JP3424433B2 - 酸素センサの二重プロテクタ構造 - Google Patents
酸素センサの二重プロテクタ構造Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば自動車用
内燃機関の排気中の酸素濃度の検出などに用いられる酸
素センサに関し、特にそのプロテクタ部分の改良に関す
る。
内燃機関の排気中の酸素濃度の検出などに用いられる酸
素センサに関し、特にそのプロテクタ部分の改良に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】例えば内燃機関の空燃比フィードバック
制御システムにおいては、排気系に酸素センサが配設さ
れ、排気中の残存酸素濃度の検出を行っている。この酸
素センサは、センサ素子として、先端が封止されたチュ
ーブ状をなすジルコニア等のセラミックス製素子を用い
たもので、その内周面に大気が、外周面に排気ガスがそ
れぞれ接触するようになっている。そして、ホルダに支
持されたセンサ素子の先端部を覆うように有底円筒状を
なす金属製のプロテクタが設けられており、脆いセラミ
ックス製センサ素子を保護している。このプロテクタに
は、排気ガスを通流させるために連通孔が設けられてい
る。
制御システムにおいては、排気系に酸素センサが配設さ
れ、排気中の残存酸素濃度の検出を行っている。この酸
素センサは、センサ素子として、先端が封止されたチュ
ーブ状をなすジルコニア等のセラミックス製素子を用い
たもので、その内周面に大気が、外周面に排気ガスがそ
れぞれ接触するようになっている。そして、ホルダに支
持されたセンサ素子の先端部を覆うように有底円筒状を
なす金属製のプロテクタが設けられており、脆いセラミ
ックス製センサ素子を保護している。このプロテクタに
は、排気ガスを通流させるために連通孔が設けられてい
る。
【０００３】特に、特開平５−２４９０６９号公報に
は、排気系の酸素センサ上流側で生じた凝縮水がプロテ
クタの連通孔を通してセンサ素子に直接かかって急冷に
よる破損を招くことがないように、プロテクタとしてイ
ンナプロテクタとアウタプロテクタとを二重に設けた構
成が開示されている。このものでは、インナプロテクタ
の基端部がホルダ先端部にかしめにより固定されてお
り、かつアウタプロテクタの基端部がこのインナプロテ
クタの外周に圧入されて保持されている。
は、排気系の酸素センサ上流側で生じた凝縮水がプロテ
クタの連通孔を通してセンサ素子に直接かかって急冷に
よる破損を招くことがないように、プロテクタとしてイ
ンナプロテクタとアウタプロテクタとを二重に設けた構
成が開示されている。このものでは、インナプロテクタ
の基端部がホルダ先端部にかしめにより固定されてお
り、かつアウタプロテクタの基端部がこのインナプロテ
クタの外周に圧入されて保持されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成においては、インナプロテクタが単にかしめに
より固定されているに過ぎず、ホルダとの間が完全にシ
ールされている訳ではないので、上述した凝縮水が浸透
圧によって徐々にプロテクタ内部に侵入し、センサ素子
の劣化を招くという問題があった。
来の構成においては、インナプロテクタが単にかしめに
より固定されているに過ぎず、ホルダとの間が完全にシ
ールされている訳ではないので、上述した凝縮水が浸透
圧によって徐々にプロテクタ内部に侵入し、センサ素子
の劣化を招くという問題があった。
【０００５】またアウタプロテクタがインナプロテクタ
に嵌合して保持されているので、何らかの衝撃が加わっ
たときに、アウタプロテクタが脱落してしまう虞れもあ
る。
に嵌合して保持されているので、何らかの衝撃が加わっ
たときに、アウタプロテクタが脱落してしまう虞れもあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、レ
ーザ溶接等により全周に亙り溶接し、完全なシールを行
うようにした。請求項１に係る酸素センサの二重プロテ
クタ構造は、ホルダに支持されたセラミックス製センサ
素子を覆うように有底円筒状のインナプロテクタと同じ
く有底円筒状のアウタプロテクタとを僅かな間隙を介し
て設けた酸素センサの二重プロテクタ構造において、上
記インナプロテクタの基端部をホルダ先端部の外周に嵌
合させるとともに、その外周に上記アウタプロテクタの
基端部を嵌合させ、かつこれらの三者を全周に亙ってレ
ーザ溶接等により一体に溶接したことを特徴としてい
る。そして、アウタプロテクタの連通孔の中で最もホル
ダ寄りの軸方向位置にある連通孔が、インナプロテクタ
の連通孔よりもホルダに近い軸方向位置にある。
ーザ溶接等により全周に亙り溶接し、完全なシールを行
うようにした。請求項１に係る酸素センサの二重プロテ
クタ構造は、ホルダに支持されたセラミックス製センサ
素子を覆うように有底円筒状のインナプロテクタと同じ
く有底円筒状のアウタプロテクタとを僅かな間隙を介し
て設けた酸素センサの二重プロテクタ構造において、上
記インナプロテクタの基端部をホルダ先端部の外周に嵌
合させるとともに、その外周に上記アウタプロテクタの
基端部を嵌合させ、かつこれらの三者を全周に亙ってレ
ーザ溶接等により一体に溶接したことを特徴としてい
る。そして、アウタプロテクタの連通孔の中で最もホル
ダ寄りの軸方向位置にある連通孔が、インナプロテクタ
の連通孔よりもホルダに近い軸方向位置にある。
【０００７】
また請求項２においては、同様に、ホルダ
に支持されたセラミックス製センサ素子を覆うように有
底円筒状のインナプロテクタと同じく有底円筒状のアウ
タプロテクタとを僅かな間隙を介して設けた酸素センサ
の二重プロテクタ構造において、上記インナプロテクタ
の基部の大径部をホルダ先端部の外周に嵌合させるとと
もに、その外周に上記アウタプロテクタの基部の大径部
を嵌合させ、かつこれらの三者を全周に亙って一体に溶
接してある。そして、さらに、上記アウタプロテクタの
大径部に隣接して形成された小径部が上記インナプロテ
クタの外周に嵌合している。この請求項２のものにおい
て、さらに請求項３のように、アウタプロテクタの連通
孔の中で最もホルダ寄りの軸方向位置にある連通孔が、
インナプロテクタの連通孔よりもホルダに近い軸方向位
置にあるようにしてもよい。
に支持されたセラミックス製センサ素子を覆うように有
底円筒状のインナプロテクタと同じく有底円筒状のアウ
タプロテクタとを僅かな間隙を介して設けた酸素センサ
の二重プロテクタ構造において、上記インナプロテクタ
の基部の大径部をホルダ先端部の外周に嵌合させるとと
もに、その外周に上記アウタプロテクタの基部の大径部
を嵌合させ、かつこれらの三者を全周に亙って一体に溶
接してある。そして、さらに、上記アウタプロテクタの
大径部に隣接して形成された小径部が上記インナプロテ
クタの外周に嵌合している。この請求項２のものにおい
て、さらに請求項３のように、アウタプロテクタの連通
孔の中で最もホルダ寄りの軸方向位置にある連通孔が、
インナプロテクタの連通孔よりもホルダに近い軸方向位
置にあるようにしてもよい。
【０００８】このような構成においては、ホルダ先端部
が全周に亙ってインナプロテクタおよびアウタプロテク
タに溶接してあるため、完全にシールされた状態とな
り、凝縮水が外部から侵入することはない。また、アウ
タプロテクタの連通孔を通して該アウタプロテクタとイ
ンナプロテクタとの間に溜まった凝縮水も、インナプロ
テクタ基端部が全周に亙って溶接されているので、内部
に侵入することがない。
が全周に亙ってインナプロテクタおよびアウタプロテク
タに溶接してあるため、完全にシールされた状態とな
り、凝縮水が外部から侵入することはない。また、アウ
タプロテクタの連通孔を通して該アウタプロテクタとイ
ンナプロテクタとの間に溜まった凝縮水も、インナプロ
テクタ基端部が全周に亙って溶接されているので、内部
に侵入することがない。
【０００９】請求項１および請求項３の発明では、アウ
タプロテクタの連通孔の中で最もホルダ寄りの軸方向位
置にある連通孔が、インナプロテクタの連通孔よりもホ
ルダに近い軸方向位置にある。
タプロテクタの連通孔の中で最もホルダ寄りの軸方向位
置にある連通孔が、インナプロテクタの連通孔よりもホ
ルダに近い軸方向位置にある。
【００１０】従って、排気管の下面側に酸素センサが取
り付けられている場合に、アウタプロテクタの連通孔の
方がインナプロテクタの連通孔よりも相対的に下方に位
置することになり、アウタプロテクタの連通孔を通して
該アウタプロテクタとインナプロテクタとの間に凝縮水
が流入したとしても、アウタプロテクタの連通孔を通し
て外部へ排出され、内部へは侵入しない。
り付けられている場合に、アウタプロテクタの連通孔の
方がインナプロテクタの連通孔よりも相対的に下方に位
置することになり、アウタプロテクタの連通孔を通して
該アウタプロテクタとインナプロテクタとの間に凝縮水
が流入したとしても、アウタプロテクタの連通孔を通し
て外部へ排出され、内部へは侵入しない。
【００１１】インナプロテクタの連通孔とアウタプロテ
クタの連通孔とは、請求項４のように、互いに重ならな
い位置に開口形成することが望ましい。これにより、水
滴が両連通孔を直線的に通過することが防止される。
クタの連通孔とは、請求項４のように、互いに重ならな
い位置に開口形成することが望ましい。これにより、水
滴が両連通孔を直線的に通過することが防止される。
【００１２】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
に係る酸素センサの二重プロテクタ構造によれば、ホル
ダとの間が完全にシールされ、浸透圧による凝縮水の侵
入を確実に防止できる。従って、凝縮水との接触による
センサ素子の劣化を防止でき、その耐久性，信頼性を高
めることができる。
に係る酸素センサの二重プロテクタ構造によれば、ホル
ダとの間が完全にシールされ、浸透圧による凝縮水の侵
入を確実に防止できる。従って、凝縮水との接触による
センサ素子の劣化を防止でき、その耐久性，信頼性を高
めることができる。
【００１３】そして、アウタプロテクタの連通孔を通し
てインナプロテクタとの間に流入した凝縮水が内部へ侵
入せず、速やかに外部へ排出することができる。
てインナプロテクタとの間に流入した凝縮水が内部へ侵
入せず、速やかに外部へ排出することができる。
【００１４】さらに請求項４によれば、水滴が両連通孔
を直線的に通過して内部に侵入することがない。
を直線的に通過して内部に侵入することがない。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態を図面に基づいて詳細に説明する。
形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】図２は、この発明に係る酸素センサ１の全
体の構成を示している。この酸素センサ１は、図５に示
したように排気管２の下部壁面に装着される形式のもの
であって、センサ素子３は、ジルコニア等のセラミック
スからなり、先端が閉塞されたチューブ状をなしてい
る。このセンサ素子３は、金属製のホルダ４中央部に嵌
合して保持されており、かつ基端がセラミックス製の中
間絶縁材５によって押さえつけられている。中間絶縁材
５の基端には、更に基端側絶縁材８が連接されており、
これらを一体としてホルダ４に押さえつけている。セン
サ素子３中心部には、セラミックスヒータ１０が配設さ
れ、その基端部にヒータ用端子１１が導通している。ま
た、７は出力信号取り出しのための出力端子、１２は上
記絶縁材５，８の外周を覆うようにホルダ４に溶接され
た円筒状のインナキャップである。
体の構成を示している。この酸素センサ１は、図５に示
したように排気管２の下部壁面に装着される形式のもの
であって、センサ素子３は、ジルコニア等のセラミック
スからなり、先端が閉塞されたチューブ状をなしてい
る。このセンサ素子３は、金属製のホルダ４中央部に嵌
合して保持されており、かつ基端がセラミックス製の中
間絶縁材５によって押さえつけられている。中間絶縁材
５の基端には、更に基端側絶縁材８が連接されており、
これらを一体としてホルダ４に押さえつけている。セン
サ素子３中心部には、セラミックスヒータ１０が配設さ
れ、その基端部にヒータ用端子１１が導通している。ま
た、７は出力信号取り出しのための出力端子、１２は上
記絶縁材５，８の外周を覆うようにホルダ４に溶接され
た円筒状のインナキャップである。
【００１７】またホルダ４の先端部には、該ホルダ４か
ら突出したセンサ素子３を覆うようにプロテクタ１５が
設けられている。
ら突出したセンサ素子３を覆うようにプロテクタ１５が
設けられている。
【００１８】図３，図４は、上記プロテクタ１５の詳細
を示すもので、このプロテクタ１５は、図示するよう
に、インナプロテクタ１６とアウタプロテクタ１７との
二重構造をなしている。インナプロテクタ１６は、有底
円筒状をなし、かつ開口端側となる基部に、僅かに大径
に膨らんだ大径部１６ａを有している。この大径部１６
ａは、ホルダ４の先端部の外径と等しい内径を有してい
る。そして、このインナプロテクタ１６には、軸方向に
３個づつ並んだ連通孔１９が６０°毎に、つまり、計１
８個の円形の連通孔１９が開口形成されている。
を示すもので、このプロテクタ１５は、図示するよう
に、インナプロテクタ１６とアウタプロテクタ１７との
二重構造をなしている。インナプロテクタ１６は、有底
円筒状をなし、かつ開口端側となる基部に、僅かに大径
に膨らんだ大径部１６ａを有している。この大径部１６
ａは、ホルダ４の先端部の外径と等しい内径を有してい
る。そして、このインナプロテクタ１６には、軸方向に
３個づつ並んだ連通孔１９が６０°毎に、つまり、計１
８個の円形の連通孔１９が開口形成されている。
【００１９】上記インナプロテクタ１６の外周を覆うア
ウタプロテクタ１７は、やはり有底円筒状をなしてお
り、その基部に、僅かに大径に膨らんだ大径部１７ａを
有している。この大径部１７ａは、上記インナプロテク
タ１６の大径部１６ａの外径に等しい内径を有してい
る。また、この大径部１７ａに隣接して小径部１７ｂが
帯状に設けられており、この小径部１７ｂが上記インナ
プロテクタ１６外周に嵌合しているとともに、この小径
部１７ｂよりも先端側の部分においては、アウタプロテ
クタ１７とインナプロテクタ１６との間に、僅かな間隙
１８が設けられている。そして、上記アウタプロテクタ
１７には、軸方向に３個づつ並んだ連通孔１９が６０°
毎に、つまり、計１８個の円形の連通孔２１が開口形成
されている。ここで、このアウタプロテクタ１７の連通
孔２１の形成位置は、図４に明らかなように、インナプ
ロテクタ１６の連通孔１９の形成位置に対し周方向に３
０°づつずれており、互いに重ならないようになってい
る。さらに、アウタプロテクタ１７の連通孔２１の形成
位置は、図３に明らかなように、インナプロテクタ１６
の連通孔１９の形成位置に対し、軸方向に、詳しくはプ
ロテクタ１５の基端寄りにずれており、アウタプロテク
タ１７の連通孔２１の方がインナプロテクタ１６の連通
孔１９よりもホルダ４に近接して開口している。
ウタプロテクタ１７は、やはり有底円筒状をなしてお
り、その基部に、僅かに大径に膨らんだ大径部１７ａを
有している。この大径部１７ａは、上記インナプロテク
タ１６の大径部１６ａの外径に等しい内径を有してい
る。また、この大径部１７ａに隣接して小径部１７ｂが
帯状に設けられており、この小径部１７ｂが上記インナ
プロテクタ１６外周に嵌合しているとともに、この小径
部１７ｂよりも先端側の部分においては、アウタプロテ
クタ１７とインナプロテクタ１６との間に、僅かな間隙
１８が設けられている。そして、上記アウタプロテクタ
１７には、軸方向に３個づつ並んだ連通孔１９が６０°
毎に、つまり、計１８個の円形の連通孔２１が開口形成
されている。ここで、このアウタプロテクタ１７の連通
孔２１の形成位置は、図４に明らかなように、インナプ
ロテクタ１６の連通孔１９の形成位置に対し周方向に３
０°づつずれており、互いに重ならないようになってい
る。さらに、アウタプロテクタ１７の連通孔２１の形成
位置は、図３に明らかなように、インナプロテクタ１６
の連通孔１９の形成位置に対し、軸方向に、詳しくはプ
ロテクタ１５の基端寄りにずれており、アウタプロテク
タ１７の連通孔２１の方がインナプロテクタ１６の連通
孔１９よりもホルダ４に近接して開口している。
【００２０】上記のインナプロテクタ１６およびアウタ
プロテクタ１７は、図１に示すように、それぞれの大径
部１６ａ，１７ａが重なり合った状態でホルダ４先端部
に嵌合しており、かつ両大径部１６ａ，１７ａおよびホ
ルダ４の三者が、全周に亙って一体にレーザ溶接されて
いる。図１の符号２２は、このレーザ溶接による溶接部
を示す。
プロテクタ１７は、図１に示すように、それぞれの大径
部１６ａ，１７ａが重なり合った状態でホルダ４先端部
に嵌合しており、かつ両大径部１６ａ，１７ａおよびホ
ルダ４の三者が、全周に亙って一体にレーザ溶接されて
いる。図１の符号２２は、このレーザ溶接による溶接部
を示す。
【００２１】上記の構成によれば、プロテクタ１５とホ
ルダ４との接合部が全周に亙って完全にシールされるの
で、凝縮水が浸透圧によって内部に染み込むことがな
く、凝縮水との接触によるセンサ素子３の早期劣化を防
止できる。また、排気管２内を飛散してくる水滴がアウ
タプロテクタ１７に衝突して、その一部が連通孔２１か
ら流入したとしても、インナプロテクタ１６の連通孔１
９が重ならない位置にあるため、インナプロテクタ１６
内部へ飛び込むことがなく、センサ素子３への付着が防
止される。そして、間隙１８に入った水滴は、内側の連
通孔１９よりも外側の連通孔２１の方が低い位置にある
ことから、連通孔１９から内部に溢れ出ることなく、下
部の連通孔２１から速やかに排出される。
ルダ４との接合部が全周に亙って完全にシールされるの
で、凝縮水が浸透圧によって内部に染み込むことがな
く、凝縮水との接触によるセンサ素子３の早期劣化を防
止できる。また、排気管２内を飛散してくる水滴がアウ
タプロテクタ１７に衝突して、その一部が連通孔２１か
ら流入したとしても、インナプロテクタ１６の連通孔１
９が重ならない位置にあるため、インナプロテクタ１６
内部へ飛び込むことがなく、センサ素子３への付着が防
止される。そして、間隙１８に入った水滴は、内側の連
通孔１９よりも外側の連通孔２１の方が低い位置にある
ことから、連通孔１９から内部に溢れ出ることなく、下
部の連通孔２１から速やかに排出される。
【図１】この発明の一実施例を示す酸素センサ要部の断
面図。
面図。
【図２】この実施例の酸素センサ全体の断面図。
【図３】インナプロテクタのみを示す図４のＡ−Ａ線に
沿った断面図。
沿った断面図。
【図４】同じくインナプロテクタのみを示す横断面図。
【図５】この酸素センサの取付状態を示す説明図。
３…センサ素子
４…ホルダ
１５…プロテクタ
１６…インナプロテクタ
１７…アウタプロテクタ
１９…連通孔
２１…連通孔２２
…溶接部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平９−210952（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−285849（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−26842（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−25053（ＪＰ，Ａ)
実開 昭61−82264（ＪＰ，Ｕ)
Claims (4)
- 【請求項１】 ホルダに支持されたセラミックス製セン
サ素子を覆うように有底円筒状のインナプロテクタと同
じく有底円筒状のアウタプロテクタとを僅かな間隙を介
して設けた酸素センサの二重プロテクタ構造において、
上記インナプロテクタの基端部をホルダ先端部の外周に
嵌合させるとともに、その外周に上記アウタプロテクタ
の基端部を嵌合させ、かつこれらの三者を全周に亙って
一体に溶接してあり、さらに、アウタプロテクタの連通
孔の中で最もホルダ寄りの軸方向位置にある連通孔が、
インナプロテクタの連通孔よりもホルダに近い軸方向位
置にあることを特徴とする酸素センサの二重プロテクタ
構造。 - 【請求項２】 ホルダに支持されたセラミックス製セン
サ素子を覆うように有底円筒状のインナプロテクタと同
じく有底円筒状のアウタプロテクタとを僅かな間隙を介
して設けた酸素センサの二重プロテクタ構造において、
上記インナプロテクタの基部の大径部をホルダ先端部の
外周に嵌合させるとともに、その外周に上記アウタプロ
テクタの基部の大径部を嵌合させ、かつこれらの三者を
全周に亙って一体に溶接してあり、さらに、上記アウタ
プロテクタの大径部に隣接して形成された小径部が上記
インナプロテクタの外周に嵌合していることを特徴とす
る酸素センサの二重プロテクタ構造。 - 【請求項３】 アウタプロテクタの連通孔の中で最もホ
ルダ寄りの軸方向位置にある連通孔が、インナプロテク
タの連通孔よりもホルダに近い軸方向位置にあることを
特徴とする請求項２に記載の酸素センサの二重プロテク
タ構造。 - 【請求項４】 インナプロテクタの連通孔とアウタプロ
テクタの連通孔とを、互いに重ならない位置に開口形成
したことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の
酸素センサの二重プロテクタ構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11685996A JP3424433B2 (ja) | 1996-05-13 | 1996-05-13 | 酸素センサの二重プロテクタ構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11685996A JP3424433B2 (ja) | 1996-05-13 | 1996-05-13 | 酸素センサの二重プロテクタ構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09304332A JPH09304332A (ja) | 1997-11-28 |
| JP3424433B2 true JP3424433B2 (ja) | 2003-07-07 |
Family
ID=14697403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11685996A Expired - Fee Related JP3424433B2 (ja) | 1996-05-13 | 1996-05-13 | 酸素センサの二重プロテクタ構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3424433B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3648381B2 (ja) | 1998-06-04 | 2005-05-18 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ及びその製造方法 |
| JP4461622B2 (ja) | 2000-03-27 | 2010-05-12 | 株式会社デンソー | ガスセンサ |
| US7534332B2 (en) * | 2004-03-09 | 2009-05-19 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Gas sensor manufacturing process, and gas sensor |
| JP4707096B2 (ja) * | 2005-06-13 | 2011-06-22 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ及びその製造方法 |
| CN102967627B (zh) * | 2012-10-19 | 2014-12-03 | 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 | 催化式氢气传感器 |
-
1996
- 1996-05-13 JP JP11685996A patent/JP3424433B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09304332A (ja) | 1997-11-28 |
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