JPH11242012A

JPH11242012A - 酸素センサ

Info

Publication number: JPH11242012A
Application number: JP10060623A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Ichiyanagi; 太一柳
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1998-02-25
Filing date: 1998-02-25
Publication date: 1999-09-07

Abstract

(57)【要約】【課題】ジルコニアチューブとヒータとの間に熱伝導
性の高い多孔質材を配設することにより、酸素センサを
短時間で活性化できるようにする。【解決手段】酸素センサのジルコニアチューブ４には
内側電極５と外側電極６とを設け、ジルコニアチューブ
４内には、先端側２１Ｂにスピネル多孔質層２２を形成
したヒータ２１を挿入して設ける。これにより、ヒータ
２１からの熱をスピネル多孔質層２２を経由してジルコ
ニアチューブ４へと効率よく伝え、かつ内側電極５には
スピネル多孔質層２２を通じて大気側の酸素を安定して
供給するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車の排
気ガス中の酸素濃度を検出するのに用いて好適な酸素セ
ンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、例えばターボチャージャ等を搭
載した自動車用エンジンでは、空燃費をリッチ傾向にし
てエンジンを作動させており、その排気ガスの温度は２
８０℃程度となっている。しかし、酸素センサは通常３
５０℃程度の温度下で正常に作動するから、ターボチャ
ージャ付の自動車用エンジン等ではヒータ付き酸素セン
サを用い、該酸素センサの検出素子をセラミックスヒー
タによって加熱するようにしている。

【０００３】そこで、図６および図７を参照しつつ従来
技術による酸素センサについて説明する。

【０００４】１は酸素センサの本体を構成する金属製の
ケーシングを示し、該ケーシング１は、一端側外周にお
ねじ部２Ａが形成された段付筒状のホルダ２と、該ホル
ダ２の先端側にかしめ固定されたキャップ３とから構成
されている。そして、ケーシング１は、後述のジルコニ
アチューブ４を自動車用エンジンの排気管（図示せず）
内に突出させるべく、ホルダ２のおねじ部２Ａが排気管
に螺着される。

【０００５】４は酸素濃度を検出する酸素検出素子とし
てのジルコニアチューブで、該ジルコニアチューブ４
は、例えば酸化ジルコニウム等のセラミックス材料によ
り先端側が閉塞した有底の筒状体に形成され、先端側が
ホルダ２の外部に突出すると共に、基端側がホルダ２の
先端側内周にワッシャ等を介して取付けられている。

【０００６】ここで、ジルコニアチューブ４の内、外面
には、内側電極５、外側電極６が設けられ、内側電極５
は後述の導電性筒体１１に接続されている。また、外側
電極６はホルダ２等を介してエンジンの排気管等にアー
スされる。そして、ジルコニアチューブ４は、外側の排
気ガスと内側の大気との間で酸素濃度に差が生じると、
この酸素濃度差に基づき内側電極５、外側電極６間に起
電力を発生させ、この起電力を検出信号として外部に出
力するものである。

【０００７】７はジルコニアチューブ４の基端側に位置
してケーシング１内に配設された絶縁筒体で、該絶縁筒
体７はアルミナ等のセラミックス材料によって段付筒状
に形成され、先端側がホルダ２内に嵌合されている。

【０００８】８は絶縁筒体７と共にケーシング１内に配
設された絶縁カバーで、該絶縁カバー８は絶縁筒体７と
同様にアルミナ等のセラミックス材料によって段付の有
底筒状に形成され、その先端側は開口部８Ａとなって絶
縁筒体７に嵌合している。また絶縁カバー８の基端側は
底部８Ｂとなってキャップ３の底部側に挿通され、該底
部８Ｂの中央部には後述のヒータ９を軸方向に位置決め
すべく、ヒータ９の基端側端面に向けて突出したストッ
パ８Ｃが一体形成されている。

【０００９】９はジルコニアチューブ４を加熱する棒状
のヒータで、該ヒータ９は基端側９Ａがターミナル部と
なって後述のコンタクトスプリング１２とコンタクトプ
レート１０によって挟持されると共に、軸方向の中間部
が導電性筒体１１によって絶縁筒体７内に位置決めさ
れ、先端側９Ｂがジルコニアチューブ４の先端側まで延
在している。

【００１０】ここで、ヒータ９は例えばアルミナ等のセ
ラミックス材料を用いて棒状の円柱体として形成されて
いる。そして、ヒータ９を形成するヒータコアの外周に
は、ヒータパターン（図示せず）が曲面印刷等の手段で
形成され、ヒータパターンの外周を保護層によって被覆
することによって形成されている。

【００１１】１０は絶縁筒体７と絶縁カバー８の内側を
軸方向に延びる導電性のコンタクトプレートで、該コン
タクトプレート１０は、先端側が導電性筒体１１を介し
てジルコニアチューブ４の内側電極５に接続され、基端
側が絶縁カバー８の底部８Ｂを介してシール部材１８内
に突出している。

【００１２】１２，１２は絶縁カバー８内に設けられた
一対のコンタクトスプリング（一方のみ図示）で、該各
コンタクトスプリング１２は、略Ｕ字状に屈曲した小径
の金属製ロッドからなり、先端側がヒータ９の基端側９
Ａに電気的に接続されると共に、基端側が絶縁カバー８
の底部８Ｂを介してシール部材１８側に突出している。

【００１３】１３はキャップ３の底部側と絶縁カバー８
の底部８Ｂとの間に配設されたディスクスプリングで、
該ディスクスプリング１３は、絶縁カバー８を介して絶
縁筒体７を軸方向に押圧することによって、導電性筒体
１１をジルコニアチューブ４の内側電極５に強く接触さ
せると共に、ケーシング１内で絶縁筒体７、絶縁カバー
８およびジルコニアチューブ４等を位置決めしている。

【００１４】１４はジルコニアチューブ４からの検出信
号を外部に導出する信号出力用のリード線で、該信号用
リード線１４は、先端側がコンタクトプレート１０に接
続され、基端側がシール部材１８を介してケーシング１
外に引出されている。また、１５，１５はヒータ９に外
部から給電を行う給電用リード線で、該各給電用リード
線１５は、先端側がコンタクトスプリング１２に接続さ
れ、基端側がシール部材１８を介してケーシング１外に
引出されている。

【００１５】１６はキャップ３の底部側にカシメ固定さ
れたアウタキャップ、１７は該アウタキャップ１６内に
配設されたシール筒を示し、該シール筒１７はフッ素樹
脂材料により段付筒状に形成され、例えば１２０°程度
の角度間隔をもって３個のリード線挿通穴１７Ａが穿設
されている。

【００１６】１８，１８，…はシール筒１７の各リード
線挿通穴１７Ａ内に設けられたシール部材を示し、該各
シール部材１８は各リード線１４，１５とシール筒１７
との間をシールし、Ｏリング１９と共に外部の雨水等が
ケーシング１内に侵入するのを防止している。

【００１７】さらに、２０はホルダ２から突出するジル
コニアチューブ４の先端部分を保護すべくホルダ２に取
付けられた有蓋筒状のプロテクタを示し、該プロテクタ
２０には多数の長孔状の窓部２３Ａが形成され、該各窓
部２３Ａは排気管内を流れる排気ガスをジルコニアチュ
ーブ４の周囲に導くようになっている。

【００１８】従来技術による酸素センサは上述の如き構
成を有するもので、次にその作動について説明する。

【００１９】まず、酸素センサは、ケーシング１がホル
ダ２のおねじ部２Ａを介して車両の排気管等に螺着さ
れ、ジルコニアチューブ４の先端側が排気管内に突出し
た状態で固定される。そして、エンジンの作動時に排気
管内を排気ガスが流れると、この排気ガスの酸素濃度は
ジルコニアチューブ４内の大気との間に大きな濃度差を
生じる。

【００２０】この結果、ジルコニアチューブ４の内側電
極５と外側電極６との間には起電力が発生し、この起電
力は検出信号として、導電性筒体１１、コンタクトプレ
ート１０、信号用リード線１４等を介してエンジン制御
用のコントロールユニット等に出力される。これによ
り、コントロールユニットでは空燃比のフィードバック
制御等を行う。

【００２１】また、コントロールユニットは、例えばエ
ンジンの始動時にジルコニアチューブ４が低温である場
合に、酸素センサの給電用リード線１５、コンタクトス
プリング１２等を介してヒータ９に給電を行う。これに
より、ジルコニアチューブ４をヒータ９からの熱により
３５０℃程度の温度まで加熱して活性化させ、空燃比の
フィードバック制御等を早期に開始できるようにする。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、ジルコニアチューブ４を活性化させた状態
で酸素センサとして用いるには、ヒータ９によってジル
コニアチューブ４を３５０℃程度まで加熱し、ジルコニ
アチューブ４を活性化させておく必要がある。

【００２３】然るに、従来技術による酸素センサでは、
ジルコニアチューブ４、ヒータ９等の製造誤差、加工誤
差、挿入性の確保等のため、このジルコニアチューブ４
とヒータ９との間には通常０．５ｍｍ程度の環状の隙間
Ａが存在し、この隙間Ａは空気層となっている。

【００２４】このように、従来技術による酸素センサ
は、ヒータ９を加熱しても隙間Ａに存在する空気層が原
因となってジルコニアチューブ４に熱が伝わりにくい構
造となっている。このため、寒冷地におけるコールドス
タート時には、ヒータ９を加熱してもジルコニアチュー
ブ４を活性化する温度まで高めるには、例えば３０〜６
０秒程度の長時間を必要とし、低温時の検出性能に劣る
という問題がある。

【００２５】一方、この問題を解決する対策として、ヒ
ータ９の熱容量を高める方法も考えられるが、この場合
には酸素センサ自体が大型化してしまうという新たな問
題が生じる。

【００２６】本発明は、このような従来技術による問題
点を解決し、ヒータに給電を開始してから酸素濃度検出
素子を活性化させるまでの時間を短縮しうるようにした
酸素センサを提供することを目的としている。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明は車両に取付けられる筒状のケーシング
と、先端部が閉塞された筒状体によって形成され、前記
ケーシングの先端側に取付けられて排気ガス中の酸素濃
度を内側電極と外側電極との間で検出する酸素濃度検出
素子と、セラミックス材料によって棒状体として形成さ
れ、先端側が該酸素濃度検出素子の先端側まで挿入され
て該酸素濃度検出素子を加熱するヒータとを備えてなる
酸素センサに適用される。

【００２８】そして、請求項１の発明が採用する構成の
特徴は、酸素濃度検出素子の筒部内周面とヒータの先端
側外周面との間には、これらの隙間を埋めるために熱伝
導性の高い多孔質材を設けたことにある。

【００２９】このように構成したことにより、酸素濃度
検出素子にヒータの先端側を挿入したときには、これら
の間は空気層が存在しない程度に密着状態で嵌合させる
ことができる。これにより、ヒータを加熱したときに
は、該ヒータからの熱は多孔質材を経由して酸素濃度検
出素子に直接的に伝熱することができ、該酸素濃度検出
素子の活性時間を短縮することができる。

【００３０】また、多孔質材は酸素濃度検出素子の内周
側の大気が流通可能な材料によって形成されているか
ら、酸素濃度検出素子の内周面に設けられた内側電極に
大気中の酸素を供給することができ、酸素濃度検出素子
とヒータとの間に空気層が介在しない状態であったとし
ても、内側電極と外側電極との間では酸素濃度の検出を
行うことができる。

【００３１】また、請求項２の発明は、多孔質材をアル
ミナ、ジルコニア、スピネルまたはこれらの混合体から
なるセラミックス材料としたことにある。

【００３２】この場合、アルミナ、ジルコニア、スピネ
ル等の熱伝導率の高い材料を用いて多孔質材を形成した
から、ヒータからの熱をより短時間で酸素濃度検出素子
に伝熱することができる。

【００３３】また、請求項３の発明は、ヒータはセラミ
ックス材料によって形成し、多孔質材をヒータの先端側
の隙間にスピネルを溶射することによって形成されたス
ピネル多孔質層としたことにある。

【００３４】これにより、ヒータの先端側にスピネルを
溶射し、スピネル多孔質層を形成した後に、ヒータを酸
素濃度検出素子に挿入することができる。従って、スピ
ネルヒータからの熱は、スピネル多孔質層を経由して酸
素濃度検出素子に直接的に伝熱することができると共
に、酸素濃度検出素子の内周面に設けられた内側電極に
大気中の酸素を供給することができる。

【００３５】また、請求項４の発明は、多孔質材を酸素
濃度検出素子の内周面とヒータの外周面との間に介在さ
れたアルミナスリップとしたことにある。

【００３６】この場合、酸素濃度検出素子の内周側にア
ルミナスリップを注入し、ヒータを挿入した後に乾燥さ
せることによって、酸素濃度検出素子とヒータとの間に
アルミナスリップを介在させることができる。これによ
り、ヒータからの熱は、アルミナスリップを経由して酸
素濃度検出素子に直接的に伝熱することができると共
に、酸素濃度検出素子の内周面に設けられた内側電極に
大気中の酸素を供給することができる。

【００３７】さらに、請求項５の発明は、多孔質材を酸
素濃度検出素子の内周面とヒータの外周面との間に介在
されたアルミナ粉としたことにある。

【００３８】このように構成したことにより、酸素濃度
検出素子の内周側にアルミナ粉を所望量だけ注入した後
にヒータを挿入することによって、アルミナ粉によって
酸素濃度検出素子とヒータとの間の隙間を容易に埋める
ことができる。従って、ヒータからの熱は、アルミナ粉
を経由して酸素濃度検出素子に直接的に伝熱することが
できると共に、酸素濃度検出素子の内周面に設けられた
内側電極に大気中の酸素を供給することができる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る酸素センサの
実施の形態を図１ないし図５を参照しつつ詳細に説明す
る。

【００４０】なお、本発明の実施の形態においては、ヒ
ータを除きケーシング、酸素濃度検出素子等を含むその
他の構成は従来技術のものと変わるところがないので、
これら同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を
省略するものとする。

【００４１】図１および図２は本発明に係る第１の実施
の形態を示し、２１はこの実施の形態に用いる棒状のヒ
ータで、該ヒータ２１は従来技術のヒータ９と同様にセ
ラミックス材料を用いて棒状の円柱体として形成されて
いる。即ち、ヒータ２１を形成するヒータコアの外周に
はヒータパターン（図示せず）が形成され、このヒータ
パターンは保護層によって覆われている。そして、前記
ヒータ２１は、その基端側２１Ａが給電用リード線、コ
ンタクトスプリングを介して給電され、ヒータパターン
が発熱するものである。

【００４２】２２はヒータ２１の先端側２１Ｂの外周に
設けられたスピネル多孔質層で、該スピネル多孔質層２
２はセラミックス材料からなるヒータ２１の外周に、ス
ピネルをプラズマ雰囲気中等で溶射することにより形成
されている。

【００４３】即ち、スピネル多孔質層２２は、例えば溶
射手段を用いてジルコニアチューブ４の内周面とヒータ
２１の外周面との隙間Ａを埋める程度の厚さ、例えば
０．４〜０．５ｍｍ程度の膜厚で、かつ軸方向には例え
ば２０〜３０ｍｍ程度の長さＬに成膜されている。ここ
で、内側電極５はジルコニアチューブ４の内周側にほぼ
Ｊ字状に形成されており、スピネル多孔質層２２はＪ字
状をなす内側電極５の折り返し部分に相当する長さ、即
ち約２５〜３０ｍｍの範囲内に位置して設けられてい
る。

【００４４】また、スピネル多孔質層２２は、スピネル
をプラズマ溶射するときの溶射層として形成されるもの
であるから、この溶射層は多孔質層として形成され、空
気の流通が可能な状態となっている。このため、ジルコ
ニアチューブ４の内周面側ではスピネル多孔質層を経由
して大気中の酸素が内側電極５に向けて流通可能となっ
ている。

【００４５】従って、ジルコニアチューブ４が活性化し
ている状態で、該ジルコニアチューブ４の内周側（大気
側）から外周側（排気側）に向けて酸素イオンが拡散
し、排気ガス中の酸素濃度に対応した起電力が発生可能
な状態となっている。

【００４６】本実施の形態による酸素センサは上述のよ
うに構成されるが、ジルコニアチューブ４を排気ガス中
に位置して取付けることにより、該ジルコニアチューブ
４の内周側と外周側との間の酸素濃度に対応して起電力
を発生させる点では従来技術によるものと変わるもので
はない。

【００４７】然るに、第１の実施の形態によれば、ヒー
タ２１の外周にスピネル多孔質層２２を設け、しかもこ
のスピネル多孔質層２２はジルコニアチューブ４とヒー
タ２１との間の隙間Ａを埋める程度の厚さに形成されて
いる。したがって、ジルコニアチューブ４にヒータ２１
の先端側２１Ｂを挿入したときには、これらの間は空気
層が僅かしか存在しない程度に嵌合させることができ
る。

【００４８】これにより、ヒータ２１に給電し、加熱し
たときには、該ヒータ２１からの熱は、熱伝導率の高い
スピネル多孔質層２２を経由してジルコニアチューブ４
に直接的に伝熱することができ、該ジルコニアチューブ
４の活性時間を短縮することができ、通電後から短時間
で正確な酸素濃度の測定が可能となる。

【００４９】また、スピネル多孔質層２２は多孔質な溶
射層として形成されているから、ジルコニアチューブ４
とスピネル多孔質層２２との間に隙間が存在しない状態
であっても、大気側の酸素を内側電極５に直接的に供給
可能となっており、正確に酸素濃度の検出を行うことが
できる。

【００５０】さらに、ヒータ２１の先端側２１Ｂにスピ
ネル多孔質層２２を予め溶射して形成したから、ヒータ
２１をスピネル多孔質層２２と共にジルコニアチューブ
４内へと容易に挿入でき、スピネル多孔質層２２をヒー
タ２１とジルコニアチューブ４との間に確実に配設する
ことができる。

【００５１】次に、図３および図４は本発明による第２
の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴はジルコニア
チューブ内にアルミナスリップを注入した後、該ジルコ
ニアチューブにヒータを挿入することにより、これらの
間にアルミナスリップを介在させる構成としたことにあ
る。なお、本実施の形態ではジルコニアチューブ、ヒー
タ等は従来技術のものと変わるところがないので、これ
らには同一の符号を付し、その説明を省略するものとす
る。

【００５２】３１は本実施の形態によるアルミナスリッ
プ層で、該アルミナスリップ層３１は、アルミナの粉体
に水を混入し、アルミナと水とによって泥状の流動物を
なしたアルミナスリップ３２を乾燥させたものである。

【００５３】そして、酸素センサを製造するときには、
図４に示す如く、アルミナスリップ３２をジルコニアチ
ューブ４内に所望量だけ注入し、この後にジルコニアチ
ューブ４にヒータ９の先端側９Ｂを挿入し、アルミナス
リップ３２を乾燥させる。これにより、ジルコニアチュ
ーブ４の内周面とヒータ９の外周面との間には、例えば
２０〜３０ｍｍ程度の長さＬの範囲に亘って多孔質なア
ルミナスリップ層３１が形成される。

【００５４】本実施の形態による酸素センサはこのよう
に構成されるが、ジルコニアチューブ４の内周面とヒー
タ９の外周面との間にアルミナスリップ層３１を介在さ
せているから、ヒータ９からの熱は該アルミナスリップ
層３１を経由してジルコニアチューブ４に直接的に伝熱
可能な状態になっている。

【００５５】従って、第１の実施の形態と同様に、ヒー
タ９に給電を開始してから短時間でジルコニアチューブ
４を活性させることができる。また、アルミナスリップ
層３１は多孔質層として形成されているから、大気側の
酸素を内側電極５に供給可能となっている。

【００５６】かくして、このように構成される本実施の
形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果
を得ることができる。

【００５７】次に、図５は本発明による第３の実施の形
態を示し、本実施の形態の特徴はジルコニアチューブ内
にアルミナ粉を注入した後、該ジルコニアチューブにヒ
ータを挿入することにより、これらの間にアルミナ粉を
介在させる構成としたことにある。なお、本実施の形態
ではジルコニアチューブ、ヒータ等は従来技術のものと
変わるところがないので、これらには同一の符号を付
し、その説明を省略するものとする。

【００５８】４１はアルミナの粉体からなるアルミナ粉
層で、該アルミナ粉層４１は第２の実施の形態によるア
ルミナスリップ層３１の場合とほぼ同様に、アルミナ粉
をジルコニアチューブ４内に所望量だけ充填し、この後
にジルコニアチューブ４にヒータ９の先端側９Ｂを挿入
することにより形成されている。そして、アルミナ粉層
４１は、ジルコニアチューブ４の内周面とのヒータ９の
外周面との間に例えば２０〜３０ｍｍ程度の長さＬの範
囲に亘って配設され、この位置で多孔質状態を保持して
いる。

【００５９】本実施の形態による酸素センサはこのよう
に構成されるが、ジルコニアチューブ４の内周面とヒー
タ９の外周面との間にアルミナ粉層４１を介在させてい
るから、ヒータ９からの熱は該アルミナ粉層４１を経由
してジルコニアチューブ４に直接的に伝熱可能な状態に
なっている。このため、第１の実施の形態と同様にヒー
タ９に給電を開始してから短時間でジルコニアチューブ
４を活性させることができる。また、アルミナ粉層４１
は多孔質層として形成されているから、大気側の酸素を
内側電極５に供給可能となっている。

【００６０】かくして、このように構成される本実施の
形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果
を得ることができる。

【００６１】なお、前記第１の実施の形態では、多孔質
層としてスピネルを用いたスピネル多孔質層２２を例示
したが、アルミナ、ジルコニア等の他のセラミックス材
料またはこれらの混合体を溶射してもよい。

【００６２】また、前記第２の実施の形態では、アルミ
ナスリップ層３１を用いるものとして例示したが、ジル
コニアスリップ、スピネルスリップ等の他のセラミック
ス材料またはこれらの混合体を用いてもよい。一方、第
３の実施の形態では、アルミナ粉層４１を形成するため
アルミナ粉を注入するものとして例示したが、ジルコニ
ア粉、スピネル粉等の他のセラミックス材料またはこれ
らの混合体を注入してもよい。

【００６３】また、第２，第３の実施の形態では、アル
ミナスリップ層３１、アルミナ粉層４１を約２０〜３０
ｍｍ程度の長さＬの範囲内に設けるものとして述べた
が、ジルコニアチューブの内周側の全長に亘って設けて
もよい。このことは第１の実施の形態によるスピネル多
孔質層２２においても同様であって、その長さＬは内側
電極５の範囲内に限定されるものではない。

【００６４】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１に記載の発
明によれば、酸素濃度検出素子の筒部内周面と棒状のヒ
ータの先端側外周面との間に熱伝導性の高い多孔質材を
設ける構成としたから、この多孔質材を酸素濃度検出素
子の筒部とヒータとの間に密着した状態で介在させるこ
とができ、ヒータに給電して加熱したときには、該ヒー
タからの熱を、空気層を経由することなく、多孔質材を
介して酸素濃度検出素子に直接的に伝えることができ
る。これにより、酸素濃度検出素子を活性化するのに必
要な活性時間を短縮でき、ヒータに通電を開始してから
短時間で正確な酸素濃度の測定を開始できると共に、エ
ンジンの始動時等における酸素センサの検出性能を確実
に向上させることができる。また、多孔質材を用いるこ
とにより、これを酸素濃度検出素子とヒータとの間に密
着させて配置した状態でも、大気側の酸素を多孔質材の
内部を通じて酸素濃度検出素子の内側電極に安定して供
給でき、酸素濃度を正確に検出することができる。

【００６５】また、請求項２の発明によれば、多孔質材
を、アルミナ、ジルコニア、スピネルまたはこれらの混
合体からなるセラミックス材料によって構成したので、
ヒータからの熱を熱伝導率の高い多孔質材を経由して酸
素濃度検出素子へと効率よく伝えることができ、ヒータ
に給電を開始してから短時間で酸素濃度検出素子を活性
化させることができる。

【００６６】さらに、請求項３の発明によれば、多孔質
材をスピネル多孔質層によって構成したから、スピネル
多孔質層をヒータの先端側に予め溶射して形成でき、ヒ
ータの先端側と酸素検出素子の筒部との間にスピネル多
孔質層を確実に配設することができる。そして、ヒータ
からの熱をスピネル多孔質層を経由して酸素濃度検出素
子へと効率よく伝えることができ、酸素濃度検出素子の
内側電極に大気中の酸素を安定して供給することができ
る。

【００６７】また、請求項４の発明によれば、多孔質材
をアルミナスリップにより構成したから、ヒータからの
熱を多孔質のアルミナスリップを経由して酸素濃度検出
素子へと効率よく伝えることができ、酸素濃度検出素子
の内側電極に大気中の酸素を安定して供給することがで
きる。

【００６８】さらに、請求項５の発明によれば、多孔質
材をアルミナ粉により構成したから、ヒータからの熱を
多孔質のアルミナ粉を経由して酸素濃度検出素子へと効
率よく伝えることができ、酸素濃度検出素子の内側電極
に大気中の酸素を安定して供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による酸素センサの
ジルコニアチューブ、ヒータおよびスピネル多孔質層を
示す断面図である。

【図２】スピネル多孔質層を形成したヒータをジルコニ
アチューブ内に挿入する前の状態を示す断面図である。

【図３】第２の実施の形態による酸素センサのジルコニ
アチューブ、ヒータおよびアルミナスリップを示す断面
図である。

【図４】アルミナスリップを注入したジルコニアチュー
ブ内にヒータを挿入する前の状態を示す断面図である。

【図５】第３の実施の形態による酸素センサのジルコニ
アチューブ、ヒータおよびアルミナ粉を示す断面図であ
る。

【図６】従来技術による酸素センサを示す縦断面図であ
る。

【図７】図６中のジルコニアチューブとヒータとを示す
断面図である。

【符号の説明】

１ケーシング４ジルコニアチューブ（酸素濃度検出素子）５内側電極６外側電極９，２１ヒータ２２スピネル多孔質層３１アルミナスリップ層４１アルミナ粉層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両に取付けられる筒状のケーシング
と、先端部が閉塞された筒状体によって形成され、前記
ケーシングの先端側に取付けられて排気ガス中の酸素濃
度を内側電極と外側電極との間で検出する酸素濃度検出
素子と、セラミックス材料によって棒状体として形成さ
れ、先端側が該酸素濃度検出素子の先端側まで挿入され
て該酸素濃度検出素子を加熱するヒータとを備えてなる
酸素センサにおいて、前記酸素濃度検出素子の筒部内周面と前記ヒータの先端
側外周面との間には、これらの隙間を埋めるために熱伝
導性の高い多孔質材を設けたことを特徴とする酸素セン
サ。
【請求項２】前記多孔質材は、アルミナ、ジルコニ
ア、スピネルまたはこれらの混合体からなるセラミック
ス材料である請求項１に記載の酸素センサ。
【請求項３】前記ヒータはセラミックス材料によって
形成し、前記多孔質材は前記ヒータの先端側の隙間にス
ピネルを溶射することによって形成されたスピネル多孔
質層である請求項１または２に記載の酸素センサ。
【請求項４】前記多孔質材は前記酸素濃度検出素子の
内周面と前記ヒータの外周面との間に介在されたアルミ
ナスリップである請求項１または２に記載の酸素セン
サ。
【請求項５】前記多孔質材は前記酸素濃度検出素子の
内周面と前記ヒータの外周面との間に介在されたアルミ
ナ粉である請求項１または２に記載の酸素センサ。