JP4021752B2

JP4021752B2 - GAS AND TEMPERATURE SENSING DEVICE, METHOD FOR PRODUCING GAS AND TEMPERATURE SENSING DEVICE

Info

Publication number: JP4021752B2
Application number: JP2002349418A
Authority: JP
Inventors: 敬正大澤; 祐治木元
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2002-12-02
Filing date: 2002-12-02
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2022-12-02
Also published as: JP2004184145A

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、上記感温素子と上記ガスセンサ素子の上記熱源とを、上記感温収容部によって隔離してなり、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、上記ケーシングは、開口を含み、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、上記感温素子と上記ガスセンサ素子の上記熱源とを、上記感温収容部によって隔離してなり、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、上記感温収容部内を充填し、上記ケーシングに設けられた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】
【００１７】
さらに、本発明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）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas and temperature detection device having a gas sensor element and a temperature sensitive element, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a gas and a temperature detection device having a gas sensor element and an outside air temperature sensor are known (see, for example, Patent Document 1). By the way, the gas sensor element used in this gas and temperature detection device has a gas sensitive body and a heater, and is used in a state where the gas sensitive body is heated by the heater and kept at a high temperature.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-142097 (FIG. 3)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the gas sensor element and the temperature sensor are mounted on one substrate as in this gas and temperature detection device, the heat generated by the heater is transmitted to the temperature sensitive element through the substrate. For this reason, there is a possibility that the temperature of the temperature sensing element itself rises and the outside air temperature cannot be detected properly.
[0005]
The present invention has been made in view of the current situation, and the temperature sensing element is not easily affected by the heat generated by the heat source, and the temperature sensing element appropriately detects the temperature of the measurement target such as the outside air temperature outside the apparatus. An object of the present invention is to provide a gas and temperature detection device capable of performing the above.
[0006]
[Means, actions and effects for solving the problems]
The solution includes a gas sensor element that includes a heat source and detects a concentration change of a specific gas, a temperature sensing element that detects temperature, the gas sensor element and a wiring board on which the temperature sensing element is mounted, the gas sensor element, and the above A temperature and temperature sensing device comprising a temperature sensing element and a casing for housing the wiring board, wherein the casing does not house the gas sensor element and houses at least the temperature sensing element. Have The temperature sensitive element and the heat source of the gas sensor element are separated by the temperature sensitive accommodating part, The temperature-sensitive housing portion is filled with a temperature-sensitive coating resin that is made of a resin having a higher thermal conductivity than air and covers the temperature-sensitive element, and the temperature-sensitive coating resin passes through an opening provided in the temperature-sensitive housing portion. A gas and temperature detection device exposed to the outside of the casing.
[0007]
In the gas and temperature detection device of the present invention, the casing has at least a temperature-sensitive housing portion that houses at least the temperature-sensitive element without housing the gas sensor element. That is, the temperature sensitive element is accommodated in the temperature sensitive accommodating portion, and is separated from the heat source of the gas sensor element located outside the temperature sensitive accommodating portion by the temperature sensitive accommodating portion. For this reason, the heat generated by the heat source is not easily transmitted to the temperature sensitive element.
Further, the inside of the temperature-sensitive housing portion is filled with a temperature-sensitive coating resin that is made of a resin having a higher thermal conductivity than air, and covers the temperature-sensitive element. It is exposed outside. For this reason, even when the heat generated by the heat source is transmitted to the temperature sensitive element through the wiring substrate, this heat is dissipated outside the casing through the temperature sensitive coating resin that coats the temperature sensitive element. Moreover, since the temperature-sensitive coating resin is always in contact with the outside air, the temperature of the temperature-sensitive coating resin is close to the temperature outside the casing. Therefore, the temperature sensing element coated with the temperature sensitive coating resin measures the temperature of the temperature sensitive coating resin, thereby measuring the temperature outside the casing. For this reason, the temperature sensitive element is not easily affected by the heat generated by the heat source, in particular, the heat transmitted to the temperature sensitive element through the wiring board, and the temperature sensitive element appropriately detects the temperature of the measurement target such as the outside temperature outside the casing. be able to.
[0008]
Furthermore, in the gas and temperature detection device of the present invention, since the temperature sensitive element is covered with the temperature sensitive coating resin, it is possible to prevent a short circuit due to water droplets or oil droplets. In addition, when the external temperature changes temporarily or when water droplets adhere to the opening, compared to when the temperature sensing element directly touches the gas outside the casing (outside air) introduced from the opening. Since the temperature of the warm coating resin changes gradually, the temperature outside the casing can be measured appropriately. Furthermore, since the temperature sensitive element is covered with the temperature sensitive coating resin, the temperature is not directly applied to the temperature sensitive element, and the temperature can be measured while suppressing the influence of noise.
As the temperature-sensitive coating resin, any resin can be used as long as it has a higher thermal conductivity than air. For example, an epoxy resin, a phenol resin, a polyester resin, or the like can be used.
[0009]
Furthermore, in the gas and temperature detection device, the temperature sensing element is a gas that is disposed at a position exposed from the opening of the temperature sensing housing portion when it is assumed that the temperature sensing coating resin does not exist. And a temperature detection device.
[0010]
In the gas and temperature detection device of the present invention, the temperature-sensitive element is disposed at a position exposed from the opening of the temperature-sensitive housing section when it is assumed that there is no temperature-sensitive coating resin. Accordingly, the temperature sensitive element is disposed near the opening of the temperature sensitive accommodating portion. For this reason, the heat transmitted to the temperature sensing element is quickly dissipated to the outside of the casing through the temperature sensing resin, and the temperature of the measurement object such as the outside air temperature outside the casing can be accurately detected by the temperature sensing element. .
[0011]
Furthermore, any one of the gas and temperature detection devices described above, wherein the gas and temperature detection device includes a sealing resin that seals the casing, and the sealing resin is the same as the temperature-sensitive coating resin. A gas and temperature detection device made of the resin and formed integrally with the temperature-sensitive coating resin may be used.
[0012]
In the gas and temperature detection device of the present invention, the sealing resin for sealing the casing is integrally formed of the same resin as the temperature-sensitive coating resin. For this reason, as compared with the case where the sealing resin and the temperature-sensitive coating resin are formed separately, the manufacturing is easy and the cost is low.
As the gas and temperature detection device of the present invention, for example, the casing is composed of a lid-shaped first casing member and a box-shaped second casing member, and at the boundary between the first casing member and the second casing member. An annular groove formed by the first casing member and the second casing member, and the opening connected to the annular groove, and sealing the first casing member and the second casing member. Examples of the sealing resin filled in the annular groove include a gas and temperature detection device formed integrally with the temperature-sensitive coating resin by the same resin as the temperature-sensitive coating resin.
[0013]
Other solutions include a gas sensor element that includes a heat source and detects a concentration change of a specific gas, a temperature sensing element that detects temperature, the gas sensor element and a wiring board on which the temperature sensing element is mounted, the gas sensor element, A temperature sensing device, and a casing for housing the wiring board; The casing includes an opening, and has a temperature sensing housing portion that accommodates at least the temperature sensing element without accommodating the gas sensor element. The temperature sensing element and the heat source of the gas sensor element are connected to the temperature sensing element. Isolated by the containment section, After housing the gas sensor element, the temperature sensitive element, and the wiring board in the casing, and forming a sealing resin for sealing the casing, Fill the inside of the temperature sensitive housing, Provided in the casing Above of the temperature sensitive housing A method for manufacturing a gas and a temperature detection device comprising a casing sealing step for forming a temperature-sensitive coating resin having a higher thermal conductivity than air, covering the temperature-sensitive element while being exposed to the outside of the casing from an opening.
[0014]
In the method for manufacturing the gas and temperature detection device of the present invention, after the gas sensor element, the temperature sensitive element, and the wiring board are stored in the casing, in the casing sealing step, the sealing resin for sealing the casing and the opening of the casing are sealed. A temperature-sensitive coating resin that covers the temperature-sensitive element while being exposed to the outside is formed. For this reason, for example, after forming a temperature-sensitive coating resin for coating the temperature-sensitive element by injection molding or the like, the gas sensor element, the temperature-sensitive element coated with the temperature-sensitive coating resin, and the wiring board are stored in the casing, and then Compared to the case of sealing the casing in a separate casing sealing step, it can be manufactured easily and in a short period of time, so that the cost is low.
[0015]
Examples of the casing sealing step of the present invention include a method of forming a sealing resin and a temperature-sensitive coating resin by using a liquid thermosetting resin, injecting it, and heat-curing it. In addition, as such a thermosetting resin, an epoxy resin, a phenol resin, a polyester resin, etc. are mentioned. The sealing resin and the temperature-sensitive coating resin thus formed have higher thermal conductivity than air.
[0016]
[0017]
Furthermore, the present invention In the casing sealing step, without containing the gas sensor element, the inside of the temperature sensitive accommodating portion is filled while covering the temperature sensitive element with respect to the casing having the temperature sensitive accommodating portion accommodating at least the temperature sensitive element. A temperature-sensitive coating resin exposed to the outside of the casing is formed from the opening of the part. In this way, the temperature sensing element is coated without covering the gas sensor element to form the temperature sensing resin that fills the inside of the temperature sensing portion, so that it is difficult to transfer heat from the heat source of the gas sensor element to the temperature sensing element. In addition, waterproofing in the temperature-sensitive housing portion including the temperature-sensitive element can be achieved. Furthermore, since the temperature-sensitive coating resin is exposed to the outside of the casing from the opening of the temperature-sensitive housing portion, the temperature-sensitive element can appropriately detect the temperature outside the casing through the temperature-sensitive coating resin.
[0018]
Furthermore, in any one of the above gas and temperature detection device manufacturing method, the casing is formed by connecting a sealing portion where the sealing resin is formed and the opening, and in the casing sealing step, Injecting uncured resin continuously into the sealing portion and the opening and curing it, and forming the sealing resin and the temperature-sensitive coating resin integrally, and a manufacturing method of the temperature detection device good.
[0019]
In the gas and temperature detection device manufacturing method of the present invention, in the casing sealing step, resin injection into the sealing portion and the opening is continuously performed and cured to integrate the sealing resin and the temperature-sensitive coating resin. To form. That is, in the casing sealing step of the present invention, the sealing resin and the temperature-sensitive coating resin can be formed at a time by curing the resin after one resin injection operation. For this reason, when the sealing resin and the temperature-sensitive coating resin are formed separately, for example, a resin injection operation into the sealing portion and a resin injection operation into the opening are separately performed, and then these resins are cured. By doing so, as compared with the case where the sealing resin and the temperature-sensitive coating resin are individually formed, the cost can be reduced because they can be manufactured easily and in a short time.
[0020]
As a method for manufacturing the gas and temperature detection device of the present invention, for example, the casing includes a lid-shaped first casing member and a box-shaped second casing member, and the first casing member and the second casing member When an annular groove formed by the first casing member and the second casing member at the position of the boundary between the first casing member and the second casing member becomes the sealing portion, The opening is connected to the annular groove, and in the casing sealing step, the resin in an uncured state is continuously injected into the annular groove and the opening and cured, and the temperature-sensitive coating resin and Examples thereof include a gas and a method for manufacturing a temperature detection device that integrally form the sealing resin filled in the annular groove.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment)
A gas and temperature detection device 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the gas and temperature detection device 100 of the present embodiment includes a first casing member 110, a second casing member 120, and a wiring board 130. The wiring board 130 is housed in a casing 101 that is a combination of the first casing member 110 and the second casing member 120.
[0022]
The first casing member 110 has a lid shape integrally molded with resin, and includes a gas sensor element accommodating portion 112 that accommodates the gas sensor element 140, a vent hole 112b that introduces outside air into the casing 101, and an external device for electrical connection. A terminal connector portion 113 is provided. Four terminal pins 118 are provided in the terminal connector portion 113, and one end is exposed to the outside of the first casing member 110 in a form surrounded by the terminal connector portion 113. The second casing member 120 has a box shape integrally molded with a resin, and has an attachment portion 122 for attaching the gas and temperature detection device 100 to a body of an automobile, a duct of a vehicle air conditioner, or the like.
[0023]
The wiring board 130 is made of a glass cloth base epoxy resin, and a gas sensor element 140 that detects a change in the concentration of a specific gas and a surface mount type thermistor 150 that detects an outside air temperature are mounted on the main surface 130f. Although not shown, electronic components such as capacitors, resistors, and a microcomputer are mounted on the main surface 130f and the back surface 130g of the wiring board 130, and a wiring pattern is formed.
In the gas and temperature detection device 100 of the present embodiment, the first casing member 110 has air permeability and water repellency on the gas sensor element 140 side of the inside of the gas sensor element housing portion 112 from the formation position of the vent hole 112b. A filter 119 is provided. For this reason, external gas (outside air) can be introduced into the casing 101 without moisture entering from the outside of the gas and temperature detection device 100.
[0024]
Here, FIG. 2 shows a top view of the gas and temperature detection device 100 in which the gas and temperature detection device 100 disassembled and shown in FIG. Furthermore, in order to explain the main part of the gas and temperature detection device 100, a cross-sectional view taken along the line ABCD of FIG. 2 is shown in FIG. As shown in FIG. 3, the gas sensor element 140 includes an alumina substrate 145 on which the first gas sensitive body 141, the second gas sensitive body 142, and the electric heater element 143 are mounted, and a ventilation hole 146b, and surrounds the alumina substrate 145. An outer cylinder 146 and four element terminal portions 147. The first gas sensitive body 141 has a sensor resistance value that changes due to a change in the concentration of an oxidizing gas such as NOx (for example, a structure mainly composed of WO3). The second gas sensitive body 142 has a sensor resistance value that changes due to a change in the concentration of a reducing gas such as HC or CO (for example, mainly composed of SnO 2). The electric heater element 143 is for heating the first and second gas sensitive bodies 141 and 142. The element terminal portion 147 has one end connected to the first and second gas sensitive bodies 141 and 142, the electric heater element 143, and the common GND, and the other end extending to the outside of the outer cylinder 146. Such a gas sensor element 140 is mounted on the wiring board 130 by connecting the element terminal portion 147 to a through-hole terminal 138 provided on the wiring board 130.
In the present embodiment, the electric heater element 143 corresponds to a heat source, and the thermistor 150 corresponds to a temperature sensitive element. Needless to say, the gas sensor element is not limited to the gas sensor element 140 configured as described above.
[0025]
Furthermore, a through-hole terminal 135 penetrating the wiring board 130 is formed, and a connector pin 118 is connected to the through-hole terminal 135. Specifically, the connector pin 118 is inserted into the through-hole terminal 135 by the board-side connecting portion 118b that protrudes from the first casing member 110 to the opposite side of the terminal connector portion 113, and is connected by solder or the like. 118 and the wiring board 130 are electrically connected. Further, the wiring board 130 has a slit-shaped first that penetrates the wiring board 130 in the thickness direction in order to prevent heat generated by the electric heater element 143 of the gas sensor element 140 from being transmitted to the thermistor 150 through the wiring board 130. A gap 131, a second gap 132, and a third gap 133 are formed (see FIG. 1). For this reason, it is possible to efficiently prevent the heat generated in the electric heater element 143 from being transmitted to the thermistor 150 through the wiring board 130.
[0026]
By the way, the wiring board 130 has a shape in which an elongated board elongated part 130c is extended to a rectangular board main body part 130b, and a thermistor 150 is mounted on the distal end side of the elongated board part 130c. (See FIG. 1). Further, the second casing member 120 has a shape in which a cylindrical thermistor accommodating portion 121 having an opening 102 protrudes from a rectangular box-shaped second casing main body 123. When the wiring board 130 is accommodated in the casing 101, the thermistor 150 is accommodated in the thermistor accommodating portion 121 (see FIG. 3). In the present embodiment, the thermistor housing 121 corresponds to the temperature sensitive housing.
[0027]
The thermistor 150 is covered with a thermistor coating resin 182 made of an epoxy resin, and the thermistor coating resin 182 is exposed to the outside of the casing 101 from the opening 102 of the thermistor housing 121 (FIGS. 2 and 2). 3). Since the epoxy resin has a higher thermal conductivity than air, even when the heat generated in the electric heater element 143 is transmitted to the thermistor 150 through the wiring board 130, this heat is external to the casing 101 through the thermistor coating resin 182 that covers the thermistor 150. To be dissipated. In addition, since the temperature of the thermistor coating resin 182 is close to the temperature outside the casing 101 (temperature to be measured such as outside air temperature), the thermistor 150 coated thereon measures the temperature of the thermistor coating resin 182. The temperature outside the casing 101 (the temperature to be measured such as the outside air temperature) is measured. For this reason, in the gas and temperature detection device 100, the thermistor 150 is not easily influenced by the heat generated by the electric heater element 143, particularly the heat transmitted through the wiring board 130, and the thermistor 150 causes the temperature outside the casing 101 (outside temperature). The temperature of the measuring object) can be detected appropriately.
[0028]
In particular, in the gas and temperature detection device 100, as shown in FIG. 3, the thermistor coating resin 182 is not formed in the substrate body housing portion 101 b of the casing 101 that houses the substrate body portion 130 b of the wiring substrate 130. It is formed only in the thermistor housing part 121. Therefore, since the whole thermistor coating resin 182 is disposed near the opening 102, the temperature of the thermistor coating resin 182 becomes closer to the temperature outside the casing 101.
[0029]
Further, in the gas and temperature detection device 100, the thermistor 150 is disposed at a position exposed from the opening 102 of the second casing member 120 when it is assumed that the thermistor coating resin 182 is not present (see FIGS. 2 and 3). ). For this reason, the heat transmitted from the electric heater element 143 to the thermistor 150 is quickly dissipated outside the casing 101 through the thermistor coating resin 182. Therefore, in the gas and temperature detection device 100, the thermistor 150 can accurately detect the temperature outside the casing 101 (the temperature to be measured such as the outside air temperature).
[0030]
Further, in the gas and temperature detection device 100, the casing 101 is positioned at the boundary between the first casing member 110 and the second casing member 120, and the annular step portion 115 and the second step located at the outer peripheral edge of the first casing member 110. An annular groove 103 formed by the inner peripheral surface 125 of the casing member 120 is provided. The annular groove 103 is filled with a sealing resin 181 made of the same epoxy resin as the thermistor coating resin 182 in order to seal the casing 101. Incidentally, in the gas and temperature detection device 100, the annular groove 103 is configured to be connected to the opening 102 (see FIGS. 2 and 3), and the thermistor coating resin 182 and the sealing resin 181 are utilized using this structure. Are integrally formed of the same epoxy resin. For this reason, compared with the case where the thermistor coating resin 182 and the sealing resin 181 are formed separately, the manufacturing is easy and the cost is low.
[0031]
Such a gas and temperature detection apparatus 100 is manufactured as follows.
First, the wiring board 130 on which electronic components such as the gas sensor element 140 and the thermistor 150 are mounted is mounted on the first casing member 110. Specifically, first of all, the substrate elongated portion 130c of the wiring substrate 130 on which electronic components such as the gas sensor element 140 and the thermistor 150 are mounted has a substantially cylindrical shape made of rubber that covers a part of the elongated portion 130c in the longitudinal direction. A grommet 105 is attached. Next, the gas sensor element 140 is accommodated in the gas sensor element accommodating portion 112 of the first casing member 110, and the first casing member 110 is inserted while the board side connection portion 118 b of the connector pin 118 is inserted into the through-hole terminal 135 of the wiring board 130. The first grommet fitting portion 117 is fitted into the annular recess 105b of the grommet 105 (see FIGS. 1 and 3). In addition, the contact surface with the grommet 105 of the 1st grommet fitting part 117 is circular arc shape along the cylindrical shape of the annular recessed part 105b, and the 1st grommet fitting part 117 and the grommet 105 contact without gap. is doing. Next, the board-side connecting portion 118b and the through-hole terminal 135 are fixed with solder or the like, and the connector pins 118 and the wiring board 130 are electrically connected (see FIG. 3).
[0032]
Next, the first casing member 110 on which the wiring board 130 is mounted is mounted on the second casing member 120. Specifically, the fitting guide portions 114 formed at the six peripheral edges of the first casing member 110 are inserted into the second casing member 120, and the lock portion 126 of the second casing member 120 and the first casing member 110 are inserted. The first casing member 110 and the second casing member 120 are fixed by engaging the recess 116 (see FIG. 1). At this time, the wiring board 130 is held between the board support part 111 provided in the first casing member 110 and the board support part 128 provided in the second casing member 120 and is fixed in the casing 101. (See FIG. 1).
[0033]
Further, at this time, the annular recess 105b of the grommet 105 attached to the elongated board portion 130c is fitted into the second grommet fitting portion 127 of the second casing member 120 without any gap (see FIG. 3). Thereby, in the gas and temperature detection device 100, the grommet is inserted while the elongated board portion 130c is inserted between the substrate body housing portion 101b of the casing 101 that houses the substrate body portion 130b of the wiring substrate 130 and the thermistor housing portion 121. 105 closes the space between the substrate body housing portion 101 b and the thermistor housing portion 121. At this time, the annular groove 103 is formed at the boundary between the first casing member 110 and the second casing member 120 by the annular step portion 115 of the first casing member 110 and the inner peripheral surface 125 of the second casing member 120. At the same time, the opening 102 is connected to the annular groove 103 (see FIGS. 2 and 3). In the present embodiment, the annular groove 103 corresponds to the sealing portion.
[0034]
Next, in the casing sealing step, a liquid epoxy resin is injected into the annular groove 103 and cured by heating to form a sealing resin 181 for sealing the casing, and similarly, the liquid epoxy resin is opened. The thermistor-covering resin 182 that covers the thermistor 150 while being exposed to the outside of the casing 101 from the opening 102 is formed by being injected into the thermistor housing 121 connected to the heat sink 102 and heated and cured. For this reason, for example, after the thermistor coating resin for coating the thermistor 150 is formed by injection molding or the like, the wiring board 130 is housed in the casing 101, and then the casing 101 is sealed in a separate casing sealing process. In addition, it can be manufactured easily and in a short time, so that the cost is low. In the casing sealing step of the present embodiment, since the space between the substrate main body housing portion 101b and the thermistor housing portion 121 is closed by the grommet 105, when liquid epoxy resin is injected into the thermistor housing portion 121, This epoxy resin does not flow into the substrate body housing portion 101b.
[0035]
Furthermore, in the casing sealing process of this embodiment, since the opening 102 and the annular groove 103 are connected, liquid epoxy resin is continuously injected into the thermistor housing part 121 connected to the annular groove 103 and the opening 102. The sealing resin 181 and the thermistor coating resin 182 can be integrally formed by heating and curing. That is, after the epoxy resin injection operation is performed once, the sealing resin 181 and the thermistor coating resin 182 can be formed at a time by heating and curing the epoxy resin. For this reason, when the sealing resin 181 and the thermistor coating resin 182 are formed twice, for example, the opening 102 and the annular groove 103 are not connected, and an epoxy resin injection operation into the annular groove 103 is performed. After the epoxy resin injection operation into the thermistor housing part 121 is performed separately, this epoxy resin is heated and cured, compared with the case where the sealing resin 181 and the thermistor coating resin 182 are individually formed. And since it can manufacture in a short time, it becomes low cost.
[0036]
Such a gas and temperature detection device 100 is attached to, for example, an automobile body or a duct of a vehicle air conditioner, and detects a change in the exhaust gas concentration in the outside air. Temperature). Specifically, when the change in the exhaust gas concentration in the outside air exceeds a predetermined level, the flap is automatically opened and closed to control the inside / outside air mode of the automobile, and the air conditioning in the vehicle interior is automatically performed according to the outside air temperature. It can use for the vehicle air-conditioning control apparatus controlled automatically.
[0037]
(Deformation)
Next, a gas and temperature detection device 200, which is a modification of the gas and temperature detection device 100 of the embodiment, will be described with reference to the drawings. The gas and temperature detection device 200 of this modification is different from the gas and temperature detection device 100 of the embodiment in the position and shape of the thermistor housing, and the other portions are substantially the same. Therefore, the description will focus on the parts different from the embodiment, and the description of similar parts will be omitted or simplified.
[0038]
First, an exploded perspective view of the gas and temperature detection device 200 of the present modification is shown in FIG. In the gas and temperature detection device 100 of the embodiment, the thermistor housing 121 is formed so as to protrude from the second casing main body 123 of the second casing member 120, and the thermistor 150 is disposed in the thermistor housing 121. In addition, the wiring board 130 is formed in a shape in which an elongated board elongated portion 130c is extended to a rectangular substrate body 130b (see FIG. 1). On the other hand, in the gas and temperature detection device 200 of this modification, as shown in FIG. 4, the thermistor accommodating portion 211 is directed from the opening 202 provided on the ceiling surface 210 b of the first casing member 210 toward the wiring substrate 230. It has a cylindrical shape that extends. For this reason, in the gas and temperature detection device 200 of this modification, the thermistor 250 can be disposed in the thermistor housing portion 211 even when the rectangular wiring board 230 is used (see FIG. 4) (FIGS. 5 and 5). 6). As described above, the gas and temperature detection device 200 of the present modification is preferable because the device can be downsized and the components can be simplified as compared with the gas and temperature detection device 100 of the embodiment. In the gas and temperature detection device 100 of the embodiment, the surface mount type thermistor 150 is used as the thermistor (see FIG. 1). However, in the gas and temperature detection device 200 of the present modification, the discrete thermistor 250 is used. Used.
[0039]
Here, FIG. 5 shows a top view of the gas and temperature detection device 200 in which the gas and temperature detection device 200 shown in FIG. Furthermore, in order to explain the main part of the gas and temperature detection device 200, a cross-sectional view taken along the line EE of FIG. 5 is shown in FIG.
In the gas and temperature detection device 200, the thermistor 250 is accommodated in the thermistor accommodating portion 211 when the wiring board 230 is accommodated in the casing 201 (see FIG. 6). The thermistor 250 is covered with a thermistor coating resin 282 made of an epoxy resin, similarly to the gas and temperature detection device 100 of the embodiment. Further, the thermistor coating resin 282 is casing from the opening 202 of the thermistor housing portion 211. It is exposed outside 201 (see FIGS. 5 and 6). For this reason, even when the heat generated in the electric heater element 143 is transmitted to the thermistor 250 through the wiring board 230, this heat is dissipated to the outside of the casing 201 through the thermistor coating resin 282. Moreover, since the temperature of the thermistor coating resin 282 is close to the temperature outside the casing 201 (the temperature to be measured such as the outside air temperature), the thermistor 250 coated thereon measures the temperature of the thermistor coating resin 282. The temperature outside the casing 201 (the temperature to be measured such as the outside air temperature) can be measured.
[0040]
Further, in the gas and temperature detection device 200, as shown in FIG. 6, the thermistor coating resin 282 is formed in the thermistor housing portion 211. Therefore, since the entire thermistor-coated resin 282 is disposed near the opening 202, the temperature of the thermistor-coated resin 282 becomes closer to the temperature outside the casing 201. Further, in the gas and temperature detection device 200, the thermistor 250 is disposed at a position exposed from the opening 202 of the second casing member 220 when it is assumed that the thermistor coating resin 282 is not present (see FIGS. 5 and 6). ). For this reason, the heat transmitted from the electric heater element 143 to the thermistor 250 is quickly dissipated outside the casing 201 through the thermistor coating resin 282. Therefore, also in the gas and temperature detection device 200, the thermistor 250 can accurately detect the temperature outside the casing 201 (the temperature to be measured such as the outside air temperature).
[0041]
Further, the gas and temperature detection device 200 is configured such that the annular groove 203 of the casing 201 is connected to the opening 202 (see FIGS. 5 and 6), similarly to the gas and temperature detection device 100 of the embodiment. Using this structure, the thermistor coating resin 282 and the sealing resin 281 are integrally formed of the same epoxy resin. For this reason, compared with the case where the thermistor coating resin 282 and the sealing resin 281 are formed separately, the manufacturing is easy and the cost is low.
[0042]
In the above, the present invention has been described with reference to the embodiments and modifications. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and the like, and can be applied with appropriate modifications without departing from the gist thereof. Not too long.
For example, in the embodiment and the like, the gas sensor element 140 in which the first gas sensitive body 141, the second gas sensitive body 142, and the electric heater element 143 are integrally mounted on the alumina substrate 145 is used as the gas sensor element. However, the present invention is not limited to the gas sensor element having such a structure. For example, a gas sensitive element having no electric heater element is used as the gas sensor element, and the electric heater element is separately mounted on the wiring board. Anyway. Alternatively, a gas sensor element in which a metal oxide semiconductor such as SnO 2 is applied to the surface of the metal coil and sintered, and the heater itself is a gas sensitive element may be used.
[0043]
In the embodiment and the like, the gas sensor element 140 and the thermistors 150 and 250 are both mounted on the main surfaces 130f and 230f of the wiring boards 130 and 230 (see FIG. 3). However, the gas sensor element 140 and the thermistors 150 and 250 are not limited to being mounted on the same surface of the wiring board, but are mounted on the opposite surfaces (for example, the gas sensor element 140 is the main surface 130f and the thermistor 150 is the back surface 130g). Anyway. However, when the thermistors 150, 250 are mounted on the back surfaces 130g, 230g of the wiring boards 130, 230, the thermistors 150, 250 accurately detect the temperature outside the casing 101, 201 (the temperature to be measured such as the outside temperature). In order to be able to do so, the openings 102 and 202 are also preferably provided on the back side.
[0044]
In the embodiments and the like, the temperature-sensitive coating resins 182 and 282 are formed using an epoxy resin, but any resin can be used as long as it has a higher thermal conductivity than air. For example, a phenol resin or a polyester resin may be used.
Further, in the embodiment, the surface mount type thermistor 150 is used as the thermistor, but a discrete thermistor 250 may be used as in the modified embodiment. On the other hand, although the discrete type thermistor 250 is used as the thermistor in the modified embodiment, a surface mount type thermistor 150 may be used as in the embodiment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a gas and temperature detection device 100 according to an embodiment.
FIG. 2 is a top view of the gas and temperature detection device 100 according to the embodiment.
3 is a view showing a main part of the gas and temperature detection device 100 according to the embodiment, and corresponds to a cross-sectional view taken along the line ABCD in FIG. 2;
FIG. 4 is an exploded perspective view of a gas and temperature detection device 200 according to a modified embodiment.
FIG. 5 is a top view of a gas and temperature detection device 200 according to a modified embodiment.
6 is a view showing a main part of a gas and temperature detection device 200 according to a modified embodiment, and corresponds to a cross-sectional view taken along line EE of FIG.
[Explanation of symbols]
100,200 Gas and temperature detector
101, 201 casing
102,202 opening
103, 203 annular groove (sealing part)
110, 210 first casing member
120, 220 Second casing member
121, 211 Thermistor housing (temperature sensing housing)
130,230 Wiring board
140 Gas sensor element
143 Electric heater element (heat source)
150,250 Thermistor (temperature sensing element)
181,281 Sealing resin
182,282 Thermistor coating resin (temperature sensitive coating resin)

Claims

A gas sensor element that includes a heat source and detects a concentration change of a specific gas; and
A temperature sensing element for detecting the temperature;
A wiring board on which the gas sensor element and the temperature sensitive element are mounted;
A casing for housing the gas sensor element, the temperature sensitive element, and the wiring board;
A gas and temperature sensing device comprising:
The casing does not contain the gas sensor element, and has at least a temperature sensitive accommodating part for accommodating the temperature sensitive element, and the temperature sensitive element and the heat source of the gas sensor element are separated by the temperature sensitive accommodating part. And
The inside of the temperature sensitive housing is filled with a temperature sensitive coating resin that is made of a resin having a higher thermal conductivity than air and covers the temperature sensitive element,
The temperature-sensitive coating resin is a gas and temperature detection device that is exposed to the outside of the casing from an opening provided in the temperature-sensitive housing portion.

The gas and temperature sensing device according to claim 1,
The temperature sensing device is a gas and temperature sensing device arranged at a position exposed from the opening of the temperature sensing housing, assuming that the temperature sensing coating resin is not present.

The gas and temperature detection device according to claim 1 or 2,
The gas and temperature detection device has a sealing resin for sealing the casing,
The sealing resin is made of the same resin as the temperature-sensitive coating resin, and is a gas and temperature detection device formed integrally with the temperature-sensitive coating resin.

A gas sensor element that includes a heat source and detects a concentration change of a specific gas; and
A temperature sensing element for detecting the temperature;
A wiring board on which the gas sensor element and the temperature sensitive element are mounted;
A casing for housing the gas sensor element, the temperature sensing element, and the wiring board;
A gas and temperature detection device manufacturing method comprising:
The casing is
An opening, and a temperature-sensitive housing portion that houses at least the temperature-sensitive element without housing the gas sensor element, and the temperature-sensitive element and the heat source of the gas sensor element are separated by the temperature-sensitive housing portion. And
After storing the gas sensor element, the temperature sensitive element, and the wiring board in the casing,
The temperature sensing element is formed while forming a sealing resin for sealing the casing, filling the inside of the temperature sensing container, and exposing the temperature sensing container from the opening of the temperature sensing container provided in the casing. A method for manufacturing a gas and a temperature detection device comprising a casing sealing step for forming a temperature-sensitive coating resin having a higher thermal conductivity than air.

A method for manufacturing the gas and temperature detection device according to claim 4,
The casing is formed by connecting a sealing portion where the sealing resin is formed and the opening,
In the casing sealing step, an uncured resin is continuously injected into the sealing portion and the opening, and cured to form a gas and a temperature that integrally form the sealing resin and the temperature-sensitive coating resin. A method for manufacturing a detection device.