JPH1010084A - ガス濃度センサ - Google Patents
ガス濃度センサInfo
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- JPH1010084A JPH1010084A JP8184134A JP18413496A JPH1010084A JP H1010084 A JPH1010084 A JP H1010084A JP 8184134 A JP8184134 A JP 8184134A JP 18413496 A JP18413496 A JP 18413496A JP H1010084 A JPH1010084 A JP H1010084A
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- gas
- gas concentration
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- gas flow
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 ガス濃度検出部への汚れの付着によるセンサ
の劣化を防止し、ガス濃度検出部表面を通過する被測定
ガスの流量を十分多くして、応答性と耐久性とを高いレ
ベルで両立させる。 【解決手段】 内燃機関の排気管壁に固定されるハウジ
ング1内に、ガス濃度検出部21を有する先端部が排気
管内に突出するセンサ素子2を挿通保持し、センサ素子
2の先端部の周囲を保護カバー3で覆う。保護カバー3
を内側カバー32と外側カバー31の二重構造として、
これら内側カバー32および外側カバー31の、センサ
素子2のガス濃度検出部21上方の周壁に、被測定ガス
の流れに向くガス流通孔31a、32aを対向して設け
る一方、下方の周壁には、内側カバーのガス流通孔32
b、32cが、外側カバーのガス流通孔31e〜31h
間に位置するように設ける。
の劣化を防止し、ガス濃度検出部表面を通過する被測定
ガスの流量を十分多くして、応答性と耐久性とを高いレ
ベルで両立させる。 【解決手段】 内燃機関の排気管壁に固定されるハウジ
ング1内に、ガス濃度検出部21を有する先端部が排気
管内に突出するセンサ素子2を挿通保持し、センサ素子
2の先端部の周囲を保護カバー3で覆う。保護カバー3
を内側カバー32と外側カバー31の二重構造として、
これら内側カバー32および外側カバー31の、センサ
素子2のガス濃度検出部21上方の周壁に、被測定ガス
の流れに向くガス流通孔31a、32aを対向して設け
る一方、下方の周壁には、内側カバーのガス流通孔32
b、32cが、外側カバーのガス流通孔31e〜31h
間に位置するように設ける。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は被測定ガス中の特定
ガス成分濃度を検出するガス濃度センサ、例えば内燃機
関の排気ガス中に含まれる酸素濃度より空燃比を検出す
る空燃比センサ等に利用されるガス濃度センサに関する
ものである。
ガス成分濃度を検出するガス濃度センサ、例えば内燃機
関の排気ガス中に含まれる酸素濃度より空燃比を検出す
る空燃比センサ等に利用されるガス濃度センサに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】この種のガス濃度センサの一例を図10
に示す。図10(a)はガス濃度センサの主要部を示す
もので、ガス濃度センサは、内燃機関の排気管(図略)
壁に固定されるハウジング1と、該ハウジング1内に挿
通保持されるセンサ素子2を備えている。上記センサ素
子2は、ガス濃度検出部21を有する先端部が上記ハウ
ジング1より突出して上記排気管内に位置しており、上
記先端部の周囲にはこれを覆うように保護カバー3が配
設してある。
に示す。図10(a)はガス濃度センサの主要部を示す
もので、ガス濃度センサは、内燃機関の排気管(図略)
壁に固定されるハウジング1と、該ハウジング1内に挿
通保持されるセンサ素子2を備えている。上記センサ素
子2は、ガス濃度検出部21を有する先端部が上記ハウ
ジング1より突出して上記排気管内に位置しており、上
記先端部の周囲にはこれを覆うように保護カバー3が配
設してある。
【0003】上記保護カバー3は、容器状で、通常、断
熱効果を高めてセンサ素子2を高温に保持するために、
図のように外側カバー31と内側カバー32の二重構造
となっている。これら外側カバー31と内側カバー32
には、センサ素子2のガス濃度検出部21の上方位置お
よび下方位置において、周壁の4か所にガス流通孔31
1、321がそれぞれ設けてあり(図10(a)、
(b))、ガス流通孔311とガス流通孔321は同一
平面内に、かつ互い違いとなるように配置されている。
熱効果を高めてセンサ素子2を高温に保持するために、
図のように外側カバー31と内側カバー32の二重構造
となっている。これら外側カバー31と内側カバー32
には、センサ素子2のガス濃度検出部21の上方位置お
よび下方位置において、周壁の4か所にガス流通孔31
1、321がそれぞれ設けてあり(図10(a)、
(b))、ガス流通孔311とガス流通孔321は同一
平面内に、かつ互い違いとなるように配置されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のガス濃度セ
ンサは、センサ素子2のガス濃度検出部21に直接、排
気ガスが当たらないように、ガス流通孔311、321
がガス濃度検出部21の対向位置を避けて形成されてお
り、排気ガスに含まれるスス等の汚れがガス濃度検出部
21に付着してセンサが劣化し耐久性が低下することを
防止している。ところが、この構成において、ガス流通
孔311、321を経て内側カバー31内に導入される
排気ガスの流れは、図11(a)、(b)に矢印で示す
ように、センサ素子2外周に沿って上流側より下流側
へ、あるいは下流側より上流側へ(図12(a)、
(b))、同一平面上を流れる。すなわち、排気ガス
は、主にガス濃度検出部21の上方または下方を流れ、
これらの間に位置するガス濃度検出部21表面を通過す
る流れは少ない。一方、センサの応答性は一般に流量に
比例するため、上記構成では、ガス濃度検出部21表面
を通過する十分な流量が得られず、応答性が低下するお
それがあった。
ンサは、センサ素子2のガス濃度検出部21に直接、排
気ガスが当たらないように、ガス流通孔311、321
がガス濃度検出部21の対向位置を避けて形成されてお
り、排気ガスに含まれるスス等の汚れがガス濃度検出部
21に付着してセンサが劣化し耐久性が低下することを
防止している。ところが、この構成において、ガス流通
孔311、321を経て内側カバー31内に導入される
排気ガスの流れは、図11(a)、(b)に矢印で示す
ように、センサ素子2外周に沿って上流側より下流側
へ、あるいは下流側より上流側へ(図12(a)、
(b))、同一平面上を流れる。すなわち、排気ガス
は、主にガス濃度検出部21の上方または下方を流れ、
これらの間に位置するガス濃度検出部21表面を通過す
る流れは少ない。一方、センサの応答性は一般に流量に
比例するため、上記構成では、ガス濃度検出部21表面
を通過する十分な流量が得られず、応答性が低下するお
それがあった。
【0005】しかして、本発明の目的は、ガス濃度検出
部21への汚れの付着によるセンサの劣化を防止でき、
しかもガス濃度検出部21表面を通過する被測定ガスの
流量を十分多くして、応答性と耐久性とを高いレベルで
両立させることのできるガス濃度センサを提供すること
にある。
部21への汚れの付着によるセンサの劣化を防止でき、
しかもガス濃度検出部21表面を通過する被測定ガスの
流量を十分多くして、応答性と耐久性とを高いレベルで
両立させることのできるガス濃度センサを提供すること
にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明請求項1の構成におけるガス濃度センサは、
被測定ガスが流通する流路壁に固定されるハウジング
と、該ハウジング内に挿通保持され、ガス濃度検出部を
有する先端部が上記流路内に突出するセンサ素子を備
え、該センサ素子の上記先端部の周囲を保護カバーで覆
うとともに、上記保護カバーにガス流通孔を設けてその
内部に被測定ガスを流通可能となしている。上記保護カ
バーは、内側カバーと外側カバーの二重構造となしてあ
り、これら内側カバーおよび外側カバーには、上記セン
サ素子の上記ガス濃度検出部より先端部側または基端部
側のいずれか一方の周壁に、被測定ガスの流れに向く少
なくとも1つのガス流通孔を対向して形成し、他方の周
壁に、それぞれ複数のガス流通孔を、上記内側カバーの
ガス流通孔が上記外側カバーのガス流通孔の間に位置す
るように設けている。
に、本発明請求項1の構成におけるガス濃度センサは、
被測定ガスが流通する流路壁に固定されるハウジング
と、該ハウジング内に挿通保持され、ガス濃度検出部を
有する先端部が上記流路内に突出するセンサ素子を備
え、該センサ素子の上記先端部の周囲を保護カバーで覆
うとともに、上記保護カバーにガス流通孔を設けてその
内部に被測定ガスを流通可能となしている。上記保護カ
バーは、内側カバーと外側カバーの二重構造となしてあ
り、これら内側カバーおよび外側カバーには、上記セン
サ素子の上記ガス濃度検出部より先端部側または基端部
側のいずれか一方の周壁に、被測定ガスの流れに向く少
なくとも1つのガス流通孔を対向して形成し、他方の周
壁に、それぞれ複数のガス流通孔を、上記内側カバーの
ガス流通孔が上記外側カバーのガス流通孔の間に位置す
るように設けている。
【0007】上記構成において、被測定ガスは、内側カ
バーおよび外側カバーに対向配設した、被測定ガスの流
れに向くガス流通孔を通過してその内部に導入される。
センサ素子周囲の空間に到達した被測定ガスは、センサ
素子のガス濃度検出部表面を通過して、上記被測定ガス
の流れに向くガス流通孔と反対側に達するが、ここで
は、内側カバーと外側カバーの間の空間に、外側カバー
に設けた複数のガス流通孔間を流れる被測定ガスの流れ
が形成されている。このため、このガス流れの途中に位
置する内側カバーのガス流通孔表面で負圧が発生し、内
側カバー内のガスが吸い出されやすくなる。
バーおよび外側カバーに対向配設した、被測定ガスの流
れに向くガス流通孔を通過してその内部に導入される。
センサ素子周囲の空間に到達した被測定ガスは、センサ
素子のガス濃度検出部表面を通過して、上記被測定ガス
の流れに向くガス流通孔と反対側に達するが、ここで
は、内側カバーと外側カバーの間の空間に、外側カバー
に設けた複数のガス流通孔間を流れる被測定ガスの流れ
が形成されている。このため、このガス流れの途中に位
置する内側カバーのガス流通孔表面で負圧が発生し、内
側カバー内のガスが吸い出されやすくなる。
【0008】このように、ガス濃度検出部表面を挟んで
一方の側では、被測定ガスの流れが入りやすく、他方の
側では、流れが出やすくなるように、ガス流通孔を形成
することで、内側カバー内には、ガス濃度検出部を通過
する一定方向の流れが生じる。よって、上記ガス濃度検
出部に十分な量の被測定ガスを導入することができるの
で、応答性が向上する。また、ガス流通孔は上記ガス濃
度検出部に対向しない位置に形成されているので、ガス
濃度検出部に被測定ガス中の汚れが付着することが防止
でき、応答性と耐久性とを高いレベルで両立させること
が可能となる。
一方の側では、被測定ガスの流れが入りやすく、他方の
側では、流れが出やすくなるように、ガス流通孔を形成
することで、内側カバー内には、ガス濃度検出部を通過
する一定方向の流れが生じる。よって、上記ガス濃度検
出部に十分な量の被測定ガスを導入することができるの
で、応答性が向上する。また、ガス流通孔は上記ガス濃
度検出部に対向しない位置に形成されているので、ガス
濃度検出部に被測定ガス中の汚れが付着することが防止
でき、応答性と耐久性とを高いレベルで両立させること
が可能となる。
【0009】あるいは、上記保護カバーの、上記センサ
素子の上記ガス濃度検出部より先端部側または基端部側
のいずれか一方の周壁に、被測定ガスの流れに向く少な
くとも1つのガス流通孔を形成し、他方の周壁において
上記保護カバーを内側カバーと外側カバーの二重構造と
なして、これら内側カバーおよび外側カバーに、それぞ
れ複数のガス流通孔を、上記内側カバーのガス流通孔が
上記外側カバーのガス流通孔の間に位置するように設け
ることもできる(請求項2)。
素子の上記ガス濃度検出部より先端部側または基端部側
のいずれか一方の周壁に、被測定ガスの流れに向く少な
くとも1つのガス流通孔を形成し、他方の周壁において
上記保護カバーを内側カバーと外側カバーの二重構造と
なして、これら内側カバーおよび外側カバーに、それぞ
れ複数のガス流通孔を、上記内側カバーのガス流通孔が
上記外側カバーのガス流通孔の間に位置するように設け
ることもできる(請求項2)。
【0010】このように、被測定ガスの流れに向くガス
流通孔の形成位置においては、上記保護カバーを一重構
造とすることもでき、この場合も同様の効果が得られ
る。
流通孔の形成位置においては、上記保護カバーを一重構
造とすることもでき、この場合も同様の効果が得られ
る。
【0011】上記請求項2の構成における保護カバー
の、上記センサ素子の上記ガス濃度検出部に対向する部
分を内側カバーと外側カバーの二重構造とすることもで
きる(請求項3)。このように、センサ素子のガス濃度
検出部の周囲を二重に保護することで、上記保護カバー
による断熱効果を高めることができ、センサ感度の向上
に効果がある。
の、上記センサ素子の上記ガス濃度検出部に対向する部
分を内側カバーと外側カバーの二重構造とすることもで
きる(請求項3)。このように、センサ素子のガス濃度
検出部の周囲を二重に保護することで、上記保護カバー
による断熱効果を高めることができ、センサ感度の向上
に効果がある。
【0012】上記内側カバーの上記複数のガス流通孔お
よび上記外側カバーの上記複数のガス流通孔は、同一平
面上に設けることが好ましく(請求項4)、各ガス流通
孔間をガスが流れやすく、また、上記内側カバーからの
ガスの吸い出しがより良好になされる。
よび上記外側カバーの上記複数のガス流通孔は、同一平
面上に設けることが好ましく(請求項4)、各ガス流通
孔間をガスが流れやすく、また、上記内側カバーからの
ガスの吸い出しがより良好になされる。
【0013】上記外側カバーの上記複数のガス流通孔
は、具体的には、上記外側カバーと上記内側カバーの間
の空間内に、被測定ガスの流れに対し上流側の上記ガス
流通孔より下流側の上記ガス流通孔へ向かう被測定ガス
の流れを形成するように配置される。この時、上記内側
カバーの上記複数のガス流通孔は、そのそれぞれが、こ
の被測定ガスの流れの途中に配置されるようにする(請
求項5)。
は、具体的には、上記外側カバーと上記内側カバーの間
の空間内に、被測定ガスの流れに対し上流側の上記ガス
流通孔より下流側の上記ガス流通孔へ向かう被測定ガス
の流れを形成するように配置される。この時、上記内側
カバーの上記複数のガス流通孔は、そのそれぞれが、こ
の被測定ガスの流れの途中に配置されるようにする(請
求項5)。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の一実
施の形態について説明する。図1(a)において、ガス
濃度センサのハウジング1は、中央部にセンサ素子2が
挿通保持される貫通穴11を有し、外周のフランジ部に
設けた複数の取り付け穴12にて、例えば内燃機関の排
気管壁に固定される。図2は、内燃機関の排気管P壁に
図1のガス濃度センサを取り付けた状態を示し、上記取
り付け穴12にボルト13を挿通することにより、排気
管P壁に溶接固定した取り付け部材P1に固定してい
る。
施の形態について説明する。図1(a)において、ガス
濃度センサのハウジング1は、中央部にセンサ素子2が
挿通保持される貫通穴11を有し、外周のフランジ部に
設けた複数の取り付け穴12にて、例えば内燃機関の排
気管壁に固定される。図2は、内燃機関の排気管P壁に
図1のガス濃度センサを取り付けた状態を示し、上記取
り付け穴12にボルト13を挿通することにより、排気
管P壁に溶接固定した取り付け部材P1に固定してい
る。
【0015】上記センサ素子2は、基端部(図の上端
部)がハウジング1の上記貫通穴11内に保持固定さ
れ、先端部(図の下端部)は上記ハウジング1より突出
して図の下方に延び、被測定ガスである排気ガスの流通
する排気管P内に位置している。上記センサ素子2は、
図3に示すように、円管状に成形した安定化ジルコニア
等の酸素イオン導電性固体電解質22の内周面および外
周面に、それぞれ白金等の電極23、24を配設してな
り、外周側の電極24の表面には多孔質層よりなる拡散
抵抗層241が形成されている。
部)がハウジング1の上記貫通穴11内に保持固定さ
れ、先端部(図の下端部)は上記ハウジング1より突出
して図の下方に延び、被測定ガスである排気ガスの流通
する排気管P内に位置している。上記センサ素子2は、
図3に示すように、円管状に成形した安定化ジルコニア
等の酸素イオン導電性固体電解質22の内周面および外
周面に、それぞれ白金等の電極23、24を配設してな
り、外周側の電極24の表面には多孔質層よりなる拡散
抵抗層241が形成されている。
【0016】上記センサ素子2の外表面は一部を除いて
コーティング層25で被覆されており、このコーティン
グ層25を形成しない先端よりの一部が、被測定ガス中
の特定ガス成分濃度を検出する、ガス濃度検出部21と
して機能する。上記ガス濃度検出部21において、内周
側電極23と外側電極24との間には所定の電圧が印加
されており、この電圧印加により排気ガス中の酸素が拡
散抵抗層241、および固体電解質22を通って固体電
解質中の中空部26内に至る。この時酸素の移動により
電極23、24間に限界電流が流れるため、この限界電
流値から排気ガス中の酸素濃度を検出することができ
る。
コーティング層25で被覆されており、このコーティン
グ層25を形成しない先端よりの一部が、被測定ガス中
の特定ガス成分濃度を検出する、ガス濃度検出部21と
して機能する。上記ガス濃度検出部21において、内周
側電極23と外側電極24との間には所定の電圧が印加
されており、この電圧印加により排気ガス中の酸素が拡
散抵抗層241、および固体電解質22を通って固体電
解質中の中空部26内に至る。この時酸素の移動により
電極23、24間に限界電流が流れるため、この限界電
流値から排気ガス中の酸素濃度を検出することができ
る。
【0017】上記ハウジング1の下面には、ステンレス
等よりなる保護カバー3が固定されて(図1)、上記ガ
ス濃度検出素子2の先端部の周囲を保護している。上記
保護カバー3は二重構造で、上端が開口し下端が閉塞す
る円筒体状の外部カバー31と内部カバー32を同心状
に配して、その底部対向面間を溶接固定してなる。上記
外部カバー31の上端縁は、上記ハウジング1内に埋設
固定され、上記内部カバー32は、その上端縁を外方に
屈曲して外部カバー31内周壁に当接保持せしめてい
る。
等よりなる保護カバー3が固定されて(図1)、上記ガ
ス濃度検出素子2の先端部の周囲を保護している。上記
保護カバー3は二重構造で、上端が開口し下端が閉塞す
る円筒体状の外部カバー31と内部カバー32を同心状
に配して、その底部対向面間を溶接固定してなる。上記
外部カバー31の上端縁は、上記ハウジング1内に埋設
固定され、上記内部カバー32は、その上端縁を外方に
屈曲して外部カバー31内周壁に当接保持せしめてい
る。
【0018】上記センサ素子2のガス濃度検出部21よ
り基端部側、すなわち図の上方位置において、上記外部
カバー31には、周壁の4ヵ所に等間隔でガス流通孔3
1a〜31dが形成してある(図1(b))。このうち
の1つであるガス流通孔31aは、排気ガスの流れ(図
1(a)中に矢印で示す)に面しており、上記内部カバ
ー32には、このガス流通孔31aに対向する位置にガ
ス流通孔32aが形成してある。
り基端部側、すなわち図の上方位置において、上記外部
カバー31には、周壁の4ヵ所に等間隔でガス流通孔3
1a〜31dが形成してある(図1(b))。このうち
の1つであるガス流通孔31aは、排気ガスの流れ(図
1(a)中に矢印で示す)に面しており、上記内部カバ
ー32には、このガス流通孔31aに対向する位置にガ
ス流通孔32aが形成してある。
【0019】一方、上記センサ素子2のガス濃度検出部
21より先端部側、すなわち図の下方位置において、上
記外部カバー31には、周壁の4ヵ所に等間隔でガス流
通孔31e〜31hが形成してある(図1(c))。こ
の時、これらガス流通孔31e〜31hは、上記ガス流
通孔31a〜31dに対し、45°回転した位置にあ
る。上記内部カバー32には、周壁の2ヵ所に等間隔で
ガス流通孔32b、32cが形成してあり、ガス流通孔
32bは、上記外部カバー31のガス流通孔31eとガ
ス流通孔31fの間に、ガス流通孔32cは、上記外部
カバー31のガス流通孔31gとガス流通孔31hの間
になるように設けてある。
21より先端部側、すなわち図の下方位置において、上
記外部カバー31には、周壁の4ヵ所に等間隔でガス流
通孔31e〜31hが形成してある(図1(c))。こ
の時、これらガス流通孔31e〜31hは、上記ガス流
通孔31a〜31dに対し、45°回転した位置にあ
る。上記内部カバー32には、周壁の2ヵ所に等間隔で
ガス流通孔32b、32cが形成してあり、ガス流通孔
32bは、上記外部カバー31のガス流通孔31eとガ
ス流通孔31fの間に、ガス流通孔32cは、上記外部
カバー31のガス流通孔31gとガス流通孔31hの間
になるように設けてある。
【0020】次に、上記構成のガス濃度センサの作動を
説明する。本発明のガス濃度センサを、上記図2のよう
に、上記保護カバー3の基端部側に設けた上記ガス流通
孔31a、32aが排気ガスの流れに向くように排気管
P壁に固定すると、排気ガスは上記ガス流通孔31aよ
り外部カバー31内に流入し、さらに排気ガスの動圧を
受けてその大部分が対向する上記ガス流通孔32aより
内部カバー32内に導入される。余剰の排気ガスは外部
カバー31のガス流通孔31b〜31dより排気管P内
に排出される。
説明する。本発明のガス濃度センサを、上記図2のよう
に、上記保護カバー3の基端部側に設けた上記ガス流通
孔31a、32aが排気ガスの流れに向くように排気管
P壁に固定すると、排気ガスは上記ガス流通孔31aよ
り外部カバー31内に流入し、さらに排気ガスの動圧を
受けてその大部分が対向する上記ガス流通孔32aより
内部カバー32内に導入される。余剰の排気ガスは外部
カバー31のガス流通孔31b〜31dより排気管P内
に排出される。
【0021】上記保護カバー3の先端部側においては、
図4に示すように、排気ガスは、上流側に位置する上記
ガス流通孔31e、31hから上記外部カバー31内に
流入し、上記ガス流通孔31eから入った排気ガスはそ
の下流のガス流通孔31fへ向けて主に流れ、図の矢印
のように、内部カバー32の外表面に沿う流れが生じ
る。このため、この流れの途中に位置する内部カバー3
2の上記ガス流通孔32bでは負圧が発生し、内部カバ
ー32内の排気ガスが上記ガス流通孔32bから吸い出
されて(図中、矢印)、ガス流通孔31fへ向かう流れ
に合流する。同様に、上記ガス流通孔31hから入った
排気ガスはその下流のガス流通孔31gへ向けて主に流
れ、この流れの途中に位置する内部カバー32のガス流
通孔32cで発生する負圧によって、内部カバー32内
の排気ガスが上記ガス流通孔32cから吸い出される。
図4に示すように、排気ガスは、上流側に位置する上記
ガス流通孔31e、31hから上記外部カバー31内に
流入し、上記ガス流通孔31eから入った排気ガスはそ
の下流のガス流通孔31fへ向けて主に流れ、図の矢印
のように、内部カバー32の外表面に沿う流れが生じ
る。このため、この流れの途中に位置する内部カバー3
2の上記ガス流通孔32bでは負圧が発生し、内部カバ
ー32内の排気ガスが上記ガス流通孔32bから吸い出
されて(図中、矢印)、ガス流通孔31fへ向かう流れ
に合流する。同様に、上記ガス流通孔31hから入った
排気ガスはその下流のガス流通孔31gへ向けて主に流
れ、この流れの途中に位置する内部カバー32のガス流
通孔32cで発生する負圧によって、内部カバー32内
の排気ガスが上記ガス流通孔32cから吸い出される。
【0022】かくして、上記センサ素子2と内部カバー
32との間の空間には、図5に示すように、上方の上記
ガス流通孔32aより下方の上記ガス流通孔32b、3
2cへ向かう排気ガスの流れが生じる。よって、排気ガ
スの流れは、これらの間に位置するセンサ素子2のガス
濃度検出部21の表面を必ず通過し、ガス濃度検出部2
1の表面において排気ガスは上から下へ、常に一方向へ
流れることになる。その結果、ガス濃度検出部21に
は、十分な量の排気ガスが導入され、しかも絶えず新し
い排気ガスと入れ変わるので、センサの応答性を大きく
向上させる。
32との間の空間には、図5に示すように、上方の上記
ガス流通孔32aより下方の上記ガス流通孔32b、3
2cへ向かう排気ガスの流れが生じる。よって、排気ガ
スの流れは、これらの間に位置するセンサ素子2のガス
濃度検出部21の表面を必ず通過し、ガス濃度検出部2
1の表面において排気ガスは上から下へ、常に一方向へ
流れることになる。その結果、ガス濃度検出部21に
は、十分な量の排気ガスが導入され、しかも絶えず新し
い排気ガスと入れ変わるので、センサの応答性を大きく
向上させる。
【0023】さらに、外部カバー31、内部カバー32
のガス流通孔31a〜31h、32a〜32cを、セン
サ素子2のガス濃度検出部21と対向しない位置に設け
たので、ガス検出部21に、直接、排気ガスが接触する
ことはほとんどない。従って、保護カバー3表面に到達
するガス中のスス等により、センサ素子が汚れて、性能
が悪化することがなく、耐久性を大幅に向上させる。
のガス流通孔31a〜31h、32a〜32cを、セン
サ素子2のガス濃度検出部21と対向しない位置に設け
たので、ガス検出部21に、直接、排気ガスが接触する
ことはほとんどない。従って、保護カバー3表面に到達
するガス中のスス等により、センサ素子が汚れて、性能
が悪化することがなく、耐久性を大幅に向上させる。
【0024】また、本実施の形態では、導出側のガス流
通孔31e〜31h、32b〜32cを先端部側、つま
り排気ガスの流量の多い排気管Pの中央部近傍に位置す
るようにしたので、ガス流通孔31e〜31h間を流れ
る排気ガス流速が速くなる。これに伴い、ガス流通孔3
2b〜32cからのガスの吸い出しが速くなり、ガス濃
度検出部21表面を通過するガス流量が増加して、応答
性をより高めることができる。
通孔31e〜31h、32b〜32cを先端部側、つま
り排気ガスの流量の多い排気管Pの中央部近傍に位置す
るようにしたので、ガス流通孔31e〜31h間を流れ
る排気ガス流速が速くなる。これに伴い、ガス流通孔3
2b〜32cからのガスの吸い出しが速くなり、ガス濃
度検出部21表面を通過するガス流量が増加して、応答
性をより高めることができる。
【0025】なお、図6に本発明の第2の実施の形態と
して示すように、導出側のガス流通孔31e〜31h、
32b〜32cを図の上方位置、すなわち基端部側に、
導入側のガス流通孔31a、32aを図の下方位置、す
なわち先端部側に形成することももちろんできる。この
場合も、上記ガス検出部21表面を通過する被測定ガス
の流れを形成して応答性を向上させる同様の効果が得ら
れる。
して示すように、導出側のガス流通孔31e〜31h、
32b〜32cを図の上方位置、すなわち基端部側に、
導入側のガス流通孔31a、32aを図の下方位置、す
なわち先端部側に形成することももちろんできる。この
場合も、上記ガス検出部21表面を通過する被測定ガス
の流れを形成して応答性を向上させる同様の効果が得ら
れる。
【0026】上記各実施の形態では、外部カバー31の
ガス流通孔を周壁の4か所に、内部カバー32のガス流
通孔を周壁の2か所に設けたが、ガス流通孔の数はこれ
に限定されるものではなく、複数以上であればよい。例
えばガス流通孔を外部カバー31の周壁の2か所に設
け、その1つを排気ガスの流れに向く位置に、もう1つ
をこれと軸対称の位置にそれぞれ設ければ、本実施の形
態同様、上流より下流に向かう2つの流れが外部カバー
31内に形成され、内部カバー32のガス流通孔をこれ
らの流れの途中に設けることで、同様の効果が得られ
る。また、ガス流通孔の配置も、特に限定されるもので
はなく、外部カバー31のガス流通孔が、外部カバー3
1と内部カバー32の間に被測定ガスの流れが形成され
るように、内部カバー32のガス流通孔が、この被測定
ガスの流れの途中に位置するように、配置されていれば
よい。
ガス流通孔を周壁の4か所に、内部カバー32のガス流
通孔を周壁の2か所に設けたが、ガス流通孔の数はこれ
に限定されるものではなく、複数以上であればよい。例
えばガス流通孔を外部カバー31の周壁の2か所に設
け、その1つを排気ガスの流れに向く位置に、もう1つ
をこれと軸対称の位置にそれぞれ設ければ、本実施の形
態同様、上流より下流に向かう2つの流れが外部カバー
31内に形成され、内部カバー32のガス流通孔をこれ
らの流れの途中に設けることで、同様の効果が得られ
る。また、ガス流通孔の配置も、特に限定されるもので
はなく、外部カバー31のガス流通孔が、外部カバー3
1と内部カバー32の間に被測定ガスの流れが形成され
るように、内部カバー32のガス流通孔が、この被測定
ガスの流れの途中に位置するように、配置されていれば
よい。
【0027】上記各実施の形態では、上記保護カバー全
体を内外二重構造としたが、図7に示す本発明の第3の
実施の形態の如く、導入側のガス流通孔の形成位置で
は、必ずしも二重に構成する必要はない。図において、
上記保護カバー3は、両端開口の円筒状外部カバー31
内に、上端が開口し下端が閉塞する円筒体状の内部カバ
ー32を嵌着固定してなり、センサ素子2のガス濃度検
出部21より下方では、内部カバー32のみの一重構造
となしてある。外部カバー31の下端開口より突出する
内部カバー32の先端部には、排気ガスの流れ方向に向
く上記ガス流通孔32aが形成され(図7(b))、ガ
ス濃度検出部21より上方の外部カバー31、内部カバ
ー32の周壁には、ガス流通孔31e〜31h、32b
〜32cが上記各実施の形態と同様の配置で形成されて
いる(図7(c))。
体を内外二重構造としたが、図7に示す本発明の第3の
実施の形態の如く、導入側のガス流通孔の形成位置で
は、必ずしも二重に構成する必要はない。図において、
上記保護カバー3は、両端開口の円筒状外部カバー31
内に、上端が開口し下端が閉塞する円筒体状の内部カバ
ー32を嵌着固定してなり、センサ素子2のガス濃度検
出部21より下方では、内部カバー32のみの一重構造
となしてある。外部カバー31の下端開口より突出する
内部カバー32の先端部には、排気ガスの流れ方向に向
く上記ガス流通孔32aが形成され(図7(b))、ガ
ス濃度検出部21より上方の外部カバー31、内部カバ
ー32の周壁には、ガス流通孔31e〜31h、32b
〜32cが上記各実施の形態と同様の配置で形成されて
いる(図7(c))。
【0028】上記構成によっても、排気ガスは、保護カ
バー3下方の上記ガス流通孔32aより、内部カバー3
2内に導入され、上方のガス流通孔32b、32cに生
じる負圧によって吸い出される。よって、センサ素子2
のガス検出部21を通過するガス流量が増してセンサの
応答性を向上させる。また、保護カバー3を、ガス濃度
検出部21の対向位置において、内外二重に構成して断
熱効果を高めているので、センサ素子を高温に保持して
検出感度を向上させる。
バー3下方の上記ガス流通孔32aより、内部カバー3
2内に導入され、上方のガス流通孔32b、32cに生
じる負圧によって吸い出される。よって、センサ素子2
のガス検出部21を通過するガス流量が増してセンサの
応答性を向上させる。また、保護カバー3を、ガス濃度
検出部21の対向位置において、内外二重に構成して断
熱効果を高めているので、センサ素子を高温に保持して
検出感度を向上させる。
【0029】図8には本発明の第3の実施の形態を示
す。上記各実施の形態では、円管状のセンサ素子2を用
いたガス濃度センサについて説明したが、図のように積
層型のセンサ素子2を用いたガス濃度センサに本発明を
適用することもできる。図9(a)は、積層型のセンサ
素子2の詳細を示すもので、平板状の酸素導電性固体電
解質22は両面に電極23、24を有し、図の左側電極
23の表面に多孔質層よりなる拡散抵抗層241を積層
形成している。右側の電極24には中空部26を形成す
るサポート部材27を介してヒータ層28が積層され
る。ヒータ層28は、図9(b)の如く、電熱線281
を内蔵し、センサ素子2が検出可能な高温に速やかに加
熱する機能を有する。
す。上記各実施の形態では、円管状のセンサ素子2を用
いたガス濃度センサについて説明したが、図のように積
層型のセンサ素子2を用いたガス濃度センサに本発明を
適用することもできる。図9(a)は、積層型のセンサ
素子2の詳細を示すもので、平板状の酸素導電性固体電
解質22は両面に電極23、24を有し、図の左側電極
23の表面に多孔質層よりなる拡散抵抗層241を積層
形成している。右側の電極24には中空部26を形成す
るサポート部材27を介してヒータ層28が積層され
る。ヒータ層28は、図9(b)の如く、電熱線281
を内蔵し、センサ素子2が検出可能な高温に速やかに加
熱する機能を有する。
【0030】上記センサ素子2の左側電極23は、ガス
濃度検出部21(図8参照)となる一部を除いてコーテ
ィング層で被覆される(図9では図示を略す)。このガ
ス濃度検出部21において、センサ素子2は、前述の第
1の実施の形態で述べたように排気ガス中の酸素濃度
を、電極23、24間の限界電流値で検出する。
濃度検出部21(図8参照)となる一部を除いてコーテ
ィング層で被覆される(図9では図示を略す)。このガ
ス濃度検出部21において、センサ素子2は、前述の第
1の実施の形態で述べたように排気ガス中の酸素濃度
を、電極23、24間の限界電流値で検出する。
【0031】本実施の形態においても、保護カバー3周
壁の上下2か所に設けたガス流通孔により、センサ素子
2のガス濃度検出部21に十分な量の排気ガスを導入し
て応答性を向上させる同様の効果が得られる。
壁の上下2か所に設けたガス流通孔により、センサ素子
2のガス濃度検出部21に十分な量の排気ガスを導入し
て応答性を向上させる同様の効果が得られる。
【図1】本発明の第1の実施の形態を示し、(a)はガ
ス濃度センサの概略構成断面図、(b)は(a)のIb
−Ib線断面図、(c)は(a)のIc−Ic線断面図
である。
ス濃度センサの概略構成断面図、(b)は(a)のIb
−Ib線断面図、(c)は(a)のIc−Ic線断面図
である。
【図2】本発明のガス濃度センサを内燃機関の排気管壁
に取り付けた状態を示す図である。
に取り付けた状態を示す図である。
【図3】センサ素子の部分拡大断面図である。
【図4】本発明のガス濃度センサの作動を示す図で、ガ
ス濃度センサの横断面図である。
ス濃度センサの横断面図である。
【図5】本発明のガス濃度センサの作動を示す図で、ガ
ス濃度センサの縦断面図である。
ス濃度センサの縦断面図である。
【図6】本発明の第2の実施の形態を示し、(a)はガ
ス濃度センサの概略構成断面図、(b)は(a)のVI
b−VIb線断面図、(c)は(a)のVIc−VIc
線断面図である。
ス濃度センサの概略構成断面図、(b)は(a)のVI
b−VIb線断面図、(c)は(a)のVIc−VIc
線断面図である。
【図7】本発明の第3の実施の形態を示し、(a)はガ
ス濃度センサの概略構成断面図、(b)は(a)のVI
Ib−VIIb線断面図、(c)は(a)のVIIc−
VIIc線断面図である。
ス濃度センサの概略構成断面図、(b)は(a)のVI
Ib−VIIb線断面図、(c)は(a)のVIIc−
VIIc線断面図である。
【図8】本発明の第4の実施の形態を示し、(a)はガ
ス濃度センサの概略構成断面図、(b)は(a)のVI
IIb−VIIIb線断面図、(c)は(a)のVII
Ic−VIIIc線断面図である。
ス濃度センサの概略構成断面図、(b)は(a)のVI
IIb−VIIIb線断面図、(c)は(a)のVII
Ic−VIIIc線断面図である。
【図9】(a)はセンサ素子の概略構成断面図、(b)
は(a)のIXb−IXb線断面図である。
は(a)のIXb−IXb線断面図である。
【図10】(a)は従来のガス濃度センサの概略構成断
面図、(b)は(a)のXb−Xb線断面図である。
面図、(b)は(a)のXb−Xb線断面図である。
【図11】(a)は従来のガス濃度センサ内のガス流れ
の状態を示す図で、ガス濃度センサの部分概略断面図、
(b)は(a)のXIb−XIb線断面図である。
の状態を示す図で、ガス濃度センサの部分概略断面図、
(b)は(a)のXIb−XIb線断面図である。
【図12】(a)は従来のガス濃度センサ内のガス流れ
の状態を示す図で、ガス濃度センサの部分概略断面図、
(b)は(a)のXIIb−XIIb線断面図である。
の状態を示す図で、ガス濃度センサの部分概略断面図、
(b)は(a)のXIIb−XIIb線断面図である。
1 ハウジング 11 貫通穴 12 取り付け穴 2 センサ素子 21 ガス濃度検出部 22 固体電解質 23、24 電極 241 拡散抵抗層 25 コーティング層 26 中空部 3 保護カバー 31 外部カバー 31a〜31h ガス流通孔 32 内部カバー 31a〜31c ガス流通孔
フロントページの続き (72)発明者 安藤 順明 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 高木 範彦 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内
Claims (5)
- 【請求項1】 被測定ガスが流通する流路壁に固定され
るハウジングと、該ハウジング内に挿通保持され、ガス
濃度検出部を有する先端部が上記流路内に突出するセン
サ素子を備え、該センサ素子の上記先端部の周囲を保護
カバーで覆うとともに、上記保護カバーにガス流通孔を
設けてその内部に被測定ガスを導入可能となしたガス濃
度センサであって、上記保護カバーを内側カバーと外側
カバーの二重構造となし、これら内側カバーおよび外側
カバーには、上記センサ素子の上記ガス濃度検出部より
先端部側または基端部側のいずれか一方の周壁に、被測
定ガスの流れに向く少なくとも1つのガス流通孔を対向
して形成し、他方の周壁に、それぞれ複数のガス流通孔
を、上記内側カバーのガス流通孔が上記外側カバーのガ
ス流通孔の間に位置するように設けたことを特徴とする
ガス濃度センサ。 - 【請求項2】 被測定ガスが流通する流路壁に固定され
るハウジングと、該ハウジング内に挿通保持され、ガス
濃度検出部を有する先端部が上記流路内に突出するセン
サ素子を備え、該センサ素子の上記先端部の周囲を保護
カバーで覆うとともに、上記保護カバーにガス流通孔を
設けてその内部に被測定ガスを導入可能となしたガス濃
度センサであって、上記保護カバーの、上記センサ素子
の上記ガス濃度検出部より先端部側または基端部側のい
ずれか一方の周壁に、被測定ガスの流れに向く少なくと
も1つのガス流通孔を形成し、他方の周壁において上記
保護カバーを内側カバーと外側カバーの二重構造となし
て、これら内側カバーおよび外側カバーに、それぞれ複
数のガス流通孔を、上記内側カバーのガス流通孔が上記
外側カバーのガス流通孔の間に位置するように設けたこ
とを特徴とするガス濃度センサ。 - 【請求項3】 上記保護カバーの、上記センサ素子の上
記ガス濃度検出部に対向する部分を内側カバーと外側カ
バーの二重構造となした請求項2記載のガス濃度セン
サ。 - 【請求項4】 上記内側カバーの上記複数のガス流通孔
および上記外側カバーの上記複数のガス流通孔が同一平
面上にある請求項1ないし3記載のガス濃度センサ。 - 【請求項5】 上記外側カバーの上記複数のガス流通孔
が、上記外側カバーと上記内側カバーの間の空間内に、
上記流路の上流側に位置する上記ガス流通孔より下流側
に位置する上記ガス流通孔へ向かう被測定ガスの流れを
形成するように配置され、上記内側カバーの上記複数の
ガス流通孔のそれぞれが、この被測定ガスの流れの途中
に配置されている請求項1ないし4記載のガス濃度セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8184134A JPH1010084A (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | ガス濃度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8184134A JPH1010084A (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | ガス濃度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1010084A true JPH1010084A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=16147975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8184134A Withdrawn JPH1010084A (ja) | 1996-06-24 | 1996-06-24 | ガス濃度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1010084A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005227032A (ja) * | 2004-02-10 | 2005-08-25 | Toyota Motor Corp | ガスセンサ |
| US7537737B2 (en) | 2002-04-04 | 2009-05-26 | Honda Motor Co., Ltd. | Installation structure for gas sensor |
| CN102967627A (zh) * | 2012-10-19 | 2013-03-13 | 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 | 催化式氢气传感器 |
| WO2016002438A1 (ja) * | 2014-06-30 | 2016-01-07 | 株式会社デンソー | センサ素子とハウジングと素子カバーとを含むガスセンサ |
-
1996
- 1996-06-24 JP JP8184134A patent/JPH1010084A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7537737B2 (en) | 2002-04-04 | 2009-05-26 | Honda Motor Co., Ltd. | Installation structure for gas sensor |
| JP2005227032A (ja) * | 2004-02-10 | 2005-08-25 | Toyota Motor Corp | ガスセンサ |
| CN102967627A (zh) * | 2012-10-19 | 2013-03-13 | 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 | 催化式氢气传感器 |
| CN102967627B (zh) * | 2012-10-19 | 2014-12-03 | 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 | 催化式氢气传感器 |
| WO2016002438A1 (ja) * | 2014-06-30 | 2016-01-07 | 株式会社デンソー | センサ素子とハウジングと素子カバーとを含むガスセンサ |
| JP2016011882A (ja) * | 2014-06-30 | 2016-01-21 | 株式会社デンソー | ガスセンサ |
| CN106662547A (zh) * | 2014-06-30 | 2017-05-10 | 株式会社电装 | 包括传感器元件、壳体以及元件罩的气体传感器 |
| US10330635B2 (en) | 2014-06-30 | 2019-06-25 | Denso Corporation | Gas sensor including sensor element, housing and element cover |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030902 |