JP7316246B2 - ガスセンサ、ガスセンサの素子封止体、筒状体、および、ガスセンサの組立方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態において組立の対象となるガスセンサ100の(より詳細にはその本体部の)長手方向に沿った要部断面図である。本実施の形態において、ガスセンサ100とは、その内部に備わるセンサ素子10によって所定のガス成分(例えば、NOx等)を検出するためのものである。なお、図1においては、鉛直方向をz軸方向として示しており、ガスセンサ100の長手方向はz軸方向と一致している(以降の図においても同様)。
次に、筒状体30の内面30aに設けられた縞状領域STについて、より詳細に説明する。図2は、縞状領域STの様子を模式的に示す、筒状体30の内面30a近傍の部分拡大図である。なお、図2においては、図1と同様に筒状体30の軸線方向をz軸方向とするとともに、内面30aの内周方向(内面30aの該軸線方向に垂直な断面における円周に沿った方向)をc軸方向とし、径方向(内面30aの該軸線方向に垂直な断面における半径に沿った方向)をr軸方向としている。
0.3μm≦Rz1≦10μm ・・・・・(1);
Rz1/Rz2≧2.0・・・・・(2);
なる式(1)および式(2)をみたすように形成される。
最後に、素子封止体1の組み立ての手順について概略を説明する。図3ないし図5は、係る素子封止体1の組立途中の様子を示す、z軸方向に沿った断面図である。なお、図3ないし図5においては、保護カバー2の図示はあくまで概略的である。
1a 環装体
2 保護カバー
3 固定ボルト
4 外筒
5 コネクタ
6 グロメット
7 リード線
10 センサ素子
10a (センサ素子の)第1先端部
10b (センサ素子の)第2先端部
11 保護膜
20 環装部品
21 第1セラミックサポータ
22 圧粉体
22a、22b 成型体
23 第2セラミックサポータ
30 筒状体
30M (筒状体の)主部
30a (筒状体の)内面
31 (筒状体の)縮径部
32 (筒状体の)かしめ部
32Z (筒状体の)延在部
33 (筒状体の)係止部
51 接点部材
100 ガスセンサ
101 筒状体支持手段
102 押圧手段
103 かしめ治具
B (縞状領域の)凹部
ST 縞状領域
T (縞状領域の)凸部
RL (縞状領域の凸部の)稜線
VL (縞状領域の凹部の)谷線
Claims (10)
- センサ素子と、
前記センサ素子が内部を軸方向に貫通する貫通孔を有する金属性の筒状体と、
前記貫通孔をなす前記筒状体の内面と前記センサ素子との間に充填されてなり、前記センサ素子の第1の端部側と第2の端部側との間を封止する圧粉体と、
を備え、
前記筒状体の内面のうち少なくとも前記圧粉体と接触する範囲が、凸部と凹部とが前記軸方向において交互にかつそれぞれが前記筒状体の内周方向に沿うように延在する縞状凹凸領域であり、
前記凸部の前記軸方向における間隔が50μm以上150μm以下であり、
前記縞状凹凸領域の前記軸方向における最大高さを第1最大高さRz1とし、前記内周方向における最大高さを第2最大高さRz2とするときに、
0.3μm≦Rz1≦10μmであり、
Rz1/Rz2≧2.0である、
ことを特徴とする、ガスセンサ。 - 請求項1に記載のガスセンサであって、
前記圧粉体が、平均粒径が50μm~550μmのセラミック粒子からなる、
ことを特徴とする、ガスセンサ。 - 請求項1または請求項2に記載のガスセンサであって、
前記圧粉体が、前記筒状体の内部において、それぞれが前記センサ素子に環装されてなる第1のセラミックサポータと第2のセラミックサポータとの間に充填されてなる、
ことを特徴とする、ガスセンサ。 - セラミックス製のセンサ素子を備えるガスセンサにおいて、前記センサ素子を固定しつつ前記センサ素子の第1の端部側と第2の端部側との間を封止する素子封止体であって、
前記センサ素子と、
前記センサ素子が内部を軸方向に貫通する貫通孔を有する金属性の筒状体と、
前記貫通孔をなす前記筒状体の内面と前記センサ素子との間に充填されてなり、前記センサ素子の前記第1の端部側と前記第2の端部側との間を封止する圧粉体と、
を備え、
前記筒状体の内面のうち少なくとも前記圧粉体と接触する範囲が、凸部と凹部とが前記軸方向において交互にかつそれぞれが前記筒状体の内周方向に沿うように延在する縞状凹凸領域であり、
前記凸部の前記軸方向における間隔が50μm以上150μm以下であり、
前記縞状凹凸領域の前記軸方向における最大高さを第1最大高さRz1とし、前記内周方向における最大高さを第2最大高さRz2とするときに、
0.3μm≦Rz1≦10μmであり、
Rz1/Rz2≧2.0である、
ことを特徴とする、ガスセンサの素子封止体。 - 請求項4に記載のガスセンサの素子封止体であって、
前記圧粉体が、平均粒径が50μm~550μmのセラミック粒子からなる、
ことを特徴とする、ガスセンサの素子封止体。 - 請求項4または請求項5に記載のガスセンサの素子封止体であって、
前記圧粉体が、前記筒状体の内部において、それぞれが前記センサ素子に環装されてなる第1のセラミックサポータと第2のセラミックサポータとの間に充填されてなる、
ことを特徴とする、ガスセンサの素子封止体。 - セラミックス製のセンサ素子を備えるガスセンサにおいて、セラミックス粒子の圧粉体による前記センサ素子の第1の端部側と第2の端部側との間の封止とに用いられる、円筒状の内空間を有する筒状体であって、
前記筒状体の内面のうち、前記封止の際に前記圧粉体と接触する範囲が、凸部と凹部とが前記筒状体の軸方向において交互にかつそれぞれが前記筒状体の内周方向に沿うように延在する縞状凹凸領域であり、
前記凸部の前記軸方向における間隔が50μm以上150μm以下であり、
前記縞状凹凸領域の前記軸方向における最大高さを第1最大高さRz1とし、前記内周方向における最大高さを第2最大高さRz2とするときに、
0.3μm≦Rz1≦10μmであり、
Rz1/Rz2≧2.0である、
ことを特徴とする、筒状体。 - セラミックス製のセンサ素子を備えるガスセンサの組立方法であって、
2つのセラミックサポータとセラミックス粒子の成型体とを少なくとも含む複数の環装部品を、前記2つのセラミックサポータが両端に位置するように前記センサ素子に環装し、環装体を得る環装体準備工程と、
最奥部が縮径された円筒状の内空間を有する主部と、前記主部の一方端部から前記主部の軸線方向に沿って延在する前記主部よりも薄肉の延在部と、を備える筒状体を、前記環装体に対し環装することにより、前記センサ素子を前記筒状体の軸中心位置において軸方向に貫通させつつ前記筒状体の内空間に前記複数の環装部品を収容する収容工程と、
前記2つのセラミックサポータの一方を所定の押圧手段で押圧することにより、前記成型体を圧縮し、前記内空間において前記センサ素子の第1の端部側と第2の端部側との間を前記セラミックス粒子からなる圧粉体にて封止する封止工程と、
前記筒状体の前記延在部を軸中心に向けて屈曲させることによりかしめ部を形成し、前記かしめ部にて前記複数の環装部品を押圧することにより前記複数の環装部品を前記内空間にて固定する屈曲工程と、
を備え、
前記筒状体の内面のうち少なくとも前記圧粉体と接触する範囲が、凸部と凹部とが前記軸方向において交互にかつそれぞれが前記筒状体の内周方向に沿うように延在する縞状凹凸領域とされてなり、
前記凸部の前記軸方向における間隔が50μm以上150μm以下であり、
前記縞状凹凸領域の前記軸方向における最大高さを第1最大高さRz1とし、前記内周方向における最大高さを第2最大高さRz2とするときに、
0.3μm≦Rz1≦10μmであり、
Rz1/Rz2≧2.0である、
ことを特徴とする、ガスセンサの組立方法。 - 請求項8に記載のガスセンサの組立方法であって、
前記封止工程においては、前記成型体の圧縮を一次圧縮と二次圧縮との二段階で行い、前記二次圧縮において前記押圧手段が前記2つのセラミックサポータの一方を押圧する際の圧力は75MPa~115MPaである、
ことを特徴とする、ガスセンサの組立方法。 - 請求項8または請求項9に記載のガスセンサの組立方法であって、
前記セラミックス粒子の平均粒径が50μm~550μmである、
ことを特徴とする、ガスセンサの組立方法。
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