JP3483960B2 - 酸素センサの防水構造 - Google Patents
酸素センサの防水構造Info
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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使用さ
れる酸素センサの防水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使用さ
れる酸素センサの防水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からなる酸素濃度検出素子を備え
たものが知られている。この酸素濃度検出素子は、一端
が閉塞された筒状の素子であり、固体電解質の内外面に
は電極層が設けられ、電極層にはリード線が接続されて
いる。また、酸素濃度検出素子は、内筒内に固定されて
保持されるとともに、内筒の上部側（リード線取り出し
側）には外筒が外嵌されている。
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からなる酸素濃度検出素子を備え
たものが知られている。この酸素濃度検出素子は、一端
が閉塞された筒状の素子であり、固体電解質の内外面に
は電極層が設けられ、電極層にはリード線が接続されて
いる。また、酸素濃度検出素子は、内筒内に固定されて
保持されるとともに、内筒の上部側（リード線取り出し
側）には外筒が外嵌されている。
【０００３】この酸素センサは、内面側の電極（基準電
極）を基準酸素ガス（大気）に接触させるとともに、外
面側の電極（測定電極）を排気ガスに接触させ、酸素濃
度検出素子の内外面の酸素濃度の差に対応して両電極間
に電位差を生ぜしめ、かかる電位差に基づく信号をリー
ド線から制御回路に出力し、排気ガス中の酸素濃度を検
知するものである。そして、この種の酸素センサにおい
ては、外面側の測定ガス中の酸素濃度を正確に測定する
ために、内面側の基準酸素濃度を常に一定にする必要が
あるので、内面側に大気を導入している。
極）を基準酸素ガス（大気）に接触させるとともに、外
面側の電極（測定電極）を排気ガスに接触させ、酸素濃
度検出素子の内外面の酸素濃度の差に対応して両電極間
に電位差を生ぜしめ、かかる電位差に基づく信号をリー
ド線から制御回路に出力し、排気ガス中の酸素濃度を検
知するものである。そして、この種の酸素センサにおい
ては、外面側の測定ガス中の酸素濃度を正確に測定する
ために、内面側の基準酸素濃度を常に一定にする必要が
あるので、内面側に大気を導入している。
【０００４】ところが、前記酸素センサは、通常車両の
床下側に取り付けられるので、使用期間中に、しばしば
被水することがあり、最悪の場合には水没する可能性す
らある。従って、センサ本体の防水性を確保する必要が
ある。このため、図６（ａ）に示す様に、酸素濃度検出
素子Ｐ１の上部側から伸びるリード線Ｐ２の取り出し部
分を、ゴム部材Ｐ３で防水シールするとともに、内筒Ｐ
４上部と外筒Ｐ５との間の空間Ｐ６に、非透水性のテフ
ロン部材Ｐ７を配置し、縦方向（軸方向）に加圧して防
水構造を形成している。尚、内筒Ｐ４と外筒Ｐ６とが重
なる側部にて、径方向に加締めている。
床下側に取り付けられるので、使用期間中に、しばしば
被水することがあり、最悪の場合には水没する可能性す
らある。従って、センサ本体の防水性を確保する必要が
ある。このため、図６（ａ）に示す様に、酸素濃度検出
素子Ｐ１の上部側から伸びるリード線Ｐ２の取り出し部
分を、ゴム部材Ｐ３で防水シールするとともに、内筒Ｐ
４上部と外筒Ｐ５との間の空間Ｐ６に、非透水性のテフ
ロン部材Ｐ７を配置し、縦方向（軸方向）に加圧して防
水構造を形成している。尚、内筒Ｐ４と外筒Ｐ６とが重
なる側部にて、径方向に加締めている。
【０００５】または、図６（ｂ）に示す様に、内筒Ｐ１
１上部と外筒Ｐ１２との間の空間Ｐ１３に、非透水性の
セラミック部材Ｐ１４と弾性部材Ｐ１５とを積層して配
置し、同様に縦方向に加圧して防水構造を形成してい
る。尚、この場合も、内筒Ｐ１１と外筒Ｐ１２とが重な
る側部にて、径方向に加締めている。
１上部と外筒Ｐ１２との間の空間Ｐ１３に、非透水性の
セラミック部材Ｐ１４と弾性部材Ｐ１５とを積層して配
置し、同様に縦方向に加圧して防水構造を形成してい
る。尚、この場合も、内筒Ｐ１１と外筒Ｐ１２とが重な
る側部にて、径方向に加締めている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の酸素センサの防水構造では、下記の問題があり、一層
の改善が望まれていた。つまり、上述した酸素センサの
防水構造では、前記空間Ｐ６，Ｐ１３部分を縦方向に加
圧してシール性を確保しているため、酸素センサの使用
環境によっては、シール性が低下する場合がある。例え
ば、触媒コンバータ後方の車体床下に酸素センサが装着
された場合、（特に非舗装道路の）車両走行中に前輪タ
イヤからの飛石による外力を横方向から受けたときに
は、酸素センサの内筒Ｐ４，Ｐ１１と外筒Ｐ５，Ｐ１２
とが横方向に変形することがある。その結果、前記空間
Ｐ６，Ｐ１３内のシール用の部材Ｐ７，Ｐ１４が片浮き
する状況になり、シール性が低下することがある。そし
て、この様な使用環境では、例えば雨中走行中に、酸素
センサはその路面から被水したり、水没する可能性が高
くなるので、その対策として、シール性の向上が望まれ
ていた。
の酸素センサの防水構造では、下記の問題があり、一層
の改善が望まれていた。つまり、上述した酸素センサの
防水構造では、前記空間Ｐ６，Ｐ１３部分を縦方向に加
圧してシール性を確保しているため、酸素センサの使用
環境によっては、シール性が低下する場合がある。例え
ば、触媒コンバータ後方の車体床下に酸素センサが装着
された場合、（特に非舗装道路の）車両走行中に前輪タ
イヤからの飛石による外力を横方向から受けたときに
は、酸素センサの内筒Ｐ４，Ｐ１１と外筒Ｐ５，Ｐ１２
とが横方向に変形することがある。その結果、前記空間
Ｐ６，Ｐ１３内のシール用の部材Ｐ７，Ｐ１４が片浮き
する状況になり、シール性が低下することがある。そし
て、この様な使用環境では、例えば雨中走行中に、酸素
センサはその路面から被水したり、水没する可能性が高
くなるので、その対策として、シール性の向上が望まれ
ていた。
【０００７】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、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
ができる酸素センサの防水構造を提供することを目的と
する。
れたものであり、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
ができる酸素センサの防水構造を提供することを目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に請求項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第１の金属筒体と、該
第１の金属筒体に嵌合する第２の金属筒体と、を備えた
酸素センサの防水構造において、嵌合して重なり合う前
記第１の金属筒体と前記第２の金属筒体との間に、非透
水性部材を配置するとともに、該非透水性部材を配置し
た前記両金属筒体の嵌合部分に対し、少なくとも１箇所
を径方向に加締め、更に、前記非透水性部材より先端側
の前記第１の金属筒体と前記第２の金属筒体とが重なる
側部にて、径方向に加締めたことを特徴とする酸素セン
サの防水構造を要旨とする。
に請求項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第１の金属筒体と、該
第１の金属筒体に嵌合する第２の金属筒体と、を備えた
酸素センサの防水構造において、嵌合して重なり合う前
記第１の金属筒体と前記第２の金属筒体との間に、非透
水性部材を配置するとともに、該非透水性部材を配置し
た前記両金属筒体の嵌合部分に対し、少なくとも１箇所
を径方向に加締め、更に、前記非透水性部材より先端側
の前記第１の金属筒体と前記第２の金属筒体とが重なる
側部にて、径方向に加締めたことを特徴とする酸素セン
サの防水構造を要旨とする。
【０００９】請求項２の発明は、内外面に電極層を有す
る一端が閉塞された固体電解質からなる酸素濃度検出素
子と、該酸素濃度検出素子の少なくとも後端側を収容す
る筒状の第１の金属筒体と、前記酸素濃度検出素子の電
気出力を外部に取り出すリード線を収容し、前記第１の
金属筒体に嵌合する第２の金属筒体と、を備えたことを
特徴とする前記請求項１記載の酸素センサの防水構造を
要旨とする。
る一端が閉塞された固体電解質からなる酸素濃度検出素
子と、該酸素濃度検出素子の少なくとも後端側を収容す
る筒状の第１の金属筒体と、前記酸素濃度検出素子の電
気出力を外部に取り出すリード線を収容し、前記第１の
金属筒体に嵌合する第２の金属筒体と、を備えたことを
特徴とする前記請求項１記載の酸素センサの防水構造を
要旨とする。
【００１０】請求項３の発明は、前記非透水性部材が通
気性を有するとともに、該非透水性部材を配置した前記
両金属筒体の嵌合部分に、各々通気孔を形成したことを
特徴とする前記請求項２記載の酸素センサの防水構造を
要旨とする。
気性を有するとともに、該非透水性部材を配置した前記
両金属筒体の嵌合部分に、各々通気孔を形成したことを
特徴とする前記請求項２記載の酸素センサの防水構造を
要旨とする。
【００１１】請求項４の発明は、前記通気性を有する非
透水性部材を配置した前記両金属筒体の嵌合部分に対
し、少なくとも２箇所を径方向に加締めるとともに、該
加締め箇所の間にて前記両金属筒体の各々に通気孔を形
成したことを特徴とする前記請求項３記載の酸素センサ
の防水構造を要旨とする。
透水性部材を配置した前記両金属筒体の嵌合部分に対
し、少なくとも２箇所を径方向に加締めるとともに、該
加締め箇所の間にて前記両金属筒体の各々に通気孔を形
成したことを特徴とする前記請求項３記載の酸素センサ
の防水構造を要旨とする。
【００１２】請求項５の発明は、前記非透水性部材は、
フッ素樹脂を主成分とすることを特徴とする前記請求項
１〜４のいずれか記載の酸素センサの防水構造を要旨と
する。請求項６の発明は、前記非透水性部材は、前記両
金属筒体の間に配置される円筒状の部材であることを特
徴とする前記請求項１〜５のいずれか記載の酸素センサ
の防水構造を要旨とする。
フッ素樹脂を主成分とすることを特徴とする前記請求項
１〜４のいずれか記載の酸素センサの防水構造を要旨と
する。請求項６の発明は、前記非透水性部材は、前記両
金属筒体の間に配置される円筒状の部材であることを特
徴とする前記請求項１〜５のいずれか記載の酸素センサ
の防水構造を要旨とする。
【００１３】ここで、酸素濃度検出素子としては、例え
ば酸素濃度によって起電力が変化する素子や、抵抗値が
変化する素子を採用でき、前記構造の金属筒体内に取り
付けられて酸素濃度を検出するものであれば、特に限定
はない。前記固体電解質としては、例えばジルコニアや
イットリア等の酸素イオン伝導性固体電解質を採用でき
る。
ば酸素濃度によって起電力が変化する素子や、抵抗値が
変化する素子を採用でき、前記構造の金属筒体内に取り
付けられて酸素濃度を検出するものであれば、特に限定
はない。前記固体電解質としては、例えばジルコニアや
イットリア等の酸素イオン伝導性固体電解質を採用でき
る。
【００１４】前記第１の金属筒体としては、例えばステ
ンレス等からなる内筒（例えば円筒）を採用でき、第２
の金属筒体としては、同様に内筒に外嵌する例えばステ
ンレス等からなる外筒（例えば円筒）を採用できる。
ンレス等からなる内筒（例えば円筒）を採用でき、第２
の金属筒体としては、同様に内筒に外嵌する例えばステ
ンレス等からなる外筒（例えば円筒）を採用できる。
【００１５】前記非透水性部材としては、例えばテフロ
ン（商標）等のフッ素樹脂、カルレッツ（商標）等のフ
ッ素ゴムや、グラファイト等を採用でき、特に耐熱性を
要求される場合は、シール性のみでなく耐熱性をも備え
ている素材が採用される。尚、前記通気性を有する非透
水性部材としては、多孔質のテフロン（商標）を採用で
きる。
ン（商標）等のフッ素樹脂、カルレッツ（商標）等のフ
ッ素ゴムや、グラファイト等を採用でき、特に耐熱性を
要求される場合は、シール性のみでなく耐熱性をも備え
ている素材が採用される。尚、前記通気性を有する非透
水性部材としては、多孔質のテフロン（商標）を採用で
きる。
【００１６】前記非透水性部材の厚さとしては、加締め
前で、０.５〜２.０mm、加締め後で、０.２〜１.０mmの
範囲のものを採用すると、十分な耐水性及び耐衝撃性を
有するので好適である。また、非透水性部材の軸方向長
さとしては、８〜２０mmの範囲のものを採用すると、十
分な耐水性及び耐衝撃性を有するので好適である。
前で、０.５〜２.０mm、加締め後で、０.２〜１.０mmの
範囲のものを採用すると、十分な耐水性及び耐衝撃性を
有するので好適である。また、非透水性部材の軸方向長
さとしては、８〜２０mmの範囲のものを採用すると、十
分な耐水性及び耐衝撃性を有するので好適である。
【００１７】前記加締めとしては、六角加締め、八角加
締め、丸加締め等を採用できる。前記フッ素樹脂として
は、ポリテトラフルオルエチレン、ポリクロルトリフル
オルエチレン（例えばテフロン；商標）等を採用でき
る。前記少なくとも後端側とは、酸素濃度検出素子の
（検出を行なう先端部分とは逆の）後端部分を含む範囲
であり、例えば後端部分のみや、後端部分及び中央部分
の両方を含む範囲が挙げられる。
締め、丸加締め等を採用できる。前記フッ素樹脂として
は、ポリテトラフルオルエチレン、ポリクロルトリフル
オルエチレン（例えばテフロン；商標）等を採用でき
る。前記少なくとも後端側とは、酸素濃度検出素子の
（検出を行なう先端部分とは逆の）後端部分を含む範囲
であり、例えば後端部分のみや、後端部分及び中央部分
の両方を含む範囲が挙げられる。
【００１８】
【作用】請求項１の発明では、第１の金属筒体と第２の
金属筒体との嵌合部分、つまり、両金属筒体の間に非透
水性部材が配置され、しかも、この非透水性部材が配置
された両金属筒体の嵌合部分では、少なくとも１箇所が
径方向に加締められている。更に、前記非透水性部材よ
り先端側の前記第１の金属筒体と前記第２の金属筒体と
が重なる側部にて、径方向に加締められている。
金属筒体との嵌合部分、つまり、両金属筒体の間に非透
水性部材が配置され、しかも、この非透水性部材が配置
された両金属筒体の嵌合部分では、少なくとも１箇所が
径方向に加締められている。更に、前記非透水性部材よ
り先端側の前記第１の金属筒体と前記第２の金属筒体と
が重なる側部にて、径方向に加締められている。
【００１９】従って、酸素センサが横方向の外力を受け
て金属筒体が変形した場合でも、この径方向に加締めら
れた非透水性部材が緩衝となって、水が浸入する様な隙
間ができず、そのため、良好なシール性を維持すること
が可能である。請求項２の発明では、固体電解質を用い
た酸素センサの場合に、上述した横方向の外力を受けて
金属筒体が変形しても、シール性が損なわれないので、
たとえ酸素センサが被水又は水没した場合でも、酸素濃
度を好適に測定する能力を維持することが可能である。
て金属筒体が変形した場合でも、この径方向に加締めら
れた非透水性部材が緩衝となって、水が浸入する様な隙
間ができず、そのため、良好なシール性を維持すること
が可能である。請求項２の発明では、固体電解質を用い
た酸素センサの場合に、上述した横方向の外力を受けて
金属筒体が変形しても、シール性が損なわれないので、
たとえ酸素センサが被水又は水没した場合でも、酸素濃
度を好適に測定する能力を維持することが可能である。
【００２０】請求項３の発明では、非透水性部材に通気
性があり、しかも両金属筒体の非透水性部材と接する部
分に通気孔が設けてあるので、金属筒体が変形してもシ
ール性が損なわれないだけでなく、センサ内部の大気の
循環を促進することができる。つまり、固体電解質を用
いた酸素センサの場合には、内側の電極に基準酸素源と
して大気を導入する必要があるが、この通気孔によって
大気の循環が促進されるので、（排気ガスが混入しな
い）新鮮な大気が導入でき、酸素濃度の正確な検出が可
能となる。
性があり、しかも両金属筒体の非透水性部材と接する部
分に通気孔が設けてあるので、金属筒体が変形してもシ
ール性が損なわれないだけでなく、センサ内部の大気の
循環を促進することができる。つまり、固体電解質を用
いた酸素センサの場合には、内側の電極に基準酸素源と
して大気を導入する必要があるが、この通気孔によって
大気の循環が促進されるので、（排気ガスが混入しな
い）新鮮な大気が導入でき、酸素濃度の正確な検出が可
能となる。
【００２１】請求項４の発明では、特に両金属筒体の嵌
合部分に対し、少なくとも２箇所が径方向に加締められ
るとともに、この加締め箇所の間にて両金属筒体に通気
孔を設けてあるので、十分な通気性を可能とするととも
に、シール性をも確保することができる。
合部分に対し、少なくとも２箇所が径方向に加締められ
るとともに、この加締め箇所の間にて両金属筒体に通気
孔を設けてあるので、十分な通気性を可能とするととも
に、シール性をも確保することができる。
【００２２】請求項５の発明では、非透水性部材とし
て、フッ素樹脂を主成分とする部材、例えばテフロンを
使用するので、特に高温で使用する場合に、高いシール
性を維持することが可能である。請求項６の発明では、
非透水性部材として、筒状の部材を使用するので、酸素
センサの防水構造の形成が簡易化される。
て、フッ素樹脂を主成分とする部材、例えばテフロンを
使用するので、特に高温で使用する場合に、高いシール
性を維持することが可能である。請求項６の発明では、
非透水性部材として、筒状の部材を使用するので、酸素
センサの防水構造の形成が簡易化される。
【００２３】
【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。 （実施例１）図１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検出素子３として、例えばジル
コニア等の酸素イオン伝導性の固体電解質を用いたもの
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。 （実施例１）図１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検出素子３として、例えばジル
コニア等の酸素イオン伝導性の固体電解質を用いたもの
である。
【００２４】前記検出素子３は、一端（先端側）が閉塞
されるとともに、他端（基端側）が開口している筒状体
であり、その中央外側に鍔部３ａを有している。この検
出素子３の内面側及び外面側には、例えば白金からなる
内面電極５及び外面電極７が各々形成されており、これ
らの電極５，７には、外部に信号を取り出す（被覆保護
された）リード線１３，１４が、各々端子金具９，１１
を介して接続されている。
されるとともに、他端（基端側）が開口している筒状体
であり、その中央外側に鍔部３ａを有している。この検
出素子３の内面側及び外面側には、例えば白金からなる
内面電極５及び外面電極７が各々形成されており、これ
らの電極５，７には、外部に信号を取り出す（被覆保護
された）リード線１３，１４が、各々端子金具９，１１
を介して接続されている。
【００２５】また、検出素子３の軸方向に長い凹状の内
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の電極１８に
もリード線１５，１６が接続されている。前記検出素子
３は、セラミックス製の筒状の保持部材２１，２３，タ
ルク粉末２５，パッキン２７等を介して、耐熱金属製の
主体金具２９内に配置されており、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配置さ
れている。
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の電極１８に
もリード線１５，１６が接続されている。前記検出素子
３は、セラミックス製の筒状の保持部材２１，２３，タ
ルク粉末２５，パッキン２７等を介して、耐熱金属製の
主体金具２９内に配置されており、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配置さ
れている。
【００２６】この主体金具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
部には、検出素子３及びヒータ１７の上部の周囲を覆う
様に、例えばステンレスからなる耐熱金属製の厚さ０.
８mmの内筒（第１の金属筒体）３３が、Ｏリング３５を
介して加締めによって取り付けられている。更に、内筒
３３の上部には、後述するテフロン部材３７を介して、
例えばステンレスからなる耐熱金属製の厚さ０.６mmの
外筒（第２の金属筒体）３９が外嵌されている。
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
部には、検出素子３及びヒータ１７の上部の周囲を覆う
様に、例えばステンレスからなる耐熱金属製の厚さ０.
８mmの内筒（第１の金属筒体）３３が、Ｏリング３５を
介して加締めによって取り付けられている。更に、内筒
３３の上部には、後述するテフロン部材３７を介して、
例えばステンレスからなる耐熱金属製の厚さ０.６mmの
外筒（第２の金属筒体）３９が外嵌されている。
【００２７】前記内筒３３の上部と外筒３９との間の空
間（即ち検出素子３上方の空間）４１には、リード線１
３〜１６が貫通する貫通孔４３が設けられた略円柱状の
セラミックセパレータ４５及びグロメットゴム４７が、
図の下側より順に配置されている。
間（即ち検出素子３上方の空間）４１には、リード線１
３〜１６が貫通する貫通孔４３が設けられた略円柱状の
セラミックセパレータ４５及びグロメットゴム４７が、
図の下側より順に配置されている。
【００２８】尚、本実施例においては、検出素子３の内
面電極５側への大気の導入は、リード線１３〜１６の撚
り芯線の隙間を通して行われる。特に本実施例では、図
３（ａ）にも示す様に、内筒３３と外筒３９とが重なる
嵌合部分、即ち内筒３３と外筒３９との間に、内径１２
mm×厚さ１.０mm×幅１３mmの円筒状（但し加締め前）
で、非通気及び非透水性のテフロン部材３７が配設され
ている。そして、このテフロン部材３７が配設された１
箇所において、軸方向に約８mmの幅で、外筒３９の外側
から内側に向かって径方向に圧力が加えられて加締めら
れている。そして、この加締めによって、約０.６mmの
段差が形成されるとともに、テフロン部材３７の厚さが
０.４mmとなる。
面電極５側への大気の導入は、リード線１３〜１６の撚
り芯線の隙間を通して行われる。特に本実施例では、図
３（ａ）にも示す様に、内筒３３と外筒３９とが重なる
嵌合部分、即ち内筒３３と外筒３９との間に、内径１２
mm×厚さ１.０mm×幅１３mmの円筒状（但し加締め前）
で、非通気及び非透水性のテフロン部材３７が配設され
ている。そして、このテフロン部材３７が配設された１
箇所において、軸方向に約８mmの幅で、外筒３９の外側
から内側に向かって径方向に圧力が加えられて加締めら
れている。そして、この加締めによって、約０.６mmの
段差が形成されるとともに、テフロン部材３７の厚さが
０.４mmとなる。
【００２９】尚、内筒３３には、中央部に凹部Ａが形成
されるとともに、その上部に内側に凸の段差Ｂが形成さ
れており、外筒３３は、その凹部Ａ及び段差Ｂに合わせ
て、対応する箇所が凹状とされている。つまり、下側の
凹部Ａにて内筒３３と外筒３９の位置決めが行われると
ともに、段差Ｂの部分で加締めが行われている。
されるとともに、その上部に内側に凸の段差Ｂが形成さ
れており、外筒３３は、その凹部Ａ及び段差Ｂに合わせ
て、対応する箇所が凹状とされている。つまり、下側の
凹部Ａにて内筒３３と外筒３９の位置決めが行われると
ともに、段差Ｂの部分で加締めが行われている。
【００３０】この様に、本実施例では、内筒３３と外筒
３９との嵌合部分に、非通気性及び非透水性のテフロン
部材３７が配置されるとともに、この嵌合部分で径方向
に加締められて、テフロン部材３７が押圧された状態で
固定されている。従って、例えば酸素センサ１が、車両
の排ガスを浄化する触媒の下流側の排気管に取り付けら
れた場合に、例えば飛石等によって横方向の外力を受け
て内筒３３や外筒３９が変形した場合でも、テフロン部
材３７の存在によって、嵌合部分から水が浸入する様な
隙間ができず、そのため、良好なシール性を維持するこ
とができる。その結果、例えば車両が悪路等を走行する
場合に、酸素センサ１が被水又は水没したときでも、酸
素濃度を好適に測定する能力を維持することができると
いう顕著な効果を奏する。
３９との嵌合部分に、非通気性及び非透水性のテフロン
部材３７が配置されるとともに、この嵌合部分で径方向
に加締められて、テフロン部材３７が押圧された状態で
固定されている。従って、例えば酸素センサ１が、車両
の排ガスを浄化する触媒の下流側の排気管に取り付けら
れた場合に、例えば飛石等によって横方向の外力を受け
て内筒３３や外筒３９が変形した場合でも、テフロン部
材３７の存在によって、嵌合部分から水が浸入する様な
隙間ができず、そのため、良好なシール性を維持するこ
とができる。その結果、例えば車両が悪路等を走行する
場合に、酸素センサ１が被水又は水没したときでも、酸
素濃度を好適に測定する能力を維持することができると
いう顕著な効果を奏する。
【００３１】また、この様に、テフロン部材３７を内筒
３３と外筒３９との間に配置する構成の場合は、内筒３
３及び外筒３９が多少の弾力性を有するので、排気管か
らの熱の繰り返し応力を受けても緩みにくいという利点
もある。次に、前記実施例１の酸素センサの防水構造の
効果を確認するために行った実験例について説明する。 ＜実験例＞ まず、使用環境（車体床下にセンサ装着）での飛石の
シュミレートを説明する。
３３と外筒３９との間に配置する構成の場合は、内筒３
３及び外筒３９が多少の弾力性を有するので、排気管か
らの熱の繰り返し応力を受けても緩みにくいという利点
もある。次に、前記実施例１の酸素センサの防水構造の
効果を確認するために行った実験例について説明する。 ＜実験例＞ まず、使用環境（車体床下にセンサ装着）での飛石の
シュミレートを説明する。
【００３２】図４（ａ）に示す様に、横向きに固定した
酸素センサの金属筒体に、高さ２ｍの位置から、重さ約
２０ｇの鉄球を垂直に落下させ、金属筒体をその軸方向
と垂直に打撃する。打撃する箇所は、第１の金属筒体及
び第２の金属筒体の嵌合部と、第２の金属筒体後端側の
リード線のシール部分の２箇所とする。打撃する回数
は、前記２箇所に最大２００回とし、５０回毎に、下記
の水没試験を実施し、前記の鉄球の落下衝撃によるセン
サの防水性の劣化程度を調査した。
酸素センサの金属筒体に、高さ２ｍの位置から、重さ約
２０ｇの鉄球を垂直に落下させ、金属筒体をその軸方向
と垂直に打撃する。打撃する箇所は、第１の金属筒体及
び第２の金属筒体の嵌合部と、第２の金属筒体後端側の
リード線のシール部分の２箇所とする。打撃する回数
は、前記２箇所に最大２００回とし、５０回毎に、下記
の水没試験を実施し、前記の鉄球の落下衝撃によるセン
サの防水性の劣化程度を調査した。
【００３３】次に、使用環境（車体床下にセンサ装
着）での水没のシュミレートを説明する。図４（ｂ）に
示す様に、センサを水槽の底部に取り付けて、先端の素
子部分をバーナーの還元雰囲気で加熱し、センサ出力を
監視する。同時にセンサの主体金具（六角部座温）が４
００℃に到達した時点で、水槽上部のシャワーから注水
し、センサを１分間水没させる。この時の六角部座温及
び注水の状態を、図５（ａ），（ｂ）に示す。
着）での水没のシュミレートを説明する。図４（ｂ）に
示す様に、センサを水槽の底部に取り付けて、先端の素
子部分をバーナーの還元雰囲気で加熱し、センサ出力を
監視する。同時にセンサの主体金具（六角部座温）が４
００℃に到達した時点で、水槽上部のシャワーから注水
し、センサを１分間水没させる。この時の六角部座温及
び注水の状態を、図５（ａ），（ｂ）に示す。
【００３４】そして、このサイクルを１００サイクル実
施し、その間のセンサ出力の低下がないか監視する。こ
の結果を（後述する実施例２の実験結果も合わせて）、
嵌合部分にテフロン部材がない従来例とともに、下記表
１に示す。尚、ここで、センサの防水性が良好であれ
ば、図５（ｃ）の実線に示す様に、センサの出力は約
１.０Ｖで安定するが、防水性が劣化すると、内部に水
が浸入する結果、図５（ｃ）の点線で示す様に、出力が
低下する。
施し、その間のセンサ出力の低下がないか監視する。こ
の結果を（後述する実施例２の実験結果も合わせて）、
嵌合部分にテフロン部材がない従来例とともに、下記表
１に示す。尚、ここで、センサの防水性が良好であれ
ば、図５（ｃ）の実線に示す様に、センサの出力は約
１.０Ｖで安定するが、防水性が劣化すると、内部に水
が浸入する結果、図５（ｃ）の点線で示す様に、出力が
低下する。
【００３５】
【表１】
【００３６】この実験例から明らかな様に、本実施例の
酸素センサの防水構造は、嵌合部分にテフロン部材を配
設してあるので、飛石等の頻繁な打撃に対しても防水性
が劣化せず好適であるが、テフロン部材が配設していな
い従来例は、防水性が劣るので好ましくない。 （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。
酸素センサの防水構造は、嵌合部分にテフロン部材を配
設してあるので、飛石等の頻繁な打撃に対しても防水性
が劣化せず好適であるが、テフロン部材が配設していな
い従来例は、防水性が劣るので好ましくない。 （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。
【００３７】図２に示す様に、本実施例の酸素センサ５
１では、前記実施例１と同様に、固体電解質からなる検
出素子５３は、主体金具５５内に固定されており、この
主体金具５５の上部に、内筒５７が取り付けられるとと
もに、内筒５７の上部に外筒５９が外嵌されている。そ
して、内筒５７の上部と外筒５９との間の空間６１に
は、セラミックセパレータ６３及びグロメットゴム６５
が配置されている。
１では、前記実施例１と同様に、固体電解質からなる検
出素子５３は、主体金具５５内に固定されており、この
主体金具５５の上部に、内筒５７が取り付けられるとと
もに、内筒５７の上部に外筒５９が外嵌されている。そ
して、内筒５７の上部と外筒５９との間の空間６１に
は、セラミックセパレータ６３及びグロメットゴム６５
が配置されている。
【００３８】特に本実施例では、図３（ｂ）にも示す様
に、内筒５７と外筒５９とが重なる隙間に、内径１２mm
×厚さ１.０mm×幅１３mmの円筒状（加締め前）で、通
気性及び非透水性の多孔質テフロンからなるテフロン部
材６７が配設され、このテフロン部材６７が配設された
箇所（上下２箇所Ｃ，Ｄ）において、外筒５９の外側か
ら径方向に圧力が加えられて加締められている。
に、内筒５７と外筒５９とが重なる隙間に、内径１２mm
×厚さ１.０mm×幅１３mmの円筒状（加締め前）で、通
気性及び非透水性の多孔質テフロンからなるテフロン部
材６７が配設され、このテフロン部材６７が配設された
箇所（上下２箇所Ｃ，Ｄ）において、外筒５９の外側か
ら径方向に圧力が加えられて加締められている。
【００３９】また、本実施例では、前記２箇所Ｃ，Ｄの
加締め部分に挟まれた位置Ｅにて、内筒５７に直径２.
０mmの円形の通気孔７１が形成されるとともに、外筒５
９に直径１.５mmの円形の通気孔７３が形成されてい
る。尚、この内筒５７及び外筒５９に設けられた通気孔
７１，７３は、同軸に配置されるとともに、各々内筒５
７及び外筒５９の周方向に、４個づつ形成されている。
加締め部分に挟まれた位置Ｅにて、内筒５７に直径２.
０mmの円形の通気孔７１が形成されるとともに、外筒５
９に直径１.５mmの円形の通気孔７３が形成されてい
る。尚、この内筒５７及び外筒５９に設けられた通気孔
７１，７３は、同軸に配置されるとともに、各々内筒５
７及び外筒５９の周方向に、４個づつ形成されている。
【００４０】この様に本実施例では、内筒５７と外筒５
９との嵌合部分に、通気性及び非透水性のテフロン部材
６７が配置されるとともに、この嵌合部分で、通気孔７
１，７３を挟んで２箇所Ｃ，Ｄにて径方向に加締められ
ている。従って、前記実施例１と同様に、酸素センサ５
１が横方向の外力を受けて内筒５７や外筒５９が変形し
た場合でも、良好なシール性を維持することができると
ともに、空気が通過できる多孔質テフロンを用いたの
で、センサ内部の大気の循環を促進することができる。
つまり、通気孔７１，７３及び多孔質テフロンによっ
て、内側の電極に基準酸素源として（排気ガスが混入し
ない）新鮮な大気を導入することができるので、酸素濃
度を正確に検出することができるという利点がある。
９との嵌合部分に、通気性及び非透水性のテフロン部材
６７が配置されるとともに、この嵌合部分で、通気孔７
１，７３を挟んで２箇所Ｃ，Ｄにて径方向に加締められ
ている。従って、前記実施例１と同様に、酸素センサ５
１が横方向の外力を受けて内筒５７や外筒５９が変形し
た場合でも、良好なシール性を維持することができると
ともに、空気が通過できる多孔質テフロンを用いたの
で、センサ内部の大気の循環を促進することができる。
つまり、通気孔７１，７３及び多孔質テフロンによっ
て、内側の電極に基準酸素源として（排気ガスが混入し
ない）新鮮な大気を導入することができるので、酸素濃
度を正確に検出することができるという利点がある。
【００４１】また、前記実施例１と同様に、熱の繰り返
し応力に対する耐久性に優れているという効果もある。
尚、本実施例についても、前記実験例と同様な実験を行
ったところ、前記表１に示す様に、同様な結果を得た。
し応力に対する耐久性に優れているという効果もある。
尚、本実施例についても、前記実験例と同様な実験を行
ったところ、前記表１に示す様に、同様な結果を得た。
【００４２】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。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場合でも、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下側などに配置さ
れても十分にその機能を発揮できる。
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。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場合でも、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下側などに配置さ
れても十分にその機能を発揮できる。
【００４３】また、前記実施例とは別に、外筒及び内筒
との隙間に配置する非透水性部材としてテフロン系部材
を用いるとともに、セパレータとしてセラミック製部材
を用い、更にグロメットゴムの代わりにテフロン系の部
材を用いる場合は、防水性に優れているので、センサの
全長を短縮できるという利点がある。例えば従来センサ
の全長６０mmのものを５３mmに短縮できる。この全長が
短縮できることは、特に車両の床下における取り回しが
楽になるとともに、センサ自体に飛石を受けたときに受
けるモーメントを減少でき、変形が少なくなるという効
果がある。
との隙間に配置する非透水性部材としてテフロン系部材
を用いるとともに、セパレータとしてセラミック製部材
を用い、更にグロメットゴムの代わりにテフロン系の部
材を用いる場合は、防水性に優れているので、センサの
全長を短縮できるという利点がある。例えば従来センサ
の全長６０mmのものを５３mmに短縮できる。この全長が
短縮できることは、特に車両の床下における取り回しが
楽になるとともに、センサ自体に飛石を受けたときに受
けるモーメントを減少でき、変形が少なくなるという効
果がある。
【００４４】
【発明の効果】以上詳述した様に、請求項１の発明で
は、第１の金属筒体と第２の金属筒体との嵌合部分に非
透水性部材が配置され、しかもこの非透水性部材が配置
された両金属筒体の嵌合部分では、少なくとも１箇所が
径方向に加締められている。更に、前記非透水性部材よ
り先端側の前記第１の金属筒体と前記第２の金属筒体と
が重なる側部にて、径方向に加締められている。
は、第１の金属筒体と第２の金属筒体との嵌合部分に非
透水性部材が配置され、しかもこの非透水性部材が配置
された両金属筒体の嵌合部分では、少なくとも１箇所が
径方向に加締められている。更に、前記非透水性部材よ
り先端側の前記第１の金属筒体と前記第２の金属筒体と
が重なる側部にて、径方向に加締められている。
【００４５】従って、酸素センサが横方向の外力を受け
て金属筒体が変形した場合でも、この径方向に加締めら
れた非透水性部材が緩衝となって、水が浸入する様な隙
間ができず、そのため、良好なシール性を維持すること
ができる。つまり、酸素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。
て金属筒体が変形した場合でも、この径方向に加締めら
れた非透水性部材が緩衝となって、水が浸入する様な隙
間ができず、そのため、良好なシール性を維持すること
ができる。つまり、酸素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。
【００４６】また、この様に、非透水性部材を両金属筒
体の間に配置する構成の場合は、両金属筒体が多少の弾
力性を有するので、例えば排気管からの熱の繰り返し応
力を受けても緩みにくいという利点もある。請求項２の
発明では、特に固体電解質を用いた酸素センサの場合
に、横方向の外力を受けて金属筒体が変形しても、シー
ル性が損なわれないので、たとえ酸素センサが被水又は
水没した場合でも、酸素濃度を好適に測定する能力を維
持することができる。
体の間に配置する構成の場合は、両金属筒体が多少の弾
力性を有するので、例えば排気管からの熱の繰り返し応
力を受けても緩みにくいという利点もある。請求項２の
発明では、特に固体電解質を用いた酸素センサの場合
に、横方向の外力を受けて金属筒体が変形しても、シー
ル性が損なわれないので、たとえ酸素センサが被水又は
水没した場合でも、酸素濃度を好適に測定する能力を維
持することができる。
【００４７】請求項３の発明では、非透水性部材に通気
性があり、しかも両金属筒体の非透水性部材と接する部
分に通気孔が設けてあるので、金属筒体が変形してもシ
ール性が損なわれないだけでなく、センサ内部の大気の
循環を促進することができる。つまり、固体電解質を用
いた酸素センサの場合に、内側の電極に基準酸素源とし
てより新鮮な大気を導入することができるので、酸素濃
度を正確に検出することができる。
性があり、しかも両金属筒体の非透水性部材と接する部
分に通気孔が設けてあるので、金属筒体が変形してもシ
ール性が損なわれないだけでなく、センサ内部の大気の
循環を促進することができる。つまり、固体電解質を用
いた酸素センサの場合に、内側の電極に基準酸素源とし
てより新鮮な大気を導入することができるので、酸素濃
度を正確に検出することができる。
【００４８】請求項４の発明では、特に両金属筒体の嵌
合部分に対し、少なくとも２箇所を径方向に加締めると
ともに、この加締め箇所の間にて両金属筒体に通気孔を
設けてあるので、十分な通気性及びシール性を確保でき
る。請求項５の発明では、非透水性部材として、耐熱性
に優れたフッ素樹脂を主成分とする部材を使用するの
で、特に高温で使用する場合に、高いシール性を維持す
ることができる。
合部分に対し、少なくとも２箇所を径方向に加締めると
ともに、この加締め箇所の間にて両金属筒体に通気孔を
設けてあるので、十分な通気性及びシール性を確保でき
る。請求項５の発明では、非透水性部材として、耐熱性
に優れたフッ素樹脂を主成分とする部材を使用するの
で、特に高温で使用する場合に、高いシール性を維持す
ることができる。
【００４９】請求項６の発明では、非透水性部材とし
て、筒状の部材を使用するので、酸素センサの防水構造
の形成が簡易化されるという利点がある。
て、筒状の部材を使用するので、酸素センサの防水構造
の形成が簡易化されるという利点がある。
【図１】 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２】 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３】 （ａ）は実施例１の酸素センサの要部を拡大
して示す説明図、（ｂ）は実施例２の酸素センサの要部
を拡大して示す説明図である。
して示す説明図、（ｂ）は実施例２の酸素センサの要部
を拡大して示す説明図である。
【図４】 実験方法を示し、（ａ）は打撃によるシュミ
レートを示す説明図、（ｂ）は水没によるシュミレート
を示す説明図である。
レートを示す説明図、（ｂ）は水没によるシュミレート
を示す説明図である。
【図５】 実験方法を示し、（ａ）は六角部座温の変化
を示すグラフ、（ｂ）は注水状態を示すグラフ、（ｃ）
はセンサ出力の変化を示すグラフである。
を示すグラフ、（ｂ）は注水状態を示すグラフ、（ｃ）
はセンサ出力の変化を示すグラフである。
【図６】 従来の酸素センサの説明図である。
１，５１…酸素センサ ３，５３…検出
素子 １３，１４，１５，１６…リード線 ３３，５７…内
筒 ３７，６７…テフロン部材 ３９，５９…外
筒 ７１，７３…通気孔
素子 １３，１４，１５，１６…リード線 ３３，５７…内
筒 ３７，６７…テフロン部材 ３９，５９…外
筒 ７１，７３…通気孔
フロントページの続き
(72)発明者 山田 康弘
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
(72)発明者 土田 貴人
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
(72)発明者 大月 正一
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 実開 平２−146364（ＪＰ，Ｕ)
鈴木雅寿，Ｏ２センサの現状と将来,
自動車技術，日本，1994年 ８月 １
日，48／８，６−13
(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第１の金属筒体と、該第１の
金属筒体に嵌合する第２の金属筒体と、を備えた酸素セ
ンサの防水構造において、 嵌合して重なり合う前記第１の金属筒体と前記第２の金
属筒体との間に、非透水性部材を配置するとともに、該
非透水性部材を配置した前記両金属筒体の嵌合部分に対
し、少なくとも１箇所を径方向に加締め、 更に、前記透水性部材より先端側の前記第１の金属筒体
と前記第２の金属筒体とが重なる側部にて、径方向に加
締めた ことを特徴とする酸素センサの防水構造。 - 【請求項２】 内外面に電極層を有する一端が閉塞され
た固体電解質からなる酸素濃度検出素子と、 該酸素濃度検出素子の少なくとも後端側を収容する筒状
の第１の金属筒体と、 前記酸素濃度検出素子の電気出力を外部に取り出すリー
ド線を収容し、前記第１の金属筒体に嵌合する第２の金
属筒体と、 を備えたことを特徴とする前記請求項１記載の酸素セン
サの防水構造。 - 【請求項３】 前記非透水性部材が通気性を有するとと
もに、該非透水性部材を配置した前記両金属筒体の嵌合
部分に、各々通気孔を形成したことを特徴とする前記請
求項２記載の酸素センサの防水構造。 - 【請求項４】 前記通気性を有する非透水性部材を配置
した前記両金属筒体の嵌合部分に対し、少なくとも２箇
所を径方向に加締めるとともに、該加締め箇所の間にて
前記両金属筒体の各々に通気孔を形成したことを特徴と
する前記請求項３記載の酸素センサの防水構造。 - 【請求項５】 前記非透水性部材は、フッ素樹脂を主成
分とすることを特徴とする前記請求項１〜４のいずれか
記載の酸素センサの防水構造。 - 【請求項６】 前記非透水性部材は、前記両金属筒体の
間に配置される円筒状の部材であることを特徴とする前
記請求項１〜５のいずれか記載の酸素センサの防水構
造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28990594A JP3483960B2 (ja) | 1994-11-24 | 1994-11-24 | 酸素センサの防水構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28990594A JP3483960B2 (ja) | 1994-11-24 | 1994-11-24 | 酸素センサの防水構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08145939A JPH08145939A (ja) | 1996-06-07 |
| JP3483960B2 true JP3483960B2 (ja) | 2004-01-06 |
Family
ID=17749292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28990594A Expired - Fee Related JP3483960B2 (ja) | 1994-11-24 | 1994-11-24 | 酸素センサの防水構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3483960B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0918215B1 (en) | 1997-11-21 | 2004-04-07 | Denso Corporation | Gas sensor |
| JP5770663B2 (ja) * | 2012-03-21 | 2015-08-26 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
| JP6607797B2 (ja) | 2016-01-27 | 2019-11-20 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
| JP6859217B2 (ja) * | 2017-07-04 | 2021-04-14 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
-
1994
- 1994-11-24 JP JP28990594A patent/JP3483960B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 鈴木雅寿，Ｏ２センサの現状と将来，自動車技術，日本，１９９４年 ８月 １日，４８／８，６−１３ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08145939A (ja) | 1996-06-07 |
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