JP2008134219A - Gas sensor and related manufacturing method - Google Patents

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政伸 山内
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas sensor with a reliable and easily-attachable structure, enables its functions and qualities such as air permeability, insulation, response, sealing and the like to be tested in the middle of the manufacturing process of the gas sensor. <P>SOLUTION: The gas sensor includes a detecting unit 10 including a concentration detecting element 140 composed of a bottom-closed cylindrical solid electrolyte body 141 which has inner and outer walls formed with electrodes 142, 143, and a housing 150 and output terminals 111, 121, and includes an output extracting unit 20 including at least signal wires 200, 210, power conducting wires 220, 230, output extracting terminals 202, 212, an insulator 240 and a casing 260. The detecting unit 10 and the output extracting unit 20 are coupled to each other in the insulator 240 by keeping the output terminals 111, 121 in a continuity with the output extracting terminals 202, 212 within the insulator 240. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば自動車エンジン等の排ガス中の特定ガス成分濃度を検出するガスセンサの構造および製造方法に関するものであり、特にコップ型ガスセンサに好適なものである。   The present invention relates to a structure and manufacturing method of a gas sensor that detects the concentration of a specific gas component in exhaust gas such as an automobile engine, and is particularly suitable for a cup-type gas sensor.

従来、自動車エンジン等の内燃機関の排ガス流路に、排ガス中に含まれる酸素等の特定ガス成分の濃度を検知するガスセンサを配設して、検知された特定ガス成分の濃度から空燃比等を算出し、内燃機関の燃焼制御を行っている。   Conventionally, a gas sensor for detecting the concentration of a specific gas component such as oxygen contained in the exhaust gas is disposed in an exhaust gas flow path of an internal combustion engine such as an automobile engine, and the air-fuel ratio or the like is calculated from the detected concentration of the specific gas component. Calculation and combustion control of the internal combustion engine is performed.

このようなガスセンサとして、ジルコニア等の酸素イオン導電性材料を有底円筒状に形成した固体電解質体の内外面に白金等の電極層を施した酸素濃度検出素子と、上記酸素濃度検出素子内に挿入され上記酸素濃度検出素子を加熱するヒータと、上記酸素濃度検出素子からの出力を外部に取り出す出力取出手段と、上記ヒータに通電を行う通電手段とからなる酸素センサ等が広く用いられている。   As such a gas sensor, an oxygen concentration detection element in which an electrode layer such as platinum is applied to the inner and outer surfaces of a solid electrolyte body formed of an oxygen ion conductive material such as zirconia in a bottomed cylindrical shape, and the oxygen concentration detection element An oxygen sensor or the like that includes an inserted heater for heating the oxygen concentration detection element, output extraction means for taking out the output from the oxygen concentration detection element, and energization means for energizing the heater is widely used. .

ところで、近年の自動車産業における価格競争の激化に伴い、この種のガスセンサにおいて、信頼性を向上しつつ、部品点数の削減や組み立て工程の簡素化等に有利なセンサ構造および製造方法を開発することは、コスト削減のための重要な鍵となっている。   By the way, along with intensifying price competition in the automobile industry in recent years, to develop a sensor structure and manufacturing method advantageous in reducing the number of parts and simplifying the assembly process while improving the reliability of this type of gas sensor. Is an important key to cost reduction.

例えば特許文献1の図2には、信頼性が高く、製造容易なガスセンサおよびその製造方法として、酸素センサ素子2と、該酸素センサ出素子2を保持する主体金具3と、酸素センサ素子2と電気的に導通し、酸素センサ素子2より後端側に延びる1または複数のセンサ端子金具16,17と、自身の先端部で主体金具3と接続する金属外筒21と、金属外筒21の内部に収容された電気絶縁性のセパレータ31を有し、セパレータ31の鍔部34には外筒当接面34aが形成され、金属外筒21は外筒当接面34aに当接する鍔部当接面24bとは、いずれも先端側ほど径方向外側に位置する斜面をなし、セパレータ31が、後端側に付勢された状態で金属外筒21に保持されてなる酸素センサが開示されている。   For example, FIG. 2 of Patent Document 1 shows an oxygen sensor element 2, a metal shell 3 that holds the oxygen sensor output element 2, an oxygen sensor element 2, and a gas sensor that is highly reliable and easy to manufacture and a method for manufacturing the gas sensor. One or a plurality of sensor terminal fittings 16, 17 that are electrically conductive and extend from the oxygen sensor element 2 to the rear end side, a metal outer cylinder 21 that is connected to the metal shell 3 at its front end, and a metal outer cylinder 21 It has an electrically insulating separator 31 housed inside, and a collar 34 of the separator 31 is formed with an outer cylinder abutting surface 34a, and the metal outer cylinder 21 is a collar part abutting against the outer cylinder abutting surface 34a. An oxygen sensor is disclosed in which the contact surface 24b is a slope that is located radially outward from the front end side, and the separator 31 is held by the metal outer cylinder 21 in a state of being biased to the rear end side. Yes.

特許文献1に記載のセンサ製造方法によれば、センサ端子部材の位置ずれや姿勢ずれによってセンサ端子部材と濃度検出素子との間に作用する応力を緩和し、濃度検出素子の破壊やセンサ端子部材の破断等の不具合を防止できる。   According to the sensor manufacturing method described in Patent Document 1, the stress acting between the sensor terminal member and the concentration detection element due to the positional deviation or posture deviation of the sensor terminal member is alleviated, and the destruction of the concentration detection element or the sensor terminal member It is possible to prevent problems such as breakage of the sheet.

また、特許文献1に記載のガスセンサは、特許文献1の図4に示すように、ヒータ15は棒状のセラミックヒータであり、アルミナを主とする芯材に抵抗発熱体を有する発熱部15aが形成され、電極パッド15e、15fにロウ付け接続されるヒータ端子金具16、17及びヒータリード線18、19と通じて、このヒータ15に通電すると、酸素濃度検出素子2の先端部が加熱される。ヒータ端子金具17には、ヒータリード線18の芯線を把持して、このヒータ端子金具17とヒータリード線18を電気的に接続するコネクタ部17aを有している。   Further, in the gas sensor described in Patent Document 1, as shown in FIG. 4 of Patent Document 1, the heater 15 is a rod-shaped ceramic heater, and a heating part 15a having a resistance heating element in a core material mainly composed of alumina is formed. When the heater 15 is energized through the heater terminal fittings 16 and 17 and the heater lead wires 18 and 19 brazed to the electrode pads 15e and 15f, the tip of the oxygen concentration detection element 2 is heated. The heater terminal fitting 17 has a connector portion 17 a that holds the core wire of the heater lead wire 18 and electrically connects the heater terminal fitting 17 and the heater lead wire 18.

このため、特許文献1の図7、図8に示すように、センサ素子2の信号を取り出す第1センサ端子金具11、第2センサ端子金具12、ヒータ15、ヒータリード線18、19は、センサ素子2側には接続されるのではなく、予めセパレータ31に組み付けられ、金属外筒内21に配置された後、ヒータ15をセンサ素子2内に挿入することで、ヒータ15とセンサ端子金具11、12との接続部分に生じる応力を緩衝し、組み付け時のヒータ15の折損やセンサ出力リード線13、14との接続部分の破断を防止している。   For this reason, as shown in FIGS. 7 and 8 of Patent Document 1, the first sensor terminal fitting 11, the second sensor terminal fitting 12, the heater 15, and the heater lead wires 18 and 19, which take out the signal of the sensor element 2, Instead of being connected to the element 2 side, the heater 15 is inserted into the sensor element 2 after being assembled in advance in the separator 31 and placed in the metal outer cylinder 21, so that the heater 15 and the sensor terminal fitting 11 are inserted. , 12 is buffered to prevent breakage of the heater 15 during assembly and breakage of the connection portion with the sensor output lead wires 13 and 14 during assembly.

特許文献2にはセンサ内に基準ガスとしての大気を導入する通気孔を有したカバー部材の内側にセラミックセパレータと接続金具を予め組み付けておき、カバー部材をセンサ素子が組み付けられたケーシングに差し込みつつ、接続金具のセンサ素子への押込・装着を可能とする酸素センサが開示されている。
特開2004−53425号公報 特開2000−193629号公報
In Patent Document 2, a ceramic separator and a fitting are assembled in advance inside a cover member having a vent hole for introducing air as a reference gas into the sensor, and the cover member is inserted into a casing in which the sensor element is assembled. An oxygen sensor is disclosed that enables the fitting of the connecting fitting to the sensor element.
JP 2004-53425 A JP 2000-193629 A

しかしながら、特許文献1の従来のガスセンサの構造並びに製造方法では、特許文献1の図7に示すように、ヒータ端子金具16、17がヒータ電極パッド15e、15fにロウ付けされているため、ヒータ15はセンサ素子2の側にではなく、セパレータ31側に設けざるを得ない。また、特許文献1の図8に示すように、ヒータ15をセンサ素子2内に挿入する際にヒータ15の破損を防止するために特殊なチャック機構CHによってヒータ15を把持しながら挿入しなければならず、組付工程が複雑である。   However, in the structure and manufacturing method of the conventional gas sensor disclosed in Patent Document 1, as shown in FIG. 7 of Patent Document 1, the heater terminal fittings 16 and 17 are brazed to the heater electrode pads 15e and 15f. Must be provided not on the sensor element 2 side but on the separator 31 side. Further, as shown in FIG. 8 of Patent Document 1, when the heater 15 is inserted into the sensor element 2, the heater 15 must be inserted while being gripped by a special chuck mechanism CH in order to prevent the heater 15 from being damaged. Rather, the assembly process is complicated.

また、センサ端子金具11、12もヒータ15と同様に、センサ素子2側ではなくセパレータ31側に接続されており、センサ端子金具11、12はリード線13、14との接続部11a、12aでリード線13、14を介してセパレータ31に固定され、セパレータ当接部11b、12bにおいてセパレータ31に弾性的に保持されているに過ぎない。
一方、第1センサ金具11の挿入部11cはセンサ内部電極2cとの導通を確実にするために酸素センサ2の有底孔2aを押圧しながら挿入されるため挿入部11cには比較的大きな摩擦力が働くと考えられる。
更に、第2センサ金具12の挿入部12cはセンサ外部電極2fとの導通を確実にするために、通常、挿入部12cはセンサ素子2の外径よりも小さい内径に形成され、弾性的にセンサ素子2を把持するので第2センサ金具12をセンサ素子2に嵌着する際にも挿入部12cに比較的大きな摩擦力が働くと考えられる。
従って、センサ端子金具11、12をセンサ素子2に組み付ける際に、上記摩擦力によって抵抗力が加わり、リード線13、14のコネクタ部11a、12aの直上でリード線13、14の被覆されておらず剛性の弱い部分が挫屈し、破断する虞がある。
あるいは、この様な挫屈を防ぐために、リード線13、14にぶら下がった状態のセンサ金具11、12を酸素センサ2に容易に挿入できるように、センサ金具13、14の接続部分の付勢力を弱くしなければならないと考えられる。
従って、センサ金具11、12とセンサ内外の電極2c、2fとの接触が不完全になる虞がある。
Similarly to the heater 15, the sensor terminal fittings 11 and 12 are connected not to the sensor element 2 side but to the separator 31 side. The sensor terminal fittings 11 and 12 are connected to the lead wires 13 and 14 by connecting portions 11 a and 12 a. It is fixed to the separator 31 via the lead wires 13 and 14, and is only elastically held by the separator 31 at the separator contact portions 11b and 12b.
On the other hand, the insertion part 11c of the first sensor fitting 11 is inserted while pressing the bottomed hole 2a of the oxygen sensor 2 in order to ensure conduction with the sensor internal electrode 2c. Power is considered to work.
Further, the insertion portion 12c of the second sensor fitting 12 is normally formed with an inner diameter smaller than the outer diameter of the sensor element 2 in order to ensure conduction with the sensor external electrode 2f, and the sensor 12 is elastically Since the element 2 is gripped, it is considered that a relatively large frictional force acts on the insertion portion 12 c even when the second sensor fitting 12 is fitted to the sensor element 2.
Therefore, when the sensor terminal fittings 11 and 12 are assembled to the sensor element 2, a resistance force is applied by the frictional force, and the lead wires 13 and 14 are not covered immediately above the connector portions 11a and 12a of the lead wires 13 and 14. Therefore, there is a risk that the weakly rigid portion will bend and break.
Alternatively, in order to prevent such buckling, the urging force of the connecting portion of the sensor fittings 13 and 14 is set so that the sensor fittings 11 and 12 hanging from the lead wires 13 and 14 can be easily inserted into the oxygen sensor 2. I think it must be weakened.
Accordingly, there is a possibility that the contact between the sensor fittings 11 and 12 and the electrodes 2c and 2f inside and outside the sensor is incomplete.

また、金属外筒21に覆われてしまうため、センサ端子金具11、12の装着状態を確認することはできず、センサ端子金具11、12が正常にセンサ素子2に装着されているか否かが確認できない。更に、ヒータ15はセパレータ31側に組み付けられ、センサ素子2はセンサ端子金具11、12を装着されずに主体金具3に組み付けられているため、ヒータ15で加熱しながら行うセンサ素子2の機能、品質の確認等は、カバー部材21をセンサ素子2の組み付けられたケーシング3に取り付け、ガスセンサがほぼ完成した状態でなければ行うことができない。加えて、センサ素子2が主体金具3に組み付けられた状態でセンサ端子金具11、12を嵌着するためセンサ素子2のセンサ端子金具11、12が接続される部分は主体金具3から露出していなければならずセンサ素子2の体格が大きくなってしまう。   Moreover, since it will be covered with the metal outer cylinder 21, the mounting state of the sensor terminal fittings 11 and 12 cannot be confirmed, and whether the sensor terminal fittings 11 and 12 are normally attached to the sensor element 2 or not. I can't confirm. Furthermore, since the heater 15 is assembled on the separator 31 side and the sensor element 2 is assembled to the metal shell 3 without mounting the sensor terminal fittings 11 and 12, the function of the sensor element 2 performed while being heated by the heater 15, Quality confirmation or the like cannot be performed unless the cover member 21 is attached to the casing 3 in which the sensor element 2 is assembled and the gas sensor is almost completed. In addition, since the sensor terminal fittings 11 and 12 are fitted in the state where the sensor element 2 is assembled to the metal shell 3, the portion of the sensor element 2 to which the sensor terminal metal fittings 11 and 12 are connected is exposed from the metal shell 3. Therefore, the size of the sensor element 2 is increased.

同様に、特許文献2に記載の酸素センサにおいても、ヒータ並びにセンサ接続金具はカバー部材側に装着されており、センサ素子はセンサ接続金具が装着されない状態でケーシングへ装着されており、カバー部材のケーシングへの装着と同時でなければセンサ接続金具をセンサ素子へ押込・装着することができない。従って、特許文献1に記載のガスセンサと同様、センサ素子の機能評価を製造工程途中で行うことができない。   Similarly, in the oxygen sensor described in Patent Document 2, the heater and the sensor connection fitting are attached to the cover member side, and the sensor element is attached to the casing in a state where the sensor connection fitting is not attached. The sensor connection fitting cannot be pushed into and attached to the sensor element unless it is simultaneously attached to the casing. Therefore, similarly to the gas sensor described in Patent Document 1, the function evaluation of the sensor element cannot be performed during the manufacturing process.

加えて、従来のガスセンサの構造および製造方法では、ヒータが大気導入部に予め組み付けられているため基準ガスとして大気を導入する大気導入部の通気性の確認は困難であった。   In addition, in the conventional gas sensor structure and manufacturing method, it is difficult to confirm the air permeability of the air introduction part that introduces air as a reference gas because the heater is assembled in advance to the air introduction part.

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、ガスセンサの製造工程途中において、大気導入部の通気性、信号取出部の絶縁性、濃度検出素子の応答性・シール性等の機能、品質の検査を可能とし、組み付け容易で、かつ、組み付け後の信号取出部とセンサ部との導通信頼性の高い構造のガスセンサおよびその製造方法を提供するものである。   The present invention has been made in view of such circumstances, and in the course of the manufacturing process of the gas sensor, air permeability of the air introduction part, insulation of the signal extraction part, function such as responsiveness / sealability of the concentration detection element, quality, etc. Therefore, it is possible to provide a gas sensor having a structure in which the inspection can be easily performed, the assembly is easy, and the signal extraction unit and the sensor unit after the assembly are highly reliable, and the manufacturing method thereof.

請求項1の発明では、先端閉塞の有底円筒状に形成され、内側に基準ガスに接する基準電極層が形成され、外側に被測定ガスに接する測定電極層が形成されたイオン伝導性の固体電解質体からなり被測定ガス中の特定ガス成分の濃度を検出する濃度検出素子を有するコップ型のガスセンサであって、
少なくとも、上記濃度検出素子と、被測定ガス流路内に上記濃度検出素子を支持固定するハウジングと、上記基準電極層から延設された基準電極出力端子と上記測定電極層から延設された測定電極出力端子とからなる一対の出力端子と、を具備する検出ユニットと、少なくとも、外部の制御装置に接続される一対の信号線と、上記一対の信号線に接続された一対の出力取出端子と、上記一対の出力取出端子を絶縁保持するインシュレータと、上記インシュレータを保護する略円筒状のケーシングと、上記ケーシングの後端部で上記一対の信号線と上記一対の通電線とを絶縁封止する封止部材と、上記ケーシング内に大気を導入する通気部とを具備する出力取出ユニットとからなり、上記インシュレータに設けられた出力端子挿入孔内で、上記出力端子と上記出力取出端子とを導通せしめ、上記検出ユニットと上記出力取出ユニットとを結合せしめる。
According to the first aspect of the present invention, the ion conductive solid is formed in a bottomed cylindrical shape with a closed end, a reference electrode layer in contact with the reference gas is formed on the inner side, and a measurement electrode layer in contact with the gas to be measured is formed on the outer side. A cup type gas sensor comprising an electrolyte body and having a concentration detecting element for detecting the concentration of a specific gas component in a gas to be measured,
At least the concentration detection element, a housing for supporting and fixing the concentration detection element in the gas flow path to be measured, a reference electrode output terminal extending from the reference electrode layer, and a measurement extending from the measurement electrode layer A detection unit comprising a pair of output terminals comprising an electrode output terminal, at least a pair of signal lines connected to an external control device, and a pair of output extraction terminals connected to the pair of signal lines Insulating and sealing the insulator that holds the pair of output extraction terminals in insulation, the substantially cylindrical casing that protects the insulator, and the pair of signal wires and the pair of energization wires at the rear end of the casing An output extraction unit comprising a sealing member and a ventilation part for introducing air into the casing, and in the output terminal insertion hole provided in the insulator, Allowed conduction power terminals and the output extracting terminals and allowed coupling the said detection unit and the output extracting unit.

請求項1の発明によれば、上記検出ユニットと上記出力取出ユニットとを組み付ける前に上記検出ユニットの出力応答性や上記出力取出ユニットの通気性、絶縁性等を検査し、製造工程で不具合を発見できるので、材料等の無駄を無くしつつ、完成品としてのガスセンサの信頼性を飛躍的に向上することができる。
また、上記出力端子が上記インシュレータに固定された上記出力取出端子と上記インシュレータ内で接続されているので、外部からの振動等による断線の虞がない。従って、ガスセンサとしての品質が向上する。
According to the invention of claim 1, before assembling the detection unit and the output take-out unit, the output responsiveness of the detection unit, the air permeability and the insulation of the output take-out unit are inspected, and there is a problem in the manufacturing process. Since it can be discovered, the reliability of the gas sensor as a finished product can be dramatically improved while eliminating waste of materials and the like.
Further, since the output terminal is connected to the output extraction terminal fixed to the insulator in the insulator, there is no possibility of disconnection due to external vibration or the like. Therefore, the quality as a gas sensor improves.

請求項2の発明では、上記検出ユニットは通電により発熱するヒータを具備し、上記出力取出ユニットは外部の給電装置に接続される一対の通電線と該一対の通電線に接続された一対の通電端子とを具備し、上記一対の通電端子を上記インシュレータ内で絶縁保持する。   According to a second aspect of the present invention, the detection unit includes a heater that generates heat when energized, and the output extraction unit includes a pair of energization wires connected to an external power feeding device and a pair of energizations connected to the pair of energization wires. A pair of terminals, and the pair of energized terminals are insulated and held in the insulator.

請求項2の発明によれば、上記検出ユニットを上記ヒータにより加熱しながら応答性等の品質確認ができる。また、上記出力取出ユニットの絶縁状態の確認ができる。従って、上記ヒータを具備するガスセンサにおいても、上記検出ユニットと上記出力取出ユニットとを組み付ける前にそれぞれのユニットを検査し、製造工程で不具合を発見できるので、材料等の無駄を無くしつつ、完成品としてのガスセンサの信頼性を飛躍的に向上することができる。   According to the invention of claim 2, quality confirmation such as responsiveness can be performed while the detection unit is heated by the heater. Moreover, the insulation state of the output extraction unit can be confirmed. Therefore, even in the gas sensor equipped with the heater, each unit can be inspected before the assembly of the detection unit and the output extraction unit, and defects can be found in the manufacturing process. As a result, the reliability of the gas sensor can be dramatically improved.

請求項3の発明では、上記インシュレータに設けられたヒータ挿入孔内で上記ヒータの表面に設けられたヒータ電極と上記通電端子とが導通する。   In the invention of claim 3, the heater electrode provided on the surface of the heater is electrically connected to the energizing terminal in the heater insertion hole provided in the insulator.

請求項3の発明によれば、上記ヒータ電極が上記インシュレータに固定された上記通電端子と上記インシュレータ内で接続されているので、外部からの振動等による断線の虞がない。従って、ガスセンサとしての品質が向上する。   According to invention of Claim 3, since the said heater electrode is connected in the said insulator with the said electricity supply terminal fixed to the said insulator, there is no possibility of a disconnection by the vibration etc. from the outside. Therefore, the quality as a gas sensor improves.

請求項4の発明では、上記出力端子と上記出力取出端子とのいずれか一方は、弾性金属材料からなる略U字形のバネ状端子であって、他方は板状端子である。   According to a fourth aspect of the present invention, one of the output terminal and the output extraction terminal is a substantially U-shaped spring-like terminal made of an elastic metal material, and the other is a plate-like terminal.

請求項4の発明によれば、上記出力端子と上記出力取出端子とが弾性的に接触導通される。上記バネ状端子によって上記板状端子が常に弾性的に押圧され接続されているので、車両の振動等により両者の導通が遮断されることがない。従って、ガスセンサとしての信頼性が更に向上する。   According to the invention of claim 4, the output terminal and the output extraction terminal are brought into contact and conduction elastically. Since the plate-like terminal is always elastically pressed and connected by the spring-like terminal, conduction between the two is not interrupted by vibration of the vehicle or the like. Therefore, the reliability as a gas sensor is further improved.

請求項5の発明では、上記バネ状端子と上記板状端子との接触面において上記バネ状端子と上記板状端子とのいずれか一方は平断面を有し、他方は一方に向かって凸となる円弧断面を有する。   In the invention of claim 5, at the contact surface between the spring-like terminal and the plate-like terminal, one of the spring-like terminal and the plate-like terminal has a flat cross section, and the other is convex toward the other. Having an arc cross section.

請求項5の発明によれば、上記出力端子と上記出力取出端子との接触面において一方が平断面状で、他方が円弧断面状であるので、いずれかの端子の組み付け位置が中心からずれていても、両端子は一点または一直線上で確実に接触導通する。従って、ガスセンサとしての信頼性が更に向上する。   According to the invention of claim 5, since one of the contact surfaces of the output terminal and the output lead-out terminal has a flat cross-sectional shape and the other has a circular cross-sectional shape, the assembly position of one of the terminals is shifted from the center. Even in this case, both terminals are surely brought into contact with each other at one point or in a straight line. Therefore, the reliability as a gas sensor is further improved.

請求項6の発明では、上記通電端子は、弾性金属材料からなる略U字形のバネ状端子である。   In the invention of claim 6, the energizing terminal is a substantially U-shaped spring-like terminal made of an elastic metal material.

請求項6の発明によれば、上記ヒータ電極と上記通電端子とが弾性的に接触導通される。上記バネ状端子によって上記ヒータ電極が常に弾性的に押圧され接続されているので、車両の振動等により両者の導通が遮断されることがない。従って、ガスセンサとしての信頼性が更に向上する。   According to invention of Claim 6, the said heater electrode and the said electricity supply terminal are contact-conductive elastically. Since the heater electrode is always elastically pressed and connected by the spring-like terminal, conduction between the two is not interrupted by vibration of the vehicle or the like. Therefore, the reliability as a gas sensor is further improved.

請求項7の発明では、上記出力端子挿入孔は、上記出力端子の挿入を誘導する挿入孔傾斜部を有する。   According to a seventh aspect of the present invention, the output terminal insertion hole has an insertion hole inclined portion that guides insertion of the output terminal.

請求項7の発明によれば、上記出力端子が傾いた状態で配設されていたとしても上記出力端子を上記挿入孔に挿入する際に、上記挿入孔傾斜部に沿って上記出力端子が引き起こされるので、上記出力端子と上記出力取出端子との接続を安定した状態で行うことができる。従って、ガスセンサの信頼性が更に向上する。   According to the invention of claim 7, even if the output terminal is disposed in an inclined state, the output terminal is caused along the insertion hole inclined portion when the output terminal is inserted into the insertion hole. Therefore, the connection between the output terminal and the output extraction terminal can be performed in a stable state. Therefore, the reliability of the gas sensor is further improved.

請求項8の発明では、上記出力端子挿入孔は、上記板状端子に当接する挿入孔突起部を有する。   According to an eighth aspect of the present invention, the output terminal insertion hole has an insertion hole protrusion that contacts the plate-like terminal.

請求項8の発明によれば、上記バネ端子によって弾性的に押圧されたときに上記挿入孔突起部によって上記板状端子が支持されるため、上記板状端子が押圧方向に撓むことなく接触導通性がより確実となる。従って、ガスセンサの信頼性が更に向上する。   According to the invention of claim 8, since the plate-like terminal is supported by the insertion hole protrusion when elastically pressed by the spring terminal, the plate-like terminal contacts without being bent in the pressing direction. Conductivity is more reliable. Therefore, the reliability of the gas sensor is further improved.

請求項9の発明では、上記インシュレータ内において、互いに対向する上記一対の出力取出端子と互いに対向する上記一対の通電端子とを、略直交方向に載置する。   In the invention according to claim 9, in the insulator, the pair of output extraction terminals facing each other and the pair of energization terminals facing each other are placed in a substantially orthogonal direction.

請求項9の発明によれば、上記端子の弾性により上記インシュレータと上記ヒータと出力端子とを4方向から押さえ、上記インシュレータに加わる外部からの振動による揺れを吸収できる。従って、上記出力端子と上記出力取出端子との導通接続ならびに上記通電端子と上記ヒータ電極との導通接続が常に確保される。よって、更にガスセンサの信頼性が向上する。   According to the ninth aspect of the present invention, the insulator, the heater, and the output terminal are pressed from four directions by the elasticity of the terminal, and the vibration caused by the external vibration applied to the insulator can be absorbed. Therefore, the conduction connection between the output terminal and the output extraction terminal and the conduction connection between the conduction terminal and the heater electrode are always ensured. Therefore, the reliability of the gas sensor is further improved.

請求項10の発明では、イオン伝導性の固体電解質材料を先端閉塞の有底円筒状に形成し、内側に基準ガスに接する基準電極層を形成し、外側に被測定ガスに接する測定電極層を形成し、被測定ガス中の特定ガス成分の濃度を検出する濃度検出素子を有するコップ型のガスセンサの製造方法において、基準電極出力端子と基準電極接続部とを有する基準電極金具を上記濃度検出素子内に挿嵌し、測定電極出力端子と測定電極接続部とを有する測定電極金具を上記測定電極に嵌着し、上記濃度検出素子を略円筒状のハウジング内に固定部材を介して挿入固定し、少なくとも上記基準電極端子と上記測定電極端子との一対の出力端子と上記ハウジングとを具備し、上記一対の出力端子が上記ハウジングより上方に露出した検出ユニットを形成する検出ユニット形成工程と、一対の出力取出端子をインシュレータに装着し、上記一対の出力端子に一対の信号線を接続し、上記一対の信号線を複数の挿入孔を設けた封止部材に挿入し、これらを略円筒形のケーシングに納め、少なくとも上記信号線と、上記出力取出端子と、上記インシュレータと、上記ケーシングと、上記封止部材と、を具備する出力取出ユニットを形成する出力取出ユニット形成工程と、上記出力端子と上記出力取出端子とのいずれか一方を、弾性金属材料を用いて略U字形の持つバネ状に形成し、他方を板状に形成する端子金具形成工程と、上記検出ユニットを上記出力取出ユニットに挿嵌すると同時に、上記インシュレータに設けられた出力端子挿入孔内で、上記出力端子と上記出力取出端子とを弾性的に導通せしめてガスセンサを完成させるガスセンサ組み付け工程とを具備する。   In the invention of claim 10, the ion conductive solid electrolyte material is formed in a closed bottomed cylindrical shape, the reference electrode layer in contact with the reference gas is formed inside, and the measurement electrode layer in contact with the gas to be measured is formed outside. In a method of manufacturing a cup-type gas sensor having a concentration detection element for detecting a concentration of a specific gas component in a gas to be measured, a reference electrode fitting having a reference electrode output terminal and a reference electrode connection portion is provided as the concentration detection element. A measurement electrode fitting having a measurement electrode output terminal and a measurement electrode connection portion is fitted to the measurement electrode, and the concentration detecting element is inserted and fixed in a substantially cylindrical housing via a fixing member. A detection unit including at least a pair of output terminals of the reference electrode terminal and the measurement electrode terminal and the housing, wherein the pair of output terminals is exposed above the housing. The output unit forming step and the pair of output extraction terminals are attached to the insulator, the pair of signal lines are connected to the pair of output terminals, and the pair of signal lines are inserted into a sealing member provided with a plurality of insertion holes. Forming an output take-out unit that houses these in a substantially cylindrical casing and forms an output take-out unit comprising at least the signal line, the output take-out terminal, the insulator, the casing, and the sealing member. A terminal fitting forming step in which one of the output terminal and the output lead-out terminal is formed into a substantially U-shaped spring shape using an elastic metal material and the other is formed into a plate shape; and the detection At the same time that the unit is inserted into the output extraction unit, the output terminal and the output extraction terminal are elastically conducted in the output terminal insertion hole provided in the insulator. It includes a gas sensor assembly steps to complete the gas sensor.

請求項10の発明によれば、上記検出ユニットの組み立てと上記出力取出ユニットの組み立てとを分離独立して実施できるので、それぞれのユニットとしての品質の確認が容易な上に、上記検出ユニットの組み立てにおいては、全ての部品の中心を同軸上に配置して順序に従って組み付けるだけの単純な工程とすることができ、上記検出ユニットの組み立ての合理化が極めて容易である。
また、上記出力取出ユニットの組み立て工程は部品の挿入と圧着のみの工程であるので合理化が極めて容易である。
従って、極めて信頼性が高く、かつ製造が容易でコスト競争力の高いガスセンサを提供できる。
加えて、上記ハウジング内に上記基準電極接続部と上記測定電極接続部とを納めることができるので、上記濃度検出素子の上記基準電極接続部と上記測定電極接続部とに接続される部分を上記ハウジングから露出する必要が無く、ガスセンサの体格を小さくすることができる。
According to the invention of claim 10, since the assembly of the detection unit and the assembly of the output take-out unit can be performed separately and independently, it is easy to check the quality of each unit and the assembly of the detection unit. In this case, the center of all the components can be arranged on the same axis, and a simple process can be realized by assembling in accordance with the order, so that the assembly of the detection unit is extremely easy.
Further, since the assembly process of the output take-out unit is a process of only component insertion and pressure bonding, rationalization is extremely easy.
Therefore, it is possible to provide a gas sensor that is extremely reliable, easy to manufacture, and highly cost competitive.
In addition, since the reference electrode connection portion and the measurement electrode connection portion can be accommodated in the housing, the portion connected to the reference electrode connection portion and the measurement electrode connection portion of the concentration detection element is There is no need to expose from the housing, and the size of the gas sensor can be reduced.

本発明によれば、ガスセンサの製造工程途中において、大気導入部の通気性、出力取出ユニットの絶縁性、濃度検出素子の応答性・シール性等の機能、品質の検査を可能とし、組み付け容易で信頼性の高い構造のガスセンサを提供できる。   According to the present invention, during the gas sensor manufacturing process, it is possible to inspect functions such as air permeability of the air introduction unit, insulation of the output extraction unit, responsiveness / sealability of the concentration detection element, and quality, and easy assembly. A gas sensor having a highly reliable structure can be provided.

本発明の第1の実施形態について詳述する。
図1(a)は、本発明の第1の実施形態であるガスセンサ1の構成を示す断面図、図1(b)は、図1(a)中A−A断面における矢視断面図である。なお、図1において上方を基端側、下方を先端側とする。(以下の図面においても、特に方向を特定した場合を除き同様である。)
図1に示すように、本発明のガスセンサは検出ユニット10と出力取出ユニット20とによって構成されている。
検出ユニット10は、濃度検出素子140と、濃度検出素子140内に挿入され通電により発熱するヒータ100と、濃度検出素子140を被測定ガス流路内に固定するハウジング150と、濃度検出素子140から延設されハウジングから露出し基端側に延びる一対の出力端子金具110、120と、濃度検出素子140とハウジング150との間に介される固定部材130と、濃度検出素子140の被測定ガスに晒される部分を覆うカバー体160とによって構成されている。
The first embodiment of the present invention will be described in detail.
Fig.1 (a) is sectional drawing which shows the structure of the gas sensor 1 which is the 1st Embodiment of this invention, FIG.1 (b) is arrow sectional drawing in the AA cross section in Fig.1 (a). . In FIG. 1, the upper side is the base end side and the lower side is the front end side. (The same applies to the following drawings unless the direction is specified in particular.)
As shown in FIG. 1, the gas sensor of the present invention includes a detection unit 10 and an output extraction unit 20.
The detection unit 10 includes a concentration detection element 140, a heater 100 that is inserted into the concentration detection element 140 and generates heat when energized, a housing 150 that fixes the concentration detection element 140 in a gas flow path to be measured, and the concentration detection element 140. A pair of output terminal fittings 110, 120 that are extended from the housing and extend to the proximal end side, a fixing member 130 interposed between the concentration detection element 140 and the housing 150, and the gas to be measured of the concentration detection element 140 are exposed. And a cover body 160 that covers a portion to be covered.

濃度検出素子140は、例えば、ジルコニア等の酸素イオン導電性材料を先端が閉塞した有底円筒状に形成した固体電解質体141の内側には基準電極層142が形成され、外側には測定電極層143が形成され、固体電解質体141の中腹には径大の固体電解質体係合部144が形成されている。
濃度検出素子140の内側には基準電極金具110が挿嵌され、基準電極層142と基準電極接続部112とが電気的に接続されている。
更に基準電極接続部112には基端側に向かって延びる基準電極端子111が形成され、基準電極接続部112の先端側には、ヒータ把持部113が形成されている。
In the concentration detection element 140, for example, a reference electrode layer 142 is formed inside a solid electrolyte body 141 formed in a bottomed cylindrical shape whose tip is closed with an oxygen ion conductive material such as zirconia, and a measurement electrode layer is formed outside. 143 is formed, and a solid electrolyte body engaging portion 144 having a large diameter is formed in the middle of the solid electrolyte body 141.
A reference electrode fitting 110 is inserted inside the concentration detection element 140, and the reference electrode layer 142 and the reference electrode connection portion 112 are electrically connected.
Further, a reference electrode terminal 111 extending toward the base end side is formed on the reference electrode connecting portion 112, and a heater gripping portion 113 is formed on the distal end side of the reference electrode connecting portion 112.

ヒータ100はアルミナ等のセラミック材料を長軸状に形成したヒータ基体104の先端内部に図略の発熱体103が内蔵され、発熱体103に接続された図略の一対のリード線がヒータ基体104の表面に形成された一対のヒータ電極101、102に導通している。
ヒータ100は濃度検出素子140内に挿入されヒータ把持部113によって弾性的に固定されている。
In the heater 100, a heating element 103 (not shown) is built in the front end of a heater base 104 formed of a ceramic material such as alumina in the shape of a long axis, and a pair of lead wires (not shown) connected to the heating element 103 is a heater base 104. Is electrically connected to a pair of heater electrodes 101 and 102 formed on the surface of the electrode.
The heater 100 is inserted into the concentration detection element 140 and is elastically fixed by the heater grip 113.

ハウジング150にはハウジング係合部151が形成されており、金属製緩衝部材131を介して固体電解質体係合部144とハウジング係合部151とが係合して濃度検出素子140がハウジング150内に係止されており、更に濃度検出素子140とハウジング150との間の空隙を、例えばタルク等の絶縁性粉末132、絶縁性粉末成形体133、セラミック、ガラス等の絶縁性封止部材134、金属製弾性部材からなる弾性パッキング135等によって構成される濃度検出素子固定部材130によって充填され、ハウジング150の上端縁のハウジング加締め部154が加締められて濃度検出素子140がハウジング150内に固定され一体となっている。   A housing engaging portion 151 is formed in the housing 150, and the solid electrolyte body engaging portion 144 and the housing engaging portion 151 are engaged via the metal buffer member 131, so that the concentration detection element 140 is inside the housing 150. In addition, the gap between the concentration detection element 140 and the housing 150 is further filled with an insulating powder 132 such as talc, an insulating powder molded body 133, an insulating sealing member 134 such as ceramic or glass, It is filled with a density detecting element fixing member 130 constituted by an elastic packing 135 made of a metal elastic member, etc., and a housing caulking portion 154 at the upper edge of the housing 150 is caulked to fix the density detecting element 140 in the housing 150. It is united.

出力取出ユニット20は、一対の出力取出端子202、212と、出力取出端子202、212に導通する一対の信号線200、210と、一対の通電端子222、232と、通電端子222、232に導通する一対の通電線220、230と、インシュレータ240、インシュレータ保持金具250、ケーシング260と、接続金具201、211、221、231と、フィルタ支持部材270と、撥水フィルタ272と、封止部材273(上ブッシュ)、274(下ブッシュ)とによって構成されている。   The output extraction unit 20 is electrically connected to a pair of output extraction terminals 202 and 212, a pair of signal lines 200 and 210 that conduct to the output extraction terminals 202 and 212, a pair of energization terminals 222 and 232, and an energization terminal 222 and 232. A pair of conducting wires 220, 230, an insulator 240, an insulator holding metal fitting 250, a casing 260, connection fittings 201, 211, 221, 231; a filter support member 270; a water repellent filter 272; and a sealing member 273 ( Upper bush) and 274 (lower bush).

出力取出端子202、212と通電端子222、232とは、インシュレータ240によって絶縁状態で固定されており、基端側の端部がインシュレータ240から露出し、接続金具201、211、221、231を介して、それぞれ信号線200、210および通電線220、230に接続されている。
インシュレータ240には出力端子挿入孔241(a、b)とヒータ挿入孔245とが形成されている。
出力取出端子202、212、通電端子222、232はそれぞれ弾性金属材料を用いて略U字形のバネ状に形成されており、出力取出端子202、212の先端側が出力端子挿入孔241(a、b)内に露出し、通電端子222、232の先端側がヒータ挿入孔245内に露出している。
出力端子挿入孔241a、241b内で出力端子111、121と出力取出端子202、212とが弾性的に接続されており、ヒータ挿入孔245内でヒータ電極101、102と通電端子222、232とが弾性的に接続されている。
The output extraction terminals 202 and 212 and the current-carrying terminals 222 and 232 are fixed in an insulated state by an insulator 240, and an end portion on the base end side is exposed from the insulator 240, and is connected via connection fittings 201, 211, 221, and 231. Are connected to the signal lines 200 and 210 and the conductive lines 220 and 230, respectively.
The insulator 240 has an output terminal insertion hole 241 (a, b) and a heater insertion hole 245 formed therein.
The output extraction terminals 202 and 212 and the energization terminals 222 and 232 are each formed in a substantially U-shaped spring shape using an elastic metal material, and the distal ends of the output extraction terminals 202 and 212 are output terminal insertion holes 241 (a, b). ) And the leading ends of the energization terminals 222 and 232 are exposed in the heater insertion hole 245.
The output terminals 111 and 121 and the output extraction terminals 202 and 212 are elastically connected in the output terminal insertion holes 241a and 241b, and the heater electrodes 101 and 102 and the energization terminals 222 and 232 are connected in the heater insertion hole 245. Elastically connected.

インシュレータ240はインシュレータ保持金具250により、ケーシング260内に固定されている。   The insulator 240 is fixed in the casing 260 by an insulator holding metal fitting 250.

ケーシング260の基端側は、弾性部材により形成された封止部材273(上ブッシュ)、274(下ブッシュ)により封止され、外部に接続される信号線200、210と通電線220、230とが、封止部材273、274により絶縁支持されている。
更に、封止部材273、274は略円筒状で中心にはフィルタ支持部材270と撥水フィルタ272とが嵌入されている。
フィルタ支持部材270は基端側閉塞の有底円筒状で側面に複数の支持部材通気孔271が形成され、フィルタ支持部材270を覆うように円筒状の気体は透過し液体は阻止する撥水フィルタ272が嵌着されている。撥水フィルタ272は例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等の樹脂からなる多孔質体である。
The base end side of the casing 260 is sealed by sealing members 273 (upper bushing) and 274 (lower bushing) formed of an elastic member, and the signal lines 200 and 210 and the energization lines 220 and 230 connected to the outside However, the insulating members 273 and 274 are insulated and supported.
Further, the sealing members 273 and 274 are substantially cylindrical, and a filter support member 270 and a water repellent filter 272 are fitted in the center.
The filter support member 270 has a bottomed cylindrical shape that is closed on the base end side, and a plurality of support member ventilation holes 271 are formed on the side surface. The water repellent filter that permeates the cylindrical gas and blocks the liquid so as to cover the filter support member 270. 272 is fitted. The water repellent filter 272 is a porous body made of a resin such as PTFE (polytetrafluoroethylene).

封止部材273、274には、支持部材通気孔271と対向する位置に複数の封止部材通気孔275が形成され、ケーシング260には、複数のケーシング通気孔264が形成され、封止部材通気孔275と連通している。   A plurality of sealing member ventilation holes 275 are formed in the sealing members 273 and 274 at positions facing the support member ventilation holes 271, and a plurality of casing ventilation holes 264 are formed in the casing 260. It communicates with the pores 275.

ケーシング260の先端側263は、ハウジング250に形成されたボス部154に嵌着し、レーザ溶接等の結合手段280により固定されている。   A front end side 263 of the casing 260 is fitted into a boss portion 154 formed in the housing 250 and is fixed by a coupling means 280 such as laser welding.

ガスセンサ1は、ハウジング150に形成されたネジ部153によって被測定ガス流路内に濃度検出素子140が晒されるようにスプリングワッシャ等の弾性部材290を介して被測定ガス流路壁面3に螺結される。   The gas sensor 1 is screwed to the measured gas flow channel wall surface 3 via an elastic member 290 such as a spring washer so that the concentration detecting element 140 is exposed to the measured gas flow channel by a screw portion 153 formed in the housing 150. Is done.

以下に、本発明の第1の実施形態におけるガスセンサの製造方法を詳述する。
先ず、図2に(a)〜(d)の順を追って示した検出ユニット10の製造方法を説明する。
アルミナ等のセラミック材料を長軸状に形成したヒータ基体104の先端内部に図略のタングステン等からなる発熱体103を形成し、図略の一対のリード線を介して発熱体103に導通するヒータ基体104の表面に形成された一対のヒータ電極101、102を有するヒータ100を形成する。
Below, the manufacturing method of the gas sensor in the 1st Embodiment of this invention is explained in full detail.
First, a method for manufacturing the detection unit 10 shown in FIG. 2 in the order of (a) to (d) will be described.
A heater 103 made of tungsten or the like (not shown) is formed inside the tip of a heater base 104 formed of a ceramic material such as alumina in the shape of a long axis, and is electrically connected to the heater 103 via a pair of lead wires (not shown). A heater 100 having a pair of heater electrodes 101 and 102 formed on the surface of the substrate 104 is formed.

ジルコニア等の酸素イオン導電性の固体電解質材料を先端が閉塞する有底円筒状の固体電解質体141を形成し、その内側表面と外側表面とに白金または白金合金により多孔質の基準電極層142と測定電極層143とを形成し、濃度検出素子140とする。
この時、図2(a)に示すように、固体電解質体141の中腹には径大の固体電解質体係合部144が形成されており、測定電極層143は固体電解質体141の基端側上部の外周を覆うように形成される測定電極層コネクタ部143aと固体電解質体係合部144よりも先端側に形成される測定電極層測定部143cと測定電極コネクタ部143aと測定電極層測定部143cとを導通する測定電極層リード部143bとで構成しても良い。
A bottomed cylindrical solid electrolyte body 141 whose tip is closed with an oxygen ion conductive solid electrolyte material such as zirconia is formed, and a porous reference electrode layer 142 made of platinum or a platinum alloy is formed on the inner surface and the outer surface thereof. The measurement electrode layer 143 is formed to form the concentration detection element 140.
At this time, as shown in FIG. 2A, a solid electrolyte body engaging portion 144 having a large diameter is formed in the middle of the solid electrolyte body 141, and the measurement electrode layer 143 is on the proximal side of the solid electrolyte body 141. Measurement electrode layer connector part 143a formed so as to cover the outer periphery of the upper part, measurement electrode layer measurement part 143c, measurement electrode connector part 143a, and measurement electrode layer measurement part formed on the tip side from solid electrolyte body engagement part 144 You may comprise by the measurement electrode layer lead part 143b which conduct | electrically_connects 143c.

ステンレス等の弾性金属材料からなり、基端側に延びる板状の基準電極出力端子111と濃度検出素子140の内径よりも僅かに大きい径の一部切り欠き管状(断面略C字形)に形成された基準電極接続部112とヒータよりも僅かに小さい径の一部切欠き管状(断面略C字形)に形成したヒータ把持部113とからなる基準電極金具110を形成する。
ヒータ把持部113を弾性的に拡径しながらヒータ100を挿入し、更にヒータ100と共に基準電極接続部112を縮径しながら濃度検出素子140内に挿入する。
It is made of an elastic metal material such as stainless steel, and is formed in a partially cut-out tubular shape (substantially C-shaped in cross section) having a diameter slightly larger than the inner diameter of the plate-like reference electrode output terminal 111 and the concentration detection element 140 extending to the base end side. A reference electrode fitting 110 is formed which includes a reference electrode connection portion 112 and a heater grip portion 113 formed in a partially cut-out tubular shape (substantially C-shaped in section) having a diameter slightly smaller than that of the heater.
The heater 100 is inserted while the diameter of the heater grip 113 is elastically expanded, and the reference electrode connection portion 112 is inserted into the concentration detection element 140 together with the heater 100 while the diameter is reduced.

ステンレス等の弾性金属材料からなり、基端側に延びる板状の測定電極端子121と、除気濃度検出素子140の基端側外径よりも僅かに小さい径の一部切欠き管状(断面略C字形)に形成たれた測定電極把持部122とからなる測定電極金具120を形成する。
測定電極把持部122を弾性的に拡径しながら測定電極142の形成された濃度検出素子140の基端側上部に挿嵌する。
A plate-like measurement electrode terminal 121 made of an elastic metal material such as stainless steel and extending to the base end side, and a partially cut-out tube (substantially cross-section) having a diameter slightly smaller than the base end side outer diameter of the deaeration concentration detection element 140 A measurement electrode fitting 120 including a measurement electrode holding part 122 formed in a C shape is formed.
The measurement electrode holding part 122 is inserted into the upper part of the base end side of the concentration detection element 140 on which the measurement electrode 142 is formed while elastically expanding the diameter.

次いで、図2(b)に示すように、濃度検出素子140を略円筒状のハウジング150内に固定部材130として、金属製緩衝部材131を介して挿入し、固体電解質体係合部144とハウジング係合部151とを係合せしめ、更に濃度検出素子140とハウジング150との間の空隙を、例えばタルク等の絶縁性粉末132、絶縁性粉末成形体133、セラミック、ガラス等の絶縁性封止部材134、ゴム等の弾性部材からなる弾性パッキング135等によって充填する。
ハウジング150の先端側には、濃度検出素子140の被測定ガスに晒される部分を保護するカバー内筒161とカバー体163とからなる2重円筒のカバー体160が取り付けられる。
Next, as shown in FIG. 2B, the concentration detecting element 140 is inserted into the substantially cylindrical housing 150 as a fixing member 130 via a metal buffer member 131, and the solid electrolyte body engaging portion 144 and the housing are inserted. The engagement portion 151 is engaged, and the gap between the concentration detection element 140 and the housing 150 is further sealed with, for example, an insulating powder 132 such as talc, an insulating powder molded body 133, an insulating seal such as ceramic or glass. The member 134 is filled with an elastic packing 135 made of an elastic member such as rubber.
A double-cylindrical cover body 160 including a cover inner cylinder 161 and a cover body 163 that protects the portion of the concentration detection element 140 that is exposed to the gas to be measured is attached to the distal end side of the housing 150.

図2(c)に示すように、ハウジング150の開口上端部154と開口下端部156とを加締めると図2(d)に示すように規準電極端子111と測定電極端子121とからなる一対の出力端子111、121とヒータ電極101、102とがハウジング150の基端側に露出した素子側ユニット10が完成する。
図2に示した工程において、全ての構成部品を1本の軸心を中心として並べて組み付けることができるため極めて合理化が容易である。
As shown in FIG. 2C, when the opening upper end 154 and the opening lower end 156 of the housing 150 are caulked, a pair of reference electrode terminals 111 and measurement electrode terminals 121 are formed as shown in FIG. The element side unit 10 in which the output terminals 111 and 121 and the heater electrodes 101 and 102 are exposed to the proximal end side of the housing 150 is completed.
In the process shown in FIG. 2, all the components can be assembled side by side with a single axis as the center, so that rationalization is very easy.

次いで、図3に(a)〜(c)の順を追って示した出力取出ユニット20の製造方法について説明する。
例えばアルミナ等の絶縁材料を用いて略円筒形に形成され複数の挿入孔241、245の形成されたインシュレータ240をインシュレータ保持金具250に装着し、出力取出端子202、212と、通電端子232、222とをインシュレータ240に挿入固定する。なお、インシュレータ240、出力端子202、212、通電端子222、232についての詳細は後述する。
Next, a method for manufacturing the output extraction unit 20 shown in FIG. 3 in the order of (a) to (c) will be described.
For example, an insulator 240 formed of a substantially cylindrical shape using an insulating material such as alumina and formed with a plurality of insertion holes 241 and 245 is attached to the insulator holding metal fitting 250, and the output extraction terminals 202 and 212 and energization terminals 232 and 222 are mounted. Are inserted and fixed to the insulator 240. The details of the insulator 240, the output terminals 202 and 212, and the energization terminals 222 and 232 will be described later.

ケーシング260はステンレス等の金属製で、略円筒状に形成し、基端側に径小となるケーシングケ径小部261を形成し、先端側が径大となるケーシング径大部263を形成し、径変部は軸心に対しほぼ水平となるケーシング係止部262を形成し、径小部261に内側に向かって突出する係合部262を全周または複数箇所に形成し、径小部261には内側に開口するケーシング通気孔266を複数形成する。   The casing 260 is made of a metal such as stainless steel, is formed in a substantially cylindrical shape, has a casing diameter small portion 261 having a small diameter on the proximal end side, and a casing diameter large portion 263 in which the distal end side has a large diameter, The diameter changing portion forms a casing locking portion 262 that is substantially horizontal with respect to the shaft center, and an engagement portion 262 that protrudes inwardly on the small diameter portion 261 is formed in the entire circumference or at a plurality of locations. A plurality of casing vent holes 266 that are opened inward are formed.

ケーシング260の基端側から予め、例えばゴム製で略円柱状の封止部材273、275に挿通した一対の信号線200、210と一対の通電線220、230を挿通し、信号線200、210と通電線220、230との先端をケーシング260の先端側へ引き出す。
接続金具201、211を用いて、出力取出端子202、212と信号線200、210とを圧着接続し、接続金具221、231を用いて通電端子222、232と通電線220、230とを圧着接続する。
For example, a pair of signal lines 200 and 210 and a pair of energization lines 220 and 230 inserted in advance from a base end side of the casing 260 through, for example, rubber-made substantially cylindrical sealing members 273 and 275 are inserted, and the signal lines 200 and 210 are inserted. And the leading ends of the conductive wires 220 and 230 are pulled out to the leading end side of the casing 260.
The output extraction terminals 202 and 212 and the signal lines 200 and 210 are crimped and connected using the connection fittings 201 and 211, and the conduction terminals 222 and 232 and the conduction lines 220 and 230 are crimped and connected using the connection fittings 221 and 231. To do.

封止部材273、275をケーシング係合部262に当接するまで挿入し、ケーシング係合部262に係止せしめる。
封止部材273、275の軸中心に設けられたフィルタ挿入孔277、278に、撥水フィルタ272を嵌着した有底円筒状のフィルタ支持部材270を挿入する。
ケーシング通気孔264と封止部材273、275に設けられた封止部材通気孔274、276とが連通し、撥水フィルタ272を介してフィルタ支持部材270に設けられた支持部材通気孔271と連通した状態となる。
The sealing members 273 and 275 are inserted until they come into contact with the casing engaging portion 262, and are locked to the casing engaging portion 262.
A bottomed cylindrical filter support member 270 fitted with a water-repellent filter 272 is inserted into filter insertion holes 277 and 278 provided at the axial centers of the sealing members 273 and 275.
The casing vent hole 264 communicates with the sealing member vent holes 274 and 276 provided in the sealing members 273 and 275, and communicates with the support member vent hole 271 provided in the filter support member 270 via the water repellent filter 272. It will be in the state.

信号線200、210と通電線220、230とを基端側へ引き戻しつつ、インシュレータ240の保持されたインシュレータ保持金具250をケーシング大径部263内に挿入し、インシュレータ保持金具250によって保持せしめる。   The insulator holding metal fitting 250 held by the insulator 240 is inserted into the casing large diameter portion 263 and held by the insulator holding metal fitting 250 while the signal lines 200 and 210 and the conducting wires 220 and 230 are pulled back to the base end side.

ケーシング径小部261の2箇所のケーシング加締め部266、267を加締めて封止部材273、275とともに信号線200、210、通電線220、230、撥水フィルタ272およびフィルタ支持部材270を固定すると出力取出ユニット20が完成する。   The casing caulking portions 266 and 267 at two locations of the casing diameter small portion 261 are caulked to fix the signal lines 200 and 210, the energizing wires 220 and 230, the water repellent filter 272, and the filter support member 270 together with the sealing members 273 and 275. Then, the output extraction unit 20 is completed.

ガスセンサ1の完成工程を表した図4(a)、(b)に示すように、検出ユニット10のボス部155を出力取出ユニット20のケーシング大径部263内に挿入すると、出力端子111、121とヒータ100とがインシュレータ240の挿入孔241a、241b、245内に挿入され、出力端子111、121と出力取出端子202、212とが導通状態となり、ヒータ電極101、102と通電端子232、222とが導通状態となる。
ハウジングボス部155とケーシング大径部263の下端とを例えばレーザ溶接等により全周に渡って溶接固定するとガスセンサ1が完成する。
When the boss portion 155 of the detection unit 10 is inserted into the casing large diameter portion 263 of the output extraction unit 20 as shown in FIGS. And the heater 100 are inserted into the insertion holes 241a, 241b, and 245 of the insulator 240, the output terminals 111 and 121 and the output extraction terminals 202 and 212 become conductive, and the heater electrodes 101 and 102 and the energization terminals 232 and 222 Becomes conductive.
The gas sensor 1 is completed when the housing boss 155 and the lower end of the casing large diameter portion 263 are welded and fixed, for example, by laser welding or the like.

図5を参照して本発明の要部である出力取出端子202、212、通電端子222、232、インシュレータ240について更に詳述する。
図5は出力取出端子202、212、通電端子222、232、インシュレータ240の詳細を示す斜視図である。
With reference to FIG. 5, the output extraction terminals 202 and 212, the energization terminals 222 and 232, and the insulator 240, which are the main parts of the present invention, will be described in more detail.
FIG. 5 is a perspective view showing details of the output extraction terminals 202 and 212, energization terminals 222 and 232, and the insulator 240.

出力取出端子202、212は弾性金属材料を用いて、先端側の屈曲部204、214で基端側に屈曲し、傾斜部205、215がインシュレータ240の軸中心に向かって傾斜し、出力端子111、121と当接する当接部206、216で再度径方向に向かって屈曲する略U字形に形成する。
更に、出力取出端子202、212には、インシュレータ240に装着された時に係止する係止手段として、屈曲係止部203、213を形成する。
The output extraction terminals 202 and 212 are made of an elastic metal material, bent to the proximal end side by the bent portions 204 and 214 on the distal end side, the inclined portions 205 and 215 are inclined toward the axial center of the insulator 240, and the output terminal 111 , 121 are in contact with each other at the contact portions 206 and 216 to be bent again in the radial direction.
Further, the output extraction terminals 202 and 212 are formed with bending locking portions 203 and 213 as locking means for locking when the insulators 240 are mounted.

通電端子222、232は弾性金属材料を用いて、先端側の屈曲部223、233で基端側に屈曲し、傾斜部224、234がインシュレータ240の軸中心に向かって傾斜し、ヒータ端子101、102と当接する当接部225、235で再度径方向に向かって屈曲する略U字形に形成する。
更に、インシュレータ240内に挿入されたときに係止する係止手段として両側面に張り出す通電端子翼部226、236を形成する。
The current-carrying terminals 222 and 232 are made of an elastic metal material, bent at the proximal end side by bending portions 223 and 233 on the distal end side, the inclined portions 224 and 234 are inclined toward the axial center of the insulator 240, and the heater terminals 101, The contact portions 225 and 235 that are in contact with 102 are formed into a substantially U shape that bends in the radial direction again.
Furthermore, energizing terminal wings 226 and 236 are formed to protrude from both side surfaces as locking means for locking when inserted into the insulator 240.

図6(a)に、インシュレータ240の詳細およびインシュレータ240内に出力端子202、212と通電端子222、232とを挿入固定した時の状態を示す。(b)は、A−A面における矢視平面図、(c)は、B−B面における矢視断面図、(d)は、C−C面における矢視平面図、(e)は、D−D面における矢視断面図である。   FIG. 6A shows the details of the insulator 240 and the state when the output terminals 202 and 212 and the energization terminals 222 and 232 are inserted and fixed in the insulator 240. (B) is an arrow plan view in the AA plane, (c) is an arrow sectional view in the BB plane, (d) is an arrow plan view in the CC plane, and (e) is It is arrow sectional drawing in a DD surface.

図6(a)に示すようにインシュレータ240には、出力取出端子202、212を挿入するための出力端子挿入孔241a、241bが形成されており、出力端子挿入孔241a、241bの基端側には、出力取出端子屈曲部203、213が係止する端子係止部244a、244bが形成されている。
出力端子挿入孔241a、241bには、出力取出端子202、212に向かって凸となる断面半円状の突起部243a、243bが形成されており、更に突起部243a、243bの先端側は、先端側に行くほど出力端子挿入孔241a、241bが広くなるよう中心に向かって傾斜する傾斜部242a、242bが形成されている。
As shown in FIG. 6A, the insulator 240 is formed with output terminal insertion holes 241a and 241b for inserting the output extraction terminals 202 and 212, on the base end side of the output terminal insertion holes 241a and 241b. Are formed with terminal locking portions 244a and 244b to which the output lead terminal bending portions 203 and 213 are locked.
The output terminal insertion holes 241a and 241b are formed with protrusions 243a and 243b having a semicircular cross section that protrude toward the output extraction terminals 202 and 212. Further, the distal ends of the protrusions 243a and 243b are Inclined portions 242a and 242b that are inclined toward the center are formed so that the output terminal insertion holes 241a and 241b become wider toward the side.

図6(a)〜(e)に示すように、ヒータ挿入孔245にはスリット状の通電端子係止部246a、246bが穿設され、通電端子翼部226、236が挿入され通電端子222、232が係止されている。   As shown in FIGS. 6A to 6E, the heater insertion holes 245 are provided with slit-like energizing terminal locking portions 246a and 246b, and energizing terminal wing portions 226 and 236 are inserted thereinto. 232 is locked.

図7(a)〜(c)、(d)〜(f)に出力端子111、112とヒータ100とがインシュレータ240内に挿入される様子を示す。
図7(a)に示すように、出力端子111、112が傾いた状態で装着されていたとしても(b)に示すように、上記傾斜部242a、242bに沿って出力端子111、121が引き起こされつつ挿入されるので、(c)に示すように出力端子111、121と出力取出端子202、212とが正しい位置で接続される。従って、組み付けが容易で、しかも出力端子111、121と出力取出端子202、212との確実な導通性が確保される。
7A to 7C and 7D to 7F show how the output terminals 111 and 112 and the heater 100 are inserted into the insulator 240. FIG.
As shown in FIG. 7A, even if the output terminals 111 and 112 are mounted in an inclined state, as shown in FIG. 7B, the output terminals 111 and 121 are caused along the inclined portions 242a and 242b. Therefore, the output terminals 111 and 121 and the output extraction terminals 202 and 212 are connected at the correct positions as shown in FIG. Therefore, it is easy to assemble, and reliable continuity between the output terminals 111 and 121 and the output extraction terminals 202 and 212 is ensured.

また、図7(d)〜(f)に示すように、ヒータ100をインシュレータ240内に挿入すると通電端子222、232が弾性的に撓むのでヒータ100の挿入に際して邪魔せず、挿入後にはヒータ電極101、102と通電端子222、232とが弾性的に接続される。従って、組み付けが容易で、しかもヒータ電極101、102と通電端子222、232との確実な導通性が確保される。   Further, as shown in FIGS. 7D to 7F, when the heater 100 is inserted into the insulator 240, the current-carrying terminals 222 and 232 are elastically bent so that the heater 100 is not interrupted and the heater 100 is inserted after the insertion. The electrodes 101 and 102 and the energization terminals 222 and 232 are elastically connected. Therefore, assembly is easy, and reliable continuity between the heater electrodes 101 and 102 and the energization terminals 222 and 232 is ensured.

図8(a)は、図7(c)中B−B断面における矢視断面における要部拡大図である。図8(a)に示すように、基準電極金具110または測定電極金具120の装着位置が濃度検出素子140に対して円周方向に回転してずれて装着されたとしても、出力端子111、121が円弧断面を有し、出力取出端子202、212の接触部206、216が平断面を有しているので、両者は必ず一点で接触する。また、挿入孔突起部243a、243bが出力端子111、121の凹面よりも小さい曲率で設けられているので該凹面と挿入孔突起部243a、243bとは必ず一点で接触する。従って、出力取出端子111、121のバネによる押圧力が上記接触点に集中するので出力端子111、121と出力取出端子202、212とが確実に導通される。   Fig.8 (a) is the principal part enlarged view in the arrow cross section in the BB cross section in FIG.7 (c). As shown in FIG. 8A, even if the mounting position of the reference electrode fitting 110 or the measurement electrode fitting 120 is rotated and shifted in the circumferential direction with respect to the concentration detection element 140, the output terminals 111 and 121 are mounted. Has an arc cross section, and the contact portions 206 and 216 of the output extraction terminals 202 and 212 have a flat cross section, so that they always come into contact at one point. Further, since the insertion hole protrusions 243a and 243b are provided with a smaller curvature than the concave surfaces of the output terminals 111 and 121, the concave surface and the insertion hole protrusions 243a and 243b always come into contact at one point. Accordingly, since the pressing force by the springs of the output extraction terminals 111 and 121 is concentrated on the contact point, the output terminals 111 and 121 and the output extraction terminals 202 and 212 are reliably connected.

また、図8(b)に示すように、ヒータ電極101、102を両側から挟むように、対向する一対の通電端子222、232が弾性的に押圧し、これに直交する方向で、出力端子111、121を対向する一対の出力取出端子202、212が両側から弾性的に押圧している。
このため、インシュレータ240が外部から如何なる方向の振動を受けても、四方から弾性的に押圧しているバネ状端子202、212、222、232によって、振動が吸収され、それぞれの端子部における導通性が確保される。
従って、極めてガスセンサ1の信頼性が高くなる。
なお、出力端子111、121と出力取出端子202、212との押圧点間の距離Xならびにヒータ電極101、102と通電端子222、232との押圧点間の距離Yをインシュレータ240内に収まる範囲において、できるだけ長くするのが良い。バランスが安定し、耐久性が更に向上する。
Further, as shown in FIG. 8B, the pair of current-carrying terminals 222 and 232 which are opposed to each other are elastically pressed so as to sandwich the heater electrodes 101 and 102 from both sides, and the output terminal 111 is arranged in a direction perpendicular to the pair. , 121 are elastically pressed from both sides by a pair of output extraction terminals 202, 212 facing each other.
For this reason, even if the insulator 240 receives vibrations in any direction from the outside, the vibrations are absorbed by the spring-like terminals 202, 212, 222, and 232 that are elastically pressed from four directions, and the continuity at each terminal portion Is secured.
Therefore, the reliability of the gas sensor 1 becomes extremely high.
It should be noted that the distance X between the pressing points of the output terminals 111 and 121 and the output extraction terminals 202 and 212 and the distance Y between the pressing points of the heater electrodes 101 and 102 and the energizing terminals 222 and 232 are within a range that can be accommodated in the insulator 240. It is better to make it as long as possible. Balance is stable and durability is further improved.

図9に本発明を実施した場合に実施可能となる製造工程途中での検査方法の例を示す。(a)は検出ユニットの検査方法の例を示す概念図、(b)は出力取出ユニットの検査方法例を示す概念図である。
図9(a)に示すように、組上がった検出ユニット10を排ガス流路に見立てた被測定ガス流路3に装着し、周期的に濃度を変化させた既知の成分ガスをガス流路3内に導入し、電源4からの電力を通電制御装置5によって制御しながらヒータ電極101、102に印加し、検出ユニット10からの出力を出力端子111、121に接続された例えば電位差計などの検出装置6で検知すると検出ユニット10のパルス応答性の評価が可能となる。
図9(b)に示すように、絶縁計7等を用いて、ケーシング260と出力取出端子202、212、通電端子222、232等との絶縁性を測定したり、出力取出ユニット20の下端にブロワー等の排気装置を気密に取り付け、圧力計8等により通気性を評価したりすることにより出力取出ユニット20の品質の評価が可能となる。
同様の圧力計等を用いた手段により検出ユニット10のシール性の評価も可能となる。
FIG. 9 shows an example of an inspection method in the middle of the manufacturing process that can be performed when the present invention is implemented. (A) is a conceptual diagram which shows the example of the inspection method of a detection unit, (b) is a conceptual diagram which shows the example of the inspection method of an output extraction unit.
As shown in FIG. 9 (a), the assembled detection unit 10 is attached to the gas flow channel 3 to be measured which is assumed to be an exhaust gas flow channel, and a known component gas whose concentration is periodically changed is supplied to the gas flow channel 3 as shown in FIG. The electric power from the power source 4 is applied to the heater electrodes 101 and 102 while being controlled by the energization controller 5, and the output from the detection unit 10 is detected by, for example, a potentiometer connected to the output terminals 111 and 121. When detected by the device 6, the pulse response of the detection unit 10 can be evaluated.
As shown in FIG. 9B, the insulation between the casing 260 and the output extraction terminals 202 and 212, the energization terminals 222 and 232, etc. is measured using the insulation meter 7 or the like, or the lower end of the output extraction unit 20 is measured. The quality of the output extraction unit 20 can be evaluated by attaching an exhaust device such as a blower in an airtight manner and evaluating the air permeability with the pressure gauge 8 or the like.
The sealing performance of the detection unit 10 can be evaluated by means using a similar pressure gauge or the like.

上記実施形態においては、出力端子111、121を板状に形成し、出力取出端子202、212をバネ状に形成した場合について説明したが、類似する形態として、図10に示すように、出力取出端子202c、212cを板状に形成し、出力端子111c、113cをバネ状に形成しても、同様の効果が得られる。   In the above embodiment, the case where the output terminals 111 and 121 are formed in a plate shape and the output extraction terminals 202 and 212 are formed in a spring shape has been described. However, as a similar form, as shown in FIG. The same effect can be obtained by forming the terminals 202c and 212c in a plate shape and forming the output terminals 111c and 113c in a spring shape.

また、上記実施形態においては、ヒータ100を具備する検出ユニット10について説明したが、高温の被測定ガス中に配設され、ヒータ100によって濃度検出素子140を加熱、活性化する必要が無い場合に用いられるヒータ100を具備しないヒータレスタイプのガスセンサにおいても、出力端子を検出ユニット側に設け、出力取出端子を出力取出ユニット側に設けた本発明の構造を採用することにより、組み付けを容易にし、信頼性を向上することができる。   In the above-described embodiment, the detection unit 10 including the heater 100 has been described. However, when the concentration detection element 140 is not required to be heated and activated by the heater 100 in the high-temperature gas to be measured. Even in a heaterless type gas sensor that does not include the heater 100 to be used, by using the structure of the present invention in which the output terminal is provided on the detection unit side and the output extraction terminal is provided on the output extraction unit side, the assembly is facilitated. Reliability can be improved.

更に、本発明は、上記実施形態に限定するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態においては、濃度検出素子として酸素イオン導電性の固体電解質体の内外面に電極層を形成した酸素濃度センサの場合について説明したが、本発明は、測定部に複数の電極層と固体電解質層を形成したNOxセンサ等においても適宜採用し得るものである。
また、本発明は、本発明者が先に出願した通気部に掛かる発明(特願2005−321156)を適宜採用し得るものである。
Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above embodiment, the case of the oxygen concentration sensor in which the electrode layer is formed on the inner and outer surfaces of the oxygen ion conductive solid electrolyte body as the concentration detection element has been described. However, the present invention provides a plurality of electrode layers in the measurement unit. And a NOx sensor or the like in which a solid electrolyte layer is formed.
In addition, the present invention can appropriately employ the invention (Japanese Patent Application No. 2005-321156) applied to the ventilation part previously filed by the present inventor.

本発明の第1の実施形態におけるガスセンサの断面図。Sectional drawing of the gas sensor in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態における検出ユニットの製造方法を(a)〜(d)の順を追って示す斜視図及び断面図。The perspective view and sectional drawing which show the manufacturing method of the detection unit in the 1st Embodiment of this invention later on in order of (a)-(d). 本発明の第1の実施形態における出力取出ユニットの製造方法を(a)〜(c)の順を追って示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing method of the output extraction unit in the 1st Embodiment of this invention later on in order of (a)-(c). 本発明の第1の実施形態における検出ユニットと出力取出ユニットとの組付け方法を(a)〜(b)の順を追って示す断面図。Sectional drawing which shows the assembly method of the detection unit and output extraction unit in the 1st Embodiment of this invention later on in order of (a)-(b). 本発明の第1の実施形態要部である出力取出手段を構成するインシュレータ、出力取出側端子の詳細を示す斜視図。The perspective view which shows the detail of the insulator which comprises the output extraction means which is the 1st Embodiment principal part of this invention, and an output extraction side terminal. (a)は、本発明の出力取出側端子がインシュレータに組み付けられた状態を示す断面図、(b)は、図5(a)中A−A面における矢視図、(c)は、図5(a)中B−B面における矢視断面図、(d)は、図5(a)中C−C面における矢視図、(e)は、図5(a)中D−D面における矢視断面図。(A) is sectional drawing which shows the state by which the output extraction side terminal of this invention was assembled | attached to the insulator, (b) is an arrow line view in the AA surface in FIG. 5 (a), (c) is a figure. 5 (a) is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 5A, (d) is a view taken along the line CC in FIG. 5 (a), and FIG. 5 (e) is a view taken along the line DD in FIG. FIG. 本発明の第1の実施形態における効果を示す要部断面図。The principal part sectional view showing the effect in the 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態における要部拡大図で、(a)は、出力端子と出力取出側端子との導通性確保に対する効果を示し、(b)は、外部振動に抗する効果を示す。FIG. 4 is an enlarged view of a main part in the first embodiment of the present invention, where (a) shows the effect on securing the electrical continuity between the output terminal and the output extraction side terminal, and (b) shows the effect against external vibration. . 本発明の第1の実施形態における製造工程中検査の例を示す概念図であり、(a)は、検出ユニットの検査方法を示し、(b)は、出力取出ユニットの検査方法を示す。It is a conceptual diagram which shows the example of the test during a manufacturing process in the 1st Embodiment of this invention, (a) shows the inspection method of a detection unit, (b) shows the inspection method of an output extraction unit. 本発明の他の実施形態を示す斜視図。The perspective view which shows other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 ガスセンサ
10 検出ユニット
100 ヒータ
101、102 ヒータ電極
110 基準電極金具
111 基準極端子
112 ヒータ把持部
113 基準電極接続部
120 測定電極金具
121 測定電極端子
122 測定電極接続部
130 濃度検出素子固定部材
140 濃度検出素子
141 固体電解質体
142 基準電極層
143 測定電極層
150 ハウジング
154 濃度検出素子加締め部
155 ボス部
160 カバー体
20 出力取出ユニット
200、210 信号線
201、211、221、231 接続金具
202、212 出力取出端子
220、230 通電線
222、232 通電端子
240 インシュレータ
241a、241b 出力端子挿入孔
250 インシュレータ保持金具
260 ケーシング
270 フィルタ支持部材
271 支持部材通気孔
272 撥水フィルタ
273、274 封止部材
275 封止部材通気孔
280 ユニット溶接部
290 弾性座金
3 被測定ガス流路壁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas sensor 10 Detection unit 100 Heater 101, 102 Heater electrode 110 Reference electrode metal fitting 111 Reference electrode terminal 112 Heater holding part 113 Reference electrode connection part 120 Measurement electrode metal fitting 121 Measurement electrode terminal 122 Measurement electrode connection part 130 Concentration detection element fixing member 140 Concentration Detection element 141 Solid electrolyte body 142 Reference electrode layer 143 Measurement electrode layer 150 Housing 154 Concentration detection element crimping part 155 Boss part 160 Cover body 20 Output extraction unit 200, 210 Signal lines 201, 211, 221, 231 Connection fittings 202, 212 Output extraction terminals 220 and 230 Conducting wires 222 and 232 Energizing terminals 240 Insulators 241a and 241b Output terminal insertion holes 250 Insulator holding fittings 260 Casing 270 Filter support member 271 Support member ventilation holes 272 The water filter 273 and 274 sealing member 275 sealing member vents 280 units welds 290 elastic washer 3 measured gas flow path wall

Claims (10)

先端閉塞の有底円筒状に形成され、内側に基準ガスに接する基準電極層が形成され、外側に被測定ガスに接する測定電極層が形成されたイオン伝導性の固体電解質体からなり被測定ガス中の特定ガス成分の濃度を検出する濃度検出素子を有するコップ型のガスセンサであって、
少なくとも、上記濃度検出素子と、被測定ガス流路内に上記濃度検出素子を支持固定するハウジングと、上記基準電極層から延設された基準電極出力端子と上記測定電極層から延設された測定電極出力端子とからなる一対の出力端子と、を具備する検出ユニットと、
少なくとも、外部の制御装置に接続される一対の信号線と、上記一対の信号線に接続された一対の出力取出端子と、上記一対の出力取出端子を絶縁保持するインシュレータと、
上記インシュレータを保護する略円筒状のケーシングと、上記ケーシングの後端部で上記一対の信号線と上記一対の通電線とを絶縁封止する封止部材と、上記ケーシング内に大気を導入する通気部とを具備する出力取出ユニットとからなり、
上記インシュレータに設けられた出力端子挿入孔内で、上記出力端子と上記出力取出端子とを導通せしめ、
上記検出ユニットと上記出力取出ユニットとを結合せしめたことを特徴とするガスセンサ。
A gas to be measured which is formed of an ion conductive solid electrolyte body formed in a cylindrical shape with a closed end and having a reference electrode layer in contact with the reference gas on the inside and a measurement electrode layer in contact with the gas to be measured on the outside A cup-type gas sensor having a concentration detection element for detecting the concentration of a specific gas component therein,
At least the concentration detection element, a housing for supporting and fixing the concentration detection element in the gas flow path to be measured, a reference electrode output terminal extending from the reference electrode layer, and a measurement extending from the measurement electrode layer A detection unit comprising a pair of output terminals composed of electrode output terminals;
At least a pair of signal lines connected to an external control device, a pair of output extraction terminals connected to the pair of signal lines, an insulator for insulatingly holding the pair of output extraction terminals,
A substantially cylindrical casing that protects the insulator; a sealing member that insulates and seals the pair of signal wires and the pair of conductive wires at a rear end portion of the casing; and ventilation that introduces air into the casing. And an output take-out unit comprising
In the output terminal insertion hole provided in the insulator, the output terminal and the output extraction terminal are electrically connected,
A gas sensor, wherein the detection unit and the output extraction unit are combined.
上記検出ユニットは通電により発熱するヒータを具備し、
上記出力取出ユニットは外部の給電装置に接続される一対の通電線と該一対の通電線に接続された一対の通電端子とを具備し、
上記一対の通電端子を上記インシュレータ内で絶縁保持せしめた請求項1に記載のガスセンサ。
The detection unit includes a heater that generates heat when energized,
The output extraction unit includes a pair of energization wires connected to an external power supply device and a pair of energization terminals connected to the pair of energization wires,
The gas sensor according to claim 1, wherein the pair of energization terminals are insulated and held in the insulator.
上記インシュレータに設けられたヒータ挿入孔内で上記ヒータの表面に設けられたヒータ電極と上記通電端子とを導通せしめた請求項1または2に記載のガスセンサ。   The gas sensor according to claim 1 or 2, wherein a heater electrode provided on a surface of the heater and the energization terminal are electrically connected in a heater insertion hole provided in the insulator. 上記出力端子と上記出力取出端子とのいずれか一方は、弾性金属材料からなる略U字形のバネ状端子であって、他方は板状端子である請求項1ないし3のいずれか1項に記載のガスセンサ。   4. The device according to claim 1, wherein one of the output terminal and the output extraction terminal is a substantially U-shaped spring-like terminal made of an elastic metal material, and the other is a plate-like terminal. Gas sensor. 上記バネ状端子と上記板状端子との接触面において上記バネ状端子と上記板状端子とのいずれか一方は平断面を有し、他方は一方に向かって凸となる円弧断面を有する請求項1ないし4のいずれか1項に記載のガスセンサ。   The contact surface between the spring-like terminal and the plate-like terminal, wherein one of the spring-like terminal and the plate-like terminal has a flat cross section, and the other has an arc cross section that is convex toward the other. The gas sensor according to any one of 1 to 4. 上記通電端子は、弾性金属材料からなる略U字形のバネ状端子である請求項2ないし5のいずれか1項に記載のガスセンサ。   The gas sensor according to claim 2, wherein the energizing terminal is a substantially U-shaped spring-like terminal made of an elastic metal material. 上記出力端子挿入孔は、上記出力端子の挿入を誘導する挿入孔傾斜部を有する請求項1ないし6のいずれか1項に記載のガスセンサ。   The gas sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein the output terminal insertion hole has an insertion hole inclined portion that guides the insertion of the output terminal. 上記出力端子挿入孔は、上記板状端子に当接する挿入孔突起部を有する請求項1ないし7のいずれか1項に記載のガスセンサ。   The gas sensor according to any one of claims 1 to 7, wherein the output terminal insertion hole has an insertion hole protrusion that contacts the plate-like terminal. 上記インシュレータ内において、互いに対向する上記一対の出力取出端子と互いに対向する上記一対の通電端子とを、略直交方向に載置する請求項2ないし8のいずれか1項に記載のガスセンサ。   9. The gas sensor according to claim 2, wherein the pair of output extraction terminals facing each other and the pair of energization terminals facing each other are placed in a substantially orthogonal direction in the insulator. イオン伝導性の固体電解質材料を先端閉塞の有底円筒状に形成し、内側に基準ガスに接する基準電極層を形成し、外側に被測定ガスに接する測定電極層を形成し、被測定ガス中の特定ガス成分の濃度を検出する濃度検出素子を有するコップ型のガスセンサの製造方法において、
基準電極出力端子と基準電極接続部とを有する基準電極金具を上記濃度検出素子内に挿嵌し、測定電極出力端子と測定電極接続部とを有する測定電極金具を上記測定電極に嵌着し、上記濃度検出素子を略円筒状のハウジング内に固定部材を介して挿入固定し、少なくとも上記基準電極端子と上記測定電極端子との一対の出力端子と上記ハウジングとを具備し、上記一対の出力端子が上記ハウジングより上方に露出した検出ユニットを形成する検出ユニット形成工程と、
一対の出力取出端子をインシュレータに装着し、上記一対の出力端子に一対の信号線を接続し、上記一対の信号線を複数の挿入孔を設けた封止部材に挿入し、これらを略円筒形のケーシングに納め、
少なくとも上記信号線と、上記出力取出端子と、上記インシュレータと、上記ケーシングと、上記封止部材とを具備する出力取出ユニットを形成する出力取出ユニット形成工程と、
上記出力端子と上記出力取出端子とのいずれか一方を、弾性金属材料を用いて略U字形の持つバネ状に形成し、他方を板状に形成する端子金具形成工程と、
上記検出ユニットを上記出力取出ユニットに挿嵌すると同時に、上記インシュレータに設けられた出力端子挿入孔内で、上記出力端子と上記出力取出端子とを弾性的に導通せしめてガスセンサを完成させるガスセンサ組み付け工程と、を具備することを特徴とするガスセンサの製造方法。
An ion-conducting solid electrolyte material is formed in a cylindrical shape with a closed end, a reference electrode layer in contact with the reference gas is formed on the inside, and a measurement electrode layer in contact with the measurement gas is formed on the outside. In a method for manufacturing a cup-type gas sensor having a concentration detection element for detecting the concentration of a specific gas component of
A reference electrode fitting having a reference electrode output terminal and a reference electrode connection portion is inserted into the concentration detection element, a measurement electrode fitting having a measurement electrode output terminal and a measurement electrode connection portion is fitted to the measurement electrode, The concentration detection element is inserted and fixed in a substantially cylindrical housing through a fixing member, and includes at least a pair of output terminals of the reference electrode terminal and the measurement electrode terminal and the housing, and the pair of output terminals Forming a detection unit that is exposed above the housing; and
A pair of output extraction terminals are attached to the insulator, a pair of signal lines are connected to the pair of output terminals, the pair of signal lines are inserted into a sealing member provided with a plurality of insertion holes, and these are substantially cylindrical. In the casing of the
An output extraction unit forming step of forming an output extraction unit comprising at least the signal line, the output extraction terminal, the insulator, the casing, and the sealing member;
Either one of the output terminal and the output extraction terminal is formed into a spring shape having a substantially U shape using an elastic metal material, and the other is formed into a plate shape, and a terminal fitting forming step of forming the other into a plate shape,
Gas sensor assembly process for completing the gas sensor by inserting the detection unit into the output extraction unit and at the same time elastically conducting the output terminal and the output extraction terminal in the output terminal insertion hole provided in the insulator And a method for manufacturing a gas sensor.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013011501A (en) * 2011-06-29 2013-01-17 Denso Corp Gas sensor
WO2013073170A1 (en) * 2011-11-16 2013-05-23 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor
JP2014055903A (en) * 2012-09-13 2014-03-27 Ngk Spark Plug Co Ltd Method and device for manufacturing lead wire unit
JP2015132471A (en) * 2014-01-09 2015-07-23 日本特殊陶業株式会社 gas sensor
KR20150129917A (en) * 2014-05-12 2015-11-23 주식회사 제우스 Heater fixing device and substrate heat tretment apparatus using it
JP2016050836A (en) * 2014-08-29 2016-04-11 株式会社デンソー Gas sensor
KR20160126570A (en) * 2015-04-24 2016-11-02 주식회사 현대케피코 Terminal for gas sensor
KR102062639B1 (en) * 2018-08-07 2020-02-11 주식회사 현대케피코 Oxygen sensor for vehicle
WO2020230505A1 (en) * 2019-05-10 2020-11-19 株式会社デンソー Gas sensor
CN113366304A (en) * 2019-03-07 2021-09-07 庆东纳碧安株式会社 Electrode terminal assembly for liquid mass measuring instrument device and liquid mass measuring instrument device including the same
WO2022137803A1 (en) * 2020-12-21 2022-06-30 株式会社デンソー Gas sensor

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013011501A (en) * 2011-06-29 2013-01-17 Denso Corp Gas sensor
WO2013073170A1 (en) * 2011-11-16 2013-05-23 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor
JP2013104832A (en) * 2011-11-16 2013-05-30 Ngk Spark Plug Co Ltd Gas sensor
CN103718034A (en) * 2011-11-16 2014-04-09 日本特殊陶业株式会社 Gas sensor
JP2014055903A (en) * 2012-09-13 2014-03-27 Ngk Spark Plug Co Ltd Method and device for manufacturing lead wire unit
JP2015132471A (en) * 2014-01-09 2015-07-23 日本特殊陶業株式会社 gas sensor
KR102117421B1 (en) 2014-05-12 2020-06-02 주식회사 제우스 Heater fixing device and substrate heat tretment apparatus using it
KR20150129917A (en) * 2014-05-12 2015-11-23 주식회사 제우스 Heater fixing device and substrate heat tretment apparatus using it
JP2016050836A (en) * 2014-08-29 2016-04-11 株式会社デンソー Gas sensor
KR20160126570A (en) * 2015-04-24 2016-11-02 주식회사 현대케피코 Terminal for gas sensor
KR101678778B1 (en) 2015-04-24 2016-11-23 주식회사 현대케피코 Terminal for gas sensor
KR102062639B1 (en) * 2018-08-07 2020-02-11 주식회사 현대케피코 Oxygen sensor for vehicle
CN113366304A (en) * 2019-03-07 2021-09-07 庆东纳碧安株式会社 Electrode terminal assembly for liquid mass measuring instrument device and liquid mass measuring instrument device including the same
CN113366304B (en) * 2019-03-07 2024-03-01 庆东纳碧安株式会社 Electrode terminal assembly for liquid mass measuring instrument device and liquid mass measuring instrument device including the same
WO2020230505A1 (en) * 2019-05-10 2020-11-19 株式会社デンソー Gas sensor
JP2020186945A (en) * 2019-05-10 2020-11-19 株式会社Soken Gas sensor
JP7125372B2 (en) 2019-05-10 2022-08-24 株式会社Soken gas sensor
WO2022137803A1 (en) * 2020-12-21 2022-06-30 株式会社デンソー Gas sensor
JP2022098060A (en) * 2020-12-21 2022-07-01 株式会社デンソー Gas sensor
JP7413989B2 (en) 2020-12-21 2024-01-16 株式会社デンソー gas sensor

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