JPH09105735A - Oxygen sensor - Google Patents
Oxygen sensorInfo
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- JPH09105735A JPH09105735A JP7264519A JP26451995A JPH09105735A JP H09105735 A JPH09105735 A JP H09105735A JP 7264519 A JP7264519 A JP 7264519A JP 26451995 A JP26451995 A JP 26451995A JP H09105735 A JPH09105735 A JP H09105735A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は例えば車両等の排気
ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサに関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oxygen sensor for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas of a vehicle or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年の車両においては、内燃機関から排
出される排気ガス中の酸素濃度を酸素センサによって検
出し、その検出値を用いて空燃比（空気と燃料の重量
比）を制御することが広く行われている。この酸素セン
サの一形態として、固体電解質からなる基板の両面に白
金からなる電極を形成したものがある。このタイプの酸
素センサは、高温で内外面の酸素濃度差が大きい場合に
起電力を発生するという、固体電解質の性質を利用して
いる。より詳しくは、酸素センサは、基板の外面に排気
ガスが接触し、内面に酸素濃度既知の気体（一般には大
気）が接触するような構造を採っている。電極は、排気
ガス中の酸素と一酸化炭素とを結合させる触媒機能を有
し、基板外面付近の酸素濃度を低下させて、内面付近の
酸素濃度との差を増大させることにより、前記起電力を
増大させる。この増大された起電力によって排気ガス中
の酸素濃度が検出される。2. Description of the Related Art In recent vehicles, the oxygen concentration in exhaust gas discharged from an internal combustion engine is detected by an oxygen sensor, and the detected value is used to control the air-fuel ratio (weight ratio of air and fuel). Is widely practiced. As one form of this oxygen sensor, there is one in which electrodes made of platinum are formed on both surfaces of a substrate made of a solid electrolyte. This type of oxygen sensor utilizes the property of a solid electrolyte that an electromotive force is generated when the oxygen concentration difference between the inner and outer surfaces is large at high temperature. More specifically, the oxygen sensor has a structure in which the exhaust gas comes into contact with the outer surface of the substrate and the gas with a known oxygen concentration (generally the atmosphere) comes into contact with the inner surface. The electrode has a catalytic function of binding oxygen and carbon monoxide in the exhaust gas, and lowers the oxygen concentration near the outer surface of the substrate to increase the difference from the oxygen concentration near the inner surface of the substrate, thereby increasing the electromotive force. Increase. The oxygen concentration in the exhaust gas is detected by this increased electromotive force.
【０００３】その一例として、電極を有する基板上に、
多孔質層及び溶射層を積層して構成した積層型酸素セン
サがある（特開平２−１４１６５３号公報参照）。この
タイプの酸素センサでは、図６に示すように、電極反応
部５２及び電極リード部５３からなる電極５１が基板５
４上に設けられている。電極反応部５２は、実際に排気
ガスに晒され、触媒として機能して酸素濃度差を増大す
る部分である。電極リード部５３は、電極反応部５２と
その信号を取り出すためのリード取り出し部（図示略）
とを繋いでいる。As an example, on a substrate having electrodes,
There is a laminated oxygen sensor formed by laminating a porous layer and a sprayed layer (see Japanese Patent Laid-Open No. 2-141653). In this type of oxygen sensor, as shown in FIG. 6, the electrode 51 composed of the electrode reaction part 52 and the electrode lead part 53 has the substrate 5
4. The electrode reaction part 52 is a part that is actually exposed to exhaust gas and functions as a catalyst to increase the oxygen concentration difference. The electrode lead portion 53 is a lead take-out portion (not shown) for taking out the electrode reaction portion 52 and its signal.
And are connected.
【０００４】電極リード部５３上にはリード保護層５６
が設けられている。リード保護層５６は、電極リード部
５３が排気ガスと反応することにより電極５１全体の検
出精度が低下したり、排気ガス中の被毒成分によって電
極リード部５３が劣化したりするのを防止する。電極反
応部５２上には多孔質層５５を介して溶射層５７が設け
られている。溶射層５７は、電極反応部５２の保護及び
排気ガスの拡散律速のための層であり、多孔質層５５は
溶射層５７の密着性を高めるための層である。これらの
多孔質層５５及び溶射層５７は、排気ガス中の被毒成分
によって電極反応部５２が劣化するのを防止する機能も
有する。A lead protection layer 56 is formed on the electrode lead portion 53.
Is provided. The lead protection layer 56 prevents the detection accuracy of the entire electrode 51 from being lowered due to the reaction of the electrode lead portion 53 with the exhaust gas, and the electrode lead portion 53 from being deteriorated by the poisoning component in the exhaust gas. . A thermal spray layer 57 is provided on the electrode reaction part 52 with a porous layer 55 interposed therebetween. The thermal spray layer 57 is a layer for protecting the electrode reaction part 52 and for controlling the diffusion rate of the exhaust gas, and the porous layer 55 is a layer for enhancing the adhesiveness of the thermal spray layer 57. The porous layer 55 and the sprayed layer 57 also have a function of preventing the electrode reaction part 52 from being deteriorated by a poisoning component in the exhaust gas.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところが、基板５４上
に多孔質層５５及びリード保護層５６を設ける場合、両
者５５，５６の境界部分に段差が生ずる。この状態で多
孔質層５５上に溶射層５７を形成すると、リード保護層
５６と溶射層５７との間に隙間が生じ、多孔質層５５の
一部が露出する。これは、多孔質層５５以外の部分の溶
射層５７に対する密着性が低く、たとえリード保護層５
６の一部に重なるように溶射層５７を形成しても、溶射
層５７がリード保護層５６から剥がれやすく、割れたり
欠けたりする。また、溶射層５７の形成に際しては、溶
射される範囲（大きさ）にばらつきがあり、多孔質層５
５の一部（リード保護層５６との境界部分）が溶射層５
７によって被覆されない場合があるからである。従っ
て、常にリード保護層５６の一部に重なるように溶射層
５７を形成することは実質上困難であり、前記のように
多孔質層５５の一部がその多孔質層５５とリード保護層
５６との境界部分（段差部）で露出してしまう。その結
果、この露出部分から排気ガス中の被毒成分が侵入し、
電極５１を劣化させるおそれがある。However, when the porous layer 55 and the lead protection layer 56 are provided on the substrate 54, a step is formed at the boundary between the two 55 and 56. When the thermal sprayed layer 57 is formed on the porous layer 55 in this state, a gap is created between the lead protection layer 56 and the thermal sprayed layer 57, and a part of the porous layer 55 is exposed. This is because the adhesiveness to the sprayed layer 57 in the portion other than the porous layer 55 is low, and even if the lead protective layer 5 is used.
Even if the thermal sprayed layer 57 is formed so as to overlap a part of 6, the thermal sprayed layer 57 is easily peeled off from the lead protection layer 56 and is cracked or chipped. Further, in forming the thermal sprayed layer 57, the range (size) of thermal spraying varies, and the porous layer 5 is formed.
5 is a thermal sprayed layer 5 (a boundary portion with the lead protection layer 56).
This is because it may not be covered by 7. Therefore, it is practically difficult to form the thermal sprayed layer 57 so as to always overlap a part of the lead protection layer 56, and as described above, a part of the porous layer 55 and the lead protection layer 56. It will be exposed at the boundary part (step) of and. As a result, poisoning components in the exhaust gas penetrate from this exposed part,
The electrode 51 may be deteriorated.
【０００６】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、多孔質層がリード保護層との境
界部分で露出せず、排気ガス中の被毒成分の侵入による
電極の劣化を抑制できる酸素センサを提供することにあ
る。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object thereof is to prevent the porous layer from being exposed at the boundary portion with the lead protection layer and to prevent the electrode from being invaded by a poisoning component in the exhaust gas. It is to provide an oxygen sensor capable of suppressing deterioration.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の酸素センサは、固体電解質よりなる基板と、
前記基板上に形成された、電極反応部及び電極リード部
からなる電極と、前記電極リード部を被覆すべく前記基
板上に形成された層であり、その電極リード部の電極反
応部側端部に対応する位置には、前記基板の幅よりも狭
い幅狭部を有するリード保護層と、前記電極反応部を被
覆すべく前記基板上に形成された層であり、前記幅狭部
の両側に位置する一対の延長部を有する多孔質層と、前
記多孔質層上及び前記幅狭部上に形成された溶射層とを
備えている。In order to achieve the above object, an oxygen sensor of the present invention comprises a substrate made of a solid electrolyte,
An electrode composed of an electrode reaction part and an electrode lead part formed on the substrate, and a layer formed on the substrate to cover the electrode lead part, and an end part of the electrode lead part on the electrode reaction part side. The lead protection layer having a narrow portion narrower than the width of the substrate and a layer formed on the substrate so as to cover the electrode reaction portion, at a position corresponding to, on both sides of the narrow portion. It is provided with a porous layer having a pair of extended portions located therein, and a thermal spray layer formed on the porous layer and on the narrow portion.
【０００８】上記発明の酸素センサでは、電極の電極リ
ード部がリード保護層によって覆われる。特に、電極リ
ード部の電極反応部側端部は、リード保護層の幅狭部に
よって覆われる。この幅狭部を含むリード保護層によ
り、電極リード部が排気ガスから遮断される。このた
め、電極リード部が排気ガスと反応して酸素センサの検
出精度が低下したり、排気ガス中の被毒成分によって電
極リード部が劣化したりする不具合が防止される。In the oxygen sensor of the above invention, the electrode lead portion of the electrode is covered with the lead protective layer. Particularly, the end portion of the electrode lead portion on the electrode reaction portion side is covered with the narrow portion of the lead protective layer. The electrode lead portion is shielded from exhaust gas by the lead protective layer including the narrow portion. Therefore, it is possible to prevent problems that the electrode lead portion reacts with the exhaust gas and the detection accuracy of the oxygen sensor is lowered, and that the electrode lead portion is deteriorated by the poisoning component in the exhaust gas.
【０００９】一方、電極反応部は多孔質層によって覆わ
れる。基板において前記幅狭部の両側部分は、多孔質層
の一対の延長部によって覆われる。そして、両延長部を
含む多孔質層全体、及び幅狭部が溶射層によって覆われ
る。この溶射層は、粗面である多孔質層の表面に密着し
て電極反応部を保護するとともに、排気ガスの拡散律速
層として機能する。On the other hand, the electrode reaction part is covered with a porous layer. Both sides of the narrow portion of the substrate are covered with a pair of extensions of the porous layer. Then, the entire porous layer including both extended portions and the narrow portion are covered with the sprayed layer. This sprayed layer adheres to the surface of the porous layer, which is a rough surface, to protect the electrode reaction part, and also functions as an exhaust gas diffusion rate controlling layer.
【００１０】このように溶射層は、リード保護層の一部
（幅狭部）と、多孔質層、特に両延長部との両方にまた
がって形成される。従って、溶射層の形成に際し、溶射
される範囲（大きさ）にばらつきがあっても、多孔質層
と幅狭部との境界部分も溶射層によって覆われる。しか
も、溶射層は両延長部に密着していて剥離しにくい。こ
のため、たとえ溶射層に対する幅狭部の密着性が低くて
も、この溶射層が幅狭部から剥がれて割れたり欠けたり
することが抑制される。また、前述したように多孔質層
と幅狭部との境界部分が溶射層によって被覆されること
から、同境界部分で多孔質層が露出しない。その結果、
排気ガス中の被毒成分が多孔質層に侵入することが抑制
される。As described above, the thermal sprayed layer is formed over a part of the lead protective layer (narrow portion) and the porous layer, particularly both extended portions. Therefore, when the sprayed layer is formed, even if the sprayed range (size) varies, the boundary portion between the porous layer and the narrow portion is also covered with the sprayed layer. Moreover, the thermal sprayed layer is in close contact with both extensions and is difficult to peel off. Therefore, even if the adhesiveness of the narrow portion to the sprayed layer is low, the sprayed layer is prevented from peeling from the narrow portion and cracking or chipping. Further, as described above, since the boundary portion between the porous layer and the narrow portion is covered with the thermal spray layer, the porous layer is not exposed at the boundary portion. as a result,
It is possible to prevent the poisoning component in the exhaust gas from entering the porous layer.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
の形態を図１〜図４に従って説明する。図１，４に示す
ように、酸素センサ１１は固体電解質によって長方形板
状に形成された基板１２を備えている。固体電解質はイ
オンの移動によって電気伝導を起こす固体であり、例え
ば安定化ジルコニアが用いられる。安定化ジルコニアは
ジルコニア（ZrO2）にCaO 、 Y2O3、 Yb2O3 等を固溶させ
たものであり、高温において酸素イオン伝導性を示す。
基板１２は、その外面（両図における上面）が排気ガス
に晒され、内面（両図における下面）が酸素濃度既知の
気体（この場合大気）に晒されることにより、内外両側
の酸素濃度比に応じた起電力を発生する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. As shown in FIGS. 1 and 4, the oxygen sensor 11 includes a substrate 12 formed of a solid electrolyte in a rectangular plate shape. The solid electrolyte is a solid that causes electric conduction by the movement of ions, and for example, stabilized zirconia is used. Stabilized zirconia is a solid solution of zirconia (ZrO 2 ) with CaO, Y 2 O 3 , Yb 2 O 3, etc., and exhibits oxygen ion conductivity at high temperatures.
The outer surface (upper surface in both figures) of the substrate 12 is exposed to exhaust gas, and the inner surface (lower surface in both figures) is exposed to a gas having a known oxygen concentration (atmosphere in this case), so that the oxygen concentration ratios of the inner and outer sides are changed. Generates a corresponding electromotive force.
【００１２】基板１２の内外両面（図では外面のみ図
示）には、その基板１２で発生した起電力を取り出すた
めの薄膜状の電極１３がスパッタリング、蒸着、メッ
キ、ペースト焼き付け等の方法によって形成されてい
る。これらの電極１３はいずれも白金（Pt）からなり、
互いに同一形状をなしている。各電極１３は電極反応部
１４及び電極リード部１５によって構成されている。On both inner and outer surfaces (only the outer surface is shown in the figure) of the substrate 12, thin-film electrodes 13 for taking out electromotive force generated in the substrate 12 are formed by a method such as sputtering, vapor deposition, plating, paste baking or the like. ing. Each of these electrodes 13 is made of platinum (Pt),
They have the same shape as each other. Each electrode 13 is composed of an electrode reaction part 14 and an electrode lead part 15.
【００１３】外側の電極反応部１４は平面四角形をな
し、基板１２の先端部（図の左端部）上において、その
先端縁１２ａ及び両側縁１２ｂ，１２ｃから離間した位
置に設けられている。この電極反応部１４は排気ガスに
晒され信号を発生する。外側の電極リード部１５は電極
反応部１４よりも狭い幅を有しており、その電極反応部
１４の幅方向中央部から基板１２の基端縁１２ｄへ向け
て真っ直ぐに延びている。この電極リード部１５の基端
部には、電極反応部１４で発生した信号を酸素センサ１
１の外部へ取り出すためのリード取り出し部（図示略）
が接続される。なお、内側の電極反応部及び電極リード
部は、前述した外側の電極反応部１４及び電極リード部
１５にそれぞれ対応した位置に設けられている。The outer electrode reaction portion 14 has a rectangular shape in a plane and is provided on the tip portion (left end portion in the drawing) of the substrate 12 at a position separated from the tip edge 12a and both side edges 12b and 12c. The electrode reaction section 14 is exposed to exhaust gas and generates a signal. The outer electrode lead portion 15 has a width narrower than that of the electrode reaction portion 14, and extends straight from the center portion in the width direction of the electrode reaction portion 14 toward the base end edge 12d of the substrate 12. A signal generated in the electrode reaction section 14 is supplied to the oxygen sensor 1 at the base end of the electrode lead section 15.
1 lead-out portion (not shown) for taking out to the outside
Is connected. The inner electrode reaction portion and the electrode lead portion are provided at positions corresponding to the outer electrode reaction portion 14 and the electrode lead portion 15, respectively.
【００１４】基板１２の外面には、その基板１２と同様
に安定化ジルコニア等の固体電解質からなるリード保護
層１９が設けられており、この保護層１９により電極リ
ード部１５が被覆されている。より詳しくは、リード保
護層１９は本体部２０及び幅狭部２１によって構成され
ている。本体部２０は基板１２と略同一の幅を有してお
り、その基板１２上に積層されている。この本体部２０
は、電極リード部１５において電極反応部側端部１５ａ
を除く部分を被覆するほか、基板１２の剛性を補う機能
をも備えている。On the outer surface of the substrate 12, a lead protective layer 19 made of a solid electrolyte such as stabilized zirconia is provided on the outer surface of the substrate 12, and the electrode lead portion 15 is covered with the protective layer 19. More specifically, the lead protection layer 19 is composed of a body portion 20 and a narrow portion 21. The main body portion 20 has substantially the same width as the substrate 12, and is laminated on the substrate 12. This main body 20
Is an end portion 15a of the electrode lead portion 15 on the electrode reaction portion side.
In addition to covering the part except for, it also has a function of supplementing the rigidity of the substrate 12.
【００１５】図２に示すように、幅狭部２１の幅Ｗ１は
基板１２の幅Ｗ２よりも小さく、かつ電極リード部１５
の幅Ｗ３よりもわずかに大きく設定されている。幅狭部
２１は、電極リード部１５と合致する位置である、本体
部２０先端の幅方向中央部分から電極反応部１４へ向け
て突出している。この平面長方形状をなす幅狭部２１に
より、電極リード部１５の電極反応部側端部１５ａが被
覆されている。As shown in FIG. 2, the width W1 of the narrow portion 21 is smaller than the width W2 of the substrate 12, and the electrode lead portion 15 is formed.
Is set to be slightly larger than the width W3. The narrow portion 21 projects toward the electrode reaction portion 14 from the center portion in the width direction of the tip of the main body portion 20, which is a position that matches the electrode lead portion 15. The narrow portion 21 having the planar rectangular shape covers the end portion 15a of the electrode lead portion 15 on the electrode reaction portion side.
【００１６】図１，３，４に示すように基板１２の外面
には、本体部２３及び一対の延長部２４ａ，２４ｂから
なり、多数の微細な気孔を有する多孔質層２２が積層さ
れている。本体部２３は電極反応部１４よりも大きく形
成され、その電極反応部１４の全体を被覆している。両
延長部２４ａ，２４ｂは本体部２３の両側部において、
互いに平行にリード保護層１９の本体部２０へ向けて延
びている。両延長部２４ａ，２４ｂの間隔は幅狭部２１
の幅Ｗ１と略同一であり、多孔質層２２及びリード保護
層１９がともに基板１２上に積層されたときには、幅狭
部２１が両延長部２４ａ，２４ｂによって挟み込まれた
状態となる。As shown in FIGS. 1, 3 and 4, on the outer surface of the substrate 12, a porous layer 22 comprising a main body portion 23 and a pair of extension portions 24a and 24b and having a large number of fine pores is laminated. . The body portion 23 is formed to be larger than the electrode reaction portion 14 and covers the entire electrode reaction portion 14. Both extension parts 24a, 24b are on both sides of the main body part 23,
The lead protection layers 19 extend parallel to each other toward the main body 20. The space between the two extended portions 24a and 24b is the narrow portion 21.
When the porous layer 22 and the lead protection layer 19 are both laminated on the substrate 12, the narrow portion 21 is sandwiched between the extension portions 24a and 24b.
【００１７】両延長部２４ａ，２４ｂを含む多孔質層２
２上及び幅狭部２１上には、ガス拡散律速層として機能
し、基板１２へ至る排気ガスの量を制限するための溶射
層２５が設けられている。溶射層２５は、スピネル（Al
2MgO4 ）等のセラミック材料を用いて、溶射法、例えば
プラズマ溶射法によって形成されている。Porous layer 2 including both extensions 24a, 24b
A thermal sprayed layer 25, which functions as a gas diffusion rate controlling layer and limits the amount of exhaust gas reaching the substrate 12, is provided on the upper portion 2 and the narrow portion 21. The sprayed layer 25 is made of spinel (Al
It is formed by a thermal spraying method, for example, a plasma spraying method, using a ceramic material such as 2 MgO 4 ).
【００１８】図４に示すように基板１２の内面側には、
ジルコニア、アルミナ（Al2O33）等のセラミック材料か
らなる枠体２６及びシート２７が順に配置されている。
枠体２６は平面略Ｕ字状をなし、シート２７は基板１２
と同様に長方形板状をなしている。これらの基板１２、
枠体２６及びシート２７によって囲まれる空間は大気導
入孔となっている。この大気導入孔は酸素センサ１１の
基端部において開口しており、酸素濃度既知の気体であ
る大気が、この開口部分から酸素センサ１１内部（大気
導入孔）へ導入される。As shown in FIG. 4, on the inner surface side of the substrate 12,
A frame 26 and a sheet 27 made of a ceramic material such as zirconia and alumina (Al 2 O 3 3 ) are sequentially arranged.
The frame 26 has a substantially U shape in plan view, and the sheet 27 is the substrate 12
Like the rectangular plate. These substrates 12,
The space surrounded by the frame 26 and the sheet 27 serves as an air introduction hole. The atmosphere introducing hole is opened at the base end of the oxygen sensor 11, and the atmosphere, which is a gas having a known oxygen concentration, is introduced into the oxygen sensor 11 (atmosphere introducing hole) through this opening.
【００１９】前述した構成の酸素センサ１１は、電極１
３を有する基板１２の外面側に多孔質層２２及びリード
保護層１９を積層するとともに、基板１２の内面側に枠
体２６及びシート２７を積層することにより積層体を形
成し、この積層体を焼成後、多孔質層２２及び幅狭部２
１に溶射を施すことによって製作される。The oxygen sensor 11 having the above-described structure is provided with the electrode 1
The porous layer 22 and the lead protection layer 19 are laminated on the outer surface side of the substrate 12 having 3 and the frame body 26 and the sheet 27 are laminated on the inner surface side of the substrate 12 to form a laminated body. After firing, the porous layer 22 and the narrow portion 2
It is manufactured by subjecting 1 to thermal spraying.
【００２０】上記酸素センサ１１の使用時には、大気導
入孔に酸素濃度既知の大気が導かれ、溶射層２５及びリ
ード保護層１９が酸素濃度の低い排気ガスに晒される。
排気ガスは溶射層２５、多孔質層２２を通過して基板１
２の外面や電極反応部１４に至る。このとき、溶射層２
５排気ガスの拡散律速層として機能し、排気ガスの通過
量を制限する。基板１２の内面と外面とで酸素濃度、す
なわち酸素分圧が異なり、酸素分圧の高い大気側から排
気ガス側へ向けて酸素イオンが移動する。その結果、電
極反応部１４間に起電力が発生する。この起電力は基板
１２の内外面での酸素濃度差が大きいほど高い値とな
る。また、白金製の電極反応部１４は、排気ガス中の酸
素と一酸化炭素とを結合させる触媒作用を発揮し、基板
１２外面付近の酸素濃度を低下させて、内面付近の酸素
濃度との差を増大させることにより、起電力を増大させ
る。この増大された起電力が電極リード部１５を介して
出力され、その起電力に基づき排気ガス中の酸素濃度が
検出される。When the oxygen sensor 11 is used, the atmosphere having a known oxygen concentration is introduced into the air introduction hole, and the thermal spray layer 25 and the lead protective layer 19 are exposed to exhaust gas having a low oxygen concentration.
The exhaust gas passes through the sprayed layer 25 and the porous layer 22 and passes through the substrate 1
2 to the outer surface and the electrode reaction portion 14. At this time, the sprayed layer 2
5 Functions as a diffusion-controlling layer for exhaust gas and limits the amount of exhaust gas passing through. Oxygen concentration, that is, oxygen partial pressure is different between the inner surface and the outer surface of the substrate 12, and oxygen ions move from the atmosphere side where the oxygen partial pressure is high toward the exhaust gas side. As a result, an electromotive force is generated between the electrode reaction parts 14. This electromotive force has a higher value as the oxygen concentration difference between the inner and outer surfaces of the substrate 12 is larger. Moreover, the electrode reaction part 14 made of platinum exerts a catalytic action to combine oxygen in the exhaust gas and carbon monoxide, lowers the oxygen concentration near the outer surface of the substrate 12, and reduces the difference from the oxygen concentration near the inner surface. To increase the electromotive force. This increased electromotive force is output via the electrode lead portion 15, and the oxygen concentration in the exhaust gas is detected based on the electromotive force.
【００２１】ところで、前記酸素センサ１１において
は、幅狭部２１を含むリード保護層１９によって、電極
リード部１５が排気ガスから遮断される。このため、電
極リード部１５が排気ガスと反応して酸素センサ１１の
検出精度が低下したり、排気ガス中の被毒成分によって
電極リード部１５が劣化したりする不具合を解消でき
る。また、電極１３の先端部分は、延長部２４ａ，２４
ｂを含む多孔質層２２全体、及び幅狭部２１を被覆する
溶射層２５によって保護される。By the way, in the oxygen sensor 11, the electrode lead portion 15 is shielded from the exhaust gas by the lead protection layer 19 including the narrow portion 21. Therefore, it is possible to solve the problems that the electrode lead portion 15 reacts with the exhaust gas and the detection accuracy of the oxygen sensor 11 is lowered, and that the electrode lead portion 15 is deteriorated by the poisoning component in the exhaust gas. In addition, the tip portion of the electrode 13 has the extension portions 24a, 24
The entire porous layer 22 including b and the sprayed layer 25 that covers the narrow portion 21 are protected.
【００２２】さらに、溶射層２５が幅狭部２１及び多孔
質層２２の両方にまたがって形成されることから、溶射
層２５の形成に際し、溶射される範囲（大きさ）にばら
つきがあっても、両者２１，２２の境界部分も溶射層２
５によって覆われることになる。しかも、溶射層２５は
両延長部２４ａ，２４ｂに密着していて剥離しにくい。
このため、たとえ溶射層２５に対する幅狭部２１の密着
性が低くても、この溶射層２５が幅狭部２１から剥がれ
て割れたり欠けたりするのを抑制できる。Further, since the thermal sprayed layer 25 is formed so as to extend over both the narrow portion 21 and the porous layer 22, even when the thermal sprayed layer 25 is formed, the range (size) of thermal spraying varies. , The boundary portion between the two 21 and 22 is also the sprayed layer 2
Will be covered by 5. Moreover, the sprayed layer 25 is in close contact with both the extension portions 24a and 24b, and is not easily peeled off.
Therefore, even if the adhesion of the narrow portion 21 to the thermal spray layer 25 is low, it is possible to prevent the thermal spray layer 25 from peeling from the narrow portion 21 and cracking or chipping.
【００２３】また、前述したように、多孔質層２２及び
幅狭部２１の境界部分が溶射層２５によって覆われてい
ることから、たとえ、その境界部分において段差や隙間
が生じていたとしても、従来技術とは異なり同境界部分
で多孔質層２２が露出することがない。そのため、排気
ガス中の被毒成分が多孔質層２２に侵入して電極１３に
触れるのを抑制し、被毒成分による電極１３の劣化を防
止できる。Further, as described above, since the boundary portion between the porous layer 22 and the narrow portion 21 is covered with the sprayed layer 25, even if there is a step or a gap at the boundary portion, Unlike the conventional technique, the porous layer 22 is not exposed at the same boundary portion. Therefore, it is possible to prevent the poisoning component in the exhaust gas from entering the porous layer 22 and touching the electrode 13, and prevent the electrode 13 from being deteriorated by the poisoning component.
【００２４】本実施の形態は、前述した事項以外にも次
の特徴を有する。 （ａ）両延長部２４ａ，２４ｂを有している分だけ多孔
質層２２が大きくなっており、多孔質層２２が広い面積
にわたって基板１２や電極１３の外面に密着している。
このため、多孔質層２２はそれ自体剛性があまり高くな
いが、前述した広い面積での密着より剛性が補われ、溶
射層２５の形成時に応力が加わっても破壊されにくい。The present embodiment has the following features in addition to the matters described above. (A) The porous layer 22 is enlarged by the amount having both the extension portions 24a and 24b, and the porous layer 22 is in close contact with the outer surface of the substrate 12 or the electrode 13 over a wide area.
For this reason, the porous layer 22 itself does not have a very high rigidity, but the rigidity is supplemented by the adhesion in the wide area described above, and the porous layer 22 is not easily broken even if stress is applied during the formation of the sprayed layer 25.
【００２５】なお、本発明は次に示す別の実施の形態に
具体化することができる。 （１）図５に示すように、幅狭部２１の溶射層２５に対
する密着性を高めるために、その幅狭部２１上に別途多
孔質層３０を設け、その上に溶射層２５を形成してもよ
い。また、この多孔質層３０に代え、幅狭部２１に機械
加工を施して粗面にしたり、スパッタリング等により表
面改質を行ったりしてもよい。The present invention can be embodied in another embodiment shown below. (1) As shown in FIG. 5, in order to improve the adhesion of the narrow portion 21 to the thermal spray layer 25, a porous layer 30 is separately provided on the narrow portion 21, and the thermal spray layer 25 is formed thereon. May be. Further, instead of the porous layer 30, the narrow portion 21 may be machined to have a rough surface, or surface modification may be performed by sputtering or the like.
【００２６】（２）本発明は、電極リード部１５が電極
反応部１４の幅方向中央部からずれた位置に接続された
電極１３を有する酸素センサにも適用できる。この場
合、電極１３の形状に合わせて多孔質層２２やリード保
護層１９の形状も変更する。(2) The present invention can also be applied to an oxygen sensor having the electrode 13 connected to the electrode lead portion 15 at a position displaced from the center of the electrode reaction portion 14 in the width direction. In this case, the shapes of the porous layer 22 and the lead protection layer 19 are also changed according to the shape of the electrode 13.
【００２７】（３）基板１２の補強という観点からは、
リード保護層１９の本体部２０を大きく形成することが
望ましく、前記実施の形態では同本体部２０の幅を基板
１２の幅Ｗ２とほぼ同一にしている。従って、基板１２
が十分大きな剛性を有していて補強が不要な場合には、
この本体部２０の幅を同基板１２の幅Ｗ２よりも狭くし
てもよい。ただし、この場合、電極リード部１５の保護
のために同リード部１５の幅Ｗ３よりも広くする必要が
ある。(3) From the viewpoint of reinforcing the substrate 12,
It is desirable to make the main body 20 of the lead protection layer 19 large, and in the above-described embodiment, the width of the main body 20 is substantially the same as the width W2 of the substrate 12. Therefore, the substrate 12
Has a sufficiently large rigidity and no reinforcement is required,
The width of the main body 20 may be narrower than the width W2 of the substrate 12. However, in this case, in order to protect the electrode lead portion 15, it is necessary to make it wider than the width W3 of the lead portion 15.
【００２８】（４）溶射層２５によってリード保護層１
９の本体部２０の先端部分を被覆するように変更しても
よい。この場合、溶射層２５との密着性を確保するため
に、本体部２０の先端を凹凸状に形成するとともに、そ
れに嵌合するように多孔質層２２の両延長部２４ａ，２
４ｂの先端を凸凹状に形成することが望ましい。(4) The lead protective layer 1 by the sprayed layer 25.
You may change so that the front-end | tip part of the main-body part 20 of 9 may be covered. In this case, in order to secure the adhesiveness with the sprayed layer 25, the tip of the main body portion 20 is formed in an uneven shape, and both extension portions 24a, 2 of the porous layer 22 are fitted so as to be fitted thereto.
It is desirable to form the tip of 4b in an uneven shape.
【００２９】（５）多孔質層２２及び幅狭部２１が溶射
層２５によって被覆されることを考慮すると、幅狭部２
１と延長部２４ａ，２４ｂとの間に若干の隙間があって
もよい。(5) Considering that the porous layer 22 and the narrow portion 21 are covered with the sprayed layer 25, the narrow portion 2
There may be a slight gap between 1 and the extension portions 24a and 24b.
【００３０】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、各形態から把握できる請求項以外の技術的思想
について、以下にそれらの効果とともに記載する。 （イ）請求項１に記載の酸素センサにおいて、前記幅狭
部と溶射層との間に多孔質層を介在させた酸素センサ。
このような構成とすることにより、幅狭部の溶射層に対
する密着性をさらに高めることができる。Although the respective embodiments of the present invention have been described above, technical ideas other than the claims which can be understood from the respective embodiments will be described below together with their effects. (A) The oxygen sensor according to claim 1, wherein a porous layer is interposed between the narrow portion and the sprayed layer.
With such a structure, it is possible to further improve the adhesion to the sprayed layer in the narrow portion.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、電
極リード部の電極反応部側端部をリード保護層の幅狭部
によって被覆し、その幅狭部の両側に多孔質層の両延長
部を配置している。そして、この状態で多孔質層の全体
及び幅狭部を溶射層によって被覆している。このため、
溶射層に割れや欠けを生じさせずに、幅狭部の多孔質層
との境界部分を溶射層によって被覆し、その境界部分で
多孔質層が露出するのを防止し、排気ガス中の被毒成分
が多孔質層に侵入して電極を劣化させるのを抑制するこ
とができる。As described above in detail, according to the present invention, the end portion of the electrode lead portion on the electrode reaction portion side is covered with the narrow portion of the lead protective layer, and the porous layer is formed on both sides of the narrow portion. Both extensions are arranged. Then, in this state, the entire porous layer and the narrow portion are covered with the thermal spray layer. For this reason,
The thermal sprayed layer is not cracked or chipped, and the sprayed layer covers the narrow portion of the boundary with the porous layer to prevent the porous layer from being exposed at the boundary and prevent the exhaust gas from being exposed to exhaust gas. It is possible to prevent the poison component from entering the porous layer and deteriorating the electrode.
【図１】一実施の形態における酸素センサの部分拡大縦
断面図。FIG. 1 is a partially enlarged vertical sectional view of an oxygen sensor according to an embodiment.
【図２】図１のII-II 線断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG.
【図３】酸素センサの部分平断面図。FIG. 3 is a partial plan sectional view of an oxygen sensor.
【図４】酸素センサの積層体の分解斜視図。FIG. 4 is an exploded perspective view of a stack of oxygen sensors.
【図５】別の実施の形態における酸素センサを示し、図
２に対応する部分断面図。5 is a partial cross-sectional view showing an oxygen sensor according to another embodiment and corresponding to FIG.
【図６】従来の酸素センサの部分拡大縦断面図。FIG. 6 is a partially enlarged vertical sectional view of a conventional oxygen sensor.
１２…基板、１４…電極反応部、１５…電極リード部、
１５ａ…電極反応部側端部、１９…リード保護層、２１
…幅狭部、２２…多孔質層、２４ａ，２４ｂ…延長部、
２５…溶射層。12 ... Substrate, 14 ... Electrode reaction part, 15 ... Electrode lead part,
Reference numeral 15a ... Electrode reaction portion side end portion, 19 ... Lead protective layer, 21
... narrow part, 22 ... porous layer, 24a, 24b ... extended part,
25 ... Sprayed layer.
Claims (1)
からなる電極と、 前記電極リード部を被覆すべく前記基板上に形成された
層であり、その電極リード部の電極反応部側端部に対応
する位置には、前記基板の幅よりも狭い幅狭部を有する
リード保護層と、 前記電極反応部を被覆すべく前記基板上に形成された層
であり、前記幅狭部の両側に位置する一対の延長部を有
する多孔質層と、 前記多孔質層上及び前記幅狭部上に形成された溶射層と
を備えた酸素センサ。1. A substrate made of a solid electrolyte, an electrode formed on the substrate, comprising an electrode reaction portion and an electrode lead portion, and a layer formed on the substrate to cover the electrode lead portion. A lead protective layer having a narrow portion narrower than the width of the substrate at a position corresponding to an end of the electrode lead portion on the electrode reaction portion side, and a lead protective layer formed on the substrate to cover the electrode reaction portion. An oxygen sensor comprising a porous layer having a pair of extended portions located on both sides of the narrow portion, and a thermal spray layer formed on the porous layer and on the narrow portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7264519A JPH09105735A (en) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | Oxygen sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7264519A JPH09105735A (en) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | Oxygen sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09105735A true JPH09105735A (en) | 1997-04-22 |
Family
ID=17404385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7264519A Pending JPH09105735A (en) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | Oxygen sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09105735A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2006112969A (en) * | 2004-10-15 | 2006-04-27 | Denso Corp | Gas sensor element and its manufacturing method |
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| JP2009115781A (en) * | 2007-10-17 | 2009-05-28 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Gas sensor |
| US8656756B2 (en) | 2007-10-17 | 2014-02-25 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Gas sensor |
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-
1995
- 1995-10-12 JP JP7264519A patent/JPH09105735A/en active Pending
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