JPH076521Y2

JPH076521Y2 - センサの検出部構造

Info

Publication number: JPH076521Y2
Application number: JP1992065271U
Authority: JP
Inventors: 昭雄高見; 利孝松浦; 伸夫川合; 敏彦木村
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 1992-09-18
Filing date: 1992-09-18
Publication date: 1995-02-15
Anticipated expiration: 1999-11-30
Also published as: JPH0569668U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、センサ素子の基台と、
該基台の周囲に配設され、該基台を支持するセラミック
絶縁体と、該セラミック絶縁体の周囲に配設され、該絶
縁体を支持する主体金具とを備えたセンサの検出部の構
造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えばガスセンサや温度セン
サ等、周囲の状態を電気信号として検出するセンサの１
つとして、例えばハウジングである主体金具内に検出素
子を格納し、検出素子を所望の箇所に取り付け得るよ
う、あるいは機械的衝撃から保護するように構成された
ものがある。このために、従来のセンサでは、センサ素
子のセラミック基台を主体金具内にガラス封着すること
が行われている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、封着ガ
ラスと主体金具との間の熱膨張差により封着ガラスにク
ラックが入り、センサ内部の気密性が保持できなくなる
という問題があった。また、センサ基台を円筒状のセラ
ミック絶縁体内にガラス封着した後、主体金具にガラス
封着する方式も、ガラスと主体金具との間の熱膨張差が
問題となる上、製造工程が複雑であるため製造の自動化
に適していないという問題があった。

【０００４】更に、上記基台を主体金具に把持させてか
しめることが考えられるが、該基台は平板状であるの
で、組立時に発生する熱的および機械的ストレスにより
該基台にクラックが発生するという問題があった。その
上、機械的衝撃によって、検出素子から伸びる細径の電
極線に断線が発生したり、電極線と電極端子との接続部
分が分離するという問題があった。本考案は、上述の問
題点を解消するためになされたもので、構造が簡単であ
り、機械的衝撃に強く、熱膨張差によるクラックが発生
しないようにしたセンサの検出部の構造を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本考案のセンサの検出部構造は、センサ素子の基台
と、前記基台の周囲に配設され、該基台を支持するセラ
ミック絶縁体と、前記セラミック絶縁体の周囲に配設さ
れ、該絶縁体を支持する主体金具とを備えたセンサの検
出部構造において、前記基台が前記セラミック絶縁体に
ガラス封着されると共に、前記セラミック絶縁体が前記
主体金具に把持され、更に、前記センサ素子の端部から
伸びる電極線と電極端子とが接続された状態で、該電極
端子と前記電極線と前記センサ素子の端部とが前記セラ
ミック絶縁体の内側でガラス封着されて一体化され、前
記セラミック絶縁体の先端部は、前記封着ガラスの端面
から当該センサ素子のリード線と前記電極端子との接続
部に向かって突出していることを特徴とするセンサの検
出部構造を要旨とする。

【０００６】

【作用】本考案では、熱膨張差の少ないセラミック基板
とこれを取り囲むセラミック絶縁体との間に、これらと
熱膨張差の少ない封着ガラスを配置したので、封着ガラ
スにはクラックは生じない。また、セラミック基板を支
持するセラミック絶縁体を主体金具にかしめ等により把
持させるようにしたので、繰り返し加熱・冷却されても
熱膨張差による負荷は吸収され、検出部内部にクラック
等は生じない。さらに、構造が簡単であるので、自動化
された製造工程に適する。特に、本考案では、センサ素
子の端部から伸びる電極線と電極端子とが接続された状
態で、電極端子と電極線とセンサ素子の端部とがセラミ
ック絶縁体の内側でガラス封着されて一体とされてい
る。これによって、大きな機械的衝撃が加わった場合で
も、電極線と電極端子との接続部分が離れることはな
く、また、センサ素子の端面から延出している当該電極
線の付け根部分で電極線が断線することもない。また、
リード線と接合される電極端子としては機械的衝撃に強
いかなり太径の金属を使用できるが、電極端子とセンサ
素子とは熱膨張の関係で直接には接合できないために、
電極線としては機械的衝撃に弱い細径の金属を使用せざ
るを得ず、そのため電極線が機械的衝撃によって断線す
る恐れがあるが、本考案では、この細い電極線はそれが
延在する電極端子及びセンサ素子共々ガラスに封着され
ているので、機械的衝撃による断線を防止することがで
きる。更に、上述した様に、ガラスは（同じ様な熱膨張
率の）セラミック絶縁体の内部に封着されているので、
主体金具等の熱膨張による熱衝撃が加わった場合でもガ
ラスにクラックが入り難くなっており、従って、クラッ
ク発生による電極線の断線の恐れがない。

【０００７】

【実施例】以下に、本考案の一実施例を図面と共に説明
する。図１は本考案が適用された酸素センサの一部断面
正面図である。図１において、１はアルミナを主成分と
したセラミック基板上の一端にチタニアを主成分として
なる素子層２が形成された酸素検出素子、３は酸素検出
素子１より突出された電極線、４は電極線３に接合さ
れ、検出信号や動作信号等を入出力するリード線５に接
続される電極端子、６は電極端子４が接合された酸素検
出素子１を絶縁保護するために筒状に形成されたセラミ
ック絶縁体であり、酸素検出素子１、電極線３及び電極
端子４は、ワッシャー７、石綿パッキン８、ガラスシー
ル９及び充填粉末１０を介してセラミック絶縁体６に把
持されている。つまり、電極線３及び電極端子４は接続
された状態で、酸素検出素子１の端部、電極線３及び電
極端子４が、セラミック絶縁体６の内側でガラスシール
９によって封着されて一体とされている。セラミック絶
縁体６の先端部は、ガラスシール９の端面からリード線
５と電極端子４との接続部に向かって突出している。次
に、１１は被検出ガスが酸素検出素子１の素子層２に接
触するようガスの流通孔１１ａが複数個穿設された素子
層２を保護するためのプロテクタ、１２はプロテクタ１
１及び上記セラミック絶縁体６を把持すると共に当該酸
素センサを被測定箇所に固定するための外部にねじ部１
２ａが刻設された主体金具であって、プロテクタ１１及
びセラミック絶縁体６は綿パッキン１３、滑石１４、か
しめリング１５を介して主体金具１２に把持されてい
る。

【０００８】一方、セラミック絶縁体より突出された電
極端子とリード線５との接続は、かしめ金具１６を用い
てかしめ接続されており、その電極端子４の接合部はシ
リコンゴムからなるシール材１７により覆われている。
即ち、シール材１７は図２に示す如く電極端子４の接合
部を収納する収納孔１７ａとリード線５が貫通される貫
通孔１７ｂが連設されており、上記電極端子４とリード
線５との接合部を保護するように構成されているのであ
る。そして、シール材１７は外筒１８内部に格納され、
外筒１８はシール材１７をセラミック絶縁体６に押圧し
て圧縮し、かしめリング１５にかしめ接続されている。
尚、図２において、（イ）はシール材１７の一部断面正
面を示し、（ロ）は左側面を示し、（ハ）は右側面を示
している。また図１において、５’及び５”は夫々酸素
検出素子１の信号が入出力される図示しない他の電極端
子に接続されるリード線を表しており、従って図２に示
す如くシール材１７には、各々のリード線及び電極端子
の貫通孔及び収納孔も夫々連設されている。

【０００９】次に、上記電極端子４とリード線５の接合
及びシール材１７による接合部の保護は図４に示す如く
行われる。つまり、まず、外筒１８内にリード線５が貫
通されたシール材１７を収納した電極保護部２０と、酸
素検出素子１を把持したセラミック絶縁体６を主体金具
１２に収納した検出部２１とを各々別体に作成し、セラ
ミック絶縁体６より突出された電極端子４とリード線５
とをかしめ金具１６を用いてかしめ接続すると共に、そ
の他の電極端子及びリード線も同様に接続する。その
後、電極保護部２０を矢印Ａ方向に移動して検出部２１
に接続する。すると、電極保護部２０のシール材１７は
外筒１８とセラミック絶縁体６に挟まれて圧縮し、電極
端子４とリード線５との接合部を単に絶縁保護するだけ
でなく、その部分に外部から水分が侵入しないように保
護することができるようになる。

【００１０】つまり、本実施例の酸素センサにおいて
は、電極端子とリード線との接合部を、単にシール材１
７の収納された電極保護部２０を検出部２１に接合する
だけで容易に絶縁保護することができるようになり、そ
の組立て作業の作業性を向上することができ、また従来
のように接合部周囲にはかしめ箇所がなく、シール材１
７−外筒１８間は密着され、絶縁及び防水保護を確実に
できるようになり、センサの信頼性を向上することがで
きるのである。

【００１１】本実施例においては、上述の如く、センサ
の検出部が、酸素検出素子１を構成するセラミック基板
と、該基板を取り囲むセラミック絶縁体６と、該基板を
シールし、かつセラミック絶縁体６内に封着されたガラ
スシール９と、該セラミック絶縁体６に把持されている
主体金具１２から構成されている。ここで、セラミック
基板の熱膨張係数は７〜８×１０^-6／°Ｃであり、ガラ
スシール９の熱膨張係数は６〜７×１０^-6／°Ｃであ
り、セラミック絶縁体６の熱膨張係数は７〜８×１０^-6
／°Ｃであり、主体金具１２の熱膨張係数は１２〜１３
×１０^-6／°Ｃである。

【００１２】このことからわかるように、セラミック基
板とガラスシール９との間の熱膨張差及びガラスシール
９とセラミック絶縁体６との間の熱膨張差は少なく、ガ
ラスシール部にはクラックが入りにくい。また、セラミ
ック絶縁体６と主体金具１２との間の熱膨張差はかしめ
構造とすることにより、セラミック絶縁体６への負荷を
吸収することができて、検出部は長期間にわたり耐用す
ることができる。特に、電極線３と電極端子４とが接続
された状態で、酸素検出素子１の端部、電極線３及び電
極端子４が、セラミック絶縁体６の内側でガラスシール
９によって封着されて一体とされているので、大きな熱
的衝撃または機械的衝撃が加わった場合でも、電極線３
と電極端子４との接続部分が離れることがなく、酸素検
出素子１の端面から延出している当該電極線３の付け根
部分で電極線３が断線することもない。また、細径の電
極線３はガラス封着されているので、機械的衝撃による
断線を防止することができる。更に、ガラスシール９は
セラミック絶縁体６の内部に封着されているので、熱衝
撃が加わった場合でもガラスシール９にクラックが入り
難く、従って、クラック発生による電極線３の断線を防
止できる。

【００１３】

【考案の効果】以上のように、本考案によれば、熱膨張
差の少ないセラミック基板とこれを取り囲むセラミック
絶縁体との間に、これらと熱膨張差の少ない封着ガラス
を配置し、セラミック絶縁体を主体金具にかしめ等によ
り把持したので、繰り返し加熱・冷却された場合にも、
封着ガラスないし検出部内部にクラックが生じることが
ない。また、構造が簡単であるので、自動化された製造
工程に適する。特に、本考案では、電極線と電極端子と
が接続された状態で、センサ素子の端部、電極線及び電
極端子が、セラミック絶縁体の内側でガラス封着されて
一体とされているので、大きな機械的衝撃が加わった場
合でも、電極線と電極端子との接続部分が離れることが
なく、また、センサ素子の端面から延出している当該電
極線の付け根部分で電極線が断線することもない。ま
た、細径の電極線はガラス封着されているので、機械的
衝撃による断線を防止することができる。更に、ガラス
はセラミック絶縁体の内部に封着されているので、熱衝
撃が加わった場合でもガラスにクラックが入り難く、従
って、クラック発生による電極線の断線を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の酸素センサを表す一部断面正面図で
ある。

【図２】シール材を示す図であり、（イ）はその一部断
面の正面を示し、（ロ）は左側面を示し、（ハ）は右側
面を示す。

【図３】外筒の一部断面正面図である。

【図４】リード線と電極端子との接続、及びその接合部
の保護の仕方を説明する説明図である。

【符号の説明】

１…酸素検出素子４…電極端子５…リード線
１１…プロテクタ１２…主体金具１６…かしめ金具１７…シール
材１８…外筒

フロントページの続き (72)考案者木村敏彦愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内 (56)参考文献特開昭58−30654（ＪＰ，Ａ) 実開昭58−8151（ＪＰ，Ｕ) 実開昭59−131054（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】センサ素子の基台と、前記基台の周囲に
配設され、該基台を支持するセラミック絶縁体と、前記
セラミック絶縁体の周囲に配設され、該絶縁体を支持す
る主体金具とを備えたセンサの検出部構造において、前
記基台が前記セラミック絶縁体にガラス封着されると共
に、前記セラミック絶縁体が前記主体金具に把持され、
更に、前記センサ素子の端部から伸びる電極線と電極端
子とが接続された状態で、該電極端子と前記電極線と前
記センサ素子の端部とが前記セラミック絶縁体の内側で
ガラス封着されて一体化され、前記セラミック絶縁体の
先端部は、前記封着ガラスの端面から当該センサ素子の
リード線と前記電極端子との接続部に向かって突出して
いることを特徴とするセンサの検出部構造。