JP3369766B2 - 酸素センサ構造 - Google Patents
酸素センサ構造Info
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば内燃機関からの
排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ等に適用さ
れる酸素センサ構造に関するものである。
排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ等に適用さ
れる酸素センサ構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、自動車等の内燃機関の排気ガ
ス中の酸素濃度を検出する酸素センサとして、酸素イオ
ン伝導性の固体電解質（例えばジルコニア）等からなる
起電力型のものと、金属酸化物（チタニア）等の抵抗変
化型のものがあり、内燃機関の空燃比等を制御する目的
で使用されている。
ス中の酸素濃度を検出する酸素センサとして、酸素イオ
ン伝導性の固体電解質（例えばジルコニア）等からなる
起電力型のものと、金属酸化物（チタニア）等の抵抗変
化型のものがあり、内燃機関の空燃比等を制御する目的
で使用されている。
【０００３】この種の酸素センサにおいては、固体電解
質や金属酸化物からなる検出素子は、（センサを排気管
に装着する）主体金具及び金属筒体等からなる容器（セ
ンサケース）内に収容されており、検出素子に接続され
たリード線は、酸素センサの後端側からセンサケース外
部に伸びている。
質や金属酸化物からなる検出素子は、（センサを排気管
に装着する）主体金具及び金属筒体等からなる容器（セ
ンサケース）内に収容されており、検出素子に接続され
たリード線は、酸素センサの後端側からセンサケース外
部に伸びている。
【０００４】また、近年では、排気ガス規制の強化の一
手法として、触媒の後方にも酸素センサを取り付け、一
方のセンサにて空燃比制御が行われた時に、他方のセン
サにて触媒から排出される排気ガスの状態をモニター
し、その結果から触媒の劣化を検知することが始められ
ている。
手法として、触媒の後方にも酸素センサを取り付け、一
方のセンサにて空燃比制御が行われた時に、他方のセン
サにて触媒から排出される排気ガスの状態をモニター
し、その結果から触媒の劣化を検知することが始められ
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、触媒の後方
に配設される酸素センサは、通常、車体下部に取り付け
られることになるので、つまり、路面のすぐ近くに配置
されることになるので、路面から種々の干渉を受けるこ
とがあった。
に配設される酸素センサは、通常、車体下部に取り付け
られることになるので、つまり、路面のすぐ近くに配置
されることになるので、路面から種々の干渉を受けるこ
とがあった。
【０００６】例えば、酸素センサが路上に溜った水等に
完全に埋まってしまうことがある。そして、酸素センサ
が水没するとセンサ内部に水が浸入し易くなるので、そ
の対策として、例えば検出素子からセンサケース外部に
伸びるリード線を、センサの後端側でゴム等によりシー
ルする方法などがある。
完全に埋まってしまうことがある。そして、酸素センサ
が水没するとセンサ内部に水が浸入し易くなるので、そ
の対策として、例えば検出素子からセンサケース外部に
伸びるリード線を、センサの後端側でゴム等によりシー
ルする方法などがある。
【０００７】更に、例えば非舗装道路等を車両走行中
に、前輪タイヤからの飛石がセンサケースに当り、その
金属筒体等に変形や破損が発生することがある。そし
て、この様な変形等が発生すると、シール性が十分では
なくなるおそれがあり、特にシール性が低下した場合に
上述した水没が発生すると、センサ内部に水が浸入し易
くなるので、金属筒体の変形や破損に対する十分な対策
が望まれている。
に、前輪タイヤからの飛石がセンサケースに当り、その
金属筒体等に変形や破損が発生することがある。そし
て、この様な変形等が発生すると、シール性が十分では
なくなるおそれがあり、特にシール性が低下した場合に
上述した水没が発生すると、センサ内部に水が浸入し易
くなるので、金属筒体の変形や破損に対する十分な対策
が望まれている。
【０００８】本発明は、前記課題を解決するためになさ
れたものであり、飛石等による金属筒体の変形や破損等
を最小限に抑えることができる酸素センサ構造を提供す
ることを目的とする。
れたものであり、飛石等による金属筒体の変形や破損等
を最小限に抑えることができる酸素センサ構造を提供す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の請求項１の発明は、先端側が測定対象に向けられる酸
素センサ自身を取付部位に取り付ける主体金具と、該主
体金具の後端側に取り付けられた金属保護外筒と、を備
えた酸素センサ構造において、前記金属保護外筒は、厚
さが０．３〜１ｍｍの範囲に形成され、軸方向における
配置位置が異なる３種以上の筒状部を備えるとともに、
先端側の筒状部にて前記主体金具に全周溶接されて防水
され、且つ中央側の筒状部より後端側の筒状部の内部に
防水シール部材が配置され、更に、隣合う前記筒状部同
士を接続する構成として２箇所以上の応力吸収部を備え
たものであり、前記酸素センサは、車体下部における当
該車両の排気ガスを浄化する触媒の下流側に取り付けら
れるものであることを特徴とする酸素センサ構造を要旨
とする。
の請求項１の発明は、先端側が測定対象に向けられる酸
素センサ自身を取付部位に取り付ける主体金具と、該主
体金具の後端側に取り付けられた金属保護外筒と、を備
えた酸素センサ構造において、前記金属保護外筒は、厚
さが０．３〜１ｍｍの範囲に形成され、軸方向における
配置位置が異なる３種以上の筒状部を備えるとともに、
先端側の筒状部にて前記主体金具に全周溶接されて防水
され、且つ中央側の筒状部より後端側の筒状部の内部に
防水シール部材が配置され、更に、隣合う前記筒状部同
士を接続する構成として２箇所以上の応力吸収部を備え
たものであり、前記酸素センサは、車体下部における当
該車両の排気ガスを浄化する触媒の下流側に取り付けら
れるものであることを特徴とする酸素センサ構造を要旨
とする。
【００１０】請求項２の発明は、前記３種以上の筒状部
の径が異なり、前記先端側の筒状部が最大径の筒状部で
あり、前記後端側の筒状部が最小径の筒状部であること
を特徴とする前記請求項１記載の酸素センサ構造を要旨
とする。
の径が異なり、前記先端側の筒状部が最大径の筒状部で
あり、前記後端側の筒状部が最小径の筒状部であること
を特徴とする前記請求項１記載の酸素センサ構造を要旨
とする。
【００１１】請求項３の発明は、前記応力吸収部が、前
記金属保護外筒の周方向に環状に形成された、段差、凹
部又は凸部のいずれかであることを特徴とする前記請求
項１又は２記載の酸素センサ構造を要旨とする。
記金属保護外筒の周方向に環状に形成された、段差、凹
部又は凸部のいずれかであることを特徴とする前記請求
項１又は２記載の酸素センサ構造を要旨とする。
【００１２】請求項４の発明は、前記金属保護外筒の隣
合う筒状部の径の比が、小径／大径＝０．６５〜０．９
０の範囲であることを特徴とする前記請求項１〜３のい
ずれか記載の酸素センサ構造を要旨とする。
合う筒状部の径の比が、小径／大径＝０．６５〜０．９
０の範囲であることを特徴とする前記請求項１〜３のい
ずれか記載の酸素センサ構造を要旨とする。
【００１３】請求項５の発明は、前記応力吸収部が段差
である場合に、前記段差が、１．０〜３．０ｍｍの範囲
であることを特徴とする前記請求項３又は４記載の酸素
センサ構造を要旨とする。請求項６の発明は、先端側が
測定対象に向けられる酸素センサ自身を取付部位に取り
付ける主体金具と、該主体金具の後端側に取り付けられ
た金属保護外筒と、を備えた酸素センサ構造において、
前記金属保護外筒は、厚さが０．３〜１ｍｍの範囲に形
成され、軸方向における配置位置が異なる３種以上の筒
状部を備えるとともに、先端側の筒状部にて前記主体金
具に全周溶接されて防水され、且つ中央側の筒状部より
後端側の筒状部の内部に防水シール部材が配置され、更
に、隣合う前記筒状部同士を接続する構成として２箇所
以上の応力吸収部を備えており、前記金属保護外筒の隣
合う筒状部の径の比が、小径／大径＝０．６５〜０．９
０の範囲であることを特徴とする酸素センサ構造を要旨
とする。ここで、検出素子としては、例えば酸素濃度に
よって起電力が変化する固体電解質（例えばジルコニア
やイットリア等）を用いた検出素子や、抵抗値が変化す
る金属酸化物（例えばチタニア等）を用いた検出素子を
採用できる。
である場合に、前記段差が、１．０〜３．０ｍｍの範囲
であることを特徴とする前記請求項３又は４記載の酸素
センサ構造を要旨とする。請求項６の発明は、先端側が
測定対象に向けられる酸素センサ自身を取付部位に取り
付ける主体金具と、該主体金具の後端側に取り付けられ
た金属保護外筒と、を備えた酸素センサ構造において、
前記金属保護外筒は、厚さが０．３〜１ｍｍの範囲に形
成され、軸方向における配置位置が異なる３種以上の筒
状部を備えるとともに、先端側の筒状部にて前記主体金
具に全周溶接されて防水され、且つ中央側の筒状部より
後端側の筒状部の内部に防水シール部材が配置され、更
に、隣合う前記筒状部同士を接続する構成として２箇所
以上の応力吸収部を備えており、前記金属保護外筒の隣
合う筒状部の径の比が、小径／大径＝０．６５〜０．９
０の範囲であることを特徴とする酸素センサ構造を要旨
とする。ここで、検出素子としては、例えば酸素濃度に
よって起電力が変化する固体電解質（例えばジルコニア
やイットリア等）を用いた検出素子や、抵抗値が変化す
る金属酸化物（例えばチタニア等）を用いた検出素子を
採用できる。
【００１４】前記防水シール部材（グロメット）として
は、耐熱性を備えていることが好ましく、例えばシリコ
ンゴム、フッ素ゴム等を採用できる。前記筒状体の径と
しては、内径又は外径のいずれか一方を採用できる。前
記金属保護外筒が例えばＳＵＳ３０４のステンレスで形
成されている場合は、その厚さは０．５mm前後が好適で
ある。
は、耐熱性を備えていることが好ましく、例えばシリコ
ンゴム、フッ素ゴム等を採用できる。前記筒状体の径と
しては、内径又は外径のいずれか一方を採用できる。前
記金属保護外筒が例えばＳＵＳ３０４のステンレスで形
成されている場合は、その厚さは０．５mm前後が好適で
ある。
【００１５】
【００１６】
【作用】請求項１の発明では、前記酸素センサは、車体
下部における当該車両の排気ガスを浄化する触媒の下流
側に取り付けられるものであり、本発明では、金属保護
外筒は、厚さが０．３〜１ｍｍの範囲に形成され、金属
保護外筒の３種以上の筒状部のうち、先端側の筒状部に
て主体金具に全周溶接されて防水されるとともに、後端
側の筒状部の内部に防水シール部材が配置され、更に隣
合う筒状部の間に応力吸収部を備えている。
下部における当該車両の排気ガスを浄化する触媒の下流
側に取り付けられるものであり、本発明では、金属保護
外筒は、厚さが０．３〜１ｍｍの範囲に形成され、金属
保護外筒の３種以上の筒状部のうち、先端側の筒状部に
て主体金具に全周溶接されて防水されるとともに、後端
側の筒状部の内部に防水シール部材が配置され、更に隣
合う筒状部の間に応力吸収部を備えている。
【００１７】従って、例えば飛石等により金属保護外筒
に横方向に外力が加わった場合でも、各応力吸収部で屈
曲することによりその外力の影響を緩和するので、金属
保護外筒の変形や破損などを最小限に抑えることが可能
である。例えば図１に示す様に、金属保護外筒のＡ部
（筒状部）に飛石が当たってＡ部が傾斜した場合でも、
そのＡ部の傾斜をＢ部（段差）によって吸収するため、
飛石による変形の程度を最小限に抑えて、例えばＡ部に
おけるシール部分の防水性を確保することが可能であ
る。また、Ｃ部（筒状部）に飛石が当たってＣ部が傾斜
する様な場合でも、Ｂ部及びＤ部（段差）がクッション
となって、同様に変形の程度を最小限に抑え、Ａ部のシ
ール部分における防水性を確保することができるととも
に、例えば溶接部分への影響も緩和して、高い防水性を
保つことが可能である。
に横方向に外力が加わった場合でも、各応力吸収部で屈
曲することによりその外力の影響を緩和するので、金属
保護外筒の変形や破損などを最小限に抑えることが可能
である。例えば図１に示す様に、金属保護外筒のＡ部
（筒状部）に飛石が当たってＡ部が傾斜した場合でも、
そのＡ部の傾斜をＢ部（段差）によって吸収するため、
飛石による変形の程度を最小限に抑えて、例えばＡ部に
おけるシール部分の防水性を確保することが可能であ
る。また、Ｃ部（筒状部）に飛石が当たってＣ部が傾斜
する様な場合でも、Ｂ部及びＤ部（段差）がクッション
となって、同様に変形の程度を最小限に抑え、Ａ部のシ
ール部分における防水性を確保することができるととも
に、例えば溶接部分への影響も緩和して、高い防水性を
保つことが可能である。
【００１８】請求項２の発明では、３種以上の筒状部の
径が異なるとともに、先端側の筒状部が最大径の筒状部
であり、且つ後端側の筒状部が最小径の筒状部であるの
で、金属保護外筒の径は、後端側にゆくほど細くなって
いる。つまり、固定側の筒状部が最大径で、伸びる先ほ
ど細くなる構造であるので、センサが安定して固定され
ることになる。
径が異なるとともに、先端側の筒状部が最大径の筒状部
であり、且つ後端側の筒状部が最小径の筒状部であるの
で、金属保護外筒の径は、後端側にゆくほど細くなって
いる。つまり、固定側の筒状部が最大径で、伸びる先ほ
ど細くなる構造であるので、センサが安定して固定され
ることになる。
【００１９】請求項３の発明では、応力吸収部として、
金属保護外筒の周方向に環状に形成された、段差、凹部
又は凸部のいずれかを採用することができる。請求項４
の発明では、金属保護外筒の隣合う筒状部の径の比が、
小径／大径＝０．６５〜０．９０の範囲であるので、応
力吸収部が適度に屈曲してクッションの役目を果たし、
シール部分への悪影響を防止することができる。請求項
５の発明では、応力吸収部が段差である場合に、段差
が、１．０〜３．０ｍｍの範囲であるので、段差にて金
属保護外筒が適度に屈曲してクッションの役目を果た
し、シール部分への悪影響を防止することができる。請
求項６の発明では、例えば飛石等が金属保護外筒に当た
った場合には、前記金属保護外筒が適度に屈曲してクッ
ションの役目を果たし、変形の程度を最小限に抑えて、
シール部分への悪影響を防止することが可能である。
金属保護外筒の周方向に環状に形成された、段差、凹部
又は凸部のいずれかを採用することができる。請求項４
の発明では、金属保護外筒の隣合う筒状部の径の比が、
小径／大径＝０．６５〜０．９０の範囲であるので、応
力吸収部が適度に屈曲してクッションの役目を果たし、
シール部分への悪影響を防止することができる。請求項
５の発明では、応力吸収部が段差である場合に、段差
が、１．０〜３．０ｍｍの範囲であるので、段差にて金
属保護外筒が適度に屈曲してクッションの役目を果た
し、シール部分への悪影響を防止することができる。請
求項６の発明では、例えば飛石等が金属保護外筒に当た
った場合には、前記金属保護外筒が適度に屈曲してクッ
ションの役目を果たし、変形の程度を最小限に抑えて、
シール部分への悪影響を防止することが可能である。
【００２０】尚、金属保護外筒が、先端側にて主体金具
に全周溶接されるとともに、後端側の内部に防水シール
部材が配置され、更にその周方向に環状に形成された蛇
腹状の応力吸収部を備えている場合には、例えば飛石等
により金属保護外筒に横方向に外力が加わった場合で
も、蛇腹状の応力吸収部で屈曲することによりその外力
の影響を緩和するので、金属保護外筒の変形や破損など
を最小限に抑えることが可能である。
に全周溶接されるとともに、後端側の内部に防水シール
部材が配置され、更にその周方向に環状に形成された蛇
腹状の応力吸収部を備えている場合には、例えば飛石等
により金属保護外筒に横方向に外力が加わった場合で
も、蛇腹状の応力吸収部で屈曲することによりその外力
の影響を緩和するので、金属保護外筒の変形や破損など
を最小限に抑えることが可能である。
【００２１】
【００２２】
【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の好適な実施例について説
明する。尚、各図において上部及び下部は、センサの後
端側及び先端側を各々示す。 （実施例１）図２に示す様に、本実施例の酸素センサ１
は、酸素濃度を検出する素子として、起電力を検出する
タイプの、例えばジルコニア等の酸素イオン伝導性の固
体電解質からなる検出素子３を用いたものである。
かにするために、以下本発明の好適な実施例について説
明する。尚、各図において上部及び下部は、センサの後
端側及び先端側を各々示す。 （実施例１）図２に示す様に、本実施例の酸素センサ１
は、酸素濃度を検出する素子として、起電力を検出する
タイプの、例えばジルコニア等の酸素イオン伝導性の固
体電解質からなる検出素子３を用いたものである。
【００２３】この検出素子３は、一端（先端側）が閉塞
され且つ他端（後端側）が開口するとともに、その中央
外側に鍔部３ａを有する筒状体であり、検出素子３の内
面側及び外面側には、例えば白金等からなる内面電極５
及び外面電極７が各々形成されている。また、これらの
電極５，７には、端子金具９（図では一方のみ示す）が
接続され、端子金具９には、外部に信号を取り出すリー
ド線１３，１４が接続されている。
され且つ他端（後端側）が開口するとともに、その中央
外側に鍔部３ａを有する筒状体であり、検出素子３の内
面側及び外面側には、例えば白金等からなる内面電極５
及び外面電極７が各々形成されている。また、これらの
電極５，７には、端子金具９（図では一方のみ示す）が
接続され、端子金具９には、外部に信号を取り出すリー
ド線１３，１４が接続されている。
【００２４】前記検出素子３の長い凹状の内部空間に
は、検出素子３を加熱するために、棒状のヒータ１７が
挿入されており、このヒータ１７の図示しない電極に接
続された端子金具１０（図では一方のみ示す）にもリー
ド線１５，１６が接続されている。
は、検出素子３を加熱するために、棒状のヒータ１７が
挿入されており、このヒータ１７の図示しない電極に接
続された端子金具１０（図では一方のみ示す）にもリー
ド線１５，１６が接続されている。
【００２５】この検出素子３は、セラミックス製の筒状
の保持部材２１，タルク粉末２５，セラミック製の筒状
押部材２７等を介して、耐熱金属製の主体金具２９内に
固定されている。つまり、検出素子３が主体金具２９を
貫いて図の上下に伸びる様に、その軸中心を合わせて固
定されている。
の保持部材２１，タルク粉末２５，セラミック製の筒状
押部材２７等を介して、耐熱金属製の主体金具２９内に
固定されている。つまり、検出素子３が主体金具２９を
貫いて図の上下に伸びる様に、その軸中心を合わせて固
定されている。
【００２６】前記主体金具２９の下部には、検出素子３
の先端側の周囲を覆う（開口部３１ａを有する）保護キ
ャップ３１が装着されている。また、主体金具２９の上
部（後端側）には、検出素子３及びヒータ１７の周囲を
覆う様に、例えばステンレスからなる耐熱金属製の内筒
３３が、例えば加締め等によって取り付けられている。
の先端側の周囲を覆う（開口部３１ａを有する）保護キ
ャップ３１が装着されている。また、主体金具２９の上
部（後端側）には、検出素子３及びヒータ１７の周囲を
覆う様に、例えばステンレスからなる耐熱金属製の内筒
３３が、例えば加締め等によって取り付けられている。
【００２７】更に、内筒３３の上部には、リード線１３
〜１６が貫通する略円柱状のセラミックセパレータ３５
が配置されるとともに、セラミックセパレータ３５の上
側には、（同様にリード線１３〜１６が貫通する）耐熱
性のグロメットゴムである防水シール部材３７が配置さ
れている。尚、このセラミックセパレータ３５の外周に
は段差３５ａがあり、この段差３５ａにて、内筒３３の
（内側に曲げられた）上端が３３ａが係止している。
〜１６が貫通する略円柱状のセラミックセパレータ３５
が配置されるとともに、セラミックセパレータ３５の上
側には、（同様にリード線１３〜１６が貫通する）耐熱
性のグロメットゴムである防水シール部材３７が配置さ
れている。尚、このセラミックセパレータ３５の外周に
は段差３５ａがあり、この段差３５ａにて、内筒３３の
（内側に曲げられた）上端が３３ａが係止している。
【００２８】特に本実施例では、内筒３３、セラミック
セパレータ３５及び防止シール部材３７の外側を覆う様
に、主体金具２９の上部に外筒３９が取り付けられてい
る。この外筒３９は、厚さが１mm以下（例えば０．６m
m）であり、図の下側より、先端側の外径１９mmの第１
筒状部３９Ｈ1、第１筒状部３９Ｈ1とほぼ４５゜に曲げ
られた（主体金具２９の鍔部２９ａの上端２９ａ1から
の）軸方向高さ２５mm・径方向段差幅１．５mmの第１段
差部３９Ｄ1、中央側の外径１６mmの第２筒状部３９Ｈ
2、第２筒状部３９Ｈ2とほぼ直角に曲げられた（同じく
鍔部２９ａの上端２９ａ1からの）軸方向高さ４５mm・
径方向段差幅１．５mmの第２段差部３９Ｄ2、後端側の
外径１２mmの第３筒状部３９Ｈ3から構成されている。
セパレータ３５及び防止シール部材３７の外側を覆う様
に、主体金具２９の上部に外筒３９が取り付けられてい
る。この外筒３９は、厚さが１mm以下（例えば０．６m
m）であり、図の下側より、先端側の外径１９mmの第１
筒状部３９Ｈ1、第１筒状部３９Ｈ1とほぼ４５゜に曲げ
られた（主体金具２９の鍔部２９ａの上端２９ａ1から
の）軸方向高さ２５mm・径方向段差幅１．５mmの第１段
差部３９Ｄ1、中央側の外径１６mmの第２筒状部３９Ｈ
2、第２筒状部３９Ｈ2とほぼ直角に曲げられた（同じく
鍔部２９ａの上端２９ａ1からの）軸方向高さ４５mm・
径方向段差幅１．５mmの第２段差部３９Ｄ2、後端側の
外径１２mmの第３筒状部３９Ｈ3から構成されている。
【００２９】そして、外筒３９は、最も径の大きな第１
筒状部３９Ｈ1の下端側にて、主体金具２９の上部２９
ｂに外嵌するとともに、防水のために例えばレーザ溶接
にて全周溶接されている。また、最も径の小さな第３筒
状部３９Ｈ3にて、径方向に例えば六角加締め、八角加
締め、丸加締め等の加締めが行われて、防水シール部材
３７を押圧固定している。
筒状部３９Ｈ1の下端側にて、主体金具２９の上部２９
ｂに外嵌するとともに、防水のために例えばレーザ溶接
にて全周溶接されている。また、最も径の小さな第３筒
状部３９Ｈ3にて、径方向に例えば六角加締め、八角加
締め、丸加締め等の加締めが行われて、防水シール部材
３７を押圧固定している。
【００３０】この様に、本実施例では、外筒３９の厚さ
が１mm以下で、２箇所に段差部３９Ｄ1，３９Ｄ2が設け
られ、更に各筒状部３９Ｈ1〜Ｈ3の外径が異なる様に構
成されているので、仮に飛石等により外筒３９に横方向
に外力が加わった場合でも、段差部３９Ｄ1，３９Ｄ2が
屈曲することによって、その外力の影響を緩和すること
ができる。つまり、このセンサ構造によって、外筒３９
の変形を最小限に抑えて、防水シール部分に対する歪み
等を低減できるので、十分な防水性を確保することがで
きる。その結果、悪路等の過酷な環境であっても、セン
サの全使用期間を通じて良好に酸素濃度を検出すること
ができるという顕著な効果を奏する。
が１mm以下で、２箇所に段差部３９Ｄ1，３９Ｄ2が設け
られ、更に各筒状部３９Ｈ1〜Ｈ3の外径が異なる様に構
成されているので、仮に飛石等により外筒３９に横方向
に外力が加わった場合でも、段差部３９Ｄ1，３９Ｄ2が
屈曲することによって、その外力の影響を緩和すること
ができる。つまり、このセンサ構造によって、外筒３９
の変形を最小限に抑えて、防水シール部分に対する歪み
等を低減できるので、十分な防水性を確保することがで
きる。その結果、悪路等の過酷な環境であっても、セン
サの全使用期間を通じて良好に酸素濃度を検出すること
ができるという顕著な効果を奏する。
【００３１】また、酸素センサ１が、車両の触媒の下流
側に取り付けられた場合には、水没すると、熱応力によ
って外筒３９自身が変形しようとするが、その場合で
も、段差部３９Ｄ1，３９Ｄ2が応力の緩衝となるので、
その変形が抑えられ、その点でも高い防水性を確保でき
るという利点がある。 （実施例２）次に、実施例２について説明するが、前記
実施例１と同様な部分の説明は、簡略化又は省略する。
側に取り付けられた場合には、水没すると、熱応力によ
って外筒３９自身が変形しようとするが、その場合で
も、段差部３９Ｄ1，３９Ｄ2が応力の緩衝となるので、
その変形が抑えられ、その点でも高い防水性を確保でき
るという利点がある。 （実施例２）次に、実施例２について説明するが、前記
実施例１と同様な部分の説明は、簡略化又は省略する。
【００３２】図３に示す様に、本実施例の酸素センサ５
１は、酸素濃度を検出する素子として、抵抗の変化を検
出するタイプの、例えばチタニア等の金属酸化物からな
る感知物質を備えた検出素子５３を用いたものである。
この検出素子５３は、アルミナ等の基板５３ａの先端側
に、チタニア等の金属酸化物５３ｂを配置した棒状体で
あり、金属酸化物５３ｂには図示しない電極が接続され
ている。これらの電極には、端子金具５５（図では一方
のみ示す）が接続され、端子金具５５には、外部に信号
を取り出すリード線５６，５７が接続されている。ま
た、前記基板５３ａには、金属酸化物５３ｂを加熱する
ために、図示しないヒータが形成されており、このヒー
タにも、端子金具６０（図では一方のみ示す）を介し
て、リード線５８，５９が接続されている。
１は、酸素濃度を検出する素子として、抵抗の変化を検
出するタイプの、例えばチタニア等の金属酸化物からな
る感知物質を備えた検出素子５３を用いたものである。
この検出素子５３は、アルミナ等の基板５３ａの先端側
に、チタニア等の金属酸化物５３ｂを配置した棒状体で
あり、金属酸化物５３ｂには図示しない電極が接続され
ている。これらの電極には、端子金具５５（図では一方
のみ示す）が接続され、端子金具５５には、外部に信号
を取り出すリード線５６，５７が接続されている。ま
た、前記基板５３ａには、金属酸化物５３ｂを加熱する
ために、図示しないヒータが形成されており、このヒー
タにも、端子金具６０（図では一方のみ示す）を介し
て、リード線５８，５９が接続されている。
【００３３】前記検出素子５３及び端子金具５５，６０
の一部は、鍔部６１ａを有するセラミックス製の筒状の
保持部材６１内にて、ガラス６３にてシールされて固定
されており、保持部材６１は、滑石６５を介して、耐熱
金属製の主体金具６７内に固定されている。つまり、検
出素子５３は、保持部材６１に保持された状態で、主体
金具６７を貫いて図の上下に伸びる様に、その軸中心を
合わせて固定されている。
の一部は、鍔部６１ａを有するセラミックス製の筒状の
保持部材６１内にて、ガラス６３にてシールされて固定
されており、保持部材６１は、滑石６５を介して、耐熱
金属製の主体金具６７内に固定されている。つまり、検
出素子５３は、保持部材６１に保持された状態で、主体
金具６７を貫いて図の上下に伸びる様に、その軸中心を
合わせて固定されている。
【００３４】また、検出素子５３の上方には、リード線
５６〜５９が貫通するセラミック製のセパレータ５４と
耐熱性のグロメットゴムである防水シール部材７１とが
配置されている。尚、前記主体金具６７の下部には、検
出素子５３の先端側の周囲を覆う（開口部６９ａを有す
る）保護キャップ６９が装着されている。
５６〜５９が貫通するセラミック製のセパレータ５４と
耐熱性のグロメットゴムである防水シール部材７１とが
配置されている。尚、前記主体金具６７の下部には、検
出素子５３の先端側の周囲を覆う（開口部６９ａを有す
る）保護キャップ６９が装着されている。
【００３５】特に本実施例では、保持部材６１及びグ防
水シール部材７１の外側を覆う様に、主体金具６７の上
部に外筒７３が取り付けられている。この外筒７３は、
厚さが１mm以下（例えば０．５mm）であり、図の下側よ
り、先端側の外径２０mmの第１筒状部７３Ｈ1、第１筒
状部７３Ｈ1とほぼ４５゜に曲げられた（主体金具６７
の鍔部６７ａの上端６７ａ1からの）軸方向高さ１５mm
・径方向段差幅１．５mmの第１段差部７３Ｄ1、中央側
の外径１７mmの第２筒状部７３Ｈ2、第２筒状部７３Ｈ2
とほぼ直角に曲げられた（同じく鍔部６７ａの上端６７
ａ1からの）軸方向高さ４０mm・径方向段差幅２．０mm
の第２段差部７３Ｄ2、後端側の外径１３mmの第３筒状
部７３Ｈ3から構成されている。
水シール部材７１の外側を覆う様に、主体金具６７の上
部に外筒７３が取り付けられている。この外筒７３は、
厚さが１mm以下（例えば０．５mm）であり、図の下側よ
り、先端側の外径２０mmの第１筒状部７３Ｈ1、第１筒
状部７３Ｈ1とほぼ４５゜に曲げられた（主体金具６７
の鍔部６７ａの上端６７ａ1からの）軸方向高さ１５mm
・径方向段差幅１．５mmの第１段差部７３Ｄ1、中央側
の外径１７mmの第２筒状部７３Ｈ2、第２筒状部７３Ｈ2
とほぼ直角に曲げられた（同じく鍔部６７ａの上端６７
ａ1からの）軸方向高さ４０mm・径方向段差幅２．０mm
の第２段差部７３Ｄ2、後端側の外径１３mmの第３筒状
部７３Ｈ3から構成されている。
【００３６】そして、外筒７３は、最も径の大きな第１
筒状部７３Ｈ1の下端側にて、主体金具６７の上部の段
差６７ｂに外嵌するとともに、防水のために全周溶接さ
れている。また、最も径の小さな第３筒状部７３Ｈ3に
て、径方向に例えば六角加締め、八角加締め、丸加締め
等の加締めが行われて、防水シール部材７１が押圧固定
されている。
筒状部７３Ｈ1の下端側にて、主体金具６７の上部の段
差６７ｂに外嵌するとともに、防水のために全周溶接さ
れている。また、最も径の小さな第３筒状部７３Ｈ3に
て、径方向に例えば六角加締め、八角加締め、丸加締め
等の加締めが行われて、防水シール部材７１が押圧固定
されている。
【００３７】この様に、本実施例では、外筒７３の厚さ
が１mm以下で、２箇所に段差部７３Ｄ1，７３Ｄ2が設け
られ、更に各筒状部７３Ｈ1〜Ｈ3の外径が異なる様に構
成されているので、前記実施例１と同様に、飛石等によ
り外筒７３に横方向に外力が加わった場合でも、段差部
７３Ｄ1，７３Ｄ2が屈曲することによって、外筒７３の
変形を最小限に抑えて、防水シール部分に対する歪み等
を低減し、十分な防水性を確保することができる。その
結果、センサの全使用期間を通じて良好に酸素濃度を検
出することができる。
が１mm以下で、２箇所に段差部７３Ｄ1，７３Ｄ2が設け
られ、更に各筒状部７３Ｈ1〜Ｈ3の外径が異なる様に構
成されているので、前記実施例１と同様に、飛石等によ
り外筒７３に横方向に外力が加わった場合でも、段差部
７３Ｄ1，７３Ｄ2が屈曲することによって、外筒７３の
変形を最小限に抑えて、防水シール部分に対する歪み等
を低減し、十分な防水性を確保することができる。その
結果、センサの全使用期間を通じて良好に酸素濃度を検
出することができる。
【００３８】特に本実施例では、内部空間が大きいの
で、より大きな外力に対する適応能力が高いという利点
がある。以上本発明の実施例について説明したが、本発
明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で
実施し得ることは勿論である。
で、より大きな外力に対する適応能力が高いという利点
がある。以上本発明の実施例について説明したが、本発
明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で
実施し得ることは勿論である。
【００３９】例えば、図４（ａ）に示す様に、防水シー
ル部材８１の上部にまで外筒８２が形成されているも
の、図４（ｂ）に示す様に、先端側の筒状部８３と後端
側の筒状部８４とが同じ径のもの、図４（ｃ）に示す様
に、防水シール部材８６が配置された後端側の筒状部８
７より先端側の位置に小径の筒状部８９が設けられたも
の、図４（ｄ）に示す様に、多くの段差部９０を用いた
もの、図４（ｅ）〜（ｇ）に示す様に、段差ではなく凹
状又は凸状の応力吸収部９１，９２，９３としたもの等
にも適用できる。
ル部材８１の上部にまで外筒８２が形成されているも
の、図４（ｂ）に示す様に、先端側の筒状部８３と後端
側の筒状部８４とが同じ径のもの、図４（ｃ）に示す様
に、防水シール部材８６が配置された後端側の筒状部８
７より先端側の位置に小径の筒状部８９が設けられたも
の、図４（ｄ）に示す様に、多くの段差部９０を用いた
もの、図４（ｅ）〜（ｇ）に示す様に、段差ではなく凹
状又は凸状の応力吸収部９１，９２，９３としたもの等
にも適用できる。
【００４０】更に、図４（ｈ）に示す様に、筒状部９５
に蛇腹状の応力吸収部９６を設けてもよい。つまり、上
述した実施例の様に、内部が空間になっている構造の場
合は、先端部の受熱は外筒からの伝熱が殆どなので、蛇
腹の様に伝熱パスを長くすることによって、グロメット
ゴムの受ける熱が減少し、結果として全長を短縮でき
る。
に蛇腹状の応力吸収部９６を設けてもよい。つまり、上
述した実施例の様に、内部が空間になっている構造の場
合は、先端部の受熱は外筒からの伝熱が殆どなので、蛇
腹の様に伝熱パスを長くすることによって、グロメット
ゴムの受ける熱が減少し、結果として全長を短縮でき
る。
【００４１】また、例えば前記実施例１，２における段
差部の角度は、筒状部に対して、テーパ状に、例えば３
０〜９０゜の範囲で傾斜されればよく、より好ましくは
４５゜以上である。更に、筒状部の側面は、軸方向に対
して平行でもよいが、テーパ状に多少傾斜していても差
し支えない。
差部の角度は、筒状部に対して、テーパ状に、例えば３
０〜９０゜の範囲で傾斜されればよく、より好ましくは
４５゜以上である。更に、筒状部の側面は、軸方向に対
して平行でもよいが、テーパ状に多少傾斜していても差
し支えない。
【００４２】また、例えば上述した酸素センサは、例え
ば車両の排気ガスを浄化する触媒の下流側に配置される
と、飛石等によって金属筒体が変形してもシール性が損
なわれず、その機能を発揮できるので好適であるが、そ
の位置に限定されるものではない。例えば、触媒の上流
等の車両の床下などに配置されても十分にその機能を発
揮できる。
ば車両の排気ガスを浄化する触媒の下流側に配置される
と、飛石等によって金属筒体が変形してもシール性が損
なわれず、その機能を発揮できるので好適であるが、そ
の位置に限定されるものではない。例えば、触媒の上流
等の車両の床下などに配置されても十分にその機能を発
揮できる。
【００４３】
【発明の効果】以上詳述した様に、請求項１の発明で
は、酸素センサは、車体下部における当該車両の排気ガ
スを浄化する触媒の下流側に取り付けられるものであ
り、酸素センサ構造は、金属保護外筒は、厚さが０．３
〜１ｍｍの範囲に形成され、金属保護外筒の３種以上の
筒状部のうち、先端側の筒状部にて主体金具に全周溶接
されて防水されるとともに、後端側の筒状部の内部に防
水シール部材が配置され、更に隣合う筒状部の間に応力
吸収部を備えている。
は、酸素センサは、車体下部における当該車両の排気ガ
スを浄化する触媒の下流側に取り付けられるものであ
り、酸素センサ構造は、金属保護外筒は、厚さが０．３
〜１ｍｍの範囲に形成され、金属保護外筒の３種以上の
筒状部のうち、先端側の筒状部にて主体金具に全周溶接
されて防水されるとともに、後端側の筒状部の内部に防
水シール部材が配置され、更に隣合う筒状部の間に応力
吸収部を備えている。
【００４４】従って、例えば飛石等により金属保護外筒
に横方向に外力が加わった場合でも、各応力吸収部で屈
曲することによりその外力の影響を緩和するので、金属
保護外筒の変形を最小限に抑えて、十分な防水性を確保
することができる。その結果、センサの全使用期間を通
じて良好な防水性能を発揮し、測定精度の維持と向上を
達成することができるという顕著な効果を奏する。
に横方向に外力が加わった場合でも、各応力吸収部で屈
曲することによりその外力の影響を緩和するので、金属
保護外筒の変形を最小限に抑えて、十分な防水性を確保
することができる。その結果、センサの全使用期間を通
じて良好な防水性能を発揮し、測定精度の維持と向上を
達成することができるという顕著な効果を奏する。
【００４５】また、センサが水没した場合には、金属保
護外筒は温度変化による熱膨張によって変形しようとす
るが、この応力吸収部によって熱膨張を吸収することが
できるので、センサの全体の変形が抑制され、よって、
防水シール部分のシール性が損なわれることを防ぐこと
ができるという利点がある。
護外筒は温度変化による熱膨張によって変形しようとす
るが、この応力吸収部によって熱膨張を吸収することが
できるので、センサの全体の変形が抑制され、よって、
防水シール部分のシール性が損なわれることを防ぐこと
ができるという利点がある。
【００４６】請求項２の発明では、３種以上の筒状部の
径が異なるとともに、先端側の筒状部が最大径の筒状部
であり、且つ後端側の筒状部が最小径の筒状部であるの
で、金属保護外筒の径は後端側にゆくほど細くなり、セ
ンサが安定して固定されるという効果がある。
径が異なるとともに、先端側の筒状部が最大径の筒状部
であり、且つ後端側の筒状部が最小径の筒状部であるの
で、金属保護外筒の径は後端側にゆくほど細くなり、セ
ンサが安定して固定されるという効果がある。
【００４７】請求項３の発明では、応力吸収部として、
金属保護外筒の周方向に環状に形成された、段差、凹部
又は凸部のいずれかを採用することができる。請求項４
の発明では、金属保護外筒の隣合う筒状部の径の比が、
小径／大径＝０．６５〜０．９０の範囲であるので、応
力吸収部にて金属保護外筒が適度に屈曲してクッション
の役目を果たし、シール部分への悪影響を防止すること
ができる。
金属保護外筒の周方向に環状に形成された、段差、凹部
又は凸部のいずれかを採用することができる。請求項４
の発明では、金属保護外筒の隣合う筒状部の径の比が、
小径／大径＝０．６５〜０．９０の範囲であるので、応
力吸収部にて金属保護外筒が適度に屈曲してクッション
の役目を果たし、シール部分への悪影響を防止すること
ができる。
【００４８】請求項５の発明では、応力吸収部が段差で
ある場合に、段差が、１．０〜３．０ｍｍの範囲である
ので、段差にて金属保護外筒が適度に屈曲してクッショ
ンの役目を果たし、シール部分への悪影響を防止するこ
とができる。請求項６の発明では、例えば飛石等が金属
保護外筒に当たった場合には、前記金属保護外筒が適度
に屈曲してクッションの役目を果たし、変形の程度を最
小限に抑えて、シール部分への悪影響を防止することが
できる。
ある場合に、段差が、１．０〜３．０ｍｍの範囲である
ので、段差にて金属保護外筒が適度に屈曲してクッショ
ンの役目を果たし、シール部分への悪影響を防止するこ
とができる。請求項６の発明では、例えば飛石等が金属
保護外筒に当たった場合には、前記金属保護外筒が適度
に屈曲してクッションの役目を果たし、変形の程度を最
小限に抑えて、シール部分への悪影響を防止することが
できる。
【図１】 本発明の酸素センサ構造の作用を示す説明図
である。
である。
【図２】 実施例１の酸素センサを一部判断して示す説
明図である。
明図である。
【図３】 実施例２の酸素センサを一部判断して示す説
明図である。
明図である。
【図４】 その他の実施例を示す説明図である。
１，５１…酸素センサ
３，５３…検出素子
１３，１４，１５，１６，５６，５７，５８，５９…リ
ード線 ２９，６７…主体金具 ３３…内筒 ３７，７１，８１，８６…防水シール部材 ３９，７３，８２…外筒 ３９Ｈ1，３９Ｈ2，３９Ｈ3，７３Ｈ1，７３Ｈ2，７３
Ｈ3，８３，８４，８７，３９Ｄ1，３９Ｄ2，７３Ｄ1，
７３Ｄ2，９０…段差部 ８９，９５…筒状部 ９１，９２，９３，９６…応力吸収部
ード線 ２９，６７…主体金具 ３３…内筒 ３７，７１，８１，８６…防水シール部材 ３９，７３，８２…外筒 ３９Ｈ1，３９Ｈ2，３９Ｈ3，７３Ｈ1，７３Ｈ2，７３
Ｈ3，８３，８４，８７，３９Ｄ1，３９Ｄ2，７３Ｄ1，
７３Ｄ2，９０…段差部 ８９，９５…筒状部 ９１，９２，９３，９６…応力吸収部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 小島 孝夫
愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号
日本特殊陶業株式会社内
(56)参考文献 特開 平４−285849（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−238354（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−238355（ＪＰ，Ａ)
実開 昭57−86452（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭58−54553（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭60−21963（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭54−30988（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭63−56859（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 27/409
G01N 27/12
Claims (6)
- 【請求項１】 先端側が測定対象に向けられる酸素セン
サ自身を取付部位に取り付ける主体金具と、該主体金具
の後端側に取り付けられた金属保護外筒と、を備えた酸
素センサ構造において、 前記金属保護外筒は、厚さが０．３〜１ｍｍの範囲に形
成され、軸方向における配置位置が異なる３種以上の筒
状部を備えるとともに、先端側の筒状部にて前記主体金
具に全周溶接されて防水され、且つ中央側の筒状部より
後端側の筒状部の内部に防水シール部材が配置され、更
に、隣合う前記筒状部同士を接続する構成として２箇所
以上の応力吸収部を備えたものであり、 前記酸素センサは、車体下部における当該車両の排気ガ
スを浄化する触媒の下流側に取り付けられるものである
ことを特徴とする酸素センサ構造。 - 【請求項２】 前記３種以上の筒状部の径が異なり、前
記先端側の筒状部が最大径の筒状部であり、前記後端側
の筒状部が最小径の筒状部であることを特徴とする前記
請求項１記載の酸素センサ構造。 - 【請求項３】 前記応力吸収部が、前記金属保護外筒の
周方向に環状に形成された、段差、凹部又は凸部のいず
れかであることを特徴とする前記請求項１又は２記載の
酸素センサ構造。 - 【請求項４】 前記金属保護外筒の隣合う筒状部の径の
比が、小径／大径＝０．６５〜０．９０の範囲であるこ
とを特徴とする前記請求項１〜３のいずれか記載の酸素
センサ構造。 - 【請求項５】 前記応力吸収部が段差である場合に、前
記段差が、１．０〜３．０ｍｍの範囲であることを特徴
とする前記請求項３又は４記載の酸素センサ構造。 - 【請求項６】 先端側が測定対象に向けられる酸素セン
サ自身を取付部位に取り付ける主体金具と、該主体金具
の後端側に取り付けられた金属保護外筒と、を備えた酸
素センサ構造において、 前記金属保護外筒は、厚さが０．３〜１ｍｍの範囲に形
成され、軸方向における配置位置が異なる３種以上の筒
状部を備えるとともに、先端側の筒状部にて前記主体金
具に全周溶接されて防水され、且つ中央側の筒状部より
後端側の筒状部 の内部に防水シール部材が配置され、更
に、隣合う前記筒状部同士を接続する構成として２箇所
以上の応力吸収部を備えており、 前記金属保護外筒の隣合う筒状部の径の比が、小径／大
径＝０．６５〜０．９０の範囲であることを特徴とする
酸素センサ構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30517894A JP3369766B2 (ja) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | 酸素センサ構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30517894A JP3369766B2 (ja) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | 酸素センサ構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08160002A JPH08160002A (ja) | 1996-06-21 |
| JP3369766B2 true JP3369766B2 (ja) | 2003-01-20 |
Family
ID=17942000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30517894A Expired - Lifetime JP3369766B2 (ja) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | 酸素センサ構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3369766B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3994561B2 (ja) | 1998-08-12 | 2007-10-24 | 株式会社デンソー | ガスセンサ |
| US6415647B1 (en) † | 1998-10-30 | 2002-07-09 | Denso Corporation | Compact structure of gas sensor and production method thereof |
| JP4706687B2 (ja) * | 1998-10-30 | 2011-06-22 | 株式会社デンソー | ガスセンサ及びその製造方法 |
| JP2000258384A (ja) | 1999-01-08 | 2000-09-22 | Denso Corp | ガスセンサ |
| JP4423745B2 (ja) | 2000-04-28 | 2010-03-03 | 株式会社デンソー | ガスセンサ |
| JP4604419B2 (ja) * | 2000-09-29 | 2011-01-05 | 株式会社デンソー | ガスセンサの製造方法及び製造装置 |
| JP4631727B2 (ja) | 2006-01-30 | 2011-02-16 | 株式会社デンソー | ガスセンサ |
| JP6618048B2 (ja) * | 2013-01-04 | 2019-12-11 | 株式会社アーティエンス・ラボ | 照明装置及び画像記録媒体 |
-
1994
- 1994-12-08 JP JP30517894A patent/JP3369766B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08160002A (ja) | 1996-06-21 |
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