JP4423309B2 - Gas sensor - Google Patents
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Description
本発明は、酸素センサ、NOXセンサ等、被測定ガスに曝した状態で用いられ、内部に収納しているガス検出素子を被測定ガスに含まれている水分などから保護するプロテクタを備えたガスセンサに関する。 The present invention includes a protector that is used in a state exposed to a gas to be measured, such as an oxygen sensor and a NO x sensor, and that protects a gas detection element housed in the gas from moisture contained in the gas to be measured. The present invention relates to a gas sensor.
従来より、自動車のエンジンなどの内燃機関に取り付けられ、排気ガス(被測定ガス)中の特定ガス成分を検出するガスセンサが開発されている。そして、その中の一つとして、例えばジルコニアなどの固体電解質からなるガス検出素子を用い、酸素濃度を検出するガスセンサ(酸素センサ)や酸化窒素ガス濃度を検出するNOXセンサなどが知られている。 Conventionally, a gas sensor that is attached to an internal combustion engine such as an automobile engine and detects a specific gas component in exhaust gas (a gas to be measured) has been developed. As one of them, a gas sensor (oxygen sensor) that detects a gas concentration using a solid electrolyte such as zirconia, for example, and an NO x sensor that detects a nitrogen oxide gas concentration are known. .
一般的に、この形態のガスセンサは、ガス検出素子に形成されたガス接触部を排気ガスに曝した構造をしており、ヒータを用いてガス検出素子を高温(約300℃)に加熱して活性化し、排気ガス中の酸素濃度を検出している。 In general, this type of gas sensor has a structure in which a gas contact portion formed on the gas detection element is exposed to exhaust gas, and the gas detection element is heated to a high temperature (about 300 ° C.) using a heater. It is activated and detects the oxygen concentration in the exhaust gas.
ところで、ガス検出素子は熱衝撃に対して脆いので、高温に加熱された状態のガス検出素子に排気ガス中の水分が付着すると、クラックが発生するなどして破損する虞がある。
このため、ガスセンサにはガス検出素子のガス接触部を覆うプロテクタが装着され、ガス検出素子に水滴が付着しないように保護されている。
By the way, since the gas detection element is fragile to thermal shock, if moisture in the exhaust gas adheres to the gas detection element heated to a high temperature, there is a possibility that the gas detection element may be broken due to a crack.
For this reason, a protector that covers the gas contact portion of the gas detection element is attached to the gas sensor to protect the gas detection element from water droplets.
そして、このプロテクタは、側面や底面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部に導き、ガス検出素子部においてガス成分が測定された後は、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。 And this protector is equipped with the inlet and outlet of the gas to be measured on the side and bottom, and introduces the gas to be measured from the inlet of the protector and leads it to the gas detection element, where the gas component is measured in the gas detection element After that, the measurement gas is introduced and discharged such that it is discharged from the discharge port.
ところで、前記ガスセンサは、被測定ガスの流れる方向に対してガスセンサの中心軸が必ずしも一定の向きに設置されるものではなく、排気管の形状や排気管周辺の構造に制約を受けてガスセンサの中心軸を傾斜して取り付けることがある。 By the way, the gas sensor is not necessarily installed with the central axis of the gas sensor in a fixed direction with respect to the flow direction of the gas to be measured, and is limited by the shape of the exhaust pipe and the structure around the exhaust pipe. The shaft may be tilted.
そのため、被測定ガスの流れる方向に対してガスセンサのセンサ中心軸を傾斜して取り付けても、ガス検出素子を水分の付着から保護でき、且つ、プロテクタ内への被測定ガスの導入と排出口からの被測定ガスの排出を損なうことが無く、被測定ガスのガス成分を検出する応答性と検出精度が優れたガスセンサが求められている。 Therefore, even if the sensor central axis of the gas sensor is inclined with respect to the flow direction of the gas to be measured, the gas detection element can be protected from the adhesion of moisture, and the gas to be measured is introduced into the protector from the discharge port. Therefore, there is a need for a gas sensor that does not impair the discharge of the gas to be measured and that has excellent responsiveness and detection accuracy for detecting the gas component of the gas to be measured.
ガス検出素子を保護、被測定ガス中に含有される水分の除去、被測定ガスの導入と排出等を効果的に行うために、プロテクタを内側筒状部と外側筒状部とからなる二重構造にしたガスセンサがある。 In order to protect the gas detection element, remove moisture contained in the gas to be measured, and introduce and discharge the gas to be measured effectively, the protector has a double-layered structure consisting of an inner cylindrical portion and an outer cylindrical portion. There is a structured gas sensor.
従来のプロテクタが二重構造を有するガスセンサは、内側筒状部の側壁と外側筒状部の側壁が空隙を介し同軸状に配置され、これらの側壁には、被測定ガスの導入口(第一側ガス入口と第二側ガス入口)が形成されている。また、外側筒状部の導入口に、内側筒状部の側壁外面を取り囲む旋回流を発生させるためのガイド体を配置している。これによって、外側筒状部の導入口から導入した被測定ガスは、ガイド体の旋回流を生じさせる機能により、相対的に重い水滴と相対的に軽いガス成分とに分離されることになり、そして、水分が除去された被測定ガスを内側筒状部の導入口から内側筒状部内に流入させてガス検出素子に接触させることにより、被測定ガス中の特定ガス成分を検出する。その後、被測定ガスを内側筒状部の底壁に設けた排出口(第一側ガス出口)を通過させ、外側筒状部の底壁に設けた排出口(第二側ガス出口)から排出させている。(例えば、特許文献1参照)
また、プロテクタが二重構造を有するガスセンサとして、内側筒状部の側壁と外側筒状部の側壁が空隙を介し同軸状に配置され、内側筒状部の先端が外側筒状部より軸方向に突き出して構成されているものもある。そして、内側筒状部の側壁、外側筒状部の側壁、内側筒状部の底壁等には、被測定ガスの流入兼排出開口が複数形成されている。これによって、被測定ガスを流入兼排出開口からプロテクタ内に導入し、プロテクタ内でガス成分を検出した被測定ガスを流入兼排出開口からプロテクタ外へ排出させている。(例えば、特許文献2参照)
ところで、前記ガスセンサは、被測定ガスの流れる方向に対してガスセンサの中心軸が必ずしも一定の向きに設置されるものではなく、排気管の形状や排気管周辺の構造に制約を受けてガスセンサの中心軸を傾斜して取り付けることがある。
In a gas sensor having a double structure of a conventional protector, the side wall of the inner cylindrical part and the side wall of the outer cylindrical part are arranged coaxially via a gap, and the inlet of the gas to be measured (first measurement) is provided on these side walls. Side gas inlet and second side gas inlet) are formed. Moreover, the guide body for generating the swirl | flow which surrounds the side wall outer surface of an inner side cylindrical part is arrange | positioned at the inlet of an outer side cylindrical part. As a result, the gas to be measured introduced from the inlet of the outer cylindrical portion is separated into relatively heavy water droplets and relatively light gas components by the function of causing the swirling flow of the guide body, Then, the gas to be measured from which moisture has been removed flows from the inlet of the inner cylindrical portion into the inner cylindrical portion and is brought into contact with the gas detection element, thereby detecting a specific gas component in the measured gas. Thereafter, the gas to be measured is passed through the discharge port (first gas outlet) provided on the bottom wall of the inner cylindrical part, and discharged from the discharge port (second gas outlet) provided on the bottom wall of the outer cylindrical part. I am letting. (For example, see Patent Document 1)
Further, as a gas sensor having a double structure of the protector, the side wall of the inner cylindrical part and the side wall of the outer cylindrical part are arranged coaxially through a gap, and the tip of the inner cylindrical part is more axial than the outer cylindrical part. Some are configured to protrude. A plurality of inflow / exhaust openings for the gas to be measured are formed in the side wall of the inner cylindrical portion, the side wall of the outer cylindrical portion, the bottom wall of the inner cylindrical portion, and the like. As a result, the gas to be measured is introduced into the protector from the inflow / discharge opening, and the gas to be measured whose gas component is detected in the protector is discharged from the inflow / discharge opening to the outside of the protector. (For example, see Patent Document 2)
By the way, the gas sensor is not necessarily installed with the central axis of the gas sensor in a fixed direction with respect to the flow direction of the gas to be measured, and is limited by the shape of the exhaust pipe and the structure around the exhaust pipe. The shaft may be tilted.
そのため、被測定ガスの流れる方向に対してガスセンサのセンサ中心軸を傾斜して取り付けても、ガス検出素子を水分の付着から保護でき、プロテクタ内への被測定ガスの導入と排出口からの被測定ガスの排出を損なうことが無く、被測定ガスのガス成分を検出する応答性と検出精度が優れたガスセンサが求められている。
しかしながら、特許文献1に開示されたガスセンサによれば、内側筒状部に形成された被測定ガスの排出口が外側筒状部の内部に構成され、内側筒状部の底面に設けた排出口から被測定ガスの導入口まで空隙があるので、プロテクタ内の被測定ガスの置換が不十分となり、被測定ガスのガス成分を検出する応答性を損なう場合があるという問題があった。
However, according to the gas sensor disclosed in
つまり、外側筒状部の導入口から導入した被測定ガスの一部が、内側筒状部の導入口に入らず外側筒状部の側壁と内側筒状部の側壁との空隙を経由して外側筒状部の排出口から排出されたり、ガス成分が検出され内部筒状部の排出口から排出された被測定ガスが、内側筒状部の側壁と外側筒状部の側壁との空隙を還流して再び内側筒状部の導入口から内側筒状部の内部に流入されたりすることにより、プロテクタ内の被測定ガスの置換が不十分となることがある。 In other words, a part of the gas to be measured introduced from the inlet of the outer cylindrical part does not enter the inlet of the inner cylindrical part and passes through the gap between the side wall of the outer cylindrical part and the side wall of the inner cylindrical part. The gas to be measured discharged from the outlet of the outer cylindrical part or gas component detected and discharged from the outlet of the inner cylindrical part passes through the gap between the side wall of the inner cylindrical part and the side wall of the outer cylindrical part. By recirculating and flowing again into the inner cylindrical portion from the inlet of the inner cylindrical portion, the measurement gas in the protector may be insufficiently replaced.
また、特許文献2に開示されているガスセンサによれば、プロテクタの底面に被測定ガスの流入兼排出口を備え、このプロテクタ底面を介したプロテクタの内方にガス検出素子を配設しているので、プロテクタ底面の流入兼排出口から水滴や水分を含有した被測定ガスが流入し易く、ガス検出素子に水滴や水分が付着し、クラックが発生するなどして破損する虞があるという問題があった。
Further, according to the gas sensor disclosed in
さらに、プロテクタの流入兼排出口を付設した底面が被測定ガス流れ方向に対向するようにセンサ中心軸が傾斜すると、流入兼排出口から水滴や水分を含有したガスが流入し易いという問題があった。 Furthermore, if the sensor central axis is tilted so that the bottom surface with the protector inflow / discharge port faces the direction of gas flow to be measured, there is a problem that gas containing water droplets or moisture easily flows from the inflow / discharge port. It was.
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、被測定ガスの流れる方向に対してガスセンサのセンサ中心軸を傾斜して取り付けても、水分や水滴を含んだ被測定ガスがプロテクタ内部に流入することが無く、ガス検出素子を水分の付着から保護でき、プロテクタ内の被測定ガスの導入と排出を損なうことが無く、被測定ガスの置換を良好に行うことができ、被測定ガスのガス成分を検出する応答性と検出精度が優れたガスセンサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these problems. Even when the sensor central axis of the gas sensor is inclined with respect to the direction of flow of the gas to be measured, the gas to be measured including moisture and water droplets flows into the protector. The gas detection element can be protected from moisture adhesion, the introduction and discharge of the gas to be measured in the protector is not impaired, and the gas to be measured can be satisfactorily replaced. An object of the present invention is to provide a gas sensor with excellent response and detection accuracy for detecting components.
かかる目的を達成するためになされた請求項1に記載の発明は、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、前記プロテクタに、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、前記内側筒状部及び前記外側筒状部から軸方向の先端側に配置した底側筒状部とを備え、前記内側筒状部は、筒状の内側側壁と、当該内側側壁に連結した内側底壁を備え、前記外側筒状部は、筒状の外側側壁と、この外側側壁から前記内側側壁に向かって折曲し内側底壁又は内側側壁に連結した外側底壁を備え、前記底側筒状部は、前記内側底壁又は前記外側底壁から前記プロテクタの先端に向かう軸方向に突き出した筒状の底側側壁と、この底側側壁の先端部に連結した底側底壁とを備え、前記プロテクタは、前記外側底壁を前記内側底壁の縁端部又は前記内側側壁と連結するとともに、この連結部から前記外側側壁を軸方向の先端に向かって折曲して突き出し、この突き出し部を前記底側側壁とし、前記外側側壁に、被測定ガスを前記外側筒状部に導入するために、複数の外壁ガス導入口を形成し、前記内側側壁に、被測定ガスを前記内側筒状部に導入するために、複数の内壁ガス導入口を形成し、前記内側底壁に、被測定ガスを前記内側筒状部から前記底側筒状部へ排出するために第1の排出口を形成し、前記底側底壁に、被測定ガスを前記底側筒状室からプロテクタ外方へ排出するために第2の排出口を形成し、前記外側底壁に、前記外側筒状部に溜まった水滴を排出するための水抜き孔を形成した
ことを特徴とする。
The invention according to
A case surrounding the radial periphery of the gas detection element with the gas contact portion protruding from the tip, and a bottomed cylindrical shape fixed to the case so as to cover the gas contact portion of the gas detection element A gas sensor comprising a protector, wherein the protector includes an inner cylindrical portion, an outer cylindrical portion coaxially disposed on a side wall of the inner cylindrical portion via a gap, the inner cylindrical portion, and the outer cylindrical portion. A bottom cylindrical portion disposed on the distal end side in the axial direction from the cylindrical portion, and the inner cylindrical portion includes a cylindrical inner side wall and an inner bottom wall connected to the inner side wall, and the outer cylinder The cylindrical portion includes a cylindrical outer side wall and an outer bottom wall that is bent from the outer side wall toward the inner side wall and connected to the inner bottom wall or the inner side wall, and the bottom side cylindrical portion includes the inner bottom Axial direction from the wall or the outer bottom wall toward the tip of the protector A cylindrical bottom side wall protruding, and a the bottom side wall of the tip bottom bottom wall coupled to said protector, a edge portion or said inner sidewall of said outer bottom wall said inner bottom wall As well as connecting, the outer side wall is bent and protruded from the connecting portion toward the tip in the axial direction, this protruding portion is used as the bottom side wall, and the gas to be measured is supplied to the outer cylindrical portion. In order to introduce, a plurality of outer wall gas inlets are formed, and a plurality of inner wall gas inlets are formed on the inner side wall in order to introduce a gas to be measured into the inner cylindrical portion. A first discharge port is formed to discharge the gas to be measured from the inner cylindrical portion to the bottom cylindrical portion, and the gas to be measured is provided from the bottom cylindrical chamber to the protector on the bottom bottom wall. A second discharge port is formed to discharge outward, and the outer bottom wall Characterized in that the formation of the drain hole for discharging the accumulated water droplets to the tubular portion.
請求項1に記載のガスセンサによれば、被測定ガスの流れる方向に対してガスセンサ中心軸を傾斜して取り付けても、ガス検出素子を水分の付着から保護でき、プロテクタ内の被測定ガスの置換を良好に行うことができ、被測定ガスのガス成分を検出する応答性と検出精度が優れたガスセンサを得ることができる。
According to the gas sensor of
つまり、本ガスセンサは、被測定ガスの第1の排出口を備えた内側底壁と、被測定ガスの第2の排出口を備えた底側底壁とを形成し、第2の排出口から流入する被測定ガスが直接ガス検出素子に接触することがないように、内側底壁によって仕切る構成としたので、被測定ガスが第2の排出口から底側筒状部内に流入することがあっても、内側筒状部内への流入を低減できる。また、第2の排出口から流入したガスを内側底壁に当接させることにより、被測定ガス中に含有されている水分を凝縮して分離させ、この被測定ガスが第1排出口から内側筒状部に流入することがあっても、ガス検出素子への水分の付着を低減できる。また、外側底壁に、外側筒状部に溜まった水滴を排出するための水抜き孔を形成したので、被測定ガスが外側筒状部内の周壁に接触して発生した凝縮水を、水抜き孔を経由してプロテクタの外部に除去でき、外側筒状部内に水滴が溜まることなく、内側筒状部内への水滴の浸入を防止できる。 That is, this gas sensor forms an inner bottom wall provided with a first discharge port for the gas to be measured and a bottom side bottom wall provided with a second discharge port for the gas to be measured, from the second discharge port. Since the gas to be measured is partitioned by the inner bottom wall so that the gas to be measured does not directly contact the gas detection element, the gas to be measured may flow into the bottom cylindrical portion from the second outlet. However, inflow into the inner cylindrical portion can be reduced. In addition, by bringing the gas flowing in from the second discharge port into contact with the inner bottom wall, the moisture contained in the gas to be measured is condensed and separated, and the gas to be measured is brought into the inner side from the first discharge port. Even if it flows into the cylindrical portion, the adhesion of moisture to the gas detection element can be reduced. In addition, a drain hole is formed in the outer bottom wall to discharge water droplets accumulated in the outer cylindrical part, so that the condensed water generated when the gas to be measured contacts the peripheral wall in the outer cylindrical part is drained. It can be removed to the outside of the protector via the hole, and water droplets can be prevented from entering the inner cylindrical portion without collecting water droplets in the outer cylindrical portion.
また請求項1に記載のガスセンサによれば、外側底壁を折曲して底側側壁を形成したので、底側側壁を形成するための新たな部品や接合加工工程が不要となり、生産性を向上できる。 According to the gas sensor of the first aspect , since the bottom side wall is formed by bending the outer bottom wall, a new part and a joining process for forming the bottom side wall are not required, and productivity is reduced. It can be improved.
次に、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のガスセンサにおいて、前記プロテクタは、前記第1排出口と前記第2排出口を、ガスセンサの軸方向で重なり合うことのない位置に配設したことを特徴とする。
Next, the invention according to
請求項2に記載のガスセンサによれば、前記第1の排出口と前記第2の排出口を、軸方向で重なり合うことのない位置にずらして形成したので、第2の排出口から流入した被測定ガスが内側底壁に当接し易く、この被測定ガスの内側筒状部へ流入を防止する効果をより向上できる。また、第2の排出口から流入した被測定ガスが内側底壁に当接し易くなるので、この被測定ガス中に含有している水分を凝縮して分離させる効果が向上し、僅かに被測定ガスが第1排出口から内側筒状部内に流入することがあっても、ガス検出素子に水分が付着することなく、ガス検出素子をより確実に保護できる。 According to the gas sensor of the second aspect , the first discharge port and the second discharge port are formed so as to be shifted to a position where they do not overlap in the axial direction. The measurement gas can easily come into contact with the inner bottom wall, and the effect of preventing the measurement gas from flowing into the inner cylindrical portion can be further improved. In addition, since the gas to be measured flowing from the second discharge port easily comes into contact with the inner bottom wall, the effect of condensing and separating the moisture contained in the gas to be measured is improved, and the gas to be measured is slightly measured. Even if gas flows into the inner cylindrical portion from the first discharge port, the gas detection element can be more reliably protected without moisture adhering to the gas detection element.
次に、請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載のガスセンサにおいて、前記底側筒状部は、前記底側側壁を前記底側底壁に向かって縮径するようにテーパを付けて形成したことを特徴とする。 Next, according to a third aspect of the present invention, in the gas sensor according to the first or second aspect, the bottom cylindrical portion is configured such that the diameter of the bottom side wall is reduced toward the bottom bottom wall. It is characterized by being formed with a taper.
請求項3に記載のガスセンサによれば、底側側壁を底側底壁に向かって縮径するテーパを付けて形成したので、底側側壁の外周囲を流れる被測定ガスがこのテーパに当接することにより、テーパに沿って底側底壁に向かって流れる。そして、このテーパに沿って被測定ガスの流れが発生することにより、底側底壁に対向するように流れている被測定ガスの向きを回避できるので、被測定ガスが第2の排出口から流入することを抑制できる。また、テーパに沿って流れる被測定ガスによって底側底壁の近傍に負圧が生じるので、この底側側壁に形成した第2の排出口から被測定ガスを速やかに排出でき、プロテクタ内における被測定ガスの置換をより良好にし、被測定ガス中の特定ガス成分を検出する応答速度と検出精度をより向上できる。 According to the gas sensor of the third aspect , since the bottom side wall is formed with a taper that reduces the diameter toward the bottom side bottom wall, the gas to be measured that flows around the bottom side wall contacts the taper. By this, it flows toward the bottom side bottom wall along the taper. Then, since the flow of the gas to be measured is generated along the taper, the direction of the gas to be measured flowing so as to face the bottom wall can be avoided, so that the gas to be measured is discharged from the second outlet. Inflow can be suppressed. In addition, since the gas to be measured flowing along the taper generates a negative pressure in the vicinity of the bottom side bottom wall, the gas to be measured can be quickly discharged from the second outlet formed in the bottom side wall, and the gas to be measured in the protector can be discharged. The replacement of the measurement gas can be made better, and the response speed and detection accuracy for detecting a specific gas component in the gas to be measured can be further improved.
次に、請求項4に記載の発明は、請求項1乃至請求項3の何れか記載のガスセンサにおいて、前記底側筒状部は、前記外壁ガス導入口に内側に向けて延出するガイド体を付設したことを特徴とする。
Next, the invention according to
請求項4に記載のガスセンサによれば、外壁ガス導入口に、内側に向けて延出するガイド体を付設したので、外壁ガス導入口から導入した被測定ガス中の水分を凝縮して除去し、比重が軽くなった被測定ガスを内壁ガス導入口に向かって流して、速やかに、内側筒状部内に導入できる。 According to the gas sensor of the fourth aspect , since the guide body extending inward is attached to the outer wall gas introduction port, the moisture in the measurement gas introduced from the outer wall gas introduction port is condensed and removed. The gas to be measured having a reduced specific gravity can be flowed toward the inner wall gas inlet and can be quickly introduced into the inner cylindrical portion.
つまり、このガイド体は、被測定ガスを内側筒状部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、相対的に重い水滴は相対的に軽いガス成分と分離されて、分離された水滴は外側筒状部の内周面に押し付けられる。これにより、被測定ガス中に水滴が含まれる場合にも、その水滴は内側筒状部の内側に侵入しにくく、ガス検出素子を保護する機能が向上する。 In other words, the guide body has a function of generating a swirling flow in a state in which the gas to be measured surrounds the outer peripheral surface of the inner cylindrical portion, and relatively heavy water droplets are relatively moved by the inertial force generated by the swirling flow. Separated from the light gas component, the separated water droplets are pressed against the inner peripheral surface of the outer cylindrical portion. As a result, even when water droplets are included in the gas to be measured, the water droplets do not easily enter the inside of the inner cylindrical portion, and the function of protecting the gas detection element is improved.
以下、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
図1は本発明が適用された本発明が適用されたガスセンサの構成を表す断面図、図2は本実施形態のプロテクタの形状を表す断面図と図中のB−B断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a gas sensor to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a shape of a protector according to the present embodiment, and a cross-sectional view taken along line BB in the drawing.
図1、図2において、1はガスセンサであり、このガスセンサ1には、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2と、ガス検出素子2を突き出させた状態で把持するケース3と、ガス検出素子2の周囲を覆うように、ケース2に固定された有底筒状のプロテクタ4とが備えられている。
1 and 2,
そして、ガス検出素子2は、ケース3の先端側より配置されるセラミックホルダー62、タルク粉末63、セラミックスリーブ64を介してケース3に固定されている。また、ケース3の後端側外周には、外筒65が溶接等により固定されている。また、外筒65の後端側の内側には、ガス検出素子2との電気的接続を、リードフレーム61を介して外部と行うためのリード線66が挿通されるセラミックセパレータ67とグロメット69とが配置されている。なお、セラミックセパレータ67は、軸線方向の略中央の外周面に外向きに突出するフランジ部68が形成され、このフランジ部68が外筒65において内向きに突出する形態で形成された外側支持部70により支持されている。また、グロメット69は、外筒65の内側に弾性的に嵌入されている。
The
プロテクタ4は、内側筒状部101と、内側筒状部101の側壁に空隙を介し同軸状に配置した外側筒状部102と、内側筒状部101及び外側筒状部102から軸方向の先端側に配置した底側筒状部103とを備えている。
The
外側筒状部102は、筒状の外側側壁6と、この外側側壁6から後述の内側側壁5に向かって折曲し内側側壁5及び後述の内側底壁10に連結した外側底壁11を備えている。そして、この連結部から外側底壁11を軸方向の先端に向かって折曲して突き出し、この突き出し部を後述の底側側壁12として一体に形成している。
The outer
そして、外側筒状部102の外側側壁6には、被測定ガスを外側筒状部102内に導入するために、内側に向けて延出するガイド体9を付設した外壁ガス導入口8が、円周における45°間隔で複数形成されている(図2(b)参照)。このガイド体9は、図2に示すごとく、外側側壁6を、コ字状に切り欠いて、その切り欠け片を外側側壁6の外周の接線に対し、内側に向けて略45度曲げ加工することにより形成されている。そして、このガイド体9は、被測定ガスを内側側壁5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。そして、外側筒状部102の外側底壁11には、外側筒状部102に溜まった水滴を排出するために水抜き孔16が複数形成されている。
The
内側筒状部101には、被測定ガスをガス検出素子2の周囲に導入するために、内側側壁5に内壁ガス導入口7が、外壁ガス導入口8よりもケース3に近傍する位置に、ガス検出素子2に対向するように形成されている。この内壁ガス導入口7は、外壁ガス導入口8に対して、円周方向において22.5°ずらして配置され、円周における45°間隔で複数形成されている。外壁ガス導入口8に対向する位置における内側側壁5の外周面は、外側側壁6の外周面と平行に形成されている。
In the inner
また、内側筒状部101の内側底壁10に、被測定ガスを内側筒状部101から底側筒状部103へ排出するために第1の排出口14が複数形成されている。この第1の排出口14は、後述の底側底壁13に形成した第2の排出口15とガスセンサ1の軸方向で重なり合うことのないように、第2の排出口15の外側に形成されている。この内側底壁10を、内側筒状部101と底側筒状部103とを仕切るように構成することで、後述の第2排出口15から浸入した被測定ガスが、内側筒状部101内に浸入することのないように抑制できる。
A plurality of
底側筒状部102は、前述したように外側底壁11と一体に形成された底側側壁12と、底側側壁12の先端部に連結された底側底壁13とから形成されている。
底側側壁12は、底側底壁13に向かって縮径するようにテーパを付けて形成し、底側側壁12には、被測定ガスをプロテクタ4の外方に排出するための第2排出口15が、第1排出口14とガスセンサ1の軸方向で重なり合うことのないように形成されている。
The bottom
The
以下に、前記の構成を有する実施形態のガスセンサの作用効果を記載する。
本実施の形態のガスセンサは、内側筒状部101及び外側筒状部102から軸方向の先端側に配置した底側筒状部103とを備え、内側筒状部101の内側底壁10に第1の排出口14を形成し、底側筒状部103の底側底壁13に第2の排出口15を形成したので、被測定ガスが第2の排出口15から底側筒状部103内に流入することがあっても、内側筒状部101への流入を低減でき、内側筒状部101内に収納されているガス検出素子に水分が接触しないようにより確実に保護できる。
Below, the effect of the gas sensor of embodiment which has the said structure is described.
The gas sensor according to the present embodiment includes an inner
また、第2の排出口15から流入した被測定ガスが内側底壁10に当接すると被測定ガス中に含有されている水分が凝縮して分離するので、この被測定ガスが第1排出口14から内側筒状部101内に流入することがあっても、ガス検出素子2に水分が付着することなく、ガス検出素子を保護できる。
Further, when the gas to be measured flowing from the
また、外側筒状部102の外側底壁11に少なくとも一つ以上の水抜き孔16を形成したので、被測定ガスが外側筒状部102内の周壁に接触して発生した凝縮水を、水抜き孔16を経由してプロテクタ4の外部に除去でき、外側筒状部102内に水滴が溜まることなく、内側筒状部101内への水滴の浸入を防止できる。
In addition, since at least one
また、底側筒状部103の底側側壁12を底側底壁13に向かって縮径するようにテーパを付けて形成したので、水滴を含んだ被測定ガスが第2の排出口15から流入することが無いように防止でき、被測定ガスを底側底壁13に形成した第2の排出口15から速やかに排出でき、プロテクタ4内における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。
In addition, since the
また、外壁ガス導入口8には、内側に向けて延出するガイド体9を付設したので、外壁ガス導入口8から導入した被測定ガスを確実に内側筒状部101の内側側壁5の外周面に接触させ、被測定ガス中の水分を凝縮して除去することができる。そして、この被測定ガスは、水分を除去して比重が軽くなっているので、速やかに、内側筒状部101内に導入できる。
Further, since the outer wall
次に、図3を用いて本発明のガスセンサの、種々の態様を説明する。図3は、プロテクタの詳細形状を断面図で表している。
尚、図3に表した種々の態様のガスセンサは、基本的に上記実施の形態で表したガスセンサ1と同じ構成なので共通と成る構成部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略し、特徴と成る部分について説明する。
Next, various aspects of the gas sensor of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a sectional view showing the detailed shape of the protector.
The gas sensor of various modes shown in FIG. 3 is basically the same in configuration as the
図3の(a)に表したプロテクタ30は、筒状の外側側壁36と、この外側側壁36から内側側壁35に向かって折曲し内側側壁35が挿通する挿通孔を形成した外側底壁11を備え、この挿通孔より先端側に内側側壁35を突き出し、この突き出し部を底側側壁32とし、底側側壁32の先端部に第2の排出口を付設した底側底壁33を連結し、内側筒状部側壁35内に第1の排出口34を形成した仕切り板17を係合し、この仕切り板17を内側筒状部101の内側底壁とした構成を有する。
The
(a)に表したプロテクタ30によれば、外側底壁11の挿通孔より先端側に突き出した内側側壁35を底側側壁32としたので、底側側壁32を形成するために新たな部品や接合加工工程が不要となり、生産性を向上できる。そして、内側筒状部101内に水分が浸入しないように、仕切り板17によって、防止することができる。
According to the
次に、図3の(b)に表したプロテクタ40は、内側筒状部101に筒状の内側側壁45と、第1の排出口14を付設した内側底壁10とを備え、外側筒状部102に、筒状の外側側壁46と、この外側側壁46から内側側壁36に向かって折曲した外側底壁11を備え、外側底壁11の端部を折曲して底側筒状部103の底壁43に向かう軸方向に突き出し、この突き出し部を底側筒状部103の底側側壁42とした構成を有する。また、内側底壁10と外側底壁11との間に第1の排出口14と重なる貫通孔21を形成した連結板48を重ねた構成を有する。
Next, the
(b)に表したプロテクタ40によれば、外側筒状部102の外側底壁11の端部を折曲して底側筒状部103の底側側壁42を形成したので、底側側壁42を形成するために新たな部品や接合加工工程が不要となり、生産性を向上できる。また、底側底壁43と内側底壁10との間に連結板48を重ねたので、第2排出口から水分を含んだ非測定ガスが流入しても、内側筒状部101に浸入することがないようにより確実に防止できる。
According to the
次に図3の(c)に表したプロテクタ50は、内側筒状部101に筒状の内側側壁55と、第1の排出口14を付設した内側底壁10とを備え、外側筒状部102に、筒状の外側側壁56と、この外側側壁56から内側に向かって折曲し貫通孔21を付設した外側底壁54とを備え、貫通孔21が内側筒状部101の内側底壁10に形成した第1の排出口14と重なるように、内側底壁10と外側底壁54とを重ねた構成を有する。また、底側筒状部103は、底側側壁52と第2の排出口51を付設した底側底壁53とを連結して形成し、底側側壁52の縁端部を外側底壁54に沿って折曲して密着した構成を有する。
Next, the
(c)に表したプロテクタ50によれば、内側底壁10と外側底壁54とを重ねたので、第2排出口51から水分を含んだ非測定ガスが流入しても、内側筒状部101に浸入することがないようにより確実にできる。
According to the
尚、本発明の実施の形態によれば、不要なガスが第2の排出口15から内側筒状部101内へ流入することがないように、プロテクタ4に底側筒状部103を設け、底側底壁53と内側底壁10とからなる二重構造としたが、さらに、内側側壁5内に仕切り板を嵌合させて、三重構造等の多重構造にしてもよい。
According to the embodiment of the present invention, the
また、本発明の実施の形態によれば、外側筒状部102の外側側壁6に、外壁ガス導入口8を45度間隔で均等に形成し、ガイド体9を外壁ガス導入口8の端部から外側側壁6の外周接線方向に対して45°に曲げて付設したが、このガイド体9の曲げ角度は45°に限定されるものではなく、ガスセンサの用途や形状、取り付け構造等に応じて曲げ角度を求めても良い。
Further, according to the embodiment of the present invention, the outer wall
また、本発明の実施の形態によれば、第1の排出口14や第2の排出口15の形状は、内側底壁10、底側底壁13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。
Further, according to the embodiment of the present invention, the shape of the
1…ガスセンサ、2…ガス検出素子、3…ケース、4,30,40,50…プロテクタ、5,35,45,55…内側側壁、6,36,46,56…外側側壁、7…内壁ガス導入口、8…外壁ガス導入口、9…ガイド体、10…内側底壁、11,54…外側底壁、12,32,42,52…底側側壁、13,33,43,53…底側底壁、14,34……第1の排出口、15,51…第2の排出口、16…水抜き孔、17…仕切り板(内側底壁)、21…貫通孔、47…連結板、61…リードフレーム、62…セラミックホルダー、63…タルク粉末、64…セラミックスリーブ、65…外筒、66…リード線、67…セラミックセパレータ、68…フランジ部、69…グロメット、70…外側支持部、101…内側筒状部、102…外側筒状部、103…底側筒状部。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
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、
前記プロテクタに、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、前記内側筒状部及び前記外側筒状部から軸方向の先端側に配置した底側筒状部とを備え、
前記内側筒状部は、筒状の内側側壁と、当該内側側壁に連結した内側底壁を備え、
前記外側筒状部は、筒状の外側側壁と、この外側側壁から前記内側側壁に向かって折曲し内側底壁又は内側側壁に連結した外側底壁を備え、
前記底側筒状部は、前記内側底壁又は前記外側底壁から前記プロテクタの先端に向かう軸方向に突き出した筒状の底側側壁と、この底側側壁の先端部に連結した底側底壁とを備え、
前記プロテクタは、前記外側底壁を前記内側底壁の縁端部又は前記内側側壁と連結するとともに、この連結部から前記外側側壁を軸方向の先端に向かって折曲して突き出し、この突き出し部を前記底側側壁とし、
前記外側側壁に、被測定ガスを前記外側筒状部に導入するために、複数の外壁ガス導入口を形成し、
前記内側側壁に、被測定ガスを前記内側筒状部に導入するために、複数の内壁ガス導入口を形成し、
前記内側底壁に、被測定ガスを前記内側筒状部から前記底側筒状部へ排出するために第1の排出口を形成し、
前記底側底壁に、被測定ガスを前記底側筒状部からプロテクタ外方へ排出するために第2の排出口を形成し、
前記外側底壁に、前記外側筒状部に溜まった水滴を排出するための水抜き孔を形成した
ことを特徴とするガスセンサ。 A gas detection element that extends in the axial direction and has a gas contact portion that is brought into contact with the gas to be measured at the tip portion;
A case surrounding the circumference of the gas detection element in a state where the gas contact portion protrudes from the tip;
A bottomed cylindrical protector fixed to the case so as to cover the gas contact portion of the gas detection element;
A gas sensor comprising:
The protector includes an inner cylindrical portion, an outer cylindrical portion coaxially disposed on a side wall of the inner cylindrical portion via a gap, and an axially distal end from the inner cylindrical portion and the outer cylindrical portion. With the disposed bottom cylindrical portion,
The inner cylindrical portion includes a cylindrical inner side wall and an inner bottom wall connected to the inner side wall,
The outer cylindrical portion includes a cylindrical outer side wall and an outer bottom wall that is bent from the outer side wall toward the inner side wall and connected to the inner bottom wall or the inner side wall.
The bottom cylindrical portion includes a cylindrical bottom side wall protruding in an axial direction from the inner bottom wall or the outer bottom wall toward the tip of the protector, and a bottom bottom connected to the tip of the bottom side wall. With walls,
The protector connects the outer bottom wall to an edge portion of the inner bottom wall or the inner side wall, and bends and protrudes the outer side wall from the connecting portion toward the tip in the axial direction. The bottom side wall,
A plurality of outer wall gas inlets are formed in the outer side wall in order to introduce a gas to be measured into the outer cylindrical portion,
A plurality of inner wall gas inlets are formed in the inner side wall in order to introduce a gas to be measured into the inner cylindrical portion,
A first discharge port is formed in the inner bottom wall for discharging the gas to be measured from the inner cylindrical portion to the bottom cylindrical portion,
A second discharge port is formed in the bottom wall to discharge the gas to be measured from the bottom cylindrical portion to the outside of the protector,
The gas sensor according to claim 1, wherein a drain hole for discharging water droplets accumulated in the outer cylindrical portion is formed in the outer bottom wall.
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