JP2009180550A - Gas sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば内燃機関の排気ガス等の被測定ガス中に含まれる特定のガス(例えば、酸素等)を検出するためのガスセンサに関する。 The present invention relates to a gas sensor for detecting a specific gas (for example, oxygen or the like) contained in a measured gas such as an exhaust gas of an internal combustion engine.
従来から、被測定ガス中の特定のガスを検出するガスセンサ、例えば、内燃機関の排気ガス中の酸素等を検出するためのガスセンサが知られている。また、このようなガスセンサに用いられるガスセンサ素子としては、先端部が閉じた有底筒状で内外面に電極層を有するガスセンサ素子が知られている。このような構造のガスセンサ素子を用いたガスセンサでは、基準ガスとして例えば大気をガスセンサ素子の内側に導入し、外側に被測定ガスを接触させ、ガスセンサ素子内外のガス濃度差に応じて生じる起電力を測定することによって、ガス濃度を検出する。 Conventionally, a gas sensor for detecting a specific gas in a gas to be measured, for example, a gas sensor for detecting oxygen or the like in exhaust gas of an internal combustion engine is known. As a gas sensor element used in such a gas sensor, a gas sensor element having a bottomed cylindrical shape with a closed tip and electrode layers on the inner and outer surfaces is known. In the gas sensor using the gas sensor element having such a structure, for example, the atmosphere is introduced as the reference gas inside the gas sensor element, the gas to be measured is brought into contact with the outside, and the electromotive force generated according to the gas concentration difference between the inside and outside of the gas sensor element is generated. The gas concentration is detected by measuring.
上記のガスセンサでは、筒状の金属製ハウジング内に、ガスセンサ素子をその先端側の検出部が露出するように収容し、この筒状の金属製ハウジングの後端部の側面に、フィルタを設けた通気孔を配置して、この通気孔から基準ガスとしての大気を金属製ハウジングの内側に導入する構造のものが知られている。なお、このフィルタは、撥水性を有することにより通気性を確保しつつ水分等の液体の浸入を防止するためのものである。 In the above gas sensor, the gas sensor element is accommodated in the cylindrical metal housing so that the detection portion on the tip side is exposed, and a filter is provided on the side surface of the rear end portion of the cylindrical metal housing. There is known a structure in which a ventilation hole is arranged and air as a reference gas is introduced into the inside of a metal housing from the ventilation hole. In addition, this filter is for preventing infiltration of liquids, such as a water | moisture content, ensuring air permeability by having water repellency.
しかしながら、上記構造のガスセンサでは、高温の排気ガスによる熱の影響により、フィルタの通気性が損なわれる可能性がある。このため、図7に示すように、筒状の金属製ハウジング11の後端側開口を閉塞する閉塞部材、例えば、ゴム製のグロメット12に通気孔13を設け、この通気孔13をシート状のフィルタ部材14によって覆う構造としたものが知られている。すなわち、このガスセンサでは、図8に示すように、グロメット12の通気孔13に、シート状のフィルタ部材14を、この通気孔13と筒状の金属部材15との間に挟み込むようにして固定した構造となっている(例えば、特許文献1参照。)。なお、図8に示すように、金属部材15の上面の開口部16は、フィルタ部材14で覆われた状態となっている。また、金属部材15の下端部には、鍔部17が設けられ、この鍔部17がグロメット12の底面に係止されるようになっている。さらに、グロメット12には、ガスセンサ素子の電気ケーブル類を金属製ハウジングの外側に導出するための貫通孔18が複数(例えば4個)設けられている。
However, in the gas sensor having the above structure, the air permeability of the filter may be impaired due to the influence of heat from the high-temperature exhaust gas. For this reason, as shown in FIG. 7, a
図7,8に示す構成のガスセンサでは、ガスセンサの最も後端部分にフィルタ部材14が位置することになり、また、ゴム製のグロメット12は、金属製ハウジング11に比べて熱伝導性が低い。このため、ガスセンサの先端部分が高温となっても、フィルタ部材14は比較的低い温度に維持され、その通気性が損なわれることを抑制することができる。
しかしながら、フィルタ部材14が後端側に向けて露出しており、このフィルタ部材14の露出面にはある程度の張力が加わった状態となっているため、このフィルタ部材14に物体が当たる等の外力が加わった場合、フィルタ部材14が損傷を受け易く、ガスセンサの信頼性が損なわれる可能性があるいという課題があった。また、このような課題を回避するため、フィルタ部材14の厚さを厚くすると、通気孔13の径を大きくすることが困難なため、通気性が不十分となる可能性が生じるという課題があった。さらに、フィルタ部材14の厚さを厚くしようとすると、フィルタ部材14を通気孔13と筒状の金属部材15との間に挟み込む際の組み立てが困難になるという課題が生じ、フィルタ部材14の厚さを厚くすることは容易でない。つまり、従来のガスセンサでは、基準ガスとしての大気を取り入れるためのフィルタに対する熱的影響を緩和して通気性を確保することと、当該フィルタの外力に対する損傷可能性を低減して信頼性を確保することの両立が難しいという課題があった。
However, since the
本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。本発明は、高温環境下における通気性の低下を抑制することができるとともに、十分な通気性を確保しつつフィルタが損傷を受ける可能性を低減して信頼性の向上を図ることのできるガスセンを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems. The present invention provides a gas sensor capable of suppressing a decrease in air permeability in a high temperature environment and reducing the possibility of damage to a filter while ensuring sufficient air permeability to improve reliability. The purpose is to provide.
本発明のガスセンサは、軸線方向に延び、先端側の検出部が被測定ガスに晒され、この被測定ガス中の特定ガスの濃度と基準ガスとしての大気中の前記特定ガスの濃度との差から当該特定ガスを検出するガスセンサ素子と、前記ガスセンサ素子の径方向外側を取り囲み、該ガス検出素子の前記検出部を自身の先端から突出する筒状のハウジングと、前記ハウジングの後端側開口を閉塞する閉塞部材であって、前記ハウジング内部に外部から大気を導入するための通気孔を有する閉塞部材と、を備えたガスセンサにおいて、一部が前記閉塞部材から後端側に突出した状態で前記通気孔に挿入、配置されるフィルタユニットであって、有底筒状に形成され周方向に沿って複数の透孔を有する内側部材と、当該内側部材の外側に設けられ少なくとも前記透孔の外側部分を覆うフィルタ部材と、前記フィルタ部材の外側に設けられ、前記内側部材との間に前記フィルタ部材を保持するとともに前記フィルタ部材上に開口を有する外側部材とを具備し、前記開口の少なくとも一部が前記閉塞部材よりも後端側に露出するフィルタユニットを具備していることを特徴とする。 The gas sensor of the present invention extends in the axial direction, the detection part on the tip side is exposed to the gas to be measured, and the difference between the concentration of the specific gas in the gas to be measured and the concentration of the specific gas in the atmosphere as the reference gas A gas sensor element that detects the specific gas from the gas sensor element, a cylindrical housing that surrounds a radially outer side of the gas sensor element, and projects the detection portion of the gas detection element from its front end, and a rear end opening of the housing. A gas sensor comprising a closing member that closes and has a vent hole for introducing air into the housing from the outside, with a portion protruding from the closing member toward the rear end side A filter unit that is inserted and arranged in a vent hole, and is formed in a bottomed cylindrical shape and has an inner member having a plurality of through holes along the circumferential direction, and at least provided outside the inner member. A filter member that covers an outer portion of the through hole, and an outer member that is provided on the outer side of the filter member, holds the filter member between the inner member and has an opening on the filter member, The filter unit is characterized in that at least a part of the opening is exposed on the rear end side of the closing member.
本発明のガスセンサでは、ハウジングの後端側開口を閉塞する閉塞部材(ゴム製のグロメット等)の通気孔に配置されるフィルタユニットが、有底筒状に形成され周方向に沿って複数の透孔を有する内側部材と、当該内側部材の外側に設けられ少なくとも前記透孔の外側部分を覆うフィルタ部材と、このフィルタ部材の外側に設けられ、前記内側部材との間に前記フィルタ部材を保持するとともに前記フィルタ部材上に開口を有する外側部材とを有する構成となっている。すなわち、全体形状が、略有底筒状となっており、その側壁部分に周方向に沿って、フィルタ部材を設けた通気用の開口部(前記透孔と前記開口とからなる。)が形成された構成となっている。そして、このフィルタユニットが、前記開口の少なくとも一部が前記閉塞部材よりも後端側に露出するように当該閉塞部材から後端側に突出した状態で取り付けられている。このように、フィルタユニットを閉塞部材から後端側に突出するようにし、その側壁に沿って通気用の開口部を設けることにより、閉塞部材の通気孔の径にかかわらず、十分な大きさの通気用の開口部を設けることが可能となる。 In the gas sensor of the present invention, the filter unit disposed in the ventilation hole of the closing member (rubber grommet or the like) that closes the rear end opening of the housing is formed in a bottomed cylindrical shape and has a plurality of transparent portions along the circumferential direction. An inner member having a hole, a filter member provided outside the inner member and covering at least an outer portion of the through hole, and provided outside the filter member and holding the filter member between the inner member And an outer member having an opening on the filter member. That is, the overall shape is a substantially bottomed cylindrical shape, and an opening for ventilation (consisting of the through hole and the opening) provided with a filter member is formed in the side wall portion along the circumferential direction. It has been configured. And this filter unit is attached in the state which protruded from the said closure member to the rear-end side so that at least one part of the said opening might be exposed to the rear-end side rather than the said closure member. As described above, the filter unit protrudes from the closing member to the rear end side, and the ventilation opening is provided along the side wall thereof, so that the filter unit is sufficiently large regardless of the diameter of the ventilation hole of the closing member. An opening for ventilation can be provided.
したがって、フィルタ部材の厚さを厚くしても十分な通気性を確保することができるので、フィルタ部材の厚さを厚くして、その強度を確保することが可能となる。さらに、複数の通気用の開口部を設けることにより、1つのみの通気用の開口部とした場合に比べて個々の通気用の開口部の開口面積を小さくすることができ、物体等がフィルタ部材に当たる可能性を低減できる。これらによって、フィルタ部材が損傷を受ける可能性を低減することができる。さらに、通気用の開口部を覆うフィルタ部材が、閉塞部材よりさらに後端側に位置する構成となっているので、ガスセンサの先端部分が高温環境下に置かれた場合であっても、温度上昇によるフィルタ部材の通気性の低下を抑制することができる。これによって、従来に比べて信頼性の向上を図ることができる。 Therefore, even if the thickness of the filter member is increased, sufficient air permeability can be ensured. Therefore, it is possible to increase the thickness of the filter member and ensure its strength. Furthermore, by providing a plurality of ventilation openings, the opening area of each ventilation opening can be reduced compared to a case where only one ventilation opening is used, and an object or the like can be filtered. The possibility of hitting a member can be reduced. By these, possibility that a filter member will be damaged can be reduced. In addition, the filter member that covers the ventilation opening is positioned further to the rear end side than the closing member, so that the temperature rises even when the tip of the gas sensor is placed in a high temperature environment. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the air permeability of the filter member. As a result, the reliability can be improved as compared with the prior art.
なお、開口は、少なくとも1個以上設けられていればよく、複数個設けられていても良い。また透孔は、少なくとも1個以上設けられていればよく、複数個設けられていても良い。さらに、ガスセンサの径方向から見たときに、開口と透孔とは少なくとも一部が重なっていることが好ましい。このように開口と透孔が重なれば、十分な通気性を確保できる。また、開口は少なくとも一部が閉塞部材の後端側に露出していれば良く、開口が複数の場合、それぞれが閉塞部材の後端側に全露出していても良いし、それぞれが閉塞部材の後端側に一部露出していても良いし、一部の開口が閉塞部材の後端側に全露出し、それ以外の開口が閉塞部材の後端側に一部露出していても良い。 Note that at least one or more openings may be provided, and a plurality of openings may be provided. Further, it is sufficient that at least one or more through holes are provided, and a plurality of through holes may be provided. Furthermore, it is preferable that at least a part of the opening and the through hole overlap when viewed from the radial direction of the gas sensor. If the opening and the through hole overlap in this way, sufficient air permeability can be ensured. Further, it is sufficient that at least a part of the opening is exposed on the rear end side of the closing member. When there are a plurality of openings, each of the openings may be fully exposed on the rear end side of the closing member. The opening may be partially exposed on the rear end side, or part of the opening may be fully exposed on the rear end side of the closing member and the other opening may be partially exposed on the rear end side of the closing member. good.
また、前記フィルタユニットは閉塞部材に挿入できれば良く、閉塞部材に対して圧入しても良いし、閉塞部材に挿入後、閉塞部材を径方向に加締めて固定しても良いし、閉塞部材とフィルタユニットとの間に接着剤等を用いて接合しても良い。 The filter unit may be inserted into the closing member, and may be press-fitted into the closing member, or may be fixed by crimping the closing member in the radial direction after being inserted into the closing member. You may join between filter units using an adhesive agent etc.
上記構成の本発明のガスセンサでは、フィルタ部材を、内側部材の外側に装着可能な筒状とすることができる。このような構成とすれば、フィルタユニットの組み立てを容易に行うことができる。 In the gas sensor of the present invention configured as described above, the filter member can be formed in a cylindrical shape that can be mounted on the outside of the inner member. With such a configuration, the filter unit can be easily assembled.
また、上記構成の本発明のガスセンサでは、外側部材の開口を挟んだ軸方向両側部分を周方向に沿って加締めることにより、当該外側部材及びフィルタ部材を内側部材に固定する構成とすることができる。このような構成とすれば、フィルタユニットの組み立てを容易に行うことができる。また、この場合、外側部材のビッカース硬度が内側部材のビッカース硬度より低くすることによって、加締めによる固定を容易かつ確実に行うことができる。 Moreover, in the gas sensor of the present invention configured as described above, the outer member and the filter member may be fixed to the inner member by caulking both axial side portions sandwiching the opening of the outer member along the circumferential direction. it can. With such a configuration, the filter unit can be easily assembled. Further, in this case, by making the Vickers hardness of the outer member lower than the Vickers hardness of the inner member, fixing by caulking can be performed easily and reliably.
本発明によれば、高温環境下における通気性の低下を抑制することができるとともに、十分な通気性を確保しつつフィルタが損傷を受ける可能性を低減して信頼性の向上を図ることのできるガスセンを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to suppress the fall of the air permeability in a high temperature environment, it is possible to improve reliability by reducing the possibility that the filter is damaged while ensuring sufficient air permeability. Gassen can be provided.
以下、本発明のガスセンサを酸素センサに適用した実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明のガスセンサの一実施形態に係る酸素センサの概略構成を示す縦断面図であり、図2は図1のガスセンサの要部構成を示す分解斜視図である。 Hereinafter, an embodiment in which a gas sensor of the present invention is applied to an oxygen sensor will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of an oxygen sensor according to an embodiment of the gas sensor of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view showing a main configuration of the gas sensor of FIG.
図1に示すように、ガスセンサ100は、先端が閉じた有底円筒状のガスセンサ素子(酸素検出素子)1と、ガスセンサ素子1の筒部内に挿入された棒状のヒータ101とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
ガスセンサ素子1は、ジルコニア等を主体とする酸素イオン伝導性固体電解質からなり、その先端部3側(図中下側)が検知部とされ、検知部の後端側(図中上側)には、径方向外側に突出する鍔部2が形成されている。
The
また、図2に示すように、ガスセンサ素子1の外側4には、例えばPtあるいはPt合金により多孔質に形成された外側電極が形成され、この外側電極は、検知部の略全面を覆うように形成された検知部電極5と、この検知部電極5と電気的に接続され、後端側に電極を引き出すための縦リード部電極6と、縦リード部電極6の後端側にリング状に形成されたリングリード部電極7とから構成されている。また、ガスセンサ素子1の内側には、例えばPtあるいはPt合金により多孔質に形成された内側電極8が形成されている。なお、検知部電極5の外側には、スピネル等のセラミック溶射層からなる保護層が形成されている。
Further, as shown in FIG. 2, an outer electrode formed porous, for example, of Pt or a Pt alloy is formed on the
図1に示すように、ガスセンサ素子1のうち鍔部2は、絶縁性セラミックからなるホルダ102に係合され、ガスセンサ素子1は、鍔部2の後端側に配置されたタルクから形成されたセラミック粉末104およびセラミック粉末104の後端側に配置されたスリーブ103により、筒状の主体金具105に気密に保持されている。なお、本明細書においては、ガスセンサ素子1の軸に沿う方向(図1中、上下方向)のうち、先端部3側(図1中、下方)に向かう側を「先端側」とし、これと反対方向(図1中、上方)に向かう側を「後端側」ということとする。
As shown in FIG. 1, the
主体金具105は、ガスセンサ100を排気管等の取付部に取り付けるためのねじ部106や工具係合部107を有し、プロテクタ108がプロテクタ接続部109にレーザ溶接で接続されている。このプロテクタ108は、主体金具105の先端側開口部から突出するガスセンサ素子1の先端部3を覆うように取り付けられている。このガスセンサ100はねじ部106より先端側が排気管等のエンジン内に位置し、それより後端側は外部の大気中に位置して使用される。プロテクタ108には、排気ガスを透過させる複数のガス透過口180が形成されている。
The
一方、主体金具105の後端部110は、スリーブ103との間にリングパッキン111を介して加締められて気密保持されている。また工具係合部107の後端側の接続部112には、筒状の金属外筒113の先端部114が外側からレーザ溶接により固着されている。これらの主体金具105と金属外筒113とによって、ガスセンサ100における金属製ハウジングの主要部が構成されている。
On the other hand, the
また、上記金属外筒113の後端側開口、つまり実質的に金属製ハウジングの後端側開口は、封止部材、例えばゴム等で構成されたグロメット120を嵌入させて加締めることにより封止されている。
Further, the rear end side opening of the metal
グロメット120の中心部には、大気を金属外筒113内に導入する一方、水分の進入を防ぐフィルタユニット200が配置されている。またこのグロメット120の先端側には、絶縁性のアルミナセラミックからなるセパレータ122が設けられている。そして、セパレータ122およびグロメット120を貫通してセンサ出力リード線130、131およびヒータリード線132、133が配置されている。
At the center of the
ここで、上記したフィルタユニット200の構成について説明する。図3に示すように、フィルタユニット200は、金属、例えばSUS304等からなり、有底円筒状の内側部材201を具備している。この内側部材201の所定の軸方向位置には、周方向に沿って複数の透孔202が設けられている。また、内側部材201の開口側端部(図3中下側端部)には、外周方向に突出する鍔部208が設けられている。なお、内側部材201の厚みは0.2〜0.8mmが好ましい。
Here, the configuration of the
上記内側部材201の外側には、円筒状のフィルタ部材203が設けられており、このフィルタ部材203によって、透孔202の外側部分が覆われている。このフィルタ部材203は、撥水性を有することにより通気性を確保しつつ水分等の液体の浸入を防止するためのものである。このフィルタ部材203としては、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、PTFEの融点よりも低い温度で1軸以上の方向に延伸することにより得られる多孔質繊維構造体、例えば、ゴアテックス(商品名:ジャパンゴアテックス(株))等を用いることができる。また、さらに撥油コートした多孔質繊維構造体、例えば、オレオベントフィルタ(商品名:ジャパンゴアテックス(株))等を用いることができる。フィルタ部材203の厚みは、例えば0.8mm程度とすることが好ましい。これによって、必要な強度を確保することができる。
A
さらに、上記フィルタ部材203の外側には、金属、例えば熱処理されたSUS304等からなり、略円筒状に形成された外側部材204が設けられている。この外側部材204には、透孔202に対応した位置に、夫々開口205が設けられている。そして、この外側部材204と内側部材201との間に、フィルタ部材203を保持し、かつ、透孔202を挟んだ軸線方向両側部分において、周方向に沿ってフィルタ部材203を内側に向けて押圧し、この部分での気密性を確保した構造となっている。なお、外側部材204の厚みは0.2〜0.8mmが好ましい。
Further, an
本実施形態では、外側部材204を、透孔202を挟んだ軸線方向両側部分において加締めることにより、この部分に小径部206,207を形成し、これによって、フィルタ部材203を内側に向けて押圧した状態に保持するようになっている。このように本実施形態では、外側部材204を加締めてフィルタ部材203を保持する構成のため、外側部材204は、内側部材201よりビッカース硬度が低く設定されている。
In the present embodiment, the
上記の内側部材201のビッカース硬度は、例えば350〜360が好ましく、外側部材204のビッカース硬度は、例えば150〜160程度が好ましい。外側部材204のビッカース硬度を低くするには、内側部材201よりビッカース硬度の低い材質を選択するか、内側部材201と同一の材料を用い、熱処理する方法等を用いることができる。なお、上記のように加締めではなく、図6に示すフィルタユニット400のように、内側部材201とフィルタ部材203との間及び外側部材204とフィルタ部材203との間に夫々接着層401を設け、接着剤等によって内側部材201と、フィルタ部材203と、外側部材204とを固着するようにしてもよい。なお、図6において図3と対応する部分には同一符合を付してある。
The Vickers hardness of the
上記構成のフィルタユニット200を組み立てた後、図4に示すように、フィルタユニット200をグロメット120の中心部に設けられた通気孔121に挿入し、透孔202及び開口205の少なくとも一部が、グロメット120より後端側に露出した位置となるように配置する。この時、内側部材201の鍔部208がストッパーの役割を果たし、フィルタユニット200の軸方向の位置決めが行われるようになっている。なお、図4に示すように、グロメット120には、センサ出力リード線130、131およびヒータリード線132、133を挿通するための4つ(図4には2つのみ示す。)のリード線挿通孔220が設けられている。
After assembling the
そして、図5に示すように、上記のようにフィルタユニット200を配置したグロメット120を金属外筒113の後端側開口に挿入し、この金属外筒113の後端部分の加締め部155を加締めることによって、グロメット120を金属外筒113に固定するとともに、グロメット120にフィルタユニット200を固定するようになっている。上記のように加締めた後の加締め部155は、周方向内側に向けて凹陥された形状となっており、グロメット120の通気孔121の内壁部分も弾性的に内周方向に向けて変形した状態となっており、これによって、フィルタユニット200が通気孔121内に保持、固定される。
Then, as shown in FIG. 5, the
本実施形態では、上記のようにフィルタユニット200が、ガスセンサ100の最も後端側に配置されており、かつ、熱伝導性の低いゴム製のグロメット120に固定されているので、ガスセンサ100の先端側が高熱雰囲気に晒されても、熱によりフィルタ部材202の通気性が損なわれることを抑制することができる。
In the present embodiment, as described above, the
また、フィルタユニット200をグロメット120から後端側に突出するようにし、その側壁に沿って、透孔202及び開口205からなる通気用な開口部を設けることにより、グロメット120の通気孔121の径にかかわらず、十分な大きさの通気用の開口部を設けることが可能となる。したがって、フィルタ部材203の厚さを厚くしても十分な通気性を確保することができるので、フィルタ部材203の厚さを例えば0.8mm等と厚くして、その強度を確保することが可能となる。さらに、複数の通気用の開口部を設けることにより、1つのみの通気用の開口部とした場合に比べて個々の通気用の開口部の開口面積を小さくすることができ、物体等がフィルタ部材203に当たる可能性を低減できる。これらによって、フィルタ部材203が損傷を受ける可能性を低減することができる。これによって、従来に比べて信頼性の向上を図ることができる。
Further, the
また、有底円筒状の内側部材201の外側に筒状としたフィルタ部材203を被せ、このフィルタ部材203の外側に筒状の外側部材204を被せて、加締め又は接着剤等によってこれらを固定し一体化することにより、フィルタ部材203の厚さが厚い場合であっても、容易に組み立てることができる。
Further, a
ここで、図1,2に戻り、ガスセンサ100の全体構成について、引き続き説明する。セパレータ122は、図2に示すように、後端側部123、先端側部124、およびこれらの間に位置し、これらよりも大径の鍔部125とを有する。鍔部125のうち、後端側部123との間には、先端側(図中下方)ほど拡径してテーパ面をなす外筒当接面126が形成されている。一方、先端側部124との間は、階段状の段差をなす先端側面127が形成されている。
Here, returning to FIGS. 1 and 2, the overall configuration of the
また、このセパレータ122には、各リード線130、131、132、133を挿通するためのリード線挿通孔230、231が軸方向に貫通して形成されている。また、後端側の端面には、通気溝232が4個のリード線挿通孔230、231と干渉しない位置に十字形態で軸線と直交する方向に形成されている。また、セパレータ122の先端面に開口する有底状の保持孔234が軸線方向に形成されている。
The
図1および図2に示すように、この保持孔234およびリード線挿入孔230、231には、各リード線130、131、132、133が挿通され、第1、第2センサ端子金具140、240のコネクタ部141、241、およびヒータ端子部材340、341が互いに絶縁されつつセパレータ122内に保持される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図2に示すように、第1センサ端子金具140は、一体に成形されたコネクタ部141、セパレータ当接部142、挿入部143を有する。このうち、コネクタ部141は、センサ出力リード線130の芯線を把持して、第1センサ端子金具140とセンサ出力リード線130とを電気的に接続する。
As shown in FIG. 2, the first sensor terminal fitting 140 includes a
また、セパレータ当接部142は、セパレータ122の保持孔234に弾性的に当接して、第1センサ端子金具140をセパレータ122内に保持する。また、挿入部143は、ガスセンサ素子1の筒部内に挿入されて、内側電極(基準電極)8と導通する。
The
また、この挿入部143は、下方押圧部144および上方押圧部145を含み、この挿入部143がガスセンサ素子1の筒部内に挿入されることにより、挿入部143が包囲するヒータ101を押圧して、ヒータ101の軸線がガスセンサ素子1の中心軸線に対して偏心して、発熱部161がガスセンサ素子1の筒部の内壁(内側電極8)に接触するように、ヒータ101の姿勢を調整する。また、挿入部143の後端側には、挿入部143がガスセンサ素子1の筒部内に没入するのを防ぐため、鍔部146が設けられている。
The
なお、ヒータ101に形成される発熱部161が偏心して、ガスセンサ素子1の筒部の内壁に接することで、より小さな容積に熱エネルギーを集中することになり、ガスセンサ100の活性化時間を短縮する上で効果的である。
The
一方、第2センサ端子金具240は、一体に形成されたコネクタ部241、セパレータ当接部242、把持部243を有する。このうち、コネクタ部241は、センサ出力リード線131の芯線を把持して、第2センサ端子金具240とセンサ出力リード線131を電気的に接続する。また、セパレータ当接部242は、セパレータ122の保持孔234に弾性的に当接して、第2センサ端子金具240をセパレータ122内に保持する。また、把持部243は、ガスセンサ素子1の後端付近の外周を把持する。
On the other hand, the second sensor terminal fitting 240 includes a
ここで、把持部243は、ガスセンサ素子1の外側4に形成されているリングリード部電極7と導通することにより、ガスセンサ素子1の外側4に形成されている検知部電極5とも導通する。また、把持部243の先端側には、把持部243内にガスセンサ素子1の後端部を挿入しやすくするため、鍔部244が設けられている。
Here, the
また、ヒータ101は棒状のセラミックヒータであり、アルミナを主とする芯材に抵抗発熱体(図示せず)を有する発熱部161が形成されている。電極パッド163、164にろう付け接続されるヒータ端子金具340、341およびヒータリード線132、133と通じて、このヒータ101に通電すると、ガスセンサ素子1の先端部が加熱される。ヒータ端子金具341には、ヒータリード線132の芯線を把持して、このヒータ端子金具143とヒータリード線132を電気的に接続するコネクタ部342を有している。なお、図2には示さないが、ヒータ端子金具340も同様にコネクタ部によりヒータリード線133の芯線を把持するコネクタ部を有している。
The
図1に示すように、金属外筒113は、金属製で略円筒形状を成し、先端側(図中下側)に位置し、上述したようにその先端側の先端部114が主体金具105と接合される第1外筒部115と、これよりも後端側に位置し第1外筒部115よりも小径の第2外筒部116とを有している。この第2外筒部116の軸方向中間部分には、周方向に均等に4箇所、径方向内側に凸部頂面が四角形状となって突出する内側凸部117が形成されている。この内側凸部117のうち、この凸部頂面より先端側には、斜面をなす鍔部当接面118が形成されている。この鍔部当接面118は、セパレータ122の外筒当接面126と当接する。
As shown in FIG. 1, the metal
さらに、図1に示すように、セパレータ122の先端側部124の周囲には、付勢金具150が装着されている。この付勢金具150は、円筒状の金属筒部151のほか、この金属筒部151の後端部に、金属筒部151と一体に形成されたJ型弾性保持部152を有する。
Further, as shown in FIG. 1, an urging metal fitting 150 is attached around the front
このJ型弾性保持部152は、周方向に等間隔に4箇所点在しており、径方向内側に延びると共に徐々に方向転換して先端側に延びて略J字状に湾曲してなる。このJ型弾性保持部152は、付勢金具150をセパレータ122の先端側部124に装着すると、弾性変形して付勢金具150を先端側部124に保持する。
The J-shaped elastic holding
上記構成のガスセンサ100は、ねじ部106より先端側(図1において下側)が排気管内等に位置し、それより後端側(図1において上側)が外部の大気中に位置した状態で使用される。ガスセンサ素子1は、その内側に配置されたヒータ101で加熱され活性化される。そして、基準ガスとしての大気は、フィルタユニット200から金属外筒113内に導入され、ガスセンサ素子1の内側に導入される。一方、ガスセンサ素子2の外側にはプロテクタ108のガス透過口180を介して排気ガスが導入される。
The
これによって、ガスセンサ素子1には、その内外面の酸素濃度差に応じて酸素濃淡電池起電力が生じる。そして、この酸素濃淡電池起電力を、排気ガス中の酸素濃度の検出信号として取り出すことにより、排気ガス中の酸素濃度を検出する。
As a result, an oxygen concentration cell electromotive force is generated in the
以上説明したとおり、本実施形態のガスセンサ100によれば、高温環境下における通気性の低下を抑制することができるとともに、十分な通気性を確保しつつフィルタが損傷を受ける可能性を低減して信頼性の向上を図ることができる。なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、各種の変形等が可能であることは、勿論である。
As described above, according to the
1……ガスセンサ素子、100……ガスセンサ、120……グロメット、121……通気孔、200……フィルタユニット、201……内側部材、202……透孔、203……フィルタ部材、204……外側部材、205……開口、206,207……加締め部、208……鍔部。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ガスセンサ素子の径方向外側を取り囲み、該ガス検出素子の前記検出部を自身の先端から突出する筒状のハウジングと、
前記ハウジングの後端側開口を閉塞する閉塞部材であって、前記ハウジング内部に外部から大気を導入するための通気孔を有する閉塞部材と、
を備えたガスセンサにおいて、
一部が前記閉塞部材から後端側に突出した状態で前記通気孔に挿入、配置されるフィルタユニットであって、
有底筒状に形成され周方向に沿って複数の透孔を有する内側部材と、
当該内側部材の外側に設けられ少なくとも前記透孔の外側部分を覆うフィルタ部材と、
前記フィルタ部材の外側に設けられ、前記内側部材との間に前記フィルタ部材を保持するとともに前記フィルタ部材上に開口を有する外側部材とを具備し、
前記開口の少なくとも一部が前記閉塞部材よりも後端側に露出するフィルタユニットを具備している
ことを特徴とするガスセンサ。 It extends in the axial direction, and the detection part on the tip side is exposed to the gas to be measured, and the specific gas is detected from the difference between the concentration of the specific gas in the gas to be measured and the concentration of the specific gas in the atmosphere as the reference gas A gas sensor element to
A cylindrical housing that surrounds the radially outer side of the gas sensor element and projects the detection portion of the gas detection element from its tip;
A closing member for closing the rear end side opening of the housing, the closing member having a ventilation hole for introducing air into the housing from the outside;
In the gas sensor with
A filter unit that is inserted and arranged in the vent hole in a state in which a part projects from the closing member to the rear end side,
An inner member formed in a bottomed cylindrical shape and having a plurality of through holes along the circumferential direction;
A filter member provided outside the inner member and covering at least the outer portion of the through hole;
An outer member provided on the outside of the filter member, holding the filter member between the inner member and an opening on the filter member;
A gas sensor comprising a filter unit in which at least a part of the opening is exposed to the rear end side of the closing member.
前記フィルタ部材が、前記内側部材の外側に装着可能な筒状とされていることを特徴とするガスセンサ。 The gas sensor according to claim 1, wherein
The gas sensor according to claim 1, wherein the filter member has a cylindrical shape that can be attached to the outside of the inner member.
前記外側部材の前記開口を挟んだ軸方向両側部分を周方向に沿って加締めることにより、当該外側部材及び前記フィルタ部材が前記内側部材に固定されていることを特徴とするガスセンサ。 The gas sensor according to claim 1 or 2,
The gas sensor according to claim 1, wherein the outer member and the filter member are fixed to the inner member by crimping axially opposite sides of the outer member along the circumferential direction.
前記外側部材のビッカース硬度が前記内側部材のビッカース硬度より低いことを特徴とするガスセンサ。 The gas sensor according to claim 3, wherein
The gas sensor according to claim 1, wherein a Vickers hardness of the outer member is lower than a Vickers hardness of the inner member.
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