JPH0334585B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関に用いられるリーンセンサ
のような固体電解質センサの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

リーンセンサは、酸素センサの一種に該当する
ものであり、空燃比を測定すべき混合ガス（以下
検知ガスという）の酸素濃度が大である場合の、
換言すれば燃料濃度が少となる燃料リーン側にお
ける酸素濃度を検出するセンサであるため、この
ように呼ばれる。そして従来の酸素濃度を検出す
るセンサの主流を占めている濃淡電池型のセンサ
とは異なり、標準ガスを必要とせず、しかも燃料
リーン側における検知ガスの空燃比を正確に測定
できるため、最近脚光を浴びている。

ところで、このリーンセンサは、主として電極
を有する固体電解質素子（たとえばジルコニア）
と、該素子を保護するための絶縁体（例えばアル
ミナであり、リーンセンサの場合には、多孔質セ
ラミツク層からなるガス拡散律速層）とからなる
ものであり、検知ガスの酸素がイオン化された状
態で素子内を通過することにより、電圧が印加さ
れている電極間に電流（限界電流）が流れ、該電
流の値を測定することによつて、空燃比を検出す
るものである。そしてたとえば次のように製造さ
れている。

第１図を参照して説明すると、 (1) 表裏両面に電極１ａ，１ａを備えてなる固体
電解質素子１（１枚）、 (2) 該素子１より大であつて、前記電極１ａ，１
ａに対応する位置に空孔２ａを有しかつ、一面
に前記電極に当接される金属リード線２ｂを、
他面に金属ヒータ線２ｃを備えてなる第一絶縁
体２（２枚）、そして (3) 該第一絶縁体２とほぼ同大であつて、前記同
様の位置に空孔３ａを有する第二絶縁体３（２
枚）を製作し、強度付与のために予め各部材
１，２，３を焼成処理しておく。その後、固体
電解質素子１の両面側に第一絶縁体２，２を、
該第一絶縁体２，２の金属リード線２ｂ，２ｂ
を備えた面が素子１側に位置するように積層さ
せ、さらにこうして積層させることによつて得
られた三層体の両面側に第二絶縁体３，３を、
第一・第二絶縁体２，３の空孔２ａ，３ａを整
合させた状態で積層させることにより五層体を
得る。そしてその後、限界電流を発生し易くす
るために、検知部およびその周辺部に多孔質保
護層４（たとえばアルミナであり、リーンセン
サの場合には、ガス拡散律速層となる）を形成
させることによつて、第２図に示すようなリー
ンセンサが製造される。この図において、５は
接着剤層（たとえばガラス）であり、該接着剤
層５は固体電解質素子１と第一絶縁体２，２と
を一体化している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、こうした製法においては、次の
ような問題があつた。

すなわち、絶縁体２，２に設けられた電極１
ａ，１ａが絶縁体２，２の焼成時に加熱され、さ
らに接着剤５を用いて積層体の各層を接合する際
にも加熱されるため、電極１ａ，１ａが熱劣化す
るという問題である。電極が熱劣化すると、固体
電解質における電流の変化を精度良く検出するこ
とができなくなり、センサの性能の低下につなが
る。

したがつて、本発明の目的は、積層体の接合の
後に電極を固体電解質に形成することにより、積
層体の接合時の加熱の影響による電極の熱劣化を
無くすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は以下の構成により、上記本発明の目的
を達成するものである。

本発明は、固体電解質素子の両面にリード線を
付設した電極を設け、電極部以外の部分に絶縁体
を当接し、そして電極部分を多孔質体で覆うよう
にしてなる固体電解質センサを製造する方法であ
る。

まず、電極に接続するためのリード線をそれぞ
れ形成した固体電解質素子の両面に、空孔を設け
た絶縁体を前記リード線の一部が空孔内に臨むよ
うに積層させる。

その後、素子および絶縁体を加熱もしくは圧着
により一体化する。

次いでこの一体化したものの両面に、金属リー
ド線に当接させて電極を形成する。

さらにその上を多孔質体で覆うことにより、固
体電解質センサを製造する。

〔作用〕

本発明の固体電解質センサの製造方法によれ
ば、電極は、固体電解質素子に予め設けられてい
ないため、固体電解質素子と絶縁体を積層一体化
する際の加熱の影響を受けることがない。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第３図および第４図に
従つて説明する。

酸化イツトリウム等で安定化されたジルコニア
等からなる固体電解質素子６と絶縁体７，７と
は、後者が空孔７ａ，７ａを有する以外、ほぼ同
形同大の板状体である。そして素子６の両面に
は、白金ペースト等の金属ペーストを所定パター
ンに塗布することによつて、金属リード線６ａ，
６ａおよび該リード線６ａ，６ａから離れたとこ
ろに位置させて、金属ヒータ線６ｂ，６ｂを形成
する。こうした構成の素子６および絶縁体７，７
の一体化は次のようにして行なわれる。すなわ
ち、素子６の両面側に絶縁体７，７を、金属リー
ド線６ａ，６ａの先端部だけが絶縁体７，７の空
孔７ａ，７ａから見えるように両者を位置させて
三層体とし、全体を各部材６，７の構成材料の衝
温度にて加熱および圧着することによつて行なわ
れる。そして一体化された三層体のうち一層体の
部分に、つまり絶縁体７，７の空孔７ａ，７ａを
通して外部から見える素子６の両面に、上記のよ
うに位置された金属リード線６ａ，６ａに当接さ
せて電極６ｃ，６ｃを形成する。この場合、電極
６ｃ，６ｃは、金属ペーストとして塗布された
後、加熱されることによつて固化して素子６表面
に形成される。その後、電極６ｃ，６ｃの形成さ
れた三層体の空孔７ａ，７ａおよびその周辺部に
アルミナ、スピルネ等の多孔質保護層８が浸漬ま
たは塗布等の手段によつて形成されて、リーンセ
ンサが完成する。

こうして製造されたリーンセンサもやはり通常
の如く作動する。すなわち電極６ｃ，６ｃにはリ
ード線６ａ，６ａを通じて電圧が印可されて電流
が流れる。この電流値は、電極６ｃ，６ｃ周辺の
検知ガス中の酸素濃度に応じて変化し、検知ガス
の空燃比を検出する。また、ヒータ線６ｂ，６ｂ
にも電圧が印加されて発熱し、電極６ｃ，６ｃお
よび素子６を加熱する。

本実施例特有の効果として以下のことが挙げら
れる。

） 素子および絶縁体を構成するセラミツク材
料の焼成を一時に行なうことから、焼成工程の
簡略化につながるほか、各部材（素子および絶
縁体）ごとに焼成する場合焼成後における各部
材の“反り”が異なつて良好な積層体が得られ
ないといつた問題が解消される。

） 同形同大である素子および絶縁体は、これ
らの構成材料の焼成温度にて加熱圧着すること
によつて一体化されることから、一体化のため
に接着剤を必要としない。このため従来の接着
剤の使用に基づく問題、すなわち電極と金属リ
ード線との当接部位などに接着剤が介入してそ
の通電を阻害することがあり、通電を確保する
ためには相当の注意を払わなければならないと
いう問題、ならびに接着剤をかなりの量で使用
せねばならないことから、接着強度が弱くなつ
て五層体としたリーンセンサの強度が低下する
という問題を生じない。

） 従来のリーンセンサを構成する固体電解質
素子と絶縁体とはその大きさ、さらには形状が
異なることから、絶縁体に対する素子の位置決
めが難しかつたが、本実施例によれば、固体電
解質素子と絶縁体とは同形同大であるので、両
者の端面を合わせることによつて容易に位置決
めできる。

） また、電極は勿論、金属リード線および金
属ヒータ線も素子に直接設けられることから、
絶縁体は素子の両面にそれぞれ一層づつ積層さ
せればよく、従来に比してより薄い積層体とし
てリーンセンサを得ることができる。

） さらには、従来においては構造上の理由か
ら金属ヒータ線を素子に対して速くに位置させ
ていることから、熱効率が悪く、ヒータ印加電
圧を上げても素子をそれ程加熱できなかつたの
に対し、金属ヒータ線による素子等の加熱も充
分である。

〔発明の効果〕

本発明の固体電解質センサの製造方法によれ
ば、積層体の接合の後に電極を固体電解質に形成
したので、積層体の接合時の加熱の影響による電
極の熱劣化を無くすことが可能となつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来法の一例を説明するためのリーン
センサの分解図、第２図は上記例によつて得られ
たリーンセンサの断面図、第３図は本発明法の一
実施例を説明するためのリーンセンサの分解図、
第４図は該実施例によつて得られたリンセンサの
断面図を表す。 図中：（１），６…固体電解質素子、（２），
（３），７…絶縁体、（２ｂ），６ａ…金属リード
線、（２ｃ），６ｂ…金属ヒータ線、（１ａ），６ｃ
…電極、なお、（ ）の符号は従来のものを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固体電解質素子の両面にリード線を付設した
   電極を設け、電極部以外の部分に絶縁体を当接さ
   せ、そして電極部分を多孔質体で覆つてなる固体
   電解質センサを製造する方法であつて、 電極に接続するためのリード線をそれぞれ形成
   した固体電解質素子の両面に、空孔を設けた絶縁
   体を前記リード線の一部が空孔内に臨むように積
   層させた後、前記素子および絶縁体を加熱もしく
   は圧着加熱により一体化し、次いでその両面に前
   記リード線に当接させて電極を形成した後、その
   上を多孔質体で覆うことを特徴とする固体電解質
   センサの製造方法。