(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準ガスに基づいて被測定ガス成分を検出する検出素子と、
該検出素子の一端を被測定ガスに晒すように保持するとともに、該検出素子の他端側に基準ガス空間を形成するケースと、
大気側から前記基準ガス空間に空気を導入するための通気孔を有するとともに、前記ケースと共に前記基準ガス空間を形成するシール部材と、
前記通気孔の大気側の開口部を塞ぐように、前記シール部材に接触して設けられる通気性及び撥水性を有するシート状のフィルタと、
を備えるガスセンサにおいて、
前記フィルタは、前記シール部材に接触する部分の少なくとも一部に、フッ化水素と反応すると腐食する金属によって金属メッキが施され、
前記シール部材は、フッ素ゴムからなることを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
前記フィルタは、前記シール部材と、該シール部材の大気側の上端面に被せられる押え部材とによって挟持されていることを特徴とする請求項１記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記金属メッキは、前記開口部を囲うように施されていることを特徴とする請求項１，２いずれか記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記金属メッキは、ニッケルメッキ、クロムメッキ又は亜鉛メッキであることを特徴とする請求項１〜３何れか記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記金属メッキは、腐食された状態で前記シール部材に貼り付けられていることを特徴とする請求項１〜４何れか記載のガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガス等の被測定ガスが流れる流路を形成する管に取り付けられ、基準ガスとしての大気を外部から導入して機能するガスセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、基準ガスに基づいて、混合ガス中から特定のガス成分の濃度を検出するガスセンサとして、ＨＣセンサやＮＯｘセンサ等種々のものが知られている。
【０００３】
この種のガスセンサの一つとして、例えば特願２０００−４７３９３号公報に示される酸素センサがある。この酸素センサは、グロメットと呼ばれるシール部材と、通気性及び撥水性を有するシート状のフィルタとを備えており、このうちシール部材には、基準ガス空間に空気を導入するための通気孔が設けられ、フィルタは、このシール部材の通気孔の大気側の開口部を塞ぐため、シール部材の上端面上に被せられる。そして、フィルタは、シール部材の大気側の上端面に被せられる押え部材とシール部材とによって挟持して保持される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この酸素センサは、フィルタをシール部材と押え部材との間に挟持しているだけであるため、長期間使用するとシール部材を構成するゴムが劣化し、シール部材とフィルタとの間に隙間などができて、外気が基準ガス空間に直接入ってしまう恐れがあった。
【０００５】
そこで、本発明では、通気孔から大気を導入して機能するガスセンサにおいて、長期間使用しても、シート状のフィルタを用いて、通気孔の大気側の開口部を確実に塞いでおくことができるガスセンサを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記課題を解決する請求項１記載のガスセンサは、基準ガスに基づいて被測定ガス成分を検出する検出素子と、該検出素子の一端を被測定ガスに晒すように保持するとともに、該検出素子の他端側に基準ガス空間を形成するケースと、大気側から前記基準ガス空間に空気を導入するための通気孔を有するとともに、前記ケースと共に前記基準ガス空間を形成するシール部材と、前記通気孔の大気側の開口部を塞ぐように、前記シール部材に接触して設けられる通気性及び撥水性を有するシート状のフィルタと、を備えるガスセンサにおいて、前記フィルタは、前記シール部材に接触する部分の少なくとも一部に、フッ化水素と反応すると腐食する金属によって金属メッキが施され、前記シール部材は、フッ素ゴムからなることを特徴とする。
【０００７】
この請求項１記載のガスセンサでは、フィルタが、シール部材に接触する部分に金属メッキが施されており、また、シール部材が、フッ素ゴムで構成されているため、シール部材を温めてフッ化水素を放出させると、メッキがフッ化水素と化学反応を起こして腐食し、メッキがシール部材に貼り付けられる。また、この請求項１記載のガスセンサを排気管等の熱源に取り付けると、熱源から伝達された熱で温められたシール部材からフッ化水素が次々に発生してメッキを腐食させるので、使用期間が長くなればなるほどメッキがより強力にシール部材に貼けられる。
【０００８】
従って、請求項１記載のガスセンサを用いると、メッキがシール部材に貼り付けられることによって、フィルタがシール部材に貼り付けられるので、通気孔の大気側の開口部をフィルタで確実に塞ぐことができる。また、このガスセンサは、熱源等に取り付けた場合、使用期間が長くなればなるほどメッキがシール部材により強力に貼り付けられるので、シール部材を構成するゴムが劣化しても、通気孔の大気側の開口部を長期間に渡って確実に塞いでおくことができる。
尚、請求項５に記載したように、金属メッキは、腐食された状態でシール部材に貼り付けておくことが好ましい。
【０００９】
次に、請求項２記載のガスセンサのように、フィルタは、シール部材と、シール部材の大気側の上端面に被せられる押え部材とによって挟持するのが好ましい。この様に押え部材を用いて、フィルタをシール部材と押え部材との間に挟持すれば、フィルタをシール部材に貼り付ける効果との相乗効果により、通気孔の大気側の開口部を長期間に渡って確実に塞いでおくことができる。
【００１０】
次に、請求項３記載のガスセンサのように、金属メッキは、開口部を囲うように施されていることが好ましい。このようにすれば、シール部材とフィルタとの間から大気や水分が基準ガス空気内に侵入することを確実に防止することができる。
【００１１】
尚、請求項４記載に記載したように、金属メッキとしては、ニッケルメッキ、クロムメッキ又は亜鉛メッキが好ましい。
また、フッ化水素を放出するゴム材料としては、例えばフッ素ゴムがある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面と共に説明する。
本実施形態は、本発明のガスセンサを酸素センサとして構成したものであり、図１は、当該酸素センサの全体構成を示す断面図である。
【００１３】
同図に示すように、酸素センサ１は、ＺｒＯ2を主成分とする固体電解質体により、先端が閉じた中空軸状に形成され、その先端の外側表面と内側表面とに多孔質電極が設置された検出素子２、検出素子２内に配置された軸状のセラミックヒータ３、検出素子２を収容するケーシング１０等から構成されている。
【００１４】
ケーシング１０は、酸素センサ１を排気管等の取付部に固定すると共に、セラミックホルダ６，７及びセラミック粉末８を内部に収容し、検出素子２の閉じた先端部が排気管等の内部に晒されるよう、その後端部を保持する主体金具９と、主体金具９の上部に延設され、上方から検出素子２の内面に基準ガスを導入するための外筒１３とから構成されている。
【００１５】
また、主体金具９の上端部には、内側に延出したフランジ部９ａの先端縁により円形の上部開口部が形成されており、このフランジ部９ａが加締パッキン又は金属パッキン５を介してセラミックホルダ６，７及びセラミック粉末８を上方から固定している。そして、その上部開口部を覆う態様で外筒１３の下端開口端部が嵌合装着されている。  また、外筒１３の上端開口部には、ゴム製の弾性体からなり、軸方向に通気孔１５ａを有するグロメットと呼ばれる円柱形状のシール部材１５と、シール部材１５の上端面の一部を覆うように配置されたゴム製の押え部材１６が挿入されており、シール部材１５の上端面と押え部材１６の下端面の間に通気性及び撥水性を有するシート状のフィルタ５０を挟持してシールユニット１４を構成している。シール部材１５も押え部材１６も、温められるとフッ化水素を放出する材料（具体的には、フッ素ゴム）で構成されている。このシール部材１５にはリード線を挿通する挿通孔が形成されており、検出素子２及びセラミックヒータ３に接続されるリード線２０，２１が挿通している。
【００１６】
そして、酸素センサ１における外筒１３の内部に形成される基準ガス空間と大気との大気の流通は、シールユニット１４の通気経路に配置されたフィルタ５０を介して行われる。更に押え部材１６の外周縁上端部では、外筒１３が折り込まれて、押え部材１６が抜け落ちない様になっている。
【００１７】
以下、シール部材１５の構造及びフィルタ５０の取付構造等について、図２に基づいて説明する。
図２に示すように、シール部材１５は円柱状であり、円板状の押え部材１６と互いに上下軸方向に突き合わされる。そして、同図（ａ）に示すように、これらシール部材１５と押え部材１６との間にシート状のフィルタ５０を介挿する態様でシールユニット１４を構成している。
【００１８】
押え部材１６には、図２（ｂ）上段に示すように、円板状の本体の中央を軸方向に貫通して外気を導入する通気孔１６ａと、この通気孔１６ａの周りに等間隔で配置され、上述したリード線２０，２１等を挿通するために同本体を軸方向に貫通する４つの挿通孔１６ｂとが形成されている。
【００１９】
また、シール部材１５は、図２（ｂ）下段に示すように、押さえ部材１６とほぼ同径の形状を有し、押さえ部材１６に設けられた通気孔１６ａに対応する位置に通気孔１５ａが、挿通孔１６ｂに対応する位置に挿通孔１５ｂが、それぞれ軸方向に貫通して形成されている。このシール部材１５の軸方向の長さは、押さえ部材１６のそれよりも長く形成されている。
【００２０】
フィルタ５０は、図２（ｂ）中段及び図２（ｃ）に示すように、押さえ部材１６及びシール部材１５の外径にほぼ等しい外径を有する円形のシート状に形成され、上記挿通孔１６ｂ及び挿通孔１５ｂに対応する位置に、挿通孔５０ａがそれぞれ形成されている。また、このフィルタ５０のシール部材１５に接触する接触面上には、図２（ｃ）に示すように、通気孔１５ａの大気側の開口部を囲うように、ニッケルメッキ５２が施されている。
【００２１】
このフィルタ５０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の融点よりも低い加熱温度で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、商品名：ゴアテックス（ジャパンゴアテックス（株）））により、水滴等の水を主体とする液体の透過は阻止し、かつ気体（空気、水蒸気等）の透過は許容するフィルタとして構成されている。
【００２２】
尚、フィルタ５０には、撥油コートした多孔質繊維構造体（商品名：オレオベントフィルタ（ジャパンゴアテックス（株））を用いることもできる。これを用いることにより、付着した油分が気化して内部に侵入する危険性を低下させることができる。
【００２３】
次に、シールユニット１４の組付けは、図２（ｂ）に示すように、ニッケルメッキ５２が施される部分を除き、押え部材１６、フィルタ５０、シール部材１５を、それぞれに設けられた対応する各挿通孔を突き合わせる態様で接着することにより行われる。このとき、フィルタ５０は、通気孔１６ａと通気孔１５ａとの間を通気可能に閉塞する。
【００２４】
そして、このように形成されたシールユニット１４が外筒１３の開口端部４７の内側に配置され、フィルタ５０よりも僅かに下方の位置で、外筒１３を介して径方向に加締められ、それにより外筒１３及びシール部材１５が密着し、そのシール性がより確実なものとされる。
【００２５】
以上説明した酸素センサ１では、フィルタ５０が、シール部材１５に接触する部分にニッケルメッキ５２が施されており、また、シール部材１５が、温められるとフッ化水素を放出するゴム材料で構成されているため、シール部材１５を温めてフッ化水素を放出させると、ニッケルメッキ５２がフッ化水素と化学反応を起こして腐食し、ニッケルメッキ５２がシール部材１５に貼り付けられる。また、本実施形態の酸素センサ１は、排気管に取り付けると、排気管から伝達された熱で温められたシール部材１５からフッ化水素が次々に発生してニッケルメッキ５２を腐食させるので、使用期間が長くなればなるほどニッケルメッキ５２がより強力にシール部材１５に貼けられる。
【００２６】
従って、本実施形態の酸素センサ１を用いると、ニッケルメッキ５２がシール部材に貼り付けられることによって、フィルタ５０がシール部材１５に貼り付けられるので、通気孔１５ａの大気側の開口部をフィルタ５０で確実に塞ぐことができる。また、この酸素センサ１は、本実施形態で説明した排気管のような熱源等に取り付けた場合、使用期間が長くなればなるほどニッケルメッキ５２がシール部材１５により強力に貼り付けられるので、シール部材１５を構成するゴムが劣化しても、通気孔１５ａの大気側の開口部を長期間に渡って確実に塞いでおくことができる。
【００２７】
また、本実施形態の酸素センサ１のように、押え部材１６を用いて、フィルタ５０をシール部材１５と押え部材１６との間に挟持すれば、フィルタ５０をシール部材１５に貼り付ける効果との相乗効果により、通気孔１５ａの大気側の開口部を長期間に渡って確実に塞いでおくことができる。
【００２８】
さらに、本実施形態の酸素センサ１のように、ニッケルメッキ５２は、開口部を囲うように施せば、シール部材１５とフィルタ５０との間から大気や水分が基準ガス空気内に侵入することを確実に防止することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。
【００２９】
尚、本実施形態では、フィルタ５０にニッケルメッキ５２を施しているが、金属メッキであればどのような材料でメッキしてもよく、ニッケルの他には、クロムメッキ又は亜鉛メッキを用いるのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る酸素センサの全体構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るシールユニットの構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１…酸素センサ、２…検出素子、９…主体金具、１３…外筒、１４…シールユニット、１５…シール部材、 １６…押さえ部材、１５ａ，１６ａ…通気孔、１５ｂ，１６ｂ…挿通孔、２０，２１…リード線、５０…フィルタ、５０ａ…挿通孔、５２…ニッケルメッキ
【図１】
0004587611.tif 000002
【図２】
0004587611.tif 000003