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JPH10206380A - Oxygen concentration detecting element - Google Patents

Oxygen concentration detecting element

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Publication number
JPH10206380A
JPH10206380A JP9023291A JP2329197A JPH10206380A JP H10206380 A JPH10206380 A JP H10206380A JP 9023291 A JP9023291 A JP 9023291A JP 2329197 A JP2329197 A JP 2329197A JP H10206380 A JPH10206380 A JP H10206380A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxygen concentration
layer
detecting element
concentration detecting
insulating layer
Prior art date
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Application number
JP9023291A
Other languages
Japanese (ja)
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JP3677921B2 (en
Inventor
Akio Tanaka
章夫 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
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Publication of JPH10206380A publication Critical patent/JPH10206380A/en
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  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oxygen concentration detecting element which is excellent in quick heating performance and is excellent in responsiveness. SOLUTION: This detecting element is composed of solid electrolyte 10, an outside electrode 15 which is arranged on an outside surface of the solid electrolyte 10 and contacts with measuring object gas and an inside electrode arranged on its inside surface. A first insulating layer 11 which is composed of a gas permeable porous material and has electric insulating performance, is arranged on a surface offered to detect at least the oxygen concentration of the outside electrode 15, and a second insulating layer 12 having electric insulating performance is also arranged on the outside of the first insulating layer 11. A heater layer 13 is arranged between the first insulating layer 11 and the second insulating layer 12, and a gas impermeable layer 139 is arranged at least on an outside surface of the heater layer 13 having a thickness of 1 to 100μm.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は,自動車内燃機関等の排気系に設
置する酸素濃度検出器に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an oxygen concentration detector installed in an exhaust system of an automobile internal combustion engine or the like.

【0002】[0002]

【従来技術】従来,自動車内燃機関等の排気系には,空
燃比を検知することができるガス検出器が設置されてい
る。上記ガス検出器において検知された空燃比を元に,
上記自動車内燃機関は,その燃焼状態が制御されてい
る。これにより,上記内燃機関より排出される排気ガス
の浄化効率を高めることができる。そして,上記ガス検
出器としては,ZrO2 固体電解質を有する酸素濃度検
出素子と,該酸素濃度検出素子を保持するハウジングと
よりなる酸素濃度検出器が使用されている。なお,上記
酸素濃度検出素子としては,限界電流式,または酸素濃
淡起電力式のものがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, a gas detector capable of detecting an air-fuel ratio is installed in an exhaust system of an automobile internal combustion engine or the like. Based on the air-fuel ratio detected by the above gas detector,
The combustion state of the automobile internal combustion engine is controlled. As a result, the purification efficiency of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine can be increased. As the gas detector, an oxygen concentration detector including an oxygen concentration detection element having a ZrO 2 solid electrolyte and a housing holding the oxygen concentration detection element is used. The oxygen concentration detecting element includes a limiting current type or an oxygen concentration electromotive force type.

【0003】ところで,上記限界電流式の酸素濃度検出
素子において,特に有底円筒形の固体電解質を有する酸
素濃度検出素子としては,例えば,図10,図11に示
すものが挙げられる。上記酸素濃度検出素子9は,有底
円筒形の固体電解質90と,該固体電解質90の外側面
に設けた外側電極95と,その内側面に設けた内側電極
96とよりなり,かつ上記外側電極95の表面には絶縁
層91が設けてある。
[0003] In the limiting current type oxygen concentration detecting element, an oxygen concentration detecting element having a bottomed cylindrical solid electrolyte is, for example, the one shown in FIGS. 10 and 11. The oxygen concentration detecting element 9 includes a bottomed cylindrical solid electrolyte 90, an outer electrode 95 provided on the outer surface of the solid electrolyte 90, and an inner electrode 96 provided on the inner surface thereof. An insulating layer 91 is provided on the surface of the substrate 95.

【0004】また,上記酸素濃度検出素子9の内部には
基準ガスが導入される内室92が設けてあり,該内室9
2には棒状のヒータ99が挿入配置されている。なお,
上記絶縁層91は,外側電極95の保護層としての役割
も有しており,セラミックコーティング層より形成され
ている。または,上記絶縁層91はセラミックコーティ
ング層の上に例えばγ−Al2 3 層を形成した複合層
より形成されている。
[0004] Further, inside the oxygen concentration detecting element 9 is provided an inner chamber 92 into which a reference gas is introduced.
2, a rod-shaped heater 99 is inserted and arranged. In addition,
The insulating layer 91 also has a role as a protective layer for the outer electrode 95, and is formed of a ceramic coating layer. Alternatively, the insulating layer 91 is formed of a composite layer in which, for example, a γ-Al 2 O 3 layer is formed on a ceramic coating layer.

【0005】ところで,年々厳しくなる排気ガス規制へ
の対応として,上記自動車内燃機関においては,より一
層精密な空燃比による燃焼制御を行うことが求められ,
よって,精度の高い酸素濃度検出素子の開発が要求され
ている。上記精度の高い酸素濃度検出素子としては,例
えば,自動車内燃機関の始動後,短時間で酸素濃度の検
出が可能となる,即ち速熱性に優れた酸素濃度検出素子
が挙げられる。
[0005] Incidentally, in order to respond to the stricter exhaust gas regulations year by year, the automobile internal combustion engine is required to perform combustion control with a more precise air-fuel ratio.
Therefore, development of a highly accurate oxygen concentration detecting element is required. An example of the highly accurate oxygen concentration detecting element is an oxygen concentration detecting element which can detect the oxygen concentration in a short time after the start of the automobile internal combustion engine, that is, is excellent in quick heat property.

【0006】これは,上記酸素濃度検出素子が,素子活
性温度以上に加熱されないと正確な酸素濃度検出ができ
ないという性質を有するためである。従って,上記内燃
機関の始動直後,排気系とその周辺の温度があまり高く
ない状態においては,上記内室に挿入したヒータにより
上記酸素濃度検出素子を加熱し,これを速やかに素子活
性温度となす必要がある。
This is because the oxygen concentration detecting element has a property that accurate oxygen concentration detection cannot be performed unless the element is heated above the element activation temperature. Therefore, immediately after the start of the internal combustion engine, when the temperature of the exhaust system and its surroundings is not so high, the oxygen concentration detecting element is heated by the heater inserted into the inner chamber, and quickly becomes the element activation temperature. There is a need.

【0007】そのため,上記酸素濃度検出素子の加熱に
あたり,熱効率の面を考慮すると,酸素濃度検出素子に
対し,別体のヒータを設けるよりは,一体化したヒータ
を設けたほうが好ましい。このような酸素濃度検出素子
として,以下に示す酸素濃度検出素子が考えられる。
[0007] Therefore, when heating the oxygen concentration detecting element, in consideration of thermal efficiency, it is preferable to provide an integrated heater for the oxygen concentration detecting element rather than providing a separate heater. As such an oxygen concentration detecting element, the following oxygen concentration detecting element can be considered.

【0008】図12に示すごとく,上記酸素濃度検出素
子は,有底円筒形の固体電解質90と,該固体電解質9
0の外側面に設けた被測定ガスに接触する外側電極95
と,その内側面に設けられると共に,上記固体電解質9
0を介して上記外側電極95と対向する位置に設けた内
側電極96とよりなる。
As shown in FIG. 12, the oxygen concentration detecting element comprises a bottomed cylindrical solid electrolyte 90 and a solid electrolyte 9.
Outer electrode 95 provided on the outer surface of the outer electrode 95 and in contact with the gas to be measured
And the solid electrolyte 9 provided on the inner surface thereof.
The inner electrode 96 is provided at a position opposed to the outer electrode 95 with the “0” interposed therebetween.

【0009】上記外側電極95の少なくとも酸素濃度検
出に供される表面には,ガス透過性の多孔質よりなる電
気的に絶縁性を有する第一絶縁層81を設けてなり,更
に,該第一絶縁層81の外方には,電気的に絶縁性を有
する第二絶縁層82を設けてなり,かつ,上記第一絶縁
層81と上記第二絶縁層82との間にはヒータ層83を
設けてなる。
At least a surface of the outer electrode 95 to be used for oxygen concentration detection is provided with a first insulating layer 81 made of a gas-permeable porous material and having an electrically insulating property. An electrically insulating second insulating layer 82 is provided outside the insulating layer 81, and a heater layer 83 is provided between the first insulating layer 81 and the second insulating layer 82. Provided.

【0010】上記酸素濃度検出素子において,ヒータ層
83と外側電極95との距離は,第一絶縁層81の厚み
分,即ち,たかだか200μm程度である。このため,
上記酸素濃度検出素子は速熱性に優れている。なお,上
記酸素濃度検出素子において上記ヒータ層83は,通
常,耐熱性を考慮して,白金等の貴金属より作成されて
いる。
In the oxygen concentration detecting element, the distance between the heater layer 83 and the outer electrode 95 is equal to the thickness of the first insulating layer 81, that is, at most about 200 μm. For this reason,
The oxygen concentration detecting element is excellent in quick heat property. In the oxygen concentration detecting element, the heater layer 83 is usually made of a noble metal such as platinum in consideration of heat resistance.

【0011】[0011]

【解決しようとする課題】しかしながら,上記酸素濃度
検出素子には以下に示す問題点がある。即ち,上記酸素
濃度検出素子において,被測定ガスは第二絶縁層82よ
り第一絶縁層81を経て外側電極95に到達する。そし
て,上記ヒータ層83は第一絶縁層81と第二絶縁層8
2との間に挟在されてなることから,上記被測定ガスは
上記ヒータ層83の近傍を経由して,外側電極95に到
達する場合がある。そして,上記ヒータ層83は,上述
したごとく,白金等の貴金属より構成されているため,
酸素吸着力を有する。
However, the oxygen concentration detecting element has the following problems. That is, in the oxygen concentration detecting element, the gas to be measured reaches the outer electrode 95 from the second insulating layer 82 via the first insulating layer 81. The heater layer 83 includes the first insulating layer 81 and the second insulating layer 8.
2, the gas to be measured may reach the outer electrode 95 via the vicinity of the heater layer 83. Since the heater layer 83 is made of a noble metal such as platinum as described above,
It has oxygen adsorption power.

【0012】以上により,上記ヒータ層83の近傍を通
過する際に,上記被測定ガス中の酸素が上記ヒータ層8
3に吸着されることがある。この場合には,酸素の外側
電極95への到達時間に遅れが生じることから,酸素濃
度検出素子の応答性が悪化する。そして,この現象は,
特に酸素濃度検出素子のストイキを挟んだ際の応答性を
悪化させる。
As described above, when passing through the vicinity of the heater layer 83, oxygen in the gas to be measured is removed by the heater layer 8.
3 may be adsorbed. In this case, the response time of the oxygen concentration detecting element is deteriorated because the arrival time of oxygen to the outer electrode 95 is delayed. And this phenomenon is
In particular, the responsiveness of the oxygen concentration detecting element when the stoichiometry is interposed is deteriorated.

【0013】本発明は,かかる問題点に鑑み,速熱性に
優れると共に応答性に優れた酸素濃度検出素子を提供し
ようとするものである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an oxygen concentration detecting element which is excellent in quick heat property and excellent in response.

【0014】[0014]

【課題の解決手段】請求項1の発明は,有底円筒形の固
体電解質と,該固体電解質の外側面に設けた被測定ガス
に接触する外側電極と,その内側面に設けられると共
に,上記固体電解質を介して上記外側電極と対向する位
置に設けた内側電極とよりなる酸素濃度検出素子におい
て,上記外側電極の少なくとも酸素濃度検出に供される
表面には,ガス透過性の多孔質よりなる電気的に絶縁性
を有する第一絶縁層を設けてなり,更に,該第一絶縁層
の外方には,電気的に絶縁性を有する第二絶縁層を設け
てなり,かつ,上記第一絶縁層と上記第二絶縁層との間
にはヒータ層を設けてなり,上記ヒータ層の少なくとも
表面には第一絶縁層よりもガス透過性の低いガス非透過
層を設けてなることを特徴とする酸素濃度検出素子にあ
る。
A first aspect of the present invention provides a solid electrolyte having a cylindrical shape with a bottom, an outer electrode provided on an outer surface of the solid electrolyte, the electrode being in contact with a gas to be measured, and an inner electrode provided on the inner surface thereof. In an oxygen concentration detecting element comprising an inner electrode provided at a position facing the outer electrode via a solid electrolyte, at least a surface of the outer electrode provided for oxygen concentration detection is made of a gas-permeable porous material. An electrically insulating first insulating layer is provided, and further, an electrically insulating second insulating layer is provided outside the first insulating layer. A heater layer is provided between the insulating layer and the second insulating layer, and a gas non-permeable layer having lower gas permeability than the first insulating layer is provided on at least the surface of the heater layer. In the oxygen concentration detecting element.

【0015】本発明の作用につき,以下に説明する。本
発明にかかる酸素濃度検出素子においては,第一絶縁層
と第二絶縁層との間にはヒータ層を設けてある。そし
て,上記ヒータ層の少なくとも外側表面には第一絶縁層
よりもガス透過性の低いガス非透過層を設けてある。こ
れにより,上記第二絶縁層より導入された被測定ガス
は,ヒータ層に接触し難くなり,従って,上記被測定ガ
ス中の酸素が上記ヒータ層に吸着されることが低減さ
れ,これらは外側電極まで到達することができる。この
ため,上記被測定ガスの酸素濃度の変動を上記酸素濃度
検出素子はガス非透過層のないものに比べて速やかに検
知することができる。
The operation of the present invention will be described below. In the oxygen concentration detecting element according to the present invention, a heater layer is provided between the first insulating layer and the second insulating layer. A gas-impermeable layer having a lower gas permeability than the first insulating layer is provided on at least the outer surface of the heater layer. This makes it difficult for the gas to be measured introduced from the second insulating layer to come into contact with the heater layer, thereby reducing the adsorption of oxygen in the gas to be measured to the heater layer. It can reach the electrodes. For this reason, the oxygen concentration detecting element can detect the fluctuation of the oxygen concentration of the gas to be measured more quickly than the element having no gas non-permeable layer.

【0016】また,上記ヒータ層と上記固体電解質との
間の距離はたかだか数百μmである。このため,上記ヒ
ータ層において発生した熱の多くが,速やかに外側電極
側に伝導することができる。よって,速熱性に優れた酸
素濃度検出素子を得ることができる。更に,上記ヒータ
層は酸素濃度検出素子の表面に露出しておらず,上記第
二絶縁層によって覆われている。このため,上記ヒータ
層にて生じた熱が外部に放出されることを抑制すること
ができる。
Further, the distance between the heater layer and the solid electrolyte is at most several hundred μm. Therefore, much of the heat generated in the heater layer can be quickly conducted to the outer electrode side. Therefore, it is possible to obtain an oxygen concentration detecting element having excellent rapid heat property. Further, the heater layer is not exposed on the surface of the oxygen concentration detecting element, and is covered by the second insulating layer. Therefore, the heat generated in the heater layer can be suppressed from being released to the outside.

【0017】以上のように,本発明によれば,速熱性に
優れると共に応答性に優れた酸素濃度検出素子を提供す
ることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an oxygen concentration detecting element which is excellent in quick heat property and excellent in response.

【0018】なお,上記酸素濃度検出素子において,上
記固体電解質には,上記ヒータ層に通電するためのヒー
タ端子部,およびこれと導通したヒータリード部を設け
ることができる。この場合,上記ガス非透過層は,上記
ヒータリード部に対しても共に設けることが好ましい。
In the oxygen concentration detecting element, the solid electrolyte may be provided with a heater terminal for supplying electricity to the heater layer and a heater lead connected to the heater terminal. In this case, it is preferable that the gas impermeable layer is provided together with the heater lead portion.

【0019】また,上記第一絶縁層,第二絶縁層,ガス
非透過層及びヒータ層を設けるに当たっては,通常のス
クリーン印刷,パット印刷,ロール転写により行うこと
ができる。しかし,第一絶縁層,第二絶縁層,ヒータ層
の厚みのばらつきは酸素濃度検出素子の特性,耐久性を
左右することから,予め平面上にてスクリーン印刷によ
り第一絶縁層,ガス非透過層,ヒータ層,第二絶縁層と
を転写紙に印刷し,該転写紙を固体電解質に張りつけて
作成することが好ましい。これにより,上記第一絶縁層
等の厚みのばらつきの少ない酸素濃度検出素子を得るこ
とができる。
In providing the first insulating layer, the second insulating layer, the gas impermeable layer, and the heater layer, ordinary screen printing, pad printing, and roll transfer can be performed. However, variations in the thickness of the first insulating layer, the second insulating layer, and the heater layer affect the characteristics and durability of the oxygen concentration detection element. It is preferable to print the transfer layer, the heater layer, and the second insulating layer on a transfer paper and stick the transfer paper to a solid electrolyte. This makes it possible to obtain an oxygen concentration detecting element having a small variation in the thickness of the first insulating layer and the like.

【0020】次に,請求項2の発明のように,上記ガス
非透過層は,上記ヒータ層の全表面に被覆されているこ
とが好ましい。これにより,上記被測定ガスがヒータ層
に接触することをより確実に防止することができる。
Next, it is preferable that the gas impermeable layer is coated on the entire surface of the heater layer. This makes it possible to more reliably prevent the measured gas from contacting the heater layer.

【0021】次に,請求項3の発明のように,上記ガス
非透過層は,気孔率5%以下の耐熱性無機酸化物よりな
ることが好ましい。これにより,上記被測定ガスがヒー
タ層に接触することをより確実に防止することができ
る。また,耐熱性に優れたガス非透過層を得ることがで
きる。上記気孔率が5%を越えた場合には,ガス透過抑
制が確実に行なわれにくいという問題が生じるおそれが
ある。また,上記気孔率は低ければ低いほど好ましい。
Next, it is preferable that the gas impermeable layer is made of a heat-resistant inorganic oxide having a porosity of 5% or less. This makes it possible to more reliably prevent the measured gas from contacting the heater layer. Further, a gas impermeable layer having excellent heat resistance can be obtained. When the porosity exceeds 5%, there is a possibility that a problem may occur that it is difficult to reliably suppress gas permeation. The lower the porosity, the more preferable.

【0022】次に,請求項4の発明のように,上記耐熱
性無機酸化物は,ガラスまたはセラミックであることが
好ましい。これにより,ヒータ層の白金を排ガス中の被
毒物(付着物)から保護することができる。なお,上記
ガラスとしては,ホウケイ酸ガラス,鉛ガラス等を使用
することができる。また,上記セラミックとしては,A
2 3 ,Al2 3 −SiO2 等を使用することがで
きる。
Next, it is preferable that the heat-resistant inorganic oxide is glass or ceramic. As a result, the platinum in the heater layer can be protected from poisons (adhering substances) in the exhaust gas. As the glass, borosilicate glass, lead glass, or the like can be used. In addition, as the ceramic, A
l 2 O 3 , Al 2 O 3 —SiO 2 or the like can be used.

【0023】また,上記耐熱性無機酸化物としてガラス
を選択した場合には,Ba,Pb,Sr,Ca,Cd等
のイオン半径の大きな二価元素を含有させることが好ま
しい。これにより,上記ガス非透過層(ヒータ被覆層)
の導電率の低下を防止できる。また,上記耐熱性無機酸
化物としてガラスを選択した場合には,結晶化ガラスを
用いることが好ましい。これにより,ヒータ層の耐熱性
を高めることができる。
When glass is selected as the heat-resistant inorganic oxide, it is preferable to contain a divalent element having a large ionic radius, such as Ba, Pb, Sr, Ca, and Cd. Thereby, the gas impermeable layer (heater coating layer)
Can be prevented from lowering in conductivity. When glass is selected as the heat-resistant inorganic oxide, it is preferable to use crystallized glass. Thereby, the heat resistance of the heater layer can be increased.

【0024】次に,請求項5の発明のように,上記ガス
非透過層の厚みは,1〜100μmであることが好まし
い。これにより,上記ヒータ層への被測定ガスの接触防
止と上記絶縁層中の被測定ガスの適度な拡散性を得るこ
とができる。上記厚みが1μm未満である場合には,均
一な層ができなくなり,被測定ガスがヒータ層に接触す
ることを防止できないおそれがある。一方,上記厚みが
100μmより大である場合には,被測定ガスの拡散性
が阻害され,酸素濃度検出素子の出力電流が低下するお
それがある。
Next, the thickness of the gas impermeable layer is preferably 1 to 100 μm. Accordingly, it is possible to prevent the gas to be measured from contacting the heater layer and to obtain a proper diffusibility of the gas to be measured in the insulating layer. If the thickness is less than 1 μm, a uniform layer cannot be formed, and the gas to be measured may not be prevented from contacting the heater layer. On the other hand, when the thickness is larger than 100 μm, the diffusivity of the gas to be measured is hindered, and the output current of the oxygen concentration detecting element may decrease.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

実施形態例1 本発明の実施形態例にかかる酸素濃度検出素子につき,
図1〜図6を用いて説明する。なお,本例の酸素濃度検
出素子は限界電流式である。図1に示すごとく,本例の
酸素濃度検出素子1は,有底円筒形の固体電解質10
と,該固体電解質10の外側面に設けた被測定ガスに接
触する外側電極15と,その内側面に設けられると共
に,上記固体電解質10を介して上記外側電極15と対
向する位置に設けた内側電極16とよりなる。
Embodiment 1 Regarding an oxygen concentration detecting element according to an embodiment of the present invention,
This will be described with reference to FIGS. Note that the oxygen concentration detecting element of this example is of a limiting current type. As shown in FIG. 1, the oxygen concentration detecting element 1 of the present embodiment has a bottomed cylindrical solid electrolyte 10.
And an outer electrode 15 provided on the outer surface of the solid electrolyte 10 for contacting the gas to be measured, and an inner electrode provided on the inner surface thereof and provided at a position facing the outer electrode 15 via the solid electrolyte 10. It consists of an electrode 16.

【0026】上記外側電極15の少なくとも酸素濃度検
出に供される表面には,ガス透過性の多孔質よりなる電
気的に絶縁性を有する第一絶縁層11を設けてなり,更
に,該第一絶縁層11の外方には,電気的に絶縁性を有
する第二絶縁層12を設けてなり,かつ,上記第一絶縁
層11と上記第二絶縁層12との間には,図2に示すご
とく,ヒータ層13を設けてなる。
At least a surface of the outer electrode 15 to be used for oxygen concentration detection is provided with a first insulating layer 11 made of a gas-permeable porous material and having an electrically insulating property. Outside the insulating layer 11, an electrically insulating second insulating layer 12 is provided, and between the first insulating layer 11 and the second insulating layer 12 as shown in FIG. As shown, a heater layer 13 is provided.

【0027】そして,上記ヒータ層13の全表面には第
一絶縁層11よりもガス透過性の低いガス非透過層13
9を設けてなる。また,上記ガス非透過層139は,そ
の厚みが20μm,気孔率が1%以下である。更に,ホ
ウケイ酸ガラスより構成されている。
The entire surface of the heater layer 13 has a gas-impermeable layer 13 having a lower gas permeability than the first insulating layer 11.
9 is provided. The gas impermeable layer 139 has a thickness of 20 μm and a porosity of 1% or less. Furthermore, it is composed of borosilicate glass.

【0028】上記酸素濃度検出素子1につき,詳細に説
明する。上記固体電解質10は,図1に示すごとく,上
記外側電極15を帯状に設けた先端部101と,該先端
部101より径の太い胴部102とよりなる。また,上
記胴部102の中央には,半径方向外向きに突出形成さ
れた鍔部19が設けてある。また,上記固体電解質10
には,上記外側電極15より延設された外側電極リード
部150及び外側電極端子部151とが設けてある。
The oxygen concentration detecting element 1 will be described in detail. As shown in FIG. 1, the solid electrolyte 10 includes a front end portion 101 provided with the outer electrode 15 in a strip shape, and a body portion 102 having a diameter larger than the front end portion 101. Further, a flange portion 19 is formed at the center of the body portion 102 so as to protrude outward in the radial direction. In addition, the solid electrolyte 10
Are provided with an outer electrode lead portion 150 and an outer electrode terminal portion 151 extending from the outer electrode 15.

【0029】上記ヒータ層13は,図2に示すごとく,
上記外側電極15の上に第一絶縁層11を介して設けて
ある。また,図1,図3に示すごとく,上記固体電解質
10の胴部102にヒータリード部130を介して上記
ヒータ層13と接続したヒータ端子部131,132が
設けてある。そして,図1,図2に示すごとく,ガス非
透過層139は,上記ヒータ層13の全表面に対し設け
てあると共に,上記ヒータリード部130の全表面に対
しても設けてある。
The heater layer 13 is, as shown in FIG.
The first insulating layer 11 is provided on the outer electrode 15. Also, as shown in FIGS. 1 and 3, heater terminals 131 and 132 connected to the heater layer 13 via heater leads 130 are provided on the body 102 of the solid electrolyte 10. As shown in FIGS. 1 and 2, the gas impermeable layer 139 is provided on the entire surface of the heater layer 13 and also on the entire surface of the heater lead portion 130.

【0030】図1,図3に示すごとく,上記ヒータリー
ド部130及びヒータ端子部131,132の幅は上記
ヒータ層13より広く形成されている。また,上記ヒー
タ端子部131と132は一本のヒータ層13を形成す
るそれぞれの末端部分であり,一方のヒータ端子部13
1には正,他方のヒータ端子部132には負の電位が印
加される。なお,上記第一絶縁層21及び第二絶縁層2
2は,固体電解質10における鍔部19の上方まで設け
てある。
As shown in FIGS. 1 and 3, the widths of the heater lead portion 130 and the heater terminal portions 131 and 132 are formed wider than the heater layer 13. Further, the heater terminal portions 131 and 132 are terminal portions forming one heater layer 13, and one of the heater terminal portions 13 and 132.
A positive potential is applied to 1 and a negative potential is applied to the other heater terminal 132. The first insulating layer 21 and the second insulating layer 2
2 is provided up to above the flange 19 in the solid electrolyte 10.

【0031】次に,本例にかかる酸素濃度検出素子1を
備えた酸素濃度検出器2につき説明する。図4に示すご
とく,上記酸素濃度検出器2は,酸素濃度検出素子1を
保持固定するためのハウジング20と該ハウジング20
の下端に設けられ,上記酸素濃度検出素子1の下部を保
護する二重の素子保護カバー231,232と,上記ハ
ウジング20の上端に設けられた大気側カバー241,
242,243とを有する。
Next, an oxygen concentration detector 2 including the oxygen concentration detection element 1 according to this embodiment will be described. As shown in FIG. 4, the oxygen concentration detector 2 includes a housing 20 for holding and fixing the oxygen concentration detection element 1 and the housing 20.
And element protection covers 231 and 232 provided at the lower end of the housing 20 to protect the lower portion of the oxygen concentration detecting element 1 and an atmosphere-side cover 241 provided at the upper end of the housing 20.
242 and 243.

【0032】上記素子保護カバー231,232によ
り,上記酸素濃度検出素子1の周囲に被測定ガス室23
9が形成され,またその側面には複数の被測定ガス導入
口230,233が設けてある。上記大気側カバー24
1は上記ハウジング20に対し金属リング215を介し
てかしめ固定されている。また,上記大気側カバー24
2は大気側カバー241に対しかしめ固定され,上記大
気側カバー243は大気側カバー242に対しかしめ固
定されている。
The measured gas chamber 23 is surrounded around the oxygen concentration detecting element 1 by the element protecting covers 231 and 232.
9 are formed, and a plurality of measured gas inlets 230 and 233 are provided on the side surface thereof. The atmosphere side cover 24
1 is caulked and fixed to the housing 20 via a metal ring 215. In addition, the atmosphere side cover 24
2 is caulked and fixed to the atmosphere side cover 241, and the atmosphere side cover 243 is caulked and fixed to the atmosphere side cover 242.

【0033】また,上記酸素濃度検出素子1は鍔部19
において,ハウジング20の内部に設けられたテーパ部
にワッシャ211を介して支承されている。そして,上
記鍔部19の上面と上記ハウジング20との間は,タル
ク212,パッド213,インシュレータ214が設置
され,気密封止されている。なお,上記大気側カバー2
41の下端は上記インシュレータ214と当接してい
る。
The oxygen concentration detecting element 1 is provided with a flange 19
, Is supported via a washer 211 on a tapered portion provided inside the housing 20. A talc 212, a pad 213, and an insulator 214 are provided between the upper surface of the flange portion 19 and the housing 20, and hermetically sealed. The above-mentioned atmosphere side cover 2
The lower end of 41 is in contact with the insulator 214.

【0034】上記酸素濃度検出素子1の出力取出経路に
つき説明する。図1に示すごとく,上記固体電解質10
において,上記外側電極15には,外側電極リード部1
50を介して外側電極端子部151が設けてある。上記
酸素濃度検出素子1の出力は,外側電極端子部151に
取付けた出力取出部163によって外部に取出されてい
る。なお,上記出力取出部163は外側電極端子部15
1と直接接触する接触片と,該接触片に対し導通形成さ
れた端子片とよりなる。
The output extraction path of the oxygen concentration detecting element 1 will be described. As shown in FIG.
In the above, the outer electrode 15 has an outer electrode lead 1
An outer electrode terminal portion 151 is provided via 50. The output of the oxygen concentration detecting element 1 is taken out to the outside by an output taking out part 163 attached to the outer electrode terminal part 151. The output extraction section 163 is connected to the outer electrode terminal section 15.
1 and a terminal piece which is electrically connected to the contact piece.

【0035】一方,固体電解質10において,上記内側
電極16にも,内側電極リード部を介して内側電極端子
部が設けてある。上記内側電極リード部及び内側電極端
子部は固体電解質10の内側面に対し形成されている。
そして,上記内側電極端子部は外側電極の外側電極端子
部151とは別体として設けてあり,該内側電極端子部
に接触するよう出力取出部164が酸素濃度検出素子1
に対し取付けてある。上記出力取出部164は,外側電
極15の外側電極端子部151に対し接触するよう取付
けた出力取出部163とは別体の部品である。
On the other hand, in the solid electrolyte 10, the inner electrode 16 is also provided with an inner electrode terminal via an inner electrode lead. The inner electrode lead and the inner electrode terminal are formed on the inner surface of the solid electrolyte 10.
The inner electrode terminal is provided separately from the outer electrode terminal 151 of the outer electrode, and the output extraction portion 164 is connected to the oxygen concentration detecting element 1 so as to contact the inner electrode terminal.
Installed for The output extraction portion 164 is a component separate from the output extraction portion 163 attached so as to be in contact with the outer electrode terminal portion 151 of the outer electrode 15.

【0036】次に,上記ヒータ層13に対する通電経路
につき説明する。図1に示すごとく,上記固体電解質1
0において,ヒータ層13には,ヒータリード部130
を介して接続されたヒータ端子部131,132が設け
てある。上記ヒータ層13への通電は,上記ヒータ端子
部131,132に対し,正負の通電端子161,16
2を取付けることにより行なわれている。なお,上記通
電端子161,162は,上記ヒータ端子部131,1
32に接触する接触片と,該接触片に対し導通形成され
たリード部166,167とよりなる。
Next, an energization path for the heater layer 13 will be described. As shown in FIG.
0, the heater layer 13 has a heater lead 130
And heater terminal portions 131 and 132 connected through the terminals. The energization of the heater layer 13 is performed by applying positive and negative energization terminals 161 and 16 to the heater terminal portions 131 and 132.
2 is carried out. The energizing terminals 161 and 162 are connected to the heater terminals 131 and 1 respectively.
32, and lead portions 166 and 167 which are electrically connected to the contact piece.

【0037】そして,上記出力取出部163,164及
び通電端子161,162にはそれぞれリード線171
〜174が接続されている。そして,それぞれのリード
線171〜174は酸素濃度検出器2の大気側カバー2
41〜243の内部を経由して,外部に設けられたコネ
クタ29に対し接続されている。なお,上記酸素濃度検
出器2はハウジング20に設けられたネジ201によ
り,自動車内燃機関における排気系に取り付けられてい
る。
The output wires 163 and 164 and the current-carrying terminals 161 and 162 are connected to the lead wires 171 respectively.
To 174 are connected. The respective lead wires 171 to 174 are connected to the atmosphere side cover 2 of the oxygen concentration detector 2.
Via the inside of 41-243, it is connected to the connector 29 provided outside. The oxygen concentration detector 2 is attached to an exhaust system in an automobile internal combustion engine by a screw 201 provided on the housing 20.

【0038】次に,上記酸素濃度検出素子1の製造方法
につき説明する。まず,ZrO2 等の原料粉末を加圧成
形した後,温度1400〜1600℃にて焼成し,有底
円筒形の固体電解質10を得る。上記固体電解質10の
内側面及び外側面に対し,Pt等の貴金属のスパッタも
しくはメッキ等により,内側電極16,内側電極リード
部,内側電極端子部,外側電極15,外側電極リード部
150,外側電極端子部151を形成する。その後,上
記固体電解質10の鍔部19より上方の外側面及び外側
電極15の表面に対し,耐熱性金属酸化物であるマグネ
シア−アルミナスピネルの粉末をプラズマ溶射すること
により,第一絶縁層11を形成する。
Next, a method of manufacturing the oxygen concentration detecting element 1 will be described. First, a raw material powder such as ZrO 2 is subjected to pressure molding, and then fired at a temperature of 1400 to 1600 ° C. to obtain a bottomed cylindrical solid electrolyte 10. An inner electrode 16, an inner electrode lead, an inner electrode terminal, an outer electrode 15, an outer electrode lead 150, and an outer electrode are formed on the inner and outer surfaces of the solid electrolyte 10 by sputtering or plating of a noble metal such as Pt. The terminal part 151 is formed. Thereafter, a powder of magnesia-alumina spinel, which is a heat-resistant metal oxide, is plasma-sprayed on the outer surface above the flange portion 19 of the solid electrolyte 10 and the surface of the outer electrode 15, thereby forming the first insulating layer 11 by plasma spraying. Form.

【0039】次いで,ヒータ層13等を形成するための
白金を含有するペーストaを準備する。また,同時にガ
ス非透過層139を形成するためのホウケイ酸ガラスを
含有するペーストbを準備する。その後,平面上に展開
した際には図3に示す形状となるように,上記固体電解
質10の側面に対し,ペーストbを塗布する。該ペース
トbの表面に対して,今度はペーストaを塗布する。更
に,該ペーストaの表面に対してペーストbを塗布し,
全体として,図2に示す断面形状となるようにする。
Next, a paste a containing platinum for forming the heater layer 13 and the like is prepared. At the same time, a paste b containing borosilicate glass for forming the gas impermeable layer 139 is prepared. Thereafter, paste b is applied to the side surface of the solid electrolyte 10 so as to have the shape shown in FIG. 3 when developed on a plane. This time, paste a is applied to the surface of paste b. Further, paste b is applied to the surface of paste a,
As a whole, the sectional shape shown in FIG.

【0040】その後,温度900〜1100℃にて熱処
理し,ヒータ層13,ヒータリード部130,ヒータ端
子部131,ガス非透過層139となす。次いで,上記
ガス非透過層139及び第一絶縁層11の表面に,第一
絶縁層11を形成する際に使用したものと同じ耐熱性金
属酸化物の粉末をプラズマ溶射する。これにより,第二
絶縁層12を形成する。以上により,本例にかかる酸素
濃度検出素子1を得る。
Thereafter, heat treatment is performed at a temperature of 900 to 1100 ° C. to form the heater layer 13, the heater lead 130, the heater terminal 131, and the gas impermeable layer 139. Next, the same heat-resistant metal oxide powder as used when forming the first insulating layer 11 is plasma-sprayed on the surfaces of the gas non-permeable layer 139 and the first insulating layer 11. Thereby, the second insulating layer 12 is formed. Thus, the oxygen concentration detecting element 1 according to the present example is obtained.

【0041】次に,本例にかかる酸素濃度検出素子1の
性能につき,表1を用いて説明する。表1に示す試料1
〜4,7は本例にかかる酸素濃度検出素子1である。た
だし,ガス非透過層139の厚み,気孔率がそれぞれ異
なる。また,試料5は本例にかかる酸素濃度検出素子1
と同様の構造,即ち第一絶縁層11と第二絶縁層12と
の間にヒータ層13が挟在されてなるものである。ただ
し,ヒータ層13に対しガス非透過層139が設けられ
ていない。なお,試料9は従来技術において示した棒状
ヒータを有する酸素濃度検出素子9である(図10,図
11参照)。なお,上記ヒータ99は窒化珪素よりな
る。
Next, the performance of the oxygen concentration detecting element 1 according to this embodiment will be described with reference to Table 1. Sample 1 shown in Table 1
Reference numerals 4 and 7 denote oxygen concentration detecting elements 1 according to this embodiment. However, the thickness and porosity of the gas impermeable layer 139 are different from each other. The sample 5 is the oxygen concentration detecting element 1 according to the present embodiment.
The heater layer 13 is sandwiched between the first insulating layer 11 and the second insulating layer 12. However, the gas non-permeable layer 139 is not provided for the heater layer 13. The sample 9 is the oxygen concentration detecting element 9 having the rod-shaped heater shown in the prior art (see FIGS. 10 and 11). The heater 99 is made of silicon nitride.

【0042】次に,上記性能評価の詳細につき説明す
る。上記性能評価は,『R−L応答性』『L−R応答
性』『出力電流』の三点より行った。上記『R−L応答
性』『L−R応答性』の評価においては,試料1〜9に
かかる酸素濃度検出素子を図4に示す酸素濃度検出器に
取りつけ,これを2000ccの6気筒エンジンの排気
系に取り付ける。そして,上記エンジンを1100rp
mにおけるインジェクタの噴射を変えて,A/Fを14
から15へ(『R−L応答性』),または15から14
へ(『L−R応答性』)と切り換えた。この時の上記酸
素濃度検出器の応答時間を測定し,200ms以下であ
るものを○,200msより大きいものを×と表1に記
した。
Next, the performance evaluation will be described in detail. The above performance evaluation was performed from three points of “RL responsiveness”, “LR responsiveness”, and “output current”. In the evaluation of the above "RL responsiveness" and "LR responsiveness", the oxygen concentration detecting elements according to the samples 1 to 9 were mounted on the oxygen concentration detector shown in FIG. Attach to exhaust system. And the above engine is 1100rpm
A / F is changed to 14 by changing the injector injection at m
To 15 ("RL responsiveness") or 15 to 14
("LR response"). At this time, the response time of the oxygen concentration detector was measured. Table 1 shows that the response time was 200 ms or less, and the case where the response time was longer than 200 ms was X.

【0043】なお,上記応答時間とは,上記酸素濃度検
出器(限界電流式)の出力電流値において,その値が変
化した幅を100とした場合の,上記変化の幅100に
対して,その63%の変化に達するまでの,上記A/F
を切り換えてから要した時間である。
The above-mentioned response time is defined as a change in the output current value of the oxygen concentration detector (limit current type), assuming that the change width is 100. The above A / F until reaching 63% change
It is the time required after switching.

【0044】また,上記酸素濃度検出素子における出力
電流を,A/Fが18の場合に測定し,その値が6〜8
mAの範囲内にある場合には○,そうでない場合には×
を表1に記した。
The output current of the oxygen concentration detecting element was measured when the A / F was 18, and the output current was 6 to 8
○ if within the range of mA, × otherwise
Are shown in Table 1.

【0045】同表によれば,試料1〜4,7にかかる酸
素濃度検出素子は,『R−L応答性』『L−R応答性』
『出力電流』のいずれも○となり,応答性及び検出精度
に優れた酸素濃度検出素子であることが分かった。しか
しながら,ガス非透過層が厚い試料6は,応答性はとも
かくとして出力電流が小さく,検出精度が悪化するとい
う問題のあることが分かった。
According to the table, the oxygen concentration detecting elements according to the samples 1 to 4 and 7 are “RL responsiveness” and “LR responsiveness”.
All of the "output currents" became "O", indicating that the oxygen concentration detecting element was excellent in response and detection accuracy. However, it has been found that the sample 6 having a thick gas non-permeable layer has a problem that the output current is small irrespective of the response and the detection accuracy is deteriorated.

【0046】また,試料3はガス非透過層が薄いため,
被測定ガス中の酸素のヒータ層に対する吸着を防止する
ことができず,応答性の悪い酸素濃度検出素子しか得ら
れなかった。また,試料9は,棒状のヒータが挿入され
た酸素濃度検出素子であり,その応答性,出力電流共に
優れていることが分かった。ただし,従来技術において
述べたごとく,この酸素濃度検出素子はエンジン始動時
の速熱性が悪かった。
In sample 3, the gas impermeable layer is thin,
The adsorption of oxygen in the gas to be measured to the heater layer could not be prevented, and only an oxygen concentration detecting element with poor response could be obtained. Sample 9 was an oxygen concentration detecting element in which a rod-shaped heater was inserted, and it was found that the response and the output current were excellent. However, as described in the prior art, the oxygen concentration detecting element has poor quick heat at the time of starting the engine.

【0047】また,図5に,本例にかかる酸素濃度検出
素子1(表1における試料1)及び従来の棒状のヒータ
99が挿入された酸素濃度検出素子9(表1における試
料8)において,限界電流と空燃比との間に成立する関
係を示した。同図によれば,本例と従来例との間には特
性上の差異が殆ど存在しないことが分かった。
FIG. 5 shows the oxygen concentration detecting element 1 (sample 1 in Table 1) according to the present embodiment and the oxygen concentration detecting element 9 (sample 8 in Table 1) in which a conventional rod-shaped heater 99 is inserted. The relationship established between the limit current and the air-fuel ratio was shown. According to the figure, it was found that there was almost no difference in characteristics between the present example and the conventional example.

【0048】また,図7(a)に本例にかかる酸素濃度
検出素子1(表1における試料1)及びガス非透過層1
39を持たない酸素濃度検出素子(表1における試料
5)における出力波形を,図7(b)にA/Fの切替の
タイミングについて示した。同図によれば,本例にかか
る酸素濃度検出素子1を用いたものはヒータ層の白金に
よる酸素の吸着作用を抑制して,ストイキを挟んだ時の
応答性の遅れがなくなることが分かった。
FIG. 7A shows the oxygen concentration detecting element 1 (sample 1 in Table 1) and the gas impermeable layer 1 according to this example.
FIG. 7B shows the output waveform of the oxygen concentration detecting element having no 39 (sample 5 in Table 1) with respect to the timing of A / F switching. According to the figure, it was found that the device using the oxygen concentration detecting element 1 according to the present example suppressed the adsorption of oxygen by the platinum of the heater layer, and there was no delay in response when a stoichiometric condition was sandwiched. .

【0049】次に,本例における作用効果につき説明す
る。上記酸素濃度検出素子1においては,第一絶縁層1
1と第二絶縁層12との間にはヒータ層13を設けてあ
る。そして,上記ヒータ層13の全表面にはガス非透過
層139を設けてある。これにより,上記第二絶縁層1
2より導入された被測定ガスがヒータ層13に接触する
ことを防止できる。従って,上記被測定ガス中の酸素は
上記ヒータ層13に吸着されることなく,これらは外側
電極15まで到達することができる。このため,上記被
測定ガスの酸素濃度の変動を上記酸素濃度検出素子1は
速やかに検知することができる。
Next, the operation and effect of this embodiment will be described. In the oxygen concentration detecting element 1, the first insulating layer 1
A heater layer 13 is provided between the first and second insulating layers 12. A gas impermeable layer 139 is provided on the entire surface of the heater layer 13. Thereby, the second insulating layer 1
The gas to be measured introduced from 2 can be prevented from contacting the heater layer 13. Therefore, oxygen in the gas to be measured can reach the outer electrode 15 without being adsorbed by the heater layer 13. For this reason, the oxygen concentration detecting element 1 can quickly detect a change in the oxygen concentration of the gas to be measured.

【0050】また,上記ヒータ層13と上記固体電解質
10との間の距離はたかだか数百μmである。このた
め,上記ヒータ層13において発生した熱の多くが,速
やかに外側電極側15に伝導することができる。よっ
て,速熱性に優れた酸素濃度検出素子1を得ることがで
きる。更に,上記ヒータ層13は酸素濃度検出素子1の
表面に露出しておらず,上記第二絶縁層12によって覆
われている。このため,上記ヒータ層13にて生じた熱
が外部に放出されることを抑制することができる。
The distance between the heater layer 13 and the solid electrolyte 10 is at most several hundred μm. Therefore, much of the heat generated in the heater layer 13 can be quickly conducted to the outer electrode 15. Therefore, it is possible to obtain the oxygen concentration detecting element 1 which is excellent in quick heat property. Further, the heater layer 13 is not exposed on the surface of the oxygen concentration detecting element 1 and is covered by the second insulating layer 12. Therefore, it is possible to suppress the heat generated in the heater layer 13 from being released to the outside.

【0051】以上のように,本例によれば,速熱性に優
れると共に応答性に優れた酸素濃度検出素子を提供する
ことができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide an oxygen concentration detecting element which is excellent in quick heat property and excellent in responsiveness.

【0052】なお,上述した本例の酸素濃度検出素子は
限界電流式の酸素濃度検出素子である。図6に示すごと
き,理論空燃比を境目にして階段状に変化する特性を有
する酸素濃淡起電力式の酸素濃度検出素子においても,
本例のごときヒータ層を設けることができる。また,こ
の酸素濃度検出素子も,上述と同様の作用効果を有す
る。
The oxygen concentration detecting element of this embodiment described above is a limiting current type oxygen concentration detecting element. As shown in FIG. 6, even in an oxygen concentration electromotive force type oxygen concentration detecting element having a characteristic that changes stepwise with a stoichiometric air-fuel ratio as a boundary,
A heater layer as in this example can be provided. This oxygen concentration detecting element also has the same function and effect as described above.

【0053】また,本例の上記酸素濃度検出素子1はガ
ス非透過層139をヒータ層13の全表面に設けてあ
る。しかし,図8(a)に示すごとく,第一絶縁層11
と接触する部分にのみ,あるいは図8(b)に示すごと
く,被測定ガスが導入される第二絶縁層12と接触する
部分にのみに上記ガス非透過層139を設けてもよい。
また,図9に示すごとく,ヒータ層13を挟み込むよう
にガス非透過層139を設けてもよい。
Further, in the oxygen concentration detecting element 1 of this embodiment, the gas non-permeable layer 139 is provided on the entire surface of the heater layer 13. However, as shown in FIG.
8B, the gas non-permeable layer 139 may be provided only in a portion in contact with the second insulating layer 12 into which the gas to be measured is introduced, as shown in FIG.
Further, as shown in FIG. 9, a gas non-permeable layer 139 may be provided so as to sandwich the heater layer 13.

【0054】[0054]

【表1】 [Table 1]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施形態例1における,酸素濃度検出素子の
(a)左側面図,(b)右側面図。
FIG. 1A is a left side view and FIG. 1B is a right side view of an oxygen concentration detecting element according to a first embodiment.

【図2】実施形態例1における,酸素濃度検出素子の要
部断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the oxygen concentration detecting element according to the first embodiment.

【図3】実施形態例1における,ヒータ層及びガス非透
過層の形状を示す平面展開説明図。
FIG. 3 is a planar development explanatory view showing the shapes of a heater layer and a gas non-permeable layer in the first embodiment.

【図4】実施形態例1における,酸素濃度検出器の断面
説明図。
FIG. 4 is an explanatory sectional view of an oxygen concentration detector according to the first embodiment.

【図5】実施形態例1における,本例及び従来例にかか
る酸素濃度検出素子の空燃比と限界電流との関係を示す
線図。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between an air-fuel ratio and a limit current of the oxygen concentration detecting element according to the present embodiment and the conventional example in the first embodiment.

【図6】実施形態例1における,酸素濃淡起電力式の酸
素濃度検出素子の空燃比と起電力との関係を示す線図。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between an air-fuel ratio and an electromotive force of an oxygen concentration electromotive force type oxygen concentration detection element according to the first embodiment.

【図7】実施形態例1における,(a)酸素濃度検出素
子の出力波形を示す線図,(b)A/Fの切替えのタイ
ミングを示す線図。
FIGS. 7A and 7B are diagrams showing (a) an output waveform of an oxygen concentration detection element and (b) a diagram showing A / F switching timing in the first embodiment.

【図8】実施形態例1における,他の酸素濃度検出素子
の要部断面図。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of another oxygen concentration detecting element according to the first embodiment.

【図9】実施形態例1における,他の酸素濃度検出素子
の要部断面図。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part of another oxygen concentration detecting element according to the first embodiment.

【図10】従来例における,酸素濃度検出素子の側面
図。
FIG. 10 is a side view of an oxygen concentration detecting element in a conventional example.

【図11】従来例における,酸素濃度検出素子の要部断
面図。
FIG. 11 is a sectional view of a main part of an oxygen concentration detecting element in a conventional example.

【図12】酸素濃度検出素子の要部断面図。FIG. 12 is a sectional view of a main part of an oxygen concentration detecting element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,9...酸素濃度検出素子, 10...固体電解質, 11...第一絶縁層, 12...第二絶縁層, 13...ヒータ層, 139...ガス非透過層, 15...外側電極, 16...内側電極, 1,9. . . 9. oxygen concentration detecting element, . . Solid electrolyte, 11. . . 11. first insulating layer; . . 12. second insulating layer; . . 139. heater layer . . 14. gas impermeable layer; . . Outer electrode, 16. . . Inner electrode,

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 有底円筒形の固体電解質と,該固体電解
質の外側面に設けた被測定ガスに接触する外側電極と,
その内側面に設けられると共に,上記固体電解質を介し
て上記外側電極と対向する位置に設けた内側電極とより
なる酸素濃度検出素子において,上記外側電極の少なく
とも酸素濃度検出に供される表面には,ガス透過性の多
孔質よりなる電気的に絶縁性を有する第一絶縁層を設け
てなり,更に,該第一絶縁層の外方には,電気的に絶縁
性を有する第二絶縁層を設けてなり,かつ,上記第一絶
縁層と上記第二絶縁層との間にはヒータ層を設けてな
り,上記ヒータ層の少なくとも表面には第一絶縁層より
もガス透過性の低いガス非透過層を設けてなることを特
徴とする酸素濃度検出素子。
1. A solid electrolyte having a bottomed cylindrical shape, an outer electrode provided on an outer surface of the solid electrolyte and in contact with a gas to be measured,
An oxygen concentration detecting element provided on the inner surface thereof and comprising an inner electrode provided at a position facing the outer electrode via the solid electrolyte, wherein at least a surface of the outer electrode provided for oxygen concentration detection is provided. A first insulating layer made of gas-permeable porous material and having an electrically insulating property, and a second insulating layer having an electrically insulating property is provided outside the first insulating layer. A heater layer is provided between the first insulating layer and the second insulating layer, and at least a surface of the heater layer has a gas permeability lower than that of the first insulating layer. An oxygen concentration detecting element comprising a transmission layer.
【請求項2】 請求項1において,上記ガス非透過層
は,上記ヒータ層の全表面に被覆されていることを特徴
とする酸素濃度検出素子。
2. The oxygen concentration detecting element according to claim 1, wherein the gas non-permeable layer covers the entire surface of the heater layer.
【請求項3】 請求項1または2において,上記ガス非
透過層は,気孔率5%以下の耐熱性無機酸化物よりなる
ことを特徴とする酸素濃度検出素子。
3. The oxygen concentration detecting element according to claim 1, wherein the gas impermeable layer is made of a heat-resistant inorganic oxide having a porosity of 5% or less.
【請求項4】 請求項3において,上記耐熱性無機酸化
物は,ガラスまたはセラミックであることを特徴とする
酸素濃度検出素子。
4. The oxygen concentration detecting element according to claim 3, wherein the heat-resistant inorganic oxide is glass or ceramic.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれか一項において,
上記ガス非透過層の厚みは,1〜100μmであること
を特徴とする酸素濃度検出素子
5. The method according to claim 1, wherein:
An oxygen concentration detecting element, wherein the thickness of the gas impermeable layer is 1 to 100 μm.
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WO2004077040A1 (en) * 2003-02-28 2004-09-10 Toyo Engineering And Research Center Co., Ltd. Method of forming thin film layer on external surface of sensor and sensor manufactured therewith
CN110573870A (en) * 2017-04-21 2019-12-13 株式会社电装 Gas sensor

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