JP4171376B2 - ガスセンサ - Google Patents
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Description
このプロテクタは、側壁や底壁に被測定ガスの導入口と排出口を備え、被測定ガスをプロテクタの導入口から導入してガス検出素子のガス接触部に導き、排出口より排出するというような被測定ガスの導入と排出を行う。
外側筒状部7の側壁12には、被測定ガスを空隙8に導入するために、内側に向けて延出するガイド体10を付設した外壁ガス導入口13が、円周における45°間隔で複数(具体的には8個)形成されている(図3(b)参照)。このガイド体10は外側筒状部7の外周の接線に対し、内側に向けて略45度に曲げ加工して形成されている。また、ガイド体10は、外側筒状部7の側壁12を、図3に示すごとく、コ字状に切り欠いて、その切り欠け片を曲げ加工することにより形成される。このガイド体10は、被測定ガスを内側筒状部6の外周面を取り囲む状態で旋回流を生じさせる機能を有し、この旋回流に伴い発生する慣性力により、相対的に重い水滴と相対的に軽いガス成分とが分離されることになる。
まず、図5を用いて、応答速度比較試験に用いたガスセンサのプロテクタの構成を簡単に説明する。
(A)に示すように、実施例1のプロテクタは、上述した構成を有し、外側筒状部7の側壁9の先端を基準にして、プロテクタ4の軸方向の先端側に内側筒状部6の底壁17が約3mm突き出し、この底壁17に排出口15が形成されている。そして、外側筒状部7の側壁には内側に向けて延出するガイド体10が付設された複数の外壁ガス導入口13が形成されている。
これらのプロテクタの備えたガスセンサを内径が50mmの排気管内に突き出すように取り付け、次いで、ガスバーナを用いてプロパンガスを燃焼させて排気管内に2.5m/sec.の流速で燃焼ガスを噴射した。このとき、ガスバーナの噴射開始の0〜2秒間は、空気の過剰率λを0.95とし、2秒間経過後に空気の過剰率λを1.05に切り換えて試験を行った。
実施例1のプロテクタによる特性Aは、第1の比較例のプロテクタによる特性B、第2の比較例のプロテクタによる特性Cに比べて、出力値が速やかに100%に至っており、被測定ガスのガス成分を検出する応答性が優れていることが判る。
また、複数の第二の水抜き孔61の総開口面積が複数の内壁ガス導入口11の総開口面積よりも小さくなるように形成されている。
本発明の実施例によるガスセンサ1、27、1A、1B、1Cによれば、被測定ガスが内側筒状部6、28の内壁ガス導入口11に向かって速やかに流れ、プロテクタ4、5内の被測定ガスの置換を良好にし、被測定ガス中のガス成分を検出する応答速度と検出精度を向上できる。
例えば、排出口15の形状は、プロテクタ4、5の底壁17、32の厚み分の孔形状としたが、さらにこの孔をバーリング加工などして外側に突き出すようにしても良い。
Claims (10)
- 軸方向に延びると共に、先端部に被測定ガスに接触させるガス接触部を有するガス検出素子と、
前記ガス接触部を先端から突き出させた状態で前記ガス検出素子の径方向周囲を取り囲むケースと、
前記ガス検出素子の前記ガス接触部を覆うように、前記ケースに固定させた有底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、内側筒状部と、この内側筒状部の側壁に空隙を介し同軸状に配置した外側筒状部とを備え、前記内側筒状部によって当該プロテクタの最先端側に位置する底壁を形成し、
前記外側筒状部の側壁に、被測定ガスを前記空隙に導入するために、内側に向けて延出するガイド体を付設した複数の外壁ガス導入口を形成し、
前記内側筒状部の側壁に、被測定ガスを前記ガス接触部の周囲に導入するために、前記外壁ガス導入口よりも前記ケースの近傍に配置した複数の内壁ガス導入口を形成し、且つ、前記外壁ガス導入口に対向する位置における内側筒状部の側壁の外周面を、前記外側筒状部の側壁の外周面と平行又は前記プロテクタの底壁に向かう軸方向に径が大きくなる斜面状に形成し、
前記プロテクタの前記底壁に、前記内側筒状部の内部に導入された被測定ガスを直接当該プロテクタの外部に排出するための排出口を形成してなり、
前記内側筒状部を有底筒状に形成すると共に、前記外側筒状部を有底筒状に形成し、前記外側筒状部の底壁に設けた挿通孔に前記内側筒状部を挿通して、この外側筒状部の底壁より先端側に前記内側筒状部の底壁を突き出し、この内側筒状部の底壁を前記プロテクタの最先端側に位置する底壁としつつ前記排出口を形成し、
前記外側筒状部の底壁を、自身の外径が先端側に向かって小径となるようにテーパを付け、
前記外側筒状部の底壁よりも先端側に突き出す前記内側筒状部の側壁を、自身の外径が先端側に向かって小径となるようにテーパを付けて形成し、
さらに、排出口の開口面積が、底壁の面積に対して2分の1以下から50分の1以上の範囲にある
ことを特徴とするガスセンサ。 - 前記内側筒状部の上記テーパの角度は、当該内側筒状部の底壁とこのテーパとの交わる外角をβとしたときに、30°≦β≦60°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。
- 前記外側筒状部の底壁から突き出してテーパを有する前記内側筒状部の突き出し寸法は、1mm〜5mmの範囲にあることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のガスセンサ。
- 軸方向に延びると共に、先端部に被測定ガスに接触させるガス接触部を有するガス検出素子と、
前記ガス接触部を先端から突き出させた状態で前記ガス検出素子の径方向周囲を取り囲むケースと、
前記ガス検出素子の前記ガス接触部を覆うように、前記ケースに固定させた有底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、内側筒状部と、この内側筒状部の側壁に空隙を介し同軸状に配置した外側筒状部とを備え、前記外側筒状部によって当該プロテクタの最先端側に位置する底壁を形成し、
前記外側筒状部の側壁に、被測定ガスを前記空隙に導入するために、内側に向けて延出するガイド体を付設した複数の外壁ガス導入口を形成し、
前記内側筒状部の側壁に、被測定ガスを前記ガス接触部の周囲に導入するために、前記外壁ガス導入口よりも前記ケースの近傍に配置した複数の内壁ガス導入口を形成し、且つ、前記外壁ガス導入口に対向する位置における内側筒状部の側壁の外周面を、前記外側筒状部の側壁の外周面と平行又は前記プロテクタの底壁に向かう軸方向に径が大きくなる斜面状に形成し、
前記プロテクタの前記底壁に、前記内側筒状部の内部に導入された被測定ガスを直接当該プロテクタの外部に排出するための排出口を形成してなり、
前記外側筒状部を有底筒状に形成し、前記外側筒状部の底壁を前記内側筒状部よりも先端側に配置させて前記プロテクタの最先端側に位置する底壁とし、この外側筒状部の底壁に前記排出口を形成し、前記外側筒状部の底壁は、前記外側筒状部の側壁に連結する第1底壁と、この第1底壁よりも先端側に配置される第2底壁を有し、前記第2底壁に前記排出口を形成しており、前記第1底壁と前記第2壁部とを連結する連結側壁を、自身の外径が先端側に向かって小径となるようにテーパを付けて形成してなり、
さらに、前記外側筒状部の底壁よりも後端側に位置する前記内側筒状部の先端部が、前記外側筒状部の第1底壁に当接している
ことを特徴とするガスセンサ。 - 前記外側筒状部の底壁のうち、前記内側筒状部の側壁の外周面よりも径方向の外側に位置する部分に少なくとも一つ以上の水抜き孔を形成したことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか記載のガスセンサ。
- 前記内側筒状部の側壁のうちで前記外側筒状部の内部に位置する部位には、水抜き孔が形成され、
この水抜き孔は、自身の内周縁の中で前記プロテクタの軸方向の先端側に位置する先端側端縁が、前記外側筒状部の側壁の最も先端側に位置する前記外壁ガス導入口の内周縁の中で前記プロテクタの軸方向の後端側に位置する後縁側端縁よりも、前記プロテクタの軸方向の先端側に位置するように、形成されている
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか記載のガスセンサ。 - 前記水抜き孔の内周縁の後端側端縁に一端が連結され、他端が、該水抜き孔の後端側端縁から当該プロテクタの先端側に向かって当該プロテクタの径方向の中心に近づくように傾斜して延出された第二のガイド体、
を備えたことを特徴とする請求項6に記載のガスセンサ。 - 前記内側筒状部の側壁の一部において、前記プロテクタの軸方向に対して交差する切り目を設け、この切り目からプロテクタの軸方向の後端側の部位が前記内側筒状部の側壁に連なる形態で径方向の内側に向かって突出されることにより、前記プロテクタの軸方向に延設された第2のガイド体と前記水抜き孔が構成されることを特徴とする請求項6に記載のガスセンサ。
- 前記内側筒状部の側壁には、前記水抜き孔が複数形成され、
該複数の水抜き孔の総開口面積は、前記複数の内壁ガス導入口の総開口面積よりも小さいことを特徴とする請求項6乃至請求項8の何れか記載のガスセンサ。 - 前記ガイド体は、
前記外壁ガス導入口の端部から延出する角度が、外側筒状部の外周の接線に対し、内側に向け、35°以上70°以下の範囲内になるように、形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか記載のガスセンサ。
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