JP4522847B2 - Gas sensor and manufacturing method thereof - Google Patents
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- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
本発明は、ガスセンサ、特に酸素センサ、に関する。詳細には、本発明は、内燃機関の排ガス中など高温環境下の使用に適したガスセンサに関する。 The present invention relates to a gas sensor, particularly an oxygen sensor. Specifically, the present invention relates to a gas sensor suitable for use in a high temperature environment such as in exhaust gas of an internal combustion engine.
自動車エンジン等の内燃機関排ガス中の酸素濃度を検出するガスセンサとして、酸化ジルコニア等の酸素イオン伝導性固体電解質を検出素子とする酸素センサが知られている。このような酸素イオン伝導体の検出素子は、有底筒状で、その内面と外面にそれぞれ電極層を有している。内面の電極層は基準ガス(大気ガス)と接触し、外面の電極層は排気ガス等の被測定ガスと接触する。このような酸素センサにおいては、基準ガスと被測定ガスの酸素濃度差に対応して生じた両電極間の起電力の差(電位差)によって、酸素濃度を検出している。 As a gas sensor for detecting oxygen concentration in exhaust gas from an internal combustion engine such as an automobile engine, an oxygen sensor using an oxygen ion conductive solid electrolyte such as zirconia oxide as a detection element is known. Such an oxygen ion conductor detection element has a bottomed cylindrical shape, and has electrode layers on its inner and outer surfaces, respectively. The electrode layer on the inner surface is in contact with a reference gas (atmospheric gas), and the electrode layer on the outer surface is in contact with a gas to be measured such as exhaust gas. In such an oxygen sensor, the oxygen concentration is detected based on a difference in electromotive force (potential difference) between both electrodes generated corresponding to the difference in oxygen concentration between the reference gas and the gas to be measured.
酸素イオン伝導体の検出素子は、円筒状の主体金具(ハウジング)に内挿して使用される。この際、検出素子の内部が外気や排ガス中の水や油で汚染されると、正確なガスの検出が不可能になる。そこで、検出素子内側への排ガス等の侵入を防ぐため、及びセンサ内部の汚染や腐食を防ぐため、一般に、検出素子と主体金具との隙間には、滑石等の無機粉末を充填した封止層が形成されている。 The oxygen ion conductor detection element is used by being inserted into a cylindrical metal shell (housing). At this time, if the inside of the detection element is contaminated with outside air or water or oil in the exhaust gas, accurate gas detection becomes impossible. Therefore, a sealing layer filled with an inorganic powder such as talc is generally provided in the gap between the detection element and the metal shell in order to prevent intrusion of exhaust gas and the like inside the detection element and to prevent contamination and corrosion inside the sensor. Is formed.
封止層の無機粉末は、一般に数μm〜数百μmの粒径と微細であるため、充填の際に加圧しても密度が上がりにくく、十分な気密性が確保できない場合があった。さらに、センサに加えられる衝撃、例えば自動車走行時の衝撃、等により、封止層として充填された無機粉末が、使用時に主体金具及び絶縁体との隙間から漏出してしまう。そして、無機粉末が漏出してしまうと、封止層には緩みが生じて、封止層の圧縮性及び気密性は保持することができないことがある。そこで、充填密度を改善するために、無機粉末にバインダとして水ガラスを添加した充填材料が発明されている。水ガラスを添加することにより、加工性及び圧縮性が改善され、気密性の高いガスセンサが得られている(特許文献1参照)。 Since the inorganic powder of the sealing layer is generally fine with a particle size of several μm to several hundreds of μm, even when pressurized during filling, the density is difficult to increase, and sufficient airtightness may not be ensured. Furthermore, the inorganic powder filled as the sealing layer leaks from the gap between the metal shell and the insulator during use due to an impact applied to the sensor, for example, an impact during driving of an automobile. If the inorganic powder leaks, the sealing layer may loosen, and the compressibility and airtightness of the sealing layer may not be maintained. Therefore, in order to improve the filling density, a filling material in which water glass is added as a binder to an inorganic powder has been invented. By adding water glass, processability and compressibility are improved, and a gas sensor with high airtightness is obtained (see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1のガスセンサのように水ガラスのような吸湿性を有するバインダを使用すると、高温時において封止層の絶縁性が確保できずに、正確な濃度を検出することができない問題が生じることがある。また、例えば、酸素センサは、自動車の排ガス管に設置され、排ガス中の酸素濃度測定に使用されるが、この際、酸素センサは600℃以上の高温に晒されることがある。このような温度においては、バインダ自身が変質してしまい、気密性が落ちてしまうこともある。 However, when a binder having a hygroscopic property such as water glass is used like the gas sensor of Patent Document 1, there is a problem that the insulating layer cannot be secured at a high temperature and an accurate concentration cannot be detected. May occur. In addition, for example, the oxygen sensor is installed in an exhaust gas pipe of an automobile and used for measuring the oxygen concentration in the exhaust gas. At this time, the oxygen sensor may be exposed to a high temperature of 600 ° C. or higher. At such a temperature, the binder itself may be altered and the airtightness may be reduced.
そこで、本発明は、封止層に含有するバインダの量をできる限り抑制しつつ、常温領域及び高温領域において封止層の気密性及び絶縁性を確保することができるガスセンサを提供することを課題とする。 Therefore, the present invention has an object to provide a gas sensor capable of ensuring the airtightness and insulating properties of the sealing layer in the normal temperature region and the high temperature region while suppressing the amount of the binder contained in the sealing layer as much as possible. And
本発明の第1視点によれば、本発明は、被測定ガスに先端側が晒される検出素子と、検出素子の先端側を突出させて内挿する環状の主体金具と、を備えるガスセンサにおいて、検出素子と主体金具との隙間に配設され、無機粉末を含有し、かつバインダの含有量が0.1wt%以下である封止層と、検出素子と主体金具によって形成される、封止層の後端面の領域を覆う第1パッキンと、を備え、第1パッキンは、領域より大きく、厚さが0.4mm以上のパッキンを封止層の後端側に圧入配設したものであるガスセンサを提供する(基本形態1)。 According to a first aspect of the present invention, the present invention provides a gas sensor comprising a distal side is exposed sensing element to the measured gas, and an annular metal shell interpolating is protruded to the distal end side of the detection element, and A sealing layer that is disposed in a gap between the detection element and the metal shell, contains an inorganic powder, and has a binder content of 0.1 wt% or less, and a sealing layer formed by the detection element and the metal shell A first packing that covers a region of the rear end face , and the first packing is a gas sensor that is press-fitted and disposed on the rear end side of the sealing layer with a packing larger than the region and having a thickness of 0.4 mm or more. Is provided (basic form 1).
本発明の第2視点によれば、本発明は、被測定ガスに先端側が晒される検出素子と、検出素子の先端側を突出させて内挿する環状の主体金具と、を備えるガスセンサにおいて、検出素子と主体金具との隙間に配設され、無機粉末を含有し、かつバインダの含有量が0.1wt%以下である封止層と、封止層の後端側に配設され、封止層を先端側に向けて押圧するスリーブと、検出素子と主体金具間によって形成される、封止層の後端面の領域を覆う第1パッキンと、を備え、第1パッキンは、領域より小さく、厚さが0.4mm以上のパッキンを、検出素子及び主体金具と第1パッキンとの間に形成される間隙を埋めるようにスリーブによって押圧拡張させて封止層とスリーブとの間に配設したものであるガスセンサを提供する(基本形態2)。 According to a second aspect of the present invention, the present invention provides a gas sensor comprising: a detection element whose tip side is exposed to a gas to be measured; and an annular metal shell that projects and inserts the tip side of the detection element. A sealing layer that is disposed in the gap between the element and the metal shell, contains an inorganic powder, and has a binder content of 0.1 wt% or less, and is disposed on the rear end side of the sealing layer and sealed A sleeve that presses the layer toward the front end side, and a first packing that is formed between the detection element and the metal shell and covers a region of the rear end surface of the sealing layer, and the first packing is smaller than the region, A packing having a thickness of 0.4 mm or more was disposed between the sealing layer and the sleeve by being expanded with a sleeve so as to fill a gap formed between the detection element and the metal shell and the first packing. Gas sensor is provided (basic form 2) .
第1視点及び第2視点の好ましい形態によれば、第1パッキン及び封止層は、650℃以上の雰囲気下において、化学的及び物理的に実質的に変化せず、かつ検出素子と主体金具間のインピーダンスが50kΩ以上となる材質を主体とする(形態3)。 According to a preferred form of the first and second viewpoints , the first packing and the sealing layer are not substantially chemically and physically changed in an atmosphere of 650 ° C. or higher, and the detection element and the metal shell A material whose impedance is 50 kΩ or more is mainly used (Mode 3 ).
第1視点及び第2視点の好ましい形態によれば、無機粉末は滑石を主体とする(形態4)。 According to a preferred form of the first and second viewpoints , the inorganic powder is mainly composed of talc (form 4 ).
第1視点及び第2視点の好ましい形態によれば、第1パッキンはマイカを主成分とする(形態5)。 According to a preferred form of the first and second viewpoints , the first packing contains mica as a main component (form 5 ).
第1視点及び第2視点の好ましい形態によれば、第1パッキンは電熱用マイカ板から形成されてなる(形態6)。 According to a preferred form of the first and second viewpoints , the first packing is formed from an electric heating mica plate (form 6 ).
本発明の第3視点によれば、本発明は、被測定ガスに先端側が晒される検出素子と、検出素子の先端側を突出させて内挿する環状の主体金具と、を有するガスセンサの製造方法において、検出素子と主体金具との隙間に、無機粉末を含有し、かつバインダの含有量が0.1wt%以下である封止粉末を充填する充填工程と、検出素子と主体金具によって形成される、封止粉末の後端面の領域より大きく、厚さ0.4mm以上の第1パッキンを封止粉末の後端側に圧入嵌設する嵌設工程と、主体金具の後端側を内側に向かって加締める加締工程と、を含むガスセンサの製造方法を提供する(基本形態7)。 According to a third aspect of the present invention, the present invention relates to a method for manufacturing a gas sensor, comprising: a detection element whose tip side is exposed to a gas to be measured; and an annular metal shell that projects and inserts the tip side of the detection element. , A filling step of filling the gap between the detection element and the metal shell with an inorganic powder and a sealing powder having a binder content of 0.1 wt% or less, and the detection element and the metal shell are formed. A fitting step in which a first packing having a thickness of 0.4 mm or more larger than the region of the rear end surface of the sealing powder is press- fitted into the rear end side of the sealing powder, and the rear end side of the metal shell is directed inward. A gas sensor manufacturing method including a caulking step (basic form 7 ).
本発明の第4視点によれば、本発明は、被測定ガスに先端側が晒される検出素子と、検出素子の先端側を突出させて内挿する環状の主体金具と、を有するガスセンサの製造方法において、検出素子と主体金具との隙間に、無機粉末を含有し、かつバインダの含有量が0.1wt%以下である封止粉末を充填する充填工程と、検出素子と主体金具によって形成される、封止粉末の後端面の領域より小さく、厚さ0.4mm以上の第1パッキンを封止粉末の後端側に嵌設する嵌設工程と、第1パッキンの後端側にスリーブを内挿する内挿工程と、主体金具の後端側を内側に向かって加締める加締工程と、を含み、嵌設工程時において形成される検出素子及び主体金具と第1パッキンとの間の間隙を埋めるように、スリーブによって第1パッキンを押圧拡張するガスセンサの製造方法を提供する(基本形態8)。 According to a fourth aspect of the present invention, the present invention relates to a method for manufacturing a gas sensor, comprising: a detection element whose tip side is exposed to a gas to be measured; and an annular metal shell that is inserted by projecting the tip side of the detection element. , A filling step of filling the gap between the detection element and the metal shell with an inorganic powder and a sealing powder having a binder content of 0.1 wt% or less, and the detection element and the metal shell are formed. A fitting step of fitting a first packing smaller than the region of the rear end surface of the sealing powder and having a thickness of 0.4 mm or more on the rear end side of the sealing powder; and a sleeve on the rear end side of the first packing A gap between the detection element and the metal shell formed in the fitting step and the first packing, including an insertion step of inserting and a caulking step of caulking the rear end side of the metal shell inward 1st packing with sleeve to fill To provide a method of manufacturing a gas sensor for pressure expansion (basic form 8).
第3視点及び第4視点の好ましい形態によれば、無機粉末として滑石を使用し、そして第1パッキンを電熱用マイカ板から作製する(形態9)。 According to a preferred form of the third and fourth viewpoints , talc is used as the inorganic powder, and the first packing is made from an electrothermal mica plate (form 9 ).
上記形態1及び形態2によれば、バインダの含有量が0.1wt%以下である封止層とすることで、バインダの吸湿による絶縁劣化やバインダの変質を防止することができる。したがって、高温状況下においても、検出素子と主体金具間の絶縁性及び気密性を確保したガスセンサを提供することができる。さらに、形態1及び形態2によれば、封止層上にパッキンを配置することにより、バインダを使用しなくても衝撃によって無機充填粉末が流出しない、すなわち封止層の気密性及び圧縮性を保持したガスセンサを提供することができる。つまり、本発明のガスセンサは、常温領域及び高温領域において気密性及び絶縁性を確保することができる。さらに、バインダを使用しないことにより、封止層のコスト削減を図ることもできる。 According to the said form 1 and form 2 , by setting it as the sealing layer whose content of a binder is 0.1 wt% or less, the insulation deterioration by the moisture absorption of a binder and the quality change of a binder can be prevented. Therefore, it is possible to provide a gas sensor that ensures insulation and airtightness between the detection element and the metal shell even under high temperature conditions. Furthermore, according to the form 1 and the form 2 , by disposing packing on the sealing layer, the inorganic filling powder does not flow out by impact without using a binder, that is, the sealing layer has airtightness and compressibility. A retained gas sensor can be provided. That is, the gas sensor of the present invention can ensure hermeticity and insulation in a normal temperature region and a high temperature region. Furthermore, the cost of the sealing layer can be reduced by not using a binder.
そして、第1パッキンの厚みを0.4mm以上とする。第1パッキンの厚みが0.4mm未満では、衝撃等によって無機充填粉末が流出することがある。一方、第1パッキンの厚みは、1.0mm以下が好ましい。パッキンの厚さの上限は耐気密性という点では特に制限されないが、厚くしすぎるとガスセンサの構成やコスト等に影響を及ぼすことがある。 And the thickness of a 1st packing shall be 0.4 mm or more. When the thickness of the first packing is less than 0.4 mm, the inorganic filling powder may flow out due to impact or the like. On the other hand, the thickness of the first packing is preferably 1.0 mm or less. The upper limit of the thickness of the packing is not particularly limited in terms of airtightness, but if it is too thick, it may affect the configuration and cost of the gas sensor.
上記形態1によれば、第1パッキンは、検出素子と主体金具によって形成される、封止層の後端面の領域より大きいパッキンであり、圧入して配設されることにより封止層の後端面の領域を覆うことが好ましい。このように第1パッキンを封止層の後端面の領域に対して大きくしつつ、圧入して配設することで、更に容易に封止層の気密性及び圧縮性を保持したガスセンサを得ることができる。なお、第1パッキンの大きさは、圧入した際にパッキンが縮径したとしても、パッキン自身が折れ曲がる等の変形が起こらない大きさであることが好ましい。 According to the said form 1, a 1st packing is a packing larger than the area | region of the rear-end surface of a sealing layer formed of a detection element and a metal fitting, and it is press-fitted and is arrange | positioned by the back of a sealing layer It is preferable to cover the area of the end face. Thus, by enlarging the first packing with respect to the region of the rear end face of the sealing layer and press-fitting it, it is possible to obtain a gas sensor that can more easily maintain the hermeticity and compressibility of the sealing layer. Can do. In addition, it is preferable that the size of the first packing is a size that does not cause deformation such as bending of the packing itself even when the diameter of the packing is reduced when it is press-fitted.
上記形態2によれば、第1パッキンは、検出素子と主体金具によって形成される、封止層の後端面の領域より小さいパッキンであり、押圧された状態で配設されるにより封止層の後端面の領域を覆うことが好ましい。このように第1パッキンを封止層の後端面の領域に対して小さくしつつ、押圧して配設することで、容易に第1パッキンを上記領域に嵌設しつつ、また封止層の気密性及び圧縮性を保持したガスセンサを得ることができる。なお、第1パッキンの大きさは、押圧した際にパッキンが変形して上記領域を覆いつつも、第1パッキンの厚みは0.4mm以上となっていれば好ましい。 According to the said form 2, a 1st packing is a packing smaller than the area | region of the rear-end surface of a sealing layer formed with a detection element and a metal fitting, and is arrange | positioned in the pressed state by the state of a sealing layer. It is preferable to cover the area of the rear end face. In this way, the first packing is made smaller than the area of the rear end surface of the sealing layer, and is disposed by pressing, so that the first packing can be easily fitted in the area and the sealing layer A gas sensor that maintains hermeticity and compressibility can be obtained. The first packing preferably has a thickness of 0.4 mm or more while the packing is deformed to cover the region when pressed.
上記形態3によれば、第1パッキン及び封止層は、650℃以上の雰囲気下において、化学的及び物理的に実質的に変化せず、かつ検出素子と主体金具間のインピーダンスが50kΩ以上となる材質を主体とすることが好ましい。このような第1パッキン及び封止層とすることで、十分に常温領域及び高温領域において気密性及び絶縁性を確保することができる。なお、「化学的及び物理的に実質的に変化せず」ということは、650℃以上の雰囲気下に第1パッキンを入れたとしても、膨張、収縮、組成変形等が起こらないことを指す。 According to the third aspect, the first packing and the sealing layer do not substantially change chemically and physically in an atmosphere of 650 ° C. or higher, and the impedance between the detection element and the metal shell is 50 kΩ or higher. It is preferable that the material is mainly composed of By setting it as such a 1st packing and a sealing layer, airtightness and insulation can be sufficiently ensured in a normal temperature region and a high temperature region. The phrase “substantially does not change chemically and physically” means that expansion, contraction, composition deformation, and the like do not occur even when the first packing is placed in an atmosphere of 650 ° C. or higher.
上記形態4によれば、無機粉末は滑石が好ましい。無機粉末として滑石を選択することは容易であり、コスト削減を図ることができる。 According to the form 4 , the inorganic powder is preferably talc. It is easy to select talc as the inorganic powder, and cost can be reduced.
上記形態5によれば、第1パッキンはマイカを主成分とすることが好ましい。マイカは、第1パッキンが必要とする耐熱性及び高温絶縁性を有しており、第1パッキンに容易に適用できる。なお、具体的には、上記形態6に示すように、電熱用マイカ板から形成されてなることが好ましい。 According to the said form 5 , it is preferable that a 1st packing has mica as a main component. Mica has heat resistance and high-temperature insulation required by the first packing, and can be easily applied to the first packing. Specifically, as shown in the sixth aspect, it is preferably formed from an electric heating mica plate.
上記形態7〜9によれば、主として、上記形態1及び形態2の構成を有するガスセンサを製造することができる。 According to the said forms 7-9 , the gas sensor which has the structure of the said form 1 and the form 2 mainly can be manufactured.
以下に、本発明を適用した実施形態であるガスセンサを図面と共に説明する。本実施形態では、自動車の排気管(特に触媒の下流側等)に装着されて排気ガス中の酸素の濃度を検出するガスセンサ(酸素センサ)について説明する。図1は、本実施形態のガスセンサ1の全体構成を示す断面図である。 Hereinafter, a gas sensor as an embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a gas sensor (oxygen sensor) that is mounted on an exhaust pipe of an automobile (particularly on the downstream side of the catalyst or the like) and detects the concentration of oxygen in the exhaust gas will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the gas sensor 1 of the present embodiment.
図1に示すように、ガスセンサ1は、先端部が閉じた有底筒状をなす検出素子2、検出素子2の有底孔25に挿入されるセラミックヒータ3と、検出素子2を自身の内側にて保持する主体金具5を備える。なお、本実施形態において、図1に示す検出素子2の軸に沿う方向のうち、測定対象ガス(排気ガス)に晒される先端部に向かう側(閉じている側、図中の下側)を「先端側」とし、これと反対方向(図中上側)に向かう側を「後端側」として説明する。 As shown in FIG. 1, the gas sensor 1 includes a detection element 2 having a bottomed cylindrical shape with a closed end, a ceramic heater 3 inserted into a bottomed hole 25 of the detection element 2, and the detection element 2 inside thereof. The metal shell 5 is held. In the present embodiment, among the directions along the axis of the detection element 2 shown in FIG. 1, the side (closed side, lower side in the drawing) toward the tip exposed to the measurement target gas (exhaust gas) is used. In the following description, the “front end side” is referred to as the “rear end side” and the side facing the opposite direction (upper side in the drawing) is referred to.
この検出素子2は、イットリアを安定化剤として固溶させた部分安定化ジルコニアを主成分とする酸素イオン伝導性を有する固体電解質体28と、その固体電解質体28の有底孔25の内面に、そのほぼ全面を覆うようにPtあるいはPt合金により多孔質状に形成された内部電極層27と、固体電解質体28の外面に、内部電極層27と同様に多孔質状に形成された外部電極層26を有している。また、この検出素子2の軸線方向の略中間位置には、径方向外側に向かって突出する係合フランジ部92が設けられている。また、セラミックヒータ3は、棒状に形成されると共に、内部に発熱抵抗体を有する発熱部42を備えている。このセラミックヒータ3は、後述するヒータ用リード線19、22を介して通電されることにより発熱部42が発熱することになり、検出素子2を活性化させるべく当該検出素子2を加熱する機能を果たす。
This detection element 2 has a solid electrolyte body 28 having oxygen ion conductivity mainly composed of partially stabilized zirconia in which yttria is dissolved as a stabilizer, and an inner surface of a bottomed hole 25 of the solid electrolyte body 28. The
主体金具5は、ガスセンサ1を排気管の取付部に取り付けるためのネジ部66と、排気管の取付部への取り付け時に取付工具をあてがう六角部93を有している。また、主体金具5は、検出素子2を先端側から支持するアルミナ製の支持部材51と、支持部材51の後端側に充填される封止層52と、封止層52を後端側から先端側に向けて押圧するアルミナ製のスリーブ53とを内部に収納可能に構成されている。
The metal shell 5 has a screw portion 66 for attaching the gas sensor 1 to the attachment portion of the exhaust pipe, and a hexagonal portion 93 to which an attachment tool is applied when attaching the gas sensor 1 to the attachment portion of the exhaust pipe. The metal shell 5 includes an alumina support member 51 that supports the detection element 2 from the front end side, a
主体金具5には、先端側内周に径方向内側に向かって突出した金具側段部54が設けられており、この金具側段部54に第3パッキン55を介して支持部材51を係止させている。なお、検出素子2は、係合フランジ部92が支持部材51上に第2パッキン94を介して支持されることにより、主体金具5に支持される。支持部材51の後端側における主体金具5の内面と検出素子2の外面との間には、封止層52が配設され、さらにこの封止層52の後端側にスリーブ53および環状リング15が順次同軸状に内挿された状態で配置される。なお、封止層52については、後述する。
The metal shell 5 is provided with a metal-side stepped portion 54 projecting radially inward on the inner periphery of the front end side, and the support member 51 is locked to the metal-side stepped portion 54 via a third packing 55. I am letting. The detection element 2 is supported by the metal shell 5 when the engagement flange portion 92 is supported on the support member 51 via the second packing 94. A
また、主体金具5の後端側内側にはSUS304Lからなる内筒部材14の先端側が挿入されている。この内筒部材14は、先端側の拡径した開口端部(先端開口端部59)を環状リング15に当接させた状態で、主体金具5の金具側後端部60を内側先端方向に加締めることで、主体金具5に固定されている。なお、ガスセンサ1においては、主体金具5の金具側後端部60を加締めることを通じて、封止層52がスリーブ53を介して圧縮充填される構造になっており、これにより検出素子2が筒状の主体金具5の内側に気密状に保持されている。
A front end side of the inner cylinder member 14 made of SUS304L is inserted inside the rear end side of the metal shell 5. The inner cylinder member 14 has the metal-side
内筒部材14は、軸線方向における略中間位置に内筒段付き部83が形成されており、内筒段付き部83よりも先端側が内筒先端側胴部61として形成され、内筒段付き部83よりも後端側が内筒後端側胴部62として形成される。内筒後端側胴部62は、内筒先端側胴部61よりも内径、外径がともに小さく形成され、その内径は後述するセパレータ7のセパレータ本体部85の外径よりも若干大きく形成されている。また、内筒後端側胴部62には、周方向に沿って所定の間隔で複数の大気導入孔67が形成されている。
The inner cylinder member 14 is formed with an inner cylinder stepped portion 83 at a substantially intermediate position in the axial direction, the tip side of the inner cylinder stepped portion 83 is formed as an inner cylinder tip side body portion 61, and the inner cylinder stepped portion is formed. The rear end side of the portion 83 is formed as the inner cylinder rear end side body portion 62. The inner cylinder rear end side body part 62 is formed to have both an inner diameter and an outer diameter smaller than the inner cylinder front end side body part 61, and the inner diameter is slightly larger than the outer diameter of a separator body 85 of the
外筒部材16は、SUS304Lの板材を深絞り加工することにより筒状に成形されており、後端側に外部から内部に通じる開口を含む外筒後端側部63、先端側に内筒部材14に対して後端側から同軸状に連結される外筒先端側部64、外筒後端側部63と外筒先端側部64とを繋ぐ外筒段部35が形成される。なお、外筒後端側部63には、弾性シール部材11を気密状に固定するための加締め部88が形成されている。
The
また、主体金具5の先端側外周には、検出素子2の主体金具5の先端から突出する先端部を覆うと共に、複数のガス取入れ孔を有する金属製の二重のプロテクタ81、82が溶接によって取り付けられている。 Further, a metal double protector 81, 82 having a plurality of gas intake holes is welded to the outer periphery on the front end side of the metal shell 5 so as to cover the tip portion protruding from the tip of the metal shell 5 of the detection element 2. It is attached.
さらに、内筒部材14の内筒後端側胴部62の外側には、大気導入孔67から水が侵入することを防止するための筒状のフィルタ68が配置されている。なお、フィルタ68は、例えばポリテトラフルオロエチレンの多孔質繊維構造体(商品名:ゴアテックス(ジャパンゴアテックス(株))のように、水を主体とする液体の透過は阻止する一方、空気などの気体の透過は許容する撥水性フィルタとして構成される。 Further, a cylindrical filter 68 for preventing water from entering from the air introduction hole 67 is disposed outside the inner cylinder rear end side body portion 62 of the inner cylinder member 14. The filter 68 is, for example, a porous fiber structure of polytetrafluoroethylene (trade name: Gore-Tex (Japan Gore-Tex Co., Ltd.), while preventing permeation of liquid mainly composed of water, etc. This is configured as a water repellent filter that allows permeation of gas.
外筒部材16の外筒先端側部64は、フィルタ68が配置された内筒部材14(詳細には内筒後端側胴部62)を外側から覆う形状に形成されており、外筒先端側部64のうち、フィルタ68に対応する位置には周方向に沿って所定の間隔で複数の大気導入孔84が形成されている。
The outer cylinder front end side portion 64 of the
なお、外筒部材16と内筒部材14とは、外筒部材16の外筒先端側部64のうちで大気導入孔84よりも後端側の少なくとも一部を、フィルタ68を介して径方向内側に加締めることで形成した第1加締め部56と、大気導入孔84よりも先端側の少なくとも一部を、同じくフィルタ68を介して径方向内側に加締めることで形成した第2加締め部57とによって固定されている。このとき、フィルタ68は、外筒部材16と内筒部材14との間で気密状に保持されることになる。また、外筒部材16の外筒先端側部64は内筒先端側胴部61に対し外側から重なりを生じるように配置されており、その重なり部の少なくとも一部が周方向の内側に向けて加締められることで、連結加締め部75が形成されている。
The
これにより、基準ガスとしての大気は、大気導入孔84、フィルタ68および大気導入孔67、内筒部材14の内部に導入され、検出素子2の有底孔25に導入される。一方、水滴はフィルタ68を通過することができないため、内筒部材14の内側への侵入が阻止される。 Thereby, the atmosphere as the reference gas is introduced into the atmosphere introduction hole 84, the filter 68 and the atmosphere introduction hole 67, and the inner cylinder member 14, and is introduced into the bottomed hole 25 of the detection element 2. On the other hand, since water droplets cannot pass through the filter 68, entry into the inner cylinder member 14 is prevented.
外筒部材16の後端内側(外筒後端側部63)に配置される弾性シール部材11は、検出素子2に電気的に接続される2本の素子用リード線20、21と、セラミックヒータ3に電気的に接続される2本のヒータ用リード線19、22とを挿通するための4つのリード線挿通孔17が、先端側から後端側にかけて貫通するように形成されている。
The elastic seal member 11 disposed inside the rear end of the outer cylinder member 16 (outer cylinder rear end side portion 63) includes two element lead wires 20 and 21 electrically connected to the detection element 2, ceramic, and the like. Four lead wire insertion holes 17 for inserting two
また、内筒部材14の内筒後端側胴部62に自身の先端側が挿入配置されるセパレータ7は、素子用リード線20、21と、ヒータ用リード線19、22とを挿通するためのセパレータリード線挿通孔71が先端側から後端側にかけて貫通するように形成されている。また、セパレータ7には、先端面に開口する有底状の保持孔95が軸線方向に形成されている。この保持孔95内には、セラミックヒータ3の後端部が挿入され、セラミックヒータ3の後端面が保持孔95の底面に当接することでセパレータ7に対するセラミックヒータ3の軸線方向の位置決めがなされる。
Further, the
このセパレータ7は、内筒部材14の後端内側に挿入されるセパレータ本体部85を有するとともに、セパレータ本体部85の後端部から周方向外側に延設されたセパレータフランジ部86を有している。つまり、セパレータ7は、セパレータ本体部85が内筒部材14に挿入されるとともに、セパレータフランジ部86が内筒部材14の後端面にフッ素ゴムからなる環状シール部材40を介して支持される状態で、外筒部材16の内側に配置される。
The
また、素子用リード線20、21およびヒータ用リード線19、22は、セパレータ7のセパレータリード線挿通孔71、弾性シール部材11のリード線挿通孔17を通じて、内筒部材14および外筒部材16の内部から外部に向かって引き出されている。なお、これら4本のリード線19、20、21、22は外部において、図示しないコネクタに接続される。そして、このコネクタを介してECU等の外部機器と各リード線19、20、21、22とは電気信号の入出力が行われることになる。
The element lead wires 20 and 21 and the
また、各リード線19、20、21、22は、詳細は図示しないが、導線を樹脂からなる絶縁皮膜にて被覆した構造を有しており、導線の後端側がコネクタに設けられるコネクタ端子に接続される。そして、素子用リード線20の導線の先端側は、検出素子2の外面に対して外嵌される端子金具43の後端部と加締められ、素子用リード線21の導線の先端側は、検出素子2の内面に対して圧入される端子金具44の後端部と加締められる。これにより、素子用リード線20は、検出素子2の外部電極層26と電気的に接続され、素子用リード線21は、内部電極層27と電気的に接続される。他方、ヒータ用リード線19、22の導線の先端部は、セラミックヒータ3の発熱抵抗体と接合された一対のヒータ用端子金具と各々接続される。
Further, although not shown in detail, each
そして、セパレータ7の後端側には、耐熱性に優れるフッ素ゴム等からなる弾性シール材11が、外筒部材16を加締め、加締め部88を形成することにより、外筒部材16に固定されている。この弾性シール部材11は、本体部31、本体部31の先端側の側周面から径方向外側に向けて延びるシール部材鍔部32を有している。そして、この本体部31及びシール部材鍔部32を軸線方向に貫くように4つのリード線挿通孔17が形成されている。
Then, on the rear end side of the
次に、本発明の主要部である封止層52及び第1パッキン10について詳細に説明する。図2は、本発明における第1パッキンの正面図(上)と側面図(下)である。
Next, the
封止層52を形成する無機粉末(充填材)は、耐熱性及び絶縁性を有するものを使用する。詳細には、無機粉末は、650℃以上の高温領域において、耐熱性を有し、かつ検出素子と主体金具間のインピーダンスが50kΩ以上を確保できる材質であることが望まれる。したがって、本発明においては、無機粉末の主体は、滑石であることが好ましい。滑石は、マグネシウムの含水ケイ酸塩鉱物であり、その主成分は、一般式Mg3Si4O10(OH)2又は3MgO・4SiO2・H2Oで表される。充填材には、他の鉱物からなる無機粉末、アルミナ等のセラミック粉末、セメント粉末、窒化硼素粉末等、又はこれらの無機粉末の組み合わせたものも使用することができる。
As the inorganic powder (filler) for forming the
無機粉末は、バインダの含有量が0.1wt%以下であるものを使用する。バインダを使用すると、封止層の高温時の絶縁性、安定性及び気密性が得られない場合がある。好ましくは、バインダを含有しない無機粉末を使用する。 An inorganic powder having a binder content of 0.1 wt% or less is used. When a binder is used, the sealing layer may not have insulating properties, stability and airtightness at high temperatures. Preferably, an inorganic powder containing no binder is used.
本発明のガスセンサにおいては、封止層52の後端側(封止層52とスリーブ53との間)に、第1パッキン10を配置する。本発明において使用する第1パッキン10は、耐熱性を有し、高温絶縁性があり、吸水しにくく、加熱減量が少なく、そして圧縮されにくいものが好ましい。特に、耐熱性は、650℃以上の環境下においても物理的・化学的に変化しないことが望まれる。高温絶縁性は、650℃以上の環境下においても検出素子と主体金具間のインピーダンスが50kΩ以上を確保されることが望まれる。
In the gas sensor of the present invention, the
以上の条件より、第1パッキン10の好ましい材質として、マイカが挙げられる。マイカ(雲母)とは、一般式(K,Na,Ca)(Mg,Fe,Li,Al)2〜3(Al,Si)4O10(OH,F)2で表されるケイ酸塩鉱物の一種である。マイカは、劈開性を有し、その結晶構造は層状となっている。電気絶縁用のマイカには、主に硬質マイカと軟質マイカの2種類があるが、本発明に使用されるマイカは、耐熱性の観点からは軟質マイカが好ましい。
From the above conditions, a preferable material for the
マイカから形成される第1パッキン10(以下、マイカパッキンという)は、マイカ板からガスセンサの大きさ及び形状に合わせて打ち抜いて形成する。一般に、マイカ板は、はがしマイカ又は集成マイカを接着剤、裏打材などで貼りあわせて形成される。マイカ板には、材料となるマイカの種類、接着剤の種類などから種々の形態のものがあり、例えば、形造用マイカ板、形抜用マイカ板、電熱用マイカ板、可撓性マイカ板などがある。本発明において使用するマイカ板としては、電気絶縁性の観点から、特に電熱用マイカ板が好ましい。本発明において使用するマイカ板に使用される接着剤は、耐熱性の観点から、ケイ素樹脂を主成分とするもの又は無機質のものが好ましい。各種マイカ板は市販されており、適宜目的とするマイカ板を購入してパッキンを作製する。
The
本発明における第1パッキン10の好適な厚さは、0.4mm以上である。パッキンの厚さが0.4mm以下の場合では、ガスセンサに与えられる衝撃により、滑石が後端側に流出し、ゆるみが生じてしまう可能性が高くなってしまう。第1パッキン10の厚さの上限は特に制限されないが、厚くしすぎるとガスセンサの構成等に影響を及ぼす可能性があるので、1.0mm以下とすることが好ましい。
The suitable thickness of the 1st packing 10 in this invention is 0.4 mm or more. In the case where the thickness of the packing is 0.4 mm or less, there is a high possibility that the talc flows out to the rear end side due to the impact applied to the gas sensor and loosens. The upper limit of the thickness of the
第1パッキン10は、図2に示すように、主体金具5の内径と検出素子2の外径に合わせて環状(ドーナツ形状)に作成される。すなわち、第1パッキン10は、主体金具と検出素子とで形成される、封止層52の後端面の領域の大きさ・形状に合わせて形成される。第1パッキン10と主体金具5との間及び第1パッキン10と検出素子2との間は、滑石の流出を防ぐため、第1パッキン10がガスセンサに嵌め込まれた時に間隙が生じないようにする。したがって、好ましくは、第1パッキン10の内環は検出素子2の外径(外環)と密着し、第1パッキン10の外環は主体金具5の内径(内環)と密着するようにする。間隙が生じてしまう場合であっても、そのクリアランスは、好ましくは300μm以下となるようにする。
As shown in FIG. 2, the
次に、本発明のガスセンサの製造方法について説明する。なお、公知の部分については、省略又は簡略化し、本発明の第1パッキン10の嵌設・固定について詳細に説明する。 Next, the manufacturing method of the gas sensor of this invention is demonstrated. In addition, about a well-known part, it abbreviate | omits or simplifies, and it demonstrates in detail about installation and fixation of the 1st packing 10 of this invention.
まず、ジルコニアに、イットリアを添加して造粒した後、先端部が閉じた有底筒状に成形し、電気炉にて1400〜1600℃の温度で焼成し、図1に示すような固体電解質体28を作製する。次いで、この固体電解質体28の外周面に蒸着や化学メッキ等を用いて、白金よりなる外側電極層26を設ける。一方、固体電解質体28の内側面にも同様に、蒸着や化学メッキ等を用いて、内側電極層27を設け、本発明の検出素子2を作製する。
First, after yttria is added to zirconia and granulated, it is formed into a bottomed cylindrical shape with a closed end, and fired at a temperature of 1400 to 1600 ° C. in an electric furnace to produce a solid electrolyte as shown in FIG. The body 28 is produced. Next, the
ついで、主体金具5に検出素子2を保持させる。具体的には、先端側内周に径方向内側に向かって突出した金具側段部54に第3パッキン55を介して支持部材51を挿入する。さらに、支持部材51に検出素子2の係合フランジ部92が第2パッキン94を介して支持されるように挿入する。そして、支持部材51の後端側における主体金具5の内面と検出素子2の外面との間に充填材を充填する。ついで、その後端側に第1パッキン10を嵌設する。
Next, the detection element 2 is held by the metal shell 5. Specifically, the support member 51 is inserted through the third packing 55 into the metal part side stepped portion 54 that protrudes radially inward on the inner periphery of the tip end side. Further, the engagement flange portion 92 of the detection element 2 is inserted into the support member 51 so as to be supported via the second packing 94. Then, a filler is filled between the inner surface of the metal shell 5 and the outer surface of the detection element 2 on the rear end side of the support member 51. Next, the
このとき、第1パッキン10を主体金具5及び検出素子2とクリアランスの無い密着させた形態にするために、主体金具5と検出素子2から形成される封止層52の後端面の領域より、わずかに大きいパッキンを挿入する。ここで、大きいパッキンとは、第1パッキン10の外環径が主体金具5の内径より大きく、また第1パッキン10の内環径が検出素子2の外径より小さいものをいう。そして、主体金具5と検出素子2から形成される領域より大きい第1パッキン10を使用する場合、第1パッキン10は、主体金具5と検出素子2間に圧入して嵌合させる。元のパッキンの大きさは、嵌合する領域の面積よりも大きいため、圧入により第1パッキン10は主体金具5及び検出素子2と密着して、間隙を生じなくさせることができる。なお、パッキンの大きさは、使用するパッキンの弾力性、圧縮性に応じて適宜決定しなければならない。その後、スリーブ53および環状リング15が順次同軸状に内挿された状態で配置され、主体金具5の金具側後端部60を加締める。
At this time, in order to form the first packing 10 in close contact with the metal shell 5 and the detection element 2 without clearance, from the region of the rear end surface of the
さらに、主体金具5の先端側にプロテクタ81、82を溶接しつつ、後端側に内筒部材14の先端側が連結されたセンサ下部中間体を準備する。なお、内筒部材14の内筒後端側胴部62の周りには、筒状のフィルタ68をセットしておく。そして、センサ上部中間体のセパレータ7のセパレータ本体部85を、センサ下部中間体の内筒部材14の内筒後端側胴部62内に位置させる。これにより、セラミックヒータ3とともに端子金具44が検出素子2の有底孔25に挿入され、内側電極層27と導通する。また、端子金具43が検出素子2の外面に外嵌され、外側電極層26と導通する。
Further, a sensor lower intermediate body is prepared in which the protectors 81 and 82 are welded to the front end side of the metal shell 5 and the front end side of the inner cylinder member 14 is connected to the rear end side. A cylindrical filter 68 is set around the inner cylinder rear end side body portion 62 of the inner cylinder member 14. Then, the separator body 85 of the sensor upper
一方、予め端子金具43、44にそれぞれ素子用リード線20、21を接合し、セラミックヒータ3のヒータ用端子金具にヒータ用リード線19、22を接合しておく。そして、端子金具44の内側にセラミックヒータ3を位置させた状態で、各リード線19、20、21 、22をセパレータ7の各セパレータリード線挿通孔71に挿通する。ついで、各リード線19、20、21、22を弾性シール部材11のリード線挿通孔17に挿通させた状態で、この弾性シール部材11の先端面がセパレータ7の後端面に当接するまで移動させる。このようにして、センサ上部中間体を作製する。なお、セパレータ本体部85の外周には、予め環状シール部材40を装着させておく。
On the other hand, the element lead wires 20 and 21 are respectively joined to the terminal fittings 43 and 44 in advance, and the
そして、外筒部材16を自身の内側に各リード線19、20、21、22を通した状態で弾性シール部材11の後端側から移動させ、内筒部材14の内筒先端側胴部62の外側に重なるまで移動させる。ついで、外筒段部35を軸線方向先端側に向かって押圧しながら、外筒部材16と内筒先端側胴部62との重なり部を径方向内側に向かって加締め、連結加締め部75を形成し、外筒部材16と内筒部材14とを固定する。なお、加締めは八方丸加締めにて行った。
Then, the
ついで、外筒部材16(外筒後端側部63)のうちで弾性シール部材11の側周面外側に位置する部位(具体的には外筒後端側部63の後端部)を、加締め治具を用いて径方向内側に向かって加締めて加締め部88を形成し、弾性シール部材11を圧縮変形させる。これにより、弾性シール部材11を外筒部材16に対して気密状に固定させる。この加締めも八方丸加締めにて行った。そして、連結加締め部75によって固定した外筒部材16と内筒部材14に対して、第1加締め部56、第2加締め部57を形成するようにして、ガスセンサ1を完成させる。
Next, a portion (specifically, a rear end portion of the outer cylinder rear end side portion 63) located outside the side peripheral surface of the elastic seal member 11 in the outer cylinder member 16 (outer cylinder rear end side portion 63), A caulking portion 88 is formed by caulking inward in the radial direction using a caulking jig, and the elastic seal member 11 is compressed and deformed. Thereby, the elastic seal member 11 is fixed to the
次に、本発明のガスセンサの製造方法の別の実施形態について説明する。なお、別の実施形態は、パッキン嵌設工程が異なるものであり、その他については、省略または簡略化する。 Next, another embodiment of the method for producing a gas sensor of the present invention will be described. In another embodiment, the packing fitting process is different, and the others are omitted or simplified.
別の実施形態の製造方法では、第1パッキン10は、主体金具5と検出素子2から形成される封止層52の後端面の領域より、わずかに小さいパッキンを挿入する。ここで、小さいパッキンとは、第1パッキン10の外環径が主体金具5の内径より小さく、また第1パッキン10の内環径が検出素子2の外径より大きいものをいう。そして、小さいパッキンを使用する場合、第1パッキン10を組み入れる際、及び第1パッキン10上にスリーブ53を組み入れる際に押し潰すように押圧し、かつ組み上げた際に第1パッキン10に圧力がかかったままの状態にすることにより、第1パッキン10を拡張させてわずかに生じていた間隙を埋めるようにする。小さめのパッキンを使用すると、第1パッキン10の嵌め込みが容易になることに利点がある。
In the manufacturing method according to another embodiment, the
図1と同様の構成を有するガスセンサを作成し、耐衝撃試験を行った。ガスセンサには、それぞれ、酸化ジルコニアを主体とする酸素イオン伝導性固体電解質の検出素子、ステンレス鋼を主体とする主体金具、アルミナを主体とするスリーブ及び支持部材、及び金属パッキンからなる第2パッキン及び第3パッキンを使用した。封止層は、バインダを含有しない滑石を充填して形成した。第1パッキンには、マイカパッキンを使用した。マイカパッキンは、市販の電熱用マイカ板から打ち抜いて作製した。使用した電熱用マイカ板は、軟質集成マイカをケイ素樹脂接着剤で貼り合わせたものである。マイカパッキンの大きさは、図2の形態において、外径Rが11.4mm、内径rが7.4mmであった。本発明のガスセンサにおけるパッキンの効果及び必要なパッキンの厚さを確認するため、パッキンの厚さtを、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.8mm、及び1.0mmと変更して、それぞれのパッキンを有するガスセンサについて試験を行った。また、対照試験として、マイカパッキン(第1パッキンに相当するもの)を使用しないガスセンサについても試験を行った。 A gas sensor having the same configuration as that shown in FIG. 1 was prepared and subjected to an impact resistance test. The gas sensor includes an oxygen ion conductive solid electrolyte detection element mainly made of zirconia oxide, a metal shell mainly made of stainless steel, a sleeve and a support member mainly made of alumina, and a second packing made of a metal packing, A third packing was used. The sealing layer was formed by filling talc that does not contain a binder. Mica packing was used for the first packing. The mica packing was produced by punching from a commercially available mica plate for electric heating. The used electric heating mica plate is obtained by bonding soft laminated mica with a silicon resin adhesive. As for the size of the mica packing, the outer diameter R was 11.4 mm and the inner diameter r was 7.4 mm in the configuration of FIG. In order to confirm the effect of packing and the necessary packing thickness in the gas sensor of the present invention, the packing thickness t was changed to 0.3 mm, 0.4 mm, 0.5 mm, 0.8 mm, and 1.0 mm. Then, a test was performed on the gas sensor having each packing. As a control test, a test was also conducted on a gas sensor that did not use mica packing (corresponding to the first packing).
衝撃試験の条件は、衝程5mm、衝撃頻度400回/分、稼動時間5分間と冷却時間1分間を1サイクルとして5サイクルを一試験とした。衝撃試験の間、ガスセンサ先端部分に装着させたプロテクタを1000〜1100℃に加熱した。上記条件の試験を4回行い、封止層からの滑石のこぼれの有無を確認した。 The conditions of the impact test were 5 cycles, with an impact of 5 mm, an impact frequency of 400 times / minute, an operation time of 5 minutes and a cooling time of 1 minute as one cycle. During the impact test, the protector attached to the gas sensor tip was heated to 1000 to 1100 ° C. The test of the said conditions was performed 4 times and the presence or absence of the talc spill from a sealing layer was confirmed.
マイカパッキンを使用しないガスセンサにおいては、すべての試験において封止層の後端側から滑石が漏れ出てしまった。封止層の先端側からの漏出は、第2パッキン及び第3パッキンによって防止されていた。一方、マイカパッキンを配置したガスセンサにおいては、滑石の漏出回数は減少した。さらに、パッキンの厚さを0.4mm以上にすると、滑石の漏出は認められなかった。これより、厚み0.4mm以上のマイカパッキンを設けることは、封止層の無機粉末の流出を防止する非常に有効な手段であることが分かる。 In the gas sensor not using the mica packing, talc leaked from the rear end side of the sealing layer in all tests. Leakage from the front end side of the sealing layer was prevented by the second packing and the third packing. On the other hand, in the gas sensor with the mica packing, the number of talc leaks decreased. Furthermore, when the thickness of the packing was 0.4 mm or more, leakage of talc was not recognized. From this, it can be seen that providing a mica packing having a thickness of 0.4 mm or more is a very effective means for preventing the inorganic powder from flowing out of the sealing layer.
1 ガスセンサ
2 検出素子
5 主体金具
10 第1パッキン
51 支持部材
52 封止層
53 スリーブ
55 第3パッキン
94 第2パッキン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas sensor 2 Detection element 5 Main metal fitting 10 1st packing 51
Claims (9)
前記検出素子の先端側を突出させて内挿する環状の主体金具と、を備えるガスセンサにおいて、
前記検出素子と前記主体金具との隙間に配設され、無機粉末を含有し、かつバインダの含有量が0.1wt%以下である封止層と、
前記検出素子と前記主体金具によって形成される、前記封止層の後端面の領域を覆う第1パッキンと、を備え、
前記第1パッキンは、前記領域より大きく、厚さが0.4mm以上のパッキンを前記封止層の後端側に圧入配設したものである、ことを特徴とするガスセンサ。 A sensing element whose tip is exposed to the gas to be measured;
In a gas sensor comprising an annular metal shell that projects and inserts the tip side of the detection element,
A sealing layer disposed in a gap between the detection element and the metal shell, containing an inorganic powder, and a binder content of 0.1 wt% or less;
A first packing formed by the detection element and the metal shell and covering a region of a rear end surface of the sealing layer ;
The gas sensor according to claim 1, wherein the first packing is formed by press-fitting a packing larger than the region and having a thickness of 0.4 mm or more to the rear end side of the sealing layer .
前記検出素子の先端側を突出させて内挿する環状の主体金具と、を備えるガスセンサにおいて、 In a gas sensor comprising an annular metal shell that projects and inserts the tip side of the detection element,
前記検出素子と前記主体金具との隙間に配設され、無機粉末を含有し、かつバインダの含有量が0.1wt%以下である封止層と、 A sealing layer disposed in a gap between the detection element and the metal shell, containing an inorganic powder, and a binder content of 0.1 wt% or less;
前記封止層の後端側に配設され、前記封止層を先端側に向けて押圧するスリーブと、 A sleeve disposed on the rear end side of the sealing layer and pressing the sealing layer toward the front end side;
前記検出素子と前記主体金具間によって形成される、前記封止層の後端面の領域を覆う第1パッキンと、を備え、 A first packing that is formed between the detection element and the metal shell and covers a region of a rear end surface of the sealing layer;
前記第1パッキンは、前記領域より小さく、厚さが0.4mm以上のパッキンを、前記検出素子及び前記主体金具と前記第1パッキンとの間に形成される間隙を埋めるように前記スリーブによって押圧拡張させて前記封止層と前記スリーブとの間に配設したものである、ことを特徴とするガスセンサ。 The first packing is pressed by the sleeve so as to fill a gap formed between the detection element, the metal shell, and the first packing, which is smaller than the region and has a thickness of 0.4 mm or more. A gas sensor which is expanded and disposed between the sealing layer and the sleeve.
前記検出素子の先端側を突出させて内挿する環状の主体金具と、を有するガスセンサの製造方法において、
前記検出素子と前記主体金具との隙間に、無機粉末を含有し、かつバインダの含有量が0.1wt%以下である封止粉末を充填する充填工程と、
前記検出素子と前記主体金具によって形成される、前記封止粉末の後端面の領域より大きく、厚さ0.4mm以上の第1パッキンを前記封止粉末の後端側に圧入嵌設する嵌設工程と、
前記主体金具の後端側を内側に向かって加締める加締工程と、を含むことを特徴とするガスセンサの製造方法。 A sensing element whose tip is exposed to the gas to be measured;
In the manufacturing method of the gas sensor having an annular metal shell that protrudes and inserts the front end side of the detection element,
A filling step of filling the gap between the detection element and the metal shell with a sealing powder containing an inorganic powder and a binder content of 0.1 wt% or less;
A fitting that is formed by the detection element and the metal shell and is press- fitted to the rear end side of the sealing powder with a first packing having a thickness of 0.4 mm or more larger than the region of the rear end surface of the sealing powder. Process,
And a caulking step of caulking the rear end side of the metal shell inward.
前記検出素子の先端側を突出させて内挿する環状の主体金具と、を有するガスセンサの製造方法において、 In the manufacturing method of the gas sensor having an annular metal shell that protrudes and inserts the front end side of the detection element,
前記検出素子と前記主体金具との隙間に、無機粉末を含有し、かつバインダの含有量が0.1wt%以下である封止粉末を充填する充填工程と、 A filling step of filling the gap between the detection element and the metal shell with a sealing powder containing an inorganic powder and a binder content of 0.1 wt% or less;
前記検出素子と前記主体金具によって形成される、前記封止粉末の後端面の領域より小さく、厚さ0.4mm以上の第1パッキンを前記封止粉末の後端側に嵌設する嵌設工程と、 A fitting step of fitting a first packing, which is formed by the detection element and the metal shell, smaller than the region of the rear end surface of the sealing powder and having a thickness of 0.4 mm or more on the rear end side of the sealing powder. When,
前記第1パッキンの後端側にスリーブを内挿する内挿工程と、 An insertion step of inserting a sleeve on the rear end side of the first packing;
前記主体金具の後端側を内側に向かって加締める加締工程と、を含み、 A caulking step of caulking the rear end side of the metal shell inward,
前記嵌設工程時において形成される前記検出素子及び前記主体金具と前記第1パッキンとの間の間隙を埋めるように、前記スリーブによって前記第1パッキンを押圧拡張することを特徴とするガスセンサの製造方法。 Manufacture of a gas sensor, wherein the first packing is pressed and expanded by the sleeve so as to fill a gap between the detection element and the metal shell formed during the fitting step and the first packing. Method.
前記第1パッキンを電熱用マイカ板から作製する、ことを特徴とする請求項7又は8に記載のガスセンサの製造方法。 The method for manufacturing a gas sensor according to claim 7 or 8 , wherein talc is used as the inorganic powder, and the first packing is produced from an electric heating mica plate.
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