JP4788498B2 - ガスセンサ - Google Patents
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Description
上記ガスセンサ9は、図20に示すごとく、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子910を内蔵している。そして、該センサ素子910は絶縁碍子913を介してハウジング911に挿嵌保持され、該ハウジング911の基端側には、大気側カバー92が固定されている。
また、図20に示すごとく、大気側カバー92の基端側には、外周カバー94が固定されており、該外周カバー94は、軸方向三箇所の加締め部940において径方向内側に加締められている。
上記弾性部材は、軸方向に形成されると共に先端側に開口した縦穴と、該縦穴から外側面に連通する連通部と、上記リード線を挿嵌するリード挿通穴とを設けてなり、
上記縦穴には、先端側に開口した内部空間と該内部空間から外側面に貫通する貫通穴とを有する筒状部材と、該筒状部材の外周に巻回された筒状の通気フィルタとが挿入保持されており、
該通気フィルタは、上記弾性部材と上記筒状部材との間に挟圧された状態で保持されており、
また、上記大気側カバーは、軸方向の複数箇所において上記弾性部材を径方向内側に加締める加締め部を有し、該複数箇所の加締め部の間に上記弾性部材の上記連通部と連通する空気導入口を設けてなり、
上記縦穴は、上記基端側において上記弾性部材もしくは上記筒状部材によって閉塞されており、
上記通気フィルタは、該通気フィルタの端部が外気に曝されないよう配置してあることを特徴とするガスセンサにある(請求項1)。
上記通気フィルタは、上記弾性部材と上記筒状部材との間に挟圧された状態で保持されている。そのため、上記ガスセンサの使用により上記通気フィルタに熱が加わって収縮等の熱劣化が生じても、上記通気フィルタと上記弾性部材との密着性を確保することができる。
また、本明細書においては、自動車エンジン等の各種車両用内燃機関の排気管内に設置する側を先端側、その反対側を基端側として説明する。
この場合には、複雑な加工を行うことなく、上記弾性部材を容易に作製することができる。
この場合には、複雑な加工を行うことなく、上記弾性部材をより一層容易に作製することができる。
尚、上記連通部は、穴加工や溝加工によって形成することもできるが、上記複数の部材同士を互いに離隔配置して複数の部材同士の間に隙間を形成することによっても形成することができる。
この場合には、上記複数の部材を、当接面積を小さくした状態で互いに当接させることができる。そのため、複数の部材が熱膨張したとき、互いに押し合う力を小さくして、部材が通気フィルタや大気側カバーに対してずれることを防ぐことができる。その結果、防水性に一層優れたガスセンサを得ることができる。
上記通気フィルタの端部は防水機能を有していないこともあるため、上記の構造を採用することにより、該端部を介して上記ガスセンサ内部へと水分等が浸入してくることを充分に防ぐことができる。
この場合には、上記大気側カバーに設けた上記空気導入口と上記連通部の外側開口部とが一直線上に配置されていなくとも、上記空気導入口から導入された大気を、上記外周通気溝を介して上記連通部の外側開口部へと容易に導入することができる。
この場合には、上記連通部の内側開口部と上記筒状部材の貫通穴とが一直線上に配置されていなくとも、上記連通部を通じて導入された大気を、上記内周通気溝と上記通気フィルタとを介して上記貫通穴へと容易に導入することができる。
この場合には、外部からの汚損物等が上記貫通穴上の上記通気フィルタに直接到達することを防ぎ、目詰まりを抑制することができる。
この場合には、防水性、耐熱性及び耐薬品性に優れると共に、大気の導通を阻害することのない通気フィルタとすることができる。
この場合には、上記弾性部材が大気側カバーに対して軸方向にずれて固定されたときにも、空気導入口から連通部に浸入した水を、一部の空気導入口から効率的に排出することができる。これにより、連通部に水が溜り、通気フィルタが水に浸かった状態になることを防ぐことができ、通気フィルタの目詰まりを効果的に防ぐことができる。
また、上記弾性部材が大気側カバーに対して軸方向にずれて固定されたときにも、空気導入口から連通部へ大気を導入することができる。
この場合には、上記弾性部材が大気側カバーに対して軸方向にずれて固定されたときにも、空気導入口から連通部に浸入した水を、空気導入口から効率的に排出することができると共に、空気導入口から連通部へ大気を導入することができる。これにより、連通部に水が溜り、通気フィルタが水に浸かった状態になることを防ぐことができ、通気フィルタの目詰まりを効果的に防ぐことができる。
また、上記空気導入口を長孔形状としたことにより、外径の大きい異物がガスセンサ内に侵入することを防ぐことができる。
この場合には、ガスセンサ使用環境化における耐熱性、耐久性、強度を充分に確保することができる。また、上記大気側カバーによって上記弾性部材を容易かつ確実に加締めることができ、弾性部材からの反発力に充分に対抗することができる。
上記金属としては、例えばステンレス鋼を用いることが好ましい。
本発明の実施例にかかるガスセンサにつき、図1〜図8を用いて説明する。
本例のガスセンサ1は、図1に示すごとく、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子10と、該センサ素子10を挿嵌保持するハウジング11と、該ハウジング11の基端側に配設された大気側カバー2と、センサ素子10と電気的に接続されたリード線12と、該リード線12を挿通させると共に大気側カバー2の基端部を密閉する弾性部材3とを有する。
そして、縦穴30には、図1〜図8に示すごとく、先端側に開口した内部空間400と該内部空間400から外側面に貫通する2つの貫通穴41とを有する筒状部材4と、該筒状部材4の外周に巻回された筒状の通気フィルタ5とが挿入保持されている。
大気側カバー2は、図1〜図3に示すごとく、軸方向の二箇所において弾性部材3を径方向内側に加締める加締め部20を有し、該二箇所の加締め部20の間に弾性部材3の2本の連通部31と連通する2つの空気導入口21を設けてなる。
図1に示すごとく、センサ素子10は、ハウジング11に保持された被測定ガス側絶縁碍子131に挿嵌保持されている。そして、センサ素子10の基端部を覆うように大気側絶縁碍子132がハウジング11の基端側に配されている。一方、ハウジング11の先端側には、センサ素子10の先端部を保護する素子側カバー15が設けられている。
上記各端子は、大気側絶縁碍子132の内部に配された接続端子120を介して4本のリード線12とそれぞれ接続されている。
該リード線12は、大気側カバー2の内側を経由して、大気側カバー2の基端側に設けられた弾性部材3のリード挿通穴32に挿通され、ガスセンサ1の外部へと延設されている。
そして、筒状部材4の基端側には、図2、図3、図6、図7に示すごとく、他の部分よりも外径の大きい頭部40が形成されており、該頭部40に通気フィルタ5の端部501が当接している。即ち、通気フィルタ5は、防水機能を有しない該通気フィルタ5の端部501が外気に曝されないよう配置してある。
まず、大気側カバー2に設けられた空気導入口21から導入された大気は、弾性部材3の外側面に形成された外周通気溝311へと導入される。そして、この大気は、外周通気溝311を通って、外側開口部312から連通部31に導入される。
更に、大気は、連通部31を通過して内側開口部313から内周通気溝314へと導入される。
次いで、大気は、内周通気溝314から通気フィルタ5を介して、筒状部材4に形成された貫通穴41を通って筒状部材4の内部空間400へと導入される。
そして、筒状部材4は先端側に開口しているため、筒状部材4の内部空間400へと導入された酸素は、更にセンサ素子10の方へと導入され、最終的にセンサ素子10内部に設けられた基準ガス空間へと導入される。
通気フィルタ5は、図1〜図5に示すごとく、弾性部材3と筒状部材4との間に挟圧された状態で保持されている。そのため、ガスセンサ1の使用により通気フィルタ5に熱が加わって収縮等の熱劣化が生じても、通気フィルタ5と弾性部材3との密着性を確保することができる。
また、弾性部材3は、2つの部材3a、3bの間に連通部31を形成してなるため、複雑な加工を行うことなく、弾性部材3をより一層容易に作製することができる。
また、通気フィルタ5は、多孔質のPTFEからなるため、防水性、耐熱性及び耐薬品性に優れると共に、大気の導通を阻害することのない通気フィルタ5とすることができる。
また、連通部31は、上記実施例1のごとく、穴加工や溝加工によって形成することもできるが、複数の部材3a、3b同士を互いに離隔配置して部材3a、3b同士の間に隙間を形成することによって形成しても良い。
本例は、図9に示すごとく、有底筒状のコップ型のセンサ素子10を有するガスセンサ1の例である。
センサ素子10は、図9に示すごとく、有底筒状の固体電解質体100と、該固体電解質体100の内側表面と外側表面とに設けた一対の電極(図示略)とを有する。また、固体電解質体100の内部には、基準ガス空間101が形成され、該基準ガス空間101に、発熱部を有するヒータ102が挿入配置されている。
その他の構成及び作用効果は、実施例1と同様である。
本例は、図10に示すごとく、縦穴30が軸方向に貫通しておらず基端側において塞がれている弾性部材3の例である。
そして、図10に示すごとく、本例の筒状部材4には頭部(図6における符号40参照)が形成されておらず、筒状部材4の基端部402と通気フィルタ5の基端側の端部501とが、縦穴30内部の当接面301に当接している。
また、筒状部材4の内部空間400は、先端側と基端側との両方において開口している
その他は、実施例1と同様である。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
本例は、図11〜図14に示すごとく、弾性部材3を構成する複数の部材3a、3bは、部材3aから突出形成された複数の脚部33において互いに当接している例である。
即ち、図12、図14に示すごとく、基端側に配される部材3aは、先端面に4本の脚部33を設けてなる。該脚部33は、先端へ向かうにつれて、ガスセンサ1の軸方向に直交する平面による断面積が小さくなるような形状を有している。そして、脚部33は、ガスセンサ1の径方向に直交する断面形状が略三角形状を有する。
その他は、実施例1と同様である。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
本例は、図15に示すごとく、複数の空気導入口21を、互いにガスセンサ1の軸方向にずれた位置に形成した例である。
即ち、空気導入口21は、大気側カバー2における2つの加締め部20の間の部分に4個、略等間隔に形成されている。そして、そのうちの対角線上にある2個の空気導入口21は比較的先端よりに形成され、他の2個の空気導入口21は比較的基端よりに形成されている。
これにより、隣合う空気導入口21は、互いに軸方向にずれた位置に配され、いわゆるチドリ状に配置される。
その他は、実施例4と同様である。
また、弾性部材3が大気側カバー2に対して軸方向にずれて固定されたときにも、空気導入口21から連通部31へ大気を導入することができる。
その他、実施例4と同様の作用効果を有する。
本例は、図16に示すごとく、上記ガスセンサの軸方向に長い長孔形状を有する空気導入口21を設けた例である。そして、空気導入口21の軸方向長さは少なくとも連通部31よりも長い。
また、空気導入口21の基端が連通部31の基端よりも基端側に配され、空気導入口21の先端が連通部31の先端よりも先端側に配されるよう構成されている。
その他は、実施例4と同様である。
また、空気導入口21を長孔形状としたことにより、外径の大きい異物がガスセンサ1内に侵入することを防ぐことができる。
その他、実施例4と同様の作用効果を有する。
本例は、図17、図18に示すごとく、複数の空気導入口21がガスセンサ1の軸方向の同一位置に配されると共に、弾性部材3が大気側カバー2に対して軸方向にずれて固定された状態の例である。
上記実施例4に示したガスセンサ1において、弾性部材3が正確な位置に配された状態、即ち、空気導入口21の中心と連通部31の中心とが一致する状態を、図17に示す。また、上記実施例4に示したガスセンサ1において、弾性部材3が正確な位置からずれて配された状態、即ち、空気導入口21の中心と連通部31の中心とが一致しない状態を、図18に示す。
そして、溜まった水6に通気フィルタ5が浸かる状態となるため、通気フィルタ5が目詰まりするおそれがある。
その結果、正確な特定ガス濃度の検出を行うことが困難となるおそれがある。
これに対して、実施例5のガスセンサ1(図15)或いは実施例6のガスセンサ1(図16)によれば、大気側カバー2に対して弾性部材3が軸方向に多少ずれて配置されても、上述のごとく、空気導入口21から排水を行うことが可能となる。それ故、水が連通部31に溜まることを防ぐことができ、通気フィルタ5の目詰まりを防ぐことができる。
本例は、図19に示すごとく、空気導入口21を大きい真円形状に形成した例である。即ち、空気導入口21を、連通部31の軸方向長さよりも充分に大きい直径の真円形状としている。
この場合には、実施例6と同様に、大気側カバー2に対して弾性部材3が軸方向に多少ずれて配置されても、水が連通部31に溜まることを防ぐことができる。しかし、径の大きい異物が空気導入口21からガスセンサ1の内部へ侵入するおそれが生じ、目詰まりを起こすおそれがある。
これに対し、実施例6に示したごとく、長孔形状の空気導入口21を設けることにより、異物の侵入を防ぐことも可能となる。
10 センサ素子
11 ハウジング
12 リード線
2 大気側カバー
20 加締め部
21 空気導入口
3 弾性部材
30 縦穴
31 連通部
32 リード挿通穴
4 筒状部材
400 内部空間
41 貫通穴
5 通気フィルタ
Claims (11)
- 被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子と、該センサ素子を挿嵌保持するハウジングと、該ハウジングの基端側に配設された大気側カバーと、上記センサ素子と電気的に接続されたリード線と、該リード線を挿通させると共に上記大気側カバーの基端部を密閉する弾性部材とを有するガスセンサにおいて、
上記弾性部材は、軸方向に形成されると共に先端側に開口した縦穴と、該縦穴から外側面に連通する連通部と、上記リード線を挿嵌するリード挿通穴とを設けてなり、
上記縦穴には、先端側に開口した内部空間と該内部空間から外側面に貫通する貫通穴とを有する筒状部材と、該筒状部材の外周に巻回された筒状の通気フィルタとが挿入保持されており、
該通気フィルタは、上記弾性部材と上記筒状部材との間に挟圧された状態で保持されており、
また、上記大気側カバーは、軸方向の複数箇所において上記弾性部材を径方向内側に加締める加締め部を有し、該複数箇所の加締め部の間に上記弾性部材の上記連通部と連通する空気導入口を設けてなり、
上記縦穴は、上記基端側において上記弾性部材もしくは上記筒状部材によって閉塞されており、
上記通気フィルタは、該通気フィルタの端部が外気に曝されないよう配置してあることを特徴とするガスセンサ。 - 請求項1において、上記弾性部材は、軸方向に積層配置された複数の部材によって構成されていることを特徴とするガスセンサ。
- 請求項2において、上記弾性部材は、上記複数の部材の間に上記連通部を形成してなることを特徴とするガスセンサ。
- 請求項2又は3において、上記弾性部材を構成する上記複数の部材は、一方又は双方の上記部材から突出形成された複数の脚部において互いに当接していることを特徴とするガスセンサ。
- 請求項1〜4のいずれか一項において、上記弾性部材は、外側面の全周に渡って外周通気溝を連続形成してなり、上記連通部の外側開口部は上記外周通気溝に配置されていることを特徴とするガスセンサ。
- 請求項1〜5のいずれか一項において、上記弾性部材は、上記縦穴の内側面の全周に渡って内周通気溝を連続形成してなり、上記連通部の内側開口部は上記内周通気溝に配置されていることを特徴とするガスセンサ。
- 請求項1〜6のいずれか一項において、上記空気導入口と上記連通部と上記貫通穴とは、一直線上に配置されないよう形成されてい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、上記通気フィルタは、多孔質のPTFEからな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、上記空気導入口は複数設けてあり、該複数の空気導入口は、互いに上記ガスセンサの軸方向にずれた位置に形成されていることを特徴とするガスセンサ。
- 請求項1〜9のいずれか一項において、上記空気導入口は、上記ガスセンサの軸方向に長い長孔形状を有し、その軸方向長さは少なくとも上記連通部よりも長いことを特徴とするガスセンサ。
- 請求項1〜10のいずれか一項において、上記大気側カバーは金属によって構成されていることを特徴とするガスセンサ。
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