专利名称：气体传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及具备对被检测气体的浓度进行检测的气体传感器元件的气体传感器。
背景技术：
作为对汽车等的废气中的氧或NOx等的浓度进行检测的气体传感器，已知有一种具备气体传感器元件的气体传感器，该气体传感器元件具有至少一个单元，该单元具备氧离子传导性的固体电解质体和设置在该固体电解质体的表面上的一对电极。在该气体传感器中，气体传感器元件穿过筒状的主体配件的内侧而被保持，在气体传感器元件与主体配件的间隙内夹设有密封构件(由滑石构成的粉末填充层)。而且，在密封构件的后端侧配置有通过对主体配件的后端进行敛缝而将密封构件朝向前端按压的环状的陶瓷套筒及金属填料，通过该按压而填充密封构件，从而维持上述间隙的气密(参照专利文献1、2)。在先技术文献专利文献专利文献I日本特开2009-287935号公报(图I)专利文献2日本特开2007-205985号公报然而，由氧化铝等构成的陶瓷套筒的成本高，并且为了确保强度而需要形成得比较厚，在主体配件内保持的气体传感器元件的轴线方向的长度相对变长。其结果是，向主体配件内组装气体传感器元件时，在相对于主体配件偏心地组装气体传感器元件的情况下，穿过陶瓷套筒内的气体传感器元件与陶瓷套筒发生干涉。相对于此，通过对密封构件进行敛缝而产生的按压，气体传感器元件以削减偏心的方式移动，因此以密封构件为支点而在气体传感器元件产生弯曲应力，气体传感器元件可能会产生裂纹或折损。
发明内容
因此，本发明目的在于提供一种减少经由密封构件穿过主体配件的内侧而被保持的气体传感器元件的裂纹或折损，并能够减少成本的气体传感器。为了解决上述课题，本发明的气体传感器具备板状的气体传感器元件，沿着轴线方向延伸，且至少具有I个单元，该单元具备固体电解质体和设置于该固体电解质体的表面的一对电极；筒状的主体配件，具有供所述气体传感器元件穿过主体配件自身的内侧的贯通孔，并将形成于所述气体传感器元件的前端侧的检测部保持成突出；以及密封构件，配置在所述主体配件的内表面与所述气体传感器元件的外表面之间，并维持所述气体传感器元件与所述主体配件的间隙的气密，其中，所述气体传感器具备金属填料，该金属填料具有供所述气体传感器元件穿过金属填料自身的内侧的大致矩形形状的穿过孔，且金属填料自身的平坦面与所述密封构件的后端方向面直接相接而将该密封构件朝向前端按压，所述金属填料的所述平坦面的外径为该密封构件的后端方向面的外径以上，且所述金属填料的所述平坦面的内侧端与所述气体传感器元件的表面的间隙的大小为所述气体传感器元件的厚度的一半以下。根据该气体传感器，金属填料的平坦面与密封构件的后端方向面直接相接而将该密封构件朝向前端按压。由此，能够削减以往的陶瓷套筒，从而能够减少成本。而且，与陶瓷套筒相比，即便减薄金属填料的厚度也能够确保金属填料的强度，因此穿过主体配件的内侧而被保持的气体传感器元件的轴线方向的长度缩短，能够减少穿过金属填料的气体传感器元件与金属填料发生干涉的干涉余量。由此，能够减少气体传感器元件产生裂纹或折损的情况。此外，金属填料具有供气体传感器元件穿过金属填料自身的内侧的大致矩形形状的穿过孔，金属填料的平坦面的外径为该密封构件的后端方向面的外径以上，且金属填料的平坦面的内侧端与气体传感器元件的表面的间隙的大小为气体传感器元件的厚度的一半以下。由此，金属填料的平坦面能够可靠地按压密封构件，按压的密封构件被可靠地填 充，从而可靠地维持气体传感器元件与主体配件的间隙的气密。金属填料的平坦面的外径小于密封构件的后端方向面的外径，或者金属填料的平坦面的内侧端与气体传感器元件的表面的间隙的大小超过气体传感器元件的厚度的一半时，无法填充密封构件，从而无法维持气体传感器元件与主体配件的间隙的气密。另外，“金属填料的平坦面的内侧端与气体传感器元件的表面的间隙”是指形成为板状的气体传感器元件的4个表面与金属填料的平坦面的4个内侧端(金属填料的形成有矩形形状的穿过孔的4个内侧端)之间设置的4个间隙中的各个间隙。另外，如图5所示，该间隙可以利用通过金属填料的平坦面的沿着径向的剖面来确认。此外，在本发明中，优选的是，所述金属填料的热膨胀率比所述主体配件的热膨胀率大。这种情况下，因冷热循环而金属填料比主体配件在轴线方向上热膨胀得更多，因此热膨胀时的密封构件的按压(压缩)力未减弱，能防止气体传感器元件与主体配件的间隙的气密受损。此外，在本发明中，优选的是，配置在所述金属填料的穿过孔内的所述气体传感器元件的侧面由绝缘材料形成。为了通过金属填料的平坦面可靠地按压密封构件，金属填料的所述平坦面的内侧端与气体传感器元件的表面的间隙优选为该密封构件的后端方向面的内侧端与气体传感器元件的表面的间隙以下。此时，金属填料与气体传感器元件的间隙相对变窄，由于情况不同(密封构件与传感器元件接触的情况等)，金属填料与气体传感器元件可能会发生接触。此时,气体传感器元件的侧面由绝缘材料形成时,气体传感器元件的固体电解质体不会与金属填料发生接触，从而能够防止气体传感器元件与主体配件经由金属填料导通。此外，在本发明中，优选的是，所述主体配件与所述填料的间隙比所述气体传感器元件与所述金属填料的间隙小。如此，在气体传感器元件与主体配件的间隙内，通过将金属填料更靠主体配件侧配置，而能够限制金属填料沿径向移动的情况，从而能够防止气体传感器元件与金属填料发生接触的情况。其结果是，能够防止气体传感器元件与主体配件经由金属填料导通。此外，在本发明中，优选的是，所述主体配件在比所述金属填料靠后端侧具有敛缝部，该敛缝部与所述气体传感器元件之间具有间隙并朝向径向内侧突出，将所述金属填料向前端侧按压，所述金属填料在与所述敛缝部沿着轴线方向重合的位置具有最大厚度T，所述金属填料的最大厚度T比所述敛缝部的最大厚度t厚。在主体配件的后端侧具有将金属填料向前端侧按压的敛缝部的气体传感器中，考虑到与传感器元件的接触，优选在敛缝部与传感器元件之间设置间隙。然而，由于设置该间隙，无法通过敛缝部沿着轴线方向覆盖金属填料整体，有时难以对金属填料的平坦面中的、内侧端附近的平坦面施加规定的按压力。然而，根据该气体传感器，金属填料在与所述敛缝部沿着轴线方向重合的位置具有最大厚度T，且金属填料的最大厚度T比敛缝部的最大厚度t厚，由此即便是在与传感器元件之间设有间隙的敛缝部中，也能够对金属填料的内侧端附近的平坦面施加规定的按压力，金属填料的平坦面整体能够可靠地按压密封构件。另外，若为金属填料的平坦面随着朝向径向外侧而向前端侧延伸的方式，金属填料的平坦面能够更牢固地按压密封构件。此外，在本发明中，优选的是，在通过所述金属填料的所述平坦面的沿着径向的剖面观察时，所述气体传感器元件具有宽度方向的长度比厚度方向的长度长的大致长方形形 状，并且所述气体传感器元件与所述金属填料的所述厚度方向的所述间隙的大小比所述宽度方向的所述间隙的大小小。如此，在剖面具有宽度方向的长度比厚度方向的长度长的大致长方形形状的气体传感器元件中，通过使气体传感器元件与金属填料的厚度方向的间隙比宽度方向的间隙小，能够使金属填料的平坦面更可靠地按压密封构件。 此外，在本发明中，所述主体配件具有六边形部和相比该六边形部配置于前端侧并比所述六边形部缩径的螺纹部，且与所述密封构件的前端侧直接或间接地抵接的搁板部向所述主体配件的贯通孔的径向内侧突出，所述搁板部的后端方向面相比所述螺纹部位于后端侧。根据该气体传感器，来自粉末填充层的按压力作用最大的搁板部比薄壁的螺纹部靠后端侧，因此按压力不会作用于螺纹部，能够防止螺纹部沿着轴线方向延伸而气体传感器元件与主体配件的间隙的气密受损的情况。发明效果根据本发明，能够减少经由密封构件穿过主体配件的内侧而被保持的气体传感器元件的裂纹或折损，并能够减少气体传感器的成本。
图I是本发明的实施方式的气体传感器的沿着轴线方向的剖视图。图2是表示外筒内的弹性构件、端子配件、绝缘构件及主体配件的配置状态的立体图。图3是表示本发明的实施方式的气体传感器的制造方法的一例的工序图。图4是本发明的实施方式的气体传感器的主要部分放大剖视图。图5是本发明的实施方式的气体传感器中的通过金属填料的平坦面上的剖面(图4的A-A剖面)图。图6是表示本发明的变形例的主要部分放大剖视图。标号说明10氧传感器元件
108金属填料108a金属填料的前端方向面138主体配件138a六边形部138b螺纹部152搁板部154主体配件的贯通孔156粉末填充层
200气体传感器O轴线方向
具体实施例方式图I是本发明的实施方式的气体传感器(氧传感器)200的沿着轴线O方向(长度方向纸面上下方向)的剖视图，图2是表示外筒144内的弹性构件150、端子配件30、绝缘构件166及主体配件138的配置状态的立体图。另外，为了容易理解端子配件30的配置，在图2中，分别省略了外筒144、内筒180、夹持构件167。氧传感器200主要具备在外表面上形成有用于固定于排气管的螺纹部138b的筒状的主体配件138 ;沿着轴线O方向延伸的呈板状形状的氧传感器元件(气体传感器元件)10 ;沿着轴线O方向贯通的触头穿过孔166a的内壁面配置成将氧传感器元件10的后端部的周围包围的状态的绝缘构件166 ;将绝缘构件166的周围包围，且与主体配件138连接的金属制的内筒180 ;自身的前端侧彼此分离而由绝缘构件166保持的5个端子配件30 (在图I中，图示3个);与端子配件30的后端侧分别电连接，通过氧传感器200向外部拉出的5根引线146 (在图I中，图示2根)；配置在绝缘构件166的后端侧的隔板保持构件170、隔板169及橡胶制的弹性构件(橡胶帽)150。而且，在主体配件138的后端侧连接有金属制的外筒144。氧传感器元件10是全范围空燃比传感器元件，具有公知的结构，如简单说明的话，在氧传感器元件10的前端部设有检测部，该检测部具备将被测定气体(废气)导入到内部的测定室、第一抽吸单元、氧浓度检测单元。其中，各单元由固体电解质体和一对电极构成。而且，氧传感器元件10具备用于使单元发挥活性的加热器，加热器的结构为绝缘层(氧化铝层)将发热电阻体的表里夹持。另外，氧传感器元件10的对置的两表面IOlaUOlb中，上述加热器的绝缘层在一面IOla露出，构成氧浓度检测单元的固体电解质体朝向另一面101b，但该固体电解质体的外表面覆盖有绝缘层。而且，与氧传感器元件10的两表面101a、IOlb连接的2个表面也由绝缘层覆盖。因此，氧传感器元件10的4个表面均由绝缘材料构成，且将氧传感器元件10保持在主体配件138的内部时，即便使用后述的金属填料108，氧传感器元件10的固体电解质体也不会与金属填料108发生接触，从而能够防止氧传感器元件10与主体配件138经由金属填料108导通。并且，在氧传感器元件10的后端部的两表面101a、IOlb设有与单元或加热器电连接的电极端子10a、10b，以便于取出来自两单元的输出或进行向加热器的电力的供给。另外，图I表示氧传感器元件10的与两表面IOlaUOlb垂直的剖面，在氧传感器元件10的后端部的一个面IOla (图I的左侧)形成有2个电极端子10a，在另一个面IOlb(图I的右侧)形成有3个电极端子10b。而且，在氧传感器元件10的前端部的外表面覆盖有多孔质保护层20。主体配件138为大致筒状形状，具有沿着轴线方向贯通的贯通孔154，并且在比轴线方向中央靠后端具有六边形部138a，该六边形部138a向径向外侧突出而用于卡合旋转螺纹部138b的工具。而且，作为相对于与轴线O方向垂直的平面具有斜率的向内的锥面而形成的搁板部152向贯通孔154的径向内侧突出。主体配件138以将氧传感器元件10的设有检测部的前端部配置在贯通孔154的前端侧外部、并将设有电极端子10a、10b的后端部配置在贯通孔154的后端侧外部的状态下，将氧传感器元件10保持在贯通孔154内。另外，搁板部152的朝向后端的面相比螺纹部138b的后端位于后端侧。在包围氧传感器元件10的径向周围的状态下，环状形状的陶瓷支架151、粉末填 充层156(滑石环)、及上述的金属填料108以该顺序从前端侧到后端侧层叠在主体配件138的贯通孔154的内部。而且，在陶瓷支架151与主体配件138的搁板部152之间配置有用于保持陶瓷支架151的金属支架104。并且，主体配件138的后端部具有将金属填料108向前端侧按压的敛缝部138s，通过将敛缝部138s敛缝，经由金属填料108对粉末填充层156进行压缩，维持氧传感器元件10与主体配件138的间隙的气密。该粉末填充层156也可以沿着轴线O方向配置多个。另外，粉末填充层156相当于权利要求书中的“密封构件”。该金属填料108呈圆板状，且在中心具有供氧传感器元件10穿过自身的内侧的大致矩形形状的穿过孔。而且，金属填料108的前端方向面108a平坦，以与粉末填充层156的后端方向面156a直接密接。金属填料108例如可以使用各种不锈钢来制造。另外，前端方向面108a相当于权利要求书中的“平坦面”。如此，金属填料108的前端方向面108a与粉末填充层156的后端方向面156a直接相接而将粉末填充层156朝向前端按压。由此，作为从后端侧按压(压缩)粉末填充层156的构件，能够削减以往的陶瓷套筒，从而能够减少成本。而且，即便减薄金属填料108的厚度也能够确保金属填料108的强度，因此穿过主体配件138的内侧而被保持的氧传感器元件10的轴线方向的长度缩短，能够减少穿过金属填料108的氧传感器元件10与金属填料108发生干涉的干涉余量。由此，能够减少氧传感器元件10产生裂纹或折损的情况。另外，搁板部152经由陶瓷支架151及金属支架104而间接地保持粉末填充层156的前端侧，但也可以去除陶瓷支架151，而将粉末填充层156配置在金属支架104内。而且，如图4所示，金属填料108的前端方向面108a的外径为粉末填充层156的后端方向面156a的外径以上，且金属填料108的前端方向面108a的内侧端108b与氧传感器元件10的表面IOla的间隙S的大小成为氧传感器元件10的厚度W的一半以下。氧传感器元件10的厚度W是指氧传感器元件10的两表面IOlaUOlb间的长度(图4中的左右方向的长度)。另外，在本实施例中，金属填料108的前端方向面108a的外径与粉末填充层156的后端方向面156a的外径为同径。而且，在本实施例中，氧传感器元件10的厚度W为ImnTl. 5mm,相对于此，间隙S为O. 05mnT0· 1mm。由此，金属填料108的前端方向面108a能够可靠地按压粉末填充层156，并将按压的粉末填充层156可靠地填充，从而可靠地维持氧传感器元件10与主体配件138的间隙的气密。另外，在图4中，在附图左侧的部位，示出了金属填料108的前端方向面108a的外径为粉末填充层156的后端方向面156a的外径以上，且金属填料108的前端方向面108a的内侧端108b与氧传感器元件10的表面IOla的间隙S的大小为氧传感器元件10的厚度W的一半以下的情况，在附图右侧的部位(S卩，氧传感器元件10的表面IOlb侧的部位)上，也成为上述的关系的情况不言自明。而且，在与氧传感器元件10的两表面IOlaUOlb连接的2个表面侧的部位上，也成为同样的关系。另外，因冷热循环而主体配件138沿着轴线O方向发生热膨胀，密封构件(粉末填充层)156的按压(压缩)力减弱，气体传感器元件10与主体配件138的间隙的气密有时会受损。因此，当金属填料108的热膨胀率比主体配件138的热膨胀率增大时，金属填料108比主体配件138沿着轴线O方向热膨胀得更多，因此在热膨胀时，密封构件(粉末填充层)156的按压(压缩)力未减弱，从而防止氧传感器元件10与主体配件138的间隙的气密受损的情况。另外，例如主体配件138由SUS430构成时，若由SUS304制造金属填料108，则金属填料108的热膨胀率比主体配件138的热膨胀率更大。另外，由于能够减薄金属填料108的厚度，因此能够将对粉末填充层156的前端侧 进行保持的搁板部138配置在比以往靠后端侧。尤其是使搁板部152的后端方向面相比螺纹部138b位于后端侧时，由于来自粉末填充层156的按压力作用最多的搁板部152成为比薄壁的螺纹部138b靠后端侧，因此按压力未作用于螺纹部138b，能够给防止螺纹部138b沿着轴线O方向延伸而气体传感器元件10与主体配件138的间隙的气密受损的情况。此外，主体配件138与金属填料108的间隙比氧传感器元件10与金属填料108的间隙小。如此，在氧传感器元件10与主体配件138的间隙内，通过将金属填料108配置在更靠主体配件138侧，而能够限制金属填料108沿径向移动的情况，从而能够防止氧传感器元件10与金属填料108发生接触。其结果是，能够防止氧传感器元件10与主体配件138经由金属填料108导通。此外，如图4所示，在与敛缝部138s沿着轴线方向重合的位置上，金属填料108具有最大厚度T，金属填料108的最大厚度T比敛缝部138s的最大厚度t厚。由此，即便是在与氧传感器元件10之间设有间隙的敛缝部138s，也能够对金属填料108的内侧端108b附近的平坦面108a施加规定的按压力，从而金属填料108的平坦面108a整体能够可靠地按压粉末填充层156。此外，如图5所示，氧传感器元件10与金属填料108的厚度方向的间隙的大小Sa比宽度方向的间隙的大小Sb小。在具有剖面上的宽度方向的长度V比厚度方向的长度W长的大致长方形形状的氧传感器元件10中，通过使氧传感器元件10与金属填料108的厚度方向的间隙Sa比宽度方向的间隙Sb小，而金属填料108的平坦面108a能够更可靠地按压粉末填充层156。返回图1，覆盖氧传感器元件10的前端部并具有多个孔部的金属制(例如，不锈钢等)双重的外部保护器142及内部保护器143通过焊接等而安装在主体配件138的前端侧(图I的下方)外周。另一方面，外筒144的前端部外嵌于主体配件138的后端侧外周面138c，外筒144通过焊接而安装于主体配件138。该外筒144具有筒状形状，并且在后端部内侧形成有弹性构件150，对外筒144进行密封。在外筒144的内侧且在弹性构件150的前端侧，隔板保持构件170及隔板169按该顺序从前端侧朝向后端侧沿着轴线O方向相接配置。并且，弹性构件150及隔板保持构件170经由外筒144敛缝成缩径状，通过弹性构件150及隔板保持构件170的弹性力将隔板169保持在外筒144内。弹性构件150形成为圆柱状，且形成有使引线沿着轴线方向O分别穿过的贯通孔。而且，隔板保持构件170为金属制的筒体。隔板169例如由陶瓷构成，且具有主体部169a和从主体部169a向径向外侧突出的多个凸部169b。端子配件30通过在相邻的2个凸部169b间分别配置各I个，而防止端子配件30彼此发生短路。此外，在外筒144的内侧且在比隔板保持构件170靠前端侧配置有绝缘构件166。该绝缘构件166为沿着轴线O方向分割成2部分的大致板状，在向分割的2个构件装入各端子配件30后，将构件组装，然后在各构件的外周外嵌具有弹性的夹持构件167而将各构件结合(夹持)。此时，将端子配件30的前端缘的L字状卡止端31e卡止在绝缘构件166的 前端方向面而将端子配件30固定。并且，端子配件30在绝缘构件166内保持成面向触头穿过孔166a。另一方面，在触头穿过孔166a内设有端子配件30的前端侧的突起31p，从而与氧传感器元件10的电极端子10a、10b电接触。如此，形成端子连接结构。另外，在端子配件30的后端侧的压接端子部33e连接有引线146。此外，在外筒144的内部，在绝缘构件166及夹持构件167的外侧配置有内筒180。内筒180被敛缝成缩径状，由此，夹持构件167被按压而变形，从外侧夹持两绝缘构件166，从而更可靠实现各电极端子10a、10b与端子配件30的电连接。图3是表示本发明的实施方式的传感器200的制造方法的一例的工序图。另外，为了容易观察各结构构件，在图3中，将引线146侧朝上进行了图示，但实际上将图3的上下颠倒进行制造。首先，向分割的2个绝缘构件166装入端子配件30(未图示)，然后向绝缘构件166的后端侧分别依次组装隔板保持构件170、隔板169。此外，使与端子配件30的后端连接的引线146穿过弹性构件150的贯通孔而向后端侧拉出(图3 (a))。接下来，将具有弹性的夹持构件167外嵌于两绝缘构件166的外周而将两绝缘构件166结合(夹持)(图3 (b))。接下来，以包围两绝缘构件166及夹持构件167的方式覆盖内筒180 (图3 (C))。另外，为了增加与主体配件138的接触面积，在本实施方式中，内筒180的前端呈花瓣状向径向外侧扩开而形成凸缘部180L，但也可以使内筒180的前端仅成为剖切面。并且，使凸缘部180L与主体配件138的后端方向面138d抵接(图3 (d))。另外，在主体配件138预先焊接有双重的外部保护器142及内部保护器143，而且分别配置有传感器元件10、金属支架104、陶瓷支架151、粉末填充层156及金属填料10，将主体配件138的后端部敛缝，而形成敛缝部138s。然后，使凸缘部180L与主体配件138的后端方向面138d抵接时，将传感器元件10的后端插入到绝缘构件166内的触头穿过孔166a，从而电极端子IOaUOb与端子配件30接触。接下来，利用敛缝部SI将内筒180敛缝成缩径状时，夹持构件167发生变形而从外侧夹持两绝缘构件166。此外，在将内筒180敛缝时，对应于传感器元件10的偏芯，不会对传感器元件10的电极端子10a、10b施加过分的力而使内筒180偏移到吸收了偏芯的位置。并且，在如此偏移的位置上，将内筒180焊接在主体配件138的后端方向面138d上(焊接位置Wl)(图3 (e))。接下来，将外筒144配置在内筒180的外侧，而将外筒144的前端侧外嵌于主体配件138的后端侧外周面138c (参照图3 (e))。并且，分别通过敛缝部S2、S3将外筒144敛缝成缩径状，在将弹性构件150及隔板保持构件170保持在外筒144内之后，将外筒144的前端侧与主体配件138的后端侧外周面138c之间焊接(焊接位置W2)，从而将外筒144连接于主体配件138 (图3 (f))。如以上所述，制作出氧传感器200。(实施例) 作为实施例1，准备了敛缝部138s形成前的主体配件138、氧传感器元件10、金属填料108、金属支架104、陶瓷支架151及粉末填充层156。另外，主体配件138的内径中的配置有金属填料108或粉末填充层156的部位的内径为φ i Omm，氣传感器元件10的宽度方向的长度为4. 25mm,氧传感器兀件10的厚度方向的长度为I. 46mm。而且,粉末填充层156的重量为2. 4g。并且，作为金属填料108，准备了外径为cp9.9mm,穿过孔为4. 55mmXl. 7mm,高度I. 5mm的剖面为大致长方形形状的金属填料108。接下来，在主体配件138内分别插入氧传感器元件10、金属支架104、陶瓷支架151、粉末填充层156及金属填料108，对主体配件138的后端侧进行敛缝，形成了敛缝部138s。此时，以滑石的填充密度成为2. 5g/cm3的方式向主体配件的敛缝部138s施加了敛缝载荷a kg。而且，作为该组装后的氧传感器元件10与金属填料108的间隙S，成为O. 12mm或 O. 15mm。然后，对于该组装体的氧传感器元件10与主体配件138的间隙，从氧传感器元件10的前端侧以加压I. 5MPa吹出空气，测定了向氧传感器元件10的后端侧的泄漏量(ml/min)。其结果是，在实施例I中，泄漏量为I. lml/min。相对于此，与实施例I同样地制作了比较例1、2、3。另外，在比较例I中，作为金属填料,准备了后端侧的外径为(p9.9mm，穿过孔为4. 55mmX I. 7mm,高度I. 5mm,剖面朝向前端侧变窄的形状的金属填料。另夕卜，在比较例2中，作为金属填料，准备了外径为(p9.1mm，穿过孔为
4.55mmX I. 7mm,高度I. 5mm的剖面为大致长方形形状的金属填料。此外，在比较例3中，作为金属填料，准备了外径为φ9.9ηιηι，穿过孔为
5.8_X3mm,高度I. 5mm的剖面为大致长方形形状的金属填料。并且，与实施例I同样地，分别插入氧传感器元件10、金属支架104、陶瓷支架151、粉末填充层156及比较例广3的金属填料，对主体配件138的后端侧进行敛缝，而形成了敛缝部138s。另外，作为此时的敛缝载荷，施加了与实施例I相同的值即a kg。然后，相对于比较例广3，与实施例I同样地，吹出空气，测定了向氧传感器元件10的后端侧的泄漏量(ml/min)。其结果是，在比较例I中，泄漏量为2. Oml/min，在比较例2中，泄漏量为1.5ml/min，在比较例3中，泄漏量为I. 8ml/min，泄漏量均比实施例I增加。在比较例I中，其原因考虑为，由于金属填料的前端方向面相对于粉末填充层的后端方向面未成为平坦面，因此粉末填充层未被充分地填充。另外，在比较例2中，考虑为由于金属填料的平坦面的外径小于密封构件的后端方向面的外径，因此粉末填充层未被充分地填充。另外，在比较例3中，考虑为金属填料的平坦面的内侧端与气体传感器元件的表面的间隙的大小超过了气体传感器元件的厚度的一半，因此粉末填充层未被充分地填充。本发明并未限定为上述实施方式，也包括本发明的思想和范围所包含的各种变形及均等物这一点是不言自明的。例如，金属填料108的形状并未特别限定，与密封构件相接的前端方向面只要平坦即可，相反面(后端方向面)也可以不平坦而进行倒角等。例如，如图6所示，也可以是金 属填料208的前端方向面具有平坦面208a，但后端方向面208c以金属填料208随着朝向内侧而厚度减少的方式形成为曲面形状。另外，在上述实施方式中，金属填料108的平坦面108a沿着与轴线方向大致垂直的方向延伸，但也可以如图6所示，与垂直于轴线方向的虚线相比，随着朝向径向外侧而向前端侧延伸。如此，随着朝向径向外侧而向前端侧延伸，由此，金属填料208的平坦面208a能够更牢固地按压粉末填充层156。另外，传感器元件除了上述的氧传感器元件(全范围空燃比传感器元件)之外，可以使用λ传感器元件、NOx传感器元件、氨传感器元件。
权利要求
1.一种气体传感器，具备 板状的气体传感器元件，沿着轴线方向延伸，且至少具有I个单元，该单元具备固体电解质体和设置于该固体电解质体的表面的一对电极； 筒状的主体配件,具有供所述气体传感器元件穿过主体配件自身的内侧的贯通孔,并将形成于所述气体传感器元件的前端侧的检测部保持成突出；以及 密封构件，配置在所述主体配件的内表面与所述气体传感器元件的外表面之间，并维持所述气体传感器元件与所述主体配件的间隙的气密， 所述气体传感器的特征在于， 所述气体传感器具备金属填料，该金属填料具有供所述气体传感器元件穿过金属填料自身的内侧的大致矩形形状的穿过孔，且金属填料自身的平坦面与所述密封构件的后端方向面直接相接而将该密封构件朝向前端按压，所述金属填料的所述平坦面的外径为该密封构件的后端方向面的外径以上，且所述金属填料的所述平坦面的内侧端与所述气体传感器元件的表面的间隙的大小为所述气体传感器元件的厚度的一半以下。
2.根据权利要求I所述的气体传感器,其中， 所述金属填料的热膨胀率比所述主体配件的热膨胀率大。
3.根据权利要求I或2所述的气体传感器，其中， 配置在所述金属填料的所述穿过孔内的所述气体传感器元件的侧面由绝缘材料形成。
4.根据权利要求广3中任一项所述的气体传感器，其中， 所述主体配件与所述填料的间隙比所述气体传感器元件与所述金属填料的间隙小。
5.根据权利要求广4中任一项所述的气体传感器，其中， 所述主体配件在比所述金属填料靠后端侧具有敛缝部，该敛缝部与所述气体传感器元件之间具有间隙并朝向径向内侧突出，将所述金属填料向前端侧按压， 所述金属填料在与所述敛缝部沿着轴线方向重合的位置具有最大厚度T， 所述金属填料的最大厚度T比所述敛缝部的最大厚度t厚。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的气体传感器,其中， 在通过所述金属填料的所述平坦面的沿着径向的剖面观察时，所述气体传感器元件具有宽度方向的长度比厚度方向的长度长的大致长方形形状，并且所述气体传感器元件与所述金属填料的所述厚度方向的所述间隙的大小比所述宽度方向的所述间隙的大小小。
7.根据权利要求1 6中任一项所述的气体传感器，其中， 所述主体配件具有六边形部和相比该六边形部配置于前端侧并比所述六边形部缩径的螺纹部，且与所述密封构件的前端侧直接或间接地抵接的搁板部向所述主体配件的贯通孔的径向内侧突出， 所述搁板部的后端方向面相比所述螺纹部位于后端侧。
全文摘要
本发明提供气体传感器，减少经密封构件穿过主体配件内侧而被保持的气体传感器元件的裂纹或折损，减少成本。气体传感器具备板状气体传感器元件(氧传感器元件)；筒状主体配件，将气体传感器元件穿过贯通孔并保持；密封构件(粉末填充层)，配置在主体配件内表面与气体传感器元件外表面间，维持气体传感器元件与主体配件的间隙的气密，气体传感器具备金属填料，金属填料具有供气体传感器元件穿过的大致矩形穿过孔，金属填料自身平坦面与密封构件后端方向面直接相接而将该密封构件朝向前端按压，金属填料平坦面外径为该密封构件后端方向面外径以上，金属填料平坦面内侧端与气体传感器元件表面的间隙的大小为气体传感器元件厚度的一半以下。
文档编号G01N27/417GK102818834SQ20121018951
公开日2012年12月12日 申请日期2012年6月8日 优先权日2011年6月10日
发明者中岛崇史, 久米诚, 井上宣宏 申请人:日本特殊陶业株式会社