JP3529538B2 - Sensor and manufacturing method thereof - Google Patents

Sensor and manufacturing method thereof

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JP3529538B2
JP3529538B2 JP06876496A JP6876496A JP3529538B2 JP 3529538 B2 JP3529538 B2 JP 3529538B2 JP 06876496 A JP06876496 A JP 06876496A JP 6876496 A JP6876496 A JP 6876496A JP 3529538 B2 JP3529538 B2 JP 3529538B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、中空のセラミッ
クス製ホルダーの内部に、セラミック基板に設けた検出
素子を固着したセンサーの構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a sensor in which a detection element provided on a ceramic substrate is fixed inside a hollow ceramic holder.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、例えば酸素センサーとして、
セラミックス基板技術を利用してセラミック基板に検出
素子を形成し、この検出素子を、熱膨張差による応力を
緩和するためセラミックス部材に固定した上で、このセ
ラミックス部材を金属製ハウジング内に格納する手法が
知られている(特開平3−246458号公報)。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, as an oxygen sensor,
A method of forming a detection element on a ceramic substrate using the ceramics substrate technology, fixing the detection element to a ceramic member to relieve the stress due to the difference in thermal expansion, and then storing the ceramic member in a metal housing. Is known (Japanese Patent Laid-Open No. 3-246458).

【0003】また、セラミックス基板を金属製ハウジン
グに固定する方法としては、とくに耐熱性と気密性とを
要求される排気ガス用酸素センサー(例えば、特開昭6
2−148849号公報に記載の空燃比センサー)にお
いて、熱膨張差を緩和するために充填層による保持と耐
熱ガラスによるガラスシール(封着)とを組み合わせた
手法が公知である(特開平3−257357号公報)。
Further, as a method of fixing the ceramics substrate to the metal housing, an oxygen sensor for exhaust gas, which is particularly required to have heat resistance and airtightness (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-58242).
In the air-fuel ratio sensor described in JP-A-2-148849), there is known a method in which retention by a filling layer and glass seal (sealing) by heat-resistant glass are combined in order to reduce the difference in thermal expansion (Japanese Patent Laid-Open No. 3-12848). No. 257357).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の手法で
は、セラミックス製部材と検出素子を形成するセラミッ
クス基体との材質が異なる場合、あるいは耐熱衝撃、耐
振動ならびに耐衝撃を要する場合においては、つぎの問
題が生じる。すなわち、熱膨張率の違いにより冷熱サイ
クル時に検出素子に熱応力が生じたり、あるいは振動・
衝撃により頻繁に荷重が加わるような使用条件では、充
填層による検出素子の固着に緩みが生じて、徐々に固着
が弱くなり検出素子が振動したりする。この結果、クラ
ックが発生したり、あるいは電線が破断したりする不具
合が生じ易い。
However, according to the conventional method, when the materials of the ceramic member and the ceramic substrate forming the detection element are different from each other, or when thermal shock resistance, vibration resistance and shock resistance are required, the following method is used. Problem arises. That is, due to the difference in the coefficient of thermal expansion, thermal stress may be generated in the detection element during cooling / heating cycles, or
Under a use condition in which a load is frequently applied due to impact, the fixation of the detection element by the filling layer is loosened, the adhesion is gradually weakened, and the detection element vibrates. As a result, defects such as cracks or electric wire breakage are likely to occur.

【0005】この発明の目的は、セラミックス製ホルダ
ーとセラミック基板に設けた検出素子との間を充填する
充填層が、冷熱サイクル時の熱応力、あるいは振動・衝
撃により加わる繰り返しの荷重に対し十分な耐久性を有
し、検出素子の保持力を長期間に渡って維持できるセン
サーの提供にある。
An object of the present invention is that the filling layer filling the space between the ceramic holder and the detecting element provided on the ceramic substrate is sufficient for repeated stress applied by thermal stress or vibration / shock during the thermal cycle. It is intended to provide a sensor having durability and capable of maintaining the holding force of a detection element for a long period of time.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、中空のセラミックス製ホルダーの内部に、セラミッ
ク基板の一端に検出部を設けた検出素子と、該検出素子
の他端から伸びる電極線と、該電極線の少なくとも一部
および検出素子の他端部と前記ホルダーとの間を封着す
るガラス層と、前記ホルダーと前記検出素子との間を充
填する充填層とを備えたセンサーにおいて、前記充填層
は、ガラスとセラミックスとの混合物からなり、かつ、
検出素子の一端側に配される一端側充填層のガラス含有
率を、検出素子の他端側充填層のガラス含有率よりも小
さくしたことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a detection element having a detection portion provided at one end of a ceramic substrate inside a hollow ceramic holder, and an electrode extending from the other end of the detection element. A sensor including a wire, a glass layer that seals between at least a part of the electrode wire and the other end of the detection element and the holder, and a filling layer that fills between the holder and the detection element. In, the filling layer is made of a mixture of glass and ceramics, and
It is characterized in that the glass content rate of the one end side filling layer disposed on one end side of the detection element is made smaller than the glass content rate of the other end side filling layer of the detection element.

【0007】ここで充填層は、検出素子の検出部側の一
端側充填層と、電極線の取り出し側の他端側充填層との
2層から形成されてもよく、これらの間に中間層を設け
た3層以上から形成されてもよい。また、ガラス含有率
が検出素子の一端側に向かうにつれて漸次少なくなるよ
うにガラス濃度に勾配を設けてもよい。なお、ガラス
は、ガラスシール時に結晶化の進む、いわゆる結晶化ガ
ラスであっても、それ以外の非晶質ガラスであってもよ
い。
Here, the filling layer may be formed of two layers, one filling layer on one side of the detecting portion of the detection element and the other filling layer on the other side of the extraction side of the electrode wire, and an intermediate layer between them. It may be formed from three layers or more. Further, a gradient may be provided in the glass concentration so that the glass content rate gradually decreases toward the one end side of the detection element. Note that the glass may be so-called crystallized glass that crystallizes at the time of glass sealing, or may be other amorphous glass.

【0008】請求項2に記載の発明は、検出素子の検出
部側に充填される一端側充填層のガラス含有率を30重
量%以上、70重量%未満としてことを要旨としてい
る。これは、ガラス含有率が30重量%未満であると充
填層の固着強度が弱く、冷熱サイクル時にセンサーが反
り、あるいは振動・衝撃により充填層が緩んで検出素子
が破損したり、電極線に荷重がかかり断線し易いためで
ある。また、70重量%未満とするのは、これ以上であ
ると充填層の保持力が強すぎて、100%封着ガラスを
用いたときと同様に充填層あるいは検出素子にクラック
が生じ易くなるという理由による。
A second aspect of the present invention is characterized in that the glass content rate of the one end side filling layer filled in the detecting portion side of the detecting element is 30% by weight or more and less than 70% by weight. This is because when the glass content is less than 30% by weight, the fixing strength of the filling layer is weak, the sensor warps during the heat cycle, or the filling layer is loosened due to vibration or shock and the detection element is damaged, or the electrode wire is loaded. This is because the wire is easily broken and easily broken. On the other hand, if the amount is less than 70% by weight, the holding force of the filling layer is too strong and cracks are likely to occur in the filling layer or the detection element as in the case of using 100% sealing glass. It depends on the reason.

【0009】請求項3に記載の発明は、充填層を形成す
るセラミックスの材質は、滑石を主成分とする。これ
は、充填層に十分な耐熱性と柔軟性を兼ね備えた保持を
実現することを目的としており、他にマグネシア等も適
用できる。また、充填層の熱膨張率を、通常、アルミ
ナ、ジルコニアまたはこれらの混合物で形成されるホル
ダーおよび検出素子の熱膨張に近づけることを主眼とし
て、滑石、マグネシアまたはこれらの混合物等の柔らか
い鉱物と、アルミナ、ジルコニアまたはこれらの混合物
等を添加した材質も好適に用いられる。
According to the third aspect of the invention, the material of the ceramic forming the filling layer is talc as a main component. This is for the purpose of realizing the holding of the filling layer having both sufficient heat resistance and flexibility, and magnesia or the like can also be applied. Further, the thermal expansion coefficient of the filling layer is usually alumina, zirconia or a soft mineral such as talc, magnesia or a mixture thereof with the main object of approaching the thermal expansion of a holder and a detection element formed of a mixture thereof. A material to which alumina, zirconia, or a mixture thereof is added is also suitably used.

【0010】請求項4に記載の発明では、前記検出素子
は、セラミック基板に発熱パターンを形成したヒーター
素子に接着したヒーター付き検出素子であることを特徴
とする。
According to a fourth aspect of the present invention, the detection element is a detection element with a heater adhered to a heater element having a heating pattern formed on a ceramic substrate.

【0011】請求項5に記載のセンサーの製造方法は、
中空のセラミックス製ホルダー内部に、セラミック基板
の一端に検出部を設けた検出素子を同軸的に遊嵌させ、
前記検出素子と前記ホルダーとの隙間に、ガラス含有率
の低いガラスとセラミックスとの混合粉末、ガラス含有
率の高いガラスとセラミックスとの混合粉末およびガラ
ス粉末を、少なくとも3層以上、順次に充填した後に、
該ガラス粉末のガラス軟化点以上の温度で温度処理し
て、一端側充填層、他端側充填層およびガラス層を同時
に形成させることを特徴とする。
A method for manufacturing a sensor according to claim 5 is
Inside the hollow ceramic holder, a detection element provided with a detection portion at one end of a ceramic substrate is coaxially loosely fitted,
At least three layers or more were sequentially filled in the gap between the detection element and the holder with a mixed powder of glass and ceramics having a low glass content, a mixed powder of glass and ceramics having a high glass content, and a glass powder. later,
It is characterized in that the one end side filling layer, the other end side filling layer and the glass layer are simultaneously formed by performing a temperature treatment at a temperature equal to or higher than the glass softening point of the glass powder.

【0012】[0012]

【発明の作用および効果】請求項1の構成では、充填層
はガラスとセラミックスとの混合物からなり、適当な混
合割合を選択することによりホルダーによる検出素子の
保持力を適性に設定できる。このため、熱応力による検
出素子の反りや振動・衝撃による検出素子の振れによ
り、ガラス層あるいは検出素子にクラックが発生するこ
とを有効に防止できる。これに対し、ガラス層で検出素
子をホルダーに固着した場合には、ガラス層による固着
力が強すぎ、またガラス層はもろいため、熱応力による
検出素子の反りや振動・衝撃による検出素子の振れによ
り、ガラス層あるいは検出素子にクラックが発生し易
い。
In the structure of the first aspect, the filling layer is made of a mixture of glass and ceramics, and the holding force of the detection element by the holder can be set appropriately by selecting an appropriate mixing ratio. Therefore, it is possible to effectively prevent a crack from occurring in the glass layer or the detection element due to the warp of the detection element due to thermal stress or the deflection of the detection element due to vibration or impact. On the other hand, when the detection element is fixed to the holder with the glass layer, the adhesion force due to the glass layer is too strong and the glass layer is fragile, so the detection element warps due to thermal stress and the detection element shakes due to vibration or shock. Therefore, cracks are likely to occur in the glass layer or the detection element.

【0013】また、検出素子の一端側に配される一端側
充填層のガラス含有率を、検出素子の前記電極線の取り
出し側、すなわち他端側充填層のガラス含有率よりも小
さくしているので、充填層の保持力を検出素子の一端側
部へ行くほど弱くなるように設定できる。このため、検
出素子に発生する特有の振れを減衰して振動・衝撃に対
する耐久性を向上させる効果が得られる。
Further, the glass content rate of the one end side filling layer disposed on one end side of the detection element is made smaller than the glass content rate of the electrode wire extraction side of the detection element, that is, the other end side filling layer. Therefore, the coercive force of the filling layer can be set to be weaker toward the one end side of the detection element. Therefore, it is possible to obtain the effect that the characteristic vibration generated in the detection element is attenuated and the durability against vibration and impact is improved.

【0014】請求項2の構成では、検出素子を良好に保
持するとともに、充填材による応力緩和をより好適に発
現できる。請求項3の構成では、充填材として耐熱性に
優れ、かつ、モース硬度1の極めて軟らかい鉱物である
滑石を用いることにより、熱衝撃、振動・衝撃に対する
緩衝効果をより良好に得られる。
According to the structure of claim 2, the detection element can be favorably held, and the stress relaxation by the filling material can be exhibited more preferably. According to the third aspect of the present invention, by using talc which is a very soft mineral having excellent heat resistance and Mohs hardness of 1 as the filler, a better cushioning effect against thermal shock, vibration and shock can be obtained.

【0015】請求項4の構成では、ヒーターに通電して
センサーを活性化温度に迅速に昇温できる。請求項5の
構成では、請求項1〜4のいずれかに記載のセンサーの
製造が容易にできる。
According to the structure of claim 4, by energizing the heater, the temperature of the sensor can be quickly raised to the activation temperature. With the configuration of claim 5, the sensor according to any one of claims 1 to 4 can be easily manufactured.

【0016】[0016]

【実施例】本発明の実施例を図1、図2に従って説明す
る。この実施例では、センサー100は、ガス成分また
はその濃度を検出するための板状を呈する検出素子2
を、該検出素子2と同一形状のヒーター素子3と接着し
てヒーター付き検出素子20に形成し、円筒状の耐熱セ
ラミックス製ホルダー4内に固着してなる。このセンサ
ー100は、図3に示す如く、内燃機関の排出ガス中の
酸素濃度を検出するための酸素センサープラグとして組
み付けられる。
Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the sensor 100 has a plate-like detection element 2 for detecting a gas component or its concentration.
Is bonded to a heater element 3 having the same shape as that of the detection element 2 to form a detection element 20 with a heater, which is fixed in a cylindrical heat-resistant ceramic holder 4. As shown in FIG. 3, this sensor 100 is assembled as an oxygen sensor plug for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas of an internal combustion engine.

【0017】検出素子2は、例えばジルコニア(ZrO
2 )製の帯板状セラミックス基板21の一端に、酸素濃
度基準極と酸素濃度検出極を白金ペーストを厚膜印刷に
より付着させ、酸素の濃淡により両極間のジルコニアに
電流が流れることを利用する構成を有する。セラミック
ス基板21には、同様にリードパターンが印刷され、該
リードパターンには白金の電極線22が接続され、電極
線22には金属端子23がスポット溶接されている。
The detecting element 2 is, for example, zirconia (ZrO).
2) An oxygen concentration reference electrode and an oxygen concentration detection electrode are attached to one end of the strip-shaped ceramic substrate 21 made of platinum by thick film printing, and it is used that a current flows through zirconia between the electrodes due to the concentration of oxygen. Have a configuration. Similarly, a lead pattern is printed on the ceramic substrate 21, a platinum electrode wire 22 is connected to the lead pattern, and a metal terminal 23 is spot-welded to the electrode wire 22.

【0018】ヒーター素子3は、例えばアルミナ製のセ
ラミックス基板31に白金ペーストを厚膜印刷すること
により、ヒーター発熱パターンおよびこれに接続するリ
ードパターンを形成し、その上に別のセラミックス基板
を積層し、一体焼成する。このリードパターンに白金の
電極線32を接続させ、さらに該電極線32に金属端子
33をスポット溶接してなる。
In the heater element 3, a heater heating pattern and a lead pattern connected to the heater heating pattern and lead patterns connected to the heater heating pattern are formed by printing a platinum paste on a ceramic substrate 31 made of alumina, for example, and another ceramic substrate is laminated thereon. , Fire together. A platinum electrode wire 32 is connected to this lead pattern, and a metal terminal 33 is spot-welded to the electrode wire 32.

【0019】検出素子2およびヒーター素子3は重ねて
接着されて、四角柱状の前記ヒーター付き検出素子20
に成形されるとともに、該ヒーター付検出素子20の中
間より幾分一端側部には四角軸穴を有する円柱状のアル
ミナ製セラミックス碍管24が外嵌され、嵌合面が耐熱
接着剤で接着されている。
The detection element 2 and the heater element 3 are laminated and adhered to each other to form a square prism-shaped detection element 20 with a heater.
A cylindrical ceramic ceramic porcelain tube 24 having a square shaft hole is fitted on one end side of the detection element 20 with a heater, and the fitting surface is bonded with a heat-resistant adhesive. ing.

【0020】ホルダー4は、外周は一端側部41に径大
の鍔部42が設けられた円筒状を有し、内周は一端に内
周縁43が形成され他端にテーパー部44が設けられて
いる。ヒーター付き検出素子20は、一端側からホルダ
ー4内に差し込まれ、セラミックス碍管24が内周縁4
3に係合して同軸的に配されている。
The holder 4 has a cylindrical shape with an outer periphery having a large-diameter flange portion 42 provided at one end side portion 41, an inner periphery having an inner peripheral edge 43 formed at one end, and a tapered portion 44 provided at the other end. ing. The detection element 20 with a heater is inserted into the holder 4 from one end side, and the ceramic porcelain tube 24 is attached to the inner peripheral edge 4
3 and are coaxially arranged.

【0021】ヒーター付き検出素子20とホルダー4と
の隙間40には、その外周とホルダー4の内周との間
に、一端側から、ガラスとセラミックスとの混合物から
なりホルダー4とヒーター付き検出素子20との間を充
填する一端側充填層45および該一端側充填層45につ
づく他端側充填層46、並びに電極線32の少なくとも
一部およびヒーター付き検出素子20の他端部と前記ホ
ルダー4との間を封着するガラス層47が設けられてい
る。
In the gap 40 between the heater-equipped detection element 20 and the holder 4, between the outer circumference and the inner circumference of the holder 4, from one end side, the holder 4 and the heater-equipped detection element are made of a mixture of glass and ceramics. 20, the one end side filling layer 45 and the other end side filling layer 46 following the one end side filling layer 45, at least a part of the electrode wire 32, the other end portion of the detection element 20 with a heater, and the holder 4. A glass layer 47 is provided to seal the gap between them.

【0022】一端側充填層45、他端側充填層46およ
びガラス層47に使用されるガラスは、ホウケイ酸ガラ
ス、ホウ酸亜鉛ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、ホウ
ケイ酸亜鉛ガラス等が好適であり、充填層45、46に
使用されるセラミックス主材料としては、滑石が好適で
ある。一端側充填層45は、他端側充填層46よりガラ
ス含有率が低く設定してあり、ガラス含有率は30重量
%以上、70重量%未満であることが望ましい。
The glass used for the one end side filling layer 45, the other end side filling layer 46 and the glass layer 47 is preferably borosilicate glass, zinc borate glass, aluminosilicate glass, zinc borosilicate glass, and the like. Talc is suitable as the ceramic main material used for the filling layers 45 and 46. The glass content rate of the one end side filling layer 45 is set lower than that of the other end side filling layer 46, and the glass content rate is preferably 30% by weight or more and less than 70% by weight.

【0023】ホルダー4へのヒーター付き検出素子20
の固着はつぎのようになされる。縦に保持したホルダー
4内にヒーター付き検出素子20を挿入し、セラミック
ス碍管24を内周縁43に係合させ同軸的に保持する。
つぎに、隙間40に所定の割合でガラス粉末とセラミッ
クス粉末とを混合した充填層材料を詰め、つづいて、所
定の割合でガラス粉末とセラミックス粉末とを混合した
封着層材料を詰める。これを、加熱炉内で800℃、1
時間、加熱してガラスを溶融または軟化させ、ガラスシ
ールを行なう。
Detection element 20 with heater for holder 4
Is fixed as follows. The detection element 20 with a heater is inserted into the holder 4 which is held vertically, and the ceramic porcelain tube 24 is engaged with the inner peripheral edge 43 and held coaxially.
Next, the gap 40 is filled with a filling layer material in which glass powder and ceramics powder are mixed in a predetermined ratio, and subsequently, a sealing layer material in which glass powder and ceramics powder is mixed in a predetermined ratio. This in a heating furnace at 800 ℃, 1
The glass is sealed by heating for a time to melt or soften the glass.

【0024】表1は、一端側充填層45、他端側充填層
46およびガラス層47に使用したガラスと、その含有
重量%とをパラメータとした冷熱サイクル(700℃ま
で昇温100秒→120℃まで降温200秒の100サ
イクル繰り返し)による耐久試験、および加速度500
0Gの衝撃を毎分400回×30分間の衝撃試験の結果
を示し、表2は、この酸素センサーに使用されるガラス
A,B,C(表2に示す)の性質を示す。このデータ
は、耐久テスト品をテスト後に解体して、検出素子、ヒ
ーター素子、封着ガラスのクラックの発生状況から耐振
動性・耐衝撃性を評価したものである。
Table 1 shows a cooling / heating cycle (heating up to 700 ° C. for 100 seconds → 120) using as parameters the glass used for the one end side filling layer 45, the other end side filling layer 46 and the glass layer 47 and the content% by weight thereof. Endurance test by 100 cycles of cooling down to 200 ° C for 200 seconds, and acceleration of 500
The results of the impact test of 0 G impact at 400 times / minute × 30 minutes are shown, and Table 2 shows the properties of the glasses A, B, and C (shown in Table 2) used in this oxygen sensor. This data is obtained by disassembling the endurance test product after the test and evaluating the vibration resistance and impact resistance from the occurrence of cracks in the detection element, the heater element and the sealing glass.

【表1】 [Table 1]

【表2】 [Table 2]

【0025】このデータから判るように、検出素子を直
接に100%ガラスでセラミックス製ホルダーに固着さ
せた場合は、ガラスシールをしただけで検出素子または
ヒーター素子にクラックが入っている。また、検出素子
の周辺をすべて滑石のみで充填した場合は、衝撃試験を
行なうことにより電極線の破断またはヒーター素子が碍
管の近傍で破損するものがあった。
As can be seen from this data, when the detecting element is directly fixed to the ceramic holder with 100% glass, the detecting element or the heater element is cracked only by glass sealing. Further, when the entire periphery of the detection element was filled with only talc, there were some cases in which the electrode wire was broken or the heater element was damaged in the vicinity of the porcelain tube by conducting an impact test.

【0026】これは、衝撃試験後にセンサーを解体して
調べると充填層が全てなくなっており、空隙中で検出素
子が振動したため固着点である碍管の近傍で破損に到っ
たものと推察される。とくに、上部他端側充填層が、ガ
ラスの含有率30重量%以上、70重量%未満としたセ
ンサーは、衝撃試験においても検出素子に破損は見られ
ず良好な耐久性を示した。
It is presumed that, when the sensor was disassembled and examined after the impact test, all of the filling layer was lost, and the detection element vibrated in the void, so that damage was caused in the vicinity of the porcelain tube which is the fixing point. . In particular, the sensor in which the filling layer on the other end side of the upper portion had a glass content of 30% by weight or more and less than 70% by weight showed no damage to the detection element even in the impact test, and showed good durability.

【0027】この酸素センサーは、内燃機関への装着の
ため、図3に示す構造のセンサープラグに組み付けられ
る。主体金具1は、一端に後記するプロテクター15が
嵌着される径小筒部11、中間に排気路に設けたネジ穴
に螺着するためのネジ部12および六角部13、後端に
熱かしめによりホルダー4を主体金具1内に保持すると
ともに、袖管5を主体金具1に同軸的に連結するための
連結筒部6を有する。連結筒部6は、六角部13に連な
る基筒部61、肉薄の縮み筒部62、中間筒部63、お
よび肉薄のかしめ部64からなる。
This oxygen sensor is mounted on a sensor plug having a structure shown in FIG. 3 for mounting on an internal combustion engine. The metal shell 1 has a small-diameter cylindrical portion 11 to which a protector 15 described later is fitted at one end, a screw portion 12 and a hexagonal portion 13 for screwing into a screw hole provided in an exhaust passage in the middle, and heat staking at the rear end. Thus, the holder 4 is held in the metal shell 1 and the connecting tube portion 6 for coaxially connecting the sleeve tube 5 to the metal shell 1 is provided. The connecting tubular portion 6 is composed of a base tubular portion 61 connected to the hexagonal portion 13, a thin shrinking tubular portion 62, an intermediate tubular portion 63, and a thin caulking portion 64.

【0028】主体金具のネジ部12と六角部13との間
は径小に形成され、シールリング14が外嵌され、径小
筒部11には、二重構造で通気穴が設けられた円筒キャ
ップ状プロテクター15が嵌着されている。主体金具1
の内周は、ネジ部12の内周に位置し、前記ホルダー4
の先端部が遊嵌された小径部16、前記鍔部42が嵌め
込まれた中径部17、および前記連結筒部6の内周を形
成する大径部18となっており、小径部16と中径部1
7との間は、前記ホルダーの鍔部42の一端面に係合す
る係合段10が設けられている。
A small diameter is formed between the threaded portion 12 and the hexagonal portion 13 of the metal shell, a seal ring 14 is externally fitted, and the small-diameter tubular portion 11 is a cylinder having a double-structured ventilation hole. The cap-shaped protector 15 is fitted. Metal shell 1
The inner circumference of the holder is located on the inner circumference of the screw portion 12, and the holder 4
Of the small diameter portion 16 in which the tip end portion of the connecting portion 6 is loosely fitted, the middle diameter portion 17 in which the collar portion 42 is fitted, and the large diameter portion 18 which forms the inner circumference of the connecting tubular portion 6. Medium diameter part 1
An engaging step 10 that engages with one end surface of the collar portion 42 of the holder is provided between the engaging step 10 and the No. 7.

【0029】袖管5は、一端部51に薄肉の金属パイプ
の端部を拡開して設けたフランジ部52を有し、他端5
3に複数の矩形凹み54が周設されている。袖管5の他
端部53には、コネクター7が嵌着されている。コネク
ター7は、前記複数の矩形凹み54に係合する内側膨出
部71が周設された一端部72を有する外筒73と、該
外筒73の他端側内部に嵌着されたゴム製のコネクター
本体74とからなる。
The sleeve tube 5 has a flange portion 52 formed by expanding the end portion of a thin metal pipe at one end portion 51 and the other end portion 5
A plurality of rectangular recesses 54 are provided in the circumference of 3. The connector 7 is fitted to the other end portion 53 of the sleeve tube 5. The connector 7 includes an outer cylinder 73 having one end 72 around which an inner bulging portion 71 engages with the plurality of rectangular recesses 54, and a rubber member fitted inside the other end of the outer cylinder 73. And a connector body 74.

【0030】ホルダー4の中間部の外周と、主体金具1
の連結筒部6との間には、ステンレス(SUS403)
製の支持筒8が嵌め込まれている。支持筒8は、一端側
に、ホルダー4と基筒部61との間に介装され、ホルダ
ー4の軸心を主体金具1の軸心に一致させるための介装
筒部81を有する。支持筒8の他端側には、ホルダー4
と中間筒部63との間に設定された径大部82が設けら
れている。径大部82の外周側部は環状当接面83とな
っている。
The outer periphery of the middle portion of the holder 4 and the metal shell 1
Stainless steel (SUS403) between the connecting cylinder part 6
A support tube 8 made of metal is fitted therein. The support cylinder 8 has, on one end side, an interposed cylinder portion 81 that is interposed between the holder 4 and the base cylinder portion 61 and that matches the axis of the holder 4 with the axis of the metal shell 1. On the other end side of the support cylinder 8, the holder 4
The large diameter portion 82 is provided between the intermediate cylindrical portion 63 and the intermediate cylindrical portion 63. An outer peripheral side portion of the large diameter portion 82 is an annular contact surface 83.

【0031】この酸素センサの組み付けは、つぎのよう
になされる。プロテクター15を嵌着し溶接した主体金
具1に、ヒーター付き検出素子20を組み込んだホルダ
ー4を差し込に、係合段10に鍔部42の一端面を係合
させる。つぎに、主体金具1の内周とホルダー4の外周
との隙間に滑石25を充填し、つづいて支持筒8を嵌め
込む。つぎに、フランジ部52に袖管5の一端部を支持
筒8の他端部に突き合わせ、連結筒部6を内側に熱かし
めする。
The oxygen sensor is assembled as follows. The holder 4 incorporating the detection element 20 with a heater is inserted into the metal shell 1 in which the protector 15 is fitted and welded, and one end surface of the collar portion 42 is engaged with the engagement step 10. Next, a talc 25 is filled in a gap between the inner circumference of the metal shell 1 and the outer circumference of the holder 4, and then the support cylinder 8 is fitted therein. Next, one end of the sleeve tube 5 is abutted against the other end of the support cylinder 8 on the flange 52, and the connecting cylinder 6 is heat caulked inward.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明のセンサーの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a sensor of the present invention.

【図2】この発明のセンサーの組み付け図である。FIG. 2 is an assembly diagram of the sensor of the present invention.

【図3】この発明のセンサーを組み込んだセンサープラ
グの断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a sensor plug incorporating the sensor of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 主体金具 2 検出素子 3 ヒーター素子 4 セラミック製ホルダー 20 ヒーター付き検出素子 21 セラミックス基板 22 電極線 25 滑石 32 電極線 40 隙間 45 一端側充填層 46 他端側充填層 47 ガラス層 1 metal shell 2 detection element 3 heater elements 4 Ceramic holder 20 Detection element with heater 21 Ceramics substrate 22 electrode wire 25 talc 32 electrode wires 40 gap 45 Packing layer on one end side 46 Packing layer on the other end side 47 glass layer

フロントページの続き (72)発明者 都築 正詞 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 寺本 諭司 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6−27080(JP,A) 特開 平3−257357(JP,A) 特開 平3−167461(JP,A) 実開 平3−60059(JP,U) 実開 平3−60058(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 27/409 G01N 27/41 G01N 27/419 Front page continuation (72) Inventor Tsuzuki Orthodox 14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya City Japan Special Ceramics Co., Ltd. (72) Inventor Satoshi Teramoto 14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya Japan Special Ceramics Industry Within the corporation (56) References JP-A-6-27080 (JP, A) JP-A-3-257357 (JP, A) JP-A-3-167461 (JP, A) Actual Kaihei 3-60059 (JP, U) Actual Kaihei 3-60058 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 27/409 G01N 27/41 G01N 27/419

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 中空のセラミックス製ホルダーの内部
に、セラミック基板の一端に検出部を設けた検出素子
と、該検出素子の他端から伸びる電極線と、該電極線の
少なくとも一部および検出素子の他端部と前記ホルダー
との間を封着するガラス層と、前記ホルダーと前記検出
素子との間を充填する充填層とを備えたセンサーにおい
て、 前記充填層は、ガラスとセラミックスとの混合物からな
り、かつ、検出素子の一端側に配される一端側充填層の
ガラス含有率を、検出素子の他端側充填層のガラス含有
率よりも小さくしたことを特徴とするセンサー。
1. A detection element having a detection part provided at one end of a ceramic substrate inside a hollow ceramic holder, an electrode wire extending from the other end of the detection element, and at least a part of the electrode wire and the detection element. In a sensor comprising a glass layer sealing between the other end of the holder and the holder, and a filling layer filling between the holder and the detection element, the filling layer is a mixture of glass and ceramics. And a glass content rate of the one end side filling layer disposed on one end side of the detection element is smaller than a glass content rate of the other end side filling layer of the detection element.
【請求項2】 請求項1において、前記一端側充填層の
ガラス含有率は30重量%以上、70重量%未満である
ことを特徴とするセンサー。
2. The sensor according to claim 1, wherein a glass content rate of the one end side filling layer is 30% by weight or more and less than 70% by weight.
【請求項3】 請求項1または2において、前記充填層
を形成するセラミックスの材質は、滑石を主成分とする
ことを特徴とするセンサー。
3. The sensor according to claim 1, wherein the ceramic material forming the filling layer contains talc as a main component.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかにおいて、前記
検出素子は、セラミック基板に発熱パターンを形成した
ヒーター素子に接着した、ヒーター付き検出素子である
ことを特徴とするセンサー。
4. The sensor according to claim 1, wherein the detection element is a detection element with a heater, which is bonded to a heater element having a heating pattern formed on a ceramic substrate.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載のセンサ
ーの製造方法であって、中空のセラミックス製ホルダー
内部に、セラミック基板の一端に検出部を設けた検出素
子を同軸的に遊嵌させ、前記検出素子と前記ホルダーと
の隙間に、ガラス含有率の低い、ガラスとセラミックス
との混合粉末、ガラス含有率の高い、ガラスとセラミッ
クスとの混合粉末、および、ガラス粉末を、少なくとも
3層以上、順次に充填した後に、該ガラス粉末のガラス
軟化点以上の温度で熱処理して、一端側充填層、他端側
充填層およびガラス層を同時に形成させることを特徴と
するセンサーの製造方法。
5. The method for manufacturing a sensor according to claim 1, wherein a detection element having a detection portion provided at one end of a ceramic substrate is coaxially loosely fitted inside a hollow ceramic holder. In the gap between the detection element and the holder, at least three layers of a mixed powder of glass and ceramics having a low glass content, a mixed powder of glass and ceramics having a high glass content, and a glass powder are provided. As described above, the method for manufacturing a sensor, which comprises sequentially filling and then heat-treating at a temperature equal to or higher than the glass softening point of the glass powder to simultaneously form the one end side filling layer, the other end side filling layer and the glass layer.
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