JPS633251A - 酸素センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、酸素センサ、特に車両の排ガス系に配備され
る酸素センサ（以下、車両用酸素センサという。）に関
するｇ （従来技術および問題点） 車両用酸素センサには２袋状の固体電解質素子を何し、
該素子の内外面に一対の電極を備え、内面側の電極（基
準電極）を基準酸素ガスに、外面側の電極（測定電極）
を測定酸素ガスに接触させ、素子内外面の酸素濃度差に
対応して両電極間に電位差を生ぜしめ、かかる電位差に
基づく信号を制御回路に出力し、酸素濃度を検知するよ
うにしたものがある。

そして、かかる車両用酸素センサは、そのハウジングが
排ガス系のマニホールドに取付けられ。

−方の電Ｎ１ｐ（通常は基準電極）を制御回路に導通す
る一方、他方の電極（通常は測定電極）をハウジングし
たがって排ガス系を通じてアースしていた（たとえば、
特公昭５９−４１９５２）。

しかしながら、この種の酸素センサにあっては、出力が
微弱であることからエンジン系の若干のノイズ、たとえ
ば点火プラグによるノイズまたはアース電流の電位差に
よるノイズによっても影響を受けてしまい、正確な検知
が困難である。といった問題を何する。

そのため、酸素センサの出力に関与したノイズを電気的
に低減するノイズフィルタを制御回路に内蔵する試みも
考えられるか、装置が複雑化し。

コスト高になるほか、ノイズの完全な除去は困難・であ
る。

（問題点の解決手段） 本発明の目的は、かかる従来技術の問題点に鑑み、エン
ジン系のノイズによって酸素センサの出力が影響される
ことを極力抑止し、車両用酸素センサによる正確な酸素
濃度の検知を可能にすることにある。

本発明の酸素センサは、先端部が検出部とされ、後端部
が出力取出部とされた袋状の固体電解質素子と、該検出
部において該素子の内外面に儒えられた一対の電極と、
該素子および該電極を収容するハウジングと、からなり
；前記素子の外面に備えられ、先端が該外面に備えられ
た前記電極の後端に接続されるとともに後端か前記出力
取出部に至り、該出力取出部において該素子の周回り方
向に沿った環状部として形成される第一り−ド；前記素
子の外面に積層され、前記ハウシングとの係合部位を少
なくとも含む位置において前記第一リードを被覆する絶
縁層、および前記素子の後方における前記ハウジング内
に軸方向に伸ばして配備され２弾性環状体とされた先端
か前記出力取出部において該素子の外面に嵌合して前記
第一リードの環状部に接続される第二リード：を有する
ことを特徴とする。

（勇施態様） （１）前記出力取出部は小径部とされていることが好ま
しい。

（２）前記第一リードとしては、素子外面の先後方向に
沿って帯状に延び、後端（出力取出部に位置する）か環
状とされたものが好ましい。また、前記第二リードとし
ては、素子の後方において帯状に伸び、先端（出力取出
部に位置して、第一り一部との接続に供される部分）が
前記弾性環状体とされ、後端（後記外部リードとの接続
に供される部分）が筒状体とされたものが好ましい。こ
の場合、環状体については、素子の周回り方向に沿って
少なくとも１７３以上に形成された割欠き環状体にする
とよい。これらリード（第一および第二リード）の材料
としては、貴金属たとえば白金（Ｐｔ）が４（げられる
。

（３）前記弾性環状体としては、その内面に径方向内方
へ突出する突起部を有することが好ましい。

また、バネ性環状体であることが好ましい。

（４）前記絶縁層としては、第一リードの先端（外側電
極との接続に供される部分）および後端（素子の出力取
出部に位置して、前記第二リードとの接続に供される部
分）を除き、該第−リードを被覆したものが好ましい。

絶縁層の材木゛１としては、セラミック、ガラスまたは
セメントが挙げられる。

（作　用） こうした構成とすることにより、固体電解質素子の内外
面の酸素濃度差に基づく電極からの信号をハウジングを
介することなく、リードを通じてハウジング外に出力（
アース）することができる。

（実施例） 以下１本発明の実施例を図面に拭づいて説明する。

第１図〜第６図において、１は酸素センサてあり、この
酸素センサ１は、車両のエンジン系のｖｌ：ガスマニホ
ールド２に取付けられ、その信号が制御回路３に出力さ
れるものである。

前記酸素センサ１は、大略、酸素ガス濃度に応じて分圧
差を生ずる袋状の固体電解質素子４と。

素子４に基づく信号を前記制御回路３に出力するり−ド
素５と、素子４およびリード索５（の−部）を包囲する
ハウジング６とからｔｌが成されている。

前記素子４は、その先端部が検出部４ａとされ、その外
側には排ガスＡが、その内側には基やガスＢがそれぞれ
存在し、排ガスＡと、２！準ガスＢとによって酸素濃度
差を生じ得るようになっている。また、その後端部は出
力取出部４ｂ（ここでは、小径部とされている。）とさ
れ、素子４からの信号はこの出力取出部４ｂより前記制
御回路３へ伝送される。なお、４ｃは素子４の先後方向
中間部位において外方に突出形成された鍔部である。

この素子４には、検出部４ａの周囲り方向全域において
、その内面に多孔性基４電極７．その外面に多孔性測定
電極７°が備えられ、前記酸素ｌ農度差に基づいて電位
差を生じるようになっている。

前記リード素５は、素子リード８，８°、外部リード９
，９°および中間リード１０．　　ｔｏｏからなる。素
子リード８，８°は、素子４の内外面に備えられるもの
であり、その先端が各電極７，７゜の後端に接続されて
素子４形状に沿って後方へ延び、出力取出部４ｂに至っ
ている。この素子り一部８°は出力取出部４ｂにおいて
周回り方向に沿って環状部８°ａとして形成される以外
、：１″Ｉ状に形成されている。−方、外部リード９，
９゛は。

前記制御回路３から伸び、前記ハウジング６の後端部に
挿入されている。中間リード１０．１０　　は。

ハウジング６内において前記素子４の出力取出部４ｂと
外部リード９，９°の挿入端部との間に配設され、素子
４に係る一対の電極７，７°と１しり御回路３に係る一
対の外部リード９，９　とを接続している。この中間リ
ードｔｏ、　１０’は、その先端部がバネ外側欠き環状
体１０ａ　、　ＩＯ’ａとされ、素子４の出力取出部４
ｂ（素子リード８，８°が’ｔ４　（Ｅしている。）に
おいて、環状体１０ａが素子４内面に嵌挿されるととも
に、環状体１０゛ａが素子４外面に嵌合されることによ
り、電極７，７°と中間リード１０．１０°とが素子リ
ード８，８°を介して接続されている。環状体１０ａの
径は素子４内径に、環状体１０°ａの径は素子４外径に
それぞれ対応させている。ここでは、環状体１０ａの外
面側には径方向外方へ突出した複数の突起部１０ａ−１
・・・が形成され、また環状体１０’ａの内面側には径
方向内方へ突出した複数の突起部１０°ａ−１・・・が
形成されており、これによって素子リード８，８°と中
間リード１０．　　ｔｏ’　との接続をより確実にして
いる。

−方、中間リード１０．１０’の後端部は割欠き筒状体
１０ｂ、　ｌＯ’ｂとされ、この筒状体１０ｂ、　１０
°ｂが外部リード９．９゛の挿入端部にそれぞれ嵌合さ
れることにより、制御回路３と中間リード１０．１０’
とが外部リード９，９°を介して接続されている。そし
て、制御回路３において、　ｉＱＩ定７ｕ極７゛に係る
出力がアースされる。

ここで、前記素子４の外面側においては、測定電極７°
を被覆して多孔性保護層１１が積層されるとともに、素
子リード８°　（ただし、中間リード１０゛　との接続
に供される環状部８°ａを除く。）を被覆して絶縁層１
２が積層されている。なお、測定電極７′および保護層
１１が多孔性であることから、排ガスＡの素子４への接
触か確保されている。

前記ハウジング６は、前記マニホールド２に固定される
取付金具１３を有し、この取付金具１３の先方には素子
４の検出部４ａの熱劣化を防止する保護キャップ１４が
配設される一方、後方には前記中間リード１０．１０°
および外部リード９，９′の一部（挿入端部）を包囲し
て第一筒体１５および第二筒体１６が配設されている。

取付金具１３の内面側には段部１３ａが形成されており
、この段部１３ａに前記素子４の鍔部４ａの相当部位か
係合し、後方より封止体１７により押圧されることによ
り、素子４が所定１）Ｌ置に保持されている。取付金具
１３．筒体１５、　ＩＢと外面側の素子リード８°、中
間リード１０、１０°との間には先後方向に亘って適宜
に絶縁体１８．１８．１８が介装されている。

なお、　　１９はヒータ、そして２０は該ヒータに係る
リード素である。

次に、こうした構成の酸素センサについて、その作用を
述べる。

いま、酸素ガスの濃度差に基づく電位差が画電極７と７
°との間に発生したとする。すると、基準電極７からの
信号は、素子リード８．中間り一部１０および外部リー
ド９を介して、制御回路３に出力される。−方、測定電
極７°からの信号は２素子リード８°、中間リード１０
’および外部り一部９°を介して、制御回路３に出力さ
れ、アースされる。ここで、こうした信号の出力系は９
両電極７，７°のいずれに係るものについても、エンジ
ン系に導通し得るハウジング（すなわち取付金具１３．
保護キャップ１４および筒体１５．　１Ｂ）とは。

絶縁素（すなわち、絶縁層１２および絶縁体１８゜１８
、１８）によって絶縁されている。そのため、酸素セン
サ１からリード素５を経由して制御回路３に至る出力信
号が、エンジン系からのノイズによって殆んど影響を受
けない。

（他の実施例） （１）前記素子リード８°の環状部８°ａは、必ずしも
素子４の周回り方向全域に亘って存在する必要はなく１
周回り方向において部分的に存在しない区域があっても
よい。

（２）前記中間リード１０．　ｔｏ’のバネ性環状体１
０ａ、１０°ａは、その軸方向全域が内方または外方へ
湾曲したものであってもよい。

（３）前記固体電解質素子４は、その鍔部が後端部すな
わち出力取出部となるものであってもよい。

この場合、素子リード８゛は素子４後端面に延在させ９
面接触により出力取出を行なうようにするとよい。

（４）前記固体電解質素子４は、その外周面を軸方向全
域に亘って略平坦面としくこれにけって、測定電極７も
平坦状に形成し）、絶縁層１２によって取付金具１３に
係合する鍔部を形成してもよい。

（５）前記出力取出部４ｂは、これを小径部としなくて
もよい（第７図）。

（６）前記電極７．７　に係る信号は、エンジン系に直
結するハウジング６を通じてアースしない限り、いかな
る態様によってアースしてもよい。

たとえば、外部リード９°によってハウジング６外に出
力された（ｇ号を、制御回路３を経由することなくアー
スしてもよい。また、基準電極７に係る信号をアースし
てもよい。

（発明の効果） 以上の如く１本発明によれば、前述した従来技術の問題
点を解消して、酸素センサによる酸素濃度の検知精度を
向上させることができるという効果を奏する。

また、素子の出力取出部において第一リードか環状部と
され、第二リードが弾性環状体となっているので２弾性
環状体が環状部に押圧され２両リードの接続が確実であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は５本発明に係る酸素センサの取付位置・の−例
を示す一部断面図。 第２図は１本発明の一実施例の全体を示す一部断面図。 第３図は、前記実施例の固体電解質素子に係るリード状
態を示す斜視図。 第４図は、前記実施例に係る絶縁層のハウジングとの係
合部位を示す拡大断面図。 第５図は、前記実施例の中間リードを示す斜視図。 第６図は、前記実施例のバネ性環状体の拡大断面図、そ
して 第７図は９本発明の他の実施例の固体電解質素子に係る
リード状態を示す斜視図。 を表わす。 １・・・酸素センサ、　　　　４・・・固体電解質素子
。 ４ａ・・・検出部、　　　　　　４ｂ・・・出力取出部
。 ６・・ハウジング。 ７．７゛・・電極（基＄電極、δ１り定電極）。 ８゛−・第一リード（外面に備えられた素子リード）。 ８°ａ・・環状部、８’ａ−１・・突起部。 １０°・・・第二リード（測定電極に係る中間リード）
。 ｌＯｏａ・・・弾性環状体（バネ性環状体）。 １２・・・絶縁層。 出願人　　日本特殊陶業株式会ン土 代理人　　弁理士　加　藤　朝　道 （他１名） 第１図 ！ 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）先端部が検出部とされ、後端部が出力取出部とさ
   れた袋状の固体電解質素子と、該検出部において該素子
   の内外面に備えられた一対の電極と、該素子および該電
   極を収容するハウジングと、からなり、 前記素子の外面に備えられ、先端が該外面に備えられた
   前記電極の後端に接続されるとともに後端が前記出力取
   出部に至り、該出力取出部において該素子の周回り方向
   に沿った環状部として形成される第一リード、 前記素子の外面に積層され、前記ハウジングとの係合部
   位を少なくとも含む位置において前記第一リードを被覆
   する絶縁層、および 前記素子の後方における前記ハウジング内に軸方向に配
   備され、弾性環状体とされた先端が前記出力取出部にお
   いて該素子の外面に嵌合して前記第一リードの環状部に
   接続される第二リード、を有することを特徴とする酸素
   センサ。
2. （２）前記出力取出部が小径部とされている特許請求の
   範囲第１項記載の酸素センサ。
3. （３）前記弾性環状体が、その内面に径方向内方へ突出
   する突起部を有する特許請求の範囲第１項または第２項
   記載の酸素センサ。