JPH0778482B2 - 酸素センサ - Google Patents
酸素センサInfo
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- JPH0778482B2 JPH0778482B2 JP62298003A JP29800387A JPH0778482B2 JP H0778482 B2 JPH0778482 B2 JP H0778482B2 JP 62298003 A JP62298003 A JP 62298003A JP 29800387 A JP29800387 A JP 29800387A JP H0778482 B2 JPH0778482 B2 JP H0778482B2
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- Japan
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- detection element
- metal shell
- tip
- oxygen sensor
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
- G01N27/4077—Means for protecting the electrolyte or the electrodes
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、周囲雰囲気中の酸素ガス分圧を検出する酸素
センサに関するものである。
センサに関するものである。
［従来の技術］ 従来より、例えば、内燃機関等の燃焼機器において、燃
費やエミッションの改善を図り最適な条件で運転するた
めに、酸素センサにより排気中の酸素ガス分圧を検出
し、燃焼機器中で燃焼される混合気を所望の空燃比に制
御することが行われている。
費やエミッションの改善を図り最適な条件で運転するた
めに、酸素センサにより排気中の酸素ガス分圧を検出
し、燃焼機器中で燃焼される混合気を所望の空燃比に制
御することが行われている。
上記のような酸素センサとして、第２図の部分破断図に
示す如く、袋状に形成されたZrO2等の酸素イオン伝導性
固体電解質10の表裏面に一対の多孔質電極12,14を設け
た検出素子16を用いた酸素センサがある（特願昭61−14
6210）。
示す如く、袋状に形成されたZrO2等の酸素イオン伝導性
固体電解質10の表裏面に一対の多孔質電極12,14を設け
た検出素子16を用いた酸素センサがある（特願昭61−14
6210）。
この酸素センサは、主体金具18と、主体金具18に絶縁セ
ラミックスペーサ20,充填されたタルク粉末22,セラミッ
クスリーブ24を介して保持される前述の検出素子16と、
検出素子16の保護管26と、検出素子16の外側の電極12に
接続される外側電極用端子金具28と、検出素子16の内側
の電極14に接続される内側電極用端子金具32と、内蔵さ
れるセラミックヒータ30の外側電極用端子金具33と、電
極用端子金具28,32,33及びセラミックヒータ30に各々接
続されたリード線34,36,38,39と、端子金具28,32等を保
護するハウジング40,42を備えている。
ラミックスペーサ20,充填されたタルク粉末22,セラミッ
クスリーブ24を介して保持される前述の検出素子16と、
検出素子16の保護管26と、検出素子16の外側の電極12に
接続される外側電極用端子金具28と、検出素子16の内側
の電極14に接続される内側電極用端子金具32と、内蔵さ
れるセラミックヒータ30の外側電極用端子金具33と、電
極用端子金具28,32,33及びセラミックヒータ30に各々接
続されたリード線34,36,38,39と、端子金具28,32等を保
護するハウジング40,42を備えている。
この酸素センサは、検出素子16の多孔質電極12,14間に
生じた酸素ガス分圧信号を外側電極用端子金具28と内側
電極用端子金具32とを介してリード線34,36から出力す
る。そのため、検出素子の外側多孔質電極を主体金具を
介して排ガス系にアースする酸素センサ（例えば、特公
昭59−41952等）に比べ、点火プラグによるノイズ、ア
ースの電位差によるノイズ等の影響がなく、正確な酸素
ガス分圧信号の検出が行えるという特徴を有する。
生じた酸素ガス分圧信号を外側電極用端子金具28と内側
電極用端子金具32とを介してリード線34,36から出力す
る。そのため、検出素子の外側多孔質電極を主体金具を
介して排ガス系にアースする酸素センサ（例えば、特公
昭59−41952等）に比べ、点火プラグによるノイズ、ア
ースの電位差によるノイズ等の影響がなく、正確な酸素
ガス分圧信号の検出が行えるという特徴を有する。
［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上述の酸素センサは、例えば、アクセルの踏み
込みによって一時的に燃料過多となったとき等に生じる
炭素粒子が、絶縁スペーサの表面Ｓ等に付着堆積して検
出素子16の多孔質電極12と主体金具18との間の絶縁が低
下する場合がある。
込みによって一時的に燃料過多となったとき等に生じる
炭素粒子が、絶縁スペーサの表面Ｓ等に付着堆積して検
出素子16の多孔質電極12と主体金具18との間の絶縁が低
下する場合がある。
このように多孔質電極12と主体金具18との間の絶縁が低
下すると、点火プラグによるノイズ、アースの電位差に
よるノイズ等の影響のために、正確な酸素ガス分圧信号
を検出することができなくなる場合がある。
下すると、点火プラグによるノイズ、アースの電位差に
よるノイズ等の影響のために、正確な酸素ガス分圧信号
を検出することができなくなる場合がある。
尚、上記箇所に炭素粒子が付着堆積するのは、検出素子
16の主体金具18根元側の温度が低いためである。一方、
検出素子16の先端側は温度が高いために付着した炭素粒
子は焼失する。
16の主体金具18根元側の温度が低いためである。一方、
検出素子16の先端側は温度が高いために付着した炭素粒
子は焼失する。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記問題点を解決するために次の手段を採用し
た。
た。
即ち、本発明の要旨は、 外側表面に外側電極を有するとともに内側表面に内側電
極を有し、該両電極に各々接続されたリード部を介して
検出信号を取り出して、センサ先端側の周囲雰囲気中の
酸素ガス分圧を検出する検出素子と、 該検出素子の外側電極と電気的に接触することなく、該
検出素子を格納する主体金具と、 該主体金具の周囲雰囲気側の先端部の開口端より内側の
位置で上記検出素子を支持するとともに、電気的な絶縁
を行なう絶縁スペーサと、 を備えた酸素センサにおいて、 上記主体金具の先端部の開口端に相当する位置から奥側
の上記検出素子、上記主体金具及び上記絶縁スペーサに
よって形成された凹部の全表面を絶縁層で覆うととも
に、 上記主体金具の先端部に上記絶縁層と異なる部位にて保
護管を取り付けたことを特徴とする酸素センサにある。
極を有し、該両電極に各々接続されたリード部を介して
検出信号を取り出して、センサ先端側の周囲雰囲気中の
酸素ガス分圧を検出する検出素子と、 該検出素子の外側電極と電気的に接触することなく、該
検出素子を格納する主体金具と、 該主体金具の周囲雰囲気側の先端部の開口端より内側の
位置で上記検出素子を支持するとともに、電気的な絶縁
を行なう絶縁スペーサと、 を備えた酸素センサにおいて、 上記主体金具の先端部の開口端に相当する位置から奥側
の上記検出素子、上記主体金具及び上記絶縁スペーサに
よって形成された凹部の全表面を絶縁層で覆うととも
に、 上記主体金具の先端部に上記絶縁層と異なる部位にて保
護管を取り付けたことを特徴とする酸素センサにある。
ここで検出素子としては、外側表面に外側電極を有する
とともに内側表面に内側電極を有するものであれば、特
に制限はなく、前述の第２図に示す袋状の酸素イオン伝
導性固体電解質を用いたものの他に、大気導入溝を有す
る絶縁筒に酸素イオン伝導性固体電解質板を巻き付けて
形成した円筒状のものや、TiO2等の酸化物半導体を用い
たもの等がある。
とともに内側表面に内側電極を有するものであれば、特
に制限はなく、前述の第２図に示す袋状の酸素イオン伝
導性固体電解質を用いたものの他に、大気導入溝を有す
る絶縁筒に酸素イオン伝導性固体電解質板を巻き付けて
形成した円筒状のものや、TiO2等の酸化物半導体を用い
たもの等がある。
絶縁層としては、耐熱性を有しているものであれば特に
制限はなく、例えば、Al2O3,SiO2等を主成分とする耐熱
性の絶縁塗料等を用いればよい。絶縁層として、上記の
ような絶縁塗料を用いる場合には、所定部位にこの絶縁
塗料を塗布乾燥することによって容易に絶縁層を形成で
きる。
制限はなく、例えば、Al2O3,SiO2等を主成分とする耐熱
性の絶縁塗料等を用いればよい。絶縁層として、上記の
ような絶縁塗料を用いる場合には、所定部位にこの絶縁
塗料を塗布乾燥することによって容易に絶縁層を形成で
きる。
［作用］ 本発明では、主体金具の先端部の開口端に相当する位置
から奥側の検出素子、主体金具及び絶縁スペーサによっ
て形成された凹部の全表面を絶縁層で覆っているので、
凹部の表面に炭素粒子が付着堆積しても、外側電極と主
体金具との絶縁が低下しない。その上、酸素センサの先
端に配置される保護管は、主体金具の先端部の絶縁層の
形成位置とは異なる部位に取り付けられることによっ
て、凹部の空間を広く確保できるので、この点からも絶
縁の劣化を防止できる。
から奥側の検出素子、主体金具及び絶縁スペーサによっ
て形成された凹部の全表面を絶縁層で覆っているので、
凹部の表面に炭素粒子が付着堆積しても、外側電極と主
体金具との絶縁が低下しない。その上、酸素センサの先
端に配置される保護管は、主体金具の先端部の絶縁層の
形成位置とは異なる部位に取り付けられることによっ
て、凹部の空間を広く確保できるので、この点からも絶
縁の劣化を防止できる。
そのため、より長期にわたって精度高く酸素ガス分圧を
検出できる。
検出できる。
［実施例］ 本発明の一実施例について第１図の端面図を用いて説明
する。
する。
本実施例は、袋状の検出素子50を用いた酸素センサに本
発明を適用したものである。
発明を適用したものである。
検出素子50は、袋状に形成されたZrO2系固溶体からなる
酸素イオン伝導性固体電解質52と、酸素イオン伝導性固
体電解質52の表裏面に設けられた一対の多孔質電極54,5
6とを備える。検出素子50は、絶縁セラミックスペーサ5
8,充填されたタルク粉末60,セラミックスリーブ62を介
して主体金具64に保持される。このように保持される検
出素子50は、第２図に示す従来の酸素センサと同じく、
図示されない端子金具、リード線によって酸素ガス分圧
信号を出力する。
酸素イオン伝導性固体電解質52と、酸素イオン伝導性固
体電解質52の表裏面に設けられた一対の多孔質電極54,5
6とを備える。検出素子50は、絶縁セラミックスペーサ5
8,充填されたタルク粉末60,セラミックスリーブ62を介
して主体金具64に保持される。このように保持される検
出素子50は、第２図に示す従来の酸素センサと同じく、
図示されない端子金具、リード線によって酸素ガス分圧
信号を出力する。
また、本実施例の酸素センサは、内部にセラミックヒー
タ66を備えるとともに、主体金具64の先端に外嵌する様
に取り付けられた保護管68を備える。
タ66を備えるとともに、主体金具64の先端に外嵌する様
に取り付けられた保護管68を備える。
そして、本実施例の酸素センサは、検出素子50、主体金
具64及び絶縁スペーサ58によって形成される凹部０の表
面に耐熱絶縁塗料からなる絶縁層70を有する。
具64及び絶縁スペーサ58によって形成される凹部０の表
面に耐熱絶縁塗料からなる絶縁層70を有する。
この絶縁層70は、凹部０に耐熱性絶縁塗料（ボンド・エ
ックス86、日産化学製）を、注射針等を用いて注入した
後に、不要分を同じく注射針等で除去し、乾燥すること
によって形成される。
ックス86、日産化学製）を、注射針等を用いて注入した
後に、不要分を同じく注射針等で除去し、乾燥すること
によって形成される。
上記本実施例の酸素センサを以下の条件にて耐久試験を
行い、試験の前後で検出素子50の外側電極54と主体金具
64との間の絶縁抵抗を測定し、結果の平均値を表に記し
た。また、比較例として絶縁層を有しない酸素センサ
（第２図参照）についても同様の試験を行い、結果の平
均値を表に併せて記した。
行い、試験の前後で検出素子50の外側電極54と主体金具
64との間の絶縁抵抗を測定し、結果の平均値を表に記し
た。また、比較例として絶縁層を有しない酸素センサ
（第２図参照）についても同様の試験を行い、結果の平
均値を表に併せて記した。
耐久試験条件 試験雰囲気：燃料過多（空燃比A/F＝９） 試験温度:800℃ 試験時間:100時間 試験数：実施例、比較例共に５個 表から、明らかなように、絶縁層を設けることによっ
て、絶縁抵抗の劣化が非常に少なくなる。
て、絶縁抵抗の劣化が非常に少なくなる。
以上述べたように、本実施例の酸素センサは、検出素子
50の多孔質電極54,56間に生じた酸素ガス分圧信号を図
示しない端子金具を介して同じく図示しないリード線か
ら出力する。そのため、点火プラグによるノイズ、アー
スの電位差によるノイズ等の影響がなく、正確な酸素ガ
ス分圧信号の検出が行えるという特徴を有すると共に、
絶縁層70によって検出素子50、主体金具64及び絶縁スペ
ーサ58によって形成される凹部０の表面が主体金具64の
先端に相当する位置まで覆われているために、炭素粒子
の付着堆積による外側電極54と主体金具64との絶縁抵抗
の劣化がなく、長期にわたって安定した性能を発揮す
る。更に、酸素センサの先端に配置される保護管68は、
主体金具64の先端の外側に外嵌する様に取り付けられる
ことによって、凹部０の空間を広く確保できるので、こ
の点からも長期間にわたって絶縁抵抗の劣化を防止でき
るという効果がある。その上、この保護管68は、主体金
具64の先端の外側に配置される構造であるので、絶縁層
70を形成した後に保護管68を取り付けることができ、酸
素センサの製造を簡易化できるという利点がある。
50の多孔質電極54,56間に生じた酸素ガス分圧信号を図
示しない端子金具を介して同じく図示しないリード線か
ら出力する。そのため、点火プラグによるノイズ、アー
スの電位差によるノイズ等の影響がなく、正確な酸素ガ
ス分圧信号の検出が行えるという特徴を有すると共に、
絶縁層70によって検出素子50、主体金具64及び絶縁スペ
ーサ58によって形成される凹部０の表面が主体金具64の
先端に相当する位置まで覆われているために、炭素粒子
の付着堆積による外側電極54と主体金具64との絶縁抵抗
の劣化がなく、長期にわたって安定した性能を発揮す
る。更に、酸素センサの先端に配置される保護管68は、
主体金具64の先端の外側に外嵌する様に取り付けられる
ことによって、凹部０の空間を広く確保できるので、こ
の点からも長期間にわたって絶縁抵抗の劣化を防止でき
るという効果がある。その上、この保護管68は、主体金
具64の先端の外側に配置される構造であるので、絶縁層
70を形成した後に保護管68を取り付けることができ、酸
素センサの製造を簡易化できるという利点がある。
尚、本発明はその要旨を変更しない限り上記実施例に限
定されるものではない。
定されるものではない。
［発明の効果］ 以上の構成を有する本発明の酸素センサは、点火プラグ
によるノイズ、アースの電位差によるノイズ等の影響が
なく、正確な酸素ガス分圧信号の検出が行える。また、
本発明では、主体金具の先端部の開口端に相当する位置
から奥側の検出素子、主体金具及び絶縁スペーサによっ
て形成された凹部の全表面を絶縁層で覆っているので、
凹部の表面に炭素粒子の付着堆積による外側電極と主体
金具との絶縁抵抗の劣化がなく、一層、点火プラグによ
るノイズ、アースの電位差によるノイズの影響がなく、
長期にわたって安定した性能を発揮することができる。
更に、酸素センサの先端に配置される保護管は、主体金
具の先端部の絶縁層とは異なる部位に取り付けられるこ
とによって、凹部の空間を広く確保できるので、この点
からも長期間にわたって絶縁抵抗の劣化を防止できると
いう効果がある。その上、この保護管は、主体金具の先
端部の絶縁層と異なる部位（例えば先端部の外側）に配
置される構造であるので、絶縁層を形成した後に保護管
を取り付けることができ、酸素センサの製造を簡易化で
きるという利点がある。
によるノイズ、アースの電位差によるノイズ等の影響が
なく、正確な酸素ガス分圧信号の検出が行える。また、
本発明では、主体金具の先端部の開口端に相当する位置
から奥側の検出素子、主体金具及び絶縁スペーサによっ
て形成された凹部の全表面を絶縁層で覆っているので、
凹部の表面に炭素粒子の付着堆積による外側電極と主体
金具との絶縁抵抗の劣化がなく、一層、点火プラグによ
るノイズ、アースの電位差によるノイズの影響がなく、
長期にわたって安定した性能を発揮することができる。
更に、酸素センサの先端に配置される保護管は、主体金
具の先端部の絶縁層とは異なる部位に取り付けられるこ
とによって、凹部の空間を広く確保できるので、この点
からも長期間にわたって絶縁抵抗の劣化を防止できると
いう効果がある。その上、この保護管は、主体金具の先
端部の絶縁層と異なる部位（例えば先端部の外側）に配
置される構造であるので、絶縁層を形成した後に保護管
を取り付けることができ、酸素センサの製造を簡易化で
きるという利点がある。
第１図は本発明の一実施例を説明する端面図、 第２図は従来の酸素センサの部分破断図である。 16,50……検出素子、 18,64……主体金具、 20,58……絶縁セラミックスペーサ（絶縁スペーサ）、 70……絶縁層
Claims (1)
- 【請求項１】外側表面に外側電極を有するとともに内側
表面に内側電極を有し、該両電極に各々接続されたリー
ド部を介して検出信号を取り出して、センサ先端側の周
囲雰囲気中の酸素ガス分圧を検出する検出素子と、 該検出素子の外側電極と電気的に接触することなく、該
検出素子を格納する主体金具と、 該主体金具の周囲雰囲気側の先端部の開口端より内側の
位置で上記検出素子を支持するとともに、電気的な絶縁
を行なう絶縁スペーサと、 を備えた酸素センサにおいて、 上記主体金具の先端部の開口端に相当する位置から奥側
の上記検出素子、上記主体金具及び上記絶縁スペーサに
よって形成された凹部の全表面を絶縁層で覆うととも
に、 上記主体金具の先端部に上記絶縁層と異なる部位にて保
護管を取り付けたことを特徴とする酸素センサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62298003A JPH0778482B2 (ja) | 1987-11-26 | 1987-11-26 | 酸素センサ |
| US07/356,918 US4956072A (en) | 1987-11-26 | 1989-05-25 | Oxygen sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62298003A JPH0778482B2 (ja) | 1987-11-26 | 1987-11-26 | 酸素センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01140055A JPH01140055A (ja) | 1989-06-01 |
| JPH0778482B2 true JPH0778482B2 (ja) | 1995-08-23 |
Family
ID=17853866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62298003A Expired - Fee Related JPH0778482B2 (ja) | 1987-11-26 | 1987-11-26 | 酸素センサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4956072A (ja) |
| JP (1) | JPH0778482B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2118187T3 (es) * | 1992-06-30 | 1998-09-16 | Int Control Automation Finance | Analizadores del contenido de oxigeno. |
| DE19501131A1 (de) * | 1994-01-06 | 1995-07-13 | Ssangyong Cement Ind Co | Sauerstoff-Meßsonde für Warmwasserbereiter |
| DE19532090C2 (de) * | 1995-08-30 | 1997-09-18 | Bosch Gmbh Robert | Dichtung für ein Sensorelement eines Gassensors |
| JP3577805B2 (ja) * | 1995-09-05 | 2004-10-20 | 株式会社デンソー | 酸素濃度検出素子の製造方法 |
| TW338094B (en) * | 1996-05-22 | 1998-08-11 | Toyota Motor Co Ltd | Method and device of burning control of an oxygen sensor |
| DE19739435A1 (de) * | 1997-09-09 | 1999-03-11 | Bosch Gmbh Robert | Meßfühler |
| JP4605783B2 (ja) * | 2004-11-30 | 2011-01-05 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ及びガスセンサの製造方法 |
| US8257564B2 (en) | 2004-11-30 | 2012-09-04 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Gas sensor, and gas sensor manufacturing method |
| US7951277B2 (en) | 2005-02-08 | 2011-05-31 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Gas sensor and method for manufacturing the same |
| JP6219596B2 (ja) * | 2013-05-20 | 2017-10-25 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
| US9581565B2 (en) * | 2013-05-20 | 2017-02-28 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Gas sensor |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3909385A (en) * | 1973-09-04 | 1975-09-30 | Universal Oil Prod Co | Oxygen sensor for automotive use |
| JPS5659658U (ja) * | 1979-10-13 | 1981-05-21 | ||
| DE3319486A1 (de) * | 1983-05-28 | 1984-11-29 | Bosch Gmbh Robert | Gassensor |
| JPS60179862U (ja) * | 1984-05-07 | 1985-11-29 | 株式会社デンソー | 酸素濃度検出器 |
| JPS60183857U (ja) * | 1984-05-07 | 1985-12-06 | 株式会社デンソー | 酸素濃度検出器 |
| US4818364A (en) * | 1987-04-13 | 1989-04-04 | Allied-Signal Inc. | Terminal member for 02 sensor |
-
1987
- 1987-11-26 JP JP62298003A patent/JPH0778482B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-05-25 US US07/356,918 patent/US4956072A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01140055A (ja) | 1989-06-01 |
| US4956072A (en) | 1990-09-11 |
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