JP3798686B2 - ガスセンサ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸素センサ、ＨＣセンサ、ＮＯｘセンサなど、測定対象となるガス中の被検出成分を検出するためのガスセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述のようなガスセンサとして、被検出成分を検出する検出部が前端に形成された棒状ないし筒状の検出素子を、金属製のケーシングの内側に配置した構造のものが知られている。このようなガスセンサにおいては、測定雰囲気中に位置する検出部を覆うプロテクタが設けられている。プロテクタの側壁部にはガス流通孔が形成され、排気ガス等の被測定ガスはこのガス流通孔からプロテクタ内に導かれ、検出部と接触する。
【０００３】
自動車用の各種ガスセンサにおいて最近では、被測定ガス中の水滴や油滴あるいは汚れ等に対して、さらにプロテクタの壁部表面や内部空間で凝縮した凝縮水の侵入（以下、耐飛水性という）に対して検出部の保護機能を高めるため、該プロテクタを内外２つの筒状部からなる二重構造としたものも多く使用されている。このような二重構造のプロテクタにおいては、内外の筒状部の側壁部にそれぞれガス入口を形成し、被測定ガスはまず外側の筒状部のガス入口を通り、次いで内側の筒状部のガス入口を通って検出部に到達する形となる。しかし、このような二重構造のプロテクタにおいては、検出部の保護機能は高められるが、壁部が二重となる分だけガス流通に対する抵抗が増大し、例えばプロテクタ外側とプロテクタ内部空間との間での被測定ガスの交換速度も小さくなることが多い。そのため、測定雰囲気中の被測定成分の濃度が急激に変化した場合等においては、応答に遅れが出やすいという構造上の問題がある。
【０００４】
また、プロテクタを設けたガスセンサの別の問題として、検出部がセラミック積層体の一方の面にのみガス検知面が形成されている場合、被測定ガスの流入方向によって検出感度に差を生じてしまう欠点がある。
【０００５】
そこで、このような課題を解決するための多重構造プロテクタが、例えば特開２０００−３０４７１９号公報あるいは特開２００１−９９８０７号の各公報に提案されている。これら公報のプロテクタでは、外側筒状部から導入される被検出ガスを内側筒状部の周速面先端部に沿って流通させ、該内側筒状部の先端面に形成されたガス排出孔付近を負圧状態にする。そして、その負圧による吸引力により、内側筒状部の周方向に形成された複数のガス流通口からガスを流入させる。なお、内側筒状部へのガス流入は、負圧発生のために外側筒状部に導入されるガスの一部が分配される形でなされる。該構成によると、多重構造であるにも拘わらず、検出部が配置される内側筒状部の内部空間のガス交換が負圧吸引力より促進され、良好な応答性が確保できる。さらに、周方向に形成された複数のガス流通口から、負圧効果によりガスを一斉にかつ均等に流入させることができるため、前記した板状の検出部のように感度の方向依存性が大きい場合でも、常に安定した検出感度を確保できる利点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報の構造には以下のような問題点がある。
▲１▼特開２００１−９９８０７号公報の構成は、内側筒状部と外側筒状部との隙間空間が一体になっているので、外側筒状部の前端部から流入したガスが、負圧発生用の流れと、内側筒状部内に向かう流れとに分配される際に、渦流や乱流発生による阻害を受けやすい。具体的には、先端部に沿って流れる負圧発生用のガス流から、内側筒状部の周側面後方側に形成されたガス流入口に向かうガス流を分岐させ、内側筒状部内へガスを流入させることになる。しかし、隙間空間が一体になっているため、内側筒状部内に供給し切れない分配ガス流が旋回して前端側に戻ってきやすく、さらに内側筒状部からのガス排出の流れも加わるので、流れに乱れを生じやすくなる。
▲２▼特開２０００−３０４７１９号公報の構成では、内側筒状部と外側筒状部との隙間空間を軸線方向に仕切る中間筒状部が設けられているので、負圧発生用の流れと、内側筒状部内に向かう流れとの分離効果が高められ、上記▲１▼の問題点を解決するための手段が講じられている。しかし、外側筒状部には、他の従来のプロテクタと同様の、円形のガス流入口がまばらに形成されているのみであるから、負圧吸引効果が不足しやすい懸念がある。
【０００７】
本発明の課題は、多重構造プロテクタ構造を採用しつつも、内側筒状部内部のガス交換速度を一層高めることができ、均一かつ迅速な応答性を実現できるガスセンサを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
本発明は、検出素子の軸線方向前端側に形成された検出部と、これを覆うプロテクタとを備えたガスセンサにおいて、上記課題を解決するために以下のように構成されことを特徴とする。
▲１▼プロテクタが、第一筒状部と、該第一筒状部の外側に軸線に関して同軸状に配置される第二筒状部とを備える。
▲２▼第二筒状部の外周面には、第一筒状部の前端部外周面を経て軸線と交差する向きに被検出ガスを流通させるための長方形状の第二側ガス流通口が周方向に複数形成される。
▲３▼第一筒状部の外周面には、検出部が位置する自身内部の検出空間に被検出ガスを導入するための第一側ガス流入口が形成される。また、第一筒状部の前端面には検出空間から被検出ガスを排出するための第一側ガス排出口が形成される。
▲４▼第一筒状部と第二筒状部との間に形成される空間を、軸線方向において前方側空間と後方側空間とに仕切る仕切壁部が設けられる。そして、第二側ガス流通口が前方側空間に、第一側ガス流入口が後方側空間に、それぞれ開口する形態にて形成される。
▲５▼後方側空間に被検出ガスを導入するためのガス導入経路が、仕切壁部と第二筒状部との少なくともいずれかに形成される。
▲６▼ 第一筒状部は、円筒状の外周面を有する本体部と、該本体部よりも径小の前端部とを有する。
▲７▼上記前端部の後端位置から、第二筒状部の側壁面前端位置までの区間を流通口形成対象区間とし、また、仕切壁部の前端位置から第二側ガス流通口の前端位置までの区間を、実質的流通口形成区間とし、第二筒状部の側壁面周方向に沿って設定され、流通口形成対象区間を軸線方向長さとする帯状の領域を流通口形成対象領域として、流通口形成対象領域における、隣り合う第二側ガス流通口の間をなす間隔形成部の周方向における長さの合計が、第二側ガス流通口の周方向における長さの合計より小さく、かつ、流通口形成対象区間の軸線方向長さが、実質的流通口形成区間の軸線方向長さの２倍より小さく設定されてなる。
【０００９】
上記構成によると、▲１▼のように二重構造プロテクタとすることにより、耐飛水性が向上する。また、▲２▼及び▲３▼のように構成することで、第一側ガス排出口における負圧吸引により、検出空間に対し周方向の第一側ガス流入口から均等にガスを流入でき、検出部感度の方向依存性を抑制できる。そして、▲４▼及び▲５▼の構成により、負圧発生用の流れと、内側筒状部内に向かう流れとの分離効果が仕切壁部により高められ、渦流や乱流発生が抑制されるので、検出空間のガス交換効率が向上し検出感度及び応答性が高められる。さらに、▲６▼のような径小の前端部を第一筒状部に形成することで、第一側ガス排出口近傍に発生する負圧吸引力を寄り高めることができ、ガス交換効率の向上に寄与する。
【００１０】
そして、本発明では▲７▼の要件、すなわち、流通口形成対象領域において、その第二側ガス流通口の周方向における長さの合計が間隔形成部の長さの合計より大きく、実質的流通口形成区間の軸線方向長さの２倍が、流通口形成対象区間の長さより大きく設定する点に特徴がある。このようにすると、第二側ガス流通口の形成面積が大幅に増大し、負圧発生のためのガス流量を高めることができるとともに、第一側ガス排出口から第二側ガス流通口を経た外部へのガス排出もスムーズとなり、検出空間のガス交換効率が飛躍的に高められる。その結果、センサの感度及び応答性の大幅な向上を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例を参照して説明する。
図１には、この発明のガスセンサの一実施例として、自動車等の排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ１を示している。この酸素センサはλ型酸素センサと通称されるもので、細長い板状のセラミック素子２（検出素子）が主体金具３に固定された構造を有している。そして、該主体金具３の外周面に形成された取付ネジ部３ａにより、前端側の検出部Ｄが排気管内に位置するように取り付けられ、該排気管内を流れる被測定ガスとしての高温の排気ガスに晒される。なお、本明細書では、主体金具３の軸線方向において検出部Ｄの突出側を「前方側（あるいは前端側）」、これと反対側を「後方側（あるいは後端側）」として説明を行なう。
【００１２】
セラミック素子２は方形状の軸断面を有し、図２（ａ）に示すように、それぞれ横長板状に形成された酸素濃淡電池素子２１と、該酸素濃淡電池素子２１を所定の活性化温度に加熱するヒータ２２とが積層されたものとして構成されている。なお、酸素濃淡電池素子２１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により構成されている。他方、ヒータ２２は公知のセラミックヒータで構成されている。
【００１３】
酸素濃淡電池素子２１において多孔質電極２５，２６には、その長手方向に沿って酸素センサ１の取付基端側に向けて延びる電極リード部２５ａ，２６ａがそれぞれ一体化されている。このうち、ヒータ２２と対向しない側の電極２５からの電極リード部２５ａは、その末端が電極端子部７として使用される。一方、ヒータ２２に対向する側の電極２６の電極リード部２６ａは、図２（ｃ）に示すように、酸素濃淡電池素子２１を厚さ方向に横切るビア２６ｂにより反対側の素子面に形成された電極端子部７と接続されている。すなわち、酸素濃淡電池素子２１は、両多孔質電極２５，２６の電極端子部７が電極２５側の板面末端に並んで形成される形となっている。上記各電極、電極端子部及びビアは、Ｐｔ又はＰｔ合金など、酸素分子解離反応の触媒活性を有した金属粉末のペーストを用いてスクリーン印刷等によりパターン形成し、これを焼成することにより得られるものである。
【００１４】
一方、ヒータ２２の抵抗発熱体パターン２３に通電するためのリード部２３ａ，２３ａも、図２（ｄ）に示すように、ヒータ２２の酸素濃淡電池素子２１と対向しない側の板面末端に形成された電極端子部７，７に、それぞれビア２３ｂを介して接続されている。酸素濃淡電池素子２１とヒータ２２とは、図２（ｂ）に示すように、ＺｒＯ２系セラミックあるいはＡｌ２Ｏ３系セラミック等のセラミック層２７を介して互いに接合される。そして、酸素濃淡電池素子２１は、接合側の多孔質電極（酸素基準側多孔質電極）２６が、微小なポンピング電流の印加により酸素基準電極として機能する一方、反対側の多孔質電極２５が排気ガスと接触する検出側電極となり、その表面がガス検知面となる。
【００１５】
図１に戻りセラミック素子２は、主体金具３の内側に配置された絶縁体４の挿通孔３０に挿通され、前端側の検出部Ｄが、排気管に固定される主体金具３の前端より突出した状態で絶縁体４内に固定される。絶縁体４には、その軸線方向において挿通孔３０の後端に一端が連通し、他端が絶縁体４の後端面に開口するとともに軸断面が該挿通孔３０よりも大径の空隙部３１が形成されている。そして、その空隙部３１の内面とセラミック素子２の外面との間は、ガラス（例えば結晶化亜鉛シリカホウ酸系ガラス）を主体に構成される封着材層３２により封着されている。
【００１６】
絶縁体４と主体金具３との間には、軸線方向に隣接してタルクリング３６と加締めリング３７とがはめ込まれ、主体金具３の後端側外周部を、加締めリング３７を介して絶縁体４側に加締めることにより、絶縁体４と主体金具３とが固定されている。
【００１７】
また、外筒１８の後端部内側にはセラミックセパレータ１６及びグロメット１５が嵌め込まれ、これらに続いてそのさらに内方側にコネクタ部１３が設けられている。リード線１４の後端側はセラミックセパレータ１６を貫通して外部に延びている。一方、リード線１４の前端側は、コネクタ部１３を介して図２に示すセラミック素子２の各電極端子部７に電気的に接続されている。
【００１８】
主体金具３の前端には、セラミック素子２の突出部分、すなわち検出部Ｄを覆うプロテクタ６が取り付けられている。プロテクタ６は、本発明の要部をなすものであり、第一筒状部６ｂと、該第一筒状部６ｂの外側に軸線Ｏに関して同軸状に配置される第二筒状部６ａとを備えた二重構造のものである。以下、詳細に説明する。
【００１９】
図３は、組立て状態のプロテクタ６を拡大して示す半断面図であり、図４は第二筒状部６ａと第一筒状部６ｂとに分解して示す半断面図である。また、図５は、図３のＡ−Ａ断面図である。図３に示すように、第二筒状部６ａの外周面には、第一筒状部６ｂの前端部１６４の外周面を経て、軸線Ｏと交差する向きに被検出ガスを流通させるための第二側ガス流通口６３が形成されている。図４及び図５に示すように、該第二側ガス流通口６３は周方向に複数形成されるものである。
【００２０】
図４に示すように、第一筒状部６ｂの外周面には、検出部Ｄが位置する自身内部の検出空間Ｇ３に被検出ガスを導入するための第一側ガス流入口６０，６１が形成されている。第一側ガス流入口の形成個数は特に限定されるものではないが、本実施形態では、軸線Ｏの方向の互いに異なる２箇所において、それぞれ周方向に所定間隔（本実施形態では９０゜間隔の４個）で配列する第一流入口６０と第二流入口６１とが形成されている。また、図３に示すように、第一筒状部６ｂの前端面には、検出空間Ｇ３から被検出ガスを排出するための第一側ガス排出口６６２が形成されている。
【００２１】
次に、第一筒状部６ｂと第二筒状部６ａとの間に形成される空間は、仕切壁部５９により、軸線Ｏ方向において前方側空間Ｇ１と後方側空間Ｇ２とに仕切られている。図４に示すように、第一筒状部６ｂは、基端部１６１ｗに対し、テーパ状（階段状でもよい）の接続部１６２を介してその前方側に、基端部１６１ｗよりも細径の本体部１６３が結合され、さらにその前方側に本体部１６３よりも径小の先端部１６４が一体化された構造を有する。図３に示すように、基端部１６１ｗは第二筒状部６ａの側壁部６０ｗに対し、その内周面基端側に圧入もしくは隙間嵌めにより嵌合し、前方側空間Ｇ１は側壁部６０ｗと先端部１６４との間に、後方側空間Ｇ２は側壁部６０ｗと本体部１６３との間に、それぞれ形成される形となる。そして、側壁部６０ｗの前端部に第二側ガス流通口６３が前方側空間Ｇ１に開口する形で形成される一方、また、第一側ガス流入口６０，６１は後方側空間Ｇ２に開口する形で本体部１６３に形成されている。そして、仕切壁部５９（後述の通り、第二筒状部６ａに形成してもよい）に形成されるガス導入経路ＰＨにより、前方側空間Ｇ１からの被検出ガスが後方側空間Ｇ２に導入される。
【００２２】
図１に示すように、主体金具３の取付ネジ部３ａよりも前端側部分は、少し縮径されて小径部６５が形成されている。プロテクタ６の２つの筒状部６ａ，６ｂは、側壁部の基端側が互いに重ね合わされる形で、小径部６５にはめ込まれ、周方向に沿って図示しないレーザー溶接部を形成することにより固着されている。
【００２３】
酸素センサ１は、取付ねじ部３ａにおいて車両の排気管に固定される。その検出部Ｄが排気ガスに晒されると、酸素濃淡電池素子２１の多孔質電極２５（図２）が排気ガスと接触し、酸素濃淡電池素子２１には該排気ガス中の酸素濃度に応じた酸素濃淡電池起電力が生じる。この起電力がセンサ出力として取り出される。そのプロテクタ６は、上記のように２重構造とされていることから、検出部Ｄに対する保護機能に優れる。
【００２４】
プロテクタ６内での、推定される排気ガスの流れについて、図６を用いて説明する。第二側ガス流通口６３から第二筒状部６ａの前方側空間Ｇ１に導入された排気ガスは、第一筒状部６ｂの先端部１６４の外周面に沿って流れた後、反対側の第二側ガス流通口６３から流出する。また、このガス流の一部は、仕切壁部５９に形成されたガス導入経路ＰＨを経て、後方側空間Ｇ２へ分岐・導入され、第一側ガス流入口６０，６１から第一筒状部６ｂ内の検出空間Ｇ３に導入される。
【００２５】
第二側ガス流通口６３からのガスの流れのうち、第一筒状部６ｂの先端部１６４の外周面に沿って流れるガス（以下、負圧発生流という）により、第一側ガス排出口６２付近に負圧が発生し、検出空間Ｇ３内に導入されたガスは該第一側ガス排出口６２から吸引排出される。その結果、検出空間Ｇ３に対し周方向の第一側ガス流入口６０，６１から均等にガスを流入でき、検出部Ｄの感度の方向依存性を抑制できる。また、検出空間Ｇ３内のガスが負圧吸引により強制排出されるから、検出空間Ｇ３内のガス交換効率が高められ、検出部Ｄの応答感度が向上する。
【００２６】
さらに、負圧発生用の流れと、内側筒状部６ｂ内に向かう流れとの分離効果が仕切壁部５９により高められ、渦流や乱流発生が抑制されるので、検出空間Ｇ３のガス交換効率が向上し検出感度及び応答性が高められる。つまり、仕切壁部５９の配置により、後方側空間Ｇ２には、ガス導入経路ＰＨの大きさに応じて定まる必要十分なガスのみ導入され、余分なガス流入による乱流が生じにくい。また、後方側空間Ｇ２に１度流入したガスは、仕切壁部５９により前方側空間Ｇ１に戻ることが抑制されるので、前方側空間Ｇ１内の負圧発生流が乱されにくくなり、吸引効果が高められて応答性の向上に寄与する。
【００２７】
そして、本実施形態のガスセンサ１においては、第二側ガス流通口６３が、以下のように形成面積を調整されている点に特徴がある。すなわち、図６及び図７に示すように、軸線Ｏ方向において、円錐状面をなす第一筒状部６ｂの前端部１６４の後端位置から、第二筒状部６ａの側壁面前端位置までの区間を流通口形成対象区間Ｋとする。また、仕切壁部６４の前端位置から第二側ガス流通口６３の前端位置までの区間を、実質的流通口形成区間Ｋ’とし、第二筒状部６ａの側壁面周方向に沿って設定され、流通口形成対象区間Ｋを軸線Ｏ方向長さとする帯状の領域を流通口形成対象領域ＦＡとする。そして、流通口形成対象領域ＦＡにおける、隣り合う第二側ガス流通口６３，６３の間をなす間隔形成部の周方向における長さの合計が、第二側ガス流通口６３の周方向における長さの合計より小さく、かつ、流通口形成対象区間Ｋの軸線Ｏ方向長さが、実質的流通口形成区間Ｋ’の軸線Ｏ方向長さの２倍より小さくなるように設定する。このようにすると、第二側ガス流通口６３の形成面積が大幅に増大し、負圧発生流のガス流量を高めることができるとともに、第一側ガス排出口６２から第二側ガス流通口６３を経た外部へのガス排出もスムーズとなり、検出空間Ｇ３のガス交換効率が飛躍的に高められる。その結果、センサの感度及び応答性の向上に寄与する。
【００２８】
以下、上記ガスセンサ１について、さらに詳細に説明する。
まず、図３に示すように、複数の第二側ガス流通口６３のそれぞれに、内周縁の一部区間に基端側が一体化されるとともに、該基端側に形成された折り目６４ａに沿って第二筒状部６ａの内側に曲げ返された仕切壁素片６４が設けられている。そして、それら仕切壁素片６４が周方向に連なることにより、仕切壁部５９が形成されている。このようにすれば、仕切壁部５９を設けるに際して、専用の別部材を用意する必要がなく、第二筒状部６ａの壁部加工により当該第二筒状部６ａと一体不可分の部材として仕切壁部５９を構成できる。その結果、部品点数が削減されるとともに、組立て工数も減少することができ、経済的である。
【００２９】
図３に示すように、第一側ガス流入口６０，６１は、第二側ガス流通口６３のいずれに対しても、第二筒状部６ａの外部から当該第二側ガス流通口６３を経て直視することが不能な位置関係にて形成されてなる。具体的には、いずれの第二側ガス流通口６３においても、仕切壁部５９（仕切壁素片６４）により遮られる形になるので、内部の第一側ガス流入口６０，６１を直視することができない。つまり、第二側ガス流通口６３にて凝結水等の飛散を受けたとき、その水滴等は仕切壁素片６４に遮られ、第一側ガス流入口６０，６１に直接到達することができない。こうした配置関係が、検出空間内への凝結水等の浸入を防止する上で有利であることは明らかである。
【００３０】
次に、仕切壁素片６４を曲げ返すための折り目６４ａは、基本的には、第二筒状部６ａの外周面の母線に対し交わる形態で形成されていれば、仕切壁素片６４の板面が第二筒状部６ａの軸線Ｏに対して傾くので、空間を仕切る効果が得られる。本実施形態では、折り目６４ａを第二筒状部６ａの周方向に沿って形成することにより、第二筒状部６ａの軸線Ｏと直交する面上への仕切壁素片６４の投影面積が大きくなり、仕切効果が高められている。
【００３１】
図６に示すように、仕切壁素片６４の傾斜角度θ（軸線Ｏと直交する基準面ＡＰからの前方側への立ち上がり角度で表す）は、０゜以上であることが、負圧発生流を乱さない観点において望ましい。また、第一筒状部６ｂの前端部１６４は、仕切壁素片６４より前方側に突出する部分の外周面が円錐状面となっていることが、負圧発生効果を高める上で望ましい。この場合、仕切壁素片６４の傾斜角度θを０゜より大きく定め、仕切壁素片６４の板面が前端部１６４の周面に連なる傾斜面をなすようにすれば、よりスムーズな負圧発生流を生じさせることができる。他方、傾斜角度を８５゜以上にすると、第二側ガス流通口６３からのガス流入が阻害されやすくなり、負圧発生流が却って低下することにつながる。
【００３２】
本実施形態では、第二側ガス流通口６３が、折り目６４ａを一辺とする長方形状に形成されてなる。第二側ガス流通口６３をこのように長方形状に形成することで、その開口面積を大型化できる。その結果、仕切壁部５９によるガス分離効果とも相俟って、前方側空間Ｇ１へのガス流入量が増大し、負圧発生流のガス流束増加により吸引効果ひいては検出空間Ｇ３のガス交換効率をさらに高めることができる。
【００３３】
また、図３に示すように、主体金具３の前端縁から第二筒状部６ａの内面前端縁までの軸線Ｏ方向の距離をＨとして、仕切壁部５９は、前記第二筒状部６ａの内面前端縁から軸線Ｏ方向に（１／２）Ｈの区間内にその全体が位置するものとされている。このようにすることで、前方側空間Ｇ１が後方へ深く伸びた形態が排除され、第二側ガス流通口６３から後方側空間Ｇ２方向へ分岐するガスの滞留や渦流化がより生じにくくなる結果、仕切壁部５９を形成することによる前述の効果がより高められる。
【００３４】
また、第二側ガス流通口６３は、第二筒状部６ａの側壁部を打抜加工することにより形成できる。この場合、側壁部上には、第二側ガス流通口６３の内周縁となる打抜予定区間と、折り目６４ａの区間とからなる閉じた加工線を設定し、折り目６４ａを残して残余の打抜予定区間を剪断打抜するとともに、打抜予定区間の内側に位置する部分を折り目６４ａにおいて半径方向内向きに曲げ加工することにより、仕切壁素片６４を形成することができる。
【００３５】
この場合、図８（ｂ）に示すように、仕切壁素片６４は、基端側から見た第二筒状部６ａ内部への突出長さＱが、第二側ガス流通口６３の軸線Ｏ方向高さＳよりも短く形成されていることが、打抜加工を容易にする観点において望ましい。すなわち、図（ａ）に示すように、第二側ガス流通口６３の形成予定部のうち、仕切壁素片６４となるべき部分の前方側に貫通打抜加工を施して、補助貫通孔６３ｐを形成しておく。そして、その後、仕切壁素片６４となるべき部分の打抜を行なうと、該部分の幅方向両縁の剪断を、補助貫通孔６３ｐ側から折り目６４ａ側へ向けて順次的に行なうことができるので、加工力が小さくてすみ、仕切壁素片６４の仕上がり状態も良好なものとすることができる。
【００３６】
なお、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、第二筒状部６ａの側壁部を、少なくとも第二側ガス流通口６３が形成される前端部において、多角形状軸断面を有するものとして形成することができる。このようにすると、周方向に折り目６４ａを形成する仕切壁素片６４の曲げ加工をより容易に行なうことができる。
【００３７】
また、仕切壁素片６４の長さＱを第二側ガス流通口６３の高さＳよりも相対的に小さくできる結果、仕切壁素片６４をより大きく内側へ曲げることができる。また、補助貫通孔６３ｐを形成する分だけ第二側ガス流通口６３の寸法を拡張できる。これらは、いずれも負圧発生流の流束を高め、吸引効果の増加をもたらす。
【００３８】
このようにして仕切壁素片６４を形成する構成では、複数の仕切壁素片６４の、互いに隣接するものの間に形成された隙間が、前方側空間Ｇ１と後方側空間Ｇ２との連通部ＰＨとなり、第二側ガス流通口６３と該連通部ＰＨとがガス導入経路を構成することとなる。このようにすると、連通部ＰＨは、図５に示すように、第二筒状部６ａの側壁部６０ｗのうち、隣接する第二側ガス流通口６３，６３の間をなす部分（以下、間隔形成部という）６４ｉに対応して形成される。従って、間隔形成部６４ｉの周方向寸法の調整により、形成すべき連通部ＰＨの大きさ、ひいては前方側空間Ｇ１から後方側空間Ｇ２へのガス導入量を、容易にかつ精密に調整することができる。その結果、検出空間Ｇ３のガス交換効率の最適化がより行ないやすくなる。
【００３９】
また、仕切壁素片６４の先端縁は、図５に符号６４ｅ’にて示すように、直線状に形成することもできる。しかし、連通部ＰＨの大きさによりガス流入量調整を精密に行なうには、連通部ＰＨの大きさ以外にガス流入量に影響する因子がなるべく存在しないほうがよい。この観点から、仕切壁素片６４の先端縁６４ｅを、第一筒状部６ｂの前端部１６４の、円錐状の外周面に沿う円弧状に形成し、該先端縁６４ｅと、前端部１６４の円錐状の外周面との間になるべく隙間を形成しないようにすることが望ましい。
【００４０】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、当業者が通常有する知識に基づいて、種々の改良及び変形を加えることができる。それら、改良及び変形も、請求項に記載した技術的範囲を逸脱しないものである限り、本発明に属することは当然である。例えば、図１０（ａ）に示すように、検出空間Ｇ３からのガス排出を促進するため、第二筒状部６ａの底部６０ｂに第二側ガス排出口６７を形成することができる。この場合、第二側ガス排出口６７は、軸線Ｏと直交する平面への正射投影において、第一側ガス排出口６２と一致しない位置関係に形成することが、耐飛水性を向上させる観点において望ましい。
【００４１】
また、第二筒状部６ａの後方側空間Ｇ２に面する側壁部６０ｗに、ガス導入経路をなすガス流通口１６５を形成することもできる。例えば、第二側ガス流通口６３及び仕切壁素片６４の面積を増大させた結果、隣接する仕切壁素片６４間に形成される隙間（図５の符号ＰＡ）だけでは、後方側空間Ｇ２へのガス導入量を十分に確保できなくなる場合もありえる。この場合、ガス流通口１６５の形成によりガス導入量の不足を補うことができるようになる。また、第二側ガス流通口６３の合計面積を増加させることができるから、負圧発生流の流量増加にも寄与できる。
【００４２】
また、仕切壁部５９は上記実施形態では第二筒状部６ａと一体に形成されていたが、図１１に示すように、第二筒状部６ａとは別体の仕切壁部６４０を設けてもよい。本実施形態では、該仕切壁部６４０を板金素材のプレス加工等により、円錐面状の外周面をもつ本体部６４０ａと、その径大側の端部に一体化された円筒面状の外周面をもつ接合部６４０ｂとを有し、該接合部６４０ｂの外周面にて第二筒状部６ａの内周面に溶接接合されている。この場合、（ｂ）に示すように、本体部６４０ａにガス導入経路として機能する連通部６４０ｄあるいは６４０ｃを形成することができる。連通部６４０ｄは本体部６４０ａの内周縁に形成された貫通切欠き部であり、連通部６４０ｃは本体部６４０ａの板面に開口する貫通孔であるが、形態はこれらに限られるものではない。また、連通部６４０ｄと６４０ｃとのいずれか一方のみを形成するようにしてもよい。
【００４３】
また、（ｃ）に示すように、本体部６４０ａに連通部を形成しない構成とすることもできる。この場合、仕切壁部６４０が第二側ガス流通口６３から後方側空間Ｇ２側へ向かおうとするガス流を遮断するので、第二側ガス流通口６３からのガス流は、専ら負圧発生用として機能する形となる。この場合、図１０と同様に、第二筒状部６ａの後方側空間Ｇ２に面する側壁部６０ｗに、ガス流通口１６５を形成するようにする。このようにすると、後方側空間Ｇ２ひいては検出空間Ｇ３へ導入されるガス流と、負圧発生用の第二側ガス流通口６３からのガス流とが完全に分離されるので、検出空間Ｇ３内のガス交換効率を一層高めることができる。また、ガス流通口１６５及び第二側ガス流通口６３の寸法調整により、両ガス流を各々独立に調整できるので、ガス流の最適化も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスセンサの一実施形態を示す酸素センサを、縦断面とともに示す全体図。
【図２】検出素子２の構造説明図。
【図３】プロテクタの拡大半断面図（組立て状態）。
【図４】プロテクタの拡大半断面図（分解状態）。
【図５】図３のＡ−Ａ断面図。
【図６】プロテクタの作用説明図。
【図７】第二側ガス流通孔の好ましい形成寸法関係を説明する図。
【図８】仕切壁素片と第二側ガス流通孔とを打抜により同時形成する工程の一例を示す説明図。
【図９】プロテクタの第一の変形例を示す説明図。
【図１０】プロテクタの第二の変形例を示す説明図。
【図１１】プロテクタの第三の変形例を示す説明図。
【符号の説明】
１ ガスセンサ
２ 検出素子
Ｏ 軸線
Ｄ 検出部
６ プロテクタ
６ｂ 第一筒状部
６ａ 第二筒状部
Ｇ１ 前方側空間
Ｇ２ 後方側空間
Ｇ３ 検出空間
５９ 仕切壁部
６０，６１ 第一側ガス流入口
６０ｗ 側壁部
６２ 第一側ガス排出口
６３ 第二側ガス流通口
６４ａ 折り目
６４ 仕切壁素片
１６４ 前端部
ＰＨ 連通部（ガス導入経路）

Claims (2)

1. 検出素子（２）の軸線（Ｏ）方向前端側に形成された検出部（Ｄ）と、これを覆うプロテクタ（６）とを備えたガスセンサ（１）において、
   前記プロテクタ（６）が、第一筒状部（６ｂ）と、該第一筒状部（６ｂ）の外側に前記軸線（Ｏ）に関して同軸状に配置される第二筒状部（６ａ）とを備え、
   前記第二筒状部（６ａ）の外周面には、前記第一筒状部（６ｂ）の前端部（１６４）外周面を経て前記軸線（Ｏ）と交差する向きに前記被検出ガスを流通させるための長方形状の第二側ガス流通口（６３）が周方向に複数形成され、
   前記第一筒状部（６ｂ）の外周面には、前記検出部（Ｄ）が位置する自身内部の検出空間（Ｇ３）に被検出ガスを導入するための第一側ガス流入口（６０，６１）（６０，６１）が形成され、また、前記第一筒状部（６ｂ）の前端面には前記検出空間（Ｇ３）から前記被検出ガスを排出するための第一側ガス排出口（６２）（６２）が形成され、
   前記第一筒状部（６ｂ）と前記第二筒状部（６ａ）との間に形成される空間を、前記軸線（Ｏ）方向において前方側空間（Ｇ１）と後方側空間（Ｇ２）とに仕切る仕切壁部（５９，６４０）が設けられるとともに、前記第二側ガス流通口（６３）が前記前方側空間（Ｇ１）に、前記第一側ガス流入口（６０，６１）が前記後方側空間（Ｇ２）に、それぞれ開口する形態にて形成され、
   また、前記後方側空間（Ｇ２）に前記被検出ガスを導入するためのガス導入経路（ＰＨ）が、前記仕切壁部（５９，６４０）と前記第二筒状部（６ａ）との少なくともいずれかに形成されるとともに、
   前記第一筒状部（６ｂ）は、円筒状の外周面を有する本体部（１６３）と、該本体部（１６３）よりも径小の前端部（１６４）とを有するとともに、
   該前端部（１６４）の後端位置から、前記第二筒状部（６ａ）の側壁面前端位置までの区間を流通口形成対象区間（Ｋ）とし、
   また、前記仕切壁部（６４）の前端位置から前記第二側ガス流通口（６３）の前端位置までの区間を、実質的流通口形成区間（Ｋ’）とし、前記第二筒状部（６ａ）の側壁面周方向に沿って設定され、前記流通口形成対象区間（Ｋ）を軸線（Ｏ）方向長さとする帯状の領域を流通口形成対象領域（ＦＡ）として、
   前記流通口形成対象領域（ＦＡ）における、隣り合う前記第二側ガス流通口（６３，６３）の間をなす間隔形成部の周方向における長さの合計が、前記第二側ガス流通口（６３）の周方向における長さの合計より小さく、かつ、前記流通口形成対象区間（Ｋ）の軸線（Ｏ）方向長さが、前記実質的流通口形成区間（Ｋ’）の軸線（Ｏ）方向長さの２倍より小さく設定されてなることを特徴とするガスセンサ（１）。
2. 前記複数の第二側ガス流通口（６３）のそれぞれに、内周縁の一部区間に基端側が一体化されるとともに、該基端側に形成された折り目（６４ａ）に沿って前記第二筒状部（６ａ）の内側に曲げ返された仕切壁素片（６４）が設けられ、それら仕切壁素片（６４）が周方向に連なって前記仕切壁部（５９）が形成されてなる請求項１記載のガスセンサ（１）。

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