Source: https://patents.google.com/patent/JPH1144668A/en
Timestamp: 2018-10-18 03:56:39
Document Index: 181945500

Matched Legal Cases: ['art 42', 'art 42', 'art 50', 'art 26', 'art 42', 'art 40', 'art 27', 'art 27', 'art 2', 'art 26', 'art 26', 'art 26', 'art 26', 'art 26', 'art 26', 'art 27', 'art 26', 'art 26', 'art 26', 'art 27', 'arts 27', 'art 27', 'art 26', 'art 27', 'art 26', 'art 27', 'art 27', 'art 26', 'art 121', 'art 121', 'art 12', 'art 121', 'art 121', 'art 121', 'art 27', 'art 26', 'art 121', 'art 121', 'art 26', 'art 27', 'art 27', 'art 27', 'art 26', 'art 26', 'art 2', 'art 27', 'art 27', 'art 26', 'art 27', 'art 27', 'art 26', 'art 26', 'art 27', 'arts 127', 'art 27', 'art 26', 'art 27', 'art 27', 'art 27', 'art 26', 'art) 27', 'art 27', 'art 29']

JPH1144668A - Oxygen sensor with heater - Google Patents
JPH1144668A
JPH1144668A JP15148198A JP15148198A JPH1144668A JP H1144668 A JPH1144668 A JP H1144668A JP 15148198 A JP15148198 A JP 15148198A JP 15148198 A JP15148198 A JP 15148198A JP H1144668 A JPH1144668 A JP H1144668A
JP15148198A
JP3615392B2 (en )
PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten a time period required for an oxygen detecting element to be rapidly so heated that the oxygen sensor reaches an activation temperature relating to an oxygen sensor with a heater. SOLUTION: An axial exothermic body 3 is inserted and fixed to an oxygen detection element 2 of hollow axis shape through a terminal metal 23. An exothermic part 42 is locally formed on the tip end side of the exothermic body 3, and the surface of the exothermic part 42 is elastically pressed to an element inside wall surface 2a in horizontal hitting structure. The exothermic body 3 is positioned in a hollow part so that, thanks to a positioning protruding part 50 so formed as to protrude from the inside surface of an internal electrode connection part 26 of the terminal metal 23, a center axis line of an exothermic body 3 is almost parallel to that of hollow part of an oxygen detecting element 2. Thanks to the horizontal hitting structure, a heat generated at the exothermic part 42 is directly transferred to the oxygen detecting element 2, while the radiation heat near that contact part effectively acting in heating the exothermic body element 2, thus oxygen detecting element 2 reaches a sensor activation temperature in a short time.
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出するための酸素センサ、 TECHNICAL FIELD The present invention is, for example, an oxygen sensor for detecting oxygen concentration in the exhaust gas of an internal combustion engine,
あるいは所定のガス中の酸素を検出するための酸素センサに関し、特に短時間に酸素センサを活性化温度まで加熱するヒータを備えた酸素センサに関する。 Alternatively it relates oxygen sensor for detecting oxygen in a predetermined gas, to the oxygen sensor with a heater for heating particularly short time the oxygen sensor to an activation temperature.
【従来の技術】近年、例えば自動車等の内燃機関の排ガス浄化の要求が高まり、車両の始動時やアイドル時など、排ガス温度が低い場合でも内燃機関の排ガス中の酸素濃度を良好に検出することができるように、ヒータ付き酸素センサが開発されている。 In recent years, for example, increasing demand for exhaust gas purification of an internal combustion engine such as an automobile, such as during start-up and idle the vehicle, detecting satisfactorily oxygen concentration in the exhaust gas of an internal combustion engine even when the exhaust gas temperature is low as can, an oxygen sensor has been developed with the heater. 例えば特開平４−１５ For example, JP-A-4-15
７３５８号公報には、先端部が閉じた中空軸状をなし、 The 7358 discloses, a hollow shaft-shaped tip portion is closed,
それの内壁面に電極層を有する酸素検知素子と、その酸素検知素子の中空部内に配置されてその酸素検知素子を加熱する軸状の発熱体とを備えた酸素センサが開示されている。 An oxygen sensing element having an electrode layer on the inner wall of which is disposed in the hollow portion of the oxygen sensing element by the oxygen sensor with a shaft-like heating element for heating the oxygen sensing element are disclosed. この酸素センサでは、酸素イオン電導性固体電解質によりほぼ試験管状に形成された酸素検知素子の内部空間に対し、軸状（棒状）の発熱体（ヒータ）がその先端内面に達するまで同心的に差し入れられており、その発熱体先端と酸素検知素子の先端内面とが接触又はごく近接するように組み付けられる。 In this oxygen sensor, to the internal space of the oxygen sensing element formed in a substantially tube shape by oxygen ion conductive solid electrolyte, concentrically pledged to the heating element of the shaft-like (rod-like) (heater) reaches a tip inner surface It is and, with the tip inner surface of the heating element tip and an oxygen sensing element is assembled in contact or close proximity.
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のヒータ付き酸素センサにおいては、酸素検出素子が不均一に加熱された場合、十分に加熱されて活性化した部分と加熱不十分な高抵抗部分とが混在する形となる。 [0007] Incidentally, in the heater with the oxygen sensor of this type, where the oxygen sensing element is unevenly heated, fully heated and activated portions and undercooked high resistance portion becomes a form of theft is mixed. この場合、検知素子の全体の電気抵抗値は、この高抵抗部分に支配されることが多いから、結果として素子の抵抗値が十分低くなり、活性化されるまでの時間、すなわちセンサの立ち上げ時間が長くなることが考えられる。 In this case, the electric resistance value of the entire sensing element, since is often dominated by the high resistance portion, the resistance value of the resulting device is sufficiently low, the time until activated, i.e. launch sensor time it is conceivable that longer. ここで、上記従来の構成では、発熱体が酸素検知素子に対して同心的に設けられており、酸素検知素子は発熱体により周方向にほぼ均一に加熱され、活性化した領域も当該周方向に一様に形成される。 Here, in the conventional configuration, the heating element is provided concentrically to the oxygen sensing element, the oxygen sensing element is substantially uniformly heated in the circumferential direction by the heating element activated region the circumferential direction It is uniformly formed on. また発熱体先端が酸素検知素子先端内面に接触又はごく近接しているので、発熱体先端から酸素検知素子への熱伝達もある程度期待できる。 Since the heating element tip is in contact with or close proximity to the oxygen sensing element front inner surface, heat transfer can be expected to some extent from the heating element tip into the oxygen sensing element. その結果、センサの立ち上がり時間を短くするという観点では一定の効果が得られるものと推考される。 As a result, with a view to shortening the rise time of the sensor it is inferred as a certain effect can be obtained.
【０００４】ところが、該従来の構成においては、軸状の発熱体や中空軸状の酸素検知素子の相対的な熱膨張により、発熱体先端と酸素検知素子の先端内面とが離れてしまって、熱伝達効率が低下したり、あるいは逆に両者が過度に押し付けられて無理な応力を生じ、耐久性に悪影響を及ぼすなど、熱膨張の影響を大きく受ける欠点がある。 [0004] However, in the configuration of the driven years, the relative thermal expansion of the shaft-like heating element and the hollow shaft-like oxygen sensing element, and a tip inner surface of the heating element tip and an oxygen sensing element gone away, lowered the heat transfer efficiency, or both excessively pressed against the opposite result in excessive stress, etc. adversely affect the durability, there is a large subject drawbacks the effects of thermal expansion. このことは、酸素検知素子の加熱状態のばらつき、ひいては酸素センサの特性のばらつきを生じる原因ともなりやすい。 This variation in the heating conditions of the oxygen sensing element, tends to also cause resulting variations in maintaining an oxygen sensor characteristics. この場合、発熱体と酸素検知素子との間の接触状態を解消して、両者の間に始めから相当量の隙間を形成したのでは、当然のことながら熱伝達効率が低下して素子の立ち上がり時間が長くなる等の問題につながる。 In this case, by eliminating the contact between the heating element and the oxygen sensing element, than to form a substantial amount of clearance from the beginning between the two, it will be appreciated that the rise of the element decreases the heat transfer efficiency time leads to problems such as longer.
【０００５】従って、素子の立ち上がり時間の短縮化を優先するためには、発熱体と酸素検知素子とを接触させる構成は必須となる。 Accordingly, in order to give priority to the shortening of the rise time of the device, configuration contacting the heating element and the oxygen sensing element is essential. また、センサの立ち上がり時間短縮のためには、検知素子の均一加熱のために発熱体をこれに対して同心的に配置することの必然性が、当業界ではほぼ絶対常識のごとく認識されており、これに捕われる限りは、発熱体と酸素検知素子との接触部分は発熱体先端と酸素検知素子先端内面との間に形成する以外に方法はないということになる。 Moreover, because of the rise time shortening of the sensor, necessity of having to concentrically position the heating element with respect to this for uniform heating of the sensing element has been recognized as a nearly absolute sense in the art, as long as trapped in this, the contact portion between the heating element and the oxygen sensing element is the fact that there is no way other than to form between the heating element tip and an oxygen sensing element front inner surface. その結果、酸素検知素子の先端内面と発熱体の先端とを接触又はごく近接させる上記従来の構成では、センサ立ち上がり時間を短縮する効果が得られる代償として、酸素センサの特性ばらつきの問題が必然的に生ずるので、酸素検知素子を短時間で効果的に加熱する上で必ずしも最善の手法とは言えない。 As a result, in the above conventional configuration contacting or in close proximity to the tip of the distal end inside surface of the oxygen sensing element and the heating element, as a compensation for the effect of shortening the sensor rise time is obtained, the characteristic variation of the oxygen sensor issues inevitably to than occur, not always the best method in order to effectively heat the oxygen sensing element in a short time.
【０００６】本発明の課題は、中空軸状の酸素検知素子をその内部に収容した発熱体で短時間で効果的にセンサ活性化温度に加熱して、例えば車両の始動時やアイドル時などの、排気ガス温度が低い場合でも酸素センサが有効に作動し、しかもセンサ特性のばらつきも少なく抑さえるようにすることにある。 [0006] of the present invention issues heats the hollow shaft-like oxygen sensing element to effectively sensor activation temperature in a short time with heating element housed therein, for example, start-up and idle, such as the vehicle , the oxygen sensor even when the exhaust gas temperature is low is to operate effectively, yet is to make it even less feel more alert suppressed variations in sensor characteristics.
【課題を解決するための手段及び作用・効果】上述の課題を解決するために、請求項１のヒータ付き酸素センサ（以下、単に酸素センサともいう）は、以下の〜の要件、すなわち、先端部が閉じた中空軸状をなし、それの内外面に電極層を有する酸素検知素子と、該酸素検知素子の中空部内に配置されて該酸素検知素子を加熱する軸状の発熱体と、発熱体を周方向に包囲するように形成され、酸素検知素子の内面に直接又は他部材を介して間接的に接触する固定部と、その固定部に対し発熱体の軸方向において少なくとも一方の側に連結されて発熱体を把持する発熱体把持部とを有し、固定部により発熱体を酸素検知素子の内側に固定する固定金具とを備え、その固定金具の固定部及び発熱体把持部の少なくともいずれかに、それら固定部な To solve SUMMARY and operations and effects of the Invention The problems described above, with a heater oxygen sensor according to claim 1 (hereinafter, simply referred to as the oxygen sensor), the following-requirements, i.e., the tip part None closes hollow shaft shape, and the oxygen sensing element having an electrode layer on the inner and outer surfaces of it, and the shaft-like heating element is disposed in the hollow portion of the oxygen sensing element for heating said oxygen sensing element, heating is formed so as to surround the body in the circumferential direction, and a fixing part for indirect contact directly or through another member to the inner surface of the oxygen sensing element, on at least one side in the axial direction of the heat generating element with respect to the fixed part and a heating element grip part for gripping the heating element is connected, and a fixing bracket for fixing the heating element to the inside of the oxygen sensing element by the fixed part, at least of the fixed part and the heating element grip part of the fixing bracket to either, they fixed portion し発熱体把持部の内面から突出して発熱体の外周面に当接するとともに、その発熱体を、発熱部の近傍において該発熱体の中心軸線が該酸素検知素子の中空部の中心軸線に対して片側に寄るように偏心した状態で位置決めする位置決め用突出部が形成されていることを特徴とする。 Together with contact with the outer peripheral surface of the heating element projecting from the inner surface of the heating element grip part, the heating elements, the center axis of the heating elements in the vicinity of the heating portion relative to the central axis of the hollow portion of the oxygen sensing element wherein the positioning projection for positioning in a state in which an eccentric, as by one side is formed. ここで、そのような偏心（オフセット）の結果として、発熱体の発熱部の表面が、酸素検知素子の中空部内壁面に接触していることが望ましい（請求項１２）。 Here, as a result of such an eccentric (offset), the surface of the heating portion of the heating element, it is preferable that the contact with the hollow portion inner wall of the oxygen sensing element (claim 12). この場合は、酸素検知素子の中空部の中心軸線に対して発熱体の発熱部の近傍において該発熱体の中心軸線が偏心していることにより、該発熱体の発熱部の表面が、該酸素検知素子の中空部内壁面に接触する構成となる。 In this case, by the central axis of the heating elements are eccentric in the vicinity of the heating portion of the heating element with respect to the central axis of the hollow portion of the oxygen sensing element, the surface of the heat generating portion of the heat generating member, said oxygen sensing a configuration in contact with the hollow portion inner wall of the element.
【０００８】発熱体の中心軸線を、上述のように酸素検知素子の中空部の中心軸線に対して片側に寄るように偏心させた場合、その偏心側において酸素検知素子は局所加熱され、当該酸素検知素子の中心軸線回りの加熱状態は不均一なものになると考えられる。 [0008] The central axis of the heating element, when made eccentric to stop at one side of the central axis of the hollow portion of the oxygen sensing element as described above, the oxygen sensing element in the eccentric side is locally heated, the oxygen central axis of the heating state of the sensing element is considered to be non-uniform. そして、このように検知素子を不均一加熱する構成は、従来の常識と照合すれば、酸素検知素子の電気抵抗値が全体として十分低くなるまでに時間がかかり、結果としてセンサの立ち上がり時間を長くするのではないかという懸念が生ずるなど、不都合が極めて多いもののように思われる。 The structure thus the sensing element is heated unevenly, if matched against conventional wisdom, it takes time until the electric resistance value of the oxygen sensing element is sufficiently low as a whole, a long rise time of the sensor as a result of such as the concern that not to arise, it seems to be the thing very often inconvenient. ところが、本発明者らは、この一見望ましくないと思われる上記構成の採用により、意外にもセンサの活性化時間は従来と同等であるかあるいは却って短縮されることを見い出したのである。 However, the present inventors have found that the adoption of the structure seems to this seemingly undesirable, surprisingly activation time of the sensor also is was found to be shortened or conversely is equivalent to the prior art.
【０００９】そして、発熱部が酸素検知素子と接触する上記横当て構造を例えば採用することで、発熱体の発熱部で発生する熱がその接触に基づき、その発熱部から酸素検知素子へ直接的に熱伝導するとともに、その接触点近傍の輻射熱も酸素検知素子に効果的に作用して、その酸素検知素子を短時間で昇温させることができ、センサ活性化時間が短縮される。 [0009] Then, the heat generating portion by the side lay structure example employed in contact with the oxygen sensing element, heat generated by the heating portion of the heating element based on the contact, directly from the heating portion to the oxygen sensing element as well as heat conduction, radiant heat of the contact point near also act effectively on the oxygen sensing element, the oxygen sensing element can be a short time heated, the sensor activation time is reduced to. また発熱体の発熱部が酸素検知素子の中空部内壁面に側方から接触した構造であれば、発熱部や酸素検知素子の熱膨張が生じても、発熱部の先端を酸素検知素子の先端内面に当てる構造に比べて、その熱膨張の影響を受けにくい。 If also the heating portion of the heating element is in contact with the hollow portion wall on the side of the oxygen sensing element structure, even if the thermal expansion of the heat generating portion and the oxygen sensing element, the tip inner surface of the oxygen sensing element to the distal end of the heat generating portion compared to the structure shed, the less susceptible to the influence of the thermal expansion. 言い換えれば、そのような横当て構造をとることにより、発熱体や酸素検知素子が熱履歴を受けても、両者の接触状態を良好に保ち易くなるのである。 In other words, by taking such a side lay structure, also the heating element and the oxygen sensing element is subjected to thermal history, it being easily maintaining good both contact.
【００１０】また、発熱部を側方から酸素検知素子の中空部内壁面に当てるようにすれば、接触による直接的な熱伝導並びに輻射熱の効果により、先端同士で当てる構造よりも全体としての熱伝達効率は高くなる。 Further, if the heat generating portion to direct the hollow part inner wall of the oxygen sensing element from the side, the effect of direct heat conduction and radiant heat by contact, heat transfer as a whole than the structure directing at tip ends efficiency is high. そして、 And,
上記のように、酸素センサにおける酸素検知素子と発熱体の発熱部との接触状態を安定に保証できることにより、酸素検知素子の加熱状態のばらつきが減少し、このことが酸素センサとしての特性のばらつきを減少させる効果につながる。 As described above, by being able to stably ensure the contact between the oxygen sensing element in the oxygen sensor and the heating portion of the heating element, reduced variation in the heating conditions of the oxygen sensing element, the variation this is characteristic of the oxygen sensor leading to the effect of decreasing.
【００１１】さらに、上述のような発熱体の偏心配置構造は、固定金具の固定部及び／又は発熱体把持部に形成された位置決め用突出部が発熱体の外周面に当接し、これを酸素検知素子の中空部内で上述のように偏心位置決めすることにより実現される。 Furthermore, the eccentric arrangement of the heating element as described above, contact with the outer peripheral surface of the fixing portion of the fixing bracket and / or the heating element positioning projection formed on the grip portion heating element, oxygen which It is achieved by eccentrically positioned as described above in a hollow portion of the sensing element. このような位置決め用突出部は、例えば固定金具が板金加工品で構成されている場合は、プレス加工等により簡単に形成できる。 Such positioning projection, for example when the fixed bracket is configured with sheet metal workpiece can be easily formed by press working or the like. また、 Also,
発熱体の中心軸線の中空部の中心軸線からの偏心量を、 The eccentricity from the center axis of the hollow portion of the central axis of the heating element,
位置決め用突出部の固定部及び／又は発熱体把持部内面からの突出高さに応じて容易に調整できる利点も有する。 Also it has the advantage that can be easily adjusted according to the projected height from the fixed part and / or the heating element grip part inner surface of the positioning projection.
【００１２】なお、酸素検知素子の外面と中空部の内壁面とには、酸素検知素子を構成する固体電解質へ酸素を注入するための酸素分子の解離反応、及び該固体電解質から酸素を放出させるための酸素の再結合反応に対する可逆的な触媒機能（酸素解離触媒機能）を有する多孔質電極（例えばＰｔ多孔質電極）を設けることができる。 [0012] Note that the inner wall surface of the outer surface and a hollow portion of the oxygen sensing element to emit dissociation reaction of oxygen molecules for injecting oxygen into the solid electrolyte constituting the oxygen sensing element, and oxygen from the solid electrolyte it can be provided a porous electrode having a reversible catalyst function for recombination reaction of oxygen for (oxygen dissociation catalytic function) (e.g. Pt porous electrodes).
この場合、酸素検知素子の局所加熱を行っても、センサの立ち上がり時間が従来と同等レベルに維持されるか、 Is this case, even if the local heating of the oxygen sensing element, the rise time of the sensor is maintained in a conventional equivalent level,
あるいは却って短縮される要因としては、次のようなことが考えられる。 Alternatively Factors rather is shortened, it is thought to be as follows.
【００１３】すなわち、該方式の酸素センサでは、例えば酸素検知素子の内側に大気等の基準ガスを導入する一方、外側に排気ガス等の測定対象ガスを接触させ、酸素検知素子の内外の酸素濃度差に基づいて該酸素検知素子に生ずる濃淡電池起電力により、測定対象ガス中の酸素濃度が検出される。 [0013] That is, in said oxygen sensor of, for example, while introducing a reference gas atmosphere such as inside of the oxygen sensing element, is brought into contact with the measurement target gas such as exhaust gas to the outside, the oxygen concentration inside and outside of the oxygen sensing element the concentration cell electromotive force generated in the oxygen sensing element based on the difference, the oxygen concentration in the measurement object gas is detected. この場合、酸素イオン電導性固体電解質により形成された酸素検知素子に十分な濃淡電池起電力が生じるためには、酸素検知素子の電気抵抗値が十分小さくなることのほかに、酸素分子に対する解離ないし再結合反応に対する上記多孔質電極の触媒活性が十分に高められている必要がある。 In this case, since a sufficient concentration cell electromotive force is generated in the oxygen sensing element formed by the oxygen ion conductive solid electrolyte, in addition to the electric resistance of the oxygen sensing element is sufficiently small, to no dissociation of oxygen molecules it is necessary catalytic activity of the porous electrode for the recombination reactions are sufficiently increased. そして、センサの検出出力レベルは、酸素検知素子の電気抵抗値と上記多孔質電極の触媒活性との兼ね合いで決まることとなる。 Then, the detection output level of the sensor, and thus determined by the balance between the catalytic activity of the electric resistance of the oxygen sensing element and the porous electrode.
【００１４】ここで、例えばＰｔ等で構成された多孔質電極の触媒活性は、例えばＺｒＯ2系等の固体電解質の酸素イオン移動度よりも温度に対して急激に増大する傾向があるものと推測されている。 [0014] Here, for example, the catalytic activity of the constructed porous electrode of Pt or the like is assumed that there is a tendency to increase sharply with temperature than the oxygen ion mobility in the solid electrolyte, for example ZrO2 system, etc. ing. そして、酸素検知素子が本発明の構成により局所加熱されると、固体電解質の活性化による酸素検知素子の電気抵抗減少は、不均一加熱のため酸素検知素子と発熱体とを同心配置する従来の構成ほどには進まないが、その局所加熱された部分は従来の構成よりも高温まで加熱されるので、当該部分で多孔質電極の触媒活性が高められて被測定ガス中の酸素分子の解離が促進され、その効果により固体電解質の濃淡電池起電力ひいてはセンサの検出出力レベルが補われ、 When the oxygen sensing element is locally heated by the configuration of the present invention, the electrical resistance decreasing of the oxygen sensing element by activation of the solid electrolyte, the conventional concentrically arranged with the oxygen sensing element and the heating element due to uneven heating Although not proceed enough structure, because the local heating portion is heated to a temperature higher than the conventional configuration, dissociation of the oxygen molecules of the partial porous catalytic activity is enhanced in the measurement gas electrode is promoted, the detection output level of the concentration cell electromotive force and thus the sensor of the solid electrolyte is compensated by the effect,
結果としてセンサの立ち上がり時間が従来と同等か、それよりも短縮される効果が達成されるものと推測される。 As a result equal to or rise time of the sensor is conventional, it effects to be reduced is assumed to be achieved than.
【００１５】次に、請求項２の酸素センサにおいては、 Next, in the oxygen sensor of claim 2,
酸素検知素子の前記中空部に対し、該中空部の中心軸線を含むある仮想的な第一平面と、同じく中空部の中心軸線を含むとともに第一平面と直交する仮想的な第二平面とを設定して、該中空部をそれら第一平面と第二平面とによって４つの領域に分割した場合に、発熱体は、その中心軸線の中空部内に位置する部分の全体が、該中空部の上記４つの領域のいずれか１つに収まるように配置される。 With respect to the hollow portion of the oxygen sensing element, the imaginary first plane that includes the center axis of the hollow portion, also an imaginary second plane perpendicular to the first plane with including a central axis of the hollow portion set, when the hollow portion is divided by the their first plane and the second plane into four areas, the heating element, the whole of the portion located within the hollow portion of the central axis, above the hollow portion It is arranged to fit into one of four regions. 該構成は、換言すれば、発熱体の中心軸線の中空部内に位置する部分の全体が、中空部の４つの領域のいずれかに収まるように、上記仮想的な第一及び第二平面がどこかに必ず設定できるということを意味している。 The arrangement is, in other words, the entire portion located within the hollow portion of the central axis of the heating element, to fit into one of the four regions of the hollow portion, the virtual first and second plane where which means that always can be set to either.
【００１６】上記構成によってもたらされる作用・効果について、図１５を用いて説明する。 [0016] The action and effect provided by the above-described configuration will be described with reference to FIG. 15. なお、以下においては説明の便宜のため、発熱部（４２）は発熱体（３） Incidentally, for convenience of explanation in the following, the heat generating unit (42) heating element (3)
の酸素検知素子（２）への挿入側端部に形成されており、酸素検知素子（２）の中空部内壁面（２ａ）はほぼ円筒状面をなすものと考える（ただし、中空部内壁面（２ａ）には、酸素検知素子（２）を固体電解質粉末の成形・焼成により製造する際に、成形時の離型性を高める等の目的で、底部側が縮径するテーパが付与されている場合もある）。 Of which is formed in the insertion side end portion to the oxygen sensing element (2), the hollow portion inner wall of the oxygen sensing element (2) (2a) is considered to substantially form a cylindrical surface (where the hollow part inner wall surface (2a the), oxygen sensing element (2) in the production by molding and firing the solid electrolyte powder, for the purpose of enhancing the releasability during molding, even if the tapered bottom side is reduced in diameter has been granted is there). まず図１５（ｃ）は、上記仮想的な第一及び第二平面Ｐ1，Ｐ2を如何に設定しようとも、上記平面Ｐ1，Ｐ2で区切られる中空部の４領域のいずれか１ Figure 15 (c), first, no matter how setting the virtual first and second planes P1, P2, one of the four regions of the hollow portion delimited by the planar P1, P2 1
つに発熱体（３）の中心軸線Ｏ1を収めるのが不能な場合を示している。 That accommodate the center axis O1 of the heating member (3) shows a case of non on One. すなわち、中心軸線Ｏ1は検知素子（２）の中心軸線Ｏ2に対してかなり傾いて設定されており、結果として該中心軸線Ｏ1は上記４領域の２以上のものに必然的にまたがって位置せざるを得なくなっている。 That is, the central axis O1 is considerably inclined set with respect to the central axis O2 of the sensing element (2), the central axis line O1 as a result is forced to a position across the inevitable to those of two or more of the four areas the are no longer obtained. 一方、図１５（ａ）は、上記仮想的な第一及び第二平面Ｐ1，Ｐ2を適当に設定することで、４領域のいずれかに発熱体（３）の中心軸線Ｏ1を収めることが可能な場合を示している。 On the other hand, FIG. 15 (a), the a virtual first and second planes P1, P2 by setting appropriately, you can keep the center axis O1 of the heating member (3) to one of the four regions It shows the case. この場合、発熱体（３）の中心軸線Ｏ1の検知素子（２）の中心軸線Ｏ2に対する傾斜は、 In this case, the inclination with respect to the central axis O2 of the sensing element of the center axis O1 of the heating member (3) (2)
図１５（ｃ）に示す場合と比べて必ず緩くなる。 Always loose as compared with the case shown in FIG. 15 (c).
【００１７】この両者を比較すれば、図１５（ｃ）に示す構成では、発熱部（４２）の末端側の角部においては検知素子（２）の中空部内壁面（２ａ）までの距離が短くなり、発熱がこの部分にやや集中する傾向がある。 [0017] By comparing the two, in the configuration shown in FIG. 15 (c), at the corners of the end side of the heating portion (42) is the distance to the hollow inner-wall surfaces (2a) is shorter in the sensing element (2) now, the heat generation tends to be somewhat concentrated in this part. これに対し、同図（ａ）に示す請求項２の構成は、発熱体（３）の中心軸線Ｏ1の検知素子（２）の中心軸線Ｏ2に対する傾斜が（ｃ）の構成よりも緩やかであることから、発熱部（４２）の側面が検知素子（２）の中空部内壁面（２ａ）に対しほぼ沿う形となり、発熱部（４２） In contrast, the second aspect shown in the diagram (a) is a more gradual than construction of inclination with respect to the center axis O2 of the sensing element of the center axis O1 of the heating member (3) (2) (c) since, the side surface of the heat generating portion (42) becomes substantially along the shape to the hollow section inner wall surface (2a) of the sensing element (2), heating portion (42)
により検知素子（２）の壁部をより均一に加熱することができる。 It can be more uniformly heat the walls of the sensing element (2) by. その結果、酸素センサの活性化時間を短縮する上でさらに大きな効果を期待できる。 As a result, further expected greater effect in shortening the activation time of the oxygen sensor. ただし、図１５ However, FIG. 15
（ｃ）に示す構成でも、発熱体（３）の中心軸線Ｏ1が検知素子（２）の中心軸線Ｏ2から偏心して位置することに変わりはなく、酸素センサの活性化時間を短縮する上で一定以上の効果が期待できることはいうまでもない。 Be configured to (c), the heating element (3) central axis O1 turns be located eccentrically from the center axis O2 of the sensing element (2) rather than a constant in order to shorten the activation time of the oxygen sensor it goes without saying that you can expect an effect of more.
【００１８】この場合、図１５（ｂ）に示すように、発熱体（３）は、該発熱体（３）の中心軸線Ｏ1が酸素検知素子（２）の中空部の中心軸線Ｏ2とほぼ平行となるように中空部内に配置されていれば、発熱部（４２）の側面を検知素子（２）の中空部内壁面（２ａ）に対し沿わせる効果、ひいては検知素子（２）の壁部を均一加熱する効果がさらに顕著に達成される（請求項３）。 [0018] In this case, as shown in FIG. 15 (b), the heating element (3) is substantially parallel to the central axis O2 of the hollow portion of the central axis O1 is the oxygen sensing element of heating elements (3) (2) be arranged in the hollow portion so that, the effect of along to the hollow portion inner wall of the side surface of the heat generating portion (42) sensing element (2) (2a), thus the wall portion of the sensing element (2) uniform the effect of heat is further remarkably achieved (claim 3).
【００１９】次に、固定金具において位置決め用突出部は発熱体把持部に設けても、固定部に設けてもいずれでもよい（双方に設けることも可能である）。 Next, the positioning protrusion in the fixed bracket be provided to the heating element grip part, (may be provided on both) may be either be provided on the fixed portion. しかしながら、位置決め用突出部を固定部に設け、その固定部に連結する発熱体把持部のうち、いずれか一方を省略する構成とすれば、固定金具の発熱体軸線方向における長さを短くでき、ひいては酸素センサの上記軸線方向の長さを減じてこれをコンパクトに構成できるようになる。 However, it provided on the fixed portion of the positioning projection, of the heating element grip part be connected to the fixed portion, if any omitted one, can reduce the length in the heat generating axial direction of the fixed bracket, it becomes possible to configure it to compact thus reducing the axial length of the oxygen sensor. また、発熱体が１ケ所の把持部により把持される形としたから、例えば固定金具を装着した発熱体を酸素検知素子の中空部内に挿入してセンサを組み立てる際に、固定金具を介した過剰な横方向の力が発熱体に作用しにくくなり、ひいては組立時の発熱体の折損等を防止することができる。 Moreover, since the the form of the heating element is gripped by the gripping portion of one location, in assembling the sensor, for example by inserting the heating body fitted with a fixing bracket in the hollow portion of the oxygen sensing element, the excess over the fixing bracket such lateral forces are less likely to act on the heating element, it can thus be prevented breakage of the heating element or the like during assembly.
【００２０】なお、上記構成の固定金具において省略すべき発熱体把持部は、発熱体の長手方向におけるいずれの側のものであってもよい。 [0020] Incidentally, the heating element grip part to be omitted in the fixing bracket of the structure, may be of either side in the longitudinal direction of the heat generating element. しかしながら、発熱体から遠い側のものを省略する構成、換言すれば請求項４のように、固定金具において、発熱体把持部を固定部に対し発熱体の発熱部に近い側にのみ連結する構成とすれば、 However, omitted those farther from the heating element, as claimed in claim 4 in other words, in the fixing bracket, connecting only on the side closer to the heat generating portion of the heating element with respect to the fixed portion of the heating element grip part configured given that,
発熱体は、センサの出力端子部等を介して外力の影響を受けやすい上記遠い側の把持が解除され、横方向の力を受けてもこれを緩和し易くなって、前述の折損等を防止する効果をさらに高めることができる。 Heating element, the gripping of the output through the terminal portion or the like susceptible the far side of the external force sensor is released, even under lateral force becomes easy to alleviate this, preventing the above-mentioned breakage, etc. effect can be further increased to. なお、より具体的には、請求項５のように位置決め用突出部を固定部に対し、前記発熱体把持部が連結されているのとは反対側の端部近傍において、該発熱体把持部の固定部への連結部に対応する位置に形成するようにすれば、発熱体の軸線方向において、位置決め用突出部による支持点（当接点）と発熱体把持部による支持点との間の距離を増すことができ、ひいては固定金具により発熱体をさらに安定的に位置決め支持させることが可能となる。 Incidentally, more specifically, the fixed portion of the positioning projection as claimed in claim 5, near the edge opposite as the heating element grip part is connected, the heat generating body grip portion if so as to form the corresponding positions to the connecting portion to the fixed portion, the distance between the axial direction of the heat generating element, a support point by the support point (contact point) and the heating element grip part by positioning projection can be increased, it is possible to further stably positioning and supporting the heating element by thus fixing bracket.
【００２１】次に、本発明の請求項７の酸素センサは、 Next, the oxygen sensor according to claim 7 of the present invention,
先端部が閉じた中空軸状をなし、それの内外面に電極層を有する酸素検知素子と、該酸素検知素子の中空部内に配置されて該酸素検知素子を加熱する軸状の発熱体とを備え、酸素検知素子の前記中空部に対し、該中空部の中心軸線を含むある仮想的な第一平面と、同じく前記中空部の中心軸線を含むとともに第一平面と直交する仮想的な第二平面とを設定して、該中空部をそれら第一平面と第二平面とによって４つの領域に区切ったときに、発熱体は、その中心軸線の中空部内に位置する部分の全体が、中空部の上記４つの領域のいずれか１つに収まるように配置され、発熱体の中心軸線が、中空部の中心軸線に対して片側に寄るように偏心していることを特徴とする。 A hollow shaft-shaped tip portion is closed, the oxygen sensing element having an electrode layer on the inner and outer surfaces of it, and a shaft-like heating element is disposed in the hollow portion of the oxygen sensing element for heating said oxygen sensing element with respect to the hollow portion of the oxygen sensing element, a virtual second orthogonal and imaginary first plane that includes the center axis of the hollow portion, and the first plane with also includes the central axis of the hollow portion set the plane, the hollow portion when separated into four areas by the their first plane and the second plane, the heating element, the entire portion located in the hollow portion of the central axis, the hollow portion disposed of to fit into one of the four regions, the central axis of the heating element, characterized in that is eccentric to stop at one side of the central axis of the hollow portion.
【００２２】また、本発明の請求項８の酸素センサは、 Further, the oxygen sensor according to claim 8 of the present invention,
先端部が閉じた中空軸状をなし、それの内外面に電極層を有する酸素検知素子と、該酸素検知素子の中空部内に配置されて該酸素検知素子を加熱する軸状の発熱体とを備え、発熱体は、該発熱体の中心軸線が酸素検知素子の中空部の中心軸線とほぼ平行となり、かつその中心軸線が、中空部の中心軸線に対して片側に寄るように偏心していることを特徴とする。 A hollow shaft-shaped tip portion is closed, the oxygen sensing element having an electrode layer on the inner and outer surfaces of it, and a shaft-like heating element is disposed in the hollow portion of the oxygen sensing element for heating said oxygen sensing element provided, the heating element is that the center axis of the heating elements is substantially parallel to the central axis of the hollow portion of the oxygen sensing element, and its central axis is eccentric to stop at one side of the central axis of the hollow portion the features. これら請求項７及び８の構成における作用・効果の要点は、請求項２及び３の構成において、図１５を用いて説明したものと同じであるので説明は省略する。 Key to operation and effect of the configuration of claim 7 and 8, in the structure according to claim 2 and 3, the description is the same as that described with reference to FIG. 15 will be omitted. ただし、請求項７及び８の構成においては、発熱体の中心軸線を、中空部の中心軸線に対して片側に寄るように偏心させるための手段は、位置決め突出部を用いた請求項１の手法に限定されない。 However, in the structure according to claim 7 and 8, the central axis of the heating element, means for eccentrically to stop at one side of the central axis of the hollow portion, the method of claim 1 using the positioning protrusion but it is not limited to.
【００２３】上記請求項７及び８の構成においては、発熱体を周方向に包囲するように形成され、酸素検知素子の内面に直接又は他部材を介して間接的に接触する固定部と、その固定部に対し発熱体の軸方向においてその両側に連結され、それぞれ発熱体を把持する１対の発熱体把持部とを有する固定金具を設けることができる（請求項９）。 [0023] In the configuration of the claims 7 and 8, are formed so as to surround the heating element in the circumferential direction, and a fixing part for indirect contact directly or through another member to the inner surface of the oxygen sensing element, the is connected on both sides in the axial direction of the heat generating element with respect to the fixed portion may be provided with a fixing bracket having a heating element grip part of a pair of gripping the respective heating element (claim 9). これによれば、２つの把持部によって発熱体をより安定的に保持することができる効果も新たに加わる。 According to this, the effect capable of holding the heating element more stably by the two gripping portions also newly added.
【００２４】また、請求項７及び８の構成においては、 [0024] In the configuration according to claim 7 and 8,
発熱体を周方向に包囲するように形成され、酸素検知素子の内面に直接又は他部材を介して間接的に接触する固定部と、その固定部に対し発熱体の軸方向において該発熱体の先端に近い側の端部にのみ連結され、発熱体を把持する発熱体把持部とを有する固定金具を設けることもできる（請求項１０）。 Is formed so as to surround the heating element in the circumferential direction, and a fixing part for indirect contact directly or through another member to the inner surface of the oxygen sensing element, the heat generating member in the axial direction of the heat generating element with respect to the fixed part is connected only to the end on the side closer to the tip may be provided with a fixing bracket having a heating element grip part for gripping the heating element (claim 10). この構成によれば、発熱体は１ According to this arrangement, the heating element 1
ケ所の把持部により、軸線と交差する向きにおいて若干の動きの自由度を生じた状態で把持されることとなる。 The grip of the places, and be gripped in a state that caused the freedom of slight movement in a direction intersecting the axis.
従って、発熱体を固定金具とともに酸素検知素子の中空部内に挿入すると、該発熱体は先端部が酸素検知素子の内壁面との接触に伴い、これに追従して該内壁面に沿う形で位置決めされ、酸素センサの活性化時間を短縮する上でさらに大きな効果を期待することができる。 Therefore, inserting a heating element in the hollow portion of the oxygen sensing element with a fixed bracket, heating elements is due to the contact with the inner wall surface tip of the oxygen sensing element, positioning in line with inner wall surface following this is, it is possible to further expect a large effect in reducing the activation time of the oxygen sensor. また、 Also,
センサを組み立てる際に、固定金具を介した過剰な横方向の力が発熱体に作用しにくくなり、ひいては組立時の発熱体の折損等を防止することができる。 When assembling the sensor, the force of excessive lateral through fixing bracket is hardly acts on the heating element, can thus be prevented such as breakage of the heating element during assembly. さらに、固定金具の発熱体軸線方向における長さを短くでき、ひいては酸素センサの上記軸線方向の長さを減じてこれをコンパクトに構成できるようになる。 Furthermore, can reduce the length in the heat generating axial direction of the fixing bracket, it becomes possible to configure it to compact thus reducing the axial length of the oxygen sensor.
【００２５】なお、上記請求項９及び１０の構成において固定金具の発熱体把持部は、酸素検知素子の中空部に対し、該中空部の中心軸線を含むある仮想的な第一平面と、同じく前記中空部の中心軸線を含むとともに第一平面と直交する仮想的な第二平面とを設定して、該中空部をそれら第一平面と第二平面とによって４つの領域に区切ったときに、発熱体が、その中心軸線の中空部内に位置する部分の全体が、中空部の上記４つの領域のいずれか１つに収まるように、固定部に対し連結することができる。 It should be noted, the heating element grip part of the fixing bracket in the above-described structure according to claim 9 and 10, with respect to the hollow portion of the oxygen sensing element, the imaginary first plane that includes the center axis of the hollow portion, also set the imaginary second plane perpendicular to the first plane with including a central axis of the hollow section, when the hollow portion delimited by the their first plane and the second plane into four regions, heating element, the whole of the portion located within the hollow portion of the central axis, so that fits into one of the four regions of the hollow portion can be coupled to the fixing unit. より具体的には、固定金具の発熱体把持部は、その中心軸線が、酸素検知素子の中空部の中心軸線から偏心してこれとほぼ平行な共通の軸線上に位置するように、固定部に対して連結することができる。 More specifically, the heating element grip part of the fixing bracket, the central axis, eccentrically from the center axis of the hollow portion of the oxygen sensing element which with so as to be located on substantially parallel common axis, the stationary portion it can be connected for.
【００２６】固定金具は、具体的には、固定部が酸素検知素子の内側の電極層に接触する内部電極接続部とされた端子金具とすることができる（請求項６、１１）。 The fixing bracket is specifically can be fixed portion is a terminal fitting which is the internal electrode connection part in contact with the inner electrode layer of the oxygen sensing element (claim 6, 11). 固定部が酸素検知素子からの出力取出し用の内部電極接続部を兼ねることにより、部品点数が削減されるので、センサをより安価に構成することが可能となり、組立工程も簡略化される。 By fixing unit also serves as the internal electrode connection for output taken out from the oxygen sensing element, since the number of parts can be reduced, it is possible to configure the sensor at lower cost, the assembly process is also simplified.
【００２７】以上の本発明の酸素センサにおいて、前述のような発熱体の上記酸素検知素子に対する偏心配置にかかわらず、発熱体の発熱部の表面が酸素検知素子の中空部内壁面に接触はせず、ごく近接して位置する構成でもよい。 [0027] In the oxygen sensor of the present invention described above, regardless of the eccentric arrangement with respect to the oxygen sensing element of a heating element as described above, the surface of the heating portion of the heating element is not in contact with the hollow portion inner wall of the oxygen sensing element it may be configured to located in close proximity. このような構成でも、偏心していない場合に比べて、発熱部から酸素検知素子への熱輻射等の効果は高まるため、酸素センサの活性化時間を短縮する上で一定の効果がある。 In this configuration, as compared with the case where no eccentricity, since the effect of thermal radiation, such as to the oxygen sensing element increases from the heating unit, there is a certain effect in shortening the activation time of the oxygen sensor.
【００２８】また、上記本発明の酸素センサの各構成においては、酸素検知素子の軸断面内側寸法ＤAと発熱体の軸断面外側寸法ＤBとの差ΔＤ＝ＤA−ＤBが０．３５m [0028] In each configuration of the oxygen sensor of the present invention, the difference [Delta] D = DA-DB of the axial cross-sectional outer dimension DB of the shaft cross-section inner dimension DA and the heating element of the oxygen sensing element 0.35m
m以下となっていることが望ましい（請求項１３）。 It is desirable to have become less and m (Claim 13). ここで、酸素検知素子の軸断面内側寸法及び発熱体の軸断面外側寸法は、酸素検知素子内周面ないし発熱体外周面が円筒状面である場合には、その内径ないし外径を意味するものとする。 Here, the axial cross-sectional outer dimension of the shaft cross-section inner dimension and the heating element of the oxygen sensing element, the peripheral surface to the heating element outer peripheral surface in the oxygen sensing element in the case of a cylindrical surface means that the inner diameter to the outer diameter and things. また、上記内周面及び外周面が円形から外れた軸断面形状を有している場合には、これを同面積の円形断面に換算した場合の内径ないし外径を意味するものとする。 Further, the inner peripheral surface and the outer circumferential surface if it has an axial cross-sectional shape deviating from circular, this is intended to mean the inside diameter or outside diameter when converted to a circular cross-section of the same area. さらに、上記軸断面寸法が、その軸方向において一定でない場合（例えばテーパ面状に形成されている場合）は、該軸断面寸法の軸方向における平均値で代表させるものとする。 Furthermore, the shaft cross-sectional dimension, (if formed, for example, a tapered surface shape) if not constant in the axial direction shall be represented by an average value in the axial direction of the shaft cross-sectional dimension.
【００２９】ΔＤ＝ＤA−ＤBが０．３５mmを超えると、 [0029] When the ΔD = DA-DB is more than 0.35mm,
酸素検知素子の活性化時間、ひいてはセンサ立ち上がり時間が長くなったり、あるいは該立ち上がり時間にセンサ個体間でのばらつきが生じやすくなる場合がある。 Activation time of the oxygen sensing element, or longer can turn sensor rise time, or in some cases the variations among individual sensors in the rise time is likely to occur. 例えば、発熱部を側方から酸素検知素子の中空部内壁面に当てる場合、ΔＤが大きくなるとその横当て力に固体間ばらつきが生じやすくなることが、その原因として考えられる。 For example, if the shed heating portion from the side into the hollow section inner wall of the oxygen sensing element, [Delta] D is the solid between variation tends to occur in becomes large when the side lay force, considered as a cause. なお、ΔＤの値は、より望ましくは０．３０mm Note that the value of ΔD is more preferably 0.30mm
以下に設定するのがよい。 It may be set below. 一方、ΔＤが０．１mm未満になると、発熱体を酸素検知素子の中空部内への挿入が行いにくくなり、発熱体の酸素検知素子に対する組み付け能率を低下させる場合がある。 On the other hand, if ΔD is less than 0.1 mm, insert a heating element into the hollow portion of the oxygen sensing element is not easily performed, which may reduce the efficiency of assembling for the oxygen sensing element of the heating element. それ故ΔＤは０．１mm以上に設定するのがよく、より望ましくは０．１５mm以上に設定するのがよい。 Therefore ΔD is better to set more than 0.1 mm, more preferably set to more than 0.15 mm.
【００３０】また、検知素子の軸断面内側寸法ＤAと発熱体の軸断面外側寸法ＤBとの差ΔＤ＝ＤA−ＤBの、ＤB Further, the difference [Delta] D = DA-DB of the axial cross-sectional outer dimension DB of the shaft cross-section inner dimension DA and the heating element of the sensing element, DB
に対する比ΔＤ／ＤBは、０．１３以下となっていることが望ましい（請求項１４）。 The ratio [Delta] D / DB for, it is desirable that a 0.13 (claim 14). ΔＤ／ＤBが０．１３を超えると、請求項１３と同様にセンサの立ち上がり時間が長くなったり、あるいはそのセンサ個体間でのばらつきが生じやすくなる場合がある。 When [Delta] D / DB exceeds 0.13, there is a case where or longer rise time of the sensor as well as claim 13, or variation between the individual sensors is likely to occur. ΔＤ／ＤBは、より望ましくは０．１０以下に設定するのがよい。 [Delta] D / DB is more preferably set to 0.10 or less.
【００３１】なお、上記請求項１３又は１４の内容は、 [0031] Note that the contents of the claims 13 or 14,
発熱体を１ケ所の把持部のみにより把持する請求項１０ Claim to grip the heating element only by the grip portion of the one place 10
の構成に適用した場合に特に有効である。 It is particularly effective when applied to the construction. すなわち、Δ In other words, Δ
ＤないしΔＤ／ＤBを上記範囲で調整することにより、 It not D by adjusting the [Delta] D / DB above range,
酸素検知素子の内壁面との接触に伴い、発熱体の先端部は酸素検知素子の中空部内壁面にさらに沿いやすくなり、酸素センサの活性化時間を短縮する効果が一層高められるのである。 With the contact of the inner wall of the oxygen sensing element, the tip of the heating element further easily along the hollow portion inner wall of the oxygen sensing element, the effect of shortening the activation time of the oxygen sensor is to be further enhanced.
【００３２】次に、発熱体の発熱部が、その外周面の周方向の一部において発熱分布の疎なる発熱疎部分を有する場合に、その発熱疎部分以外の部分において当該発熱体の発熱部を酸素検知素子の中空部内壁面に接触させることができる。 Next, heating of the heating element, if it has a sparse becomes exothermic sparse portions of the heat generation distribution in the part of the peripheral direction of the outer peripheral surface thereof, the heating portion of the heating element at a portion other than the heating sparse portion it can be contacted to the hollow portion inner wall of the oxygen sensing element. 例えばセラミックグリーンシートに発熱抵抗パターンを印刷して、これを芯材に丸めて焼成することにより発熱部を形成する場合は、その継ぎ合わせ側で発熱パターンが疎になるため、例えばこれと反対側の発熱部表面を酸素検知素子の中空部内壁面に接触させることができる。 For example, printing the heat generating resistor pattern on a ceramic green sheet, the case of forming the heat generating portion by firing rounded this core material, since the heating pattern at the splicing side is sparse, for example in the opposite side a heating portion surface can be brought into contact with the hollow portion inner wall of the oxygen sensing element. つまり、発熱疎部分がその中空部内壁面に接触した場合でも一定の熱伝達の効果はあるが、それより発熱の充分生じる部分を接触させた方がより効果的であるという意味である。 That is, although heating sparse portion is the effect of constant heat transfer even when in contact with the hollow portion inner wall, which means that the person who has been brought into contact from the well resulting portion of the heating it is more effective. また、発熱体の発熱部が周方向に偏在することで、より小さな容積に発熱エネルギーが集中することになり、特にヒータ通電時間後の活性化時間を短縮する上で効果がある。 Further, the heating portion of the heating element by unevenly distributed in the circumferential direction, will be concentrated heating energy to a smaller volume, the effect on in particularly shorten the activation time after the heater energization time.
【００３３】また、発熱体の発熱部を発熱体の先端部に偏在させるようにすれば、酸素検知素子を速やかに加熱する上で有効である。 Further, if the heating portion of the heating element so as to eccentrically to the tip of the heating element is effective for heating the oxygen sensing element quickly. つまり、発熱部を発熱体の全体に広げることもできるが、そうすると熱エネルギーが分散しやすくなる。 That is, although it is also possible to widen the heat generating portion to the whole of the heating element, Then thermal energy is likely to disperse. 有効な酸素検知素子の加熱にとっては、 For heating of the effective oxygen sensing element,
むしろ発熱部を発熱体の先端部に偏在させた方が、局部的に発熱し好ましいと言える。 Rather Write a heat generating portion was allowed to localize at the tip of the heating element, be preferred to locally heat. このような発熱部の局部的な発熱パターンと、前述の偏心による横当て構造との組合せにより、センサの活性化時間をより短縮することができる。 And local heat generation pattern of such heating unit, by the combination of the side lay structure due to the eccentricity of the above, it is possible to further shorten the activation time of the sensor.
【００３４】さらに、発熱体が固定金具を介して酸素検知素子内に組み付けられるとともに、その固定金具によって発熱体の発熱部が、酸素検知素子の中空部内壁面に押し付けられている構造とすることができる。 Furthermore, with the heating element is assembled into the oxygen sensing element through the fixing bracket, that heating portion of the heating member by the fixing member is a structure that is pressed against the hollow part inner wall of the oxygen sensing element it can. これによって前述のような横当て構造は一層安定に保証され、センサ特性のばらつき減少の効果はさらに高まる。 This side lay structure as described above is more stable guaranteed, the effect of the variation reduction of the sensor characteristics further enhanced.
【００３５】上記本発明の各構成において使用される固定金具においては、固定部と発熱体把持部との間を、くびれた形態で連結する連結部を形成することができる。 [0035] In the fixing bracket used in the construction of the present invention, between the fixed part and the heating element grip part, it is possible to form a connecting portion for connecting with constricted form.
このようなくびれた形態の連結部が存在することにより、例えば発熱体が熱応力により変形しようとした際に、該連結部が弾性変形ないし塑性変形することで熱応力が緩和され、ひいては発熱体の破損等も生じにくくなる。 By connection of such constricted forms exist, for example, when the heating element has to deform due to thermal stress, the connecting portion is thermal stress is relieved by the elastic deformation or plastic deformation, and thus the heating element even less likely to occur such as damage.
【発明の実施の形態】以下、図面に示すいくつかの実施例を参照しつつ、本発明の実施の形態を説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, with reference to a few embodiments shown in the drawings, an embodiment of the present invention. （実施例１）図１に示す酸素センサ１は、先端が閉じた中空軸状の固体電解質部材である酸素検知素子２と、軸状のセラミックヒータである発熱体３とを備え、それらの外殻を構成する各種部材の組立体として構成される。 (Example 1) oxygen sensor 1 shown in FIG. 1, includes an oxygen sensing element 2 is a hollow shaft-like solid electrolyte member which tip is closed, the heating member 3 is a shaft-shaped ceramic heater, their outer configured as an assembly of various members constituting the shell.
酸素検知素子２は酸素イオン電導性を有する固体電解質により構成されている。 Oxygen sensing element 2 is constituted by a solid electrolyte having oxygen ion conductivity. そのような固体電解質としては、Ｙ ２ Ｏ ３ないしＣａＯを固溶させたＺｒＯ ２が代表的なものであるが、それ以外のアルカリ土類金属ないし希土類金属の酸化物とＺｒＯ ２との固溶体を使用してもよい。 Such solid electrolytes, but Y 2 O 3 to ZrO 2 which was a solid solution of CaO are typical, a solid solution of an oxide and ZrO 2 of the other alkaline earth metal or rare earth metal it may also be used. また、ベースとなるＺｒＯ ２にはＨｆＯ ２が含有されていてもよい。 Further, HfO 2 may be contained in the ZrO 2 as a base.
【００３７】この酸素検知素子２の中間部外側には、絶縁性セラミックから形成されたインシュレータ６，７、 [0037] The intermediate portion outside of the oxygen sensing element 2, insulator 6 formed of an insulating ceramic,
並びにタルクから形成されたセラミック粉末８を介して金属製の筒部材であるハウジング９が設けられ、酸素検知素子２はハウジング９と電気的に絶縁された状態で貫通している。 And housing 9 is a metallic cylindrical member is provided via a ceramic powder 8 formed of talc, the oxygen sensing element 2 penetrates while being electrically insulated from the housing 9. また、図２に示すように、酸素検知素子２ Further, as shown in FIG. 2, the oxygen sensing element 2
の内面及び外面には、そのほぼ全面を覆うように一対の電極層２ｂ，２ｃが設けられている。 The inner and outer surfaces, and almost the pair of electrode layers 2b to cover the entire surface, 2c are provided. これら電極層２ These electrode layers 2
ｂ，２ｃはいずれも、酸素検知素子２を構成する固体電解質へ酸素を注入するための酸素分子の解離反応、及び該固体電解質から酸素を放出させるための酸素の再結合反応に対する可逆的な触媒機能（酸素解離触媒機能）を有する多孔質電極、例えばＰｔ多孔質電極として構成されている。 b, either 2c the dissociation reaction of oxygen molecules for injecting oxygen into the solid electrolyte constituting the oxygen sensing element 2, and reversible catalyst for the recombination reaction of oxygen for releasing the oxygen from the solid electrolyte porous electrode having function (oxygen dissociation catalytic function), it is constructed as e.g. Pt porous electrodes.
【００３８】次に、ハウジング９の一方の開口部には、 Next, the one opening of the housing 9,
酸素検知素子２の先端側を所定の空間を隔てて覆うようにプロテクタ１１が設けられ、プロテクタ１１には排気ガスを透過させる複数のガス透過口１２が形成され、これにより排気ガス中の酸素が酸素検知素子２の先端側表面に接触可能となっている。 The distal end side of the oxygen sensing element 2 is provided a protector 11 so as to cover at a predetermined space, the protector 11 is formed a plurality of gas permeable port 12 for transmitting exhaust gas, is thereby oxygen in the exhaust gas the distal end surface of the oxygen sensing element 2 has a contactable. ハウジング９の他方の開口部には、第１のスリーブ１４がインシュレータ６との間にリング１５を介してかしめられ、このスリーブ１４にさらに第２のスリーブ１６が外側から嵌合・固定されている。 The other opening of the housing 9, the first sleeve 14 is caulked with the ring 15 between the insulator 6, further second sleeve 16 to the sleeve 14 is fitted and fixed from the outside . このスリーブ１６の図中上端側の開口は栓体１７ Drawing the upper end of the opening of the sleeve 16 plug 17
で封止され、またこれに続いてさらに内方に栓体１８、 In sealed, also plug 18 subsequently further inwardly thereto,
及び１９が設けられている。 And 19 are provided. そして栓体１７，１８を貫通するようにリード線２０，２１が配置されている。 The leads 20 and 21 are arranged so as to penetrate the stopper 17.
【００３９】一方のリード線２０は、固定金具としての端子金具２３のコネクタ部２４及びこれに続く引出し線部２５（絶縁管２５ａで覆われている）、並びに端子金具２３の固定部としての内部電極接続部２６を経て、前述の酸素検知素子２の図示しない内側の電極層と電気的に接続されている。 [0039] One of the lead wire 20, the interior of the fixing portion of the terminal fitting 23 of the connector portion 24 and the lead lines 25 subsequent thereto (covered with an insulating tube 25a), and the terminal fitting 23 as a fixing bracket through the electrode connection portions 26 are electrically connected to the inner electrode layer (not shown) of the oxygen sensing element 2 described above. 他方のリード線２１は、別の端子金具３３のコネクタ部３４及びこれに続く引出し線部３５ The other lead 21, the connector portion 34 and the lead line portions 35 following this another terminal fitting 33
並びに外部電極接続部３５ｂを経て、酸素検知素子２の図示しない外側の電極層と電気的に接続されている。 And the external electrode connecting portion 35b through is oxygen sensing element outer electrode layer electrically connected (not shown) of 2. また前述の発熱体３に通電するためのプラス側及びマイナス側の一対のヒータ端子部４０が、発熱体３の基端部（図１において上端部）に固定され、これらヒータ端子部４０を経て、発熱体３内に埋設された後述の発熱用抵抗回路に通電されるようになっている。 The aforementioned heating element 3 plus side and the minus side of the pair of heater terminals 40 for energizing the is secured to the proximal end portion of the heating element 3 (the upper end in FIG. 1), through these heater terminal part 40 It is adapted to be energized heat generating resistor circuit described later embedded in the heating element 3. なお図１で図示はしないが、一対のヒータ端子部４０は、栓体１７，１ Although not shown in FIG. 1, a pair of heater terminals 40, plug 17, 1
８等を貫通して設けられたヒータ用の一対のリード線にそれぞれ接続される。 Through the 8 etc. are connected to a pair of lead wire for a heater provided.
【００４０】このように構成された酸素センサ１は、酸素検知素子２の内側空間に対し、例えばリード線２０， The oxygen sensor 1 constructed as described above, with respect to the inner space of the oxygen sensing element 2, for example, lead wires 20,
２１の被覆部２０ａ，２１ａと芯線２０ｂ，２１ｂとの間に形成された空隙を介して基準ガスとしての大気が導入される一方、酸素検知素子２の外面にはプロテクタ１ 21 of the cover portion 20a, 21a and the core wire 20b, while the air as a reference gas is introduced through a gap formed between the 21b, the protector 1 on the outer surface of the oxygen sensing element 2
１のガス透過口１２を介して導入された排気ガスが接触し、該酸素検知素子２にはその内外面で生ずる酸素濃度差に応じて酸素濃淡電池起電力が生じる。 Exhaust gas introduced through the first gas permeable port 12 is in contact, the oxygen sensing element 2 oxygen concentration cell electromotive force is generated according to the oxygen concentration difference arising in a inner and outer surfaces. そして、この酸素濃淡電池起電力を、排気ガス中の酸素濃度の検出信号として電極層２ｂ，２ｃからリード線２１，２０を介して取り出す。 Then, the oxygen concentration cell electromotive force is taken out electrode layer 2b as a detection signal of the oxygen concentration in the exhaust gas, from 2c via leads 21 and 20. ここで、酸素検知素子２は、排気ガス温が十分高温となっている場合には当該排気ガスで加熱されて活性化されるが、エンジン始動時など排気ガス温が低温である場合には前述の発熱体３で強制的に加熱することで活性化される。 Here, the oxygen sensing element 2 is being heated in the exhaust gas is activated when the exhaust gas temperature has become sufficiently high temperature, above in the case exhaust gas temperature such as during engine startup is low activated by forcing heated by the heating member 3.
【００４１】発熱体３は、通常はセラミックヒータであり、例えばアルミナを主とするセラミック棒４５を芯材とし、図５に示すようにこのセラミック棒４５の表面に例えば蛇行状に形成された抵抗線部（抵抗パターン）４ The heating element 3 is usually a ceramic heater, for example a ceramic rod 45 and alumina as main and core, formed for example serpentine surface of the ceramic rod 45, as shown in FIG. 5 the resistor line section (resistor pattern) 4
１（図７）からなる発熱部４２を備える。 1 comprises a heating unit 42 consisting of (Fig. 7). これはシート状の外層セラミック部４３（図７）に抵抗ペーストを所定のパターンで印刷し、これをセラミック棒４５に巻き付けるように丸めて焼成したものである。 This prints the resistance paste on a sheet-like outer ceramic portion 43 (FIG. 7) in a predetermined pattern, and firing by rolling this to wrap the ceramic rod 45. セラミック棒４５は外層セラミック部４３の先端から若干突出しており、また抵抗パターン４１にヒータ端子部４０から延びる図示しない通電路を経て、発熱のための通電が行われる。 Ceramic rod 45 is slightly protruded from the distal end of the outer ceramic portion 43, also through a current path to the resistance pattern 41 (not shown) extending from the heater terminal unit 40, energization is performed for heating. このような発熱部４２は発熱体３の先端側に偏って設けられ、その先端部で局部的に発熱するようになっている。 Such heating unit 42 is provided biased to the tip side of the heating element 3 so as to locally heat at its distal end.
【００４２】そして、図５に示すように、発熱体３の発熱部４２の近傍における中心軸線Ｏ1は、酸素検知素子２の中心軸線Ｏ2に対して片側に寄るように一定量δだけ偏心（オフセット）している。 [0042] Then, as shown in FIG. 5, the center axis O1 in the vicinity of the heating portion 42 of the heating element 3, the eccentric by a predetermined amount δ, such as by one side of the center axis O2 of the oxygen sensing element 2 (Offset )are doing. それによって、発熱体３の発熱部４２の先端部表面が酸素検知素子２の中空部内壁面（以下、素子内壁面ともいう）２ａに所定の面圧で押し付けられた状態で接触している。 Thereby, the forward end surface of the heating portion 42 of the heating element 3 is hollow inner wall of the oxygen sensing element 2 is in contact with (hereinafter, also referred to as element inner wall) 2a while being pressed at a predetermined surface pressure. この接触位置は、図１から明らかなように酸素検知素子２の閉塞側先端からやや中間側へ寄ったところ、より好ましくは前述のプロテクタ１１のガス透過口１２にほぼ対応する位置にあたるとよい。 This contact position is, when closer slightly to the intermediate side from the closed side tip of the oxygen sensing element 2 as is apparent from FIG. 1, may more preferably corresponds to a position substantially corresponding to the gas permeable port 12 of the aforementioned protector 11.
【００４３】また、図１５（ｂ）に概念的に示すように、酸素検知素子２の中空部に対し、該中空部の中心軸線Ｏ2を含むある仮想的な第一平面Ｐ1と、同じく中空部の中心軸線Ｏ2を含むとともに第一平面Ｐ1と直交する仮想的な第二平面Ｐ2とを設定して、該中空部をそれら第一平面Ｐ1と第二平面Ｐ2とによって４つの領域に分割した場合に、発熱体３は、その中心軸線Ｏ1の上記中空部内に位置する部分の全体が、該中空部の上記４つの領域のいずれか１つに収まるように配置されている。 In addition, as shown conceptually in FIG. 15 (b), with respect to the hollow portion of the oxygen sensing element 2, the imaginary first plane P1 that contains the center axis O2 of the hollow portion, likewise hollow portion set with including the center axis line O2 and imaginary second plane P2 perpendicular to the first plane P1 of, when the hollow portion is divided into four regions by them with the first plane P1 and the second plane P2 the heating element 3, the entire portion located within the hollow portion of the central axis O1 is disposed to fit in one of the four regions of the hollow portion. より具体的には、図５にも示すように発熱体３は、その中心軸線Ｏ1が中空部の中心軸線Ｏ2とほぼ平行となるように配置されている。 More specifically, the heating element 3 as shown in FIG. 5 is arranged so as to be substantially parallel to the central axis O2 of the central axis O1 is hollow. これにより、発熱体３は、発熱部４２の側面が検知素子２の中空部内壁面２ａに対しほぼ沿う形となっている。 Thus, the heating element 3, the side surface of the heating portion 42 is almost along a form with respect to the hollow section inner wall surface 2a of the sensing element 2.
【００４４】ここで、上述のように発熱体３の中心軸線Ｏ1を上述の配置関係で酸素検知素子２の中空部の中心軸線Ｏ2から偏心させ、かつ発熱部４２を素子内壁面２ [0044] Here, the center axis O1 of the heating member 3 is eccentric from the center axis O2 of the hollow portion of the oxygen sensing element 2 in the arrangement relation described above as described above, and heating portion 42 to element inner wall 2
ａに弾性的に押し付ける機能を果たしているのは端子金具２３である。 It is a terminal fitting 23 to play a resiliently pressing function a. この場合、端子金具２３は３つの役割を果たす。 In this case, the terminal fittings 23 are three roles. 第一は、酸素検知素子２の内側の電極層の出力端子としてリード線２０との電気的接続を図ること、第二は発熱体３を酸素検知素子２の内側に固定することであるが、これらは従来と同様の機能である。 First, to achieve electrical connection between the lead wire 20 as an output terminal of the inner electrode layer of the oxygen sensing element 2, but the second is to fix the heating member 3 on the inside of the oxygen sensing element 2, these are conventional and similar functions. そして第三の機能が、発熱体３の先端部を素子内壁面２ａに横当たり構造で弾性的に押し付けることである。 The third function is that the pressed elastically in lateral contact structure element inner wall 2a of the distal end portion of the heating member 3.
【００４５】図３に端子金具２３の単体状態を、図４に端子金具２３を発熱体３に組み付けた状態を示す。 [0045] The single state of the terminal fitting 23 in FIG. 3, showing the assembled state of the terminal fitting 23 to the heating element 3 in FIG. これらの図から明らかなように、前述の内部電極接続部２６ As it is apparent from these figures, the internal electrodes of the aforementioned connecting portion 26
に関して発熱体３の先端側（すなわち発熱部４２に近い側）に発熱体把持部２７が形成されている。 The heating element grip part 27 is formed on the distal end side of the heating element 3 (i.e. closer to the heat generating portion 42 side) with respect to. 発熱体把持部２７は、発熱体３の周囲を包囲するＣ字状の横断面形状を有している。 The heating element grip part 27 has a C-shaped cross section surrounding the periphery of the heating element 3. そして、発熱体３を未挿入の状態では該発熱体３の外径よりは少し小さい内径を有し、発熱体３の挿入にともない弾性的に拡径してその摩擦力により該発熱体３を把持するものである。 Then, the heating member 3 has an inner diameter slightly smaller than the outer diameter of the heating elements 3 are in a non-insertion state, the heating elements 3 by the frictional force elastically expanded with the insertion of the heating element 3 it is intended to grip. この発熱体把持部２ The heating element grip part 2
７は内部電極接続部２６の軸方向端部の片側の１箇所にのみ設けられている。 7 is provided only at one location on one side of the axial end portion of the internal electrode connection part 26.
【００４６】内部電極接続部２６は、左右両側の縁に鋸刃状の接触部２６ａがそれぞれ複数形成された板状部分を円筒状に曲げ加工することにより、発熱体３を包囲する形態で形成されている。 The internal electrode connection part 26, by the left and right sides of the saw blade shaped contact portions 26a to edge bending a plurality formed plate portion in a cylindrical shape, respectively, formed in a form that surrounds the heating element 3 It is. そして、その外周面と酸素検知素子２の中空部内壁面２ａとの間の摩擦力によって発熱体３を該中空部に対し軸線方向に位置決めする役割を果たすとともに、上記複数の接触部２６ａの各先端部において内側の電極層２ｃ（図２）と接触・導通するようになっている。 Then, the role of positioning in the axial direction a heating element 3 with respect to the hollow portion by a frictional force between the hollow portion inner wall surface 2a of the outer peripheral surface and the oxygen sensing element 2, the tip of the plurality of contact portions 26a It adapted to contact and electrically connected to the inner electrode layer 2c (FIG. 2) in the section. また、発熱体３との間には所定の隙間が形成されている。 The predetermined gap is formed between the heating member 3. なお、これら両側の接触部２６ａは、 Note that these two sides of the contact portion 26a is
鋸刃の山に相当する部分と谷に相当する部分とが、左右両側で互い違いに形成されており、例えばセンサ組立時において内部電極接続部２６を酸素検知素子２の内側に挿入する際に、左右の接触部２６ａが同時に酸素検知素子２の開口縁に引っ掛かったりする等のトラブルが生じにくくなり、ひいては内部電極接続部２６の酸素検知素子２に対する組み付けが容易となる効果を有している。 A portion corresponding to the portion and the valley that corresponds to the mountain of the saw blade is, are alternately formed in the right and left sides, for example when inserting the internal electrode connection part 26 to the inside of the oxygen sensing element 2 at the time of sensor assembly, the left and right of the contact portion 26a is hardly cause troubles such or caught by oxygen opening edge of the sensing element 2 at the same time, has the effect of assembling is facilitated and thus for the oxygen sensing element 2 of the internal electrode connection part 26.
また、鋸刃状の各接触部２６ａの高さをやや大きく設定することにより、上記板状部分を筒状に曲げて内部電極接続部２６を形成する際に、その曲げ方向の幅が増大して加工が行いやすくなる効果も合わせて達成される。 Further, by setting a slightly increasing the height of the sawtooth respective contact portions 26a, when forming the internal electrode connection part 26 by bending the plate-shaped portion in a cylindrical shape, the bending direction of the width increases processing becomes easy to carry out effect Te is also achieved together.
【００４７】また、内部電極接続部２６には、発熱体把持部２７が連結されているのとは反対側の端部近傍において、該発熱体把持部２７の内部電極接続部２６への連結部３０に対応する位置に、その内面から突出して発熱体３の外周面に当接する位置決め用突出部５０が形成されている。 Further, the internal electrode connection part 26, the end portion opposite to the the heating element grip part 27 is connected, connection to the internal electrode connection part 26 of the heat generating body grip portion 27 at positions corresponding to 30, the positioning projection 50 is formed which abuts on the outer peripheral surface of the heating member 3 projecting from the inner surface thereof. この位置決め突出部５０は、例えば内部電極接続部２６の壁部をプレス加工等により内向きに凹ませることにより形成されており、発熱体３を前述のように酸素検知素子２の中空部の中心軸線Ｏ2に対して偏心した状態で位置決めするためのものである。 The positioning protrusions 50, for example a wall portion of the internal electrode connection part 26 is formed by recessing inwardly by press working or the like, the heating element 3 hollow center of the oxygen sensing element 2 as described above it is intended for positioning in an eccentric state with respect to the axis O2.
【００４８】酸素検知素子２の中空部内壁面２ａには、 [0048] In the hollow portion inner wall 2a of the oxygen sensing element 2,
これを固体電解質粉末の成形・焼成により製造する際に、成形時の離型性を高める等の目的で、底部側が縮径する僅かなテーパが付与されている。 When this is produced by molding and firing the solid electrolyte powder, for the purpose of enhancing the releasability during molding, slight taper is imparted to the bottom side is reduced in diameter. これに対し発熱体３は、図５等に示すように、その中心軸線Ｏ1が検知素子２側の中心軸線Ｏ2とほぼ平行となるように配置されるわけであるから、発熱体３の基端側に向かうほど、発熱体３と中空部内壁面２ａとの間に形成される隙間を大きくする必要がある。 In contrast the heating element 3, as shown in FIG. 5 or the like, since it is not the central axis O1 is positioned so as to be substantially parallel to the central axis O2 of the sensing element 2 side, the proximal end of the heating element 3 increases toward the side, it is necessary to increase the gap formed between the heating member 3 and the hollow section inner wall surface 2a. 上記位置決め用突出部５０は、該突出部５０の形成位置におけるこの隙間量を所定の値に規定することにより、発熱体３が発熱部４２の近傍において上記中空部内壁面２ａと接触し、かつ２つの中心軸線Ｏ1と中心軸線Ｏ2とがほぼ平行となる位置関係を満足させる役割を果たしている。 The positioning projection 50, by defining the gap amount in the formation position of the projecting portion 50 to a predetermined value, the heating member 3 in contact with the hollow portion inner wall 2a in the vicinity of the heating portion 42, and 2 One of the central axis line O1 and the center axis O2 plays a role to satisfy the positional relationship becomes substantially parallel.
【００４９】なお、酸素センサ１の製造工程では、発熱体３に端子金具２３を固定した後、このアッセンブリを酸素検知素子２に挿入するのが普通である。 [0049] In the manufacturing process of the oxygen sensor 1, after fixing the metal terminal 23 to the heating element 3, it is common to insert this assembly into the oxygen sensing element 2. ここで、発熱体３に対する酸素検知素子２の壁部からの拘束力が存在しないと仮定した場合に、発熱体把持部２７の内部電極接続部２６に対する半径方向の連結位置関係は、発熱体把持部２７と位置決め突出部５０とによって該発熱体３の中心軸線Ｏ1が酸素検知素子２の中空部の中心軸線Ｏ2に対し、発熱部４２側が該中心軸線Ｏ2から遠ざかるように少し傾いた状態で保持されるように定められている。 Here, when the restraining force from the wall of the oxygen sensing element 2 with respect to the heating element 3 is assumed not to exist, the connection position relationship in the radial direction with respect to the internal electrode connection part 26 of the heating element grip part 27, the heating element grip held by the parts 27 and the positioning projection 50 with respect to the central axis O2 of the hollow portion central axis O1 of the oxygen sensing element 2 of heating elements 3, a little inclined state so heating portion 42 side moves away from the central axis line O2 It is defined as. これにより、上記アッセンブリの挿入の際に、発熱体３の先端部は素子内壁面２ａに弾性的に接触した状態でここを滑りつつ内部に挿入され、図４（ｃ）に矢印で示すように、その中心軸線Ｏ1 が中空部の中心軸線Ｏ2 Thus, upon insertion of the assembly, the distal end portion of the heating member 3 is inserted inside while sliding here while elastically contacting the element inner wall 2a, as shown by the arrows in FIG. 4 (c) , the central axis of the central axis O1 is hollow O2
と平行となる向きにその傾斜状態が矯正されつつ該検知素子２に対して装着されることとなる。 While its inclined state is corrected in a direction to be parallel to the be mounted to the sensing element 2. また、発熱体把持部２７と内部電極接続部２６との間の連結部３０は、 The connecting portion 30 between the heating element grip part 27 and the internal electrode connection part 26,
両側から周方向にＵ字状の切欠を形成することによりくびれた形態で形成されている。 From both sides in the circumferential direction are formed in a form constricted by forming a notch in the U-shape. そして、発熱体３の検知素子２への装着時には、これが内向きに弾性変形し、その弾性復帰力によって発熱体３の発熱部４２を検知素子２の中空部内壁面２ａに押し付け、図１のような横当たり形態を生じさせる。 Then, when mounting of the sensing element 2 of the heat generating member 3, which is elastically deformed inwardly, pushing the heating portion 42 of the heating element 3 in the hollow part inner wall 2a of the sensing element 2 by its elastic restoring force, as shown in FIG. 1 It gives rise to a horizontal per form.
【００５０】この状態で発熱体３には、素子内壁面２ａ [0050] The heating element 3 in this state, the element inner wall 2a
が発熱体３に及ぼす応力、位置決め突出部５０において発熱体３に作用する応力、発熱体把持部２７において発熱体３に作用する応力とによって、これらの合成による曲げモーメントが生じるが、その曲げモーメントにより発熱体３が折れないように、言い換えれば発熱体３の許容強度範囲以上の応力が生じないようにされている。 There Stress on the heating element 3, the stress acting on the heating member 3 in the positioning projection 50, by the stress acting on the heating element 3 in the heating element grip part 27, but the bending moment due to these synthetic occurs, the bending moment as heating element 3 does not break, the allowable intensity range above the stress of the heating element 3 in other words is prevented caused by. このような応力ひいては曲げモーメントの調整を図るのは、内部電極接続部２６に隣接するくびれ形態の連結部３０である。 Increasing device such adjustment of the stress and hence the bending moment is a coupling 30 in the form constricted adjacent to the internal electrode connection part 26.
【００５１】すなわち、連結部３０は、上記挿入工程で発熱体把持部２７及び位置決め突出部５０を介して発熱体３に付与される曲げ力を吸収・緩和してその折損等を防止する役割も果たす。 [0051] That is, the connecting portion 30 also serves to prevent the breakage or the like by absorbing and relieving the bending forces applied to the heating element 3 through the heating element grip part 27 and the positioning protrusions 50 in the insertion step play. そして、その弾性力の調整は、 Then, the adjustment of the elastic force,
くびれ部分の幅調整により可能となる。 It made possible by the width adjusting portion constricted. 換言すれば、連結部３０のくびれ幅を適切に設定することで、上記弾性力を適度な値に調整でき、図１の発熱体３の横当たり構造において、素子内壁面２ａに対する弾性的な押付力を必要十分な値に確保できるのである。 In other words, by appropriately setting the constriction width of the connecting portion 30, the elastic force can be adjusted to an appropriate value, in the horizontal contact structure of the heating element 3 of Figure 1, resilient pressing against the element inner wall 2a it can be secured to the necessary and sufficient value force.
【００５２】次に、図７（ｂ）に示すように、発熱体３ Next, as shown in FIG. 7 (b), the heating element 3
の外層セラミック部４３がセラミック棒４５に巻き付けられた際の接合隙間として、発熱体３の外周の１箇所に軸方向と平行なスリット状部４４が生じ、この近傍では抵抗パターン４１が存在せず、発熱疎部分となるが、発熱体３の素子内壁面２ａの横当たり構造に際してはこのスリット状部４４の反対側の発熱部４２表面を素子内壁面２ａに当てることが望ましい。 As the bonding gap when the outer ceramic portion 43 is wound around the ceramic rod 45, is a direction parallel to the axial slit-like portion 44 occurs at one location of the outer periphery of the heating element 3, there is no resistance pattern 41 in this vicinity Although the heating sparse portion, the time of lateral contact structure of the element inner wall 2a of the heating element 3 it is desirable to apply the heat generating portion 42 the surface of the opposite side of the slit-like portion 44 on the element inner wall 2a. これによって充分発熱する部分から直接的に酸素検知素子２に効果的な熱伝達が生じる。 This direct efficient heat transfer to the oxygen sensing element 2 from the portion to sufficiently heat generation.
【００５３】また、酸素検知素子２の中空部内壁面２ａ [0053] Further, the hollow portion inner wall 2a of the oxygen sensing element 2
はテーパ状に形成されているが、その内径の平均値（以下、単に内径という）ＤAと発熱体３の外径ＤBとの差Δ Difference is formed in a tapered shape, and the average value of the inner diameter (hereinafter, simply inner diameter of) the outer diameter of the heating element 3 and the DA DB delta
Ｄ＝ＤA−ＤBは０．１〜０．３５mm、望ましくは０．１ D = DA-DB is 0.1～0.35Mm, desirably 0.1
５〜０．３０mmに設定されている。 It is set to 5~0.30mm. また、上記ΔＤの発熱体３の外径ＤBに対する比ΔＤ／ＤBは、０．１３以下、望ましくは０．１０以下に設定されている。 The ratio [Delta] D / DB to the outside diameter DB of the heating member 3 of the [Delta] D is 0.13 or less, preferably is set to 0.10 or less.
【００５４】以下、上記酸素センサ１の作用について説明する。 [0054] Hereinafter, a description of the operation of the oxygen sensor 1. 図６は、発熱体３の中心軸線Ｏ1と酸素検知素子２の中心軸線Ｏ2とが同心的な従来構造の比較例を示すもので、これと図５とを比較すると明らかなように、 6, in which the center axis O2 of the central axis line O1 and the oxygen sensing element 2 of the heat generating element 3 is showing a comparative example of a concentric conventional structure, is apparent when comparing this with FIG. 5,
図５の本件実施例では、酸素検知素子２の中心軸線Ｏ2 In the present case the embodiment of FIG. 5, the oxygen sensing element 2 of the center axis O2
に対し、発熱体３の中心軸線Ｏ1がほぼ平行な状態で、 Respect, the central axis O1 of the heating member 3 is in a substantially parallel state,
酸素検知素子２の中心軸線Ｏ2から距離δだけ偏心し、 Eccentric from the center axis O2 of the oxygen sensing element 2 by a distance [delta],
その発熱部４２の先端部表面が素子内壁面２ａに側方から押し付けられた、いわば横当たり構造とでも称すべき形態となっている。 The distal end surface of the heating portion 42 is pressed against the laterally element inner wall 2a, so to speak a form to called lateral contact structure and even. なお、図３及び図４ともに、理解を容易にするために発熱体３と酸素検知素子２との隙間は実際のものより誇張して描かれているが、上述の偏心量δは、素子内壁面２ａの内径を２．８〜３．２mm、発熱体３の外径を２．４３〜２．６３mmとしたとき、発熱体３と酸素検知素子２との間で過度な押し付け力を生ずることなく上記横当り構造を確実なものとするために、例えば０．０８５〜０．３８５mm程度の大きさに設定するのがよい。 Note that FIG. 3 and FIG. 4 together, but the gap is exaggerated than actual for the heating element 3 and the oxygen sensing element 2 in order to facilitate understanding, the eccentricity δ described above, the element 2.8~3.2mm the inner diameter of wall surface 2a, when the outer diameter of the heating element 3 was 2.43～2.63Mm, giving rise to excessive pressing force between the heating element 3 and the oxygen sensing element 2 not in order to ensure the lateral per structure, for example, may be set to a size of about 0.085～0.385Mm. また図６の発熱部４２'と比べて、図５の発熱部４２は、前述のように発熱体３の先端側により狭い領域に偏って形成されている。 Also in comparison with the heating portion 42 'of FIG. 6, the heat generation unit 42 of FIG. 5 is formed biased in a narrow region by the tip end of the heating element 3 as described above.
【００５５】このような発熱体３の素子内壁面２ａに対する横当たり構造を採用することにより、発熱部４２で生じた熱が上記接触に基づく熱伝導により速やかに酸素検知素子２に伝わってこれを加熱し、また発熱部４２の上記接触部近傍の局部的に発熱した部分の熱輻射によっても酸素検知素子２が加熱される。 [0055] By employing the lateral contact structure for element inner wall 2a of such a heating element 3, heat generated by the heating portion 42 so promptly transferred to the oxygen sensing element 2 by heat conduction based on the contact heated, the oxygen sensing element 2 is heated by the thermal radiation of locally heating portions of the contact portions vicinity of the heating portion 42. そして、その熱伝導及び熱輻射による相乗的な熱伝達が、酸素検知素子２を急速に加熱し、活性化温度までの上昇時間を短縮する。 The synergistic heat transfer by the heat conduction and heat radiation, the oxygen sensing element 2 is rapidly heated, shorten the rise time to the activation temperature.
【００５６】ここで、図２に示すように酸素検知素子２ [0056] Here, the oxygen sensing element 2 as shown in FIG. 2
は、その素子内壁面２ａに横当て状態で配置された発熱部４２により局所加熱されるのであるが、センサの立ち上がり時間は図６に示す従来構成のセンサと同等レベルに維持されるか、あるいは却って短縮される。 Is than it is locally heated by the heating portion 42 arranged in a lateral contact state to the element inner wall 2a, or the rise time of the sensor is maintained at the same level with the sensor of the conventional construction shown in FIG. 6, or rather it is shortened. その要因としては、次のようなことが考えられる。 As the factors, it is thought to be as follows. すなわち、酸素イオン電導性固体電解質により形成された酸素検知素子２に十分な濃淡電池起電力が生じるためには、酸素検知素子２の電気抵抗値が十分小さくなることのほかに、 That is, to the oxygen sensing element 2 formed by the oxygen ion conductive solid electrolyte sufficient concentration cell electromotive force is generated, in addition to the electric resistance of the oxygen sensing element 2 is sufficiently small,
酸素分子に対する解離ないし再結合反応に対する電極層２ｂ，２ｃの触媒活性が十分に高められている必要がある。 Electrode layers 2b for the dissociation to recombination reaction of oxygen molecules, it is necessary catalytic activity of 2c is sufficiently increased. そして、センサの検出出力レベルは、酸素検知素子２の電気抵抗値と上記２ｂ，２ｃの触媒活性の兼ね合いで決まる。 Then, the detection output level of the sensor, the electrical resistance value and the 2b of the oxygen sensing element 2 is determined in consideration of the catalytic activity of 2c.
【００５７】ここで、酸素検知素子２が発熱部４２により局所加熱されると、固体電解質の活性化による酸素検知素子２の電気抵抗減少は、例えば図６に示す従来の構成ほどには進まないが、図２に示すように、その局所加熱された部分２ｄはより高温まで加熱されるので、当該部分で電極層２ｂ，２ｃの触媒活性が高めらる。 [0057] Here, when the oxygen sensing element 2 is locally heated by the heating portion 42, the electrical resistance decreasing of the oxygen sensing element 2 by activation of the solid electrolyte, for example, does not proceed to the extent conventional configuration shown in FIG. 6 but, as shown in FIG. 2, because the local heating portion 2d is heated higher temperature, the electrode layer 2b in the portion, the catalytic activity of 2c Takameraru. そして、電極層２ｂの触媒活性が向上すると被測定ガス中の酸素分子の解離が促進され、その効果により固体電解質の濃淡電池起電力ひいてはセンサの検出出力レベルが補われ、結果としてセンサの活性化時間（立ち上がり時間）が短縮されるものと推測される。 When the catalytic activity of the electrode layer 2b is improved dissociation of oxygen molecules in the measurement gas is accelerated, the detection output level of the concentration cell electromotive force and thus the sensor of the solid electrolyte is compensated by the effect, activation of the sensor as a result of It is assumed that time (rise time) is shortened.
【００５８】また、発熱体３の中心軸線Ｏ1が検知素子２側の中心軸線Ｏ2とほぼ平行となるように配置することにより、発熱部４２の側面が検知素子２の中空部内壁面２ａに対しほぼ沿う形となり、発熱部４２により酸素検知素子２の壁部をより均一に加熱することができるようになり、ひいては酸素センサの活性化時間短縮の効果がさらに高められている。 [0058] Moreover, by the center axis O1 of the heating member 3 is arranged so as to be substantially parallel to the central axis O2 of the sensing element 2 side, substantially to the hollow section inner wall surface 2a of the side surface of the heat generating portion 42 is detected element 2 will form along, the oxygen sensing element will be able to a wall portion of 2 more uniform heating and thus the effect of the oxygen activation time shortening of the sensor is further enhanced by the heating portion 42.
【００５９】さらに、図１に示すように、端子金具２３ [0059] Further, as shown in FIG. 1, the terminal fitting 23
において、発熱体把持部２７が内部電極接続部２６に対し発熱体３の発熱部４２に近い側にのみ連結されているので、端子金具２３の発熱体３の軸線方向における長さが短くなり、ひいては酸素センサ１は、その軸線方向の長さが減じられてコンパクトに構成されている。 In Since the heating element grip part 27 is connected only on the side closer to the heat generating portion 42 of the heating element 3 to the internal electrode connection part 26, a length in the axial direction of the heat generating element 3 of the terminal 23 is shortened, hence the oxygen sensor 1 is constructed compactly its length in the axial direction is subtracted. また、 Also,
発熱体３が１ケ所の把持部２７により把持される形としたから、端子金具２３を装着した発熱体３を酸素検知素子２の中空部内に挿入してセンサ１を組み立てる際に、 Since the heating element 3 has a shape which is gripped by the gripping portion 27 of one location, in assembling the sensor 1 by inserting the heating element 3 fitted with a terminal fitting 23 inside the hollow part of the oxygen sensing element 2,
前述の通り、端子金具２３を介した過剰な横方向の力が発熱体に作用しにくくなり、ひいては組立時の発熱体３ As described above, the force of excessive lateral through terminal fitting 23 is unlikely to act on the heating element and thus the heating element 3 during assembly
の折損等を防止することができる。 It is possible to prevent breakage or the like.
【００６０】実験によれば、図６のような従来タイプのもので、例えばヒータ抵抗値を３〜３．５Ωに設定したとき、センサ活性化温度までの所要時間は２０秒程度要するのに対し、図５の横当たり構造のものでは、同じヒータ抵抗値の条件で活性化温度に達するまでの所要時間が、単に偏心した場合で１５秒程度、更に横接触した場合で９秒程度と大幅に短縮することが確認された。 [0060] According to experiments, of conventional type, such as 6, for example, when setting the resistance value of the heater in 3～3.5Omu, time required until the sensor activation temperature while requiring approximately 20 seconds , intended for lateral per structure in FIG. 5, the time required to reach the activation temperature under the condition of the same heater resistance simply about 15 seconds when an eccentric, substantially the 9 seconds to when a further laterally contacted it was confirmed to shorten. このことは、例えば自動車の始動時やアイドリング時等の、 This means that, for example, such as the time and idling at the start of the automobile,
排気ガス温度が低い場合でも、酸素センサが従来に比べて相当早い段階から酸素濃度を適正に検出し、従来より高精度・高能力で排ガス浄化を達成することにつながる。 Even if the exhaust gas temperature is low, the oxygen sensor is properly detect the equivalent early stage oxygen concentration of as compared with the conventional, leading to achieving the exhaust gas purifying at conventionally high precision and capacity.
【００６１】以下、実施例１の酸素センサのいくつかの変形例について説明する。 [0061] The following describes some variations of the oxygen sensor of Example 1. なお、上記実施例１の酸素センサ１と共通する部分には同一の符号を付与して説明は省略し、主にその相違点について以下に説明する。 Incidentally, parts in common with the oxygen sensor 1 of the first embodiment is described with the same reference numerals is omitted, will be described mainly about the differences below. 図１ Figure 1
８に示す酸素センサ２００においては、端子金具２３に代えて、内部電極接続金具１２０と、固定金具１２３とを設けた例である。 In the oxygen sensor 200 shown in 8, in place of the terminal fitting 23, the internal electrode fitting 120 is an example in which a fixed bracket 123. 内部電極接続金具１２０は、酸素検知素子２の中空部に対し、その開口側端部に嵌め込まれる筒状の内部電極接続部１２１を備え、その内部電極接続部１２１の後端側に、図１の酸素センサ１の端子金具２３の、コネクタ部２４及びこれに続く引出し線部２５ Internal electrode fitting 120, to the hollow portion of the oxygen sensing element 2, comprises a cylindrical internal electrode connection part 121 to be fitted to the open end, a rear end side of the internal electrode connection part 121, FIG. 1 of the oxygen sensor 1 of the terminal fitting 23 of the connector portion 24 and the lead lines 25 which follow
（絶縁管２５ａで覆われている）とを結合した構造を有している。 It has a structure combining the (covered is an insulating tube 25a).
【００６２】図１９に示すように、内部電極接続部１２ [0062] As shown in FIG. 19, the internal electrode connection part 12
１は、軸方向のスリット１２１ｂを有するＣ字状断面を有する略円筒状に形状を有し、自由状態において酸素検知素子２の開口側端部よりも少し大きい外径を有する。 1 has a shape in a substantially cylindrical shape having a C-shaped cross section having an axial slit 121b, it has an outer diameter slightly larger than the open end of the oxygen sensing element 2 in a free state.
また、その後端面には、引出し線部２５の一端がスリット１２１ｂと反対側の位置に一体化されている。 Further, the rear end surface thereof, one end of the lead wire 25 is integrated in a position opposite to the slit 121b. 図１８ Figure 18
に示すように、内部電極接続部１２１は、酸素検知素子２内に押し込まれることにより、スリット１２１ｂを縮小させつつ径方向に圧縮され、その弾性復帰力による摩擦で酸素検知素子２の内面に固定されるとともに、素子２の内面側の電極層２ｃ（図２）と接し、引出し線部２ As shown in, the internal electrode connection part 121, by being pushed into the oxygen sensing element 2, is compressed in the radial direction while reducing the slit 121b, fixed to the inner surface of the oxygen sensing element 2 by friction due to the elastic restoring force while it is in contact with the inner surface side of the electrode layer 2c of the element 2 (FIG. 2), the lead wire 2
５を経て素子２からの出力電圧を取り出す役割を果たす。 It serves to take out the output voltage from element 2 through 5. なお、内部電極接続部１２１の後端側開口縁には、 Incidentally, the rear end opening edge of the internal electrode connection part 121,
外向きに突出する係止用凸部１２１ａが周方向に沿って複数形成されている。 Locking projections 121a projecting outward along the circumferential direction formed with a plurality. これら係止用凸部１２１ａは素子２の中空部の開口内縁と係合し、該素子２内において内部電極接続部１２１を軸線方向に位置決めする。 These locking protrusions 121a engage the opening inner edge of the hollow portion of the element 2, to position the internal electrode connection part 121 in the axial direction in the the element 2.
【００６３】一方、固定金具１２３は、図１の端子金具２３からコネクタ部２４及び引出し線部２５を取り除いたものと略等価な形態を有する。 [0063] On the other hand, the fixing bracket 123 has a substantially equivalent shape and minus the connector 24 and the lead-out wire portion 25 from the terminal fitting 23 of Figure 1. 発熱体把持部２７は、 The heating element grip part 27,
発熱体３を把持する。 The heating element 3 is gripped. 他方、固定部１２６は、図１の端子金具２３の内部電極接続部２６に対応するものであり、形態もこれとほぼ同様である。 On the other hand, the fixed portion 126, which corresponds to the internal electrode connection part 26 of the terminal fitting 23 of Figure 1, the form is substantially the same as this. そして、該固定金具１２３は内部電極接続部１２１内に押し込まれ、その外周面と内部電極接続部１２１の内壁面との間の摩擦力によって発熱体３を素子２の中空部に対し軸線方向に位置決めする役割を果たす。 Then, the fixing bracket 123 is pushed into the electrode connecting portion 121, in the axial direction a heating element 3 with respect to the hollow portion of the element 2 by the frictional force between the outer peripheral surface and the inner wall surface of the internal electrode connection part 121 responsible for positioning. なお、固定部１２６は、内部電極接続部１２１を介して間接的に酸素検知素子２の内面に接する形となっている。 The fixing portion 126 has a shape in contact with the indirectly the inner surface of the oxygen sensing element 2 through the internal electrode connection part 121.
【００６４】次に、図８及び図９に示すように、端子金具２３においては、２つの発熱体把持部２７ａ，２７ｂ Next, as shown in FIGS. 8 and 9, the terminal fitting 23 has two heating elements gripping portion 27a, 27b
をそれぞれ連結部２９，３０を介して、内部電極接続部２６に対しその軸線方向両側に連結する構成とすることもできる。 Each via the connecting portion 29 and 30, to the internal electrode connection part 26 may be configured for coupling in the axial direction on both sides. また、位置決め突出部５０は、発熱体把持部２７ａ，２７ｂのいずれかに形成するようにしてもよい。 The positioning protrusion 50, the heating element grip part 27a, may be formed in any of 27b. この場合、発熱体把持部の内径は、位置決め突出部５０の突出量を考慮に入れて大きく設定しておく必要がある。 In this case, the inner diameter of the heating element grip part, it is necessary to set larger, taking into account the amount of projection of the positioning protrusion 50.
【００６５】例えば、図８の酸素センサ２０１では、発熱部４２から遠い側の発熱体把持部２７ａに位置決め突出部５０を形成している。 [0065] For example, to form an oxygen in the sensor 201, heating portion 42 positioning projection 50 on the far side of the heating element grip part 27a from FIG. 図２０の酸素センサ２０３ The oxygen sensor 203 of FIG. 20
は、その端子金具２３を図１８の酸素センサ２００と同様に、内部電極接続金具１２０と固定金具１２３とで置き換えた例である。 , Like the terminal fitting 23 and the oxygen sensor 200 of FIG. 18, an example was replaced with the internal electrode connector fitting 120 and the fixing bracket 123.
【００６６】また、図９の酸素センサ２０２は、発熱部４２から近い側の発熱体把持部２７ｂに位置決め突出部５０を形成した例であり、図２１の酸素センサ２０４ [0066] Further, the oxygen sensor 202 of FIG. 9 is an example of forming a positioning projection 50 on the side of the heating element grip part 27b near the heating unit 42, the oxygen sensor 204 of FIG. 21
は、その端子金具２３を内部電極接続金具１２０と固定金具１２３とで置き換えた例である。 Is an example obtained by replacing in the terminal fitting 23 and the internal electrode connector fitting 120 and the fixing bracket 123. これらの場合は、 In the case of these,
発熱体３は、連結部２９ないし３０が位置するのとは反対側においてその発熱部４２が酸素検知素子２の中空部内壁面２ａに当接している。 The heating element 3, the connecting portion 29 to 30 is to position the heating unit 42 on the opposite side is in contact with the hollow portion inner wall 2a of the oxygen sensing element 2. これにより、発熱体３は、 As a result, the heating element 3,
図１０に示すように該側にやや大きく傾いて、その中心軸線Ｏ1が中空部の中心軸線Ｏ2と所定の傾きθで交差する形態となっている。 Inclined slightly larger to the side as shown in FIG. 10, has a form that its central axis O1 intersects the center axis O2 and a predetermined inclination θ of the hollow portion.
【００６７】なお、図１０においては、理解を容易にするために発熱体３と酸素検知素子２との隙間や傾きθを実際のものより誇張して描いている。 [0067] In FIG. 10 depicts a gap or inclination θ of the heating element 3 and the oxygen sensing element 2 exaggerated than the actual ones for ease of understanding. ここで、発熱部４ Here, the heat generating portion 4
２の近傍における中心軸線Ｏ1の酸素検知素子２の中心軸線Ｏ2に対する偏心量δと、傾きθとは、素子内壁面２ａの内径を２．８〜３．２mm、発熱体３の外径を２． And eccentricity δ relative to the central axis O2 of the oxygen sensing element 2 of the center axis O1 in the 2 neighborhood of, the inclination theta, 2.8～3.2Mm the inner diameter of the element inner wall 2a, the outer diameter of the heating element 3 2 .
４３〜２．６３mmとしたとき、発熱体３と酸素検知素子２との間で過度な押し付け力を生ずることなく上記横当り構造を確実なものとするには、例えばδは０．０８５ When the 43～2.63Mm, to ensure things the lateral per structure without causing excessive pressing force between the heating element 3 and the oxygen sensing element 2, for example, δ is 0.085
〜０．３８５mm、またθは０．１〜０．５°程度の大きさとするのがよい。 ～0.385Mm, also θ is preferably set to a size of about 0.1 to 0.5 °.
【００６８】（実施例２）図１１は、本発明の酸素センサの第二実施例を示すものである。 [0068] (Embodiment 2) FIG. 11 shows a second embodiment of an oxygen sensor of the present invention. なお、該酸素センサ１５０の構成において上記実施例１の酸素センサ１と共通する部分には同一の符号を付与して説明は省略し、主にその相違点について以下に説明する。 Incidentally, parts in common with the oxygen sensor 1 of the first embodiment in the configuration of the oxygen sensor 150 by the same reference numerals description will be omitted, and mainly described the differences below.
【００６９】すなわち、該酸素センサ１５０が次のように構成されている点で実施例１の酸素センサ１と相違する。 [0069] That is, the oxygen sensor 150 differs from the oxygen sensor 1 of the first embodiment in that it is constructed as follows. すなわち、端子金具２３は、実施例１の端子金具（図１）とほぼ同様に形成された内部電極接続部２６を備え、発熱体３の軸方向において該内部電極接続部２６ That is, the terminal fitting 23, the metal terminal of Example 1 (FIG. 1) and an internal electrode connection part 26 which is substantially the same form, internal electrode connection part 26 in the axial direction of the heating member 3
の一方の側には、実施例１と同様の第一発熱体把持部２ On one side of the can, first in the same manner as in Example 1. heating element grip part 2
７ａが形成される一方、他方の側にも第二発熱体把持部２７ｂが同様の構成で形成されている。 While 7a is formed, the second heating element grip part 27b are formed in the same structure on the other side. ここで、図１２ Here, FIG. 12
に示すように、上記１対の発熱体把持部２７ａ，２７ｂ As shown in, the pair of the heating element grip part 27a, 27b
は、その中心軸線が、酸素検知素子２の中空部の中心軸線Ｏ11から偏心してこれとほぼ平行な共通の軸線Ｏ10上に位置するように、内部電極接続部２６に対して連結されている。 Has its central axis, as eccentrically from the center axis O11 of the hollow portion of the oxygen sensing element 2 located on the substantially parallel common axis O10 and which is connected to the internal electrode connection part 26.
【００７０】具体的には、端子金具２３においては、第一発熱体把持部２７ａと第二発熱体把持部２７ｂとが、 [0070] Specifically, in the terminal fitting 23 includes a first heating element grip part 27a and the second heating element grip part 27b is,
内部電極接続部２６の各々対応する端部に対し、それぞれくびれた形態の第一及び第二連結部２９及び３０により、発熱体３の径方向において同じ側の周縁に一体的に接続されている。 For each corresponding end of the internal electrode connection part 26, the first and second connecting portions 29 and 30 form constricted respectively, it is integrally connected to the same side circumferential edge in the radial direction of the heat generating element 3 . そして、これら連結部２９，３０は、 And, these connecting portions 29 and 30,
内部電極接続部２６の径方向内側に曲げられて段付き部を形成するとともに、その曲げ量を調整することにより、発熱体把持部２７ａ，２７ｂの中心軸線Ｏ10は、酸素検知素子２の中空部の中心軸線Ｏ11に対しほぼ平行な状態で、連結部２９，３０の形成側とは反対方向に所定の偏心量ｄで偏心させられている。 To form a radially with inwardly bent step portion of the internal electrode connection part 26, by adjusting the bending amount, the heating element grip part 27a, 27b center axis of O10 is hollow portions of the oxygen sensing element 2 almost parallel with the center axis line O11 of the formation side of the connecting portion 29 and 30 are made eccentric by a predetermined offset amount d in the opposite direction.
【００７１】このような端子金具２３は、例えば図１３ [0071] Such terminal fitting 23, for example, FIG. 13
に示すような形状の板状金属部材１２８を曲げ加工することにより製造することができる。 It can be produced by bending a sheet metal member 128 having a shape as shown in FIG. すなわち、図１３ That is, FIG. 13
（ａ）に示すように板状金属部材１２８は、３つの部分１２７ａ、１２６及び１２７ｂが、その幅方向中間部において、連結部２９及び３０となるべき接続部１２９及び１３０により互いに一体化された形態をなし、同図（ｂ）〜（ｄ）に示すように、接続部１２９及び１３０ Plate-like metal as shown in (a) member 128, three parts 127a, 126 and 127b are in the width direction intermediate portion, are integrated with each other by the connecting portions 129 and 130 to be the connecting portion 29 and 30 the form, as shown in FIG. (b) ~ (d), the connection portions 129 and 130
の両側に張り出した部分を幅方向において筒状に丸めるように曲げ加工することにより、それぞれ第一発熱体把持部２７ａ、内部電極接続部２６及び第二発熱体把持部２７ｂとなる。 By bending the protruding portion of each side to round in the widthwise direction in the tubular processing, first heating element grip part 27a, respectively, the internal electrode connection part 26 and the second heating element grip part 27b. また、連結部２９及び３０は、同図（ｅ）に示すように、発熱体把持部２７ａ，２７ｂの中心軸線Ｏ10が、所期の位置となるように段付き状に曲げ加工される。 The connecting portions 29 and 30, as shown in FIG. (E), the heating element grip part 27a, the center axis O10 of 27b, is bent in a stepped shape so that the desired position.
【００７２】上記構成の酸素センサ１５０においても、 [0072] In the oxygen sensor 150 having the above configuration,
基本的には実施例１の酸素センサ１と同様の効果を奏することができるほか、２つの把持部２７ａ，２７ｂにより発熱体３をより安定的に保持することができる効果も新たに加わる。 Others are basically it is possible to achieve the same effect as the oxygen sensor 1 of the first embodiment, the effect that can be two gripping portions 27a, by 27b to hold the heating element 3 more stably be newly added.
【００７３】なお、図２２の酸素センサ２０５は、図１ [0073] The oxygen sensor 205 of FIG. 22, FIG. 1
１の酸素センサ１５０の端子金具２３を、図１８の酸素センサ２００と同様に、内部電極接続金具１２０と固定金具１２３とで置き換えた例である。 The first terminal fittings 23 of the oxygen sensor 150, like the oxygen sensor 200 of FIG. 18, an example was replaced with the internal electrode connector fitting 120 and the fixing bracket 123.
【００７４】次に、図１４の酸素センサ２０６においては、発熱体把持部２７は、内部電極接続部２６に対し発熱体３の軸方向において該発熱体３の先端に近い側の端部において１ケ所にのみ設けられている。 Next, in the oxygen sensor 206 of FIG. 14, the heating element grip part 27, 1 at an end portion closer to the tip of the heating elements 3 in the axial direction of the heating member 3 to the internal electrode connection part 26 only it is provided in places. この構成によれば、発熱体３は１ケ所の把持部２７により、軸線と交差する向きにおいて若干の動きの自由度を生じた状態で把持されることとなる。 According to this configuration, the grip portion 27 of the heating member 3 is one place, and be gripped in a state that caused the freedom of slight movement in a direction intersecting the axis. 従って、発熱体３を端子金具２ Accordingly, the heating element 3 terminal fittings 2
３とともに酸素検知素子２の中空部内に挿入すると、該発熱体３は、先端部が酸素検知素子２の内壁面との接触に伴い、これに追従して該内壁面に沿う形で位置決めされ、酸素センサの活性化時間を短縮する上でさらに大きな効果を期待することができるようになる。 3 with the insert in the hollow portion of the oxygen sensing element 2, heating elements 3, with the contact between the inner wall surface tip of the oxygen sensing element 2 is positioned in line with the inner wall surface following this, it is possible to further expect a significant effect in terms of reducing the activation time of the oxygen sensor. この場合、 in this case,
ΔＤないしΔＤ／ＤBを前述の範囲で調整することにより、発熱体３の先端部は酸素検知素子２の中空部内壁面にさらに沿いやすくなり、酸素センサの活性化時間を短縮する効果が一層高められる。 It no [Delta] D by adjusting the [Delta] D / DB in the range described above, the distal end portion of the heating member 3 is easily along further in the hollow portion inner wall of the oxygen sensing element 2, is further enhanced effect of reducing the activation time of the oxygen sensor .
【００７５】また、別の効果としては、センサを組み立てる際に、端子金具２３を介した過剰な横方向の力が発熱体３に作用しにくくなり、ひいては組立時の発熱体３ [0075] As another advantage, when assembling the sensor, it becomes excessive lateral force via the terminal metal fitting 23 is unlikely to act on the heating element 3, thus the heating element 3 during assembly
の折損等を防止することができる。 It is possible to prevent breakage or the like. さらに、端子金具２ In addition, the terminal fitting 2
３の発熱体軸線方向における長さを短くでき、ひいては酸素センサの上記軸線方向の長さを減じてこれをコンパクトに構成できるようになる。 3 can reduce the length in the heat generating axial direction, it becomes possible to configure it to compact thus reducing the axial length of the oxygen sensor.
【００７６】なお、図２３の酸素センサ２０７は、図１ [0076] The oxygen sensor 207 of FIG. 23, FIG. 1
４の酸素センサ２０６の端子金具２３を、図１８の酸素センサ２００と同様に、内部電極接続金具１２０と固定金具１２３とで置き換えた例である。 4 of the terminal fitting 23 of the oxygen sensor 206, like the oxygen sensor 200 of FIG. 18, an example was replaced with the internal electrode connector fitting 120 and the fixing bracket 123.
【００７７】以上、図面に示す実施例を参照しながら説明したが、本発明は以上の実施例の記載により限定的に解釈されるものでは決してなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識の基づく種々なる変更・改良が可能であることは言うまでもない。 [0077] has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, the present invention is no way limited interpreted by the description of the above embodiments, without departing from the spirit and scope of the appended claims , it is needless to say possible various changes and improvements based knowledge of those skilled in the art.
【実施例】以下、実験例により、本発明の実施例をさらに詳しく説明する。 EXAMPLES Hereinafter, the experimental examples, examples more detail description of the present invention. （実験例１）図１に示す酸素センサ１を、酸素検知素子２のテーパ状の中空部内壁面の内径（平均値）ＤAと、 (Experimental Example 1) The oxygen sensor 1 shown in FIG. 1, the inner diameter of the tapered hollow portion inner wall of the oxygen sensing element 2 (average value) and DA,
発熱体３の外径ＤBとを表１に示す６つの組み合わせ条件で各種変化させ、各条件毎に５０個ずつ作製した。 An outer diameter DB of the heating member 3 is varied is six combinations conditions shown in Table 1 were prepared by 50 pieces for each condition. ここで、酸素検知素子２は、ＺｒＯ ２粉末に安定化成分としてのＹ ２ Ｏ ３を配合して成形後、焼成することにより、Ｙ ２ Ｏ ３を８．５〜９．０重量％含有するＺｒＯ ２ Here, the oxygen sensing element 2, after molding by blending Y 2 O 3 as a stabilizing component ZrO 2 powder, by firing, a Y 2 O 3 containing 8.5 to 9.0 wt% ZrO 2
固体電解質として形成されたものである。 And it is formed as a solid electrolyte. なお、ΔＤ It should be noted, ΔD
（＝ＤA−ＤB）及びΔＤ／ＤBの各条件毎の値も表１に合わせて示している。 The value for each condition (= DA-DB) and [Delta] D / DB is also shown in Table 1.. また、発熱体３の酸素検知素子２ Further, the heating member 3 oxygen sensing element 2
の中空部に対する挿入深さは４７．４mm に固定した。 Insertion depth for the hollow portion of the fixed 47.4Mm.
さらに、発熱部４２は、発熱体３の軸線方向における幅が４mmであり、１２Ｖ通電時の出力が１０Ｗのものを用いた。 Furthermore, the heating portion 42, the width in the axial direction of the heating member 3 is 4 mm, the output at 12V energization used was a 10 W.
【００７９】これらセンサ１の酸素検知素子２に対し、 [0079] For the oxygen sensing element 2 of the sensor 1,
以下の性能試験を行った。 It was subjected to the following performance tests. すなわち、リード線２１側（外側の電極層２ｂ側）を、８００ｋΩの抵抗器を介して直流定電圧電源（電圧４Ｖ）の正極端子に接続する一方、リード線２０側（内側の電極層２ｃ側）を接地した。 That is, the lead wire 21 side (outer electrode layer 2b side), while connected to the positive terminal of the DC constant-voltage power supply (voltage 4V) through a resistor 800Keiomega, lead 20 side (the inner electrode layer 2c side ) were grounded. この状態で発熱体３の発熱部４２に対し１４Ｖで定電圧通電して酸素検知素子２を加熱するとともに、酸素検出素子２に印加される分圧電圧に基づいてその電気抵抗値の時間的な変化を連続的にモニタした。 With respect to heating portion 42 of the heating element 3 by constant voltage power supply with 14V heating the oxygen sensing element 2 in this state, the electric resistance value of the temporal based on the divided voltage applied to the oxygen sensing element 2 the change was continuously monitored. そして、その電気抵抗値が５．６ＭΩに到達すれば酸素検出素子２ Then, the oxygen sensing element 2 when reaching its electrical resistance 5.6MΩ
が活性化したと判断し、通電開始からその活性化するまでの時間を、センサ立ち上がり時間として各センサ毎に測定した。 There were determined to be activated, the time until the activation of the start of energization, was measured for each sensor as the sensor rise time. 表１に、各条件のセンサの立ち上がり時間の平均値と標準偏差とを示す。 Table 1 shows the average and standard deviation of the rise time of the sensor of each condition. また、図１６及び図１７ Further, FIGS. 16 and 17
は、センサ立ち上がり時間の平均値Ｔav及び標準偏差σ The average value of the sensor rise time Tav and standard deviation σ
TをΔＤ及びΔＤ／ＤBに対してプロットしたものである。 The T is plotted against [Delta] D and [Delta] D / DB.
【００８１】すなわち、図１６においては、センサ立ち上がり時間の平均値ＴavはΔＤの増加とともに増加することがわかる。 [0081] That is, in FIG. 16, the average value Tav of the sensor rise time is found to increase with increasing [Delta] D. また、ΔＤが０．３５mmを超えると、センサ立ち上がり時間の標準偏差σT、すなわちセンサ個体間でのばらつきが急激に大きくなっている。 Further, [Delta] D is more than 0.35 mm, the sensor rise time of the standard deviation oT, i.e. variation among individual sensors has been rapidly increased. 従って、 Therefore,
上記センサ立ち上がり時間の個体間ばらつきを抑制するためには、該ΔＤの値を０．３５mm以下の範囲で設定することが望ましいといえる。 To suppress the inter-individual variation in the sensor rise time, it may be desirable to set the value of the ΔD range below 0.35 mm. 一方、図１７から、ΔＤ／ On the other hand, from FIG. 17, [Delta] D /
ＤBの値は、０．１３以下（より望ましくは、０．１０ The value of DB is 0.13 or less (more desirably, 0.10
以下）に設定することが、同様に上記立ち上がり時間の個体間ばらつきを抑制する上で望ましいこともわかる。 Setting below) is similarly also seen desirable in suppressing inter-individual variation in the rise time.
【００８２】（実験例２）図１１に示す酸素センサ１５ [0082] oxygen sensor 15 shown in (Example 2) Figure 11
０を、酸素検知素子２のテーパ状の中空部内壁面の内径（平均値）ＤAと、発熱体３の外径ＤBとを、実験例１と同様の６つの組み合わせ条件で各種変化させ、各条件毎に５０個ずつ作製した。 0, and oxygen tapered hollow portion inner wall of the inner diameter of the sensing element 2 (average value) DA, and an outer diameter DB of the heating member 3, is varied is in the same six combinations conditions as Experimental Example 1, the conditions It was produced by 50 pieces in each. なお、酸素検知素子２と、発熱体３とは実験例１と同じものを用いた。 Incidentally, the oxygen sensing element 2, the heating element 3 was the same as that in Experimental Example 1. また、発熱体３ In addition, the heating element 3
の酸素検知素子２の中空部に対する挿入深さは、４７． Insert for hollow portion of the oxygen sensing element 2 depth 47.
４mm に固定した。 It was fixed to 4mm. そして、これらセンサ１５０に対し、実験例１と同様の性能試験を行った。 Then, to these sensors 150, it was subjected to the same performance tests as in Experimental Example 1. 表２に、各条件のセンサの立ち上がり時間の平均値Ｔavと標準偏差σ Table 2, the average value Tav and the standard deviation σ of the rise time of the sensor of each condition
Tとを示す。 Showing the T.
【００８４】すなわち、センサ立ち上がり時間の平均値ＴavはΔＤの増加とともに増加することがわかる。 [0084] That is, the average value Tav of the sensor rise time is found to increase with increasing [Delta] D. また、ΔＤが０．３５mmを超えると、センサ立ち上がり時間の標準偏差σT、すなわちセンサ個体間でのばらつきが急激に大きくなっている。 Further, [Delta] D is more than 0.35 mm, the sensor rise time of the standard deviation oT, i.e. variation among individual sensors has been rapidly increased. 従って、上記センサ立ち上がり時間の個体間ばらつきを抑制するためには、該ΔＤ Therefore, in order to suppress inter-individual variation in the sensor rise time, the ΔD
の値を０．３５mm以下の範囲で設定することが望ましいといえる。 Said a value that it is desirable to set in the range 0.35 mm. 一方ΔＤ／ＤBの値は、０．１３以下（より望ましくは、０．１０以下）に設定することが、同様に上記立ち上がり時間の個体間ばらつきを抑制する上で望ましいこともわかる。 Whereas the value of [Delta] D / DB is 0.13 or less (more desirably, 0.10 or less) be set to, similarly seen also desirable in suppressing inter-individual variation in the rise time.
【００８５】（実験例３）図１４に示す酸素センサ２０ [0085] oxygen sensor 20 shown in Experimental Example 3 FIG. 14
６を、酸素検知素子２のテーパ状の中空部内壁面の内径（平均値）ＤAと、発熱体３の外径ＤBとを、実験例１と同様の６つの組み合わせ条件で各種変化させ、各条件毎に５０個ずつ作製した。 6, the oxygen tapered hollow portion inner wall of the inner diameter of the sensing element 2 (average value) DA, and an outer diameter DB of the heating member 3, is varied is in the same six combinations conditions as Experimental Example 1, the conditions It was produced by 50 pieces in each. なお、酸素検知素子２と、発熱体３とは実験例１と同じものを用いた。 Incidentally, the oxygen sensing element 2, the heating element 3 was the same as that in Experimental Example 1. また、発熱体３ In addition, the heating element 3
４mm に固定した。 It was fixed to 4mm. そして、これらセンサ２０６に対し、実験例１と同様の性能試験を行った。 Then, to these sensors 206, it was subjected to the same performance tests as in Experimental Example 1. 表３に、各条件のセンサの立ち上がり時間の平均値Ｔavと標準偏差σ Table 3, the average value Tav and the standard deviation of the rise time of the sensor of each condition σ
【００８７】すなわち、センサ立ち上がり時間の平均値ＴavはΔＤの増加とともに増加することがわかる。 [0087] That is, the average value Tav of the sensor rise time is found to increase with increasing [Delta] D. また、ΔＤが０．３５mmを超えると、センサ立ち上がり時間の標準偏差σT、すなわちセンサ個体間でのばらつきが急激に大きくなっている。 Further, [Delta] D is more than 0.35 mm, the sensor rise time of the standard deviation oT, i.e. variation among individual sensors has been rapidly increased. 従って、上記センサ立ち上がり時間の個体間ばらつきを抑制するためには、該ΔＤ Therefore, in order to suppress inter-individual variation in the sensor rise time, the ΔD
【図１】本発明の実施例１の酸素センサの縦断面図。 Figure 1 is a longitudinal sectional view of an oxygen sensor of Example 1 of the present invention.
【図２】図１の、発熱部と酸素検知素子との接触部付近を拡大して示す断面図。 [Figure 2] in FIG. 1, a cross-sectional view showing an enlarged vicinity of the contact portion between the heating portion and the oxygen sensing element.
【図３】図１の端子金具を単体状態で示す図。 FIG. 3 is a diagram showing the terminal fittings alone the state of FIG. 1.
【図４】図３の端子金具に発熱体を組み付けたアッセンブリを示す図。 FIG. 4 shows a assembly assembled with the heating element terminal fitting of FIG.
【図５】図２の要部を概念化して示す部分断面図。 Figure 5 is a partial sectional view showing the concept of a main portion of FIG.
【図６】比較例の同様な部分断面図。 [6] Similar partial cross-sectional view of a comparative example.
【図７】図１の発熱部の一例を示す図。 7 is a diagram showing an example of a heating unit of Figure 1.
【図８】図１の酸素センサの変形例を示す縦断面図。 Figure 8 is a longitudinal sectional view showing a modification of the oxygen sensor of FIG.
【図９】同じく別の変形例を示す縦断面図。 [9] Also longitudinal sectional view showing another modified example.
【図１０】図９の発熱部近傍を概念化して示す部分断面図。 Figure 10 is a partial cross-sectional view showing a heating unit near the 9 to conceptualize.
【図１１】本発明の実施例２の酸素センサの縦断面図。 Figure 11 is a longitudinal sectional view of an oxygen sensor of Example 2 of the present invention.
【図１２】図１１の端子金具を単体状態で示す図。 FIG. 12 is a diagram showing the terminal fitting shown in FIG. 11 in a single state.
【図１３】図１２の端子金具を製造するための板状金属部材の一例を示す図。 13 is a diagram showing an example of a plate-like metal member for producing the terminal fitting of Figure 12.
【図１４】実施例２の酸素センサの変形例を示す縦断面図。 Figure 14 is a longitudinal sectional view showing a modification of the oxygen sensor of Example 2.
【図１５】本発明の酸素センサの作用の一部を参照例と比較して説明する概念図。 Figure 15 is a conceptual diagram illustrating in comparison with some reference examples of the effects of the oxygen sensor of the present invention.
【図１６】実験例で得られたＴav及びσTのデータを、 [16] The data obtained Tav and σT in Experimental Example,
ΔＤに対してプロットしたグラフ。 Graph plotting against ΔD.
【図１７】同じくＴav及びσTのデータを、ΔＤ／ＤBに対してプロットしたグラフ。 [17] Also the data of Tav and oT, graph plotting against [Delta] D / DB.
【図１８】図１の酸素センサの変形例を示す縦断面図。 Figure 18 is a longitudinal sectional view showing a modification of the oxygen sensor of FIG.
【図１９】その内部電極接続金具と固定金具とを示す分解斜視図。 Figure 19 is an exploded perspective view showing the fixing member and the inside electrode fitting.
【図２０】図８の酸素センサの変形例を示す縦断面図。 Figure 20 is a longitudinal sectional view showing a modification of the oxygen sensor of FIG.
【図２１】図９の酸素センサの変形例を示す縦断面図。 Figure 21 is a longitudinal sectional view showing a modification of the oxygen sensor in FIG.
【図２２】図１１の酸素センサの変形例を示す縦断面図。 Figure 22 is a longitudinal sectional view showing a modification of the oxygen sensor in FIG. 11.
【図２３】図１４の酸素センサの変形例を示す縦断面図。 Figure 23 is a longitudinal sectional view showing a modification of the oxygen sensor in FIG. 14.
１，１５０，２００〜２０７ 酸素センサ ２ 酸素検知素子 ２ａ 中空部内壁面（素子内壁面） ３ 発熱体 ２３ 端子金具（固定金具） ２６ 内部電極接続部（固定部） ２７ 発熱体把持部 ２７ａ 第一発熱体把持部 ２７ｂ 第二発熱体把持部 ２９ 連結部（第一連結部） ３０ 連結部（第二連結部） ４２ 発熱部 １２３ 固定金具 １２６ 固定部 1,150,200～207 oxygen sensor 2 oxygen sensing element 2a hollow part inner wall surface (element inner wall) 3 heating elements 23 terminal fitting (fixed bracket) 26 internal electrode connection part (fixing part) 27 heating element grip part 27a first heating body gripper 27b second heating element grip part 29 connecting portion (first connecting portion) 30 connecting portion (second connection portion) 42 heating unit 123 fixing bracket 126 fixed portion
【請求項１】 先端部が閉じた中空軸状をなし、それの内外面に電極層を有する酸素検知素子と、 該酸素検知素子の中空部内に配置されて該酸素検知素子を加熱する軸状の発熱体と、 前記発熱体を周方向に包囲するように形成され、前記酸素検知素子の内面に直接又は他部材を介して間接的に接触する固定部と、その固定部に対し前記発熱体の軸方向において少なくとも一方の側に連結されて前記発熱体を把持する発熱体把持部とを有し、前記固定部により前記発熱体を前記酸素検知素子の内側に固定する固定金具とを備え、 その固定金具の前記固定部及び発熱体把持部の少なくともいずれかに、それら固定部ないし発熱体把持部の内面から突出して前記発熱体の外周面に当接するとともに、 1. A forms a tip closed hollow shaft shape, and the oxygen sensing element having an electrode layer on the inner and outer surfaces of which is disposed in the hollow portion of said oxygen sensing element axial to heat the oxygen sensing element and heating element, is formed so as to surround the heating element in the circumferential direction, a fixing portion for indirect contact directly or through another member to the inner surface of the oxygen sensing element, the heating element with respect to that fixed part and a heating element grip part for gripping the heating element is connected to at least one side in the axial direction, and a fixing bracket for fixing the heating element inside the oxygen sensing element by said fixing unit, the at least one fixed part and the heating element grip part of the fixing bracket, with contact with the outer peripheral surface of the heating element projecting from the inner surface thereof fixed portion to the heating element grip part,
その発熱体を、発熱部の近傍において該発熱体の中心軸線が該酸素検知素子の中空部の中心軸線に対して片側に寄るように偏心した状態で位置決めする位置決め用突出部が形成されていることを特徴とするヒータ付き酸素センサ。 The heating element, positioning projection for positioning in a state in which an eccentric, as by one central axis of the heating elements is with respect to the central axis of the hollow portion of said oxygen sensing element in the vicinity of the heating portion is formed heater with an oxygen sensor, characterized in that.
【請求項２】 前記酸素検知素子の前記中空部に対し、 To wherein said hollow portion of said oxygen sensing element,
該中空部の中心軸線を含むある仮想的な第一平面と、同じく前記中空部の中心軸線を含むとともに前記第一平面と直交する仮想的な第二平面とを設定して、該中空部をそれら第一平面と第二平面とによって４つの領域に分割した場合に、 前記発熱体は、その中心軸線の前記中空部内に位置する部分の全体が、前記中空部の前記４つの領域のいずれか１つに収まるように配置されている請求項１記載の酸素センサ。 And imaginary first plane that includes the center axis of the hollow portion, also sets a virtual second plane perpendicular to the first plane with including a central axis of the hollow portion, the hollow portion when divided by the their first plane and the second plane into four areas, the heating element, the whole of the portion located within the hollow portion of the central axis, one of the four regions of the hollow portion oxygen sensor according to claim 1, wherein are arranged to fit into one.
【請求項３】 前記発熱体は、該発熱体の中心軸線が前記酸素検知素子の中空部の中心軸線とほぼ平行となるように前記中空部内に配置されている請求項１又は２に記載の酸素センサ。 Wherein the heating element, the center axis of the heating elements is according to claim 1 or 2 is disposed within the hollow portion so as to be substantially parallel to the central axis of the hollow portion of said oxygen sensing element oxygen sensor.
【請求項４】 前記固定金具において、前記発熱体把持部は前記固定部に対し前記発熱体の前記発熱部に近い側にのみ連結されており、前記位置決め用突出部は前記固定部に設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の酸素センサ。 4. A said fixing bracket, the heating element grip part is only coupled to the side close to the heating portion of the heating element relative to said fixed portion, said positioning projection is provided on the fixed portion It claims 1 and to the oxygen sensor according to any of the three.
【請求項５】 前記位置決め用突出部は、前記固定部に対し、前記発熱体把持部が連結されているのとは反対側の端部近傍において、該発熱体把持部の固定部への連結部に対応する位置に形成されている請求項４記載の酸素センサ。 Wherein said positioning projection is relative to the fixed portion, the connection at the end portion opposite as the heating element grip part is connected, to the fixed portion of the heat generating body grip portion oxygen sensor according to claim 4, characterized in that formed at a position corresponding to the part.
【請求項６】 前記固定金具は、前記固定部が前記酸素検知素子の内側の電極層に接触する内部電極接続部とされた端子金具である請求項１ないし５のいずれかに記載の酸素センサ。 Wherein said fixing bracket, the oxygen sensor according to any one of the to the fixed portion claims 1 a terminal fitting which is the internal electrode connection part in contact with the inner electrode layer of the oxygen sensing element 5 .
【請求項７】 先端部が閉じた中空軸状をなし、その内外面に電極層を有する酸素検知素子と、該酸素検知素子の中空部内に配置されて該酸素検知素子を加熱する軸状の発熱体とを備え、 前記酸素検知素子の前記中空部に対し、該中空部の中心軸線を含むある仮想的な第一平面と、同じく前記中空部の中心軸線を含むとともに前記第一平面と直交する仮想的な第二平面とを設定して、該中空部をそれら第一平面と第二平面とによって４つの領域に区切ったときに、前記発熱体は、その中心軸線の前記中空部内に位置する部分の全体が、前記中空部の前記４つの領域のいずれか１ 7. tip a hollow shaft-like closed, and the oxygen sensing element having an electrode layer on its inner and outer surfaces, shaft-like which is disposed in the hollow portion of the oxygen sensing element for heating said oxygen sensing element and a heating element, perpendicular to the hollow portion of said oxygen sensing element, and imaginary first plane that includes the center axis of the hollow portion, and the first plane with also includes the central axis of the hollow portion set the imaginary second plane, the hollow portion when separated by the their first plane and the second plane into four areas, the heating element is positioned in the hollow portion of the central axis entire portion is one of the four regions of the hollow portion 1
つに収まるように配置され、前記発熱体の中心軸線が前記中空部の中心軸線に対して片側に寄るように偏心していることを特徴とするヒータ付き酸素センサ。 One to be arranged to fit, with a heater oxygen sensor, wherein a central axis of the heating element is eccentric as by one side of the central axis of the hollow portion.
【請求項８】 先端部が閉じた中空軸状をなし、それの内外面に電極層を有する酸素検知素子と、該酸素検知素子の中空部内に配置されて該酸素検知素子を加熱する軸状の発熱体とを備え、 前記発熱体は、該発熱体の中心軸線が前記酸素検知素子の中空部の中心軸線とほぼ平行となり、かつその中心軸線が、前記中空部の中心軸線に対して片側に寄るように偏心していることを特徴とするヒータ付き酸素センサ。 8. None of the tip closed hollow shaft shape, and the oxygen sensing element having an electrode layer on the inner and outer surfaces of which is disposed in the hollow portion of said oxygen sensing element axial to heat the oxygen sensing element and a heating element, the heating element, the center axis of the heating elements is substantially parallel to the central axis of the hollow portion of said oxygen sensing element, and its central axis, one side of the central axis of the hollow portion heater with an oxygen sensor, characterized in that is eccentric to stop at.
【請求項９】 前記発熱体を周方向に包囲するように形成され、前記酸素検知素子の内面に直接又は他部材を介して間接的に接触する固定部と、その固定部に対し前記発熱体の軸方向においてその両側に連結され、それぞれ前記発熱体を把持する１対の発熱体把持部とを有する固定金具を備えている請求項７又は８に記載の酸素センサ。 9. formed so as to surround the heating element in the circumferential direction, a fixing portion for indirect contact directly or through another member to the inner surface of the oxygen sensing element, the heating element with respect to that fixed part is connected on both sides in the axial direction, the oxygen sensor according to claim 7 or 8 and a fixing bracket and a respective said heat generator heating element grip part of a pair of gripping the.
【請求項１０】 前記発熱体を周方向に包囲するように形成され、前記酸素検知素子の内面に直接又は他部材を介して間接的に接触する固定部と、その固定部に対し前記発熱体の軸方向において該発熱体の先端に近い側の端部にのみ連結され、前記発熱体を把持する発熱体把持部とを有する固定金具を備えている請求項７又は８に記載の酸素センサ。 10. is formed so as to surround the heating element in the circumferential direction, a fixing portion for indirect contact directly or through another member to the inner surface of the oxygen sensing element, the heating element with respect to that fixed part in the axial direction you are connected only to the end on the side closer to the tip of the heating elements, the oxygen sensor according to claim 7 or 8 and a fixing bracket having a heating element grip part for gripping the heating element.
【請求項１１】 前記固定金具は、前記固定部が前記酸素検知素子の内側の電極層に接触する内部電極接続部とされた端子金具である請求項９又は１０に記載の酸素センサ。 Wherein said fixing bracket, the oxygen sensor according to claim 9 or 10 wherein the fixing unit is a terminal fitting which is the internal electrode connection part in contact with the inner electrode layer of the oxygen sensing element.
【請求項１２】 前記酸素検知素子の中空部の中心軸線に対して前記発熱体の発熱部の近傍において該発熱体の中心軸線が偏心していることにより、該発熱体の発熱部の表面が、該酸素検知素子の中空部内壁面に接触している請求項１ないし１１のいずれかに記載の酸素センサ。 By 12. The central axis of the heating elements in the vicinity of the heating portion of the heating element with respect to the central axis of the hollow portion of said oxygen sensing element is eccentric, the surface of the heat generating portion of the heat generating member, oxygen sensor according to any one of claims 1 to 11 in contact with the hollow portion inner wall of the oxygen sensing element.
【請求項１３】 前記酸素検知素子の軸断面内側寸法Ｄ 13. axial section inside dimension D of the oxygen sensing element
Aと前記発熱体の軸断面外側寸法ＤBとの差ΔＤ＝ＤA− The difference between the axial section outer dimension DB of the heating element and A [Delta] D = DA-
ＤBが０．３５mm以下である請求項１ないし１２のいずれかに記載の酸素センサ。 Oxygen sensor according to any one of the claims 1 is 0.35mm or less DB 12.
【請求項１４】 前記酸素検知素子の軸断面内側寸法Ｄ 14. axial section inside dimension D of the oxygen sensing element
ＤBの、前記ＤBに対する比ΔＤ／ＤBが０．１３以下である請求項１ないし１３のいずれかに記載の酸素センサ。 Oxygen sensor according to any of the DB, to the ratio [Delta] D / DB is claims 1 to 0.13 or less with respect to the DB 13.
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