[發明專利]氣體傳感器、氣體傳感器的元件密封體、筒狀體以及氣體傳感器的組裝方法

有效

• 申請號: 202110289268.1
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113466401B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 安立光輝;和田裕賀
• 申請（專利權）人: 日本礙子株式會社
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 北京旭知行專利代理事務所(普通合伙) 11432
• 代理人: 王軼;鄭雪娜

本發明提供以比以往低的密封載荷確保氣密性能的氣體傳感器。氣體傳感器具備：傳感器元件；金屬性的筒狀體，其具有貫通孔，傳感器元件沿軸向貫穿該貫通孔的內部；以及壓粉體，其填充于形成該貫通孔的筒狀體的內表面與傳感器元件之間，并將傳感器元件的第一端部側與第二端部側之間密封，貫通孔內表面中的至少與填充于該內表面與傳感器元件之間的壓粉體接觸的范圍為凸部和凹部在軸向上交替且分別以沿著筒狀體的內周方向的方式延伸的條紋狀凹凸區域，凸部的軸向上的間隔為50μm以上150μm以下，條紋狀凹凸區域的軸向上的最大高度Rz1和內周方向上的最大高度Rz2滿足0.3μm≤Rz1≤10μm且Rz1/Rz2≥2.0。

技術領域

本發明涉及氣體傳感器中的傳感器元件的固定及密封，特別涉及用于該固定及密封的筒狀體的構成。

背景技術

以往，作為對汽車的發動機等內燃機中的燃燒氣體或廢氣等被測定氣體中的規定氣體成分的濃度進行測定的裝置，眾所周知：采用氧化鋯(ZrO₂)等氧離子傳導性固體電解質陶瓷而形成了傳感器元件的氣體傳感器。

該氣體傳感器中，通常具有如下構成：陶瓷制的長條板狀的傳感器元件(檢測元件)在筒狀體的內部(中空部)利用多個陶瓷制的絕緣子即陶瓷保持件和分別填充在這些陶瓷保持件之間的滑石等陶瓷的壓粉體而進行固定，利用壓粉體而將元件兩端部之間進行氣密密封，其中，筒狀體包括均由金屬制成且通過焊接而一體化的外殼和內筒。已經眾所周知：能夠很好地組裝這樣的氣體傳感器的方法及裝置(例如參見專利文獻1)。

另外，還已經眾所周知如下方案，即，通過使筒狀體的內周面中的至少與壓粉體接觸的部分的算術平均粗糙度Ra為0.5μm～5μm，能夠使傳感器元件與筒狀體之間的氣密性能提高(例如參見專利文獻2)。

應予說明，專利文獻2中，針對與專利文獻1中公開的(以往的)氣體傳感器(以下、稱為以往產品)相比實現了短條化的氣體傳感器(以下、稱為短條化產品)也能得到同樣的效果。

更具體而言，專利文獻2中公開的短條化產品中，為了實現相對于以往產品的短條化，省略了一個在2個壓粉體之間配置的陶瓷保持件，壓粉體配置于連續的一個范圍內。另外，還采用如下方案來代替從側方進行斂縫的方案，即，通過使在筒狀體的上端部所設置的薄壁的斂縫部彎曲而在筒狀體內部對傳感器元件等進行固定。該斂縫部的軸向上的長度與內筒的軸向上的長度相比有所縮短。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2016-173360號公報

專利文獻2：日本特許第6317145號公報

發明內容

專利文獻2中，作為用于在筒狀體的內周面中的至少與壓粉體接觸的部分實現0.5μm～5μm這一算術平均粗糙度Ra的具體方案，公開了如下方案，即，在以鍛造制作的筒狀體的內周面通過切削加工而形成螺旋狀的溝。不過，也提及了：通過形成螺旋狀以外的形狀的溝，也可以實現上述的算術平均粗糙度Ra。

另一方面，專利文獻2的實施例中，在得到作為氣密性試驗對象的氣體傳感器的二次組裝品的工序中，將用于實現由壓粉體帶來的密封的密封載荷在800kgf～2000kgf之間進行變更，并對此時的算術平均粗糙度R和密封載荷的不同對氣密性能造成的影響進行了評價，由其結果確認：無論算術平均粗糙度R如何，都存在如下趨勢，即，密封載荷越大，氣密性能越好。

然而，壓粉體壓縮時的密封載荷越大，越會對傳感器元件施加過大的負荷，發生破損的風險越高。從避免該風險這一點考慮，希望以盡量低的密封載荷來確保氣密性能。

本發明是鑒于上述課題而完成的，其目的在于，提供即便在以比以往低的密封載荷進行密封的情況下也能夠得到與以往同等或者優于以往的氣密性能的氣體傳感器。