JPH0618290Y2 - ヒ−タ内蔵型酸素センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、ヒータ内蔵型酸素センサに関し、特に、ヒ
ータ表面上の温度分布を均一化したものに関する。

〔従来の技術〕

酸素センサは、エンジンの排気ガス中の酸素濃度を検出
するものであるが、センサ素子の温度が所定温度より高
くないと、上記検出を行うことができない。

そのため、試験管状のセンサ素子の中空部内にヒータを
配設して、センサ素子を加熱するヒータ内蔵型酸素セン
サが開発されている。このヒータ内蔵型酸素センサによ
れば、エンジン始動直後でセンサ素子の温度が低くて
も、ヒータによってセンサ素子が加熱されることによっ
て、速やかに酸素濃度の検出を行うことができる。

ところが、上記ヒータは、ヒータの根元部や先端部に比
べてその中央部は高温となり、ヒータ表面上の位置によ
って温度むらを生じる。そのため加熱されるセンサ素子
も、その影響を受けてヒータ表面上の温度分布にほぼ対
応してむらのある温度に加熱されてしまう。

これに対して、このような温度むらをなくしたヒータ内
蔵型酸素センサが開発され、実願昭５８−１０４３１９
号（実開昭６０−１３４５９号）として提案されてい
る。これは、ヒータの熱源として、電流を流すことによ
ってジュール熱を発生する発熱体を用い、その発熱体の
形状を特殊な形状、つまり、ヒータの中央部に位置する
発熱体を広幅とすることによって、ヒータの中央部で発
生する熱量を抑え、根元部や先端部での熱量が多くなる
ようにして、ヒータ表面上の温度分布が均一となるよう
にしたものである。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかし、このように発熱体の形状を特殊化する対策で
は、発熱体の一部が広幅となることから発熱体の配設密
度を高めることが困難となり、ヒータ表面上の温度分布
を均一に保ちながら、必要値まで温度を高めることは容
易でなかった。

従って、本考案の目的は、ヒータ内蔵型酸素センサにお
いて、ヒータ表面上の温度分布を均一に保ちながら、そ
の温度を容易に必要温度まで高めることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本考案は、ヒータで発生した熱を、ヒータ表面上
において熱伝導して均一化することを特徴とする。

具体的には、本考案のヒータ内蔵型酸素センサは、試験
管状に形成されたセンサ素子の中空部内ホルダから突出
させたヒータを配設し、このヒータのセンサ素子に面す
る表面に良熱伝導性のカバーを、前記センサ素子および
ホルダに非接触状態となるように被せたものである。

〔作用〕

その結果、ヒータから発生する熱はカバーに伝わり、カ
バーに伝わった熱によってセンサ素子は加熱される。こ
のとき、ヒータからカバーに伝えられる熱には、ヒータ
表面上の位置によって温度むらがあるが、カバーでは、
高温部から低温部に充分な熱伝導が行われ、カバー上の
温度分布は均一になり、カバー表面上の位置による温度
むらは殆どなくなる。またヒータはホルダに接触してい
ないので、ホルダ側に熱が逃れてその部分の温度が低く
なることがない。またカバーはセンサ素子に対して接触
していないから、両者を電気的に絶縁状態としておくこ
とができ、したがってカバーとして熱伝率に優れかつ安
価な金属製品を使用することができる。このため、加熱
されるセンサ素子も部分的に温度差を生ずることなく、
全体に均一に加熱される。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面によって説明する。

第１図は、本考案の一実施例の要部拡大断面図であり、
中心線より片側半分のみを示している。ここで、１０は
センサ素子、２１はヒータ、２２はヒータホルダであ
る。

センサ素子１０は、概ね試験管状に形成されたジルコニ
ア素子の両表面に電極および白金がコーティングされて
構成されている。センサ素子１０の中空部内には、ヒー
タホルダ２２に保持されたパイプ状のヒータ２１が挿入
されている。ヒータ２１には、電流を流すことによって
ジュール熱を発生する発熱体が埋設されていて、その熱
によってセンサ素子１０を加熱するようになっている。
以上の構成は、従来のヒータ内蔵型酸素センサと同一で
ある。

第１図中、３０はカバーであり、このカバー３０は、良
熱伝導性の材料によってパイプ状に作られており、ヒー
タ２１の先端側には嵌着されている。カバー３０は、例
えば、ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０あるいはＳＵＳ３０４
のステンレス鋼によって形成され、接着剤によってヒー
タ２１に固着されている。

このカバー３０は、ヒータ２１の発する熱を受けて加熱
され、センサ素子１０を加熱する機能を有する。このと
き、ヒータ２１の表面上の温度は、第２図に破線で示す
如く、ヒータ２１の中央部で最も高温で、根元部あるい
は先端部へ行くに従って低温となっている。カバー３０
は、このように分布する温度の熱を受けるが、良熱伝導
性であるので、高温に加熱された部分から低温の部分に
良く伝熱し、第２図の実線で示す如く、温度分布が均一
化される。

このため、このカバー３０によって加熱されるセンサ素
子１０の表面上の温度分布も第３図の実線で示す如く均
一化される。第３図において破線は、カバー３０がなく
て、ヒータ２１によってセンサ素子１０が直接加熱され
る場合の温度分布を示しており、この場合は、ヒータ２
１の表面上の温度分布の影響を受けて、ヒータ２１の中
央部に対応する部分で高温となり、その他の部分との間
に大きな温度差を生じている。この場合には、高温とさ
れる部分のセンサ素子１０の内側電極の耐久性によりヒ
ータ加熱限界が決定されてしまうが、カバー３０を介し
て均一に加熱される場合には、そういう不具合なしに、
センサ素子１０全体を必要な温度にまで加熱することが
できる。

なお、第１図中、ｌ_１で示すカバー３０の長さは、ヒー
タ２１内で発熱体が埋設されている部分の長さに対応さ
せてあり、例えば、２０mmとされる。また、カバー３０
がヒータホルダ２２に接触していると、カバー３０に伝
えられた熱がヒータホルダ２２に逃げてしまうため、両
者間には隙間が設けられており、その間隔が第１図ｌ_２
で示されており、この長さは、例えば、１０mmに設計さ
れる。

さらにカバー３０にはステンレス板のような導電性のあ
る素材が使用されるので、図に示すようにセンサ素子１
０に対して非接触となっている。

〔考案の効果〕

以上のように本考案によれば、ヒータで発生した熱を、
ヒータ表面上のカバーによって熱伝導するので、ヒータ
表面上の温度分布を均一にすることができ、しかも、温
度分布の均一化のために制約を受けることなくヒータの
発熱量を高めることができるので、ヒータ表面上の温度
を必要値まで容易に高めことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例の要部拡大断面図、第２図
および第３図は、第１図におけるＡ_１〜Ａ_２およびＢ_１
〜Ｂ_２の部分の温度分布図である。 １０……センサ素子 ２１……ヒータ ２２……ヒータホルダ ３０……カバー

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】試験管状に形成されたセンサ素子の中空部
   内にホルダから突出させたヒータを配設し、このヒータ
   の発生する熱によってセンサ素子を加熱するようにした
   ヒータ内蔵型酸素センサにおいて、 センサ素子に面するヒータの表面に良熱伝導性のカバー
   を、前記センサ素子およびホルダに非接触状態となるよ
   うに被せたことを特徴とするヒータ内蔵型酸素センサ。