JP6904881B2 - ガスセンサ - Google Patents
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Description
主体金具1100は先後に貫通する内孔1100hを有し、セラミックホルダ300から先端側に突出したセンサ素子21の保護層25の後端部26が、内孔1100h内に収容されている。さらに、主体金具1100の先端には金属製のプロテクタ510、610が装着され、センサ素子21を保護している。プロテクタ510、610の通気孔560、670は、各プロテクタの中心を対称中心として周方向に点対称に配置されている。
しかしながら、検知部が通気孔560よりも後端側に配置する構成にしてしまうと、被測定ガスが検知部まで到達し辛くなりセンサ素子の応答性が悪化する虞がある。また、ガスセンサの小型化を目的としてセンサ素子の先端が通気孔560よりも後端側に配置される構成にする場合には、内孔1100hに向かう被測定ガスのガス流を形成することが肝要であるが、図7のプロテクタ510、610にあっては、各通気孔が同開口面積で点対称に配置されているため、導入された被測定ガス同士が正面衝突してガス流が乱れるため、内孔1100hに向かう被測定ガスのガス流を形成することが困難である。そのため、センサ素子の応答性が悪化する虞がある。
このようなガスセンサによれば、ガス導入孔が周壁の周方向に非対称に配置されているため、各々のガス導入孔から導入された被測定ガス同士が正面衝突してガス流が乱れることを抑制できる。
さらに、一方側の分割領域に位置するガス導入孔の総開孔面積が、他方側の分割領域に位置するガス導入孔の総開孔面積よりも小さくなるように構成されているため、一方側に位置するガス導入孔から導入された被測定ガスと他方側に位置するガス導入孔から導入された被測定ガスとが衝突するような場合であっても、総開孔面積の大きい他方側から導入される被測定ガスの方が一方側に比べて導入量が多いため、主体金具の内孔側に向かう被測定ガスのガス流を形成することができる。
このようなガスセンサによれば、被水性を確保することができる。
このようなガスセンサによれば、一方側のガス導入孔の開孔面積は全て他方側のガス導入孔の開孔面積よりも小さいため、主体金具の内孔側に向かう被測定ガスのガス流を強く形成することができる。
このようなガスセンサによれば、他方側のガス導入孔から導入される被測定ガスのガス流を乱すことなく主体金具の内孔側に向かう被測定ガスのガス流を形成することができる。
このようなガスセンサによれば、他方側のガス導入孔から導入される被測定ガスがセンサ素子に衝突せずに対向側のプロテクタ内壁に衝突するため、ガス流を乱すことなく主体金具の内孔側に向かう被測定ガスのガス流を形成することができる。
センサ素子21のうち、検知部22が形成された先端寄り部位が、セラミックホルダ30の先端向き面30aより先端に突出している(図2参照)。このように挿通孔32を通されたセンサ素子21は、セラミックホルダ30の後端面側(図示上側)に配置されたシール材(本例では滑石)41を、絶縁材からなるスリーブ43、リングワッシャ45を介して先後方向に圧縮することによって、主体金具11の内側において先後方向に気密を保持して固定されている。なお、センサ素子21の後端29を含む後端29寄り部位はスリーブ43及び主体金具11より後方に突出しており、その後端29寄り部位に形成された各電極端子24に、シール材85を通して外部に引き出された各リード線71の先端に設けられた端子金具75が圧接され、電気的に接続されている。また、この電極端子24を含むセンサ素子21の後端29寄り部位は、保護筒81でカバーされている。以下、さらに詳細に説明する。
一方、図2に示すように、主体金具11は、軸線O方向に貫通する内孔18を有している。内孔18は先端側に設けられた小径孔18a、及び小径孔18aよりも後端側に設けられ、小径孔18aよりも径大な大径孔18bを備えている。そして、小径孔18aの内面17aと、大径孔18bの内面17cとを繋ぐ後端向き面17bを備えている。本例では後端向き面17bは先端へ向かって先細るテーパ状に形成されている。又、内面17a、後端向き面17b、内面17cを合わせて主体金具11の内周面17と表記する。
一方、挿通孔32は、セラミックホルダ30の中心に設けられると共に、センサ素子21のうち保護層25よりも後端側の部位が略隙間なく通るように、センサ素子21の横断面とほぼ同一の寸法の矩形の開口とされている。
センサ素子21は、セラミックホルダ30の挿通孔32に通され、センサ素子21の先端をセラミックホルダ30の先端面向き面30a及び主体金具11の先端12aよりも先方に突出させている。又、保護層25の後端部26は凹孔35に収容されている。なお、センサ素子21をセラミックホルダ30の挿通孔32に通して組付ける際に、保護層25が挿通孔32に衝突して保護層25が損傷することを防止するため、保護層25の後端部26を、挿通孔32の先端(底面35b)よりも先端側に離間させるとよい。また、保護層25のうち、凹孔35内に収容される後端部26の軸線方向長さが、凹孔35の外側に配置される先端部の軸線方向長さよりも短くされている。これにより、センサ素子21の検出精度の低下を抑制している。
凹孔35の内周面35iは、凹孔35内に収容された保護層25の外周面と離間すると共に、主体金具11の小径孔18aの内面17a及びプロテクタ51の最内周側(素子と直接対向する)となる内側のプロテクタ51の内周面51aよりも全周に亘って径方向内側に位置している。
なお、本願で定義する「対称」とは、プロテクタ51の中心を対称中心として点対称なもののみを指している。換言すると、プロテクタ51の中心を対称中心として点対称ではないものは全て本願で定義する「非対称」に含まれる。例えば、プロテクタ51の中心を通る直線に対して線対称なものであっても、プロテクタ51の中心を対称中心として点対称でない限りにおいては本願で定義する「非対称」に含まれる。
因みに、このシール材85は端子金具保持部材91の後端を先方に押す形で配置されており、これにより、この端子金具保持部材91及びその内部に設けられた端子金具75の取付け安定が図られている。なお、端子金具保持部材91はその外周に形成されたフランジ93を保護筒81の内側に固定された環状支持部材80の上に支持させられており、これにてシール材85の圧縮力を受けている。
具体的には、上記形態ではセンサ素子を、横断面が長方形(矩形)の帯板状のものとしたが、本発明のガスセンサに使用されるセンサ素子は、横断面が正方形のものであっても、それ以外のものであってもよい。さらに、上記においては全領域空燃比ガスセンサにおいて具体化したが、本発明に係るガスセンサは、その他のガスセンサにおいても具体化できる。また、通気孔も真円に限らず、矩形等であってもよい。また、各通気孔の開口面積もそれぞれ異ならせてもよい。
11…主体金具(ハウジング)
18…内孔
21…センサ素子
22…検知部
25…保護層
30…セラミックホルダ
32…セラミックホルダの挿通孔
35…凹孔
51…内側のプロテクタ
56、67…通気孔
61…外側のプロテクタ
O…軸線
Claims (3)
- 軸線方向に延び、先端側に被検出ガス中の特定ガス成分を検出する検知部を有するセンサ素子と、
前記センサ素子の周囲を取り囲んで保持する筒状の主体金具と、
周壁およびその先端側に先端壁を有し、自身の基端部が前記主体金具の先端側に固定されると共に、前記周壁に前記被検出ガスを自身の内部に導入するためのガス導入孔が形成されたプロテクタと、を備えたガスセンサであって、
前記検知部は前記ガス導入孔のうち最基端側に位置するガス導入孔よりも後端側に配置され、
前記プロテクタを前記軸線方向と直交し、且つ、前記ガス導入孔を通る平面で切断した円断面をみたとき、前記ガス導入孔は前記周壁の周方向に非対称に配置されており、
前記円断面の中心を通り、且つ、前記ガス導入孔を通らない任意の直線で前記円断面を2分割した場合に、一方側の分割領域に位置する前記ガス導入孔の総開孔面積は、他方側の分割領域に位置する前記ガス導入孔の総開孔面積よりも小さく、
さらに、前記一方側の分割領域に位置する前記ガス導入孔の開口面積は、他方側の分割領域に位置する前記ガス導入孔のいずれの開口面積よりも小さいガスセンサ。 - 請求項1に記載のガスセンサであって、
前記他方側の分割領域に位置する前記ガス導入孔の開孔面積は、6.4mm2以下であるガスセンサ。 - 請求項1または請求項2に記載のガスセンサであって、
前記センサ素子の先端は、前記ガス導入孔のうち最基端側に位置するガス導入孔よりも後端側に配置されるガスセンサ。
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