JPH0219726Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 内燃機関を初め各種燃焼機器における排ガス中
の酸素濃度を検出する排ガスセンサとして、固体
電解質を酸素検出素子として用いたものが広く使
用されている。

この種の排ガスセンサはジルコニア等からなる
有底筒状の酸素検出素子の閉塞端から上方に伸び
る外部電極層および内部電極層を白金等耐火性金
属の多孔質の薄膜によつて形成し、上記酸素検出
素子の外部電極層に排ガスを接触させるための小
孔を設けた主体金具に電気的に導通するように封
着すると共に、一方内部電極層に対しては外気を
閉塞端まで導通させると同時に該電極層を外部か
らの出力取出しリード線と電気的に導通する必要
があり、この内前者の外部電極層と主体金具の接
合は容易であるが、後者の外気を酸素検出素子の
内部電極層内に流通させ、しかも内部電極層を出
力取出しリード線に接続する手段には種々の難点
があつた。

本出願人はこの難点を解決すべく先に実願昭52
−50213号（実開昭53−144392号）において、上
記内部電極層の開口部端にねじ部を設け、該ねじ
部にこれよりも若干大きな巻径を有するコイル状
端子を圧嵌し、その上方において出力取出しリー
ド線の芯線に接続する態様について提案し、所期
の効果を収めたが特に苛酷な条件下において使用
される場合はなお改善すべき余地を見出した。

すなわち、上記コイル状端子の材質には耐熱性
に優れたSUS631J1の如きステンレスからなるば
ね材が適するが、酸素検出素子の閉塞孔の内径お
よび開口端のねじ径には構造上限界があり、該開
口端のねじに圧嵌されるコイル状端子には組付
（螺合）の面から細線が要求されるので、特に高
温用の排ガスセンサにおいては長時間の使用によ
つて軟化して圧嵌時の張力を減じて内部電極層と
の間の電気的導通を不安にする惧れがあり、例え
ば上記SUS631J1で0.6mmφのばね材を用いた場合
は300℃においては異常を認めなかつたが、400℃
の場合は100時間の連続使用によつて緩みを生じ
た。

本考案は上記の問題を解決し電気的安定性に優
れ、組付け作業が容易な排ガスセンサを提供する
もので、以下図面の実施例について説明する。

第１図は本考案の基本的態様を示し、図中１は
安定化ジルコニア等酸素イオン固体電解質からな
り、閉塞孔１１と胴部に径大の鍔１２を具えた酸
素検出素子を示し、該鍔１２から下方に伸びる脚
部１３の末端の閉塞端13aから閉塞孔11の内面を
上方に伸び頭部１４の開口端に刻設したねじ孔
14aを被覆する内部電極層２ａおよび外周を上方
に伸び脚部１３を経て鍔１２に達する外部電極層
２ｂを白金等耐火性金属からなる多孔質の薄膜に
よつて形成するが、該多孔質金属の薄膜のうち上
記ねじ孔１４ａの部分は酸素検出素子１が未焼成
の状態においてペースト状白金等を塗布し該酸素
検出素子と同時に焼成する等常法によつて容易に
形成することができる。３は燃焼機器（図示省
略）に装着され、上記酸素検出素子の脚部１３に
排ガスを流通させる複数の小孔３１ａ，３１ａ…
…を設けると共に該脚部１３を機械的に保護する
保護筒３１を下方に突設し、酸素検出素子１をそ
の鍔１２によつて座定し、かつ外部電極層２ｂを
電気的に導通する段座３２を具えた主体金具、４
は該段座３２の上方の径大の軸孔３３と酸素検出
素子の鍔１２の上方の径小の頭部１４との間に形
成される環状空隙に充填、圧縮された滑石、黒鉛
の微粉末等からなる封止剤でその上方に配された
金属リング５を介して主体金具３の上端縁によつ
て緩みを生じないように加締められる。

次に６は前記酸素検出素子の頭部１４の閉塞孔
１１の開口端に刻設されたねじ孔１４ａに圧嵌さ
れ、内部電極層２ａとと電気的に導通する該ねじ
孔１４ａより若干大きいねじ径を有するコイル状
端子６１を具え、出力リード線７の芯線７１と圧
着端子８によつて加締め８ａ，８ａされて接続す
る中心導線を示し、上記コイル状端子６１の上方
に該コイル状端子に常時張力を加え高温時におい
てもこれと嵌合する酸素検出素子の頭部の閉塞孔
１１の開口端のねじ孔１４ａに延設された内部電
極層２ａとの電気的導通を保持するための弾性部
分６２を設ける。

また、９は基部９１において前記主体金具の頭
部３４の外周壁に固定され、他方の頭部９２にお
いてシリコンゴムあるいは弗素ゴム等弾性絶縁材
料１０からなる絶縁管を介して出力取出しリード
線７を固定する保護キヤツプを示し、基部９１と
上記主体金具の頭部３４との固定は該頭部３４の
外周壁と、これに当接するよう保護キヤツプの基
部９１において内方に突設した複数の小突起９１
ａ，９１ａ……との点溶接あるいはロー着等によ
つて行ない、該保護キヤツプの基部９１の内径面
と主体金具の頭部３４の外周壁との間に前記酸素
検出素子１の閉塞孔１１に外気を供給する環状空
隙からなる空気流通路Ｖを形成する。

なお、上記保護キヤツプの頭部９２に形成され
た凹み９２ａ，９２ａ……は前記出力取出し用リ
ード線７の芯線７１と中心導線６を圧着、接続し
た圧着端子８を出力取出し用リード線７と共に挿
通すると共に保護キヤツプ９の頭部９２内に嵌挿
した弾性絶縁材料の絶縁管１０を該保護キヤツプ
９と共に変形させて径方向および軸線方向に固定
する加締め部である。

続いて第２図は他の実施例を示し、１は内部電
極層２ａ、外部電極層２ｂを具えた酸素検出素
子、３は主体金具、４は封止剤、５は金属リン
グ、６は上記酸素検出素子１の閉塞孔１１の開口
部のねじ孔１４ａと密嵌するコイル状端子６１お
よびその上方に弾性部分６２を設け出力取出し用
リード線７の芯線７１と当接する中心導線、９は
その基部９１から内方に突設した複数の小突起９
１ａ，９１ａ……の主体金具３の頭部３４の外周
壁に点溶接等によつて固定し、頭部９２において
外方から加締め９２ａ，９２ａ……して弾性絶縁
材料の絶縁管１０を変形させ、上記中心導線６と
出力リード線の芯線７１を加締め８ａ，８ａして
接続、固定した内部の圧着端子８を径方向および
軸線方向に固定する保護キヤツプを示すが、本例
においては上記圧着端子８を下方に延長して基部
８１を酸素検出素子１の頭部１４の上端に座定す
ると共に、反対側の端面８２に該圧着端子によつ
て加締め８ａ，８ａされた中心導線６の末端６３
を折曲げて懸合させたもので、これによつて該中
心導線の弾性部分６２に一層強力な張力を与え、
コイル端子６１と酸素検出素子１の内部電極層２
ａの電気的導通を更に確実、完全とすることがで
きる。

なお、本例において前記酸素検出素子１の閉塞
孔１１に対する空気流通路Ｖは前記主体金具３の
頭部３４の外周壁と、該外周壁に小突起９１ａ，
９１ａ……の点溶接等によつて固定された保護キ
ヤツプ９の基部９１との間に形成される環状空隙
と、上記圧着端子８の延長部に穿設した単数また
は複数の小孔８ｂによつて形成される。

また図示を省略するが、出力取出し用リード線
７と中心導線６を加締めて圧着した圧着端子８
と、保護キヤツプの頭部９２の間に密填される弾
性絶縁材料の絶縁管１０を、該保護キヤツプの頭
部における加締め９２ａ，９２ａ……によつて上
記圧着端子８の加締め部分８ａ，８ａの内、少な
くとも上方の一つに圧入、変形されるように短縮
し、その下方に保護キヤツプの頭部９２の内径面
と密嵌し圧着端子の端面８２に折曲げられた中心
導線の末端６３と遊嵌する径大の内径面を有し基
部８１の方向に拡開される肩部８３に支承される
セラミツクス、テフロン樹脂等硬質の絶縁管を挿
入してもよい。

更に第３図は別の実施例を示し、前２例と同様
に酸素検出素子１を主体金具３に封止剤４および
金属リング５によつて封着するが本例においては
該金属リングは封止剤４と当接して主体金具３の
端縁によつて加締められる基部５１と該基部から
酸素検出素子の頭部１４を囲繞して上方へ伸び、
該酸素検出素子の頭部１４の上方において狭搾部
５２ａを設けた頭部５２とからなり、該狭搾部の
上方の肩部５２a′にねじ孔１０１ａを設けた硬質
の合成樹脂あるいはセラミツクスからなる絶縁筒
１０１を収納し、前と同様内部電極層２ａを設け
た酸素検出素子の閉塞孔１１の開口端のねじ孔１
４ａに密嵌した中心導線６のコイル状端子６１の
上方に設けた弾性部分６２に続き直接、もしくは
図示しない直線部分を介して更にコイル状部分６
４を上方に設けこれを上記絶縁筒１０１のねじ孔
１０１ａに嵌合して上記中心導線６の弾性部分６
２を緊張状態に保ち、その下方のコイル状端子６
１と酸素検出素子１の開口端のねじ孔１４ａとの
密嵌状態を強固に維持して両者間の電気的導通を
確保する。９はその基部９１と頭部９２を結ぶ肩
部９３の内径面を前記金属リング５の頭部５２の
端面に支承し、基部９１から内方に突設した複数
の小突起９１ａ，９１ａ……を金属リング５の頭
部外周に突合わせて点溶接等によつて接合、固定
した保護キヤツプを示し、他方の頭部９２におい
て前記絶縁筒１０１のねじ孔１０１ａとコイル状
部分６４において嵌合する中心導線６の上方の直
線部分と出力取出し用リード線７および両者を加
締め８ａ，８ａして電気的に接続させる圧着端子
８の３者を前と同様に挿通した弾性絶縁材料の絶
縁管１０を嵌挿し外方から加締め９２ａ，９２ａ
して上記３者を径および軸線方向に固定する。

なお、本例において前記酸素検出素子１の閉塞
孔１１に対する空気流通路Ｖは、前記金属リング
５の頭部５２の外周壁と、該外周壁に小突起９１
ａ，９１ａ……の点溶接等によつて固定された保
護キヤツプ９の基部９１との間に形成される環状
空隙と、上記金属リングの頭部５２の保護キヤツ
プの基部９１に囲まれる範囲内で絶縁筒１０１と
当接する部分を除く部位に穿設した小孔５２によ
つて形成される。

また図示を省略するが、清浄な雰囲気で使用さ
れる場合は、金属リング５の頭部５２をそのまゝ
延長して保護キヤツプを兼ねさせ、上記絶縁筒１
０１および弾性絶縁材料の絶縁管１０と当接する
部分を除く部位に空気流通孔を設けることによつ
て構造を単純化することができる。

本考案の排ガスセンサは以上の通り、酸素検出
素子の閉塞孔の開口端に刻設したねじ孔に密嵌し
て該閉塞孔に設けた内部電極層と電気的に導通す
る中心導線のコイル状端子の上方に、該コイル状
端子に常時張力を与える弾性部分を設けたからど
のように苛酷な条件下においても該弾性部分に座
屈を生じさせる恐れなく中心導線のコイル状端子
と酸素検出素子の内部電極層との電気的導通が確
保されるだけでなく、該酸素検出素子に対する出
力取出し部材からの有害な歪力も上記弾性部分に
よつて吸収されるから機械的に補強され、更には
該酸素検出素子の閉塞孔に対する空気流通路を保
護キヤツプ側に設けたから構造を単純化して製造
価格を引下げる等大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の排ガスセンサの基本的態様を
示す実施例を示し、同図Ａは４半分縦断面図、同
図ＢはＡ図のイ−イ線に沿う横断面図、第２図は
同じく他の実施例を示す４半分縦断面図、また第
３図は同じく別の実施例を示す要部の４半分断面
図である。 １……酸素検出素子、１１……閉塞孔、１３ａ
……閉塞端、１４……頭部、１４ａ……ねじ孔、
２ａ……内部電極層、２ｂ……外部電極層、３…
…主体金具、６１……コイル状端子、６２……弾
性部分、７……出力取出し用リード線、７１……
芯線、９……保護キヤツプ、Ｖ……空気流通路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 一端を閉塞し、該閉塞端から上方に伸びる外
   部電極層を設けた有底筒状の酸素検出素子を、
   その外部電極層と電気的に導通するよう主体金
   具に封着し、一方開口端に刻設したねじ孔に密
   嵌し内部電極層と電気的に導通するコイル状端
   子を出力取出しリード線の芯線に圧着端子によ
   つて電気的に接続し、保護キヤツプを主体金
   具、又はこれに対して固定されて、延長された
   金属管状体の一端において接合して設け、上記
   保護キヤツプはその他端において、上記出力取
   り出しリード線を挿通せしめ、かつ弾性絶縁材
   料を介して半径方向に加締られることによつ
   て、該出力取り出しリード線を固着し、そして
   酸素検知素子の閉塞孔内に外気を通ずる空気流
   通路を上記保護キヤツプと主体金具の間の空
   隙、もしくは該空隙と上記酸素検出素子の上端
   に座定する圧着端子の小孔又は主体金具に固定
   されて上方へ伸びる金属管状体の内外周の空隙
   と該金属管状体に設けた小孔によつて形成し
   て、主体金具から突出するコイル状端子と出力
   取り出しリード線の接続部を機械的及び水密的
   に保護せしめるものにおいて、上記コイル状端
   子の上方にこれに張力を与えるコイル状弾性部
   分を設けるとともに、上記コイル状端子は上記
   コイル状弾性部分を介してリード線に電気的に
   接続されてなる、排ガスセンサ。 (2) コイル状弾性部分から更に上方に伸びた部分
   を有し、この部分がリード線の芯線に機械的、
   電気的に結合され、上記コイル状弾性部の張力
   は弾性絶縁材料を介して保護キヤツプが受け
   る、実用新案登録請求の範囲第(1)項記載の排ガ
   スセンサ。 (3) コイル状弾性部分から更に上方に延びた部分
   を有し、この部分とリード線の芯線とが圧着端
   子で結合され、上記圧着端子はこれと一体的に
   下方に延びた管状の基部を有し、該基部は酸素
   検出素子の頭部上に座定してコイル状弾性部分
   の張力を受ける、実用新案登録請求の範囲第(1)
   項記載の排ガスセンサ。 (4) コイル状弾性部分の上方に更に延設してコイ
   ル状部分を設け、該コイルに係合したねじ孔を
   有する絶縁筒１０１を設け、この絶縁筒を保護
   管又は主体金具から延設した金属管状体が固定
   し、コイル状弾性部分の張力はこの絶縁筒を介
   して主体金具が受ける実用新案登録請求の範囲
   第(1)項記載の排ガスセンサ。