JP2016023985A - ガスセンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガスセンサ1は、測定ガス側電極21及び基準ガス側電極22が設けられた固体電解質体2、固体電解質体2の内周側に配置されたヒータ3、固体電解質体2を内周側に保持するハウジング4、及び固体電解質体2を覆うカバー5を備えている。カバー5は、固体電解質体2の外周側に位置する大径カバー部51と、大径カバー部51の先端側に隣接して、大径カバー部51よりも縮径して形成された小径カバー部52と、小径カバー部52と大径カバー部51とを繋ぐ段部53とを有している。小径カバー部52の先端には、孔の全周が打ち抜かれた第1貫通孔521が形成されている。段部53の周方向の複数個所には、孔の全周が打ち抜かれた第2貫通孔531が形成されている。
【選択図】図1
Description
例えば、特許文献1には、検出素子と、検出素子を保持する主体金具と、検出素子の検出部を収容するプロテクタとを備えるガスセンサについて開示されている。プロテクタは、大径部と小径部とを有している。大径部の第一先端壁には、軸線方向後端側に向かって窪んだ第一陥没部と、第一陥没部において開口する第一開口部とが設けられている。また、小径部の第二先端壁には、軸線方向後端側に向かって窪んだ第二陥没部と、第二陥没部において開口する第二開口部とが設けられている。そして、第一開口部又は第二開口部からプロテクタ内に水滴が浸入した場合でも、水滴が、第一陥没部又は第二陥没部に付着することにより、検出素子に付着することを防止している。
上記外周部の外周面に設けられた被測定ガス側電極と、
上記外周部の内周面に設けられた基準ガス側電極と、
上記固体電解質体の内周側に配置され、該固体電解質体を加熱するヒータと、
上記固体電解質体を保持するハウジングと、
該ハウジングに取り付けられ、上記固体電解質体を覆うカバーと、を備えており、
該カバーは、上記固体電解質体の外周側に位置する大径カバー部と、該大径カバー部の先端側に隣接して、該大径カバー部よりも縮径して形成された小径カバー部と、該小径カバー部と上記大径カバー部とを繋ぐ段部とを有しており、
上記小径カバー部の先端には、孔の全周が打ち抜かれた第1貫通孔が形成されており、
上記段部の周方向の複数個所には、孔の全周が打ち抜かれた第2貫通孔が形成されていることを特徴とするガスセンサにある。
このカバーの構成により、被測定ガスが、第1貫通孔及び第2貫通孔を介して、カバーの外側と内側との間を通過しやすくなる。すなわち、被測定ガス側電極の近傍における被測定ガスの流速を高めることができる。そして、被測定ガスは、固体電解質体における被測定ガス側電極に到達しやすくなり、また、被測定ガス側電極からカバーの外部へ排出されやすくなる。そのため、ガスセンサによる酸素濃度等の特定ガス成分濃度を測定する応答性を高めることができる。
それ故、上記ガスセンサによれば、耐被水性を確保して、測定の応答性を高めることができる。
上記ガスセンサにおいては、上記第1貫通孔は、孔径がφ0.9〜3mmの大きさで1箇所に形成されており、上記第2貫通孔は、孔径がφ0.9〜1.5mmの大きさで形成されていてもよい。
この場合には、第1貫通孔及び第2貫通孔を適切に小さくすることができ、被測定ガスの通過を容易にして、カバー内への水分の浸入を防ぐことができる。
第1貫通孔の孔径がφ0.9mm未満の場合、及び第2貫通孔の孔径がφ0.9mm未満の場合には、孔明けを行う型の管理が困難になる。一方、第1貫通孔の孔径がφ3mm超過の場合、及び第2貫通孔の孔径がφ1.5mm超過の場合には、耐被水性が悪化する。
この場合には、カバー内において、被測定ガス側電極の近傍における被測定ガスの流速を高く維持することができ、ガスセンサの測定の応答性を高く維持することができる。
内径D2がφ3.8mm未満の場合には、ガスセンサの応答性が悪化するおそれがある。一方、内径D2がφ9.8mm超過の場合には、大径カバー部と小径カバー部との2段形状を成立させることが困難になる。
距離D3が1mm未満の場合には、固体電解質体の先端と段部の基端面とが干渉するおそれが生じる。一方、距離D3が6mm超過の場合には、ガスセンサの応答性が悪化するおそれがある。
本例のガスセンサ1は、図1に示すごとく、固体電解質体2、測定ガス側電極21、基準ガス側電極22、ヒータ3、ハウジング4及びカバー5を備えている。固体電解質体2は、酸素イオン伝導性を有し、かつ筒状の外周部23の先端が閉塞されたコップ形状を有している。測定ガス側電極21は、固体電解質体2の外周部23の外周面201に設けられており、基準ガス側電極22は、外周部23の内周面202に設けられている。ヒータ3は、固体電解質体2の内周側に配置されており、固体電解質体2を加熱するよう構成されている。ハウジング4は、固体電解質体2を内周側に保持する筒形状を有している。カバー5は、固体電解質体2を覆うとともに、その基端部がハウジング4に取り付けられている。
図1に示すごとく、本例のガスセンサ1は、車両の排気管内に配置されて使用され、排気管内を流れる排気ガスを被測定ガスGとして、排気ガス中の酸素濃度を測定するものである。また、ガスセンサ1は、排気管内の、触媒が配置された位置よりも下流側の位置に配置され、排気管内の排気ガスの流れFに略直交して配置される。
なお、ガスセンサ1は、酸素濃度センサとする以外にも、A/F(空燃比)センサ等とすることができる。
ヒータ3は、セラミックス基板に、通電によって発熱する導体層を設けて構成されている。ヒータ3における導体層は、被測定ガス側電極21及び基準ガス側電極22が設けられた軸線方向Lの範囲に設けられている。カバー5は、大径カバー部51、段部53及び小径カバー部52が形成された一重構造を有するものである。
小径カバー部52の先端における第1貫通孔521の孔径はφ0.9〜3mmの範囲内にある。第1貫通孔521は、小径カバー部52の先端の中心位置の1箇所に形成されている。段部53における第2貫通孔531の孔径はφ0.9〜1.5mmの範囲内にある。第2貫通孔531は、固体電解質体2及びカバー5の中心軸線回りである周方向の複数箇所に等間隔に形成されている。
図1に示すごとく、大径カバー部51の内周面と測定ガス側電極21との間の径方向の隙間D1は、1〜2.5mmの範囲内にある。また、小径カバー部52の内径D2は、φ3.8〜9.8mmの範囲内にある。また、測定ガス側電極21の先端211から段部53の基端面530までの軸線方向Lの距離D3は、1〜6mmの範囲内にある。
このカバー5の構成により、被測定ガスGが、第1貫通孔521及び第2貫通孔531を介して、カバー5の外側と内側との間を通過しやすくなる。すなわち、このカバー5の構成により、被測定ガス側電極21の近傍における被測定ガスGの流速を高めることができる。そして、被測定ガスGは、固体電解質体2における被測定ガス側電極21に到達しやすくなり、また、被測定ガス側電極21からカバー5の外部へ排出されやすくなる。そのため、ガスセンサ1による酸素濃度を測定する応答性を高めることができる。
それ故、本例のガスセンサ1によれば、耐被水性を確保して、測定の応答性を高めることができる。
2 固体電解質体
201 外周面
202 内周面
21 被測定ガス側電極
22 基準ガス側電極
23 外周部
3 ヒータ
4 ハウジング
5 カバー
51 大径カバー部
52 小径カバー部
521 第1貫通孔
53 段部
531 第2貫通孔
Claims (4)
- 酸素イオン伝導性を有し、筒状の外周部(23)の先端が閉塞されたコップ形状の固体電解質体(2)と、
上記外周部(23)の外周面(201)に設けられた被測定ガス側電極(21)と、
上記外周部(23)の内周面(202)に設けられた基準ガス側電極(22)と、
上記固体電解質体(2)の内周側に配置され、該固体電解質体(2)を加熱するヒータ(3)と、
上記固体電解質体(2)を保持するハウジング(4)と、
該ハウジング(4)に取り付けられ、上記固体電解質体(2)を覆うカバー(5)と、を備えており、
該カバー(5)は、上記固体電解質体(2)の外周側に位置する大径カバー部(51)と、該大径カバー部(51)の先端側に隣接して、該大径カバー部(51)よりも縮径して形成された小径カバー部(52)と、該小径カバー部(52)と上記大径カバー部(51)とを繋ぐ段部(53)とを有しており、
上記小径カバー部(52)の先端には、孔の全周が打ち抜かれた第1貫通孔(521)が形成されており、
上記段部(53)の周方向の複数個所には、孔の全周が打ち抜かれた第2貫通孔(531)が形成されていることを特徴とするガスセンサ(1)。 - 上記第1貫通孔(521)の孔径はφ0.9〜3mmの範囲内にあり、
上記第2貫通孔(531)の孔径はφ0.9〜1.5mmの範囲内にあることを特徴とする請求項1に記載のガスセンサ(1)。 - 上記大径カバー部(51)の内周面と上記被測定ガス側電極(21)との隙間D1は、1〜2.5mmの範囲内にあり、
上記小径カバー部(52)の内径D2は、φ3.8〜9.8mmの範囲内にあり、
上記被測定ガス側電極(21)の先端(211)から上記段部(53)の基端面(530)までの距離D3は、1〜6mmの範囲内に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(1)。 - 上記ガスセンサ(1)は、車両の排気管内の、触媒が配置された位置よりも下流側において、上記排気管内の排気ガスの流れ(F)に略直交して配置されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のガスセンサ(1)。
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