[发明专利]气体传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测如内燃机废气等被测定气体中所含的特定气体(例如氧等)的气体传感器。

背景技术

以往，公知有用于检测被测定气体中的特定气体的气体传感器，例如，用于检测内燃机废气中的氧等的气体传感器。此外，作为这种气体传感器所采用的气体传感器元件，公知有在固体电解质体的内外表面上具有电极层的气体传感器元件，该固体电解质体呈前端封闭的有底筒状。在采用这种构造的气体传感器元件的气体传感器中，将基准气体如大气导入气体传感器元件的内侧，并使被测定气体与气体传感器元件的外侧相接触，通过对与气体传感器元件内外的气体浓度差相应地产生的电动势进行测定，来检测气体浓度。

此外，对于上述气体传感器公知有如下结构：以使在气体传感器元件的前端侧形成的检测部从金属壳体的前端突出的方式，将气体传感器元件保持在壳体上，利用设置有通气孔的保护件覆盖所突出来的气体传感器元件的周围，形成对气体传感器元件进行保护的结构(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2005-326394号公报

上述气体传感器中，为了减少构成气体传感器元件的材料的使用量，例如用在电极上的铂等的使用量，降低制造成本，人们希望使气体传感器元件的整个长度缩短。

然而，若如前所述缩短气体传感器元件，则设置在气体传感器元件前端侧的气体检测部的整体或其中一部分不能从对气体传感器元件进行保持的壳体的前端朝外部突出，而是呈现被收纳在壳体内部的状态。因此，问题在于，当使气体传感器元件缩短时，会出现导致气体传感器的响应性能降低这样的问题，难以使气体传感器元件缩到足够短。

发明内容

本发明是针对上述现有的情况而作出的。本发明欲提供一种既可抑制气体传感器的响应性能降低、又可使气体传感器元件缩短的气体传感器。

本发明的气体传感器具有：气体传感器元件，其为沿轴线方向延伸且呈自身前端封闭的有底圆筒状的气体传感器元件，该气体传感器元件具有固体电解质体，该固体电解质体在前端侧外侧面上形成有检测电极；加热器，其为插入所述气体传感器元件内部的杆状加热用加热器，具有加热器接触部，该加热接触部直接或借助其它部件至少与所述气体传感器元件的与所述检测电极相对的内侧面相接触；筒状的壳体，所述气体传感器元件插入该壳体自身的通孔内，该壳体包围所述气体传感器元件的径向外侧；保护件，其为固定在所述壳体的前端侧的保护件，具有：筒状的外侧保护件，其外套在所述壳体上，并具有用于将气体导入其自身内部的外侧导入口，以及筒状的内侧保护件，其设置在所述外侧保护件的内部，并具有与该外侧保护件间隔设置并沿轴线方向延伸的筒状的内侧筒状部，其中，所述加热器接触部位于比所述壳体的前端靠后端侧的位置，在所述壳体上设置有使所述通孔朝前端扩径的扩径部，并且，在所述壳体的前端和所述内侧筒状部之间设置有用于将所述气体导入所述内侧保护件的内部的内侧导入口。

在本发明的上述结构的气体传感器中，气体传感器元件的加热器接触部位于比壳体的前端靠后端侧的位置。即，被加热用加热器加热且可检测气体的气体检测部的整体或其中一部分，进入到比壳体的前端靠壳体的后端侧(内部)的位置。此外，在壳体上设置有使通孔朝前端扩径的扩径部，并在壳体的前端和内侧筒状部之间设置有用于将气体导入壳体的通孔内和内侧保护件的内部的内侧导入口，采用该结构，可使气体传感器元件的整个长度相对于以往的气体传感器缩短，气流容易到达进入到壳体内的气体传感器元件的检测部的附近，可抑制响应性能降低。

此外，检测电极可形成在固体电解质体的包含前端在内的外侧面上，还可形成在前端侧外侧面的不包含前端的部分上。此外，加热器接触部可直接接触气体传感器元件的与检测电极相对的内侧面，也可借助其它部件(例如基准电极和保护层等)而接触气体传感器元件的与检测电极相对的内侧面。此外，“气体传感器的与检测电极相对的内侧面”是指：在气体传感器的形成有检测电极的固体电解质体的外侧面上画垂线而与该垂线交叉的内侧面。此外，加热器接触部可以是杆状加热用加热器的前端缘的一部分或全部，也可是杆状加热用加热器的前端侧外周面的一部分。

在本发明的上述结构的气体传感器中，优选的是，在从沿着轴线方向的剖面看时，内侧导入口的至少一部分设置在比连接通孔的扩径部处的后端和前端的假想线更靠径向内侧的位置。由此，穿过保护件内的气体几乎不会受壳体的影响而迅速、大量地朝扩径部流入，从而，可使气体迅速且大量地达到气体传感器元件的加热器接触部附近(气体检测部)，可抑制气体传感器响应性能降低。