JP3867731B2

JP3867731B2 - 空燃比検出素子

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Publication number: JP3867731B2
Application number: JP2005305793A
Authority: JP
Inventors: 秀一中野; 富夫杉山; 晋一郎今村; 博美佐野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-11-15
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2016-10-15
Also published as: JP2006038882A

Description

本発明は，自動車用内燃機関等において使用される空燃比検出素子に関する。

近年，自動車排出ガスの規制が厳しくなっており，一層の排出ガス浄化効率の向上が求められている。上記排出ガスの浄化効率の向上対策の一つとして，自動車用内燃機関における空燃比を，より効率的に制御することが挙げられる。上記空燃比の効率的な制御には，例えば，高精度，高応答性の空燃比検出素子を自動車用内燃機関の排気経路等に取付けることにより達成できる。即ち，上記空燃比検出素子の検出値を元に，常に最適な空燃比にて内燃機関が燃焼するよう，燃焼制御を行うことができる。

ところで，上記空燃比検出素子としては，従来，酸素イオン伝導性固体電解質を用いた空燃比検出素子が使用されている。上記空燃比検出素子は，後述の図４，図５に示すごとく，ポンプ電極を有するポンプセルと，センサ電極を有するセンサセルと，両者により少なくともその二面を覆われてなる室とよりなる酸素濃度検出素子の一種である。

上記ポンプ電極には，上記室に被測定ガスを導入するための連通孔が設けてある。そして，上記室に対し，被測定ガスを導入するガス拡散手段が設けてある。上記ガス拡散手段としては，上記ポンプセルに多孔質層を設けること，又は上記ポンプ電極に連通孔を設けることが挙げられる。また，上記センサセル及びポンプセルは，ジルコニア固体電解質よりなる。

上記空燃比検出素子において，空燃比は，被測定ガス中における酸素濃度を検出することにより測定することができる。まず，上記ガス拡散手段を経て，上記室に被測定ガスが拡散する。この時，上記室における被測定ガスの酸素濃度が一定となるよう，センサセルに発生する起電力をモニタしつつ，ポンプ電極の間に電圧を印加する。

これにより，ポンプセルにて酸素ポンプ作用が発生し，ポンプ電流が発生する。上記ポンプ電流の大きさは，被測定ガス中の酸素濃度に依存する。よって，上記ポンプ電流を測定することにより，被測定ガス中の酸素濃度の測定を行うことができる。

ところで，上記空燃比検出素子における，高精度，高応答性の実現には，被測定ガスの拡散にばらつきがなく，センサ電極において被測定ガスの濃度分布が発生しないことが必要である。また，上記ガス拡散手段における被測定ガスの拡散に当たって，通気抵抗が小さいことが必要である。

上記ガス拡散手段における通気抵抗を小さくするためには，ガス拡散手段として，多孔質層よりも連通孔を採用したほうがよい。以上により，従来，ポンプ電極に多数の連通孔を設けた空燃比検出素子が用いられていた。

しかしながら，上記多数の連通孔を有する空燃比検出素子は，被測定ガス中の酸素濃度の変動と連動する明確なセンサ出力が得られないという問題が生じている。更に，多数の連通孔をポンプ電極上に設けるためには，ひとつひとつの連通孔の径を小さくせねばならず，加工に手間がかかる。更に，径の小さな連通孔では通気抵抗が過大となり，必要以上にガス拡散時間を要するという理由により，特に単独の連通孔を有する構成の空燃比検出素子と比較して，高速応答性に劣るおそれがあった。

また，上記の空燃比検出素子とは異なり，ガス拡散手段として，唯一つの連通孔を有する空燃比検出素子においては，上記連通孔を中心として被測定ガスが拡散することとなる。このため，上記連通孔をセンサ電極に対し投影した連通孔投影像の近傍と遠方との間にて，被測定ガスの濃度分布が発生するおそれがあった。

そこで，従来，図１７に示すごとく，ポンプ電極に連通孔を唯一設けた空燃比検出素子のセンサセル９２において，連通孔投影像８０の中心と，センサ電極９２０の重心９２１とが一致すると共に，センサ電極９２０を上記連通孔投影像８０と重ならないよう設けた空燃比検出素子がある（特許文献１）。

上記空燃比検出素子においては，連通孔より拡散した被測定ガスが連通孔投影像８０を中心として拡散した結果，センサ電極９２０に到達する。このため，少なくともセンサ電極９２０で，被測定ガスの濃度分布の発生の低減により被測定ガスの空燃比変動時の過渡応答出力のオーバシュートを解消することができる。
特開昭６３−６１９４５号

しかしながら，上記空燃比検出素子では連通孔投影像８０から離れた位置にセンサ電極９２０を構成させているので応答性が悪化する問題がある。また，応答性の悪化を防ごうとしてセンサ電極９２０を小さくするとセンサ出力が小さくなったり，センサセル９２の抵抗の増大などにつながる。また，これらを解消しようとすれば，センサ作動温度をより高温に設定する必要が生じ，素子加熱用ヒータの電力が増大するため，ヒータそのもの及び素子の熱劣化の問題が生じるおそれがある。

本発明は，かかる問題点に鑑み，高精度かつ高応答性を有する空燃比検出素子を提供しようとするものである。

本発明は、ポンプ電極を有するポンプセルと，センサ電極を有するセンサセルと，両者により少なくともその二面を覆われてなる室とよりなる空燃比検出素子において，上記室には被測定ガスを導入するための同一の径を有する２個の連通孔を設けてあり，かつ，上記２個の連通孔は，センサセルの，上記室に面すると共にセンサ電極が形成された面上に，連通孔投影像が形成されるように構成されてなり，更に，上記連通孔投影像の径と，上記センサセルの上記室に面する面上のセンサ電極の輪郭線とが一致する位置に，上記２個の連通孔が設けてあり，上記連通孔投影像の中心と上記センサセルの上記室に面する面上のセンサ電極の重心とを通る各直線を想定した時，この各直線により上記センサ電極が２分割された分割面が形成され，該分割面の面積がそれぞれ同等となるよう構成されていることを特徴とする空燃比検出素子にある。

本発明の作用につき以下に説明する。本発明の空燃比検出素子においては，同一の径を有する２個の連通孔を特定の位置に設けてある。これにより，電圧−電流特性の限界電流特性を明確に得ることができ，ばらつきのないセンサ出力を得ることができる。仮に連通孔の大きさが異なる場合には，被測定ガスの拡散状態が連通孔ごとに異なるため，センサ電極の表面に，被測定ガスの濃度分布が発生するおそれがある。

また，本発明の空燃比検出素子は２個の連通孔を設けてある。連通孔の数が２個より少ない場合，即ち連通孔が１個である場合は（図１７参照），従来技術において述べたごとく，空燃比検出素子の応答性が悪くなるおそれがある。上記２個の連通孔を設けることにより，センサ出力の応答性と連通孔のガス拡散抵抗作用と両立させることができ，優れた空燃比検出素子を得ることができる。

また，上記特定の位置とは，上記連通孔投影像の中心と上記センサセルの上記室に面する面上のセンサ電極の重心とを通る各直線を想定した時，この各直線により上記センサ電極が２分割された分割面が形成され，該分割面の面積がそれぞれ同等となる位置を示している。

これにより，上記連通孔の径を比較的大きくすることができ，該連通孔の形成に当たって，容易に高い加工精度を確保することができる。従って，容易に大きさの揃った連通孔を形成することができる。仮に連通孔の大きさが異なる場合には，被測定ガスの拡散状態が連通孔ごとに異なるため，センサ電極の表面に，被測定ガスの濃度分布が発生するおそれがある。

また，上記特定の位置に連通孔を設けることにより，上記センサ電極に対して，上記連通孔投影像は均等に分布することができる。従って，上記同様，連通孔より拡散した被測定ガスがセンサ電極において濃度分布を発生することを防止することができる。従って，高精度な空燃比検出素子を得ることができる。

また，被測定ガス中の酸素濃度が急激に変化した場合には，その急激な変化がセンサ電極全体において発生しなければ，酸素濃度の変化を空燃比検出素子が検知することはできない。即ち，センサ電極において被測定ガスの濃度分布が発生するような空燃比検出素子は，上記急激な変動に伴う被測定ガスの中の酸素濃度の分布の変動を検知し難い。

これに対して，本発明の空燃比検出素子は，センサ電極における被測定ガスの濃度分布が発生し難く，よって被測定ガス中の酸素濃度の変動を精度よく捉えることができる。従って，高応答性を有する空燃比検出素子を得ることができる。

以上により，本発明によれば，高精度かつ高応答性を有する空燃比検出素子を提供することができる。

次に，請求項２の発明のように，上記連通孔の径をｒｎ，上記２個の連通孔の平均径をＲとすると，０．８８Ｒ≦ｒｎ≦１．１２Ｒであることが好ましい。これにより，センサ電極における被測定ガスの能濃度分布の発生を防止することができる。上記ｒｎが０．８８Ｒより小さい場合には，被測定ガスの拡散に時間がかかりすぎ，空燃比検出素子の応答性を低下させるおそれがある。また，被測定ガスの拡散量が少なくなるため，空燃比検出素子のセンサ出力が小さくなる。この結果，酸素濃度の微小な変化を検知できなくなり，検出精度が低下するおそれがある。

一方，上記径ｒｎが１．１２Ｒよりも大きい場合には，ポンプセルのポンピング能力を超える酸素が室内に拡散し，室内の酸素濃度を一定に保つことが困難となり正常なセンサ出力が得られなくなる。

次に，請求項３の発明のように，上記連通孔投影像の一部分は，少なくともセンサ電極上に存在することが好ましい。これにより，センサ電極と連通孔とを最近接に配置できるため，被測定ガス濃度に変化が生じた時，瞬時にセンサ電極がこれを検知できる。即ち，空燃比検出素子の高速応答性を実現することができる。

次に，請求項４の発明のように，上記連通孔投影像は，その全体がセンサ電極上に存在することが好ましい。これにより，上記効果に加え，センサ電極上のガス交換を高効率に行なうことが可能となるため，本案の構成に於いて最高速の応答性を実現できる。

次に，上記連通孔は同一形状であることが好ましい。これにより，各連通孔における被測定ガスの拡散状態がほぼ等しくなるため，室において被測定ガスの濃度分布が発生し難くなる。よって，高精度である空燃比検出素子を得ることができる。なお，上記『同一』とは，例えば空燃比検出素子の製造に当たって不可避である製造誤差等より生じる多少のばらつきを含んだ表現であり，厳密に各連通孔の形状等が等しいということを示すものではない。また，他の『同一』という表現も同様である。

次に，上記連通孔は円形であることが好ましい。これにより，連通孔内のガス拡散を円滑に行なうことができ，均一なガス拡散抵抗が得られる。なお，上記連通孔の形状は，例えば，角形，楕円形等各種の形状をとることができる。

次に，上記連通孔の径（直径を意味するものとして使用する。）は０．０５〜０．６ｍｍであることが好ましい。これにより，空燃比検出素子において，高い応答性と検出精度を確保することができる。上記径が０．０５ｍｍ未満である場合には，被測定ガスの拡散に時間がかかりすぎ，空燃比検出素子の応答性を低下させるおそれがある。また，被測定ガスの拡散量が少なくなるため，空燃比検出素子のセンサ出力が小さくなる。この結果，酸素濃度の微小な変化を検知できなくなり，検出精度が低下するおそれがある。

一方，上記径が０．６ｍｍよりも大きい場合には，ポンプセルのポンピング能力を超える酸素が室内に拡散し，室内の酸素濃度を一定に保つことが困難となり正常なセンサ出力が得られなくなる。

次に，上記連通孔投影像は上記連通孔との形状と同じであることが好ましい。これにより，連通孔を設置した面とセンサ電極とは平行な位置関係となり，上記連通孔を介して測定ガスが流入又は排出される時，室内のガス濃度をすばやく一定とすることができる。

なお，上記連通孔投影像の中心と，該センサ電極における重心との間の距離は，互いに等しいことが好ましい。例えば，上記センサ電極の形状が点対称であり，その対称中心が重心であるような場合には，センサ電極に対して，上記連通孔が均等に分布することとなる（後述の図２，図９〜図１２参照）。従って，一層効果的にセンサ電極における被測定ガスの濃度分布の発生することを防止することができる。

次に，上記分割面の面積は，２〜１０ｍｍ²であることが好ましい。上記面積が２ｍｍ² 未満である場合には，センサ電極の面積が小さく，よって空燃比検出素子のセンサ出力が小さくなる。この結果，空燃比検出素子が酸素濃度の微小な変化を検知できなくなり，空燃比の検出精度が悪化するおそれがある。

一方，上記面積が１０ｍｍ² より大きい場合には，各連通孔より拡散した被測定ガスが分割面を満たすに要する時間が長くなるおそれがある。この場合には，空燃比検出素子の応答性が低下するおそれがある。

次に，上記全連通孔の合計面積は，０．００７〜０．６ｍｍ² であることが好ましい。上記合計面積が０．００７ｍｍ² 未満である場合には，被測定ガスの拡散量が少なく，空燃比検出素子のセンサ出力が小さくなる。この結果，酸素濃度の微小な変化を検知できなくなり，検出精度が低下するおそれがある。

一方，上記合計面積が０．６ｍｍ² よりも大きい場合には，被測定ガスの拡散量が増大するため，空燃比検出素子のセンサ出力が過剰に大きくなるおそれがある。この場合には，固体電解質が部分的に還元され体積変化が生じ，その結果亀裂等が発生し，空燃比検出素子の耐久性が衰えるおそれがある。

実施形態例１
本発明の実施形態例にかかる空燃比検出素子につき，図１〜図６を用いて説明する。図１，図２，図４，図５に示すごとく，本例の空燃比検出素子１は，ポンプ電極１１０を有するポンプセル１１と，センサ電極１２０を有するセンサセル１２と，両者によりその二面を覆われてなる室１３０とよりなり，上記ポンプ電極１１０には上記室１３０に被測定ガスを導入するための２個の同一の径の連通孔２が設けてある。

図２に示すごとく，上記センサ電極１２０においては，該センサ電極１２０に対し上記連通孔２を投影した連通孔投影像２０の中心２００と，該センサ電極１２０における重心１２１とを通る各直線により２つに分割された分割面２１，２２を有する。そして，上記分割面２１，２２の面積はそれぞれ等しい。なお，上記連通孔２の径は共に０．２ｍｍ，また上記分割面２１，２２の面積は４ｍｍ²である。

図５に示すごとく，上記ポンプセル１１は，ジルコニア固体電解質よりなるシートの両面に，白金等の電極活性を有する耐熱性導電材料を主成分とするポンプ電極１１０を設けることにより形成されている。上記センサセル１２も，同様に，ジルコニア固体電解質よりなるシートの両面に耐熱性導電材料を主成分とするポンプ電極１２０を設けることにより形成されている。

図１，図４，図５に示すごとく，上記空燃比検出素子１において，上記ポンプセル１１とセンサセル１２との間には，スペーサ１３が設けてある。上記スペーサ１３は，高熱伝導性セラミックより構成されており，被測定ガスが拡散可能となる室１３０を有している。上記センサセル１２の下方には，基準ガスを導入するためのガス室１４０を形成するためのセラミック製のダクト１４が，該ダクト１４の下方には，発熱体１５０を有するヒータ１５が設けてある。

また，図６に示すごとく，上記空燃比検出素子１は，空燃比検出器７に取付けられ，使用される。上記空燃比検出素子１は，ハウジング７２に対し，セラミック製碍子７３を介して収納固定されている。上記空燃比検出器７における，空燃比検出素子１からのセンサ出力の取出しは，図１，図４に示すごとく，該空燃比検出素子１に埋めこまれた導電性耐熱金属線１１９，１２９にリードワイヤー７４をスポット溶接することにより行うことができる。

なお，上記センサ出力の取出しは，空燃比検出素子の端部にセンサ出力取出し用の電極を設け，リードワイヤ先端に設置したセンサ出力取出し金具を取出し電極に押圧することによっても，行うことができる。

次に，上記２つの連通孔２について説明する。図３に示すごとく，上記連通孔投影像２０がセンサ電極１２０に対しオーバーラップするよう，連通孔２はポンプ電極１１０に対して設けられている。即ち，上記連通孔投影像２０の径とセンサ電極１２０の輪郭線とが一致している。そして，上記連通孔投影像２０の半分（斜線を付した部分）はセンサ電極１２０と重なっている。なお，図２に示すごとく，上記２つの連通孔投影像２０の中心２００と，重心１２１との間の距離は等しい。

次に，本例における作用効果につき説明する。本例の空燃比検出素子１においては，２個の連通孔２を，ポンプ電極１１０の特定の位置に設けてある。そのため，上記連通孔２の径を比較的大径とすることができ，該連通孔２の形成に当たって，加工精度を確保することが容易である。従って，径の揃った連通孔２を形成することができる。よって，各連通孔２から拡散する被測定ガスの量はほぼ等しくなるため，センサ電極１２０において，被測定ガスの濃度分布が発生することを防止することができる。

また，センサ電極１２０に対して，上記連通孔投影像２０は均等に分布しているため，上記同様，センサ電極１２０において被測定ガスの濃度分布が発生することを防止することができる。従って，本例の空燃比検出素子１は，高精度である。

また，被測定ガス中の酸素濃度が急激に変化した場合，その急激な変化が同様にセンサ電極１２０全体において発生しなければ，空燃比検出素子１は，その変化を検知することができない。このため，センサ電極において被測定ガスの濃度分布が発生するような空燃比検出素子においては，上記急激な変動に伴う被測定ガスの濃度分布の変動を検知し難い。

これに対して，本例の空燃比検出素子１は，センサ電極１２０における被測定ガスの濃度分布が発生し難いため，被測定ガス中の酸素濃度の変動を精度よく捉えることができる。従って，本例の空燃比検出素子１は，高応答性を有する。

実施形態例２
本例は，図７，図８に示すごとく，本発明にかかる空燃比検出素子を，比較例Ｃ１，Ｃ２と共に，センサセル端子間電圧とセンサ出力電流の関係及び被測定ガス中の酸素濃度の急激な変動とセンサ出力電流の変動との関係について測定した結果につき，説明するものである。

まず，本発明にかかる空燃比検出素子は，実施形態例１に示す空燃比検出素子である。比較例Ｃ１は，実施形態例１に示す空燃比検出素子と同形状であって，その連通孔はニードルプレス機によって径３０μｍの連通孔が隣接する他の連通孔と互いに０．５ｍｍの間隔となるよう，ポンプ電極に形成されている。また，比較例Ｃ２は，実施形態例１に示す空燃比検出素子と同形状であって，その連通孔はポンプ電極の重心に唯１個設けてある。

まず，本発明と比較例Ｃ１とにかかる空燃比検出素子における，センサセル端子間電圧Ｖｓとセンサ出力であるところのポンプセル電流ｉの関係を示すＶｓ−ｉ特性について，窒素希釈７．５％酸素ガス雰囲気中（窒素ガス中に７．５％濃度の酸素が含まれる雰囲気のことを示す。）にて素子検出部を６００℃に加熱し，ポンプセル電極間の印加電圧を走引し，その時ポンプセルに流れる電流ｉとセンサセル端子間電圧Ｖｓをモニタするという方法を用いて測定し，以上の測定結果を図７に示した。

図７に示すごとく，本発明にかかる空燃比検出素子については，センサセル電極上の酸素濃度分布が均一なため，センサ出力即ちポンプセル電流ｉの変化にともない急峻にセンサセル端子間電圧Ｖｓが変化する理想的な波形を示すことがわかった。一方，比較例Ｃ１については，センサセル電極上の酸素濃度分布が不均一なためセンサ出力ｉの変化にともない緩慢にセンサセル端子間電圧Ｖｓが変化する理想的でない波形を示すことがわかった。

次に，本発明と比較例Ｃ２とにかかる空燃比検出素子における，被測定ガス中の酸素濃度の急激な変動とセンサ出力の変動との関係について，センサセル端子間電圧Ｖｓを０．４５Ｖ一定となるようポンプセル印加電圧を高速なアナログ回路を用いて制御し，被測定ガスの酸素濃度を７．５％から０％へステップ状に変化させた時のセンサ出力，即ちポンプセル電流ｉを検出するという方法を用いて測定し，以上の測定結果を図８に示した。

図８に示すごとく，本発明は酸素濃度が減少しはじめる時刻ｔ０よりｔ１ｍｓにて，センサ出力が０となった。一方，比較例Ｃ２は，時刻ｔ０よりｔ２ｍｓ経過後，センサ出力が０となった。即ち，比較例Ｃ２は被測定ガスにおける酸素濃度の急激な変動に対して敏感に追従するセンサ出力を得ることができなかった。このため，本発明の空燃比検出素子は，高応答性という点において，比較例Ｃ２よりも優れていることが分かった。

実施形態例３
本例は，図９に示すごとく，本発明にかかる，各種の形状のセンサ電極１２０と，該センサ電極１２０における連通孔投影像２０の分布について示すものである。図９（Ａ）〜（Ｄ）に，長方形，又は偏平な対称形のセンサ電極１２０，２つの連通孔を有する空燃比検出素子のセンサセル１２を示す。上記空燃比検出素子においては，同図に示す位置に連通孔投影像２０が形成されるよう，図示しないポンプ電極を有するポンプセルに２つの連通孔が設けてある。

そして，上記センサ電極１２０は，上記連通孔投影像２０の中心２００と，センサ電極１２の重心１２１との間を結んだ直線により分割された，各種形状の分割面２１，２２を有する。更に，上記各連通孔投影像２０における中心２００と重心１２１との間の距離は全て等しい。

参考実施形態１
本例は，図１０〜図１２に示すごとく，本発明の参考例にかかる，各種の形状のセンサ電極１２０と，該センサ電極１２０における連通孔投影像２０の分布について示すものである。まず，図１０に示す空燃比検出素子３１は，連通孔２の形成する連通孔投影像の全体が，センサ電極１２０の上にある。なお，上記空燃比検出素子３１は，ガス室１４０が隔壁板１３に対し形成された構造を有している。その他は実施形態例１と同様である。

次に，図１１に示す空燃比検出素子３２は，連通孔２がポンプセル１１に設けてある。ただし，上記連通孔２はポンプ電極１１０の上には設けられていない。その他は実施形態例１と同様である。次に，図１２に示す空燃比検出素子３３は，連通孔２の形成する連通孔投影像２０がセンサセル１２上には存在するが，センサ電極１２０の上には存在しない構造を有している。その他は実施形態例１と同様である。また，本例の空燃比検出素子３１，３２，３３においても，実施形態例１と同様の作用効果を有する。

参考実施形態２
本例は，図１３〜図１６に示すごとく，ポンプセル１１とセンサセル１２とが室４３０において対向する位置にない空燃比検出素子４１，４２である。図１３，図１４に示す空燃比検出素子４１は，その底面をセンサセル１２が，一方の側面をポンプセル１１が，他の面をスペーサ４３１，４３とにより構成された室４３０を有する。

そして，上記センサセル１２と対向する面を構成するスペーサ４３１には，上記室４３０と被測定ガス室とを連通するための２個の連通孔２が設けてある。上記室４３０に面するセンサ電極１２０の面上には，上記連通孔２の連通孔投影像２０が形成されている。上記連通孔投影像２０の中心と上記室４３０に面するセンサ電極１２０の重心２１とを通る各直線を想定した時，この各直線により上記センサ電極は２つに分割された分割面を形成する。そして，上記分割面の面積はそれぞれ同等である。

なお，図１５，図１６に示す空燃比検出素子４２は，その底面をセンサセル１２が，二つの側面をポンプセル１１が，他の面をスペーサ４３１，４３２，４３３とにより構成された室４３０を有する。その他は，上述の空燃比検出素子４１と同様である。その他は，実施形態例１と同様である。また，本例の空燃比検出素子４１，４２は，実施形態例１と同様の作用効果を有する。

上記のごとく，本発明によれば，高精度かつ高応答性を有する空燃比検出素子を提供することができる。

実施形態例１における，空燃比検出素子の斜視展開図。実施形態例１における，センサセルの平面図。実施形態例１における，連通孔投影像とセンサ電極との位置関係を示す説明図。実施形態例１における，空燃比検出素子の斜視図。図３におけるＡ−Ａ矢視断面図。実施形態例１における，空燃比検出器の断面図。実施形態例２における，本発明と比較例とにかかる空燃比検出素子の端子間電圧とセンサ出力の関係を示すＶｓ−ｉ特性を示す線図。実施形態例２における，本発明と比較例とにかかる空燃比検出素子の被測定ガス中の酸素濃度の急激な変動とセンサ出力の変動の関係を示す線図。実施形態例３における，２つの連通孔を有する空燃比検出素子におけるセンサセルの平面図。参考実施形態１における，ポンプ電極の上に連通孔を有している（ａ）ポンプセルの平面図，（ｂ）空燃比検出素子の断面図。参考実施形態１における，ポンプ電極の上に連通孔を有していない（ａ）ポンプセルの平面図，（ｂ）空燃比検出素子の断面図。参考実施形態１における，センサ電極の上に連通孔投影像を有していない空燃比検出素子における斜視展開図。参考実施形態２における，ポンプセルとセンサセルとが室において対向する位置にない空燃比検出素子の断面図。参考実施形態２における，ポンプセルとセンサセルとが室において対向する位置にない空燃比検出素子の斜視展開図。参考実施形態２における，ポンプセルとセンサセルとが室において対向する位置にない他の空燃比検出素子の断面図。参考実施形態２における，ポンプセルとセンサセルとが室において対向する位置にない他の空燃比検出素子の斜視展開図。従来例における，空燃比検出素子のセンサセルの平面図。

符号の説明

１．．．空燃比検出素子，
１１．．．ポンプセル，
１１０．．．ポンプ電極，
１２．．．センサセル，
１２０．．．センサ電極，
１２１．．．重心，
１３０．．．室，
２．．．連通孔，
２０．．．連通孔投影像，
２００．．．中心，
２１，２２．．．分割面，

Claims

ポンプ電極を有するポンプセルと，センサ電極を有するセンサセルと，両者により少なくともその二面を覆われてなる室とよりなる空燃比検出素子において，
上記室には被測定ガスを導入するための同一の径を有する２個の連通孔を設けてあり，
かつ，上記２個の連通孔は，センサセルの，上記室に面すると共にセンサ電極が形成された面上に，連通孔投影像が形成されるように構成されてなり，
更に，上記連通孔投影像の径と，上記センサセルの上記室に面する面上のセンサ電極の輪郭線とが一致する位置に，上記２個の連通孔が設けてあり，上記連通孔投影像の中心と上記センサセルの上記室に面する面上のセンサ電極の重心とを通る各直線を想定した時，この各直線により上記センサ電極が２分割された分割面が形成され，該分割面の面積がそれぞれ同等となるよう構成されていることを特徴とする空燃比検出素子。
請求項１において，上記連通孔の径をｒｎ，上記２個の連通孔の平均径をＲとすると，０．８８Ｒ≦ｒｎ≦１．１２Ｒであることを特徴とする空燃比検出素子。