JP3918339B2 - ガスセンサ - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は，信号線に対する電力線からの電磁的影響を低減することができるガスセンサに関する。
【０００２】
【従来技術】
従来のガスセンサとしての酸素センサ９は，図６〜図８に示すごとく，ヒータ４に接続するための正負一対の供給用電力線９４１，９４２と，検出素子３の電極３３，３４に接続するための正負一対の出力用信号線９３１，９３２とを有する。
上記供給用電力線９４１，９４２と上記出力用信号線９３１，９３２とは，筒状シール部材９２を介して，酸素センサ外筒１１，１２の開口部１１１にかしめ固定してある。
【０００３】
図７に示すごとく，上記筒状シール部材９２には，その軸芯から等距離に４つの挿通穴９２０を等間隔に設けてあり，上記正の供給用電力線９４１と上記正の出力用信号線９３１とは，隣り合う挿通穴９２０に挿通してある。また，上記負の供給用電力線９４２と上記負の出力用信号線９３２とは，残りの挿通穴９２０に挿通してある。
【０００４】
なお，図８中の符号３１４，４２４は接続ホルダである。また，符号３１３，４２３は接続線である。また，符号３１２，３２２，４２２は接続端子である（実施形態例１参照）。
【０００５】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来の酸素センサには，次の問題がある。
即ち，図７に示すごとく，上記正の供給用電力線９４１と上記正の出力用信号線９３１とは，隣り合う挿通穴９２０に挿通してある。そのため，正の供給用電力線９４１と正の出力用信号線９３１との間の距離Ｌは短い。
一般に，電力線に電流を流すとその周囲には磁界が発生する。この磁界の強さは，図９に示すごとく，上記距離Ｌが近いほど大きい。
【０００６】
そのため，上記のごとく，上記距離Ｌが短い場合には，その周囲に与える電磁的影響が大きくなる。それ故，上記正の供給用電力線９４１に比べて非常に弱い電流を流す上記正の出力用信号線９３１に対して，電磁ノイズが発生しやすくなるという問題がある。
また，図８に示すごとく，上記供給用電力線９４１，９４２と上記出力用信号線９３１，９３２とは，上記筒状シール部材９２に挿通した以外の部分においては，１本ずつバラバラの状態である。そのため，それぞれの断面積が小さいので，１本ずつの電線の強度は低い。
【０００７】
また，上記供給用電力線９４１，９４２と上記出力用信号線９３１，９３２とは，１本ずつ上記筒状シール部材９２の挿通穴９２０に挿通しなくてはならない。そのため，これらの配線作業は煩雑である。
また，上記筒状シール部材９２には複数の挿通穴９２０を設けているため，上記筒状シール部材９２のシール性が低い。
【０００８】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，出力用信号線に対する供給用電力線からの電磁ノイズを低減することができ，また電線の補強ができ，配線作業が容易で，シール性にも優れたガスセンサを提供しようとするものである。
【０００９】
【課題の解決手段】
請求項１に記載の発明は，ヒータに接続するための正負一対の供給用電力線と，検出素子の電極に接続するための正負一対の出力用信号線と，これらを一体的に被覆した絶縁被覆部材とからなるリード線を有するガスセンサであって，
上記リード線は，該リード線を挿通するための挿通穴を有する筒状シール部材を介して，ガスセンサ外筒に固定してあり，
かつ，上記正の供給用電力線は，当該リード線を横切る断面において，上記負の供給用電力線及び上記負の出力用信号線までの距離に比べて，上記正の出力用信号線までの距離が長くなる位置に配置してあり，
上記絶縁被覆部材には，同一線上に正負一対の供給用電力線と出力用信号線とを配設する４つの配設部位が位置しており，上記正の供給用電力線と上記正の出力用信号線とは，それぞれ外側の配設部位に配置してあることを特徴とするガスセンサにある。
【００１０】
本発明において最も注目すべきことは，上記供給用電力線と上記出力用信号線とは上記絶縁被覆部材により一体的に被覆されており，上記正の供給用電力線と上記正の出力用信号線とは，上記絶縁性被覆材に対して，互いの距離が最も離れた配設部位に配置してあることである。
【００１１】
次に，本発明の作用につき説明する。
本発明のガスセンサにおいては，上記正の供給用電力線と上記正の出力用信号線とは，互いの距離が最も離れた配設部位に配置してある。そのため，隣り合う配設部位に配置する場合に比べて，上記正の供給用電力線と正の出力用信号線との間の距離を長くすることができる。
それ故，上記正の供給用電力線の電磁的影響が少なくなり，上記正の出力用信号線に対する電磁ノイズを低減することができる。
【００１２】
また，上記リード線は，上記筒状シール部材に挿通した以外の部分においても，上記供給用電力線と上記出力用信号線とを上記絶縁被覆部材によって一体的に被覆した長尺のハーネスを形成している。そのため，上記リード線は，上記供給用電力線と上記出力用信号線と上記絶縁性被覆部材とにより，合算された大きな断面積を有する。それ故，上記リード線全体として，電線の強度を補強することができる。
【００１３】
また，上記筒状シール部材の挿通穴に上記リード線を挿通するだけで，上記供給用電力線と上記出力用信号線とを１度に配線できる。そのため，この配線作業は容易である。
また，上記筒状シール部材に設ける挿通穴は１つでよい。そのため，上記筒状シール部材のシール性を向上することができる。
【００１４】
従って，本発明によれば，出力用信号線に対する供給用電力線からの電磁ノイズを低減することができ，また電線の補強ができ，配線作業が容易で，シール性にも優れたガスセンサを提供することができる。
【００１５】
次に，参考として，上記絶縁被覆部材には，その軸芯から等距離に正負一対の供給用電力線と出力用信号線とを配設する４つの配設部位が等間隔に位置しており，上記正の供給用電力線と上記正の出力用信号線とは，それぞれ上記絶縁被覆部材の軸芯を挟んで対向する配設部位に配置することができる（図２）。
【００１６】
この場合には，例えば，上記正の供給用電力線と上記正の出力用信号線とが，それぞれ隣り合う上記配設部位に配置してある場合に比べて，上記正の供給用電力線と正の出力用信号線との間の距離を約１．４１倍にすることができる。
そのため，上記供給用電力線の電磁的影響を少なくして，上記出力用信号線に対する電磁ノイズを確実に低減することができる。
【００１７】
上記のごとく，上記絶縁被覆部材には，同一線上に正負一対の供給用電力線と出力用信号線とを配設する４つの配設部位が位置しており，上記正の供給用電力線と上記正の出力用信号線とは，それぞれ外側の配設部位に配置してある（図４参照）。
【００１８】
この場合には，例えば，同一直線上に４つの配設部位が等間隔に位置しており，上記正の供給用電力線と上記正の出力用信号線とが，それぞれ内側の配設部位に配置してある場合に比べて，上記正の供給用電力線と正の出力用信号線との間の距離を約３倍にすることができる。
そのため，上記供給用電力線の電磁的影響を少なくして，上記出力用信号線に対する電磁ノイズを確実に低減することができる。
【００１９】
次に，請求項２に記載の発明は，ヒータに接続するための正負一対の供給用電力線と，検出素子の電極に接続するための正負一対の出力用信号線と，これらを一体的に被覆した絶縁被覆部材とからなるリード線とを有するガスセンサであって，
上記リード線は，該リード線を挿通するための挿通穴を有する筒状シール部材を介して，ガスセンサ外筒に固定してあり，
かつ，上記絶縁被覆部材には，その軸芯から等距離に正負一対の供給用電力線と出力用信号線とを配設する３つの配設部位が等間隔に位置しており，上記正の供給用電力線と上記正の出力用信号線とは，それぞれ別個の配設部位に配置してあり，一方，上記負の供給用電力線と上記負の出力用信号線とは，同じ配設部位に配置してあることを特徴とするガスセンサにある（図５）。
【００２０】
この場合には，電磁的影響を与えやすい上記正の供給用電力線と，出力信号への影響の大きい上記正の出力用信号線とを，互いの距離が離れた配設部位に配置することができる。
そのため，電磁的影響を与えやすいものとその影響を受けやすいものとを，離して配置することによって，上記出力用信号線に対する電磁ノイズを低減することができる。
【００２１】
また，上記負の供給用電力線と上記負の出力用信号線とは，同じ配設部位に配置してある。そのため，上記負の供給用電力線と負の出力用信号線の基準レベルを一致させることで，各々の基準レベルの相対的なドリフトを防止し，対ノイズ性を向上させることができる。また，上記負の供給用電力線と負の出力用信号線とよりなるハーネス線を簡素化できる。
【００２２】
なお，上記正の出力用信号線は，電磁的影響を受けた場合，アースとして作用する上記負の出力用信号線に比べて，出力信号への影響が大きい。一方，アースとして作用する上記負の供給用電力線は，上記正の供給用電力線に比べて，電磁的影響を与えにくい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかるガスセンサについて，図１〜図３を用いて説明する。本例においては，上記ガスセンサを酸素センサに適用する例を示す。
本例の酸素センサ１は，図１〜図３に示すごとく，ヒータ４に接続するための正負一対の供給用電力線４１，４２と，検出素子３の電極３３，３４に接続するための正負一対の出力用信号線３１，３２と，これらを一体的に被覆した絶縁被覆部材５とからなるリード線６を有する。
上記リード線６は，該リード線６を挿通するための挿通穴２０を有する筒状シール部材２を介して，ガスセンサ外筒としての酸素センサ外筒１１，１２の開口部１１１にかしめ固定してある。
【００２４】
かつ，上記絶縁被覆部材５における上記正の供給用電力線４１と上記正の出力用信号線３１との配置は，互いの距離が最も離れた配設部位５０に配置してある。
具体的には，図２に示すごとく，断面円形状の上記絶縁被覆部材５には，その軸芯から等距離に，上記供給用電力線４１，４２，上記出力用信号線３１，３２を配設する４つの配設部位５０が等間隔に位置している。また，上記正の供給用電力線４１と上記正の出力用信号線３１とは，それぞれ上記絶縁被覆部材５の軸芯を挟んで対向する配設部位５０に配置してある。
【００２５】
そして，上記リード線６は，上記供給用電力線４１，４２，上記出力用信号線３１，３２を上記のごとく配置して，上記絶縁被覆部材５によって一体成形されている。
【００２６】
以下，順を追って説明する。
図２に示すごとく，上記供給用電力線４１，４２と上記出力用信号線３１，３２とは，例えばモールド一体成形等の方法により，上記絶縁被覆部材５によって一体的に被覆されて，上記リード線６を構成している。上記絶縁被覆部材５の配設部位５０は，上記供給用電力線４１，４２と上記出力用信号線３１，３２とを被覆する際に形成される。
上記供給用電力線４１，４２，及び上記出力用信号線３１，３２は，Ｃｕ，軟ＳＵＳ，硬ＳＵＳ等からなる。また，上記絶縁被覆部材５は，ＰＴＦＥ，ゴム等の樹脂からなる。
【００２７】
次に，上記検出素子３は，図３に示すごとく，筒状に形成された例えばジルコニア等の固体電解質よりなり，ハウジング１０内に挿入配置されており，ハウジング１０にシール固定されている。上記検出素子３は，その外側に電極３３を，その内側に大気室に面する電極３４を有している。
【００２８】
また，上記ハウジング１０の下端には，検出素子３を覆うように被測定ガス側カバー１０９が設けてある。
一方，上記ハウジング１０の上端には，カバー１３がかしめ固定され，このカバー１３の上方には，上記酸素センサ外筒１２がかしめ固定されている。さらに，この酸素センサ外筒１２の上方には，上記酸素センサ外筒１１がかしめ固定されている。
【００２９】
また，図３に示すごとく，上記検出素子３には，上記電極３３と導通する接続ホルダ３１４が設けてある。そして，これより延設された接続線３１３は，インシュレータ１５に設けた挿通穴１５０において，接続端子３１２と連結されている。この接続端子３１２には，上記リード線６内における出力用信号線３１が接続されている。なお，図示していないが，上記リード線６内における出力用信号線３２においても，上記と同様に，検出素子３の電極３４に対して導通が取られている。
【００３０】
また，図３に示すごとく，上記検出素子３の大気室にはヒータ４が挿入されており，接続ホルダ４１４，４２４には，それぞれ接続線（図示略）が接続されている。これらの接続線はインシュレータ１５に設けた挿通穴１５０において，それぞれ接続端子４１２，４２２を介して上記リード線６内における供給用電力線４１，４２に接続されている。
【００３１】
また，図１，図３に示すごとく，上記筒状シール部材２は，上記酸素センサ外筒１１，１２の開口部１１１においてかしめ固定され，上記リード線６を挿通穴２０に挿通した状態で保持している。
【００３２】
次に，本例の作用につき説明する。
本例の酸素センサ１においては，図２に示すごとく，上記正の供給用電力線４１と上記正の出力用信号線３１とは，それぞれ上記絶縁被覆部材５の軸芯を挟んで対向する配設部位５０に配置してある。そのため，それぞれ隣り合う配設部位５０に配置する場合に比べて，上記正の供給用電力線４１と正の出力用信号線３１との間の距離Ｌを約１．４１倍に長くすることができる。
それ故，上記正の供給用電力線４１の電磁的影響が少なくなり，上記正の出力用信号線３１に対する電磁ノイズを確実に低減することができる。
【００３３】
また，上記のごとく，電磁ノイズを低減することにより，上記出力用信号線３１，３２のＳ／Ｎ比を改善することができる。
また，上記ヒータ４の温度を制御するために，上記供給用電力線４１，４２に流す電流をＯＮ又はＯＦＦして制御する場合にも，上記と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
また，図３に示すごとく，上記リード線６は，上記筒状シール部材２に挿通した以外の部分においても，上記供給用電力線４１，４２と上記出力用信号線３１，３２とを上記絶縁被覆部材５によって一体的に被覆した長尺のハーネスを形成している。そのため，上記リード線６は，上記供給用電力線４１，４２と上記出力用信号線３１，３２と上記絶縁性被覆部材５とにより，合算された約４倍以上の断面積を有する。それ故，上記リード線６全体として，電線の強度を約４倍に補強することができる。
【００３５】
また，図２に示すごとく，上記筒状シール部材２の挿通穴２０に上記リード線６を挿通するだけで，上記供給用電力線４１，４２と上記出力用信号線３１，３２とを１度に配線できる。そのため，この配線作業は容易である。
また，上記筒状シール部材２に設ける挿通穴２０は１つでよい。そのため，上記筒状シール部材２のシール性を向上することができる。
【００３６】
実施形態例２
本例は，図４に示すごとく，板状の上記絶縁被覆部材５には，同一直線上に４つの配設部位５０が等間隔に位置しており，上記正の供給用電力線４１と上記正の出力用信号線３１とは，それぞれ外側の配設部位５０に配置してあることが実施形態例１と異なる。
なお，本例においては，上記正の出力用信号線３１と上記負の供給用電力線４２とは，隣り合う配設部位５０に配置してあるが，上記正の出力用信号線３１と上記負の出力用信号線３２とを隣り合う配設部位５０に配置してもよい。
その他は，実施形態例１と同様である。
【００３７】
本例においては，例えば，上記正の供給用電力線４１と上記正の出力用信号線３１とが，それぞれ内側の配設部位５０に配置してある場合に比べて，上記正の供給用電力線４１と正の出力用信号線３１との間の距離Ｌを約３倍にすることができる。
そのため，上記正の供給用電力線４１の電磁的影響を少なくして，上記正の出力用信号線３１に対する電磁ノイズを確実に低減することができる。
その他，実施形態例１と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
実施形態例３
本例は，図５に示すごとく，上記絶縁被覆部材５には，その軸芯から等距離に３つの配設部位５０が等間隔に位置しており，上記正の供給用電力線４１と上記正の出力用信号線３１とは，それぞれ別個の配設部位５０に配置してある。一方，上記負の供給用電力線４２と上記負の出力用信号線３２とは，同じ配設部位５０にまとめて配置してある。
その他は，実施形態例１と同様である。
【００３９】
本例においても，電磁的影響を与えやすい上記正の供給用電力線４１と，出力信号への影響の大きい上記正の出力用信号線３１とを，互いに離して配置することによって，上記正の出力用信号線３１に対する電磁ノイズを低減することができる。
【００４０】
また，上記負の供給用電力線４２と上記負の出力用信号線３２とは，同じ配設部位５０に配置してある。そのため，上記負の供給用電力線４２と負の出力用信号線３２の基準レベルを一致させることで，各々の基準レベルの相対的なドリフトを防止し，対ノイズ性を向上させることができる。また，上記負の供給用電力線４２と負の出力用信号線３２とよりなるハーネス線を簡素化できる。
その他，実施形態例１と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
上記実施形態例１，２，３においては，ガスセンサを酸素センサに適用した例を示したが，この他にも，例えばＣＯセンサ，ＮＯxセンサ等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１における，酸素センサの要部断面説明図。
【図２】実施形態例１における，リード線と筒状シール部材との（ａ）一部断面斜視図，（ｂ）断面図。
【図３】実施形態例１における，酸素センサの断面図。
【図４】実施形態例２における，リード線と筒状シール部材との（ａ）一部断面斜視図，（ｂ）断面図。
【図５】実施形態例３における，リード線と筒状シール部材との（ａ）一部断面斜視図，（ｂ）断面図。
【図６】従来例における，酸素センサの要部断面説明図。
【図７】従来例における，リード線と筒状シール部材との（ａ）一部断面斜視図，（ｂ）断面図。
【図８】従来例における，酸素センサの断面図。
【図９】従来例における，正の供給用電力線と正の出力用信号線と間の距離と磁界の強さとの関係を示す線図。
【符号の説明】
１．．．酸素センサ，
１１，１２．．．酸素センサ外筒，
１１１．．．開口部，
２．．．筒状シール部材，
２０．．．挿通穴，
３．．．検出素子，
３１．．．正の出力用信号線，
３２．．．負の出力用信号線，
３３，３４．．．電極，
４．．．ヒータ，
４１．．．正の供給用電力線，
４２．．．負の供給用電力線，
５．．．絶縁被覆部材，
５０．．．配設部位，
６．．．リード線，

Claims (2)

1. ヒータに接続するための正負一対の供給用電力線と，検出素子の電極に接続するための正負一対の出力用信号線と，これらを一体的に被覆した絶縁被覆部材とからなるリード線を有するガスセンサであって，
   上記リード線は，該リード線を挿通するための挿通穴を有する筒状シール部材を介して，ガスセンサ外筒に固定してあり，
   かつ，上記正の供給用電力線は，当該リード線を横切る断面において，上記負の供給用電力線及び上記負の出力用信号線までの距離に比べて，上記正の出力用信号線までの距離が長くなる位置に配置してあり，
   上記絶縁被覆部材には，同一線上に正負一対の供給用電力線と出力用信号線とを配設する４つの配設部位が位置しており，上記正の供給用電力線と上記正の出力用信号線とは，それぞれ外側の配設部位に配置してあることを特徴とするガスセンサ。
2. ヒータに接続するための正負一対の供給用電力線と，検出素子の電極に接続するための正負一対の出力用信号線と，これらを一体的に被覆した絶縁被覆部材とからなるリード線とを有するガスセンサであって，
   上記リード線は，該リード線を挿通するための挿通穴を有する筒状シール部材を介して，ガスセンサ外筒に固定してあり，
   かつ，上記絶縁被覆部材には，その軸芯から等距離に正負一対の供給用電力線と出力用信号線とを配設する３つの配設部位が等間隔に位置しており，上記正の供給用電力線と上記正の出力用信号線とは，それぞれ別個の配設部位に配置してあり，一方，上記負の供給用電力線と上記負の出力用信号線とは，同じ配設部位に配置してあることを特徴とするガスセンサ。

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