JP4479842B2 - ガスセンサ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
特に、センサ素子92における一対の電極形成面923の平行度が小さい場合や、金属端子932の厚みにばらつきがある場合、或いは、一対の基端側絶縁碍子931の形状が不均一な場合などには、4個の電極パッド921に対する金属端子932の接触圧を均等にすることが困難である。
電極パッド921に対する金属端子932の接触圧にばらつきがあると、各電極パッド921と金属端子932との間の接触抵抗にばらつきが生じ、センサセルにおける検出精度の低下や、センサセルの活性時間の遅延を招くおそれがある。
上記センサ素子は、上記発熱部及び上記センサ電極にそれぞれ電気的に接続された二対の電極パッドを基端部に設けてなり、該電極パッドは、上記センサ素子における互いに略平行な一方の電極形成面と他方の電極形成面とに、それぞれ各電極形成面の幅方向に二個ずつ並列配置されており、
上記センサ素子の基端部は、該基端部を上記一対の電極形成面から挟持するように配された一対の基端側絶縁碍子と、該基端側絶縁碍子の内側面に配設されると共に上記電極パッドにそれぞれ接触する金属端子と、上記一対の基端側絶縁碍子を互いに近付く方向に押圧する一又は二以上のバネ部材とからなる端子ユニットによって把持されており、
上記バネ部材は、上記電極形成面の幅方向の一又は二以上の箇所において上記一対の基端側絶縁碍子を押圧しており、
かつ上記端子ユニットは、上記センサ素子の軸方向に直交すると共に上記電極形成面に平行な異なる二方向にそれぞれ開口した複数の側方凹部を、上記一対の基端側絶縁碍子の間に形成してなることを特徴とするガスセンサにある(請求項1)。
上記一又は二以上のバネ部材は、上記電極形成面の幅方向の一又は二以上の箇所において上記一対の基端側絶縁碍子を押圧している。これにより、上記基端側絶縁碍子の内側面に配設された二個の上記金属端子を、上記センサ素子の基端部における電極形成面の幅方向に並列配置された二個の電極パッドに対して、均等な接触圧にて当接させることができる。
また、一対の電極形成面のそれぞれに形成された電極パッドに対しては、センサ素子の基端部を両側から挟持するように金属端子を当接させることとなるため、一対の電極形成面における電極パッドに対しても金属端子を均等な接触圧にて当接させることができる。それ故、4個の電極パッドに対して、偏ることなく4個の金属端子をそれぞれ均等な接触圧にて当接させることができる。
これにより、4対の電極パッドと金属端子との間の接触抵抗にばらつきが生じることを防いで、何れの接触抵抗をも充分に小さくすることができる。その結果、センサセルにおける検出精度の低下や、センサセルの活性時間の遅延等の不具合を防ぐことができる。
また、上記端子ユニットは、上記センサ素子の軸方向に直交すると共に上記電極形成面に平行な異なる二方向にそれぞれ開口した複数の側方凹部を、上記一対の基端側絶縁碍子の間に形成してなる。
この場合には、上記一対の基端側絶縁碍子の間に、上記センサ素子の基端部を容易に挿入して、4個の電極パッドにそれぞれ金属端子を容易に当接させることができる。これにより、容易に端子ユニットとセンサ素子とを組付けることができる。
上記センサ素子の基端部を上記一対の電極形成面から挟持することができるように配された一対の基端側絶縁碍子と、該基端側絶縁碍子の内側面に配設されると共に上記電極パッドにそれぞれ接触させるための金属端子と、上記電極形成面の幅方向の複数箇所において上記一対の基端側絶縁碍子を互いに近付く方向に押圧する一又は二以上のバネ部材とからなる端子ユニットを作製し、
かつ、上記端子ユニットは、上記センサ素子の軸方向に直交すると共に上記電極形成面に平行な異なる二方向にそれぞれ開口した複数の側方凹部を、上記一対の基端側絶縁碍子の間に形成してなり、
次いで、上記センサ素子の組み付けに当っては、上記端子ユニットにおける上記一対の基端側絶縁碍子の各側方凹部にそれぞれ一対の引き離し治具を挿入し、該引き離し治具を互いに離れる方向に移動させて、上記バネ部材の押圧力に抗する引き離し力を加えることにより、上記二対の金属端子の間に上記センサ素子の基端部における一対の上記電極形成面の間の厚みよりも大きい隙間ができるまで互いに引き離し、
次いで、上記センサ素子の基端部を、上記二対の金属端子の間に挿入し、
次いで、上記一対の基端側絶縁碍子への上記引き離し力を解除することにより、上記二対の金属端子を上記センサ素子の上記電極パッドに接触させた状態で、上記センサ素子の基端部を上記端子ユニットにより把持させることを特徴とするガスセンサの製造方法にある(請求項5)。
上記製造方法においては、上述のごとく、上記端子ユニットを作製した後に、一対の基端側絶縁碍子を互いに引き離して、一対の基端側絶縁碍子の間に上記センサ素子の基端部を挿入し、該基端部に金属端子を接触させる。これにより、上記端子ユニットと上記センサ素子とを容易に組付けることができる。
そして、これにより得られるガスセンサは、上記一又は二以上のバネ部材が、上記電極形成面の幅方向の一又は二以上の箇所において上記一対の基端側絶縁碍子を押圧する状態となる。これにより、電極パッドへの金属端子の接触圧を均等にすることができる。
また、上記端子ユニットは、上記センサ素子の軸方向に直交すると共に上記電極形成面に平行な異なる二方向にそれぞれ開口した複数の側方凹部を、上記一対の基端側絶縁碍子の間に形成してなる。
そして、センサ素子の組付時には、各側方凹部にそれぞれ一対の引き離し治具を挿入し、該引き離し治具を互いに離れる方向に移動させることにより、上記一対の基端側絶縁碍子を互いに引き離す。
次いで、上記一対の基端側絶縁碍子の間に、上記センサ素子の基端部を容易に挿入して、4個の電極パッドにそれぞれ金属端子を容易に当接させることができる。これにより、容易に端子ユニットとセンサ素子とを組付けることができる。
また、上記複数のバネ部材は、例えば、上記センサ素子における電極形成面の幅方向の両脇に二個配置することができる。
また、上記ガスセンサは、上記センサセルを1個有していてもよいが、複数個有していてもよい。
なお、上記幅方向とは、上記ガスセンサの軸方向に直交する方向、及び上記一対の基端側絶縁碍子同士が互いに近付く方向に直交する方向のいずれにも直交する方向のことをいう(後述する実施例1における、図1の紙面左右方向)。
この場合には、電極パッドに対して金属端子をより一層均等な接触圧にて当接させることができる。
この場合には、上記複数のバネ部材を一度に上記一対の基端側絶縁碍子に組付けることができる。それ故、ガスセンサの製造を容易に行うことができる。
該突出接点部と上記電極パッドとの接点と、上記碍子突起部と上記センサ素子との接点とは軸方向位置においてずれており、
上記バネ部材は、上記突出接点部と上記電極パッドとの接点における軸方向位置と上記碍子突起部と上記センサ素子との接点における軸方向位置との間において、上記一対の基端側絶縁碍子を互いに近付く方向に押圧していることが好ましい(請求項4)。
この場合には、電極パッド及び金属端子に対して、安定的かつ確実にバネ部材からの押圧力を作用させることができる。
そして、各側方凹部にそれぞれ一対の引き離し治具を挿入し、該引き離し治具を互いに離れる方向に移動させることにより、上記一対の基端側絶縁碍子を互いに引き離す。
本発明の実施例にかかるガスセンサ及びその製造方法につき、図1〜図18を用いて説明する。
本例のガスセンサ1は、図2に示すごとく、酸素イオン伝導性の固体電解質体の両面にセンサ電極を設けてなるセンサセルと該センサセルを加熱する発熱部を有するヒータとを一体的に形成したセンサ素子2と、該センサ素子2を挿通保持する挿通保持用絶縁碍子11と、該挿通保持用絶縁碍子11を挿通保持するハウジング12とを有する。
複数のバネ部材33は、電極形成面23の幅方向の2箇所において一対の基端側絶縁碍子31を押圧している。
図4、図5、図6に示すごとく、基端側絶縁碍子31は、センサ素子2の基端部22の位置決めを行うための、第一位置決め部311、第二位置決め部312、第三位置決め部313とを、内側面310に突出形成してなる。第一位置決め部311は、センサ素子2の基端の位置決めを行い、第二位置決め部312と第三位置決め部313とは、センサ素子2の基端部22の幅方向端縁の位置決めを行う。また、基端側絶縁碍子31は、互いに左右対称とならない位置に、上記第一〜第三位置決め部311〜313を形成している。
また、基端側絶縁碍子31は、図4、図5に示すごとく、その基端部と先端部とにそれぞれ二個の切込部314を形成してなる。そして、この切込部314に対して、図8に示すごとく、金属端子32の係止部321を係止させている。
また、図8、図9に示すごとく、基端側絶縁碍子31の背面には、バネ部材33の当接部333を当接させるための凹状の当接座部315を設けてなる。
そして、突出接点部322と電極パッド21との接点と、碍子突起部316とセンサ素子2との接点とは、図7に示すごとく、軸方向位置においてずれている。
バネ部材33は、突出接点部322と電極パッド21との接点における軸方向位置と碍子突起部316とセンサ素子2との接点における軸方向位置との間において、一対の基端側絶縁碍子31を互いに近付く方向に押圧している。
また、ハウジング12の基端側には、端子ユニット3を覆うように基端側カバー16が接合されている。基端側カバー16の基端部は、ゴムブッシュ161によって閉塞されており、ゴムブッシュ161の内部を外部リード線17が貫通している。
すなわち、まず、図8に示すごとく、一対の基端側絶縁碍子31のそれぞれに、2本の金属端子32を取付ける。
次いで、図9に示すごとく、金属端子32を取付けた一対の基端側絶縁碍子31を、それらの内側面310を対向させるようにして組合わせる。
次いで、図10に示すごとく、一体化された二個のバネ部材33を、組み合わされた一対の基端側絶縁碍子31に先端側から嵌め込み、挟持させる。このとき、バネ部材33の当接部333は、基端側絶縁碍子31の当接座部315に当接させる。
以上により、端子ユニット3が組み立てられる。
次いで、図16に示すごとく、センサ素子2の基端部22を、二対の金属端子32の間に挿入する。
また、図11、図12に示すごとく、センサ素子2がハウジング11に保持された挿通用絶縁碍子11に挿通保持された状態で、センサ素子2の基端部22への端子ユニット3の取付を行う。
次いで、図14に示すごとく、端子ユニット3における各側方凹部35に、それぞれ、重ね合わされた挿入端41を挿入する。
次いで、図17に示すごとく、二対の引き離し治具4を再び重ね合わせることにより、一対の基端側絶縁碍子31によって、センサ素子2の基端部22が挟持される。このとき、基端側絶縁碍子31に取付けられた金属端子32が、センサ素子2の電極パッド21に当接する。
以上により、端子ユニット3をセンサ素子2の基端部22に挟持させる。
その後、基端側カバー16をハウジング12の基端側に接合することにより、端子ユニット3等を覆い、ガスセンサ1を得る。
上記複数のバネ部材33は、電極形成面23の幅方向の複数箇所において一対の基端側絶縁碍子31を押圧している。これにより、基端側絶縁碍子31の内側面310に配設された二個の金属端子32を、上記センサ素子2の基端部22における電極形成面23の幅方向に並列配置された二個の電極パッド21に対して、均等な接触圧にて当接させることができる。
また、一対の電極形成面23のそれぞれに形成された電極パッド21に対しては、センサ素子2の基端部22を両側から挟持するように金属端子32を当接させることとなるため、一対の電極形成面23における電極パッド21に対しても金属端子32を均等な接触圧にて当接させることができる。それ故、4個の電極パッド21に対して、偏ることなく4個の金属端子32をそれぞれ均等な接触圧にて当接させることができる。
これにより、4対の電極パッド21と金属端子32との間の接触抵抗にばらつきが生じることを防いで、何れの接触抵抗をも充分に小さくすることができる。その結果、センサセルにおける検出精度の低下や、センサセルの活性時間の遅延等の不具合を防ぐことができる。
本例は、図19に示すごとく、端子ユニット3における一対の基端側絶縁碍子31を、互いに独立した二個のバネ部材33によって押圧したガスセンサの例である。
すなわち、実施例1に示したように二個のバネ部材33を連結部34によって連結する(図9)ことなく、センサ素子2の電極形成面23の幅方向に並ぶ二個のバネ部材33を互いに独立させている。
その他は、実施例1と同様である。
本例の場合にも、実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
本例は、図20に示すごとく、端子ユニット3における一対の基端側絶縁碍子31を、互いに独立した二個のバネ部材33によって押圧すると共に、バネ部材33を、基端側絶縁碍子31の側方から把持させたガスセンサの例である。
その他は、実施例1と同様である。
本例の場合にも、実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
本例は、図21に示すごとく、一対の基端側絶縁碍子31を、連結部34によって互いに一体化された一組のバネ部材33aによって押圧すると共に、さらにもう一個のバネ部材33bを、一対の基端側絶縁碍子31の上方から配置したガスセンサの例である。
また、連結部34によって一体化されていないバネ部材33bは、平板状の底板部331と、該底板部331の両端から互いに平行に延設される一対の立上り部32とを有する。
その他は、実施例1と同様である。
本例の場合にも、実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
なお、図21においては、金属端子32は、説明の便宜上省略してある。
11 挿通用絶縁碍子
12 ハウジング
2 センサ素子
21 電極パッド
22 基端部
23 電極形成面
3 端子ユニット
31 基端側絶縁碍子
32 金属端子
33 バネ部材
Claims (6)
- 酸素イオン伝導性の固体電解質体の両面にセンサ電極を設けてなるセンサセルと該センサセルを加熱する発熱部を有するヒータとを一体的に形成したセンサ素子と、該センサ素子を挿通保持する挿通保持用絶縁碍子と、該挿通保持用絶縁碍子を挿通保持するハウジングとを有するガスセンサであって、
上記センサ素子は、上記発熱部及び上記センサ電極にそれぞれ電気的に接続された二対の電極パッドを基端部に設けてなり、該電極パッドは、上記センサ素子における互いに略平行な一方の電極形成面と他方の電極形成面とに、それぞれ各電極形成面の幅方向に二個ずつ並列配置されており、
上記センサ素子の基端部は、該基端部を上記一対の電極形成面から挟持するように配された一対の基端側絶縁碍子と、該基端側絶縁碍子の内側面に配設されると共に上記電極パッドにそれぞれ接触する金属端子と、上記一対の基端側絶縁碍子を互いに近付く方向に押圧する一又は二以上のバネ部材とからなる端子ユニットによって把持されており、
上記バネ部材は、上記電極形成面の幅方向の一又は二以上の箇所において上記一対の基端側絶縁碍子を押圧しており、
かつ上記端子ユニットは、上記センサ素子の軸方向に直交すると共に上記電極形成面に平行な異なる二方向にそれぞれ開口した複数の側方凹部を、上記一対の基端側絶縁碍子の間に形成してなることを特徴とするガスセンサ。 - 請求項1において、上記バネ部材は、上記電極形成面に対して垂直方向に上記一対の基端側絶縁碍子を押圧していることを特徴とするガスセンサ。
- 請求項1又は2において、上記バネ部材は、複数個形成されており、該複数のバネ部材は、連結部によって互いに一体化されていることを特徴とするガスセンサ。
- 請求項1〜3のいずれか一項において、上記基端側絶縁碍子は、上記センサ素子に向かって突出する碍子突起部を有し、上記金属端子は、上記電極パッドと当接する突出接点部を有し、
該突出接点部と上記電極パッドとの接点と、上記碍子突起部と上記センサ素子との接点とは軸方向位置においてずれており、
上記バネ部材は、上記突出接点部と上記電極パッドとの接点における軸方向位置と上記碍子突起部と上記センサ素子との接点における軸方向位置との間において、上記一対の基端側絶縁碍子を互いに近付く方向に押圧していることを特徴とするガスセンサ。 - 酸素イオン伝導性の固体電解質体の両面にセンサ電極を設けてなるセンサセルと該センサセルを加熱する発熱部を有するヒータとを一体的に形成したセンサ素子と、該センサ素子を挿通保持する挿通保持用絶縁碍子と、該挿通保持用絶縁碍子を挿通保持するハウジングとを有するガスセンサであって、上記センサ素子は、上記発熱部及び上記センサ電極にそれぞれ電気的に接続された二対の電極パッドを基端部に設けてなり、該電極パッドは、上記センサ素子における互いに略平行な一方の電極形成面と他方の電極形成面とに、それぞれ各電極形成面の幅方向に二個ずつ並列配置されているガスセンサを製造する方法であって、
上記センサ素子の基端部を上記一対の電極形成面から挟持することができるように配された一対の基端側絶縁碍子と、該基端側絶縁碍子の内側面に配設されると共に上記電極パッドにそれぞれ接触させるための金属端子と、上記電極形成面の幅方向の複数箇所において上記一対の基端側絶縁碍子を互いに近付く方向に押圧する一又は二以上のバネ部材とからなる端子ユニットを作製し、
かつ、上記端子ユニットは、上記センサ素子の軸方向に直交すると共に上記電極形成面に平行な異なる二方向にそれぞれ開口した複数の側方凹部を、上記一対の基端側絶縁碍子の間に形成してなり、
次いで、上記センサ素子の組み付けに当っては、上記端子ユニットにおける上記一対の基端側絶縁碍子の各側方凹部にそれぞれ一対の引き離し治具を挿入し、該引き離し治具を互いに離れる方向に移動させて、上記バネ部材の押圧力に抗する引き離し力を加えることにより、上記二対の金属端子の間に上記センサ素子の基端部における一対の上記電極形成面の間の厚みよりも大きい隙間ができるまで互いに引き離し、
次いで、上記センサ素子の基端部を、上記二対の金属端子の間に挿入し、
次いで、上記一対の基端側絶縁碍子への上記引き離し力を解除することにより、上記二対の金属端子を上記センサ素子の上記電極パッドに接触させた状態で、上記センサ素子の基端部を上記端子ユニットにより把持させることを特徴とするガスセンサの製造方法。 - 請求項5において、上記バネ部材は、複数個形成されており、該複数のバネ部材は、連結部によって互いに一体化されていることを特徴とするガスセンサの製造方法。
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