JPH0222895B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 内燃機関を初め各種燃焼機器における排ガス中
の残存酸素、可燃性ガスなどの成分ガスを電気的
出力として取出すセンサが燃焼制御や排ガス浄化
のために広く実用されている。

上記のうち例えば酸素を検知する排ガスセンサ
の検出部としては、安定化ジルコニア等酸素イオ
ン固体電解質を用いたもの、及びTiO₂等金属酸
化物等からなる半導体を用いたセラミツクスによ
つて構成されるが、いずれも検出部は排ガスに曝
されて機能するため、排気管内に深く突出するよ
う該排気管の側壁に螺定される主体金具の端面か
ら長く突設する必要がある。

しかして、この主体金具から突設された成分ガ
ス検出部は高温の排ガス流に直接曝されるため、
従来は主体金具の端面から、外側面に多数の排ガ
ス流通孔を設けた有底筒状のステンレス鋼の如き
耐蝕性金属の薄板からなる金属の保護筒を延設
し、上記検出部と間隔を保つて囲繞させることに
よつて熱的並びに機械的に保護するようにしてい
たが、自動車に低オクタン価のガソリンを用い、
長時間経済速度で走行する場合のように、排ガス
温度が低く、しかも流速が小さい場合にはガス流
は該保護筒によつて減速するので検出素子の表面
は必要な自浄温度に達しないため汚損、デポジツ
トの付着をもたらし却つて保護筒は有害であるこ
とを見出した。

上記成分ガス検出部表面の汚損、デポジツトの
付着は該酸素検出部を囲繞する金属の保護筒を取
除くことによつて解決するが、前記の通り成分ガ
ス検出部は主体金具の端面から長く突出し、例え
ば自動車の空燃比制御に用いる酸素検出用センサ
の場合は主体金具の端面から10数粍程度、あるい
はそれ以上細長く突出させる必要があり、しかも
その材質は本質的に靭性に乏しいセラミツクスで
あるから製品の輸送、排気管への取付け等に際し
て僅かの外撃によつても破損し易く、このためそ
の取扱いに特別の注意が要求されるという別の欠
点を生ずる。

本発明は以上の欠点を有利に解決したもので、
以下図面の実施例について説明する。

第１図は酸素用検出部として酸素イオン固体電
解質型の酸素センサを対象とした一実施例で、図
中１は安定化ジルコニア等の酸素イオン固体電解
質からなり有底孔１ａを具えた検出部材で、閉塞
端１ｂから上記有底孔１ａの内周面を上端まで伸
びる内部電極層２ａと、同じく閉塞端１ｂから上
方に伸び径大の胴部１ｃに達する外部電極層２ｂ
をそれぞれ白金等耐火性金属からなる多孔質の薄
膜によつて形成し、外部電極層２ｂの外周面には
更に多孔性のセラミツクス質保護層（図示省略）
を被覆する。３は主体金具を示し、内外周面に上
記電極層２ａ及び２ｂを具え酸素検出部１１とし
て機能する上記検出部材の閉塞端１ｂ側を、燃焼
機器の排気管（図示省略）内に深く挿入するよう
取付ねじ３ａから下方に長く突出させ、その上方
の径大の胴部１ｃをこれと係合する段座面３ｂに
おいて支承して上記検出部材の酸素検出部１１の
外周面の外部電極層２ｂと電気的に導通させ、該
検出部材の径大の胴部１ｃから続く径小の頭部１
ｄの外側方に形成される環状空隙に滑石、黒鉛の
微粉末等の防止剤４を密填した後、主体金具の上
端縁を加締め３ｃとして両者を封着する。なお上
記検出部材の径大の胴部１ｃと相対する部位に示
される主体金具の狭小な変形部３ｄは、上記の加
締め３ｃと同時に通電、軟化させて防止剤４を軸
線方向に圧縮させる熱加締めによるものである。
５は上記検出部材の有底孔１ａの内周面に設けら
れた内部電極層２ａとその上端において半田ロー
着、導電性接着剤等によつて接続した接続端子を
示し、上記有底孔内に新鮮な外気を流通させる軸
孔５ａを有する。

次に６は上記検出部材の酸素検出部１１を囲繞
し、主体金具の取付ねじ３ａの内周面に嵌着した
保護管を示すが、本発明においては従来の金属に
代え、その材質をセルロースを主体とする繊維質
材料からなる易燃性の紙、布類とするもので、こ
こでは保護管を主体金具の取付ねじの内周面に嵌
着した態様を図示したが、上記取付ねじの谷径で
排気管側に伸びるねじ下の部分を、該取付ねじの
谷径よりも径小とし、この外周部分に嵌着するこ
ともできる。

次に第２図は酸素用検出素子として半導体素子
型の酸素センサを対象とした一実施例で、図中１
は白金あるいは白金合金の細線からなる一対の電
極線２，２を植設した二酸化チタンを初めコバル
ト、ニツケル等の金属酸化物の多孔質の焼結体か
らなる薄板状の半導体からなる酸素検出部１１
と、該酸素検出部１１を座定する凹溝１２ａと該
凹溝の底面から酸素用検出部に植設した上記一対
の電極線２，２を挿通して上方へ引出す一対の小
孔１２ｂ，１２ｂ及び径大の洞部１２ｃを具えた
高アルミナ磁器等の絶縁体１２と、該絶縁体の凹
溝１２ａに座定された酸素用検出部１１の周囲及
び同じく絶縁体の一対の小孔１２ｂ，１２ｂとこ
れら小孔に挿通された一対の電極線２，２との間
にそれぞれ充填された耐熱セメント１３とからな
る。３は主体金具を示し、絶縁体１２の端面の凹
溝１２ａに座定された酸素検出部１１を燃焼機器
の排気管（図示省略）内に深く挿入するよう該絶
縁体１２の酸素用検出部１１側を取付ねじ３ａか
ら長く突出させ、その上方の径大の胴部１２ｃを
これと係合する段座面３ａによつて支承し、該絶
縁体の径大の胴部１２ｃから続く径小の頭部１２
ｄの外側方に形成される環状空隙に滑石、黒鉛の
微粉末等の防止剤４を密填した後、主体金具の上
端縁を加締め３ｃして両質を封着する。なお上記
絶縁体の径大の胴部１２ｃと相対する部位に示さ
れる主体金具の狭小な変形部３ｄは、上記の加締
め３ｃと同時に通電、軟化させて封止剤４を軸線
方向に圧縮させる熱加締めによるものである。

次に６は上記検出部材の酸素用検出部１１を囲
繞し、主体金具の取付ねじ３ａの内周面に嵌着し
た保護管を示すが従来の金属に代えその材質を、
セルロースを主体とする維持質材料からなる易燃
性の紙、布類とするもので、この場合も前例と同
様、主体金具の取付ねじの排気管側の径小とした
ねじ下部分の外周に嵌着することができる。

本発明は以上の通り、酸素用排ガスセンサの主
体金具に、該主体金具から排気管内に突出して排
ガス中の残存酸素を電気的出力として取出す酸素
用検出部を囲繞する保護管を、セルロースを主体
とする繊維質材料からなる易燃性の紙、布類とし
たから、その輸送、排気管に対する取付けに際し
て検出部を外撃から保護すると共に、使用時排ガ
スによつて焼失するから排ガスの温度が低く、低
速の場合においても酸素検出部は汚損、デポジツ
トが付着する惧れがなく、常時安定した特性を発
揮できる優れた効果がある。なお、保護管は主体
金具の取付ねじ側の端部の内、外周のいずれの面
に嵌着してもよいが、外周面は該保護管の脱落、
偏心を防ぐため、主体金具端部のねじ下部分を延
長して保護管との嵌合寸法を長くする必要がある
のに対し、内周面の場合は保護管の焼失によつて
該保護管の最初の肉厚寸法だけ主体金具の取付ね
じの端部内周面に形成される環状空隙を拡大する
が、酸素用検出部はこれによつて特に影響を受け
るようなことはなく、むしろ多少なりとも該検出
部の表面温度を上昇させて有害なデポジツトの付
着を防止するから、内周面に対する嵌着が好まし
い。また、図示を省略したが、保護管の外周に従
来の金属からなる保護管のように多数の小孔を穿
設することによつて、該保護管の消失を促進すす
る他、排気管に装着した直後において例えば自動
車の暖気運転を行なう場合のように、排ガスの温
度が特に低く保護管が直ちに焼失しない場合でも
正確に作動させることができる。

しかして、本発明において保護管に使用する易
燃性の紙、布類はセルロース（繊維素）を主体と
するものであれば紙、織布、不織布いずれでもよ
いが、純粋なセルロースを用いた濾紙材を用いた
ものが灰分の少ない点で、またセルロースの一部
を硝酸等で処理した硝化度の比較的低いニトロセ
ルロースやさらにはセルロイド化したものは特に
易燃性でしかも機械的強度が高い点から、好まし
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す４半分縦断面
図、第２図Ａは同じく他の実施例を示す縦断面
図、第２図Ｂは同図Ａのイ−イ線に沿う横断面図
である。 １１……酸素用検出部、３……主体金具、６…
…易燃性の保護管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 主体金具から排気管内に突出して排ガス中の
   成分ガスを電気的に検出して取出すセラミツク質
   の成分ガス検出部を具えたものにおいて、該成分
   ガス検出部を囲繞するセルロースを主体とする繊
   維質材料からなる易燃性の保護管を、上記主体金
   具の排気管側の端部の内、外周いずれか一方の面
   に嵌着したことを特徴とする排ガスセンサ。