JP2013185865A - ガスセンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガスセンサ素子120は面取り部200を有する。面取り部200は、ガスセンサ素子120の先端側に形成されている先端面取り部210と、ガスセンサ素子120の後端側に形成されている後端面取り部220と、先端面取り部210と後端面取り部220とを連結する中間面取り部230とを有する。後端面取り部220の面取り角度r2は、先端面取り部210の面取り角度r1より大きくなるように形成されている。こうすることにより、複数の電極パッド間の絶縁性の確保、電極パッドと接続端子との接触性の確保、および、排気ガスに晒されるガスセンサ素子の先端部の耐熱衝撃性の維持を図ることができる。
【選択図】図5
Description
長手方向に延びる板状の検出素子と、前記検出素子の前記長手方向の先端部に設置されて、被測定ガス中の特定ガスを検出する検知部と、前記検出素子の前記長手方向の後端部外表面上に設置されて、少なくとも1つが前記検知部からの検出信号を外部回路へ出力するための複数の電極パッドと、を備えるガスセンサ素子と、ガスセンサ素子の周囲を取り囲むハウジングと、を備えるガスセンサであって、前記ガスセンサ素子は、前記長手方向に延伸し、前記電極パッドが設置されている前記検出素子の第1の外表面と、前記長手方向に延伸し、前記第1の外表面に交差する方向に形成されている第2の外表面と、を連結する面取りされた面取り部を少なくとも一つ有し、前記面取り部の前記第1の外表面に対する面取り角度は、前記後端部に設けられた後端面取り部の前記面取り角度が、前記先端部に設けられた先端面取り部の前記面取り角度より大きくなるように形成され、前記電極パッドは、前記面取り部に隣接するように設けられている、ガスセンサ。
適用例1記載のガスセンサであって、前記面取り部の面取り角度は、30度以上であることを特徴とする、ガスセンサ。
適用例1または適用例2記載のガスセンサであって、前記後端面取り部と前記先端面取り部との間に、前記後端面取り部の前記面取り角度以下、かつ、前記先端面取り部の前記面取り角度以上で面取りされている中間面取り部、を有する、ガスセンサ。
適用例3記載のガスセンサであって、更に、前記ガスセンサ素子の後端部を覆うように設置され、前記電極パッドに接続する出力端子を自身の内部に配置するセパレータを備え、前記中間面取り部は、前記セパレータの先端位置よりも前記長手方向後端側に位置するように形成されている、ガスセンサ。
適用例3ないし適用例4記載のガスセンサであって、更に、前記ガスセンサ素子の前記長手方向に沿って設置され、少なくとも前記先端部に配置された発熱抵抗体を有するヒータ素子が前記検出素子に積層されており、前記中間面取り部は、前記発熱抵抗体の後端位置よりも前記長手方向後端側に位置するように形成されている、ガスセンサ。
適用例3ないし適用例5いずれかに記載のガスセンサであって、前記中間面取り部は、前記長手方向の先端側から後端側に向けて、前記面取り角度が大きくなるように形成されている、ガスセンサ。
適用例1ないし適用例6いずれかに記載のガスセンサであって、前記面取り部の面取り長さは、0.1mm以上であることを特徴とする、ガスセンサ。
長手方向に延びる板状の検出素子と、前記検出素子の前記長手方向の先端部に設置されて、被測定ガス中の特定ガスを検出する検知部と、前記検出素子の前記長手方向の後端部外表面上に設置されて、少なくとも1つが前記検知部からの検出信号を外部回路へ出力するための複数の電極パッドと、を備えるガスセンサ素子と、ガスセンサ素子の周囲を取り囲むハウジングと、を備えるガスセンサであって、前記ガスセンサ素子は、前記長手方向に延伸し、前記電極パッドが設置されている前記検出素子の第1の外表面と、前記長手方向に延伸し、前記第1の外表面に交差する方向に形成されている第2の外表面と、を連結する面取りされた面取り部を少なくとも一つ有し、前記面取り部の前記第1の外表面と平行な方向における面取り長さは、前記後端部に設けられた後端面取り部の前記面取り長さが、前記先端部に設けられた先端面取り部の前記面取り長さより短くなるように形成され、
前記電極パッドは、前記面取り部に隣接するように形成されている、ガスセンサ。
適用例8記載のガスセンサであって、前記面取り長さは、0.1mm以上であることを特徴とする、ガスセンサ。
適用例8または適用例9記載のガスセンサであって、前記面取り部の面取り角度は、30度以上であることを特徴とする、ガスセンサ。
A1.ガスセンサの構成:
図1は、本発明の一実施形態としてのガスセンサ100の外観図である。図2は、ガスセンサ100の断面図である。図1および図2において、図中下方が軸線AX方向の先端側を、図中上方が軸線AX方向の後端側を示す。このガスセンサ100は、内燃機関の排気管に装着され、排気ガス中の酸素の濃度をリニアに検出する全領域空燃比センサとして用いられる。車両に搭載された電子制御ユニット(図示せず)は、このガスセンサ100によって検出された酸素濃度に基づいて、内燃機関に供給される混合気の空燃比のフィードバック制御を行う。
図3は、ガスセンサ素子120を示す説明図である。図4は、ガスセンサ素子120を分解して示す説明図である。なお、図3及び図4では、ガスセンサ素子120の説明を考慮し、保護層124を省略している。ガスセンサ素子120は、軸線方向(図3では左右方向)に延びる板状の検出素子130と、同じく軸線方向に延びる板状のヒータ素子160とが積層されて焼成一体化されることによって構成されている。なお、図3においては、図中左側が図1及び図2における先端側、図中右側が後端側に対応する。以下で説明する図4においても同様である。
図5は、第1実施例におけるガスセンサ素子120の面取り部200を説明する説明図である。図5(a)は、ガスセンサ素子120の電極パッド125、126、127が設置されている第1板面122a側から見た平面図であり、図5(b)は、ガスセンサ素子120の側面図である。各図に、面取り部200の部分拡大図を合わせて示す。図5(a)および図5(b)において、図面下側(検知部121側)がガスセンサ素子120の先端側、図面上側(電極パッド125、126、127側)がガスセンサ素子120の後端側を示す。
ガスセンサ100の製造工程について、図7〜図9を参照して説明する。図7は、第1実施例におけるガスセンサ100の製造工程について説明する説明図である。
上述したガスセンサ素子120に対して耐電圧試験を行った結果を示す。耐電圧試験は、次の工程に従って行われる。なお、当該実験において、面取り部の面取り量は、0.2mmであり、ガスセンサ素子120の長手方向に対して均一に設けている。
(1)ヒータ素子160に対する所定電圧の印加と印加の停止を1サイクルとして、10サイクル繰り返し行い、ガスセンサ素子120にクラック(欠けや割れ)が発生していないかを確認する。
(2)ガスセンサ素子120にクラックが発生していなければ、クラックが発生するまで、電圧値を上げて(1)の工程を繰り返す。
OK:クラックが発生していない
NG:クラックが発生した
第2実施例では、面取り量を調整して、ガスセンサ素子の先端面取り部、中間面取り部、後端面取り部を形成する。第2実施例において、第1実施例と同一の構成を備える構成については、同様の符号を伏して示す。
図10(a)は、第2実施例におけるガスセンサ素子320の電極パッド125、126、127が設置されている第1板面322a側から見た平面図であり、図10(b)は、ガスセンサ素子320の側面図である。各図に、面取り部400の部分拡大図を合わせて示す。
上述した第2実施例のガスセンサ素子320に対して耐電圧試験を行った結果を示す。耐電圧試験は、第1実施例における試験と同様の工程に従って行われる。
OK:クラックが発生していない
NG:クラックが発生した
C1.変形例1:
面取り部200、400は、ガスセンサ素子120、320の長手方向全体に亘り形成されているが、例えば、ガスセンサ素子120の先端部に先端面取り部210、410が形成され、ガスセンサ素子120の後端部に、先端面取り部210、410の面取り角度よりも大きい角度、又は先端面取り部210、410の面取り量よりも小さい面取り量で面取りされた後端面取り部220、420が形成され、先端面取り部210、410と後端面取り部220、420との間は、面取りされない構成、換言すれば、中間面取り部230、430が形成されない構成でもよい。ガスセンサ素子120の中央部分は主体金具110の内部に配置されるため、欠けや割れによる破損の可能性が低いためである。
また、中間面取り部230、430は、セパレータ181の先端位置SPよりも後端側に配置されているが、例えば、発熱抵抗体163の後端位置HPよりも後端側であって先端位置SPよりも先端側の位置に設けられていても良いし、発熱抵抗体181の後端位置HPよりも先端側の位置に設けられていても良い。本発明では、少なくとも検知部121が設けられる先端部に先端面取り部210、410が設けられ、電極パッド125、126、127が設けられる後端部に後端面取り部220、420が設けられていればよい。よって、先端面取り部210、410と後端面取り部220、420との間にかけて(つまり、後端位置HPよりも先端側から後端位置HPよりも後端側にかけて)、中間面取り部230、430が設けられていても良い。
下部面取り部250、450は、ガスセンサ素子120、320の長手方向全体に亘り、同一の面取り角度、面取り量で面取りされているが、例えば、面取り部200、400と同様に、下部先端面取り部、下部後端面取り部、下部中間面取り部を形成しても良い。また、この場合、面取り部200、400の先端面取り部210、410、後端面取り部220、420、中間面取り部230、430と下側面取り部の下部先端面取り部、下部後端面取り部、下部中間面取り部との大きさ(長手方向の位置)がそれぞれ同じであっても良いし、異なっていても良い。
101…プロテクタ
101c…導入孔
103…金属外筒
110…主体金具
110k…後端部
111…棚部
113…セラミックホルダ
114…第1粉末充填層
115…第2粉末充填層
116…金属カップ
117…加締リング
120…ガスセンサ素子
121…検知部
122a…第1板面
122b…側面
122c…第2板面
124…保護層
125…センサ用電極パッド
126…センサ用電極パッド
127…センサ用電極パッド
128…ヒータ用電極パッド
129…ヒータ用電極パッド
130…検出素子
131…保護層
131a…第1面
132…多孔質体
133…スルーホール導体
134…スルーホール導体
135…スルーホール導体
136…ポンプセル
137…第1固体電解質層
137a…第1面
137b…第2面
138…第1電極部
139…第1リード部
140…第2電極部
141…第2リード部
142…スルーホール導体
143…スルーホール導体
145…スペーサ
145c…ガス検出室
146…拡散律速層
147…スルーホール導体
148…スルーホール導体
149…起電力セル
150…第2固体電解質層
150a…第1面
150b…第2面
151…第3電極部
152…第3リード部
153…第4電極部
154…第4リード部
155…スルーホール導体
160…ヒータ素子
161…第1絶縁層
162…第2絶縁層
162b…第2面
163…発熱抵抗体
164…ヒータリード部
165…ヒータリード部
166…スルーホール導体
167…スルーホール導体
170…セラミックスリーブ
170c…軸孔
181…セパレータ
181c…開口
182…センサ用接続端子
183…センサ用接続端子
184…センサ用接続端子
185…ヒータ用接続端子
190…付勢金具
191…グロメット
193…センサ用リード線
194…センサ用リード線
195…センサ用リード線
196…ヒータ用リード線
200…面取り部
210…先端面取り部
220…後端面取り部
230…中間面取り部
320…ガスセンサ素子
322a…第1板面
322b…側面
322c…第2板面
400…面取り部
410…先端面取り部
420…後端面取り部
430…中間面取り部
500…回転砥石
Claims (10)
- 長手方向に延びる板状の検出素子と、前記検出素子の前記長手方向の先端部に設置されて、被測定ガス中の特定ガスを検出する検知部と、前記検出素子の前記長手方向の後端部外表面上に設置されて、少なくとも1つが前記検知部からの検出信号を外部回路へ出力するための複数の電極パッドと、を備えるガスセンサ素子と、
ガスセンサ素子の周囲を取り囲むハウジングと、を備えるガスセンサであって、
前記ガスセンサ素子は、前記長手方向に延伸し、前記電極パッドが設置されている前記検出素子の第1の外表面と、前記長手方向に延伸し、前記第1の外表面に交差する方向に形成されている第2の外表面とを連結する面取りされた面取り部を少なくとも一つ有し、
前記面取り部の前記第1の外表面に対する面取り角度は、前記後端部に設けられた後端面取り部の前記面取り角度が、前記先端部に設けられた先端面取り部の前記面取り角度より大きくなるように形成され、
前記電極パッドは、前記面取り部に隣接するように設けられている、
ガスセンサ。 - 請求項1記載のガスセンサであって、
前記面取り部の面取り角度は、30度以上であることを特徴とする、
ガスセンサ。 - 請求項1または請求項2記載のガスセンサであって、
前記後端面取り部と前記先端面取り部との間に、前記後端面取り部の前記面取り角度以下、かつ、前記先端面取り部の前記面取り角度以上で面取りされている中間面取り部を有する、
ガスセンサ。 - 請求項3記載のガスセンサであって、更に、
前記ガスセンサ素子の後端部を覆うように設置され、前記電極パッドに接続する出力端子を自身の内部に配置するセパレータを備え、
前記中間面取り部は、前記セパレータの先端位置よりも前記長手方向後端側に位置するように形成されている、
ガスセンサ。 - 請求項3または請求項4記載のガスセンサであって、更に、
前記ガスセンサ素子の前記長手方向に沿って設置され、少なくとも前記先端部に配置された発熱抵抗体を有するヒータ素子が前記検出素子に積層されており、
前記中間面取り部は、前記発熱抵抗体の後端位置よりも前記長手方向後端側に位置するように形成されている、
ガスセンサ。 - 請求項3ないし請求項5いずれかに記載のガスセンサであって、
前記中間面取り部は、前記長手方向の先端側から後端側に向けて、前記面取り角度が大きくなるように形成されている、
ガスセンサ。 - 請求項1ないし請求項6いずれかに記載のガスセンサであって、
前記先端面取り部の面取り長さは、0.1mm以上であることを特徴とする、
ガスセンサ。 - 長手方向に延びる板状の検出素子と、前記検出素子の前記長手方向の先端部に設置されて、被測定ガス中の特定ガスを検出する検知部と、前記検出素子の前記長手方向の後端部外表面上に設置されて、少なくとも1つが前記検知部からの検出信号を外部回路へ出力するための複数の電極パッドと、を備えるガスセンサ素子と、
ガスセンサ素子の周囲を取り囲むハウジングと、を備えるガスセンサであって、
前記ガスセンサ素子は、前記長手方向に延伸し、前記電極パッドが設置されている前記検出素子の第1の外表面と、前記長手方向に延伸し、前記第1の外表面に交差する方向に形成されている第2の外表面とを連結する面取りされた面取り部を少なくとも一つ有し、
前記面取り部の前記第1の外表面と平行な方向における面取り長さは、前記後端部に設けられた後端面取り部の前記面取り長さが、前記先端部に設けられた先端面取り部の前記面取り長さより短くなるように形成され、
前記電極パッドは、前記面取り部に隣接するように形成されている、
ガスセンサ。 - 請求項8記載のガスセンサであって、
前記先端面取り部の面取り長さは、0.1mm以上であることを特徴とする、
ガスセンサ。 - 請求項8または請求項9記載のガスセンサであって、
前記面取り部の面取り角度は、30度以上であることを特徴とする、
ガスセンサ。
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