(57)【要約】【課題】基端側へ伝導する熱量が少ないガスセンサを提供すること。【解決手段】筒型のハウジング１０と該ハウジング１０の内部に検出素子１９を挿通固定してなると共に、ハウジング１０の先端側には被測定ガス側カバー１１を設け、上記ハウジング１０の基端側には大気側カバー１２を設けてなる。上記ハウジング１０の外側面は径方向外側に突出したフランジ部１００を有し、上記フランジ部１００の先端側端面１０１より先端側において、上記ハウジング１００の外側面に挿通したワッシャ部材１０２を有し、上記フランジ部１００の先端側端面１０１と上記ワッシャ部材１０２との間に熱伝導阻害部材２を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒型のハウジングと該ハウジングの内部に検出素子を挿通固定してなると共に、ハウジングの先端側には被測定ガス側カバーを設け、上記ハウジングの基端側には大気側カバーを設けてなるガスセンサにおいて、
上記ハウジングの外側面は径方向外側に突出したフランジ部を有し、
上記フランジ部の先端側端面より先端側において、上記ハウジングの外側面に挿通したワッシャ部材を有し、
上記フランジ部の先端側端面と上記ワッシャ部材との間に熱伝導阻害部材を設けることを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
請求項１において、上記熱伝導阻害部材は、環状体であることを特徴とするガスセンサ。
【請求項３】
請求項１において、上記熱伝導阻害部材は、先端側端面及び／または基端側端面に突出する突起部を備えていることを特徴とするガスセンサ。
【請求項４】
請求項１において、上記熱伝導阻害部材は、外側面に径方向に凹んだ少なくとも１つの溝部を有することを特徴とするガスセンサ。
【請求項５】
請求項１において、上記熱伝導阻害部材は、外側面に径方向に突出する少なくとも１つの突起部を有することを特徴とするガスセンサ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、上記熱伝導阻害部材は、ステンレス、Ｎｉのいずれか一種以上を含有する材料からなることを特徴とするガスセンサ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項において、上記熱伝導阻害部材の熱伝導率はハウジングの熱伝導率よりも小さいことを特徴とするガスセンサ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項において、上記熱伝導阻害部材の、ガスセンサ軸方向に沿った厚みは０．２ｍｍ以上であることを特徴とするガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，内燃機関の排気系に設置して排気ガス中の特定ガス濃度を測定する等に用いるガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両用内燃機関の排気系に設置して、排気ガス中の酸素やＮＯｘ等といった特定ガス濃度を測定するガスセンサがある。
このようなガスセンサの構成の一例として、図１５に示す構成がある。
すなわち、ガスセンサ９は、筒型のハウジング１０と該ハウジング１０の内部に検出素子１９を挿通固定してなると共に、ハウジング１０の先端側には被測定ガス側カバー１１を設け、上記ハウジング１０の基端側には大気側カバー１２を設けてなる。
そして、ガスセンサ９の先端側を排気管３に設けた取付穴３０に挿入し、フランジ部１００の先端側端面１０１を排気管３の取付穴３０周縁の外壁面３０１にワッシャ部材１０２を介して配置する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２３６１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年は排気ガスの温度がより高くなっており、排気ガスにさらされるガスセンサ先端側から基端側へと伝導する熱量が増大している。ところでガスセンサの基端側には、例えば図１５に示すごとく、撥水フィルタ１２３、弾性絶縁部材１５といった熱に弱い部材を配置することがある。
これら熱に弱い部材の劣化を防止するためにも、基端側へ伝導する熱量を減らす工夫が求められている。
【０００５】
本発明は、基端側へ伝導する熱量が少ないガスセンサを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、筒型のハウジングと該ハウジングの内部に検出素子を挿通固定してなると共に、ハウジングの先端側には被測定ガス側カバーを設け、上記ハウジングの基端側には大気側カバーを設けてなるガスセンサにおいて、
上記ハウジングの外側面は径方向外側に突出したフランジ部を有し、
上記フランジ部の先端側端面より先端側において、上記ハウジングの外側面に挿通したワッシャ部材を有し、
上記フランジ部の先端側端面と上記ワッシャ部材との間に熱伝導阻害部材を設けることを特徴とするガスセンサにある（請求項１）。
【０００７】
ガスセンサの先端側から基端側への熱の移動経路として、後述する図４、図５にあるように、（１）ガスセンサ先端側からハウジング本体を経由する経路、（２）ガスセンサを取り付けた相手部材（図１５や図１の例では排気ガスが流れる排気管）からワッシャ部材を介して、ハウジングのフランジ部を経由する経路とが考えられる。
フランジ部の先端側端面より先端側で、フランジ部の先端側端面とワッシャ部材との間に熱伝導阻害部材を設けることで、（２）の経路が、熱伝導阻害部材とハウジングとの当接面を経由することになる。
異なる部材が接触する接触面では、熱伝導が阻害されるため、熱伝導阻害部材を配置することで、従来構成のガスセンサと比較して基端側に伝導する熱量を減少させることができる。
以上、本発明にかかる構成によれば、基端側へ伝導する熱量をより減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明にかかるガスセンサは、自動車エンジン等の車両用内燃機関等の排気管に先端側を差し込んで使用するタイプのもので、ガスセンサの構造等は問わない。
そのため、酸素濃度を測るセンサやＮＯｘ濃度を測るセンサ、また、検出素子としてコップ型を採用したもの、積層型を採用したもの等に本発明を適用することができる。
【０００９】
また、上記熱伝導阻害部材の形状の一例として、以下に示す形状を挙げることができる。
上記熱伝導阻害部材は、環状体であることが好ましい（請求項２）。
環状体とすることで、ハウジングのフランジ部の周方向の全体において熱伝導の阻害を行うことができ、より基端側に伝導する熱量を減少させることができる。
環状体の内径はガスセンサ先端側からハウジングに差し込んでフランジ部の端面に当接できる程度の大きさとすることが望ましい。
【００１０】
また、上記熱伝導阻害部材は、先端側端面及び／または基端側端面に突出する突起部を備えていることが好ましい（請求項３）。
これにより、熱伝導阻害部材の先端側及び／または基端側に対して、シール性を確保することができる。すなわち、突起部は剛性が小さく、フランジ部とワッシャ部材の間に配置されることで変形することができ、シール部材としての機能を得ることができる。
本発明のガスセンサは被測定ガスが流入する排気管等に差し込んで使用するため、排気管等に設けた差込口付近のシール性を確保することは、排気管等から被測定ガスが流出しないためにも重要である。
【００１１】
また、上記熱伝導阻害部材は、外側面に径方向に凹んだ少なくとも１つの溝部を有することが好ましい（請求項４）。
溝部の部分は空気があるため、熱伝導率が小さい。よって、より基端側に伝導する熱量を減少させることができる。
【００１２】
また、上記熱伝導阻害部材は、外側面に径方向に突出する少なくとも１つの突起部を有することが好ましい（請求項５）。
突起部の両側が溝部と同じ効果をうみ、結果として熱伝導を阻害することができる。また、同時に突起部からの熱放出効果が生まれ、そこから減った熱量の分、熱伝導を阻害することができる。
【００１３】
また、上記熱伝導阻害部材は、ステンレス、Ｎｉのいずれか一種以上を含有する材料からなることが好ましい（請求項６）。
これにより、ステンレスでできているハウジングと同等以下の熱伝導率を持った材料で熱伝導阻害部材を構成することができる。更に、自動車等の車両用部品として相応しい耐久性を備えた熱伝導阻害部材を得ることができる。
【００１４】
また、上記熱伝導阻害部材の熱伝導率はハウジングの熱伝導率よりも小さいことが好ましい（請求項７）。
これにより、熱伝導阻害部材を介して伝導する熱の量を減らすことができる。
【００１５】
また、上記熱伝導阻害部材の、ガスセンサ軸方向に沿った厚みは０．２以上であることが好ましい（請求項８）。
これにより、機械的強度を保てると共に、熱伝導の阻害効果を得ることができる。仮に０．２ｍｍより薄い場合は、機械的強度が弱くなり、製造困難となるおそれがある。
しかし軸方向に沿った厚みが厚い場合は、熱伝導阻害部材を設ける分、現在のハウジングにおけるフランジ部の厚みを維持すると、ガスセンサ軸方向の長さが大きくなる可能性がある。
特に車両用内燃機関に設置するガスセンサは設置部分の空間が限られているため、軸方向長さが大きくなることは好ましくない。
【００１６】
ガスセンサの軸方向長さが大きくなることを防ぐために、フランジ部の厚みを熱伝導阻害部材の厚み分減らすこともできるが（実施例１参照）、実施例に示したフランジ部の場合、熱伝導阻害部材がない場合はその厚みが６ｍｍ程度なので、例えば熱伝導阻害部材の厚みが３ｍｍより厚い場合、フランジ部の厚みが３ｍｍより薄くなって、排気管にガスセンサを取り付ける時に工具が合わず、フランジ部を破損してしまったり、所定のトルクをかけることができなかったりするおそれがある。
【実施例】
【００１７】
（実施例１）
本発明にかかるガスセンサについて説明する。
図１に示すごとく、筒型のハウジング１０と該ハウジング１０の内部に検出素子１９を挿通固定してなると共に、ハウジング１０の先端側には被測定ガス側カバー１１を設け、上記ハウジング１０の基端側には大気側カバー１２を設けてなる。
上記ハウジング１０の外側面は径方向外側に突出したフランジ部１００を有し、上記フランジ部１００の先端側端面１０１より先端側において、上記ハウジング１０の外側面に挿通したワッシャ部材１０２を有する。
上記フランジ部１００の先端側端面１０１と上記ワッシャ部材１０２との間に熱伝導阻害部材２を設ける。
【００１８】
以下、詳細に説明する。
本例のガスセンサ１は、図１に示すごとく、自動車エンジンの排気ガスを排出する排気管２の外壁面３０１に設けた取付穴３０に、被測定ガス側カバー１１の部分が排気管３の中に収納されるように差込固定する。
ガスセンサ１のワッシャ部材１０２はガスセンサ１の軸方向に弾性力を備えており、ガスセンサ１のハウジング１０の先端側にワッシャ部材１０２を差し込んだ状態で、ガスセンサ１を取付穴３０に挿入することで、ワッシャ部材１０２がガスセンサ１と取付穴３０との間をシールして、排気管３に対しガスセンサ１が気密固定される。
【００１９】
図１に示すごとく、被測定ガス側カバー１１は、二つのカバー部材を重ねた二重構成で、側面には被測定ガスを被測定ガス側カバー１１の内部に取り込むための導入穴１１０が設けてある。また、被測定ガス側カバー１１の内部には検出素子１９の先端側が露出しており、この露出した部分がガス濃度の検出を行っている。
大気側カバー１２はハウジング１０の基端側に溶接固定された基端カバー１２１と、その基端側に筒型の撥水フィルタ１２３を介してかしめ固定した外側カバー１２２とからなる。外側カバー１２２及び基端カバー１２１は、撥水フィルタ１２３と対面する側面に、ガスセンサ１の外部から大気を大気側カバー１２の内部に導入する導入穴１２０を設けてなる。
【００２０】
検出素子１９は、筒型の絶縁碍子１３にシール材１３０で挿通固定され、絶縁碍子１３ごとハウジング１０内に挿通固定される。そして、絶縁碍子１３の基端側に、大気側絶縁碍子１４を配置し、該大気側絶縁碍子１４の内部に検出素子１９の基端側及び、該検出素子１９の出力を取り出す端子１６１とを配置する。
また端子１６１の基端側は大気側絶縁碍子１４の外部において接続部材１６２を通じてリード線１６３に接続される。リード線１６３は、大気側カバー１２の基端側に設けた弾性絶縁部材１５を通じて、ガスセンサ１の外部に引き出されている。
【００２１】
熱伝導阻害部材２について説明する。
図１〜図３に示すごとく、本例の熱伝導阻害部材２は環状体で、その外径は、ガスセンサ１のハウジング１０のフランジ部１００と同程度である。
そして、熱伝導阻害部材２は、外側面２０１に径方向に凹んだ３つの溝部２００を有する。この溝部２００は熱伝導阻害部材２の周方向全体に形成された環状溝である。
【００２２】
本例のハウジング１０はＳＵＳ４３０（熱伝導率２６Ｗ／ｍ・℃）からなり、熱伝導阻害部材２はＳＵＳ３０４（熱伝導率１６．３Ｗ／ｍ・℃）からなる。熱伝導率はハウジングのほうが大きく、また図１に示すごとく、ガスセンサ１の軸方向に沿った厚みは、ハウジング１０のフランジ部１００の厚みＴ１が４ｍｍで、熱伝導阻害部材２のＴ２が２ｍｍである。
【００２３】
次に、本例のガスセンサ１（図１参照）と、従来技術に記載した熱伝導阻害部材のないガスセンサ（図１５参照）について、ハウジング１０の所定の場所における温度を測定して先端側からの熱の伝導状態を測定した。
すなわち、本例及び従来技術にかかるガスセンサ１及び９を自動車排気管に見立てた電気炉の中に、被測定ガス側カバー１１の部分が収納されるように差込固定する。
【００２４】
そして、図７に示すごとく、ハウジング１０におけるフランジ部１００の基端側端面１０３から距離ａ、外側面から距離ｂとなるＰ点に熱電対を導入し、温度を測定した。なお、ａは３ｍｍ、ｂは１ｍｍである。そして、測定結果を図６に記載した。
同図より明らかであるが、従来品と比べて本発明品はフランジ部１００の温度が高くなり難い。
【００２５】
本例にかかるガスセンサ１における、熱の伝導状態について説明する。
図４に示すごとく、被測定ガスからの熱を被測定ガス側カバー１１が受けて、そこからハウジング１０に伝導した熱は、同図のＨ１の矢線に示す経路で伝わっていく。
排気管３からの熱は、ワッシャ部材１０２と熱伝導阻害部材２を経由して、同図のＨ２の矢線に示す経路で伝わっていくものがある。
ここでＨ２の経路は、ワッシャ部材１０２と熱伝導阻害部材２という二つの別部材を介しているため、熱伝導が阻害される。
更に本例の熱伝導阻害部材２は、外側面２０１に径方向に凹んだ溝部２００を有し、この溝部２００の部分は空気があるため熱伝導率が小さい。
【００２６】
ところで従来技術で記載したガスセンサ９（図１５参照）について考えると、図５に示すごとく、被測定ガスからの熱を被測定ガス側カバー１１が受けて、そこからハウジング１０に伝導した熱は、同図のＨ３、Ｈ４の矢線に示す経路で伝わっていく。
更に、排気管３からの熱は、ワッシャ部材１０２を介してハウジング１０のフランジ部１００に伝わる矢線Ｈ５という経路を伝わっていくものがある。
【００２７】
すなわち、本例のガスセンサ１より、熱伝導する際に経由する部材の数が少なく、そして異なる部材が接触する接触面では、熱伝導が阻害されるため、熱伝導阻害部材２を配置することで、従来構成のガスセンサと比較して基端側に伝導する熱量を減少させることができる。
以上、本発明にかかる構成によれば、基端側へ伝導する熱量をより減らすことができる。
【００２８】
（実施例２）
本例は、実施例１と異なる形状の各種の熱伝導阻害部材について説明する。
図８示す熱伝導阻害部材２は環状体からなり、外側面２０１に径方向に凹んだただひとつの環状の溝部２００を有する。
図９は、単なる環状体からなる熱伝導阻害部材２である。
図１０、図１１は、外側面２０１に径方向に突出する突起部２０３を有する環状体からなる熱伝導阻害部材２である。この突起部２０３は外側面の周方向に環状に形成された環状突起部である。
図１２は、外側面２０１に多数の独立した突起部２０４を備えた環状体からなる熱伝導阻害部材２である。
【００２９】
図１３は、突起部２０５を熱伝導阻害部材２の下端に設けた構成である。突起部２０５は図１１のように環状に形成することもできるし、図１２のように独立した多数の突起部として形成することもできる。
図１４に示すごとく、熱伝導阻害部材２は、その下端において外側面２０１に径方向に突出する突起部２０５を有し、更に上端に突出する突起部２０６を備えている。
なお、各熱伝導阻害部材２のその他詳細は実施例１と同様である。
【００３０】
これらの熱伝導阻害部材２は、それぞれ実施例１と同様の作用効果を有する。
それに加えて、図１０、図１１、図１２、図１３にかかる突起部２０３、２０４、２０５を有する熱伝導阻害部材２は、突起部２０３、２０４、２０５の両側が実施例１等の溝部と同じ効果をうみ、結果として熱伝導を阻害することができる。また、同時に突起部２０３、２０４、２０５からの熱放出効果が生まれ、そこから減った熱量の分、熱伝導を阻害することができる。
また、図１４にかかる突起部２０６を有する熱伝導阻害部材２は、ガスセンサの基端側に対して、シール性を確保することができる。すなわち、突起部２０６は剛性が小さく、フランジ部とワッシャ部材の間に配置されることで変形することができ、シール部材としての機能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施例１にかかる、ガスセンサの断面説明図。
【図２】実施例１にかかる、熱伝導阻害部材の平面図。
【図３】実施例１にかかる、熱伝導阻害部材の断面説明図。
【図４】本発明にかかるガスセンサにおける熱伝導の経路を示す説明図。
【図５】従来構成にかかるガスセンサにおける熱伝導の経路を示す説明図。
【図６】実施例１における、従来品と本発明品とのフランジ部の温度を示す線図。
【図７】実施例１における、フランジ部の温度測定位置を示す説明図。
【図８】実施例２における、外側面に径方向に凹んだ溝部を有する熱伝導阻害部材の断面説明図。
【図９】実施例２における、単なる環状体の熱伝導阻害部材の断面説明図。
【図１０】実施例２における、外側面に径方向に突出する突起部を有する熱伝導阻害部材の断面説明図。
【図１１】実施例２における、周方向に環状に形成された突起部を有する熱伝導阻害部材の断面説明図。
【図１２】実施例２における、外側面に独立した多数の突起部を有する熱伝導阻害部材の断面説明図。
【図１３】実施例２における、突起部が下端にある熱伝導阻害部材の断面説明図。
【図１４】実施例２における、突起部が下端と上端にある熱伝導阻害部材の断面説明図。
【図１５】従来のガスセンサの断面説明図。
【符号の説明】
【００３２】
１  ガスセンサ
１０  ハウジング
１２  大気側カバー
１００  フランジ部
１０１  先端側端面
１０２  ワッシャ部材
２  熱伝導阻害部材
２００  溝部
２０３〜２０６  突起部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005181225.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005181225.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2005181225.tif 000012
【図１１】
2005181225.tif 000013
【図１２】
2005181225.tif 000014
【図１３】
2005181225.tif 000015
【図１４】
2005181225.tif 000016
【図１５】
2005181225.tif 000017