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公開番号2025176264
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-04
出願番号2024082288
出願日2024-05-21
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
主分類G01N 27/409 20060101AFI20251127BHJP(測定;試験)
要約【課題】プロテクタを用いて耐被水性と応答性とをより一層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】軸線O方向に延び、先端側に検知部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と共に、センサ素子の先端側を取り囲む有底筒状のプロテクタ51と、を備えたガスセンサ1であって、プロテクタは、側面に配置されたガス導入孔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、さらに、センサ素子の先端側を取り囲むと共に、プロテクタの内側に配置された内筒60を有し、内筒の先端60aはガス導入孔よりも先端側まで延び、主体金具の先端よりも先端における、内筒の軸線方向の有効長さL1は、プロテクタの軸線方向の有効長さL2の1/2以下であり、かつ、内筒の先端とプロテクタの内面とが非接触である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
軸線方向に延び、先端側に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有底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、側面に配置されたガス導入孔と、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、
さらに、前記センサ素子の前記先端側を取り囲むと共に、前記プロテクタの内側に配置された内筒を有し、
前記内筒の先端は前記ガス導入孔よりも先端側まで延び、
前記主体金具の先端よりも先端における、前記内筒の前記軸線方向の有効長さＬ１は、前記プロテクタの前記軸線方向の有効長さＬ２の１／２以下であり、
かつ、前記内筒の前記先端と前記プロテクタの内面とが非接触であることを特徴とするガスセンサ。
続きを表示（約 470 文字）【請求項２】
前記内筒の側面に開口部が設けられ、
前記内筒の中心から外側に向かう径方向において、前記開口部は前記ガス導入孔と重ならないことを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記開口部は前記ガス導入孔よりも後端側に位置することを特徴とする請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記センサ素子は、前記検知部に被検出ガスを導入するための素子導入孔を先端側に有し、
前記素子導入孔は前記開口部と前記軸線方向に重なることを特徴とする請求項１又は２記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記内筒の前記先端は、前記センサ素子の先端よりも先端側に位置することを特徴とする請求項１又は２記載のガスセンサ。
【請求項６】
前記プロテクタが最外層であることを特徴とする請求項１又は２記載のガスセンサ。
【請求項７】
前記内筒は底面を有さず、前記内筒の前記先端が前記軸線方向に延びることを特徴とする請求項１又は２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、プロテクタを備えたガスセンサに関する。
続きを表示（約 2,200 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。
【０００３】
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近接さ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、後端側の主体金具へ向かい、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。このとき、主体金具の先端向き面に凝縮水が当たって破壊され、細かい水滴となるため、耐被水性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開2022-72458号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ガス導入孔をプロテクタの水平段部に設ける場合、応答性を向上させる点で限界がある。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、プロテクタを用いて耐被水性と応答性とをより一層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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明のガスセンサは、軸線方向に延び、先端側に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有底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、側面に配置されたガス導入孔と、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、さらに、前記センサ素子の前記先端側を取り囲むと共に、前記プロテクタの内側に配置された内筒を有し、前記内筒の先端は前記ガス導入孔よりも先端側まで延び、前記主体金具の先端よりも先端における、前記内筒の前記軸線方向の有効長さＬ１は、前記プロテクタの前記軸線方向の有効長さＬ２の１／２以下であり、かつ、前記内筒の前記先端と前記プロテクタの内面とが非接触であることを特徴とする。
【０００７】
このガスセンサによれば、プロテクタの側面（側面）にガス導入孔が配置されていることで、ガス導入孔をプロテクタの水平段部に設ける場合に比べ、排ガス等の被測定ガスがガス導入孔からプロテクタ内部に流入し易く、応答性を向上させることができる。但し、この場合、被測定ガスに含まれる凝縮水がプロテクタ内部のセンサ素子に直接当たるので、耐被水性が低下する。
そこで、プロテクタの内側に内筒を配置してセンサ素子の先端側を取り囲むことで、センサ素子への凝縮水の接触を内筒が妨げ、耐被水性を向上させることができる。
以上により、プロテクタを用いて耐被水性と応答性とをより一層向上（両立）させることができる。
【０００８】
ここで、内筒の先端がガス導入孔よりも先端側まで延びることで、内筒の側面がガス導入孔と重なるので、ガス導入孔からセンサ素子への凝縮水の接触を確実に妨げる。
また、内筒の軸線方向の有効長さＬ１がプロテクタの軸線方向の有効長さＬ２の１／２以下であるので、内筒が介在しないプロテクタの実際の内部空間が増え、ガス導入孔からガス排出孔へ至る被測定ガスの排出を妨げず、応答性を確実に向上させることができる。
さらに、内筒の先端とプロテクタの内面とが非接触であるので、内筒とプロテクタの間に挟まれた空間から被測定ガスがガス排出孔へ排出され易くなり、応答性をさらに向上させることができる。
【０００９】
本発明のガスセンサにおいて、前記内筒の側面に開口部が設けられ、前記内筒の中心から外側に向かう径方向において、前記開口部は前記ガス導入孔と重ならないようにしてもよい。
このガスセンサによれば、排ガス等の被測定ガスが開口部からセンサ素子に流入し易く、応答性を向上させることができる。また、開口部はガス導入孔と重ならないので、ガス導入孔からセンサ素子への凝縮水の接触を内筒の側面が妨げる機能を損なわず、耐被水性も維持できる。なお、「内筒の中心から外側に向かう径方向」とは、ガス導入孔の軸線に垂直な方向でもある。
【００１０】
本発明のガスセンサにおいて、前記開口部は前記ガス導入孔よりも後端側に位置してもよい。
ガス導入孔からプロテクタの内部（プロテクタと内筒の間の空間）に流入した凝縮水は、重力の関係で先端側に落ちてゆく。そこで、開口部をガス導入孔よりも後端側に位置させれば、凝縮水が開口部に入ることを抑制でき、耐被水性を向上させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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