【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、内燃機関の排気系に取り付けられ排気中の酸
素濃度を介してこれと密接な関係にある機関吸入混合気
の空燃比を制御する酸素センサに関し、特に、ヒータ付
のプレート型酸素センサの構造に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial field of application> The present invention controls the air-fuel ratio of an engine intake air-fuel mixture, which is attached to an exhaust system of an internal combustion engine and is closely related to the oxygen concentration in the exhaust gas. The present invention relates to an oxygen sensor, and particularly to a structure of a plate-type oxygen sensor with a heater.
〈従来の技術〉 従来のヒータ付酸素センサとしては、酸素イオン導電性
の固体電解質を用いた各種のものがある（実開昭６１−
８９１６０号公報、実開昭６０−１６３３５４号公報参
照）。<Prior Art> As conventional oxygen sensors with heaters, there are various types using oxygen ion conductive solid electrolytes.
89160, JP-B-60-163354).
第３図は従来のヒータ付酸素センサを示したもので、酸
素濃度検出部21とヒータ部31とからなる。まず、酸素濃
度検出部21は、ジルコニア(ZrO2)製の基板１、基準空気
導入孔部３を有するジルコニア製の枠板２およびプレー
ト状で両面にそれぞれ白金電極5A，5Bを形成したジルコ
ニア製の酸素イオン導電性の濃淡電池用固体電解質４を
積層してなる。FIG. 3 shows a conventional oxygen sensor with a heater, which comprises an oxygen concentration detecting section 21 and a heater section 31. First, the oxygen concentration detection unit 21 is made of a zirconia (ZrO2 ) substrate 1, a zirconia frame plate 2 having a reference air introduction hole 3, and a zirconia plate-shaped platinum electrode 5A, 5B formed on each side. The oxygen ion conductive concentration solid electrolyte 4 for a battery is laminated.
また、ヒータ部31は、一対のアルミナ(Al2O3)あるいは
マグネシウムスピネル製の絶縁層11，11間に白金製のヒ
ータ部12を挟んで、酸素濃度検出部21の基板１側に接合
される。さらにヒータ部31の外側をジルコニア製の被覆
層13で被覆してなる。The heater section 31 is joined to the substrate 1 side of the oxygen concentration detection section 21 with a platinum heater section 12 sandwiched between a pair of alumina (Al2 O3 ) or magnesium spinel insulating layers 11, 11. It Further, the outside of the heater portion 31 is coated with a coating layer 13 made of zirconia.
そして、これら各層をグリーンシート状態で順次積層
し、焼成して一体に形成する。Then, these layers are sequentially laminated in a green sheet state and fired to integrally form.
かかるヒータ付酸素センサは機関の排気中に臨ませて、
排気中の酸素濃度を介して機関に吸入される混合気の空
燃比を検出し、空燃比フィードバック制御の信号として
用いられている。また、ヒータ部31は排気温度が低い時
のセンサの作動特性および酸素分圧−電圧応答特性を向
上させるために、酸素濃度検出部21の固体電解質４を所
定温度に加熱するものである。This oxygen sensor with heater is exposed to the exhaust gas of the engine,
The air-fuel ratio of the air-fuel mixture sucked into the engine is detected via the oxygen concentration in the exhaust gas, and is used as a signal for air-fuel ratio feedback control. The heater unit 31 heats the solid electrolyte 4 of the oxygen concentration detection unit 21 to a predetermined temperature in order to improve the operating characteristics of the sensor and the oxygen partial pressure-voltage response characteristics when the exhaust temperature is low.
〈考案が解決しようとする問題点〉 ところで、このような従来のヒータ付酸素センサにあっ
ては、ジルコニアの熱膨張率がアルミナあるいはマグネ
シウムスピネルの熱膨張率よりも大きいため、使用時に
排気熱により加熱されて被覆層13等のジルコニアの熱膨
張により絶縁層11のアルミナ等が引張られて絶縁層11に
ヒビ割れを生じてしまう。よって、この絶縁層11に生じ
る応力を緩和するために絶縁層11を多孔質にする必要が
ある。<Problems to be solved by the invention> By the way, in such a conventional oxygen sensor with a heater, since the thermal expansion coefficient of zirconia is larger than that of alumina or magnesium spinel, the exhaust gas heats up during use. By heating and thermal expansion of zirconia in the coating layer 13 and the like, alumina and the like in the insulating layer 11 are pulled, and cracks occur in the insulating layer 11. Therefore, it is necessary to make the insulating layer 11 porous in order to relieve the stress generated in the insulating layer 11.
そこで、焼成温度を低めの1500℃程度にして、アルミナ
あるいはマグネシウムスピネルからなる絶縁層11を多孔
質化している。Therefore, the firing temperature is lowered to about 1500 ° C. to make the insulating layer 11 made of alumina or magnesium spinel porous.
しかし、ジルコニアの各層は1500℃で硬化してしまい、
ジルコニア層のみ焼成収縮を起こすことになる。However, each layer of zirconia hardens at 1500 ° C,
Only the zirconia layer will cause firing shrinkage.
その結果、第４図に示すようにアルミナ製の絶縁層11の
下側にあるジルコニア製の被覆層13が外側に反りを生じ
てしまい積層部の剥離の原因となるという問題点があっ
た。As a result, as shown in FIG. 4, there is a problem that the coating layer 13 made of zirconia, which is below the insulating layer 11 made of alumina, is warped to the outside to cause peeling of the laminated portion.
本考案は、このような従来の問題点に鑑み、積層部の反
りをなくし、剥離を防止して、製造時における歩留まり
の向上を図ることを目的とする。The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object thereof is to eliminate the warp of the laminated portion, prevent the peeling, and improve the yield at the time of manufacturing.
〈問題点を解決するための手段〉 上記の目的達成のため、本考案では、ヒータ部を覆う被
覆層の外側にヒータ絶縁層と同質の反り防止層を設ける
構成とした。<Means for Solving the Problems> In order to achieve the above object, the present invention has a structure in which a warp prevention layer having the same quality as the heater insulating layer is provided outside the coating layer covering the heater portion.
〈作用〉 上記の構成によれば、反りを生じていた被覆層の両側を
同じ焼成収縮率をもつ層で挟むことになり、その結果、
焼成時の反りが防止でき、積層部の剥離をなくすことが
できる。<Operation> According to the above configuration, both sides of the coating layer that has been warped are sandwiched by layers having the same firing shrinkage, and as a result,
Warpage during firing can be prevented and peeling of the laminated portion can be eliminated.
〈実施例〉 以下に本考案の実施例を説明する。<Example> An example of the present invention will be described below.
第１図は第１の実施例を示している。FIG. 1 shows a first embodiment.
酸素濃度検出部21は、ジルコニア製の基板１、基準空気
導入孔部３を有するジルコニア製の枠板２およびプレー
ト状で両面にそれぞれ白金電極5A，5Bを形成したジルコ
ニア製の酸素イオン導電性の濃淡電池用固体電解質４を
積層してなる。The oxygen concentration detection unit 21 includes a zirconia substrate 1, a zirconia frame plate 2 having a reference air introduction hole 3, and a zirconia-made oxygen ion conductive plate having platinum electrodes 5A and 5B on both sides. A solid electrolyte 4 for a concentration cell is laminated.
また、ヒータ部31は、一対のアルミナ（あるいはマグネ
シウムスピネル）からなる絶縁層11，11間に白金製のヒ
ータ12を挟んで、酸素濃度検出部21の基板１側に接合さ
れる。さらにヒータ部31の外側をジルコニア製の被覆層
13で被覆し、さらにヒータ12を覆っている絶縁層11と同
質のアルミナ製の反り防止層14を設け、これらをグリー
ンシート状態で順次層し、焼成して一体形成する。The heater section 31 is bonded to the substrate 1 side of the oxygen concentration detection section 21 with a platinum heater 12 sandwiched between a pair of insulating layers 11 and 11 made of alumina (or magnesium spinel). Further, the outside of the heater portion 31 is covered with a coating layer made of zirconia.
A warp prevention layer 14 made of alumina of the same quality as the insulating layer 11 covering the heater 12 is provided, and these layers are sequentially laminated in a green sheet state and fired to be integrally formed.
これによれば、反りを生じていたジルコニア製の被覆層
13を両側で焼成収縮率の同じ絶縁層11と反り防止層14と
で覆っているので反りを防止でき、これにより、焼成時
における積層部の剥離をなくすことができる。According to this, the coating layer made of zirconia that had warped
Since both sides of 13 are covered with the insulating layer 11 having the same firing shrinkage and the warp prevention layer 14, warpage can be prevented, and thus peeling of the laminated portion during firing can be eliminated.
第２図は第２の実施例を示している。FIG. 2 shows a second embodiment.
この第２の実施例は、第１の実施例と酸素濃度検出部22
のみ異なるもので、このようなタイプのものでも第１の
実施例と同じく反り防止層14を設けることによってヒー
タ部31の被覆層13であるジルコニアの反りをなくして同
様の効果が期待できる。This second embodiment is different from the first embodiment in that the oxygen concentration detection unit 22
The same effect can be expected by eliminating the warpage of zirconia, which is the coating layer 13 of the heater portion 31, by providing the warp prevention layer 14 in the case of this type as well as in the first embodiment.
酸素濃度検出部22について説明すれば、これはジルコニ
ア製の基板１上に基準空気導入孔部３を有するジルコニ
ア製の枠板２、およびプレート状で両面に白金電極（基
準電極）5A，5Bを形成したジルコニア製４，排気導入室
７を形成するジルコニア製のスペーサ６，さらにプレー
ト状で両面にポンプ電極9A，9Bと排気導入孔10を形成し
たジルコニア層８からなる。Explaining the oxygen concentration detection unit 22, this is a zirconia frame plate 2 having a reference air introduction hole 3 on a zirconia substrate 1, and plate-shaped platinum electrodes (reference electrodes) 5A and 5B on both sides. The formed zirconia 4, the zirconia spacer 6 forming the exhaust gas introducing chamber 7, and the plate-shaped zirconia layer 8 having the pump electrodes 9A and 9B and the exhaust gas introducing hole 10 on both sides.
これは第１の実施例の酸素センサよりも広域に亘って酸
素濃度の検出ができるものであり、基準空気導入孔部３
内の基準空気と排気導入室７内の酸素濃度の比によって
基準電極5A，5Bとの間に電位差が生じ、この電位差に基
づいて排気導入室７内の雰囲気を検出する。また、酸素
ポンプ部41は、ポンプ電極9A，9Bの極性を適宜切り換え
ることにより、ジルコニア層８を介して酸素を排気導入
室７から排気側に汲み出したり、汲み入れたりする。This is capable of detecting the oxygen concentration over a wider area than the oxygen sensor of the first embodiment.
A potential difference is generated between the reference electrodes 5A and 5B due to the ratio of the reference air therein and the oxygen concentration in the exhaust introduction chamber 7, and the atmosphere in the exhaust introduction chamber 7 is detected based on this potential difference. Further, the oxygen pump unit 41 pumps oxygen into and out of the exhaust gas introduction chamber 7 to the exhaust gas side through the zirconia layer 8 by appropriately switching the polarities of the pump electrodes 9A and 9B.
従って、排気導入室７内の雰囲気を一定（理論空燃比）
にするために酸素ポンプ部41のポンプ作用に調整し、そ
のときに、ポンプ電極9A，9B間に流れる電流を測定する
ことにより、排気中の酸素濃度を検出する。Therefore, the atmosphere in the exhaust gas introduction chamber 7 is kept constant (theoretical air-fuel ratio)
The oxygen action in the exhaust gas is detected by adjusting the pumping action of the oxygen pump unit 41 and measuring the current flowing between the pump electrodes 9A and 9B at that time.
例えば、排気中の酸素濃度の高いリーン領域での空燃比
を検出する場合には、排気側のポンプ電極9Aを陽極、排
気導入室７側のポンプ電極9Bを陰極にして電圧を印加す
る。すると、電流に比例した酸素が排気導入室７内から
排気側に汲み出される。そして、印加電圧が所定値以上
になると、流れる電流は限界に達し、この限界電流値は
排気中の酸素濃度に比例しており、この限界電流値を測
定することにより排気中の酸素濃度、換言すれば空燃比
を検出できる。逆に、ポンプ電極9Aを陰極、ポンプ電極
9Bを陽極にして排気導入室７内に酸素を汲み入れるよう
にすれば、排気中の酸素濃度の低いリッチ領域での検出
ができる。For example, when detecting the air-fuel ratio in the lean region where the oxygen concentration in the exhaust gas is high, a voltage is applied with the pump electrode 9A on the exhaust side as the anode and the pump electrode 9B on the exhaust introduction chamber 7 side as the cathode. Then, oxygen proportional to the electric current is pumped out from the exhaust gas introducing chamber 7 to the exhaust gas side. Then, when the applied voltage becomes equal to or higher than a predetermined value, the flowing current reaches a limit, and this limiting current value is proportional to the oxygen concentration in the exhaust gas.By measuring this limiting current value, the oxygen concentration in the exhaust gas, in other words, If so, the air-fuel ratio can be detected. Conversely, the pump electrode 9A is the cathode, the pump electrode
If 9B is used as an anode and oxygen is pumped into the exhaust gas introduction chamber 7, detection can be performed in a rich region where the oxygen concentration in the exhaust gas is low.
このようにして、上記酸素センサは、広範囲な酸素濃度
領域で測定することができる。In this way, the oxygen sensor can measure in a wide range of oxygen concentration.
〈考案の効果〉 以上説明したように、本考案によれば、反りを生じてい
たヒータ部の被覆層の両側を焼成収縮率の同じ層で覆っ
ているので反りを防止でき、これにより、積層部の剥離
をなくし、製造時における歩留まりの向上を図ることが
できる。<Effects of the Invention> As described above, according to the present invention, since both sides of the coating layer of the heater portion that has been warped are covered with the layers having the same firing shrinkage, the warpage can be prevented, and thus the laminated layers can be formed. It is possible to eliminate the peeling of parts and improve the yield during manufacturing.
第１図は本考案の第１の実施例を示すヒータ付酸素セン
サの断面図、第２図は本考案の第２の実施例を示すヒー
タ付酸素センサの断面図、第３図は従来例を示すヒータ
付酸素センサの断面図、第４図は従来例の反りを生じた
ヒータ付酸素センサの断面図である。 １……基板、２……枠板、３……基準空気導入孔部、４
……固体電解質、5A，5B……基準電極、11……絶縁層、
12……ヒータ、13……被覆層、14……反り防止層、21，
22……酸素濃度検出部、31……ヒータ部。1 is a sectional view of an oxygen sensor with a heater showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of an oxygen sensor with a heater showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a conventional example. FIG. 4 is a cross-sectional view of the heater-equipped oxygen sensor, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the conventional heater-equipped oxygen sensor in which warpage occurs. 1 ... Substrate, 2 ... Frame plate, 3 ... Reference air introduction hole, 4
...... Solid electrolyte, 5A, 5B …… Reference electrode, 11 …… Insulation layer,
12 ... Heater, 13 ... Covering layer, 14 ... Warp prevention layer, 21,
22 …… Oxygen concentration detector, 31 …… Heater.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987185426UJPH0618292Y2 (en) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | Oxygen sensor with heater |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987185426UJPH0618292Y2 (en) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | Oxygen sensor with heater |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0191253U JPH0191253U (en) | 1989-06-15 |
| JPH0618292Y2true JPH0618292Y2 (en) | 1994-05-11 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1987185426UExpired - LifetimeJPH0618292Y2 (en) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | Oxygen sensor with heater |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0618292Y2 (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001124723A (en)* | 1999-10-26 | 2001-05-11 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Oxygen sensor with heater and method for manufacturing the same |
| JP4966266B2 (en)* | 2008-07-22 | 2012-07-04 | 日本特殊陶業株式会社 | Gas sensor |
| US9153305B2 (en) | 2013-08-30 | 2015-10-06 | Micron Technology, Inc. | Independently addressable memory array address spaces |
| JP6540640B2 (en)* | 2016-09-08 | 2019-07-10 | 株式会社デンソー | Gas sensor |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2502961B2 (en)* | 1984-04-26 | 1996-05-29 | 日本碍子株式会社 | Method for manufacturing electrochemical device |
| JPH0640094B2 (en)* | 1986-03-17 | 1994-05-25 | 日本碍子株式会社 | Electrochemical device |
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0191253U (en) | 1989-06-15 |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5108577A (en) | Electrochemical device | |
| KR890001983B1 (en) | Sensor for concentration of o2 | |
| JP2669699B2 (en) | Air-fuel ratio sensor | |
| US5288389A (en) | Oxygen sensor with higher resistance to repeated thermal-shocks and shorter warm-up time | |
| JPH07209244A (en) | Planar type sensor element on solid electrolyte base body | |
| JPH10160704A (en) | Oxygen sensor and air-fuel ratio detecting method | |
| JPH0437378B2 (en) | ||
| JPH0414305B2 (en) | ||
| JP3234080B2 (en) | Sensor for measuring gas components and / or gas concentrations in gas mixtures | |
| JPH0612354B2 (en) | Method for manufacturing oxygen concentration measuring device | |
| JP2000180410A (en) | Multilayer ceramic gas sensor | |
| JPH0618292Y2 (en) | Oxygen sensor with heater | |
| JPH08334492A (en) | Air-fuel ratio sensor element | |
| JPS61221644A (en) | air fuel ratio sensor | |
| JPS60128348A (en) | Electrochemical device | |
| JP4138741B2 (en) | Heating device | |
| JPH081426B2 (en) | Electrochemical device | |
| JP2003107049A (en) | Stacked oxygen sensor | |
| JP3529567B2 (en) | Gas sensor | |
| JP3783375B2 (en) | Air-fuel ratio sensor element | |
| JPH0723735Y2 (en) | Oxygen concentration sensor | |
| JPH0426055B2 (en) | ||
| JPH056659B2 (en) | ||
| JPH05852Y2 (en) | ||
| JPH0422286Y2 (en) |