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WO2010050146A1 - ガスセンサ - Google Patents

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Info

Publication number
WO2010050146A1
WO2010050146A1 PCT/JP2009/005491 JP2009005491W WO2010050146A1 WO 2010050146 A1 WO2010050146 A1 WO 2010050146A1 JP 2009005491 W JP2009005491 W JP 2009005491W WO 2010050146 A1 WO2010050146 A1 WO 2010050146A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
protector
detection
gas sensor
detection element
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/005491
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
大坪将憲
吉川孝哉
田島朋裕
都築正雄
Original Assignee
日本特殊陶業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本特殊陶業株式会社 filed Critical 日本特殊陶業株式会社
Priority to US13/126,611 priority Critical patent/US9032779B2/en
Priority to JP2010535642A priority patent/JP5156099B2/ja
Priority to EP09823260A priority patent/EP2341334A4/en
Publication of WO2010050146A1 publication Critical patent/WO2010050146A1/ja

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4077—Means for protecting the electrolyte or the electrodes

Definitions

  • the present invention relates to an intake gas passage through which intake gas is sucked into the internal combustion engine from the outside, and an intake gas recirculation gas through which intake recirculation gas for recirculating exhaust gas flows to reduce exhaust emissions of the internal combustion engine.
  • the present invention relates to a gas sensor disposed in an intake passage such as a passage.
  • a gas sensor attached to an intake passage such as an intake gas passage or an intake recirculation gas passage
  • electromotive forces having different sizes are generated or the resistance value is changed according to the concentration of, for example, NOx (nitrogen oxide) or oxygen.
  • a gas sensor provided with a detection element is known (see, for example, Patent Document 3). While this gas sensor is exposed to high-temperature measurement gas such as intake gas and intake recirculation gas, the moisture contained in the gas adheres (water), so the detection element may be subjected to thermal shock to cause cracks or cracks. There is. Therefore, a protector that covers the detection element is attached to the gas sensor to protect the detection element from water.
  • soot carbon
  • this protector for example, it is provided so as to surround the periphery of the detection portion of the detection element, and protects the detection element from water or dirt.
  • a gas introduction hole is provided in the protector.
  • JP 2005-61420 A Japanese Patent Application Publication No. 2006-2761 Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-293113
  • the soot may block the gas introduction hole of the protector (hereinafter, also referred to as clogging). As a result, the measured gas is less likely to be exposed to the detection portion of the detection element, and the detection accuracy of the detection element is reduced.
  • the gas introduction hole is made relatively large in consideration of clogging of the protector, the detection element may be flooded or wrinkles may be attached to the detection element. As a result, the detection element may be cracked or broken, or the detection accuracy may be lowered.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to prevent clogging of the gas introduction hole of the protector and to cause the detection element to be covered with water or to attach a wrinkle to the detection element. It is an object of the present invention to provide a gas sensor provided with a protector that suppresses
  • the gas sensor of Configuration 1 extends in the axial direction, has a detection unit for detecting a specific gas component in the gas to be measured on its tip side, and heats the detection unit A plate-shaped detection element in which the heaters are stacked, a cylindrical metal shell surrounding the circumference of the detection element in the radial direction while causing the detection section to project from the tip of the detection element, and the detection section of the detection element inside And a protector fixed to the metal shell while housing the gas sensor, the gas sensor being disposed in an intake passage of an internal combustion engine,
  • the protector has an inner protector disposed with a gap between the detection unit and the outer protector, and an outer protector disposed with a gap between the inner protector and the inner protector.
  • the outer protector has an inner gas introduction portion which can be introduced inside, and an inner side wall portion which is disposed radially outside the detection portion, and the outer protector is an outer side which can introduce the measurement gas into the outer protector.
  • a gas sensor having a gas introduction portion and an outer wall portion disposed radially outward of the inner wall portion, wherein at least a portion of the inner wall portion has a clearance of 1.35 mm or less with respect to the detection portion.
  • the temperature of the inner protector is characterized by being higher than the temperature of the outer protector.
  • the gas sensor of the structure 2 is characterized by the clearance with the said detection part of the whole said inner side wall part becoming 1.35 mm or less.
  • the gas sensor according to Configuration 3 is characterized in that, in addition to the configuration 1 or 2, the entire outer wall portion has a clearance of 1 mm or more with respect to the inner wall portion.
  • the gas sensor according to Configuration 4 is characterized in that, in addition to any one of the configurations 1 to 3, the outer gas introduction portion and the inner gas introduction portion do not overlap.
  • the gas sensor of configuration 5 is characterized in that the outer gas introduction portion is disposed downstream of the intake passage.
  • the outer protector in addition to the fifth aspect, has an outer bottom connected to the tip end side of the outer wall, and the outer bottom has the upstream side of the intake passage. It has a gas lead-out part which can lead out said measured gas from an outside protector.
  • the inner protector has an inner bottom portion connected to the tip side of the inner side wall portion and covering at least a part of the tip surface of the detection element. It is characterized by
  • the gas sensor according to the configuration 8 is characterized in that the inner gas introduction portion is disposed on the upstream side of the intake passage.
  • the gas sensor according to the configuration 9 is characterized in that the inner gas introduction portion is formed to expose at least one side surface of the detection element.
  • the inner gas introduction portion is formed to expose at least a part of the gas communication portion for exposing the measurement gas to the detection portion. It is characterized by
  • the gas sensor according to the configuration 11 is characterized in that the heater is disposed closer to the inner side wall portion than an axis of the detection element.
  • the gas sensor of the invention according to Configuration 1 comprises a protector having an inner protector and an outer protector.
  • the temperature of the inner protector is preferably 280 ° C. or higher.
  • the moisture adhering to the inner side wall can be positively evaporated, or the wrinkles can be positively removed from the inner side wall.
  • the temperature of the inner protector is made higher than the temperature of the outer protector.
  • the outer protector is less susceptible to the heat from the heater, and the temperature of the inner protector can be efficiently raised to 280 ° C. or higher, so that the water adhering to the inner side wall is evaporated or the adhesion is made to the inner side wall Can be baked or peeled off from the inner wall. As a result, it is possible to suppress the adhesion of moisture or soot to the detection element.
  • the inner protector (inner wall portion) and the detection portion are disposed with a gap, and at least a portion of the inner wall portion is disposed such that the clearance with the detection portion is 1.35 mm or less. ing.
  • the inner protector receives heat from the heater stacked on the detection element to reach a temperature of 280 ° C. or higher and a temperature higher than the temperature of the outer protector.
  • the inner protector comes in contact with the detection unit, the heat of the heater is excessively transmitted to the inner protector, and more heater power is required to maintain the detection unit at a predetermined temperature.
  • the clearance between the inner side wall portion and the detection portion exceeds 1.35 mm, the heat from the heater is less likely to be received by the inner protector, and it becomes difficult to raise the temperature of the inner protector.
  • the temperature of the inner protector is higher than the temperature of the outer protector
  • the gas sensor is attached to the intake passage and the gas sensor detects a specific gas component in the gas to be measured. Comparing the temperature of any position of the protector with the temperature of any position of the outer protector, it is sufficient if the temperature of the inner protector is high, and at normal temperature, the temperature of the inner protector and the temperature of the outer protector are the same It may be.
  • the temperature of the outer protector is lower than the temperature of the inner protector and is 280 ° C. or higher, the water adhering to the outer wall can be positively evaporated or the sputum can be positively incinerated or removed. However, it may be 280 ° C. or less.
  • the inner side wall portion is arranged so that the clearance with the detection portion is 1.35 mm or less” means that the clearance between the inner side wall portion and the detection portion is 1.35 mm or less It means that one or more locations should be formed.
  • the material of the inner protector may be a material having a higher thermal conductivity than the material of the outer protector. This allows the temperature of the inner protector to be effectively higher than the temperature of the outer protector when the gas sensor is used. Further, the temperature of the inner protector and the temperature of the outer protector can be measured by a thermocouple or a radiation thermometer.
  • the entire inner side wall portion has a clearance of 1.35 mm or less with respect to the detection portion. Therefore, the heat from the heater can be reliably received by the inner protector.
  • the entire outer wall portion has a clearance of 1 mm or more with respect to the inner wall portion.
  • the outer gas introduction portion and the inner gas introduction portion do not overlap.
  • the gas to be measured which has passed through the outer gas introduction portion inevitably comes into contact with the inner side wall portion without directly passing through the inner gas introduction portion, and moisture and soot adhere to the inner side wall portion of the inner protector.
  • the outer gas introducing portion and the inner gas introducing portion do not overlap means that the inner gas introducing portion passes the axis and when the outer gas introducing portion is viewed in the vertical direction from a virtual line perpendicular to the axial direction. It points to an invisible thing.
  • the inner gas introduction portion and the outer gas introduction portion may be disposed so as to be offset in the axial direction, or are disposed offset in the circumferential direction of the protector. It may be
  • the outer gas introduction portion be disposed on the downstream side of the intake passage.
  • the gas to be measured is introduced from the downstream side of the intake passage to the outer protector.
  • water and soot contained in the gas to be measured flow from upstream to downstream according to the gas to be measured flowing from upstream to downstream in the intake passage, and it is difficult to flow from downstream to upstream in the intake passage. It becomes difficult to be introduced inside.
  • the outer gas introduction portion is disposed downstream of the intake passage means that the gas sensor is disposed in the intake passage and the outer gas introduction portion is visually observed when the gas sensor is viewed from the downstream side of the intake passage. Point out what you can do.
  • the outer protector has an outer bottom connected to the tip side of the outer wall, and the measured gas is supplied from the outer protector upstream of the intake passage at the outer bottom.
  • the measured gas flows from the downstream side to the upstream side of the intake path in the outer protector, so that the measured gas can be efficiently replaced in the outer protector, and the measured gas of the detection portion Detection accuracy is improved.
  • the inner protector has an inner bottom portion connected to the tip side of the inner side wall portion and covering at least a part of the tip surface of the detection element.
  • the inner gas introducing portion be disposed on the upstream side of the intake passage.
  • the distance from the outer gas introduction portion disposed downstream of the intake passage is distanced, and the measured gas having passed through the outer gas introduction portion strikes the inner side wall longer before reaching the inner gas introduction portion.
  • more moisture and wrinkles can be attached to the inner side wall portion of the inner protector.
  • the phrase "the inner gas introduction portion is disposed upstream of the intake passage” means that the gas sensor is disposed in the intake passage and the outer wall is visible when the gas sensor is viewed from the upstream side of the intake passage. It refers to being disposed on the opposing inner side wall portion.
  • the inner gas introduction portion is preferably formed to expose at least one side surface of the detection element.
  • the inner gas introduction portion is preferably formed to expose at least a part of the gas communication portion for exposing the measurement gas to the detection portion.
  • the heater is preferably disposed closer to the inner side wall portion than the axis of the detection element.
  • the heater is disposed closer to the inner wall than the axis of the detection element” means that the distance between the inner wall and the heater is smaller than the distance between the inner part and the axis of the detection element. .
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the gas sensor 1 shown in FIG. It is a perspective view of the outer side protector 110 of this embodiment. It is a perspective view of inner side protector 120 of this embodiment. It is a figure which attached gas sensor 1 of this embodiment to intake passage 2. As shown in FIG.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view of the gas sensor 1.
  • the axis O direction of the gas sensor 1 (indicated by a dot-and-dash line) is shown as the vertical direction, and the detection unit 11 side of the detection element 10 held inside is the tip end side of the gas sensor 1, the rear end 12 The side will be described as the rear end side of the gas sensor 1.
  • the gas sensor 1 shown in FIG. 1 is attached to an intake passage 2 (see FIG. 5) of an internal combustion engine, and a detection unit 11 of a detection element 10 held therein is in intake gas or intake recirculation gas flowing through the intake passage 2. It is a so-called full-range air-fuel ratio sensor that is exposed to detect the air-fuel ratio from the concentration of oxygen in the intake gas and the intake air recirculation gas.
  • the detection element 10 has a strip shape extending in the direction of the axis O, and an element body 300 (see FIG. 2) that detects the oxygen concentration, and a heater 200 (see FIG. 2) that heats the element body for early activation. Are bonded together and integrated as a substantially prismatic laminate. Then, in order to protect the detection electrode from poisoning by the intake gas and the intake recirculation gas, a protective layer 15 is formed on the detection portion 11 formed on the tip side of the detection element 10 so as to wrap the outer peripheral surface thereof. . On the other hand, at the rear end 12 on the rear end side of the detection element 10, five electrode pads 16 (one of which is shown in FIG. 1) for taking out the electrode from the gas detection body or the heater body. It is formed.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the detection element 10.
  • the protective layer 15 is not shown in FIG.
  • the detection element 10 is a stack of an element main body 300 and a heater 200
  • the element main body 300 is a stack of an oxygen concentration detection cell 310 and an oxygen pump cell 330. .
  • the heater 200 includes a first base 201 and a second base 203 mainly made of alumina, and a heat generating body 202 mainly made of platinum, which is sandwiched between the first base 201 and the second base 203.
  • the heat generating body 202 has a heat generating portion 202 a located on the tip end side, and a pair of heater lead portions 202 b extending from the heat generating portion 202 a along the longitudinal direction of the first base 201.
  • the terminal of the heater lead portion 202 b is electrically connected to the electrode pad 16 through the heater side through hole 201 a provided in the first base 201.
  • the oxygen concentration detection cell 310 is formed of a first solid electrolyte body 312 and first and second electrodes 311 and 313 formed on both sides of the first solid electrolyte body 312.
  • the first electrode 311 is formed of a first electrode portion 311 a and a first lead portion 311 b extending along the longitudinal direction of the first solid electrolyte body 312 from the first electrode portion 311 a.
  • the second electrode 313 is formed of a second electrode portion 313a and a second lead portion 313b extending along the longitudinal direction of the first solid electrolyte body 312 from the second electrode portion 313a.
  • the terminal of the first lead portion 311 b is provided in a first through hole 312 a provided in the first solid electrolyte body 312, a second through hole 320 a provided in the insulating layer 320 described later, and a second solid electrolyte body 332. It is electrically connected to the electrode pad 16 through the fourth through hole 332 a and the sixth through hole 340 a provided in the electrode protection layer 340.
  • the end of the second lead portion 313 b is a third through hole 320 b provided in the insulating layer 320, a fifth through hole 332 b provided in the second solid electrolyte body 332, and a seventh through hole 340 b provided in the electrode protection layer 340. And electrically connected to the electrode pad 16.
  • the oxygen pump cell 330 is formed of a second solid electrolyte body 332 and third and fourth electrodes 331 and 333 formed on both sides of the second solid electrolyte body 332.
  • the third electrode 331 is formed of a third electrode portion 331 a and a third lead portion 331 b extending along the longitudinal direction of the second solid electrolyte body 332 from the third electrode portion 331 a.
  • the fourth electrode 333 is formed of a fourth electrode portion 333a and a fourth lead portion 333b extending from the fourth electrode portion 333a in the longitudinal direction of the second solid electrolyte body 332.
  • the terminal of the third lead portion 331 b is electrically connected to the electrode pad 16 through the fifth through hole 332 b provided in the second solid electrolyte body 332 and the seventh through hole 340 b provided in the electrode protection layer 340.
  • the terminal of the fourth lead portion 333 b is electrically connected to the electrode pad 16 through an eighth through hole 340 c provided in the electrode protection layer 340.
  • the second lead portion 313 b and the third lead portion 331 b are at the same potential through the third through hole 320 b.
  • the first solid electrolyte body 312 and the second solid electrolyte body 332 are composed of a partially stabilized zirconia sintered body obtained by adding yttria (Y 2 O 3) or calcia (CaO) as a stabilizer to zirconia (ZrO 2) There is.
  • the heating element 202, the first electrode 311, the second electrode 313, the third electrode 331, the fourth electrode 333 and the electrode pad 16 can be formed of a platinum group element.
  • Pt, Rh, Pd etc. can be mentioned as a suitable platinum group element which forms these, These can also be used individually by 1 type, and can also use 2 or more types together.
  • the heat generating body 202, the first electrode 311, the second electrode 313, the third electrode 331, the fourth electrode 333 and the electrode pad 16 contain a ceramic component in addition to the main platinum group element.
  • An insulating layer 320 is formed between the oxygen concentration detection cell 310 and the oxygen pump cell 330.
  • the insulating layer 320 includes an insulating portion 321 and a diffusion rate controlling portion 322.
  • a gas detection chamber 320c is formed at a position corresponding to the second electrode portion 313a and the third electrode portion 331a.
  • the gas detection chamber 320c is in communication with the outside in the width direction of the insulating layer 320, and in the communication portion, diffusion-limited to realize gas diffusion between the outside and the gas detection chamber 320c under predetermined rate-limiting conditions
  • a part 322 is arranged.
  • the diffusion control unit 322 corresponds to the gas communication unit in the claims.
  • the insulating portion 321 is not particularly limited as long as it is a ceramic sintered body having an insulating property, and examples thereof include oxide ceramics such as alumina and mullite.
  • the diffusion control part 322 is a porous body made of alumina. The diffusion control unit 322 performs rate control when the detection gas flows into the gas detection chamber 320 c.
  • an electrode protection layer 340 is formed on the surface of the second solid electrolyte body 332 so as to sandwich the fourth electrode 333.
  • a porous electrode protection portion 342 sandwiching the fourth electrode portion 333a is inserted into a through hole 341a formed in the reinforcing portion 341 sandwiching the fourth lead portion 333b.
  • a metal cup 20 having a bottomed cylindrical metal shape inserts the detection element 10 into itself at a slightly tip end side from the center of the body 13 of the detection element 10, and the detection portion 11 Is disposed so as to project from the opening 25 at the bottom of the cylinder.
  • the metal cup 20 is a member for holding the detection element 10 in the metal shell 50, and the tip peripheral edge portion 23 of the edge portion of the cylinder bottom is formed in a tapered shape over the outer peripheral surface.
  • a ceramic ring 21 made of alumina and a talc ring 22 obtained by compressing and solidifying talc powder are accommodated in a state in which they are inserted through the detection element 10.
  • the talc ring 22 is crushed in the metal cup 20 and filled with details so that the detection element 10 is positioned and held in the metal cup 20.
  • the detection element 10 integrated with the metal cup 20 is held so as to be surrounded by a cylindrical metal shell 50 around the periphery thereof.
  • the metal shell 50 is for fixing the gas sensor 1 to the intake passage 2 of a car and is made of low carbon steel such as SUS 430, and has an external thread 51 for attachment to the exhaust pipe or vent pipe on the outer peripheral tip side. It is done.
  • a distal end engaging portion 56 with which a protector 100 described later is engaged is formed on the distal end side of the male screw portion 51.
  • a tool engaging portion 52 engaged with a mounting tool is formed at the center of the outer periphery of the metal shell 50, and between the tip end surface of the tool engaging portion 52 and the rear end of the male screw portion 51.
  • a gasket 55 is fitted in order to prevent outgassing when attached to the intake passage 2. Furthermore, the detection element 10 is crimped and held in the metal shell 50 at the rear end side of the tool engagement portion 52, and at the rear end side, the rear end engagement portion 57 with which the outer cylinder 30 described later is engaged. A caulking portion 53 is formed.
  • a stepped portion 54 is formed in the vicinity of the male screw portion 51 on the inner periphery of the metal shell 50.
  • the leading edge portion 23 of the metal cup 20 holding the detection element 10 is engaged with the step 54.
  • a talc ring 26 is loaded on the inner circumference of the metal shell 50 from the rear end side of the metal cup 20 in a state in which the talc is inserted through the detection element 10.
  • a cylindrical sleeve 27 is fitted into the metal shell 50 so as to press the talc ring 26 from the rear end side.
  • a stepped shoulder 28 is formed on the outer periphery on the rear end side of the sleeve 27, and an annular caulking packing 29 is disposed on the shoulder 28.
  • the caulking portion 53 of the metal shell 50 is caulked so as to press the shoulder 28 of the sleeve 27 toward the tip end side via the caulking packing 29.
  • the talc ring 26 pressed against the sleeve 27 is crushed in the metal shell 50 and filled in detail, and by means of this talc ring 26 and the talc ring 22 preloaded in the metal cup 20, the metal cup 20 and the detection
  • the element 10 is positioned and held in the metal shell 50.
  • the airtightness in the metal shell 50 is maintained by the caulking packing 29 interposed between the caulking portion 53 and the shoulder 28 of the sleeve 27 to prevent the outflow of the combustion gas.
  • the detection element 10 has a rear end 12 projecting rearward than the rear end (swaged portion 53) of the metal shell 50, and the rear end 12 is covered with a cylindrical separator 60 made of insulating ceramic. It is done.
  • the separator 60 has five connection terminals 61 (one of which is shown in FIG. 1) electrically connected to the five electrode pads 16 formed at the rear end 12 of the detection element 10.
  • the connection portions of the connection terminals 61 and the five lead wires 65 (three of which are illustrated in FIG. 1) drawn out of the gas sensor 1 are accommodated. I am protected.
  • a cylindrical outer cylinder 30 is disposed to surround the periphery of the rear end portion 12 of the detection element 10 in which the separator 60 is fitted.
  • the outer cylinder 30 is made of stainless steel (e.g., SUS 304), and the open end 31 on the front end side of the outer cylinder 30 is engaged with the outer periphery of the rear end engaging portion 57 of the metal shell 50.
  • the opening end 31 is caulked from the outer peripheral side, and laser welding is applied around the outer periphery to be joined to the rear end engaging portion 57, and the outer cylinder 30 and the metal shell 50 are integrally fixed. ing.
  • a cylindrical metal holding fitting 70 is disposed in the gap between the outer cylinder 30 and the separator 60.
  • the holding metal fitting 70 has a support portion 71 formed by bending its rear end inward, and supports a collar portion 62 provided in the shape of a hook on the rear end side outer periphery of the separator 60 inserted into the inner portion. And the separator 60 is supported. In this state, the outer peripheral surface of the outer cylinder 30 at the portion where the holding bracket 70 is disposed is crimped, and the holding bracket 70 supporting the separator 60 is fixed to the outer cylinder 30.
  • a grommet 75 made of fluorine-based rubber is fitted in the opening on the rear end side of the outer cylinder 30.
  • the grommet 75 has five insertion holes 76 (one of which is shown in FIG. 1), and the five lead wires 65 drawn from the separator 60 are airtightly inserted through the insertion holes 76. ing. In this state, the grommet 75 is crimped from the outer periphery of the outer cylinder 30 while pressing the separator 60 to the front end side, and is fixed to the rear end of the outer cylinder 30.
  • the protector 100 which is the main part of the present invention will be described.
  • the protector 100 is fixed to the front end engaging portion 56 of the metal shell 50 so as to surround the detection portion 11 of the detection element 10.
  • the protector 100 prevents adhesion of soot and water in the intake gas and the intake recirculation gas to the detection element 10.
  • the structure of the protector 100 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 3 to 5 as well.
  • 3 is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. 1
  • FIG. 4 is a perspective view of the outer protector 110
  • FIG. 5 is a perspective view of the inner protector 120.
  • the protector 100 includes an inner protector 120 spaced from the detection portion 11 of the detection element 10 and an outer protector 110 spaced from the inner protector 120. It has a double structure configured.
  • the outer protector 110 is made of stainless steel such as SUS 304, and has an outer proximal end 131 whose outer diameter is larger than that of the outer wall 130 and the outer wall 130, as shown in FIGS.
  • the outer base end portion 131 is engaged with the tip end diameter mating portion 56 of the metal shell 50 and is welded to the metal shell 50 by laser welding all around.
  • the outer wall portion 130 is cylindrically provided on the distal end side of the outer base end portion 131, and one slit-shaped outer gas introducing portion 140 extending in the axial direction is provided on the outer peripheral surface. Intake gas and intake recirculation gas are introduced into the outer protector 110 from the outside through the outer gas introduction portion 140.
  • an outer bottom portion 132 is provided on the tip end side of the outer wall portion 130, and the outer bottom portion 132 is provided with a lead-out portion 150 from which the intake gas and the intake recirculation gas are led. As described later, when the gas sensor 1 is disposed in the intake passage 2, the outer gas introducing portion 140 of the outer protector 110 is disposed downstream of the intake passage 2.
  • the inner protector 120 is formed of stainless steel such as SUS 304, and as shown in FIGS. 1 and 5, the inner proximal end portion 161 whose outer diameter is larger than that of the inner side wall portion 160 and the inner side wall portion 160 Have.
  • the inner base end portion 161 is engaged with the tip end diameter fitting portion 56 of the metal shell 50, and is welded with the outer base end portion 131 all around with the metal shell 50 by laser welding.
  • the inner proximal end portion 161 is also welded to the distal end surface of the distal end engaging portion 56 of the metal shell.
  • the inner side wall portion 160 is provided in a semicircular arc shape on the distal end side of the inner base end portion 161, and covers the heater 200 side of the detection portion 11 of the detection element 10.
  • An inner gas introducing portion 170 is provided at a radial end of the inner side wall portion 160, and in the present embodiment, the element main body 300 side of the detecting portion 11 protrudes from the inner gas introducing portion 170, and the outer protector 110 Exposed to the interior space of Furthermore, an inner bottom portion 162 is provided on the tip side of the inner side wall portion 160 so as to cover the tip of the detection portion 11 of the detection element 10. As described later, when the gas sensor 1 is disposed in the intake passage 2, the inner gas introduction portion 170 of the inner protector 110 is disposed on the upstream side of the intake passage 2.
  • the gas sensor 1 is disposed in the intake passage 2 as shown in FIG. Gas flows from the upstream toward the downstream in the intake passage 2 (in the direction of the arrow in FIG. 6). At this time, the outer gas introducing portion 140 of the outer protector 110 is disposed on the downstream side of the intake passage 2. Thus, the gas is introduced from the downstream side of the intake passage 2 to the outer protector 110.
  • the inner protector can be provided even if the outer gas introducing portion 140 is relatively enlarged in consideration of clogging of the outer gas introducing portion 140.
  • the moisture and the soot adhere to the inner side wall portion 160 of 120, and the deposition of the moisture and the soot to the detection element 10 can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the occurrence of a crack or a crack in the detection element 10 or to suppress the decrease in detection accuracy.
  • this inner protector 120 arrange
  • the temperature of the inner protector 120 is higher than the temperature of the outer protector 110. Specifically, the temperature of the inner protector 120 is 350 ° C., and the temperature of the outer protector 110 is 120 ° C.
  • the water adhering to the inner side wall portion 160 can be evaporated, the crucible adhering to the inner side wall portion 160 can be baked, and the inner side wall portion 160 can be peeled off.
  • the inner side wall portion 160 receives heat from the heater 200 for heating the detection portion 11. As a result, there is no need to separately provide heating means for heating the inner protector 110, and the configuration becomes easy.
  • the relationship between the clearance A1 between the inner sidewall portion 160 of the inner protector 120 and the detection portion 11 and the temperature of the inner protector 120 is as shown in Table 1 below.
  • This Table 1 arranges the detection part 11 in the inside protector 120 (the outside protector 110 is not arrange
  • the clearance between the entire outer wall 130 and the inner wall 160 is 2.8 mm.
  • the clearance A2 between the outer side wall portion 130 and the inner side wall portion 160 is 1 mm or more. Clogging does not occur in the gap between the inner wall portion 160 and the outer wall portion 130, and the gas to be measured is sufficiently exposed to the detection portion 11 of the detection element 10, and the detection accuracy of the detection element 10 is lowered. Can be suppressed.
  • the outer protector 110 and the inner protector 120 are fixed to the distal end diameter fitting portion 56 of the metal shell 50, as shown in FIGS. 1 and 2, the outer gas introducing portion 140 and the inner gas introducing portion 170 do not overlap. Arranged as. As a result, the gas that has passed through the outer gas introducing portion 140 inevitably comes into contact with the inner side wall portion 160 without directly passing through the inner gas introducing portion 170, and moisture and dirt are generated in the inner side wall portion 160 of the inner protector 120. Is easy to attach. Therefore, it is possible to efficiently suppress the occurrence of a crack or a crack in the detection element 10 or to suppress a decrease in detection accuracy.
  • the outer gas introduction portion 140 of the outer protector 110 is disposed downstream of the intake passage 2.
  • the gas is introduced from the downstream side of the intake passage 2 to the outer protector 110.
  • moisture and soot contained in the gas flow from the upstream to the downstream according to the gas flowing from the upstream to the downstream in the intake passage 2, and it is difficult to flow from the downstream to the upstream in the intake passage 2 It is difficult to introduce Therefore, moisture and wrinkles introduced into the outer protector 110 from the outside can be reduced.
  • the outer bottom portion 132 is provided with a gas lead-out portion 150 capable of leading the measured gas from the outer protector 110 on the upstream side of the intake passage 2.
  • the measurement gas can be efficiently replaced in the outer protector 110 by the measurement gas flowing from the downstream side to the upstream side of the intake path 2 in the outer protector 110, and the detection unit 11 detects the measurement gas. Accuracy is improved.
  • the inner protector 120 has an inner bottom portion 162 covering the distal end surface of the detection element 10.
  • the inner gas introducing portion 170 of the inner protector 110 is disposed on the upstream side of the intake passage 2. As a result, the distance between the inner gas introducing portion 170 and the outer gas introducing portion 140 disposed on the downstream side of the intake passage 2 is increased, and the gas passing through the outer gas introducing portion 140 reaches the inner gas introducing portion 170.
  • the inner wall portion 160 is longer than the inner wall portion 160, and more moisture and wrinkles can be attached to the inner wall portion 160 of the inner protector 120.
  • the inner gas introducing portion 170 is formed to expose the side surface 300 t of the element main body 300. As a result, more gas to be measured is introduced into the inner protector 100, the gas to be measured is easily exposed to the detection unit 11, and the detection accuracy of the detection unit 11 for the gas to be measured is improved.
  • the inner gas introduction portion 170 is formed to expose the diffusion control portion 322. As a result, more measurement gas introduced into the outer protector 110 is exposed to the detection unit 11, and the detection accuracy of the detection unit 11 for the measurement gas is further improved.
  • the heater 200 is disposed closer to the inner side wall portion 160 than the axis of the detection element 10. That is, the side surface 200 t forming the detection element 10 of the heater 200 is opposed to the inner side wall portion 160. Thereby, the heat from the heater 200 can be efficiently transmitted to the inner protector 120.
  • the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible.
  • the outer gas introducing portion 140 and the inner gas introducing portion 170 are provided on the outer wall portion 130 and the inner side wall portion 160 respectively one by one, but the present invention is not limited thereto. A plurality of units may be provided.
  • the outer side gas introducing part 140 was formed in the slit shape extended in an axial direction, it is not restricted to this, A circular shape may be sufficient.
  • the inner side wall portion 160 is formed in a semicircular arc shape, but the present invention is not limited thereto. Even if it is formed in a cylindrical shape covering most of the detection element 10 like the outer wall portion 130 Good.
  • the outer gas introducing portion 140 and the inner gas introducing portion 170 are respectively formed on the downstream side and the upstream side of the intake passage, but the present invention is not limited thereto.
  • the gas introducing unit may be provided downstream.
  • the full-range air-fuel ratio sensor has been described as an example in the present embodiment, the present invention can be similarly applied to a protector attached to an oxygen sensor, an NOx sensor, an HC sensor, a temperature sensor or the like.

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Abstract

プロテクタのガス導入孔に目詰まりが生じるのを抑制すると共に、検出素子が被水したり、検出素子に煤が付着することを抑制するプロテクタを備えたガスセンサを提供する。ガスセンサ１には、内側プロテクタ１２０と、内側プロテクタと外側プロテクタ１１０とを備え、内側プロテクタ１２０は、被測定ガスを内側プロテクタ１２０内に導入可能な内側ガス導入部１７０を有する内側壁部１６０を備え、外側プロテクタ１１０は、被測定ガスを外側プロテクタ１１０内に導入可能な外側ガス導入部１４０を有する外側壁部１３０を備え、内側壁部１６０の少なくとも一部は、検知部１１とのクリアランスが１．３５ｍｍ以下となり、ガスセンサ１使用時に、内側プロテクタ１２０の温度が、外側プロテクタ１１０の温度よりも高い。

Description

ガスセンサ
　本発明は、外部から内燃機関内に吸入される吸気ガスが流れる吸気ガス通路や、内燃機関の汚染物質排出の削減のために、排気ガスを再循環させる吸気再循環ガスが流れる吸気再循環ガス通路といった吸気通路に配置されるガスセンサに関するものである。
　従来、外部から内燃機関に吸入される吸気ガス（大気）の酸素濃度を検出するために、内燃機関の吸気ガス通路にガスセンサを配設し、検出した酸素濃度を内燃機関の運転制御に用いることによって、内燃機関の空燃比制御の精度などを向上させる技術がある（例えば、特許文献１参照）。
　また、近年、内燃機関から排出される窒素酸化物（ＮＯx）を減少させる目的で、排気ガスを再度吸気システムに導入させる技術（以下、排ガス再循環またはＥＧＲシステムという）が知られている（例えば、特許文献２を参照）。このようなＥＧＲシステムの排気ガスと吸気ガスとが混ざり合った吸気再循環ガスの酸素濃度を検出するために、吸気再循環ガス通路にガスセンサを配設することも知られている。
　吸気ガス通路や吸気再循環ガス通路といった吸気通路に取り付けられるガスセンサとして、例えばＮＯｘ（窒素酸化物）や酸素などの濃度に応じ、大きさの異なる起電力が生じたり、抵抗値が変化したりする検出素子を備えたガスセンサが知られている（例えば、特許文献３参照）。このガスセンサは、吸気ガスや吸気再循環ガスといった高温の被測定ガスに晒される一方、ガスに含まれる水分が付着（被水）するため、検出素子が熱衝撃を受け、クラックや割れが生ずる虞がある。そこで、ガスセンサに検出素子を覆うプロテクタが装着され、検出素子を被水から保護している。さらには、吸気通路側に流れるガスは、煤（カーボン）が多く含まれているが、プロテクタを装着することで、検出素子に煤が付着することも防止でき、検出素子の検出精度が低下することを防止できる。
　このプロテクタとしては、例えば、検出素子の検出部の周囲を取り囲むように設けられ、検出素子を被水や煤から保護している。その一方、検出素子の検出部に吸気ガスを晒すために、プロテクタにガス導入孔が設けられている。
特開２００５－６１４２０号公報 特開２００６－２７６１号公報 特開平１０－２９３１１３号公報
　しかしながら、ガス導入孔が相対的に小さいと、煤がプロテクタのガス導入孔を塞いでしまう（以下、目詰まりとも言う）ことがある。その結果、被測定ガスが検出素子の検出部にさらされにくくなり、検出素子の検出精度が低下してしまう。他方、プロテクタの目詰まりを考慮してガス導入孔を相対的に大きくしてしまうと、検出素子が被水したり、検出素子に煤が付着してしまう。その結果、検出素子がクラックや割れが生じたり、検出精度が低下する虞がある。
　本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、プロテクタのガス導入孔に目詰まりが生じるのを抑制すると共に、検出素子が被水したり、検出素子に煤が付着することを抑制するプロテクタを備えたガスセンサを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、構成１のガスセンサは、軸線方向に延び、自身の先端側に被測定ガス中の特定ガス成分を検出するための検出部を有すると共に、該検出部を加熱するためのヒータが積層された板状の検出素子と、前記検出部を自身の先端から突出させつつ、前記検出素子の径方向周囲を取り囲む筒状の主体金具と、内部に前記検出素子の前記検出部を収容しつつ、前記主体金具に固定されるプロテクタと、を備え、内燃機関の吸気通路に配置されるガスセンサにおいて、
　前記プロテクタは、前記検知部と間隙を介して配置される内側プロテクタと、該内側プロテクタと間隙を介して配置される外側プロテクタとを有し、前記内側プロテクタは、前記被測定ガスを前記内側プロテクタ内に導入可能な内側ガス導入部を有すると共に、前記検出部の径方向外側に配置された内側壁部を有し、前記外側プロテクタは、前記被測定ガスを前記外側プロテクタ内に導入可能な外側ガス導入部を有すると共に、前記内側壁部の径方向外側に配置された外側壁部を有し、前記内側壁部の少なくとも一部は、前記検知部とのクリアランスが１．３５ｍｍ以下となり、ガスセンサ使用時に、前記内側プロテクタの温度が、前記外側プロテクタの温度よりも高いことを特徴とする。
　また、構成２のガスセンサは、上記構成１に加え、前記内側壁部の全体が、前記検知部とのクリアランスが１．３５ｍｍ以下となることを特徴とする。
　さらに、構成３のガスセンサは、上記構成１又は２に加え、前記外側壁部の全体が、前記内側壁部とのクリアランスが１ｍｍ以上となることを特徴とする。
　さらに、構成４のガスセンサは、上記構成１乃至３のいずれか1つの構成に加え、前記外側ガス導入部と前記内側ガス導入部は重ならないことを特徴とする。
　さらに、構成５のガスセンサは、構成１乃至４のいずれか１つの構成に加え、前記外側ガス導入部は、前記吸気通路の下流側に配置されていることを特徴とする。
　さらに、構成６のガスセンサは、構成５に加え、前記外側プロテクタは、前記外側壁部の先端側に接続する外側底部を有しており、前記外側底部には、前記吸気通路の上流側に前記外側プロテクタから前記被測定ガスを導出可能なガス導出部を有していることを特徴とする。
　さらに、構成７のガスセンサは、構成６に加え、前記内側プロテクタは、前記内側壁部の先端側に接続すると共に、前記検出素子の先端面の少なくとも一部を被覆する内側底部を有していることを特徴とする。
　さらに、構成８のガスセンサは、構成５乃至７のいずれか１つの構成に加え、前記内側ガス導入部は、前記吸気通路の上流側に配置されていることを特徴とする。
　さらに、構成９のガスセンサは、構成８に加え、前記内側ガス導入部は、前記検出素子の側面のうち少なくとも１つの側面を露出するように形成されることを特徴とする。
　さらに、構成１０のガスセンサは、構成８又は構成９に加え、前記内側ガス導入部は、前記検出部に前記被測定ガスを晒すためのガス連通部の少なくとも一部を露出するように形成されることを特徴とする。
　さらに、構成１１のガスセンサは、構成９又は構成１０に加え、前記ヒータは、前記検出素子の軸よりも前記内側壁部側に配置されていることを特徴とする。
　構成１に係る発明のガスセンサでは、内側プロテクタと外側プロテクタとを有するプロテクタを備える。これにより、外側ガス導入部の目詰まりを考慮して、外側ガス導入部を相対的に大きくしても、内側プロテクタの内側壁部に水分や煤が付着することとなり、検出素子に水分や煤が付着することが抑制できる。その結果、検出素子がクラックや割れが生じることを抑制したり、検出精度が低下することを抑制することができる。
　さらに、内側プロテクタの温度は、２８０℃以上であることが好ましい。これにより、内側壁部に付着した水分を積極的に蒸発させたり、煤を積極的に内側壁部からはがすことができる。その結果、一度内側壁部に付着した水分や煤が、内側ガス導入部から検出素子に導入される被測定ガスに再度含まれないようにすることができ、検出素子に水分や煤が付着することが抑制できる。
　ところで、本発明では、内側プロテクタの温度を２８０℃以上にする構成として、内側プロテクタが、検出部を加熱するためのヒータから熱を受けるようにしている。これにより、内側プロテクタを加熱する加熱手段を別途設ける必要がなく、構成が容易になる。
　この場合、ガスセンサの使用時に、内側プロテクタの温度を外側プロテクタの温度よりも高くする。これにより、外側プロテクタにヒータからの熱を受けにくくし、効率よく内側プロテクタの温度を２８０℃以上とすることができ、内側壁部に付着した水分を蒸発させたり、内側壁部に付着した煤を焼やしたり、内側壁部からはがすことができる。その結果、検出素子に水分や煤が付着することが抑制できる。
　具体的には、内側プロテクタ（内側壁部）と検出部とを間隙を介して配置させると共に、内側壁部の少なくとも一部を、検出部とのクリアランスが１．３５ｍｍ以下となるように配置している。これにより、内側プロテクタが、検出素子に積層されたヒータからの熱を受けて２８０℃以上の温度となると共に、且つ外側プロテクタの温度よりも高くなる温度となる。なお、内側プロテクタ（内側壁部）と検出部とが接触すると、内側プロテクタにヒータの熱が伝わりすぎて、検出部を所定の温度に維持するために、より多くのヒータ電力が必要となる。他方、内側壁部と検出部とのクリアランスが１．３５ｍｍを超えると、ヒータからの熱が内側プロテクタに受けにくくなり、内側プロテクタの温度を高くすることが困難となる。
　なお、「ガスセンサ使用時に、内側プロテクタの温度が、外側プロテクタの温度よりも高い」とは、ガスセンサを吸気通路に取付け、ガスセンサが被測定ガス中の特定ガス成分を検出しているときに、内側プロテクタの任意の位置の温度と外側プロテクタの任意の位置の温度とを比較すると、内側プロテクタの温度が高くなっていればよく、常温時は、内側プロテクタの温度と外側プロテクタの温度が同温度であってもよい。
　また、外側プロテクタの温度も、内側プロテクタの温度以下で、且つ２８０℃以上であっても、外側壁部に付着した水分を積極的に蒸発させたり、煤を積極的に焼却やはがすことができるが、２８０℃以下であってもよい。
　また、「内側壁部の少なくとも一部を、検出部とのクリアランスが１．３５ｍｍ以下となるように配置する」とは、内側壁部と検出部とのクリアランスが１．３５ｍｍ以下となる箇所が１箇所以上形成されればよいことをさす。
　さらに、内側プロテクタの材料が外側プロテクタの材料よりも熱伝導率の高い材料を用いても良い。これにより、ガスセンサ使用時に、内側プロテクタの温度を外側プロテクタの温度より効果的に高くすることができる。
　また、内側プロテクタの温度と外側プロテクタの温度とは、熱電対や放射温度計にて測定することができる。
　さらに、構成２に係る発明のガスセンサでは、内側壁部の全体が、検知部とのクリアランスが１．３５ｍｍ以下となることが好ましい。これにより、ヒータからの熱を内側プロテクタが確実に受けることができる。
　さらに、構成３に係る発明のガスセンサでは、外側壁部の全体が、前記内側壁部とのクリアランスが１ｍｍ以上となることが好ましい。これにより、内側壁部と外側壁部との間隙に、多量の水分や煤が導入されたとしても、内側壁部と外側壁部との間隙にて目詰まりを生じることがなく、被測定ガスが検出素子の検出部に十分にさらされ、検出素子の検出精度が低下することを抑制できる。
　さらに、構成４に係る発明のガスセンサでは、外側ガス導入部と内側ガス導入部は重ならないことが好ましい。これにより、外側ガス導入部を通過した被測定ガスが直接内側ガス導入部を通過することなく、必然的に内側壁部に当接することとなり、内側プロテクタの内側壁部に水分や煤が付着させやすい。よって、検出素子がクラックや割れが生じることを効率よく抑制したり、検出精度が低下することを抑制できる。
　なお、「外側ガス導入部と内側ガス導入部とは重ならない」とは、軸線を通り、軸線方向に垂直な仮想線上から外側ガス導入部を垂直方向に目視したときに、内側ガス導入部が見えない事を指す。
　また、外側ガス導入部と内側導入とが重ならない構成としては、内側ガス導入部と外側ガス導入部とが軸線方向にずれて配置されていても良いし、プロテクタの周方向にずれて配置されていてもよい。
　さらに、構成５に係る発明のガスセンサでは、外側ガス導入部は、吸気通路の下流側に配置されていることが好ましい。外側ガス導入部が吸気通路の下流側に配置されていると、被測定ガスは吸気通路の下流側から巻き込まれて外側プロテクタへ導入されることになる。これに対し、被測定ガスに含まれる水分や煤は、吸気通路内を上流から下流へ流れる被測定ガスに従って上流から下流に流れており、吸気通路内を下流から上流へ流れることが難しく外側プロテクタ内に導入されにくくなる。よって、外部から外側プロテクタ内へ導入される水分や煤を減らすことができる。
　なお、「外側ガス導入部は、吸気通路の下流側に配置されている」とは、ガスセンサを吸気通路に配置し、吸気通路の下流側からガスセンサを目視したときに、外側ガス導入部が目視できることを指す。
　さらに、構成６に係る発明のガスセンサでは、外側プロテクタは、外側壁部の先端側に接続する外側底部を有しており、外側底部には、吸気通路の上流側に外側プロテクタから被測定ガスを導出可能なガス導出部を有していても良い。ガス導出部を設けることで、外側プロテクタ内において被測定ガスが吸気経路の下流側から上流側に流れることで、外側プロテクタ内にて被測定ガスを効率よく置換でき、検出部の被測定ガスに対する検出精度が向上する。
　さらに、構成７に係る発明のガスセンサでは、内側プロテクタは、内側壁部の先端側に接続すると共に、検出素子の先端面の少なくとも一部を被覆する内側底部を有していることが好ましい。これにより、仮に外側底部に設けられたガス導出部から水分や煤が外側プロテクタ内に入り込んだとしても、内側底部に水分や煤が付着することとなり、検出素子に水分や煤が付着することが抑制できる。
　さらに、構成８に係る発明のガスセンサでは、内側ガス導入部は、吸気通路の上流側に配置されていることが好ましい。これにより、吸気通路の下流側に配置した外側ガス導入部との距離が遠ざかることとなり、外側ガス導入部を通過した被測定ガスが内側ガス導入部に到達するまでに内側壁部により長くあたることとなり、内側プロテクタの内側壁部に水分や煤がより多く付着させることができる。
　なお、「内側ガス導入部は、吸気通路の上流側に配置されている」とは、ガスセンサを吸気通路に配置し、吸気通路の上流側からガスセンサを目視したときに、目視できる外側壁部に対向する内側壁部に配置されることを指す。
　さらに、構成９に係る発明のガスセンサでは、内側ガス導入部は、検出素子の側面のうち少なくとも１つの側面を露出するように形成されていることが好ましい。これにより、内側プロテクタ内により多くの被測定ガスが導入されることとなり、検出部に被測定ガスがさらされやすくなり、検出部の被測定ガスに対する検出精度が向上する。
　さらに、構成１０に係る発明のガスセンサでは、内側ガス導入部は、前記検出部に前記被測定ガスを晒すためのガス連通部の少なくとも一部を露出するように形成されていることが好ましい。これにより、外側プロテクタ内に導入されたより多くの被測定ガスが検出部に晒されることとなり、検出部の被測定ガスに対する検出精度がさらに向上する。
　さらに、構成１１に係る発明のガスセンサでは、ヒータは、検出素子の軸よりも前記内側壁部側に配置されていることが好ましい。これにより、ヒータからの熱を効率よく内側プロテクタに伝えることができる。なお、「ヒータが、検出素子の軸よりも内側壁部側に配置される」とは、内側壁部とヒータとの距離が、内側部と検出素子の軸との距離よりも近いことをさす。
本実施形態のガスセンサ１の部分断面図である。 本実施形態の検出素子１０の分解斜視図である。 図１に示すガスセンサ１のＡ－Ａ断面図である。 本実施形態の外側プロテクタ１１０の斜視図である。 本実施形態の内側プロテクタ１２０の斜視図である。 本実施形態のガスセンサ１を吸気通路２に取り付けた図である。
　以下、本発明を具体化したガスセンサの一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、一例としてのガスセンサ１の構造について、図１を参照して説明する。図１は、ガスセンサ１の部分断面図である。なお、図１において、ガスセンサ１の軸線Ｏ方向（１点鎖線で示す。）を上下方向として図示し、内部に保持する検出素子１０の検出部１１側をガスセンサ１の先端側、後端部１２側をガスセンサ１の後端側として説明する。
　図１に示すガスセンサ１は、内燃機関の吸気通路２（図５参照）に取り付けられ、内部に保持する検出素子１０の検出部１１が吸気通路２を流通する吸気ガスや吸気再循環ガス中に晒されて、その吸気ガスや吸気再循環ガス中の酸素濃度から空燃比を検出する、いわゆる全領域空燃比センサである。
　検出素子１０は軸線Ｏ方向に延びる短冊状をなし、酸素濃度の検出を行う素子本体３００（図２参照）と、その素子本体を早期活性化させるために加熱を行うヒータ２００（図２参照）とが互いに貼り合わされ、略角柱状をなす積層体として一体化されたものである。そして、検出電極を吸気ガスや吸気再循環ガスによる被毒から保護するため、検出素子１０の先端側に形成された検出部１１には、その外周面を包むように保護層１５が形成されている。他方、検出素子１０の後端側の後端部１２には、ガス検出体やヒータ体から電極を取り出すための５つの電極パッド１６（図１ではそのうちの１つを図示している。）が形成されている。
　図２は、検出素子１０の分解斜視図である。なお、図２には、保護層１５は図示していない。図２に示すように、検出素子１０は、素子本体３００とヒータ２００とが積層されたものであり、さらに素子本体３００は、酸素濃度検出セル３１０と酸素ポンプセル３３０とが積層されたものである。
　ヒータ２００は、アルミナを主体とする第１基体２０１及び第２基体２０３と、第１基体２０１と第２基体２０３とに挟まれ、白金を主体とする発熱体２０２を有している。発熱体２０２は、先端側に位置する発熱部２０２ａと、発熱部２０２ａから第１基体２０１の長手方向に沿って延びる一対のヒータリード部２０２ｂとを有している。そして、ヒータリード部２０２ｂの端末は、第１基体２０１に設けられるヒータ側スルーホール２０１ａを介して電極パッド１６と電気的に接続している。
　酸素濃度検出セル３１０は、第１固体電解質体３１２と、その第１固体電解質体３１２の両面に形成された第１電極３１１及び第２電極３１３とから形成されている。第１電極３１１は、第１電極部３１１ａと、第１電極部３１１ａから第１固体電解質体３１２の長手方向に沿って延びる第１リード部３１１ｂとから形成されている。第２電極３１３は、第２電極部３１３ａと、第２電極部３１３ａから第１固体電解質体３１２の長手方向に沿って延びる第２リード部３１３ｂとから形成されている。
　そして、第１リード部３１１ｂの端末は、第１固体電解質体３１２に設けられる第１スルーホール３１２ａ、後述する絶縁層３２０に設けられる第２スルーホール３２０ａ、第２固体電解質体３３２に設けられる第４スルーホール３３２ａ及び電極保護層３４０に設けられる第６スルーホール３４０ａを介して電極パッド１６と電気的に接続する。一方、第２リード部３１３ｂの端末は、絶縁層３２０に設けられる第３スルーホール３２０ｂ、第２固体電解質体３３２に設けられる第５スルーホール３３２ｂ及び電極保護層３４０に設けられる第７スルーホール３４０ｂを介して電極パッド１６と電気的に接続する。
　一方、酸素ポンプセル３３０は、第２固体電解質体３３２と、その第２固体電解質体３３２の両面に形成された第３電極３３１、第４電極３３３とから形成されている。第３電極３３１は、第３電極部３３１ａと、この第３電極部３３１ａから第２固体電解質体３３２の長手方向に沿って延びる第３リード部３３１ｂとから形成されている。第４電極３３３は、第４電極部３３３ａと、この第４電極部３３３ａから第２固体電解質体３３２の長手方向に沿って延びる第４リード部３３３ｂとから形成されている。
　そして、第３リード部３３１ｂの端末は、第２固体電解質体３３２に設けられる第５スルーホール３３２ｂ及び電極保護層３４０に設けられる第７スルーホール３４０ｂを介して電極パッド１６と電気的に接続する。一方、第４リード部３３３ｂの端末は、電極保護層３４０に設けられる第８スルーホール３４０ｃを介して電極パッド１６と電気的に接続する。なお、第２リード部３１３ｂと第３リード部３３１ｂは第３スルーホール３２０ｂを介して同電位となっている。
　これら第１固体電解質体３１２、第２固体電解質体３３２は、ジルコニア（ＺｒＯ２）に安定化剤としてイットリア（Ｙ２Ｏ３）又はカルシア（ＣａＯ）を添加してなる部分安定化ジルコニア焼結体から構成されている。
　発熱体２０２、第１電極３１１、第２電極３１３、第３電極３３１、第４電極３３３及び電極パッド１６は、白金族元素で形成することができる。これらを形成する好適な白金族元素としては、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ等を挙げることができ、これらはその一種を単独で使用することもできるし、又二種以上を併用することもできる。さらに、発熱体２０２、第１電極３１１、第２電極３１３、第３電極３３１、第４電極３３３及び電極パッド１６は、主体となる白金族元素の他にセラミック成分を含有することが好ましい。
　そして、上記酸素濃度検出セル３１０と酸素ポンプセル３３０との間に、絶縁層３２０が形成されている。絶縁層３２０は、絶縁部３２１と拡散律速部３２２とからなる。この絶縁層３２０の絶縁部３２１には、第２電極部３１３ａ及び第３電極部３３１ａに対応する位置にガス検出室３２０ｃが形成されている。このガス検出室３２０ｃは、絶縁層３２０の幅方向で外部と連通しており、該連通部分には、外部とガス検出室３２０ｃとの間のガス拡散を所定の律速条件下で実現する拡散律速部３２２が配置されている。なお、拡散律速部３２２が特許請求の範囲のガス連通部に相当する。
　絶縁部３２１は、絶縁性を有するセラミック焼結体であれば特に限定されなく、例えば、アルミナやムライト等の酸化物系セラミックを挙げることができる。拡散律速部３２２は、アルミナからなる多孔質体である。この拡散律速部３２２によって検出ガスがガス検出室３２０ｃへ流入する際の律速が行われる。
　また、第２固体電解質体３３２の表面には、第４電極３３３を挟み込むようにして、電極保護層３４０が形成されている。この電極保護層３４０は、第４電極部３３３ａを挟み込む多孔質の電極保護部３４２が、第４リード部３３３ｂを挟み込む補強部３４１に形成された貫通孔３４１ａに挿入されている。
　図１に戻り、検出素子１０の胴部１３の中央よりやや先端側には、有底筒状をなす金属製の金属カップ２０が、自身の内部に検出素子１０を挿通させ、その検出部１１を筒底の開口２５から突出させた状態で配置されている。金属カップ２０は主体金具５０内に検出素子１０を保持するための部材であり、筒底の縁部分の先端周縁部２３は外周面にかけてテーパ状に形成されている。金属カップ２０内には、アルミナ製のセラミックリング２１と滑石粉末を圧縮して固めた滑石リング２２とが、自身を検出素子１０に挿通させた状態で収容されている。滑石リング２２は金属カップ２０内で押し潰されて細部に充填されており、これにより、検出素子１０が金属カップ２０内で位置決めされて保持されている。
　金属カップ２０と一体となった検出素子１０は、その周囲を筒状の主体金具５０に取り囲まれて保持されている。主体金具５０はガスセンサ１を自動車の吸気通路２に取り付け固定するためのものであり、ＳＵＳ４３０等の低炭素鋼からなり、外周先端側に排気管や通気管への取り付け用の雄ねじ部５１が形成されている。この雄ねじ部５１よりも先端側には、後述するプロテクタ１００が係合される先端係合部５６が形成されている。また、主体金具５０の外周中央には取り付け用の工具が係合する工具係合部５２が形成されており、その工具係合部５２の先端面と雄ねじ部５１の後端との間には、吸気通路２に取り付けた際のガス抜けを防止するためのガスケット５５が嵌挿されている。更に、工具係合部５２の後端側には、後述する外筒３０が係合される後端係合部５７と、その後端側に、主体金具５０内に検出素子１０を加締め保持するための加締め部５３とが形成されている。
　また、主体金具５０の内周で雄ねじ部５１付近には段部５４が形成されている。この段部５４には、検出素子１０を保持する金属カップ２０の先端周縁部２３が係止されている。更に、主体金具５０の内周には滑石リング２６が、自身を検出素子１０に挿通させた状態で、金属カップ２０の後端側から装填されている。そして、滑石リング２６を後端側から押さえるように、筒状のスリーブ２７が主体金具５０内に嵌め込まれている。スリーブ２７の後端側外周には段状をなす肩部２８が形成されており、その肩部２８には、円環状の加締めパッキン２９が配置されている。この状態で主体金具５０の加締め部５３が、加締めパッキン２９を介してスリーブ２７の肩部２８を先端側に向けて押圧するように加締められている。スリーブ２７に押圧された滑石リング２６は主体金具５０内で押し潰されて細部にわたって充填され、この滑石リング２６と、金属カップ２０内にあらかじめ装填された滑石リング２２とによって、金属カップ２０および検出素子１０が主体金具５０内で位置決め保持される。主体金具５０内の気密は、加締め部５３とスリーブ２７の肩部２８との間に介在される加締めパッキン２９によって維持され、燃焼ガスの流出が防止される。
　検出素子１０は、その後端部１２が主体金具５０の後端（加締め部５３）よりも後方に突出されており、その後端部１２には、絶縁性セラミックスからなる筒状のセパレータ６０が被せられている。セパレータ６０は、検出素子１０の後端部１２に形成された５つの電極パッド１６とそれぞれ電気的に接続される５つの接続端子６１（図１ではそのうちの１つを図示している。）を内部に保持すると共に、それら各接続端子６１と、ガスセンサ１の外部に引き出される５本のリード線６５（図１ではそのうちの３本を図示している。）との各接続部分を収容して保護している。
　そして、セパレータ６０が嵌められた検出素子１０の後端部１２の周囲を囲うように、筒状の外筒３０が配設されている。外筒３０はステンレス（例えばＳＵＳ３０４）製であり、主体金具５０の後端係合部５７の外周に自身の先端側の開口端３１が係合されている。その開口端３１は、外周側から加締められ、更に外周を一周してレーザ溶接が施されて後端係合部５７に接合されており、外筒３０と主体金具５０とが一体に固定されている。
　また、外筒３０とセパレータ６０との間の間隙には、金属製で筒状の保持金具７０が配設されている。保持金具７０は自身の後端を内側に折り曲げて構成した支持部７１を有し、自身の内部に挿通されるセパレータ６０の後端側外周に鍔状に設けられた鍔部６２を支持部７１に係止させて、セパレータ６０を支持している。この状態で、保持金具７０が配置された部分の外筒３０の外周面が加締められ、セパレータ６０を支持した保持金具７０が外筒３０に固定されている。
　そして外筒３０の後端側の開口には、フッ素系ゴム製のグロメット７５が嵌合されている。グロメット７５は５つの挿通孔７６（図１ではそのうちの１つを図示している。）を有し、各挿通孔７６に、セパレータ６０から引き出された５本のリード線６５が気密に挿通されている。この状態でグロメット７５は、セパレータ６０を先端側に押圧しつつ、外筒３０の外周から加締められて、外筒３０の後端に固定されている。
　次に、本発明の主要部であるプロテクタ１００について説明する。
　このプロテクタ１００は、検出素子１０の検出部１１を取り囲むように主体金具５０の先端係合部５６に固定されている。プロテクタ１００により、吸気ガスや吸気再循環ガス中の煤や被水などが検出素子１０に付着することを防止している。図１に示すプロテクタ１００の構造について、図３～図５も参照して説明する。なお、図３は、図１に示すＡ－Ａ断面図、図４は、外側プロテクタ１１０の斜視図、図５は内側プロテクタ１２０の斜視図である。
　プロテクタ１００は、図１、図３に示すように、検出素子１０の検知部１１と間隙をおいて配置された内側プロテクタ１２０と、内側プロテクタ１２０と間隙をおいて配置された外側プロテクタ１１０とから構成される２重構造を有する。
　外側プロテクタ１１０は、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼から形成され、図１、４に示すように、外側壁部１３０と外側壁部１３０よりも外径が拡径された外側基端部１３１を有する。外側基端部１３１は、主体金具５０の先端径合部５６に係合され、レーザ溶接にて主体金具５０と全周溶接されている。他方、外側壁部１３０は、外側基端部１３１の先端側に円筒状に設けられ、外周面に軸線方向に延びるスリット状の外側ガス導入部１４０が１つ設けられている。この外側ガス導入部１４０を介して外部から外側プロテクタ１１０に吸気ガスや吸気再循環ガスが導入される。さらに、外側壁部１３０の先端側には外側底部１３２が設けられており、この外側底部１３２には、吸気ガスや吸気再循環ガスが導出される導出部１５０が設けられている。なお、後述するように、ガスセンサ１が吸気通路２に配置されると、外側プロテクタ１１０の外側ガス導入部１４０は吸気通路２の下流側に配置されることになる。
　また、内側プロテクタ１２０は、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼から形成され、図１、図５に示すように、内側壁部１６０と内側壁部１６０よりも外径が拡径された内側基端部１６１を有する。内側基端部１６１は、主体金具５０の先端径合部５６に係合され、外側基端部１３１と共に、レーザ溶接にて主体金具５０と全周溶接されている。さらに、内側基端部１６１は、主体金具の先端係合部５６の先端面に対しても溶接されている。他方、内側壁部１６０は、内側基端部１６１の先端側に半円弧状に設けられており、検出素子１０の検出部１１のうち、ヒータ２００側を覆っている。内側壁部１６０の径方向の端部には内側ガス導入部１７０が設けられており、本実施例では、検知部１１の素子本体３００側は、内側ガス導入部１７０よりも突出し、外側プロテクタ１１０の内部空間に露出している。さらに、内側壁部１６０の先端側には内側底部１６２が設けられており、検出素子１０の検出部１１の先端を覆うように設けられている。なお、後述するように、ガスセンサ１が吸気通路２に配置されると、内側プロテクタ１１０の内側ガス導入部１７０は吸気通路２の上流側に配置されることになる。
　このガスセンサ１は、図６に示すように、吸気通路２に配置される。この吸気通路２にはガスが上流から下流に向けて流れている（図６の矢印の方向）。この際、外側プロテクタ１１０の外側ガス導入部１４０が吸気通路２の下流側に配置されることとなる。これにより、ガスは吸気通路２の下流側から巻き込まれて外側プロテクタ１１０へ導入されることになる。
　このように、内側プロテクタ１２０と外側プロテクタ１１０とを有するプロテクタ１００とすることで、外側ガス導入部１４０の目詰まりを考慮して、外側ガス導入部１４０を相対的に大きくしても、内側プロテクタ１２０の内側壁部１６０に水分や煤が付着することとなり、検出素子１０に水分や煤が付着することが抑制できる。その結果、検出素子１０がクラックや割れが生じることを抑制したり、検出精度が低下することを抑制できる。
　そして、この内側プロテクタ１２０は、内側壁部１６０と検出部１１とを間隙を介して配置させると共に、内側壁部１６０を、検出部１１とのクリアランスＡ１（図３参照）が０．５ｍｍとなるように配置している。このように、内側壁部１６０と検出部１１とのクリアランスＡ１が１．３５ｍｍ以下となることで、ガスセンサ１が吸気ガス中の特定ガス成分を検出しているとき（ガスセンサ１の使用時）に、内側プロテクタ１２０の温度を外側プロテクタ１１０の温度よりも高くなる。具体的には、内側プロテクタ１２０の温度は３５０℃となり、外側プロテクタ１１０の温度は１２０℃となっている。これにより、内側壁部１６０に付着した水分を蒸発させたり、内側壁部１６０に付着した煤を焼やしたり、内側壁部１６０からはがすことができる。その結果、一度、内側壁部１６０に付着した水分や煤が、内側ガス導入部１７０から検出素子１０に導入されるガスに再度含まれないようにすることができ、検出素子１０に水分や煤が付着することが抑制できる。
　また、内側壁部１６０が、検出部１１を加熱するためのヒータ２００から熱を受けるようにしている。これにより、内側プロテクタ１１０を加熱する加熱手段を別途設ける必要がなく、構成が容易になる。
　なお、内側プロテクタ１２０の内側壁部１６０と検出部１１とのクリアランスＡ１と内側プロテクタ１２０の温度の関係とは、下記表１のようになっている。この表１は、内側プロテクタ１２０内に検出部１１を配置し（外側プロテクタ１１０は配置せず）、無風の状態でヒータ２００に通電して1分後の内側プロテクタ１２０の温度を放射温度計にて計測した値である。これより、クリアランスＡ１を１．３５ｍｍ以下とすることで、内側プロテクタ１２０の温度を２８０以上とすることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　さらにガスセンサ１では、外側壁部１３０の全体が、内側壁部１６０とのクリアランスが２．８ｍｍとなっている。このように、外側壁部１３０と内側壁部１６０とのクリアランスＡ２が１ｍｍ以上となることで、内側壁部１６０と外側壁部１３０との間隙に、多量の水分や煤が導入されたとしても、内側壁部１６０と外側壁部１３０との間隙にて目詰まりを生じることがなく、被測定ガスが検出素子１０の検出部１１に十分にさらされ、検出素子１０の検出精度が低下することを抑制できる。
　そして、外側プロテクタ１１０及び内側プロテクタ１２０が主体金具５０の先端径合部５６に固定されると、図１、図２に示すように、外側ガス導入部１４０と内側ガス導入部１７０とが重ならないように配置される。これにより、外側ガス導入部１４０を通過したガスが直接内側ガス導入部１７０を通過することなく、必然的に内側壁部１６０に当接することとなり、内側プロテクタ１２０の内側壁部１６０に水分や煤が付着させやすい。よって、検出素子１０がクラックや割れが生じることを効率よく抑制したり、検出精度が低下することを抑制できる。
　さらに、外側プロテクタ１１０の外側ガス導入部１４０が吸気通路２の下流側に配置される。これにより、ガスは吸気通路２の下流側から巻き込まれて外側プロテクタ１１０へ導入されることになる。これに対し、ガスに含まれる水分や煤は、吸気通路２内を上流から下流へ流れるガスに従って上流から下流に流れており、吸気通路２内を下流から上流へ流れることが難しく外側プロテクタ１１０内に導入されにくくなる。よって、外部から外側プロテクタ１１０内へ導入される水分や煤を減らすことができる。
　さらに、外側底部１３２には、吸気通路２の上流側に外側プロテクタ１１０から被測定ガスを導出可能なガス導出部１５０を有している。これにより、外側プロテクタ１１０内において被測定ガスが吸気経路２の下流側から上流側に流れることで、外側プロテクタ１１０内にて被測定ガスを効率よく置換でき、検出部１１の被測定ガスに対する検出精度が向上する。
　さらに、内側プロテクタ１２０は、検出素子１０の先端面を被覆する内側底部１６２を有している。これにより、仮に外側底部１３２に設けられたガス導出部１５０から水分や煤が外側プロテクタ内に入り込んだとしても、内側底部１６２に水分や煤が付着することとなり、検出素子に水分や煤が付着することが抑制できる。
　また、内側プロテクタ１１０の内側ガス導入部１７０が吸気通路２の上流側に配置される。これにより、内側ガス導入部１７０が吸気通路２の下流側に配置した外側ガス導入部１４０との距離が遠ざかることとなり、外側ガス導入部１４０を通過したガスが内側ガス導入部１７０に到達するまでに内側壁部１６０により長くあたることとなり、内側プロテクタ１２０の内側壁部１６０に水分や煤がより多く付着させることができる。
　さらに、内側ガス導入部１７０は、素子本体３００の側面３００ｔを露出するように形成されている。これにより、内側プロテクタ１００内により多くの被測定ガスが導入されることとなり、検出部１１に被測定ガスがさらされやすくなり、検出部１１の被測定ガスに対する検出精度が向上する。
　さらに、内側ガス導入部１７０は、拡散律速部３２２を露出するように形成されている。これにより、外側プロテクタ１１０内に導入されたより多くの被測定ガスが検出部１１に晒されることとなり、検出部１１の被測定ガスに対する検出精度がさらに向上する。
　さらに、ヒータ２００は、検出素子１０の軸よりも内側壁部１６０側に配置されている。つまり、ヒータ２００の検出素子１０を形成する側面２００ｔを内側壁部１６０に対向させている。これにより、ヒータ２００からの熱を効率よく内側プロテクタ１２０に伝えることができる。
　なお、本発明は上記各実施の形態に限られず、各種の変形が可能である。例えば、本実施形態では、外側ガス導入部１４０及び内側ガス導入部１７０をそれぞれ１つづつ外側壁部１３０及び内側壁部１６０に設けたが、これに限られず、外側ガス導入部及び内側ガス導入部が複数設けられていてもよい。
　また、本実施形態では、外側ガス導入部１４０が軸線方向に延びるスリット状に形成されていたが、これに限られず、円形状であってもよい。
　また、本実施形態では、内側壁部１６０が半円弧状に形成されていたが、これに限られず、外側壁部１３０のように、検出素子１０の大半を覆う円筒状に形成されていてもよい。
　また、本実施形態では、外側ガス導入部１４０及び内側ガス導入部１７０をそれぞれ吸気通路の下流側及び上流側に形成したが、これに限られず、外側ガス導入部が上流側に設けられ、内側ガス導入部が下流側に設けられていてもよい。
また、本実施形態では全領域空燃比センサを例に説明したが、酸素センサ、ＮＯｘセンサ、ＨＣセンサ、温度センサ等に取り付けられるプロテクタにも同様に適用できる。
　　１　　ガスセンサ
　１０　　検出素子
　１１　　検出部
　５０　　主体金具
１００　　プロテクタ
１１０　　外側プロテクタ
１２０　　内側プロテクタ
１３０　　外側壁部
１４０　　外側ガス導入部
１６０　　内側壁部
１７０　　内側ガス導入部
２００　　ヒータ
３００　　素子本体

Claims (11)

  1. 　軸線方向に延び、自身の先端側に被測定ガス中の特定ガス成分を検出するための検出部を有すると共に、該検出部を加熱するためのヒータが積層された板状の検出素子と、
    　前記検出部を自身の先端から突出させつつ、前記検出素子の径方向周囲を取り囲む筒状の主体金具と、
    　内部に前記検出素子の前記検出部を収容しつつ、前記主体金具に固定されるプロテクタと、
    　を備え、内燃機関の吸気通路に配置されるガスセンサにおいて、
    　前記プロテクタは、前記検知部と間隙を介して配置される内側プロテクタと、該内側プロテクタと間隙を介して配置される外側プロテクタとを有し、
    　前記内側プロテクタは、前記被測定ガスを前記内側プロテクタ内に導入可能な内側ガス導入部を有すると共に、前記検出部の径方向外側に配置された内側壁部を有し、
    　前記外側プロテクタは、前記被測定ガスを前記外側プロテクタ内に導入可能な外側ガス導入部を有すると共に、前記内側壁部の径方向外側に配置された外側壁部を有し、
    　前記内側壁部の少なくとも一部は、前記検知部とのクリアランスが１．３５ｍｍ以下となり、
    　ガスセンサ使用時に、前記内側プロテクタの温度が、前記外側プロテクタの温度よりも高いことを特徴とするガスセンサ。
  2. 　前記内側壁部の全体が、前記検知部とのクリアランスが１．３５ｍｍ以下となる請求項１記載のガスセンサ。
  3. 　前記外側壁部の全体が、前記内側壁部とのクリアランスが１ｍｍ以上となる請求項１又は２記載のガスセンサ。
  4. 　前記外側ガス導入部と前記内側ガス導入部は重ならないことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のガスセンサ。
  5. 　前記外側ガス導入部は、前記吸気通路の下流側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のガスセンサ。
  6. 　前記外側プロテクタは、前記外側壁部の先端側に接続する外側底部を有しており、
    　前記外側底部には、前記吸気通路の上流側に前記外側プロテクタから前記被測定ガスを導出可能なガス導出部を有している請求項５記載のガスセンサ。
  7. 　前記内側プロテクタは、前記内側壁部の先端側に接続すると共に、前記検出素子の先端面の少なくとも一部を被覆する内側底部を有している請求項６記載のガスセンサ。
  8. 　前記内側ガス導入部は、前記吸気通路の上流側に配置されていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載のガスセンサ。
  9. 　前記内側ガス導入部は、前記検出素子の側面のうち少なくとも１つの側面を露出するように形成されることを特徴とする請求項８記載のガスセンサ。
  10. 　前記内側ガス導入部は、前記検出部に前記被測定ガスを晒すためのガス連通部の少なくとも一部を露出するように形成されることを特徴とする請求項８又は請求項９記載のガスセンサ。
  11. 　前記ヒータは、前記検出素子の軸よりも前記内側壁部側に配置されていることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のガスセンサ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2453227A1 (en) 2010-11-12 2012-05-16 NGK Spark Plug Co., Ltd. Gas sensor
JP2017090417A (ja) * 2015-11-17 2017-05-25 株式会社デンソー ガスセンサ

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011247650A (ja) * 2010-05-24 2011-12-08 Denso Corp 粒子状物質検出センサ、及び粒子状物質検出センサユニット
US9435669B2 (en) * 2012-12-20 2016-09-06 Robert Bosch Gmbh Intake gas sensor with vortex for internal combustion engine
US9719957B2 (en) * 2013-01-08 2017-08-01 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Gas sensor element and gas sensor
DE102013217466B4 (de) * 2013-09-02 2022-06-23 Vitesco Technologies GmbH Gassensorelement und Verwendung desselben
JP6276662B2 (ja) * 2013-10-16 2018-02-07 日本特殊陶業株式会社 ガスセンサ
JP6234847B2 (ja) * 2014-03-10 2017-11-22 日本碍子株式会社 ガスセンサの組立方法およびガスセンサの組立装置
US9778160B2 (en) * 2014-06-09 2017-10-03 Ford Global Technologies, Llc System for sensing particulate matter
US10048188B2 (en) * 2014-06-09 2018-08-14 Ford Global Technologies, Llc System for sensing particulate matter
US10190472B2 (en) * 2014-11-07 2019-01-29 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for sensing particulate matter
JP6454559B2 (ja) * 2015-02-04 2019-01-16 日本特殊陶業株式会社 ガスセンサ
RU2707983C2 (ru) * 2015-02-17 2019-12-03 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Система (варианты) и способ измерения параметров твердых частиц
KR101776734B1 (ko) * 2016-04-18 2017-09-08 현대자동차 주식회사 입자상 물질 센서 유닛
US10100703B2 (en) * 2016-05-03 2018-10-16 Ford Global Technologies, Llc Method and system for exhaust particulate matter sensing
JP7021029B2 (ja) * 2017-12-11 2022-02-16 日本特殊陶業株式会社 ガスセンサ
US10969372B2 (en) * 2017-12-11 2021-04-06 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Gas sensor
US11313764B2 (en) * 2019-05-01 2022-04-26 Delphi Technologies Ip Limited Particulate matter sensor
JP2024010316A (ja) * 2022-07-12 2024-01-24 株式会社Subaru ガスセンサの排水構造

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01167432A (ja) * 1987-12-19 1989-07-03 Daimler Benz Ag 内燃機関の排気中に設けられ加熱されたラムダゾンデの寿命を長くし測定精度を向上させる装置
JPH032256U (ja) * 1989-05-30 1991-01-10
JPH10293113A (ja) 1997-04-18 1998-11-04 Toyota Motor Corp 酸素センサ及びその取付通路構造
JP2000105215A (ja) * 1998-07-29 2000-04-11 Honda Motor Co Ltd 酸素センサ
JP2005061420A (ja) 2004-10-06 2005-03-10 Toyota Motor Corp 吸気酸素濃度センサ較正装置
JP2006002761A (ja) 2004-06-15 2006-01-05 Crf Soc Consortile Per Azioni 内燃機関内により取り込まれた気体混合物中の酸素濃度の測定に基づいて、内燃機関での排ガス再循環を制御する方法および装置
JP2007279019A (ja) * 2006-03-17 2007-10-25 Hitachi Ltd 排気ガスセンサ
JP2009080100A (ja) * 2007-09-07 2009-04-16 Denso Corp ガスセンサ

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4591423A (en) * 1984-03-16 1986-05-27 Ngk Insulators, Ltd. Oxygen sensor
JP3324195B2 (ja) * 1993-04-13 2002-09-17 株式会社デンソー 酸素センサの製造方法
JPH09184822A (ja) 1995-12-28 1997-07-15 Nippon Soken Inc ガス検出器
JPH10170473A (ja) 1996-12-10 1998-06-26 Toyota Motor Corp 酸素センサ
JPH112153A (ja) 1997-04-16 1999-01-06 Toyota Motor Corp 吸気酸素センサのヒータ制御装置
JP4260324B2 (ja) * 1998-08-05 2009-04-30 日本特殊陶業株式会社 ガスセンサ
EP0978721B1 (en) * 1998-08-05 2011-04-06 Ngk Spark Plug Co., Ltd Gas sensor
JP3829026B2 (ja) 1999-04-19 2006-10-04 日本碍子株式会社 ガスセンサ
KR20030022095A (ko) * 1999-10-27 2003-03-15 델피 테크놀로지스 인코포레이티드 가스센서 터미널 조립체및 그 생산 방법
DE10052005C2 (de) 2000-10-20 2002-11-21 Bosch Gmbh Robert Meßfühler für Gase
JP2002349371A (ja) 2001-05-23 2002-12-04 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置、およびベーパ濃度センサのヒータ制御ユニット
JP4669638B2 (ja) * 2001-07-31 2011-04-13 日本特殊陶業株式会社 ガスセンサ
JP5069941B2 (ja) * 2006-09-14 2012-11-07 日本特殊陶業株式会社 ガスセンサ
JP5000984B2 (ja) 2006-11-06 2012-08-15 日本特殊陶業株式会社 ガスセンサ

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01167432A (ja) * 1987-12-19 1989-07-03 Daimler Benz Ag 内燃機関の排気中に設けられ加熱されたラムダゾンデの寿命を長くし測定精度を向上させる装置
JPH032256U (ja) * 1989-05-30 1991-01-10
JPH10293113A (ja) 1997-04-18 1998-11-04 Toyota Motor Corp 酸素センサ及びその取付通路構造
JP2000105215A (ja) * 1998-07-29 2000-04-11 Honda Motor Co Ltd 酸素センサ
JP2006002761A (ja) 2004-06-15 2006-01-05 Crf Soc Consortile Per Azioni 内燃機関内により取り込まれた気体混合物中の酸素濃度の測定に基づいて、内燃機関での排ガス再循環を制御する方法および装置
JP2005061420A (ja) 2004-10-06 2005-03-10 Toyota Motor Corp 吸気酸素濃度センサ較正装置
JP2007279019A (ja) * 2006-03-17 2007-10-25 Hitachi Ltd 排気ガスセンサ
JP2009080100A (ja) * 2007-09-07 2009-04-16 Denso Corp ガスセンサ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2341334A4 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2453227A1 (en) 2010-11-12 2012-05-16 NGK Spark Plug Co., Ltd. Gas sensor
JP2012118056A (ja) * 2010-11-12 2012-06-21 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスセンサ
US9003866B2 (en) 2010-11-12 2015-04-14 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Gas sensor
JP2017090417A (ja) * 2015-11-17 2017-05-25 株式会社デンソー ガスセンサ

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Publication number Publication date
EP2341334A4 (en) 2012-03-28
JP5156099B2 (ja) 2013-03-06
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JP5291232B2 (ja) 2013-09-18
US20110209523A1 (en) 2011-09-01

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