JP4809781B2 - ガスセンサ - Google Patents

Description

本発明はガスセンサに関する。

特許文献１に従来のガスセンサが開示されている。このガスセンサは、軸方向に延びるとともに、先端側に被測定ガス中の特定ガス成分を検出する検出部を有する検出素子と、自身の内側に検出素子を挿通し、検出部が先端側に露出するように検出素子を保持するハウジング本体と、ハウジング本体の先端側に固定され、検出部を覆うプロテクタとを備えている。

プロテクタは、検出部を収容する筒状の内側プロテクタと、内側プロテクタより外側で同軸に設けられ、内側プロテクタの先端が突出する形態で内側プロテクタを収容する筒状の外側プロテクタとからなっている。外側プロテクタには、被測定ガスを自身の内部に導入可能な複数個の外側ガス導入孔が形成され、内側プロテクタには、被測定ガスを自身の内部に導入可能な複数個の内側ガス導入孔が形成されている。

このような構成である従来のガスセンサは、例えば、自動車等に搭載され、内燃機関から排出される被測定ガスとしての排気ガス中に、検出部を曝した状態で装着される。そして、このガスセンサは、外側プロテクタと内側プロテクタとの間隙（以下、「外室」という。）を介して内側プロテクタの内部空間（以下、「内室」という。）に導入され、検出部に接触する被測定ガス中の特定ガス成分を検出することが可能となっている。

また、このガスセンサにおいて、一般的に、検出素子は熱衝撃に対して脆いセラミック製であり、被測定ガスは高温ガスである。このため、被測定ガス中に混入している水分が検出部に付着すると、クラックの発生等による破損や、検出性能の低下等の悪影響が生じるおそれがある。

このため、このガスセンサでは、検出部を覆うプロテクタにより、検出部に水滴等の水分が付着しないように保護している。

さらに、このガスセンサでは、検出部に水滴等の水分が付着しないように内側プロテクタと外側プロテクタを設けているものの、外側プロテクタの外側ガス導入孔から外室内に水滴等の水分が入り込んでしまい、外室に水分が滞留して排出され難くなるというおそれがある。そこで、従来のガスセンサにおいては、外室の先端側に形成された外側プロテクタのフランジ部に水分を排出するための排出孔を別途設け、外室に水分が滞留することを防止している。

特開２００４−１０９１２５号公報

ところで、最近のプロテクタに対して小型化の要求が高まっていることから、外側プロテクタのフランジ部も同様に小径化されつつある。このため、フランジ部に設けられていた排出孔を小型化された外側プロテクタに別途設けることが困難となりつつある。そこで、外側プロテクタのフランジ部に設けられる内側プロテクタを突出させるための開孔を内側プロテクタの外径よりも若干大径にし、内側プロテクタの周りに設けられるフランジ部との間隙を排出孔代わりにして外室に水分が滞留することを防止している。

しかしながら、このような内側プロテクタの周りに設けられるフランジ部との間隙を利用した排出孔では、外側プロテクタと内側プロテクタとの配置のズレ（具体的には、外側プロテクタに内側プロテクタを挿入する際に、内側プロテクタが外側プロテクタに対して傾いて配置されることによるズレや、外側プロテクタと内側プロテクタの軸がずれて配置されることによるズレ）により、間隙の大きさにバラツキが生じ、全周均一な隙間が設けられないことがある。ガスセンサは、通常、内燃機関等の排気管に方向性を考慮せずに配置されるため、例えば、排気管の上流側に間隙が狭くなった部位が配置されることもある。このような場合には、排気管の上流側から送られる被測定ガスが外室内に導入されると、外室の間隙が狭くなった部位に水分が滞留し易くなり、その結果として、滞留する水分が溢れて内室に侵入し、検出部に付着して悪影響を与えるおそれがあった。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、外室内に滞留する水分を好適に排出し、水分が内室を経て検出部に悪影響を与えることを抑制可能なガスセンサを提供することを解決すべき課題としている。

本発明のガスセンサは、軸方向に延びるとともに、先端側に被測定ガス中の特定ガス成分を検出する検出部を有する検出素子と、
自身の内側に該検出素子を挿通し、該検出部が先端側に露出するように該検出素子を保持するハウジング本体と、
該ハウジング本体の先端側に固定され、該検出部を覆うプロテクタとを備え、
該プロテクタは、該検出部を収容する内側プロテクタと、該内側プロテクタより外側に設けられ、該内側プロテクタを収容する外側プロテクタとからなるガスセンサにおいて、
前記外側プロテクタは、筒状をなし、前記被測定ガスを自身の内部に導入可能な複数個の外側ガス導入孔が形成された外側筒状部と、該外側筒状部の先端に形成され、自身に開孔を有するフランジ部とを有し、
前記内側プロテクタは、筒状をなし、該被測定ガスを自身の内部に導入可能な複数個の内側ガス導入孔が形成された内側筒状部と、該内側筒状部の先端に形成され、軸方向でみて該外側プロテクタの該開孔と略同一位置又は該外側プロテクタの該開孔より先端側の位置にある蓋部とを有し、
該フランジ部と該内側プロテクタとの間には、該内側プロテクタと該外側プロテクタとの間に設けられた外室と外部とを連通する複数の連通孔が周方向で分断された状態で形成されていることを特徴とする。

このような構成である本発明のガスセンサにおいて、フランジ部と内側プロテクタとの間には、外室を外部に開放する複数の連通孔が周方向に分断された状態で形成されている。このため、連通孔以外のフランジ部と内側プロテクタとの間隙については連通孔よりも小さく、又は無くすことができ、外側プロテクタと内側プロテクタとの配置がずれにくくなる。他方、フランジ部と内側プロテクタとの間隙に設けられた連通孔は孔の大きさを十分に確保できる。よって、排気管に方向性を考慮せずに配置されたガスセンサであっても、外室に水分が滞留しやすくなることを防止できる。

さらに、このガスセンサは、内側プロテクタの周りに設けられるフランジ部との間隙を排出孔代わりとしているので、プロテクタが小型化され、外側プロテクタのフランジ部が小径化されたとしても、外室に水分が滞留することを確実に防止している。

したがって、本発明のガスセンサは、外室内に滞留する水分を好適に排出し、水分が内室を経て検出部に悪影響を与えることを抑制可能である。

なお、連通孔以外のフランジ部と内側プロテクタとの間隙については連通孔よりも小さくしていれば、外側プロテクタと内側プロテクタとの配置のずれを抑制できる。さらに、連通孔以外のフランジ部と内側プロテクタとを当接させることにより（つまり、間隙を無くすことにより）より有効に外側プロテクタと内側プロテクタとの配置のずれを抑制できる。この場合、フランジ部と内側プロテクタとを係合した状態で保持しても良いし、溶接等により固定しても良い。

さらに、連通孔の孔の大きさは、大きければ大きいほど外室に水分が滞留しやすくなることを防止できるが、外側プロテクタのフランジ部が小径化を考慮し、且つフランジ部の周方向に分断することを考慮し形成すればよい。

本発明のガスセンサにおいて、各連通孔は周方向で等間隔に形成されていることが好ましい。こうすることにより、排気管に方向性を考慮せずに配置されたガスセンサであっても、外室に水分が滞留し易くなることを確実に防止できる。

ところで、プロテクタの小型化の要求により、外側プロテクタのフランジ部が小径化されると、それに伴って、外室の隙間も狭くなる。このような場合に、外室内に水分が浸入すると、表面張力により水分が狭い外室に滞留して、排出され難くなるおそれがある。そこで、本発明ガスセンサにおいて、フランジ部は、径方向内側に向かうにつれて先端側に傾斜していることが好ましい。

このような構成であるガスセンサにおいては、外側プロテクタの周囲を流れる被測定ガスがフランジ部に当接することで先端側に向かって流れる流れが発生し、その結果、連通孔内が負圧になる。このため、外室内に滞留する水分が連通孔から外部に吸い出されるようにして排出されることとなる。このため、このガスセンサは、小型化による狭い外室であっても水分が滞留して、排出され難くなることを確実に防止できる。

本発明のガスセンサにおいて、内側プロテクタは円柱状であり、フランジ部の開孔が波状に形成され得る。この場合において、フランジ部は、径方向内側に向かうにつれて先端側に傾斜し、蓋部は、径方向内側に向かうにつれて先端側に傾斜するテーパ部を有し、波状に形成された開孔の内周縁は、後端側に突出する凹部と先端側に突出する凸部とからなり、フランジ部における凹部と外側筒状部の先端とを繋ぐ谷状の面とテーパ部とは軸芯に対して同一角度で傾斜し得る。これにより、被測定ガスが外部プロテクタの周囲をよりスムーズに流れるので、連通孔内が一層の負圧になり易くなり、外室に滞留する水分を確実に排出できる。

また、本発明のガスセンサにおいて、フランジ部の内周縁は円形であり、内側プロテクタの開孔の位置における外周縁が波状に形成され得る。この場合において、フランジ部は、径方向内側に向かうにつれて先端側に傾斜し、蓋部は、径方向内側に向かうにつれて先端側に傾斜するテーパ部を有し、内側プロテクタの開孔の位置における外周縁は、内側筒状部及び凹部により、又はテーパ部及び凹部により、波状を形成してなり、フランジ部とテーパ部とは軸芯に対して同一角度で傾斜し得る。これにより、被測定ガスが外部プロテクタの周囲をよりスムーズに流れるので、連通孔内が一層の負圧になり易くなり、外室に滞留する水分を確実に排出できる。

なお、本発明のガスセンサは、蓋部の中央が部分的に切断されて折り曲げられたりすることにより、蓋部に内室を外部に開放する通孔が形成されていてもよい。この通孔により、内室内に貯留した水分が排出されやすく、検出部への水分の悪影響をより防止できる。蓋部の中央が円形面に形成されている場合、通孔を弧とする扇状に蓋部の中央を部分的に切断して折り曲げることができる。扇は等角の複数個であることが好ましい。

以下、本発明を具体化した実施例１〜６を図面を参照しつつ説明する。なお、図１、図３及び図４においては、下方が先端側であり、上方が後端側であるが、図５〜図１６においては、下方が後端側であり、上方が先端側である。

図１〜図４に示す実施例１のガスセンサ１は、例えば、内燃機関の排気管に装着され、内部に保持する検出素子１０の検出部１１が排気管内を流通する被測定ガスとしての排気ガスに曝されることにより、排気ガスの酸素濃度から排気ガスの空燃比を検出する、いわゆる全領域空燃比センサである。ガスセンサ１は、先端側に検出部１１を有する検出素子１０と、自身の内側に検出素子１０を挿通し、検出部１１が先端側に露出するように検出素子１０を保持するハウジング本体としての主体金具５０と、主体金具５０の先端側外周に固定され、検出部１１を覆うプロテクタ１００とを備えている。

検出素子１０は、軸線Ｏ方向に延びる狭幅の板形状をなし、排気ガス中の酸素ガス濃度の検出を行うガス検出体と、そのガス検出体を早期に活性化させるために加熱を行うヒータ体とが互いに貼り合わされ、略角柱状をなす積層体として一体化されたものである（図１では、紙面左右方向を板厚方向、紙面表裏方向を板幅方向として示している。）。ガス検出体は、ジルコニアを主体とする固体電解質体と白金を主体とする検出電極と（共に図示しない）から構成されており、検出電極は、検出素子１０の先端側の検出部１１に配置されている。そして、検出電極を排気ガスによる被毒から保護するため、検出素子１０の検出部１１には、その外周面を包むように保護層１５が形成されている。また、検出素子１０の後端側の後端部１２には、ガス検出体やヒータ体から電極を取り出すための５つの電極パッド１６（図１ではそのうちの１つを図示している。）が形成されている。なお、本実施例では、検出素子１０を本発明における「検出素子」として説明を行うが、厳密には、検出素子の構成としてヒータ体は必ずしも必要ではなく、ガス検出体が本発明の「検出素子」に相当する。

検出素子１０の胴部１３の中央よりやや先端側には、有底筒状をなす金属製の金属カップ２０が、自身の内部に検出素子１０を挿通させ、検出部１１を筒底の開孔２５から突出させた状態で配置されている。金属カップ２０は、主体金具５０内に検出素子１０を保持するための部材であり、筒底の縁部分の先端周縁部２３は、先細りのテーパ状に形成されている。金属カップ２０内には、アルミナ製のセラミックリング２１と、滑石粉末を圧縮して固めた滑石リング２２とが自身を検出素子１０内に挿通させた状態で収容されている。滑石リング２２は、金属カップ２０内で押し潰されて細部に充填されており、これにより、検出素子１０が金属カップ２０内に位置決めされて保持されている。

金属カップ２０と一体になった検出素子１０は、その周囲を筒状の主体金具５０により取り囲まれて保持されている。主体金具５０は、ガスセンサ１を内燃機関の排気管等（図示しない）に取り付け固定するためのものであり、ＳＵＳ４３０等の低炭素鋼からなっている。主体金具５０の外周先端側に排気管等に取り付け固定するための雄ねじ部５１が形成され、雄ねじ部５１より先端側には、後述するプロテクタ１００が係合される先端係合部５６が形成されている。また、主体金具５０の外周中央には、取り付け用の工具が係合する工具係合部５２が形成されており、その工具係合部５２の先端面と雄ねじ部５１の後端との間には、排気管等に取り付けた際のガス抜けを防止するためのガスケット５５が嵌挿されている。さらに、工具係合部５２の後端側には、後述する外筒３０が係合される後端係合部５７と、その後端側に、主体金具５０内に検出素子１０を加締め保持するための加締め部５３とが形成されている。

また、主体金具５０の内周側の雄ねじ部５１付近には、段部５４が形成され、この段部５４には、検出素子１０を保持する金属カップ２０の先端周縁部２３が係止されている。さらに、主体金具５０の内周側には、滑石リング２６が自身を検出素子１０に嵌挿させた状態で、金属カップ２０の後端側から装填され、筒状のスリーブ２７が自身を検出素子１０に嵌挿させた状態で、滑石リング２６の後端側から、滑石リング２６を押さえるように嵌め込まれている。スリーブ２７の後端側外周には段状をなす肩部２８が形成されており、肩部２８には、円環状の加締めパッキン２９が配置されている。この状態で主体金具５０の加締め部５３が加締めパッキン２９を介してスリーブ２７の肩部２８を先端側に向けて押圧するように加締められている。そして、スリーブ２７に押圧された滑石リング５６は主体金具５０内で押し潰されて細部にわたって充填され、滑石リング２６と、金属カップ２０内にあらかじめ装填された滑石リング２２とによって、金属カップ２０及び検出素子１０が主体金具５０内で位置決め保持されている。

検出素子１０の後端部１２は、主体金具５０の後端（加締め部５３）よりも後方に突出しており、絶縁性セラミックスからなる筒状のセパレータ６０の内周側に挿通されている。セパレータ６０は、検出素子１０の後端部１２に形成された５つの電極パッド１６と、それぞれ電気的に接続される５つの接続端子６１（図１ではそのうちの１つを図示している。）を内部に保持するとともに、それら各接続端子６１と、ガスセンサ１の外部に引き出される５本のリード線６５（図１ではそのうちの３本を図示している。）との各接続部分を収容して保護している。

そして、セパレータ６０の周囲を囲うように、筒状の外筒３０が配設されている。外筒３０は、ステンレス（例えばＳＵＳ３０４）製であり、主体金具５０の後端係合部５７の外周に自身の先端側の開孔端３１が係合されている。外筒３０と主体金具５０とは、開孔端３１が外周側から加締められ、さらに外周を一周するレーザ溶接が施されることにより一体に接合固定されている。

また、外筒３０とセパレータ６０との間の間隙には、金属製で筒状の保持金具７０が配設されている。保持金具７０は、自身の後端を内側に折り曲げて構成した支持部７１を有し、自身の内部に挿通されるセパレータ６０の後端側外周に鍔状に設けられた鍔部６２を支持部７１に係止させて、セパレータ６０を支持している。この状態で、保持金具７０が配置された部分の外筒３０の外周面が加締められ、セパレータ６０を支持した保持金具７０が外筒３０に固定されている。

外筒３０の後端側の開孔には、フッ素系ゴム製のグロメット７５が嵌合されている。グロメット７５は、５つの挿通孔７６（図１ではそのうちの１つを図示している。）を有し、各挿通孔７６に、セパレータ６０から引き出された５本のリード線６５が気密に挿通されている。この状態でグロメット７５は、セパレータ６０を先端側に押圧しつつ、外筒３０の外周から加締められて、外筒３０の後端に固定されている。

一方、主体金具５０により保持された検出素子１０の検出部１１は、主体金具５０の先端部（先端係合部５６）より突出した状態とされている。先端係合部５６には、検出素子１０の検出部１１を排気ガス中のデポジット（燃料灰分やオイル成分等の被毒性の付着物質）による汚損や被水等による折損等から保護するためのプロテクタ１００が嵌められ、スポット溶接やレーザ溶接によって固定されている。以下、このプロテクタ１００について、図３〜図７を用いてより詳しく説明する。

プロテクタ１００は、検出部１１を内室１２９（「ガス検出室」ともいう。）に収容する内側プロテクタ１２０と、内側プロテクタ１２０より外側で同軸に設けられ、内側プロテクタ１２０を外室１１９（「ガス分離室」ともいう。）に収容する外側プロテクタ１１０とからなり、二重構造に形成されている。

内側プロテクタ１２０は、図５に示すように、筒状をなす内側筒状部１２１と、内側筒状部１２１の先端に形成される円盤状の蓋部１２２と、内側筒状部１２１の後端側に形成される基端部１２３とを有している。

内側筒状部１２１の外径は、主体金具５０の先端係合部５６よりも小さく形成され、基端部１２３の外径は、先端係合部５６の外周に係合するように内側筒状部１２１の外径より大きくされている。そして、内側プロテクタ１２０は、基端部１２３の外周を一周するレーザ溶接が施されることにより、主体金具５０の先端係合部５６に接合固定されている。

内側筒状部１２１の基端部１２３寄りの位置には、周方向に沿って複数個（本実施例では、４個）の内側ガス導入孔１３０が開孔されている。内側ガス導入孔１３０は、後述する外側プロテクタ１１０の外側ガス導入孔１１５を介して外室１１９に導入される排気ガスのうち、主にガス成分を検出素子１０の検出部１１が露出された内室１２９内に導入させるために設けられている。

また、内側筒状部１２１の蓋部１２２寄りの位置には、周方向に沿って複数個（本実施例では、６個）の水抜き孔１５０がＬ字型の切り込みを内室１２９内に向けて押し込むようにして開孔されている。そして、蓋部１２２の外周側には、通孔１６０が同一円周上にある１対の半円状の切り込みを内室１２９内に向けて押し込むようにして開孔されている。１対の半円状の切り込みは、折り曲げられることにより、等角の２個の扇状切片として内室１２９内に傾斜している。水抜き孔１５０及び通孔１６０は、外室１１９内に導入される排気ガスに含まれる水分（水滴）等を内室１２９を介して、外部に排出するための導路として設けられている。また、通孔１６０を構成する扇状切片により、内室１２９内に貯留した水分が排出されやすく、また、軸線Ｏ方向に沿って、内側プロテクタ１２０の先端側から内室１２９に飛来する水滴等が検出部１１に到達し難くなっており、検出部１１を被水から確実に保護することができている。

外側プロテクタ１１０は、図６に示すように、筒状をなす外側筒状部１１１と、外側筒状部１１１の先端に形成されるフランジ部１１２と、外側筒状部１１１の後端側に形成される基端部１１３とを有している。

基端部１１３は、内側プロテクタ１２０の基端部１２３の外周に重なるように係合されてスポット溶接が施されている。これにより、外側プロテクタ１１０は、内側プロテクタ１２０に接合固定されている。

外側筒状部１１１のフランジ部１１２寄りの位置には、周方向に沿って複数個（本実施例では、６個）の外側ガス導入孔１１５がコ字型の切り込みを外室１１９内に向けて押し込むようにして開孔されている。そして、外室１１９内に向けて曲げられたコ字型の切り込みはガイド体１１６とされている。外側ガス導入孔１１５は、排気ガスを外室１１９内に導入させるために設けられている。そして、ガイド体１１６は、外部から外側ガス導入孔１１５を介して外室１１９内に導入される排気ガスに、内側プロテクタ１２０の内側筒状部１２１の外周を取り囲むように流れる旋回流を生じさせる機能を担っている。

フランジ部１１２は、外側筒状部１１１の先端から、先細り形状となるように形成され、自身の先端に開孔１１４を有している。そして、開孔１１４の内周縁が波状にうねるようにフランジ部１１２自体が波状に曲げ加工されている。波状のうねりは、１２周期であり、各周期の長さは同じである。

図４及び図７に示すように、開孔１１４と蓋部１２２とは、軸線Ｏ方向でみて略同一位置とされている。そして、開孔１１４の波状にうねる内周縁のうち、後端側に突出する凹部１１４ａは、内側プロテクタ１２０の外周に当接し、先端側に突出する凸部１１４ｂは、内側プロテクタ１２０の外周から離反している。これにより、フランジ部１１２と蓋部１２２との間には、外室１１９を外部に開放する複数（本実施例では１２個）の連通孔１１４ｃが周方向で分断された状態で等間隔に形成されている。

このような構成である実施例１のガスセンサ１は、内燃機関の排気管等に取り付けられた場合、雄ねじ部５１よりも先端側が排気管内に露出した状態となる。そして、排気管内を流通する排気ガスは、少なくとも軸線Ｏ方向とは異なる方向（例えば、軸線Ｏ方向に直交する方向）からプロテクタ１００に衝突し、外側プロテクタ１１０の外側ガス導入孔１１５から外室１１９内に導入される。このとき、排気ガスは、ガイド体１１６により、流路方向を案内され、外室１１９内で内側プロテクタ１２０の内側筒状部１２１の外周を取り囲むように流れる旋回流が生じる。この旋回流に伴い発生する慣性力により、排気ガス中に含まれる相対的に重い水分と相対的に軽いガス成分とが分離される。

そして、比重の軽いガス成分は、内側ガス導入孔１３０から内室１２９内に導入され、検出部１１と接触する。その結果、検出部１１は、排気ガス中の酸素濃度の検出を行うことが可能となっている。

他方、比重の重い水分は、外室１１９内を先端側に移動し、その一部は、水抜き孔１５０から内室１２９内に導入され、通孔１６０から外部に排出される。また、排気管内を流通する排気ガスが外側プロテクタ１１０のフランジ部１１２及び内側プロテクタ１２０の蓋部１２２に沿って流れる（図７に示すＦ方向の流れ）ことにより、開孔１１４の凹部１１４ａ及び凸部１１４ｂの近傍で流速差が生じ、各連通孔１１４ｃに負圧が発生する。このため、外室１１９内を先端側に移動した水分の一部は、各連通孔１１４ｃから負圧により吸い出されるようにして外部に排出される。

このように、実施例１のガスセンサ１は、フランジ部１１２と内側プロテクタ１２０との間には、外室１１９を外部に開放する複数の連通孔１１４ｃが周方向に分断された状態で形成されている。このため、開孔１１４の凹部１１４ａが内側プロテクタ１２０の外周縁に当接しているため、外側プロテクタ１１０と内側プロテクタ１２０との配置がずれにくくなる。他方、フランジ部１１４と内側プロテクタ１２０との間隙に設けられた連通孔１１４ｃは孔の大きさを十分に確保できる。よって、排気管に方向性を考慮せずに配置されたガスセンサ１であっても、外室１１９に水分が滞留しやすくなることを防止できる。

さらに、このガスセンサ１は、内側プロテクタ１２０の周りに設けられるフランジ部１１２との間隙を排出孔代わりとしているので、外側プロテクタ１２０のフランジ部１１２が小径化されていても、外室１１９に水分が滞留することを確実に防止している。

したがって、実施例１のガスセンサ１は、外室１１９内に滞留する水分を好適に排出し、水分が内室１２９を経て検出部１１に悪影響を与えることを抑制できる。

また、実施例１のガスセンサ１は、連通孔１１４ｃが周方向に等間隔に形成されているので、排気管に方向性を考慮せずに配置されたガスセンサ１であっても、外室１１９に水分が滞留しやすくなることを確実に防止できる。

さらに、実施例１のガスセンサ１では、フランジ部１１２が径方向内側に向かうにつれて先端側に傾斜しているので、ガスセンサ１の外側プロテクタ１１０の周囲を流れる被測定ガスがフランジ部１１２に当接することで先端側に向かって流れる流れが発生し、その結果、連通孔内１１４ｃが負圧になる。このため、外室１１９内に滞留する水分が連通孔１１４ｃから外部に吸い出されるようにして排出される。このため、このガスセンサ１は、小型化による狭い外室１１９であっても水分が滞留して、排出され難くなることを確実に防止できる。

実施例２のガスセンサは、実施例１のガスセンサ１における内側プロテクタ１２０の蓋部１２２を図８及び図９に示す碗状の蓋部２２２に変更した内側プロテクタ２２０を採用しており、その他の構成は、実施例１のガスセンサ１と同様である。よって、実施例２では、内側プロテクタ２２０の蓋部２２２を中心に説明し、その他の構成については、実施例１と同一の符号を付して、説明を簡略又は省略する。

蓋部２２２は、図８に示すように、内側筒状部１２１の先端に形成されるテーパ部２２２ａと、テーパ部２２２ａの先端に形成される円盤部２２２ｂとからなる。

テーパ部２２２ａ及びフランジ部１１２（凹部１１４ａと外側筒状部１１１の先端とを繋ぐ谷状の面）は、軸線Ｏに対して同一角度で傾斜している。

円盤部２２２ｂの外周側には、通孔２６０が同一円周上にある１対の半円状の切り込みを内室１２９内に向けて押し込むようにして開孔されている。１対の半円状の切り込みは、折り曲げられることにより、等角の２個の扇状切片として内室１２９内に傾斜している。

フランジ部１１２と蓋部２２２のテーパ部２２２ａとの間には、図９に示すように、外室１１９を外部に開放する複数（本実施例では１２個）の連通孔２１４ｃが周方向で分断された状態で等間隔に形成されている。

このような構成である実施例２のガスセンサは、テーパ部２２２ａ及びフランジ部１１２軸線Ｏに対して同一角度で傾斜していることから、排気ガスがプロテクタ１００の周囲をよりスムーズに流れるので、連通孔２１４ｃ内が一層の負圧になり易くなっており、
外室に滞留する水分を確実に排出できる。その他、実施例２のガスセンサは、実施例１のガスセンサ１と同様の作用効果をより確実に奏することができている。

実施例３のガスセンサは、図１０及び図１１に示すように、実施例２のガスセンサにおける内側プロテクタ２２０に複数個（本実施例では６個）の凹部３２４ａを形成した内側プロテクタ３２０を採用しており、その他の構成は、実施例２のガスセンサと同様である。よって、実施例３では、内側プロテクタ３２０の凹部３２４ａを中心に説明し、その他の構成については、実施例１、２と同一の符号を付して、説明を簡略又は省略する。

各凹部３２４ａは、図１０に示すように、内側筒状部１２１の先端側から蓋部２２２のテーパ部２２２ａの外周縁にかけて、半円断面の溝が形成されることにより設けられており、周方向に等間隔で形成されている。

そして、このガスセンサは、図１１に示すように、各凹部３２４ａが開孔１１４の１２箇所の凸部１１４ｂのうち６箇所と向き合うことにより形成される６個の大きな連通孔３１４ｃと、６個の連通孔２１４ｃとを有している。このため、このガスセンサは、大きな連通孔３１４ｃにより、外室１１９に滞留する水分を一層外部に排出し易くなっている。

このような構成である実施例３のガスセンサも、実施例１、２のガスセンサ１と同様の作用効果をより確実に奏することができている。

実施例４のガスセンサは、実施例３のガスセンサにおける外側プロテクタ１１０のフランジ部１１２を、図１２及び図１３に示すように、波状の曲げ加工のないフランジ部４１２に変更した外側プロテクタ４１０を採用しており、その他の構成は、実施例３のガスセンサと同様である。よって、実施例４では、外側プロテクタ４１０のフランジ部４１２を中心に説明し、その他の構成については、実施例１〜３と同一の符号を付して、説明を簡略又は省略する。

フランジ部４１２は、波状の折り曲げ加工のない先細り形状とされており、フランジ部４１２の開孔４１４も単純な円形状である。そして、内側プロテクタ３２０のテーパ部２２２ａ及びフランジ部４１２は、軸線Ｏに対して同一角度で傾斜している。

図１３に示すように、フランジ部４１２と蓋部２２２の各凹部３２４ａとの間には、外室１１９を外部に開放する複数（本実施例では６個）の連通孔４１４ｃが周方向で分断された状態で等間隔に形成されている。

このような構成である実施例５のガスセンサも、実施例１〜３のガスセンサ１と同様の作用効果を奏することができている。

実施例５のガスセンサは、実施例４のガスセンサにおける内側プロテクタ３２０の各凹部３２４ａを、図１４及び図１５に示す凹部５２４ａに変更した内側プロテクタ５２０を採用しており、その他の構成は、実施例４のガスセンサと同様である。よって、実施例５では、内側プロテクタ５２０の凹部５２４ａを中心に説明し、その他の構成については、実施例１〜４と同一の符号を付して、説明を簡略又は省略する。

各凹部５２４ａは、図１４に示すように、蓋部２２２のテーパ部２２２ａに、半円断面の短い溝が形成されることにより設けられており、周方向に等間隔で形成されている。

図１５に示すように、フランジ部４１２と蓋部２２２の各凹部５２４ａとの間には、外室１１９を外部に開放する複数（本実施例では６個）の連通孔５１４ｃが周方向で分断された状態で等間隔に形成されている。

このような構成である実施例５のガスセンサも、実施例１〜４のガスセンサ１と同様の作用効果を奏することができている。

実施例６のガスセンサは、実施例４のガスセンサにおける外側プロテクタ４１０のフランジ部４１２を、図１６に示すフランジ部６１２に変更した外側プロテクタ６１０を採用しており、その他の構成は、実施例４のガスセンサと同様である。よって、実施例６では、外側プロテクタ６１０のフランジ部６１２を中心に説明し、その他の構成については、実施例１〜４と同一の符号を付して、説明を簡略又は省略する。

図１６に示すように、フランジ部６１２は、波状の折り曲げ加工がされておらず、フランジ部６１２の開孔６１４も単純な円形状である。そして、フランジ部６１２は、先細り形状ではなく、軸線Ｏに対して略直角の径方向に延びる形状とされている。

フランジ部６１２と蓋部２２２の各凹部３２４ａとの間には、外室１１９を外部に開放する複数（本実施例では６個）の連通孔６１４ｃが周方向で分断された状態で等間隔に形成されている。

このような構成である実施例６のガスセンサも、実施例１〜５のガスセンサ１と同様の作用効果を奏することができている。

以上において、本発明を実施例１〜６に即して説明したが、本発明は上記実施例１〜６に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

本発明はガスセンサに利用可能である。

実施例１のガスセンサの部分断面図である。 実施例１のガスセンサに係り、図１の矢視ＩＩ方向からみた正面図である。 実施例１のガスセンサに係り、先端側を拡大した断面図（図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す）である。 実施例１のガスセンサに係り、先端側を拡大した断面図（図２のＩＶ−ＩＶ断面を示す）である。 実施例１のガスセンサに係り、内側プロテクタを示す斜視図である。 実施例１のガスセンサに係り、外側プロテクタを示す斜視図である。 実施例１のガスセンサに係り、プロテクタの先端側を示す斜視図である。 実施例２のガスセンサに係り、内側プロテクタを示す斜視図である。 実施例２のガスセンサに係り、プロテクタの先端側を示す斜視図である。 実施例３のガスセンサに係り、内側プロテクタを示す斜視図である。 実施例３のガスセンサに係り、プロテクタの先端側を示す斜視図である。 実施例４のガスセンサに係り、外側プロテクタを示す斜視図である。 実施例４のガスセンサに係り、プロテクタの先端側を示す斜視図である。 実施例５のガスセンサに係り、内側プロテクタを示す斜視図である。 実施例５のガスセンサに係り、プロテクタの先端側を示す斜視図である。 実施例６のガスセンサに係り、プロテクタの先端側を示す斜視図である。

符号の説明

１…ガスセンサ
１０…検出素子
１１…検出部
５０…ハウジング本体（主体金具）
１００…プロテクタ
１１０、４１０、６１０…外側プロテクタ
１１１…外側筒状部
１１２、４１２、６１２…フランジ部
１１４、４１４、６１４…開孔
１１４ｃ、２１４ｃ、３１４ｃ、４１４ｃ、５１４ｃ、６１４ｃ…連通孔
１１５…外側ガス導入孔
１１９…外室
１２０、２２０、３２０、５２０…内側プロテクタ
１２１…内側筒状部
１２２、２２２…蓋部
１２９…内室
１３０…内側ガス導入孔
Ｏ…軸線

Claims (7)

1. 軸方向に延びるとともに、先端側に被測定ガス中の特定ガス成分を検出する検出部を有する検出素子と、
   自身の内側に該検出素子を挿通し、該検出部が先端側に露出するように該検出素子を保持するハウジング本体と、
   該ハウジング本体の先端側に固定され、該検出部を覆うプロテクタとを備え、
   該プロテクタは、該検出部を収容する内側プロテクタと、該内側プロテクタより外側に設けられ、該内側プロテクタを収容する外側プロテクタとからなるガスセンサにおいて、
   前記外側プロテクタは、筒状をなし、前記被測定ガスを自身の内部に導入可能な複数個の外側ガス導入孔が形成された外側筒状部と、該外側筒状部の先端に形成され、自身に開孔を有するフランジ部とを有し、
   前記内側プロテクタは、筒状をなし、該被測定ガスを自身の内部に導入可能な複数個の内側ガス導入孔が形成された内側筒状部と、該内側筒状部の先端に形成され、軸方向でみて該外側プロテクタの該開孔と略同一位置又は該外側プロテクタの該開孔より先端側の位置にある蓋部とを有し、
   該フランジ部と該内側プロテクタとの間には、該内側プロテクタと該外側プロテクタとの間に設けられた外室と外部とを連通する複数の連通孔が周方向で分断された状態で形成されていることを特徴とするガスセンサ。
2. 前記各連通孔は周方向で等間隔に形成されている請求項１記載のガスセンサ。
3. 前記フランジ部は、径方向内側に向かうにつれて先端側に傾斜している請求項１又は２記載のガスセンサ。
4. 前記内側プロテクタは円柱状であり、前記フランジ部の前記開孔が波状に形成されている請求項１乃至３のいずれか１項記載のガスセンサ。
5. 前記フランジ部は、径方向内側に向かうにつれて先端側に傾斜し、
   前記蓋部は、径方向内側に向かうにつれて先端側に傾斜するテーパ部を有し、
   波状に形成された前記開孔の内周縁は、後端側に突出する凹部と先端側に突出する凸部とからなり、
   前記フランジ部における前記凹部と前記外側筒状部の先端とを繋ぐ谷状の面と前記テーパ部とは軸芯に対して同一角度で傾斜している請求項４記載のセンサ。
6. 前記フランジ部の内周縁は円形であり、前記内側プロテクタの前記開孔の位置における外周縁が波状に形成されている請求項１乃至３のいずれか１項記載のガスセンサ。
7. 前記フランジ部は、径方向内側に向かうにつれて先端側に傾斜し、
   前記蓋部は、径方向内側に向かうにつれて先端側に傾斜するテーパ部を有し、
   前記内側プロテクタの前記開孔の位置における外周縁は、前記内側筒状部及び凹部により、又は前記テーパ部及び凹部により、波状を形成してなり、
   前記フランジ部と前記テーパ部とは軸芯に対して同一角度で傾斜している請求項６記載のガスセンサ。

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