JP2009180550A - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】高温環境下における通気性の低下を抑制することができるとともに、十分な通気性を確保しつつフィルタが損傷を受ける可能性を低減して信頼性の向上を図ることのできるガスセンを提供する。
【解決手段】有底筒状に形成され周方向に沿って複数の透孔２０２を有する内側部材２０１と、内側部材２０１の外側に設けられ透孔２０２の外側部分を覆うフィルタ部材２０３と、フィルタ部材２０３の外側に設けられ、内側部材２０１との間にフィルタ部材２０３を保持するとともに透孔２０２に応じた開口２０５を有する外側部材２０４とを具備し、開口２０５の少なくとも一部がグロメット１２０の後端側に露出するように通気孔１２１に取り付けられたフィルタユニット２００を具備したガスセンサ。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば内燃機関の排気ガス等の被測定ガス中に含まれる特定のガス（例えば、酸素等）を検出するためのガスセンサに関する。

従来から、被測定ガス中の特定のガスを検出するガスセンサ、例えば、内燃機関の排気ガス中の酸素等を検出するためのガスセンサが知られている。また、このようなガスセンサに用いられるガスセンサ素子としては、先端部が閉じた有底筒状で内外面に電極層を有するガスセンサ素子が知られている。このような構造のガスセンサ素子を用いたガスセンサでは、基準ガスとして例えば大気をガスセンサ素子の内側に導入し、外側に被測定ガスを接触させ、ガスセンサ素子内外のガス濃度差に応じて生じる起電力を測定することによって、ガス濃度を検出する。

上記のガスセンサでは、筒状の金属製ハウジング内に、ガスセンサ素子をその先端側の検出部が露出するように収容し、この筒状の金属製ハウジングの後端部の側面に、フィルタを設けた通気孔を配置して、この通気孔から基準ガスとしての大気を金属製ハウジングの内側に導入する構造のものが知られている。なお、このフィルタは、撥水性を有することにより通気性を確保しつつ水分等の液体の浸入を防止するためのものである。

しかしながら、上記構造のガスセンサでは、高温の排気ガスによる熱の影響により、フィルタの通気性が損なわれる可能性がある。このため、図７に示すように、筒状の金属製ハウジング１１の後端側開口を閉塞する閉塞部材、例えば、ゴム製のグロメット１２に通気孔１３を設け、この通気孔１３をシート状のフィルタ部材１４によって覆う構造としたものが知られている。すなわち、このガスセンサでは、図８に示すように、グロメット１２の通気孔１３に、シート状のフィルタ部材１４を、この通気孔１３と筒状の金属部材１５との間に挟み込むようにして固定した構造となっている（例えば、特許文献１参照。）。なお、図８に示すように、金属部材１５の上面の開口部１６は、フィルタ部材１４で覆われた状態となっている。また、金属部材１５の下端部には、鍔部１７が設けられ、この鍔部１７がグロメット１２の底面に係止されるようになっている。さらに、グロメット１２には、ガスセンサ素子の電気ケーブル類を金属製ハウジングの外側に導出するための貫通孔１８が複数（例えば４個）設けられている。

図７，８に示す構成のガスセンサでは、ガスセンサの最も後端部分にフィルタ部材１４が位置することになり、また、ゴム製のグロメット１２は、金属製ハウジング１１に比べて熱伝導性が低い。このため、ガスセンサの先端部分が高温となっても、フィルタ部材１４は比較的低い温度に維持され、その通気性が損なわれることを抑制することができる。
特開２０００−２４９６７８号公報

しかしながら、フィルタ部材１４が後端側に向けて露出しており、このフィルタ部材１４の露出面にはある程度の張力が加わった状態となっているため、このフィルタ部材１４に物体が当たる等の外力が加わった場合、フィルタ部材１４が損傷を受け易く、ガスセンサの信頼性が損なわれる可能性があるいという課題があった。また、このような課題を回避するため、フィルタ部材１４の厚さを厚くすると、通気孔１３の径を大きくすることが困難なため、通気性が不十分となる可能性が生じるという課題があった。さらに、フィルタ部材１４の厚さを厚くしようとすると、フィルタ部材１４を通気孔１３と筒状の金属部材１５との間に挟み込む際の組み立てが困難になるという課題が生じ、フィルタ部材１４の厚さを厚くすることは容易でない。つまり、従来のガスセンサでは、基準ガスとしての大気を取り入れるためのフィルタに対する熱的影響を緩和して通気性を確保することと、当該フィルタの外力に対する損傷可能性を低減して信頼性を確保することの両立が難しいという課題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。本発明は、高温環境下における通気性の低下を抑制することができるとともに、十分な通気性を確保しつつフィルタが損傷を受ける可能性を低減して信頼性の向上を図ることのできるガスセンを提供することを目的とする。

本発明のガスセンサは、軸線方向に延び、先端側の検出部が被測定ガスに晒され、この被測定ガス中の特定ガスの濃度と基準ガスとしての大気中の前記特定ガスの濃度との差から当該特定ガスを検出するガスセンサ素子と、前記ガスセンサ素子の径方向外側を取り囲み、該ガス検出素子の前記検出部を自身の先端から突出する筒状のハウジングと、前記ハウジングの後端側開口を閉塞する閉塞部材であって、前記ハウジング内部に外部から大気を導入するための通気孔を有する閉塞部材と、を備えたガスセンサにおいて、一部が前記閉塞部材から後端側に突出した状態で前記通気孔に挿入、配置されるフィルタユニットであって、有底筒状に形成され周方向に沿って複数の透孔を有する内側部材と、当該内側部材の外側に設けられ少なくとも前記透孔の外側部分を覆うフィルタ部材と、前記フィルタ部材の外側に設けられ、前記内側部材との間に前記フィルタ部材を保持するとともに前記フィルタ部材上に開口を有する外側部材とを具備し、前記開口の少なくとも一部が前記閉塞部材よりも後端側に露出するフィルタユニットを具備していることを特徴とする。

本発明のガスセンサでは、ハウジングの後端側開口を閉塞する閉塞部材（ゴム製のグロメット等）の通気孔に配置されるフィルタユニットが、有底筒状に形成され周方向に沿って複数の透孔を有する内側部材と、当該内側部材の外側に設けられ少なくとも前記透孔の外側部分を覆うフィルタ部材と、このフィルタ部材の外側に設けられ、前記内側部材との間に前記フィルタ部材を保持するとともに前記フィルタ部材上に開口を有する外側部材とを有する構成となっている。すなわち、全体形状が、略有底筒状となっており、その側壁部分に周方向に沿って、フィルタ部材を設けた通気用の開口部（前記透孔と前記開口とからなる。）が形成された構成となっている。そして、このフィルタユニットが、前記開口の少なくとも一部が前記閉塞部材よりも後端側に露出するように当該閉塞部材から後端側に突出した状態で取り付けられている。このように、フィルタユニットを閉塞部材から後端側に突出するようにし、その側壁に沿って通気用の開口部を設けることにより、閉塞部材の通気孔の径にかかわらず、十分な大きさの通気用の開口部を設けることが可能となる。

したがって、フィルタ部材の厚さを厚くしても十分な通気性を確保することができるので、フィルタ部材の厚さを厚くして、その強度を確保することが可能となる。さらに、複数の通気用の開口部を設けることにより、１つのみの通気用の開口部とした場合に比べて個々の通気用の開口部の開口面積を小さくすることができ、物体等がフィルタ部材に当たる可能性を低減できる。これらによって、フィルタ部材が損傷を受ける可能性を低減することができる。さらに、通気用の開口部を覆うフィルタ部材が、閉塞部材よりさらに後端側に位置する構成となっているので、ガスセンサの先端部分が高温環境下に置かれた場合であっても、温度上昇によるフィルタ部材の通気性の低下を抑制することができる。これによって、従来に比べて信頼性の向上を図ることができる。

なお、開口は、少なくとも１個以上設けられていればよく、複数個設けられていても良い。また透孔は、少なくとも１個以上設けられていればよく、複数個設けられていても良い。さらに、ガスセンサの径方向から見たときに、開口と透孔とは少なくとも一部が重なっていることが好ましい。このように開口と透孔が重なれば、十分な通気性を確保できる。また、開口は少なくとも一部が閉塞部材の後端側に露出していれば良く、開口が複数の場合、それぞれが閉塞部材の後端側に全露出していても良いし、それぞれが閉塞部材の後端側に一部露出していても良いし、一部の開口が閉塞部材の後端側に全露出し、それ以外の開口が閉塞部材の後端側に一部露出していても良い。

また、前記フィルタユニットは閉塞部材に挿入できれば良く、閉塞部材に対して圧入しても良いし、閉塞部材に挿入後、閉塞部材を径方向に加締めて固定しても良いし、閉塞部材とフィルタユニットとの間に接着剤等を用いて接合しても良い。

上記構成の本発明のガスセンサでは、フィルタ部材を、内側部材の外側に装着可能な筒状とすることができる。このような構成とすれば、フィルタユニットの組み立てを容易に行うことができる。

また、上記構成の本発明のガスセンサでは、外側部材の開口を挟んだ軸方向両側部分を周方向に沿って加締めることにより、当該外側部材及びフィルタ部材を内側部材に固定する構成とすることができる。このような構成とすれば、フィルタユニットの組み立てを容易に行うことができる。また、この場合、外側部材のビッカース硬度が内側部材のビッカース硬度より低くすることによって、加締めによる固定を容易かつ確実に行うことができる。

本発明によれば、高温環境下における通気性の低下を抑制することができるとともに、十分な通気性を確保しつつフィルタが損傷を受ける可能性を低減して信頼性の向上を図ることのできるガスセンを提供することができる。

以下、本発明のガスセンサを酸素センサに適用した実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明のガスセンサの一実施形態に係る酸素センサの概略構成を示す縦断面図であり、図２は図１のガスセンサの要部構成を示す分解斜視図である。

図１に示すように、ガスセンサ１００は、先端が閉じた有底円筒状のガスセンサ素子（酸素検出素子）１と、ガスセンサ素子１の筒部内に挿入された棒状のヒータ１０１とを備えている。

ガスセンサ素子１は、ジルコニア等を主体とする酸素イオン伝導性固体電解質からなり、その先端部３側（図中下側）が検知部とされ、検知部の後端側（図中上側）には、径方向外側に突出する鍔部２が形成されている。

また、図２に示すように、ガスセンサ素子１の外側４には、例えばＰｔあるいはＰｔ合金により多孔質に形成された外側電極が形成され、この外側電極は、検知部の略全面を覆うように形成された検知部電極５と、この検知部電極５と電気的に接続され、後端側に電極を引き出すための縦リード部電極６と、縦リード部電極６の後端側にリング状に形成されたリングリード部電極７とから構成されている。また、ガスセンサ素子１の内側には、例えばＰｔあるいはＰｔ合金により多孔質に形成された内側電極８が形成されている。なお、検知部電極５の外側には、スピネル等のセラミック溶射層からなる保護層が形成されている。

図１に示すように、ガスセンサ素子１のうち鍔部２は、絶縁性セラミックからなるホルダ１０２に係合され、ガスセンサ素子１は、鍔部２の後端側に配置されたタルクから形成されたセラミック粉末１０４およびセラミック粉末１０４の後端側に配置されたスリーブ１０３により、筒状の主体金具１０５に気密に保持されている。なお、本明細書においては、ガスセンサ素子１の軸に沿う方向（図１中、上下方向）のうち、先端部３側（図１中、下方）に向かう側を「先端側」とし、これと反対方向（図１中、上方）に向かう側を「後端側」ということとする。

主体金具１０５は、ガスセンサ１００を排気管等の取付部に取り付けるためのねじ部１０６や工具係合部１０７を有し、プロテクタ１０８がプロテクタ接続部１０９にレーザ溶接で接続されている。このプロテクタ１０８は、主体金具１０５の先端側開口部から突出するガスセンサ素子１の先端部３を覆うように取り付けられている。このガスセンサ１００はねじ部１０６より先端側が排気管等のエンジン内に位置し、それより後端側は外部の大気中に位置して使用される。プロテクタ１０８には、排気ガスを透過させる複数のガス透過口１８０が形成されている。

一方、主体金具１０５の後端部１１０は、スリーブ１０３との間にリングパッキン１１１を介して加締められて気密保持されている。また工具係合部１０７の後端側の接続部１１２には、筒状の金属外筒１１３の先端部１１４が外側からレーザ溶接により固着されている。これらの主体金具１０５と金属外筒１１３とによって、ガスセンサ１００における金属製ハウジングの主要部が構成されている。

また、上記金属外筒１１３の後端側開口、つまり実質的に金属製ハウジングの後端側開口は、封止部材、例えばゴム等で構成されたグロメット１２０を嵌入させて加締めることにより封止されている。

グロメット１２０の中心部には、大気を金属外筒１１３内に導入する一方、水分の進入を防ぐフィルタユニット２００が配置されている。またこのグロメット１２０の先端側には、絶縁性のアルミナセラミックからなるセパレータ１２２が設けられている。そして、セパレータ１２２およびグロメット１２０を貫通してセンサ出力リード線１３０、１３１およびヒータリード線１３２、１３３が配置されている。

ここで、上記したフィルタユニット２００の構成について説明する。図３に示すように、フィルタユニット２００は、金属、例えばＳＵＳ３０４等からなり、有底円筒状の内側部材２０１を具備している。この内側部材２０１の所定の軸方向位置には、周方向に沿って複数の透孔２０２が設けられている。また、内側部材２０１の開口側端部（図３中下側端部）には、外周方向に突出する鍔部２０８が設けられている。なお、内側部材２０１の厚みは０．２〜０．８ｍｍが好ましい。

上記内側部材２０１の外側には、円筒状のフィルタ部材２０３が設けられており、このフィルタ部材２０３によって、透孔２０２の外側部分が覆われている。このフィルタ部材２０３は、撥水性を有することにより通気性を確保しつつ水分等の液体の浸入を防止するためのものである。このフィルタ部材２０３としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の未焼成成形体を、ＰＴＦＥの融点よりも低い温度で１軸以上の方向に延伸することにより得られる多孔質繊維構造体、例えば、ゴアテックス（商品名：ジャパンゴアテックス（株））等を用いることができる。また、さらに撥油コートした多孔質繊維構造体、例えば、オレオベントフィルタ（商品名：ジャパンゴアテックス（株））等を用いることができる。フィルタ部材２０３の厚みは、例えば０．８ｍｍ程度とすることが好ましい。これによって、必要な強度を確保することができる。

さらに、上記フィルタ部材２０３の外側には、金属、例えば熱処理されたＳＵＳ３０４等からなり、略円筒状に形成された外側部材２０４が設けられている。この外側部材２０４には、透孔２０２に対応した位置に、夫々開口２０５が設けられている。そして、この外側部材２０４と内側部材２０１との間に、フィルタ部材２０３を保持し、かつ、透孔２０２を挟んだ軸線方向両側部分において、周方向に沿ってフィルタ部材２０３を内側に向けて押圧し、この部分での気密性を確保した構造となっている。なお、外側部材２０４の厚みは０．２〜０．８ｍｍが好ましい。

本実施形態では、外側部材２０４を、透孔２０２を挟んだ軸線方向両側部分において加締めることにより、この部分に小径部２０６，２０７を形成し、これによって、フィルタ部材２０３を内側に向けて押圧した状態に保持するようになっている。このように本実施形態では、外側部材２０４を加締めてフィルタ部材２０３を保持する構成のため、外側部材２０４は、内側部材２０１よりビッカース硬度が低く設定されている。

上記の内側部材２０１のビッカース硬度は、例えば３５０〜３６０が好ましく、外側部材２０４のビッカース硬度は、例えば１５０〜１６０程度が好ましい。外側部材２０４のビッカース硬度を低くするには、内側部材２０１よりビッカース硬度の低い材質を選択するか、内側部材２０１と同一の材料を用い、熱処理する方法等を用いることができる。なお、上記のように加締めではなく、図６に示すフィルタユニット４００のように、内側部材２０１とフィルタ部材２０３との間及び外側部材２０４とフィルタ部材２０３との間に夫々接着層４０１を設け、接着剤等によって内側部材２０１と、フィルタ部材２０３と、外側部材２０４とを固着するようにしてもよい。なお、図６において図３と対応する部分には同一符合を付してある。

上記構成のフィルタユニット２００を組み立てた後、図４に示すように、フィルタユニット２００をグロメット１２０の中心部に設けられた通気孔１２１に挿入し、透孔２０２及び開口２０５の少なくとも一部が、グロメット１２０より後端側に露出した位置となるように配置する。この時、内側部材２０１の鍔部２０８がストッパーの役割を果たし、フィルタユニット２００の軸方向の位置決めが行われるようになっている。なお、図４に示すように、グロメット１２０には、センサ出力リード線１３０、１３１およびヒータリード線１３２、１３３を挿通するための４つ（図４には２つのみ示す。）のリード線挿通孔２２０が設けられている。

そして、図５に示すように、上記のようにフィルタユニット２００を配置したグロメット１２０を金属外筒１１３の後端側開口に挿入し、この金属外筒１１３の後端部分の加締め部１５５を加締めることによって、グロメット１２０を金属外筒１１３に固定するとともに、グロメット１２０にフィルタユニット２００を固定するようになっている。上記のように加締めた後の加締め部１５５は、周方向内側に向けて凹陥された形状となっており、グロメット１２０の通気孔１２１の内壁部分も弾性的に内周方向に向けて変形した状態となっており、これによって、フィルタユニット２００が通気孔１２１内に保持、固定される。

本実施形態では、上記のようにフィルタユニット２００が、ガスセンサ１００の最も後端側に配置されており、かつ、熱伝導性の低いゴム製のグロメット１２０に固定されているので、ガスセンサ１００の先端側が高熱雰囲気に晒されても、熱によりフィルタ部材２０２の通気性が損なわれることを抑制することができる。

また、フィルタユニット２００をグロメット１２０から後端側に突出するようにし、その側壁に沿って、透孔２０２及び開口２０５からなる通気用な開口部を設けることにより、グロメット１２０の通気孔１２１の径にかかわらず、十分な大きさの通気用の開口部を設けることが可能となる。したがって、フィルタ部材２０３の厚さを厚くしても十分な通気性を確保することができるので、フィルタ部材２０３の厚さを例えば０．８ｍｍ等と厚くして、その強度を確保することが可能となる。さらに、複数の通気用の開口部を設けることにより、１つのみの通気用の開口部とした場合に比べて個々の通気用の開口部の開口面積を小さくすることができ、物体等がフィルタ部材２０３に当たる可能性を低減できる。これらによって、フィルタ部材２０３が損傷を受ける可能性を低減することができる。これによって、従来に比べて信頼性の向上を図ることができる。

また、有底円筒状の内側部材２０１の外側に筒状としたフィルタ部材２０３を被せ、このフィルタ部材２０３の外側に筒状の外側部材２０４を被せて、加締め又は接着剤等によってこれらを固定し一体化することにより、フィルタ部材２０３の厚さが厚い場合であっても、容易に組み立てることができる。

ここで、図１，２に戻り、ガスセンサ１００の全体構成について、引き続き説明する。セパレータ１２２は、図２に示すように、後端側部１２３、先端側部１２４、およびこれらの間に位置し、これらよりも大径の鍔部１２５とを有する。鍔部１２５のうち、後端側部１２３との間には、先端側（図中下方）ほど拡径してテーパ面をなす外筒当接面１２６が形成されている。一方、先端側部１２４との間は、階段状の段差をなす先端側面１２７が形成されている。

また、このセパレータ１２２には、各リード線１３０、１３１、１３２、１３３を挿通するためのリード線挿通孔２３０、２３１が軸方向に貫通して形成されている。また、後端側の端面には、通気溝２３２が４個のリード線挿通孔２３０、２３１と干渉しない位置に十字形態で軸線と直交する方向に形成されている。また、セパレータ１２２の先端面に開口する有底状の保持孔２３４が軸線方向に形成されている。

図１および図２に示すように、この保持孔２３４およびリード線挿入孔２３０、２３１には、各リード線１３０、１３１、１３２、１３３が挿通され、第１、第２センサ端子金具１４０、２４０のコネクタ部１４１、２４１、およびヒータ端子部材３４０、３４１が互いに絶縁されつつセパレータ１２２内に保持される。

図２に示すように、第１センサ端子金具１４０は、一体に成形されたコネクタ部１４１、セパレータ当接部１４２、挿入部１４３を有する。このうち、コネクタ部１４１は、センサ出力リード線１３０の芯線を把持して、第１センサ端子金具１４０とセンサ出力リード線１３０とを電気的に接続する。

また、セパレータ当接部１４２は、セパレータ１２２の保持孔２３４に弾性的に当接して、第１センサ端子金具１４０をセパレータ１２２内に保持する。また、挿入部１４３は、ガスセンサ素子１の筒部内に挿入されて、内側電極（基準電極）８と導通する。

また、この挿入部１４３は、下方押圧部１４４および上方押圧部１４５を含み、この挿入部１４３がガスセンサ素子１の筒部内に挿入されることにより、挿入部１４３が包囲するヒータ１０１を押圧して、ヒータ１０１の軸線がガスセンサ素子１の中心軸線に対して偏心して、発熱部１６１がガスセンサ素子１の筒部の内壁（内側電極８）に接触するように、ヒータ１０１の姿勢を調整する。また、挿入部１４３の後端側には、挿入部１４３がガスセンサ素子１の筒部内に没入するのを防ぐため、鍔部１４６が設けられている。

なお、ヒータ１０１に形成される発熱部１６１が偏心して、ガスセンサ素子１の筒部の内壁に接することで、より小さな容積に熱エネルギーを集中することになり、ガスセンサ１００の活性化時間を短縮する上で効果的である。

一方、第２センサ端子金具２４０は、一体に形成されたコネクタ部２４１、セパレータ当接部２４２、把持部２４３を有する。このうち、コネクタ部２４１は、センサ出力リード線１３１の芯線を把持して、第２センサ端子金具２４０とセンサ出力リード線１３１を電気的に接続する。また、セパレータ当接部２４２は、セパレータ１２２の保持孔２３４に弾性的に当接して、第２センサ端子金具２４０をセパレータ１２２内に保持する。また、把持部２４３は、ガスセンサ素子１の後端付近の外周を把持する。

ここで、把持部２４３は、ガスセンサ素子１の外側４に形成されているリングリード部電極７と導通することにより、ガスセンサ素子１の外側４に形成されている検知部電極５とも導通する。また、把持部２４３の先端側には、把持部２４３内にガスセンサ素子１の後端部を挿入しやすくするため、鍔部２４４が設けられている。

また、ヒータ１０１は棒状のセラミックヒータであり、アルミナを主とする芯材に抵抗発熱体（図示せず）を有する発熱部１６１が形成されている。電極パッド１６３、１６４にろう付け接続されるヒータ端子金具３４０、３４１およびヒータリード線１３２、１３３と通じて、このヒータ１０１に通電すると、ガスセンサ素子１の先端部が加熱される。ヒータ端子金具３４１には、ヒータリード線１３２の芯線を把持して、このヒータ端子金具１４３とヒータリード線１３２を電気的に接続するコネクタ部３４２を有している。なお、図２には示さないが、ヒータ端子金具３４０も同様にコネクタ部によりヒータリード線１３３の芯線を把持するコネクタ部を有している。

図１に示すように、金属外筒１１３は、金属製で略円筒形状を成し、先端側（図中下側）に位置し、上述したようにその先端側の先端部１１４が主体金具１０５と接合される第１外筒部１１５と、これよりも後端側に位置し第１外筒部１１５よりも小径の第２外筒部１１６とを有している。この第２外筒部１１６の軸方向中間部分には、周方向に均等に４箇所、径方向内側に凸部頂面が四角形状となって突出する内側凸部１１７が形成されている。この内側凸部１１７のうち、この凸部頂面より先端側には、斜面をなす鍔部当接面１１８が形成されている。この鍔部当接面１１８は、セパレータ１２２の外筒当接面１２６と当接する。

さらに、図１に示すように、セパレータ１２２の先端側部１２４の周囲には、付勢金具１５０が装着されている。この付勢金具１５０は、円筒状の金属筒部１５１のほか、この金属筒部１５１の後端部に、金属筒部１５１と一体に形成されたＪ型弾性保持部１５２を有する。

このＪ型弾性保持部１５２は、周方向に等間隔に４箇所点在しており、径方向内側に延びると共に徐々に方向転換して先端側に延びて略Ｊ字状に湾曲してなる。このＪ型弾性保持部１５２は、付勢金具１５０をセパレータ１２２の先端側部１２４に装着すると、弾性変形して付勢金具１５０を先端側部１２４に保持する。

上記構成のガスセンサ１００は、ねじ部１０６より先端側（図１において下側）が排気管内等に位置し、それより後端側（図１において上側）が外部の大気中に位置した状態で使用される。ガスセンサ素子１は、その内側に配置されたヒータ１０１で加熱され活性化される。そして、基準ガスとしての大気は、フィルタユニット２００から金属外筒１１３内に導入され、ガスセンサ素子１の内側に導入される。一方、ガスセンサ素子２の外側にはプロテクタ１０８のガス透過口１８０を介して排気ガスが導入される。

これによって、ガスセンサ素子１には、その内外面の酸素濃度差に応じて酸素濃淡電池起電力が生じる。そして、この酸素濃淡電池起電力を、排気ガス中の酸素濃度の検出信号として取り出すことにより、排気ガス中の酸素濃度を検出する。

以上説明したとおり、本実施形態のガスセンサ１００によれば、高温環境下における通気性の低下を抑制することができるとともに、十分な通気性を確保しつつフィルタが損傷を受ける可能性を低減して信頼性の向上を図ることができる。なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、各種の変形等が可能であることは、勿論である。

本発明の実施形態に係るガスセンサの全体概略構成を示す縦断面図。 図１のガスセンサの一部を示す分解斜視図。 図１のガスセンサのフィルタユニットの構成を示す縦断面図。 図３のフィルタユニットをグロメットに取り付けた状態を示す縦断面図。 図４のフィルタユニット及びグロメットを金属ハウジングに取り付けた状態を示す縦断面図。 フィルタユニットの変形例の構成を示す縦断面図。 従来のガスセンサの要部構成を示す縦断面図。 図７のガスセンサの要部構成を説明するための図。

符号の説明

１……ガスセンサ素子、１００……ガスセンサ、１２０……グロメット、１２１……通気孔、２００……フィルタユニット、２０１……内側部材、２０２……透孔、２０３……フィルタ部材、２０４……外側部材、２０５……開口、２０６，２０７……加締め部、２０８……鍔部。

Claims (4)

1. 軸線方向に延び、先端側の検出部が被測定ガスに晒され、この被測定ガス中の特定ガスの濃度と基準ガスとしての大気中の前記特定ガスの濃度との差から当該特定ガスを検出するガスセンサ素子と、
   前記ガスセンサ素子の径方向外側を取り囲み、該ガス検出素子の前記検出部を自身の先端から突出する筒状のハウジングと、
   前記ハウジングの後端側開口を閉塞する閉塞部材であって、前記ハウジング内部に外部から大気を導入するための通気孔を有する閉塞部材と、
   を備えたガスセンサにおいて、
   一部が前記閉塞部材から後端側に突出した状態で前記通気孔に挿入、配置されるフィルタユニットであって、
   有底筒状に形成され周方向に沿って複数の透孔を有する内側部材と、
   当該内側部材の外側に設けられ少なくとも前記透孔の外側部分を覆うフィルタ部材と、
   前記フィルタ部材の外側に設けられ、前記内側部材との間に前記フィルタ部材を保持するとともに前記フィルタ部材上に開口を有する外側部材とを具備し、
   前記開口の少なくとも一部が前記閉塞部材よりも後端側に露出するフィルタユニットを具備している
   ことを特徴とするガスセンサ。
2. 請求項１記載のガスセンサにおいて、
   前記フィルタ部材が、前記内側部材の外側に装着可能な筒状とされていることを特徴とするガスセンサ。
3. 請求項１又は２記載のガスセンサにおいて、
   前記外側部材の前記開口を挟んだ軸方向両側部分を周方向に沿って加締めることにより、当該外側部材及び前記フィルタ部材が前記内側部材に固定されていることを特徴とするガスセンサ。
4. 請求項３項記載のガスセンサにおいて、
   前記外側部材のビッカース硬度が前記内側部材のビッカース硬度より低いことを特徴とするガスセンサ。

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