JP4105570B2 - 酸素センサ - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両の排気管等に設けられ排気ガス中の酸素濃度を検出するのに好適に用いられる酸素センサに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、自動車等の車両は、エンジンの排気管側に酸素センサを設け、この酸素センサを用いて排気ガス中の酸素濃度を検出することにより、エンジンの空燃比をフィードバック制御するようにしている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平9−222416号公報
【0004】
この種の従来技術による酸素センサは、エンジンの排気管に取付けられる筒状のケーシングと、該ケーシングに設けられ、排気ガス中の酸素濃度を検出する有蓋筒状の酸素濃度検出素子と、該酸素濃度検出素子を排気ガス中の異物等から保護するプロテクタとにより構成されている。
【0005】
ここで、酸素濃度検出素子は、例えば酸素イオン伝導性のセラミックス材料(固体電解質)等からなり、基端側がケーシング内に挿嵌されると共に、先端側がケーシングから突出している。また、酸素濃度検出素子の内周側にはロッド状のヒータが挿入され、このヒータは、例えばエンジンの始動時等に酸素濃度検出素子を加熱することにより、検出素子を早期に活性化させる構成となっている。
【0006】
また、プロテクタは、例えば内筒と外筒とからなる2重の有蓋筒状体として形成され、酸素濃度検出素子の突出端側を覆う位置でケーシングに取付けられている。そして、プロテクタの内筒と外筒には、センサの外部を流れる排気ガスを酸素濃度検出素子の周囲に導くための開口部がそれぞれ形成され、これらの開口部は内筒と外筒の径方向に向けて開口している。
【0007】
この場合、内筒の開口部と外筒の開口部とは、軸方向に対して互いに異なる位置に形成され、排気ガス中に含まれる凝縮水の水滴等がプロテクタの内部に侵入し難い構成となっている。
【0008】
そして、酸素センサは、エンジンの排気管内を流れる排気ガスがプロテクタの開口部を介して酸素濃度検出素子の周囲に流入し、この排気ガスが十分に加熱された検出素子と接触することにより、排気ガス中に含まれる酸素濃度を検出して検出信号を出力するものである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、排気ガス中に含まれる凝縮水がプロテクタの内部に侵入し難いように、プロテクタを2重構造の有蓋筒状体として形成し、その内筒と外筒の異なる位置に開口部を形成する構成としている。
【0010】
しかし、エンジンの運転環境等によっては、排気管内に凝縮水が発生し易い状態となり、プロテクタの外周側に付着する凝縮水の量が増えることがある。そして、このように多量の凝縮水がプロテクタの外周側に付着すると、凝縮水の一部は外筒と内筒の開口部を通って酸素濃度検出素子の周囲に浸入するようになる。
【0011】
このため、従来技術では、例えば排気管内に多量の凝縮水が生じると、単にプロテクタの内筒と外筒との間で開口部の位置をずらした構造だけでは、凝縮水の浸入を十分に阻止できず、浸入した凝縮水が高温な検出素子と接触することによって検出素子に亀裂等の損傷が生じ易いため、耐久性、信頼性を高めるのが難しいという問題がある。
【0012】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、プロテクタの周囲に多量の水分が存在する場合でも、簡単な構造によって酸素濃度検出素子を水分との接触から保護でき、プロテクタの防水性を高め、耐久性と信頼性を向上できるようにした酸素センサを提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために請求項1の発明は、被測ガスの流路途中に取付けられるケーシングと、該ケーシングに設けられ前記流路内を流れる被測ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出素子と、基端側が前記ケーシングに取付けられる筒部となり先端側が蓋部となった有蓋筒状に形成され、前記酸素濃度検出素子に対応する断面形状を有して該酸素濃度検出素子を覆う内側プロテクタと、前記酸素濃度検出素子と該内側プロテクタとに対応する断面形状を有して該内側プロテクタの筒部を径方向外側から取囲んで設けられ前記筒部との間に全周にわたって等しい径方向の隙間寸法をもったガス通路を画成する筒状の外側プロテクタと、該外側プロテクタの先端側に設けられ前記流路内を流れる被測ガスが前記ガス通路に流入する流入孔と、該流入孔と軸方向に離間して前記内側プロテクタの筒部の基端側に設けられ前記ガス通路内の被測ガスが前記内側プロテクタの内周側に流通する通気孔と、前記内側プロテクタの先端側に設けられ前記内側プロテクタ内を流れる被測ガスが外部に流出する流出孔とを備え、前記内側プロテクタの筒部は、前記酸素濃度検出素子との間に全周にわたって隙間寸法が等しくなるように径方向の隙間を形成し、この隙間の寸法が前記ガス通路の径方向寸法よりも全周にわたって小さくなるように、当該筒部の基端側を前記ケーシングの先端側に形成された嵌合部に嵌合すると共に、前記外側プロテクタの基端側は、前記内側プロテクタの基端側を径方向外側から取囲んだ状態で該内側プロテクタの基端側と一緒に前記嵌合部に環状の溶接部によって接合してなる構成を採用している。
【0014】
このように構成することにより、内側プロテクタと外側プロテクタの間には、軸方向に延びるガス通路を画成でき、このガス通路には、先端側の流入孔から基端側の流通孔に向けて被測ガスを軸方向に流通させることができる。そして、ガス通路を通過した被測ガスは、通気孔から内側プロテクタの内周側に進入して酸素濃度検出素子と接触することができ、この検出素子によって被測ガス中の酸素濃度を検出することができる。
【0015】
この場合、例えば酸素濃度検出素子をヒータ等により加熱して活性化するときには、ガス通路の周壁を構成する内側プロテクタの筒部等もヒータにより加熱することができる。このため、例えば被測ガス中に多くの水分(水滴)等が含まれている場合でも、この水滴をガス通路内で加熱して気化させることができる。特に、内側プロテクタの筒部と酸素濃度検出素子との間に形成する径方向の隙間を、前記ガス通路の径方向寸法よりも全周にわたって小さい寸法とすることにより、ガス通路の周壁を構成する内側プロテクタの筒部と酸素濃度検出素子との距離を短くできるから、検出素子をヒータ等により加熱するときには、ヒータの熱をガス通路にも良好に伝導することができる。従って、ヒータの発熱を利用してガス通路の温度を効率よく上昇させることができ、被測ガス中の水滴をガス通路内で安定的に蒸発させることができる。
【0016】
これにより、内側プロテクタ内に進入した被測ガスが検出素子の外周側を通過するときには、被測ガス中に含まれる水滴が高温の検出素子に接触するのを防止することができる。従って、内,外のプロテクタ間にガス通路を画成した簡単な構造によって酸素濃度検出素子を水滴との接触から保護でき、プロテクタの防水性を高めることができる。
【0017】
また、内側プロテクタの先端側が外側プロテクタから露出する構造とし、この先端側に被測ガスの流出孔を設けたので、内側プロテクタの内周側では、基端側の通気孔から先端側の流出孔に向けて検出素子の周囲に被測ガスを流通させることができる。これにより、検出素子と被測ガスとを十分に接触させることができ、酸素濃度を安定的に検出することができる。
【0018】
しかも前記内側プロテクタの筒部と酸素濃度検出素子との間に形成する径方向の隙間は、前記筒部の全周にわたってほぼ等しい隙間寸法にする構成としている。これにより、ガス通路の周壁を構成する内側プロテクタの筒部と酸素濃度検出素子との距離を前記筒部の全周にわたりほぼ等しい隙間寸法にして短くできるから、検出素子をヒータ等により加熱するときには、ヒータの熱をガス通路にも良好に伝導することができる。従って、ヒータの発熱を利用してガス通路の温度を効率よく上昇させることができ、被測ガス中の水滴をガス通路内で安定的に蒸発させることができる。
【0020】
また、請求項の発明によると、外側プロテクタは軸方向の両側を内側プロテクタの筒部の外周側に取付ける構成とし、流入孔と通気孔とは前記外側プロテクタの軸方向両側に離間して配置し、流出孔は前記外側プロテクタの取付部位よりも先端側に配置する構成としている。
【0021】
これにより、内側プロテクタと外側プロテクタとの間には、軸方向に延びると共に両端側が閉塞されたガス通路を形成でき、その先端側と基端側に離間して流入孔と通気孔とを配置することができる。従って、ガス通路の軸方向長さを十分に確保することができる。また、内側プロテクタには、外側プロテクタの取付部位よりも先端側に位置する蓋部等に流出孔を配置できるから、酸素濃度検出素子の周囲には、被測ガスを十分な軸方向距離にわたって流通させることができ、その検出精度を安定させることができる。
さらに、請求項の発明によると、前記内側プロテクタの筒部は、その基端側に位置し前記嵌合部に嵌合される大径筒部と、該大径筒部の先端側に縮径して形成され前記酸素濃度検出素子に設けたヒータパターンと前記径方向の隙間を介して対向する小径筒部とにより構成し、前記内側プロテクタの小径筒部と前記酸素濃度検出素子との間の径方向の隙間を、前記小径筒部と前記外側プロテクタとの間の径方向の隙間よりも小さくする構成としている。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態として、車両の排気ガス中に含まれる酸素濃度を検出する酸素センサを例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。
【0023】
図中、1は酸素センサの外郭を構成するケーシングで、該ケーシング1は、例えば金属材料等により段付筒状に形成され、後述のホルダ2とキャップ4とにより構成されている。
【0024】
2はケーシング1の先端側を構成する段付筒状のホルダで、該ホルダ2は、鋼材等の金属材料により形成され、その外周側には、後述の排気管20側に螺着されるおねじ部2Aが形成されている。また、ホルダ2には、その基端側に筒状のキャップ嵌合部2Bが形成され、その先端側に筒状のプロテクタ嵌合部2Cが形成されている。また、ホルダ2の内周側には、後述の検出ロッド6が隙間をもって挿通される挿通穴3が設けられている。
【0025】
4はケーシング1の基端側を構成するキャップで、該キャップ4は、例えば薄肉な金属パイプ等を用いて筒状に形成されている。そして、キャップ4の基端側には、その一部を縮径させることにより後述の弾性シール体10をキャップ4内に固定する例えば3箇所のカシメ部4Aが設けられている。
【0026】
この場合、各カシメ部4Aは、弾性シール体10を径方向内向きに縮径させることにより、後述の検出ロッド6をロッド嵌合穴10A内で弾性的に保持し、後述の接続端子11を弾性シール体10によって検出ロッド6の外周面に押付けると共に、後述のリード線12に各挿嵌穴10B内で締代を与えるものである。一方、キャップ4の先端側は、ホルダ2のキャップ嵌合部2Bの外周側に嵌合され、これらの嵌合部位は環状の溶接部5によって互いに接合されている。
【0027】
6はケーシング1内に設けられた酸素濃度検出素子としての検出ロッドで、該検出ロッド6は、図2に示す如く、円柱状のセラミックスヒータからなるヒータ部7と、該ヒータ部7の先端側外周に一体成形された酸素イオン伝導性の固体電解質層からなる筒状のセンサ部8とを有している。
【0028】
ここで、ヒータ部7は、基端側がケーシング1内に挿嵌され、先端側がセンサ部8と共にケーシング1の外部に突出すると共に、この突出端側にはセンサ部8を加熱して活性化させるヒータパターン7Aが形成されている。また、ヒータ部7の基端側外周には、ヒータパターン7Aやセンサ部8に給電したり、センサ部8からの検出信号を外部に出力する例えば5個の電極(図示せず)が周方向に間隔をもって形成されている。
【0029】
また、センサ部8は、例えばジルコニア(Zr O2 )、イットリア(Y23 )等のセラミックス材料を含んで形成され、ヒータパターン7Aを径方向外側から覆うように配置されている。そして、センサ部8は、ヒータパターン7Aの加熱等により活性化した状態で排気ガスと接触すると、排気ガス中に含まれる酸素濃度に応じた起電力を発生し、この起電力は酸素濃度の検出信号として外部のコントロールユニット(図示せず)等に出力される。
【0030】
9はホルダ2の挿通穴3内で検出ロッド6のヒータ部7を支持する支持筒で、該支持筒9は、ばね性を有する断面C字状の金属板等からなり、基端側9Aが縮径方向に弾性変形した状態でホルダ2の挿通穴3内に挿嵌されると共に、先端側9Bが拡径方向に弾性変形した状態で検出ロッド6のヒータ部7を外側から把持している。これにより、支持筒9は、検出ロッド6を挿通穴3内で弾性的に位置決めすると共に、ヒータ部7から発生する熱をホルダ2側に伝えるものである。
【0031】
10はキャップ4の基端側に嵌合して設けられた有蓋筒状の弾性シール体で、該弾性シール体10は、例えばフッ素ゴム等の樹脂材料からなり、キャップ4内に各カシメ部4Aを用いて固定されている。また、弾性シール体10の内周側には、ヒータ部7の端部が嵌合される有蓋のロッド嵌合穴10Aと、該ロッド嵌合穴10Aの周壁に一定の間隔で配置され、後述の接続端子11がリード線12と共に締代をもって挿嵌される例えば5個の挿嵌穴10B(1個のみ図示)とが形成されている。そして、弾性シール体10はキャップ4内を気液密にシールすると共に、各リード線12をシールした状態で挿嵌穴10Bから外部に引出すものである。
【0032】
11は弾性シール体10の各挿嵌穴10B内に設けられた接続端子で、該各接続端子11は、各リード線12に接続された圧着端子等からなり、弾性シール体10を介して検出ロッド6の各電極に押付けられ、これらと接続されている。そして、各接続端子11は、例えばセンサ部8に対するポンプ電圧等の印加、ヒータ部7に対する給電、センサ部8による検出信号の出力等を行うものである。
【0033】
13はケーシング1の先端側に設けられた内側プロテクタで、該内側プロテクタ13は、図2ないし図5に示す如く、例えば金属材料、セラミックス材料等により有蓋筒状に形成され、その内周側にはケーシング1から突出する検出ロッド6の突出端側(センサ部8等)が挿入されている。内側プロテクタ13は、図3、図4に示すように、検出ロッド6に対応して円形の断面形状を有している。そして、内側プロテクタ13は、後述の外側プロテクタ14と協働して検出ロッド6の突出端側を覆うことにより、センサ部8を排気ガス中の異物等から保護するものである。
【0034】
ここで、内側プロテクタ13は、その基端側に位置する大径筒部13Aと、該大径筒部13Aの先端側に段付状に縮径して形成された小径筒部13Bと、該小径筒部13Bの先端側を施蓋する蓋部13Cとにより構成されている。そして、大径筒部13Aは、ホルダ2のプロテクタ嵌合部2Cの外周側に嵌合され、これらの嵌合部位は後述の溶接部15によって接合されている。
【0035】
また、小径筒部13Bの内周側は、図2、図3に示す如く、検出ロッド6のセンサ部8と径方向の隙間をもって対向し、この隙間は、小径筒部13Bの全周にわたってほぼ等しい隙間寸法に形成されている。そして、この隙間の寸法Saは、ヒータ部7(ヒータパターン7A)から発生する熱が隙間の空気層を介して後述のガス通路16に十分に伝わるように、微小な寸法値として形成され、例えばガス通路16の径方向寸法Sbよりも小さく形成されている(Sa<Sb)。
【0036】
これにより、センサ部8をヒータパターン7Aによって加熱するときには、小径筒部13Bも一緒に加熱されるため、ガス通路16内に排気ガスと一緒に凝縮水が浸入した場合には、この凝縮水をヒータパターン7Aの熱によって効率よく蒸発させることができる。
【0037】
14は内側プロテクタ13の外周側に設けられた筒状の外側プロテクタで、該外側プロテクタ14は、例えば金属材料、セラミックス材料等により形成され、図3、図4に示すように、検出ロッド6と内側プロテクタ13とに対応して円形の断面形状を有している。ここで、外側プロテクタ14は、前述した内側プロテクタ13の大径筒部13Aよりも大きな内径をもって形成され、その蓋部13Cが露出する位置で大径筒部13Aと小径筒部13Bとを径方向外側から取囲むように配置されている。そして、外側プロテクタ14の基端側は大径筒部13Aの外周側に嵌合され、これらの嵌合部位は環状の溶接部15によってホルダ2のプロテクタ嵌合部2Cに接合されている。
【0038】
また、外側プロテクタ14の先端側は、内側プロテクタ13の小径筒部13Bに向けて径方向内向きに縮径し、この縮径部位には小径筒部13Bの外周側に密着状態で嵌合される円形状の嵌合開口14Aが設けられている。また、外側プロテクタ14の軸方向中間部位は、小径筒部13Bの外周側に径方向の隙間をもって配置され、これらの間にはガス通路16が画成されている。
【0039】
16はプロテクタ13,14の間に画成されたガス通路で、該ガス通路16は、図2ないし図4に示す如く、内側プロテクタ13の小径筒部13Bと外側プロテクタ14との間を軸方向に延びる環状の隙間空間からなり、所定の径方向寸法Sbをもって形成されると共に、軸方向の両側が内側プロテクタ13と外側プロテクタ14との嵌合部位で閉塞されている。そして、ガス通路16内には、後述の流入孔17から通気孔18に向けて排気ガスが流通し、このとき排気ガス中に含まれる凝縮水は、検出ロッド6のヒータパターン7Aから伝わる熱によって蒸発する構成となっている。
【0040】
17は外側プロテクタ14の先端側に設けられた複数の流入孔で、該各流入孔17は、図4に示す如く、周方向に一定の間隔をもって配置され、プロテクタ14の外部とガス通路16の流入側(先端側)とを連通している。また、流入孔17は、排気管20内を流れる排気ガスの流通方向(図1中の矢示A方向)に沿ってプロテクタ14の径方向に開口している。このため、排気管20内の排気ガスは、流入孔17からガス通路16内に円滑に流入する構成となっている。
【0041】
18は内側プロテクタ13の基端側に設けられた複数の通気孔で、該各通気孔18は、図3に示す如く、周方向に一定の間隔をもって配置され、ガス通路16の流出側(基端側)とプロテクタ13の内部とを連通している。この場合、流入孔17と通気孔18とは、外側プロテクタ14(ガス通路16)の軸方向両側に離間している。そして、通気孔18は、ガス通路16を通過した排気ガスをプロテクタ13内(センサ部8の周囲)に流通させるものである。
【0042】
19は内側プロテクタ13の蓋部13Cに設けられた流出孔で、該流出孔19は、図2に示す如く、外側プロテクタ14の取付部位(嵌合開口14A)よりも先端側に配置され、プロテクタ13の内,外を連通している。この場合、流出孔19は、排気管20内を流れる排気ガスの流通方向と直交するように、プロテクタ13の軸方向に開口している。これにより、流出孔19内には、排気管20内を流れる排気ガスの流れによって負圧が生じるため、プロテクタ13内の排気ガスは、この負圧に吸引されることよって流出孔19から内側プロテクタ13の外部へと円滑に流出する構成となっている。
【0043】
また、図1において、20はエンジンの排気側に接続された流路としての排気管で、該排気管20内には、被測ガスとなる排気ガスが矢示A方向に流通するものである。また、排気管20の途中には、酸素センサ用のボス部20Aが径方向に突設されている。そして、酸素センサは、ホルダ2のおねじ部2Aがボス部20Aに螺着されることにより、プロテクタ13,14等を排気管20内に露出した状態で当該排気管20に取付けられるものである。
【0044】
本実施の形態による酸素センサは上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【0045】
まず、エンジンの始動時等には、酸素センサのセンサ部8を早期に活性化させるため、外部のコントロールユニットから給電用のリード線12、接続端子11等を介してヒータ部7のヒータパターン7Aに給電が行われる。この結果、センサ部8は、ヒータパターン7Aにより加熱されて温度が上昇し、酸素濃度を検出可能な活性化状態となる。
【0046】
そして、エンジンの運転時には、図2に示す如く、排気管20内を排気ガスが矢示A方向に流通すると、この排気ガスは外側プロテクタ14の流入孔17からガス通路16に流入し、ガス通路16内を軸方向に流通する。
【0047】
この場合、内側プロテクタ13の小径筒部13Bは、検出ロッド6(センサ部8)との間の寸法Saが小さく形成され、ヒータパターン7Aの近くに配置されている。これにより、ガス通路16の周壁を構成する小径筒部13B等は、ヒータパターン7Aから伝わる熱によって温度が高い状態に保持されている。
【0048】
このため、排気ガス中に比較的多くの凝縮水等が含まれている場合でも、この凝縮水は、排気ガスと一緒にガス通路16を通過するときにヒータパターン7Aによって加熱され、気化した状態で通気孔18から内側プロテクタ13内に進入するようになる。これにより、プロテクタ13内に進入した排気ガスが検出ロッド6の外周側を通過するときには、排気ガス中に含まれる凝縮水の水滴等が高温の検出ロッド6に接触するのを防止でき、ヒータ部7、センサ部8等を水滴との接触から保護することができる。
【0049】
また、センサ部8は、プロテクタ13内に進入した排気ガスと接触することにより、排気ガス中の酸素濃度に応じた検出信号を発生するようになるため、この検出信号は、信号出力用の接続端子11、リード線12等を介して外部のコントロールユニット等に出力される。
【0050】
さらに、内側プロテクタ13内の排気ガスは、その蓋部13Cの流出孔19からプロテクタ13の外部に流出し、排気管20内に戻るようになる。この場合、流出孔19には、プロテクタ13の外部を矢示A方向に流れる排気ガスの流れによって負圧が発生し易いため、この負圧によりプロテクタ13内の排気ガスを外部へと円滑に流出させることができる。
【0051】
かくして、本実施の形態によれば、内側プロテクタ13と外側プロテクタ14との間に軸方向に延びるガス通路16を設け、外側プロテクタ14の先端側に流入孔17を設け、内側プロテクタ13の基端側と先端側には、通気孔18と流出孔19とをそれぞれ設ける構成としている。
【0052】
これにより、検出ロッド6のセンサ部8をヒータパターン7Aにより加熱するときには、ガス通路16も一緒に加熱でき、例えば排気ガス中に多くの水分(水滴)等が含まれている場合でも、この水滴をガス通路16内で加熱して蒸発させることができる。
【0053】
このため、排気ガス中の水滴が通気孔18からプロテクタ13の内周側に浸入し、浸入した水滴が高温のヒータ部7、センサ部8等に接触することによってこれらの部位に亀裂等の損傷(素子割れ)が生じるのを確実に防止することができる。従って、内,外のプロテクタ13,14間にガス通路16を画成した簡単な構造によって検出ロッド6を水滴との接触から保護でき、プロテクタ13,14の防水性を高め、センサの耐久性と信頼性を向上させることができる。
【0054】
この場合、内側プロテクタ13と検出ロッド6との間に位置する隙間の寸法Saを、ガス通路16の径方向寸法Sbよりも小さく形成したので、ガス通路16の周壁を構成する内側プロテクタ13の小径筒部13Bと検出ロッド6のヒータパターン7Aとの距離を短くでき、このヒータパターン7Aから発生する熱をガス通路16にも良好に伝導することができる。従って、ヒータパターン7Aの熱を利用してガス通路16の温度を効率よく上昇させることができ、排気ガス中の水滴をガス通路16内で安定的に蒸発させることができる。
【0055】
また、外側プロテクタ14の軸方向両側を内側プロテクタ13の筒部13A,13Bの外周側に取付け、流入孔17と通気孔18とをプロテクタ14(ガス通路16)の軸方向両側に離間して配置したので、ガス通路16の軸方向長さを十分に確保でき、このガス通路16には、排気ガスを先端側の流入孔17から基端側の通気孔18に向けてほぼ全長にわたり流通させることができる。これにより、ガス通路16内を流れる排気ガスを十分な距離にわたって加熱でき、排気ガス中の水滴を確実に蒸発させることができる。
【0056】
また、内側プロテクタ13の蓋部13C側が外側プロテクタ14よりも先端側に露出する構造とし、この蓋部13Cに排気ガスの流出孔19を設けたので、プロテクタ13の内周側では、排気ガスを基端側の通気孔18から先端側の流出孔19に向けて長い距離にわたり流通させることができる。これにより、センサ部8と排気ガスとを十分に接触させることができ、排気ガス中の酸素濃度をセンサ部8によって安定的に検出することができる。
【0057】
また、流出孔19を蓋部13Cに設けることにより、排気管20内を流れる排気ガスの流れ方向と直交する方向に流出孔19を開口させることができる。これにより、流出孔19内には、排気管20内の排気ガスの流れによって負圧を発生でき、この負圧により内側プロテクタ13内の排気ガスを外部へと円滑に流出させることができる。そして、排気ガスを流入孔17から通気孔18を介して流出孔19へと円滑に流通でき、その流れ方向を安定させることができる。
【0058】
なお、前記実施の形態では、円形の断面形状を有する検出ロッド6を用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図6に示す変形例のように、略四角形の断面形状を有する検出ロッド6′に適用してもよい。この場合、検出ロッド6′はヒータ部7′とセンサ部8′とにより構成されている。また、内側プロテクタ13′の小径筒部13B′と外側プロテクタ14′とは、検出ロッド6′に対応して略四角形の断面形状に形成され、センサ部8′と小径筒部13B′との間の径方向の隙間は、全周にわたってほぼ等しい寸法に形成されている。
【0059】
また、実施の形態では、酸素センサを車両の排気管20に取付けるものとして述べた。しかし、本発明はこれに限らず、例えば車両以外の排気管等、各種の被測ガスの流路途中に設ける構成としてもよいものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による酸素センサを示す縦断面図である。
【図2】酸素センサの先端側を拡大して示す部分拡大断面図である。
【図3】図2中の矢示III−III方向からみた拡大横断面図である。
【図4】図2中の矢示IV−IV方向からみた拡大横断面図である。
【図5】内側プロテクタと外側プロテクタとを組立てる前の状態で示す分解図である。
【図6】本発明の変形例による酸素センサを図3と同様位置からみた拡大横断面図である。
【符号の説明】
1 ケーシング
6,6′ 検出ロッド(酸素濃度検出素子)
7,7′ ヒータ部
7A ヒータパターン
8,8′ センサ部
13,13′ 内側プロテクタ
13A 大径筒部
13B,13B′ 小径筒部
13C 蓋部
14,14′ 外側プロテクタ
14A 嵌合開口
16 ガス通路
17 流入孔
18 通気孔
19 流出孔
20 排気管(流路)

Claims (3)

  1. 被測ガスの流路途中に取付けられるケーシングと、
    該ケーシングに設けられ前記流路内を流れる被測ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出素子と、
    基端側が前記ケーシングに取付けられる筒部となり先端側が蓋部となった有蓋筒状に形成され、前記酸素濃度検出素子に対応する断面形状を有して該酸素濃度検出素子を覆う内側プロテクタと、
    前記酸素濃度検出素子と該内側プロテクタとに対応する断面形状を有して該内側プロテクタの筒部を径方向外側から取囲んで設けられ前記筒部との間に全周にわたって等しい径方向の隙間寸法をもったガス通路を画成する筒状の外側プロテクタと、
    該外側プロテクタの先端側に設けられ前記流路内を流れる被測ガスが前記ガス通路に流入する流入孔と、
    該流入孔と軸方向に離間して前記内側プロテクタの筒部の基端側に設けられ前記ガス通路内の被測ガスが前記内側プロテクタの内周側に流通する通気孔と、
    前記内側プロテクタの先端側に設けられ前記内側プロテクタ内を流れる被測ガスが外部に流出する流出孔とを備え、
    前記内側プロテクタの筒部は、前記酸素濃度検出素子との間に全周にわたって隙間寸法が等しくなるように径方向の隙間を形成し、この隙間の寸法が前記ガス通路の径方向寸法よりも全周にわたって小さくなるように、当該筒部の基端側を前記ケーシングの先端側に形成された嵌合部に嵌合すると共に、前記外側プロテクタの基端側は、前記内側プロテクタの基端側を径方向外側から取囲んだ状態で該内側プロテクタの基端側と一緒に前記嵌合部に環状の溶接部によって接合する構成としてなる酸素センサ。
  2. 前記外側プロテクタは軸方向の両側を前記内側プロテクタの筒部の外周側に取付ける構成とし、前記流入孔と通気孔とは前記外側プロテクタの軸方向両側に離間して配置し、前記流出孔は前記外側プロテクタの取付部位よりも先端側に配置する構成としてなる請求項1に記載の酸素センサ。
  3. 前記内側プロテクタの筒部は、その基端側に位置し前記嵌合部に嵌合される大径筒部と、該大径筒部の先端側に縮径して形成され前記酸素濃度検出素子に設けたヒータパターンと前記径方向の隙間を介して対向する小径筒部とにより構成し、前記内側プロテクタの小径筒部と前記酸素濃度検出素子との間の径方向の隙間を、前記小径筒部と前記外側プロテクタとの間の径方向の隙間よりも小さくしてなる請求項1または2に記載の酸素センサ。
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