專利名稱：氣體傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有保護件的氣體傳感器，該保護件用來防止暴露 于廢氣的檢測部件接觸粘附的水滴。
背景技術(shù)：
按照常規(guī)技術(shù)己知的是，氣體傳感器具有檢測部件，在該檢測部件 中，產(chǎn)生的電動勢的大小與特定氣體(例如，汽車等的廢氣中所包含的NO"氧化氮)或氧)的濃度相對應(yīng)，或者該檢測部件的阻抗隨著上述濃度 而變化。氣體傳感器與汽車等的排放管連接。由于檢測部件暴露在高溫 廢氣中，因此，使檢測部件受到包含在廢氣中并粘附于該檢測部件的水 所導致的熱震就可能使檢測部件破裂或損壞。為了解決這一問題，氣體 傳感器裝配有用于罩住檢測部件的保護件，從而防止檢測部件接觸粘附 的水滴(例如，參考專利文獻l)。專利文獻1中的氣體傳感器的保護件具有由內(nèi)保護件(內(nèi)部管狀部 件)和外保護件(外部管狀部件)構(gòu)成的雙重結(jié)構(gòu)，內(nèi)保護件罩住從金 屬殼突起的檢測部件的前端部，外保護件沿徑向包圍內(nèi)保護件，從而在 內(nèi)保護件和外保護件之間形成間隙。通過在外保護件中形成的外引入孔 (外壁氣體引入孔)將廢氣引入到外保護件和內(nèi)保護件之間的間隙中。 然后通過在內(nèi)保護件中形成的內(nèi)引入孔(內(nèi)壁氣體引入孔)將廢氣引入 到內(nèi)保護件中，從而接觸檢測部件。專利文獻1中的氣體傳感器的內(nèi)保護件的前端部形成錐狀并且從外 保護件前端突出。在內(nèi)保護件的前端中形成有排放孔。當在氣體傳感器 外面流動的廢氣接觸到該錐部時，產(chǎn)生了沿著該錐部的氣流，從而在排 放孔附近產(chǎn)生負壓力(吸力)。利用這種吸力，將已被引入到內(nèi)保護件 中的廢氣通過排放孔迅速排放。具體地說，沿著錐部的氣流在位于排放 孔附近的那部分外保護件周圍和位于排放孔附近的那部分內(nèi)保護件周圍 產(chǎn)生吸力。[專利文獻l]日本未經(jīng)審査的專利申請(公開)No. 20(H-109125。發(fā)明內(nèi)容但是，在專利文獻1的氣體傳感器中，將內(nèi)保護件的排放孔的尺寸 設(shè)置成能確保廢氣的排出。因此，在一些情況下，水滴等可能會通過較 大尺寸的排放孔進入內(nèi)保護件。由于從外面可以直接看見檢測部件的前 端部，因此通過排放口進入的水滴會粘附在檢測部件上。如果檢測部件 受到由粘附的水滴所導致的熱震，則檢測部件可能破裂或損壞。本發(fā)明是針對現(xiàn)有技術(shù)的上述問題而作出的，其目的是提供一種具 有保護件的氣體傳感器，其能有效地防止檢測部件接觸粘附的水滴，同 時保持良好的氣體排放。上述目的可由本發(fā)明第一方面(1)提供的氣體傳感器來實現(xiàn)，所述氣體傳感器包括檢測部件，其沿軸向延伸并且在其前端部具有檢測部， 所述檢測部檢測待測氣體中所包含的特定氣體組分；殼體，其固持并且 沿徑向包圍所述檢測部件，所述檢測部件的檢測部從所述殼體的前端部 突出；具有圓周壁的內(nèi)保護件，所述內(nèi)保護件具有位于所述圓周壁的前 側(cè)的前端壁和固定在所述殼體的前端部上的后敞開端部，從而將所述檢 測部件的檢測部容納在所述內(nèi)保護件中，所述內(nèi)保護件具有在其圓周壁 中形成的用于將待測氣體引入到所述內(nèi)保護件中的內(nèi)引入孔；以及外保 護件，其呈圓柱狀，包圍著所述內(nèi)保護件的圓周壁，在所述內(nèi)保護件和 所述外保護件之間具有間隙，所述外保護件具有在所述外保護件的圓周 壁中形成的用于將待測氣體引入到所述間隙中的外引入孔。在本發(fā)明第一方面(1)的氣體傳感器中，至少所述內(nèi)保護件或所述 外保護件具有形成于其圓周壁的前端側(cè)并且外徑朝前減小的錐部。所述內(nèi)保護件的前端壁包括凹部，所述凹部具有比所述前端壁更靠近所述 檢測部件的底壁；連接所述前端壁和所述底壁的側(cè)壁；以及在所述側(cè)壁 中形成的適于排放待測氣體的排放孔。在本發(fā)明第二方面(2)的氣體傳感器中，除了上述的本發(fā)明(1) 的結(jié)構(gòu)之外，所述內(nèi)保護件的圓周壁具有位于所述內(nèi)引入孔前面的、用 于將已進入所述間隙的水滴引入到所述內(nèi)保護件中的排出孔；并且所述凹部的排放孔位于所述排出孔后端的前面。在本發(fā)明第三方面(3)的氣體傳感器中，除了上述的本發(fā)明(1) 或(2)的結(jié)構(gòu)之外，所述檢測部件呈板的形式，并且所述排放孔與所述 檢測部件在軸向上不重疊。在本發(fā)明第四方面(4)的氣體傳感器中，除了上述的本發(fā)明(1) ~ (3)中的任一結(jié)構(gòu)之外，所述排放孔被開設(shè)成通孔的形式，所述通孔在 所述凹部的側(cè)壁的兩個相互面對的每一個區(qū)中。在本發(fā)明第五方面(5)的氣體傳感器中，除了上述的本發(fā)明(4)的結(jié)構(gòu)之外，所述檢測部件呈板的形式，并且所述內(nèi)保護件固定在所述 殼體上，從而所述凹部的兩個排放孔相互面對的方向與由所述殼體固持 的所述檢測部件的厚度方向重合。在本發(fā)明第六方面(6)的氣體傳感器中，除了上述的本發(fā)明(1) ~ (5)中的任一結(jié)構(gòu)之外，所述凹部位于所述錐部后端的前面。在本發(fā)明第七實施例(7)的氣體傳感器中，除了上述的本發(fā)明(1) ~ (6)中的任一結(jié)構(gòu)之外，所述排放孔具有開口，所述開口為梯形形狀， 從而所述開口的前端寬度大于所述開口的后端寬度。在本發(fā)明第八方面(8)的氣體傳感器中，除了上述的本發(fā)明(1) ~(7) 中的任一結(jié)構(gòu)之外，所述排出孔位于所述外保護件的外引入孔后端 的前面，并且所述檢測部件的前端位于所述外保護件的外引入孔后端的 后面。在本發(fā)明第九方面(9)的氣體傳感器中，除了上述的本發(fā)明(1) (8) 中的任一結(jié)構(gòu)之外，所述錐部位于所述內(nèi)保護件上，并且所述內(nèi)保 護件從所述外保護件的前端突出，從而所述凹部的底壁位于所述外保護 件前端的前面。在上述的本發(fā)明(1)的氣體傳感器中，排放孔不是直接開設(shè)在內(nèi)保 護件的前端壁中，而是開設(shè)在凹部的側(cè)壁中。因此，內(nèi)保護件的內(nèi)部和 外部不可能沿著軸向彼此相通。就是說，容納在內(nèi)保護件之內(nèi)的檢測部 件的檢測部在軸向上由內(nèi)保護件的前端壁并且由凹部的壁的底部遮擋， 其中所述底部的周邊(下文中，稱為"底壁")由側(cè)壁環(huán)繞。因此，檢測
部件的檢測部不可能直接暴露于氣體傳感器的外部。利用這一結(jié)構(gòu)，即 使當水滴等沿著軸向從內(nèi)保護件的外面進入凹部，該水滴也會被所述底 壁阻隔因而不可能到達檢測部件。因此，可以防止檢測部件接觸粘附的 水滴。因為不必用外保護件罩住整個內(nèi)保護件(具體地說是內(nèi)保護件的 前端壁)來防止接觸粘附的水滴，因而可以減小內(nèi)保護件和外保護件的 尺寸，并且因此可以減小氣體傳感器的尺寸。通過排出孔將已進入外保護件和內(nèi)保護件之間的間隙中的水滴引入 到內(nèi)保護件中。根據(jù)上述的本發(fā)明(2)，排放孔在軸向上位于排出孔后 端的前面。就是說，相對于廢氣在外保護件和內(nèi)保護件中流動的路徑， 排放孔位于排出孔的下游。這能防止已被引入到內(nèi)保護件中的水滴又通 過排出孔回流至外保護件和內(nèi)保護件之間的間隙中，從而防止水殘留在 保護件之內(nèi)。所以，提高了從內(nèi)保護件之內(nèi)排水的能力，并且因此可以 防止檢測部件接觸粘附的水滴。此外，在水滴沿著不同于軸向的方向進入凹部的情況下，該水滴可 能會到達內(nèi)保護件的內(nèi)部。根據(jù)上述的本發(fā)明(3)，排放孔與檢測部件 在軸向上不重疊。因此，檢測部件不位于在內(nèi)保護件的內(nèi)部和外部之間 延伸的經(jīng)過排放孔的直線上。利用這一結(jié)構(gòu)，即使當水滴沿著不同于軸 向的方向從內(nèi)保護件外面進入凹部，然后通過排放孔進入內(nèi)保護件，該 水滴也不會接觸到檢測部件。因此，可以防止檢測部件接觸粘附的水滴。根據(jù)上述的本發(fā)明(4)，在凹部的側(cè)壁的兩個相互面對的每一個區(qū) 中開設(shè)有排放孔，其中不必增大凹部與前端壁的面積百分比就可以增大 排放孔的開口面積。此外，其中不必增大凹部的深度就可以增大排放孔 的開口面積。因此，這一結(jié)構(gòu)可以提高從內(nèi)保護件的排放孔排放廢氣和 排出水滴的能力。這些排放孔可以容易地形成，例如，可以通過在前端 壁中形成兩個平行的狹縫然后將這兩個狹縫之間的部分壓入內(nèi)保護件中 而形成。因此，可以減少制造勞動力，并且可以降低制造成本。根據(jù)上述的本發(fā)明(5)，內(nèi)保護件固定在殼體上，使得凹部的兩個排放孔相互面對的方向與由殼體固持的檢測部件的厚度方向重合。因此， 檢測部件在其寬度方向上的相對兩端不位于在內(nèi)保護件的內(nèi)部和外部之 間延伸的經(jīng)過排放孔的直線上。利用這一結(jié)構(gòu)，即使當水滴沿著不同于 軸向的方向從內(nèi)保護件外面進入凹部，然后進入內(nèi)保護件，該水滴也不 會接觸到檢測部件。因此，可以防止檢測部件接觸粘附的水滴。根據(jù)上述的本發(fā)明(6)，凹部位于錐部后端的前面，從而在軸向上， 凹部的底壁和檢測部件的前端之間的距離增大。因此，即使當一部分已 進入凹部并且碰觸到底壁的水滴穿過排放孔，然后進入內(nèi)保護件，這種 飛濺的水花也不可能到達檢測部件。因此，可以防止檢測部件接觸粘附 的水滴。根據(jù)上述的本發(fā)明(7)，每個排放孔具有梯形開口，因而可以增大每個排放孔的開口面積。此外，不必增大凹部的深度就可以增大每個排 放孔的開口面積。因此，這一結(jié)構(gòu)可以提高從內(nèi)保護件的排放孔排放廢 氣和排出水滴的能力。根據(jù)上述的本發(fā)明(8)，檢測部件的前端位于外保護件的外引入孔 后端的后面，內(nèi)保護件的排出孔位于外引入孔后端的前面。因此，在從 外面朝著外保護件的圓周壁飛濺的水滴等通過外引入孔進入外保護件 中、然后直接穿過內(nèi)保護件的排出孔從而進入內(nèi)保護件的情況下，檢測 部件的前端不在水滴等的進入方向上。因此，從外面飛濺來的水滴等不 會直接接觸到檢測部件并且會通過排放孔排放到氣體傳感器之外，從而 可以防止檢測部件接觸粘附的水滴。根據(jù)上述的本發(fā)明(9)，在內(nèi)保護件上設(shè)置有錐部，并且內(nèi)保護件 從外保護件的前端突出，使得凹部位于外保護件前端的前面。利用這一 結(jié)構(gòu)，內(nèi)保護件的排放孔相對于廢氣和水滴在外保護件和內(nèi)保護件中流 動的路徑位于最遠的下游。因此，可以進一步提高從排放孔排放廢氣和 排出水滴的能力。


圖1是氣體傳感器1的局部剖視圖。圖2包括顯示了氣體傳感器1的保護件100的結(jié)構(gòu)的視圖，其中圖 2A是側(cè)視圖，圖2B是從前端側(cè)觀察的視圖。圖3包括顯示了氣體傳感器1的保護件100的結(jié)構(gòu)的視圖，其中圖 3A是對應(yīng)于圖2A的側(cè)視圖，圖3B是從前端側(cè)觀察的視圖。圖4包括顯示了作為氣體傳感器1的變型的氣體傳感器200的內(nèi)保 護件220的結(jié)構(gòu)的視圖，其中圖4A是側(cè)視圖，圖4B是從前端側(cè)觀察的 視圖。圖5是作為氣體傳感器1的變型的氣體傳感器350的保護件300的 剖視圖。附圖標記的說明以下是用來表示附圖中的各種結(jié)構(gòu)特征的附圖標記1， 200， 350:氣體傳感器10:檢測部件50:金屬殼56:前端配合部100:保護件110，310:外保護件112:圓周壁115:外引入孔119:氣體隔離室120，220， 320:內(nèi)保護件121:敞開端部122'322:圓周壁123，313:錐部124，224， 324:前端壁125，225， 325:凹部126，226:底壁127，227:側(cè)壁129，229:氣體檢測室130:內(nèi)引入孔150:排出孔160，260:排放孔具體實施方式
下面參照

本發(fā)明一個實施例的氣體傳感器1。但是，本發(fā) 明不應(yīng)該視為受限于此。首先，參照圖1~圖3以舉例的方式說明氣體傳感器1的結(jié)構(gòu)。圖1 是氣體傳感器1的局部剖視圖。圖2顯示了氣體傳感器1的保護件100 的結(jié)構(gòu)，其中圖2A是側(cè)視圖，圖2B是從前端側(cè)觀察的視圖。圖3顯示 了氣體傳感器1的保護件100的結(jié)構(gòu)，其中圖3A是對應(yīng)于圖2A的側(cè)視 圖，圖3B是從前端側(cè)觀察的視圖。顯然，在圖1~圖3中，氣體傳感器1 的軸線O (由點劃線表示)的方向與垂直方向重合。在以下說明中，朝 著被固持在氣體傳感器1中的檢測部件10的檢測部11的那一側(cè)稱為氣 體傳感器1的前端側(cè)，朝著后端部12的那一側(cè)稱為氣體傳感器1的后端 側(cè)。圖1中所示的氣體傳感器1與汽車的排放管(圖未示)連接。被固 持在氣體傳感器1中的檢測部件10的檢測部11暴露在流經(jīng)排放管的廢 氣中，從而基于廢氣中的氧濃度來檢測廢氣的空燃比；也就是說，氣體 傳感器1是所謂的全程空燃比傳感器。在這一技術(shù)領(lǐng)域中眾所周知的是，檢測部件10呈沿著軸線O方向 延伸的板的形式，并且通常是矩形柱狀層壓板，在該層壓板中，用于檢 測氧濃度的氣體檢測部件和用于通過熱的應(yīng)用迅速啟動氣體檢測部件的 加熱器部件被層壓在一起(圖1的紙面上的左-右方向與檢測部件10的 厚度方向重合，垂直于該紙面的方向與檢測部件10的寬度方向重合)。 氣體檢測部件由主要含有氧化鋯的固體電解質(zhì)體(圖未示)和主要含有 鉑的檢測電極(圖未示)構(gòu)成。檢測電極設(shè)置在位于檢測部件IO前端的 檢測部11處。為了保護檢測電極免受廢氣的損害，檢測部件10的檢測 部11由保護層15覆蓋。檢測部件10的后端部12具有五個電極墊16(其 中一個在圖1中示出)，以便外接于從氣體檢測部件以及從加熱器部件 延伸的電極。顯然，在本實施例的說明中，檢測部件IO對應(yīng)于本發(fā)明中 的"檢測部件"。但是，嚴格地說，檢測部件并非必須包括加熱器部件。在檢測部件10的主體部13的軸向中心稍前，設(shè)置有底部封閉的管 狀金屬罩20，從而使得檢測部件10插入金屬罩20的內(nèi)部，并且檢測部 11從在金屬罩20底部形成的開口 25突出。金屬罩20是用于將檢測部件 10固持在金屬殼50中的元件。位于金屬罩20底部的外周部處的前端外 周部23朝著金屬罩20的管狀壁部形成錐狀。金屬罩20包括由氧化鋁制 成的陶瓷環(huán)21和通過壓緊滑石粉而形成的滑石環(huán)22，這樣，將檢測部件 10插入陶瓷環(huán)21和滑石環(huán)22中。將滑石環(huán)22壓碎在金屬罩20之內(nèi)從 而緊密地填充相關(guān)空間，以此將檢測部件10固持在金屬罩20之內(nèi)的適 當位置。由金屬罩20和檢測部件10構(gòu)成的組件由管狀金屬殼50沿圓周包圍 并固持。金屬殼50適于將氣體傳感器1固定連接至汽車的排放管(圖未 示)。金屬殼50由諸如SUS430等低碳鋼形成，并且具有外螺紋部51， 該外螺紋部形成在金屬殼50的外周面上并且位于朝著金屬殼50前端的 那一側(cè)。金屬殼50具有前端配合部56，該前端配合部位于外螺紋部51 的前面并與保護件IOO配合，這將在下面予以說明。金屬殼50還具有工 具配合部52，該工具配合部形成在金屬殼50的外周面的軸向中心部處， 用于配合安裝工具。為了防止氣體傳感器1與排放管連接之后發(fā)生漏氣， 在金屬殼50處于工具配合部52前端面與外螺紋部51后端之間的那一部 分上裝配有墊圈55。金屬殼50還具有位于工具配合部52后面的后端配 合部57以及位于后端配合部57后面的彎曲部53，所述后端配合部與將 在后面進行說明的護套30配合，所述彎曲部適于將檢測部件10夾持在 金屬殼50中。顯然，金屬殼50對應(yīng)于本發(fā)明中的"殼體"。金屬殼50在其內(nèi)周面上基本對應(yīng)于外螺紋部51的位置具有臺階部 54。固持著檢測部件10的金屬罩20的前端外周部23與臺階部54配合。 此外，將滑石環(huán)26沿著金屬殼50的內(nèi)圓周從金屬罩20的后側(cè)置于金屬 殼50中，其放置狀態(tài)使得檢測部件10插入滑石環(huán)26中。管狀套筒27 裝配在金屬殼50中，使得從滑石環(huán)26的后側(cè)擠壓滑石環(huán)26。套筒27 具有臺階狀肩部28，其形成在套筒27后端部的外周面上。環(huán)形卡圈29 設(shè)置在肩部28上。在此情況下，將金屬殼50的彎曲部53彎曲，從而通 過卡圈29向前擠壓套筒27的肩部28。由于被套筒27擠壓，滑石環(huán)26 被擠碎在金屬殼50之內(nèi)，從而緊密地填充相關(guān)空間。借助于先前置于金 屬罩20中的滑石環(huán)26和滑石環(huán)22，將金屬罩20和檢測部件10固持在
金屬殼50之內(nèi)的適當位置。通過介于彎曲部53與套筒27的肩部28之 間的卡圈29來保持金屬殼50內(nèi)的氣密性，從而防止燃燒氣體流出。檢測部件10的后端部12向后突出并超出金屬殼50的后端(彎曲部 53)。后端部12被絕緣陶瓷制成的管狀隔離件60罩住。隔離件60在其 內(nèi)部固持有在檢測部件10的后端部12上形成的五個電極墊16以及五個 連接端子61 (其中一個在圖1中示出)，這些連接端子與各電極墊16 電連接。此外，隔離件60保護性地容納連接端子61和對應(yīng)的五根引線 65 (其中三根在圖1中示出)之間的連接，這些引線延伸至氣體傳感器1 的外部。管狀護套30被設(shè)置成沿圓周包圍上面裝配有隔離件60的檢測部件 10的后端部12。護套30由不銹鋼(例如，SUS304)制成。護套30的 前敞開端31與金屬殼50的后端配合部57的外周配合。將敞開端31沿 徑向向內(nèi)彎曲，沿著敞開端31的外周在敞開端31上進行激光焊接，從 而使敞開端31與后端配合部57結(jié)合。于是，將護套30和金屬殼50結(jié) 合為一體。管狀金屬固持件70設(shè)置在護套30和隔離件60之間的間隙中。金屬 固持件70具有支撐部71，該支撐部通過將金屬固持件70后端向內(nèi)彎曲 而形成。隔離件60插入金屬固持件70內(nèi)，從而在隔離件60后端部的外 周上形成的突起部62與支撐部71配合，因此，隔離件60由支撐部71 支撐。在此情況下，護套30的設(shè)置有金屬固持件70的那一部分沿徑向 向內(nèi)彎曲，從而使支撐隔離件60的金屬固持件70固定在護套30上。由含氟橡膠制成的扣環(huán)75裝配在護套30的后端開口中。扣環(huán)75具 有五個插孔76(其中一個在圖1中示出)。從隔離件60向外延伸的五根 引線65氣密性地插入各插孔76中。在此情況下，將護套30對應(yīng)于扣環(huán) 75的那一部分沿徑向向內(nèi)彎曲，從而將扣環(huán)75固定在護套30的后端處， 同時向前擠壓隔離件60。當檢測部件10被固持在金屬殼50中時，檢測部件10的檢測部11 從金屬殼50的前端部(前端配合部56)突出。通過點焊和激光焊接，將 保護件100裝配并固定在前端配合部56上，從而用于保護檢測部件0
的檢測部11以避免可能由包含在廢氣中的積淀物(諸如燃料灰輝和油組 分等有害的粘附物質(zhì))污染所導致的泄漏等，并且避免與粘附水滴接觸。下面參照圖2和圖3說明保護件100。如圖2A、圖2B、圖3A和圖3B所示，保護件100具有由內(nèi)保護件 120和外保護件110構(gòu)成的雙重結(jié)構(gòu)。內(nèi)保護件120呈現(xiàn)為具有前端壁 124和圓周壁122、底部封閉的管狀形式，并且具有多個在圓周壁122中 形成的孔。外保護件IIO呈管狀形式，從而沿圓周按照一定間隙(下文 中，也稱為"氣體隔離室")包圍內(nèi)保護件120，并且具有多個在圓周壁 112中形成的孔，所述間隙形成于內(nèi)保護件120的外周面和外保護件110 的內(nèi)周面之間。內(nèi)保護件的前端壁124露出且沒有被外保護件110罩住。內(nèi)保護件120的外徑小于金屬殼50的前端配合部56。與內(nèi)保護件 120的敞開端(后端)相關(guān)的敞開端部121的直徑變大，因而從外面與前 端配合部56配合。對敞開端部121進行激光焊接，該激光焊接是沿著敞 開端部121的整個圓周從外面進行的，從而使內(nèi)保護件120固定在金屬 殼50的前端配合部56上。在圓周壁122的前端側(cè)形成錐部123，該錐部 的直徑朝著前端壁124減小。內(nèi)保護件120的圓周壁122具有多個(本 實施例中為六個)內(nèi)引入孔130，它們沿圓周布置在相對于軸線O的方 向朝著敞開端部121的位置處。內(nèi)引入孔130適于主要將通過后面所述 的外保護件110的外引入孔115進入氣體隔離室119的廢氣中的氣體組 分引入到內(nèi)保護件120中，即，引入到有檢測部件10的檢測部11暴露 在其中的氣體檢測室129之內(nèi)。內(nèi)保護件120的圓周壁122的前端部具 有排出孔150，這些排出孔布置在多個(本實施例中為六個)圓周位置處。 每個排出孔150的形成方式是將L形切口部壓向氣體檢測室129的內(nèi)部。 排出孔150適于將已被引入氣體隔離室119之內(nèi)的廢氣所包含的水(水 滴)等，經(jīng)由氣體檢測室129引到氣體傳感器之外。排出孔150位于內(nèi) 引入孔130的前面。內(nèi)保護件120的前端壁124具有排放孔160，以用于 將已被引入氣體檢測室129之內(nèi)的廢氣和水滴排放到氣體傳感器之外。內(nèi)保護件120的前端壁124具有凹部125，該凹部的形成方式是從 外面將前端壁124的一部分壓向內(nèi)保護件120的內(nèi)部，從而使其朝著檢 測部件10凹入。凹部125呈凹入形狀，從而側(cè)壁127圍繞著底壁126的
周邊。將排放孔160開設(shè)成延伸穿過一部分側(cè)壁127。利用這一結(jié)構(gòu)，即使當水滴等從內(nèi)保護件120外面沿著軸線O的方向進入凹部125，該水 滴也會被底壁126阻擋而不可能到達檢測部件10。因此，可以防止檢測 部件10接觸粘附的水滴。此外，凹部125位于錐部123后端的前面(即， 錐部123和圓周壁122之間的交界處)，從而在軸線0的方向上增大檢 測部件10的前端和凹部125的底壁126之間的距離。因此，即使當一部 分已進入凹部125并且碰觸到底壁126的水滴穿過排放孔160然后進入 氣體檢測室129，這種飛濺的水花也不可能到達檢測部件10。所以，可 以防止檢測部件IO接觸粘附的水滴。排放孔160位于排出孔150后端的前面。換句話說，在形成凹部125 時，將凹部125向內(nèi)壓以使得底壁126不位于排出孔150后端的后面。 利用這一結(jié)構(gòu)，相對于廢氣在外保護件110和內(nèi)保護件120中流動的路 徑，排放孔160位于排出孔150的下游。這能防止已通過排出孔150引 入到氣體檢測室129中的水滴又通過排出孔150回流至氣體隔離室119 中。在本實施例中，在凹部125的側(cè)壁127的兩個相互面對區(qū)(圖2中， 側(cè)壁127的左端區(qū)和右端區(qū))之中的每一個區(qū)中開設(shè)有排放孔160。每個 排放孔160具有梯形的開口，從而該開口的前端寬度(在垂直于軸線O 的方向上，靠近前端壁124的那一側(cè)的測量長度)大于該開口的后端寬 度(靠近底壁126的那一側(cè)的寬度)。因此，可以增大單個排放孔的開 口面積。此外，不必增大凹部125的深度就能增大每個排放孔160的開 口面積。結(jié)果是，這一結(jié)構(gòu)可提高從內(nèi)保護件120的排放孔160排放廢 氣和排出水滴的能力。將內(nèi)保護件120固定在金屬殼50上，從而兩個排放孔160相互面對 的方向與檢測部件10的厚度方向(在圖2A和圖2B中的左-右方向，垂 直于圖3A的紙面的方向，以及在圖3B中的豎直方向)重合，所述檢測 部件呈板的形式，并且其檢測部11容納在氣體檢測室129中。具體地說， 如圖2B和圖3B所示，檢測部件IO和排放孔160布置成在軸線O的方 向上彼此不重疊。就是說，檢測部件IO不位于在內(nèi)保護件120的內(nèi)部和 外部之間延伸的經(jīng)過排放孔160的直線上。更具體地說，從內(nèi)保護件120的外面經(jīng)過排放孔160是看不到檢測部件10的。利用這一結(jié)構(gòu)，即使當水滴從內(nèi)保護件120外面沿著不同于軸線O的方向進入凹部125，然后 通過排放孔160進入內(nèi)保護件120，該水滴也不會接觸到檢測部件10。 因此，可以防止檢測部件IO接觸粘附的水滴。如上面所述，如果排放孔160和檢測部件10布置成在軸線O的方 向上彼此不重疊，則盡管檢測部件IO的厚度方向和兩個排放孔160相互 面對的方向彼此不完全一致，也可以充分地保護檢測部件10，以免接觸 粘附的水滴。例如，可以將檢測部件10固定在金屬殼50中，從而檢測 部件10的軸向(延伸方向)相對于軸線O傾斜，或者檢測部件10的厚 度方向和兩個排放孔160相互面對的方向可以繞著軸線O彼此偏離。就 是說，如果從外面經(jīng)過排放孔160觀察氣體檢測室129的內(nèi)部時看不到 檢測部件10，則通過排放孔160從外面進入氣體檢測室129的水滴不可 能到達檢測部件10。因此，可以防止檢測部件10接觸粘附的水滴。在前端壁124上形成凹部125,使該凹部的中心與軸線O重合，并 且凹部125的底壁126相對于軸線O的方向位于檢測部件10的前面。凹 部125的底壁126相對于軸線O的方向位于每個排出孔150后端的前面， 所述排出孔開設(shè)在內(nèi)保護件120的圓周壁122中。因此，排放孔160相 對于軸線O的方向位于每個排出孔150后端的前面。這一結(jié)構(gòu)防止已被 引入到內(nèi)保護件120中的水滴又通過排出孔150回流至外保護件110和 內(nèi)保護件120之間的氣體隔離室119中。這一結(jié)構(gòu)也防止水殘留在保護 件100之內(nèi)，從而提高從內(nèi)保護件120之內(nèi)排水的能力，并因而防止檢 測部件IO接觸粘附的水。外保護件110的后端部111裝配在內(nèi)保護件120的敞開端部121的 外周上。在外保護件110的后端部111的外周上進行點焊，從而將外保 護件110固定在內(nèi)保護件120上，同時使外保護件110的后端部111重 疊在內(nèi)保護件120的敞開端部121上。顯然，外保護件110可被激光焊 接到內(nèi)保護件120上。在內(nèi)保護件120的錐部123附近，將外保護件110 的前端部113朝著內(nèi)保護件120的圓周壁122的外周面向內(nèi)彎曲。這將 會封閉內(nèi)保護件120的外周面和外保護件110的內(nèi)周面之間間隙的前端， 因此，該間隙用作上面所述的氣體隔離室119。內(nèi)保護件120的錐部123
相對于軸線O的方向從外保護件110的前端部113向前突出，從而暴露在氣體傳感器的外部。如上所述，凹部125位于錐部123后端的前面。 因而，凹部125位于外保護件110的前端部113的前面。因此，相對于 廢氣和水滴在保護件100中流動的路徑，排放孔160位于最遠的下游位 置。所以，可以進一步提高從排放孔160排放廢氣和排出水滴的能力。外保護件110的圓周壁112的前端部具有多個(在本實施例中為六 個)外引入孔115,它們沿圓周布置在位于內(nèi)保護件120的內(nèi)引入孔130 前面的位置上，并且它們適于在氣體隔離室119和外保護件110外部之 間建立流通。每個外引入孔115具有向內(nèi)延伸的導引部116。導引部116 使得通過外引入孔115從外面引入到氣體隔離室119中的廢氣繞著內(nèi)保 護件120的圓周壁122的外周面盤旋。此外，相對于軸線O的方向，檢 測部件10的前端位于外保護件110的每個外引入孔115后端的后面。此 外，內(nèi)保護件120的排出孔150位于每個外引入孔115后端的前面。就 是說，在從外面朝著外保護件110的圓周壁112飛濺的水滴等通過外引 入孔115進入氣體隔離室119中、然后直接穿過排出孔150從而進入氣 體檢測室129的情況下，檢測部件10的前端不在水滴等的進入方向上。 利用這一結(jié)構(gòu)，從外面飛濺而來的水滴等不會直接接觸檢測部件10并且 會通過排放孔160排放到氣體傳感器的外面，從而可以防止檢測部件10 接觸粘附的水。當這種結(jié)構(gòu)的氣體傳感器1連接至內(nèi)燃機的排放管時，從外螺紋部 51向前延伸的氣體傳感器1的前端部暴露在排放管的外部。流經(jīng)排放管 的廢氣從至少一個不同于軸線0的方向(例如，從垂直于軸線0的方向) 碰觸到保護件IOO,然后通過外保護件110的外引入孔115被引入到氣體 隔離室119中。此時，廢氣的流動方向由導引部116導引，從而廢氣沿 著內(nèi)保護件120的圓周壁122的外周面在氣體隔離室119中盤旋。與這 種盤旋相關(guān)的慣性力將廢氣中所包含的氣體組分和水彼此分離，因為水 的比重大于氣體組分的比重。具有大的比重的水通過排出孔150被引入 到內(nèi)保護件120的氣體檢測室129中，而氣體組分通過內(nèi)引入孔130被 引入到氣體檢測室129中。借助于檢測部件10的檢測部11和已被引入 到氣體檢測室129中的廢氣的氣體組分之間的接觸，氣體傳感器1檢測廢氣中所包含的氧濃度。此外，當流經(jīng)排放管的廢氣碰觸到內(nèi)保護件120 的錐部123時，就沿著該錐部朝著前端壁124產(chǎn)生氣流。這種氣流在凹 部125附近產(chǎn)生負壓力(吸力)。因此，將氣體檢測室129之內(nèi)的廢氣 和水滴通過排放孔160吸出到氣體傳感器的外面。以這種方式，建立了 廢氣在保護件100中流動的路徑。上面所述的排放孔160可以這樣形成將前端壁124的一部分壓入 氣體檢測室129中而形成凹部125;隨后，在側(cè)壁127中形成各個開口。 然而，可以以更簡單的過程形成排放孔160。例如，在前端壁124中形成 兩個平行的狹縫，然后將兩個狹縫之間的中心部壓入氣體檢測室129中， 從而形成凹部125。兩個狹縫之間的中心部用作凹部125的底壁126;兩 個狹縫之間的中心部的相對端部一起用作側(cè)壁127;并且，這些狹縫形成 為各個排放孔160。本發(fā)明不限于上述實施例，而是可以以多種方式修改。例如，本實 施例的凹部125通過將在前端壁124中形成的兩個平行狹縫之間的中心 部壓向內(nèi)保護件120的內(nèi)部而形成。然而，如圖4A和圖4B所示的氣體 傳感器200的情況，可以采用以下方法在前端壁224中形成一個狹縫， 然后將該狹縫一側(cè)的那一部分壓入內(nèi)保護件220的氣體檢測室229中， 從而形成朝著檢測部件10凹入的凹部225。在此情況下，凹部225的內(nèi) 部繞著軸線O從三個方向上被側(cè)壁227環(huán)繞，并在剩下的那個方向上開 設(shè)排放孔260。底壁226可以充分地防止檢測部件10暴露于氣體傳感器 的外部。此外，在此情況下，將內(nèi)保護件220固定在金屬殼50中，同時 如圖4B所示，將檢測部件10和排放孔260布置為在軸線0的方向上彼 此不重疊。就是說，將檢測部件10和排放孔260布置為當經(jīng)過排放孔 從外面觀察內(nèi)保護件220的內(nèi)部時，看不到檢測部件10。利用這一結(jié)構(gòu)， 即使當從外面飛濺來的水滴通過排放孔260進入內(nèi)保護件220時，這種 水滴也不會接觸到檢測部件10。因此，可以防止檢測部件IO接觸粘附的 水滴。當然，可以設(shè)置三個或更多排放孔。所述凹部可以不必通過設(shè)置 狹縫而形成。在此情況下，在隨后的步驟中，在由此形成的凹部的側(cè)壁 中形成開口。在圖2和圖3所示的本實施例的保護件100中，排出孔150和內(nèi)引
入孔130形成在內(nèi)保護件120的圓周壁122的同一母線上，并且外引入 孔115形成在外保護件110的一條母線上，該條母線與內(nèi)保護件120上 形成有排出孔150和內(nèi)引入孔130的那一母線位于同一徑向。然而，排 出孔150和內(nèi)引入孔130可以形成在不同的母線上，外引入孔115可以 形成在與形成有排出孔150和內(nèi)引入孔130的那些母線位于不同徑向的 母線上。可選的是，排出孔150和內(nèi)引入孔130可以形成在不同的母線 上，而外引入孔115可以形成在與上述母線之一位于同一徑向的母線上。 此外，可選的是，排出孔150和內(nèi)引入孔130可以形成在同一母線上， 而外引入孔115可以形成在與形成有排出孔150和內(nèi)引入孔130的那一 母線位于不同徑向的母線上。外引入孔115的數(shù)量、排出孔150的數(shù)量 以及內(nèi)引入孔130的數(shù)量不限于六個。此外，可以沒有特定限制地確定 它們的尺寸，只要符合本發(fā)明的目的即可。根據(jù)本實施例，錐部123形成在內(nèi)保護件120的圓周壁122的前端 側(cè)上，并且直徑朝著前端壁124減小。然而，這種錐部可以形成在外保 護件110的前端側(cè)上。例如，在圖5所示的氣體傳感器350的外保護件 310的情況下，錐部313可以形成在外保護件310的圓周壁312的前端側(cè) 上，并且直徑朝著內(nèi)保護件320的前端壁324減小。正如本實施例的保 護件100的情況，甚至在這種結(jié)構(gòu)的保護件300中，當流經(jīng)排放管的廢 氣碰觸到外保護件310的錐部313時候，就沿著錐部313朝著內(nèi)保護件 320的前端壁324產(chǎn)生氣流。這種氣流在凹部325附近產(chǎn)生負壓力(吸力)。 在此情況下，如圖5所示，將外保護件310構(gòu)造成外保護件310的錐部 313的前端基本上與內(nèi)保護件320的前端壁324齊平。將內(nèi)保護件320 構(gòu)造為內(nèi)保護件320的一部分323不是形成錐狀，而是從圓周壁322沿 軸向筆直地延伸。這種結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的，因為從錐部313到前端壁324可 以形成基本上連續(xù)的表面，以便將廢氣順暢地引向前端壁324。當然，盡 管圖中未示出，但外保護件和內(nèi)保護件都可以具有各自的錐部。在此情 況下，優(yōu)選的是，使外保護件的錐部與內(nèi)保護件的錐部連續(xù)，從而將廢 氣沿著這兩個錐部順暢地引向內(nèi)保護件的前端壁。工業(yè)實用性本發(fā)明可類似地應(yīng)用于氧傳感器、NOx傳感器、HC傳感器、溫度傳 感器等中所使用的保護件。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)理解，上面示出和說明的本發(fā)明的形式和細節(jié) 可以作出各種變化。這些變化應(yīng)該被涵蓋在所附權(quán)利要求書的精祌和范 圍內(nèi)。本申請基于2006年9月14日提交的日本專利申請No. 2006-250097 和2007年4月24日提交的日本專利申請No. 2007-114357，在此將這兩 個日本專利申請的全部內(nèi)容以引用的方式并入。
權(quán)利要求
1. 一種氣體傳感器，包括檢測部件，其沿軸向延伸并且在其前端部具有檢測部，所述檢測部 檢測待測氣體中所包含的特定氣體組分；殼體，其固持并且沿徑向包圍所述檢測部件，所述檢測部件的檢測部從所述殼體的前端部突出；具有圓周壁的內(nèi)保護件，所述內(nèi)保護件具有位于所述圓周壁的前側(cè) 的前端壁和固定在所述殼體的前端部上的后敞開端部，從而將所述檢測 部件的檢測部容納在所述內(nèi)保護件中，所述內(nèi)保護件具有在其圓周壁中 形成的、用于將待測氣體引入到所述內(nèi)保護件中的內(nèi)引入孔；以及外保護件，其呈圓柱狀，包圍著所述內(nèi)保護件的圓周壁，在所述內(nèi)保護件和所述外保護件之間具有間隙，所述外保護件具有在所述外保護 件的圓周壁中形成的、用于將待測氣體引入到所述間隙中的外引入孔；其中，至少所述內(nèi)保護件或所述外保護件具有形成于其圓周壁的前 端側(cè)、并且外徑朝前減小的錐部，且其中，所述內(nèi)保護件的前端壁包括凹部，所述凹部具有 比所述前端壁更靠近所述檢測部件的底壁； 連接所述前端壁和所述底壁的側(cè)壁；以及 在所述側(cè)壁中形成的、適于排放待測氣體的排放孔。
2. 如權(quán)利要求l所述的氣體傳感器，其中，所述內(nèi)保護件的圓周壁 具有位于所述內(nèi)引入孔前面的、用于將已進入所述間隙的水滴引入到所 述內(nèi)保護件中的排出孔；并且所述凹部的排放孔位于所述排出孔后端的前面。
3. 如權(quán)利要求l所述的氣體傳感器，其中，所述檢測部件呈板的形 式，并且，所述排放孔與所述檢測部件在軸向上不重疊。
4. 如權(quán)利要求1所述的氣體傳感器，其中，所述排放孔被開設(shè)成通孔的形式，所述通孔在所述凹部的側(cè)壁的兩個相互面對的每一個區(qū)中。
5. 如權(quán)利要求4所述的氣體傳感器，其中，所述檢測部件呈板的形 式，并且，所述內(nèi)保護件被固定在所述殼體上，從而所述凹部的兩個排放孔相 互面對的方向與由所述殼體固持的所述檢測部件的厚度方向重合。
6. 如權(quán)利要求l所述的氣體傳感器，其中，所述凹部位于所述錐部后端的前面。
7. 如權(quán)利要求l所述的氣體傳感器，其中，所述排放孔具有開口， 所述開口為梯形形狀，從而所述開口的前端寬度大于所述開口的后端寬 度。
8. 如權(quán)利要求l所述的氣體傳感器，其中，所述排出孔位于所述外 保護件的外引入孔后端的前面，并且，所述檢測部件的前端位于所述外保護件的外引入孔后端的后面。
9. 如權(quán)利要求l所述的氣體傳感器，其中，所述錐部位于所述內(nèi)保 護件上，并且，所述內(nèi)保護件從所述外保護件的前端突出，從而所述凹部的底壁位 于所述外保護件前端的前面。
10. 如權(quán)利要求1所述的氣體傳感器，其中，所述檢測部件被構(gòu)造 成從所述內(nèi)保護件的外面經(jīng)過所述排放孔看不到所述檢測部件。
11. 一種氣體傳感器，包括檢測部件，其沿軸向延伸并且在其前端部具有檢測部，所述檢測部檢測待測氣體中所包含的特定氣體組分；殼體，其固持并且沿徑向包圍所述檢測部件，所述檢測部件的檢測 部從所述殼體的前端部突出；具有圓周壁的內(nèi)保護件，所述內(nèi)保護件具有位于所述圓周壁的前側(cè) 的前端壁和固定在所述殼體的前端部上的后端部，從而將所述檢測部件 的檢測部容納在所述內(nèi)保護件中，所述內(nèi)保護件具有在其圓周壁中形成 的、用于將待測氣體引入到所述內(nèi)保護件中的內(nèi)引入孔和在其前端壁中 形成的、適于排放待測氣體的排放孔；以及外保護件，其具有包圍著所述內(nèi)保護件的圓周壁的圓周壁，并且所述內(nèi)保護件的圓周壁和所述外保護件的圓周壁之間有間隙，所述外保護 件具有在所述外保護件的圓周壁中形成的、用于將待測氣體引入到所述 間隙中的外引入孔，其中，所述內(nèi)保護件的前端壁露出且沒有被所述外保護件罩住，所 述排放孔被構(gòu)造成從所述內(nèi)保護件的外面經(jīng)過所述排放孔看不到所述檢 測部件。
全文摘要
氣體傳感器(1)的檢測部件(10)被固持并且容納在內(nèi)保護件(120)中的氣體檢測室(129)之內(nèi)以受到保護，所述檢測部件(10)的檢測部(11)從金屬殼(50)的前端配合部(56)突出。已被引入到所述氣體檢測室(129)中的廢氣通過排放孔(160)排放。所述排放孔通過切下凹部(125)的側(cè)壁(127)的一部分而形成，所述凹部通過將在前端壁(124)中形成的兩個狹縫之間的一部分向內(nèi)壓而形成。相對于軸線O的方向，所述凹部(125)的底壁(126)位于所述檢測部件(10)的前面，從而防止從外面飛濺來的水滴直接接觸所述檢測部件(10)。
文檔編號G01N27/00GK101144787SQ200710138769
公開日2008年3月19日 申請日期2007年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月14日
發(fā)明者大場健弘, 奧村達也, 石川聰, 船橋智彥 申請人:日本特殊陶業(yè)株式會社