JPH0648258B2 - Oxygen concentration detector - Google Patents

Oxygen concentration detector

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Publication number
JPH0648258B2
JPH0648258B2 JP61205311A JP20531186A JPH0648258B2 JP H0648258 B2 JPH0648258 B2 JP H0648258B2 JP 61205311 A JP61205311 A JP 61205311A JP 20531186 A JP20531186 A JP 20531186A JP H0648258 B2 JPH0648258 B2 JP H0648258B2
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JP
Japan
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oxygen concentration
sheet member
heater
opening
center shaft
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JP61205311A
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JPS6361160A (en
Inventor
利孝 斎藤
博美 佐野
宗司 太田
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日本電装株式会社
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、例えば自動車用の内燃機関の排気ガス中に
含まれる酸素の量を測定するために使用される酸素濃度
検出装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an oxygen concentration detection device used for measuring the amount of oxygen contained in exhaust gas of an internal combustion engine for an automobile, for example.

[従来の技術] 内燃機関において、例えば燃料噴射量を適正値に設定す
るためには、排気ガス中に含まれる酸素量を検出し、機
関の燃焼室における燃料量と空気量との関係を適正値に
設定する空燃比制御を実行するようにしている。
[Prior Art] In an internal combustion engine, for example, in order to set the fuel injection amount to an appropriate value, the amount of oxygen contained in the exhaust gas is detected and the relationship between the amount of fuel and the amount of air in the combustion chamber of the engine is set to an appropriate value. The air-fuel ratio control set to the value is executed.

このような空燃比制御を実行するためには、内燃機関の
排気管部分に酸素濃度センサを設定し、このセンサから
の検出信号に基づき、燃料噴射量等を補正演算するよう
にしているものである。
In order to execute such air-fuel ratio control, an oxygen concentration sensor is set in the exhaust pipe portion of the internal combustion engine, and the fuel injection amount etc. is corrected and calculated based on the detection signal from this sensor. is there.

このような酸素濃度検出装置としては、Y、Yb
等をドープしたZr O系の酸素イオン導電体で
なる固体電解質物質で構成した検出素子が使用されてい
る。例えば、コップ状の検出部を上記固体電解質物質に
よって構成するようにしているものであり、このコップ
状にした固体電解質物質の内面および外面にそれぞれ電
極層を形成し、内部中空部に大気が基準気体雰囲気とし
て導かれるようにしている。この場合、上記固体電解質
物質部は、酸素濃度が効果的に検出されるようにするた
め、ヒータによって加熱されるようになっている。
As such an oxygen concentration detector, Y 2 O 3 , Yb
A detection element made of a solid electrolyte substance made of a ZrO 2 -based oxygen ion conductor doped with 2 O 3 or the like is used. For example, the cup-shaped detection unit is configured by the solid electrolyte material, the electrode layer is formed on the inner surface and the outer surface of the cup-shaped solid electrolyte material, and the atmosphere is the standard in the inner hollow portion. It is designed to be guided as a gas atmosphere. In this case, the solid electrolyte substance portion is heated by the heater so that the oxygen concentration can be effectively detected.

しかし、このような構成では固体電解質物質によってコ
ップ状の検出部を形成する必要があるものであるため、
その製作過程が複雑化する傾向にあり、且つ機械的な強
度を充分なものとすることが困難である。そして、さら
にヒータ部分の構成が複雑となる。
However, in such a configuration, since it is necessary to form the cup-shaped detection portion by the solid electrolyte substance,
The manufacturing process tends to be complicated, and it is difficult to make the mechanical strength sufficient. Then, the structure of the heater portion becomes more complicated.

このような点を考慮したものとして、例えば特開昭55
−125448号に示されるような検出素子が考えられ
ている。すなわち、板状に構成された固体電解質の両面
に、ヒータ、電極等を積層し一体化するようにしたもの
であり、さらにこの板状検出素子の面部分に大気導入口
を積層形成するようにしているものである。しかし、こ
の大気導入口を含む状態で積層型に構成された検出素子
にあっては、その形状が板状であるため検出ガス当りに
対する方向性が顕著に現れるようになる。また、その形
状が板状であるため組付け構造を充分なものとすること
が困難である。さらに板状の固体電解質の両面部分に内
外電極と共にヒータが積層構成されるようになるもので
るため、その相互の電気的な絶縁のために複数枚の絶縁
層も同時に積層形成する必要があり、その結果この検出
素子の構成が複雑化するようになる。
In consideration of such a point, for example, Japanese Patent Laid-Open No. Sho 55
A detecting element as shown in Japanese Patent No. 125548 has been considered. That is, a heater, electrodes, etc. are laminated and integrated on both sides of a plate-shaped solid electrolyte, and an air inlet is further laminated on the surface portion of this plate-shaped detection element. It is what However, in the case of the detection element configured in a laminated type including the atmosphere introduction port, since the shape thereof is a plate shape, the directionality with respect to the detection gas comes to appear remarkably. Further, since the shape is plate-like, it is difficult to make the assembly structure sufficient. Furthermore, since the heater is laminated on the both sides of the plate-shaped solid electrolyte together with the inner and outer electrodes, it is necessary to laminate a plurality of insulating layers at the same time for their mutual electrical insulation. As a result, the structure of this detection element becomes complicated.

[発明が解決しようとする問題点] この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、内燃
機関で生ずる機械的な振動に対しても充分耐えることが
できるようにした、機械的な強度の充分なものとするこ
とができると共に、その構成を充分簡易化してガス当り
の方向性を改善し、且つ組付け性も良好なものとして、
例えば自動車用内燃機関の排気ガス中の酸素含有率の測
定等に効果的に使用できるようにする酸素濃度検出装置
を提供しようとするものである。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention has been made in view of the above points, and has a mechanical strength capable of sufficiently withstanding mechanical vibration generated in an internal combustion engine. In addition to being sufficient, the structure is sufficiently simplified to improve the directionality of gas contact, and the assembling property is also good,
For example, it is an object of the present invention to provide an oxygen concentration detecting device that can be effectively used for measuring the oxygen content in the exhaust gas of an automobile internal combustion engine.

[問題点を解決するための手段] すなわち、この発明に係る酸素濃度検出装置にあって
は、絶縁物によって先端を閉じた円筒状の中軸を用意
し、この中軸の先端部に近接する側面部に開口を形成す
る。そして、この開口部分に両面に電極を形成した板状
の固体電解質からなる酸素検出素子を嵌め込み設定す
る。また、上記中軸の外周部分には絶縁物からなるシー
ト部材を巻き付け設定するもので、このシート部材には
上記検出素子部に対応して開口が形成され、さらに上記
検出素子の電極部に接続されるリード線、およびヒータ
線を印刷等によって形成しているもので、このシート部
材を中軸に巻き付けた状態でヒータが設定され、また検
出素子の導出リード線が形成されるようにしている。
[Means for Solving the Problems] That is, in the oxygen concentration detecting device according to the present invention, a cylindrical center shaft whose tip is closed by an insulator is prepared, and a side surface portion close to the tip end of the center shaft is provided. To form an opening. Then, an oxygen detection element made of a plate-shaped solid electrolyte having electrodes formed on both surfaces is fitted and set in the opening portion. A sheet member made of an insulating material is wound around the outer periphery of the center shaft, and an opening is formed in the sheet member so as to correspond to the detection element portion. The sheet member is further connected to the electrode portion of the detection element. The lead wire and the heater wire are formed by printing or the like, and the heater is set in the state where the sheet member is wound around the center shaft, and the lead wire for leading out the detection element is formed.

[作用] 上記のように構成される酸素濃度検出装置にあっては、
中軸の内部中空部が大気に連通されるようになり、した
がって固体電解質からなる検出素子部の一方の面が上記
大気による基準気体雰囲気に接触設定され、他方の面が
シート部材の開口部を介して測定ガス雰囲気に接触され
るようになる。したがって、この測定ガス中に含まれる
酸素量に対応した電気信号が、上記リード線を介して導
出されるようになる。また、このリード線さらに固体電
解質部分を加熱するようになるヒータは、上記シート部
材に印刷等によって簡単に形成され、中軸と簡単に一体
構成とされるようになるものであり、構造が充分簡易化
されるばかりか、円筒状に構成されるものであるため、
ガス当りの方向性がなくなるものであり、さらに組付け
作業性も良好なものとすることができるものである。
[Operation] In the oxygen concentration detection device configured as described above,
The inner hollow portion of the center shaft is made to communicate with the atmosphere, so that one surface of the detecting element portion made of a solid electrolyte is set in contact with the reference gas atmosphere by the atmosphere, and the other surface is through the opening of the sheet member. And come into contact with the measurement gas atmosphere. Therefore, an electric signal corresponding to the amount of oxygen contained in the measurement gas is derived via the lead wire. Further, the heater for heating the lead wire and the solid electrolyte portion is simply formed on the sheet member by printing or the like, and is easily integrated with the center shaft, so that the structure is sufficiently simple. Not only is it made into a cylinder, but because it is configured in a cylindrical shape,
The directionality against gas contact is lost, and the assembling workability can be improved.

[発明の実施例] 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
第1図は酸素濃度検出装置に検出機構部の構成を示すも
ので、円筒管状に構成される中軸11を備える。この中軸
11はこの検出機構の基体となるもので、例えばAl
、Si 等の電気絶縁体によって構成されるもの
で、第2図に取出して示すように大気導入口となる基端
部を開口した中空部12を備え、その先端部は封じられる
ようになっている。そして、この中軸11の基端部の外周
部には、リード線の取り出し部を形成するようになる例
えば4個の溝131 〜134 が軸線に平行に形成されてい
る。
[Embodiment of the Invention] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the structure of the detection mechanism part in the oxygen concentration detection device, which is provided with an inner shaft 11 having a cylindrical tubular shape. This center axis
11 made of a substrate of the detection mechanism, for example, Al 2 O
3 and Si 3 N 4 etc., it is composed of an electrical insulator, and as shown in FIG. 2 and shown, it has a hollow portion 12 having a base end portion which is an atmospheric air inlet opening, and its front end portion is sealed. It is like this. Further, on the outer peripheral portion of the base end portion of the inner shaft 11, for example, four grooves 131 to 134 which form lead-out portions for lead wires are formed in parallel with the axis.

上記中軸11の先端部に近接する部分の外周には、中空部
12に貫通するようにして開口14が形成されているもの
で、この開口14の外側部周縁部分には、段差による保持
部141 が形成されている。そして、この開口14の保持部
141 に酸素濃度検出素子15が嵌め込み設定されるように
している。
A hollow portion is provided on the outer periphery of the portion near the tip of the center shaft 11.
An opening 14 is formed so as to penetrate the opening 12, and a holding portion 141 having a step is formed on the outer peripheral edge portion of the opening 14. And the holding portion of this opening 14
The oxygen concentration detecting element 15 is fitted in the 141 to be set.

第3図はこの酸素濃度検出素子15を拡大して示すもの
で、板状に形成された固体電解質151 によって構成され
るもので、この固体電解質151 は例えばY、Yb
等をドープしたZr O系の酸素イオン導電体材
料によって構成され、上記中軸11に形成した開口14の保
持部141 に、中軸11の円筒面に沿って湾曲されるように
して嵌め合せ設定されるようになるものである。そし
て、この板状に構成される固体電解質151 の両面に、そ
れぞれ第1および第2の電極152 および153 が蒸着、印
刷等によって形成されているものであり、この電極152
、153 それぞれから、1つの縁に向けて導出電極154
および155 が形成されるようになっている。
FIG. 3 is an enlarged view of the oxygen concentration detecting element 15, which is composed of a plate-shaped solid electrolyte 151. The solid electrolyte 151 is, for example, Y 2 O 3 or Yb.
It is made of a ZrO 2 -based oxygen ion conductor material doped with 2 O 3, etc., and is fitted into the holding portion 141 of the opening 14 formed in the central shaft 11 so as to be curved along the cylindrical surface of the central shaft 11. It will be set together. The first and second electrodes 152 and 153 are formed on both surfaces of the plate-shaped solid electrolyte 151 by vapor deposition, printing or the like.
, 153 from each one towards the edge 154
And 155 are formed.

ここで、上記電極152 および153 は、それそれ白金によ
る多孔質の電極として構成され、その両面に存在するガ
スに含まれる酸素が、固体電解質151 に導かれるように
なっている。すなわち、この酸素濃度検出素子15は、酸
素の濃淡により作用する電池として働く電気化学的なセ
ルとして構成されるものである。
Here, each of the electrodes 152 and 153 is formed as a porous electrode made of platinum, and oxygen contained in the gas existing on both surfaces of the electrodes is guided to the solid electrolyte 151. That is, the oxygen concentration detection element 15 is configured as an electrochemical cell that functions as a battery that operates depending on the concentration of oxygen.

上記中軸11の外周部には、シート部材16が巻き付け設定
される。第4図はこのシート部材16を取出して示したも
ので、上記中軸11と同質の材料によって構成されたシー
ト161 を基体として構成される。このシート161 には、
中軸11に形成した開口14の位置に対応して貫通孔162 が
形成されているもので、この貫通孔162 を取囲むように
して、Pt あるいはWから構成される薄膜によるヒータ
163 が形成されている。また、このシート161 の面に
は、貫通孔162 部分から中軸11の基端方向に向けて、P
t あるいはWによって構成される第1および第2のリー
ド線164 および165 が形成されている。そして、このリ
ード線164 および165 は、それぞれ中軸11の基端部に形
成した溝131 および132 部に導かれるようになってい
る。
A sheet member 16 is wound around the outer periphery of the center shaft 11. FIG. 4 shows the sheet member 16 taken out and shown. The sheet member 161, which is made of the same material as the center rod 11, is used as a base. This sheet 161,
A through hole 162 is formed corresponding to the position of the opening 14 formed in the center shaft 11. The heater is formed of a thin film made of Pt or W so as to surround the through hole 162.
163 is formed. In addition, on the surface of the sheet 161, there is P from the through hole 162 portion toward the base end direction of the center shaft 11.
First and second lead wires 164 and 165 formed by t or W are formed. The lead wires 164 and 165 are adapted to be guided to the grooves 131 and 132 formed in the base end portion of the center shaft 11, respectively.

すなわち、前記酸素濃度検出素子15を中軸11の開口14内
に嵌め込み設定した状態で、上記シート部材16がそのヒ
ータ163 等を形成した面を内面として、上記中軸11の外
周に巻き付けられる。そして、このシート部材16によっ
て酸素濃度検出素子15が開口14部の保持部141 に固定保
持されるようにしている。この場合上記酸素濃度検出素
子15はシート部材16の貫通孔162 に対面設定され、この
検出素子16の第2の電極153 側が貫通孔162 を介して外
部に露出されるようになっている。
That is, in a state where the oxygen concentration detecting element 15 is fitted and set in the opening 14 of the inner shaft 11, the sheet member 16 is wound around the outer periphery of the inner shaft 11 with the surface on which the heater 163 and the like are formed as the inner surface. Then, the oxygen concentration detecting element 15 is fixedly held by the holding member 141 of the opening 14 by the sheet member 16. In this case, the oxygen concentration detecting element 15 is set to face the through hole 162 of the sheet member 16, and the second electrode 153 side of the detecting element 16 is exposed to the outside through the through hole 162.

このような状態で、シート161 に形成した第1のリード
線164 は、第3図の(C)で示すように固体電解質151
の側面まで立下がるように形成された導出電極154 に接
触接続されるようになっており、また第2のリード線16
5 は導出電極155 に接触接続されるようになっている。
そして、この酸素濃度検出素子15の電極152 および153
が、中軸11の溝131 および132 部から導出されるように
している。
In this state, the first lead wire 164 formed on the sheet 161 has a solid electrolyte 151 as shown in FIG.
Is connected to a lead-out electrode 154 formed so as to fall to the side surface of the second lead wire 16 and
The electrode 5 is connected to the lead electrode 155 by contact.
Then, the electrodes 152 and 153 of the oxygen concentration detecting element 15 are
Are led out from the grooves 131 and 132 of the center shaft 11.

上記シート161 には、さらに上記ヒータ162 からの導出
リード線166 および167 が上記リード線164 、165 と平
行に形成され、中軸11の溝133 および134 部分に導か
れ、導出されるようになっている。
Further, lead wires 166 and 167 from the heater 162 are formed on the seat 161 in parallel with the lead wires 164 and 165, and are guided to the grooves 133 and 134 of the center shaft 11 so as to be led out. There is.

上記のように構成される検出機構部は、まず中軸11を所
定の材料によって成型加工し、この中軸11を基体として
それぞれスクリーン印刷等によって電極等が形成された
固体電解質151 による酸素濃度検出素子15と、同じくス
クリーン印刷等によってヒータ163 、リード線164 〜16
7 を形成したシート材料16をそれぞれ位置合せして上記
中軸11に巻き付け設定し、これを一体焼成することによ
って作製される。その後、プラズマ溶射等によって電極
等の保護層となる。Al、あるいはMg O・Al
スピネルよりなるセラミックコーティング層によ
って形成した多孔質の保護層17を形成するものである。
In the detection mechanism section configured as described above, first, the inner shaft 11 is molded by a predetermined material, and the oxygen concentration detection element 15 is formed by the solid electrolyte 151 on which the inner shaft 11 is a substrate and electrodes and the like are formed by screen printing or the like. Similarly, by screen printing etc., heater 163, lead wires 164 to 16
The sheet material 16 on which 7 is formed is aligned with each other, set around the center shaft 11 and set, and integrally fired. After that, it becomes a protective layer such as an electrode by plasma spraying or the like. Al 2 O 3 or Mg O.Al
A porous protective layer 17 formed by a ceramic coating layer made of 2 O 3 spinel is formed.

この保護層17を構成するセラミックコーティング層は、
その気孔率が適宜調整できるものであり、この気孔率に
よってポテンショメトリック、あるいはポーラロメグラ
フィックなセンサとして選択的に使い分けできるように
なるものである。
The ceramic coating layer that constitutes the protective layer 17 is
The porosity can be adjusted as appropriate, and the porosity enables selective use as a potentiometric or polarometric graphic sensor.

第5図は上記のように構成される酸素濃度検出機構を用
いて構成した検出装置の構成を示しているもので、中軸
11を基体として構成された円筒状の検出機構は、支持ハ
ウジング20の中心軸部に形成した中空部内に設定され
る。この円筒状の検出機構は、リング21、22、タルク2
3、およびパッキング24によって上記ハウジング20の中
空部内に保持設定されているものであり、特にパッキン
グ24によってハウジング20の検出機構先端部と基端部と
を気密状態で分離できるようにしている。
FIG. 5 shows the configuration of a detection device configured using the oxygen concentration detection mechanism configured as described above.
The cylindrical detection mechanism configured with 11 as a base is set in a hollow portion formed in the central shaft portion of the support housing 20. This cylindrical detection mechanism consists of rings 21, 22 and talc 2
3, and the packing 24 holds and sets it in the hollow portion of the housing 20, and particularly the packing 24 allows the front end portion and the base end portion of the detection mechanism of the housing 20 to be separated in an airtight state.

そして、上記検出機構の酸素濃度検出素子15が設定され
ている先端部は、上記ハウジング20から突出するように
設定されているもので、上記ハウジング20には上記検出
機構の先端部を取囲むようにしてカバーエレメント25が
設けられている。このカバーエレメント25には多数の透
孔が形成されているもので、この透孔を介して周囲のガ
スが検出機構の先端検出部の周囲まで侵入し、検出機構
の保護層17を介してそのガスが検出素子15に接触される
ようになっている。
The tip of the detection mechanism in which the oxygen concentration detecting element 15 is set is set so as to project from the housing 20, and the housing 20 surrounds the tip of the detection mechanism. A cover element 25 is provided. The cover element 25 is formed with a large number of through holes, and the surrounding gas penetrates through the through holes to the vicinity of the tip detection portion of the detection mechanism, and passes through the protective layer 17 of the detection mechanism. The gas is brought into contact with the detection element 15.

上記ハウジング20のカバーエレメント25と反対側には、
筒状のカバープロテクション26がロー付け等によって取
付け設定される。そして、このカバープロテクション26
の中心軸部分に検出機構の中軸11が設定されるようにす
る。そして、この中軸11とカバープロテクション26との
間には、適宜ホルダ27を介在し、このホルダ27によって
検出機構が保持設定されるようにする。
On the opposite side of the housing 20 from the cover element 25,
The tubular cover protection 26 is attached and set by brazing or the like. And this cover protection 26
The central axis 11 of the detection mechanism is set in the central axis part of the. A holder 27 is appropriately interposed between the center shaft 11 and the cover protection 26 so that the holder 27 holds and sets the detection mechanism.

リードコネクション28は、上記カバープロテクション26
内にホルダ27と同軸的に設定されるインシュレータ29に
形成されているもので、このインシュレータ29はゴムブ
ッシュ30によってその位置が固定されるようになってい
る。この場合、上記インシュレータ29およびゴムブッシ
ュ30は、空気透過性を有するように構成しているもの
で、大気がこのゴムブッシュ30およびインシュレータ29
を介して、酸素濃度検出機構の中軸11の基端開口部に導
かれ、この中軸11の酸素濃度検出素子15の内面部分に、
大気による基準ガス雰囲気が設定されるようにしてい
る。
The lead connection 28 is the above-mentioned cover protection 26.
It is formed inside an insulator 29 that is set coaxially with the holder 27, and the position of this insulator 29 is fixed by a rubber bush 30. In this case, the insulator 29 and the rubber bush 30 are configured to have air permeability, and the atmosphere prevents the rubber bush 30 and the insulator 29 from reaching the atmosphere.
Through, is guided to the base end opening of the center axis 11 of the oxygen concentration detection mechanism, on the inner surface portion of the oxygen concentration detection element 15 of this center axis 11,
The reference gas atmosphere by the atmosphere is set.

上記リードコネクション28には、リード線32が接続され
ているものであり、このリード線32は中軸11の基端部に
形成した溝131 〜134 部分で、検出素子15からのリード
線、さらにヒータからのリード線に接続されている。そ
して、このリードコネクション28は、ゴムブッシュ30を
貫通して設定されるワイヤリード33を介して外部に導出
されるようにしているものである。
A lead wire 32 is connected to the lead connection 28. The lead wire 32 is a groove 131 to 134 formed in the base end portion of the center shaft 11, and the lead wire from the detection element 15 and a heater. Connected to the lead wire from. The lead connection 28 is led out to the outside through a wire lead 33 that is set to penetrate the rubber bush 30.

上記保持用ハウジング20にはフランジ34が一体に取付け
られているもので、このフランジ34はこの図では示され
ていない、例えば内燃機関の排気管にこの検出装置を取
付け設定するために使用される。そして、ハウジング20
のカバーエレメント25部分が上記排気管内に設定され、
酸素濃度検出機構の先端の酸素濃度検出素子15部分が、
排気ガス中に位置設定されるようにしているものであ
る。
A flange 34 is integrally attached to the holding housing 20. The flange 34 is not shown in the figure, and is used for mounting the detecting device on an exhaust pipe of an internal combustion engine, for example. . And housing 20
The cover element 25 part of is set in the above exhaust pipe,
The oxygen concentration detection element 15 part at the tip of the oxygen concentration detection mechanism,
The position is set in the exhaust gas.

すなわち、上記のように構成される酸素濃度検出装置に
あっては、内燃機関の排気管に取付け設定された状態
で、酸素濃度検出機構の酸素濃度検出素子15部分が排気
ガス中に設定されるようになるものであり、この検出素
子15の外側の面が、保護面17および電極152 を介して被
測定ガス、すなわち排気ガスに接触されるようになる。
そして、上記検出素子15の内側の面は電極153 を介し
て、中軸11の中空部分に設定される基準ガスに接触され
るようになる。したがって、上記酸素濃度検出素子15の
両面に形成した電極152 および153 間に、排気ガス中に
含まれた酸素の量に対応した電気信号が得られるように
なる。この場合、ヒータ163 によって上記検出素子15部
分が加熱設定されているものであり、精度の高い酸素濃
度測定動作が実行されるようになる。
That is, in the oxygen concentration detecting device configured as described above, the oxygen concentration detecting element 15 portion of the oxygen concentration detecting mechanism is set in the exhaust gas in a state where the oxygen concentration detecting device is attached and set to the exhaust pipe of the internal combustion engine. As a result, the outer surface of the detection element 15 comes into contact with the gas to be measured, that is, the exhaust gas, via the protective surface 17 and the electrode 152.
Then, the inner surface of the detection element 15 comes into contact with the reference gas set in the hollow portion of the center shaft 11 via the electrode 153. Therefore, an electric signal corresponding to the amount of oxygen contained in the exhaust gas can be obtained between the electrodes 152 and 153 formed on both surfaces of the oxygen concentration detecting element 15. In this case, the heater 163 is set to heat the detecting element 15 portion, and the oxygen concentration measuring operation with high accuracy can be executed.

第6図および第7図は他の実施例を示しているもので、
この実施例にあっては、酸素濃度検出素子15が第6図
(A)で示すように、中軸11の外周部の半周の範囲を巻
き付く状態に形成される固体電解質41によって構成され
るものであり、この固体電解質41において中軸11の開口
14に対応する部分に第1の電極42を形成し、その反対側
の面に第2の電極43を形成させるようにしている。そし
て、これら電極42および43からは、それぞれ固体電解質
41の、中軸11の基端部に向けてリード線44および45が印
刷形成されるようにする。
6 and 7 show another embodiment,
In this embodiment, as shown in FIG. 6 (A), the oxygen concentration detecting element 15 is composed of a solid electrolyte 41 formed so as to wind around a half circumference of the outer peripheral portion of the center shaft 11. And the opening of the central shaft 11 in this solid electrolyte 41.
The first electrode 42 is formed on the portion corresponding to 14, and the second electrode 43 is formed on the opposite surface. Then, from these electrodes 42 and 43, the solid electrolyte
The lead wires 44 and 45 are formed by printing toward the base end portion of the center shaft 11 of 41.

また、第6図(B)で示すように、中軸11の残りの半周
を取り巻くようにした中軸11と同一の材料によって構成
したシート51を用いるようにするもので、このシート51
の面にヒータ52およびリード線53、54を印刷形成するよ
うにする。
Further, as shown in FIG. 6 (B), a sheet 51 made of the same material as that of the center shaft 11 which surrounds the remaining half circumference of the center shaft 11 is used.
The heater 52 and the lead wires 53 and 54 are formed by printing on the surface.

そして、この第6図の(A)および(B)で示した固体
電解質41およびシート51を、第7図で示すように中軸11
の外周に、半周つづ巻き付け、一体に焼成するものであ
る。
Then, as shown in FIG. 7, the solid electrolyte 41 and the sheet 51 shown in FIGS.
Around the outer circumference of each of the above, one half turn is wound and the whole is baked.

[発明の効果] 以上のようにこの発明に係る酸素濃度検出装置にあって
は、絶縁物によって構成される中軸を基体として構成さ
れるものであり、この中軸に取り付け設定され、また巻
き付け設定される部材によって、固体電解質およびこの
固体電解質に付属される電極が形成されるものである。
したがって、その組立て構成が積層構造体等が存在しな
いものであるため非常に簡易化されるものであり、また
機械的な強度も充分なものとすることができる。そし
て、形状も円筒形を基本として構成されるものであるた
め、その方向性は特に問われないものである。
[Effects of the Invention] As described above, in the oxygen concentration detecting device according to the present invention, the center shaft made of an insulating material is used as the base body, and the center shaft is mounted and wound around the center shaft. The member forming the solid electrolyte and the electrode attached to the solid electrolyte.
Therefore, the assembly structure is very simple because there is no laminated structure or the like, and the mechanical strength can be sufficient. Further, since the shape is basically based on the cylindrical shape, its directionality is not particularly limited.

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

第1図はこの発明の一実施例に係る酸素濃度検出装置の
検出機構部を示すもので、(A)は断面図、(B)は側
面図、第2図は上記検出機構の中軸を取出して示したも
ので(A)は一部断面した側面図、(B)は(A)図の
b−b線断面図、第3図は同じく酸素濃度検出素子を示
すもので、(A)は平面図、(B)は裏面図、(C)は
断面図、第4図は同じくシート部材を示す図、第5図は
上記検出機構を使用した酸素濃度検出装置を説明する断
面構成図、第6図はこの発明の他の実施例を示すもの
で、(A)は検出素子部、(B)はシート部材部をそれ
ぞれ示す図、第7図の(A)(B)はこの実施例の検出
機構部の構成を説明する図である。 11……中軸、12……中空部、131 〜134 ……溝、14……
開口、15……酸素濃度検出素子、151 ……固体電解質、
152 、153 ……電極、16……シート部材、161 ……シー
ト、162 ……貫通孔、163 ……ヒータ、164 、165 ……
リード線、17……保護層。
FIG. 1 shows a detection mechanism portion of an oxygen concentration detection device according to an embodiment of the present invention. (A) is a sectional view, (B) is a side view, and FIG. (A) is a partial cross-sectional side view, (B) is a cross-sectional view taken along the line bb of (A), and FIG. 3 is a similar oxygen concentration detection element. A plan view, (B) is a back view, (C) is a cross-sectional view, FIG. 4 is a view showing the same sheet member, and FIG. 5 is a cross-sectional configuration diagram for explaining an oxygen concentration detection device using the above detection mechanism. 6A and 6B show another embodiment of the present invention. FIG. 6A is a diagram showing a detection element portion, FIG. 6B is a diagram showing a sheet member portion, and FIGS. 7A and 7B are diagrams showing this embodiment. It is a figure explaining the structure of a detection mechanism part. 11 …… Center shaft, 12 …… Hollow part, 131-134 …… Groove, 14 ……
Aperture, 15 …… Oxygen concentration detection element, 151 …… Solid electrolyte,
152, 153 ... electrodes, 16 ... sheet member, 161 ... sheet, 162 ... through hole, 163 ... heater, 164, 165 ...
Lead wire, 17 ... Protective layer.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】先端が閉じられた中空円筒状に形成された
絶縁物からなる中軸と、 この中軸の上記先端部分に近接する周部に、上記中空部
に連通するように形成した開口部と、 この開口部に嵌め合せ設定されるように形成され、上記
中空部および上記中軸の外側部分にそれぞれ対応する両
面に、それぞれ電極を形成した板状の固体電解質物質か
らなる酸素濃度検出素子と、 上記中軸の外周に巻き付け設定され、上記酸素濃度検出
素子部分に対応して開口を形成した絶縁物シートに、金
属薄膜によるヒータ配線を含む電極リード線を形成した
シート部材と、 このシート部材の上記開口部分を含んで上記中軸の先端
部外周部に被覆形成された通気孔を有する絶縁物による
保護層とを具備し、 上記中軸とシート部材とは一体に焼成され、上記酸素濃
度検出部材のそれぞれ電極を有する両面は、上記中軸の
中空部の基準気体雰囲気、および上記保護層を介して測
定気体雰囲気にそれぞれ接触されるようにしたことを特
徴とする酸素濃度検出装置。
1. A center rod made of an insulating material, which is formed in a hollow cylindrical shape with a closed tip, and an opening formed in a peripheral portion of the center rod near the tip portion so as to communicate with the hollow portion. An oxygen concentration detection element formed of a plate-shaped solid electrolyte substance having electrodes formed on both surfaces corresponding to the hollow portion and the outer portion of the center rod, respectively, which are formed so as to be fitted and set in the opening, A sheet member in which an electrode lead wire including a heater wiring made of a metal thin film is formed on an insulator sheet which is wound around the outer periphery of the center shaft and has an opening corresponding to the oxygen concentration detecting element portion, and the sheet member A protective layer made of an insulating material having a vent hole formed to cover the outer peripheral portion of the tip of the center rod including the opening, and the center shaft and the sheet member are integrally fired, and the oxygen Degrees both surfaces respectively having electrodes for detection member, the reference gas atmosphere of the hollow portion of the center pole, and the oxygen concentration detecting device is characterized in that so as to be contacted respectively to the measurement gas atmosphere via the protective layer.
【請求項2】上記シート部材は上記中軸の軸線に沿った
線で第1および第2のシート部材に分割設定されるもの
であり、上記第1のシート部材には上記酸素濃度検出素
子部に対応する開口と共に、この開口内に設定される酸
素濃度検出素子の両面の電極にそれぞれ接続されるよう
にした第1および第2のリード線を形成し、第2のシー
ト部材にはヒータおよびこのヒータから導出つされるリ
ード線がそれぞれ形成されるようにした特許請求の範囲
第1項記載の酸素濃度検出装置。
2. The sheet member is divided and set into a first and a second sheet member along a line along the axis of the center shaft, and the first sheet member has the oxygen concentration detecting element portion. Along with the corresponding openings, first and second lead wires are formed so as to be connected to the electrodes on both sides of the oxygen concentration detecting element set in the openings, respectively, and a heater and this heater are formed on the second sheet member. The oxygen concentration detection device according to claim 1, wherein each lead wire led out from the heater is formed.
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