JP5139373B2

JP5139373B2 - ガスセンサの取り付け構造及び保護カバー付きガスセンサ

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Publication number: JP5139373B2
Application number: JP2009139838A
Authority: JP
Inventors: 修一花井; 戸川　　真
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2009-06-11
Filing date: 2009-06-11
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2029-06-11
Also published as: JP2010286332A

Description

本発明は、例えば内燃機関の排気ガス等の被測定ガス中に含まれる特定のガス（例えば、酸素等）を検出するためのガスセンサの取り付け構造及び保護カバー付きガスセンサに関する。

従来から、被測定ガス中の特定のガスを検出するガスセンサ、例えば、内燃機関の排気ガス中の酸素等を検出するためのガスセンサが知られている。また、このようなガスセンサに用いられるガスセンサ素子としては、例えば、先端部が閉じた有底筒状の固体電解質体の内外面に電極層を有するガスセンサ素子が知られている。このような構造のガスセンサ素子を用いたガスセンサでは、基準ガスとして例えば大気をガスセンサ素子の内側に導入し、外側に被測定ガスを接触させ、ガスセンサ素子内外のガス濃度差に応じて生じる起電力を測定することによって、ガス濃度を検出する。

上記のガスセンサとしては、金属製で筒状のハウジングの後端側を、シリコンゴム又はフッ素ゴム等からなるゴム製のシール部材で閉塞するとともに、このシール部材に設けられた貫通孔を介して、ガスセンサ素子の検出信号を取り出すためのリード線、ガスセンサ素子を加熱するためのヒータへ通電するためのリード線等を外部に引き出した構造のものが知られている。

また、上記の構造のガスセンサでは、上記のシール部材の温度が高温（例えば、２６０℃以上）となると、シール部材の耐久性が低下する。このため、ガスセンサの周囲を囲むようにカップ状或いは皿状の保護カバーを設け、この保護カバーによって遮熱及び放熱を行うことにより、シール部材の温度上昇を抑制するよう構成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００６−２０７４０３号公報

上記のように、ガスセンサにおいては、従来から保護カバーを設けてシール部材等の温度上昇を抑制することが行われている。しかしながら、近年の自動車用のガスセンサにおいては、排気ガス浄化のための触媒コンバータや過給機からの輻射熱の影響等があり、ガスセンサが配置される部位の熱的環境が厳しくなる傾向にある。このため、より効率良く遮熱及び放熱を行うことができ、ガスセンサの耐久性を確保することのできる技術の開発が望まれている。

本発明は、上記従来の事情に対処してなされたものである。本発明は、従来に比べてより効率良く遮熱及び放熱を行うことができ、ガスセンサの耐久性を確保することのできるガスセンサの取り付け構造及び保護カバー付きガスセンサを提供しようとするものである。

本発明のガスセンサの取り付け構造は、内部に被測定ガスが流通される配管内に前記被測定ガス中の特定ガスのガス濃度を検出する検出部が位置するように、該検出部を有するガスセンサを前記配管に立設状に取り付けたガスセンサの取り付け構造であって、前記ガスセンサのうち、前記配管の外側にある部位を覆う保護カバーを前記ガスセンサと前記配管との間に介在させてなるガスセンサの取り付け構造において、前記ガスセンサは、固体電解質体上に一対の電極が配置された前記検出部を先端側に備えるガスセンサ素子と、前記ガスセンサ素子の前記検出部が自身の先端から突出するように、前記ガスセンサ素子の外周を取り囲む筒状のハウジングであって、前記配管に設けられた雌ねじ部に螺合される雄ねじ部と、前記雄ねじ部より後端側に形成された工具係合部とを有するハウジングと、前記ハウジングの後端を閉塞するシール部材と、を備え、前記保護カバーは、少なくとも一部が前記ガスセンサの前記工具係合部と前記配管との間に位置し、前記ガスセンサの前記雄ねじ部を挿通可能な取り付け孔が形成された底部と、自身の先端が該底部の径方向外側に接続し、前記工具係合部の周囲を取り囲むように前記ガスセンサの後端側に向かって延びる円筒部と、当該円筒部の後端に接続し、前記ガスセンサの後端側に向かうにつれて径方向外側に伸びる径大部と、を具備し、前記円筒部の内径が前記工具係合部の最大外径の１．７倍以下、前記円筒部の前記先端から前記後端までの高さが前記工具係合部の先端から後端までの高さの１／２以上、前記工具係合部の前記先端から前記シール部材の先端までの高さの０．６倍以下、前記円筒部の前記先端から前記径大部の後端までの全高が前記工具係合部の前記先端から前記シール部材の先端までの高さ以下、前記径大部の前記後端の外径が前記シール部材の直径の３倍以上、とされていることを特徴とする。

また、本発明の保護カバー付きガスセンサは、固体電解質体上に一対の電極が配置されると共に、被測定ガス中の特定ガスのガス濃度を検出する検出部を先端側に備えるガスセンサ素子と、前記ガスセンサ素子の前記検出部が自身の先端から突出するように、前記ガスセンサ素子の外周を取り囲む筒状のハウジングであって、内部に前記被測定ガスが流通される配管に設けられた雌ねじ部に螺合可能な雄ねじ部と、前記雄ねじ部より後端側に形成された工具係合部とを有するハウジングと、前記ハウジングの後端を閉塞するシール部材と、を備えたガスセンサと、前記ガスセンサを前記配管に取り付けた際に、前記配管と前記ガスセンサとの間に介在し、前記配管の外側にある部位を覆う保護カバーであって、少なくとも一部が前記ガスセンサの前記工具係合部よりも先端側に位置し、前記ガスセンサの前記雄ねじ部を挿通可能な取り付け孔が形成された底部と、自身の先端が該底部の径方向外側に接続し、前記工具係合部の周囲を取り囲むように前記ガスセンサの後端側に向かって延びる円筒部と、当該円筒部の後端に接続し、前記ガスセンサの後端側に向かうにつれて径方向外側に伸びる径大部と、を具備し、前記円筒部の内径が前記工具係合部の最大外径の１．７倍以下、前記円筒部の前記先端から前記後端までの高さが前記工具係合部の先端から後端までの高さの１／２以上、前記工具係合部の前記先端から前記シール部材の先端までの高さの０．６倍以下、前記円筒部の前記先端から前記径大部の後端までの全高が前記工具係合部の前記先端から前記シール部材の前記先端までの高さ以下、前記径大部の前記後端の外径が前記シール部材の直径の３倍以上、である保護カバーと、を有することを特徴とする。

上記構成の本発明のガスセンサの取り付け構造及び保護カバー付きガスセンサでは、少なくとも一部が前記ガスセンサの前記工具係合部よりも先端側に位置し、前記ガスセンサの前記雄ねじ部を挿通可能な取り付け孔が形成された底部と、自身の先端が該底部の径方向外側に接続し、前記工具係合部の周囲を取り囲むように前記ガスセンサの後端側に向かって延びる円筒部と、当該円筒部の後端に接続し、前記ガスセンサの後端側に向かうにつれて径方向外側に伸びる径大部と、を具備した保護カバーを配管との間に介在させてガスセンサを配管に取り付ける。これにより、ガスセンサのうち、配管の外側にある部位を保護カバーによって覆うことができる。

そして、上記の円筒部の内径は、ガスセンサの工具係合部の最大外径の１．７倍以下とされている。これは、ガスセンサの工具係合部からの放熱を促進させるためには、工具係合部の周囲を取り囲む円筒部がより工具係合部に近づいた方がよいためである。なお、「工具係合部の最大外径」とは、工具係合部の径方向長さのうち、最も長い長さのことを指す。また、円筒部は、工具係合部と離間していてもよいし、工具係合部と接触していてもよい。

さらに、本発明のガスセンサの取り付け構造及び保護カバー付きガスセンサでは、円筒部と工具係合部との間に工具を挿入するための空間が必要となることから、円筒部の内径が工具係合部の最大径より大きくなることが好ましい。例えば、工具係合部の最大外径が２５ｍｍ程度の場合、３０ｍｍ以上（つまり、１．２倍以上）となることが好ましい。

また、円筒部の先端から後端までの高さは、工具係合部の先端から後端までの高さの１／２以上とされている。これにより、工具係合部を取り囲む円筒部を十分に確保することができ、工具係合部からの放熱を促進させることができる。一方、円筒部の先端から後端までの高さが、高すぎると保護カバーがシール部材に近づくこととなり、輻射熱等により保護カバーが熱を保持するとシール部材を加熱する要因となるため、工具係合部の先端からガスセンサのシール部材の先端までの高さの０．６倍以下とされている。

さらに、円筒部の先端から径大部の後端までの（保護カバーの）全高は、工具係合部の先端からシール部材の先端までの高さ以下とされている。これにより、保護カバーがシール部材に近づくことを抑制でき、輻射熱等により保護カバーが熱を保持してもシール部材を加熱することを抑制できる。

また、径大部の外径は、シール部材の直径の３倍以上とされている。これにより、保護カバーの径大部をより大きくすることができ、効率良く遮熱及び放熱を行うことができ、ガスセンサの耐久性を確保することができる。

本発明によれば、従来に比べてより効率良く遮熱及び放熱を行うことができ、ガスセンサの耐久性を確保することのできるガスセンサの取り付け構造及び保護カバー付きガスセンサを提供することができる。

本発明の一実施形態に係るガスセンサの全体概略構成を示す縦断面図。図１のガスセンサの取り付け構造を示す側面図。図２の保護カバーの構成を示す縦断面図。変形例の保護カバーの構成を示す縦断面図。

以下、本発明を酸素センサに適用した実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る酸素センサの概略構成を示す縦断面図である。

図１に示すように、ガスセンサ１００は、先端が閉じた有底円筒状のガスセンサ素子（酸素検出素子）２００を具備している。この、ガスセンサ素子２００の筒部内には、棒状のヒータ１０１が挿入さている。

ガスセンサ素子２００は、ジルコニア等を主体とする酸素イオン伝導性の固体電解質体１からなり、その先端側（図中下側）に後述する外側電極５が形成された検知部３を有し、検知部３の後端側（図中上側）には、径方向外側に突出する鍔部２が形成されている。なお、本明細書においては、ガスセンサ素子２００の軸に沿う方向（図１中、上下方向）のうち、検知部３側（図１中、下方）に向かう側を「先端側」とし、これと反対方向（図１中、上方）に向かう側を「後端側」ということとする。

固体電解質体１の外側には、例えばＰｔあるいはＰｔ合金からなり、無電解めっきなどのめっきによって形成された外側電極５が形成されている。この外側電極５は、鍔部２より先端側の検知部３の略全面を覆うように形成され、この外側電極５と電気的に接続され、後端側に電極を引き出すためのリード電極（図示せず。）も固体電解質体１上に配置されている。また、固体電解質体１の内側には、上記外側電極５と同様に、例えばＰｔあるいはＰｔ合金などからなる内側電極（図示せず。）が形成されている。なお、外側電極５の外側には、スピネル等のセラミック溶射層からなる保護層が形成されている。

ガスセンサ素子２００のうち鍔部２は、絶縁性セラミックからなるホルダ１０２に係合され、ガスセンサ素子２００は、鍔部２の後端側に配置されたタルクから形成されたセラミック粉末１０４およびセラミック粉末１０４の後端側に配置されたスリーブ１０３により、筒状の主体金具１０５に気密に保持されている。

主体金具１０５は、ガスセンサ１００を排気管等の取り付け部に取り付けるための雄ねじ部１０６や６角レンチ等の工具を係合させるための工具係合部１０７を有する。さらに、雄ねじ部１０６の先端側に形成されたプロテクタ接続部１０９には、プロテクタ１０８がレーザ溶接で接続されている。このプロテクタ１０８は、ガスセンサ素子２００の検知部３を覆うように取り付けられている。このガスセンサ１００は、雄ねじ部１０６より先端側が排気管等のエンジン内に位置し、それより後端側は外部の大気中に位置して使用される。

また、プロテクタ１８０は、ガスセンサ素子２００に直接対向する内側プロテクタ１８１と、この内側プロテクタ１８１と間隔を設けて当該内側プロテクタ１８１の外側に設けられた外側プロテクタ１８６とを具備している。

上記内側プロテクタ１８１には、その基端側（後端側）と主体金具１０５との間に入り口側通気孔１８２が周方向に沿って複数形成されている。内側プロテクタ１８１の先端側には、出口側通気孔１８３が形成されている。一方、外側プロテクタ１８６には、周方向に沿って複数の通気孔１８７が形成されている。

一方、主体金具１０５の後端部１１０は、スリーブ１０３との間にリングパッキン１１１を介してかしめられて気密保持されている。また工具係合部１０７の後端側の接続部１１２には、筒状の金属外筒１１３の先端部１１４が外側からレーザ溶接により固着されている。これらの主体金具１０５と金属外筒１１３とによって、ガスセンサ１００におけるハウジングの主要部が構成されている。

また、上記金属外筒１１３の後端側開口、つまり実質的にハウジングの後端側開口は、シール部材、例えばシリコンゴム又はフッ素ゴム等で構成されたグロメット１２０を嵌入させてかしめることにより封止されている。

グロメット１２０の中心部には、大気を金属外筒１１３内に導入する一方、水分の進入を防ぐフィルタ２１０が配置されている。またこのグロメット１２０の先端側には、絶縁性のアルミナセラミックからなるセパレータ１２２が設けられている。そして、セパレータ１２２およびグロメット１２０を貫通してセンサ出力リード線１３０、１３１およびヒータリード線１３２、１３３が配置されている。

セパレータ１２２は、後端側部１２３、先端側部１２４、およびこれらの間に位置し、これらよりも大径の鍔部１２５とを有する。鍔部１２５のうち、後端側部１２３との間には、先端側（図中下方）ほど拡径してテーパ面をなす外筒当接面１２６が形成されている。一方、先端側部１２４との間は、階段状の段差をなす先端側面１２７が形成されている。

このセパレータ１２２内には、第１、第２センサ端子金具１４０、２４０のコネクタ部１４１、２４１、およびヒータ端子部材３４０、３４１が互いに絶縁されつつ保持されている。

第１センサ端子金具１４０は、一体に成形されたコネクタ部１４１、セパレータ当接部１４２、挿入部１４３を有する。このうち、コネクタ部１４１は、センサ出力リード線１３０の芯線を把持して、第１センサ端子金具１４０とセンサ出力リード線１３０とを電気的に接続する。

また、セパレータ当接部１４２は、セパレータ１２２の保持孔に弾性的に当接して、第１センサ端子金具１４０をセパレータ１２２内に保持する。また、挿入部１４３は、ガスセンサ素子２００の筒部内に挿入されて、内側電極（基準電極）と導通する。

また、この挿入部１４３は、この挿入部１４３がガスセンサ素子２００の筒部内に挿入された際に、挿入部１４３が包囲するヒータ１０１を押圧し、ヒータ１０１の軸線がガスセンサ素子２００の中心軸線に対して偏心して発熱部１６１がガスセンサ素子２００の筒部内壁（内側電極）のヒータ接触部２０１に接触するように、ヒータ１０１の姿勢を調整する。

一方、第２センサ端子金具２４０は、一体に形成されたコネクタ部２４１、セパレータ当接部２４２、把持部２４３を有する。このうち、コネクタ部２４１は、センサ出力リード線１３１の芯線を把持して、第２センサ端子金具２４０とセンサ出力リード線１３１を電気的に接続する。また、セパレータ当接部２４２は、セパレータ１２２の保持孔に弾性的に当接して、第２センサ端子金具２４０をセパレータ１２２内に保持する。また、把持部２４３は、ガスセンサ素子２００の後端付近の外周を弾性的に把持する。

ヒータ１０１は棒状のセラミックヒータであり、アルミナを主とする芯材に抵抗発熱体（図示せず）を有する発熱部１６１が形成されている。電極パッド１６３、１６４にろう付け接続されるヒータ端子金具３４０、３４１およびヒータリード線１３２、１３３を通じて、このヒータ１０１に通電すると、ガスセンサ素子２００の先端部が加熱される。

金属外筒１１３は、金属製で略円筒形状を成し、先端側（図中下側）に位置し上述したようにその先端部１１４が主体金具１０５と接合される第１外筒部１１５と、第１外筒部１１５よりも後端側に位置し第１外筒部１１５よりも小径の第２外筒部１１６とを有している。この第２外筒部１１６の軸方向中間部分には、周方向に均等に４箇所、径方向内側に凸部頂面が四角形状となって突出する内側凸部１１７が形成されている。この内側凸部１１７のうち、この凸部頂面より先端側には、斜面をなす鍔部当接面１１８が形成されている。この鍔部当接面１１８は、セパレータ１２２の外筒当接面１２６と当接する。

さらに、セパレータ１２２の先端側部１２４の周囲には、付勢金具１５０が装着されている。この付勢金具１５０は、円筒状の金属筒部１５１のほか、この金属筒部１５１の後端部に金属筒部１５１と一体に形成されたＪ型弾性保持部１５２を有する。

このＪ型弾性保持部１５２は、周方向に等間隔に４箇所点在しており、径方向内側に延びると共に徐々に方向転換して先端側に延びて略Ｊ字状に湾曲してなる。このＪ型弾性保持部１５２は、付勢金具１５０をセパレータ１２２の先端側部１２４に装着すると、弾性変形して付勢金具１５０を先端側部１２４に保持する。

上記構成のガスセンサ１００は、雄ねじ部１０６より先端側（図１において下側）が排気管内等に位置し、それより後端側（図１において上側）が外部の大気中に位置した状態で使用される。ガスセンサ素子２００は、その内側に配置されたヒータ１０１で加熱され活性化される。そして、基準ガスとしての大気は、フィルタ２１０から金属外筒１１３内に導入され、ガスセンサ素子２００の内側に導入される。一方、ガスセンサ素子２００の外側にはプロテクタ１０８の通気孔１８７等を介して排気ガスが導入される。

これによって、ガスセンサ素子２００には、その内外面の酸素濃度差に応じて酸素濃淡電池起電力が生じる。そして、この酸素濃淡電池起電力を、排気ガス中の酸素濃度の検出信号として取り出すことにより、排気ガス中の酸素濃度を検出する。

図２は、被測定ガス流通配管、本実施形態では、自動車の排気管５０１への上記構成のガスセンサ１００の取り付け構造を示すものである。排気管５０１のガスセンサ取り付け部には、雌ねじ部５０２が形成されており、ここにガスセンサ１００の雄ねじ部１０６を螺合させてガスセンサ１００を取り付ける。この際、保護カバー３００を排気管５０１とガスセンサ１００との間に介在させた状態で、ガスセンサ１００が排気管５０１に取り付けられている。

保護カバー３００は、略円筒状に形成された円筒部３０１と、この円筒部３０１の上端から外側上方に向けて伸びる第１径大部３０２、この第１径大部３０２の上端から略水平方向に延びる第２径大部３０３、円筒部３０１の先端に繋がる底部３０４を有する構造とされている。また、図３に示すように、上記底部３０４には、取り付け孔３０５が設けられている。そして、この取り付け孔３０５に、図２に示すガスセンサ１００の雄ねじ部１０６を挿入し、この雄ねじ部１０６を排気管５０１の雌ねじ部５０２に螺合させることによって、排気管５０１とガスケット５１０との間に底部３０４が挟まれ、排気管５０１とガスセンサ１００との間に保護カバー３００が介在した状態でこれらが固定されるようになっている。

図２において、Ｄ１は、ガスセンサ１００の工具係合部１０７の最大外径を示しており、本実施形態では、このＤ１は、略２５ｍｍとされている。また、図２において、Ｄ２は、シール部材であるグロメット１２０の直径である。なお、Ｄ２は、弾性変形可能なグロメット１２０がかしめられて、最少径となっている部分の直径を示している。本実施形態では、このＤ２は、略１３ｍｍとされている。

また、図２において、Ｈ１は、ガスセンサ１００の工具係合部１０７の先端から後端までの高さを示しており、本実施形態では、略７ｍｍとされている。さらに、図２において、Ｈ２は、ガスセンサ１００の工具係合部１０７の先端からグロメット１２０の先端までの高さを示しており、本実施形態では、略４９ｍｍとされている。

一方、本実施形態において、図３に示す保護カバー３００の円筒部３０１の内径ｄ１は、ガスセンサ１００の工具係合部１０７の最大径の１．７倍以下とされている。上記の保護カバー３００の円筒部３０１の内径ｄ１は、ガスセンサ１００の工具係合部１０７からの放熱を促進させるため、工具係合部１０７に近づいた方がよく、ガスセンサ１００の工具係合部１０７の最大外径の１．７倍以下とする必要がある。また、円筒部３０１と工具係合部１０７との間に工具を挿入するための空間が必要となることから、下限は、工具係合部１０７の最大径より大きくなり、例えば、工具係合部１０７の最大外径が２５ｍｍ程度の場合、３０ｍｍ（１．２倍以上）となる。

また、本実施形態において、図３に示す保護カバー３００の円筒部３０１の高さｈ１は、上記したガスセンサ１００の工具係合部１０７の高さＨ１の１／２以上、かつ、ガスセンサ１００の工具係合部１０７の先端からグロメット１２０の先端までの高さＨ２の０．６倍以下となっている。円筒部３０１の高さｈ１は、ガスセンサ１００の工具係合部１０７からの放熱を促進させるためには、工具係合部１０７を十分に取り囲むことが必要となり、ガスセンサ１００の工具係合部１０７の高さＨ１の１／２以上の高さを必要とする。また、円筒部３０１の高さｈ１は、高すぎると保護カバー３００がグロメット１２０に近づくこととなり、輻射熱等によりグロメット１２０を加熱する要因となるため、ガスセンサ１００の工具係合部１０７の先端からグロメット１２０の先端までの高さＨ２の０．６倍以下とする必要がある。

また、本実施形態において、図３に示す円筒部３０１の先端から径大部（第２径大部３０３）までの全高（保護カバー３００の全高）ｈ２は、ガスセンサ１００の工具係合部１０７の先端からグロメット１２０の先端までの高さＨ２以下とされている。これは、保護カバー３００の全高ｈ２が高すぎると、保護カバー３００がグロメット１２０に近づくことになり、輻射熱等によりグロメット１２０を加熱する要因となるためである。

さらに、図３に示す第２径大部３０３の外径ｄ２は、グロメット１２０の直径Ｄ２の３倍以上とされている。第２径大部３０３の外径ｄ２は、放熱性及び遮熱性を高めるためには大きい方がよく、グロメット１２０の直径の３倍以上とする必要がある。

上記保護カバー３００を構成する材料としては、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４等）や、フェライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０等）を使用することができる。また、板厚は、例えば１〜２ｍｍ程度とすることが好ましく、円筒部３０１と、第１径大部３０２及び第２径大部３０３等の部位によって厚さを異ならせてもよい。

実施例１として、円筒部３０１の内径ｄ１が３０ｍｍ（Ｄ１の１．２倍）、円筒部３０１の高さｈ１が５ｍｍ（Ｈ１の５／７、かつ、Ｈ２の０．１倍）、外径ｄ２が８０ｍｍ（Ｄ２の６．２倍）、全高ｈ２が２５ｍｍ（Ｈ２（４９ｍｍ）以下）の保護カバー３００を製作し、ガスセンサ１００に取り付けてグロメット１２０の温度に与える影響を測定する試験を行った。この試験は、加熱炉にガスセンサ１００を取り付けて、常温から設定温度（７４５℃）にまで加熱した際の、グロメット１２０の温度を測定することによって行った。この時の実施例１のグロメット１２０の温度は、表１に示すように２４５℃となった。一方、比較例１として、保護カバー３００を取り付けないガスセンサ１００のグロメット１２０温度を同一の条件で測定したところ、２８０℃となった。

また、上記実施例１の円筒部３０１の内径ｄ１のみを変更し、ｄ１が４２ｍｍ（Ｄ１の１．６８倍）の実施例２と、同じく、実施例１の円筒部３０１の内径ｄ１のみを変更し、ｄ１が４３ｍｍ（Ｄ１の１．７２倍）の比較例２について上記と同じ測定を行った。この時、表１に示すように、実施例２はグロメット１２０の温度が２５９℃、比較例２では、２６０℃となった。

また、上記実施例１の円筒部３０１の高さｈ１のみを変更し、ｈ１が２８ｍｍ（Ｈ１の０．５７倍）の実施例３と、同じく、実施例１の円筒部３０１の高さｈ１のみを変更し、ｈ１が３３ｍｍ（Ｈ１の０．６７倍）の比較例３について上記と同じ測定を行った。この時、表１に示すように、実施例３はグロメット１２０の温度が２５８℃、比較例３では、２６２℃となった。

また、上記実施例１の外径ｄ２のみを変更し、ｄ２が５０ｍｍ（Ｄ２の３．１３倍）の実施例４と、同じく、実施例１の外径ｄ２のみを変更し、ｄ２が４７ｍｍ（Ｄ２の２．９４倍）の比較例４について上記と同じ測定を行った。この時、表１に示すように、実施例４はグロメット１２０の温度が２５９℃、比較例４では、２６０℃となった。

また、上記実施例１の全高ｈ２のみを変更し、ｈ２が４５ｍｍ（Ｈ２以下）の実施例５と、同じく、実施例１の外径ｈ２のみを変更し、ｈ２が５０ｍｍ（Ｈ２以上）の比較例５について上記と同じ測定を行った。この時、表１に示すように、実施例５はグロメット１２０の温度が２５９℃、比較例５では、２６３℃となった。

ここで、ガスセンサ１００を通常の駆動で作動させ、４００時間連続耐久試験を行った結果、グロメット１２０の温度が２６０℃を越えると、その耐久性が低下することが分かっている。そして、上記各実施例１〜５では、グロメット１２０の温度を２６０℃未満とすることができ、一方、各比較例１〜５では、グロメット１２０の温度が２６０℃以上となった。したがって、上記各実施例１〜５では、グロメット１２０の温度の上昇を抑制することができ、センサ１００の耐久性の向上を図ることができることが確認できた。

以上説明したとおり、本実施形態によれば、従来に比べてより効率良く遮熱及び放熱を行うことができ、ガスセンサ１００の耐久性を確保することができる。なお、本発明は上記の実施形態及び実施例に限定されるものではなく、各種の変形等が可能であることは、勿論である。例えば、図４に示す保護カバー４００のように、円筒部４０１と、この円筒部４０１の上端から外周方向上側に向けて伸びる１つの径大部４０２と、円筒部３０１の先端に繋がる底部３０４からなる保護カバー４００等も用いることができる。なお、図４において、４０５は取り付け孔である。

１００……ガスセンサ、１０１……ヒータ、１０５……主体金具、１０８……プロテクタ、１８１……内側プロテクタ、１８２……入り口側通気孔、１８３……出口側通気孔、１８６……外側プロテクタ、１８７……通気孔、２００……ガスセンサ素子、３００……保護カバー、３０１……円筒部、３０２……第１径大部、３０３……第２径大部、３０４……底部、３０５……取り付け孔。

Claims

内部に被測定ガスが流通される配管内に前記被測定ガス中の特定ガスのガス濃度を検出する検出部が位置するように、該検出部を有するガスセンサを前記配管に立設状に取り付けたガスセンサの取り付け構造であって、前記ガスセンサのうち、前記配管の外側にある部位を覆う保護カバーを前記ガスセンサと前記配管との間に介在させてなるガスセンサの取り付け構造において、
前記ガスセンサは、
固体電解質体上に一対の電極が配置された前記検出部を先端側に備えるガスセンサ素子と、
前記ガスセンサ素子の前記検出部が自身の先端から突出するように、前記ガスセンサ素子の外周を取り囲む筒状のハウジングであって、前記配管に設けられた雌ねじ部に螺合される雄ねじ部と、前記雄ねじ部より後端側に形成された工具係合部とを有するハウジングと、
前記ハウジングの後端を閉塞するシール部材と、
を備え、
前記保護カバーは、
少なくとも一部が前記ガスセンサの前記工具係合部と前記配管との間に位置し、前記ガスセンサの前記雄ねじ部を挿通可能な取り付け孔が形成された底部と、自身の先端が該底部の径方向外側に接続し、前記工具係合部の周囲を取り囲むように前記ガスセンサの後端側に向かって延びる円筒部と、当該円筒部の後端に接続し、前記ガスセンサの後端側に向かうにつれて径方向外側に伸びる径大部と、を具備し、
前記円筒部の内径が前記工具係合部の最大外径の１．７倍以下、
前記円筒部の前記先端から前記後端までの高さが前記工具係合部の先端から後端までの高さの１／２以上、前記工具係合部の前記先端から前記シール部材の先端までの高さの０．６倍以下、
前記円筒部の前記先端から前記径大部の後端までの全高が前記工具係合部の前記先端から前記シール部材の先端までの高さ以下、
前記径大部の前記後端の外径が前記シール部材の直径の３倍以上、
とされていることを特徴とするガスセンサの取り付け構造。
請求項１記載のガスセンサの取り付け構造であって、
前記円筒部の内径が前記工具係合部の最大外径より大きいことを特徴とするガスセンサの取り付け構造。
固体電解質体上に一対の電極が配置されると共に、被測定ガス中の特定ガスのガス濃度を検出する検出部を先端側に備えるガスセンサ素子と、
前記ガスセンサ素子の前記検出部が自身の先端から突出するように、前記ガスセンサ素子の外周を取り囲む筒状のハウジングであって、内部に前記被測定ガスが流通される配管に設けられた雌ねじ部に螺合可能な雄ねじ部と、前記雄ねじ部より後端側に形成された工具係合部とを有するハウジングと、
前記ハウジングの後端を閉塞するシール部材と、
を備えたガスセンサと、
前記ガスセンサを前記配管に取り付けた際に、前記配管と前記ガスセンサとの間に介在し、前記配管の外側にある部位を覆う保護カバーであって、
少なくとも一部が前記ガスセンサの前記工具係合部よりも先端側に位置し、前記ガスセンサの前記雄ねじ部を挿通可能な取り付け孔が形成された底部と、自身の先端が該底部の径方向外側に接続し、前記工具係合部の周囲を取り囲むように前記ガスセンサの後端側に向かって延びる円筒部と、当該円筒部の後端に接続し、前記ガスセンサの後端側に向かうにつれて径方向外側に伸びる径大部と、を具備し、
前記円筒部の内径が前記工具係合部の最大外径の１．７倍以下、
前記円筒部の前記先端から前記後端までの高さが前記工具係合部の先端から後端までの高さの１／２以上、前記工具係合部の前記先端から前記シール部材の先端までの高さの０．６倍以下、
前記円筒部の前記先端から前記径大部の後端までの全高が前記工具係合部の前記先端から前記シール部材の前記先端までの高さ以下、
前記径大部の前記後端の外径が前記シール部材の直径の３倍以上、
である保護カバーと、
を有することを特徴とする保護カバー付きガスセンサ。
請求項３記載の保護カバー付きガスセンサであって、
前記円筒部の内径が前記工具係合部の最大外径より大きいことを特徴とする保護カバー付きガスセンサ。