[发明专利]气体传感器、气体传感器的元件密封体、筒状体以及气体传感器的组装方法

说明书

本发明提供以比以往低的密封载荷确保气密性能的气体传感器。气体传感器具备：传感器元件；金属性的筒状体，其具有贯通孔，传感器元件沿轴向贯穿该贯通孔的内部；以及压粉体，其填充于形成该贯通孔的筒状体的内表面与传感器元件之间，并将传感器元件的第一端部侧与第二端部侧之间密封，贯通孔内表面中的至少与填充于该内表面与传感器元件之间的压粉体接触的范围为凸部和凹部在轴向上交替且分别以沿着筒状体的内周方向的方式延伸的条纹状凹凸区域，凸部的轴向上的间隔为50μm以上150μm以下，条纹状凹凸区域的轴向上的最大高度Rz1和内周方向上的最大高度Rz2满足0.3μm≤Rz1≤10μm且Rz1/Rz2≥2.0。

技术领域

本发明涉及气体传感器中的传感器元件的固定及密封，特别涉及用于该固定及密封的筒状体的构成。

背景技术

以往，作为对汽车的发动机等内燃机中的燃烧气体或废气等被测定气体中的规定气体成分的浓度进行测定的装置，众所周知：采用氧化锆(ZrO₂)等氧离子传导性固体电解质陶瓷而形成了传感器元件的气体传感器。

该气体传感器中，通常具有如下构成：陶瓷制的长条板状的传感器元件(检测元件)在筒状体的内部(中空部)利用多个陶瓷制的绝缘子即陶瓷保持件和分别填充在这些陶瓷保持件之间的滑石等陶瓷的压粉体而进行固定，利用压粉体而将元件两端部之间进行气密密封，其中，筒状体包括均由金属制成且通过焊接而一体化的外壳和内筒。已经众所周知：能够很好地组装这样的气体传感器的方法及装置(例如参见专利文献1)。

另外，还已经众所周知如下方案，即，通过使筒状体的内周面中的至少与压粉体接触的部分的算术平均粗糙度Ra为0.5μm～5μm，能够使传感器元件与筒状体之间的气密性能提高(例如参见专利文献2)。

应予说明，专利文献2中，针对与专利文献1中公开的(以往的)气体传感器(以下、称为以往产品)相比实现了短条化的气体传感器(以下、称为短条化产品)也能得到同样的效果。

更具体而言，专利文献2中公开的短条化产品中，为了实现相对于以往产品的短条化，省略了一个在2个压粉体之间配置的陶瓷保持件，压粉体配置于连续的一个范围内。另外，还采用如下方案来代替从侧方进行敛缝的方案，即，通过使在筒状体的上端部所设置的薄壁的敛缝部弯曲而在筒状体内部对传感器元件等进行固定。该敛缝部的轴向上的长度与内筒的轴向上的长度相比有所缩短。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-173360号公报

专利文献2：日本特许第6317145号公报

发明内容

专利文献2中，作为用于在筒状体的内周面中的至少与压粉体接触的部分实现0.5μm～5μm这一算术平均粗糙度Ra的具体方案，公开了如下方案，即，在以锻造制作的筒状体的内周面通过切削加工而形成螺旋状的沟。不过，也提及了：通过形成螺旋状以外的形状的沟，也可以实现上述的算术平均粗糙度Ra。

另一方面，专利文献2的实施例中，在得到作为气密性试验对象的气体传感器的二次组装品的工序中，将用于实现由压粉体带来的密封的密封载荷在800kgf～2000kgf之间进行变更，并对此时的算术平均粗糙度R和密封载荷的不同对气密性能造成的影响进行了评价，由其结果确认：无论算术平均粗糙度R如何，都存在如下趋势，即，密封载荷越大，气密性能越好。

然而，压粉体压缩时的密封载荷越大，越会对传感器元件施加过大的负荷，发生破损的风险越高。从避免该风险这一点考虑，希望以尽量低的密封载荷来确保气密性能。

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，提供即便在以比以往低的密封载荷进行密封的情况下也能够得到与以往同等或者优于以往的气密性能的气体传感器。