JP2015087383A - Gas sensor - Google Patents
Gas sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015087383A JP2015087383A JP2014187625A JP2014187625A JP2015087383A JP 2015087383 A JP2015087383 A JP 2015087383A JP 2014187625 A JP2014187625 A JP 2014187625A JP 2014187625 A JP2014187625 A JP 2014187625A JP 2015087383 A JP2015087383 A JP 2015087383A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heater
- gas sensor
- pair
- electrode
- radius
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 12
- 238000002788 crimping Methods 0.000 claims description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 69
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 5
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- -1 oxygen ion Chemical class 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- FPAFDBFIGPHWGO-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxomagnesium;hydrate Chemical compound O.[Mg]=O.[Mg]=O.[Mg]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O FPAFDBFIGPHWGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 1
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
Description
本発明は、被測定ガス中の特定ガス成分の濃度を検出するガスセンサに関するものであり、特にガスセンサを早期に活性化するためのヒータと外部との接続を図る端子金具に関する。 The present invention relates to a gas sensor for detecting the concentration of a specific gas component in a gas to be measured, and more particularly to a terminal fitting for connecting a heater and the outside for activating the gas sensor at an early stage.
従来、自動車エンジン等の内燃機関の燃焼排気流路に、燃焼排気中に含まれる酸素等の特定ガス成分の濃度を検出するガスセンサを配設して、検出された特定ガス成分の濃度によって空燃比制御や排気処理触媒の温度制御等を行っている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a gas sensor for detecting the concentration of a specific gas component such as oxygen contained in combustion exhaust has been provided in a combustion exhaust flow path of an internal combustion engine such as an automobile engine, and the air-fuel ratio is determined by the detected concentration of the specific gas component. Control and temperature control of exhaust treatment catalyst are 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伝導性固体電解質の基体表面に被測定ガスに接する測定電極層と基準ガスとして導入された大気に接する基準電極層とを施した酸素濃度検出素子を具備し、被測定ガス中の酸素濃度と基準ガス中の酸素濃度との差によって両電極間に発生する電位差を検出して被測定ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサや、燃焼排気中の特定ガス成分の濃度から内燃機関に導入される混合気の空燃比を検出する空燃比センサや、水素イオン導電性固体電解質体を用いて被測定ガス中のアンモニア濃度を検出するアンモニアセンサ等が広く用いられている。 As such a gas sensor, an oxygen concentration detection element is provided in which a measurement electrode layer in contact with a gas to be measured and a reference electrode layer in contact with the atmosphere introduced as a reference gas are provided on the surface of an oxygen ion conductive solid electrolyte such as zirconia. An oxygen sensor that detects the potential difference between the two electrodes based on the difference between the oxygen concentration in the gas to be measured and the oxygen concentration in the reference gas to measure the oxygen concentration in the gas to be measured, An air-fuel ratio sensor that detects the air-fuel ratio of the air-fuel mixture introduced into the internal combustion engine from the concentration of the gas component, an ammonia sensor that detects the ammonia concentration in the gas to be measured using a hydrogen ion conductive solid electrolyte body, etc. are widely used It has been.
特許文献1には、有底円筒状で内部に基準ガス室を設け、該基準ガス室と対面する内側面に内側電極を、被測定ガスと接する外側面に外側電極を設けたコップ型の固体電解質体よりなると共に上記基準ガス室にはヒータホルダにより保持固定されたヒータが挿入配置されたセンサ素子を有するガスセンサが開示されている。
このようなガスセンサにおいては、従来、ヒータと外部電源との接続を図る通電線との接続は、ヒータの基端側に設けられた一対の電極に、ロウ付け、溶接等により、棒状の端子部材を接続した上で、その端子部材と通電線とを圧着端子を介して接続している(特許文献1図2等参照)。
In
In such a gas sensor, conventionally, the connection between the heater and the energization line for connecting the external power source is made by connecting a pair of electrodes provided on the base end side of the heater by brazing, welding, etc. Then, the terminal member and the conductive wire are connected via a crimp terminal (see
一方、特許文献2には、平板状に形成したセンサ素子の基端側の両面にそれぞれに、2つの電極パッドを引き出した、いわゆる積層型のガスセンサにおいて、信号線との導通を図るために、電極との接点にセンサ側(電極側)に突出する突起部を設けて、板バネ状の端子金具が開示されている(特許文献2図10等参照)。
On the other hand, in
特許文献1にあるような、いわゆる積層型のヒータの電極パッドと通電線との接続をするに当たり、特許分文献2にあるような、接点部に電極パッド側に向かって突出する突起部を弾性的に押しつけて導通を図る端子金具を用いた場合、板状のヒータの両面に形成した電極パッドを一対の端子金具が両側から押圧することになる。
When connecting the electrode pad of the so-called stacked heater as in
このとき、端子金具の組み付け誤差により、一方の端子金具の突起部がヒータの一方の面側に設けた電極パッドを押圧する位置と、他方の端子金具の突起部が他方の面側に設けた電極パッドを押圧する位置との間で、ヒータの軸方向に対して直交する横断面方向にズレが生じた場合、ヒータの長手軸を中心として回転方向のモーメントが働き、ヒータが大きく傾斜して、電極パッド形成面と端子金具の押圧方向に対する角度が大きくなる。
このため、接点における接点荷重が小さくなり、外部からの振動が負荷された時などにおいて、瞬間的な導通の遮断を招き、ガスセンサの信頼性を低下させるおそれがある。
At this time, due to the assembly error of the terminal fitting, the position where the projection of one terminal fitting presses the electrode pad provided on one side of the heater and the projection of the other terminal fitting is provided on the other side. If a deviation occurs in the cross-sectional direction perpendicular to the axial direction of the heater between the position where the electrode pad is pressed, a moment in the rotational direction acts around the longitudinal axis of the heater, and the heater tilts greatly. The angle with respect to the pressing direction of the electrode pad forming surface and the terminal fitting is increased.
For this reason, the contact load at the contact point becomes small, and when external vibration is applied, for example, there is a possibility that the instantaneous conduction is interrupted and the reliability of the gas sensor is lowered.
そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、軸方向に伸びる平板状のヒータと、その対向平面のそれぞれに設けた一対の電極パッドと、一対の電極パッドと一対の通電線とを接続する弾性部材からなる一対の端子金具とを具備するガスセンサにおいて、対向する一対の端子金具に位置ズレが生じても、接点荷重の低下を抑制し、接触抵抗の安定化を図ることのできる信頼性の高いガスセンサを提供することを目的とする。 Therefore, in view of such a situation, the present invention provides a flat heater extending in the axial direction, a pair of electrode pads provided on each of the opposing planes, and an elastic member that connects the pair of electrode pads and the pair of conductive wires. A gas sensor comprising a pair of terminal fittings, and a highly reliable gas sensor that can suppress a decrease in contact load and stabilize contact resistance even if a positional deviation occurs between a pair of opposing terminal fittings. The purpose is to provide.
本発明では、被測定ガス中の特定ガス成分の濃度を検出するガスセンサ(GS)であって、少なくとも、ガスセンサ素子(4)と、通電により発熱し、前記ガスセンサ素子(4)の活性化を図るべく設けられ、前記ガスセンサ素子(4)の軸方向に伸びる平板状のヒータ(3)と、該ヒータ(3)と外部との接続を図る一対の通電線(2)と、前記ヒータ(3)の基端側において対向する平面の両側に設けた一対の電極パッド(31)と前記一対の通電線(2)との接続を図るべく設けられ、弾性部材からなる一対の端子金具(1)と、を具備するガスセンサにおいて、前記端子金具(1)が、軸方向に伸びる平板状の基部(10)と、該基部(10)を基端側に向かって折り返した屈曲部(11)と、該屈曲部(11)の先に設けられ、前記屈曲部(11)によって付勢され、前記電極パッド(31)に弾性的に当接する当接部(12)と、前記基部(10)の基端側に設けられ、前記導通線(2)の芯線(20)に接続する圧着部(13)と、を具備し、前記当接部(12)を、前記電極パッド(31)側に向かって凸となるように湾曲する球面状に形成せしめたことを特徴とする。 In the present invention, the gas sensor (GS) detects the concentration of a specific gas component in the gas to be measured, and at least the gas sensor element (4) generates heat when energized to activate the gas sensor element (4). A flat heater (3) provided in the axial direction of the gas sensor element (4), a pair of energizing wires (2) for connecting the heater (3) and the outside, and the heater (3) A pair of terminal fittings (1) made of an elastic member provided to connect the pair of electrode pads (31) provided on both sides of the opposing plane on the base end side of the pair and the pair of conductive wires (2); The terminal fitting (1) includes a flat base portion (10) extending in the axial direction, a bent portion (11) where the base portion (10) is folded back toward the base end, Provided at the tip of the bend (11) A contact portion (12) that is urged by the bent portion (11) and elastically contacts the electrode pad (31), and is provided on the base end side of the base portion (10), and is connected to the conductive wire (2). A crimping portion (13) connected to the core wire (20), and the contact portion (12) is formed in a spherical shape curved so as to be convex toward the electrode pad (31) side. It is characterized by that.
本発明によれば、前記一対の端子金具(1)の組み付け精度によって、横断面方向に位置ズレを生じている場合であっても、前記ヒータ(3)を挟んで対向する一対の当接部(12)の一方の横断面曲率半径(R2)の中心点(O)と、他方の横断面曲率半径(R2)の中心点(O)とを結ぶ直線上で、常に両当接部(12)が接し、前記電極パッド(31)に対して直交する方向の接点荷重(F)を発生させるため、接点荷重(F)の低下を抑制することができる。 According to the present invention, the pair of contact portions opposed to each other with the heater (3) interposed therebetween, even when the positional deviation occurs in the cross-sectional direction due to the assembly accuracy of the pair of terminal fittings (1). In the straight line connecting the center point (O) of one of the cross-sectional curvature radii (R 2 ) of (12) and the center point (O) of the other cross-sectional radius of curvature (R 2 ), both contact portions are always provided. Since (12) contacts and generates a contact load (F) in a direction perpendicular to the electrode pad (31), a decrease in the contact load (F) can be suppressed.
本発明は、被測定ガス中の特定ガス成分の濃度を検出するガスセンサGSに係るもので、ガスセンサGSを早期に活性化するために用いられるヒータ3と導通線2との接続を図る端子金具1の当接部12を対向するヒータ3の表面に設けた電極パッド31に向かって凸となるように湾曲する球面状に形成したことを最大の特徴とするものである。
なお、本発明において、検出対象を特に限定するものではなく、本発明の要部である端子金具1の当接部12を所定の形状とすることで、接点の導通信頼性の向上を図る本発明の趣旨に反しない限りにおいて、ガスセンサ素子の構成を適宜変更することができる。
The present invention relates to a gas sensor GS for detecting the concentration of a specific gas component in a gas to be measured, and a
In the present invention, the detection target is not particularly limited, and the
図1A、図1B、図1Cを参照して、端子金具1について説明する。
端子金具1は、電気伝導性に優れ、弾性を有する金属材料が用いられている。
端子金具1は、基部10、屈曲部11、当接部12、圧着部13、及び、撓み部14によって構成されている。
The
The
The
基部10は、軸方向に伸びる平板状に形成されている。
屈曲部11は、基部10の先端側を基端側に向かって折り返して形成されている。
屈曲部11は、その先端側に設けた当接部12をヒータ3の表面に設けた電極パッド31側に向かって付勢する。
当接部12は、ヒータ3の表面に形成した電極パッド31に弾性的に当接する。
圧着部13は、基部10の基端側に設けられ、導通線2の芯線20に接続され、圧着固定される。
撓み部14は、圧着部13と基部10との間に設けられ、ガスセンサGS内に収容した時に、適度に湾曲して端子金具1を保持する位置と導通線2を保持する位置との位置ズレを緩衝する。
The
The
The
The
The crimping
The
本発明に係る一対の端子金具1をヒータ3に組み付けたときに、図1Cに示すように、ヒータ3を挟んで、端子金具1の当接部12がヒータ3の両側から電極パッド31を弾性的に押圧して端子金具1と電極パッド31との導通が図られる。
接点荷重Fは、それぞれの当接部12の横断面曲率半径R2の中心Oを結ぶ直線上で当接部12の法線方向に作用し、一対の端子金具1がヒータ3の中心位置に組み付けられた場合に最大となる。
When the pair of
The contact load F acts in the normal direction of the
さらに、当接部12において、ヒータ3の長手軸方向に沿った縦断面曲率半径R1と長手軸方向に直交する横断面曲率半径R2との関係において、式1の関係を満たすように設定されている。
R2>R1・・・式1
Further, it sets in the
R 2 > R 1 Formula 1
さらに、端子金具1の基部10の表面から当接部12までの自由高さH1と、ヒータ3の電極パッド31に当接したときの当接時高さH2との差ΔH(=H1−H2)を、ヒータ電極部板厚T3を基準とした相対変位量δ(=ΔH/T3)で表し、横断面曲率半径R2をヒータ電極部板厚T3を基準とした相対半径r2(=R2/T3)で表したとき、相対変位量δと相対半径r2との間に式2の関係が成り立つように設定することが望ましいことが判明した。
さらに、ヒータ3の一方の表面に形成した電極パッド31の表面から対向する他方の表面に形成した前記電極パッド31の表面に至る長さをヒータ電極部板厚T3としたとき、ヒータ電極部板厚T3と横断面曲率半径R2との間に式3の関係が成り立つように形成することにより、電極パッド31に対する当接部12の接点荷重Fを10%以上低下させないことが判明した。
R2≧2×T3 ・・・式3
Further, when the heater electrode portion thickness T 3 the length leading to the surface of the
R 2 ≧ 2 × T 3 Formula 3
より具体的には、ヒータ電極部板厚T3が、0.8mm以上、1.6mm以下であり、横断面曲率半径R2が3.0mm以上、8.0mm以下に設定されている。 More specifically, the heater electrode portion thickness T 3, 0.8 mm or more and 1.6mm or less, cross-sectional radius of curvature R 2 is 3.0mm or more, is set to be below 8.0 mm.
ここで、図2を参照して比較例として示す、従来型の端子金具1Zについて説明する。
なお、端子金具1Zと本発明に係る端子金具1との共通する部分については、同じ符号を付し、相違する部分にZの枝番を付したので、同一の部分についての説明を省略し、相違する点を中心に説明する。
比較例においては、本発明のような比較的緩やかなカーブを描いて湾曲する球面ではなく、当接部12Zの中心に電極パッド側に向かって突出する突起部PCが形成されており、突起部Pcの曲率半径RZは、本発明の端子金具1の当接部12の縦断面曲率半径R1、及び、横断面曲率半径R2のいずれよりも遙かに小さく(例えば、RZ=0.3〜0.7mm)設定されている。
Here, a conventional terminal fitting 1Z shown as a comparative example with reference to FIG. 2 will be described.
In addition, about the common part of the terminal metal fitting 1Z and the
In the comparative example, rather than a spherical curved drawing a relatively gentle curve, such as in the present invention, are projections P C that protrudes toward the electrode pad side formed in the center of the contact portion 12Z, projection the radius of curvature R Z parts Pc is a longitudinal sectional radius of curvature R 1 of the
ここで、図3、図4を参照して、本発明の効果と比較例における問題点について説明する。
図3に示すように、一対の端子金具1を組み付けたときに、一方の端子金具1の中心点Oと、他方の端子金具1の中心点Oとが、横断面方向にX(mm)の位置ズレが生じた場合であっても、ヒータ3が傾き角度θだけ回転し、ヒータ3を挟んで対向する一対の当接部12の一方の横断面曲率半径R2の中心点Oと、他方の横断面曲率半径R2の中心点Oとを結ぶ直線上で、常に両当接部12が接し、電極パッド31に対して直交する方向の接点荷重Fを発生させるため、接点荷重Fの低下を抑制することができる。
このとき、一対の端子金具1の中心点Oがヒータ3の中心位置と一致する正位置の場合に比べ、位置ズレが生じた場合の当接部12の当接時高さH2が僅かに高くなるため、変位量ΔHが僅かに小さくなり、接点荷重F(バネ常数K×変位量ΔHに相当)も小さくなる。
しかし、本発明の範囲に横断面方向曲率半径R2を設定することで、横断面方向にヒータ電極部板厚T3の1.5倍の位置ズレ量X(mm)を生じても、接点荷重Fの低下を10%以内に抑制できることが判明した。
Here, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, the effect of this invention and the problem in a comparative example are demonstrated.
As shown in FIG. 3, when the pair of
In this case, compared with the normal position of the center point O of the pair of
However, by setting the cross-sectional direction radius of curvature R 2 within the scope of the present invention, even if a positional deviation amount X (mm) 1.5 times the heater electrode plate thickness T 3 occurs in the cross-sectional direction, the contact point It has been found that the decrease in the load F can be suppressed within 10%.
一方、図4に示す比較例では、一対の端子金具1Zに同じ量の位置ズレを生じた場合、突起部PCの曲率半径RZが小さいため、両突起部PCの中心点OZを結ぶ直線と接点荷重Fの作用する方向とが一致するまでの回転角度θZが大きくなる。
このため、端子金具1Zの幅によっては、接点荷重F作用方向と中心点OZを結ぶ直線とが一致する前に、ヒータ3と端子金具1Zの側面とが当接して、ヒータ3の回転が止まるので、接点荷重Fが低下する。
しかも、互いに対向する端子金具1Zの接点荷重Fが中心点OZを結ぶ直線上から外れるため、ヒータ3をひねるような回転モーメントが発生する。
その結果、従来のガスセンサにおいては、使用時に、ヒータ3の内部に残留する応力と冷熱ストレスが重畳的に作用し、ヒータ割れを起こし易くなることが判明した。
On the other hand, in the comparative example shown in FIG. 4, when misaligned with the same amount of the pair of terminal fittings 1Z, since the radius of curvature R Z of the projections P C is small, the center point O Z of both projections P C rotation angle theta Z to the direction of action of the straight line and the contact load F coincides connecting increases.
Therefore, depending on the width of the terminal fitting 1Z, before the line connecting the contact point load F acting direction and the center point O Z coincide, the side surface of the
Moreover, the contact load F of the terminal fitting 1Z facing each other for deviates from a straight line connecting the center point O Z, rotation moment that twisting the
As a result, it has been found that in the conventional gas sensor, the stress remaining in the
ここで、図5A、図5Bを参照して、本発明のガスセンサの要部である端子金具1の当接部12の相対半径r2と相対変位量δ及びヒータ電極部板厚T3と、接点荷重Fとの関係について調査した結果について説明する。
図5Aは、横断面方向曲率半径R2と変位量ΔHを変化させ、接点荷重Fが10%以上低下しない範囲を効果ありと判断し、限界領域を求めたものである。 その結果、式2の関係を満たす範囲で効果があるものと確認された。
Figure 5A is a cross-sectional direction of curvature radius R 2 to change the displacement amount [Delta] H, determines that there is effective range does not decrease the contact force F is 10% or more, in which to determine the limit region. As a result, it was confirmed that there was an effect in the range satisfying the relationship of
さらに、図5Bに示すように、式1、式3の関係を満たし、ヒータ電極部板厚T3が0.8mm以上、1.6mm以下で、横断面方向半径R2が、3.0mm以上、8.0mm以下の時、本発明の効果が発揮されることが判明した。
R2>R1・・・式1
当接部12の縦断面曲率半径R1を横断面曲率半径R2よりも小さくすることで、当接部12の変位量ΔHに違いがあっても、素子に接する点までのばねの腕の長さがほぼ一定となり、接点位置の変化が小さくなるので、接点荷重Fの安定化を図ることができる。
なお、後述するように、図6に示す、ヒータ把持部73によってヒータ3の中腹が保持されているので、ヒータ3の直線性が確保され、軸方向の接点ズレは無視できる。
R2≧2×T3・・・式3
Furthermore, as shown in Figure 5B, wherein 1, satisfy the relationship of
R 2 > R 1 Formula 1
By making the longitudinal section curvature radius R 1 of the
As will be described later, since the middle of the
R 2 ≧ 2 × T 3 Formula 3
図6を参照して本発明の実施形態におけるガスセンサGSの一例について説明する。
なお、本発明のガスセンサGSは特に用途を限定するものではなく、ガスセンサ素子4の構成を適宜変更することで、様々な用途に適用することができる。例えば、電極形状や制御方法を工夫することにより、空燃比の検出やNOxの検出を行ったり、固体電解質材料としてプロトン伝導性を有するものを用いて、アンモニア検出等を行うガスセンサに採用することもできる。
なお、以下の実施形態においては、このようなガスセンサとして典型的な酸素センサを例として説明する。
ガスセンサGSは、被測定ガス中の特定ガス成分の濃度を検出するものである。ガスセンサGSは、少なくとも、ガスセンサ素子4と、ヒータ3と、端子金具1と導通線2とを具備し、それ以外に一般的にガスセンサに用いられる構成を含むものである。
An example of the gas sensor GS in the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The gas sensor GS of the present invention is not particularly limited in application, and can be applied to various applications by appropriately changing the configuration of the
In the following embodiments, a typical oxygen sensor will be described as an example of such a gas sensor.
The gas sensor GS detects the concentration of a specific gas component in the gas to be measured. The gas sensor GS includes at least the
導通線2は、外部に設けた図略の電源に接続され、絶縁被覆で覆われた芯線20が、端子金具1の圧着部13にかしめ固定されている。
端子金具1は、上述の如く、導電性と弾性と有する弾性部材からなり、基部10、屈曲部11、当接部12、圧着部13、撓み部14によって構成され、当接部12は、電極パッド31に向かって凸となるように湾曲する球面状に形成されている。
The
As described above, the
ヒータ3は、いわゆる積層型のヒータで、内部に通電により発熱する発熱体32が埋設され、アルミナ等の公知の絶縁材料からなり平板状に形成された絶縁体30で覆われ、絶縁体30の基端側の対向する平面に、発熱体32に導通する一対の電極パッド31が形成されている。
ガスセンサ素子4は、いわゆるコップ型のセンサ素子で、酸素イオンに対して伝導性を有するジルコニア等の固体電解質材料を有底筒状に形成し、信号取出部40、拡径部41、検出部42基準ガス室43によって構成されている。
The
The
検出部42は、固体電解質層420と、その内周面に形成され、基準ガス室43内に基準ガスとして導入される大気に接する基準電極層421と、外周面に形成され、被測定ガスに接する測定電極層422とによって構成されている。
基準電極層421は、ガスセンサ素子1の基端側で、プラス端子金具72+に接続され、プラス端子金具72+の基端側に設けた圧着部71+を介してプラス信号線70+に接続されている。
プラス端子金具72+の先端側には、ヒータ把持部73が設けられ、ヒータ3をガスセンサ素子4内で保持している。
The
The reference electrode layer 421 is connected to the plus terminal fitting 72+ on the base end side of the
A
測定電極層422は、ガスセンサ素子4の基端側で、マイナス端子金具72−に接続され、さらにマイナス端子金具72−の基端側に設けた圧着部71−を介して、マイナス信号線70−に接続されている。
一対の端子金具1、プラス端子金具72+、マイナス端子金具72−は、アルミナ等の公知の絶縁材料で形成された絶縁体80によって、それぞれ絶縁分離されている。
The
The pair of
ガスセンサ素子4は、ステンレス、鉄、ニッケル等、公知の金属材料を用いて筒状に形成したハウジング5の内側に収容され、拡径部41が、ハウジング5の内側に設けた係止部51に係止されている。
拡径部41を覆うように、ハウジング5の内周面とガスセンサ素子4の外周面との間に、タルク粉末等からなる粉末充填部60、筒状絶縁体61、金属シール62からなる封止部材6が配設され、加締め部53によって封止部材6を軸方向に押圧して、ハウジング5とガスセンサ素子4との間の気密性が確保されている。
The
Sealing composed of a
ハウジング5の先端側には、ガスセンサ素子4の検出部42が露出しており、検出部42は、ハウジング5の先端に固定したカバー体90によって覆われている。
カバー体90には、被測定ガスを導入するための開孔91が設けられている。
なお、本発明において、カバー体90の構成を限定するものではなく、複数のカバー体を同心に配設したものでも良いし、開孔91の位置、大きさ、形状等も適宜変更し得る。
The
The
In the present invention, the configuration of the
ハウジング5の先端側外周には、被測定ガス流路に固定するためのネジ部54が形成され、基端側外周にはネジ部54をネジ締めする六角部55が形成され、さらに基端側にはボス部52が形成されている。
ボス部には、段付き筒状のケーシング86が固定されている。
ケーシング86は、ステンレス等の金属製で、ヒータ3及びガスセンサ素子4の基端側を覆い、一対の端子金具1、プラス端子金具72+、マイナス端子金具72−、絶縁体80、一対の信号線70+/70−、一対の導通線2を、封止固定する。
A
A stepped
The
絶縁体80は、筒状のケーシング86内に収容され、保持手段81によって弾性的に保持されている。
ケーシング86の基端側には、耐熱ゴム等からなるグロメット82、撥水フィルタ83、通気孔85が設けられ、加締め部84によってかしめ固定され、センサ内部への水分の侵入は阻止され、大気の導入のみが許容されている。
The
A
本発明のガスセンサGSでは、ガスセンサ素子4を加熱活性化するヒータ3と一対の導通線2との導通を図る端子金具1が、電極パッド31に接触する当接部が所定の球面状に形成され、接点荷重Fの安定化が図られているので、瞬断等の不具合を抑制し、安定した検出を行うことができる。
In the gas sensor GS of the present invention, the terminal fitting 1 for conducting the
図7を参照して、本発明の要部である端子金具の変形例1Aについて説明する。
図1に示した端子金具と基本的な構成は同一であり、本変形例では、基部10Aの両側に舌片状に張り出す係止部15を設けた点が相違する。
係止部15を設けることで、絶縁体80への固定が容易となり、端子金具1Aの横断面方向の位置ズレを抑制し、接点荷重Fの低下を抑制する本発明の効果をより一相高めることができる。
係止部15は、本図に示すような形状に限るものではなく、端子金具1Aを固定する絶縁体80の形状に応じて適宜変更することができる。
本実施形態においても、当接部12の横断面曲率半径R2と縦断面曲率半径R1とを上述と同様の範囲に形成することで、ヒータ3との導通信頼性の向上を図ることができる。
With reference to FIG. 7, the
The basic configuration is the same as that of the terminal fitting shown in FIG. 1, and the present modification is different in that a locking
By providing the locking
The locking
Also in this embodiment, the conduction reliability with the
1 端子金具
10 基部
11 屈曲部
12 当接部
13 圧着部
14 撓み部
15 係止部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
少なくとも、
ガスセンサ素子(4)と、
通電により発熱し、前記ガスセンサ素子(4)の活性化を図るべく設けられ、前記ガスセンサ素子(4)の軸方向に伸びる平板状のヒータ(3)と、
該ヒータ(3)と外部との接続を図る一対の通電線(2)と、
前記ヒータ(3)の基端側において対向する平面の両側に設けた一対の電極パッド(31)と前記一対の通電線(2)との接続を図るべく設けられ、弾性部材からなる一対の端子金具(1)と、
を具備するガスセンサにおいて、
前記端子金具(1)が、軸方向に伸びる平板状の基部(10)と、
該基部(10)を基端側に向かって折り返した屈曲部(11)と、
該屈曲部(11)の先に設けられ、前記屈曲部(11)によって付勢され、前記電極パッド(31)に弾性的に当接する当接部(12)と、
前記基部(10)の基端側に設けられ、前記導通線(2)の芯線(20)に接続する圧着部(13)と、を具備し、
前記当接部(12)を、前記電極パッド(31)側に向かって凸となるように湾曲する球面状に形成せしめたことを特徴とするガスセンサ A gas sensor (GS) for detecting the concentration of a specific gas component in a gas to be measured,
at least,
A gas sensor element (4);
A plate-like heater (3) that generates heat when energized and is provided to activate the gas sensor element (4) and extends in the axial direction of the gas sensor element (4);
A pair of energization wires (2) for connecting the heater (3) to the outside;
A pair of terminals made of an elastic member provided to connect the pair of electrode pads (31) provided on both sides of the opposing plane on the base end side of the heater (3) and the pair of energization wires (2). Metal fitting (1),
In a gas sensor comprising:
The terminal fitting (1) is a flat base (10) extending in the axial direction;
A bent portion (11) obtained by folding the base portion (10) toward the base end side;
An abutting portion (12) provided at the tip of the bent portion (11), urged by the bent portion (11), and elastically abutted on the electrode pad (31);
A crimping portion (13) provided on the base end side of the base portion (10) and connected to the core wire (20) of the conductive wire (2),
The gas sensor is characterized in that the contact portion (12) is formed in a spherical shape that is curved so as to be convex toward the electrode pad (31) side.
前記ヒータ(3)の長手軸方向に沿った縦断面曲率半径(R1)と、長手軸方向に直交する横断面曲率半径(R2)との関係において、
式1の関係を満たす該請求項1に記載のガスセンサ
R2>R1・・・式1 The contact portion (12)
In the relationship between the longitudinal section curvature radius (R 1 ) along the longitudinal axis direction of the heater (3) and the transverse section curvature radius (R 2 ) perpendicular to the longitudinal axis direction,
The gas sensor R 2 > R 1 according to claim 1 that satisfies the relationship of Equation 1 Equation 1
前記端子金具(1)の前記基部(10)の表面から前記当接部(12)までの自由高さ(H1)と前記ヒータ(1)の前記電極パッド(31)に当接したときの当接時高さ(H2)との差ΔH(=H1−H2)を、前記ヒータ電極部板厚T3を基準とした相対変位量δ(=ΔH/T3)で表し、
前記横断面曲率半径(R2)を前記ヒータ電極部板厚T3を基準とした相対半径r2(=R2/T3)で表したとき、
該相対変位量(δ)と前記相対半径(r2)との関係において、
式2の関係を満たす請求項2に記載のガスセンサ
When the free height (H 1 ) from the surface of the base (10) to the contact portion (12) of the terminal fitting (1) and the electrode pad (31) of the heater (1) are contacted The difference ΔH (= H 1 −H 2 ) from the contact height (H 2 ) is expressed by a relative displacement amount δ (= ΔH / T 3 ) based on the heater electrode plate thickness T 3 .
When the radius of curvature of the cross section (R 2 ) is expressed by a relative radius r 2 (= R 2 / T 3 ) based on the heater electrode plate thickness T 3 ,
In the relationship between the relative displacement (δ) and the relative radius (r 2 ),
The gas sensor according to claim 2, satisfying the relationship of Formula 2.
式3の関係を満たす請求項3に記載のガスセンサ
R2≧2×T3・・・式3 In the relationship between the heater electrode portion plate thickness (T 3 ) and the cross-sectional radius of curvature (R 2 ),
The gas sensor R 2 ≧ 2 × T 3 ( Equation 3) according to claim 3 satisfying the relationship of Equation 3.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014187625A JP6379900B2 (en) | 2013-09-26 | 2014-09-16 | Gas sensor |
BR102014023730-5A BR102014023730B1 (en) | 2013-09-26 | 2014-09-24 | gas sensor |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013200151 | 2013-09-26 | ||
JP2013200151 | 2013-09-26 | ||
JP2014187625A JP6379900B2 (en) | 2013-09-26 | 2014-09-16 | Gas sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015087383A true JP2015087383A (en) | 2015-05-07 |
JP6379900B2 JP6379900B2 (en) | 2018-08-29 |
Family
ID=53050284
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014187625A Active JP6379900B2 (en) | 2013-09-26 | 2014-09-16 | Gas sensor |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6379900B2 (en) |
BR (1) | BR102014023730B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020051770A (en) * | 2018-09-25 | 2020-04-02 | 日本特殊陶業株式会社 | Gas sensor |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6170763U (en) * | 1984-10-16 | 1986-05-14 | ||
JPH08278280A (en) * | 1995-04-07 | 1996-10-22 | Nippondenso Co Ltd | Gas sensor |
JP2000500876A (en) * | 1996-09-19 | 2000-01-25 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | High temperature stable electrical contact connection of sensor element and method of manufacturing the same |
US20100269568A1 (en) * | 2009-04-23 | 2010-10-28 | Denso Corporation | Gas sensor and method of manufacturing same |
JP2013011501A (en) * | 2011-06-29 | 2013-01-17 | Denso Corp | Gas sensor |
JP2013181769A (en) * | 2012-02-29 | 2013-09-12 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Gas sensor |
-
2014
- 2014-09-16 JP JP2014187625A patent/JP6379900B2/en active Active
- 2014-09-24 BR BR102014023730-5A patent/BR102014023730B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6170763U (en) * | 1984-10-16 | 1986-05-14 | ||
JPH08278280A (en) * | 1995-04-07 | 1996-10-22 | Nippondenso Co Ltd | Gas sensor |
JP2000500876A (en) * | 1996-09-19 | 2000-01-25 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | High temperature stable electrical contact connection of sensor element and method of manufacturing the same |
US20100269568A1 (en) * | 2009-04-23 | 2010-10-28 | Denso Corporation | Gas sensor and method of manufacturing same |
JP2013011501A (en) * | 2011-06-29 | 2013-01-17 | Denso Corp | Gas sensor |
JP2013181769A (en) * | 2012-02-29 | 2013-09-12 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Gas sensor |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020051770A (en) * | 2018-09-25 | 2020-04-02 | 日本特殊陶業株式会社 | Gas sensor |
WO2020066051A1 (en) * | 2018-09-25 | 2020-04-02 | 日本特殊陶業株式会社 | Gas sensor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR102014023730A2 (en) | 2016-05-03 |
JP6379900B2 (en) | 2018-08-29 |
BR102014023730B1 (en) | 2020-12-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103424452B (en) | Gas sensor | |
JP5099068B2 (en) | Gas sensor and manufacturing method thereof | |
JP5087707B2 (en) | Gas sensor, gas sensor contact member, and sensor element holding member for gas sensor contact member | |
US20080295576A1 (en) | Gas sensor having insulator assembly for supporting heater | |
JP6441580B2 (en) | Contact member and sensor manufacturing method | |
US10451583B2 (en) | Gas sensor | |
JP4695945B2 (en) | Sensor | |
JP6379900B2 (en) | Gas sensor | |
EP1394536A1 (en) | Gas sensor and structure of electric connector | |
JP4241432B2 (en) | Sensor | |
JP6287098B2 (en) | Gas sensor | |
JP5565383B2 (en) | Gas sensor | |
US7637145B2 (en) | Gas sensor for use in detecting concentration of gas | |
US20160209351A1 (en) | Sensor | |
CN109564183B (en) | Gas sensor | |
JP6065795B2 (en) | Gas sensor | |
JP5639030B2 (en) | Sensor | |
JP4592204B2 (en) | Electrical contact structure and sensor | |
JP2005072007A (en) | Measurement sensor for specifying physical characteristic of measurement gas | |
JP6438874B2 (en) | Sensor | |
JP2024026034A (en) | gas sensor | |
JP5532012B2 (en) | Gas sensor and manufacturing method thereof | |
JP4565736B2 (en) | Sensor terminal structure, gas sensor and temperature sensor | |
JP6245068B2 (en) | Gas sensor | |
CN117147656A (en) | Gas sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20150224 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170321 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20171130 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171226 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180221 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180703 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180716 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6379900 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |