JP2007024628A

JP2007024628A - ガスセンサ

Info

Publication number: JP2007024628A
Application number: JP2005205729A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Nakagawa; 和也中川
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-07-14
Filing date: 2005-07-14
Publication date: 2007-02-01
Also published as: US20070012567A1; DE102006000336A1

Abstract

【課題】撥水フィルタの周辺温度が高くなり難く、自動車への搭載性を向上することが出来る効果を奏するガスセンサの提供。
【解決手段】ガスセンサ素子１９の基端側を覆うようにハウジング１０の基端側に固定される筒型の大気側カバー２と、大気を通すフィルタ部材３と、フィルタ部材３の内側面に対向し、少なくとも一部に通気穴を備える筒状の可撓性部材４と、可撓性部材４の基端側の内側面に収容されるシール部材１７と、フィルタ部材３及び可撓性部材４の先端側を大気側カバー２の基端側２ａとの間で狭持し固定する第１のカバー部材５と、フィルタ部材３及び可撓性部材４の基端側を前記シール部材１７との間で狭持し固定する第２のカバー部材６とを備え、第１のカバー部材５と第２のカバー部材６とは、軸方向に離間して配置され、可撓性部材４の通気孔４ａは、第１のカバー部材５と第２のカバー部材６との間に位置することを特徴とするガスセンサの提供。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車エンジンの排気管等に取り付けられ高温の排気ガス中に曝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られ、空燃比制御に利用するガスセンサが知られている。このようなガスセンサを自動車の排気管に取り付けた際は、ガスセンサの先端側は高温の排気ガスに曝されており、基端側は大気雰囲気に曝されている。その為、ガスセンサの先端側が高温となり、先端側から基端側に向かって徐々に温度が低くなる。

ところで、ガスセンサの基端側には、大気を導入する導入穴を有する大気側カバーが設けられている。そして、大気側カバーの内部に設けられた導入穴には、導入穴からの水分浸入を防止する為に撥水フィルタが設けられている。この撥水フィルタは、一般に多孔質の樹脂材料よりなる為、熱で変形したり、弾性率が変わり、固定された部分でゆるんでしまうおそれがある。さらに、撥水フィルタは多孔質であるが、熱によって気孔が溶けて変形し、塞がって、通気性が悪化する恐れがある。撥水フィルタの通気性が低下した際は、大気の導入が困難となり、ガスセンサ内部が酸欠状態となってガス濃度測定に支障が生じる恐れがある。よって、撥水フィルタの周辺温度が高くならないように、撥水フィルタの位置をガスセンサの先端から遠ざける必要がある。

そこで、撥水フィルタの位置をよりガスセンサの基端側方向に延伸させた構造を採用したガスセンサが提案されている。（特許文献１）
特開２００４−１９８３６１

しかし、特許文献１に示す従来技術では、撥水フィルタの位置をよりガスセンサの基端側方向に延伸させる為に、ガスセンサの高さを低くすることが難しく、自動車に取り付ける際の搭載性を向上することが難しいという問題があった。

本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、その目的は、撥水フィルタの周辺温度が高くなり難く、且つ、自動車への搭載性を向上することが出来る効果を奏するガスセンサを提供することである。

本発明においては、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、前記ガスセンサ素子を挿通固定する筒型のハウジングと、を有するガスセンサにおいて、前記ガスセンサの軸方向における被測定ガス側を先端側、前記先端側と対向する側を基端側としたとき、前記ガスセンサ素子の基端側を覆うように前記ハウジングの基端側に固定される筒型の大気側カバーと、大気を通すフィルタ部材と、前記フィルタ部材の内側面に対向し、少なくとも一部に通気穴を備える筒状の可撓性部材と、前記可撓性部材の基端側の内側面に収容されるシール部材と、前記フィルタ部材及び可撓性部材の先端側を前記大気側カバーの基端側との間で狭持し固定する第１のカバー部材と、前記フィルタ部材及び可撓性部材の基端側を前記シール部材との間で狭持し固定する第２のカバー部材とを備え、前記第１のカバー部材と前記第２のカバー部材とは、軸方向に離間して配置され、前記可撓性部材の通気孔は、前記第１のカバー部材と前記第２のカバー部材との間に位置することを特徴とするガスセンサを提供する。

これによると、フィルタ部材は、大気側カバーの基端側よりも更に基端側に設けられる為、フィルタ部材の位置を、高温となるガスセンサの先端側から、更に遠ざけることが出来る。また、第１のカバー部材と第２のカバー部材とは、軸方向に離間して配置されており、フィルタ部材及び可撓性部材の動きを妨げない構造となっている為、フィルタ部材及び可撓性部材を屈曲させ、ガスセンサの高さを低くすることで、自動車に取り付ける際の搭載性を向上することが出来る。

また、請求項２に記載の発明のように、前記第１及び／又は第２のカバー部材は、外側面から加締めることにより、前記フィルタ部材及び可撓性部材を固定すると、フィルタ部材及び可撓性部材を確実に固定することが出来る。

また、請求項３に記載の発明のように、前記第１及び／又は第２のカバー部材は、外側面からゴムバンドによって押圧することにより、前記フィルタ部材及び可撓性部材を固定すると、フィルタ部材及び可撓性部材を容易に固定することが出来る。

また、請求項４に記載の発明のように、前記可撓性部材は、フッ素ゴムよりなると、耐熱性に優れていており、自動車への搭載に適している。

＜概要＞
本発明の実施形態に係るガスセンサの構成を図１及び図２に従って説明する。図１は、本発明の実施形態に係るガスセンサの全体構成を示す軸方向断面図であり、図２は、図１におけるガスセンサのＡ部拡大図である。

図１及び図２に示すように、ガスセンサ１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１９と、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、ガスセンサ素子１９の先端側を覆うようにハウジング１０の先端側に固定する筒型の被測定ガス側カバー１１と、ガスセンサ素子１９の基端側を覆うようにハウジング１０の基端側に固定する筒型の大気側カバー２とを有する。

＜特徴＞
以下、特徴部分について説明する。本実施形態に係るガスセンサ１では、ガスセンサ１の軸方向における被測定ガス側を先端側、先端側と対向する側を基端側としたとき、ガスセンサ素子１９の基端側を覆うようにハウジング１０の基端側に固定される筒型の大気側カバー２と、大気を通す撥水フィルタ３と、撥水フィルタ３と対面し、少なくとも一部に通気穴４ａを備える筒状のゴムチューブ４と、ゴムチューブ４の基端側の内側面に収容される弾性シール部材１７と、撥水フィルタ３及びゴムチューブ４の先端側を前記大気側カバー２の基端側２ａとの間で狭持し固定する第１カバー部材５と、撥水フィルタ３及びゴムチューブ４の基端側を弾性シール部材１７との間で狭持し固定する第２カバー部材６とを備え、第１のカバー部材５と第２のカバー部材６とは、軸方向に離間して配置され、ゴムチューブ４の通気孔４ａは、第１のカバー部材５と第２のカバー部材６との間に位置することを特徴としている。

第１カバー部材５及び第２カバー部材６は、共にステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）よりなり、略筒状に形成される。ゴムチューブ４は、フッ素ゴムよりなり、略筒状に形成される。撥水フィルタ３は多孔質で通気性に優れ、大気を通すことができる材料で、本実施例ではポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）よりなる。

このような構成を採用するガスセンサ１では、撥水フィルタ３の位置を、高温となるガスセンサ１の先端側から、大気側カバー２の基端側２ａよりも、更に遠ざけることが出来る。また、ゴムチューブ４を屈曲させることが可能である為、ガスセンサ１の高さを低くすることで、自動車に取り付ける際の搭載性を向上することが出来る。よって、撥水フィルタ３の周辺温度が高くなり難く、且つ、自動車への搭載性を向上することが出来る効果を奏するガスセンサを提供することが出来る。

＜詳細＞
以下、詳細部分について説明する。本実施形態に係るガスセンサでは、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１０１の先端側端面１０２を排気管の外壁面に向けて取り付ける。また、先端側端面１０２を上記排気管に対してシール固定できるようにバネ部１０３を設けてある。

そして、図１に記載した破線Ｌより先端側が、ガスセンサ１による空燃比測定時に排気ガスに加熱される領域である。破線Ｌより基端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１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が設けてあり、該カバー１１の内部に排気ガスを導入する導入穴が側面に設けてある。また、被測定ガス側カバー１１の内部でガスセンサ素子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との間はそれぞれシール固定して、ガスの流通が生じないようにしている。

上記素子側絶縁碍子１２の基端側端面にガスセンサの軸方向（すなわち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）の復元力を生じる皿バネ１２２を配置する。この復元力が、素子側絶縁碍子１２をハウジング１０の内側面に設けた載置用のテーパー面１０５に押圧する力となる。

そして上記皿バネ１２２の上に大気側絶縁碍子１３を載置する。大気側絶縁碍子１３は内部が空洞部１３０が形成され、そこにガスセンサ素子１９の基端側が収納されている。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が形成されている。

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２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に電気的に接続される。

上記リード線１６は、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。

上記大気側カバー２は、ハウジング１０の基端側側面１００に直接溶接固定され、略筒型であり、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）よりなる。

ところで、本実施形体に係るガスセンサ１では、ガスセンサ１の軸方向における被測定ガス側を先端側、先端側と対向する側を基端側としたとき、ガスセンサ素子１９の基端側を覆うようにハウジング１０の基端側に固定される筒型の大気側カバー２と、大気を通す撥水フィルタ３と、撥水フィルタ３と対面し、少なくとも一部に通気穴４ａを備える筒状のゴムチューブ４と、ゴムチューブ４の基端側の内側面に収容される弾性シール部材１７と、撥水フィルタ３及びゴムチューブ４の先端側を前記大気側カバー２の基端側２ａとの間で狭持し固定する第１カバー部材５と、撥水フィルタ３及びゴムチューブ４の基端側を弾性シール部材１７との間で狭持し固定する第２カバー部材６とを備え、第１のカバー部材５と第２のカバー部材６とは、軸方向に離間して配置され、ゴムチューブ４の通気孔４ａは、第１のカバー部材５と第２のカバー部材６との間に位置することを特徴としている。

＜実施例２＞
図３は、図１のガスセンサ１において、ゴムチューブ４を軸方向と垂直方向に屈曲させた状態を表す説明図である。図３に示すように本実施形体に係るガスセンサ１では、ゴムチューブ４を屈曲させることが可能である為、ガスセンサ１の高さを低くすることで、自動車に取り付ける際の搭載性を向上することが出来る。

以上述べたように本発明の実施形態に係るガスセンサ１では、撥水フィルタ３は、大気側カバー２の基端側２ａよりも基端側に設けられる為、撥水フィルタ３の位置を、高温となるガスセンサ１の先端側から、更に遠ざけることが出来る。また、ゴムチューブ４を屈曲させることが可能である為、ガスセンサ１の高さを低くすることで、自動車に取り付ける際の搭載性を向上することが出来る。

なお、本発明に用いられる構成は本発明の課題を達成出来るものであれば、本実施例の構成に限定されない。例えば、ゴムチューブ５の材料は、フッ素ゴムに限らず、耐熱性のある材料であれば良く、例えばシリコンゴム等であっても良く、被検出ガスは、酸素に限らず、ＮＯｘやＣＯやＨＣ等であっても良く、ガスセンサ素子１９は積層型、コップ型、いずれを採用しても良く、撥水フィルタ３の固定方法は、加締め固定に限らず、撥水フィルタ３の外側面からゴムバンド等により押圧することにより固定しても良い。

本発明の実施形態に係るガスセンサの全体構成を示す軸方向断面図である。図１におけるガスセンサのＡ部拡大図である。図１のガスセンサ１において、ゴムチューブ４を軸方向と垂直方向に屈曲させた状態を表す説明図である。

符号の説明

１ガスセンサ
２大気側カバー
３撥水フィルタ
４ゴムチューブ
５第１カバー部材
６第２カバー部材
１０ハウジング
１７弾性シール部材
１９ガスセンサ素子

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、
前記ガスセンサ素子を挿通固定する筒型のハウジングと、を有するガスセンサにおいて、
前記ガスセンサの軸方向における被測定ガス側を先端側、前記先端側と対向する側を基端側としたとき、
前記ガスセンサ素子の基端側を覆うように前記ハウジングの基端側に固定される筒型の大気側カバーと、
大気を通すフィルタ部材と、
前記フィルタ部材の内側面に対向し、少なくとも一部に通気穴を備える筒状の可撓性部材と、
前記可撓性部材の基端側の内側面に収容されるシール部材と、
前記フィルタ部材及び可撓性部材の先端側を前記大気側カバーの基端側との間で狭持し固定する第１のカバー部材と、
前記フィルタ部材及び可撓性部材の基端側を前記シール部材との間で狭持し固定する第２のカバー部材とを備え、
前記第１のカバー部材と前記第２のカバー部材とは、軸方向に離間して配置され、
前記可撓性部材の通気孔は、前記第１のカバー部材と前記第２のカバー部材との間に位置することを特徴とするガスセンサ。
前記第１及び／又は第２のカバー部材は、外側面から加締めることにより、前記フィルタ部材及び可撓性部材を固定することを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。
前記第１及び／又は第２のカバー部材は、外側面からゴムバンドによって押圧することにより、前記フィルタ部材及び可撓性部材を固定することを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。
前記可撓性部材は、フッ素ゴムよりなることを特徴とする請求項１乃至３に記載のガスセンサ。