JP2007285915A - ガスセンサ - Google Patents
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Abstract
【課題】大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性に優れたガスセンサを提供すること。
【解決手段】センサ素子2と素子側絶縁碍子3とハウジング4とを有するガスセンサ1。ハウジング4は、ガスセンサ1を測定箇所に取り付けるための取り付け工具を嵌合させる工具嵌合部41を外周に有すると共に、素子側絶縁碍子3の外周部30に設けた段状当接部300を受ける碍子受け面400を内側面40に形成してなる。ハウジング4の碍子受け面400と素子側絶縁碍子3の段状当接部300とは、パッキン5を介して係合されている。パッキン5により、パッキン5より基端側の大気側雰囲気120と、先端側の被測定ガス側雰囲気110とが気密的に分離されている。碍子受け面400は、ガスセンサ1の中心軸Mを含む平面による断面において表れる一対の輪郭線のなす角である開口角度θが100°以下である。
【選択図】図1
【解決手段】センサ素子2と素子側絶縁碍子3とハウジング4とを有するガスセンサ1。ハウジング4は、ガスセンサ1を測定箇所に取り付けるための取り付け工具を嵌合させる工具嵌合部41を外周に有すると共に、素子側絶縁碍子3の外周部30に設けた段状当接部300を受ける碍子受け面400を内側面40に形成してなる。ハウジング4の碍子受け面400と素子側絶縁碍子3の段状当接部300とは、パッキン5を介して係合されている。パッキン5により、パッキン5より基端側の大気側雰囲気120と、先端側の被測定ガス側雰囲気110とが気密的に分離されている。碍子受け面400は、ガスセンサ1の中心軸Mを含む平面による断面において表れる一対の輪郭線のなす角である開口角度θが100°以下である。
【選択図】図1
Description
本発明は、車両用エンジン等の内燃機関の燃焼制御等に用いることができるガスセンサに関する。
従来より、自動車エンジンの内燃機関等の排気系に設置され、排気ガス中の酸素濃度等を検出するガスセンサがある(例えば、特許文献1参照)。
該ガスセンサは、図10に示すごとく、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子92と、該センサ素子92を挿通保持する素子側絶縁碍子93と、該素子側絶縁碍子93を挿通保持するハウジング94とを有する。
上記素子側絶縁碍子93は、同図に示すごとく、外周部932に段状当接部930を有し、上記ハウジング94の内側面942には、上記段状当接部930を受ける碍子受け面940が形成されている。
該ガスセンサは、図10に示すごとく、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子92と、該センサ素子92を挿通保持する素子側絶縁碍子93と、該素子側絶縁碍子93を挿通保持するハウジング94とを有する。
上記素子側絶縁碍子93は、同図に示すごとく、外周部932に段状当接部930を有し、上記ハウジング94の内側面942には、上記段状当接部930を受ける碍子受け面940が形成されている。
そして、図10に示すごとく、上記ハウジング94の上記碍子受け面940と上記素子側絶縁碍子93の上記段状当接部930とは、パッキン95を介して係合されている。そして、該パッキン95により、パッキン95より基端側の大気側雰囲気912と、先端側の被測定ガス側雰囲気911とが気密的に分離されている。
上記ハウジング94には、図10に示すごとく、外周に工具嵌合部941が設けられている。そして、ガスセンサ9の先端側を排気管内に差し込んだ状態で、ガスセンサ9は排気管に締め付け固定されている。
ガスセンサ9を排気管に締め付け固定するに当たっては、取り付け工具によって工具嵌合部941を廻すことにより、取り付けネジ部943を排気管に設けたネジ孔に螺合させる(図示略)。
ガスセンサ9を排気管に締め付け固定するに当たっては、取り付け工具によって工具嵌合部941を廻すことにより、取り付けネジ部943を排気管に設けたネジ孔に螺合させる(図示略)。
ところが、上記取り付け工具としてインパクトレンチ等を用いた場合、ガスセンサ9を排気管に締め付け固定する際に、過度の衝撃がパッキン95及びその周辺部に加わり、素子側絶縁碍子93及びハウジング94とパッキン95との密着性が低下してしまうおそれがある。そして、その結果、大気側雰囲気912と被測定ガス側雰囲気911との気密性が低下してしまうおそれがある。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性に優れたガスセンサを提供しようとするものである。
第1の発明は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するためのセンサ素子と、該センサ素子を内側に保持する素子側絶縁碍子と、該素子側絶縁碍子を内側に保持するハウジングとを有するガスセンサであって、
上記ハウジングは、上記ガスセンサを測定箇所に取り付けるための取り付け工具を嵌合させる工具嵌合部を外周に有すると共に、上記素子側絶縁碍子の外周部に設けた段状当接部を受ける碍子受け面を内側面に形成してなり、
上記ハウジングの碍子受け面と上記素子側絶縁碍子の段状当接部とは、パッキンを介して係合されており、
該パッキンより基端側の大気側雰囲気と、先端側の被測定ガス側雰囲気とが、上記パッキンにより気密的に分離されており、
上記碍子受け面は、上記ガスセンサの中心軸を含む平面による断面において表れる一対の輪郭線のなす角である開口角度が100°以下であることを特徴とするガスセンサにある(請求項1)。
上記ハウジングは、上記ガスセンサを測定箇所に取り付けるための取り付け工具を嵌合させる工具嵌合部を外周に有すると共に、上記素子側絶縁碍子の外周部に設けた段状当接部を受ける碍子受け面を内側面に形成してなり、
上記ハウジングの碍子受け面と上記素子側絶縁碍子の段状当接部とは、パッキンを介して係合されており、
該パッキンより基端側の大気側雰囲気と、先端側の被測定ガス側雰囲気とが、上記パッキンにより気密的に分離されており、
上記碍子受け面は、上記ガスセンサの中心軸を含む平面による断面において表れる一対の輪郭線のなす角である開口角度が100°以下であることを特徴とするガスセンサにある(請求項1)。
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記碍子受け面は、上記開口角度が100°以下である。これにより、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性に優れたガスセンサを得ることができる。
即ち、上記パッキンは、該パッキンに加わる軸方向先端側への押圧力により、上記ハウジングの碍子受け面及び上記素子側絶縁碍子の段状当接部と密着し、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気とを気密的に分離している。
上記碍子受け面は、上記開口角度が100°以下である。これにより、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性に優れたガスセンサを得ることができる。
即ち、上記パッキンは、該パッキンに加わる軸方向先端側への押圧力により、上記ハウジングの碍子受け面及び上記素子側絶縁碍子の段状当接部と密着し、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気とを気密的に分離している。
そして、上記碍子受け面には、該碍子受け面に平行であって、かつ、径方向内側へ向かう方向に、上記押圧力の分力(図2の符号f参照)が作用している。また、上記パッキンにおける上記碍子受け面との接触表面には、上記碍子受け面に平行であって、かつ、径方向外側へ向かう方向に、上記分力に対する反作用力(図2の符号F参照)が作用している。そして、上記分力及び上記反作用力を充分に大きくすることにより、取り付け工具による取付け時の衝撃に起因する気密性低下を防ぐことができることを発明者は見出した。
そこで、本発明においては上記開口角度を100°以下とすることにより、充分な大きさを有する上記分力と上記反作用力とを確保することができる。即ち、上記分力及び上記反作用力を充分に大きくすることにより、取り付け工具による取付け時の衝撃に起因する気密性低下を防ぐことができる。それ故、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性に優れたガスセンサを得ることができる。
以上のごとく、本発明によれば、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性に優れたガスセンサを提供することができる。
第2の発明は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するためのセンサ素子と、該センサ素子を内側に保持する素子側絶縁碍子と、該素子側絶縁碍子を内側に保持するハウジングとを有するガスセンサであって、
上記ハウジングは、上記ガスセンサを測定箇所に取り付けるための取り付け工具を嵌合させる工具嵌合部を外周に有すると共に、上記素子側絶縁碍子の外周部に設けた段状当接部を受ける複数の碍子受け面を内側面に形成してなり、
上記ハウジングの複数の碍子受け面と上記素子側絶縁碍子の段状当接部とは、パッキンを介して係合されており、
該パッキンより基端側の大気側雰囲気と、先端側の被測定ガス側雰囲気とが、上記パッキンにより気密的に分離されており、
上記複数の碍子受け面のうち少なくとも一つの碍子受け面は、上記ガスセンサの中心軸を含む平面による断面において表れる一対の輪郭線のなす角である開口角度が120°以下であることを特徴とするガスセンサにある(請求項4)。
上記ハウジングは、上記ガスセンサを測定箇所に取り付けるための取り付け工具を嵌合させる工具嵌合部を外周に有すると共に、上記素子側絶縁碍子の外周部に設けた段状当接部を受ける複数の碍子受け面を内側面に形成してなり、
上記ハウジングの複数の碍子受け面と上記素子側絶縁碍子の段状当接部とは、パッキンを介して係合されており、
該パッキンより基端側の大気側雰囲気と、先端側の被測定ガス側雰囲気とが、上記パッキンにより気密的に分離されており、
上記複数の碍子受け面のうち少なくとも一つの碍子受け面は、上記ガスセンサの中心軸を含む平面による断面において表れる一対の輪郭線のなす角である開口角度が120°以下であることを特徴とするガスセンサにある(請求項4)。
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記碍子受け面には、上記パッキンからの先端側への押圧力により、上記碍子受け面に平行であって、かつ、径方向内側に向かう方向に、軸方向先端側へ向かう方向への上記パッキンからの押圧力の分力が作用する。また、上記パッキンにおける上記碍子受け面との接触表面には、上記碍子受け面に平行であって、かつ、径方向外側へ向かう方向に、上記分力に対する反作用力が作用している。そして、上記分力及び反作用力を充分に大きくすることにより、取り付け工具による取付け時の衝撃に起因する気密性低下を防ぐことができることを発明者は見出した。
上記碍子受け面には、上記パッキンからの先端側への押圧力により、上記碍子受け面に平行であって、かつ、径方向内側に向かう方向に、軸方向先端側へ向かう方向への上記パッキンからの押圧力の分力が作用する。また、上記パッキンにおける上記碍子受け面との接触表面には、上記碍子受け面に平行であって、かつ、径方向外側へ向かう方向に、上記分力に対する反作用力が作用している。そして、上記分力及び反作用力を充分に大きくすることにより、取り付け工具による取付け時の衝撃に起因する気密性低下を防ぐことができることを発明者は見出した。
また、互いに開口角度が異なる碍子受け面同士の境界には、屈曲部が形成される。そして、該屈曲部により、上記碍子受け面と上記パッキンとの密着性を確保することができることをも発明者は見出した。
それ故、本発明においては上記開口角度を120°以下とした場合、充分な大きさを有する上記分力及び上記反作用力と、上記碍子受け面と上記パッキンとの密着性を充分に確保することができる上記屈曲部とを得ることができる。これにより、取り付け工具による取付け時の衝撃に起因する気密性の低下を防ぐことができ、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性に優れたガスセンサを得ることができる。
それ故、本発明においては上記開口角度を120°以下とした場合、充分な大きさを有する上記分力及び上記反作用力と、上記碍子受け面と上記パッキンとの密着性を充分に確保することができる上記屈曲部とを得ることができる。これにより、取り付け工具による取付け時の衝撃に起因する気密性の低下を防ぐことができ、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性に優れたガスセンサを得ることができる。
以上のごとく、本発明によれば、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性に優れたガスセンサを提供することができる。
上記第1の発明(請求項1)及び上記第2の発明(請求項4)において、上記ガスセンサとして、例えば、O2センサ、A/Fセンサ、NOxセンサ等がある。
本明細書において、内燃機関の排気管内等に設置する側を先端側、その反対側を基端側として説明する。
本明細書において、内燃機関の排気管内等に設置する側を先端側、その反対側を基端側として説明する。
上記第1の発明(請求項1)において、組み付け時にパッキンを安定して配設することができるという観点から、上記開口角度は45°以上であることが好ましい。
また、上記開口角度が100°を超える場合には、上記碍子受け面に加わる軸方向先端側への押圧力の分力と、パッキンにおける碍子受け面との接触表面に作用する上記分力に対する反作用力とを充分に確保することが困難となるおそれがある。それ故、取り付け工具による取り付け時の衝撃に起因する気密性の低下を充分に防ぐことが困難となるおそれがある。
また、上記開口角度が100°を超える場合には、上記碍子受け面に加わる軸方向先端側への押圧力の分力と、パッキンにおける碍子受け面との接触表面に作用する上記分力に対する反作用力とを充分に確保することが困難となるおそれがある。それ故、取り付け工具による取り付け時の衝撃に起因する気密性の低下を充分に防ぐことが困難となるおそれがある。
上記第2の発明(請求項2)において、上記開口角度が120°を超える場合には、上記碍子受け面に加わる軸方向先端側への押圧力の分力と、パッキンにおける碍子受け面との接触表面に作用する上記分力に対する反作用力とを充分な大きさで確保することが困難となるおそれがある。また、互いに開口角度が異なる碍子受け面同士の境界に充分な角度を有する屈曲部を形成することが困難となるおそれがある。
それ故、パッキンに過度の衝撃が加わった際に、パッキンと碍子受け面との間の気密性の低下を充分に防ぐことが困難となるおそれがある。
それ故、パッキンに過度の衝撃が加わった際に、パッキンと碍子受け面との間の気密性の低下を充分に防ぐことが困難となるおそれがある。
また、上記第1の発明(請求項1)において、上記碍子受け面は、上記ガスセンサの中心軸を含む平面による断面における断面形状が直線によって形成されていることが好ましい(請求項2)。
この場合には、複雑な加工をすることなく、容易に上記ハウジングを形成することができる。
この場合には、複雑な加工をすることなく、容易に上記ハウジングを形成することができる。
また、上記碍子受け面は、上記ガスセンサの中心軸を含む平面による断面における断面形状が曲線からなり、上記開口角度は、上記碍子受け面の中央部における接線同士のなす角とすることもできる(請求項3)。
この場合にも、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性に充分優れたガスセンサを得ることができる。
尚、上記曲線は、1つの曲率半径を有する曲線であることが好ましい。
この場合にも、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性に充分優れたガスセンサを得ることができる。
尚、上記曲線は、1つの曲率半径を有する曲線であることが好ましい。
また、上記第1の発明(請求項1)及び上記第2の発明(請求項4)において、上記パッキンは、上記ハウジングの碍子受け面よりも基端側における内側面と上記素子側絶縁碍子の段状当接部よりも基端側における外周部との間に基端部を配置していることが好ましい(請求項5)。
この場合には、上記碍子受け面よりも基端側における上記ハウジングの内側面と上記パッキンの基端部との密着性をも確保することができる。そのため、取り付け工具による取付け時の衝撃に起因する大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性の低下を充分に防ぐことができる。
この場合には、上記碍子受け面よりも基端側における上記ハウジングの内側面と上記パッキンの基端部との密着性をも確保することができる。そのため、取り付け工具による取付け時の衝撃に起因する大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性の低下を充分に防ぐことができる。
また、上記パッキンの基端部は、上記段状当接面から0.3mm以上基端側に突出していることが好ましい(請求項6)。
この場合には、上記碍子受け面よりも基端側における上記ハウジングの内側面と上記パッキンの基端部との密着性を充分に確保することができる。
この場合には、上記碍子受け面よりも基端側における上記ハウジングの内側面と上記パッキンの基端部との密着性を充分に確保することができる。
また、上記パッキンは、硬度がHv100〜200であることが好ましい(請求項7)。
この場合には、上記パッキンが、上記碍子受け面と上記段状当接部との間で、両者に充分に馴染みながら均一に変形することができる。
この場合には、上記パッキンが、上記碍子受け面と上記段状当接部との間で、両者に充分に馴染みながら均一に変形することができる。
一方、パッキンの硬度がHv100未満の場合には、パッキンが不均一な変形を起こし、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性を充分に確保することが困難となるおそれがある。また、パッキンの硬度がHv200を超える場合には、パッキンを上記碍子受け面と上記段状当接部との間で充分に馴染ませることが困難となり、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性を充分に確保することが困難となるおそれがある。
尚、上記硬度は、ビッカース硬さHv(0.5)の値であり、JIS Z2244に規定された微小ビッカース硬さ試験方法において測定できる値である。
尚、上記硬度は、ビッカース硬さHv(0.5)の値であり、JIS Z2244に規定された微小ビッカース硬さ試験方法において測定できる値である。
また、上記パッキンは、ニッケル、ニッケル合金、ステンレス鋼のいずれか一種類からなることが好ましい(請求項8)。
この場合には、実車使用環境下においても上記パッキンの酸化、腐食及び耐久劣化を抑制することができ、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性に充分に優れたガスセンサを得ることができる。
この場合には、実車使用環境下においても上記パッキンの酸化、腐食及び耐久劣化を抑制することができ、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性に充分に優れたガスセンサを得ることができる。
(実施例1)
本発明の実施例にかかるガスセンサにつき図1〜図3を用いて説明する。
本例のガスセンサ1は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するためのセンサ素子2と、該センサ素子2を内側に保持する素子側絶縁碍子3と、該素子側絶縁碍子3を内側に保持するハウジング4とを有する。
本発明の実施例にかかるガスセンサにつき図1〜図3を用いて説明する。
本例のガスセンサ1は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するためのセンサ素子2と、該センサ素子2を内側に保持する素子側絶縁碍子3と、該素子側絶縁碍子3を内側に保持するハウジング4とを有する。
該ハウジング4は、図1に示すごとく、ガスセンサ1を測定箇所に取り付けるための取り付け工具を嵌合させる工具嵌合部41を外周に有する。本例の工具嵌合部41は、略正六角形の外形を有しており、その六面のうち、対向する二面の間の距離は22mmである。
また、ハウジング4は、素子側絶縁碍子3の外周部30に設けた段状当接部300を受ける碍子受け面400を内側面40に形成してなる。
また、ハウジング4は、素子側絶縁碍子3の外周部30に設けた段状当接部300を受ける碍子受け面400を内側面40に形成してなる。
ハウジング4の碍子受け面400と素子側絶縁碍子3の段状当接部300とは、図1〜図3に示すごとく、パッキン5を介して係合されている。
該パッキン5より基端側の大気側雰囲気120と、先端側の被測定ガス側雰囲気110とが、パッキン5により気密的に分離されている。
碍子受け面400は、ガスセンサ1の中心軸Mを含む平面による断面において表れる一対の輪郭線のなす角である開口角度θが100°以下である。
該パッキン5より基端側の大気側雰囲気120と、先端側の被測定ガス側雰囲気110とが、パッキン5により気密的に分離されている。
碍子受け面400は、ガスセンサ1の中心軸Mを含む平面による断面において表れる一対の輪郭線のなす角である開口角度θが100°以下である。
本例のガスセンサ1につき、詳細に説明する。
本例のガスセンサ1は、自動車の内燃機関の排気管等に取り付けて内燃機関の燃焼制御等に利用するものであって、例えば、O2センサ、A/Fセンサ、NOxセンサ等である。
本例のガスセンサ1は、自動車の内燃機関の排気管等に取り付けて内燃機関の燃焼制御等に利用するものであって、例えば、O2センサ、A/Fセンサ、NOxセンサ等である。
ガスセンサ1は、上記センサ素子2、素子側絶縁碍子3、及びハウジング4の他、図1に示すごとく、該ハウジング4の先端側に配設された被測定ガス側カバー11と、ハウジング4の基端側に配設された大気側カバー12とを有する。そして、大気側カバー12の内側に大気側雰囲気120が形成され、被測定ガス側カバー11の内側に被測定ガス側雰囲気110が形成される。
素子側絶縁碍子3をハウジング4に組み付ける際には、センサ素子2を挿通保持した素子側絶縁碍子3の先端側をリング状のパッキン5へと挿通する。その後、上記素子側絶縁碍子3をパッキン5と共にハウジング4へと挿通して、パッキン5の基端面52と素子側絶縁碍子3の段状当接部300、及びパッキン5の先端面51とハウジング4の碍子受け面400とをそれぞれ当接させる。
そして、図1に示すごとく、素子側絶縁碍子3の基端面にスプリング7を当接させつつハウジング4の折り曲げ部44によって素子側絶縁碍子3を先端側に押圧することにより、素子側絶縁碍子3とハウジング4とを、パッキン5を介して密着させることができる。このようにして、パッキン5より基端側の大気側雰囲気120と、先端側の被測定ガス側雰囲気110とが気密的に分離されている。
本例のパッキン5は、硬度がHv100〜200であるステンレス鋼(SUS430)からなる。また、パッキン5は、例えば、内径がφ13、外径がφ15.5、厚さが0.4mmである。
また、本例の碍子受け面400は、図1〜図3に示すごとく、ガスセンサ1の中心軸Mを含む平面による断面における断面形状が直線によって形成されているが、曲線によって形成することもできる。
また、本例の碍子受け面400は、図1〜図3に示すごとく、ガスセンサ1の中心軸Mを含む平面による断面における断面形状が直線によって形成されているが、曲線によって形成することもできる。
また、図1に示すごとく、素子側絶縁碍子3とセンサ素子2との間はガラス封止材6により気密封止してある。該ガラス封止材6は、パッキン5と共に、ガスセンサ1内部の大気側雰囲気120と被測定ガス側雰囲気110とを気密的に分離している。
このようにガスセンサ1は、パッキン5とガラス封止材6とによって大気側雰囲気120と被測定ガス側雰囲気110とを気密的に分離している。これにより、センサ素子2によって被測定ガス中の特定ガスの濃度を正確に検出することができる。
このようにガスセンサ1は、パッキン5とガラス封止材6とによって大気側雰囲気120と被測定ガス側雰囲気110とを気密的に分離している。これにより、センサ素子2によって被測定ガス中の特定ガスの濃度を正確に検出することができる。
本例では、上記のごとく、素子側絶縁碍子3が先端側に押圧されているため、パッキン5は、素子側絶縁碍子3から先端側に向かって押圧される。それ故、図2に示すごとく、上記碍子受け面400に平行であって、かつ、径方向内側へ向かう押圧力の分力fが碍子受け面400に作用する。また、パッキン5の先端面51には、分力fに対する反作用として碍子受け面400に平行であって、かつ、径方向外側へ向かう反作用力Fが作用する。
ガスセンサ1を自動車の内燃機関等の排気管に配置するに当たっては、ガスセンサ1の先端側を上記排気管内に差し込んだ状態で、インパクトレンチ等により工具嵌合部41を嵌合しつつ廻す。これにより、ハウジング4の先端側の外周に形成された取り付けネジ部43が排気管に設けられたネジ孔に螺合されてガスセンサ1が排気管に締め付け固定される。
次に、本例の作用効果につき説明する。
碍子受け面400は、図1〜図3に示すごとく、上記開口角度θが100°以下である。これにより、大気側雰囲気120と被測定ガス側雰囲気110との間の気密性に優れたガスセンサ1を得ることができる。
碍子受け面400は、図1〜図3に示すごとく、上記開口角度θが100°以下である。これにより、大気側雰囲気120と被測定ガス側雰囲気110との間の気密性に優れたガスセンサ1を得ることができる。
即ち、パッキン5は、該パッキン5に加わる軸方向先端側への押圧力により、ハウジング4の碍子受け面400及び素子側絶縁碍子3の段状当接部300と密着し、大気側雰囲気120と被測定ガス側雰囲気110とを気密的に分離している。そして、碍子受け面400には、該碍子受け面400に平行であって、かつ、径方向内側へ向かう方向に上記押圧力の分力fが作用している。それ故、パッキン5の先端面51には、図2に示すごとく、碍子受け面400に平行であって、かつ、径方向外側へ向かう方向に、上記分力fに対する反作用力Fが作用している。そして、上記分力f及び反作用力Fを充分に大きくすることにより、取り付け工具による取付け時の衝撃に起因する気密性低下を防ぐことができることを発明者は見出した。
そこで、本例においては開口角度θを100°以下とすることによって、図2に示すごとく、充分な大きさを有する上記分力fと上記反作用力Fとを確保することができる。即ち、分力f及び反作用力Fを充分に大きくすることにより、取り付け工具による取付け時の衝撃に起因する気密性低下を防ぐことができる。それ故、大気側雰囲気120と被測定ガス側雰囲気110との間の気密性に優れたガスセンサを得ることができる。
また、碍子受け面400は、図1〜図3に示すごとく、ガスセンサ1の中心軸Mを含む平面による断面における断面形状が直線によって形成されているため、複雑な加工をすることなく、容易にハウジング4を形成することができる。
また、パッキン5は、硬度がHv100〜200であるため、パッキン5が、碍子受け面400と段状当接部300との間で、両者に充分に馴染みながら均一に変形することができる。
また、パッキン5は、ステンレス鋼からなるため、実車使用環境下においてもパッキン5の酸化、腐食及び耐久劣化を抑制することができる。その結果、大気側雰囲気120と被測定ガス側雰囲気110との間の気密性に充分に優れたガスセンサ1を得ることができる。
また、パッキン5は、硬度がHv100〜200であるため、パッキン5が、碍子受け面400と段状当接部300との間で、両者に充分に馴染みながら均一に変形することができる。
また、パッキン5は、ステンレス鋼からなるため、実車使用環境下においてもパッキン5の酸化、腐食及び耐久劣化を抑制することができる。その結果、大気側雰囲気120と被測定ガス側雰囲気110との間の気密性に充分に優れたガスセンサ1を得ることができる。
以上のごとく、本例によれば、大気側雰囲気と被測定ガス側雰囲気との間の気密性に優れたガスセンサを提供することができる。
(実施例2)
本例は、図4に示すごとく、ハウジング4が二つの碍子受け面400(401、402)を有するガスセンサ1の例である。
そして、二つの碍子受け面400のうち径方向外側に配される碍子受け面401は、ガスセンサ1の中心軸Mを含む平面による断面において表れる一対の輪郭線のなす角である開口角度θが120°以下である。一方、径方向内側に配された碍子受け面402は、例えば、開口角度が150°である。
また、本例の上記二つの碍子受け面401、402は、上記輪郭線が直線よりなる。
その他は、実施例1と同様である。
本例は、図4に示すごとく、ハウジング4が二つの碍子受け面400(401、402)を有するガスセンサ1の例である。
そして、二つの碍子受け面400のうち径方向外側に配される碍子受け面401は、ガスセンサ1の中心軸Mを含む平面による断面において表れる一対の輪郭線のなす角である開口角度θが120°以下である。一方、径方向内側に配された碍子受け面402は、例えば、開口角度が150°である。
また、本例の上記二つの碍子受け面401、402は、上記輪郭線が直線よりなる。
その他は、実施例1と同様である。
次に、本例の作用効果につき説明する。
径方向外側に配された碍子受け面401には、パッキン5からの先端側への押圧力により、碍子受け面401に平行であって、かつ、径方向内側に向かう方向に、軸方向先端側へ向かう方向へのパッキン5からの押圧力の分力が作用する。また、パッキン5における碍子受け面400との接触表面には、碍子受け面400に平行であって、かつ、径方向外側へ向かう方向に、上記分力に対する反作用力が作用している。そして、上記分力及び上記反作用力を充分に大きくすることにより、取り付け工具による取付け時の衝撃に起因する気密性低下を防ぐことができることを発明者は見出した。
径方向外側に配された碍子受け面401には、パッキン5からの先端側への押圧力により、碍子受け面401に平行であって、かつ、径方向内側に向かう方向に、軸方向先端側へ向かう方向へのパッキン5からの押圧力の分力が作用する。また、パッキン5における碍子受け面400との接触表面には、碍子受け面400に平行であって、かつ、径方向外側へ向かう方向に、上記分力に対する反作用力が作用している。そして、上記分力及び上記反作用力を充分に大きくすることにより、取り付け工具による取付け時の衝撃に起因する気密性低下を防ぐことができることを発明者は見出した。
また、互いに開口角度θが異なる碍子受け面402同士の境界には、図4に示すごとく、屈曲部403が形成される。そして、該屈曲部403により、碍子受け面400とパッキン5との密着性を確保することができることをも発明者は見出した。
それ故、本例において開口角度θを120°以下とした場合、充分な強度を有する上記分力及び上記反作用力と、碍子受け面400とパッキン5との密着性を充分に確保することができる屈曲部43とを得ることができる。これにより、取り付け工具による取付け時の衝撃に起因する気密性の低下を防ぐことができ、大気側雰囲気120と被測定ガス側雰囲気110との間の気密性に優れたガスセンサ1を得ることができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
それ故、本例において開口角度θを120°以下とした場合、充分な強度を有する上記分力及び上記反作用力と、碍子受け面400とパッキン5との密着性を充分に確保することができる屈曲部43とを得ることができる。これにより、取り付け工具による取付け時の衝撃に起因する気密性の低下を防ぐことができ、大気側雰囲気120と被測定ガス側雰囲気110との間の気密性に優れたガスセンサ1を得ることができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
尚、本発明は、上記構成に限られるものではない。即ち、例えば、径方向内側に配される碍子受け面402の開口角度を、径方向外側に配される碍子受け面401の開口角度よりも小さくし、径方向内側に配される碍子受け面402の開口角度を120°以下とすることもできる。
また、碍子受け面400を、三つ以上形成することもできるし、曲面によって構成することもできる。
また、碍子受け面400を、三つ以上形成することもできるし、曲面によって構成することもできる。
(実施例3)
本例は、図5に示すごとく、パッキン5が、ハウジング4に設けられた碍子受け面400よりも基端側における内側面40と、素子側絶縁碍子3の段状当接部300よりも基端側における外周部30との間に基端部50を配置しているガスセンサ1の例である。
そして、パッキン5の基端部50は、段状当接部300から0.3mm以上基端側に突出している。
その他は、実施例1と同様である。
本例は、図5に示すごとく、パッキン5が、ハウジング4に設けられた碍子受け面400よりも基端側における内側面40と、素子側絶縁碍子3の段状当接部300よりも基端側における外周部30との間に基端部50を配置しているガスセンサ1の例である。
そして、パッキン5の基端部50は、段状当接部300から0.3mm以上基端側に突出している。
その他は、実施例1と同様である。
パッキン5の基端部50は、図5に示すごとく、段状当接面300から0.3mm以上基端側に突出しているため、碍子受け面400よりも基端側におけるハウジング4の内側面40とパッキン5の基端部50との密着性を充分に確保することができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
(実験例1)
本例は、図6に示すごとく、一つの碍子受け面400を有するガスセンサにおいて開口角度θを種々変更させた試料について、インパクト後におけるパッキン5の気密性能を調べた例である。
尚、本例において使用する符号は、図1において使用した符号に準ずる。
本例は、図6に示すごとく、一つの碍子受け面400を有するガスセンサにおいて開口角度θを種々変更させた試料について、インパクト後におけるパッキン5の気密性能を調べた例である。
尚、本例において使用する符号は、図1において使用した符号に準ずる。
上記測定をするに当たっては、図6に示すごとく、上記開口角度θを種々変更させたハウジング4を有するガスセンサを試料として作製した。即ち、上記開口角度θが、それぞれ80°、100°、120°、及び150°の4種類の試料を作製した。また、各試料について4個ずつサンプルを作製した。
尚、パッキン5の硬度は、Hv120とした。
尚、パッキン5の硬度は、Hv120とした。
上記試料における大気側雰囲気120と被測定ガス側雰囲気110との間の気密性について調べた。本例では、それぞれの試料につき、取り付け工具(インパクトレンチ)により工具嵌合部41を廻す前(以下、インパクト前という)、取り付け工具により工具嵌合部41を廻した後(以下、インパクト後という)の状態において上記気密性を評価した。
上記気密性の評価は、チャンバ内を実車使用環境と略同等の圧力(0.4MPa)の被測定ガス側雰囲気に設定した気密評価試験機に上記試料を配設し、被測定ガス側雰囲気110から大気側雰囲気120の方へと漏れるガスの単位時間当たりの漏れ量を測定することにより行った。
本例では、まず、上記気密評価試験機を用いて上記サンプルのインパクト前の状態における漏れ量を測定した(図示略)。その後、インパクトレンチにより工具嵌合部41を廻して各サンプルをダミーの治具に締め付けて固定した後、該治具からサンプルを取り外して、再度上記気密評価試験機にてインパクト後の状態における漏れ量を測定した(図示略)。
インパクト前(図示略)においては、漏れ量は0.01cc/分以下と、実質的に殆ど漏れがない状態であった。
インパクト後の漏れ量の測定結果を図6に示す。
インパクト後については、同図より、上記開口角度θが80°又は100°の場合は、漏れ量は1cc/分以下と、充分に小さいことがわかる。また、上記開口角度θが120°、又は150°の場合には、漏れ量は2cc/分を超えるものがあり、漏れ量が大きいことがわかる。
インパクト後の漏れ量の測定結果を図6に示す。
インパクト後については、同図より、上記開口角度θが80°又は100°の場合は、漏れ量は1cc/分以下と、充分に小さいことがわかる。また、上記開口角度θが120°、又は150°の場合には、漏れ量は2cc/分を超えるものがあり、漏れ量が大きいことがわかる。
即ち、開口角度θを100°以下とすることにより、インパクト後も碍子受け面400とパッキン5、又は段状当接面300とパッキン5との密着を確保して、被測定ガス側雰囲気110から大気側雰囲気120へのガスの漏れを防ぐことができるといえる。
(実験例2)
本例は、図7に示すごとく、上記実施例2のガスセンサにおいてハウジング4の開口角度θを種々変更させて作製した試料について漏れ量を測定した例である。
尚、本例において使用する符号は、図4において使用した符号に準ずる。
本例は、図7に示すごとく、上記実施例2のガスセンサにおいてハウジング4の開口角度θを種々変更させて作製した試料について漏れ量を測定した例である。
尚、本例において使用する符号は、図4において使用した符号に準ずる。
上記試料のハウジング4には、二つの碍子受け面400(401、402)を設けた(図4参照)。そして、径方向外側に配された碍子受け面401の開口角度θが、それぞれ60°、90°、120°の3種類の試料を作製した。また、径方向内側に配された碍子受け面402の開口角度は150°で一定とした。また、上記各試料について、サンプルを4個ずつ作製した。
尚、パッキン5の硬度は、Hv120とした。
その他は、実験例1と同様である。
尚、パッキン5の硬度は、Hv120とした。
その他は、実験例1と同様である。
測定結果を図7に示す。同図からわかるように、上記各試料のいずれのサンプルもインパクト後の漏れ量は、1cc/分以下と、充分に小さい。
即ち、ハウジング4が複数の碍子受け面400を有していても、そのうち少なくとも一つの碍子受け面400の開口角度θが120°以下であれば、本発明の作用効果を発揮することができることがわかる。
即ち、ハウジング4が複数の碍子受け面400を有していても、そのうち少なくとも一つの碍子受け面400の開口角度θが120°以下であれば、本発明の作用効果を発揮することができることがわかる。
(実験例3)
本例は、図8に示すごとく、上記実施例3のガスセンサにおいて、上記パッキン5の基端部50における、段状当接面300からの突出量Tを種々変更して作製した試料のインパクト後の漏れ量を調べた例である。
尚、本例において使用する符号は、図5において使用した符号に準ずる。
本例は、図8に示すごとく、上記実施例3のガスセンサにおいて、上記パッキン5の基端部50における、段状当接面300からの突出量Tを種々変更して作製した試料のインパクト後の漏れ量を調べた例である。
尚、本例において使用する符号は、図5において使用した符号に準ずる。
本例では、パッキン5の基端部50の突出量Tが、それぞれ0.2mm、0.3mm、0.5mmである3種類の試料を作製した。また、碍子受け面400の開口角度θは、100°で一定とした。また、上記各試料について、4個ずつサンプルを作製した。
尚、パッキン5の硬度は、Hv120とした。
その他は、実験例1と同様である。
尚、パッキン5の硬度は、Hv120とした。
その他は、実験例1と同様である。
測定結果を図8に示す。同図からわかるように、上記突出量Tが0.3mm以上であれば、漏れ量は1cc/分以下と、充分に小さくすることができる。
(実験例4)
本例は、図9に示すごとく、上記実施例2のガスセンサ(図4参照)について、パッキン5の硬度と漏れ量との関係を調べた例である。
本例では、パッキン5の硬度をHv50〜250の範囲で種々変更したガスセンサを試料として作製した。
本例は、図9に示すごとく、上記実施例2のガスセンサ(図4参照)について、パッキン5の硬度と漏れ量との関係を調べた例である。
本例では、パッキン5の硬度をHv50〜250の範囲で種々変更したガスセンサを試料として作製した。
上記硬度は、Hv(0.5)であり、JIS Z2244に規定された微小ビッカース硬さ試験方法において試験力4.903Nで測定したものである。
また、径方向外側に配した碍子受け面401における開口角度θを120°で一定とした。
その他は、実験例1と同様である。
また、径方向外側に配した碍子受け面401における開口角度θを120°で一定とした。
その他は、実験例1と同様である。
測定結果を図9に示す。同図からわかるように、硬度がHv100〜200の範囲にあるパッキン5を有する試料については、漏れ量は0.5cc/分以下と、充分に小さい。一方、硬度Hv100未満のパッキン5を有する試料又はHv200を超えるパッキン5を有する試料については、漏れ量は0.5cc/分を超えるものがあり、充分に漏れを抑制しているとはいえない。
1 ガスセンサ
110 被測定ガス側雰囲気
120 大気側雰囲気
2 センサ素子
3 素子側絶縁碍子
30 外周部
300 段状当接部
4 ハウジング
40 内側面
41 工具嵌合部
400 碍子受け面
5 パッキン
110 被測定ガス側雰囲気
120 大気側雰囲気
2 センサ素子
3 素子側絶縁碍子
30 外周部
300 段状当接部
4 ハウジング
40 内側面
41 工具嵌合部
400 碍子受け面
5 パッキン
Claims (8)
- 被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するためのセンサ素子と、該センサ素子を内側に保持する素子側絶縁碍子と、該素子側絶縁碍子を内側に保持するハウジングとを有するガスセンサであって、
上記ハウジングは、上記ガスセンサを測定箇所に取り付けるための取り付け工具を嵌合させる工具嵌合部を外周に有すると共に、上記素子側絶縁碍子の外周部に設けた段状当接部を受ける碍子受け面を内側面に形成してなり、
上記ハウジングの碍子受け面と上記素子側絶縁碍子の段状当接部とは、パッキンを介して係合されており、
該パッキンより基端側の大気側雰囲気と、先端側の被測定ガス側雰囲気とが、上記パッキンにより気密的に分離されており、
上記碍子受け面は、上記ガスセンサの中心軸を含む平面による断面において表れる一対の輪郭線のなす角である開口角度が100°以下であることを特徴とするガスセンサ。 - 請求項1において、上記碍子受け面は、上記ガスセンサの中心軸を含む平面による断面における断面形状が直線によって形成されていることを特徴とするガスセンサ。
- 請求項1において、上記碍子受け面は、上記ガスセンサの中心軸を含む平面による断面における断面形状が曲線からなり、上記開口角度は、上記碍子受け面の中央部における接線同士のなす角であることを特徴とするガスセンサ。
- 被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するためのセンサ素子と、該センサ素子を内側に保持する素子側絶縁碍子と、該素子側絶縁碍子を内側に保持するハウジングとを有するガスセンサであって、
上記ハウジングは、上記ガスセンサを測定箇所に取り付けるための取り付け工具を嵌合させる工具嵌合部を外周に有すると共に、上記素子側絶縁碍子の外周部に設けた段状当接部を受ける複数の碍子受け面を内側面に形成してなり、
上記ハウジングの複数の碍子受け面と上記素子側絶縁碍子の段状当接部とは、パッキンを介して係合されており、
該パッキンより基端側の大気側雰囲気と、先端側の被測定ガス側雰囲気とが、上記パッキンにより気密的に分離されており、
上記複数の碍子受け面のうち少なくとも一つの碍子受け面は、上記ガスセンサの中心軸を含む平面による断面において表れる一対の輪郭線のなす角である開口角度が120°以下であることを特徴とするガスセンサ。 - 請求項1〜4のいずれか一項において、上記パッキンは、上記ハウジングの碍子受け面よりも基端側における内側面と上記素子側絶縁碍子の段状当接部よりも基端側における外周部との間に基端部を配置していることを特徴とするガスセンサ。
- 請求項5において、上記パッキンの基端部は、上記段状当接面から0.3mm以上基端側に突出していることを特徴とするガスセンサ。
- 請求項1〜6のいずれか一項において、上記パッキンは、硬度がHv100〜200であることを特徴とするガスセンサ。
- 請求項1〜7のいずれか一項において、上記パッキンは、ニッケル、ニッケル合金、ステンレス鋼のいずれか一種類からなることを特徴とするガスセンサ。
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- 2007-03-07 US US11/714,803 patent/US20070240485A1/en not_active Abandoned
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