JPH0629735Y2 - 酸素センサ - Google Patents

酸素センサ

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JPH0629735Y2
JPH0629735Y2 JP1985148923U JP14892385U JPH0629735Y2 JP H0629735 Y2 JPH0629735 Y2 JP H0629735Y2 JP 1985148923 U JP1985148923 U JP 1985148923U JP 14892385 U JP14892385 U JP 14892385U JP H0629735 Y2 JPH0629735 Y2 JP H0629735Y2
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JP
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filter
metal casing
oxygen sensor
metal
solid electrolyte
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JP1985148923U
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JPS6258753U (ja
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隆生 村瀬
徳男 大島
修一郎 沖
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NGK Insulators Ltd
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NGK Insulators Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本考案は、内燃機関より排出される排気ガス中の酸素濃
度を検出するための酸素センサに係り、特に大気圧を基
準電極とする酸素センサの防水を行うようにした構成に
関する。
(従来の技術) 従来、ジルコニア等の酸素イオン伝導性の固体電解質を
用いて、酸素濃淡電池の原理により、自動車等の内燃機
関から排出される排気ガス中の酸素濃度を検知し、かか
る内燃機関の空燃比を制御することが知られている。そ
して、この種の酸素センサとしては、有底状のジルコニ
ア固体電解質の内外面に多孔質の白金電極を賦与し、内
面の電極を大気と連通させて、基準酸素濃度の電極と
し、一方外面の電極を被測定ガスである排気ガス中に曝
して測定電極としている。大気と連通させる手段として
は、固体電解質を取り囲むハウジングと金属製カバーと
の間隙もしくは酸素濃度検出のための電極端子中に通気
孔を設けることによって達成されている。
しかしながら、酸素センサは内燃機関等に使用される場
合、通気孔より、水、塩水、泥等が浸入し、高温状態に
なっている固体電解質を破壊したり、電極等を腐食した
りする欠点があった。
この問題を解決するために、金属製カバーの通孔の位置
とセンサ素子の位置の間にゴムパッキングで金属ハウジ
ングに固定された円板状フィルターを設ける構造が提案
されている(特開昭53-70493号)。
(考案が解決しようとする問題点) ところが、この酸素センサはゴムパッキングが単に金属
製カバーの通気孔に挿入されているのに過ぎないので、
酸素センサが、内燃機関に装着されて高温状態に曝され
ると、ゴムと金属との熱膨張の差異から、ゴムパッキン
グが離脱し易く、特に酸素センサが内燃機関の始動時に
的確に酸素濃度を検出するために、固体電解質を加熱す
るためのヒータが有底状の固体電解質の内面に装着され
る場合、その弊害が生じた。
また、このようなヒータが設けられた酸素センサでは、
酸素濃度検出用の電極端子以外にヒータへの通電用のリ
ードを前記ゴムパッキングを通す必要があるため、限ら
れたゴムパッキングの面積内にフィルターを装着するこ
とに困難が伴っていた。
(問題点を解決するための手段) 本考案は、かかる欠点を解決した酸素センサであって、
内外面に電極を有する有底状の固体電解質を金属ケーシ
ング内に収容し、前記固体電解質の閉鎖端を排気ガス中
に曝す一方、該固体電解質の開放端側を排気ガスに対し
て気密とし、該開放端側を囲む排気ガスに対して気密と
し、該開放端側を囲む金属ケーシングの端部近傍に、通
気性かつ水密性のフィルターを配置して、該フィルター
を通して前記金属ケーシング内の空所へ大気を流通させ
るようにした酸素センサにおいて、前記フィルターが、
前記金属ケーシングの端部と前記金属ケーシング内に位
置するゴム栓との間に挟持固定され、前記ゴム栓が、前
記フィルターと前記固体電解質の開放端との間で、前記
金属ケーシングの内面に直接接触する部分を有している
とともに、前記ゴム栓には、前記フィルター表面から前
記金属ケーシング内の空所に通ずる通路が、前記金属ケ
ーシングの内面との間に形成されていることを特徴とす
るものである。
(作用) 上記フィルターによって通気孔を水密性および通気性を
有して閉塞するとともに、該フィルターが、金属ケーシ
ングの端部と、該金属ケーシング内に位置するゴム栓と
の間に挟持固定されていること、前記ゴム栓が、前記フ
ィルターと前記固体電解質の開放端との間で、前記金属
ケーシングの内面に直接接触する部分を有しているこ
と、および前記ゴム栓には、前記フィルター表面から前
記金属ケーシング内の空所に通ずる通路が、前記金属ケ
ーシングの内面との間に形成されていることによって、
フィルターが容易に離脱することのないよう保持するこ
とができ、水密性が損われることがない。
また、フィルターの装着部位の制約が少なくなり、リー
ド線の挿通部位を回避して設けることが可能である。
(実施例) 以下、図面に基づいて、本考案の実施例を説明する。
第1図において、長手板状に形成された固体電解質1
は、円筒状の金属ケーシング2内に収容されている。こ
の固体電解質1は、第2図に示すように、長手方向に形
成された空隙1Cを備えた有底状をなしており、一端は、
空隙1Cが閉じられた閉鎖端1Bであり、他端は空隙1Cが開
口している開放端1Aとなっている。
上記閉鎖端1Bの内外面に、酸素濃度検出用の電極が形成
されており、その他、必要に応じて、ヒータとか、絶縁
層とか、酸素ポンプ電極等が形成されている。この閉鎖
端1Bは、排気ガス中に曝される。すなわち、この固体電
解質1は酸素センサ素子である。
上記固体電解質1の中央部分は、複数の絶縁碍子14,15,
16,およびセメントやタルク等の無機充填材17,18によっ
て金属ケーシング2内に固定され、かつ、これら絶縁碍
子や無機充填材により、固体電解質1の開放端1Aの側を
排気ガスに対して気密としている。
金属ケーシング2の上部には、上記固体電解質1に設け
られている各電極にリード線11を導通させるためのコネ
クタ12を備えるコネクタ碍子13が嵌入されており、さら
に、金属ケーシング2の上端は、上記リード線11が挿通
されたゴム栓3が嵌入されることにより、完全に閉塞さ
れている。
上記ゴム栓3と金属ケーシング2の端部内面の間には、
ゴム栓3と外周を囲むように配置されたフィルター4が
介在されている。そして、このフィルター4が介在され
た金属ケーシング2の端部は、前記ゴム栓3およびフィ
ルター4を固定する方向にかしめられている。これによ
り、ゴム栓3の抜け止めがなされるとともに、フィルタ
ー4が挟持固定され、容易に脱落することはない。
上記金属ケーシング2の上記フィルター4に接する面に
は、周方向へ所定間隔を隔てて、複数個の通孔5が形成
されている。これら通孔5は、金属ケーシング2の端部
外周に設けられた金属メッシュ6によって覆われてお
り、金属メッシュ6は、その外周に積層された金属カバ
ー7によって締付固定されている。
ゴム栓3の形状は、第3図(A),(B)あるいは第4図(A),
(B)に示すように、円柱状の下端外周に円弧状の突部21
あるいは25を複数形成した形になっている。これらの突
部21,25の間には、スリット22あるいは26が形成されて
いる。なお、24,27は、リード線11の挿通孔である。ま
た、第3図(A)と第4図(A)は平面図、両図(B)は正面図
である。
一方、フィルター4は、第5図(A),(B)に示すような円
管状、あるいは、第6図に示すようなシート状に形成さ
れている。
円管状のフィルターの場合は、その内径Rが、ゴム栓3
の外径(突部21,25の部分を除く部分の外径)lに略等
しく、シート状のフィルターの場合には、その長さLが
ゴム栓3の外周囲(突部21,25の部分を除く部分の外周
囲)の長さよりも若干短くなっている。
従って、円管状のフィルターの場合は、ゴム栓3の突部
21,25を除く部分に嵌入することで組付けが行われ、シ
ート状のフィルターの場合は、ゴム栓3の突部21,25を
除く部分に巻回されることで組付けがなされる。
このとき、シート状のフィルターの場合には、その長さ
がゴム栓の外周囲長より短い分だけ隙間が生じることに
なるが、この隙間には、第3図(A)に示すような、ゴム
栓3の外周の一部に形成された突起部23が嵌入する。な
お、第5図(A)は平面図、(B)は正面図である。
このようなフィルター4とゴム栓3との組合せにより、
外気は、金属メッシュ6の網目を通って通孔5に達した
後、フィルター4内に浸入する。フィルター4に浸入し
た外気は、上記ゴム栓3のスリット22,26を通過して、
金属ケーシング2内に浸入する。
また、このような経路の他に、フィルター4の上端部が
外気側に露出しているので、ここからも外気が浸入し、
以後は同様に上記スリット22,26を通って金属ケーシン
グ2内に達する。
金属ケーシング2内には、空所8が設けられており、上
記フィルター4とスリット22,26を通過した外気は、こ
の空所8に溜められる。この空所8は、前記固体電解質
1に形成されている空隙1Cに連通しており、空所8に達
した外気は、空隙1C内に供給される。
上記フィルター4は、通気性はあるが水密性を有する材
質で、耐熱性のものが選ばれる必要がある。例えば、特
開昭53-70493号に開示されているテフロン(ポリテトラ
フルオロエチレン)等が用いられるが、圧力差が0.5kg/
cm2、厚さ0.5mmで、空気透過率が1〜10000cc/sec・cm2
のものが好ましい。
このように、本実施例は、上記フィルター4によって通
孔5から水や泥が金属ケーシング2内に浸入することを
防止できるとともに、外気の流通を確保できる。この
他、本実施例は、以下の効果を有する。
上記ゴム栓3の形状を変化させ、フィルター4を追加す
るのみで、従来の酸素センサの組立て工程を殆んど変化
させることなく、容易に組立てられる。なお、金属メッ
シュ6と金属カバー7は、必須の部品ではないが、これ
らを用いた方が好ましい。
フィルター4は、ゴム栓3と金属ケーシング2の間に強
固に固定されるため、位置ずれが生じて水密性を喪失す
るようなことがない。
フィルター4の形状を第6図に示すようなシート状にす
れば、第5図に示すような円管状のものに比して、容易
に作製できる。また、このシート状のフィルター4を用
いた場合に、その合わせ目に隙間ができるが、この隙間
を第3図に示したようなゴム栓3の突起部23によって埋
めることで、この隙間から水分等が浸入することを完全
に阻止できる。
金属メッシュ6と金属カバー7は、泥等の固形物が付着
しても、金属メッシュ6の全体が固形物で覆われない限
り、通気のための経路が確保できるので有効である。
フィルター4は、通孔5から外気が浸入する他、上端面
からも外気が浸入するので、何れか一方が塞がれても、
外気の流通が損われることがない。
ゴム栓3に突起部21,25を設けたことにより、金属ケー
シング2のかしめが、突部21,25の上方で行われて、ゴ
ム栓3の抜け止めが完全になされるとともに、ゴム栓3
の位置決めが、かしめ作業時に同時に、かつ容易に行え
る。また、コネクタ碍子13の固定力が増強される。
(考案の効果) 以上詳細に説明したように、本考案は、通気性を有し水
密性のフィルターを以て、金属製カバーに設けられた通
気孔を閉塞すると共に、フィルターは、金属ケーシング
の端部と該金属ケーシング内に位置するゴム栓との間に
挟持固定されていることによって、酸素センサが高温で
作動しているときあるいは作動中に、泥水が飛散して酸
素センサの外表面に付着し、酸素センサが冷却されて基
準電極面が大気圧より減圧されても、水分が浸入するこ
とはなく、しかも、フィルターが容易に離脱することの
ないように保持することができ、水密性が損なわれるこ
とがない。また、リード線の挿通部位を回避して設ける
ことが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案の一実施例を示す一部切り欠き断面図、 第2図は第1図中の固体電解質の全体図、 第3図は(A)(B)は第1図中のゴム栓の形状の一例を示す
平面図および正面図、 第4図(A)(B)は同じくゴム栓の形状の他の例を示す平面
図および正面図、 第5図(A)(B)は第1図中のフィルターの形状の一例を示
す平面図および正面図、 第6図は同じくフィルターの他の形状を組付前の状態に
て示す斜視図である。 1……固体電解質、2……金属ケーシング 3……ゴム栓、4……フィルター 5……通孔、6……金属メッシュ 7……金属カバー、8……空所 11……リード線、1A……開放端 1B……閉鎖端、21,25……突部 22,26……スリット、23……突起部

Claims (8)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】内外面に電極を有する有底状の固体電解質
    を金属ケーシング内に収容し、前記固体電解質の閉鎖端
    を排気ガス中に曝す一方、該固体電解質の開放端側を排
    気ガスに対して気密とし、該開放端側を囲む排気ガスに
    対して気密とし、該開放端側を囲む金属ケーシングの端
    部近傍に、通気性かつ水密性のフィルターを配置して、
    該フィルターを通して前記金属ケーシング内の空所へ大
    気を流通させるようにした酸素センサにおいて、 前記フィルターが、前記金属ケーシングの端部と前記金
    属ケーシング内に位置するゴム栓との間に挟持固定さ
    れ、前記ゴム栓が、前記フィルターと前記固体電解質の
    開放端との間で、前記金属ケーシングの内面に直接接触
    する部分を有しているとともに、前記ゴム栓には、前記
    フィルター表面から前記金属ケーシング内の空所に通ず
    る通路が、前記金属ケーシングの内面との間に形成され
    ていることを特徴とする酸素センサ。
  2. 【請求項2】前記金属ケーシングの端部は円筒状であっ
    て、前記ゴム栓およびフィルターを固定する方向にかし
    められている実用新案登録請求の範囲第1項に記載の酸
    素センサ。
  3. 【請求項3】前記フィルターは、シート状をなし、かつ
    前記ゴム栓の外周囲長以下の長さであるとともに、前記
    ゴム栓は、前記シート状のフィルターが外周に巻かれた
    際に生じるフィルターの両端の間の空隙を埋めるような
    突起部を有する実用新案登録請求の範囲第1項あるいは
    第2項に記載の酸素センサ。
  4. 【請求項4】前記フィルターの形状が管状である実用新
    案登録請求の範囲第1項あるいは第2項に記載の酸素セ
    ンサ。
  5. 【請求項5】前記金属ケーシングには、前記フィルター
    に接する面に、少なくとも1つの通孔が形成されている
    実用新案登録請求の範囲第1項ないし第4項のいずれか
    に記載の酸素センサ。
  6. 【請求項6】前記金属ケーシングに形成された通孔は、
    通気性を維持しつつ設けられた金属カバーによって覆わ
    れている実用新案登録請求の範囲第5項に記載の酸素セ
    ンサ。
  7. 【請求項7】前記金属ケーシングと前記金属カバーとの
    間には、耐熱性を有する通気性部材が介在されている実
    用新案登録請求の範囲第6項に記載の酸素センサ。
  8. 【請求項8】前記通気性部材は、金属メッシュである実
    用新案登録請求の範囲第7項に記載の酸素センサ。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2659791B2 (ja) * 1989-03-13 1997-09-30 日本碍子株式会社 防水型酸素センサ
JP2610679B2 (ja) * 1989-03-13 1997-05-14 日本碍子株式会社 防水型酸素センサ
JP4565760B2 (ja) * 2001-03-23 2010-10-20 日本特殊陶業株式会社 通気構造を有するセンサ
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JPS559445U (ja) * 1978-07-05 1980-01-22
JPS56133653A (en) * 1980-03-25 1981-10-19 Toyota Motor Corp O2 sensor

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