JP4254424B2 - ガスセンサ及びその組付方法 - Google Patents
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Description
本発明は、車両用内燃機関の排気系に設置し、排気ガス中の特定ガス濃度の測定等に使用されるガスセンサ及びその組付方法に関する。
車両用内燃機関の排気系（エキゾーストマニホルド、排気ガス管等）に取り付けられるガスセンサとしては、有底円筒型のガスセンサ素子の内部に棒状のセラミックヒータを挿入配設して構成されたものがある。そして、上記セラミックヒータは、発熱線に通電を行うことによって発熱するよう構成されており、被測定ガスとしての排気ガスの温度が低いときに、上記ガスセンサ素子を活性温度になるまで昇温させるために用いている。
また、上記セラミックヒータにおける発熱線の両端部には、通電用電極がそれぞれ形成されており、各通電用電極には、外部から電力を供給するためのリード線に設けた端子がロウ材を用いて接続されている。そして、例えば、特許文献１においては、セラミック体とセラミック体、又はセラミック体と金属体とを直接接合させることができるロウ材が示されている。
また、上記セラミックヒータにおける発熱線の両端部には、通電用電極がそれぞれ形成されており、各通電用電極には、外部から電力を供給するためのリード線に設けた端子がロウ材を用いて接続されている。そして、例えば、特許文献１においては、セラミック体とセラミック体、又はセラミック体と金属体とを直接接合させることができるロウ材が示されている。
しかしながら、上記通電用電極とリード線の端子と上記ロウ材とはそれぞれ異なる材料からなり、これらの熱膨張係数はそれぞれ異なっている。そのため、それらの接続部分が高温状態になったときには、それらの伸び率の違いにより、熱応力が発生する。そして、最も極端な場合には、熱応力によりロウ材が破壊されてしまうおそれがある。
なお、例えば、特許文献２においては、ロウ材を用いずに、ガスセンサ素子の電極とセンサ出力取出線の端子とを結合させた構造が示されている。しかしながら、この構造はガスセンサ素子に適用したものであり、セラミックヒータに適用したものではない。
特開２０００−１７８０７８号公報
特開２００１−１４７２１３号公報
なお、例えば、特許文献２においては、ロウ材を用いずに、ガスセンサ素子の電極とセンサ出力取出線の端子とを結合させた構造が示されている。しかしながら、この構造はガスセンサ素子に適用したものであり、セラミックヒータに適用したものではない。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、高温状態においても結合端子と通電用電極との結合状態を安定して維持することができるガスセンサ及びその組付方法を提供しようとするものである。
第１の発明は、内部に基準ガス室を有する有底円筒型の固体電解質体と、該固体電解質
体の外壁面に設けた被測定ガス側電極と、上記基準ガス室の内壁面において上記被測定ガ
ス側電極に対向する位置に設けた基準ガス側電極とを備えたガスセンサ素子を有し、上記
基準ガス室には棒状のセラミックヒータを挿入配設してなるガスセンサにおいて、
上記セラミックヒータに形成した通電用電極には、上記セラミックヒータに電力を供給
するためのリード線に設けた結合端子が結合されており、該結合端子は、上記通電用電極
を弾性的に挟持しており、
上記セラミックヒータは、その軸方向に２つの上記通電用電極を有しており、該２つの通電用電極には、２本の上記リード線に設けた上記結合端子がそれぞれ結合されており、
上記セラミックヒータにおける一方の端部には、該セラミックヒータの本体部よりも縮径した縮径部が形成されており、上記２つの通電用電極の一方は上記縮径部に形成されていることを特徴とするガスセンサにある（請求項１）。
体の外壁面に設けた被測定ガス側電極と、上記基準ガス室の内壁面において上記被測定ガ
ス側電極に対向する位置に設けた基準ガス側電極とを備えたガスセンサ素子を有し、上記
基準ガス室には棒状のセラミックヒータを挿入配設してなるガスセンサにおいて、
上記セラミックヒータに形成した通電用電極には、上記セラミックヒータに電力を供給
するためのリード線に設けた結合端子が結合されており、該結合端子は、上記通電用電極
を弾性的に挟持しており、
上記セラミックヒータは、その軸方向に２つの上記通電用電極を有しており、該２つの通電用電極には、２本の上記リード線に設けた上記結合端子がそれぞれ結合されており、
上記セラミックヒータにおける一方の端部には、該セラミックヒータの本体部よりも縮径した縮径部が形成されており、上記２つの通電用電極の一方は上記縮径部に形成されていることを特徴とするガスセンサにある（請求項１）。
本発明のガスセンサにおいては、上記セラミックヒータの通電用電極と上記リード線とはロウ材を用いずに結合されている。すなわち、本発明においては、上記リード線には上記結合端子が設けてあり、この結合端子を上記通電用電極に弾性的に挟持させることによって、通電用電極とリード線との結合が行われている。
そのため、高温状態においても、通電用電極とリード線の結合端子とは、それぞれ別々に熱膨張することができる。そのため、結合端子は、通電用電極との結合状態を維持したまま弾性変形することができ、これらの間に熱応力がほとんど発生することがない。
それ故、本発明のガスセンサによれば、高温状態においても、結合端子と通電用電極との結合状態を安定して維持することができる。
それ故、本発明のガスセンサによれば、高温状態においても、結合端子と通電用電極との結合状態を安定して維持することができる。
第２の発明は、内部に基準ガス室を有する有底円筒型の固体電解質体と、該固体電解質体の外壁面に設けた被測定ガス側電極と、上記基準ガス室の内壁面において上記被測定ガス側電極に対向する位置に設けた基準ガス側電極とを備えたガスセンサ素子を有し、上記基準ガス室には棒状のセラミックヒータを挿入配設してなり、
上記セラミックヒータの軸方向に形成した２つの通電用電極には、上記セラミックヒータに電力を供給するための２つのリード線に設けた結合端子がそれぞれ結合されており、該結合端子は、上記通電用電極を弾性的に挟持してなるガスセンサを組み付ける方法において、
上記２つの通電用電極における奥側に位置する奥側通電用電極に上記結合端子を結合するに当たっては、
上記２つの通電用電極における手前側に位置する手前側通電用電極を組付治具で覆い、
上記結合端子を上記セラミックヒータの軸方向から上記組付治具の外周側をスライドさせ、当該結合端子を上記奥側通電用電極に弾性的に挟持結合させることを特徴とするガスセンサの組付方法にある（請求項２）。
上記セラミックヒータの軸方向に形成した２つの通電用電極には、上記セラミックヒータに電力を供給するための２つのリード線に設けた結合端子がそれぞれ結合されており、該結合端子は、上記通電用電極を弾性的に挟持してなるガスセンサを組み付ける方法において、
上記２つの通電用電極における奥側に位置する奥側通電用電極に上記結合端子を結合するに当たっては、
上記２つの通電用電極における手前側に位置する手前側通電用電極を組付治具で覆い、
上記結合端子を上記セラミックヒータの軸方向から上記組付治具の外周側をスライドさせ、当該結合端子を上記奥側通電用電極に弾性的に挟持結合させることを特徴とするガスセンサの組付方法にある（請求項２）。
本発明においては、上記リード線の結合端子を、上記セラミックヒータの軸方向の奥側に形成した奥側通電用電極に結合する際に、手前側に形成した手前側通電用電極にキズ等を発生させない工夫をしている。
すなわち、本発明においては、上記奥側通電用電極に結合端子を結合する際に、上記手前側通電用電極を組付治具で覆って保護する。そして、この状態において、結合端子をセラミックヒータの軸方向から組付治具の外周側をスライドさせる。
すなわち、本発明においては、上記奥側通電用電極に結合端子を結合する際に、上記手前側通電用電極を組付治具で覆って保護する。そして、この状態において、結合端子をセラミックヒータの軸方向から組付治具の外周側をスライドさせる。
このとき、結合端子は、組付治具によって拡大させるように弾性変形させることができ、手前側通電用電極に接触させることなく奥側通電用電極まで移動させることができる。そして、結合端子を、奥側通電用電極に対向する位置まで移動させたときには、この結合端子を奥側通電用電極に弾性的に挟持結合させることができる。
それ故、本発明においては、上記手前側通電用電極にキズ等を発生させることなく、上記奥側通電用電極に対して上記結合端子の結合を容易に行うことができる。
それ故、本発明においては、上記手前側通電用電極にキズ等を発生させることなく、上記奥側通電用電極に対して上記結合端子の結合を容易に行うことができる。
第３の発明は、内部に基準ガス室を有する有底円筒型の固体電解質体と、該固体電解質体の外壁面に設けた被測定ガス側電極と、上記基準ガス室の内壁面において上記被測定ガス側電極に対向する位置に設けた基準ガス側電極とを備えたガスセンサ素子を有し、上記基準ガス室には棒状のセラミックヒータを挿入配設してなり、
上記セラミックヒータに形成した２つの通電用電極には、上記セラミックヒータに電力を供給するための２つのリード線に設けた結合端子がそれぞれ結合されており、該結合端子は、その軸方向に開口部を有する断面Ｃ形状であると共に上記通電用電極を弾性的に挟持してなるガスセンサを組み付ける方法において、
上記２つの通電用電極における奥側に位置する奥側通電用電極に上記結合端子を結合するに当たっては、
上記結合端子を、その上記開口部の幅を広げるようにして弾性変形させて、上記セラミックヒータの軸方向に直交する方向から押圧し、当該結合端子を上記奥側通電用電極に弾性的に挟持結合させることを特徴とするガスセンサの組付方法にある（請求項３）。
上記セラミックヒータに形成した２つの通電用電極には、上記セラミックヒータに電力を供給するための２つのリード線に設けた結合端子がそれぞれ結合されており、該結合端子は、その軸方向に開口部を有する断面Ｃ形状であると共に上記通電用電極を弾性的に挟持してなるガスセンサを組み付ける方法において、
上記２つの通電用電極における奥側に位置する奥側通電用電極に上記結合端子を結合するに当たっては、
上記結合端子を、その上記開口部の幅を広げるようにして弾性変形させて、上記セラミックヒータの軸方向に直交する方向から押圧し、当該結合端子を上記奥側通電用電極に弾性的に挟持結合させることを特徴とするガスセンサの組付方法にある（請求項３）。
本発明においても、上記手前側通電用電極にキズ等を発生させることなく、上記奥側通電用電極に容易に結合端子を結合させる工夫をしている。
すなわち、本発明においては、上記奥側通電用電極に結合端子を結合するに当たっては、上記結合端子を、その上記開口部の幅を広げるようにして弾性変形させて、上記セラミックヒータの軸方向に直交する方向から押圧する。
すなわち、本発明においては、上記奥側通電用電極に結合端子を結合するに当たっては、上記結合端子を、その上記開口部の幅を広げるようにして弾性変形させて、上記セラミックヒータの軸方向に直交する方向から押圧する。
これにより、奥側通電用電極に結合端子を結合するときに、この結合端子を手前側通電用電極の外周を通過させる必要がなく、この手前側通電用電極にキズ等を発生させることがない。そして、結合端子を、奥側通電用電極に対向する位置まで押圧したときには、この結合端子を奥側通電用電極に弾性的に挟持結合させることができる。
それ故、本発明においても、上記手前側通電用電極にキズ等を発生させることなく、上記奥側通電用電極に対して上記結合端子の結合を容易に行うことができる。
それ故、本発明においても、上記手前側通電用電極にキズ等を発生させることなく、上記奥側通電用電極に対して上記結合端子の結合を容易に行うことができる。
上述した第１〜第３の発明のガスセンサ及びその組付方法における好ましい実施の形態につき説明する。
第１〜第３の発明において、上記ガスセンサとしては、酸素濃度を検出するＯ2センサ、二酸化炭素濃度を検出するＣＯセンサ、ＮＯｘ（窒素酸化物）濃度を検出するＮＯｘセンサ又はＨＣ（炭化水素）を検出するＨＣセンサ等がある。そして、上記ガスセンサは、内燃機関の排気系に設置して、この内燃機関の燃焼制御に使用することができる。
第１〜第３の発明において、上記ガスセンサとしては、酸素濃度を検出するＯ2センサ、二酸化炭素濃度を検出するＣＯセンサ、ＮＯｘ（窒素酸化物）濃度を検出するＮＯｘセンサ又はＨＣ（炭化水素）を検出するＨＣセンサ等がある。そして、上記ガスセンサは、内燃機関の排気系に設置して、この内燃機関の燃焼制御に使用することができる。
また、上記結合端子は、その軸方向に開口部を有する断面Ｃ形状であることが好ましい。この場合には、上記結合端子を上記通電用電極に結合する際に、上記開口部の幅を広げるようにして、結合端子を容易に弾性変形させることができ、結合端子を通電用電極に結合することが容易である。
また、上記セラミックヒータにおいて上記通電用電極を形成した部分は断面円形状を有しており、上記結合端子は、上記通電用電極の形成部分の外形に沿った断面円弧形状を有していることが好ましい。この場合には、上記結合端子及び上記通電用電極の形成が容易であると共に、これらを密着した状態で結合させることができる。そのため、結合端子と通電用電極との間の電気的接触抵抗を小さくすることができる。
また、上記断面Ｃ形状の結合端子は、その断面Ｃ形状の両端部に、外方に向けて突出するガイド部をそれぞれ有していることが好ましい。この場合には、上記ガイド部により、上記結合端子を上記セラミックヒータの軸方向に直交する方向から上記通電用電極に結合することが容易になる。すなわち、この場合には、上記ガイド部同士の間の開口部に、セラミックヒータの通電用電極を形成した部分を通過させるときに、上記ガイド部によりこの通過を案内することができ、上記結合が容易になる。
また、上記結合端子は、Ｎｉ基又はＦｅ基を含有する高耐熱金属からなることが好まし
い。この場合には、上記結合端子の耐熱性を向上させることができる。
また、上記結合端子は、上記セラミックヒータの通電用電極と当接する部分に貴金属メ
ッキを施してなることが好ましい。この場合には、上記結合端子の耐熱性を
一層向上させることができる。また、上記貴金属メッキとしては、例えば、Ａｕ（金）、
Ｐｔ（白金）、Ａｇ（銀）等のメッキがある。
い。この場合には、上記結合端子の耐熱性を向上させることができる。
また、上記結合端子は、上記セラミックヒータの通電用電極と当接する部分に貴金属メ
ッキを施してなることが好ましい。この場合には、上記結合端子の耐熱性を
一層向上させることができる。また、上記貴金属メッキとしては、例えば、Ａｕ（金）、
Ｐｔ（白金）、Ａｇ（銀）等のメッキがある。
また、上記セラミックヒータの通電用電極は、ロウ材からなることが好ましい。この場合には、上記通電用電極を安価に製造することができる。また、上記ロウ材としては、例えば、Ａｕ−Ｃｕロウ、Ａｇ−Ｃｕロウ、Ｃｕロウ等がある。
また、上記セラミックヒータの通電用電極は、貴金属メッキを施してなることが好ましい。この場合には、上記通電用電極の耐熱性を一層向上させることができる。また、上記貴金属メッキとしては、例えば、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）、Ａｇ（銀）等のメッキがある。
また、上記セラミックヒータの通電用電極は、Ｃｒメッキ又はＮｉメッキを施してなることもできる。この場合には、上記通電用電極を安価に製造することができる。
また、上記セラミックヒータの通電用電極は、貴金属メッキを施してなることが好ましい。この場合には、上記通電用電極の耐熱性を一層向上させることができる。また、上記貴金属メッキとしては、例えば、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）、Ａｇ（銀）等のメッキがある。
また、上記セラミックヒータの通電用電極は、Ｃｒメッキ又はＮｉメッキを施してなることもできる。この場合には、上記通電用電極を安価に製造することができる。
また、上記結合端子は、上記セラミックヒータの通電用電極に弾性的に結合される本体部と、該本体部の軸方向に引き出されて上記リード線に接続されるリード部とからなり、上記リード部は、上記本体部の軸方向と直交する方向の外方向にオフセットした状態で引き出されていることが好ましい。この場合には、上記結合端子の本体部のみを通電用電極に接触させ、上記リード部は上記セラミックヒータに接触させないようにすることができる。これにより、リード線の結合端子と通電用電極とを確実に導通させることができる。
また、上記結合端子は、上記セラミックヒータの通電用電極と当接する部分に凸部を有しており、一方上記セラミックヒータは、上記凸部と係合する凹部を有していることが好ましい。この場合には、上記結合端子を上記通電用電極に結合したときに、上記凸部と凹部とが係合して、結合端子が通電用電極に対して、セラミックヒータの軸方向又はこの軸方向に直交する方向に位置ずれを起こしてしまうことを防止することができる。
また、上記結合端子は、上記セラミックヒータの通電用電極と当接する部分に係合穴を有しており、一方上記セラミックヒータは、上記係合穴と係合する凸部を有していることが好ましい。この場合には、上記結合端子を上記通電用電極に結合したときに、上記係合穴と凸部とが係合して、結合端子が通電用電極に対して、セラミックヒータの軸方向又はこの軸方向に直交する方向に位置ずれを起こしてしまうことを防止することができる。
また、上記のごとく、第１の発明においては、上記セラミックヒータは、その軸方向に２つの上記通電用電極を有しており、該２つの通電用電極には、２つの上記リード線に設けた上記結合端子がそれぞれ結合されている。これにより、上記各リード線の結合端子を上記セラミックヒータの軸方向に並ぶ２つ通電用電極にそれぞれ結合させることができる。また、各リード線の結合端子を結合した２つの通電用電極を使用して、上記セラミックヒータに通電を行うことができる。
また、上記２つの結合端子同士の間には、１ｍｍ以上の隙間が形成されていることが好ましい。この場合には、上記各リード線の結合端子が上記セラミックヒータの軸方向に２つ並んで結合されていても、これらの結合端子同士が接触してしまうことを防止することができる。
また、上記２つの結合端子同士の間には、絶縁材が配設されていることが好ましい。この場合には、上記ガスセンサに振動等が加わって、各結合端子が上記セラミックヒータの軸方向に位置ずれを起こそうとしても、上記絶縁材により各結合端子同士が接触してしまうことを確実に防止することができる。
また、上記２つの結合端子同士の間には、絶縁材が配設されていることが好ましい。この場合には、上記ガスセンサに振動等が加わって、各結合端子が上記セラミックヒータの軸方向に位置ずれを起こそうとしても、上記絶縁材により各結合端子同士が接触してしまうことを確実に防止することができる。
また、上記のごとく、第１の発明においては、上記セラミックヒータにおける一方の端部には、該セラミックヒータの本体部よりも縮径した縮径部が形成されており、上記２つの通電用電極の一方は上記縮径部に形成されている。これにより、上記２つの通電用電極の一方を上記縮径部に形成し、他方を上記本体部に形成することにより、上記２つの結合端子同士が接触してしまうことを確実に防止することができる。
以下に、図面を用いて本発明のガスセンサ及びその組付方法にかかる実施例につき説明する。
（実施例１）
本例のガスセンサ１は、図１に示すごとく、自動車用内燃機関の排気系に排気される排気ガス中の特定ガス濃度の検出を行うものであり、この特定ガス濃度の検出を行うガスセンサ素子２と、このガスセンサ素子２を昇温するための棒状のセラミックヒータ３とを有している。上記ガスセンサ素子２は、内部に基準ガス室２１１を有する有底円筒型の固体電解質体２１と、この固体電解質体２１の外壁面に設けた被測定ガス側電極２２１と、上記基準ガス室２１１の内壁面において上記被測定ガス側電極２２１に対向する位置に設けた基準ガス側電極２２２とを備えている。また、上記セラミックヒータ３は上記基準ガス室２１１内に挿入配設されている。
（実施例１）
本例のガスセンサ１は、図１に示すごとく、自動車用内燃機関の排気系に排気される排気ガス中の特定ガス濃度の検出を行うものであり、この特定ガス濃度の検出を行うガスセンサ素子２と、このガスセンサ素子２を昇温するための棒状のセラミックヒータ３とを有している。上記ガスセンサ素子２は、内部に基準ガス室２１１を有する有底円筒型の固体電解質体２１と、この固体電解質体２１の外壁面に設けた被測定ガス側電極２２１と、上記基準ガス室２１１の内壁面において上記被測定ガス側電極２２１に対向する位置に設けた基準ガス側電極２２２とを備えている。また、上記セラミックヒータ３は上記基準ガス室２１１内に挿入配設されている。
そして、図１〜図４に示すごとく、上記セラミックヒータ３に形成した通電用電極３１には、このセラミックヒータ３に電力を供給するためのリード線４に設けた結合端子５が結合されており、この結合端子５は、上記通電用電極３１を弾性的に挟持している。
以下に、これを詳説する。
以下に、これを詳説する。
図１に示すごとく、上記セラミックヒータ３は、その一方側の端部から上記ガスセンサ素子２の基準ガス室２１１内に挿入配設されており、その他方側の端部には、基準ガス室２１１の外に突出した突出部３０を有している。また、図２に示すごとく、セラミックヒータ３は、その軸方向Ｌに２つの上記通電用電極３１を有しており、この２つの通電用電極３１は、上記突出部３０に形成されている。また、図３に示すごとく、セラミックヒータ３は、その全体が断面円形状を有しており、上記各通電用電極３１は、上記断面円形状の突出部３０の外形（外周面）に沿って形成されている。
また、図３、図４に示すごとく、上記セラミックヒータ３は、セラミックスからなるセラミック棒３２に、セラミックスからなり通電を行うための発熱線（図示略）を形成したセラミックシート３３を巻き付け、これらを焼結により一体化させてなるものである。そして、上記各通電用電極３１は、上記セラミックシート３３の発熱線の両端部に形成されている。
また、図２、図４に示すごとく、上記結合端子５は、上記セラミックヒータ３の通電用電極３１に弾性的に結合される本体部５１と、この本体部５１の軸方向Ｌに引き出されて上記リード線４に接続されるリード部５２とからなる。上記結合端子５のリード部５２は、上記本体部５１の軸方向Ｌと直交する直交方向Ｗの外方向にオフセットした状態で、上記本体部５１の軸方向Ｌに引き出されている。
また、図３に示すごとく、上記結合端子５の本体部５１は、その軸方向Ｌに開口部５１１を有する断面Ｃ形状を有している。さらに、本例の結合端子５の本体部５１は、折り曲げ形成されており、上記断面円形状のセラミックヒータ３に形成された通電用電極３１の外形に沿った断面円弧形状を有している。
また、図３に示すごとく、上記結合端子５の本体部５１は、その軸方向Ｌに開口部５１１を有する断面Ｃ形状を有している。さらに、本例の結合端子５の本体部５１は、折り曲げ形成されており、上記断面円形状のセラミックヒータ３に形成された通電用電極３１の外形に沿った断面円弧形状を有している。
図４に示すごとく、上記セラミックヒータ３の通電用電極３１に結合する前の結合端子５の本体部５１における内径Ｄ１は、セラミックヒータ３において通電用電極３１を形成した上記突出部３０における外径Ｄ２よりも小さくなっている。具体的には、上記結合前の結合端子５の本体部５１の内径Ｄ１は、０．８×Ｄ２≦Ｄ1≦０．９９×Ｄ２の関係を有している。
また、図３、図４に示すごとく、上記結合端子５は、上記セラミックヒータ３を１８０°以上覆うことができる周長Ｍを有している。すなわち、結合端子５の周長Ｍは、上記セラミックヒータ３の突出部３０の外径Ｄ２に対して、Ｍ≧π×Ｄ２／２の関係を有している。具体的には、セラミックヒータ３の突出部３０の外径Ｄ２は、φ２．５〜３．５ｍｍとすることができる。また、結合端子５は、その周長Ｍを６〜８ｍｍとし、その板厚ｔを０．１〜０．３ｍｍとし、その軸方向長さＬ１を４〜８ｍｍとすることができる。また、上記通電用電極３１に結合する前の結合端子５の内径Ｄ１はφ２．６〜３．１ｍｍとすることができる。
上記セラミックヒータ３は、上記ガスセンサ素子２における一対の電極から取り出される出力電流とは異なり、大電流の通電が行われる。そして、セラミックヒータ３の突出部３０の外径Ｄ２は、ガスセンサ素子２の外径（φ７〜９ｍｍ）に比べて小さい。そのため、セラミックヒータ３及び結合端子５の各部の寸法Ｄ１、Ｄ２、Ｍ、ｔ、Ｌ１を適切に決定することにより、上記大電流及び小さな外径Ｄ２の条件下においても、セラミックヒータ３と結合端子５との強固な結合を行うことができる。
また、図３に示すごとく、耐熱性を考慮して、上記結合端子５は、Ｎｉ基、Ｃｒ基、Ｆｅ基等を含有する高耐熱金属としてのインコネル（ニッケル合金）からなり、この結合端子５は、その本体部５１の内周面５００が上記セラミックヒータ３の通電用電極３１と当接する。
また、図３に示すごとく、耐熱性を考慮して、上記結合端子５は、Ｎｉ基、Ｃｒ基、Ｆｅ基等を含有する高耐熱金属としてのインコネル（ニッケル合金）からなり、この結合端子５は、その本体部５１の内周面５００が上記セラミックヒータ３の通電用電極３１と当接する。
図１、図２に示すごとく、上記ガスセンサ１は、上記セラミックヒータ３に電力を供給するためのリード線４を２本有しており、上記断面円弧形状を有する各結合端子５は、その各リード部５２が各リード線４の先端部に固定されている。これにより、上記２本のリード線４と２つの通電用電極３１とがそれぞれ結合されており、この２本のリード線４により上記セラミックヒータ３における発熱線に通電を行って、セラミックヒータ３を発熱させることができる。
また、上記結合端子５同士が接触してしまうことを防止するために、上記２つの通電用電極３１は上記セラミックヒータ３において１ｍｍ以上の間隔をあけて形成されており、上記２つの結合端子５は、１ｍｍ以上の隙間を形成してセラミックヒータ３に結合されている。
また、上記結合端子５同士が接触してしまうことを防止するために、上記２つの通電用電極３１は上記セラミックヒータ３において１ｍｍ以上の間隔をあけて形成されており、上記２つの結合端子５は、１ｍｍ以上の隙間を形成してセラミックヒータ３に結合されている。
図３、図４に示すごとく、本例の結合端子５は、上記通電用電極３１に結合する際には、上記開口部５１１の幅を広げるようにして容易に弾性変形させることができる。そして、結合端子５は、通電用電極３１に結合されたときには、その本体部５１の内径Ｄ１を縮小させる方向に付勢力を作用させることができ、通電用電極３１を挟持することができる。これにより、結合端子５の本体部５１の内周面５００がセラミックヒータ３の外周面３００における通電用電極３１に密着し、結合端子５と通電用電極３１との間の電気的接触抵抗を小さくすることができる。
次に、上記ガスセンサ１の全体の構成につき簡単に説明する。
図１に示すごとく、上記ガスセンサ１は、上記ガスセンサ素子２を挿通配設するための筒状のハウジング６１と、ハウジング６１の軸方向Ｌにおける一端部に連結された被測定ガス側カバー６２と、ハウジング６１の軸方向Ｌにおける他端部に連結された基準ガス側カバー６３とを有している。上記被測定ガス側カバー６２は、ガスセンサ素子２との間に、被測定ガスとしての排気ガスを流入させる被測定ガス室６２１を形成している。また、上記基準ガス側カバー６３は、その内側に上記基準ガス室２１１に連通する基準ガス空間６３１を形成している。
図１に示すごとく、上記ガスセンサ１は、上記ガスセンサ素子２を挿通配設するための筒状のハウジング６１と、ハウジング６１の軸方向Ｌにおける一端部に連結された被測定ガス側カバー６２と、ハウジング６１の軸方向Ｌにおける他端部に連結された基準ガス側カバー６３とを有している。上記被測定ガス側カバー６２は、ガスセンサ素子２との間に、被測定ガスとしての排気ガスを流入させる被測定ガス室６２１を形成している。また、上記基準ガス側カバー６３は、その内側に上記基準ガス室２１１に連通する基準ガス空間６３１を形成している。
また、上記ハウジング６１と上記ガスセンサ素子２との間にはシール材６４が配設されており、ハウジング６１はシール材６４を介してガスセンサ素子２にかしめ固定されている。また、本例のシール材６４は、ハウジング６１の筒状かしめ部６１１を接触させるための金属リング６４１と、ガスセンサ素子２とハウジング６１との間の絶縁を行うための絶縁材６４２と、タルク等からなる粉末シール材６４３と、ガスセンサ素子２とハウジング６１との間の密着性を向上させる金属パッキン６４４とにより構成されている。
また、図１に示すごとく、上記基準ガス側カバー６３内には絶縁碍子６５とゴムブッシュ６６とが配設されている。そして、ガスセンサ素子２における一対の電極２２１、２２２にそれぞれ接続されたセンサ出力線２３１、２３２は、絶縁碍子６５内でリード線２４に接続されており、リード線２４は、ゴムブッシュ６６を経由してガスセンサ１の外部へ引き出されている。また、セラミックヒータ３に形成された通電用電極３１は、上記結合端子５を経由して絶縁碍子６５内で上記リード線４に接続されており、リード線４は、ゴムブッシュ６６を経由してガスセンサ１の外部へ引き出されている。
また、基準ガス側カバー６３には、基準ガスをガスセンサ１内に導入するための基準ガス導入口６３２が形成されている。また、基準ガス側カバー６３の外周面には、上記基準ガス導入口６３２の表面を覆うようにして撥水フィルタ６７が配設されており、この撥水フィルタ６７は、基準ガス側カバー６３の外周側に配置したかしめカバー６８と共に基準ガス側カバー６３にかしめ固定されている。また、このかしめカバー６８にも基準ガスを導入する基準ガス導入口６３２が形成されている。
なお、上記基準ガスは大気であり、上記各基準ガス導入口６３２から流入した大気は、上記基準ガス側カバー６３内の基準ガス空間６３１を通過して上記ガスセンサ素子２内の基準ガス室２１１まで流入することができる。
また、上記被測定ガス側カバー６２は、内側カバー６２２と外側カバー６２３との２つのカバーを重ねて配設して構成されている。そして、内側カバー６２２及び外側カバー６２３には、それぞれ被測定ガスをそれらの内部に導入するための被測定ガス導入口６２４が形成されている。
また、上記被測定ガス側カバー６２は、内側カバー６２２と外側カバー６２３との２つのカバーを重ねて配設して構成されている。そして、内側カバー６２２及び外側カバー６２３には、それぞれ被測定ガスをそれらの内部に導入するための被測定ガス導入口６２４が形成されている。
本例のガスセンサ１においては、上記セラミックヒータ３の各通電用電極３１と上記各リード線４とはロウ材を用いずに結合されている。すなわち、各記リード線４には結合端子５が設けてあり、この結合端子５を通電用電極３１に弾性的に挟持させることによって、各通電用電極３１と各リード線４との結合が行われている。
そのため、各通電用電極３１と各リード線４の結合端子５との結合部分が高温になったときには、これらはそれぞれ別々に熱膨張することができる。そのため、結合端子５は、通電用電極３１との結合状態を維持したまま弾性変形することができ、これらの間に熱応力がほとんど発生することがない。
それ故、本例のガスセンサ１によれば、高温状態においても、結合端子５と通電用電極３１との結合状態を安定して維持することができる。
そのため、各通電用電極３１と各リード線４の結合端子５との結合部分が高温になったときには、これらはそれぞれ別々に熱膨張することができる。そのため、結合端子５は、通電用電極３１との結合状態を維持したまま弾性変形することができ、これらの間に熱応力がほとんど発生することがない。
それ故、本例のガスセンサ１によれば、高温状態においても、結合端子５と通電用電極３１との結合状態を安定して維持することができる。
また、上記セラミックヒータ３とリード線４の結合端子５とには、これらの位置ずれを防止するための以下のような工夫をすることができる。
すなわち、図５に示すごとく、上記結合端子５には、上記セラミックヒータ３の通電用電極３１と当接する内側面に凸部５１２を形成し、一方上記セラミックヒータ３には、上記凸部５１２と係合する凹部３４を形成することができる。そして、上記結合端子５を上記通電用電極３１に結合したときには、凸部５１２と凹部３４とが係合して結合端子５が通電用電極３１に対して、セラミックヒータ３の軸方向Ｌ又は直交方向Ｗに位置ずれを起こしてしまうことを防止することができる。
すなわち、図５に示すごとく、上記結合端子５には、上記セラミックヒータ３の通電用電極３１と当接する内側面に凸部５１２を形成し、一方上記セラミックヒータ３には、上記凸部５１２と係合する凹部３４を形成することができる。そして、上記結合端子５を上記通電用電極３１に結合したときには、凸部５１２と凹部３４とが係合して結合端子５が通電用電極３１に対して、セラミックヒータ３の軸方向Ｌ又は直交方向Ｗに位置ずれを起こしてしまうことを防止することができる。
また、図６に示すごとく、上記結合端子５には、上記セラミックヒータ３の通電用電極３１と当接する内側面に係合穴５１３を形成し、一方上記セラミックヒータ３には、上記係合穴５１３と係合する凸部３５を形成することもできる。この場合にも、上記凸部５１２と凹部３４とを係合させた場合と同様の作用効果を得ることができる。
また、図７に示すごとく、上記セラミックヒータ３における上記突出部３０には、このセラミックヒータ３の本体部３０１よりも縮径した縮径部３０２を形成し、上記２つの通電用電極３１の一方を上記縮径部３０２に形成し、他方を上記本体部３０１に形成することができる。この場合によっても、上記２つの結合端子５同士が接触してしまうことを確実に防止することができる。また、この場合には、上記２つの通電用電極３１に対して、上記結合端子５をそれぞれ上記セラミックヒータ３の軸方向Ｌからスライドさせて結合することができる。
また、図８に示すごとく、各結合端子５の上記セラミックヒータ３の軸方向Ｌへの位置ずれを防止するために、セラミックヒータ３の２つの通電用電極３１にそれぞれ結合した結合端子５同士の間には、絶縁材３６を配設することもできる。
また、図８に示すごとく、各結合端子５の上記セラミックヒータ３の軸方向Ｌへの位置ずれを防止するために、セラミックヒータ３の２つの通電用電極３１にそれぞれ結合した結合端子５同士の間には、絶縁材３６を配設することもできる。
また、図９〜図１２に示すごとく、上記結合端子５は、その本体部５１における断面円弧形状の両端部に、外方に向けて突出するガイド部５１４をそれぞれ有することができる。このガイド部５１４は、図９、図１２に示すごとく、上記直交方向Ｗの外方向に向けてストレート状に突出させることができる。また、ガイド部５１４は、図１０、図１１に示すごとく、直交方向Ｗの外方向に向けて曲状又は円環状に突出させることもできる。
また、結合端子５の本体部５１は、必ずしも断面円弧形状に形成する必要はなく、図１２に示すごとく、断面角形状に形成することもできる。
また、結合端子５の本体部５１は、必ずしも断面円弧形状に形成する必要はなく、図１２に示すごとく、断面角形状に形成することもできる。
上記ガイド部５１４の形成により、上記結合端子５を上記セラミックヒータ３の軸方向Ｌに直交する方向から上記各通電用電極３１に結合することが容易になる。すなわち、ガイド部５１４同士の間の開口部５１１にセラミックヒータ３の突出部３０を通過させるときに、ガイド部５１４によりこの通過を案内することができ、上記結合が容易になる。
（実施例２）
本例は、上記実施例１に示したガスセンサ１の組付方法を示し、上記セラミックヒータ３の通電用電極３１に上記リード線４の結合端子５を結合する際の工夫を示すものである。そして、本例においては、上記リード線４の結合端子５を上記セラミックヒータ３の軸方向Ｌに形成した２つの通電用電極３１における奥側通電用電極３１Ａに結合する際に、もう一方の手前側通電用電極３１Ｂにキズ等を発生させない工夫をしている。
なお、手前側通電用電極３１Ｂとは、上記セラミックヒータ３の突出部３０の先端側に位置する通電用電極３１をいい、奥側通電用電極３１Ａとは、手前側通電用電極３１Ｂよりも突出部３０の基端側に位置する通電用電極３１をいう。
本例は、上記実施例１に示したガスセンサ１の組付方法を示し、上記セラミックヒータ３の通電用電極３１に上記リード線４の結合端子５を結合する際の工夫を示すものである。そして、本例においては、上記リード線４の結合端子５を上記セラミックヒータ３の軸方向Ｌに形成した２つの通電用電極３１における奥側通電用電極３１Ａに結合する際に、もう一方の手前側通電用電極３１Ｂにキズ等を発生させない工夫をしている。
なお、手前側通電用電極３１Ｂとは、上記セラミックヒータ３の突出部３０の先端側に位置する通電用電極３１をいい、奥側通電用電極３１Ａとは、手前側通電用電極３１Ｂよりも突出部３０の基端側に位置する通電用電極３１をいう。
本例においては、図１３に示すごとく、上記手前側通電用電極３１Ｂにキズ等が発生することを防止するために、この手前側通電用電極３１Ｂを覆い、かつ奥側通電用電極３１Ａへ結合端子５をスライドさせることができる組付治具７を用いる。この組付治具７は、断面円柱形状を有しており、通電用電極３１に結合する前の結合端子５の本体部５１に挿入させるためのテーパ円筒部７１と、結合端子５をスライド移動させるためのストレート円筒部７２とを有している。また、上記テーパ円筒部７１の先端は、上記結合前の結合端子５の本体部５１における内径Ｄ１（図４参照）よりも小さな外径に形成されている。
そして、図１４に示すごとく、上記奥側通電用電極３１Ａに結合端子５を結合するに当たっては、手前側通電用電極３１Ｂを組付治具７で覆って保護する。そして、この状態において、組付治具７のテーパ円筒部７１を、その先端側から結合端子５の本体部５１内に挿入し、結合端子５をセラミックヒータ３の軸方向Ｌから組付治具７のテーパ円筒部７１及びストレート円筒部７２の外周側をスライドさせる。
このとき、結合端子５は、組付治具７のテーパ円筒部７１及びストレート円筒部７２によって拡大するように弾性変形させることができ、手前側通電用電極３１Ｂに接触することなく奥側通電用電極３１Ａまで移動させることができる。そして、結合端子５を、奥側通電用電極３１Ａに対向する位置まで移動させたときには、この結合端子５を奥側通電用電極３１Ａに弾性的に挟持結合させることができる。
それ故、本例においては、上記手前側通電用電極３１Ｂにキズ等を発生させることなく、上記奥側通電用電極３１Ａに対して上記結合端子５の結合を容易に行うことができる。
それ故、本例においては、上記手前側通電用電極３１Ｂにキズ等を発生させることなく、上記奥側通電用電極３１Ａに対して上記結合端子５の結合を容易に行うことができる。
また、上記組付方法以外にも、以下のようにして、手前側通電用電極３１Ｂにキズ等を発生させることなく、奥側通電用電極３１Ａに容易に結合端子５を結合させることができる。
すなわち、図１５に示すごとく、奥側通電用電極３１Ａに結合端子５を結合するに当たっては、この結合端子５を、その上記開口部５１１の幅を広げるようにして弾性変形させて、上記セラミックヒータ３の軸方向Ｌに直交する直交方向Ｗから押圧する。これにより、奥側通電用電極３１Ａに結合端子５を結合するときに、この結合端子５を手前側通電用電極３１Ｂの外周を通過させる必要がなく、この手前側通電用電極３１Ｂにキズ等を発生させないようにすることができる。
すなわち、図１５に示すごとく、奥側通電用電極３１Ａに結合端子５を結合するに当たっては、この結合端子５を、その上記開口部５１１の幅を広げるようにして弾性変形させて、上記セラミックヒータ３の軸方向Ｌに直交する直交方向Ｗから押圧する。これにより、奥側通電用電極３１Ａに結合端子５を結合するときに、この結合端子５を手前側通電用電極３１Ｂの外周を通過させる必要がなく、この手前側通電用電極３１Ｂにキズ等を発生させないようにすることができる。
そして、図１６に示すごとく、結合端子５を、奥側通電用電極３１Ａに対向する位置まで押圧したときには、この結合端子５を奥側通電用電極３１Ａに弾性的に挟持結合させることができる。それ故、このような組付方法を行っても、手前側通電用電極３１Ｂにキズ等を発生させることなく、奥側通電用電極３１Ａに対して結合端子５の結合を容易に行うことができる。
本例においても、その他は上記実施例１と同様であり、上記実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
本例においても、その他は上記実施例１と同様であり、上記実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
１ ガスセンサ
２ ガスセンサ素子
２１ 固体電解質体
２１１ 基準ガス室
２２１ 被測定ガス側電極
２２２ 基準ガス側電極
３ セラミックヒータ
３１ 通電用電極
４ リード線
５ 結合端子
５１ 本体部
５１１ 開口部
５２ リード部
７ 組付治具
Ｌ 軸方向
Ｗ 直交方向
２ ガスセンサ素子
２１ 固体電解質体
２１１ 基準ガス室
２２１ 被測定ガス側電極
２２２ 基準ガス側電極
３ セラミックヒータ
３１ 通電用電極
４ リード線
５ 結合端子
５１ 本体部
５１１ 開口部
５２ リード部
７ 組付治具
Ｌ 軸方向
Ｗ 直交方向
Claims (3)
- 内部に基準ガス室を有する有底円筒型の固体電解質体と、該固体電解質体の外壁面に設けた被測定ガス側電極と、上記基準ガス室の内壁面において上記被測定ガス側電極に対向する位置に設けた基準ガス側電極とを備えたガスセンサ素子を有し、上記基準ガス室には棒状のセラミックヒータを挿入配設してなるガスセンサにおいて、
上記セラミックヒータに形成した通電用電極には、上記セラミックヒータに電力を供給するためのリード線に設けた結合端子が結合されており、該結合端子は、上記通電用電極を弾性的に挟持しており、
上記セラミックヒータは、その軸方向に２つの上記通電用電極を有しており、該２つの通電用電極には、２本の上記リード線に設けた上記結合端子がそれぞれ結合されており、
上記セラミックヒータにおける一方の端部には、該セラミックヒータの本体部よりも縮径した縮径部が形成されており、上記２つの通電用電極の一方は上記縮径部に形成されていることを特徴とするガスセンサ。 - 内部に基準ガス室を有する有底円筒型の固体電解質体と、該固体電解質体の外壁面に設けた被測定ガス側電極と、上記基準ガス室の内壁面において上記被測定ガス側電極に対向する位置に設けた基準ガス側電極とを備えたガスセンサ素子を有し、上記基準ガス室には棒状のセラミックヒータを挿入配設してなり、
上記セラミックヒータの軸方向に形成した２つの通電用電極には、上記セラミックヒータに電力を供給するための２つのリード線に設けた結合端子がそれぞれ結合されており、該結合端子は、上記通電用電極を弾性的に挟持してなるガスセンサを組み付ける方法において、
上記２つの通電用電極における奥側に位置する奥側通電用電極に上記結合端子を結合するに当たっては、
上記２つの通電用電極における手前側に位置する手前側通電用電極を組付治具で覆い、
上記結合端子を上記セラミックヒータの軸方向から上記組付治具の外周側をスライドさせ、当該結合端子を上記奥側通電用電極に弾性的に挟持結合させることを特徴とするガスセンサの組付方法。 - 内部に基準ガス室を有する有底円筒型の固体電解質体と、該固体電解質体の外壁面に設けた被測定ガス側電極と、上記基準ガス室の内壁面において上記被測定ガス側電極に対向する位置に設けた基準ガス側電極とを備えたガスセンサ素子を有し、上記基準ガス室には棒状のセラミックヒータを挿入配設してなり、
上記セラミックヒータの軸方向に形成した２つの通電用電極には、上記セラミックヒータに電力を供給するための２つのリード線に設けた結合端子がそれぞれ結合されており、該結合端子は、その軸方向に開口部を有する断面Ｃ形状であると共に上記通電用電極を弾性的に挟持してなるガスセンサを組み付ける方法において、
上記２つの通電用電極における奥側に位置する奥側通電用電極に上記結合端子を結合するに当たっては、
上記結合端子を、その上記開口部の幅を広げるようにして弾性変形させて、上記セラミックヒータの軸方向に直交する方向から押圧し、当該結合端子を上記奥側通電用電極に弾性的に挟持結合させることを特徴とするガスセンサの組付方法。
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