JPS6091248A - ガス成分検出栓 - Google Patents
ガス成分検出栓Info
- Publication number
- JPS6091248A JPS6091248A JP58200181A JP20018183A JPS6091248A JP S6091248 A JPS6091248 A JP S6091248A JP 58200181 A JP58200181 A JP 58200181A JP 20018183 A JP20018183 A JP 20018183A JP S6091248 A JPS6091248 A JP S6091248A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulator
- glass
- gas component
- spacer
- metal shell
- Prior art date
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- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は耐水性及び生産性に優れたガス成分検出栓の構
造に関するものである。
造に関するものである。
内燃機関、高炉等各種燃焼機器における排ガス中の残存
酸素、可燃性ガス等の成分ガスを電気的出力として取出
すガス成分検出栓として、TiO2などの金属酸化物か
らなる半導体のガス成分感応素子(以下感ガス素子と略
称する)を用いたものが広く知られている。
酸素、可燃性ガス等の成分ガスを電気的出力として取出
すガス成分検出栓として、TiO2などの金属酸化物か
らなる半導体のガス成分感応素子(以下感ガス素子と略
称する)を用いたものが広く知られている。
従来この種のガス成分検知栓の代表的なものに、一方の
端面に感ガス素子を圧定し、該感ガス素子に接続した電
極線を貫通孔から他方の頭部端面に突出させた絶縁碍管
を主体金具に封着したものや厚膜印刷によ1て表面に感
ガス素子と電極とが形成され、端部で電極線を該感ガス
素子と接続するようにロー付は等により固着した絶縁基
板を主体金具に封着したものなどがある。上記従来ガス
成分検出栓においては絶縁碍管又は絶縁基板(以下絶縁
体と略称する)の主体金具に対する軸方向又は長手方向
及び径方向又は短手方向の挿入位置を決めるにあたり、
絶縁体を主体金具に挿入した後、耐熱セメントを用いて
所定位置に固着されていた。
端面に感ガス素子を圧定し、該感ガス素子に接続した電
極線を貫通孔から他方の頭部端面に突出させた絶縁碍管
を主体金具に封着したものや厚膜印刷によ1て表面に感
ガス素子と電極とが形成され、端部で電極線を該感ガス
素子と接続するようにロー付は等により固着した絶縁基
板を主体金具に封着したものなどがある。上記従来ガス
成分検出栓においては絶縁碍管又は絶縁基板(以下絶縁
体と略称する)の主体金具に対する軸方向又は長手方向
及び径方向又は短手方向の挿入位置を決めるにあたり、
絶縁体を主体金具に挿入した後、耐熱セメントを用いて
所定位置に固着されていた。
また、主体金具内部には感ガス素子側(以下脚部側と称
する)より排ガス中の水分が、外部回路側より雨水、た
まり水等の水分が浸透し、絶縁不良特に電極線間の絶縁
不良を生じるおそれがあるので、これを防止するために
耐熱セメントが硬化した後、主体金具の非感ガス素子側
(以下凹部側と称する)端部に設けられた開口よりリー
ド線を囲繞する空間にガラスを充填し、更にゴムチュー
ブ、テフロンチューブ等を挿入し、更にこれらチューブ
の外周から主体金具を径方向に加締める方法かの位置に
正確に挿入することや耐熱セメントを絶縁体と主体金具
との間隙に均一に注入することが困難である処にある。
する)より排ガス中の水分が、外部回路側より雨水、た
まり水等の水分が浸透し、絶縁不良特に電極線間の絶縁
不良を生じるおそれがあるので、これを防止するために
耐熱セメントが硬化した後、主体金具の非感ガス素子側
(以下凹部側と称する)端部に設けられた開口よりリー
ド線を囲繞する空間にガラスを充填し、更にゴムチュー
ブ、テフロンチューブ等を挿入し、更にこれらチューブ
の外周から主体金具を径方向に加締める方法かの位置に
正確に挿入することや耐熱セメントを絶縁体と主体金具
との間隙に均一に注入することが困難である処にある。
第二の難点は耐熱セメントが硬化するまで、絶縁体と主
体金具との相対位置を一時的に機械的手段で固定してお
かなければならない煩わしさにある。第三の難点は耐熱
セメントが頭部側開口より注入されることから、必然的
に絶縁体の頭部側端部や電極線にまで付着し、後工程で
ガラスを充填すべき空間が狭く限定され、完全な気密封
止を期待することができない処にある。
体金具との相対位置を一時的に機械的手段で固定してお
かなければならない煩わしさにある。第三の難点は耐熱
セメントが頭部側開口より注入されることから、必然的
に絶縁体の頭部側端部や電極線にまで付着し、後工程で
ガラスを充填すべき空間が狭く限定され、完全な気密封
止を期待することができない処にある。
本発明は上記難点を克服し、耐水性及び生産性に優れた
ガス成分検出柱を提供するもので、その要旨は特許請求
の範囲に記載の通りである。
ガス成分検出柱を提供するもので、その要旨は特許請求
の範囲に記載の通りである。
以下図面の実施例に基づいて説明する。
第1図において1はT r o2等の焼結された半導体
からなる板状の感ガス素子を示し、白金あるいは白金合
金等耐火金属の細線からなる一対の電極線2,2が対向
して内部に埋設または図示しないが表面に貼着、接合さ
れている。3は感ガス素子1に突設された一対の電極線
2,2を他方の端面に挿通する貫通孔31.31を備え
た碍管形状の絶縁体で、耐熱セメント4にて貫通孔31
.31に接着された電極線2.2及びこれに接続する感
ガス素子1を支、持している。
からなる板状の感ガス素子を示し、白金あるいは白金合
金等耐火金属の細線からなる一対の電極線2,2が対向
して内部に埋設または図示しないが表面に貼着、接合さ
れている。3は感ガス素子1に突設された一対の電極線
2,2を他方の端面に挿通する貫通孔31.31を備え
た碍管形状の絶縁体で、耐熱セメント4にて貫通孔31
.31に接着された電極線2.2及びこれに接続する感
ガス素子1を支、持している。
5はスペーサを示し、ステンレス、軟鋼等からなり、絶
縁体3に外嵌すべきもので、第2図にスペーサ単体を拡
大斜視図で示したように頭部側に外方縁部5aと脚部側
に絶縁体3の外径に適合し且つ該外径のバラツキを補償
するために弾性を有する内方突片5bとからなる。
縁体3に外嵌すべきもので、第2図にスペーサ単体を拡
大斜視図で示したように頭部側に外方縁部5aと脚部側
に絶縁体3の外径に適合し且つ該外径のバラツキを補償
するために弾性を有する内方突片5bとからなる。
6は主体金具を示し、Niメッキされた軟鋼、ステンレ
ス等からなり、脚部側に上記スペーサ5の外径と適合す
る内径縮小部及び頭部側にこの内径縮小部との境界で段
差61aを形成する少なくともスペーサの外方縁部5a
よりも径大の内径拡大部を有し、上記感ガス素子1を検
出すべきガスに接触させるため絶縁体3の脚部3aを突
出させて段差61a上にスペーサの外方縁部5aを係止
させることによって絶縁体3を機械的に固定し、図示し
ない排気管又は燃焼管の取付孔と螺合して本発明ガス成
分検出栓をこれらの管に固定するねじ611)を備えた
本体61と、該本体61から突設して絶縁体3の脚部3
a及び感ガス素子1を包囲して機械的に保護すると共に
感ガス素子1に検出すべきガスを流入させる複数の小孔
62a。
ス等からなり、脚部側に上記スペーサ5の外径と適合す
る内径縮小部及び頭部側にこの内径縮小部との境界で段
差61aを形成する少なくともスペーサの外方縁部5a
よりも径大の内径拡大部を有し、上記感ガス素子1を検
出すべきガスに接触させるため絶縁体3の脚部3aを突
出させて段差61a上にスペーサの外方縁部5aを係止
させることによって絶縁体3を機械的に固定し、図示し
ない排気管又は燃焼管の取付孔と螺合して本発明ガス成
分検出栓をこれらの管に固定するねじ611)を備えた
本体61と、該本体61から突設して絶縁体3の脚部3
a及び感ガス素子1を包囲して機械的に保護すると共に
感ガス素子1に検出すべきガスを流入させる複数の小孔
62a。
62a、・・・・・・を備えた保護筒62と、絶縁体3
の頭部3b、該絶縁体3の頭部端面から突出した電極線
2.2及びこれら電極線2,2と加締端子7゜護する套
管63とからなる。
の頭部3b、該絶縁体3の頭部端面から突出した電極線
2.2及びこれら電極線2,2と加締端子7゜護する套
管63とからなる。
、9は上記套管63と主体金具の本体61とスペーサ5
と絶縁体3の頭部3bと絶縁体3の頭部端面より突出し
た電極線2.2とで形成される空間に充填された後、加
熱溶融させて固化したガラスで、スペーサ5にて主体金
具の本体61だけに機械的に固定されていた絶縁体3を
本体61のみならず套管63とも強固に接合すると共に
主体金具2.2付近にまで浸透するのを防止し、電極線
間の絶縁性を保っている。
と絶縁体3の頭部3bと絶縁体3の頭部端面より突出し
た電極線2.2とで形成される空間に充填された後、加
熱溶融させて固化したガラスで、スペーサ5にて主体金
具の本体61だけに機械的に固定されていた絶縁体3を
本体61のみならず套管63とも強固に接合すると共に
主体金具2.2付近にまで浸透するのを防止し、電極線
間の絶縁性を保っている。
加熱溶融前のガラス9は通常粉末であるが、主体金具の
本体61と絶縁碍管3との間隙にはスペーサ5が介在し
ているので、充填の際このスペーサ5よりも脚部側に漏
れる心配はない。
本体61と絶縁碍管3との間隙にはスペーサ5が介在し
ているので、充填の際このスペーサ5よりも脚部側に漏
れる心配はない。
ガラス9の材質は流動性、硬化速度の点から低融点ガラ
ス就中PbOZnOB103系ガラスが扱い易く、例え
ば米国コーニング■社製の#7583ガラスや#757
6ガラスが使用される。
ス就中PbOZnOB103系ガラスが扱い易く、例え
ば米国コーニング■社製の#7583ガラスや#757
6ガラスが使用される。
10はガラス9が固化した後、加締端子7,7及び絶縁
リード線8.8を挿通して套管63に装等の水分が浸透
するのを防止する。ゴム状弾性体10は套管63に装填
された後、該套管63の頭部63aを加締めて径方向か
ら圧縮力が加えられる。
リード線8.8を挿通して套管63に装等の水分が浸透
するのを防止する。ゴム状弾性体10は套管63に装填
された後、該套管63の頭部63aを加締めて径方向か
ら圧縮力が加えられる。
本発明ガス成分検出栓は以上の基本的構造からなるが、
その要旨を越えない限りにおいて種々の変形が可能であ
り、就中その要点であるスペーサ、ガラス及びこれらと
密接に関連する套管、ゴム状弾性体については以下の変
形を随意選択的に実施しても良く、いずれも本発明の目
的を一層確実に達成ならしめるものである。
その要旨を越えない限りにおいて種々の変形が可能であ
り、就中その要点であるスペーサ、ガラス及びこれらと
密接に関連する套管、ゴム状弾性体については以下の変
形を随意選択的に実施しても良く、いずれも本発明の目
的を一層確実に達成ならしめるものである。
すなわちスペーサ5は前述の如く絶縁体3の外径のバラ
ツキを補償して該絶縁体3を主体金具6に機械的に簡易
に固定すると共に充愼時におけるガラス9の濡れを防止
するものであるが、内方突片5bを備えた形状に限定さ
れることはなく、これに代わるスリット、襞等を備えた
形状や主体金具6の本体61の軸孔内壁を段差61aに
代えてテーパー状とし外方縁部5aをなくした形状も可
能である。また、第3図に示すように表面に感ガス素子
11および電極21.21が厚膜印刷によって形成され
た基板形状の絶縁体31を主体金具に封着する場合は、
スペーサを湾曲した二つの腕を一方の端部で連ねた口字
横断面を有する絶縁体挾み部51と絶縁体31の横断面
に適合する穴を中央に備え、且つ主体金具の本体61の
軸孔内径に適合する外径を有する円板52との三部品で
構成し、先ず絶縁体31に絶縁体挾み部51を外嵌し次
いでその下に円板52を外嵌した後、絶縁体31を主体
金具6内に挿入し、円板52の周縁部を主体金具6内の
段差61aもしくはこれに代わるテーパ一部に係止させ
て絶縁体31を主体金具に固定し、ガラス9を充填すれ
ばよい。この場合も絶縁体31の厚みのバラツキは絶縁
体挾み部51によって補償される。
ツキを補償して該絶縁体3を主体金具6に機械的に簡易
に固定すると共に充愼時におけるガラス9の濡れを防止
するものであるが、内方突片5bを備えた形状に限定さ
れることはなく、これに代わるスリット、襞等を備えた
形状や主体金具6の本体61の軸孔内壁を段差61aに
代えてテーパー状とし外方縁部5aをなくした形状も可
能である。また、第3図に示すように表面に感ガス素子
11および電極21.21が厚膜印刷によって形成され
た基板形状の絶縁体31を主体金具に封着する場合は、
スペーサを湾曲した二つの腕を一方の端部で連ねた口字
横断面を有する絶縁体挾み部51と絶縁体31の横断面
に適合する穴を中央に備え、且つ主体金具の本体61の
軸孔内径に適合する外径を有する円板52との三部品で
構成し、先ず絶縁体31に絶縁体挾み部51を外嵌し次
いでその下に円板52を外嵌した後、絶縁体31を主体
金具6内に挿入し、円板52の周縁部を主体金具6内の
段差61aもしくはこれに代わるテーパ一部に係止させ
て絶縁体31を主体金具に固定し、ガラス9を充填すれ
ばよい。この場合も絶縁体31の厚みのバラツキは絶縁
体挾み部51によって補償される。
ガラス9は前述の如く絶縁体と主体金具を強固に接合す
ると共に主体金具の脚部側より水分が浸透するのを防止
するものであるが、余りにも強固に接合すると熱サイク
ルの過激な環境に晒された場合に主体金具との熱膨張係
数の相違によって熱歪やクランクが発生する。この傾向
は脚部に至るほど排ガスに接近そ高温となる故にガラス
9の脚部側で顕著である。更にスペーサ付近は高温にな
り、長時間放置するとその付近のガラスは再溶融してス
ペーサと絶縁体又は主体金具との間隙から流出する可能
性もある。従って第4図に示すようにガラス9は絶縁体
3の頭部端面より突出した電極線2,2付近のみをガラ
スのみの緻密質部91とし、脚部側をセラミックスとの
複合焼結体からなる多孔質部92とするのが望ましい。
ると共に主体金具の脚部側より水分が浸透するのを防止
するものであるが、余りにも強固に接合すると熱サイク
ルの過激な環境に晒された場合に主体金具との熱膨張係
数の相違によって熱歪やクランクが発生する。この傾向
は脚部に至るほど排ガスに接近そ高温となる故にガラス
9の脚部側で顕著である。更にスペーサ付近は高温にな
り、長時間放置するとその付近のガラスは再溶融してス
ペーサと絶縁体又は主体金具との間隙から流出する可能
性もある。従って第4図に示すようにガラス9は絶縁体
3の頭部端面より突出した電極線2,2付近のみをガラ
スのみの緻密質部91とし、脚部側をセラミックスとの
複合焼結体からなる多孔質部92とするのが望ましい。
セラミックスはアルミナ、ジルコニア、ムライト、シリ
カ、滑石等の耐熱性粉末が良く、その含有量は10〜8
0重量%が良い。10重量%に満たないとガラスの流出
を防止する効果に乏しく、80重量%を超えるとガラス
との複合焼結体からなる多孔質となり得ない。例えばコ
ーニング■社製#7576ガラスに100〜150メソ
シユに篩分けされた滑石を添加し、同ガラスの流動点近
傍500〜550℃で加熱溶融する場合の滑石含有量は
40〜60重量%が最適である。
カ、滑石等の耐熱性粉末が良く、その含有量は10〜8
0重量%が良い。10重量%に満たないとガラスの流出
を防止する効果に乏しく、80重量%を超えるとガラス
との複合焼結体からなる多孔質となり得ない。例えばコ
ーニング■社製#7576ガラスに100〜150メソ
シユに篩分けされた滑石を添加し、同ガラスの流動点近
傍500〜550℃で加熱溶融する場合の滑石含有量は
40〜60重量%が最適である。
套管は絶縁体やガラスを機械的に保護するものであるが
、絶縁体及びガラスはいずれも高温時の破水等の熱衝撃
に弱いので、該絶縁体及び該ガラスの外周を第4図に示
すように内套管631及び外套管632の二重構造とし
、両者の間に空間を設けて断熱性をもたせるのが望まし
い。
、絶縁体及びガラスはいずれも高温時の破水等の熱衝撃
に弱いので、該絶縁体及び該ガラスの外周を第4図に示
すように内套管631及び外套管632の二重構造とし
、両者の間に空間を設けて断熱性をもたせるのが望まし
い。
ゴム状弾性体は主体金具の頭部側より水分が浸透するの
を防止するものであり、上記実施例で示したように套管
63の頭部63aを加締めて該絶縁チューブに径方向か
ら圧縮力を加えても良いが、套管を上記の如く二重構造
とし、先ず内套管631を絶縁体3が固定された主体金
具の本体61に溶接し、ガラス9を充填し加熱溶融し固
化した後に、加締端子7.7及び絶縁リード線8.8を
ゴム状弾性体10に挿通し、最後に該絶縁リード線8゜
8に挿通し得るだけの開口632aを頭部に有する袋管
状の外套管632を被せて本体61と溶接しても良く、
この場合はゴム状弾性体に対して軸方向に圧縮力が加わ
ることから、ゴム状弾性体10は頭部端縁と脚部端縁と
の二ケ所で主体金具と圧接するので、−ケ所でしか圧接
しない径方向に圧縮力を加える場合と比べて防水性が良
くなる。ゴム状弾性体に軸方向の圧縮力を加え易くする
ためには、内套管631のゴム状弾性体と接する頭部を
例えば図示の如くテーパー状にするのが望ましい。
を防止するものであり、上記実施例で示したように套管
63の頭部63aを加締めて該絶縁チューブに径方向か
ら圧縮力を加えても良いが、套管を上記の如く二重構造
とし、先ず内套管631を絶縁体3が固定された主体金
具の本体61に溶接し、ガラス9を充填し加熱溶融し固
化した後に、加締端子7.7及び絶縁リード線8.8を
ゴム状弾性体10に挿通し、最後に該絶縁リード線8゜
8に挿通し得るだけの開口632aを頭部に有する袋管
状の外套管632を被せて本体61と溶接しても良く、
この場合はゴム状弾性体に対して軸方向に圧縮力が加わ
ることから、ゴム状弾性体10は頭部端縁と脚部端縁と
の二ケ所で主体金具と圧接するので、−ケ所でしか圧接
しない径方向に圧縮力を加える場合と比べて防水性が良
くなる。ゴム状弾性体に軸方向の圧縮力を加え易くする
ためには、内套管631のゴム状弾性体と接する頭部を
例えば図示の如くテーパー状にするのが望ましい。
第4図において、スペーサ、ガラス、ゴム状弾性体及び
套管を除く部分においては、第3図の実施例と同一であ
るので説明を省略する。
套管を除く部分においては、第3図の実施例と同一であ
るので説明を省略する。
第1図は本発明のガス成分検出栓の一実施例を示す4半
分断面図、第2図は上記実施例で使用するスペーサの斜
視図、第3図は本発明のガス成分検出栓の他の実施例で
使用する絶縁体及びスペーサの斜視図、第4図は本発明
ガス成分検出栓の更に他の実施例を示す4半分断面図で
ある。 ■、11・・・・・・ガス成分感応素子、2,21・・
・・・・電極線、3,31・・・・・・絶縁体、5,5
1.52・・・・・・スペーサ、6・・団・主体金具、
9,91.92・・・・・・ガラス 特許出願人 日本特殊陶業株式会社 代表者 小川偉人 第1 箇 竿3図 笥4図
分断面図、第2図は上記実施例で使用するスペーサの斜
視図、第3図は本発明のガス成分検出栓の他の実施例で
使用する絶縁体及びスペーサの斜視図、第4図は本発明
ガス成分検出栓の更に他の実施例を示す4半分断面図で
ある。 ■、11・・・・・・ガス成分感応素子、2,21・・
・・・・電極線、3,31・・・・・・絶縁体、5,5
1.52・・・・・・スペーサ、6・・団・主体金具、
9,91.92・・・・・・ガラス 特許出願人 日本特殊陶業株式会社 代表者 小川偉人 第1 箇 竿3図 笥4図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 +1)ガス成分感応素子及び該ガス成分感応素子と接続
するリード線を支持する碍管形状又は基板形状の絶縁体
を該ガス成分感応素子が脚部側に位置するように主体金
具に封着してなるものにおいて、絶縁体と主体金具との
間隙にスペーサを介在係止し、これら絶縁体と主体金具
とスペーサと電極線とによって形成される頭部側空間を
ガラスによって充塞した後、更にその頭部側に絶縁性を
備えたゴム状弾性体を挿入して封止したことを特徴とす
るガス成分検出栓。 (2)ガラスのうち脚部側の一部がセラミックスとの多
孔質複合焼結体である特許請求の範囲第1項記載のガス
成分検出栓。 (3)ガラスを囲繞すべき主体金具が内部に空間を有す
る二重構造となっている特許請求の範囲第1項記載のガ
ス成分検出栓。 (4)ゴム状弾性体に軸方向に圧縮力が加わっている特
許請求の範囲第3項記載のガス成分検出栓。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58200181A JPS6091248A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | ガス成分検出栓 |
DE8484307299T DE3475732D1 (en) | 1983-10-26 | 1984-10-24 | Gas component detecting plug |
EP84307299A EP0142949B1 (en) | 1983-10-26 | 1984-10-24 | Gas component detecting plug |
US06/665,359 US4596132A (en) | 1983-10-26 | 1984-10-26 | Gas component detecting plug |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58200181A JPS6091248A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | ガス成分検出栓 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6091248A true JPS6091248A (ja) | 1985-05-22 |
JPH0312700B2 JPH0312700B2 (ja) | 1991-02-20 |
Family
ID=16420138
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58200181A Granted JPS6091248A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | ガス成分検出栓 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4596132A (ja) |
EP (1) | EP0142949B1 (ja) |
JP (1) | JPS6091248A (ja) |
DE (1) | DE3475732D1 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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