JP2010117348A - ガスセンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ホルダ15と検出素子3との間に配置される第2パッキン27は、中央に貫通孔65を有する環状の板パッキンである。詳しくは、例えばSUS430からなるステンレス基板67の両主面にCr層69を備えたものである。つまり、酸素センサ1では、検出素子3の鍔部29に当接する第2パッキン27として、その当接面にCrからなる金属層69を備えているので、従来より高温の状態などの過酷な環境で使用した場合でも、検出素子3の表面のリード部63が第2パッキン27側に固着して剥離することを抑制でき、よって、リード部63における導通が損なわれることを抑制できる。
【選択図】図5
Description
具体的には、軸線方向に延びると共に先端が閉じた有底筒状で、周方向にわたって外側に張り出す鍔部を有する基体を用い、その基体の内面に内部電極を備えると共に外面に外部電極を備えた検出素子が知られている。
なお、前記周方向とは、軸線を中心にした場合の周囲を回る方向である。また、主成分とは、50質量%以上のことである。(以下同様)
(2)請求項2の発明は、軸線方向の先端側(閉塞端側)が閉じた有底筒状であり、周方向にわたって外側に張り出す鍔部を有し、内面に内部電極を備えると共に外面に外部電極を備えた検出素子と、前記鍔部の先端向き面(先端側に向いている面)に接触させたパッキンと、前記検出素子を、前記鍔部にて前記パッキンを介して外側より保持する主体金具と、を備え、前記検出素子により被測定成分を検出するガスセンサにおいて、前記検出素子は、前記鍔部より先端側外面に前記外部電極を備えると共に、前記外部電極から前記鍔部を超えて後端側(開放端側)に延びるリード部を備え、前記パッキンは、少なくとも前記鍔部の前記先端向き面との当接面側のうち前記リード部と接触する部位に、Crからなる金属層又はCrを主成分とする金属層を備えたことを特徴とする。
本発明は、好適な金属層を例示したものである。なお、Crのメッキ層を形成する方法としては、電解メッキ、無電解メッキ等が挙げられる。
外部電極の被毒等を防止する保護層を鍔部の先端向き面上まで設けることで、パッキンとリード部とが直接接触することが防止できるが、鍔部に形成された保護層は剥離しやすく、外部電極の被毒等を防止できない虞がある。
電極材料のコスト低減のため、リード部(リード電極)を軸線方向に延びる長軸状に形成することがある。この場合、鍔部の先端向き面に形成されるリード部の面積は先端向き面全体に形成される場合に比べ小さくなり、更にリード部が鍔部から剥離する虞が増加するが、この場合においてもパッキンには金属層が設けられているので、リード部がパッキン側に固着して鍔部から剥離することを抑制できる。
これにより、リード部に対し金属層がさらに確実に接触する事ができる。
本発明は、パッキンを例示したものである。ここで、板厚方向の両面に金属層を備えたパッキンを形成する方法としては、板材の表面に例えばCrメッキ等により金属層を形成し、その後、プレス等によってパッキンの形状に打ち抜く方法が挙げられる。
これにより、さらに、リード部と鍔部(基体)との密着性を向上させることができ、リード部がパッキン側に固着して鍔部から剥離することを抑制できる。ここで、5質量%未満であれば、上記効果を得られない虞がある。一方30質量%を越えると、外部電極からの出力を外部装置に伝導させることができないことがある。
[第1実施形態]
a)まず、本発明が適用された第1実施形態のガスセンサ(酸素センサ)の全体構成を説明する。
一方、主体金具11の上部開口を覆うように、外筒13の下端開口端が主体金具11に外挿されており、この下端開口端に外方から溶接が施されて、外筒13が主体金具11に装着されている。
前記図2に示したように、ホルダ15と検出素子3との間に配置される第2パッキン27は、その板圧方向の主面である一方の表面(下面22)が、ホルダ15の段部25の上面24に当接し、他方の表面(当接面)26が、検出素子3の鍔部29の先端向き面(即ち鍔部29の表面のうち先端側に向いている面)28に当接している。
(1)検出素子3の製造方法
検出素子3を製造する場合には、定法により、前記図3に示すように、例えばジルコニアからなる有底円筒形状の固体電解質体59を製造する。例えばプレス成形により成形体を製造する。
なお、その後、検出素子3の外部電極47の領域(鍔部29よりも先端側)に対して、スピネル溶射によって、多孔質の保護層48を形成する。
例えば板厚0.3mmのSUS430のステンレス板の両側に、Crメッキを施して、例えば厚み1μmのCr層(金属層)69をそれぞれ形成した。
従って、この第2パッキン27では、環状のステンレス基板67の両主面には金属層69が形成されているが、第2パッキン27の外側面や貫通孔65の内周面には、金属層69が形成されていない。
本実施形態の酸素センサ1では、検出素子3の鍔部29に当接する第2パッキン27には、鍔部29(詳しくは鍔部29上のリード部63)に当接する側にCrからなる金属層69を備えているので、従来より高温の状態などの過酷な環境で使用した場合でも、検出素子3のリード部63が第2パッキン27側に固着して鍔部29から剥離することを抑制でき、よって、リード部63における導通が損なわれることを防止できる。
[第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明するが、前記第1実施形態と同様な内容の説明は省略する。
特に本実施形態では、主体金具81の下端側の内周には、内向きに突出した段部97が設けられており、この段部97にパッキン99を介して検出素子73の鍔部101が係止されることにより、検出素子73が下方から支持されている。
<実験例>
次に、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。
更に、比較例として、Crメッキを施さない試料(試料No.1)も、2個作製した。
例えば、本発明の適用対象は、酸素センサに限られることはなく、電極端子部材を備えるセンサであれば、他のガス(CO、NOxなど)を検出するガスセンサや、温度検出を行う温度センサなどであっても良い。
3、73…検出素子
7、77…ケーシング
11、81…主体金具
13、83…外筒
15…ホルダ
26、102…当接面
27…第2パッキン
28、104…先端前向き面
29、101…鍔部
47、93…外部電極
49、91…内部電極
59、89…固体電解質体
63、95…リード部
67…ステンレス基板
69…金属層
99…パッキン
Claims (8)
- 軸線方向の先端側が閉じた有底筒状であり、周方向にわたって外側に張り出す鍔部を有し、内面に内部電極を備えると共に外面に外部電極を備えた検出素子と、
前記鍔部の先端向き面に接触させたパッキンと、
前記検出素子を、前記鍔部にて前記パッキンを介して外側より保持する絶縁碍子と、
を備え、前記検出素子により被測定成分を検出するガスセンサにおいて、
前記検出素子は、前記鍔部より先端側外面に前記外部電極を備えると共に、前記外部電極から前記鍔部を超えて後端側に延びるリード部を備え、
前記パッキンは、少なくとも前記鍔部の前記先端向き面との当接面側のうち前記リード部と接触する部位に、Crからなる金属層又はCrを主成分とする金属層を備えたことを特徴とするガスセンサ。 - 軸線方向の先端側が閉じた有底筒状であり、周方向にわたって外側に張り出す鍔部を有し、内面に内部電極を備えると共に外面に外部電極を備えた検出素子と、
前記鍔部の先端向き面に接触させたパッキンと、
前記検出素子を、前記鍔部にて前記パッキンを介して外側より保持する主体金具と、
を備え、前記検出素子により被測定成分を検出するガスセンサにおいて、
前記検出素子は、前記鍔部より先端側外面に前記外部電極を備えると共に、前記外部電極から前記鍔部を超えて後端側に延びるリード部を備え、
前記パッキンは、少なくとも前記鍔部の前記先端向き面との当接面側のうち前記リード部と接触する部位に、Crからなる金属層又はCrを主成分とする金属層を備えたことを特徴とするガスセンサ。 - 前記金属層は、Crのメッキ層であることを特徴とする請求項1又は2に記載のガスセンサ。
- 前記検出素子には、外部電極を覆う保護層を有しており、
該保護層は、前記鍔部よりも先端側に配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のガスセンサ。 - 前記鍔部の前記先端向き面上に形成される前記リード部の面積は、該先端向き面の面積の3%以上64%以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のガスセンサ。
- 前記金属層は、前記鍔部の前記先端向き面に形成される前記リード部の面積の3倍以上、前記当接面上に備えられたことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のガスセンサ。
- 前記パッキンは、板状であり、その板厚方向の両面又は表面全体に前記金属層を備えたことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のガスセンサ。
- 前記リード部は、貴金属を主成分とし、さらに前記鍔部の主成分を5〜30質量%含有することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のガスセンサ。
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