JP2002071627A - ガスセンサ - Google Patents
ガスセンサInfo
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Abstract
するガスセンサにおいて、その通気性に優れたガスセン
サを提供する。 【解決手段】 本発明に係る酸素センサにおいては、通
気孔16aおよび挿通孔16bが形成された押え部材1
6の表面に親水性コート30が施されている。そのた
め、挿通孔16b付近に水滴が付着しても、親水性コー
ト30に導かれて流れ出ることとなり、通気孔16a付
近に溜まり難くなる。つまり、通気孔16aを水滴が塞
ぐことがなくなり、通気性を確保することができる。
Description
大気を外部から導入して機能するガスセンサに関する。
分の濃度を検出するガスセンサとして、HCセンサやN
Oxセンサ等種々のものが知られている。この種のガス
センサの一つとして、例えば特開平9−54063号公
報に示される外気導入型のガスセンサがある。このガス
センサは、図5に示すように、ガスセンサの上部に設け
られたシール部材500の中央を軸方向に貫通するよう
に、外部空間の外気を基準ガス空間に導入する通気孔5
00aを形成すると共に、この通気孔を硬質の撥水性フ
ィルタにより閉塞することにより、その通気性と防水性
を保持している。そして、シール部材のこの撥水性フィ
ルタの周囲には複数の挿通孔が設けられ、この挿通孔
に、検出素子の電極に接続されたリード線502が挿通
されている。
成では、結露等により複数の挿通孔の各々の入口付近に
水分が付着した場合に問題が生じる可能性がある。すな
わち、通常、リード線502は撥水性材料(例えばPT
FE、PFAなど)によって被覆され、またシール部材
も撥水性材料(例えばフッ素ゴムなど)で形成される。
そのため、各挿通孔付近に水滴が付着すると、リード線
502の被覆部(撥水性材料からなる部分)にはじかれ
てシール部材500の中央に集結し、通気孔500aを
塞いでしまう可能性がある。この結果、撥水性フィルタ
の通気性が損なわれ、ひいてはガスセンサの検出精度が
低下するという問題が生じる。
の熱により高温となっているが、使用後には温度が低下
し、その内部に負圧が発生する。そのとき、シール部材
に配設された撥水性フィルタに水が付着していると、負
圧により、水分が水蒸気として酸素センサ内部に浸入し
凝縮することによって、内部の絶縁抵抗が低下すること
も考えられる。
のであり、基準ガスとして大気を外部から導入して機能
するガスセンサにおいて、その通気性に優れたガスセン
サを提供することを目的とする。
に鑑み、請求項1記載のガスセンサのシール部材におい
ては、通気孔の開口部およびこの開口部を囲むように挿
通孔の開口部が形成された上端面の少なくとも一部を親
水性を有する部分とした。
においては、通気孔の開口部が形成されたシール部材の
上端面が親水性を有していることから、挿通孔付近に水
滴が付着しても、親水性を有する部分に導かれて外部に
流れることができるため、通気孔付近に溜まり難くな
る。つまり、通気孔を水滴が塞ぐことを抑制し、その通
気性能を確保することができる。
性を高めるために、請求項2に記載の様に、通気フィル
タによって閉塞することが好ましい。通気フィルタとし
ては、特開平9−54063の様に硬質の通気フィルタ
を通気孔に挿入して通気孔を防水的に閉塞してもよい。
また、別の手段としては、通気孔の中にシート状の通気
フィルタを押し込み、通気フィルタの内側に別の筒状部
材を挿入して、通気フィルタを通気孔内壁と筒状部材の
間に狭持する様にしても良い。この様に通気フィルタに
シート状の材料を用いると、通気量を多くする事が出来
るので、基準ガス空間に新鮮な酸素を大量に供給できる
ので好ましい。
シール部材の下端面の上から覆うように配置しても良
い。この様にすると、筒状部材が不要になるので、コス
ト的にメリットが大きい。通気フィルタとしては、請求
項3の様に少なくとも外部空間に面した面は撥水性を有
するようにすると、その周りの親水性の部分との相乗効
果で一層水滴を排除する能力が高まる。
および挿通孔の開口部の配置と、下端面におけるそれら
の開口部の配置とが同様である場合、即ち、通気孔およ
び挿通孔がシール部材の下端面に別の開口部を有し、且
つ、下端面において通気孔の開口部を囲むように挿通孔
の開口部が配置されている場合には、請求項4の様に、
下端面にも親水性を有する部分を形成すると良い。
させる面が上端面であるか下端面であるかを区別せずに
筐体の開口部に装着できる形状をシール部材が有する場
合、下端面にも親水性コートを施せば、上端面および下
端面のいずれを外気側に露出させても、請求項1の効果
を得ることができる。つまり、この効果が得られるよう
にシール部材を筐体に組み付けるにあたって、その上下
を区別する必要がないため、作業負担が少なくなる。
の中でバランス良く配置することが防水性を良好に維持
する上で好ましい。その為、シール部材の中心軸を中心
とした仮想的なピッチ円上に配置すると挿通孔とリード
線の間の防水性が良好に維持できる。そして、この様な
配置においては、請求項5に記載の様に、ピッチ円を横
切るように親水性を有する部分を形成するとよい。この
様にすれば、ピッチ円の内側の領域(即ち通気孔のある
領域)から外側の領域に水滴が流れ易くなり、より確実
に通気性の確保を図ることができる。
の構成を採ることもできる。即ち、請求項6記載のガス
センサにおいては、シール部材の上端面の近傍において
外部空間に露出したリード線の被覆部(即ち、リード線
を被覆している撥水性材料からなる部分)の表面の一部
が親水性を有する部分である。
センサにおいては、水滴がリード線にはじかれて通気孔
付近に集結する、ということがなくなる。つまり、通気
孔を水滴が塞ぐことがなくなり、通気性を確保すること
ができるのである。親水性を有する部分を形成する手段
としては、請求項7の様に親水性コートを施すことが考
えられる。親水性コートの材料としては、ポリエチレン
グリコール変性ポリシロキサン等を用いることができ
る。
ィングしてから、その表面を処理することで、フッ素樹
脂に親水性を持たせるという技術も開発されている。
(商品名:スミフロンコート。住友電工製) 一方、請求項8、9の様にシール部材やリード線の被覆
部そのものを親水性の材料に変えることが考えられる。
親水性の材料としては、フッ素ゴムに微小な金属フィラ
ーを混合したもの等を用いる事が出来る。
えば、請求項10に記載の様に、シール部材の外表面や
リード線の被覆部の表面にメッキを施すことが考えられ
る。メッキの材料としても、様々な金属、合金が考えら
れるが、例えば、請求項11記載の様に、Niを用いる
ことができる。また、この他にも、クロムメッキ、や亜
鉛メッキ、白金メッキなどを施すことでも親水性を持た
せることが出来る。
に説明する。図1は、本発明のガスセンサの第1実施例
としての酸素センサについて、全体的構成を示す断面図
である。図1に示すように、この酸素センサ1は、Zr
O2を主成分とする固体電解質体により先端が閉じた中
空軸状に形成された検出素子2、検出素子2内に配置さ
れた軸状のセラミックヒータ3、検出素子2を支持する
主体金具9、主体金具9の上部に連設され内側に基準ガ
ス空間を形成する外筒13、外筒13の上部開口部47
に配設されたシールユニット14、検出素子2の出力電
圧を外部に取り出すためのリード線20,21などから
構成されている。また、後述の様に、セラミックヒータ
3に通電するためのリード線22,23も設けられてい
る(図3(c)参照)。なお、本実施例においては主体
金具9および外筒13が、請求項の「筐体」を構成して
いる。
(b)に示す様に、円柱状の基礎部材15と押え部材1
6との間に、円形のシート状の撥水性フィルタ50を介
装させて構成されたものである。基礎部材15および押
え部材16は耐熱性を確保するためにフッ素ゴムで形成
されている。
に、中央を軸方向に貫通して外気を導入する通気孔16
aが形成されている。そして、押え部材16には、図3
(a)にも示す様に、通気孔16aの周りに等間隔で配
置され、複数のリード線20〜23を通過させるために
同本体を軸方向に貫通する挿通孔16bが、リード線2
0〜23と同数形成されている。なお本実施例において
は、この押え部材16、請求項の「シール部材」に相当
する。
体の中央を軸方向に貫通して外気を導入するための通気
孔15aと、この通気孔15aの周りに等間隔で配置さ
れ、リード線20〜23を挿通するために同本体を軸方
向に貫通する4つの挿通孔15bとが形成されている。
a,16bに対応する位置に挿通孔50aが形成されて
いる。撥水性フィルタ50は、例えばポリテトラフルオ
ロエチレン(PTFE)の未焼成成形体を延伸すること
により得られる多孔質繊維構造体(例えば、商品名:ゴ
アテックス(ジャパンゴアテックス(株)))であり、
水滴等の水を主体とする液体の透過は阻止し、かつ気体
(空気、水蒸気等)の透過は許容する。
成された通気孔15a,16aがつながるよう、しか
も、基礎部材15および押え部材16並びに撥水性フィ
ルタ50に夫々形成された挿通孔15b,16b,50
aがつながるよう、これら基礎部材15と押え部材16
との間に撥水性フィルタ50を挟み込むことによりシー
ルユニット14が構成される。
が外筒13の上部開口部47の内側に配置され、外筒1
3を介して径方向に加締められることにより、外筒13
及びシールユニット14が互いに密着し、外筒13の上
部開口部47におけるシール性が確保される。
ト14を構成する押え部材16が外部空間に露出される
ため、図3に示すように、外部空間に露出される押え部
材16の上端面において、通気孔16aの周囲には、N
iメッキからなる親水性コート30が施されている。
す如く、4つの挿通孔16bのピッチ円(押え部材16
の軸心を中心とし、4つの各リード線装通孔16bの中
心を通る円)を横切るよう施されている。即ち、親水性
コート30は、ピッチ円の内側の領域から外側の領域に
亘って形成されている。
断面図である。押え部材16は上述のように円柱状に形
成されているが、図3(b)に示す如く、その上端面お
よび下端面の両表面に上記の親水性コート30が施され
ている。この様に構成された本実施例の酸素センサ1に
おいては、通気孔16aおよび挿通孔16bが形成され
た押え部材16の上端面に親水性コート30が施されて
いることから、挿通孔16b付近に水滴が付着しても、
親水性コート30に導かれて流れることができるため、
通気孔16a付近に溜まり難くなる。つまり、通気孔1
6aを水滴が塞ぐことがなくなり、通気性を確保するこ
とができる。
6bのピッチ円を横切るように形成されていることか
ら、ピッチ円の内側領域(即ち通気孔16aのある領
域)から外側領域に水滴が流れ易くなり、より確実に通
気性の確保を図ることができる。また、押え部材16の
上端面および下端面の両面に親水性コート30を施して
いることから、上端面および下端面の何れの面を外気側
(外部空間側)に露出させても良いことになる。即ち、
押え部材16を用いて外筒13の上部開口部47をシー
ルするに当たり、押え部材16が裏であるか表であるか
を考慮して組み付ける必要がないため、組み付け作業が
行いやすいという効果を奏する。
は、第2実施例としての酸素センサにおいて、シールユ
ニットを外筒の上部開口部147に配設した様子を示す
斜視図である。図4に示すように、本実施例の酸素セン
サにおいては、外部に露出したリード線120〜123
の被覆部表面には、押え部材116の近傍において、シ
ールユニットと同様にNiメッキからなる親水性コート
130が施されている。
外の構成については、第1実施例の酸素センサと同様で
あるので、説明を省略する。以上の様に、本実施例の酸
素センサにおいては、リード線120〜123の被覆部
表面に親水性コート130が施されていることから、水
滴がリード線120〜123にはじかれて通気孔116
a付近に集結する、ということがなくなる。つまり、通
気孔116aを水滴が塞ぐことがなくなり、通気性を確
保することができる。
が、本発明の実施の形態は、上記実施例に何ら限定され
ることなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形
態をとり得ることはいうまでもない。例えば、通気孔1
6a,116aや挿通孔16b等の配置や形状等は上記
実施例のものに限られず、設計の便宜上適宜変更しうる
ものである。
を示す断面図である。
である。
である。
Claims (11)
- 【請求項1】 検出素子に基準大気を供給する基準ガス
空間を形成する筐体と、 撥水性材料により形成され、前記筐体の開口部に装着さ
れて該筐体と共に基準ガス空間を形成するシール部材
と、 外部空間に面した前記シール部材の上端面に開口部を有
し、該開口部から前記基準ガス空間に外気を導入する通
気孔と、 前記通気孔の開口部を囲むように前記上端面に開口部を
有する挿通孔を介して外部空間から前記基準ガス空間に
導かれ、撥水性材料で被覆された複数のリード線と、を
備えたガスセンサにおいて、 前記上端面の少なくとも一部が親水性を有する部分であ
ること、 を特徴とするガスセンサ。 - 【請求項2】 前記通気孔は通気性のフィルタによって
閉塞されていること、 を特徴とする請求項1記載のガスセンサ。 - 【請求項3】 前記フィルタの外部空間に面した面は撥
水性を有している事を特徴とする請求項2記載のガスセ
ンサ。 - 【請求項4】 前記通気孔および前記挿通孔は前記シー
ル部材の下端面に開口部を有し、且つ、該下端面におい
て前記通気孔の開口部を囲むように前記挿通孔の開口部
が配置されており、 前記下端面の少なくとも一部が親水性を有する部分であ
ること、 を特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のガスセン
サ。 - 【請求項5】 前記挿通孔の開口部は、前記シール部材
の軸心を中心とするピッチ円上に配設されており、 前記親水性を有する部分はピッチ円を横切って連続して
形成されていること、 を特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のガスセン
サ。 - 【請求項6】 検出素子に基準大気を供給する基準ガス
空間を形成する筐体と、 撥水性材料により形成され、前記筐体の開口部に装着さ
れて該筐体と共に基準ガス空間を形成するシール部材
と、 外部空間に面した前記シール部材の上端面に開口部を有
し、該開口部から前記基準ガス空間に外気を導入する通
気孔と、 前記通気孔の開口部を囲むように前記上端面に開口部を
有する挿通孔を介して外部空間から前記基準ガス空間に
導かれ、撥水性材料で被覆された複数のリード線と、を
備えたガスセンサにおいて、 前記シール部材の上端面の近傍において外部空間に露出
した前記リード線の被覆部表面の少なくとも一部が親水
性を有する部分であること、 を特徴とするガスセンサ。 - 【請求項7】 前記親水性を有する部分には親水性コー
トが施されていること、 を特徴とする請求項1〜6の何れかに記載のガスセン
サ。 - 【請求項8】 前記シール部材は親水性材料であること
を特徴とする請求項1〜7の何れかに記載のガスセン
サ。 - 【請求項9】 前記リード線の被覆部は親水性材料であ
ることを特徴とする請求項6記載のガスセンサ。 - 【請求項10】 前記親水性コートとして、メッキを施
したこと、 を特徴とする請求項7記載のガスセンサ。 - 【請求項11】 前記メッキは、Niメッキであるこ
と、 を特徴とする請求項10記載のガスセンサ。
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