JP2001281208A - Laminated-type oxygen sensor element, its manufacturing method, and oxygen sensor - Google Patents

Laminated-type oxygen sensor element, its manufacturing method, and oxygen sensor

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JP2001281208A
JP2001281208A JP2000098792A JP2000098792A JP2001281208A JP 2001281208 A JP2001281208 A JP 2001281208A JP 2000098792 A JP2000098792 A JP 2000098792A JP 2000098792 A JP2000098792 A JP 2000098792A JP 2001281208 A JP2001281208 A JP 2001281208A
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JP
Japan
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oxygen sensor
laminated
heater
unsintered
solid electrolyte
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Application number
JP2000098792A
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Japanese (ja)
Inventor
Keisuke Makino
圭祐 牧野
Toshikatsu Yasuda
年克 安田
Ryohei Aoki
良平 青木
Teppei Okawa
哲平 大川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laminated-type oxygen sensor element to suppress current leakage between solid electrolyte layers, its manufacturing method, and an oxygen sensor in which leakage does not occur between the element and main body metal fixture. SOLUTION: An oxygen concentration cell element in which a detecting electrode and reference electrode are formed and a ceramic heater in which a heating resistor embedded in an insulating layer is sandwiched by heater main body layers are laminated. An insulating coating 29 is formed in both side surfaces 27a and 27b and a face on the side to be exposed to a gas to be measured. Both longitudinal edges of the surface of the ceramic heater in which heater energizing terminals 25a and 25b are formed are chamfered. The insulating coating 29 is also formed in the surfaces formed by the chamfering in the laminated-type oxygen sensor element. Such the element superior in insulation is used to obtain the compact oxygen sensor in which leakage does not occur even if the element and main body metal fixture are close to each other and the minimum distance between them is 1 mm or less.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の内燃機
関から排出される排ガス中に含まれる酸素濃度を検出す
るための積層型酸素センサ素子及びその製造方法、並び
に酸素センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stacked oxygen sensor element for detecting the concentration of oxygen contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine of an automobile or the like, a method for manufacturing the same, and an oxygen sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、自動車等の内燃機関におい
て、その空燃比制御等に使用するための各種酸素センサ
が開発されている。このような酸素センサの一形態とし
て、固体電解質で構成された素子本体層の一方の面に検
知電極を、他方の面に基準電極を形成した長尺状の酸素
濃淡電池素子と、絶縁層中に埋設された発熱抵抗体を、
固体電解質で構成された第一ヒータ本体層及び第二ヒー
タ本体層にて挟む形で形成した長尺状のセラミックヒー
タとを積層してなる積層型酸素センサ素子(以下、単に
「素子」ともいう)を用いるものが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, various oxygen sensors have been developed for use in controlling the air-fuel ratio of an internal combustion engine of an automobile or the like. As one form of such an oxygen sensor, a long oxygen concentration cell element in which a detection electrode is formed on one surface and a reference electrode is formed on the other surface of an element body layer made of a solid electrolyte, Heating resistor buried in
A laminated oxygen sensor element (hereinafter, also simply referred to as an “element”) formed by laminating a long ceramic heater formed in a shape sandwiched between a first heater main body layer and a second heater main body layer formed of a solid electrolyte. ) Is known.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の素
子は、酸素センサを構成するにあたっては、排気管等に
取付けるための主体金具の内側に自身の一部(詳細には
検知部)が突出するように配置されるために、素子の両
側面及び一端面は直接被測定ガスに曝されることにな
る。それにより、実使用環境下において酸素センサの使
用が繰り返されるうちに、素子の両側面及び一端面にカ
ーボンが付着することがある。
By the way, in constructing an oxygen sensor, this type of element has a part (more specifically, a detecting portion) protruding inside a metal shell for attachment to an exhaust pipe or the like. Therefore, both side surfaces and one end surface of the element are directly exposed to the gas to be measured. As a result, while the use of the oxygen sensor is repeated in an actual use environment, carbon may adhere to both side surfaces and one end surface of the element.

【0004】しかしながら、この種の素子は複数の固体
電解質層を積層してなることから、素子の両側面及び一
端面にカーボンが付着し、導電性であるカーボンが各固
体電解質層間に跨って付着することがあると、一方の固
体電解質層から他方の固体電解質層に出力電流やヒータ
の漏れ電流がリークして、酸素濃度の検出ができなくな
るおそれがある。また、固体電解質は温度上昇により特
定の温度域を超えると絶縁性が低下する性質を有するこ
とから、素子が長時間高温下に曝されるた際に、一方の
固体電解質層から他方の固体電解質層に電流がリークし
て、酸素濃度の検出ができなくなったり、ブラックニン
グを誘発して素子自体の耐久性が低下する可能性があ
る。
However, since this kind of device is formed by laminating a plurality of solid electrolyte layers, carbon adheres to both side surfaces and one end surface of the device, and conductive carbon adheres over each solid electrolyte layer. If this occurs, the output current or the leakage current of the heater may leak from one solid electrolyte layer to the other solid electrolyte layer, making it impossible to detect the oxygen concentration. In addition, since the solid electrolyte has a property that the insulating property is reduced when the temperature exceeds a specific temperature range due to a rise in temperature, when the element is exposed to a high temperature for a long time, one solid electrolyte layer is removed from the other solid electrolyte. There is a possibility that a current leaks to the layer, and the oxygen concentration cannot be detected, or blackening is induced, thereby lowering the durability of the element itself.

【0005】更に、近年では、排ガス規制の強化等によ
り、排気量の小さい内燃機関、例えば二輪自動車におい
ても酸素センサを設置する必要が生じ、酸素センサ自身
を小型化することが要求されている。そのために、素子
を内側に配置してなる主体金具の内周面と、素子の外周
面との間の距離(隙間)を十分にとることができずに、
素子の両側面(即ち、各固体電解質層の両側面がむき出
しとなった形態で積層されて構成された面)にカーボン
や何らかの導電性異物が付着することがあると、素子と
主体金具の内周面との間でリークをきたすことが懸念さ
れ、セラミックヒータの通電や酸素濃度の検出に悪影響
を与えてしまうおそれがある。
Further, in recent years, due to the tightening of exhaust gas regulations and the like, it has become necessary to install an oxygen sensor even in an internal combustion engine having a small displacement, for example, a two-wheeled vehicle, and it is required to reduce the size of the oxygen sensor itself. Therefore, the distance (gap) between the inner peripheral surface of the metal shell in which the element is disposed inside and the outer peripheral surface of the element cannot be sufficiently taken.
If carbon or any conductive foreign matter adheres to both sides of the device (that is, a surface formed by laminating the solid electrolyte layers with both sides exposed), the inside of the device and the metal shell may be damaged. There is a concern that a leak may occur between the ceramic heater and the peripheral surface, which may adversely affect energization of the ceramic heater and detection of oxygen concentration.

【0006】本発明は、上記の従来の問題点を解決する
ものであり、積層型酸素センサ素子の両側面及び被測定
ガスに曝される端面等の絶縁性を十分に確保することが
でき、カーボンの付着による一方の固体電解質層から他
方の固体電解質層への電流のリークを抑制することがで
きる積層型酸素センサ素子を提供することを目的とす
る。また、この素子が組み込まれた酸素センサにおい
て、素子の外周面と主体金具の内周面との間の距離が近
接する場合にも、素子と主体金具との間でリークをきた
すことのない酸素センサを提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and it is possible to sufficiently secure insulation on both sides of a stacked oxygen sensor element and end faces exposed to a gas to be measured. It is an object of the present invention to provide a stacked oxygen sensor element capable of suppressing current leakage from one solid electrolyte layer to the other solid electrolyte layer due to carbon adhesion. Also, in the oxygen sensor incorporating this element, even when the distance between the outer peripheral surface of the element and the inner peripheral surface of the metal shell is short, oxygen that does not cause leakage between the element and the metal shell. It is intended to provide a sensor.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段、及び発明の効果】第1発
明の積層型酸素センサ素子は、固体電解質で構成された
素子本体層の一方の面に検知電極を、他方の面に基準電
極を形成した長尺状の酸素濃淡電池素子と、絶縁層中に
埋設された発熱抵抗体を、固体電解質で構成された第一
ヒータ本体層及び第二ヒータ本体層にて挟む形で形成し
た長尺状のセラミックヒータとを積層してなる積層型酸
素センサ素子であって、少なくとも両側面及び被測定ガ
スに曝される側の端面に絶縁皮膜が形成されていること
を特徴とする。
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention In the stacked oxygen sensor element of the first invention, a sensing electrode is provided on one surface of a device body layer made of a solid electrolyte, and a reference electrode is provided on the other surface. A long oxygen concentration cell element formed and a heating element embedded in an insulating layer are sandwiched between a first heater body layer and a second heater body layer made of a solid electrolyte. A multilayer oxygen sensor element comprising a stack of ceramic heaters, wherein an insulating film is formed on at least both side surfaces and an end surface on the side exposed to the gas to be measured.

【0008】前記絶縁皮膜は、素子の両側面及び被測定
ガスに曝される側の端面に形成される。これにより、両
側面又はこの端面にカーボンが付着した場合にも、この
カーボンは絶縁皮膜の表面に付着されることになり直接
固体電解質層の表面(露出面)に付着することがない。
その結果、カーボンを通じて一方の固体電解質層から他
方の固体電解質層に出力電流やヒータの漏れ電流がリー
クすることを抑制することができる。
The insulating film is formed on both side surfaces of the element and an end surface on the side exposed to the gas to be measured. As a result, even when carbon adheres to both side surfaces or the end surfaces, the carbon adheres to the surface of the insulating film, and does not directly adhere to the surface (exposed surface) of the solid electrolyte layer.
As a result, it is possible to suppress the output current and the leakage current of the heater from leaking from one solid electrolyte layer to the other solid electrolyte layer through carbon.

【0009】また、酸素イオン伝導性を有する固体電解
質層を構成する固体電解質としては、ジルコニアを主体
とするセラミックスが多用されるが、ジルコニアを主体
に構成される固体電解質層は、通常200℃を超える温
度域に曝されると絶縁性が低下する傾向にある。しかし
ながら、絶縁皮膜にて素子の両側面及び被測定ガスに曝
される側の端面を被覆することにより、固体電解質層間
の出力電流やヒータの漏れ電流のリークを抑制すること
ができ、その結果、ブラックニングの発生等を抑制する
ことが可能となる。
As the solid electrolyte constituting the solid electrolyte layer having oxygen ion conductivity, ceramics mainly composed of zirconia are often used, and the solid electrolyte layer mainly composed of zirconia usually has a temperature of 200 ° C. Exposure to a temperature range higher than this tends to decrease the insulation. However, by covering both side surfaces of the element and the end surfaces on the side exposed to the gas to be measured with the insulating film, it is possible to suppress the leakage of the output current between the solid electrolyte layers and the leakage current of the heater. It is possible to suppress the occurrence of blackening and the like.

【0010】この絶縁皮膜については、アルミナやムラ
イト等の絶縁性に優れた材料を主体に構成することが好
ましい。なお、本明細書における「主体」とは、最も質
量含有率の高い成分を意味するものであって、必ずしも
50質量%以上を占める成分のことを意味するものでは
ない。また、絶縁皮膜の厚さとしては、3μm以上であ
ることが、絶縁性を十分に確保する点で好ましい。な
お、厚さの上限としては、絶縁性及び剥離性等を考慮す
ると厚い方が好ましいが、極端に厚くすると製造上の無
駄が生じることから、製造工程を考慮して適宜好ましい
値を定めればよい。
It is preferable that the insulating film is mainly composed of a material having excellent insulating properties such as alumina and mullite. In the present specification, “main component” means a component having the highest mass content, and does not necessarily mean a component occupying 50% by mass or more. In addition, the thickness of the insulating film is preferably 3 μm or more from the viewpoint of sufficiently securing insulation. In addition, as the upper limit of the thickness, it is preferable that the thickness is thicker in consideration of insulation properties and releasability, but if the thickness is extremely large, manufacturing waste will occur. Good.

【0011】なお、絶縁皮膜は、素子の両側面及び被測
定ガスに曝される側の端面の他に、被測定ガスに曝され
る側の端面とは反対側の端面にも形成することできる。
但し、素子のこの端面は、通常、発熱抵抗体の発熱部か
ら離れており、且つ酸素センサとして排気管等に取り付
けられた際にも被測定ガスに曝される部分ではないこと
から、特に素子の長手方向の長さ(寸法)が40mmを
超える場合には、固体電解質層自体の熱引きにより当該
固体電解質層は十分な絶縁性を維持できることから、絶
縁皮膜の形成は必須ではない。但し、素子の長手方向の
長さが40mm以下である場合には、素子を構成する固
体電解質層全体が活性化されることが考えられるため
に、素子の両側面及び被測定ガスに曝される側の端面に
加えて、該被測定ガスに曝される端面の反対側の端面に
も絶縁皮膜を形成することが、素子の絶縁性を向上させ
る上で好ましい。
The insulating film can be formed not only on both sides of the element and the end face exposed to the gas to be measured, but also on the end face opposite to the end face exposed to the gas to be measured. .
However, since this end face of the element is usually separated from the heat-generating portion of the heat-generating resistor and is not exposed to the gas to be measured even when it is attached to an exhaust pipe or the like as an oxygen sensor, the element is particularly When the length (dimension) in the longitudinal direction of the solid electrolyte layer exceeds 40 mm, the solid electrolyte layer itself can maintain a sufficient insulating property by heat drawing of the solid electrolyte layer itself, so that the formation of an insulating film is not essential. However, when the length of the element in the longitudinal direction is 40 mm or less, it is considered that the entire solid electrolyte layer constituting the element is activated, so that the element is exposed to both sides of the element and the gas to be measured. It is preferable to form an insulating film on the end face opposite to the end face exposed to the gas to be measured, in addition to the end face on the side of the element, from the viewpoint of improving the insulation of the element.

【0012】ついで、前記絶縁皮膜は、積層型酸素セン
サ素子における表裏面の少なくとも一方の長手方向両端
縁が面取りされることがある場合には、第2発明のよう
に、その面取りにより形成された面にまで形成されてい
ることが好ましい。
In the case where at least one of both longitudinal edges of the front and back surfaces of the laminated oxygen sensor element is sometimes chamfered, the insulating film is formed by chamfering as in the second invention. Preferably, it is formed up to the surface.

【0013】このように面取りを施す理由としては、素
子の外側からかかる過度の曲げ応力を有効に緩和し、素
子の折損などを防止して素子自体の強度を向上させるた
めである。しかしながら、この面取りを形成した際に
は、面取りにより形成される面は固体電解質層がむき出
しとなるために、実使用環境下においてこの面取りが形
成された面にカーボンが付着することがあると、酸素濃
度の検出に悪影響を及ぼしたり、ブラックニングを誘発
してしまうことが懸念される。そこで、上記のように面
取りが形成される場合には、その面取りにより形成され
た面においても絶縁皮膜を形成することで、そのような
懸念は抑制されることになる。尚、面取り形状は特に限
定されるものではなく、互いに略面一となるC面取り形
状や、凸面状に形成されるR面形状等いずれであっても
よいものである。
The reason for chamfering in this manner is to effectively reduce excessive bending stress applied from the outside of the element, prevent breakage of the element, and improve the strength of the element itself. However, when this chamfer is formed, since the surface formed by the chamfer exposes the solid electrolyte layer, carbon may adhere to the surface on which the chamfer is formed in an actual use environment, It is feared that the detection of the oxygen concentration is adversely affected or blackening is induced. Therefore, when the chamfer is formed as described above, such a concern is suppressed by forming an insulating film on the surface formed by the chamfer. The shape of the chamfer is not particularly limited, and may be any of a C-chamfer shape that is substantially flush with each other and an R-surface shape that is formed in a convex shape.

【0014】第3発明における積層型酸素センサ素子の
製造方法は、素子本体層となるべき未焼成固体電解質シ
ートの表裏面に検知電極及び基準電極となるべき未焼成
電極パターンを形成し、酸素濃淡電池素子の未焼成体を
作り、第一ヒータ本体層及び第二ヒータ本体層となるべ
き未焼成固体電解質シートの間に、発熱抵抗体となるべ
き未焼成発熱抵抗体パターンを未焼成絶縁層を介して形
成し、セラミックヒータの未焼成体を作り、それら酸素
濃淡電池素子の未焼成体とセラミックヒータの未焼成体
を積層することにより未焼成積層体となし、その未焼成
積層体の両側面及び被測定ガスに曝されることになる端
面に絶縁性ペーストを塗布し、次いで一体に焼成するこ
とを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a laminated oxygen sensor element, comprising forming an unfired electrode pattern to be a detection electrode and a reference electrode on the front and back surfaces of an unfired solid electrolyte sheet to be an element body layer, An unfired body of a battery element is formed, and an unfired insulating layer is formed between the unfired solid electrolyte sheets to be the first heater body layer and the second heater body layer. An unsintered body of the ceramic heater is formed, and the unsintered body of the oxygen concentration cell element and the unsintered body of the ceramic heater are laminated to form an unsintered laminate. In addition, an insulating paste is applied to an end surface to be exposed to the gas to be measured, and then the resultant is integrally fired.

【0015】かかる構成では、積層型酸素センサ素子の
両側面及び被測定ガスに曝される側の端面に絶縁皮膜を
形成するにあたり、酸素濃淡電池素子となる未焼成体と
セラミックヒータとなる未焼成体とを積層した未焼成積
層体の段階(即ち、焼成する前の段階)で、その未焼成
積層体の両側面及び被測定ガスに曝されることになる端
面に絶縁性ペーストを塗布した後、焼成を行うものであ
る。これにより、絶縁皮膜の形成と、未焼成積層体の焼
成とを同時に行い一体化する方式を採用することが可能
となるので、焼成が1回で済み、大幅な工数削減が可能
となる。なお、絶縁性ペーストの塗布にあたっては、ス
クリーン印刷等により行うことができる。
With this configuration, when forming an insulating film on both side surfaces of the stacked oxygen sensor element and the end surface on the side exposed to the gas to be measured, the green body as an oxygen concentration cell element and the green body as a ceramic heater are formed. After applying an insulating paste to both sides of the unsintered laminate and the end surface to be exposed to the gas to be measured in the stage of the unsintered laminate in which the body is laminated (that is, before the sintering). And firing. This makes it possible to adopt a system in which the formation of the insulating film and the sintering of the unsintered laminated body are simultaneously performed and integrated, so that only one sintering is required, and the number of steps can be significantly reduced. The application of the insulating paste can be performed by screen printing or the like.

【0016】また、積層型酸素センサ素子における表裏
面の少なくとも一方の長手方向両端縁に面取りを施す必
要がある場合には、第4発明のように、未焼成積層体に
おける表裏面の少なくとも一方の長手方向両端縁を面取
りし、その未焼成積層体の両側面及び被測定ガスに晒さ
れることになる端面、更には該面取りにより形成された
面に絶縁性ペーストを塗布し、次いで一体に焼成するこ
とにより作製するとよい。
If it is necessary to chamfer at least one of the longitudinal edges of the front and back surfaces of the stacked oxygen sensor element, as in the fourth invention, at least one of the front and back surfaces of the unfired stacked body is required. Both edges in the longitudinal direction are chamfered, and an insulating paste is applied to both side surfaces of the unfired laminate and the end surface to be exposed to the gas to be measured, and further to the surface formed by the chamfering, and then fired integrally. It is good to manufacture by doing.

【0017】かかる構成では、酸素濃淡電池素子となる
未焼成体とセラミックヒータとなる未焼成体とを積層し
た未焼成積層体の段階(即ち、焼成する前の段階)で、
その未焼成積層体における表裏面の長手方向両端縁に面
取りを施し、ついで該未焼成積層体の両側面及び被測定
ガスに曝されることになる端面、さらには面取りにより
形成された面に絶縁性ペーストを塗布した後、焼成を行
うものである。これにより、絶縁皮膜の形成と、未焼成
積層体の焼成とを同時に行い一体化する方式を採用する
ことが可能となるので、焼成が1回で済み、大幅な工数
削減が可能となる。なお、絶縁性ペーストの塗布にあた
っては、スクリーン印刷等により行うことができる。
In this configuration, at the stage of the unsintered laminate in which the unsintered body serving as the oxygen concentration cell element and the unsintered body serving as the ceramic heater are stacked (ie, before firing),
Chamfering both longitudinal edges of the front and back surfaces of the unfired laminate, then insulating both sides of the unfired laminate and the end surfaces to be exposed to the gas to be measured, and further the surfaces formed by the chamfering After applying the conductive paste, baking is performed. This makes it possible to adopt a system in which the formation of the insulating film and the sintering of the unsintered laminated body are simultaneously performed and integrated, so that only one sintering is required, and the number of steps can be significantly reduced. The application of the insulating paste can be performed by screen printing or the like.

【0018】第5発明の酸素センサは、第1又は第2発
明に記載の積層型酸素センサ素子を、主体金具の内側に
配置してなることを特徴とする。この酸素センサの構
造、取付方法等は特に限定されることなく、例えば、主
体金具の内側に素子が配置され、主体金具の外周面に形
成された取付けねじ部により、素子のうちで検知電極及
び基準電極により形成される検知部が排気管内等に突出
するようにして、排気管に取付けることができる酸素セ
ンサが挙げられる。
An oxygen sensor according to a fifth aspect of the invention is characterized in that the stacked oxygen sensor element according to the first or second aspect of the invention is arranged inside a metal shell. The structure, mounting method, and the like of the oxygen sensor are not particularly limited.For example, the element is disposed inside the metal shell, and the mounting electrode formed on the outer peripheral surface of the metal shell includes a detection electrode and a detection electrode. An oxygen sensor that can be attached to an exhaust pipe such that a detection portion formed by a reference electrode protrudes into the exhaust pipe or the like is given.

【0019】このような酸素センサにあっては、該セン
サを構成する素子の両側面及び被測定ガスに曝される側
の端面に絶縁皮膜が形成されていることから、素子の両
側面にカーボンや何らかの導電性異物が付着することが
あった場合にも、それらは絶縁皮膜の表面に付着される
ことになり直接固体電解質層の表面(露出面)に付着す
ることがない。その結果、主体金具の内周面と素子との
間でカーボン等を通じてリークをきたすことを抑制する
ことができる。とりわけ、近年酸素センサの小型化が要
求される中で、主体金具の内周面と素子の外周面との最
小距離が1.0mm以下と狭小にならざるを得ない場合
にあっても、本発明の素子を用いて酸素センサを構成す
ることで、主体金具の内周面と素子との間でのリークを
確実に抑制することが可能となる。
In such an oxygen sensor, since an insulating film is formed on both sides of the element constituting the sensor and the end face on the side exposed to the gas to be measured, a carbon film is formed on both sides of the element. Also, even when any conductive foreign matter is attached, they are attached to the surface of the insulating film and do not directly adhere to the surface (exposed surface) of the solid electrolyte layer. As a result, it is possible to suppress the occurrence of leakage through carbon or the like between the inner peripheral surface of the metal shell and the element. Especially, in recent years, in the case where the oxygen sensor is required to be downsized, the minimum distance between the inner peripheral surface of the metal shell and the outer peripheral surface of the element has to be reduced to 1.0 mm or less. By configuring the oxygen sensor using the element of the present invention, it is possible to reliably suppress the leak between the inner peripheral surface of the metal shell and the element.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の積層型酸素センサ
素子及びそれを組み込んだ酸素センサを実施例により詳
しく説明する。 1.ガスセンサの構造 図1は、本発明の積層型酸素センサ素子が組み込まれた
酸素センサであり、内燃機関の排気管に取り付けられ、
排ガス中の酸素濃度の測定に使用されるλ型酸素センサ
と通称される酸素センサBの一例を示した断面図であ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a stacked oxygen sensor element of the present invention and an oxygen sensor incorporating the same will be described in detail with reference to examples. 1. FIG. 1 shows an oxygen sensor incorporating a stacked oxygen sensor element of the present invention, which is attached to an exhaust pipe of an internal combustion engine.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of an oxygen sensor B commonly called a λ-type oxygen sensor used for measuring the oxygen concentration in exhaust gas.

【0021】この酸素センサBに組み込まれる積層型酸
素センサ素子Aは、その前方側が主体金具3の先端より
突出するように当該主体金具3に形成された挿通孔32
に挿通されると共に、挿通孔32の内周面と素子Aの外
周面との間が、ガラス(例えば結晶化亜鉛シリカほう酸
系ガラス)を主体に構成される封着材層41により封着
されている。主体金具3の先端部外周には、素子Aの突
出部分を覆う金属製の二重のプロテクタ61、62がレ
ーザー溶接等によって固着されている。このプロテクタ
61、62は、キャップ状を呈するもので、その先端や
周囲に、排気管内を流れる排ガスをプロテクタ61、6
2内に導く通気孔61a、62aが形成されている。一
方、主体金具3の後端部は外筒7の先端部内側に挿入さ
れ、その重なり部分においては、周方向にレーザー溶接
等の接合が施されている。なお、主体金具3の外周部に
は、酸素センサB(主体金具3)を排気管にねじ込んで
取付けるための取付ねじ部31が螺設されている。な
お、本実施例において、主体金具3の内周面と素子Aと
の間の距離Sの最短距離は0.3mmとなっている。
The stacked oxygen sensor element A incorporated in the oxygen sensor B has an insertion hole 32 formed in the metal shell 3 so that the front side projects from the tip of the metal shell 3.
And the space between the inner peripheral surface of the insertion hole 32 and the outer peripheral surface of the element A is sealed by a sealing material layer 41 mainly composed of glass (for example, crystallized zinc silica borate glass). ing. Metallic double protectors 61 and 62 covering the protruding portion of the element A are fixed to the outer periphery of the distal end portion of the metal shell 3 by laser welding or the like. The protectors 61 and 62 have a cap shape, and the exhaust gas flowing through the exhaust pipe is protected at the tip and around the protectors 61 and 6.
2 are formed with ventilation holes 61a and 62a. On the other hand, the rear end portion of the metal shell 3 is inserted inside the front end portion of the outer cylinder 7, and the overlapped portion is joined by laser welding or the like in the circumferential direction. At the outer peripheral portion of the metal shell 3, a mounting screw portion 31 for screwing and mounting the oxygen sensor B (metal shell 3) into the exhaust pipe is screwed. In the present embodiment, the shortest distance S between the inner peripheral surface of the metal shell 3 and the element A is 0.3 mm.

【0022】素子Aについては、第1コネクタ51、長
手状金属薄板52、さらに第二コネクタ部53及び絶縁
板(図示せず)(なお、これらを総称して「外部端子」
という)と、リード線9とを介して、図示しない外部回
路と電気的に接続されている。また、都合4本のリード
線9は、外筒7の後端側に位置するグロメット8を貫通
して延びている。
As for the element A, the first connector 51, the longitudinal thin metal plate 52, the second connector portion 53 and the insulating plate (not shown) (these are collectively referred to as "external terminals")
) And an external circuit (not shown) via a lead wire 9. The four lead wires 9 extend through the grommet 8 located at the rear end side of the outer cylinder 7.

【0023】なお、素子Aの長手方向(軸線方向)にお
いて、封着材層41の少なくとも一方の側に隣接する形
で(本実施例では封着材層41の検出部Xに近い端面側
に隣接して)、多孔質無機物質(例えばタルク滑石の無
機物質粉末の圧粉成形体あるいは多孔質仮焼体)で構成
された緩衝層42が形成されている。この緩衝層42
は、封着材層41から軸方向に突出する素子Aを外側か
ら包むように支持し、過度の曲げ応力や熱応力が素子A
に加わるのを抑制する役割を果たす。
In the longitudinal direction (axial direction) of the element A, the element A is adjacent to at least one side of the sealing material layer 41 (in this embodiment, on the end face side of the sealing material layer 41 near the detection portion X). A buffer layer 42 made of a porous inorganic substance (for example, a compact formed of an inorganic substance powder of talc talc or a porous calcined body) is formed. This buffer layer 42
Supports the element A projecting in the axial direction from the sealing material layer 41 so as to wrap the element A from the outside, and excessive bending stress and thermal stress
It plays a role in suppressing the participation of the user.

【0024】2.積層型酸素センサ素子の構造 次に、本発明の主要部である積層型酸素センサ素子につ
いて、図2を用いて説明する。なお、図2は図1に示し
た酸素センサBに備えられている素子Aの分解斜視図を
示すものであり、この素子Aは酸素濃淡電池素子1及び
セラミックヒータ2から構成されている。
2. Structure of Stacked Oxygen Sensor Element Next, a stacked oxygen sensor element which is a main part of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an exploded perspective view of an element A provided in the oxygen sensor B shown in FIG. 1, and this element A is composed of an oxygen concentration cell element 1 and a ceramic heater 2.

【0025】このうち酸素濃淡電池素子1は、酸素イオ
ン伝導性を有するジルコニアを主体に構成された酸素濃
淡電池用固体電解質層11を備え、酸素濃淡電池用固体
電解質層11の一端側(図1における主体金具3の先端
より突出する側)の表裏面に検知電極部131a及び基
準電極部131bが直に形成され、図1における検知部
Xを構成している。この検知電極部131a及び基準電
極部131bには、酸素濃淡電池用固体電解質層11の
長手方向に導体リード部132a及び132bがそれぞ
れ延設されている。但し、これらの各導体リード部13
2a及び132bは、酸素濃淡電池用固体電解質層11
の表裏面に酸素濃淡電池用第1絶縁層12a及び酸素濃
淡電池用第2絶縁層12bを介して形成されている。な
お、酸素濃淡電池用第1絶縁層12a並びに酸素濃淡電
池用第2絶縁層12bはいずれも絶縁性に優れるアルミ
ナを主体に構成されている。
The oxygen concentration cell element 1 includes an oxygen concentration cell solid electrolyte layer 11 mainly composed of zirconia having oxygen ion conductivity, and one end of the oxygen concentration cell solid electrolyte layer 11 (FIG. 1). The detection electrode portion 131a and the reference electrode portion 131b are formed directly on the front and back surfaces (the side protruding from the front end of the metal shell 3 in FIG. 1), and constitute the detection portion X in FIG. Conductive lead portions 132a and 132b extend in the longitudinal direction of the solid electrolyte layer 11 for an oxygen concentration battery, respectively, on the detection electrode portion 131a and the reference electrode portion 131b. However, each of these conductor lead portions 13
2a and 132b are solid electrolyte layers 11 for oxygen concentration cells.
Are formed via a first insulating layer for oxygen concentration cells 12a and a second insulation layer for oxygen concentration cells 12b. The first insulating layer 12a for oxygen concentration cells and the second insulation layer 12b for oxygen concentration cells are mainly composed of alumina having excellent insulation properties.

【0026】導体リード部132aの末端は、外部回路
接続用の外部端子(図示せず)と接続されると共に、検
知電極部131aと電気的に接続される信号取出し用端
子133aを構成するものである。また、リード部13
2bの末端は酸素濃淡電池用固体電解質層11、酸素濃
淡電池用第1絶縁層12a及び酸素濃淡電池用第2絶縁
層12bを貫通するスルーホール15を介して、外部端
子と接続されるための信号取出し用端子14と接続され
る。
The end of the conductor lead 132a is connected to an external terminal (not shown) for connecting an external circuit, and constitutes a signal extraction terminal 133a electrically connected to the detection electrode 131a. is there. Also, the lead portion 13
2b is connected to an external terminal via a through hole 15 penetrating through the solid electrolyte layer 11 for oxygen concentration cells, the first insulation layer 12a for oxygen concentration cells, and the second insulation layer 12b for oxygen concentration cells. Connected to signal extraction terminal 14.

【0027】一方、セラミックヒータ2は、白金や白金
合金等から構成される発熱抵抗体21を備え、この発熱
抵抗体21は、絶縁性に優れるアルミナを主体に構成さ
れるヒータ用第1絶縁層22a及びヒータ用第2絶縁層
22bに挟持されている。更に、上記絶縁層に挟持され
た発熱抵抗体21は、ジルコニアを主体に構成される第
1ヒータ本体層23a及び第2ヒータ本体層23bに挟
持された上で、アルミナを主体とするセラミックから構
成されるヒータ用第3絶縁層24a及びヒータ用第4絶
縁層24bとにより挟持される多層構造を呈する。
On the other hand, the ceramic heater 2 includes a heating resistor 21 made of platinum, a platinum alloy, or the like. The heating resistor 21 is made of a first insulating layer mainly composed of alumina having excellent insulation properties. 22a and the second insulating layer for heater 22b. Further, the heating resistor 21 sandwiched between the insulating layers is sandwiched between the first heater main layer 23a and the second heater main layer 23b mainly composed of zirconia and then made of a ceramic mainly composed of alumina. It has a multilayer structure sandwiched between the heater third insulating layer 24a and the heater fourth insulating layer 24b.

【0028】この発熱抵抗体21は、ヒータ用第4絶縁
層24b、ヒータ用第2本体層23b及びヒータ用第3
絶縁層22bを貫通するスルーホール26a及び26b
を介して、外部回路用の外部端子と接続されるヒータ通
電端子25a及び25bと電気的に接続されるものであ
る。
The heating resistor 21 includes a fourth heater insulating layer 24b, a second heater main body layer 23b, and a third heater layer.
Through holes 26a and 26b penetrating insulating layer 22b
Are electrically connected to the heater power supply terminals 25a and 25b connected to the external terminals for the external circuit.

【0029】なお、図2の分解斜視図においては示して
いないが、図3に模式的に示すように、酸素濃淡電池素
子1とセラミックヒータ2との積層体(即ち、素子Aの
こと)の両側面及び被測定ガスに曝される側の端面には
絶縁皮膜29がそれぞれ形成されている。なお、この絶
縁皮膜は、絶縁性に優れるアルミナを主体に構成されて
いる。また、絶縁皮膜の厚さとしては3μm以上であれ
ば、絶縁性を十分に確保することができる。なお、図3
においては、素子Aの表裏面の少なくとも一方の長手方
向両縁部に形成されることになる面取りについては省略
しており、この面取りについては後述する。
Although not shown in the exploded perspective view of FIG. 2, as schematically shown in FIG. 3, a laminate of the oxygen concentration cell element 1 and the ceramic heater 2 (that is, element A) is shown. Insulating films 29 are formed on both side surfaces and end surfaces on the side exposed to the gas to be measured. The insulating film is mainly composed of alumina having excellent insulating properties. Further, if the thickness of the insulating film is 3 μm or more, sufficient insulating properties can be ensured. Note that FIG.
In FIG. 1, the chamfers formed on at least one longitudinal edge of the front and back surfaces of the element A are omitted, and the chamfers will be described later.

【0030】3.積層型ガスセンサ素子の製造 酸素濃淡電池素子となる第1未焼成体の作製 イットリアあるいはカルシア等の安定化剤を固溶させた
ジルコニア粉末を、有機バインダと共に混練した生素地
を用いて、酸素濃淡電池用固体電解質層11となる、5
個の素子を切り出すことができる大きさの未焼成固体電
解質シートを形成した。このシートの検知電極部131
a及び基準電極部131bが形成される部位を除く表裏
面に、素子5個分のアルミナを主体とし、ポリビニルブ
チラール等の有機バインダ、及びブチルカルビトール等
の有機溶剤を含む絶縁用ペーストを用いて、酸素濃淡電
池用絶縁層12a及び12bとなる塗膜を印刷・乾燥さ
せた。その後、これら塗膜が形成された未焼成固体電解
質シートの所定位置に素子5個分のスルーホール15と
なる貫通孔を形成し、そのスルーホール15の内壁面及
び開口端縁までを被覆するように絶縁用ペーストを印刷
・乾燥させた。
3. Manufacture of stacked gas sensor element Preparation of first unsintered body to be oxygen concentration cell element Oxygen concentration cell using raw material obtained by kneading zirconia powder in which a stabilizer such as yttria or calcia is solid-dissolved together with an organic binder 5 which becomes the solid electrolyte layer 11 for
An unsintered solid electrolyte sheet large enough to cut out individual elements was formed. Detection electrode section 131 of this sheet
On the front and back surfaces excluding the portion where the a and the reference electrode portion 131b are formed, using an insulating paste mainly containing alumina for 5 elements, an organic binder such as polyvinyl butyral, and an organic solvent such as butyl carbitol. Then, the coating film to be the oxygen concentration cell insulating layers 12a and 12b was printed and dried. Thereafter, a through hole serving as a through hole 15 for five elements is formed at a predetermined position of the unsintered solid electrolyte sheet on which the coating films are formed, and the inner wall surface and the opening edge of the through hole 15 are covered. The insulating paste was printed and dried.

【0031】更に、酸素濃淡電池用絶縁層12a及び1
2bとなる塗膜(スルーホール15となる貫通孔上の絶
縁用ペーストによる塗膜を含む)上の所要領域に、白金
あるいは白金合金を主成分とする導電ペーストを所定の
パターンに印刷・乾燥させて、検知電極部131a、基
準電極部131b、リード部132a、132b、信号
取出し用端子133a、14となる導体パターン(塗
膜)を形成した。これにより、酸素濃淡電池素子1とな
る第1未焼成体を得た。
Further, the oxygen concentration cell insulating layers 12a and 12a
A conductive paste containing platinum or a platinum alloy as a main component is printed and dried in a predetermined area on a coating film 2b (including a coating film made of an insulating paste on the through-hole 15) through a predetermined pattern. Thus, a conductor pattern (coating) to be the detection electrode portion 131a, the reference electrode portion 131b, the lead portions 132a and 132b, and the signal extracting terminals 133a and 14 was formed. As a result, a first unfired body to be the oxygen concentration battery element 1 was obtained.

【0032】セラミックヒータとなる第2未焼成体の
作製 次いで、第2ヒータ本体層23bとなる、上述のと同
様の未焼成固体電解質シートを形成し、その表裏面に上
述のと同様の絶縁用ペーストを印刷・乾燥させて、ヒ
ータ用第3絶縁層22b及びヒータ用第4絶縁層24b
となる塗膜を形成した。その後、これら塗膜が形成され
た未焼成固体電解質シートの所定位置に、素子5個分の
スルーホール26a及び26bとなる貫通孔を形成し、
そのスルーホール26a及び26bの内壁面及び開口端
縁までを被覆するように絶縁用ペーストを印刷・乾燥さ
せた。
Preparation of Second Unsintered Body to Be Ceramic Heater Next, the same unsintered solid electrolyte sheet as described above to be the second heater body layer 23b is formed, and the same insulating material as described above is formed on the front and back surfaces thereof. The paste is printed and dried, and the third insulating layer for heater 22b and the fourth insulating layer for heater 24b are formed.
Was formed. Thereafter, at predetermined positions of the unsintered solid electrolyte sheet on which these coating films are formed, through holes serving as through holes 26a and 26b for five elements are formed,
The insulating paste was printed and dried so as to cover the inner wall surfaces of the through holes 26a and 26b and the edges of the openings.

【0033】更に、ヒータ用第3絶縁層22b及びヒー
タ用第4絶縁層24bとなる塗膜(スルーホール26a
及び26bとなる貫通孔上の絶縁用ペーストによる塗膜
を含む)上の所要領域に、上述のと同様の導電ペース
トを所定のパターンに印刷・乾燥し、発熱抵抗体21、
一対のヒータ通電端子25a及び25bとなる導体パタ
ーン(塗膜)を形成した。そして、ヒータ用第1絶縁層
22aとなる層を発熱抵抗体21となる導体パターン上
に印刷し、更に第1ヒータ本体層23aとなる上述の
と同様の未焼成固体電解質シートを積層・減圧圧着し
た。これにより、セラミックヒータ2となる第2未焼成
体を得た。
Further, a coating film (through hole 26a) to be the third insulating layer 22b for heater and the fourth insulating layer 24b for heater is used.
And a conductive paste similar to that described above in a predetermined pattern on a required area (including a coating film made of an insulating paste on the through-holes 26b and 26b).
A conductor pattern (coating) to be a pair of heater energization terminals 25a and 25b was formed. Then, a layer to be the first insulating layer 22a for the heater is printed on the conductor pattern to be the heating resistor 21, and the same unsintered solid electrolyte sheet as described above to be the first heater body layer 23a is laminated and pressure-bonded under reduced pressure. did. As a result, a second green body to be the ceramic heater 2 was obtained.

【0034】組立・脱脂、及び焼成 第2未焼成体にヒータ用第3絶縁層24aとなる層を印
刷し、第1未焼成体を積層・減圧圧着して積層体を得
た。そして、この積層体を素子Aを形成すべく切断し、
5個の未焼成積層体を切り出した。ついで、各々の未焼
成積層体の第2ヒータ本体層23bとなる未焼成固体電
解質シートのヒータ通電端子が形成される側の面(最外
面)の長手方向両端縁に対してC面取りを施した。そし
て、未焼成積層体の両側面及び被測定ガスに曝されるこ
とになる端面、さらには面取りにより形成された面に対
して、上述のと同様の絶縁用ペーストをスクリーン印
刷して乾燥させ、この状態の未焼成積層体を大気雰囲気
下にて毎時20℃で昇温していき、最高温度450℃で
1時間保持しつつ脱脂(脱バインダ処理)した後、15
00℃で1時間焼成することで素子Aを得た。
Assembling, Degreasing, and Firing A layer to be the third insulating layer 24a for the heater was printed on the second green body, and the first green body was laminated and pressure-bonded to obtain a laminated body. Then, this laminate is cut to form the element A,
Five unfired laminates were cut out. Next, C-chamfering was performed on both ends in the longitudinal direction of the surface (outermost surface) of the unfired solid electrolyte sheet, which is to be the second heater main body layer 23b of each unfired laminate, on the side where the heater energizing terminals are formed (outermost surface). . Then, the same insulating paste as described above is screen-printed and dried on both sides of the unsintered laminate and the end faces to be exposed to the gas to be measured, and further, the faces formed by chamfering, The temperature of the unsintered laminated body in this state is increased at 20 ° C./hour in an air atmosphere, and after being degreased (debinding) while being held at a maximum temperature of 450 ° C. for 1 hour, 15
The element A was obtained by baking at 00 ° C. for 1 hour.

【0035】なお、図4に、上述の製造工程にて得られ
た素子Aであって、セラミックヒータ2に形成される一
対のヒータ通電端子25a、25b近傍の部分拡大図を
模式的に示す。この素子Aでは、セラミックヒータ2の
ヒータ通電端子25a、25bが形成された表面の長手
方向両端縁がC面取りされており、面取り部27が形成
されている。そして、この面取りにより形成された面
(面取り部27)、及び両側面28a、28bには絶縁
皮膜29が形成された状態となっている。
FIG. 4 schematically shows a partially enlarged view of the vicinity of a pair of heater conducting terminals 25a and 25b formed on the ceramic heater 2 in the element A obtained in the above-described manufacturing process. In the element A, both longitudinal edges of the surface of the ceramic heater 2 on which the heater power supply terminals 25a and 25b are formed are chamfered, and a chamfered portion 27 is formed. An insulating film 29 is formed on the surface (chamfered portion 27) formed by the chamfering and on both side surfaces 28a and 28b.

【0036】なお、積層型酸素センサ素子にあっては、
各固体電解質層の表裏面の導通を図るにあたり、本実施
例のように、通常スルーホールを介して行う構造が採用
されることが多い。そして、このようにスルーホールを
介して導通を図るに際しては、本実施例にも述べたよう
に、スルーホールの内壁面及び開口端縁までを絶縁層
(絶縁皮膜)により被覆した上で導通を図ることが好ま
しい。このような構成を取ることで、スルーホール近傍
の固体電解質層の絶縁性を高めることができ、素子の両
側面及び被測定ガスに曝される側の端面を絶縁皮膜によ
り被覆して絶縁性を高める効果と相乗して、素子全体の
絶縁性をより高めることができる。以上において、本発
明を実施例に即して説明したが、本発明はこの実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
Incidentally, in the case of the stacked oxygen sensor element,
In order to achieve conduction between the front and back surfaces of each solid electrolyte layer, a structure which is usually performed via through holes as in this embodiment is often employed. When conducting through the through hole in this way, as described in this embodiment, the conduction is performed after the inner wall surface and the opening edge of the through hole are covered with an insulating layer (insulating film). It is preferable to aim. By adopting such a configuration, the insulating property of the solid electrolyte layer near the through hole can be improved, and the insulating properties are covered by covering both side faces of the element and the end faces exposed to the gas to be measured. Synergistically with the effect of enhancing, the insulating properties of the entire device can be further enhanced. Although the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the embodiment, and it goes without saying that the present invention can be appropriately modified and applied without departing from the scope of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の積層型酸素センサ素子が組み込まれた
酸素センサの断面を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic view showing a cross section of an oxygen sensor in which a laminated oxygen sensor element of the present invention is incorporated.

【図2】本発明の積層型酸素センサ素子を分解して示す
斜視図である。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing a stacked oxygen sensor element of the present invention.

【図3】本発明の積層型酸素センサ素子を示す一部切欠
斜視図である。
FIG. 3 is a partially cutaway perspective view showing a laminated oxygen sensor element of the present invention.

【図4】本発明の積層型酸素センサ素子のヒータ通電端
子が形成された部分の拡大斜視図である。
FIG. 4 is an enlarged perspective view of a portion where a heater energization terminal is formed in the stacked oxygen sensor element of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A;積層型ガスセンサ素子、1;酸素濃淡電池素子、1
1;酸素濃淡電池用固体電解質層、12a;酸素濃淡電
池用第1絶縁層、12b;酸素濃淡電池用第2絶縁層、
13a;検知電極、13b;基準電極、2;セラミック
ヒータ、21;発熱抵抗体、22a;ヒータ用第1絶縁
層、22b;ヒータ用第2絶縁層、23a;第1ヒータ
本体層、23b;第2ヒータ本体層、24a;ヒータ用
第3絶縁層、24b;ヒータ用第4絶縁層、133a、
14;信号取出し用端子、25a、25b;ヒータ部通
電端子、27a、27b;面取り部、28a、28b;
側面、29;絶縁皮膜、B;酸素センサ、3;主体金
具。
A: stacked gas sensor element, 1; oxygen concentration cell element, 1
1; a solid electrolyte layer for an oxygen concentration cell; 12a; a first insulation layer for an oxygen concentration cell; 12b; a second insulation layer for an oxygen concentration cell;
13a; detection electrode, 13b; reference electrode, 2; ceramic heater, 21; heating resistor, 22a; first insulating layer for heater, 22b; second insulating layer for heater, 23a; first heater body layer, 23b; 2 heater body layer, 24a; third insulating layer for heater, 24b; fourth insulating layer for heater, 133a,
14; signal extraction terminal, 25a, 25b; heater section conduction terminal, 27a, 27b; chamfered section, 28a, 28b;
Side surface, 29; insulating film, B: oxygen sensor, 3: metal shell.

フロントページの続き (72)発明者 青木 良平 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 (72)発明者 大川 哲平 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 Fターム(参考) 2G004 BB04 BC02 BE04 BE13 BE22 BF18 BG05 BJ03 BJ05 BM07Continuing on the front page (72) Ryohei Aoki 14-18, Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi Inside Japan Special Ceramics Co., Ltd. F term (reference) 2G004 BB04 BC02 BE04 BE13 BE22 BF18 BG05 BJ03 BJ05 BM07

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体電解質で構成された素子本体層の一
方の面に検知電極を、他方の面に基準電極を形成した長
尺状の酸素濃淡電池素子と、絶縁層中に埋設された発熱
抵抗体を、固体電解質で構成された第一ヒータ本体層及
び第二ヒータ本体層にて挟む形で形成した長尺状のセラ
ミックヒータと、を積層してなる積層型酸素センサ素子
であって、少なくとも両側面及び被測定ガスに曝される
側の端面に絶縁皮膜が形成されていることを特徴とする
積層型酸素センサ素子。
1. A long oxygen concentration cell element having a detection electrode on one surface and a reference electrode on the other surface of an element body layer composed of a solid electrolyte, and a heat generator embedded in an insulating layer. A laminated oxygen sensor element formed by laminating a resistor and a long ceramic heater formed so as to be sandwiched between a first heater body layer and a second heater body layer made of a solid electrolyte, A laminated oxygen sensor element, wherein an insulating film is formed on at least both side surfaces and an end surface on the side exposed to the gas to be measured.
【請求項2】 請求項1に記載の積層型酸素センサ素子
であって、当該積層型酸素センサ素子における表裏面の
少なくとも一方の長手方向両端縁が面取りされており、
且つ該面取りにより形成された面に前記絶縁皮膜が形成
されている積層型酸素センサ素子。
2. The stacked oxygen sensor element according to claim 1, wherein at least one of both longitudinal edges of the front and back surfaces of the stacked oxygen sensor element is chamfered,
And a laminated oxygen sensor element in which the insulating film is formed on a surface formed by the chamfering.
【請求項3】 素子本体層となるべき未焼成固体電解質
シートの表裏面に検知電極及び基準電極となるべき未焼
成電極パターンを形成し、酸素濃淡電池素子の未焼成体
を作り、 第一ヒータ本体層及び第二ヒータ本体層となるべき未焼
成固体電解質シートの間に、発熱抵抗体となるべき未焼
成発熱抵抗体パターンを未焼成絶縁層を介して形成し、
セラミックヒータの未焼成体を作り、 それら酸素濃淡電池素子の未焼成体とセラミックヒータ
の未焼成体を積層することにより未焼成積層体となし、
その未焼成積層体の両側面及び被測定ガスに曝されるこ
とになる端面に絶縁性ペーストを塗布し、次いで一体に
焼成することを特徴とする積層型酸素センサ素子の製造
方法。
3. An unsintered electrode pattern to be a detection electrode and a reference electrode is formed on the front and back surfaces of an unsintered solid electrolyte sheet to be an element body layer, and an unsintered body of an oxygen concentration cell element is formed. Between the unsintered solid electrolyte sheet to be the main body layer and the second heater main body layer, an unsintered heating resistor pattern to be the heating resistor is formed via the unsintered insulating layer,
A green body of the ceramic heater is formed, and the green body of the oxygen concentration cell element and the green body of the ceramic heater are laminated to form a green body.
A method for manufacturing a laminated oxygen sensor element, comprising applying an insulating paste to both sides of an unfired laminate and an end face to be exposed to a gas to be measured, and then firing the laminated paste integrally.
【請求項4】 前記未焼成積層体における表裏面の少な
くとも一方の長手方向両端縁を面取りし、その未焼成積
層体の両側面及び被測定ガスに晒されることになる端
面、更には該面取りにより形成された面に絶縁性ペース
トを塗布し、次いで一体に焼成することを特徴とする請
求項3に記載の積層型酸素センサ素子の製造方法。
4. A method of chamfering at least one of both longitudinal edges of the front and back surfaces of the unsintered laminated body, the both sides of the unsintered laminated body and the end faces to be exposed to the gas to be measured, and the chamfering. 4. The method according to claim 3, wherein an insulating paste is applied to the formed surface, and then fired integrally.
【請求項5】 請求項1又は2に記載の積層型酸素セン
サ素子を、主体金具の内側に配置してなることを特徴と
する酸素センサ。
5. An oxygen sensor comprising the stacked oxygen sensor element according to claim 1 disposed inside a metal shell.
【請求項6】 請求項5に記載の酸素センサであって、
前記主体金具の内周面と前記積層型酸素センサ素子の外
周面との間の最小距離が1.0mm以下である酸素セン
サ。
6. The oxygen sensor according to claim 5, wherein
An oxygen sensor wherein a minimum distance between an inner peripheral surface of the metal shell and an outer peripheral surface of the stacked oxygen sensor element is 1.0 mm or less.
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