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公開番号2022072458
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-05-17
出願番号2020181914
出願日2020-10-29
発明の名称ガスセンサ
出願人日本特殊陶業株式会社
代理人個人,個人
主分類G01N 27/407 20060101AFI20220510BHJP(測定;試験)
要約【課題】一重のプロテクタを用いて耐被水性と応答性とを共に向上させることができるガスセンサを提供する。
【解決手段】先端側に素子導入孔25を介して被検出ガスを検知する検知部22が形成されたセンサ素子21と、主体金具11と、主体金具の先端側の周囲に固定される一重筒状のプロテクタ51と、を備えたガスセンサ1であって、プロテクタは、後端側を向くガス導入孔56と、ガス導入孔よりも先端側に配置されたガス排出孔53とを有し、軸線O方向にガス導入孔と主体金具の先端向き面12aとの間に隙間Gを有し、軸線方向に沿って後端側へ向かいガス導入孔を見たとき、主体金具の先端向き面が臨む面積Shがガス導入孔の開口面積Sgの1/2以上であり、素子導入孔の全部は主体金具の先端向き面の最先端12fよりも先端側に位置し、隙間Gの距離L1がガス導入孔の直径Dよりも小さい。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
軸線方向に延び、先端側に素子導入孔を介して被検出ガスを検知する検知部が形成されたセンサ素子と、
前記センサ素子の径方向周囲を取り囲んで保持する筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端側の周囲に固定されると共に、前記センサ素子の前記先端側を取り囲む一重筒状のプロテクタと、
を備えたガスセンサであって、
前記プロテクタは、後端側を向くガス導入孔と、前記ガス導入孔よりも先端側に配置されたガス排出孔とを有し、
前記軸線方向に前記ガス導入孔と前記主体金具の先端向き面との間に隙間Gを有し、
前記軸線方向に沿って後端側へ向かい前記ガス導入孔を見たとき、前記主体金具の前記先端向き面が臨む面積Shが前記ガス導入孔の開口面積Sgの1/2以上であり、
前記素子導入孔の全部は前記主体金具の前記先端向き面の最先端よりも先端側に位置し、
前記隙間Gの距離L1が、前記ガス導入孔の直径Dよりも小さいことを特徴とするガスセンサ。
続きを表示(約 650 文字)【請求項2】
軸線方向に延び、先端側に素子導入孔を介して被検出ガスを検知する検知部が形成されたセンサ素子と、
前記センサ素子の径方向周囲を取り囲んで保持する筒状の主体金具と、
前記主体金具の先端側の周囲に固定されると共に、前記センサ素子の前記先端側を取り囲む一重筒状のプロテクタと、
を備えたガスセンサであって、
前記プロテクタは、後端側を向くガス導入孔と、前記ガス導入孔よりも先端側に配置されたガス排出孔とを有し、
前記軸線方向に前記ガス導入孔と前記主体金具の先端向き面との間に隙間Gを有し、
前記軸線方向に沿って後端側へ向かい前記ガス導入孔を見たとき、前記主体金具の前記先端向き面が臨む面積Shが前記ガス導入孔の開口面積Sgの1/2以上であり、
前記素子導入孔の全部は前記主体金具の前記先端向き面の最先端よりも先端側に位置し、
前記隙間Gの距離L1が、前記センサ素子と前記ガス導入孔との径方向の距離L2よりも小さいことを特徴とするガスセンサ。
【請求項3】
前記主体金具の前記先端向き面は、前記径方向に平行な水平面、及び/又は先端側に向かって窄まると共に径方向外側に向くテーパ面を構成することを特徴とする請求項1又は2に記載のガスセンサ。
【請求項4】
前記ガス導入孔を前記径方向の外側から見たとき、前記プロテクタの内部が見えないことを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載のガスセンサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、一重のプロテクタを備えたガスセンサに関する。
続きを表示(約 3,000 文字)【背景技術】
【0002】
従来から、筒状の主体金具にセンサ素子を保持し、さらに排ガスに晒されるセンサ素子の先端側を一重又は二重のプロテクタで保護するガスセンサが知られている。このプロテクタにはガス導入孔が設けられているが、排ガスに混入した凝縮水がセンサ素子に到達するのを抑制する耐被水性と、センサ素子の検知部へ速やかに排ガスを導入する応答性とを要求される。ここで、センサ素子は自身のヒータ、又は高温の排ガスによって加熱されており、このセンサ素子に凝縮水が接触すると熱衝撃が生じて素子割れが生じるおそれがある。
そこで、プロテクタを一重として応答性を向上させると共に、プロテクタに設けた水平な段部にガス導入孔を設け、ガス導入孔を主体金具の先端側に臨ませる技術が開発されている(特許文献1)。この技術によれば、排ガスはガス導入孔から一旦主体金具へ向かい、その後、ガス導入孔と主体金具との間の内部空間で向きを変えてプロテクタ内部を先端側へ向かう。このため、凝縮水が自重で排ガスから分離されやすいとされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2019-70601号公報(図1)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、主体金具側から向きを変えた凝縮水が、そのままセンサ素子の検知部に到達すると、素子割れ等が生じるおそれがあり、耐被水性が不十分となる。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、一重のプロテクタを用いて耐被水性と応答性とを共に向上させることができるガスセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決するため、本発明の第1の態様のガスセンサは、軸線方向に延び、先端側に素子導入孔を介して被検出ガスを検知する検知部が形成されたセンサ素子と、前記センサ素子の径方向周囲を取り囲んで保持する筒状の主体金具と、前記主体金具の先端側の周囲に固定されると共に、前記センサ素子の前記先端側を取り囲む一重筒状のプロテクタと、を備えたガスセンサであって、前記プロテクタは、後端側を向くガス導入孔と、前記ガス導入孔よりも先端側に配置されたガス排出孔とを有し、前記軸線方向に前記ガス導入孔と前記主体金具の先端向き面との間に隙間Gを有し、前記軸線方向に沿って後端側へ向かい前記ガス導入孔を見たとき、前記主体金具の前記先端向き面が臨む面積Shが前記ガス導入孔の開口面積Sgの1/2以上であり、前記素子導入孔の全部は前記主体金具の前記先端向き面の最先端よりも先端側に位置し、前記隙間Gの距離L1が、前記ガス導入孔の直径Dよりも小さいことを特徴とする。
【0006】
このガスセンサによれば、L1<Dとすることで、水滴が被検出ガスとともにガス導入孔から主体金具へ向かうと、この水滴が主体金具の先端向き面に確実に当たって破壊され、細かい水滴となる。このため、この水滴が向きを変えてプロテクタ内部を先端側へ向かい、仮にセンサ素子の先端側に接触しても、大径の水滴がそのままセンサ素子に接触する場合に比べてセンサ素子の熱衝撃が低減されて割れ難くなり、耐被水性を向上させることができる。
ここで、Sh>1/2×Sgとすることで、ガス導入孔の開口面積の1/2以上が主体金具の先端向き面に対向するので、ガス導入孔から主体金具へ向かう水滴が先端向き面に当たる割合が増え、水滴をより確実に先端向き面に当てて細かく破壊させることができる。
さらに、プロテクタは一重であるので、二重プロテクタに比べて被検出ガスがプロテクタ内に流入しやすく、応答性も向上する。
【0007】
なお、L1<Dとした理由は、ガス導入孔からプロテクタ内に導入される水滴の最大径がDであり、仮にL1≧Dであると、ガス導入孔から直径Dの水滴が隙間Gに入った場合、先端向き面に当たらずにプロテクタ内を移動し、大粒のままセンサ素子に接触するおそれがあるからである。
【0008】
本発明の第2の態様のガスセンサは、軸線方向に延び、先端側に素子導入孔を介して被検出ガスを検知する検知部が形成されたセンサ素子と、前記センサ素子の径方向周囲を取り囲んで保持する筒状の主体金具と、前記主体金具の先端側の周囲に固定されると共に、前記センサ素子の前記先端側を取り囲む一重筒状のプロテクタと、を備えたガスセンサであって、前記プロテクタは、後端側を向くガス導入孔と、前記ガス導入孔よりも先端側に配置されたガス排出孔とを有し、前記軸線方向に前記ガス導入孔と前記主体金具の先端向き面との間に隙間Gを有し、前記軸線方向に沿って後端側へ向かい前記ガス導入孔を見たとき、前記主体金具の前記先端向き面が臨む面積Shが前記ガス導入孔の開口面積Sgの1/2以上であり、前記素子導入孔の全部は前記主体金具の前記先端向き面の最先端よりも先端側に位置し、前記隙間Gの距離L1が、前記センサ素子と前記ガス導入孔との径方向の距離L2よりも小さいことを特徴とする。
【0009】
このガスセンサによれば、L1<L2とすることで、水滴が被検出ガスとともにガス導入孔から主体金具へ向かうと、この水滴が主体金具の先端向き面に確実に当たって破壊され、細かい水滴となる。このため、この水滴が向きを変えてプロテクタ内部を先端側へ向かい、仮にセンサ素子の先端側に接触しても、大径の水滴がそのままセンサ素子に接触する場合に比べてセンサ素子の熱衝撃が低減されて割れ難くなり、耐被水性を向上させることができる。
ここで、Sh>1/2×Sgとすることで、主体金具の先端向き面の面積の1/2以上がガス導入孔に対向するので、ガス導入孔から主体金具へ向かう水滴が先端向き面に当たる割合が増え、水滴をより確実に先端向き面に当てて細かく破壊させることができる。
さらに、プロテクタは一重であるので、二重プロテクタに比べて被検出ガスがプロテクタ内に流入しやすく、応答性も向上する。
なお、ガス導入孔から水滴が隙間Gに入り、仮に先端向き面に当たらずにプロテクタ内を移動した場合の水滴の最大径がL1となる。そこで、L1<L2とすれば、最大径L1の水滴であってもセンサ素子から遠ざかるので、センサ素子に接触する可能性が低くなる。
【0010】
本発明のガスセンサにおいて、前記主体金具の前記先端向き面は、前記径方向に平行な水平面、及び/又は先端側に向かって窄まると共に径方向外側に向くテーパ面を構成してもよい。
このガスセンサによれば、ガス導入孔から水平面又はテーパ面に当たった水滴は、下方に向く(水平面)か、径方向外側に向く(テーパ面)、つまり径方向内側に近づかない方向に跳ね返るので、水滴がセンサ素子に接触し難くなる。
これに対し、仮に主体金具の先端向き面が「先端側に向かって窄まると共に径方向内側に向くテーパ面」を有する場合、このテーパ面に当たった水滴は、径方向内側に跳ね返ってセンサ素子に接近する。このため、水滴がセンサ素子に接触して被水し易くなり、耐被水性が低下する場合がある。
(【0011】以降は省略されています)

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