CN104181218B - 气体传感器 - Google Patents

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Abstract

一种气体传感器，该气体传感器在不减少元件的前端侧的突出长度的前提下利用元件的前端侧的安装构造的改进来实现元件的短小化。在保持件(31)的朝前端面中的包围通孔(38)的区域设有向后方凹陷的凹部(35)，形成为在该凹部(35)的内周面(36)和多孔质保护层(25)的外周面之间能够保持空间，使传感器元件(21)的多孔质保护层(25)的后端(26)进入凹部(35)。由于使该后端(26)进入凹部(35)，因此即使多孔质保护层(25)的前后长度相同，也能够实现元件(21)的前端侧的突出长度的短小化，从而能够缩短元件(21)的全长。

Description

气体传感器
技术领域
本发明涉及用于检测排气等的被测量气体中的特定气体浓度的氧气体传感器、NOx气体传感器，HC气体传感器等气体传感器。
背景技术
在这样的气体传感器(例如氧传感器)中，使用了在形成检测部的前端侧设有一对电极(检测用电极)、并由具有氧离子导电性的固体电解质构成且呈带板状或棒状的传感器元件(以下，也简称为元件)。对于这样的气体传感器(以下，也简称为传感器)，例如在具备安装于发动机的排气管的螺纹部并形成为筒状的壳体主体(主体壳体)的内侧(内部)配置有由绝缘材料(陶瓷，例如氧化铝)构成的保持件、即用于定位元件的构件。而且，具有如下结构：使形成于传感器元件的前端侧的检测部相对于在该保持件中沿前后方向贯穿设置的通孔自保持件的前端向前方突出，并将包含该检测部的突出部位暴露于测量对象气体中(例如，参照专利文献1(图1))。这样的气体传感器以借助壳体主体的螺纹部拧入排气管的方式固定，使其元件的前端侧向排气管内突出而暴露于排气中，将基于气体浓度差而产生的电信号经由与设于元件的靠后端部位的电极端子连接的导线向设于外部的ECU(发动机控制单元)输出，从而用于空燃比控制。
在这种气体传感器中，为了保护元件的暴露于排气中的前端部位(检测部)并使检测部难以沾水，在壳体主体的前端的适当位置安装设有通气孔的保护器(保护罩)，但不仅如此，为了防止其前端部位因异物导致检测性能降低、因水附着而产生裂纹，通常在该元件(自身)的表面覆盖形成由尖晶石、氧化铝等的多孔质膜构成的保护层(多孔质保护层)。特别是，为了缩短加热至用于使形成元件的固体电解质活化所需温度为止的时间，有时在元件上设置加热器，在这样的元件中，作为针对因气体中沾水导致热冲击的破损对策，也在自其前端朝向后方的预定范围(区域)内覆盖、形成多孔质保护层。
然而，对于构成这种气体传感器的传感器元件，在设于其内外的电极、用于向加热器通电的电极等导体(导电层)中使用了白金等贵金属。因此，元件的前后长度越长，贵金属使用量也越增加，因此导致成本上升。因而，出于其降低成本的要求，要求其前后长度短小化。另外，不仅出于减少贵金属的使用量的要求，而且出于减少电力消耗等的节能方面的要求，近来日益要求其短小化或小型化。关于该传感器元件的短小化，例如考虑在设于壳体主体内的保持件的后方缩短突出的该后端部位的突出量(突出长度)，但是该方法本身有限。即是说，该元件的后端部位形成有与设于向外部引出的导线的前端的端子(端子配件)之间成为接点的电极端子，为了提高该接点处的电连接可靠性，需要在其形成面上形成预定的前后长度(尺寸)。另外，在该接点处需要避免受到来自元件的前端侧的热量影响，为此，希望使该电极端子的位置尽可能离开成为高温的元件前端(希望远离)。出于这一点，元件在保持件的后端侧的长度尺寸的短小化有限。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012－189579号公报
因此，如何减小作为与传感器元件的后端侧相反一侧即自保持件的前端向前方突出的前端侧、即暴露于作为测量对象的气体中的一侧的前端部位成为课题。但是，为了提高检测性能，需要使检测用电极易于暴露于作为测量对象的气体中，从该角度来看，减小该前端侧的突出长度是并不优选。
另一方面，虽然该元件对在保持件中沿前后方向贯穿设置的通孔进行贯穿而配置，但是为了在壳体主体的内侧对填充、压缩于保持件的后端侧的密封材料(滑石)进行保持、对元件进行定位并确保其保持稳定性，横截面(形状、尺寸)设为供元件以大致无缝隙的方式贯穿。另一方面，在元件中如上述那样包含检测用电极的形成部位，在自保持件的前端突出的靠前端部位的表面上在自前端朝向后方的预定范围内覆盖、形成多孔质保护层。而且，其厚度为0.2mm～0.3mm左右而较厚。因此，在使元件贯穿保持件的通孔而组装时，使元件的后端自保持件的前端侧贯穿该通孔。另外，为了保护元件，该多孔质保护层应设于自前端朝向后方的预定的前后区域中，而并不优选的是缩短该形成区域。因而，包含这些情况在内，存在不易缩短元件的自保持件的前端突出的前端部位的长度这一问题。
发明内容
本发明是鉴于该问题而完成的，因此其目的在于提供一种气体传感器构造，该气体传感器构造能够在针对元件的形成于靠前端部位的多孔质保护层确保了所需的前后长度，并且避免元件的前端侧在保持件的前端处的突出长度的减少以及因该长度减少导致检测性能降低的情况下，通过改进元件的前端侧的安装构造来实现元件的短小化。
技术方案1的发明为，一种气体传感器，该气体传感器在呈筒状的壳体主体的内侧配置有保持件，该保持件形成有沿前后方向贯穿的通孔，在该通孔中贯穿呈带板状或者棒状的传感器元件，该传感器元件在前端侧具备检测部并且在自前端朝向后方的预定范围内覆盖有多孔质保护层，该传感器元件设置为该传感器元件的前端比该保持件的前端向前方突出、并且上述多孔质保护层的后端位于与上述通孔的前端相同的位置或者位于比该通孔的前端靠前方的位置，其特征在于，
在自上述保持件的朝前端面观察时，该保持件在包围上述通孔的区域具有凹部，
该凹部从上述保持件的上述朝前端面向后方凹陷，
上述传感器元件设为，使该多孔质保护层的后端进入该凹部而位于比该保持件的前端靠后方的位置，
该凹部以能够在该凹部的内周面和上述多孔质保护层的外周面之间保持有空间的方式形成。
技术方案2的发明为，根据技术方案1所述的气体传感器，其特征在于，
在自前端侧观察时，上述保持件的外周面呈圆形，上述凹部的内周面呈圆筒状。
技术方案3的发明为，根据技术方案2所述的气体传感器，其特征在于，
在上述壳体主体的前端侧以多层构造安装有带通气孔的保护器，该保护器具有圆筒壁，该圆筒壁以保持空间的方式包围该传感器元件的比上述保持件的前端向前方突出的前端部位，
在该多层构造的保护器中的最靠内侧的保护器的圆筒壁上，上述通气孔设于与在前后方向上设于上述传感器元件的前端侧的多孔质保护层相对应的部位，另一方面，比该内侧的保护器靠外侧的保护器以该外侧的保护器的圆筒壁覆盖上述通气孔的方式设置，
并且，在将上述内侧的保护器的圆筒壁中的与上述多孔质保护层相对应的部位的内径设为D1、将上述凹部的内径设为D2时，满足D1＞D2的关系。
技术方案4的发明为，根据技术方案3所述的气体传感器，其特征在于，
在上述壳体主体的前端侧设有内径小于上述保持件的外径的圆环状部，该保持件通过该保持件的前端面载置于设在该圆环状部的内周面处后方的圆环状架而配置于该壳体主体的内侧，
在将上述圆环状部的内径设为D3时，该D3与上述内径D2满足D3＞D2的关系。
技术方案5的发明为，根据技术方案1至4中任一项所述的气体传感器，其特征在于，
上述传感器元件的前端比上述壳体主体的前端向前方突出，在将该突出尺寸设为L5、将使该传感器元件中的上述多孔质保护层的后端进入上述凹部而位于比上述保持件的前端靠后方的位置的尺寸设为L3时，满足L5＞L3的关系。
在本发明中，由于具有上述结构，即使传感器元件的多孔质保护层的前后长度的范围与现有的传感器元件相同，由于使该多孔质保护层的后端进入上述凹部，因此能够实现元件的前端侧中的、自保持件的前端突出的突出长度短小化。由此，根据本发明，能够与该短小化相对应地而缩短元件的全长，因此实现了减少用于形成元件的Pt等贵金属等的使用量、并且也实现了省电化。并且，元件的前端部位中的、自上述凹部的底面(通孔的前端)朝向前方突出的部位处于即使位于凹部内也能够暴露于气体中的状态。即，能够将元件的靠前端部位中的、自保持件的前端突出的突出长度视作本申请发明中的自凹部的底面突出的突出长度。因而，能够尽量大地确保该凹部的底面(横截面)，将该突出长度确保为与以往相同，从而能够使设于元件的前端侧的检测部暴露于气体的程度与以往相同或者接近以往的程度。由此，能够抑制检测性能降低并且缩短元件的长度。
如此，在本发明中，关于形成于元件的靠前端部位的多孔质保护层，即使确保了所需的前后长度(前后的长度)，也能够以不降低检测性能为前提，利用元件的前端侧的安装构造的改进来实现元件的全长的短小化。此外，根据本发明，可以使多孔质保护层的后端抵接于通孔的前端、即凹部的底面，但在防止将元件贯穿保持件的通孔而进行该组装时的干扰或碰撞的方面出发，优选的是，尽量与该凹部的底面保持间隔。
通常，因上述的理由，将设于保持件的上述通孔设为与元件的横截面的形状、大小一致，以使得在贯穿该通孔时大致无缝隙(微小缝隙)。即，元件是呈在前后方向上细长的带板状(或者角棒状)，在其横截面形状呈长方形的情况下，用于供其贯穿的、设于保持件的通孔设为能够供该元件以微小的间隙配合贯穿、且横截面呈长方形的通孔(开口)，如果元件是圆棒状，则将该通孔设成相同直径的圆形的通孔。另一方面，保持件自身根据确保电绝缘、耐热性的要求而通常采用陶瓷制，其形状是除去通孔的情况下外观在自前端侧观察时外周面呈圆形例如圆柱状，例如设为圆柱状。因而，为了确保壁厚的均匀化并消除陶瓷的烧结应变的产生、应力集中，将保持件如技术方案2所述那样构成较好。但是，在本发明中，也可以是在自前端侧观察时(自轴线方向观察时)，保持件的凹部的内周面呈多边形，此时，尽量设为具有多个角的、接近圆形的多边形较好。
在本申请发明中，为了实现传感器元件的短小化，可以说加深设于保持件的前端面的凹部的深度(朝向后方凹陷的凹陷深度)、使多孔质保护层的后端尽可能位于其深处(凹部的后方)较好。另一方面，在这种气体传感器中，也如上所述，为了保护元件的前端部位而安装保护器。并且，近年来，为了提高保护性能，将保护器以多层构造(通常双层构造)进行安装。另外，在本发明的气体传感器中，在气体浓度的检测性能方面优选的是，测量对象的气体不会在该保护器的内侧滞留，而是在该内侧的整个区域中顺畅地流动，接触于元件的自保持件的通孔的前端突出的前端部位(突出部位)。另一方面，对于本发明的保持件，如技术方案2所述，在其凹部的内周面呈圆筒状时保护器的内周面也呈圆筒状，若该凹部的内径D2大于保护器的内径D1，则保护器的内侧的空间在深处(后方)变宽。由此，进入该凹部的气体容易滞留在该深处，因而，对应测量的、在排气管内流动的气体浓度的检测精度降低。据此，即使尽量增大凹部的内径D2较好，也如技术方案3所述的发明那样，应使内侧的保护器的圆筒壁中的内径D1大于凹部的内径D2。此外，在外侧的保护器中，为了使该检测部难以沾水，而覆盖内侧的保护器的设于与多孔质保护层相对应的部位的通气孔。此外，为了确保保持件中的凹部的径向的壁厚并实现其强度上升，优选的是设为技术方案4所述的发明。此外，在提高气体浓度的检测(测量)响应性方面优选的是，如技术方案5所述的发明那样相对地增大使元件的前端比壳体主体的前端向前方突出的尺寸。
附图说明
图1是将本发明的气体传感器具体化而得的实施方式的正面纵剖视图以及主要部分放大图。
图2是将图1的主要部分放大图进一步放大的放大图。
图3是图2的S1－S1线箭头方向的剖视图。
图4是图2的S2－S2线箭头方向的剖视图。
图5是说明元件贯穿保持件的通孔的部分的放大半剖视图。
图6是自下方(前端侧)观察图5而得到的图。
图7是图5的S3－S3线箭头方向的剖视图。
图8是将传感器元件固定于壳体主体的工序的说明图。
图9是说明图1的气体传感器的制造、组装的最终工序的说明图。
图10是说明保持件的另一例的、相当于图5的S3－S3线箭头方向剖视图的剖视图。
附图标记说明
1气体传感器；11壳体主体；12圆环状部(圆筒部)；12a壳体主体的前端；12b圆环状部的内周面；17圆环状架；21传感器元件；22检测部；23元件的前端；25多孔质保护层；26多孔质保护层的后端；29元件的后端；31保持件；32保持件的前端面(前端)；34保持件的外周面；35凹部；36凹部的内周面；37凹部的底面(通孔的前端)；38通孔；51、61保护器；54a、65a保护器的圆筒壁；56、67通气孔；D1保护器的圆筒壁中与检测用电极相对应部位的内径；D2凹部的内径；D3圆环状部的内径；L3多孔质保护层的后端的、位于比保持件的前端靠后方位置的尺寸；L5元件的前端的自壳体主体的前端突出的突出尺寸；K凹部的内周面与多孔质保护层的外周面之间的空间。
具体实施方式
根据图1～图9详细地说明用于实施本发明的气体传感器的方式。其中，本方式是将检测排气中的氧浓度的整个区域空燃比气体传感器具体化了的，因而，首先，简要说明该气体传感器的整体结构，之后，进一步详细地说明各部位和其结构。在图中，附图标记1是整个区域空燃比气体传感器，在呈筒状的壳体主体11(以下，也简称为主体11)的内侧配置有保持件31，该保持件31形成有沿前后方向贯穿的通孔38，将形成带板状或者棒状的传感器元件21贯穿该保持件31的通孔38，使形成有检测部22的靠前端部位比保持件31的前端面(前端)32向前方突出。借助由绝缘材料构成的按压环(套筒)43等沿前后方向压缩配置于保持件31的后端面39侧(图示上侧)的密封材料(在本例中为滑石)41，从而使如此贯穿通孔38的传感器元件21在壳体主体11的内侧前后方向上保持气密而固定。此外，元件21的包含后端29的靠后端29部位比按压环43以及壳体主体11向后方突出，在形成于该靠后端29部位的各电极端子(未图示)，通过压接而电连接有端子配件75，该端子配件75设于贯穿密封材料85向外部引出的各导线71的前端。另外，元件21的包含该电极端子在内的靠后端29部位被保护筒81覆盖。以下，进一步详细地进行说明。
传感器元件21呈在朝向测量对象的前端侧(图示下侧)具备由检测用电极等(未图示)构成的检测部22的带板状(板状)，其横截面呈在前后方向上大小恒定的长方形(矩形)(参照图3、图4)，并以固体电解质以及陶瓷作为主体形成为细长。但是，在该元件21的靠前端部位，在自其前端23朝向后方的预定范围L1内覆盖、形成有由氧化铝或者尖晶石等构成的多孔质保护层25，该保护层25的形成部位是其横截面与保护层25的厚度(例如，0.2mm～0.3mm)相应地变大(厚度被夸张地图示)。该传感器元件21自身与现有公知的传感器元件相同，在固体电解质(构件)的靠前端部位配置有形成检测部22的一对检测用电极，与此相连的靠后端部位露出形成有检测输出获取用的导线71连接用的电极端子(未图示)。另外，在本例中，在元件21中的、呈层叠状形成于固体电解质(构件)的陶瓷材料的靠前端部位内部设有加热器(未图示)，在靠后端部位露出形成用于向该加热器施加电压的导线71连接用的电极端子(未图示)。此外，虽然未图示，这些电极端子例如在元件21的靠后端29部位中，在带板的宽面(两面)上横向排列有三个或者两个电极端子而形成纵长矩形。
构成本例传感器1的壳体主体11在前后方向呈同心异径筒状，并具有前端侧的直径较小、用于外套并固定后述的保护器的圆筒状的圆环状部(以下，也称作圆筒部)12，在该圆环状部12的后方(图示上方)的外周面设有直径比该圆环状部的直径大的、用于固定到发动机的排气管上的螺纹13。而且，在该螺纹13的后方具备用于利用该螺纹13拧入传感器1的多边形部14。另外，在该多边形部14的后方连设有圆筒部15，在该圆筒部15上外套并焊接有用于覆盖气体传感器1的后方的保护筒(外筒)81，在该圆筒部15的后方具备外径小于该圆筒部15的、薄壁的弯边用圆筒部16。此外，在图1中，该弯边用圆筒部16由于是弯边之后故向内侧弯曲。另一方面，关于壳体主体11的内周面，紧接着前端侧的小径的圆环状部(圆筒部)12的靠前端12a部位的内周面12b的后方(图示上方)借助前端变细的锥形的圆环状架17而扩径，形成相同内径的圆筒面18。此外，在多边形部14的下表面安装有拧入时用于密封的垫圈19。
在本例中，在这样的主体11的内侧配置有由绝缘材料(例如氧化铝)形成为大致短圆柱状的保持件31，该保持件31载置于圆环状架17之上。但是，该保持件31的前端面32的靠外周部位32b形成为前端变细的锥状，并载置于圆环状架17而被定位(参照图2)。另外，该保持件31形成为外周面34间隙配合于主体11的内侧的圆筒面18的状态。而且，在该保持件31中，在相当于壳体主体11的轴线G的中央设有沿前后方向贯穿的通孔38。但是，该通孔38为了供上述元件21中的未覆盖、形成有多孔质保护层25的部位以大致无缝隙的方式通过而设为与该部位的横截面大致相同尺寸的矩形的开口。另外，在保持件31的朝前端面中的包围通孔38的区域设有朝向后方以预定深度L2凹陷的凹部35。
在本例中，该凹部35呈自前端面32观察时与外周面34同心的圆形(参照图5～图7)，其内周面36的直径(内径)D2设为使元件21的靠前端部位(多孔质保护层25)能够在周围保持空间K并进入该凹部35的大小(参照图2、图5、图6)。但是，凹部35的直径(内径)D2比后述的保护器(内侧的保护器的圆筒壁)的内径D1小，另外，该D2比壳体主体11的前端的、圆筒部12的内径D3小，该圆筒部12的内径D3小于保持件31的外径。但是，虽然该内径D2设为比后述的保护器的内径D1、以及壳体主体11的前端的圆筒部12的内径D3小，但接近它们的大小(参照图1～图7)。此外，凹部35的深处的底面(通孔38的前端)37呈平面。在本例中，呈带板状的传感器元件21贯穿保持件31的该通孔38，并使该元件21的前端23比保持件31的前端面32以及壳体主体11的前端12a向前方突出。此外，多孔质保护层25的靠后端26部位进入凹部35，其后端26位于比保持件31的前端(前端面32)向后方靠适量尺寸L3的位置。
在本例气体传感器1中，由于具有这样的结构，因此虽然详细内容在后面进行叙述，但即使传感器元件21的多孔质保护层25的前后方向长度L1与现有的传感器元件21相同，也能够减小传感器元件21的前端侧自保持件31的前端32突出的突出长度L4。即，由于使该多孔质保护层25的后端26进入凹部35，因此能够实现其突出长度L4短小化，因此能够缩短元件21的全长。此外，多孔质保护层25的后端26越接近凹部35的底面(通孔38的前端)37，在其短小化方面越有效，因而，也可以是，使多孔质保护层25的后端26位于与凹部35的底面37相同的位置。另外，使元件21的前端23比壳体主体11的前端12a向前方突出，但在提高气体浓度的检测(测量)响应性方面出发，优选的是，使该突出的尺寸L5相对于上述尺寸L3大。
在本例的气体传感器1中，如上述那样，在设于壳体主体11内的保持件31的后端面39侧(图示上侧)以填充状态配置有密封材料(在本例中是滑石)41，在该密封材料41的后方配置有按压环43，借助环状垫圈45将在主体11的靠后端部位的圆筒部15连设的薄壁的弯边用圆筒部16向内侧弯折并且向前端侧压缩。然后，在该压缩的作用下，压缩内部的密封材料32等而将元件21向壳体主体11的内侧以气密状固定。
此外，如图8的左上图所示那样对这种元件21进行固定，将元件21的后端29贯穿设于保持件31、密封材料41、以及按压环43的各通孔而做成组装体半成品，并将该组装体半成品如图8的左下图所示那样插入(配置)于壳体主体11的内侧。然后，在按压环43的后端、并且是主体11的后端的弯边用圆筒部16的内侧配置环状垫圈45，使元件21的前端23适量突出。接着，利用图8的右图所示那样的夹具201将该状态下的壳体主体11的前端12a定位支承。然后，在进行该支承时，使壳体主体11的多边形部14的下表面抵接于夹具201的定位部205。之后，利用在该图中例示那样的弯边用金属模210将弯边用圆筒部16向前端侧压缩而向内侧弯折。由此，包含元件21以及保持件31等的部件被固定于壳体主体11的内侧，获得元件21的前端23自保持件31的前端突出的突出长度L4。此外，与保持件31相同，在压缩前的密封材料(滑石成形体)41以及按压环43的中央设有自轴线G方向观察时横截面与元件21的横截面相对应的矩形(长方形)孔。
另一方面，返回图1，在元件21的前端部位覆盖有在本方式中由双层构造构成、都分别具有通气孔(穴)的有底圆筒状的保护器(保护罩)51、61。其中，内侧的保护器51呈自前端朝向后方呈三段阶梯状扩径的异径圆筒状，其上端的大径圆筒部55外套并焊接于壳体主体11的前端的圆环状部(圆筒部)12(参照图2)。此外，相对于前端的小径圆筒部53，中间的中径圆筒部54具有在前后方向上同径且较长的圆筒壁54a，在该靠后端部位中的、与设于元件21的前端侧的多孔质保护层25相对应的部位沿周向例如设有八处通气孔56。此外，虽然形成该中径圆筒部54的圆筒壁54a的内径D1被设定为等于或小于壳体主体11的前端的圆筒部12的内径D3，但是也如上述那样被设定为大于保持件31中的凹部35的内径D2。另外，通气孔56也在前端的小径圆筒部53处沿周向例如设有四处。
另外，外侧的保护器61呈自前端侧以两段阶梯状扩径的异径圆筒状，将其上端的大径圆筒部65外套于内侧的保护器51的大径圆筒部55，并同时焊接于壳体主体11的前端的圆筒部12。该外侧的保护器61的大径圆筒部65的内径设为与内侧的保护器51的大径圆筒部55的外径相同。而且，其前端具有位于内侧的保护器51的中径圆筒部54的靠前端部位的前后方向长度，其圆筒壁65a覆盖内侧的保护器51中的与多孔质保护层25相对应的部位的通气孔56。外侧的保护器61的通气孔67在该大径圆筒部65的靠前端部位沿周向例如设有八处，另外，该通气孔67也设于前端的小径圆筒部63的底部中央。此外，外侧的保护器61的前端的小径圆筒部63使其后端侧嵌合于内侧的保护器51的中径圆筒部54的前端。但是，将气体传感器1安装于排气管，在气体流入该排气管内时，自上游流向下游的气体以穿过外侧的保护器61的通气孔67而进入内外的保护器51、61之间的空间，并穿过内侧的保护器51的通气孔56进入其内侧而接触于元件21的前端部位的方式流动。然后，该气体穿过内侧的保护器51的通气孔56而进入内外的保护器51、61之间的空间，并穿过外侧的保护器61的通气孔67向下游侧流动。
另外，在本方式的气体传感器1中，也如上述那样(参照图1)，设于贯穿密封材料85向外部引出的各导线71的前端的各端子配件75利用其弹簧特性压接而电连接于形成在元件21的靠后端29部位的各电极端子。而且，在本例的气体传感器1中，包含该压接部的各端子配件75以彼此相对配置的方式设于设置在端子配件保持构件91内的各容纳部内，该端子配件保持构件91由绝缘材料构成，并配置于呈异径筒状的保护筒(金属筒)81内。此外，端子配件保持构件91借助固定于保护筒(金属筒)81内的环状支承构件80被限制向径向以及向前端侧的移动。而且，通过将该保护筒81的前端部(大径筒部)82外套并焊接于壳体主体11的靠后端部位的圆筒部15，从而将气体传感器1的后方以气密状覆盖。此外，贯穿配置于保护筒81的后端部的小径筒部83的内侧的密封材料(例如橡胶)85而向外部引出导线71，并将该小径筒部83缩径弯边而压缩该密封材料85，从而保持该部位的气密。顺便一提，该密封材料85以向前方按压端子配件保持构件91的后端的形态配置，由此，实现了该端子配件保持构件91以及设于其内部的端子配件75的安装稳定。此外，端子配件保持构件91使形成于其外周的凸缘93支承在固定于保护筒81的内侧的环状支承构件80之上，因此承受密封材料85的压缩力。
于是，在如此构成的本例的气体传感器1中，也如上述那样，保持件31在朝前端面中的包围通孔38的区域具有向后方凹陷的凹部35，并且，该凹部35以能够在其内周面36和传感器元件21中的多孔质保护层25的外周面之间保持有空间K的方式形成(参照图2、图5、图6)。而且，元件21被设为，使多孔质保护层25的后端26进入凹部35而位于比保持件31的前端32靠后方的位置。因此，在本例气体传感器1中，即使传感器元件21的多孔质保护层25的前后方向长度L1与现有的传感器元件21相同，能够与使该多孔质保护层25的后端26进入凹部35相应地，使传感器元件21的前端侧自保持件31的前端32突出的突出长度L4短小化。由此，能够缩短元件21的全长，因此实现了元件的低成本化以及省电化。
并且，元件21的靠前端部位中的、自凹部35的底面(通孔38的前端)37朝向前方突出的部位处于即使位于凹部35内也能够暴露于气体中的状态。即，能够将在现有的传感器中元件的靠前端部位中的、自保持件的前端突出的突出长度视作上述方式例中的自凹部35的底面37突出的突出长度。因此，能够尽量大地确保该凹部35的底面(横截面)37，将该突出长度确保为与以往相同，从而能够使设于元件21的前端侧的检测部22暴露于气体的程度与以往相同或者接近以往的程度。由此，能够抑制检测性能降低并且缩短元件21的长度。
另外，在本方式中，关于安装有上述那种保护器51、61这一点，其内侧的保护器51利用其圆筒壁54a以保持空间的方式包围元件21的前端部位。而且，其通气孔56设于与前后方向上的、设于传感器元件21的前端侧的多孔质保护层25相对应的部位，但外侧的保护器61的圆筒壁65a覆盖该通气孔56。因而，能够抑制气体以及气体所包含的水沾附于元件21的检测部22。并且，由于在内侧的保护器51的、与多孔质保护层25对应的部位设有通气孔56，因此进入外侧的保护器61的内侧的气体能够顺利地吹拂至该检测部22或接触于该检测部22。因此，在提高了防止因热冲击而导致元件21破损的效果的基础上，在防止检测性能降低方面也有效。而且，由于使该内侧的保护器51的圆筒壁54a中的与检测用电极相对应的部位的内径D1与凹部35的内周面36的内径D2的尺寸关系满足D1＞D2的关系，因此在防止气体滞留于保护器51的深处即凹部35内方面也有效，在检测性能方面也是优选。
顺便一提，例如如图9所示，如上述那样制造、组装包含元件21在内的前端侧的半组装体101，另一方面，将除此以外的部分即上述后端侧的部位作为半组装体(半成品)102而另外制造、组装，并将该半组装体101和半组装体102两者组装，从而制造上述例子的气体传感器1。即，将该两者如图9所示那样呈同轴状配置，将在图示下方的半组装体101中突出的元件21的靠后端29部位相对地插入到在端子配件保持构件91内相对配置的端子配件75彼此之间，将各端子配件75利用其弹簧特性压接于元件21的设于靠后端29部位的各电极端子。然后，将保护筒81的前端的大径筒部82外套于壳体主体11的靠后端部位的圆筒部15，并在同一部位沿整周进行激光焊接，从而制造出图1的气体传感器1。
对于本发明的气体传感器，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够适当地对其构造、结构进行设计变更而具体化。在上述例子中，保持件31的外观因自前端侧观察时外周面34呈圆形、并且凹部35的内周面36也呈圆形，因此实现了壁厚的均匀化。因而，可抑制在将保持件31做成陶瓷制时的因壁厚不同而产生的烧结应变。但是，在本发明中，例如如图10所示，在自前端侧观察时，保持件的该凹部35的内周面36也可以是多边形(长方形)这一点如上所述，此时，在提高强度、防止烧结应变产生方面优选的是，尽可能实现壁厚的均匀化。
另外，在上述方式中，将元件设成横截面呈长方形(矩形)的带板状，但是使用于本发明的传感器的元件的横截面既可以是正方形，也可以是除正方形以外的形状。而且，在以上叙述中，将整个区域空燃比气体传感器具体化，但是本发明的气体传感器也能够在其他气体传感器中具体化。

Claims (4)

1.一种气体传感器，该气体传感器在呈筒状的壳体主体的内侧配置有保持件，该保持件形成有在前后方向上贯穿的通孔，在该通孔中贯穿呈带板状或者棒状的传感器元件，该传感器元件在前端侧具备检测部并且在自前端朝向后方的预定范围内覆盖有多孔质保护层，该传感器元件设置为该传感器元件的前端比该保持件的前端向前方突出、并且上述多孔质保护层的后端位于与上述通孔的前端相同的位置或者位于比该通孔的前端靠前方的位置，其特征在于，
在上述壳体主体的前端侧设有内径小于上述保持件的外径的圆筒状部，
上述保持件通过该保持件的朝前端面载置于设在上述圆筒状部的内周面处后方的圆环状架而配置于上述壳体主体的内侧，在自上述朝前端面观察时，该保持件在包围上述通孔的区域具有凹部，
该凹部从上述保持件的上述朝前端面向后方凹陷，
上述传感器元件设为，使该多孔质保护层的后端进入该凹部而位于比该保持件的前端靠后方的位置，
该凹部以能够在该凹部的内周面和上述多孔质保护层的外周面之间保持有空间的方式形成，
上述传感器元件的前端比上述壳体主体的前端向前方突出，在将该突出尺寸设为L5、将使该传感器元件中的上述多孔质保护层的后端进入上述凹部而位于比上述保持件的前端靠后方的位置的尺寸设为L3时，
满足L5＞L3的关系。
2.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，
在自前端侧观察时，上述保持件的外周面呈圆形，上述凹部的内周面呈圆筒状。
3.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，
在上述壳体主体的前端侧以多层构造安装有带通气孔的保护器，该保护器具有圆筒壁，该圆筒壁以保持空间的方式包围该传感器元件的比上述保持件的前端向前方突出的前端部位，
在该多层构造的保护器中的最靠内侧的保护器的圆筒壁上，上述通气孔设于与在前后方向上设于上述传感器元件的前端侧的多孔质保护层相对应的部位，另一方面，比该内侧的保护器靠外侧的保护器以该外侧的保护器的圆筒壁覆盖上述通气孔的方式设置，
并且，在将上述内侧的保护器的圆筒壁中的与上述多孔质保护层相对应的部位的内径设为D1、将上述凹部的内径设为D2时，满足D1＞D2的关系。
4.根据权利要求3所述的气体传感器，其特征在于，
在将上述圆筒状部的内径设为D3时，该D3与上述内径D2满足D3＞D2的关系。
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