JP2003014688A - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 嵌入部材の大気側の開口を覆うように被せら
れたフィルタに水圧の高い水をかけてもフィルタが破れ
ないよう固定できるガスセンサを提供することを目的と
する。 【解決手段】 嵌入部材９０は、円筒状に形成された本
体９０ａと、この本体９０ａの大気側の開口部を覆う天
井部９０ｂとを備え、天井部９０ｂの軸中心には、通気
小孔９０ｄが穿孔されている。そしてこの嵌入部材９０
の天井部９０ｂを覆うようにフィルタ９２が被せられ
る。そのため、フィルタ９２に水を吹き付けても、その
水圧は天井部９０ｂで受け止められる。従って、この嵌
入部材９０が組み込まれた酸素センサを用いると、フィ
ルタ９２に高い水圧の水が吹き付けられても、フィルタ
９２が破れることを確実に防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、基準ガスに基づい
て非測定ガス成分を検出するガスセンサに関し、特に、
基準ガス空間に大気を導入する通気孔を塞ぐフィルタを
固定する嵌入部材に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より、基準ガスに基づいて非測定ガ
ス成分を検出する検出素子を備えたガスセンサがある。
このガスセンサ１００は、図３に示すように、基準ガス
空間１７０を形成する外筒１０７を備えており、検出素
子１０２は、その一端側が排気ガス等の被測定ガスに晒
され、その他端側がこの外筒１０７内の基準ガス空間１
７０に晒されるように主体金具１０５に保持される。そ
して、このガスセンサ１００は、主体金具１０５の外周
面に設けられたネジ山１０５ａを用いて、被測定ガスが
流れる排気管等に取り付けられる。 【０００３】また、ガスセンサ１００の外筒１０７に
は、外筒１０７と共に基準ガス空間１７０を形成するシ
ール部材１０９が取り付けられ、このシール部材１０９
には、基準ガス空間１７０に大気を導入するための通気
孔が設けられている。そしてこの通気孔には、筒状の嵌
入部材１９０が嵌入され、この嵌入部材１９０の大気側
の開口には、この開口を覆うようにフィルタ１９２が被
せられる。このフィルタ１９２は、嵌入部材１９０の外
周面と通気孔の内壁との間にその縁部を挟むことによっ
て、シール部材１０９に固定される。 【０００４】ところで、このガスセンサ１００に用いら
れるフィルタ１９２は、洗車などの場合に水圧の高い水
が直接吹きかけられても破れないことが要求される。そ
のため、嵌入部材１９０の大気側の開口にノズルを向け
て、１００ｍｍ離れたところから８０ｋｇ／ｃｍ２の強
さで１５分間水を吹きかける耐水圧試験を行った。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】その結果、フィルタ１
９２は、水圧の高い水がかけられると、中央部分が内側
に窪み、この窪みが生じることによってフィルタ１９２
が嵌入部材の開口縁部で傷つき破れてしまうということ
が分かった。 【０００６】このようにフィルタ１９２が破れてしまう
のは、嵌入部材の径が大きく、水圧を受ける面積が大き
いためと思われる。そのため、従来の嵌入部材１９０よ
りも径の小さい嵌入部材を用いることが考えられるが、
嵌入部材の径を必要以上に小さくすると、この嵌入部材
をフィルタ１９２とともにシール部材１０９の通気孔に
挿入するとき、フィルタ１９２が大気側の開口部分で破
れてしまう恐れがあり、このような構造は採用できなか
った。 【０００７】そこで本発明では、嵌入部材の大気側の開
口を覆うように被せられたフィルタに水圧の高い水をか
けても、フィルタが破れることを防止できるガスセンサ
を提供することを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記課題
を解決する請求項１記載の発明では、基準ガスに基づい
て被測定ガス成分を検出する検出素子と、該検出素子の
一端を被測定ガスに晒すように保持するとともに、該検
出素子の他端側に基準ガス空間を形成するケースと、大
気側から前記基準ガス空間に空気を導入するための通気
孔を有するとともに、前記ケースと共に前記基準ガス空
間を形成するシール部材と、通気性及び撥水性を有する
シート状のフィルタと、前記通気孔に嵌入される円筒状
の嵌入部材とを備え、前記通気孔に嵌入された前記嵌入
部材の大気側の開口を塞ぐように前記フィルタを被せる
とともに、前記嵌入部材と前記通気孔との間に前記フィ
ルタの縁部を挟んでフィルタを固定するガスセンサにお
いて、前記嵌入部材は、前記大気側の開口を覆う天井部
を備え、該天井部の円筒中心に前記基準ガス空間に大気
を導入するための通気小孔が形成されたことを特徴とす
る。 【０００９】本発明のガスセンサでは、嵌入部材の大気
側の開口に天井部が設けられているため、この天井部を
覆うようにフィルタが被せられる。そのため、このガス
センサのフィルタに水を吹き付けても、その水圧は天井
部で受け止められる。従って、本発明のガスセンサを用
いると、従来のガスセンサに比べフィルタが直接受け止
める水圧が軽減するため、フィルタが水圧で破れること
を防止することができる。 【００１０】ところで、本発明のように天井部に通気小
孔を穿孔して、基準ガス空間と大気との通気を図る場
合、通気小孔の開口面積が嵌入部材の大気側の開口面積
よりも小さいため、嵌入部材の大気側の開口側を覆って
いるフィルタにゴミがたまると、基準ガス空間と大気と
の通気が不能になりやすいが、通常、ゴミは、通気孔と
嵌入部材との境界部分にたまることが多いので、本発明
のガスセンサのように、天井部の円筒中心に通気小孔を
設ければ、ゴミの影響を受けずに、大気と基準ガス空間
との通気を保つことができる。なお、天井部を通気孔の
大気側開口部よりも若干突出させておくと、ゴミや油な
どの汚染物は通気小孔の通気面に付着しにくいので好ま
しい。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、本発明が適用されたガスセ
ンサの第１実施形態について説明する。本実施形態で
は、ガスセンサの一種である酸素センサについて説明す
る。尚、以下の説明で利用する図面のうち、図１は、本
実施形態の酸素センサ１の全体構成を示す断面図、図２
（ａ）は、グロメット、フィルタ、嵌入部材の斜視図
で、（ｂ）は、嵌入部材をグロメットに挿入した後のグ
ロメット、フィルタ、嵌入部材の断面図である。 １）酸素センサの全体構造 酸素センサ１は、図１に示すように、先端２０が閉じた
中空軸状の検出素子２と、この検出素子２内に配置され
た軸状のセラミックヒーター３と、検出素子２の先端２
０が排気管内に晒されるように検出素子２の軸方向中程
を保持する円筒状の主体金具５とを備えている。さら
に、この酸素センサ１は、主体金具５に溶接され、検出
素子２の後端２２を囲って基準ガス空間７０を形成する
円筒状の外筒７と、この外筒７が主体金具５に接続され
る側とは反対側の外筒７の開口に填め込まれるグロメッ
ト９（本発明のシール部材に相当）とを備えている。 【００１２】このうち検出素子２は、ＺｒＯ2を主成分
とする固体電解質体で形成されている。そして、その先
端２０の外側表面及び内側表面には、図示しない多孔質
電極が設置され、排気管内の酸素濃度を検出する検出部
を形成している。一方、その後端２２の外側表面及び内
側表面には、先端２０の各多孔質電極に接続され、検出
部で検出された電気信号を外部に出力するための出力電
極２ａ，２ｂが設置されている。 【００１３】次に、主体金具５は、酸素センサ１を排気
管の管壁に螺入して固定するため、外側表面にネジ部５
ａが形成されている。一方、主体金具５の筒内には、検
出素子２を主体金具５に対し電気的に絶縁された状態で
保持するため、セラミックホルダ５ｂ，タルク粉末５ｃ
及びセラミックスリーブ５ｄが詰め込まれている。これ
らは、検出素子２の先端２０が主体金具５から突出した
先端側からその反対側の後端側に向かって順に積層され
ている。このうちセラミックホルダ５ｂ及びセラミック
スリーブ５ｄは、主体金具５の筒内で内接する円板状に
形成され、その軸中心部に検出素子２を挿通する挿通孔
を備えている。 【００１４】この主体金具５で検出素子２を保持するに
は、主体金具５の後端部の壁面５ｆを、セラミックスリ
ーブ５ｄとの間にＯリング５ｅを挟んで内側に折って加
締める。このようにすると、セラミックホルダ５ｂとセ
ラミックスリーブ５ｄとの間に挟まれたタルク粉末５ｃ
が加圧され、その加圧により締まったタルク粉末５ｃに
検出素子２が固定される。 【００１５】またこの主体金具５は、その先端側に、検
出素子２の先端２０を保護する保護具１３が溶接されて
いる。この保護具１３は、検出素子２の先端２０を囲う
ように形成され、その壁面には、排気ガスを取り込むた
めの複数の取込孔１３ａが設けられている。 【００１６】次に、外筒７は、その先端側の開口に主体
金具５の後端側が同軸状に挿入・溶接され、一方、後端
側の開口にグロメット９が嵌入される。前述した基準ガ
ス空間７０は、このように、外筒７の先端側の開口を主
体金具５で閉じ、後端側の開口をグロメット９で閉じる
ことにより形成される。 【００１７】尚、主体金具５及び外筒７は、本発明のケ
ースに相当する。次に、グロメット９は、ゴム製の弾性
体からなり、図２（ａ）に示すように、基準ガス空間７
０に大気を導入するための円筒状の通気孔９ａが軸中心
に穿孔され、この通気孔９ａの基準ガス空間７０側の開
口には、後述する嵌入部材９０の鍔部９０ｃが嵌合する
嵌合部９ｂが形成されている。また、グロメット９は、
検出素子２の出力電極２ａ，２ｂから検出信号を外部に
引き出す複数のリード線Ｌ１，Ｌ２を挿通するための複
数の挿通孔９ｃが設けられている。 【００１８】このグロメット９の通気孔９ａには、後述
する嵌入部材９０が嵌入され、この通気孔９ａを塞ぐ通
気性及び撥水性を有するシート状のフィルタ９２が設置
される。そして、このグロメット９は、グロメット９の
軸方向中程の外周部分を外筒７ごと内側に加締めること
により、外筒７に固定される。 ２）嵌入部材９０の構成 次に、本実施形態の特徴部分である嵌入部材９０につい
て説明する。 【００１９】この嵌入部材９０は、図２（ａ）に示すよ
うに、円筒状に形成された本体９０ａと、この本体９０
ａの大気側の開口部を覆う天井部９０ｂと、反対側の開
口部の外周面上に設けられた鍔部９０ｃとからなり、天
井部９０ｂの中心には通気小孔９０ｄが穿孔されてい
る。本実施形態の酸素センサ１では、天井部９０ｂにこ
の通気小孔９０ｄを設けることによって、基準ガス空間
７０と大気との通気を図っている。 【００２０】またこの本体９０ａは、図２（ｂ）に示す
ように、嵌入部材９０を天井部９０ｂ側から通気孔９ａ
に挿入し、鍔部９０ｃを嵌合部９ｂに嵌合させたとき、
天井部９０ｂがグロメット９の大気側表面とほぼフラッ
トな状態で通気孔９ａに嵌入される大きさに形成されて
いる。 【００２１】このように構成された嵌入部材９０を通気
孔９ａに嵌入する場合、天井部９０ｂにフィルタ９２を
被せた状態で通気孔９ａに挿入し、鍔部９０ｃを嵌合部
９ｂに嵌合させる。このときフィルタ９２は、嵌入部材
９０の外周面と、通気孔９ａの内壁との間にその縁部が
挟まれることによって、グロメット９に対し固定され
る。 ３）作用・効果 本実施形態の酸素センサ１では、嵌入部材９０の大気側
の開口に天井部９０ｂが設けられているため、この天井
部９０ｂを覆うようにフィルタ９２が被せられる。その
ため、この酸素センサ１のフィルタ９２に水を吹き付け
ても、その水圧は天井部９０ｂで受け止められる。 【００２２】従って、本実施形態の酸素センサ１を用い
ると、従来の酸素センサに比べフィルタ９２が直接受け
止める水圧が軽減するため、フィルタ９２が水圧で破れ
ることを防止することができる。ところで、本実施形態
のように天井部９０ｂに通気小孔９０ｄを穿孔して、基
準ガス空間７０と大気との通気を図る場合、通気小孔９
０ｄの開口面積が嵌入部材９０の大気側の開口面積より
も小さいため、嵌入部材９０の大気側の開口側を覆って
いるフィルタ９２にゴミがたまると、基準ガス空間７０
と大気との通気が不能になりやすいが、通常、ゴミは、
通気孔９ａと嵌入部材９０との境界部分（図２（ｂ）の
矢印αで示した部分）にたまることが多いので、本実施
形態の酸素センサ１のように、天井部９０ｂの円筒中心
に通気小孔９０ｄを設ければ、ゴミの影響を受けずに、
大気と基準ガス空間７０との通気を保つことができる。 【００２３】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明は、上記実施形態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。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本実施形態の酸素センサの全体構成を示す断
面図である。 【図２】 嵌入部材、フィルタ、グロメットの斜視図
で、（ｂ）は、嵌入部材をグロメットに挿入した後の、
嵌入部材、フィルタ、グロメットの断面図である。 【図３】 従来のガスセンサの断面図である。 【符号の説明】 １…酸素センサ、２…検出素子、３…セラミックヒータ
ー、５…主体金具、７…外筒、９…グロメット、９ａ…
通気孔、９ｂ…嵌合部、９ｃ…挿通孔、１３…保護具、
１３ａ…取込孔、７０…基準ガス空間、９０…嵌入部
材、９０ａ…本体、９０ｂ…天井部、９０ｃ…鍔部、９
０ｄ…通気小孔、９２…フィルタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 基準ガスに基づいて被測定ガス成分を検
   出する検出素子と、 該検出素子の一端を被測定ガスに晒すように保持すると
   ともに、該検出素子の他端側に基準ガス空間を形成する
   ケースと、 大気側から前記基準ガス空間に空気を導入するための通
   気孔を有するとともに、前記ケースと共に前記基準ガス
   空間を形成するシール部材と、 通気性及び撥水性を有するシート状のフィルタと、 前記通気孔に嵌入される円筒状の嵌入部材とを備え、 前記通気孔に嵌入された前記嵌入部材の大気側の開口を
   塞ぐように前記フィルタを被せるとともに、前記嵌入部
   材と前記通気孔との間に前記フィルタの縁部を挟んでフ
   ィルタを固定するガスセンサにおいて、 前記嵌入部材は、前記大気側の開口を覆う天井部を備
   え、該天井部の円筒中心に前記基準ガス空間に大気を導
   入するための通気小孔が形成されたことを特徴とするガ
   スセンサ。