JPH09166572A

JPH09166572A - 酸素センサの素子保持構造

Info

Publication number: JPH09166572A
Application number: JP7327687A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Tanaka; 修一田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-12-15
Filing date: 1995-12-15
Publication date: 1997-06-24

Abstract

(57)【要約】【課題】高い気密性を確保できる酸素センサの素子保
持構造を提供する。【解決手段】酸素センサのセンサ素子２１は素子本体
２３と、素子本体２３に対向して配置されたヒータ２４
とが積層された構造を有する。センサ素子２１を、イン
ナスリーブ１５内に配設された第１副保持部材３６の内
部に貫通させる。第１副保持部材３６において、センサ
素子２１の外周を囲む部位に環状段部３９を形成する。
素子本体２３に接触するヒータ２４の側面に溝部４０を
形成する。環状段部３９内に、ガラス粉末Ｐを投入し加
熱溶融させる。溶融したガラスは溝部４０の内部に侵入
し、同溝部内４０にガラス層を形成する。このガラス層
により素子本体２３及びヒータ２４の各対向面の間にお
ける排ガスの移動が規制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関等から排
出される排ガス中の酸素濃度を検出するための酸素セン
サに係り、詳しくは同センサの素子を酸素センサのハウ
ジング内部にて保持する構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、図１０に示すように、固体電解質
からなる基板８２ａを有する素子本体８２を備え、その
素子本体８２によって排ガス中の酸素濃度を検出するよ
うにした酸素センサ８１が知られている。

【０００３】この酸素センサ８１は、前記素子本体８２
と、同素子本体８２の温度を所定温度以上に維持するこ
とによってセンサ出力を安定化させるセラミックヒータ
８３とを備えている。酸素センサ８１の内部には、ハウ
ジング８４に対して固定されたインナスリーブ８５が配
設されており、前記素子本体８２及びセラミックヒータ
８３は、このインナスリーブ８５内に挿通され配置され
ている。素子本体８２及びセラミックヒータ８３と、前
記インナスリーブ８５との間には２つの副保持部材８６
ａ，８６ｂ、及び主保持部材８７が介在されており、こ
れら各部材８６ａ，８６ｂ，８７によって素子本体８２
及びセラミックヒータ８３は保持されている。

【０００４】図９は図１０のIX−IX断面図である。同図
に示すように、前記素子本体８２の内部には、同素子本
体８２の上端面において開口する大気導入空間８８が形
成されており、同空間８８の内部にはその開口を介して
大気が導入されるように成っている。

【０００５】一方、酸素センサ８１の先端側（図１０の
下側）に装着された保護カバー８９，９０には複数の孔
８９ａ，９０ａが形成されており、酸素センサ８１内部
には、前記各孔８９ａ，９０ａから排ガスが導入され
る。従って、前記基板８２ａの内面は大気に、外面は排
ガスにそれぞれ晒される。固体電解質からなる基板８２
ａは、その内外面の酸素濃度差に応じた起電力を発生す
るため、この起電力の大きさに基づき排ガス中の酸素濃
度を検出することが可能である。

【０００６】ここで、酸素濃度を精度良く検出するため
には、排ガスが前記大気導入空間８８に浸入しないよう
にする必要がある。そこで、前記酸素センサ８１におい
ては、前記副保持部材８６ａにガラス層９２を形成し、
同ガラス層９２によって、素子本体８２及びセラミック
ヒータ８３と、副保持部材８６ａとの間に形成される隙
間を埋めるようにしている。

【０００７】より詳細に説明すれば、副保持部材８６ａ
には、素子本体８２及びセラミックヒータ８３の外周を
囲む環状段部９１が形成されている。そして、この環状
段部９１の内部にガラス粉末を充填すると共に加熱溶融
させる。溶融状態となったガラスは、環状段部９１の内
周壁、及び素子本体８２及びセラミックヒータ８３の外
周壁に対して密着した状態となる。

【０００８】従って、従来の酸素センサ８１において
は、図９に示すように、素子本体８２及びセラミックヒ
ータ８３と、副保持部材８６ａとの間にはガラス層９２
が隙間なく形成されるため、排ガスの移動はこのガラス
層９２により規制され、その漏出防止が図られている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記酸素センサ８１に
おいて、素子本体８２及びセラミックヒータ８３の各対
向面は、いずれも完全な平坦面ではなく僅かな反りやう
ねりを有し、又、その表面には微少な凹凸が形成されて
いる。その結果、素子本体８２とセラミックヒータ８３
とは完全に密着することはなく、両者８２，８３の間に
は図９に示すような微少な間隙９３が形成されている。
又、この間隙９３は極めて微少であるため、前述したガ
ラス層９２を形成する場合においても、溶融したガラス
粉末がその間隙９３内に浸入することは殆どない。

【００１０】以上のような微少な間隙９３を有した従来
の酸素センサ８１では、その間隙９３を介して排ガスが
前記大気導入空間８８の開口にまで移動するとともに、
同開口から大気導入空間８８内に浸入してしまい、酸素
濃度の検出精度が悪化する虞があった。

【００１１】本発明はこのような事情を鑑みてなされた
ものであり、その目的は、酸素センサにおける高い気密
性を確保することができる同センサの素子保持構造を提
供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、酸素濃度を検出するための
素子本体と、同素子本体に対向して配置され、素子本体
を加熱するヒータとを含むセンサ素子と、酸素センサの
ハウジングに固定支持され、前記センサ素子の外周を囲
む保持部とを備え、前記センサ素子と保持部との間に、
溶融状態のガラス材を固化させてガラス層を形成すると
ともに、同ガラス層を介して前記センサ素子を保持部に
て保持するようにした酸素センサの素子保持構造におい
て、前記ガラス材が前記素子本体及びヒータの各対向面
の間へ移動することを促進させる移動促進部を前記各対
向面の間に設けたことをその要旨とするものである。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明における移動促進部を、素子本体及びヒータにおける
各対向面の少なくとも一方に形成された凸部若しくは凹
部にて構成したことをその要旨とするものである。

【００１４】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明における移動促進部を、素子本体及びヒータにおける
各対向面の間に介在された介装部材にて構成したことを
その要旨とするものである。

【００１５】（作用）請求項１乃至３記載の発明によれ
ば、前記センサ素子と保持部との間において、溶融状態
のガラス材が固化することによりガラス層が形成され
る。このガラス層を介してセンサ素子は保持部に保持さ
れる。前記ガラス層を形成する際、溶融状態のガラス材
は、素子本体とヒータとの各対向面の間へ移動するが、
この移動は各対向面の間に形成された移動促進部により
促進される。従って、ガラス材は、前記各対向面の間に
容易に移動するとともに、素子本体及びヒータに対して
密着状態となって固化する。その結果、前記各対向面の
間にはガラス層が形成される。

【００１６】特に、請求項２記載の発明によれば、前記
移動促進部が、素子本体及びヒータにおける各対向面の
少なくとも一方に形成された凸部若しくは凹部によって
構成され、又、請求項３記載の発明によれば、移動促進
部が素子本体及びヒータの各対向面の間に介在された介
装部材にて構成される。従って、請求項２又は３記載の
発明によれば、素子本体及びヒータにおける各対向面の
間には、ガラス材が容易に移動可能な間隙が形成され
る。ガラス材はその間隙内に移動して固化し、前記各対
向面の間にガラス層を形成する。

【００１７】このように、請求項１乃至３記載の発明に
よれば、素子本体及びヒータにおける各対向面の間にガ
ラス層が介在された状態となる結果、前記各対向面間に
おける排ガスの移動はそのガラス層により規制され、酸
素センサの気密性が向上する。

【００１８】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下、本発明を具体化した第１の
実施の形態について図１〜図５を参照して説明する。
図１は、本実施の形態における酸素センサ１１の断面を
示している。同図に示すように、酸素センサ１１は上下
両端が開放された円筒状のハウジング１２を備えてい
る。ハウジング１２の外周部には、取付孔１３ａを有す
るフランジ１３が固着されており、前記取付孔１３ａに
挿通されたボルト（図示しない）によってハウジング１
２が、エンジンの排気管（図示しない）に固定されるよ
うになっている。ハウジング１２内には、上下両端が開
放された円筒状をなし、且つ、外周に環状突部１５を有
する中間部材１４が配設されている。

【００１９】インナスリーブ１６は略円管状をなし、そ
の下端には拡径部１７が形成されると共に、上端には透
孔１８が形成されている。このインナスリーブ１６は、
前記拡径部１７を含む下端部が前記環状突部１５に嵌合
されることにより、中間部材１４に装着されている。
又、前記ハウジング１２の内周部とインナスリーブ１６
の外周部との間には環状をなす支持部材１９が介在され
ており、同支持部材１９によりインナスリーブ１６はハ
ウジング１２に対して支持されている。

【００２０】インナスリーブ１６内には酸素濃度検出用
のセンサ素子２０が固定されている。センサ素子２０は
図２に示すように長尺状をなす本体部２１と、その一端
に形成された幅広部２２とを備え、全体として正面略Ｔ
字状をなしている。このセンサ素子２０は素子本体２３
と、同素子本体２３に積層されたヒータ２４とによって
構成されている。

【００２１】図２に示すように、前記素子本体２３は、
固体電解質シート２５、枠体２６、基底シート２７が積
層されてなる構造を有しており、各両シート２５，２７
及び枠体２６によって囲まれた空間により大気導入空間
２８が形成されている。大気導入空間２８は、センサ素
子２０の幅広部２２において開口しており、酸素濃度既
知の気体である大気が、この開口部分から大気導入空間
２８内に導入されるようになっている。

【００２２】前記固体電解質シート２５は、安定化ジル
コニア（ＺｒＯ₂）等の固体電解質によって形成されて
おり、同シート２５の外面は排ガスに、内面は前記大気
導入空間２８に導入された大気に晒されるようになって
いる。

【００２３】固体電解質シート２５の内外両面には、電
極反応部２９（外面側の電極反応部２９のみ図示する）
及び電極リード部３０を備えた白金（Ｐｔ）（或いは、
金（Ａｕ）とニッケル（Ｎｉ）の合金）からなる電極３
１が形成されている。電極反応部２９は、固体電解質シ
ート２５に生じた起電力に応じた信号を発生する。又、
電極リード部３０には端子３０ａを介して図１に示すよ
うにリード線４６が接続されるようになっており、電極
反応部２９で発生した信号がこれらの電極リード部３
０、端子３０ａ、リード線４６等を介して酸素センサ１
１の外部に取り出される。尚、図示しないが、前記電極
リード部３０は固体電解質シート２５上に形成されたリ
ード保護層によって被覆され、電極反応部２９は固体電
解質シート２５上に積層された多孔質層及び溶射層によ
って被覆されている。

【００２４】前記ヒータ２４は、アルミナ（Ａｌ
₂Ｏ₃）或いは窒化珪素（Ｓｉ₃Ｏ₄）によって正面略
Ｔ字状に形成されており、その内部には発熱部（図示し
ない）が埋設されている。又、ヒータ２４の側面には発
熱部と電気的に接続された一対の端子３２ａ（図５にお
いて示す）が、前記電極３１と同様の材料によって形成
されている。そして、これら各端子３２ａを介して発熱
部に所定電流を流すことが可能となっている。発熱部
は、所定電流が供給されると発熱して前記電極反応部２
９を所定温度（例えば、４００℃）以上に維持し、セン
サ素子２０の作動を安定化させる。

【００２５】図１，４に示すように、前記インナスリー
ブ１６の上端面上には環状をなすスペーサ３３が配設さ
れている。前記本体部２１はこのスペーサ３３内に挿通
されており、前記幅広部２２は同スペーサ３３の上面に
て係止されている。又、本体部２１は、前記透孔１８を
介してインナスリーブ１６の内部に挿通されており、同
本体部２１の下部は前記中間部材１４を貫通して、酸素
センサ１１の先端側（図１の下側）にて露出されてい
る。

【００２６】センサ素子２０の長手方向において略中央
に該当する部分と、インナスリーブ１６との間には、タ
ルク粉末を主成分とした材料を加圧成形してなる主保持
部材３４が介在されている。この主保持部材３４の上側
には第１ガスケット３５を介して、アルミナからなる第
１副保持部材３６が本体部２１の外周部分を囲うように
して配設されている。

【００２７】又、主保持部材３４の下側には第２ガスケ
ット３７を介して、第２副保持部材３８が本体部２１の
外周部分を囲うようにして配設されている。この第２副
保持部材３８は、ワイヤメッシュにより略円筒状に形成
されており、前記中間部材１４の内部に嵌入され支持さ
れている。

【００２８】前記主保持部材３４には、同部材３４をイ
ンナスリーブ１６内に組付ける際に、前記第２ガスケッ
ト３７を介して図１において上下方向の圧縮力が加えら
れている。圧縮力が加えられ、主保持部材３４と前記本
体部２１との接触面における面圧が増加する結果、本体
部２１の外周部は主保持部材３４によって保持されてい
る。又、前記第１及び第２副保持部材３８も、前記主保
持部材３４よりその保持力が小さいものの、同様にして
本体部２１の外周部を保持している。

【００２９】前記第１副保持部材３６の上端部におい
て、本体部２１の外周に該当する部分には、図３〜図５
に示すように環状段部３９が形成されている。同段部３
９の底部には、図４に示すように、シール用ガスケット
４１が配設されている。このガスケット４１は、後述す
るように環状段部３９内にガラス層Ｇを形成する際、ガ
ラスがセンサ素子２０と第１副保持部材３６との間に形
成された微少な隙間に入り込むことを抑制するためのも
のであり、耐熱性を有した繊維状セラミックによって形
成されている。尚、図３では、後述するガラス層Ｇの図
示は省略している。

【００３０】前記基底シート２７の側面に対向するヒー
タ２４の一側面において、前記環状段部３９の内部に位
置する部分には、本発明の凹部を構成する断面矩形状の
溝部４０がヒータ２４の幅方向全長に亘って形成されて
いる。そして、前記環状段部３９及び溝部４０の内部に
は、図４又は図５に示すように、例えば、亜鉛ガラス
（ＺｎＯ・Ｂ₂０₃・ＳｉＯ₂）、或いは、ナトリウム
ガラス（Ｎａ₂Ｏ・Ｂ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂）等のガラス材
が隙間なく充填されることによりガラス層Ｇが形成され
ている。以下、このガラス層Ｇを形成する際の工程につ
いて説明する。

【００３１】先ず、図３に示すように、環状段部３９内
に前記亜鉛ガラス或いはナトリウムガラスからなるガラ
ス粉末Ｐが投入される。又、ガラス粉末Ｐの投入に換え
て、例えば、前記ガラス粉末Ｐを環状段部３９と略同形
状となるよう加圧成形して圧粉体Ｋを形成し、同段部３
９内部にこの圧粉体Ｋを配設するようにしてもよい。次
に、環状段部３９内部のガラス粉末Ｐを所定温度（７０
０℃）まで加熱する。ガラス粉末Ｐは加熱されると徐々
に溶融して、その粘度が低下する。その結果、環状段部
３９の内部は溶融状態となったガラスによって隙間なく
満たされる。

【００３２】又、溶融状態となったガラスは、素子本体
２３及びヒータ２４の各対向面の間（例えば、図４のＡ
部）には、その間隙が狭いため侵入できないが、前記溝
部４０内には容易に侵入することができる。そして、加
熱を所定時間続けると、図４，５に示すように、前記溝
部４０内はガラスが隙間なく充填された状態となる。そ
の後、前記環状段部３９及び溝部４０内のガラスは、徐
々に冷却されることにより固化してガラス層Ｇを形成す
る。ガラスは固化する際に若干収縮するが、環状段部３
９及び溝部４０の内周壁及び本体部２１の外周壁に対し
ては密着した状態を維持する。従って、ガラス層Ｇと環
状段部３９又は溝部４０の内周壁との間、或いは同じく
ガラス層Ｇと本体部２１の外周壁との間に隙間が形成さ
れることはない。以上説明したようにして、環状段部３
９及び溝部４０内にガラス層Ｇが形成されている。

【００３３】酸素センサ１１の構成について説明を続け
ると、図１に示すように、前記ハウジング１２の下端部
には、そのハウジング１２から露出するセンサ素子２０
の下端部を覆う内外一対の保護カバー４２，４３が装着
されている。両保護カバー４２，４３は、有底円筒状を
なすと共に、外周に複数の排ガス導入孔４２ａ，４３ａ
を有している。排気管の内部を流れる排ガスの一部はこ
れらの排ガス導入孔４２ａ，４３ａを通ってセンサ素子
２０の下端部に接触するようになっている。

【００３４】一方、ハウジング１２の上端にはインナス
リーブ１６を覆った状態でアウタスリーブ４４が装着さ
れ、更にそのスリーブ４４の上部外周にはカバー４５が
被嵌されている。アウタスリーブ４４の上端部には、素
子本体２３及びヒータ２４の側面に形成された各端子３
０ａ，３２ａとリード線４６との接続部分を覆う保護部
材４７が嵌入されている。又、前記カバー４５内にはリ
ード線４６を弾性的に支持するためのゴム製ブッシュ４
８が嵌合されている。このブッシュ４８には大気導入孔
４８ａが複数形成されている。前記カバー４５におい
て、前記各大気導入孔４８ａと対応する位置にはそれぞ
れ透孔４５ａが形成されている。これら大気導入孔４８
ａ及び透孔４５ａを介して酸素センサ１１の内部に大気
が導入される。

【００３５】上記のように構成された本実施の形態にお
ける酸素センサ１１の作用について説明する。酸素セン
サ１１の使用時には、前記カバー４５、ブッシュ４８に
形成された透孔４５ａ、大気導入孔４８ａを介して、ア
ウタスリーブ４４の内部には酸素濃度既知の大気が導入
されるとともに、素子本体２３の大気導入空間２８の開
口部分から同空間２８内に導入される。そして、大気導
入空間２８に導入された大気は、前記固体電解質シート
２５の内面、及びその内面に形成された電極反応部２９
に接触する。

【００３６】これに対して、前記両保護カバー４２，４
３の排ガス導入孔４２ａ，４３ａからは同カバー４２，
４３の内部に排ガスが導入される。そして、その排ガス
は、溶射層、多孔質層（いずれも図示しない）を通過し
て固体電解質シート２５の外面、及びその外面に形成さ
れた電極反応部２９（図２において示す）に接触する。

【００３７】以上のように、固体電解質シート２５の内
外面に大気及び排ガスがそれぞれ接触することにより、
同シート２５の内面側と外面側とでは、その酸素濃度、
換言すれば、酸素分圧が異なることとなり、酸素分圧の
高い内面側から同分圧の低い外面側へ向けて酸素イオン
が移動する。その結果、前記各電極反応部２９間に起電
力が発生する。又、白金製の電極反応部２９は、排ガス
中の酸素と一酸化炭素或いは炭化水素等とを結合させる
触媒作用を発揮し、固体電解質シート２５の外面におけ
る酸素濃度を低下させて、内面の酸素濃度との差を増大
させることにより前記起電力を増大させる。この増大さ
れた起電力が電極リード部３０等を介して出力され、そ
の起電力に基づき排ガス中の酸素濃度が検出される。

【００３８】前述したように、前記素子本体２３及びヒ
ータ２４とは各対向面において完全に密着した状態とな
っておらず、両対向面の間には微少な間隙が形成されて
いる。従って、前記排ガス導入孔４２ａ，４３ａから導
入され、前記固体電解質シート２５の外面に接している
排ガスの一部は、その間隙内に侵入すると共に、各対向
面の間を酸素センサ１１の基端側（図１の上側）に向か
って移動する。そして、排ガスは前記溝部４０が形成さ
れた位置まで到達するが、排ガスの移動は溝部４０内の
ガラス層Ｇによって規制されるため、同層Ｇよりも基端
側へ排ガスが漏出してしまうことがない。

【００３９】以上の構成及び作用を備えた本実施の形態
は以下の特徴を有する。（ａ）素子本体２３及びヒータ２４の各対向面の間にお
ける排ガスの移動を、ガラス層Ｇによって規制し、排ガ
スが前記大気導入空間２８の開口部に達してしまうこと
を防止できる。従って、漏出した排ガスに起因して大気
導入空間２８に導入される大気の酸素濃度が変化してし
まうことがないため、排ガスの酸素濃度を精確に検出す
ることができる。

【００４０】（ｂ）本実施の形態によれば、ヒータ２４
に形成された溝部４０内にガラスを容易に侵入させ、素
子本体２３及びヒータ２４の各対向面の間において排ガ
スの移動を規制するガラス層Ｇを形成することができ
る。

【００４１】例えば、この溝部４０を有しない構成とし
た場合、ガラス粉末Ｐをより高温（例えば、約９００
℃）で加熱溶融させることにより、その粘度を低下させ
素子本体２３とヒータ２４との各対向面の間にガラスを
侵入させて前記ガラス層Ｇを形成することも考えられ
る。この場合には、ガラス粉末Ｐを高温に加熱すること
が必要であるため、酸素センサ１１の他の部材に悪影響
を与えることが懸念される。或いは、ガラス材料とし
て、溶融した際の粘度がより低いものを選択することに
より、前記各対向面の間にガラスを侵入させてガラス層
Ｇを形成することが考えられるが、この場合には選択で
きるガラス材が限定されて設計上好ましくない。

【００４２】しかしながら、本実施の形態によれば、溶
融した際のガラスの温度が低温でその粘度が比較的大き
い場合であっても、溝部４０内にガラスを侵入させて前
記各対向面の間にガラス層Ｇを形成することができる。
そのため、前述したようなガラスを高温に加熱すること
による不具合を未然に回避することができる。更に、本
実施の形態によれば、ガラス材料として種々の材料が使
用できるようになり設計上の自由度を増すことができ
る。

【００４３】（第２の実施の形態）次に、本発明を具体
化した第２の実施の形態について説明する。尚、以下の
説明において上記第１の実施の形態と同様の構成部材に
ついては同一の符号を付すとともにその説明を省略す
る。

【００４４】前記ヒータ２４において、前記基底シート
２７の一側面に対向する側面には、図６及び図７（ヒー
タ２４のみを図示する）に示すように帯状をなす第１凸
部４９が、ヒータ２４の幅方向全長に亘って一体的に形
成されている。この第１凸部４９は本発明における凸部
を構成するものであり、前記ヒータ２４の長手方向にお
いて、前記環状段部３９と対応する位置に設けられてい
る。又、ヒータ２４の下端部において、第１凸部４９が
形成された側の側面には第２凸部５０が形成されてい
る。

【００４５】ヒータ２４は、前記第１，第２凸部４９，
５０の部分のみが基底シート２７に接触しており、他の
部分は基底シート２７に対して所定間隔離間した状態と
なっている。従って、素子本体２３及びヒータ２４の各
対向面の間において、前記第１凸部４９の上下側に該当
する部分には、図６に示すように間隙５１，５２がそれ
ぞれ形成されている。

【００４６】本実施の形態では、上記第１の実施の形態
と同様、前記環状段部３９内にガラス粉末が投入される
とともに加熱溶融される。尚、前記第１凸部４９の側面
は基底シート２７に接触しているため、投入されたガラ
ス粉末が第１凸部４９の下側に形成された間隙５２に入
り込むことはない。溶融したガラスは、環状段部３９内
を隙間なく満たすとともに、第１凸部４９の上側に形成
された間隙５１内に侵入する。その後、ガラスが冷却さ
れ固化すると、環状段部３９内、及び前記間隙５１内に
は図６に示すようにガラス層Ｇが隙間なく形成される。

【００４７】本実施の形態においても、第１の実施の形
態と略同様の作用効果を得ることができる。即ち、素子
本体２３とヒータ２４との各対向面の間における排ガス
の移動が、前記ガラス層Ｇによって規制されるため、セ
ンサ素子２０の基端側に排ガスが漏出することを防止す
ることができる。従って、排ガスの酸素濃度を精確に検
出することができる。

【００４８】（第３の実施の形態）次に、本発明を具体
化した第３の実施の形態について説明する。本実施の形
態は上記第２の実施の形態と略同様の構成を有している
が、素子本体２３とヒータ２４との各対向面の間にスペ
ーサ５４を介在させ、同スペーサ５４によって前記各対
向面の間に間隙５１，５２（図６において示す）を形成
するようにした点で第２の実施の形態における構成と相
違している。

【００４９】より詳細に説明すれば、本実施の形態で
は、ヒータ２４の側面において前記第１凸部３９が形成
されていた部位に、図８（ａ）に示すような断面矩形状
をなす取付溝５３が形成されている。そして、この取付
溝５３内には、四角柱状をなすスペーサ５４が図８
（ｂ）に示すように嵌合されるとともに、取付溝５３の
内周壁面にて固着されている。

【００５０】このスペーサ５４は、前記第１凸部４９と
同様に、素子本体２３の基底シート２７に対して接触す
ることによって、素子本体２３とヒータ２４とを所定間
隔離間させるものである。又、スペーサ５４は環状段部
３９内にガラス粉末を投入し加熱溶融した際に、同スペ
ーサ５４の下側に形成された間隙５２内にガラスが入り
込むことを規制するものである。尚、このスペーサ５４
は本発明における介装部材を構成している。

【００５１】スペーサ５４は、耐熱性を有し、且つ、基
底シート２７との密着性を向上させるため、ヒータ２４
を形成するＡｌ₂０₃或いはＳｉ₃０₄より硬度の小さ
い材料によって形成されることが望ましい。従って、ス
ペーサ５４を形成する材料としては、例えば、銅（Ｃ
ｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、或いはこれらの合金や、
ステンレス鋼（Ｆｅ−Ｃｒ）等の金属が好適である。加
えて、スペーサ５４は排ガスに接触するため、耐食性を
備えることが必要となる。従って、上記金属の内でも、
ステンレス鋼がより好適である。本実施の形態では、上
記の観点から、前記ステンレス鋼によりスペーサ５４を
形成している。

【００５２】本実施の形態は上記第２の実施の形態と同
様の作用効果を奏することができる他、以下に示す特徴
を有する。（ａ）スペーサ５４をヒータ２４とは別部材によって形
成することにより、同スペーサ５４を形成する材料とし
て、機能的に優れた材料を選択することができる。

【００５３】特に、本実施の形態においては、ステンレ
ス鋼によりスペーサ５４を形成するようにしたため、基
底シート２７に対して接触した際における弾性変形を生
じ易くし、同スペーサ５４を同シート２７に対してより
密着させることができる。従って、前記ガラス層Ｇを形
成する際、スペーサ５４の下側にある間隙５２内にガラ
スが入り込むことを効果的に抑制することができる。加
えて、スペーサ５４を耐熱性及び耐食性に優れたものと
することができる。

【００５４】（ｂ）本実施の形態では、ヒータ２４の側
面に取付溝５３を形成し、同溝５３内にスペーサ５４を
嵌合させるようにしたため、同スペーサ５４の位置決め
を確実に行うことができる。

【００５５】尚、上記各実施の形態は、以下のように構
成を変更して実施することができる。（１）第１の実施の形態において、溝部４０と同様の溝
部を複数形成し、複数の部位において排ガスの移動を規
制するようにしてもよい。

【００５６】（２）第１の実施の形態において、溝部４
０を図３の二点鎖線にて示すような段部５０に変更す
る。このような構成としても、第１の実施の形態と同
様、段部５０内にガラス層Ｇを形成し、同ガラス層Ｇに
て排ガスの移動を規制することができる。

【００５７】（３）第１の実施の形態において、溝部４
０をヒータ２４の側面に形成するようにしたが、基底シ
ート２７の側面に形成するようにしてもよい。又、第２
の実施の形態において、第１凸部４９を基底シート２７
の側面に形成するようにしてもよい。

【００５８】（４）第３の実施の形態では、ヒータ２４
の側面に取付溝５３を形成し、同取付溝５３内にスペー
サ５４を嵌合させるようにしたが、基底シート２７の側
面に取付溝を形成すると共に、同溝内にスペーサ５４を
嵌合させるようにしてもよい。

【００５９】（５）第３の実施の形態において、取付溝
５３を省略し、スペーサ５４をヒータ２４或いは基底シ
ート２７の所定位置に接着する構成としてもよい。（６）第３の実施の形態において、スペーサ５４を形成
する材料はステンレス鋼に限定されることなく、前述し
た各種の金属或いはそれらの合金であってもよい。又、
金属材料以外にも、例えば、石綿、岩綿、ガラスウール
等によりスペーサを形成することも可能である。

【００６０】以上、本発明を具体化した各実施の形態に
ついて説明したが、これら実施の形態から把握される技
術的思想をその効果と共に記載する。（イ）請求項３記載の発明において、素子本体及びヒー
タにおける各対向面の少なくとも一方に溝部を形成し、
介装部材を同溝部内にて嵌合させる。このような構成に
よれば、介装部材の位置決めを確実に行うことができ
る。

【００６１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように請求項１乃至
３記載の発明によれば、素子本体及びヒータにおける各
対向面の間にガラス層を介在させ、そのガラス層により
前記各対向面間における排ガスの移動を規制することに
より、酸素センサの気密性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態における酸素センサの断面
図。

【図２】センサ素子を示す斜視図。

【図３】環状段部の近傍を示す斜視図。

【図４】環状段部の近傍を示す断面図。

【図５】図４のV −V 断面図。

【図６】第２の実施の形態における酸素センサの要部を
示す断面図。

【図７】ヒータの一部を示す斜視図。

【図８】第３の実施の形態におけるヒータの一部を示す
斜視図。

【図９】図１０のIX−IX断面図。

【図１０】従来における酸素センサの断面図。

【符号の説明】

１１…酸素センサ、１２…ハウジング、２０…センサ素
子、２３…素子本体、２４…ヒータ、３６…第１副保持
部材（保持部）、４０…規制溝部（移動促進部、凹
部）、４９…第１凸部（移動促進部）、５４…スペーサ
（移動促進部、介装部材）、Ｇ…ガラス層。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸素濃度を検出するための素子本体と、
同素子本体に対向して配置され、素子本体を加熱するヒ
ータとを含むセンサ素子と、酸素センサのハウジングに固定支持され、前記センサ素
子の外周を囲む保持部とを備え、前記センサ素子と保持
部との間に、溶融状態のガラス材を固化させてガラス層
を形成するとともに、同ガラス層を介して前記センサ素
子を保持部にて保持するようにした酸素センサの素子保
持構造において、前記ガラス材が前記素子本体及びヒータの各対向面の間
へ移動することを促進させる移動促進部を前記各対向面
の間に設けたことを特徴とする酸素センサの素子保持構
造。
【請求項２】前記移動促進部は、前記素子本体及びヒ
ータにおける各対向面の少なくとも一方に形成された凸
部若しくは凹部であることを特徴とする請求項１記載の
酸素センサの素子保持構造。
【請求項３】前記移動促進部は、前記素子本体及びヒ
ータにおける各対向面の間に介在された介装部材である
ことを特徴とする請求項１記載の酸素センサ素子保持構
造。