部）
１３０，２３０ 配線基板
１４０ ガスセンサ素子
１４３ 電気ヒータ素子（熱源）
１５０，２５０ サーミスタ（感温素子）
１８１，２８１ 封止樹脂
１８２，２８２ サーミスタ被覆樹脂（感温被覆樹脂）
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスセンサ素子と感温素子とを有するガス及び温度検知装置、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ガスセンサ素子と外気温センサとを有するガス及び温度検知装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。ところで、このガス及び温度検知装置で用いられるガスセンサ素子は、感ガス体とヒータとを有し、感ガス体をヒータで加熱して高温に保った状態で使用する。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１４２０９７号公報（第３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このガス及び温度検知装置のように、ガスセンサ素子と温度センサとを１つの基板に実装すると、ヒータで発生した熱が基板を通じて感温素子に伝わってしまう。このため、感温素子自身の温度が上昇してしまい、外気温を適切に検知することができなくなる虞があった。
【０００５】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、感温素子が熱源で発生した熱に影響されにくく、感温素子によって装置外部の外気温など測定対象の温度を適切に検知することができるガス及び温度検知装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
その解決手段は、熱源を含み特定のガスの濃度変化を検知するガスセンサ素子と、温度を検知する感温素子と、上記ガスセンサ素子及び上記感温素子を実装する配線基板と、上記ガスセンサ素子、上記感温素子、及び上記配線基板を収納するケーシングと、を備えるガス及び温度検知装置であって、上記ケーシングは、上記ガスセンサ素子を収容することなく、少なくとも上記感温素子を収容する感温収容部を有し、上記感温収容部内は、空気より熱伝導率の高い樹脂からなり上記感温素子を被覆する感温被覆樹脂によって充填され、上記感温被覆樹脂は、上記感温収容部に設けられた開口から上記ケーシングの外部に露出してなるガス及び温度検知装置である。
【０００７】
本発明のガス及び温度検知装置では、ケーシングが、ガスセンサ素子を収容することなく、少なくとも感温素子を収容する感温収容部を有している。すなわち、感温素子は感温収容部内に収容され、この感温収容部の外部に位置するガスセンサ素子の熱源とは、感温収容部によって隔離されている。このため、熱源で発生した熱が感温素子に伝わりにくくなる。
さらに、感温収容部内は、空気より熱伝導率の高い樹脂からなり感温素子を被覆する感温被覆樹脂によって充填され、この感温被覆樹脂が、感温収容部に設けられた開口からケーシングの外部に露出している。このため、熱源で発生した熱が配線基板を通じて感温素子に伝わった場合でも、この熱は感温素子を被覆する感温被覆樹脂を通じてケーシングの外部に放散される。しかも、感温被覆樹脂は常に外気に接触するため、感温被覆樹脂の温度はケーシングの外部の温度に近くなる。従って、感温被覆樹脂に被覆された感温素子が、この感温被覆樹脂の温度を測定することによって、ケーシングの外部の温度を測定することになる。このため、感温素子は、熱源で発生した熱、特に配線基板を通じて感温素子に伝わる熱の影響を受けにくく、感温素子によってケーシングの外部の外気温など測定対象の温度を適切に検知することができる。
【０００８】
さらに、本発明のガス及び温度検知装置では、感温素子が感温被覆樹脂によって被覆されているため、水滴や油滴等による短絡を防止することができる。また、感温素子が開口から導入されたケーシングの外部の気体（外気）に直接触れる場合に比して、外部の温度が一時的に変動した場合や開口に水滴等が付着した場合に、感温被覆樹脂がゆるやかに温度変化するので、ケーシングの外部の温度を適切に測定することができる。さらに、感温素子が感温被覆樹脂によって被覆されているので、感温素子に対して風が直接当たらず、ノイズの影響を抑えた温度測定が可能となる。
なお、感温被覆樹脂としては、空気より熱伝導率の高い樹脂であればいずれの樹脂をも用いることができ、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂等を用いることができる。
【０００９】
さらに、上記ガス及び温度検知装置であって、前記感温素子は、前記感温被覆樹脂が存在しないと仮定した場合に、前記感温収容部の前記開口から露出する位置に配置されてなるガス及び温度検知装置とすると良い。
【００１０】
本発明のガス及び温度検知装置では、感温素子が、感温被覆樹脂が存在しないと仮定した場合に感温収容部の開口から露出する位置に配置されている。従って、感温素子が感温収容部の開口の近くに配置されることになる。このため、感温素子に伝わった熱は感温被覆樹脂を通じて速やかにケーシングの外部に放散されると共に、感温素子によってケーシングの外部の外気温など測定対象の温度を精度良く検知することができる。
【００１１】
さらに、上記いずれかのガス及び温度検知装置であって、上記ガス及び温度検知装置は、前記ケーシングを封止する封止樹脂を有し、上記封止樹脂は、前記感温被覆樹脂と同一の前記樹脂からなり、上記感温被覆樹脂と一体に形成されてなるガス及び温度検知装置とすると良い。
【００１２】
本発明のガス及び温度検知装置では、ケーシングを封止する封止樹脂が感温被覆樹脂と同じ樹脂で一体に形成されている。このため、封止樹脂と感温被覆樹脂とを別体で形成する場合に比して、製造容易で低コストとなる。
本発明のガス及び温度検知装置としては、例えば、ケーシングが、蓋形状の第１ケーシング部材と箱形状の第２ケーシング部材とからなり、上記第１ケーシング部材と上記第２ケーシング部材との境界に位置し、上記第１ケーシング部材と上記第２ケーシング部材とで形成された環状溝部、及び上記環状溝部と連結する前記開口を含み、上記第１ケーシング部材と上記第２ケーシング部材とを封止する上記環状溝部内に充填された前記封止樹脂は、前記感温被覆樹脂と同一の前記樹脂によって前記感温被覆樹脂と一体に形成されてなるガス及び温度検知装置が挙げられる。
【００１３】
他の解決手段は、熱源を含み特定のガスの濃度変化を検知するガスセンサ素子と、温度を検知する感温素子と、上記ガスセンサ素子及び上記感温素子を実装する配線基板と、上記ガスセンサ素子、上記感温素子、及び上記配線基板を収納するためのケーシングと、を備えるガス及び温度検知装置の製造方法であって、上記ガスセンサ素子、上記感温素子、及び上記配線基板を上記ケーシング内に収納した後、上記ケーシングを封止する封止樹脂を形成すると共に、上記ケーシングに設けられた開口から上記ケーシングの外部に露出しつつ上記感温素子を被覆する、空気より熱伝導率が高い感温被覆樹脂を形成するケーシング封止工程を備えるガス及び温度検知装置の製造方法である。
【００１４】
本発明のガス及び温度検知装置の製造方法では、ガスセンサ素子、感温素子、及び配線基板をケーシング内に収納した後、ケーシング封止工程において、ケーシングを封止する封止樹脂と開口からケーシングの外部に露出しつつ感温素子を被覆する感温被覆樹脂とを形成する。このため、例えば、感温素子を被覆する感温被覆樹脂を射出成型等により形成した後、ガスセンサ素子、感温被覆樹脂に被覆された感温素子、及び配線基板をケーシング内に収納し、その後別途ケーシング封止工程においてケーシングを封止する場合に比して、容易に且つ短時間で製造できるので低コストである。
【００１５】
本発明のケーシング封止工程としては、例えば、液状の熱硬化性樹脂を用いて、これを注入し、加熱硬化させて、封止樹脂と感温被覆樹脂とを形成する方法が挙げられる。なお、このような熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。このようにして形成した封止樹脂及び感温被覆樹脂は、いずれも空気より熱伝導率が高い。
【００１６】
さらに、上記ガス及び温度検知装置の製造方法であって、前記ケーシングは、前記開口を含み、前記ガスセンサ素子を収容することなく、少なくとも前記感温素子を収容する感温収容部を有し、前記ケーシング封止工程では、上記ケーシングを封止する前記封止樹脂を形成すると共に、上記感温素子を被覆しつつ上記感温収容部内を充填し、上記感温収容部の上記開口から上記ケーシングの外部に露出する前記感温被覆樹脂を形成するガス及び温度検知装置の製造方法であると好ましい。
【００１７】
このケーシング封止工程では、ガスセンサ素子を収容することなく、少なくとも感温素子を収容する感温収容部を有するケーシングに対し、感温素子を被覆しつつ感温収容部内を充填し、感温収容部の開口からケーシングの外部に露出する感温被覆樹脂を形成する。このように、ガスセンサ素子を被覆することなく感温素子を被覆して、感温収容部内を充填する感温被覆樹脂を形成するため、ガスセンサ素子の熱源から感温素子に熱を伝わり難くできると共に、感温素子を含めた感温収容部内の防水を図ることができる。さらに、感温収容部の開口から感温被覆樹脂をケーシングの外部に露出させているので、感温素子が感温被覆樹脂を通じてケーシング外部の温度を適切に検知できる。
【００１８】
さらに、上記いずれかのガス及び温度検知装置の製造方法であって、前記ケーシングは、前記封止樹脂が形成される封止部と前記開口とが連結してなり、前記ケーシング封止工程では、上記封止部及び上記開口内に連続して未硬化状態の樹脂を注入し、硬化させて、前記封止樹脂及び前記感温被覆樹脂を一体に形成するガス及び温度検知装置の製造方法とすると良い。
【００１９】
本発明のガス及び温度検知装置の製造方法では、ケーシング封止工程において、封止部及び開口内への樹脂注入を連続して行い、硬化させて、封止樹脂と感温被覆樹脂とを一体に形成する。すなわち、本発明のケーシング封止工程では、１回の樹脂注入操作の後、これを硬化させることで封止樹脂及び感温被覆樹脂を一度に形成できる。このため、封止樹脂と感温被覆樹脂とを別体で形成する場合、例えば、封止部への樹脂注入操作と開口内への樹脂注入操作とを別途行った後、これらの樹脂を硬化することで封止樹脂と感温被覆樹脂とを個別に形成する場合に比して、容易に且つ短時間で製造できるので低コストとなる。
【００２０】
本発明のガス及び温度検知装置の製造方法としては、例えば、ケーシングが、蓋形状の第１ケーシング部材と箱形状の第２ケーシング部材とからなり、上記第１ケーシング部材と上記第２ケーシング部材とを組合わせたとき、上記第１ケーシング部材と上記第２ケーシング部材との境界の位置に上記第１ケーシング部材と上記第２ケーシング部材とで形成された環状溝部が前記封止部となると共に、前記開口が上記環状溝部と連結されてなり、前記ケーシング封止工程では、上記環状溝部及び前記開口内に連続して未硬化状態の前記樹脂を注入し、硬化させて、前記感温被覆樹脂及び上記環状溝部内に充填された前記封止樹脂を一体に形成するガス及び温度検知装置の製造方法が挙げられる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（実施形態）
本発明の実施の形態であるガス及び温度検知装置１００について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態のガス及び温度検知装置１００は、図１に示すように、第１ケーシング部材１１０、第２ケーシング部材１２０、及び配線基板１３０を有する。配線基板１３０は、第１ケーシング部材１１０と第２ケーシング部材１２０とを組合わせて一体となったケーシング１０１内に収納される。
【００２２】
第１ケーシング部材１１０は、樹脂一体成型した蓋形状で、ガスセンサ素子１４０を収容するガスセンサ素子収容部１１２、外気をケーシング１０１内に導入する通気孔１１２ｂ、及び外部装置と電気的に接続するための端子コネクタ部１１３を有している。端子コネクタ部１１３内にはコネクタピン１１８が４本設けられており、端子コネクタ部１１３に包囲される形態で、一方の端が第１ケーシング部材１１０の外部に露出している。第２ケーシング部材１２０は、樹脂一体成型した箱形状で、ガス及び温度検知装置１００を自動車のボディや車両用空調装置のダクト等に取付けるための取付け部１２２を有している。
【００２３】
配線基板１３０は、ガラス布基材エポキシ樹脂からなり、その主面１３０ｆには、特定ガスの濃度変化を検知するガスセンサ素子１４０、外気温を検知する表面実装タイプのサーミスタ１５０が実装されている。なお、図示していないが、配線基板１３０の主面１３０ｆ，裏面１３０ｇには、コンデンサ、抵抗器、及びマイクロコンピュータ等の電子部品が実装されていると共に、配線パターンが形成されている。
なお、本実施形態のガス及び温度検知装置１００では、第１ケーシング部材１１０には、ガスセンサ素子収容部１１２の内側のうち通気孔１１２ｂの形成位置よりもガスセンサ素子１４０側に、通気性及び撥水性を有するフィルタ１１９が設けられている。（図３参照）このため、ガス及び温度検知装置１００の外部から水分が侵入することなく、外部の気体（外気）をケーシング１０１内に導入することができる。
【００２４】
ここで、図１に分解して示したガス及び温度検知装置１００を組付けて一体にしたガス及び温度検知装置１００の上面図を図２に示す。さらに、ガス及び温度検知装置１００の要部を説明するために、図２のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ断面図を図３に示す。図３に示すように、ガスセンサ素子１４０は、第１感ガス体１４１、第２感ガス体１４２、及び電気ヒータ素子１４３を実装したアルミナ基板１４５と、通気孔１４６ｂを有しアルミナ基板１４５を包囲する外筒１４６と、４つの素子端子部１４７とを有する。第１感ガス体１４１は、ＮＯｘ等の酸化性ガスの濃度変化によりセンサ抵抗値が変化するものである（例えば、ＷＯ３を主体に構成したもの）。第２感ガス体１４２は、ＨＣ、ＣＯ等の還元性ガスの濃度変化によりセンサ抵抗値が変化するものである（例えば、ＳｎＯ２を主体に構成したもの）。電気ヒータ素子１４３は、第１，第２感ガス体１４１，１４２を加熱するためのものである。素子端子部１４７は、一端が第１，第２感ガス体１４１，１４２、電気ヒータ素子１４３、及びこれら共通のＧＮＤに接続され他端が外筒１４６の外部にまで延設されている。このようなガスセンサ素子１４０は、素子端子部１４７を配線基板１３０に設けられたスルーホール端子１３８に接続することで、配線基板１３０に実装される。
なお、本実施形態では、電気ヒータ素子１４３が熱源に相当し、サーミスタ１５０が感温素子に相当する。また、ガスセンサ素子については、上記構成のガスセンサ素子１４０に限定されないことはいうまでもない。
【００２５】
さらに、配線基板１３０には、これを貫通するスルーホール端子１３５が形成されており、このスルーホール端子１３５にはコネクタピン１１８が接続される。具体的には、コネクタピン１１８のうち第１ケーシング部材１１０から端子コネクタ部１１３とは反対側に突出する基板側接続部１１８ｂをスルーホール端子１３５に挿入し、ハンダ等によって接続することでコネクタピン１１８と配線基板１３０とが電気的に接続される。さらに、配線基板１３０には、ガスセンサ素子１４０の電気ヒータ素子１４３で発生する熱が配線基板１３０を通じてサーミスタ１５０に伝わるのを妨げるために、配線基板１３０を厚さ方向に貫通するスリット形状の第１空隙部１３１、第２空隙部１３２、第３空隙部１３３が形成されている（図１参照）。このため、電気ヒータ素子１４３で発生した熱が配線基板１３０を通じてサーミスタ１５０に伝わるのを効率良く妨げることができる。
【００２６】
ところで、配線基板１３０は、矩形状の基板本体部１３０ｂに、さらに細長形状の基板細長部１３０ｃが延設された形状となっており、この基板細長部１３０ｃの先端側にはサーミスタ１５０が搭載されている（図１参照）。また、第２ケーシング部材１２０は、矩形箱状の第２ケーシング本体部１２３に、開口１０２を有する筒状のサーミスタ収容部１２１が突出して形成された形状となっている。そして、ケーシング１０１内に配線基板１３０を収納したときに、このサーミスタ収容部１２１内にサーミスタ１５０が収容される（図３参照）。本実施形態においては、サーミスタ収容部１２１が感温収容部に相当する。
【００２７】
このサーミスタ１５０は、エポキシ樹脂からなるサーミスタ被覆樹脂１８２によって被覆されており、さらに、このサーミスタ被覆樹脂１８２は、サーミスタ収容部１２１の開口１０２からケーシング１０１の外部に露出している（図２、図３参照）。エポキシ樹脂は空気より熱伝導率が高いため、電気ヒータ素子１４３で発生した熱が配線基板１３０を通じてサーミスタ１５０に伝わった場合でも、この熱はサーミスタ１５０を被覆するサーミスタ被覆樹脂１８２を通じてケーシング１０１の外部に放散される。しかも、サーミスタ被覆樹脂１８２の温度はケーシング１０１の外部の温度（外気温など測定対象の温度）に近くなっているので、これに被覆されたサーミスタ１５０がサーミスタ被覆樹脂１８２の温度を測定することによって、ケーシング１０１の外部の温度（外気温など測定対象の温度）を測定することになる。このため、ガス及び温度検知装置１００では、サーミスタ１５０が電気ヒータ素子１４３で発生した熱、特に配線基板１３０を通じて伝わる熱の影響を受けにくなり、サーミスタ１５０によってケーシング１０１の外部の温度（外気温など測定対象の温度）を適切に検知することができる。
【００２８】
特に、ガス及び温度検知装置１００では、図３に示すように、サーミスタ被覆樹脂１８２が、配線基板１３０の基板本体部１３０ｂを収容するケーシング１０１の基板本体収容部１０１ｂ内には形成されておらず、サーミスタ収容部１２１内だけに形成されている。従って、サーミスタ被覆樹脂１８２の全体が開口１０２の近くに配置されることになるので、サーミスタ被覆樹脂１８２の温度はケーシング１０１の外部の温度に一層近くなる。
【００２９】
さらに、ガス及び温度検知装置１００では、サーミスタ１５０が、サーミスタ被覆樹脂１８２が存在しないと仮定した場合に第２ケーシング部材１２０の開口１０２から露出する位置に配置されている（図２、図３参照）。このため、電気ヒータ素子１４３からサーミスタ１５０に伝わった熱は、サーミスタ被覆樹脂１８２を通じて速やかにケーシング１０１の外部に放散される。従って、ガス及び温度検知装置１００では、サーミスタ１５０によってケーシング１０１の外部の温度（外気温など測定対象の温度）を精度良く検知することができる。
【００３０】
また、ガス及び温度検知装置１００では、ケーシング１０１が、第１ケーシング部材１１０と第２ケーシング部材１２０との境界に位置し、第１ケーシング部材１１０の外側周縁に位置する環状段差部１１５と第２ケーシング部材１２０の内周面１２５とで形成された環状溝部１０３を有している。この環状溝部１０３内には、ケーシング１０１を封止するために、サーミスタ被覆樹脂１８２と同じエポキシ樹脂からなる封止樹脂１８１が充填形成されている。ところで、ガス及び温度検知装置１００では、環状溝部１０３が、開口１０２と連結するように構成されており（図２、図３参照）、この構造を利用してサーミスタ被覆樹脂１８２と封止樹脂１８１とが同じエポキシ樹脂で一体に形成されている。このため、サーミスタ被覆樹脂１８２と封止樹脂１８１とを別体で形成する場合に比して、製造容易で低コストとなっている。
【００３１】
このようなガス及び温度検知装置１００は、次のようにして製造する。
まず、ガスセンサ素子１４０、サーミスタ１５０等の電子部品を実装した配線基板１３０を第１ケーシング部材１１０に装着する。具体的には、まず、ガスセンサ素子１４０、サーミスタ１５０等の電子部品を実装した配線基板１３０のうち基板細長部１３０ｃに、基板細長部１３０ｃの長手方向一部を被覆するゴム製の略円筒状のグロメット１０５を装着させる。次いで、ガスセンサ素子１４０を第１ケーシング部材１１０のガスセンサ素子収容部１１２内に収容させ、コネクタピン１１８の基板側接続部１１８ｂを配線基板１３０のスルーホール端子１３５に挿入しつつ、第１ケーシング部材１１０の第１グロメット嵌合部１１７をグロメット１０５の円環状凹部１０５ｂに嵌め合わせる（図１、図３参照）。なお、第１グロメット嵌合部１１７のグロメット１０５との接触面は、円環状凹部１０５ｂの円筒形状に沿った円弧状となっており、第１グロメット嵌合部１１７とグロメット１０５とは隙間なく接触している。次いで、基板側接続部１１８ｂとスルーホール端子１３５とをハンダ等によって固着して、コネクタピン１１８と配線基板１３０とを電気的に接続する（図３参照）。
【００３２】
次に、配線基板１３０を装着した第１ケーシング部材１１０を第２ケーシング部材１２０に装着する。具体的には、第１ケーシング部材１１０の周縁６カ所に形成された嵌め合わせガイド部１１４を第２ケーシング部材１２０内に挿入し、第２ケーシング部材１２０のロック部１２６と第１ケーシング部材１１０の凹部１１６とを係合させることで、第１ケーシング部材１１０と第２ケーシング部材１２０とが固定される（図１参照）。このとき、配線基板１３０は、第１ケーシング部材１１０に設けられた基板支持部１１１と第２ケーシング部材１２０に設けられた基板支持部１２８との間に把持されて、ケーシング１０１内に固定される（図１参照）。
【００３３】
さらに、このとき、基板細長部１３０ｃに装着されているグロメット１０５の円環状凹部１０５ｂが、第２ケーシング部材１２０の第２グロメット嵌合部１２７に隙間なく嵌め込まれる（図３参照）。これにより、ガス及び温度検知装置１００では、配線基板１３０の基板本体部１３０ｂを収容するケーシング１０１の基板本体収容部１０１ｂとサーミスタ収容部１２１との間に基板細長部１３０ｃを挿通させつつも、グロメット１０５によって基板本体収容部１０１ｂとサーミスタ収容部１２１との間を閉塞させている。また、このとき、第１ケーシング部材１１０と第２ケーシング部材１２０との境界の位置に、第１ケーシング部材１１０の環状段差部１１５と第２ケーシング部材１２０の内周面１２５とによって環状溝部１０３が形成される（図２、図３参照）と共に、開口１０２が環状溝部１０３と連結される。なお、本実施形態では、環状溝部１０３が封止部に相当する。
【００３４】
次に、ケーシング封止工程において、液状のエポキシ樹脂を環状溝部１０３内に注入し、加熱硬化させて、ケーシングを封止する封止樹脂１８１を形成すると共に、同様に、液状のエポキシ樹脂を開口１０２と連結するサーミスタ収容部１２１内に注入し、加熱硬化させて、開口１０２からケーシング１０１の外部に露出しつつサーミスタ１５０を被覆するサーミスタ被覆樹脂１８２を形成する。このため、例えば、サーミスタ１５０を被覆するサーミスタ被覆樹脂を射出成型等により形成した後、配線基板１３０をケーシング１０１内に収納し、その後別途ケーシング封止工程においてケーシング１０１を封止する場合に比して、容易に且つ短時間で製造できるので低コストである。なお、本実施形態のケーシング封止工程では、グロメット１０５によって基板本体収容部１０１ｂとサーミスタ収容部１２１との間が閉塞されているので、液状のエポキシ樹脂をサーミスタ収容部１２１内に注入した際、このエポキシ樹脂が基板本体収容部１０１ｂに流れ込むことがない。
【００３５】
さらに、本実施形態のケーシング封止工程では、開口１０２と環状溝部１０３とが連結しているので、環状溝部１０３及び開口１０２と連結するサーミスタ収容部１２１に、連続して液状のエポキシ樹脂を注入し、加熱硬化させて、封止樹脂１８１とサーミスタ被覆樹脂１８２とを一体に形成することができる。すなわち、１回のエポキシ樹脂注入操作の後、このエポキシ樹脂を加熱硬化させることで、封止樹脂１８１とサーミスタ被覆樹脂１８２とを一度に形成できる。このため、封止樹脂１８１とサーミスタ被覆樹脂１８２とを二度に分けて形成する場合、例えば、開口１０２と環状溝部１０３とが連結しておらず、環状溝部１０３内へのエポキシ樹脂注入操作とサーミスタ収容部１２１内へのエポキシ樹脂注入操作とを別途行った後、このエポキシ樹脂を加熱硬化させて、封止樹脂１８１とサーミスタ被覆樹脂１８２とを個別に形成する場合に比して、容易に且つ短時間で製造できるので低コストとなる。
【００３６】
このようなガス及び温度検知装置１００は、例えば、自動車のボディや車両用空調装置のダクト等に取付けられて、外気中の排気ガス濃度の変化を検知すると共に、外気温（車室外の外気の温度）を検知することができる。具体的には、外気中の排気ガス濃度の変化が所定レベル以上となると自動的にフラップの開閉を切り替えて、自動車の内外気モードを制御すると共に、外気温に応じて車両室内の空調を自動的に制御する車両空調制御装置に用いることができる。
【００３７】
（変形形態）
次に、実施形態のガス及び温度検知装置１００の変形形態であるガス及び温度検知装置２００について、図面を参照しつつ説明する。本変形形態のガス及び温度検知装置２００は、実施形態のガス及び温度検知装置１００と比較して、サーミスタ収容部の位置及び形状が異なり、その他の部分についてはほぼ同様である。従って、実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様な部分については、説明を省略または簡略化する。
【００３８】
まず、本変形形態のガス及び温度検知装置２００の分解斜視図を図４に示す。実施形態のガス及び温度検知装置１００では、サーミスタ収容部１２１を、第２ケーシング部材１２０の第２ケーシング本体部１２３から突出するように形成すると共に、サーミスタ１５０をサーミスタ収容部１２１内に配置させるために、配線基板１３０を、矩形状の基板本体部１３０ｂに、さらに細長形状の基板細長部１３０ｃが延設された形状とした（図１参照）。これに対し、本変形形態のガス及び温度検知装置２００では、図４に示すように、サーミスタ収容部２１１を、第１ケーシング部材２１０の天井面２１０ｂに設けた開口２０２から配線基板２３０に向かって延びる筒状に形成している。このため、本変形形態のガス及び温度検知装置２００では、矩形状の配線基板２３０を用いても（図４参照）、サーミスタ２５０をサーミスタ収容部２１１内に配置させることができる（図５、図６参照）。このように、本変形形態のガス及び温度検知装置２００では、実施形態のガス及び温度検知装置１００に比して、装置の小型化、構成部品の簡略化ができるので好ましい。また、実施形態のガス及び温度検知装置１００では、サーミスタとして、表面実装タイプのサーミスタ１５０を用いたが（図１参照）、本変形形態のガス及び温度検知装置２００では、ディスクリート型のサーミスタ２５０を用いている。
【００３９】
ここで、図４に分解して示したガス及び温度検知装置２００を組付けて一体にしたガス及び温度検知装置２００の上面図を図５に示す。さらに、ガス及び温度検知装置２００の要部を説明するために、図５のＥ−Ｅ断面図を図６に示す。
ガス及び温度検知装置２００では、ケーシング２０１内に配線基板２３０を収納したときに、サーミスタ収容部２１１内にサーミスタ２５０が収容される（図６参照）。このサーミスタ２５０は、実施形態のガス及び温度検知装置１００と同様に、エポキシ樹脂からなるサーミスタ被覆樹脂２８２によって被覆されており、さらに、このサーミスタ被覆樹脂２８２は、サーミスタ収容部２１１の開口２０２からケーシング２０１の外部に露出している（図５、図６参照）。このため、電気ヒータ素子１４３で発生した熱が配線基板２３０を通じてサーミスタ２５０に伝わった場合でも、この熱はサーミスタ被覆樹脂２８２を通じてケーシング２０１の外部に放散される。しかも、サーミスタ被覆樹脂２８２の温度はケーシング２０１の外部の温度（外気温など測定対象の温度）に近くなっているので、これに被覆されたサーミスタ２５０がサーミスタ被覆樹脂２８２の温度を測定することによって、ケーシング２０１の外部の温度（外気温など測定対象の温度）を測定することができる。
【００４０】
さらに、ガス及び温度検知装置２００では、図６に示すように、サーミスタ被覆樹脂２８２がサーミスタ収容部２１１内に形成されている。従って、サーミスタ被覆樹脂２８２全体が開口２０２の近くに配置されることになるので、サーミスタ被覆樹脂２８２の温度がケーシング２０１の外部の温度に一層近くなる。さらに、ガス及び温度検知装置２００では、サーミスタ２５０が、サーミスタ被覆樹脂２８２が存在しないと仮定した場合に第２ケーシング部材２２０の開口２０２から露出する位置に配置されている（図５、図６参照）。このため、電気ヒータ素子１４３からサーミスタ２５０に伝わった熱は、サーミスタ被覆樹脂２８２を通じて速やかにケーシング２０１の外部に放散される。従って、ガス及び温度検知装置２００においても、サーミスタ２５０によってケーシング２０１の外部の温度（外気温など測定対象の温度）を精度良く検知することができる。
【００４１】
さらに、ガス及び温度検知装置２００では、実施形態のガス及び温度検知装置１００と同様に、ケーシング２０１の環状溝部２０３が開口２０２と連結するように構成されており（図５、図６参照）、この構造を利用してサーミスタ被覆樹脂２８２と封止樹脂２８１とが同じエポキシ樹脂で一体に形成されている。このため、サーミスタ被覆樹脂２８２と封止樹脂２８１とを別体で形成する場合に比して、製造容易で低コストとなっている。
【００４２】
以上において、本発明を実施形態及び変形形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態等では、ガスセンサ素子として、第１感ガス体１４１、第２感ガス体１４２、及び電気ヒータ素子１４３をアルミナ基板１４５に実装して一体としたガスセンサ素子１４０を用いた。しかし、このような構造のガスセンサ素子に限定されることはなく、例えば、ガスセンサ素子として、電気ヒータ素子を有しない感ガス体を用いて、これとは別に電気ヒータ素子を配線基板に実装するようにしても良い。また、金属コイルの表面にＳｎＯ２等の金属酸化物半導体を塗布して焼結し、ヒータ自身を感ガス体にしたガスセンサ素子を用いても良い。
【００４３】
また、実施形態等では、ガスセンサ素子１４０とサーミスタ１５０，２５０とを共に、配線基板１３０，２３０の主面１３０ｆ，２３０ｆに実装した（図３参照）。しかし、ガスセンサ素子１４０とサーミスタ１５０，２５０とを配線基板の同一面に実装する場合に限らず、互いを反対面（例えば、ガスセンサ素子１４０を主面１３０ｆ、サーミスタ１５０を裏面１３０ｇ）に実装するようにしても良い。ただし、サーミスタ１５０，２５０を配線基板１３０，２３０の裏面１３０ｇ，２３０ｇに実装した場合には、サーミスタ１５０，２５０によってケーシング１０１，２０１の外部の温度（外気温など測定対象の温度）を精度良く検知できるようにするために、開口１０２，２０２についても裏面側に設けるのが好ましい。
【００４４】
また、実施形態等では、エポキシ樹脂を用いて感温被覆樹脂１８２，２８２を形成したが、空気より熱伝導率の高い樹脂であればいずれの樹脂をも用いることができる。例えば、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂等を用いるようにしても良い。
また、実施形態では、サーミスタとして、表面実装タイプのサーミスタ１５０を用いたが、変形形態のように、ディスクリート型のサーミスタ２５０を用いるようにしても良い。反対に、変形形態では、サーミスタとして、ディスクリート型のサーミスタ２５０を用いたが、実施形態のように、表面実装タイプのサーミスタ１５０を用いるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態にかかるガス及び温度検知装置１００の分解斜視図である。
【図２】実施形態にかかるガス及び温度検知装置１００の上面図である。
【図３】実施形態にかかるガス及び温度検知装置１００の要部を示す図であり、図２のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ断面図に相当する。
【図４】変形形態にかかるガス及び温度検知装置２００の分解斜視図である。
【図５】変形形態にかかるガス及び温度検知装置２００の上面図である。
【図６】変形形態にかかるガス及び温度検知装置２００の要部を示す図であり、図５のＥ−Ｅ断面図に相当する。
【符号の説明】
１００，２００ ガス及び温度検知装置
１０１，２０１ ケーシング
１０２，２０２ 開口
１０３，２０３ 環状溝部（封止部）
１１０，２１０ 第１ケーシング部材
１２０，２２０ 第２ケーシング部材
１２１，２１１ サーミスタ収容部（感温収容部）
１３０，２３０ 配線基板
１４０ ガスセンサ素子
１４３ 電気ヒータ素子（熱源）
１５０，２５０ サーミスタ（感温素子）
１８１，２８１ 封止樹脂
１８２，２８２ サーミスタ被覆樹脂（感温被覆樹脂）
Claims (5)
- 熱源を含み特定のガスの濃度変化を検知するガスセンサ素子と、
温度を検知する感温素子と、
上記ガスセンサ素子及び上記感温素子を実装する配線基板と、
上記ガスセンサ素子、上記感温素子、及び上記配線基板を収納するケーシングと、
を備えるガス及び温度検知装置であって、
上記ケーシングは、上記ガスセンサ素子を収容することなく、少なくとも上記感温素子を収容する感温収容部を有し、
上記感温収容部内は、空気より熱伝導率の高い樹脂からなり上記感温素子を被覆する感温被覆樹脂によって充填され、
上記感温被覆樹脂は、上記感温収容部に設けられた開口から上記ケーシングの外部に露出してなる
ガス及び温度検知装置。 - 請求項１に記載のガス及び温度検知装置であって、
前記感温素子は、前記感温被覆樹脂が存在しないと仮定した場合に、前記感温収容部の前記開口から露出する位置に配置されてなる
ガス及び温度検知装置。 - 請求項１または請求項２に記載のガス及び温度検知装置であって、
上記ガス及び温度検知装置は、前記ケーシングを封止する封止樹脂を有し、
上記封止樹脂は、前記感温被覆樹脂と同一の前記樹脂からなり、上記感温被覆樹脂と一体に形成されてなる
ガス及び温度検知装置。 - 熱源を含み特定のガスの濃度変化を検知するガスセンサ素子と、
温度を検知する感温素子と、
上記ガスセンサ素子及び上記感温素子を実装する配線基板と、
上記ガスセンサ素子、上記感温素子、及び上記配線基板を収納するためのケーシングと、
を備えるガス及び温度検知装置の製造方法であって、
上記ガスセンサ素子、上記感温素子、及び上記配線基板を上記ケーシング内に収納した後、
上記ケーシングを封止する封止樹脂を形成すると共に、上記ケーシングに設けられた開口から上記ケーシングの外部に露出しつつ上記感温素子を被覆する、空気より熱伝導率が高い感温被覆樹脂を形成するケーシング封止工程を備える
ガス及び温度検知装置の製造方法。 - 請求項４に記載のガス及び温度検知装置の製造方法であって、
前記ケーシングは、前記封止樹脂が形成される封止部と前記開口とが連結してなり、
前記ケーシング封止工程では、上記封止部及び上記開口内に連続して未硬化状態の樹脂を注入し、硬化させて、前記封止樹脂及び前記感温被覆樹脂を一体に形成する
ガス及び温度検知装置の製造方法。
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