JP3624498B2 - 空燃比センサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は，自動車用エンジン等の内燃機関における空燃比制御等に使用する空燃比センサに関する。
【０００２】
【従来技術】
従来，自動車用エンジン等の内燃機関において，空燃比制御を行うための空燃比センサを排気経路等に設置する。上記空燃比センサとしては，例えば，図１３に示す構造のものが知られている。
【０００３】
上記空燃比センサ９は，板状の検知部２３と板状の出力取出部２２とを有すると共に，両者の間には幅方向へ突出した鍔部２１を設けてなる板状のセンサ素子９２を，ホルダ１０を用いて筒状のハウジング１１の内側に挿入固定し，上記ホルダ１０の上方に粉体１２を配置することにより構成されている。
【０００４】
そして，上記粉体１２の上方より押圧力を加えることにより，上記センサ素子９２をホルダ１０，ハウジング１１内に気密的に固定している（実公昭６３−１１６４４号）。なお，上記センサ素子９２の鍔部２１の上面及び下面，該鍔部２１の近傍におけるセンサ素子９２の側部，ハウジング１１の内側面等によって形成される空間が，上記粉体１２の封入部となる。
【０００５】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来のセンサには以下に示す問題がある。
上記空燃比センサにおけるセンサ素子は板状である。このため，センサ素子がコップ型の形状である場合と比較して，上記封入部の外形断面積が大きくなる。よって，上記センサ素子を粉体を用いてハウジング内に気密的に固定する際，上記粉体の上方より加える押圧力は，板状のセンサ素子を用いた場合に，より大きな押圧力が必要となる。
【０００６】
即ち，センサ素子が板状である場合には封入部の外形断面積が大きいため，仮に同じ大きさの押圧力にて粉体を押圧しても，単位面積あたりに換算した押圧力は小さくなる，よって，粉体の密度が，センサ素子を気密的に固定することが可能となるほどには，大きくならないおそれがある。
【０００７】
また，粉体の密度を高めようと，より大きな押圧力にて粉体を押圧した場合には，強度的に脆いセンサ素子にクラック等の損傷が生じるおそれがある。
更に，上記押圧力は，通常ハウジングの上端において，例えば大気側カバーをかしめ固定することにより得る。上記押圧力を大きくすることは，上記かしめをより強い力にて行うことを意味し，該かしめを行う部分の強度の信頼性に問題が生じる。
【０００８】
また，実公昭６３−１１６４４号に示される板状のセンサ素子は，検知部の外形断面積が出力取出部の外形断面積よりも大きい。
このため，上記センサ素子においては，封入部の外形断面積がより大きくなる。従って，上記粉体に加える押圧力をより大きくする必要が生じ，上述と同様の問題が生じる。
【０００９】
更に，上記センサ素子は検知部の外形断面積が大きいため，その熱容量も大きい。よって，上記センサ素子の昇温性は悪く，エンジン始動直後よりセンサ素子の空燃比検知可能温度到達に至るまでの時間が長い。この場合，エンジン始動直後における排気ガスの浄化効率が悪い。
【００１０】
また，上記センサ素子においては，相対的に出力取出部の大きさが小さくなる。このため，後述する２セルタイプ（図８参照）等，多数の出力取出線等を有するセンサ素子においては，上記出力取出部に上記出力取出線等を配置することが困難となる。また，各出力取出線等が接近状態となるため，ショート等の問題も生じやすくなる。
【００１１】
以上のような問題は，検知部と出力取出部との大きさが等しいセンサ素子においては多少なりとも改善される方向となる。
しかしながら，このようなセンサ素子は，検知部と出力取出部との区別が付け難い。よって，空燃比センサの組立作業の際，上記センサ素子は上下を誤ってハウジングに組付けられるおそれがある。
【００１２】
本発明は，かかる問題点に鑑み，センサ素子とハウジングとの間のシール性が高く，センサ素子の昇温性が高く，センサ素子をハウジングへ誤組付けすることがなく，更に空燃比センサの高性能化に伴い出力端子等を多数備えることになった場合，ショート等の問題も生じない，空燃比センサを提供しようとするものである。
【００１３】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，板状の検知部と板状の出力取出部とを有すると共に，両者の間には幅方向へ突出した鍔部を設けてなる板状のセンサ素子を，筒状のハウジングの内側に挿入固定し，上記鍔部の少なくとも上方に粉体を配置すると共に，該粉体の上方より押圧力を加え，上記センサ素子をハウジング内にて気密的に固定してなる空燃比センサにおいて，
上記センサ素子における上記出力取出部の外形断面積は検知部の外形断面積よりも大きいことを特徴とする空燃比センサにある。
【００１４】
本発明の作用につき，以下に説明する。
本発明の空燃比センサにおけるセンサ素子は，出力取出部の外形断面積が検知部の外形断面積よりも大きい。上記センサ素子は，該センサ素子における鍔部の上方であって，ハウジング，鍔部，センサ素子の側面等によって囲まれた封入部に粉体を押圧配置することによりハウジング内に気密固定される（図５参照）。
【００１５】
上記封入部の外形断面積は，センサ素子における出力取出部の外形断面積が大きくなるほど小さくなる。上記封入部の外形断面積が小さければ小さいほど，単位面積当たりの粉体にかかる力は大きくなる。このため，粉体全体にかかる押圧力が小さくとも，粉体の密度を十分高くすることができ，よってセンサ素子とハウジングとの間のシール性を高くすることができる。
【００１６】
また，上記センサ素子においては，相対的に検知部の体積が小さくなる。このため，検知部の熱容量は低く，センサ素子の昇温性が高くなる。よって，被測定ガスの温度が低く，ヒーター等を使用してセンサ素子を空燃比検知可能温度まで加熱する必要がある場合，その加熱時間を短くすることができる。
また，上記センサ素子は，出力取出部と検知部との形状が異なる。このため，センサ素子をハウジングへ誤組付けすることがない。
また，本発明の空燃比センサにおいては，センサ素子の出力取付部の断面積が比較的大きいため，高性能化に伴い出力端子等を多数備えることになった場合（後述する２セルタイプ等），ショート等の問題も生じない。
【００１７】
次に，請求項２の発明のように，上記鍔部の上面及び下面の少なくとも一方は，テーパー部を有することが好ましい。
上記上面にテーパー部を設けることにより，粉体と接触可能な鍔部の面積が増大する。これにより，鍔部の単位面積当たりにかかる粉体からの応力は減少する。よって，上記鍔部の破損を防止することができる。
また，鍔部の付け根等におけるセンサ素子の破損を防止することもできる。
更に，上記応力の減少した分，より高い押圧力を粉体に加えることができる。この場合には，センサ素子とハウジングとの間のシール性が一層向上する。
【００１８】
また，上記下面にテーパー部を設けることにより，ハウジングと接触可能な鍔部の面積が増大する。これにより，鍔部の単位面積当たりにかかるハウジングからの応力が減少する。よって，上記鍔部の破損を防止することができる。
また，鍔部の付け根等におけるセンサ素子の破損を防止することもできる。
更に，上記応力の減少した分，より高い押圧力を粉体に加えることができる。この場合には，センサ素子とハウジングとの間のシール性が一層向上する。
【００１９】
次に，請求項３の発明のように，上記ハウジングはその内側面に傾斜状受面を有し，かつ上記鍔部は上記傾斜状受面に支承されるテーパー部を有し，更に上記鍔部は上記テーパー部の外周部分においてのみ上記傾斜状受面と当接していることが好ましい。
これにより，傾斜状受面からの応力は，鍔部の径の大きい箇所に作用する。このため，上記鍔部の単位面積あたりにかかる応力が減少し，鍔部の破損を防止することができる。
【００２０】
なお，上記空燃比センサにおいて，上記センサ素子をホルダを用いて筒状のハウジングの内側に挿入固定し，上記鍔部の少なくとも上方に粉体を配置すると共に，該粉体の上方より押圧力を加え，上記センサ素子をホルダ及びハウジング内にて気密的に固定することもできる。
この場合には，前述した粉体の封入部は鍔部，ホルダ，ハウジングにより囲まれた空間となる。また，上記センサ素子が直接接触するのはハウジングではなくホルダとなる。従って，鍔部の下面はホルダを介して応力を受ける。上記ホルダを有する空燃比センサにおいても，上述と同様の作用効果を有する。
【００２１】
また，上述と同様に，上記鍔部の上面及び下面の少なくとも一方においてテーパー部を有することが好ましい。
更に，上述と同様に，上記ホルダはその内側面に傾斜状受面を有し，かつ上記鍔部は上記傾斜状受面に支承されるテーパー部を有し，更に上記鍔部は上記テーパー部の外周部分においてのみ上記傾斜状受面と当接することが好ましい。
【００２２】
次に，請求項４の発明のように，上記センサ素子は，酸素イオン導電性金属酸化物よりなる板状の固体電解質に一対の電極を設けたセンサ素子であることが好ましい。上記センサ素子は構造が単純である。よって，製造が容易かつ製造コストも安価である。
なお，上記酸素イオン導電性金属酸化物としては，例えば，ジルコニア等を使用することができる。
【００２３】
次に，請求項５の発明のように，上記センサ素子は，酸素イオン導電性金属酸化物よりなる板状の固体電解質に一対の電極を設けたセンサ部を，電気絶縁性金属酸化物よりなる基板に接合したセンサ素子であることが好ましい。
上記センサ素子は，脆い固体電解質の強度をより硬い基板により補強することができる。このため，衝撃等による破損が生じ難いセンサ素子を得ることができる。
なお，上記酸素イオン導電性金属酸化物としては，上述した物質と同様のものを使用することができる。また，上記電気絶縁性金属酸化物としては，例えば，絶縁セラミックであるアルミナ等を使用することができる。
【００２４】
次に，請求項６の発明のように，上記基板はセンサ素子の幅方向に上記鍔部を有し，上記センサ部は鍔部を有していないことが好ましい。
上記センサ素子は，硬度の高い基板のみに鍔部を有する。よって，より強度が高く，破損し難い鍔部を得ることができる。
【００２５】
次に，請求項７の発明のように，上記センサ素子は，ポンプセルとセンサセルとを積層してなる２セルタイプの構造であることが好ましい。
上記センサ素子において，ポンプセル及びセンサセルがそれぞれ一対の電極を有する場合には，上記一対の電極がそれぞれ出力端子等を有することとなる。即ち，上記センサ素子は多くの出力端子等を有する。
【００２６】
本発明の空燃比センサにおいては，センサ素子の出力取出部の外形断面積が比較的大きいため，上述のごとき２セルタイプのセンサ素子において，上記出力取出部に上記多数の出力端子等を容易に配置することができる。また，上記出力端子等の間の距離を確保することができるため，ショート等の問題も生じ難い。
【００２７】
次に，請求項８の発明のように，上記センサ素子は，その内部にヒータを有することが好ましい。
センサ素子にヒータを設ける場合には，上述のごとき出力端子の他，ヒータへの電流供給線をセンサ素子の出力取出部に組み込む必要がある。
本発明の空燃比センサにおいては，センサ素子の出力取出部の外形断面積が比較的大きいため，上述のごときセンサ素子において，電流供給線を容易に配置することができる。
特に上記２セルタイプのセンサ素子がヒータを内蔵した場合，上記電流供給線に加え，より多数の出力端子等を出力取出部に配置する必要があるため，本発明の構成がより効果的に作用する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかる空燃比センサにつき，図１〜図５を用いて説明する。
図１に示すごとく，本例の空燃比センサ１は，板状の検知部２３と板状の出力取出部２２とを有すると共に，両者の間には幅方向へ突出した鍔部２１を設けてなる板状のセンサ素子２を，筒状のハウジング１１の内側に挿入固定し，上記鍔部２１の上方に粉体１２を配置すると共に，該粉体１２の上方より押圧力を加え，上記センサ素子２をハウジング１１内にて気密的に固定してなる。
上記センサ素子２における上記出力取出部２２の外形断面積は検知部２３の外形断面積よりも大きい。
【００２９】
本例にかかる空燃比センサにつき詳細に説明する。
上記空燃比センサ１は，ハウジング１１と該ハウジング１１の下方に設けた二重構造の被測定ガス側カバー１５と，上記ハウジング１１の上方に設けた三段の大気側カバー１３１，１３２，１３３とを有する。
上記被測定ガス側カバー１５と上記ハウジング１１の下端部とにより被測定ガス室１５０が形成される。上記被測定ガス側カバー１５は，上記被測定ガス室１５０に被測定ガスを導入するための複数のガス穴１５１を有する。
【００３０】
次に，上記大気側カバー１３１は最も下段に設けられており，リング１３０を介してハウジング１１の上端部にかしめ固定されている。上記大気側カバー１３１の上方には大気側カバー１３２が，更にその上方には大気側カバー１３３がかしめ固定されている。このかしめ固定により生じた力が，上記大気側カバー１３１の端部，後述するインシュレーター１２１，パッキン１２０を介して粉体１２に伝達される。これが粉体１２にかかる押圧力となる。
なお，上記大気側カバー１３２，１３３には，後述するセンサ素子２の内部に設けた大気室２５０へ大気を導入するための導入口１３９を有する。
【００３１】
次に，上記センサ素子２はハウジング１１の内側にホルダ１０を介して挿入固定されている。上記ホルダ１０と上記センサ素子２における鍔部２１の上面２１１とハウジング１１の内側面とにより囲まれた空間が粉体１２の封入部１２９となる。上記粉体１２の上方には，パッキン１２０及びインシュレーター１２１が載置されている。上記インシュレーター１２１の上面は，上記大気側カバー１３１と当接している。
なお符号１８１，１８２は後述する出力端子１９３，１９４とこれに接続された出力取出線１９１，１９２とを絶縁隔離し固定するためのインシュレータとゴムブッシュである。
【００３２】
次に，上記センサ素子２について説明する。
図２に示すごとく，上記センサ素子２における鍔部２１の上面２１１及び下面２１２はテーパー部を有する。
図３に示すごとく，上記センサ素子２は，酸素イオン導電性金属酸化物よりなる板状の固体電解質２０の両面に一対の電極２０１，２０２を有する。なお，上記固体電解質２０はジルコニアよりなる。また，上記電極２０１，２０２は白金よりなる。
上記電極２０１は被測定ガス室１５０（図１参照）と対面し，上記電極２０２はセンサ素子２の内部に設けた大気室２５０と対面している。
【００３３】
図３に示すごとく，上記大気室２５０は上記固体電解質２０とこれに接着された大気室形成板２５とにより形成される。上記大気室形成板２５は，溝部を設けたアルミナ製の板である。
また，上記センサ素子２は上記大気室形成板２５に接着されたヒータ部２４を有する。上記ヒータ部２４は発熱体２４０を印刷した基板２４１と，上記発熱体２４０を被覆するよう配置された絶縁板２４２よりなる。
なお，上記基板２４１，絶縁板２４２はアルミナよりなる。上記発熱体２４０はタングステンよりなる。
【００３４】
上記センサ素子２の電極２０１，２０２には各々の出力を取出すためのリード部２０３，２０４が一体的に設けてある。図１に示すごとく，リード部２０３は出力端子１９３を介して出力取出線１９１へと接続される。リード部２０４も同様に，出力端子１９４を介して出力取出線１９２へと接続される。
また，上記発熱体２４０には外部より電流を供給するためのリード部が設けてある。上記リード部は，図示されない電源より延設された電流供給線１９９と接続される（図１参照）。
【００３５】
次に，本例における作用効果につき説明する。
本例の空燃比センサ１におけるセンサ素子２は，図４に示すごとく，出力取出部２２の外形断面積が検知部２３の外形断面積よりも大きい。そして，上記センサ素子２は，該センサ素子２における鍔部２１の上方であって，ハウジング１１，鍔部２１，センサ素子２の側面，ホルダ１０によって囲まれた封入部１２９に粉体１２を押圧配置することにより，ホルダ１０及びハウジング１１内に気密固定される。
【００３６】
よって，上記封入部１２９の外形断面積は，図４，図５に示すごとく，センサ素子２における出力取出部２２の外形断面積が大きくなるほど小さくなる。例えば，同図において点線ａで示される出力取出部をハウジングに挿入配置した場合の上記封入部の外形断面積は，本例の出力取出部２２におけるそれよりも大きい。
上記封入部１２９の外形断面積が小さければ小さいほど，単位面積当たりの粉体１２にかかる力が大きくなる。このため，粉体１２全体にかかる押圧力が小さくとも，粉体１２の密度を十分高くすることができる。よって，上記センサ素子２とホルダ１０，ハウジング１１との間のシール性を高くすることができる。
【００３７】
また，上記センサ素子２においては，相対的に検知部２３の大きさが小さくなる。このため，検知部２３の熱容量は低く，センサ素子２の昇温性が高くなる。よって，被測定ガスの温度が低く，センサ素子２に内蔵されたヒーター部２４を使用してセンサ素子２を空燃比検知可能温度まで加熱する必要がある場合，その加熱時間を短くすることができる。
また，上記センサ素子２は，出力取出部２３と検知部２２との形状が異なる。このため，センサ素子２をハウジング１１へ誤って組付けることがない。
【００３８】
また，上記鍔部２１の上面２１１にはテーパー部が設けてある。これにより，粉体１２と接触可能な鍔部２１の面積が増大する。これにより，鍔部２１の単位面積当たりにかかる粉体１２からの応力が減少する。
また，上記下面２１２にはテーパー部が設けてある。これにより，ホルダ１０と接触可能な鍔部２１の面積が増大する。これにより，鍔部２１の単位面積当たりにかかるホルダ１０からの応力が減少する。
以上により，上記鍔部２１にかかる応力が減少し，鍔部２１の破損を防止することができる。また，鍔部２１の付け根等におけるセンサ素子２の破損を防止することもできる。
【００３９】
また本例の空燃比センサ１は，センサ素子２の出力取出部２２の外形断面積が比較的大きい。このため，電極２０１，２０２の出力端子１９３，１９４，またヒータ部２４における発熱体２４０に通電するための線（図示略）の出力取出部２２への配置を容易に行うことができる。また，これらの線の間におけるショート等も防止することができる。
【００４０】
実施形態例２
本例は，図６，図７に示すごとく，センサ素子２は，ホルダ１０を介してハウジングに挿入固定され，該センサ素子２はその鍔部２１におけるテーパー部の外周部分２１９においてのみ，ホルダ１０の傾斜状受面１０２と当接する空燃比センサ１である。なお，上記外周部分はＲをつけた曲面としても良い。
本例の空燃比センサ１は，実施形態例１に示す板状のセンサ素子２を，ホルダ１０を介して筒状のハウジング１１の内側に挿入固定し，上記鍔部２１の上方に粉体１２を配置すると共に，該粉体１２の上方より押圧力を加え，上記センサ素子２を上記ホルダ１０，ハウジング１１内において気密的に固定してなる。
【００４１】
上記ホルダ１０はその内側面に傾斜状受面１０２を有し，かつ上記鍔部２１の下面２１２は上記傾斜状受面１０２に支承されるテーパー部を有する。
図７に示すごとく，上記鍔部２１は上記テーパー部の外周部分２１９においてのみ上記傾斜状受面１０２と当接する。
その他は，実施形態例１と同様である。
【００４２】
次に，本例の空燃比センサ１において，センサ素子２の鍔部２１は上記テーパー部の外周部分２１９においてのみ上記傾斜状受面１０２と当接する。
これにより，傾斜状受面１０２からの応力は，鍔部２１の径の大きい箇所にのみ作用する。このため，上記鍔部２１内部の単位面積あたりにかかる応力が減少し，鍔部２１の破損を防止することができる。その他は実施形態例１と同様の作用効果を有する。
【００４３】
実施形態例３
本例は，図８に示すごとく，板状の検知部３３と板状の出力取出部３２とを有すると共に，幅方向へ突出した鍔部３１を有する２セルタイプのセンサ素子３である。上記センサ素子３は，実施形態例１と同様に，空燃比センサのハウジングに挿入固定される。
【００４４】
上記センサ素子３は，上記出力取出部３２の外形断面積は検知部３３の外形断面積よりも大きく，上記鍔部３１の上面３１１，下面３１２においてテーパー部を有する。
上記センサ素子３は，ポンプセル３７とセンサセル３６と，両者の間に設けた被測定ガスを導入するための内室３８０，またセンサセル３６と対面した大気室３５０を有する。
【００４５】
上記ポンプセル３７は一対の電極３７１，３７２を有し，該電極３７１，３７２の中央にはピンホール３７０が設けてある。また，上記センサセル３６も一対の電極３６１，３６２を有する。
なお，同図において，符号３８及び３５はそれぞれ，内室３８０，３５０を形成するための形成板である。
その他は，実施形態例１と同様である。
【００４６】
本例に示すセンサ素子３は，電極を合計４つ有する。このため，各電極に接続される導線を４本，出力取出部３２に設ける必要がある。しかし，本例のセンサ素子３においては，出力取出部３２が比較的大きいため，上記導線を容易に配置することができる。また，導線間の距離を確保することができるため，ショートを防止することができる。
その他は，実施形態例１と同様の作用効果を有する。
なお，上記センサセル３６に接続される導線は，センサセル３６における出力を取出すためのもの，上記ポンプセル３７に接続される導線は，ポンプセル３７に電圧を印加するためのものである。
【００４７】
実施形態例４
本例は，図９に示すごとく，出力取出部４２の外形断面積の大きさと形状が場所によって異なるセンサ素子４である。上記センサ素子４は，実施形態例１と同様に，空燃比センサのハウジングに挿入固定される。
上記センサ素子４は，板状の検知部４３と板状の出力取出部４２とを有すると共に，両者の間には幅方向へ突出した鍔部４１を設けてなる。
【００４８】
上記出力取出部４２の下端部４２０の外形断面積は，上記検知部４３の外形断面積よりも大きい。なお，上記下端部４２０は鍔部４１の直上にある。
また，上記出力取出部４２の上端部４２９の外形断面積は，上記検知部４２０の外形断面積と同等である。
その他は，実施形態例１と同様である。
【００４９】
本例のセンサ素子４を実施形態例１と同様に空燃比センサのハウジングに組付けた場合，上記鍔部４１の上方において，粉体が押圧配置される。上記出力取出部４２の下端部４２０は外形断面積が大きいため，粉体の封入部の外形断面積が小さくなる。従って，粉体の単位面積あたりにかかる力が大きくなり，粉体１２の密度を十分高くすることができる。このため，上記センサ素子４とハウジングとの間に高いシール性を得ることができる。
その他は，実施形態例１と同様の作用効果を有する。
【００５０】
実施形態例５
本例は，図１０〜図１２に示すごとく，鍔部５１を別体として取付けることにより製造したセンサ素子５である。
本例のセンサ素子５は，板状の検知部５３と板状の出力取出部５２とを有すると共に，両者の間には幅方向へ突出した鍔部５１を有する。上記出力取出部５２の外形断面積は検知部５３の外形断面積よりも大きい。
また，上記センサ素子５は，一対の電極を有する固体電解質と，大気室を形成するための大気室形成板と，ヒーター部とよりなる（実施形態例１における図３参照）。なお，上記ヒーター部は発熱体を設けた基板と該基板を被覆する絶縁板とよりなる。
【００５１】
上記センサ素子５は，センサとしての機能を有する本体に，別体として構成した鍔部を接合することにより製造する。
まず，酸素イオン導電性物質よりなる長尺のグリーンシート５９０を準備する。次いで，図１２に示すごとく，上記グリーンシート５９０より，固体電解質５９１，５９２を型抜きし，多数製作する。この時，固体電解質５９１と固体電解質５９２とが必ず隣接するよう型抜きを行う。なお，上記型抜きにより，グリーンシート５９０の端部は，廃材５９３となる。上記廃材５９３は固体電解質として必要な形状をとることができなかった部分である。
【００５２】
次いで，上述と同様の方法を用いて，アルミナよりなるグリーンシートより大気室形成板，絶縁板，基板を順次成形する。なお，上記大気形成板は型抜きの後，積層後には大気室となる溝をその表面に設けておく。
次いで，上記固体電解質の両面に印刷により電極を形成する。また，上記基板の片面に印刷により発熱体を形成する。
次いで，固体電解質，大気室形成板，絶縁板，基板を順次積層し（図３参照），積層体５９となす。
【００５３】
一方，上記鍔部と同形状の小片５１０をアルミナを原料として射出成形する。そして，図１１に示すごとく，上記積層体５９に対し，上記小片５１０を左右に一つづつ，セラミック接着剤により接着する。
以上により得られた積層体５９及び小片５１０を加熱焼成により一体となし，センサ素子５となす。
【００５４】
本例のセンサ素子５の製造方法によれば，固体電解質等を一枚のグリーンシートから型抜きにより成形する際，生じる廃材の量を最も少なくすることができる。このため，材料コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１における，空燃比センサの断面説明図。
【図２】実施形態例１における，センサ素子の斜視図。
【図３】実施形態例１における，センサ素子の断面図。
【図４】実施形態例１における，空燃比センサの要部断面説明図。
【図５】実施形態例１における，図４のＡ−Ａ矢視断面図。
【図６】実施形態例２における，空燃比センサの要部断面説明図。
【図７】実施形態例２における，センサ素子とホルダとの要部説明図。
【図８】実施形態例３における，２セルタイプのセンサ素子の説明図。
【図９】実施形態例４における，センサ素子の斜視図。
【図１０】実施形態例５における，センサ素子の説明図。
【図１１】実施形態例５における，センサ素子の展開説明図。
【図１２】実施形態例５における，固体電解質の成形方法の説明図。
【図１３】従来例における，空燃比センサの断面説明図。
【符号の説明】
１．．．空燃比センサ，
１０２．．．傾斜状受面，
１１．．．ハウジング，
１２．．．粉体，
２，３，４，５．．．センサ素子，
２１，３１，４１，５１．．．鍔部，
２１１．．．上面，
２１２．．．下面，
２２，３２，４２，５２．．．出力取出部，
２３，３３，４３，５３．．．検知部，
【技術分野】
本発明は，自動車用エンジン等の内燃機関における空燃比制御等に使用する空燃比センサに関する。
【０００２】
【従来技術】
従来，自動車用エンジン等の内燃機関において，空燃比制御を行うための空燃比センサを排気経路等に設置する。上記空燃比センサとしては，例えば，図１３に示す構造のものが知られている。
【０００３】
上記空燃比センサ９は，板状の検知部２３と板状の出力取出部２２とを有すると共に，両者の間には幅方向へ突出した鍔部２１を設けてなる板状のセンサ素子９２を，ホルダ１０を用いて筒状のハウジング１１の内側に挿入固定し，上記ホルダ１０の上方に粉体１２を配置することにより構成されている。
【０００４】
そして，上記粉体１２の上方より押圧力を加えることにより，上記センサ素子９２をホルダ１０，ハウジング１１内に気密的に固定している（実公昭６３−１１６４４号）。なお，上記センサ素子９２の鍔部２１の上面及び下面，該鍔部２１の近傍におけるセンサ素子９２の側部，ハウジング１１の内側面等によって形成される空間が，上記粉体１２の封入部となる。
【０００５】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来のセンサには以下に示す問題がある。
上記空燃比センサにおけるセンサ素子は板状である。このため，センサ素子がコップ型の形状である場合と比較して，上記封入部の外形断面積が大きくなる。よって，上記センサ素子を粉体を用いてハウジング内に気密的に固定する際，上記粉体の上方より加える押圧力は，板状のセンサ素子を用いた場合に，より大きな押圧力が必要となる。
【０００６】
即ち，センサ素子が板状である場合には封入部の外形断面積が大きいため，仮に同じ大きさの押圧力にて粉体を押圧しても，単位面積あたりに換算した押圧力は小さくなる，よって，粉体の密度が，センサ素子を気密的に固定することが可能となるほどには，大きくならないおそれがある。
【０００７】
また，粉体の密度を高めようと，より大きな押圧力にて粉体を押圧した場合には，強度的に脆いセンサ素子にクラック等の損傷が生じるおそれがある。
更に，上記押圧力は，通常ハウジングの上端において，例えば大気側カバーをかしめ固定することにより得る。上記押圧力を大きくすることは，上記かしめをより強い力にて行うことを意味し，該かしめを行う部分の強度の信頼性に問題が生じる。
【０００８】
また，実公昭６３−１１６４４号に示される板状のセンサ素子は，検知部の外形断面積が出力取出部の外形断面積よりも大きい。
このため，上記センサ素子においては，封入部の外形断面積がより大きくなる。従って，上記粉体に加える押圧力をより大きくする必要が生じ，上述と同様の問題が生じる。
【０００９】
更に，上記センサ素子は検知部の外形断面積が大きいため，その熱容量も大きい。よって，上記センサ素子の昇温性は悪く，エンジン始動直後よりセンサ素子の空燃比検知可能温度到達に至るまでの時間が長い。この場合，エンジン始動直後における排気ガスの浄化効率が悪い。
【００１０】
また，上記センサ素子においては，相対的に出力取出部の大きさが小さくなる。このため，後述する２セルタイプ（図８参照）等，多数の出力取出線等を有するセンサ素子においては，上記出力取出部に上記出力取出線等を配置することが困難となる。また，各出力取出線等が接近状態となるため，ショート等の問題も生じやすくなる。
【００１１】
以上のような問題は，検知部と出力取出部との大きさが等しいセンサ素子においては多少なりとも改善される方向となる。
しかしながら，このようなセンサ素子は，検知部と出力取出部との区別が付け難い。よって，空燃比センサの組立作業の際，上記センサ素子は上下を誤ってハウジングに組付けられるおそれがある。
【００１２】
本発明は，かかる問題点に鑑み，センサ素子とハウジングとの間のシール性が高く，センサ素子の昇温性が高く，センサ素子をハウジングへ誤組付けすることがなく，更に空燃比センサの高性能化に伴い出力端子等を多数備えることになった場合，ショート等の問題も生じない，空燃比センサを提供しようとするものである。
【００１３】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，板状の検知部と板状の出力取出部とを有すると共に，両者の間には幅方向へ突出した鍔部を設けてなる板状のセンサ素子を，筒状のハウジングの内側に挿入固定し，上記鍔部の少なくとも上方に粉体を配置すると共に，該粉体の上方より押圧力を加え，上記センサ素子をハウジング内にて気密的に固定してなる空燃比センサにおいて，
上記センサ素子における上記出力取出部の外形断面積は検知部の外形断面積よりも大きいことを特徴とする空燃比センサにある。
【００１４】
本発明の作用につき，以下に説明する。
本発明の空燃比センサにおけるセンサ素子は，出力取出部の外形断面積が検知部の外形断面積よりも大きい。上記センサ素子は，該センサ素子における鍔部の上方であって，ハウジング，鍔部，センサ素子の側面等によって囲まれた封入部に粉体を押圧配置することによりハウジング内に気密固定される（図５参照）。
【００１５】
上記封入部の外形断面積は，センサ素子における出力取出部の外形断面積が大きくなるほど小さくなる。上記封入部の外形断面積が小さければ小さいほど，単位面積当たりの粉体にかかる力は大きくなる。このため，粉体全体にかかる押圧力が小さくとも，粉体の密度を十分高くすることができ，よってセンサ素子とハウジングとの間のシール性を高くすることができる。
【００１６】
また，上記センサ素子においては，相対的に検知部の体積が小さくなる。このため，検知部の熱容量は低く，センサ素子の昇温性が高くなる。よって，被測定ガスの温度が低く，ヒーター等を使用してセンサ素子を空燃比検知可能温度まで加熱する必要がある場合，その加熱時間を短くすることができる。
また，上記センサ素子は，出力取出部と検知部との形状が異なる。このため，センサ素子をハウジングへ誤組付けすることがない。
また，本発明の空燃比センサにおいては，センサ素子の出力取付部の断面積が比較的大きいため，高性能化に伴い出力端子等を多数備えることになった場合（後述する２セルタイプ等），ショート等の問題も生じない。
【００１７】
次に，請求項２の発明のように，上記鍔部の上面及び下面の少なくとも一方は，テーパー部を有することが好ましい。
上記上面にテーパー部を設けることにより，粉体と接触可能な鍔部の面積が増大する。これにより，鍔部の単位面積当たりにかかる粉体からの応力は減少する。よって，上記鍔部の破損を防止することができる。
また，鍔部の付け根等におけるセンサ素子の破損を防止することもできる。
更に，上記応力の減少した分，より高い押圧力を粉体に加えることができる。この場合には，センサ素子とハウジングとの間のシール性が一層向上する。
【００１８】
また，上記下面にテーパー部を設けることにより，ハウジングと接触可能な鍔部の面積が増大する。これにより，鍔部の単位面積当たりにかかるハウジングからの応力が減少する。よって，上記鍔部の破損を防止することができる。
また，鍔部の付け根等におけるセンサ素子の破損を防止することもできる。
更に，上記応力の減少した分，より高い押圧力を粉体に加えることができる。この場合には，センサ素子とハウジングとの間のシール性が一層向上する。
【００１９】
次に，請求項３の発明のように，上記ハウジングはその内側面に傾斜状受面を有し，かつ上記鍔部は上記傾斜状受面に支承されるテーパー部を有し，更に上記鍔部は上記テーパー部の外周部分においてのみ上記傾斜状受面と当接していることが好ましい。
これにより，傾斜状受面からの応力は，鍔部の径の大きい箇所に作用する。このため，上記鍔部の単位面積あたりにかかる応力が減少し，鍔部の破損を防止することができる。
【００２０】
なお，上記空燃比センサにおいて，上記センサ素子をホルダを用いて筒状のハウジングの内側に挿入固定し，上記鍔部の少なくとも上方に粉体を配置すると共に，該粉体の上方より押圧力を加え，上記センサ素子をホルダ及びハウジング内にて気密的に固定することもできる。
この場合には，前述した粉体の封入部は鍔部，ホルダ，ハウジングにより囲まれた空間となる。また，上記センサ素子が直接接触するのはハウジングではなくホルダとなる。従って，鍔部の下面はホルダを介して応力を受ける。上記ホルダを有する空燃比センサにおいても，上述と同様の作用効果を有する。
【００２１】
また，上述と同様に，上記鍔部の上面及び下面の少なくとも一方においてテーパー部を有することが好ましい。
更に，上述と同様に，上記ホルダはその内側面に傾斜状受面を有し，かつ上記鍔部は上記傾斜状受面に支承されるテーパー部を有し，更に上記鍔部は上記テーパー部の外周部分においてのみ上記傾斜状受面と当接することが好ましい。
【００２２】
次に，請求項４の発明のように，上記センサ素子は，酸素イオン導電性金属酸化物よりなる板状の固体電解質に一対の電極を設けたセンサ素子であることが好ましい。上記センサ素子は構造が単純である。よって，製造が容易かつ製造コストも安価である。
なお，上記酸素イオン導電性金属酸化物としては，例えば，ジルコニア等を使用することができる。
【００２３】
次に，請求項５の発明のように，上記センサ素子は，酸素イオン導電性金属酸化物よりなる板状の固体電解質に一対の電極を設けたセンサ部を，電気絶縁性金属酸化物よりなる基板に接合したセンサ素子であることが好ましい。
上記センサ素子は，脆い固体電解質の強度をより硬い基板により補強することができる。このため，衝撃等による破損が生じ難いセンサ素子を得ることができる。
なお，上記酸素イオン導電性金属酸化物としては，上述した物質と同様のものを使用することができる。また，上記電気絶縁性金属酸化物としては，例えば，絶縁セラミックであるアルミナ等を使用することができる。
【００２４】
次に，請求項６の発明のように，上記基板はセンサ素子の幅方向に上記鍔部を有し，上記センサ部は鍔部を有していないことが好ましい。
上記センサ素子は，硬度の高い基板のみに鍔部を有する。よって，より強度が高く，破損し難い鍔部を得ることができる。
【００２５】
次に，請求項７の発明のように，上記センサ素子は，ポンプセルとセンサセルとを積層してなる２セルタイプの構造であることが好ましい。
上記センサ素子において，ポンプセル及びセンサセルがそれぞれ一対の電極を有する場合には，上記一対の電極がそれぞれ出力端子等を有することとなる。即ち，上記センサ素子は多くの出力端子等を有する。
【００２６】
本発明の空燃比センサにおいては，センサ素子の出力取出部の外形断面積が比較的大きいため，上述のごとき２セルタイプのセンサ素子において，上記出力取出部に上記多数の出力端子等を容易に配置することができる。また，上記出力端子等の間の距離を確保することができるため，ショート等の問題も生じ難い。
【００２７】
次に，請求項８の発明のように，上記センサ素子は，その内部にヒータを有することが好ましい。
センサ素子にヒータを設ける場合には，上述のごとき出力端子の他，ヒータへの電流供給線をセンサ素子の出力取出部に組み込む必要がある。
本発明の空燃比センサにおいては，センサ素子の出力取出部の外形断面積が比較的大きいため，上述のごときセンサ素子において，電流供給線を容易に配置することができる。
特に上記２セルタイプのセンサ素子がヒータを内蔵した場合，上記電流供給線に加え，より多数の出力端子等を出力取出部に配置する必要があるため，本発明の構成がより効果的に作用する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかる空燃比センサにつき，図１〜図５を用いて説明する。
図１に示すごとく，本例の空燃比センサ１は，板状の検知部２３と板状の出力取出部２２とを有すると共に，両者の間には幅方向へ突出した鍔部２１を設けてなる板状のセンサ素子２を，筒状のハウジング１１の内側に挿入固定し，上記鍔部２１の上方に粉体１２を配置すると共に，該粉体１２の上方より押圧力を加え，上記センサ素子２をハウジング１１内にて気密的に固定してなる。
上記センサ素子２における上記出力取出部２２の外形断面積は検知部２３の外形断面積よりも大きい。
【００２９】
本例にかかる空燃比センサにつき詳細に説明する。
上記空燃比センサ１は，ハウジング１１と該ハウジング１１の下方に設けた二重構造の被測定ガス側カバー１５と，上記ハウジング１１の上方に設けた三段の大気側カバー１３１，１３２，１３３とを有する。
上記被測定ガス側カバー１５と上記ハウジング１１の下端部とにより被測定ガス室１５０が形成される。上記被測定ガス側カバー１５は，上記被測定ガス室１５０に被測定ガスを導入するための複数のガス穴１５１を有する。
【００３０】
次に，上記大気側カバー１３１は最も下段に設けられており，リング１３０を介してハウジング１１の上端部にかしめ固定されている。上記大気側カバー１３１の上方には大気側カバー１３２が，更にその上方には大気側カバー１３３がかしめ固定されている。このかしめ固定により生じた力が，上記大気側カバー１３１の端部，後述するインシュレーター１２１，パッキン１２０を介して粉体１２に伝達される。これが粉体１２にかかる押圧力となる。
なお，上記大気側カバー１３２，１３３には，後述するセンサ素子２の内部に設けた大気室２５０へ大気を導入するための導入口１３９を有する。
【００３１】
次に，上記センサ素子２はハウジング１１の内側にホルダ１０を介して挿入固定されている。上記ホルダ１０と上記センサ素子２における鍔部２１の上面２１１とハウジング１１の内側面とにより囲まれた空間が粉体１２の封入部１２９となる。上記粉体１２の上方には，パッキン１２０及びインシュレーター１２１が載置されている。上記インシュレーター１２１の上面は，上記大気側カバー１３１と当接している。
なお符号１８１，１８２は後述する出力端子１９３，１９４とこれに接続された出力取出線１９１，１９２とを絶縁隔離し固定するためのインシュレータとゴムブッシュである。
【００３２】
次に，上記センサ素子２について説明する。
図２に示すごとく，上記センサ素子２における鍔部２１の上面２１１及び下面２１２はテーパー部を有する。
図３に示すごとく，上記センサ素子２は，酸素イオン導電性金属酸化物よりなる板状の固体電解質２０の両面に一対の電極２０１，２０２を有する。なお，上記固体電解質２０はジルコニアよりなる。また，上記電極２０１，２０２は白金よりなる。
上記電極２０１は被測定ガス室１５０（図１参照）と対面し，上記電極２０２はセンサ素子２の内部に設けた大気室２５０と対面している。
【００３３】
図３に示すごとく，上記大気室２５０は上記固体電解質２０とこれに接着された大気室形成板２５とにより形成される。上記大気室形成板２５は，溝部を設けたアルミナ製の板である。
また，上記センサ素子２は上記大気室形成板２５に接着されたヒータ部２４を有する。上記ヒータ部２４は発熱体２４０を印刷した基板２４１と，上記発熱体２４０を被覆するよう配置された絶縁板２４２よりなる。
なお，上記基板２４１，絶縁板２４２はアルミナよりなる。上記発熱体２４０はタングステンよりなる。
【００３４】
上記センサ素子２の電極２０１，２０２には各々の出力を取出すためのリード部２０３，２０４が一体的に設けてある。図１に示すごとく，リード部２０３は出力端子１９３を介して出力取出線１９１へと接続される。リード部２０４も同様に，出力端子１９４を介して出力取出線１９２へと接続される。
また，上記発熱体２４０には外部より電流を供給するためのリード部が設けてある。上記リード部は，図示されない電源より延設された電流供給線１９９と接続される（図１参照）。
【００３５】
次に，本例における作用効果につき説明する。
本例の空燃比センサ１におけるセンサ素子２は，図４に示すごとく，出力取出部２２の外形断面積が検知部２３の外形断面積よりも大きい。そして，上記センサ素子２は，該センサ素子２における鍔部２１の上方であって，ハウジング１１，鍔部２１，センサ素子２の側面，ホルダ１０によって囲まれた封入部１２９に粉体１２を押圧配置することにより，ホルダ１０及びハウジング１１内に気密固定される。
【００３６】
よって，上記封入部１２９の外形断面積は，図４，図５に示すごとく，センサ素子２における出力取出部２２の外形断面積が大きくなるほど小さくなる。例えば，同図において点線ａで示される出力取出部をハウジングに挿入配置した場合の上記封入部の外形断面積は，本例の出力取出部２２におけるそれよりも大きい。
上記封入部１２９の外形断面積が小さければ小さいほど，単位面積当たりの粉体１２にかかる力が大きくなる。このため，粉体１２全体にかかる押圧力が小さくとも，粉体１２の密度を十分高くすることができる。よって，上記センサ素子２とホルダ１０，ハウジング１１との間のシール性を高くすることができる。
【００３７】
また，上記センサ素子２においては，相対的に検知部２３の大きさが小さくなる。このため，検知部２３の熱容量は低く，センサ素子２の昇温性が高くなる。よって，被測定ガスの温度が低く，センサ素子２に内蔵されたヒーター部２４を使用してセンサ素子２を空燃比検知可能温度まで加熱する必要がある場合，その加熱時間を短くすることができる。
また，上記センサ素子２は，出力取出部２３と検知部２２との形状が異なる。このため，センサ素子２をハウジング１１へ誤って組付けることがない。
【００３８】
また，上記鍔部２１の上面２１１にはテーパー部が設けてある。これにより，粉体１２と接触可能な鍔部２１の面積が増大する。これにより，鍔部２１の単位面積当たりにかかる粉体１２からの応力が減少する。
また，上記下面２１２にはテーパー部が設けてある。これにより，ホルダ１０と接触可能な鍔部２１の面積が増大する。これにより，鍔部２１の単位面積当たりにかかるホルダ１０からの応力が減少する。
以上により，上記鍔部２１にかかる応力が減少し，鍔部２１の破損を防止することができる。また，鍔部２１の付け根等におけるセンサ素子２の破損を防止することもできる。
【００３９】
また本例の空燃比センサ１は，センサ素子２の出力取出部２２の外形断面積が比較的大きい。このため，電極２０１，２０２の出力端子１９３，１９４，またヒータ部２４における発熱体２４０に通電するための線（図示略）の出力取出部２２への配置を容易に行うことができる。また，これらの線の間におけるショート等も防止することができる。
【００４０】
実施形態例２
本例は，図６，図７に示すごとく，センサ素子２は，ホルダ１０を介してハウジングに挿入固定され，該センサ素子２はその鍔部２１におけるテーパー部の外周部分２１９においてのみ，ホルダ１０の傾斜状受面１０２と当接する空燃比センサ１である。なお，上記外周部分はＲをつけた曲面としても良い。
本例の空燃比センサ１は，実施形態例１に示す板状のセンサ素子２を，ホルダ１０を介して筒状のハウジング１１の内側に挿入固定し，上記鍔部２１の上方に粉体１２を配置すると共に，該粉体１２の上方より押圧力を加え，上記センサ素子２を上記ホルダ１０，ハウジング１１内において気密的に固定してなる。
【００４１】
上記ホルダ１０はその内側面に傾斜状受面１０２を有し，かつ上記鍔部２１の下面２１２は上記傾斜状受面１０２に支承されるテーパー部を有する。
図７に示すごとく，上記鍔部２１は上記テーパー部の外周部分２１９においてのみ上記傾斜状受面１０２と当接する。
その他は，実施形態例１と同様である。
【００４２】
次に，本例の空燃比センサ１において，センサ素子２の鍔部２１は上記テーパー部の外周部分２１９においてのみ上記傾斜状受面１０２と当接する。
これにより，傾斜状受面１０２からの応力は，鍔部２１の径の大きい箇所にのみ作用する。このため，上記鍔部２１内部の単位面積あたりにかかる応力が減少し，鍔部２１の破損を防止することができる。その他は実施形態例１と同様の作用効果を有する。
【００４３】
実施形態例３
本例は，図８に示すごとく，板状の検知部３３と板状の出力取出部３２とを有すると共に，幅方向へ突出した鍔部３１を有する２セルタイプのセンサ素子３である。上記センサ素子３は，実施形態例１と同様に，空燃比センサのハウジングに挿入固定される。
【００４４】
上記センサ素子３は，上記出力取出部３２の外形断面積は検知部３３の外形断面積よりも大きく，上記鍔部３１の上面３１１，下面３１２においてテーパー部を有する。
上記センサ素子３は，ポンプセル３７とセンサセル３６と，両者の間に設けた被測定ガスを導入するための内室３８０，またセンサセル３６と対面した大気室３５０を有する。
【００４５】
上記ポンプセル３７は一対の電極３７１，３７２を有し，該電極３７１，３７２の中央にはピンホール３７０が設けてある。また，上記センサセル３６も一対の電極３６１，３６２を有する。
なお，同図において，符号３８及び３５はそれぞれ，内室３８０，３５０を形成するための形成板である。
その他は，実施形態例１と同様である。
【００４６】
本例に示すセンサ素子３は，電極を合計４つ有する。このため，各電極に接続される導線を４本，出力取出部３２に設ける必要がある。しかし，本例のセンサ素子３においては，出力取出部３２が比較的大きいため，上記導線を容易に配置することができる。また，導線間の距離を確保することができるため，ショートを防止することができる。
その他は，実施形態例１と同様の作用効果を有する。
なお，上記センサセル３６に接続される導線は，センサセル３６における出力を取出すためのもの，上記ポンプセル３７に接続される導線は，ポンプセル３７に電圧を印加するためのものである。
【００４７】
実施形態例４
本例は，図９に示すごとく，出力取出部４２の外形断面積の大きさと形状が場所によって異なるセンサ素子４である。上記センサ素子４は，実施形態例１と同様に，空燃比センサのハウジングに挿入固定される。
上記センサ素子４は，板状の検知部４３と板状の出力取出部４２とを有すると共に，両者の間には幅方向へ突出した鍔部４１を設けてなる。
【００４８】
上記出力取出部４２の下端部４２０の外形断面積は，上記検知部４３の外形断面積よりも大きい。なお，上記下端部４２０は鍔部４１の直上にある。
また，上記出力取出部４２の上端部４２９の外形断面積は，上記検知部４２０の外形断面積と同等である。
その他は，実施形態例１と同様である。
【００４９】
本例のセンサ素子４を実施形態例１と同様に空燃比センサのハウジングに組付けた場合，上記鍔部４１の上方において，粉体が押圧配置される。上記出力取出部４２の下端部４２０は外形断面積が大きいため，粉体の封入部の外形断面積が小さくなる。従って，粉体の単位面積あたりにかかる力が大きくなり，粉体１２の密度を十分高くすることができる。このため，上記センサ素子４とハウジングとの間に高いシール性を得ることができる。
その他は，実施形態例１と同様の作用効果を有する。
【００５０】
実施形態例５
本例は，図１０〜図１２に示すごとく，鍔部５１を別体として取付けることにより製造したセンサ素子５である。
本例のセンサ素子５は，板状の検知部５３と板状の出力取出部５２とを有すると共に，両者の間には幅方向へ突出した鍔部５１を有する。上記出力取出部５２の外形断面積は検知部５３の外形断面積よりも大きい。
また，上記センサ素子５は，一対の電極を有する固体電解質と，大気室を形成するための大気室形成板と，ヒーター部とよりなる（実施形態例１における図３参照）。なお，上記ヒーター部は発熱体を設けた基板と該基板を被覆する絶縁板とよりなる。
【００５１】
上記センサ素子５は，センサとしての機能を有する本体に，別体として構成した鍔部を接合することにより製造する。
まず，酸素イオン導電性物質よりなる長尺のグリーンシート５９０を準備する。次いで，図１２に示すごとく，上記グリーンシート５９０より，固体電解質５９１，５９２を型抜きし，多数製作する。この時，固体電解質５９１と固体電解質５９２とが必ず隣接するよう型抜きを行う。なお，上記型抜きにより，グリーンシート５９０の端部は，廃材５９３となる。上記廃材５９３は固体電解質として必要な形状をとることができなかった部分である。
【００５２】
次いで，上述と同様の方法を用いて，アルミナよりなるグリーンシートより大気室形成板，絶縁板，基板を順次成形する。なお，上記大気形成板は型抜きの後，積層後には大気室となる溝をその表面に設けておく。
次いで，上記固体電解質の両面に印刷により電極を形成する。また，上記基板の片面に印刷により発熱体を形成する。
次いで，固体電解質，大気室形成板，絶縁板，基板を順次積層し（図３参照），積層体５９となす。
【００５３】
一方，上記鍔部と同形状の小片５１０をアルミナを原料として射出成形する。そして，図１１に示すごとく，上記積層体５９に対し，上記小片５１０を左右に一つづつ，セラミック接着剤により接着する。
以上により得られた積層体５９及び小片５１０を加熱焼成により一体となし，センサ素子５となす。
【００５４】
本例のセンサ素子５の製造方法によれば，固体電解質等を一枚のグリーンシートから型抜きにより成形する際，生じる廃材の量を最も少なくすることができる。このため，材料コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１における，空燃比センサの断面説明図。
【図２】実施形態例１における，センサ素子の斜視図。
【図３】実施形態例１における，センサ素子の断面図。
【図４】実施形態例１における，空燃比センサの要部断面説明図。
【図５】実施形態例１における，図４のＡ−Ａ矢視断面図。
【図６】実施形態例２における，空燃比センサの要部断面説明図。
【図７】実施形態例２における，センサ素子とホルダとの要部説明図。
【図８】実施形態例３における，２セルタイプのセンサ素子の説明図。
【図９】実施形態例４における，センサ素子の斜視図。
【図１０】実施形態例５における，センサ素子の説明図。
【図１１】実施形態例５における，センサ素子の展開説明図。
【図１２】実施形態例５における，固体電解質の成形方法の説明図。
【図１３】従来例における，空燃比センサの断面説明図。
【符号の説明】
１．．．空燃比センサ，
１０２．．．傾斜状受面，
１１．．．ハウジング，
１２．．．粉体，
２，３，４，５．．．センサ素子，
２１，３１，４１，５１．．．鍔部，
２１１．．．上面，
２１２．．．下面，
２２，３２，４２，５２．．．出力取出部，
２３，３３，４３，５３．．．検知部，
Claims (8)
- 板状の検知部と板状の出力取出部とを有すると共に，両者の間には幅方向へ突出した鍔部を設けてなる板状のセンサ素子を，筒状のハウジングの内側に挿入固定し，上記鍔部の少なくとも上方に粉体を配置すると共に，該粉体の上方より押圧力を加え，上記センサ素子をハウジング内にて気密的に固定してなる空燃比センサにおいて，
上記センサ素子における上記出力取出部の外形断面積は検知部の外形断面積よりも大きいことを特徴とする空燃比センサ。 - 請求項１において，上記鍔部の上面及び下面の少なくとも一方は，テーパー部を有することを特徴とする空燃比センサ。
- 請求項１又は２において，上記ハウジングはその内側面に傾斜状受面を有し，
かつ上記鍔部は上記傾斜状受面に支承されるテーパー部を有し，
更に上記鍔部は上記テーパー部の外周部分においてのみ上記傾斜状受け面と当接していることを特徴とする空燃比センサ。 - 請求項１〜３のいずれか一項において，上記センサ素子は，酸素イオン導電性金属酸化物よりなる板状の固体電解質に一対の電極を設けたセンサ素子であることを特徴とする空燃比センサ。
- 請求項１〜３のいずれか一項において，上記センサ素子は，酸素イオン導電性金属酸化物よりなる板状の固体電解質に一対の電極を設けたセンサ部を，電気絶縁性金属酸化物よりなる基板に接合したセンサ素子であることを特徴とする空燃比センサ。
- 請求項５において，上記基板はセンサ素子の幅方向に上記鍔部を有し，上記センサ部は鍔部を有していないことを特徴とする空燃比センサ。
- 請求項１〜３のいずれか一項において，上記センサ素子は，
ポンプセルとセンサセルとを積層してなる２セルタイプの構造であることを特徴とする空燃比センサ。 - 請求項１〜７のいずれか一項において，上記センサ素子は，その内部にヒータを有することを特徴とする空燃比センサ。
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