JPS639860A - ヒ−タ付酸素センサとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関などの排ガス中の酸素濃度を検知する
ヒータ付酸素センサとその製造方法に関するものである
。

〔従来の技術〕

従来から、ジルコニア焼結体などのイオン伝導固体質（
固体電解質板）に一対の電極を設け、一方の電極側には
被測定ガス中の酸素分圧を、他方の電極側には大気の酸
素分圧を印加し、これら被測定ガスの酸素分圧と基準と
なる大気の酸素分圧との差によって生ずる起電力（又は
電気抵抗）によって酸素濃度を測定する酸素センサは一
般に広く利用されている。

また、上記の如き酸素センサにおいて固体電解質表面や
電極近傍には排ガス中に存在するカーボン粉末や未燃焼
粒子等が付着し易く、測定誤差を生じたり、特性の劣化
を招く原因をなしていた。

そのため、酸素センサには、表面に付着した汚染物質の
除去や、低温におけるガス惑応性の向上など双方の目的
を果たすため、酸素センサ自体を８００℃程度に加熱す
るためのヒータを併設したものが使用されている。

すなわち、第５図にて要部横断面図（本発明実施例とし
ての第２図Ｙ−Ｙ線断面に相当）を示すように、固体電
解質としてのジルコニアセラミックの板状体Ｊの両面に
白金電極Ｐ＋、Ｐ２をメタライズ手法などにより設けて
構成したセンサ部Ｓに対し、アルミナセラミック体中に
白金ペーストを印刷手法により所定のパターンが埋設さ
れてなるセラミックヒータＨを積層一体化し焼結して製
作した酸素センサが使用されていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上記の如き、セラミックヒータを一体的に備
えた酸素センサでは、センサＳとヒータＨとを一体的に
焼結して構成されたものであることから、固体電解質と
してのジルコニアセラミックがともに焼結する温度雰囲
気中で焼結する必要がある。しかも固体電解質であるジ
ルコニアセラミック板の両面には白金電極を設けるが、
これには一般に白金ペーストを印刷手法により所定のパ
ターンにプリントしたものをセラミックの焼結と併せて
高温度で焼付けている。

このように、セラミックヒータもセンサと同時焼結し、
一体化するものであるため白金電極の焼付と同一条件で
焼成できる白金ペーストでもってヒータの発熱抵抗パタ
ーンも構成する必要がある。

したがってセンサを為す白金電極だけでなく、ヒータの
発熱抵抗体をも白金を用いることからコスト的に非常に
高価なものとなる。また発熱抵抗体が白金より成る場合
、抵抗温度係数が小さいため発熱温度のコントロールが
難しく、かつ消費電力が大きいという欠点があった。

さらに、センサとヒータを同時に一体焼結するものであ
るため、一度の焼結で済むため、生産性が良いように考
えられるが、実際の生産において良品が得られる率、す
なわち歩留りが悪いという不都合があった。

〔問題点を解決するための手段〕

上記事情に鑑み、固体電解質に白金電極を付設して成る
センサと、アルミナセラミック体中にタングステンペー
ストで形成した発熱抵抗体を内蔵してヒータとをそれぞ
れ別途製作しておき、所定の特性を備えた、良品のみを
ガラス付によって接着一体化して酸素センサを構成する
。

〔実施例〕

以下、図によって本発明実施例を具体的に詳述する。

第１図乃至第３図にて本発明によるヒータ付酸素センサ
１の構造を示し、このセンサ１の先端には被測定ガスを
導入するための導入孔２と、後端には基準ガスとしての
大気を導入する大気導入孔３が各々形成されている。こ
のうち導入孔２は、固体電解質板４の片面に設けた白金
電極５が形成された空間５ａに、他方の大気導入孔３は
同じく固体電解質４の他の面に設けた白金電極６が形成
された空間６ａにそれぞれ連通ずるように構成されてい
る。この場合、固体電解質板４の片面に形成された白金
電極６が露出した空間６ａを形成する外壁部材７は固体
電解質板４と同じものでもよいが、アルミナセラミック
で作製したものを接合部８においてガラス付けしたもの
であってもよい。

このように構成されたセンサＳに対し、タングステン又
はタングステン−モリブデンなどのペーストを用い印刷
手法によりアルミナセラミック体９中に発熱抵抗体１０
を埋設したヒータＨの片面を上記センサＳの一面にガラ
ス付によって全面的にガラス接着させる。

なお、白金電極５．６は後端からり−ド５ｂ、６ｂによ
って各々導出され、また発熱抵抗体１０には同じく後端
に備えたリード１０ａから通電されるようになっている
。

次に、上記の如く構成されたヒータ付酸素センサ１の製
法について述べる。

第４図には焼結一体化及びガラス接着を行う前の各部材
の立体構成図を示す。これにおいて、まず、固体電解質
板４を製作すべく、ジルコニア粉末から形成したジルコ
ニア生シート４０の両面に、白金微粉末やガラス粉末、
有機粘液等で形成した白金ペーストでもって白金電極パ
ターン５０．６０と、これに連続したリードパターン５
１．６１をスクリーン印刷によって付着せしめた後、他
のジルコニア生シート４１．４２を積層して一体焼結す
る。また、外壁部材７を製作すべくアルミナ生シー）７
０と、第３図で示した空間６ａとする切抜きを施したア
ルミナ生シート７１を重ね合′わせ一体焼結することに
よってセンサＳが製作される。

上記のように製作した白金電極５　（５０）、６　（６
０）を備えたジルコニア焼結体に対し、外壁部材７　（
７０，７１）をガラス接着することによってセンサＳが
完成する。

一方、セラミックヒータＨはアルミナ生シート９０に、
タングステン又はタングステンとモリブデンなどの微粉
末とガラス粉末や有機性粘液などを練り合わせてなるタ
ングステンペーストでもって発熱抵抗体ｌＯとする導電
パターン１００をスクリーン印刷した後、他のアルミナ
生シート９１を重ね合わせ焼結一体化することによりヒ
ータＨが製作される。

上述のようにして、それぞれ製作されたセンサＳ、ヒー
タＨは所定の機能、特性を備えたものであるかどうかの
製品検査をした後の良品のみを用い、センサＳとヒータ
Ｈとを接着面１１においてガラス付けを行うとともに各
リード５ｂ、６ｂ。

１０ａをロウ付は等の手段により接合することによって
ヒータ付酸素センサｌとして完成される。

なお、上記におけるガラス接着を行うために用いるガラ
ス材は接着する両部材のほぼ中間の熱膨張率をもったも
のが望ましい。

〔発明の効果〕

畝上のように本発明によれば、ヒータ付酸素センサにお
いて、タングステン又はタングステンとモリブデン材料
から成る発熱抵抗体をアルミナセラミック体中に埋設、
内蔵したセラミックヒータと、別途製作した酸素センサ
とをガラス接着して構成、製作したことから、低消費電
力で、かつ発熱抵抗体として貴金属である白金を使用し
ないことから大幅なコストダウンを図ることが可能とな
り、しかも別途に製作したセンサ、ヒータのうち選別し
た良品のみを用いてガラス接着して構成することから歩
留率が非常に良いなどすぐれた特長をもっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例によるヒータ付酸素センサの平面
図、第２図は第１図におけるヒータ付酸素センサのＸ−
Ｘ線断面図、第３図は第２図におけるＹ−Ｙ線断面図で
あり、第４図は本発明実施例によるヒータ付酸素センサ
の製造方法を説明するための立体構成図である。第５図
は従来のヒータ付酸素センサの要部横断面図である。 １：ヒータ付酸素センサ ２；導入孔 ３：大気導入孔 ４：固体電解質 ５．６：白金電極 Ｈ：ヒータ Ｓ：センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）固体電解質板の両側面に向かいあった状態に白金
   電極を設けて成るセンサ部に、タングステン又はタング
   ステン−モリブデン系の発熱体が埋設されたセラミック
   ヒータをガラス接着したことを特徴とするヒータ付酸素
   センサ。
2. （２）両側面に向かい合った状態に白金電極を設けて成
   る固体電解質板に対し、上記各白金電極に気体を導くた
   めの切欠溝、孔などを形成したセラミック生シートを積
   層し焼結一体化して酸素センサを得る工程と、 アルミナ生シート間にタングステン又はタングステン−
   モリブデン系の発熱体を介在させ焼結一体化してセラミ
   ックヒータを得る工程と、 上記各工程により得た酸素センサとセラミックヒータと
   をガラス接着する工程よりなるヒータ付酸素センサの製
   造方法。