JPS62179653A

JPS62179653A - 限界電流式酸素センサ

Info

Publication number: JPS62179653A
Application number: JP61021112A
Authority: JP
Inventors: Haruyoshi Kondo; 春義近藤; Keiichi Saji; 啓市佐治; Hideaki Takahashi; 英昭高橋; Takashi Takeuchi; 隆武内
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1986-02-04
Filing date: 1986-02-04
Publication date: 1987-08-06
Anticipated expiration: 2009-09-28
Also published as: JPH0676989B2

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】（産業上の利用分野）限界電流式のａ素センサに関する。

（従来の技術）酸素センサの一種として、限界電流式のものが知られて
おり、その−例としては、酸素イオン伝導体からなる板
あるいは円筒状の基板の一面に陽極を設け、それと対向
する他の面に陰極を設け、陰極側には外界から陰極を経
由して酸素イオン伝導体へ吸い込む酸素透過量を律速す
るための比較的大きな細孔を有する多孔質体の被覆を施
こした構成を有している。

このような比較的大きな細孔を有する多孔質層を酸素ガ
ス流の律速に用いる構成の従来の限界電流式酸素センサ
の特性は次式のように表わされる（特開昭５７−４８６
４８号公報参照）。

Ｉ、　”　　　、？、　　　ｎ　ｎ（１／　（１−Ｐｏ
、／Ｐ））但し、■、：限界電流Ｆ　　：ファラデ一定数Ｓ　　：酸素流律速部の面積Ｏｏ２；有効拡散係数Ｐｏ、　　：酸素分圧Ｐ　　：全圧Ｒ：ガス定数Ｔ　　：給体温度Ｑ　　：多孔質層厚さＱｎ　＝自然対数酸素分圧比Ｐｏ２＜＜１ならば近似的に１、：」匝ｌ虹
−Ｌ」虹ＲＴＱ　　　　　　Ｐとなる。

この式から明らかなように、これまでの限界電流式酸素
センサの出力Ｉ、は酸素分圧と全圧の比Ｐｏ、／Ｐにに
対応した出力となり、全圧Ｐが一定の場合においては酸
素分圧Ｐｏ２に比例した値が得られるものの、全圧Ｐが
変動する場合には酸素分圧Ｐａ、と出力Ｉ、の間に対応
関係がなくなるという性質があった。この性質は、一定
の全圧の条件下で酸素分圧を求めようとする場合にはさ
しつかえないが、全圧が変動する条件下で酸素分圧を求
めようとする場合には大きな障害になっていた。

また、本発明者等は先の出願（特開昭５７−１８２１５
６号公報参照）において、従来の酸素ガスの律速部とし
て多孔質層を用いた限界電流式酸素センサにおける出力
特性の直線性悪化の原因について考察した。酸素濃度と
出力電流の関係は直線的であるが、酸素濃度が５％を越
え、特に１０〜２０％というような高酸素濃度において
は、酸素濃度と出力電流との関係が直線的ではなくなる
という問題のある特性を持っており、その原因が酸素セ
ンサ素子側方からのガス拡散量が大きいことであること
を明らかにした。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、上記のような諸問題を解決することを目的と
するものである。

すなわち、本発明は全圧のいかんにかかわらず。

酸素分圧を正確に測定できる限界電流式酸素センサを提
供することを目的とするものである。

本発明は、また、高酸素分圧まで直線性良く測定できる
限界電流式酸素センサを提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明（第１の発明）は、上記目的を達成するために、
酸素イオン伝導体からなる板あるいは円筒状のものの一
面に陽極を設け、それと対向する他の面に陰極を設け、
陰極上に被測定ガス雰囲気から陰極と酸素イオン伝導体
の界面へ拡散などにより到達する酸素ガス量を制限する
拡散律速部を設けた限界電流式酸素センサにおいて、拡
散律速部として平均細孔径が２０〜１０００人の多孔質
層を用い、かつ、その多孔質層と陰極の間に平面方向の
ガスの拡散をよくするための部材を設けた基本的構成を
有する。

本発明（第２の発明）は、同じく限界電流式酸素センサ
において、拡散律速部として平均細孔径が２０〜１００
０人の多孔質層を用いるとともに、センサの側方からの
ガスの浸入を阻止するための手段を設けた基本的構成を
有する。

（作　用）本発明は、上記構成のように酸素ガスの拡散を律速する
多孔質体の細孔径として、２０〜１０００人としたこと
により、その出力が酸素分圧比（酸素分圧／全圧）に対
応せずに、酸素分圧に比例するものが得られた。本発明
のセンサの出力が酸素分圧に比例する理由としては次の
ように考えられる。

従来の限界電流式酸素センサの場合には、外界から陰極
へ酸素の拡散を律速するための、面体にあけた小孔や多
孔質体の細孔径の寸法が、ガスの平均自由行程よりも、
かなり大きかった。このような条件下においては酸素分
圧と全圧の比に対応した出力であった。それは、拡散係
数が全圧に逆比例するためである。

一方、本発明の限界電流式酸素センサでは多孔質体の細
孔径をガスの平均自由行程の２倍以内にしている。細孔
径の寸法が小さくなればなるほど。

ガスの熱エネルギーによる分子運動の衝突が細孔壁との
間で起りやすくなる。細孔径の寸法がガスの平均自由行
程よりも、かなり大きい場合には、分子同士の衝突が殆
どである。

ガス分子の衝突が、分子同士で起るよりも、細孔壁との
間で主に起る場合には、拡散係数は全圧に逆比例すると
いう性質が無くなる。そして、そのような小寸法の細孔
内における分子の拡散量は。

対象とするガスの分圧に対応するようになり、全圧の影
響を受けにくくなる。

この考察を確認するために、多孔質体の細孔径（または
有孔函体にあけた小孔の径）を種々変えたサンプルを調
製し、酸素分圧と全圧の比（Ｐｏ□／Ｐ）を一定値（０
，２１）に保ちながら、酸素分圧を変化させたときの出
力を測定した。その結果を第１図に示す。図より明らか
なように、孔径が１００μｍ以上ではａ素分圧にかかわ
らず概ね一定の値になってしまうことがわかった。一方
、孔径がガスの平均自由行程の２倍以下である１０００
Å以下では酸素分圧にほぼ比例した出力となっており、
とくに５００Å以下では良好な出力特性が得られている
。

従って、酸素分圧にほぼ比例した出力のセンサを得るた
めには孔径として１０００Å以下、望ましくは５００Å
以下にすべきであることを見出した。しかし、細孔径が
あまり小さくなると応答が緩慢になるという問題を生ず
ることがわかった。特性の一例を第２図に示す。図より
明らかなように、細孔径が２０Å以下になると、応答時
間が２秒以上になり不都合である。それゆえ、２０Å以
上であることが望ましい。

本発明は、また、前記のようにガスの拡散律速部として
の多孔質層と、陰極との間に陰極の平面方向のガスの拡
散をよくするための部材を設けている。もしこの部材が
ないと、前記のように拡散律速部としての多孔質層の細
孔径が従来に比べてかなり小さいので、前記従来技術の
項において述べたような陰極面でのガス濃度分布の不均
一、即ち陰極表面に達するガスの濃度が陰極面上の中央
部と周辺部とでは不均一となる性質がより顕著にあられ
れることになる。従って、この場合過電圧支配領域にお
ける電流の勾配が大きくなって、センサに印加する駆動
電圧の変動があると、検出出力が影響を受けやすくなり
、また、高酸素濃度となるに従って検出特性が悪化する
。このように細孔径を小さくすることに伴う特性の悪化
を生じないようにするために上記平面方向のガスの拡散
をよくするための部材が大きな役割を果たし、欠くこと
のできないものである。

以上のように、本発明は酸素ガスの拡散を律速する多孔
質体の細孔径として２０〜１０００人とするとともに、
平面方向のガスの拡散をよくするための部材を設け、あ
るいはセンサの側方から浸入するのを阻止する手段を設
けることにより、全圧が変動しても酸素分圧に比例しし
かも直線性の良い出力を得ることができるものである。

（実施態様）本発明における２０〜１０００人の細孔径を有する前記
多孔質層は、一実施態様によれば、プラズマ溶射によっ
て気孔率４〜７％、厚さ２〜５０μｍに形成されたもの
が好適であり、良好な特性が得られる。

本発明における前記平面方向のガスの拡散をよくするた
めの部材は、一実施態様によれば、気孔率８〜１６％、
厚さ３〜３０μｍの多孔質層である。

気孔率と厚さをこの範囲とすることにより、平面方向の
ガス拡散を良好に保持できるとともに応答特性が悪化す
ることもない。また、構造が簡単であり、製造が容易で
ある。

また、他の実施態様によれば、前記多孔質層と陰極の間
にスペーサを介在させることによって形成される微小な
空室として構成される。ガス拡散を行なうのに抵抗とな
る部分が少ないので平面方向の拡散が極めて良好である
。この構成では、厚膜プロセスにより製造するので、量
産性に富み、低コストであるという利点がある。

また１本発明の他の実施態様によれば、前記基本的構成
（第２の発明）において、酸素イオン伝導体の外形と比
較して、陰極の外形が陰極上に設けた前記多孔質層の厚
さ分以上小さく構成される。

例えば、酸素イオン伝導体が円板状であり、その直径に
比べ陰極の大きさを小さく６１両直径の差が前記多孔質
層の厚さの２倍以上となるように構成されるにの構成に
よりセンサの側方からの酸素の拡散に要する距離が長く
なり、拡散量を減することができる。その結果、陰極上
での濃度分布が不均一となるのを軽減することができ、
全圧の変化の影響を受けない酸素濃度の検出を直線性の
悪化なしに、または、むしろ直線性の向上を伴って実行
できる。

また、本発明の他の実施態様によれば、前記基本的構成
において、前記多孔質層をその周辺部より中央部にかけ
て緻密化し、残りの緻密化していない部分の被測定雰囲
気に接する部分（開口部）の面積を小さくし、開口部の
形状を陰極の周囲に多孔質層の厚さに相当する幅を加え
た形状より小さくする。例えば、酸素イオン伝導体の形
状が円板状であり、開口径を陰極の周囲に多孔質層厚さ
に相当する幅を加えた径よりも小さく構成する。この構
成によりセンサの側方からの酸素の流入が阻止されるの
で、酸素律速部の多孔質層の細孔径を小さくしたことに
よっても陰極上でのガスの濃度分布が不均一とはならな
いので、全圧の変化の影響を受けないで酸素濃度を検出
できるばかりでなく出力特性における直線性の向上が可
能となる。

さらに１本発明の他の実施態様によれば、気孔率１０〜
１８％、厚さ５〜５０μｍの多孔質の保護用コーティン
グ層を外側に被覆する。本発明による酸素ガス律速用の
多孔質層はその細孔径が前記のように小さいものである
ので、燃焼排気中のＰｂ。

Ｐ、Ｓ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｂａ等の化合物の微粒子がより詰
りやすい。しかし本実施態様のように、保護用コーティ
ング層を設けることによりそれらの微粒子は酸素ガス律
速用の多孔質層に到達しにくくなって、長期にわたって
、特性変化小なく使用できる。

（実施例）第３図および第４図は本発明（第１発明）の限界電流式
酸素センサの一実施例を示すもので、固体電解質からな
る酸素イオン伝導体を基体として一端封じの円筒状を形
成し、陰極側に被？ｌｌ’ｌ定ガスを導き、陽極側に基
準ガスとしての空気を導入する方式のものであって、第
３図は同実施例の限界電流式センサの要部（作動領域）
の拡大断面図であり、第４図はそのセンサの全体を示す
図である。

本センサは、固体電解質２を先端対じの円筒形に形成し
、その中はどに作動領域２０が設定されている。作動領
域の範囲内では固体電解質２の両面に、内側には多孔質
な陽極３を密着させ、外側には多孔質の陰極４を密着さ
せである。

固体電解質２の素材としては、本実施例ではＺｒＯ□の
８５〜９５モル％に安定化剤としてＹ２Ｏ，またはＹｂ
２０．を５〜１５モル％固溶させた安定化ジルコニアの
緻密な焼結体を用いている。

陰極４と陽極３は耐久性と応答時間の両面で良好な特性
が得られる厚さ０．５〜２０μｍの多孔質な白金電極と
して構成されている。

作動領域の範囲外では固体電解質の外側には電気絶縁層
１３を密着させてあり、その外に陰極の続きのリード線
として作用させる部分が設けである。

作動領域内の陰極上には平面方向のガスの拡散をよくす
るための部材として気孔率８〜１６％、厚さ３〜３０μ
ｍの多孔質層１０を設ける。この多孔質層１０は、白金
の陰極４への密着性、耐久性、使用雰囲気での安定性、
熱特性等を調べて総合評価したところ、優れた素材とし
ては、安定化ジルコニア、アルミナ、スピネル、ステア
タイト、シャモット、ランタニア、イツトリア、ジルコ
ン酸カルシウム、　Ｓｉｎ、・Ａ１□０１．ガドリニア
、サマリア、インドリビア、スカンジア、エルビア、ハ
フニア、ジルコン酸バリウム、ジルコン酸マグネシウム
、珪酸マグネシウムジルコニムであり、それに次ぐもの
はフォルステライト、カルシア゛、１１ｆＯ□・ＣａＯ
である。

更に上記多孔質層１０の上に全圧のいかんにかかわらず
酸素分圧に比例した出力を得るための拡散律速部材とし
てプラズマ溶射によって形成された平均細孔径が２０〜
１０００人、気孔率４〜７％、厚さ２〜５０μｍの多孔
質層１１が設けである。多孔質層は高温度では焼結が進
み気孔率が低下し、特性が変化しやすいものが多いので
、高温耐久性のあるものを用いる必要がある。この多孔
質層１１に適した優れた素材は、安定化ジルコニア、ア
ルミナ、スピネル、ハフニア、ランタニア、イツトリア
、ジルコン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム、ガドリ
ニア、サマリア、イットリビア、スカンジア、エルビア
、アルピン酸バリウム、ジルコン酸マグネシウムであり
、それに次ぐものは、カルシア。

１１ｆＯ□・ＣａＯ１珪酸マグネシウム、珪酸マグネシ
ウムジルコニウムである。

そして作動領域外から１作動領域の端部にかけて陰極お
よびリード部保護用のＭ１２が設けである。

なお、さらに作動領域の上にも多孔質の保護層を設ける
ことができ、その場合には被測定ガス中に含まれる測定
上有害な微粒子を除去するので。

精度良く測定でき、また耐久性が優れたものとなる。

第５図および第６図は本発明（第１発明）の他の実施例
を示す、もので、酸素ガスの拡散を律速する多孔質体の
平均細孔径として２０〜１０００人とするとともに、平
面方向のガスの拡散をよくするための部材をスペーサに
よって形成される空室によって設けた例を示すものであ
る。

同図に示すように、このセンサは、厚膜プロセスにより
、拡散律速部２２を有するカバー２１．陰極室のための
穴を設けた陰極室用スペーサ２３、陰極２４、固体電解
質（ポンプセル）２５、陽極２６．空気導入部用スペー
サ２７、ヒータ埋込基板２９を板状に形成し高温度で一
体焼結したものである。拡散律速部２２は多孔質で形成
し、前述の平均細孔径にした。

また、陰極室用スペーサ２３によって形成される陰極室
３５として微小な空間を有するので、陰極上におけるガ
スの濃度分布の不均一が解消でき、過電圧支配領域にお
ける電流の勾配が小さくなり、高酸素分圧まで直線性の
良好な特性が得られた。また、厚膜プロセスにより製造
できるので、量産性に富み低コストである。

また、本実施例では多孔質コーティング３１を施してお
り、その気孔率は１０〜１８％、厚さは５〜５０μｍが
好ましい。この多孔質コーティング層３１を設けること
により燃焼排気中のＰｂ、Ｐｕｓ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｂａ等
の化合物の微粒子がコーティング層３１へ付着し、前述
の拡散律速部へ到達しにくくなり、目詰りしにくくなっ
て、長期にわたって特性変化少なく使用できる。

また、多孔質コーティング層３１に触媒として。

Ｐｄ、Ｒｈ、Ｐｔのいずれか、または、それらの混合物
を担持すると、上記の化合物が付着しにくくなって、耐
久性の改善になお一層の効果がある。

第７図は拡散律速部として平均細孔径が２０〜１０００
人の多孔質層登用いるとともに、センサ側方からのガス
の浸入を阻止するための手段を設けた本発明（第２発明
）の限界電流式酸素センサの一実施例を示すものである
。図において、３７は円板状の酸素イオン伝導体、３８
は酸素イオン伝導体の上面中央部に白金をスパッタリン
グして形成した陰極、３９は酸素イオン伝導体の下面中
央部に白金をスパッタリングして形成した陽極、４０は
上記のように平均細孔径が２０〜１０００人となるよう
プラズマ溶射法により形成した多孔質層、４１はリード
線である。陰極３８の径は多孔質１４０の厚さ分以上小
さく形成されている。

多孔質層４０の平均細孔径が従来に比べはるかに小さい
ので、通常の構造であればセンサの側方からの酸素の浸
入の影響を受は易いのであるが、本実施例では、上記の
ようにセンサの側方からの酸素の拡散に要する距離が長
くなる構造であるので、側方からの拡散量を減すること
ができる。従って。

陰極上での中心部と周辺の電流密度の差異が少なくなり
、多孔質層４０の平均細孔径を小さく選定したことによ
る影響を除去ことができ、過電圧支配領域における電流
の平坦さをよくすることができた。また酸素分圧に対す
る電流の直線性が改善でき、酸素分圧の測定上限が拡大
できた。

第８図は、本発明（第２発明）の他の実施例を示すもの
で、４２は固体電解質、４３は固体電解質４２の上面に
形成した陰極、４４は固体電解質４２の下面に形成した
陽極、４５は拡散律速部として陰極４３上に設けた平均
細孔径が２０〜１０００人の多孔質層、４６は陽極４４
上に被覆した保護用の多孔質層、４７は多孔質層４５の
周辺部から中央部にかけて多孔質層を緻密化し、残りの
緻密化していない部分の被測定雰囲気に接する部分（開
口部）の面積を一定以下に制限するように形成した緻密
部である。この実施例によれば、拡散律速部としての多
孔質層４５の平均細孔径が従来に比べはるかに小さいこ
とによる直線性への悪影響は見られなかった。これは緻
密部を形成したことにより、開口部以外からの酸素の拡
散が起りにくくなったからである。開口部は小さいもの
程電流密度が低くなり、それにつれて過電圧支配領域で
の勾配が小さくなった。そして、高酸素濃度まで直線性
の良い電流出力が得られた。

なお、本発明は両端の開いた円筒状のセンサ、その地形
状の異なるいずれのセンサに対しても適用できる。また
、固体電解質を基体としたセンサにも、他の基体（多孔
質基板等）上に薄膜固体電解質を構成したセンサにも適
用できる。その場合には多孔質基板の平均細孔径を前述
のようにすればよい。

また、陰極上の多孔質層を２層または３層構造としたセ
ンサにも適用できる。その場合には、各層の内で酸素ガ
スの拡散の律速に寄与の大きい層の平均細孔径を前述の
ようにすればよい。

（発明の効果）以上に述べたように、本発明は酸素ガスの拡散を律速す
る多孔質層の平均細孔径として２０〜１０００人の範囲
に選定するとともに、多孔質層と陰極の間に平面方向の
ガスの拡散をよくするための手段を設け、あるいはセン
サの側方からのガスの浸入を阻止するための手段を設け
たことにより、その出力が酸素分圧比（酸素分圧／全圧
）に対応せずに、酸素分圧に比例するものが得られ、全
圧の変動する条件下でも酸素分圧を正確に測定できる利
点がある。

【図面の簡単な説明】第１図は拡散律速部としての多孔質層の平均細孔径をパ
ラメータとして酸素分圧と出力電流（相対値）との関係
を示す図である。第２図は上記多孔質層の平均細孔径とセンサの応答時間
との関係を示す図である。第３図および第４図は本発明（第１発明）の限界電流式
酸素センサの一実施例を示すもので、第３図は同実施例
の限界電流式センサの要部（作動領域）の拡大断面図で
あり、第４図はそのセンサの全体を示す図である。第５図および第６図は本発明（第１発明）の限界電流式
酸素センサの他の実施例を示すもので、第５図は同実施
例の限界電流式センサの全体の分解斜視図、第６図はそ
のセンサの拡大断面図である。第７図は拡散律速部として平均細孔径が２０〜１０００
人の多孔質層を用いるとともに、センサ側方からのガス
の浸入を阻止するための手段を設けた本発明（第２発明
）の限界電流式酸素センサの一実施例を示すものである
。第８図は、本発明（第２発明）の他の実施例を示すもの
である。２・・・固体電解質、２０・・・作動領域、３・・・陽
極、４・・・陰極、１０・・・多孔質層、１１・・・多
孔質層（拡散律速部）、１２・・・保護層、２１・・・
カバー、２２・・・拡散律速部、２３・・・陰極室用ス
ペーサ、２４・・・陰極、２５・・・固体電解質（ポン
プセル）、２６・・・陽極、２７・・・空気導入部用ス
ペーサ、２８・・・基準ガス室、２９・・・ヒータ埋込
基板、　３０・・・ヒータ、３１・・・保護用多孔質層
、３２・・・ヒータ用電源、　３３．３４・・・リード
線、３７・・・固体電解質、３８・・・陰極、３９・・
・陽極、４０・・・多孔質層、４１・・・リード線、４
２・・・固体電解質、４３・・・・陰極、４４・・・陽
極、４５・・・多孔質層、４７・・・緻密部、４８・・
・リード線。特許出願人　　株式会社豊田中央研究所第１図？均側咽〉０　　　　　　　　　　　０．２＋　　　　　　　　　
　　　　０．４２倶搬６ｆｃ　ＰＯ２（Ａｔｍ）心慢曾ジ　８第３図３−１４λり４　隙権１３・！！Ｊル皆第４図２０　外勅硬成第５図第６図第　７ −ｑ″〜一一六ス壷３７・・１キ０１犯・・稽泣３９・喝控 ”Ｔ　　　　４０”’　　多　ｊ＋、ｆｌ　ｉ４１　　
４１、、、　　リード島 −４５，４６゛　多　コし〜「脅 ≧

Claims

【特許請求の範囲】

（１）酸素イオン伝導体からなる板あるいは円筒状のも
のの一面に陽極を設け、それと対向する他の面に陰極を
設け、陰極上に被測定ガス雰囲気から陰極と酸素イオン
伝導体の界面へ拡散などにより到達する酸素ガス量を制
限する拡散律速部を設けた限界電流式酸素センサにおい
て、前記拡散律速部として平均細孔径が２０〜１０００
Åの多孔質層を用い、その多孔質層と陰極の間に平面方
向のガスの拡散をよくするための部材を設けたことを特
徴とするもの。
（２）拡散律速部としての前記多孔質層が、プラズマ溶
射によって気孔率４〜７％、厚さ２〜５０μｍに形成さ
れたものであることを特徴とする特許請求の範囲第（１
）項記載の限界電流式酸素センサ。
（３）前記平面方向のガスの拡散をよくするための部材
が、気孔率８〜１６％、厚さ３〜３０μｍの多孔質層で
あることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
限界電流式酸素センサ。
（４）前記平面方向のガスの拡散をよくするための部材
が、前記多孔質層と陰極の間にスペーサを介在させるこ
とによって形成される空室であることを特徴とする特許
請求の範囲第（１）項記載の限界電流式酸素センサ。
（５）前記拡散律速部としての前記多孔質層が、気孔率
１０〜１８％厚さ５〜３０μｍの多孔質の保護用コーテ
ィング層を外側に有することを特徴とする特許請求の範
囲第（１）項記載の限界電流式酸素センサ。
（６）酸素イオン伝導体からなる板あるいは円筒状のも
のの一面に陽極を設け、それと対向する他の面に陰極を
設け、陰極上に被測定ガス雰囲気から陰極と酸素イオン
伝導体の界面へ拡散などにより到達する酸素ガス量を制
限する拡散律速部を設けた限界電流式酸素センサにおい
て、前記拡散律速部として平均細孔径が２０〜１０００
Åの多孔質層を用いるとともに、センサ側方からのガス
の浸入を阻止するための手段を設けたことを特徴とする
もの。
（７）前記センサ側方からのガスの浸入を阻止するため
の手段が、酸素イオン伝導体の外形と比較して、陰極の
外形を陰極上に設けた前記多孔質層の厚さ分以上小さく
した構成であることを特徴とする特許請求の範囲第（６
）項記載の限界電流式酸素センサ。
（８）酸素イオン伝導体が円板状とし、その直径に比べ
陰極の大きさを小さくし、両直径の差が前記多孔質層の
厚さの２倍以上とした構成であることを特徴とする特許
請求の範囲第（７）項記載の限界電流式酸素センサ。
（９）前記センサ側方からのガスの浸入を阻止するため
の手段が、前記多孔質層をその周辺部より中央部にかけ
て緻密化し、残りの緻密化していない部分の被測定雰囲
気に接する部分（開口部）の面積を小さくし、開口部の
形状を陰極の周囲に多孔質層の厚さに相当する幅を加え
た形状より小さくした構成であることを特徴とする特許
請求の範囲第（６）項記載の限界電流式酸素センサ。
（１０）酸素イオン伝導体の形状が円板状であり、開口
径を陰極の周囲に多孔質層厚さに相当する幅を加えた径
よりも小さくしたことを特徴とする特許請求の範囲第（
９）項記載の限界電流式酸素センサ。