JP4866796B2 - ガスセンサ - Google Patents

Description

本発明はガスセンサに関する。

特許文献１に従来のガスセンサが開示されている。このガスセンサは、軸線方向に延びるとともに、被測定ガス成分を検出する検出部を先端側に有する検出素子と、検出部を被測定ガスに晒すように保持するとともに、検出素子の後端側に基準ガス空間を形成するケースと、ケースの後端側に配置され、ケースとともに基準ガス空間を形成し、かつ大気側から基準ガス空間側に貫通する貫通孔が形成されたシール部材とを備えている。

また、このガスセンサは、シール部材の貫通孔に挿通され、後端側に大気側開口を有し、前端側に基準側開口が形成された筒状をなす挿入部材と、貫通孔の内面と挿入部材の外面との間に挟持されて大気側開口を覆うシート状の通気フィルタと、検出素子とシール部材との間に配置された絶縁材料製のセパレータとを備えている。

なお、一般的には、ケースは金属製であり、シール部材は耐熱ゴム等の弾性材料製であり、セパレータはセラミック製である。

このような構成である従来のガスセンサは、例えば、自動車等に搭載される。そして、このガスセンサは、エンジン等の吸気系配管や排気系配管等に装着されて、検出素子により被測定ガス成分を検出することが可能となっている。また、このガスセンサにおいて、大気側と基準ガス空間とは、通気フィルタ、大気側開口及び基準側開口を介して連通しているので、ガスセンサの検出素子の検出精度を維持することが可能となっている。

特開２００５−２９１９０７号公報

ところで、上記従来のガスセンサは、吸気系配管や排気系配管等の高温になる部位に装着されるため、加熱と冷却とが繰り返される状況下で使用される。このため、ケース、シール部材及びセパレータ等の構成部材の中でも、耐熱ゴム等の弾性材料を用いて形成されるシール部材は、特に大きな線熱膨張係数を有するため、他の構成部材と比較して、顕著に熱膨張と収縮とを繰り返す。このため、このシール材は、長期の使用により、内部歪みが局所的に集中して破断してしまうおそれがあった。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、シール部材の破断を抑制し、より優れた耐久性を発揮可能なガスセンサを提供することを解決すべき課題としている。

発明者らは、上記課題を解決するため、シール部材の破断発生の原因を究明し、下記の通り、破断の一形態について、その原因を解明した。

すなわち、上記従来のガスセンサにおいて、シール部材は、ケースの後端側が加締められることにより、ケースに拘束されているので、熱膨張する際には、加締め方向に直交する方向である軸線方向に特に寸法変化を生じ易い。しかしながら、上記従来のガスセンサでは、シール部材の先端面の全面がセパレータの後端面に当接していることから、シール部材が軸線方向に膨張しようとしても、シール部材の先端面がセパレータに拘束されて、膨張できない。このため、シール部材において、ケースに拘束されている部位の近傍に大きな圧縮歪みが繰り返し生じることとなり、その結果として、シール部材が破断してしまうのである。

そこで、本発明のガスセンサは、軸線方向に延びるとともに、被測定ガス成分を検出する検出部を先端側に有する検出素子と、
該検出部を被測定ガスに晒すように保持するとともに、該検出素子の後端側に基準ガス空間を形成するケースと、
該ケースの後端側に配置され、該ケースとともに該基準ガス空間を形成し、かつ大気側から該基準ガス空間側に貫通する貫通孔が形成されたシール部材と、
該貫通孔内に配置され、水の通過を阻止するとともに通気性を有する通気フィルタと、
該通気フィルタを該貫通孔内に保持するために、該貫通孔内に挿通され、後端側に大気側開口を有し、前端側に基準側開口が形成された筒状をなす挿入部材と、
該検出素子と該シール部材との間に配置された絶縁材料製のセパレータとを備えたガスセンサであって、
前記ケースの後端側が加締められることにより前記シール部材が該ケースに固定されており、該シール部材の先端面と前記セパレータの後端面との間には、該シール部材の軸線方向の膨張を許容する間隙が形成され、前記挿入部材の先端が該セパレータの後端面に当接しており、
前記通気フィルタは、前記貫通孔の内面と該挿入部材の外面との間に挟持されて前記大気側開口を覆うシート状のものであり、
該挿入部材は、該貫通孔に挿通される挿入部と、該挿入部から先端側に向けて突出する突出部とからなり、
該突出部は、該挿入部の先端側から軸線に対して直交する方向に延在する外フランジと、該外フランジから先端側に向けて突出する円筒部とを有することを特徴とする。

このような構成である本発明のガスセンサにおいて、シール部材は、ケースの後端側が加締められることによりケースに拘束されているので、熱膨張する際には、加締め方向に直交する方向である軸線方向に特に寸法変化を生じ易い。ここで、このガスセンサでは、シール部材の先端面とセパレータの後端面との間に、シール部材の軸線方向の膨張を許容する間隙が形成されている。このため、シール部材が軸線方向に膨張して寸法変形する場合であっても、シール部材の先端面は、セパレータの後端面に当接し難くなり、セパレータに拘束され難い。このため、シール部材において、ケースの後端側が加締められることによりケースに拘束されている部位の近傍では、従来のガスセンサのように大きな圧縮歪みが繰り返し生じることが抑制され、その結果として、シール部材の破断が抑制される。

ところで、シール部材の寸法変形のため、単にシール部材の先端面とセパレータの後端面とに間隙を設けると、シール部材の貫通孔内に挿通された挿入部材の先端とセパレータの後端面とにも間隙が形成される。すると、内燃機関の配管に取り付けられた際、内燃機関の振動等により、挿入部材が先端側に抜け落ちてしまい、その結果、通気フィルタが保持できないおそれがある。これに対し、本発明では、挿入部材の先端がセパレータの後端面に当接している。このため、上述の間隙が形成されていても、挿入部材の先端とセパレータの後端面との間に隙間ができることはなく、挿入部材が先端側に抜け落ちてしまい、通気フィルタが保持できないという不具合を防止できる。

また、本発明のガスセンサにおいて、挿入部材は、貫通孔に挿通される挿入部と、挿入部から先端側に向けて突出する突出部とからなる。この場合、突出部によって間隙を確保することができ、さらに、突出部がセパレータの後端面に当接して挿入部材が先端側に抜け落ちることを防止できるので、本発明の作用効果を確実に奏することができる。

挿入部は、通気フィルタを保持することができ、且つ大気側と基準ガス空間側に貫通する貫通孔を有していれば、どのような構成でもかまわなく、例えば、円筒状が挙げられる。

さらに、本発明のガスセンサにおいて、突出部は、挿入部の先端側から軸線に対して直交する方向に延在する外フランジと、外フランジから先端側に向けて突出する円筒部とを有する。この場合、外フランジがシール部材の貫通孔の先端側周縁に当接し、円筒部の先端がセパレータの後端面に当接する。このため、突出部は、間隙を確実に確保することができ、且つセパレータの後端面に当接することができる。

本発明のガスセンサにおいて、突出部の軸線方向長さが挿入部材の肉厚よりも長いことが好ましい。これにより、このガスセンサは、間隙を充分に確保することができるので、第１発明の作用効果を確実に奏することができる。

以下、本発明を具体化した実施例１及び参考例１〜３を図面しつつ説明する。なお、図１〜図６、図８〜図１０においては、図面下方に向かう側を先端側とし、図面上方に向かう側を後端側とする。

(実施例１)
図１及び図２に示すように、実施例１のガスセンサ１は例えば、自動車の排気系に取り付けられて、排気ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサであり、主に検出素子２０と、ケース６０と、シール部材１７と、挿入部材８６と、通気フィルタ８５と、セパレータ１８とを備えている。

検出素子２０は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質からなり、先端側が閉じ、後端側が開口し、軸線Ｘ方向に延びる断面略Ｕ字状の有底筒状とされている。そして、検出素子２０の先端側には、被測定ガス成分である酸素を検出する検出部２０ａを有する。

検出素子２０の軸線Ｘ方向の中間部には、径方向外側に突出する係合フランジ部２０ｓが設けられており、係合フランジ部２０ｓは、後述するセラミックセパレータ１３ａを介して主体金具に固定される。そして、検出素子２０の有底孔２１の内周面には、そのほぼ全面を覆うように、例えば、ＰｔあるいはＰｔ合金により多孔質に形成された内部電極層２４が公知の無電解メッキ法により形成されている。他方、検出素子２０の外周面のうち、係合フランジ部２０ｓよりも先端側の全面には、内部電極層２４と同様な多孔質の外部電極層２５が形成されている。この内部電極層２４は検出素子２０の有底孔２１の後端側に挿入された内部電極層用接続部材３０の先端側に電気的に接続されており、外部電極層２５は検出素子２０の後端側に外嵌された外部電極層用接続部材３１の先端側に電気的に接続されている。

さらに、検出素子２０の有底孔２１内には、内部電極層用接続部材３０に保持されたヒータ１２が配置されており、ヒータ１２が検出素子２０の内周面に当接して検出部２０ａを加熱することで、検出素子の早期活性を行っている。

つぎに、ケース６０は、軸線Ｘに沿って先端側から、主体金具１１と、金属外筒１６とにより構成されている。このケース６０により、検出素子２０の後端側に基準ガス空間６０ａを形成している。

このうち、主体金具１１は、金属製の中空筒状体であり、軸線Ｘ方向略中央部には、径方向外側に向かって突出する鍔部１１ｃが形成されており、鍔部１１ｃよりも先端側には、ガスセンサ１を排気管に取り付けるためのネジ部１１ｂが形成されている。さらに、ネジ部１１ｂよりも先端側には、後述するプロテクタ１５を係合する先端側開口部１１ａが形成されている。一方、鍔部１１ｃよりも後端側には、金属外筒１５が係合するための接続部１１ｄが形成されており、さらにその後端側には加締めるための後端側開口部１１ｅが形成されている。

主体金具１１の内孔２２には、検出素子２０が挿入配置されている。そして、この内孔２２は、金具段部２２ａを有しており、この金具段部２２ａには、金属製パッキン８１、セラミックホルダ１３ａ、金属製パッキン８２を介して検出素子２０の係合フランジ部２０ｓが保持されている。他方、主体金具１１と検出素子２０との間隙における係合フランジ部２０ｓの後端側には、セラミック粉末１４（例えば、滑石）が充填され、さらにその後方には、セラミックスリーブ１３ｂが配置されている。そして、セラミックスリーブ１３ｂの後端側に配置された金属製パッキン８３を介して後端側開口部１１ｅを加締めることで、セラミック粉末１４により気密を保持している。

金属外筒１６は、先端側が主体金具１１の接続部１１ｄに外側から嵌挿されて全周レーザ溶接により固着されている。この金属外筒１６は、先端側が後端側よりも径大となっており、先端側が検出素子２０を取り囲み、後端側には、後述するセパレータ１８及びシール部材１７が配置されている。

また、主体金具１１の先端側開口部１１ａから突出する検出素子２０の検出部２０ａを覆うように、主体金具１１の先端側開口部１１ａにプロテクタ１５が取り付けられている。プロテクタ１５は、外側プロテクタ１５ａ、内側プロテクタ１５ｂの二重構造をなしており、これら外側プロテクタ１５ａ、内側プロテクタ１５ｂには、被測定ガスを透過させる複数のガス透過口が形成されている。このため、検出素子２０の外部電極層２５は、プロテクタ１５のガス透過口を通して、被測定ガスと接触することが可能となっている。

セパレータ１８は、絶縁性のアルミナセラミックからなる略円柱体であり、検出素子２０と後述するシール部材１７との間に配置されている。セパレータ１８には、セパレータ１８の後端面側に４つの開口を有し、さらに先端面側にその４つの開口に繋がる大きな１つの開口を有する空洞部１８ａが形成されている。そして、空洞部１８ａ内には、内部電極層用接続部材３０の後端３０ａ側、外部電極層用接続部材３１の後端３１ａ側、ヒータリード線用接続部材３２、３３（３３は３２と軸線Ｘに対して対称位置）が配設されている。そして、この空隙部１８ａ内で、内部電極層用接続部材３０の後端３０ａ、外部電極層用接続部材３１の後端３１ａが、後述するセンサ出力リード線１９ａが機械的に接続し、ヒータリード線用接続部材３２、３３が、ヒータリード線１２ａ、１２ｂに機械的に接続している。

シール部材１７は、フッ素ゴム製の略円柱体である。そして、シール部材１７は、金属外筒１６の後端側開口部１６ａに嵌入され、後端側開口部１６ａが径方向に加締められることにより金属外筒１６に封止されて、ケース６０の後端側に配置されている。シール部材１７には、軸線Ｘを中心軸とする貫通孔１７ａが形成されている。このようなシール部材１７は、ケース６０とともに基準ガス空間６０ａを形成し、かつ、貫通孔１７ａにより大気側と基準ガス空間６０ａ側とを連通させている。

そして、シール部材１７の貫通孔１７ａ内には、挿入部材８６が挿入されている。さらに、挿入部材８６とシール部材１７の貫通孔１７ａとに挟まれるようにして、通気フィルタ８５が配置されている。

挿入部材８６は、図３に示すように、後端側に大気側開口８６ｐを有し、先端側に基準側開口８６ｑが形成された段付き筒状体である。より詳しくは、挿入部材８６は、貫通孔１７ａに挿通される挿入部８６ａと、挿入部８６ａから先端側に向けて一体に突出する突出部８６ｂとからなっている。そして、突出部８６ｂは、挿入部８６ａの先端側から軸線Ｘに対して直交する方向に延在する外フランジ８６ｃと、外フランジ８６ｃから先端側に向けて突出する円筒部８６ｄとを有している。挿入部材８６は、金属薄板をプレス成形することにより製造されるものであり、突出部８６ｂの軸線Ｘ方向長さＬは、挿入部材８６の肉厚（約０．２ｍｍ）よりも充分に長い１．０ｍｍとされている。円筒部８６ｄには、複数個の通気用切り欠き８６ｅが形成されている。

通気フィルタ８５は、撥水性及び通気性を兼ね備える（具体的には、ＰＴＦＥの材料を用いた）シート状体である。そして、シール部材１７を金属外筒１６の後端側開口部１６ａに嵌入する前に、通気フィルタ８５を被せた状態の挿入部材８６を貫通孔１７ａに嵌め込むことにより、挿入部材８６の挿入部８６ａが貫通孔１７ａに挿通され、通気フィルタ８５が貫通孔１７ａの内面と挿入部材８６の挿入部８６ａの外面との間に挟持されて、大気側開口８６ｐを覆う。その上で、金属外筒１６の後端側開口部１６ａが径方向に加締められられて、シール部材１７が金属外筒１６に封止固定されると、突出部８６ｂの先端がセパレータ１８の後端面に当接して、シール部材１７の先端面とセパレータ１８の後端面との間に、シール部材１７の軸線Ｘ方向の膨張を許容する間隙Ｄが形成される。

このような構成により、ガスセンサ１の外部の大気は、通気フィルタ８５、挿入部材８６の大気側開口８６ｐ、基準側開口８６ｑを介して金属外筒１６内の基準ガス空間６０ａに導入され、ひいては検出素子２０の有底孔２１内に導入されるようになっている。

シール部材１７には更に４つのリード線挿入孔が形成されており、センサ出力リード線１９ａ、１９ｂ及びヒータリード線１２ａ、１２ｂが外部に引き出されている。

このような構成である実施例１のガスセンサ１は、例えば、自動車等に搭載され、エンジン等の吸気系配管や排気系配管等に装着される。そして、外部から通気フィルタ８５、大気側開口８６ｐ及び基準側開口８６ｑを介して、基準ガス空間６０ａに大気が導入される。そして、基準ガスとしての大気が検出素子２０の有底孔２１にも導入され、有底孔２１の内周面の内部電極層２４に接触する。他方、被測定ガスがプロテクタ１５のガス透過口を通して、検出素子２０の外周面の外部電極層２５に接触する。その結果、検出素子２０の内外面の酸素濃度差に応じて起電力が発生し、この起電力を被測定ガス中の酸素濃度の検出信号として、内部電極層２４、外部電極層２５、内部電極層用接続部材３０、外部電極層用接続部材３１及びセンサ出力リード線１９ａ、１９ｂ等を介して外部に取り出すことにより、被測定ガス中の酸素濃度を検出することが可能となっている。

そして、ガスセンサ１はシール部材１７の先端面とセパレータ１８の後端面との間に、シール部材１７の軸線Ｘ方向の膨張を許容する間隙Ｄが形成されている。このため、シール部材１７の先端面は、セパレータ１８の後端面に当接し難くなっており、セパレータ１８に拘束され難い。このため、シール部材１７において、金属外筒１６の後端側開口部１６ａが加締められることにより金属外筒１６に拘束されている部位Ｓの近傍では、従来のガスセンサのように大きな圧縮歪みが繰り返し生じることが抑制され、その結果として、シール部材１７の破断が抑制される。

また、このガスセンサ１において、挿入部材８６の先端はセパレータ１８の後端面に当接している。このため、上述の間隙Ｄが形成されていても、挿入部材８６の先端とセパレータ１８の後端面との間に隙間ができることはなく、挿入部材８６が先端側に抜け落ちてしまい、通気フィルタ８５が保持できないという不具合を防止できる。

また、このガスセンサ１において、挿入部材８６は、挿入部８６ａと突出部８６ｂとからなり、突出部８６ｂは、外フランジ８６ｃと円筒部８６ｄとを有している。このため、このガスセンサ１は、外フランジ８６ｃが貫通孔１７ａの先端側周縁に当接し、円筒部８６ｄの先端がセパレータ１８の後端面に当接することにより、間隙Ｄを確実に確保することができると共に、挿入部材８６が先端側に抜け落ちることが防止できる。

さらに、このガスセンサ１において、突出部８６ｂの軸線Ｘ方向長さＬが挿入部材８６の肉厚よりも長くされているので、間隙Ｄを充分に確保することができており、シール部材１７に圧縮歪みが繰り返し生じることがより確実に抑制される。

なお、実施例１のガスセンサ１において、挿入部材８６に通気用切り欠き８６ｅを形成することは必須でない。例えば、通気用切り欠き８６ｅの代わりに、セパレータ１８の後端面に通気用溝を形成してもよい。

（参考例１）
次に、参考例１について図４を用いて説明する。なお、図４に示すように、参考例１のガスセンサ２は、実施例１のガスセンサ１における挿入部材８６の代わりに、挿入部材２８６及びスペーサ部材２８６ｂを採用しており、その他の構成は、実施例１のガスセンサ１と同様である。よって、参考例１では、挿入部材２８６及びスペーサ部材２８６ｂを中心に説明し、その他の構成についての説明は簡略、または省略する。

図４に示すように、シール部材１７の貫通孔１７ａ内には、挿入部材２８６が挿入されている。さらに、挿入部材２８６とシール部材１７の貫通孔１７ａとに挟まれるようにして、通気フィルタ８５が配置されている。

挿入部材２８６は、図４に示すように、後端側に大気側開口２８６ｐを有し、先端側に基準側開口２８６ｑが形成された段付き筒状体である。より詳しくは、挿入部材２８６は、貫通孔１７ａに挿通される挿入部２８６ａと、挿入部２８６ａの先端側から軸線Ｘに対して直交する方向に延在する外フランジ２８６ｃと、外フランジ２８６ｃから先端側に向けて突出する円筒部２８６ｄとを有している。

さらに、挿入部材２８６の外フランジ２８６ｃと、セパレータ１８の後端面に当接するスペーサ部材２８６ｂを有している。このスペーサ部材２８６ｂは、矩形断面の円環であり、挿入部材２８６ａ及びセパレータ１８とは別体をなしている。このスペーサ部材２８６ｂにより、シール部材１７の軸線Ｘ方向の膨張を許容する間隙Ｄが形成される。

このような参考例１のガスセンサ２では、スペーサ部材２８６ｂにより、シール部材１７の先端面とセパレータ１８の後端面との間に間隙Ｄが形成される。このため、このガスセンサ１は、シール部材１７が軸線Ｘ方向に膨張する場合であっても、シール部材１７の先端面は、セパレータ１８の後端面に当接し難くなり、セパレータ１８に拘束され難い。このため、シール部材１７において、金属外筒１６の後端側開口部１６ａが加締められることにより金属外筒１６に拘束されている部位Ｓの近傍では、従来のガスセンサのように大きな圧縮歪みが繰り返し生じることが抑制され、その結果として、シール部材１７の破断が抑制される。

また、参考例１のガスセンサ２において、挿入部材２８６の外フランジ２８６ｃが、スペーサ部材２８６ｂを介してセパレータ１８の後端面に当接している。このため、上述の間隙Ｄが形成されていても、挿入部材２８６の先端とセパレータ１８の後端面との間に隙間ができることはなく、挿入部材２８６が先端側に抜け落ちてしまい、通気フィルタ８５が保持できないという不具合を防止することができる。

なお、スペーサ部材２８６ｂの代わりに、図５に示すような「コ」字断面の円環であるスペーサ部材２８６ｅを採用してもよい。

（参考例２）
図６及び図７に示すように、参考例２のガスセンサ３は、参考例１のガスセンサ２における挿入部材２８６を採用しているともに、実施例１のガスセンサ１におけるセパレータ１８の後端面に凸部３１８ａを設けており、その他の構成は、実施例１及び参考例１のガスセンサ１、２と同様である。よって、参考例２では、セパレータ１８を中心に説明し、その他の構成についての説明は簡略、省略する。

セパレータ１８の後端面には後端側に向けて一体に突出する円柱状の凸部３１８ａがセパレータ１８の略中央に形成されている。そして、挿入部材２８６の外フランジ２８６ｃが凸部３１８ａに当接しており、凸部３１８ａによって、シール部材１７の軸線Ｘ方向の膨張を許容する間隙Ｄが形成される。また、凸部３１８ａには、十字状の通気用溝３１８ｂが凹設されている。

このような構成である参考例２のガスセンサ３では、セパレータ１８の凸部３１８ａにより、シール部材１７の先端面とセパレータ１８の後端面との間に間隙Ｄが形成される。このため、このガスセンサ１は、シール部材１７が軸線Ｘ方向に膨張する場合であっても、シール部材１７の先端面がセパレータ１８の後端面に当接し難くなり、セパレータ１８に拘束され難い。このため、シール部材１７において、金属外筒１６の後端側開口部１６ａが加締められることにより金属外筒１６に拘束されている部位Ｓの近傍では、従来のガスセンサのように大きな圧縮歪みが繰り返し生じることが抑制され、その結果として、シール部材１７の破断が抑制される。

また、このガスセンサ３において、挿入部材２８６の外フランジ２８６ｃが、凸部３１８ａの後端面に当接している。このため、上述の間隙Ｄが形成されていても、挿入部材２８６の先端とセパレータ１８の後端面との間に隙間ができることはなく、挿入部材２８６が先端側に抜け落ちてしまい、通気フィルタ８５が保持できないという不具合を防止することができる。

（参考例３）
図８に示すように、参考例３のガスセンサ４は、実施例１及び参考例１のガスセンサ１、２における挿入部材８６、２８６及びシート状の通気フィルタ８５の代わりに、鍔付き円柱形状の通気フィルタ４８５を採用している。その他の構成は、実施例１及び参考例１のガスセンサ１、２と同様である。よって、参考例３では、通気フィルタ４８５を中心に説明し、その他の構成についての説明は簡略、省略する。

通気フィルタ４８５は、撥水性及び通気性を兼ね備える（具体的には、ＰＴＦＥの材料を用いた）ものであり、図８に示すように、円柱状の挿入部４８５ａと、挿入部４８５ａから先端側に向けて突出するとともに、挿入部４８５ａよりも径大な鍔部４８５ｂとからなっている。

挿入部４８５ａの外径は、貫通孔１７ａの内径より僅かに大きくされている。また、鍔部４８５ｂの後端面が貫通孔１７ａの先端側周縁に当接して当て止まるように、鍔部４８５ｂの外径が充分に大きくされている。さらに、鍔部４８５ｂの軸線Ｘ方向の長さも、隙間Ｄを確保するため、充分に長くされている（本参考例では、１ｍｍ以上）。

そして、挿入部４８５ａが貫通孔１７ａに挿通された後、金属外筒１６の後端側開口部１６ａが径方向に加締められて、シール部材１７が金属外筒１６に封止固定されることにより、通気フィルタ４８５がシール部材１７の貫通孔１７ａ内に保持される。この際、鍔部４８５ｂがシール部材１７の先端面及びセパレータ１８の後端面に当接することで、シール部材１７の先端面とセパレータ１８の後端面との間にシール部材１７の軸線Ｘ方向の膨張を許容する間隙Ｄが形成される。

このような構成である実施例４のガスセンサ４では、通気フィルタ４８５が大気側と基準ガス空間６０ａとの間に介在しているので、水の通過を阻止するとともに通気性を確保することができている。

そして、このガスセンサ４では、通気フィルタ４８５の鍔部４８５ｂにより、シール部材１７の先端面とセパレータ１８の後端面との間に間隙Ｄが形成される。このため、このガスセンサ４は、シール部材１７が軸線Ｘ方向に膨張する場合であっても、シール部材１７の先端面がセパレータ１８の後端面に当接し難くなっており、セパレータ１８に拘束され難い。このため、シール部材１７において、金属外筒１６の後端側開口部１６ａが加締められることにより金属外筒１６に拘束されている部位Ｓの近傍では、従来のガスセンサのように大きな圧縮歪みが繰り返し生じることが抑制され、その結果として、シール部材１７の破断が抑制される。

また、このガスセンサ４において、通気フィルタ４８５の鍔部４８５ｂがセパレータ１８の後端面に当接している。このため、上述の間隙Ｄが形成されていても、通気フィルタ４８５の先端とセパレータ１８の後端面との間に隙間ができることはなく、通気フィルタ４８５が先端側に抜け落ちてしまい、通気フィルタ４８５が保持できないという不具合を防止することができる。

さらに、このガスセンサ４では、挿入部材を無くして部品点数を削減しているので、組み付け作業の時間短縮を図ることができる。

以上において、本発明を実施例１に即して説明したが、本発明は上記実施例１に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

例えば、実施例１及び参考例１〜２では、通気フィルタ８５がシート形状であり、挿入部材８６、２８６とシール部材１７の貫通孔１７ａとの間に挟まれて配置される構成であったが、これに限らず、通気フィルタが棒状、又は棒状を含む上位概念である柱状であり、挿入部材８６内に配置された構成であっても良い。参考例４を図９に示す。この図９では、実施例１のガスセンサ１（図２に示す）におけるシート状の通気フィルタ８５が、円柱状（棒状と呼ぶこともできる）の通気フィルタ５８５に変更されている。通気フィルタ５８５は、撥水性及び通気性を兼ね備える（具体的には、ＰＴＦＥの材料を用いた）ものであり、その外径は、挿入部材８６の挿入部８６ａの内径よりも僅かに大きくされている。このため、通気フィルタ５８５が挿入部材８６内に挿入されることで挿入部材８６内に密着固定される。そして、挿入部材８６の挿入部８６ａが貫通孔１７ａに挿入された後、金属外筒１６の後端側開口部１６ａが径方向に加締められて、シール部材１７が金属外筒１６に封止固定されることにより、挿入部材８６及び通気フィルタ５８５がシール部材１７の貫通孔１７ａ内に保持される。また、通気フィルタ５８５は、挿入部材８６の大気側開口８６ｐと、基準側開口８６ｑとの間に介在しているので、水の通過を阻止するとともに通気性を確保することができている。このような構成によっても実施例１及び参考例１〜３のガスセンサ１〜４と同様の作用効果を奏することができる。

また、参考例１のスペーサ部材２８６ｂは、挿入部材２８６の外フランジ２８６ｃとセパレータ１８の後端面に当接するように配置したが、これに限らず、例えば、図１０に示す参考例５のようなスペーサ部材５８６ｅであっても良い。この図１０では、挿入部材５８６が、後端側に大気側開口５８６ｐを有し、先端側に基準側開口５８６ｑが形成された段付き筒状体であり、より詳しくは、挿入部材５８６は、貫通孔１７ａに挿通される挿入部５８６ａと、挿入部５８６ａから先端側に向けて一体に突出する突出部５８６ｂとからなっている。そして、突出部５８６ｂは、挿入部８６ａの先端側から軸線Ｘ方向に延在する円筒部５８６ｄと、円筒部５８６ｄから軸線Ｘに対して直交する方向に延びる外フランジ５８６ｃとを有している。そして、スペーサ５８６ｅがシール部材１７の先端面と外フランジ５８６ｃの後端面との間に挟まれており、このスペーサ部材５８６ｂにより、シール部材１７の軸線Ｘ方向の膨張を許容する間隙Ｄが形成される。

本発明はガスセンサに利用可能である。

実施例１のガスセンサの縦断面図である。 実施例１のガスセンサの要部拡大縦断面図である。 実施例１のガスセンサに係り、挿入部材の斜視図である。 参考例１のガスセンサの要部拡大縦断面図である。 参考例１のガスセンサに係り、スペーサ部材の変形例を示す縦断面図である。 参考例２のガスセンサの要部拡大縦断面図である。 参考例２のガスセンサに係り、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面におけるセパレータの断面図である。 参考例３のガスセンサの要部拡大縦断面図である。 参考例４のガスセンサの要部拡大縦断面図である。 参考例５のガスセンサの要部拡大縦断面図である。

１、２、３、４…ガスセンサ
１７…シール部材
１７ａ…貫通孔
１８…セパレータ
２０…検出素子
２０ａ…検出部
６０…ケース（１１…主体金具、１６…金属外筒）
６０ａ…基準ガス空間
８５、４８５、５８５…通気フィルタ
８６、２８６、５８６…挿入部材
８６ａ、２８６ａ、５８６ａ…挿入部材の挿入部
８６ｂ、５８６ｂ…突出部
８６ｃ、２８６ｃ、５８６ｃ…外フランジ
８６ｄ、５８６ｄ…円筒部
８６ｐ、２８６ｐ、５８６ｐ…大気側開口
８６ｑ、２８６ｑ、５８６ｑ…基準側開口
２８６ｂ、２８６ｅ、５８６ｅ…スペーサ部材
３１８ａ…凸部
４８５ａ…通気フィルタの挿入部
４８５ｂ…通気フィルタの鍔部
Ｄ…間隙
Ｌ…突出部の軸線方向長さ
Ｘ…軸線

Claims (2)

1. 軸線方向に延びるとともに、被測定ガス成分を検出する検出部を先端側に有する検出素子と、
   該検出部を被測定ガスに晒すように保持するとともに、該検出素子の後端側に基準ガス空間を形成するケースと、
   該ケースの後端側に配置され、該ケースとともに該基準ガス空間を形成し、かつ大気側から該基準ガス空間側に貫通する貫通孔が形成されたシール部材と、
   該貫通孔内に配置され、水の通過を阻止するとともに通気性を有する通気フィルタと、
   該通気フィルタを該貫通孔内に保持するために、該貫通孔内に挿通され、後端側に大気側開口を有し、前端側に基準側開口が形成された筒状をなす挿入部材と、
   該検出素子と該シール部材との間に配置された絶縁材料製のセパレータとを備えたガスセンサであって、
   前記ケースの後端側が加締められることにより前記シール部材が該ケースに固定されており、該シール部材の先端面と前記セパレータの後端面との間には、該シール部材の軸線方向の膨張を許容する間隙が形成され、前記挿入部材の先端が該セパレータの後端面に当接しており、
   前記通気フィルタは、前記貫通孔の内面と該挿入部材の外面との間に挟持されて前記大気側開口を覆うシート状のものであり、
   該挿入部材は、該貫通孔に挿通される挿入部と、該挿入部から先端側に向けて突出する突出部とからなり、
   該突出部は、該挿入部の先端側から軸線に対して直交する方向に延在する外フランジと、該外フランジから先端側に向けて突出する円筒部とを有することを特徴とするガスセンサ。
2. 前記突出部の軸線方向長さが前記挿入部材の肉厚よりも長い請求項１記載のガスセンサ。

Images