JPH11326265A - ガスセンサのセンサエレメントのためのシ―ル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスセンサ、特に内燃機関の排ガス中の酸素
含有量を算定するための酸素センサのセンサエレメント
のためのシール装置を改良して、ガソリン蒸気及び水蒸
気に対する抵抗力を著しく改善し、窒化ホウ素プレート
を有した「サンドイッチ」手段よりも安価にする。 【解決手段】 互いに上下にパッキングされた複数のシ
ールエレメント１５，１６，１７内に、センサ１０の軸
方向で位置するろうと形の導出部材１３が、該導出部材
と、センサケーシング２０の内壁との間のガス貫流可能
性が保証され、かつ測定ガス側のセンサ端部ＩＩに向か
って、センサエレメント２５と導出部材１３との間に小
さなギャップ２６が残されるように組み込まれている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスセンサのセン
サエレメントのためのシール装置であって、特に内燃機
関からの排ガス中の酸素含有量を算定するためのもので
あって、前記シール装置が、互いに上下にパッキングさ
れた複数のシールエレメントから成る１つのパッケージ
から成っていて、前記複数のシールエレメントがセンサ
エレメントを、金属製のセンサケーシングの長手方向孔
内で位置固定する形式のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明は、ドイツ連邦共和国特許第１９
５３２０９０号明細書により公知である。

【０００３】通常は、酸素センサのセンサエレメントの
ためのシール装置としては、前プレス成形されて、前焼
結された、ステアタイト製の粉末パッケージが使用され
る。この粉末パッケージは組み付けの際に高い軸方向圧
力をかけられ、この際に新たに成形される。排ガスに対
するこの原理のシール作用は十分なものであるが、流動
性の又は蒸気状の燃料及び水蒸気はシール部材を通って
拡散し、これにより検出作用が妨害される恐れがある。

【０００４】上述のドイツ連邦共和国特許第１９５３２
０９０号明細書に記載のものは、複数のシールエレメン
トのいわゆる「サンドイッチパッケージ」を使用するこ
とにより燃料蒸気に対するシール作用が改善されてい
る。この場合は、パッケージに挿入された窒化ホウ素プ
レートが、炭化水素のための貫流性を困難にしている。
この公知の手段は、窒化ホウ素の使用するために高価で
ある。

【０００５】別の選択的な構成ではセンサエレメントが
溶着されている。このような手段を開発するためには、
使用された材料の熱膨張係数を極めて正確に調整しなけ
ればならず、このことは大量生産では問題となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、ガスセンサ、特に内燃機関の排ガス中の酸素含有量
を算定するための酸素センサのセンサエレメントのため
のシール装置を改良して、ガソリン蒸気及び水蒸気に対
する抵抗力を著しく改善し、窒化ホウ素プレートを有し
た「サンドイッチ」手段よりも安価にすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、互いに上下にパッキングされた複
数のシールエレメント内に、センサの軸方向で位置する
ろうと形の導出部材が、該導出部材と、センサケーシン
グの内壁との間のガス貫流可能性が保証され、かつ測定
ガス側のセンサ端部に向かって、センサエレメントと導
出部材との間に小さなギャップが残されるように組み込
まれているようにした。

【０００８】

【発明の効果】ろうと形の導出部材の作用は、排ガス側
から下側の密な粉末パッケージを通って拡散する炭化水
素及び水蒸気が、ろうと形導出部材の下端面に衝突し、
ここでその大部分が、センサエレメントとろうと形導出
部材との間に形成された小さなギャップを通り、かつ、
内側保護カバーとセンサケーシングの外壁との間の中間
室を通り外部に逃出することができる。ガスがセンサの
基準空気室に到達しないように、金属製のろうと形導出
部材と、内側及び外側保護カバーとは、密な環状レーザ
溶接シームによって互いに結合される。

【０００９】ろうと形の導出部材の効率は、外側の測定
ガス側の端面の前に、例えば７５０°Ｃの温度で前焼結
されたステアタイトから成る粗多孔性の粉末パッケージ
が配置されていて、この粉末パッケージの拡散抵抗が、
測定ガス側に向かってこの粉末パッケージに続く密な粉
末パッケージ並びに、接続面に続く密な粉末パッケージ
に比して著しく小さいことにより著しく改善される。

【００１０】選択的には粗多孔性の粉末パッケージの代
わりに、端面側で半径方向に延びる換気溝又は横方向孔
を有したセラミックディスクを使用することもできる。
このセラミックディスクにより粗多孔性の粉末パッケー
ジと同様の作用が得られる。

【００１１】本発明のシール装置の効果は次のようにま
とめられる。

【００１２】（イ）通常の手段と比較してガソリン蒸気
及び水蒸気に対する抵抗力が著しく改善されている。

【００１３】（ロ）前述の窒化ホウ素プレートを有する
「サンドイッチ」手段よりも安価である。

【００１４】（ハ）付加的なろうと形の導出部材を有し
ているにもかかわらず、構成部分の総数は「サンドイッ
チ」手段よりも多くはない。

【００１５】（ニ）上述のガラス溶融手段と比して、場
合によっては臨界的な新しい方法ステップは不要であ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に図面につき本発明の実施の形
態を詳しく説明する。

【００１７】図面には、例えば電気化学的な酸素センサ
であるガスセンサ１０が示されている。このガスセンサ
１０は、測定ガス管（図示せず）内に組み込むための固
定手段として用いられる金属製のセンサケーシング２０
の内側で、縦長のプレート状のセンサエレメント２５を
有している。図面の上方に位置する端部は、以下で接続
側端部Ｉと記載し、下方に位置する端部は測定ガス側端
部ＩＩと記載する。

【００１８】センサエレメント２５は接続側端部Ｉに向
かって内側保護カバー１２と外側保護カバー１１とによ
って取り囲まれている。センサエレメント２５の測定ガ
ス側端部ＩＩはセンサケーシング２０から突出してい
て、内側保護管２１と外側保護管１９とによって取り囲
まれている。内側保護管２１と外側保護管１９とは溶接
部２３によってセンサケーシング２０に固定されてい
て、測定したいガスのための流入流出開口を有してい
る。センサケーシング２０の長手方向孔２４の肩状リン
グ面２７には、下側の又は測定ガス側の絶縁セラミック
１８が載置されている。この絶縁セラミック１８は、セ
ンサケーシング２０の長手方向孔２４の軸方向で延びる
連続的な貫通孔を有しており、この貫通孔を通ってセン
サエレメント２５が突出する。センサケーシング２０の
長手方向孔２４の内側にはその他に、測定ガス側の絶縁
セラミック１８から離隔されて、接続側の上方の絶縁セ
ラミック１４が配置されている。この絶縁セラミック１
４も同様に、センサケーシング２０の長手方向孔２４の
方向で、中央の連続的な接続側貫通孔を有している。こ
の貫通孔は、下方の測定ガス側の絶縁セラミック１８の
貫通孔に整合している。さらに上方の絶縁セラミック１
４は内側保護カバー１２によって端面側で閉鎖されてい
る。

【００１９】測定ガス側の絶縁セラミック１８と接続側
の絶縁セラミック１４との間に、この順番で、下方の密
な粉末パッケージ１６と、粗多孔性の粉末パッケージ１
７と、ろうと形の導出部材１３の端面側の端部と、上方
の密な粉末パッケージ１５とが位置している。シールエ
レメントである粉末パッケージ１５，１７，１６は、ろ
うと形の導出部材１３の端面を介在して１つのシールパ
ッケージを形成している。このろうと形の導出部材１３
は、シールエレメント１５，１６，１７のパッケージ
と、センサケーシング２０の長手方向孔２４とに組み込
まれており、この場合、この導出部材１３とセンサケー
シング２０の長手方向孔２４の内壁との間でガスの貫流
性が保証され、センサエレメント２５と導出部材１３と
の間に、測定ガス側のセンサ端部ＩＩ向かって小さなギ
ャップ２６が残されるようになっている。

【００２０】ろうと形の導出部材１３の広い上方の開口
部は、密な環状のレーザー溶接部２２によって内側保護
カバー１２と外側保護カバー１１とに溶接されている。

【００２１】ろうと形の導出部材１３の作用は以下の通
りである。即ち、排ガス側ＩＩから下側の密な粉末パッ
ケージ１６を通って拡散された炭化水素又はＨ_２Ｏ蒸気
は、ろうと形の導出部材１３の下端面に当接し、ここで
その大部分はギャップ２６及び、内側保護カバー１２と
センサケーシング２０の外壁との間に残されたギャップ
を通って外に逃出することができる。

【００２２】ろうと形導出部材１３の端面に前置された
粗多孔性の前記粉末パッケージ１７は、例えば、約７５
０°Ｃで前焼結されるステアタイトから成っており、粗
多孔性の粉末パッケージ１７の拡散抵抗が、接続側の上
方の密な粉末パッケージ１５及び測定ガス側の密な粉末
パッケージ１６に比べて著しく小さい場合に、ろうと形
導出部材１３の効率を改善する。

【００２３】同様の効果は選択的に、粗多孔性の粉末パ
ッケージ１７と置き換えられるセラミックディスク（図
示せず）によって得られる。このセラミックディスクに
は、端面側で半径方向に延びる通気溝又は横方向孔が設
けられている。

【００２４】さらに述べるなら、内側保護カバー１２
は、排ガス側ＩＩに面した端部でかしめ部２８によって
センサケーシング２０に結合されている。

【００２５】本発明によるシール装置及び、このシール
装置が設けられたガスセンサの構造的及び作用的なさら
なる特徴は、前述のボッシュ社のドイツ連邦共和国特許
第１９５３２０９０号明細書に記載されたガスセンサと
同様であってよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるシール装置を備えたガスセンサの
縦断面図である。

【符号の説明】

１０ ガスセンサ、 １１ 外側保護カバー、 １２
内側保護カバー、 １３ 導出部材、 １４ 絶縁セラ
ミック、 １５，１６，１７ 粉末パッケージ、 １８
絶縁セラミック、 １９ 外側保護管、 ２０ セン
サケーシング、２１ 内側保護管、 ２２ 環状のレー
ザー溶接部、 ２３ 溶接部、 ２４長手方向孔、 ２
５ センサエレメント、 ２６ ギャップ、 ２７ 環
状面、 ２８ かしめ部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスセンサのセンサエレメントのための
   シール装置であって、特に内燃機関からの排ガス中の酸
   素含有量を算定するためのものであって、前記シール装
   置が、互いに上下にパッキングされた複数のシールエレ
   メントから成る１つのパッケージから成っていて、前記
   複数のシールエレメントがセンサエレメントを、金属製
   のセンサケーシングの長手方向孔内で位置固定する形式
   のものにおいて、 互いに上下にパッキングされた複数のシールエレメント
   （１５，１６，１７）内に、センサ（１０）の軸方向で
   位置するろうと形の導出部材（１３）が、該導出部材
   （１３）と、センサケーシング（２０）の内壁との間の
   ガス貫流可能性が保証され、かつ測定ガス側のセンサ端
   部（ＩＩ）に向かって、センサエレメント（２５）と導
   出部材（１３）との間に小さなギャップ（２６）が残さ
   れるように組み込まれていることを特徴とする、ガスセ
   ンサのセンサエレメントのためのシール装置。
2. 【請求項２】 センサエレメント（２５）が接続側
   （Ｉ）に向かって内側保護カバー（１２）及び外側保護
   カバー（１１）によって取り囲まれていて、導出部材
   （１３）が、接続側（Ｉ）に面した広い開口で、密な環
   状溶接シーム（２２）によって内側保護カバー（１２）
   及び外側保護カバー（１１）に結合されている、請求項
   １記載のシール装置。
3. 【請求項３】 内側保護カバー（１２）と外側保護カバ
   ー（１１）と導出部材（１３）とが金属から成ってい
   て、前記環状溶接シーム（２２）がレーザー溶接により
   製造されている、請求項２記載のシール装置。
4. 【請求項４】 導出部材（１３）が深絞りにより成形さ
   れている、請求項３記載のシール装置。
5. 【請求項５】 導出部材（１３）の、測定ガス側の外側
   端面の手前に、前記シールエレメントのうちの１つであ
   る粗多孔性の粉末パッケージ（１７）が配置されてい
   る、請求項１から４までのいずれか１項記載のシール装
   置。
6. 【請求項６】 前記の粗多孔性の粉末パッケージ（１
   ７）が、前焼結されたステアタイトから成っている、請
   求項５記載のシール部材。
7. 【請求項７】 前記の粗多孔性の粉末パッケージ（１
   ７）が、導出部材（１３）の内側に位置する、接続側
   の、上方の密な粉末パッケージ（１５）と、測定ガス側
   の下方の密な粉末パッケージ（１６）との間にパッキン
   グされていて、粗多孔性の粉末パッケージ（１７）の拡
   散抵抗は、接続側の密な粉末パッケージ（１５）と測定
   ガス側の密な粉末パッケージ（１６）の拡散抵抗よりも
   小さい、請求項５又は６記載のシール装置。
8. 【請求項８】 導出部材（１３）の、測定ガス側の外側
   の端面の手前に、セラミックプレートが配置されてい
   て、該セラミックプレートが、端面に向かって開かれ
   た、半径方向に延びる換気溝又は横方向孔を有してい
   る、請求項１から４までのいずれか１項記載のシール装
   置。
9. 【請求項９】 シールエレメント（１５，１６，１７）
   のパッケージが、接続側の絶縁ブロック（１４）と測定
   ガス側の絶縁ブロック（１８）との間に位置している、
   請求項１から８までのいずれか１項記載のシール装置。
10. 【請求項１０】 接続側の絶縁ブロック（１４）が内側
    の保護カバー（１２）によって軸方向で閉鎖されてい
    る、請求項９記載のシール装置。