JPH0535325Y2

JPH0535325Y2 -

Info

Publication number: JPH0535325Y2
Application number: JP1984024788U
Authority: JP
Priority date: 1984-02-23
Filing date: 1984-02-23
Publication date: 1993-09-08
Also published as: JPS60137365U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、被測定ガス中、なかでも内燃機関よ
り排出される排気ガス中の酸素濃度を検出するた
めの酸素センサに係り、特に有底筒状の固体電解
質を、その筒内に挿入、配置せしめられるヒータ
によつて加熱するようにした構造のヒータ付き酸
素センサに関するものである。

従来、ジルコニア等の酸素イオン伝導性の固体
電解質を用いて、酸素濃淡電池の原理により、自
動車等の内燃機関より排出される被測定ガスとし
ての排気ガスの酸素濃度を検知し、かかる内燃機
関の空燃比を制御することが知られている。そし
て、この種の酸素濃度検出器たる酸素センサとし
ては、有底筒状のジルコニア固体電解質の内外面
に所定の電極、例えば多孔質白金電極を設け、そ
してその筒内面の電極を大気に接触せしめて、基
準酸素濃度の電極とする一方、筒外面の電極を被
測定ガスである排気ガス中に曝して、測定電極と
している。そして、それら基準電極と測定電極と
の間の酸素濃度の差に基づく起電力を検知するこ
とにより、かかる排気ガス中の酸素濃度を測定し
ているのである。

また、このような固体電解質における起電力
は、該固体電解質がある程度加熱されていないと
不安定であり、このため内燃機関の排気ガスが低
温となるアイドリング時或いは始動直後には、正
確な空燃比の制御ができないという欠点があると
ころから、そのような問題を解消するため、所定
の棒状のヒータを固体電解質の筒内部に挿入し
て、該固体電解質を強制的に加熱するようにした
構造のヒータ付きの酸素センサが考えられてい
る。

ところで、従来のこの種のヒータ付きセンサに
あつては、有底筒状の固体電解質に設けた電極か
ら該固体電解質の起電力信号を取り出すための中
心電極リードが、センサ内に配置せしめられてい
るが、そのような中心電極リードは、また、セン
サ内に配置されている前記ヒータに電流を通じる
ためのヒータリードに対して、センサ組立て作業
時やその使用中における振動等によつて移動し
て、相互に接触し易く、そこに短絡を生じる問題
があつた。

本考案は、かかる事情に鑑みて為されたもので
あつて、その目的とするところは、センサ内に配
置されるヒータと中心電極との位置決めを行なつ
て、ヒータリードと中心電極リードとの短絡を効
果的に阻止するようにした酸素センサを提供する
ことにある。

そして、かかる目的を達成するために、本考案
にあつては、内外面にそれぞれ所定の電極を設け
た有底筒状の固体電解質と、該固定電解質の閉鎖
端を被測定ガス中に曝す一方、大気が導入される
その筒内を該被測定ガスより気密に隔離して収納
するハウジングと、前記固体電解質筒内に挿入配
置せしめられ、該固体電解質を加熱する棒状のヒ
ータと、該ヒータに外挿されて前記内面電極に接
続される、前記固体電解質の起電力信号を取り出
すための円環状の中心電極リードとを有する酸素
センサにおいて、前記ヒータとして、所定の位置
に孔を設けたセラミツクシートを棒状体に巻き付
け、これを焼成することによつて得られる、内部
に発熱体を有するヒータを用い、該ヒータの外面
に前記孔にて形成される凹所に、前記中心電極リ
ードの一部を嵌合せしめることにより、該中心電
極リードを前記ヒータに対して位置決めするよう
にしたのである。

以下、本考案の構成を更に具体的に明らかにす
るために、本考案の実施例を図面に基づいて詳細
に説明することとする。

まず、第１図において、２は、ジルコニア等か
らなる有底円筒状の固体電解質であり、その内側
面及び外側面には、それぞれ所定の電極、例えば
多孔質な白金電極（図示せず）が設けられてお
り、そしてそれら電極によつて、よく知られてい
るように、該固体電解質２の起電力が検出される
ようになつている。

また、かかる固体電解質２の開口側の外周部に
は、コンタクトパツキング８を介して、円筒形状
を為す金属製ハウジング４が装着されており、固
体電解質２の閉鎖端の外面に曝される自動車等の
被測定ガスに対して該固体電解質２の筒内が気密
に隔離されるように、該固体電解質２を収納保持
している。具体的には、排気ガスが通る排ガス管
などの通路部材（図示せず）に対して、固体電解
質２が被測定ガス中に挿入せしめられた状態にお
いて、ハウジング４が、そのフランジ部６におい
て取り付けられることにより、固体電解質２の筒
内は被測定ガスから遮断されることとなる。

なお、このハウジング４に対する固体電解質２
の収納によつて、それらの間の当接部に介在せし
められたコンタクトパツキング８を介して、該固
体電解質２の外側電極（測定電極）がハウジング
４に接続され、かかるハウジング４を介して外側
電の電位が外部に取り出されるようになつてい
る。また、このハウジング４には、固体電解質２
の外表面を被測定ガスから保護するための保護カ
バー１０が設けられ、更に通路部材とフランジ部
６との間のシールを為すためのガスケツト１２が
設けられている。

また、かかるハウジング４は、固体電解質２の
開口部側の端部において、その大気連通側の開口
部を形成する円筒状突出部１４を有しており、こ
の円筒状突出部１４の開口を介して、各種のセン
サ部材（部品）が接続され或いは配置せしめられ
て、かかる突出部１４から更に外方に突出した状
態に位置して、センサを構成している。

すなわち、固体電解質２の筒内には、所定長さ
の丸棒状のヒータ１６が収納されており、そして
このヒータ１６の後部部分が円筒状突出部１４よ
り後方に突き出されて、配置せしめられている。
また、このヒータ１６の後方に突出した部分を取
り囲んで、絶縁空間を形成する筒状の二つの絶縁
碍子１８，２０が、スペーサ部材２２を介して組
み付けられ、そして一方の絶縁碍子１８の端部か
らヒータ１６が挿入されるようにして、該絶縁碍
子１８がハウジング４の円筒状突出部１４内に嵌
め込まれている。

そして、このようなセンサ部材（１６，１８，
２０，２２）の外側を取り囲んで、且つ所定の空
間を隔てて覆うように、円筒状の金属製キヤツプ
２４が挿入され、その一端において、前記金属製
ハウジング４の円筒状突出部１４の外周面に冠着
せしめられ、更にその周方向の数箇所においてカ
シメ固定されている。また、このキヤツプ２４の
他端側には、段付きの小径部が設けられ、そこに
ゴム栓２６が装着されて、センサ後端部となる該
キヤツプ２４の後部開口部を閉鎖している。そし
て、三本のリード線２８ａ，２８ｂ，２８ｃが、
それぞれ該ゴム栓２６を貫通して、外部から絶縁
碍子２０内に導かれている。さらに、かかるキヤ
ツプ２４の後端小径部側の段付き部には、皿バネ
３０が配置され、この皿バネ３０によつて、絶縁
碍子２０，１８がハウジング４に対して押圧せし
められるようになつている。

また、円環形状を為す中心電極リード３２が、
ヒータ１６の外側に外挿され、そのフランジ部に
おいて、前記固体電解質２の後端面と絶縁碍子１
８の前端面との間で狭圧、保持せしめられてお
り、これにより該固体電解質２の内側電極（基準
電極）から延びる導電部に接触せしめられて、か
かる内側電極に接続されるようになつている。そ
して、この中心電極リード３２は、第２図ａに明
確に示されているように、後方に所定長さに渡つ
て延びる複数の押え片３４を、その周方向に有し
ており、それら複数の押え片３４により、中心電
極リード３２は、ヒータ１６に対して所定の抵抗
力をもつて外挿されるようになつている。しか
も、かかる中心電極リード３２の押え片３４の一
つには、内側に突出する突部３６が設けられてい
るのである。

一方、ヒータ１６の外面の所定位置には、第２
図ａ，ｂから明らかなように、凹所３８が設けら
れている。そして、この凹所３８内に、ヒータ１
６に外挿せしめられた中心電極リード３２の押え
片３４の一つに設けた突部３６が嵌合せしめられ
ることとなるのである。そして、このようなヒー
タ１６の凹所３８に対する中心電極リード３２の
一部の嵌合によつて、かかる中心電極リード３２
は該ヒータ１６に対して効果的に位置決めされる
こととなり、以てかかる中心電極リード３２がヒ
ータ１６の回りに回動したりするようなことが、
実質的に阻止され得るのである。

従つて、中心電極リード３２の押え片３４の一
つに一体的に設けられた信号リード４０が、ヒー
タ１６の後端部においてその導電部に鑞付け固定
されたヒータリード４２に接触する虞が、実質的
に解消され得、以てセンサ組立て作業時やその使
用中における振動等に基因して、それらリード４
０，４２が短絡する問題がなくなり、それ故その
組立て作業等も容易となつたのである。なお、信
号リード４０やヒータリード４２は、それぞれゴ
ム栓２６を貫通して挿入せしめられたリード線２
８ａ，２８ｂ，２８ｃに対して、接続子４４を介
して、カシメによつて連結され、電気的に接続せ
しめられている。

ところで、このようにヒータ１６の外面の所定
位置に設けられて、中心電極の一部が嵌合せしめ
られる凹所３８は、第３図に示される如き構成に
おいて有利に形成せしめられ得るものである。

すなわち、第３図に示される実施例において
は、そのｃに示されるように、まず、所定の未焼
成のセラミツクシート（グリーンシート）４６に
対して発熱体を印刷せしめ、発熱部４８と導電部
５０からなる所定のパターンが形成される一方、
かかるシートの所定場所には、予めパンチ抜きに
て孔５２が形成されているのである。そして、こ
のような印刷を施した未焼成のセラミツクシート
４６を所定の棒状体、例えばセラミツク棒５４に
対して、その印刷面が内側になるようにして巻き
付け、そしてこれを焼成することによつて、一体
的なヒータ１６とされるのである。

このようにして得られるヒータ１６にあつて
は、セラミツクシート４６に設けられた孔５２部
分が、目的とする中心電極リード３２を位置決め
するための凹所３８となるのであり、第３図ａ及
びｂに示されるように、かかる孔５２部分に、中
心電極リード３２における押え片３４の突部３６
が嵌合せしめられることとなる。

また、セラミツクシート４６の内側に位置する
二つの導電部５０，５０に対しては、該セラミツ
クシート４６に設けられた孔（図示せず）を介し
て、それぞれのヒータリード４２を鑞付けせしめ
ることにより、それらの電気的な接続が行なわれ
ている。

このようなセラミツクシート４６の巻付け方式
によるヒータ１６の形成手法にあつては、該セラ
ミツクシート４６に設けられた孔５２が、そのま
まヒータ１６の凹所３８となり、その形成が極め
て容易である大きな利点を有している。

以上、本考案に係る一，二の具体例について説
明してきたが、本考案は、かかる例示の具体例に
のみ限定して解釈されるものでは決してなく、本
考案の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の
知識に基づいて、本考案には種々なる変更、修
正、改良等を加え得るものであつて、本考案は、
そのような実施形態のものをも含むものであるこ
と、また、言うまでもないところである。

本考案は、以上詳述したように、固体電解質を
加熱せしめるヒータの外面に凹所を設け、かかる
凹所に該固体電解質の起電力信号を取り出すため
の中心電極リードの一部を嵌合せしめることによ
り、それらヒータと中心電極リードとの効果的な
位置決めを行ない、以てヒータリードと中心電極
リードとの短絡を防止せしめたものであり、これ
により、センサの組立て作業を容易と為し、また
得られたセンサの信頼性を高める等の優れた効果
を奏し得たものであつて、そこに、本考案の工業
上における極めて顕著な意義が存するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る酸素センサの一実施例を
示す部分断面図であり、第２図ａは第１図の実施
例におけるヒータに外挿された中心電極リードを
示す斜視説明図であり、第２図ｂはかかるヒータ
と中心電極リードとの嵌合構造を示す断面説明図
であり、第３図ａ〜ｃは本考案にて用いられるヒ
ータ構造の一実施例を示すものであつて、そのう
ちａはヒータに対する中心電極リードの外挿、嵌
合状態を示す一部切欠正面図、ｂはａにおけるＢ
−Ｂ断面図、ｃはセラミツク棒に巻き付けられる
前の状態のセラミツクシートを示す平面図であ
る。２……固体電解質、４……ハウジング、１６…
…ヒータ、１８，２０……絶縁碍子、２４……キ
ヤツプ、２６……ゴム栓、２８ａ，２８ｂ，２８
ｃ……リード線、３２……中心電極リード、３４
……押え片、３６……突部、３８……凹所、４０
……信号リード、４２……ヒータリード、４４…
…接続子、４６……セラミツクシート、４８……
発熱部、５０……導電部、５２……孔、５４……
セラミツク棒。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】内外面にそれぞれ所定の電極を設けた有底筒状
の固体電解質と、該固定電解質の閉鎖端を被測定
ガス中に曝す一方、大気が導入されるその筒内を
該被測定ガスより気密に隔離して収納するハウジ
ングと、前記固体電解質筒内に挿入配置せしめら
れ、該固体電解質を加熱する棒状のヒータと、該
ヒータに外挿されて前記内面電極に接続される、
前記固体電解質の起電力信号を取り出すための円
環状の中心電極リードとを有する酸素センサにお
いて、前記ヒータとして、所定の位置に孔を設けたセ
ラミツクシートを棒状体に巻き付け、これを焼成
することによつて得られる、内部に発熱体を有す
るヒータを用い、該ヒータの外面に前記孔にて形
成される凹所に、前記中心電極リードの一部を嵌
合せしめることにより、該中心電極リードを前記
ヒータに対して位置決めするようにしたことを特
徴とする酸素センサ。