JPH1078408A

JPH1078408A - 空燃比センサー

Info

Publication number: JPH1078408A
Application number: JP9195340A
Authority: JP
Inventors: Shokin Ri; 鐘欣李; Kyoretsu Ri; 教烈李
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 1996-07-19
Filing date: 1997-07-22
Publication date: 1998-03-24
Also published as: US6077409A; KR0183621B1; KR980010415A

Abstract

(57)【要約】【課題】簡素な駆動回路を有し製造が容易な空燃比セ
ンサーを提供する。【解決手段】空燃比センサーは、絶縁層１３と、絶縁
層１３の両面に配置され、絶縁層１３側に設けられた電
極１１ａ，１５ａと電極１１ａ，１５ａの反対側に設け
られた電極１１ｂ，１５ｂとを有する多孔性の複合セラ
ミックからなる二枚の固体電解質層１２，１４と、電極
１５ｂを覆うように配置された多孔性の複合セラミック
からなる拡散障壁１６とを含み、基準酸素分圧のための
ポンピング電流の調節だけで線形的な空燃比信号が得ら
れる。従って、センサーは駆動原理が簡単であり構成回
路が簡単となる。その上、拡散障壁と固体の電解質層の
組成が同一なのでクラック発生が減って寿命が伸びる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空燃比センサー、
詳細には、耐熱衝撃性が大きく簡単な駆動原理を有する
駆動回路を有する空燃比センサーに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のエンジンは空燃比（空気と燃料
との混合比率）によってその出力、燃料消費量及び排気
ガス量が変わるため、走行条件に応じて最適の空燃比を
設定するのが好ましい。現在、大部分のガソリンエンジ
ンに設けられているラムダセンサー（Lambda sensor)と
言われる酸素センサーは、ガソリンエンジンを理論空燃
比で作動させて三元触媒による排気ガスの浄化率を極大
化するためのものである。ラムダセンサーは燃料の過剰
又は稀薄を検出し得るものの、理論空燃比を境として信
号が急に変化する。したがって、ラムダセンサーを用い
ると空燃比の程度を測定し得ない。

【０００３】しかし、自動車の燃費を改善するためのリ
ーンバーン（Lean burn ）エンジンでは燃料稀薄の条件
でもエンジンを動作させなければならないため、燃料が
過剰か稀薄かを検出する以外に、その程度までも感知で
きる広域空燃比センサーを使用すべきである。現在、様
々な広域空燃比センサーに対する研究が広く行われてい
る。

【０００４】広域電流型の空燃比センサーは、燃料が過
剰か稀薄かを検出できるだけでなく、燃料稀薄条件で駆
動時空燃比に線形的に比例する信号を示し、温度依存性
が低いという長所を有する。図１はリーンバーン乗用車
用として用いられている従来の広域空燃比センサーに対
する概略的な断面図である。この広域空燃比センサー
は、酸素イオンを所望の方向に移動させ得るポンピング
セルと、酸素の分圧差による起電力を感知し得るセンシ
ングセルと、ガスの拡散を制御する拡散障壁３及び拡散
障壁３内の空間７と、センシングセルの空気基準極１ｂ
側の酸素分圧を一定に維持するための緻密層６とを含ん
でいる。

【０００５】ここで、ポンピングセルは、酸素イオン伝
導性を持つ固体の電解質層４と、電圧を印加することに
よって固体の電解質層４を通じて酸素イオンを移動させ
得るよう固体の電解質層４の両面に設けられている２個
の電極５ａ，５ｂとを含んでいる。センシングセルは、
ポンピングセルと同様に、酸素イオン伝導性を持つ固体
の電解質層２と、電解質層２の両面に設けられた２個の
電極１ａ，１ｂとを含んでいる。該電極１ａ，１ｂは、
その間の酸素分圧差により発生する内部起電力を測定す
るために設けられている。

【０００６】さらに、センシングセルとポンピングセル
との間には拡散障壁３が備えられており、拡散障壁３に
より取り囲まれた空間７が形成されている。拡散障壁３
は排気ガスが電極５ａに流れ込むことを制限するもので
あって、両セルの相互干渉を防止するために酸素イオン
伝導性及び電気伝導性を持たない物質からなっている。

【０００７】空燃比センサーは、排気ガスに含まれた酸
素分圧が変化するに伴って拡散障壁３内の空間の酸素分
圧を一定にするためのポンピング電流の量と方向が変わ
る原理を用いるものである。図１〜図３に基づいて従来
の空燃比センサーに対する駆動原理をさらに詳細に説明
すれば以下の通りとなる。図２は一般の制限電流センサ
ーの酸化雰囲気における酸素センシング原理を示すグラ
フである。図２に示したように、酸素の拡散量が続けて
増加する区間では印加電圧の増加によって電流の大きさ
も増加し続ける。しかし、酸素のポンピング量が一定量
以上と増加すれば酸素の拡散が制限されるので、一定の
ポンピング電流が流れるようになる。この際、カソード
に拡散される酸素量は拡散障壁３外部の酸素濃度に直接
的に比例する。従って、酸素濃度に比例するポンピング
電流がセンサーの信号として得られる。

【０００８】これに対して、還元性雰囲気では図３に示
したように、酸素が外部から拡散障壁３側にポンピング
されて排気ガス中の還元性ガスと反応する。従って、制
限電流が還元性ガスの拡散量に比例する。図２及び図３
から判るように、前述したような原理により作動する従
来の空燃比センサーは、燃料の過剰または稀薄によって
酸素イオンの移動方向が異なる。

【０００９】燃料稀薄領域の場合、空燃比センサーのポ
ンピングセルに電圧Ｖｐを印加すれば電極５ａ周囲の酸
素がイオンの状態で固体電解質４を通じて他の電極５ｂ
の方に移動する。ポンピングセルに電圧が印加されない
状態ではセンシングセルの両電極１ａ，１ｂ間の酸素濃
度はほぼ同一であるのでセンシングセルの起電力はほぼ
生じない。拡散障壁３内の平衡酸素分圧を約１０^-10ａ
ｔｍ程度に維持するためにはセンシングセルの起電力を
約４００〜４５０ｍＶとすべきである。この際、広域空
燃比センサーは電気回路によるポンピング電流のフィー
ドバックコントロール(feedback control)によりセンシ
ングセルの起電力が約４００〜４５０ｍＶとなるように
する。この状態の電流値は制限電流領域に存在するので
該電流値は燃料希薄領域で平衡酸素濃度に比例する。

【００１０】一方、燃料過剰領域では平衡酸素分圧が約
１０^-20ａｔｍ程度と非常に低いため酸素分圧差による
セルの自体起電力が約９００ｍＶ程度と非常に高い。拡
散障壁３内の空間の平衡酸素分圧を約１０^-10ａｔｍ程
度に増加させるためには外部電極５ｂから内部電極５ａ
に酸素をポンピングすべきである。従って、燃料稀薄と
同様にフィードバックコントロールによりセンシングセ
ルの電圧を４５０ｍＶと一定に維持させるためのポンピ
ング電流がセンサー信号を示している。燃料が多すぎる
領域ほど還元性のガスが多く平衡酸素分圧が低いので、
ポンピング電流の量は増加する。電極５ａでは排気ガス
中の一酸化炭素、水素のような還元性ガスが固体電解質
層４を通じて供給される酸素と反応して二酸化炭素、水
などを生成する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、従来の
空燃比センサーでは燃料の稀薄または過剰によって酸素
イオンの移動方向が変わる。そして、拡散障壁３内の空
間の平衡酸素分圧を一定に維持させるためにフィードバ
ックコントロールを必要とする。これにより、従来の空
燃比センサーは駆動回路が複雑となってしまい、製造が
困難になる。

【００１２】しかも、従来の空燃比センサーではポンピ
ングセルとセンシングセルの電解質層、多孔質の拡散障
壁層、空気基準極の形成のための緻密層などは異なる材
料からなるため共に焼結時の焼結収縮の差を制御し難い
上に、高温でセンサーを長時間使用した場合にも各層間
の材料が異なるので熱膨張差による劣化が避け難いもの
になり、寿命が低下する。

【００１３】本発明の課題は、簡素な駆動回路を有し製
造が容易な空燃比センサーを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに本発明に係る空燃比センサーは、絶縁層と、絶縁層
の両面にそれぞれ配置され、絶縁層側に設けられた内部
電極層と内部電極層の反対側に設けられた外部電極層と
を有する多孔性の複合セラミックからなる二つの固体電
解質層と、一方の固体電解質層の外部電極層を覆うよう
に配置された多孔性の複合セラミックからなる拡散障壁
層とを含むことを特徴とする。

【００１５】この空燃比センサーでは、空燃比に係わら
ず固体電解質層を通過する酸素イオンの移動方向が同一
なので、その駆動が簡単であり駆動回路の構成が簡素で
ある。本発明ではガスの拡散及びイオンの伝達機能を有
する材料を電解質層として使用する。このような機能を
有する材料は従来に電解質層の材料として一般に使われ
たＳＳＺ（S-Stabilized Zirconia 、Ｓ：Ｙ₂Ｏ₃(Yttr
ia) 、ＣａＯ (Calcia) 、ＭｇＯ（Magnesia）などのSt
abilizer）に構造調節剤が添加されているＳＳＺ−ＳＭ
(Structure Modifier 、構造調節剤) である。ここで、
構造調節剤は拡散障壁層と電解質層の微細構造を変える
ものであって、アルミナ、酸化マグネシウムのような絶
縁体またはＹＳＺ（Yttria Stabilzed Zirconia ）、Ｃ
ＳＺ（Calcia Stabilzed Zirconia ）、ＭＳＺ（Magnes
ia Stabilzed Zirconia ）のような固体の電解質が用い
られる。ここで、構造調節剤の粒子の大きさはＳＳＺ粉
末の粒子の大きさと異にすることが好ましい。

【００１６】絶縁層は空燃比センサーで用いられる一般
の絶縁物質からなり、アルミナ、ムライト（Mullite,３
Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ）などが好ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】図４は、本発明の一実施形態によ
る空燃比センサーの概略的な断面図である。空燃比セン
サーは、電解質層１２の両面に二つの電極１１ａ，１１
ｂが形成されてなる第１セル１０ａと、電解質層１４の
両面に二つの電極１５ａ，１５ｂが形成されてなる第２
セル１０ｂと、第１及び第２セル１０ａ，１０ｂの間に
介在された絶縁層１３と、第２セル１０ｂの外部電極１
５ｂを覆っている拡散障壁１６を含んでいる。

【００１８】図４を参照して、本発明による空燃比セン
サーの燃料過剰時及び燃料稀薄時の動作原理を基準酸素
分圧のための電流、すなわちＩ_cpが０の場合と０でない
場合とに区分して説明すれば次の通りである。まず、Ｉ
_cp＝０の場合は次の通りである。

【００１９】燃料稀薄の酸化性雰囲気の場合（図５参
照）、第２セル１０ｂに電圧を漸次増加させると電極１
５ａから電極１５ｂへの酸素ポンピング量は徐々に増加
する。多孔質の電解質−ＳＭ複合体１２、１４、１６及
び絶縁層１３がガス拡散障壁の役割を果たすので、電極
１５ａの酸素濃度が減少すれば電極１５ａから電極１５
ｂへの酸素ポンピング量はセンサーの全部分から電極１
５ａへの酸素の拡散により決定される。従って、酸素濃
度に比例する制限電流値が測定できる。

【００２０】燃料過剰の還元性雰囲気の場合（図６参
照）、第２セル１０ｂの電圧が漸次増加すれば電極１５
ａから電極１５ｂへの酸素ポンピング量は徐々に増加す
る。この場合は、電極１５ｂにおける酸素消耗量が酸素
のポンピング量を決定する。また、多孔質の電解質−Ｓ
Ｍ複合体１２、１４、１６及び絶縁層１３がガス拡散障
壁の役割を果たすため、電極１５ｂの酸素濃度が増加す
れば電極１５ａから電極１５ｂへの酸素ポンピング量は
センサーのあらゆる部分から電極１５ｂに向かった還元
性ガスの拡散流込量により決定される。従って、ＣＯ、
ＨＣ、Ｈ₂などの還元性ガス濃度に比例する制限電流値
を測定し得る。

【００２１】したがって、本センサーは燃料稀薄条件で
酸素の濃度に比例する制限電流と燃料過剰条件で還元性
ガスの濃度に比例する制限電流が得られる。しかし、こ
の状態では（Ｉ_cp＝０の状態）、稀薄及び過剰のいずれ
もポンピング電流の方向が同一なため制限電流だけでは
燃料の稀薄と過剰とを判断し得ない。従って、これを判
断するためにＩ_cpを流す必要がある。

【００２２】Ｉ_cpが０でない場合（即ち、Ｉ_cp≠０）の
センサー状態は次の通りである。電圧Ｖ_cpが第１セル１
０ａに印加されれば、電極１１ｂで酸素分子がイオンに
転換されて固体の電解質層１２を通過した後、電極１１
ａで酸化され酸素分子に転換される。このような電極１
１ｂから電極１１ａへの酸素のポンピングにより電極１
１ａと電極１５ａとの酸素分圧が増加する。そして、第
１セル１０ａに直列に連結された抵抗Ｒ_cpは酸化雰囲気
と還元性雰囲気の雰囲気の変化による電極１１ａと電極
１５ａの酸素濃度の変化を最小化するために連結されて
いる（図４参照）。

【００２３】Ｉ_cpが増加するほど電極１１ａと電極１５
ａの酸素濃度が増加するということは酸化性雰囲気にお
ける制限電流値が増加することを意味する。そして、還
元性雰囲気における電極１１ａと電極１５ａの酸素濃度
の増加は酸素拡散などにより電極１５ｂの平衡酸素分圧
も上昇させる効果をもたらす。よって、センサーの感じ
る雰囲気を酸化性雰囲気の方に移動させる。Ｉ_cpが増加
するにつれて最初は制限電流量が減少するが、これは電
極１５ｂではＩ_cpの増加によって酸素濃度が増加して還
元性のガス濃度が減少するからである。しかし、Ｉ_cpが
さらに増加すれば、電極１５ｂでは酸化雰囲気となるた
め、制限電流量が再度増加する。

【００２４】このような現象を用いて一定量のＩ_cpをセ
ル１０ａに流すと酸化性雰囲気の制限電流量はより一層
増加され還元性雰囲気の制限電流量は減少されるので、
広域の空燃比を検出可能なセンサー信号をフィードバッ
クのための複雑な回路なしに得ることができる。以上か
ら判るように、本発明による空燃比センサーでは燃料過
剰（還元性雰囲気）と空気過剰（酸化性雰囲気）のいず
れの場合において、Ｉ_cpの値を一定以上とすることによ
って、制限電流量は線形信号として得られる。したがっ
て、Ｉ_cpを一定値以上に維持する場合、一定電圧で感知
される電流は空燃比に線形的に比例する。

【００２５】以下、本発明の空燃比センサーを製造する
工程を説明する。まず、平均粒径が０．０１乃至０．１
μｍのＳＳＺと０．５乃至５μｍの構造調節剤を適切な
割合で混合し、ここに通常の結合剤と可塑剤を添加した
後、溶媒を添加してからボールミリングする。次いで、
脱泡工程を通じて気泡を除去してスラリーを製造した
後、得られたスラリーを用いて必要な厚さ（通常、０．
３〜１．２ｍｍ）のグリーンシートを製造する。

【００２６】本発明では構造調節剤の種類によってＳＳ
Ｚと構造調節剤の重量比が異なる。まず、構造調節剤が
アルミナ、酸化マグネシウムのような絶縁物質である場
合にはＳＳＺと構造調節剤の重量比を９０：１０乃至７
０：３０とするが、これは構造調節剤が前記範囲未満な
らセンサー層の緻密化により酸素拡散量が少なすぎて酸
素感応性が劣化し、前記範囲を超過すれば酸素拡散量は
増加するものの電解質層のイオン伝導性が劣化してしま
うからである。しかし、構造調節剤がＣＳＺ，ＹＳＺ，
ＭＳＺのようなイオン伝導体の場合は、構造調節剤の含
量変化が電解質層のイオン伝導度に影響を及ぼさないの
で構造調節剤の含量に制限がない。

【００２７】また、前記結合剤と可塑剤としては従来に
用いられた通常の材料を用い、望ましくは結合剤として
ポリビニールブチル（ＰＶＢ）、ポリビニールアセテー
ト（ＰＶＡ）、可塑剤としてはブチルベンジルプタルレ
ート（ＢＢＰ）、ジオキチルプタルレート（ＤＯＰ）な
どがある。次いで、通常の方法で両面に電極パターンの
形成された二つのグリーンシート（第１及び第２グリー
ンシート）を用意する。第１グリーンシートの一面に拡
散障壁用のグリーンシートを積層し、もう一面には絶縁
層を取り付ける。第２グリーンシートを絶縁層上に付着
した後、乾燥及び塑性工程を通じて本発明の空燃比セン
サーが製造される。前記塑性は１４００乃至１５２５℃
で０．２乃至４時間行われることが望ましい。

【００２８】本発明によれば、拡散障壁層と固体の電解
質層の組成が同一なので、塑性工程で微細クラックは生
じない。従来はグリーンシートの焼結時に二つの層間の
熱収縮力が異なるため、センサー構造が曲がったり拡散
障壁でクラックが生じ、最悪の場合にはセンサーが破損
することもあったが、本発明によればこのような問題が
克服される。

【００２９】以下、実施例を通じて本発明を詳細に説明
するものの、本発明が必ずしもこれに限定されるのでは
ない。

【００３０】

【実施例１】結合剤（ＰＶＡ）１６ｇ及び可塑剤（ＤＯ
Ｐ）１２ｇ、平均粒径が０．０５μｍのＹＳＺ粉末８５
ｇ及び平均粒径が１μｍのアルミナ粉末１５ｇをトルエ
ンとエタノール溶媒に添加し、ボールミリングした後、
気泡を除去してスラリーを製造した。ドクターブレード
(doctor-blade)法を用いて、前記スラリーを材料として
０．７５ｍｍ厚さのグリーンシート二枚（各々、第１及
び第２グリーンシート）及び０．２５ｍｍ厚さのグリー
ンシート一枚（第３グリーンシート）を製造した。

【００３１】第１及び第２グリーンシートそれぞれの両
面に、スクリーン印刷法を用いて白金ペーストを付着し
た後、６０℃で３時間乾燥して電極を形成する過程を繰
り返すことで二枚の電極層を形成した。電極層が形成さ
れた第１グリーンシートの一面に第３グリーンシートを
積層した後、６０℃で３時間乾燥させた後、５０μｍ厚
さのアルミナ層をもう一面に形成した。次いで、第２グ
リーンシートをアルミナ層上に積層した後、１４５０
℃、空気雰囲気で２時間焼結する過程を通じて空燃比セ
ンサーを製造した。

【００３２】

【実施例２】実施例１で製造された空燃比センサーの酸
素感応性を調べるために、酸素または一酸化炭素の濃度
を変化させながら電流−電圧特性を測定してグラフで示
した（図７）。この際、センサー温度８００℃、Ｉ_cp＝
０ｍＡを維持した。ガス雰囲気の全体圧力は１気圧に固
定した。図７で、ａは酸素の分圧比（Ｘｏ₂）が０．１
の混合ガスである場合、ｂは酸素の分圧比が０．０５の
混合ガスである場合、ｃは酸素や一酸化炭素を含有しな
い混合ガスの場合、ｄは一酸化炭素の分圧比（Ｘｃｏ）
が０．１の場合、ｅは一酸化炭素の分圧比が０．２の混
合ガスである場合の電流−電圧特性を示す。ここで、い
ずれの混合ガスとも二酸化炭素の分圧比（Ｘｃｏ₂）が
０．２で、残りのガスは窒素からなる。

【００３３】図７から、燃料稀薄の場合（Ｘｏ₂＝０．
１，０．０５）には酸素濃度の増加によって制限電流量
が増加し、燃料過剰の場合（Ｘｃｏ＝０．１，０．２）
にも一酸化炭素の増加に伴って制限電流量が増加するこ
とが判る。

【００３４】

【実施例３】Ｉ_cpを１ｍＡ、２ｍＡ、３ｍＡ、４ｍＡ、
５ｍＡとすることを除いては、実施例２と同一の方法を
通じて電圧−電流特性を測定して図８乃至図１２に示し
た。図８乃至図１２において、ａ〜ｅは図７の混合ガス
と同一のガスを示す。図８乃至図１２から判るように、
Ｉ_cpを大きくするほど酸化性雰囲気における制限電流量
は増加し、還元性雰囲気における制限電流量は減少して
から再び増加する。言い換えれば、Ｉ_cpが０ｍＡから２
ｍＡに増加する場合には酸化雰囲気における制限電流は
増加するに対し、還元雰囲気における制限電流は減少す
る。しかし、Ｉ _cp＝３ｍＡ以上の場合は還元雰囲気でも
線形信号が得られる。

【００３５】これにより、本実験のガス濃度領域ではＩ
_cp＝３ｍＡ以上で空燃比に比例した線形的なポンピング
電流をセンサー信号として得られることが判った。前記
図７乃至図１２の制限電流量をガスの濃度により示せば
図１３となる。図１３で右側は酸化性雰囲気即ち、燃料
稀薄の領域であり、左側は還元性雰囲気即ち、燃料過剰
の領域である。図１３においてＩ_cp＝０の場合には理論
空燃比の附近に制限電流値がＶ字をなしており、Ｉ_cpが
１、２ｍＡに増加するほどその最小点が還元性雰囲気の
方に移動するのが見つけられる。これは電極１１ｂから
電極１１ａへの酸素のポンピングによって電極１５ｂ、
１５ａにおける還元性ガスの濃度が減少するからであ
る。

【００３６】その後、Ｉ_cpをさらに増加させればＶ字か
ら線形的な増加直線に変わる。これは酸素が増加するに
つれて電極１５ｂの還元性雰囲気が理論空燃比を経て酸
化性雰囲気に変わるのを意味する。従って、Ｉ_cpが所定
値以上に設定される場合、燃料過剰の低空燃比領域から
空気過剰の高空燃比領域まで単調増加する直線的な制限
電流値を得ることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上から判るように、本発明かに係る空
燃比センサーは基準酸素分圧のためのポンピング電流の
調節だけで線形的な空燃比信号が得られ、さらに、信号
として得られる電流値の調節が可能である。従って、本
発明のセンサーは既存の空燃比センサーに比べて駆動原
理が簡単なので構成回路が簡単となる。

【００３８】その他にも、拡散障壁層と電解質層が同一
のＳＳＺ−ＳＭからなっているため共焼結時収縮率の差
によるクラック発生が少なく、電解質層と拡散障壁とが
同一の材料からなるので長時間使用する時にも熱膨張率
の差によって殆ど劣化しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の広域空燃比センサーに対する概略的な断
面図である。

【図２】従来の制限電流センサーの酸化雰囲気における
酸素感応原理を示すグラフである。

【図３】従来の制限電流センサーの還元雰囲気における
一酸化炭素感応原理を示すグラフである。

【図４】本発明の一実施例による空燃比センサーの概略
的な断面図である。

【図５】燃料稀薄領域で作動する本発明の空燃比センサ
ーに対する作動状態を概略的に説明するための図であ
る。

【図６】燃料過剰領域で作動する本発明の空燃比センサ
ーに対する作動状態を概略的に説明するための図であ
る。

【図７】Ｉ_cpと酸素濃度又は一酸化炭素濃度とに対する
電流−電圧の特性を示すグラフである。

【図８】Ｉ_cpと酸素濃度又は一酸化炭素濃度とに対する
電流−電圧の特性を示すグラフである。

【図９】Ｉ_cpと酸素濃度又は一酸化炭素濃度とに対する
電流−電圧の特性を示すグラフである。

【図１０】Ｉ_cpと酸素濃度又は一酸化炭素濃度とに対す
る電流−電圧の特性を示すグラフである。

【図１１】Ｉ_cpと酸素濃度又は一酸化炭素濃度とに対す
る電流−電圧の特性を示すグラフである。

【図１２】Ｉ_cpと酸素濃度又は一酸化炭素濃度とに対す
る電流−電圧の特性を示すグラフである。

【図１３】Ｉ_cp及び酸素又は一酸化炭素濃度の濃度変化
による制限電流の量を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ａ第１セル１０ｂ第２セル１１ａ，１１ｂ電極１２，１４電解質層１３絶縁層１５ａ，１５ｂ電極１６拡散障壁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁層と、前記絶縁層の両面にそれぞれ配置され、前記絶縁層側に
設けられた内部電極層と前記内部電極層の反対側に設け
られた外部電極層とを有する多孔性の複合セラミックか
らなる二つの固体電解質層と、一方の前記固体電解質層の外部電極層を覆うように配置
された多孔性の複合セラミックからなる拡散障壁層と、
を含むことを特徴とする空燃比センサー。
【請求項２】前記固体電解質層と拡散障壁層は同一の材
料からなることを特徴とする請求項１に記載の空燃比セ
ンサー。
【請求項３】前記絶縁層の材質はアルミナ及びムライト
からなる群から選択された少なくとも一つであることを
特徴とする請求項１又は２に記載の空燃比センサー。
【請求項４】前記複合セラミックは平均粒径が０．０１
乃至０．１μｍのＳＳＺと、平均粒径が０．５乃至５μ
ｍの構造調節剤とを含むことを特徴とする請求項１から
３のいずれかに記載の空燃比センサー。
【請求項５】前記ＳＳＺは、ＹＳＺ、ＣＳＺ及びＭＳＺ
からなる群から選択された少なくとも一つであることを
特徴とする請求項４に記載の空燃比センサー。
【請求項６】前記構造調節剤はアルミナ及び酸化マグネ
シウムからなる群から選択された少なくとも一つの絶縁
体であることを特徴とする請求項４又は５に記載の空燃
比センサー。
【請求項７】前記ＹＳＺと前記構造調節剤の重量比は９
０：１０乃至７０：３０であることを特徴とする請求項
５又は６に記載の空燃比センサー。
【請求項８】前記構造調節剤は、ＹＳＺ、ＣＳＺ及びＭ
ＳＺからなる群から選択された少なくともひとつである
ことを特徴とする請求項４から７のいすれかに記載の空
燃比センサー。