JP6740921B2 - ガスセンサ - Google Patents
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Description
検出ガス(G)に接触してガス検出を行うための検出部(21)を有するセンサ素子(2)と、
前記検出部が突出する状態で前記センサ素子を挿通させて保持する、セラミック材料からなるインシュレータ(3)と、
前記インシュレータの外周に配置され、前記インシュレータを保持する、金属材料からなるハウジング(4)と、
前記検出部を覆うとともに前記検出ガスを通過させる内側通過孔(521,531)を有する、金属材料からなる内側カバー(5)と、
前記内側カバーとの間に前記検出ガスが流通するガス流路(60)を形成するよう前記内側カバーを覆うとともに前記検出ガスを通過させる外側通過孔(621,631)を有する、金属材料からなる外側カバー(6)と、を備え、
前記インシュレータに前記センサ素子が挿通された方向を挿通方向(L)とし、前記挿通方向に直交して、前記挿通方向に沿って前記センサ素子の中心を通る中心軸線から広がる方向を径方向(R)とし、さらに、前記挿通方向における、前記検出部が前記センサ素子から突出する側を先端側(L1)とし、前記先端側とは反対側を後端側(L2)としたとき、
前記内側カバーの端部の全周に形成された内側鍔部(51)と、前記外側カバーの端部の全周に形成された外側鍔部(61)とは、前記インシュレータと前記ハウジングとの間に挟持されており、
前記内側鍔部の端面(511)は、前記外側鍔部の端面(611)よりも前記径方向の外方(R1)に位置しており、
前記外側鍔部における、端面(611)と表面(612B)との間の角部(613)は、前記内側鍔部における表面(512A)に食い込んでいる、又は、前記内側鍔部における端部(515)は、前記外側鍔部における、端面(611)と表面(612B)との間の角部(613)に被さるように屈曲しており、
前記内側鍔部及び前記外側鍔部は、前記径方向の外方に行くほど前記挿通方向の後端側に位置するよう傾いて形成されており、
前記インシュレータの外周の全周には、前記内側鍔部と対向するインシュレータ対向面(321)が形成されており、
前記ハウジングの内周の全周には、前記外側鍔部と対向するハウジング対向面(414)が形成されており、
前記径方向に平行な仮想基準線(Y)に対する前記インシュレータ対向面の傾斜角度をα、前記仮想基準線に対する前記ハウジング対向面の傾斜角度をβ、前記仮想基準線に対する前記内側鍔部における前記挿通方向の前記先端側の傾斜角度をγとしたとき、α<γ≦β又はα≦γ<βの関係を有する、ガスセンサ(1)にある。
本発明の第2態様は、
検出ガス(G)に接触してガス検出を行うための検出部(21)を有するセンサ素子(2)と、
前記検出部が突出する状態で前記センサ素子を挿通させて保持する、セラミック材料からなるインシュレータ(3)と、
前記インシュレータの外周に配置され、前記インシュレータを保持する、金属材料からなるハウジング(4)と、
前記検出部を覆うとともに前記検出ガスを通過させる内側通過孔(521,531)を有する、金属材料からなる内側カバー(5)と、
前記内側カバーとの間に前記検出ガスが流通するガス流路(60)を形成するよう前記内側カバーを覆うとともに前記検出ガスを通過させる外側通過孔(621,631)を有する、金属材料からなる外側カバー(6)と、を備え、
前記インシュレータに前記センサ素子が挿通された方向を挿通方向(L)とし、前記挿通方向に直交して、前記挿通方向に沿って前記センサ素子の中心を通る中心軸線から広がる方向を径方向(R)とし、さらに、前記挿通方向における、前記検出部が前記センサ素子から突出する側を先端側(L1)とし、前記先端側とは反対側を後端側(L2)としたとき、
前記内側カバーの端部の全周に形成された内側鍔部(51)と、前記外側カバーの端部の全周に形成された外側鍔部(61)とは、前記インシュレータと前記ハウジングとの間に挟持されており、
前記内側鍔部の端面(511)は、前記外側鍔部の端面(611)よりも前記径方向の外方(R1)に位置しており、
前記外側鍔部における、端面(611)と表面(612B)との間の角部(613)は、前記内側鍔部における表面(512A)に食い込んでいる、又は、前記内側鍔部における端部(515)は、前記外側鍔部における、端面(611)と表面(612B)との間の角部(613)に被さるように屈曲しており、
前記内側鍔部及び前記外側鍔部は、前記径方向の外方に行くほど前記挿通方向の後端側に位置するよう傾いて形成されており、
前記インシュレータの外周の全周には、前記内側鍔部と対向するインシュレータ対向面(321)が形成されており、
前記ハウジングの内周の全周には、前記外側鍔部と対向するハウジング対向面(414)が形成されており、
前記径方向に平行な仮想基準線(Y)に対する前記インシュレータ対向面の傾斜角度をα、前記仮想基準線に対する前記ハウジング対向面の傾斜角度をβ、前記仮想基準線に対する前記内側鍔部における前記挿通方向の前記先端側の傾斜角度をγとしたとき、α<β<γの関係を有する、ガスセンサ(1)にある。
本発明の第3態様は、
検出ガス(G)に接触してガス検出を行うための検出部(21)を有するセンサ素子(2)と、
前記検出部が突出する状態で前記センサ素子を挿通させて保持する、セラミック材料からなるインシュレータ(3)と、
前記インシュレータの外周に配置され、前記インシュレータを保持する、金属材料からなるハウジング(4)と、
前記検出部を覆うとともに前記検出ガスを通過させる内側通過孔(521,531)を有する、金属材料からなる内側カバー(5)と、
前記内側カバーとの間に前記検出ガスが流通するガス流路(60)を形成するよう前記内側カバーを覆うとともに前記検出ガスを通過させる外側通過孔(621,631)を有する、金属材料からなる外側カバー(6)と、を備え、
前記インシュレータに前記センサ素子が挿通された方向を挿通方向(L)とし、前記挿通方向に直交して、前記挿通方向に沿って前記センサ素子の中心を通る中心軸線から広がる方向を径方向(R)とし、さらに、前記挿通方向における、前記検出部が前記センサ素子から突出する側を先端側(L1)とし、前記先端側とは反対側を後端側(L2)としたとき、
前記内側カバーの端部の全周に形成された内側鍔部(51)と、前記外側カバーの端部の全周に形成された外側鍔部(61)とは、前記インシュレータと前記ハウジングとの間に挟持されており、
前記外側鍔部の端面(611)は、前記内側鍔部の端面(511)よりも前記径方向の外方(R1)に位置しており、
前記内側鍔部における、端面(511)と表面(512A)との間の角部(513)は、前記外側鍔部における表面(612B)に食い込んでいる、又は、前記外側鍔部における端部(615)は、前記内側鍔部における、端面(511)と表面(512A)との間の角部(513)に被さるように屈曲しており、
前記内側鍔部及び前記外側鍔部は、前記径方向の外方に行くほど前記挿通方向の後端側に位置するよう傾いて形成されており、
前記インシュレータの外周の全周には、前記内側鍔部と対向するインシュレータ対向面(321)が形成されており、
前記ハウジングの内周の全周には、前記外側鍔部と対向するハウジング対向面(414)が形成されており、
前記径方向に平行な仮想基準線(Y)に対する前記インシュレータ対向面の傾斜角度をα、前記仮想基準線に対する前記ハウジング対向面の傾斜角度をβ、前記仮想基準線に対する前記内側鍔部における前記挿通方向の前記先端側の傾斜角度をγとしたとき、α<γ≦β又はα≦γ<βの関係を有する、ガスセンサ(1)にある。
本発明の第4態様は、
検出ガス(G)に接触してガス検出を行うための検出部(21)を有するセンサ素子(2)と、
前記検出部が突出する状態で前記センサ素子を挿通させて保持する、セラミック材料からなるインシュレータ(3)と、
前記インシュレータの外周に配置され、前記インシュレータを保持する、金属材料からなるハウジング(4)と、
前記検出部を覆うとともに前記検出ガスを通過させる内側通過孔(521,531)を有する、金属材料からなる内側カバー(5)と、
前記内側カバーとの間に前記検出ガスが流通するガス流路(60)を形成するよう前記内側カバーを覆うとともに前記検出ガスを通過させる外側通過孔(621,631)を有する、金属材料からなる外側カバー(6)と、を備え、
前記インシュレータに前記センサ素子が挿通された方向を挿通方向(L)とし、前記挿通方向に直交して、前記挿通方向に沿って前記センサ素子の中心を通る中心軸線から広がる方向を径方向(R)とし、さらに、前記挿通方向における、前記検出部が前記センサ素子から突出する側を先端側(L1)とし、前記先端側とは反対側を後端側(L2)としたとき、
前記内側カバーの端部の全周に形成された内側鍔部(51)と、前記外側カバーの端部の全周に形成された外側鍔部(61)とは、前記インシュレータと前記ハウジングとの間に挟持されており、
前記外側鍔部の端面(611)は、前記内側鍔部の端面(511)よりも前記径方向の外方(R1)に位置しており、
前記内側鍔部における、端面(511)と表面(512A)との間の角部(513)は、前記外側鍔部における表面(612B)に食い込んでいる、又は、前記外側鍔部における端部(615)は、前記内側鍔部における、端面(511)と表面(512A)との間の角部(513)に被さるように屈曲しており、
前記内側鍔部及び前記外側鍔部は、前記径方向の外方に行くほど前記挿通方向の後端側に位置するよう傾いて形成されており、
前記インシュレータの外周の全周には、前記内側鍔部と対向するインシュレータ対向面(321)が形成されており、
前記ハウジングの内周の全周には、前記外側鍔部と対向するハウジング対向面(414)が形成されており、
前記径方向に平行な仮想基準線(Y)に対する前記インシュレータ対向面の傾斜角度をα、前記仮想基準線に対する前記ハウジング対向面の傾斜角度をβ、前記仮想基準線に対する前記内側鍔部における前記挿通方向の前記先端側の傾斜角度をγとしたとき、α<β<γの関係を有する、ガスセンサ(1)にある。
本発明の第6態様は、
検出ガス(G)に接触してガス検出を行うための検出部(21)を有するセンサ素子(2)と、
前記検出部が突出する状態で前記センサ素子を挿通させて保持する、セラミック材料からなるインシュレータ(3)と、
前記インシュレータの外周に配置され、前記インシュレータを保持する、金属材料からなるハウジング(4)と、
前記検出部を覆うとともに前記検出ガスを通過させる内側通過孔(521,531)を有する、金属材料からなる内側カバー(5)と、
前記内側カバーとの間に前記検出ガスが流通するガス流路(60)を形成するよう前記内側カバーを覆うとともに前記検出ガスを通過させる外側通過孔(621,631)を有する、金属材料からなる外側カバー(6)と、を備え、
前記インシュレータに前記センサ素子が挿通された方向を挿通方向(L)とし、前記挿通方向に直交して、前記挿通方向に沿って前記センサ素子の中心を通る中心軸線から広がる方向を径方向(R)としたとき、
前記内側カバーの端部の全周に形成された内側鍔部(51)と、前記外側カバーの端部の全周に形成された外側鍔部(61)とは、前記インシュレータと前記ハウジングとの間に挟持されており、
前記内側鍔部の端面(511)は、前記外側鍔部の端面(611)よりも前記径方向の外方(R1)に位置しており、
前記外側鍔部における、端面(611)と表面(612B)との間の鋭角状の角部(613)は、前記内側鍔部における表面(512A)に食い込んでいる、ガスセンサ(1)にある。
本発明の第7態様は、
検出ガス(G)に接触してガス検出を行うための検出部(21)を有するセンサ素子(2)と、
前記検出部が突出する状態で前記センサ素子を挿通させて保持する、セラミック材料からなるインシュレータ(3)と、
前記インシュレータの外周に配置され、前記インシュレータを保持する、金属材料からなるハウジング(4)と、
前記検出部を覆うとともに前記検出ガスを通過させる内側通過孔(521,531)を有する、金属材料からなる内側カバー(5)と、
前記内側カバーとの間に前記検出ガスが流通するガス流路(60)を形成するよう前記内側カバーを覆うとともに前記検出ガスを通過させる外側通過孔(621,631)を有する、金属材料からなる外側カバー(6)と、を備え、
前記インシュレータに前記センサ素子が挿通された方向を挿通方向(L)とし、前記挿通方向に直交して、前記挿通方向に沿って前記センサ素子の中心を通る中心軸線から広がる方向を径方向(R)としたとき、
前記内側カバーの端部の全周に形成された内側鍔部(51)と、前記外側カバーの端部の全周に形成された外側鍔部(61)とは、前記インシュレータと前記ハウジングとの間に挟持されており、
前記外側鍔部の端面(611)は、前記内側鍔部の端面(511)よりも前記径方向の外方(R1)に位置しており、
前記内側鍔部における、端面(511)と表面(512A)との間の鈍角状の角部(513)は、前記外側鍔部における表面(612B)に食い込んでいる、ガスセンサ(1)にある。
本発明の第8態様は、
検出ガス(G)に接触してガス検出を行うための検出部(21)を有するセンサ素子(2)と、
前記検出部が突出する状態で前記センサ素子を挿通させて保持する、セラミック材料からなるインシュレータ(3)と、
前記インシュレータの外周に配置され、前記インシュレータを保持する、金属材料からなるハウジング(4)と、
前記検出部を覆うとともに前記検出ガスを通過させる内側通過孔(521,531)を有する、金属材料からなる内側カバー(5)と、
前記内側カバーとの間に前記検出ガスが流通するガス流路(60)を形成するよう前記内側カバーを覆うとともに前記検出ガスを通過させる外側通過孔(621,631)を有する、金属材料からなる外側カバー(6)と、を備え、
前記インシュレータに前記センサ素子が挿通された方向を挿通方向(L)とし、前記挿通方向に直交して、前記挿通方向に沿って前記センサ素子の中心を通る中心軸線から広がる方向を径方向(R)としたとき、
前記内側カバーの端部の全周に形成された内側鍔部(51)と、前記外側カバーの端部の全周に形成された外側鍔部(61)とは、前記インシュレータと前記ハウジングとの間に挟持されており、
前記内側カバーの材質と前記外側カバーの材質とは互いに異なっており、かつ、前記内側カバーの硬度は、前記外側カバーの硬度よりも低く設定されており、
前記内側鍔部の端面(511)は、前記外側鍔部の端面(611)よりも前記径方向の外方(R1)に位置しており、
前記外側鍔部における、端面(611)と表面(612B)との間の角部(613)は、前記内側鍔部における表面(512A)に食い込んでいる、ガスセンサ(1)にある。
本発明の第9態様は、
検出ガス(G)に接触してガス検出を行うための検出部(21)を有するセンサ素子(2)と、
前記検出部が突出する状態で前記センサ素子を挿通させて保持する、セラミック材料からなるインシュレータ(3)と、
前記インシュレータの外周に配置され、前記インシュレータを保持する、金属材料からなるハウジング(4)と、
前記検出部を覆うとともに前記検出ガスを通過させる内側通過孔(521,531)を有する、金属材料からなる内側カバー(5)と、
前記内側カバーとの間に前記検出ガスが流通するガス流路(60)を形成するよう前記内側カバーを覆うとともに前記検出ガスを通過させる外側通過孔(621,631)を有する、金属材料からなる外側カバー(6)と、を備え、
前記インシュレータに前記センサ素子が挿通された方向を挿通方向(L)とし、前記挿通方向に直交して、前記挿通方向に沿って前記センサ素子の中心を通る中心軸線から広がる方向を径方向(R)としたとき、
前記内側カバーの端部の全周に形成された内側鍔部(51)と、前記外側カバーの端部の全周に形成された外側鍔部(61)とは、前記インシュレータと前記ハウジングとの間に挟持されており、
前記内側カバーの材質と前記外側カバーの材質とは互いに異なっており、かつ、前記外側カバーの硬度は、前記内側カバーの硬度よりも低く設定されており、
前記外側鍔部の端面(611)は、前記内側鍔部の端面(511)よりも前記径方向の外方(R1)に位置しており、
前記内側鍔部における、端面(511)と表面(512A)との間の角部(513)は、前記外側鍔部における表面(612B)に食い込んでいる、ガスセンサ(1)にある。
前記検出部が突出する状態で前記センサ素子を挿通させて保持する、セラミック材料からなるインシュレータ(3)と、
前記インシュレータの外周に配置され、前記インシュレータを保持する、金属材料からなるハウジング(4)と、
前記検出部を覆うとともに前記検出ガスを通過させる内側通過孔(521,531)を有する、金属材料からなる内側カバー(5)と、
前記内側カバーとの間に前記検出ガスが流通するガス流路(60)を形成するよう前記内側カバーを覆うとともに前記検出ガスを通過させる外側通過孔(621,631)を有する、金属材料からなる外側カバー(6)と、を備え、
前記内側カバーの端部の全周に形成された内側鍔部(51)と、前記外側カバーの端部の全周に形成された外側鍔部(61)とは、前記インシュレータと前記ハウジングとの間に挟持されており、
前記内側鍔部及び前記外側鍔部のいずれか一方における、表面(512A,612B)に設けられた突起(519,619)は、前記内側鍔部及び前記外側鍔部の他方における表面(612B,512A)に食い込んでいる、又は、前記内側鍔部及び前記外側鍔部のいずれか一方における端部(515,615)は、前記内側鍔部及び前記外側鍔部の他方における、表面(512A,612B)に設けられた突起(519,619)に被さるように屈曲している、ガスセンサ(1)にある。
第5態様のガスセンサによっても、前記第1〜第4態様及び前記第6〜第9態様のガスセンサの場合と同様にして、ガスセンサの使用時に内側カバー又は外側カバーが脱落する可能性をなくし、インシュレータとハウジングとの間の気密性を高く維持して、ガス検出の精度を高く維持することができる。
また、本発明の一態様において示す各構成要素のカッコ書きの符号は、実施形態における図中の符号との対応関係を示すが、各構成要素を実施形態の内容のみに限定するものではない。
<実施形態1>
本形態のガスセンサ1は、図1に示すように、センサ素子2、インシュレータ3、ハウジング4、内側カバー5及び外側カバー6を備える。センサ素子2は、検出ガスGに接触してガス検出を行うための検出部21を有する。インシュレータ3は、セラミック材料から構成されており、検出部21が突出する状態でセンサ素子2を挿通させて保持するものである。ハウジング4は、金属材料から構成されており、インシュレータ3の外周に配置されてインシュレータ3を保持するものである。
(内燃機関)
ガスセンサ1は、車両の内燃機関(エンジン)の排気系統の配管内に配置されて、配管内を流れる排気ガスを検出ガスGとして、検出ガスG中の酸素又は特定ガスを検出するものである。ガスセンサ1は、配管内における、触媒の配置箇所よりも上流側に設けることができ、配管内における、触媒の配置箇所よりも下流側に設けることもできる。また、ガスセンサ1を配置する配管は、排気ガスを利用して内燃機関が吸入する空気の密度を高める過給機の吸入側の配管とすることもできる。また、ガスセンサ1を配置する配管は、内燃機関から排気通路に排気される排気ガスの一部を、内燃機関の吸気通路に再循環させる排気再循環機構における配管とすることもできる。
図4に示すように、センサ素子2は、所定の活性化温度において、酸化物イオンを伝導させるイオン伝導性を有する固体電解質体22と、固体電解質体22の両側の表面に配置された一対の電極221とを有している。本形態のセンサ素子2は、板状の固体電解質体22に板状のヒータ25を積層して形成された積層タイプのものである。センサ素子2は、図5に示すように、コップ状の固体電解質体22の内周側に棒状のヒータ25を配置して形成されたコップタイプのものとしてもよい。この場合、電極221は、固体電解質体22の内周面と外周面とに形成される。
図6に示すように、センサ素子2は、一対の電極221が各々設けられた2枚の固体電解質体22A,22Bを用いて構成することもできる。この場合には、2枚の固体電解質体22A,22Bの間に、検出ガスGが導入されるガス室23が形成されている。ガス室23は、絶縁性のセラミック基板26によって囲まれて形成されている。第1固体電解質体22Aの両面には、ガス室23内の検出ガスGの酸素濃度を調整するための一対のポンプ電極221Aが、第1固体電解質体22Aを介して互いに対向する位置に設けられている。一方のポンプ電極221Aは、ガス室23内に配置されており、他方のポンプ電極221Aは、検出ガスGが透過可能な多孔質体からなるガス導入層233内に埋設されている。
図1に示すように、インシュレータ3は、絶縁碍子ともいい、絶縁性のセラミックによって形成されている。インシュレータ3には、センサ素子2を配置するために、挿通方向Lに向けて貫通する配置穴31が形成されている。センサ素子2は、配置穴31内に挿通され、配置穴31の後端側L2に連通された凹部33内に充填されるガラス材34等によってインシュレータ3に固定されている。
図2及び図3に示すように、ハウジング4には、インシュレータ3を配置するために、挿通方向Lに向けて貫通する保持穴41が形成されている。保持穴41は、挿通方向Lの先端側L1に位置する小径穴部411と、挿通方向Lの後端側L2に位置して小径穴部411よりも拡径した大径穴部412とを有する。インシュレータ3は、保持穴41の小径穴部411内及び大径穴部412内に挿通され、大径穴部412内に配置されるタルク粉末、スリーブ等のシール材44を介して、ハウジング4の挿通方向Lの後端側L2の端部を内周側に屈曲させることによって、ハウジング4に固定されている。
図1に示すように、インシュレータ3の挿通方向Lの後端側L2には、電極221の導体部222又は発熱体252の導体部253に導通される接点端子71を保持するための後端側インシュレータ73が配置されている。また、ハウジング4における、フランジ部43よりも挿通方向Lの後端側L2に位置する部分には、後端側インシュレータ73、接点端子71、リード線72等を覆う配線用カバー74が配置されている。リード線72は、配線用カバー74内に配置されたブッシュ75によって保持されている。配線用カバー74には、基準ガスAとしての大気を導入するための導入口741が形成されている。導入口741から導入される大気は、配線用カバー74内及び後端側インシュレータ73における隙間を通ってセンサ素子2のダクト24内へ導かれる。
図2に示すように、内側カバー5は、挿通方向Lに沿った円筒状に形成された内側円筒部52と、内側円筒部52の挿通方向Lの先端側L1の端部に形成された内側底部53とを有する。検出ガスGを通過させる内側通過孔521,531は、内側円筒部52の周方向Cの複数箇所に形成された内側通過孔521と、内側底部53に形成された内側通過孔531とがある。内側円筒部52は、インシュレータ3の外周に装着された第1内側円筒部52Aと、第1内側円筒部52Aの挿通方向Lの先端側に繋がって第1内側円筒部52Aよりも縮径された第2内側円筒部52Bと、第2内側円筒部52Bの挿通方向Lの先端側に繋がって第2内側円筒部52Bよりも縮径された第3内側円筒部52Cとを有する。センサ素子2の検出部21は、第2内側円筒部52B内に配置されている。
図2に示すように、内側円筒部52の内側通過孔521と外側円筒部62の外側通過孔621とは、挿通方向Lに互いにずれた位置に形成されている。内側底部53の内側通過孔531と外側底部63の外側通過孔631とは、径方向Rに互いにずれた位置に形成されている。内側円筒部52の挿通方向Lの後端側L2の第1部分52Aは、外側円筒部62の挿通方向Lの後端側L2の部分の内周側に重なって配置されている。内側鍔部51は、外側鍔部61の挿通方向Lの後端側L2に重なって配置されている。
内側鍔部51と外側鍔部61との係合関係は、次のようにすることもできる。すなわち、外側鍔部61の角部613が内側鍔部51の表面512Aに食い込む代わりに、図8に示すように、内側鍔部51における端部は、外側鍔部61における、端面611と挿通方向Lの後端側L2の表面612Bとの間の角部613に被さるように屈曲していてもよい。この場合、内側鍔部51における端部515には、内側鍔部51における、内側円筒部52に繋がる本体部514に対して屈曲した屈曲部515Aが形成されている。また、この場合、内側鍔部51の屈曲部515Aにおける挿通方向Lの先端側L1の屈曲点付近は、外側鍔部61の角部613の先端と密着している。
図3に示すように、本形態のガスセンサ1においては、内側鍔部51及び外側鍔部61を挟持する、インシュレータ3及びハウジング4の各部位の傾斜角度α,β,γについても工夫をしている。具体的には、インシュレータ3の保持部32におけるインシュレータ対向面321の、径方向Rに平行な仮想基準線Yに対する傾斜角度αと、ハウジング4の保持穴41における段差部413に形成されたハウジング対向面414の、径方向Rに平行な仮想基準線Yに対する傾斜角度βとは、内側鍔部51及び外側鍔部61の、径方向Rに平行な仮想基準線Yに対する傾斜角度γと異なっている。ここで、各傾斜角度α,β,γの実際の差は僅かであり、同図は、各傾斜角度α,β,γの差を誇張して示す。
図9に示すように、本形態においては、内側鍔部51の端面511と外側鍔部61の端面611との相互の位置ずれは、内側鍔部51の周方向Cの全周の端面511が、外側鍔部61の周方向Cの全周の端面611よりも径方向Rの外方R1に位置することによって行われている。つまり、この位置ずれは、内側カバー5における、内側円筒部52及び内側底部53の中心を挿通方向Lに通る中心軸線と、外側カバー6における、外側円筒部62及び外側底部63の中心を挿通方向Lに通る中心軸線とが一致しており、周方向Cの全周において、内側鍔部51の形成長さが外側鍔部61の形成長さよりも長いことによって形成されている。
図11に示すように、他のガスセンサ1において、内側カバー5と外側カバー6との間のガス流路60は、内側カバー5の内側円筒部52と外側カバー6の外側円筒部62とが、挿通方向Lの後端側L2の部分だけでなく、挿通方向Lの先端側L1の部分においても接触することにより、挿通方向Lに2つに分かれて形成されていてもよい。
内側鍔部51及び外側鍔部61は、次のようにして、インシュレータ3とハウジング4との間に挟持される。
まず、内側カバー5を外側カバー6の内側に配置する。このとき、内側円筒部52と外側円筒部62とが重なり、かつ内側鍔部51と外側鍔部61とが重なる。そして、内側カバー5及び外側カバー6をハウジング4の保持穴41の小径穴部411内に挿通させる。このとき、内側鍔部51及び外側鍔部61は、ハウジング4の段差部413によって受け止められる。なお、外側カバー6を保持穴41に挿通させた後、内側カバー5を外側カバー6の内側に配置することもできる。
本形態のガスセンサ1においては、内側カバー5の内側鍔部51と外側カバー6の外側鍔部61との両方が、インシュレータ対向面321とハウジング対向面414との間に挟持されている。つまり、内側カバー5及び外側カバー6の一方にのみ、インシュレータ対向面321とハウジング対向面414との間に挟持される鍔部が形成されている場合と異なり、内側カバー5及び外側カバー6の脱落を確実に防止することができる。
本形態は、内側鍔部51の端面511と外側鍔部61の端面611との相互の位置ずれの仕方が、実施形態1に示した状態と異なる場合について示す。
本形態のガスセンサ1においては、図13に示すように、外側鍔部61の周方向Cの全周の端面611が、内側鍔部51の周方向Cの全周の端面511よりも径方向Rの外方R1に位置している。また、内側鍔部51における、端面511と挿通方向Lの先端側L1の表面512Aとの間の角部513は、外側鍔部61における、挿通方向Lの後端側L2の表面612Bに食い込んでいる。外側鍔部61の表面612Bには、角部513の食い込みによって生じた陥没部616が形成されている。
本形態は、インシュレータ対向面321の傾斜角度α、ハウジング対向面414の傾斜角度β、及び内側鍔部51及び外側鍔部61の傾斜角度γの関係が、実施形態1に示した関係と異なる場合について示す。
図16に示すように、本形態の内側鍔部51の端面511は、外側鍔部61の端面611よりも径方向Rの外方R1に位置しており、外側鍔部61における端面611と表面612Bとの間の角部613は、内側鍔部51における表面512Aに食い込んでいる。
本形態は、外側鍔部61の表面612Bに、内側鍔部51の表面512Aに食い込ませるための突起619を設けた場合について示す。
図18は、突起619が内側鍔部51の表面512Aに食い込んだ状態を示し、図19は、突起619が内側鍔部51の表面512Aに食い込む前の状態を示す。突起619は、外側カバー6を成形する際に、外側鍔部61の表面612Bを変形させて形成したものである。本形態の突起619は、外側鍔部61の周方向Cの全周において1つ形成されている。突起619は、外側鍔部61の径方向Rに複数並ぶ状態で形成することもできる。本形態の突起619は、内側鍔部51の表面512Aに食い込みやすくするために、先端が尖った形状に形成されている。
本形態は、外側鍔部61の表面612Bに、内側鍔部51の端部515を屈曲させるための突起619を設けた場合について示す。
図21は、突起619によって内側鍔部51の端部515が屈曲して突起619に被さった状態を示し、図22は、突起619によって内側鍔部51の端部515が屈曲する前の状態を示す。突起619は、外側カバー6を成形する際に、外側鍔部61の表面612Bを変形させて形成したものである。本形態の突起619は、外側鍔部61の周方向Cの全周において1つ形成されている。突起619は、外側鍔部61の径方向Rに複数並ぶ状態で形成することもできる。本形態の突起619は、内側鍔部51の端部515が屈曲しやすくするために、先端が円弧状に形成されている。
本確認試験においては、実施形態1に示したガスセンサ1(試験品)の、インシュレータ3とハウジング4との間の気密性について、インシュレータ3とハウジング4との間に生じる検出ガスGの漏れ量が、要求される限界漏れ量の範囲内に収まっているかを確認した。また、比較のために、内側鍔部51の端面511の径方向Rの位置と、外側鍔部61の端面611の径方向Rの位置とが揃っているガスセンサを比較品とし、この比較品についても同様に気密性を確認した。
本確認試験においては、実施形態1,2に示したガスセンサ1の試験品1〜6及び確認試験1に示した比較品1,2に生じる漏れ量を、インシュレータ対向面321、ハウジング対向面414、内側鍔部51及び外側鍔部61の各設定条件を変更して確認した。
2 センサ素子
21 検出部
3 インシュレータ
321 インシュレータ対向面
4 ハウジング
414 ハウジング対向面
5 内側カバー
51 内側鍔部
6 外側カバー
61 外側鍔部
Claims (9)
- 検出ガス(G)に接触してガス検出を行うための検出部(21)を有するセンサ素子(2)と、
前記検出部が突出する状態で前記センサ素子を挿通させて保持する、セラミック材料からなるインシュレータ(3)と、
前記インシュレータの外周に配置され、前記インシュレータを保持する、金属材料からなるハウジング(4)と、
前記検出部を覆うとともに前記検出ガスを通過させる内側通過孔(521,531)を有する、金属材料からなる内側カバー(5)と、
前記内側カバーとの間に前記検出ガスが流通するガス流路(60)を形成するよう前記内側カバーを覆うとともに前記検出ガスを通過させる外側通過孔(621,631)を有する、金属材料からなる外側カバー(6)と、を備え、
前記インシュレータに前記センサ素子が挿通された方向を挿通方向(L)とし、前記挿通方向に直交して、前記挿通方向に沿って前記センサ素子の中心を通る中心軸線から広がる方向を径方向(R)とし、さらに、前記挿通方向における、前記検出部が前記センサ素子から突出する側を先端側(L1)とし、前記先端側とは反対側を後端側(L2)としたとき、
前記内側カバーの端部の全周に形成された内側鍔部(51)と、前記外側カバーの端部の全周に形成された外側鍔部(61)とは、前記インシュレータと前記ハウジングとの間に挟持されており、
前記内側鍔部の端面(511)は、前記外側鍔部の端面(611)よりも前記径方向の外方(R1)に位置しており、
前記外側鍔部における、端面(611)と表面(612B)との間の角部(613)は、前記内側鍔部における表面(512A)に食い込んでいる、又は、前記内側鍔部における端部(515)は、前記外側鍔部における、端面(611)と表面(612B)との間の角部(613)に被さるように屈曲しており、
前記内側鍔部及び前記外側鍔部は、前記径方向の外方に行くほど前記挿通方向の後端側に位置するよう傾いて形成されており、
前記インシュレータの外周の全周には、前記内側鍔部と対向するインシュレータ対向面(321)が形成されており、
前記ハウジングの内周の全周には、前記外側鍔部と対向するハウジング対向面(414)が形成されており、
前記径方向に平行な仮想基準線(Y)に対する前記インシュレータ対向面の傾斜角度をα、前記仮想基準線に対する前記ハウジング対向面の傾斜角度をβ、前記仮想基準線に対する前記内側鍔部における前記挿通方向の前記先端側の傾斜角度をγとしたとき、α<γ≦β又はα≦γ<βの関係を有する、ガスセンサ(1)。 - 検出ガス(G)に接触してガス検出を行うための検出部(21)を有するセンサ素子(2)と、
前記検出部が突出する状態で前記センサ素子を挿通させて保持する、セラミック材料からなるインシュレータ(3)と、
前記インシュレータの外周に配置され、前記インシュレータを保持する、金属材料からなるハウジング(4)と、
前記検出部を覆うとともに前記検出ガスを通過させる内側通過孔(521,531)を有する、金属材料からなる内側カバー(5)と、
前記内側カバーとの間に前記検出ガスが流通するガス流路(60)を形成するよう前記内側カバーを覆うとともに前記検出ガスを通過させる外側通過孔(621,631)を有する、金属材料からなる外側カバー(6)と、を備え、
前記インシュレータに前記センサ素子が挿通された方向を挿通方向(L)とし、前記挿通方向に直交して、前記挿通方向に沿って前記センサ素子の中心を通る中心軸線から広がる方向を径方向(R)とし、さらに、前記挿通方向における、前記検出部が前記センサ素子から突出する側を先端側(L1)とし、前記先端側とは反対側を後端側(L2)としたとき、
前記内側カバーの端部の全周に形成された内側鍔部(51)と、前記外側カバーの端部の全周に形成された外側鍔部(61)とは、前記インシュレータと前記ハウジングとの間に挟持されており、
前記内側鍔部の端面(511)は、前記外側鍔部の端面(611)よりも前記径方向の外方(R1)に位置しており、
前記外側鍔部における、端面(611)と表面(612B)との間の角部(613)は、前記内側鍔部における表面(512A)に食い込んでいる、又は、前記内側鍔部における端部(515)は、前記外側鍔部における、端面(611)と表面(612B)との間の角部(613)に被さるように屈曲しており、
前記内側鍔部及び前記外側鍔部は、前記径方向の外方に行くほど前記挿通方向の後端側に位置するよう傾いて形成されており、
前記インシュレータの外周の全周には、前記内側鍔部と対向するインシュレータ対向面(321)が形成されており、
前記ハウジングの内周の全周には、前記外側鍔部と対向するハウジング対向面(414)が形成されており、
前記径方向に平行な仮想基準線(Y)に対する前記インシュレータ対向面の傾斜角度をα、前記仮想基準線に対する前記ハウジング対向面の傾斜角度をβ、前記仮想基準線に対する前記内側鍔部における前記挿通方向の前記先端側の傾斜角度をγとしたとき、α<β<γの関係を有する、ガスセンサ(1)。 - 検出ガス(G)に接触してガス検出を行うための検出部(21)を有するセンサ素子(2)と、
前記検出部が突出する状態で前記センサ素子を挿通させて保持する、セラミック材料からなるインシュレータ(3)と、
前記インシュレータの外周に配置され、前記インシュレータを保持する、金属材料からなるハウジング(4)と、
前記検出部を覆うとともに前記検出ガスを通過させる内側通過孔(521,531)を有する、金属材料からなる内側カバー(5)と、
前記内側カバーとの間に前記検出ガスが流通するガス流路(60)を形成するよう前記内側カバーを覆うとともに前記検出ガスを通過させる外側通過孔(621,631)を有する、金属材料からなる外側カバー(6)と、を備え、
前記インシュレータに前記センサ素子が挿通された方向を挿通方向(L)とし、前記挿通方向に直交して、前記挿通方向に沿って前記センサ素子の中心を通る中心軸線から広がる方向を径方向(R)とし、さらに、前記挿通方向における、前記検出部が前記センサ素子から突出する側を先端側(L1)とし、前記先端側とは反対側を後端側(L2)としたとき、
前記内側カバーの端部の全周に形成された内側鍔部(51)と、前記外側カバーの端部の全周に形成された外側鍔部(61)とは、前記インシュレータと前記ハウジングとの間に挟持されており、
前記外側鍔部の端面(611)は、前記内側鍔部の端面(511)よりも前記径方向の外方(R1)に位置しており、
前記内側鍔部における、端面(511)と表面(512A)との間の角部(513)は、前記外側鍔部における表面(612B)に食い込んでいる、又は、前記外側鍔部における端部(615)は、前記内側鍔部における、端面(511)と表面(512A)との間の角部(513)に被さるように屈曲しており、
前記内側鍔部及び前記外側鍔部は、前記径方向の外方に行くほど前記挿通方向の後端側に位置するよう傾いて形成されており、
前記インシュレータの外周の全周には、前記内側鍔部と対向するインシュレータ対向面(321)が形成されており、
前記ハウジングの内周の全周には、前記外側鍔部と対向するハウジング対向面(414)が形成されており、
前記径方向に平行な仮想基準線(Y)に対する前記インシュレータ対向面の傾斜角度をα、前記仮想基準線に対する前記ハウジング対向面の傾斜角度をβ、前記仮想基準線に対する前記内側鍔部における前記挿通方向の前記先端側の傾斜角度をγとしたとき、α<γ≦β又はα≦γ<βの関係を有する、ガスセンサ(1)。 - 検出ガス(G)に接触してガス検出を行うための検出部(21)を有するセンサ素子(2)と、
前記検出部が突出する状態で前記センサ素子を挿通させて保持する、セラミック材料からなるインシュレータ(3)と、
前記インシュレータの外周に配置され、前記インシュレータを保持する、金属材料からなるハウジング(4)と、
前記検出部を覆うとともに前記検出ガスを通過させる内側通過孔(521,531)を有する、金属材料からなる内側カバー(5)と、
前記内側カバーとの間に前記検出ガスが流通するガス流路(60)を形成するよう前記内側カバーを覆うとともに前記検出ガスを通過させる外側通過孔(621,631)を有する、金属材料からなる外側カバー(6)と、を備え、
前記インシュレータに前記センサ素子が挿通された方向を挿通方向(L)とし、前記挿通方向に直交して、前記挿通方向に沿って前記センサ素子の中心を通る中心軸線から広がる方向を径方向(R)とし、さらに、前記挿通方向における、前記検出部が前記センサ素子から突出する側を先端側(L1)とし、前記先端側とは反対側を後端側(L2)としたとき、
前記内側カバーの端部の全周に形成された内側鍔部(51)と、前記外側カバーの端部の全周に形成された外側鍔部(61)とは、前記インシュレータと前記ハウジングとの間に挟持されており、
前記外側鍔部の端面(611)は、前記内側鍔部の端面(511)よりも前記径方向の外方(R1)に位置しており、
前記内側鍔部における、端面(511)と表面(512A)との間の角部(513)は、前記外側鍔部における表面(612B)に食い込んでいる、又は、前記外側鍔部における端部(615)は、前記内側鍔部における、端面(511)と表面(512A)との間の角部(513)に被さるように屈曲しており、
前記内側鍔部及び前記外側鍔部は、前記径方向の外方に行くほど前記挿通方向の後端側に位置するよう傾いて形成されており、
前記インシュレータの外周の全周には、前記内側鍔部と対向するインシュレータ対向面(321)が形成されており、
前記ハウジングの内周の全周には、前記外側鍔部と対向するハウジング対向面(414)が形成されており、
前記径方向に平行な仮想基準線(Y)に対する前記インシュレータ対向面の傾斜角度をα、前記仮想基準線に対する前記ハウジング対向面の傾斜角度をβ、前記仮想基準線に対する前記内側鍔部における前記挿通方向の前記先端側の傾斜角度をγとしたとき、α<β<γの関係を有する、ガスセンサ(1)。 - 検出ガス(G)に接触してガス検出を行うための検出部(21)を有するセンサ素子(2)と、
前記検出部が突出する状態で前記センサ素子を挿通させて保持する、セラミック材料からなるインシュレータ(3)と、
前記インシュレータの外周に配置され、前記インシュレータを保持する、金属材料からなるハウジング(4)と、
前記検出部を覆うとともに前記検出ガスを通過させる内側通過孔(521,531)を有する、金属材料からなる内側カバー(5)と、
前記内側カバーとの間に前記検出ガスが流通するガス流路(60)を形成するよう前記内側カバーを覆うとともに前記検出ガスを通過させる外側通過孔(621,631)を有する、金属材料からなる外側カバー(6)と、を備え、
前記内側カバーの端部の全周に形成された内側鍔部(51)と、前記外側カバーの端部の全周に形成された外側鍔部(61)とは、前記インシュレータと前記ハウジングとの間に挟持されており、
前記内側鍔部及び前記外側鍔部のいずれか一方における、表面(512A,612B)に設けられた突起(519,619)は、前記内側鍔部及び前記外側鍔部の他方における表面(612B,512A)に食い込んでいる、又は、前記内側鍔部及び前記外側鍔部のいずれか一方における端部(515,615)は、前記内側鍔部及び前記外側鍔部の他方における、表面(512A,612B)に設けられた突起(519,619)に被さるように屈曲している、ガスセンサ(1)。 - 検出ガス(G)に接触してガス検出を行うための検出部(21)を有するセンサ素子(2)と、
前記検出部が突出する状態で前記センサ素子を挿通させて保持する、セラミック材料からなるインシュレータ(3)と、
前記インシュレータの外周に配置され、前記インシュレータを保持する、金属材料からなるハウジング(4)と、
前記検出部を覆うとともに前記検出ガスを通過させる内側通過孔(521,531)を有する、金属材料からなる内側カバー(5)と、
前記内側カバーとの間に前記検出ガスが流通するガス流路(60)を形成するよう前記内側カバーを覆うとともに前記検出ガスを通過させる外側通過孔(621,631)を有する、金属材料からなる外側カバー(6)と、を備え、
前記インシュレータに前記センサ素子が挿通された方向を挿通方向(L)とし、前記挿通方向に直交して、前記挿通方向に沿って前記センサ素子の中心を通る中心軸線から広がる方向を径方向(R)としたとき、
前記内側カバーの端部の全周に形成された内側鍔部(51)と、前記外側カバーの端部の全周に形成された外側鍔部(61)とは、前記インシュレータと前記ハウジングとの間に挟持されており、
前記内側鍔部の端面(511)は、前記外側鍔部の端面(611)よりも前記径方向の外方(R1)に位置しており、
前記外側鍔部における、端面(611)と表面(612B)との間の鋭角状の角部(613)は、前記内側鍔部における表面(512A)に食い込んでいる、ガスセンサ(1)。 - 検出ガス(G)に接触してガス検出を行うための検出部(21)を有するセンサ素子(2)と、
前記検出部が突出する状態で前記センサ素子を挿通させて保持する、セラミック材料からなるインシュレータ(3)と、
前記インシュレータの外周に配置され、前記インシュレータを保持する、金属材料からなるハウジング(4)と、
前記検出部を覆うとともに前記検出ガスを通過させる内側通過孔(521,531)を有する、金属材料からなる内側カバー(5)と、
前記内側カバーとの間に前記検出ガスが流通するガス流路(60)を形成するよう前記内側カバーを覆うとともに前記検出ガスを通過させる外側通過孔(621,631)を有する、金属材料からなる外側カバー(6)と、を備え、
前記インシュレータに前記センサ素子が挿通された方向を挿通方向(L)とし、前記挿通方向に直交して、前記挿通方向に沿って前記センサ素子の中心を通る中心軸線から広がる方向を径方向(R)としたとき、
前記内側カバーの端部の全周に形成された内側鍔部(51)と、前記外側カバーの端部の全周に形成された外側鍔部(61)とは、前記インシュレータと前記ハウジングとの間に挟持されており、
前記外側鍔部の端面(611)は、前記内側鍔部の端面(511)よりも前記径方向の外方(R1)に位置しており、
前記内側鍔部における、端面(511)と表面(512A)との間の鈍角状の角部(513)は、前記外側鍔部における表面(612B)に食い込んでいる、ガスセンサ(1)。 - 検出ガス(G)に接触してガス検出を行うための検出部(21)を有するセンサ素子(2)と、
前記検出部が突出する状態で前記センサ素子を挿通させて保持する、セラミック材料からなるインシュレータ(3)と、
前記インシュレータの外周に配置され、前記インシュレータを保持する、金属材料からなるハウジング(4)と、
前記検出部を覆うとともに前記検出ガスを通過させる内側通過孔(521,531)を有する、金属材料からなる内側カバー(5)と、
前記内側カバーとの間に前記検出ガスが流通するガス流路(60)を形成するよう前記内側カバーを覆うとともに前記検出ガスを通過させる外側通過孔(621,631)を有する、金属材料からなる外側カバー(6)と、を備え、
前記インシュレータに前記センサ素子が挿通された方向を挿通方向(L)とし、前記挿通方向に直交して、前記挿通方向に沿って前記センサ素子の中心を通る中心軸線から広がる方向を径方向(R)としたとき、
前記内側カバーの端部の全周に形成された内側鍔部(51)と、前記外側カバーの端部の全周に形成された外側鍔部(61)とは、前記インシュレータと前記ハウジングとの間に挟持されており、
前記内側カバーの材質と前記外側カバーの材質とは互いに異なっており、かつ、前記内側カバーの硬度は、前記外側カバーの硬度よりも低く設定されており、
前記内側鍔部の端面(511)は、前記外側鍔部の端面(611)よりも前記径方向の外方(R1)に位置しており、
前記外側鍔部における、端面(611)と表面(612B)との間の角部(613)は、前記内側鍔部における表面(512A)に食い込んでいる、ガスセンサ(1)。 - 検出ガス(G)に接触してガス検出を行うための検出部(21)を有するセンサ素子(2)と、
前記検出部が突出する状態で前記センサ素子を挿通させて保持する、セラミック材料からなるインシュレータ(3)と、
前記インシュレータの外周に配置され、前記インシュレータを保持する、金属材料からなるハウジング(4)と、
前記検出部を覆うとともに前記検出ガスを通過させる内側通過孔(521,531)を有する、金属材料からなる内側カバー(5)と、
前記内側カバーとの間に前記検出ガスが流通するガス流路(60)を形成するよう前記内側カバーを覆うとともに前記検出ガスを通過させる外側通過孔(621,631)を有する、金属材料からなる外側カバー(6)と、を備え、
前記インシュレータに前記センサ素子が挿通された方向を挿通方向(L)とし、前記挿通方向に直交して、前記挿通方向に沿って前記センサ素子の中心を通る中心軸線から広がる方向を径方向(R)としたとき、
前記内側カバーの端部の全周に形成された内側鍔部(51)と、前記外側カバーの端部の全周に形成された外側鍔部(61)とは、前記インシュレータと前記ハウジングとの間に挟持されており、
前記内側カバーの材質と前記外側カバーの材質とは互いに異なっており、かつ、前記外側カバーの硬度は、前記内側カバーの硬度よりも低く設定されており、
前記外側鍔部の端面(611)は、前記内側鍔部の端面(511)よりも前記径方向の外方(R1)に位置しており、
前記内側鍔部における、端面(511)と表面(512A)との間の角部(513)は、前記外側鍔部における表面(612B)に食い込んでいる、ガスセンサ(1)。
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