JPS61159150A - 酸素濃度検出器 - Google Patents
酸素濃度検出器Info
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- JPS61159150A JPS61159150A JP59279705A JP27970584A JPS61159150A JP S61159150 A JPS61159150 A JP S61159150A JP 59279705 A JP59279705 A JP 59279705A JP 27970584 A JP27970584 A JP 27970584A JP S61159150 A JPS61159150 A JP S61159150A
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- Japan
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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
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Measuring Oxygen Concentration In Cells (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】
〔発明の利用分野〕
本発明は酸素濃度検出器に係り、特に自動車エンジン排
気などの固定粒子を含むガス中の酸素濃度を検出するの
に好適な酸素濃度検出器に関するものである。
気などの固定粒子を含むガス中の酸素濃度を検出するの
に好適な酸素濃度検出器に関するものである。
従来の酸素濃度検出器として、ジルコニアなどの酸素イ
オン伝導性固体電解質を用いて酸素濃淡電池あるいは酸
素ポンプの原理を利用した方式、さらに、チタニアなど
の金属酸化物における電子伝導度の酸素濃度依存性を利
用した方式のものが６シ、自動車エンジンの供給混合気
の制御のため、空燃比に対応する排気中の酸素濃度検出
に広く使用されている。
オン伝導性固体電解質を用いて酸素濃淡電池あるいは酸
素ポンプの原理を利用した方式、さらに、チタニアなど
の金属酸化物における電子伝導度の酸素濃度依存性を利
用した方式のものが６シ、自動車エンジンの供給混合気
の制御のため、空燃比に対応する排気中の酸素濃度検出
に広く使用されている。
しかし、これらの酸素濃度検出器の出力信号には温度依
存性があシ、一方、検出器が装着される自動車エンジン
排気管内の温度は、−５ＯＣから＋８００Ｃ程度まで質
化し、排気の流速は、０がら１００ｍ／ａｅｕ程度まで
変動するので、それぞれの目的に応じた温度制御が必要
となる。例えば、酸素濃淡電池を用いる空燃比理論点検
出には、３００Ｃ以上の温度に制御すれはよいのに対し
て、電子伝導度の酸素濃度依存性を用いる空燃比理論点
検出には、５０００以上の所定範囲の温度に制御する必
要があり、さらに、酸素ポンプを用いる希薄域空燃比の
ＩＪ ニア検出には、５ｏｏｔ：’程度の定温度制御を
することが必要とされ、後の２者では検出要素に接近し
て電熱要素を併置し、さらに、感熱要素を併置したもの
が提案されている。この場合、エンジン作動中、常時通
電加熱の必要があるが、燃料消費抑制の面から加熱電力
を抑制することが要求され、加熱部分の熱容量を小さく
する必要があシ、このため、検出要素として小容積のデ
スク屋、厚膜型、薄膜型が提案され、検出要素を含む支
持、導電のための基体は、円柱形、角柱形、板形ともに
一般に細長くなりつつある。
存性があシ、一方、検出器が装着される自動車エンジン
排気管内の温度は、−５ＯＣから＋８００Ｃ程度まで質
化し、排気の流速は、０がら１００ｍ／ａｅｕ程度まで
変動するので、それぞれの目的に応じた温度制御が必要
となる。例えば、酸素濃淡電池を用いる空燃比理論点検
出には、３００Ｃ以上の温度に制御すれはよいのに対し
て、電子伝導度の酸素濃度依存性を用いる空燃比理論点
検出には、５０００以上の所定範囲の温度に制御する必
要があり、さらに、酸素ポンプを用いる希薄域空燃比の
ＩＪ ニア検出には、５ｏｏｔ：’程度の定温度制御を
することが必要とされ、後の２者では検出要素に接近し
て電熱要素を併置し、さらに、感熱要素を併置したもの
が提案されている。この場合、エンジン作動中、常時通
電加熱の必要があるが、燃料消費抑制の面から加熱電力
を抑制することが要求され、加熱部分の熱容量を小さく
する必要があシ、このため、検出要素として小容積のデ
スク屋、厚膜型、薄膜型が提案され、検出要素を含む支
持、導電のための基体は、円柱形、角柱形、板形ともに
一般に細長くなりつつある。
一方、排気中には吸入空気中のダスト、ミスト、燃料や
潤滑油の燃焼残渣物、エンジンシリンダ、ピストンや吸
排気弁の摺動摩耗粉などの固形粒子が含まれておシ、燃
焼室や排気管の内壁に耐着堆積することが知られている
。これらの耐着物は、炭素、マグネシウム、ケイ素、燐
、硫黄、カルシウム、クロム、鉄、亜鉛、鉛などでちゃ
、カルシウム以上の重いものは、８００Ｃでも気化し難
い。
潤滑油の燃焼残渣物、エンジンシリンダ、ピストンや吸
排気弁の摺動摩耗粉などの固形粒子が含まれておシ、燃
焼室や排気管の内壁に耐着堆積することが知られている
。これらの耐着物は、炭素、マグネシウム、ケイ素、燐
、硫黄、カルシウム、クロム、鉄、亜鉛、鉛などでちゃ
、カルシウム以上の重いものは、８００Ｃでも気化し難
い。
したがって、常時８００Ｃに通電加熱したとしてもこれ
らの固形粒子が検出要素に耐着し、次第に堆積して出力
信号が変化し、遂には検出不能に至ることがある。この
ことは、検出要素が小さくなるほど著しい。
らの固形粒子が検出要素に耐着し、次第に堆積して出力
信号が変化し、遂には検出不能に至ることがある。この
ことは、検出要素が小さくなるほど著しい。
例えば、特開昭５５−１２４０６２号公報で開示された
ものでは、細長い短形板状の基体が栓体金其内にバッキ
ングを介して結合支持されておシ、基体の一端に電極を
含む検出部と層状加熱部材があシ、栓体金其内の空所に
位置して被検ガスと接触するようになっている。しかし
、この構造では、自動車エンジン排気管に装着した場合
には、前述した固形粒子を含み、温度と流速が大幅に、
かつ、急激に変動する排気ガスによって検出部の温度が
犬きく変動し、固形粒子の耐着による劣化が免れないと
いう問題を生じる。
ものでは、細長い短形板状の基体が栓体金其内にバッキ
ングを介して結合支持されておシ、基体の一端に電極を
含む検出部と層状加熱部材があシ、栓体金其内の空所に
位置して被検ガスと接触するようになっている。しかし
、この構造では、自動車エンジン排気管に装着した場合
には、前述した固形粒子を含み、温度と流速が大幅に、
かつ、急激に変動する排気ガスによって検出部の温度が
犬きく変動し、固形粒子の耐着による劣化が免れないと
いう問題を生じる。
本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目的とする
ところは、固形粒子を含み、温度と流速とが大幅に変ｉ
する被検ガスであっても長期間安定に酸素濃度を検出す
ることができる酸素濃度検出器を提供することにある。
ところは、固形粒子を含み、温度と流速とが大幅に変ｉ
する被検ガスであっても長期間安定に酸素濃度を検出す
ることができる酸素濃度検出器を提供することにある。
一端に酸素濃度を検出する電極を有する検出要素および
電熱要素を備え、他端に上記電極に接続された導電端子
を備えた細長い形状の基体の被検ガス通路壁に装着した
支持金具への結合部が上記被検ガス通路壁よシ外側に突
出した位置にあシ、上記結合部のみに向って開口された
被検ガス流通口を設けてある有底管で上記検出要素部を
囲った構成゛とした点にある。
電熱要素を備え、他端に上記電極に接続された導電端子
を備えた細長い形状の基体の被検ガス通路壁に装着した
支持金具への結合部が上記被検ガス通路壁よシ外側に突
出した位置にあシ、上記結合部のみに向って開口された
被検ガス流通口を設けてある有底管で上記検出要素部を
囲った構成゛とした点にある。
以下本発明を第１図〜第５図に示した実施例を用いて詳
細に説明する。
細に説明する。
第１図は本発明の酸素濃度検出器の一実施例を示す縦断
面図、第２図は第１図の要部側方縦断面図、第３図は第
１図のＡ−Ａ線断面図、第４図は第１図のＢ−Ｂ線断面
図である。
面図、第２図は第１図の要部側方縦断面図、第３図は第
１図のＡ−Ａ線断面図、第４図は第１図のＢ−Ｂ線断面
図である。
第１図において、１は部分安定化ジルコニア固体電解質
よシなる基体で、幅広部を有する細長い矩形板状をなし
ておシ、下端部に図示してない電熱要素を内置した酸素
濃度を検出する検出要素１ａを有する。検出要素１ａは
、例えば、特開昭５９−１０８９５１号公報に示しであ
るものである。
よシなる基体で、幅広部を有する細長い矩形板状をなし
ておシ、下端部に図示してない電熱要素を内置した酸素
濃度を検出する検出要素１ａを有する。検出要素１ａは
、例えば、特開昭５９−１０８９５１号公報に示しであ
るものである。
基体１の上端幅広部には、検出要素１ａの電極に接続し
である導電端子１ｂがあシ、この端子１ｂに内部リード
線２が接続しである。３は六角対辺を有しく第３図参照
）、下端外周にねじ３ａを施した円筒状の栓体金具でア
シ、その軸方向の中間位置に設けた内径段付部に長錦孔
を有する円板状の金具４を加締めまたは溶接によって取
シ付けである。５はステンレス鋼板よシなるつばを有す
る皿状金具で、底面に４〜８個の小円孔５ａを、外周に
８〜１６個の大円孔５ｂが開けてあり、その内底面に有
底楕円筒６（第３図参照）が溶接などによシ組みつけで
ある。皿状金具５は、栓体金具３の下端３ｂに全周加締
めによシ組みつけである。
である導電端子１ｂがあシ、この端子１ｂに内部リード
線２が接続しである。３は六角対辺を有しく第３図参照
）、下端外周にねじ３ａを施した円筒状の栓体金具でア
シ、その軸方向の中間位置に設けた内径段付部に長錦孔
を有する円板状の金具４を加締めまたは溶接によって取
シ付けである。５はステンレス鋼板よシなるつばを有す
る皿状金具で、底面に４〜８個の小円孔５ａを、外周に
８〜１６個の大円孔５ｂが開けてあり、その内底面に有
底楕円筒６（第３図参照）が溶接などによシ組みつけで
ある。皿状金具５は、栓体金具３の下端３ｂに全周加締
めによシ組みつけである。
この状態の皿状金具５に基体１を挿入し、液状の無機質
充填剤７を注入し、さらに、アルミナまたはステアタイ
ト製の端子ホルダー８とリード線ホルダー９とを挿入し
、無機質充填剤７を所定の乾燥条件で固化する。次に、
リード線２の他端に接続子１０を介してフッ素レジン系
絶縁被覆撚線のハーネス１１を挿入し、シリコン系ラバ
ーの円柱状クッション１２を挿入し、最後に展延性の薄
肉円筒状の外筒金具１３を外挿し、その拡管部１３ａの
つば部を栓体金具３の円周溝３Ｃに加締めて固定し、引
続き外筒金具１３の部分１３ｂ、１３ｃをリング状に加
締め、検出器本体を構成している。
充填剤７を注入し、さらに、アルミナまたはステアタイ
ト製の端子ホルダー８とリード線ホルダー９とを挿入し
、無機質充填剤７を所定の乾燥条件で固化する。次に、
リード線２の他端に接続子１０を介してフッ素レジン系
絶縁被覆撚線のハーネス１１を挿入し、シリコン系ラバ
ーの円柱状クッション１２を挿入し、最後に展延性の薄
肉円筒状の外筒金具１３を外挿し、その拡管部１３ａの
つば部を栓体金具３の円周溝３Ｃに加締めて固定し、引
続き外筒金具１３の部分１３ｂ、１３ｃをリング状に加
締め、検出器本体を構成している。
一方、排気管１４の外壁に突き出してめネジを施したボ
ス金具１５を溶着し、ガスケットリング１６を介して検
出器本体をネジ込み装着する。
ス金具１５を溶着し、ガスケットリング１６を介して検
出器本体をネジ込み装着する。
以上によシ、基体１は排気管１４の内壁よシ外側へ突出
した位置で支持結合され、検出要素１ａは、排気管１４
の壁面近傍に位置することになる。
した位置で支持結合され、検出要素１ａは、排気管１４
の壁面近傍に位置することになる。
排気流は、第２図と第３図中に破線矢印で示すように、
皿状金具５０周縁開口５ｂ１側よシ流入し、その主流は
、有底楕円筒６の外周を廻って反対側の開ロｓｂ、側に
流出するが、一部は上下２方向に分れ、一方は底面開口
Ｓａｌ側よシ流出し、他方は空所６ａに至シ、その大部
分が反対側の開口５Ｊ、５ａ、側よシ流出するので、検
出要素１ａ近傍のガス交換は極めて穏やかになされる。
皿状金具５０周縁開口５ｂ１側よシ流入し、その主流は
、有底楕円筒６の外周を廻って反対側の開ロｓｂ、側に
流出するが、一部は上下２方向に分れ、一方は底面開口
Ｓａｌ側よシ流出し、他方は空所６ａに至シ、その大部
分が反対側の開口５Ｊ、５ａ、側よシ流出するので、検
出要素１ａ近傍のガス交換は極めて穏やかになされる。
したがって、第１図に示す検出器では、排気流速の大幅
、かつ、急激な変動に対して有効に作用する。第１Ｋ、
排気流の取シ込みが排気管１４の中心部になく、壁面近
くＫＴｏるため、堀やかな変動状態にあ〕、第２に、有
底楕円筒６の外壁によってさらに緩和され、第３に、空
所６ａによって ゛一層緩和される。
、かつ、急激な変動に対して有効に作用する。第１Ｋ、
排気流の取シ込みが排気管１４の中心部になく、壁面近
くＫＴｏるため、堀やかな変動状態にあ〕、第２に、有
底楕円筒６の外壁によってさらに緩和され、第３に、空
所６ａによって ゛一層緩和される。
また、本検出器では、検出要素１ａの定温度制御性が飛
躍的に向上する。第１に、細長板状の基体１の支持部が
排気管１４の内壁よシ外側にあるため、排気温度よシも
外気温度により強く支配される。第２に、検出要素部の
排気流速が極めて穏やかであるため、排気との熱交換が
微少であって、内蔵電熱要素によって強く支配される。
躍的に向上する。第１に、細長板状の基体１の支持部が
排気管１４の内壁よシ外側にあるため、排気温度よシも
外気温度により強く支配される。第２に、検出要素部の
排気流速が極めて穏やかであるため、排気との熱交換が
微少であって、内蔵電熱要素によって強く支配される。
さらにまた、排気ガス中の固定粒子に対しても長期°間
安定に作動する。すなわち、第１に、固形粒子の電いも
のは、流速の速い排気管中心部を流れるため、排気管内
壁から排気流を＊ｎ込むことによって軽い固形粒子のみ
が取シ込まれる。第２に、これらの固形粒子は、有底楕
円筒６の外壁に捕集され、空所６ａには極く軽い固形粒
子のみが極〈微量漂うことになる。第３に、極く微量の
軽い固形粒子が検出要素１ａに耐着しようとしても、あ
らかじめ８００Ｃに赤熱されているため、すべて燃焼気
化されるので耐着堆積することはない。
安定に作動する。すなわち、第１に、固形粒子の電いも
のは、流速の速い排気管中心部を流れるため、排気管内
壁から排気流を＊ｎ込むことによって軽い固形粒子のみ
が取シ込まれる。第２に、これらの固形粒子は、有底楕
円筒６の外壁に捕集され、空所６ａには極く軽い固形粒
子のみが極〈微量漂うことになる。第３に、極く微量の
軽い固形粒子が検出要素１ａに耐着しようとしても、あ
らかじめ８００Ｃに赤熱されているため、すべて燃焼気
化されるので耐着堆積することはない。
第５図は本発明の他の実施例を示す第２図に相当する要
部側方縦断面図で、第２と同一部分は同じ符号で示しで
ある・。第５図においては、第２図の皿状金具５が除い
てあシ、これにともない有底楕円筒６と栓体金具３とを
一部変更しである。すなわち、有底楕円筒６には、つば
部６ｄとこれに接近してルーパ状開口６ｂとを備えてあ
り、つば部６（ｌ栓体金具３の中間部内径段差部に金具
４とともに取り付けてあシ、栓体金具３の下端は、図示
のように有底楕円筒６の底面まで延長しである。この場
合の排気流は、円形状空［”３ Ｃより取り込まれ、ル
ーパ状開口６ｂを介して有底楕円筒６内を流出入するの
で、＃Ｉ２図の場合と同様の効果が得られるほか、部品
点数を減少できる。なお、有底楕円筒ｄの底面開口６Ｃ
は、排気流急変時の有底楕円筒６内圧力の急変を防止す
るためのもので、第１図における底面開口５ａと同様の
役目を果たす。
部側方縦断面図で、第２と同一部分は同じ符号で示しで
ある・。第５図においては、第２図の皿状金具５が除い
てあシ、これにともない有底楕円筒６と栓体金具３とを
一部変更しである。すなわち、有底楕円筒６には、つば
部６ｄとこれに接近してルーパ状開口６ｂとを備えてあ
り、つば部６（ｌ栓体金具３の中間部内径段差部に金具
４とともに取り付けてあシ、栓体金具３の下端は、図示
のように有底楕円筒６の底面まで延長しである。この場
合の排気流は、円形状空［”３ Ｃより取り込まれ、ル
ーパ状開口６ｂを介して有底楕円筒６内を流出入するの
で、＃Ｉ２図の場合と同様の効果が得られるほか、部品
点数を減少できる。なお、有底楕円筒ｄの底面開口６Ｃ
は、排気流急変時の有底楕円筒６内圧力の急変を防止す
るためのもので、第１図における底面開口５ａと同様の
役目を果たす。
また、以上の実施例では、電熱要素を内蔵する細長矩形
板状のジルコニアよりなる基体１にｍｍいたものについ
て説明したが、基体１と検出要素１ａ、電熱要素が別体
のものであってもよく、基体ｌの形状が板状以外の円柱
状１円筒状、角柱状。
板状のジルコニアよりなる基体１にｍｍいたものについ
て説明したが、基体１と検出要素１ａ、電熱要素が別体
のものであってもよく、基体ｌの形状が板状以外の円柱
状１円筒状、角柱状。
袋管状であってもよく、同様の効果が得られる。
要は細長形の基体ｌの一端に検出要素と電熱要素とを備
えるものにおいて、基体の主要部分が排気管１４の壁面
よシ外側の大気中に位置し、結合支持部側より検出要素
部側に被検ガスを緩やかに流すように部材配置を行うよ
うにすればよい。
えるものにおいて、基体の主要部分が排気管１４の壁面
よシ外側の大気中に位置し、結合支持部側より検出要素
部側に被検ガスを緩やかに流すように部材配置を行うよ
うにすればよい。
以上説明したように、本発明によれば、固形粒子を含み
、温度、流速が大幅に、かつ、急激に変動する被検ガス
中においても、固定粒子の耐着堆積がなく、被検ガスの
温度、流速変動の影響を受けないので、長期間安定した
検出機能を発揮できるという効果がある。
、温度、流速が大幅に、かつ、急激に変動する被検ガス
中においても、固定粒子の耐着堆積がなく、被検ガスの
温度、流速変動の影響を受けないので、長期間安定した
検出機能を発揮できるという効果がある。
第４図は本発明の酸素濃度検出器の一実施例を示す縦断
面図、第２図は第１図の要部側方縦断面部、第３図は第
１図のＡ−Ａ線断面図、第４図は第１図のＢ−Ｂ線断面
図、第５図は本発明の他の実施例を示す第２図に相当す
る要部側方縦断面図である。 １・・・基体、１ａ・・・検出要素、３・・・栓体金具
、４・・・金具、５・・・皿状金具、５ａ・・・小円孔
、５ｂ・・・大円系 １ 目 茅２ 目 竿３日 茅４図 ＄５ 目
面図、第２図は第１図の要部側方縦断面部、第３図は第
１図のＡ−Ａ線断面図、第４図は第１図のＢ−Ｂ線断面
図、第５図は本発明の他の実施例を示す第２図に相当す
る要部側方縦断面図である。 １・・・基体、１ａ・・・検出要素、３・・・栓体金具
、４・・・金具、５・・・皿状金具、５ａ・・・小円孔
、５ｂ・・・大円系 １ 目 茅２ 目 竿３日 茅４図 ＄５ 目
Claims (2)
- １． 一端に酸素濃度を検出する電極を有する検出要素
および電熱要素を備え、他端に前記電極に接続された導
電端子を備えた細長い形状の基体が被検ガス通路壁に装
着した支持金具に結合されてなる酸素濃度検出器におい
て、前記基体の前記支持金具への結合部が前記被検ガス
通路壁より外側に突出した位置にあり、前記結合部のみ
に向つて開口された被検ガス流通口を設けてある有底管
で前記検出要素部を囲つた構成としてあることを特徴と
する酸素濃度検出器。 - ２． 前記有底管は、周縁にガス流通口を有する前記支
持金具の前記被検ガス通路壁側に支持された皿状金具に
よつて支持されている特許請求の範囲第１項記載の酸素
濃度検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59279705A JPH0680424B2 (ja) | 1984-12-29 | 1984-12-29 | 酸素濃度検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59279705A JPH0680424B2 (ja) | 1984-12-29 | 1984-12-29 | 酸素濃度検出器 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6071855A Division JPH0792450B2 (ja) | 1994-04-11 | 1994-04-11 | 酸素濃度検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61159150A true JPS61159150A (ja) | 1986-07-18 |
| JPH0680424B2 JPH0680424B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=17614726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59279705A Expired - Lifetime JPH0680424B2 (ja) | 1984-12-29 | 1984-12-29 | 酸素濃度検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0680424B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01118356U (ja) * | 1988-01-29 | 1989-08-10 | ||
| JP2004279267A (ja) * | 2003-03-17 | 2004-10-07 | Hitachi Unisia Automotive Ltd | 酸素センサ |
| JP2014206479A (ja) * | 2013-04-15 | 2014-10-30 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
-
1984
- 1984-12-29 JP JP59279705A patent/JPH0680424B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01118356U (ja) * | 1988-01-29 | 1989-08-10 | ||
| JP2004279267A (ja) * | 2003-03-17 | 2004-10-07 | Hitachi Unisia Automotive Ltd | 酸素センサ |
| JP2014206479A (ja) * | 2013-04-15 | 2014-10-30 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
| US9506899B2 (en) | 2013-04-15 | 2016-11-29 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Gas sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0680424B2 (ja) | 1994-10-12 |
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| JPH0149895B2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |