KR20000064981A

KR20000064981A - 측정감지기

Info

Publication number: KR20000064981A
Application number: KR1019980708479A
Authority: KR
Inventors: 칼-헤르만 프리이세; 헬뮤트 베일
Original assignee: 클라우스 포스, 게오르그 뮐러; 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 1997-02-25
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 2000-11-06

Abstract

내연기관의 폐가스 내에 있는 산소함량을 구하기 위한 측정감지기가 제안되며, 거기에는 박판상의 센서소자(26)가 금속케이싱(12) 내에 배치된 세라믹성형부재(20) 내에서 밀폐재(31)에 의해 기밀하게 삽입되어 있다. 밀폐재(31)는 분말상 밀폐패킹(32)과 그 위에 위치된 유리용융물(33)로 구성되어 있다. 밀폐재(31)에 의해 센서소자(26)는 기밀적이고 내 휘발유적으로 세라믹성형부재(20) 내에 고정될 수 있다.

Description

측정감지기

측정감지기는 미국특허 제 5 467 636 호에 공지된 것으로, 박판센서소자가 세라믹 성형부재 통공 내에서 밀폐요소에 의해 기체 밀폐되어 있는 것이 개시되어 있다. 세라믹성형부재는 폐가스측 반대편의 정면표면에 요부를 갖고 있으며, 그 요부는 통공을 둘러싸고 유리용융물 내에 형성되어 있다. 유리용융물은 그 위치에서 센서소자를 기밀적으로 둘러싸며 세라믹성형체에 대한 기밀적 연결을 형성시킨다. 유리용융물이 센서소자와 세라믹성형부재 사이의 밀폐를 실현시키는 유일한 밀폐수단이다.

본 발명은 청구범위 주청구항의 대개념에 따른 측정감지기에 관한 것이다.

도 1 은 전기화학적 측정감지기의 측정가스측 부분의 단면도.

청구범위 주청구항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 측정감지기는, 압축가능한 추가밀폐재에 의해 유리용융물 제조시, 센서소자는 세라믹성형부재 내에 사전 고정되며, 이러한 사전 고정은 거기에 연결된 유리덩어리인 용융물과 부착과정 중에도 불변으로 유지된다는 이점을 갖는다. 그 위에 압착된 추가 밀폐재에 의해, 반경방향으로 작용하는 유리 밀폐재의 장력으로 인한 부착과정 후 냉각시에 있어, 그리고 측정감지기의 진동응력시 특별한 크기의 측정감지기의 열적 및 기계적 응력의 경우, 센서소자/유리용융물 부착지점에서 부하경감이 이루어진다. 추가로 용융과정 중 유리흐름이 삽입되어 있는 센서에 높은 열응력이 걸리는 센서소자의 선단영역 내로 침투하는 것이 방지된다.

종속항에 청구된 바에 의해 유리하게도 본 발명에 따른 측정감지기의 추가변형 및 개선이 얻어질 수 있다. 추가 밀폐재로서 흑연 또는 흑연함유 물질로 된 분말 패킹을 사용하는 것이 특히 유리한데, 그 이유는 흑연은 용융유동유리에 의해 전혀 습윤되지 않거나 또는 단지 부분적으로만 습윤되기 때문이다. 바람직하게는 분말패킹과 용융유리 사이에 방해적 반응이 일어날 수 없도록 미리 소결되고 미리 압착된, 동석 또는 유사한 세라믹재료로 된 분말패킹을 사용하는 것이 비용면에서 유리하다. 추가밀폐재의 추가 실시예는, 예를 들면 Al₂O₃또는 ZrO₂로 된 세라믹 포일을 사용하고 이것을 세라믹성형체의 요부 내에 도입하며 그곳에서 압착하여 세라믹성형체 내에 있는 센서소자에서 사전고정이 일어나게 하는 것이다. 유리용융물용으로 적당한 유리로서는 Li-Al-실리케이트유리 또는 Li-Ba-Al-실리케이트유리를 들 수 있다.

본 발명의 실시예는 도면에 도시되어 있으며, 이하에서 상세히 설명돤다.

도 1 에 도시된 내연기관의 폐가스 중의 산소함량을 측정하기 위한 전기화학적 감지기는 도시된 측정가스측 부분(10) 및 도시되지 않은 공지된 연결부측 부분을 갖는다. 연결부측 부분에는 센서소자(26)에 전기적으로 접촉하기 위한 수단이 설치되어 있다.

측정감지기는 금속케이싱(12)을 가지고 있으며, 그 케이싱 내에는 측정가스측 단부 부분(27)과 연결측 단부 부분(28)을 갖는 박판상 센서소자(26)가 배치되어 있다. 케이싱(12)에는 도시되지 않은 폐기관에 설치하기 위한 고정수단으로서 나선(13)이 형성되어 있다. 또한 케이싱(12)에는 숄더형의 원환면(16)을 갖는 종방향 홀(15)이 형성되어 있다. 숄더형의 원환면(16) 위에는 예를 들면 금속 패킹(18)이 배치되어 있다.

종방향 홀(15) 내에는 측정가스측 정면표면(21)과 연결측 정면표면(22) 및 축방향으로 뻗은 통공(24)을 갖는 세라믹성형부재(20)가 삽입 설치되어 있다. 세라믹성형부재(20)는 예를 들면 Al₂O₃로 구성되어 있으며, 그것의 측정가스측 정면표면(21)에 의해 밀폐링(18) 위에 놓이게 된다.

세라믹성형부재(20)의 연결측 정면표면(22) 내에서는 통공(24)을 둘러싸는 요부(30)가 형성되어 있다. 요부(30) 내에는 센서소자(26)를 기밀적으로 세라믹성형부재(20) 내에 고정되게 유지시키는 밀폐재(31)가 있다. 밀폐재(31)는 분말상 밀폐패킹(32)과 유리용융물(33)을 갖고 있으며, 그 유리용융물(33)은 밀폐패킹(32) 상부에 위치된다.

밀폐패킹(32)은 예를 들면 동석, 흑연, 질화붕소 또는 이들 물질의 혼합물로 구성되어 있다. 분말상 밀폐패킹(32)을 제조하기 위해서는 예를 들면 상기 재료로 사전에 소결 또는 압착된 성형물을 제조하고 그것을 요부(30) 내에 삽입한다. 성형물에 작용하는 압축력을 이용하는 수단이 성형물을 분말 상태로 변형시킨다. 성형시에는 분말이 센서소자(26) 또는 요부(30)의 벽에 접하게 한다. 그럼으로써 센서소자(26)는 통공(24) 내에 사전에 고정되는 동시에 첫 번째의 패킹이 이루어진다. 밀폐패킹(32)을 제조하는 다른 방법은 예를 들면 Al₂O₃또는 ZrO₂로 된 세라믹포일을 그린 상태에서 요부(30) 내에 투입하고 압축력을 작용시키는 가운데 예를 들면 80℃ 에서 내부소결시키는 것이다. 압축력의 작용에 의해 내부소결시에 분말패킹이 생성되며 따라서 세라믹의 분말이 요부(30)의 벽 및 센서소자(26)에 접촉하게 된다.

유리용융물은 예를 들면 Li-Al-실리케이트-유리 또는 Li-Ba-Al-실리케이트-유리로 구성된다. 유리용융물은 분말상 밀폐패킹(32)을 제조한 후 유리분말 또는 유리입자를 요부(30) 내에 도입함으로써 제조된다. 이 상태에서 밀폐장치물은 사용된 유리의 용융온도로 가열된다. 그러면 유리분말 또는 유리입자는 용융되어 요부(30)의 벽 및 센서소자(26)와 결합되게 된다. 그리하여 절대적으로 기밀적이며 내 휘발유성인 센서소자(26)의 패킹(31)이 세라믹성형부재 내에서 실현되는 것이다.

세라믹성형부재(20)와 케이싱(12) 사이의 기밀적이고 내 휘발유성 밀폐는 밀폐링(18)에 의해 형성되며, 세라믹성형부재(20)는 금속재킷(36)의 중량에 의해 밀폐링(18) 위로 눌러진다. 금속재킷(36)은 예를 들면 균일하게 분포되고 안쪽으로 향하는 다수의 클릭(클로)(37)을 갖고 있으며, 이들 클릭은 케이싱(12)에 형성되어 있는 노치(38)와 맞물리게 된다. 그러나 금속재킷(40)을 케이싱(12)에 용접하는 것도 고려해 볼 수 있다.

센서소자(26)의 측정가스측 단부 부분(27)은 케이싱(12)으로 부터 돌출해 있으며 보호관(40)으로 둘러싸여 있다. 이 보호관은 다수의 가스의 유출 및 유입용 개구(41)를 갖고 있다.

연결측 단부 부분(28)에는 센서소자(26)에 연결 접점들(43)이 형성되어 있으며, 그러한 연결 접점(43)은, 도시되지 않았으며, 연결케이블을 갖는 접속플러그와 접촉된다. 케이싱(12)으로 부터 돌출되는 연결측 단부 부분(28) 또한 도시되지 않은 복개캡슐로 둘러싸여 있으며 ,그 캡슐은 접속플러그를 둘러싸서 단부 부분(28)을 주위영향으로 부터 보호한다.

본 발명에 따른 밀폐장치의 이용은 고체전해질 센서소자의 밀폐에 한정되지 않는다. 그것은 세라믹물체들 사이의 온도가 안정적인 기밀성 밀폐에도 적용될 수 있다.

Claims

금속 케이싱의 종방향 홀 내에 배치된 세라믹성형부재를 가지며, 세라믹성형부재 내에는 센서소자가 유리용융물을 갖는 밀폐재에 의해 기밀되게 수납되어 있는 내연기관의 폐가스에 있는 산소함량을 결정하기 위한 측정감지기에 있어서, 상기 밀폐재(31)는 유리용융물(33)에 부가하여 하나 이상의 분말상의 밀폐패킹(32)을 갖는 것을 특징으로 하는 측정감지기.
제 1 항에 있어서, 분말상 밀폐패킹(32)이 세라믹성형부재(20)와 유리용융물(33) 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 측정감지기.
제 1 항에 있어서, 세라믹성형부재(20) 내에는 요부(30)가 형성되어 있으며, 요부 내에서는 분말상 밀폐패킹(32) 및 밀폐패킹(32)과 직접 접촉되어 있는 유리용융물(33)이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 측정감지기.
제 3 항에 있어서, 요부(30)는 세라믹성형부재(20)의 측정가스측 반대편 정면표면(22)에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 측정감지기.
제 1 항에 있어서, 분말상 밀폐패킹(32)은 세라믹으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 측정감지기.
제 5 항에 있어서, 분말상 밀폐패킹(32)은 성형체로서 요부(30) 내에 삽입될 수 있으며 압축력의 작용하에 분말로 변형되는 것을 특징으로 하는 측정감지기.
제 6 항에 있어서, 성형체는 사전에 소결되거나 또는 사전에 압착되는 것을 특징으로 하는 측정감지기.
제 7 항에 있어서, 성형체는 동석, 흑연, 질화붕소, Al₂O₃, ZrO₂또는 이들 물질의 혼합물로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 측정감지기.
제 6 항에 있어서, 성형체는 그린 세라믹포일로서 요부(30) 내에 삽입될 수 있으며, 세라믹포일의 가열가압에 의해 변형이 이루어지는 것을 특징으로 하는 측정감지기.
제 9 항에 있어서, 세라믹포일은 Al₂O₃또는 ZrO₂또는 이들 물질의 혼합물로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 측정감지기.
제 1 항에 있어서, 유리용융물(33)은 Li-Al-실리케이트유리 또는 Li-Ba-Al-실리케이트유리로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 측정감지기.