(57)【要約】【課題】  酸素センサにおいて、シールラバーの耐熱性を向上させる。【解決手段】  酸素センサ１において、シールラバー１６に当接する放熱部材３０を設けた。この放熱部材３０によってシールラバー１６から外気への放熱を促進することができるため、シールラバー１６の温度を下げ、耐熱性を向上することができる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略筒状のケーシングと、
前記ケーシングの先端側に設けられ、酸素濃度を検出する検出部と、
前記検出部に接続され、ケーシングの根元側から外方に導出されるリード線と、
前記ケーシングの根元側端部に内装され、前記リード線を貫通させるシールラバーと、
を備える酸素センサにおいて、
前記シールラバーに当接する放熱部材を設けたことを特徴とする酸素センサ。
【請求項２】
前記放熱部材は、シールラバーの根元側端部に当接することを特徴とする請求項１に記載の酸素センサ。
【請求項３】
前記放熱部材は、シールラバーに設けられた孔内に挿入される挿入部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の酸素センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より種々の酸素センサが提案されている。特許文献１は、その一例としての酸素センサを開示する。
【０００３】
上記公報の酸素センサでは、ケーシングの根元側（検出部の反対側）に、当該ケーシング内の気密を確保するためのシールラバーが設けられている。このシールラバーは、ケーシングの根元側開口部を塞ぐように設けられており、センサの内部回路を通電するリード線（被覆線）が、このシールラバーを貫通している。
【０００４】
この種の酸素センサは、内燃機関（エンジン）の排気管中の酸素濃度を検出するのに用いられる場合があるが、その場合、シールラバーは、高温の排気管に近いほど熱劣化しやすくなるため、従来は、なるべく耐熱性の高い（熱劣化の少ない）材質を用いるとともに、酸素センサを長く伸ばして、シールラバーを熱源から遠ざけるようにしていた。
【特許文献１】特開平９−１７８６９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の酸素センサでも、一定の条件の下では、シールラバーの耐熱性を十分確保することができる。
【０００６】
しかしながら、より高い環境温度（排気温度）で使用する場合や、設置スペースが十分に確保できず酸素センサを長くすることができない場合等には、シールラバーの耐熱性が不足するおそれがあった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、酸素センサにおいて、シールラバーの耐熱性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、酸素センサにおいて、シールラバーに当接する放熱部材を設けたことを趣旨とする。
【０００９】
また、請求項２の発明は、上記請求項１の発明において、上記放熱部材を、シールラバーの根元側端部に当接させる構成としている。
【００１０】
また、請求項３の発明は、上記請求項１または２の発明において、上記放熱部材がシールラバーに設けられた孔内に挿入される挿入部を有する構成としている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、上記放熱部材によってシールラバーから外気への放熱を促進することができるため、シールラバーの温度を下げ、耐熱性を向上することができる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、シールラバーと放熱部材との接触面積を広く確保しやすく、比較的容易にシールラバーの温度を下げ、耐熱性を向上することができる。また、根元側端部で露出する領域が減る分、シールラバーの保護性が向上するという利点もある。
【００１３】
請求項３の発明によれば、シールラバーのうち比較的温度の高い内側領域から放熱させることができるため、比較的容易にシールラバーの温度を下げ、耐熱性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を具現化した実施形態について図面を参照して説明する。ここでは、内燃機関を搭載した自動車の排気管に装着された空燃比検出用の酸素センサを例示する。
【００１５】
（第１実施形態）まず、図１および図２を参照して、酸素センサの概略構成について説明する。図１は、本実施形態にかかる酸素センサの外観図、図２は、酸素センサの断面図である。
【００１６】
ホルダ４には、円筒状の素子挿入孔３が形成され、この素子挿入孔３に円柱ロッド状の検出素子２が嵌挿されている。検出素子２は、素子挿入孔３を貫通してホルダ４の軸方向の両端面から露出しており、その一端側には酸素測定部２ｂが、また他端側には電極２ａが形成されている。
【００１７】
酸素測定部２ｂは、ホルダ４に溶接やかしめ等で固定された有底円筒状で二重管構成のプロテクタ９内に挿入されている。プロテクタ９には、ガス流通用の小孔９ａが形成されており、検出ガスは、この小孔９ａを経由してプロテクタ９内に進入し、酸素測定部２ｂの周囲に到達する。
【００１８】
素子挿入孔３の電極２ａ側には拡径部１０が形成されており、この拡径部１０に設けられたシール部５により、素子挿入孔３と検出素子２との隙間における気密が保たれている。具体的には、拡径部１０にセラミック粉（例えば未焼結のタルク等）１２を充填し、これをスペーサ（例えばワッシャ等）１３を用いて奥側に押し込むことで、当該隙間が埋められる。
【００１９】
ホルダ４の電極２ａ側には有底円筒状の端子保持用硝子７が固定されており、この端子保持用硝子７により検出素子２の電極２ａ側が被覆されている。さらに、その端子保持用硝子７の外周を所定の間隙をもって覆うように、筒状のケーシング８が設けられている。このケーシング８は、ホルダ４の外周に全周レーザ溶接等で固定されており、当該レーザ溶接によってケーシング８とホルダ４との隙間における気密が確保されている。
【００２０】
また、ケーシング８の酸素測定部２ｂの反対側の端部には、略円柱状のシールラバー１６が内装されており、このシールラバー１６を複数（例えば４本）のリード線１７が貫通して外部に導出されている。このシールラバー１６はケーシング８のカシメ部８ａによってケーシング８に固定されていると共に、このシールラバー１６によってシールラバー１６とリード線１７との間、ならびに、シールラバー１６とケーシング８との間の気密が確保されている。なお、シールラバー１６としては、例えばフッ素ゴム等、耐熱性の高い材質を用いるのが好適である。
【００２１】
各リード線１７の内側端部には、端子６が接続されており、この端子６が端子保持用硝子７に保持されている。各端子６は、弾性体として構成され、その弾性力により、検出素子２の表面に形成される各電極２ａに端子６がより確実に当接し、この部分でより確実な導通が得られるようにしてある。
【００２２】
かかる構成の酸素センサ１は、ホルダ４のネジ部４ｂを排気管４０のネジ孔４１に螺入することにより排気管４０に固定され、プロテクタ９で覆われた箇所が排気管４０内に突出された状態で配置される。酸素センサ１と排気管４０との間は、ガスケット１９によってシールされる。
【００２３】
酸素センサ１の内部に形成される内部空間１５は、シール部５、シールラバー１６、および、ホルダ４とケーシング８との接合部分において、酸素センサ１外部に対して気密が確保されている。ただし、リード線１７の内部における極めて微小な隙間（芯線と被覆との隙間等）を経由して酸素センサ１の外部と連通している。
【００２４】
そして、この酸素センサ１には、シールラバー１６から熱を放熱して当該シールラバー１６の温度を低下させる放熱部材３０が設けられている。本実施形態では、放熱部材３０は、酸素センサ１の根元側端部を覆う被覆部３０ａと、被覆部３０ａの中心部から酸素センサ１の先端側に伸びて、シールラバー１６の軸心位置付近に設けられた有底孔１６ｂ内に嵌挿される棒状の挿入部３０ｂとを備える。
【００２５】
このうち、被覆部３０ａは、シールラバー１６の根元側端面（軸方向端面）１６ａおよびケーシング８の根元側の外周壁面に当接しつつこれらを被覆しており、シールラバー１６より先端側の位置でケーシング８に溶接固定（例えば全周溶接）されるとともに、シールラバー１６が設けられる位置でその全周に亘って径方向に加締められている。また、被覆部３０ａには、リード線１７を挿通するための貫通孔３０ｃが形成されている。
【００２６】
他方、挿入部３０ｂは、被覆部３０ａの略中心部に設けられた貫通孔あるいは有底孔に圧入されている。さらに、この圧入部分を溶接し、被覆部３０ａと挿入部３０ｂとをより強固に固定するようにしてもよい。
【００２７】
なお、放熱部材３０を構成するこれらの部材のうち、少なくとも被覆部３０ａは、耐腐食性が高くかつ熱伝導性が高い金属材料（例えばオーステナイト系ステンレス鋼；ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４等）で構成するのが好適である。もちろん、挿入部３０ｂを被覆部３０ａと同種の金属材料で構成してもよい。
【００２８】
上記構成の酸素センサ１において、排気管４０内を流通する検出ガスがプロテクタ９の小孔９ａより内部に流入すると、そのガス内の酸素が検出素子２の酸素測定部２ｂに入り込む。すると、酸素測定部２ｂによって検出ガスの酸素濃度が検出され、当該酸素濃度を示す電気信号に変換される。そして、この電気信号の情報が電極２ａ、端子６およびリード線１７を経由して外部に出力される。
【００２９】
排気ガスの温度は、約５００℃〜１３００℃と高いため、測定中にシールラバー１６の温度も上昇する。しかし、本実施形態では、上述したように、シールラバー１６に当接する放熱部材３０を設けたため、当該放熱部材３０による熱伝導作用により、当該シールラバー１６から外気への放熱が促進される。よって、放熱部材３０を設けない場合に比べて、シールラバー１６の温度を下げることができる。一般に、ゴム製品は、温度が低いほど熱劣化しにくくなり、その寿命（所期のシール性能を維持する期間）が長くなる。したがって、本実施形態によれば、放熱部材３０を設けない場合に比べて、シールラバー１６が熱劣化しにくくなり、寿命を長くすることができる。
【００３０】
また、本実施形態では、放熱部材３０の被覆部３０ａがシールラバー１６の根元側端面１６ａに当接している。よって、比較的広い面積で放熱部材３０とシールラバー１６とを当接させることができる分、比較的容易にシールラバー１６の温度を下げ、耐熱性を向上することができる。また、根元側端面１６ａのうち外部に露出する領域が減る分、シールラバー１６の保護性が向上するという利点もある。
【００３１】
また、本実施形態では、放熱部材３０の挿入部３０ｂがシールラバー１６に設けられた有底孔１６ｂ内に挿入されている。この挿入部３０ｂにより、他の部位より温度が高くなりやすいシールラバー１６の内部から放熱させることができるため、比較的容易にシールラバー１６の温度を下げ、耐熱性を向上することができる。
【００３２】
また、本実施形態のように、放熱部材３０の被覆部３０ａをシールラバー１６の根元側端面１６ａに密着させるのが好適である。これにより、シールラバー１６（の根元側端面１６ａ）と放熱部材３０との接触面積を確保して、より確実にシールラバー１６の温度を下げ、耐熱性を向上することができる。
【００３３】
また、本実施形態のように、ケーシング８の外周で放熱部材３０の被覆部３０ａを径方向に加締めるのが好適である。これにより、被覆部３０ａとケーシング８との密着性が向上して、シールラバー１６からケーシング８（および被覆部３０ａ）を経由した放熱量を増やすことができ、シールラバー１６の耐熱性を高めることができる。
【００３４】
さらに、この場合、本実施形態のように、シールラバー１６の外周位置で放熱部材３０の被覆部３０ａをケーシング８とともにその全周に亘って径方向に加締めるのが好適である。これにより、ケーシング８とシールラバー１６とのシール性を向上するための加締めも兼ねることができるため、製造の手間が減り、製造コストを低減できるという利点がある。
【００３５】
また、本実施形態のように、放熱部材３０の少なくとも被覆部３０ａは、オーステナイト系ステンレス鋼により形成するのが好適である。放熱部材３０は酸素センサ１の外側に露出する部分であるため、耐腐食性が高くかつ熱伝導性が高いオーステナイト系ステンレス鋼とするのが良い。
【００３６】
（第２実施形態）図３は、本実施形態にかかる酸素センサの根元側を拡大して示す断面図である。なお、本実施形態にかかる酸素センサ１Ａは、上記第１実施形態にかかる酸素センサ１と同様の構成要素を備える。よって、それら同様の構成要素については同じ符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００３７】
本実施形態にかかる酸素センサ１Ａは、第１実施形態の放熱部材３０に替えて挿入部３０ｂの無い放熱部材３０Ａを装着している。この放熱部材３０Ａによっても、上記第１実施形態の放熱部材３０の被覆部３０ａによる効果と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
（第３実施形態）図４は、本実施形態にかかる酸素センサの根元側を拡大して示す断面図である。なお、本実施形態にかかる酸素センサ１Ｂは、上記第１実施形態にかかる酸素センサ１と同様の構成要素を備える。よって、それら同様の構成要素については同じ符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００３９】
本実施形態にかかる酸素センサ１Ｂは、第１実施形態の放熱部材３０に替えて被覆部３０ａの無い放熱部材３０Ｂを装着している。本実施形態にかかる放熱部材３０Ｂによれば、上記第１実施形態の放熱部材３０の挿入部３０ｂによる効果と同等の効果を得ることができる。さらに、この放熱部材３０Ｂは、シールラバー１６の根元側端面１６ａから外側により長く突出しており、外気に触れる表面積が増大する分、放熱性が向上するという利点がある。さらに、本実施形態の場合、他の実施形態に比べて簡素な構成となる分、製造の手間が減り、製造コストが低減するという利点がある。
【００４０】
（第４実施形態）図５は、本実施形態にかかる酸素センサの根元側を拡大して示す断面図である。なお、本実施形態にかかる酸素センサ１Ｃは、上記第１実施形態にかかる酸素センサ１と同様の構成要素を備える。よって、それら同様の構成要素については同じ符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００４１】
本実施形態にかかる酸素センサ１Ｃは、ケーシング８との間に所定の間隙３１をもって放熱部材３０Ｃを装着している。酸素センサ１Ｃが四輪車や二輪車の内燃機関の排気管４０に装着される場合、当該酸素センサ１Ｃが外部に剥き出しの状態で装着されることがあるが、その場合、路上ではねた小石等が酸素センサ１Ｃに飛来する場合がある。しかし、本実施形態にかかる酸素センサ１Ｃによれば、当該小石等により放熱部材３０Ｃが凹んだとしても、間隙３１が確保されているため、当該変形した放熱部材３０Ｃがその内側のケーシング８やシールラバー１６に当接するのが抑制され、それらケーシング８やシールラバー１６が変形するのを抑制することができ、ひいては、シールラバー１６による気密性能が低下するのを抑制することができる。
【００４２】
なお、本発明は、次のような別の実施形態に具現化することができる。以下の別の実施形態でも上記実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。
【００４３】
（１）上記被覆部の外周面には凹凸やフィン等を設けて表面積を拡大し、さらに放熱性を向上させるようにしてもよい。
【００４４】
（２）また、上記各実施形態は適宜組み合わせることができる。例えば、上記第１実施形態と第４実施形態とを組み合わせて、第１実施形態にかかる放熱部材の被覆部の外表面から挿入部を外側により長く突出させるようにしてもよい。
【００４５】
また、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００４６】
（イ）上記請求項１〜３のうちいずれか一つに記載の酸素センサでは、上記放熱部材は、ケーシングおよびシールラバーの根元側端部を被覆する被覆部を有するのが好適である。
【００４７】
こうすれば、放熱部材をケーシングに固定しやすくなる上、シールラバーからケーシングに伝導された熱をこの放熱部材を介してより効率よく放熱できるようになり、よりシールラバーの耐熱性を向上することができる。
【００４８】
（ロ）上記（イ）に記載の酸素センサでは、上記被覆部の内側に形成した平坦面とシールラバーの根元側端部に形成した平坦面とを密着させるのが好適である。
【００４９】
こうすれば、シールラバーと放熱部材との接触面積を確保して、より確実にシールラバーの温度を下げ、耐熱性を向上することができる。
【００５０】
（ハ）上記（イ）または（ロ）に記載の酸素センサでは、上記ケーシングの外周で被覆部を径方向に加締めるのが好適である。
【００５１】
こうすれば、被覆部とケーシングとの密着性が向上して、シールラバーからケーシングに伝導された熱をこの放熱部材を介してより効率よく放熱できるようになり、シールラバーの耐熱性を高めることができる。
【００５２】
（ニ）上記（ハ）に記載の酸素センサでは、シールラバーの外周位置で被覆部をケーシングとともにその全周に亘って径方向に加締めるのが好適である。
【００５３】
こうすれば、ケーシングとシールラバーとのシール性を向上するための加締めも兼ねることができるため、製造の手間を減らし、製造コストを低減することができる。
【００５４】
（ホ）上記（イ）〜（ニ）のうちいずれか一つに記載の酸素センサでは、被覆部とケーシングまたはシールラバーとの間に間隙を形成するのが好適である。
【００５５】
こうすれば、何らかの外力によって被覆部が凹んだとしても、間隙が確保されているため、当該変形した被覆部がその内側のケーシングやシールラバーに当接してそれらケーシングやシールラバーが変形するのを抑制することができ、ひいては、シールラバーによる気密性能が低下するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施形態にかかる酸素センサの外観図。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる酸素センサの断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図３】本発明の第２実施形態にかかる酸素センサの根元側端部の断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図４】本発明の第３実施形態にかかる酸素センサの根元側端部の断面図（軸方向に沿った断面図）。
【図５】本発明の第４実施形態にかかる酸素センサの根元側端部の断面図（軸方向に沿った断面図）。
【符号の説明】
【００５７】
１  酸素センサ
２ｂ  酸素測定部（検出部）
８  ケーシング
１６  シールラバー
１６ａ  根元側端面（根元側端部）
１６ｂ  有底孔（孔）
１７  リード線
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ  放熱部材
３０ｂ  挿入部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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