JPH0345337B2 - - Google Patents
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- JPH0345337B2 JPH0345337B2 JP1290219A JP29021989A JPH0345337B2 JP H0345337 B2 JPH0345337 B2 JP H0345337B2 JP 1290219 A JP1290219 A JP 1290219A JP 29021989 A JP29021989 A JP 29021989A JP H0345337 B2 JPH0345337 B2 JP H0345337B2
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- solid electrolyte
- electrolyte tube
- mounting bracket
- oxygen sensor
- fitting
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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
- G01N27/4077—Means for protecting the electrolyte or the electrodes
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は自動車排出ガス浄化装置などの高温排
ガスを伴なう燃焼装置に用いられる酸素濃淡電池
式の酸素センサ、特には外周につば状部を有する
一端が閉じた管形状をなしかつ内周面と外周面と
に層状電極を被着させた固体電解質管を、管形状
をなしかつ内周に段部が形成された取付金具内に
上記固体電解質管のつば状部の下方（閉鎖端側）
を向く面と上記段部とを当接するように挿入配置
し、上記固体電解質管のつば状部より上方の上記
取付金具と固体電解質管とで囲まれた環状空間に
環状の当て金を配したうえ上記取付金具の上端縁
を内方に加締めるとともに該取付金具の一部を軸
方向に、酸素センサの使用時の最高温度より高い
温度により、加熱状態のもとで加圧変形させるこ
とにより、上記取付金具と上記固体電解質管とを
組付ける酸素センサに関する。
ガスを伴なう燃焼装置に用いられる酸素濃淡電池
式の酸素センサ、特には外周につば状部を有する
一端が閉じた管形状をなしかつ内周面と外周面と
に層状電極を被着させた固体電解質管を、管形状
をなしかつ内周に段部が形成された取付金具内に
上記固体電解質管のつば状部の下方（閉鎖端側）
を向く面と上記段部とを当接するように挿入配置
し、上記固体電解質管のつば状部より上方の上記
取付金具と固体電解質管とで囲まれた環状空間に
環状の当て金を配したうえ上記取付金具の上端縁
を内方に加締めるとともに該取付金具の一部を軸
方向に、酸素センサの使用時の最高温度より高い
温度により、加熱状態のもとで加圧変形させるこ
とにより、上記取付金具と上記固体電解質管とを
組付ける酸素センサに関する。
［従来の技術］
内燃機関の排ガス中の例えば残余酸素を検出す
るために用いる場合など一般に酸素センサは排気
管などの高温状態の装置に取り付けられて数百℃
の高温で使用されるため、セラミツク製の固体電
解質管と、そのつば状部を挟む取付金具との熱膨
張差により取付金具と固体電解質管との組付けの
緩みが生じ易い。
るために用いる場合など一般に酸素センサは排気
管などの高温状態の装置に取り付けられて数百℃
の高温で使用されるため、セラミツク製の固体電
解質管と、そのつば状部を挟む取付金具との熱膨
張差により取付金具と固体電解質管との組付けの
緩みが生じ易い。
この緩みを防止するため、上記取付金具より熱
膨張係数の大きい材質を熱膨張差補償用の金属リ
ングを用いて補償させるという方法が提案されて
いる（特公昭54−6235）。
膨張係数の大きい材質を熱膨張差補償用の金属リ
ングを用いて補償させるという方法が提案されて
いる（特公昭54−6235）。
［発明が解決しようとする課題］
しかるに、従来の技術は、取付金具の熱かしめ
時に、熱かしめ部の支持のため挿入した当て金を
補償用のリングとして用いると、当て金も相当の
高温となりより大きく膨張するため、熱かしめ時
の温度より低い温度である酸素センサの使用温度
内では当て金は熱かしめ時より収縮状態となり、
熱かしめ時に付与する軸方向加圧力は使用時には
かえつて小さくなり、組付け不良の原因となると
いう欠点があつた。
時に、熱かしめ部の支持のため挿入した当て金を
補償用のリングとして用いると、当て金も相当の
高温となりより大きく膨張するため、熱かしめ時
の温度より低い温度である酸素センサの使用温度
内では当て金は熱かしめ時より収縮状態となり、
熱かしめ時に付与する軸方向加圧力は使用時には
かえつて小さくなり、組付け不良の原因となると
いう欠点があつた。
本発明の目的は、製造時に十分な圧力を付与し
ての状態を使用時にも維持し、組付け不良が有効
に防止できる酸素センサの提供にある。
ての状態を使用時にも維持し、組付け不良が有効
に防止できる酸素センサの提供にある。
［課題を解決するための手段］
上記目的を達成するため、本発明はつぎの構成
を採用した。
を採用した。
外周につば状部を有する一端が閉じた管形状を
なしかつ内周面と外周面とに層状電極を被着させ
た固体電解質管を、管形状をなしかつ内周に段部
が形成された取付金具内に上記固体電解質管のつ
ば状部の下方（閉鎖端側）を向く面と上記段部と
を当接するように挿入配置し、上記固体電解質管
のつば状部より上方の上記取付金具と固体電解質
管とで囲まれた環状空間に環状の当て金を配した
うえ上記取付金具の上端縁を内方に加締めるとと
もに上記取付金具の一部を軸方向に、酸素センサ
の使用時の最高温度より高い温度により、加熱状
態のもとで加圧変形させることにより、上記取付
金具と上記固体電解質管とを組付ける酸素センサ
において、上記当て金の材質の熱膨張係数を、上
記取付金具の材質の熱膨張係数より小さくなるよ
うに選定した。
なしかつ内周面と外周面とに層状電極を被着させ
た固体電解質管を、管形状をなしかつ内周に段部
が形成された取付金具内に上記固体電解質管のつ
ば状部の下方（閉鎖端側）を向く面と上記段部と
を当接するように挿入配置し、上記固体電解質管
のつば状部より上方の上記取付金具と固体電解質
管とで囲まれた環状空間に環状の当て金を配した
うえ上記取付金具の上端縁を内方に加締めるとと
もに上記取付金具の一部を軸方向に、酸素センサ
の使用時の最高温度より高い温度により、加熱状
態のもとで加圧変形させることにより、上記取付
金具と上記固体電解質管とを組付ける酸素センサ
において、上記当て金の材質の熱膨張係数を、上
記取付金具の材質の熱膨張係数より小さくなるよ
うに選定した。
［作用および発明の効果］
（特許請求の範囲第１項について）
当て金の材質の熱膨張係数を取付金具の材質の
熱膨張係数より小さくしていることにより、熱か
しめ直後、降温に伴う収縮は当て金の収縮により
減殺されず、取付金具段部と固体電解質管との組
付け緩みは有効に防止され、気密が確実に保たれ
て長期間の使用においても性能が安定する。な
お、気密は、固体電解質管のつば状部の下向き面
と取付金具の段部上面との間で保持すればよい。
熱膨張係数より小さくしていることにより、熱か
しめ直後、降温に伴う収縮は当て金の収縮により
減殺されず、取付金具段部と固体電解質管との組
付け緩みは有効に防止され、気密が確実に保たれ
て長期間の使用においても性能が安定する。な
お、気密は、固体電解質管のつば状部の下向き面
と取付金具の段部上面との間で保持すればよい。
（特許請求の範囲第２項について）
当て金の材質の熱膨張係数を取付金具の材質の
熱膨張係数より小さくしていること、および環状
空間内の当て金とつば状部との間に、封止材とし
て粉末を充填していることにより、熱かしめ直
後、粉末状封止材へ付与した圧縮力が増加して保
持され、取付金具段部と固体電解質管との組付け
緩みはより有効に防止され、気密がより確実に保
たれて長期間の使用においても性能が一層安定す
る。
熱膨張係数より小さくしていること、および環状
空間内の当て金とつば状部との間に、封止材とし
て粉末を充填していることにより、熱かしめ直
後、粉末状封止材へ付与した圧縮力が増加して保
持され、取付金具段部と固体電解質管との組付け
緩みはより有効に防止され、気密がより確実に保
たれて長期間の使用においても性能が一層安定す
る。
（特許請求の範囲第３項について）
取付金具の材質をオーステナイト系のステンレ
ス鋼とし、当て金の材質をフエライトもしくはマ
ルテンサイト系のステンレス鋼としたので、取付
金具段部と固体電解質管との組付け緩みはさらに
有効に防止され、気密がさらに確実に保たれて長
期間の使用においても性能がより一層安定する。
ス鋼とし、当て金の材質をフエライトもしくはマ
ルテンサイト系のステンレス鋼としたので、取付
金具段部と固体電解質管との組付け緩みはさらに
有効に防止され、気密がさらに確実に保たれて長
期間の使用においても性能がより一層安定する。
［実施例］
つぎに本発明を図と共に説明する。
１は固体電解質管であり、安定化ジルコニアな
ど酸素イオン伝導性固体電解質焼結体製で一端２
１が閉じ外周につば状部２２を有する管状体２の
内周面と外周面とに、電気めつきおよび化学めつ
き等の方法により白金を多孔質の薄膜状に被着し
て多孔性電極３および４を形成し、さらにつば状
部２２より閉端２１側の外側面に多孔性のセラミ
ツク質保護層５を被着形成してなるもの、６は内
周に段部７が形成された管形状の取付金具でその
材質は、ここでは、オーステナイト系ステンレス
鋼であり、８はその一端側に嵌着された通気孔８
１付保護冠であり、本実施例では開口側に取付金
具の段部７と係合したスカート部８２を有するも
の、９は取付金具６の他端側に嵌着された上部ケ
ースであり、出力取出し用電線１０の被覆に外嵌
された接続パイプ１１が端部に嵌着されている。
１２は一端が固体電解質管１の開口端部２３に嵌
め込まれると共に内側多孔性電極３に接続され、
他端は上部ケース９内に嵌着された絶縁体管１３
に支持されると共に直線状に延ばされた先端は出
力取出し用電線１０の芯線１０Ａと接続されたス
プリング状端子、１５は上記保護冠８のスカート
部８２と上記固体電解質管１のつば状部２２との
間に挿入され、取付金具６の段部７と固体電解質
管１のつば状部２２の外側多孔性電極４との電気
的接続を行うテーパーリング、１６はつば状部２
２により開口側部の固体電解質管１と取付金具６
との環状空間Ａに充填された粉末状封止材で、こ
こではカーポン粉末を用いた。しかし、他の例え
ばタルクなどのセラミツク質封止用粉末を用いて
もよい。１７は該カーボン粉末に当接した挿入さ
れた押さえ用のバルカ製パツキン、１８は上記環
状空間Ａの下端に挿入されたニツケル製リングで
あり、カーボン粉末１６のシールをなすもの、１
９は取付金具６の熱かしめによる変形部６１と対
応する部分が該熱かしめ時に膨出できるよう小外
径に形成され、その軸方向寸方（高さ）は取付金
具６の上端から熱かしめによる変形部６１までの
取付金具６側の寸法に少なくとも相応し、かつ熱
かしめ時に高温変形部６１から熱を受けて高温度
に達する当て金であり、材質は、上記取付金具６
より熱膨張係数が小さいマルテンサイト系のステ
ンレス鋼が選定された。その一端は上部ケース９
の端に形成されたフランジ９１を介して上記パツ
キン１７に当接し、他端は熱かしめと同工程でな
される取付金具６側のしぼり加工で形成された取
付金具６の内縁６２と係合されて取付金具６と上
部ケース９との間に嵌合されている。
ど酸素イオン伝導性固体電解質焼結体製で一端２
１が閉じ外周につば状部２２を有する管状体２の
内周面と外周面とに、電気めつきおよび化学めつ
き等の方法により白金を多孔質の薄膜状に被着し
て多孔性電極３および４を形成し、さらにつば状
部２２より閉端２１側の外側面に多孔性のセラミ
ツク質保護層５を被着形成してなるもの、６は内
周に段部７が形成された管形状の取付金具でその
材質は、ここでは、オーステナイト系ステンレス
鋼であり、８はその一端側に嵌着された通気孔８
１付保護冠であり、本実施例では開口側に取付金
具の段部７と係合したスカート部８２を有するも
の、９は取付金具６の他端側に嵌着された上部ケ
ースであり、出力取出し用電線１０の被覆に外嵌
された接続パイプ１１が端部に嵌着されている。
１２は一端が固体電解質管１の開口端部２３に嵌
め込まれると共に内側多孔性電極３に接続され、
他端は上部ケース９内に嵌着された絶縁体管１３
に支持されると共に直線状に延ばされた先端は出
力取出し用電線１０の芯線１０Ａと接続されたス
プリング状端子、１５は上記保護冠８のスカート
部８２と上記固体電解質管１のつば状部２２との
間に挿入され、取付金具６の段部７と固体電解質
管１のつば状部２２の外側多孔性電極４との電気
的接続を行うテーパーリング、１６はつば状部２
２により開口側部の固体電解質管１と取付金具６
との環状空間Ａに充填された粉末状封止材で、こ
こではカーポン粉末を用いた。しかし、他の例え
ばタルクなどのセラミツク質封止用粉末を用いて
もよい。１７は該カーボン粉末に当接した挿入さ
れた押さえ用のバルカ製パツキン、１８は上記環
状空間Ａの下端に挿入されたニツケル製リングで
あり、カーボン粉末１６のシールをなすもの、１
９は取付金具６の熱かしめによる変形部６１と対
応する部分が該熱かしめ時に膨出できるよう小外
径に形成され、その軸方向寸方（高さ）は取付金
具６の上端から熱かしめによる変形部６１までの
取付金具６側の寸法に少なくとも相応し、かつ熱
かしめ時に高温変形部６１から熱を受けて高温度
に達する当て金であり、材質は、上記取付金具６
より熱膨張係数が小さいマルテンサイト系のステ
ンレス鋼が選定された。その一端は上部ケース９
の端に形成されたフランジ９１を介して上記パツ
キン１７に当接し、他端は熱かしめと同工程でな
される取付金具６側のしぼり加工で形成された取
付金具６の内縁６２と係合されて取付金具６と上
部ケース９との間に嵌合されている。
取付金具６の熱かしめは、通電などににより熱
かしめによる変形部６１を約800℃程度に加熱し
ておき、矢印Ｋの方向から押圧して上記内縁６２
の形成と共にかしめによる変形部６１に変形させ
る加圧力を付与し、当て金１９、上部ケース９の
フランジ９１、パツキン１７、およびカーボン粉
末を介して固体電解質管１のつば状部２２を押圧
し、該つば状部２２をテーパーリング１５を介し
て取付金具６の段部７に圧接するようになされ
る。この熱かしめ時、取付金具６のかしめによる
変形部６１に近接して配され、当て金１９も実用
時の温度以上の高温（約600〜700℃）となる。本
発明では、当て金１９の熱膨張係数を、取付金具
６の熱膨張係数より小さくしたので熱かしめ後
は、降温に伴う収縮は当て金１９の収縮により減
殺されず、カーボン粉末には熱かしめ後でも大き
な圧縮力が付与できる。酸素センサの使用時にお
ける取付金具６や当て金１９の温度は最大500℃
程度に付与された熱かしめ直後の圧縮力より大き
い圧縮力が保たれ、固体電解質管１のつば状部２
２は取付金具６の段部７に強く押圧され続けるた
め、確実に組付け状態が保たれる。
かしめによる変形部６１を約800℃程度に加熱し
ておき、矢印Ｋの方向から押圧して上記内縁６２
の形成と共にかしめによる変形部６１に変形させ
る加圧力を付与し、当て金１９、上部ケース９の
フランジ９１、パツキン１７、およびカーボン粉
末を介して固体電解質管１のつば状部２２を押圧
し、該つば状部２２をテーパーリング１５を介し
て取付金具６の段部７に圧接するようになされ
る。この熱かしめ時、取付金具６のかしめによる
変形部６１に近接して配され、当て金１９も実用
時の温度以上の高温（約600〜700℃）となる。本
発明では、当て金１９の熱膨張係数を、取付金具
６の熱膨張係数より小さくしたので熱かしめ後
は、降温に伴う収縮は当て金１９の収縮により減
殺されず、カーボン粉末には熱かしめ後でも大き
な圧縮力が付与できる。酸素センサの使用時にお
ける取付金具６や当て金１９の温度は最大500℃
程度に付与された熱かしめ直後の圧縮力より大き
い圧縮力が保たれ、固体電解質管１のつば状部２
２は取付金具６の段部７に強く押圧され続けるた
め、確実に組付け状態が保たれる。
上記実施例では、固体電解質管１のつば状部２
２より上方の取付金具６と固体電解質管１とで囲
まれた環状空間に環状の当て金と共に粉末状封止
材１６（カーボン粉末）を充填した場合を示した
が、固体電解質管１のつば状部２２の下向き面と
取付金具６の段部上面との間で気密を保持すると
きは粉末状封止材１６は省略し、上記環状空間に
当て金１９を配するだけとすることもできる。
２より上方の取付金具６と固体電解質管１とで囲
まれた環状空間に環状の当て金と共に粉末状封止
材１６（カーボン粉末）を充填した場合を示した
が、固体電解質管１のつば状部２２の下向き面と
取付金具６の段部上面との間で気密を保持すると
きは粉末状封止材１６は省略し、上記環状空間に
当て金１９を配するだけとすることもできる。
第１図は本発明の酸素センサの断面図である。
図中 １……固体電解質管、３，４……多孔性
電極（層状電極）、６……取付金具、７……段部、
１６……粉末状封止材（封止材）、１９……当て
金、２１……一端、２２……つば状部、Ａ……環
状空間。
電極（層状電極）、６……取付金具、７……段部、
１６……粉末状封止材（封止材）、１９……当て
金、２１……一端、２２……つば状部、Ａ……環
状空間。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 外周につば状部を有する一端が閉じた管形状
をなしかつ内周面と外周面とに層状電極を被着さ
せた固体電解質管を、 管形状をなしかつ内周に段部が形成された取付
金具内に上記固体電解質管のつば状部の下方（閉
鎖端側）を向く面と上記段部とを当接するように
挿入配置し、 上記固体電解質管のつば状部より上方の上記取
付金具と固体電解質管とで囲まれた環状空間に環
状の当て金を配したうえ上記取付金具の上端縁を
内方に加締めるとともに上記取付金具の一部を軸
方向に、酸素センサの使用時の最高温度より高い
温度により、加熱状態のもとで加圧変形させるこ
とにより、上記取付金具と上記固体電解質管とを
組付ける酸素センサにおいて、 上記当て金の材質の熱膨張係数を、上記取付金
具の材質の熱膨張係数より小さくなるように選定
したことを特徴とする酸素センサ。 ２ 上記環状空間内の当て金とつば状部との間
に、封止材として粉末を充填した特許請求の範囲
第１項記載の酸素センサ。 ３ 上記取付金具の材質をオーステナイト系のス
テンレス鋼とし、当て金の材質をフエライトもし
くはマルテンサイト系のステンレス鋼とした、特
許請求の範囲第１項または第２項記載の酸素セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1290219A JPH02216448A (ja) | 1989-11-08 | 1989-11-08 | 酸素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1290219A JPH02216448A (ja) | 1989-11-08 | 1989-11-08 | 酸素センサ |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55159029A Division JPS5782762A (en) | 1980-11-11 | 1980-11-11 | Oxygen sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02216448A JPH02216448A (ja) | 1990-08-29 |
| JPH0345337B2 true JPH0345337B2 (ja) | 1991-07-10 |
Family
ID=17753299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1290219A Granted JPH02216448A (ja) | 1989-11-08 | 1989-11-08 | 酸素センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02216448A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3622351B2 (ja) * | 1996-08-09 | 2005-02-23 | 株式会社デンソー | 空燃比センサおよびその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5782762A (en) * | 1980-11-11 | 1982-05-24 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Oxygen sensor |
-
1989
- 1989-11-08 JP JP1290219A patent/JPH02216448A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02216448A (ja) | 1990-08-29 |
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