JP2006090842A - Gas sensor - Google Patents

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Tatsuya Okumura
達也 奥村
Tomohiro Nakamura
友洋 中村
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Niterra Co Ltd
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NGK Spark Plug Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas sensor in which airtightness is ensured by reducing the gap between an inner peripheral surface of the insertion hole of a holder and a plate surface of a sensor element. <P>SOLUTION: In the gas sensor 1, the sizes of the gaps formed between the inner peripheral surfaces of the insertion holes 22 and 31, which are respectively provided to the holder 21 and a sleeve 30, and the plate surface of the sensor element 10 are together restricted to 0.7 mm or below. By restricting these gaps together, penetration of an exhaust gas into the gaps is suppressed and penetration of the exhaust gas into the gas sensor 1 from the gaps is further suppressed. Accordingly, the airtightness in the gas sensor 1 is ensured. Further, even if vibration is applied to the gas sensor 1, leakage of talc powder 23 charged in the space between the holder 21 and the sleeve 30 to the outside from the gaps is suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関より排出される排気ガス中の特定ガス成分を検出するためのセンサ素子を内蔵したガスセンサに関するものである。   The present invention relates to a gas sensor incorporating a sensor element for detecting a specific gas component in exhaust gas discharged from an internal combustion engine.

従来、自動車などから発生する排気ガス中の特定ガス成分を検出するセンサ素子を備えたガスセンサが知られている。このようなガスセンサは、板体の長手方向の一端部に排気ガス中の特定ガスを検知する検知部が形成されたセンサ素子と、当該センサ素子の検知部を露出する形態で、前記センサ素子の径方向周囲を取り囲む略筒状の主体金具を備えている。このセンサ素子は、一対の電極で挟まれた固体電解質からなる層を少なくとも一層以上備えた長板状の素子として構成され、さらに、そのセンサ素子には、センサ素子を加熱して活性化する板状のヒータが積層されたものが一般的に知られている。そして、略筒状の主体金具に板体のセンサ素子を保持するために、主体金具の内側にて保持されるホルダ、充填粉末、スリーブがセンサ素子の検知側(以後、先端側という。)から順に備えられている。   Conventionally, a gas sensor including a sensor element that detects a specific gas component in exhaust gas generated from an automobile or the like is known. Such a gas sensor has a sensor element in which a detection unit for detecting a specific gas in the exhaust gas is formed at one end in the longitudinal direction of the plate body, and a form in which the detection unit of the sensor element is exposed. A substantially cylindrical metal shell surrounding the periphery in the radial direction is provided. This sensor element is configured as a long plate-like element having at least one layer made of a solid electrolyte sandwiched between a pair of electrodes, and further includes a plate that heats and activates the sensor element. In general, a stack of heaters in a shape is known. In order to hold the plate-shaped sensor element in the substantially cylindrical metal shell, the holder, the filling powder, and the sleeve held inside the metal shell are from the detection side (hereinafter referred to as the front end side) of the sensor element. In order.

このうち、ホルダおよびスリーブは、セラミックで形成され、外観が略円筒状を呈している。さらに、そのホルダおよびスリーブには、センサ素子の長手方向に直交する断面形状に沿った略長方形状の挿通孔が中心軸に沿って各々設けられている。よって、センサ素子はこれら各挿通孔に挿通して保持される。なお、センサ素子は、製造上、その長手方向において僅かな反りを生じることがあるため、センサ素子をホルダおよびスリーブの挿通孔内に配置した際、ホルダおよびスリーブの各挿通孔の内周面と、センサ素子の板面との間に若干の隙間を設け、その隙間によってセンサ素子の反りを吸収している。そして、主体金具の後端側がスリーブ側に加締められ、充填粉末がスリーブ側からホルダ側に向かって加圧されることにより、主体金具の内側が密閉され、ガスセンサ内の気密性が保持される。   Among these, the holder and the sleeve are made of ceramic and have an approximately cylindrical appearance. Further, the holder and the sleeve are each provided with a substantially rectangular insertion hole along the central axis along a cross-sectional shape orthogonal to the longitudinal direction of the sensor element. Therefore, the sensor element is inserted and held in each insertion hole. Since the sensor element may be slightly warped in the longitudinal direction in manufacturing, when the sensor element is disposed in the insertion hole of the holder and the sleeve, the inner peripheral surface of each insertion hole of the holder and the sleeve A slight gap is provided between the sensor element and the surface of the sensor element, and the warp of the sensor element is absorbed by the gap. Then, the rear end side of the metal shell is crimped to the sleeve side, and the filling powder is pressurized from the sleeve side toward the holder side, whereby the inside of the metal shell is sealed and the airtightness in the gas sensor is maintained. .

しかし、上記のようなガスセンサは、実際には自動車の排気管に固定されるため、排気管から伝熱される熱を受けて主体金具が膨張し、主体金具とホルダとの間に隙間を生じることがあった。そして、その隙間が生じたガスセンサに振動が加えられると、加圧充填された充填粉末が、この隙間を介して主体金具の先端側に徐々に漏れることがあった。そこで、例えば、ホルダのタルク粉末(充填粉末)に対向する端面におけるセンサ素子近傍部分を、主体金具近傍の部分よりもスリーブ側に向けて突出させることにより、タルク粉末が加圧される際に、その突出する部分からの応力を受けて、ホルダと主体金具との境界付近のタルク粉末を固くすることができるガスセンサが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−71626号公報
However, since the gas sensor as described above is actually fixed to the exhaust pipe of an automobile, the metal shell expands by receiving heat transferred from the exhaust pipe, and a gap is formed between the metal shell and the holder. was there. When vibration is applied to the gas sensor in which the gap is generated, the filled powder that has been pressure-filled may gradually leak to the front end side of the metal shell through the gap. Therefore, for example, when the talc powder is pressurized by projecting the portion near the sensor element on the end surface facing the talc powder (filled powder) of the holder toward the sleeve side from the portion near the metal shell, A gas sensor that can harden talc powder in the vicinity of the boundary between the holder and the metal shell by receiving stress from the protruding portion has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
JP 2002-71626 A

しかしながら、特許文献1に記載のガスセンサでは、主体金具とホルダとの間の隙間は密閉されても、ホルダの挿通孔の内周面と、センサ素子の板面との間には、上記したように、センサ素子の反りを吸収するための隙間が設けられており、その隙間を軸方向に垂直に切断したときの面積が相対的に大きくなると、排気ガスがその隙間に侵入しやすくなり、さらには、ホルダの挿通孔の隙間からガスセンサ内に排気ガスが侵入しやすくなり、ガスセンサ内の気密性が低下するという問題点があった。   However, in the gas sensor described in Patent Document 1, even if the gap between the metal shell and the holder is sealed, the gap between the inner peripheral surface of the insertion hole of the holder and the plate surface of the sensor element is as described above. In addition, a gap for absorbing the warp of the sensor element is provided, and if the area when the gap is cut perpendicular to the axial direction is relatively large, the exhaust gas easily enters the gap. However, there is a problem that the exhaust gas easily enters the gas sensor from the gap of the insertion hole of the holder, and the airtightness in the gas sensor is lowered.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ホルダの挿通孔の内周面と、センサ素子の板面との間にできる隙間を小さくすることで、センサ内の気密性を確保できるガスセンサを提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and by reducing the gap formed between the inner peripheral surface of the insertion hole of the holder and the plate surface of the sensor element, the airtightness in the sensor is improved. It aims at providing the gas sensor which can be ensured.

上記目的を達成するために、請求項1に係る発明のガスセンサによれば、板体の長手方向の一端部にガスを検知する検知部が形成されたセンサ素子と、当該センサ素子の検知部を露出する形態で、前記センサ素子の径方向周囲を取り囲む略筒状の主体金具と、当該主体金具の内側にて保持され、前記センサ素子が挿通される第1の軸孔を有するホルダとを備えたガスセンサであって、前記センサ素子の板面に直交するように前記センサ素子の長手方向に切断したとき、前記センサ素子の板面と前記第1の軸孔の内周面との前記センサ素子の長手方向に垂直な短手方向の距離の総和が0.7mm以下であることを特徴とするガスセンサ。   In order to achieve the above object, according to the gas sensor of the first aspect of the present invention, a sensor element in which a detection part for detecting gas is formed at one end in the longitudinal direction of the plate member, and a detection part of the sensor element are provided. In an exposed form, a substantially cylindrical metal shell that surrounds the periphery of the sensor element in the radial direction, and a holder that is held inside the metal shell and has a first shaft hole through which the sensor element is inserted. Gas sensor, wherein the sensor element between the plate surface of the sensor element and the inner peripheral surface of the first shaft hole when cut in the longitudinal direction of the sensor element so as to be orthogonal to the plate surface of the sensor element A gas sensor characterized in that the sum of the distances in the short direction perpendicular to the longitudinal direction is 0.7 mm or less.

また、請求項2に係る発明のガスセンサによれば、請求項1に記載の発明の構成に加え、前記ホルダに対して前記検知部とは反対側に配置されると共に、前記主体金具の内側にて保持され、前記センサ素子が挿通される第2の軸孔を有するスリーブを備え、前記センサ素子の板面に直交するように前記センサ素子の長手方向に切断したとき、前記センサ素子の板面と前記第2の軸孔の内周面との前記センサ素子の長手方向に垂直な短手方向の距離の総和が0.7mm以下であることを特徴とする。   Further, according to the gas sensor of the invention of claim 2, in addition to the configuration of the invention of claim 1, the gas sensor is disposed on the opposite side of the detection unit with respect to the holder and on the inner side of the metal shell. And a plate surface of the sensor element when the sensor element is cut in the longitudinal direction of the sensor element so as to be orthogonal to the plate surface of the sensor element. And the inner peripheral surface of the second shaft hole is 0.7 mm or less in total in the short direction perpendicular to the longitudinal direction of the sensor element.

また、請求項3に係る発明のガスセンサによれば、請求項2に記載の発明の構成に加え、前記主体金具の内側において、前記ホルダと前記スリーブとに挟まれる隙間には、充填粉末が配置されていることを特徴とする。   Further, according to the gas sensor of the invention of claim 3, in addition to the configuration of the invention of claim 2, in the inside of the metal shell, a filling powder is disposed in a gap sandwiched between the holder and the sleeve. It is characterized by being.

請求項1に係る発明のガスセンサによれば、センサ素子の板面に直交するようにセンサ素子の長手方向に切断したとき、センサ素子の板面と第1の軸孔の内周面とのセンサ素子の長手方向に垂直な短手方向の距離の総和が0.7mm以下に調整されている。これにより、第1の軸孔の内周面とセンサ素子の板面との間にできる隙間の軸方向に垂直に切断したときの面積が相対的に小さくなる。したがって、排気ガスがその隙間に侵入するのを抑制でき、その隙間から排気ガスがセンサ内に侵入するのを抑制できるため、センサ内の気密性が確保されるガスセンサを得ることができる。   According to the gas sensor of the first aspect of the invention, when the sensor element is cut in the longitudinal direction of the sensor element so as to be orthogonal to the plate surface of the sensor element, the sensor between the plate surface of the sensor element and the inner peripheral surface of the first shaft hole. The sum of the distances in the short direction perpendicular to the longitudinal direction of the element is adjusted to 0.7 mm or less. Thereby, the area when cut perpendicularly to the axial direction of the gap formed between the inner peripheral surface of the first shaft hole and the plate surface of the sensor element becomes relatively small. Therefore, the exhaust gas can be prevented from entering the gap, and the exhaust gas can be prevented from entering the sensor through the gap, so that a gas sensor that ensures airtightness in the sensor can be obtained.

ところで、上記に示したように、センサ素子の反りを吸収するための隙間は、ホルダの挿通孔の内周面とセンサ素子の外周面との間に設けられているだけでなく、スリーブの内周面とセンサ素子の外周面との間にも設けられている。このとき、このスリーブの挿通孔の内周面とセンサ素子の外周面との間にできる隙間の軸方向に垂直に切断したときの面積が相対的に大きくなると、主体金具内に流入してきた排気ガスがこの隙間に侵入しやすくなり、更には、その隙間からセンサ内に侵入しやすくなることで、センサの気密性が低下することがある。   By the way, as shown above, the gap for absorbing the warp of the sensor element is not only provided between the inner peripheral surface of the insertion hole of the holder and the outer peripheral surface of the sensor element, but also inside the sleeve. It is also provided between the peripheral surface and the outer peripheral surface of the sensor element. At this time, if the area when cut perpendicular to the axial direction of the gap formed between the inner peripheral surface of the insertion hole of the sleeve and the outer peripheral surface of the sensor element becomes relatively large, the exhaust gas flowing into the metal shell The gas can easily enter the gap, and further, the gas can easily enter the sensor through the gap, so that the airtightness of the sensor may be lowered.

そこで、請求項2に係る発明のガスセンサによれば、請求項1に記載の発明の効果に加え、センサ素子の板面に直交するようにセンサ素子の長手方向に切断したとき、センサ素子の板面と第2の軸孔の内周面とのセンサ素子の長手方向に垂直な短手方向の距離の総和が0.7mm以下に調整されている。これにより、第2の軸孔の内周面とセンサ素子の板面との間にできる隙間の軸方向に垂直に切断したときの面積についても相対的に小さくなる。したがって、主体金具内に排気ガスが流入しても、その隙間に排気ガスが侵入するのを防止できるので、センサ内の気密性がさらに確保され、より信頼性の高いガスセンサを提供することができる。   Therefore, according to the gas sensor of the invention of claim 2, in addition to the effect of the invention of claim 1, when the sensor element plate is cut in the longitudinal direction of the sensor element so as to be orthogonal to the plate surface of the sensor element, The sum of the distances in the short direction perpendicular to the longitudinal direction of the sensor element between the surface and the inner peripheral surface of the second shaft hole is adjusted to 0.7 mm or less. As a result, the area of the gap formed between the inner peripheral surface of the second shaft hole and the plate surface of the sensor element when cut perpendicular to the axial direction is also relatively small. Therefore, even if the exhaust gas flows into the metal shell, the exhaust gas can be prevented from entering the gap, so that the airtightness in the sensor is further secured and a more reliable gas sensor can be provided. .

ところで、ホルダとスリーブとの間には、上述したように、充填粉末が配置され、主体金具の後端側がスリーブ側に加締められることで、充填粉末がスリーブ側からホルダ側に向かって加圧されることにより、ガスセンサ内の気密性が確保されることがある。しかし、このようなガスセンサが使用に供されると、このガスセンサに振動が与えられることがある。これにより、ガスセンサ内部に配置した充填粉末がホルダまたはスリーブの各挿通孔の内周面とガスセンサ素子の板面との間にできる隙間から外部に漏れることがあり、ガスセンサの気密性が低下することがある。そこで、本発明のように、ホルダまたはスリーブとガスセンサ素子との間にできる隙間の距離の総和をそれぞれ0.7mm以下とすることで、ガスセンサに振動が与えられたとしても、充填粉末が隙間から外部に漏れることを抑制でき、ガスセンサの気密性を確保することができる。なお、充填粉末としては、滑石が挙げられる。   By the way, as described above, the filling powder is disposed between the holder and the sleeve, and the back end side of the metal shell is crimped to the sleeve side, so that the filling powder is pressurized from the sleeve side toward the holder side. As a result, airtightness in the gas sensor may be secured. However, when such a gas sensor is put into use, vibration may be given to the gas sensor. Thereby, the filling powder arranged inside the gas sensor may leak to the outside through a gap formed between the inner peripheral surface of each insertion hole of the holder or the sleeve and the plate surface of the gas sensor element, and the gas sensor's airtightness is lowered. There is. Therefore, as in the present invention, by setting the total distance of the gaps formed between the holder or sleeve and the gas sensor element to be 0.7 mm or less, even if vibration is given to the gas sensor, the filled powder can be removed from the gaps. Leakage to the outside can be suppressed, and airtightness of the gas sensor can be ensured. In addition, talc is mentioned as a filling powder.

なお、センサ素子とホルダまたはスリーブとの軸が略同一になっていることが好ましい。ホルダまたはスリーブとガスセンサ素子との間にできる隙間の距離の総和をそれぞれ0.7mm以下となることで、充填粉末が隙間から外部に漏れることを抑制できるが、センサ素子とホルダまたはスリーブとの軸が略同一となることで、センサ素子の一方の板面とホルダまたはスリーブの内周面との隙間とセンサ素子の他方の板面(一方の板面とは反対側)とホルダまたはスリーブの内周面との隙間との距離が略同一となり、更に、充填粉末が隙間から漏れることを抑制できる。   In addition, it is preferable that the axis | shaft of a sensor element and a holder or a sleeve is substantially the same. By reducing the total distance of the gaps formed between the holder or sleeve and the gas sensor element to 0.7 mm or less, it is possible to suppress the filling powder from leaking outside through the gap, but the shaft of the sensor element and the holder or sleeve Are substantially the same, the gap between one plate surface of the sensor element and the inner peripheral surface of the holder or sleeve, the other plate surface of the sensor element (the side opposite to the one plate surface), and the inside of the holder or sleeve. The distance from the gap to the circumferential surface is substantially the same, and furthermore, the filling powder can be prevented from leaking from the gap.

以下、本発明の一実施の形態であるガスセンサ1について、図面を参照して説明する。図1は、ガスセンサ1の要部破断断面図であり、図2は、センサ素子10の分解斜視図であり、図3は、ホルダ21の挿通孔22にセンサ素子10が内挿した状態を示した斜視図であり、図4は、図3に示すG−G線矢視方向断面図であり、図5は、図3に示すH−H線矢視方向断面図であり、図6は、スリーブ30の斜視図であり、図7は、スリーブ30の挿通孔31にセンサ素子10が内挿した状態を示す斜視図であり、図8は、図7に示すI−I線矢視方向断面図であり、図9は、図7に示すJ−J線矢視方向断面図である。また、以下の説明において、各部材がガスセンサ1に組み込まれた際に、ガスセンサ1の軸方向(図1に示す紙面上下方向)においてセンサ素子10の検知部11側となる方向を先端側、その反対側の方向を後端側とする。   Hereinafter, a gas sensor 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cutaway sectional view of a main part of the gas sensor 1, FIG. 2 is an exploded perspective view of the sensor element 10, and FIG. 3 shows a state in which the sensor element 10 is inserted into the insertion hole 22 of the holder 21. 4 is a cross-sectional view taken along line GG shown in FIG. 3, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line HH shown in FIG. 3, and FIG. 7 is a perspective view of the sleeve 30, FIG. 7 is a perspective view showing a state in which the sensor element 10 is inserted into the insertion hole 31 of the sleeve 30, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line I-I in FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view in the direction of arrows JJ shown in FIG. Further, in the following description, when each member is incorporated in the gas sensor 1, the direction toward the detection unit 11 side of the sensor element 10 in the axial direction of the gas sensor 1 (the vertical direction in the drawing of FIG. 1) is the tip side. The opposite direction is the rear end side.

なお、本実施形態のガスセンサ1は、自動車の排気管に装着されて使用に供され、排気管内を流通する排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサである。図1に示すように、ガスセンサ1は、排気管(図示外)に固定するためのネジ部24が形成された略筒状の主体金具2と、当該主体金具2の内側に内挿され、排気ガス中の特定ガス(例えば、酸素など)の濃度を検知するセンサ素子10と、当該センサ素子10を主体金具2の内側に保持するために、主体金具2の筒内下方から順に積層されるホルダ21、滑石粉末23およびスリーブ30と、当該スリーブ30の後端側に設けられ、センサ素子10と外部の回路とを電気的に接続するための4本のリード線68から延設された接続端子69を内挿し、センサ素子10の後端側を自身の内部に挿入することで、接続端子69と電気的に接続するアルミナ製のセパレータ50と、当該セパレータ50を取り囲んで保護する略円筒状のステンレスからなる保護カバー70と、当該保護カバー70の後端部に嵌入され、保護カバー70の後端部の加締めによって固定されたフッ素ゴム製の栓部材71とを主体にして構成されている。   The gas sensor 1 of the present embodiment is an oxygen sensor that is mounted on an exhaust pipe of an automobile and is used for use, and detects the oxygen concentration in the exhaust gas flowing through the exhaust pipe. As shown in FIG. 1, the gas sensor 1 includes a substantially cylindrical metal shell 2 having a screw portion 24 for fixing to an exhaust pipe (not shown), and is inserted inside the metal shell 2 to exhaust gas. A sensor element 10 that detects the concentration of a specific gas (for example, oxygen) in the gas, and a holder that is stacked in order from the lower side in the cylinder of the metal shell 2 in order to hold the sensor element 10 inside the metal shell 2 21, a talc powder 23 and a sleeve 30, and a connection terminal provided on the rear end side of the sleeve 30 and extending from four lead wires 68 for electrically connecting the sensor element 10 and an external circuit. 69 is inserted, and the rear end side of the sensor element 10 is inserted into itself, whereby an alumina separator 50 that is electrically connected to the connection terminal 69 and a substantially cylindrical shape that surrounds and protects the separator 50. stainless And Ranaru protective cover 70 is fitted into the rear end of the protective cover 70 is configured by mainly a fluorine rubber stopper member 71 fixed by caulking the rear end of the protective cover 70.

そして、ガスセンサ1の先端側(図中下側)では、センサ素子10の検知部11が主体金具2の先端部より露出される。さらに、その主体金具2の先端部には、この検知部11を覆って保護する有底円筒状の内側プロテクタ3と、その内側プロテクタ3を覆う外側プロテクタ4とがそれぞれ、レーザ溶接により固定されている。そして、センサ素子10の検知部11が、ガスセンサ1周囲の雰囲気中に曝されるように、内側プロテクタ3と外側プロテクタ4とには、それぞれ複数の連通孔5,6が開口されている。   And the detection part 11 of the sensor element 10 is exposed from the front-end | tip part of the metal shell 2 in the front end side (lower side in the figure) of the gas sensor 1. Furthermore, a bottomed cylindrical inner protector 3 that covers and protects the detector 11 and an outer protector 4 that covers the inner protector 3 are fixed to the front end of the metal shell 2 by laser welding. Yes. A plurality of communication holes 5 and 6 are opened in the inner protector 3 and the outer protector 4 so that the detection unit 11 of the sensor element 10 is exposed to the atmosphere around the gas sensor 1.

次に、センサ素子10について説明する。図2に示すように、板状のセンサ素子10は、自身の先端部(検知部11)を主体金具2の先端から突出させて露出させた状態で主体金具2の内側に保持されている。   Next, the sensor element 10 will be described. As shown in FIG. 2, the plate-like sensor element 10 is held inside the metal shell 2 in a state where its tip end (detection unit 11) protrudes from the tip of the metal shell 2 and is exposed.

本実施の形態のセンサ素子10は、図1に示すように、酸素濃淡電池素子12と、この酸素濃淡電池素子12に積層された基体14とを備える。酸素濃淡電池素子12は、ジルコニア(ZrO)に安定化剤としてイットリア(Y)、又はカルシア(CaO)を添加してなる部分安定化ジルコニアの検出層111を備える。また、検出層111の基体14に向かう面に、基準電極132が直接に接触するように配置され、検出層111の基体14とは反対側の面に、検知電極131が直接に接触するように配置される。この検知電極131には、検出層111の長手方向に沿って導体リード部133が、また、基準電極132には、検出層111の長手方向に沿って導体リード部134が、それぞれ延設されている。 As shown in FIG. 1, the sensor element 10 of the present embodiment includes an oxygen concentration cell element 12 and a base 14 laminated on the oxygen concentration cell element 12. The oxygen concentration cell element 12 includes a partially stabilized zirconia detection layer 111 formed by adding yttria (Y 2 O 3 ) or calcia (CaO) as a stabilizer to zirconia (ZrO 2 ). Further, the reference electrode 132 is disposed so as to be in direct contact with the surface of the detection layer 111 facing the base 14, and the detection electrode 131 is in direct contact with the surface of the detection layer 111 opposite to the base 14. Be placed. The detection electrode 131 has a conductor lead portion 133 extending along the longitudinal direction of the detection layer 111, and the reference electrode 132 has a conductor lead portion 134 extending along the longitudinal direction of the detection layer 111. Yes.

導体リード部133の端末は、外部回路接続用の接続端子69(図1参照)に接続される。また、導体リード部134の端末は、検出層111を貫通するスルーホール115を介して、接続端子69に接続されるための信号取り出し用端子114と接続される。なお、検知電極131、基準電極132、導体リード部133、導体リード部134及び信号取り出し用端子114は、Pt、Rh、Pd等を挙げることができる。   The terminal of the conductor lead part 133 is connected to a connection terminal 69 (see FIG. 1) for connecting an external circuit. Further, the end of the conductor lead part 134 is connected to a signal extraction terminal 114 for connection to the connection terminal 69 through a through hole 115 penetrating the detection layer 111. Examples of the detection electrode 131, the reference electrode 132, the conductor lead portion 133, the conductor lead portion 134, and the signal extraction terminal 114 include Pt, Rh, and Pd.

検出層111の表面には、検知電極131を挟み込むようにして、検知電極131自身を被毒から防御するための多孔質状の電極保護層155が形成されている。また、接続端子69と接続される部分を除いて、導体リード部133を挟み込むようにして、検出層111を保護するための絶縁層52が形成される。   On the surface of the detection layer 111, a porous electrode protection layer 155 is formed to protect the detection electrode 131 itself from poisoning so as to sandwich the detection electrode 131. Further, the insulating layer 52 for protecting the detection layer 111 is formed so as to sandwich the conductor lead portion 133 except for the portion connected to the connection terminal 69.

一方、基体14は、Pt、Rh、及びPd等から形成される発熱抵抗体121を備える。この発熱抵抗体121は、絶縁性の良好な例えばアルミナを主体として形成される第1基層122と第2基層123とに挟持される。この発熱抵抗体121は、発熱面積をできるだけ多くして、検知電極131と基準電極132が検出層111を介して対向配置してなる部分(いわゆる検知部)を集中的に加熱することができるように、例えば蛇行状又はジグザグ状等に形成される発熱部212と、この発熱部212の端部からさらにこの基体14も長手方向に沿って延在する一対のリード部213とを有する。そして、この一対のリード部213の、前記発熱部212とは反対側には、端部211を有する。この端部211は、外部回路接続用の接続端子69と接続される一対のヒータ通電端子232と、第2基層123を貫通する2つのスルーホール231を介して電気的に接続されている。   On the other hand, the base 14 includes a heating resistor 121 formed of Pt, Rh, Pd, or the like. The heat generating resistor 121 is sandwiched between a first base layer 122 and a second base layer 123 formed mainly of alumina having good insulation properties. The heat generating resistor 121 increases the heat generation area as much as possible, and can intensively heat a portion (so-called detection portion) in which the detection electrode 131 and the reference electrode 132 are arranged to face each other with the detection layer 111 interposed therebetween. In addition, the heat generating part 212 is formed in, for example, a meandering shape or a zigzag shape, and the base 14 is further extended from the end of the heat generating part 212 along the longitudinal direction. An end portion 211 is provided on the opposite side of the pair of lead portions 213 from the heat generating portion 212. The end portion 211 is electrically connected to a pair of heater energization terminals 232 connected to the connection terminal 69 for connecting an external circuit via two through holes 231 penetrating the second base layer 123.

さらに、図1に示すように、センサ素子10の先端側のうち少なくとも排気ガスに晒される電極(検知電極)の表面上には、耐被毒防止用の多孔質セラミックからなる電極保護層19が形成されている。   Further, as shown in FIG. 1, an electrode protective layer 19 made of a porous ceramic for preventing poisoning is formed on at least the surface of the electrode (detection electrode) exposed to the exhaust gas in the front end side of the sensor element 10. Is formed.

次に、ホルダ21について説明する。図1および図3に示すように、ホルダ21は略円筒状に形成され、その内側には、センサ素子10を内挿するための挿通孔22が設けられている。そして、図3に示すように、挿通孔22の中心軸に直交する方向の断面は、センサ素子10の断面形状に沿った略長方形状に形成されている。さらに、挿通孔22の内周面と、センサ素子10の板面との間には隙間Aが形成されている。この隙間Aは、センサ素子10が、ホルダ21およびスリーブ30によって保持されたときに、センサ素子10の長手方向における製造上生じる僅かな反りを吸収するためのものである。そして、その隙間Aの大きさは、以下の条件の下に限定されている。   Next, the holder 21 will be described. As shown in FIGS. 1 and 3, the holder 21 is formed in a substantially cylindrical shape, and an insertion hole 22 for inserting the sensor element 10 is provided inside thereof. As shown in FIG. 3, the cross section in the direction orthogonal to the central axis of the insertion hole 22 is formed in a substantially rectangular shape along the cross sectional shape of the sensor element 10. Further, a gap A is formed between the inner peripheral surface of the insertion hole 22 and the plate surface of the sensor element 10. The gap A is for absorbing a slight warp that occurs in manufacturing in the longitudinal direction of the sensor element 10 when the sensor element 10 is held by the holder 21 and the sleeve 30. The size of the gap A is limited under the following conditions.

図4に示すように、センサ素子10を内挿するホルダ21を、センサ素子10の板面に直交するように、センサ素子10の長手方向に切断したとき、センサ素子10の厚さ方向(図4の左右方向)における隙間Aの総和の距離を距離Bとする。この距離Bは、センサ素子10の厚さ方向の一方の板面14aと、挿通孔22の内周面22aとの距離をB1とし、センサ素子10の厚さ方向の一方の板面14aとは反対側の板面12aと、挿通孔22の内周面22bとの距離をB2としたときに、距離B=B1+B2として定義する。一方、図5に示すように、センサ素子10の幅方向(図5の左右方向)における隙間Aの総和の距離を距離Cとする。この距離Cは、センサ素子10の幅方向の一方の板面10aと、挿通孔22の内周面22cとの距離をC1とし、センサ素子10の幅方向の一方の板面10aとは反対側の板面10bと、挿通孔22の内周面22dとの距離をC2としたときに、距離C=C1+C2として定義する。そして、本実施形態では、距離Bおよび距離Cは、0.7mm以下に各々限定される。なお、距離Bおよび距離Cを限定した理由およびその効果については後述する。   As shown in FIG. 4, when the holder 21 into which the sensor element 10 is inserted is cut in the longitudinal direction of the sensor element 10 so as to be orthogonal to the plate surface of the sensor element 10, the thickness direction of the sensor element 10 (FIG. 4), the distance of the sum of the gaps A in the left-right direction (4) is a distance B. This distance B is the distance between one plate surface 14a in the thickness direction of the sensor element 10 and the inner peripheral surface 22a of the insertion hole 22 is B1, and is the one plate surface 14a in the thickness direction of the sensor element 10 When the distance between the opposite plate surface 12a and the inner peripheral surface 22b of the insertion hole 22 is B2, the distance is defined as B = B1 + B2. On the other hand, as shown in FIG. 5, the distance C is the total distance of the gaps A in the width direction of the sensor element 10 (left-right direction in FIG. 5). The distance C is defined as a distance between one plate surface 10a in the width direction of the sensor element 10 and the inner peripheral surface 22c of the insertion hole 22 and is opposite to the one plate surface 10a in the width direction of the sensor element 10. When the distance between the plate surface 10b and the inner peripheral surface 22d of the insertion hole 22 is C2, the distance is defined as C = C1 + C2. In the present embodiment, the distance B and the distance C are each limited to 0.7 mm or less. The reason why the distance B and the distance C are limited and the effect will be described later.

なお、図4に示すB1、B2、又は図5に示すC1、C2が、「センサ素子の板面に直交するようにセンサ素子の長手方向に切断したとき、センサ素子の板面と第1の軸孔の内周面とのセンサ素子の長手方向に垂直な短手方向の距離」に相当し、図4に示す距離B及び図5に示す距離Cが、「総和」に相当する。また、図3に示す挿通孔22が、「第1の軸孔」に相当する。   Note that B1 and B2 shown in FIG. 4 or C1 and C2 shown in FIG. 5 indicate that “when the sensor element is cut in the longitudinal direction so as to be orthogonal to the sensor element plate surface, 4 corresponds to “the distance in the short direction perpendicular to the longitudinal direction of the sensor element with respect to the inner peripheral surface of the shaft hole”, and the distance C shown in FIG. 4 and the distance C shown in FIG. 5 correspond to “sum”. Further, the insertion hole 22 shown in FIG. 3 corresponds to a “first shaft hole”.

そして、図1に示すように、このようなホルダ21は、挿通孔22にセンサ素子10を内挿した状態で、略筒状の金属製ホルダ20の内側に内挿されている。さらに、センサ素子10およびホルダ21を保持する金属製ホルダ20が、主体金具2の後端側から挿入されている。また、主体金具2の先端側の内側には、その内径が先端に向かって細くなった段部9が形成されている。そして、その段部9に対して、金属製ホルダ20の軸線方向一端部が係合することにより、センサ素子10を内挿するホルダ21が、主体金具2の内側にて位置決め固定されている。さらに、ホルダ21が固定された主体金具2内には、滑石粉末23が圧縮充填されている。これにより、主体金具2の内側において、金属製ホルダ20およびホルダ21が固定されるとともに、センサ素子10が主体金具2に対して位置決め固定されている。なお、滑石粉末23の圧縮は、後述するスリーブ30が主体金具2内に組み込まれる際に、そのスリーブ30によって加圧されることにより行われる。   As shown in FIG. 1, such a holder 21 is inserted inside a substantially cylindrical metal holder 20 with the sensor element 10 inserted in the insertion hole 22. Further, a metal holder 20 that holds the sensor element 10 and the holder 21 is inserted from the rear end side of the metal shell 2. Further, a stepped portion 9 whose inner diameter becomes narrower toward the tip is formed inside the tip of the metal shell 2. The holder 21 for inserting the sensor element 10 is positioned and fixed inside the metal shell 2 by engaging one end of the metal holder 20 in the axial direction with the stepped portion 9. Furthermore, talc powder 23 is compressed and filled in the metal shell 2 to which the holder 21 is fixed. Thereby, the metal holder 20 and the holder 21 are fixed inside the metal shell 2, and the sensor element 10 is positioned and fixed with respect to the metal shell 2. The talc powder 23 is compressed by being pressed by the sleeve 30 when a sleeve 30 described later is incorporated into the metal shell 2.

次に、滑石粉末23について説明する。図1に示す滑石粉末23は、主体金具2の内側において、ホルダ21とスリーブ30とに挟まれる隙間に圧縮充填される。なお、本実施形態で使用するこの滑石粉末23は、中国海城地区産の滑石(含水珪酸マグネシウム:3MgO・4SiO・HO)を主成分とし、その滑石に珪酸ナトリウム(通称、水ガラス:NaO・nSiO・xHO、n,xは係数)を混合したものである。 Next, the talc powder 23 will be described. The talc powder 23 shown in FIG. 1 is compressed and filled in a gap between the holder 21 and the sleeve 30 inside the metal shell 2. The talc powder 23 used in the present embodiment is mainly composed of talc (hydrous magnesium silicate: 3MgO.4SiO 2 .H 2 O) from Haicheng District, China, and sodium silicate (commonly called water glass) is used as the talc. : Na 2 O · nSiO 2 · xH 2 O, n, x is a mixture of a factor).

次に、スリーブ30について説明する。図1および図6に示すように、アルミナ製のスリーブ30は、多段円筒状に形成されている。そして、スリーブ30には、その軸線方向に沿って挿通孔31が設けられ、この挿通孔31にセンサ素子10が挿通される。そして、図6に示すように、ホルダ21の挿通孔22と同様、挿通孔31の中心軸に直交する方向の断面は、センサ素子10の断面形状に沿った略長方形状に形成されている。   Next, the sleeve 30 will be described. As shown in FIGS. 1 and 6, the alumina sleeve 30 is formed in a multi-stage cylindrical shape. The sleeve 30 is provided with an insertion hole 31 along the axial direction thereof, and the sensor element 10 is inserted into the insertion hole 31. As shown in FIG. 6, like the insertion hole 22 of the holder 21, the cross section in the direction orthogonal to the central axis of the insertion hole 31 is formed in a substantially rectangular shape along the cross-sectional shape of the sensor element 10.

また、図6に示すように、スリーブ30の後端面(図中上側の面)には、スリーブ30の軸線方向に沿って後端方向(図中上方向)に向かう一対の素子ガイド33が突設されている。各素子ガイド33には、センサ素子10の短手方向の両端(長手側の両側縁)を案内するため、挿通孔31の内周から連続する溝35がそれぞれ設けられている。この溝35の長さは、スリーブ30が組み付けられた際に、センサ素子10がはみ出さない程度の長さとなっている。また、溝35の深さは、溝35に案内されるセンサ素子10の、導体リード部133の端末、信号取り出し用端子114および一対のヒータ通電端子232(図2参照)の少なくとも一部が露出される深さとなっている。また、溝35の幅は、センサ素子10の厚みより少し広めに形成されている。   Further, as shown in FIG. 6, a pair of element guides 33 projecting in the rear end direction (upward in the drawing) along the axial direction of the sleeve 30 protrudes from the rear end surface (upper surface in the drawing) of the sleeve 30. It is installed. Each element guide 33 is provided with a groove 35 continuous from the inner periphery of the insertion hole 31 in order to guide both ends (both edges on the long side) of the sensor element 10 in the short direction. The length of the groove 35 is such a length that the sensor element 10 does not protrude when the sleeve 30 is assembled. The depth of the groove 35 is such that at least a part of the terminal of the conductor lead 133, the signal extraction terminal 114, and the pair of heater energization terminals 232 (see FIG. 2) of the sensor element 10 guided by the groove 35 is exposed. The depth is to be. Further, the width of the groove 35 is formed slightly wider than the thickness of the sensor element 10.

そして、図7に示すように、スリーブ30の挿通孔31にセンサ素子10が内挿され、そのセンサ素子10の短手方向の両端が、一対の素子ガイド33によって案内されている。さらに、挿通孔31の内周面と、センサ素子10の板面との間には所定の隙間Dが形成されている。この隙間Dは、センサ素子10が、ホルダ21およびスリーブ30によって保持されたときに、ホルダ21の隙間Aとともに、センサ素子10の長手方向における製造上生じる僅かな反りを吸収するためのものである。そして、その隙間Dは、以下の条件の下に限定されている。   As shown in FIG. 7, the sensor element 10 is inserted into the insertion hole 31 of the sleeve 30, and both ends of the sensor element 10 in the short direction are guided by a pair of element guides 33. Furthermore, a predetermined gap D is formed between the inner peripheral surface of the insertion hole 31 and the plate surface of the sensor element 10. The gap D is for absorbing a slight warp produced in the longitudinal direction of the sensor element 10 together with the gap A of the holder 21 when the sensor element 10 is held by the holder 21 and the sleeve 30. . And the gap D is limited under the following conditions.

図8に示すように、センサ素子10を内挿するスリーブ30を、センサ素子10の板面に直交するように、センサ素子10の長手方向に切断したとき、センサ素子10の厚さ方向(図8の左右方向)における隙間Dの総和の距離を距離Eとする。この距離Eは、センサ素子10の厚さ方向の一方の板面14aと、挿通孔31の内周面31aとの距離をE1とし、センサ素子10の厚さ方向の一方の板面14aとは反対側の板面14bと、挿通孔31の内周面31bとの距離をE2としたときに、距離E=E1+E2として定義する。一方、図9に示すように、センサ素子10の幅方向(図9の左右方向)における隙間Dの総和の距離を距離Fとする。この距離Fは、センサ素子10の幅方向の一方の板面10aと、挿通孔31の内周面31cとの距離をF1とし、センサ素子10の幅方向の一方の板面10aとは反対側の板面10bと、挿通孔31の内周面31dとの距離をF2としたときに、距離F=F1+F2として定義する。そして、本実施形態では、距離Eおよび距離Fも、0.7mm以下に各々限定される。なお、距離Eおよび距離Fを限定した理由およびその効果については後述する。   As shown in FIG. 8, when the sleeve 30 for inserting the sensor element 10 is cut in the longitudinal direction of the sensor element 10 so as to be orthogonal to the plate surface of the sensor element 10, the thickness direction of the sensor element 10 (FIG. The total distance of the gaps D in the horizontal direction of 8) is defined as a distance E. The distance E is a distance between one plate surface 14 a in the thickness direction of the sensor element 10 and the inner peripheral surface 31 a of the insertion hole 31, and is one plate surface 14 a in the thickness direction of the sensor element 10. When the distance between the opposite plate surface 14b and the inner peripheral surface 31b of the insertion hole 31 is E2, the distance is defined as E = E1 + E2. On the other hand, as shown in FIG. 9, the distance F is the total distance of the gaps D in the width direction of the sensor element 10 (left and right direction in FIG. 9). The distance F is the distance between one plate surface 10a in the width direction of the sensor element 10 and the inner peripheral surface 31c of the insertion hole 31 and is opposite to the one plate surface 10a in the width direction of the sensor element 10. When the distance between the plate surface 10b and the inner peripheral surface 31d of the insertion hole 31 is F2, the distance is defined as F = F1 + F2. In the present embodiment, the distance E and the distance F are also limited to 0.7 mm or less, respectively. The reason why the distance E and the distance F are limited and the effect will be described later.

なお、図8に示すE1、E2、又は図9に示すF1、F2が、「センサ素子の板面に直交するようにセンサ素子の長手方向に切断したとき、センサ素子の板面と第2の軸孔の内周面とのセンサ素子の長手方向に垂直な短手方向の距離」に相当し、図8に示す距離E及び図9に示す距離Fが、「総和」に相当する。また、図6に示す挿通孔31が、「第2の軸孔」に相当する。   E1 and E2 shown in FIG. 8 or F1 and F2 shown in FIG. 9 indicate that “when the sensor element is cut in the longitudinal direction so as to be orthogonal to the sensor element plate surface, 8 corresponds to the distance in the short direction perpendicular to the longitudinal direction of the sensor element with respect to the inner peripheral surface of the shaft hole, and the distance F shown in FIG. 8 and the distance F shown in FIG. 9 correspond to “sum”. Further, the insertion hole 31 shown in FIG. 6 corresponds to a “second shaft hole”.

そして、図1に示すように、ホルダ21およびスリーブ30によって保持されたセンサ素子10が主体金具2の内側に収容された状態では、センサ素子10の、導体リード部133の端末、信号取り出し用端子114および一対のヒータ通電端子232(図2参照)は、主体金具2のかしめ部7側(ガスセンサ1の後端側)より露出される。さらに、主体金具2のかしめ部7が内側に折り曲げられてかしめられると、内部に介在されたステンレス製のリング部材8を介して、スリーブ30が主体金具2の先端側に向かって押圧される。すると滑石粉末23が加圧され、ホルダ21およびスリーブ30とに挟まれた空間を隙間なく埋めるので、ホルダ21およびスリーブ30によって保持されたセンサ素子10が、主体金具2内に気密的に保持固定される。   As shown in FIG. 1, in the state where the sensor element 10 held by the holder 21 and the sleeve 30 is accommodated inside the metal shell 2, the terminal of the conductor lead portion 133 of the sensor element 10 and the signal extraction terminal 114 and the pair of heater energization terminals 232 (see FIG. 2) are exposed from the caulking portion 7 side (the rear end side of the gas sensor 1) of the metal shell 2. Further, when the caulking portion 7 of the metal shell 2 is bent and caulked inward, the sleeve 30 is pressed toward the distal end side of the metal shell 2 via the stainless steel ring member 8 interposed inside. Then, the talc powder 23 is pressurized and the space between the holder 21 and the sleeve 30 is filled without a gap, so that the sensor element 10 held by the holder 21 and the sleeve 30 is airtightly held and fixed in the metal shell 2. Is done.

次に、本発明の要部であるホルダ21の挿通孔22における隙間Aと、スリーブ30の挿通孔31における隙間Dとを限定した理由について説明する。上記説明したように、図1に示す隙間Aおよび隙間Dは、センサ素子10が、ホルダ21およびスリーブ30によって保持されたときに、センサ素子10の長手方向において製造上生じる僅かな反りを吸収するものである。しかし、これら隙間Aおよび隙間Dが大きいと、それら隙間Aおよび隙間Dから滑石粉末23が外部に漏れる不具合を生じる。例えば、ガスセンサ1が、排気管内にその先端部を水平面より下側に向けて固定される場合、滑石粉末23はその重力によって隙間Aから外部に漏れてしまう。一方、それとは反対に、ガスセンサ1が、排気管内にその先端部を水平面より上側に向けて固定される場合、滑石粉末23はその重力によって隙間Dから外部に漏れてしまう。さらに、隙間Aおよび隙間Dが大きい場合、排気管内を通過する排気ガスが、ホルダ21の挿通孔22の隙間Aから侵入し、滑石粉末23を介して、スリーブ30の挿通孔31の隙間Dに侵入するため、ガスセンサ1内に排気ガスが侵入することから、センサ内の気密性が低下し、排気ガス中の酸素濃度を正確に検出できなくなる不具合も生じる。   Next, the reason why the gap A in the insertion hole 22 of the holder 21 and the gap D in the insertion hole 31 of the sleeve 30 which are the main parts of the present invention are limited will be described. As described above, the gap A and the gap D shown in FIG. 1 absorb a slight warp produced in the longitudinal direction of the sensor element 10 when the sensor element 10 is held by the holder 21 and the sleeve 30. Is. However, if the gap A and the gap D are large, there arises a problem that the talc powder 23 leaks from the gap A and the gap D to the outside. For example, when the gas sensor 1 is fixed in the exhaust pipe with its front end facing below the horizontal plane, the talc powder 23 leaks to the outside from the gap A due to its gravity. On the other hand, when the gas sensor 1 is fixed in the exhaust pipe with its tip end upward from the horizontal plane, the talc powder 23 leaks to the outside through the gap D due to its gravity. Further, when the gap A and the gap D are large, the exhaust gas passing through the exhaust pipe enters from the gap A of the insertion hole 22 of the holder 21 and enters the gap D of the insertion hole 31 of the sleeve 30 via the talc powder 23. Since the gas enters the exhaust gas, the gas sensor 1 is deteriorated in airtightness and the oxygen concentration in the exhaust gas cannot be accurately detected.

そこで、これらの不具合を防止するため、本実施形態のガスセンサ1では、図4および図5に示す隙間Aにおける距離Bおよび距離Cと、図8および図9に示す隙間Dにおける距離Eおよび距離Fとが、それぞれ0.7mm以下となるように限定した。なお、以下の説明では、便宜上、距離Bおよび距離Cの何れも「隙間Aの距離」といい、距離Eおよび距離Fの何れも「隙間Dの距離」ということにする。   Therefore, in order to prevent these problems, in the gas sensor 1 of the present embodiment, the distance B and the distance C in the gap A shown in FIGS. 4 and 5 and the distance E and the distance F in the gap D shown in FIGS. Are limited to 0.7 mm or less. In the following description, for the sake of convenience, both the distance B and the distance C are referred to as “the distance of the gap A”, and both the distance E and the distance F are referred to as “the distance of the gap D”.

以上説明した本発明により限定された隙間Aおよび隙間Dの距離(0.7mm以下)の効果を確認するために、ガスセンサ1の性能試験を以下のようにして行った。以下、図10に示す試験結果に基づいて説明する。図10は、試験結果について示すグラフである。この試験は、隙間Aおよび隙間Dの距離をともに変えたガスセンサを複数用意し、それらガスセンサを差圧式のリークテスタのチャンバーに取り付けておこなったものである。そして、圧力0.6MPaでの、ガスセンサ1の隙間Aおよび隙間Dからセンサ内に流れた1分間当たりの雰囲気のもれ量を、リーク量(ml/min)として計測したものである。さらに、リーク量の基準値を、隙間Aおよび隙間Dから滑石粉末23が漏れることない数値として、0.15ml/minと設定した。そして、ガスのリーク量がその基準値(0.15ml/min)以下となるガスセンサ1の隙間A・隙間Dの距離(mm)の範囲を求めた。   In order to confirm the effect of the distance A and the distance D (0.7 mm or less) limited by the present invention described above, the performance test of the gas sensor 1 was performed as follows. Hereinafter, a description will be given based on the test results shown in FIG. FIG. 10 is a graph showing the test results. This test was performed by preparing a plurality of gas sensors in which the distances of the gap A and the gap D were both changed, and attaching these gas sensors to the chamber of a differential pressure type leak tester. The leak amount of the atmosphere per minute flowing into the sensor from the gap A and the gap D of the gas sensor 1 at a pressure of 0.6 MPa was measured as a leak amount (ml / min). Furthermore, the reference value of the leak amount was set to 0.15 ml / min as a numerical value at which the talc powder 23 does not leak from the gap A and the gap D. Then, the range of the distance (mm) between the gap A and the gap D of the gas sensor 1 in which the amount of gas leakage is equal to or less than the reference value (0.15 ml / min) was obtained.

次に、試験結果について説明する。図10に示す結果に基づいて考察すると、隙間A・隙間Dの距離(mm)が約0.7mmを超えると、リーク量が0.15ml/minを超えるガスセンサが見られた。そして、隙間A・隙間Dの距離が0.7mmよりもさらに長いガスセンサでは、ガスのリーク量が急激に増加する傾向を示した。したがって、本発明では、隙間A・隙間Dの距離(mm)を0.7mm以下に各々設定することにより、センサ内の気密性を確保し、かつ滑石粉末23の外部漏れを防止できるガスセンサ1を提供することができた。   Next, test results will be described. Considering based on the results shown in FIG. 10, when the distance (mm) between the gap A and the gap D exceeds about 0.7 mm, a gas sensor with a leakage amount exceeding 0.15 ml / min was found. And in the gas sensor in which the distance between the gap A and the gap D is longer than 0.7 mm, the gas leak amount tended to increase rapidly. Therefore, in the present invention, the gas sensor 1 that can ensure airtightness in the sensor and prevent external leakage of the talc powder 23 by setting the distance (mm) between the gap A and the gap D to 0.7 mm or less, respectively. Could be provided.

以上説明したように、本実施形態のガスセンサ1では、ホルダ21およびスリーブ30に設けられた挿通孔22および挿通孔31において、各挿通孔の内周面と、センサ素子10の板面とにできる隙間Aおよび隙間Dの大きさを限定したものである。そして、これら隙間Aおよび隙間Dをともに0.7mm以下に限定することで、排気ガスが隙間Aから主体金具2内に侵入するのを防止できる。さらに、主体金具2内に侵入した排気ガスが、さらに滑石粉末23に浸透し、隙間Dを通過することにより、ガスセンサ1内部の気密性が低下するのを防止することができる。また、ホルダ21とスリーブ30との間に充填された滑石粉末23が、隙間A・隙間Dから外部に漏れるのを防止することができる。したがって、センサ内の気密性を確保しつつ、センサ内部に充填された滑石粉末23の外部漏れを防止することにより、信頼性の高いガスセンサを提供することができる。   As described above, in the gas sensor 1 of the present embodiment, the insertion hole 22 and the insertion hole 31 provided in the holder 21 and the sleeve 30 can be used as the inner peripheral surface of each insertion hole and the plate surface of the sensor element 10. The size of the gap A and the gap D is limited. Then, by limiting both the gap A and the gap D to 0.7 mm or less, it is possible to prevent the exhaust gas from entering the metal shell 2 from the gap A. Furthermore, it is possible to prevent the exhaust gas that has entered the metal shell 2 from further penetrating into the talc powder 23 and passing through the gap D, thereby reducing the gas tightness inside the gas sensor 1. Further, the talc powder 23 filled between the holder 21 and the sleeve 30 can be prevented from leaking outside through the gap A and the gap D. Therefore, it is possible to provide a highly reliable gas sensor by preventing external leakage of the talc powder 23 filled in the sensor while ensuring airtightness in the sensor.

なお、本発明は各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、本実施の形態では、ホルダ21の挿通孔22と、スリーブ30の挿通孔31との2つの挿通孔におけるセンサ素子10の板面との隙間Aおよび隙間Dの両方の距離が0.7mm以下となっているが、少なくとも隙間Aおよび隙間Dの何れかの一方の挿通孔の隙間が0.7mm以下になっていればよい。   Needless to say, the present invention can be modified in various ways. For example, in the present embodiment, the distances of both the gap A and the gap D between the plate hole of the sensor element 10 in the two insertion holes of the insertion hole 22 of the holder 21 and the insertion hole 31 of the sleeve 30 are 0.7 mm. Although it is below, the clearance gap of at least one of the clearance gap A and the clearance gap D should just be 0.7 mm or less.

板状に形成されたセンサ素子を用いた酸素センサ、全領域空燃比センサ、NOセンサ等の各種ガスセンサに適用できる。 Applicable oxygen sensor using the sensor element formed in a plate shape, the wideband air-fuel ratio sensor, various gas sensors, such as NO X sensor.

ガスセンサ1の要部破断断面図である。2 is a cutaway sectional view of a main part of the gas sensor 1. FIG. センサ素子10の分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of a sensor element 10. FIG. ホルダ21の挿通孔22にセンサ素子10が内挿した状態を示す斜視図である。3 is a perspective view showing a state where the sensor element 10 is inserted into the insertion hole 22 of the holder 21. FIG. 図3に示すG−G線矢視方向断面図である。It is a GG arrow direction sectional view taken on the line shown in FIG. 図3に示すH−H線矢視方向断面図である。It is a HH arrow direction sectional view shown in FIG. スリーブ30の斜視図である。3 is a perspective view of a sleeve 30. FIG. スリーブ30の挿通孔31にセンサ素子10が内挿した状態を示す斜視図である。4 is a perspective view showing a state where the sensor element 10 is inserted into the insertion hole 31 of the sleeve 30. FIG. 図7に示すI−I線矢視方向断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line I-I in FIG. 7. 図7に示すJ−J線矢視方向断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view in the direction of arrows JJ shown in FIG. 7. 試験結果について示すグラフである。It is a graph shown about a test result.

符号の説明Explanation of symbols

1 ガスセンサ
2 主体金具
10 センサ素子
11 検知部
21 ホルダ
22 挿通孔
23 滑石粉末
30 スリーブ
31 挿通孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas sensor 2 Main metal fitting 10 Sensor element 11 Detection part 21 Holder 22 Insertion hole 23 Talcite powder 30 Sleeve 31 Insertion hole

Claims (3)

板体の長手方向の一端部にガスを検知する検知部が形成されたセンサ素子と、当該センサ素子の検知部を露出する形態で、前記センサ素子の径方向周囲を取り囲む略筒状の主体金具と、当該主体金具の内側にて保持され、前記センサ素子が挿通される第1の軸孔を有するホルダとを備えたガスセンサであって、
前記センサ素子の板面に直交するように前記センサ素子の長手方向に切断したとき、前記センサ素子の板面と前記第1の軸孔の内周面との前記センサ素子の長手方向に垂直な短手方向の距離の総和が0.7mm以下であることを特徴とするガスセンサ。
A sensor element in which a detection part for detecting gas is formed at one end in the longitudinal direction of the plate body, and a substantially cylindrical metal shell surrounding the sensor element in the radial direction in a form in which the detection part of the sensor element is exposed And a holder having a first shaft hole that is held inside the metal shell and through which the sensor element is inserted,
When cut in the longitudinal direction of the sensor element so as to be orthogonal to the plate surface of the sensor element, the plate surface of the sensor element and the inner peripheral surface of the first shaft hole are perpendicular to the longitudinal direction of the sensor element. A gas sensor characterized in that a sum of distances in a short direction is 0.7 mm or less.
前記ホルダに対して前記検知部とは反対側に配置されると共に、前記主体金具の内側にて保持され、前記センサ素子が挿通される第2の軸孔を有するスリーブを備え、
前記センサ素子の板面に直交するように前記センサ素子の長手方向に切断したとき、前記センサ素子の板面と前記第2の軸孔の内周面との前記センサ素子の長手方向に垂直な短手方向の距離の総和が0.7mm以下であることを特徴とする請求項1に記載のガスセンサ。
The sleeve is disposed on the opposite side to the detection unit with respect to the holder, and is held inside the metal shell, and includes a sleeve having a second shaft hole through which the sensor element is inserted,
When cut in the longitudinal direction of the sensor element so as to be orthogonal to the plate surface of the sensor element, the plate surface of the sensor element and the inner peripheral surface of the second shaft hole are perpendicular to the longitudinal direction of the sensor element. 2. The gas sensor according to claim 1, wherein the sum of the distances in the short direction is 0.7 mm or less.
前記主体金具の内側において、前記ホルダと前記スリーブとに挟まれる隙間には、充填粉末が配置されていることを特徴とする請求項2に記載のガスセンサ。




The gas sensor according to claim 2, wherein a filling powder is disposed in a gap between the holder and the sleeve inside the metal shell.




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