BR102014024051B1

BR102014024051B1 - gas sensor

Info

Publication number: BR102014024051B1
Application number: BR102014024051-9A
Authority: BR
Inventors: Syotarou Mori
Original assignee: Denso Corporation
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2020-10-20
Also published as: JP2015068682A; JP6065795B2; BR102014024051A2; BR102014024051A8

Abstract

SENSOR DE GÁS. Um sensor de gás (GS) para detectar um componente específico em um gás a ser medido. Um elemento de sensor de gás (4) inclui uma porção de detecção (40) formada de uma camada de base de eletrólito sólido (400), uma camada de eletrodo de referência (401), e uma camada de eletrodo de medição (402). Um aquecedor (5) se estende de maneira axial e é retangular na forma da seção transversal, e é configurada para aquecer o elemento de sensor de gás (4). Um encaixe terminal positivo (1) inclui um prendedor de aquecedor (10) para prender o aquecedor (5) dentro do elemento de sensor de gás (4). Um alojamento cilíndrico (6) prende a porção de detecção (40) no gás a ser medido. O prendedor de aquecedor (10) inclui um par de superfícies de contato (102) para pressionar de maneira resiliente contra superfícies laterais longas do aquecedor (5) tal que pelo menos uma borda de fundo de uma das superfícies lateriais curtas do aquecedor (5) está em contato com a parede circunferencial interna do elemento de sensor de gás (4).GAS SENSOR. A gas sensor (GS) to detect a specific component in a gas to be measured. A gas sensor element (4) includes a detection portion (40) formed from a solid electrolyte base layer (400), a reference electrode layer (401), and a measuring electrode layer (402) . A heater (5) extends axially and is rectangular in the shape of the cross section, and is configured to heat the gas sensor element (4). A positive end fitting (1) includes a heater clamp (10) to secure the heater (5) within the gas sensor element (4). A cylindrical housing (6) holds the detection portion (40) in the gas to be measured. The heater clip (10) includes a pair of contact surfaces (102) to resiliently press against long side surfaces of the heater (5) such that at least one bottom edge of one of the short side surfaces of the heater (5) is in contact with the inner circumferential wall of the gas sensor element (4).

Description

(Technical field)

[0001] A presente invenção se refere a um sensor de gás para detectar uma concentração de um componente de gás específico de um gás a ser medido.[0001] The present invention relates to a gas sensor for detecting a concentration of a specific gas component of a gas to be measured.

(Related technique)

[0002] Convencionalmente, um sensor de gás é provido ao longo de uma passagem de fluxo de exaustão de um motor de combustão interna, tal como um motor de automóvel ou semelhantes, para detectar uma concentração de um componente de gás específico, tal como oxigênio ou semelhantes, incluído na exaustão queimada, para controlar uma razão de ar para combustível e uma temperatura de um catalisador de tratamento de gás de exaustão com base na concentração detectada do componente de gás específico do gás a ser medido.[0002] Conventionally, a gas sensor is provided along an exhaust flow passage of an internal combustion engine, such as an automobile engine or the like, to detect a concentration of a specific gas component, such as oxygen or the like, included in the flared exhaust, to control an air to fuel ratio and a temperature of an exhaust gas treatment catalyst based on the detected concentration of the specific gas component of the gas to be measured.

[0003] Sensores de gás comumente usados como os acima incluem um sensor de oxigênio incluindo um elemento de detecção conformado em copo formado de uma base de eletrólito sólido conformado como um cilindro fechado em uma extremidade e formado de um material de eletrólito sólido com condutividade de íon oxigênio (tal como zircônia ou semelhantes), uma camada de eletrodo de medição disposta na circunferência externa da base de eletrólito sólido para estar em contato com o gás a ser medido e uma camada de eletrodo de referência disposta na circunferência interna da base de eletrólito sólido para estar em contato com a atmosfera como um gás de referência, para detectar uma diferença potencial entre estas duas camadas de eletrodo causadas através de uma diferença entre uma concentração de oxigênio no gás a ser medido e uma concentração de oxigênio no gás de referência e desta forma detectam a concentração de oxigênio no gás a ser medido, um sensor de razão de ar para combustível para detectar uma concentração de um componente de gás específico na exaustão queimada e desta forma medir uma razão de ar para combustível de uma mistura de ar e combustível introduzido para o motor de combustão interna, e um sensor de amónia para detectar uma concentração de amónia no gás a ser medido usando um eletrólito sólido de condução de íon hidrogênio.[0003] Commonly used gas sensors like the ones above include an oxygen sensor including a cup-shaped detection element formed from a solid electrolyte base shaped like a closed cylinder at one end and formed from a solid electrolyte material with conductivity of oxygen ion (such as zirconia or the like), a measurement electrode layer arranged on the outer circumference of the solid electrolyte base to be in contact with the gas to be measured and a reference electrode layer arranged on the inner circumference of the electrolyte base solid to be in contact with the atmosphere as a reference gas, to detect a potential difference between these two electrode layers caused by a difference between an oxygen concentration in the gas to be measured and an oxygen concentration in the reference gas and in this way they detect the oxygen concentration in the gas to be measured, an air to fuel ratio sensor to detect air a concentration of a specific gas component in the burnt exhaust and thus measure an air to fuel ratio of a mixture of air and fuel introduced to the internal combustion engine, and an ammonia sensor to detect an ammonia concentration in the gas to be measured using a solid hydrogen ion conducting electrolyte.

[0004] Para acelerar a ativação destes sensores, estes sensores incluem um aquecedor para produzir calor quando energizado, onde o aquecedor é mantido na posição tal que o eixo central do aquecedor está alinhado com o eixo central da base de eletrólito sólido e uma ponta do aquecedor está em contato com uma porção de fundo da base de eletrólito sólido.[0004] To accelerate the activation of these sensors, these sensors include a heater to produce heat when energized, where the heater is kept in such a position that the central axis of the heater is aligned with the central axis of the solid electrolyte base and a tip of the heater is in contact with a bottom portion of the solid electrolyte base.

[0005] Publicação de pedido de patente japonês depositado aberto No.2001-305098 divulga um sensor de gás incluindo um prendedor de aquecedor tendo uma porção de crimpagem de aquecedor que é conformada em C na forma da seção transversal para prender um aquecedor conformado como uma haste ou retangular na forma da seção transversal e de maneira axial se estendendo tal que o aquecedor é móvel de maneira axial dentro da base de eletrólito sólido conformado como um cilindro fechado em uma das extremidades (ver a Fig. 4 da Publicação de pedido de patente japonês depositado aberto No.2001-305098).[0005] Japanese Open Filed Patent Application Publication No.2001-305098 discloses a gas sensor including a heater clamp having a heater crimp portion that is C-shaped in the shape of the cross section to hold a heater shaped like a rod or rectangular in the shape of the cross section and axially extending such that the heater is axially movable within the solid electrolyte base shaped like a closed cylinder at one end (see Fig. 4 of the Patent Application Publication Japanese deposited open No.2001-305098).

[0006] O prendedor de aquecedor como divulgado na Publicação de pedido de patente japonês depositado aberto No.2001-305098 é configurado para permitir que o aquecedor se mova de maneira axial, o que pode reduzir a rachadura do elemento causada pelo contato da ponta do aquecedor com a porção de fundo da base de eletrólito sólido.[0006] The heater fastener as disclosed in Japanese Open Patent Application Publication No.2001-305098 is configured to allow the heater to move axially, which can reduce element cracking caused by the tip contact. heater with the bottom portion of the solid electrolyte base.

[0007] Em sensores de gás conformados em copo tradicionais, no entanto, a atmosfera, como um gás de referência, introduzido entre o aquecedor e a circunferência interna do eletrólito sólido deve ser aquecido de maneira direta ou indireta pelo aquecedor.[0007] In traditional cup-shaped gas sensors, however, the atmosphere, as a reference gas, introduced between the heater and the internal circumference of the solid electrolyte must be heated directly or indirectly by the heater.

[0008] Para permitir que o eletrólito sólido alcance mais cedo a temperatura de ativação, é necessário definir a temperatura de aquecimento suficientemente maior do que a temperatura de ativação, o que pode levar a custos de fabricação aumentados e perdas de energia.[0008] To allow the solid electrolyte to reach the activation temperature earlier, it is necessary to set the heating temperature sufficiently higher than the activation temperature, which can lead to increased manufacturing costs and energy losses.

[0009] Em adição, água que entrou pelos orifícios providos na cobertura pode se depositar no eletrólito sólido ativado através de calor pelo aquecedor, o que pode levar a uma maior distribuição de temperatura ou distribuição de temperatura mais larga no eletrólito sólido através do resfriamento local, e assim à rachadura de tensão térmica (rachadura de exposição à água).[0009] In addition, water that entered through the holes provided in the cover can be deposited on the solid electrolyte activated by heat by the heater, which can lead to a larger temperature distribution or wider temperature distribution in the solid electrolyte through local cooling. , and so to the crack of thermal stress (crack of exposure to water).

[00010] Em consideração do que foi dito anteriormente, portanto pode ser desejável ter um sensor de gás que permite a ativação mais cedo de um eletrólito sólido e é menos susceptível à rachadura de exposição à água do eletrólito sólido.[00010] In consideration of what has been said previously, it may therefore be desirable to have a gas sensor that allows earlier activation of a solid electrolyte and is less susceptible to cracking of water exposure from the solid electrolyte.

SUMMARY

[00011] De acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção, é provido um sensor de gás (GS) para detectar um componente específico em um gás a ser medido. O sensor de gás inclui: um elemento de sensor de gás conformado como um cilindro fechado em uma das extremidades, o elemento de sensor de gás incluindo uma porção de detecção formada de uma camada de eletrólito sólido com pelo menos condutividade de íon específica, uma camada de eletrodo de referência para estar em contato com um gás de referência, e uma camada de eletrodo de medição para estar em contato com o gás a ser medido; um aquecedor se estendendo de maneira axial e retangular na forma da seção transversal, e configurado para aquecer o elemento de sensor de gás; um encaixe terminal positivo incluindo um prendedor de aquecedor para prender o aquecedor dentro do elemento de sensor de gás; e um alojamento cilíndrico para prender a porção de detecção no gás a ser medido. Na modalidade, o prendedor de aquecedor inclui um par de superfícies de contato para pressionar de maneira resiliente contra superfícies laterais longas do aquecedor tal que pelo menos uma borda de fundo de uma das superfícies laterais curtas do aquecedor está em contato com a parede circunferencial interna do elemento de sensor de gás.[00011] According to an exemplary embodiment of the present invention, a gas sensor (GS) is provided to detect a specific component in a gas to be measured. The gas sensor includes: a gas sensor element shaped like a closed cylinder at one end, the gas sensor element including a detection portion formed from a solid electrolyte layer with at least specific ion conductivity, a layer reference electrode to be in contact with a reference gas, and a measurement electrode layer to be in contact with the gas to be measured; a heater extending axially and rectangularly in the shape of the cross section, and configured to heat the gas sensor element; a positive end fitting including a heater clamp to secure the heater within the gas sensor element; and a cylindrical housing to hold the detection portion in the gas to be measured. In the embodiment, the heater clamp includes a pair of contact surfaces to resiliently press against long side surfaces of the heater such that at least one bottom edge of one of the short side surfaces of the heater is in contact with the inner circumferential wall of the heater. gas sensor element.

[00012] No sensor de gás (GS) configurado como dito acima, a borda de fundo da superfície lateral curta do aquecedor está em contato com a parede circunferencial interna do elemento de sensor de gás. Isto permite que o elemento de sensor de gás seja aquecido diretamente, o que leva à ativação mais cedo do elemento de sensor de gás.[00012] In the gas sensor (GS) configured as stated above, the bottom edge of the short side surface of the heater is in contact with the inner circumferential wall of the gas sensor element. This allows the gas sensor element to be heated directly, which leads to earlier activation of the gas sensor element.

[00013] Em adição, a distância de prevenção de rachadura de exposição à água (GP) é provida entre um trajeto de entrada de água e a borda de fundo do aquecedor, o que pode evitar a rachadura de exposição à água.[00013] In addition, the water exposure crack prevention (GP) distance is provided between a water inlet path and the bottom edge of the heater, which can prevent water exposure cracking.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[00014] A Fig. IA é uma vista de seção transversal longitudinal de um sensor de gás de acordo com uma modalidade da presente invenção;[00014] Fig. IA is a longitudinal cross-sectional view of a gas sensor according to an embodiment of the present invention;

[00015] A Fig. 1B é uma vista de seção transversal lateral de uma porção principal do sensor de gás tomada ao longo da linha B-B da Fig. 1 A;[00015] Fig. 1B is a side cross-sectional view of a main portion of the gas sensor taken along line B-B of Fig. 1 A;

[00016] A Fig- 2A é uma vista lateral de um encaixe terminal positivo como um componente principal do sensor de gás da modalidade;[00016] Fig-2A is a side view of a positive end fitting as a main component of the modality's gas sensor;

[00017] A Fig. 2B é uma vista de seção transversal do encaixe terminal positivo tomada ao longo da linha B-B da Fig. 2A,[00017] Fig. 2B is a cross-sectional view of the positive terminal socket taken along line B-B of Fig. 2A,

[00018] A Fig- 2C é uma vista de seção transversal do encaixe terminal positivo tomada ao longo da linha C-C da Fig. 2A,[00018] Fig-2C is a cross-sectional view of the positive terminal socket taken along line C-C in Fig. 2A,

[00019] A Fig- 2D é uma vista de seção transversal do encaixe terminal positivo tomada ao longo da linha D-D da Fig. 2A;[00019] Fig-2D is a cross-sectional view of the positive terminal socket taken along line D-D of Fig. 2A;

[00020] A Fig- 2E é uma vista de perspectiva do encaixe terminal positivo da Fig. 1A;[00020] Fig-2E is a perspective view of the positive terminal socket of Fig. 1A;

[00021] A Fig- 3 A é uma vista de perspectiva de um dos encaixes terminais de aquecedor para o uso no sensor de gás da modalidade;[00021] Fig-3 A is a perspective view of one of the heater terminal fittings for use in the modality's gas sensor;

[00022] A Fig- 3B é uma vista de seção transversal lateral da montagem do encaixe terminal de aquecedor da Fig. 3A;[00022] Fig-3B is a side cross-sectional view of the heater end fitting of Fig. 3A;

[00023] A Fig- 4A é uma vista lateral de um encaixe terminal negativo para o uso no sensor de gás da modalidade,[00023] Fig- 4A is a side view of a negative terminal fitting for use in the modality's gas sensor,

[00024] A Fig- 4B é uma vista de seção transversal lateral do sensor de gás tomada ao longo da linha B-B da Fig. 4A,[00024] Fig-4B is a side cross-sectional view of the gas sensor taken along line B-B of Fig. 4A,

[00025] A Fig- 5 é uma vista de perspectiva de um aquecedor para o uso no sensor de gás da modalidade;[00025] Fig-5 is a perspective view of a heater for use in the gas sensor of the modality;

[00026] A Fig- 6A é uma esquemática que explica as vantagens da modalidade;[00026] Fig-6A is a schematic that explains the advantages of the modality;

[00027] A Fig- 6B é um gráfico que ilustra as vantagens da modalidade em comparação com o exemplo comparativo;[00027] Fig-6B is a graph that illustrates the advantages of the modality in comparison with the comparative example;

[00028] A Fig- 7 A é uma vista de seção transversal de uma primeira variação do sensor de gas;[00028] Fig-7 A is a cross-sectional view of a first variation of the gas sensor;

[00029] A Fig- 7B é uma vista de seção transversal de uma segunda variação do sensor de gas;[00029] Fig-7B is a cross-sectional view of a second variation of the gas sensor;

[00030] A Fig- 7C é uma vista de seção transversal de uma terceira variação do sensor de gas;[00030] Fig-7C is a cross-sectional view of a third variation of the gas sensor;

[00031] A Fig- 8A é uma vista de seção transversal lateral de uma primeira variação do prendedor de aquecedor;[00031] Fig-8A is a side cross-sectional view of a first variation of the heater clamp;

[00032] A Fig- 8B é uma vista de seção transversal lateral da montagem do prendedor de aquecedor da Fig. 8A.[00032] Fig-8B is a side cross-sectional view of the heater fastener assembly of Fig. 8A.

[00033] A Fig- 9A é uma vista de seção transversal lateral de uma segunda variação do prendedor de aquecedor; e[00033] Fig-9A is a side cross-sectional view of a second variation of the heater clamp; and

[00034] A Fig- 9B é uma vista de seção transversal lateral da montagem do prendedor de aquecedor da Fig. 9A.[00034] Fig-9B is a side cross-sectional view of the heater fastener assembly of Fig. 9A.

DESCRIPTION OF THE SPECIFIC MODALITIES

[00035] Um sensor de gás GS, de acordo com uma modalidade da presente invenção, será explicado agora com referência às Figs. 1A e IB.[00035] A GS gas sensor, according to an embodiment of the present invention, will now be explained with reference to Figs. 1A and IB.

[00036] O sensor de gás GS é configurado para detectar um componente específico em um gás a ser medido. O sensor de gás GS inclui pelo menos, um elemento de sensor de gás 4, um aquecedor 5 dentro do elemento de sensor de gás 4, que é retangular na forma da seção transversal e de maneira axial se estende, e inclui um elemento de aquecimento 51 no mesmo para produzir calor através de energização, um encaixe terminal positivo 1 que inclui um prendedor de aquecedor 10 na sua extremidade distai para prender o aquecedor.[00036] The GS gas sensor is configured to detect a specific component in a gas to be measured. The GS gas sensor includes at least one gas sensor element 4, a heater 5 within the gas sensor element 4, which is rectangular in the shape of the cross section and axially extends, and includes a heating element 51 therein to produce heat by energizing, a positive end fitting 1 that includes a heater clip 10 at its distal end to hold the heater.

[00037] O prendedor de aquecedor 10 inclui um par de superfícies de contato 102 para pressionar de maneira resiliente contra superfícies laterais longas do aquecedor 5 tal que pelo menos uma borda de fundo da superfície lateral curta do aquecedor 5 está em contato com a parede circunferencial interna do elemento de sensor de gás 4. Isto permite que o elemento de sensor de gás 4 seja aquecido diretamente, o que leva à ativação mais cedo do elemento de sensor de gás 4.[00037] The heater clamp 10 includes a pair of contact surfaces 102 to resiliently press against long side surfaces of the heater 5 such that at least one bottom edge of the short side surface of the heater 5 is in contact with the circumferential wall internal gas sensor element 4. This allows gas sensor element 4 to be heated directly, which leads to earlier activation of gas sensor element 4.

[00038] A Fig. 1B mostra uma esquemática de condução térmica do aquecedor 5 indicada pelas setas e pelas linhas isotérmicas.[00038] Fig. 1B shows a schematic of the thermal conduction of heater 5 indicated by arrows and isothermal lines.

[00039] O elemento de sensor de gás 4 da presente modalidade, que é um assim chamado elemento de sensor de gás conformado em copo, é conformada com um cilindro fechado em uma das extremidades e formado de um material de eletrólito sólido com condutividade de íon específico (tal como zircônia ou semelhantes).[00039] The gas sensor element 4 of the present embodiment, which is a so-called cup-shaped gas sensor element, is shaped with a closed cylinder at one end and formed of a solid electrolyte material with ion conductivity specific (such as zirconia or the like).

[00040] Enquanto a invenção será descrita em detalhe nos termos de um exemplo específico, que é, o sensor de gás, a presente invenção não deve ser interpretada como estando limitada a tal sensor de gás.[00040] While the invention will be described in detail in terms of a specific example, that is, the gas sensor, the present invention should not be interpreted as being limited to such a gas sensor.

[00041] O sensor de gás pode ser modificado para ser capaz de detectar uma razão de ar para combustível (A/F) ou um NOx através da modificação da estrutura dos eletrodos e o processo de controle e outros ou detectar uma concentração de amónia no gás a ser medido através do uso do eletrólito sólido de condução de íon hidrogênio.[00041] The gas sensor can be modified to be able to detect an air to fuel ratio (A / F) or a NOx by modifying the electrode structure and the control process and others or detecting an ammonia concentration in the gas to be measured using solid hydrogen ion-conducting electrolyte.

[00042] O prendedor de aquecedor 10, que é um componente principal da presente invenção, é configurado para pressionar de maneira resiliente contra as superfícies laterais longas do aquecedor 5 com uma carga de contato predeterminada F.[00042] The heater clamp 10, which is a major component of the present invention, is configured to resiliently press against the long side surfaces of the heater 5 with a predetermined contact load F.

[00043] Como dito acima, pelo menos uma borda de fundo da superfície lateral curta do aquecedor 5 está em contato com a parede circunferencial interna do elemento de sensor de gás 4, que permite que a porção de detecção 40 do aquecedor 5 seja aquecida diretamente através da condução de calor durante a produção de calor do aquecedor 5.[00043] As stated above, at least one bottom edge of the short side surface of the heater 5 is in contact with the inner circumferential wall of the gas sensor element 4, which allows the detection portion 40 of the heater 5 to be heated directly through the conduction of heat during the production of heat from the heater 5.

[00044] Uma liberação CL é provida entre o prendedor 10 e a superfície lateral curta do aquecedor 5 e as superfícies de contato 102 são curvadas de maneira convexa com um raio de retentor predeterminado (ou raio de curvatura) R para desta forma pressionar contra as laterais do aquecedor 5 em pontos opostos na vista de seção transversal. Isto permite que o aquecedor 5 se mova de maneira radial, atenuando desta forma forças de reação em pontos onde a superfície lateral curta do aquecedor 5 está em contato com a parede circunferencial interna do elemento de sensor de gás 4.[00044] A CL release is provided between the fastener 10 and the short side surface of the heater 5 and the contact surfaces 102 are convexly curved with a predetermined retainer radius (or radius of curvature) R to thereby press against the sides of heater 5 at opposite points in the cross-sectional view. This allows the heater 5 to move radially, thereby attenuating reaction forces at points where the short side surface of the heater 5 is in contact with the inner circumferential wall of the gas sensor element 4.

[00045] Em adição, um ângulo de contato da superfície lateral curta do aquecedor 5 com a parede circunferencial interna do elemento de sensor de gás 4 pode ser definido de maneira arbitrária, o que leva a uma maior área onde a porção de detecção 40 pode ser mantida de maneira direta pelo aquecedor 5.[00045] In addition, an angle of contact between the short side surface of the heater 5 and the inner circumferential wall of the gas sensor element 4 can be arbitrarily defined, which leads to a larger area where the detection portion 40 can be maintained directly by the heater 5.

[00046] O elemento de sensor de gás 4 inclui a porção de detecção 40 no lado distai, uma porção alargada 41 em uma porção média do elemento 4, e uma porção de extremidade proximal 42 no lado proximal para se comunicar eletricamente com o exterior.[00046] The gas sensor element 4 includes the detection portion 40 on the distal side, an enlarged portion 41 on a middle portion of the element 4, and a proximal end portion 42 on the proximal side to communicate electrically with the outside.

[00047] A porção de detecção 40 inclui a camada de base de eletrólito sólido 400, a camada de eletrodo de referência 401 provida na superfície interna da camada de base de eletrólito sólido 400 para estar em contato com ar atmosférico como um gás de referência, e a camada de eletrodo de medição 402 provida na superfície externa da camada de base de eletrólito sólido 400 para estar em contato com o gás a ser medido.[00047] The detection portion 40 includes the solid electrolyte base layer 400, the reference electrode layer 401 provided on the inner surface of the solid electrolyte base layer 400 to be in contact with atmospheric air as a reference gas, and the measurement electrode layer 402 provided on the outer surface of the solid electrolyte base layer 400 to be in contact with the gas to be measured.

[00048] A porção alargada 41 se estende para o fora como uma aba e é presa dentro do alojamento cilíndrico 6 através de meios de vedação predeterminados 7 ou semelhantes.[00048] The enlarged portion 41 extends outwardly like a flap and is secured within the cylindrical housing 6 by means of predetermined sealing means 7 or the like.

[00049] Dentro da porção de detecção 40, o encaixe terminal positivo 1 é provido para conectar com o eletrodo de referência 401 e manter o aquecedor 5 dentro do sensor de gás 4. Fora da porção de detecção 40, o encaixe terminal negativo 2 é provido para conectar com o eletrodo de medição 402.[00049] Within the detection portion 40, the positive end fitting 1 is provided to connect with the reference electrode 401 and to hold the heater 5 inside the gas sensor 4. Outside the detection portion 40, the negative end fitting 2 is provided to connect with measurement electrode 402.

[00050] O encaixe terminal positivo 1 que é um componente principal do sensor de gás 5 da presente modalidade será explicado agora com referência à Fig. 1 A, à Fig. 2A, à Fig. 2B, à Fig. 2C, à Fig. 2D, e à Fig. 2E. O encaixe terminal positivo 1 é formado de um material metálico bem conhecido com uma boa elasticidade e uma boa condutividade elétrica. O encaixe terminal positivo 1 inclui, na extremidade distal do mesmo, um prendedor de aquecedor 10 para reter o aquecedor 5, o encaixe terminal positivo 1 inclui adicionalmente, na extremidade proximal do prendedor de aquecedor 10, uma porção de condução de terminal positivo 11 para se comunicar eletricamente com o eletrodo de referência 401, e na extremidade proximal da porção de condução de terminal positivo 11, uma porção intermediária de terminal positivo 12 que é planar e se estende de maneira axial, e adicionalmente na extremidade proximal da porção intermediária de terminal positivo 12, uma porção de crimpagem de terminal positivo 13 para se conectar eletricamente uma linha de sinal positivo 14 e o exterior.[00050] The positive end fitting 1 which is a main component of the gas sensor 5 of the present embodiment will now be explained with reference to Fig. 1A, Fig. 2A, Fig. 2B, Fig. 2C, Fig. 2D, and to Fig. 2E. The positive end fitting 1 is formed of a well-known metallic material with good elasticity and good electrical conductivity. The positive end fitting 1 includes, at the distal end thereof, a heater clamp 10 to retain the heater 5, the positive end fitting 1 further includes, at the proximal end of the heater clamp 10, a positive terminal conduction portion 11 for communicate electrically with the reference electrode 401, and at the proximal end of the positive terminal conduction portion 11, an intermediate positive terminal portion 12 that is planar and extends axially, and additionally at the proximal end of the intermediate terminal portion positive 12, a positive terminal crimp portion 13 for electrically connecting a positive signal line 14 and the outside.

[00051] O prendedor de aquecedor 10 da presente modalidade inclui porções de dobra 101 em ambos os lados de uma porção de base semelhante à placa plana 100, e porções de contato 102 que são conectadas, ao longo das porções de dobra 101, para as porções de base semelhantes à placa plana 100. As porções de contato 102 são curvadas de maneira convexa 5 nas direções de preensão para dentro (como indicado pelas setas F na Fig. IB) com um raio de retentor predeterminado (ou raio de curvatura) R para pressionar contra as laterais do aquecedor 5. As porções de contato 102 possuem, como um grampo triangular, extremidades abertas 103 se estendendo para fora, que é, em direções opostas às direções de preensão.[00051] The heater fastener 10 of the present embodiment includes fold portions 101 on both sides of a base portion similar to the flat plate 100, and contact portions 102 which are connected, along the fold portions 101, to the base portions similar to the flat plate 100. The contact portions 102 are convexly curved 5 in the gripping directions inward (as indicated by the arrows F in Fig. IB) with a predetermined retainer radius (or radius of curvature) R to press against the sides of the heater 5. The contact portions 102 have, like a triangular clamp, open ends 103 extending outwards, that is, in directions opposite to the gripping directions.

[00052] No prendedor de aquecedor 10, uma liberação CL é provida entre a porção de base 100 do prendedor de aquecedor 10 e um dos lados do aquecedor 5 (o aquecedor 5 que é retangular na forma da seção transversal). A liberação CL provê um espaço dentro do qual o aquecedor 5 pode se mover de maneira radial até algum grau.[00052] In the heater clamp 10, a CL release is provided between the base portion 100 of the heater clamp 10 and one side of the heater 5 (the heater 5 which is rectangular in shape of the cross section). The CL release provides a space within which the heater 5 can move radially to some degree.

[00053] A porção de condução de terminal positivo 11 é formado de uma placa dobrada em um anel a ser conformado em C na forma da seção transversal, e é polarizada para produzir uma força de pressionamento para fora a partir do interior do elemento de sensor de gás 4.[00053] The conducting portion of the positive terminal 11 is formed of a plate folded into a ring to be C shaped in the shape of the cross section, and is polarized to produce an outward pressing force from the inside of the sensor element of gas 4.

[00054] A montagem da porção de condução de terminal positivo 11 dentro da porção de extremidade proximal 42 do elemento de sensor de gás 4 pode ser implementada através da inserção da porção de condução de terminal positivo 11 para a porção de extremidade proximal 42 do elemento de sensor de gás 4 com um raio reduzido.[00054] The assembly of the positive terminal conduction portion 11 within the proximal end portion 42 of the gas sensor element 4 can be implemented by inserting the positive terminal conduction portion 11 into the proximal end portion 42 of the element gas sensor 4 with a reduced radius.

[00055] A porção de crimpagem 13 inclui, em ambos os lados do mesmo, suspensões conformadas em lingueta. Um núcleo condutor 140 da linha de sinal positivo 14 é preso à porção de crimpagem 13 através do dobramento e da crimpagem das suspensões conformadas em lingueta para dentro, estabelecendo desta forma conexão elétrica com o exterior.[00055] The crimp portion 13 includes, on both sides of it, suspensions shaped like a tongue. A conductive core 140 of the positive signal line 14 is attached to the crimp portion 13 by folding and crimping the inwardly shaped suspensions, thereby establishing an electrical connection with the outside.

[00056] O encaixe terminal de aquecedor 2 da presente modalidade será explicado agora com referência às Figs. 1 A, 3A e 3B. O encaixe terminal de aquecedor 2, que é formado usando um material de placa plana de metal tendo uma boa elasticidade e uma boa condutividade elétrica, é configurado para se conectar eletricamente com um par de linhas que transportam corrente de aquecedor 24 retirado para a porção de extremidade proximal do aquecedor 5 para conectar eletricamente um par de eletrodos 52 e uma fonte de energia externa (não mostrada).[00056] The heater end fitting 2 of the present embodiment will now be explained with reference to Figs. 1 A, 3A and 3B. The heater end fitting 2, which is formed using a flat metal plate material having good elasticity and good electrical conductivity, is configured to electrically connect with a pair of lines carrying heater current 24 withdrawn to the portion of proximal end of the heater 5 to electrically connect a pair of electrodes 52 and an external power source (not shown).

[00057] O encaixe terminal de aquecedor 2 inclui uma porção de condução térmica de aquecedor 20, uma porção de dobra terminal de aquecedor 21, uma porção de base terminal de aquecedor 22, e uma porção de crimpagem terminal de aquecedor 23.[00057] The heater end fitting 2 includes a heater thermally driven portion 20, a heater end fold portion 21, a heater end base portion 22, and a heater end crimp portion 23.

[00058] Uma porção de base terminal de aquecedor 22 é conformada como uma placa plana que se estende de maneira axial. A porção de dobramento terminal de aquecedor 21 é formada através do dobramento da porção de extremidade distal do aquecedor terminal porção de base 22 de volta para a porção de extremidade proximal do aquecedor terminal porção de base 22.[00058] A heater end base portion 22 is shaped like a flat plate that extends axially. The heater end folding portion 21 is formed by folding the distal end portion of the base heater portion 22 back into the proximal end portion of the heater end portion of the base portion 22.

[00059] A porção de dobramento terminal de aquecedor 21 é configurada tal que a porção de contato terminal 20 provida na porção de extremidade distal do aquecedor terminal porção de base 22 pode ser polarizada para o eletrodo de aquecedor 52 provido na superfície do aquecedor 5.[00059] The heater terminal folding portion 21 is configured such that the terminal contact portion 20 provided on the distal end portion of the terminal heater base portion 22 can be polarized to the heater electrode 52 provided on the surface of the heater 5.

[00060] A porção de contato terminal de aquecedor 20 contata de maneira resiliente o eletrodo de aquecedor 52, provendo desta forma a continuidade elétrica.[00060] The heater terminal contact portion 20 resiliently contacts heater electrode 52, thereby providing electrical continuity.

[00061] A porção de crimpagem 23 é provida na extremidade proximal do aquecedor terminal porção de base 22 para ser crimpado ao núcleo condutor 240 da linha que transporta corrente 24.[00061] The crimp portion 23 is provided at the proximal end of the terminal heater base portion 22 to be crimped to the conductive core 240 of the line carrying current 24.

[00062] A superfície de contato terminal do aquecedor 20 é curvada de maneira convexa como uma esfera para o eletrodo 52. Isto permite que a superfície de contato terminal do aquecedor 20 sempre contate o aquecedor 5 no ponto, em qualquer ângulo com a direção axial do elemento de sensor de gás 4 que o aquecedor 5 está inclinado. Isto permite que a carga de contato F seja mantida constante, garantindo desta forma continuidade elétrica confiável. Deve ser notado que, quando uma porção distai da superfície lateral no sentido da largura do aquecedor 5 está em contato com a superfície interna do elemento de sensor de gás 4, o aquecedor 5 é mantido em um ângulo com a direção axial do elemento de sensor de gás 4.[00062] The terminal contact surface of heater 20 is curved convexly like a sphere for electrode 52. This allows the terminal contact surface of heater 20 to always contact heater 5 at the point, at any angle with the axial direction of the gas sensor element 4 that the heater 5 is tilted. This allows the contact load F to be kept constant, thus ensuring reliable electrical continuity. It should be noted that when a portion distal from the side surface in the width direction of the heater 5 is in contact with the inner surface of the gas sensor element 4, the heater 5 is held at an angle to the axial direction of the sensor element of gas 4.

[00063] Um encaixe terminal negativo 3 da presente modalidade será explicado agora com referência às Figs. 1 A, 4A e 4B.[00063] A negative terminal socket 3 of the present embodiment will now be explained with reference to Figs. 1 A, 4A and 4B.

[00064] O encaixe terminal negativo 3, que é formado usando um material de placa plana de metal tendo uma boa elasticidade e uma boa condutividade elétrica, é provida na porção de extremidade proximal 42 do elemento de sensor de gás 4 para conectar eletricamente com uma linha de sinal negativo 34 para conectar eletricamente o eletrodo de medição 402 e o exterior.[00064] The negative end fitting 3, which is formed using a flat metal plate material having good elasticity and good electrical conductivity, is provided at the proximal end portion 42 of the gas sensor element 4 for electrically connecting with a negative signal line 34 to electrically connect the measuring electrode 402 and the outside.

[00065] O encaixe de terminal negativo (contato) 3 inclui uma porção de condução térmica negativa 30, uma porção de base de terminal negativo 31, e uma porção de crimpagem de terminal negativo 33.[00065] The negative (contact) terminal socket 3 includes a negative thermal conduction portion 30, a negative terminal base portion 31, and a negative terminal crimp portion 33.

[00066] A porção de condução térmica negativa 30 é formada de uma placa plana semelhante ao membro resiliente dobrado em um anel com um diâmetro menor do que um diâmetro externo da porção de extremidade proximal 42 a ser conformado em C na forma da seção transversal, e é polarizado para produzir uma força de pressionamento em direção ao centro da porção de extremidade proximal 42 do elemento de sensor de gás 4.[00066] The negative thermal conduction portion 30 is formed from a flat plate similar to the resilient member folded into a ring with a diameter less than an outer diameter of the proximal end portion 42 to be shaped in C in the form of the cross section, and is polarized to produce a pressing force towards the center of the proximal end portion 42 of the gas sensor element 4.

[00067] A porção de crimpagem de terminal negativo 33 possui um núcleo condutor 340 de uma linha de sinal negativo 34 presa ao mesmo.[00067] The negative terminal crimp portion 33 has a conductive core 340 of a negative signal line 34 attached to it.

[00068] O aquecedor 5 da presente modalidade será explicado agora com referência às Figs. IA, 1B, e 5.[00068] The heater 5 of the present embodiment will now be explained with reference to Figs. IA, 1B, and 5.

[00069] O aquecedor 5, que é um assim chamado aquecedor cerâmico empilhado, é retangular na forma da seção transversal e conformado como uma placa planar alongada.[00069] Heater 5, which is a so-called stacked ceramic heater, is rectangular in shape in cross-section and shaped like an elongated planar plate.

[00070] O aquecedor 5 inclui um par de camadas de isolamento 50 que são formadas de um material isolante, tal como alumina ou semelhantes, e conformado como uma placa plana, um elemento de aquecimento 51 que é incorporado dentro das camadas de isolamento 50 e formado de um material de elemento de aquecimento resistivo bem conhecido, tal como tungsténio, siliceto de molibdênio, rutênio ou semelhantes, produzindo desta forma calor através de energização, um par de eletrodos 52 para conectar eletricamente o elemento de aquecimento 51 e o exterior, leva 520 para conectar eletricamente o elemento de aquecimento 51 e os eletrodos 52, e através dos eletrodos 521.[00070] The heater 5 includes a pair of insulation layers 50 that are formed of an insulating material, such as alumina or the like, and shaped like a flat plate, a heating element 51 that is incorporated within the insulation layers 50 and formed of a well-known resistive heating element material, such as tungsten, molybdenum silicate, ruthenium or the like, thereby producing heat through energization, a pair of electrodes 52 to electrically connect the heating element 51 and the outside, takes 520 to electrically connect heating element 51 and electrodes 52, and through electrodes 521.

[00071] O aquecedor 5 é mantido pelo prendedor de aquecedor 10 provido na extremidade distal do encaixe terminal positivo 1 que pressiona de maneira resiliente contra as superfícies laterais longas do aquecedor 5, onde pelo menos uma borda de fundo da superfície lateral curta do aquecedor 5 está em contato com a parede circunferencial interna do elemento de sensor de gás 4.[00071] The heater 5 is held by the heater fastener 10 provided at the distal end of the positive end fitting 1 which resiliently presses against the long side surfaces of the heater 5, where at least one bottom edge of the short side surface of the heater 5 is in contact with the inner circumferential wall of the gas sensor element 4.

[00072] O alojamento 6 será explicado agora com referência à Fig. 1 A.[00072] Housing 6 will now be explained with reference to Fig. 1 A.

[00073] O alojamento 6 é formado de um material de metal bem conhecido, tal como aço inoxidável ou semelhantes, e conformado de maneira cilíndrica, e retém no mesmo o elemento de sensor de gás 4, onde a porção de detecção 40 do elemento de sensor de gás 4 é presa em uma posição fixa ao longo de uma passagem de fluxo de gás do gás a ser medido.[00073] The housing 6 is formed of a well-known metal material, such as stainless steel or the like, and shaped in a cylindrical manner, and retains therein the gas sensor element 4, where the detection portion 40 of the control element gas sensor 4 is held in a fixed position along a gas flow passage of the gas to be measured.

[00074] O alojamento 6 inclui uma porção de base de alojamento 60 para conter o elemento de sensor de gás 4, uma porção de travamento de elemento 61 para travar e segurar a porção alargada 41 do elemento de sensor de gás 4, uma porção de saliência 62 para prender o revestimento 86 que cobre a extremidade proximal do alojamento 6, uma porção de crimpagem de elemento 63 para prender o elemento de sensor de gás 4 sendo crimpado ao mesmo mesmo, uma porção conformada de maneira cilíndrica 64 para prover um espaço para introduzir no mesmo o gás a ser medido, uma porção de parafuso 65 para prender o sensor de gás 5 em uma posição fixa ao longo da passagem de fluxo de gás do gás a ser medido, uma porção hexagonal 66 para apertar a porção de parafuso 65, e uma porção de crimpagem de cobertura 67 para prender uma cobertura 9 que cobre a porção de detecção 40 do elemento de sensor de gás 4.[00074] The housing 6 includes a housing base portion 60 for containing the gas sensor element 4, a locking portion of element 61 for locking and holding the enlarged portion 41 of the gas sensor element 4, a portion of protrusion 62 for securing the liner 86 covering the proximal end of the housing 6, a crimping portion of element 63 for securing the gas sensor element 4 being crimped thereto, a cylindrically shaped portion 64 to provide a space for introducing the gas to be measured therein, a screw portion 65 to hold the gas sensor 5 in a fixed position along the gas flow passage of the gas to be measured, a hexagonal portion 66 to tighten the screw portion 65 , and a cover crimp portion 67 for attaching a cover 9 that covers the detection portion 40 of the gas sensor element 4.

[00075] O sensor de gás inclui meios de vedação 7 entre o alojamento 6 e o elemento de sensor de gás 4 para a vedação entre os mesmos.[00075] The gas sensor includes sealing means 7 between the housing 6 and the gas sensor element 4 for sealing between them.

[00076] Os meios de vedação 7 incluem um anel de vedação metálico 70 provido entre a porção alargada 41 e a porção de travamento de elemento 61, um pó empacotado 71 provido entre a porção alargada 41 e a porção de crimpagem de elemento 63, conformado de maneira cilíndrica, e formado de um filtro de pó bem conhecido, tal como talco ou semelhantes, isolante cilíndrico 72 formado de alumina ou semelhantes e que pressiona contra o pó empacotado 71, e um anel de vedação metálico 73.[00076] Sealing means 7 includes a metal sealing ring 70 provided between the widened portion 41 and the locking portion of element 61, a packaged powder 71 provided between the widened portion 41 and the crimp portion of element 63, shaped in a cylindrical manner, and formed of a well-known dust filter, such as talc or the like, cylindrical insulator 72 formed of alumina or the like and which presses against the packaged powder 71, and a metal sealing ring 73.

[00077] Meios de fixação lateral proximal 8 serão explicados agora com referência à Fig. IA. Os meios de fixação lateral proximal 8, que são comumente usados em tal sensor de gás como foi descrito acima, é configurado para prender o lado proximal do sensor de gás GS com o encaixe terminal positivo 1, o encaixe terminal de aquecedor 2, o encaixe terminal negativo 3, a linha de sinal positivo 14, o par de linhas que transportam corrente do aquecedor 24, a linha de sinal negativo 34 mantida isolada eletricamente, evitando desta forma a entrada de água, mas permitindo a introdução da atmosfera como um gás de referência.[00077] Proximal lateral fixation means 8 will now be explained with reference to Fig. IA. The proximal lateral fixing means 8, which are commonly used in such a gas sensor as described above, is configured to secure the proximal side of the GS gas sensor with the positive end fitting 1, the heater end fitting 2, the fitting negative terminal 3, the positive signal line 14, the pair of lines carrying current from the heater 24, the negative signal line 34 kept electrically isolated, thus preventing the entry of water, but allowing the introduction of the atmosphere as a reference.

[00078] Os meios de fixação lateral proximal 8 inclui um isolante 80 para reter os encaixes terminais, formado de um material isolante bem conhecido, tal como alumina ou semelhantes, um retentor de isolante 81 que retém de maneira resiliente o isolante 80, um filtro repelente à água bem conhecido 82 formado de uma fibra de flúor ou semelhantes para bloquear a umidade, mas introduz a atmosfera, uma entrada 83 para introduzir a atmosfera, uma borracha de vedação 84 formado de uma borracha resistente ao calor bem conhecida para vedar o lado proximal do sensor de gás GS, e uma porção de crimpagem de revestimento 85 que é frisada na borracha de vedação 84, e um revestimento 86 formado de um material de metal, tal como aço inoxidável ou semelhantes, para cobrir o lado proximal do alojamento 6 para desta forma vedar o lado proximal do sensor de gás GS.[00078] Proximal lateral fastening means 8 includes an insulator 80 to retain the end fittings, formed of a well-known insulating material, such as alumina or the like, an insulator retainer 81 that resiliently retains the insulator 80, a filter well-known water-repellent 82 formed of a fluorine fiber or the like to block moisture, but introduces the atmosphere, an inlet 83 to introduce the atmosphere, a sealing rubber 84 formed of a well-known heat resistant rubber to seal the side proximal to the GS gas sensor, and a crimp portion of liner 85 which is crimped on seal rubber 84, and a liner 86 formed of a metal material, such as stainless steel or the like, to cover the proximal side of housing 6 to seal the proximal side of the GS gas sensor.

[00079] A cobertura 9 será explicado agora com referência à Fig. IA. A cobertura 9 é formada de um material de metal bem conhecido, tal como aço inoxidável, e conformada de maneira cilíndrica para cobrir ou englobar a porção de detecção 40 do elemento de sensor de gás 4, protegendo desta forma a porção de detecção 40.[00079] Coverage 9 will now be explained with reference to Fig. IA. The cover 9 is formed of a well-known metal material, such as stainless steel, and shaped cylindrically to cover or enclose the detection portion 40 of the gas sensor element 4, thereby protecting the detection portion 40.

[00080] Na presente modalidade, a cobertura 9 inclui uma cobertura porção de base 90 conformado como um cilindro fechado em uma das extremidades e tendo, nas suas superfícies lateral e de fundo, orifícios 91 para introduzir e evacuar o gás a ser medido para o interior e a partir do interior da cobertura porção de base 90, e na extremidade proximal da cobertura porção de base 90, um colar de cobertura 92 preso à porção de friso 67 provida na extremidade distal do alojamento 6.[00080] In the present embodiment, the cover 9 includes a base portion cover 90 shaped like a closed cylinder at one end and having, on its side and bottom surfaces, holes 91 for introducing and evacuating the gas to be measured to the inside and from the inside of the base portion cover 90, and at the proximal end of the base portion cover 90, a cover collar 92 attached to the crimp portion 67 provided at the distal end of the housing 6.

[00081] Na presente modalidade, uma distância a partir de uma extremidade proximal do orifício lateral na cobertura porção de base 90 como projetado para o elemento de sensor de gás 4 para a borda de fundo de uma superfície lateral curta do aquecedor 5, em que o aquecedor 5 está em contato com a parede circunferencial interna da porção de detecção 40 do elemento de sensor de gás 4, é definido para uma distância de prevenção de rachadura de exposição à água predeterminada GP (por exemplo, GP >0,17 mm), distância predeterminada a qual pode evitar a região aquecida de maneira direta RDIR de ser exposta de maneira direta à água. A distância de prevenção de rachadura GP pode ser modificada, como for apropriado, como uma função da condutividade térmica do eletrólito sólido da porção de detecção 40 e uma durabilidade e resistência às tensões térmicas.[00081] In the present embodiment, a distance from a proximal end of the side hole in the base portion cover 90 as designed for the gas sensor element 4 to the bottom edge of a short side surface of the heater 5, wherein the heater 5 is in contact with the inner circumferential wall of the detection portion 40 of the gas sensor element 4, it is set to a predetermined water exposure crack prevention distance GP (e.g. GP> 0.17 mm) , predetermined distance which can prevent the directly heated RDIR region from being directly exposed to water. The GP crack prevention distance can be modified, as appropriate, as a function of the thermal conductivity of the solid electrolyte of the detection portion 40 and a durability and resistance to thermal stresses.

[00082] Várias vantagens da presente modalidade serão explicadas agora com referência à Fig. 6A e 6B. Como mostrado na Fig. 6A, uma temperatura de uma região aquecida de maneira direta RDIR da porção de detecção 40 aumenta rapidamente, região na qual uma temperatura máxima Tmax (por exemplo, 1000 a 1400 °C) do aquecedor 5 com o elemento de aquecimento 51 incorporado no mesmo pode ser alcançado através da condução térmica direta a partir dos pontos de contato da porção de detecção 40 em que a porção de extremidade distal do aquecedor 5 está em contato com a parede circunferencial interna da porção de detecção 40. A temperatura da porção de detecção 40 diminui gradualmente com o aumento da distância da região aquecida de maneira direta RDIR como uma função a condutividade térmica do eletrólito sólido.[00082] Several advantages of the present modality will now be explained with reference to Fig. 6A and 6B. As shown in Fig. 6A, a temperature of a region directly heated RDIR of the detection portion 40 increases rapidly, a region in which a maximum temperature Tmax (for example, 1000 to 1400 ° C) of the heater 5 with the heating element 51 incorporated therein can be achieved by direct thermal conduction from the contact points of the detection portion 40 where the distal end portion of the heater 5 is in contact with the inner circumferential wall of the detection portion 40. The temperature of the detection portion 40 gradually decreases with increasing distance from the directly heated RDIR region as a function of the thermal conductivity of the solid electrolyte.

[00083] Na Fig. 6A, a condução térmica direta é indicada pelas setas sólidas grossas e finas, e a transferência térmica indireta causada pela radiação térmica é indicada pelas setas pontilhadas.[00083] In Fig. 6A, the direct thermal conduction is indicated by the thick and thin solid arrows, and the indirect thermal transfer caused by the thermal radiation is indicated by the dotted arrows.

[00084] Na Fig. 6B, o exemplo comparativo indicado pela linha pontilhada mostra uma distribuição de temperatura com um eixo central do aquecedor 5z e um eixo central da porção de detecção 40z do elemento de sensor de gás mantido coincidente. Um primeiro exemplo indicado pela linha pontilhada mostra uma distribuição de temperatura com a temperatura máxima do aquecedor 5 da presente modalidade que é a mesma que a temperatura máxima do exemplo comparativo. Um segundo exemplo indicado pela linha sólida mostra uma distribuição de temperatura com a temperatura máxima do aquecedor 5 da presente modalidade é definida baixa com a temperatura da região aquecida de maneira direta TDIR que é maior do que a temperatura de ativação Tact.[00084] In Fig. 6B, the comparative example indicated by the dotted line shows a temperature distribution with a central axis of the heater 5z and a central axis of the detection portion 40z of the gas sensor element kept coincident. A first example indicated by the dotted line shows a temperature distribution with the maximum temperature of the heater 5 of the present embodiment which is the same as the maximum temperature of the comparative example. A second example indicated by the solid line shows a temperature distribution with the maximum temperature of the heater 5 of the present mode is defined as low with the temperature of the directly heated region TDIR which is higher than the activation temperature Tact.

[00085] No exemplo comparativo, como a energia produzida pelo aquecedor 5z é usada para aquecer a atmosfera introduzido, como um gás de referência, em um espaço entre o sensor de gás e a porção de detecção 40, a temperatura da porção de detecção 40 é diminuída.[00085] In the comparative example, as the energy produced by the heater 5z is used to heat the atmosphere introduced, as a reference gas, in a space between the gas sensor and the detection portion 40, the temperature of the detection portion 40 is decreased.

[00086] No primeiro exemplo, como o calor produzido pelo aquecedor 5 pode ser transferido de maneira direta para um lado da porção de detecção 40 que o aquecedor 5 está diretamente em contato sem cair da superfície temperatura do aquecedor 5, a temperatura da lateral da porção de detecção 40 é muito maior do que a temperatura de ativação Tact e a temperatura da outra lateral da porção de detecção 40 que o aquecedor 5 não está diretamente em contato com seu inferior se comparado com o exemplo comparativo.[00086] In the first example, as the heat produced by heater 5 can be transferred directly to one side of the detection portion 40 that heater 5 is in direct contact without falling from the surface heater temperature 5, the temperature of the side of the heater detection portion 40 is much higher than the activation temperature Tact and the temperature on the other side of detection portion 40 that heater 5 is not directly in contact with its lower one compared to the comparative example.

[00087] De maneira vantajosa, o sensor de gás GS usando o eletrólito sólido pode detectar o componente específico do gás a ser medido quando pelo menos uma porção do eletrólito sólido é ativada. Isto ocorre pois, na presença de uma diferença na concentração de oxigênio entre o gás de referência e o gás a ser medido, uma diferença na voltagem entre o eletrodo de referência 401 e o eletrodo de medição 402 pode ser detectada.[00087] Advantageously, the GS gas sensor using the solid electrolyte can detect the specific component of the gas to be measured when at least a portion of the solid electrolyte is activated. This is because, in the presence of a difference in the oxygen concentration between the reference gas and the gas to be measured, a difference in voltage between the reference electrode 401 and the measurement electrode 402 can be detected.

[00088] Portanto, no primeiro exemplo, a ativação pode ser alcançada mais cedo do que no exemplo comparativo.[00088] Therefore, in the first example, activation can be achieved earlier than in the comparative example.

[00089] Em adição, como, quando a temperatura de pelo menos uma porção da porção de detecção 40 excede a temperatura de ativação, o sensor de gás pode trabalhar, a temperatura máxima do aquecedor 5 pode ser diminuída como no segundo exemplo, o que leva a custos reduzidos e distribuição de temperatura reduzida dentro da porção de detecção 40, atenuando desta forma tensões térmicas e evitando assim a rachadura de exposição à água.[00089] In addition, as, when the temperature of at least a portion of the detection portion 40 exceeds the activation temperature, the gas sensor can work, the maximum temperature of the heater 5 can be decreased as in the second example, which it leads to reduced costs and reduced temperature distribution within the detection portion 40, thereby attenuating thermal stresses and thus preventing cracking of exposure to water.

[00090] Várias variações da cobertura 9a-9c serão explicadas agora com referência às Figs. 7A, 7B, e 7C.[00090] Various variations of coverage 9a-9c will now be explained with reference to Figs. 7A, 7B, and 7C.

[00091] A Fig. 7A mostra uma primeira variação da cobertura 9a que é projetada com múltiplos copos (tendo uma pluralidade de coberturas 90a), onde uma distância mínima a partir de uma projeção de a extremidade mais proximal do orifício proximal 91a na cobertura mais interna 90a para o elemento de sensor de gás 4 para a borda de fundo da superfície lateral curta do aquecedor 5, em que o aquecedor 5 está em contato com a parede circunferencial interna da porção de detecção 40 do elemento de sensor de gás 4 é definido para uma distância de prevenção de rachadura de exposição à água predeterminada GP1. Isto pode evitar a exposição direta da região aquecida de maneira direta RDIR para a água ou a umidade.[00091] Fig. 7A shows a first variation of the cover 9a that is projected with multiple cups (having a plurality of covers 90a), where a minimum distance from a projection of the most proximal end of the proximal hole 91a in the most covering inner 90a for the gas sensor element 4 for the bottom edge of the short side surface of the heater 5, where the heater 5 is in contact with the inner circumferential wall of the detection portion 40 of the gas sensor element 4 is defined for a predetermined water exposure crack prevention distance GP1. This can avoid direct exposure of the directly heated RDIR region to water or moisture.

[00092] A Fig. 7B mostra uma segunda variação da cobertura 9b que é projetada com dois copos e possui orifícios 91b apenas nas superfícies de fundo das coberturas 90b, onde uma distância mínima dentre as distâncias a partir das posições das projeções dos orifícios 91a nas superfícies de fundo das coberturas 90b para o elemento de sensor de gás 4 para a borda de fundo da superfície lateral curta do aquecedor 5, em que o aquecedor 5 está em contato com a parede circunferencial interna da porção de detecção 40 do elemento de sensor de gás 4, é definido para uma distância de prevenção de rachadura de exposição à água predeterminada GP2.[00092] Fig. 7B shows a second variation of the cover 9b that is designed with two cups and has holes 91b only on the bottom surfaces of the covers 90b, where a minimum distance between the positions of the projections of the holes 91a in the bottom surfaces of the covers 90b for the gas sensor element 4 for the bottom edge of the short side surface of the heater 5, where the heater 5 is in contact with the inner circumferential wall of the detection portion 40 of the sensor element gas 4, is set to a predetermined water crack prevention distance GP2.

[00093] Com esta configuração, mesmo quando a umidade ou a água que entro no sensor de gás através de um trajeto de intrusão é fixado ao fundo da porção de detecção 40 do elemento de sensor de gás, a temperatura do fundo da porção de detecção 40 é menor do que a temperatura da região aquecida de maneira direta RDIR em alguns graus, o que reduz as tensões térmicas. Assim, o sensor de gás se torna menos susceptível à rachadura de exposição à água do eletrólito sólido.[00093] With this configuration, even when the moisture or water entering the gas sensor via an intrusion path is fixed to the bottom of the detection portion 40 of the gas sensor element, the temperature of the bottom of the detection portion 40 is lower than the temperature of the directly heated RDIR region by a few degrees, which reduces thermal stresses. Thus, the gas sensor becomes less susceptible to cracking water exposure from the solid electrolyte.

[00094] A Fig. 7C mostra uma terceira variação da cobertura 9c que é livre de cobertura e provida com a conformado de maneira cilíndrica mortalha 67c que se estende (ou está em protrusão) de maneira axial a partir da extremidade distal do alojamento 6 para englobar a porção de detecção 40 do elemento de sensor de gás 4, onde uma distância mínima a partir de uma projeção de a extremidade distal da mortalha 67c para a porção de detecção 40 do elemento de sensor de gás 4 para a borda de fundo do aquecedor 5, em que a superfície lateral curta do aquecedor 5 está em contato com a parede circunferencial interna da porção de detecção 40 do elemento de sensor de gás 4, é definido para uma distância de prevenção de rachadura de exposição à água predeterminada GP3.[00094] Fig. 7C shows a third variation of the cover 9c that is free of cover and provided with the cylindrical shaped shroud 67c that extends (or is protruding) axially from the distal end of the housing 6 to encompass the detection portion 40 of the gas sensor element 4, where a minimum distance from a projection from the distal end of the shroud 67c to the detection portion 40 of the gas sensor element 4 to the bottom edge of the heater 5, where the short side surface of the heater 5 is in contact with the inner circumferential wall of the detection portion 40 of the gas sensor element 4, is defined for a predetermined water exposure crack prevention distance GP3.

[00095] A porção de detecção 40 pode ser exposta à umidade ou água até uma posição da projeção da extremidade distal da mortalha 67c para o elemento de sensor de gás 4.[00095] The detection portion 40 can be exposed to moisture or water to a position of the projection from the distal end of the shroud 67c onto the gas sensor element 4.

[00096] Com esta configuração, como a posição da projeção da extremidade distal da mortalha 67c para o elemento de sensor de gás 4 é a distância GP3 separada da borda de fundo do aquecedor 5, em que a superfície lateral curta do aquecedor 5 está em contato com a parede circunferencial interna da porção de detecção 40 do elemento de sensor de gás 4, a temperatura da porção de detecção 40 na posição da projeção da extremidade distal da mortalha 67c para o elemento de sensor de gás 4 é menor do que a temperatura da região aquecida de maneira direta RDIR em alguns graus, o que reduz tensões térmicas. Assim, o sensor de gás se toma menos susceptível a rachadura de exposição à água do eletrólito sólido.[00096] With this configuration, as the position of the projection from the distal end of the shroud 67c to the gas sensor element 4 is the distance GP3 separated from the bottom edge of the heater 5, where the short side surface of the heater 5 is in contact with the inner circumferential wall of the detection portion 40 of the gas sensor element 4, the temperature of the detection portion 40 in the projection position of the distal end of the shroud 67c to the gas sensor element 4 is less than the temperature of the region directly heated RDIR by a few degrees, which reduces thermal stresses. Thus, the gas sensor becomes less susceptible to cracking exposure to water from the solid electrolyte.

[00097] A forma (ou perfil) do prendedor de aquecedor 10 do encaixe terminal positivo 1 da presente invenção não está limitada à forma como foi definida acima, mas pode ser modificada para as formas, como for apropriado, como mostrado na Fig. 8A, 8B, 9A, e 9B.[00097] The shape (or profile) of the heater fastener 10 of the positive end fitting 1 of the present invention is not limited to the shape as defined above, but can be modified to the shapes, as appropriate, as shown in Fig. 8A , 8B, 9A, and 9B.

[00098] Uma primeira variação do prendedor de aquecedor 10 a será explicado agora com referência às Figs. 8A e 8B.[00098] A first variation of the heater fastener 10a will now be explained with reference to Figs. 8A and 8B.

[00099] Na presente variação, as superfícies de contato para pressionar contra os lados opostos do aquecedor 5 são conformados em onda, retendo desta forma o aquecedor 5 em vários pontos.[00099] In the present variation, the contact surfaces for pressing against the opposite sides of the heater 5 are shaped in a wave, thus retaining the heater 5 at various points.

[000100] Isto permite que o aquecedor 5 seja mantido radialmente móvel. Em adição, isto pode dispersar forças de pressionamento, atenuando desta forma tensões residuais dentro do aquecedor 5, e evitando assim a rachadura de exposição à água.[000100] This allows heater 5 to be kept radially mobile. In addition, this can disperse pressing forces, thereby attenuating residual stresses within the heater 5, and thus preventing cracking of water exposure.

[000101] Uma segunda variação do prendedor de aquecedor 10b será explicado agora com referência às Figs. 9A e 9B.[000101] A second variation of the heater fastener 10b will now be explained with reference to Figs. 9A and 9B.

[000102] Na presente variação, uma placa plana de material resiliente é dobrada, conformada em C na forma da seção transversal, e então porções de extremidade opostas da placa conformada em C são adicionalmente dobradas de volta para dentro.[000102] In the present variation, a flat plate of resilient material is folded, shaped into C in the shape of the cross section, and then opposite end portions of the shaped plate C are additionally folded back inward.

[000103] Assim, as porções de contato 102 b para pressionar contra os lados opostos do aquecedor 5 são dobradas conformadas em R com um raio predeterminado R.[000103] Thus, the contact portions 102 b for pressing against the opposite sides of the heater 5 are folded in R-shape with a predetermined radius R.

[000104] Com as superfícies de contato 102b curvadas de maneira convexa, mesmo tal forma (ou perfil) do prendedor de aquecedor 10 do encaixe terminal positivo 1 pode pressionar de maneira resiliente contra os lados opostos do aquecedor 5 enquanto permite que o aquecedor se mova de maneira radial, o que pode prover vantagens similares como na modalidade acima.[000104] With contact surfaces 102b convexly curved, even such a shape (or profile) of the heater clamp 10 of the positive end fitting 1 can resiliently press against the opposite sides of the heater 5 while allowing the heater to move radially, which can provide similar advantages as in the above modality.

[000105] Muitas modificações e outras modalidades da invenção serão pensadas por um perito na técnica a qual esta invenção pertence tendo o benefício dos ensinamentos apresentados nas descrições anteriores e nos desenhos associados. Portanto, deve ser entendido que a invenção não está limitada às modalidades específicas divulgadas e que modificações e outras modalidades são intencionadas de estar incluídas dentro do escopo das reivindicações anexas. Apesar de os termos específicos serem empregados aqui, eles são usados em um sentido genérico e descritivo apenas e não para propósitos de limitação.[000105] Many modifications and other modalities of the invention will be devised by an expert in the technique to which this invention belongs having the benefit of the teachings presented in the previous descriptions and the associated drawings. Therefore, it should be understood that the invention is not limited to the specific modalities disclosed and that modifications and other modalities are intended to be included within the scope of the appended claims. Although specific terms are used here, they are used in a generic and descriptive sense only and not for purposes of limitation.

Claims

1. Gas sensor (GS) to detect a specific component in a gas to be measured, the gas sensor characterized by the fact that it comprises: a gas sensor element (4) shaped like a closed cylinder at one end, the gas sensor element including a detection portion (40) formed from a solid electrolyte base layer (400) with at least specific ion conductivity, a reference electrode layer (401) to be in contact with a gas reference, and a measurement electrode layer (402) to be in contact with the gas to be measured; a heater (5) extending axially and rectangularly in the form of the cross section, and configured to heat the gas sensor element (4); a terminal socket (1) including a heater clamp (10) to secure the heater (5) within the gas sensor element (4); and a cylindrical housing (6) for holding the detection portion (40) in the gas to be measured, wherein the heater holder (10) includes a pair of contact surfaces (102) provided on both sides of the base portion (100) of the heater clamp (10) to resiliently press against long side surfaces of the heater (5) such that at least one bottom edge of one of the short side surfaces of the heater (5) is in contact with the circumferential wall gas sensor element (4), the heater clamp (10) has a release (CL) between the base portion (100) of the heater clamp (10) and a short side surface of the heater (5) in an opposite side from the short side surface of the heater (5) whose bottom edge is in contact with the inner circumferential wall of the gas sensor element (4), and the pair of contact surfaces (102) of the heater fastener (10) has open ends widening in a direction facing the sup short side surface of the heater (5) whose bottom edge is in contact with the inner circumferential wall of the gas sensor element (4).

2. Gas sensor (GS) according to claim 1, characterized by the fact that the pair of contact surfaces (102) are convexly curved towards a heater gripping direction with a predetermined retainer radius (R ).

Gas sensor (GS) according to claim 1 or 2, characterized by the fact that it additionally comprises a cylindrical shaped cover (9) at the distal end of the housing (6), to encompass the detection portion (40) of the gas sensor element (4), the cover (9) having an orifice (91) inside to introduce the gas to be measured, the cover (9) which is configured such that a minimum distance from a projection of a proximal end of the orifice for the gas sensor element (4) to the bottom edge of the short side surface of the heater (5), where the short side surface of the heater (5) is in contact with the inner circumferential wall of the detection portion (40) of the gas sensor element (4), is set to a predetermined water exposure crack prevention distance (GP).

Gas sensor (GS) according to claim 1 or 2, characterized by the fact that it additionally comprises a plurality of cylindrically shaped covers (9a) arranged in a multi-cup design, at the distal end of the housing (6) , to encompass the detection portion (40) of the gas sensor element (4), the covers (9a) that are configured such that a minimum distance from a projection of the most proximal end of the proximal hole (91a) in the cover innermost (90a) for the gas sensor element (4) for the bottom edge of the short side surface of the heater (5), where the heater (5) is in contact with the inner circumferential wall of the detection portion ( 40) of the gas sensor element (4) is set to a predetermined water exposure crack prevention distance (GP1).

Gas sensor (GS) according to claim 1 or 2, characterized in that it additionally comprises a shroud (67c) which is shaped cylindrically and extends axially from the distal end of the housing (6 ) to encompass the detection portion (40) of the gas sensor element (4), the shroud that is configured such that a minimum distance from a projection from the distal end of the shroud (67c) to the detection portion (40 ) from the gas sensor element (4) to the bottom edge of the heater (5), where the short side surface of the heater (5) is in contact with the inner circumferential wall of the detection portion (40) of the heater element gas sensor (4), is set to a predetermined water exposure crack prevention distance (GP3).

Gas sensor (GS) according to any one of claims 1, 2, 4 to 6, characterized in that a distance between the pair of contact surfaces (102) of the heater clamp (10) increases by one direction from which the pair of contact surfaces (102) are pressed against long side surfaces of the heater (5) to the open ends of the pair of contact surfaces (102) of the heater fastener (10).

7. Gas sensor (GS) to detect a specific component in a gas to be measured, the gas sensor characterized by the fact that it comprises: a gas sensor element (4) shaped like a closed cylinder at one end, the gas sensor element including a detection portion (40) formed from a solid electrolyte base layer (400) with at least specific ion conductivity, a reference electrode layer (401) to be in contact with a gas reference, and a measurement electrode layer (402) to be in contact with the gas to be measured; a heater (5) extending axially and rectangularly in the form of the cross section, and configured to heat the gas sensor element (4); a terminal socket (1) including a heater clamp (10) to secure the heater (5) within the gas sensor element (4); and a cylindrical housing (6) for holding the detection portion (40) in the gas to be measured, wherein the heater holder (10) includes a pair of contact surfaces (102) provided on both sides of the base portion (100) of the heater clamp (10) to resiliently press against long side surfaces of the heater (5) such that at least one bottom edge of one of the short side surfaces of the heater (5) is in contact with the circumferential wall gas sensor element (4), the heater clamp (10) has a release (CL) between the base portion (100) of the heater clamp (10) and a short side surface of the heater (5) opposite from the short side surface of the heater (5) whose bottom edge is in contact with the inner circumferential wall of the gas sensor element (4), and the pair of contact surfaces (102) of the heater fastener (10) has open ends widening in a direction toward the lat surface short heater side (5) opposite from the short side surface of the heater (5) whose bottom edge is in contact with the inner circumferential wall of the gas sensor element (4).