JP4032536B2 - ガスセンサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は，自動車エンジン等の内燃機関における空燃比制御等に使用する酸素濃度検出器等の被測定ガス中の特定ガス成分濃度を測定するガスセンサに関する。
【０００２】
【従来技術】
従来，自動車エンジンの排気系には，被測定ガス中の特定ガス成分を測定するガスセンサ，例えば排ガス中の酸素濃度を検知する酸素濃度検出器が設置され，該酸素濃度検出器にて検知された酸素濃度を元に自動車エンジンの燃焼制御を行っている。これにより，自動車エンジンの排気系に設けた三元触媒コンバータにおける排ガスの浄化効率を高めることができる。
このようなガスセンサの例として酸素濃度検出器を用いて以下に説明する。
【０００３】
図１７に示すごとく，酸素濃度検出器９は検出素子２と該検出素子２を気密的に挿入配置したハウジング１０とよりなり，上記検出素子２の他端を覆うように構成され，かつ一端がハウジング１０に固定される第１金属カバー９１と，該第１金属カバー９１の外周に筒状の撥水フィルタ１３を介して配置した第２金属カバー９２とよりなる。また，第１金属カバー９１の内部には検出素子２の出力取出しリード２９１，２９２等を挿通させた絶縁保持部材３が配置されている。
【０００４】
そして，第１金属カバー９１は外側カバー９１１と内側カバー９１２とよりなり，内側カバー９１２はハウジング１０にかしめ固定され，外側カバー９１１に対し第２金属カバー９２が２ヶ所のかしめ固定９６１，９６２においてかしめ固定されている。
これにより，絶縁保持部材３の外方にはかしめ固定部９６２が１ヶ所形成されることとなる。
【０００５】
また，第１金属カバー９１及び第２金属カバー９２には，撥水フィルタ１３に対し連通し，かつ検出素子２の基準ガス室（図５参照）に対し基準ガスとなる大気を導入するよう構成された第１通気孔９１０及び第２通気孔９２０が設けてある。
【０００６】
即ち，大気は第１通気孔９１０，撥水フィルタ１３，第２通気孔９２０より導入され，その後外側カバー９１１と絶縁保持部材３との間の隙間から絶縁保持部材３の上部を経由し，絶縁保持部材３に設けられた出力リード等を挿通する挿通孔３０を通って検出素子２の上部から基準ガス室に導入される。
なお，絶縁保持部材３の外方にかしめ固定部９６２が存在することから，大気は撥水フィルタ１３の下部を経由して検出素子２の上端に達することは困難である。
【０００７】
【解決しようとする課題】
しかしながら，近年搭載性の向上やコストの低減等の目的から酸素濃度検出器等のガスセンサの小型化が図られるようになりつつある。
【０００８】
これにより酸素濃度検出器の長さがより短くなり，絶縁保持部材の外方において２ヶ所のかしめ固定部が形成されるようになった。このため，上記絶縁保持部材と第１金属カバーとの間の隙間が減少し，両者の間の通気性が低下し，大気の基準ガス室への導入が困難となり，正確な酸素濃度の検出が困難となるおそれがあった。
【０００９】
勿論，絶縁保持部材の外径を小さくするか，第１金属カバーの内径を大きくすれば上記問題を解決することができる。
しかしながら，絶縁保持部材には挿通孔を設ける都合，その外径をある程度以上に小さくすることは困難である。また，第１金属カバーの外径を大きくすることは酸素濃度検出器の体格が大きくなることから困難である。
このような問題は上記酸素濃度検出器の他，被測定ガス中の特定ガス成分濃度を測定する各種のガスセンサであって，基準ガス室等に対し大気を導入するような構成を持つものにとっての共通の課題である。
【００１０】
本発明は，かかる問題点に鑑み，大気を基準ガス室に充分導入することができるガスセンサを提供しようとするものである。
【００１１】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，被測定ガス中に曝された測定電極と，該測定電極と固体電解質体を介して一対に設けられた参照電極とにより構成された検出部を一端に備えると共に，基準ガスが導入されかつ参照電極が対面するよう構成された基準ガス室を備えた検出素子と，上記測定電極及び上記参照電極の各々と電気的に導通される信号取出リードと，上記検出素子を挿入配置したハウジングとを有し，
更に，上記検出素子の他端を覆うように構成され，かつ一端が上記ハウジングに固定される第１金属カバーと，該第１金属カバーの外周に配置した第２金属カバーとを有すると共に上記第１金属カバーと上記第２金属カバーとはかしめ固定部において互いにかしめ固定されてなり，
上記第１金属カバー及び上記第２金属カバーには，上記検出素子の他端より基準ガス室に対し基準ガスを導入するよう構成された第１通気孔及び第２通気孔を設けてなり，
更に，上記第１金属カバーの内周側には内部に上記信号取出リードを挿通する挿通孔を設けた絶縁保持部材が配置されてなるガスセンサにおいて，
上記絶縁保持部材は上記第１通気孔と対面するように配置されると共に該第１通気孔と対面する部分の上記絶縁保持部材の外側形状を上記第１金属カバーの内側形状と異ならしめて，上記絶縁保持部材の外側面と上記第１金属カバーの内側面との間の距離を周方向の位置によって異ならしめることにより，上記絶縁保持部材と上記第１金属カバーとの間に基準ガス通路部を設けてなることを特徴とするガスセンサにある。
【００１２】
本発明の作用につき，以下に説明する。
本発明にかかるガスセンサの例である酸素濃度検出器においては，絶縁保持部材は上記第１通気孔と対面するように配置されると共に，該絶縁保持部材の外側形状は第１金属カバーの内側形状とは異なっており，かつ絶縁保持部材と第１金属カバーとの間には基準ガス通路部が設けられている。
【００１３】
これにより，第１金属カバーと絶縁保持部材との間に基準ガスとなる大気を流通させるための空間を確保することができ，確実に大気を検出素子の基準ガス室に導入することができる。つまり，本発明においては基準ガス通路部を経由して大気が検出素子の基準ガス室へと導入される。
【００１４】
以上のように，本発明によれば，大気を基準ガス室に充分導入することができる酸素濃度検出器等のガスセンサを提供することができる。
【００１５】
なお，上記第１金属カバー及び第２金属カバーは複数のカバー部材より構成することもできる。
【００１６】
次に，請求項２の発明のように，上記絶縁保持部材の外側形状において，長径ａと短径ｂとの間には０．８≦ｂ／ａ≦０．９５という関係が成立することが好ましい。
特に，第１金属カバーの内側形状が円形であり，第１金属カバーと絶縁保持部材が同軸的に配置される場合には，絶縁保持部材において長径を持つ部分が最も第１金属カバーに近接し，短径を持つ部分が最も第１金属カバーと離れた状態となる（図３参照）。
ｂ／ａが本請求項を満たすように絶縁保持部材を構成することで，信号取出リードを配置するに充分な大きさの挿通孔を確保しつつ，充分な量の大気を導入できる基準ガス通路部を構成することができる。
【００１７】
仮に０．８未満である場合には，挿通孔を充分に大きくすることができないため，ひいては信号取出リードを取り出し固定することが難しくなるおそれがある。一方，０．９５よりも大である場合には，大気の流量が充分な基準ガス通路部を構成することが難しくなるおそれがある。
【００１８】
また，上記絶縁保持部材の外側形状における長径と短径との差は０．３ｍｍ以上とすることが好ましい。
特に，第１金属カバーの内側形状が円形であり，第１金属カバーと絶縁保持部材が同軸的に配置される場合には，長径を持つ部分が最も第１金属カバーに近接し，短径を持つ部分が最も第１金属カバーと離れた状態となる。よって，短径を持つ部分に基準ガス通路部が形成されるため，長径と短径との差が基準ガス通路部の大きさに比例する（図３参照）。
この値が０．３ｍｍ以上となることで，酸素濃度検出に充分な量の大気を基準ガス室に導入することができる。
【００１９】
次に，請求項３の発明のように，上記基準ガス通路部は少なくとも１つの上記第１金属カバーの第１通気孔に対面していることが好ましい。
これにより，確実に大気を第１通気孔より基準ガス通路部に対し導入することができる。
【００２０】
次に，請求項４の発明のように，上記絶縁保持部材の外側形状は多角形であると共に複数の頂部を有し，該頂部と頂部との間には平面状または凹面状の通路面を有し，該通路面と上記第１金属カバーとの間には基準ガス通路部を形成してなることが好ましい。
これにより，大気を確実に導入することができる。
【００２１】
次に，請求項５の発明のように，上記絶縁保持部材の外側形状は八角形であることが好ましい。
これにより，大気を確実に導入することができる。
【００２２】
次に，請求項６の発明のように，上記絶縁保持部材は互いに対抗する位置に弧状部を有し，該弧状部と弧状部との間には平面状または凹面状の通路面を有し，該通路面と上記第１金属カバーとの間には基準ガス通路部を形成してなることが好ましい。
これにより，大気を確実に導入することができる。
【００２３】
次に，請求項７の発明のように，上記絶縁保持部材の外側形状は楕円形であることが好ましい。
これにより，大気を確実に導入することができる。
【００２４】
次に，第１の参考発明として，測定ガス中に曝された測定電極と，該測定電極と固体電解質体を介して一対に設けられた参照電極とにより構成された検出部を一端に備えると共に，基準ガスが導入されかつ参照電極が対面するよう構成された基準ガス室を備えた検出素子と，上記測定電極及び上記参照電極の各々と電気的に導通される信号取出リードと，上記検出素子を挿入配置したハウジングとを有し，
更に，上記検出素子の他端を覆うように構成され，かつ一端が上記ハウジングに固定される第１金属カバーと，該第１金属カバーの外周に配置した第２金属カバーとを有すると共に上記第１金属カバーと上記第２金属カバーとはかしめ固定部において互いにかしめ固定されてなり，
上記第１金属カバー及び上記第２金属カバーには，上記検出素子の他端より基準ガス室に対し基準ガスを導入するよう構成された第１通気孔及び第２通気孔を設けてなり，
更に，上記第１金属カバーの内周側には内部に上記信号取出リードを挿通する挿通孔を設けた絶縁保持部材が配置されてなるガスセンサにおいて，
上記第２金属カバーの開口端には封止部材が配置され，該封止部材の上記開口端の反対側に位置する端面は，上記絶縁保持部材の検出素子と対面する側とは反対側にある端面と対面しており，
上記絶縁保持部材と上記封止部材との少なくともいずれか一方は，互いが対面する端面において少なくとも１つの突出部を有してなることを特徴とするガスセンサがある。
【００２５】
該ガスセンサにおいては，封止部材と絶縁保持部材とが，互いに対面する端面において少なくとも片方が突出部を有している。
従って，封止部材と絶縁保持部材との密着が防止され，両者の間に空間を形成することができる（後述する図１４等における基準ガス流通部４００）。
【００２６】
従って，第１通気孔から導入された大気は，第１金属カバーと絶縁保持部材との間の狭い部分を経由した後，いったんこの空間に保持された後，挿通孔等を通って検出素子の基準ガス室に導入される。
このため，上記空間がバッファとして作用することができるため，基準ガス室への大気導入を確実に行うことが可能となる。
【００２７】
以上のように，上記第１の参考発明によれば，大気を基準ガス室に充分導入することができる酸素濃度検出器等のガスセンサを提供することができる。
【００２８】
次に，第２の参考発明として，測定ガス中に曝された測定電極と，該測定電極と固体電解質体を介して一対に設けられた参照電極とにより構成された検出部を一端に備えると共に，基準ガスが導入されかつ参照電極が対面するよう構成された基準ガス室を備えた検出素子と，上記測定電極及び上記参照電極の各々と電気的に導通される信号取出リードと，上記検出素子を挿入配置したハウジングとを有し，
更に，上記検出素子の他端を覆うように構成され，かつ一端が上記ハウジングに固定される第１金属カバーと，該第１金属カバーの外周に配置した第２金属カバーとを有すると共に上記第１金属カバーと上記第２金属カバーとはかしめ固定部において互いにかしめ固定されてなり，
上記第１金属カバー及び上記第２金属カバーには，上記検出素子の他端より基準ガス室に対し基準ガスを導入するよう構成された第１通気孔及び第２通気孔を設けてなり，
更に，上記第１金属カバーの内周側には内部に上記信号取出リードを挿通する挿通孔を設けた絶縁保持部材が配置されてなるガスセンサにおいて，
上記第２金属カバーの開口端には封止部材が配置され，
上記封止部材は端部外周においてフランジ部を有しており，上記第２金属カバーの開口端において，少なくとも上記第１金属カバーの端部と上記第２金属カバーの端部のいずれか一方が上記フランジ部を支承するよう構成されていることを特徴とするガスセンサがある。
【００２９】
該ガスセンサにおいては，封止部材のフランジ部が第２金属カバーの開口端において支承された状態にある。
これにより，封止部材を開口端に対してつり下げ固定することが可能となり，封止部材と絶縁保持部材との密着が防止され，両者の間に空間を形成することができる（後述する図１４等における基準ガス流通部４００）。
【００３０】
従って，第１通気孔から導入された大気は，第１金属カバーと絶縁保持部材との間の狭い部分を経由した後，いったんこの空間に保持された後，挿通孔等を通って検出素子の基準ガス室に導入される。
このため，上記空間がバッファとして作用することができるため，基準ガス室への大気導入を確実に行うことが可能となる。
【００３１】
以上のように，第２の参考発明によれば，大気を基準ガス室に充分導入することができる酸素濃度検出器等のガスセンサを提供することができる。
【００３２】
次に，請求項８の発明のように，上記絶縁保持部材には第３通気孔が設けてあることが好ましい。
上記第３通気孔を設けることで，該第３通気孔を通じて基準ガス室への大気導入を行うことができるようになる。このため，本発明にかかる効果を確実に得ることができる。
【００３３】
次に，請求項９の発明のように，上記第１金属カバーと上記第２金属カバーとの間には撥水フィルタが介在されてなることが好ましい。
撥水フィルタは水をはじく性質を有しており，第１通気孔と第２通気孔とより水が進入して検出素子の被水割れ等が発生することを防止することができる。
また，上記撥水フィルタを介して第１通気孔と第２通気孔とより大気導入が行われるため，撥水フィルタは多孔質体等の通気性を有する物質より構成する必要がある。
また，上記撥水フィルタはテトラフルオロエチレン等の樹脂製の多孔質体より構成することができる。
【００３４】
【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である酸素濃度検出器につき，図１〜図１３を用いて説明する。
図１〜図５に示すごとく，本例の酸素濃度検出器１は，被測定ガス中に曝された測定電極２１と，該測定電極２１と固体電解質体２０を介して一対に設けられた参照電極２２とにより構成された検出部２８を一端に備えると共に，基準ガスが導入されかつ参照電極２２が対面するよう構成された基準ガス室２００を備えた検出素子２と，上記測定電極２１及び上記参照電極２２の各々と電気的に導通される信号取出リード２９１，２９２と，上記検出素子２を挿入配置したハウジング１０とを有する。
【００３５】
更に，上記検出素子２の他端を覆うように構成され，かつ一端が上記ハウジング１０に固定される第１金属カバー１１と，該第１金属カバー１１の外周に撥水フィルタ１３を介して配置した第２金属カバー１２とを有する。また，上記第１金属カバー１１と上記第２金属カバー１２と上記撥水フィルタ１３とは２ヶ所のかしめ固定部１６１，１６２において互いにかしめ固定されている。
【００３６】
上記第１金属カバー１１及び上記第２金属カバー１２には，上記撥水フィルタ１３に対し連通しかつ上記検出素子２の他端より基準ガス室２００に対し基準ガスを導入するよう構成された第１通気孔１１０及び第２通気孔１２０を設けてある。
更に，上記第１金属カバー１１の内周側には内部に上記信号取出リード２９１，２９２を挿通する挿通孔３０を設けた絶縁保持部材３が配置されている。
【００３７】
上記絶縁保持部材３は上記第１通気孔１１０と対面するように配置されると共に上記絶縁保持部材３の外側形状は上記第１金属カバー１１の内側形状とは異なっており，かつ上記絶縁保持部材３と上記第１金属カバー１１との間には基準ガス通路部１１５が設けてある。なお，本例の上記内側形状は円であり，上記外側形状は略８角形である（図３参照）。
そして，第１金属カバー１１と絶縁保持部材３とは同軸上に配置されている。
【００３８】
次に，本例にかかる酸素濃度検出器１について詳細に説明する。
図１に示すごとく，上記酸素濃度検出器１において，検出素子２はハウジング１０に対し挿入固定されている。検出素子２とハウジング１０との間は気密的に封止されている。
上記ハウジング１０の下端には二重の被測定ガス側カバー１５１，１５３が設けてあり，該被測定ガス側カバー１５１の内部が被測定ガス室１５０となる。また，被測定ガス側カバー１５１，１５３には被測定ガスを導入する導入孔１５２，１５４が設けてある。
【００３９】
次に，上記第１金属カバー１１は外側カバー１１１及び内側カバー１１２の二つのカバー部材より構成されている。
内側カバー１１２の下端はハウジング１０の上端に対しかしめリング１１９を介してかしめ固定されている。更に内側カバー１１２の上端において外側カバー１１１がかしめ固定されている。
【００４０】
また，内側カバー１１２の上端１１７は絶縁保持部材３の下端と当接し，外側カバー１１１に設けられた段部１１８と共に絶縁保持部材３を支承している。更に絶縁保持部材３の上端には封止部材１４が配置され，該封止部材１４の内部にはリード線１９１，１９２，２５１が配置されている。
【００４１】
上記絶縁保持部材３の内部には４つの挿通孔３０が設けてある。この挿通孔３０には信号取出しリード２９１，２９２，後述するヒータ２５に設けられたリード線２５９及びリード線１９１，１９２，２５１が挿通されている。なお，図示は略したがヒータ２５に導通するリード線がもう一組挿通されている。これらは挿通孔３０内において接続端子１９５により互いに接続されている。
【００４２】
図３に示すごとく，上記絶縁保持部材３の外側形状は略８角形である。挿通孔３０の背面は頂部３１を有し，該頂部３１と隣接する他の頂部３１との間には平面状の通路面３２を有する。通路面３２と第１金属カバー１１との間には基準ガス通路部１１５が形成されている。
また，上記絶縁保持部材３の外側形状の長径ａは９．６ｍｍ，短径ｂは８．６５ｍｍであり，これらの比ｂ／ａは０．９である。
【００４３】
図４に示すごとく，上記封止部材１４は略円筒形状で，絶縁保持部材３と対面する端面４０１に４つの突出部４１を有してなり，また，内部に４つの挿通孔４０を持っている。
突出部４１の数は４つだけでなく，絶縁保持部材との間が密着せず，基準ガスが通気できる空間が確保できればいくつでもよい。
この挿通孔４０は絶縁保持部材３の有する４つの挿通孔３０に挿通されたリード線１９１，１９２，２５１が挿通される。
【００４４】
上記外側カバー１１の上部には筒状の樹脂製の撥水フィルタ１３を介して上記第２カバー１２が２ヶ所のかしめ固定部１６１，１６２においてかしめ固定されている。
つまり，上記かしめ固定部１６１，１６２により絶縁保持部材３の外方において第１金属カバー１１，第２金属カバー１２，撥水フィルタ１３の三者が互いにかしめ固定されることとなる。
【００４５】
図５に示すごとく，上記検出素子２は有底円筒型の固体電解質体２０と該固体電解質体２０の外側面に設けられ，被測定ガス室１５０に面する測定電極２１と，上記固体電解質体２０の基準ガス室２００に設けられた参照電極２２とよりなる。
上記基準ガス室２００の内部には棒状のヒータ２５が配置され，測定電極２１及び参照電極２２を酸素濃度検出可能な温度に加熱する。上記測定電極２１の外方にはこれを保護するための保護層２３が設けてある。
【００４６】
上記測定電極２１及び参照電極２２は検出素子２の上方まで延設されたリード部（図示略）を有し，このリード部に対し上記信号取出しリード２９１，２９２が接続されている。また，この棒状のヒータ２５は内部に発熱抵抗体が設けてある。上記発熱抵抗体に対する電力印加用のリード線２５９を有している。
【００４７】
次に，本例にかかる酸素濃度検出器１の組付けについて説明する。
図６（ａ）に示すごとく，信号取出しリード２９１，２９２が接続された検出素子２をハウジング１０に気密的に挿入配置し，下端に被測定ガス側カバー１５１，１５３を固定し，該ハウジング１０の上端に内側カバー１１２をかしめ固定する。以上により酸素濃度検出器１の下部を作製する。
【００４８】
また，図６（ａ）に示すごとく，絶縁保持部材３にリード線１９１，１９２，２５１を挿通した。絶縁保持部材３の外方に外側カバー１１１を配置する。上記リード線の２５１には接続端子１９５を介してヒータ２５のリード線２５９を接続する。更に，上記外側カバー１１１の外方に位置するように第２カバー１２を配置する。また，第２カバー１２の内部には予め撥水フィルタ１３を配置しておく。
【００４９】
その後，図６（ｂ）に示すごとく，接続端子１９５を信号取出しリード２９１，２９２に接続させつつ，内側カバー１１２に外側カバー１１１を差込み，両者をかしめ固定し，第１金属カバー１１となす。
更に，上記第２カバー１２を撥水フィルタ１３ごと第１金属カバー１１に差込み，かしめ固定する。このかしめ固定においてかしめ固定部１６１，１６２が形成される。
以上により，図６（ｃ）に示すごとく，酸素濃度検出器１を得る。
【００５０】
次に，本例における作用効果につき説明する。
本例にかかる酸素濃度検出器１において，基準ガス室２００に対して大気８は次のように導入される。
図２に示すごとく，大気８は酸素濃度検出器１の第２通気孔１２０より撥水フィルタ１３を経由し，第１通気孔１１０を通過する。
【００５１】
上記酸素濃度検出器１においては，絶縁保持部材３は第１通気孔１１０と対面するように配置されると共に，図３に示すごとく，該絶縁保持部材３の外側形状は第１金属カバー１１の内側形状とは異なっており，かつ絶縁保持部材３と第１金属カバー１１との間には基準ガス通路部１１５が設けられている。
これにより，第１金属カバー１１と絶縁保持部材３との間に大気８を流通させるための空間を確保することができる。
【００５２】
このため，導入された大気８は第１金属カバー１１と絶縁保持部材３との間に形成された基準ガス通路部１１５を通って，絶縁保持部材３の上端に到達する。更に，絶縁保持部材３と封止部材１４の間に設けられた空間を通過し，上記絶縁保持部材３の内部を貫通して設けられた挿通孔３０を上端から下端に向けて通過する。挿通孔３０の下端より出た大気８は検出素子２の上端から基準ガス室２００に入ることができる。
従って，本例の酸素濃度検出器１においては，確実に大気８を検出素子２の基準ガス室２００に導入することができる。
以上のように，本例によれば，大気を基準ガス室に充分導入することができる酸素濃度検出器を提供することができる。
【００５３】
なお，上記絶縁保持部材の外側形状としては本例にかかる形状以外にも，図７〜図９に示すごとき各種の外側形状を挙げることができる。また，図面にはそれぞれ長径ａと短径ｂとを記載した。
図７は外側形状が楕円である絶縁保持部材である。
図８は平面状の通路面２２を２つ持った絶縁保持部材３である。
図９は凹面状の通路面３２を４ヶ所持った絶縁保持部材３である。
これらのごとき外側形状を有する絶縁保持部材３を設けた酸素濃度検出器１においても，上述と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
更に，図１０，図１１のように絶縁保持部材３に対し，上記４つの挿通孔３０とは別に絶縁保持部材３０の端面３０１から反対側の端面へと貫通するような第３の通気孔３９を設けることで，更に基準ガスの導入効率の向上を図ることができる。
【００５５】
また，図１２は第１金属カバー１１が一体品として構成された酸素濃度検出器１である。上記酸素濃度検出器１は絶縁保持部材３の上に封止部材１４が配置され，両者の間に隙間はほとんど形成されていない。また，第１導入孔１１０に対応する上記絶縁保持部材３の外側形状は上述した図２に示すものと同様の形状である。
また，この絶縁保持部材３は上端につば部を有し，ゴムパッキンを介してこのつば部にて第１金属カバー１１内に固定されている。
【００５６】
このような酸素濃度検出器１において，大気は第２導入孔１２０，撥水フィルタ１３，第１導入孔１１０を経て基準ガス通路部１１５に到達し，ここから絶縁保持部材２の下端まで基準ガス通路部１１５を経由して基準ガス室に到達する。この構造の酸素濃度検出器１においても本例と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
また，従来技術において示した酸素濃度検出器９は第１金属カバー９１と第２金属カバー９２と撥水フィルタ１３とがかしめ固定部９６２において互いにかしめ固定され，第１金属カバー９１と第２金属カバー９２とはかしめ固定部９６１にて互いにかしめ固定されている。このような酸素濃度検出器９においても，本例にかかる絶縁保持部材３を設け，基準ガス通路部１１５を設けることにより，本例にかかる効果を得ることができる。
【００５８】
また，図１３は積層型の検出素子２を配置して構成した酸素濃度検出器１である。このような酸素濃度検出器１においても本例と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
実施形態例２
本例は，図１４〜図１６に示すごとく，フランジ部を有する封止部材を開口端に設けた酸素濃度検出器について説明する。
図１４に示すごとく，本例の酸素濃度検出器１も実施形態例１と同様の構造を有しており，図示を略した検出素子を気密的に挿入配置したハウジングを有し，該ハウジングに固定される第１金属カバー１１と，これの外周に撥水フィルタ１３を介して配置され，かしめ固定部１６１，１６２において互いにかしめ固定された第２金属カバー１２とを有する。
【００６０】
そして，上記第１金属カバー１１及び上記第２金属カバー１２には，上記撥水フィルタ１３に対し連通し，基準ガス室に基準ガスとなる大気を導入するよう構成された第１通気孔１１０及び第２通気孔１２０が設けてある。更に，上記第１金属カバー１１の内周側には内部に信号取出リード２９１，２９２等を挿通する挿通孔３０を設けた絶縁保持部材３が配置されてなる。
【００６１】
また，上記絶縁保持部材３は第１通気孔１１０と対面するように配置され，上記絶縁保持部材３の外側形状は上記第１金属カバー１１の内側形状とは異なっており，上記絶縁保持部材３と上記第１金属カバー１１との間には基準ガス通路部１１５が設けてある。
【００６２】
そして，上記第２金属カバー１２の開口端４９には封止部材４が配置され，該封止部材４の上記開口端４９と反対側にある端面４０１は，上記絶縁保持部材３が検出素子と対面する側と反対側にある端面３０１と対面する。
【００６３】
図１５，図１６に示すごとく，上記封止部材４は略円柱形状で，絶縁保持部材３と対面する端面４０１に４つの突出部４１を有してなり，また内部に４つの挿通孔４０を持っている。この挿通孔４０には，図１４に示すごとく，上記絶縁保持部材３の有する４つの挿通孔３０に挿通されたリード線１９１，１９２，２５１が挿通されている。
【００６４】
図１６に示すごとく，上記封止部材４は端部外周においてフランジ部４８を有しており，上記第２金属カバー１２の開口端４９において，上記第１金属カバー１１の端部４８１と上記第２金属カバー１２の端部４８２とが上記フランジ部４８を支承することで，上記封止部材４がつり下げられるよう固定されている。
また，図１４，図１６に示すごとく，上記絶縁保持部材３には上記４つの挿通孔３０とは別に，絶縁保持部材３０の端面３０１から反対側の端面へと貫通するような第３通気孔３９が設けてある。
その他は実施形態例１と同様の構造である。
【００６５】
次に，本例にかかる酸素濃度検出器１における大気８の流通について説明する。
図１４に示すごとく，大気８は第２通気孔１２０より撥水フィルタ１３を経由し，第１通気孔１１０を通過する。開口端４９において封止部材４はつり下げられているため，封止部材４と絶縁保持部材３との間が密着せず，基準ガス流通部４００となる空間が形成される。
更に，封止部材４の端面４０１に突出部を設けることで，更に通気性を向上させることができる。
【００６６】
上記第１通気孔１１０を通過して第１外側カバー１１の内部に入った大気は，第１金属カバー１１と絶縁保持部材３との間に形成された基準ガス通路部１１５，上記基準ガス流通部４００を経て，挿通孔３０や第３通気孔３９に到達する。その後，上記挿通孔３０や第３通気孔３９を上端から下端に向けて通過する。挿通孔３０や第３通気孔３９の下端より出た大気８は検出素子の上端から基準ガス室に入ることができる。
【００６７】
従って，本例の酸素濃度検出器１においては，確実に大気８を検出素子２の基準ガス室２００に導入することができる。
以上，本例においても，実施形態例１と同様に大気を基準ガス室に充分導入することができる酸素濃度検出器を提供することができる。
【００６８】
さらに本実施形態例の封止部材に実施形態例１と同様の突出部を設けることで，更に上記効果が発揮されることになる。
また，酸素濃度検出器としては，起電力式，限界電流式の各方式のものを用いることができる。また，コップ状の素子の他，板状の素子を使用することもできる。
更に，実施形態例においては酸素濃度検出器を用いて説明したが，この他，ＨＣセンサ，ＣＯセンサ，ＮＯｘセンサ等の各種センサにおいても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１にかかる，酸素濃度検出器の縦断面説明図。
【図２】実施形態例１にかかる，酸素濃度検出器の要部縦断面説明図。
【図３】実施形態例１にかかる，酸素濃度検出器の要部横断面説明図（図１にかかるＡ−Ａ矢視断面図）。
【図４】実施形態例１にかかる，封止部材の斜視図。
【図５】実施形態例１にかかる，検出素子の検出部の構造説明図。
【図６】実施形態例１にかかる，酸素濃度検出器の組付け説明図。
【図７】実施形態例１にかかる，外側形状が楕円である絶縁保持部材の説明図。
【図８】実施形態例１にかかる，外側形状が四角形である絶縁保持部材の説明図。
【図９】実施形態例１にかかる，外側形状が弧状部と凹面状の通路面により構成された絶縁保持部材の説明図。
【図１０】実施形態例１にかかる，第３通気孔のある絶縁保持部材を持った酸素濃度検出器の要部縦断面説明図。
【図１１】実施形態例１にかかる，第３通気孔を持った絶縁保持部材の断面説明図。
【図１２】実施形態例１にかかる，第１金属カバーが一体品である酸素濃度検出器の縦断面説明図。
【図１３】実施形態例１にかかる，検出素子が積層型である酸素濃度検出器の縦断面説明図。
【図１４】実施形態例２にかかる，酸素濃度検出器の要部縦断面説明図。
【図１５】実施形態例２にかかる，封止部材の斜視図。
【図１６】実施形態例２にかかる，酸素濃度検出器の開口端の拡大説明図，
【図１７】従来例にかかる，酸素濃度検出器の説明図。
【符号の説明】
１．．．酸素濃度検出器，
１０．．．ハウジング，
１１．．．第１金属カバー，
１２．．．第２金属カバー，
１３．．．撥水フィルタ，
２．．．検出素子，
２０．．．固体電解質体，
２００．．．基準ガス室，
２１．．．側面電極，
２２．．．参照電極，
２８．．．検出部，
２９１，２９２．．．信号取出しリード，
３．．．絶縁保持部材，
３１．．．弧状部，
３２．．．通路面，
３９．．．第３通気孔，
４．．．封止部材，
４０．．．挿通孔，
４１．．．突出部，
４８．．．フランジ部，
【技術分野】
本発明は，自動車エンジン等の内燃機関における空燃比制御等に使用する酸素濃度検出器等の被測定ガス中の特定ガス成分濃度を測定するガスセンサに関する。
【０００２】
【従来技術】
従来，自動車エンジンの排気系には，被測定ガス中の特定ガス成分を測定するガスセンサ，例えば排ガス中の酸素濃度を検知する酸素濃度検出器が設置され，該酸素濃度検出器にて検知された酸素濃度を元に自動車エンジンの燃焼制御を行っている。これにより，自動車エンジンの排気系に設けた三元触媒コンバータにおける排ガスの浄化効率を高めることができる。
このようなガスセンサの例として酸素濃度検出器を用いて以下に説明する。
【０００３】
図１７に示すごとく，酸素濃度検出器９は検出素子２と該検出素子２を気密的に挿入配置したハウジング１０とよりなり，上記検出素子２の他端を覆うように構成され，かつ一端がハウジング１０に固定される第１金属カバー９１と，該第１金属カバー９１の外周に筒状の撥水フィルタ１３を介して配置した第２金属カバー９２とよりなる。また，第１金属カバー９１の内部には検出素子２の出力取出しリード２９１，２９２等を挿通させた絶縁保持部材３が配置されている。
【０００４】
そして，第１金属カバー９１は外側カバー９１１と内側カバー９１２とよりなり，内側カバー９１２はハウジング１０にかしめ固定され，外側カバー９１１に対し第２金属カバー９２が２ヶ所のかしめ固定９６１，９６２においてかしめ固定されている。
これにより，絶縁保持部材３の外方にはかしめ固定部９６２が１ヶ所形成されることとなる。
【０００５】
また，第１金属カバー９１及び第２金属カバー９２には，撥水フィルタ１３に対し連通し，かつ検出素子２の基準ガス室（図５参照）に対し基準ガスとなる大気を導入するよう構成された第１通気孔９１０及び第２通気孔９２０が設けてある。
【０００６】
即ち，大気は第１通気孔９１０，撥水フィルタ１３，第２通気孔９２０より導入され，その後外側カバー９１１と絶縁保持部材３との間の隙間から絶縁保持部材３の上部を経由し，絶縁保持部材３に設けられた出力リード等を挿通する挿通孔３０を通って検出素子２の上部から基準ガス室に導入される。
なお，絶縁保持部材３の外方にかしめ固定部９６２が存在することから，大気は撥水フィルタ１３の下部を経由して検出素子２の上端に達することは困難である。
【０００７】
【解決しようとする課題】
しかしながら，近年搭載性の向上やコストの低減等の目的から酸素濃度検出器等のガスセンサの小型化が図られるようになりつつある。
【０００８】
これにより酸素濃度検出器の長さがより短くなり，絶縁保持部材の外方において２ヶ所のかしめ固定部が形成されるようになった。このため，上記絶縁保持部材と第１金属カバーとの間の隙間が減少し，両者の間の通気性が低下し，大気の基準ガス室への導入が困難となり，正確な酸素濃度の検出が困難となるおそれがあった。
【０００９】
勿論，絶縁保持部材の外径を小さくするか，第１金属カバーの内径を大きくすれば上記問題を解決することができる。
しかしながら，絶縁保持部材には挿通孔を設ける都合，その外径をある程度以上に小さくすることは困難である。また，第１金属カバーの外径を大きくすることは酸素濃度検出器の体格が大きくなることから困難である。
このような問題は上記酸素濃度検出器の他，被測定ガス中の特定ガス成分濃度を測定する各種のガスセンサであって，基準ガス室等に対し大気を導入するような構成を持つものにとっての共通の課題である。
【００１０】
本発明は，かかる問題点に鑑み，大気を基準ガス室に充分導入することができるガスセンサを提供しようとするものである。
【００１１】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，被測定ガス中に曝された測定電極と，該測定電極と固体電解質体を介して一対に設けられた参照電極とにより構成された検出部を一端に備えると共に，基準ガスが導入されかつ参照電極が対面するよう構成された基準ガス室を備えた検出素子と，上記測定電極及び上記参照電極の各々と電気的に導通される信号取出リードと，上記検出素子を挿入配置したハウジングとを有し，
更に，上記検出素子の他端を覆うように構成され，かつ一端が上記ハウジングに固定される第１金属カバーと，該第１金属カバーの外周に配置した第２金属カバーとを有すると共に上記第１金属カバーと上記第２金属カバーとはかしめ固定部において互いにかしめ固定されてなり，
上記第１金属カバー及び上記第２金属カバーには，上記検出素子の他端より基準ガス室に対し基準ガスを導入するよう構成された第１通気孔及び第２通気孔を設けてなり，
更に，上記第１金属カバーの内周側には内部に上記信号取出リードを挿通する挿通孔を設けた絶縁保持部材が配置されてなるガスセンサにおいて，
上記絶縁保持部材は上記第１通気孔と対面するように配置されると共に該第１通気孔と対面する部分の上記絶縁保持部材の外側形状を上記第１金属カバーの内側形状と異ならしめて，上記絶縁保持部材の外側面と上記第１金属カバーの内側面との間の距離を周方向の位置によって異ならしめることにより，上記絶縁保持部材と上記第１金属カバーとの間に基準ガス通路部を設けてなることを特徴とするガスセンサにある。
【００１２】
本発明の作用につき，以下に説明する。
本発明にかかるガスセンサの例である酸素濃度検出器においては，絶縁保持部材は上記第１通気孔と対面するように配置されると共に，該絶縁保持部材の外側形状は第１金属カバーの内側形状とは異なっており，かつ絶縁保持部材と第１金属カバーとの間には基準ガス通路部が設けられている。
【００１３】
これにより，第１金属カバーと絶縁保持部材との間に基準ガスとなる大気を流通させるための空間を確保することができ，確実に大気を検出素子の基準ガス室に導入することができる。つまり，本発明においては基準ガス通路部を経由して大気が検出素子の基準ガス室へと導入される。
【００１４】
以上のように，本発明によれば，大気を基準ガス室に充分導入することができる酸素濃度検出器等のガスセンサを提供することができる。
【００１５】
なお，上記第１金属カバー及び第２金属カバーは複数のカバー部材より構成することもできる。
【００１６】
次に，請求項２の発明のように，上記絶縁保持部材の外側形状において，長径ａと短径ｂとの間には０．８≦ｂ／ａ≦０．９５という関係が成立することが好ましい。
特に，第１金属カバーの内側形状が円形であり，第１金属カバーと絶縁保持部材が同軸的に配置される場合には，絶縁保持部材において長径を持つ部分が最も第１金属カバーに近接し，短径を持つ部分が最も第１金属カバーと離れた状態となる（図３参照）。
ｂ／ａが本請求項を満たすように絶縁保持部材を構成することで，信号取出リードを配置するに充分な大きさの挿通孔を確保しつつ，充分な量の大気を導入できる基準ガス通路部を構成することができる。
【００１７】
仮に０．８未満である場合には，挿通孔を充分に大きくすることができないため，ひいては信号取出リードを取り出し固定することが難しくなるおそれがある。一方，０．９５よりも大である場合には，大気の流量が充分な基準ガス通路部を構成することが難しくなるおそれがある。
【００１８】
また，上記絶縁保持部材の外側形状における長径と短径との差は０．３ｍｍ以上とすることが好ましい。
特に，第１金属カバーの内側形状が円形であり，第１金属カバーと絶縁保持部材が同軸的に配置される場合には，長径を持つ部分が最も第１金属カバーに近接し，短径を持つ部分が最も第１金属カバーと離れた状態となる。よって，短径を持つ部分に基準ガス通路部が形成されるため，長径と短径との差が基準ガス通路部の大きさに比例する（図３参照）。
この値が０．３ｍｍ以上となることで，酸素濃度検出に充分な量の大気を基準ガス室に導入することができる。
【００１９】
次に，請求項３の発明のように，上記基準ガス通路部は少なくとも１つの上記第１金属カバーの第１通気孔に対面していることが好ましい。
これにより，確実に大気を第１通気孔より基準ガス通路部に対し導入することができる。
【００２０】
次に，請求項４の発明のように，上記絶縁保持部材の外側形状は多角形であると共に複数の頂部を有し，該頂部と頂部との間には平面状または凹面状の通路面を有し，該通路面と上記第１金属カバーとの間には基準ガス通路部を形成してなることが好ましい。
これにより，大気を確実に導入することができる。
【００２１】
次に，請求項５の発明のように，上記絶縁保持部材の外側形状は八角形であることが好ましい。
これにより，大気を確実に導入することができる。
【００２２】
次に，請求項６の発明のように，上記絶縁保持部材は互いに対抗する位置に弧状部を有し，該弧状部と弧状部との間には平面状または凹面状の通路面を有し，該通路面と上記第１金属カバーとの間には基準ガス通路部を形成してなることが好ましい。
これにより，大気を確実に導入することができる。
【００２３】
次に，請求項７の発明のように，上記絶縁保持部材の外側形状は楕円形であることが好ましい。
これにより，大気を確実に導入することができる。
【００２４】
次に，第１の参考発明として，測定ガス中に曝された測定電極と，該測定電極と固体電解質体を介して一対に設けられた参照電極とにより構成された検出部を一端に備えると共に，基準ガスが導入されかつ参照電極が対面するよう構成された基準ガス室を備えた検出素子と，上記測定電極及び上記参照電極の各々と電気的に導通される信号取出リードと，上記検出素子を挿入配置したハウジングとを有し，
更に，上記検出素子の他端を覆うように構成され，かつ一端が上記ハウジングに固定される第１金属カバーと，該第１金属カバーの外周に配置した第２金属カバーとを有すると共に上記第１金属カバーと上記第２金属カバーとはかしめ固定部において互いにかしめ固定されてなり，
上記第１金属カバー及び上記第２金属カバーには，上記検出素子の他端より基準ガス室に対し基準ガスを導入するよう構成された第１通気孔及び第２通気孔を設けてなり，
更に，上記第１金属カバーの内周側には内部に上記信号取出リードを挿通する挿通孔を設けた絶縁保持部材が配置されてなるガスセンサにおいて，
上記第２金属カバーの開口端には封止部材が配置され，該封止部材の上記開口端の反対側に位置する端面は，上記絶縁保持部材の検出素子と対面する側とは反対側にある端面と対面しており，
上記絶縁保持部材と上記封止部材との少なくともいずれか一方は，互いが対面する端面において少なくとも１つの突出部を有してなることを特徴とするガスセンサがある。
【００２５】
該ガスセンサにおいては，封止部材と絶縁保持部材とが，互いに対面する端面において少なくとも片方が突出部を有している。
従って，封止部材と絶縁保持部材との密着が防止され，両者の間に空間を形成することができる（後述する図１４等における基準ガス流通部４００）。
【００２６】
従って，第１通気孔から導入された大気は，第１金属カバーと絶縁保持部材との間の狭い部分を経由した後，いったんこの空間に保持された後，挿通孔等を通って検出素子の基準ガス室に導入される。
このため，上記空間がバッファとして作用することができるため，基準ガス室への大気導入を確実に行うことが可能となる。
【００２７】
以上のように，上記第１の参考発明によれば，大気を基準ガス室に充分導入することができる酸素濃度検出器等のガスセンサを提供することができる。
【００２８】
次に，第２の参考発明として，測定ガス中に曝された測定電極と，該測定電極と固体電解質体を介して一対に設けられた参照電極とにより構成された検出部を一端に備えると共に，基準ガスが導入されかつ参照電極が対面するよう構成された基準ガス室を備えた検出素子と，上記測定電極及び上記参照電極の各々と電気的に導通される信号取出リードと，上記検出素子を挿入配置したハウジングとを有し，
更に，上記検出素子の他端を覆うように構成され，かつ一端が上記ハウジングに固定される第１金属カバーと，該第１金属カバーの外周に配置した第２金属カバーとを有すると共に上記第１金属カバーと上記第２金属カバーとはかしめ固定部において互いにかしめ固定されてなり，
上記第１金属カバー及び上記第２金属カバーには，上記検出素子の他端より基準ガス室に対し基準ガスを導入するよう構成された第１通気孔及び第２通気孔を設けてなり，
更に，上記第１金属カバーの内周側には内部に上記信号取出リードを挿通する挿通孔を設けた絶縁保持部材が配置されてなるガスセンサにおいて，
上記第２金属カバーの開口端には封止部材が配置され，
上記封止部材は端部外周においてフランジ部を有しており，上記第２金属カバーの開口端において，少なくとも上記第１金属カバーの端部と上記第２金属カバーの端部のいずれか一方が上記フランジ部を支承するよう構成されていることを特徴とするガスセンサがある。
【００２９】
該ガスセンサにおいては，封止部材のフランジ部が第２金属カバーの開口端において支承された状態にある。
これにより，封止部材を開口端に対してつり下げ固定することが可能となり，封止部材と絶縁保持部材との密着が防止され，両者の間に空間を形成することができる（後述する図１４等における基準ガス流通部４００）。
【００３０】
従って，第１通気孔から導入された大気は，第１金属カバーと絶縁保持部材との間の狭い部分を経由した後，いったんこの空間に保持された後，挿通孔等を通って検出素子の基準ガス室に導入される。
このため，上記空間がバッファとして作用することができるため，基準ガス室への大気導入を確実に行うことが可能となる。
【００３１】
以上のように，第２の参考発明によれば，大気を基準ガス室に充分導入することができる酸素濃度検出器等のガスセンサを提供することができる。
【００３２】
次に，請求項８の発明のように，上記絶縁保持部材には第３通気孔が設けてあることが好ましい。
上記第３通気孔を設けることで，該第３通気孔を通じて基準ガス室への大気導入を行うことができるようになる。このため，本発明にかかる効果を確実に得ることができる。
【００３３】
次に，請求項９の発明のように，上記第１金属カバーと上記第２金属カバーとの間には撥水フィルタが介在されてなることが好ましい。
撥水フィルタは水をはじく性質を有しており，第１通気孔と第２通気孔とより水が進入して検出素子の被水割れ等が発生することを防止することができる。
また，上記撥水フィルタを介して第１通気孔と第２通気孔とより大気導入が行われるため，撥水フィルタは多孔質体等の通気性を有する物質より構成する必要がある。
また，上記撥水フィルタはテトラフルオロエチレン等の樹脂製の多孔質体より構成することができる。
【００３４】
【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である酸素濃度検出器につき，図１〜図１３を用いて説明する。
図１〜図５に示すごとく，本例の酸素濃度検出器１は，被測定ガス中に曝された測定電極２１と，該測定電極２１と固体電解質体２０を介して一対に設けられた参照電極２２とにより構成された検出部２８を一端に備えると共に，基準ガスが導入されかつ参照電極２２が対面するよう構成された基準ガス室２００を備えた検出素子２と，上記測定電極２１及び上記参照電極２２の各々と電気的に導通される信号取出リード２９１，２９２と，上記検出素子２を挿入配置したハウジング１０とを有する。
【００３５】
更に，上記検出素子２の他端を覆うように構成され，かつ一端が上記ハウジング１０に固定される第１金属カバー１１と，該第１金属カバー１１の外周に撥水フィルタ１３を介して配置した第２金属カバー１２とを有する。また，上記第１金属カバー１１と上記第２金属カバー１２と上記撥水フィルタ１３とは２ヶ所のかしめ固定部１６１，１６２において互いにかしめ固定されている。
【００３６】
上記第１金属カバー１１及び上記第２金属カバー１２には，上記撥水フィルタ１３に対し連通しかつ上記検出素子２の他端より基準ガス室２００に対し基準ガスを導入するよう構成された第１通気孔１１０及び第２通気孔１２０を設けてある。
更に，上記第１金属カバー１１の内周側には内部に上記信号取出リード２９１，２９２を挿通する挿通孔３０を設けた絶縁保持部材３が配置されている。
【００３７】
上記絶縁保持部材３は上記第１通気孔１１０と対面するように配置されると共に上記絶縁保持部材３の外側形状は上記第１金属カバー１１の内側形状とは異なっており，かつ上記絶縁保持部材３と上記第１金属カバー１１との間には基準ガス通路部１１５が設けてある。なお，本例の上記内側形状は円であり，上記外側形状は略８角形である（図３参照）。
そして，第１金属カバー１１と絶縁保持部材３とは同軸上に配置されている。
【００３８】
次に，本例にかかる酸素濃度検出器１について詳細に説明する。
図１に示すごとく，上記酸素濃度検出器１において，検出素子２はハウジング１０に対し挿入固定されている。検出素子２とハウジング１０との間は気密的に封止されている。
上記ハウジング１０の下端には二重の被測定ガス側カバー１５１，１５３が設けてあり，該被測定ガス側カバー１５１の内部が被測定ガス室１５０となる。また，被測定ガス側カバー１５１，１５３には被測定ガスを導入する導入孔１５２，１５４が設けてある。
【００３９】
次に，上記第１金属カバー１１は外側カバー１１１及び内側カバー１１２の二つのカバー部材より構成されている。
内側カバー１１２の下端はハウジング１０の上端に対しかしめリング１１９を介してかしめ固定されている。更に内側カバー１１２の上端において外側カバー１１１がかしめ固定されている。
【００４０】
また，内側カバー１１２の上端１１７は絶縁保持部材３の下端と当接し，外側カバー１１１に設けられた段部１１８と共に絶縁保持部材３を支承している。更に絶縁保持部材３の上端には封止部材１４が配置され，該封止部材１４の内部にはリード線１９１，１９２，２５１が配置されている。
【００４１】
上記絶縁保持部材３の内部には４つの挿通孔３０が設けてある。この挿通孔３０には信号取出しリード２９１，２９２，後述するヒータ２５に設けられたリード線２５９及びリード線１９１，１９２，２５１が挿通されている。なお，図示は略したがヒータ２５に導通するリード線がもう一組挿通されている。これらは挿通孔３０内において接続端子１９５により互いに接続されている。
【００４２】
図３に示すごとく，上記絶縁保持部材３の外側形状は略８角形である。挿通孔３０の背面は頂部３１を有し，該頂部３１と隣接する他の頂部３１との間には平面状の通路面３２を有する。通路面３２と第１金属カバー１１との間には基準ガス通路部１１５が形成されている。
また，上記絶縁保持部材３の外側形状の長径ａは９．６ｍｍ，短径ｂは８．６５ｍｍであり，これらの比ｂ／ａは０．９である。
【００４３】
図４に示すごとく，上記封止部材１４は略円筒形状で，絶縁保持部材３と対面する端面４０１に４つの突出部４１を有してなり，また，内部に４つの挿通孔４０を持っている。
突出部４１の数は４つだけでなく，絶縁保持部材との間が密着せず，基準ガスが通気できる空間が確保できればいくつでもよい。
この挿通孔４０は絶縁保持部材３の有する４つの挿通孔３０に挿通されたリード線１９１，１９２，２５１が挿通される。
【００４４】
上記外側カバー１１の上部には筒状の樹脂製の撥水フィルタ１３を介して上記第２カバー１２が２ヶ所のかしめ固定部１６１，１６２においてかしめ固定されている。
つまり，上記かしめ固定部１６１，１６２により絶縁保持部材３の外方において第１金属カバー１１，第２金属カバー１２，撥水フィルタ１３の三者が互いにかしめ固定されることとなる。
【００４５】
図５に示すごとく，上記検出素子２は有底円筒型の固体電解質体２０と該固体電解質体２０の外側面に設けられ，被測定ガス室１５０に面する測定電極２１と，上記固体電解質体２０の基準ガス室２００に設けられた参照電極２２とよりなる。
上記基準ガス室２００の内部には棒状のヒータ２５が配置され，測定電極２１及び参照電極２２を酸素濃度検出可能な温度に加熱する。上記測定電極２１の外方にはこれを保護するための保護層２３が設けてある。
【００４６】
上記測定電極２１及び参照電極２２は検出素子２の上方まで延設されたリード部（図示略）を有し，このリード部に対し上記信号取出しリード２９１，２９２が接続されている。また，この棒状のヒータ２５は内部に発熱抵抗体が設けてある。上記発熱抵抗体に対する電力印加用のリード線２５９を有している。
【００４７】
次に，本例にかかる酸素濃度検出器１の組付けについて説明する。
図６（ａ）に示すごとく，信号取出しリード２９１，２９２が接続された検出素子２をハウジング１０に気密的に挿入配置し，下端に被測定ガス側カバー１５１，１５３を固定し，該ハウジング１０の上端に内側カバー１１２をかしめ固定する。以上により酸素濃度検出器１の下部を作製する。
【００４８】
また，図６（ａ）に示すごとく，絶縁保持部材３にリード線１９１，１９２，２５１を挿通した。絶縁保持部材３の外方に外側カバー１１１を配置する。上記リード線の２５１には接続端子１９５を介してヒータ２５のリード線２５９を接続する。更に，上記外側カバー１１１の外方に位置するように第２カバー１２を配置する。また，第２カバー１２の内部には予め撥水フィルタ１３を配置しておく。
【００４９】
その後，図６（ｂ）に示すごとく，接続端子１９５を信号取出しリード２９１，２９２に接続させつつ，内側カバー１１２に外側カバー１１１を差込み，両者をかしめ固定し，第１金属カバー１１となす。
更に，上記第２カバー１２を撥水フィルタ１３ごと第１金属カバー１１に差込み，かしめ固定する。このかしめ固定においてかしめ固定部１６１，１６２が形成される。
以上により，図６（ｃ）に示すごとく，酸素濃度検出器１を得る。
【００５０】
次に，本例における作用効果につき説明する。
本例にかかる酸素濃度検出器１において，基準ガス室２００に対して大気８は次のように導入される。
図２に示すごとく，大気８は酸素濃度検出器１の第２通気孔１２０より撥水フィルタ１３を経由し，第１通気孔１１０を通過する。
【００５１】
上記酸素濃度検出器１においては，絶縁保持部材３は第１通気孔１１０と対面するように配置されると共に，図３に示すごとく，該絶縁保持部材３の外側形状は第１金属カバー１１の内側形状とは異なっており，かつ絶縁保持部材３と第１金属カバー１１との間には基準ガス通路部１１５が設けられている。
これにより，第１金属カバー１１と絶縁保持部材３との間に大気８を流通させるための空間を確保することができる。
【００５２】
このため，導入された大気８は第１金属カバー１１と絶縁保持部材３との間に形成された基準ガス通路部１１５を通って，絶縁保持部材３の上端に到達する。更に，絶縁保持部材３と封止部材１４の間に設けられた空間を通過し，上記絶縁保持部材３の内部を貫通して設けられた挿通孔３０を上端から下端に向けて通過する。挿通孔３０の下端より出た大気８は検出素子２の上端から基準ガス室２００に入ることができる。
従って，本例の酸素濃度検出器１においては，確実に大気８を検出素子２の基準ガス室２００に導入することができる。
以上のように，本例によれば，大気を基準ガス室に充分導入することができる酸素濃度検出器を提供することができる。
【００５３】
なお，上記絶縁保持部材の外側形状としては本例にかかる形状以外にも，図７〜図９に示すごとき各種の外側形状を挙げることができる。また，図面にはそれぞれ長径ａと短径ｂとを記載した。
図７は外側形状が楕円である絶縁保持部材である。
図８は平面状の通路面２２を２つ持った絶縁保持部材３である。
図９は凹面状の通路面３２を４ヶ所持った絶縁保持部材３である。
これらのごとき外側形状を有する絶縁保持部材３を設けた酸素濃度検出器１においても，上述と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
更に，図１０，図１１のように絶縁保持部材３に対し，上記４つの挿通孔３０とは別に絶縁保持部材３０の端面３０１から反対側の端面へと貫通するような第３の通気孔３９を設けることで，更に基準ガスの導入効率の向上を図ることができる。
【００５５】
また，図１２は第１金属カバー１１が一体品として構成された酸素濃度検出器１である。上記酸素濃度検出器１は絶縁保持部材３の上に封止部材１４が配置され，両者の間に隙間はほとんど形成されていない。また，第１導入孔１１０に対応する上記絶縁保持部材３の外側形状は上述した図２に示すものと同様の形状である。
また，この絶縁保持部材３は上端につば部を有し，ゴムパッキンを介してこのつば部にて第１金属カバー１１内に固定されている。
【００５６】
このような酸素濃度検出器１において，大気は第２導入孔１２０，撥水フィルタ１３，第１導入孔１１０を経て基準ガス通路部１１５に到達し，ここから絶縁保持部材２の下端まで基準ガス通路部１１５を経由して基準ガス室に到達する。この構造の酸素濃度検出器１においても本例と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
また，従来技術において示した酸素濃度検出器９は第１金属カバー９１と第２金属カバー９２と撥水フィルタ１３とがかしめ固定部９６２において互いにかしめ固定され，第１金属カバー９１と第２金属カバー９２とはかしめ固定部９６１にて互いにかしめ固定されている。このような酸素濃度検出器９においても，本例にかかる絶縁保持部材３を設け，基準ガス通路部１１５を設けることにより，本例にかかる効果を得ることができる。
【００５８】
また，図１３は積層型の検出素子２を配置して構成した酸素濃度検出器１である。このような酸素濃度検出器１においても本例と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
実施形態例２
本例は，図１４〜図１６に示すごとく，フランジ部を有する封止部材を開口端に設けた酸素濃度検出器について説明する。
図１４に示すごとく，本例の酸素濃度検出器１も実施形態例１と同様の構造を有しており，図示を略した検出素子を気密的に挿入配置したハウジングを有し，該ハウジングに固定される第１金属カバー１１と，これの外周に撥水フィルタ１３を介して配置され，かしめ固定部１６１，１６２において互いにかしめ固定された第２金属カバー１２とを有する。
【００６０】
そして，上記第１金属カバー１１及び上記第２金属カバー１２には，上記撥水フィルタ１３に対し連通し，基準ガス室に基準ガスとなる大気を導入するよう構成された第１通気孔１１０及び第２通気孔１２０が設けてある。更に，上記第１金属カバー１１の内周側には内部に信号取出リード２９１，２９２等を挿通する挿通孔３０を設けた絶縁保持部材３が配置されてなる。
【００６１】
また，上記絶縁保持部材３は第１通気孔１１０と対面するように配置され，上記絶縁保持部材３の外側形状は上記第１金属カバー１１の内側形状とは異なっており，上記絶縁保持部材３と上記第１金属カバー１１との間には基準ガス通路部１１５が設けてある。
【００６２】
そして，上記第２金属カバー１２の開口端４９には封止部材４が配置され，該封止部材４の上記開口端４９と反対側にある端面４０１は，上記絶縁保持部材３が検出素子と対面する側と反対側にある端面３０１と対面する。
【００６３】
図１５，図１６に示すごとく，上記封止部材４は略円柱形状で，絶縁保持部材３と対面する端面４０１に４つの突出部４１を有してなり，また内部に４つの挿通孔４０を持っている。この挿通孔４０には，図１４に示すごとく，上記絶縁保持部材３の有する４つの挿通孔３０に挿通されたリード線１９１，１９２，２５１が挿通されている。
【００６４】
図１６に示すごとく，上記封止部材４は端部外周においてフランジ部４８を有しており，上記第２金属カバー１２の開口端４９において，上記第１金属カバー１１の端部４８１と上記第２金属カバー１２の端部４８２とが上記フランジ部４８を支承することで，上記封止部材４がつり下げられるよう固定されている。
また，図１４，図１６に示すごとく，上記絶縁保持部材３には上記４つの挿通孔３０とは別に，絶縁保持部材３０の端面３０１から反対側の端面へと貫通するような第３通気孔３９が設けてある。
その他は実施形態例１と同様の構造である。
【００６５】
次に，本例にかかる酸素濃度検出器１における大気８の流通について説明する。
図１４に示すごとく，大気８は第２通気孔１２０より撥水フィルタ１３を経由し，第１通気孔１１０を通過する。開口端４９において封止部材４はつり下げられているため，封止部材４と絶縁保持部材３との間が密着せず，基準ガス流通部４００となる空間が形成される。
更に，封止部材４の端面４０１に突出部を設けることで，更に通気性を向上させることができる。
【００６６】
上記第１通気孔１１０を通過して第１外側カバー１１の内部に入った大気は，第１金属カバー１１と絶縁保持部材３との間に形成された基準ガス通路部１１５，上記基準ガス流通部４００を経て，挿通孔３０や第３通気孔３９に到達する。その後，上記挿通孔３０や第３通気孔３９を上端から下端に向けて通過する。挿通孔３０や第３通気孔３９の下端より出た大気８は検出素子の上端から基準ガス室に入ることができる。
【００６７】
従って，本例の酸素濃度検出器１においては，確実に大気８を検出素子２の基準ガス室２００に導入することができる。
以上，本例においても，実施形態例１と同様に大気を基準ガス室に充分導入することができる酸素濃度検出器を提供することができる。
【００６８】
さらに本実施形態例の封止部材に実施形態例１と同様の突出部を設けることで，更に上記効果が発揮されることになる。
また，酸素濃度検出器としては，起電力式，限界電流式の各方式のものを用いることができる。また，コップ状の素子の他，板状の素子を使用することもできる。
更に，実施形態例においては酸素濃度検出器を用いて説明したが，この他，ＨＣセンサ，ＣＯセンサ，ＮＯｘセンサ等の各種センサにおいても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１にかかる，酸素濃度検出器の縦断面説明図。
【図２】実施形態例１にかかる，酸素濃度検出器の要部縦断面説明図。
【図３】実施形態例１にかかる，酸素濃度検出器の要部横断面説明図（図１にかかるＡ−Ａ矢視断面図）。
【図４】実施形態例１にかかる，封止部材の斜視図。
【図５】実施形態例１にかかる，検出素子の検出部の構造説明図。
【図６】実施形態例１にかかる，酸素濃度検出器の組付け説明図。
【図７】実施形態例１にかかる，外側形状が楕円である絶縁保持部材の説明図。
【図８】実施形態例１にかかる，外側形状が四角形である絶縁保持部材の説明図。
【図９】実施形態例１にかかる，外側形状が弧状部と凹面状の通路面により構成された絶縁保持部材の説明図。
【図１０】実施形態例１にかかる，第３通気孔のある絶縁保持部材を持った酸素濃度検出器の要部縦断面説明図。
【図１１】実施形態例１にかかる，第３通気孔を持った絶縁保持部材の断面説明図。
【図１２】実施形態例１にかかる，第１金属カバーが一体品である酸素濃度検出器の縦断面説明図。
【図１３】実施形態例１にかかる，検出素子が積層型である酸素濃度検出器の縦断面説明図。
【図１４】実施形態例２にかかる，酸素濃度検出器の要部縦断面説明図。
【図１５】実施形態例２にかかる，封止部材の斜視図。
【図１６】実施形態例２にかかる，酸素濃度検出器の開口端の拡大説明図，
【図１７】従来例にかかる，酸素濃度検出器の説明図。
【符号の説明】
１．．．酸素濃度検出器，
１０．．．ハウジング，
１１．．．第１金属カバー，
１２．．．第２金属カバー，
１３．．．撥水フィルタ，
２．．．検出素子，
２０．．．固体電解質体，
２００．．．基準ガス室，
２１．．．側面電極，
２２．．．参照電極，
２８．．．検出部，
２９１，２９２．．．信号取出しリード，
３．．．絶縁保持部材，
３１．．．弧状部，
３２．．．通路面，
３９．．．第３通気孔，
４．．．封止部材，
４０．．．挿通孔，
４１．．．突出部，
４８．．．フランジ部，
Claims (9)
- 被測定ガス中に曝された測定電極と，該測定電極と固体電解質体を介して一対に設けられた参照電極とにより構成された検出部を一端に備えると共に，基準ガスが導入されかつ参照電極が対面するよう構成された基準ガス室を備えた検出素子と，上記測定電極及び上記参照電極の各々と電気的に導通される信号取出リードと，上記検出素子を挿入配置したハウジングとを有し，
更に，上記検出素子の他端を覆うように構成され，かつ一端が上記ハウジングに固定される第１金属カバーと，該第１金属カバーの外周に配置した第２金属カバーとを有すると共に上記第１金属カバーと上記第２金属カバーとはかしめ固定部において互いにかしめ固定されてなり，
上記第１金属カバー及び上記第２金属カバーには，上記検出素子の他端より基準ガス室に対し基準ガスを導入するよう構成された第１通気孔及び第２通気孔を設けてなり，
更に，上記第１金属カバーの内周側には内部に上記信号取出リードを挿通する挿通孔を設けた絶縁保持部材が配置されてなるガスセンサにおいて，
上記絶縁保持部材は上記第１通気孔と対面するように配置されると共に該第１通気孔と対面する部分の上記絶縁保持部材の外側形状を上記第１金属カバーの内側形状と異ならしめて，上記絶縁保持部材の外側面と上記第１金属カバーの内側面との間の距離を周方向の位置によって異ならしめることにより，上記絶縁保持部材と上記第１金属カバーとの間に基準ガス通路部を設けてなることを特徴とするガスセンサ。 - 請求項１において，上記絶縁保持部材の外側形状において，長径ａと短径ｂとの間には０．８≦ｂ／ａ≦０．９５という関係が成立することを特徴とするガスセンサ。
- 請求項１または２において，上記基準ガス通路部は少なくとも１つの上記第１金属カバーの第１通気孔に対面していることを特徴とするガスセンサ。
- 請求項１〜３のいずれか一項において，上記絶縁保持部材の外側形状は多角形であると共に複数の頂部を有し，該頂部と頂部との間には平面状または凹面状の通路面を有し，該通路面と上記第１金属カバーとの間には基準ガス通路部を形成してなることを特徴とするガスセンサ。
- 請求項１〜３のいずれか一項において，上記絶縁保持部材の外側形状は八角形であることを特徴とするガスセンサ。
- 請求項１〜３のいずれか一項において，上記絶縁保持部材は互いに対抗する位置に弧状部を有し，該弧状部と弧状部との間には平面状または凹面状の通路面を有し，該通路面と上記第１金属カバーとの間には基準ガス通路部を形成してなることを特徴とするガスセンサ。
- 請求項１〜３のいずれか一項において，上記絶縁保持部材の外側形状は楕円形であることを特徴とするガスセンサ。
- 請求項１〜７のいずれか一項において，上記絶縁保持部材には第３通気孔が設けてあることを特徴とするガスセンサ。
- 請求項１〜８のいずれか一項において，上記第１金属カバーと上記第２金属カバーとの間には撥水フィルタが介在されてなることを特徴とするガスセンサ。
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