(57)【要約】【課題】構造を複雑化することなくホルダの再利用することができるセンサユニットを提供する。【解決手段】被検物質を検出するセンサ素子２と、センサ素子２を保持するホルダ３と、ホルダ３から突出した前記センサ素子２を収容し且つホルダ３に装着されるキャップ４と、を有するセンサユニット１において、ホルダ３とキャップ４とを螺合により装着する螺合部５と、ホルダ３と該ホルダ３に装着したキャップ４とを部分的に加締める加締め部６と、加締め部６による加締め力を低減させてキャップ４をホルダ３から取り外すために取り外し治具が係合される取り外し部７と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物質を検出するセンサ素子と、前記センサ素子を保持するホルダと、前記ホルダから突出した前記センサ素子を収容し且つ前記ホルダに装着されるキャップと、を有するセンサユニットにおいて、
前記ホルダと前記キャップとを螺合により装着する螺合部と、
前記ホルダと前記ホルダに装着した前記キャップとを部分的に加締める加締め部と、
前記加締め部による加締め力を低減させて前記キャップを前記ホルダから取り外すために取り外し治具が係合される取り外し部と、
を有することを特徴とするセンサユニット。
【請求項２】
前記取り外し部は、前記ホルダの外周面にその端部から延びる溝状に設けられ且つ前記キャップの取り外し方向に向かって取り外し治具を前記キャップに押し当てるための溝部であることを特徴とする請求項１に記載のセンサユニット。
【請求項３】
前記取り外し部は、前記キャップの外周面に設けられ且つ前記螺合部による前記ホルダと前記キャップの螺合状態及び前記加締め部による加締め状態を緩めるように取り外し治具が係合される切れ目部であることを特徴とする請求項１に記載のセンサユニット。
【請求項４】
前記加締め部は、前記キャップにおける前記切れ目部の近傍に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のセンサユニット。
【請求項５】
被検物質を検出するセンサ素子と、前記センサ素子を保持するホルダと、前記ホルダから突出した前記センサ素子を収容し且つ前記ホルダに装着されるキャップと、前記ホルダと前記キャップとを螺合により装着する螺合部と、前記ホルダと前記ホルダに装着した前記キャップとを部分的に加締める加締め部と、前記加締め部による加締め力を低減させて前記キャップを前記ホルダから取り外すための取り外し部と、を有するセンサユニットのキャップ取り外し方法であって、
前記取り外し部に取り外し治具を係合し、該取り外し治具によって前記加締め部による加締め力を低減させて前記キャップを前記ホルダから取り外すことを特徴とするセンサユニットのキャップ取り外し方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濃度計や検知器等に用いられる酸素センサ等のセンサユニット及びそのキャップ取り外し方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
酸素センサは、例えば、自動車の排気管等に取り付けられると、その排気ガス中の酸素濃度を検出する。そして、図９に示すように、酸素センサ１はセンサ素子２が棒状でケーブル２１で延長する形態が要求されている。この酸素センサ１は、センサ素子２を支えるホルダ３と、該ホルダ３から突出したセンサ素子２を覆うキャップ４と、を有している。キャップ４は、使用時における熱や振動による脱落、破損等がないように、金属部材によって形成されており、ホルダ３とキャップ４との隙間から内部に液体等が浸入するのを防止するために、キャップ４の全周を全周加締め部６０によって加締めることで固定されている。
【０００３】
また、特許文献１に示す酸素センサは、ホルダとキャップを複数の加締め部で加締め、その隙間から内部に液体等が浸入するのを防止する浸入防止構造を設けた技術思想を開示している。
【特許文献１】実開平５−４００１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示すような浸入防止機構を設けると、酸素センサの構造が複雑になってしまい、コストアップの問題が生じてしまう。また、酸素センサはフィールドでの使用をセンサ素子の寿命により１〜２年としており、ホルダとキャップを加締めることで固定していたため、ホルダとキャップをセンサ素子の交換の際に分解することができず、センサ素子以外のホルダやキャップは寿命的に十分再利用が可能にもかかわらず、センサ素子と共に廃棄しなければならなかった。また。近年では、ゴミの減量化やリサイクルが推進されており、酸素センサについても可能な限り再利用したいとの要望があった。なお、これらの問題は、酸素センサに限定するものではなく、ホルダとキャップを加締めにより固定するセンサユニット全般に生じる問題である。
【０００５】
よって本発明は、上述した問題点に鑑み、構造を複雑化することなくホルダの再利用することができるセンサユニット及びそのキャップ取り外し方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項１記載のセンサユニットは、被検物質を検出するセンサ素子と、前記センサ素子を保持するホルダと、前記ホルダから突出した前記センサ素子を収容し且つ前記ホルダに装着されるキャップと、を有するセンサユニットにおいて、前記ホルダと前記キャップとを螺合により装着する螺合部と、前記ホルダと前記ホルダに装着した前記キャップとを部分的に加締める加締め部と、前記加締め部による加締め力を低減させて前記キャップを前記ホルダから取り外すために取り外し治具が係合される取り外し部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載のセンサユニットにおいて、前記取り外し部は、前記ホルダの外周面にその端部から延びる溝状に設けられ且つ前記キャップの取り外し方向に向かって取り外し治具を前記キャップに押し当てるための溝部であることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載のセンサユニットにおいて、前記取り外し部は、前記キャップの外周面に設けられ且つ前記螺合部による前記ホルダと前記キャップの螺合状態及び前記加締め部による加締め状態を緩めるように取り外し治具が係合される切れ目部であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項３に記載のセンサユニットにおいて、前記加締め部は、前記キャップにおける前記切れ目部の近傍に設けられていることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項５記載のキャップ取り外し方法は、被検物質を検出するセンサ素子と、前記センサ素子を保持するホルダと、前記ホルダから突出した前記センサ素子を収容し且つ前記ホルダに装着されるキャップと、前記ホルダと前記キャップとを螺合により装着する螺合部と、前記ホルダと前記ホルダに装着した前記キャップとを部分的に加締める加締め部と、前記加締め部による加締め力を低減させて前記キャップを前記ホルダから取り外すための取り外し部と、を有するセンサユニットのキャップ取り外し方法であって、前記取り外し部に取り外し治具を係合し、該取り外し治具によって前記加締め部による加締め力を低減させて前記キャップを前記ホルダから取り外すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように請求項１、５に記載した本発明によれば、螺合部の螺合によってキャップをホルダに装着するようにしたことから、ホルダとキャップとの間から内部に雨水等が浸入しないため、部分的な加締めで十分となり、ホルダとキャップとの全周加締めを不要とすることができる。また、加締め力を低減させてキャップをホルダから取り外すための取り外し部を設けるようにしたことから、ホルダを破壊することなくキャップを取り外すことができる。従って、螺合部と取り外し部のみを設けることで、ホルダとキャップの構造を複雑化することなく、キャップを外したホルダの再利用を図ることができるため、センサユニットのコストダウン及びゴミの減量化やリサイクル等に貢献することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、取り外し部をホルダの外周面にその端部から延びる溝状に設け且つキャップの取り外し方向に向かって取り外し治具をキャップに押し当てるための溝部としたことから、キャップ構造の複雑化を防止することができるため、小型のセンサユニットについても容易に実現することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、取り外し部をキャップの外周面に設け且つ螺合部によるホルダとキャップの螺合状態及び加締め部による加締め状態を緩めるように取り外し治具が係合される切れ目部としたことから、取り外し部をキャップに容易に形成することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、加締め部をキャップにおける切れ目部の近傍に設けるようにしたことから、加締め部による加締め力を確実に緩めることができるため、取り外し作業の効率化を図ることができる。また、取り外し部の近傍に加締め部を設けているので、取り外し部を加締め位置の目安とすることができるため、加締め作業の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係るセンサユニットの一実施の形態を、図１〜図８の図面を参照して説明する。なお、従来の技術のところで説明したものと同一あるいは相当する部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
【実施例１】
【００１６】
図１〜４において、本発明のセンサユニットに相当するジルコニア型の酸素センサ１は、センサ素子２と、ホルダ３と、キャップ４と、螺合部５と、加締め部６と、取り外し部７と、を有している。
【００１７】
センサ素子２は、被検物質である酸素を検出する。具体的には、固体電解質であるジルコニア（ＺｒＯ２）の板の両側に白金電極を設け、片側の酸素濃度と反対側の酸素濃度とに差が発生した場合に、高濃度側から低濃度側に向かって酸素イオンの起きると、白金電極の両極間に起電力が生じる。つまり、片方の酸素濃度を一定にしておき（例えば大気）、その起電力を測定することで、反対側の酸素濃度を検出できる構成となっている。そして、図示しない白金電極の両極には、ケーブル２１の一端と電気的に接続されており、その他端はホルダ３から導出されており、図示しないコントロールユニット等に接続されている。その結果、センサ素子２は起電力に応じた検出信号をケーブル２１を介してコントロールユニット等に出力する。
【００１８】
ホルダ３は、金属部材等からなる筒状のホルダ本体３１を有している。ホルダ本体３１は、センサ素子２を保持するとともに、その内部にセンサ素子２とケーブル２１の接続部分等を収容している。ホルダ本体３１は、その一端３２側からセンサ素子２を突出させた状態で保持し、また、他方３３側からケーブル２１を導出している。ホルダ本体３１は、図示しないゴム等の防水部材によってケーブル２１の周囲等からその内部に雨水等が浸入するのを防止する構造となっている。
【００１９】
キャップ４は、センサ素子２を保護するように有蓋筒状に金属部材等によって形成されたキャップ本体４１を有している。キャップ本体４１は、ホルダ本体３１に装着されることで、連続した略筒部材である酸素センサ１を形成している。なお、図示はしないが、キャップ本体４１には、その側壁等に設けられた孔を有しており、その孔から測定対象気体を内部に取り込む構造となっている。
【００２０】
螺合部５は、ホルダ本体３１から延在するように一体に設けられた雄ねじ部５１と、キャップ本体４１の開口から内部に向かって内周面に形成された雌ねじ部５２と、を有している。そして、雄ねじ部５１と雌ねじ部５２の螺合によってホルダ本体３１にキャップ本体４１を装着する構造となっている。また、このように螺合部５によってホルダ３にキャップ４を装着しているので、その内部に雨水等が浸水するのを防止することができるため、従来のような全周加締め等を不要とすることができる。なお、螺合部５は、当然のことながら、ホルダ本体３１側を雌ねじ、キャップ本体４１側を雄ねじとすることもできる。
【００２１】
加締め部６は、キャップ本体４１の外周面における任意の２点の加締め位置で、ホルダ３と該ホルダ３に装着したキャップ４とを部分的に加締める。加締め位置は、ホルダ本体３１と当接するキャップ本体４１の端部４２から任意の距離Ｗだけ離れた位置となっている。なお、任意の距離Ｗについては、螺合部５の形状等に応じて任意に設定される。また、加締め部６の数については、螺合部５によって螺合されたホルダ３とキャップ４との螺子作用が解除されないように設定され、加締め部６を３点以上設けるなど種々異なる実施形態とすることができる。
【００２２】
取り外し部７は、加締め部６による加締め力を低減させてキャップ４をホルダ３から取り外すために、例えばマイナス状のねじまわし等の取り外し治具１００が係合される溝状に、ホルダ本体３１の外周面の一部に形成されている。つまり、取り外し部７は、キャップ４の取り外し方向Ｘに向かって取り外し治具１００を押し当てることができるように、ホルダ本体３１の一端３２側から延びる溝状に形成された溝部７１を有している。なお、取り外し部７の溝部７１の形状は、幅広の溝として形成する場合について説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、取り外し治具１００の形状等に対応するように種々異なる形状とすることができる。
【００２３】
取り外し部７は、キャップ本体４１に対する２点の加締め部６の略中間の位置に対応するように、ホルダ本体３１の外周面に形成されている。なお、ホルダ３１における取り外し部７の形成位置は、加締め部６の数、形成した位置等によって加締め力を緩めるように任意に設定することができる。
【００２４】
次に、上述した構成の酸素センサ１の組み立て及びキャップ４の取り外し例を以下に説明する。
【００２５】
まず、ホルダ３の内部にセンサ素子２が挿通され、センサ素子２がホルダ３から突出するようにホルダ３に装着されると、そのセンサ素子２を覆うようにホルダ３とキャップ４とが螺合部５によって螺合され、ホルダ３にキャップ４が装着される。
【００２６】
その後、センサ素子２の交換を行う場合、作業者等は図３に示すように取り外し治具１００を取り外し部７の溝部７１に挿入して、取り外し治具１００の先端をキャップ４を当接させる。そして、取り外し治具１００を取り外し方向Ｘに押し込んで、加締め部６による加締め力を緩め、図４に示すようにキャップ４をホルダ３から取り外す。そして、ホルダ３から交換対象のセンサ素子２を取り外し、上述したようにそのホルダ３に新しいセンサ素子２を装着し、キャップ４を装着して交換作業を完了する。
【００２７】
以上説明した実施例１に係る酸素センサ１によれば、螺合部５の螺合によってキャップ４をホルダ３に装着するようにしたことから、ホルダ３とキャップ４との間から内部に雨水等が浸入しないため、部分的な加締めで十分となり、ホルダ３とキャップ４との全周加締めを不要とすることができる。また、加締め力を低減させてキャップ４をホルダ３から取り外すための取り外し部７を設けるようにしたことから、ホルダ３を破壊することなくキャップ４を取り外すことができる。従って、螺合部６と取り外し部７のみを設けることで、ホルダ３とキャップ４の構造を複雑化することなく、キャップ４を外したホルダ３の再利用を図ることができるため、酸素センサ１のコストダウン及びゴミの減量化やリサイクル等に貢献することができる。
【００２８】
また、取り外し部７をホルダ３の外周面にその端部から延びる溝状に設け且つキャップの取り外し方向Ｘに向かって取り外し治具１００をキャップ４に押し当てるための溝部７１としたことから、キャップ４の構造の複雑化を防止することができるため、小型の酸素センサ１についても実現することができる。
【実施例２】
【００２９】
次に、上述した実施例１では、取り外し部７をホルダ３に設ける場合について説明したが、実施例２では、取り外し部７をキャップ４に設ける場合について説明する。なお、上述した実施例１のところで説明したものと同一あるいは相当する部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３０】
図５〜７において、酸素センサ１は、上述した実施例１と基本構成は同一であり、センサ素子２と、ホルダ３と、キャップ４と、螺合部５と、加締め部６と、取り外し部７と、を有している。そして、実施例２では、加締め部６と取り外し部７の構成が実施例１とは異なっている。
【００３１】
加締め部６は、キャップ本体４１の外周面における任意の２点の加締め位置で、ホルダ３と該ホルダ３に装着したキャップ４とを部分的に加締める。加締め位置は、ホルダ本体３１と当接するキャップ本体４１の端部４２から任意の距離Ｗだけ離れた位置となっている。加締め部６は、キャップ４における後述する切れ目部７２の近傍に設けられている。
【００３２】
取り外し部７は、加締め部６による加締め力を低減させてキャップ４をホルダ３から取り外すために、例えばマイナス状のねじまわし等の取り外し治具１００が係合される溝状に、キャップ本体４１の外周面に切れ目部７２として形成されている。つまり、取り外し部７は、複数（図中では２つ）の切れ目部７２を有している。
【００３３】
切れ目部７２は、キャップ本体４１の開口からその蓋（天井）に向かって延在し、且つ、螺合部５よりも狭い範囲となるように形成されている。切れ目部７２は、取り外し治具１００の挿入が可能で、且つ、キャップ本体４１の外周面に対する放線上となるように形成されている。切れ目部７２と加締め部６との関係は、加締め部６が切れ目部７に対してキャップ４の螺合解除方向Ａに位置している。すると、切れ目部７２に取り外し治具１００を係合し、螺合解除方向Ａに力を加えることで、加締め部６による加締め力を低減させてキャップ４を回してホルダ３から取り外すことができる。
【００３４】
なお、取り外し治具１００によるキャップ４の取り外し方法としては、上述した実施例１と同様に、切れ目部７２に取り外し治具１００を挿入し、取り外し方向Ｘに力を加えてキャップ４を取り外すこともできる。
【００３５】
次に、上述した構成の酸素センサ１の組み立て及びキャップ４の取り外し例を以下に説明する。
【００３６】
まず、ホルダ３の内部にセンサ素子２が挿通され、センサ素子２がホルダ３から突出するようにホルダ３に装着されると、そのセンサ素子２を覆うようにホルダ３とキャップ４とが螺合部５によって螺合され、ホルダ３にキャップ４が装着される。
【００３７】
センサ素子２の交換を行う場合、作業者等は図７に示すように取り外し治具１００を取り外し部７の一方の切れ目部７２に挿入して、取り外し治具１００を切れ目７２の側面に当接させる。そして、取り外し治具１００によって螺合解除方向Ａに力を加えることで、加締め部６による加締め力を低減させる。これを他方の切れ目部７２に対しても同様に行う。そして、加締め部６による加締め力を低減させて回転可能となったキャップ４を回してホルダ３から取り外す。そして、ホルダ３から交換対象のセンサ素子２を取り外し、上述したようにそのホルダ３に新しいセンサ素子２を装着し、キャップ４を装着して交換作業を完了する。
【００３８】
以上説明した実施例２に係る酸素センサ１によれば、螺合部５の螺合によってキャップ４をホルダ３に装着するようにしたことから、ホルダ３とキャップ４との間から内部に雨水等が浸入しないため、部分的な加締めで十分となり、ホルダ３とキャップ４との全周加締めを不要とすることができる。また、加締め力を低減させてキャップ４をホルダ３から取り外すための取り外し部７を設けるようにしたことから、ホルダ３を破壊することなくキャップ４を取り外すことができる。従って、螺合部６と取り外し部７のみを設けることで、ホルダ３とキャップ４の構造を複雑化することなく、キャップ４を外したホルダ３の再利用を図ることができるため、酸素センサ１のコストダウン及びゴミの減量化やリサイクル等に貢献することができる。
【００３９】
また、取り外し部７をキャップ４の外周面に設け且つ螺合部５によるホルダ３とキャップ４の螺合状態及び加締め部６による加締め状態を緩めるように取り外し治具１００が係合される切れ目部７２としたことから、取り外し部７をキャップ３に容易に形成することができる。
【００４０】
さらに、加締め部６をキャップ４における切れ目部７２の近傍に設けるようにしたことから、加締め部６による加締め力を確実に緩めることができるため、取り外し作業の効率化を図ることができる。また、取り外し部７の近傍に加締め部６を設けているので、取り外し部７を加締め位置の目安とすることができるため、加締め作業の向上を図ることができる。
【００４１】
なお、上述した実施例２では、キャップ４に２つの切れ目部７２を形成した場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、以下のような種々異なる実施形態とすることができる。
【００４２】
例えば、図８（ａ）に示すように１２０度の間隔の３点（奇数個）の加締め部６によって加締める場合、それに対応するように３つの切れ目部７２を設ける。また、図８（ｂ）に示すように約９０度間隔の４点（偶数個）の加締め部６によって加締める場合、任意の１８０度の間隔に位置する２つの加締め部６の近傍に２つの切れ目部７２を設ける。
【００４３】
なお、前述した実施例１，２では本発明のセンサユニットを酸素センサ１に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して各種センサに適用して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明のセンサユニットに係る実施例１の分解斜視図である。
【図２】図１の加締め部と取り外し部との関係を説明するための図である。
【図３】実施例１にかかるキャップの取り外し例を説明するための図である。
【図４】取り外し部によってキャップを取り外した状態を示す図である。
【図５】本発明のセンサユニットに係る実施例２の分解斜視図である。
【図６】図５の加締め部と取り外し部との関係を説明するための図である。
【図７】実施例２にかかるキャップの取り外し例を説明するための図である。
【図８】実施例２における取り外し部の他の例を説明するための図である。
【図９】従来の酸素センサの構成を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４５】
１    センサユニット（酸素センサ）
２    センサ素子
３    ホルダ
４    キャップ
５    螺合部
６    加締め部
７    取り外し部
７１    溝部
７２    切れ目部
【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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【図６】
2008070179.tif 000008
【図７】
2008070179.tif 000009
【図８】
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【図９】
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