JPH03233351A - Sensor structure - Google Patents

Sensor structure

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Publication number
JPH03233351A
JPH03233351A JP2310018A JP31001890A JPH03233351A JP H03233351 A JPH03233351 A JP H03233351A JP 2310018 A JP2310018 A JP 2310018A JP 31001890 A JP31001890 A JP 31001890A JP H03233351 A JPH03233351 A JP H03233351A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
detection
heater
lead
sensor
axial direction
Prior art date
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Pending
Application number
JP2310018A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Morii
森井 洋明
Toshitaka Matsuura
松浦 利孝
Akira Nakano
中野 昭
Nobuaki Jo
城 伸明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP2310018A priority Critical patent/JPH03233351A/en
Publication of JPH03233351A publication Critical patent/JPH03233351A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To eliminate directional property and to enable suitable measurement by laminating a detection part and a heating part vertically to the axial direction of a supporting part in the end part thereof and forming these parts and connecting a detection electrode and a heater to a lead part respectively. CONSTITUTION:In a sensor 1, a lead 16 for performing electric conduction is formed in a supporting part 34 formed on a ceramic base plate. Both a heating part 36 equipped with a heater 44 and a detection part 38 equipped with a detection element 2 are laminated vertically to the axial direction of the supporting part 34 in the end part of this axial direction thereof. The heater 44 is connected to the lead 16 by lamination and furthermore a detection electrode 40 is connected to the lead 16. Therefore at a time for measuring the circumferential gas, the detection element 2 is arranged vertically to the axial direction of the sensor 1 in the tip part thereof. After all, the detection element 2 is arranged so that it is always made parallel to the direction of flow of the circumferential gas. Accordingly even when the oxygen sensor 1 is fitted in any direction, the concn. of oxygen is accurately measured without effecting the direction of flow of exhaust gas.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明(よ センサの構造に関し、詳しくはセラミック
ス基板上に形成された検出素子やヒータを備えたセンサ
構造に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a sensor structure, and specifically relates to a sensor structure including a detection element and a heater formed on a ceramic substrate.

[従来の技術] 従来より、周囲ガスの濃度等を測定するセンサとして(
よ セラミックスを使用した各種のセンサが知られてお
り、例え]ヱ 円筒状のセラミックスからなる検出部や
、セラミックス基板を積層して形成した検出部を備えた
酸素センサが提案されている。この酸素センサ(よ 第
8図に示すようにチタニア等からなる検出素子P]が検
出電極P2上に積層されるセラミックス基板P3と、検
出素子P1を加熱するヒータP4が形成されたセラミッ
クス基板P5とを、積層して柱状に形成した検出部P6
を備えたものである。
[Prior art] Conventionally, sensors have been used to measure the concentration of surrounding gas (
A variety of sensors using ceramics are known; for example, oxygen sensors have been proposed that include a detection section made of cylindrical ceramics and a detection section formed by laminating ceramic substrates. This oxygen sensor (as shown in FIG. 8, a detection element P made of titania or the like) is laminated on a detection electrode P2, a ceramic substrate P3, and a ceramic substrate P5, on which a heater P4 for heating the detection element P1 is formed. Detection part P6 formed into a columnar shape by laminating
It is equipped with the following.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記従来技術では下記のような問題があ
り未だ十分ではなかった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the above-mentioned prior art has the following problems and is still not sufficient.

即ち、酸素センサの検出部P6は、セラミックス基板P
2の一方の表面に検出素子P1が形成されていることに
より、センサに方向性が生じ、正確に周囲ガスの濃度を
測定できるとは限らなかった つまり、測定するガスが
検出素子P1の表面に向かって垂直に流れる場合や、検
出素子P1の裏側に向かって流れる場合、或は検出素子
P]と平行に流れる場合では、各々出力の大きさや応答
性が異なってしまうという問題が生じていた。
That is, the detection part P6 of the oxygen sensor is formed on the ceramic substrate P.
Since the detection element P1 is formed on one surface of the sensor 2, the sensor becomes directional, and it is not always possible to accurately measure the concentration of the surrounding gas.In other words, the gas to be measured is formed on the surface of the detection element P1. When the flow is perpendicular to the detection element P1, toward the back side of the detection element P1, or parallel to the detection element P, a problem arises in that the output size and response are different.

これを避けるために、プロテクタの通気孔の形状に工夫
を加えて、ガスの流れ方向を旋回させるなどして、検出
素子P1にガスが均一に当たるようになされていたが、
このため高価なプロテクタが必要とされたり、センサの
取付位置が限定されるという問題が生じていj= 本発明(上上記課題を解決し、方向性を無くして好適な
測定を行うことができるセンサ構造を提供することを目
的とする。
In order to avoid this, the shape of the vent holes in the protector has been modified to rotate the gas flow direction so that the gas hits the detection element P1 uniformly.
For this reason, problems arise in that an expensive protector is required and the mounting position of the sensor is limited. The purpose is to provide structure.

[課題を解決するための手段] かかる問題点塗解決するための本発明の構成は、検出素
子及び検出素子と接続する検出電極がセラミックス基板
上に形成された検知部と、上記検出素子を加熱するヒー
タがセラミックス基板上に形成された加熱部と、電気的
導通を行うリードがセラミックス基板上に形成された支
持部と、を備えたセンサ構造において、 上記支持部の端部に、該支持部の軸方向と垂直に上記検
知部及び加熱部を積層して形成するととも1:、上記リ
ードと上記検出電極及びヒータとを各々接続したことを
特徴とするセンサ構造を要旨とする。
[Means for Solving the Problems] The configuration of the present invention for solving such problems includes a sensing portion in which a sensing element and a sensing electrode connected to the sensing element are formed on a ceramic substrate, and a sensing element that heats the sensing element. In the sensor structure, the sensor structure includes a heating part in which a heater is formed on a ceramic substrate, and a support part in which a lead for electrical conduction is formed on the ceramic substrate. The sensor structure is characterized in that the sensing part and the heating part are stacked and formed perpendicularly to the axial direction of the sensor, and the lead is connected to the sensing electrode and the heater, respectively.

ここで、上記支持部として(よ セラミックス基板を何
枚も積層した柱状の構造を採用すると、リードの形成が
厚膜印刷等で容易(二できるので好適である。
Here, it is preferable to adopt a columnar structure in which a number of ceramic substrates are laminated as the support portion, since the leads can be easily formed by thick film printing or the like.

また、上記リードの端部(よ出力の取り出しやヒータへ
の電圧の印加等の電気的な入出力部として使用されるが
、この入出力部としては白金リード線を使用してもよい
し、金属端子をばね部材で押圧して接触させる構造(分
離型)としてもよい。
In addition, the ends of the leads are used as electrical input/output parts for taking out output and applying voltage to heaters, but platinum lead wires may be used as this input/output part, It is also possible to adopt a structure (separate type) in which the metal terminals are pressed by a spring member to bring them into contact.

更に、上記リードの内、センサ構造の表面に露出するリ
ードに1よ その表面を覆って例えばアルミナ等からな
る絶縁層が形成されることが望ましい。
Furthermore, it is desirable that an insulating layer made of, for example, alumina be formed covering the surface of one of the leads exposed on the surface of the sensor structure.

また、検出素子として(よ例えばZrO2等のイオン伝
導体、TiO2や5n02等の電子伝導体を使用できる
Further, as a detection element, for example, an ionic conductor such as ZrO2 or an electronic conductor such as TiO2 or 5n02 can be used.

[作用] 本発明のセンサ構造(よ 支持部に電気的導通を行うリ
ードが形成されており、その支持部の軸方向の端部に、
ヒータを備えた加熱部及び検出素子を備えた検知部が積
層されている。そして、この積層によってリードとヒー
タが接続さ札更にリードと検出電極が接続されている。
[Function] The sensor structure of the present invention (i.e., a lead for electrical conduction is formed in the support part, and a lead is formed at the end of the support part in the axial direction.
A heating section including a heater and a detecting section including a detection element are stacked. This lamination connects the leads to the heater, and further connects the leads to the detection electrode.

従って、周囲ガスの測定時には、センサの先端部分に、
センサの軸方向とは垂直に検出素子が配置されることに
なる。つまり、周囲ガスの流れる方向と常に平行になる
ように検出素子が配置されることになるので、センサの
方向性が改善されることになる。
Therefore, when measuring ambient gas, the tip of the sensor
The detection element is arranged perpendicularly to the axial direction of the sensor. In other words, since the detection element is always arranged parallel to the direction in which the surrounding gas flows, the directionality of the sensor is improved.

[実施例] 以下本発明の一実施例を図面に従って説明する。[Example] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本実施例(よ セラミックス基板をガス成分又はその濃
度を検出する検出部として、内燃機関の排気中の酸素濃
度を検出する酸素センサに適用したものであり、第1図
は酸素センサの検出部を示し、第2図は酸素センサの全
体を一部破断して示している。
In this example, a ceramic substrate is applied to an oxygen sensor that detects the oxygen concentration in the exhaust gas of an internal combustion engine as a detection section that detects gas components or their concentration. Fig. 1 shows the detection section of the oxygen sensor. FIG. 2 shows the entire oxygen sensor partially cut away.

第2図において、酸素センサ1(よセラミックス基板上
に設けられた検出素子2によって酸素濃度を検出する検
出部4と、検出部4を把持するとともに酸素センサ1を
内燃機関に取り付ける筒状の主体金具6と、通気孔7を
備え主体金具6の先端に取り付けられて検出部4を保護
するプロテクタ8と、主体金具6とともに検出部4を把
持する内筒]Oとを備えている。
In FIG. 2, an oxygen sensor 1 (a detection unit 4 that detects oxygen concentration with a detection element 2 provided on a ceramic substrate), a cylindrical body that grips the detection unit 4 and attaches the oxygen sensor 1 to an internal combustion engine are shown. It includes a metal fitting 6, a protector 8 having a ventilation hole 7 and attached to the tip of the metal shell 6 to protect the detection part 4, and an inner cylinder]O that grips the detection part 4 together with the metal shell 6.

二〇内筒10の外側に(よ外筒12が主体金具6に取り
付けられており、外筒12の上部内側に(よ シリコン
ゴムからなるシール材14が詰められている。このシー
ル材14は、シール材14を貫いて配置されるリード線
16と金属端子18との接続部分を絶縁保護している。
20 An outer cylinder 12 is attached to the metal shell 6 on the outside of the inner cylinder 10, and a sealing material 14 made of silicone rubber is filled inside the upper part of the outer cylinder 12. , the connection portion between the lead wire 16 and the metal terminal 18, which are arranged through the sealing material 14, is insulated and protected.

また、検出部4(よ スペーサ20. 充填粉末22及
びガラスシール24を介して主体金具6及び内筒10に
把持されており、ガラスシール24(友検出ガスの漏れ
を防止するととも(:、白金リード線26と金属端子1
8との接続部を覆っている。
In addition, the detection part 4 (spacer 20) is held by the metal shell 6 and the inner cylinder 10 via the filling powder 22 and the glass seal 24, and the glass seal 24 (the spacer 20, which prevents the leakage of the detection gas) Lead wire 26 and metal terminal 1
It covers the connection part with 8.

更に、上記検出部4の先端には、上記検出素子2が検出
部4の軸方向とは垂直に形成されている。
Furthermore, the detection element 2 is formed at the tip of the detection part 4 perpendicularly to the axial direction of the detection part 4.

この検出部4(よ 第1図に示すように、4枚のセラミ
ックス基板30a〜30d及びその両側の絶縁シート3
2a、32bを積層した支持部34と、該支持部34の
先端に支持部34の軸方向と垂直に配置された加熱部3
6と、加熱部36の表面に積層された検知部38とから
構成されている。
This detection section 4 (as shown in FIG.
2a and 32b, and a heating section 3 disposed perpendicularly to the axial direction of the support section 34 at the tip of the support section 34.
6, and a detection section 38 laminated on the surface of the heating section 36.

このうち、検知部38の表面には一対の検出電極40が
形成され2検出電極40の表面にはTiO2からなる検
出素子2の層が形成されている。更に検知部38の一方
の側面に(よ 検出電極40から伸びる電極リード42
aが形成されている。
Among these, a pair of detection electrodes 40 are formed on the surface of the detection section 38, and a layer of the detection element 2 made of TiO2 is formed on the surface of the second detection electrode 40. Furthermore, an electrode lead 42 extending from the detection electrode 40 is attached to one side of the detection part 38 (see FIG.
a is formed.

また、加熱部36の表面にはヒータ44が蛇行して形成
されている。この加熱部36の側面に(よ一対の電極リ
ード42bが上記検知部38の側面の電極リード42a
と接続するように形成さ札更にその反対側の側面に(よ
上記ヒータ44と接続されるヒータリード48b(第5
図(C))が形成されている。
Furthermore, a heater 44 is formed in a meandering manner on the surface of the heating section 36 . A pair of electrode leads 42b are attached to the side surface of the heating section 36.
The heater lead 48b (fifth
Figure (C)) is formed.

更に、上記支持部34の外側のセラミックス基板30a
、30dの表面に(よ 上記電極リード42bやヒータ
リード48bと接続される電極り一ド46c及びヒータ
リード48cが各々形成されている。また、電極リード
46c及びヒータリード48cの根本側の端部に(よ 
各々白金リード線26が取り付けられている。
Furthermore, the ceramic substrate 30a outside the support part 34
, 30d are formed with an electrode lead 46c and a heater lead 48c, which are connected to the electrode lead 42b and the heater lead 48b, respectively. ni(yo)
A platinum lead wire 26 is attached to each.

尚、上記電極リード42a、42b、46c及びヒータ
リード48b、48cを覆って、検出部4の先端側の両
側面に(上絶縁用のアルミナコート層49a、49bが
形成されている。
Incidentally, upper insulating alumina coat layers 49a, 49b are formed on both side surfaces on the tip side of the detection section 4, covering the electrode leads 42a, 42b, 46c and the heater leads 48b, 48c.

次に、上述した検出部4の製造方法について、第3図な
いし第5図に基づいて説明する。
Next, a method for manufacturing the above-mentioned detection section 4 will be explained based on FIGS. 3 to 5.

まず、検出部4の支柱である支持部34の製造について
、第3図に基づいて説明する。
First, manufacturing of the support part 34, which is the support of the detection part 4, will be explained based on FIG.

図に示すように、第1ないし第4のセラミックス基板3
0a〜30dとなる第1ないし第4のグリーンシート5
0a〜50dを、平均粒径1.5μmのAI。0392
重量%、5i024重量%、Ca○2重量%及びMg0
2重量%からなる混合粉末100重量部に対して、ブチ
ラール樹脂12重量部及びジブチルフタレート(DBP
)6重量部を添加し、有機溶剤中で混合してスラリーと
し、ドクターブレードを用いて厚さ0. 9mmに形成
する。
As shown in the figure, first to fourth ceramic substrates 3
First to fourth green sheets 5 ranging from 0a to 30d
0a to 50d are AI with an average particle size of 1.5 μm. 0392
Weight%, 5i024% by weight, Ca○2% by weight and Mg0
For 100 parts by weight of mixed powder consisting of 2% by weight, 12 parts by weight of butyral resin and dibutyl phthalate (DBP).
) 6 parts by weight, mixed in an organic solvent to form a slurry, and made into a slurry with a doctor blade to a thickness of 0. Form to 9mm.

このうち、第1及び第4のグリーンシート50a、50
dの外側の表面上に(よ電極リード46Cやヒータリー
ド48cとなる各パターン52を、Ptに対して15重
量%のAl2O3を添加した白金ペーストで厚膜印刷し
て形成する。
Among these, the first and fourth green sheets 50a, 50
Patterns 52, which will become the electrode leads 46C and the heater leads 48c, are formed on the outer surface of d by thick film printing with a platinum paste containing 15% by weight of Al2O3 relative to Pt.

更に、各パターン52の根本側の端部に白金リード線2
6を配置した状態で、第1ないし第4のグリーンシート
50a〜50dを積層するととも1;Al2O3からな
る厚さ0.26mmのグリーンシート54a、54bを
積層して熱圧着する。尚、この薄膜のグリーンシート5
4a、54bは絶縁シート32 a、  32 bとな
るものであり、その両側には窓部56が形成しである。
Furthermore, a platinum lead wire 2 is attached to the root end of each pattern 52.
6, the first to fourth green sheets 50a to 50d are laminated, and green sheets 54a and 54b made of Al2O3 and having a thickness of 0.26 mm are laminated and bonded by thermocompression. In addition, this thin film green sheet 5
4a and 54b are insulating sheets 32a and 32b, and windows 56 are formed on both sides thereof.

そして、この様にして形成された積層体を図の一点鎖線
で示す所定の大きさにNC切断して支持部34を製造す
る。
Then, the support portion 34 is manufactured by cutting the laminate thus formed into a predetermined size shown by the dashed line in the figure.

次に、検知部38及び加熱部36の製造について第4図
に基づいて説明する。
Next, manufacturing of the detection section 38 and heating section 36 will be explained based on FIG. 4.

図に示すように、基板となるグリーンシート64.66
F 上述した第1ないし第4グリーンシート508〜5
0dと同様にして製造し、また検出電極40やヒータ4
4となるパターン60,62も、上記と同様に白金ペー
ストを用いて厚膜印刷して形成する。そしてグリーンシ
ート64,66を積層して熱圧着して形成した積層体を
、所定の大きさにNC切断して検知部38及び加熱部3
6を製造する。
As shown in the figure, green sheets 64 and 66 serve as substrates.
F The above-mentioned first to fourth green sheets 508 to 5
It is manufactured in the same manner as 0d, and the detection electrode 40 and heater 4 are
Patterns 60 and 62 which are number 4 are also formed by thick film printing using platinum paste in the same manner as above. The green sheets 64 and 66 are then laminated and thermocompressed to form a laminate, which is then NC-cut into a predetermined size for the detection section 38 and the heating section 3.
6 is manufactured.

次1:、上記支持部34.検知部38及び加熱部36を
用いて、検出部4全体を製造する方法について、第5図
に基づいて説明する。
Next 1: The above support part 34. A method for manufacturing the entire detection section 4 using the detection section 38 and the heating section 36 will be explained based on FIG. 5.

まず、第5図(a)に示すように検知部38及び加熱部
36の積層体を、支持部34の先端に、上記グリーンシ
ート50a〜50dと同様なグリーンシートをブチルカ
ルピトールでペースト状にしたものを用いて貼り合わせ
るか、或は熱圧着する。このとき検出電極40の側面に
達する端部電極リード46cとが同じ側になるように配
置“る。
First, as shown in FIG. 5(a), a laminate of the detection part 38 and the heating part 36 is placed on the tip of the support part 34, and a green sheet similar to the green sheets 50a to 50d is pasted with butyl calpitol. They are bonded together using the same material, or they are bonded together by thermocompression. At this time, the end electrode lead 46c reaching the side surface of the detection electrode 40 is placed on the same side.

次に、第5図(b)に示すように、電極り一42a、4
2bを、検出電極4oと電極リード・6cとが電気的に
導通するように上記白金ぺ〜ストを用いて側面印肌 転
写(タンポ)印刷式(。
Next, as shown in FIG. 5(b), the electrodes 42a, 4
2b is printed using the platinum paste on the side surface so that the detection electrode 4o and the electrode lead 6c are electrically connected.

筆塗り等(こよって形成する。同様にして、第50(c
)に示すように、ヒータリード48bを、1極リード4
2a、42bの反対側の側面に、ヒータ44とヒータリ
ード48cとを接続する様に、白金ペーストを用いて形
成する。
Brush painting, etc. (this is how it is formed. Similarly, the 50th (c)
), the heater lead 48b is connected to the one-pole lead 4.
A platinum paste is formed on the opposite side surface of 2a and 42b so as to connect the heater 44 and the heater lead 48c.

次に、第5図(d)に示すように、検知部3εの表面に
検出素子2の剥離を防止するためのAl2O3のポール
68を付着させる。
Next, as shown in FIG. 5(d), an Al2O3 pole 68 for preventing the detection element 2 from peeling off is attached to the surface of the detection part 3ε.

更に、第5図(e)に示すように、電極リート42a、
42b、42c、46c ((7)一部)及〇ヒータリ
ード48b、48cを覆うように、基枢と同質の材料か
らなるアルミナペーストを印刷工は転写して、絶縁用の
アルミナコート層49a。
Furthermore, as shown in FIG. 5(e), the electrode lead 42a,
42b, 42c, 46c (part of (7)) and the printer transfers alumina paste made of the same material as the base so as to cover the heater leads 48b, 48c to form an insulating alumina coat layer 49a.

49bを形成する。このアルミナコート層49a。49b. This alumina coat layer 49a.

49b(7)厚さ(L  10μm 〜100μmであ
るが、好ましくは20μm〜7oJimである。
49b(7) Thickness (L 10 μm to 100 μm, preferably 20 μm to 70 μm.

そして、上記アルミナコート層49a、49bの形成後
、1500℃の大気中に2時間放置して焼成する。尚、
このアルミナコート層49a、49bの形成(↓上記焼
成の後に行って再度焼成してもよく、或は上記ボール6
8の付着の前でもよく、絶縁を行うことができれば特に
その形成時期に制限はない。
After forming the alumina coat layers 49a and 49b, they are left in the atmosphere at 1500° C. for 2 hours and fired. still,
Formation of the alumina coat layers 49a and 49b (↓ may be performed after the above baking and then baked again, or the above balls 6
It may be formed before the deposition of 8, and there is no particular restriction on the timing of its formation as long as insulation can be achieved.

次に、第5図(f)に示すよう(ミ検知部38の表面に
、検出素子2を設けることになるのであるが、まず、平
均粒径1.2μmのT i 02粉末100モル部(二
対し1モル部の白金ブラックを添加し、更に全粉末に対
して3重量%のエチルセルロースを添加し、ブチルカル
ピトール(2−(2−ブトキシエトキシ)エタノールの
商品名)中で混合して、300ポイズに粘度調整したT
iO2ペーストを製造する。そして、このT i 02
ペーストを検知部38の表面に厚膜印刷した後、720
0℃の大気中に1時間放置して焼き付ける。
Next, as shown in FIG. 5(f), the detection element 2 will be provided on the surface of the detection section 38. First, 100 mol parts of T i 02 powder with an average particle size of 1.2 μm ( 2 to 1 mole part of platinum black is added, and 3% by weight of ethyl cellulose is added to the total powder, mixed in butylcarpitol (trade name of 2-(2-butoxyethoxy)ethanol), T with viscosity adjusted to 300 poise
Manufacture iO2 paste. And this T i 02
After printing the paste as a thick film on the surface of the detection part 38, 720
Leave it in the air at 0℃ for 1 hour to bake.

この様(こして製造した検出部4を、第2図で示す酸素
センサ1の内部に格納して取り付ける。そして、酸素セ
ンサ1のヒータリード48cに接続する白金リード線2
6間1:、加熱用の電源電圧を印加することによって、
ヒータ44を加熱して検出素子2を活性化し、電極リー
ド46c間の抵抗値の変化を検出することによって、酸
素濃度を検出する。
The detection unit 4 manufactured in this manner is housed and attached inside the oxygen sensor 1 shown in FIG.
6 between 1: By applying power supply voltage for heating,
The oxygen concentration is detected by heating the heater 44 to activate the detection element 2 and detecting a change in resistance between the electrode leads 46c.

上述した本実施例の構成によって、下記の様な効果を奏
する。
The configuration of this embodiment described above provides the following effects.

本実施例のセンサ構造においては検出部4の先端に検知
部38が形成されており、この検知部38は検出部4の
軸方向と垂直に配置されている。
In the sensor structure of this embodiment, a detection section 38 is formed at the tip of the detection section 4, and this detection section 38 is arranged perpendicularly to the axial direction of the detection section 4.

従って、酸素センサ1を排気管等に取り付けた場合、排
気管を流れる排ガスの流れ(友常に検知部38の表面、
即ち検出素子2の層と平行になる。
Therefore, when the oxygen sensor 1 is attached to an exhaust pipe or the like, the flow of exhaust gas flowing through the exhaust pipe (the surface of the detection part 38,
That is, it becomes parallel to the layer of the detection element 2.

よって酸素センサ1がどの様な向きに取り付けられてい
ても、排ガスの流れの方向に影響されることなく正確に
酸素濃度を測定できる。つまり、酸素センサ1に方向性
がないので、常に好適に酸素濃度を検出することができ
る。
Therefore, no matter what direction the oxygen sensor 1 is attached, the oxygen concentration can be accurately measured without being affected by the direction of the exhaust gas flow. In other words, since the oxygen sensor 1 has no directionality, the oxygen concentration can always be suitably detected.

また、検出部4に(よ電極リード42a、42b、42
c及びヒータリード48b、48cを覆って、アルミナ
コート層49a、49bが形成されているので、ヒータ
44の絶縁性を向上でき、それによってセンサ出力のば
らつきを抑えることができる。
In addition, in the detection part 4 (the electrode leads 42a, 42b, 42
Since the alumina coat layers 49a and 49b are formed to cover the heater leads 48b and 48c, the insulation of the heater 44 can be improved, thereby suppressing variations in sensor output.

更1:、未燃ガスが検出部4に付着しても、或は未燃ガ
スが燃焼することによって生成したカーボンが付着して
も、アルミナコート層49a、49bによって絶縁性が
確保されるので、正確なセンサ出力を長期間得ることが
できる。
Further 1: Even if unburned gas adheres to the detection part 4, or even if carbon generated by combustion of unburned gas adheres, insulation is ensured by the alumina coat layers 49a and 49b. , accurate sensor output can be obtained for a long period of time.

その五本実施例で(よ アルミナコート層49a、49
b!E、シートではなくペーストの印刷或は転写等によ
って塗布して形成するので、導電性物質の付着によるシ
ョートを好適に防止することができる。
In the five embodiments (alumina coat layers 49a, 49
b! E. Since it is formed by applying by printing or transferring a paste instead of a sheet, it is possible to suitably prevent short circuits due to adhesion of conductive substances.

また、アルミナコート層49a、49bl友 ペースト
の塗布によって肉厚を薄くできるので、ヒ−夕44の消
費電力が少なくて済み、更に検知部38及び加熱部36
の熱引きバランスが良くセンサの温度特性が低下するこ
とがない。
Furthermore, since the thickness of the alumina coat layers 49a and 49bl can be reduced by applying the paste, the power consumption of the heater 44 can be reduced, and furthermore, the power consumption of the heater 44 can be reduced.
The heat transfer balance is good and the temperature characteristics of the sensor do not deteriorate.

次に、他の実施例について、第6図及び第7図に基づい
て説明する。
Next, another embodiment will be described based on FIGS. 6 and 7.

第6図(a)に示す様1:、本実施例の検出部70の検
知部72及び加熱部74は上記実施例と同様であるが、
支持部76及び支持部76の端部の電気的な入出力部分
が異なる。つまり、支持部76は6枚のセラミックス基
板78a〜78fからなり、その両外側のセラミックス
基板78a、  78fの内側の表面に、各々電極リー
ド80やヒータリード82が形成されている。そして、
支持部76の先端部分に(よ電極リード80及びヒータ
ノード82が外側に直角に折れ曲がって伸び、検出電極
84やヒータ86に接続されている。また、第6図(b
)に示すように、検出部70の根本部分に(上 電極リ
ード80及びヒータリード82の各々の端部を覆って、
白金ペーストを用いて電気的接続用のメタライズ層88
が形成されている。
As shown in FIG. 6(a) 1: The detection section 72 and heating section 74 of the detection section 70 of this embodiment are the same as those of the above embodiment, but
The support portion 76 and the electrical input/output portions at the ends of the support portion 76 are different. That is, the support part 76 is made up of six ceramic substrates 78a to 78f, and electrode leads 80 and heater leads 82 are formed on the inner surfaces of the ceramic substrates 78a and 78f on both sides. and,
At the tip of the support part 76, an electrode lead 80 and a heater node 82 are bent outward at right angles and are connected to a detection electrode 84 and a heater 86.
), at the base of the detection unit 70 (covering each end of the upper electrode lead 80 and heater lead 82,
Metallized layer 88 for electrical connection using platinum paste
is formed.

尚、検出部70の先端の電極リード80及びヒータリー
ド82が露出する側面に(上 電極リード80及びヒー
タリード82を覆って、絶縁用のアルミナコート層89
a、89bが形成されている。
Note that an insulating alumina coat layer 89 is provided on the side surface where the electrode lead 80 and heater lead 82 at the tip of the detection unit 70 are exposed (upper electrode lead 80 and heater lead 82 are covered).
a and 89b are formed.

この実施例の検出部70(よ第7図に示す様に、分離型
の酸素センサ90に用いられる。即ち、検出部70の端
部のメタライズ層88に、リード線92に接続された金
属端子94が、ばね部材96によって押圧されて接触し
ている。尚、メタライズ層88の大きさは金属端子94
等に応じて適宜設定される。
The detecting section 70 of this embodiment (as shown in FIG. 7, is used in a separate type oxygen sensor 90. That is, a metal terminal connected to a lead wire 92 is attached to the metallized layer 88 at the end of the detecting section 70. 94 are pressed into contact with each other by a spring member 96. Note that the size of the metallized layer 88 is smaller than that of the metal terminal 94.
It is set as appropriate depending on the situation.

上述した構成によって、電極リード80等がセンサのよ
り内部側に配置されるので絶縁が好適に行われるという
効果がある。また、検出部70の入出力部分が白金リー
ド線26ではなくメタライズ層88であるので、センサ
全体の構成が簡単になり、製造が容易になるという利点
がある。
The above-described configuration has the advantage that the electrode lead 80 and the like are arranged closer to the inside of the sensor, so that insulation can be suitably performed. Further, since the input/output portion of the detection section 70 is the metallized layer 88 instead of the platinum lead wire 26, there is an advantage that the overall structure of the sensor is simplified and manufacturing is facilitated.

以上本発明の各実施例について説明したが、本発明はこ
の様な実施例に何等限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様で実施で
きることは勿論である。
Although each embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to these embodiments in any way, and it goes without saying that it can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention.

例え(i検出素子とヒータとが、別々のセラミックス基
板に形成されていてもよく、−枚のセラミックス基板の
表と裏とに形成されていてもよい。
For example, the (i) detection element and the heater may be formed on separate ceramic substrates, or may be formed on the front and back sides of two ceramic substrates.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、支持部の先端に
、支持部の軸方向と垂直に検出素子及び検出電極を備え
た検知部とヒータを備えた加熱部とが積層されているの
で、検出素子は従来の様に測定ガスの流れと垂直に配置
されるのではなく、測定ガスの流れる方向と平行に配置
されることになる。従って、検出素子の方向性の影響が
減少するので、正確に測定ガスの状態を検出できる。よ
って、センサの取り付は時の方向合わせ等の作業が不要
になり作業能率が向上する。更に、高価なプロテクタを
使用する必要がなく、取り付は場所や方向等も自由に選
択できるという利点がある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a sensing portion including a sensing element and a detection electrode and a heating portion including a heater are provided at the tip of the supporting portion perpendicularly to the axial direction of the supporting portion. Because of the stacked structure, the detection elements are not arranged perpendicularly to the flow of the measurement gas as in the conventional case, but are arranged parallel to the flow direction of the measurement gas. Therefore, since the influence of the directionality of the detection element is reduced, the state of the measurement gas can be detected accurately. Therefore, when installing the sensor, work such as adjusting the direction of the sensor is not required, and work efficiency is improved. Furthermore, there is an advantage that there is no need to use an expensive protector and that the mounting location and direction can be freely selected.

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

第1図は本発明の実施例の要部を一部破断して示す分解
斜視図、第2図(a)は酸素センサを一部破断して示す
正面図、第2図(b)はそのA −A断面図、第3図は
酸素センサの支持部の製造方法を示す説明は 第4図は
酸素センサの検知部及び加熱部の製造方法を示す説明図
、第5図は検出部の製造方法を示す斜視図、第6図(a
)は他の実施例の検出部を一部破断して示す分解斜視図
、第6図(b)はその端面図、第7図は他の実施例の酸
素センサの断面図、第8図は従来の酸素センサの検出部
を示す分解斜視図である。 ]、90・・・酸素センサ 2   ・・・検出素子 4.70・・・検出部 34.76・・・支持部 36.74・・・加熱部 38.72・・・検知部 40.84・・・検出電極 44.86・・・ヒータ
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a partially broken main part of an embodiment of the present invention, FIG. 2(a) is a partially broken front view showing an oxygen sensor, and FIG. A-A sectional view, Figure 3 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing the support part of the oxygen sensor, Figure 4 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing the detection part and heating part of the oxygen sensor, and Figure 5 is an explanation of the manufacturing method of the detection part. Perspective view showing the method, Figure 6 (a
) is an exploded perspective view showing a partially broken detection section of another embodiment, FIG. 6(b) is an end view thereof, FIG. 7 is a sectional view of the oxygen sensor of another embodiment, and FIG. FIG. 2 is an exploded perspective view showing a detection section of a conventional oxygen sensor. ], 90...Oxygen sensor 2...Detection element 4.70...Detection section 34.76...Support section 36.74...Heating section 38.72...Detection section 40.84. ...Detection electrode 44.86...Heater

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 検出素子及び検出素子と接続する検出電極がセラミ
ックス基板上に形成された検知部と、上記検出素子を加
熱するヒータがセラミックス基板上に形成された加熱部
と、電気的導通を行うリードがセラミックス基板上に形
成された支持部と、を備えたセンサ構造において、 上記支持部の端部に、該支持部の軸方向と垂直に上記検
知部及び加熱部を積層して形成するとともに、上記リー
ドと上記検出電極及びヒータとを各々接続したことを特
徴とするセンサ構造。
[Claims] 1. A sensing part in which a sensing element and a sensing electrode connected to the sensing element are formed on a ceramic substrate; a heating part in which a heater for heating the sensing element is formed on a ceramic substrate; A sensor structure comprising a supporting part in which conductive leads are formed on a ceramic substrate, wherein the detecting part and the heating part are stacked on an end of the supporting part perpendicularly to the axial direction of the supporting part. A sensor structure characterized in that the lead, the detection electrode, and the heater are connected to each other.
JP2310018A 1989-12-20 1990-11-14 Sensor structure Pending JPH03233351A (en)

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JP33196689 1989-12-20
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