JPH01253649A - 酸素センサ - Google Patents
酸素センサInfo
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- JPH01253649A JPH01253649A JP63081237A JP8123788A JPH01253649A JP H01253649 A JPH01253649 A JP H01253649A JP 63081237 A JP63081237 A JP 63081237A JP 8123788 A JP8123788 A JP 8123788A JP H01253649 A JPH01253649 A JP H01253649A
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- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
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Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、被測定気体中の酸素濃度を測定するための酸
素センサに関し、例えば自動車等の内燃機関の排出ガス
中における酸素＃度の測定に適する酸素センサに関する
。
素センサに関し、例えば自動車等の内燃機関の排出ガス
中における酸素＃度の測定に適する酸素センサに関する
。
近年公害防止、燃費向上を目的として、内燃機関の排気
中の酸素分圧を測定し、該測定値に基づいた内燃機関の
空燃比フィードバック制御が行なわれている。このよう
な排気中の酸素分圧の測定は、例えば、ジルコニア、イ
ツトリア固溶体等の酸素イオン伝導性の固体電解質層か
らなる酸素センサーにより行なわれる。このような酸素
センサとしては、例えば特開昭６０−３６９４９号公報
、特開昭６１−２７２．６．４９号公報、特開昭６２−
２２．２１．５９号公、報などが知られており、いずれ
も前述した固体電解質層の両側に電極を設け、これらを
加熱する発熱体とより構成されている。
中の酸素分圧を測定し、該測定値に基づいた内燃機関の
空燃比フィードバック制御が行なわれている。このよう
な排気中の酸素分圧の測定は、例えば、ジルコニア、イ
ツトリア固溶体等の酸素イオン伝導性の固体電解質層か
らなる酸素センサーにより行なわれる。このような酸素
センサとしては、例えば特開昭６０−３６９４９号公報
、特開昭６１−２７２．６．４９号公報、特開昭６２−
２２．２１．５９号公、報などが知られており、いずれ
も前述した固体電解質層の両側に電極を設け、これらを
加熱する発熱体とより構成されている。
一般に、酸素センサにおける測定電極、は、排ガスから
保護かつ排ガスの空燃比変化に追従するため、比較的気
孔の多い多孔質保護層によ１、シ覆われている。ところ
が、このような酸素センサを長時間使用している間に、
排ガス成分、によりミ極の変質がおこシ、電極成分の飛
散や体積膨張あるいは排ガス成分が電極近傍に堆積した
シすることにより、電極から多孔質保護層に抑圧応力が
働き、この応力により多孔質保護層にクラックが発生し
、更に多孔質層の剥離、電極の消失がおこυ、耐久寿命
が極端に短かくなることがあった。この現象は特に発熱
部から遠く、比較的温度の低い部分で始まることが多い
。
保護かつ排ガスの空燃比変化に追従するため、比較的気
孔の多い多孔質保護層によ１、シ覆われている。ところ
が、このような酸素センサを長時間使用している間に、
排ガス成分、によりミ極の変質がおこシ、電極成分の飛
散や体積膨張あるいは排ガス成分が電極近傍に堆積した
シすることにより、電極から多孔質保護層に抑圧応力が
働き、この応力により多孔質保護層にクラックが発生し
、更に多孔質層の剥離、電極の消失がおこυ、耐久寿命
が極端に短かくなることがあった。この現象は特に発熱
部から遠く、比較的温度の低い部分で始まることが多い
。
前述した特開昭６０−５６９４９号公報に開示される酸
素センサは、第４図に示されるように電極４を有する固
体電解質層９とは反対側の、平板状の隔壁板１６を介し
、絶縁板１０にヒータ１１を配置しであるため、ヒータ
の発熱効率が悪い。また、特開昭６１−２７２６４９号
公報に示された酸素センサは、第５図におけるように、
発熱体５が電極６．４を有する固体電解質層６と芯材２
との間にあシ、熱容量の大きい石材にヒータの熱が吸収
されてしまうために、熱効率の低下はまぬがれない。さ
らに、特開昭６２−２２２１５９号公報の酸素センサば
、第６図に示されるとお９発熱部７がコルゲーション形
状であシ、電極部よシ遠いコルゲーション部の発熱は、
素子活性化に対する寄与率が低く、熱効率も悪い。そし
て、電極の中心部分は発熱部より遠く、実質的に性能に
寄与する割合が低い。
素センサは、第４図に示されるように電極４を有する固
体電解質層９とは反対側の、平板状の隔壁板１６を介し
、絶縁板１０にヒータ１１を配置しであるため、ヒータ
の発熱効率が悪い。また、特開昭６１−２７２６４９号
公報に示された酸素センサは、第５図におけるように、
発熱体５が電極６．４を有する固体電解質層６と芯材２
との間にあシ、熱容量の大きい石材にヒータの熱が吸収
されてしまうために、熱効率の低下はまぬがれない。さ
らに、特開昭６２−２２２１５９号公報の酸素センサば
、第６図に示されるとお９発熱部７がコルゲーション形
状であシ、電極部よシ遠いコルゲーション部の発熱は、
素子活性化に対する寄与率が低く、熱効率も悪い。そし
て、電極の中心部分は発熱部より遠く、実質的に性能に
寄与する割合が低い。
本発明は、前記した酸素センナにおける発熱体の熱効率
の低いことに基づく欠点を改善し、酸素センサの耐久住
向上をはかることを目的とするものである。
の低いことに基づく欠点を改善し、酸素センサの耐久住
向上をはかることを目的とするものである。
〔課題を解決するだめの手段」
上記目的を達成するため、本発明の酸素センサは、積層
技術を用い、検知部と発熱部を絶縁層を介して一体とな
す固体電解質酸素センサ素子において、発熱体が測定電
極面上の固体電解質層上に配置され、かつ測定電極を囲
んで測定電極外周部と幾何学的に平行に配置され、測定
電極外周部と発熱体内周部の間隔が、リード引出し部を
除いてｃＬ２〜１．５ｍの範囲になるように構成されて
いることを特徴とするものである。
技術を用い、検知部と発熱部を絶縁層を介して一体とな
す固体電解質酸素センサ素子において、発熱体が測定電
極面上の固体電解質層上に配置され、かつ測定電極を囲
んで測定電極外周部と幾何学的に平行に配置され、測定
電極外周部と発熱体内周部の間隔が、リード引出し部を
除いてｃＬ２〜１．５ｍの範囲になるように構成されて
いることを特徴とするものである。
上記の様に構成された酸素センサにおいて、同一面上で
絶縁層を介して検知部と発熱部を配置するに当シ、両者
を接近させればさせるほど検知部の加熱が充分行なわれ
、その活性度は向上するものの、加熱部よシの漏洩電位
の影響が無視出来なくなる。第２図に示した電極６，７
とヒータ８の間隔り、、Ｌ、の変動と、漏洩電位、酸素
センサの立上）％性との関係を示すと第６図のとおシと
なる。この結果、実用的な両者の間隔の下限は０．２ｍ
程度であることがわかる。
絶縁層を介して検知部と発熱部を配置するに当シ、両者
を接近させればさせるほど検知部の加熱が充分行なわれ
、その活性度は向上するものの、加熱部よシの漏洩電位
の影響が無視出来なくなる。第２図に示した電極６，７
とヒータ８の間隔り、、Ｌ、の変動と、漏洩電位、酸素
センサの立上）％性との関係を示すと第６図のとおシと
なる。この結果、実用的な両者の間隔の下限は０．２ｍ
程度であることがわかる。
α２鱈以下では、電極とヒータが絶縁不良になる恐れが
ある。また、電極とヒータの間隔を大きくすればする程
、その間の絶縁抵抗は高くなシ、漏洩電位の影響も小さ
くなるが、ヒータによる電極の加熱が充分行なわれなく
なシ、完全にセンサ性能が発揮されなくなる。したがっ
て、電極とヒータとの間隔の上限は、実用上１．５■程
度であるということができる。１．５暉以上では電極と
ヒータの間隔が離れすぎるため、ヒータの発熱容量を増
加させる必要がある。そうすると、ヒータ自身の耐熱限
界を越えることになり、ヒータ寿命が低下する。このた
め、ヒータの発熱容量を実用上不都合のないレベルまで
低下させると、電極部の温度も低下してしまって、前述
した電極劣化を引き起こすことになる。
ある。また、電極とヒータの間隔を大きくすればする程
、その間の絶縁抵抗は高くなシ、漏洩電位の影響も小さ
くなるが、ヒータによる電極の加熱が充分行なわれなく
なシ、完全にセンサ性能が発揮されなくなる。したがっ
て、電極とヒータとの間隔の上限は、実用上１．５■程
度であるということができる。１．５暉以上では電極と
ヒータの間隔が離れすぎるため、ヒータの発熱容量を増
加させる必要がある。そうすると、ヒータ自身の耐熱限
界を越えることになり、ヒータ寿命が低下する。このた
め、ヒータの発熱容量を実用上不都合のないレベルまで
低下させると、電極部の温度も低下してしまって、前述
した電極劣化を引き起こすことになる。
〔実施例コ
図面によｐ本発明を具体的に説明する。第１図（イ）は
本発明の展開状斜視図であり、＼Ｏ１で部分安定化され
る組成に調整されたジルコニア粉末を有機樹脂と混合し
、ドクターブレード法によって（１３■厚になるように
形成した固体電解質グリーンシート３ａ上の一面にＰｔ
系基準電極４，５とリード部をスクリーン印刷し、前記
グリーンシー）３ａの他の面上には、多孔質Ｐｔ 系測
定電極６，７、測定電極の保護膜層２２．２３、孔部２
６，２７を有する絶縁膜層２４、ヒータ８とリード引出
し部１６．１７を有するＰｔ 系発熱体および孔部３０
，３１を有する絶縁層２８を、スクリーン印刷により順
次積層して形成した。基準電極４，５のリード部１４は
、固体電解質グリーンシー）３ａに設けたスルーホール
２１により基準電極に接続される。また、電極の端子部
１４．１５の上面および発熱体の端子部１６，１７の上
面は、それぞれの絶縁層２５．２９が除かれた状態でス
クリーン印刷される。このようにして形成された積層体
を第１図（ロ）のように筒状として焼成し、酸素センサ
を作成した。このようにして構成した酸素センサを、図
示しない自動車の排気ガス管部に取付け、走行テストを
行なった。その結果は第１表に示すとおシであって、本
発明の酸素センサが有用であることが立証された。
本発明の展開状斜視図であり、＼Ｏ１で部分安定化され
る組成に調整されたジルコニア粉末を有機樹脂と混合し
、ドクターブレード法によって（１３■厚になるように
形成した固体電解質グリーンシート３ａ上の一面にＰｔ
系基準電極４，５とリード部をスクリーン印刷し、前記
グリーンシー）３ａの他の面上には、多孔質Ｐｔ 系測
定電極６，７、測定電極の保護膜層２２．２３、孔部２
６，２７を有する絶縁膜層２４、ヒータ８とリード引出
し部１６．１７を有するＰｔ 系発熱体および孔部３０
，３１を有する絶縁層２８を、スクリーン印刷により順
次積層して形成した。基準電極４，５のリード部１４は
、固体電解質グリーンシー）３ａに設けたスルーホール
２１により基準電極に接続される。また、電極の端子部
１４．１５の上面および発熱体の端子部１６，１７の上
面は、それぞれの絶縁層２５．２９が除かれた状態でス
クリーン印刷される。このようにして形成された積層体
を第１図（ロ）のように筒状として焼成し、酸素センサ
を作成した。このようにして構成した酸素センサを、図
示しない自動車の排気ガス管部に取付け、走行テストを
行なった。その結果は第１表に示すとおシであって、本
発明の酸素センサが有用であることが立証された。
第 １ 表
電極とヒータの距離 実車輛不具合発生までの走行
（−） 距離 （Ｋｍｉｌ、ｅ日）［
１２１２０Ｋｍｉｌｅｓ ＯＫ ［Ｌ５ １２０
ｔｔ ｔｔｌ、０
１２０ ＃ ＩＦｌ
、５ １２０
ｔｔ ｚ２．０ ８０
７／ ＮＧ発生２．５ ５
０ ／／ ＮＯ発生〔発明の効果〕 本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載のとおりの効果を奏する。
（−） 距離 （Ｋｍｉｌ、ｅ日）［
１２１２０Ｋｍｉｌｅｓ ＯＫ ［Ｌ５ １２０
ｔｔ ｔｔｌ、０
１２０ ＃ ＩＦｌ
、５ １２０
ｔｔ ｚ２．０ ８０
７／ ＮＧ発生２．５ ５
０ ／／ ＮＯ発生〔発明の効果〕 本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載のとおりの効果を奏する。
（１） 電極の加熱が急速に行なわれるため、酸素セ
ンサ特性の立上シが早く、正確な制御が可能となる。
ンサ特性の立上シが早く、正確な制御が可能となる。
（２） 電極の劣化が少なく、長期間の使用に耐える
。
。
（３）製品精度が高く、量産可能である。
第１図（イ）は本発明酸素センサの展開状態斜視図、同
（ロ）は焼成された本発明酸素センサの斜視図、第２図
は発熱体と測定電極の位置関係を示す平面図、第６図は
発熱体と測定電極の間隔と、漏洩電位および立上＃）特
性との関係を示す説明図、第４〜６図は従来例の説明図
である。 ３ａ：固体電解質グリーンシート ４．５：基準電極 ６．７：測定電極 ８ ：ヒータ １４．１５：基準電極端子 １６．１７：ヒータリード引出し部 ２２．２３：保護膜層 ２４．２８：絶縁膜層 ２６．２７，３０，３１ ：孔部
（ロ）は焼成された本発明酸素センサの斜視図、第２図
は発熱体と測定電極の位置関係を示す平面図、第６図は
発熱体と測定電極の間隔と、漏洩電位および立上＃）特
性との関係を示す説明図、第４〜６図は従来例の説明図
である。 ３ａ：固体電解質グリーンシート ４．５：基準電極 ６．７：測定電極 ８ ：ヒータ １４．１５：基準電極端子 １６．１７：ヒータリード引出し部 ２２．２３：保護膜層 ２４．２８：絶縁膜層 ２６．２７，３０，３１ ：孔部
Claims (1)
- １、積層技術により検知部と発熱部を絶縁層を介して一
体となす固体電解質酸素センサ素子において、発熱体が
測定電極面上の固体電解質層上に配置され、かつ測定電
極を囲んで、測定電極外周部と幾何学的に平行に配置さ
れており、測定電極外周部と発熱体内周部の間隔が、リ
ード引出し部を除いて０．２〜１．５ｍｍである酸素セ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63081237A JP2607909B2 (ja) | 1988-04-04 | 1988-04-04 | 酸素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63081237A JP2607909B2 (ja) | 1988-04-04 | 1988-04-04 | 酸素センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01253649A true JPH01253649A (ja) | 1989-10-09 |
| JP2607909B2 JP2607909B2 (ja) | 1997-05-07 |
Family
ID=13740829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63081237A Expired - Fee Related JP2607909B2 (ja) | 1988-04-04 | 1988-04-04 | 酸素センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2607909B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003004696A (ja) * | 2001-06-18 | 2003-01-08 | Kyocera Corp | 空燃比センサ素子 |
| DE102012217448A1 (de) | 2011-09-27 | 2013-03-28 | Denso Corporation | Gasmessfühler, gassensor und herstellungsverfahren dafor |
-
1988
- 1988-04-04 JP JP63081237A patent/JP2607909B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003004696A (ja) * | 2001-06-18 | 2003-01-08 | Kyocera Corp | 空燃比センサ素子 |
| DE102012217448A1 (de) | 2011-09-27 | 2013-03-28 | Denso Corporation | Gasmessfühler, gassensor und herstellungsverfahren dafor |
| CN103018308A (zh) * | 2011-09-27 | 2013-04-03 | 株式会社电装 | 气体传感器元件、气体传感器及其制造方法 |
| JP2013072671A (ja) * | 2011-09-27 | 2013-04-22 | Denso Corp | ガスセンサ素子とその製造方法並びにガスセンサ |
| US8673128B2 (en) | 2011-09-27 | 2014-03-18 | Denso Corporation | Gas sensor element, gas sensor, and production method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2607909B2 (ja) | 1997-05-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |