JPH08254521A - 酸素濃度検出器 - Google Patents

酸素濃度検出器

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JPH08254521A
JPH08254521A JP7334008A JP33400895A JPH08254521A JP H08254521 A JPH08254521 A JP H08254521A JP 7334008 A JP7334008 A JP 7334008A JP 33400895 A JP33400895 A JP 33400895A JP H08254521 A JPH08254521 A JP H08254521A
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浩二 城野
Isao Watabe
勲 渡部
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    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出素子の被水割れが生じ難く，組立て容易
な酸素濃度検出器を提供すること。 【解決手段】 ハウジング１０と，ヒータを内蔵する検
出素子１２と，上記ハウジング１０と上記検出素子１２
との間に介設した絶縁性のセラミックよりなるホルダ２
と，該検出素子１２の外方を覆うように上記ハウジング
１０に固定した保護カバー１６とよりなり，かつ上記保
護カバー１６はガス導入孔１６０を有してなる。上記検
出素子１２と保護カバー１６との間には，上記ホルダ２
を延設した保護筒２１を配置してなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】本発明は，自動車エンジン等の内燃機関に
おける空燃比制御に使用する酸素濃度検出器に関する。
【０００２】
【従来技術】従来，自動車エンジンの空燃比制御に使用
する酸素濃度検出器としては，後述のごとき構造のもの
が知られている。これは，ハウジングと，ヒータを内蔵
する検出素子と，上記ハウジングと上記検出素子との間
に介設した絶縁性のセラミックよりなるホルダと，該検
出素子の外方を覆うように上記ハウジングに固定した保
護カバーとよりなり，かつ上記保護カバーはガス導入孔
を有してなる酸素濃度検出器である。
【０００３】上記検出素子が酸素濃度を検出するために
は，その温度が素子活性温度に達している必要がある。
このため，エンジン始動直後等の被測定ガスの温度が低
く，検出素子を被測定ガスにて加熱することができない
場合，上記酸素濃度検出器においては，ヒータにて検出
素子を加熱し，該検出素子を素子活性温度に保持してい
る。
【０００４】ところで，上記酸素濃度検出器において
は，その使用中に，上記保護カバーのガス導入孔より水
分が侵入することがある。上記被測定ガスの温度が十分
高い場合には，浸入した水分は蒸発し特に問題は生じな
い。
【０００５】しかしながら，上述したごとく被測定ガス
の温度が低い場合，水分は蒸発することなく検出素子に
付着する。また，検出素子はヒータによって加熱され高
温となっている。従って，付着した水分が検出素子に熱
衝撃を与え，該検出素子にクラック，割れ等の被水割れ
を生じせしめる。このため，従来，上記保護カバーを二
重構造とすることにより，該保護カバー内の検出素子へ
の水分の到達を妨げるための迷路構造とし，検出素子が
被水され難くした酸素濃度検出器もある。
【０００６】
【解決しようとする課題】しかしながら，上記酸素濃度
検出器は保護カバーを二重としているため，部品数が増
える。また，二重の保護カバーは，該保護カバーの固定
方法や配置が難しく，製造，組付けに手間がかかる。以
上の理由により上記酸素濃度検出器は，製造コストが高
くなる。
【０００７】本発明は，かかる問題点に鑑み，検出素子
の被水割れが生じ難く，組立て容易な酸素濃度検出器を
提供しようとするものである。
【０００８】
【課題の解決手段】請求項１の発明は，ハウジングと，
ヒータを内蔵する検出素子と，上記ハウジングと上記検
出素子との間に介設した絶縁性のセラミックよりなるホ
ルダと，該検出素子の外方を覆うように上記ハウジング
に固定した保護カバーとよりなり，かつ上記保護カバー
はガス導入孔を有してなる酸素濃度検出器であって，上
記検出素子と保護カバーとの間には，上記ホルダを延設
した保護筒を配置してなることを特徴とする酸素濃度検
出器にある。
【０００９】本発明の作用効果につき説明する。本発明
の酸素濃度検出器は，検出素子と保護カバーとの間にホ
ルダを延設した保護筒を有する。これにより，上記保護
カバーのガス導入孔より被測定ガス室に浸入した水分
は，上記保護筒によって遮られ，検出素子に到達するこ
とがない。従って，検出素子の被水割れが生じ難くな
る。
【００１０】また，本発明の酸素濃度検出器は一重の保
護カバーにて，二重の保護カバーと同等の検出素子の被
水防止機能を有する。また，上記保護筒はホルダの下端
を延設することにより形成されている。これにより，酸
素濃度検出器の構成部品数を少なくすることができる。
また，部品数が減少した分，各部品の溶接固定，かしめ
固定といった作業も減少する。よって，本発明の酸素濃
度検出器は組立てが容易である。
【００１１】また，上記ホルダ及び保護筒は絶縁性のセ
ラミックよりなる。これにより，検出素子の有する熱が
ホルダを介して金属製のハウジングへと熱引けが生じる
ことを防止することができ，検出素子の保温性が向上す
る。よって，出力特性が温度の影響を受けやすい限界電
流式の検出素子において，特に出力特性の安定化を図る
ことができる。
【００１２】更に，上記ホルダ及び保護筒は，検出素子
を電気的に絶縁することもできる。これにより，上記検
出素子の出力電流が金属製のハウジングへリークするこ
とを防止することもできる。よって，検出素子の出力特
性の一層の安定化を図ることができる。
【００１３】上記絶縁性のセラミックとしては，上記検
出素子を構成するセラミックとは異なる，硬度が高く，
緻密でガスの通らないセラミックを使用することが好ま
しい。かかるセラミックとしては，例えば，アルミナ磁
器，窒化珪素磁器などがある。なお，上記検出素子とし
ては，後述の実施形態例１に示す積層型検出素子の他，
コップ型検出素子を用いることもできる。
【００１４】次に，請求項２の発明のように，上記保護
筒は下端部が開放されていることが好ましい。正確な酸
素濃度検出に当たっては，上記検出素子が被測定ガスと
充分接触する必要がある。上記構成によれば，開放され
た下端部より被測定ガスが保護筒の内部に容易に流入す
ることができる。よって，酸素濃度検出を阻害すること
なく，検出素子への水分の付着を防止することができ
る。また，上記保護筒は下端部が開放されているため，
製作容易である。
【００１５】次に，請求項３の発明のように，上記保護
筒は被測定ガスが流入する開口部を有し，該開口部は保
護カバーのガス導入孔と対面しないように配設されてい
ることが好ましい。これにより，保護カバーと保護筒と
の間に迷路構造が形成され，ガス導入孔より浸入した水
分が，上記開口部を経て検出素子まで到達することを防
止することができる。次に，請求項４の発明のように，
上記保護筒は底板を有することが好ましい。これによ
り，検出素子の側面から底面にわたる広い範囲を水分よ
り保護することができる。
【００１６】次に，請求項５の発明のように，上記保護
筒の底板は開口部を有することが好ましい。これによれ
ば，底板の開口部より被測定ガスが保護筒の内部に容易
に流入するが，水分は入りにくくすることができる。よ
って，酸素濃度検出を阻害することなく，検出素子への
水分の付着を防止することができる。
【００１７】次に，請求項６の発明のように，上記保護
筒の底板は保護カバーのカバー底板より突出しており，
上記保護筒と上記カバー底板との間には開口部が設けて
あることが好ましい。上記開口部により，ガス導入口よ
り被測定ガス室内に浸入した水分を放出することができ
る。
【００１８】また，上記酸素濃度検出器が被測定ガス流
れの中に設置されている場合，上記保護筒はその底板に
おいて，上記ガス流れに対し開口することとなる。よっ
て，上記保護筒の底板に設けた開口部から酸素濃度検出
器の外部へ向かう気流が発生し，保護筒に流入及び流出
する被測定ガスの量を増大化できることとなる。これに
より酸素濃度検出器の応答性がより向上することとな
る。
【００１９】次に，請求項７の発明のように，上記保護
筒は，上記ハウジングの開口端部よりも上方に被測定ガ
スが流入する開口部を有していることが好ましい。上記
開口部はハウジングの内側面と対面するよう設けてあ
る。このため，上記開口部より水分が浸入し難い。ま
た，上記開口部は検出素子の上部近傍に設けてある。よ
って，検出素子の最も高温となる先端より離れている。
従って，仮に上記開口部より水分が侵入し，検出素子が
被水したとしても，被水する部分は温度の低い部分であ
るため，該被水による熱衝撃は先端に被水した場合より
も小さく割れ発生を抑制できる。
【００２０】次に，請求項８の発明のように，上記保護
筒の底板は，該底板の外径よりも小さい肉厚突出部を有
し，該肉厚突出部は開口部を有し，かつ上記肉厚突出部
の下端面は保護カバーのカバー底板と同一面またはそれ
より突出しており，上記肉厚突出部と上記カバー底板と
の間には開口部が設けてあることが好ましい。上記開口
部により，保護カバーのガス導入口より被測定ガス室内
に浸入した水分を放出することができる。
【００２１】また，上記酸素濃度検出器が被測定ガス流
れの中に設置されている場合，上記保護筒はその底板に
おいて，上記ガス流れに対し開口することとなる。よっ
て，上記保護筒の肉厚突出部に設けた開口部から酸素濃
度検出器の外部へ向かう気流が発生し，保護筒には被測
定ガスが一層流入しやすくなる。
【００２２】次に，請求項９の発明のように，上記保護
筒の底板は，上記保護カバーのカバー底板よりも内側に
位置しており，かつ上記保護筒の底板には開口部を，ま
た上記保護カバーのカバー底板にも開口部を有すること
が好ましい。また，請求項１０の発明のように，上記保
護筒はその下端部が開放されており，一方上記保護カバ
ーのカバー底板は開口部を有することが好ましい。
【００２３】これによれば，開放された下端部，または
底板の開口部より被測定ガスが保護筒の内部に容易に流
入することができる。よって，酸素濃度検出を阻害する
ことなく，検出素子への水分の付着を防止することがで
きる。また，上記開口部により，ガス導入口より被測定
ガス室内に浸入した水分を放出することができる。
【００２４】また，上記酸素濃度検出器が被測定ガス流
れの中に設置されている場合，上記被測定ガス室はカバ
ー底板において，上記ガス流れに対し開口することとな
る。そして，上記保護筒はその底板において，上記被測
定ガス室に対し開口することとなる。よって，上記保護
筒の底板に設けた開口部から酸素濃度検出器の外部へ向
かう気流が発生し，保護筒には被測定ガスが一層流入し
やすくなる。
【００２５】次に，請求項１１の発明のように，上記保
護筒はその下端部が開放された開口端を有しており，一
方上記保護カバーのカバー底板は開口部を有し，該開口
部は，上記保護筒の下端部における開口端に向け，その
端部を屈折させてなることが好ましい。これによれば，
上記開口部により，ガス導入口より被測定ガス室内に浸
入した水分を放出することができる。
【００２６】更に，上記開放された下端部を屈折するこ
とにより，保護筒の下端部と開口部の屈折した開口端部
との間に生じるクリアランスを小さくすることができ
る。これにより，導入口より流入した水分を保護筒との
間でトラップすることができ，検出素子への水分付着を
防止することができる。
【００２７】また，請求項１２の発明のように，ハウジ
ングと，ヒータを内蔵する検出素子と，上記ハウジング
と上記検出素子との間に介設した絶縁性のセラミックよ
りなるホルダと，該検出素子の外方を覆うように上記ハ
ウジングに固定した保護カバーとよりなり，かつ上記保
護カバーはガス導入孔を有してなる酸素濃度検出器であ
って，上記検出素子と保護カバーとの間には，上記ハウ
ジングを延設した保護筒を配置してなることを特徴とす
る酸素濃度検出器がある。
【００２８】上記酸素濃度検出器においても，上述のホ
ルダを延設した保護筒を有する酸素濃度検出器と同様
に，検出素子の被水割れが生じ難く，組立て容易であ
る。なお，上記ハウジングは，例えばステンレス鋼等の
耐熱合金より構成されている。
【００２９】次に，請求項１３の発明のように，上記保
護筒は下端部が開放されていることが好ましい。上述と
同様の理由により，酸素濃度検出を阻害することなく，
検出素子への水分の付着を防止することができる。ま
た，上記保護筒は下端部が開放されているため，製作容
易である。
【００３０】なお，本発明にかかる酸素濃度検出器は，
自動車エンジンのリニア空燃比センサの他に，ストイキ
センサ，即ち，理論空燃比を検出するためのセンサとし
ても使用することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかる酸素濃度検出器につき，図
１〜図４を用いて説明する。なお，本例の酸素濃度検出
器は自動車エンジンの空燃比制御のため，排気経路中に
設置されている。
【００３２】図１に示すごとく，本例の酸素濃度検出器
１は，ハウジング１０と，ヒータ４５を内蔵する検出素
子１２と，上記ハウジング１０と上記検出素子１２との
間に介設した絶縁性のセラミックよりなるホルダ２と，
該検出素子１２の外方を覆うように上記ハウジング１０
に固定した保護カバー１６とよりなり，かつ上記保護カ
バー１６は複数のガス導入孔１６０を有する。上記検出
素子１２と保護カバー１６との間には，上記ホルダ２を
延設した保護筒２１を配置してなる
【００３３】上記ホルダ２は，硬く，緻密でガスの通ら
ないアルミナ磁器より構成されている。上記ホルダ２は
検出素子１２を保持するための傾斜状受面２０１を有す
る保持部２０と，該保持部２０の下方に設けられた保護
筒２１とよりなる。上記保護筒２１は下端部が開放さ
れ，ガス導入孔１６０と検出素子１２との間を遮蔽する
ように配置する。上記保護筒２１の先端は，保護カバー
１６の下端及び検出素子１２の先端よりも上方にある。
【００３４】上記検出素子１２は，鍔部１２０の上方に
おいてパッド１４及びサポータ１８により加圧充填され
た粉体１３により，ホルダ２内に固定されている。な
お，図１において，符号１６９は被測定ガス室，１７は
大気側カバー，２２はワッシャパッキンである。
【００３５】図３，図４に示すごとく，上記検出素子１
２は，その側面に鍔部１２０を有する積層型の検出素子
１２である。上記検出素子１２は，板状の固体電解質４
１と該固体電解質４１に積層したアルミナ基板４２とよ
りなる。上記固体電解質４１と上記アルミナ基板４２に
設けられた溝部４２０とにより基準ガス室４２９が形成
されている。
【００３６】上記固体電解質４１の一方の面には被測定
ガス側電極４１１，また，他方の面には基準ガス側電極
４１２が設けてある。上記被測定ガス側電極４１１及び
基準ガス側電極４１２にはそれぞれリード部４１３，４
１４が設けてあり，ここを通じて外部に検出素子１２の
出力を取出すことができる（図示略）。
【００３７】上記アルミナ基板４２の，溝部４２０を設
けた面とは反対側の面にはヒータ部４５が設けてある。
上記ヒータ部４５は，アルミナ基板４３にタングステン
ペーストによる発熱体４４０及びリード部４４１，４４
２と，該発熱体４４０及びリード部４４１，４４２の上
方を覆う絶縁板４４とにより構成されている。なお，上
記リード部４４１，４４２は，発熱体４４０への電流供
給線と導通している（図示略）。
【００３８】次に，本例における作用効果につき説明す
る。本例の酸素濃度検出器１は，検出素子１２と保護カ
バー１６との間にホルダ２を延設した防水用の保護筒２
１を有してなる。これにより，保護カバー１６における
ガス導入孔１６０より，被測定ガス室１６９に浸入した
水分は，上記保護筒２１によって遮られ，検出素子１２
に到達し難い。
【００３９】また，本例の酸素濃度検出器１において
は，保護カバー１６を二重とする必要がなく，また上記
保護筒２１をホルダに対して延設してある。このため，
部品数を少なくすることができ，更に製造，部品の組付
けが容易な酸素濃度検出器１を得ることができる。
【００４０】また，本例の酸素濃度検出器１は一重の保
護カバーにて，二重の保護カバーと同等の検出素子１２
の被水防止機能を有する。また，上記保護筒２１はホル
ダ２の下端を延設することにより形成されている。これ
により，酸素濃度検出器１の構成部品数を少なくするこ
とができる。また，部品数が減少した分，各部品の溶接
固定，かしめ固定といった作業も減少する。よって，本
例の酸素濃度検出器１は組立てが容易である。
【００４１】また，上記ホルダ２及び保護筒２１は絶縁
性のセラミックよりなる。これにより，検出素子１２の
有する熱がホルダ２を介して金属製のハウジング１０へ
と熱引けが生じることを防止することができ，検出素子
１２の保温性が向上する。よって，出力特性が温度の影
響を受けやすい限界電流式の検出素子１２において，特
に出力特性の安定化を図ることができる。
【００４２】更に，上記ホルダ２及び保護筒２１は，検
出素子１２を電気的に絶縁することもできる。これによ
り，上記検出素子１２の出力電流が金属製のハウジング
１０へリークすることを防止することもできる。よっ
て，検出素子１２の出力特性の一層の安定化を図ること
ができる。また，上記ホルダ２は，その下端部が開放さ
れた形状である。このため，製作容易である。
【００４３】実施形態例２ 本例は，図５，図６に示すごとく，検出素子１２の側面
全体を覆う保護筒２１を設けた酸素濃度検出素子１２で
ある。上記保護筒２１の先端側面には被測定ガスが流入
する開口部２１０を設け，該開口部２１０は保護カバー
１６のガス導入孔１６０と対面しないように配設されて
いる。その他は，実施形態例１と同様である。
【００４４】本例の酸素濃度検出器１は，検出素子１２
の側面全体が保護筒２１により覆われている。このた
め，検出素子１２に水分が一層付着し難くなる。また，
上記保護筒２１は開口部２１０を有しているため，被測
定ガスは自由に保護筒２１の内部に入ることができる。
よって，保護筒２１が検出素子１２の酸素濃度検出を阻
害することもない。また，上記開口部２１０とガス導入
孔１６０は対面していないため，保護カバー１６と保護
筒２１との間に迷路構造が形成される。よって，上記保
護筒２１内部への水分の侵入を効果的に防止することが
できる。
【００４５】更に，ホルダ２の上部には検出素子１２を
固定するための粉体１３が充填されている。上記保護筒
２１が保護カバー１６の下方まで延設されることによ
り，温度の高い被測定ガスが上記粉体１３に直接当たる
ことを防止することもできる。これにより，上記粉体１
３の劣化と該劣化に伴う酸素濃度検出器の気密性の低下
を防止することができる。その他，実施形態例１と同様
の作用効果を有する。
【００４６】実施形態例３ 本例は，図７〜図９に示すごとく，保護筒２１に底板２
５を設けた酸素濃度検出器である。図７及び図８は，上
記保護筒２１の底板２５に開口部２５０を設けた酸素濃
度検出器である。また，図９は，上記保護筒２１の下端
側面に保護カバー１６のガス導入孔１６０と対面しない
ように配設された開口部２１０を設けた酸素濃度検出器
である。その他は，実施形態例１と同様である。
【００４７】本例の酸素濃度検出器は，検出素子１２の
側面及び底面が保護筒２１及びその底板２５により覆わ
れている。また，上記開口部２１０，２５０とガス導入
孔１６０は対面していないため，保護カバー１６と保護
筒２１との間に迷路構造が形成されている。よって，上
記保護筒２１の内部への水分の侵入を一層効果的に防止
することができる。また，上記保護筒２１は開口部２１
０，２５０を有しているため，被測定ガスが保護筒２１
の内部に流入することができる。よって，保護筒２１が
検出素子１２の酸素濃度検出を阻害することもない。そ
の他，実施形態例１と同様の作用効果を有する。
【００４８】実施形態例４ 本例は，図１０〜図１３に示すごとく，上記保護筒２１
に，上記ハウジング１０の開口端部１０８よりも上方に
被測定ガスが流入する開口部２１５を有している 上記保護筒２１における開口部２１５は，ホルダ２とハ
ウジング１０との対面部に設けてあり，またハウジング
１０の開口端部１０８は外方に拡開し，ホルダ２との間
に被測定ガスの導通路１０９を形成している。
【００４９】図１０は，実施形態例２と同様の，上記保
護筒２１の下端が開放した酸素濃度検出器である。図１
１は，実施形態例３と同様の，上記保護筒２１が底板２
５を有する酸素濃度検出器である。また，上記底板２５
は開口部２５０を有する。
【００５０】図１２は，上記保護筒２１が検出素子１２
の側面及び底面を完全に被覆しており，保護カバー１６
の下端が開放されている酸素濃度検出器である。即ち，
上記保護カバー１６におけるカバー底板１６５には，開
口部１６１が設けられている。図１３は保護カバー１６
の下端が開放されている酸素濃度検出器である。即ち，
上記保護カバー１６にはカバー底板がない。その他は実
施形態例１と同様である。
【００５１】本例の酸素濃度検出器は，開口部２１５が
ホルダ２とハウジング１０との間に設けた導通路１０９
に対してのみ開口するよう設けてある。このため，被測
定ガス室１６９に浸入した水分は，開口部２１５より浸
入することが困難である。
【００５２】また，上記開口部２１５は検出素子１２の
上部近傍に設けてある。よって，検出素子１２の最も高
温となる先端より離れている。従って，仮に上記開口部
２１５より水分が侵入し検出素子１２が被水したとして
も，被水する部分は温度の低い部分であり，該被水によ
る熱衝撃は先端に被水した場合より小さく割れ発生を抑
制できる。その他，実施形態例１と同様の作用効果を有
する。
【００５３】なお，上述の図１３に示す酸素濃度検出器
は，保護カバー１６の下端が開放されている。このた
め，上記保護カバー１６と保護筒２１における底板２５
との間に水分が溜まることを防止でき，被測定ガス室１
６９内に浸入した水分を放出することができる。
【００５４】実施形態例５ 本例は，図１４，図１５に示すごとく，保護筒２１の底
板２５は保護カバー１６のカバー底板１６５より突出し
ており，上記保護筒２１と上記カバー底板１６５との間
には開口部１６１が設けてある酸素濃度検出器である。
上記保護カバー１６のカバー底板１６５には，保護筒２
１の口径よりも大きな開口部１６１が設けてある。そし
て，上記開口部１６１はその外周の４ヶ所に大径部１６
２が設けてある。
【００５５】また，実施形態例２と同様に，上記保護筒
２１は底板２５を有してなり，その先端側面には被測定
ガスが流入する開口部２１０を設け，該開口部２１０は
保護カバー１６のガス導入孔１６０と対面しないように
配設されている。その他は実施形態例１と同様である。
【００５６】本例の酸素濃度検出器は，上記保護カバー
１６のカバー底板１６５と保護筒２１の底板２５との間
に大径部１６２を有する開口部１６１を有する。このた
め，上記保護カバー１６と保護筒２１との間に水分が溜
まることを防止できる。その他，実施形態例１と同様の
作用効果を有する。
【００５７】実施形態例６ 本例は，図１６，１７に示すごとく，保護筒２１の底板
２５は保護カバー１６のカバー底板１６５より突出して
おり，上記保護筒２１と上記カバー底板１６５との間に
は開口部１６１が設けてある酸素濃度検出器である。上
記保護カバー１６のカバー底板１６５には，保護筒２１
の口径よりも大きな開口部１６１が設けてある。そし
て，上記開口部１６１はその外周の４ヶ所に大径部１６
２が設けてある。
【００５８】また，実施形態例２と同様に，上記保護筒
２１は底板２５を有してなり，その中央には被測定ガス
が流入する開口部２１０を設け，該開口部２１０は保護
カバー１６のガス導入孔１６０と対面しないように配設
されている。また，上記保護筒２１の底板２５にも開口
部２５０が設けてある。その他は実施形態例１と同様で
ある。
【００５９】本例の酸素濃度検出器は，上記保護カバー
１６のカバー底板１６５と保護筒２１の底板２５との間
に大径部１６２を有する開口部１６１を有する。これに
より，上記保護カバー１６と保護筒２１との間に水分が
溜まることを防止でき，被測定ガス室１６９内に浸入し
た水分を放出することができる。
【００６０】また，上記酸素濃度検出器は被測定ガス流
れの中に設置されている。上記保護筒２１はその底板２
５が保護カバー１６のカバー底板１６５よりも突出して
いるため，上記ガス流れに対し開口部２５０が開口する
こととなる。これにより，上記開口部２５０から酸素濃
度検出器の外部へ向かう気流が発生し，開口部２１０よ
り保護筒２１へ流入及び流出する被測定ガスの量を増大
化できる。これにより，酸素濃度検出器の応答性がより
向上する。その他，実施形態例１と同様の作用効果を有
する。
【００６１】実施形態例７ 本例は，図１８に示すごとく，保護筒２１の底板２５に
肉厚突出部２５９を設けた酸素濃度検出器である。上記
保護筒２１の底板２５には，底板２５の外径よりも小さ
い肉厚突出部２５９が設けてある。また，上記肉厚突出
部２５９の下端面は保護カバー１６のカバー底板１６５
より突出している。なお，上記肉厚突出部２５９と上記
カバー底板１６５との間には開口部１６１が設けてあ
る。
【００６２】また，上記保護筒２１における開口部２１
５は，ホルダ２とハウジング１０との対面部に設けてあ
り，またハウジング１０の開口端部１０８は外方に拡開
し，ホルダ２との間に被測定ガスの導通路１０９を形成
している。その他は実施形態例１と同様である。
【００６３】本例の酸素濃度検出器は，上記保護カバー
１６のカバー底板１６５に開口部１６１を有する。これ
により，上記保護カバー１６と保護筒２１との間に水分
が溜まることを防止でき，被測定ガス室１６９内に浸入
した水分を放出することができる。また，上記開口部２
５０は肉厚突出部２５９に設けてあるため，不慮の水分
の浸入も発生し難い。
【００６４】また，上記酸素濃度検出器は被測定ガス流
れの中に設置されている。上記保護筒２１はその肉厚突
出部２５９が保護カバー１６のカバー底板１６５よりも
突出しているため，上記ガス流れに対し，上記開口部２
５０が開口することとなる。これにより，上記開口部２
５０から酸素濃度検出器の外部へ向かう気流が発生し，
開口部２１５より保護筒２１へ流入及び流出する被測定
ガスの量を増大化できる。これにより，酸素濃度検出器
の応答性がより向上する。
【００６５】また，本例の酸素濃度検出器は，開口部２
１５がホルダ２とハウジング１０との間に設けた導通路
１０９に対してのみ開口するよう設けてある。このた
め，被測定ガス室１６９に浸入した水分は，開口部２１
５より浸入することが困難である。また，上記開口部２
１５は検出素子１２の上部近傍に設けてある。よって，
検出素子１２の最も高温となる先端より離れている。従
って，仮に上記開口部２１５より水分が侵入し検出素子
１２が被水したとしても，被水する部分は温度の低い部
分であり，該被水による熱衝撃は先端に被水した場合よ
り小さく割れ発生を抑制できる。その他は実施形態例１
と同様の作用効果を有する。
【００６６】実施形態例８ 本例は，図１９に示すごとく，保護筒２１の底板２５に
開口部２５０を，保護カバー１６のカバー底板１６５に
開口部１６１を設けた酸素濃度検出器である。また，上
記保護筒２１における開口部２１５は，ホルダ２とハウ
ジング１０との対面部に設けてあり，またハウジング１
０の開口端部１０８は外方に拡開し，ホルダ２との間に
被測定ガスの導通路１０９を形成している。その他は実
施形態例１と同様である。
【００６７】本例の酸素濃度検出器は，上記開口部１６
１により，ガス導入口１６０より被測定ガス室１６９内
に浸入した水分を放出することができる。これにより，
上記保護カバー１６と保護筒２１との間に水分が溜まる
ことを防止でき，被測定ガス室１６９内に浸入した水分
を放出することができる。
【００６８】また，上記酸素濃度検出器は被測定ガス流
れの中に設置されている。よって，上記被測定ガス室１
６９はカバー底板１６９において，上記ガス流れに対し
開口することとなる。そして，上記保護筒２１はその底
板２５において，上記被測定ガス室１６９に対し開口す
ることとなる。よって，上記開口部２５０から酸素濃度
検出器の外部へ向かう気流が発生し，開口部２１５より
保護筒２１へ流入及び流出する被測定ガスの量を増大化
できる。これにより，酸素濃度検出器の応答性がより向
上する。
【００６９】また，本例の酸素濃度検出器は，開口部２
１５がホルダ２とハウジング１０との間に設けた導通路
１０９に対してのみ開口するよう設けてある。このた
め，被測定ガス室１６９に浸入した水分は，開口部２１
５より浸入することが困難である。また，上記開口部２
１５は検出素子１２の上部近傍に設けてある。よって，
検出素子１２の最も高温となる先端より離れている。従
って，仮に上記開口部２１５より水分が侵入し検出素子
１２が被水したとしても，被水する部分は温度の低い部
分であり，該被水による熱衝撃は先端に被水した場合よ
り小さく割れ発生を抑制できる。その他は実施形態例１
と同様の作用効果を有する。
【００７０】実施形態例９ 本例は，図２０に示すごとく，保護筒２１の下端部が開
放されており，かつ保護カバー１６のカバー底板１６５
に開口部１６１を設けた酸素濃度検出器である。また，
上記保護筒２１における開口部２１５は，ホルダ２とハ
ウジング１０との対面部に設けてあり，またハウジング
１０の開口端部１０８は外方に拡開し，ホルダ２との間
に被測定ガスの導通路１０９を形成している。その他は
実施形態例１と同様である。
【００７１】本例の酸素濃度検出器は，上記排水口１６
１により，ガス導入口１６０より被測定ガス室１６９内
に浸入した水分を放出することができる。これにより，
上記保護カバー１６と保護筒２１との間に水分が溜まる
ことを防止でき，被測定ガス室１６９内に浸入した水分
を放出することができる。また，上記ホルダ２は，その
下端部が開放された形状である。このため，製作容易で
ある。
【００７２】また，上記酸素濃度検出器は被測定ガス流
れの中に設置されている。よって，上記被測定ガス室１
６９はカバー底板１６９において，上記ガス流れに対し
開口することとなる。そして，上記保護筒２１はその底
板２５において，上記被測定ガス室１６９に対し開口す
ることとなる。よって，上記開口部２５０から酸素濃度
検出器の外部へ向かう気流が発生し，開口部２１５より
保護筒２１へ流入及び流出する被測定ガスの量を増大化
できる。これにより，酸素濃度検出器の応答性がより向
上する。
【００７３】また，本例の酸素濃度検出器は，開口部２
１５がホルダ２とハウジング１０との間に設けた導通路
１０９に対してのみ開口するよう設けてある。このた
め，被測定ガス室１６９に浸入した水分は，開口部２１
５より浸入することが困難である。また，上記開口部２
１５は検出素子１２の上部近傍に設けてある。よって，
検出素子１２の最も高温となる先端より離れている。従
って，仮に上記開口部２１５より水分が侵入し検出素子
１２が被水したとしても，被水する部分は温度の低い部
分であり，該被水による熱衝撃は先端に被水した場合よ
り小さく割れ発生を抑制できる。その他は実施形態例１
と同様の作用効果を有する。
【００７４】実施形態例１０ 本例は，図２１に示すごとく，保護筒２１の下端部が開
放され，保護カバー１６のカバー底板１６５には，開口
部１６１が設けてある酸素濃度検出器である。上記開口
部１６１は，上記保護筒２１の下端部における開口端に
向け，その端部が屈折した，屈折端部１６８を有してい
る。また，上記保護筒２１における開口部２１５は，ホ
ルダ２とハウジング１０との対面部に設けてあり，また
ハウジング１０の開口端部１０８は外方に拡開し，ホル
ダ２との間に被測定ガスの導通路１０９を形成してい
る。その他は実施形態例１と同様である。
【００７５】本例の酸素濃度検出器は，上記ホルダ２
は，その下端部が開放された形状である。このため，製
作容易である。
【００７６】また，上記酸素濃度検出器は被測定ガス流
れの中に設置されている。よって，上記被測定ガス室１
６９はカバー底板１６９において，上記ガス流れに対し
開口することとなる。そして，上記保護筒２１はその底
板２５において，上記被測定ガス室１６９に対し開口す
ることとなる。よって，上記開口部２５０から酸素濃度
検出器の外部へ向かう気流が発生し，開口部２１５より
保護筒２１へ流入及び流出する被測定ガスの量を増大化
できる。これにより，酸素濃度検出器の応答性がより向
上する。
【００７７】更に，上記屈折端部１６８により，保護筒
２１の下端部と開口部１６１の屈折した開口端部１６８
との間に生じるクリアランスを小さくすることができ
る。これにより，導入口１６０より流入し水分を保護筒
２１との間でトラップすることができ，検出素子１２へ
の水分付着を防止することができる。
【００７８】また，本例の酸素濃度検出器は，開口部２
１５がホルダ２とハウジング１０との間に設けた導通路
１０９に対してのみ開口するよう設けてある。このた
め，被測定ガス室１６９に浸入した水分は，開口部２１
５より浸入することが困難である。また，上記開口部２
１５は検出素子１２の上部近傍に設けてある。よって，
検出素子１２の最も高温となる先端より離れている。従
って，仮に上記開口部２１５より水分が侵入し検出素子
１２が被水したとしても，被水する部分は温度の低い部
分であり，該被水による熱衝撃は先端に被水した場合よ
り小さく割れ発生を抑制できる。その他は実施形態例１
と同様の作用効果を有する。
【００７９】実施形態例１１ 本例は図２２，図２３に示すごとく，保護筒を吸水性の
高い多孔質体により構成した酸素濃度検出器である。本
例の酸素濃度検出器は，実施形態例２と同様の構造を有
しており，保護筒は検出素子１２の全体を覆っている。
そして，上記保護筒２１の先端側面には被測定ガスが流
入する開口部２１０を設け，該開口部２１０は保護カバ
ー１６のガス導入孔１６０と対面しないように配設され
ている。
【００８０】上記保護筒５は，ホルダ２とは異なる多孔
質体の絶縁セラミックにより構成されている。また，上
記保護筒５は，ホルダ２とは別体に製造され，その後接
着することにより一体化されている。その他は実施形態
例１と同様である。
【００８１】本例の酸素濃度検出器においては，保護筒
５が吸水性の高い多孔質体により構成されている。この
ため，図２３に示すごとく，被測定ガス室１６９に浸入
した水分９は上記保護筒５に接触することにより吸収さ
れ，該保護筒５内にトラップされてしまう（図２３にお
ける符号９０）。これにより，検出素子１２の被水をよ
り強く防止することができる。また，被測定ガス室１６
９内に水分が溜まることを防止することができる。その
他は実施形態例１と同様の作用効果を有する。
【００８２】実施形態例１２ 本例は図２４，図２５に示すごとく，保護筒２１の内側
面であって，特に検出素子１２との対面部分に高放射率
膜５９を設けた酸素濃度検出器である。本例の酸素濃度
検出器は，実施形態例２と同様の構造を有しており，保
護筒２１は検出素子１２の全体を覆っている。そして，
上記保護筒２１の先端側面には被測定ガスが流入する開
口部２１０を設け，該開口部２１０は保護カバー１６の
ガス導入孔１６０と対面しないように配設されている。
【００８３】上記保護筒２１の内側面に設けた高放射率
膜５９は高い放射率を有する物質をスラリー状態にした
ものを塗布し，加熱，焼付けすることにより形成されて
いる。なお，上記高い放射率を有する物質としては，窒
化珪素，窒化アルミニウム，炭化珪素，酸化チタン，酸
化鉄，酸化ニッケル，酸化マンガン，酸化コバルトを使
用することができる。その他は実施形態例１と同様であ
る。
【００８４】本例の酸素濃度検出器においては，保護筒
２１の内側面に高放射率膜５９を設けてある。これによ
り，検出素子１２に内蔵されたヒータ４５（図３参照）
の熱を効率良く高放射率膜５９が吸収し，その結果，上
記保護筒２１の表面温度は上昇する。よって，図２５に
示すごとく，被測定ガス室１６９内に浸入した水分は上
記保護筒２１に接触することにより加熱され，蒸発す
る。これにより，検出素子１２の被水をより強く防止す
ることができる。また，被測定ガス室１６９内に水分が
溜まることを防止することができる。その他は実施形態
例１と同様の作用効果を有する。
【００８５】実施形態例１３ 本例は，図２６，図２７に示すごとく，検出素子１２と
保護カバー１６との間に，ハウジング３を延設した防水
用の保護筒３１を配置してなる酸素濃度検出器１９であ
る。即ち，図２６に示すごとく，本例の酸素濃度検出器
１９は，ハウジング３と，該ハウジング３内にホルダ２
９を介して挿入配設した検出素子１２と，該検出素子１
２の外方を覆うように上記ハウジング３に固定した保護
カバー１６とよりなる。また，上記保護カバー１６は複
数のガス導入孔１６０を有してなる。
【００８６】そして，上記検出素子１２と保護カバー１
６との間には，上記ハウジング３を延設した保護筒３１
を配置してなり，図１５に示すごとく，該ハウジング３
は，ホルダ２９を保持するための保持部３０と保護筒３
１とよりなり，両者は一体的に形成されている。また，
上記保護筒３１は下端部が開放されている。また，上記
ハウジング３は，耐熱合金である，ステンレス鋼より構
成されている。
【００８７】本例における酸素濃度検出器は，保護カバ
ー１６におけるガス導入孔１６０より浸入した水分は，
上記保護筒３１によって遮られ検出素子１２に到達しに
くく割れにくい。その他，実施形態例１と同様の作用効
果を有する。
【００８８】実施形態例１４ 本例は図２８に示すごとく，実施形態例１２に示す酸素
濃度検出器のホルダ２９を廃止したものである。本例は
ホルダ２９の廃止により部品点数が減少する。また，実
施形態例１２と同様の作用効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１における，酸素濃度検出器の要部
断面説明図。
【図２】実施形態例１における，ホルダの説明図。
【図３】実施形態例１における，検出素子の展開説明
図。
【図４】実施形態例１における，検出素子の断面図。
【図５】実施形態例２における，検出素子の下端まで保
護筒を延設した酸素濃度検出器の要部断面説明図。
【図６】実施形態例２における，ホルダの説明図。
【図７】実施形態例３における，保護筒が底板を有する
酸素濃度検出器。
【図８】実施形態例３における，ホルダの説明図。
【図９】実施形態例３における，ホルダと保護筒の説明
図。
【図１０】実施形態例４における，保護筒の上部に開口
部を有する酸素濃度検出器の要部断面説明図。
【図１１】実施形態例４における，その他の酸素濃度検
出器の要部断面説明図。
【図１２】実施形態例４における，その他の酸素濃度検
出器の要部断面説明図。
【図１３】実施形態例４における，その他の酸素濃度検
出器の要部断面説明図。
【図１４】実施形態例５における，突出した底板を有す
るホルダを設けた，酸素濃度検出器の要部断面説明図。
【図１５】実施形態例５における，酸素濃度検出器の底
面図。
【図１６】実施形態例６における，突出した底板を有す
るホルダを設けた，酸素濃度検出器の要部断面説明図。
【図１７】実施形態例６における，酸素濃度検出器の底
面図。
【図１８】実施形態例７における，底板に肉厚突出部を
有するホルダを設けた，酸素濃度検出器の要部断面説明
図。
【図１９】実施形態例８における，底板に開口部を，カ
バー底板に開口部を設けた酸素濃度検出器の要部断面説
明図。
【図２０】実施形態例９における，保護筒の下端を開放
した酸素濃度検出器の要部断面説明図。
【図２１】実施形態例１０における，カバー底板の開口
部に屈折端部を設けた酸素濃度検出器の要部断面説明
図。
【図２２】実施形態例１１における，多孔質体の絶縁セ
ラミックよりなる保護筒を有する酸素濃度検出器の要部
断面説明図。
【図２３】実施形態例１１における，ホルダの説明図。
【図２４】実施形態例１２における，内側面に高放射率
膜を設けた保護筒を有する酸素濃度検出器の要部断面説
明図。
【図２５】実施形態例１２における，ホルダの説明図。
【図２６】実施形態例１３における，ハウジングを延設
した保護筒を有する酸素濃度検出器の要部断面説明図。
【図２７】実施形態例１３における，ハウジングの説明
図。
【図２８】実施形態例１４における，酸素濃度検出器の
要部断面説明図。
【符号の説明】
１，１９．．．酸素濃度検出器， １０，３．．．ハウジング， １０８．．．開口端部， １２．．．検出素子， １６．．．保護カバー， １６０．．．ガス導入口， １６１．．．開口部， １６５．．．カバー底板， ２．．．ホルダ， ２１，３１．．．保護筒， ２１０，２１５，２５０．．．開口部， ２５．．．底板， ２５９．．．肉厚突出部， ４５．．．ヒータ，

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ハウジングと，ヒータを内蔵する検出素
    子と，上記ハウジングと上記検出素子との間に介設した
    絶縁性のセラミックよりなるホルダと，該検出素子の外
    方を覆うように上記ハウジングに固定した保護カバーと
    よりなり，かつ上記保護カバーはガス導入孔を有してな
    る酸素濃度検出器であって，上記検出素子と保護カバー
    との間には，上記ホルダを延設した保護筒を配置してな
    ることを特徴とする酸素濃度検出器。
  2. 【請求項２】 請求項１において，上記保護筒は下端部
    が開放されていることを特徴とする酸素濃度検出器。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２において，上記保護筒は
    被測定ガスが流入する開口部を有し，該開口部は保護カ
    バーのガス導入孔と対面しないように配設されているこ
    とを特徴とする酸素濃度検出器。
  4. 【請求項４】 請求項１又は３において，上記保護筒は
    底板を有することを特徴とする酸素濃度検出器。
  5. 【請求項５】 請求項４において，上記保護筒の底板は
    開口部を有することを特徴とする酸素濃度検出器。
  6. 【請求項６】 請求項４又は５において，上記保護筒の
    底板は保護カバーのカバー底板より突出しており，上記
    保護筒と上記カバー底板との間には開口部が設けてある
    ことを特徴とする酸素濃度検出器。
  7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか一項において，
    上記保護筒は，上記ハウジングの開口端部よりも上方に
    被測定ガスが通気する開口部を有していることを特徴と
    する酸素濃度検出器。
  8. 【請求項８】 請求項１，３〜７のいずれか一項におい
    て，上記保護筒の底板は，該底板の外径よりも小さい肉
    厚突出部を有し，該肉厚突出部は開口部を有し，かつ上
    記肉厚突出部の下端面は保護カバーのカバー底板と同一
    面またはそれより突出しており，上記肉厚突出部と上記
    カバー底板との間には開口部が設けてあることを特徴と
    する酸素濃度検出器。
  9. 【請求項９】 請求項１，３，４，５，７のいずれか一
    項において，上記保護筒の底板は，上記保護カバーのカ
    バー底板よりも内側に位置しており，かつ上記保護筒の
    底板には開口部を，また上記保護カバーのカバー底板に
    も開口部を有することを特徴とする酸素濃度検出器。
  10. 【請求項１０】 請求項１〜３，７のいずれか一項にお
    いて，上記保護筒はその下端部が開放されており，一方
    上記保護カバーのカバー底板は開口部を有することを特
    徴とする酸素濃度検出器。
  11. 【請求項１１】 請求項１〜３，７のいずれか一項にお
    いて，上記保護筒はその下端部が開放された開口端を有
    しており，一方上記保護カバーのカバー底板は開口部を
    有し，該開口部は，上記保護筒の下端部における開口端
    に向け，その端部を屈折させてなることを特徴とする酸
    素濃度検出器。
  12. 【請求項１２】 ハウジングと，ヒータを内蔵する検出
    素子と，上記ハウジングと上記検出素子との間に介設し
    た絶縁性のセラミックよりなるホルダと，該検出素子の
    外方を覆うように上記ハウジングに固定した保護カバー
    とよりなり，かつ上記保護カバーはガス導入孔を有して
    なる酸素濃度検出器であって，上記検出素子と保護カバ
    ーとの間には，上記ハウジングを延設した保護筒を配置
    してなることを特徴とする酸素濃度検出器。
  13. 【請求項１３】 請求項１２において，上記保護筒は下
    端部が開放されていることを特徴とする酸素濃度検出
    器。
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