CN105745532A - 气体传感器 - Google Patents

Abstract

一种气体传感器，端子配件(1)具备从气体传感器元件(3)的基端侧露出的绝热层形成用筒状部(15)、与固体电解质体(300)的垂直于长轴的平面部(34)抵接的元件侧抵接部(14)、与索环底面(40)抵接的基端侧抵接部(16)、与基准电极层(320)导通的导通部(12)、以及将信号线芯线(20)压接固定的压接部(10)，并设有将索环(4)与气体传感器元件(3)之间隔离且与通气孔(52)连通的绝热空间部(SP_TI)。

Description

气体传感器

技术领域

本发明涉及对被测定气体中的特定气体成分的浓度进行检测的气体传感器。

背景技术

以往，在汽车发动机等内燃机的燃烧排气流路上，配设对燃烧排气中所含的氧等特定气体成分的浓度进行检测的气体传感器，根据所检测的特定气体成分的浓度来进行空燃比控制及排气处理催化剂的温度控制等。

作为这样的气体传感器，具备由将氧化锆等具有氧离子传导性的固体电解质材料形成为有底筒状而成的固体电解质体、在其外周面侧与被测定气体接触的测定电极层、以及在其内周面侧与作为基准气体而导入的大气接触的基准电极层构成的所谓杯型的检测元件，检测因被测定气体中的氧浓度与基准气体中的氧浓度之差而在两个电极之间产生的电位差来测定被测定气体中的氧浓度的氧传感器、根据燃烧排气中的特定气体成分的浓度检测向内燃机导入的混合气的空燃比的空燃比传感器、用氢离子导电性固体电解质体检测被测定气体中的氨浓度的氨传感器等得到了广泛应用。

近年来，将这样的气体传感器还采用到自动二轮车用的发动机上。在自动二轮车发动机中，搭载气体传感器的空间有限，配设在作为被测定气体的燃烧排气的温度高的位置，不使用用于固体电解质体的活化的加热器，而设置成利用废热的构造，从而同时实现制造成本的削减和小型化。因此，自动二轮车用的气体传感器不仅置于比乘用车用的气体传感器严酷的冷热压力下，而且在来自外部的剧烈振动及淋水等苛刻的环境中使用，因此有进一步小型化并且提高抗振性及耐久性的高要求。

专利文献1公开了现有的气体传感器，其具备筒状的检测元件、保持检测元件的主体配件、与检测元件电连接的端子配件、从端子配件延伸而形成电流路径的引线、供引线插通的分离器、包围分离器的周围的内筒、配置在内筒的筒孔内而供引线插通的索环(grommet)、配置在内径的径向外侧的过滤器、以及与内筒之间夹设有过滤器的外筒，并具有分离器被检测元件与索环夹持的构造。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-104832号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在专利文献1的现有的气体传感器中，作为分离器，使用氧化铝等热导率较高的陶瓷绝缘体。因此，从设置在被置于几百℃以上的被测定气体中的气体传感器的前端处的检测部，将分离器作为导热体而将索环加热。特别是，在如专利文献1的气体传感器那样由检测元件和索环夹持分离器的构造中，索环的底面在大范围内与分离器接触，因此从分离器接收的热量增多，可能导致索环的热劣化。

若由于热劣化而导致索环失去弹性，则端子配件的保持力下降，在端子配件与检测元件之间产生间隙。在这种状态下，若施加来自外部的振动，则端子配件与检测元件之间的导通容易瞬间断开，会导致端子配件的导通可靠性下降。此外，在现有的气体传感器中，通过使分离器较长以加大与热源之间的距离，虽然能抑制索环的热劣化，但这成为阻碍气体传感器小型化的要因。

因此，鉴于该情况，本发明的目的在于，提供一种具有优异构造的气体传感器，能够实现小型化且抑制索环的热劣化，并且，即使面对来自外部的振动，端子配件与检测元件的导通可靠性也不受损。

用于解决课题的方案

本发明的气体传感器(8、8a～8i)至少具备端子配件(1、1a～1h)、信号线(2)、对被测定气体中的特定成分进行检测的气体传感器元件(3、3c、3d、3e)、索环(4)、壳体(5)及罩体(7)。上述气体传感器元件(3、3c、3d、3e)至少具备由有底筒状的固体电解质体(300)、测定电极层(310)及基准电极层(320)构成的检测部(30)，上述固体电解质体(300)对特定离子具有传导性，上述测定电极层(310)形成在该固体电解质体的外周表面(301)，与被测定气体(91)接触，上述基准电极层(320)形成在上述固体电解质体的内周表面(321、321c、321e)，与作为基准气体而导入的大气接触。上述信号线(2)连接该气体传感器元件与外部的连接。上述端子配件(1、1a～1h)连接上述气体传感器元件与上述信号线。上述罩体(7)收容上述气体传感器元件，将上述检测部配设并固定在被测定气体中。上述筒状的壳体(5)将上述气体传感器元件的基端侧和上述端子配件一起覆盖，且具备用于向内侧导入大气的通气孔(52)。上述索环(4)气密地密封该壳体的基端侧，且保持与上述端子配件连接的上述信号线。进而，在上述气体传感器(8、8a～8i)中，设置有防水过滤器(61)，该防水过滤器(61)与上述通气孔对置地设置，由允许气体透过而阻止液体透过的多孔质纤维构造体构成。这样，在检测被测定气体中的特定成分的上述气体传感器(8、8a～8i)中，其特征在于，上述端子配件具备：绝热层形成用筒状部(15、15b～15e)，形成为筒状，以规定的长度从上述气体传感器元件的基端侧露出；在该绝热层形成用筒状部的前端侧与上述固体电解质体的垂直于长轴的平面部(34、34e)抵接的元件侧抵接部(14、14c、14e)、或者与包含垂直成分的倾斜面(34d)抵接的元件侧倾斜抵接部(14d)；基端侧抵接部(16、16c、16e)，在上述绝热层形成用筒状部的基端侧与上述索环的底面(40)抵接；导通部(12、12b～12e、12h)，与上述基准电极层弹性抵接而实现导通；以及压接部(10、10g、10h)，将上述信号线的芯线(20)压接固定。进而，在上述气体传感器(8、8a～8i)中，设有将上述索环与上述气体传感器元件之间隔离且与上述通气孔连通的绝热空间部(SP_TI)。

发明效果

在本发明的气体传感器的构造中，通过上述绝热层形成用筒状部，在上述气体传感器元件与上述索环之间形成绝热空间部，在该绝热空间部内存在绝热性高的大气层，进而，该大气容易经由上述通气孔而与外部的大气交换。此外，即使是通过被测定气体(例如排出气体)的高温而使固体电解质体活化来检测特定气体成分的简易构造的气体传感器，也通过形成上述绝热空间部从而截断朝向上述索环底面的热传导，索环不会置于高温中。因此，不会如现有的气体传感器的构造那样产生氧化铝等热传导性高的绝缘体成为热媒而直接对索环的底面进行加热从而引起热劣化的问题。

此外，在本发明的气体传感器的构造中，上述绝热空间部还作为上述壳体与上述端子配件之间的电绝缘层发挥功能，因此可以不使用用于保持端子配件的绝缘体，即能够废弃该绝缘体，由此还能够减小气体传感器整体的体积。由于上述端子配件的上述绝热层形成用筒状部被上述气体传感器元件和上述索环弹性夹持，因此即使面对来自外部的振动，端子配件与检测元件的电导通性的可靠性也不会受损，能够提供电导通性优良的可靠性高的气体传感器。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的气体传感器8的整体概要的纵截面图。

图2中，(A)是表示图1的气体传感器8的主要部分即端子配件1的概要的立体图，(B)是图2(A)所示的端子配件1的半截面图，(C)是将图2(B)的沿着C-C、D-D、E-E的截面重合表示的截面图，(D)是表示图2(B)的沿着C-C、D-D、E-E的截面的变形例1a的截面图。

图3是用于说明图1所示的气体传感器8的效果的主要部分截面图。

图4中，(A)是表示本发明的第2实施方式的气体传感器8b的端子配件1b的概要的立体图，(B)是图4(A)所示的端子配件1b的半截面图，(C)是用于说明本发明的第2实施方式的气体传感器8b的效果的主要部分截面图。

图5中，(A)是表示本发明的第3实施方式的气体传感器8c中的端子配件1c的概要的立体图，(B)是图5(A)所示的端子配件1c的半截面图，(C)是表示端子配件1c与传感器元件3c的关系的主要部分放大截面图，(D)是用于说明本发明的第3实施方式的气体传感器8c的效果的主要部分截面图。

图6中，(A)是表示本发明的第4实施方式的气体传感器8d的端子配件1d的概要的立体图，(B)是图6(A)所示的端子配件1d的半截面图，(C)是表示端子配件1d与传感器元件3d的关系的主要部分放大截面图，(D)是用于说明本发明的第4实施方式的气体传感器8d的效果的主要部分截面图。

图7中，(A)是表示本发明的第5实施方式的气体传感器8e的端子配件1e的概要的立体图，(B)是图7(A)所示的端子配件1e的半截面图，(C)是表示端子配件1e与传感器元件3e的关系的主要部分放大截面图，(D)是用于说明本发明的第5实施方式的气体传感器8e的效果的主要部分截面图。

图8中，(A)是表示本发明的第6实施方式的气体传感器8f的端子配件1f的概要的立体图，(B)是图8(A)所示的端子配件1f的半截面图，(C)是用于说明本发明的第6实施方式的气体传感器8f的效果的主要部分截面图。

图9中，(A)是表示本发明的第7实施方式的气体传感器8g的端子配件1g的概要的立体图，(B)是图9(A)所示的端子配件1g的半截面图，(C)是用于说明本发明的第7实施方式的气体传感器8g的效果的主要部分截面图。

图10中，(A)是表示本发明的第8实施方式的气体传感器8h的端子配件1h的概要的立体图，(B)是表示图10(A)所示的端子配件1h的半截面图，(C)是用于说明本发明的第8实施方式的气体传感器8h的效果的主要部分截面图。

图11是表示本发明的第9实施方式的气体传感器8i的概要的纵截面图。

具体实施方式

(第1实施方式)

参照图1、图2(A)、(B)、(C)、(D)及图3说明本发明的第1实施方式的气体传感器8的结构、动作、效果等。另外，在以下的说明中，将气体传感器8的向被测定气体露出的一侧称为前端侧，将向外部引出信号线2的一侧称为基端侧。本发明的气体传感器8、8b～8i是所谓的直热式(Heater-lesstype)的气体传感器，将汽车发动机、自动二轮车发动机等内燃机的燃烧排气等作为被测定气体91，在接近内燃机的排气筒的位置固定于被测定气体流路壁90，利用被测定气体91的高温来活化固体电解质体，检测被测定气体中的特定成分。另外，为了便于理解本发明，在以下的说明中，以使用氧化锆等具有氧离子传导性的固体电解质材料的氧传感器为例进行说明，但在本发明中，不限定检测对象，根据检测对象，还可以使用质子传导体等作为构成气体传感器元件3的固体电解质材料，或除了用于检测氧浓度以外还用于检测空燃比、NOx、氨等。

第1实施方式的气体传感器8至少包括端子配件1、信号线2、气体传感器元件3、索环4、壳体5和罩体7而构成。气体传感器元件3是所谓的杯型的元件，具备由固体电解质体300、测定电极层310及基准电极层320构成的检测部30，上述固体电解质体300将对特定离子具有传导性的固体电解质材料形成为一端闭塞而另一端开口的有底筒状而成，上述测定电极层310形成在该固体电解质体300的外周表面301，与在被测定气体流路中流过、从盖体76的开口部77侵入的被测定气体91接触，上述基准电极层320形成在固体电解质体300的内周表面321，与作为基准气体而导入到基准气体室32内的大气接触。

测定电极层310、基准电极层320分别通过铂或由铂合金构成的公知的多孔质电极形成。在固体电解质体300的内侧划分有作为基准气体而导入大气的基准气体室32。在检测部30的基端侧且固体电解质体300的中部，以朝向外周侧增大直径的方式形成有扩径的大径部31。进而，在大径部31的基端侧，形成有形成为筒状、用于实现与外部的连接的信号取出部33。

基准电极层320与通过端子配件1连接于外部的信号线2连接。测定电极层310经由罩体7而与被测定气体流路壁90电连接，成为接地状态。气体传感器8由端子配件1、信号线2、气体传感器元件3、索环4、壳体5及罩体7构成。

作为本发明的主要部分的端子配件1使用耐热性、导电性、弹性优良的不锈钢等。信号线2实现气体传感器元件3与外部设备的电连接。端子配件1实现气体传感器元件3与信号线2的连接。

本实施方式中的端子配件1由将信号线2的芯线20压接固定的压接部10、实现与基准电极层320的导通的导通部12、用于在索环4的底面40与气体传感器元件3之间形成绝热空间部SP_TI的绝热层形成用筒状部15、以及将它们连结的连结部11、13构成。绝热层形成用筒状部15形成为直径大于固体电解质体300的内周表面321的内径且以截面C字形在轴向上延伸的局部缺口筒状。绝热层形成用筒状部15形成为，当将端子配件1安装于固体电解质体300上时以规定的长度从气体传感器元件3的基端侧露出。

元件侧抵接部14形成为，在绝热层形成用筒状部15的前端侧抵接于固体电解质体300的垂直于长轴的平面部34。在本实施方式中，将固体电解质体300的基端侧端面作为平面部34。

基端侧抵接部16形成为，在绝热层形成用筒状部15的基端侧抵接于索环4的底面40。即，基端侧抵接部16相当于位于端子配件1的基端侧的端部的凸缘部。此外，本实施方式中的基端侧抵接部16形成为向径向伸出的凸缘状。通过设置成凸缘状，能够使对索环4的底面40进行按压的压力分散，防止局部性压力作用于索环4而产生龟裂。

导通部12形成为直径稍微大于固体电解质体300的内周表面321的内径、以截面C字形在轴向上延伸的局部缺口筒状。导通部12被向外径方向施力，因此在将导通部12一边缩径一边安装到固体电解质体300时，导通部12与基准电极层320弹性抵接，能够实现导通。

此外，在本实施方式中，导通部12的一部分以前端变细的方式设置有锥部17。通过形成锥部17，在将端子配件1向固体电解质体300安装时，锥部17的前端作为***引导件发挥功能，能够一边缩径一边向固体电解质体300的内周表面321内顺利地***。压接部10将信号线2的芯线20压接固定。在本实施方式中，压接部10设置在导通部12的前端侧，减小从气体传感器元件3露出的端子配件1的体积，能够实现气体传感器8的小型化。

在将端子配件1安装到固体电解质体300上时，绝热层形成用筒状部15从固体电解质体300的基端侧露出，将索环4与气体传感器元件3之间隔离，形成与通气孔52连通的绝热空间部SP_TI。另外，通过在连结部11、13上设置倾斜部，可以如图2(C)所示那样配设成压接部10、导通部12及绝热层形成用筒状部15成为同心，也可以如图2(D)中作为变形例1a而图示的那样，以绝热层形成用筒状部15的位置与导通部12的外周缘一致的方式偏心配设。进而，在图1～图3中，示出了将导通部12的外径形成得小于绝热层形成用筒状部15的外径的例子，但是也可以将导通部12的外径形成为与绝热层形成用筒状部15的外径相同，通过一边缩径一边向固体电解质体300内压入，从而与形成在固体电解质体300的内周表面上的基准电极层320紧贴。

检测部30由固体电解质体300、形成在其内侧并与作为基准气体而被导入的大气接触的基准电极层320、以及形成在其外侧并与在被测定气体流路中流过且从盖体76的开口部77侵入的被测定气体91接触的测定电极层310构成，以被盖体76保护的状态配设在被测定气体91(例如排放气体)所流动的被测定气体流路内。

索环4由氟橡胶、硅橡胶、聚氨酯橡胶等耐热性弹性部件构成，形成为筒状，在内侧插通并保持信号线2。索环4和防水过滤器61的基端部一起***在壳体5的基端侧开口中，通过敛缝部54被密封固定。

壳体5由铁、镍、不锈钢等公知的金属材料形成为带台阶筒状。形成在壳体5的前端侧的大径部50嵌合于罩体7的凸台(boss)部74，通过激光焊接等的焊接部56而被密封固定。在壳体5的中径部51的侧面穿设有多个通气孔52，向壳体5的内侧导入大气。在通气孔52设置有使气体透过而阻止液体侵入的防水过滤器61。

罩体7使用不锈钢、铁、镍、铁镍合金等公知的耐热性金属材料，形成为筒状，在内侧收容气体传感器元件3。在罩体7的前端侧外周形成有螺栓部75，螺栓部75固定于被测定气体流路壁90，将被具有多个开口部77的盖体76覆盖的检测部30配设固定在被测定气体91所流动的被测定气体流路内。在罩体7的基端侧形成有凸台部74，在此处安装形成在壳体5的前端侧的大径部50，形成通过激光焊接等固定方法得到的固定部，气密地固定气体传感器元件3。

粉末填充部件62使用将滑石粉末等耐热性陶瓷粉末形成为环状而成的部件。绝缘性密封部件63使用将氧化铝等耐热性陶瓷烧结体形成为环状而成的部件。密封(seal)部件64使用将不锈钢等耐热性高的金属材料形成为环状而成的部件。

将扩大气体传感器元件3的直径而成的大径部31隔着粉末填充部件62、绝缘性密封部件63、密封部件64用形成在罩体7上的元件卡止部71和敛缝部73夹持，施加轴向力来确保气密性。气体传感器元件3的一部分从罩体7的基端侧露出，构成信号取出部33。

筒状弹性部件60嵌装于信号取出部33的外周面331，与防水过滤器61的前端部一起，将信号取出部的外周面331作为背面，被壳体5的敛缝部55敛缝固定。

防水过滤器61使用由聚四氟乙烯等氟树脂构成且形成为筒状的多孔质纤维构造体。防水过滤器61设置在与通气孔52对置的位置，具有允许从通气孔52向传感器内部透过气体并阻止透过液体的功能。

在壳体5与气体传感器元件3的信号取出部33之间，夹装防水过滤器61的前端侧和筒状弹性部件60，将信号取出部33的外周面331作为背面而将壳体5的中径部51前端侧的一部分朝向径向中心侧压缩，设置敛缝部55进行固定。在本实施方式中，将筒状弹性部件60配设在比防水过滤器61靠气体传感器的内侧的位置。

通过由敛缝部55将防水过滤器61的前端侧压缩并致密化，从而截断从防水过滤器61的前端侧端部的液体侵入。此外，将壳体5的中径部51基端侧的一部分朝向径向中心侧压缩，进而设置敛缝部54，将防水过滤器61的基端侧同索环4、信号线2一起敛缝固定。

通过由壳体5的敛缝部54将防水过滤器61的基端侧压缩并致密化，从而截断从基端侧的水分侵入。索环4及筒状弹性部件60使用氟橡胶、硅橡胶等耐热性弹性部件，产生从内侧弹性按压敛缝部54、55的反作用力，使得与防水过滤器61之间不产生间隙。

在本发明中，盖体76的形状以及开口部77的位置、大小、数量等没有特别限定，可以根据用途适当变更。不限于图1～图3所示的单数的情况，也可以使用将多个盖体同心配设的结构。

在本发明的气体传感器8中，例如如图3所示，在气体传感器元件3的固体电解质体300的开口端的上表面即平面部34上抵接有端子配件的筒状部的前端侧端面即元件侧抵接部14，基端侧抵接部16(端子配件1的位于基端侧的端部的凸缘部)抵接于索环4的底面40，在气体传感器元件3的基端与索环4之间，形成有经由防水过滤器61而与作为大气的导入孔的通气孔52相连的空气绝热空间部SP_TI。该空气绝热空间部SP_TI作为绝热层发挥功能。在现有的气体传感器中，设置有热导率高的氧化铝等绝缘体，而在本发明的气体传感器8中，没有设置热导率高的氧化铝等绝缘体，因此温度高的被测定气体的热量不会经由绝缘体而传递到索环4的底面40，热劣化得到抑制，能够实现端子配件1的导通部12与基准电极层320之间的导通可靠性优良的气体传感器8。

气体传感器元件3中，设于前端侧的检测部30被置于高温的被测定气体91中，固体电解质体300由于被测定气体91的高温而被活化，发挥氧离子传导性，将由于被测定气体中的氧浓度与导入到基准气体室32内的大气中的氧浓度之差而产生的电动势，经由信号线2发送到设于外部的检测电路，由该检测电路检测电动势，从而能够检测被测定气体中的氧浓度。

(第2实施方式)

参照图4的(A)、(B)、(C)说明本发明的第2实施方式的气体传感器8b。另外，以下记载的各实施方式的说明中，对与第1实施方式的气体传感器8相同的结构标注同一符号，对不同的部分标注作为分支号而追记了字母的符号(例如1b等)，因此对相同部分省略说明，以各实施方式中的特征性部分为中心进行说明。

第2实施方式的气体传感器8b的主要部分即端子配件1b中，如图4的(A)及(B)所示，将绝热层形成用筒状部15b形成为以截面C字形在轴向上延伸的缺口筒状。绝热层形成用筒状部15b的外径形成得大于固体电解质体300的内周径。

此外，如图4的(C)所示，导通部12b也形成为以截面C字形在轴向上延伸的缺口筒状。进而，导通部12b的外径形成得稍微大于固体电解质体300的内周径，以被缩径的状态压入到固体电解质体300的内侧。

导通部12b朝向外侧弹性按压基准电极层320而确保导通。在本实施方式的气体传感器8b中，也将固体电解质体300的基端侧的端面作为平面部34，抵接有元件侧抵接部14，在索环4的底面40抵接有没有形成为凸缘状的基端侧抵接部16b。此外，在本实施方式的气体传感器8b中，也与前述实施方式同样，通过绝热空间部SP_TI抑制索环4的热劣化。再者，在本实施方式中，通过设置成没有凸缘部及倾斜部的结构，能够简化构造，进一步削减制造成本。

(第3实施方式)

参照图5(A)、图5(B)、图5(C)、图5(D)说明本发明的第3实施方式的气体传感器8c。在作为本实施方式的气体传感器8c的主要部分的气体传感器元件3c中，在设于固体电解质体300的基端侧的信号取出部33c，作为平面部而以使内周表面321c的前端侧小径而基端侧大径的方式设有直径阶段性地变化的台阶部34c。

进而，在本实施方式的气体传感器8c的端子配件1c中，为了将绝热层形成用筒状部15c的一部分用作导通部12c，绝热层形成用筒状部15c形成得较长。绝热层形成用筒状部15c的前端侧的一部分被压入到固体电解质体300的内侧。压入到固体电解质体300的内侧的导通部12c从内侧向径向弹性按压内周表面321c，实现与基准电极层320的导通。

进而，如图5(D)所示，导通部12c的前端的元件侧抵接部14c抵接于设置在固体电解质体300的内侧的台阶部34c，与在固体电解质体300的基端侧露出的绝热层形成用筒状部15c的基端侧的端部相对应的基端侧抵接部16抵接于索环4的底面，并弹性地进行按压。在本实施方式中，也通过绝热空间部SP_TI抑制索环4的热劣化。

此外，如图5(C)所示，导通部12c将形成在固体电解质体300的内周表面321c的基准电极层320向外径方向弹性按压而实现导通，除此以外，元件侧抵接部14c在轴向上按压形成在按压台阶部34c的表面的基准电极层320，因此端子配件1c与基准电极层320的导通得以确保，能够发挥非常高的导通可靠性。另外，在本实施方式中，在基端侧抵接部16c中，凸缘状扩展的同时以花瓣状缺口，但也可以将不设置凸缘部的结构即第2实施方式的气体传感器8b中的去除端子配件1b的构造应用到各实施方式的气体传感器中。通过使基端侧抵接部16c呈花瓣状地缺口，能够抑制形成为凸缘状时的龟裂的产生及变形。

(第4实施方式)

参照图6(A)、(B)、(C)、(D)说明本发明的第4实施方式的气体传感器8d。与其他实施方式的气体传感器的结构同样，在本实施方式的气体传感器8d的构造中，也通过绝热空间部SP_TI抑制索环4的热劣化。

除此以外，在本实施方式的气体传感器元件3d中，如图6(C)及(D)所示，在设置于固体电解质体300的基端侧的信号取出部33d的开口端，设置有随着朝向基端侧而直径逐渐变大、作为包含垂直成分的倾斜部的倾斜面34d。在本实施方式的端子配件1d中，在绝热层形成用筒状部15d与导通部12d之间设置有元件侧倾斜抵接部14d。由此，在使元件侧倾斜抵接部14d抵接于倾斜面34d时，在径向和轴向这两个方向上作用有弹性按压力，对于来自外部的振动能够发挥高导通可靠性。

(第5实施方式)

参照图7(A)、(B)、(C)、(D)说明本发明的第5实施方式的气体传感器8e。在作为本实施方式的气体传感器8e的主要部分的气体传感器元件3e中，在形成于固体电解质体300的基端侧的信号取出部33e中，将形成在固体电解质体300的内周表面321e的基准电极层320延伸设置到固体电解质体300的外周面331e。在本实施方式中，也通过在索环4与气体传感器元件3e之间形成绝热空间部SP_TI来抑制索环4的热劣化。

进而，如图7(C)所示，将端子配件1e的绝热层形成用筒状部15e的一部分作为导通部12e而嵌装于固体电解质体300的外周面331e。导通部12e形成为直径比固体电解质体300的外周面331e的外径稍小且一部分缺口的截面C字形，以在将导通部12e嵌装在外周面331e上时产生从外侧朝向中心的方向的按压力的方式被施力。

由此，导通部12e从外周侧方向弹性按压基准电极层320而实现导通。与将导通部向固体电解质体300的内周表面压入的情况相比，导通部12e的外径增大，从而导通部12e的表面积增大，冷却效果提高，还能够减少向索环4的传热量。

进而，如图7(C)所示，将设置在信号取出部33的外周的台阶部作为平面部34e，使元件侧抵接部14e抵接，此外如图7(D)所示，绝热层形成用筒状部15e的基端侧抵接部16e与索环4的底面40抵接，在轴向上也从索环4作用有弹性按压力，实现导通可靠性的提高。进而，以覆盖导通部12e的外周的方式嵌装有筒状弹性部件60，同防水过滤器61一起被敛缝部55从外周方向压缩。导通部12e以朝向中心弹性按压信号取出部33e的外周面331e上所延伸设置的基准电极层320的方式被施力，筒状弹性部件60重叠地将导通部12e朝向中心弹性按压，因此能够进一步提高导通可靠性。

(第6实施方式)

参照图8(A)、(B)、(C)说明第6实施方式的气体传感器8f。在作为本实施方式的气体传感器8f的主要部分的端子配件1f的导通部12的前端侧，设置有经由连结部19连接的第2导通部18，并使其在将固体电解质体300的内径缩径而成的变径部322抵接于基准电极层320。在本实施方式中，与前述实施方式同样，抑制索环4的热劣化，实现导通可靠性的确保及耐久性的提高，除了该效果以外，通过第2导通部18补充性地提高导通可靠性。如图8(C)所示，第2导通部18在前端侧形成为分为二股的舌片状，通过与倾斜的变径部322抵接而在轴向和径向上进行按压。结果，即使来自外部的振动作用于端子配件1f，在径向上弹性按压基准电极层320的导通部12以及在轴向和径向上都端正地按压基准电极层320的第2导通部18中的某一个始终维持与基准电极层320之间的导通，因此能够发挥非常高的导通可靠性。

进而，在本实施方式中，在壳体5f与气体传感器元件3的信号取出部33之间，夹装防水过滤器61的前端侧和筒状弹性部件60，将信号取出部33的外周面331作为背面并朝向径向中心侧压缩壳体5f的中径部51来设置敛缝部55。在本实施方式中，在敛缝固定时，将防水过滤器61配设在比筒状弹性部件60靠内侧的位置。通过将防水过滤器61的前端部配设在比筒状弹性部件60靠内侧的位置，在形成敛缝部55时，由于隔着筒状弹性部件60压缩防水过滤器61，因此能够抑制过多的变形，在防水过滤器61与筒状弹性部件60之间不会形成间隙，能够可靠地阻止水滴侵入。

(第7实施方式)

参照图9A、图9B、图9C说明作为本发明的第7实施方式的气体传感器8g的主要部分的端子配件1g的概要及其效果。在前述的第1～第6实施方式中，示出了将压接部10设置在端子配件1、1a～1f的前端的结构，而在第7实施方式的气体传感器8g的端子配件1g中，不同点在于，压接部10g设置在比绝热层形成用筒状部15g靠基端侧的位置。进而，如图9(C)所示，也可以在索环4的前端侧(基端侧的相反侧)设置用于收容压接部10g的压接部空间部41而收容在索环4g的内侧。根据本实施方式的气体传感器8g的结构，由于压接部10g与通气孔52相比位于基端侧，被配置在比较低温的环境中，因此还能够减少向信号线2的绝缘包覆的热损伤。

此外，也可以使用氧化铝等绝缘材料来准备在内侧设置能够收容压接部10g的空间并形成为环状的绝缘体(未图示)，并夹装在绝热层形成用筒状部15g与索环底面40g之间。该情况下，热导率高的绝缘体接触索环底面40g，但由于在比绝缘体靠前端侧的位置存在被绝热层形成用筒状部15g支撑且经由通气孔52而与大气连通的绝热空间部SP_TI，因此将气体传感器元件3加热的被测定气体的热量几乎不到达索环4，能够抑制索环4的热劣化。

(第8实施方式)

参照图10(A)、(B)及(C)说明作为本发明的第8实施方式的气体传感器8h的主要部分的端子配件1h的概要及其效果。在本实施方式中，对信号线2的芯线20进行压接固定的压接部10h配设在端子配件1h的中心，经由连结部13h，设有具有与基端侧抵接的基端侧抵接部16的绝热层形成用筒状部15，在前端侧经由连结部11h设有导通部12h。

在本实施方式的气体传感器8h的结构中，也如图10(C)所示，在气体传感器元件3的固体电解质体300的开口端的上表面即平面部34上抵接有端子配件的筒状部的前端侧的端面即元件侧抵接部14，基端侧抵接部16抵接于索环4的底面40，在气体传感器元件3的基端与索环4之间，形成有与用于经由防水过滤器61而导入大气的通气孔52相连的空气绝热空间部SP_TI，因此索环4的热劣化得以抑制，能够实现端子配件1h的导通部12h与形成在固体电解质体300的内周表面321上的基准电极层320之间的电导通性优良且可靠性高的气体传感器8h。除此以外，在本实施方式中，如图10(C)所示，压接部10h收容在气体传感器元件3的内侧，因此能够减小气体传感器8h的体积。进而，由于压接部10h设置在比导通部12h靠基端侧的位置，因此与将压接部10设置在前端的情况相比，与热源的距离变大，因此能够减少对信号线2的绝缘包覆的热损伤。

在本实施方式的气体传感器8h的结构中，在壳体5与气体传感器元件3的信号取出部33之间，夹装防水过滤器61的前端侧和筒状弹性部件60，将信号取出部33的外周面331作为背面而朝向径向中心侧压缩壳体5的中径部51来设置敛缝部55。在本实施方式的气体传感器8h中，通过将防水过滤器61的前端部配设在比筒状弹性部件60靠内侧的位置，从而在形成敛缝部55时，隔着筒状弹性部件60压缩防水过滤器61，因此能够抑制过多的变形，在防水过滤器61与筒状弹性部件60之间不形成间隙，具有能够可靠地阻止水滴侵入的效果。

(第9实施方式)

参照图11说明本发明的第9实施方式的气体传感器8i的概要。如上所述，在第1实施方式至第8实施方式的气体传感器8～8h中，示出了设置有将壳体5的前端通过激光焊接而固定于罩体7的凸台部74而成的焊接部56的例子，而在第9实施方式的气体传感器8i的结构中，在壳体5i的前端设置有向外周方向伸出的壳体凸缘部56i，同粉末填充部件62i、绝缘性密封部件63i、密封部件64一起，夹持在罩体7i的粉末填充部卡止部72与敛缝部73i之间，施加轴向的轴向力而敛缝固定。这一点不同于其他实施方式的气体传感器的构造。如图11所示，在第9实施方式的气体传感器8i的壳体5i的中径部51的前端，设置有朝向径向以帽型扩展的壳体凸缘部56i。该壳体凸缘部56i同密封部件64一起被罩体7i的敛缝部73i敛缝固定。

此外，在图11中示出了使用与在第1实施方式的气体传感器8中使用的端子配件1相同结构的端子配件1的例子，但也可以使用前述其他实施方式的气体传感器中使用的端子配件1a～1h中的任一个。在本实施方式的气体传感器8i中，也与前述其他实施方式的气体传感器同样，通过绝热层形成用筒状部15，在气体传感器元件3的基端与索环4之间，形成有与用于经由防水过滤器61导入大气的通气孔52相连的空气绝热空间部SP_TI，因此索环4的热劣化得以抑制，能够实现端子配件1的导通部12与基准电极层320之间的导通可靠性优良的气体传感器8i。

符号说明

1、1b～1h端子配件

10压接部

12导通部

14元件侧抵接部

14d元件侧倾斜抵接部

15绝热层形成用筒状部

16基端侧抵接部

2信号线

20信号线芯线

3气体传感器元件

30检测部

300固体电解质体

301固体电解质体外周表面

310测定电极层

32基准气体室

320基准电极层

321固体电解质体的内周表面

34固体电解质体平面部

34d固体电解质体倾斜面

4索环

40索环底面

5壳体

52通气孔

61防水过滤器

7罩体

8气体传感器

91被测定气体

SP_TI绝热空间部

Claims (14)

1.一种气体传感器(8、8a～8i)，检测被测定气体中的特定成分，具备：

气体传感器元件(3)，检测被测定气体中的特定成分，至少具备由有底筒状的固体电解质体(300)、测定电极层(310)及基准电极层(320)构成的检测部(30)，上述固体电解质体(300)对特定离子具有传导性，上述测定电极层(310)形成在该固体电解质体的外周表面(301)，并与被测定气体(91)接触，上述基准电极层(320)形成在上述固体电解质体的内周表面(321、321c、321e)，并与作为基准气体而导入的大气接触；

信号线(2)，连接该气体传感器元件与外部；

端子配件(1、1b～1h)，连接上述气体传感器元件与上述信号线；

罩体(7)，收容上述气体传感器元件，将上述检测部配设并固定在被测定气体(91)中；

筒状的壳体(5)，将上述气体传感器元件的基端侧和上述端子配件一起覆盖，具备向内侧导入大气的通气孔(52)；

索环(4)，气密地密封该壳体的基端侧，保持与上述端子配件连接的上述信号线；以及

防水过滤器(61)，与上述通气孔对置地设置，由允许气体透过而阻止液体透过的多孔质纤维构造体构成，

上述气体传感器的特征在于，

上述端子配件具备：

绝热层形成用筒状部(15、15b～15e)，形成为筒状，以规定的长度从上述气体传感器元件的基端侧露出；

元件侧抵接部(14、14c、14e)或元件侧倾斜抵接部(14d)，上述元件侧抵接部(14、14c、14e)在该绝热层形成用筒状部的前端侧抵接于上述固体电解质体的垂直于长轴的平面部(34、34e)，上述元件侧倾斜抵接部(14d)抵接于包含垂直成分的倾斜面(34d)；

基端侧抵接部(16、16c、16e)，在上述绝热层形成用筒状部的基端侧抵接于上述索环的底面(40)；

导通部(12、12b～12e、12h)，与上述基准电极层弹性地抵接，实现导通；以及

压接部(10、10g、10h)，将上述信号线的芯线(20)压接固定，

设有将上述索环(4)与上述气体传感器元件(3)之间隔离且与上述通气孔(52)连通的绝热空间部(SP_TI)。

2.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，

在上述端子配件(1、1b～1h)中，将上述绝热层形成用筒状部形成为直径比上述固体电解质体的内周径大的局部缺口筒状，并且，将上述固体电解质体的基端侧端面作为上述平面部而使上述元件侧抵接部抵接。

3.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，

上述气体传感器元件，在设置于上述固体电解质体的基端侧的信号取出部中，作为上述平面部而设有以内周表面的前端侧的直径小而基端侧的直径大的方式阶段性地直径变化的台阶部(34c)，

将上述端子配件(1c)的上述绝热层形成用筒状部的一部分作为上述导通部而向上述固体电解质体的内侧压入，并且，上述导通部从内侧在径向上弹性按压上述内周表面而实现与上述基准电极层的导通，并且上述元件侧抵接部抵接于上述台阶部并在轴向上进行按压。

4.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，

上述气体传感器元件，在设置于上述固体电解质体的基端侧的信号取出部的开口端，具备朝向基端侧而直径逐渐变大的倾斜面，

在上述端子配件(1d)的上述绝热层形成用筒状部(15d)与上述导通部(12d)之间，设置有上述元件侧倾斜抵接部(14d)，使上述元件侧倾斜抵接部抵接于上述倾斜面(34d)。

5.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，

上述气体传感器元件，在形成于固体电解质体的基端侧的信号取出部(33e)将形成在固体电解质体的内周表面的基准电极层延伸设置到固体电解质体的外周面，并且，将上述端子配件(1e)的上述绝热层形成用筒状部的一部分作为上述导通部而嵌装于上述固体电解质体的外周面，

上述导通部，从外侧在径向上弹性按压上述外周面而实现与上述基准电极层的导通，并将设置在上述信号取出部(33e)的外周的台阶部作为上述平面部(34e)而使上述元件侧抵接部抵接。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的气体传感器，其特征在于，

在上述端子配件(1f)的上述导通部的前端侧，设置有第2导通部(18)，该第2导通部(18)在将上述固体电解质体的内径缩径而成的变径部抵接于上述基准电极层。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的气体传感器，其特征在于，

将上述端子配件(1g)的上述绝热层形成用筒状部的上述基端侧抵接部(16)形成为在径向上伸出的凸缘状。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的气体传感器，其特征在于，

将上述压接部(10)配设在比上述端子配件的导通部(12、12b、12d、12e)靠前端侧的位置。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的气体传感器，其特征在于，

将上述压接部(10g)配设在比上述绝热层形成用筒状部(15g)靠基端侧的位置。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的气体传感器，其特征在于，

将上述压接部(10h)配设在上述绝热层形成用筒状部(15)与上述导通部(12h)之间。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的气体传感器，其特征在于，

在上述壳体与上述气体传感器元件的信号引出部之间，夹装有上述防水过滤器的前端侧和筒状弹性部件(60)，在将上述信号引出部的外周面作为背面并朝向径向中心侧压缩上述壳体的中径部来设置敛缝部进行固定时，将上述筒状弹性部件(60)比上述防水过滤器(61)靠内侧配设。

12.根据权利要求1至10中任一项所述的气体传感器，其特征在于，

在上述壳体与上述气体传感器元件的信号引出部之间，夹装有上述防水过滤器的前端侧和筒状弹性部件(60)，在将上述信号引出部的外周面作为背面并朝向径向中心侧压缩上述壳体的中径部来设置敛缝部进行固定时，将上述防水过滤器(61)比上述筒状弹性部件(60)靠内侧配设。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的气体传感器，其特征在于，

将形成在上述壳体的前端侧的大径部(50)嵌装于上述罩体的凸台部(74)，设置焊接部(56)而气密地进行了密封。

14.根据权利要求1至12中任一项所述的气体传感器，其特征在于，

在上述壳体的中径部的前端，设有朝向径向以帽型扩展的壳体凸缘部(56i)，并与密封部件(64)一起通过上述罩体的敛缝部进行了敛缝固定。