JPH10253578A - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 積層型のガス検出素子をこれが破損すること
なく所定の位置に正確にハウジングに組付けられるよう
にすることである。 【解決手段】 積層型のガス検出素子２をハウジングに
固定するための内外二重のホルダ３，４を設ける。内側
のホルダ３は一対の半割り部材で構成しガス検出素子２
を両面２ａよりはさむ。表面２ａに凹部２０１を形成し
内側のホルダ３の半割り面３ａに凸部３２を形成してガ
ス検出素子２を内側のホルダ３に位置決めする。ハウジ
ングに密着固定される外側のホルダ４の内壁には内側の
ホルダ３を受ける座部４１ａを設けて内側のホルダ３を
外側のホルダ４に位置決めする。内側のホルダ３がガス
検出素子２を挟むことで上記凹部２０１と上記凸部３２
の係合部に、内側のホルダ３を上下方向に押圧する力が
作用しないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガスセンサに関し、
特に積層型のガス検出素子を有するガスセンサの組付け
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスセンサは内燃機関の排気管等に取り
付けられ、排気ガス中の酸素濃度や窒素酸化物濃度等を
測定するのに用いられる。その主要な部品であるガス検
出素子は酸素イオン導電性の固体電解質材の両面に電極
が形成された構造を有し、これを電池または酸素ポンプ
として作動せしめることで排気ガス中の酸素濃度等に対
応した起電力やポンプ電流を得ている。

【０００３】ガス検出素子には固体電解質材や電極が積
層構造を形成する積層型のものがある。積層型のガス検
出素子は、電極やヒータ線等を設けたセラミックグリー
ンシートを順次積層した後、焼成し、さらにその表面に
保護層等を形成してつくられる。積層型のガス検出素子
は、このように比較的簡単な製造工程でつくることがで
き、しかも１枚のシート積層体から多数のガス検出素子
を取ることができるので生産性もよく、広く用いられて
いる。

【０００４】ガスセンサはガス検出素子をハウジングに
挿通し先端の感応部がハウジングより所定の長さ突出す
るように位置決めした後、ガス検出素子とハウジング間
をタルク等の充填材でシールする工程等を経て完成す
る。このガス検出素子のハウジングからの突出量は、ガ
ス検出素子の温度分布等に影響し検出特性を決めるの
で、ガス検出素子を正確にハウジングに位置決めする必
要がある。そこで実公昭６３−１１６４４号公報記載の
酸素濃度検出器では、ガス検出素子は製造時に両側面に
突部を形成しておき、ハウジングへの組付け時にはガス
検出素子をハウジング内に設けられるリング部材に挿通
し、ガス検出素子の突部がリング部材の内周縁にかかる
ようにしてガス検出素子を上下方向に位置決めしてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記実公
昭６３−１１６４４号公報記載の酸素濃度検出器ではガ
ス検出素子が突部だけでリング部材に支持されるので、
ガス検出素子周りに充填した充填材が圧縮されるときに
ガス検出素子の突部が割れやすい。

【０００６】また側面に突部を有する形状とすると突部
が側面に形成される分、材料であるセラミックシートの
無駄になる部分が増えコストアップや生産性の低下をま
ねくおそれがある。

【０００７】そこで本発明は、ガス検出素子のハウジン
グに対する正確な位置決めが可能で、ガス検出素子が割
れることをも防止でき、しかもガス検出素子の形状が実
質的に限定されないガスセンサを提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、積層型のガス検出素子をハウジングに固定するため
の内外二重のホルダを設ける。内側のホルダは一対の半
割部材で構成しガス検出素子を両面より挟む。ガス検出
素子の表面に形成した凹部と、内側のホルダの半割り面
に形成した凸部とでガス検出素子を内側のホルダに位置
決めする。ハウジングに密着固定される外側のホルダの
内壁には内側のホルダを受ける座部を設けて内側のホル
ダを外側のホルダに位置決めする。

【０００９】かかる構成とすることによりガス検出素子
はハウジングに一意的に位置が合わせられる。その後の
工程において上記内側および外側のホルダを上から充填
材などにより押圧する力が作用しても、内側のホルダは
ガス検出素子を両面より挟んでいるので上記押圧力が内
側のホルダを介してその凸部と係合するガス検出素子の
凹部に作用することはない。したがって組付け時にガス
検出素子が割れることはない。またガス検出素子を内側
のホルダに位置合わせをするための上記凹部をガス検出
素子の表面に形成することにより、ガス検出素子の形状
として単純な矩形等、様々な形状が採用し得る。

【００１０】請求項２記載の発明では、上記内側のホル
ダの半割り面には上記ガス検出素子と略同幅の縦溝を形
成してこれに沿ってガス検出素子を組付けるようにす
る。上記凸部は溝形成位置に設ける。これによりガス検
出素子の内側のホルダに対する姿勢が規定され、しかも
ガス検出素子の表面に形成した凹部と、内側のホルダの
半割り面に形成した凸部とが合わせやすくなる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１に本発明のガスセンサを示
し、その全体の構造について説明する。ガスセンサは筒
状のハウジング１にガス検出素子２が挿通し、後述する
内側のホルダたるインナーホルダ３および外側のホルダ
たるアウターホルダ４により保持されている。インナー
ホルダ３およびアウターホルダ４は、これに上からタル
ク等の充填材７１、セラミック製の環状部材７２等が重
ねられハウジング１に固定される。

【００１２】ガス検出素子２は長さ５０ｍｍ程度の細長
い平板状をした積層型のガス検出素子で、その先端の感
応部（図の下端部）２１はジルコニア等の固体電解質層
の両面に電極を形成した検知セルやヒータ（図略）を有
し、感応部２１より基端にかけてダクト（図略）が形成
され、基準の酸素濃度の基準ガスである大気が上記検知
セルに導入されるようになっている。ガス検出素子２は
電極やヒータ線等を設けたセラミックグリーンシートを
順次積層した後、焼成し、さらにその表面に保護層等を
形成してつくられる。

【００１３】ガス検出素子２の感応部２１はハウジング
１より突出して図の下方に延び、ハウジング１の下端に
固定される容器状の排気カバー５内に収容されている。
排気カバー５は、ステンレススティール製の内部カバー
５１と外部カバー５２の二重構造となっており、これら
カバー５１，５２の側壁には、被測定ガスである排気ガ
スを排気カバー５内に取り込むための排気口５ａ，５ｂ
がそれぞれ形成してあり、感応部２１が排気ガスに曝露
するようになっている。

【００１４】ハウジング１の上端１ａには、筒状のメイ
ンカバー６１とその後端部を被うサブカバー６２とから
なる大気カバー６が固定されている。ハウジング１と大
気カバー６の間にはシールリング７５が設けられる。メ
インカバー６１およびサブカバー６２は、その側壁の対
向位置に大気口６ａ，６ｂをそれぞれ有し、これら大気
口６ａ，６ｂより大気を大気カバー６内に取り込むよう
になっている。大気カバー６内に取り込まれた大気はガ
ス検出素子２にその後端２２から上記ダクトに流入す
る。また、大気口６ａ，６ｂの形成位置において、メイ
ンカバー６１とサブカバー６２の間に、防水のために撥
水性のフィルタ７３が設置してある。

【００１５】大気カバー６は上端が開口しており、ガス
検出素子２の後端部に接続するリード線７４がこの上端
開口より外部に延びている。

【００１６】次にガス検出素子２のハウジング１への組
付け構造について詳説する。ガス検出素子２はアルミナ
等のセラミック材料やステンレススティール等の耐食性
金属でできたインナーホルダ３、アウターホルダ４と一
体化してハウジング１に組付けられる。図２はガス検出
素子２およびその組付け部材を示すもので、図３は一体
化したガス検出素子２等の図１のIII-III 線に沿う断面
である。インナーホルダ３は一対の半割り円形部材で、
ガス検出素子２をその両表面２ａからはさんでいる。イ
ンナーホルダ３の半割り面３ａには縦溝３１が形成して
ある。縦溝３１は幅がガス検出素子２と同じで、深さが
ガス検出素子２の厚みの半分としてあり、インナーホル
ダ３がガス検出素子２をはさんだときに縦溝３１で形成
される隙間にガス検出素子２が嵌まるようになってい
る。

【００１７】ガス検出素子２の両表面２ａには、中程よ
りやや感応部２１側に長方形の凹部２０１が形成してあ
る。この凹部２０１はガス検出素子２の製造時に、最外
層に四角穴を形成することで得られる。一方、インナー
ホルダ３の半割り面３ａには縦溝３１形成位置に、ガス
検出素子２の凹部２０１と同形の凸部３２が形成してあ
り、インナーホルダ３の凸部３２がガス検出素子２の凹
部２０１に嵌まってガス検出素子２がインナーホルダ３
に対して位置決めされるようになっている。

【００１８】ガス検出素子２に形成した凹部２０１は、
ガス検出素子２の長手方向の寸法がインナーホルダ３の
長さと同じに設定してある。したがってインナーホルダ
３に縦溝３１と平行にその底に２本の縦溝を形成するだ
けで、容易にガス検出素子２に形成した凹部２０１と同
形の凸部３２を形成できる。

【００１９】アウターホルダ４は側面にテーパー状の段
部４ａを形成した円形筒状部材で、縦に貫通穴４１が形
成してある。貫通穴４１は、インナーホルダ３とほぼ同
じ径の上側の円形部４１１と、ガス検出素子２の断面よ
りもやや大きい下側の四角形部４１２とからなり、イン
ナーホルダ３に保持されたガス検出素子２が挿通し、円
形部４１１と四角形部４１２の境の座部たる段部４１ａ
によりインナーホルダ３が位置決めされる。

【００２０】上記ガス検出素子２をハウジング１へ組付
けるには、まずガス検出素子２、インナーホルダ３およ
びアウターホルダ４を組み立て一体化する。インナーホ
ルダ３にガス検出素子２をはさみ、これをインナーホル
ダ３の縦溝３１に沿ってスライドし、インナーホルダ３
の凸部３２とガス検出素子２の凹部２０１とが合うよう
にする。

【００２１】次いでガス検出素子２およびインナーホル
ダ３をそのままアウターホルダ４に挿通し、インナーホ
ルダ３をアウターホルダ４の貫通穴４１の円形部４１１
に嵌める。

【００２２】これだけの作業でガス検出素子２、インナ
ーホルダ３、アウターホルダ４の組み立てが速やかに容
易に完了する。しかもガス検出素子２とインナーホルダ
３およびインナーホルダ３とアウターホルダ４が正確に
位置決めされている。

【００２３】一体化したガス検出素子２、インナーホル
ダ３、アウターホルダ４をこのままハウジング１内に上
方から挿入する。アウターホルダ４がその外壁のテーパ
部４ａにおいて、これと同じ傾斜角のハウジング１のテ
ーパ面１ｂに密着する。ガス検出素子２等は一体化して
いるので、ハウジング１への挿入は容易に行え、かつこ
のときガス検出素子２、インナーホルダ３、アウターホ
ルダ４間の相対位置はずれない。しかしてガス検出素子
２はハウジング１に対し正確に位置決めされる。

【００２４】しかるのちインナーホルダ３、アウターホ
ルダ４の上に充填材７１、環状部材７２、大気カバー６
等を設け、ハウジング１の上端１ａをかしめる。このか
しめ力はシールリング７５、大気カバー６、環状部材７
２を介して充填材７１を圧縮し、充填材７１が圧縮する
ことによって緻密になり気密性が高められて排気カバー
５側と大気カバー６側の間が完全に分離されるととも
に、一体化したガス検出素子２等がハウジング１に固定
される。

【００２５】インナーホルダ３は充填材７１の圧縮力と
アウターホルダ４の段部４１ａからの反作用を上下方向
に受ける。しかしインナーホルダ３はガス検出素子２を
水平方向に両面２ａよりはさんでいるから、これらの力
がインナーホルダ３の凸部３２と係合するガス検出素子
２の凹部２０１には作用することはない。しかしてガス
検出素子２の割れが防止される。

【００２６】本発明のガスセンサではガス検出素子に位
置決め用の凹部を最外層の一部に穴を開ける等の方法で
形成するからガス検出素子の形状は側面に突部のない単
純な矩形とし得る。よってセラミックシート等の材料を
無駄にすることなく１枚のシート積層体から多数のガス
検出素子をとることができる。

【００２７】なおガス検出素子の表面に形成する凹部お
よびインナーホルダに形成する凸部は、四角形に限られ
るものではなく円形等、任意に選択し得る。

【００２８】またインナーホルダおよびこれが嵌められ
るアウターホルダの貫通穴の形状についても円形に限ら
れるものではなく四角形等、任意に選択し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガスセンサの断面図である。

【図２】本発明のガスセンサの要部をなすガス検出素
子、インナーホルダ、アウターホルダの組み立て斜視図
である。

【図３】図１におけるIII-III 線に沿うガス検出素子、
インナーホルダ、アウターホルダの断面図である。

【符号の説明】

１ ハウジング ２ ガス検出素子 ２１ 感応部 ２ａ 表面 ２０１ 凹部 ３ インナーホルダ（内側のホルダ） ３ａ 半割り面 ３１ 溝 ３２ 凸部 ４ アウターホルダ（外側のホルダ） ４１ 貫通穴 ４１ａ 段部（座部）

フロントページの続き (72)発明者 柴田 真弘 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 中野 秀一 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 積層型のガス検出素子がハウジングを挿
   通しガス検出素子の感応部が筒状のハウジングより突出
   するガスセンサにおいて、一対の半割部材で構成されガ
   ス検出素子を両面より挟む内側のホルダと、上記ハウジ
   ングの内側に密着固定される外側のホルダとを設け、ガ
   ス検出素子にはその表面に凹部を形成し、内側のホルダ
   の半割り面には上記凹部に対向してこれと略同形の凸部
   を形成してガス検出素子を内側のホルダに位置決めし、
   外側のホルダの内壁には内側のホルダを受ける座部を設
   けて内側のホルダを外側のホルダに位置決めすることを
   特徴とするガスセンサ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のガスセンサにおいて、上
   記内側のホルダの半割り面には上記ガス検出素子と略同
   幅の縦溝を形成してこれに沿ってガス検出素子を組付け
   るようにし、上記凸部を溝形成位置に設けたガスセン
   サ。