JP2748809B2 - Gas detector - Google Patents

Gas detector

Info

Publication number
JP2748809B2
JP2748809B2 JP4353419A JP35341992A JP2748809B2 JP 2748809 B2 JP2748809 B2 JP 2748809B2 JP 4353419 A JP4353419 A JP 4353419A JP 35341992 A JP35341992 A JP 35341992A JP 2748809 B2 JP2748809 B2 JP 2748809B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
surface layer
layer
gas detector
particles
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP4353419A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH06174683A (en
Inventor
真弘 柴田
誠 中江
雅寿 鈴木
正弥 藤本
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.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP4353419A priority Critical patent/JP2748809B2/en
Priority to DE19934342064 priority patent/DE4342064C2/en
Publication of JPH06174683A publication Critical patent/JPH06174683A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2748809B2 publication Critical patent/JP2748809B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4075Composition or fabrication of the electrodes and coatings thereon, e.g. catalysts

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は,自動車内燃機関の空燃
比制御などに用いられるガス検出器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas detector used for controlling an air-fuel ratio of an automobile internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来技術】自動車内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を
検出するためのガス検出器としては,ZrO2 固体電解
質を用いた例えば酸素濃淡起電力式のものが良く知られ
ており,実用化されている。このような起電力式ガス検
出器としては,例えば図17に示す酸素濃度検出器9が
ある(特公平2─15017号)。
2. Description of the Related Art As a gas detector for detecting an oxygen concentration in exhaust gas of an automobile internal combustion engine, for example, an oxygen concentration electromotive force type using a ZrO 2 solid electrolyte is well known and put into practical use. ing. An example of such an electromotive force gas detector is an oxygen concentration detector 9 shown in FIG. 17 (Japanese Patent Publication No. 15017/1990).

【0003】酸素濃度検出器9は,その先端にセンサ素
子90を設けている。該センサ素子90は,図18に示
すごとく,内側電極32,ZrO2 固体電解質焼結体
4,外側電極31,最外層2を順に積層状に形成した有
底円筒体である。センサ素子90の内腔901内には,
ヒータ5が挿入されている。上記最外層2は,電極保護
及び拡散制御用のセラミックコーティング層,又はセラ
ミックコーティング層上に例えばγ─Al2 3 層を設
けた層から形成されている。
The oxygen concentration detector 9 has a sensor element 90 at its tip. As shown in FIG. 18, the sensor element 90 is a bottomed cylindrical body in which an inner electrode 32, a ZrO 2 solid electrolyte sintered body 4, an outer electrode 31, and an outermost layer 2 are sequentially formed in a laminated shape. In the lumen 901 of the sensor element 90,
The heater 5 is inserted. The outermost layer 2 is formed of a ceramic coating layer for protecting electrodes and controlling diffusion, or a layer provided with a γ 例 え ば Al 2 O 3 layer on the ceramic coating layer.

【0004】上記外側電極31,内側電極32は,図1
7に示すごとく,リード線91,92を介して,センサ
素子90の上方のコネクタ98と接続されている。ま
た,上記ヒータ5は,リード線95を介して上記コネク
タ98と接続されている。尚,センサ素子90は,ハウ
ジング96及び窓付きケース961によりカバーされて
いる。酸素濃度検出器は,ハウジング96に取り付けら
れたフランジ97により排気パイプ等に固定されてい
る。
The outer electrode 31 and the inner electrode 32 are shown in FIG.
As shown in FIG. 7, it is connected to a connector 98 above the sensor element 90 via lead wires 91 and 92. The heater 5 is connected to the connector 98 via a lead wire 95. The sensor element 90 is covered by a housing 96 and a case 961 with a window. The oxygen concentration detector is fixed to an exhaust pipe or the like by a flange 97 attached to a housing 96.

【0005】この酸素濃度検出器は,排気ガス雰囲気
と,センサ素子90内の外側電極31との間の排気ガス
の拡散速度により,応答速度や出力が決まる。従って,
長期に渡って安定したセンサ出力を得るには,排気ガス
の拡散速度を安定に保つ必要がある。
The response speed and output of the oxygen concentration detector are determined by the diffusion speed of the exhaust gas between the exhaust gas atmosphere and the outer electrode 31 in the sensor element 90. Therefore,
To obtain a stable sensor output over a long period of time, it is necessary to maintain a stable exhaust gas diffusion rate.

【0006】[0006]

【解決しようとする課題】しかしながら,ある種の実用
条件下では,図19に示すごとく,センサ素子の最外層
2の表面が,排気ガス由来の付着物層7により被覆され
る。該付着物層7は,P,Ca,Zn,Si等のオイル
混入成分,及びK,Na,Pb等のガソリン混入成分か
らなる膜状のガラス質等よりなる。
However, under certain practical conditions, as shown in FIG. 19, the surface of the outermost layer 2 of the sensor element is covered with a deposit 7 derived from exhaust gas. The deposit 7 is made of a film-like vitreous material composed of oil-mixed components such as P, Ca, Zn, and Si, and gasoline-mixed components such as K, Na, and Pb.

【0007】この付着物層7は,最外層2の表面を被覆
して,排気ガスの外側電極31へ拡散を妨げることがあ
る。このため,センサ出力の低下や応答性の低下という
劣化が生じる場合がある。従って,このように上記付着
物が付着した場合には,ガス検出器は長期間安定したセ
ンサ出力が得られない。
[0007] The deposit 7 covers the surface of the outermost layer 2 and may prevent the exhaust gas from diffusing into the outer electrode 31. For this reason, deterioration such as a decrease in sensor output and a decrease in responsiveness may occur. Therefore, when the deposits are attached in this manner, the gas detector cannot obtain a stable sensor output for a long time.

【0008】そこで,上記問題点を解決するために,例
えば,比較的多孔質な溶射膜や粒径が数μmのγ─Al
2 3 粒子等からなる最外層を素子表面に設け,目詰ま
りが起きないような改良策が提案されている。その第1
は,センサ素子における排気ガスに晒される側の表面
に,耐熱性で,かつ多孔性であり,検出ガス透過可能な
金属酸化物よりなる絶縁被膜を被覆し,該絶縁被膜に触
媒を担持させることが提案されている(特開昭52─7
3089号)。
In order to solve the above problems, for example, a relatively porous sprayed film or γ─Al having a particle size of several μm is used.
An improvement has been proposed in which an outermost layer made of 2 O 3 particles or the like is provided on the element surface so that clogging does not occur. The first
Is to cover the surface of the sensor element exposed to the exhaust gas with an insulating coating made of a metal oxide that is heat-resistant and porous and is permeable to the detection gas, and a catalyst is supported on the insulating coating. (Japanese Patent Laid-Open No. 52-7 / 1982)
No. 3089).

【0009】上記絶縁被膜としては,γ─Al2 3
ZrO2 ,MgO等よりなる被膜がある。上記触媒とし
ては,Pt,Pd,Rh等がある。上記絶縁被膜は被毒
成分を捕獲し,被毒成分が直接にセンサ素子に付着する
ことを防止するので,ガス検出器の耐久性が向上する。
As the insulating film, γ─Al 2 O 3 ,
There is a coating made of ZrO 2 , MgO or the like. Examples of the catalyst include Pt, Pd, and Rh. The insulating coating captures the poisoning component and prevents the poisoning component from directly adhering to the sensor element, thereby improving the durability of the gas detector.

【0010】第2に,センサ素子の検出ガス側電極の表
面に,アルミナスピネルよりなる保護層を設け,更にそ
の外層面に吸着能力の高いγ─アルミナよりなる被毒物
最外層を設けた酸素センサがある(特開昭61─153
561号)。上記アルミナスピネルは,検出ガスの流量
を制限し,電極での反応性を向上させると共に,電極を
保護する機能を有する。
Second, an oxygen sensor in which a protective layer made of alumina spinel is provided on the surface of the detection gas side electrode of the sensor element, and an outermost layer of a poisoning substance made of gamma-alumina having a high adsorption ability is provided on the outer layer surface. (Japanese Patent Laid-Open No. 61-153)
561). The alumina spinel has a function of limiting the flow rate of the detection gas, improving the reactivity at the electrode, and protecting the electrode.

【0011】このガス検出器は,特に内燃機関の排気ガ
ス成分の検出に有効であり,Pb,P,S,Si,Zn
等の被毒成分の捕獲に非常に有効である。また,内部の
触媒成分の被毒劣化を防止し,耐久性を大幅に向上させ
る効果がある。しかし,近年,内燃機関における燃費向
上や性能向上に伴い,ガス検出器の使用環境が,より過
酷になってきている。このため,ガス検出器の使用温度
が高くなり,かつ被毒成分量が増加している。
This gas detector is particularly effective for detecting the exhaust gas component of an internal combustion engine, and includes Pb, P, S, Si and Zn.
It is very effective for capturing poisonous components such as. Further, there is an effect that the poisoning deterioration of the internal catalyst component is prevented and the durability is greatly improved. However, in recent years, with the improvement of fuel efficiency and performance of internal combustion engines, the usage environment of gas detectors has become more severe. For this reason, the operating temperature of the gas detector has increased and the amount of poisoning components has increased.

【0012】そのため,捕獲された被毒成分が高温下に
おいて互いに化学反応を起こしたり,或いは溶融を起こ
す。それ故,その後の冷却により,センサ素子表面に,
それ自体通気性を持たない緻密なガラス層,又はガラス
状付着被膜が形成され,目詰まりを起こす。
Therefore, the captured poisoning components cause a chemical reaction or melting at a high temperature. Therefore, by subsequent cooling,
A dense glass layer or a vitreous adherent film which does not have air permeability by itself is formed, causing clogging.

【0013】このように,センサ素子の表面に最外層を
形成したことにより,内部の被毒劣化は防止できるが,
上記ガラス状付着被膜による表面の目詰まりによるガス
検出器の劣化が大きな問題となってきた。本発明はかか
る問題点に鑑み,最外層の目詰まりを防止し,優れた被
毒成分の捕獲効果を有し,かつ長期間に渡って安定した
センサ出力を維持することができるガス検出器を提供し
ようとするものである。
As described above, by forming the outermost layer on the surface of the sensor element, the internal poisoning deterioration can be prevented.
Deterioration of the gas detector due to clogging of the surface by the glassy adhered coating has become a major problem. In view of the above problems, the present invention provides a gas detector capable of preventing clogging of the outermost layer, having an excellent poisoning component capturing effect, and maintaining a stable sensor output for a long period of time. It is something to offer.

【0014】[0014]

【課題の解決手段】本発明は,一方の電極が被測定ガス
雰囲気中に露出された一対の電極が形成されたセンサ素
子と,上記一方の電極の最外周に形成される表面層とを
有して成るガス検出器であって,上記表面層は,多数の
耐熱粒子より形成されているとともに,該耐熱粒子間に
形成された細孔は,上記表面層の厚み方向に非直線的に
貫通しており,上記一方の電極方向への所定の厚さを
T,上記表面層の所定の孔の平均細孔径をd,上記表面
層において,上記耐熱粒子により形成された開口部よ
り,電極の一方の表面に対して直角方向に下ろし,他の
耐熱粒子に接触するまでの所定の深さをaとする時,上
記表面層のT,d,aが, d≦a≦T の条件を満たすとともに, 上記表面層の平均細孔径dが
0.5μm以上, 上記表面層の厚みTが10〜500μ
m, 上記表面層の気孔率が50〜90%,であることを
特徴とするガス検出器にある。
According to the present invention, there is provided a sensor element having a pair of electrodes, one of which is exposed to an atmosphere of a gas to be measured, and a surface layer formed on the outermost periphery of the one electrode. A gas detector comprising :
It is made of heat-resistant particles, and between the heat-resistant particles.
The formed pores are non-linear in the thickness direction of the surface layer.
It extends through the predetermined thickness of the one electrode direction the T, an average pore diameter of the predetermined hole of the surface layer d, the surface
In the layer, the opening formed by the heat-resistant particles
And drop it at right angles to one surface of the electrode.
When the predetermined depth until it contacts the refractory particles with a, T of the surface layer, d, a, along with satisfying the d ≦ a ≦ T, the average pore diameter d of the surface layer is
0.5 μm or more, the thickness T of the surface layer is 10 to 500 μm
m, wherein the porosity of the surface layer is 50 to 90% .

【0015】本発明において最も注目すべきことは,表
面層が多数の粒子により形成された多孔体であることで
ある。該粒子は,熱的に安定であり,連続的に結合して
上記表面層を形成している。粒子の間に形成された細孔
は,表面層の厚み方向に最外層の表面まで非直線的に貫
通している。
What is most notable in the present invention is that the surface layer is a porous body formed by a large number of particles. The particles are thermally stable and are continuously bonded to form the surface layer. The pores formed between the particles penetrate nonlinearly in the thickness direction of the surface layer to the surface of the outermost layer.

【0016】表面層の平均細孔径dは,多孔質である最
外層の平均細孔径よりも大きい。最外層の平均細孔径以
下の場合には,被毒成分よりなる付着物が表面層内で目
詰まりして,表面を覆い,ガスを通さなくなってしまう
おそれがある。表面層の平均細孔径dは,0.5μm以
上である。0.5μm未満では,使用時間が短い場合に
は付着物の量が少なく表面層の表面付近の開孔部の開口
は維持されるが,使用時間が長くなると,付着物の量が
多くなる。そのため,表面層の表面付近に連続した付着
物層を形成し,目詰まりを起こすおそれがある。更に,
好ましくは,該平均細孔径dは5〜50μmである。
The average pore diameter d of the surface layer is larger than the average pore diameter of the porous outermost layer. If the average pore diameter is less than the average pore diameter of the outermost layer, there is a possibility that deposits made of poisoning components may become clogged in the surface layer, cover the surface, and impede gas passage. The average pore diameter d of the surface layer, Ru der least 0.5 [mu] m. If it is less than 0.5 μm, the amount of the deposit is small when the use time is short, and the opening of the opening near the surface of the surface layer is maintained, but the amount of the deposit increases when the use time is long. For this reason, a continuous deposit layer may be formed near the surface of the surface layer, which may cause clogging. Furthermore,
Preferably, the average pore diameter d is between 5 and 50 μm.

【0017】表面層の厚みTは10〜500μmであ
る。10μm未満では,表面層が薄すぎて,表面層とし
ての効果を発揮することができないおそれがある。逆
に,500μmの場合には,表面層が厚すぎて,最外層
と表面層との間の付着強度が低下するおそれがある。ま
た,表面層自体の排気ガスの拡散を妨げ,センサ初期特
性に悪影響を及ぼすおそれがある。更に,好ましくは5
0〜200μmである。表面層の気孔率は50〜90%
である。50%未満の場合には,表面層が緻密すぎて目
詰まりをおこすおそれがある。また,90%を越える場
合には,表面層の強度が低下するおそれがある。
The thickness T of the surface layer is 10 to 500 μm.
You. If it is less than 10 μm, the surface layer may be too thin to exhibit its effect as a surface layer. Conversely, if the thickness is 500 μm, the surface layer is too thick, and the adhesion strength between the outermost layer and the surface layer may be reduced. Further, the diffusion of the exhaust gas from the surface layer itself may be hindered, which may adversely affect the initial characteristics of the sensor. Furthermore, preferably 5
0 to 200 μm. The porosity of the surface layer is 50-90%
Der Ru. If it is less than 50%, the surface layer may be too dense to cause clogging. If it exceeds 90%, the strength of the surface layer may decrease.

【0018】また,表面層の開孔部における垂直方向の
細孔の深さaは,d≦a<Tである。a<dの場合に
は,下方の粒子に付着した付着物と上方の粒子の側面に
付着した付着物とが接触し,上記開孔部が閉塞されるお
それがある。また,T≦aの上限が表面層の厚みTより
も小さいということが当然である。
[0018] The depth a pore in the vertical direction in the opening portion of the surface layer, Ru d ≦ a <T der. In the case of a <d, the attached matter attached to the lower particles and the attached matter attached to the side surface of the upper particles may come into contact with each other, and the opening may be closed. In addition, it is natural that the upper limit of T ≦ a is smaller than the thickness T of the surface layer.

【0019】表面層は,α─アルミナ,γ─アルミナ,
ムライト,MgO・Al2 3 スピネルの1種以上の耐
熱粒子よりなることが好ましい。また,粒子形状は,球
状,塊状,板状,ファイバー状,フォーム状,柱状,針
状等から選択することができる。また,表面層は,1μ
m以下の緻密な1次粒子の集合により形成された2次粒
子を用いることもできる。
The surface layer is made of α─ alumina, γ─ alumina,
It is preferable to use one or more heat-resistant particles of mullite and MgO.Al 2 O 3 spinel. Further, the particle shape can be selected from spherical, massive, plate-like, fiber-like, foam-like, column-like, needle-like, and the like. The surface layer is 1μ
Secondary particles formed by a collection of dense primary particles of m or less can also be used.

【0020】上記表面層を形成するに当たっては,無機
バインダのアルミナゾル,分散剤の硝酸アルミ(Al
(NO3 3 ),及び水と前記表面層用の粒子とを混合
して,スラリーとなす。次いで,このスラリーを最外層
の表面に,ディッピング又はスプレーにより付着させ
る。或いは,該粒子を溶射して表面層を形成する。
In forming the surface layer, alumina sol as an inorganic binder and aluminum nitrate (Al) as a dispersant are used.
(NO 3 ) 3 ), and water and the particles for the surface layer are mixed to form a slurry. Next, the slurry is applied to the surface of the outermost layer by dipping or spraying. Alternatively, the particles are sprayed to form a surface layer.

【0021】また,500〜900℃で燃焼飛散し昇華
して消失する樹脂材,又は有機材よりなる粒子を上記ス
ラリー中に混合し,これらをディッピング法等により表
面に付着させた後,焼き付けを行なうこともできる。こ
れにより,表面層の気孔率の制御を容易に行うことがで
きる。本発明のガス検出器は,ガス濃淡起電力式セン
サ,限界電流式センサ,積層型センサ等に応用すること
ができる。
Further, particles made of a resin material or an organic material which burn off at 500 to 900 ° C. and disappear by sublimation are mixed in the slurry, and these are adhered to the surface by a dipping method or the like, and then baked. You can do it. Thereby, the porosity of the surface layer can be easily controlled. The gas detector of the present invention can be applied to gas concentration electromotive force sensors, limit current sensors, stacked sensors, and the like.

【0022】[0022]

【作用及び効果】本発明においては,表面層が多孔体で
あり,その平均細孔径dは,多孔質の最外層の平均細孔
径よりも大きい。そのため,過酷な使用環境において使
用して,表面層に前記付着物が付着した場合にも,表面
層の表面付近における細孔の開孔部は確実に確保され,
目詰まりの発生がない。
In the present invention, the surface layer is a porous body, and the average pore diameter d is larger than the average pore diameter of the outermost porous layer. Therefore, even in the case of use in a harsh use environment, even if the above-mentioned deposits adhere to the surface layer, the opening portion of the pore near the surface of the surface layer is reliably secured.
There is no clogging.

【0023】即ち,表面層の表面に被毒成分由来の付着
物が付着し,ガラス状の緻密な層が生成したとしても,
表面層における隣接する粒子の間に当該付着物層が膜状
に広く付着することがない。そのため,表面層は,常に
多くの開孔部を維持し,被検出ガスが電極へ到達するこ
とを妨げることがない。また,上記付着物が,表面層の
内側に形成された最外層まで到達することもない。
That is, even if deposits derived from the poisoning components adhere to the surface of the surface layer and a dense glass-like layer is formed,
The adhering substance layer does not adhere widely in the form of a film between adjacent particles in the surface layer. Therefore, the surface layer always maintains a large number of apertures, and does not prevent the gas to be detected from reaching the electrodes. Further, the deposit does not reach the outermost layer formed inside the surface layer.

【0024】これにより,被検出ガスが測定雰囲気から
表面層及び最外層を通り,電極まで容易に到達でき,そ
の拡散速度に大きな変化は発生しない。そのため,長期
に渡って安定したセンサ出力を得ることができる。以上
のごとく,本発明によれば,最外層の目詰まりがなく,
優れた被毒成分の捕獲効果を有し,かつ長期間に渡って
安定したセンサ出力を維持することができるガス検出器
を提供することができる。
As a result, the gas to be detected can easily reach the electrode from the measurement atmosphere through the surface layer and the outermost layer, and the diffusion speed does not change significantly. Therefore, a stable sensor output can be obtained for a long time. As described above, according to the present invention, there is no clogging of the outermost layer,
It is possible to provide a gas detector that has an excellent poisoning component capturing effect and can maintain a stable sensor output for a long period of time.

【0025】[0025]

【実施例】【Example】

実施例1 本発明にかかる実施例につき,図1〜図6を用いて説明
する。本例のガス検出器9は,酸素濃淡起電力式センサ
であり,そのセンサ素子90は,一対の外側電極31及
び内側電極32と,外側電極31の最外層2を覆う表面
層1とを有してなり,かつ該表面層1は被毒成分捕獲用
の多孔質体により構成されている。
Embodiment 1 An embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. The gas detector 9 of this embodiment is an oxygen concentration electromotive force type sensor, and its sensor element 90 has a pair of outer electrode 31 and inner electrode 32 and a surface layer 1 covering the outermost layer 2 of the outer electrode 31. The surface layer 1 is formed of a porous body for capturing poisoning components.

【0026】上記センサ素子90は,図1に示すごと
く,その中心部にヒータ5を有し,該ヒータ5の周囲に
は内側電極32,ZrO2 固体電解質焼結体4,外側電
極31,最外層2を順に配設させている。最外層2は,
電極保護及び拡散制御用のMgO・Al2 3 スピネル
等の溶射保護膜により形成されている。この酸素濃淡起
電力式センサは,図2に示すごとく,例えば空燃比(A
/F)に対する起電力(V)を測定するものである。
As shown in FIG. 1, the sensor element 90 has a heater 5 at the center thereof, and the inner electrode 32, the ZrO 2 solid electrolyte sintered body 4, the outer electrode 31, The outer layer 2 is arranged in order. The outermost layer 2
It is formed of a thermal spray protective film such as MgO.Al 2 O 3 spinel for protecting the electrodes and controlling diffusion. This oxygen concentration electromotive force type sensor has, for example, an air-fuel ratio (A
/ F) is measured.

【0027】上記表面層1は,図3,図4に示すごと
く,多数の粒子10により形成された多孔体である。粒
子10は,熱的に安定であり,連続的に結合して上記表
面層1を形成している。粒子10の間に形成された細孔
6は,表面層1の厚み方向に最外層2の表面まで非直線
的に貫通している。最外層2は,多孔質である。表面層
1の平均細孔径dは,最外層2の平均細孔径よりも大き
い。
The surface layer 1 is a porous body formed by a large number of particles 10 as shown in FIGS. The particles 10 are thermally stable and continuously bond to form the surface layer 1. The pores 6 formed between the particles 10 penetrate non-linearly up to the surface of the outermost layer 2 in the thickness direction of the surface layer 1. The outermost layer 2 is porous. The average pore diameter d of the surface layer 1 is larger than the average pore diameter of the outermost layer 2.

【0028】表面層1の平均細孔径dは10〜50μm
である。表面層1の厚みTは30〜200μmである。
表面層1の気孔率は50〜70%である。また,表面層
1の開孔部60における垂直方向の細孔6の深さaは,
d≦a<Tの関係にある。表面層1の粒子10は,α─
アルミナ,ムライト,γ─アルミナ,MgO・Al2
3 スピネル等の熱に安定なセラミックス粒子である。
The average pore diameter d of the surface layer 1 is 10 to 50 μm.
It is. The thickness T of the surface layer 1 is 30 to 200 μm.
The porosity of the surface layer 1 is 50 to 70%. Further, the depth a of the pores 6 in the vertical direction in the opening 60 of the surface layer 1 is:
d ≦ a <T. The particles 10 of the surface layer 1 have α─
Alumina, mullite, γ─ alumina, MgO · Al 2 O
3 Thermally stable ceramic particles such as spinel.

【0029】上記表面層1を形成するに当たっては,無
機バインダのアルミナゾル,分散剤の硝酸アルミ(Al
(NO3 3 ),及び水と粒子10とを混合して,スラ
リーとなす。次いで,このスラリーを最外層2の表面
に,ディッピング法により付着させる。その他ガス検出
器の構造等は,前記従来例と同様である(図17参
照)。
In forming the surface layer 1, alumina sol as an inorganic binder and aluminum nitrate (Al) as a dispersant are used.
(NO 3 ) 3 ), and water and particles 10 are mixed to form a slurry. Next, this slurry is adhered to the surface of the outermost layer 2 by dipping. Other structures of the gas detector are the same as those of the conventional example (see FIG. 17).

【0030】次に,本例の作用効果について説明する。
本例においては,図5,図6に示すごとく,表面層1が
多孔体であり,その平均細孔径dは,多孔質の最外層2
の平均細孔径よりも大きい。そのため,過酷な使用環境
において使用して,表面層1に被毒成分由来のガラス状
付着物層7が付着した場合にも,表面層1の表面付近に
おける細孔6の開孔部60は確実に確保され,目詰まり
の発生がない。
Next, the operation and effect of this embodiment will be described.
In this example, as shown in FIG. 5 and FIG. 6, the surface layer 1 is a porous body, and the average pore diameter d is the outermost layer 2 of the porous layer.
Is larger than the average pore size. Therefore, even when the vitreous deposit layer 7 derived from the poisoning component adheres to the surface layer 1 when used in a harsh use environment, the opening portions 60 of the pores 6 near the surface of the surface layer 1 are surely formed. And clogging does not occur.

【0031】即ち,表面層1の表面に上記付着物層7が
付着し,ガラス状の緻密な層が生成したとしても,表面
層1における隣接する粒子10間で当該付着物層7が膜
状に広く付着することがない。そのため,表面層1は,
常に多くの開孔部60を維持し,被検出ガスが外側電極
31,内側電極32へ到達することを妨げることがな
い。
That is, even if the adhered substance layer 7 adheres to the surface of the surface layer 1 and a dense glass-like layer is formed, the adhered substance layer 7 is formed between adjacent particles 10 on the surface layer 1. Does not adhere widely. Therefore, the surface layer 1
A large number of apertures 60 are maintained at all times, and do not prevent the gas to be detected from reaching the outer electrode 31 and the inner electrode 32.

【0032】粒子10は,被毒成分の吸着性が小さく,
またガラスとのぬれ性が小さい。そのため,粒子10の
表面に被毒成分由来のガラス成分が付着することを防止
できる。また,上記付着物層7が,表面層1の内側に形
成された最外層2まで到達することを防止する。
The particles 10 have low adsorptivity of poisonous components,
Also, the wettability with glass is small. Therefore, it is possible to prevent the glass component derived from the poisoning component from adhering to the surface of the particle 10. Further, the attachment layer 7 is prevented from reaching the outermost layer 2 formed inside the surface layer 1.

【0033】更に,最外層2が内部にあるため,一部の
表面層1の細孔6から入り込んだ被毒成分も,この最外
層2で捕獲され,固体電解質焼結体4に到達しない。従
って,固体電解質焼結体4の触媒劣化による応答性の劣
化も生じない。本例のガス検出器9によれば,最外層2
の目詰まりがなく,優れた被毒成分の捕獲効果を有し,
かつ長期間に渡って安定したセンサ出力を維持すること
ができる。
Further, since the outermost layer 2 is inside, the poisoning component that has entered through the pores 6 of some surface layers 1 is also captured by the outermost layer 2 and does not reach the solid electrolyte sintered body 4. Therefore, the response of the solid electrolyte sintered body 4 due to the catalyst deterioration does not deteriorate. According to the gas detector 9 of this embodiment, the outermost layer 2
Without clogging, has excellent poisoning component capturing effect,
In addition, a stable sensor output can be maintained for a long period of time.

【0034】実施例2 本例においては,実施例1に示したガス検出器におい
て,表面層の平均細孔径d(μm),気孔率(%),及
び厚みT(μm)を,表1に示すごとく種々に変化さ
せ,被毒耐久性及び初期(試験前)応答性について測定
した。その結果を表1に示す。表面層の平均細孔径dは
3〜70μm,気孔率は20〜80%,厚みTは30〜
300μmの範囲で変化させた(試料No.1〜1
3)。
Embodiment 2 In this embodiment, in the gas detector shown in Embodiment 1, the average pore diameter d (μm), porosity (%), and thickness T (μm) of the surface layer are shown in Table 1. Various changes were made as shown, and the poisoning durability and the initial (pre-test) response were measured. Table 1 shows the results. The average pore diameter d of the surface layer is 3 to 70 μm, the porosity is 20 to 80%, and the thickness T is 30 to
(Sample Nos. 1 to 1)
3).

【0035】被毒耐久性は,加速被毒耐久試験前後のセ
ンサ応答性の変化率により判定した。そして,変化率が
5%未満の場合を◎,5%以上10%未満の場合を○,
10%以上20%未満の場合を△,20%以上の場合を
×と判定した。
The poisoning durability was determined by the rate of change in sensor response before and after the accelerated poisoning durability test. And, when the change rate is less than 5%, ◎, when the change rate is 5% or more and less than 10%, ,,
A case of 10% or more and less than 20% was judged as Δ, and a case of 20% or more was judged as ×.

【0036】また,初期応答性は,100ms未満の場
合を◎,100ms以上150ms未満の場合を○,1
50ms以上200ms未満の場合を△,200ms以
上の場合を×と判定した。
The initial response is indicated by ◎ when the response time is less than 100 ms, ○ when the response time is 100 ms or more and less than 150 ms, and 1
The case of 50 ms or more and less than 200 ms was judged as Δ, and the case of 200 ms or more was judged as ×.

【0037】同表より知られるごとく,本例の起電力式
センサーにおいては,表面細孔径dは10〜50μm,
気孔率50〜70%,また表面層1の厚みTは30〜2
00μmの範囲の場合には,ガス拡散性が低下すること
なく,また初期応答性の劣化を生じることもなく,良好
な被毒耐久性が得られることがわかる。
As can be seen from the table, in the electromotive force type sensor of this embodiment, the surface pore diameter d is 10 to 50 μm,
The porosity is 50 to 70%, and the thickness T of the surface layer 1 is 30 to 2
It can be seen that, in the case of the range of 00 μm, good poisoning durability can be obtained without lowering of gas diffusivity and deterioration of initial response.

【0038】[0038]

【表1】 [Table 1]

【0039】実施例3 本例のガス検出器は,図7に示すごとく,限界電流式酸
素濃度検出器であり,外側電極310がセンサ素子90
の側面に円筒状に形成されている。内側電極32はセン
サ素子90の内部を覆うように形成されている。この限
界電流式酸素濃度検出器は,図8に示すごとく,例えば
空燃比(A/F)に対する限界電流(I)を測定するも
のである。その他は,実施例1と同様である。本例にお
いても,実施例1と同様の効果を得ることができる。
Embodiment 3 The gas detector of this embodiment is a limiting current type oxygen concentration detector as shown in FIG.
Is formed in a cylindrical shape on the side surface. The inner electrode 32 is formed so as to cover the inside of the sensor element 90. As shown in FIG. 8, the limiting current type oxygen concentration detector measures a limiting current (I) with respect to, for example, an air-fuel ratio (A / F). Others are the same as the first embodiment. In this embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

【0040】実施例4 本例においては,上記実施例3に示したガス検出器にお
いて,表面層の平均細孔径d(μm),細孔の深さa
(μm),及び表面層の厚みT(μm)を,表2に示す
ごとく種々に変化させたときの,エンジンの排気ガス中
における使用時間に対する出力電流の変化率(%)につ
いて測定した。
Embodiment 4 In this embodiment, in the gas detector shown in the above Embodiment 3, the average pore diameter d (μm) of the surface layer and the pore depth a
(Μm) and the thickness T (μm) of the surface layer were variously changed as shown in Table 2, and the change rate (%) of the output current with respect to the use time in the exhaust gas of the engine was measured.

【0041】即ち,表2に示すごとく,表面層の平均細
孔径dは2〜10μm,細孔の深さaは5〜10μm,
厚みTは30〜100μmの範囲で変化させた(試料N
o.21〜24)。また,比較のために,表面層を設け
ていないことを除いて,実施例3と同様のガス検出器
(試料No.C1)を作製し,これについても上記と同
様に測定した。
That is, as shown in Table 2, the average pore diameter d of the surface layer is 2 to 10 μm, the depth a of the pore is 5 to 10 μm,
The thickness T was changed in the range of 30 to 100 μm (sample N
o. 21-24). For comparison, a gas detector (sample No. C1) similar to that of Example 3 was prepared except that no surface layer was provided, and the same measurement was performed as described above.

【0042】その結果を図9に,横軸に排気ガス中にお
けるガス検出器の耐久時間を,縦軸に出力電流の変化率
(%)を取って示す。また,表2において,判定は,耐
久時間100時間における出力電流の変化率の評価を示
し,0%の場合を○,0%を越えて2%未満の場合を
△,2%以上の場合を×とした。
FIG. 9 shows the results, in which the horizontal axis shows the endurance time of the gas detector in the exhaust gas, and the vertical axis shows the change rate (%) of the output current. In Table 2, the judgment indicates the evaluation of the rate of change of the output current at the endurance time of 100 hours. The case of 0% is ○, the case of more than 0% and less than 2% is Δ, and the case of 2% or more is ○. X.

【0043】同図より知られるごとく,本発明の試料N
o.21においては,200時間以上の使用に際して
も,依然として初期の出力電流を維持した。また,本発
明の試料No.22〜24では,100時間使用した後
にも初期に近い出力電流を維持した。これに対して,比
較としての試料No.C1は,50時間の使用により,
出力電流が5%程度も減少した。
As can be seen from FIG.
o. In No. 21, the initial output current was still maintained even after use for 200 hours or more. In addition, the sample No. of the present invention. In Nos. 22 to 24, an output current close to the initial state was maintained even after 100 hours of use. On the other hand, the sample No. C1 can be used for 50 hours
The output current decreased by about 5%.

【0044】このことから以下のことが分かる。即ち,
本例にかかる試料No.21〜24は,100時間以上
の使用後においても,細孔は被毒成分由来の付着物によ
り塞がれない。そのため,排気ガスは,測定雰囲気と同
様の拡散速度で外側電極と内側電極の付近に拡散する。
従って,長期間に渡って正確に安定したセンサ出力を維
持することができる。
The following can be understood from this. That is,
The sample No. according to the present example. In Nos. 21 to 24, even after use for 100 hours or more, the pores are not blocked by deposits derived from poisoning components. Therefore, the exhaust gas diffuses near the outer electrode and the inner electrode at a diffusion rate similar to that of the measurement atmosphere.
Therefore, a stable and stable sensor output can be maintained over a long period of time.

【0045】[0045]

【表2】 [Table 2]

【0046】実施例5 本例のガス検出器9は,図10に示すごとく,センサ素
子90を有する積層型酸素濃度検出器である。該センサ
素子90は,アルミナ(Al2 3 )基板50の上に電
極33,34が配設されている。該電極33,34の表
面は,遷移金属酸化物焼結体40,最外層2,及び表面
層1により順に被覆されている。
Embodiment 5 As shown in FIG. 10, the gas detector 9 of this embodiment is a stacked oxygen concentration detector having a sensor element 90. The sensor element 90 has electrodes 33 and 34 disposed on an alumina (Al 2 O 3 ) substrate 50. The surfaces of the electrodes 33 and 34 are sequentially covered with the transition metal oxide sintered body 40, the outermost layer 2, and the surface layer 1.

【0047】本例のガス検出器は,図11に示すごと
く,例えば空燃比(A/F)に対する抵抗値(R)を測
定するものである。アルミナ基板50の内部には,Pt
等よりなる発熱体が埋設されている(図示略)。電極3
3,34は,Pt等を用いる。
As shown in FIG. 11, the gas detector of this embodiment measures, for example, the resistance value (R) with respect to the air-fuel ratio (A / F). Inside the alumina substrate 50, Pt
The heating element is embedded (not shown). Electrode 3
For Pt 3, 34, Pt or the like is used.

【0048】遷移金属酸化物焼結体40は,酸化チタン
(TiO2 ),酸化コバルト(CoO),酸化亜鉛(Z
nO),酸化錫(SnO2 ),酸化ニオブ(NbO)等
の金属酸化物に白金(Pt)等の触媒を担持させたもの
である。遷移金属酸化物焼結体40の厚みは100〜2
00μmである。最外層2は,γ─アルミナ,活性アル
ミナ,ペロブスカイト等の多孔性金属酸化物よりなり,
ガス平衡用の触媒が担持させてある。また,最外層2
は,ガス吸着能力が高く,ガス透過可能な電気絶縁体で
ある。
The transition metal oxide sintered body 40 is made of titanium oxide (TiO 2 ), cobalt oxide (CoO), zinc oxide (Z
A catalyst such as platinum (Pt) is supported on a metal oxide such as nO), tin oxide (SnO 2 ), or niobium oxide (NbO). The thickness of the transition metal oxide sintered body 40 is 100 to 2
00 μm. The outermost layer 2 is made of a porous metal oxide such as γ─ alumina, activated alumina, perovskite, etc.
A catalyst for gas equilibrium is supported. The outermost layer 2
Is an electrical insulator that has a high gas adsorption capacity and is permeable to gas.

【0049】最外層2の形成方法としては,まず,比表
面積が50m2 /g以上と大きく,吸着能力に優れた平
均粒径2〜5μmのアルミナ等の粉末をスラリー状にす
る。このスラリーを遷移金属酸化物焼結体40の表面に
コーティングし,乾燥,焼き付けを行う。次いで,触媒
を担持させる。これにより,厚み20〜100μmの最
外層2が形成される。この最外層2は,平均細孔径が
0.15〜0.25μmと比較的小さいにもかかわら
ず,アルミナの表面積が大きく,かつ細孔の有効拡散長
さが大きいため,被毒成分の捕獲能力が高い。
As a method of forming the outermost layer 2, first, a powder of alumina or the like having a large specific surface area of 50 m 2 / g or more and having an average particle size of 2 to 5 μm and having an excellent adsorption capacity is formed into a slurry. This slurry is coated on the surface of the transition metal oxide sintered body 40, dried and baked. Next, a catalyst is supported. Thereby, the outermost layer 2 having a thickness of 20 to 100 μm is formed. The outermost layer 2 has a large surface area of alumina and a large effective diffusion length of the pores, despite the relatively small average pore diameter of 0.15 to 0.25 μm, so that the capturing ability of the poisoning component is high. Is high.

【0050】上記表面層1の形成方法は,まずアルミ
ナ,マグネシア,カルシア,チタニア等の耐熱性金属酸
化物よりなる結晶質の粗い粉末をスラリーにする。次い
で,このスラリーを上記最外層2の表面にコーティング
し,乾燥,焼成する。これにより,厚み10〜50μm
の表面層1が形成される。本例においても,実施例1と
同様の効果を得ることができる。
In the method of forming the surface layer 1, first, a coarse crystalline powder made of a heat-resistant metal oxide such as alumina, magnesia, calcia, titania, etc. is slurried. Next, this slurry is coated on the surface of the outermost layer 2, dried and fired. Thereby, the thickness is 10 to 50 μm
Is formed. In this embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

【0051】実施例6 次に,上記実施例5にかかる積層型酸素濃度検出器にお
ける,表面層及び最外層の材質及び平均細孔粒径を種々
に変化させ,これをエンジン実機に装着して,耐久試験
を行った。そして,その前後におけるガス応答時間(1
/1000秒)の変化率を測定した。
Embodiment 6 Next, the material and average pore diameter of the surface layer and the outermost layer in the stacked oxygen concentration detector according to Embodiment 5 were variously changed, and these were mounted on an actual engine. , Durability test. The gas response time before and after that (1
/ 1000 seconds).

【0052】表面層は,材質としてγ─アルミナ又はα
─アルミナを用い,その平均細孔径を0.2〜20μm
の範囲で変化させた。表面層の厚みは,20μmであ
る。また,最外層は,材質としてγ─アルミナ又はα─
アルミナを用い,その平均細孔粒径は0.2μm又は
0.5μmである。最外層の厚みは,50μmである。
The surface layer is made of γ─ alumina or α
─Using alumina, the average pore size is 0.2-20μm
Was changed within the range. The thickness of the surface layer is 20 μm. The outermost layer is made of γ─ alumina or α─
Alumina is used, and the average pore diameter is 0.2 μm or 0.5 μm. The thickness of the outermost layer is 50 μm.

【0053】上記耐久試験は,ガス応答時間,即ちλ
0.9からλ1.0への切換時において,出力が0.6
Vから0.3Vに変化する時間についての調査である。
測定は,燃料噴射装置付き2000cc直列6気筒エン
ジンを,無鉛ガソリンを用いて回転数1100r.p.
m.で運転させて検出器温度700±10℃にて行っ
た。上記測定は,耐久試験の前後において行う。
In the above durability test, the gas response time, that is, λ
When switching from 0.9 to λ1.0, the output is 0.6
This is a study on the time required to change from V to 0.3V.
The measurement was performed on a 2000 cc in-line 6-cylinder engine equipped with a fuel injection device using unleaded gasoline at a rotational speed of 1100 rpm. p.
m. The operation was performed at a detector temperature of 700 ± 10 ° C. The above measurements are made before and after the durability test.

【0054】耐久試験における試験条件は,燃料噴射装
置付き2000cc直列4気筒エンジンを,アイドリン
グ30分の後に回転数4000r.p.m.にて30分
回転させるという条件を,連続的に繰り返した。検出温
度は,500〜700℃である。使用ガソリンは,無鉛
ガソリンにエンジンオイルに洗浄剤を5wt%添加した
ものを用いた。耐久時間は100時間である。上記耐久
試験の結果を表3に示す。
The test conditions in the endurance test were as follows: a 2000 cc in-line four-cylinder engine with a fuel injection device was rotated at 4000 rpm after 30 minutes of idling. p. m. The condition of rotating for 30 minutes at was repeated continuously. The detection temperature is 500 to 700 ° C. The gasoline used was unleaded gasoline obtained by adding 5 wt% of a detergent to engine oil. The durability time is 100 hours. Table 3 shows the results of the durability test.

【0055】[0055]

【表3】 [Table 3]

【0056】同表において,初期とは耐久試験前の場合
であり,耐久後とは耐久試験後の場合である。そして,
それぞれの応答時間を測定した。同表における判定は,
付着物ミクロ調査の結果を示している。この判定におい
ては,応答時間変化率30%未満の場合を○,30%以
上の場合を×とした。表3より知られるごとく,平均細
孔径dが0.5μm以上の場合には応答変化率が54%
以下で優れた耐久性を示した。また,被毒耐久試験後に
おいても応答時間も,100ms以下であった。
In the table, the initial stage is the case before the endurance test, and the after endurance is the case after the endurance test. And
Each response time was measured. The judgment in the table is
9 shows the results of a deposit microsurvey. In this determination, the case where the response time change rate was less than 30% was evaluated as ○, and the case where the response time change rate was 30% or more was evaluated as ×. As can be seen from Table 3, when the average pore diameter d is 0.5 μm or more, the response change rate is 54%.
Excellent durability was shown below. The response time was 100 ms or less even after the poisoning durability test.

【0057】付着物ミクロ調査では,試料No.31,
32にかかる表面層の開孔部が,ガラス状の付着物層に
より閉塞されていた。また,試料No.33〜40で
は,かなり開孔部が開口しており,ほとんど閉塞してい
なかった。試料No.38,39は,試料No.31〜
37に比して,吸着能力が小さい粒子を用いているた
め,付着物層の量が少なかった。試料No.40では,
開孔部が閉塞されなかったが,被毒物質が最外層まで侵
入しており,最外層に担持された触媒が被毒していた。
そのために,最外層の捕獲能力が低下し,応答劣化が生
じたと考えられる。
In the microscopic examination of the deposit, the sample No. 31,
The opening of the surface layer corresponding to No. 32 was closed by the glassy deposit layer. The sample No. In Nos. 33 to 40, the opening was considerably open and hardly closed. Sample No. Sample Nos. 38 and 39 are sample Nos. 31-
Compared with No. 37, the amount of the adhering substance layer was small because particles having a small adsorption capacity were used. Sample No. In 40,
Although the opening was not closed, the poisoning substance had penetrated to the outermost layer, and the catalyst carried on the outermost layer was poisoned.
As a result, it is considered that the trapping ability of the outermost layer was reduced and the response was deteriorated.

【0058】なお,表面層の厚さについて別途試験した
ところ,10μmあれば被毒成分を十分に捕獲すること
ができると分かった。また,表面層の平均細孔径が,表
面層の厚みよりも大きくなると上記捕獲能力が低下する
ことが分かった。以上の試験結果から,本発明にかかる
ガス検出器は,表面層の平均細孔径が0.5μm以上,
好ましくは5μm以上であり,また,その気孔率が40
%以上であり,かつ上記表面層に覆われた最外層が高い
捕獲能力を有する場合に,総合的に耐被毒性に優れたも
のとなることが分かる。
When the thickness of the surface layer was separately tested, it was found that 10 μm could sufficiently capture the poisoning components. In addition, it was found that when the average pore diameter of the surface layer was larger than the thickness of the surface layer, the trapping ability was reduced. From the above test results, the gas detector according to the present invention has an average pore diameter of the surface layer of 0.5 μm or more,
It is preferably at least 5 μm and has a porosity of 40 μm.
% Or more, and when the outermost layer covered by the surface layer has a high trapping ability, it can be seen that the overall poisoning resistance is excellent.

【0059】また,表3に示した試料No.31〜37
についての,表面層の平均細孔径(μm)と応答時間の
変化率〔%)との関係を図12に示した。同図より知ら
れるごとく,表面層の平均細孔径が0.5μm以上の場
合には,応答時間変化率が30%以下であった。0.5
μm未満の場合には,表面層に目詰まりが発生する等の
原因により,著しく応答変化率が大きくなった。
The sample No. shown in Table 3 was used. 31-37
FIG. 12 shows the relationship between the average pore diameter (μm) of the surface layer and the rate of change [%] of the response time. As can be seen from the figure, when the average pore diameter of the surface layer was 0.5 μm or more, the response time change rate was 30% or less. 0.5
If the thickness is less than μm, the response change rate is significantly increased due to clogging of the surface layer.

【0060】実施例7 本例のガス検出器9は,図13に示すごとく,センサ素
子90を有する積層型ガス検出器である。該センサ素子
90は,中心部分に配設された電極33,34と,その
周囲を囲む遷移金属酸化物焼結体40と,該遷移金属酸
化物焼結体40を被覆する最外層2及び表面層1とより
なる。遷移金属酸化物焼結体40は,チタニア焼結体を
用いる。電極33,34はPtを用いる。電極33,3
4は,図14に示すごとく,それぞれ外方にリード線9
3,94を延設している。その他は,実施例5と同様で
ある。本例においても,実施例5と同様の効果を得るこ
とができる。
Embodiment 7 As shown in FIG. 13, the gas detector 9 of this embodiment is a stacked gas detector having a sensor element 90. The sensor element 90 includes electrodes 33 and 34 disposed at the center, a transition metal oxide sintered body 40 surrounding the electrodes 33 and 34, an outermost layer 2 covering the transition metal oxide sintered body 40, and a surface. And layer 1. The transition metal oxide sintered body 40 uses a titania sintered body. The electrodes 33 and 34 use Pt. Electrodes 33, 3
4 are lead wires 9 outside, respectively, as shown in FIG.
3,94 are extended. Others are the same as the fifth embodiment. In this embodiment, the same effect as that of the fifth embodiment can be obtained.

【0061】実施例8 本例は,図15,図16に示すごとく,表面層1の粒子
10の2種類の形状を示すものである。図15において
は,粒子が比較的球状である場合を示している。この場
合には,表面層1の表面の凹凸及び気孔率が大きくな
り,被毒成分,特にガラス状の付着物層7により被覆さ
れたときにも,排気ガスが流入する開孔部60が塞がら
ない構造となっている。そのため,目詰まりが発生しな
い。
Embodiment 8 In this embodiment, as shown in FIGS. 15 and 16, two kinds of shapes of the particles 10 of the surface layer 1 are shown. FIG. 15 shows a case where the particles are relatively spherical. In this case, the unevenness and porosity of the surface of the surface layer 1 become large, and even when the poisoning component, particularly the glassy deposit layer 7, is covered, the opening 60 through which the exhaust gas flows in is blocked. There is no structure. Therefore, no clogging occurs.

【0062】また,図16は,粒子が比較的板状で,表
面層1の表面に対して略垂直状に配置されている例であ
る。この場合には,表面層1の粒子10が長いため,表
面層1の表面の凹凸深さが大きく,特にガラス状の付着
物層7により被覆されたときにも,排気ガスが流入する
開孔部60が塞がらない構造となっている。そのため,
目詰まりが発生しない。
FIG. 16 shows an example in which the particles are relatively plate-shaped and are arranged substantially perpendicular to the surface of the surface layer 1. In this case, since the particles 10 of the surface layer 1 are long, the depth of the unevenness of the surface of the surface layer 1 is large. The structure is such that the part 60 is not closed. for that reason,
No clogging occurs.

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

【図1】実施例1のガス検出器の要部断面図。FIG. 1 is a sectional view of a main part of a gas detector according to a first embodiment.

【図2】実施例1のガス検出器の起電力と空燃比との関
係を示す線図。
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between an electromotive force and an air-fuel ratio of the gas detector according to the first embodiment.

【図3】実施例1のガス検出器の要部拡大断面図。FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part of the gas detector according to the first embodiment.

【図4】実施例1の表面層の平面図。FIG. 4 is a plan view of a surface layer according to the first embodiment.

【図5】実施例1にかかる,表面層の表面に付着物が付
着した場合の,ガス検出器の要部拡大断面図。
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the gas detector according to the first embodiment when a deposit adheres to the surface of the surface layer.

【図6】実施例1にかかる,付着物が付着した表面層の
平面図。
FIG. 6 is a plan view of the surface layer to which the deposit is attached according to the first embodiment.

【図7】実施例3のガス検出器の要部断面図。FIG. 7 is a sectional view of a main part of a gas detector according to a third embodiment.

【図8】実施例3のガス検出器の限界電流と空燃比との
関係を示す線図。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a limiting current and an air-fuel ratio of the gas detector according to the third embodiment.

【図9】実施例4にかかる,耐久時間に伴う出力電流の
変化率を示す線図。
FIG. 9 is a diagram illustrating a change rate of an output current according to a durability time according to the fourth embodiment.

【図10】実施例5のガス検出器の要部断面図。FIG. 10 is a sectional view of a main part of a gas detector according to a fifth embodiment.

【図11】実施例5のガス検出器の抵抗値と空燃比との
関係を示す線図。
FIG. 11 is a diagram showing a relationship between a resistance value and an air-fuel ratio of a gas detector according to a fifth embodiment.

【図12】実施例6にかかる,表面層の平均細孔径と応
答時間変化率との関係を示す線図。
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the average pore diameter of the surface layer and the response time change rate according to Example 6.

【図13】図14のA−A線矢視断面図。FIG. 13 is a sectional view taken along line AA of FIG. 14;

【図14】実施例7のガス検出器の斜視図。FIG. 14 is a perspective view of a gas detector according to a seventh embodiment.

【図15】実施例8の表面層の断面図。FIG. 15 is a sectional view of a surface layer according to an eighth embodiment.

【図16】実施例8の表面層の断面図。FIG. 16 is a sectional view of a surface layer according to an eighth embodiment.

【図17】従来例のガス検出器の一部切断側面図。FIG. 17 is a partially cut-away side view of a conventional gas detector.

【図18】従来例のガス検出器におけるセンサ素子の要
部断面図。
FIG. 18 is a sectional view of a main part of a sensor element in a conventional gas detector.

【図19】従来例のセンサ素子において,最外層の表面
に付着物が付着した場合の,要部拡大断面図。
FIG. 19 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a conventional sensor element when an adhering substance adheres to the surface of the outermost layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1...表面層, 10...粒子, 2...最外層, 31,310,32,33,34...電極, 4...固体電解質焼結体, 40...遷移金属酸化物焼結体, 6...細孔, 60...開孔部, 7...付着物層, 9...ガス検出器, 90...センサ素子, a...細孔の深さ, d...平均細孔径, T...表面層の厚み, 1. . . Surface layer, 10. . . Particles, 2. . . Outermost layer, 31, 310, 32, 33, 34. . . Electrodes, 4. . . 40. solid electrolyte sintered body, . . 5. transition metal oxide sintered body; . . Pores, 60. . . 6. Opening, . . 8. deposit layer, . . Gas detector, 90. . . A sensor element, a. . . Pore depth, d. . . Average pore size, T. . . Thickness of surface layer,

フロントページの続き (72)発明者 藤本 正弥 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−303754(JP,A) 特開 昭52−50290(JP,A) 特開 平4−204046(JP,A) 特開 平2−276956(JP,A) 特開 昭55−20423(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01N 27/409 G01N 27/12 G01N 27/41Continuation of the front page (72) Inventor Masaya Fujimoto 1-1-1, Showa-cho, Kariya, Aichi Japan Inside Denso Co., Ltd. (56) References JP-A-4-303754 (JP, A) JP-A-52-50290 (JP) JP-A-4-204046 (JP, A) JP-A-2-276956 (JP, A) JP-A-55-20423 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB G01N 27/409 G01N 27/12 G01N 27/41

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一方の電極が被測定ガス雰囲気中に露出
された一対の電極が形成されたセンサ素子と,上記一方
の電極の最外周に形成される表面層とを有して成るガス
検出器であって,上記表面層は,多数の耐熱粒子より形成されているとと
もに,該耐熱粒子間に形成された細孔は,上記表面層の
厚み方向に非直線的に貫通しており, 上記一方の電極方
向への所定の厚さをT,上記表面層の所定の孔の平均細
孔径をd,上記表面層において,上記耐熱粒子により形
成された開口部より,電極の一方の表面に対して直角方
向に下ろし,他の耐熱粒子に接触するまでの所定の深さ
をaとする時,上記表面層のT,d,aが, d≦a≦T の条件を満たすとともに, 上記表面層の平均細孔径dが0.5μm以上, 上記表面層の厚みTが10〜500μm, 上記表面層の気孔率が50〜90%, であることを特徴とするガス検出器。
1. A gas detection device comprising: a sensor element having a pair of electrodes, one of which is exposed in a gas atmosphere to be measured; and a surface layer formed on the outermost periphery of said one electrode. Vessel, wherein the surface layer is formed of a large number of heat-resistant particles.
In addition, the pores formed between the heat-resistant particles are formed in the surface layer.
It penetrates in a non-linear manner in the thickness direction, and the predetermined thickness in the direction of the one electrode is T, the average pore diameter of predetermined pores in the surface layer is d, and the surface layer is formed by the heat-resistant particles.
From the opening formed, a direction perpendicular to one surface of the electrode
Lower countercurrent, when a predetermined depth to contact the other refractory particles and a, T of the surface layer, d, a, along with satisfying the d ≦ a ≦ T, the average of the surface layer A gas detector having a pore diameter d of 0.5 μm or more, a thickness T of the surface layer of 10 to 500 μm, and a porosity of the surface layer of 50 to 90% .
【請求項2】 請求項1において,上記表面層はα−ア
ルミナ,γ−アルミナ,ムライト,MgO・Al
スピネルの一種以上の耐熱粒子よりなることを特徴とす
るガス検出器。
2. The method according to claim 1, wherein the surface layer is formed of α-alumina, γ-alumina, mullite, MgO.Al 2 O 3.
A gas detector comprising one or more heat-resistant particles of spinel.
JP4353419A 1992-12-10 1992-12-10 Gas detector Expired - Lifetime JP2748809B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4353419A JP2748809B2 (en) 1992-12-10 1992-12-10 Gas detector
DE19934342064 DE4342064C2 (en) 1992-12-10 1993-12-09 gas sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4353419A JP2748809B2 (en) 1992-12-10 1992-12-10 Gas detector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06174683A JPH06174683A (en) 1994-06-24
JP2748809B2 true JP2748809B2 (en) 1998-05-13

Family

ID=18430715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4353419A Expired - Lifetime JP2748809B2 (en) 1992-12-10 1992-12-10 Gas detector

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2748809B2 (en)
DE (1) DE4342064C2 (en)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5593558A (en) * 1994-06-09 1997-01-14 Nippondenso Co., Ltd. Oxygen concentration detector
JP3424356B2 (en) * 1994-10-28 2003-07-07 株式会社デンソー Oxygen sensor element and manufacturing method thereof
JP3514001B2 (en) * 1995-08-31 2004-03-31 株式会社デンソー Oxygen sensor element
US5935399A (en) * 1996-01-31 1999-08-10 Denso Corporation Air-fuel ratio sensor
US5766434A (en) * 1996-01-31 1998-06-16 Denso Corporation Oxygen concentration detecting device and method for fabricating the same
JP3634933B2 (en) * 1997-02-06 2005-03-30 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor
EP2264443A1 (en) 1999-10-27 2010-12-22 NGK Spark Plug Co., Ltd. Oxygen sensor and method for manufacturing sensor element
JP2002071632A (en) * 2000-06-12 2002-03-12 Denso Corp Gas sensor element
US8906214B2 (en) 2003-02-10 2014-12-09 Robert Bosch Gmbh Contamination-resistant gas sensor element
DE102004027633A1 (en) * 2004-06-05 2006-01-05 Robert Bosch Gmbh Sensor for determining the oxygen concentration in the exhaust gas of internal combustion engines
EP1950558B1 (en) 2007-01-16 2019-04-03 NGK Spark Plug Co., Ltd. Gas sensor
JP4589376B2 (en) * 2007-01-16 2010-12-01 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor
WO2009006290A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-08 Robert Bosch Corporation Contamination-resistant gas sensor element
US9297791B2 (en) 2012-12-20 2016-03-29 Robert Bosch Gmbh Gas sensor with thermal shock protection
JP7183910B2 (en) * 2019-03-28 2022-12-06 株式会社デンソー gas sensor

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5250290A (en) * 1975-10-20 1977-04-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Process for production of inflammable gas detecting sensor
JPS5520423A (en) * 1978-08-01 1980-02-13 Toyota Motor Corp Oxygen sensor element
DE3737215A1 (en) * 1987-11-03 1989-05-24 Bosch Gmbh Robert ELECTROCHEMICAL PROBE
JP2574452B2 (en) * 1988-03-03 1997-01-22 日本碍子株式会社 Oxygen sensor, method of manufacturing the same, and method of preventing poisoning
DE4033388C3 (en) * 1990-10-20 1998-01-29 Bosch Gmbh Robert Layer system for gas sensors and method for its production
JPH04204046A (en) * 1990-11-30 1992-07-24 Hitachi Ltd Method for manufacturing porous sintered body consisting of glass ceramic and oxygen concentration detector
JP3046852B2 (en) * 1991-03-29 2000-05-29 マツダ株式会社 Engine exhaust purification device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06174683A (en) 1994-06-24
DE4342064A1 (en) 1994-06-30
DE4342064C2 (en) 2003-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5593558A (en) Oxygen concentration detector
JP2748809B2 (en) Gas detector
JP2514701B2 (en) Oxygen sensor
US5160598A (en) Oxygen sensor for air-fuel ratio control having a protective layer including an oxygen storage material
JP4595264B2 (en) Oxygen sensor element and manufacturing method thereof
US4863583A (en) Electrode structure of an oxygen sensing element
US6555159B2 (en) Coating for gas sensors
JP3969274B2 (en) Gas sensor element and manufacturing method thereof
US4225634A (en) Method for manufacturing gas composition detector
JP3671452B2 (en) Oxygen concentration detector
JPH0442625B2 (en)
US4584086A (en) Device for detecting concentration of oxygen in exhaust gas
US5472591A (en) Oxygen concentration detector having heat-treated support layer providing high responsivity endurance
US20110089032A1 (en) Gas sensor element and its manufacturing method, and gas sensor employing the gas sensor element
JP2002071632A (en) Gas sensor element
US5445796A (en) Oxygen concentration sensor with heat resistant coating
JP3486956B2 (en) Oxygen concentration detector
JP2574452B2 (en) Oxygen sensor, method of manufacturing the same, and method of preventing poisoning
US6447658B1 (en) Low-density coating for gas sensors
US4786476A (en) Gas sensor element using porously fired mass of titania
JP4532286B2 (en) Measuring sensor
JP3873398B2 (en) Oxygen sensor element and manufacturing method thereof
JPH01203963A (en) Oxygen sensor element
JP4440822B2 (en) Oxygen sensor
JPH09113480A (en) Oxygen sensor element

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110220

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120220

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130220

Year of fee payment: 15

EXPY Cancellation because of completion of term