JP7520693B2 - ガスセンサ及びガスセンサ取付構造 - Google Patents
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Description
そこで、プロテクタを一重として応答性を向上させた技術が開発されている(特許文献1)。この技術では、センサ素子を筒状のインシュレータの内側に保持すると共に、インシュレータ先端に設けたガス導入口に多孔質フィルタを配置している。これにより、ガス導入口に飛来した凝縮水を多孔質フィルタにトラップさせ、センサ素子の被水を抑制している。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、一重のプロテクタを用いて耐被水性と応答性とを共に向上させることができるガスセンサ及びガスセンサ取付構造を提供することを目的とする。
その結果、ガスセンサの先端側に位置するガス排出孔を、被検出ガスの流速が最も高い配管の中心に近づけさせ、プロテクタ内の被検出ガスをガス排出孔から負圧により外部へ確実に吸引できるので、応答性が向上する。
又、被検出ガスの流速が最も高く負圧となるガス排出孔近傍に比べ、配管の外側に位置するガス導入孔の圧力が高くなり、ガス排出孔とガス導入孔の圧力差が大きくなる。このため、プロテクタ内のガス置換がより促進され、応答性がさらに向上する。
このガスセンサによれば、プロテクタのうちガス導入孔より先端のL1の部位が軸線方向に細長くなる。このため、ガス排出孔近傍の圧力がベンチュリ効果によりさらに負圧となり、プロテクタ内のガスがガス排出孔から外部へさらに吸引されるので、応答性がさらに向上する。
このガスセンサによれば、ガス排出孔近傍の圧力がさらに負圧となり、プロテクタ内のガスがガス排出孔から外部へさらに吸引されるので、応答性がさらに向上する。
その結果、ガスセンサの先端側に位置するガス排出孔を、被検出ガスの流速が最も高い配管の中心に近づけさせ、プロテクタ内の被検出ガスをガス排出孔から負圧により外部へ確実に吸引できるので、応答性が向上する。
又、被検出ガスの流速が最も高く負圧となるガス排出孔近傍に比べ、配管の仮想内面より外側に位置するガス導入孔の圧力が高くなり、ガス排出孔とガス導入孔の圧力差が大きくなる。このため、プロテクタ内のガス置換がより促進され、応答性がさらに向上する。
センサ素子21のうち、検知部22が形成された先端側が、セラミックホルダ30及び主体金具11より先端に突出している。このように貫通孔32を通されたセンサ素子21は、セラミックホルダ30の後端面側(図示上側)に配置されたシール材(本例では滑石)41を、絶縁材からなるスリーブ43、リングワッシャ45を介して先後方向に圧縮することによって、主体金具11の内側において先後方向に気密を保持して固定されている。
なお、センサ素子21の検知部22に、アルミナ又はスピネル等からなる多孔質の保護層23が被覆されている。又、センサ素子21には、検知部22に連通して被検出ガスを検知部22に導入する素子導入孔25が設けられており、素子導入孔25には図示しない多孔質の拡散抵抗層が配置されている。
なお、工具係合部14はネジ13より径大で、工具係合部14の先端向き面14aがネジ13の後端側との間で段部を形成している。
一方、主体金具11は、軸線O方向に貫通する内孔18を有している。内孔18の内周面は後端側から先端側に向かって径方向内側に先細るテーパ状の段部17を有している。
一方、貫通孔32は、セラミックホルダ30の中心に設けられると共に、センサ素子21が略隙間なく通るように、センサ素子21の横断面とほぼ同一の寸法の矩形の開口とされている。
一方、センサ素子21の先端部は、一重の有底円筒状のプロテクタ(保護カバー)51で覆われている。プロテクタ51の後端は主体金具11の円筒部12に外嵌され、溶接されている。又、プロテクタ51の後端寄りの部位には、径方向(軸線O方向に垂直な方向)に沿う段部51dが形成され、段部51dより先端側が小径となっている。
なお、ガス導入孔56の周縁のうち、プロテクタ51内側の周縁を通る平面56eの垂線が、径方向と角度をなし(径方向と平行でない)、かつガス導入孔56のうちプロテクタ51の内側の周縁が最も後端側に位置する(換言すれば、ガス導入孔56のうちプロテクタ51の外側の周縁より内側の周縁の方が後端側にある)と、被検出ガス中の水滴がガス導入孔56からプロテクタ51内に侵入し難くなるので好ましい。
なお、図1の例では、プロテクタ51の先端の底部51a中央が平行な2本の切れ目で後端側に切り起こされてカバー51fを形成し、ガス排出孔53は、プロテクタ51の底部51aとカバー51fとの間の隙間に径方向に向いて形成されている。この場合、プロテクタ51を軸線O方向の先端側から見たとき、ガス排出孔53が直接見えないので、ガス排出孔53から凝縮水等の水滴がプロテクタ51内部に侵入することを抑制できる。
なお、リード線71は外筒81の後端部の内側に配置されたシール材(例えばゴム)85を通されて外部に引き出されており、この小径筒部83を縮径カシメしてこのシール材85を圧縮することにより、この部位の気密が保持されている。
図1に示すように、本実施形態では、軸線O方向のガス導入孔56とガス排出孔53との距離L1が、軸線O方向の工具係合部14とガス導入孔56との距離L2よりも大きく、センサ素子21の先端21aがガス導入孔56よりも先端側に位置する。
その結果、ガスセンサの先端側に位置するガス排出孔53を、被検出ガスGの流速が最も高い配管100の中心に近づけさせ、プロテクタ51内の被検出ガスGをガス排出孔53から負圧により外部へ確実に吸引できるので、応答性が向上する。
又、被検出ガスGの流速が最も高く負圧となるガス排出孔53近傍に比べ、配管100の仮想内面100a2より外側に位置するガス導入孔56の圧力が高くなり、ガス排出孔53とガス導入孔56の圧力差が大きくなる。このため、図2の被検出ガスGの流れ(矢印)に示すように、プロテクタ51内の被検出ガスGをガス排出孔53からさらに外部へ吸引しつつ、仮想内面100a2よりも外側ではガス導入孔56からガスをプロテクタ51内に導入し易くなり、プロテクタ51内のガス置換がより促進され、応答性がさらに向上する。
又、L2≧L1である場合、プロテクタ51のL1の部位(ガスセンサの先端側)が相対的に短くなり、取付穴100hから配管100のより内部に突出させることが困難になる。その結果、ガス排出孔53を配管100の中心に近づけ難くなり、ガス排出孔53を負圧に維持し難くなって応答性が低下する。
同様に、L2は工具係合部14とガス導入孔56との軸線O方向の距離であり、工具係合部14の先端向き面14aとガス導入孔56の後端との距離を示す。
又、ガス導入孔56とガス排出孔53が複数個ある場合、L1は、複数のガス導入孔56のうち最も先端と、複数のガス排出孔53のうち最も後端との距離を示す。同様に、L2は、工具係合部14の先端向き面14aと、複数のガス導入孔56のうち最も先端との距離を示す。
一方、例えばボア102を用いずに、配管100の取付穴100h付近が径方向外側に一体に突出したり、配管100自体の厚みが厚い場合は、配管100の内面の配管側固定部(例えば、雌ネジ)に、ネジ13が「直接」固定されるものとする。
一方、上述のようにボア102を用いずに、配管100の取付穴100h付近が径方向外側に一体に突出したり、配管100自体の厚みが厚い場合は、配管100自身にネジ13が固定された状態で、工具係合部14の先端向き面14aがガスケット19を介して配管100の外面100eに「直接」接して取り付けられるものとする。
仮想内面100a2よりも径方向内側が、被検出ガスGが流通する配管100の内部とみなすことができる。一方、仮想内面100a2よりも径方向外側は配管100の外部とみなすことができ、被検出ガスGの流れが殆ど無いと考えられる。
なお、ガス排出孔53近傍の圧力を確実に下げるためには、ガス排出孔53がプロテクタ51の最先端に位置する、つまり底部51aに設けられていることが好ましい。
例えば上記実施形態では、プロテクタ51の段部51dが径方向に沿って(平行に)形成され、段部51dに設けられたガス導入孔56のプロテクタ51内側の周縁を通る平面の垂線が径方向と垂直であったが、プロテクタ51の段部が径方向と角度を持って形成されてもよい。
従って、ガス導入孔を径方向の外側から見たとき、プロテクタの内部が見えないことが好ましい。但し、プロテクタ51の段部51d3が径方向内側に向かって先端側へ下がるようなテーパ状をなしていても、ガス導入孔56を径方向の外側から見たとき、プロテクタ51の内部が見えないような構成であればよい。
センサ素子としては、筒型のものを用いてもよい。
ガス導入孔やガス排出孔の形状や個数も限定されず、例えば楕円形であってもよい。工具係合部の形状も上記に限定されない。
11 主体金具
13 固定部(雄ネジ)
14 工具係合部
14a 工具係合部の先端向き面
21 センサ素子
21a センサ素子の先端
22 検知部
51 プロテクタ
53 ガス排出孔
56 ガス導入孔
100 配管
100a2 仮想内面
100e 配管の外面
100h 取付穴
O 軸線
G 被検出ガス
Claims (4)
- 軸線方向に延び、先端側に被検出ガスを検知する検知部が形成されたセンサ素子と、
前記センサ素子の径方向周囲を取り囲んで保持する筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端側の周囲に固定されると共に、前記センサ素子の前記先端側を取り囲む一重筒状のプロテクタと、
を備えたガスセンサであって、
前記プロテクタは、ガス導入孔と、前記ガス導入孔よりも先端側に配置されたガス排出孔とを有し、
前記主体金具は、前記被検出ガスが流れる配管に自身の外面を直接又は間接的に固定する固定部と、該固定部の後端側に位置して前記ガスセンサを取り付けるための径大の工具係合部とを有し、
前記軸線方向の前記ガス導入孔と前記ガス排出孔との距離L1が、前記軸線方向の前記工具係合部と前記ガス導入孔との距離L2よりも大きく、
前記センサ素子の先端が前記ガス導入孔よりも先端側に位置することを特徴とするガスセンサ。 - 前記距離L1における前記プロテクタの最大内径DAが、前記距離L1の1/2以下であることを特徴とする請求項1に記載のガスセンサ。
- 前記ガス排出孔の合計の開口面積S1が、前記プロテクタの底部の面積S2の以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のガスセンサ。
- ガスセンサと、
被検出ガスが流れる配管と、を有し、
前記ガスセンサを前記配管に取り付けてなるガスセンサ取付構造であって、
前記ガスセンサが請求項1~3のいずれか一項に記載のガスセンサであり、
前記ガスセンサの先端側が前記配管の取付穴から前記配管の内部に臨むようにして、前記配管に前記固定部が直接又は間接的に固定され、かつ前記工具係合部の先端向き面が前記配管の外面に直接又は間接的に接して取付けられた状態で、
前記ガス導入孔は前記取付穴の仮想内面よりも径方向外側に配置され、
前記ガス排出孔は前記配管の内側に配置されてなることを特徴とするガスセンサ取付構造。
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