JPH08327585A - 酸素濃度検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サポータが破損することなく組付けられ，粉
体と検出素子との間の気密性に優れ，検出素子が強く固
定された，酸素濃度検出器を提供すること。 【構成】 検出素子１２と，該検出素子１２を挿入固定
するハウジング１０とよりなり，該検出素子１２とハウ
ジング１０との間には，該検出素子を上記ハウジングに
対し固定かつ気密封止する粉体１３を配設してなるとと
共に，該粉体１３は加圧充填されている。上記サポータ
２は，上記検出素子１２を挿入する挿入穴２０を有し，
かつ該サポータ２における上記粉体１３に接する下面
は，挿入穴２０の開口端より上方外方に向かうテーパ部
２１を少なくとも有し，また反対側の上面は平坦面２３
及び外周方向かつ下方に向かう傾斜面２２を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，自動車エンジンの空燃
比制御等に用いられる酸素濃度検出器に関する。

【０００２】

【従来技術】従来の酸素濃度検出器は，検出素子と，該
検出素子を挿入固定するハウジングとよりなり，該検出
素子とハウジングとの間には粉体を配設してなると共
に，該粉体は上記検出素子を挿入したサポータによって
加圧充填されている（図１参照）。

【０００３】図１６及び図１７に示すごとく，上記サポ
ータ９は，上記検出素子を挿入する挿入穴９０を有し，
かつ該サポータ９における上記粉体に接する下面９１及
び該下面９１と反対側の上面９３は共に平坦面を有して
いる。また，他の形状のサポータとして，粉体と接する
下面に挿入穴の周囲を平坦面とした凸部を有するものが
知られている。上記凸部により，加圧充填した粉体の気
密性が向上する。

【０００４】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記サポータ
９はセラミック等により構成されているため，成形，焼
成時に歪みが発生し，図１８に示す形状へと変形するお
それがある。このようなサポータ９を酸素濃度検出器に
組付ける時には，サポータ９の下面９３では外周部，上
面９３では挿入穴９０の周囲に力Ｐが作用する。

【０００５】この結果，サポータ９に強い曲げ応力が作
用することとなり，該サポータ９に亀裂，破損が生じる
おそれがある。このようなサポータ９を有する酸素濃度
検出器では，検出素子の固定不良，検出素子における大
気室の気密不足等の問題が生じる。なお，上述の問題点
は上記後者の，凸部を有するサポータにおいても，同様
に発生する。

【０００６】本発明は，かかる問題点に鑑み，サポータ
が破損することなく組付けられ，粉体と検出素子及びハ
ウジングとの間の気密性に優れ，検出素子が強く固定さ
れた，酸素濃度検出器を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題の解決手段】本発明は，検出素子と，該検出素子
を挿入固定するハウジングとよりなり，該検出素子とハ
ウジングとの間には，該検出素子を上記ハウジングに対
し固定かつ気密封止する粉体を配設してなると共に，該
粉体は加圧充填されている酸素濃度検出器において，上
記サポータは，上記検出素子を挿入する挿入穴を有し，
かつ該サポータにおける上記粉体に接する下面は，挿入
穴の開口端より上方外方に向かうテーパ部を少なくとも
有し，また反対側の上面は平坦面を有するか，又は外周
方向かつ下方に向かう傾斜面を有することを特徴とする
酸素濃度検出器にある。

【０００８】上記サポータにおいて，下面のテーパ部と
挿入穴又はサポータの側部とが形成する稜線は面取りさ
れてあってもよい。また，上記稜線の部分が滑らかな曲
面となっていてもよい（後述の図４，図９，図１０参
照）。また，上記上面は平坦面又は傾斜面のどちらか一
方を有することもできるが，挿入穴より直接外周方向に
向かう平坦面と，該平坦面の外周に形成された傾斜面と
を有することもできる（後述の図３参照）。

【０００９】また，上記下面は，外周縁において平坦面
を有することもできる（後述の図７参照）。即ち，テー
パ部が下面の内周側に設けてあり，該テーパ部の外周，
即ち下面の外周縁に上記平坦面を設けることができる。
なお，上記サポータは粉体の上方に単独で配置してある
が，粉体の上方及び粉体中に複数配置してあるサポータ
についても本発明は適用可能である。

【００１０】更に，上記サポータと粉体との間には変形
容易なシートを介設してもよい。これにより，粉体の封
止がより確実に行われる様になり，気密性を向上させる
ことができる。上記シートの材質としては，ファイバー
状クロス，軟質メタルシート，バーミキュライト等を用
いることができる。

【００１１】

【作用及び効果】本発明の酸素濃度検出器においては，
粉体と当接する下面にテーパ部を有するサポータを用い
て，検出素子とハウジングとの間に粉体を加圧充填して
ある。このため，粉体からサポータに対して働く力は，
酸素濃度検出器の中心軸へ向かう求心力となる。このた
め，サポータの検出素子に対する径方向への組付けズレ
を抑制することができる。

【００１２】また，サポータの組付け時にかかる力は，
サポータの上面，下面共に挿入穴の近傍において作用す
る。このため，サポータに加わる曲げ応力は最小とな
り，サポータの組付け時の破損が防止できる。よって，
酸素濃度検出器での粉体の加圧充填に際して，より大き
な力を加えることができ，検出素子を強く固定すること
ができる。また，粉体と検出素子との間の気密性に優れ
た酸素濃度検出器を得ることができる。

【００１３】上記のごとく，本発明によれば，サポータ
が破損することなく組付けられ，粉体と検出素子及びハ
ウジングとの間の気密性に優れ，検出素子が強く固定さ
れた，酸素濃度検出器を提供することができる。

【００１４】

【実施例】

実施例１ 本発明の実施例にかかる酸素濃度検出器１につき，図１
〜図６を用いて説明する。図１に示すごとく，本例の酸
素濃度検出器１は検出素子１２と，該検出素子１２を挿
入固定するハウジング１０とよりなり，該検出素子１２
とハウジング１０との間には，該検出素子１２を上記ハ
ウジング１０に対し固定かつ気密封止する粉体１３を配
設してなると共に，該粉体１３は加圧充填されている。

【００１５】図２，図３に示すごとく，上記サポータ２
は，上記検出素子１２を挿入する円形の挿入穴２０を有
し，かつ該サポータ２における上記粉体１３に接する下
面は，挿入穴２０の開口端２０１より上方外方に向かう
テーパ部２１を有し，また反対側の上面は平坦面２３と
外周方向かつ下方に向かう傾斜面２２とを有する。ま
た，上記傾斜面２２は挿入穴２０より直接外周方向に向
かう平坦面２３よりも更に外周方向に向かうように設け
てある。

【００１６】図１において，符号１５は大気側カバー，
１６は被測定ガス側カバー，１６０は被測定ガス導入
口，１６９は被測定ガス室である。また，上記検出素子
１２は断面円形のコップ型の検出素子であって，略試験
管状の固体電解質の外側に外側電極が設けてなり，ま
た，上記固体電解質の内部には大気室と該大気室に面し
て内側電極が設けてある。そして，上記大気室と被測定
ガス室とは，上記粉体によってそれぞれの気密性が保た
れている。なお，図４に示すごとく，開口端２０１を面
取りし，曲面２５としたサポータ２もある。

【００１７】次に，本例における作用効果につき説明す
る。本例の酸素濃度検出器１では，下面にテーパ部２１
を有するサポータ２を用いて粉体１３が加圧充填されて
いる。このため，上記粉体１３からサポータ２に対して
働く力は，酸素濃度検出器１の中心軸へ向かう求心力と
なる。このため，検出素子１２の径方向への組付けズレ
を抑制することができる。

【００１８】また，サポータ２の組付け時にかかる力
は，サポータ２の上面，下面共に挿入穴２０の近傍にお
いて作用する。このため，サポータ２に加わる曲げ応力
は小さくなり，サポータ２の組付け時の破損が防止でき
る。よって，酸素濃度検出器１における粉体１３の加圧
充填に際して，より大きな力を加えることができ，よっ
て検出素子１２を強く固定することができる。また，粉
体１３と検出素子１２との間の気密性に優れた酸素濃度
検出器１を得ることができる。

【００１９】更に，サポータ２の製造過程での成形，焼
成等を原因としてサポータ２が，図５の一点鎖線２９に
示すごとく，変形しても，上記テーパ部２１のために，
サポータ２の下面Ｔは水平面Ｈよりも常に上方にある。
よって，サポータ２の組付け時にかかる力Ｐは，挿入穴
２０の近傍，即ちテーパ部２１の最も内周側において作
用する。このため，サポータ２の組付け時の破損が防止
できる。

【００２０】また，本例のサポータ２は，上面が外周方
向かつ下方に向かう傾斜面２２を有する。このため，図
６に示すごとく，大気側カバー１５の下端をハウジング
１０に固定した際，該大気側カバー１５とサポータ２と
の接触面積を広くすることができる。よって，サポータ
２の単位面積当たりにかかる力が小さくなり，この力に
よるサポータ２の亀裂，破損等も防止することができ
る。

【００２１】従って，本例によれば，サポータが破損す
ることなく組付けられ，粉体と検出素子及びハウジング
との間の気密性に優れ，検出素子が強く固定された，酸
素濃度検出器を提供することができる。

【００２２】なお，図４に示すサポータ２においては，
曲面２５のために挿入穴２０の下端が外方に拡開する形
状となるため，検出素子のサポータ２への挿入性が向上
する。

【００２３】実施例２ 本例は，図７〜図１２に示すごとく，各種形状の下面，
上面を有する酸素濃度検出器のサポータを示す。図７に
示すサポータ２の下面は，挿入穴２０より直接に外周方
向かつ上方に後退傾斜するテーパ部２１１と，該テーパ
部２１１の外周縁に設けた平坦面２１２とを有する。図
８に示すサポータ２の下面は，挿入穴２０より直接に外
周方向かつ上方に後退傾斜する，曲面状のテーパ部２１
３を有する。

【００２４】図９に示すサポータ２の下面は，挿入穴２
０より直接の外周方向かつ上方に後退傾斜するテーパ部
２１５を有してなり，該テーパ部２１５と挿入穴２０と
の境界となる稜線は面取りされ，挿入穴２０からテーパ
部２１５へと向かう傾斜部２１４が形成されている。

【００２５】図１０に示すサポータ２の下面は，挿入穴
２０より直接の外周方向かつ上方に後退傾斜するテーパ
部２１５を有してなり，該テーパ部２１５と挿入穴２０
との境界となる稜線は面取りされ，挿入穴２０からテー
パ部２１５へと向かう曲面状の傾斜部２１６が形成され
ている。その他は実施例１と同様である。

【００２６】図１１，図１２に示すサポータの上面は，
挿入穴２０より直接外周方向に向かう平坦面２３１を有
する。その他は実施例１と同様である。

【００２７】図７に示すサポータ２は，下面を部分的に
研削することにより得ることができるテーパ部２１１を
有している。このため，サポータ２を製造するための加
工量が少なくて済む。その他は実施例１と同様の作用効
果を有する。

【００２８】次に，図８に示すサポータ２においては，
テーパ部２１３の表面積が大きい。このため，粉体より
受ける力の面圧を更に低減することができる。その他は
実施例１と同様の作用効果を有する。

【００２９】次に，図９及び図１０に示すサポータ２に
おいては，傾斜部２１４，２１６のために挿入穴２０の
下端が外方に拡開する形状となるため，検出素子のサポ
ータ２への挿入性が向上する。その他は実施例１と同様
の作用効果を有する。

【００３０】また，実施例１においては，サポータ２の
上面に傾斜面２２を設けたが，図１１，図１２に示すよ
うに上面を平坦面とした場合においても，下面を傾斜面
とすることにより，粉体より受ける力により生じるサポ
ータの割れ，サポータの径方向の位置ずれを防止するこ
とができる。その他は実施例１と同様の作用効果を有す
る。

【００３１】実施例３ 本例は，図１３，図１４に示すごとく，断面形状が角型
である，積層型の検出素子とハウジングとの間の粉体を
加圧充填するためのサポータ３である。本例において，
上記積層型の検出素子は固体電解質と，内部の大気室に
面するように設けられた内側電極と，外部の被測定ガス
室に露出するよう設けられた外側電極とよりなる（図示
略）。また，上記検出素子は，内部に一体的にヒータを
有しているタイプであってもよい。

【００３２】そして，上記サポータ３は検出素子を挿入
するための角型の挿入穴３０を有しており，上記粉体に
接する下面は上記挿入穴３０より直接に外周方向かつ上
方に後退傾斜するテーパ部２１を有し，また反対側の上
面は上記挿入穴３０より外周方向に向かう平坦面２３と
該平坦面２３の外周において，外周方向かつ下方に向か
う傾斜面２２を有する。その他は，実施例１と同様であ
る。

【００３３】上記サポータ３の挿入穴３０が，本例のご
とく，角型である場合には，丸型の挿入穴よりも応力が
集中しやすく，サポータ３の破損が起こりやすい。この
ため，本発明の構成が特に効果を発揮する。その他は実
施例１と同様の作用効果を有する。

【００３４】実施例４ 本例は，図１５に示すごとく，サポータ２と粉体１３と
の間にシート１１を介設した酸素濃度検出器１である。
即ち，上記酸素濃度検出器１は，検出素子１２と，該検
出素子１２を挿入固定するハウジング１０とよりなり，
該検出素子１２とハウジング１０との間には粉体１３を
配設してなる。

【００３５】上記粉体１３は，上記検出素子１２を挿入
したサポータ２及び該サポータ２の下面に接触するよう
に配置されたシート１１によって加圧充填されている。
上記シート１１は，厚み１ｍｍ程度の，バーミキュライ
ト材料よりなる。その他は，実施例１と同様である。

【００３６】本例においては，シート１１と検出素子１
２とのクリアランスをサポータ２と上記検出素子１２と
のクリアランスより小さくすることができ，組付け時の
粉体１３のこぼれ量を少なくすることができる。その他
は実施例１と同様の作用効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における，酸素濃度検出器の要部断面
説明図。

【図２】実施例１における，サポータの平面図。

【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図。

【図４】実施例１における，他のサポータの断面図。

【図５】実施例１における，サポータにかかる力とサポ
ータの変形状態との説明図。

【図６】実施例１における，サポータと大気側カバーと
の説明図。

【図７】実施例２における，サポータの断面図。

【図８】実施例２における，他のサポータの断面図。

【図９】実施例２における，他のサポータの断面図。

【図１０】実施例２における，他のサポータの断面図。

【図１１】実施例２における，他のサポータの平面図。

【図１２】図１１のＢ−Ｂ矢視断面図。

【図１３】実施例３における，サポータの平面図。

【図１４】図１３のＣ−Ｃ矢視断面図。

【図１５】実施例４における，シートを有する酸素濃度
検出器の要部断面説明図。

【図１６】従来例における，サポータの平面図。

【図１７】図１６のＤ−Ｄ矢視断面図。

【図１８】従来例における，サポータにかかる応力とサ
ポータの変形状態の説明図。

【符号の説明】

１．．．酸素濃度検出器， １０．．．ハウジング， １１．．．シート， １２．．．検出素子， １３．．．粉体， ２，３．．．サポータ， ２０，３０．．．挿入穴， ２０１．．．開口端， ２１．．．テーパ部， ２２．．．傾斜面， ２３．．．平坦面，

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出素子と，該検出素子を挿入固定する
   ハウジングとよりなり，該検出素子とハウジングとの間
   には，該検出素子を上記ハウジングに対し固定かつ気密
   封止する粉体を配設してなると共に，該粉体は加圧充填
   されている酸素濃度検出器において，上記サポータは，
   上記検出素子を挿入する挿入穴を有し，かつ該サポータ
   における上記粉体に接する下面は，挿入穴の開口端より
   上方外方に向かうテーパ部を少なくとも有し，また反対
   側の上面は平坦面を有するか，又は外周方向かつ下方に
   向かう傾斜面を有することを特徴とする酸素濃度検出
   器。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記下面は，その外
   周縁において平坦面を有することを特徴とする酸素濃度
   検出器。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において，上記サポータ
   と粉体との間には変形容易なシートを介設してなること
   を特徴とする酸素濃度検出器。