JPH1151899A - 酸素センサ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸素濃度をより正確に測定することができる
酸素センサ素子を提供すること。 【解決手段】 コップ型の固体電解質体１０と該固体電
解質体１０の外側面に設けた先端電極１１とよりなり，
上記先端電極１１は，被測定ガスに曝されるガス接触部
１１５において，該接触部１１５の長さＬの８０％以内
の範囲の少なくとも一部分に形成してなり，かつ，上記
先端電極１１の厚みは１．２〜３．０μｍである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，自動車エンジン等の内燃機関の
排気系に設置され，該内燃機関の空燃比制御等に利用さ
れる酸素センサ素子に関する。

【０００２】

【従来技術】従来，自動車エンジンの排気系には，空燃
比を検知する空燃比センサが設置され，該空燃比センサ
にて検知された空燃比に基づいて自動車エンジンの燃焼
制御を行っている。そして，上記空燃比センサとして
は，酸素イオン導電性を有する固体電解質体よりなる酸
素センサ素子を内蔵した酸素センサが使用されている。

【０００３】上記酸素センサ素子としては，例えばコッ
プ型の固体電解質体とその内部に設けた大気室とよりな
り，かつ上記固体電解質体の外側面には外側電極を，上
記大気室に面する内側面には内側電極を設けてなる構造
のものが知られている。また，上記大気室には酸素セン
サ素子を活性化温度まで速やかに加熱するためのセラミ
ックヒータが設けてある。

【０００４】ところで，上記酸素センサ素子にかかる外
側電極の形成方法としては，貴金属粉末を有機バインダ
ー等に分散させて作製した導電ペーストを上記固体電解
質体の外側面に塗布し，その後，上記導電ペーストを焼
成する方法が挙げられる。以上により貴金属粉末が焼結
して，外側電極となる。

【０００５】また，上述した製造方法とは異なる方法と
して，いわゆる無電解メッキ，化学蒸着，物理蒸着を利
用した形成方法を挙げることができる。上記形成方法に
よる電極を有する酸素センサ素子は大きな出力を取出す
ことができるため，有望視されている。特に，比較的低
温域（４００℃以下）で，高い出力を要求される酸素セ
ンサに好適である。

【０００６】なお，導電ペーストは通常１４００〜１５
００℃で焼成され，一方無電解メッキは通常８００〜１
０００℃で焼成される。従って，無電解メッキによれば
触媒活性が高く，高いセンサ出力を得ることができる。
（導電ペーストの焼成温度が高い理由は粒径が０．５〜
１．０μｍ程度の白金粒子を焼結させる必要があるため
である。）

【０００７】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記無電解メ
ッキ等を利用して作製した活性の高い外側電極には以下
に示す問題点がある。ここに，後述する図４には，酸素
センサ素子にかかる固体電解質体の表面温度と酸素セン
サ素子の先端部からの距離との関係が示されている。

【０００８】同図より，固体電解質体の表面温度は先端
部側においては略一定であるが，ある部分を境目とし
て，ここより基端部側の温度は急激に減少することが分
かる。これは，後述の図１に示すごとく，酸素センサ素
子に内蔵されたセラミックヒータにおいて，該セラミッ
クヒータの発熱部と対面する部分の温度は高くかつ均一
であるが，上記発熱部より離れた部分は温度が低くなる
ためである。

【０００９】そこで，上述した無電解メッキ等を使用し
て形成された活性の高い外側電極の出力は，同図に示す
ごとく（電極厚さ０．５μｍ及び１．５μｍの双方），
基端部側においても出力がペースト電極（導電ペースト
にて作製された電極）より高い。しかし，活性の高い上
記外側電極より得られる出力は先端部側の出力と基端部
側の出力との合成出力となるが，基端部側の電極の厚み
が厚いと基端部側の出力が小さいため，酸素センサ素子
として機能するに充分な出力が得られないおそれがあっ
た。

【００１０】そして，近年は酸素センサ素子の使用環境
がより高温の領域へとシフトしていることから，上記問
題はますます顕著となっている。即ち，使用環境温度が
低い場合に比べて，温度が高くなると先端部と基端部と
の温度差がより大きくなり，即ち，出力差が大きくな
る。従って，基端部側の出力の影響度合いがより大きく
なる。

【００１１】なお，外側電極全体の温度が高く均一とな
るような発熱温度の大きいセラミックヒータを使用する
ことも考えられるが，酸素センサ全体の温度が高くな
り，特に酸素センサ上部に設けたフィルタ，リード線及
びヒータロー付部の耐熱温度を越えてしまうおそれがあ
る。

【００１２】本発明は，かかる問題点に鑑み，酸素濃度
をより正確に測定することができる酸素センサ素子を提
供しようとするものである。

【００１３】

【課題の解決手段】請求項１の発明は，コップ型の固体
電解質体と該固体電解質体の外側面に設けた先端電極と
よりなる酸素センサ素子であって，上記先端電極は，被
測定ガスに曝されるガス接触部において，その先端から
該ガス接触部の長さＬの８０％以内の範囲の一部分に形
成してなり，かつ，上記先端電極の厚みは１．２〜３．
０μｍであることを特徴とする酸素センサ素子にある。

【００１４】本発明にかかる酸素センサ素子において，
上記ガス接触部の長さＬの８０％を越えて先端電極が形
成された場合には，固体電解質体の表面温度の低い部分
からの出力が混じり，酸素センサ素子の測定精度が悪く
なるおそれがある。

【００１５】また，上記先端電極の厚みが１．２μｍ未
満である場合には，耐熱性が低くなるおそれがある。一
方，３．０μｍを越えた場合には，電極の活性が小さく
なり，酸素センサ素子の出力が低下するおそれがある。
なお，先端電極の厚みが厚くなると出力が低下する理由
は，該先端電極の拡散係数が大きくなり，応答性が悪く
なり，その結果として出力が低下する。なお，上記先端
電極のより好ましい厚みの範囲の下限は１．４μｍであ
る。また，より好ましい厚みの範囲の上限は３．０μｍ
である。

【００１６】また，本発明にかかる酸素センサ素子は酸
素濃度を測定する他，被測定ガス中の空燃比を測定する
空燃比センサ素子として使用することもできる。また，
上記先端電極は，後述する図８等に示すごとく，固体電
解質体に対して部分的に形成することもできる。

【００１７】また，上記酸素センサ素子は，雰囲気温度
４００℃においてλ（空気過剰率）＝０．９（リッチ）
からλ＝１．１（リーン）における出力電圧を測定し，
それらの差として検知されるセンサ出力が０．６５Ｖ以
上であることが好ましい。これにより，実使用時の若干
の劣化が伴った場合でも，良好な酸素濃度の検出精度を
得ることができる。なお，上記センサ出力の上限は固体
電解質体，先端電極等の構成，使用温度雰囲気等のファ
クターで決まる値である。本発明にかかる酸素センサ素
子の場合，０．９Ｖ程度である。

【００１８】本発明の作用につき，以下に説明する。本
発明の酸素センサ素子においては，ガス接触部の先端部
側の特定範囲内に対して先端電極を設けてある。

【００１９】後述にかかる図４に示すごとく，本発明の
酸素センサ素子において先端電極を設けた部分は，固体
電解質体の表面温度が高くかつ略均一である部分であ
る。このため，酸素センサ素子より得られる出力も上記
固体電解質体の表面温度に応じた略一定の値となる。こ
のため，本発明にかかる酸素センサ素子は酸素濃度に応
じた，より正確な出力を出すことができる。

【００２０】以上のように，本発明によれば，酸素濃度
をより正確に測定することができる酸素センサ素子を提
供することができる。

【００２１】なお，上記先端電極を構成する導電性物質
としては，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｅ等の触媒活性
の高い金属を使用することができる。また，上記先端電
極からの出力を取出すための端子，リード部等を固体電
解質体の基端部側等に設けることができる（図７，図８
参照）。また，本発明にかかる酸素センサ素子は酸素濃
淡起電力式，限界電流式等の方式によって酸素濃度を検
知することができる。更に，本発明にかかる酸素センサ
素子は酸素濃度測定の他，空燃比測定の素子として使用
することもできる。

【００２２】次に，請求項２の発明のように，上記固体
電解質体の基端部には基端電極が形成してなり，該基端
電極の厚みは上記先端電極の厚みよりも小さいことが好
ましい。ところで，後述の図４に示すごとく，酸素セン
サ素子において電極の厚みが薄いほど先端部と基端部と
の間における出力差が小さくなることが知られている。
しかしながら，厚みの薄い電極は耐熱性に劣るという問
題がある。

【００２３】従って，本発明においては，より耐熱性を
要求される先端電極の厚みを厚く設け，該先端電極の発
する出力と同程度の出力を基端部において得られるよう
な厚みの基端電極を設けてある。これにより，耐熱性に
優れた酸素センサ素子を得ることができる。

【００２４】なお，上記基端電極の一部に，該基端電極
よりも厚みの大きいリード部を形成することができる。
これにより，先端電極からの出力取出しをより確実とす
ることができる。

【００２５】次に，請求項３の発明のように，上記先端
電極及び基端電極は，無電解メッキ，化学蒸着，物理蒸
着，スパッタ及び有機金属錯体の塗布のいずれかにかか
る方法より形成されていることが好ましい。これによ
り，先端電極及び基端電極の活性が高く，高出力の酸素
センサ素子を得ることができる。

【００２６】なお，上記無電解メッキによる各電極の形
成に当たっては，例えば固体電解質体の表面に金属核を
設けた核形成部を作製し，この部分に無電解メッキを施
してその後焼成することが好ましい。また，上記化学蒸
着によればＣＶＤ等の方法で各電極を形成することがで
きる。また，上記物理蒸着によれば真空蒸着法等の方法
で各電極を形成することができる。

【００２７】更に，有機金属錯体の塗布によれば，該錯
体を含む溶液又はペースト状にした物を準備し，これを
固体電解質体の表面に付着，その後焼成することにより
各電極を形成することができる。なお，上記錯体を含む
溶液又はペースト状にした物としては有機白金錯体ペー
スト等があり，該有機白金錯体としてはバルサム白金，
ベンジリデン系白金化合物等を挙げることができる。

【００２８】次に，請求項４の発明のように，上記基端
電極の厚みは０．３〜２．４μｍであることが好まし
い。これにより，耐熱性に優れ，高出力な酸素センサ素
子を得ることができる。

【００２９】また，上記基端電極の厚みが０．３μｍ未
満である場合には，基端電極の耐熱性が低下するおそれ
がある。一方，２．４μｍを越えた場合には，この基端
電極の厚みに応じて先端電極の厚みも厚くなるため，酸
素センサ素子の出力が小さくなるおそれがある。

【００３０】次に，請求項５の発明のように，（基端電
極の厚み）／（先端電極の厚み）の比は０．２５〜０．
８であることが好ましい。これにより，耐熱性に優れ，
高出力な酸素センサ素子を得ることができる。

【００３１】上記比の値が０．２５未満である場合に
は，先端電極の厚みが厚いことから出力が小さくなり，
酸素センサ素子の出力が小さくなるおそれがある。一
方，０．８より大きい場合には，基端電極の耐熱性が低
下するおそれがある。

【００３２】また，本発明は外側電極の厚みについて言
及したものであるが，後述する図１に示すごとき内側電
極１３についても本発明と同様の構成を適用することが
できる。即ち，内側電極についても外側に設けた先端及
び基物電極と同様に耐熱性が要求される場合，先端部の
みを厚くし，耐熱性の向上を図ることができる。一方，
内側面（図１にかかる大気室１５）には加熱用のヒータ
が内蔵されており，ヒータの発熱部に対面する部分の温
度は他に比べて高くなる。このため，発熱部周辺，即ち
先端部において内側電極についても基端部より厚くすれ
ばよい。これにより，本発明と同様の作用効果を得るこ
とができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】

実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかる酸素センサ素子につき，図
１〜図６を用いて説明する。図１，図２に示すごとく，
上記酸素センサ素子１はコップ型の固体電解質体１０と
該固体電解質体１０の外側面に設けた先端電極１１より
なる。上記先端電極１１は，被測定ガスに曝されるガス
接触部１１５において（図３参照），該接触部１１５の
先端部１１０から該接触部１１５の長さＬの８０％の範
囲の一部分に形成してある。なお，上記先端電極１１の
厚みは１．５μｍである。

【００３４】更に，上記固体電解質体１０の基端部１１
９は基端電極１２を有し，該基端電極１２の厚みは上記
先端電極１１の厚みよりも小さく，０．５μｍである。
また，上記先端電極１１の長さＭは，ガス接触部１１５
の長さをＬとすると，０．６９Ｌである。また，上記酸
素センサ素子１は，雰囲気温度４００℃においてλ（空
気過剰率）＝０．９（リッチ）からλ＝１．１（リー
ン）における出力電圧を測定し，それらの差として検知
されるセンサ出力が０．６５Ｖ以上である。

【００３５】上記酸素センサ素子１の詳細について説明
する。図１，図２に示すごとく，上記酸素センサ素子１
はコップ型の固体電解質体１０とその内部に設けた大気
室１５とよりなり，かつ上記固体電解質体１０の外側面
の先端には先端電極１１を，上記大気室１０に面する内
側面には内側電極１３を設けてなる。また，上記大気室
１０には上記酸素センサ素子１を活性化温度まで速やか
に加熱するためのセラミックヒータ１９が設けてある。

【００３６】上記先端電極１１は二層構造である。つま
り，図１，図２に示すごとく，内層部１１１と表面部１
１２とよりなる。また，上記基端電極１２は一層構造
で，表面部１１２のみよりなる。

【００３７】また，図２に示すごとく，上記固体電解質
体１０には突出部１６が設けてあり，該突出部１６には
テーパー部１６１が設けてある。後述する酸素センサ３
にかかるハウジング３０に対し，上記酸素センサ素子１
を配設する場合，上記テーパー部１６１は上記ハウジン
グ３０と当接する。従って，上記酸素センサ素子１にお
いて，上記テーパー部１６１より下方の部分が被測定ガ
スに曝されるガス接触部１１５となる。

【００３８】また，上記先端電極１１及び基端電極１２
の表面には保護層１８が設けてある。上記保護層１８は
通常一層以上の層から構成されている。例えば，第一層
はスピネル等の溶射により形成され，第二層はアルミナ
より形成されている。なお，図示を略したが，上記酸素
センサ素子１には出力取出用の端子，該端子と上記各電
極とを導通させるリード部等が設けてある。

【００３９】次に，上記酸素センサ素子１を組付けた酸
素センサ３につき説明する。図３に示すごとく，上記酸
素センサ３は，ハウジング３０と該ハウジング３０に挿
入配置された酸素センサ素子１とよりなる。上記ハウジ
ング３０の下方には被測定ガス室３３を形成し，酸素セ
ンサ素子１の先端部１１０を保護するための二重の被測
定ガス側カバー３３０が設けてある。上記ハウジング３
０の上方には，三段の大気側カバー３１，３２，３３が
設けてある。

【００４０】また，上記酸素センサ素子１の大気室１５
には棒状のヒータ１９が挿入配置されている。上記ヒー
タ１９は大気室１５の内側面との間に所望のクリアラン
スを確保して，挿入配置されている。

【００４１】上記大気側カバー３２及び３３の上端に
は，リード線３９１〜３９３を挿通させた弾性絶縁部材
３９が設けてある。上記リード線３９１，３９２は，固
体電解質体１０において発生した電流を信号として取出
し，外部に送るものである。また，上記リード線３９３
は，上記ヒータ１９に対し通電し，これを発熱させるた
めのものである。

【００４２】上記リード線３９１，３９２の下端には接
続端子３８３，３８４が設けてあり，該接続端子３８
３，３８４により，上記酸素センサ素子１に固定したタ
ーミナル３８１，３８２との導通が取られている。な
お，上記ターミナル３８１，３８２は，上記酸素センサ
素子１における図示を略した端子に対し接触固定されて
いる。

【００４３】次に，上記酸素センサ素子の製造方法につ
いて説明する。まず，原料のジルコニアを，図１，２に
示す形状に成形，仮焼成し固体電解質体１０を得た。次
いで，上記固体電解質体１０の内側面における内側電極
１３の形成部及び外側面における内層部１１１の形成部
の双方に対し，塩化白金酸溶液と還元剤とを用いて還元
作用により白金核を析出させ，これを乾燥することによ
り各形成部に白金核を形成した。

【００４４】次に，上記固体電解質体１０を乾燥した。
次に，上記各形成部に対し，白金の無電解メッキを施
し，厚さ０．５μｍのメッキ膜を形成した。その後，上
記メッキ膜を固体電解質体１０ごと温度１０００℃，１
時間で焼成した。以上により内層部１１１及び内側電極
１３を得た。なお，上記内側電極１３は上記のように内
層部１１１と同時に形成する方法の他に，表面部１１２
を形成する際に同時に形成する方法と，更には内層部１
１１の形成時及び表面部１１２の形成時の双方において
共に形成する方法とを挙げることができる。

【００４５】更に，上記と同様の手順により内層部１１
１と固体電解質体１０の外側面に対し，厚さ１．０μｍ
の表面部を形成した。以上により，二層構造の先端電極
１１と一層構造の基端電極１２を得た。

【００４６】その後，先端電極１１及び基端電極１２に
対し，アルミナスピネルよりなるポーラスな溶射層を設
け，保護層１８を作製した。以上により本例の酸素セン
サ素子１を得た。

【００４７】また，無電解メッキ後の焼成は内層部１１
１及び表面部１１２の形成部に無電解メッキを施した
後，一括して行うこともできる。即ち，上記固体電解質
体１０の外側面の内層部１１１及び表面部１１２の形成
部に上述したごとき手段で白金核を形成する。その後，
上記固体電解質体１０をメッキ液中に基端部１１９まで
浸漬し，全体にまず１．０μｍのメッキ膜を施す。

【００４８】次に，上記基端部１１９が露出するまで上
記固体電解質体１０をメッキ液から抜き出し，先端部１
１０のみを該メッキ液に浸漬する。その後，残りの０．
５μｍのメッキ膜を設ける。そして，これらのメッキ膜
を焼成して白金よりなる先端電極１１及び基端電極１２
を形成する。

【００４９】次に，本例にかかる酸素センサ素子の性能
について表１を用いて説明する。まず，先端電極，基端
電極の厚みをそれぞれ違えた試料となる酸素センサ素子
をいくつか作製する。これらの試料は上述した図１，図
２と同様の構造を有している。

【００５０】そして，雰囲気温度４００℃においてλ
（空気過剰率）＝０．９（リッチ）からλ＝１．１（リ
ーン）において，上記各試料にかかる酸素センサ素子の
出力電圧を測定した。そして，それらの差として検知さ
れるセンサ出力が０．６５Ｖ以上である試料については
表１に○と記載した。

【００５１】また，各試料に対して，温度９００℃，５
００時間という条件の耐熱試験を行った。試験後の各試
料の先端電極の凝集度合を，ＳＥＭ及び画像解析により
観察，測定し，この測定結果より先端電極の開口率を得
た。この開口率が５０％以下であるものについては表１
に○と記載した。ここに，上記開口率の低いものは先端
電極の凝集が進行していないことを示しているため，同
表において○と記載された試料の耐熱性は優れている。

【００５２】同表によれば，本発明にかかる試料１〜１
０はセンサ出力が高く，耐熱性に優れた酸素センサ素子
であることが分かった。しかしながら，試料１１，１２
は耐熱性が悪く，試料１３，試料１４はセンサ出力が低
かった。

【００５３】これにより，先端電極の厚みが１．２〜
３．０μｍの範囲内にあり，基端電極の厚みが０．３〜
２．４μｍの範囲内にあり，かつ（基端電極の厚み）／
（先端電極の厚み）の値が０．２５〜０．８の範囲内に
ある場合には，出力が高く，耐熱性に優れた酸素センサ
素子が得られることが分かった。

【００５４】次に，本例における作用効果につき説明す
る。本例にかかる酸素センサ素子１においては，ガス接
触部１１５の先端部１１０側の特定範囲内に対して先端
電極１１を設けてある。

【００５５】図４に示すごとく，本例の酸素センサ素子
１において先端電極１１を設けた部分は，固体電解質体
１０の表面温度が高くかつ略均一である部分である。こ
のため，酸素センサ素子１より得られる出力も上記固体
電解質体１０の表面温度に応じた略一定の値となる。こ
のため，本例にかかる酸素センサ素子１は酸素濃度に対
応した正確な出力を出すことができる。

【００５６】以上のように，本例によれば，酸素濃度を
より正確に測定することができる酸素センサ素子を提供
することができる。

【００５７】また，本例は先端電極１１をより厚く，基
端電極１２をより薄く設けてある。ところで，図４に示
すごとく，酸素センサ素子において電極の厚みが薄いほ
ど先端部１１０の側と基端部１１９の側との間における
出力差が小さくなる。しかしながら，厚みの薄い電極は
耐熱性に劣るという問題がある。本例においては，より
耐熱性を要求される先端部（先端部より０．６９Ｌまで
の範囲）に厚い先端電極を設け，基端部（０．６９Ｌよ
りも上方）には該先端電極の発する出力と同程度の出力
を基端部１１９において得られるような厚みの基端電極
を設けてある。

【００５８】よって，本例にかかる酸素センサ素子の出
力は，０．６９Ｌを境目として，この部分よりも下方
（図４におけるα部）においては一点鎖線にかかる線
図，上方（図４におけるβ部）においては点線にかかる
線図と同等となる。従って，本例によれば，酸素濃度に
応じたセンサ出力を正確に得ることができる精度の高い
酸素センサ素子を提供することができる。

【００５９】なお，図５，図６を用いて本例にかかる他
の酸素センサ素子を説明する。図５（ａ）にかかる酸素
センサ素子１は，先端電極１１の長さＭが０．３４Ｌで
ある。また，図５（ｂ）にかかる酸素センサ素子１は，
先端部１１０から基端部１１９までの長さがより短く，
先端電極１１の長さＭが０．５９Ｌである。

【００６０】また，図６（ａ）は基端電極１２に対し，
該基端電極１２よりも厚みのある導電リード部１２５が
形成された酸素センサ素子１である。上記導電リード部
１２５は，図６（ｂ）に示すごとく，内層部１１１に対
し設けた延長部１１３により形成されている。上記導電
リード部１２５はより電気抵抗が小さくなる。従って，
図６にかかる酸素センサ素子１は先端電極１１の出力を
より確実に取出すことができる。

【００６１】

【表１】

【００６２】実施形態例２ 本例は，酸素センサ素子の有機金属錯体の塗布を利用し
た製造方法について説明するものである。まず，実施形
態例１と同様に原料のジルコニアを，前述した図１，２
に示す形状に成形，仮焼成し固体電解質体を得た。次い
で，有機金属錯体であるベンジリデン白金化合物を含ん
だ有機金属ペースト又は溶液（溶媒；テレピネオール）
を準備した。このペースト又は溶液をスクリーン印刷，
パッド印刷，ロール転写等を利用して，固体電解質体の
内層部の形成部及び内側電極の形成部に対し塗布した。

【００６３】その後，上記固体電解質体を温度１０００
℃で熱処理した。これにより，固体電解質体の表面に上
記溶液中より白金が析出し，厚さ０．５μｍの白金膜が
形成された。以上により内層部，内側電極を得た。更
に，上記と同様の手順により内層部と固体電解質体の外
側面に厚さ１．０μｍの白金膜よりなる表面部を形成し
た。以上により，二層構造の先端電極と一層構造の基端
電極を得た。その他は実施形態例１と同様にして酸素セ
ンサ素子を作製した。

【００６４】なお，本例にかかる酸素センサ素子におい
ても内側電極は実施形態例１と同様に内層部の形成，表
面部の形成のいずれかの工程と共に形成することができ
る。また，そのほうが好ましい。

【００６５】また，本例においても実施形態例１と同様
に，基端電極と先端電極とを形成するに当たり，所望の
厚みに有機金属ペースト又は溶液をパッド印刷等の方法
で塗布して，これらを乾燥後，内側電極と共に一括して
焼成して各電極を形成することもできる。

【００６６】本例にかかる製造方法によれば，印刷・焼
成という簡略な工程で電極の形成が可能であり，かつ図
６（ａ）に示すような複雑形状の電極形成が容易にでき
る。その他は実施形態例１と同様の効果を有する。

【００６７】実施形態例３ 本例にかかる酸素センサ素子１は，図７，図８に示すご
とく，先端電極１１のみを有する酸素センサ素子であ
る。

【００６８】図７（ａ）は先端電極１１の長さＭが０．
３４Ｌである酸素センサ素子１である。そして，上記先
端電極１１から得られた出力を取出すための端子１７２
が基端部１１９に設けてあり，該端子１７２と先端電極
１１との間はリード部１７１により導通されている。ま
た，図７（ｂ）も上記と同様に端子１７２とリード部１
７１とを有する酸素センサ素子１である。但し，先端電
極１１の長さＭが０．５９Ｌである。

【００６９】また，図８は，端子１７２とリード部１７
１とを有し，かつ先端電極１１が先端部に対し環状に形
成された酸素センサ素子１である。そして，上記先端電
極１１の上端は酸素センサ素子１の先端より０．５９Ｌ
上方に，また，上記先端電極１１の長さＭは０．２３Ｌ
である。その他は実施形態例１と同様である。なお，上
記リード部１７１，端子１７２は白金ペースト電極によ
り形成してもよい。

【００７０】本例にかかる酸素センサ素子は温度の高い
部分（先端部）のみに先端電極が設けてあるため，良好
なセンサ出力を得ることができる。また，白金の使用量
を低減できるためコストダウン効果も大きい。高価な白
金使用量をセンサ特性を低下させることなく低減するこ
とができる。その他は実施形態例１と同様の作用効果を
有する。

【００７１】実施形態例４ 本例は，図９に示すごとく，先端電極１１が先端部に対
し環状に形成された酸素センサ素子である。図９（ａ）
は，先端電極１１と基端電極１２とを有し，上記先端電
極１１が環状に形成された酸素センサ素子１である。上
記先端電極１１の上端は酸素センサ素子１の先端部１１
０よりも０．６９Ｌ上方に形成され，該先端電極１１の
長さＭは０．５６Ｌである。

【００７２】また，図９（ｂ）も環状に形成された先端
電極１１を有する酸素センサ素子１である。先端電極１
１の上端は先端部１１０よりも０．４７Ｌ上方に形成さ
れ，長さＭは０．３７Ｌである。その他は実施形態例１
と同様である。

【００７３】本例にかかる酸素センサ素子は電極の凝集
し易い先端部に電極を形成しないことにより耐久による
特性変化を最小限に抑えることができる。その他は実施
形態例１と同様の作用効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１にかかる，酸素センサ素子の要部
断面説明図。

【図２】実施形態例１にかかる，酸素センサ素子の先端
電極及び基端電極の構造を示す説明図。

【図３】実施形態例１にかかる，酸素センサ素子を設け
た酸素センサの断面説明図。

【図４】実施形態例１にかかる，固体電解質体の表面温
度，先端部からの距離及び各種電極より得られる出力と
の間の関係を示す線図。

【図５】実施形態例１にかかる，他の酸素センサ素子の
説明図。

【図６】実施形態例１にかかる，導電リード部を設けた
酸素センサ素子の先端電極及び基端電極の構造を示す説
明図。

【図７】実施形態例３にかかる，先端電極のみを有する
酸素センサ素子の説明図。

【図８】実施形態例３にかかる，環状の先端電極のみを
有する酸素センサ素子の説明図。

【図９】実施形態例４にかかる，環状の先端電極と基端
電極とを有する酸素センサ素子の説明図。

【符号の説明】

１．．．酸素センサ素子， １０．．．固体電解質体， １１．．．先端電極， １２．．．基端電極， １１０．．．先端部， １１５．．．ガス接触部， １１９．．．基端部，

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐野 博美 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コップ型の固体電解質体と該固体電解質
   体の外側面に設けた先端電極とよりなる酸素センサ素子
   であって，上記先端電極は，被測定ガスに曝されるガス
   接触部において，その先端から該ガス接触部の長さＬの
   ８０％以内の範囲の一部分に形成してなり，かつ，上記
   先端電極の厚みは１．２〜３．０μｍであることを特徴
   とする酸素センサ素子。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記固体電解質体の
   基端部には基端電極が形成してなり，該基端電極の厚み
   は上記先端電極の厚みよりも小さいことを特徴とする酸
   素センサ素子。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において，上記先端電極
   及び基端電極は，無電解メッキ，化学蒸着，物理蒸着，
   有機金属錯体の塗布のいずれかにかかる方法より形成さ
   れていることを特徴とする酸素センサ素子。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか一項において，
   上記基端電極の厚みは０．３〜２．４μｍであることを
   特徴とする酸素センサ素子。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか一項において，
   （基端電極の厚み）／（先端電極の厚み）の比は０．２
   ５〜０．８であることを特徴とする酸素センサ素子。