JP2012154774A - ガスセンサ - Google Patents
ガスセンサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012154774A JP2012154774A JP2011013791A JP2011013791A JP2012154774A JP 2012154774 A JP2012154774 A JP 2012154774A JP 2011013791 A JP2011013791 A JP 2011013791A JP 2011013791 A JP2011013791 A JP 2011013791A JP 2012154774 A JP2012154774 A JP 2012154774A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rear end
- gas sensor
- outer cylinder
- rubber cap
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
【課題】主体金具の後端側のゴムキャップの熱劣化を防止することができるガスセンサを提供する。
【解決手段】ガスセンサ素子10と、ガスセンサ素子を保持する主体金具138と、主体金具の外周に取り付けられると共に、主体金具より後端に延びる金属製の外筒144と、外筒の内側でガスセンサ素子に電気的に接続され、外筒より後端に引き出されるリード線146と、外筒の後端側に内挿され、リード線を軸線方向に挿通させる貫通孔161が形成されたゴムキャップ150と、を備えたガスセンサであって、外筒の外周に取り付けられる金属製の放熱部材50をさらに備え、放熱部材は、外筒の外周のうち主体金具と外筒との接触部W1の後端より後端側の領域でかつゴムキャップの先端より先端側の領域S内に接続される接続部51と、接続部に繋がりつつ外筒の外周から離間すると共に自身の後端がゴムキャップの後端より先端側に位置する放熱主部53と、を有する。
【選択図】図2
【解決手段】ガスセンサ素子10と、ガスセンサ素子を保持する主体金具138と、主体金具の外周に取り付けられると共に、主体金具より後端に延びる金属製の外筒144と、外筒の内側でガスセンサ素子に電気的に接続され、外筒より後端に引き出されるリード線146と、外筒の後端側に内挿され、リード線を軸線方向に挿通させる貫通孔161が形成されたゴムキャップ150と、を備えたガスセンサであって、外筒の外周に取り付けられる金属製の放熱部材50をさらに備え、放熱部材は、外筒の外周のうち主体金具と外筒との接触部W1の後端より後端側の領域でかつゴムキャップの先端より先端側の領域S内に接続される接続部51と、接続部に繋がりつつ外筒の外周から離間すると共に自身の後端がゴムキャップの後端より先端側に位置する放熱主部53と、を有する。
【選択図】図2
Description
本発明は、被測定ガス中の特定成分の濃度を検出するガスセンサに関する。
従来から、内燃機関の排気ガス中の特定成分(酸素、NOx等)の濃度を検出するためのガスセンサが用いられている。図4は、従来のガスセンサ1000の断面構造を示す。ガスセンサ1000は、軸線方向Oに向かって延びる板状のガスセンサ素子10と、ガスセンサ素子10を固定する筒状の主体金具138と、主体金具138の後端(図示上端)側に包囲状に設けられた金属製の外筒144と、外筒144内に配置されたセパレータ166と、セパレータ166内に保持される5個の接続端子110(図4では、4個図示)と、接続端子110の後端側に接続されて後端に引き出される5個のリード線146と、セパレータ166の後端側で外筒144内に配置され、リード線146を挿通させる貫通孔161を有するゴムキャップ150と、を備えている。
ガスセンサ素子10は、固体電解質体と該固体電解質体に配置された一対の電極とから構成され、ガスセンサ素子10の後端側の両面にそれぞれ1以上(合計5個)の電極パッド10a、10bが配置されている。又、接続端子110の先端側は電極パッド10a、10bのいずれかにそれぞれ電気的に接続され、接続端子110の後端側はリード線146の先端に電気的に接続される。なお、セパレータ166には、ガスセンサ素子10の後端部を囲むコンタクト挿通孔168が設けられ、各接続端子110の先端側が挿通孔168を臨んで配置されて電極パッド10a、10bに当接するようになっている。
ガスセンサ素子10は、固体電解質体と該固体電解質体に配置された一対の電極とから構成され、ガスセンサ素子10の後端側の両面にそれぞれ1以上(合計5個)の電極パッド10a、10bが配置されている。又、接続端子110の先端側は電極パッド10a、10bのいずれかにそれぞれ電気的に接続され、接続端子110の後端側はリード線146の先端に電気的に接続される。なお、セパレータ166には、ガスセンサ素子10の後端部を囲むコンタクト挿通孔168が設けられ、各接続端子110の先端側が挿通孔168を臨んで配置されて電極パッド10a、10bに当接するようになっている。
そして、上記構成のガスセンサの製造に際しては、ゴムキャップ150の各貫通孔161に各リード線146を通した後、外筒144の後端寄り部位のシール用筒部144aを外周面から縮径状にかしめ、貫通孔161等におけるシールを保持している。ところが、ゴムキャップ150はシリコンゴムやフッ素ゴム等からなるため、ガスセンサが設置される排気管等の高熱によってゴムキャップ150が劣化し、シール性が低下するおそれがある。
このようなことから、酸素センサの外側にテーパー筒状の保護カバー(放熱板)を設け、酸素センサを熱害から保護する技術が開示されている(特許文献1参照)。又、ゴムキャップ(シールラバー)の外側に放熱部材を接触させて放熱を図る技術が開示されている(特許文献2参照)。
このようなことから、酸素センサの外側にテーパー筒状の保護カバー(放熱板)を設け、酸素センサを熱害から保護する技術が開示されている(特許文献1参照)。又、ゴムキャップ(シールラバー)の外側に放熱部材を接触させて放熱を図る技術が開示されている(特許文献2参照)。
しかしながら、上記した特許文献1記載の技術の場合、保護カバー(放熱板)が本体金具(主体金具)に直接接触しているため、排気管等の取付対象体に近接して高温となる本体金具の熱が保護カバーに伝わって保護カバー自身が高温となり、ゴムキャップの放熱効果が十分でないという問題がある。
又、特許文献2記載の技術の場合、主体金具の外周に金属製の外筒が取り付けられ、この外筒の後端に放熱部材を被せているため、主体金具の熱が外筒から放熱部材に伝わり、かえってシールラバーを高温にするおそれがある。
そこで本発明は、主体金具の後端側に配置されたゴムキャップの熱による劣化を有効に防止することができるガスセンサを提供することを目的とする。
又、特許文献2記載の技術の場合、主体金具の外周に金属製の外筒が取り付けられ、この外筒の後端に放熱部材を被せているため、主体金具の熱が外筒から放熱部材に伝わり、かえってシールラバーを高温にするおそれがある。
そこで本発明は、主体金具の後端側に配置されたゴムキャップの熱による劣化を有効に防止することができるガスセンサを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明のガスセンサは、軸線方向に向かって延びるガスセンサ素子と、前記ガスセンサ素子の径方向周囲を取り囲んで該ガスセンサ素子を保持する主体金具と、前記主体金具の外周に取り付けられると共に、前記主体金具より後端に延びる金属製の外筒と、前記外筒の内側で前記ガスセンサ素子に電気的に接続され、前記外筒より後端に引き出されるリード線と、前記外筒の後端側に内挿され、前記リード線を前記軸線方向に挿通させる貫通孔が形成されたゴムキャップと、を備えたガスセンサであって、前記外筒の外周に取り付けられる金属製の放熱部材をさらに備え、前記放熱部材は、前記外筒の外周のうち前記主体金具と前記外筒との接触部の後端より後端側の領域でかつ前記ゴムキャップの先端より先端側の領域内に接続される接続部と、該接続部に繋がりつつ前記外筒の外周から離間すると共に自身の後端が前記ゴムキャップの後端より先端側に位置する放熱主部と、を有する。
このように上記領域内で放熱部材の接続部を外筒に接触させると、取付対象体(排気管等)からの受熱で高温となる主体金具からの熱は、外筒からゴムキャップへ伝わる前に接続部へ伝わり、接続部につながる放熱主部から放熱されるので、熱によるゴムキャップの劣化を有効に防止することができる。又、放熱主部自身は外筒から離間しているので、放熱効果が向上する。一方、接続部が上記領域より先端側又は後端側に位置する場合、外筒の熱を放熱する経路が形成されず、接触部から外筒に伝わる熱は直接ゴムキャップへ伝わってしまい、熱によりゴムキャップが劣化する。
また、ガスセンサを車両に取り付けた際にガスセンサの軸線方向に交差する方向に流れる風(車両の走行風等)の一部が放熱主部53に遮られずに直接ゴムキャップ150に直接当たり、ゴムキャップ150を冷却して温度上昇を抑制できる。
このように上記領域内で放熱部材の接続部を外筒に接触させると、取付対象体(排気管等)からの受熱で高温となる主体金具からの熱は、外筒からゴムキャップへ伝わる前に接続部へ伝わり、接続部につながる放熱主部から放熱されるので、熱によるゴムキャップの劣化を有効に防止することができる。又、放熱主部自身は外筒から離間しているので、放熱効果が向上する。一方、接続部が上記領域より先端側又は後端側に位置する場合、外筒の熱を放熱する経路が形成されず、接触部から外筒に伝わる熱は直接ゴムキャップへ伝わってしまい、熱によりゴムキャップが劣化する。
また、ガスセンサを車両に取り付けた際にガスセンサの軸線方向に交差する方向に流れる風(車両の走行風等)の一部が放熱主部53に遮られずに直接ゴムキャップ150に直接当たり、ゴムキャップ150を冷却して温度上昇を抑制できる。
前記放熱部材の後端は前記ゴムキャップの先端よりも先端側に位置すると、放熱部材が無かったときに本来ゴムキャップに当たるはずだった全ての走行風が遮られることなくゴムキャップに当たるので、より効果的にゴムキャップの温度上昇を抑制できるので好ましい。
前記ガスセンサ素子及び前記リード線を電気的に接続する接続端子を径方向から保持するセラミック製のセパレータをさらに備え、前記セパレータは前記軸線方向に前記ゴムキャップと離間して配置されているとよい。
セラミック製のセパレータは特に熱を伝え易いため、このセパレータとゴムキャップとを離間させると、セパレータからの熱がゴムキャップに伝わり難くなり、ゴムキャップの熱劣化をさらに有効に防止することができる。
セラミック製のセパレータは特に熱を伝え易いため、このセパレータとゴムキャップとを離間させると、セパレータからの熱がゴムキャップに伝わり難くなり、ゴムキャップの熱劣化をさらに有効に防止することができる。
前記セパレータはアルミナを主成分とするとよい。
アルミナを主成分とする(アルミナの割合が50wt%以上の)セパレータは特に熱を伝え易いため、このセパレータとゴムキャップとを離間させると、セパレータからの熱がゴムキャップに伝わり難くなり、ゴムキャップの熱劣化をさらに有効に防止することができる。
アルミナを主成分とする(アルミナの割合が50wt%以上の)セパレータは特に熱を伝え易いため、このセパレータとゴムキャップとを離間させると、セパレータからの熱がゴムキャップに伝わり難くなり、ゴムキャップの熱劣化をさらに有効に防止することができる。
前記軸線方向に見て、前記放熱部材の接続部の先端が前記セパレータの後端よりも更に後端側に位置するとよい。
この構成によれば、セパレータから外筒へ伝わる熱をも放熱する経路が形成され、熱によるゴムキャップの劣化をさらに防止することができる。
この構成によれば、セパレータから外筒へ伝わる熱をも放熱する経路が形成され、熱によるゴムキャップの劣化をさらに防止することができる。
前記放熱主部の最大外径が前記主体金具の六角対辺よりも小さいとよい。
この構成によれば、ガスセンサを取付対象体に取り付ける際、六角対辺に係合させる工具が放熱主部に干渉せず、ガスセンサの取付け作業を円滑に行うことができる。
この構成によれば、ガスセンサを取付対象体に取り付ける際、六角対辺に係合させる工具が放熱主部に干渉せず、ガスセンサの取付け作業を円滑に行うことができる。
この発明によれば、ガスセンサにおいて、主体金具の後端側に配置されたゴムキャップの熱による劣化を有効に防止することができる。
以下、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るガスセンサ(酸素センサ)200の斜視図を示す。酸素センサ200は、図示しない酸素センサ素子(ガスセンサ素子)を包囲しつつ保持する筒状の主体金具138と、主体金具138の外周に取り付けられる金属製の外筒144と、外筒144の後端側に内挿されるゴムキャップ150と、外筒144の外周に取り付けられる金属製の放熱部材50と、主体金具138の先端に取り付けられて酸素センサ素子の先端を包囲する内部プロテクタ143及び外部プロテクタ142(外部プロテクタ142のみ図示)と、ゴムキャップ150の貫通孔161から後端側に引き出される5本のリード線146とを備えている。
なお、軸線方向Oに見て外部プロテクタ142側を「先端」側とし、ゴムキャップ150側を「後端」側とする。
図1は、本発明の実施形態に係るガスセンサ(酸素センサ)200の斜視図を示す。酸素センサ200は、図示しない酸素センサ素子(ガスセンサ素子)を包囲しつつ保持する筒状の主体金具138と、主体金具138の外周に取り付けられる金属製の外筒144と、外筒144の後端側に内挿されるゴムキャップ150と、外筒144の外周に取り付けられる金属製の放熱部材50と、主体金具138の先端に取り付けられて酸素センサ素子の先端を包囲する内部プロテクタ143及び外部プロテクタ142(外部プロテクタ142のみ図示)と、ゴムキャップ150の貫通孔161から後端側に引き出される5本のリード線146とを備えている。
なお、軸線方向Oに見て外部プロテクタ142側を「先端」側とし、ゴムキャップ150側を「後端」側とする。
ゴムキャップ150は円柱状に形成され、リード線を軸線方向Oにそれぞれ挿通させる5個の貫通孔161がゴムキャップ150の周方向に沿って形成されている。そして、外筒144の後端内側にゴムキャップ150を収容してゴムキャップ150の各貫通孔161に各リード線146を通した後、外筒144の後端寄り部位のシール用筒部144aを外周面から縮径状にかしめることでシール用筒部144aを径方向に圧縮し、ゴムキャップ150を外筒144の後端部内側に保持すると共に、貫通孔161等におけるシール性を保持している。
放熱部材50は、外筒144の外周に接続される環状の接続部51と、接続部51の後端に繋がりつつ後端側に向かってテーパー筒状に拡径して外筒144の外周から離間する放熱主部53とを有する。又、放熱主部53には水抜き穴53bが設けられている(図1では、合計5個)。
主体金具138は、排気管に固定されるためのねじ部139が外表面に形成されると共に、ねじ部139の後端側に工具が係合するための六角部137を有している。
放熱部材50は、外筒144の外周に接続される環状の接続部51と、接続部51の後端に繋がりつつ後端側に向かってテーパー筒状に拡径して外筒144の外周から離間する放熱主部53とを有する。又、放熱主部53には水抜き穴53bが設けられている(図1では、合計5個)。
主体金具138は、排気管に固定されるためのねじ部139が外表面に形成されると共に、ねじ部139の後端側に工具が係合するための六角部137を有している。
ゴムキャップ150は、例えばシリコンゴムやフッ素ゴム等から形成することができる。放熱部材50は、SUSからなり、主体金具138はSUS又は鋼からなる。
図2は、図1のA−A線に沿うガスセンサ200の断面図を示す。酸素センサ200は、上記した主体金具138と、軸線方向O(酸素センサ200の長手方向:図中上下方向)に延びる板状形状をなす酸素センサ素子(ガスセンサ素子)10と、酸素センサ素子の後端部の周囲を取り囲む挿通孔166aを有する第1のセパレータ166と、第1のセパレータ166に自身の先端側がそれぞれ離間して保持される5個の接続端子30(図2では、3個図示)と、接続端子30の後端側にそれぞれ電気的に接続されて第1のセパレータ166より後端に引き出される5本のリード線146(図2では、3本図示)と、第1のセパレータ166の後端側に配置されるゴムキャップ150と、軸線方向Oに沿って第1のセパレータ166とゴムキャップ150との間に配置される円筒状の第2のセパレータ169と、を備えている。
又、第1のセパレータ166と第2のセパレータ169の間の外筒144内に筒状のバネ材170が配置されている。そして、バネ材170によって第2のセパレータ169が後端側に付勢され、ゴムキャップ150の先端向き面に当接することで、第2のセパレータ169が外筒144内の所定位置に保持される。
又、第1のセパレータ166と第2のセパレータ169の間の外筒144内に筒状のバネ材170が配置されている。そして、バネ材170によって第2のセパレータ169が後端側に付勢され、ゴムキャップ150の先端向き面に当接することで、第2のセパレータ169が外筒144内の所定位置に保持される。
主体金具138は、軸線方向に貫通する貫通孔154を有し、貫通孔154の径方向内側に突出する棚部152を有する略筒状形状に構成されている。また、主体金具138は、酸素センサ素子10を先端側が貫通孔154の先端側外部に配置し、電極パッド10a、10bが貫通孔154の後端側外部に配置する状態で貫通孔154に保持している。さらに、棚部152は、軸線方向に垂直な平面に対して傾きを有する内向きのテーパー面として形成されている。
なお、主体金具138の貫通孔154の内部には、酸素センサ素子10の径方向周囲を取り囲む状態で環状形状のセラミックホルダ151、粉末充填層156(滑石リング)、および上述のセラミックスリーブ106がこの順に先端側から後端側にかけて積層されている。また、セラミックスリーブ106と主体金具138の後端部との間には、加締めパッキン(図示せず)が配置されており、セラミックホルダ151と主体金具138の棚部152との間には、滑石リング156やセラミックホルダ151を保持し、気密性を維持するための金属ホルダ(図示せず)が配置されている。なお、主体金具138の後端部は、加締めパッキンを介してセラミックスリーブ106を先端側に押し付けるように、加締められている。
一方、図2に示すように、主体金具138の先端側(図2における下方)外周には、酸素センサ素子10の突出部分を覆うと共に、複数の孔部を有する金属製(例えば、ステンレスなど)二重の外部プロテクタ142および内部プロテクタ143が、溶接等によって取り付けられている。
酸素センサ素子10は公知の構造を有しているが、簡単に説明すると、第1ポンピングセル、第2ポンピングセル、酸素濃度検出セルを備え、各セルは酸素イオン透過性の固体電解質体と一対の電極から構成されている。又、酸素センサ素子10はヒータを備えている。そして、酸素センサ素子10内の測定室に被測定ガスが導入されると、酸素濃度検出セルが測定室内の酸素濃度を検出するが、酸素濃度検出セルが一定の基準電圧(理論空燃比)を検出するよう、第1ポンピングセルが被測定ガス中の過剰な酸素を外部に汲み出し又は汲み入れ、そのときのIp電流を検出して酸素濃度を検出する。
そして、電極パッド10a、10bは、Ip2電流(の電圧変換値)、酸素濃度検出セルの検出値、及び第1ポンピングセルのポンピング電流を外部コントローラとの間で入出力するために用いられる。
そして、電極パッド10a、10bは、Ip2電流(の電圧変換値)、酸素濃度検出セルの検出値、及び第1ポンピングセルのポンピング電流を外部コントローラとの間で入出力するために用いられる。
接続端子30は、セパレータ166内でコンタクト挿通孔166aに臨むように保持されている。一方、酸素センサ素子10後端の両面には、それぞれ電極パッド10a、10bが配置され、個々の電極パッド10a、10bに接続端子30の先端側の突起31pが電気的に接触するようになっている。なお、図2は酸素センサ素子10の板面に垂直な断面を示し、酸素センサ素子10の後端の一方の面(図2の左側)に2個の電極パッド10aが形成され、他の面(図2の右側)に3個の電極パッド10bが形成されている。又、酸素センサ素子10の先端側の外表面に多孔質保護層20が被覆されている。
又、接続端子30の後端側は第2のセパレータ169の挿通孔169aにそれぞれ保持されている。
又、接続端子30の後端側は第2のセパレータ169の挿通孔169aにそれぞれ保持されている。
なおこの実施形態では、第1のセパレータ166と第2のセパレータ169とが存在するが、セパレータが複数存在する場合、軸線方向に見て主体金具に最も近接するセパレータを特許請求の範囲の「セパレータ」と称する。これは、高温となる主体金具に最も近接するセパレータが最も高温となるので、このセパレータをゴムキャップから離間させるのが熱対策として有効となるためである。特に、アルミナを主成分とする(アルミナの割合が50wt%以上の)セパレータは熱を伝え易いため、このセパレータとゴムキャップ150とを離間させると、セパレータからの熱がゴムキャップ150に伝わり難くなり、ゴムキャップの熱劣化をさらに有効に防止することができる。
なお、本発明において「セパレータ」とは、接続端子30を内部に離間して保持する機能を有するものをいう。
なお、本発明において「セパレータ」とは、接続端子30を内部に離間して保持する機能を有するものをいう。
又、この実施形態では、第1のセパレータ166は軸線方向Oに沿って2つに分割される箱形になっており、分割された2つの部材に各接続端子30を組み込んだ後で部材を組み立て、さらに各部材の外周に枠167を外嵌して各部材を結合している。この際、接続端子30の先端縁のL字状係止端31eを第1のセパレータ166の先端向き面に係止して接続端子30を固定している。
次に、本発明の特徴部分である放熱部材50の構成について説明する。まず、接続部51は主体金具138と外筒144との接触部W1の後端より後端側の領域で、かつゴムキャップ150の先端より先端側の領域S内で外筒144の外周に接続される(接触する)。このように接続部51を領域S内で外筒144に接触させると、取付対象体(排気管等)からの受熱で高温となる主体金具138からの熱は、外筒144からゴムキャップ150へ伝わる前に接続部51へ伝わり、接続部51につながる放熱主部53から放熱されるので、熱によるゴムキャップの劣化を有効に防止することができる。又、放熱主部53自身は外筒144から離間しているので、放熱効果が向上する。
さらに、放熱部材(放熱主部53)の後端は、ゴムキャップ150の後端より先端側に位置することが必要である。このようにすると、ガスセンサを車両に取り付けた際にガスセンサの軸線方向Oに交差する方向に流れる風(車両の走行風等)の一部が放熱主部53に遮られずに直接ゴムキャップ150に直接当たり、ゴムキャップ150を冷却して温度上昇を抑制できる。
放熱主部53の後端がゴムキャップ150の後端より後端側にあると、放熱主部53がゴムキャップ150を完全に覆ってしまい、走行風による冷却効果が失われると共に、放熱主部53で放熱された熱がゴムキャップ150に伝わってしまう。
放熱主部53の後端がゴムキャップ150の後端より後端側にあると、放熱主部53がゴムキャップ150を完全に覆ってしまい、走行風による冷却効果が失われると共に、放熱主部53で放熱された熱がゴムキャップ150に伝わってしまう。
なお、主体金具138と外筒144とが実際に接している部分を接触部W1とする。例えば、主体金具138と外筒144とをスポット溶接した場合、溶接点の周囲で主体金具138と外筒144とが浮いている部分は接触部W1としない。同様に、主体金具138と外筒144とを加締め接続した場合、加締め部周囲で主体金具138と外筒144とが離間している部分は接触部W1としない。
又、外筒144と放熱部材50とが実際に接している部分を接続部51とする。例えば、図2に示すように、外筒144と放熱部材50とをスポット溶接した場合、溶接点の周囲で外筒144と放熱部材50が浮いている部分は接続部51とせず、溶接点W2を接続部51とみなす。
又、外筒144と放熱部材50とが実際に接している部分を接続部51とする。例えば、図2に示すように、外筒144と放熱部材50とをスポット溶接した場合、溶接点の周囲で外筒144と放熱部材50が浮いている部分は接続部51とせず、溶接点W2を接続部51とみなす。
一方、接続部51が領域Sより先端側又は後端側に位置する場合、外筒144の熱を放熱する経路が形成されず、接触部W1から外筒144に伝わる熱は直接ゴムキャップ150へ伝わってしまい、熱によりゴムキャップが劣化する。ここで、領域S内に、接続部51(W2)のすべてが入っている必要がある。領域Sの先後に接続部51の一部がはみ出すと、主体金具138からの熱が有効に接続部51へ伝わり難く、放熱効果が低下するからである。
なお、主体金具138は比較的肉厚でその熱容量が大きいため、仮に領域Sより先端側で接続部51を外筒144又は主体金具138に接触させても、放熱部材50によって主体金具138の温度自体はほとんど低下せず、放熱部材50が無駄になる。これに対し、外筒144の厚みは主体金具138より薄く、熱容量も比較的小さいため、領域S内に接続部51を接続することで、放熱部材50の放熱効果によって外筒144の温度が低下し、熱によるゴムキャップの劣化を防止することができる。
なお、主体金具138は比較的肉厚でその熱容量が大きいため、仮に領域Sより先端側で接続部51を外筒144又は主体金具138に接触させても、放熱部材50によって主体金具138の温度自体はほとんど低下せず、放熱部材50が無駄になる。これに対し、外筒144の厚みは主体金具138より薄く、熱容量も比較的小さいため、領域S内に接続部51を接続することで、放熱部材50の放熱効果によって外筒144の温度が低下し、熱によるゴムキャップの劣化を防止することができる。
なお、上記したようにセラミック製のセパレータ(第1のセパレータ166)は熱を伝え易いため、接続部51の先端がセパレータ(第1のセパレータ166)の後端よりも更に後端側に位置すると、セパレータ(第1のセパレータ166)から外筒144へ伝わる熱をも放熱する経路が形成され、熱によるゴムキャップの劣化をさらに防止することができる。
又、放熱主部53(つまり、放熱部材50)の最大外径D2を主体金具138の六角部137の六角対辺D1よりも小さくすれば、ガスセンサ200を取付対象体に取り付ける(ねじ止めする)際、六角部137の六角対辺D1に係合させる工具が放熱主部53に干渉せず、ガスセンサの取付け作業を円滑に行うことができる。
又、放熱部材50の後端(本実施形態では放熱主部53の後端)がゴムキャップ150の先端よりも先端側に位置すると、放熱部材50が無かったときに本来ゴムキャップ150に当たるはずだった全ての走行風が遮られることなくゴムキャップ150に当たるので、より効果的にゴムキャップ150の温度上昇を抑制できる。
又、放熱主部53(つまり、放熱部材50)の最大外径D2を主体金具138の六角部137の六角対辺D1よりも小さくすれば、ガスセンサ200を取付対象体に取り付ける(ねじ止めする)際、六角部137の六角対辺D1に係合させる工具が放熱主部53に干渉せず、ガスセンサの取付け作業を円滑に行うことができる。
又、放熱部材50の後端(本実施形態では放熱主部53の後端)がゴムキャップ150の先端よりも先端側に位置すると、放熱部材50が無かったときに本来ゴムキャップ150に当たるはずだった全ての走行風が遮られることなくゴムキャップ150に当たるので、より効果的にゴムキャップ150の温度上昇を抑制できる。
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、放熱主部53を接続部51より後端側にのみ設けているが、図3に示すように、接続部51より先端側にも第2の放熱主部54を設けてもよい。又、放熱主部53を接続部51より先端側にのみ設けてもよい。
又、放熱主部の形状も限定されず、表面積を増大させるために周方向又は軸線方向に延びるに多数のフィンや凹凸を設けてもよい。放熱部材は必ずしも周方向に連続していなくてもよく、外筒に嵌装しやすいよう、軸線方向に切れ目があってもよい。
又、上記実施形態では、放熱主部53が接続部51からテーパー筒状に拡径するように形成されているが、放熱主部を接続部51より大径の円筒状に形成してもよい。但し、放熱主部をテーパー筒状にした方が、放熱主部の内側に熱がこもり難いので好ましい。又、ガスセンサ全体のスペースが許す限り、例えば放熱主部を径方向に水平に延ばした構成としてもよい。
さらに、ガスセンサ素子としては、上記した酸素センサ素子(全領域空燃比センサ素子)の他、λセンサ素子、NOxセンサ素子、アンモニアセンサ素子を用いることができ、板状の素子だけでなく、筒状の素子であってもよい。
例えば、上記実施形態では、放熱主部53を接続部51より後端側にのみ設けているが、図3に示すように、接続部51より先端側にも第2の放熱主部54を設けてもよい。又、放熱主部53を接続部51より先端側にのみ設けてもよい。
又、放熱主部の形状も限定されず、表面積を増大させるために周方向又は軸線方向に延びるに多数のフィンや凹凸を設けてもよい。放熱部材は必ずしも周方向に連続していなくてもよく、外筒に嵌装しやすいよう、軸線方向に切れ目があってもよい。
又、上記実施形態では、放熱主部53が接続部51からテーパー筒状に拡径するように形成されているが、放熱主部を接続部51より大径の円筒状に形成してもよい。但し、放熱主部をテーパー筒状にした方が、放熱主部の内側に熱がこもり難いので好ましい。又、ガスセンサ全体のスペースが許す限り、例えば放熱主部を径方向に水平に延ばした構成としてもよい。
さらに、ガスセンサ素子としては、上記した酸素センサ素子(全領域空燃比センサ素子)の他、λセンサ素子、NOxセンサ素子、アンモニアセンサ素子を用いることができ、板状の素子だけでなく、筒状の素子であってもよい。
実施例として、図1、図2に示す全領域空燃比センサ(ガスセンサ)200を作製した。放熱部材50はSUS430製(板厚:0.5mm)とし、主体金具138はSUS430製、六角対辺の径が22mm、とした。このガスセンサ200を、主体金具138の六角部137先端より先端側を炉(400℃)に装入し、ゴムキャップ150の温度を測定した。
比較例1として、放熱部材50の接続部51を主体金具138と外筒144との接触部W1より先端側で主体金具138の六角部137の後端向き面に溶接した。実施例と比較例1とでは、放熱部材50を装着する部位が異なるのみで、装着する放熱部材50は同一のものとした。
比較例2として、放熱部材50を取り付けないガスセンサを用意した。
比較例1として、放熱部材50の接続部51を主体金具138と外筒144との接触部W1より先端側で主体金具138の六角部137の後端向き面に溶接した。実施例と比較例1とでは、放熱部材50を装着する部位が異なるのみで、装着する放熱部材50は同一のものとした。
比較例2として、放熱部材50を取り付けないガスセンサを用意した。
次に、有限要素法を用いたコンピュータシミュレーションソフトウェア(ANSYS Mechanical)、アンシスジャパン株式会社製)を用い、上記実施例、比較例1,2のガスセンサの伝熱解析を行った。各ガスセンサを、主体金具138の六角部137先端より先端側を炉(400℃)に装入した状態をシミュレーションし、ゴムキャップ150の温度を解析した。なおゴムキャップ150の温度を測る際には、外筒144の一部に穴をあけ、その穴に熱電対を入れることでゴムキャップ150の外表面温度を計測した。また軸線方向に見たときの熱電対を装着する位置は、加締め部の中央(ゴムキャップ150の軸線方向にみて中心)である。
なおこのとき、最も厳しい条件下における実験を行うために、炉に挿入した部位より後端側に風(走行風)は当てなかった。
これらの結果を表1に示す。
なおこのとき、最も厳しい条件下における実験を行うために、炉に挿入した部位より後端側に風(走行風)は当てなかった。
これらの結果を表1に示す。
表1から明らかなように、接触部W1の後端より後端側で、かつゴムキャップ150の先端より先端側の領域S内で、接続部51を外筒144の外周に接続させた(接触させた)実施例の場合、比較例1,2に比べてゴムキャップ150の温度が低く、外筒144からゴムキャップ150へ伝わる熱が放熱されて熱によるゴムキャップの劣化を防止できることがわかった。
これに対し、接続部51を主体金具138の六角部137の後端向き面に溶接した比較例1の場合、ゴムキャップ150の温度が放熱部材を設けなかった比較例2とほぼ同じであり、外筒144からゴムキャップ150へ伝わる熱を放熱する効果がほとんど無いことがわかった。これは、主体金具138が比較的肉厚でその熱容量が大きいため、主体金具138自体に放熱部材50を取り付けても、主体金具138の温度を低下させるには至らないためと考えられる。
これに対し、接続部51を主体金具138の六角部137の後端向き面に溶接した比較例1の場合、ゴムキャップ150の温度が放熱部材を設けなかった比較例2とほぼ同じであり、外筒144からゴムキャップ150へ伝わる熱を放熱する効果がほとんど無いことがわかった。これは、主体金具138が比較的肉厚でその熱容量が大きいため、主体金具138自体に放熱部材50を取り付けても、主体金具138の温度を低下させるには至らないためと考えられる。
10 ガスセンサ素子
50 放熱部材
51 接続部
53、54 放熱主部
138 主体金具
144 外筒
146 リード線
150 ゴムキャップ
161 貫通孔
166 セパレータ
200 ガスセンサ
W1 主体金具と外筒との接触部
D1 主体金具の六角対辺
D2 放熱主部の最大外径
O 軸線方向
S 領域
50 放熱部材
51 接続部
53、54 放熱主部
138 主体金具
144 外筒
146 リード線
150 ゴムキャップ
161 貫通孔
166 セパレータ
200 ガスセンサ
W1 主体金具と外筒との接触部
D1 主体金具の六角対辺
D2 放熱主部の最大外径
O 軸線方向
S 領域
Claims (6)
- 軸線方向に向かって延びるガスセンサ素子と、
前記ガスセンサ素子の径方向周囲を取り囲んで該ガスセンサ素子を保持する主体金具と、
前記主体金具の外周に取り付けられると共に、前記主体金具より後端に延びる金属製の外筒と、
前記外筒の内側で前記ガスセンサ素子に電気的に接続され、前記外筒より後端に引き出されるリード線と、
前記外筒の後端側に内挿され、前記リード線を前記軸線方向に挿通させる貫通孔が形成されたゴムキャップと、
を備えたガスセンサであって、
前記外筒の外周に取り付けられる金属製の放熱部材をさらに備え、
前記放熱部材は、
前記外筒の外周のうち前記主体金具と前記外筒との接触部の後端より後端側の領域でかつ前記ゴムキャップの先端より先端側の領域内に接続される接続部と、
該接続部に繋がりつつ前記外筒の外周から離間すると共に自身の後端が前記ゴムキャップの後端より先端側に位置する放熱主部と、を有するガスセンサ。 - 前記放熱部材の後端は前記ゴムキャップの先端よりも先端側に位置する請求項1記載のガスセンサ。
- 前記ガスセンサ素子及び前記リード線を電気的に接続する接続端子を径方向から保持するセラミック製のセパレータをさらに備え、
前記セパレータは、前記軸線方向に見て前記ゴムキャップと離間して配置されている請求項1又は2記載のガスセンサ。 - 前記セパレータはアルミナを主成分とする請求項3記載のガスセンサ。
- 前記軸線方向に見て、前記放熱部材の接続部の先端が前記セパレータの後端よりも更に後端側に位置する請求項3又は4記載のガスセンサ。
- 前記放熱主部の最大外径が前記主体金具の六角対辺よりも小さい請求項1〜5のいずれかに記載のガスセンサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011013791A JP2012154774A (ja) | 2011-01-26 | 2011-01-26 | ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011013791A JP2012154774A (ja) | 2011-01-26 | 2011-01-26 | ガスセンサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012154774A true JP2012154774A (ja) | 2012-08-16 |
Family
ID=46836648
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011013791A Withdrawn JP2012154774A (ja) | 2011-01-26 | 2011-01-26 | ガスセンサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012154774A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016095223A (ja) * | 2014-11-14 | 2016-05-26 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
JP2016156824A (ja) * | 2015-02-25 | 2016-09-01 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
JP2020148698A (ja) * | 2019-03-15 | 2020-09-17 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
CN112782355A (zh) * | 2019-11-05 | 2021-05-11 | 日本特殊陶业株式会社 | 气体传感器 |
JP2021076578A (ja) * | 2019-11-05 | 2021-05-20 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
CN113826005A (zh) * | 2019-05-16 | 2021-12-21 | 株式会社电装 | 气体传感器 |
JP7368290B2 (ja) | 2020-03-27 | 2023-10-24 | 本田技研工業株式会社 | 排気センサの遮熱板構造 |
JP7445577B2 (ja) | 2020-10-07 | 2024-03-07 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
-
2011
- 2011-01-26 JP JP2011013791A patent/JP2012154774A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016095223A (ja) * | 2014-11-14 | 2016-05-26 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
JP2016156824A (ja) * | 2015-02-25 | 2016-09-01 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
US11531002B2 (en) | 2019-03-15 | 2022-12-20 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Gas sensor |
CN111693290A (zh) * | 2019-03-15 | 2020-09-22 | 日本特殊陶业株式会社 | 气体传感器 |
JP7123837B2 (ja) | 2019-03-15 | 2022-08-23 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
JP2020148698A (ja) * | 2019-03-15 | 2020-09-17 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
CN113826005A (zh) * | 2019-05-16 | 2021-12-21 | 株式会社电装 | 气体传感器 |
DE112020002414T5 (de) | 2019-05-16 | 2022-02-10 | Denso Corporation | Gassensor |
CN112782355A (zh) * | 2019-11-05 | 2021-05-11 | 日本特殊陶业株式会社 | 气体传感器 |
JP2021076578A (ja) * | 2019-11-05 | 2021-05-20 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
JP7252920B2 (ja) | 2019-11-05 | 2023-04-05 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
JP7368290B2 (ja) | 2020-03-27 | 2023-10-24 | 本田技研工業株式会社 | 排気センサの遮熱板構造 |
JP7445577B2 (ja) | 2020-10-07 | 2024-03-07 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2012154774A (ja) | ガスセンサ | |
US9354142B2 (en) | Gas sensor | |
JP2007309916A (ja) | 燃焼圧センサ | |
JP6772082B2 (ja) | ガスセンサ | |
JP5194073B2 (ja) | ガスセンサ | |
US9645110B2 (en) | Gas sensor | |
US9739748B2 (en) | Gas sensor and gas detection element | |
US20140174167A1 (en) | Exhaust sensor for an internal combustion engine | |
JP2016142683A (ja) | ガスセンサ | |
JP6158792B2 (ja) | ガスセンサ | |
US10371680B2 (en) | Sensor | |
JP2010286332A (ja) | ガスセンサの取り付け構造及び保護カバー付きガスセンサ | |
JP7252920B2 (ja) | ガスセンサ | |
JP6170440B2 (ja) | ガスセンサ | |
US9985418B1 (en) | Spark plug | |
JP6175004B2 (ja) | センサ | |
JP7123837B2 (ja) | ガスセンサ | |
JP2017049205A (ja) | センサ | |
JP2022018199A (ja) | センサ | |
JP2015099120A (ja) | ガスセンサ | |
JP6086855B2 (ja) | ガスセンサ | |
JP6170441B2 (ja) | センサ | |
CN112782355A (zh) | 气体传感器 | |
JP2019027917A (ja) | ガスセンサ | |
JP2021120659A (ja) | センサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20140401 |