JPH05126789A - 酸素濃度検出器 - Google Patents
酸素濃度検出器Info
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- JPH05126789A JPH05126789A JP3313144A JP31314491A JPH05126789A JP H05126789 A JPH05126789 A JP H05126789A JP 3313144 A JP3313144 A JP 3313144A JP 31314491 A JP31314491 A JP 31314491A JP H05126789 A JPH05126789 A JP H05126789A
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- electrolyte element
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基準ガスである大気の供給能力を落すこと無
く、充分な熱伝達性が得られ、高い加熱効率を容易に与
えることができ、ヒータのセラミック化に際しても、そ
の作成が容易なワイドレンジ形の酸素濃度検出器を提供
すること。 【構成】 筒状のセラミックヒータ２に、固体電解質素
子１の内側電極１４ｂに直接接触する凸部２ｂと、大気
の導入通路となる凹部２ａとを形成したもの。 【効果】 大気の充分な入れ替えが可能になると共に、
加熱効率が大きく向上出来、ワイドレンジ形の酸素濃度
検出を感度よく得ることが出来る。
く、充分な熱伝達性が得られ、高い加熱効率を容易に与
えることができ、ヒータのセラミック化に際しても、そ
の作成が容易なワイドレンジ形の酸素濃度検出器を提供
すること。 【構成】 筒状のセラミックヒータ２に、固体電解質素
子１の内側電極１４ｂに直接接触する凸部２ｂと、大気
の導入通路となる凹部２ａとを形成したもの。 【効果】 大気の充分な入れ替えが可能になると共に、
加熱効率が大きく向上出来、ワイドレンジ形の酸素濃度
検出を感度よく得ることが出来る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質を用いた酸
素濃度検出器に係り、特に、エンジンの排気ガス中の酸
素濃度を検出し、自動車の運転状態に応じてエンジンの
空燃比制御するのに好適な酸素濃度検出器に関する
素濃度検出器に係り、特に、エンジンの排気ガス中の酸
素濃度を検出し、自動車の運転状態に応じてエンジンの
空燃比制御するのに好適な酸素濃度検出器に関する
【０００２】
【従来の技術】自動車用エンジンの空燃比制御には、従
来から、例えばＯ2 センサなどと呼ばれる検出器が広く
用いられているが、近年、同じく固体電解質を用いなが
ら、排気ガスなどの雰囲気中の酸素濃度を所定範囲にわ
たって、ほぼリニアに検出することが出来る、いわゆる
ワイドレンジセンサなどと呼ばれる酸素濃度検出器が注
目を集めるようになってきた。ところで、このワイドレ
ンジ形の酸素検出器では、その動作温度として摂氏７０
０〜８００度もの高温を必要とする。
来から、例えばＯ2 センサなどと呼ばれる検出器が広く
用いられているが、近年、同じく固体電解質を用いなが
ら、排気ガスなどの雰囲気中の酸素濃度を所定範囲にわ
たって、ほぼリニアに検出することが出来る、いわゆる
ワイドレンジセンサなどと呼ばれる酸素濃度検出器が注
目を集めるようになってきた。ところで、このワイドレ
ンジ形の酸素検出器では、その動作温度として摂氏７０
０〜８００度もの高温を必要とする。
【０００３】そこで、このようなワイドレンジ形の酸素
検出器では、袋管状固体電解質素子の内部に棒状のヒ−
タを挿入し、検出動作中、固体電解質素子が所定の温度
に保たれるようにしており、このとき、例えば特開平１
−２０２６５２号公報では、ヒ−タから固体電解質素子
への熱伝達効率を向上させ、且つ酸素濃度のリッチ側で
の検出範囲を拡大させるため、筒状又は棒状のヒ−タの
長手方向に沿って断面がＵ字形の溝を設け、更に、この
ヒ−タの外面と固体電解質素子の内面に設けた間隙の寸
法を０．２mm以下にした装置について開示している。
検出器では、袋管状固体電解質素子の内部に棒状のヒ−
タを挿入し、検出動作中、固体電解質素子が所定の温度
に保たれるようにしており、このとき、例えば特開平１
−２０２６５２号公報では、ヒ−タから固体電解質素子
への熱伝達効率を向上させ、且つ酸素濃度のリッチ側で
の検出範囲を拡大させるため、筒状又は棒状のヒ−タの
長手方向に沿って断面がＵ字形の溝を設け、更に、この
ヒ−タの外面と固体電解質素子の内面に設けた間隙の寸
法を０．２mm以下にした装置について開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、ヒ−
タに溝を設けると共に、固体電解質素子の内側とヒ−タ
表面との間隙を０．２mm以下とし、これにより、固体電
解質素子の内側への大気の供給が充分に得られるように
しながら、加熱効率の低下を極力抑えるようにしたもの
であるが、しかし、この従来技術では、ヒータから固体
電解質素子への熱伝達が全て輻射によるものとなってい
る点について配慮がされておらず、加熱効率向上の点で
問題があり、さらには、ヒータをセラミックヒ−タで構
成する場合には、充分な加工性付与の点で問題があっ
た。
タに溝を設けると共に、固体電解質素子の内側とヒ−タ
表面との間隙を０．２mm以下とし、これにより、固体電
解質素子の内側への大気の供給が充分に得られるように
しながら、加熱効率の低下を極力抑えるようにしたもの
であるが、しかし、この従来技術では、ヒータから固体
電解質素子への熱伝達が全て輻射によるものとなってい
る点について配慮がされておらず、加熱効率向上の点で
問題があり、さらには、ヒータをセラミックヒ−タで構
成する場合には、充分な加工性付与の点で問題があっ
た。
【０００５】本発明の目的は、基準ガスである大気の供
給能力を落すこと無く、充分な熱伝達性が得られ、高い
加熱効率を容易に与えることができ、更に、セラミック
化されたヒ−タを採用した場合でも、その作成が容易な
ワイドレンジ形の酸素濃度検出器を提供することにあ
る。
給能力を落すこと無く、充分な熱伝達性が得られ、高い
加熱効率を容易に与えることができ、更に、セラミック
化されたヒ−タを採用した場合でも、その作成が容易な
ワイドレンジ形の酸素濃度検出器を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、固体電解質
素子に筒状又は棒状のヒ−タを内蔵させるとき、固体電
解質素子の外側電極が存在する部分と対向する位置に、
ヒ−タの発熱最高温度部が一致するように構成すると共
に、このヒ−タの断面形状を、円周方向に凹部と凸部が
交互に並んだ歯車状、或いは星型状に作り、その凸部が
固体電解質素子の内側面に直接接触するようにして達成
される。
素子に筒状又は棒状のヒ−タを内蔵させるとき、固体電
解質素子の外側電極が存在する部分と対向する位置に、
ヒ−タの発熱最高温度部が一致するように構成すると共
に、このヒ−タの断面形状を、円周方向に凹部と凸部が
交互に並んだ歯車状、或いは星型状に作り、その凸部が
固体電解質素子の内側面に直接接触するようにして達成
される。
【０００７】
【作用】セラミックヒ−タの凹部は、大気を外部から固
体電解質素子の内側電極面に導く空気通路として働き、
凸部はヒータの熱をそのまま固体電解質素子の内側に伝
達するように働く。このため、ヒータは、固体電解質素
子の外側電極と内側電極の対抗部が最高温度になるよう
に発熱し、その熱は、ヒータの凸部が直接固体電解質素
子の内側電極に接触しているため、殆どロスなく伝わ
り、固体電解質素子の電極対向部の近傍を重点的に加熱
する。
体電解質素子の内側電極面に導く空気通路として働き、
凸部はヒータの熱をそのまま固体電解質素子の内側に伝
達するように働く。このため、ヒータは、固体電解質素
子の外側電極と内側電極の対抗部が最高温度になるよう
に発熱し、その熱は、ヒータの凸部が直接固体電解質素
子の内側電極に接触しているため、殆どロスなく伝わ
り、固体電解質素子の電極対向部の近傍を重点的に加熱
する。
【０００８】一方、ヒ−タの凹部を通ることにより、大
気は支障なく固体電解質素子の内側に運ばれ、酸素濃度
のリッチ側測定時には充分な酸素イオンとなり、内側電
極から外側電極にポンピングされ、他方、リ−ン側測定
時に外側電極から内側電極へポンピングされた酸素はヒ
ータの凹部に蓄積される。従って、大気の充分な入れ替
えが可能になると共に、加熱効率が大きく向上出来、ワ
イドレンジ形の酸素濃度検出を感度よく得ることが出来
る。
気は支障なく固体電解質素子の内側に運ばれ、酸素濃度
のリッチ側測定時には充分な酸素イオンとなり、内側電
極から外側電極にポンピングされ、他方、リ−ン側測定
時に外側電極から内側電極へポンピングされた酸素はヒ
ータの凹部に蓄積される。従って、大気の充分な入れ替
えが可能になると共に、加熱効率が大きく向上出来、ワ
イドレンジ形の酸素濃度検出を感度よく得ることが出来
る。
【０００９】
【実施例】以下、本発明による酸素濃度検出器につい
て、図示の実施例により詳細に説明する。図３は、固体
電解質素子加熱用のヒータとしてセラミックヒ−タを用
いて構成された、本発明の一実施例による酸素濃度検出
器の断面図で、図において、１は固体電解質素子で、袋
管状に作られたジルコニアからなり、ネジ山を有するハ
ウジング３に収納され、その内部に筒状のセラミックヒ
−タ２が配置されている。そして、このセラミックヒ−
タ２には、セラミック製のヒ−タフランジ７が無機接着
剤で取付けられ、ナイトウ(内筒)６の内部にコイルスプ
リング５により加圧固定され、このナイトウ６はハウジ
ング３に加締められ固定されている。
て、図示の実施例により詳細に説明する。図３は、固体
電解質素子加熱用のヒータとしてセラミックヒ−タを用
いて構成された、本発明の一実施例による酸素濃度検出
器の断面図で、図において、１は固体電解質素子で、袋
管状に作られたジルコニアからなり、ネジ山を有するハ
ウジング３に収納され、その内部に筒状のセラミックヒ
−タ２が配置されている。そして、このセラミックヒ−
タ２には、セラミック製のヒ−タフランジ７が無機接着
剤で取付けられ、ナイトウ(内筒)６の内部にコイルスプ
リング５により加圧固定され、このナイトウ６はハウジ
ング３に加締められ固定されている。
【００１０】固体電解質素子１には、図２に示すよう
に、白金の外側電極１４ａ、及び内側電極１４ｂが化学
メッキなどの薄膜形成技法によって形成されているが、
これらのうち、内側電極１４ｂは固体電解質素子１の内
側前面に形成されているが、外側電極１４ａはリング状
に作られ、そのリードが固体電解質素子１の開放端面の
信号取り出し部まで伸びており、ここで両電極の絶縁分
離が成され、コンタクトリング１９ａ、１９ｂによりＮ
ｉリード８ａ、８ｂに接続されている。そして、外側電
極１４ａ上を含む固体電解質素子１の外側には、燃焼ガ
ス中の酸素等の拡散を律速する拡散層１８が形成され、
さらに、後で詳述するように、セラミックヒ−タ２の発
熱部は、固体電解質素子１の外側電極１４ａに対向する
部分に一致するようにして設けられている。
に、白金の外側電極１４ａ、及び内側電極１４ｂが化学
メッキなどの薄膜形成技法によって形成されているが、
これらのうち、内側電極１４ｂは固体電解質素子１の内
側前面に形成されているが、外側電極１４ａはリング状
に作られ、そのリードが固体電解質素子１の開放端面の
信号取り出し部まで伸びており、ここで両電極の絶縁分
離が成され、コンタクトリング１９ａ、１９ｂによりＮ
ｉリード８ａ、８ｂに接続されている。そして、外側電
極１４ａ上を含む固体電解質素子１の外側には、燃焼ガ
ス中の酸素等の拡散を律速する拡散層１８が形成され、
さらに、後で詳述するように、セラミックヒ−タ２の発
熱部は、固体電解質素子１の外側電極１４ａに対向する
部分に一致するようにして設けられている。
【００１１】図１は、図２のＡＡ断面図を示したもの
で、セラミックヒータ２は、４個の凹部２ａと、凸部２
ｂを有する歯車状の断面形状に作られ、内部にヒータパ
ターン１５を有し、このヒータパターン１５は、セラミ
ックヒータ２の長手方向で、図２の外側電極１４ａが存
在する位置に対応する部分に集中して形成されている。
で、セラミックヒータ２は、４個の凹部２ａと、凸部２
ｂを有する歯車状の断面形状に作られ、内部にヒータパ
ターン１５を有し、このヒータパターン１５は、セラミ
ックヒータ２の長手方向で、図２の外側電極１４ａが存
在する位置に対応する部分に集中して形成されている。
【００１２】次に、このセラミックヒ−タ２の製造方法
の一実施例について、図４により説明する。まず、図４
(a)に示すように、セラミック粉末と有機バインダとを
混合した生地の射出成形により筒状の芯材１６を形成
し、これにタングステンの粉末ペ−ストを適当な厚みで
印刷し、導体パタ−ン１３ａ、１３ｂを形成する。
の一実施例について、図４により説明する。まず、図４
(a)に示すように、セラミック粉末と有機バインダとを
混合した生地の射出成形により筒状の芯材１６を形成
し、これにタングステンの粉末ペ−ストを適当な厚みで
印刷し、導体パタ−ン１３ａ、１３ｂを形成する。
【００１３】次に、(b)に示すように、芯材１６と同じ
セラミック粉末と有機バインダとを混合し、ドクタ−ブ
レ−ド法、又はロ−ル形成法などにより薄肉にシ−ト化
された方形セラミック生シ−ト１４を作成し、これに導
体パタ−ン１３ａ、１３ｂと同じ粉末ペ−ストによりヒ
−タパタ−ン１５を印刷する。そして、これを(d)に示
すように、芯材１６に巻き付ける。このときヒ−タパタ
−ン１５のリ−ド部１５ａ、１５ｂが導体パタ−ン１３
ａ、１３ｂとが重なる様にする。
セラミック粉末と有機バインダとを混合し、ドクタ−ブ
レ−ド法、又はロ−ル形成法などにより薄肉にシ−ト化
された方形セラミック生シ−ト１４を作成し、これに導
体パタ−ン１３ａ、１３ｂと同じ粉末ペ−ストによりヒ
−タパタ−ン１５を印刷する。そして、これを(d)に示
すように、芯材１６に巻き付ける。このときヒ−タパタ
−ン１５のリ−ド部１５ａ、１５ｂが導体パタ−ン１３
ａ、１３ｂとが重なる様にする。
【００１４】さらに、(c)に示すように、短冊状に伸び
た４本の脚部１７ａを有する生シート１７を、セラミッ
ク生シ−ト１４と同じ材料で作成し、これを(d)に示す
ように、方形セラミック生シ−ト１４の上から芯材１６
に巻き付ける。このとき、方形セラミック生シ−ト１４
の導体パタ−ン１３ａ、１３ｂの表面以外の巻き付け面
に有機バインダを塗布して巻き付けると密着性が高ま
る。最後に、この様にして製作した部材を焼成してセラ
ミックヒータ２を得るのであり、生シート１７の脚部１
７ａが無い部分が図１の凹部２ａになり、脚部１７ａが
存在する部分が凸部２ｂになるのである。
た４本の脚部１７ａを有する生シート１７を、セラミッ
ク生シ−ト１４と同じ材料で作成し、これを(d)に示す
ように、方形セラミック生シ−ト１４の上から芯材１６
に巻き付ける。このとき、方形セラミック生シ−ト１４
の導体パタ−ン１３ａ、１３ｂの表面以外の巻き付け面
に有機バインダを塗布して巻き付けると密着性が高ま
る。最後に、この様にして製作した部材を焼成してセラ
ミックヒータ２を得るのであり、生シート１７の脚部１
７ａが無い部分が図１の凹部２ａになり、脚部１７ａが
存在する部分が凸部２ｂになるのである。
【００１５】従って、この方法によれば、内部にヒータ
パターン１５が埋め込まれ、凹部２ａと凸部２ｂを有す
るセラミックヒータ２を容易に製造することができる。
パターン１５が埋め込まれ、凹部２ａと凸部２ｂを有す
るセラミックヒータ２を容易に製造することができる。
【００１６】図３に戻り、こうして得たセラミックヒ−
タ２とヒ−タフランジ５を無機接着剤にて固定し、固体
電解質素子１に挿入し、信号取り出し用の外側と内側の
コンタクトリング１９ａ、１９ｂを用い、これらにＮｉ
リ−ド８ａ、８ｂが接続された上で保護管４、ガイトウ
(外筒)９、パッキン１０、それにインシュレータ１１を
組み付けて酸素濃度検出器が組立られるのである。な
お、この図３で、１２は大気導入孔を表わす。
タ２とヒ−タフランジ５を無機接着剤にて固定し、固体
電解質素子１に挿入し、信号取り出し用の外側と内側の
コンタクトリング１９ａ、１９ｂを用い、これらにＮｉ
リ−ド８ａ、８ｂが接続された上で保護管４、ガイトウ
(外筒)９、パッキン１０、それにインシュレータ１１を
組み付けて酸素濃度検出器が組立られるのである。な
お、この図３で、１２は大気導入孔を表わす。
【００１７】次に、この酸素濃度検出器の動作について
説明する。この酸素濃度検出器は、ハウジング３のねじ
部によりエンジンの排気通路に取り付けられ、保護管４
の内部にある固体電解質素子１の外側が排気中に曝され
た状態にされる。このとき、大気導入孔１２は大気中に
開口され、大気が内部に充分に入り込めるようにする。
説明する。この酸素濃度検出器は、ハウジング３のねじ
部によりエンジンの排気通路に取り付けられ、保護管４
の内部にある固体電解質素子１の外側が排気中に曝され
た状態にされる。このとき、大気導入孔１２は大気中に
開口され、大気が内部に充分に入り込めるようにする。
【００１８】ここで、まず、検出動作のためには、外側
電極１４ａに負、内側電極１４ｂに正の電圧が印加され
る。そうすると、リ−ン領域(固体電解質素子１の内側
の大気よりも外側の雰囲気中の酸素濃度が低い領域)で
は、排気ガス中の酸素は固体電解質素子１の酸素イオン
伝導作用によって固体電解質素子１の外側から内側へポ
ンピングされ、これに伴って同時に内側電極１４ｂから
外側電極１４ａへと電流が流れる。このとき、ポンピン
グされる酸素の量は、拡散層１８による拡散律速により
制限されるため、印加電圧と電流の関係は、排気ガス中
の酸素濃度、すなわち混合気の空気過剰率λをパラメ−
タとして、図５に示すようになる。
電極１４ａに負、内側電極１４ｂに正の電圧が印加され
る。そうすると、リ−ン領域(固体電解質素子１の内側
の大気よりも外側の雰囲気中の酸素濃度が低い領域)で
は、排気ガス中の酸素は固体電解質素子１の酸素イオン
伝導作用によって固体電解質素子１の外側から内側へポ
ンピングされ、これに伴って同時に内側電極１４ｂから
外側電極１４ａへと電流が流れる。このとき、ポンピン
グされる酸素の量は、拡散層１８による拡散律速により
制限されるため、印加電圧と電流の関係は、排気ガス中
の酸素濃度、すなわち混合気の空気過剰率λをパラメ−
タとして、図５に示すようになる。
【００１９】従って、この図５の関係を利用することに
より、図６に示すように、センサ出力、すなわち、外側
電極１４ａと内側電極１４ｂとの間の電圧から空気過剰
率λを知ることができる。
より、図６に示すように、センサ出力、すなわち、外側
電極１４ａと内側電極１４ｂとの間の電圧から空気過剰
率λを知ることができる。
【００２０】一方、リッチ領域では、排気ガス中に酸素
が存在せず、未燃焼成分である一酸化炭素ＣＯと水素Ｈ
2を酸化するための酸素が、リ−ン領域のときとは反対
に、固体電解質素子１の内側、すなわち大気側から外側
へと流れ、従って、電流はリ−ン領域ときとは逆向きと
なる。そして、このときでも、外側電極１４ａに至る未
燃成分は拡散層１８で制限されるため、図５に示すよう
に、負の電流がリ−ン領域のときと同様の特性を示すよ
うになるが、ここで、酸素と、ＣＯ及びＨ2の未燃焼成
分とでは拡散定数が異なるため、パラメ−タの空気過剰
率λに対する電流値の変化は、リ−ン領域のときよりも
大きくなり、図６に示すように、出力特性はλ＝１で傾
きが変わる。
が存在せず、未燃焼成分である一酸化炭素ＣＯと水素Ｈ
2を酸化するための酸素が、リ−ン領域のときとは反対
に、固体電解質素子１の内側、すなわち大気側から外側
へと流れ、従って、電流はリ−ン領域ときとは逆向きと
なる。そして、このときでも、外側電極１４ａに至る未
燃成分は拡散層１８で制限されるため、図５に示すよう
に、負の電流がリ−ン領域のときと同様の特性を示すよ
うになるが、ここで、酸素と、ＣＯ及びＨ2の未燃焼成
分とでは拡散定数が異なるため、パラメ−タの空気過剰
率λに対する電流値の変化は、リ−ン領域のときよりも
大きくなり、図６に示すように、出力特性はλ＝１で傾
きが変わる。
【００２１】このとき、セラミックヒ−タにより加熱効
率を向上させるため、単に太径のセラミックヒ−タを使
用しただけの未対策品(従来技術)では、固体電解質素子
の内側には反応に必要な大気が充分に存在せず、また、
ナイトウ６の孔部からセラミックヒ−タの中空部を通っ
て反応部分に至る大気も、セラミックヒ−タ先端部の狭
い隙間で制限されてしまうため、図５の破線の特性で示
すように、空気過剰率λに対するセンサ電圧の変化が小
さくなって、充分な感度が得られなくなってしまう。
率を向上させるため、単に太径のセラミックヒ−タを使
用しただけの未対策品(従来技術)では、固体電解質素子
の内側には反応に必要な大気が充分に存在せず、また、
ナイトウ６の孔部からセラミックヒ−タの中空部を通っ
て反応部分に至る大気も、セラミックヒ−タ先端部の狭
い隙間で制限されてしまうため、図５の破線の特性で示
すように、空気過剰率λに対するセンサ電圧の変化が小
さくなって、充分な感度が得られなくなってしまう。
【００２２】しかるに、本発明の実施例では、セラミッ
クヒ−タ２の表面に凹部２ａと凸部２ｂを設け、凸部２
ｂを固体電解質素子１の内側電極１４ｂに直接接触させ
ているため、加熱効率を損なわず、リッチ領域での測定
に必要な充分な大気が供給されるため、図５の実線の特
性に示すように、充分な感度が得られ、且つ、図７に示
すように、温度の立上りが良くなり始動時間が短縮でき
る。
クヒ−タ２の表面に凹部２ａと凸部２ｂを設け、凸部２
ｂを固体電解質素子１の内側電極１４ｂに直接接触させ
ているため、加熱効率を損なわず、リッチ領域での測定
に必要な充分な大気が供給されるため、図５の実線の特
性に示すように、充分な感度が得られ、且つ、図７に示
すように、温度の立上りが良くなり始動時間が短縮でき
る。
【００２３】なお、この実施例では、凹部２ａとして、
０．１５〜０．３cm3の体積を持つように、セラミック
ヒータ２の寸法を定めることにより、リッチ領域での測
定に必要な大気を、充分に余裕を持って供給することが
できる。また、このとき、上記実施例では、凸部２ｂの
面積として、セラミックヒータ２の発熱面積の少なくと
も３０％の面積が与えられるようにすると好結果が得ら
れた。
０．１５〜０．３cm3の体積を持つように、セラミック
ヒータ２の寸法を定めることにより、リッチ領域での測
定に必要な大気を、充分に余裕を持って供給することが
できる。また、このとき、上記実施例では、凸部２ｂの
面積として、セラミックヒータ２の発熱面積の少なくと
も３０％の面積が与えられるようにすると好結果が得ら
れた。
【００２４】次に、本発明の他の実施例について説明す
ると、図８の実施例は、セラミックヒ−タ２に、その中
心にある孔から表面に向かう放射状の切り込み部２ｃを
複数形成したもので、切り込み部２ｃ以外の部分を固体
電解質素子１の内面の内側電極１４ｂに直接接触させて
充分な熱伝達が得られるようにすると共に、セラミック
ヒータ２の中心の孔から切り込み部２ｃを介して充分な
空気の流通路が形成されるようにしたものであり、図９
に示す実施例では、筒状のセラミックヒータ２の断面外
形を多角形(実施例では六角形)にし、その角部を固体電
解質素子１の内面の内側電極１４ｂに直接接触させるよ
うにしたものであり、いずれの実施例によっても、図１
ないし図３で説明した実施例と同等の効果を得ることが
できる。
ると、図８の実施例は、セラミックヒ−タ２に、その中
心にある孔から表面に向かう放射状の切り込み部２ｃを
複数形成したもので、切り込み部２ｃ以外の部分を固体
電解質素子１の内面の内側電極１４ｂに直接接触させて
充分な熱伝達が得られるようにすると共に、セラミック
ヒータ２の中心の孔から切り込み部２ｃを介して充分な
空気の流通路が形成されるようにしたものであり、図９
に示す実施例では、筒状のセラミックヒータ２の断面外
形を多角形(実施例では六角形)にし、その角部を固体電
解質素子１の内面の内側電極１４ｂに直接接触させるよ
うにしたものであり、いずれの実施例によっても、図１
ないし図３で説明した実施例と同等の効果を得ることが
できる。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、ヒ−タから固体電解質
素子への熱伝達が充分に得られると共に、この熱伝達を
損なわず、リッチ領域での測定に必要な充分な大気の供
給が可能になるので、高い加熱効率を得ることができる
上、始動時間を短縮でき、リッチからリ−ンまで広範囲
に空燃比の検出ができるという効果がある。
素子への熱伝達が充分に得られると共に、この熱伝達を
損なわず、リッチ領域での測定に必要な充分な大気の供
給が可能になるので、高い加熱効率を得ることができる
上、始動時間を短縮でき、リッチからリ−ンまで広範囲
に空燃比の検出ができるという効果がある。
【図１】本発明による酸素濃度検出器の一実施例におけ
る検出部の詳細を示す横断面図である。
る検出部の詳細を示す横断面図である。
【図２】本発明による酸素濃度検出器の一実施例におけ
る検出部の詳細を示す縦断面図である。
る検出部の詳細を示す縦断面図である。
【図３】本発明による酸素濃度検出器の一実施例を示す
縦断面図である。
縦断面図である。
【図４】本発明による酸素濃度検出器の一実施例におけ
るセラミックヒ−タの製造方法を示す説明図である。
るセラミックヒ−タの製造方法を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施例を含む酸素濃度検出器の検出
電圧電流特性図である。
電圧電流特性図である。
【図６】本発明の一実施例を含む酸素濃度検出器の検出
出力特性図である。
出力特性図である。
【図７】本発明の一実施例による酸素濃度検出器の始動
特性図である。
特性図である。
【図８】本発明による酸素濃度検出器の第２の実施例に
おける検出部の詳細を示す横断面図である。
おける検出部の詳細を示す横断面図である。
【図９】本発明による酸素濃度検出器の第３の実施例に
おける検出部の詳細を示す横断面図である。
おける検出部の詳細を示す横断面図である。
１ 固体電解質素子 ２ セラミックヒータ ２ａ 凹部 ２ｂ 凸部 ３ ハウジング ４ 保護管 ５ コイルスプリング ６ ナイトウ(内筒) ７ ヒータフランジ ８ Ｎｉリード ９ ガイトウ(外筒) １０ パッキン １１ インシュレータ １２ 大気導入孔 １４ａ 外側電極 １４ｂ 内側電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 6923−2Ｊ 27/58 Ｂ
Claims (5)
- 【請求項１】 袋管状で内外に対向する電極を有する固
体電解質素子と、前記固体電解質素子の内部に筒状のヒ
−タを備えた酸素濃度検出器において、前記ヒータを、
前記固体電解質素子の外側電極が存在する部分と対向す
る位置に発熱最高温度部が一致するように構成すると共
に、このヒ−タの長手方向に伸びて存在する凹部と凸部
とを交互に円周方向に沿って形成し、前記凸部が固体電
解質素子の内側面に直接接触するように構成すると共
に、前記凹部が大気導入用の通路となるように構成した
ことを特徴とする酸素濃度検出器。 - 【請求項２】 請求項１の発明において、前記凹部が筒
状のヒータの中心孔に連通した切欠き部で構成されてい
ることを特徴とする酸素濃度検出器。 - 【請求項３】 請求項１の発明において、前記ヒータの
断面形状を多角形に形成し、この多角形の角部が固体電
解質素子の内側面に直接接触するように構成したことを
特徴とする酸素濃度検出器。 - 【請求項４】 請求項１の発明において、前記ヒ−タの
凹部の体積が０．１５cm3から０．３cm3であることを特
徴とする酸素濃度検出器。 - 【請求項５】 請求項１の発明において、前記ヒータの
凸部の面積が全発熱部の面積の少なくとも３０％以上で
あることを特徴とする酸素濃度検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3313144A JPH05126789A (ja) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | 酸素濃度検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3313144A JPH05126789A (ja) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | 酸素濃度検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05126789A true JPH05126789A (ja) | 1993-05-21 |
Family
ID=18037636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3313144A Pending JPH05126789A (ja) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | 酸素濃度検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05126789A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08220061A (ja) * | 1995-02-08 | 1996-08-30 | Nippondenso Co Ltd | 酸素濃度検出器 |
| EP0886138A1 (en) * | 1997-06-13 | 1998-12-23 | Denso Corporation | Oxygen sensor element holding lamination type ceramic heater |
| EP0924515A2 (en) * | 1997-11-20 | 1999-06-23 | Denso Corporation | Solid electrolyte with inner reference chamber and electrodes on inner and outer surfaces |
| US6740218B2 (en) | 2000-02-01 | 2004-05-25 | Denso Corporation | Gas sensor |
| US6951601B1 (en) | 1994-09-01 | 2005-10-04 | Denso Corporation | Oxygen concentration detector |
| CN116609415A (zh) * | 2023-03-13 | 2023-08-18 | 连云港感瓷电子科技有限公司 | 一种尾气排放监测用氧传感器 |
-
1991
- 1991-11-01 JP JP3313144A patent/JPH05126789A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6951601B1 (en) | 1994-09-01 | 2005-10-04 | Denso Corporation | Oxygen concentration detector |
| JPH08220061A (ja) * | 1995-02-08 | 1996-08-30 | Nippondenso Co Ltd | 酸素濃度検出器 |
| US5695625A (en) * | 1995-02-08 | 1997-12-09 | Nippondenso Co., Ltd. | Oxygen concentration detector |
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| EP0924515A2 (en) * | 1997-11-20 | 1999-06-23 | Denso Corporation | Solid electrolyte with inner reference chamber and electrodes on inner and outer surfaces |
| EP0924515A3 (en) * | 1997-11-20 | 2000-10-11 | Denso Corporation | Solid electrolyte with inner reference chamber and electrodes on inner and outer surfaces |
| US6354134B1 (en) | 1997-11-20 | 2002-03-12 | Denso Corporation | Oxygen sensing element used in a oxygen sensor |
| EP1195602A1 (en) * | 1997-11-20 | 2002-04-10 | Denso Corporation | Oxygen sensor with the heater element contacting the inner surface of the closed end tubular solid electrolyte |
| US6740218B2 (en) | 2000-02-01 | 2004-05-25 | Denso Corporation | Gas sensor |
| CN116609415A (zh) * | 2023-03-13 | 2023-08-18 | 连云港感瓷电子科技有限公司 | 一种尾气排放监测用氧传感器 |
| CN116609415B (zh) * | 2023-03-13 | 2024-01-30 | 连云港感瓷电子科技有限公司 | 一种尾气排放监测用氧传感器 |
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