JP5048293B2 - センサならびにセンサ取付構造 - Google Patents
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Description
これらの金属は、以下の作用により焼付きを防止すると考えられている。金属製部品の必要箇所にこれら金属を含むペースト状潤滑剤を塗布することで、均一な介在膜が金属製部品に形成される。そして、金属製部品が他部品に組付けられると、この介在膜が金属製部品と他部品との間に介在する。すると、金属製部品が高温にさらされた後、金属製部品を他部品から取り外す際(金属製部品と他部品とがしゅう動する際)には、これら金属自身の軟質さによる潤滑作用により金属製部品と他部品との焼付が防止されると考えられている。
このため、金属製部品が他部品としゅう動する際にも他部品との間に介在膜が全体に形成され、焼付防止効果を有するような、焼付防止用潤滑剤の開発が望まれている。
特に、高温で過酷な条件で使用されるセンサにふさわしい十分な焼付防止性能を有する焼付防止剤は、現在まで得られていない。
(1)本発明のセンサは、被測定ガス中の状態を検出する検出素子と、該検出素子を保持する主体金具と、を有し、該主体金具には、前記検出素子を被測定ガスに晒す際に排気管に取り付けるための取付部を有するセンサであって、焼付防止剤が少なくとも前記主体金具の前記取付部に塗布されているセンサにおいて、前記焼付防止剤は、ビスマス、ビスマス化合物のうち、いずれか一つ以上からなる第1固体潤滑剤と、潤滑基油、もしくは潤滑基油及び増ちょう剤と、を含み、前記第1固体潤滑剤の含有量をA、前記潤滑基油、もしくは前記潤滑基油及び前記増ちょう剤の含有量をBとしたとき、16質量%≦A≦40質量%、20質量%≦B≦84質量%であることを特徴とする。
前記焼付防止剤は、さらにグラファイト、二硫化モリブデン、窒化ホウ素のうち、いずれか一つ以上からなる第2固体潤滑剤を含み、前記第2固体潤滑剤の含有量をDとしたときに、0.01質量%≦D<60質量%となることができる。
前記第1固体潤滑剤は、ビスマス、またはビスマス化合物のいずれか1種であり、前記焼付防止剤は、さらに、酸化銅、酸化タリウム、酸化イリジウム、酸化オスミウム、酸化ロジウム、酸化ルテニウムの少なくともいずれか1種からなる酸化防止剤を含有することができる。
前記酸化防止剤の含有量をEとしたとき、5質量%≦E≦30質量%とすることができる。
(2)本発明のセンサの取付構造は、被測定ガス中の状態を検出する検出素子と、該検出素子を保持する主体金具と、を有するセンサと、前記検出素子を被測定ガスにさらすために、該センサの外主体金具に形成される取付部を取り付ける排気管と、を有するセンサの取付構造において、前記センサと前記排気管との組付時には、前記主体金具の前記取付部の外表面と前記取付部に対応する前記排気管の外表面との間に焼付防止剤が介在しており、前記焼付防止剤は、ビスマス、ビスマス化合物のうち、いずれか一つ以上からなる第1固体潤滑剤と、潤滑基油、もしくは潤滑基油及び増ちょう剤と、を含み、前記第1固体潤滑剤の含有量をA、前記潤滑基油、もしくは前記潤滑基油及び前記増ちょう剤の含有量をBとしたとき、16質量%≦A≦40質量%、20質量%≦B≦84質量%であり、前記取付部が該焼付防止剤の融点以上に加熱された後、前記取付部の外表面中央部に、ビスマス成分が残存することを特徴とする。
前記焼付防止剤は、さらにグラファイト、二硫化モリブデン、窒化ホウ素のうち、いずれか一つ以上からなる第2固体潤滑剤を含み、前記第2固体潤滑剤の含有量をDとしたときに、0.01質量%≦D<60質量%となることができる。
前記第1固体潤滑剤は、ビスマス、またはビスマス化合物のいずれか1種であり、前記焼付防止剤は、さらに、酸化銅、酸化タリウム、酸化イリジウム、酸化オスミウム、酸化ロジウム、酸化ルテニウムの少なくともいずれか1種からなる酸化防止剤を含有することができる。
前記酸化防止剤の含有量をEとしたとき、5質量%≦E≦30質量%とすることができる。
本発明における焼付防止剤に使用する第1固体潤滑剤は、ビスマス、ビスマス化合物のいずれか一つ以上を主成分とする。この成分を含む焼付防止剤は、以下の作用により金属製部品の焼付を防止することができると発明者等は考えている。
金属製部品の必要箇所にこの焼付防止剤を塗布することで、均一な介在膜が形成される。そして、上述の焼付防止剤においても、金属製部品を他部品に組付ける際に一部分に偏ってしまい、金属製部品と他部品との間の一部分のみに介在するが、その後、金属製部品が高温にさらされた時に、焼付防止剤中のビスマスが溶融して金属製部品と他部品との間の全体にわたって浸透していき、介在膜を再度形成すると考えている。これにより、しゅう動する際には介在膜の潤滑作用により金属製部品と他部品との焼付きを防止することとなる。
これらはいずれも市販されているもので、その平均粒径は100μm以下、好ましくは30μm以下である。
本発明における焼付防止剤中の第1固体潤滑剤の含有量Aは、16質量%≦A≦40質量%である。Aが16質量%以上であると、優れた焼付防止効果が得られる。一方、Aが40質量%以下であると、流動性が失われず、部品摺動面への導入性が低下しないため、結果として優れた焼付防止効果が得られる。
このガスセンサ1は、自動車の排気管に装着されて排気ガス中の酸素の濃度を検出するガスセンサ1(酸素センサ)である。図1は、ガスセンサ1の全体構成を示す断面図である。
固体潤滑剤、潤滑基油、潤滑基油および増ちょう剤、有機樹脂はいずれも、市販されているものであって、工業製品として入手可能なものである。
*2 日本化学産業株式会社製
*3 鱗状黒鉛
*4 住鉱潤滑剤株式会社製
*5 電気化学工業株式会社製デンカボロンナイトライドHGP
*6 三共油化工業株式会社製SNH−46
*7 Krompton社製G−2000
*8 大日本インキ化学工業株式会社製EPICRON830S
*9 味の素ファインテクノ株式会社製アミキュアPN−23
*10 味の素ファインテクノ株式会社製アミキュアAH−154
*11 アルキレンモノグリシジルエーテルであって、25℃における粘度が6.5〜9.0mPa・sかつエポキシ当量が280〜320g/eqのもの
本発明における焼付防止剤の焼付防止効果は、次のように評価した。
上記に述べたガスセンサ1に使用される主体金具4のネジ部41に約60mgの焼付防止剤を塗布し、試料用のナットに60N・mのトルクで締め付ける。なお、主体金具4は、SUS430製であり、試料用のナットは、SUS409L製である。さらに本評価は、ガスセンサ1に取り付ける前の主体金具4単体をナットに締め付けて行なった。その後、締結された主体金具4及びナットを500℃ないし700℃に保った電気炉で100時間加熱する。次いで室温まで冷却し、主体金具4をナットから緩める。これをそれぞれ10個ずつ行い、焼付が生じた主体金具4の個数の割合を百分率で表示し、焼付率(%)とした。なお、「焼付が生じた」とは、トルクレンチを使用して手で緩めた際に、ナットから主体金具4が外れない状況を指す。この場合に、さらに強い力で緩めると、主体金具4のネジ部41のねじ山がつぶれた状態となる。評価は、焼付率に基づいて、次のように行った。
◎:焼付率が0%
○:焼付率が0%を超え、5%以下
△:焼付率が5%を超え、20%以下
×:焼付率が20%を超える
実施例1〜36および比較例1〜4の評価結果を表2に示す。
次に、本発明における焼付防止剤の耐食性評価を次のように行った。
まず、表3に示す配合率で固体潤滑剤、潤滑基油、潤滑基油及び増ちょう剤、有機樹脂、酸化銅、酸化タリウム、酸化イリジウム、酸化オスミウム、酸化ロジウム、酸化ルテニウムを配合して実施例27〜32を作製した。実施例の作製方法は、上記実施例1〜36と同様に行う。
*13 市販試薬(アメリカ製)
*14 市販試薬(日本製)
そして、上記に述べたガスセンサ1に使用される主体金具4のネジ部41に約60mgの焼付防止剤を塗布し、試料用のナットに60N・mのトルクで締め付ける。なお、主体金具4は、SUS430製であり、試料用のナットは、SUS409L製である。さらに本評価は、ガスセンサ1に取り付ける前の主体金具4単体をナットに締め付けて行なった。その後、締結された主体金具4及びナットを700℃に保った電気炉で100時間加熱する。次いで室温まで冷却し、主体金具4をナットから緩める。その後、主体金具4を半分割し、ネジ部41の断面をEDSにて成分のマッピングを行う。そして、成分マッピングの内、酸素が検出された厚みを酸化膜厚として算出する。評価は、酸化膜厚が20μm以上であるものを×、20μm未満であるものを○とした。また、表4の焼付率は上述した表2の評価に基づいて行った。
2・・・・・ガスセンサ素子
3・・・・・ヒータ
4・・・・・主体金具
7・・・・・支持部材
9・・・・・充填部材
100・・・スリーブ
120・・・プロテクタ
130・・・内筒部材
140・・・フィルタ
150・・・外筒部材
160・・・セパレータ
240・・・シール部材
136・・・フィルタ部
200、300・・・フィルタ被覆部材
201、301・・・被覆部
202、302・・・開口部
203、303・・・挿通部
Claims (8)
- 被測定ガス中の状態を検出する検出素子と、該検出素子を保持する主体金具と、を有し、
該主体金具には、前記検出素子を被測定ガスに晒す際に排気管に取り付けるための取付部を有するセンサであって、焼付防止剤が少なくとも前記主体金具の前記取付部に塗布されているセンサにおいて、
前記焼付防止剤は、ビスマス、ビスマス化合物のうち、いずれか一つ以上からなる第1固体潤滑剤と、潤滑基油、もしくは潤滑基油及び増ちょう剤と、を含み、
前記第1固体潤滑剤の含有量をA、前記潤滑基油、もしくは前記潤滑基油及び前記増ちょう剤の含有量をBとしたとき、16質量%≦A≦40質量%、20質量%≦B≦84質量%であることを特徴とするセンサ。 - 請求項1記載のセンサにおいて、前記焼付防止剤は、さらにグラファイト、二硫化モリブデン、窒化ホウ素のうち、いずれか一つ以上からなる第2固体潤滑剤を含み、前記第2固体潤滑剤の含有量をDとしたときに、0.01質量%≦D<60質量%であることを特徴とするセンサ。
- 請求項1または請求項2記載のセンサにおいて、前記第1固体潤滑剤は、ビスマス、またはビスマス化合物のいずれか1種であり、前記焼付防止剤は、さらに、酸化銅、酸化タリウム、酸化イリジウム、酸化オスミウム、酸化ロジウム、酸化ルテニウムの少なくともいずれか1種からなる酸化防止剤を含有することを特徴とするセンサ。
- 請求項3記載のセンサにおいて、前記酸化防止剤の含有量をEとしたとき、5質量%≦E≦30質量%であることを特徴とするセンサ。
- 被測定ガス中の状態を検出する検出素子と、該検出素子を保持する主体金具と、を有す
るセンサと、前記検出素子を被測定ガスにさらすために、該センサの外主体金具に形成される取付部を取り付ける排気管と、を有するセンサの取付構造において、
前記センサと前記排気管との組付時には、前記主体金具の前記取付部の外表面と前記取付部に対応する前記排気管の外表面との間に焼付防止剤が介在しており、
前記焼付防止剤は、ビスマス、ビスマス化合物のうち、いずれか一つ以上からなる第1固体潤滑剤と、潤滑基油、もしくは潤滑基油及び増ちょう剤と、を含み、
前記第1固体潤滑剤の含有量をA、前記潤滑基油、もしくは前記潤滑基油及び前記増ちょう剤の含有量をBとしたとき、16質量%≦A≦40質量%、20質量%≦B≦84質量%であり、
前記取付部が該焼付防止剤の融点以上に加熱された後、前記取付部の外表面中央部に、ビスマス成分が残存することを特徴とするセンサの取付構造。 - 請求項5記載のセンサの取付構造において、前記焼付防止剤は、さらにグラファイト、二硫化モリブデン、窒化ホウ素のうち、いずれか一つ以上からなる第2固体潤滑剤を含み、前記第2固体潤滑剤の含有量をDとしたときに、0.01質量%≦D<60質量%であることを特徴とするセンサの取付構造。
- 請求項5または請求項6記載のセンサの取付構造において、前記第1固体潤滑剤は、ビスマス、またはビスマス化合物のいずれか1種であり、前記焼付防止剤は、さらに、酸化銅、酸化タリウム、酸化イリジウム、酸化オスミウム、酸化ロジウム、酸化ルテニウムの少なくともいずれか1種からなる酸化防止剤を含有することを特徴とするセンサの取付構造。
- 請求項7記載のセンサの取付構造において、前記酸化防止剤の含有量をEとしたとき、5質量%≦E≦30質量%であることを特徴とするセンサの取付構造。
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