JP4728071B2 - ガス検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、測定対象気体中の特定ガスの濃度変化を検出するガスセンサを備えたガス検出装置に関するものである。

従来、ケース内にガスセンサを内蔵し、そのケース内に測定対象となる気体を流通させて、気体中の特定ガスの濃度変化を検出するガス検出装置が知られている。例えば車両用のガス検出装置は、自動車のフロントグリルの内側などに取り付けられ、フロントグリルを介し車体内に入り込む空気を空気取入口からケース内に取り込み、ケース内の流路を通過させつつ空気中の特定ガスの濃度変化の検出を行い、空気排出口からケース外に排出している。

このようなガス検出装置を自動車に取り付けるため、ガス検出装置のケースには、取り付けねじ孔が開口された板状のブラケットが設けられている。ガス検出装置はフロントグリルの内側（背面側）に取り付けられるため、ブラケットはガス検出装置の前面側、すなわち空気の流通方向上流側に設けられている。また、ガス検出装置の防水効果を高めるためなどの理由から、ケースの背面側、すなわち空気の流通方向下流側に、空気取入口および空気排出口が設けられている（例えば、特許文献１参照。）。

ところで特許文献１では、ケースの外側面とブラケットとの間にブラケット接続部を設け、このブラケット接続部にケースの前面側と背面側との間を貫通する貫通孔（通気孔）を開口している。この貫通孔は、ケースの空気取入口に対し空気の流通方向上流側に配置されており、空気を空気取入口へと導き、ケースの流路内の空気の交換を円滑に促している。

近年、自動車の構成部品には配置の自由度が求められることから、ガス検出装置に対する小型化への要望も高まっている。そこで特許文献１に記載のガス検出装置の小型化を図る場合、例えば空気取入口をケースの前面側に設け、空気取入口へと向かう空気の流通をブラケットに阻害されない構成としたうえでブラケット接続部を廃し、ケースの外側面に直接板状のブラケットを連結させる方法等が考えられる。
特開２００３−３４１３４８号公報

しかしながら、特許文献１のように、空気取入口よりも空気の流通方向上流側に貫通孔を設ければ、フロントグリルを介して進入する雨や飛び石等の異物のうち、その進入方向が空気の流通方向に沿わないものは、貫通孔の内壁に衝突して空気取入口へ到達しにくくなる。このため、上記のように貫通孔を設けない場合、ガス検出装置の防水や異物に対する保護を適切に行えない場合がある。そこで、空気取入口の配置は変えず、ブラケット接続部を廃し、ケースの外側面に直接、厚みが比較的薄い板片から構成されたブラケットを設け、そのブラケットに貫通孔（通気孔）を設ける構成が考えられる。しかし、このようにブラケットに対して単純に通気孔を設けると、ブラケット自体の強度が低下してしまうため、振動負荷の大きい車体に取り付けて使用するには十分な強度を得られない虞があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、ブラケットにケースのガス導入口に測定対象気体を導く通気孔を設けた場合にも、ブラケットの強度を良好に確保し、従来と比較して小型化を図ることができるガス検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のガス検出装置は、測定対象気体中の特定ガスの濃度変化を検出するガスセンサと、前記ガスセンサを収容すると共に、自身の内部に前記測定対象気体を導入するためのガス導入口を有するケースと、前記ケースの外側面の少なくとも一部から外側に向かって突出され、前記ケースを検出場所に取り付けるためのブラケットであって、板状をなすと共に、自身の板厚方向に沿って取付部材を挿通させるための取付孔が形成された板片部と、前記ケースの前記外側面と前記板片部とを連結し、前記板片部の板厚よりも肉厚に形成された補強部と、前記補強部の厚み方向に沿って開口され、前記ガス導入口に向けて前記測定対象気体を導くための通気孔とを含むブラケットとを備え、前記ケースは、底壁と側壁とに囲まれて凹状をなし、前記ガスセンサを内部に収容する収容部を有するケース本体部と、前記ケース本体部に装着されるとともに、前記収容部を閉塞する蓋部とを含み、前記ブラケットは、前記板片部が前記底壁と同一平面を有するようにして前記ケース本体部の前記側壁の前記外側面から突出していることを特徴とする。

また、請求項２に係る発明のガス検出装置は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記補強部は、その厚みが前記板片部との接続部分に向けて徐々に薄くなるように形成されていることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明のガス検出装置は、請求項１または２に記載の発明の構成に加え、前記蓋部には、前記ブラケット側の突出方向に対して突出した膨出部を有し、前記膨出部のうちで、前記ブラケットに面する側には前記ガス導入口が形成される一方、前記ブラケットに面する側とは反対側の位置には、前記測定対象気体の流通を遮蔽する遮蔽壁が形成され、前記通気孔は、前記補強部のうち前記膨出部の前記遮蔽壁に対向する位置に開口されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明のガス検出装置では、ガスセンサが収容されたケースのガス導入口に向けて測定対象気体を導くための通気孔を、ケースとブラケットの板片部とを連結する肉厚に形成されたブラケットの補強部に、その厚み方向に沿って開口することで、厚みの薄い板片部に通気孔を設けることによる強度低下を招く虞がない。また、この通気孔をブラケットの補強部に開口することで、従来のようにブラケットとケースの外側面との間に通気孔を付与したブラケット接続部を設ける必要がなく、ブラケット接続部を廃することができる分、従来のものに比べてガス検出装置の小型化を図ることができる。また、通気孔は、ガス導入口に向けて測定対象気体を導く流路の一部として構成されるため、測定対象気体中に雨粒や飛び石等の異物が混ざった場合、それら異物がガス導入口に到達するにはその大半が通気孔を通過する必要が生ずる。このため、異物のうち、通気孔を通過できない大きさのものや、進行方向が通気孔の案内する方向と異なって通気孔の内面に衝突したものを、ガス導入口へ到達させにくくすることができ、ケース内に異物が進入する虞を低減することができる。

また、補強部の構造として、請求項２に係る発明のガス検出装置のように、その厚みが板片部との接続部分に向けて徐々に薄くなる構造を有すれば、補強部を構成する材料の使用を低減しつつ十分な強度を得ることができるので、ガス検出装置の低コスト化を図ることができる。

また、請求項３に係る発明のガス検出装置では、ケースの蓋部に有する膨出部にガス導入口を形成し、通気孔をその膨出部の遮蔽壁に対向する位置に設けたことで、通気孔を通過した測定対象気体が膨出部のガス導入口を通り遮蔽壁に衝突してケース内に導かれる流路を形成することができる。これにより、より積極的に、測定対象気体を通気孔を介してケース内に進入させることができるので、ケース内における測定対象気体の交換を早め、ガスセンサの応答性を高くすることができる。

以下、本発明のガス検出装置の一実施の形態であるガス検出装置１を、図面を参照して説明する。ガス検出装置１はガスセンサ１００（図４参照）を内蔵し、測定対象気体中の特定ガスの濃度変化を検出するものである。このガス検出装置１は、自動車のフロントグリル（図示外）の内側に設置され、自動車の走行に伴いフロントグリルを介し車体内に入り込む空気中に含まれる特定ガスの濃度変化を検出するものであり、このガス検出装置１の検出結果は、換気装置の外気導入、内気循環を選択するために用いられる。

まず、本実施の形態のガス検出装置１の構成について、図１〜図９を参照して説明する。図１は、ガス検出装置１を平面、背面および左側面から見た斜視図である。図２は、ガス検出装置１の正面図である。図３は、ガス検出装置１の背面図である。図４は、図３の一点鎖線Ａ−Ａにおいて底面側から見たガス検出装置１の断面図である。図５は、図３の一点鎖線Ｂ−Ｂにおいて右側面側から見たガス検出装置１の断面図である。図６は、ガス検出装置１の左側面図である。図７は、ガス検出装置１の平面図である。図８は、ガス検出装置１の右側面図である。図９は、ガス検出装置１のケース部２を展開し、ケース本体部６、内蓋５および外蓋４をそれぞれ背面側から見た図である。

なお、ガス検出装置１が自動車に取り付けられた際に、略直方体形状のケース部２を基準として、自動車の進行方向前方側をガス検出装置１の前面側、天地方向上方側をガス検出装置１の上面側として説明する。具体的には、図１に示す、ケース本体部６に対し蓋部３が設けられた側が背面側であり、ブラケット部７が形成された側が上面側となる。

図１に示す、本実施の形態のガス検出装置１は、外蓋４および内蓋５からなる蓋部３とケース本体部６とからなる略直方体形状のケース部２の左側面側にコネクタ部９が設けられ、ケース本体部６の外側面にブラケット部７が連結されている。ガスセンサ１００（図４参照）は、ケース本体部６の収容部６０（図４参照）内に収容されている。このガス検出装置１は、自動車のフロントグリルの内側（後部）に、図２の正面図および図３の背面図に示すように、ケース本体部６の側壁６１のうち、ブラケット部７の設けられた側の側壁６１（図５参照）を鉛直方向上方に、コネクタ部９が設けられた側の側壁６１（図４参照）を、自動車の前方から見て左側となるようにして取り付けられる。その際にはブラケット部７の板片部７１に開口された２つの取付孔７６を用いてねじ止めされる。なお、ケース部２が、本発明における「ケース」に相当する。

図４，図５，図９に示すように、ケース本体部６は、背面側から見て略矩形の底壁６２と、その外周に接続する側壁６１とで囲まれた断面略コの字型の収容部６０を有する。収容部６０は、底壁６２側をガス検出装置１の前面側とし、背面側は開放されている。その開放された背面側の側壁６１の縁端は外方に鍔状に突出する鍔部６３として形成され、鍔部６３の背面側から収容部６０の外縁を囲うように凹部６４が溝設されている。この凹部６４内にはゴム製のＯリング６６が係合されており、鍔部６３の外周にあわせ板状に形成された蓋部３と鍔部６３との間にＯリング６６が介在することによって、収容部６０が密閉されている。

収容部６０内にはガスセンサ１００を搭載した配線基板１１０が収容されており、マイクロコンピュータ、コンデンサ、抵抗など図示外の電子部品が搭載されている。この配線基板１１０は、底壁６２より収容部６０内に突設された２つの係止片６５により挟まれ位置決めされ、後述するリード部材１０５と半田付けされる。

ここで、ガスセンサ１００は、自動車の排気ガス、具体的には、ＮＯｘなどの酸化性ガス、及びＣＯ，ＨＣ（ハイドロカーボン）などの還元性ガスのいずれか、または両方の濃度変化を検知することができるガスセンサ素子１０１を、開口部１０２が形成されたセンサカバー１０３で包囲した構造を有している。

このガスセンサ素子１０１の信号出力は配線基板１１０上の電子部品により処理され、目的とする特定ガス（酸化性ガス、還元性ガス）の濃度変化の情報としてリード部材１０５を通じて外部に出力される。図４に示すように、リード部材１０５は屈曲されており、一端側が配線基板１１０に半田付けされている。また、リード部材１０５の他端側は、ケース本体部６の左側面側の側壁６１から突設された筒状のコネクタ部９内に突出されている。図６に示すように、コネクタ部９は、側面視、角部がＲ面取りされた長方形状に形成されており、その長手方向に、３つのリード部材１０５の先端部が列設されている。コネクタ部９には、図示外の外部回路（例えばＥＣＵ）との電気的な接続を行うためのコネクタ（図示外）が接続される。

次に、図５に示すように、ケース本体部６の上面側の側壁６１には、ブラケット部７が突設されている。図５〜図８に示すように、ブラケット部７は、板状の板片部７１と、板片部７１の板厚方向に厚みを有する補強部７５とから構成されている。板片部７１は、ケース本体部６の底壁６２（図５参照）を上面側の側壁６１より突出させた形態で、底壁６２と同一の平面を有し、底壁６２よりも肉厚に形成されている。補強部７５は、ケース本体部６の上面側の側壁６１と板片部７１との間に介在し両者を接続する形態で設けられており、その厚みが、板片部７１の厚み方向において、側壁６１から板片部７１に向けて（ガス検出装置１の上方向に向けて）徐々に薄くなるように構成されている。なお、ブラケット部７が、本発明における「ブラケット」に相当する。

また、図２に示すように、ブラケット部７の前面側には、略全面に、上下方向および左右方向において格子状となるようにブラケット部７の厚み方向に突設されたリブ７７が形成されている。そして補強部７５の右端側において形成されたリブ７７の間の部位の一部が開口され、図１，図２，図５，図７〜図９に示すように、補強部７５の厚み方向（ガス検出装置１の前後方向）に貫通する２つの通気孔８０が形成されている。

通気孔８０は、リブ７７とケース本体部６の上面側の側壁６１とで、ガス検出装置１の前方より通気孔８０内に入り込む空気を後方に案内する。この通気孔８０の後方には後述する蓋部３（具体的には、外蓋４）の膨出部４０が配置されており、空気が通気孔８０によって膨出部４０に向けて案内されるように、両者は位置決めされている。

次に、図１に示すように、ケース本体部６の収容部６０の開放された背面側に配設される蓋部３は、図４，図５に示すように、外蓋４と内蓋５とから構成される。図４〜図９に示すように、内蓋５は、ケース本体部６の鍔部６３の外周形状にあわせた略矩形で厚みのある板状に形成され、鍔部６３の外周の各所に形成されたロック爪６７に、同様に内蓋５の外周の各所に突出して形成された係止爪５７が係合することにより、収容部６０が閉蓋される。このとき、収容部６０は、内蓋５と鍔部６３との間に介在されるＯリング６６によって密閉される。

図４，図５，図９に示すように、この内蓋５には、収容部６０内のガスセンサ１００のセンサカバー１０３の開口部１０２と前後方向に重なる位置に、開口部５１が穿孔されている。また内蓋５の収容部６０側の面には、この開口部５１を覆うように、空気などのガスは通すが水滴は通さない性質を有するフィルタ部材５２が貼設されている。これにより、ガスセンサ素子１０１に対し、センサカバー１０３の開口部１０２と内蓋５の開口部５１とを通じて空気などのガスを通気できるようになっている。

さらに内蓋５には、空気の流路の一部をなす通気室５０を形成するため外蓋４が嵌められる。図４〜図９に示すように、外蓋４は、ガス検出装置１の背面側から見て内蓋５と同様な略矩形の板状に形成された天板４４を有し、その天板４４の縁部は側板４３として、一部を除きほぼ全周にわたって厚み方向に突設され、側板４３と天板４４とで凹部が形成されている。そして、内蓋５の外周の左右側側面に形成されたロック爪５８に、側板４３の同様の箇所に突出して形成された係止爪４８が係合することにより、外蓋４は内蓋５に係止されている。このとき、側板４３の開口側の端部は内蓋５に当接されている。これにより、外蓋４の側板４３と天板４４とからなる凹部と、内蓋５とで、通気室５０としての空間が構成される。なお、側板４３の上下側側面には、内蓋５の上下側側面に当接して外蓋４の位置決めをするための位置決片４７が設けられている。

また、図３，図９に示すように、外蓋４の右側上部（図３における左上の部位）は、ガス検出装置１の上方向に突出する膨出部４０として形成されている。膨出部４０では、外蓋４の側板４３が膨出側板４１として略コの字型に突出されており、その形状にあわせ、天板４４の対応する部位が膨出天板４２として略矩形に突出されている。膨出部４０の形成部位において側板４３は形成されておらず、図５に示すように、膨出部４０のうちブラケット部７に面する部位が、外気と通気室５０とを連通するガス取入口５３として構成される。こうした構成において、側板４３と天板４４とで構成される凹部は、膨出部４０の膨出側板４１と膨出天板４２とで構成される凹部に連続している。すなわち、膨出部４０は、膨出側板４１の開口側の端部である縁端部５６側から外気を取り込み、膨出天板４２および膨出側板４１とで構成される凹部によって取り込んだ空気を通気室５０へと案内する案内通路として機能する。なお、ガス取入口５３が、本発明の請求項１における「ガス導入口」に相当する。また、膨出天板４２が、本発明における「遮蔽壁」に相当する。

図１，図２，図５，図７に示すように、この膨出部４０は、ガス検出装置１の前後方向において、ブラケット部７（補強部７５）に形成された通気孔８０に対向する位置に設けられている。そして膨出天板４２は、通気孔８０によりその内部を通過する空気が案内される方向（ガス検出装置１の前後方向）と直交する平面を有し、通気孔８０を通過した空気がガス検出装置１の後方に流れるのを遮蔽し、通気室５０に取り込まれるように機能している。

一方、図１，図３，図９に示すように、外蓋４の右側下部（図３における左下の部位）の側板４３も形成されておらず、図５に示すように、この部位が、外気と通気室５０とを連通するガス排出口５４として構成される。さらに、図１，図４，図５，図９に示すように、外蓋４の天板４４の面で、ガス検出装置１の前方側の面のうち、左右方向中央より右手側の部位には、側板４３と同様の遮蔽突起４５，４６がそれぞれ左右方向に延設されている。この遮蔽突起４５，４６は、右手側に向けて互いに近づくように配置されており、側板４３とは連続していない。外蓋４と内蓋５とが互いに嵌められた状態では、遮蔽突起４５と遮蔽突起４６との間の位置で、ガス取入口５３から見た場合には遮蔽突起４５により隠され、ガス排出口５４から見た場合には遮蔽突起４６により隠される位置に、内蓋５の開口部５１が配置されている。

次に、このような構成を有するガス検出装置１によってガス検出が行われる際の動作について説明する。前述したように、ガス検出装置１は、自動車のフロントグリルの内側に取り付けられる。自動車の走行に伴い、フロントグリルを介して車体内に取り込まれた空気は、ガス検出装置１の前方より前面（図２に示す側の面）に衝突し、上下左右の縁からガス検出装置１の後方に流れる。このとき、図１，図５，図７に示すように、通気孔８０の正面に位置する空気は、流路ＡＦで示すように、そのまま通気孔８０内を通過して、ブラケット部７よりも後方側に流れる。

ところで、雨粒や飛び石等の異物が空気に混ざっていた場合、通気孔８０を通過できなかったり通気孔８０の内面、すなわち、リブ７７やケース本体部６の側壁６１に衝突して付着したりすることで、通気孔８０の後方への異物の通過は規制される。

そして、通気孔８０を通過し、その後方側に位置する外蓋４の膨出部４０に到達した空気は、膨出側板４１の縁端部５６から膨出側板４１で囲まれた部分（すなわち、ガス取入口５３）に進入し、膨出天板４２に衝突する。すると空気は、流路方向前方を膨出天板４２に遮蔽され、その流路方向と直交する方向のうち三方を膨出側板４１に囲まれた状態となり、流路ＡＦが通気室５０に向かう方向へと案内される。

通気室５０内において、空気はガス排出口５４（開口部５１）に向けて進もうとするが、遮蔽突起４５に妨げられ、遮蔽突起４５の両端を迂回する方向に流路ＡＦが変更される。そして、遮蔽突起４５を回り込んだ空気は開口部５１より内蓋５を通過して、開口部１０２を通ってセンサカバー１０３内のガスセンサ素子１０１に達する。空気中に含まれる目的とする特定ガス（酸化性ガス、還元性ガス）の濃度変化に基づいてガスセンサ素子１０１から出力される信号出力は、配線基板１１０上の電子部品によって処理され、濃度変化の情報として外部回路（ＥＣＵ等）に出力される。

さらにガス取入口５３より通気室５０内に進入する空気によって、遮蔽突起４５，４６間の空気は押し出され、遮蔽突起４６を迂回してガス排出口５４へと向かう。このような流路ＡＦに従って通気室５０内を空気が流れることによって、ガスセンサ素子１０１の周囲の空気の交換がなされ、ガスセンサ素子１０１による特定ガスの濃度変化の検出が行われる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限られず、各種の変更が可能である。例えば、ブラケット部７の補強部７５に通気孔８０を２つ形成したが、１つであっても３つ以上であってもよい。また、本実施の形態では、ブラケット部７の補強部７５の膨出部４０に対向する位置に通気孔８０を形成したが、上記のように、リブ７７の構造を残す状態で、補強部７５の大部分に通気孔が開口されていてもよい。

また、通気孔８０と膨出部４０との間にフード状の通路を設け、通気孔８０とガス取入口５３とを連結し、通気孔８０を通過した空気のみがガス取入口５３よりケース部２内に進入できるようにしてもよい。また、通気孔８０にフィルタを設け、より確実に、雨粒や飛び石等の異物を除去できる構成としてもよい。

本発明は、ケースのブラケットに通気孔を形成したガス検出装置に適用することができる。

ガス検出装置１を平面、背面および左側面から見た斜視図である。 ガス検出装置１の正面図である。 ガス検出装置１の背面図である。 図３の一点鎖線Ａ−Ａにおいて底面側から見たガス検出装置１の断面図である。 図３の一点鎖線Ｂ−Ｂにおいて右側面側から見たガス検出装置１の断面図である。 ガス検出装置１の左側面図である。 ガス検出装置１の平面図である。 ガス検出装置１の右側面図である。 ガス検出装置１のケース部２を展開し、ケース本体部６、内蓋５および外蓋４をそれぞれ背面側から見た図である。

１ ガス検出装置
２ ケース部
３ 蓋部
６ ケース本体部
７ ブラケット部
４０ 膨出部
４２ 膨出天板
５３ ガス取入口
５６ 縁端部
６０ 収容部
６１ 側壁
６２ 底壁
７１ 板片部
７５ 補強部
７６ 取付孔
８０ 通気孔
１００ ガスセンサ

Claims (3)

1. 測定対象気体中の特定ガスの濃度変化を検出するガスセンサと、
   前記ガスセンサを収容すると共に、自身の内部に前記測定対象気体を導入するためのガス導入口を有するケースと、
   前記ケースの外側面の少なくとも一部から外側に向かって突出され、前記ケースを検出場所に取り付けるためのブラケットであって、
   板状をなすと共に、自身の板厚方向に沿って取付部材を挿通させるための取付孔が形成された板片部と、前記ケースの前記外側面と前記板片部とを連結し、前記板片部の板厚よりも肉厚に形成された補強部と、前記補強部の厚み方向に沿って開口され、前記ガス導入口に向けて前記測定対象気体を導くための通気孔とを含むブラケットとを備え、
   前記ケースは、底壁と側壁とに囲まれて凹状をなし、前記ガスセンサを内部に収容する収容部を有するケース本体部と、前記ケース本体部に装着されるとともに、前記収容部を閉塞する蓋部とを含み、
   前記ブラケットは、前記板片部が前記底壁と同一平面を有するようにして前記ケース本体部の前記側壁の前記外側面から突出していること
   を特徴とするガス検出装置。
2. 前記補強部は、その厚みが前記板片部との接続部分に向けて徐々に薄くなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のガス検出装置。
3. 前記蓋部には、前記ブラケット側の突出方向に対して突出した膨出部を有し、前記膨出部のうちで、前記ブラケットに面する側には前記ガス導入口が形成される一方、前記ブラケットに面する側とは反対側の位置には、前記測定対象気体の流通を遮蔽する遮蔽壁が形成され、
   前記通気孔は、前記補強部のうち前記膨出部の前記遮蔽壁に対向する位置に開口されていることを特徴とする請求項１または２に記載のガス検出装置。

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