JP5213795B2 - Gas sensor - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関などから排出される排気ガスなどの被測定ガス中の特定のガスの濃度を検出するためのガスセンサに関し、特に、ヒータの装着技術に関する。 The present invention relates to a gas sensor for detecting the concentration of a specific gas in a gas to be measured such as exhaust gas discharged from an internal combustion engine or the like, and more particularly to a heater mounting technique.
従来から、内燃機関等における排ガスに含まれる特定ガス成分の検出や濃度の測定をするためのガスセンサ素子を備えるガスセンサが利用されている。ガスセンサには、ガスセンサ素子を活性化するため、ガスセンサ素子加熱用のセラミックヒータが設けられている。セラミックヒータは、発熱抵抗体を備えるセラミック基材と、セラミック基体の表面に設けられ、発熱抵抗体と電気的に接続する電極パッドと、ろう材により形成され、外部に電気的に接続される端子部材と電極パットとを接合する接合部と、この接合部の腐食を防止するため、メッキにより被覆するメッキ部を備えるものが知られている。このように、端子部材と電極パッドがろう材により接合されている場合には、高温下での電位差によりマイグレーションが発生し、ガスセンサに不具合が生じる。 Conventionally, a gas sensor including a gas sensor element for detecting a specific gas component contained in exhaust gas in an internal combustion engine or the like and measuring a concentration thereof has been used. The gas sensor is provided with a ceramic heater for heating the gas sensor element in order to activate the gas sensor element. The ceramic heater is a ceramic base provided with a heating resistor, an electrode pad provided on the surface of the ceramic base and electrically connected to the heating resistor, and a terminal formed by a brazing material and electrically connected to the outside. 2. Description of the Related Art There is known a joint portion that joins a member and an electrode pad, and a plating portion that is coated by plating in order to prevent corrosion of the joint portion. Thus, when the terminal member and the electrode pad are joined by the brazing material, migration occurs due to a potential difference at a high temperature, causing a problem in the gas sensor.
マイグレーションの発生によるガスセンサの不具合を回避するために、例えば、セラミックヒータに設けられている一対の電極パッドに弾性接触する一対の端子金具を配置し、この端子金具の弾性力によりセラミックヒータを固定した接触式のガスセンサが利用されている(例えば、特許文献1)。 In order to avoid the malfunction of the gas sensor due to the occurrence of migration, for example, a pair of terminal fittings that elastically contact a pair of electrode pads provided on the ceramic heater are arranged, and the ceramic heater is fixed by the elastic force of the terminal fittings. A contact-type gas sensor is used (for example, Patent Document 1).
しかしながら、一般的にセラミックヒータは円筒形であるので、従来の接触式のガスセンサでは、セラミックヒータが回転したり、抜けたりしてしまい、電極と端子金具との接触不良が生じ、ガスセンサの性能が低下するという問題がある。 However, since the ceramic heater is generally cylindrical, the conventional contact-type gas sensor rotates or comes out of the ceramic heater, resulting in poor contact between the electrode and the terminal fitting, and the performance of the gas sensor is reduced. There is a problem of lowering.
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、接触式のセラミックヒータを用いたガスセンサにおける、セラミックヒータの電極パッドと、端子金具との接触性の維持を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to maintain the contact between the electrode pad of the ceramic heater and the terminal fitting in the gas sensor using the contact-type ceramic heater.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be realized as the following forms or application examples.
[適用例1]
先端側が閉じた筒状に形成され、被測定ガス中の特定ガスの濃度を測定するためのセンサ素子と、先端側が前記センサ素子内に収納され、前記センサ素子内に収納されていない後端側外表面に、先端側に設けられた発熱抵抗体と電気的に接続する電極パッドを有し、前記センサ素子を加熱する円筒状のヒータと、前記ヒータの前記電極パッドに直接又は他部材を介して弾性的に接触することで、外部回路と前記電極パッドとを電気的に接続するヒータ端子部材と、前記ヒータの後端側の一部を収納する収納部を有するセパレータと、を備えるガスセンサであって、前記ヒータの後端側には、前記収納部の内壁に接触することで前記ヒータが前記ガスセンサの軸線を中心として回転することを抑制する回転抑制部を備えることを特徴とする、ガスセンサ。
[Application Example 1]
A sensor element for measuring the concentration of a specific gas in the gas to be measured, and a rear end side that is housed in the sensor element and not housed in the sensor element. The outer surface has an electrode pad electrically connected to the heating resistor provided on the tip side, and a cylindrical heater for heating the sensor element, and the electrode pad of the heater directly or through another member A gas sensor comprising: a heater terminal member that electrically connects an external circuit and the electrode pad by being elastically contacted with each other; and a separator having a storage portion that stores a part of the rear end side of the heater. The heater includes a rotation restraining portion on the rear end side of the heater, the rotation restraining portion being configured to restrain the heater from rotating about the axis of the gas sensor by contacting the inner wall of the housing portion. Sensor.
適用例1のガスセンサによれば、ヒータの後端側に、回転抑制部が設けられている。この回転抑制部は、ヒータがガスセンサの軸線を中心として回転しようとすると、ヒータの後端側の一部を収納する収納部の内壁に接触することで、ヒータの回転が抑制される。従って、電極パッドとヒータ端子部材との接触性を維持できる。なお、回転抑制部は、ヒータが回転しようとする際に、収納部の内壁に接触する位置に設けられていればよく、電極パッドよりも後端側に設けられていても良いし、先端側に設けられていても良い。 According to the gas sensor of Application Example 1, the rotation suppression unit is provided on the rear end side of the heater. When the heater is about to rotate about the axis of the gas sensor, the rotation suppression unit comes into contact with the inner wall of the storage unit that stores a part on the rear end side of the heater, thereby suppressing the rotation of the heater. Accordingly, the contact between the electrode pad and the heater terminal member can be maintained. In addition, the rotation suppression part should just be provided in the position which contacts the inner wall of a storage part, when a heater tries to rotate, may be provided in the back end side rather than the electrode pad, or the front end side. May be provided.
[適用例2]
適用例1のガスセンサであって、前記収納部は、前記軸線方向に沿って伸びる内壁面を有し、前記回転抑制部は、前記内壁面に対向して配置された外側面を有する。適用例2のガスセンサによれば、収納部の内壁面に対向するように、回転抑制部に外側面が設けられている。従って、ヒータが回転しようとする際に、収納部の内壁面と回転抑制部の外側面とが面接触し、ヒータの回転がさらに抑制されるので、電極パッドとヒータ端子部材との接触性を維持できる。また、収納部の内壁面と回転抑制部の外側面とが面接触するので、電極パッドとヒータ端子部材との擦れによる電極パッドの剥離も防止できる。なお、本発明の「回転抑制部の外側面が内壁面に対して対向する」とは、回転抑制部が収納部内に配置された際に、外側面と内壁面とが間隙を介して向きあっていても良いし、外側面と内壁面とが面接触していても良い。
[Application Example 2]
In the gas sensor according to the application example 1, the storage unit has an inner wall surface extending along the axial direction, and the rotation suppressing unit has an outer surface disposed to face the inner wall surface. According to the gas sensor of Application Example 2, the rotation suppressing portion is provided with the outer surface so as to face the inner wall surface of the storage portion. Therefore, when the heater is about to rotate, the inner wall surface of the storage portion and the outer surface of the rotation suppression portion come into surface contact with each other, and the rotation of the heater is further suppressed, so that the contact between the electrode pad and the heater terminal member is improved. Can be maintained. In addition, since the inner wall surface of the storage portion and the outer surface of the rotation suppressing portion are in surface contact with each other, peeling of the electrode pad due to friction between the electrode pad and the heater terminal member can be prevented. In the present invention, “the outer surface of the rotation suppressing portion faces the inner wall surface” means that the outer surface and the inner wall surface face each other with a gap when the rotation suppressing portion is disposed in the storage portion. The outer surface and the inner wall surface may be in surface contact.
[適用例3]
適用例2のガスセンサであって、前記収納部は、2組の互いが対向する4つの前記内壁面を有し、前記回転抑制部は、前記4つの内壁面のそれぞれに対向する前記外側面を4つ備える角柱状に形成されている。適用例3のガスセンサによれば、回転抑制部は、収納部の4つの内壁面のそれぞれに対向する外側面を4つ備える角柱状に形成されている。従って、ヒータが回転しようとする際に、回転抑制部は、4つの面(外側面)で収納部の内壁面と接して、ヒータの回転を抑制することができる。
[Application Example 3]
In the gas sensor according to Application Example 2, the storage unit includes two sets of four inner wall surfaces facing each other, and the rotation suppression unit includes the outer surface facing each of the four inner wall surfaces. It is formed in a prismatic shape with four. According to the gas sensor of Application Example 3, the rotation suppression unit is formed in a prismatic shape having four outer surfaces facing the four inner wall surfaces of the storage unit. Therefore, when the heater is about to rotate, the rotation suppression portion can be in contact with the inner wall surface of the storage portion on the four surfaces (outer surfaces) to suppress the rotation of the heater.
[適用例4]
適用例2または適用例3のガスセンサであって、前記回転抑制部は、前記ヒータの後端を含んで形成されている。適用例4のガスセンサによれば、回転抑制部はヒータの後端に設けられている。従って、簡易な構成でヒータの回転を抑制できる。
[Application Example 4]
In the gas sensor according to application example 2 or application example 3, the rotation suppression unit is formed including a rear end of the heater. According to the gas sensor of Application Example 4, the rotation suppression unit is provided at the rear end of the heater. Therefore, the rotation of the heater can be suppressed with a simple configuration.
[適用例5]
適用例4のガスセンサであって、前記回転抑制部の前記外側面は、前記ヒータの先端側よりも径方向に突出して配置されており、且つ前記回転抑制部の前記外側面と前記ヒータの先端側の外周面をつなぐ先端向き面を有し、前記ヒータ端子部材には、前記回転抑制部の前記先端向き面に当接して前記回転抑制部を前記ヒータの先端側から後端側に向かう方向へ付勢する付勢部材を備える。適用例5のガスセンサによれば、ヒータ端子部材に、回転抑制部の先端向き面に当接して回転抑制部をヒータの先端側から後端側に向かう方向へ付勢する付勢部材が設けられている。従って、ヒータは、付勢部材により先端側から後端側に向かって付勢されているので、ヒータの回転抑制とともに、収納部からのヒータの抜けを抑制できる。よって、より高い精度で電極パッドとヒータ端子部材との接触性を維持できる。
[Application Example 5]
In the gas sensor according to Application Example 4, the outer side surface of the rotation suppression unit is disposed so as to protrude in a radial direction from the front end side of the heater, and the outer side surface of the rotation suppression unit and the front end of the heater A front-facing surface that connects the outer peripheral surface of the heater, and the heater terminal member is in contact with the front-facing surface of the rotation suppressing portion, and the rotation suppressing portion is directed from the front end side to the rear end side of the heater. And a biasing member for biasing. According to the gas sensor of Application Example 5, the heater terminal member is provided with the urging member that abuts against the tip-facing surface of the rotation suppression unit and urges the rotation suppression unit in the direction from the front end side to the rear end side of the heater. ing. Therefore, since the heater is urged from the front end side to the rear end side by the urging member, the heater can be prevented from rotating and the heater from being removed from the storage portion. Therefore, the contact property between the electrode pad and the heater terminal member can be maintained with higher accuracy.
本発明において、上述した種々の態様は、適宜、組み合わせたり、一部を省略したりして適用することができる。 In the present invention, the various aspects described above can be applied by appropriately combining or omitting some of them.
A.第1実施例
A1.ガスセンサの構成:
図1は、本発明の一実施例としてのガスセンサの構成を示した説明図である。ガスセンサ10は、酸素検出素子20と、主体金具11と、外側端子部材40と、内側端子部材50と、ヒータ組み付け部200と、を備える。実施例における酸素検出素子20は、特許請求の範囲の「センサ素子」に当たる。
A. First Example A1. Gas sensor configuration:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of a gas sensor as one embodiment of the present invention. The
酸素検出素子20は、先端20s(図1では下側)が閉じ、後端20k(図1では上側)が開口し、軸線AXに沿った軸線方向(図1の上下方向)に延びる断面略U字状の有底筒状である。酸素検出素子20は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質体21と、固体電解質体21の外周面の一部に、メッキ等によって形成された図示しない外側電極層と、固体電解質体21の内周面の一部に、メッキ等によって形成された図示しない内側電極層を備える。また、酸素検出素子20の外周面において、軸線AX方向の中間部には、径方向外側に突出する係合フランジ部20fが設けられ、後述する主体金具11に係合される。
The
主体金具11は、酸素検出素子20の外周の一部を包囲する筒状に形成され、内部に金属製パッキン81、82、83と、インシュレータ13、13bおよび滑石14を介在させて、係合フランジ部20fと係合し、酸素検出素子20を保持している。これにより、酸素検出素子20は、主体金具11の内側において気密に保持されている。また、主体金具11は、主体金具11の先端側開口部から突出する酸素検出素子20の先端部を覆うように、プロテクタ15が取り付けられている。このプロテクタ15は、外側プロテクタ15aと内側プロテクタ15bの二重構造を備え、外側プロテクタ15aおよび内側プロテクタ15bには、排気ガスを透過させる複数のガス透過口が形成されている。酸素検出素子20の図示しない外側電極層は、プロテクタ15のガス透過口を通して、排気ガスと接触することができる。
The
主体金具11は、外周面に形成された六角部11cの後端側に接続部11dを備える。接続部11dは、筒状の金属外筒16の先端側が外側から全周レーザ溶接により固着されている。金属外筒16の後端側開口部は、フッ素ゴムで構成されたグロメット17を嵌入させて加締封止されている。グロメット17の先端側には、絶縁性のアルミナセラミックからなるセパレータ18が配置されている。そして、グロメット17およびセパレータ18を貫通してセンサ出力リード線19、19bおよびヒータリード線12b、12cが配置されている。なお、グロメット17の中央には、軸線AXに沿って貫通口が形成されており、この貫通口に撥水性および通気性を兼ね備えるシート状のフィルタ85を被せた状態の金属パイプ86が嵌め込まれている。これにより、ガスセンサ10の外部の大気はフィルタ85を介して金属外筒16内に導入され、ひいては酸素検出素子20の内部空間G内に導入される。
The
ヒータ組み付け部200は、セパレータ18と、ヒータ端子部材30と、セラミックヒータ100とから構成される。ヒータ端子部材30とセラミックヒータ100の後端側は、セパレータ18内に収納されている。セラミックヒータ100は、先端側が内部空間G内に配置され、後端側がセパレータ18内でヒータ端子部材30によって保持されることにより姿勢を維持している。ヒータ端子部材30は、ヒータリード線12b、12cに接続されるとともに、セラミックヒータ100の電極パッド121に接触し、ヒータリード線12b、12cとセラミックヒータ100とを電気的に接続する。セラミックヒータ100の先端側に設けられた発熱抵抗体(図示せず)は、ヒータ端子部材30を介してヒータリード線12b、12cから電力の供給を受け、固体電解質体21の内周面を加熱する。また、ヒータ端子部材30は、その一部が分岐してセラミックヒータ100側に突出する付勢部34を備えており、付勢部34によりセラミックヒータ100を、ガスセンサ10の先端側から後端側へ付勢する。ヒータ組み付け部200の構成については、後に詳述する。実施例における付勢部34は、特許請求の範囲の「付勢部材」に当たる。
The
外側端子部材40は、ステンレス鋼板からなり、センサ出力リード線19bと電気的に接続されている。詳細な図は省略するが、実施例では、外側端子部材40は、軸線AXの直交方向断面が略C字状の外嵌部を有するように形成されており、外嵌部の径方向断面の内接円の径は、酸素検出素子20の後端側における外周面の径より小さく形成されている。このため、外側端子部材40が酸素検出素子20に組み付けられた状態では、外嵌部は、自身の弾性力により、酸素検出素子20の外周面に形成された外側電極層に押圧力を伴い接触するため、外側電極層との電気的導通を保持している。従って、外側電極層に発生した起電力は、外嵌部およびセンサ出力リード線19bを介して外部に取り出される。
The
内側端子部材50は、ステンレス鋼板からなり、センサ出力リード線19と電気的に接続されている。詳細な図は省略するが、実施例では、内側端子部材50は、軸線AXの直交方向断面が略C字状の外嵌部を有するように形成されており、外嵌部の径方向断面の外接円の径は、酸素検出素子20の後端側における内周面の径より大きく形成されている。このため、内側端子部材50が酸素検出素子20に組み付けられた状態では、外嵌部は、自身の弾性力により、酸素検出素子20の内周面に形成された内側電極層に押圧力を伴い接触するため、内側電極層との電気的導通を保持している。従って、内側電極層に発生した起電力は、外嵌部およびセンサ出力リード線19を介して外部に取り出される。
The
A2.ヒータ組み付け部200の構成:
ヒータ組み付け部200の詳細構成について、図2〜図4を参照して説明する。図2は、本実施例におけるセパレータ18の構成を例示する説明図である。図3は、実施例におけるヒータ組み付け部200を示す分解斜視図である。図4は、実施例におけるヒータ組み付け部200を示す平面図である。図2(a)は、セパレータ18の外観図であり、図2(b)は、セパレータ18の上面図であり、図2(c)は、セパレータ18の底面図であり、図2(d)は、図2(b)に示すA−A断面で切断した断面図である。図4(a)は、ヒータ組み付け部200を、図3に示すX方向から見た平面図であり、図4(b)は、ヒータ組み付け部200を、図3に示すZ方向から見た平面図である。なお、セラミックヒータ100の長手方向の両端部の内、発熱部分を備える側(図3下側)を「先端側」とし、これと反対側の端部を「後端側」として説明する。
A2. Configuration of heater assembly 200:
A detailed configuration of the
A2−1.セパレータの構成:
図2(a)に示すように、セパレータ18は、円柱状に形成されており、ガスセンサ10の軸線AX方向の略中央部分の外周面に、周方向にフランジ18aが突状に形成されている。また、図2(b)、図2(c)に示すように、セパレータ18には、軸線AXの回りに等角度間隔で、軸線AX方向に貫通する4つの空孔18b,18c,18d,18eが形成されている。4つの空孔18b,18c,18d,18eのうち、対向する空孔18b、18dは、酸素検出素子20の電極に接続される外側端子部材40、内側端子部材50用の空孔であり、他の対向する2つの空孔18c、18eは、ヒータ通電用のヒータ端子部材30の挿通用の空孔である。
A2-1. Separator configuration:
As shown in FIG. 2A, the
図2(c)、図2(d)に示すように、セパレータ18の底面側(ガスセンサ10の先端側)には、セラミックヒータ100の後端を収納可能に形成された空孔125が形成されている。以降、本実施例では、空孔125を収納部125と呼ぶ。収納部125は、軸線AX方向に沿って伸びる内壁面を有している。より具体的には、収納部125は、互いに対向する2組(4つ)の内壁面125a,125b,125c,125dと、端部125eを有する。
As shown in FIGS. 2 (c) and 2 (d), a
A2−2.セラミックヒータ100について:
図3および図4に示すように、セラミックヒータ100は、丸棒状(略円柱形状)に形成されている。そして、図1に示すように、酸素検出素子20に内挿されて酸素検出素子20を加熱する。
A2-2. About ceramic heater 100:
As shown in FIGS. 3 and 4, the
セラミックヒータ100は、発熱抵抗体(図示せず)と、セラミック基体102と、電極パッド121と、回転抑制部123を備える。セラミック基体102は、丸棒状のアルミナセラミック製の碍管の外周に発熱抵抗体のパターンが印刷された絶縁性の高いアルミナセラミック製のグリーンシートが巻き付けられ、これらを焼成することにより製造される。
The
電極パッド121は、セラミック基体102の後端側に形成され、陽極側と陰極側の2つを備える。この電極パッド121は、タングステン、モリブデンから選ばれる少なくとも1種類以上の元素からなる主体材料を97重量%以上含み、アルミナ粉末の含有量が3重量%以下のパッド状の金属層である。
The
回転抑制部123は、セラミック製の部材であり、セラミック基体102の後端側に設けられており、セパレータ18の収納部125内に収納された状態で、セパレータ18の内壁面125a,125b,125c,125dのそれぞれに対向する外側面123a,123b,123cおよび123dを4つ備える角柱状に形成されている。回転抑制部123は、セラミックヒータ100が回転しようとする際に、各外側面がセパレータ18の収納部125の各内壁に接触することでセラミックヒータ100がガスセンサ10の軸線AXを中心として回転することを抑制する。なお、第1実施例において「回転抑制部123の外側面がセパレータ18の内壁面に対向する」とは、回転抑制部123がセパレータ18の収納部125内に配置された際に、回転抑制部123の外側面とセパレータ18の内壁面とが間隙を介して向きあっていても良いし、回転抑制部123の外側面とセパレータ18の内壁面とが面接触していても良いことを含む。
The
また、回転抑制部123は、ヒータの先端側よりも径方向に突出して配置され、且つ回転抑制部123の外側面123a、123b、123cおよび123dとセラミックヒータ100の先端側の外周面をつなぐ先端向き面123eを有する。
Further, the
回転抑制部123は、セラミックヒータ100の後端を含んで形成されている。「セラミックヒータ100の後端を含んで形成されている」とは、セラミックヒータ100の後端に回転抑制部123が単に接合されている状態や、回転抑制部123を貫通するように形成された貫通口にセラミック基体102の後端が収納されて接合されている状態、セラミック基体102と回転抑制部123とが一体的にまたは別体に構成されている状態を含む。第1実施例では、セラミック基体102の後端部と回転抑制部123の先端向き面123eがセメントにより接着されている。
The
A2−3:ヒータ端子部材について:
ヒータ端子部材30は、ニッケルを90重量%以上含むニッケル部材により形成されており、図3,4に示すように、セラミックヒータ100の電極パッド121と接する接触部31と、ヒータリード線12b、12cに接続される接続部33と、平面状に形成され、接触部31と接続部33とを電気的に接続する中継部32を備える。ヒータ端子部材30は、先端側の屈曲部でヒータ側に屈曲し、傾斜部が軸線に向かって傾斜し、電極パッド121と当接する接触部31で軸線AXに沿うように屈曲する略J字形状に形成されている。中継部32には、セラミックヒータ100の回転抑制部123に当接して、回転抑制部123をセラミックヒータ100の先端側から後端側に向かう方向へ付勢する付勢部34が形成されている。
A2-3: About the heater terminal member:
The
接触部31は、収納部125に収納された状態で、自身の弾性力により、電極パッド121に押圧力を伴い接触するように構成されている。このような構成は、例えば、一対のヒータ端子部材30が、収納部125に収納された状態で、それぞれのヒータ端子部材30の接触部31間の距離が、セラミックヒータ100のセラミック基体102の外径よりも小さくなるように構成することにより実現される。
The
付勢部34は、中継部32の一部分をヒータ側に切り起こして形成した突出片であり、ヒータの後端が収納部125内に収納された状態で、回転抑制部123の先端向き面123eに当接して回転抑制部123をガスセンサ10の先端側から後端側へ付勢する。
The urging
A3.ヒータの組み付けについて:
図5〜図6を参照して、セラミックヒータ100とヒータ端子部材30とセパレータ18との組み付けについて説明する。図5は、セラミックヒータ100およびヒータ端子部材30をセパレータ18に組み付ける過程を説明する説明図である。図6は、セラミックヒータ100およびヒータ端子部材がセパレータ18に組み付けられた状態を示す断面図である。図6(a)は図5(c)の拡大図であり、図6(b)は、図6(a)におけるB−B断面で切断した断面図である。
A3. Assembling the heater:
The assembly of the
図5(a)の状態において、ヒータ端子部材30の接続部33にヒータリード線12b、12cを挟み込み、接続部33を加締めて、セパレータ18の空孔18c、18eに挿入する。この結果、図5(b)の状態となる。次に、セパレータ18の収納部125にセラミックヒータ100を回転抑制部123側から挿入し、収納部125の端部125eに回転抑制部123が当接するまで挿入する。セラミックヒータ100の挿入過程で、ヒータ端子部材30の接触部31および付勢部34は、回転抑制部123により周方向外側に向けて押圧され変形するが、セラミックヒータ100が収納部125の端部125eに当接するまで挿入されると、ヒータ端子部材30自身の弾性力により元に戻る。この結果、図5(c)に示すように、セラミックヒータ100がセパレータ18内に固定される。
In the state of FIG. 5A, the
図6(a)に示すように、セラミックヒータ100の後端が完全に収納部125に収納された状態では、接触部31は、自身の弾性力により変形が元に戻り、電極パッド121に接触する。この結果、ヒータリード線12b、12cと電極パッド121が導通される。また、付勢部34も自身の弾性力により変形が元に戻り、先端向き面123eに当接して、回転抑制部123(すなわちセラミックヒータ100)を、ガスセンサ10の先端側から後端側に向かう方向へ付勢する。付勢部34により、セラミックヒータ100の収納部125からの抜けが防止される。
As shown in FIG. 6A, when the rear end of the
また、図6(b)に示すように、セラミックヒータ100がセパレータ18の収納部125に収納された状態では、回転抑制部123の外側面123a、123b、123cおよび123dは、収納部125の内壁面125a、125b、125cおよび125dのそれぞれに対向する。この結果、セラミックヒータ100が回転しようとすると、回転抑制部123の外側面123a、123b、123cおよび123dと内壁面125a、125b、125cおよび125dとが面接触し、軸線AXを中心として回転抑制部123すなわちセラミックヒータ100が回転することが抑制される。
Further, as shown in FIG. 6B, in a state where the
以上説明した第1実施例のガスセンサ10によれば、セラミックヒータ100の後端側に、セラミックヒータ100の後端側の一部を収納する収納部125の内壁に接触することでセラミックヒータ100がガスセンサ10の軸線を中心として回転することを抑制する回転抑制部123が設けられている。第1実施例では、回転抑制部123は、収納部125の4つの内壁面125a、125b、125c、125dのそれぞれに対向する外側面123a,123b,123c,123dを4つ備える角柱状に形成されている。従って、セラミックヒータ100が回転しようとすると、回転抑制部123が、4つの面(外側面)で収納部125の内壁面と接して、セラミックヒータ100の回転を抑制することができる。従って、電極パッド121とヒータ端子部材30との接触性を維持できる。
According to the
また、第1実施例のガスセンサ10によれば、回転抑制部123はセラミックヒータ100の後端に設けられている。従って、簡易な構成でセラミックヒータ100の回転を抑制できる。
Further, according to the
また、第1実施例のガスセンサ10によれば、ヒータ端子部材30に、回転抑制部123の先端向き面123eに当接して回転抑制部123をセラミックヒータ100の先端側から後端側に向かう方向へ付勢する付勢部34が設けられている。従って、セラミックヒータ100は、付勢部34によりガスセンサ10の先端側から後端側に向かって付勢されているので、セラミックヒータ100の回転抑制とともに、収納部125からのセラミックヒータの抜けを抑制できる。よって、より高い精度で電極パッド121とヒータ端子部材30との接触性を維持できる。
Further, according to the
また、第1実施例のガスセンサ10によれば、付勢部34は、中継部32の一部をセラミックヒータ100側に切り欠いた切り欠きにより形成されている。よって、簡易な構成で付勢部34を設けることができる。
Further, according to the
B.変形例
(1)上記実施例では、収納部125の4つの内壁面と回転抑制部123の4つの外側面とがそれぞれ対向するように構成されているが、例えば、回転抑制部123の断面形状を収納部125の断面形状に一致するように形成してもよい。この場合、収納部125の断面形状が円形以外の形状であれば、セラミックヒータ100が回転しようとする際に、収納部125の内壁面と回転抑制部123の外側面とが接触することにより、セラミックヒータ100の回転を抑制できる。なお、回転抑制部123の外形形状および収納部125の断面形状は、例えば、楕円形や三角形、五角形以上の多角形であってもよい。
B. Modification (1) In the above-described embodiment, the four inner wall surfaces of the
(2)上記実施例では、収納部125の4つの内壁面と回転抑制部123の4つの外側面とがそれぞれ対向するように構成されているが、収納部125の内壁面の数と、回転抑制部123の外側面の数は、同数でなくても良い。収納部125および回転抑制部123の断面形状が円形以外で、かつ、少なくとも収納部125の一面と回転抑制部123の一面とが対向するように形成されていればセラミックヒータ100の回転を抑制できる。
(2) In the above-described embodiment, the four inner wall surfaces of the
(3)また、ヒータの後端に、回転抑制部123として、係合部(例えば突状)を形成し、セパレータ18側に係合部を受ける受け部200を形成し、両者を係合させることにより、で回転を抑制してもよい。
(3) Further, an engaging portion (for example, a protruding shape) is formed as a
(4)また、収納部125の4つの内壁面と回転抑制部123の4つの外側面とがそれぞれ対向するように構成されているが、例えば、収納部125の4つの内壁面と回転抑制部123の4つの外側面とが接していても良い。
(4) The four inner wall surfaces of the
(5)上記実施例では、回転抑制部123の先端向き面123eとセラミック基体102の後端とをセメントにより接合しているが、例えば、回転抑制部123の先端向き面123e側に断面形状が円形以外の孔部を形成するとともに、セラミックヒータ100の後端をこの孔部に一致する形状に形成し、孔部とセラミックヒータ100の後端とを嵌合し接合してもよい。なお、接合方法としては、例えば、セメントの他、接着剤を用いて接合してもよい。
(5) In the above embodiment, the tip-facing
(6)上述の実施例では、セラミックヒータ100のセラミック基体102の後端に回転抑制部123を接合しているが、例えば、回転抑制部123に貫通口を形成し、セラミック基体102の後端を貫通口に貫通させ、接合してもよい。
(6) In the above-described embodiment, the
(7)上述の実施例では、回転抑制部123とセラミック基体102とを別体として形成しているが、回転抑制部123とセラミック基体102とは一体的に構成されていてもよい。こうすれば、接着剤の接着能力が劣化することに起因してセラミックヒータ100が収納部125から抜けることを防止できる。
(7) In the above-described embodiment, the
以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成をとることができる。 As mentioned above, although the various Example of this invention was described, this invention is not limited to these Examples, A various structure can be taken in the range which does not deviate from the meaning.
10…ガスセンサ
11…主体金具
11c…六角部
11d…接続部
12b…ヒータリード線
13…インシュレータ
14…セラミック粉末
15…プロテクタ
15a…外側プロテクタ
15b…内側プロテクタ
16…金属外筒
17…グロメット
18…セパレータ
18a…フランジ
18b…空孔
18c…空孔
19…センサ出力リード線
19b…センサ出力リード線
20…酸素検出素子
20f…係合フランジ部
20k…後端
20s…先端
21…固体電解質体
30…ヒータ端子部材
31…接触部
32…中継部
33…接続部
34…付勢部
40…外側端子部材
50…内側端子部材
41…外嵌部
81…金属製パッキン
85…フィルタ
86…金属パイプ
100…セラミックヒータ
102…セラミック基体
121…電極パッド
123…回転抑制部
123a,123b,123c,123d…外側面
123e…先端向き面
125…収納部
125a、125b、125c、125d…内壁面
125e…端部
200…ヒータ組み付け部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
先端側が前記センサ素子内に収納され、前記センサ素子内に収納されていない後端側外表面に、先端側に設けられた発熱抵抗体と電気的に接続する電極パッドを有し、前記センサ素子を加熱する略円柱形状のヒータと、
前記ヒータの前記電極パッドに直接又は他部材を介して弾性的に接触することで、外部回路と前記電極パッドとを電気的に接続するヒータ端子部材と、
前記ヒータの後端側の一部を収納する収納部を有するセパレータと、を備えるガスセンサであって、
前記収納部は、前記ガスセンサの軸線方向に沿って伸びる内壁面を有し、
前記ヒータの後端側には、前記ヒータと接合、または、一体的に構成される回転抑制部であって、前記内壁面に対向して配置された外側面を有し、前記内壁面と前記外側面とが接触することで前記ヒータが前記ガスセンサの軸線を中心として回転することを抑制する回転抑制部を備えることを特徴とする、
ガスセンサ。 A sensor element for measuring the concentration of a specific gas in the gas to be measured, which is formed in a cylindrical shape with the tip side closed;
A front end side is accommodated in the sensor element, and an electrode pad electrically connected to a heating resistor provided on the front end side is provided on a rear end side outer surface not accommodated in the sensor element, and the sensor element A substantially cylindrical heater for heating
A heater terminal member for electrically connecting an external circuit and the electrode pad by elastically contacting the electrode pad of the heater directly or via another member;
A separator having a storage portion for storing a part of the rear end side of the heater, and a gas sensor comprising:
The storage portion has an inner wall surface extending along the axial direction of the gas sensor,
On the rear end side of the heater, there is a rotation suppressing portion that is joined to or integrally formed with the heater, and has an outer surface that is disposed to face the inner wall surface. It is characterized by comprising a rotation restraining part that restrains the heater from rotating around the axis of the gas sensor as a result of contact with the outer surface.
Gas sensor.
前記収納部は、2組の互いが対向する4つの前記内壁面を有し、
前記回転抑制部は、前記4つの内壁面のそれぞれに対向する前記外側面を4つ備える角柱状に形成されている、
ガスセンサ。 The gas sensor according to claim 1,
The storage portion has four sets of the inner wall surfaces facing each other in two sets,
The rotation suppressing portion is formed in a prismatic shape including four outer surfaces facing each of the four inner wall surfaces.
Gas sensor.
前記回転抑制部の前記外側面は、前記ヒータの先端側よりも径方向に突出して配置されており、且つ前記回転抑制部の前記外側面と前記ヒータの先端側の外周面をつなぐ先端向き面を有し、
前記ヒータ端子部材には、前記回転抑制部の前記先端向き面に当接して前記回転抑制部を前記ヒータの先端側から後端側に向かう方向へ付勢する付勢部材を備える、
ガスセンサ。 The gas sensor according to claim 1 or 2, wherein
The outer surface of the rotation suppressing portion is disposed so as to protrude in the radial direction from the tip side of the heater, and a tip-facing surface that connects the outer surface of the rotation suppressing portion and the outer peripheral surface of the tip side of the heater. Have
The heater terminal member includes a biasing member that abuts against the tip-facing surface of the rotation suppression portion and biases the rotation suppression portion in a direction from the front end side to the rear end side of the heater.
Gas sensor.
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