JP3588848B2 - Oxygen concentration detector - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は,自動車用エンジンの空燃比制御等に使用する酸素濃度検出器に関する。
【0002】
【従来技術】
従来,図20に示すごとく,筒状のハウジング3と,該ハウジング3内に筒状の絶縁碍子9を介して挿入配置された検出素子4とよりなる酸素濃度検出器(後述の図3参照)がある。上記絶縁碍子9は,上記ハウジング3に設けられた傾斜状受面32によって支承されるテーパ部92を有する。
【0003】
上記絶縁碍子9は環状体であって,セラミック体よりなり,上記傾斜状受面32と当接するテーパ部92と,上記検出素子4のツバ部49を受ける受面91とを有する。上記テーパ部92及び受面91は,金属製のパッキン919,929において形成されている。
上記ツバ部49の上方には,図示を略した碍子が配置され,該碍子によって,パッド14及び粉体13が,検出素子4,絶縁碍子9及びハウジング3によって形成された空間に配設及び加圧充填されている。
【0004】
この時,絶縁碍子9には,主として3方向より力が作用する。
即ち,図21に示すごとく,検出素子4のツバ部49から,絶縁碍子9の受面91に対して作用する力であって,酸素濃度検出器の軸芯方向に対して直交する成分が,P1となる。
【0005】
もうひとつは,ハウジング3の傾斜状受面32より絶縁碍子9のテーパ部92に作用する力であって,上記軸芯方向に対して直交する成分がP2となる。
また,もうひとつは,上記粉体13より絶縁碍子9の上端面93に作用する力であって,上記軸芯方向に対して直交する成分がP3となる。
【0006】
これらの力は,P1が絶縁碍子9の外方向,P2及びP3が絶縁碍子9の内方向に作用する。よって,軸芯方向に対して直交する方向ということだけで考えれば上記3つの力は互いに相殺され,絶縁碍子9は力が作用していないのと同様の状態となる。
【0007】
【解決しようとする課題】
ところで,上記絶縁碍子9にかかる力は,上述のP1,P2,P3の,軸芯方向に直行する成分の大きさのみを考えれば,相殺され,0となるように考えられる。しかしながら,これらの力は絶縁碍子の軸芯方向に対する作用点が異なるため,実際の絶縁碍子には,これを変形させようとする力が作用している。
【0008】
この力は,受面91の近傍を中心に,絶縁碍子9の上端面93とテーパ部92とが,絶縁碍子9を「く」の字型に内方向に屈曲するように作用する。
よって,上記酸素濃度検出器においては,例えば,粉体13等の加圧充填時等に,絶縁碍子9が破損するおそれがある。
【0009】
このため,上記粉体13を加圧充填する際,絶縁碍子9の破損を防止するために,より低い圧力によって充填しなくてはならない。よって,上記酸素濃度検出器は,上記粉体13の充填部分においてシール性が不十分である。
この場合には,酸素濃度検出器における,後述する被測定ガス室及び基準ガス室において,被測定ガスが基準ガス室に混入するおそれがある。
【0010】
本発明は,かかる問題点に鑑み,絶縁碍子の破損がなく,被測定ガス室及び基準ガス室等のシール性に優れた,酸素濃度検出器を提供しようとするものである。
【0011】
【課題の解決手段】
本発明は、筒状のハウジングと、該ハウジング内に筒状の絶縁碍子を介して挿入配置された検出素子とよりなる酸素濃度検出器において、
上記検出素子、上記絶縁碍子及び上記ハウジングによって形成された空間には、粉体が加圧充填されており、
上記検出素子はツバ部を有しており、該ツバ部は、上記絶縁碍子に支承されていると共に、上記ツバ部には上記加圧充填された粉体から軸芯方向の力が作用しており、
上記絶縁碍子は、上記ハウジングに設けられた傾斜状受面によって支承されるテーパ部と、上記検出素子の上記ツバ部を受ける受面と、上記粉体が加圧配置されている上端面とを有してなり、かつ、上記テーパ部の内周部分は、上記上端面よりもさらに内周側に位置しており、
上記絶縁碍子における上記受面には、上記ツバ部から軸芯方向の力P4及び軸芯方向に直交する方向の力P1が作用し、上記絶縁碍子における上端面には、上記加圧充填された粉体から軸芯方向の力P6及び軸芯方向に直交する方向の力P3が作用しており、
上記絶縁碍子における上記テーパ部の外周部分には上記ハウジングの傾斜状受面と当接する当接部を有し、該当接部には、上記ハウジングの上記傾斜状受面から軸芯方向の力P5及び軸芯方向に直交する方向の力P2が作用しており、
上記P5は、上記P6と上記P4との合力とバランスしていると共に、上記テーパ部の外周部分の上記当接部に作用点を有しており、
上記絶縁碍子は、上記当接部を介してのみ上記ハウジングの上記傾斜状受面に支承されていることを特徴とする酸素濃度検出器にある。
【0012】
本発明において最も注目すべきことは,上記絶縁碍子は,上記当接部を介してのみハウジングの傾斜状受面に支承されていることにある。
上記外周部分とは,テーパ部において,酸素濃度検出器の中心である軸芯より最も離れている領域,即ち,テーパ部と絶縁碍子側面との境界となる稜線及び該稜線の近傍の領域である。
【0013】
そして,上記外周部分の全面が当接部となることが好ましい。この時,絶縁碍子とハウジングとの接触面積が最大となるため,絶縁碍子をハウジングに対して安定配置することができる。また,上記外周部分の一部を当接部とすることもできる。
また,上記当接部には,後述するごとく,パッキン等を介在させ,間接的に当接部と傾斜状受面とを当接させることもできる。いずれにせよ,上記当接部を通じて,傾斜状受面からの力が絶縁碍子に作用する。
【0014】
また,上記絶縁碍子におけるテーパ部の開き角α(度)と,上記ハウジングにおける傾斜状受面の開き角β(度)との間には,α>βの関係が成立していることが好ましい(後述の図2参照)。この場合には,確実に絶縁碍子の外周部分のみを当接部とすることができる。
【0015】
次に,上記絶縁碍子における筒壁の上端面は,該絶縁碍子の軸芯方向で見た時対称形であることが好ましい(後述の図6参照)。即ち,上記上端面は,対称形となる外側上端面と内側上端面とにより構成されている。
【0016】
これにより,上記絶縁碍子が上端面において受ける力で,軸芯方向に水平な成分は,上記外側上端面における成分と,内側上端面における成分とが打ち消し合い,従来例に示すP3に相当する力は0となる。よって,この場合には,絶縁碍子に,従来例において示した内方向に屈曲しようとする力が働かず,絶縁碍子の破損が防止できる。
なお,上記上端面は軸芯方向と直交する平面であることが特に好ましい(後述の図1,図4参照)。この場合にも,従来例に示すP3に相当する力は0となる。
【0017】
上記絶縁碍子はパッキンを介して絶縁碍子の傾斜状受面に支承されていることが好ましい。
上記パッキンは弾性体であるため,傾斜状受面からの力によってパッキン自身が容易に歪むことができる。これにより,パッキンが絶縁碍子にかかる片当たり等の集中荷重の力を吸収することができる。
また,上記パッキンを当接部に貼着することにより,確実に当接部を介して傾斜状受面が絶縁碍子を支承することができる。
【0018】
上記パッキンはテーパ部又は傾斜状受面のいずれかに一方に設けることができる。上記パッキンをテーパ部に設ける場合には,パッキンの上端面をテーパ部の当接部に対して密着配置する。そして,上記パッキンの外周部分において,ツバ部が傾斜状受面と当接することができる(図13参照)。
一方,上記パッキンを傾斜状受面に設ける場合には,パッキンの下面を傾斜状受面に対して密着配置することもできる。
【0019】
また,上記パッキンの形状は,例えば,中央に検出素子を挿通する穴を設けた環状体である。更に,上記パッキンの外径は,ツバ部の外径よりも大きいことが好ましい。この場合には,パッキンが絶縁碍子とハウジングとの間の隙間を封止することができ,酸素濃度検出器の気密性を一層保つことができ,基準ガス室内に被測定ガスが侵入すること等を防止することができる。
なお,上記パッキンは,ニッケル,ステンレス等の耐熱合金を用いるのがよい。
【0020】
上記当接部は曲面であることが好ましい。これにより,上記当接部にかかる力を分散させ,検出素子にかかる集中応力をより軽減させることができる。
次に,上記当接部は突出部を有することが好ましい(図7)。また,上記絶縁碍子の傾斜状受面は,上記当接部と当接する突出部を有することが好ましい(図8)。また,上記突出部は当接部全体に設けることも,部分的に設けることもできる。
これにより,絶縁碍子とハウジングとが,絶縁碍子のテーパ部の外周部分で確実に当接することができる。
【0021】
【作用及び効果】
本発明の酸素濃度検出器においては,絶縁碍子はテーパ部における外周部分の当接部を介してのみハウジングの傾斜状受面に支承されている。また,上記外周部分は,上記テーパ部において酸素濃度検出器の中心である軸芯より最も離れた領域であると共に上記テーパ部と上記絶縁碍子の側面との境界である稜線及び該稜線の近傍の領域である。
これにより,後述するごとく,絶縁碍子に,これを屈曲させるようなねじれの力が作用しない。従って,絶縁碍子が破損することがない。
【0022】
また,上記粉体をより大きな圧力で加圧し,より大きな力で検出素子をハウジングに組付けることができるため,検出素子とハウジングとの間の気密性に優れた酸素濃度検出器を得ることができる。
【0023】
上記のごとく,本発明によれば,絶縁碍子の破損がなく,被測定ガス室及び基準ガス室等のシール性に優れた,酸素濃度検出器を提供することができる。
【0024】
【実施例】
実施例1
本発明の実施例にかかる酸素濃度検出器1につき,図1〜図6を用いて説明する。
図1,図2に示すごとく,本例の酸素濃度検出器1は,筒状のハウジング3と,該ハウジング3内に筒状の絶縁碍子2を介して挿入配置された検出素子4とよりなる。
【0025】
上記絶縁碍子2は,上記ハウジング3に設けられた傾斜状受面32の外周部分30によって支承されるテーパ部22を有し,該テーパ部22の外周部分には上記ハウジング3の傾斜状受面32と当接する当接部20を有する。
そして,上記絶縁碍子2は上記当接部20を介してのみハウジング3の傾斜状受面32に支承されている。なお,上記絶縁碍子2の上端面23は,酸素濃度検出器1の軸芯方向と直交する平面である。
【0026】
また,図2に示すごとく,上記絶縁碍子2におけるテーパ部22の開き角α(度)と,上記ハウジング3における傾斜状受面32の開き角β(度)との間には,α>βの関係が成立している。
図2,図3に示すごとく,上記検出素子4は絶縁碍子2の受面21に支承されるツバ部49を有する。なお,符号41は上記ツバ部49における受面21との当接面である。
【0027】
また,上記ツバ部49の上方及び絶縁碍子2の上端面23には,粉体13及びパッド14が碍子15により加圧配置されている。
即ち,図1〜図3に示すごとく,ハウジング3において,上記粉体13,パッド14を所定の位置に配置した後,上記碍子15を,スペーサー159,保護カバー171と共に嵌め込む。これにより,粉体13,パッド14が下方へ押圧充填及び配置される。
なお,上記検出素子4,絶縁碍子2等は酸素濃度検出器1の軸芯に対し,同軸的にハウジング3内に配置されている。
【0028】
図3に示すごとく,上記酸素濃度検出器1における検出素子4は,ハウジングの下方に配置された保護カバー161,162により形成される被測定ガス室160内に配置されている。検出素子4は,コップ型の固体電解質45と,その内側表面に設けた基準電極458と外側面に設けた被測定ガス側電極459とよりなる。
【0029】
上記固体電解質45は基準ガス室450を有し,該基準ガス室450に対面する部分には基準電極458が,上記被測定ガス室160に対面する部分には被測定ガス側電極459が設けてある。
そして,上記基準ガス室450内にはヒータ11が配置されている。
なお,同図において,符号172,173は外側カバー,181,182はリード線である。
【0030】
次に,本例における作用効果につき説明する。
本例の酸素濃度検出器1の絶縁碍子2には,主として3方向より力が作用している。
即ち,図4に示すごとく,検出素子4のツバ部49より,絶縁碍子2の受面21に作用する力は,酸素濃度検出器1の軸芯方向に対して直交する成分がP1,平行な成分がP4である。また,ハウジング3の傾斜状受面32より絶縁碍子2のテーパ部22に作用する力で,上記軸芯方向に対して直交する成分がP2,平行な成分がP5である。
【0031】
また,加圧充填された粉体13より絶縁碍子2の上端面23に作用する力で,上記軸芯方向に対して直交する成分がP3,平行な成分がP6である。ただし,本例の絶縁碍子2は上端面23が軸芯方向に直交する平面となっている。よって,P3成分の大きさは0であり,図示できない(なお,上端面93が平面でない絶縁碍子9を有する従来例では,図21に示すごとく,P3を図示することができる)。
【0032】
ところで,P6とP4との合力とバランスをとるP5は,絶縁碍子2の最も外周部分,即ちP6により近い箇所に作用点を持っていることが好ましい。
仮に,図5に示すごとく,絶縁碍子29におけるテーパ部22の最も内周部分に当接部が存在する場合には,P5が絶縁碍子2の内周部分において上方に,P6が絶縁碍子2の外周部分において下方に作用する。このため,絶縁碍子2には,これを押し曲げようとする力が作用し,破損するおそれがある。
【0033】
本例の酸素濃度検出器1においては,絶縁碍子2におけるテーパ部22の開き角α(度)と,上記ハウジング3における傾斜状受面32の開き角β(度)との間には,α<βの関係が成立しており,当接部20が必ず絶縁碍子2の外周部分となる。また,上記当接部20以外のテーパ部22は傾斜状受面32と接触しない。
【0034】
このため,上記絶縁碍子2で,軸芯方向と平行に作用する力は,P4,P5,P6である。これらの力による,絶縁碍子2を屈強させようとする力は,上述したごとく,作用しない。従って,これらの力によって絶縁碍子2の破損は生じない。
【0035】
また,上記粉体13をより大きな圧力で加圧し,より大きな力で検出素子4をハウジング3に組付けることができるため,検出素子4とハウジング3との間の気密性に優れた酸素濃度検出器1を得ることができる。
【0036】
更に,上記絶縁碍子2で,軸芯方向に直交するよう作用する力は,P1とP2である。P1とP2は両者の距離も短く,従来例に示すごとく絶縁碍子2を屈曲させようとする力が作用しない。従って,これらの力によっても絶縁碍子2の破損が生じない。
【0037】
従って,本例によれば,絶縁碍子の破損がなく,被測定ガス室及び基準ガス室等のシール性に優れた,酸素濃度検出器を提供することができる。
【0038】
なお,上記絶縁碍子2の他の例としては,図6に示すごとく,筒壁25の上端面が,外側上端面231と内側上端面232とよりなり,両者は軸芯方向にのびる軸250に対して対称な形状を有する絶縁碍子29がある。
図6(a)に示す絶縁碍子29は,外側上端面231及び内側上端面232は,円弧形状であり,一方,図6(b)に示す絶縁碍子29は,上記外側上端面231及び内側上端面232は三角形状である。
【0039】
上記絶縁碍子29が上端面において,粉体13より受ける力で,軸芯方向に水平な成分は,上記外側上端面231における成分と,内側上端面232における成分とが打ち消し合い,0となる。
このため,図6に示す絶縁碍子29も,酸素濃度検出器1に組付けた場合に,破損が生じない。
【0040】
実施例2
本例は,図7に示すごとく,テーパ部22における当接部20が突出部201を有する酸素濃度検出器1である。
即ち,上記酸素濃度検出器1の絶縁碍子2は,ハウジング3に設けられた傾斜状受面32によって支承されるテーパ部22を有し,該テーパ部22の当接部20には,上記ハウジング3の傾斜状受面32における当接部30と当接する突出部201を設けてある。そして,上記突出部201は上記当接部20の全面に,環状に形成されている。
その他は,実施例1と同様である。
【0041】
本例における酸素濃度検出器1においては,絶縁碍子2とハウジング3とが絶縁碍子2のテーパ部22の外周部分において確実に当接することができる。
その他,実施例1と同様の作用効果を有する。
【0042】
実施例3
本例は,図8〜図10に示すごとく,当接部が突出部202を有する酸素濃度検出器の絶縁碍子2である。
即ち,本例の絶縁碍子2は,ハウジングに設けられた傾斜状受面によって支承されるテーパ部22を有し,該テーパ部22の当接部には,上記ハウジングの傾斜状受面における当接部と当接する突出部202を設けてある。そして,上記突出部202は上記当接部の表面に3ヶ所形成されている。
その他は,実施例1と同様である。
【0043】
本例における絶縁碍子2は,テーパ部22及びハウジングの傾斜状受面の円筒度等の形状精度が低くてもよく,製造コストが低減できる。
その他,実施例1と同様の作用効果を有する。
【0044】
実施例4
本例は,図11に示すごとく,ハウジング3の傾斜状受面32が突出部301を有する酸素濃度検出器1である。
即ち,上記酸素濃度検出器1の絶縁碍子2は,ハウジング3に設けられた傾斜状受面32によって支承されるテーパ部22を有し,該テーパ部22の当接部20は,上記ハウジング3の傾斜状受面32における当接部30に設けられた突出部301によって支承されている。なお,上記突出部301は上記当接部20の全面を受けている。
その他は,実施例1と同様である。
【0045】
本例における酸素濃度検出器1は,絶縁碍子2とハウジング3とが絶縁碍子2のテーパ部22の外周部分において確実に当接することができる。
その他,実施例1と同様の作用効果を有する。
【0046】
実施例5
本例は,図12〜図14に示すごとく,環状のパッキン5を絶縁碍子2のテーパ部22の下面に設けた酸素濃度検出器1である。
即ち,図12,図13は,テーパ部22の直径よりも大きいパッキン5を設けた酸素濃度検出器1である。上記パッキン5の上面51は絶縁碍子2のテーパ部22に対して全面当接している。そして,上記パッキン5の下面50の外周部分における当接部501がハウジング3の傾斜状受面32と当接する。
【0047】
また,図14は,テーパ部22の直径と同じ大きさのパッキン59を絶縁碍子3のテーパ部22に設けた酸素濃度検出器1である。上記パッキン59は環の外周部分は厚みがあり,内周部分は薄くなっている。上記パッキン59の上面はテーパ部22に対して全面当接している。そして,上記パッキン59の下面50の外周部分における当接部591が傾斜状受面11と当接する。
その他は,実施例1と同様である。
【0048】
本例における酸素濃度検出器1は,形状加工の容易なパッキン59により,目的が達せられることになり,製造コストが安くて済む。
その他,実施例1と同様の作用効果を有する。
【0049】
実施例6
上記実施例1〜5は,コップ型検出素子を用いた酸素濃度検出器につき例示したが,本例は,図15〜図19に示すごとく,積層型の検出素子6を用いた酸素濃度検出器1である。
即ち,本例の酸素濃度検出器1は,図15に示すごとく,筒状のハウジング3と,該ハウジング3内に筒状の絶縁碍子2を介して挿入配置された,積層型の検出素子6とよりなる。上記積層型の検出素子6は平板状で,ヒータを内蔵している。なお,図16に示すごとく,上記検出素子6は,大気導入等に用いる細孔60をその軸方向に有している。
【0050】
そして,上記絶縁碍子2は,上記ハウジング3に設けられた傾斜状受面32によって支承されるテーパ部22を有し,該テーパ部22の外周部分には上記ハウジング3の傾斜状受面32と当接する当接部20を有しており,かつ上記絶縁碍子2は上記当接部20を介してのみハウジング3における傾斜状受面32に支承されている。
【0051】
なお,図17〜図19に上記絶縁碍子2を示す。上記絶縁碍子2における,検出素子6の挿入配置部230は検出素子6の断面形状と同様に角形である。そして,配置部の内部には検出素子6のツバ部69を受けるための,角形の受面21が設けてある。その他は,実施例1と同様である。
その他,実施例1と同様の作用効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1における,酸素濃度検出器の要部断面図。
【図2】実施例1における,酸素濃度検出器の要部断面図。
【図3】実施例1における,酸素濃度検出器の断面図。
【図4】実施例1における,絶縁碍子の説明図。
【図5】実施例1における,破損しやすい絶縁碍子の説明図。
【図6】実施例1における,他の絶縁碍子の断面図。
【図7】実施例2における,酸素濃度検出器の要部断面図。
【図8】実施例3における,酸素濃度検出器の絶縁碍子の側面図。
【図9】実施例3における,絶縁碍子の底面図。
【図10】実施例3における,絶縁碍子の斜視図。
【図11】実施例4における,酸素濃度検出器の要部断面図。
【図12】実施例5における,パッキンを有する酸素濃度検出器の要部断面図。
【図13】実施例5における,絶縁碍子とパッキンの説明図。
【図14】実施例5における,その他の酸素濃度検出器の説明図。
【図15】実施例6における,積層型検出素子を有する酸素濃度検出器の要部断面図。
【図16】実施例6における,積層型検出素子の斜視図。
【図17】実施例6における,絶縁碍子の正面図。
【図18】図17のB−B線矢視断面図。
【図19】図17のC−C線矢視断面図。
【図20】従来例における,酸素濃度検出器の要部断面図。
【図21】従来例における,絶縁碍子の説明図。
【符号の説明】
1...酸素濃度検出器,
2...絶縁碍子,
20...当接部,
22...テーパ部,
3...ハウジング,
32...傾斜状受面,
4,6...検出素子,[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an oxygen concentration detector used for air-fuel ratio control of an automobile engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as shown in FIG. 20, an oxygen concentration detector comprising a
[0003]
The
Above the
[0004]
At this time, forces act on the
That is, as shown in FIG. 21, the force acting on the
[0005]
The other is the force acting on the
The other is a force acting on the
[0006]
Among these forces, P1 acts outward of the
[0007]
[Problem to be solved]
By the way, the forces acting on the
[0008]
This force acts so that the
Therefore, in the oxygen concentration detector, the
[0009]
For this reason, when the
In this case, there is a possibility that the measured gas may enter the reference gas chamber in the measured gas chamber and the reference gas chamber described later in the oxygen concentration detector.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an oxygen concentration detector which does not damage an insulator and has excellent sealing properties for a gas chamber to be measured and a reference gas chamber.
[0011]
[Means for solving the problem]
The present invention relates to an oxygen concentration detector comprising a cylindrical housing and a detection element inserted and arranged in the housing via a cylindrical insulator,
The space formed by the detection element, the insulator and the housing is filled with powder under pressure,
The detection element has a flange portion, the flange portion, together are supported on the insulator, in the above flange portion acts axial force from the pressure-filled powder Yes,
The insulator includes a tapered portion supported by an inclined receiving surface provided in the housing, a receiving surface for receiving the brim portion of the detection element, and an upper end surface on which the powder is pressed and arranged. And, the inner peripheral portion of the tapered portion is located further inward than the upper end surface,
A force P4 in the axial direction and a force P1 in a direction perpendicular to the axial direction are applied from the flange to the receiving surface of the insulator, and the upper end surface of the insulator is filled with the pressure. A force P6 in the axial direction and a force P3 in the direction perpendicular to the axial direction are acting from the powder,
An outer peripheral portion of the tapered portion of the insulator has an abutting portion that comes into contact with the inclined receiving surface of the housing. The contact portion has a force P5 in the axial direction from the inclined receiving surface of the housing. And a force P2 in a direction orthogonal to the axis direction is acting,
The P5 is balanced with the resultant force of the P6 and the P4, and has an action point on the contact portion of the outer peripheral portion of the tapered portion.
The insulator is in the oxygen concentration sensor, characterized in that it is supported on the inclined receiving surface of the housing only through the contact portion.
[0012]
The most remarkable feature of the present invention is that the insulator is supported on the inclined receiving surface of the housing only through the contact portion.
The outer peripheral portion is a region in the tapered portion that is farthest from the axis, which is the center of the oxygen concentration detector, that is, a ridgeline that is a boundary between the tapered portion and the side surface of the insulator and a region near the ridgeline. .
[0013]
It is preferable that the entire outer peripheral portion be the contact portion. At this time, since the contact area between the insulator and the housing is maximized, the insulator can be stably arranged with respect to the housing. Further, a part of the outer peripheral portion may be used as a contact portion.
Further, as will be described later, a packing or the like may be interposed in the contact portion to indirectly contact the contact portion with the inclined receiving surface. In any case, the force from the inclined receiving surface acts on the insulator through the contact portion.
[0014]
Further, it is preferable that the relationship α> β is established between the opening angle α (degree) of the tapered portion of the insulator and the opening angle β (degree) of the inclined receiving surface of the housing. (See FIG. 2 described below). In this case, only the outer peripheral portion of the insulator can be reliably used as the contact portion.
[0015]
Next, the upper end surface of the cylindrical wall of the insulator is preferably symmetric when viewed in the axial direction of the insulator (see FIG. 6 described later). That is, the upper end surface is constituted by a symmetric outer upper end surface and an inner upper end surface.
[0016]
As a result, the component that is horizontal to the axial center direction due to the force that the insulator receives on the upper end face cancels out the component on the outer upper end face and the component on the inner upper end face, and a force corresponding to P3 shown in the conventional example. Becomes 0. Therefore, in this case, the inward bending force shown in the conventional example does not act on the insulator, and the insulator can be prevented from being damaged.
It is particularly preferable that the upper end surface is a plane orthogonal to the axis direction (see FIGS. 1 and 4 described later). Also in this case, the force corresponding to P3 shown in the conventional example is zero.
[0017]
Preferably, the insulator is supported on an inclined receiving surface of the insulator via a packing.
Since the packing is an elastic body, the packing itself can be easily distorted by the force from the inclined receiving surface. Thereby, the packing can absorb the force of the concentrated load such as the one-sided load applied to the insulator.
In addition, by attaching the packing to the contact portion, the inclined receiving surface can reliably support the insulator via the contact portion.
[0018]
The packing may be provided on one of the tapered portion and the inclined receiving surface. When the packing is provided on the tapered portion, the upper end surface of the packing is disposed in close contact with the contact portion of the tapered portion. Then, in the outer peripheral portion of the packing, the brim portion can contact the inclined receiving surface (see FIG. 13).
On the other hand, when the packing is provided on the inclined receiving surface, the lower surface of the packing may be arranged in close contact with the inclined receiving surface.
[0019]
The shape of the packing is, for example, an annular body provided with a hole for inserting the detection element in the center. Further, the outer diameter of the packing is preferably larger than the outer diameter of the collar portion. In this case, the packing can seal the gap between the insulator and the housing, the airtightness of the oxygen concentration detector can be further maintained, and the gas to be measured enters the reference gas chamber. Can be prevented.
The packing is preferably made of a heat-resistant alloy such as nickel and stainless steel.
[0020]
It is preferable that the contact portion has a curved surface. Thereby, the force applied to the contact portion can be dispersed, and the concentrated stress applied to the detection element can be further reduced.
Next, it is preferable that the contact portion has a protrusion (FIG. 7). Further, it is preferable that the inclined receiving surface of the insulator has a protruding portion which comes into contact with the contact portion (FIG. 8). Further, the projecting portion can be provided on the entire contact portion or can be provided partially.
Thus, the insulator and the housing can be reliably contacted at the outer peripheral portion of the tapered portion of the insulator.
[0021]
[Action and effect]
In the oxygen concentration detector of the present invention, the insulator is supported on the inclined receiving surface of the housing only through the contact portion of the outer peripheral portion of the tapered portion. Further, the outer peripheral portion is a region which is farthest from the axis which is the center of the oxygen concentration detector in the tapered portion, and a ridge line which is a boundary between the tapered portion and the side surface of the insulator and a vicinity of the ridge line. Area.
As a result, as described later, a torsional force for bending the insulator does not act on the insulator. Therefore, the insulator is not damaged.
[0022]
Also, since the powder can be pressurized with a larger pressure and the detecting element can be assembled to the housing with a larger force, it is possible to obtain an oxygen concentration detector having excellent airtightness between the detecting element and the housing. it can.
[0023]
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an oxygen concentration detector which is free from breakage of the insulator and has excellent sealing properties for the gas chamber to be measured and the reference gas chamber.
[0024]
【Example】
Example 1
An
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0025]
The
The
[0026]
As shown in FIG. 2, the angle α (degree) between the tapered
As shown in FIGS. 2 and 3, the detecting
[0027]
The
That is, as shown in FIGS. 1 to 3, after the
The detecting
[0028]
As shown in FIG. 3, the
[0029]
The
The
In the figure,
[0030]
Next, the operation and effect of this embodiment will be described.
Forces mainly act on the
That is, as shown in FIG. 4, the force acting on the receiving
[0031]
In addition, a force acting on the
[0032]
Incidentally, it is preferable that P5, which balances the resultant force of P6 and P4, has an action point at the outermost peripheral portion of the
As shown in FIG. 5, if an abutting portion exists at the innermost peripheral portion of the tapered
[0033]
In the
[0034]
For this reason, the forces acting in the
[0035]
Further, since the
[0036]
Further, forces acting on the
[0037]
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide an oxygen concentration detector which is free from breakage of the insulator and has excellent sealing properties for the gas chamber to be measured and the reference gas chamber.
[0038]
As another example of the
In the
[0039]
With the force received by the
Therefore, when the
[0040]
Example 2
In this example, as shown in FIG. 7, the
That is, the
Others are the same as the first embodiment.
[0041]
In the
In addition, the third embodiment has the same functions and effects as those of the first embodiment.
[0042]
Example 3
This example is an
That is, the
Others are the same as the first embodiment.
[0043]
In the
In addition, the third embodiment has the same functions and effects as those of the first embodiment.
[0044]
Example 4
This example is an
That is, the
Others are the same as the first embodiment.
[0045]
In the
In addition, the third embodiment has the same functions and effects as those of the first embodiment.
[0046]
Example 5
This example is the
That is, FIGS. 12 and 13 show the
[0047]
FIG. 14 shows an
Others are the same as the first embodiment.
[0048]
The purpose of the
In addition, the third embodiment has the same functions and effects as those of the first embodiment.
[0049]
Example 6
The first to fifth embodiments have exemplified the oxygen concentration detector using the cup-type detection element. However, as shown in FIGS. 15 to 19, the present embodiment relates to the oxygen concentration detector using the stacked
That is, as shown in FIG. 15, the
[0050]
The
[0051]
17 to 19 show the
In addition, the third embodiment has the same functions and effects as those of the first embodiment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a main part of an oxygen concentration detector according to a first embodiment.
FIG. 2 is a sectional view of a main part of the oxygen concentration detector according to the first embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the oxygen concentration detector according to the first embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram of an insulator according to the first embodiment.
FIG. 5 is an explanatory view of an insulator that is easily damaged in the first embodiment.
FIG. 6 is a sectional view of another insulator according to the first embodiment.
FIG. 7 is a sectional view of a main part of an oxygen concentration detector according to a second embodiment.
FIG. 8 is a side view of the insulator of the oxygen concentration detector according to the third embodiment.
FIG. 9 is a bottom view of the insulator according to the third embodiment.
FIG. 10 is a perspective view of an insulator according to a third embodiment.
FIG. 11 is a sectional view of a main part of an oxygen concentration detector according to a fourth embodiment.
FIG. 12 is a sectional view of a main part of an oxygen concentration detector having a packing in a fifth embodiment.
FIG. 13 is an explanatory view of an insulator and a packing in the fifth embodiment.
FIG. 14 is an explanatory diagram of another oxygen concentration detector according to the fifth embodiment.
FIG. 15 is a sectional view of a main part of an oxygen concentration detector having a stacked detection element according to a sixth embodiment.
FIG. 16 is a perspective view of a stacked detection element according to a sixth embodiment.
FIG. 17 is a front view of an insulator according to a sixth embodiment.
FIG. 18 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 17;
FIG. 19 is a sectional view taken along line CC of FIG. 17;
FIG. 20 is a sectional view of a main part of an oxygen concentration detector in a conventional example.
FIG. 21 is an explanatory view of an insulator in a conventional example.
[Explanation of symbols]
1. . . Oxygen concentration detector,
2. . . Insulator,
20. . . Abutment,
22. . . Tapered part,
3. . . housing,
32. . . Inclined receiving surface,
4,6. . . Detection element,
Claims (7)
上記検出素子、上記絶縁碍子及び上記ハウジングによって形成された空間には、粉体が加圧充填されており、
上記検出素子はツバ部を有しており、該ツバ部は、上記絶縁碍子に支承されていると共に、上記ツバ部には上記加圧充填された粉体から軸芯方向の力が作用しており、
上記絶縁碍子は、上記ハウジングに設けられた傾斜状受面によって支承されるテーパ部と、上記検出素子の上記ツバ部を受ける受面と、上記粉体が加圧配置されている上端面とを有してなり、かつ、上記テーパ部の内周部分は、上記上端面よりもさらに内周側に位置しており、
上記絶縁碍子における上記受面には、上記ツバ部から軸芯方向の力P4及び軸芯方向に直交する方向の力P1が作用し、上記絶縁碍子における上端面には、上記加圧充填された粉体から軸芯方向の力P6及び軸芯方向に直交する方向の力P3が作用しており、
上記絶縁碍子における上記テーパ部の外周部分には上記ハウジングの傾斜状受面と当接する当接部を有し、該当接部には、上記ハウジングの上記傾斜状受面から軸芯方向の力P5及び軸芯方向に直交する方向の力P2が作用しており、
上記P5は、上記P6と上記P4との合力とバランスしていると共に、上記テーパ部の外周部分の上記当接部に作用点を有しており、
上記絶縁碍子は、上記当接部を介してのみ上記ハウジングの上記傾斜状受面に支承されていることを特徴とする酸素濃度検出器。In an oxygen concentration detector comprising a cylindrical housing and a detection element inserted and arranged in the housing via a cylindrical insulator,
The space formed by the detection element, the insulator and the housing is filled with powder under pressure,
The detection element has a flange portion, the flange portion, together are supported on the insulator, in the above flange portion acts axial force from the pressure-filled powder Yes,
The insulator includes a tapered portion supported by an inclined receiving surface provided in the housing, a receiving surface for receiving the brim portion of the detection element, and an upper end surface on which the powder is pressurized. And, the inner peripheral portion of the tapered portion is located further inward than the upper end surface,
The force P4 in the axial direction and the force P1 in the direction perpendicular to the axial direction act on the receiving surface of the insulator from the flange portion, and the upper end surface of the insulator is filled with the pressure. A force P6 in the axial direction and a force P3 in the direction perpendicular to the axial direction are acting from the powder,
An outer peripheral portion of the tapered portion of the insulator has a contact portion that comes into contact with the inclined receiving surface of the housing, and the contact portion has a force P5 in the axial direction from the inclined receiving surface of the housing. And a force P2 in a direction orthogonal to the axis direction is acting,
The P5 is balanced with the resultant force of the P6 and the P4, and has an action point on the contact portion of the outer peripheral portion of the tapered portion.
The insulator, the oxygen concentration sensor, characterized in that it is supported on the inclined receiving surface of the housing only through the contact portion.
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