JPS6394143A

JPS6394143A - 検出素子の組み付け構造

Info

Publication number: JPS6394143A
Application number: JP23964486A
Authority: JP
Inventors: Akio Takami; 高見　昭雄; Nobuo Kawai; 伸夫川合; Toshitaka Matsuura; 松浦　利孝; Yoshiaki Kuroki; 義昭黒木
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1986-10-08
Filing date: 1986-10-08
Publication date: 1988-04-25
Anticipated expiration: 2010-08-23
Also published as: JPH0778476B2

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、検出素子の主体金具への組み付け構造に関す
るものである。

［従来の技術］近年、公害防止、省エネルギー、工程の細かい管理等を
目的として種々のセンサーが使用される。

このセンサーのひとつとして、筒状あるいは板状のセラ
ミックからなる検出素子を筒状の主体金具に組み付けた
ものがある。

この組み付け方法として、検出素子を主体金具に挿入し
た後、耐熱セメントを用いて所定位置に固着する構造が
用いられていた。しかし、この構造には次のような問題
がある。

（１）検出素子を主体金具内の所定通りの位置に正確に
挿入して保持し、耐熱セメントを検出素子と主体金具と
の間に均一に注入することが容易ではない。

（２）上記注入した耐熱セメントが硬化するまで、検出
素子と主体金具との相対位置を一時的に固定しておかな
ければならない煩わしさがある。

（３）耐熱セメントが頭部側開口より注入されることか
ら、必然的に検出素子の頭部側端部や電極線にまで付着
し、後工程で気密封止を目的としたガラスを充填すべき
空間が狭く限定され、完全な気密封止を期待することが
出来ない。

この様な問題点を解決するために、石綿、ガラスファイ
バー等からなるスペーサを用いて検出素子の位置を支持
する方法がある。

即ち、先ず主体金具に、石綿、ガラスファイバー等から
なるスペーサを取り付けた検出素子を挿入し、該主体金
具と該検出素子との間隙にタルク等を充填材として充填
し、その後詰充填材を固定するリングあるいはガラスを
主体金具に挿入あるいは注入する方法である。

［発明が解決しようとする問題点］しかし、上述の方法は次のような問題点を有している。

（１）石綿、セラミックファイバー等からなるスペーサ
は、主体金具内壁とスペーサとの間の摩擦力、およびス
ペーサと検出素子との間の摩擦力によって検出素子を主
体金具内に支持する。しかし、弾力性が少ないために検
出素子を押し付ける力が弱く、充填材の充填等の工程で
検出素子の位置がずれる場合がある。

（２）弾力性に欠けるために、スペーサ内に間隙が多数
残り充填粉末がスペーサからこぼれることがある。

（３）充填材の充填量が多すぎると、充填時の圧力が無
理な力となって検出素子に加わり、検出素子が破損する
場合がある。逆に、充填材の充填量が少な過ぎると、検
出素子に十分な圧力が加わらず、検出素子が使用中に動
く場合がある。

［問題点を解決するための手段〕本発明は上記問題点を解決するために次の手段を採用し
た。

即ち、本発明の要旨は、周囲環境の状態を検出する検出素子と、該検出素子を格
納する主体金具と、上記主体金具内で上記検出素子を支持するスペーサと、上記主体金具内に上記検出素子を保持するように充填さ
れると共に、上記スペーサによって封じられた充填材と
、を備え。

上記スペーサが耐熱金属繊維あるいは多孔性金属からな
り、かつ上記検出素子が該スペーサの弾性圧縮により支
持されることを特徴とする検出素子の組み付け構造にあ
る。

ここで検出素子としてはＺｒ０ｚのように固体イオン伝
導体やＴ　ｉ　Ｏ２のように周囲雰囲気によって抵抗率
が変化する材料を用いたガス検出素子あるいはサーミス
タのような温度検出素子を用いることが出来る。

充填材としてはタルク等のセラミック粉末、ガラス繊維
などのセラミック製繊維を用いることが出来る。

スペーサを構成する耐熱金属繊維としては、直径が０．
　００１〜０．　２ＣＩＩｌａ程度のステンレス、タン
グステン、モリブデン等からなる金属繊維を使用できる
。また、多孔性金属としては、上記金属の成形時に発泡
させた気孔率が１５〜８０％程度の発泡金属等が使用で
きる。又、スペーサの弾性変形能は耐熱金属繊維、多孔
性金属の何れの場合も従来のセラミック繊維に比べ非常
に大きい。

［作用］上記スペーサは、耐熱金属繊維あるいは多孔性金属から
なるために、弾力性が大きい、したがって、検出素子は
、主体金具内壁にスペーサにより強く保持されている。

その結果、検出素子は強い力て、主（４Ｃ金具内の所定
位置に支持される。

また、上記スペーサは弾力性に優れるため、上方より押
し込めることにより、容易に圧縮されて変形して間隙が
ほとんどなくなるとともに、その弾性力で基板や金具に
食いつくため、充填粉末がスペーサからこぼれることは
ない。

［実施例］本発明の一実施例について図面を参照しつつ説明する。

尚、説明上各図の縮尺が異なる。

本実施例は板状の酸素検出素子１０を用いた酸素センサ
Ｓに本発明を適用したものであって、第１図は酸素セン
サＳの部分破断斜視図である。尚、説明上酸素検出素子
１０は破断せずに描いである。

ステンレス（ＳＯＳ４３０）製の主体金具１２は後述す
る酸素検出素子１０を固定すると共に本センサを内燃機
関に取り付けるために筒状に形成されている。この主体
金具１２の外周には内燃機関取り付け用のネジ部１２ａ
が刻設されている。

プロテクタ１４は主体金具１２の内燃機関側先端部に取
り付けられ、酸素検出索子１０を保護する。内筒１６と
外筒１８は主体金具１２に取り付けられて、酸素検出素
子１０、そのピン端子１０ａ、１０ｂ、１０ｃおよび該
ピン端子に接続されたリード線２０ａ、２０ｂ、２０ｃ
を保護する。

酸素検出素子１０はスペーサ２２、充填粉末２４及びガ
ラスシール２６を介して主体金具１２及び内筒１６に把
持されている。外筒１８に把持され、かつシリコンゴム
からなるシール材２８はリード線２０ａ、２０ｂ、２０
ｃと、ガラスシール２６より突出された酸素検出素子１
０からの端子１０ａ、１０ｂ、１０ｃとを絶縁保護する
ためのものである。尚、スペーサ２２の詳細については
後述する。

ここで充填粉末２４はアルミナ、ジルコニア、ムライト
、シリカ、タルク等の多孔質セラミック粉末からなる。

ガラスシール２６はガラスからなり、検出ガスのもれを
防止すると共に酸素検出素子１０の端子１０ａ、１０ｂ
、１０ｃを保護する。

上記リード線２０ａ、２０ｂ、２０ｃと端子１０ａ、１
０ｂ、１０ｃとの接続は、次のようにして行われる。

先ず、予め外筒１８内にシール材２８及びり一ド１１２
０　ａ、２０ｂ、２０ｃを納めると共に、各リード線２
０ａ、２０ｂ、２０ｃの先端に加締め金具を接続し、そ
の後、加締め金具を端子１０ａ、１０ｂ、１０ｃと加締
めまたは溶接によって接続する。

上述した酸素検出素子１０の一例を第２図の部分破断し
た斜視図により説明する。

この酸素検出素子１０は、惑ガス層として、周囲雰囲気
中の酸素ガス分圧に応じて導電率の変化するチタニアを
用いている。

上記酸素検出素子１０は、セラミック基板４２と、この
セラミック基板４２上に形成され、かつ、端子４３ａ、
４３ｂ、４３ｅで白金リード＆１４４ａ、４４ｂ、４４
ｅに接続された検出用電極４６ａ、４６ｂおよび熱抵抗
電極４６ｅ等の電極パターン４６と、上記セラミック基
板４２上および電極パターン４６上に積層してセラミッ
ク基板４２と一体化され、かつ、窓部４８ａを有するセ
ラミック積層板４８と、上記セラミック積層板４８の窓
部４８ａに、検出用電極パターン４６ａ、４６ｂを覆う
ように充填され、かつ、チタニアからなる感ガス泪５０
と、感ガスＪｌ！５０上に積層されたＡｌ２Ｏ３からな
るコート層５２と、から構成されている。また、上記白
金リード線４４ａ、４４ｂ、４４ｅは各々前述のピン端
子１０ａ、１０ｂ、１０Ｃに接続される。

酸素検出素子１０の主体金具１２への組み付けを、第３
図の断面図により説明する。

先ず、中央部に検出素子１０が遊嵌する孔を有し、かつ
主体金具１２の内径より若干小さい外径を有するワッシ
ャー６０を検出素子１０の端子側から挿入する。続いて
、中央部に検出素子１０の外周より若干小さい内径を有
する孔を有しかつ主体金具１２の内径より若干大きい外
径を有する綿状ステンレス繊維からなるスペーサ２２を
検出素子１０の端子側から、検出素子１０の外周に嵌め
る。スペーサ２２は弾力性があるので検出素子１０をし
っかりと把持する。

ついで、検出素子１０に遊嵌したワッシャー６０が主体
金具１２の内面に設けられた段部６２と係合するよう検
出素子１０を主体金具１２のネジ部１２ａとは反対側か
ら挿入する（第１図参照）。

その後、主体金具１２の上部から圧縮力を加えスペーサ
２２を検出素子１０と主体金具１２内面との間にしっか
りと充填する。すると、スペーサ２２は永久変形をしな
がら、その内部の間隙を埋め、且つスペーサ２２の弾性
で検出素子１０を主体金具１２内に保持する。

さらに、セラミック製粉末からなる充填材２４を同方向
から適量挿入して、検出素子１０を主体金具１２内に固
定する。

上記の如く、検出素子１０を主体金具１２に組み付ける
と、綿状ステンレス繊維からなるスペーサ２２の大きい
弾力性により、検出素子１０は主体金具１２内に強く保
持される。そのため、充填材２４の充填工程で検出素子
１０の位置がずれることはない。

また、充填材２４の充填圧力によって、スペーサ２２内
の間隙がほとんどなくなり、充填材２４がスペーサ２２
からこぼれることはない。

さらに、スペーサ２２の弾力性のために、充填材２４の
充填量が多少変動しても、検出素子１０に加わる力は適
当となる。

本発明の他の実施例を第４図の断面図に示す。

本実施例は、上記実施例のワッシャー６０と主体金具１
２内面の段部６２とに代えて、主体金具１２内面に突出
部６５を設け、この突出部６５によってスペーサ２２を
支持する。この様にすると、上記実施例の効果とともに
、使用部品点数の減少による省資源、工程数の低減とい
う効果がある。

又、突出部６５先端を図に示す如く、テーパ面とすると
、主体金具１２に検出素子１０を挿入した際に、スペー
サ２２はテーパ面先端部と検出素子１０との間に食い込
み、強い圧縮力を受ける。

その結果、スペーサ２２は検出素子１０をより強固に保
持するので好ましい。

［発明の効果］本発明は、上記のような構成を採ることによって、次の
ような効果を有する。

（１）スペーサは、弾力性が大きいので、主体金具内壁
と検出素子とは共にスペーサの大きい弾力により押し付
けられる。そのため、検出素子を支持する力が強く、充
填材の充填工程で検出素子の位置がずれることはない。

（２）充填粉末の充填圧力によって、スペーサの間隙が
ほとんどなくなり、充填粉末がスペーサからこぼれるこ
とはない。

（３）スペーサの弾力性のために、充填材の充填量が多
少変動しても、検出素子に加わる力は適当となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の部分破断斜視図、第２図は
それに用いる酸素検出素子の一例を示す部分破断した斜
視図、第３図は本発明の一実施例における酸素検出素子の組み
付けを説明する断面図、第４図は本発明の他の実施例における酸素検出素子の組
み付けを説明する断面図である。１０・・・酸素検出素子、１２・・・主体金具、　　１４・・・プロテクタ１６・
・・内筒、　　　　１８・・・外筒２０ａ、　２０ｂ、
２０ｃ・　・　・リード線２２・・・スペーサ、　　２
４・・・充填粉末２６・・・ガラスシール

Claims

【特許請求の範囲】１　周囲環境の状態を検出する検出素子と、該検出素子
を格納する主体金具と、上記主体金具内で上記検出素子を支持するスペーサと、上記主体金具内に上記検出素子を保持するように充填さ
れると共に、上記スペーサによって封じられた充填材と
、を備え、上記スペーサが耐熱金属繊維あるいは多孔性金属からな
り、かつ上記検出素子が該スペーサの弾性圧縮により支
持されることを特徴とする検出素子の組み付け構造。