JPH102877A - 酸素センサにおけるセンサ素子とヒータとの接合構造 - Google Patents
酸素センサにおけるセンサ素子とヒータとの接合構造Info
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- JPH102877A JPH102877A JP8156905A JP15690596A JPH102877A JP H102877 A JPH102877 A JP H102877A JP 8156905 A JP8156905 A JP 8156905A JP 15690596 A JP15690596 A JP 15690596A JP H102877 A JPH102877 A JP H102877A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ヒータからセンサ素子への熱伝導効率を向上さ
せてセンサ素子の昇温速度及び最終到達温度を改善す
る。 【解決手段】固体電解質シート８に雰囲気側酸素反応電
極１１と大気側酸素反応電極１４とを形成したセンサ素
子３と、センサ素子３に接合されるヒータ４とを備えて
いる。ヒータ４の熱伝導抑制部Ｒにおいて発熱部１６の
近傍でリード部１７が通るヒータ４の外面に設けた凹部
２２により、この凹部２２を有するヒータ４の熱伝導抑
制断面部２３の熱伝導面積を、発熱部１６を有するヒー
タ４の断面部２４の熱伝導面積よりも小さくした。従っ
て、ヒータ４の発熱部１６で発生する熱量のうち、熱伝
導抑制断面部２３を通ってヒータ４から逃げる熱量が抑
制される。そのほか、ヒータの全長を短くしてヒータの
体積や表面積を小さくするために、ヒータ用リード部を
ヒータ側のリード部とセンサ素子側のリード部とに分断
した。
せてセンサ素子の昇温速度及び最終到達温度を改善す
る。 【解決手段】固体電解質シート８に雰囲気側酸素反応電
極１１と大気側酸素反応電極１４とを形成したセンサ素
子３と、センサ素子３に接合されるヒータ４とを備えて
いる。ヒータ４の熱伝導抑制部Ｒにおいて発熱部１６の
近傍でリード部１７が通るヒータ４の外面に設けた凹部
２２により、この凹部２２を有するヒータ４の熱伝導抑
制断面部２３の熱伝導面積を、発熱部１６を有するヒー
タ４の断面部２４の熱伝導面積よりも小さくした。従っ
て、ヒータ４の発熱部１６で発生する熱量のうち、熱伝
導抑制断面部２３を通ってヒータ４から逃げる熱量が抑
制される。そのほか、ヒータの全長を短くしてヒータの
体積や表面積を小さくするために、ヒータ用リード部を
ヒータ側のリード部とセンサ素子側のリード部とに分断
した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば内燃機関
の空燃比制御を行うために排気ガス中の酸素濃度を検出
する酸素センサに係り、特に、固体電解質シートを含む
複数のシートを積層したセンサ素子と、このセンサ素子
の特性を向上させるためにこのセンサ素子を加熱するヒ
ータとを備えた積層型酸素センサにおいて、このセンサ
素子にヒータを接合する構造に関するものである。
の空燃比制御を行うために排気ガス中の酸素濃度を検出
する酸素センサに係り、特に、固体電解質シートを含む
複数のシートを積層したセンサ素子と、このセンサ素子
の特性を向上させるためにこのセンサ素子を加熱するヒ
ータとを備えた積層型酸素センサにおいて、このセンサ
素子にヒータを接合する構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３に示す従来の積層型酸素センサ（そ
のほか、特開平４ー１５１５５０号公報も参照）におい
ては、ケース１内に保持ユニット２が内蔵され、この保
持ユニット２内でシート状センサ素子３とシート状ヒー
タ４とが互いに重合されて位置決め固定されている。こ
のセンサ素子３及びヒータ４の先端部は、それらの接合
部１９，２０で互いに接合された状態で保持ユニット２
の外側へ突出し、燃焼ガス流入カバー７により覆われて
いる。図示しないが、前記シート状センサ素子３の接合
部１９においては、燃焼ガス雰囲気と接触し得る固体電
解質シートの表面で雰囲気側酸素反応電極が形成され、
燃焼ガス雰囲気と遮断した大気導入孔に面する固体電解
質シートの裏面で大気側酸素反応電極が形成されてい
る。また、前記シート状ヒータ４の接合部２０において
は、センサ素子３の酸素反応電極の近傍に発熱部を有し
ている。
のほか、特開平４ー１５１５５０号公報も参照）におい
ては、ケース１内に保持ユニット２が内蔵され、この保
持ユニット２内でシート状センサ素子３とシート状ヒー
タ４とが互いに重合されて位置決め固定されている。こ
のセンサ素子３及びヒータ４の先端部は、それらの接合
部１９，２０で互いに接合された状態で保持ユニット２
の外側へ突出し、燃焼ガス流入カバー７により覆われて
いる。図示しないが、前記シート状センサ素子３の接合
部１９においては、燃焼ガス雰囲気と接触し得る固体電
解質シートの表面で雰囲気側酸素反応電極が形成され、
燃焼ガス雰囲気と遮断した大気導入孔に面する固体電解
質シートの裏面で大気側酸素反応電極が形成されてい
る。また、前記シート状ヒータ４の接合部２０において
は、センサ素子３の酸素反応電極の近傍に発熱部を有し
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に、前記センサ素
子３は熱伝導率の小さいジルコニア（ＺｒＯ2 ）などに
より成形され、ヒータ４は比較的熱伝導率の大きい窒化
けい素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）などにより成形されている。その
ため、ヒータ４の発熱部で発生する熱量のうち、ヒータ
４からセンサ素子３以外の部分（燃焼ガス流入カバー７
内の空間部や保持ユニット２）に放出される熱量は、ヒ
ータ４からセンサ素子３に伝導される熱量よりも大きく
なるおそれがある。従って、ヒータ４からセンサ素子３
への熱伝導効率が悪くなり、センサ素子３の昇温速度及
び最終到達温度が低下し、ひいてはセンサ素子３の特性
（早期活性化や出力安定化など）が悪化して内燃機関の
空燃比制御上悪影響を及ぼす。また、センサ素子３の特
性を良好な状態に維持するために、ヒータ４への供給電
力を上げると、ヒータ４の寿命が低下する。
子３は熱伝導率の小さいジルコニア（ＺｒＯ2 ）などに
より成形され、ヒータ４は比較的熱伝導率の大きい窒化
けい素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）などにより成形されている。その
ため、ヒータ４の発熱部で発生する熱量のうち、ヒータ
４からセンサ素子３以外の部分（燃焼ガス流入カバー７
内の空間部や保持ユニット２）に放出される熱量は、ヒ
ータ４からセンサ素子３に伝導される熱量よりも大きく
なるおそれがある。従って、ヒータ４からセンサ素子３
への熱伝導効率が悪くなり、センサ素子３の昇温速度及
び最終到達温度が低下し、ひいてはセンサ素子３の特性
（早期活性化や出力安定化など）が悪化して内燃機関の
空燃比制御上悪影響を及ぼす。また、センサ素子３の特
性を良好な状態に維持するために、ヒータ４への供給電
力を上げると、ヒータ４の寿命が低下する。
【０００４】本発明は、上記問題点に鑑み、ヒータの表
面からセンサ素子以外の部分への熱量の放出を抑制し得
る各種接合構造を提供し、ヒータからセンサ素子への熱
伝導効率を向上させてセンサ素子の昇温速度及び最終到
達温度を改善することを目的にしている。
面からセンサ素子以外の部分への熱量の放出を抑制し得
る各種接合構造を提供し、ヒータからセンサ素子への熱
伝導効率を向上させてセンサ素子の昇温速度及び最終到
達温度を改善することを目的にしている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】第一発明にかかる酸素セ
ンサは、下記のように構成されている。センサ素子とヒ
ータとを備えている。センサ素子においては、燃焼ガス
雰囲気と接触し得る固体電解質シートの雰囲気側面で雰
囲気側酸素反応電極を形成し、燃焼ガス雰囲気と遮断し
た大気側に面する固体電解質シートの大気側面で大気側
酸素反応電極を形成している。ヒータにおいては、この
センサ素子に設けた接合部に接合される接合部でセンサ
素子の酸素反応電極の近傍に発熱部を有している。特
に、前記ヒータには、その発熱部に接続したリード部を
設け、この発熱部の近傍でリード部が通るヒータの一部
に熱伝導抑制部を設けている。
ンサは、下記のように構成されている。センサ素子とヒ
ータとを備えている。センサ素子においては、燃焼ガス
雰囲気と接触し得る固体電解質シートの雰囲気側面で雰
囲気側酸素反応電極を形成し、燃焼ガス雰囲気と遮断し
た大気側に面する固体電解質シートの大気側面で大気側
酸素反応電極を形成している。ヒータにおいては、この
センサ素子に設けた接合部に接合される接合部でセンサ
素子の酸素反応電極の近傍に発熱部を有している。特
に、前記ヒータには、その発熱部に接続したリード部を
設け、この発熱部の近傍でリード部が通るヒータの一部
に熱伝導抑制部を設けている。
【０００６】第二発明においては、発熱部の近傍でリー
ド部が通るヒータの外面に熱伝導抑制凹部を設けて、第
一発明にかかる熱伝導抑制部を構成している。第三発明
においては、発熱部の近傍でリード部が通るヒータの熱
伝導抑制断面部の熱伝導面積を、発熱部を有するヒータ
の断面部であって前記熱伝導抑制断面部に隣接する断面
部の熱伝導面積よりも小さくて、第一発明にかかる熱伝
導抑制部を構成している。
ド部が通るヒータの外面に熱伝導抑制凹部を設けて、第
一発明にかかる熱伝導抑制部を構成している。第三発明
においては、発熱部の近傍でリード部が通るヒータの熱
伝導抑制断面部の熱伝導面積を、発熱部を有するヒータ
の断面部であって前記熱伝導抑制断面部に隣接する断面
部の熱伝導面積よりも小さくて、第一発明にかかる熱伝
導抑制部を構成している。
【０００７】第四発明にかかる酸素センサは、下記のよ
うに構成されている。センサ素子とヒータとを備えてい
る。センサ素子においては、燃焼ガス雰囲気と接触し得
る固体電解質シートの雰囲気側面で雰囲気側酸素反応電
極を形成し、燃焼ガス雰囲気と遮断した大気側に面する
固体電解質シートの大気側面で大気側酸素反応電極を形
成している。ヒータにおいては、このセンサ素子に設け
た接合部に接合される接合部でセンサ素子の酸素反応電
極の近傍に発熱部を有している。
うに構成されている。センサ素子とヒータとを備えてい
る。センサ素子においては、燃焼ガス雰囲気と接触し得
る固体電解質シートの雰囲気側面で雰囲気側酸素反応電
極を形成し、燃焼ガス雰囲気と遮断した大気側に面する
固体電解質シートの大気側面で大気側酸素反応電極を形
成している。ヒータにおいては、このセンサ素子に設け
た接合部に接合される接合部でセンサ素子の酸素反応電
極の近傍に発熱部を有している。
【０００８】前記ヒータには、その発熱部に接続した第
一のヒータ用リード部を設けている。前記センサ素子に
は、その雰囲気側酸素反応電極に接続した電極用リード
部と、大気側酸素反応電極に接続した電極用リード部以
外に、前記ヒータの第一のヒータ用リード部に接続され
る第二のヒータ用リード部を設けている。
一のヒータ用リード部を設けている。前記センサ素子に
は、その雰囲気側酸素反応電極に接続した電極用リード
部と、大気側酸素反応電極に接続した電極用リード部以
外に、前記ヒータの第一のヒータ用リード部に接続され
る第二のヒータ用リード部を設けている。
【０００９】第五発明にかかる酸素センサは、下記のよ
うに構成されている。センサ素子とヒータとを備えてい
る。センサ素子においては、固体電解質シートの先端部
にあって、燃焼ガス雰囲気と接触し得る雰囲気側面で雰
囲気側酸素反応電極を形成するとともに、燃焼ガス雰囲
気と遮断した大気側に面する大気側面で大気側酸素反応
電極を形成している。ヒータにおいては、このセンサ素
子の先端部に設けた接合部に接合される接合部でセンサ
素子の酸素反応電極の近傍に発熱部を有している。
うに構成されている。センサ素子とヒータとを備えてい
る。センサ素子においては、固体電解質シートの先端部
にあって、燃焼ガス雰囲気と接触し得る雰囲気側面で雰
囲気側酸素反応電極を形成するとともに、燃焼ガス雰囲
気と遮断した大気側に面する大気側面で大気側酸素反応
電極を形成している。ヒータにおいては、このセンサ素
子の先端部に設けた接合部に接合される接合部でセンサ
素子の酸素反応電極の近傍に発熱部を有している。
【００１０】前記センサ素子には、その雰囲気側酸素反
応電極に接続した電極用リード部と、大気側酸素反応電
極に接続した電極用リード部とを固体電解質シートの先
端部から基端部にわたり延設している。前記ヒータに
は、その先端部で発熱部に接続した第一のヒータ用リー
ド部を先端部から基端部にわたり延設して、この基端部
で第一のヒータ用リード部に接続端子部を設けている。
さらに、前記センサ素子には、前記各電極用リード部以
外に第二のヒータ用リード部を先端部と基端部との間の
中間部から基端部にわたり延設し、この中間部で前記第
一のヒータ用リード部の接続端子部に接続される接続端
子部を第二のヒータ用リード部に設けている。
応電極に接続した電極用リード部と、大気側酸素反応電
極に接続した電極用リード部とを固体電解質シートの先
端部から基端部にわたり延設している。前記ヒータに
は、その先端部で発熱部に接続した第一のヒータ用リー
ド部を先端部から基端部にわたり延設して、この基端部
で第一のヒータ用リード部に接続端子部を設けている。
さらに、前記センサ素子には、前記各電極用リード部以
外に第二のヒータ用リード部を先端部と基端部との間の
中間部から基端部にわたり延設し、この中間部で前記第
一のヒータ用リード部の接続端子部に接続される接続端
子部を第二のヒータ用リード部に設けている。
【００１１】
〔第一実施形態〕まず、本発明の第一実施形態にかかる
積層型酸素センサを図１を参照して説明する。
積層型酸素センサを図１を参照して説明する。
【００１２】（積層型酸素センサの概略について）図１
（ａ）に示すように、ケース１内に保持ユニット２が内
蔵され、この保持ユニット２内でシート状センサ素子３
とシート状ヒータ４とが互いに重合され、ホルダ５やブ
ラケット６ａやタルク６ｂなどにより締め付けられて位
置決め固定されている。このセンサ素子３及びヒータ４
の基端部は、ホルダ５に挿通されて保持ユニット２の外
側へ突出している。このセンサ素子３及びヒータ４の先
端部は、ブラケット６ａに挿通されて保持ユニット２の
外側へ突出し、燃焼ガス流入カバー７により覆われてい
る。
（ａ）に示すように、ケース１内に保持ユニット２が内
蔵され、この保持ユニット２内でシート状センサ素子３
とシート状ヒータ４とが互いに重合され、ホルダ５やブ
ラケット６ａやタルク６ｂなどにより締め付けられて位
置決め固定されている。このセンサ素子３及びヒータ４
の基端部は、ホルダ５に挿通されて保持ユニット２の外
側へ突出している。このセンサ素子３及びヒータ４の先
端部は、ブラケット６ａに挿通されて保持ユニット２の
外側へ突出し、燃焼ガス流入カバー７により覆われてい
る。
【００１３】図１（ｂ）に示すように、前記シート状セ
ンサ素子３は、固体電解質シート８と大気導入孔シート
９と基底材シート１０とを互いに積層したものである。
固体電解質シート８の先端部において燃焼ガス雰囲気と
接触し得る雰囲気側面（表面）で雰囲気側酸素反応電極
１１が形成され、この雰囲気側酸素反応電極１１に接続
されたリード部１２が固体電解質シート８の基端部まで
延設されている。基底材シート１０と固体電解質シート
８との間で大気導入孔シート９の内側空間には、燃焼ガ
ス雰囲気と遮断された大気導入孔１３が形成されてい
る。固体電解質シート８の先端部において大気導入孔１
３に面する大気側面（裏面）で大気側酸素反応電極１４
が形成され、この大気側酸素反応電極１４に接続された
リード部１５が固体電解質シート８の基端部まで延設さ
れている。なお、前記固体電解質シート８は、酸素イオ
ン導電性ジルコニア（ＺｒＯ2 ）とイットリア（Ｙ2 Ｏ
3 ）とからなる原料により成形されている。前記電極１
１，１４及びリード部１２，１５は白金（Ｐｔ）からな
る。
ンサ素子３は、固体電解質シート８と大気導入孔シート
９と基底材シート１０とを互いに積層したものである。
固体電解質シート８の先端部において燃焼ガス雰囲気と
接触し得る雰囲気側面（表面）で雰囲気側酸素反応電極
１１が形成され、この雰囲気側酸素反応電極１１に接続
されたリード部１２が固体電解質シート８の基端部まで
延設されている。基底材シート１０と固体電解質シート
８との間で大気導入孔シート９の内側空間には、燃焼ガ
ス雰囲気と遮断された大気導入孔１３が形成されてい
る。固体電解質シート８の先端部において大気導入孔１
３に面する大気側面（裏面）で大気側酸素反応電極１４
が形成され、この大気側酸素反応電極１４に接続された
リード部１５が固体電解質シート８の基端部まで延設さ
れている。なお、前記固体電解質シート８は、酸素イオ
ン導電性ジルコニア（ＺｒＯ2 ）とイットリア（Ｙ2 Ｏ
3 ）とからなる原料により成形されている。前記電極１
１，１４及びリード部１２，１５は白金（Ｐｔ）からな
る。
【００１４】前記シート状ヒータ４の内部において、そ
の先端部には発熱部１６が前記センサ素子３の酸素反応
電極１１，１４の近傍に埋設され、この発熱部１６に接
続された二本のリード部１７が基端部まで延設されてい
る。なお、このシート状ヒータ４は窒化けい素（Ｓｉ3
Ｎ4 ）またはアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）からなる。
の先端部には発熱部１６が前記センサ素子３の酸素反応
電極１１，１４の近傍に埋設され、この発熱部１６に接
続された二本のリード部１７が基端部まで延設されてい
る。なお、このシート状ヒータ４は窒化けい素（Ｓｉ3
Ｎ4 ）またはアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）からなる。
【００１５】前記センサ素子３及びヒータ４の基端部に
おいて、その各リード部１２，１５，１７にそれぞれタ
ーミナル１８が接続されている。 （前記センサ素子３とヒータ４との接合構造について）
前記シート状センサ素子３の固体電解質シート８の全体
とシート状ヒータ４の片面全体とが、それらの基端部か
ら先端部にわたり互いに重合されている。特に、センサ
素子３の先端部とヒータ４の先端部において相対向する
接合部１９，２０が形成されている。ヒータ４の接合部
２０にはガス流入凹所２１が発熱部１６に対応して形成
され、このガス流入凹所２１にセンサ素子３の雰囲気側
酸素反応電極１１が面している。
おいて、その各リード部１２，１５，１７にそれぞれタ
ーミナル１８が接続されている。 （前記センサ素子３とヒータ４との接合構造について）
前記シート状センサ素子３の固体電解質シート８の全体
とシート状ヒータ４の片面全体とが、それらの基端部か
ら先端部にわたり互いに重合されている。特に、センサ
素子３の先端部とヒータ４の先端部において相対向する
接合部１９，２０が形成されている。ヒータ４の接合部
２０にはガス流入凹所２１が発熱部１６に対応して形成
され、このガス流入凹所２１にセンサ素子３の雰囲気側
酸素反応電極１１が面している。
【００１６】前記ヒータ４には、その発熱部１６の近傍
でリード部１７が通る部分に熱伝導抑制部Ｒが設けられ
ている。この熱伝導抑制部Ｒを詳述する。図１（ｂ）
（ｃ）に示すように、ヒータ４の両外面（センサ素子３
の固体電解質シート８に重合する片面とこの片面に対し
反対側になる片面）にそれぞれ熱伝導抑制凹部２２が厚
さ方向（前記両外面間を結ぶ方向）へ窪むように成形さ
れ、この両凹部２２間にＨ状の熱伝導抑制断面部２３
（この両凹部２２を通り且つ前記両外面間の中心線Ｐに
対し直交する平面Ｑにより区切られる部分）が残されて
いる。この両凹部２２が前記両外面間の中心線Ｐに対し
線対称形状をなしているので、焼成時にヒータ４の反り
の発生を防止することができる。なお、ヒータ４の幅Ｗ
1 （前記外面間の中心線Ｐに対し直交する方向で同外面
の両端縁を結ぶ距離）と比較して、この両端縁と凹部２
２との間隔Ｗ2 は、強度の確保を考慮して、０．１×Ｗ
1 以上になっている。
でリード部１７が通る部分に熱伝導抑制部Ｒが設けられ
ている。この熱伝導抑制部Ｒを詳述する。図１（ｂ）
（ｃ）に示すように、ヒータ４の両外面（センサ素子３
の固体電解質シート８に重合する片面とこの片面に対し
反対側になる片面）にそれぞれ熱伝導抑制凹部２２が厚
さ方向（前記両外面間を結ぶ方向）へ窪むように成形さ
れ、この両凹部２２間にＨ状の熱伝導抑制断面部２３
（この両凹部２２を通り且つ前記両外面間の中心線Ｐに
対し直交する平面Ｑにより区切られる部分）が残されて
いる。この両凹部２２が前記両外面間の中心線Ｐに対し
線対称形状をなしているので、焼成時にヒータ４の反り
の発生を防止することができる。なお、ヒータ４の幅Ｗ
1 （前記外面間の中心線Ｐに対し直交する方向で同外面
の両端縁を結ぶ距離）と比較して、この両端縁と凹部２
２との間隔Ｗ2 は、強度の確保を考慮して、０．１×Ｗ
1 以上になっている。
【００１７】前記両凹部２２を有するヒータ４の断面部
２３において前記両外面間の中心線Ｐに対し直交する平
面Ｑにより区切られる熱伝導面積をＳ23とし、発熱部１
６を有するヒータ４の断面部２４において前記断面部２
３に隣接する部分の熱伝導面積をＳ24とした場合、この
熱伝導面積Ｓ23が熱伝導面積Ｓ24よりも小さくなってい
る。
２３において前記両外面間の中心線Ｐに対し直交する平
面Ｑにより区切られる熱伝導面積をＳ23とし、発熱部１
６を有するヒータ４の断面部２４において前記断面部２
３に隣接する部分の熱伝導面積をＳ24とした場合、この
熱伝導面積Ｓ23が熱伝導面積Ｓ24よりも小さくなってい
る。
【００１８】この第一実施形態の第一別例として図１
（ｄ）に示すヒータ４の熱伝導抑制部Ｒにおいては、前
記両凹部２２に代えて、前記両外面間を結ぶ厚さ方向へ
多数の貫通孔２５（広義に凹部を意味するもの）が形成
され、この各貫通孔２５間で断面部２３が残されてい
る。また、第一実施形態の第二別例として図１（ｅ）に
示すヒータ４の熱伝導抑制部Ｒにおいては、前記両凹部
２２に代えて、前記両外面にそれぞれ多数の溝２６（広
義に凹部を意味するもの）が同外面の両端縁間で形成さ
れ、この各溝２６間で断面部２３が残されている。
（ｄ）に示すヒータ４の熱伝導抑制部Ｒにおいては、前
記両凹部２２に代えて、前記両外面間を結ぶ厚さ方向へ
多数の貫通孔２５（広義に凹部を意味するもの）が形成
され、この各貫通孔２５間で断面部２３が残されてい
る。また、第一実施形態の第二別例として図１（ｅ）に
示すヒータ４の熱伝導抑制部Ｒにおいては、前記両凹部
２２に代えて、前記両外面にそれぞれ多数の溝２６（広
義に凹部を意味するもの）が同外面の両端縁間で形成さ
れ、この各溝２６間で断面部２３が残されている。
【００１９】第一実施形態は下記（イ）の特徴を有す
る。 （イ） センサ素子３の接合部１９に接触するヒータ４
の接合部２０で、前記両凹部２２を形成して熱伝導抑制
部Ｒを形成したので、その熱伝導抑制部Ｒでヒータ４の
断面部２３の熱伝導面積Ｓ23が小さくなる。そのため、
比較的熱伝導率の大きいヒータ４の発熱部１６で発生す
る熱量のうち、この断面部２３を通ってヒータ４から保
持ユニット２側へ逃げる熱量を抑制し、ヒータ４の接合
部２０からセンサ素子３の接合部１９に伝導される熱量
を多くすることができる。その結果、ヒータ４からセン
サ素子３への熱伝導効率が向上し、センサ素子３の昇温
速度及び最終到達温度を従来のものに比較して改善する
ことができる。従って、センサ素子３の特性（早期活性
化や出力安定化など）が良好になり、内燃機関の空燃比
制御上好影響を及ぼす。また、ヒータ４への供給電力も
少なくなり、ヒータ４の寿命を長くすることができる。
る。 （イ） センサ素子３の接合部１９に接触するヒータ４
の接合部２０で、前記両凹部２２を形成して熱伝導抑制
部Ｒを形成したので、その熱伝導抑制部Ｒでヒータ４の
断面部２３の熱伝導面積Ｓ23が小さくなる。そのため、
比較的熱伝導率の大きいヒータ４の発熱部１６で発生す
る熱量のうち、この断面部２３を通ってヒータ４から保
持ユニット２側へ逃げる熱量を抑制し、ヒータ４の接合
部２０からセンサ素子３の接合部１９に伝導される熱量
を多くすることができる。その結果、ヒータ４からセン
サ素子３への熱伝導効率が向上し、センサ素子３の昇温
速度及び最終到達温度を従来のものに比較して改善する
ことができる。従って、センサ素子３の特性（早期活性
化や出力安定化など）が良好になり、内燃機関の空燃比
制御上好影響を及ぼす。また、ヒータ４への供給電力も
少なくなり、ヒータ４の寿命を長くすることができる。
【００２０】〔第二実施形態〕次に、本発明の第二実施
形態にかかる積層型酸素センサを図２を参照して説明す
る。この第二実施形態は、前記第一実施形態と下記の点
で異なる。
形態にかかる積層型酸素センサを図２を参照して説明す
る。この第二実施形態は、前記第一実施形態と下記の点
で異なる。
【００２１】図２（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように、前
記シート状センサ素子３には、その雰囲気側酸素反応電
極１１に接続されリード部１２と、大気側酸素反応電極
１４に接続されたリード部１５とが固体電解質シート８
の先端部から基端部にわたり延設されている。また、図
２（ａ）に示すように、前記シート状ヒータ４において
その先端部から基端部までの長さＬ4 は、センサ素子３
においてその先端部から基端部までの長さＬ3 よりもか
なり短くなっている（例えば、Ｌ4 ＜０．５×Ｌ3 ）。
このヒータ４には、その先端部で発熱部１６に接続され
た第一のヒータ用リード部２７が先端部から基端部にわ
たり延設され、この基端部で第一のヒータ用リード部２
７に両接続端子部２７ａ，２７ｂが形成さている。
記シート状センサ素子３には、その雰囲気側酸素反応電
極１１に接続されリード部１２と、大気側酸素反応電極
１４に接続されたリード部１５とが固体電解質シート８
の先端部から基端部にわたり延設されている。また、図
２（ａ）に示すように、前記シート状ヒータ４において
その先端部から基端部までの長さＬ4 は、センサ素子３
においてその先端部から基端部までの長さＬ3 よりもか
なり短くなっている（例えば、Ｌ4 ＜０．５×Ｌ3 ）。
このヒータ４には、その先端部で発熱部１６に接続され
た第一のヒータ用リード部２７が先端部から基端部にわ
たり延設され、この基端部で第一のヒータ用リード部２
７に両接続端子部２７ａ，２７ｂが形成さている。
【００２２】さらに、前記センサ素子３の固体電解質シ
ート８には、前記各電極用リード部１２，１５以外に、
第二のヒータ用リード部２８が先端部と基端部との間の
中間部から基端部にわたり延設され、この中間部で両接
続端子部２８ａ，２８ｂが第二のヒータ用リード部２８
に形成されている。
ート８には、前記各電極用リード部１２，１５以外に、
第二のヒータ用リード部２８が先端部と基端部との間の
中間部から基端部にわたり延設され、この中間部で両接
続端子部２８ａ，２８ｂが第二のヒータ用リード部２８
に形成されている。
【００２３】そして、図２（ｃ）（ｄ）に示すように、
ヒータ４の片面全体がセンサ素子３の固体電解質シート
８に重合された状態において、それらの先端部で接合部
１９，２０が互いに接合されるとともに、ヒータ４の基
端部がセンサ素子３の中間部に接合され、ヒータ４側に
ある第一のヒータ用リード部２７の両接続端子部２７
ａ，２７ｂと、センサ素子３側にある第二のヒータ用リ
ード部２８の両接続端子部２８ａ，２８ｂとが互いに接
続される。
ヒータ４の片面全体がセンサ素子３の固体電解質シート
８に重合された状態において、それらの先端部で接合部
１９，２０が互いに接合されるとともに、ヒータ４の基
端部がセンサ素子３の中間部に接合され、ヒータ４側に
ある第一のヒータ用リード部２７の両接続端子部２７
ａ，２７ｂと、センサ素子３側にある第二のヒータ用リ
ード部２８の両接続端子部２８ａ，２８ｂとが互いに接
続される。
【００２４】なお、図示しないが、このセンサ素子３と
ヒータ４とが互いに重合された状態で保持ユニット内に
挿入されて位置決め固定されている点は、前記第一実施
形態と同様であるが、ヒータ４の大部分は熱伝導率の小
さいタルク等により締め付けられているか又は空間部に
開放されている。
ヒータ４とが互いに重合された状態で保持ユニット内に
挿入されて位置決め固定されている点は、前記第一実施
形態と同様であるが、ヒータ４の大部分は熱伝導率の小
さいタルク等により締め付けられているか又は空間部に
開放されている。
【００２５】第二実施形態は下記（イ）の特徴を有す
る。 （イ） ヒータ用リード部は、ヒータ４側に形成された
本来のリード部２７と、センサ素子３側に形成された別
のリード部２８とに分断されているため、ヒータ４の全
長（先端部から基端部までの長さＬ4 ）を短くしてヒー
タ４の体積や表面積を小さくすることができる。そのた
め、ヒータ４の温度が短時間で上昇し易くなるととも
に、比較的熱伝導率の大きいヒータ４の発熱部１６で発
生する熱量のうち、ヒータ４から空間部等へ放出される
熱量を抑制し、ヒータ４の接合部２０からセンサ素子３
の接合部１９に伝導される熱量を多くすることができ
る。その結果、ヒータ４からセンサ素子３への熱伝導効
率が向上し、センサ素子３の昇温速度及び最終到達温度
を従来のものに比較して改善することができる。従っ
て、センサ素子３の特性（早期活性化や出力安定化な
ど）が良好になり、内燃機関の空燃比制御上好影響を及
ぼす。また、ヒータ４への供給電力も少なくなり、ヒー
タ４の寿命を長くすることができる。
る。 （イ） ヒータ用リード部は、ヒータ４側に形成された
本来のリード部２７と、センサ素子３側に形成された別
のリード部２８とに分断されているため、ヒータ４の全
長（先端部から基端部までの長さＬ4 ）を短くしてヒー
タ４の体積や表面積を小さくすることができる。そのた
め、ヒータ４の温度が短時間で上昇し易くなるととも
に、比較的熱伝導率の大きいヒータ４の発熱部１６で発
生する熱量のうち、ヒータ４から空間部等へ放出される
熱量を抑制し、ヒータ４の接合部２０からセンサ素子３
の接合部１９に伝導される熱量を多くすることができ
る。その結果、ヒータ４からセンサ素子３への熱伝導効
率が向上し、センサ素子３の昇温速度及び最終到達温度
を従来のものに比較して改善することができる。従っ
て、センサ素子３の特性（早期活性化や出力安定化な
ど）が良好になり、内燃機関の空燃比制御上好影響を及
ぼす。また、ヒータ４への供給電力も少なくなり、ヒー
タ４の寿命を長くすることができる。
【００２６】〔他の技術的思想〕各実施形態から把握で
きる技術的思想（請求項以外）を効果と共に記載する。 （イ） 請求項１における熱伝導抑制部Ｒは、発熱部１
６の近傍でリード部１７が通るヒータ４の外面に設けた
熱伝導抑制凹部２２により、この熱伝導抑制凹部２２を
有するヒータ４の熱伝導抑制断面部２３の熱伝導面積
を、発熱部１６を有するヒータ４の断面部２４であって
前記熱伝導抑制断面部２３に隣接する断面部２４の熱伝
導面積よりも小さくしたものである。従って、ヒータ４
からセンサ素子３への熱伝導効率が向上し、センサ素子
３の昇温速度及び最終到達温度を改善することができ
る。
きる技術的思想（請求項以外）を効果と共に記載する。 （イ） 請求項１における熱伝導抑制部Ｒは、発熱部１
６の近傍でリード部１７が通るヒータ４の外面に設けた
熱伝導抑制凹部２２により、この熱伝導抑制凹部２２を
有するヒータ４の熱伝導抑制断面部２３の熱伝導面積
を、発熱部１６を有するヒータ４の断面部２４であって
前記熱伝導抑制断面部２３に隣接する断面部２４の熱伝
導面積よりも小さくしたものである。従って、ヒータ４
からセンサ素子３への熱伝導効率が向上し、センサ素子
３の昇温速度及び最終到達温度を改善することができ
る。
【００２７】
【発明の効果】本発明にかかる積層型酸素センサにおい
ては、ヒータからセンサ素子への熱伝導効率を向上させ
てセンサ素子の昇温速度及び最終到達温度を改善するこ
とができる。
ては、ヒータからセンサ素子への熱伝導効率を向上させ
てセンサ素子の昇温速度及び最終到達温度を改善するこ
とができる。
【図１】 （ａ）は第一実施形態にかかる積層型酸素セ
ンサの全体を示す縦断面図であり、（ｂ）はセンサ素子
及びヒータの先端部のみを示す（ａ）の部分拡大断面図
であり、（ｃ）はヒータの先端部のみを示す（ｂ）のＸ
ーＸ線矢視図であり、（ｄ）は第一実施形態の第一別例
を示す（ｃ）相当図であり、（ｅ）は第一実施形態の第
二別例を示す（ｃ）相当図である。
ンサの全体を示す縦断面図であり、（ｂ）はセンサ素子
及びヒータの先端部のみを示す（ａ）の部分拡大断面図
であり、（ｃ）はヒータの先端部のみを示す（ｂ）のＸ
ーＸ線矢視図であり、（ｄ）は第一実施形態の第一別例
を示す（ｃ）相当図であり、（ｅ）は第一実施形態の第
二別例を示す（ｃ）相当図である。
【図２】 （ａ）は第二実施形態にかかる積層型酸素セ
ンサにおいてヒータのみを示す側面図であり、（ｂ）は
同じくセンサ素子のみを示す側面図であり、（ｃ）は
（ａ）のヒータと（ｂ）のセンサ素子とを重合した状態
を示す断面図であり、（ｄ）は（ｃ）の部分拡大断面図
である。
ンサにおいてヒータのみを示す側面図であり、（ｂ）は
同じくセンサ素子のみを示す側面図であり、（ｃ）は
（ａ）のヒータと（ｂ）のセンサ素子とを重合した状態
を示す断面図であり、（ｄ）は（ｃ）の部分拡大断面図
である。
【図３】 従来の積層型酸素センサの全体を示す縦断面
図である。
図である。
３…センサ素子、４…ヒータ、８…固体電解質シート、
１１…雰囲気側酸素反応電極、１２…電極用リード部、
１４…大気側酸素反応電極、１５…電極用リード部、１
６…発熱部、１７…ヒータ用リード部、１９…センサ素
子接合部、２０…ヒータ接合部、２２…熱伝導抑制凹
部、２３…熱伝導抑制断面部、２４…断面部、２７…第
一のヒータ用リード部、２８…第二のヒータ用リード
部、２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂ…接続端子部、Ｒ
…熱伝導抑制部。
１１…雰囲気側酸素反応電極、１２…電極用リード部、
１４…大気側酸素反応電極、１５…電極用リード部、１
６…発熱部、１７…ヒータ用リード部、１９…センサ素
子接合部、２０…ヒータ接合部、２２…熱伝導抑制凹
部、２３…熱伝導抑制断面部、２４…断面部、２７…第
一のヒータ用リード部、２８…第二のヒータ用リード
部、２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂ…接続端子部、Ｒ
…熱伝導抑制部。
Claims (5)
- 【請求項１】 燃焼ガス雰囲気と接触し得る固体電解質
シートの雰囲気側面で雰囲気側酸素反応電極を形成し、
燃焼ガス雰囲気と遮断した大気側に面する固体電解質シ
ートの大気側面で大気側酸素反応電極を形成したセンサ
素子と、 このセンサ素子に設けた接合部に接合される接合部でセ
ンサ素子の酸素反応電極の近傍に発熱部を有するヒータ
とを備えた酸素センサにおいて、 前記ヒータには、その発熱部に接続したリード部を設
け、この発熱部の近傍でリード部が通るヒータの一部に
熱伝導抑制部を設けたことを特徴とする酸素センサにお
けるセンサ素子とヒータとの接合構造。 - 【請求項２】 請求項１における熱伝導抑制部は、発熱
部の近傍でリード部が通るヒータの外面に熱伝導抑制凹
部を設けたものであることを特徴とする酸素センサにお
けるセンサ素子とヒータとの接合構造。 - 【請求項３】 請求項１における熱伝導抑制部は、発熱
部の近傍でリード部が通るヒータの熱伝導抑制断面部の
熱伝導面積を、発熱部を有するヒータの断面部であって
前記熱伝導抑制断面部に隣接する断面部の熱伝導面積よ
りも小さくしたものであることを特徴とする酸素センサ
におけるセンサ素子とヒータとの接合構造。 - 【請求項４】 燃焼ガス雰囲気と接触し得る固体電解質
シートの雰囲気側面で雰囲気側酸素反応電極を形成し、
燃焼ガス雰囲気と遮断した大気側に面する固体電解質シ
ートの大気側面で大気側酸素反応電極を形成したセンサ
素子と、 このセンサ素子に設けた接合部に接合される接合部でセ
ンサ素子の酸素反応電極の近傍に発熱部を有するヒータ
とを備えた酸素センサにおいて、 前記ヒータには、その発熱部に接続した第一のヒータ用
リード部を設け、 前記センサ素子には、その雰囲気側酸素反応電極に接続
した電極用リード部と、大気側酸素反応電極に接続した
電極用リード部以外に、前記ヒータの第一のヒータ用リ
ード部に接続される第二のヒータ用リード部を設けたこ
とを特徴とする酸素センサにおけるセンサ素子とヒータ
との接合構造。 - 【請求項５】 固体電解質シートの先端部にあって、燃
焼ガス雰囲気と接触し得る雰囲気側面で雰囲気側酸素反
応電極を形成するとともに、燃焼ガス雰囲気と遮断した
大気側に面する大気側面で大気側酸素反応電極を形成し
たセンサ素子と、 このセンサ素子の先端部に設けた接合部に接合される接
合部でセンサ素子の酸素反応電極の近傍に発熱部を有す
るヒータとを備えた酸素センサにおいて、 前記センサ素子には、その雰囲気側酸素反応電極に接続
した電極用リード部と、大気側酸素反応電極に接続した
電極用リード部とを固体電解質シートの先端部から基端
部にわたり延設し、 前記ヒータには、その先端部で発熱部に接続した第一の
ヒータ用リード部を先端部から基端部にわたり延設し
て、この基端部で第一のヒータ用リード部に接続端子部
を設け、 さらに、前記センサ素子には、前記各電極用リード部以
外に第二のヒータ用リード部を先端部と基端部との間の
中間部から基端部にわたり延設し、この中間部で前記第
一のヒータ用リード部の接続端子部に接続される接続端
子部を第二のヒータ用リード部に設けたことを特徴とす
る酸素センサにおけるセンサ素子とヒータとの接合構
造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8156905A JPH102877A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 酸素センサにおけるセンサ素子とヒータとの接合構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8156905A JPH102877A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 酸素センサにおけるセンサ素子とヒータとの接合構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH102877A true JPH102877A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=15637962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8156905A Pending JPH102877A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 酸素センサにおけるセンサ素子とヒータとの接合構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH102877A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005029058A1 (ja) * | 2003-09-17 | 2005-03-31 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | センサおよびセンサの製造方法 |
| JP2007529726A (ja) * | 2004-03-19 | 2007-10-25 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | センサエレメント |
| JP2010164586A (ja) * | 2003-09-17 | 2010-07-29 | Ngk Spark Plug Co Ltd | センサおよびセンサの製造方法 |
-
1996
- 1996-06-18 JP JP8156905A patent/JPH102877A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005029058A1 (ja) * | 2003-09-17 | 2005-03-31 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | センサおよびセンサの製造方法 |
| JPWO2005029058A1 (ja) * | 2003-09-17 | 2006-11-30 | 日本特殊陶業株式会社 | センサおよびセンサの製造方法 |
| US7674143B2 (en) | 2003-09-17 | 2010-03-09 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Sensor and method of producing sensor |
| JP2010164586A (ja) * | 2003-09-17 | 2010-07-29 | Ngk Spark Plug Co Ltd | センサおよびセンサの製造方法 |
| JP2007529726A (ja) * | 2004-03-19 | 2007-10-25 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | センサエレメント |
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