JPS6126850A - 酸素センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野１ 本発明は酸素センサ、詳しくは固体電解質を用いた酸素
ポンプを利用したガス中の酸素もしくは可燃成分の濃度
検出′！！Ａ置いわゆる広義の酸素センサに係るもので
ある。

［従来技術］ 従来、ガス中の酸素濃度の測定は、特に電気的測定には
固体電解質酸素ポンプ素子の一つの電極面である陰極面
を密封しその陰極面に対し密封している壁体に設けた微
細な拡散孔（以下細孔という。）より被測定ガス中の酸
素を拡散現象により導入すると共に、両電極面に所定の
電圧を印加することにより流れる電流量の程度を測定し
て、被測定ガス中の酸素濃度を測定する方法いわゆる拡
散限界電流測定法（特開昭５２Ｌ７２２８６号、特開昭
５３−６６２９２号）がある。一方、特開昭５８−１５
’３１５５号には、酸素ポンプ素子のポンピング面に対
し、微小間隙を形成して、酸素ガス遮蔽体としての酸素
濃淡電池素子を対向して配設し、上記酸素ポンプ素子の
ポンピングによって惹起される酸素ガスの拡散的移動の
制限作用を上記微小間隙自体によって行なわせるように
した、応答性の優れる酸素センサが提案されている。し
かし乍らこれらの酸素センサにおいては、酸素ポンプ素
子の電極間に印加するポンピング用の電源と、センサを
加熱するために設けるヒータの電源とは別の電源を用い
るという考えに立脚していたので、複雑で高価となるも
のであった。

［発明の目的］ 本発明は上記欠点を解決し、ヒータと酸素ポンプ素子と
の電源を簡素化して、電源にかかるコストを低減し得る
酸素センサを提供することにある。

［発明の構成］ 本発明の要旨とするところは、 電極が酸素イオン伝導性固体電解質板の表裏両面に設【
ノられた酸素ポンプ素子と、 該固体電解質板に電気絶縁性層を介して設けられたヒー
タ部と、 一端が上記ヒータ部に接続した上記電極の一方のリード
部とを備えたことを特徴とする酸素センサにある。

次に本発明の実施例を図面と共に説明してゆく。

［実施例］ 第１図及び第２図は本発明の第１実施例を示す。

第１図は本実施例に係る酸素センサ１を自動車用内燃機
関の排気管２に適用した場合の縦断面図を示し、第２図
は酸素センサ１の平面図を示す。ここで５０はジルコニ
アを主成分とする固体電解質の焼結体からなる長方形状
の酸素イオン伝導性の固体電解質板３の両面に白金等を
主成分とするガス透過性の電極層４，５が印刷された酸
素ポンプ素子である。同電極層４，５の外周には厚膜技
術を用いて白金等によりヒータ６が形成されている。

また、上記固体電解質板３と平行にほぼ同形状の酸素ガ
ス遮蔽体としての耐熱性セラミック質板状体７が固体電
解質板３との間に所定の幅の間隙部８を介して配置され
ている。両者は円盤状の台座９に固定されており、その
台座９の鍔部１０により排気管２に固定されるよう構成
されている。

そして、１１は固体電解質板３電極４，５、ヒータ６に
電源を供給する電池、１２は固体電解質板３、電極４．
５に流れる電流を検出する電流計、１３は可変抵抗等の
電流量制御回路である。

次に第２図に酸素センサ１の酸素ポンプ素子５０の平面
図を示す。図において、電極４側に固体電解質板３の表
面の電＃Ａ層のない縁端部分において、ヒータ６が形成
されている。ヒータ６は略コの字状で蛇行しており、ヒ
ータ６を通電発熱させることにより固体電解質板３をそ
の外縁部から加熱するよう構成されている。そして、ヒ
ータ６の両端はヒータ６のリード線１４．１５と接続さ
れる。他方、前述した電極４のリード線１６の一端部は
、ヒータ６とリード線１５どの接続点１７よりやや上部
の接続点１８にてヒータ６と接続している。なお、電極
４の裏側にある電極５はリード線１９と接続している。

また、リード線１６．１９は電極４．５と同様の材質、
例えば白金よりなる。電極４，５、ヒータ６、リード線
１４，１５゜１６．１９は固体電解質板３に厚膜技術を
用いて印刷されている。

そして、リード線１４は電池１１の正電極と接続され、
リード線１５は電池１１の負電極と接続される。リード
ｌ１１１５と電池１１の負電極との中間点２０からは接
地線２１が引出されている。また、リード線１９は電流
計１２を介して可変抵抗１３と接続される。同可変抵抗
１３の一端は接地される。このように電池１１に対して
、固体電解質板３、電極４，５とヒータ６の一部、リー
ド線１５とは並列に接続される。

次にこの酸素ポンプ素子５０の一製造方法について説明
する。第３図（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）及び（ホ
）は酸素センサ１の製造工程を示す。まず（イ）はジル
コニア製固体電解質シート３０を示す。（ロ）は同固体
電解質シート表面に電極４及びリード線１６を印刷する
工程を示ず。

（ハ）はシート３０表面に電気絶縁性層としての絶縁コ
ートを印刷する工程を示す。この場合、電極４は絶縁コ
ートされないまま残される。（ニ）は同絶縁コート上に
ヒータ６及びリード線１４゜１５が印刷される工程を示
す。この場合、リード線１６の端部とヒータ６とを接続
づるため、更にリード線３１が印刷される。そして（ホ
）はシート３０１Ｎ而に電極５及びリード線１９を印刷
する工程を示す。そしてこの後、シート３０を所定形状
に切断加工し、各リード線を引き出して酸素センサ１を
焼成する。

なお、上記固体電解質板３を形成している固体電解質は
上記したジルコニア以外に酸素イオン伝導性の性質を有
するものであればよく、ジルコニアとイツトリアあるい
はカルシア等との固溶体の他に二酸化セリウム、二酸化
トリウム、酸化ハフニウムの各固溶体、ペロブスカイト
型酸化物固溶体、３価金属酸化物固溶体等が使用可能で
ある。

また固体電解質板３の表面に形成される電極４゜５はＰ
ｔ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｒｈ１１ｒ１Ａｕ、Ａｇ等の粉末を主
成分としてペースト化したものを電極形成すべき所定位
置に厚膜技術を用いて印刷後焼結して耐熱金属層として
形成してもよく、またフレーム溶射あるいは化学メッキ
もしくは蒸着などの薄膜技術の方法を用いて、耐熱金属
層を形成してもよいが、その場合には電極４，５上に重
ねてアルミナ、スピネル等の多孔質保護層を厚膜技術を
用いて設けることがより好ましい。

そしてセラミック質板状体７として各種の耐熱性のセラ
ミックが用いられるが、セラミック質以外に耐熱性を有
したものであれば、金属板等をも用いることができる。

また固体電解質板３とセラミック質板状体７との間の距
離、つまり間隙部８の幅は通常０．０１〜Ｑ、５ｍｍ程
度で用いることが応答性と測定精麿上から好ましい。た
だ比較的大電流を電極４．５間に流す場合にはやや広く
し、比較的低電流の場合にはやや狭くするといったよう
に必要に応じて変化させてもよい。

上記の如く製造された酸素センサ１を用いた自動車排気
中の酸素′ａ度の検出は次のように行われる。

まず第２図において、電池１１によりヒータ６に１５Ｖ
の電圧が印加される。ヒータ６が十分暖まらず低温の場
合は、雰囲気ガス温度が本酸素センサ１を十分に活性化
させていないため、電極４゜５間の固体電解質板３に電
流は流れない。この場合、ヒータ６の抵抗は２Ω、リー
ド線１４．１５は各々０．５Ωである。したがって、ヒ
ータ６とリード線１４．１５とには５Ａの電流が流れる
。

次第に酸素センサ１の温度が上昇して、酸素センサ１が
活性化Ｊると、同体電解質３に電流が流れ始め、酸素セ
ンサ１は酸素濃度検出の作動を開始する。ヒータ６の温
度上昇に従って、ヒータ６は前述の２０から１００に増
加する。ま１＝リード線１４．１５の抵抗も０．５０か
ら約０．７０に増加する。なお、ヒータ部の抵抗は接続
点１８により約７：３に抵抗分割されている。このため
、電池１１からの電圧は約７：３に分割される。したが
って上記接続点１８により分割されたヒータ部には約１
０．５Ｖ：４．５Ｖの割合の電圧がかかることになる。

そしてこのことから酸素ポンプである固体電解質板に流
れる電流は、酸素ポンプの抵抗が約１０００、可変抵抗
が２００であることから、約５０１１１Ａの電流が流れ
る。この５０ｍＡ　Ｇ、を酸素ポンプが破壊される電流
２００＋１１Ａより十分小さい。またこの時に印加され
る電圧は約５■である。

次にこの電圧と両電極４．５間に流れる電流量との関係
は温度が一定とすれば第４図に示すような傾向を示す。

ここで横軸は両電極４．５間の電圧■を表わし、縦軸は
その時両型ＶｉＡ４．５間に流れる電流量Ｉｔ）を表わ
している。ここで酸素センサ１の測定雰囲気である内燃
機関の排ガス中の酸素濃度が低い場合、つまり空燃比λ
が小さい場合（ただしλ≧１）には、比較的低い電圧に
おいて電流１１１１１は一定化する。一方、排ガス中の
酸素濃度が高い場合、つまりλが大きい場合には比較的
高い電圧にて電流量Ｉｐは一定化する。このためある適
当な電圧、例えば図示する■１を選べばその電圧にて流
れる電流量Ｉ１１から排ガス中の酸素濃度を測定するこ
とができる。

上述した第４図のグラフのような傾向を示すのは電極４
がプラス側、電極５がマイナス側として電圧が印加され
た場合に固体電解質板３は汲み出し酸素ポンプの働きを
なして間隙部８部分の酸素のみを固体電解質板３を通し
てその電極４側へ排出する作用をなし、そのため間隙部
８における酸素濃度は低下しようとするが、間隙部８は
その三方が開放されているから、排ガス中の酸素がその
三方より間隙部８内部へ拡散現象により侵入してくるこ
とになる。この酸素の拡散は間隙部８の間　　′隙によ
って制限をうけ汲み出し酸素量は温度が一定であれば排
ガスの酸素濃度に依存することになる。このため酸素濃
度と固体電解質板３により排出される酸素量と両電極４
，５間に流れる電流量とは比例することとなるので第４
図のグラフの如く、適当な電圧ｖ１において酸素濃度に
対応して電流量Ｉｐが変化し、Ｉｔ）の測定によりＭ索
濃度が検出されるのである。

本実施例によれば酸素ポンプの役目を果たしている固体
電解質板３と単に、その一方の電極に対し自由な雰囲気
ガスの流入を防止するための間隙部を形成する板とを近
接して設けたのみで、簡単な構造でかつ容易に雰囲気ガ
ス中の酸素ｍ度を検出することが可能となるものである
。それ故製造において歩留りが高くなり、又、センサの
組み付けにおいても、スペースを要しないのでコンパク
トにかつ、極めて軽量に組み付けることができる。

また切換スイッチを設は固体電解質板の電流方向を切換
えることにより例えば内燃機関の排気ガス中の酸素測定
時においてリーン側ばかりでなくリッチ側においても精
度良く空燃比を測定することが可能となるものである。

次に、第５．６図に示す如き第２実施例について説明す
る。この実施例は第１実施例のセラミック質板状体７の
代りに酸素濃淡電池素子を設け１＝ものである。図にお
いて、１０１は内燃機関の排気管１０２内に配設された
酸素センサである。酸素センサ１０１は第２図に示す如
き第１実施例の酸素ポンプ素子と同様な構造であり、厚
さが約０゜５ＩｌｌＩＩｌの平板状の固体電解質板（例
えば安定化ジルコニア）１０３の両側面にそれぞれ厚膜
技術を用いて約２０μの厚さの電極１０４および１０５
、ヒータ１０６を設けて、構成された固体電解質酸素ポ
ンプ素子５０１と、該酸素ポンプ素子と同様の平板状の
固体電解質板１１３の両側面にそれぞれ前記電極１０５
および電極１０４と同様に厚膜技術を用いて電極１１４
および電極１１５を設けて構成された酸素濃淡電池素子
５０２とを備え、上記酸素ポンプ素子５０１と上記酸素
濃淡電池素子５０２とは、０．１ｍｍ程度の間隔寸法の
間隙部１０８を形成して排気管１０２の内部で対向配置
させるため足元部を耐熱性で絶縁性のスペーサ（充填接
着剤でよい）１２１を介して互いに固定されている。ス
ペーサ１２１により互いに固定された酸素ポンプ素子、
酸素濃淡電池素子の足元部の外辺部にはねじ部１２２を
有した支持台１２３が、耐熱性で絶縁性である接着部材
１２４により取付けられている。排気管１０２に設けら
れた酸□素センサ１０１の検知枠部取付用ねじ部１２５
に前記支持台１２３のねじ部１２２をねじ込むことによ
り酸素センサ１０１が排気管１０２に取付けられている
。そして、Ｎ極１０４、ヒータ１０６と、電極１１４、
電極１１５が電子制御装置１３６と接続されている。

次に第７図に酸素センサ１０１の酸素ポンプ素子５０１
の平面図を示す。図において、電極１０４側に固体電解
質板１０３の表面の電極層のない縁端部分において、ヒ
ータ１０６が形成されている。ヒータ１０６は略コの字
状で蛇行り、ており、ヒータ１０６を通電発熱させるこ
とにより固体電解質板１０３をその外縁部から加熱する
にう構成されている。そして、ヒータ１０６の両端ｉよ
ヒータ１０６のリード線２１４．２１５と接続される。

他方、前述した電極１０４のリード線２１６の一端部は
、ヒータ１０６とリード線２１５との接続点２１７より
やや上部の接続点２１８にてヒータ１０６と接続してい
る。なお、電極１０４の裏側にある電極１０５はリード
線２１９と接続している。また、リード線２１６．２１
９は電極１０４゜１０’５と同様の材質、例えば白金よ
りなる。電極１０４．１０５、ヒータ１０６、リード線
２１４゜２１５．２１６．．２１９は固体電解質板１０
３に　゛厚膜技術を用いて印刷されている。

１３６は、付属する電子制御装置部分の例であり、上記
酸素濃淡電池素子の電極１１４、電極１１５間に発生す
る起電力ｅを抵抗（Ｒ１）を介して演算増幅器（Ａ＞の
反転入力端子に印加し、上記演算増幅器（Ａ）の非反−
転入力端子に印加されている基準電圧（ｖｒ）と上記起
電力ｅとの差異に比例した上記演算増幅器＜Ａ）の出力
により（ヘランジスタ（Ｔｒ　）を駆動して上記酸素ポ
ンプ素子の電極１０５．１０４間に流すポンプ電流Ｉｌ
ｌを制御する機能を備えている。すなわち、上記起電力
ｅを一定値（Ｖｒ　）に保つのに必要な上記ポンプ電流
１ｐを供給する作用をする。また直流電源（Ｂ）から供
給される上記ポンプ電流Ｉｐに対応した出力信号を出力
端子１３７に得るために抵抗（ＲＯ＞を備えている。（
Ｃ）はコンデンサである。１３８は酸素ポンプ素子の入
出力端子の片端に設けられた切換えスイッチで、本実施
例では酸素ポンプ素子が酸素を排気管１０２内の排気ガ
ス中から間隙部１０８に汲み入れるべく定電流源１３９
に接続するＶｌと、酸素ポンプ素子が酸素を間隙部１０
８から排気管１０２内への汲み出しポンプ電流Ｉｐに対
応した出力信号を得るべく抵抗（ＲＯ）の一端に接続す
る■２とに切換える機構である。また前記起電力ｅを検
知するだめの出力端子１４０を備えている。

第８図珈よび第９図は上記第５図および第６図に示した
第２実施例の特性図である。

第８図は酸素ポンプ素子が排気管１０２の排気ガス中よ
り間隙部１０８に酸素を汲み入れた時の起電力ｅを示し
たもので、上記定電流源１３９を５０ｍＡに保ち、空燃
比（Ａ／Ｆ）を変えた時の起電力ｅ（ｅ＜Ｏ）の変化を
示したものである。

これは空燃比１２付近より空燃比の増大に対して増大し
理論空燃比１４．７付近で急激に低減し、理論空燃比１
４．７より大きい範囲の空燃比域（燃料希薄域）で、は
とんど起電力を発生しない。

第９図は基準電圧（Ｖｒ　）を例えば２０ｍＶ一定にし
たもので、起電力ｅ（ｅ＞Ｑ）を２０ｍＶにすると理論
空燃比１４．７より小さい範囲の空燃比域（燃料過濃域
）で上記ポンプ電流Ｉｐは空燃比の増大に対して減少し
、理論空燃比１４．７より大きい範囲の空燃比域（燃料
希薄域）では上記ポンプ電流Ｉｐは空燃比の増大に対し
て増大する。

この実施例は第８図および第９図に示す如き特性を利用
するものである。

例えば切換スイッチ１３８をＶｌに設定することにより
起電力ｅを検知する出力端子１４０で第８図の特性が得
られる。この特性を利用して、最　　　″入超電力と最
小起電力との中間に任意の基準点であるＰ点を設定し、
電圧がＰ点より大きい時（燃料過濃域）とＰ点より小さ
い時（燃料ｆ６薄域）を感知させるようにする。そこで
上記機関が燃料過濃域で運転された場合（本実施例では
空燃比１３以上１４．７末′ａ）は、上記酸素濃淡電池
素子１０の起電力ｅはＰ点より大きく、この時の起電力
ｅの出力信号を検知することにより燃料過濃域での数値
が測定できる。上記機関が燃料希薄域で運転され１＝場
合は、上記酸素濃淡電池素子の起電力ｅはＰ点より小さ
く、この情報から切換スイッチ１３８をＶ２に設定する
ことによりポンプ電流Ｉｐを検知する出力端子１３７で
第９図の特性が得ら、れ、この酸素ポンプ素子５０１の
ポンプ電流Ｉｐに対応した出力信号を検知することによ
り燃料希薄域での数値が測定できる。また上記機関を理
論空燃比１４．７で運転する場合は、上記切換スイッチ
１３８をＶｌに設定し、酸素濃淡電池素子５０２の起電
力ｅの急激な変化により測定できる。

上記構成により燃料過濃域および燃料希薄域の広い範囲
においても上記機関の空燃比の数値を正確に測定するこ
とが可能な酸素センサを得ることができるのである。こ
のことを利用すれば希望の空燃比を設定すれば、排気管
１０２に取付けられた空燃比検知栓により現状の空燃比
を検知し、そのフィードバックにより連続して希望の空
燃比を制御することができる。

上記のように燃料希薄域においλポンプ電流Ｉｐが空燃
比に比例して変化することについては例えば前記特開昭
５８〜１５３１５５号に記載されている。すなわち間隙
部１０８内に導入された排気ガスの酸素分圧を上記酸素
ポンプ素子の作用により変更することにより排気管１０
２内を法外る排気ガスの酸素分圧と差異をもたせ、この
酸素分圧の差異に応じて発生する上記酸素濃淡電池素子
の起電力ｅが一定となるように上記酸素ポンプ素子５０
１に供給されるポンプ電流Ｉｐを制御する時、このポン
プ電流ＩＩ）は上記排気ガス中の酸素濃度に比例して変
化することが判明したのである。

また酸素濃淡電池素子の起電力ｅが空燃比に対応して変
化することについては、酸素ポンプ素子５０１が定電流
源１３９により排気管１０２内の排気ガス中の酸素を間
隙部１０８に汲み入れ、あるいは汲み出すことにより、
間隙部１０８と排気管１０２内の排気ガスとが酸素濃淡
電池素子を介して酸素分圧の差異が生じ、酸素濃淡電池
素子に起電力ｅが生じ、その値が排気ガス中の酸素濃度
により変化することによる。

上記実施例で燃料希薄域における制御信号として用いた
ポンプ電流Ｉｐは、間隙部１０８から排気管１０２内に
酸素を汲み出す方向＜１．ｐ＞Ｏ）に流したが、逆に排
気管１０２内の排気ガス中より間隙部１０８に酸素を汲
み込む方向（Ｉｐ　＜Ｏ）に流すようにしてもよく、こ
の時の起電力ｅ　　（ｅ＜Ｏ）の出力を一定とするポン
プ電流Ｉｐの変化の様子を第１０図に示す。運転空燃比
（Ａ／Ｆ）とポンプ電流Ｉｐとが対応して変化するので
、この特性も利用し得る。

また本実施例は種々な特性を単独、もしくは複数利用し
て、それぞれフィードバック制御するよう切換スイッチ
１３８を随時頻繁に切換えながら、全運転範囲で連続的
に運転空燃比のフィードバック制御を行なわしめること
も自由である。

本実施例によれば酸素ポンプの役目を果たしている固体
電解質板１０３と単に、その一方の電極に対し自由な雰
囲気ガスの流入を防止するための間隙部を形成する板と
を近接して設けたのみで、簡単な構造でかつ容易に雰囲
気ガス中の酸素濃度を検出することが可能となるもので
ある。それ故製造において歩留りが高くなり、又、セン
サの組み付けにおいても、スペースを要しないのでコン
パクトにかつ、極めて軽量に組み付けることがで−きる
。

また切換スイッチを設は固体電解質板の電流方向を切換
えることにより例えば内燃機関の排気ガス中の酸素測定
時においてリーン側ばかりでなくリッチ側においても精
度良く空燃比を測定することが可能となるものである。

本発明の酸素センサではヒータ部６，１０６とリード線
１６．２１６とを接続し、ヒータ６．１０６と酸素ポン
プ素子５０．５０１との電源を共通化しているため、酸
素ポンプ素子の破壊を防止するための特別な回路を全く
必要としないため電源が簡素化される。

しかも電源が共通化されたことより、酸素センサ１，１
０１の温度制御と電流制御が容易となる。

また、ヒータ印加による熱効率を向上することが可能で
ある。

更に、接点１８．２１８の位置を適宜変更！ｌ−ること
により、酸素ポンプとしての固体電解質に印加される電
圧を予め調節できるため、設計の自由度を向上させると
ともに、固体電解質板に流れる過剰電流を防止し得る。

したがって、酸素センサ１．１０１の寿命を伸ばすこと
が可能となる。

この他、同一固体電解質板３，１０３上にてヒータ加熱
と酸素ポンプとを同時に同一電源にて実施するのでヒー
タ６．１０６のリード線の本数を低減し得る。また、リ
ード線１６．２１６をヒー９６．１０６に接続している
ため、電極４，１０４の白金製リード線１６，２１６の
使用量を減らし、コストの低減化に寄与するものである
。

更に本発明の要旨を逸脱しない範囲にお（１て種々なる
態様で実施し得ることは勿論、である。

［発明の効果］ 本発明は 電極が酸素イオン伝導性固体電解質板の表裏両面に設け
られたＷｉ素水ポンプ素子、 該固体電解質板に設けられたヒータ部と、一端が上記ヒ
ータ部に接続した上記電極の一方のリード部とを備えた
ことを特徴とする酸素センサであるので、電源を簡素化
し、しかも酸素センサの電流制御、温度制御を精度良く
簡単に行うこ　　。

とが可能である。更に、ヒータ、電極のリード線の使用
量を低減化し、コストの削減に貢献し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の酸素センサを内燃機関の
排気管中に配設した状態を示す縦断面図、第２図はその
酸素センサ部分の平面図、第３図は第１実施例の酸、素
センサの製造工程図、第４図は第１実施例の酸素センサ
に流れる電流量と電圧との関係を示すグラフ、第５図は
本発明の空燃比検知装置の一実施例を示す構成図、第６
図は第１図のＩ−Ｉ線に沿う断面図、第７図は酸素ポン
プ素子の平面図、第８図は酸素ポンプ素子の汲み入れポ
ンプ電流■ｐを一定にしたときの酸素濃淡電池素子の起
電力ｅの空燃比に対する変化を示す特性図、第９図は酸
素濃淡電池素子の汲み出し起電力ｅを一定とする酸素ポ
ンプ素子のポンプ電流１ｐの空燃比に対する変化を示す
特性図、第１０図は酸素濃淡電池素子の汲み入れ起電力
ｅを一定とする酸素ポンプ素子のポンプ電流１１１の空
燃比に対する変化を示す特性図である。 １．１０１・・・酸素センサ ５０．５０１・・・酸素ポンプ素子 ３．１０３・・・酸素イオン伝導性固体電解質４．５，
１０４．１０５・・・電極 ６．１０６・・・ヒータ ８．１０８・・・間隙部　　　１１・・・電池１４．２
１４．１５，２１５．１６，２１６゜１９．２１９・・
・リード線 １８．２１８・・・接続点 第２図 第３図 ｊ 第４図 一斧Ｖ 第５図 〜つ７ 第６図 第７図 第８図 空・爪０Ｚ（Ａ７Ｆ） 第９図 亨が、ｒど７　（Ａ、イＦ−） 第１０図 望どがだＧ（ＡＦ） 手続補正書（瞭） 昭和６０年　３月６日 特許庁長官　　志　賀　　学　殿 ２、　発明の名称 酸素センサ ３、　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　　　名古屋市瑞穂区高辻町１４番１８号名　
称　　　　　（４５４）日本特殊陶業株式会社代表者小
川修次 ４、代理人 〒４６０ 住　所　　　名古屋市吊区錦二丁目９番２７号５、　補
正の対象 明細書の全文及び図面第１図、第２図及び第７図別紙 全　　文　　訂　　正　　明　　１！Ｉｆ　　　書１、
発明の名称 酸素センサ ２、特許請求の範囲 電極が酸素イオン伝導性固体電解質板の表裏両面に設け
られた酸素ポンプ素子を　え　　　電、酸素ポンプ　子
の周体電解質板に電気絶縁性層を介して設けたヒータ部
と、 一端が上記ヒータ部に接続した上記酸素ポンプ１ヱの一
方の１豆及リ一ド部とを備えたことを特徴とする。酸素
センサ。 ３、発明の詳細な説明 ［技術分野］ 本発明は酸素センサ、詳しくは固体電解質を用いた酸素
ポンプを利用したガス中の酸素もしくは可燃成分の濃度
検出装置いわゆる広義の酸素センサに係るものである。 ［従来技術］ 従来、ガス中の酸素濃度の測定は、特に電気的測定には
固体電解質酸素ポンプ素子の一つの電極面である陰極面
を密封しその陰極面に対し密封している壁体に設けた微
細な拡散孔（以下細孔という。）より被測定ガス中の酸
素を拡散現象により導入すると共に、両電極面に所定の
電圧を印加することにより流れる電流量の程度を測定し
て、被測定ガス中の酸素濃度を測定する方法いわゆる拡
散限界電流測定法（特開昭５２−７２２８６８トヨタ中
研、特開昭５３−６’６’２９２号ウエスチングハウス
「可燃物センサ」）がある。一方、特開昭５８−１５３
１５５号には、酸素ポンプ素子のポンピング面に対し、
微小間隙を形成して、酸素ガス遮蔽体としての酸素濃淡
電池素子を対向して配設し、上記酸素ポンプ素子のポン
ピングによって惹起される酸素ガスの拡散的移動の制限
作用を上記微小間隙の開口端縁部分によって行なわせる
ようにした、応答性の優れる酸素センサが提案されてい
る。しかし乍らこれらの酸素センサにおいては、Ｍ素ポ
ンプ素子の電極間に印加するポンピング用の電源と、セ
ンサを加熱するために設【プるヒータの電源とは別の電
源を用いるという考えに立脚していたので、複雑で高１
西となるものであった。 ［発明の目的］ 本発明は上記欠点を解決し、ヒータと酸素ポンプ素子と
の電源を簡素化して、電源にががるコストを低減し得る
酸素センサを提供することにある。 ［発明の構成］ 本発明の要旨とするところは、 電極が酸素イオン伝導性固体電解質板の表裏両面に設け
られた酸素ポンプ素子を備え、外部電源から電圧を該電
極間に印加して該電極間にポンピング電流を通すことに
より酸素の拡散制限性の部材を通して少なくとも周囲被
測定ガスから酸素を汲み出すようにし、上記酸素の汲み
出しを伴うポンピング電流の限界値を求めるか、または
上記酸素の汲み出しにより上記拡散制限性の部材を経る
酸素の拡散移動の前後に生じた酸素濃度差もしくは上記
部材を経た酸素の拡散移動の後に生じた酸素濃度を測定
することにより、周囲被測定ガスの酸素′ａ麿を測定す
るように構成された酸素センサにおいて、 酸素ポンプ素子の固体電解質板に電気絶縁性層を介して
設けたヒータ部と、 一端が上記ヒータ部に接続し１＝上記酸素ポンプ素子の
一方の電極のリード部とを備えたことを特徴どする酸素
センサにある。 次に本発明の実施例を図面と共に説明してゆく。 ［実施例］ 第１図及び第２図は本発明の第１実施例を示す。 第１図は本実施例に係る酸素センサ１を自動車用内燃機
関の排気管２に適用した場合の縦断面図を示し、第２図
は酸素センサ１の平面図を示す。ここで５０はジルコニ
アを主成分とする固体電解質の焼結体からなる長方形状
の−ｍ素イオン伝導性の固体電解質板３の両面に白金等
を主成分とするガス透過性の電極層４．５が印刷された
酸素ポンプ素子である。同電極層４，５の外周には厚膜
技術を用いて白金等によりヒータ６が形成されている。 また、上記固体電解質板３と平行にほぼ同形状の酸素ガ
ス遮蔽体としての耐熱性セラミック質板状体７が固体電
解質板３との間に所定の幅の間隙部８を介して配置され
ている。両者は円盤状の台座９に固定されており、その
台座９の鍔部１０により排気管２に固定されるよう構成
されている。 そして、１１は固体電解質板３電極４，５、ヒータ６に
電源を供給する電池、１２は固体電解質板３、電極４，
５に流れる電流を検出する電流計、１３は可変抵抗等の
電流量制御回路である。 次に第２図に酸素センサ１の酸素ポンプ素子５０の平面
図を示す。図において、電極４側に固体電解質板３の表
面の電極層のない縁端部分において、ヒータ６が形成さ
れている。ヒータ６は略コの字状で蛇行しており、仁−
夕６を通電発熱させることにより固体電解質板３をその
外縁部から加熱するよう構成されている。そして、ヒー
タ６の両端はヒータ６のリード線１４．１５と接続され
る。他方、前述した電極４のリード線１６の一端部は、
ヒータ６とリード線１５との接続点１７よりやや上部の
接続点１８にてヒータ６と接続している。なお、電極４
の裏側にある電極５はリード線１９と接続している。ま
た、リード線１６．１９は電極４，５と同様の材質、例
えば白金よりなる。電極４．５、ヒータ６、リード線１
４．１５゜１６．１９は固体電解質板３に厚膜技術を用
いて印刷されている。 そして、リード線１４は電池１１の正電極と接続され、
リード線１５は接地線２１と接続される。 また、リード線１９は電流計１２を介して可変抵抗１３
と接続され、同可変抵抗１３の一端は接地される。この
ように電池１１に対して、固体電解質板３の電極４，５
と、ヒータ６の一部とリード線１５とは並列に接続され
る。 次にこの酸素ポンプ素子５０の一製造方法について説明
する。第３図（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）及び（ホ
）は酸素センサ１の製造工程を示す。まず（イ）はジル
コニア製固体電解質シート３０を示す。（ロ）は同固体
電解質シート表面に電極４及びリード線１６を印刷する
工程を示す。 （ハ）はシート３０表面に電気絶縁性層としての絶縁コ
ートを印刷する工程を示す。この場合、電極４とリード
線１６の端部とは絶縁コートされないまま残される。（
ニ）は同絶縁コート上にヒータ６及びリード線１４．１
５が印刷される工程を示す。この場合、リード線１６の
端部とヒータ６とを接続するため、更にリード線３１が
印刷される。そして（ホ）はシート３０裏面に電極５及
びリード線１９を印刷する工程を示す。そしてこの後、
シート３０を所定形状に切断加工し、各り−ド線を引き
出して酸素センサ１を焼成覆る。 なお、上記固体電解質板３を形成している固体電解質は
上記したジルコニア以外に酸素イオン伝導性の性質を有
するものであればよく、ジルコニアとイツトリアあるい
はカルシア等との固溶体の他に二酸化セリウム、二酸化
トリウム、酸化ハフニウムの各固溶体等が使用可能であ
る。 また固体電解質板３の表面に形成される電極４゜５はＰ
ｔ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、ｌｒ、Ａｕ、Ａ（］等の粉末を
主成分としてペースト化したものを電極形成すべき所定
位置に厚膜技術を用いて印刷後焼結して耐熱金属層とし
て形成してもよく、またフレーム溶削あるいは化学メッ
キもしくは蒸着などの薄膜技術の方法を用いて、耐熱金
属層を形成してもよいが、その場合には電極４．５上に
重ねてアルミナ、スピネル等の多孔質保護層を厚膜技術
を用いて設けることがより好ましい。 そしてセラミック質板状体７として各種の耐熱　　　　
・性のセラミックが用いられるが、セラミック質以外に
耐熱性を有したものであれば、金属板等をも用いること
ができる。また固体電解質板３とセラミック質板状体７
との間の距離、つまり間隙部８の幅は通常０，０１〜Ｑ
、５ｎ＋ｍ程度で用いることが応答性と測定精度上から
好ましい。ただ比較的大電流を電極４．５間に流す場合
にはやや広くし、比較的低電流の場合にはやや狭くする
といったように必要に応じて変化させてもよい。 上記の如く製造された酸素センサ１を用いた自動車排気
中の酸素濃度の検出は次のように行われる。 まず第２図において、電池１１によりヒータ６に１５Ｖ
の電圧が印加される。ヒータ６が十分暖まらず低温の場
合は、雰囲気ガス温度が本酸素センサ１を十分に活性化
させていないため、電極４゜５間の固体電解質板３に電
流は流れない。この場合、ヒータ６の抵抗は２Ω、リー
ド線１４．１５は各々０．５０である。しｔｃがって、
ヒータ６とリード線１４．１５とには５Ａの電流が流れ
る。 次第に酸素センサ１の温度が上昇して、酸素センサ１が
活性化すると、固体電解質３に電流が流れ始め、酸素セ
ンサ１は酸素濃度検出の作動を開始する。ヒータ６の温
度上昇に従って、ヒータ６は前述の２Ωから１０Ωに増
加づる。またリード線１４．１５の抵抗も０．５０から
約０．７０に増加する。なお、ヒータ部の抵抗は接続点
１８により約７＝３に抵抗分割されているため、電池１
１からの電圧は約７＝３に分割される。したがって上記
接続点１８により分割されたヒータ部には約１０．５Ｖ
：４．５Ｖの割合の電圧がかかることになる。このこと
から酸素ポンプである固体電解質板に流れる電流は、酸
素ポンプの抵抗が約１００Ω、可変抵抗が２００である
ことから、約５Ｏｎ＋Ａの電流が流れる。この５０〜Ｑ
は酸素ポンプが破壊される電流２００ｍＡより十分小さ
い。 またこの時に印加される電圧は約５■である。 次にこの電圧と両電極４，５間に流れる電流量との関係
は温度が一定とすれば第４図に示すような傾向を示す。 ここで横軸は両電極４，５間の電圧Ｖを表わし、縦軸は
その時両電極４．５間に流れる電流ＪＩＩｐを表わして
いる。ここで酸素センサ１の測定雰囲気である内燃機関
の排ガス中の酸素濃度が低い場合、つまり空燃比λが小
さい場合（ただしλ≧１）には、比較的低い電圧におい
て。 電流量Ｉｐは一定化する。一方、排ガス中の酸素濃度が
高い場合、つまりλが大きい場合には比較的高い電圧に
て電流量【ｐは一定化する。このためある適当な電圧、
例えば図示するｖｌを選べばその電圧にて流れる電流量
■ｐから排ガス中の酸素濃度を測定することができる。 上述した第４図のグラフのような傾向を示すのは電極４
がプラス側、電ｆｆ１５がマイナス側として電圧が印加
された場合に固体電解質板３は汲み出し酸素ポンプの働
きをなして間隙部８部分の酸素のみを固体電解質板３を
通してその電極４側へ排出する作用をなし、その７ｊめ
間隙部８における酸素濃度は低下しようとするが、間隙
部８はその三方が開放されているから、排ガス中の酸素
がその三方より間隙部８内部へ拡散現象により侵入して
くることになる。この酸素の拡散は間隙部８の間隙によ
って制限をうけ汲み出し酸素量は温度がほぼ一定であれ
ば排ガスの酸素濃度に依存することになる。このため酸
素濃度と固体電解質板３により排出される酸素量と両電
極４，５間に流れる電流量とは比例することとなるので
第４図のグラフの如く、適当な電圧Ｖ１において酸素濃
度に対応して電流量Ｉｐが変化し、Ｉｐの測定に−より
酸素濃度が検出されるのである。 本実施例によれば酸素ポンプの役目を果たしている固体
電解質板３ど単に、その一方の電極に対し自由な雰囲気
ガスの流入を防止するための間隙部を形成する板とを近
接して設けたのみで、簡単な構造でかつ容易に雰囲気ガ
ス中の酸素濃度を検出することが可能となるものである
。それ故製造において歩留りが高くなり、又、センサの
組み付けにおいても、スペースを要しないのでコンパク
トにかつ、極めて軽量に組み付けることができる。 まｔｃ切換スイッチを設は固体電解質板の電流方向を切
換えることにより例えば内燃機関の排気ガス中の酸素測
定時においてリーン側ばかりでなくリッチ側においても
精度良く空燃比を測定することが可能となるものである
。 次に、第５．６図に示す如き第２実施例について説明す
る。この実施例は第１実施例のセラミック質板状体７の
代りに酸素濃淡電池素子を設けたものである。図におい
て、１０１は内燃機関の排気管１０２内に配設された酸
素センサである。酸素センサ１０１は第２図に示す如き
第１実施例の酸素ポンプ素子と同様な構造であり、厚さ
が約０゜５ｍｍの平板状の固体電解質板（例えば安定化
ジルコニア）１０３の両側面にそれぞれ厚膜技術を用イ
テ約２０μの厚さのＭｌｆｉ１ｏ４および１０５、ヒー
タ１０６を設けて、構成された固体電解質酸素ポンプ素
子５０１と、該酸素ポンプ素子と同様の平板状の固体電
解質板１１３の両側面にそれぞれ前記電極１０５および
電極１０／Ｉと同様に厚膜技術を用いて電極１１４およ
び電極１１５を設けて構成された酸素濃淡電池素子５０
２とを備え、上記酸素ポンプ素子５０１と上記酸素濃淡
電池素子５０２どは、０．１ｍｍ程度の間隔寸法の間隙
部１０８を形成して排気管１０２の内部で対向配置させ
るため足元部を耐熱性で絶縁性のスペーリ（充填接着剤
でよい）１２１を介して互いに固定されている。スペー
サ１２１により互いに固定された酸素ポンプ素子、酸素
１１１淡電池素子の足元部の外辺部にはねじ部１２２を
有した支持台１２３が、耐熱性で絶縁性である接着部材
１２４により取付けられている。排気管１０２に設けら
れた酸素センサ１０１の検知枠部取付用ねじ部１２５に
前記支持台１２３のねじ部１２２をねじ込むことにより
酸素センサ１０１が排気管１０２に取イ１けられている
。そして、電極１０４，１０５、ヒータ１０６、電極１
１４及び電極１１５が電子制御装置１３６ど接続されて
いる。 次に第７図に酸素センサ１０”１の酸素ポンプ素子５０
１の□平面図を示す。図にａ−３いて、電極１゜４側に
固体電解質板１０３の表面の電極層のない縁端部分にお
いて、ヒータ１０６が形成されている。ヒータ１０６は
略コの字状で蛇行しており、ヒータ１０６を通電発熱さ
せることにより固体電解質板１０３をその外縁部から加
熱するよう構成されている。そして、ヒータ１０６の両
端はヒータ１０６のリード線２１４．２１５と接続され
る。 使方、前述した電極１０４のリード線２１６の一端部は
、ヒータ１０６とリード線２１５との接続点２１７より
やや上部の接続点２１８にてヒータ１０６と接続してい
る。なお、電極１０４の裏側にある電極１０５はリード
Ｉ！ｉ！２１９と接続している。また、リード線２１６
．２１９は電極１０４゜１０５と同様の材質、例えば白
金よりなる。電極１０４．１０５、ヒータ１０６、リー
ド線２１４゜２１５．２１．、．６．２１９は固体電解
質板１０３に厚膜技術を用いて印刷されている。 １３６は、付属する電子制御装置部分の例であり、上記
酸素濃淡電池素子の電極１１４、電極１１５間に発生す
る起電力ｅを抵抗（Ｒ１）を介して演算増幅器（Ａ）の
反転入力端子に印加し、上記演算増幅器（Ａ）の非反転
入力端子に印加されている基準電圧（Ｖｒ　）と上記起
電力ｅとの差異に比例した上記演算増幅器（Ａ＞の出力
によりトランジスタ（Ｔｒ　）を駆動して上記酸素ポン
プ素子の電極１０５．１０４間に流すポンプ電流ＩＩ）
を制御する機能を備えている。すなわち、上記起電力ｅ
を一定値（Ｖｒ　）に保つのに必要な上記ポンプ電流Ｉ
ｐを供給す、る作用をする。また直流電源（Ｂ）から供
給される上記ポンプ電流１ｐに対応した出力信号を出力
端子１３７に得るために抵抗（ＲＯ）を備えている。（
Ｃ）はコンデンサである。１３８は酸素ポンプ素子の入
出力端子の片端に設けられた切換えスイッチで、本実施
例では酸素ポンプ素子が酸素を排気管１０２内の排気ガ
ス中から間隙部１０８に汲み入れるべく定電流源１３９
に接続する■１と、酸素ポンプ素子が酸素濃淡電池素子
の出力を一定に保つように酸素を間隙部１０８から排気
管１０２内へ汲み出すどきのポンプ電流Ｉｐに対応した
出力信号を得るべく制御回路側に接続する■２とに切換
える機構である。 また前記起電力ｅを検知するための出力端子１４０を備
えている。 第８図および第９図は上記第５図および第６図に示した
第２実施例の特性図である。 第８図は酸素ポンプ素子が排気管１０２の排気ガス中よ
り間隙部１０８に酸素を汲み入れた時の起電力ｅを示し
たもので、上記定電流ｆｉ４１３９を一５０ｍＡに保ち
、空燃比（△／Ｆ）を変えた時の起電力ｅ（、ｅ＜０）
の変化を示したものである。 これは空燃比１２付近より空燃比の増大に対して増大し
理論空燃比１４．７付近で急激に低減し、理論空燃比１
４．７より大きい範囲の空燃比域（燃料希薄域）で、は
とんど起電力を発生しない。 第９図は基準電圧（Ｖｒ　）を例えば２０．ｍＶ一定に
したもので、起電力ｅ（ｅ＞Ｑ）を２０ｍＶにすると理
論空燃比１４．７より小さい範囲の空燃比域（燃料過濃
域）で上記ポンプ電流Ｉｐ（、Ｉｐ〉０）は空燃比の増
大に対して減少し、理論空燃比１４．７より大ぎい範囲
の空燃比域（燃１３１希薄域）では上記ポンプ電流Ｉｐ
は空燃比の増大に対して増大覆る。この実施例は第８図
および第９図に示す如き特性を利用するものである。 例えば切換ス５イッチ１３８をＶｌに設定することによ
り起電力ｅを検知する出力端子１４０で第８図の特性が
得られる。この特性を利用して、最大起電力と最小起電
力との中間に任意の基準点であるＰ点を設定し、電圧が
Ｐ点より大きい時（燃料過ｍ域）とＰ点より小さい時（
燃料希薄域）を感知させるようにする。そこで上記機関
が燃料過！１ｌｖｉで運転された場合（本実施例では空
燃比１３以上１４．７未満）は、上記酸素濃淡電池素子
１０の起電力ｅはＰ点より大きく、この時の起電力ｅの
出力信号を検知することにより燃料過ｉＰ域での数値が
測定できる。上記機関が燃料希薄域で運転された場合は
、上記酸素濃淡電池素子の起電力ｅはＰ点より小さく、
この情報から切換スイッチ１３８を■２に設定すること
によりポンプ電流Ｉｐを検知する出力端子１３７で第９
図の特性が得られ、この酸素ポンプ素子５０１のポンプ
電流１ｐに対応した出力信号を検知することにより燃料
希薄域での数値が測定できる。また上記機関を理論空燃
比１４．７で運転する場合は、上記切換スイッチ１３８
をＶｌに設定し、酸素濃淡電池素子５０２の起電力ｅの
急激な変化により測定できる。 上記構成により燃料過濃域および燃料希薄域の広い範囲
においても上記機関の空燃比の数値を正確に測定するこ
とが可能な酸素センサを得ることができるのである。こ
のことを利用して目標空燃比を設定すれば、排気管１０
２に取付けられた空燃比検知柱により現状の空燃比を検
知し、そのフィードバックにより連続して希望の空燃比
を制御することができる。 上記実施例では、酸素ポンプ素子は、これに対向して配
設したセラミック質板状体もしくは酸素濃淡電池素子と
の間ぐ形成しＩＣ小間隙の、開口端縁側の部分によって
酸素の拡散抵抗を与えるようにしたが、このような偏平
形状の孔もしくは通路による拡散制限方式に限られず、
酸素ポンプ素子と協働して閉鎖室を形成するアダプター
が微小孔を具え該微小孔によって酸素の拡散抵抗が与え
られる方式なども採用しうる。また上記実施例では酸素
ポンプ素子の一方の側の電極は周囲被測定ガスに直接さ
らされる場合であったがこれを基準酸素源例えば空気を
導入する室内にさらすようにしてもよいことは言うまで
もない。 上記実施例で燃料稀薄域における制御信号として用いた
ポンプ電流Ｉｔ）は、微小間隙ａから排気管１０２内に
酸素を汲み出す方向（Ｉｐ　＞Ｏ）に流すか、又は、排
気管１０２内の排気ガス中より微小間隙ａに酸素を汲み
込、む方向（Ｉｐ　＜０）に流づようにしたが、この時
の起電ツノｅ（ｅ＜Ｏ）の出力を一定とするポンプ電流
１ｐの変化の様子を第１０図に示す。運転空燃比（Ａ／
Ｆ）とポンプ電流Ｉｐとが対応して変化するので、この
特性も利用し１ｑる。 本発明の酸素センサではヒータ部６，１０６とリード線
１６，２１６とを接続し、ヒータ６．１０６と酸素ポン
プ素子５０．５０１との電源を共通化しているためセン
サプローブと電源回路もしくは制御回路とを結ぶ電線の
数が減り、しかも、酸素ポンプ素子の破壊を防止するた
めの特別な回路も必要としないため電源回路もしくは制
御回路が簡素化される。 しかも電源が共通化されたことより、酸素センサ１，１
０１の温度制御と電流制御が容易となる。 また、ヒータ印加による熱効率を向上することが可能で
ある。 更に、接点１８．２１８の位置を適宜変更することによ
り、酸素ポンプとしての固体電解質に印加される電圧を
予め調節できるため、設計の自由爪を向上させるととも
に、固体電解質板に流れる過剰電流を防止し得る。した
がって、酸素センサ１．１０１の寿命を伸ばすことが可
能となる。 この他、同一固体電解質板３，１０３上にてヒータ加熱
と酸素ポンプとを同時に同一電源にて実施するのでヒー
タ６．１０６のリード線の本数を低減し得る。また、リ
ード線１６．２１６をヒータ６．１０６に接続している
ため、電極４，１０４の白金製リード線１６，２１６の
使用量を減らし、その面からもコストの低減化に寄与す
るものである。 更に本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態
様で実施し得ることは勿論である。 ［発明の効果］ 本発明は 電極が酸素イＡン伝導性固体電解質板の表裏両面に設け
られた酸素ポンプ素子を備え、外部電源から電圧を該電
極間に印加して該電極間にボンピング電流を通すことに
より酸素の拡散制限性の部材を通して少なくとも周囲被
測定ガスから酸素を汲み出すようにし、上記酸素の汲み
出しを伴うポンピング電流の限界値を求めるか、または
上記酸素の汲み出しにより上記拡散制限性の部材を経る
酸素の拡散移動の前後に生じた酸素濃度差もしくは上記
部材を経た酸素の拡散移動の後に生じた酸素濃度を測定
することにより、周囲被測定ガスの酸素濃度を測定する
ように構成された酸素センサにおいて、 酸素ポンプ素子の固体電解質板に電気絶縁性層を介して
設けたヒータ部と、 一端が上記ヒータ部に接続した上記酸素ポンプ素子の一
方の電極のリード部とを備えたことを特徴とする酸素セ
ンサであるので、装置を簡素化し、しかも酸素センサの
電流制御、温度制御を精度良く簡単に行うことが可能で
ある。更に、ヒータ。 電極のリード線の使用量を低減化し、コストの削減に貢
献し得る。・ ４、図面の簡単な説明 第１図は本発明の第１実施例の酸素センサを内燃機関の
排気管中に配設した状態を示す縦断面図、第２図はその
酸素センサ部分の平面図、第３図は第１実施例の酸素セ
ンサの製造工程図、第４図は第１実施例の酸素センサに
流れる電流量と電圧との関係を示すグラフ、第５図は本
発明の空燃比検知装置の一実施例を示す構成図、第６図
は第１図のＩ−Ｉ線に沿う断面図、第７図は酸素ポンプ
素子の平面図、第８図は酸素ポンプ素子の汲み入れポン
プ電流ＩＩ）を一定にしたときの酸素濃淡電池素子の起
電力ｅの空燃比に対する変化を示寸特性図、第９図は酸
素濃淡電池素子の汲み出し起電力ｅを一定とする酸素ポ
ンプ素子のポンプ電流Ｉｐの空燃比に対する変化を示す
特性図、第１０図は酸素濃淡電池素子の汲み入れ起電力
ｅを一定とする酸素ポンプ素子のポンプ電流ｒｐの空燃
比に対する変化を示す特性図である。 １．１０１・・・酸素センサ ５０．５０１・・・酸素ポンプ素子 ３．１０３・・・酸素イオン伝導性固体電解質４．５，
１０４，１０５・・・電極 ６．１０６・・・ヒータ ８．１０８・・・間隙部　　　１１・・・電池１４．２
１４，１５，２１５，１６，２１６゜１９．２１９・・
・リード線 １８．２１８・・・接続点

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電極が酸素イオン伝導性固体電解質板の表裏両面に設け
   られた酸素ポンプ素子と、 該固体電解質板に電気絶縁性層を介して設けられたヒー
   タ部と、 一端が上記ヒータ部に接続した上記電極の一方のリード
   部とを備えたことを特徴とする酸素センサ。