气体传感器、其接触构件及其保持构件专利检索- .至少一个连接部件有一个凸出部分咬入或卡入其他连接部件以改善接触的连接专利检索查询-专利查询网

气体传感器、其接触构件及其保持构件
申请号	CN201410265377.X	申请日	2010-10-01	公开(公告)号	CN104020210A	公开(公告)日	2014-09-03
申请人	日本碍子株式会社;			发明人	鬼头贤信;
摘要	本发明目的在于提供一种能够稳定地实施以下功能的气体传感器，即：利用接触构件来保持传感器元件，并确保传感器元件和接触构件之间的电导通。一种气体传感器，其具备：传感器元件；接触构件，其通过在插入口中插嵌保持传感器元件来实现与传感器元件之间的电连接。其中，所述接触构件具备用于保持传感器元件的多个保持构件，该用于保持传感器元件的多个保持构件分别具有与所述传感器元件相接触的多个抵接部。多个抵接部中的至少一部分为具有线状或点状顶端部分的第一抵接部。第一抵接部的顶端部分是与传感器元件进行点接触或线接触的同时对传感器元件施加弹性力的自由端部。
权利要求	1.一种气体传感器接触构件，其通过将气体传感器用传感器元件插嵌保持在插入口来实现与所述传感器元件之间的电连接，所述接触构件具备用于保持传感器元件的多个保持构件，所述用于保持传感器元件的多个保持构件分别具有与所述传感器元件相接触的多个抵接部，其特征在于，所述多个抵接部中的至少一部分为具有线状或点状的顶端部分的第一抵接部；所述第一抵接部的所述顶端部分是，在所述传感器元件已被插嵌保持于所述插入口的状态下、与所述传感器元件进行点接触或线接触的同时对所述传感器元件施加弹性力的自由端部。 2.根据权利要求1所述的气体传感器接触构件，其特征在于，所述传感器元件保持构件具有导电性，所述第一抵接部是所述多个抵接部中的一部分，在所述传感器元件已被插嵌保持于所述插入口的状态下，所述第一抵接部成为使所述传感器元件保持构件和所述传感器元件进行电导通的接点。 3.根据权利要求2所述的气体传感器接触构件，其特征在于，所述多个抵接部是两个抵接部，作为所述两个抵接部中的一个的所述第一抵接部位于比作为另一个的第二抵接部更靠所述插入口里侧的位置。
说明书全文	气体传感器、其接触构件及其保持构件 [0001] 本申请是申请公布号CN102597758A的原申请的分案申请，原申请的申请日为2010年10月1日，申请号为201080050167.9，发明名称为“气体传感器，气体传感器接触构件，以及气体传感器接触构件用传感器元件保持构件”。技术领域 [0002] 本发明涉及一种用传感器元件来测定被测定气体中规定气体成分浓度的气体传感器，特别涉及一种将传感器元件保持固定在接触构件的技术。背景技术 [0003] 现有技术中，为了得知被测定气体中期望的气体成分的浓度，使用各种测定装置。例如，作为测定燃烧气体等被测定气体中的NOx浓度的装置，公知的有具有如下传感器元件的气体传感器(NOx传感器)，即：在氧化锆(ZrO2)等具有氧离子传导性的固体电解质层上形成Pt 电极和Rh电极的传感器元件(例如，参照特开2006-284223号公报(专利文献 1))。 [0004] 为了施加电压、获取检测信号、以及向加热器部供应电力，这种气体传感器的传感器元件通常在表面具有多个电极端子。另外，气体传感器具有使传感器元件插嵌保持且备有壳体的接触构件。接触构件具备由金属端子构成的多个保持构件、与保持构件连接且实现传感器元件和外部之间的电导通的多个导线、用于插入传感器元件的插入口。气体传感器中，在传感器元件插入在插入口的状态下，接触构件保持传感器元件以使保持构件和电极端子接触，由此实现传感器元件和外部之间电导通。例如，已经公开如下结构的气体传感器：在保持构件上作为传感器元件和电极端子的接触部设置，在插有传感器元件状态下朝向电极端子那一侧的多个凸部，通过从外侧施加作用力(接触构件的紧固)使该凸部产生弹性变形，从而保持传感器元件并确保导通(例如，参照特开2002-168824号公报(专利文献2))。 [0005] 在特开2002-168824号公报(专利文献2)公开的方案中，当保持传感器元件并确保电导通时，与来自外部的作用力相伴，成为与电极端子之间接触部的凸部的弹性变形以如下方式产生：与非接触时相比与电极端子之间的接触面积增大。此时，因接触面积变得越大接触部的面压则越减少以及在接触部形成绝缘体膜等问题，具有易引起接点不良的问题。另外，该凸部原本就因弹性区域(弹性变形产生的变形范围)小，所以存在易产生塑性变形的问题。如果产生塑性变形，则接触部的面压变得比弹性变形时还要小，依然易产生接点不良。发明内容 [0006] 本发明是鉴于上述课题而提出的，其目的在于提供一种能够稳定地实施以下功能的气体传感器，即：利用接触构件来保持传感器元件，并确保传感器元件和接触构件之间的电导通。 [0007] 为解决上述课题，本发明的第一方案以如下方式设置。一种气体传感器，其具备：传感器元件；接触构件，其通过在插入口中插嵌保持所述传感器元件来实现与所述传感器元件之间的电连接。其中，所述接触构件具备用于保持传感器元件的多个保持构件，所述用于保持传感器元件的多个保持构件分别具有与所述传感器元件相接触的多个抵接部。所述多个抵接部中的至少一部分为具有线状或点状的顶端部分的第一抵接部。所述第一抵接部的所述顶端部分是与所述传感器元件进行点接触或线接触的同时对所述传感器元件施加弹性力的自由端部。 [0008] 本发明的第二方案基于第一方案的气体传感器以如下方式设置。所述用于保持传感器元件的保持构件具有导电性，所述第一抵接部是所述多个抵接部中的一部分，将所述第一抵接部作为接点使所述用于保持传感器元件的保持构件与所述传感器元件进行电导通。 [0009] 本发明的第三方案基于第二方案的气体传感器以如下方式设置。所述多个抵接部是两个抵接部，作为所述两个抵接部中的一个的所述第一抵接部位于比作为另一个的第二抵接部更靠所述插入口里侧的位置。 [0010] 本发明的第四方案以如下方式设置。一种气体传感器接触构件，其通过将气体传感器用传感器元件插嵌保持在插入口来实现与所述传感器元件之间的电连接。其中，所述接触构件具备用于保持传感器元件的多个保持构件，所述用于保持传感器元件的多个保持构件分别具有与所述传感器元件相接触的多个抵接部。所述多个抵接部中的至少一部分为具有线状或点状的顶端部分的第一抵接部。所述第一抵接部的所述顶端部分是，在所述传感器元件已被插嵌保持于所述插入口的状态下、与所述传感器元件进行点接触或线接触的同时对所述传感器元件施加弹性力的自由端部。 [0011] 本发明的第五方案基于第四方案的接触构件以如下方式设置。所述用于保持传感器元件的保持构件具有导电性，所述第一抵接部是所述多个抵接部中的一部分，在所述传感器元件已被插嵌保持于所述插入口的状态下，所述第一抵接部成为使所述用于保持传感器元件的保持构件和所述传感器元件进行电导通的接点。 [0012] 本发明的第六方案基于第五方案的接触构件以如下方式设置。所述多个抵接部是两个抵接部，作为所述两个抵接部中的一个的所述第一抵接部位于比作为另一个的第二抵接部更靠所述插入口里侧的位置。 [0013] 本发明的第七方案以如下方式设置。一种气体传感器接触构件用传感器元件保持构件，其用于具有插入口的接触构件，所述插入口用于插嵌保持气体传感器用传感器元件。其中，所述保持构件具有与所述传感器元件相接触的多个抵接部。所述多个抵接部中的至少一部分为具有线状或点状的顶端部分的第一抵接部。所述第一抵接部的所述顶端部分是，在所述传感器元件已被插嵌保持于所述插入口的状态下、与所述传感器元件进行点接触或线接触的同时对所述传感器元件施加弹性力的自由端部。 [0014] 根据本发明的第一至第七方案，能够通过接触构件来更稳定地保持传感器元件。 [0015] 特别地，根据本发明的第二、第三、第五以及第六方案，能够更稳定地实现传感器元件与气体传感器所具有的电极端子之间的导通。附图说明 [0016] 图1是表示组装气体传感器100时模样的图。 [0017] 图2是表示传感器元件1外形的立体图。 [0018] 图3是表示从插入口23侧看到的接触构件20的图。 [0019] 图4是将第一实施方案的保持构件21的俯视图和侧面图相对应地表示的图。 [0020] 图5是表示在组装有保持构件21的接触构件20的插入口23上插入有传感器元件1的状态的部分侧剖面图。 [0021] 图6是将保持构件21的抵接部34和传感器元件1之间的接触状态，与现有气体传感器所具备的保持构件相比较而表示的侧剖面图。 [0022] 图7是第二实施方案的保持构件121的俯视图。 [0023] 图8第三实施方案的保持构件221的侧面图。 [0024] 图9是表示变形例保持构件321的抵接部334和传感器元件1之间接触状态的侧剖面图。具体实施方式 [0025] ＜气体传感器的大体结构＞ [0026] 首先，对将在以后详细说明的本发明各实施方案中所通用的气体传感器100进行说明。 [0027] 气体传感器100对作为测定对象的气体(被测定气体)中的规定气体成分(对象气体成分)进行检测，进而测定其浓度。图1是表示气体传感器100组装时模样的图。图1(a)表示组装之前的模样。图1(b)表示组装之后的模样。 [0028] 气体传感器100具有其气体传感器主体10和接触构件20一体化的结构。气体传感器主体10具备作为气体检测部的传感器元件1和容纳传感器元件1的容纳构件2。一方面，接触构件20主要具备：用于保持传感器元件的多个保持构件(以下，简称为保持构件)21、与该保持构件21连接的导线22、利用保持构件21将传感器元件1插嵌保持在插入口23的壳体24。 [0029] 如图1(b)所示，向接触构件20所具备的壳体24的插入口23插入气体传感器主体10所具备的传感器元件1，且在壳体24上介由保持构件21保持传感器元件1，由此实现气体传感器100的一体化。本实施方案中，将如上所述那样的气体传感器本体10和接触构件20一体化而得到气体传感器100称为“组装气体传感器100”，并且将用于实现这些一连的处理动作称为“气体传感器100的组装”。 [0030] 图2是表示传感器元件1的外形的立体图。传感器元件1具有分别由氧化锆(ZrO2)等氧离子传导性的固体电解质构成的多层积层的结构。另外，为了施加电压、获取检测信号和向加热器部供应电力，传感器元件1的表面和背面具备多个电极端子1a。并且，在图2中图示了一面设有四个电极端子1a的传感器元件1(省略背面侧的电极端子1a的图示)，但这始终属于例示，电极端子1a的数量可以根据传感器元件1的结构而适当地决定。另外，传感器元件1在设有电极端子1a侧的顶端面1ｓ具有导入基准气体的气体导入口3，另一端部具备未图示的被测定气体导入口。 [0031] 传感器元件1由以下方式制造，例如，对对应各层的陶瓷生片进行规定的加工或电极和布线图形印刷等，之后对这些进行积层并以规定大小进行切割，对得到的层压体进行烧制。气体传感器100中，向传感器元件1导入被测定气体时，电流在内部设有的规定电极之间流动，该电流与被测定气体中的对象气体成分的存在量相对应，据此检测对象气体成分。 [0032] 图3是表示从插入口23侧看到的接触构件20的图。如图3所示，壳体24由相互对置的一对壳体构件24a构成。这些壳体构件24a具有大致相同的剖面形状，并且相互分开而设置，以使在两者之间能够形成成为插入口23的剖视呈矩形的空间。换言之，各壳体构件24a是在内部具有空间、并且具有将剖视呈矩形的壳体分割成两分的形状的构件。另外，各壳体构件24a以如下方式构成：通过受到从插入口23的内部侧向图面的上下方向的外力，使其顶端部附近(插入口23端部附近)在规定范围内向上或向下偏移。在气体传感器100的组装前的状态中，在两个壳体构件24a端部设有间隙24b。 [0033] 而且，接触构件20还具备：由金属材料构成且以筒状形成的固定金属件25；当固定传感器元件1时，对固定金属件25施加向传感器元件1侧的作用力的压簧26；通过加紧外周使压簧26压缩变形的加紧环27；以将导线22气密地插通于其内部的状态形成的索环28(图1)。此处，固定金属件25也可是筒状之外的四边形等多边形。 [0034] 在传感器元件1插入壳体24的插入口23的状态下加紧环27被加紧，由此变形的压簧26对固定金属件25施加作用力，固定金属件25在图3的上下方向上被压缩变形。由此壳体24的插入口23的间隔变窄，从而实现上下壳体构件24a所具备的保持构件21分别对传感器元件1施加作用力的同时保持传感器元件1的状态。换言之，这样的状态就是传感器元件1在两个方向上被设在两个壳体构件24a的多对保持构件21挟持的状态。由此，实现传感器元件1被接触构件20保持固定的状态。另外，此时，由于保持构件21和电极端子1a相接触，因此通过与保持构件21连接的导线22实现传感器元件1与外部之间的电导通。 [0035] ＜第一实施方案＞ [0036] 以下，依次说明本发明气体传感器中作为特征性构成要素的保持构件的、详细结构和利用保持构件的传感器元件的保持状态以及保持构件与电极端子之间的接触状态的、各种实施方案进行说明。 [0037] 图4是将第一实施方案的保持构件21的俯视图与侧面图相对应地表示的图。图5是表示在组装有保持构件21的接触构件20的插入口23上插入传感器元件1的状态的部分侧剖面图。此外，图5中虽表示通过上下一对保持构件21的剖面，但实际上，接触构件 20具有多对保持构件21。例如，如图3所示，上下壳体构件24a上各4个，也就是将具有上下4对保持构件21作为一例。在以下说明中相当于这些全部保持构件21。 [0038] 保持构件21沿着图4和图5中向图面左右方向延伸的长尺寸薄板状(也可以说是带状)基部30具有第一挂止部31、第二挂止部32、压接部33、抵接部34。保持构件21通过对导电性金属薄板进行冲压和弯曲加工来制得。例如，能够通过已镀Ni的SUS等来制作。 [0039] 第一挂止部31与第二挂止部32都具有组装接触构件20时将保持构件21固定在壳体构件24a的功能。第一挂止部31是位于保持构件21的一侧端部(图4和图5中为左端部)的、且从基部30连续的侧视大致呈C字型的部位。一方面，第二挂止部32是具有顶端部32a的部位，顶端部32a从基部30垂直(图4和图5中为上下方向)突出且以侧视大致呈Ｕ字型弯曲。 [0040] 组装接触构件20时，如图5所示，第一挂止部31挂止在位于壳体构件24a一侧端部(图5的左端部)的第一被挂止部241上。为此，第一挂止部31和第一被挂止部241以能够良好地保持该挂止状态的方式制定相互形状。即，第一挂止部31被加工成具有沿第一被挂止部241侧剖面形状的形状。此外，如图5所示的壳体构件24a中，第一被挂止部241形成为侧剖视呈突起状，但这不是必须的。代替于此，可以将壳体构件24a端部整体作为第一被挂止部241并将第一挂止部31挂止于该端部。 [0041] 一方面，如图5所示，从壳体构件24a的一侧面侧插嵌第二挂止部32，顶端部32a利用其弹性力对设在壳体构件24a反对面侧的凹部第二被挂止部242施加作用力，由此挂止于第二被挂止部242。 [0042] 以上述方式第一挂止部31与第二挂止部32挂止于壳体构件24a上，由此保持构件21以基部30的抵接面30a抵接于壳体构件24a的方式固定在壳体构件24a。 [0043] 压接部33是位于保持构件21的第一挂止部31相反侧端部(图5的右端部)且用于将导线22接合固定在保持构件21的部位。压接部33分别具有从基部30连续且垂直于基部30的平板的一对压接板33a、33b。组装接触构件20时，将插通索环28的导线22的端部插入在压接板33a、33b之间的状态下，向压接板33a、33b之间施加外力使压接板33a、33b压接于导线22，由此导线22被固定在保持构件21。 [0044] 抵接部34是当传感器元件1被保持在接触构件20时直接与传感器元件1接触的部位。另外，抵接部34还能发挥在与设于传感器元件1的电极端子1a之间电导通的接点功能。 [0045] 对抵接部34而言，将设在基部30一部分上且俯视呈矩形的切入部分以顶端部分34e向抵接面30a的相反侧突出的方式设置。即，将抵接部34的顶端部分34e设成成为自由端部的悬臂梁状。同时，抵接部34将基部30侧作为固定端，当固定传感器元件1时对传感器元件1施加复原力(弹性力)，起到板簧作用。此外，可以明确，虽然顶端部分34e在图 4和图5中表示成点状，但实际上是向与图面垂直的方向延伸的线状部位。 [0046] 在图4和图5所示的情况中，一个保持构件21上设有两个抵接部34。以下，将离插入口23端部较远的那侧(插入口23的里侧)抵接部34称为第一抵接部34a，将离插入口23端部较近的那侧(插入口23跟前侧)抵接部34成为第二抵接部34b。此时，优选例为以如下方式制定的传感器元件1的电极端子1a的形成状态和保持构件21的抵接部34的配置状态，即：在两个抵接部34中，至少使第一抵接部34a起到保持传感器元件1的作用，而且使其在与传感器元件1的电极端子1a之间起到作为电导通的接点的作用。此外，进一步具有多个抵接部34也可。 [0047] 图6是将本实施方案气体传感器100所具备的保持构件21的抵接部34和传感器元件1之间的接触状态，与现有气体传感器所具备的保持构件相比较而表示的侧剖面图。图6(a)表示本实施方案的接触状态，图6(b)表示使用具有凸状抵接部1034的现有保持构件时的接触状态。两个图中均是箭头AR左侧表示插入传感器元件1时的状态，右侧均表示固定传感器元件1时的状态。 [0048] 本实施方案气体传感器100中，传感器元件1插入于插入口23之后，加紧环27被加紧，由此传感器元件1固定在壳体24。更具体而言，来自上下两侧壳体构件24a所具备的保持构件21的抵接部34的弹性力(板簧的复原力)平衡，由此传感器元件1被保持固定。另外，如图6(a)所示，在传感器元件1插入之后至保持固定为止期间，抵接部34中与传感器元件1接触的仅为自由端部的顶端部分34e。即，在传感器元件1被插入后保持固定期间，顶端部分34e与传感器元件1保持大致的线接触状态。换言之，可以说相当于悬臂梁的自由端部的顶端部分34e根据与传感器元件1之间的接触状态改变位置。 [0049] 一方面，当为图6(b)中示出的现有气体传感器时，在通过接受来自抵接部1034的弹性力来保持固定传感器元件1的这一点上与本实施方案相同，即使插入传感器元件1时抵接部1034在其顶点部1034a与传感器元件1的表面呈线接触的状态，其后固定时接触范围变宽也变成面接触状态。 [0050] 一般，接触部分的面积越小作用于接触部分的压力(面压)则越大，同样地当加紧加紧环27时，本实施方案的气体传感器100，也能够以与现有技术相比更高的保持力保持传感器元件1。 [0051] 另外，根据电极端子1a的材质，有时在电极端子1a的与保持构件接触的接触部分上形成绝缘体膜，该绝缘体膜为构成电极端子1a的金属的表面氧化膜。如现有技术中那样，当接触部分的面压小时，接触部分容易产生位置偏移，每当接触部分发生改变时在该部分上就会形成新的绝缘体，结果易引起接点不良。与此相比，当使用本实施方案的保持构件21时，在抵接部34能够稳定地保持传感器元件1，因此能够抑制形成这样的绝缘体。因此，通过使用本实施方案的保持构件21，与现有技术中相比更降低接点不良的产生。 [0052] 另外，在本实施方案中，抵接部34仅发生向基部30侧的变形，因此即使最大程度地发生变形，由于抵接部34只不过变成与基部30平行的状态，因此经常在弹性区域(弹性变形产生的变形范围)范围内发生变形。 [0053] 与此相比，在图6(b)中虽简化了图示，但当采用现有技术时，根据从上下方向施加在抵接部1034的力的程度，有时抵接部1034产生塑性变形。当产生塑性变形时，保持传感器元件1的力变弱，结果易产生接点不良。 [0054] 将两者进行比较，则本实施方案的方法比现有技术中方案更稳定地保持传感器元件1，结果在与电极端子1a之间能够更稳定地得到导通。 [0055] 以上，如上说明的那样，根据本实施方案，将保持构件的抵接部与传感器元件大致以线接触状态接触使其起到悬臂梁状的板簧功能，并且利用该板簧的复原力来保持插在插入口的传感器元件，由此能够进一步稳定地保持传感器元件，并且能够更稳定地实现与电极端子之间的导通。 [0056] ＜第二实施方案＞ [0057] 图7是第二实施方案的保持构件121的俯视图。图7示出的保持构件121中，抵接部134的俯视呈三角形状的切入部分，与第一实施方案的保持构件21的抵接部34相同地起到悬臂梁状的板簧功能。此时，在传感器元件1被保持固定的状态中，自由端部的顶端部分134e与传感器元件1之间保持大致点接触的状态。这样的保持构件121以比第一实施方案的保持构件21更大的面压与传感器元件1相接触。因此，能够以比第一实施方案更高的保持力来保持传感器元件1。 [0058] ＜第三实施方案＞ [0059] 图8是第三实施方案的保持构件221的侧面图。在图8示出的保持构件221中，也与第一实施方案相同地具有两个抵接部234(第一抵接部234a和第二抵接部234b)，但是只有与传感器元件1的电极端子1a相接触的第一抵接部234a与第一实施方案的抵接部34具有相同的形状，而第二抵接部234b以凸状形成。 [0060] 即使具有这样形状的保持构件221，在起到与电极端子1a之间接点作用的第一抵接部234a中，也能够得到与第一实施方案相同的作用效果。因此，只要将第二抵接部234b以能够对传感器元件1的保持施加足够弹性力的方式形成，即使使用本实施方案的保持构件221，也可能得到足够的保持力并确保稳定的导通。 [0061] 此外，在具有多于两个抵接部234的情况中，只要在合适的位置上具有合适数量的与第一抵接部234a具有相同形状的抵接部234和与第二抵接部234b具有相同形状的抵接部234即可。 [0062] ＜变形例＞ [0063] 图9是表示变形例保持构件321的抵接部334与传感器元件1之间接触状态的侧剖面图。此外，对保持构件321所具备的与第一实施方案保持构件21相同的构成要素使用相同的附图标记并省略其详细说明。另外，在图9中虽省略了图示，但保持构件321具有与第一实施方案保持构件21相同的压接部33。 [0064] 保持构件321中的抵接部334以如下状态设置：将设在基部30一部分上的俯视呈矩形的切入部分，以向第一实施方案保持构件21的抵接部的相反侧突出。即，对抵接部334而言，在起到悬臂梁状的板簧功能的这一点上，与第一实施方案的保持构件21的抵接部34相同，但施加板簧复原力的方向与第一实施方案的情况相反。 [0065] 当使用组装有代替保持构件21的保持构件321的接触构件20时，如图9所示，位于传感器元件1上下两侧的抵接部334的顶端部分334e，分别对壳体构件24a的插入口23侧的表面24s施加作用力。而且，此时的阻力经由从上下方向抵接于传感器元件1的基部30施加在传感器元件1，由此实现传感器元件1的固定。此时，基部30自身成为接点，从而实现与电极端子1a之间的电导通。 [0066] 上述方案在抵接部334的变形处于弹性区域范围内的这一点上与第一实施方案相同，因此能够用高的面压来保持固定传感器元件1。特别地，当与具备传感器元件1的电极端子1a的位置相对应地设置抵接部334时，由于更大的面压施加在该位置上，因此能够更可靠地实现基部30与电极端子1a之间的电导通。另外，与第一实施方案相比，具有传感器元件1更容易插入插入口23的优点。

意见反馈