JP2011242410A - Gas sensor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas sensor which prevents breakage of a seal member and can exhibit more excellent durability.SOLUTION: In a gas sensor 1, a seal member 17 is fixed to a case 60 by caulking the rear end side of the case 60. A gap D which allows the expansion of the seal member 17 in an axial X direction is formed between the tip face of the seal member 17 and the rear end face of a separator 18. The tip of an insertion member 86 is brought into contact with the rear end face of the separator 18. The insertion member 86 includes an insertion part 86a which is inserted into a through-hole 17a, and a protrusion part 86b which protrudes toward the tip side from the insertion part 86a. The protrusion part 86b has an outer flange 86c which is extended in a direction orthogonal to the axial X direction from the tip side of the insertion part 86a, and a cylindrical part 86d which protrudes toward the tip side from the outer flange 86c.

Description

本発明はガスセンサに関する。   The present invention relates to a gas sensor.

特許文献1に従来のガスセンサが開示されている。このガスセンサは、軸線方向に延びるとともに、被測定ガス成分を検出する検出部を先端側に有する検出素子と、検出部を被測定ガスに晒すように保持するとともに、検出素子の後端側に基準ガス空間を形成するケースと、ケースの後端側に配置され、ケースとともに基準ガス空間を形成し、かつ大気側から基準ガス空間側に貫通する貫通孔が形成されたシール部材とを備えている。   Patent Document 1 discloses a conventional gas sensor. This gas sensor extends in the axial direction and has a detection element on the front end side that detects a gas component to be measured, and holds the detection section exposed to the gas to be measured. A case that forms a gas space, and a seal member that is disposed on the rear end side of the case, forms a reference gas space together with the case, and has a through-hole penetrating from the atmosphere side to the reference gas space side. .

また、このガスセンサは、シール部材の貫通孔に挿通され、後端側に大気側開口を有し、前端側に基準側開口が形成された筒状をなす挿入部材と、貫通孔の内面と挿入部材の外面との間に挟持されて大気側開口を覆うシート状の通気フィルタと、検出素子とシール部材との間に配置された絶縁材料製のセパレータとを備えている。   Further, this gas sensor is inserted into the through hole of the seal member, and has a cylindrical insertion member having an atmosphere side opening on the rear end side and a reference side opening formed on the front end side, and the inner surface of the through hole. A sheet-like ventilation filter that is sandwiched between the outer surface of the member and covers the atmosphere-side opening, and a separator made of an insulating material disposed between the detection element and the sealing member.

なお、一般的には、ケースは金属製であり、シール部材は耐熱ゴム等の弾性材料製であり、セパレータはセラミック製である。   In general, the case is made of metal, the seal member is made of an elastic material such as heat-resistant rubber, and the separator is made of ceramic.

このような構成である従来のガスセンサは、例えば、自動車等に搭載される。そして、このガスセンサは、エンジン等の吸気系配管や排気系配管等に装着されて、検出素子により被測定ガス成分を検出することが可能となっている。また、このガスセンサにおいて、大気側と基準ガス空間とは、通気フィルタ、大気側開口及び基準側開口を介して連通しているので、ガスセンサの検出素子の検出精度を維持することが可能となっている。   A conventional gas sensor having such a configuration is mounted on, for example, an automobile. The gas sensor is attached to an intake system pipe or an exhaust system pipe of an engine or the like, and can detect a gas component to be measured by a detection element. Further, in this gas sensor, the atmosphere side and the reference gas space communicate with each other through the ventilation filter, the atmosphere side opening, and the reference side opening, so that the detection accuracy of the detection element of the gas sensor can be maintained. Yes.

特開2005−291907号公報JP 2005-291907 A

ところで、上記従来のガスセンサは、吸気系配管や排気系配管等の高温になる部位に装着されるため、加熱と冷却とが繰り返される状況下で使用される。このため、ケース、シール部材及びセパレータ等の構成部材の中でも、耐熱ゴム等の弾性材料を用いて形成されるシール部材は、特に大きな線熱膨張係数を有するため、他の構成部材と比較して、顕著に熱膨張と収縮とを繰り返す。このため、このシール材は、長期の使用により、内部歪みが局所的に集中して破断してしまうおそれがあった。   By the way, since the conventional gas sensor is mounted at a high temperature part such as an intake system pipe or an exhaust system pipe, it is used under a situation where heating and cooling are repeated. For this reason, among structural members such as cases, seal members, and separators, seal members formed using an elastic material such as heat-resistant rubber have a particularly large linear thermal expansion coefficient. , Remarkably repeat thermal expansion and contraction. For this reason, this sealing material may break due to local concentration of internal strain due to long-term use.

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、シール部材の破断を抑制し、より優れた耐久性を発揮可能なガスセンサを提供することを解決すべき課題としている。   This invention is made | formed in view of the said conventional situation, Comprising: It is the problem which should be solved to provide the gas sensor which can suppress the fracture | rupture of a sealing member and can exhibit the outstanding durability.

発明者らは、上記課題を解決するため、シール部材の破断発生の原因を究明し、下記の通り、破断の一形態について、その原因を解明した。   In order to solve the above-mentioned problems, the inventors have investigated the cause of the occurrence of breakage of the seal member and elucidated the cause of one form of breakage as described below.

すなわち、上記従来のガスセンサにおいて、シール部材は、ケースの後端側が加締められることにより、ケースに拘束されているので、熱膨張する際には、加締め方向に直交する方向である軸線方向に特に寸法変化を生じ易い。しかしながら、上記従来のガスセンサでは、シール部材の先端面の全面がセパレータの後端面に当接していることから、シール部材が軸線方向に膨張しようとしても、シール部材の先端面がセパレータに拘束されて、膨張できない。このため、シール部材において、ケースに拘束されている部位の近傍に大きな圧縮歪みが繰り返し生じることとなり、その結果として、シール部材が破断してしまうのである。   That is, in the above conventional gas sensor, the sealing member is restrained by the case by being crimped at the rear end side of the case, so when thermally expanding, the seal member is in an axial direction that is a direction orthogonal to the crimping direction. In particular, dimensional changes are likely to occur. However, in the above conventional gas sensor, since the entire front end surface of the seal member is in contact with the rear end surface of the separator, the front end surface of the seal member is restrained by the separator even if the seal member tries to expand in the axial direction. Can't swell. For this reason, in the sealing member, a large compressive strain is repeatedly generated in the vicinity of the portion constrained by the case, and as a result, the sealing member is broken.

そこで、本発明のガスセンサは、軸線方向に延びるとともに、被測定ガス成分を検出する検出部を先端側に有する検出素子と、
該検出部を被測定ガスに晒すように保持するとともに、該検出素子の後端側に基準ガス空間を形成するケースと、
該ケースの後端側に配置され、該ケースとともに該基準ガス空間を形成し、かつ大気側から該基準ガス空間側に貫通する貫通孔が形成されたシール部材と、
該貫通孔内に配置され、水の通過を阻止するとともに通気性を有する通気フィルタと、
該通気フィルタを該貫通孔内に保持するために、該貫通孔内に挿通され、後端側に大気側開口を有し、前端側に基準側開口が形成された筒状をなす挿入部材と、
該検出素子と該シール部材との間に配置された絶縁材料製のセパレータとを備えたガスセンサであって、
前記ケースの後端側が加締められることにより前記シール部材が該ケースに固定されており、該シール部材の先端面と前記セパレータの後端面との間には、該シール部材の軸線方向の膨張を許容する間隙が形成され、前記挿入部材の先端が該セパレータの後端面に当接しており、
該挿入部材は、前記貫通孔に挿通される挿入部と、該挿入部から先端側に向けて突出する突出部とからなり、
該突出部は、該挿入部の先端側から軸線に対して直交する方向に延在する外フランジと、該外フランジから先端側に向けて突出する円筒部とを有することを特徴とする。
Therefore, the gas sensor of the present invention extends in the axial direction and has a detection element on the distal end side that has a detection unit for detecting a gas component to be measured,
A case in which the detection unit is held so as to be exposed to the gas to be measured, and a reference gas space is formed on the rear end side of the detection element;
A seal member which is disposed on the rear end side of the case, forms a reference gas space with the case, and has a through-hole penetrating from the atmosphere side to the reference gas space side;
A ventilation filter that is disposed in the through-hole and that prevents passage of water and has air permeability;
In order to hold the ventilation filter in the through-hole, a cylindrical insertion member that is inserted into the through-hole, has an atmosphere side opening on the rear end side, and has a reference side opening formed on the front end side; ,
A gas sensor comprising a separator made of an insulating material disposed between the detection element and the seal member,
The seal member is fixed to the case by crimping the rear end side of the case, and the axial expansion of the seal member is caused between the front end surface of the seal member and the rear end surface of the separator. An allowable gap is formed, and the tip of the insertion member is in contact with the rear end surface of the separator,
The insertion member includes an insertion portion that is inserted through the through hole, and a protruding portion that protrudes from the insertion portion toward the distal end side.
The protruding portion includes an outer flange extending in a direction orthogonal to the axis from the distal end side of the insertion portion, and a cylindrical portion protruding from the outer flange toward the distal end side.

このような構成である本発明のガスセンサにおいて、シール部材は、ケースの後端側が加締められることによりケースに拘束されているので、熱膨張する際には、加締め方向に直交する方向である軸線方向に特に寸法変化を生じ易い。ここで、このガスセンサでは、シール部材の先端面とセパレータの後端面との間に、シール部材の軸線方向の膨張を許容する間隙が形成されている。このため、シール部材が軸線方向に膨張して寸法変形する場合であっても、シール部材の先端面は、セパレータの後端面に当接し難くなり、セパレータに拘束され難い。このため、シール部材において、ケースの後端側が加締められることによりケースに拘束されている部位の近傍では、従来のガスセンサのように大きな圧縮歪みが繰り返し生じることが抑制され、その結果として、シール部材の破断が抑制される。   In the gas sensor of the present invention having such a configuration, the sealing member is constrained to the case by crimping the rear end side of the case. In particular, dimensional changes are likely to occur in the axial direction. Here, in this gas sensor, a gap that allows expansion of the seal member in the axial direction is formed between the front end surface of the seal member and the rear end surface of the separator. For this reason, even when the seal member expands in the axial direction and undergoes dimensional deformation, the front end surface of the seal member is less likely to abut on the rear end surface of the separator and is not easily restrained by the separator. For this reason, in the seal member, in the vicinity of the portion restrained by the case by crimping the rear end side of the case, it is suppressed that large compressive strain is repeatedly generated as in the conventional gas sensor. The breakage of the member is suppressed.

ところで、シール部材の寸法変形のため、単にシール部材の先端面とセパレータの後端面とに間隙を設けると、シール部材の貫通孔内に挿通された挿入部材の先端とセパレータの後端面とにも間隙が形成される。すると、内燃機関の配管に取り付けられた際、内燃機関の振動等により、挿入部材が先端側に抜け落ちてしまい、その結果、通気フィルタが保持できないおそれがある。これに対し、本発明では、挿入部材の先端がセパレータの後端面に当接している。このため、上述の間隙が形成されていても、挿入部材の先端とセパレータの後端面との間に隙間ができることはなく、挿入部材が先端側に抜け落ちてしまい、通気フィルタが保持できないという不具合を防止できる。   By the way, if a gap is simply provided between the front end surface of the seal member and the rear end surface of the separator for dimensional deformation of the seal member, both the front end of the insertion member inserted into the through hole of the seal member and the rear end surface of the separator A gap is formed. Then, when attached to the piping of the internal combustion engine, the insertion member falls out to the tip end side due to vibration of the internal combustion engine or the like, and as a result, the ventilation filter may not be held. On the other hand, in this invention, the front-end | tip of an insertion member is in contact with the rear-end surface of a separator. For this reason, even if the above-mentioned gap is formed, there is no gap between the front end of the insertion member and the rear end surface of the separator, and the insertion member falls out to the front end side, which prevents the ventilation filter from being held. Can be prevented.

本発明のガスセンサにおいて、通気フィルタは、本発明の作用効果を奏するものであれば、どのようなものを採用してもかまわない。   In the gas sensor of the present invention, any ventilation filter may be used as long as it exhibits the effects of the present invention.

例えば、本発明のガスセンサにおいて、通気フィルタは、貫通孔の内面と挿入部材の外面との間に挟持されて大気側開口を覆うシート状のものであり得る。   For example, in the gas sensor of the present invention, the ventilation filter may be a sheet that is sandwiched between the inner surface of the through hole and the outer surface of the insertion member and covers the atmosphere side opening.

また、例えば、本発明のガスセンサにおいて、通気フィルタは、挿入部材内に挿入されて大気側開口を覆う柱状のものであり得る。   For example, in the gas sensor of the present invention, the ventilation filter may be a columnar one that is inserted into the insertion member and covers the atmosphere side opening.

また、本発明のガスセンサにおいて、挿入部材は、貫通孔に挿通される挿入部と、挿入部から先端側に向けて突出する突出部とからなる。この場合、突出部によって間隙を確保することができ、さらに、突出部がセパレータの後端面に当接して挿入部材が先端側に抜け落ちることを防止できるので、本発明の作用効果を確実に奏することができる。   In the gas sensor of the present invention, the insertion member includes an insertion portion that is inserted through the through hole and a protrusion that protrudes from the insertion portion toward the distal end side. In this case, a gap can be secured by the protruding portion, and furthermore, the protruding portion can be prevented from coming into contact with the rear end surface of the separator and the insertion member can be prevented from falling off to the front end side, so that the operational effects of the present invention can be reliably achieved. Can do.

挿入部は、通気フィルタを保持することができ、且つ大気側と基準ガス空間側に貫通する貫通孔を有していれば、どのような構成でもかまわなく、例えば、円筒状が挙げられる。また、突出部は、間隙を確保することが可能であり、且つセパレータ後端面に当接可能であれば、どのような構成でもかまわなく、例えば、円柱状や角柱状といった柱状のものや、円筒状や角筒状といった筒状のものや、さらにはリング状(断面円形)のようなものでもよい。さらには、突出部に切り欠きが形成されていてもよい。   The insertion portion may have any configuration as long as it can hold the ventilation filter and has a through-hole penetrating the atmosphere side and the reference gas space side. For example, the insertion portion may be cylindrical. Further, the projecting portion may have any configuration as long as it can secure a gap and can come into contact with the rear end face of the separator. A cylindrical shape such as a rectangular shape or a rectangular tube shape, or a ring shape (circular cross section) may be used. Furthermore, a notch may be formed in the protruding portion.

さらに、本発明のガスセンサにおいて、突出部は、挿入部の先端側から軸線に対して直交する方向に延在する外フランジと、外フランジから先端側に向けて突出する円筒部とを有する。この場合、外フランジがシール部材の貫通孔の先端側周縁に当接し、円筒部の先端がセパレータの後端面に当接する。このため、突出部は、間隙を確実に確保することができ、且つセパレータの後端面に当接することができる。   Furthermore, in the gas sensor according to the present invention, the protruding portion has an outer flange extending in a direction orthogonal to the axis from the distal end side of the insertion portion, and a cylindrical portion protruding from the outer flange toward the distal end side. In this case, the outer flange comes into contact with the peripheral edge on the front end side of the through hole of the seal member, and the front end of the cylindrical portion comes into contact with the rear end surface of the separator. For this reason, the protrusion can reliably secure a gap and can contact the rear end surface of the separator.

本発明のガスセンサにおいて、突出部の軸線方向長さが挿入部材の肉厚よりも長いことが好ましい。これにより、このガスセンサは、間隙を充分に確保することができるので、本発明の作用効果を確実に奏することができる。   In the gas sensor of the present invention, it is preferable that the axial length of the protrusion is longer than the thickness of the insertion member. Thereby, since this gas sensor can secure a sufficient gap, the operational effects of the present invention can be reliably achieved.

実施例1のガスセンサの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the gas sensor of Example 1. 実施例1のガスセンサの要部拡大縦断面図である。FIG. 3 is an enlarged vertical sectional view of a main part of the gas sensor according to the first embodiment. 実施例1のガスセンサに係り、挿入部材の斜視図である。It is a perspective view of an insertion member concerning a gas sensor of Example 1. 参考例1のガスセンサの要部拡大縦断面図である。3 is an enlarged vertical sectional view of a main part of a gas sensor of Reference Example 1. FIG. 参考例1のガスセンサに係り、スペーサ部材の変形例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which concerns on the gas sensor of the reference example 1, and shows the modification of a spacer member. 参考例2のガスセンサの要部拡大縦断面図である。10 is an enlarged vertical sectional view of a main part of a gas sensor of Reference Example 2. FIG. 参考例2のガスセンサに係り、図6のVII−VII断面におけるセパレータの断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of the separator in the VII-VII cross section of FIG. 6 according to the gas sensor of Reference Example 2. 参考例3のガスセンサの要部拡大縦断面図である。10 is an enlarged vertical cross-sectional view of a main part of a gas sensor of Reference Example 3. FIG. 実施例2のガスセンサの要部拡大縦断面図である。It is a principal part expanded longitudinal cross-sectional view of the gas sensor of Example 2. FIG. 参考例4のガスセンサの要部拡大縦断面図である。10 is an enlarged vertical sectional view of a main part of a gas sensor of Reference Example 4. FIG.

以下、本発明を具体化した実施例1、2及び参考例1〜4を図面しつつ説明する。なお、実施例1及び参考例1〜3を説明した後で、実施例2及び参考例4を説明する。また、図1〜図6、図8〜図10においては、図面下方に向かう側を先端側とし、図面上方に向かう側を後端側とする。   Hereinafter, Examples 1 and 2 and Reference Examples 1 to 4 embodying the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, after demonstrating Example 1 and Reference Examples 1-3, Example 2 and Reference Example 4 are demonstrated. In FIGS. 1 to 6 and FIGS. 8 to 10, the side toward the lower side of the drawing is the front end side, and the side toward the upper side of the drawing is the rear end side.

(実施例1)
図1及び図2に示すように、実施例1のガスセンサ1は例えば、自動車の排気系に取り付けられて、排気ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサであり、主に検出素子20と、ケース60と、シール部材17と、挿入部材86と、通気フィルタ85と、セパレータ18とを備えている。
Example 1
As shown in FIGS. 1 and 2, the gas sensor 1 according to the first embodiment is an oxygen sensor that is attached to an exhaust system of an automobile and measures the oxygen concentration in the exhaust gas, and mainly includes a detection element 20 and a case. 60, a seal member 17, an insertion member 86, a ventilation filter 85, and a separator 18.

検出素子20は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質からなり、先端側が閉じ、後端側が開口し、軸線X方向に延びる断面略U字状の有底筒状とされている。そして、検出素子20の先端側には、被測定ガス成分である酸素を検出する検出部20aを有する。   The detection element 20 is made of a solid electrolyte having oxygen ion conductivity, and has a bottomed cylindrical shape having a substantially U-shaped cross section extending in the axis X direction with the front end closed and the rear end opened. A detection unit 20 a that detects oxygen, which is a gas component to be measured, is provided on the front end side of the detection element 20.

検出素子20の軸線X方向の中間部には、径方向外側に突出する係合フランジ部20sが設けられており、係合フランジ部20sは、後述するセラミックセパレータ13aを介して主体金具に固定される。そして、検出素子20の有底孔21の内周面には、そのほぼ全面を覆うように、例えば、PtあるいはPt合金により多孔質に形成された内部電極層24が公知の無電解メッキ法により形成されている。他方、検出素子20の外周面のうち、係合フランジ部20sよりも先端側の全面には、内部電極層24と同様な多孔質の外部電極層25が形成されている。この内部電極層24は検出素子20の有底孔21の後端側に挿入された内部電極層用接続部材30の先端側に電気的に接続されており、外部電極層25は検出素子20の後端側に外嵌された外部電極層用接続部材31の先端側に電気的に接続されている。   An engagement flange portion 20s protruding outward in the radial direction is provided at an intermediate portion in the axis X direction of the detection element 20, and the engagement flange portion 20s is fixed to the metal shell via a ceramic separator 13a described later. The An inner electrode layer 24 formed of a porous material such as Pt or a Pt alloy so as to cover almost the entire inner surface of the bottomed hole 21 of the detection element 20 is formed by a known electroless plating method. Is formed. On the other hand, a porous external electrode layer 25 similar to the internal electrode layer 24 is formed on the entire outer peripheral surface of the detection element 20 on the front end side of the engagement flange portion 20s. The internal electrode layer 24 is electrically connected to the distal end side of the internal electrode layer connection member 30 inserted on the rear end side of the bottomed hole 21 of the detection element 20, and the external electrode layer 25 is connected to the detection element 20. It is electrically connected to the front end side of the external electrode layer connection member 31 fitted on the rear end side.

さらに、検出素子20の有底孔21内には、内部電極層用接続部材30に保持されたヒータ12が配置されており、ヒータ12が検出素子20の内周面に当接して検出部20aを加熱することで、検出素子の早期活性を行っている。   Further, the heater 12 held by the internal electrode layer connection member 30 is disposed in the bottomed hole 21 of the detection element 20, and the heater 12 abuts against the inner peripheral surface of the detection element 20 to detect the detection portion 20 a. The detection element is activated early by heating the element.

つぎに、ケース60は、軸線Xに沿って先端側から、主体金具11と、金属外筒16とにより構成されている。このケース60により、検出素子20の後端側に基準ガス空間60aを形成している。   Next, the case 60 is constituted by the metal shell 11 and the metal outer cylinder 16 from the front end side along the axis X. With this case 60, a reference gas space 60 a is formed on the rear end side of the detection element 20.

このうち、主体金具11は、金属製の中空筒状体であり、軸線X方向略中央部には、径方向外側に向かって突出する鍔部11cが形成されており、鍔部11cよりも先端側には、ガスセンサ1を排気管に取り付けるためのネジ部11bが形成されている。さらに、ネジ部11bよりも先端側には、後述するプロテクタ15を係合する先端側開口部11aが形成されている。一方、鍔部11cよりも後端側には、金属外筒15が係合するための接続部11dが形成されており、さらにその後端側には加締めるための後端側開口部11eが形成されている。   Among these, the metal shell 11 is a metal hollow cylindrical body, and a flange portion 11c protruding outward in the radial direction is formed at a substantially central portion in the axis X direction. On the side, a screw portion 11b for attaching the gas sensor 1 to the exhaust pipe is formed. Furthermore, the front end side opening part 11a which engages the protector 15 mentioned later is formed in the front end side rather than the screw part 11b. On the other hand, a connecting portion 11d for engaging the metal outer cylinder 15 is formed on the rear end side of the flange portion 11c, and a rear end opening portion 11e for caulking is formed on the rear end side. Has been.

主体金具11の内孔22には、検出素子20が挿入配置されている。そして、この内孔22は、金具段部22aを有しており、この金具段部22aには、金属製パッキン81、セラミックホルダ13a、金属製パッキン82を介して検出素子20の係合フランジ部20sが保持されている。他方、主体金具11と検出素子20との間隙における係合フランジ部20sの後端側には、セラミック粉末14(例えば、滑石)が充填され、さらにその後方には、セラミックスリーブ13bが配置されている。そして、セラミックスリーブ13bの後端側に配置された金属製パッキン83を介して後端側開口部11eを加締めることで、セラミック粉末14により気密を保持している。   The detection element 20 is inserted and disposed in the inner hole 22 of the metal shell 11. The inner hole 22 has a metal step 22a, and the metal flange 81, the ceramic holder 13a, and the metal packing 82 are engaged with the engagement flange of the detection element 20 in the metal step 22a. 20s is held. On the other hand, a ceramic powder 14 (for example, talc) is filled in the rear end side of the engagement flange portion 20s in the gap between the metal shell 11 and the detection element 20, and a ceramic sleeve 13b is disposed behind the ceramic powder 14 (for example, talc). Yes. The airtightness is maintained by the ceramic powder 14 by caulking the rear end side opening portion 11e through the metal packing 83 disposed on the rear end side of the ceramic sleeve 13b.

金属外筒16は、先端側が主体金具11の接続部11dに外側から嵌挿されて全周レーザ溶接により固着されている。この金属外筒16は、先端側が後端側よりも径大となっており、先端側が検出素子20を取り囲み、後端側には、後述するセパレータ18及びシール部材17が配置されている。   The metal outer cylinder 16 is inserted into the connecting portion 11d of the metal shell 11 from the outside at the front end side and fixed by laser welding all around. The metal outer cylinder 16 has a tip end side that is larger in diameter than the rear end side, the front end side surrounds the detection element 20, and a separator 18 and a seal member 17 described later are disposed on the rear end side.

また、主体金具11の先端側開口部11aから突出する検出素子20の検出部20aを覆うように、主体金具11の先端側開口部11aにプロテクタ15が取り付けられている。プロテクタ15は、外側プロテクタ15a、内側プロテクタ15bの二重構造をなしており、これら外側プロテクタ15a、内側プロテクタ15bには、被測定ガスを透過させる複数のガス透過口が形成されている。このため、検出素子20の外部電極層25は、プロテクタ15のガス透過口を通して、被測定ガスと接触することが可能となっている。   In addition, a protector 15 is attached to the distal end side opening portion 11a of the metallic shell 11 so as to cover the detection portion 20a of the detection element 20 protruding from the distal end side opening portion 11a of the metallic shell 11. The protector 15 has a double structure of an outer protector 15a and an inner protector 15b. The outer protector 15a and the inner protector 15b are formed with a plurality of gas permeation ports through which the gas to be measured is permeated. For this reason, the external electrode layer 25 of the detection element 20 can come into contact with the gas to be measured through the gas transmission port of the protector 15.

セパレータ18は、絶縁性のアルミナセラミックからなる略円柱体であり、検出素子20と後述するシール部材17との間に配置されている。セパレータ18には、セパレータ18の後端面側に4つの開口を有し、さらに先端面側にその4つの開口に繋がる大きな1つの開口を有する空洞部18aが形成されている。そして、空洞部18a内には、内部電極層用接続部材30の後端30a側、外部電極層用接続部材31の後端31a側、ヒータリード線用接続部材32、33(33は32と軸線Xに対して対称位置)が配設されている。そして、この空隙部18a内で、内部電極層用接続部材30の後端30a、外部電極層用接続部材31の後端31aが、後述するセンサ出力リード線19aが機械的に接続し、ヒータリード線用接続部材32、33が、ヒータリード線12a、12bに機械的に接続している。   The separator 18 is a substantially cylindrical body made of an insulating alumina ceramic, and is disposed between the detection element 20 and a seal member 17 described later. The separator 18 is formed with a cavity 18a having four openings on the rear end face side of the separator 18 and one large opening connected to the four openings on the front end face side. In the cavity 18a, the rear end 30a side of the internal electrode layer connection member 30, the rear end 31a side of the external electrode layer connection member 31, heater connection members 32 and 33 (33 is the axis of 32 (Symmetric position with respect to X). In the gap 18a, the rear end 30a of the internal electrode layer connection member 30 and the rear end 31a of the external electrode layer connection member 31 are mechanically connected to a sensor output lead wire 19a, which will be described later. Wire connection members 32 and 33 are mechanically connected to the heater lead wires 12a and 12b.

シール部材17は、フッ素ゴム製の略円柱体である。そして、シール部材17は、金属外筒16の後端側開口部16aに嵌入され、後端側開口部16aが径方向に加締められることにより金属外筒16に封止されて、ケース60の後端側に配置されている。シール部材17には、軸線Xを中心軸とする貫通孔17aが形成されている。このようなシール部材17は、ケース60とともに基準ガス空間60aを形成し、かつ、貫通孔17aにより大気側と基準ガス空間60a側とを連通させている。   The seal member 17 is a substantially cylindrical body made of fluororubber. The seal member 17 is fitted into the rear end side opening 16a of the metal outer cylinder 16, and the rear end side opening 16a is caulked in the radial direction so as to be sealed to the metal outer cylinder 16, and It is arranged on the rear end side. The seal member 17 is formed with a through hole 17a having the axis X as the central axis. Such a sealing member 17 forms the reference gas space 60a together with the case 60, and communicates the atmosphere side and the reference gas space 60a side through the through hole 17a.

そして、シール部材17の貫通孔17a内には、挿入部材86が挿入されている。さらに、挿入部材86とシール部材17の貫通孔17aとに挟まれるようにして、通気フィルタ85が配置されている。   An insertion member 86 is inserted into the through hole 17 a of the seal member 17. Further, a ventilation filter 85 is disposed so as to be sandwiched between the insertion member 86 and the through hole 17 a of the seal member 17.

挿入部材86は、図3に示すように、後端側に大気側開口86pを有し、先端側に基準側開口86qが形成された段付き筒状体である。より詳しくは、挿入部材86は、貫通孔17aに挿通される挿入部86aと、挿入部86aから先端側に向けて一体に突出する突出部86bとからなっている。そして、突出部86bは、挿入部86aの先端側から軸線Xに対して直交する方向に延在する外フランジ86cと、外フランジ86cから先端側に向けて突出する円筒部86dとを有している。挿入部材86は、金属薄板をプレス成形することにより製造されるものであり、突出部86bの軸線X方向長さLは、挿入部材86の肉厚(約0.2mm)よりも充分に長い1.0mmとされている。円筒部86dには、複数個の通気用切り欠き86eが形成されている。   As shown in FIG. 3, the insertion member 86 is a stepped cylindrical body having an atmosphere side opening 86p on the rear end side and a reference side opening 86q formed on the front end side. More specifically, the insertion member 86 includes an insertion portion 86a that is inserted through the through hole 17a, and a protrusion 86b that integrally protrudes from the insertion portion 86a toward the distal end side. And the protrusion part 86b has the outer flange 86c extended in the direction orthogonal to the axis line X from the front end side of the insertion part 86a, and the cylindrical part 86d which protrudes toward the front end side from the outer flange 86c. Yes. The insertion member 86 is manufactured by press-molding a thin metal plate, and the length L in the axis X direction of the protrusion 86b is sufficiently longer than the thickness (about 0.2 mm) of the insertion member 86 1 0.0 mm. A plurality of ventilation notches 86e are formed in the cylindrical portion 86d.

通気フィルタ85は、撥水性及び通気性を兼ね備える(具体的には、PTFEの材料を用いた)シート状体である。そして、シール部材17を金属外筒16の後端側開口部16aに嵌入する前に、通気フィルタ85を被せた状態の挿入部材86を貫通孔17aに嵌め込むことにより、挿入部材86の挿入部86aが貫通孔17aに挿通され、通気フィルタ85が貫通孔17aの内面と挿入部材86の挿入部86aの外面との間に挟持されて、大気側開口86pを覆う。その上で、金属外筒16の後端側開口部16aが径方向に加締められられて、シール部材17が金属外筒16に封止固定されると、突出部86bの先端がセパレータ18の後端面に当接して、シール部材17の先端面とセパレータ18の後端面との間に、シール部材17の軸線X方向の膨張を許容する間隙Dが形成される。   The ventilation filter 85 is a sheet-like body having both water repellency and air permeability (specifically, using a PTFE material). Then, before the sealing member 17 is fitted into the rear end side opening 16a of the metal outer cylinder 16, the insertion member 86 with the ventilation filter 85 covered is fitted into the through hole 17a, whereby the insertion portion of the insertion member 86 is inserted. 86a is inserted through the through hole 17a, and the ventilation filter 85 is sandwiched between the inner surface of the through hole 17a and the outer surface of the insertion portion 86a of the insertion member 86 to cover the atmosphere side opening 86p. Then, when the rear end side opening 16a of the metal outer cylinder 16 is crimped in the radial direction and the seal member 17 is sealed and fixed to the metal outer cylinder 16, the tip of the protrusion 86b is connected to the separator 18. A gap D that allows the expansion of the seal member 17 in the axis X direction is formed between the front end surface of the seal member 17 and the rear end surface of the separator 18 in contact with the rear end surface.

このような構成により、ガスセンサ1の外部の大気は、通気フィルタ85、挿入部材86の大気側開口86p、基準側開口86qを介して金属外筒16内の基準ガス空間60aに導入され、ひいては検出素子20の有底孔21内に導入されるようになっている。   With such a configuration, the atmosphere outside the gas sensor 1 is introduced into the reference gas space 60a in the metal outer cylinder 16 through the ventilation filter 85, the atmosphere-side opening 86p of the insertion member 86, and the reference-side opening 86q. It is introduced into the bottomed hole 21 of the element 20.

シール部材17には更に4つのリード線挿入孔が形成されており、センサ出力リード線19a、19b及びヒータリード線12a、12bが外部に引き出されている。   Four lead wire insertion holes are further formed in the seal member 17, and the sensor output lead wires 19a and 19b and the heater lead wires 12a and 12b are drawn out to the outside.

このような構成である実施例1のガスセンサ1は、例えば、自動車等に搭載され、エンジン等の吸気系配管や排気系配管等に装着される。そして、外部から通気フィルタ85、大気側開口86p及び基準側開口86qを介して、基準ガス空間60aに大気が導入される。そして、基準ガスとしての大気が検出素子20の有底孔21にも導入され、有底孔21の内周面の内部電極層24に接触する。他方、被測定ガスがプロテクタ15のガス透過口を通して、検出素子20の外周面の外部電極層25に接触する。その結果、検出素子20の内外面の酸素濃度差に応じて起電力が発生し、この起電力を被測定ガス中の酸素濃度の検出信号として、内部電極層24、外部電極層25、内部電極層用接続部材30、外部電極層用接続部材31及びセンサ出力リード線19a、19b等を介して外部に取り出すことにより、被測定ガス中の酸素濃度を検出することが可能となっている。   The gas sensor 1 according to the first embodiment having such a configuration is mounted on, for example, an automobile, and is mounted on an intake system pipe or an exhaust system pipe of an engine or the like. Then, the atmosphere is introduced into the reference gas space 60a from the outside through the ventilation filter 85, the atmosphere side opening 86p, and the reference side opening 86q. Then, the atmospheric air as the reference gas is also introduced into the bottomed hole 21 of the detection element 20 and contacts the internal electrode layer 24 on the inner peripheral surface of the bottomed hole 21. On the other hand, the gas to be measured comes into contact with the external electrode layer 25 on the outer peripheral surface of the detection element 20 through the gas transmission port of the protector 15. As a result, an electromotive force is generated according to the oxygen concentration difference between the inner and outer surfaces of the detection element 20, and this electromotive force is used as a detection signal for the oxygen concentration in the gas to be measured, so that the internal electrode layer 24, the external electrode layer 25, the internal electrode The oxygen concentration in the gas to be measured can be detected by taking it out through the layer connection member 30, the external electrode layer connection member 31, the sensor output lead wires 19a and 19b, and the like.

そして、ガスセンサ1はシール部材17の先端面とセパレータ18の後端面との間に、シール部材17の軸線X方向の膨張を許容する間隙Dが形成されている。このため、シール部材17の先端面は、セパレータ18の後端面に当接し難くなっており、セパレータ18に拘束され難い。このため、シール部材17において、金属外筒16の後端側開口部16aが加締められることにより金属外筒16に拘束されている部位Sの近傍では、従来のガスセンサのように大きな圧縮歪みが繰り返し生じることが抑制され、その結果として、シール部材17の破断が抑制される。   In the gas sensor 1, a gap D that allows expansion of the seal member 17 in the axis X direction is formed between the front end surface of the seal member 17 and the rear end surface of the separator 18. For this reason, the front end surface of the seal member 17 is difficult to come into contact with the rear end surface of the separator 18 and is not easily restrained by the separator 18. For this reason, in the seal member 17, in the vicinity of the part S restrained by the metal outer cylinder 16 by crimping the rear end side opening 16a of the metal outer cylinder 16, a large compressive strain is generated as in the conventional gas sensor. Repeated occurrence is suppressed, and as a result, the breakage of the seal member 17 is suppressed.

また、このガスセンサ1において、挿入部材86の先端はセパレータ18の後端面に当接している。このため、上述の間隙Dが形成されていても、挿入部材86の先端とセパレータ18の後端面との間に隙間ができることはなく、挿入部材86が先端側に抜け落ちてしまい、通気フィルタ85が保持できないという不具合を防止できる。   In the gas sensor 1, the distal end of the insertion member 86 is in contact with the rear end surface of the separator 18. For this reason, even if the above-mentioned gap D is formed, there is no gap between the front end of the insertion member 86 and the rear end surface of the separator 18, and the insertion member 86 falls off to the front end side, and the ventilation filter 85 is removed. It is possible to prevent a problem that it cannot be held.

また、このガスセンサ1において、挿入部材86は、挿入部86aと突出部86bとからなり、突出部86bは、外フランジ86cと円筒部86dとを有している。このため、このガスセンサ1は、外フランジ86cが貫通孔17aの先端側周縁に当接し、円筒部86dの先端がセパレータ18の後端面に当接することにより、間隙Dを確実に確保することができると共に、挿入部材86が先端側に抜け落ちることが防止できる。   In this gas sensor 1, the insertion member 86 includes an insertion portion 86a and a protrusion 86b, and the protrusion 86b has an outer flange 86c and a cylindrical portion 86d. For this reason, in this gas sensor 1, the outer flange 86 c comes into contact with the peripheral edge on the front end side of the through hole 17 a, and the front end of the cylindrical portion 86 d comes into contact with the rear end face of the separator 18, so that the gap D can be ensured. At the same time, the insertion member 86 can be prevented from falling off to the tip side.

さらに、このガスセンサ1において、突出部86bの軸線X方向長さLが挿入部材86の肉厚よりも長くされているので、間隙Dを充分に確保することができており、シール部材17に圧縮歪みが繰り返し生じることがより確実に抑制される。   Further, in this gas sensor 1, since the length L in the axis X direction of the protrusion 86 b is longer than the thickness of the insertion member 86, a sufficient gap D can be secured and the seal member 17 is compressed. It is more reliably suppressed that the distortion occurs repeatedly.

なお、実施例1のガスセンサ1において、挿入部材86に通気用切り欠き86eを形成することは必須でない。例えば、通気用切り欠き86eの代わりに、セパレータ18の後端面に通気用溝を形成してもよい。   In the gas sensor 1 of the first embodiment, it is not essential to form the ventilation notch 86e in the insertion member 86. For example, a ventilation groove may be formed on the rear end surface of the separator 18 instead of the ventilation notch 86e.

(参考例1)
次に、参考例1について図4を用いて説明する。なお、図4に示すように、参考例1のガスセンサ2は、実施例1のガスセンサ1における挿入部材86の代わりに、挿入部材286及びスペーサ部材286bを採用しており、その他の構成は、実施例1のガスセンサ1と同様である。よって、参考例1では、挿入部材286及びスペーサ部材286bを中心に説明し、その他の構成についての説明は簡略、または省略する。
(Reference Example 1)
Next, Reference Example 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, the gas sensor 2 of Reference Example 1 employs an insertion member 286 and a spacer member 286b instead of the insertion member 86 in the gas sensor 1 of Example 1, and other configurations are implemented. This is the same as the gas sensor 1 of Example 1. Therefore, in the reference example 1, it demonstrates centering on the insertion member 286 and the spacer member 286b, and the description about another structure is simplified or abbreviate | omitted.

図4に示すように、シール部材17の貫通孔17a内には、挿入部材286が挿入されている。さらに、挿入部材286とシール部材17の貫通孔17aとに挟まれるようにして、通気フィルタ85が配置されている。   As shown in FIG. 4, an insertion member 286 is inserted into the through hole 17 a of the seal member 17. Further, a ventilation filter 85 is disposed so as to be sandwiched between the insertion member 286 and the through hole 17 a of the seal member 17.

挿入部材286は、図4に示すように、後端側に大気側開口286pを有し、先端側に基準側開口286qが形成された段付き筒状体である。より詳しくは、挿入部材286は、貫通孔17aに挿通される挿入部286aと、挿入部286aの先端側から軸線Xに対して直交する方向に延在する外フランジ286cと、外フランジ286cから先端側に向けて突出する円筒部286dとを有している。   As shown in FIG. 4, the insertion member 286 is a stepped cylindrical body having an atmosphere side opening 286p on the rear end side and a reference side opening 286q formed on the front end side. More specifically, the insertion member 286 includes an insertion portion 286a inserted through the through hole 17a, an outer flange 286c extending in a direction orthogonal to the axis X from the distal end side of the insertion portion 286a, and a distal end from the outer flange 286c. And a cylindrical portion 286d protruding toward the side.

さらに、挿入部材286の外フランジ286cと、セパレータ18の後端面に当接するスペーサ部材286bを有している。このスペーサ部材286bは、矩形断面の円環であり、挿入部材286a及びセパレータ18とは別体をなしている。このスペーサ部材286bにより、シール部材17の軸線X方向の膨張を許容する間隙Dが形成される。   Further, an outer flange 286 c of the insertion member 286 and a spacer member 286 b that contacts the rear end surface of the separator 18 are provided. The spacer member 286b is an annular ring having a rectangular cross section, and is separate from the insertion member 286a and the separator 18. The spacer member 286b forms a gap D that allows the seal member 17 to expand in the axis X direction.

このような参考例1のガスセンサ2では、スペーサ部材286bにより、シール部材17の先端面とセパレータ18の後端面との間に間隙Dが形成される。このため、このガスセンサ1は、シール部材17が軸線X方向に膨張する場合であっても、シール部材17の先端面は、セパレータ18の後端面に当接し難くなり、セパレータ18に拘束され難い。このため、シール部材17において、金属外筒16の後端側開口部16aが加締められることにより金属外筒16に拘束されている部位Sの近傍では、従来のガスセンサのように大きな圧縮歪みが繰り返し生じることが抑制され、その結果として、シール部材17の破断が抑制される。   In such a gas sensor 2 of Reference Example 1, a gap D is formed between the front end surface of the seal member 17 and the rear end surface of the separator 18 by the spacer member 286b. For this reason, in the gas sensor 1, even when the seal member 17 expands in the axis X direction, the front end surface of the seal member 17 is difficult to abut on the rear end surface of the separator 18 and is not easily restrained by the separator 18. For this reason, in the seal member 17, in the vicinity of the part S restrained by the metal outer cylinder 16 by crimping the rear end side opening 16a of the metal outer cylinder 16, a large compressive strain is generated as in the conventional gas sensor. Repeated occurrence is suppressed, and as a result, the breakage of the seal member 17 is suppressed.

また、参考例1のガスセンサ2において、挿入部材286の外フランジ286cが、スペーサ部材286bを介してセパレータ18の後端面に当接している。このため、上述の間隙Dが形成されていても、挿入部材286の先端とセパレータ18の後端面との間に隙間ができることはなく、挿入部材286が先端側に抜け落ちてしまい、通気フィルタ85が保持できないという不具合を防止することができる。   In the gas sensor 2 of Reference Example 1, the outer flange 286c of the insertion member 286 is in contact with the rear end surface of the separator 18 via the spacer member 286b. For this reason, even if the above-mentioned gap D is formed, there is no gap between the front end of the insertion member 286 and the rear end surface of the separator 18, and the insertion member 286 falls out to the front end side, and the ventilation filter 85 is removed. It is possible to prevent a problem that it cannot be held.

なお、スペーサ部材286bの代わりに、図5に示すような「コ」字断面の円環であるスペーサ部材286eを採用してもよい。   Instead of the spacer member 286b, a spacer member 286e having a ring shape with a “U” shape as shown in FIG. 5 may be employed.

(参考例2)
図6及び図7に示すように、参考例2のガスセンサ3は、参考例1のガスセンサ2における挿入部材286を採用しているともに、実施例1のガスセンサ1におけるセパレータ18の後端面に凸部318aを設けており、その他の構成は、実施例1及び参考例1のガスセンサ1、2と同様である。よって、参考例2では、セパレータ18を中心に説明し、その他の構成についての説明は簡略、省略する。
(Reference Example 2)
As shown in FIGS. 6 and 7, the gas sensor 3 of Reference Example 2 employs the insertion member 286 in the gas sensor 2 of Reference Example 1 and has a convex portion on the rear end surface of the separator 18 in the gas sensor 1 of Example 1. 318a is provided, and the other configurations are the same as those of the gas sensors 1 and 2 of the first embodiment and the first reference example. Therefore, in the reference example 2, it demonstrates centering on the separator 18, and the description about another structure is simplified and abbreviate | omitted.

セパレータ18の後端面には後端側に向けて一体に突出する円柱状の凸部318aがセパレータ18の略中央に形成されている。そして、挿入部材286の外フランジ286cが凸部318aに当接しており、凸部318aによって、シール部材17の軸線X方向の膨張を許容する間隙Dが形成される。また、凸部318aには、十字状の通気用溝318bが凹設されている。   On the rear end surface of the separator 18, a columnar convex portion 318 a that integrally protrudes toward the rear end side is formed at substantially the center of the separator 18. The outer flange 286c of the insertion member 286 is in contact with the convex portion 318a, and a gap D that allows expansion of the seal member 17 in the axis X direction is formed by the convex portion 318a. Further, a cross-shaped ventilation groove 318b is provided in the convex portion 318a.

このような構成である参考例2のガスセンサ3では、セパレータ18の凸部318aにより、シール部材17の先端面とセパレータ18の後端面との間に間隙Dが形成される。このため、このガスセンサ1は、シール部材17が軸線X方向に膨張する場合であっても、シール部材17の先端面がセパレータ18の後端面に当接し難くなり、セパレータ18に拘束され難い。このため、シール部材17において、金属外筒16の後端側開口部16aが加締められることにより金属外筒16に拘束されている部位Sの近傍では、従来のガスセンサのように大きな圧縮歪みが繰り返し生じることが抑制され、その結果として、シール部材17の破断が抑制される。   In the gas sensor 3 of Reference Example 2 having such a configuration, a gap D is formed between the front end surface of the seal member 17 and the rear end surface of the separator 18 by the convex portion 318 a of the separator 18. For this reason, in the gas sensor 1, even when the seal member 17 expands in the direction of the axis X, the front end surface of the seal member 17 is difficult to abut on the rear end surface of the separator 18 and is not easily restrained by the separator 18. For this reason, in the seal member 17, in the vicinity of the part S restrained by the metal outer cylinder 16 by crimping the rear end side opening 16a of the metal outer cylinder 16, a large compressive strain is generated as in the conventional gas sensor. Repeated occurrence is suppressed, and as a result, the breakage of the seal member 17 is suppressed.

また、このガスセンサ3において、挿入部材286の外フランジ286cが、凸部318aの後端面に当接している。このため、上述の間隙Dが形成されていても、挿入部材286の先端とセパレータ18の後端面との間に隙間ができることはなく、挿入部材286が先端側に抜け落ちてしまい、通気フィルタ85が保持できないという不具合を防止することができる。   In this gas sensor 3, the outer flange 286c of the insertion member 286 is in contact with the rear end surface of the convex portion 318a. For this reason, even if the above-mentioned gap D is formed, there is no gap between the front end of the insertion member 286 and the rear end surface of the separator 18, and the insertion member 286 falls out to the front end side, and the ventilation filter 85 is removed. It is possible to prevent a problem that it cannot be held.

(参考例3)
図8に示すように、参考例3のガスセンサ4は、実施例1及び参考例1のガスセンサ1、2における挿入部材86、286及びシート状の通気フィルタ85の代わりに、鍔付き円柱形状の通気フィルタ485を採用している。その他の構成は、実施例1及び参考例1のガスセンサ1、2と同様である。よって、参考例3では、通気フィルタ485を中心に説明し、その他の構成についての説明は簡略、省略する。
(Reference Example 3)
As shown in FIG. 8, the gas sensor 4 of Reference Example 3 has a flanged columnar ventilation instead of the insertion members 86 and 286 and the sheet-like ventilation filter 85 in the gas sensors 1 and 2 of Example 1 and Reference Example 1. A filter 485 is employed. Other configurations are the same as those of the gas sensors 1 and 2 of the first embodiment and the first reference example. Therefore, in the reference example 3, it demonstrates centering on the ventilation filter 485, and the description about another structure is simplified and abbreviate | omitted.

通気フィルタ485は、撥水性及び通気性を兼ね備える(具体的には、PTFEの材料を用いた)ものであり、図8に示すように、円柱状の挿入部485aと、挿入部485aから先端側に向けて突出するとともに、挿入部485aよりも径大な鍔部485bとからなっている。   The ventilation filter 485 has both water repellency and air permeability (specifically, a PTFE material is used). As shown in FIG. 8, a columnar insertion portion 485a and a distal end side from the insertion portion 485a. And a flange portion 485b having a diameter larger than that of the insertion portion 485a.

挿入部485aの外径は、貫通孔17aの内径より僅かに大きくされている。また、鍔部485bの後端面が貫通孔17aの先端側周縁に当接して当て止まるように、鍔部485bの外径が充分に大きくされている。さらに、鍔部485bの軸線X方向の長さも、隙間Dを確保するため、充分に長くされている(本参考例では、1mm以上)。   The outer diameter of the insertion portion 485a is slightly larger than the inner diameter of the through hole 17a. In addition, the outer diameter of the flange portion 485b is sufficiently large so that the rear end surface of the flange portion 485b contacts and stops against the peripheral edge of the through hole 17a. Furthermore, the length of the flange portion 485b in the direction of the axis X is also sufficiently long in order to secure the gap D (in this reference example, 1 mm or more).

そして、挿入部485aが貫通孔17aに挿通された後、金属外筒16の後端側開口部16aが径方向に加締められて、シール部材17が金属外筒16に封止固定されることにより、通気フィルタ485がシール部材17の貫通孔17a内に保持される。この際、鍔部485bがシール部材17の先端面及びセパレータ18の後端面に当接することで、シール部材17の先端面とセパレータ18の後端面との間にシール部材17の軸線X方向の膨張を許容する間隙Dが形成される。   Then, after the insertion portion 485a is inserted into the through hole 17a, the rear end side opening portion 16a of the metal outer cylinder 16 is crimped in the radial direction, and the seal member 17 is sealed and fixed to the metal outer cylinder 16. Thus, the ventilation filter 485 is held in the through hole 17 a of the seal member 17. At this time, the flange portion 485 b abuts on the front end surface of the seal member 17 and the rear end surface of the separator 18, whereby the seal member 17 expands in the axis X direction between the front end surface of the seal member 17 and the rear end surface of the separator 18. Is formed.

このような構成である参考例3のガスセンサ4では、通気フィルタ485が大気側と基準ガス空間60aとの間に介在しているので、水の通過を阻止するとともに通気性を確保することができている。   In the gas sensor 4 of Reference Example 3 having such a configuration, since the ventilation filter 485 is interposed between the atmosphere side and the reference gas space 60a, it is possible to prevent water from passing and to ensure air permeability. ing.

そして、このガスセンサ4では、通気フィルタ485の鍔部485bにより、シール部材17の先端面とセパレータ18の後端面との間に間隙Dが形成される。このため、このガスセンサ4は、シール部材17が軸線X方向に膨張する場合であっても、シール部材17の先端面がセパレータ18の後端面に当接し難くなっており、セパレータ18に拘束され難い。このため、シール部材17において、金属外筒16の後端側開口部16aが加締められることにより金属外筒16に拘束されている部位Sの近傍では、従来のガスセンサのように大きな圧縮歪みが繰り返し生じることが抑制され、その結果として、シール部材17の破断が抑制される。   In the gas sensor 4, a gap D is formed between the front end surface of the seal member 17 and the rear end surface of the separator 18 by the flange portion 485 b of the ventilation filter 485. For this reason, in the gas sensor 4, even when the seal member 17 expands in the direction of the axis X, the front end surface of the seal member 17 is difficult to come into contact with the rear end surface of the separator 18 and is not easily restrained by the separator 18. . For this reason, in the seal member 17, in the vicinity of the part S restrained by the metal outer cylinder 16 by crimping the rear end side opening 16a of the metal outer cylinder 16, a large compressive strain is generated as in the conventional gas sensor. Repeated occurrence is suppressed, and as a result, the breakage of the seal member 17 is suppressed.

また、このガスセンサ4において、通気フィルタ485の鍔部485bがセパレータ18の後端面に当接している。このため、上述の間隙Dが形成されていても、通気フィルタ485の先端とセパレータ18の後端面との間に隙間ができることはなく、通気フィルタ485が先端側に抜け落ちてしまい、通気フィルタ485が保持できないという不具合を防止することができる。   In the gas sensor 4, the flange portion 485 b of the ventilation filter 485 is in contact with the rear end surface of the separator 18. For this reason, even if the above-mentioned gap D is formed, there is no gap between the front end of the ventilation filter 485 and the rear end surface of the separator 18, and the ventilation filter 485 falls off to the front end side. It is possible to prevent a problem that it cannot be held.

さらに、このガスセンサ4では、挿入部材を無くして部品点数を削減しているので、組み付け作業の時間短縮を図ることができる。   Furthermore, in this gas sensor 4, since the number of parts is reduced by eliminating the insertion member, it is possible to shorten the time of assembly work.

(実施例2)
実施例1及び参考例1、2では、通気フィルタ85がシート形状であり、挿入部材86、286とシール部材17の貫通孔17aとの間に挟まれて配置される構成であったが、これに限らず、通気フィルタが棒状、又は棒状を含む上位概念である柱状であり、挿入部材86内に配置された構成であっても良い。このような構成を具体化した実施例2を図9に示す。この図9では、実施例1のガスセンサ1(図2に示す)におけるシート状の通気フィルタ85が、円柱状(棒状と呼ぶこともできる)の通気フィルタ585に変更されている。通気フィルタ585は、撥水性及び通気性を兼ね備える(具体的には、PTFEの材料を用いた)ものであり、その外径は、挿入部材86の挿入部86aの内径よりも僅かに大きくされている。このため、通気フィルタ585が挿入部材86内に挿入されることで挿入部材86内に密着固定される。そして、挿入部材86の挿入部86aが貫通孔17aに挿入された後、金属外筒16の後端側開口部16aが径方向に加締められて、シール部材17が金属外筒16に封止固定されることにより、挿入部材86及び通気フィルタ585がシール部材17の貫通孔17a内に保持される。また、通気フィルタ585は、挿入部材86の大気側開口86pと、基準側開口86qとの間に介在しているので、水の通過を阻止するとともに通気性を確保することができている。このような構成によっても実施例1のガスセンサ1と同様の作用効果を奏することができる。
(Example 2)
In Example 1 and Reference Examples 1 and 2, the ventilation filter 85 has a sheet shape and is configured to be sandwiched and disposed between the insertion members 86 and 286 and the through hole 17a of the seal member 17. The configuration is not limited to this, and the ventilation filter may have a rod shape or a column shape that is a superordinate concept including a rod shape, and may be arranged in the insertion member 86. A second embodiment in which such a configuration is embodied is shown in FIG. In FIG. 9, the sheet-like ventilation filter 85 in the gas sensor 1 (shown in FIG. 2) of the first embodiment is changed to a columnar (also referred to as a rod-like) ventilation filter 585. The ventilation filter 585 has both water repellency and air permeability (specifically, a PTFE material is used), and its outer diameter is slightly larger than the inner diameter of the insertion portion 86a of the insertion member 86. Yes. For this reason, the ventilation filter 585 is tightly fixed in the insertion member 86 by being inserted into the insertion member 86. And after the insertion part 86a of the insertion member 86 is inserted in the through-hole 17a, the rear end side opening part 16a of the metal outer cylinder 16 is crimped in radial direction, and the sealing member 17 is sealed to the metal outer cylinder 16 By being fixed, the insertion member 86 and the ventilation filter 585 are held in the through hole 17 a of the seal member 17. Further, since the ventilation filter 585 is interposed between the atmosphere side opening 86p of the insertion member 86 and the reference side opening 86q, it is possible to prevent the passage of water and ensure air permeability. Even with such a configuration, the same effects as the gas sensor 1 of the first embodiment can be obtained.

(参考例4)
参考例1のスペーサ部材286bは、挿入部材286の外フランジ286cとセパレータ18の後端面に当接するように配置したが、これに限らず、例えば、図10に示す参考例4のようなスペーサ部材586eであっても良い。この図10では、挿入部材586が、後端側に大気側開口586pを有し、先端側に基準側開口586qが形成された段付き筒状体であり、より詳しくは、挿入部材586は、貫通孔17aに挿通される挿入部586aと、挿入部586aから先端側に向けて一体に突出する突出部586bとからなっている。そして、突出部586bは、挿入部86aの先端側から軸線X方向に延在する円筒部586dと、円筒部586dから軸線Xに対して直交する方向に延びる外フランジ586cとを有している。そして、スペーサ586eがシール部材17の先端面と外フランジ586cの後端面との間に挟まれており、このスペーサ部材586bにより、シール部材17の軸線X方向の膨張を許容する間隙Dが形成される。
(Reference Example 4)
Although the spacer member 286b of the reference example 1 is disposed so as to contact the outer flange 286c of the insertion member 286 and the rear end surface of the separator 18, the spacer member is not limited to this, for example, a spacer member as in the reference example 4 shown in FIG. 586e may be used. In FIG. 10, the insertion member 586 is a stepped cylindrical body having an atmosphere side opening 586p on the rear end side and a reference side opening 586q formed on the tip end side. More specifically, the insertion member 586 includes: The insertion portion 586a is inserted through the through hole 17a, and the protruding portion 586b protrudes integrally from the insertion portion 586a toward the distal end side. The protruding portion 586b has a cylindrical portion 586d extending in the direction of the axis X from the distal end side of the insertion portion 86a, and an outer flange 586c extending from the cylindrical portion 586d in a direction orthogonal to the axis X. The spacer 586e is sandwiched between the front end surface of the seal member 17 and the rear end surface of the outer flange 586c, and the spacer member 586b forms a gap D that allows the seal member 17 to expand in the axis X direction. The

以上において、本発明を実施例1、2に即して説明したが、本発明は上記実施例1、2に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。   In the above, the present invention has been described with reference to the first and second embodiments. However, the present invention is not limited to the first and second embodiments, and can be appropriately modified and applied without departing from the spirit of the present invention. Needless to say.

本発明はガスセンサに利用可能である。   The present invention can be used for a gas sensor.

1、2、3、4…ガスセンサ
17…シール部材
17a…貫通孔
18…セパレータ
20…検出素子
20a…検出部
60…ケース(11…主体金具、16…金属外筒)
60a…基準ガス空間
85、485、585…通気フィルタ
86、286、586…挿入部材
86a、286a、586a…挿入部材の挿入部
86b、586b…突出部
86c、286c、586c…外フランジ
86d、586d…円筒部
86p、286p、586p…大気側開口
86q、286q、586q…基準側開口
286b、286e、586e…スペーサ部材
318a…凸部
485a…通気フィルタの挿入部
485b…通気フィルタの鍔部
D…間隙
L…突出部の軸線方向長さ
X…軸線
1, 2, 3, 4 ... Gas sensor 17 ... Sealing member 17a ... Through hole 18 ... Separator 20 ... Detection element 20a ... Detection part 60 ... Case (11 ... Metal shell, 16 ... Metal outer cylinder)
60a ... Reference gas space 85, 485, 585 ... Ventilation filter 86, 286, 586 ... Insertion member 86a, 286a, 586a ... Insertion portion 86b, 586b ... Projection part 86c, 286c, 586c ... Outer flange 86d, 586d ... Cylindrical portion 86p, 286p, 586p ... Air side opening 86q, 286q, 586q ... Reference side opening 286b, 286e, 586e ... Spacer member 318a ... Convex portion 485a ... Ventilation filter insertion portion 485b ... Ventilation filter flange D ... Gap L ... Axial length of protrusion X ... Axis

Claims (3)

軸線方向に延びるとともに、被測定ガス成分を検出する検出部を先端側に有する検出素子と、
該検出部を被測定ガスに晒すように保持するとともに、該検出素子の後端側に基準ガス空間を形成するケースと、
該ケースの後端側に配置され、該ケースとともに該基準ガス空間を形成し、かつ大気側から該基準ガス空間側に貫通する貫通孔が形成されたシール部材と、
該貫通孔内に配置され、水の通過を阻止するとともに通気性を有する通気フィルタと、
該通気フィルタを該貫通孔内に保持するために、該貫通孔内に挿通され、後端側に大気側開口を有し、前端側に基準側開口が形成された筒状をなす挿入部材と、
該検出素子と該シール部材との間に配置された絶縁材料製のセパレータとを備えたガスセンサであって、
前記ケースの後端側が加締められることにより前記シール部材が該ケースに固定されており、該シール部材の先端面と前記セパレータの後端面との間には、該シール部材の軸線方向の膨張を許容する間隙が形成され、前記挿入部材の先端が該セパレータの後端面に当接しており、
該挿入部材は、前記貫通孔に挿通される挿入部と、該挿入部から先端側に向けて突出する突出部とからなり、
該突出部は、該挿入部の先端側から軸線に対して直交する方向に延在する外フランジと、該外フランジから先端側に向けて突出する円筒部とを有することを特徴とするガスセンサ。
A detection element that extends in the axial direction and has a detection part on the tip side for detecting a gas component to be measured;
A case in which the detection unit is held so as to be exposed to the gas to be measured, and a reference gas space is formed on the rear end side of the detection element;
A seal member which is disposed on the rear end side of the case, forms a reference gas space with the case, and has a through-hole penetrating from the atmosphere side to the reference gas space side;
A ventilation filter that is disposed in the through-hole and that prevents passage of water and has air permeability;
In order to hold the ventilation filter in the through-hole, a cylindrical insertion member that is inserted into the through-hole, has an atmosphere side opening on the rear end side, and has a reference side opening formed on the front end side; ,
A gas sensor comprising a separator made of an insulating material disposed between the detection element and the seal member,
The seal member is fixed to the case by crimping the rear end side of the case, and the axial expansion of the seal member is caused between the front end surface of the seal member and the rear end surface of the separator. An allowable gap is formed, and the tip of the insertion member is in contact with the rear end surface of the separator,
The insertion member includes an insertion portion that is inserted through the through hole, and a protruding portion that protrudes from the insertion portion toward the distal end side.
The projecting portion includes an outer flange extending in a direction orthogonal to the axis from the distal end side of the insertion portion, and a cylindrical portion projecting from the outer flange toward the distal end side.
前記通気フィルタは、前記挿入部材内に挿入されて前記大気側開口を覆う柱状のものである請求項1記載のガスセンサ。   The gas sensor according to claim 1, wherein the ventilation filter has a columnar shape that is inserted into the insertion member and covers the atmosphere side opening. 前記突出部の軸線方向長さが前記挿入部材の肉厚よりも長い請求項1又は2記載のガスセンサ。   The gas sensor according to claim 1 or 2, wherein a length in the axial direction of the protrusion is longer than a thickness of the insertion member.
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