JPH068550Y2 - 酸素センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、内燃機関特にその空燃比制御装置においてる
排気中の酸素濃度を検出するため等に使用される酸素セ
ンサに関する。

〈従来の技術〉 従来、この種の酸素センサとしては、例えば、第３図及
び第４図に示すようなセンサ部構造を有したものがある
（特開昭５８−２０４３６５号公報，実開昭５９−３１
０５４号公報等参照）。

即ち、先端部を閉塞した酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）
を主成分とするセラミック管１の内表面と外表面の各一
部に白金（Ｐｔ）ペーストを塗布した後、セラミック管
１の焼成することで、起電力取り出し用の電極（図示せ
ず）を形成してある。

セラミック管１の外表面には、更に白金を蒸着して第１
触媒層４を形成し、その上からマグネシウムスピネル等
の酸化金属を溶射して、第１触媒層４を保護するための
第１触媒保護層５を形成してある。

又、前記第１触媒保護層５の外表面には、第１触媒層４
の表面を排気中の鉛成分が覆うこと（被毒）を防止する
ために、白金からなる第２触媒層６を形成してあり、更
にこの第２触媒層６を覆うようにγ−アルミナによって
第２触媒保護層７を形成して第２触媒層６を保護するよ
うにしてある。

ここにおいて、セラミック管１の内側空洞に基準気体と
して大気が導かれるようにする一方、セラミック管１の
外側を機関排気通路に臨ませて被検出気体である排気と
接触させ、内表面に接触する大気中の酸素濃度と外表面
に接触する排気中の酸素濃度との比に応じた電圧を電極
間に発生させることにより、排気中の酸素濃度を検出す
るのである。

尚、第１触媒層４は、ＣＯ＋1/2Ｏ_２→ＣＯ_２の反応を
促進し、濃混合気で燃焼した時にその部分に残留する低
濃度のＯ_２をＣＯと良好に反応させて、Ｏ_２濃度をゼロ
にし、セラミック管１内外のＯ_２濃度比を大きくして、
大きな起電力を発生させる。一方、希薄混合気で燃焼さ
せた時には、排気中に高濃度のＯ_２と低濃度のＣＯがあ
るため、ＣＯとＯ_２とが反応してもまだＯ_２が余り、セ
ラミック管１内外のＯ_２濃度比は小さく、殆ど電圧は発
生しない。

〈考案が解決しようとする問題点〉 ところで、かかる酸素センサにおいては、鉛による被毒
を防止するための第２触媒層６とこれを保護するための
第２触媒保護層７との２重層９をディッピング法によっ
て形成するようにしている。

上記ディッピング法とは、本考案に係る酸素センサの場
合、第１触媒層４及び第１触媒保護層５を形成したセラ
ミック管１を所定回転速度で回転させつつ白金触媒ペー
ストに所定時間浸漬させる。

そして、白金触媒ペーストからセラミック管１をゆっく
り引き抜き、温風乾燥させて焼成（６００℃）して白金
触媒からなる第２触媒層６（鉛トラップ層）を形成す
る。次いで、γ−アルミナペーストを使用して前記と同
様の工程により第２触媒保護層７を形成する。

このように第２触媒層６とこれを保護するための第２触
媒保護層７をディッピング法によって形成すると、第２
触媒層６と第２触媒保護層７との２重層９の膜厚が第３
図のＡ部，Ｂ部に示すように厚くなったり、薄くなった
りして、不均一となる。

この結果、第２触媒層６と第２触媒保護層７とによる鉛
被毒防止効果が低下するという問題があった。

又、第２触媒層６と第２触媒保護層７との境界部に排気
中のカーボンが析出すると、該第２触媒層６と第２触媒
保護層７とに剥がれが発生する等、これら第２触媒層６
と第２触媒保護層７との付着が悪いという問題もあっ
た。

本考案はこのような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、第２触媒層と第２触媒保護層の形成に係わる構造の
改良により、これらの２重層の膜厚の均一化等を図り、
鉛被毒防止効果等を向上することを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 このため、本考案は、先端部を閉塞したセラミック管の
内外表面に電極を夫々形成し、該セラミック管の先端部
外表面に反応促進用の第１触媒層と該第１触媒層を覆う
第１触媒保護層とを形成すると共に、前記第１触媒保護
層の外表面に鉛吸着用の第２触媒層と該第２触媒層を覆
う第２触媒保護層とを形成してなり、前記両電極間に発
生する起電力により被検出気体の酸素濃度を検出する酸
素センサにおいて、前記第２触媒保護層形成材料と同種
の材料からなり、前記第２触媒層と第２触媒保護層との
２重層の形成時に該２重層と共に第１触媒保護層の外表
面に付着されて２重層中に介在される複数のボール体を
設けた構成とした。

〈作用〉 そして、かかる構成では、複数のボール体を２重層と共
に第１触媒保護層の外表面に付着させて２重層中に介在
させたことにより、例えば、２重層をディッピング法に
よって形成する場合、第２触媒層を形成する白金触媒ペ
ーストが第１触媒保護層の外表面に偏って付着するよう
に流れるのをボール体が堰き止めるように作用すると共
に、第２触媒保護層を形成するγ−アルミナペーストが
第２触媒層の外表面に偏って付着するように流れるのを
やはりボール体が堰き止めるように作用するので、２重
層の膜厚が均一化する。又、２重層は、ボール体外周面
と第１触媒保護層外表面との間に介在される部分ができ
るので、２重層と第１触媒保護層との付着性及び該２重
層における第２触媒層と第２触媒保護層との付着性が向
上する。

〈実施例〉 以下、本考案の実施例を第１図及び第２図に基づいて説
明する。

尚、これらの図において、第３図及び第４図と同一要素
のものには同一符号を付して説明を簡単にする。

図において、本考案に係わる酸素センサは、先端部を閉
塞したセラミック管１の内外表面に電極を夫々形成し、
該セラミック管１の先端部外表面に反応促進用の白金を
蒸着して形成した第１触媒層４とその上からマグネシウ
ムスピネル等の酸化金属を溶射して形成した第１触媒保
護層５とを形成すると共に、前記第１触媒保護層５の外
表面に鉛吸着用の白金からなる第２触媒層６と第２触媒
層６を覆うようにγ−アルミナによって形成した第２触
媒保護層７とを形成してなる点は、従来と同様である。

そして、第２触媒層６と第２触媒保護層７との２重層９
の形成時該２重層９中に、該第２触媒保護層７形成材料
と同種の材料からなるボール体即ち、本実施例では、第
２触媒保護層７を形成するγ−アルミナからなるボール
体11を複数入れ込む構成としてある。

ここで、第２触媒層６と第２触媒保護層７をディッピン
グ法によって形成する際に、前記ボール体11を入れ込む
ようにする。

尚、このディッピング法は、従来例の説明で述べた通
り、第１触媒層４及び第１触媒保護層５を形成したセラ
ミック管１を所定回転速度で回転させつつ白金触媒ペー
ストに所定時間浸漬させるわけであり、この白金触媒ペ
ースト中に予めボール体を入れておけば、第１触媒保護
層５外表面にボール体11と白金触媒ペーストとが付着す
る。

そして、白金触媒ペーストからセラミック管１をゆっく
り引き抜き、温風乾燥させて焼成（600℃）して白金触
媒からなる第２触媒層６（鉛トラップ層）を形成する。
次いで、γ−アルミナペーストを使用して前記と同様の
工程により第２触媒保護層７を形成する。

以上のように、２重層９をディッピング法によって形成
する場合、第２触媒層６を形成する白金触媒ペーストが
第１触媒保護層５の外表面に偏って付着するように流れ
るのをボール体11が堰き止めるように作用すると共に、
第２触媒保護層７を形成するγ−アルミナペーストが第
２触媒層６の外表面に偏って付着するように流れるのを
やはりボール体11が堰き止めるように作用するので、２
重層９の膜厚が均一化する。又、２重層９は、ボール体
11外周面と第１触媒保護層５外表面との間に介在される
部分ができるので、２重層９と第１触媒保護層５との付
着性及び該２重層９における第２触媒層６と第２触媒保
護層７との付着性が向上する。

以上のような結果、第２触媒層６と第２触媒保護層７と
による鉛被毒防止効果を向上でき、第２触媒層６と第２
触媒保護層７との境界部の排気中のカーボン析出によ
る、該第２触媒層６と第２触媒保護層７とに剥がれが発
生するのを防止できる。

〈考案の効果〉 以上説明したように、本考案によれば、内外表面に電極
を夫々形成したセラミック管の先端部外表面に反応促進
用の第１触媒層と第１触媒保護層とを形成すると共に、
前記第１触媒保護層の外表面に鉛吸着用の第２触媒層と
第２触媒保護層とを形成してなる酸素センサにおいて、
複数のボール体を２重層と共に第１触媒保護層の外表面
に付着させて２重層中に介在させた構成により、例え
ば、２重層をディッピング法によって形成する場合、２
重層を形成する材料ペーストが偏って付着するように流
れるのをボール体が堰き止めるように作用するので、２
重層の膜厚が均一化することができ、２重層による鉛被
毒防止効果を向上でき、又、２重層は、ボール体外周面
と第１触媒保護層外表面との間に介在される部分ができ
るので、２重層と第１触媒保護層との付着性及び該２重
層における第２触媒層と第２触媒保護層との付着性が向
上し、２重層並びに該２重層における第２触媒保護層の
剥がれを防止できる実用的効果大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係わる酸素センサの一実施例の構成を
示す断面図、第２図は同上の実施例の部分拡大断面図、
第３図は従来の酸素センサの構成を示す断面図、第４図
は同上の従来例の部分拡大断面図である。 １……セラミック管、４……第１触媒層、５……第１触
媒保護層、６……第２触媒層、７……第２触媒保護層、
９……２重層、11……ボール体

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】先端部を閉塞したセラミック管の内外表面
   に電極を夫々形成し、該セラミック管の先端部外表面に
   反応促進用の第１触媒層と該第１触媒層を覆う第１触媒
   保護層とを形成すると共に、前記第１触媒保護層の外表
   面に鉛吸着用の第２触媒層と該第２触媒層を覆う第２触
   媒保護層とを形成してなり、前記両電極間に発生する起
   電力により被検出気体の酸素濃度を検出する酸素センサ
   において、前記第２触媒保護層形成材料と同種の材料か
   らなり、前記第２触媒層と第２触媒保護層との２重層の
   形成時に該２重層と共に第１触媒保護層の外表面に付着
   されて２重層中に介在される複数のボール体を設けたこ
   とを特徴とする酸素センサ。
2. 【請求項２】第２触媒保護層とボール体が夫々γ−アル
   ミナからなる実用新案登録請求の範囲第１項記載の酸素
   センサ。