JPH0631419Y2

JPH0631419Y2 - 酸素センサ−

Info

Publication number: JPH0631419Y2
Application number: JP1985133046U
Authority: JP
Inventors: 徳男大島; 隆生村瀬; 修一郎沖
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1985-09-02
Filing date: 1985-09-02
Publication date: 1994-08-22
Anticipated expiration: 2000-09-02
Also published as: JPS6242066U

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。

（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。

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。

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）。

（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。

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。

（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。

（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。

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。

（実施例）以下、図面に基づいて、本考案の実施例を説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

【図面の簡単な説明】

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

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】内外面に電極を有する有底状の固体電解質
（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。