气体传感器单元的制作方法

专利名称：气体传感器单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有用于检测排气中的氧气浓度的检测元件的气体传感器单元。
背景技术：
以往，公知这样的氧气传感器，其内置有用于检测在汽车排气中所含的氧气浓度 的检测元件、且安装在内燃机的排气路径等中。在氧气传感器的检测元件中设有暴露在排 气中的检测电极、和暴露在大气中的基准电极。并且，在该氧气传感器中能装卸地安装有传 感器帽，该传感器帽具有与基准电极相连接、且用于获取检测元件的输出的盖端子。由氧气 传感器和传感器帽形成气体传感器单元。传感器帽还包括用于保持盖端子且安装在氧气传感器上的包围构件。并且，在将 传感器帽安装在氧气传感器上的状态下，为了使基准电极暴露于大气中，在包围构件与氧 气传感器之间形成有内部空间，并且在包围构件中形成有用于连通内部空间和包围构件的 外部的连通孔。另外，在该连通孔中配置有具有通气性和防水性的过滤器构件，从而能够防 止异物混入到内部空间中。另外，为了能将过滤器构件定位在连通孔中，连通孔包括与外部连通且供上述过 滤器构件配置的过滤器配置面、开口面积比过滤器配置面小的通气面、和连接过滤器配置 面和通气面的连接面(例如参照专利文献1)。专利文献1 日本特开2006-162597号公报但是，在专利文献1所述的气体传感器单元中，在要将过滤器构件配置在过滤器 配置面上时，由于自包围构件的外侧压入过滤器构件，因此过滤器构件的内侧面有时与用 于连接过滤器配置面和通气面的连接面接触。当过滤器构件的内侧面与连接面接触时，不 能确保过滤器构件的通气面积是该过滤器构件的内侧面的面积大小(即过滤器配置面的 开口面积)，实质上该滤器构件的通气面积与通气面的开口面积相等。于是，有可能造成过 滤器构件中的通气量减少，而无法在内部空间与外部之间顺利地通气。

发明内容
本发明是为了解决上述问题而做成的，目的在于提供一种能在内部空间与外部之 间顺利通气的气体传感器单元。采用本发明的实施方式，提供一种气体传感器单元，其包括气体传感器和传感器 帽；上述气体传感器包括暴露在被测气体中的气体检测元件、和与形成在上述气体检测元 件上的电极相连接而传输来自上述气体检测元件的输出信号的传感器端子；上述传感器帽 是安装在上述气体传感器上而将上述输出信号传输给外部装置的传感器帽，且该传感器帽 包括盖端子，其与上述传感器端子电连接；包围构件，其在将上述传感器帽安装在上述气 体传感器上时在该包围构件本身与上述气体传感器之间形成内部空间，并且该包围构件形 成有能供气体在内部空间与外部间流通地连通该内部空间与外部的连通孔；过滤器构件， 其配置在上述连通孔内且具有通气性和防水性，其特征在于，上述连通孔包括供上述过滤器构件配置的过滤器配置面、开口面积比上述过滤器配置面小的通气面、和连接该过滤器 配置面和该通气面的连接面，在上述过滤器配置面内配置过滤器构件，用于确保气体流路 的间隔件设在上述连通孔本身上或上述过滤器本身上、或者是设在上述连接面与上述过滤 器构件的上述内侧面之间，该气体流路由上述连接面和上述过滤器构件的与上述连接面侧 相对的内侧面形成、且使通过了上述过滤器构件的气体流通至与上述通气面相对应的部 位。在本实施方式的气体传感器单元中，由于间隔件设在连接面与过滤器构件的内侧 面之间，因此过滤器构件的内侧面与连接面不会直接接触，从而能够在连接面与过滤器构 件的内侧面之间确保气体流路。因此，能够确保使过滤器构件的通气面积比通气面的开口 面积大。由于过滤器构件中的气体的移动速度依赖于过滤器构件的内侧面中的通气面积， 因此能够维持过滤器构件中的通气量，从而能够在内部空间与外部之间顺利通气。另外，间隔件只要是设在连接面与过滤器构件的内侧面之间且能避免过滤器构件 的内侧面与连接面直接接触即可，可以形成在连通孔本身上、过滤器本身上，还可以设在连 接面与过滤器构件的内侧面之间。此外，在本实施方式中，上述间隔件可以是设在上述连通孔本身上且自上述连接 面向上述过滤器构件的上述内侧面突出的第1突起部。通过在连接面上形成第1突起部， 能够一体地成形间隔件和包围构件。在该情况下，不用再另外单独准备间隔件、且不用特意 设置用于成形间隔件的制造工序就能成形间隔件，因此能够简单且廉价地制造气体传感器 单元。另外，在该情况下，由于第1突起部固定在连接面上，因此第1突起部与过滤器构件 的接触位置不易偏离。因此，利用第1突起部确保的气体流路不会存在差异。所以，能够在 内部空间与外部之间顺利通气，并且能够抑制每个产品中的通气量的差异。另外，与上述第1突起部的突出方向正交的上述第1突起部的截面的面积中的上 述过滤器构件侧的面积可以比上述连接面侧的面积小。在该情况下，能够减小过滤器构件 的一面与第1突起部的接触面积。由此，能够抑制因该第1突起部而使过滤器构件的通气 面积减小的情况，从而能够可靠地确保过滤器构件的内侧面的通气面积。因此，能够在内部 空间与外部之间更顺利地通气。另外，第1突起部的与突出方向正交的方向上的截面的面 积既可以自连接面向过滤器构件的内侧面阶梯式变小，也可以逐渐变小。另外，在沿周向每隔120度地划分上述连接面时，可以在上述各个划分区域中分 别形成至少1个以上的上述第1突起部。通过在各个划分区域中分别配置有至少1个以上 的第1突起部，能够抑制过滤器构件的内侧面相对于连接面倾斜配置的情况。因此，能够可 靠地确保气体流路，从而能够确保过滤器构件的内侧面中的通气面积。由此，能够在内部空 间与外部之间更顺利地通气。另外，上述间隔件也可以是设在上述连通孔本身上且自上述过滤器配置面突出的 第2突起部。通过在过滤器配置面上形成第2突起部，能够一体地成形间隔件和包围构件。 在该情况下，不用另外单独准备间隔件、且不用特意设置用于成形间隔件的制造工序就能 成形间隔件，因此能够简单且廉价地制造气体传感器单元。另外，在该情况下，由于第2突 起部固定在连接面上，因此第2突起部与过滤器构件的接触位置不易偏离。因此，由第2突 起部确保的气体流路不会存在差异。由此，能够在内部空间与外部之间顺利通气，并且能够 抑制每个产品中的通气量的差异。
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另外，若将间隔件配置在气体流路中，则间隔件本身就会成为气体流动的阻力。相 对于此，通过将第2突起部设在过滤器配置面上，从而第2突起部不在气体流路中，所以不 会对气体流动形成阻力。由此，能够进一步提高传感器帽的通气性。因此，能够在内部空间 与外部之间更顺利地通气。另外，在沿周向每隔120度地划分上述过滤器配置面时，可以在上述各个划分区 域中分别形成至少1个以上的上述第2突起部。通过在各个划分区域中分别形成至少1个 以上的突起部，能够抑制过滤器构件的内侧面相对于连接面倾斜配置的情况。由此，能够可 靠地确保气体流路，从而能够确保过滤器构件的内侧面中的通气面积。因此，能够在内部空 间与外部之间更顺利地通气。另外，上述间隔件也可以设在上述连接面与上述过滤器构件的上述内侧面之间， 且比上述过滤器构件硬。通过与包围构件、过滤器构件分别独立地制造间隔件而非与包围 构件、过滤器构件一体地成形间隔件，能够不受现有的包围构件、过滤器构件的影响地形成 各种形状的间隔件。另外，通过比过滤器构件硬地形成间隔件，能够在将过滤器构件配置在 连通孔内的情况下防止间隔件被过滤器构件压坏。由于能够确保间隔件的形状，因此能够 可靠地确保气体流路。由此，能够在内部空间与外部之间顺利通气。另外，可以将上述间隔件配置在比上述连接面的上述通气面侧的边缘靠上述过滤 器配置面侧的位置上。如上所述，若将间隔件配置在气体流路中，则间隔件本身就会成为气 体流动的阻力。相对于此，通过将间隔件配置在比连接面的通气面侧的边缘靠过滤器配置 面侧的位置上，能够减小间隔件对气体流动所产生的阻力。由此，能够进一步提高传感器帽 的通气性。因此，能够在内部空间与外部之间更顺利地通气。另外，与上述连接面平行的方向上的上述间隔件的截面的面积中，上述过滤器构 件侧的面积可以比上述连接面侧的面积小。在该情况下，能够减小过滤器构件的内侧面与 间隔件的接触面积。由此，能够可靠地确保过滤器构件的内侧面中的通气面积。因此，能够 在内部空间与外部之间更顺利地进行通气。另外，间隔件的与连接面平行的方向上的截面 积既可以自连接面向过滤器构件的内侧面阶梯式变小，也可以逐渐变小。另外，在沿周向每隔120度地划分上述连接面时，可以在上述各个划分区域中分 别配置至少1个以上的上述间隔件。通过在各个划分区域中分别配置至少1个以上的间隔 件，能够抑制过滤器构件的内侧面相对于连接面倾斜配置的情况。因此，能够可靠地确保气 体流路，从而能够确保过滤器构件的内侧面中的通气面积。所以，能够在内部空间与外部之 间更顺利地通气。


图1是表示气体传感器单元1的构造的纵剖视图。图2是表示氧气传感器100的构造的纵剖视图。图3是表示传感器帽200的构造的纵剖视图。图4是传感器帽200的局部剖视图。图5是表示传感器帽200的通气量下降率的图表。图6是传感器帽300的局部剖视图。图7是传感器帽400的局部剖视图。
图8是间隔构件450的立体图。图9是间隔件550的立体图。图10是传感器帽500的局部剖视图。
具体实施例方式下面，参照

将本发明具体化而制成的气体传感器单元1的第1实施方式。 气体传感器单元1是安装在汽车的排气路径H中进行使用的构件。在以下的说明中，将在 轴线0方向上的气体传感器单元1的插入在排气路径H内的一侧(图1中的下侧)视为气 体传感器单元1的前端侧，将朝向该侧的相反方向的一侧(图1中的上侧)视为后端侧。如图1所示，气体传感器单元1包括氧气传感器100、和在氧气传感器100的后端 侧能装卸地安装在氧气传感器100上的传感器帽200。氧气传感器100内置有检测元件10， 该检测元件10暴露在排气中、用于输出与排气中的氧气浓度相对应的检测信号。传感器帽 200安装在氧气传感器100上，本身具有的盖端子210与检测元件10电连接，从而将自检测 元件10输出的输出信号传输到外部装置(例如发动机控制单元(ECU))中。首先，参照图2说明氧气传感器100的构造。氧气传感器100具有将前端侧封闭 的筒状的检测元件10配置在壳体2内而成的构造。在检测元件10的后端的内侧嵌入有用 于获取该检测元件10所输出的信号的连接端子71。并且，围绕连接端子71的外周部地设 有圆筒状的陶瓷包围体4。陶瓷包围体4连同检测元件10的后端侧的外周部一起包围连接 端子71。后述的盖端子210 (参照图1)与连接端子71相连接。壳体2具有主体壳体21和护罩(protector) 22。主体壳体21由SUS430构成，大 致呈圆筒状。在该主体壳体21的前端部的外周面上形成有用于将氧气传感器100安装在 排气路径H中的螺纹部24。在螺纹部24的后端侧设有安装部29，该安装部29供用于将螺 纹部24螺纹连接在排气路径H中的安装工具卡合。另外，主体壳体21的筒孔形成为3段径向高度不同的形状，前端侧的部位形成为 具有最小内径的前端筒孔28。并且，筒孔的后端侧的部位形成为具有最大内径的后端筒孔 25，在前端筒孔28与后端筒孔25之间形成有具有直径处在上述前端筒孔内径、后端筒孔内 径的中间大小程度的中间筒孔27。后端筒孔25配置在将陶瓷包围体4的前端部41的外周包围起来的位置上。另外， 后端筒孔25与中间筒孔27之间的台阶部构成为填料收纳部26，在从该填料收纳部26到后 端筒孔25的范围内的筒孔内周、与检测元件10的外周之间的间隙中填充有填料102。中间筒孔27形成用于配置在检测元件10的后述的凸缘部12的位置。并且，中间 筒孔27与前端筒孔28之间的台阶部构成为凸缘支承部23。利用该凸缘支承部23支承检 测元件10的凸缘部12。另外，前端筒孔28形成在包围检测元件10的位置上。在主体壳体21的前端安装有护罩22。护罩22具有有底筒状，覆盖并保护检测元 件10的自主体壳体21露出的后述的检测部11的前端侧。护罩22具有多个通气孔54，该 通气孔54用于将排气路径H内的排气导入壳体2内而使该排气与检测元件10接触。被保持在壳体2的内部的检测元件10如上所述为前端被封闭的有底筒状，将主要 成分是氧化锆的固体电解质作为基体13。在该检测元件10的外周设有向径向外侧突出的 凸缘部12。以在该凸缘12的朝向前端侧的面(以下称作“朝向前端的面”)与主体壳体21的凸缘支承部23之间夹装有金属制的密封件101的状态将检测元件10配置在主体壳体21 内。在检测元件10的比凸缘部12靠前端侧的位置上配置有检测部11，比凸缘部靠后 端侧的部分形成为后端部15。检测部11如上所述自主体壳体21露出且暴露在排气中，用 于检测排气中的氧气浓度。后端部15基本以同一外径呈筒状延伸。在检测部11的外周面 上设有通过电镀Pt或Pt合金而形成的检测电极51。检测电极51与凸缘部12的朝向前端 的面电连接，且还隔着密封件101与主体壳体21电连接。因此，能够自主体壳体21获取检 测电极51的电位。利用由耐热性陶瓷构成的多孔状的电极保护层(省略图示)覆盖检测 部11的表面。在基体13的内周侧以覆盖内周面的方式设有基准电极55。利用Pt或Pt合金电 镀检测元件10的整个内周面从而形成基准电极55。该基准电极55与检测电极51配置在 夹着固体电解质体即基体13而彼此对应的位置上，该部分作为用于检测排气中的氧气浓 度的气体检测部而发挥功能。在检测元件10的凸缘部12的朝向后端侧的面(以下称作“朝向后端的面”)上配 置有密封件103。并且，在比密封件103靠后端侧的位置上，在检测元件10的后端部15的 外周面与主体壳体21的从填料接受部26到后端筒孔25的范围内的内周面之间填充有由 陶瓷粉末构成的填料102。并且，在该填料102的后端侧配置有上述陶瓷包围体4。陶瓷包围体4由绝缘性 的陶瓷构成且形成为筒状，陶瓷包围体4的前端部41向径向外侧突出。在检测元件10的 后端部15的外周面与后端筒孔25的内周面之间，将前端部41夹装在填料102后端的位置 上。在前端部41的朝向后端的面上配置有密封件104，通过朝向前端对形成在主体壳体21 的后端的翻边紧固部31进行翻遍紧固，从而隔着密封件104将前端部41推压到填料102 上。由此，利用填料102气密地填充主体壳体21的内周面与检测元件10的外周面之间的 间隙。这样，借助被夹持在凸缘支承部23与翻遍紧固部31之间的各构件将检测元件10保 持在主体壳体21的内部。另外，连接端子71插入在检测元件10的筒孔内的后端侧。连接端子71大致为筒 状，在前端侧设有用于与基准电极55相连接的电极接触部72，在后端侧形成有用于与盖端 子210 (见后述)相连接的盖连接部73。接下来，参照图3说明传感器帽200的构造。传感器帽200包括包围氧气传感器 100 (参照图2)的后端侧的包围构件220、与氧气传感器100电连接的盖端子210、翻边固定 在盖端子210上的引线260、和过滤器构件250。首先，说明包围构件220。如图3所示，通过将绝缘性的氟橡胶形成为空心状而构 成包围构件220。包围构件220包括后端侧(图中的上侧)封闭的有底筒状的传感器包围 部221、自传感器包围部221的后端侧沿径向突出的过滤器包围部222、和自传感器包围部 221的后端侧向过滤器包围部222的相反侧突出的引线包围部223。在将传感器帽200安装在氧气传感器100 (参照图2)上的状态下，传感器包围部 221包围氧气传感器100的后端侧。如图3所示，传感器包围部221大致为筒状。在传感器 包围部221的内壁227上设有锥状台阶，在将传感器帽200安装在氧气传感器100上时，该 锥状台阶将氧气传感器100的后端引导到传感器包围部221的筒孔中央。
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另外，在传感器包围部221内配置有谋求通过氧气传感器100的连接端子71 (参 照图2)与检测元件10的基准电极55导通的盖端子210。盖端子210具有在传感器包围部 221的内部自传感器包围部221的筒孔底部侧(图中的上侧)向敞口部侧(图中的下侧) 突出的传感器连接部256。该传感器连接部256插入在连接端子71的盖连接部73(参照图 2)中，且与连接端子71电连接。传感器连接部256形成为筒状，且在传感器包围部221的 内部能够借助本身具有的筒孔216通气。另外，在盖端子210上的传感器连接部256的基部附近设有用于将盖端子210本 身定位保持在传感器包围部221的内壁227上的定位部255。定位部255包括自传感器连 接部256的基部面向内壁227形成为环状的环状部211、和自环状部211的外缘向与传感器 连接部256相同的一侧突出的形成为圆筒状的把持部212。在内壁227上设有凹状的卡合 部225，把持部212的下端部卡合在该卡合部225上，从而能够防止盖端子210自传感器包 围部221的内部脱落。另外，在传感器包围部221的底部(图中上侧)形成有槽部99，在将 盖端子210安装在传感器包围部221中的状态下，该槽部99能使传感器连接部256的筒孔 216与后述的过滤器包围部222之间通气。因而，能够自过滤器包围部222 (更详细而言是 后述的连通孔230)经由槽部99以及盖端子210的筒孔216的内部向传感器包围部221的 敞口部侧通气。此外，与引线260相连接的引线固定部219自盖端子210的传感器连接部256的后 端侧附近沿径向朝向引线包围部223的内部延伸，引线260与引线包围部223的内部相连 接。引线260自在引线包围部223上开口的引线插入孔261引出到传感器帽200的外部。 另外，比引线260的直径稍小地形成引线插入孔261的开口直径。由此，使引线插入孔261 与引线260紧密接触，从而能够防止空气、水自引线插入孔261进入。接下来说明过滤器包围部222。过滤器包围部222自传感器包围部221的后端侧 向径向外侧突出，且大致形成为圆筒状。过滤器包围部222在内部具有连通孔230。连通孔 230连通传感器包围部221和包围构件220的外部。连通孔230包括在过滤器包围部222 的外壁上具有开口部259的过滤器配置孔231、和能通气地连通过滤器配置孔231和传感器 包围部221的通气孔232。如图4所示，过滤器配置孔231形成为截面形状是圆形的筒孔。过滤器配置孔231 由形成周向的面的过滤器配置面234、和位于过滤器配置面234的传感器包围部221侧的端 部上的环状的连接面233围成。在过滤器配置面234的开口部259侧的端部上形成有向径 向内侧突出且沿周向呈环状地相连的过滤器按压部235。过滤器按压部235用于防止后述 的过滤器构件250自过滤器配置孔231脱落到外部。另外，在过滤器配置面234上形成有 向径向内侧突出且沿周向呈环状地相连的2条过滤器保持部236。过滤器保持部236的突 出高度比过滤器按压部235的突出高度低。连接面233如图4所示形成为环状，且在中央具有与通气孔232相连的开口部 238。在连接面233上形成有自连接面233向开口部259侧突出的第1突起部239。在从开 口部259侧观察连接面233时，以相当于开口部238的中央的位置为中心沿周向以90度为 间隔配置有4个第1突起部239。第1突起部239的突出前端分别形成为半球状。第1突 起部239的突出高度的一例为0. 5mm。第1突起部239的连接面233侧的端部的直径的一 例为0. 7mm。
并且，通气孔232形成为比过滤器配置孔231直径小的筒孔，且如上所述，通气孔 232连通过滤器配置孔231和传感器包围部221的内部。开口部238位于通气孔232的过 滤器配置孔231侧的端部。通气孔232利用通气面237形成。接下来，参照图4说明配置在包围构件220的过滤器配置孔231内的过滤器构件 250。过滤器构件250由连续形成有微细气孔的多孔构造的PTFE构成，具有水密性以及通 气性。过滤器构件250形成为圆柱状，包括配置在开口部259侧的外侧面251、配置在连接 面233侧的内侧面252、和位于外侧面251与内侧面252之间的横面253。参照图4说明过滤器构件250的配置构造。在要将过滤器构件250配置在过滤器 配置孔231中的情况下，自过滤器配置孔231的开口部259将过滤器构件250推压到过滤 器配置孔231内。一边使过滤器按压部235弹性变形一边向过滤器配置孔231内推压过滤 器构件250，从而配置在过滤器配置孔231内。在将过滤器构件250配置在过滤器配置孔231内的状态下，过滤器按压部235自 变形状态复位而与过滤器构件250的外侧面251抵接，从而防止过滤器构件250自过滤器 配置孔231脱落到外部。另外，过滤器保持部236向径向内侧推压过滤器构件250的横面 253地保持过滤器构件250，并且密封过滤器配置面234与横面253之间的间隙。由此，能 够提高过滤器保持部236与过滤器构件250的密合性，提高传感器帽200的水密性。过滤器构件250的内侧面252与第1突起部239的前端抵接。因此，在内侧面252 与连接面233之间形成有间隙257，防止内侧面252与连接面233紧密接触。此时，在过滤器 构件250的内侧面252上，除与第1突起部239接触的部分之外的部分全都面对间隙257。 由此，与使内侧面252与连接面233紧密接触的情况相比，能够增加内侧面252中的通气面 积。接下来，说明将上述那样构成的传感器帽200安装到氧气传感器100上的构造。如 图1所示，在将传感器帽200安装在氧气传感器100上的状态下，将盖端子210的传感器连 接部256插入在连接端子71的内侧而与连接端子71抵接，从而使盖端子210与连接端子 71电导通。另外，将陶瓷包围体4的后端侧插入把持部212与传感器连接部256之间的间隙 中而使陶瓷包围体4的后端面与环状部211抵接。然后，使包围构件220的内壁227与陶 瓷包围体4的外周面紧密接触而保持陶瓷包围体4。通过使内壁227与陶瓷包围体4的外 周面紧密接触，能够防止大气自传感器帽200的下方进入传感器帽200的内部。由此，只使 基准电极55与经过连通孔230自外部被导入进来的空气接触。接下来，说明与基准电极55接触的大气的气流。大气的气流有自气体传感器单元 1的外部流向基准电极55、和自基准电极55流向外部这2种情况，但这里以自外部流向基 准电极55的情况为例进行说明。如图4所示，外部的大气自设在包围构件220的外壁上的开口部259经过过滤器 构件250到达间隙257中。到达了间隙257的大气自开口部238经过通气孔232而到达盖 端子210的后端侧(图中的上侧)的槽部99中。然后，如图1所示，该大气经过盖端子210 的筒孔216然后经过形成于连接端子71内部的筒孔到达检测元件10的内部，从而与基准 电极55接触。这里，过滤器构件250中的大气的移动速度依赖于大气的流通方向上的过滤器构件250的截面积(通气面积)。在本实施方式中，如图4所示，由于在连接面233上设有第 1突起部239，因此内侧面252只与第1突起部239的前端部接触。因此，与以往那样使内侧 面252与连接面233直接接触从而使内侧面252中的通气面积与开口部238大致相同的情 况相比，本发明的结构能够增加内侧面252中的通气面积。由此，能够增加过滤器构件250 中的通气量。此外，通过在连接面233上一体地成形第1突起部239，不用另外单独准备间隔件、 且不用特意设置用于成形间隔件的制造工序就能成形第1突起部239，因此能够简单且廉 价地制造气体传感器单元。另外，由于将第1突起部239固定在连接面233上，因此第1突 起部239与过滤器构件250的接触位置不易偏离。因此，由第1突起部239确保的气体流 路不会存在差异。因而能够抑制每个产品中的通气量的差异。另外，第1突起部239的与第1突起部239的突出方向(图4的左右方向)正交 的截面积自连接面233向内侧面252逐渐变小。由此，能够减小过滤器构件250的内侧面 252与第1突起部239的接触面积，从而能够抑制因第1突起部239使过滤器构件250的通 气面积减少。另外，在沿周向每隔120度地划分连接面233时，在各个划分区域中分别形成有至 少1个以上的第1突起部239 (在本实施方式中如上所述以90度为间隔地形成有4个第1 突起部239)，因此能够防止过滤器构件250的内侧面252相对于连接面233倾斜配置。针对本实施方式的在连接面233上设有第1突起部239的气体传感器单元1，进行 了通气量的评价。参照图5说明评价方法以及评价结果。另外，为了进行比较，针对并未在 连接面233上设有第1突起部239的以往产品，也对通气量进行了测量、评价。首先，说明评价方法。针对在硅胶管的内部配置有过滤器构件250的状态下的过 滤器构件250的通气量(以下称作基准通气量)，对于在包围构件220的内部配置有过滤器 构件250的状态下的过滤器构件250的通气量相对于该基准通气量的下降率进行了评价。如下那样地测量了基准通气量。首先，将过滤器构件250插入在硅胶管中。然后， 对硅胶管的一端侧加压输送50kPa的空气。之后，在水中捕获在1分钟内自硅胶管的另一 端侧流出的空气的量。将所捕获的空气的量视作基准通气量。如下那样地测量了将过滤器构件250配置在包围构件220中的状态下的过滤器构 件250的通气量。首先，将过滤器构件250配置在包围构件220的过滤器配置孔231中。然 后，将在包围构件220的引线包围部223上开口的引线插入孔261封闭起来。之后，对包围 构件220的传感器包围部221侧的开口加压输送50kPa的空气。在该条件下，在水中捕获 在1分钟内自形成在过滤器包围部222上的开口部259流出的空气的量。将所捕获的空气 的量视作将过滤器构件250配置在包围构件220中的状态下的过滤器构件250的通气量。另外，将过滤器构件250配置在包围构件220内的方法有如下2种，分别对这2种 方法进行了评价。具体而言，采用自开口部259侧向通气孔232推压过滤器构件250的外 侧面251的中央的方法、以及推压过滤器构件250的外侧面251的缘部附近的方法这2种 方法将过滤器构件250配置在过滤器配置孔231中，分别进行了评价。另外，在采用前一种 方法配置过滤器构件250的情况下，如图1所示，过滤器构件250的内侧面252与4个第1 突起部239全部抵接，柱轴与过滤器配置孔231的孔轴配置在同一位置上。另外，在采用后 一种方法配置过滤器构件250的情况下，过滤器构件250在内侧面252与4个第1突起部
11239中的至少1个抵接的状态下，柱轴相对于过滤器配置孔231的孔轴发生倾斜。下面，将推压过滤器构件250的外侧面251的中央而配置在过滤器配置孔231中 的过滤器构件250的通气量视作样品1的通气量、将推压过滤器构件250的外侧面251的 缘部附近而配置在过滤器配置孔231中的过滤器构件250的通气量视作样品2的通气量、 将以往的在包围构件中配置有过滤器构件250的状态下的通气量视作样品3的通气量进行 说明。利用下述式子算出样品1、样品2、样品3的通气量相对于基准通气量的下降率。 (样品1的通气量的下降率)=(1_(样品1的通气量)/(基准通气量))X100 (样品2的通气量的下降率)=(1_(样品2的通气量)/(基准通气量))X100 (样品3的通气量的下降率)=(1_(样品3的通气量)/(基准通气量))X100接下来说明评价结果。如图5所示，样品1的通气量相对于基准通气量的下降率 为6% 18%。样品2的通气量相对于基准通气量的下降率为8% 18%。另一方面，样 品3的通气量相对于基准通气量的下降率为39% 60%。由此可知样品1、样品2的通气量比样品3的通气量多。一般认为，其理由如下。 在样品1、样品2中，由于在过滤器配置孔231的连接面233与过滤器构件250的内侧面252 之间形成有间隙257，因此50kPa的空气压力基本上施加在内侧面252的整个平面上。被加 压输送的空气自内侧面252的几乎整个平面被导入到过滤器构件250的内部，然后自外侧 面251流出。另一方面，在样品3中，过滤器构件250的内侧面252与过滤器配置孔231的 连接面233接触。因此空气压力不会施加在内侧面252中的与连接面233接触的部分上。 所以，被加压输送的空气不会自内侧面252中的与连接面233接触的部分导入到过滤器构 件250的内部、而只是自内侧面252中的与开口部238面对的部分被导入到过滤器构件250 的内部。由此，可以认为样品1、样品2中的通气量比样品3多。另外，可知样品1、样品2的通气量的差异比样品3的通气量小。其理由见下述。 如上所述，通气量依赖于过滤器构件250的内侧面252的通气面积。在样品1、样品2中，过 滤器构件250的内侧面252与第1突起部239的前端接触。因此，能够使内侧面252中的 通气面积近似地与内侧面252的面积基本相等。另一方面，在样品3中，内侧面252与连接 面233接触。因此，内侧面252与连接面233的接触面积受到在制造内侧面252以及连接 面233时可能形成的凹凸等的影响而存在差异。由此，内侧面252中的通气面积存在差异。 所以，样品1、样品2中的通气量的差异比样品3小。由上述说明得到的启示是，在本实施方式中，相比以往产品能够增加通气量、并能 减少通气量的差异。另外，第1实施方式中的检测元件10相当于本发明的技术方案中的“气体检测元 件”、基准电极55相当于“电极”、连接端子71相当于“传感器端子”、氧气传感器100相当于 “气体传感器”、间隙257相当于“气体流路”、第1突起部239相当于“间隔件”以及“第1突 起部”。接下来，参照图6说明本发明的第2实施方式的传感器帽300。在第2实施方式的 传感器帽300中，与第1实施方式的不同点在于形成在包围构件320的过滤器包围部322 中的过滤器配置孔331的形状。在下述说明中，重点说明与第1实施方式不同的过滤器配 置孔331，对与第1实施方式相同的部分标注相同的附图标记而省略说明、或者简单说明。
如图6所示，在过滤器包围部322中形成有连通孔330。连通孔330由过滤器配置 孔331、和形状与第1实施方式相同的通气孔232构成。过滤器配置孔331形成为截面形 状是圆形的筒孔。与第1实施方式相同，过滤器配置孔331由形成过滤器配置孔331的周 向的面的过滤器配置面334、和位于过滤器配置面334的传感器包围部221侧的端部的环 状的连接面333围成。在过滤器配置面334上除了设有与第1实施方式相同的过滤器按压 部235以及过滤器保持部236之外、还设有向径向内侧突出的形成为大致圆柱状的4个第 2突起部339。4个第2突起部339在过滤器配置面334中形成在同一个圆周上。在自开口部259 侧观察连接面333时，在过滤器配置面334上沿周向以90度为间隔地配置第2突起部339。 第2突起部339的突出前端都是半球状。连接面333为环状，在中央具有与通气孔232相连的开口部338。与第1实施方式 不同的是，在连接面333上并未形成突起部。配置在过滤器配置孔331中的过滤器构件250的形状以及材质与第1实施方式相 同。在将过滤器构件250配置在过滤器配置孔331中的状态下，过滤器构件250的内侧面 252与第2突起部339的侧面抵接。因此，在内侧面252与连接面333之间形成有间隙357， 防止内侧面252与连接面333的紧密接触。此时，在过滤器构件250的内侧面252中，除与 第2突起部339接触的部分之外的部分全都面对间隙357。由此，与使内侧面252与连接面 333紧密接触的情况相比，能够增大内侧面252中的通气面积。而且，第2突起部339自过滤器配置面334突出。由此，第2突起部339不是配置 在间隙357中，不会成为气体流动的阻力。根据上述说明，在第2实施方式的传感器帽中， 也能可靠地确保通气量。另外，第2实施方式中的间隙357相当于本发明的技术方案中的“气体流路”、第2 突起部339相当于“间隔件”以及“第2突起部”。接下来，参照图7以及图8说明本发明的第3实施方式的传感器帽400。在第3实 施方式的传感器帽400中，与第1实施方式的不同点在于形成在包围构件420的过滤器包 围部422中的过滤器配置孔431的形状。另外，与第1实施方式的不同点还在于，在过滤器 配置孔431中配置有间隔构件450。在下述说明中，重点说明与第1实施方式不同的过滤器 配置孔431以及间隔构件450，对与第1实施方式相同的部分标注相同的附图标记而省略说 明、或者简单说明。如图7所示，在过滤器包围部422中形成有连通孔430。连通孔430由过滤器配置 孔431、和形状与第1实施方式相同的通气孔232构成。过滤器配置孔431形成为截面形状 是圆形的筒孔。在形成过滤器配置孔431的周向的面的过滤器配置面434上设有与第1实 施方式相同的过滤器按压部235、和过滤器保持部236。连接面433为与第1实施方式相同的环状，在中央具有与通气孔232相连的开口 部438。与第1实施方式不同的是，在连接面433上并未形成突起部。参照图8说明配置在过滤器配置孔431中的间隔构件450。在下述对间隔构件450 的说明中，将图8的上方视作间隔构件450的上方进行说明。利用比过滤器构件250硬的 塑料材料或无机材料形成间隔构件450。间隔构件450包括俯视呈环状的环状部451、和自环状部451的上表面452向上突出的突起部439。环状部451的外径与连接面433的外周直径相同。环状部451的内径 比开口部238的开口直径大。在俯视环状部451时，沿周向以90度为间隔配置4个突起部 439。突起部439的突出前端都是半球状。参照图7说明将间隔构件450以及过滤器构件250配置到过滤器配置孔431中的 方法。先在过滤器配置孔431中配置间隔构件450然后再配置过滤器构件250。在要将间 隔构件450配置在过滤器配置孔431中的情况下，首先预先在间隔构件450的下表面453 上涂敷粘接剂。然后，自开口部259插入间隔构件450而使间隔构件450的下表面453与 连接面433粘接。在该状态下，突起部439配置在比连接面433的内周侧的边缘靠近外周 侧的边缘的位置上。然后，自开口部259插入过滤器构件250。配置在过滤器配置孔431中的过滤器 构件250的形状以及材质与第1实施方式相同。在将过滤器构件250配置在过滤器配置孔 431中的状态下，过滤器构件250的内侧面252与突起部439的前端抵接。因此，在内侧面 252与上表面452之间、在内侧面252与连接面433之间形成有间隙457。此时，在过滤器 构件250的内侧面252上，除与突起部439接触的部分之外的部分全都面对间隙457。因 此，与第1实施方式相同，本实施方式也能增大内侧面252中的通气面积。而且，突起部439并非配置在包围构件420、过滤器构件250上，而是设在间隔构 件450上。因此，只在现有的包围构件420的过滤器配置孔431中另外配置单独形成的间 隔构件450就能确保过滤器构件250的内侧面252中的通气面积。另外，第3实施方式中的间隙457相当于本发明的技术方案中的“气体流路”、间隔 构件450相当于“间隔件”。以上说明的间隔构件450的形状并不限定于具有突起部439的这一形状。参照图 9以及图10说明变形例的具有间隔构件550的传感器帽500。在下述说明中，只重点说明 与第3实施方式不同的部分，对与第3实施方式相同的部分标注相同的附图标记而省略说 明、或者简单说明。首先，参照图9说明变形例的间隔构件550。另外，在对间隔构件550的说明中， 将图9的上方视作间隔构件550的上方进行说明。变形例的间隔构件550俯视呈C形，具 有缺口 552。间隔构件550具有上表面551和下表面553 (参照图10)。上表面551以及下 表面553的外径比过滤器构件250(参照图10)的内侧面252的直径小。上表面551以及 下表面553的内径比开口部438(参照图10)的开口直径大。因此，上表面551以及下表面 553的面积比连接面433的面积小。参照图10说明间隔构件550的配置构造。在要将间隔构件550配置在过滤器配置 孔431中的情况下，预先在间隔构件550的下表面553上涂敷粘接剂。然后，自开口部259 插入间隔构件550而使间隔构件550的下表面553与连接面433粘接。配置在过滤器配置 孔431中的过滤器构件250的形状以及材质与第3实施方式相同。在将过滤器构件250配置在过滤器配置孔431中的状态下，过滤器构件250的内 侧面252与间隔构件550的上表面551接触。因此，形成在过滤器构件250的内侧面252与 连接面433之间的间隙557被间隔构件550分隔成间隔构件550的径向外侧和径向内侧。 形成在间隔构件550的径向外侧的间隙557和形成在径向内侧的间隙557经由缺口 552连 通。因此，通气孔232和形成在间隔构件550的径向气。由此，过滤器构件250的内侧面252中的通气面积的实质减少量相当于上表面551的 面积。在以上说明的变形例中，在过滤器构件250的内侧面252上，除与间隔构件550的 上表面551接触的部分之外的部分都面对间隙557。因此，在变形例中，与过滤器构件250 的内侧面252与连接面433接触的情况相比，能够增大内侧面252中的通气面积。另外，上述实施方式所述的结构是为了举例说明，当然可以对本发明进行各种变 更。例如，用于在过滤器构件250的内侧面252与连接面233之间确保气体流路的间隔件 的形状、配置位置并不限定于上述实施方式。例如，在第1实施方式中，将第1突起部239形成在过滤器配置孔431的连接面 233上，但也可以不在连接面233上形成第1突起部239、而是在过滤器构件250的内侧面 252上形成自内侧面252突出的突起部。在该情况下，同样能够防止内侧面252与连接面 233接触，从而能够确保内侧面252中的通气面积。另外，第1突起部239、第2突起部339的形状并不限定于上述实施方式。例如，也 可以将第1突起部239、第2突起部339形成为圆柱状，还可以形成为圆锥状、柱状。另外，在第2实施方式中，形成有自过滤器配置面334向径向内侧突出的大致圆柱 状的第2突起部339，但第2突起部339也可以不是大致圆柱状。例如，可以不设置圆柱状 的第2突起部339，而是取而代之设置自过滤器配置面334向径向内侧突出且沿周向呈环状 相连的突起部。另外，第1突起部239、第2突起部339的数量也不限定于4个，配置间隔也可以不 是恒定不变的。例如，在第1实施方式中，优选在自开口部259侧观察沿周向以120度为间 隔地划分连接面233时，在各区间中分别形成有1个以上的第1突起部239，这样就能防止 倾斜地配置过滤器构件250。另外，在设置1个第1突起部239的情况下，同样能使过滤器 构件250的内侧面252与连接面233之间形成间隙，因此能够增加内侧面252中的通气面 积。
1权利要求
一种气体传感器单元，其包括气体传感器，其包括暴露在被测气体中的气体检测元件、和与形成在上述气体检测元件上的电极相连接而传输来自上述气体检测元件的输出信号的传感器端子；传感器帽，其安装在上述气体传感器上而将上述输出信号传输给外部装置，包括盖端子，其与上述传感器端子电连接；包围构件，在将上述传感器帽安装在上述气体传感器上时、在该包围构件本身与上述气体传感器之间形成内部空间，并且该包围构件形成有能供气体在内部空间与外部间流通地连通该内部空间与外部的连通孔；过滤器构件，其配置在该连通孔内且具有通气性和防水性，其特征在于，上述连通孔包括供上述过滤器构件配置的过滤器配置面、开口面积比上述过滤器配置面小的通气面、以及连接该过滤器配置面和该通气面的连接面；在上述过滤器配置面内配置过滤器构件；用于确保气体流路的间隔件设在上述连通孔本身上或上述过滤器本身上、或者是设在上述连接面与上述过滤器构件的上述内侧面之间，该气体流路由上述连接面和上述过滤器构件的与上述连接面相对的内侧面形成，且该气体流路用于使通过了上述过滤器构件的气体流通至上述通气面内。
2.根据权利要求1所述的气体传感器单元，其特征在于，上述间隔件是设在上述连通孔本身上、且自上述连接面向上述过滤器构件的上述内侧 突出的第1突起部。
3.根据权利要求2所述的气体传感器单元，其特征在于，上述第1突起部的与上述第1突起部的突出方向正交的截面的面积中的、上述过滤器 构件侧的面积比上述连接面侧的面积小。
4.根据权利要求2或3所述的气体传感器单元，其特征在于，在沿周向以120度为间隔地划分上述连接面时，在各个划分区域中分别形成有至少1 个的上述第1突起部。
5.根据权利要求1所述的气体传感器单元，其特征在于，上述间隔件是设在上述连通孔本身上、且自上述过滤器配置面突出的第2突起部。
6.根据权利要求5所述的气体传感器单元，其特征在于，在沿周向以120度为间隔地划分上述过滤器配置面时，在各个划分区域中分别形成有 至少1个的上述第2突起部。
7.根据权利要求1所述的气体传感器单元，其特征在于，上述间隔件设在上述连接面与上述过滤器构件的上述内侧之间，且上述间隔件比上述 过滤器构件硬。
8.根据权利要求7所述的气体传感器单元，其特征在于，上述间隔件配置在比上述连接面中的上述通气面侧的边缘靠上述过滤器配置面侧的 位置上。
9.根据权利要求7或8所述的气体传感器单元，其特征在于，与上述连接面平行的方向上的上述间隔件的截面的面积中的、上述过滤器构件侧的面 积比上述连接面侧的面积小。
10.根据权利要求7 9中任意一项所述的气体传感器单元，其特征在于，在沿周向以120度为间隔地划分 上述连接面时，在各个划分区域中分别形成有至少1 个的上述间隔件。
全文摘要
本发明提供一种能够确保通气量的气体传感器单元。在过滤器配置孔(231)中的连接面(233)上设有第1突起部(239)。配置在过滤器配置孔(231)中的过滤器构件(250)的内侧面(252)只与突起部(239)的前端部接触。在内侧面(252)与连接面(233)之间形成有间隙(257)，从而能够防止内侧面(252)与连接面(233)紧密接触。此时，在内侧面(252)上，除与第1突起部(239)接触的部分之外的部分都面对间隙(257)。因此，与以往那样使内侧面(252)与连接面(233)紧密接触的情况相比，能够增加内侧面(252)中的通气面积。由此，能够增加过滤器构件(250)中的通气量。
文档编号G01N27/409GK101887044SQ20101017258
公开日2010年11月17日 申请日期2010年5月11日 优先权日2009年5月11日
发明者安田功二郎, 松原仪明, 浅井昌弘 申请人:日本特殊陶业株式会社