JPH0631419Y2 - Oxygen sensor - Google Patents
Oxygen sensorInfo
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- JPH0631419Y2 JPH0631419Y2 JP1985133046U JP13304685U JPH0631419Y2 JP H0631419 Y2 JPH0631419 Y2 JP H0631419Y2 JP 1985133046 U JP1985133046 U JP 1985133046U JP 13304685 U JP13304685 U JP 13304685U JP H0631419 Y2 JPH0631419 Y2 JP H0631419Y2
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- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、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ーに係り、特に大気圧を
基準電極とする酸素センサーの防水に関する構成に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention relates to an oxygen sensor for detecting the oxygen concentration in exhaust gas discharged from an internal combustion engine, and particularly to an oxygen sensor using atmospheric pressure as a reference electrode. Regarding the configuration related to waterproofing.
（従来の技術） 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
関から排出される排気ガス中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、この種の酸素センサーとしては、有底状のジルコ
ニア固体電解質の内外面に多孔質の白金電極を賦与し、
内面の電極を大気と連通させて、基準酸素濃度の電極と
し、一方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。大気と連通させる手段として
は、固体電解質を取り囲むハウジングと金属製カバーと
の間隙もしくは酸素濃度検出のための電極端子中に通気
孔を設けることによって達成されている。(Prior Art) Conventionally, an oxygen ion conductive solid electrolyte such as zirconia is used to detect the oxygen concentration in exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile by the principle of an oxygen concentration battery, and the internal combustion engine It is known to control the air-fuel ratio of Then, as this type of oxygen sensor, a porous platinum electrode is provided on the inner and outer surfaces of the bottomed zirconia solid electrolyte,
The electrode on the inner surface is in communication with the atmosphere to form an electrode having a reference oxygen concentration, while the electrode on the outer surface is exposed to exhaust gas, which is the gas to be measured, to form the measuring electrode. The means for communicating with the atmosphere has been achieved by providing a ventilation hole in the gap between the housing surrounding the solid electrolyte and the metal cover or in the electrode terminal for detecting the oxygen concentration.
しかしながら、酸素センサーは内燃機関等に使用される
場合、通気孔より、水，塩水，泥等が侵入し、高温状態
になっている固体電解質を破壊したり、電極等を腐食し
たりする欠点があった。However, when the oxygen sensor is used in an internal combustion engine or the like, it has the drawback that water, salt water, mud, etc. intrude through the vent hole to destroy the solid electrolyte at high temperature or corrode the electrodes or the like. there were.
この問題を解決するために、金属製カバーに設けられた
通気孔をフィルターが装着されたゴムパッキングで塞ぐ
ことが提案されている（特開昭５３−７０４９３号）。In order to solve this problem, it has been proposed to close the ventilation hole provided in the metal cover with a rubber packing equipped with a filter (JP-A-53-70493).
（考案が解決しようとする問題点） ところが、この酸素センサーはゴムパッキングが単に金
属製カバーの通気孔に挿入されているのに過ぎないの
で、酸素センサーが、内燃機関に装着されて高温状態に
曝されると、ゴムと金属との熱膨張の差異から、ゴムパ
ッキングが離脱し易く、特に酸素センサーが内燃機関の
始動時に的確に酸素濃度を検出するために、固体電解質
を加熱するためのヒータが有底状の固体電解質の内面に
装着される場合、その弊害が生じた。(Problems to be solved by the invention) However, in this oxygen sensor, the rubber packing is simply inserted into the vent hole of the metal cover, so that the oxygen sensor is installed in the internal combustion engine and becomes hot. When exposed, the rubber packing is likely to separate due to the difference in thermal expansion between rubber and metal, and in particular, the oxygen sensor is a heater for heating the solid electrolyte in order to accurately detect the oxygen concentration when the internal combustion engine is started. When was attached to the inner surface of the bottomed solid electrolyte, the adverse effect thereof occurred.
また、このようなヒータが設けられた酸素センサーで
は、酸素濃度検出用の電極端子以外にヒータへの通電用
のリードをゴムパッキングに通す必要があるため、限ら
れたゴムパッキングの面積内にフィルターを装着するこ
とに困難が伴っていた。In addition, in the oxygen sensor provided with such a heater, it is necessary to pass the lead for energizing the heater to the rubber packing in addition to the electrode terminal for detecting the oxygen concentration, so that the filter area should be within the limited rubber packing area. It was difficult to put on.
（問題点を解決するための手段） 本考案は、かかる欠点を解決した酸素センサーであっ
て、内外面に電極を有する有底状の固体電解質と、該固
体電解質の閉鎖端を排気ガスに曝す一方、その内部を排
気ガスより気密に隔離して収納するハウジングと、前記
固体電解質の開放端側を圍繞し該ハウジングに装着され
かつ電極端子側に通気孔を有する第１の金属製カバーと
を有する酸素センサーにおいて、前記金属製カバーの内
側に、前記通気孔を閉塞するフィルターと、該フィルタ
ーに重層され、凹状の溝およびこの溝に設けた複数の開
口部を有する第１の弾性部材と、該弾性部材を押圧する
第２の弾性部材とを備えていることを特徴とするもので
ある。(Means for Solving Problems) The present invention is an oxygen sensor that solves the above drawbacks, in which a bottomed solid electrolyte having electrodes on its inner and outer surfaces and a closed end of the solid electrolyte are exposed to exhaust gas. On the other hand, a housing for housing the inside thereof in a manner airtightly isolated from exhaust gas, and a first metal cover which is attached to the housing by surrounding the open end side of the solid electrolyte and has a vent hole on the electrode terminal side are provided. In the oxygen sensor having, inside the metal cover, a filter that closes the vent hole, and a first elastic member that is overlaid on the filter and has a concave groove and a plurality of openings provided in the groove, And a second elastic member that presses the elastic member.
（作用） 上記フィルターによって通気孔を水密性および通気性を
有して閉塞するとともに、第２の金属製カバーと弾性部
材とにより、フィルターが容易に離脱することがないよ
う保持することができる。(Function) The vent hole is watertightly and airtightly closed by the filter, and the filter can be held by the second metal cover and the elastic member so as not to easily come off.
また、フィルターの装着部位の制約を受けることなく、
リード線の挿通部位を回避して設けることが可能であ
る。In addition, without being restricted by the mounting site of the filter,
The lead wire can be provided while avoiding the insertion portion.
（実施例） 以下、図面に基づいて、本考案の実施例を説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図において、有底筒状の固体電解質（１）は、被測
定ガスに対して、その筒内が気密に隔離されるように、
ハウジング（２）内に金属製パッキング（10）を用いて
収納されている。固体電解質（１）の閉鎖端側の外周部
には、測定ガスが直接固体電解質（１）に当らないよう
にするための金属製保護カバー（９）がハウジング
（２）の底面に固着されている。In FIG. 1, the bottomed cylindrical solid electrolyte (1) is so constructed that the inside of the cylinder is airtightly isolated from the gas to be measured.
It is housed in the housing (2) using a metal packing (10). A metal protective cover (9) for preventing the measurement gas from directly contacting the solid electrolyte (1) is fixed to the outer circumference of the solid electrolyte (1) on the bottom surface of the housing (2). There is.
一方、固体電解質（１）の解放端側には、該固体電解質
（１）の内周側の基準電極と接触する電極端子（４）、
該電極端子（４）を押圧する電気絶縁部材（11）が順次
重層されている。On the other hand, on the open end side of the solid electrolyte (1), an electrode terminal (4) in contact with the reference electrode on the inner peripheral side of the solid electrolyte (1),
Electrical insulating members (11) for pressing the electrode terminals (4) are sequentially laminated.
第２の弾性部材（12）は、皿バネ部材等によって構成さ
れ、後記するフィルター（６）および該フィルターに重
層され開口部（17）を有する第１の弾性部材（７）とを
押圧するものである。The second elastic member (12) is composed of a disc spring member or the like, and presses the filter (6) described later and the first elastic member (7) that is layered on the filter and has the opening (17). Is.
さらに、これら電極端子（４）等を圍繞するように、第
１の金属製カバー（３）が前記ハウジング（２）の上端
の外周部に溶接等の手段により固着されている。Further, a first metal cover (3) is fixed to the outer peripheral portion of the upper end of the housing (2) by means of welding or the like so as to surround the electrode terminals (4) and the like.
そして、該第１の金属製カバー（３）の下側に設けられ
るフィルター（６）が当接する箇所には、通気孔（５）
が設けられている。固体電解質（１）の筒内には、該固
体電解質（１）を加熱するためのヒータ（13）が挿入さ
れており、該ヒータ（13）への通電用の電極端子（14）
が前記電極端子（４）と共に、前記通気孔（５）の方向
に延在している。The ventilation hole (5) is provided at the position where the filter (6) provided on the lower side of the first metallic cover (3) comes into contact.
Is provided. A heater (13) for heating the solid electrolyte (1) is inserted in the cylinder of the solid electrolyte (1), and an electrode terminal (14) for energizing the heater (13) is inserted.
Extend in the direction of the vent hole (5) together with the electrode terminal (4).
また、前記第１の金属製カバー（３）は、通気孔（５）
からさらに上部へ延在され、前記電極端子（４）および
ヒータ用電極端子（14）を固着したゴム栓（15）の外周
部を水密に固定せしめている。The first metal cover (3) has a vent hole (5).
From above to the upper part, and the outer peripheral portion of the rubber plug (15) to which the electrode terminal (4) and the heater electrode terminal (14) are fixed is watertightly fixed.
通気孔（５）は、第１の金属製カバー（３）の内周側か
ら、フィルター（６）によって閉塞されている。フィル
ター（６）は、更に第１の弾性部材（７）を介して、第
２の弾性部材（12）によって第１の金属製カバー（３）
の内周部に圧着されている。The ventilation hole (5) is closed by a filter (6) from the inner peripheral side of the first metal cover (3). The filter (6) further includes the first elastic member (7) and the second elastic member (12) to form the first metal cover (3).
It is crimped to the inner circumference of the.
第１の弾性部材（７）には、前記通気性のフィルター
（６）を通って空気が固体電解質（１）の基準電極へ流
通するために、通気性を持たせる必要があり、このため
には、第２図に示すように、環状の弾性部材の中央部に
凹状の溝（16）を備え、該溝（１６）に複数の開口部
（17）を備えていることが好ましい。この理由は、この
ように構成された弾性部材（７）が第２の金属製カバー
（８）によってどのような位置において押圧されても、
空気流通が開口部（16）によって達成されるからであ
る。The first elastic member (7) needs to be air permeable so that air can pass through the air permeable filter (6) to the reference electrode of the solid electrolyte (1). As shown in FIG. 2, it is preferable that the annular elastic member is provided with a concave groove (16) at the center thereof and the groove (16) is provided with a plurality of openings (17). The reason for this is that no matter what position the elastic member (7) configured in this way is pressed by the second metal cover (8),
This is because air circulation is achieved by the opening (16).
第２の弾性部材（12）は、図示するように、電気絶縁部
材（11）の肩部に支承され、基準電極を電極端子（４）
が押圧されるように、保持されることが好ましいが、他
の保持手段、例えば、ハウジング（２）あるいは第１の
金属製カバー（３）の内周側に保持部材によってなされ
てもよい。As shown in the figure, the second elastic member (12) is supported on the shoulder portion of the electric insulating member (11) and serves as a reference electrode for the electrode terminal (4).
Is preferably held so as to be pressed, but other holding means, for example, a holding member may be provided on the inner peripheral side of the housing (2) or the first metal cover (3).
通気孔（５）の外側、即ち第１の金属製カバー（３）の
外周側に、通気孔（５）を覆うように第２の金属製カバ
ー（８）が、第１の金属製カバー（３）のゴム栓（15）
の圧着部付近で固着されるかあるいは電気絶縁部材（1
1）を収容する部分に相当する第１の金属製カバー
（３）の位置において固着されている。A second metal cover (8) is provided outside the ventilation hole (5), that is, on the outer peripheral side of the first metal cover (3) so as to cover the ventilation hole (5). 3) Rubber stopper (15)
Is fixed near the crimping part of the
It is fixed at the position of the first metal cover (3) corresponding to the portion for housing 1).
フィルター（６）は、通気性があるが水密性を有する材
質で、耐熱性のものが選ばれる必要がある。例えば、特
開昭５３−７０４９３号に開示されているテフロン（登
録商標名、ポリテトラフルオロエチレン）等が用いられ
るが、圧力差が0.5kg／cm2、厚さ0.5mmで、空気透過率
が１〜10,000cc／sec．cm2のものが好ましい。The filter (6) is made of a material having air permeability but water tightness, and it is necessary to select a heat resistant material. For example, Teflon (registered trademark, polytetrafluoroethylene) disclosed in JP-A-53-70493 is used, but the pressure difference is 0.5 kg / cm 2 , the thickness is 0.5 mm, and the air permeability is 1 to 10,000 cc / sec. cm 2 is preferred.
第２の金属製カバー（８）は、第１の金属製カバー
（３）に固定されるのであるが、固体電解質（１）の基
準電極が大気圧と同等に維持されるためには、固定は気
密にされてはならない。このため、第２の金属製カバー
（８）が第１の金属製カバー（３）に固着される場合、
第１の金属製カバー（３）のゴム栓（15）相当部分ある
いは電気絶縁部材（11）相当部分の少なくとも一方は、
かしめ等の方法によって、水密になる程度の非気密性に
固定されればよい。The second metal cover (8) is fixed to the first metal cover (3), but in order to maintain the reference electrode of the solid electrolyte (1) at atmospheric pressure, it is fixed. Must not be made airtight. Therefore, when the second metal cover (8) is fixed to the first metal cover (3),
At least one of the portion of the first metal cover (3) corresponding to the rubber plug (15) or the portion corresponding to the electric insulating member (11) is
It may be fixed so as not to be watertight by a method such as caulking.
第２の金属製カバー（８）は、酸素センサーが内燃機関
に固体電解質（１）の測定電極側が上向き、即ち地上と
は反対方向に装着される場合には、第１の金属製カバー
（３）の電気絶縁部材（11）相当部分に、溶接等の手段
により気密に封着されていることが好ましい。同様に、
測定電極側が下向き、即ちゴム栓（15）側が上部に装着
される場合には、第２の金属製カバー（８）が第１の金
属製カバー（３）のゴム栓（15）部分相当部分に、溶接
等の手段により気密に封着されていることが好ましい。The second metal cover (8) is provided with the first metal cover (3) when the oxygen sensor is mounted on the internal combustion engine with the measurement electrode side of the solid electrolyte (1) facing upward, that is, in the direction opposite to the ground. It is preferable that the part corresponding to the electric insulating member (11) is airtightly sealed by means such as welding. Similarly,
When the measurement electrode side is facing downward, that is, when the rubber plug (15) side is mounted on the upper side, the second metal cover (8) becomes a portion corresponding to the rubber plug (15) portion of the first metal cover (3). It is preferable that they are hermetically sealed by means such as welding.
なお、以上の説明は、固体電解質が有底円筒状であり、
通気孔が測定電極に対向する位置に第２の金属製カバー
が設けられている場合であるが、本考案は、これらの構
成に限定されるものではなく、例えば、平板状の有底の
固体電解質を第１の金属製カバー（３）内に封入した酸
素センサーであって、固体電解質の軸方向と平行な第１
の金属製カバー外周面上に、通気孔（５）が設けられた
酸素センサーにも適用できることは、説明するまでもな
く明らかである。In the above description, the solid electrolyte has a bottomed cylindrical shape,
This is the case where the second metal cover is provided at the position where the vent hole faces the measurement electrode, but the present invention is not limited to these configurations, and for example, a flat plate-shaped bottomed solid. An oxygen sensor having an electrolyte enclosed in a first metal cover (3), the first oxygen sensor being parallel to the axial direction of the solid electrolyte.
Needless to say, it can be applied to the oxygen sensor having the vent hole (5) on the outer peripheral surface of the metal cover.
（考案の効果） 以上の説明から明らかなように、本考案の酸素センサー
は、固体電解質の基準電極面が大気と通気性を有し水密
性のフィルターを以て、金属製カバーに設けられた通気
孔を閉塞すると共に、フィルターは、弾性部材によって
押圧されているので、酸素センサーが高温で作動してい
るときあるいは作動中に、泥水等が飛散して酸素センサ
ーの外表面に付着し、酸素センサーが冷却されて基準電
極面が大気圧より減圧されても、水分が侵入することは
なく、しかもフィルターと金属製カバーとの熱膨張率差
によりフィルターが通気孔から外れることもない効果を
を有する。また、リード線の挿通部位を回避して設ける
ことが可能である。(Effect of the Invention) As is apparent from the above description, the oxygen sensor of the present invention has a solid electrolyte reference electrode surface that is permeable to the atmosphere and has a watertight filter, and a ventilation hole provided in a metal cover. Since the filter is pressed by the elastic member, muddy water and the like are scattered and adhere to the outer surface of the oxygen sensor when the oxygen sensor is operating at high temperature or while the filter is blocked. Even if the reference electrode surface is cooled to a pressure lower than the atmospheric pressure, moisture does not enter, and the filter does not come off from the vent hole due to the difference in coefficient of thermal expansion between the filter and the metal cover. Further, it is possible to provide the lead wire while avoiding the insertion portion.
第１図は本考案の一実施例を示す一部切り欠き断面図、 第２図は同実施例に用いられる弾性部材の平面図及びＡ
−Ａ線の断面図である。 １……固体電解質、２……ハウジング ３……第１の金属製カバー ４……電極端子、５……通気孔 ６……フィルター、７……第１の弾性部材 ８……金属製カバー、９……金属製保護カバー 10……金属製パッキング、11……電気絶縁部材 12……第２の弾性部材、13……ヒータ 14……ヒータ用電極端子 15……ゴム栓、16……第２の弾性部材の溝 17……第２の弾性部材の開口部FIG. 1 is a partially cutaway sectional view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of an elastic member used in the embodiment, and FIG.
It is a sectional view taken along the line A. 1 ... Solid electrolyte, 2 ... Housing 3 ... First metal cover 4 ... Electrode terminal, 5 ... Vent hole 6 ... Filter, 7 ... First elastic member 8 ... Metal cover, 9 …… Metal protective cover 10 …… Metal packing, 11 …… Electrical insulation member 12 …… Second elastic member, 13 …… Heater 14 …… Heater electrode terminal 15 …… Rubber plug, 16 …… Second Groove of second elastic member 17 ... Opening of second elastic member
Claims (1)
（１）と、該固体電解質の閉鎖端を排気ガスに曝す一
方、その内部を排気ガスより気密に隔離して収納するハ
ウジング（２）と、前記固体電解質の開放端側を圍繞し
該ハウジングに装着されかつ電極端子（４）側に通気孔
（５）を有する第１の金属製カバー（３）とを有する酸
素センサーにおいて、 前記金属製カバー（３）の内側に、前記通気孔（５）を
閉塞するフィルター（６）と、該フィルターに重層さ
れ、凹状の溝（１６）およびこの溝（１６）に設けた複
数の開口部（１７）を有する第１の弾性部材（７）と、
該弾性部材を押圧する第２の弾性部材（１２）とを備え
ていることを特徴とする酸素センサー。1. A bottomed solid electrolyte (1) having electrodes on its inner and outer surfaces, and a housing for exposing the closed end of the solid electrolyte to exhaust gas while enclosing the interior thereof in an airtight manner isolated from the exhaust gas ( An oxygen sensor having 2) and a first metal cover (3) that is attached to the housing by surrounding the open end side of the solid electrolyte and has a vent hole (5) on the electrode terminal (4) side, Inside the metal cover (3), a filter (6) for closing the ventilation hole (5), a concave groove (16) overlaid on the filter, and a plurality of openings formed in the groove (16). A first elastic member (7) having a portion (17);
An oxygen sensor, comprising: a second elastic member (12) for pressing the elastic member.
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| JP (1) | JPH0631419Y2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4565760B2 (en) * | 2001-03-23 | 2010-10-20 | 日本特殊陶業株式会社 | Sensor having ventilation structure |
| JP4559654B2 (en) * | 2001-03-28 | 2010-10-13 | 日本特殊陶業株式会社 | Sensor having ventilation structure |
| JP4587611B2 (en) * | 2001-07-23 | 2010-11-24 | 日本特殊陶業株式会社 | Gas sensor |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS559445U (en) * | 1978-07-05 | 1980-01-22 |
-
1985
- 1985-09-02 JP JP1985133046U patent/JPH0631419Y2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6242066U (en) | 1987-03-13 |
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