JPH07306177A - 酸素センサ素子 - Google Patents
酸素センサ素子Info
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- JPH07306177A JPH07306177A JP7152138A JP15213895A JPH07306177A JP H07306177 A JPH07306177 A JP H07306177A JP 7152138 A JP7152138 A JP 7152138A JP 15213895 A JP15213895 A JP 15213895A JP H07306177 A JPH07306177 A JP H07306177A
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- external terminal
- oxygen sensor
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Abstract
(57)【要約】
固体電解質体の一面側に基準電極、他面側に測定電極を
備え、測定電極が被測定ガスに接触される酸素センサ素
子において、固体電解質体の他面側に測定電極と外部端
子とを接続する帯状のリ―ドを備え、リ―ドが前記被測
定ガスに接触する部分について白金（Ｐｔ）からなり、
前記被測定ガスに接触しない部分について白金（Ｐｔ）
及びパラジウム（Ｐｄ）の混合物からなり、0.2≦Ｐｄ
／Ｐｔ≦9である。外部端子とリ―ドとの接続部位にお
いて、リ―ドが前記個体電解質体の外周に沿って環状で
あり、かつリ―ド材料の存在部とリ―ド材料の不存在部
とが交互に分布して位置すると共に、隣接する各存在部
が相互に連通してなるパタ―ンで形成される。 【効果】 リ―ドと外部端子との導通性を損うことな
く、資源の有効利用かつ廉価な酸素センサ素子を与え
る。
備え、測定電極が被測定ガスに接触される酸素センサ素
子において、固体電解質体の他面側に測定電極と外部端
子とを接続する帯状のリ―ドを備え、リ―ドが前記被測
定ガスに接触する部分について白金（Ｐｔ）からなり、
前記被測定ガスに接触しない部分について白金（Ｐｔ）
及びパラジウム（Ｐｄ）の混合物からなり、0.2≦Ｐｄ
／Ｐｔ≦9である。外部端子とリ―ドとの接続部位にお
いて、リ―ドが前記個体電解質体の外周に沿って環状で
あり、かつリ―ド材料の存在部とリ―ド材料の不存在部
とが交互に分布して位置すると共に、隣接する各存在部
が相互に連通してなるパタ―ンで形成される。 【効果】 リ―ドと外部端子との導通性を損うことな
く、資源の有効利用かつ廉価な酸素センサ素子を与え
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は各種燃焼機器の酸素濃度
を検知するための酸素センサ素子、特に内燃機関からの
排ガスを浄化するために利用される空燃比制御用の酸素
センサ素子に関する。
を検知するための酸素センサ素子、特に内燃機関からの
排ガスを浄化するために利用される空燃比制御用の酸素
センサ素子に関する。
【０００２】
【従来技術及び課題】空燃比制御用酸素センサ素子は、
酸素イオン伝導性の固体電解質体とその内外面に備えら
れる一対の電極（基準電極、測定電極）とからなり、両
電極間に生じた電位差に基づく信号を外部（制御回路な
ど）に出力して酸素濃度を検知するのが一般的である。
そして、エンジン系ノイズによる影響を防止するため、
測定電極（外側電極）と外部端子とを固体電解質体の外
面側に備えられたリ―ドによって導通するようにしたも
のが知られている（特開昭61−146209）。
酸素イオン伝導性の固体電解質体とその内外面に備えら
れる一対の電極（基準電極、測定電極）とからなり、両
電極間に生じた電位差に基づく信号を外部（制御回路な
ど）に出力して酸素濃度を検知するのが一般的である。
そして、エンジン系ノイズによる影響を防止するため、
測定電極（外側電極）と外部端子とを固体電解質体の外
面側に備えられたリ―ドによって導通するようにしたも
のが知られている（特開昭61−146209）。
【０００３】しかし、この種の酸素センサ素子にあって
は、リ―ドと外部端子との接続部位においては耐久性の
見地から白金が使用され、しかも外部端子との係合接続
によってもその導通性を確実に維持するために、その接
続部位はリ―ドの中でもその存在面積が非常に大とな
る。そのため、貴重な資源である白金を多量に消費せざ
るを得ず、また素子コスト増大の一因ともなる。
は、リ―ドと外部端子との接続部位においては耐久性の
見地から白金が使用され、しかも外部端子との係合接続
によってもその導通性を確実に維持するために、その接
続部位はリ―ドの中でもその存在面積が非常に大とな
る。そのため、貴重な資源である白金を多量に消費せざ
るを得ず、また素子コスト増大の一因ともなる。
【０００４】本発明はかかる課題を解決すること、即ち
リ―ドと外部端子との導通性を損うことなく、資源の有
効利用かつ廉価な酸素センサ素子を開発することを目的
とする。
リ―ドと外部端子との導通性を損うことなく、資源の有
効利用かつ廉価な酸素センサ素子を開発することを目的
とする。
【０００５】
【課題解決の手段】本発明者はこうした見地に鑑み鋭意
研究を重ねた結果、本発明を完成するに至ったものであ
り、本発明は上述の課題を下記手段によって解決する。
研究を重ねた結果、本発明を完成するに至ったものであ
り、本発明は上述の課題を下記手段によって解決する。
【０００６】(1) 固体電解質体の一面側に基準電極、
他面側に測定電極を備え、測定電極が被測定ガスに接触
される酸素センサ素子において、固体電解質体の他面側
に測定電極と外部端子とを接続するリ―ドを備え、前記
リ―ドが前記被測定ガスに接触する部分について白金
（Ｐｔ）からなり、前記被測定ガスに接触しない部分に
ついて白金（Ｐｔ）及びパラジウム（Ｐｄ）の混合物か
らなり、該混合物におけるＰｔとＰｄの重量比が、0.2
≦Ｐｄ／Ｐｔ≦9であることを特徴とする酸素センサ素
子。
他面側に測定電極を備え、測定電極が被測定ガスに接触
される酸素センサ素子において、固体電解質体の他面側
に測定電極と外部端子とを接続するリ―ドを備え、前記
リ―ドが前記被測定ガスに接触する部分について白金
（Ｐｔ）からなり、前記被測定ガスに接触しない部分に
ついて白金（Ｐｔ）及びパラジウム（Ｐｄ）の混合物か
らなり、該混合物におけるＰｔとＰｄの重量比が、0.2
≦Ｐｄ／Ｐｔ≦9であることを特徴とする酸素センサ素
子。
【０００７】(2) 固体電解質体の一面側に基準電極、
他面側に測定電極を備え、測定電極が被測定ガスに接触
される酸素センサ素子において、固体電解質体の他面側
に測定電極と外部端子とを接続するリ―ドを備え、前記
外部端子と前記リ―ドとの接続部位において、前記リ―
ドが前記個体電解質体の外周に沿って環状であり、かつ
リ―ド材料の存在部とリ―ド材料の不存在部とが円周方
向において交互に分布して位置すると共に、隣接する各
存在部が相互に連通して環状外部端子に対する当接面を
成すパタ―ンで形成されることを特徴とする酸素センサ
素子。なお、環状とは断面が円の他に四角形等の多角形
の場合も含む。
他面側に測定電極を備え、測定電極が被測定ガスに接触
される酸素センサ素子において、固体電解質体の他面側
に測定電極と外部端子とを接続するリ―ドを備え、前記
外部端子と前記リ―ドとの接続部位において、前記リ―
ドが前記個体電解質体の外周に沿って環状であり、かつ
リ―ド材料の存在部とリ―ド材料の不存在部とが円周方
向において交互に分布して位置すると共に、隣接する各
存在部が相互に連通して環状外部端子に対する当接面を
成すパタ―ンで形成されることを特徴とする酸素センサ
素子。なお、環状とは断面が円の他に四角形等の多角形
の場合も含む。
【０００８】
【好適な実施態様及び作用】素子形状ないしは固体電解
質体形状は先端が閉塞され後端が開口している限り、袋
状、板状または管状など種々の形状でよく、あるいは絶
縁物基材に固体電解質体等の素子の各要素を結合させて
前記と同様の形状になるものでも良い。固体電解質材料
としては例えばＺｒＯ2 に安定化剤としてＹ2 Ｏ3 、Ｃ
ａＯ等を添加したものを用いるとよい。基準電極及び測
定電極（層状）はともに多孔質とされ、Ｐｔまたは２％
程度以下のＲｈを含有するＰｔ等の貴金属を用いてもよ
い。
質体形状は先端が閉塞され後端が開口している限り、袋
状、板状または管状など種々の形状でよく、あるいは絶
縁物基材に固体電解質体等の素子の各要素を結合させて
前記と同様の形状になるものでも良い。固体電解質材料
としては例えばＺｒＯ2 に安定化剤としてＹ2 Ｏ3 、Ｃ
ａＯ等を添加したものを用いるとよい。基準電極及び測
定電極（層状）はともに多孔質とされ、Ｐｔまたは２％
程度以下のＲｈを含有するＰｔ等の貴金属を用いてもよ
い。
【０００９】リ―ドは測定電極と外部端子との導通のた
めに固体電解質体の他面側（測定電極の位置する側）に
備えられるものである。酸素センサのハウジングを介す
ることなく外部と導通させ、エンジンノイズの悪影響を
回避できる。リ―ドは、その先端を測定電極の後端部に
接続すると共に、その後端を外部端子に接続するとよ
い。後端部以外については周方向（板状固体電解質体の
場合、「側方向」という。以下同じ）に係る幅少くとも
0.3mm、厚み１〜50μｍで直線状に形成するとよい。導
通に最小限必要な量で存在させればよいからである。な
お、測定電極との接続は、係合ではなく通常融着によっ
てなされるので、その導通性は接続面積が小さくても比
較的確実である。
めに固体電解質体の他面側（測定電極の位置する側）に
備えられるものである。酸素センサのハウジングを介す
ることなく外部と導通させ、エンジンノイズの悪影響を
回避できる。リ―ドは、その先端を測定電極の後端部に
接続すると共に、その後端を外部端子に接続するとよ
い。後端部以外については周方向（板状固体電解質体の
場合、「側方向」という。以下同じ）に係る幅少くとも
0.3mm、厚み１〜50μｍで直線状に形成するとよい。導
通に最小限必要な量で存在させればよいからである。な
お、測定電極との接続は、係合ではなく通常融着によっ
てなされるので、その導通性は接続面積が小さくても比
較的確実である。
【００１０】リ―ドの材質については、酸素センサとし
ての使用時において、被測定ガス（例えば排ガス）に接
触する部分（接触部）はＰｔからなり、被測定ガスに接
触しない部分（非接触部）はＰｔ及びＰｄの混合物（但
し重量比で0.2≦Ｐｄ／Ｐｔ≦9）からなるものとしなけ
ればならない［前記手段(1) の構成］。導通性及び耐久
性のために必要なＰｔ材料を必要最小限とし、資源的に
貴重なＰｔの有効利用を図るためである。接触部におい
て、Ｐｔ 100wt% が好ましいが、他の貴金属Ｒｈ、Ａ
ｕ、Ａｇ等の他、不可避の不純物を計10wt% 以下含有し
てもよい。非接触部において、Ｐｔ及びＰｄの混合物の
重量比は 0.2≦Ｐｄ／Ｐｔ≦９にするとよい。下限未満
ではＰｔ使用量の実質的な削減にならず、一方上限を越
えると使用時においてリ―ドの剥離を生じ易くなるため
である。好ましくは 0.3≦Ｐｄ／Ｐｔ≦３である。接触
部についてＰｄ、Ｐｔの混合物からなる材料を用いるこ
とは不適である。酸素センサ使用時においてＰｄが被測
定ガス（特に高温の排ガス）によって容易に昇華するた
めである。なお、非接触部についても他の貴金属、不可
避の不純物を計10wt% 以下含有してもよい。
ての使用時において、被測定ガス（例えば排ガス）に接
触する部分（接触部）はＰｔからなり、被測定ガスに接
触しない部分（非接触部）はＰｔ及びＰｄの混合物（但
し重量比で0.2≦Ｐｄ／Ｐｔ≦9）からなるものとしなけ
ればならない［前記手段(1) の構成］。導通性及び耐久
性のために必要なＰｔ材料を必要最小限とし、資源的に
貴重なＰｔの有効利用を図るためである。接触部におい
て、Ｐｔ 100wt% が好ましいが、他の貴金属Ｒｈ、Ａ
ｕ、Ａｇ等の他、不可避の不純物を計10wt% 以下含有し
てもよい。非接触部において、Ｐｔ及びＰｄの混合物の
重量比は 0.2≦Ｐｄ／Ｐｔ≦９にするとよい。下限未満
ではＰｔ使用量の実質的な削減にならず、一方上限を越
えると使用時においてリ―ドの剥離を生じ易くなるため
である。好ましくは 0.3≦Ｐｄ／Ｐｔ≦３である。接触
部についてＰｄ、Ｐｔの混合物からなる材料を用いるこ
とは不適である。酸素センサ使用時においてＰｄが被測
定ガス（特に高温の排ガス）によって容易に昇華するた
めである。なお、非接触部についても他の貴金属、不可
避の不純物を計10wt% 以下含有してもよい。
【００１１】前記手段(2)の構成においては、個体電解
質体の他面側に測定電極と外部端子とを接続するリード
パターンは帯状に形成されている。
質体の他面側に測定電極と外部端子とを接続するリード
パターンは帯状に形成されている。
【００１２】外部端子とリ―ドとの接続部位において
は、前記リードは環状であり、既述の通りリ―ドはリ―
ド材料の存在部とその不存在部とが円周方向において交
互に位置すると共に、隣接する各存在部が相互に連通す
るパターンとする。導通性を確保しつつ、貴重なリ―ド
材料の使用量をできるだけ抑えかつ環状外部端子に対す
る当接面を十分に確保するためである。外部端子との接
続に係るリ―ドの後端部のパターンは、周方向に沿って
形成させる[前記手段(2)の構成]。外部端子との接触面
積を大としその係合接続によっても導通性を維持するた
めである。リ―ドの後端部は格子状ないしは網目状パタ
―ンでリ―ド材料を存在させるとよい。パタ―ン外周面
積が従来パタ―ンと同様の大きさであるため、リ―ド材
料の使用量が従来のものに比して低減されたにも拘ら
ず、仮に外部端子との係合状態が偏った場合であって
も、その導通性を確実に維持できる。パタ―ン要素の幅
は 0.1mm以上にするとよい。 0.1mm未満では導通信頼性
が乏しくなるからである。好ましくは 0.3mm以上であ
る。隣接するパタ―ン要素間の離間長さは５mm以下にす
るとよい。また、パタ―ン外周面積に対してリ―ド材料
の存在部に係る面積を50％以上にするとよい。50％未満
ではパタ―ン要素間の導通信頼性が乏しくなる。好まし
くは60％以上である。ここでパタ―ン外周面積とは、こ
の種のリ―ドの後端部における従来パタ―ンの外周面積
に相当し、これを基準とする。例えばリ―ドの後端部が
周方向に帯状に存在する場合、その帯状リ―ド部の外周
面積が基準となる。
は、前記リードは環状であり、既述の通りリ―ドはリ―
ド材料の存在部とその不存在部とが円周方向において交
互に位置すると共に、隣接する各存在部が相互に連通す
るパターンとする。導通性を確保しつつ、貴重なリ―ド
材料の使用量をできるだけ抑えかつ環状外部端子に対す
る当接面を十分に確保するためである。外部端子との接
続に係るリ―ドの後端部のパターンは、周方向に沿って
形成させる[前記手段(2)の構成]。外部端子との接触面
積を大としその係合接続によっても導通性を維持するた
めである。リ―ドの後端部は格子状ないしは網目状パタ
―ンでリ―ド材料を存在させるとよい。パタ―ン外周面
積が従来パタ―ンと同様の大きさであるため、リ―ド材
料の使用量が従来のものに比して低減されたにも拘ら
ず、仮に外部端子との係合状態が偏った場合であって
も、その導通性を確実に維持できる。パタ―ン要素の幅
は 0.1mm以上にするとよい。 0.1mm未満では導通信頼性
が乏しくなるからである。好ましくは 0.3mm以上であ
る。隣接するパタ―ン要素間の離間長さは５mm以下にす
るとよい。また、パタ―ン外周面積に対してリ―ド材料
の存在部に係る面積を50％以上にするとよい。50％未満
ではパタ―ン要素間の導通信頼性が乏しくなる。好まし
くは60％以上である。ここでパタ―ン外周面積とは、こ
の種のリ―ドの後端部における従来パタ―ンの外周面積
に相当し、これを基準とする。例えばリ―ドの後端部が
周方向に帯状に存在する場合、その帯状リ―ド部の外周
面積が基準となる。
【００１３】こうしたリ―ドの固体電解質体への形成
は、電気メッキ、化学メッキ等のメッキ処理の他、気相
析着法例えばスパッタリング、蒸着など種々の手段によ
って行なうことができる。特に、リ―ド材料としての金
属ペ―ストをスクリ―ン印刷または転写印刷によって被
着させるとよい。酸素センサの製造は、各構成要素を段
階的に被着形成する方法の他、各構成要素を積層して一
体焼成に供する、いわゆる積層印刷法によって行なって
もよい（特開昭62−222159参照）。得られた酸素センサ
は例えば特開昭63−3252に開示されたような構成とな
る。
は、電気メッキ、化学メッキ等のメッキ処理の他、気相
析着法例えばスパッタリング、蒸着など種々の手段によ
って行なうことができる。特に、リ―ド材料としての金
属ペ―ストをスクリ―ン印刷または転写印刷によって被
着させるとよい。酸素センサの製造は、各構成要素を段
階的に被着形成する方法の他、各構成要素を積層して一
体焼成に供する、いわゆる積層印刷法によって行なって
もよい（特開昭62−222159参照）。得られた酸素センサ
は例えば特開昭63−3252に開示されたような構成とな
る。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００１５】第１図は第１実施例を示したものであり、
１は略円筒状とされた固体電解質体であり、先方より試
験管状部１ａ、拡径部１ｂ及び同径部１ｃを有する。試
験管状部１ａはセンサ検出部に略対応し、拡径部１ｂは
絶縁体を介してセンサハウジングへの保持に供され、同
径部１ｃ後端においてリ―ド２と外部端子３（第４、５
図）とが実際に接続されて導通が図られることになる。
リ―ド２は試験管状部１ａ後端から拡径部１ｂを経て同
径部１ｃ後端に至るまで固体電解質体１の外面形状に沿
って直線的に後方へ帯状に延びている（幅２mm）。
１は略円筒状とされた固体電解質体であり、先方より試
験管状部１ａ、拡径部１ｂ及び同径部１ｃを有する。試
験管状部１ａはセンサ検出部に略対応し、拡径部１ｂは
絶縁体を介してセンサハウジングへの保持に供され、同
径部１ｃ後端においてリ―ド２と外部端子３（第４、５
図）とが実際に接続されて導通が図られることになる。
リ―ド２は試験管状部１ａ後端から拡径部１ｂを経て同
径部１ｃ後端に至るまで固体電解質体１の外面形状に沿
って直線的に後方へ帯状に延びている（幅２mm）。
【００１６】本例にあっては、被測定ガスと接触するお
それがある拡径部１ｂにおいてリ―ドはＰｔ材料からな
り、また接触するおそれがない同径部１ｃにおいてＰｄ
／Ｐｔ（１／３）混合材料からなる。ここで、本例のよ
うなセンサ素子の場合、使用時に被測定ガスが接触する
部分は通常、試験管状部１ａ、及び拡径部１ｂのうち試
験管状部１ａ寄りの部分が該当する。拡径部１ｂ及び同
径部１ｃ後端の夫々において周方向全域に夫々軸方向幅
３mm、５mmをもってリ―ド２が存在している。これによ
って、リ―ド（検出機能をも発揮し得る拡径部１ｂに係
るものを除く）２について、貴重なＰｔ使用量を従来リ
―ドに比して25％低減できる。
それがある拡径部１ｂにおいてリ―ドはＰｔ材料からな
り、また接触するおそれがない同径部１ｃにおいてＰｄ
／Ｐｔ（１／３）混合材料からなる。ここで、本例のよ
うなセンサ素子の場合、使用時に被測定ガスが接触する
部分は通常、試験管状部１ａ、及び拡径部１ｂのうち試
験管状部１ａ寄りの部分が該当する。拡径部１ｂ及び同
径部１ｃ後端の夫々において周方向全域に夫々軸方向幅
３mm、５mmをもってリ―ド２が存在している。これによ
って、リ―ド（検出機能をも発揮し得る拡径部１ｂに係
るものを除く）２について、貴重なＰｔ使用量を従来リ
―ドに比して25％低減できる。
【００１７】第２図は、第２実施例を示したものであ
り、本例にあっては、同径部１ｃ後端（リ―ドと外部端
子との接続部位となる）において、リ―ド２は環状（２
ａ・２ｂ）であり、リ―ド材料の存在部２ａと共にその
不存在部２ｂが存在している。従って、その不存在部２
ｂの面積分だけ、従来リ―ドの比してリ―ド材料（Ｐ
ｔ）が少なくなっている。ここでは、周方向に沿って延
びて外周面積に係る二条の周方向パタ―ン要素は軸方向
幅 0.7mm、またこの周方向パタ―ン要素を軸方向におい
て導通する軸方向パタ―ン要素は幅 0.6mmである。これ
によって、従来リ―ドに比してリ―ド材料の使用量を30
％低減できる。なお、縮径部１ｄは外部端子３（第４、
５図）と固体電解質体１との係合を確実にするためのも
のである。
り、本例にあっては、同径部１ｃ後端（リ―ドと外部端
子との接続部位となる）において、リ―ド２は環状（２
ａ・２ｂ）であり、リ―ド材料の存在部２ａと共にその
不存在部２ｂが存在している。従って、その不存在部２
ｂの面積分だけ、従来リ―ドの比してリ―ド材料（Ｐ
ｔ）が少なくなっている。ここでは、周方向に沿って延
びて外周面積に係る二条の周方向パタ―ン要素は軸方向
幅 0.7mm、またこの周方向パタ―ン要素を軸方向におい
て導通する軸方向パタ―ン要素は幅 0.6mmである。これ
によって、従来リ―ドに比してリ―ド材料の使用量を30
％低減できる。なお、縮径部１ｄは外部端子３（第４、
５図）と固体電解質体１との係合を確実にするためのも
のである。
【００１８】従って、外部端子３とリード２との接続部
において、外部端子３は、個体電解質体１の形状に応じ
て第４、５図のように環状体に形成することが好まし
く、そして本発明の第２の手段のように前記接続部位に
おいて、リード２が環状体（２ａ・２ｂ）であれば、環
状体同士であるので外部端子３とリード２との密着性が
増して導通性が向上する。
において、外部端子３は、個体電解質体１の形状に応じ
て第４、５図のように環状体に形成することが好まし
く、そして本発明の第２の手段のように前記接続部位に
おいて、リード２が環状体（２ａ・２ｂ）であれば、環
状体同士であるので外部端子３とリード２との密着性が
増して導通性が向上する。
【００１９】第３図は第３実施例を示したものであり、
いわば第１実施例と第２実施例とを組合せたものに相当
する。即ち、第２実施例に係るリ―ド２について、拡径
部１ｂ中央より先方部と後方部に区分けし、被測定ガス
に接触するおそれがある先方部においてはＰｔ材料、接
触するおそれがない後方部においてはＰｄ／Ｐｔ（１／
３）混合材料をもってリ―ド２を構成させたものであ
る。これによって、Ｐｔ使用量を従来リ―ドに比して47
％低減できる。
いわば第１実施例と第２実施例とを組合せたものに相当
する。即ち、第２実施例に係るリ―ド２について、拡径
部１ｂ中央より先方部と後方部に区分けし、被測定ガス
に接触するおそれがある先方部においてはＰｔ材料、接
触するおそれがない後方部においてはＰｄ／Ｐｔ（１／
３）混合材料をもってリ―ド２を構成させたものであ
る。これによって、Ｐｔ使用量を従来リ―ドに比して47
％低減できる。
【００２０】なお、第４、５図に外部端子３の例を示し
ておく。
ておく。
【００２１】
【製造例】前記実施例に係る酸素センサ素子は、例えば
次のようにして製造される。まず、部分安定化ジルコニ
ア（ＰＳＺ）からなる所定形状の固体電解質体を用意す
る（例えば特願昭54−4913参照）。
次のようにして製造される。まず、部分安定化ジルコニ
ア（ＰＳＺ）からなる所定形状の固体電解質体を用意す
る（例えば特願昭54−4913参照）。
【００２２】(1) 実施例１について：固体電解質体の所
定表面にＰｔペ―ストまたはＰｄ／Ｐｔペ―ストを刷毛
塗布する。なお、使用材料は次の通り。 (a) Ｐｄ／Ｐｔペ―スト：Ｐｄ／Ｐｔ＝ 0.3 Ｐｄ：石福金属（株）製、ＭＢタイプとＲＡタイプとを
ＭＢ／ＲＡ＝２の割合で混合。 Ｐｔ：田中マツセイ（株）製、ＣＡタイプ。 溶剤：ブチルカルビト―ル (b) Ｐｔペ―スト：石福金属（株）製、ＭタイプとＳタ
イプとをＭ／Ｓ＝２の割合で混合。
定表面にＰｔペ―ストまたはＰｄ／Ｐｔペ―ストを刷毛
塗布する。なお、使用材料は次の通り。 (a) Ｐｄ／Ｐｔペ―スト：Ｐｄ／Ｐｔ＝ 0.3 Ｐｄ：石福金属（株）製、ＭＢタイプとＲＡタイプとを
ＭＢ／ＲＡ＝２の割合で混合。 Ｐｔ：田中マツセイ（株）製、ＣＡタイプ。 溶剤：ブチルカルビト―ル (b) Ｐｔペ―スト：石福金属（株）製、ＭタイプとＳタ
イプとをＭ／Ｓ＝２の割合で混合。
【００２３】(2) 実施例２、３について：固体電解質体
の所定表面にＰｔまたはＰｄ／Ｐｔペ―ストを転写印刷
する。なお、使用材料は次の通り。 (a) Ｐｄ／Ｐｔペ―スト：Ｐｄ／Ｐｔ＝ 0.3 Ｐｄ：三井金属（株）製、真球状粉末。 Ｐｔ：田中マツセイ（株）製、ＣＡタイプ。 (b) Ｐｔペ―スト：田中マツセイ（株）製、真球状粉
末。
の所定表面にＰｔまたはＰｄ／Ｐｔペ―ストを転写印刷
する。なお、使用材料は次の通り。 (a) Ｐｄ／Ｐｔペ―スト：Ｐｄ／Ｐｔ＝ 0.3 Ｐｄ：三井金属（株）製、真球状粉末。 Ｐｔ：田中マツセイ（株）製、ＣＡタイプ。 (b) Ｐｔペ―スト：田中マツセイ（株）製、真球状粉
末。
【００２４】
【試験例】上記実施例の酸素センサ素子を用いて応答性
及び導通性について、センサ制御時における周波数［H
z］を測定することにより評価した。なお、比較例とし
てリ―ド材料がパタ―ン外周面全域に存在するもの（他
の構成は実施例と同一）及びリ―ドがすべての部位にお
いてＰｔ単一材料からなるものを採用した。
及び導通性について、センサ制御時における周波数［H
z］を測定することにより評価した。なお、比較例とし
てリ―ド材料がパタ―ン外周面全域に存在するもの（他
の構成は実施例と同一）及びリ―ドがすべての部位にお
いてＰｔ単一材料からなるものを採用した。
【００２５】その結果、本実施例の酸素センサ素子は比
較例のものに比して電極材料としての貴金属材料が30％
低減されているにも拘らず、比較例と同等の優れた応答
性、即ち 1.3［Hz］を示した。なお、導通性について
も、実用上全く問題を生じないものであった。
較例のものに比して電極材料としての貴金属材料が30％
低減されているにも拘らず、比較例と同等の優れた応答
性、即ち 1.3［Hz］を示した。なお、導通性について
も、実用上全く問題を生じないものであった。
【００２６】
【効果】以上の如く本発明の第１の視点（請求項１）に
よれば、貴重かつ高価なＰｔ使用量を大幅に低減できる
ので、資源の有効利用を図り、かつ廉価な酸素センサ素
子を提供することができる。しかも、このＰｔ使用量低
減にも拘らず、導通性、応答性及び接着性を安定に維持
できるので酸素センサ分野において極めて有用である。
よれば、貴重かつ高価なＰｔ使用量を大幅に低減できる
ので、資源の有効利用を図り、かつ廉価な酸素センサ素
子を提供することができる。しかも、このＰｔ使用量低
減にも拘らず、導通性、応答性及び接着性を安定に維持
できるので酸素センサ分野において極めて有用である。
【００２７】請求項２、３によれば、外部端子とリード
との接続部位を特定のパターンとすることにより、接続
の不安定化を招くことなくＰｔ使用量を節約でき、さら
に、第１の視点（請求項１）との組合せによって一層の
Ｐｔ節減が達成される（請求項４）。
との接続部位を特定のパターンとすることにより、接続
の不安定化を招くことなくＰｔ使用量を節約でき、さら
に、第１の視点（請求項１）との組合せによって一層の
Ｐｔ節減が達成される（請求項４）。
【図１】本発明の第１実施例に係る酸素センサ素子のリ
―ド状態を示す正面図。
―ド状態を示す正面図。
【図２】第２実施例に係る酸素センサ素子のリ―ド状態
を示す正面図。
を示す正面図。
【図３】第３実施例に係る酸素センサ素子のリ―ド状態
を示す正面図。
を示す正面図。
【図４】本発明の実施例に係るリ―ドとの接続に供され
る外部端子の一例を示した図であって、その斜視図。
る外部端子の一例を示した図であって、その斜視図。
【図５】本発明の実施例に係るリ―ドとの接続に供され
る外部端子の一例を示した図であって、そのリ―ド接続
部位に係る断面図。
る外部端子の一例を示した図であって、そのリ―ド接続
部位に係る断面図。
Ａ…酸素センサ １…固体電解質体 ２…リ―ド ２ａ…存在部 ２ｂ…不存在部 ３…外部端子
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年６月２６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 酸素センサ素子
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は各種燃焼機器の酸素濃度
を検知するための酸素センサ素子、特に内燃機関からの
排ガスを浄化するために利用される空燃比制御用の酸素
センサ素子に関する。
を検知するための酸素センサ素子、特に内燃機関からの
排ガスを浄化するために利用される空燃比制御用の酸素
センサ素子に関する。
【０００２】
【従来技術及び課題】空燃比制御用酸素センサ素子は、
酸素イオン伝導性の固体電解質体とその内外面に備えら
れる一対の電極（基準電極、測定電極）とからなり、両
電極間に生じた電位差に基づく信号を外部（制御回路な
ど）に出力して酸素濃度を検知するのが一般的である。
そして、エンジン系ノイズによる影響を防止するため、
測定電極（外側電極）と外部端子とを固体電解質体の外
面側に備えられたリ―ドによって導通するようにしたも
のが知られている（特開昭61−146209）。
酸素イオン伝導性の固体電解質体とその内外面に備えら
れる一対の電極（基準電極、測定電極）とからなり、両
電極間に生じた電位差に基づく信号を外部（制御回路な
ど）に出力して酸素濃度を検知するのが一般的である。
そして、エンジン系ノイズによる影響を防止するため、
測定電極（外側電極）と外部端子とを固体電解質体の外
面側に備えられたリ―ドによって導通するようにしたも
のが知られている（特開昭61−146209）。
【０００３】しかし、この種の酸素センサ素子にあって
は、リ―ドと外部端子との接続部位においては耐久性の
見地から白金が使用され、しかも外部端子との係合接続
によってもその導通性を確実に維持するために、その接
続部位はリ―ドの中でもその存在面積が非常に大とな
る。そのため、貴重な資源である白金を多量に消費せざ
るを得ず、また素子コスト増大の一因ともなる。
は、リ―ドと外部端子との接続部位においては耐久性の
見地から白金が使用され、しかも外部端子との係合接続
によってもその導通性を確実に維持するために、その接
続部位はリ―ドの中でもその存在面積が非常に大とな
る。そのため、貴重な資源である白金を多量に消費せざ
るを得ず、また素子コスト増大の一因ともなる。
【０００４】本発明はかかる課題を解決すること、即ち
リ―ドと外部端子との導通性を損うことなく、資源の有
効利用かつ廉価な酸素センサ素子を開発することを目的
とする。
リ―ドと外部端子との導通性を損うことなく、資源の有
効利用かつ廉価な酸素センサ素子を開発することを目的
とする。
【０００５】
【課題解決の手段】本発明者はこうした見地に鑑み鋭意
研究を重ねた結果、本発明を完成するに至ったものであ
り、本発明は上述の課題を下記手段によって解決する。
研究を重ねた結果、本発明を完成するに至ったものであ
り、本発明は上述の課題を下記手段によって解決する。
【０００６】(1) 固体電解質体の一面側に基準電極、
他面側に測定電極を備え、測定電極が被測定ガスに接触
される酸素センサ素子において、固体電解質体の他面側
に測定電極と外部端子とを接続するリ―ドを備え、前記
リ―ドが前記被測定ガスに接触する部分について白金
（Ｐｔ）からなり、前記被測定ガスに接触しない部分に
ついて白金（Ｐｔ）及びパラジウム（Ｐｄ）の混合物か
らなり、該混合物におけるＰｔとＰｄの重量比が、0.2
≦Ｐｄ／Ｐｔ≦９であることを特徴とする酸素センサ素
子。
他面側に測定電極を備え、測定電極が被測定ガスに接触
される酸素センサ素子において、固体電解質体の他面側
に測定電極と外部端子とを接続するリ―ドを備え、前記
リ―ドが前記被測定ガスに接触する部分について白金
（Ｐｔ）からなり、前記被測定ガスに接触しない部分に
ついて白金（Ｐｔ）及びパラジウム（Ｐｄ）の混合物か
らなり、該混合物におけるＰｔとＰｄの重量比が、0.2
≦Ｐｄ／Ｐｔ≦９であることを特徴とする酸素センサ素
子。
【０００７】(2) 上記(1)の酸素センサ素子において、
前記外部端子と前記リ―ドとの接続部位において、前記
リ―ドが前記個体電解質体の外周に沿って環状であり、
かつリ―ド材料の存在部とリ―ド材料の不存在部とが円
周方向において交互に分布して位置すると共に、隣接す
る各存在部が相互に連通して環状外部端子に対する当接
面を成すパタ―ンで形成されることを特徴とする酸素セ
ンサ素子。なお、環状とは断面が円の他に四角形等の多
角形の場合も含む。また、Ｐｄ／Ｐｔ比は0.3〜３とす
ることが好ましい。
前記外部端子と前記リ―ドとの接続部位において、前記
リ―ドが前記個体電解質体の外周に沿って環状であり、
かつリ―ド材料の存在部とリ―ド材料の不存在部とが円
周方向において交互に分布して位置すると共に、隣接す
る各存在部が相互に連通して環状外部端子に対する当接
面を成すパタ―ンで形成されることを特徴とする酸素セ
ンサ素子。なお、環状とは断面が円の他に四角形等の多
角形の場合も含む。また、Ｐｄ／Ｐｔ比は0.3〜３とす
ることが好ましい。
【０００８】
【好適な実施態様及び作用】素子形状ないしは固体電解
質体形状は先端が閉塞され後端が開口している限り、袋
状、板状または管状など種々の形状でよく、あるいは絶
縁物基材に固体電解質体等の素子の各要素を結合させて
前記と同様の形状になるものでも良い。固体電解質材料
としては例えばＺｒＯ2 に安定化剤としてＹ2 Ｏ3 、Ｃ
ａＯ等を添加したものを用いるとよい。基準電極及び測
定電極（層状）はともに多孔質とされ、Ｐｔまたは２％
程度以下のＲｈを含有するＰｔ等の貴金属を用いてもよ
い。
質体形状は先端が閉塞され後端が開口している限り、袋
状、板状または管状など種々の形状でよく、あるいは絶
縁物基材に固体電解質体等の素子の各要素を結合させて
前記と同様の形状になるものでも良い。固体電解質材料
としては例えばＺｒＯ2 に安定化剤としてＹ2 Ｏ3 、Ｃ
ａＯ等を添加したものを用いるとよい。基準電極及び測
定電極（層状）はともに多孔質とされ、Ｐｔまたは２％
程度以下のＲｈを含有するＰｔ等の貴金属を用いてもよ
い。
【０００９】リ―ドは測定電極と外部端子との導通のた
めに固体電解質体の他面側（測定電極の位置する側）に
備えられるものである。酸素センサのハウジングを介す
ることなく外部と導通させ、エンジンノイズの悪影響を
回避できる。リ―ドは、その先端を測定電極の後端部に
接続すると共に、その後端を外部端子に接続するとよ
い。後端部以外については周方向（板状固体電解質体の
場合、「側方向」という。以下同じ）に係る幅少くとも
0.3mm、厚み１〜50μｍで直線状に形成するとよい。導
通に最小限必要な量で存在させればよいからである。な
お、測定電極との接続は、係合ではなく通常融着によっ
てなされるので、その導通性は接続面積が小さくても比
較的確実である。
めに固体電解質体の他面側（測定電極の位置する側）に
備えられるものである。酸素センサのハウジングを介す
ることなく外部と導通させ、エンジンノイズの悪影響を
回避できる。リ―ドは、その先端を測定電極の後端部に
接続すると共に、その後端を外部端子に接続するとよ
い。後端部以外については周方向（板状固体電解質体の
場合、「側方向」という。以下同じ）に係る幅少くとも
0.3mm、厚み１〜50μｍで直線状に形成するとよい。導
通に最小限必要な量で存在させればよいからである。な
お、測定電極との接続は、係合ではなく通常融着によっ
てなされるので、その導通性は接続面積が小さくても比
較的確実である。
【００１０】リ―ドの材質については、酸素センサとし
ての使用時において、被測定ガス（例えば排ガス）に接
触する部分（接触部）はＰｔからなり、被測定ガスに接
触しない部分（非接触部）はＰｔ及びＰｄの混合物（但
し重量比で0.2≦Ｐｄ／Ｐｔ≦９）からなるものとしな
ければならない［前記手段(1) の構成］。導通性及び耐
久性のために必要なＰｔ材料を必要最小限とし、資源的
に貴重なＰｔの有効利用を図るためである。接触部にお
いて、Ｐｔ 100wt% が好ましいが、他の貴金属Ｒｈ、Ａ
ｕ、Ａｇ等の他、不可避の不純物を計10wt% 以下含有し
てもよい。非接触部において、Ｐｔ及びＰｄの混合物の
重量比は 0.2≦Ｐｄ／Ｐｔ≦９にする。下限未満ではＰ
ｔ使用量の実質的な削減にならず、一方上限を越えると
使用時においてリ―ドの剥離を生じ易くなるためであ
る。好ましくは 0.3≦Ｐｄ／Ｐｔ≦３である。ここにＰ
ｄ／Ｐｔ比３以下では、所定のテスト後も剥離が全く生
じない。しかもＰｄ／Ｐｔ比0.3以上では十分にＰｔを
節約することができる。つまりこの範囲内であれば、双
方の長所を同時に満足することができる。接触部につい
てＰｄ、Ｐｔの混合物からなる材料を用いることは不適
である。酸素センサ使用時においてＰｄが被測定ガス
（特に高温の排ガス）によって容易に昇華するためであ
る。なお、リードの非接触部についても他の貴金属、不
可避の不純物を計10wt% 以下含有してもよい。
ての使用時において、被測定ガス（例えば排ガス）に接
触する部分（接触部）はＰｔからなり、被測定ガスに接
触しない部分（非接触部）はＰｔ及びＰｄの混合物（但
し重量比で0.2≦Ｐｄ／Ｐｔ≦９）からなるものとしな
ければならない［前記手段(1) の構成］。導通性及び耐
久性のために必要なＰｔ材料を必要最小限とし、資源的
に貴重なＰｔの有効利用を図るためである。接触部にお
いて、Ｐｔ 100wt% が好ましいが、他の貴金属Ｒｈ、Ａ
ｕ、Ａｇ等の他、不可避の不純物を計10wt% 以下含有し
てもよい。非接触部において、Ｐｔ及びＰｄの混合物の
重量比は 0.2≦Ｐｄ／Ｐｔ≦９にする。下限未満ではＰ
ｔ使用量の実質的な削減にならず、一方上限を越えると
使用時においてリ―ドの剥離を生じ易くなるためであ
る。好ましくは 0.3≦Ｐｄ／Ｐｔ≦３である。ここにＰ
ｄ／Ｐｔ比３以下では、所定のテスト後も剥離が全く生
じない。しかもＰｄ／Ｐｔ比0.3以上では十分にＰｔを
節約することができる。つまりこの範囲内であれば、双
方の長所を同時に満足することができる。接触部につい
てＰｄ、Ｐｔの混合物からなる材料を用いることは不適
である。酸素センサ使用時においてＰｄが被測定ガス
（特に高温の排ガス）によって容易に昇華するためであ
る。なお、リードの非接触部についても他の貴金属、不
可避の不純物を計10wt% 以下含有してもよい。
【００１１】前記手段(2)の構成においては、個体電解
質体の他面側に測定電極と外部端子とを接続するリード
パターンは帯状に形成されている。
質体の他面側に測定電極と外部端子とを接続するリード
パターンは帯状に形成されている。
【００１２】外部端子とリ―ドとの接続部位において
は、前記リードは環状であり、既述の通りリ―ドはリ―
ド材料の存在部とその不存在部とが円周方向において交
互に位置すると共に、隣接する各存在部が相互に連通す
るパターンとする。導通性を確保しつつ、貴重なリ―ド
材料の使用量をできるだけ抑えかつ環状外部端子に対す
る当接面を十分に確保するためである。外部端子との接
続に係るリ―ドの後端部のパターンは、周方向に沿って
形成させる[前記手段(2)の構成]。外部端子との接触面
積を大としその係合接続によっても導通性を維持するた
めである。リ―ドの後端部は格子状ないしは網目状パタ
―ンでリ―ド材料を存在させるとよい。パタ―ン外周面
積が従来パタ―ンと同様の大きさであるため、リ―ド材
料の使用量が従来のものに比して低減されたにも拘ら
ず、仮に外部端子との係合状態が偏った場合であって
も、その導通性を確実に維持できる。パタ―ン要素の幅
は 0.1mm以上にするとよい。 0.1mm未満では導通信頼性
が乏しくなるからである。好ましくは 0.3mm以上であ
る。隣接するパタ―ン要素間の離間長さは５mm以下にす
るとよい。また、パタ―ン外周面積に対してリ―ド材料
の存在部に係る面積を50％以上にするとよい。50％未満
ではパタ―ン要素間の導通信頼性が乏しくなる。好まし
くは60％以上である。ここでパタ―ン外周面積とは、こ
の種のリ―ドの後端部における従来パタ―ンの外周面積
に相当し、これを基準とする。例えばリ―ドの後端部が
周方向に帯状に存在する場合、その帯状リ―ド部の外周
面積が基準となる。
は、前記リードは環状であり、既述の通りリ―ドはリ―
ド材料の存在部とその不存在部とが円周方向において交
互に位置すると共に、隣接する各存在部が相互に連通す
るパターンとする。導通性を確保しつつ、貴重なリ―ド
材料の使用量をできるだけ抑えかつ環状外部端子に対す
る当接面を十分に確保するためである。外部端子との接
続に係るリ―ドの後端部のパターンは、周方向に沿って
形成させる[前記手段(2)の構成]。外部端子との接触面
積を大としその係合接続によっても導通性を維持するた
めである。リ―ドの後端部は格子状ないしは網目状パタ
―ンでリ―ド材料を存在させるとよい。パタ―ン外周面
積が従来パタ―ンと同様の大きさであるため、リ―ド材
料の使用量が従来のものに比して低減されたにも拘ら
ず、仮に外部端子との係合状態が偏った場合であって
も、その導通性を確実に維持できる。パタ―ン要素の幅
は 0.1mm以上にするとよい。 0.1mm未満では導通信頼性
が乏しくなるからである。好ましくは 0.3mm以上であ
る。隣接するパタ―ン要素間の離間長さは５mm以下にす
るとよい。また、パタ―ン外周面積に対してリ―ド材料
の存在部に係る面積を50％以上にするとよい。50％未満
ではパタ―ン要素間の導通信頼性が乏しくなる。好まし
くは60％以上である。ここでパタ―ン外周面積とは、こ
の種のリ―ドの後端部における従来パタ―ンの外周面積
に相当し、これを基準とする。例えばリ―ドの後端部が
周方向に帯状に存在する場合、その帯状リ―ド部の外周
面積が基準となる。
【００１３】こうしたリ―ドの固体電解質体への形成
は、電気メッキ、化学メッキ等のメッキ処理の他、気相
析着法例えばスパッタリング、蒸着など種々の手段によ
って行なうことができる。特に、リ―ド材料としての金
属ペ―ストをスクリ―ン印刷または転写印刷によって被
着させるとよい。酸素センサの製造は、各構成要素を段
階的に被着形成する方法の他、各構成要素を積層して一
体焼成に供する、いわゆる積層印刷法によって行なって
もよい（特開昭62−222159参照）。得られた酸素センサ
は例えば特開昭63−3252に開示されたような構成とな
る。
は、電気メッキ、化学メッキ等のメッキ処理の他、気相
析着法例えばスパッタリング、蒸着など種々の手段によ
って行なうことができる。特に、リ―ド材料としての金
属ペ―ストをスクリ―ン印刷または転写印刷によって被
着させるとよい。酸素センサの製造は、各構成要素を段
階的に被着形成する方法の他、各構成要素を積層して一
体焼成に供する、いわゆる積層印刷法によって行なって
もよい（特開昭62−222159参照）。得られた酸素センサ
は例えば特開昭63−3252に開示されたような構成とな
る。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００１５】第１図は第１実施例を示したものであり、
１は略円筒状とされた固体電解質体であり、先方より試
験管状部１ａ、拡径部１ｂ及び同径部１ｃを有する。試
験管状部１ａはセンサ検出部に略対応し、拡径部１ｂは
絶縁体を介してセンサハウジングへの保持に供され、同
径部１ｃ後端においてリ―ド２と外部端子３（第４、５
図）とが実際に接続されて導通が図られることになる。
リ―ド２は試験管状部１ａ後端から拡径部１ｂを経て同
径部１ｃ後端に至るまで固体電解質体１の外面形状に沿
って直線的に後方へ帯状に延びている（幅２mm）。
１は略円筒状とされた固体電解質体であり、先方より試
験管状部１ａ、拡径部１ｂ及び同径部１ｃを有する。試
験管状部１ａはセンサ検出部に略対応し、拡径部１ｂは
絶縁体を介してセンサハウジングへの保持に供され、同
径部１ｃ後端においてリ―ド２と外部端子３（第４、５
図）とが実際に接続されて導通が図られることになる。
リ―ド２は試験管状部１ａ後端から拡径部１ｂを経て同
径部１ｃ後端に至るまで固体電解質体１の外面形状に沿
って直線的に後方へ帯状に延びている（幅２mm）。
【００１６】本例にあっては、被測定ガスと接触するお
それがある拡径部１ｂにおいてリ―ドはＰｔ材料からな
り、また接触するおそれがない同径部１ｃにおいてＰｄ
／Ｐｔ（１／３）混合材料からなる。ここで、本例のよ
うなセンサ素子の場合、使用時に被測定ガスが接触する
部分は通常、試験管状部１ａ、及び拡径部１ｂのうち試
験管状部１ａ寄りの部分が該当する。拡径部１ｂ及び同
径部１ｃ後端の夫々において周方向全域に夫々軸方向幅
３mm、５mmをもってリ―ド２が存在している。これによ
って、リ―ド（検出機能をも発揮し得る拡径部１ｂに係
るものを除く）２について、貴重なＰｔ使用量を従来リ
―ドに比して25％低減できる。
それがある拡径部１ｂにおいてリ―ドはＰｔ材料からな
り、また接触するおそれがない同径部１ｃにおいてＰｄ
／Ｐｔ（１／３）混合材料からなる。ここで、本例のよ
うなセンサ素子の場合、使用時に被測定ガスが接触する
部分は通常、試験管状部１ａ、及び拡径部１ｂのうち試
験管状部１ａ寄りの部分が該当する。拡径部１ｂ及び同
径部１ｃ後端の夫々において周方向全域に夫々軸方向幅
３mm、５mmをもってリ―ド２が存在している。これによ
って、リ―ド（検出機能をも発揮し得る拡径部１ｂに係
るものを除く）２について、貴重なＰｔ使用量を従来リ
―ドに比して25％低減できる。
【００１７】第２図は、第２実施例を示したものであ
り、本例にあっては、同径部１ｃ後端（リ―ドと外部端
子との接続部位となる）において、リ―ド２は環状（２
ａ・２ｂ）であり、リ―ド材料の存在部２ａと共にその
不存在部２ｂが存在している。従って、その不存在部２
ｂの面積分だけ、従来リ―ドの比してリ―ド材料（Ｐ
ｔ）が少なくなっている。ここでは、周方向に沿って延
びて外周面積に係る二条の周方向パタ―ン要素は軸方向
幅 0.7mm、またこの周方向パタ―ン要素を軸方向におい
て導通する軸方向パタ―ン要素は幅 0.6mmである。これ
によって、従来リ―ドに比してリ―ド材料の使用量を30
％低減できる。なお、縮径部１ｄは外部端子３（第４、
５図）と固体電解質体１との係合を確実にするためのも
のである。
り、本例にあっては、同径部１ｃ後端（リ―ドと外部端
子との接続部位となる）において、リ―ド２は環状（２
ａ・２ｂ）であり、リ―ド材料の存在部２ａと共にその
不存在部２ｂが存在している。従って、その不存在部２
ｂの面積分だけ、従来リ―ドの比してリ―ド材料（Ｐ
ｔ）が少なくなっている。ここでは、周方向に沿って延
びて外周面積に係る二条の周方向パタ―ン要素は軸方向
幅 0.7mm、またこの周方向パタ―ン要素を軸方向におい
て導通する軸方向パタ―ン要素は幅 0.6mmである。これ
によって、従来リ―ドに比してリ―ド材料の使用量を30
％低減できる。なお、縮径部１ｄは外部端子３（第４、
５図）と固体電解質体１との係合を確実にするためのも
のである。
【００１８】従って、外部端子３とリード２との接続部
において、外部端子３は、個体電解質体１の形状に応じ
て第４、５図のように環状体に形成することが好まし
く、そして本発明の第２の手段のように前記接続部位に
おいて、リード２が環状体（２ａ・２ｂ）であれば、環
状体同士であるので外部端子３とリード２との密着性が
増して導通性が向上する。
において、外部端子３は、個体電解質体１の形状に応じ
て第４、５図のように環状体に形成することが好まし
く、そして本発明の第２の手段のように前記接続部位に
おいて、リード２が環状体（２ａ・２ｂ）であれば、環
状体同士であるので外部端子３とリード２との密着性が
増して導通性が向上する。
【００１９】第３図は第３実施例を示したものであり、
いわば第１実施例と第２実施例とを組合せたものに相当
する。即ち、第２実施例に係るリ―ド２について、拡径
部１ｂ中央より先方部と後方部に区分けし、被測定ガス
に接触するおそれがある先方部においてはＰｔ材料、接
触するおそれがない後方部においてはＰｄ／Ｐｔ（１／
３）混合材料をもってリ―ド２を構成させたものであ
る。これによって、Ｐｔ使用量を従来リ―ドに比して47
％低減できる。
いわば第１実施例と第２実施例とを組合せたものに相当
する。即ち、第２実施例に係るリ―ド２について、拡径
部１ｂ中央より先方部と後方部に区分けし、被測定ガス
に接触するおそれがある先方部においてはＰｔ材料、接
触するおそれがない後方部においてはＰｄ／Ｐｔ（１／
３）混合材料をもってリ―ド２を構成させたものであ
る。これによって、Ｐｔ使用量を従来リ―ドに比して47
％低減できる。
【００２０】なお、第４、５図に外部端子３の例を示し
ておく。
ておく。
【００２１】
【製造例】前記実施例に係る酸素センサ素子は、例えば
次のようにして製造される。まず、部分安定化ジルコニ
ア（ＰＳＺ）からなる所定形状の固体電解質体を用意す
る（例えば特開昭54−4913参照）。
次のようにして製造される。まず、部分安定化ジルコニ
ア（ＰＳＺ）からなる所定形状の固体電解質体を用意す
る（例えば特開昭54−4913参照）。
【００２２】(1) 実施例１について：固体電解質体の所
定表面にＰｔペ―ストまたはＰｄ／Ｐｔペ―ストを刷毛
塗布する。なお、使用材料は次の通り。 (a) Ｐｄ／Ｐｔペ―スト：Ｐｄ／Ｐｔ＝ 0.3 Ｐｄ：石福金属（株）製、ＭＢタイプとＲＡタイプとを
ＭＢ／ＲＡ＝２の割合で混合。 Ｐｔ：田中マッセイ（株）製、ＣＡタイプ。 溶剤：ブチルカルビト―ル (b) Ｐｔペ―スト：石福金属（株）製、ＭタイプとＳタ
イプとをＭ／Ｓ＝２の割合で混合。
定表面にＰｔペ―ストまたはＰｄ／Ｐｔペ―ストを刷毛
塗布する。なお、使用材料は次の通り。 (a) Ｐｄ／Ｐｔペ―スト：Ｐｄ／Ｐｔ＝ 0.3 Ｐｄ：石福金属（株）製、ＭＢタイプとＲＡタイプとを
ＭＢ／ＲＡ＝２の割合で混合。 Ｐｔ：田中マッセイ（株）製、ＣＡタイプ。 溶剤：ブチルカルビト―ル (b) Ｐｔペ―スト：石福金属（株）製、ＭタイプとＳタ
イプとをＭ／Ｓ＝２の割合で混合。
【００２３】(2) 実施例２、３について：固体電解質体
の所定表面にＰｔまたはＰｄ／Ｐｔペ―ストを転写印刷
する。なお、使用材料は次の通り。 (a) Ｐｄ／Ｐｔペ―スト：Ｐｄ／Ｐｔ＝ 0.3 Ｐｄ：三井金属（株）製、真球状粉末。 Ｐｔペースト：田中マッセイ（株）製、ＣＡタイプ粉
末。溶剤：ブチルカルビトール (b) Ｐｔペ―スト：田中マッセイ（株）製、真球状粉
末。
の所定表面にＰｔまたはＰｄ／Ｐｔペ―ストを転写印刷
する。なお、使用材料は次の通り。 (a) Ｐｄ／Ｐｔペ―スト：Ｐｄ／Ｐｔ＝ 0.3 Ｐｄ：三井金属（株）製、真球状粉末。 Ｐｔペースト：田中マッセイ（株）製、ＣＡタイプ粉
末。溶剤：ブチルカルビトール (b) Ｐｔペ―スト：田中マッセイ（株）製、真球状粉
末。
【００２４】
【試験例】上記実施例の酸素センサ素子を用いて応答性
及び導通性について、センサ制御時における周波数［H
z］を測定することにより評価した。なお、比較例とし
てリ―ド材料がパタ―ン外周面全域に存在するもの（他
の構成は実施例と同一）及びリ―ドがすべての部位にお
いてＰｔ単一材料からなるものを採用した。
及び導通性について、センサ制御時における周波数［H
z］を測定することにより評価した。なお、比較例とし
てリ―ド材料がパタ―ン外周面全域に存在するもの（他
の構成は実施例と同一）及びリ―ドがすべての部位にお
いてＰｔ単一材料からなるものを採用した。
【００２５】その結果、本実施例の酸素センサ素子は比
較例のものに比して電極材料としての貴金属材料が30％
低減されているにも拘らず、比較例と同等の優れた応答
性、即ち 1.3［Hz］を示した。なお、導通性について
も、実用上全く問題を生じないものであった。
較例のものに比して電極材料としての貴金属材料が30％
低減されているにも拘らず、比較例と同等の優れた応答
性、即ち 1.3［Hz］を示した。なお、導通性について
も、実用上全く問題を生じないものであった。
【００２６】
【効果】以上の如く本発明の第１の視点（請求項１）に
よれば、貴重かつ高価なＰｔ使用量を大幅に低減できる
ので、資源の有効利用を図り、かつ廉価な酸素センサ素
子を提供することができる。しかも、このＰｔ使用量低
減にも拘らず、導通性、応答性及び接着性を安定に維持
できるので酸素センサ分野において極めて有用である。
よれば、貴重かつ高価なＰｔ使用量を大幅に低減できる
ので、資源の有効利用を図り、かつ廉価な酸素センサ素
子を提供することができる。しかも、このＰｔ使用量低
減にも拘らず、導通性、応答性及び接着性を安定に維持
できるので酸素センサ分野において極めて有用である。
【００２７】請求項２、３によれば、外部端子とリード
との接続部位を特定のパターンとすることにより、接続
の不安定化を招くことなくＰｔ使用量を節約でき、さら
に、第１の視点（請求項１）との組合せによって一層の
Ｐｔ節減が達成される（請求項４）。
との接続部位を特定のパターンとすることにより、接続
の不安定化を招くことなくＰｔ使用量を節約でき、さら
に、第１の視点（請求項１）との組合せによって一層の
Ｐｔ節減が達成される（請求項４）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る酸素センサ素子のリ
―ド状態を示す正面図。
―ド状態を示す正面図。
【図２】第２実施例に係る酸素センサ素子のリ―ド状態
を示す正面図。
を示す正面図。
【図３】第３実施例に係る酸素センサ素子のリ―ド状態
を示す正面図。
を示す正面図。
【図４】本発明の実施例に係るリ―ドとの接続に供され
る外部端子の一例を示した図であって、その斜視図。
る外部端子の一例を示した図であって、その斜視図。
【図５】本発明の実施例に係るリ―ドとの接続に供され
る外部端子の一例を示した図であって、そのリ―ド接続
部位に係る断面図。
る外部端子の一例を示した図であって、そのリ―ド接続
部位に係る断面図。
【符号の説明】 Ａ…酸素センサ １…固体電解質体 ２…リ―ド ２ａ…存在部 ２ｂ…不存在部 ３…外部端子
Claims (4)
- 【請求項１】固体電解質体の一面側に基準電極、他面側
に測定電極を備え、測定電極が被測定ガスに接触される
酸素センサ素子において、 固体電解質体の他面側に測定電極と外部端子とを接続す
る帯状のリ―ドを備え、 前記リ―ドが前記被測定ガスに接触する部分について白
金（Ｐｔ）からなり、前記被測定ガスに接触しない部分
について白金（Ｐｔ）及びパラジウム（Ｐｄ）の混合物
からなり、該混合物におけるＰｔとＰｄの重量比が、0.
2≦Ｐｄ／Ｐｔ≦9であることを特徴とする酸素センサ素
子。 - 【請求項２】固体電解質体の一面側に基準電極、他面側
に測定電極を備え、測定電極が被測定ガスに接触される
酸素センサ素子において、 固体電解質体の他面側に測定電極と外部端子とを接続す
るリ―ドを備え、 前記外部端子と前記リ―ドとの接続部位において、前記
リ―ドが前記個体電解質体の外周に沿って環状であり、
かつリ―ド材料の存在部とリ―ド材料の不存在部とが円
周方向において交互に分布して位置すると共に、隣接す
る各存在部が相互に連通して環状外部端子に対する当接
面を成すパタ―ンで形成されることを特徴とする酸素セ
ンサ素子。 - 【請求項３】前記パタ―ン要素の最小幅が 0.5mm以上で
あり、かつパタ―ン外周面積に対してリ―ド材料の存在
部に係る面積が50％以上であることを特徴とする請求項
２に記載の酸素センサ素子。 - 【請求項４】請求項２又は３の酸素センサ素子におい
て、前記リ―ドが前記被測定ガスに接触する部分につい
て白金（Ｐｔ）からなり、前記被測定ガスに接触しない
部分について白金（Ｐｔ）及びパラジウム（Ｐｄ）の混
合物からなり、該混合物におけるＰｔとＰｄの重量比
が、0.2≦Ｐｄ／Ｐｔ≦9であることを特徴とする酸素セ
ンサ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7152138A JP2545050B2 (ja) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | 酸素センサ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7152138A JP2545050B2 (ja) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | 酸素センサ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07306177A true JPH07306177A (ja) | 1995-11-21 |
| JP2545050B2 JP2545050B2 (ja) | 1996-10-16 |
Family
ID=15533881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7152138A Expired - Lifetime JP2545050B2 (ja) | 1995-05-26 | 1995-05-26 | 酸素センサ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2545050B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11153571A (ja) * | 1997-11-20 | 1999-06-08 | Denso Corp | 酸素センサ素子 |
| JP2008281584A (ja) * | 2008-08-25 | 2008-11-20 | Denso Corp | 酸素センサ素子 |
| JP2008286810A (ja) * | 2008-08-25 | 2008-11-27 | Denso Corp | 酸素センサ素子 |
| JP2013033034A (ja) * | 2011-07-07 | 2013-02-14 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ |
| CN103424453A (zh) * | 2012-05-24 | 2013-12-04 | 日本特殊陶业株式会社 | 气体传感器 |
| JP2014002052A (ja) * | 2012-06-19 | 2014-01-09 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ及びその製造方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69814318T2 (de) | 1997-11-20 | 2004-04-08 | Denso Corp., Kariya | Festelektrolyt mit innerer Referenzkammer und Elektroden auf Innen- und Aussenflächen |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57175251A (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-28 | Bosch Gmbh Robert | Structurally stable electrode for solid electrolyte and electrochemical detector |
| JPS58221159A (ja) * | 1982-06-15 | 1983-12-22 | ハネウェル・インコーポレーテッド | 酸素分圧検出器 |
| JPS60108747A (ja) * | 1983-10-21 | 1985-06-14 | ローズマウント・アナリティカル・インコーポレイテッド | ガス測定プローブ |
| JPS61243354A (ja) * | 1985-04-20 | 1986-10-29 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 酸素センサ− |
| JPS633251A (ja) * | 1986-06-24 | 1988-01-08 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 酸素センサ |
-
1995
- 1995-05-26 JP JP7152138A patent/JP2545050B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57175251A (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-28 | Bosch Gmbh Robert | Structurally stable electrode for solid electrolyte and electrochemical detector |
| JPS58221159A (ja) * | 1982-06-15 | 1983-12-22 | ハネウェル・インコーポレーテッド | 酸素分圧検出器 |
| JPS60108747A (ja) * | 1983-10-21 | 1985-06-14 | ローズマウント・アナリティカル・インコーポレイテッド | ガス測定プローブ |
| JPS61243354A (ja) * | 1985-04-20 | 1986-10-29 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 酸素センサ− |
| JPS633251A (ja) * | 1986-06-24 | 1988-01-08 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 酸素センサ |
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|---|---|---|---|---|
| JPH11153571A (ja) * | 1997-11-20 | 1999-06-08 | Denso Corp | 酸素センサ素子 |
| JP2008281584A (ja) * | 2008-08-25 | 2008-11-20 | Denso Corp | 酸素センサ素子 |
| JP2008286810A (ja) * | 2008-08-25 | 2008-11-27 | Denso Corp | 酸素センサ素子 |
| JP2013033034A (ja) * | 2011-07-07 | 2013-02-14 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ |
| CN103424453A (zh) * | 2012-05-24 | 2013-12-04 | 日本特殊陶业株式会社 | 气体传感器 |
| JP2014002052A (ja) * | 2012-06-19 | 2014-01-09 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2545050B2 (ja) | 1996-10-16 |
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