JP2010078436A

JP2010078436A - Gas sensor

Info

Publication number: JP2010078436A
Application number: JP2008246578A
Authority: JP
Inventors: Masao Tsukada; 正夫塚田; Shigeo Hisayoshi; 茂生久芳; Akira Uchikawa; 晶内川; Masami Kawashima; 正己川島; Keiji Mori; 啓治森
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2010-04-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a gas sensor which can improve the shape flexibility of a detection element while simplifying a structure, reducing a size. <P>SOLUTION: The gas sensor 1 comprises: the detection element 2 for detecting a concentration of a particular gas component within a measurement target gas; and a holder 4 having the conductivity and an element insertion hole into which the detection element is inserted. A ground electrode 26b is grounded to the holder 4 as a body by electrically connecting the ground electrode 26b and the holder 4 through a graphite 12b. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、被検出ガスに含まれる特定ガス成分の濃度を検出するガスセンサに関する。 The present invention relates to a gas sensor that detects the concentration of a specific gas component contained in a gas to be detected.

従来、ガスセンサとして、被測定ガスに含まれる特定ガス成分の濃度を検出する検出素子（ガス検出素子）と、この検出素子をパッキンを介して支持するホルダ（主体金具）と、を備え、例えば車両の排気管に設置されて排気ガス中の酸素濃度を検出するものが知られている（例えば特許文献１参照）。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a gas sensor, a detection element (gas detection element) that detects the concentration of a specific gas component contained in a gas to be measured, and a holder (main metal fitting) that supports the detection element via a packing, for example, a vehicle Is known which detects the oxygen concentration in the exhaust gas (see, for example, Patent Document 1).

この特許文献１に開示されるガスセンサでは、検出素子の外周に径方向外向きに突出した鍔部が設けられており、検出素子の先端部から当該鍔部の先端面にかけて設けられたアース電極（外側電極）を当該鍔部の先端面とホルダとの間に配置されたパッキンを介してホルダに接続させるとともに、ホルダを排気管に接続させることで、アース電極をボディアースしている。
特開２００５−１０１５６号公報 In the gas sensor disclosed in Patent Document 1, a flange projecting radially outward is provided on the outer periphery of the detection element, and a ground electrode (from the distal end of the detection element to the distal end surface of the flange is provided). The outer electrode) is connected to the holder via a packing disposed between the front end surface of the flange and the holder, and the ground electrode is body-grounded by connecting the holder to the exhaust pipe.
JP 2005-10156 A

しかしながら、鍔部が形成されていない検出素子等を用いた場合、かかる従来技術のように、検出素子のアース電極をパッキンを介してホルダに接続することが難しい。このため、上記従来の技術では、検出素子の形状自由度の向上を図り難かった。 However, when a detection element or the like having no flange is used, it is difficult to connect the ground electrode of the detection element to the holder via the packing as in the conventional technique. For this reason, it has been difficult to improve the degree of freedom of the shape of the detection element in the conventional technique.

そこで、本発明は、構造の簡素化および小型化を図りつつ、検出素子の形状自由度を向上させることのできるガスセンサを得ることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to obtain a gas sensor that can improve the degree of freedom of shape of a detection element while simplifying and downsizing the structure.

本発明は、アース電極を有し、被測定ガス中の特定ガス成分の濃度を検出する検出素子と、導電性を有し、素子挿入孔に前記検出素子が挿入されたホルダと、を備えるガスセンサにおいて、前記アース電極と前記ホルダとが、グラファイトを介して電気的に接続されていることを特徴とする。 The present invention provides a gas sensor having a grounding electrode and detecting a concentration of a specific gas component in a gas to be measured, and a conductive holder having the detection element inserted in an element insertion hole. The ground electrode and the holder are electrically connected via graphite.

本発明によれば、グラファイトによってアース電極とホルダとを電気的に接続しているため、鍔部が形成されていない検出素子等を用いた場合でも、アース電極を容易にボディアースさせることができる。したがって、ガスセンサの構造の簡素化および小型化を図りつつ、検出素子の形状自由度を向上させることができるようになる。 According to the present invention, since the earth electrode and the holder are electrically connected by graphite, the earth electrode can be easily body-grounded even when a detection element or the like without a flange is used. . Accordingly, it is possible to improve the shape freedom of the detection element while simplifying and downsizing the structure of the gas sensor.

以下、本発明を具現化した実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態では、内燃機関を搭載した自動車や２輪車等の車両の排気管に装着された空燃比検出用の酸素センサを例示する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments embodying the invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, an oxygen sensor for detecting an air-fuel ratio mounted on an exhaust pipe of a vehicle such as an automobile or a two-wheeled vehicle equipped with an internal combustion engine will be exemplified.

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態にかかる酸素センサを排気管に取り付けられた状態で示す側面図、図２は、酸素センサの断面図（軸方向に沿った断面図）、図３は、酸素センサの要部の断面図（軸方向に沿った断面図）、図４は、検出素子を示す図であって、（ａ）は、検出素子の側面図、（ｂ）は、図４（ａ）のＣ−Ｃ断面図、図５は、検出素子の分解斜視図、図６は、シール部の要部の断面図、図７は、図２のＡ−Ａ断面図に対応する第１変形例を示す断面図である。 (First embodiment)
FIG. 1 is a side view showing the oxygen sensor according to the present embodiment attached to an exhaust pipe, FIG. 2 is a cross-sectional view of the oxygen sensor (cross-sectional view along the axial direction), and FIG. FIG. 4 is a view showing the detection element, (a) is a side view of the detection element, and (b) is a cross-sectional view of the main part (cross-sectional view along the axial direction). FIG. 5 is an exploded perspective view of the detection element, FIG. 6 is a sectional view of the main part of the seal portion, and FIG. 7 is a first modification corresponding to the AA sectional view of FIG. It is sectional drawing shown.

［酸素センサ１の概要］
図１に示すように、本実施形態の酸素センサ１は、エンジン１０１に接続された排気管１０２における触媒１０３とエンジン１０１との間の位置もしくは触媒の下流側に設けられている。 [Outline of oxygen sensor 1]
As shown in FIG. 1, the oxygen sensor 1 of the present embodiment is provided in a position between the catalyst 103 and the engine 101 in the exhaust pipe 102 connected to the engine 101 or on the downstream side of the catalyst.

図２に示すように、本実施形態の酸素センサ１は、外面に段付きの外形略円柱状をなしている。酸素センサ１は、被測定ガス中の特定ガス成分の濃度を検出する検出素子２と、検出素子２が挿通されている筒状のホルダ４と、このホルダ４と検出素子２との間をシールし、且つ、検出素子２をホルダ４内に位置決めするシール部５と、検出素子２に接続された端子６と、ホルダ４の軸方向の一端部（上端部）側に配置され、端子６を支持している絶縁体である碍子７と、ホルダ４の軸方向の一端部（上端部）側に配置され、碍子７の外面を覆っているケーシング８と、ホルダ４の他端部（下端部）に固定されるとともにホルダ４より突出し、検出素子２の外面を覆うプロテクタ９と、を備えている。 As shown in FIG. 2, the oxygen sensor 1 of the present embodiment has a substantially cylindrical shape with a stepped outer surface. The oxygen sensor 1 includes a detection element 2 that detects the concentration of a specific gas component in the gas to be measured, a cylindrical holder 4 through which the detection element 2 is inserted, and a seal between the holder 4 and the detection element 2. And a seal portion 5 for positioning the detection element 2 in the holder 4, a terminal 6 connected to the detection element 2, and one end (upper end portion) side of the holder 4 in the axial direction. An insulator 7 that is a supporting insulator, a casing 8 that is disposed on one axial end (upper end) side of the holder 4 and covers the outer surface of the insulator 7, and the other end (lower end) of the holder 4 ) And a protector 9 that protrudes from the holder 4 and covers the outer surface of the detection element 2.

［検出素子２］
図２ないし図４に示すように、本実施形態に示す検出素子２は、断面略円柱状をした棒状に形成され、その軸方向の一端部（上端部）には、後述する出力電極２５ｂおよびヒータ電極２２ｂを有する接続部２ａが形成され、その軸方向の他端部（下端部）には酸素検知部２ｂが形成されている。詳しくは、検出素子２は、接続部２ａを有する小径円柱部２ｃとこの小径円柱部２ｃの外径Ｄ１よりも略大径に形成された大径円柱部２ｄとを有する段付き円柱状に形成されて小径円柱部２ｃに接続部２ａが形成され、大径円柱部２ｄに酸素検知部２ｂが形成されている。小径円柱部２ｃの先端は、その全周に亘って面取りが施されている。 [Detection element 2]
As shown in FIGS. 2 to 4, the detection element 2 shown in the present embodiment is formed in a rod shape having a substantially cylindrical cross section, and has an output electrode 25 b (described later) and one end (upper end) in the axial direction. A connecting portion 2a having a heater electrode 22b is formed, and an oxygen detecting portion 2b is formed at the other end portion (lower end portion) in the axial direction. Specifically, the detection element 2 is formed in a stepped columnar shape having a small-diameter cylindrical portion 2c having a connecting portion 2a and a large-diameter cylindrical portion 2d formed to be substantially larger in diameter than the outer diameter D1 of the small-diameter cylindrical portion 2c. Thus, the connecting portion 2a is formed in the small diameter cylindrical portion 2c, and the oxygen detecting portion 2b is formed in the large diameter cylindrical portion 2d. The tip of the small diameter cylindrical portion 2c is chamfered over the entire circumference.

出力電極２５ｂは、検出素子２の外部に対して露出しており、出力電極２５ｂと酸素検知部２ｂとは、相互に電気的に接続されている。検出素子２では、酸素検知部２ｂが被測定ガスである排ガスに含まれる特定ガス成分として酸素を検出し、その検出結果として酸素濃度を出力電極２５ｂから電気信号で出力するようになっている。 The output electrode 25b is exposed to the outside of the detection element 2, and the output electrode 25b and the oxygen detector 2b are electrically connected to each other. In the detection element 2, the oxygen detector 2b detects oxygen as a specific gas component contained in the exhaust gas that is the gas to be measured, and outputs the oxygen concentration as an electrical signal from the output electrode 25b as a detection result.

検出素子２は、詳細には、図４，図５に示すように、絶縁材料であるアルミナ等のセラミック材料により形成される細長い円柱ロッド状の基体２１を有し、この基体２１に接続部２ａを構成する出力電極２５ｂや、酸素検知部２ｂが形成されている。検出素子２は、このように基体２１をロッド状に形成することにより、酸素センサ１をよりコンパクトな構成とすることができるとともに、取り付け時の方向やガスの流れ方向等による影響を受けなくすることができる。 In detail, as shown in FIGS. 4 and 5, the detection element 2 has an elongated cylindrical rod-shaped base 21 formed of a ceramic material such as alumina as an insulating material, and a connecting portion 2 a is connected to the base 21. The output electrode 25b and the oxygen detector 2b are formed. By forming the base body 21 in the rod shape in this manner, the detection element 2 can make the oxygen sensor 1 more compact, and is not affected by the mounting direction, the gas flow direction, and the like. be able to.

基体２１の表面２１ａ上には、ヒータパターン２２が形成されており、このヒータパターン２２は、絶縁層２３によって被覆されている。そして、この基体２１は、ヒータパターン２２および絶縁層２３とともに、ヒータ部２８を構成している。 A heater pattern 22 is formed on the surface 21 a of the base 21, and the heater pattern 22 is covered with an insulating layer 23. The base 21 constitutes a heater portion 28 together with the heater pattern 22 and the insulating layer 23.

ヒータパターン２２は、例えばアルミナを混合した白金等の発熱性導体材料からなり、基体２１の表面２１ａに曲面印刷等の手段を用いて形成されている。また、ヒータパターン２２には、基体２１の先端側から基体側に向けて延びる一対のリード部２２ａが一体的に連設されている。これらのリード部２２ａにおける基体２１の基端側はヒータ電極２２ｂとなっており、これらのヒータ電極２２ｂが、図２に示すように端子６に接続されている。そして、ヒータパターン２２は、外部のヒータ電源（図示せず）から各リード部２２ａを介して給電されることにより、例えば７２０〜８００℃程度の温度に基体２１を加熱する。 The heater pattern 22 is made of an exothermic conductive material such as platinum mixed with alumina, for example, and is formed on the surface 21a of the base 21 using means such as curved surface printing. The heater pattern 22 is integrally provided with a pair of lead portions 22a extending from the tip side of the base 21 toward the base. The base end side of the base 21 in these lead portions 22a is a heater electrode 22b, and these heater electrodes 22b are connected to the terminals 6 as shown in FIG. And the heater pattern 22 heats the base | substrate 21 to the temperature of about 720-800 degreeC, for example by being electrically fed via each lead part 22a from an external heater power supply (not shown).

絶縁層２３は、ヒータパターン２２をリード部２２ａと一緒に径方向外側から保護するために、例えばアルミナ等のセラミック材料を曲面印刷等の手段で基体２１の外周側に厚膜印刷することにより形成されている。 The insulating layer 23 is formed by printing a thick film of a ceramic material such as alumina on the outer peripheral side of the substrate 21 by means such as curved surface printing in order to protect the heater pattern 22 together with the lead portion 22a from the radial outside. Has been.

また、基体２１の表面２１ａ上には、ヒータパターン２２とは別の位置に機能層３０および当該機能層３０の外面を覆う保護層３１等が曲面印刷等の手段を用いて積層化するように形成されている。本実施形態では、この機能層３０および保護層３１は、ヒータパターン２２に対して基体２１の表面２１ａ上における径方向の対向位置に設けられている。 Further, the functional layer 30 and the protective layer 31 covering the outer surface of the functional layer 30 are laminated on the surface 21a of the base 21 at a position different from the heater pattern 22 using means such as curved surface printing. Is formed. In the present embodiment, the functional layer 30 and the protective layer 31 are provided at positions facing the heater pattern 22 in the radial direction on the surface 21 a of the base 21.

機能層３０は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質層２４と、この固体電解質層２４の基体２１側に位置する参照電極層２５と、この参照電極層２５に対して固体電解質層２４の反対側に位置する検出電極層２６と、固体電解質層２４の基体２１側に位置し、固体電解質層２４に向けて基準ガスである外気（大気）を導く空気通過層２７を含んで構成されている。 The functional layer 30 includes a solid electrolyte layer 24 having oxygen ion conductivity, a reference electrode layer 25 positioned on the base 21 side of the solid electrolyte layer 24, and the opposite side of the solid electrolyte layer 24 with respect to the reference electrode layer 25. And a detection electrode layer 26 located on the base 21 side of the solid electrolyte layer 24 and an air passage layer 27 that guides the outside air (atmosphere) that is a reference gas toward the solid electrolyte layer 24.

固体電解質層２４は、例えばジルコニアの粉体中に所定重量％のイットリアの粉体を混合させてペースト状物により形成される。そして、固体電解質層２４は、参照電極層２５と検出電極層２６との間で、周囲の酸素濃度差に応じた起電力を発生させ、その厚さ方向に酸素イオンを輸送する。 The solid electrolyte layer 24 is formed, for example, by mixing a predetermined weight% of yttria powder in zirconia powder and then forming a paste. The solid electrolyte layer 24 generates an electromotive force according to a difference in the surrounding oxygen concentration between the reference electrode layer 25 and the detection electrode layer 26, and transports oxygen ions in the thickness direction.

これにより、固体電解質層２４と一対の電極層である参照電極層２５および検出電極層２６とによって、酸素濃度を電気信号として取り出す酸素測定部２９を形成する。 Thus, the oxygen measuring unit 29 that extracts the oxygen concentration as an electric signal is formed by the solid electrolyte layer 24 and the reference electrode layer 25 and the detection electrode layer 26 that are a pair of electrode layers.

また、固体電解質層２４の一部は、空気通過層２７に接している。すなわち、空気通過層２７は、少なくとも基体２１と固体電解質層２４との界面に形成されている。 A part of the solid electrolyte layer 24 is in contact with the air passage layer 27. That is, the air passage layer 27 is formed at least at the interface between the substrate 21 and the solid electrolyte layer 24.

参照電極層２５および検出電極層２６は、それぞれ白金等からなる導電性で、かつ酸素が通過できる材料により形成されている。そして、参照電極層２５および検出電極層２６にはそれぞれリード部２５ａ，２６ａが一体的に延設されており、これらのリード部２５ａ，２６ａを用いて参照電極層２５と検出電極層２６との間に現れた出力電圧を検出できるようになっている。詳しくは、これらリード部２５ａ，２６ａにおける参照電極層２５および検出電極層２６側とは反対側の端部が、電極部としての出力電極２５ｂ、アース電極２６ｂとなっている。アース電極２６ｂは、本実施形態においては、酸素センサ１組み付け時における検出素子２の粉充填スペース４ｇに対応する部位に設けられており、保護層３１，拡散層３２に形成されたアース電極用窓部３１ａ，３２ａによってアース電極２６ｂの表面全体もしくは一部が外部に露出するように設けられている。一方、出力電極２５ｂは、基体２１の軸方向の一端側に保護層３１よりも延出してアース電極２６ｂとは軸方向にズレて外部に露出している（図示せず）。即ち、アース電極２６ｂおよび出力電極２５ｂは、検出素子２の外周に設けられている。 The reference electrode layer 25 and the detection electrode layer 26 are made of a conductive material made of platinum or the like and capable of passing oxygen. Lead portions 25a and 26a are integrally extended on the reference electrode layer 25 and the detection electrode layer 26, respectively, and the reference electrode layer 25 and the detection electrode layer 26 are formed using the lead portions 25a and 26a. The output voltage appearing between them can be detected. Specifically, the end portions of these lead portions 25a and 26a opposite to the reference electrode layer 25 and the detection electrode layer 26 are an output electrode 25b and an earth electrode 26b as electrode portions. In this embodiment, the ground electrode 26b is provided at a portion corresponding to the powder filling space 4g of the detection element 2 when the oxygen sensor 1 is assembled, and the ground electrode window formed in the protective layer 31 and the diffusion layer 32 is provided. The portions 31a and 32a are provided so that the entire surface or a part of the ground electrode 26b is exposed to the outside. On the other hand, the output electrode 25b extends from the protective layer 31 to one end side in the axial direction of the base body 21, and is exposed to the outside while being shifted in the axial direction from the ground electrode 26b. That is, the ground electrode 26 b and the output electrode 25 b are provided on the outer periphery of the detection element 2.

空気通過層２７は、例えばアルミナの粉体（所定重量％のジルコニアの粉体を混合してもよい）からなるペースト状物を曲面印刷等の手段を用いて基体２１の表面２１ａの外周側に厚膜印刷することにより環状に形成されている。 The air passage layer 27 is formed on the outer peripheral side of the surface 21a of the substrate 21 by using, for example, curved surface printing a paste-like material made of alumina powder (which may be mixed with a predetermined weight percent of zirconia powder). It is formed in an annular shape by thick film printing.

そして、空気通過層２７は、連続気泡からなる空孔を有した多孔質構造に形成され、検出素子２の周囲を流れる被測定ガスの一部を、図５に示す軸方向の一端側の端面から矢示ａ方向（軸方向）へと空気通過層２７の内部に拡散させつつ、この被測定ガスを参照電極層２５に向けて透過させる機能を有している。 The air passage layer 27 is formed in a porous structure having pores made of open cells, and a part of the gas to be measured flowing around the detection element 2 is moved to the end face on one end side in the axial direction shown in FIG. The gas to be measured has a function of permeating toward the reference electrode layer 25 while diffusing into the air passage layer 27 in the direction indicated by the arrow a (axial direction).

また、本実施形態では、空気通過層２７は、固体電解質層２４の面積よりも小さい絶縁性材料（例えばアルミナ）と固体電解質（例えばジルコニア）とのセラミック混合体により形成されることで、固体電解質層２４の焼結時において固体電解質層２４と基体２１との間の応力差を緩和する機能も備えている。 In the present embodiment, the air passage layer 27 is formed of a ceramic mixture of an insulating material (for example, alumina) and a solid electrolyte (for example, zirconia) that is smaller than the area of the solid electrolyte layer 24, so that the solid electrolyte is formed. It also has a function of relaxing the stress difference between the solid electrolyte layer 24 and the substrate 21 during the sintering of the layer 24.

さらに、固体電解質層２４を除いた機能層３０の外面（リード線部２５ａ，２６ａおよび緩和層２７の一部外面）には、保護層３１が形成されており、この保護層３１と絶縁層２３の外面には、拡散層３２が保護層３１や固体電解質層２４を覆うように形成されており、この拡散層３２の外面には、スピネル保護層３３が拡散層３２の外面を含めた領域を覆うように形成されている。 Further, a protective layer 31 is formed on the outer surface of the functional layer 30 excluding the solid electrolyte layer 24 (a part of the outer surfaces of the lead wire portions 25 a and 26 a and the relaxing layer 27). A diffusion layer 32 is formed on the outer surface of the diffusion layer 32 so as to cover the protective layer 31 and the solid electrolyte layer 24. On the outer surface of the diffusion layer 32, a region including the outer surface of the diffusion layer 32 is provided with a spinel protective layer 33. It is formed to cover.

保護層３１は、被測定ガス中の酸素が内面側に透過できない材料、例えば、アルミナ等のセラミック材料より形成されている。本実施形態では、図５に示すように、保護層３１には、アース電極用窓部３１ａが形成されており、当該アース電極用窓部３１ａからアース電極２６ｂが露出するようにしている。また、保護層３１には、検出電極層用窓部３１ｂが形成され、当該検出電極層用窓部３１ｂから検出電極層２６の全部または一部が露出している。これによって、測定ガス中の酸素が、検出電極層用窓部３１ｂのみから検出電極層２６に入り込むことができるようになる。 The protective layer 31 is made of a material that does not allow oxygen in the gas to be measured to permeate to the inner surface side, for example, a ceramic material such as alumina. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the protective layer 31 is formed with a ground electrode window 31a, and the ground electrode 26b is exposed from the ground electrode window 31a. Further, the protective electrode 31 is formed with a detection electrode layer window 31b, and all or part of the detection electrode layer 26 is exposed from the detection electrode layer window 31b. As a result, oxygen in the measurement gas can enter the detection electrode layer 26 only from the detection electrode layer window 31b.

拡散層３２は、測定ガス中の有害ガス、ダスト等は内面側に通過できないが、測定ガス中の酸素は通過できる材質、例えば、アルミナと酸化マグネシウムの混合物の多孔質構造体によって形成されている。なお、拡散層３２にも、アース電極用窓部３２ａが形成されており、当該アース電極用窓部３２ａからアース電極２６ｂが露出するようにしている。また、拡散層３２にも、保護層３１と同様に検出電極層用窓部３２ｂが形成され、当該検出電極層用窓部３２ｂから検出電極層２６の全部または一部が露出している。 The diffusion layer 32 is formed of a porous structure made of a material that can pass noxious gas, dust, or the like in the measurement gas to the inner surface side, but can pass oxygen in the measurement gas, for example, a mixture of alumina and magnesium oxide. . The diffusion layer 32 is also provided with a ground electrode window 32a so that the ground electrode 26b is exposed from the ground electrode window 32a. Similarly to the protective layer 31, the diffusion layer 32 is formed with a detection electrode layer window 32b, and all or part of the detection electrode layer 26 is exposed from the detection electrode layer window 32b.

スピネル保護層３３は、保護層３１、拡散層３２及び保護層３１，拡散層３２のそれぞれの検出電極層用窓部３１ｂ，３２ｂから外部に露出している検出電極層２６とともに、機能層３０，ヒータ部２８の外面を覆っており、測定ガス中の酸素を通過できる多孔質構造をしており、保護層３１より荒い多孔質体によって形成されている。 The spinel protective layer 33 includes the protective layer 31, the diffusion layer 32, the protective layer 31, the detection electrode layer 26 exposed to the outside from the detection electrode layer windows 31 b and 32 b of the diffusion layer 32, and the functional layer 30, The outer surface of the heater portion 28 is covered, has a porous structure through which oxygen in the measurement gas can pass, and is formed of a porous body rougher than the protective layer 31.

このような検出素子２は、一連の印刷工程で形成される。具体的には、まず、アルミナ等のセラミック材料を射出成形して基体２１を製造した後、この基体２１を回転させつつ、基体の表面２１ａの略半分の領域に、曲面スクリーン印刷によってヒータパターン２２、リード部２２ａおよび絶縁層２３を形成する。 Such a detection element 2 is formed by a series of printing processes. Specifically, first, a base material 21 is manufactured by injection molding a ceramic material such as alumina, and then the heater pattern 22 is printed by curved screen printing on a substantially half region of the base surface 21a while the base body 21 is rotated. Then, the lead portion 22a and the insulating layer 23 are formed.

次に、基体２１の表面２１ａで、且つ、ヒータパターン２２の領域とは逆の半分の領域に、曲面スクリーン印刷によって空気通過層２７を形成する。 Next, the air passage layer 27 is formed by curved screen printing on the surface 21a of the base 21 and in a half region opposite to the region of the heater pattern 22.

次に、基体２１の表面２１ａに空気通過層２７の上から白金等からなる導電性ペーストを曲面スクリーン印刷して参照電極層２５及びそのリード部２５ａを一体に形成する。 Next, a conductive paste made of platinum or the like is printed on the surface 21a of the substrate 21 by curved screen printing from above the air passage layer 27 to integrally form the reference electrode layer 25 and its lead portion 25a.

次に、参照電極層２５及び空気通過層２７の上面に例えば、ジルコニアとイットリアからなるペースト状物を曲面スクリーン印刷して空気通過層２７の面積よりも大きく酸素イオン伝導性の固体電解質層２４を形成する。 Next, on the upper surfaces of the reference electrode layer 25 and the air passage layer 27, for example, a paste-like material made of zirconia and yttria is curved-screen printed to form an oxygen ion conductive solid electrolyte layer 24 larger than the area of the air passage layer 27. Form.

次に、固体電解質層２４の上面に白金等からなる導電性ペーストを曲面スクリーン印刷して検出電極層２６及びそのリード部２６ａを一体に形成する。 Next, a conductive paste made of platinum or the like is curved-screen printed on the upper surface of the solid electrolyte layer 24 to integrally form the detection electrode layer 26 and its lead portion 26a.

これらによって機能層３０を形成するとともに、検出電極層２６及び固体電解質層２４の上面に、例えばアルミナと酸化マグネシウムからなるペースト状物を曲面スクリーン印刷して保護層３１を形成する。 In this manner, the functional layer 30 is formed, and the protective layer 31 is formed on the upper surfaces of the detection electrode layer 26 and the solid electrolyte layer 24 by, for example, curved screen printing of a paste-like material made of alumina and magnesium oxide.

ここで、保護層３１は、両電極２５，２６のリード部２５ａ，２６ａ及び空気通過層２７の一部を覆うように形成されており、リード部２５ａ，２６ａを保護するとともに、空気通過層２７をシールする機能を有している。 Here, the protective layer 31 is formed so as to cover the lead portions 25a and 26a of both the electrodes 25 and 26 and a part of the air passage layer 27, and protects the lead portions 25a and 26a and the air passage layer 27. It has a function of sealing.

このように、保護層３１で両電極２５，２６のリード部２５ａ，２６ａ及び空気通過層２７の一部を覆うことで、空気通過層２７に導入される空気の漏れを確実に防止できるようにしている。 Thus, by covering the lead portions 25a, 26a of both electrodes 25, 26 and a part of the air passage layer 27 with the protective layer 31, it is possible to reliably prevent leakage of air introduced into the air passage layer 27. ing.

次いで、固体電解質層２４、保護層３１および絶縁層２３の一部外面を覆うように拡散層３２が形成される。 Next, a diffusion layer 32 is formed so as to cover a part of outer surfaces of the solid electrolyte layer 24, the protective layer 31, and the insulating layer 23.

拡散層３２は、焼成後に多孔質構造となり、固体電解質層２４を保護するとともに、被測定ガスを検出電極層２６に拡散する機能を有している。 The diffusion layer 32 has a porous structure after firing, and has a function of protecting the solid electrolyte layer 24 and diffusing the measurement gas into the detection electrode layer 26.

次いで、検出電極層２６及び固体電解質層２４の外面のみならず絶縁層２３の外面、つまり、基体２１の外面の円周方向の全領域に亘って、例えば、アルミナと酸化マグネシウムからなるペースト状物を曲面スクリーン印刷してスピネル保護層３３を形成し、円柱状作成物を形成することで曲面スクリーン印刷工程を終了する。 Next, not only the outer surfaces of the detection electrode layer 26 and the solid electrolyte layer 24 but also the outer surface of the insulating layer 23, that is, the entire area in the circumferential direction of the outer surface of the substrate 21, for example, a paste-like material made of alumina and magnesium oxide. The curved screen printing process is completed by forming a spinel protective layer 33 by curved screen printing and forming a cylindrical product.

そして、このような一連の印刷工程を終えた円柱状作成物を高熱（たとえば１４００〜１５００℃）で焼成することにより一体的に焼結された検出素子２を得ることができる。このとき、空気通過層２７にはジルコニアとアルミニウムの混合材料に、さらに例えばカーボン等の空孔形成剤（消失剤）を加えて混合したものをパターニングし、それを焼成することにより形成し、多孔質構造とする。 And the cylindrically-shaped product which completed such a series of printing processes is baked with high heat (for example, 1400-1500 degreeC), and the detection element 2 sintered integrally can be obtained. At this time, the air passage layer 27 is formed by patterning a mixture of zirconia and aluminum mixed with a pore forming agent (disappearing agent) such as carbon, and firing the resulting material to form a porous material. A quality structure.

また、参照電極層２５は、貴金属材料（例えば白金等）に例えばテオブロミン等の空孔形成剤を加えて混合したものをパターニングし、それを焼成することにより形成することで、焼成時に空孔形成剤（消失剤）が焼き飛ばされて電極内に空孔ができ、電極を多孔質構造とすることができる。 The reference electrode layer 25 is formed by patterning a mixture of a noble metal material (for example, platinum, etc.) and adding a pore forming agent such as theobromine, and firing the resultant to form pores during firing. The agent (disappearing agent) is burned off to form pores in the electrode, and the electrode can have a porous structure.

さらに、空気通過層２７は、固体電解質層２４を通じて参照電極層２５へ輸送されてくる酸素を図示しない経路によって逃散させるガス逃散路としての機能もある。とくに、本実施形態の空気通過層２７はセラミック混合体に空孔形成剤を混合して形成される。このように空孔形成剤を混合して形成することにより、焼成時に空孔形成剤が焼き飛ばされて層内に空孔ができ、空気通過層２７を多孔質構造にすることができることから、参照電極層２５から供給された余剰酸素を検出素子端部へ排出することができるので、酸素の圧力の上昇による素子割れを防止することが可能になる。 Further, the air passage layer 27 also has a function as a gas escape path for escaping oxygen transported to the reference electrode layer 25 through the solid electrolyte layer 24 through a path (not shown). In particular, the air passage layer 27 of this embodiment is formed by mixing a pore forming agent with a ceramic mixture. By mixing and forming the pore forming agent in this way, the pore forming agent is burned off at the time of firing, so that pores are formed in the layer, and the air passage layer 27 can have a porous structure. Since surplus oxygen supplied from the reference electrode layer 25 can be discharged to the end of the detection element, it is possible to prevent element cracking due to an increase in oxygen pressure.

［ホルダ４］
図２および図３に示すように、ホルダ４には、検出素子２が挿入されている素子挿入孔４ａが形成されている。この素子挿入孔４ａに挿入された検出素子２は、その酸素検知部２ｂがホルダ４の軸方向の他方側に露出している一方、接続部２ａがホルダ４の軸方向の一方側に露出している。 [Holder 4]
As shown in FIGS. 2 and 3, the holder 4 is formed with an element insertion hole 4 a into which the detection element 2 is inserted. In the detection element 2 inserted into the element insertion hole 4a, the oxygen detection part 2b is exposed on the other side in the axial direction of the holder 4, while the connection part 2a is exposed on one side in the axial direction of the holder 4. ing.

ホルダ４は、その上部に上方から見て六角形状を有する六角部４ｂを有し、この六角部４ｂに工具を嵌合してホルダ４に回転トルクを容易に作用させることができるようになっている。ホルダ４の下部の外面には、ネジ部４ｃが形成されている。ホルダ４の六角部４ｂとネジ部４ｃとの間には、ガスケット３５が配置されている。 The holder 4 has a hexagonal portion 4b having a hexagonal shape when viewed from above at the top thereof, and a tool can be fitted to the hexagonal portion 4b so that rotational torque can be easily applied to the holder 4. Yes. A screw portion 4 c is formed on the outer surface of the lower portion of the holder 4. A gasket 35 is disposed between the hexagonal portion 4 b and the screw portion 4 c of the holder 4.

また、ホルダ４の六角部４ｂの上面には、凸部４ｄが形成されている。凸部４ｄの上面は、碍子７の下端面７ａと当接し碍子７におけるホルダ４側の端部（下端部）を支持する位置決め面４ｈとなっている。この凸部４ｄには、溝部４ｅが形成されている。そして、この溝部４ｅの内周壁が折り曲げられて加締め部４ｆとなっている。このホルダ４は、ステンレス等の金属によって形成されて、導電性を有している。 Further, a convex portion 4 d is formed on the upper surface of the hexagonal portion 4 b of the holder 4. The upper surface of the convex portion 4d is a positioning surface 4h that contacts the lower end surface 7a of the insulator 7 and supports the end portion (lower end portion) of the insulator 7 on the holder 4 side. A groove 4e is formed in the convex portion 4d. And the inner peripheral wall of this groove part 4e is bent, and it becomes the crimping part 4f. The holder 4 is made of a metal such as stainless steel and has conductivity.

［シール部５］
シール部５は、素子挿入孔４ａの軸方向の一端部に位置する粉充填スペース（シール材収納スペース）４ｇと、この粉充填スペース４ｇの近傍に設けられた加締め部４ｆとを有している。粉充填スペース４ｇは、素子挿入孔４ａの一部がホルダ４の先端側（酸素検知部２ｂ側）からホルダ４の後端側（接続部２ａ側）へ向けて拡径されることで形成されている。シール部５は、粉充填スペース４ｇに充填剤（シール材）１２とこの充填剤１２を押圧する押圧部材１３とを収容し、検出素子２の径方向で、検出素子２の中心へ向かう方向へ全周加締め等の手段を用いて曲げ加工することで加締め変形した加締め部４ｆによって押圧部材１３を圧縮し、この圧縮力で充填剤１２を圧縮状態で充填することによって検出素子２の外面２ｅとホルダ４の内周面４ｉとの間をシールし、且つ、検出素子２をホルダ４に位置決めしている。つまり、充填剤１２は、検出素子２をホルダ４に位置決めし、押圧部材１３は、充填剤１２を押圧して充填剤１２に検出素子２の位置決めをさせている。 [Seal part 5]
The seal portion 5 includes a powder filling space (seal material storage space) 4g located at one end of the element insertion hole 4a in the axial direction, and a crimping portion 4f provided in the vicinity of the powder filling space 4g. Yes. The powder filling space 4g is formed by expanding the diameter of a part of the element insertion hole 4a from the front end side (oxygen detection part 2b side) of the holder 4 toward the rear end side (connection part 2a side) of the holder 4. ing. The seal portion 5 accommodates a filler (seal material) 12 and a pressing member 13 that presses the filler 12 in the powder filling space 4g, and in a direction toward the center of the detection element 2 in the radial direction of the detection element 2. The pressing member 13 is compressed by a caulking portion 4f that has been deformed by caulking and deforming by means such as all-around caulking and the like, and the filler 12 is filled in a compressed state by this compression force. The space between the outer surface 2 e and the inner peripheral surface 4 i of the holder 4 is sealed, and the detection element 2 is positioned on the holder 4. That is, the filler 12 positions the detection element 2 on the holder 4, and the pressing member 13 presses the filler 12 to cause the filler 12 to position the detection element 2.

このシール部５による検出素子２の外面２ｅとホルダ４の内周面４ｉとの間のシールによって、ホルダ４の内部に外部の水分等が浸入するのが遮断されるとともに、排気管１０２の内部の排気ガス等がケーシング８の内部に浸入するのが遮断される。 The seal between the outer surface 2e of the detection element 2 and the inner peripheral surface 4i of the holder 4 by the seal portion 5 prevents external moisture from entering the inside of the holder 4 and the inside of the exhaust pipe 102. This prevents the exhaust gas and the like from entering the casing 8.

ここで、押圧部材１３としては、例えば円筒形状のリング部材が使用されている。 Here, as the pressing member 13, for example, a cylindrical ring member is used.

また、本実施形態では、充填剤１２として未焼結のタルク１２ａと、導電性を有し、粒子形状が鱗片状のグラファイト１２ｂを用い、当該タルク１２ａおよびグラファイト１２ｂを検出素子２の軸ｃ方向に積層配置して押圧部材１３により押圧することでシール部５を形成している。そして、グラファイト１２ｂを介してホルダ４と検出素子２のアース電極２６ｂとを電気的に接続している。なお、タルク１２ａの替わりにステアタイト等のセラミック粉を用いることも可能である。 In the present embodiment, unsintered talc 12a is used as the filler 12, and graphite 12b having conductivity and particle shape is used, and the talc 12a and graphite 12b are used in the direction of the axis c of the detection element 2. The seal portion 5 is formed by laminating and pressing the pressing member 13. The holder 4 and the ground electrode 26b of the detection element 2 are electrically connected via the graphite 12b. It is also possible to use ceramic powder such as steatite instead of talc 12a.

本実施形態では、図６に示すように、シール部５は、検出素子２の軸ｃ方向下側から、タルク１２ａ、グラファイト１２ｂ、タルク１２ａの順に積層された３層構造をしており、検出素子２の外面に露出したアース電極２６ｂがグラファイト１２ｂの内周（内面）に当接している。そして、グラファイト１２ｂの外周（外面）をホルダ４の内周面４ｉに当接させることで、検出素子２とホルダ４とを電気的に接続し、アース電極２６ｂをホルダ４にボディアースさせている。 In this embodiment, as shown in FIG. 6, the seal portion 5 has a three-layer structure in which talc 12a, graphite 12b, and talc 12a are stacked in this order from the lower side in the axis c direction of the detection element 2. The ground electrode 26b exposed on the outer surface of the element 2 is in contact with the inner periphery (inner surface) of the graphite 12b. Then, by bringing the outer periphery (outer surface) of the graphite 12 b into contact with the inner peripheral surface 4 i of the holder 4, the detection element 2 and the holder 4 are electrically connected, and the earth electrode 26 b is body-grounded to the holder 4. .

また、本実施形態では、図６に示すように、圧縮状態におけるグラファイト１２ｂの検出素子２の軸ｃ方向の厚さｔ２を、アース電極２６ｂの検出素子２の軸ｃ方向の厚さｔ１よりも小さくしている。さらに、圧縮状態におけるグラファイト１２ｂの検出素子２の軸ｃ方向の中心Ｍ１とアース電極２６ｂの検出素子２の軸ｃ方向の中心Ｍ２とが軸ｃ方向において略同一となるように配置されている。 In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the thickness t2 of the detection element 2 of the graphite 12b in the compressed state in the direction of the axis c is larger than the thickness t1 of the detection element 2 of the ground electrode 26b in the direction of the axis c. It is small. Furthermore, the center M1 of the graphite 12b in the axis c direction of the detection element 2 and the center M2 of the earth electrode 26b in the axis c direction of the detection element 2 are arranged to be substantially the same in the axis c direction.

［端子６］
図２に示すように、本実施形態における端子６は、検出素子２の出力電極２５ｂおよび一対のヒータ電極２２ｂに対応して３つ設けられている。これらの端子６は、図面では酸素センサ１の軸心周りに略９０度間隔に配置されている例を説明の便宜上示してあるが、これらの端子６は、図７に示すように、酸素センサ１の軸心周りに略１２０度間隔で配置されているのがより好適である。このように、端子６を略１２０度間隔（等間隔）で配置させることによって、各端子６間に一定長の距離をとることができ、各端子６間の接触等によるショートや各電極（ヒータ電極２２ｂ、出力電極２５ｂ）間の接触等によるショートを抑制することができる（絶縁効果）。この端子６は、板素材を折り曲げ加工等することにより形成されており、その一端部には、略板状の接触部６ａが形成されている。端子６の他端部は、ばね性を有する形状に形成されている。具体的には、端子６の他端部には、板ばねである鉤状のばね部６ｂが形成されている。このばね部６ｂは、板素材を折返し加工することによって形成される。 [Terminal 6]
As shown in FIG. 2, three terminals 6 in this embodiment are provided corresponding to the output electrode 25 b and the pair of heater electrodes 22 b of the detection element 2. In the drawing, these terminals 6 are shown for convenience of explanation as being arranged at intervals of about 90 degrees around the axis of the oxygen sensor 1, but these terminals 6 are shown in FIG. More preferably, they are arranged at intervals of approximately 120 degrees around one axis. In this way, by arranging the terminals 6 at intervals of approximately 120 degrees (equal intervals), it is possible to provide a certain distance between the terminals 6, short-circuiting due to contact between the terminals 6 or the like, and each electrode (heater) Short circuit due to contact between the electrode 22b and the output electrode 25b) can be suppressed (insulating effect). The terminal 6 is formed by bending a plate material or the like, and a substantially plate-like contact portion 6a is formed at one end thereof. The other end of the terminal 6 is formed in a shape having a spring property. Specifically, a hook-like spring portion 6 b that is a leaf spring is formed at the other end portion of the terminal 6. The spring portion 6b is formed by folding a plate material.

端子６は、ホルダ４の一端部側に配置されている。そして、ホルダ４の軸方向の一方にホルダ４から露出した検出素子２の出力電極２５ｂおよび一対のヒータ電極２２ｂに対して、ばね部６ｂがそのばね性を利用して圧接している。 The terminal 6 is disposed on one end side of the holder 4. The spring portion 6b is in pressure contact with the output electrode 25b of the detection element 2 and the pair of heater electrodes 22b exposed from the holder 4 on one side in the axial direction of the holder 4 using its spring property.

端子６の接触部６ａは、結合部１４を介してハーネス１５の後述する芯線１５ａに接続されている。接触部６ａは、結合部１４に例えばスポット溶接によって固着されている。ここで、結合部１４は、金属材料などの導電性を有する材料によって形成されている。よって、検出素子２の酸素検知部２ｂは、出力電極２５ｂ、端子６および結合部１４を介して、ハーネス１５の芯線１５ａと電気的に接続されている。 The contact portion 6 a of the terminal 6 is connected to a later-described core wire 15 a of the harness 15 through the coupling portion 14. The contact portion 6a is fixed to the coupling portion 14 by spot welding, for example. Here, the coupling portion 14 is formed of a conductive material such as a metal material. Therefore, the oxygen detection unit 2b of the detection element 2 is electrically connected to the core wire 15a of the harness 15 via the output electrode 25b, the terminal 6, and the coupling unit 14.

［ハーネス１５］
ハーネス１５は、検出素子２の出力電極２５ｂおよび一対のヒータ電極２２ｂに対応して３つ設けられている。ハーネス１５は、芯線１５ａとこの芯線１５ａを被覆している被覆材１５ｂとから構成されている。芯線１５ａの端部は被覆材１５ｂから露出しており、この芯線１５ａの露出部分が結合部１４に接続されている。 [Harness 15]
Three harnesses 15 are provided corresponding to the output electrode 25b of the detection element 2 and the pair of heater electrodes 22b. The harness 15 includes a core wire 15a and a covering material 15b covering the core wire 15a. An end portion of the core wire 15a is exposed from the covering material 15b, and an exposed portion of the core wire 15a is connected to the coupling portion 14.

［ケーシング８］
ケーシング８は、碍子７を覆う筒状に形成されている。このケーシング８の軸方向一端部の内側には、シーリングラバー１６が配置され、このシーリングラバー１６を介してハーネス１５がケーシング８の内部から外部に導き出されている。シーリングラバー１６は、ケーシング８の加締め部８ａによる加締めによって、径方向であってシーリングラバー１６の中心部に向かう方向に縮径された状態でケーシング８に固定されている。この加締めによってシーリングラバー１６とハーネス１５との間、およびシーリングラバー１６とケーシング８との間のシール性（気密性）が確保されている。シーリングラバー１６は、フッ素ゴム等の耐熱性を有する材質から構成されている。 [Case 8]
The casing 8 is formed in a cylindrical shape that covers the insulator 7. A sealing rubber 16 is arranged inside one end of the casing 8 in the axial direction, and the harness 15 is led out from the inside of the casing 8 through the sealing rubber 16. The sealing rubber 16 is fixed to the casing 8 in a state where the diameter is reduced in the radial direction and toward the center of the sealing rubber 16 by caulking by the caulking portion 8 a of the casing 8. By this caulking, sealing properties (airtightness) between the sealing rubber 16 and the harness 15 and between the sealing rubber 16 and the casing 8 are ensured. The sealing rubber 16 is made of a heat-resistant material such as fluorine rubber.

ケーシング８の軸方向の他端部は、ホルダ４に嵌着されるとともに、例えばレーザ溶接等の溶接（例えば、全周溶接）によってホルダ４に固定されている。この溶接によってケーシング８とホルダ４との間のシール性が確保されている。なお、この溶接部分は、図１中に符号１７で示している。ケーシング８の内形は、碍子７の外形よりも十分に大きく形成され、これによってケーシング８と碍子７との間には、空隙部３６が形成されている。 The other end of the casing 8 in the axial direction is fitted to the holder 4 and is fixed to the holder 4 by welding such as laser welding (for example, full circumference welding). The sealing property between the casing 8 and the holder 4 is ensured by this welding. This welded portion is indicated by reference numeral 17 in FIG. The inner shape of the casing 8 is formed to be sufficiently larger than the outer shape of the insulator 7, whereby a gap portion 36 is formed between the casing 8 and the insulator 7.

［碍子７］
図２に示すように、本実施形態による碍子７は、外形略円柱状に形成されてホルダ４の位置決め面４ｈに起立状態で配置されている。この碍子７は、絶縁材料からなり、その絶縁材料は、例えばセラミックスである。 [Insulator 7]
As shown in FIG. 2, the insulator 7 according to the present embodiment is formed in a substantially cylindrical shape and is arranged in a standing state on the positioning surface 4 h of the holder 4. The insulator 7 is made of an insulating material, and the insulating material is ceramics, for example.

碍子７の下端面（他端面）７ａには、軸方向一方側に向けて凹む凹部７ｄが形成されている。この凹部７ｄの内周面７ｅに沿って、複数の端子６のばね部６ｂが配置され、これら複数の端子６の間に検出素子２の接続部２ａが嵌合されるようになっている。すなわち、検出素子２と碍子７とが組み付けられた状態では、端子６のばね部６ｂが、碍子７の凹部７ｄの内周面７ｅと検出素子２の接続部２ａの外面との間に形成される空間Ｓに配置され、当該凹部７ｄの内周面７ｅと検出素子２の接続部２ａとに挟持されるようになっている。このように挟持された端子６は、当該挟持によってばね部６ｂに生じる反発力により検出素子２の接続部２ａに圧接し、以て、当該接続部２ａと電気的に接続する。 The lower end surface (the other end surface) 7a of the insulator 7 is formed with a recess 7d that is recessed toward one side in the axial direction. The spring portions 6b of the plurality of terminals 6 are disposed along the inner peripheral surface 7e of the recess 7d, and the connection portions 2a of the detection elements 2 are fitted between the plurality of terminals 6. That is, in a state where the detection element 2 and the insulator 7 are assembled, the spring portion 6b of the terminal 6 is formed between the inner peripheral surface 7e of the recess 7d of the insulator 7 and the outer surface of the connection portion 2a of the detection element 2. It is disposed in the space S, and is sandwiched between the inner peripheral surface 7e of the concave portion 7d and the connection portion 2a of the detection element 2. The terminal 6 thus sandwiched is pressed against the connecting portion 2a of the detection element 2 by a repulsive force generated in the spring portion 6b by the sandwiching, and is thus electrically connected to the connecting portion 2a.

凹部７ｄの天井部７ｆ（碍子７の上部）には、端子６が貫通挿入される取付孔７ｇが周方向に間隔をもって複数形成されている。本実施形態における端子６は、検出素子２の出力電極２５ｂおよび一対のヒータ電極２２ｂに対応して３つ設けられており、これらの端子６を碍子７の周方向に、例えば等配置した場合には、これらの端子６に挟持される検出素子２を凹部７ｄの略中心に配置しやすくなる。 A plurality of mounting holes 7g through which the terminals 6 are inserted are formed in the ceiling portion 7f (the upper portion of the insulator 7) of the recess 7d at intervals in the circumferential direction. In the present embodiment, three terminals 6 are provided corresponding to the output electrode 25b and the pair of heater electrodes 22b of the detection element 2, and these terminals 6 are arranged in the circumferential direction of the insulator 7, for example, at equal intervals. This makes it easy to place the detection element 2 sandwiched between these terminals 6 substantially at the center of the recess 7d.

ここで、碍子７と検出素子２の接続部２ａとの間に形成された空間Ｓは、シール部５、シーリングラバー１６およびケーシング８とホルダ４との溶接部分１７によって略気密性が保持されるが、ハーネス１５における芯線１５ａと被覆材１５ｂとの微小な隙間のみを介して外部と連通しており、かかる連通によって、ケーシング８の内部に酸素濃度検出に用いる基準大気が導入されるようになっている。 Here, the space S formed between the insulator 7 and the connection portion 2 a of the detection element 2 is kept substantially airtight by the seal portion 5, the sealing rubber 16, and the welded portion 17 between the casing 8 and the holder 4. However, it communicates with the outside only through a minute gap between the core wire 15a and the covering material 15b in the harness 15, and this communication introduces the reference atmosphere used for detecting the oxygen concentration into the casing 8. ing.

碍子７におけるホルダ４側とは反対側の端部である上端部７ｈにおいては、その外周面に、周方向が該碍子７の周方向に沿った円環状の段差部７ｂが形成されている。この段差部７ｂには、弾性部材３７が外嵌されている。ここで、この段差部７ｂに対応してケーシング８にも円環状の段差部８ｂが形成されており、碍子７の段差部７ｂとケーシング８の段差部８ｂとによって弾性部材３７が圧縮状態で挟持されている。弾性部材３７は、例えばＣリング状やＯリング状に形成されている。かかる構造は、弾性部材３７の弾性力によって碍子７をホルダ４へ押し付けるとともに、碍子７の振動を抑制している。また、酸素センサ１が外力によって振動した場合、弾性部材３７が弾性変形することで、碍子７の振れが吸収または抑制されるので、酸素センサ１の耐振性を向上させることができる。 In the upper end portion 7h which is the end portion of the insulator 7 opposite to the holder 4 side, an annular step portion 7b whose circumferential direction is along the circumferential direction of the insulator 7 is formed on the outer peripheral surface thereof. An elastic member 37 is fitted on the stepped portion 7b. Here, an annular stepped portion 8b is also formed in the casing 8 corresponding to the stepped portion 7b, and the elastic member 37 is sandwiched in a compressed state by the stepped portion 7b of the insulator 7 and the stepped portion 8b of the casing 8. Has been. The elastic member 37 is formed in, for example, a C ring shape or an O ring shape. Such a structure presses the lever 7 against the holder 4 by the elastic force of the elastic member 37 and suppresses the vibration of the lever 7. Further, when the oxygen sensor 1 vibrates due to an external force, the elastic member 37 is elastically deformed, so that the vibration of the insulator 7 is absorbed or suppressed, so that the vibration resistance of the oxygen sensor 1 can be improved.

［プロテクタ９］
プロテクタ９は、有底筒状で、且つ、２重構造に形成されている。プロテクタ９とホルダ４との固定は、例えばレーザ溶接等による全周溶接または部分溶接や全周加締め、部分加締め等によってなされている。図２中には、当該固定が溶接の場合の溶接箇所１９が示されている。 [Protector 9]
The protector 9 has a bottomed cylindrical shape and is formed in a double structure. The protector 9 and the holder 4 are fixed by, for example, full circumference welding or partial welding by laser welding or the like, full circumference caulking, partial caulking, or the like. FIG. 2 shows a welding spot 19 when the fixing is welding.

プロテクタ９は、内側プロテクタ９ａおよび外側プロテクタ９ｂを有している。これら内側プロテクタ９ａおよび外側プロテクタ９ｂは、例えば金属材料、セラミックス材料等によって形成されている。プロテクタ９の内部には、ホルダ４から下方に突出した検出素子２の酸素検知部２ｂが挿入されている。かかる構造のプロテクタ９は、検出素子２の酸素検知部２ｂを覆うことで、酸素検知部２ｂを排気ガス中の異物等から保護する。 The protector 9 has an inner protector 9a and an outer protector 9b. The inner protector 9a and the outer protector 9b are made of, for example, a metal material, a ceramic material, or the like. Inside the protector 9, an oxygen detector 2 b of the detection element 2 protruding downward from the holder 4 is inserted. The protector 9 having such a structure protects the oxygen detection unit 2b from foreign matter in the exhaust gas by covering the oxygen detection unit 2b of the detection element 2.

プロテクタ９には、ガス流通用の流通孔９ｃが形成されており、検出ガスは、流通孔９ｃを経由してプロテクタ９の内部に進入して、酸素検知部２ｂに至る。 A flow hole 9c for gas flow is formed in the protector 9, and the detection gas enters the protector 9 via the flow hole 9c and reaches the oxygen detector 2b.

かかる構成の酸素センサ１は、ホルダ４のネジ部４ｃを排気管１０２のネジ孔１０２ａに螺入することにより排気管１０２に固定され、プロテクタ９で覆われた箇所が排気管１０２内に突出された状態で配置される。酸素センサ１と排気管１０２との間の気密および液密は、ガスケット３５によって保持される。 The oxygen sensor 1 having such a configuration is fixed to the exhaust pipe 102 by screwing the screw portion 4 c of the holder 4 into the screw hole 102 a of the exhaust pipe 102, and a portion covered with the protector 9 is projected into the exhaust pipe 102. It is arranged in the state. Airtightness and liquid tightness between the oxygen sensor 1 and the exhaust pipe 102 are maintained by the gasket 35.

［酸素センサ１の動作］
このような構成の酸素センサ１において、排気管１０２内を流通するガスがプロテクタ９の流通孔９ｃより内部に流入すると、そのガス内の酸素が検出素子２の酸素検知部２ｂに入り込む。すると、酸素検知部２ｂがガスの酸素濃度を検出し、この検出した酸素濃度を電気信号に変換する。この電気信号の情報が端子６およびハーネス１５を経て外部に出力される。 [Operation of oxygen sensor 1]
In the oxygen sensor 1 having such a configuration, when the gas flowing through the exhaust pipe 102 flows into the inside through the flow hole 9c of the protector 9, the oxygen in the gas enters the oxygen detection unit 2b of the detection element 2. Then, the oxygen detector 2b detects the oxygen concentration of the gas and converts the detected oxygen concentration into an electrical signal. Information on the electrical signal is output to the outside through the terminal 6 and the harness 15.

［作用効果］
以上説明した本実施形態に示す酸素センサ１の作用効果をその作用効果を奏する構成とともに説明する。本実施形態によれば、検出素子２とホルダ４との間の粉充填スペース４ｇにグラファイト１２ｂを充填し、当該グラファイト１２ｂを介してアース電極２６ｂとホルダ４とを電気的に接続しているため、従来技術による検出素子に形成される鍔部を設けることなく、アース電極２６ｂを容易にボディアースさせることができる。また、当該鍔部とホルダとの間にパッキンを配置した場合には、パッキンによって検出素子の表面を傷つけてしまう場合があり、接触不良を引き起こす可能性があったが、本実施形態の構成を採用することによって、上述した問題点を解消することができる。すなわち、断面が丸型のロッド状の検出素子や、断面が矩形状のプレート状の検出素子等を用いた場合でも、アース電極を容易にボディアースさせることができる。したがって、ガスセンサの構造の簡素化および小型化を図りつつ、検出素子の形状自由度を向上させることができるようになる。また、検出素子２の形状が本実施形態に示すようなロッド状である場合、ガスセンサ１の外径を小さくすることができ、一層軽量化させることができる。また、これにより、車両振動等によってガスセンサ１が自重で振られることが抑制され、耐振性の向上が図られ、アース電極２６ｂとホルダ４との電気的接続の高い信頼性を得ることができる。 [Function and effect]
The operational effects of the oxygen sensor 1 shown in the present embodiment described above will be described together with the configuration that exhibits the operational effects. According to this embodiment, the powder filling space 4g between the detection element 2 and the holder 4 is filled with the graphite 12b, and the ground electrode 26b and the holder 4 are electrically connected via the graphite 12b. The ground electrode 26b can be easily body-grounded without providing the collar portion formed in the detection element according to the prior art. Further, when packing is arranged between the flange and the holder, the packing may damage the surface of the detection element, which may cause contact failure. By adopting, the above-mentioned problems can be solved. That is, even when a rod-shaped detection element having a round cross section, a plate-shaped detection element having a rectangular cross section, or the like is used, the ground electrode can be easily grounded. Accordingly, it is possible to improve the shape freedom of the detection element while simplifying and downsizing the structure of the gas sensor. Moreover, when the shape of the detection element 2 is a rod shape as shown in the present embodiment, the outer diameter of the gas sensor 1 can be reduced, and the weight can be further reduced. Thereby, it is possible to suppress the gas sensor 1 from being shaken by its own weight due to vehicle vibration or the like, to improve the vibration resistance, and to obtain high reliability of the electrical connection between the ground electrode 26 b and the holder 4.

また、本実施形態によれば、図６に示すとおり、圧縮状態におけるグラファイト１２ｂの検出素子２の軸ｃ方向の厚さｔ２を、アース電極２６ｂの検出素子２の軸ｃ方向の厚さｔ１よりも小さくしているため、充填材（シール材）１２を押圧部材１３にて圧縮押圧する際にアース電極２６ｂに対するグラファイト１２ｂの相対位置が軸ｃ方向へ若干ずれたとしても、グラファイト１２ｂとアース電極２６ｂとを確実に接触させることが可能となり、検出素子２とホルダ４との電気的接続を安定させることができる。 Further, according to the present embodiment, as shown in FIG. 6, the thickness t2 of the detecting element 2 of the graphite 12b in the compressed state in the axis c direction is more than the thickness t1 of the detecting element 2 of the ground electrode 26b in the axis c direction. Therefore, even when the relative position of the graphite 12b with respect to the ground electrode 26b is slightly shifted in the direction of the axis c when the filler (seal material) 12 is compressed and pressed by the pressing member 13, the graphite 12b and the ground electrode 26b can be reliably brought into contact with, and the electrical connection between the detection element 2 and the holder 4 can be stabilized.

また、本実施形態によれば、図６に示すとおり、圧縮状態におけるグラファイト１２ｂの検出素子２の軸ｃ方向の中心Ｍ１とアース電極２６ｂの検出素子２の軸ｃ方向の中心Ｍ２とを軸ｃ方向において略同一となるように配置しているため、アース電極２６ｂに対するグラファイト１２ｂの軸ｃ方向の一方側（例えば図６における上側）への位置ズレ（車両振動もしくはシール材の経時劣化等による検出素子の位置ズレ等）許容量と軸ｃ方向の他方側（例えば図６における下側）への位置ズレ許容量とを同一にすることができる。そのため、充填剤１２を圧縮した際のグラファイト１２ｂの位置のばらつきをより確実に吸収できるようになる。 Further, according to the present embodiment, as shown in FIG. 6, the center c1 of the graphite element 12b in the compressed state in the axis c direction of the detection element 2 and the center M2 of the earth electrode 26b in the axis c direction of the detection element 2 are Since they are arranged so as to be substantially the same in the direction, the position of the graphite 12b with respect to the ground electrode 26b is shifted to one side (for example, the upper side in FIG. 6) in the direction of the axis c (detection due to vehicle vibration or deterioration over time of the sealing material). The allowable amount of element misalignment and the like) and the allowable amount of misalignment to the other side in the axis c direction (for example, the lower side in FIG. 6) can be made the same. Therefore, the variation in the position of the graphite 12b when the filler 12 is compressed can be more reliably absorbed.

また、本実施形態によれば、検出素子２は、棒状に形成され、アース電極２６ｂは、検出素子の外周に設けられ、グラファイト１２ｂが、検出素子２の外周を囲むように設けられているため、酸素センサ１の組立時において検出素子２が軸ｃ方向を中心に回転してしまった場合においてもグラファイト１２ｂを容易にアース電極２６ｂに接触させることができ、酸素センサ１の組立容易性の向上を図ることができる。 Further, according to the present embodiment, the detection element 2 is formed in a rod shape, the ground electrode 26b is provided on the outer periphery of the detection element, and the graphite 12b is provided so as to surround the outer periphery of the detection element 2. When the oxygen sensor 1 is assembled, the graphite 12b can be easily brought into contact with the ground electrode 26b even if the detection element 2 is rotated about the direction of the axis c, and the ease of assembly of the oxygen sensor 1 is improved. Can be achieved.

また、本実施形態によれば、粒子形状が例えば鱗片状のグラファイト１２ｂを用いているため、充填剤１２を圧縮した際に、グラファイト１２ｂを密に圧縮することができ、充填剤１２による検出素子２とホルダ４との間のシール性を高くすることができる。 In addition, according to the present embodiment, since the particle shape is, for example, scaly graphite 12b, when the filler 12 is compressed, the graphite 12b can be densely compressed. The sealing property between 2 and the holder 4 can be enhanced.

また、本実施形態によれば、タルク１２ａの間にグラファイト１２ｂを挟んだ状態で積層しているため、高温の排気ガスが直接グラファイト１２ｂに接触するのが抑制され、耐熱性を向上させることができる。これによって、グラファイトの熱による特性変化を抑制することができ、安定的に導通を確保することができる。また、本実施形態のタルク１２ａもグラファイト１２ｂと同様の鱗片状の粒子形状であるため、押圧部材１３による圧縮押圧の際に、少ない圧力によってタルク１２ａ、グラファイト１２ｂを緻密に形成でき、シール性を容易に向上させることができる。 Moreover, according to this embodiment, since it laminates | stacks in the state which pinched | interposed the graphite 12b between the talc 12a, it is suppressed that a high temperature exhaust gas contacts the graphite 12b directly, and heat resistance can be improved. it can. Thereby, the characteristic change by the heat | fever of a graphite can be suppressed and conduction | electrical_connection can be ensured stably. In addition, since the talc 12a of the present embodiment has a scaly particle shape similar to that of the graphite 12b, the talc 12a and the graphite 12b can be densely formed with a small pressure when compressed by the pressing member 13, and the sealing property is improved. It can be improved easily.

また、本実施形態においては粉充填スペース４ｇをホルダ４の一端側（図２における上側）近傍に形成したが、ホルダ４とグラファイト１２ｂを介したアース電極２６ｂとの電気的接続を確保する場合においては、粉充填スペース４ｇをホルダ４の他端側（図２における下側）近傍に形成してもよい。 In this embodiment, the powder filling space 4g is formed in the vicinity of one end side (upper side in FIG. 2) of the holder 4. However, in the case of securing electrical connection between the holder 4 and the ground electrode 26b via the graphite 12b. The powder filling space 4g may be formed in the vicinity of the other end side (lower side in FIG. 2) of the holder 4.

また、粉充填スペース４ｇは、排気管１０２よりもホルダ４の一端側（図２における少なくとも酸素センサ１のネジ部４ｃよりも上側）近傍に形成することで、本実施形態に記載の作用効果を良好に維持することができる。例えばネジ部４ｃの領域に粉充填スペース４ｇを形成（グラファイト１２ｂまたはシール材１２を充填）した場合、酸素センサ１を排気管１０２に取り付ける際に、ネジ部４ｃから粉充填スペース４ｇに負荷が加わり、グラファイト１２ｂ（またはシール材１２）の耐久性が低下してしまうおそれがあるが、粉充填スペース４ｇを排気管１０２よりもホルダ４の一端側近傍に形成することで、かかるおそれが生じてしまわないようにすることができる。 Further, the powder filling space 4g is formed near one end side of the holder 4 (at least above the screw portion 4c of the oxygen sensor 1 in FIG. 2) from the exhaust pipe 102, so that the effects described in the present embodiment can be obtained. It can be maintained well. For example, when the powder filling space 4g is formed in the region of the screw portion 4c (filled with the graphite 12b or the sealing material 12), a load is applied from the screw portion 4c to the powder filling space 4g when the oxygen sensor 1 is attached to the exhaust pipe 102. However, the durability of the graphite 12b (or the sealing material 12) may be lowered. However, if the powder filling space 4g is formed near the one end side of the holder 4 rather than the exhaust pipe 102, this may occur. Can not be.

また、ネジ部４ｃよりもホルダ４の一端側（図２における上側）にグラファイト１２ｂ（またはシール材１２）を配置することで、充填材の耐熱性を向上することができる。 Moreover, the heat resistance of a filler can be improved by arrange | positioning the graphite 12b (or sealing material 12) to the one end side (upper side in FIG. 2) of the holder 4 rather than the screw part 4c.

（第１実施形態の変形例）
図８は、第１実施形態の第２変形例を示すシール部の要部の断面図、図９は、第１実施形態の第３変形例を示すシール部の要部の断面図である。なお、それぞれの変形例にかかる酸素センサは、上記第１実施形態にかかる酸素センサと同様の構成要素を有している。よって、それら同様の構成要素については共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。 (Modification of the first embodiment)
FIG. 8 is a cross-sectional view of the main part of the seal part showing a second modification of the first embodiment, and FIG. 9 is a cross-sectional view of the main part of the seal part showing a third modification of the first embodiment. In addition, the oxygen sensor concerning each modification has the same component as the oxygen sensor concerning the said 1st Embodiment. Therefore, the same constituent elements are given common reference numerals, and redundant description is omitted.

第２変形例にかかる酸素センサ１Ａでは、シール部５が、検出素子２の軸ｃ方向下側から、グラファイト１２ｂ、タルク１２ａの順に積層した２層構造をしている点が上記第１実施形態と異なっており、その他の構成は上記第１実施形態と基本的に同一である。 In the oxygen sensor 1A according to the second modification, the seal portion 5 has a two-layer structure in which graphite 12b and talc 12a are laminated in this order from the lower side in the axis c direction of the detection element 2 in the first embodiment. The other configurations are basically the same as those of the first embodiment.

そして、上記第１実施形態と同様に、検出素子２の外面に露出したアース電極２６ｂをグラファイト１２ｂの内周に当接させ、グラファイト１２ｂの外周をホルダ４の内周面４ｉに当接させることで、検出素子２とホルダ４とを電気的に接続し、アース電極２６ｂをホルダ４にボディアースさせている。 As in the first embodiment, the ground electrode 26b exposed on the outer surface of the detection element 2 is brought into contact with the inner periphery of the graphite 12b, and the outer periphery of the graphite 12b is brought into contact with the inner peripheral surface 4i of the holder 4. Thus, the detection element 2 and the holder 4 are electrically connected, and the ground electrode 26 b is body-grounded to the holder 4.

また、第３変形例にかかる酸素センサ１Ｂでは、シール部５が、検出素子２の軸ｃ方向下側から、タルク１２ａ、グラファイト１２ｂの順に積層した２層構造をしている点が上記第１実施形態と異なっており、その他の構成は上記第１実施形態と基本的に同一である。 Further, in the oxygen sensor 1B according to the third modification, the seal portion 5 has a two-layer structure in which talc 12a and graphite 12b are laminated in this order from the lower side in the axis c direction of the detection element 2. This is different from the embodiment, and other configurations are basically the same as those of the first embodiment.

そして、上記第１実施形態および第１変形例と同様に、検出素子２の外面に露出したアース電極２６ｂをグラファイト１２ｂの内周に当接させ、グラファイト１２ｂの外周をホルダ４の内周面４ｉに当接させることで、検出素子２とホルダ４とを電気的に接続し、アース電極２６ｂをホルダ４にボディアースさせている。 Similarly to the first embodiment and the first modification, the ground electrode 26b exposed on the outer surface of the detection element 2 is brought into contact with the inner periphery of the graphite 12b, and the outer periphery of the graphite 12b is set to the inner peripheral surface 4i of the holder 4. , The detection element 2 and the holder 4 are electrically connected, and the ground electrode 26 b is body-grounded to the holder 4.

以上の第２および第３変形例によっても、上記第１実施形態とほぼ同様の作用、効果を奏することができる。 Also according to the second and third modified examples described above, substantially the same operations and effects as the first embodiment can be obtained.

（第２実施形態）
図１０は、本実施形態にかかる検出素子を示す図であって、（ａ）は、検出素子の側面図、（ｂ）は、図１０（ａ）のＤ−Ｄ断面図、図１１は、検出素子の分解斜視図、図１２は、図２のＢ−Ｂ線に対応する部位で切断した断面図である。なお、本実施形態にかかる酸素センサは、上記第１実施形態にかかる酸素センサと同様の構成要素を有している。よって、それら同様の構成要素については共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。 (Second Embodiment)
10A and 10B are diagrams illustrating a detection element according to the present embodiment, in which FIG. 10A is a side view of the detection element, FIG. 10B is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. FIG. 12 is an exploded perspective view of the detection element, and FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. The oxygen sensor according to this embodiment has the same components as the oxygen sensor according to the first embodiment. Therefore, the same constituent elements are given common reference numerals, and redundant description is omitted.

本実施形態では酸素センサとして、高温の被測定ガス中に配設され、ヒータによって検出素子を加熱、活性化する必要が無い場合に用いられるヒータレスタイプの酸素センサが用いられている点が上記第１実施形態と異なっており、その他の構成は、上記第１実施形態と基本的に同一である。 In the present embodiment, the oxygen sensor is a heaterless type oxygen sensor that is disposed in a high temperature gas to be measured and is used when the detection element does not need to be heated and activated by the heater. It is different from the first embodiment, and other configurations are basically the same as those of the first embodiment.

すなわち、本実施形態の検出素子２Ｃでは、機能層３０に対して基体２１の表面２１ａ上における径方向の対向位置に、ヒータパターンおよび絶縁層が設けられておらず、拡散層３２が基体２１の表面２１ａに直接設けられており、スピネル保護層３３が、保護層３１、拡散層３２及び保護層３１，拡散層３２のそれぞれの検出電極層用窓部３１ｂ，３２ｂから外部に露出している検出電極層２６とともに、機能層３０の外面を覆っている。 That is, in the detection element 2 </ b> C of the present embodiment, the heater pattern and the insulating layer are not provided in the radial position on the surface 21 a of the base 21 with respect to the functional layer 30, and the diffusion layer 32 is formed on the base 21. Detection that is directly provided on the surface 21a and the spinel protective layer 33 is exposed to the outside from the detection electrode layer windows 31b and 32b of the protective layer 31, the diffusion layer 32, and the protective layer 31 and the diffusion layer 32, respectively. Together with the electrode layer 26, the outer surface of the functional layer 30 is covered.

なお、機能層３０は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質層２４と、この固体電解質層２４の基体２１側に位置する参照電極層２５と、この参照電極層２５に対して固体電解質層２４の反対側に位置する検出電極層２６と、固体電解質層２４の基体２１側に位置し、固体電解質層２４に向けて基準ガスである外気（大気）を導く空気通過層２７を含んで構成されている。 The functional layer 30 includes a solid electrolyte layer 24 having oxygen ion conductivity, a reference electrode layer 25 positioned on the base 21 side of the solid electrolyte layer 24, and the solid electrolyte layer 24 with respect to the reference electrode layer 25. The detection electrode layer 26 located on the opposite side and the air passage layer 27 that is located on the base 21 side of the solid electrolyte layer 24 and guides outside air (atmosphere) that is a reference gas toward the solid electrolyte layer 24 are configured. Yes.

そして、本実施形態でも、上記第１実施形態と同様に、検出素子２Ｃの外面に露出したアース電極２６ｂをグラファイト１２ｂの内周に当接させ、グラファイト１２ｂの外周をホルダ４の内周面４ｉに当接させることで、検出素子２とホルダ４とを電気的に接続し、アース電極２６ｂをホルダ４にボディアースさせている。また、上記第１実施形態と同様に、出力電極２５ｂは、アース電極２６ｂよりも検出素子の軸ｃ方向の一端部（上端部）側に設けられている。 Also in this embodiment, similarly to the first embodiment, the ground electrode 26b exposed on the outer surface of the detection element 2C is brought into contact with the inner periphery of the graphite 12b, and the outer periphery of the graphite 12b is set to the inner peripheral surface 4i of the holder 4. , The detection element 2 and the holder 4 are electrically connected, and the ground electrode 26 b is body-grounded to the holder 4. Similarly to the first embodiment, the output electrode 25b is provided closer to one end (upper end) in the axis c direction of the detection element than the ground electrode 26b.

なお、本実施形態においても、上記第１実施形態の第２変形例や第３変形例のように、シール部を２層構造にすることが可能である。 In this embodiment as well, the seal portion can have a two-layer structure as in the second and third modifications of the first embodiment.

以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。 Also according to this embodiment described above, the same operations and effects as those of the first embodiment can be achieved.

また、本実施形態のようにヒータレスタイプの酸素センサを用いた場合、図１２に示すように、アース電極２６ｂを、例えば、参照電極層２５のリード部２５ａに接触しない程度に略全周にわたって形成することができるため、アース電極２６ｂとグラファイト１２ｂとの接触面積を大きくすることができる。その結果、グラファイト１２ｂとアース電極２６ｂとをより確実に接触させることが可能となり、検出素子２とホルダ４との電気的接続をより一層安定させることができる。 Further, when a heaterless type oxygen sensor is used as in the present embodiment, as shown in FIG. 12, the ground electrode 26b extends over substantially the entire circumference so as not to contact the lead portion 25a of the reference electrode layer 25, for example. Since it can be formed, the contact area between the ground electrode 26b and the graphite 12b can be increased. As a result, the graphite 12b and the ground electrode 26b can be more reliably brought into contact with each other, and the electrical connection between the detection element 2 and the holder 4 can be further stabilized.

以上、本発明にかかるガスセンサの好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限ることなく要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態を採用することができる。 The preferred embodiments of the gas sensor according to the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various embodiments can be adopted without departing from the scope of the invention.

例えば、検出素子２が中空形状であっても本実施形態と同様の効果を得ることができる。 For example, even if the detection element 2 has a hollow shape, the same effect as in the present embodiment can be obtained.

また、上記実施形態では、圧縮状態におけるグラファイト１２ｂの検出素子２の軸ｃ方向の厚さｔ２を、アース電極２６ｂの検出素子２の軸ｃ方向の厚さｔ１よりも小さくしているが、図１３に示す第４変形例のように、圧縮状態におけるグラファイト１２ｂの検出素子２の軸ｃ方向の厚さｔ２と、アース電極２６ｂの検出素子２の軸ｃ方向の厚さｔ１とが略同一となるようにしてもよい。 In the above embodiment, the thickness t2 of the detection element 2 of the graphite 12b in the compressed state in the direction c of the axis c is smaller than the thickness t1 of the detection element 2 of the ground electrode 26b in the direction c of the axis c. As in the fourth modification shown in FIG. 13, the thickness t2 of the detecting element 2 of the graphite 12b in the compressed state in the axis c direction is substantially the same as the thickness t1 of the detecting element 2 of the ground electrode 26b in the axis c direction. It may be made to become.

こうすれば、グラファイト１２ｂとアース電極２６ｂとの位置ズレがあった場合の許容量をその厚さ分だけ多くすることが可能となり、確実に接触させることが可能となり、検出素子２とホルダ４との電気的接続を安定させることができる。 By doing so, it is possible to increase the allowable amount when the graphite 12b and the ground electrode 26b are misaligned by the thickness, and to ensure contact with each other. It is possible to stabilize the electrical connection.

また、図１４に示す第５変形例のように、圧縮状態におけるグラファイト１２ｂの検出素子２の軸ｃ方向の厚さｔ２を、アース電極２６ｂの検出素子２の軸ｃ方向の厚さｔ１よりも小さくしてもよい。 Further, as in the fifth modification shown in FIG. 14, the thickness t2 of the detecting element 2 of the graphite 12b in the compressed state in the direction of the axis c is larger than the thickness t1 of the detecting element 2 of the ground electrode 26b in the direction of the axis c. It may be small.

こうすれば、検出素子２とホルダ４との電気的接続を安定させることができる上、アース電極２６ｂを小さくすることができコスト削減を図ることができる。 In this way, the electrical connection between the detection element 2 and the holder 4 can be stabilized, and the ground electrode 26b can be reduced, thereby reducing the cost.

また、図１５に示す第６変形例のように、グラファイト１２ｂの軸ｃ方向の中心Ｍ２とアース電極２６ｂの軸ｃ方向の中心Ｍ１とが当該軸ｃ方向にズレて配置されるようにしても本発明を実施することができる。 In addition, as in the sixth modification shown in FIG. 15, the center M2 of the graphite 12b in the axis c direction and the center M1 of the ground electrode 26b in the axis c direction are shifted from each other in the axis c direction. The present invention can be implemented.

また、上記実施形態およびその変形例では、グラファイト１２ｂが検出素子２の外面の全周にわたって配置したものを例示したが、検出素子２の外面の全周にわたって設ける必要はなく、アース電極２６ｂとホルダ４とを電気的に接続することができる限り、様々な形状とすることが可能である。 Further, in the above-described embodiment and the modification thereof, the graphite 12b is illustrated as being disposed over the entire outer periphery of the detection element 2, but it is not necessary to provide the entire periphery of the outer surface of the detection element 2, and the earth electrode 26b and the holder As long as 4 can be electrically connected, various shapes are possible.

また、上記実施形態において説明した保護層３１、拡散層３２には、それぞれ１つのアース電極用窓部３１ａ、３２ａを形成したが、アース電極２６ｂの形状に合わせて基体２１の周方向に２つ以上の窓部を設けてもよい。 The protective layer 31 and the diffusion layer 32 described in the above embodiment are each provided with one ground electrode window 31a, 32a, but two in the circumferential direction of the base 21 according to the shape of the ground electrode 26b. You may provide the above window part.

この場合、酸素センサ１の組立時において、検出素子２が軸ｃ方向を中心に回転してしまった場合においても、どれかの窓部にアース電極２６ｂを露出させることができ、グラファイト１２ｂとの接触をより確実に行うことができるようになる。 In this case, when the oxygen sensor 1 is assembled, even if the detection element 2 has rotated around the axis c direction, the ground electrode 26b can be exposed in any of the windows, and the graphite 12b Contact can be made more reliably.

本発明の第１実施形態にかかる酸素センサを排気管に取り付けられた状態で示す側面図。The side view which shows the oxygen sensor concerning 1st Embodiment of this invention in the state attached to the exhaust pipe. 本発明の第１実施形態にかかる酸素センサの断面図（軸方向に沿った断面図）。1 is a cross-sectional view (a cross-sectional view along an axial direction) of an oxygen sensor according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態にかかる酸素センサの要部の断面図（軸方向に沿った断面図）。Sectional drawing (sectional drawing along an axial direction) of the principal part of the oxygen sensor concerning 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態にかかる検出素子を示す図であって、（ａ）は、検出素子の側面図、（ｂ）は、図４（ａ）のＣ−Ｃ断面図。It is a figure which shows the detection element concerning 1st Embodiment of this invention, Comprising: (a) is a side view of a detection element, (b) is CC sectional drawing of Fig.4 (a). 本発明の第１実施形態にかかる検出素子の分解斜視図。1 is an exploded perspective view of a detection element according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態にかかるシール部の要部の断面図。Sectional drawing of the principal part of the seal part concerning 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態の第１変形例にかかる酸素センサを図２のＡ−Ａ線に対応する部位で切断した断面図。Sectional drawing which cut | disconnected the oxygen sensor concerning the 1st modification of 1st Embodiment of this invention in the site | part corresponding to the AA line of FIG. 本発明の第１実施形態の第２変形例にかかるシール部の要部の断面図。Sectional drawing of the principal part of the seal part concerning the 2nd modification of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態の第３変形例にかかるシール部の要部の断面図。Sectional drawing of the principal part of the seal part concerning the 3rd modification of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態にかかる検出素子を示す図であって、（ａ）は、検出素子の側面図、（ｂ）は、図１０（ａ）のＤ−Ｄ断面図。It is a figure which shows the detection element concerning 2nd Embodiment of this invention, Comprising: (a) is a side view of a detection element, (b) is DD sectional drawing of Fig.10 (a). 本発明の第２の実施形態にかかる検出素子の分解斜視図。The disassembled perspective view of the detection element concerning the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態にかかる酸素センサを図２のＢ−Ｂ線に対応する部位で切断した断面図。Sectional drawing which cut | disconnected the oxygen sensor concerning the 2nd Embodiment of this invention in the site | part corresponding to the BB line of FIG. 本発明のシール部の第４変形例にかかる要部断面図。Sectional drawing of the principal part concerning the 4th modification of the seal | sticker part of this invention. 本発明のシール部の第５変形例にかかる要部断面図。Sectional drawing of the principal part concerning the 5th modification of the seal | sticker part of this invention. 本発明のシール部の第６変形例にかかる要部断面図。Sectional drawing of the principal part concerning the 6th modification of the seal | sticker part of this invention.

Explanation of symbols

１，１Ａ，１Ｂ酸素センサ（ガスセンサ）
２，２Ｃ検出素子
４ホルダ
４ａ素子挿入孔
４ｃネジ部
４ｇ粉充填スペース（シール材収納スペース）
５シール部
１２充填剤（シール材）
１２ｂグラファイト
１３押圧部材
２６ｂアース電極
１０２排気管
ｃ検出素子の軸
ｔ１アース電極の軸方向の厚さ
ｔ２グラファイトの軸方向の厚さ
Ｍ１アース電極の軸方向の中心
Ｍ２グラファイトの軸方向の中心 1,1A, 1B Oxygen sensor (gas sensor)
2,2C detection element 4 holder 4a element insertion hole 4c screw part 4g powder filling space (sealing material storage space)
5 Sealing part 12 Filler (sealant)
12b Graphite 13 Press member 26b Earth electrode 102 Exhaust pipe c Detector element shaft t1 Earth electrode axial thickness t2 Graphite axial thickness M1 Earth electrode axial center M2 Graphite axial center

Claims

A detection element having a ground electrode and detecting the concentration of a specific gas component in the gas to be measured;
In a gas sensor having conductivity and a holder having the detection element inserted in an element insertion hole,
The gas sensor, wherein the ground electrode and the holder are electrically connected via graphite.

On one end side of the holder, a screw portion for attaching the gas sensor to an exhaust pipe is formed,
2. The gas sensor according to claim 1, wherein the ground electrode and the holder are electrically connected via the graphite on the other end side of the holder with respect to the screw portion or the exhaust pipe.

The gas sensor includes a seal portion that seals between the detection element and the holder by filling a sealant in a sealant storage space provided between the detection element and the holder,
3. The gas sensor according to claim 2, wherein the graphite is disposed nearer to the seal portion and disposed on the other end side of the holder than the screw portion or the exhaust pipe.

The gas sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the graphite is arranged around the detection element between the ground electrode and the holder.

The sealing material and the graphite are arranged in a stacked state in the axial direction of the detection element in the sealing material storage space, and are arranged in a state compressed by a pressing member,
The gas sensor according to claim 3, wherein the thickness of the graphite in the compressed state in the axial direction is substantially equal to the thickness of the earth electrode in the axial direction.

The sealing material and the graphite are arranged in a stacked state in the axial direction of the detection element in the sealing material storage space, and are arranged in a state compressed by a pressing member,
The gas sensor according to claim 3, wherein the thickness of the graphite in the compressed state in the axial direction is larger than the thickness of the earth electrode in the axial direction.

The sealing material and the graphite are arranged in a stacked state in the axial direction of the detection element in the sealing material storage space, and are arranged in a state compressed by a pressing member,
The gas sensor according to claim 3, wherein the thickness of the graphite in the compressed state in the axial direction is smaller than the thickness of the earth electrode in the axial direction.

The ground electrode and the graphite are arranged such that a center in the axial direction of the graphite in a compressed state and a center in the axial direction of the ground electrode are substantially the same in the axial direction. The gas sensor according to any one of claims 5 to 7.

The gas sensor according to any one of claims 1 to 8, wherein a particle shape of the graphite is a scaly shape.