JP2004212381A

JP2004212381A - ガスセンサ

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Publication number: JP2004212381A
Application number: JP2003333696A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Nakagawa; 和也中川
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2023-09-25
Also published as: US20040124082A1; DE10359945A1; FR2849199A1; JP3885789B2

Abstract

【課題】熱に強いシール部材を備えたガスセンサを提供すること。
【解決手段】シール部材１７は弾性シール部材２と耐熱性支持部材３とからなり、弾性シール部材２は、円盤状本体部２１と筒型リード線シール部２２とからなり、耐熱性支持部材３は円盤状支持部３１と筒型貫通部３２とからなり、更に耐熱性支持部材３は大気側カバー内に位置し、弾性シール部材２に蓋部と耐熱性支持部材３との間でガスセンサ軸方向の圧縮応力を加えることで生じた復元力が、リード線と筒型リード線シール部２２との間におけるシール固定及び大気側カバーの基端側をシール固定するよう構成する。また、耐熱性支持部材３は大気側カバー内に位置し、ハウジングによって支持される内部部材によって、ガスセンサ先端側から支持されている。または、耐熱性支持部材は大気側カバー内に位置すると共に大気側カバーによってガスセンサ先端側から支持されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車エンジンの排気管等に取り付けて熱い高温の排気ガス中にさらされて特定ガス濃度を測定するガスセンサに関する。

自動車の排気管に取り付け、排気ガス中の酸素濃度などを測定して空燃比制御に利用する各種ガスセンサが知られている。
これらのガスセンサは、被測定ガス中の特定がス濃度を検出するガスセンサ素子と該ガスセンサ素子を挿通固定する筒型のハウジングと、ガスセンサ素子の先端側を覆うようにハウジングの先端側に固定する被測定ガス側カバーと、ガスセンサ素子の基端側を覆うようにハウジングの基端側に固定する大気側カバーとを有する。

そして、上記ガスセンサ９は、図１４に示すごとく、ガスセンサ素子に電気的に接続し、出力取出用及び／または電力印加用のリード線１６を案内すると共にシール固定し、さらに大気側カバー９２の基端側をシールするシール部材９７を有する。

特開平１１−７２４７２号公報

ところで、ガスセンサ９を自動車の排気管に取り付けて使用する際、ガスセンサの先端側は熱い排気ガスにさらされ、熱せられ、高温となる。高温の先端側から熱伝導によって、ガスセンサ９の基端側も加熱される。

大気側カバー９２の基端側に設けたシール部材９７はゴム製や樹脂製の部材であり、熱に弱い。そして耐熱限界付近で変形したり、弾性率が変わってしまう。シール部材９７は大気側カバー９２に対しかしめ固定されており、シール部材９７が変形したり、弾性率が変化した場合は、かしめ固定された部分に隙間が生じ、そこでシール性が低下するおそれがある。
また、リード線１６はシール部材９７によって保持されているため、リード線１６の位置ずれや脱落発生のおそれもある。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、熱に強いシール部材を備えたガスセンサを提供しようとするものである。

第１の発明は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するガスセンサ素子と、該ガスセンサ素子を挿通固定する筒型のハウジングと、
上記ガスセンサ素子の先端側を覆うように上記ハウジングの先端側に固定する筒型の被測定ガス側カバーと、
上記ガスセンサ素子の基端側を覆うように上記ハウジングの基端側に固定する筒型の大気側カバーと
上記ガスセンサ素子に電気的に接続し、出力取出用及び／または電力印加用のリード線を案内すると共にシール固定し、さらに大気側カバーの基端側をシールするシール部材を有するガスセンサにおいて、
上記シール部材は弾性シール部材と耐熱性支持部材とからなり、
上記弾性シール部材は、円盤状本体部と筒型リード線シール部とからなり、
上記筒型リード線シール部は、上記円盤状本体部からガスセンサ軸方向に延設され、基端側から先端側に向かって除々に外径が細くなり、リード線を案内すると共にシール固定するよう構成し、
上記耐熱性支持部材は円盤状支持部と筒型貫通部とからなり、
更に上記耐熱性支持部材は上記大気側カバー内に位置すると共に直接的または間接的に上記ハウジングによって支持される内部部材によって、ガスセンサ先端側から支持され、
上記円盤状支持部は、上記弾性シール部材の上記円盤状本体部における先端側端面と当接する基端側端面を備え、
上記筒型貫通部は、上記筒型リード線シール部を挿通案内できるように、上記筒型リード線シール部の外側面と略同形状の内側面を有し、
上記大気側カバーの最も基端側は蓋部を有し、該蓋部は、上記弾性シール部材の円盤状本体部の基端側端面と当接し、
上記弾性シール部材に上記蓋部と上記耐熱性支持部材との間でガスセンサ軸方向の圧縮応力を加えることで生じた復元力が、上記リード線と上記筒型リード線シール部との間におけるシール固定及び上記大気側カバーの基端側をシール固定するよう構成することを特徴とするガスセンサにある（請求項１）。

第２の発明は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するガスセンサ素子と、該ガスセンサ素子を挿通固定する筒型のハウジングと、
上記ガスセンサ素子の先端側を覆うように上記ハウジングの先端側に固定する筒型の被測定ガス側カバーと、
上記ガスセンサ素子の基端側を覆うように上記ハウジングの基端側に固定する筒型の大気側カバーと
上記ガスセンサ素子に電気的に接続し、出力取出用及び／または電力印加用のリード線を案内すると共にシール固定し、さらに大気側カバーの基端側をシールするシール部材を有するガスセンサにおいて、
上記シール部材は弾性シール部材と耐熱性支持部材とからなり、
上記弾性シール部材は、円盤状本体部と筒型リード線シール部とからなり、
上記筒型リード線シール部は、上記円盤状本体部からガスセンサ軸方向に延設され、リード線を案内すると共にシール固定するよう構成し、
上記耐熱性支持部材は筒型貫通部を有し、
更に上記耐熱性支持部材は上記大気側カバー内に位置すると共に上記大気側カバーによってガスセンサ先端側から支持され、
上記耐熱性支持部材は、上記弾性シール部材の上記筒型リード線シール部における先端側端面と当接する基端側端面を備え、
上記大気側カバーの最も基端側は蓋部を有し、該蓋部は、上記弾性シール部材の円盤状本体部の基端側端面と当接し、
上記弾性シール部材に上記蓋部と上記耐熱性支持部材との間でガスセンサ軸方向の圧縮応力を加えることで生じた復元力が、上記リード線と上記筒型リード線シール部との間におけるシール固定及び上記大気側カバーの基端側をシール固定するよう構成することを特徴とするガスセンサにある（請求項２）。

第１及び第２の発明にかかるガスセンサのシール部材は、弾性シール部材と耐熱性支持部材とからなる。
上記弾性シール部材は、上記蓋部と上記耐熱性支持部材との間においてガスセンサ軸方向の圧縮応力による押圧力を加えることで、
（ａ）リード線と筒型リード線シール部との間におけるシール固定
（ｂ）大気側カバーの基端側のシール
を実現する。なお、軸方向は、ガスセンサの先端側と基端側とを結び、略筒型のガスセンサにおける中心軸と平行な方向である。

上記耐熱性支持部材はガスセンサ先端側から内部部材（第１の発明）または大気側カバー（第２の発明）において支持される部材で、さらに耐熱性支持部材が上記弾性シール部材を蓋部に対して支承することになる。
ところで、ガスセンサで高温となる部分は、従来技術に記載したようにガスセンサの先端側で、先端側から離れるに従って温度は低下する。

第１及び第２の発明によれば、より先端側に近い位置に耐熱性支持部材を設け、より熱に弱い弾性シール部材を先端側から離れた位置に設けてシール部材を構成することで、従来構成にかかるガスセンサよりも熱に強いシール部材を得ることができる。

以上、第１及び第２の発明によれば、熱に強いシール部材を備えたガスセンサを提供することができる。

本発明にかかるガスセンサは、被測定ガス中の酸素濃度やＮＯｘ濃度、ＣＯ濃度、ＨＣ濃度などを測定する各種のガスセンサに対し適用することができる。また、自動車エンジン等の内燃機関の排気系に設置して、燃焼制御に利用する空燃比センサとして用いることができる。
また、ガスセンサ素子も積層型及びコップ型のいずれを採用したガスセンサについても、本発明を適用することができる。
なお、ガスセンサの詳細構成は実施例で説明するが、本発明は実施例の構成にとどまらず、多くのガスセンサに対し適用することができる。

また、本発明にかかるガスセンサにおいて、上記内部部材としては、上記ガスセンサ素子の基端側を覆う大気側絶縁碍子及び上記大気側絶縁碍子を上記ハウジング側に向けて押圧固定する皿バネ、大気側カバーを構成する内部カバー部材などである。詳細は実施例１にて説明する。

また、第１の発明において、上記耐熱性支持部材と上記内部部材との間に耐熱性弾性体を設けることが好ましい（請求項３）。
シール部材によるシールを耐熱性弾性体が補完して、シール性能をより高めることができる。なお、耐熱性弾性体としては、耐熱性のステンレス鋼などよりなる皿バネ、板バネを使用することができる。

第１、第２の発明において、上記蓋部は上記リード線を挿通する挿通穴を有し、該挿通穴の径方向断面形状は、上記弾性シール部材における上記筒型リード線シール部の基端側に設けた開口部と略同形状であることが好ましい（請求項４）（後述する図５参照）。
これにより蓋部と筒型リード線シール部との接触面積が広くなり、蓋部から筒型リード線シール部を押圧する面積を広くすることができ、筒型リード線シール部に対し軸方向の押圧力を加えやすくすることができる。
従って、軸方向押圧力により、蓋部から筒型リード線シール部の逃げる部分を最小限として、効率的に蓋部と筒型リード線シール部との間をシールすることができる。

第１、第２の発明において、上記弾性シール部材の円盤状本体部における基端側端面は、平面からなることが好ましい（請求項５）（後述する図１０参照）。
これにより、弾性シール部材の低コスト化を図ることができると共に、突起部のような急に形状が変化する部分を少なくし、熱による変形、破壊等の影響を少なくすることができる。

また、第１、第２の発明において、上記大気側カバーの蓋部における挿通穴の端部近傍に環状の突起を有し、該突起が上記筒型リード線シール部の基端側に設けた開口部の周縁を押圧することが好ましい（請求項６）。
また、上記弾性シール部材の円盤状本体部における筒型リード線シール部の基端側に設けた開口部の周縁に、上記開口部を囲む環状凹部が設けてあり、該環状凹部に対し上記大気側カバーの蓋部の先端が嵌入することが好ましい（請求項７）（後述する図１１）（後述する図１１参照）。
前者の構成は、蓋部の挿通穴近傍に設けた環状の突起が、筒型リード線シール部の開口部周縁を押圧することで、環状の突起が変形し、両者の間を密着させることができる。後者の構成は、環状凹部に蓋部の先端が嵌入することで、両者の間を密着させることができる。
これにより、蓋部と円盤状本体部との間で、特に開口部付近のシール性を高めることができる。

第１、第２の発明において、上記弾性シール部材における筒型リード線シール部の基端側に設けた開口部の縁は上記蓋部に向かって突出した環状突部よりなることが好ましい（請求項８）。
これにより、筒型リード線シール部の開口部付近のシール性を高めることができる。

第１の発明において、上記蓋部、上記弾性シール部材の円盤状本体部、上記耐熱性支持部材の円盤状支持部とは、上記蓋部における先端側端面、上記円盤状本体部における基端側端面及び先端側端面、上記円盤状支持部における基端側端面及び先端側端面においてそれぞれ相互に当接し、上記各基端側端面及び先端側端面は表面より突出したシール用リブを有することが好ましい（請求項９）。

または、第２の発明において、上記蓋部、上記弾性シール部材の円盤状本体部、上記耐熱性支持部材とは、上記蓋部における先端側端面、上記円盤状本体部における基端側端面及び先端側端面、上記耐熱性支持部材における基端側端面においてそれぞれ相互に当接し、上記各基端側端面及び先端側端面は表面より突出したシール用リブを有することが好ましい（請求項１０）。
これにより、各基端側端面と先端側端面との間のシール性をより高めることができる。

上記シール用リブの具体例として、上記蓋部の先端側端面は、表面から突出したシール用リブを有し、該シール用リブは、上記弾性シール部材の円盤状本体部を押圧することが好ましい（請求項１１）。また、上記弾性シール部材の基端側端面は環状シール溝を有し、上記蓋部の先端側端面は表面より突出したシール用リブを有し、上記シール用リブは、上記環状シール溝と嵌合する環状に構成されていることが好ましい（請求項１２）（後述する図１２、図１３参照）。
これにより、蓋部と弾性シール部材との間のシール性を高めることができる。
前者は、突出したシール用リブが円盤状本体部を押圧して変形することで、両者を密着させることができる。後者は、環状シール溝とシール用リブが嵌合することで、両者を密着させることができる。

第１、第２の発明において、上記耐熱性支持部材は絶縁性材料からなることが好ましい（請求項１１）。
これにより、リード線や該リード線と電気的に導通した金属部材との間におけるリーク電流や絶縁破壊によるガスセンサ素子の動作不良を防ぐことができる。

第１、第２の発明において、上記筒型リード線シール部の内側面は表面より突出したシール用リブを有することが好ましい（請求項１２）。
これにより、筒型リード線シール部とリード線との間のシール性をより高めることができる。

以下に、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
実施例１
本例にかかるガスセンサ１は、図１〜図６に示すごとく、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するガスセンサ素子１９と、該ガスセンサ素子１９を挿通固定する筒型のハウジング１０と、上記ガスセンサ素子１９の先端側を覆うように上記ハウジング１０の先端側に固定する筒型の被測定ガス側カバー１１と、上記ガスセンサ素子１９の基端側を覆うように上記ハウジング１０の基端側に固定する筒型の大気側カバー４と上記ガスセンサ素子１９に電気的に接続し、出力取出用及び／または電力印加用のリード線１６を案内すると共にシール固定し、さらに大気側カバー４の基端側をシールするシール部材１７を有する

上記シール部材１７は弾性シール部材２と耐熱性支持部材３とからなる。
図３に示すごとく、上記弾性シール部材２は、円盤状本体部２１と４つの筒型リード線シール部２２とからなる。
上記筒型リード線シール部２２は、上記円盤状本体部２１からガスセンサ軸方向に延設され、基端側から先端側に向かって除々に外径が細くなり、リード線１６を案内すると共にシール固定するよう構成されてなる。

また、図３に示すごとく、上記耐熱性支持部材３は円盤状支持部３１と上記４つの筒型リード線シール部２２に対応した筒型貫通部３２とからなる。
更に上記耐熱性支持部材３は上記大気側カバー４内に位置すると共に間接的に上記ハウジング１０によって支持される内部部材である内部カバー部材４２によって、ガスセンサ１の先端側から支持されてなる。

上記円盤状支持部３１は、上記弾性シール部材２の上記円盤状本体部２１における先端側端面２１２と当接する基端側端面３１１を備え、上記筒型貫通部３２は、上記筒型リード線シール部２２の外側面２２１と略同形状の内側面３２２を持ち、上記リード線シール部２２を挿通案内するよう構成される。

図５に示すごとく、上記大気側カバー４の最も基端側は蓋部４５を有し、該蓋部４５は、上記弾性シール部材２の円盤状本体部２１の基端側端面２１１と当接する。
そして、図２に示すごとく、上記弾性シール部材２に上記蓋部４５と上記耐熱性支持部材３との間でガスセンサ軸方向の圧縮応力（図２に記載したＦ）による押圧力を加えることで生じる復元力が、上記リード線１６と上記筒型リード線シール部２２との間におけるシール固定及び上記大気側カバー４の基端側をシール固定する。

以下、詳細に説明する。
本例にかかるガスセンサ１は、自動車エンジンに接続した排気管の壁面に取り付けて、自動車エンジンの空燃比を測定して空燃比制御に使用する（図示略）。このときガスセンサ１は、ハウジング１０の側面に設けた径方向に突出する胴部１００の先端側端面１０８を排気管の外壁面に向けて取り付ける。また、先端側端面１０８に対して上記排気管に対してシール固定できるようにバネ部１０７を設けてある。

図１に記載した破線Ｍより下側が、ガスセンサ１による空燃比測定時に排気ガスにさらされ、加熱される領域である。破線Ｌより上側は大気雰囲気である。したがって、破線Ｌからガスセンサ１の基端側に向かうに従って、ガスセンサ１の温度が低下する。なお、図１等では図面の上側をガスセンサの基端側、下方を先端側とした。

上記ハウジング１０の先端側に、二重構成の被測定ガス側カバー１１を設け、該カバー１１の内部に排気ガスを導入する導入穴がカバー１１の側面にある。また、被測定ガス側カバー１１の内部にガスセンサ素子１９の先端側が露出する。

上記ガスセンサ素子１９は、素子側絶縁碍子１２を介してハウジング１０内部に固定する。素子側絶縁碍子１２とハウジング１０との間、素子側絶縁碍子１２とガスセンサ素子１９との間は、ガスの流通が生じないようにそれぞれシール固定する。
上記素子側絶縁碍子１２の基端側端面に大気側絶縁碍子１３を載置する。大気側絶縁碍子１３は内部が空洞１３０で、そこにガスセンサ素子１９の基端側を収納する。また、上記空洞１３０と大気側絶縁碍子１３の基端側の端面との間を連絡する連絡穴１３１がある。

上記ガスセンサ素子１９と電気的に接続して、外部に素子１９の出力を取り出したり、または外部から素子１９に電力を供給する端子１９１がある。この端子１９１は上記連絡穴１３１を通じて、大気側絶縁碍子１３の外部で大気側カバー４の内部に突出する。この突出した箇所において、連結部材１９２を介して上記端子１９１はリード線１６に電気的に接続する。
上記リード線１６は、大気側カバー４の基端側をシールするシール部材１７を通じてガスセンサ１の外部へと引き出され、外部に設けた測定装置や電源などと接続する。詳細は後述する。

上記大気側絶縁碍子１３の基端側端面には皿バネ１５１を載置する。この皿バネ１５１はガスセンサ１の軸方向に押圧することで軸方向の復元力が発生する形状を備える。
上記素子側絶縁碍子１２はハウジング１０の内側面に突出形成されたテーパ面１０５に載置し、大気側絶縁碍子１３は素子側絶縁碍子１２の基端側端面に載置する。皿バネ１５１は大気側絶縁碍子１３の基端側端面と大気側カバー４との間に位置し、図１の基端側から先端側に向かう軸方向の押圧力を大気側絶縁碍子１３及び素子側絶縁碍子１２に与えて、大気側絶縁碍子１３と素子側絶縁碍子１２との間、素子側絶縁碍子１２とハウジング１０のテーパ面１０５との間を密着固定する。

上記大気側カバー４について説明する。
上記大気側カバー４はハウジング１０の基端側側面に溶接固定したメインカバー部材４１と、メインカバー部材４１の基端側の内側面で撥水フィルタ４３を介してかしめ固定した内部カバー部材４２とよりなる。いずれのカバー部材４１、４２も略筒型である。
また、シール部材１７は、メインカバー部材４１と内部カバー部材４２とが重なる部分で、もっとも大気側カバー４において基端側となる内側面に対しかしめ固定する。詳細は後述する。

また、メインカバー部材４１、内部カバー部材４２には、それぞれ大気側カバー４の内部に大気を導入する導入穴４１０、４２０を有するが、これらの導入穴４１０、４２０と対面するよう上記撥水フィルタ４３をかしめ固定する。また、内部カバー部材４２とメインカバー部材４１との間に、上記皿バネ１５１と平行にワッシャ１５２を配置する。
なお、上記メインカバー部材４１のもっとも基端側は蓋部４５が一体に設けてある。

次に、上記シール部材１７について説明する。
上記シール部材１７は、図２、図３に示すごとく、弾性シール部材２と耐熱性支持部材３とからなる。弾性シール部材２はゴム材料、耐熱性支持部材３は絶縁性のアルミナセラミックよりなる。
弾性シール部材２に後述する蓋部４５と耐熱性支持部材３との間でガスセンサ軸方向と平行方向の圧縮応力による押圧力が加えることで復元力が生じる。
この復元力がリード線１６と弾性シール部材２における筒型リード線シール部２２との間のシール固定と、大気側カバー４の基端側をシール固定する。

また、上記シール部材１７における耐熱性支持部材３は、図面下方からガスセンサ１における内部部材である内部カバー部材４２の基端側端面によって支持されている。内部カバー部材４２の基端側端面と耐熱性支持部材３の円盤状支持部３１における先端側端面３１２との間には、耐熱性弾性体である波型バネ４６１、ワッシャ４６２を介在させた。
なお、この波型バネ４６１の平面図と断面説明図を図６（ａ）、図６（ｂ）とにそれぞれ記載した。

図３に示すごとく、上記弾性シール部材２は、円盤状本体部２１と４本の筒型リード線シール部２２とからなる。
筒型リード線シール部２２は、円盤状本体部２１からガスセンサ軸方向に延設され、基端側から先端側に向かって除々に外径が細くなる。
また、筒型リード線シール部２２の内側面２２２は表面から突出する環状のリブ２２２０を２段設けてある。

また、上記筒型リード線シール部２２において基端側端面２１１に開く開口部２９１の縁は蓋部４５に向かって突出した環状突部２９０よりなる。また、上記開口部２９１は４つの筒型リード線シール部２２に対してそれぞれ１つずつ、合計４つ設けてある。よって、図４（ａ）に示すごとく、基端側からみた平面図として上記弾性シール部材２を示すと４つの開口部２９１が並んでいるのがわかる。

なお、図４（ａ）、（ｂ）に示した弾性シール部材２の各部寸法は、Ｒ１＝１３ｍｍ、Ｒ２＝５．４ｍｍ、Ｒ３＝３ｍｍ、Ｒ４＝４ｍｍ、Ｒ５＝５．４ｍｍである。
ここにＲ１は円盤状本体部２１の外径、Ｒ２は各開口部２９１の中心距離、Ｒ３は筒型リード線シール部２２の先端側の外径、Ｒ４は筒型リード線シール部２２の基端側（円盤状本体部２１のすぐ下側）の外径、Ｒ５は環状突部２９０を含んだ筒型リード線シール部２２の高さである。

図３に示すごとく、上記耐熱性支持部材３は円盤状支持部３１と筒型貫通部３２とからなる。
上記円盤状支持部３１は、弾性シール部材２の円盤状本体部２１における先端側端面２１２と当接する基端側端面３１１を備え、上記筒型貫通部３２は、筒型リード線シール部２２が１つずつ入るように４個設けてなり、さらに筒型リード線シール部２２の外側面２２１と略同形状の内側面３２２を有し、筒型リード線シール部２２を挿通案内する構成を備える。
なお、筒型リード線シール部２２の外側の形状は、筒型貫通部３２の内側の形状よりも少し大きめに作製し、筒型リード線シール部２２を圧入可能に構成する。これにより、両者の間のシール性を高くすることができる。

図５に示すごとく、大気側カバー４におけるメインカバー部材４１の最も基端側は蓋部４５を一体的に有する。
蓋部４５の基端側端面４５１はガスセンサ１の外部に露出し、先端側端面４５２は弾性シール部材２の円盤状本体部２１の基端側端面２１１と当接する。そして、円盤状本体部２１の開口部２９１とあわせた位置にリード線１６用の挿通穴４５９があり、その周辺は基端側端面４５１の表面より突出した環状突部４５０を設ける。
また、弾性シール部材２の筒型リード線シール部２２の基端側形状が、環状突部２９０を有するため、メインカバー部材４１の環状突部４５０に圧入されることで、両者間のシール性を高めることができる。

本例の作用効果について説明する。
本例にかかるガスセンサ１のシール部材１７は、弾性シール部材２と耐熱性支持部材３とからなる。上記弾性シール部材２は、蓋部５４と耐熱性支持部材３との間においてガスセンサ軸方向と平行な押圧力を加えることで、
（ａ）リード線１６と筒型リード線シール部２２との間におけるシール固定
（ｂ）大気側カバー４の基端側をシールする
というシールを実現することができる。

そして、耐熱性支持部材３はガスセンサ１先端側から支持される部材で、さらに耐熱性支持部材３が弾性シール部材２を蓋部４５に対して支持することになる。
ガスセンサ１の温度がより高温となるのは先端側で、先端側から離れるに従って温度は低下する。
本例は、より先端側に近い位置に耐熱性支持部材３を設け、より熱に弱い弾性シール部材２を先端側から離れた位置に設けることで、従来構成にかかるガスセンサよりも熱に強いシール部材を得ることができる。
以上、本例によれば、熱に強いシール部材を備えたガスセンサを提供することができる。

実施例２
本例にかかるガスセンサ１は、図７〜図９に示すごとく、ガスセンサ素子１９と、これを挿通固定するハウジング１０と、該ハウジング１０の先端側に固定する被測定ガス側カバー１１と、ハウジング１０の基端側に固定する大気側カバー４と、ガスセンサ素子１９に電気的に接続したリード線１６を案内すると共にシール固定し、さらに大気側カバー４の基端側をシールするシール部材１７を有する。

上記大気側カバー４はハウジング１０の基端側側面に溶接固定したメインカバー部材４１と、該メインカバー部材４１の基端側の外側面で撥水フィルタ４３を介してかしめ固定したフィルタカバー部材４４とよりなる。いずれのカバー部材４１、４４も略筒型である。
上記シール部材１７は、メインカバー部材４１の基端側端面４１９とフィルタカバー部材４２に設けた蓋部４５との間に固定する。

上記シール部材１７は弾性シール部材２と耐熱性支持部材５とからなる。
図８（ａ）、（ｂ）に示すごとく、弾性シール部材２は、円盤状本体部２１と筒型リード線シール部２２とからなり、各筒型リード線シール部２２は円盤状本体部２１からガスセンサ軸方向に延設され、リード線１６を案内すると共にシール固定する構成である。

図８（ｃ）に示すごとく、耐熱性支持部材５は筒型貫通部３２を有する先端側が若干径大に構成された部材よりなる。筒型貫通部３２は開口部３９１において、上記弾性シール部材２の筒型リード線シール部２２の先端側の開口部２９２と連通する構成である（図７、図９参照）。

図７に示すごとく、上記耐熱性支持部材５は大気側カバー４内に位置すると共に大気側カバー４を構成するメインカバー部材４１によってガスセンサ先端側から支持する。すなわち、メインカバー部材４１の基端側端面４１９が耐熱性支持部材５の先端側端面５９２と当接してこれを支承する。
上記耐熱性支持部材５の基端側端面５９１は、弾性シール部材２の筒型リード線シール部２２における先端側端面２５２と当接する。
上記耐熱性支持部材５の側面は径大から径細へと切り替わる段部５４を有し、該段部５４と弾性シール部材２の円盤状本体部２１の先端側端面２１２との間に金属管よりなる支承部材５５を配設する。また、この支承部材５５の基端側の端部は径方向外側に曲がる曲折部５５１を有する。

上記大気側カバー４におけるフィルタカバー部材４４の最も基端側は一体に形成した蓋部４５を有し、該蓋部４５は弾性シール部材２の円盤状本体部２１の基端側端面２１１と当接する。
また、図８（ａ）、（ｂ）に示した弾性シール部材２の各部寸法は、Ｓ１＝１０ｍｍ、Ｓ２＝５．４ｍｍである。Ｓ１は、筒型リード線シール部２２の外径、Ｓ２は筒型リード線シール部２２の開口部２９２の中心距離となる。

次にシール部材１７の組み付けについて説明する。
図９（ａ）に示すごとく、弾性シール部材２をフィルタカバー部材４４の蓋部４５、筒型の支承部材５５、耐熱性支持部材５で囲むように配置して、メインカバー部材４１の基端側端面４１９から耐熱性支持部材５を介して支承する。
また、メインカバー部材４１、支承部材５５の側面とフィルタカバー部材４４の側面との間には撥水フィルタ４３を配置する。
この時、撥水フィルタ４３の先端側とメインカバー部材４１の基端側との間、支承部材５５の先端側と耐熱性支持部材５の段部５４との間に隙間６０１、６０２が存在する。なお、図示は略したが、この段階であらかじめ弾性シール部材２と耐熱性支持部材５に対しリード線を挿通しておく。

次いで、図９（ｂ）の矢線Ｆに示すごとく、蓋部４５からメインカバー部材４１に向かって加圧して、圧縮応力をかける。上記隙間６０１、６０２に、生じた復元応力によって弾性シール部材２や撥水フィルタ４３が充填されることで、筒型リード線シール部２２の内側面２２２が径細となってリード線（図示略）のシール固定を実現する。
また、復元応力は、フィルタカバー部材４４をメインカバー部材４１に所定の位置でかしめ固定することで一定の大きさに保つことができる。

これにより、実施例１と同様に、弾性シール部材２を小型化して先端側から離れた位置に設けることができる。
その他、詳細な構成は実施例１と同様であり、他の作用効果も同様である。

実施例３
本例は、図１０に示すごとく、実施例２と同様の形状の弾性シール部材２と、耐熱性支持部材５で、特に弾性シール部材２の基端側端面２１１が平面からなるものである。また、蓋部４５の先端側端面４５２は弾性シール部材２の基端側端面２１１と面接触するため、同様に平面からなる。
その他詳細な構造は、実施例２と同様である。
また、本例にかかる弾性シール部材２は、基端側端面２１１が平面であることから、弾性シール部材２の形状を単純化することができ、この部材の低コスト化を図ることができると共に、突起部のような急に形状の変化する部分を少なくして、熱による変形、破壊等の影響を少なくすることができる。
その他詳細は実施例２と同様であり、他の作用効果も同様である。

実施例４
本例は、図１１に示すごとく、実施例２と同様の形状の弾性シール部材２と、耐熱性支持部材５で、弾性シール部材２の基端側端面２１１が平面からなる。
そして、弾性シール部材２の筒型リード線シール部２２の基端側に設けた開口部２９１の周縁に、上記開口部２９１を囲む環状凹部２９１０が設けてあり、該環状凹部２９１０に対し大気側カバーの蓋部４５の先端４５００が嵌入する。
この嵌入によって、蓋部４５と弾性シール部材２の基端側の開口部付近におけるシール性をより高めることができる。
その他詳細は実施例２と同様であり、他の作用効果も同様である。

実施例５
本例は、図１２、図１３に示すごとく、実施例２と同様の形状の弾性シール部材２と、耐熱性支持部材５で、弾性シール部材２の基端側端面２１１が平面からなる。
そして、弾性シール部材２の基端側端面２１１に、円盤状本体部２１の外形と略同形状の環状シール溝２１００がある。基端側端面２１１と対面する蓋部４５の先端側端面４５２は、上記環状シール溝２１００と嵌合する、表面から突出したシール用リブ４５２１を有する。
蓋部４５と弾性シール部材２の円盤状本体部２１とが当接する際は、環状シール溝２１００とシール用リブ４５２１とが密着する。また、環状シール溝２１もシール用リブ４５２１も共に円盤状本体部２１の外形に沿って形成された環状の部材であり、蓋部４５と円盤状本体部２１との間を全周に渡ってシールすることができる。
以上により、蓋部４５と弾性シール部材２のシール性をより高めることができる。
その他詳細は実施例２と同様であり、他の作用効果も同様である。

実施例１における、ガスセンサの軸方向全体断面図。実施例１における、大気側カバーの基端側近傍における要部断面説明図。実施例１における、弾性シール部材及び耐熱性支持部材の詳細説明図。実施例１における、弾性シール部材の寸法説明図。実施例１における、蓋部の平面図及び断面説明図。実施例１における、耐熱性弾性体である皿バネの説明図。実施例２における、ガスセンサの軸方向断面説明図。実施例２における、弾性シール部材及び耐熱性支持部材の詳細説明図。実施例２における、加圧する前後における大気側カバーの基端側近傍における要部断面説明図。実施例３における、弾性シール部材及び耐熱性支持部材を設けたガスセンサの基端側の要部説明図。実施例４における、弾性シール部材及び耐熱性支持部材を設けたガスセンサの基端側の要部説明図。実施例５における、弾性シール部材及び耐熱性支持部材を設けたガスセンサの基端側の要部説明図。実施例５における、弾性シール部材の基端側端面の平面説明図。従来にかかる大気側カバーの基端側近傍における要部断面説明図。

符号の説明

１ガスセンサ
１０ハウジング
１１被測定ガス側カバー
１７シール部材
１９ガスセンサ素子
２弾性シール部材
３耐熱性支持体
４大気側カバー
４５蓋部

Claims

被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するガスセンサ素子と、該ガスセンサ素子を挿通固定する筒型のハウジングと、
上記ガスセンサ素子の先端側を覆うように上記ハウジングの先端側に固定する筒型の被測定ガス側カバーと、
上記ガスセンサ素子の基端側を覆うように上記ハウジングの基端側に固定する筒型の大気側カバーと
上記ガスセンサ素子に電気的に接続し、出力取出用及び／または電力印加用のリード線を案内すると共にシール固定し、さらに大気側カバーの基端側をシールするシール部材を有するガスセンサにおいて、
上記シール部材は弾性シール部材と耐熱性支持部材とからなり、
上記弾性シール部材は、円盤状本体部と筒型リード線シール部とからなり、
上記筒型リード線シール部は、上記円盤状本体部からガスセンサ軸方向に延設され、基端側から先端側に向かって除々に外径が細くなり、リード線を案内すると共にシール固定するよう構成し、
上記耐熱性支持部材は円盤状支持部と筒型貫通部とからなり、
更に上記耐熱性支持部材は上記大気側カバー内に位置すると共に直接的または間接的に上記ハウジングによって支持される内部部材によって、ガスセンサ先端側から支持され、
上記円盤状支持部は、上記弾性シール部材の上記円盤状本体部における先端側端面と当接する基端側端面を備え、
上記筒型貫通部は、上記筒型リード線シール部を挿通案内できるように、上記筒型リード線シール部の外側面と略同形状の内側面を有し、
上記大気側カバーの最も基端側は蓋部を有し、該蓋部は、上記弾性シール部材の円盤状本体部の基端側端面と当接し、
上記弾性シール部材に上記蓋部と上記耐熱性支持部材との間でガスセンサ軸方向の圧縮応力を加えることで生じた復元力が、上記リード線と上記筒型リード線シール部との間におけるシール固定及び上記大気側カバーの基端側をシール固定するよう構成することを特徴とするガスセンサ。
被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するガスセンサ素子と、該ガスセンサ素子を挿通固定する筒型のハウジングと、
上記ガスセンサ素子の先端側を覆うように上記ハウジングの先端側に固定する筒型の被測定ガス側カバーと、
上記ガスセンサ素子の基端側を覆うように上記ハウジングの基端側に固定する筒型の大気側カバーと
上記ガスセンサ素子に電気的に接続し、出力取出用及び／または電力印加用のリード線を案内すると共にシール固定し、さらに大気側カバーの基端側をシールするシール部材を有するガスセンサにおいて、
上記シール部材は弾性シール部材と耐熱性支持部材とからなり、
上記弾性シール部材は、円盤状本体部と筒型リード線シール部とからなり、
上記筒型リード線シール部は、上記円盤状本体部からガスセンサ軸方向に延設され、リード線を案内すると共にシール固定するよう構成し、
上記耐熱性支持部材は筒型貫通部を有し、
更に上記耐熱性支持部材は上記大気側カバー内に位置すると共に上記大気側カバーによってガスセンサ先端側から支持され、
上記耐熱性支持部材は、上記弾性シール部材の上記筒型リード線シール部における先端側端面と当接する基端側端面を備え、
上記大気側カバーの最も基端側は蓋部を有し、該蓋部は、上記弾性シール部材の円盤状本体部の基端側端面と当接し、
上記弾性シール部材に上記蓋部と上記耐熱性支持部材との間でガスセンサ軸方向の圧縮応力を加えることで生じた復元力が、上記リード線と上記筒型リード線シール部との間におけるシール固定及び上記大気側カバーの基端側をシール固定するよう構成することを特徴とするガスセンサ。
請求項１において、上記耐熱性支持部材と上記内部部材との間に耐熱性弾性体を設けることを特徴とするガスセンサ。
請求項１〜３のいずれか１項において、上記蓋部は上記リード線を挿通する挿通穴を有し、該挿通穴の径方向断面形状は、上記弾性シール部材における上記筒型リード線シール部の基端側に設けた開口部と略同形状であることを特徴とするガスセンサ。
請求項１〜４のいずれか１項において、上記弾性シール部材の円盤状本体部における基端側端面は、平面からなることを特徴とするガスセンサ。
請求項５において、上記大気側カバーの蓋部における挿通穴の端部近傍に環状の突起を有し、該突起が上記筒型リード線シール部の基端側に設けた開口部の周縁を押圧することを特徴とするガスセンサ。
請求項５において、上記弾性シール部材の円盤状本体部における筒型リード線シール部の基端側に設けた開口部の周縁に、上記開口部を囲む環状凹部が設けてあり、該環状凹部に対し上記大気側カバーの蓋部の先端が嵌入することを特徴とするガスセンサ。
請求項１〜５のいずれか１項において、上記弾性シール部材における筒型リード線シール部の基端側に設けた開口部の縁は上記蓋部に向かって突出した環状突部よりなることを特徴とするガスセンサ。
請求項１、３〜８のいずれか１項において、上記蓋部、上記弾性シール部材の円盤状本体部、上記耐熱性支持部材の円盤状支持部とは、上記蓋部における先端側端面、上記円盤状本体部における基端側端面及び先端側端面、上記円盤状支持部における基端側端面及び先端側端面においてそれぞれ相互に当接し、上記各基端側端面及び先端側端面は表面より突出したシール用リブを有することを特徴とするガスセンサ。
請求項２、４〜８のいずれか１項において、上記蓋部、上記弾性シール部材の円盤状本体部、上記耐熱性支持部材とは、上記蓋部における先端側端面、上記円盤状本体部における基端側端面及び先端側端面、上記耐熱性支持部材における基端側端面においてそれぞれ相互に当接し、上記各基端側端面及び先端側端面は表面より突出したシール用リブを有することを特徴とするガスセンサ。
請求項９または１０において、上記蓋部の先端側端面は、表面から突出したシール用リブを有し、該シール用リブは、上記弾性シール部材の円盤状本体部を押圧することを特徴とするガスセンサ。
請求項９または１０において、上記弾性シール部材の基端側端面は環状シール溝を有し、上記蓋部の先端側端面は表面より突出したシール用リブを有し、
上記シール用リブは、上記環状シール溝と嵌合する環状に構成されていることを特徴とするガスセンサ。
請求項１〜１２のいずれか１項において、上記耐熱性支持部材は絶縁性材料からなることを特徴とするガスセンサ。
請求項１〜１３のいずれか１項において、上記筒型リード線シール部の内側面は表面より突出したシール用リブを有することを特徴とするガスセンサ。