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JPH0312700B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0312700B2
JPH0312700B2 JP58200181A JP20018183A JPH0312700B2 JP H0312700 B2 JPH0312700 B2 JP H0312700B2 JP 58200181 A JP58200181 A JP 58200181A JP 20018183 A JP20018183 A JP 20018183A JP H0312700 B2 JPH0312700 B2 JP H0312700B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulator
gas component
metal shell
gas
glass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP58200181A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6091248A (ja
Inventor
Akio Takami
Toshitaka Matsura
Nobuo Kawai
Toshihiko Kimura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP58200181A priority Critical patent/JPS6091248A/ja
Priority to DE8484307299T priority patent/DE3475732D1/de
Priority to EP84307299A priority patent/EP0142949B1/en
Priority to US06/665,359 priority patent/US4596132A/en
Publication of JPS6091248A publication Critical patent/JPS6091248A/ja
Publication of JPH0312700B2 publication Critical patent/JPH0312700B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid

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  • Electrochemistry (AREA)
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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐水性及び生産性に優れたガス成分検
出栓の構造に関するものである。
内燃機関、高炉等各種燃焼機器における排ガス
中の残存酸素、可燃性ガス等の成分ガスを電気的
出力として取出すガス成分検出栓として、TiO2
などの金属酸化物からなる半導体のガス成分感応
素子(以下感ガス素子と略称する)を用いたもの
が広く知られている。
従来この種のガス成分検知栓の代表的なもの
に、一方の端面に感ガス素子を座定し、該感ガス
素子に接続した電極線を貫通孔から他方の端面に
突出させた絶縁碍管を主体金具に封着したものや
厚膜印刷によつて表面に感ガス素子と電極とが形
成され、端部で電極線を該感ガス素子と接続する
ようにロー付け等により固着した絶縁基板を主体
金具に封着したものなどがある。上記従来ガス成
分検出栓においては絶縁碍管又は絶縁基板(以下
絶縁体と略称する)の主体金具に対する軸方向又
は長手方向及び径方向又は短手方向の挿入位置を
決めるにあたり、絶縁体を主体金具に挿入した
後、耐熱セメントを用いて所定位置に固着されて
いた。また、主体金具内部には感ガス素子側より
排ガス中の水分が、外部回路側より雨水、たまり
水等の水分が浸透し、絶縁不良、特に電極線間の
絶縁不良を生じるおそれがあるので、これを防止
するために耐熱セメントが硬化した後、主体金具
の感ガス素子側と反対側端部に設けられた開口よ
りリード線を囲繞する空間にガラスを充填し、更
にゴムチユーブ、テフロンチユーブ等を挿入し、
更にこれらチユーブの外周から主体金具を径方向
に加締める方法が採られていた。しかしながら上
記従来ガス成分検出栓の第一の難点は絶縁体を主
体金具内の所定通りの位置に正確に挿入すること
や耐熱セメントを絶縁体と主体金具との間隙に均
一に注入することが困難である処にある。第二の
難点は耐熱セメントが硬化するまで、絶縁体と主
体金具との相対位置を一時的に機械的手段で固定
しておかなければならない煩わしさにある。第三
の難点は耐熱セメントが頭部側開口より注入され
ることから、必然的に絶縁体の頭部側端部や電極
線にまで付着し、後工程でガラスを充填すべき空
間が狭く限定され、完全な気密封止を期待するこ
とができない処にある。
本発明は上記難点を克服し、耐水性及び生産性
に優れたガス成分検出栓を提供するもので、その
要旨は特許請求の範囲に記載の通りである。
以下図面の実施例に基づいて説明する。
第1図において1はTiO2等の焼結された半導
体からなる板状の感ガス素子を示し、白金あるい
は白金合金等耐火金属の細線からなる一対の電極
線2,2が対向して内部に埋設または図示しない
が表面に貼着、接合されている。3は感ガス素子
1に突設された一対の電極線2,2を他方の端面
に挿通する貫通孔31,31を備えた碍管形状の
絶縁体で、耐熱セメント4にて貫通孔31,31
に接着された電極線2,2及びこれに接続する感
ガス素子1を支持している。
5はスペーサを示し、ステンレス、軟鋼等から
なり、絶縁体8に外嵌すべきもので、第2図に拡
大斜視図で示したように円筒状の本体部の一方の
開口端を径水に広げて形成した外方縁部5aと、
他方の開口端に形成されて絶縁体3の外径に適合
し、且つ該外径のバラツキを補償するために弾性
を有する内方突片5bとからなる。
6は主体金具を示し、Niメツキされた軟鋼、
ステンレス等からなり、感ガス素子側に上記スペ
ーサ5の外径と適合する内径縮小部及びこの内径
縮小部との境界で段差61aを形成する少なくと
もスペーサの外方縁部5aよりも径大の内径拡大
部を有する。
主体金具6は、図示しない排気管又は燃焼管の
取付孔と螺合して本発明ガス成分検出栓をこれら
の管に固定するねじ61bを側えた本体61と、
この本体61から突設して感ガス素子1を包囲し
機械的に保護すると共に感ガス素子1に検出すべ
きガスを流入させる複数の小孔62a,62aを
備えた保護筒62と、絶縁体3の端面から突出し
た電極線2,2及びこれら電極線2,2と加締端
子7,7又は図示しない熔接、ロー付等にて電気
的に接続する絶縁リード線8,8を囲繞し機械的
に保護する套管63とからなる。
そして、本体61の内面に形成された段差61
aには、絶縁体6に外嵌されたスペーサ5の外方
縁部5aが係止され、これによつて絶縁体3は機
械的に固定されている。
尚、絶縁体3は保護筒62、本体61及び套管
63により包囲されて外方から機械的に保護され
ている。
9はガラスを示し、該ガラスは上記套管63と
主体金具の本体61とスペーサ5と絶縁体3と絶
縁体3の端面より突出した電極線2,2とで形成
される空間に充填された後、加熱溶融させて固化
する。ガラス9は、スペーサ5にて主体金具の本
体61だけに機械的に固定されていた絶縁体3を
本体61のみならず套管63とも強固に接合する
と共に、主体金具の感ガス素子1側(特に保護筒
62の小孔62a)より排ガス中の水分が絶縁体
3の感ガス素子と反対側端面より突出した電極線
2,2付近にまで浸透するのを防止し、電極線間
の絶縁性を保つている。
加熱溶融前のガラス9は通常粉末であるが、主
体金具の本体61と絶縁碍管3との間隙にはスペ
ーサ5が介在しているので、充填の際このスペー
サ5よりも感ガス素子1側に漏れる心配はない。
ガラス9の材質は流動性、硬化速度の点から低
融点ガラス就中PbO−ZnO−B2O3系ガラスが扱
い易く、例えば米国コーニング(株)社製の#7583ガ
ラスや#7576ガラスが使用される。
10はガラス9が固化した後、加締端子7,7
及び絶縁リード線8,8を挿通して套管63に装
填されるシリコーンゴム等軟材質の絶縁性のゴム
状弾性体で、主体金具の感ガス素子1と反対側よ
り雨水、たまり水等の水分が浸透するのを防止す
る。ゴム状弾性体10は套管63に装填された
後、該套管63の一部分63aを加締めて径方向
から圧縮力が加えられる。
本発明ガス成分検出栓は以上の基本的構造から
なるが、、その要旨を越えない限りにおいて種々
の変形が可能であり、就中その要点であるスペー
サ、ガラス及びこれらと密接に関連する套管、ゴ
ム状弾性体については以下の変形を随意選択的に
実施しても良く、いずれも本発明の目的を一層確
実に達成ならしめるものである。
すなわちスペーサ5は前述の如く絶縁体3の外
径のバラツキを補償して該絶縁体3を主体金具6
に機械的に簡易に固定すると共に充填時における
ガラス9の濡れを防止するものであるが、内方突
片5bを備えた形状に限定されることはなく、こ
れに代わるスリツト、襞等を備えた形状や主体金
具6の本体61の軸孔内壁を段差61aに代えて
テーパー状とし外方縁部5aをなくした形状も可
能である。また、第3図に示すように表面に感ガ
ス素子11および電極21,21が厚膜印刷によ
つて形成された基板形状の絶縁体31を主体金具
に封着する場合、スペーサ5は湾曲した二つの腕
を一方の端部で連ねた凹字横断面を有する絶縁体
挾み部51と、絶縁体31の横断面に適合する穴
を中央に備え、且つ主体金具の本体61の軸孔内
径に適合する外径を有する円板52との二部品で
構成してもよい。この場合、先ず絶縁体31に絶
縁体挾み部51を外嵌し次いでその下に円板52
を外嵌した後、絶縁体31を主体金具6内に挿入
し、円板52の周縁部を主体金具6内の段差61
aもしくはこれに代わるテーパー部に係止させて
絶縁体31を主体金具に固定し、ガラス9を充填
すればよい。この場合も絶縁体31の厚みのバラ
ツキは絶縁体挾み部51の弾性によつて補償され
る。
ガラス9は前述の如く絶縁体と主体金具を強固
に接合すると共に主体金具の感ガス素子1側より
水分が浸透するのを防止するものであるが、余り
にも強固に接合すると熱サイクルの過激な環境に
晒された場合に主体金具との熱膨張係数の相違に
よつて熱歪やクラツクが発生する。この傾向は感
ガス素子1に近くなるほど排ガスに接近して高温
となり顕著である。更にスペーサ付近は高温にな
り、長時間放置するとその付近のガラスは再溶融
してスペーサと絶縁体又は主体金具との間隙から
流出する可能性もある。従つて第4図に示すよう
にガラス9は絶縁体3の端面より突出した電極線
2,2付近のみをガラスのみの緻密質部91とし
残部をセラミツクスとの複合焼結体からなる多孔
質部92とするのが望ましい。セラミツクスはア
ルミナ、ジルコニア、ムライト、シリカ、滑石等
の耐熱性粉末が良く、その含有量は10〜80重量%
が良い。10重量%に満たないとガラスの流出を防
止する効果に乏しく、80重量%を超えるとガラス
との複合焼結体からなる多孔質となり得ない。例
えばコーニング(株)社製#7576ガラスに100〜150メ
ツシユに篩分けされた滑石を添加し、同ガラスの
流動点近傍500〜550℃で加熱溶融する場合の滑石
含有量は40〜60重量%が最適である。
套管63は絶縁体やガラスを機械的に保護する
ものであるが、絶縁体及びガラスはいずれも高温
時の被水等の熱衝撃に弱いので、該絶縁体及び該
ガラスの外周を第4図に示すように内套管631
及び外套管632の二重構造とし、両者の間に空
間を設けて断熱性をもたせるのが望ましい。
ゴム状弾性体は上記実施例で示したように套管
63の一部分63aを加締めて該絶縁チユーブに
径方向から圧縮力を加えても良いが、套管を上記
の如く二重構造とし、先ず内套管631を絶縁体
3が固定された主体金具の本体61に溶接し、ガ
ラス9を充填し加熱溶融し固化した後に、加締端
子7,7及び絶縁リード線8,8をゴム状弾性体
10に挿通し、最後に該絶縁リード線8,8に挿
通し得るだけの開口632aを一端に有する袋管
状の外套管632を被せて本体61と溶接しても
良く、この場合はゴム状弾性体に対して軸方向に
圧縮力が加わることから、ゴム状弾性体10は両
端縁との二ケ所で主体金具と圧接するので、一ケ
所でしか圧接しない径方向に圧縮力を加える場合
と比べて防水性が良くなる。ゴム状弾性体に軸方
向の圧縮力を加え易くするためには、内套管63
1のゴム状弾性体との接触面を例えば図示の如く
テーパー状にするのが望ましい。
第4図において、スペーサ、ガラス、ゴム状弾
性体及び套管を除く部分においては、第3図の実
施例と同一であるので説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のガス成分検出栓の一実施例を
示す4半分断面図、第2図は上記実施例で使用す
るスペーサの斜視図、第3図は本発明のガス成分
検出栓の他の実施例で使用する絶縁体及びスペー
サの斜視図、第4図は本発明ガス成分検出栓の更
に他の実施例を示す4半分断面図である。 1,11……ガス成分感応素子、2,21……
電極線、3,31……絶縁体、5,51,52…
…スペーサ、6……主体金具、9,91,92…
…ガラス。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ガス成分感応素子、このガス成分感応素子と
    接続する電極線、この電極線を支持する碍管形状
    又は基板形状の絶縁体、前記電極線と前記ガス感
    応体素子と反対側で接続する絶縁リード、並びに
    前記絶縁体を封着する主体金具よりなるものにお
    いて、 封着手段が、 絶縁体と主体金具との間隙に介在係止されたス
    ペーサと、絶縁体、主体金具、スペーサ及び電極
    線によつて形成される、ガス成分感応素子と反対
    側空間に充塞されたガラスと、電極線と絶縁リー
    ドの連結部が挿入される貫通孔を有し、主体金具
    とガラスによつて形成される空間に装填された絶
    縁性ゴム状弾性体とで構成されることを特徴とす
    るガス成分検出栓。 2 ガラスの一部がセラミツクスとの多孔質複合
    焼結体である特許請求の範囲第1項記載のガス成
    分検出栓。 3 主体金具の一部が内部に空間を有する二重構
    造となつている特許請求の範囲第1項記載のガス
    成分検出栓。 4 絶縁性ゴム状弾性体に軸方向に圧縮力が加わ
    つている特許請求の範囲第1項記載のガス成分検
    出栓。
JP58200181A 1983-10-26 1983-10-26 ガス成分検出栓 Granted JPS6091248A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58200181A JPS6091248A (ja) 1983-10-26 1983-10-26 ガス成分検出栓
DE8484307299T DE3475732D1 (en) 1983-10-26 1984-10-24 Gas component detecting plug
EP84307299A EP0142949B1 (en) 1983-10-26 1984-10-24 Gas component detecting plug
US06/665,359 US4596132A (en) 1983-10-26 1984-10-26 Gas component detecting plug

Applications Claiming Priority (1)

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JP58200181A JPS6091248A (ja) 1983-10-26 1983-10-26 ガス成分検出栓

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Publication Number Publication Date
JPS6091248A JPS6091248A (ja) 1985-05-22
JPH0312700B2 true JPH0312700B2 (ja) 1991-02-20

Family

ID=16420138

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EP (1) EP0142949B1 (ja)
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DE (1) DE3475732D1 (ja)

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