(57)【要約】【課題】水分のある環境において粉末層が吸湿した場合でも、必要な絶縁性を確保することのできるガスセンサ及びガスセンサの製造方法を提供する。【解決手段】素子本体２０の先端側外表面に設けられた検知電極３１と、その検知電極３１に接続され後端側に向かって延在するリード部３２とを備えた検出素子２と、検出素子２を取り囲み、その検出素子２の先端側が先端から突出する筒状の主体金具５と、検出素子２と主体金具５との隙間に充填され、少なくともリード部３２を覆う粉末層１０とを備え、粉末層１０とリード部３２との間に絶縁層４０が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延び、先端側外表面に設けられた検知電極と、該検知電極に接続され後端側に向かって延在するリード部とを備えたガスセンサ素子と、
前記ガスセンサ素子を取り囲み、該ガス検出素子の先端側が先端から突出する筒状の主体金具と、
前記ガス検出素子と前記主体金具との隙間に充填され、少なくとも前記リード部を覆う粉末層と、を備えるガスセンサにおいて、
前記粉末層と前記リード部との間に絶縁層が設けられていることを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
請求項１記載のガスセンサにおいて、
前記絶縁層が、ガラスを主成分とすることを特徴とするガスセンサ。
【請求項３】
請求項２記載のガスセンサにおいて、
前記絶縁層が、複数の層からなることを特徴とするガスセンサ。
【請求項４】
請求項３記載のガスセンサにおいて、
前記複数の層のうち、前記リード部に隣接する第１絶縁層は、結晶化ガラスで形成されていることを特徴とするガスセンサ。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載のガスセンサにおいて、
前記ガスセンサ素子は、径方向外側に突出し、前記粉末層よりも先端側に設けられたパッキンに当接する鍔部を有し、
前記絶縁層は、少なくとも前記パッキンと前記鍔部との間まで延在していることを特徴とするガスセンサ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のガスセンサにおいて、
前記ガスセンサ素子は、前記検出電極の少なくとも一部を覆うと共に、前記絶縁層の少なくとも先端部と重なる多孔質の保護層を有する、
ことを特徴とするガスセンサ。
【請求項７】
請求項６記載のガスセンサにおいて、
前記保護層は、前記絶縁層の後端部を覆うことを特徴とするガスセンサ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のガスセンサにおいて、
前記絶縁層は、前記主体金具の先端よりも先端側まで延在していることを特徴とするガスセンサ。
【請求項９】
請求項１記載のガスセンサを製造するガスセンサの製造方法であって、
ガラスペーストを塗布する塗布工程と、
前記ガラスペーストを乾燥する乾燥工程と、
前記ガラスペーストを熱処理する熱処理工程と、
によって、前記絶縁層を形成することを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載のガスセンサの製造方法において、
前記塗布工程と前記乾燥工程と前記熱処理工程とからなる一連の工程を、少なくとも２回繰り返して行い、前記絶縁層を形成することを特徴とするガスセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば内燃期間の排気ガスなど、被測定ガス中の酸素等のガスを検出するためのガスセンサ及びガスセンサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被測定ガス中の特定のガスを検出するガスセンサ、例えば、内燃機関の排気ガス中の酸素等を検出するためのガスセンサとして、先端部が閉じた有底筒状で内外面に検地電極を有するガス検出素子を備えたものが知られている。このようなガスセンサでは、基準ガスとして例えば大気をガス検出素子の内側に導入し、外側に被測定ガスを接触させ、検出素子内外のガス濃度差に応じて生じる起電力を測定することによって、ガス濃度を検出する。
【０００３】
また、上記のガスセンサでは、ガス検出素子を所定位置に支持するため、ガス検出素子の周囲を囲むように、金属製ハウジング（主体金具）を設けたものが知られている。そして、ガス検出素子と金属製ハウジングとの間の気密性を保持するため、これらの間に粉末層を配置したものも知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２８１２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来のガスセンサでは、次のような課題があることが判明した。すなわち、水分のある（湿度の高い）環境に晒されると粉末層が吸湿し、これによって、金属製ハウジングと、ガスセンサ素子の外側電極との間の電気抵抗が低下してしまう。このため、これらの間で電流が流れ、出力にノイズが発生し、正確なガス濃度検知に支障をきたす可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。本発明は、水分のある環境において粉末層が吸湿した場合でも、必要な絶縁性を確保することのできるガスセンサ及びガスセンサの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（請求項１）
本発明のガスセンサは、軸線方向に延び、先端側外表面に設けられた検知電極と、該検知電極に接続され後端側に向かって延在するリード部とを備えたガスセンサ素子と、前記ガスセンサ素子を取り囲み、該ガスセンサ素子の先端側が先端から突出する筒状の主体金具と、前記ガスセンサ素子と前記主体金具との隙間に充填され、少なくとも前記リード部を覆う粉末層と、を備えるガスセンサにおいて、前記粉末層と前記リード部との間に絶縁層が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
本発明のガスセンサにおいては、粉末層とリード部との問に絶縁層を設けることによって、リード部と粉末層が直接接触しない構造となっている。これによって、水分のある環境において粉末層が吸湿した場合でも、必要な絶縁性を確保することができる。よって、主体金具とリード部との間で電流が流れ、出力にノイズが発生し、正確なガス濃度検知に支障をきたすことを防止できる。
【０００８】
なお、リード部は、粉末層よりも後端側のガスセンサ素子の外周面まで延びてもよい。また、リード部は、ガス検出素子の全周面にあってもよいし、ガスセンサ素子の周方向の一部で、検出電極から後端側に向かって棒状に延びるように形成されていてもよい。
【０００９】
（請求項２）
また、本発明のガスセンサは、前記絶縁層が、ガラスを主成分とすることが好ましい。ガラスが主成分の絶縁層を設けることで、充分な絶縁性を確保しつつ耐熱性も確保することができる。
【００１０】
（請求項３）
また、本発明のガスセンサは、前記絶縁層が、複数の層からなることが好ましい。これにより、ガラスを主成分とする絶縁層は孔のない絶縁層を形成することができ、孔によって絶縁性が低下することをさらに防止することができる。
【００１１】
（請求項４）
そして、本発明のガスセンサは、前記複数の層のうち、前記リード部に隣接する第１絶縁層が結晶化ガラスで形成されていることが好ましい。リード部に隣接する第１絶縁層が結晶化ガラスで形成されることで、例えば、第１絶縁層に隣接する第２絶縁層を形成する際に、第１絶縁層が軟化されにくく、第１絶縁層の厚みを保ちつつ、第２絶縁層を形成することができる。よって、膜厚が厚い絶縁層を設けることができ、さらに絶縁性の低下を防止することができる。
【００１２】
（請求項５）
通常、ガスセンサ素子には径方向外側に突出する鍔部が形成されており、この鍔部はパッキンを介在させてガスセンサ素子を主体金具やインシュレータに固定する役目を果たしている。このパッキンよりも後端側において、ガスセンサ素子と主体金具やインシュレータとの間の間隙に、粉末層の一部が入り込む可能性がある。すると、上述したように、粉末層が吸湿することで、主体金具とガスセンサ素子の検知電極やリード部との間の電気抵抗が低下してしまう。このため、これらの間で電流が流れ、出力にノイズが発生し、正確なガス濃度検知に支障をきたす可能性がある。
【００１３】
そこで、本発明のガスセンサは、絶縁層が少なくともパッキンと鍔部との間まで延在していることが好ましい。絶縁層が少なくともパッキンと鍔部との間まで延在していることで、上記間隙に入り込んだ粉末層が吸湿したとしても、主体金具と検知電極やリード部との間の短絡を防止することができる。
【００１４】
一方、上記パッキンよりも先端側にもガスセンサ素子と主体金具との間に隙間が形成される。ガスセンサが排気管等に取り付けられて使用されたときに、このガスセンサ素子と主体金具との隙間は、被測定ガスに晒されることとなり、被測定ガス中のカーボン等がその隙間に入り込み、ガス検出素子及び主体金具の表面に付着することとなる。すると、ガス検出素子に設けられた検知電極やリード部上にも力一ボンが付着する。すると、主体金具とガスセンサ素子の検地電極やリード部との間の電気抵抗が低下してしまい、これらの間で電流が流れ、出力にノイズが発生し、正確なガス濃度検知に支障をきたす可能性がある。
【００１５】
（請求項６）
そこで、本発明のガスセンサは、前記ガスセンサ素子が、前記検知電極の少なくとも一部を覆うと共に、前記絶縁層の少なくとも先端部と重なる多孔質の保護層を有することが好ましい。ガスセンサの検知電極の外周面には、被測定ガス中のＰｂ等の被毒物質等によるガスセンサの検出精度の低下を抑制する保護層が設けられている。そこで、この保護層と絶縁層の先端側とを重ねる（つまり、ガスセンサ素子のパッキンよりも先端側を保護層と絶縁層で覆う）ことで、パッキンよりも先端側で、且つ主体金具とガスセンサ素子との隙間にカーボン等が入り込み、主体金具やガスセンサ素子にカーボン等が付着しても、保護層または絶縁層によって主体金具と検知電極やリード部との間で電流が流れ、出力にノイズが発生し、正確なガス濃度検知に支障をきたすことを効果的に防止できる。
【００１６】
（請求項７）
さらに、本発明のガスセンサは、保護層が絶縁層の先端部を覆うことが好ましい。絶縁層が保護層を覆うようにすると、多孔質の保護層の気孔に絶縁層がうまく入り込まず、絶縁できない可能性がある。それに対して、本発明のように保護層が絶縁層の先端部を覆うことで、絶縁を保つことができる。
【００１７】
（請求項８）
さらに、絶縁層は、前記主体金具の先端よりも先端側まで延在していることが好ましい。これにより、主体金具やガスセンサ素子にカーボン等が付着しても、絶縁層によって主体金具と検知電極やリード部との間で電流が流れ、出力にノイズが発生し、正確なガス濃度検知に支障をきたすことを効果的に防止できる。
【００１８】
（請求項９、１０）
本発明のガスセンサの製造方法は、ガラスペーストを塗布する塗布工程と、前記ガラスペーストを乾燥する乾燥工程と、前記ガラスペーストを熱処理する熱処理工程とによって、前記絶縁層を形成することを特徴とする。また、本発明のガスセンサの製造方法の一態様は、前記塗布工程と前記乾燥工程と前記熱処理工程とからなる一連の工程を、少なくとも２回繰り返して行い、前記絶縁層を形成することを特徴とする。このような工程で絶縁層を形成することにより、充分な厚みを有し、絶縁性と耐熱性を備える絶縁層を形成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、水分のある環境において粉末層が吸湿した場合でも、必要な絶縁性を確保することのできるガスセンサ及びガスセンサの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明のガスセンサを酸素センサに適用した実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明のガスセンサの一実施形態に係る酸素センサの概略構成を示すものである。
【００２１】
同図に示すように、酸素センサ１は、ガス検出素子としての検出素子２と、ヒータ３、主体金具５等とを備えている。このうち、ヒータ３は、棒状のセラミックヒータからなり、検出素子２の内部に挿入されている。
【００２２】
主体金具５は、その外周面に酸素センサ１を排気管等の取付部に取付けるためのねじ部５１と、排気管の取付部への取付時に取付金具をあてがう突出部５３を有している。なお、突出部５３の先端面には、ガスケット７が設けられている。
【００２３】
他方、主体金具５は、その内周面に、先端側に向かって縮径する金具側段部５４を有している。さらに、主体金具５と検出素子２との間には、絶縁性セラミックから形成されたインシュレータ８、９が設けられており、これらのインシュレータ８、９の間に、圧縮された状態で滑石（タルク）等の粉末層１０が配置されている。この粉末層１０によって、検出素子２と主体金具５との間が封止され、気密性が確保されるようになっている。また、インシュレータ９の先端と金具側段部５４との間にはパッキン５５が設けられ、インシュレータ８の後端には、環状リング５７が設けられている。
【００２４】
また、主体金具５の先端側には、検出素子２の検知部２１を覆うプロテクタ１１が取り付けられている。このプロテクタ１１には、被測定ガスを導入するための複数のガス透過口１２が設けられている。
【００２５】
そして、主体金具５の後端側には、ＳＵＳ３０４Ｌ製の内筒部材２３が取付けられている。内筒部材２３は基準ガスをガス検出検出素子内部に取り込むガス導入孔２５を有している
【００２６】
また、内筒部材２３の外側には、ガス導入孔２５に対応する位置に複数の補助ガス導入孔２７が設けられた外筒部材２６が設けられている。そしてこのガス導入孔２５と補助ガス導入孔２７との間には、ガス導入孔２５を覆うフィルタ１３が形成されている。このフィルタ１３は、外筒部材２６の補助ガス導入孔２７の先端側及び後端側を加締めることで固定されている。他方、内筒部材２３の内側には、セラミックセパレータ１５が形成されている。このセラミックセパレータ１５は、外側電極３０と接続する外側電極接続金具１９、内側電極６０と接続する内側電極接続金具１８及びヒータ３と接続するヒータ接続端子２８を、それぞれに対応するリード線１６、１７、２９と接続するようにして内装する。また、リード線１６、１７、２９は、外筒部材２６の後端側に固定されたゴム製のグロメット１４を貫通して外部と接続する。
【００２７】
上記酸素センサ１は、ねじ部５１より先端側（図１において下側）が排気管内等に位置し、それより後端側（図１において上側）が外部の大気中に位置した状態で使用される。検出素子２は、その内側に配置されたヒータ３で加熱され活性化される。そして、基準ガスとしての大気は、補助ガス導入孔２７、フィルタ１３、ガス導入孔２５の順に通過して、検出素子２の内側に導入される。一方、検出素子２の外側にはプロテクタ１１のガス透過口１２を介して排気ガスが導入される。
【００２８】
これによって、検出素子２には、その内外面の酸素濃度差に応じて酸素濃淡電池起電力が生じる。そして、この酸素濃淡電池起電力を、排気ガス中の酸素濃度の検出信号として、内側電極６０と内側電極接続金具１８とリード線１７、及び外側電極３０と外側電極接続金具１９とリード線１６を介して取り出すことにより、排気ガス中の酸素濃度を検出する。
【００２９】
次に、検出素子２について、図２〜４を参照しつつ説明する。
検出素子２は、図２に示すように、ジルコニア等を主体とする酸素イオン伝導性固体電解質部材からなる先端が閉じた有底筒状の素子本体（基体）２０を具備している。そして、素子本体２０の後端側（図中上側）には、径方向外側に突出する鍔部２２が形成されている。この鍔部２２は、図１に示すように、パッキン５８を介してインシュレータ９に固定されている。なお、図２においては、検出素子２の断面の積層構成を説明するため、図１の場合と縦横の比率を変えて模式的にその構成を示してある。
【００３０】
また、素子本体２０の内側には、例えばＰｔあるいはＰｔ合金により多孔質に形成された内側電極６０が設けられている。他方、素子本体２０の外側には、例えばＰｔあるいはＰｔ合金により多孔質に形成された外側電極３０が形成されている。検知電極３１の外側には、スピネル等のセラミック溶射層からなる保護層５０が形成されている。
【００３１】
この外側電極３０は、図３に示すように、検知部２１の略断面を覆うように形成された検知電極３１と、この検知電極３１と電気的に接続され、後端側に電極を引き出すためのリード部３２と、リング部３３とから構成されている。そして、図２及び図４に示すように、検知電極３１の後端側部分から、リード部３２のリング端子部３３手前側までの領域にかけて、その外側を覆うように、全周に渡って絶縁層４０が設けられている。
【００３２】
次に、本発明の主要部である絶縁層４０について説明する。絶縁層４０は、粉末層１０とリード部３２との間に設けられている。これにより、外側電極３０（主にリード部３２）と粉末層１０とが直接接触することのない構造とされている。これによって、粉末層１０が吸湿した場合でも、この粉末層１０と接触するリード部３２が、絶縁層４０で覆われ、リード部３２と粉末層１０とが直接接触することのない構造とされているので、外側電極３０と主体金具５との間の必要な絶縁性を確保することができる。よって、主体金具とリード部との間で短絡が防止され、出力にノイズが発生し、正確なガス濃度検知に支障をきたすことを防止できる。
【００３３】
この絶縁層４０は、充分な絶縁性と耐熱性を有する必要がある。このため、絶縁層４０の材質は、ガラスを主成分とするものが好ましい。このガラスとしては、マイグレーションによる絶縁性低下を引き起こすアルカリ金属元素の含有量がより少ないものが好ましい。
【００３４】
さらに、図２に示すように、絶縁層４０は複数の層から形成されている。具体的には、第１ガラス層４１１と第２ガラス層４１２から形成されており、第１ガラス層４１１と第２ガラス層は同成分である。このように、絶縁層４０を第１ガラス層４１１、第２ガラス層４１２の複数の層で形成することで、ガラスを主成分とする絶縁層４０は孔のない絶縁層４０とすることができ、孔によって絶縁性が低下することを防止することができる。また、形成後に結晶化され軟化温度が上昇しているため、第２ガラス層４１２を形成する際には、軟化しにくくなっている。このため、第１ガラス層４１１と同材料で第２ガラス層４１２を形成することができ、膜厚が厚い絶縁層４０を設けることができ、さらに絶縁性の低下を防止することができる。
【００３５】
さらに、この絶縁層４０は、パッキン５８と鍔部２２との間まで延在している。これにより、パッキン５８よりも後端側に形成される間隙まで粉末層１０の一部が入り込んでいても、吸湿による主体金具５と検地電極３１やリード部３２との間の短絡を防止できる。
【００３６】
そして、この絶縁層４０は、主体金具の５の先端よりも先端側まで延在している。ガスセンサ１が排気管等に取り付けられて使用されたときに、パッキン５８よりも先端側に形成される検出素子２と主体金具５との隙間に、被測定ガス中のカーボン等がその隙間に入り込み、ガス検出素子及び主体金具の表面に付着しても、絶縁層４０が、付着したカーボンに起因する主体金具５と検知電極３１やリード部３２との間での短絡を効果的に防止する。
さらに、この絶縁層４０は、図４に示すように、検知電極３１の後端まで被覆されている。この結果、リード部間の短絡が確実に防止できる。
【００３７】
さらに、図２に示すように、絶縁層４０の先端側が保護層５０に覆われている。これにより、ガスセンサ素子２のパッキン５８よりも先端側は、保護層５０及び絶縁層４０のいずれか一方で被覆されている。よって、パッキン５８よりも先端側で、且つ主体金具５とガスセンサ素子２との隙間にカーボン等が入り込み、主体金具５やガスセンサ素子２にカーボン等が付着しても、保護層５０または絶縁層４０によって主体金具２と検知電極３１やリード部３２との間で電流が流れ、出力にノイズが発生し、正確なガス濃度検知に支障をきたすことを効果的に防止できる。
特に、保護層５０が絶縁層４０の先端部を覆うので、多孔質の保護層５０と絶縁層４０とで絶縁性を確保することができる。
【００３８】
次に、検出素子２の製造方法について、図５を参照して説明する。同図に示すように、まずジルコニア等を主体とする酸素イオン伝導性固体電解質部材等からなる基体（素子本体２０）を焼成する（１０１）。
【００３９】
次に、基体の外側部分に、無電解メッキにより白金電極（外側電極３０）を形成し（１０２）、加熱して白金電極を緻密化処理する（１０３）。加熱は、例えば大気雰囲気で温度１２３０℃で行う。
【００４０】
次に、基体外側の絶縁層４０を形成する部分に、１度目のガラスペースト塗布を行う（１０４）。ガラスペースト塗布には、例えば、素子本体のガラスペースト塗布部以外をテフロン（登録商標）テープ等でマスキングし、ガラスペースト中に浸漬するディップ法を使用することができる。この場合、ガラスペーストは、例えば、粉末ガラスが１０〜１５ｇ、純水が１０ｍｌ、バインダが０．１〜１.０ｇの割合とする。また、ガラスペーストを回転するローラー上に流し込みながら、素子本体をローラーと反対方向に回転させながらローラーに当接させてガラスペーストを塗布するローラー法や、素子本体をマスク治具に装着し、素子本体を回転させながらガラスペーストをスプレー塗布するスプレー法等も使用することができる。
【００４１】
次に、ヒートガン等を用いてガラスペーストを乾燥した後（１０５）、マッフル炉等を用いて熱処理を行って結晶化させ、第１ガラス層４１１を形成する（１０６）。熱処理の条件は、例えば、大気雰囲気で温度１１７０℃、時間２０分である。
【００４２】
次に、上記したガラス層の上に、１度目と同様にして、２度目のガラスペースト塗布を行い（１０７）、ガラスペーストを乾燥した後（１０８）、熱処理（例えば、大気雰囲気下で、温度１１７０℃）を行い、第２ガラス層４１２を形成する（１０９）。第１ガラス層４１１は結晶化されているので、１１７０℃で熱処理を行っても軟化しにくい。このように、ガラスペーストを２度塗りして絶縁層４０を形成することにより、孔のない絶縁層４０を形成することができ、孔によって絶縁耐性が低下することを防止することができる。このような工程によって形成されるガラス層の厚さは、４０〜３００μｍ程度である。厚さが４０μｍ未満になると、センサ使用時に充分な絶縁性を得られなくなる可能性が高まる。
【００４３】
次に、検知電極３１の外側に、プラズマ溶射等により保護層５０を形成する（１１０）。この保護層５０は、スピネル等のセラミックス多孔質層からなり、厚さは１００〜１８０μｍ程度である。
【００４４】
次に、無電解メッキにより白金電極（内側電極６０）を形成し（１１１）、加熱して白金電極を緻密化処理する（１０３）。緻密化処理の条件は、例えば、水素等の還元雰囲気で温度７００℃である。
【００４５】
そして、内部電極６０を形成した検出素子２は公知の方法で主体金具５にパッキン５８及びインシュレータ９を介して保持され、粉末層１０、インシュレータ８、環状リング５７の順で内装し、内筒部材２３の先端部を主体金具５の後端部で加締めるその後、外筒部材２６、フィルタ１３、グロメット１４等を装着し、酸素センサ１が完成する。
【００４６】
次に、上記の製造工程によって形成した絶縁層４０について水中絶縁試験を行った。すなわち、素子本体２０に、外側電極３０と絶縁層４０とを形成した状態の素子本体２０を、図６に示すように、市水７０中に浸漬し、絶縁抵抗計７１で絶縁抵抗を測定して水中絶縁試験を行った。なお、素子本体２０の後端側（図中下側）の絶縁層４０のない部分については、シリコン製絶縁テープ７２を巻いて絶縁した。水中絶縁試験は、直流５００Ｖを印加し、１０秒間充電後の絶縁抵抗を測定することによって行った。この結果、上記の製造工程によって形成した絶縁層４０については、絶縁抵抗が５０００ＭΩ程度であった。
【００４７】
実際の使用に際しては、絶縁層４０の絶縁抵抗は、１５ＭΩ程度あれば充分であり、最低５ＭΩ程度あれば、流れる電流を１μＡ以下に抑制できるので、ノイズの発生を抑制することができる。したがって、上記の測定方法で形成された絶縁層４０の絶縁抵抗は、５ＭΩ以上とすることが好ましく、１５ＭΩ以上とすることが更に好ましい。
【００４８】
実際に、第１の実施例として、ＳｉＯ２を４５質量％、Ａｌ２Ｏ３を１６質量％、ＢａＯを１５質量％、ＺｎＯを１０質量％、ＣａＯを９質量％、Ｎａ２Ｏを０．５質量％含む結晶化ガラスによって、厚さ７０μｍの絶縁層４０を形成した酸素センサ１を作成した。そして、この酸素センサ１を温度６０℃、湿度９５％の環境下で６０時間加湿し、この後、絶縁抵抗を測定したところ、加湿直後においても、約１００ＭΩ以上の絶縁抵抗を得ることができた。一方、比較例として、絶縁層４０を具備しない酸素センサ１によって同様な測定を行ったところ、絶縁抵抗は約０．０１ＭΩ以下であった。
【００４９】
また、同様に、第２の実施例として、ＳｉＯ２を２９質量%、ＢａＯを５４質量％、ＣａＯを４質量％、Ｂ２Ｏ３を３質量％、Ｎａ２Ｏを０．５質量％含む非晶ガラスによって、厚さ７０μｍの絶縁層４０を形成した酸素センサ１を作成した。そして、この酸素センサ１を温度６０℃、湿度９５%の環境下で６０時間加湿し、この後、絶縁抵抗を測定したところ、加湿直後においても、約２００ＭΩ以上の絶縁抵抗を得ることができた。一方、比較例として、絶縁層４０を具備しない酸素センサ１によって同様な測定を行ったところ、絶縁抵抗は約０．０１ＭΩ以下であった。
【００５０】
また、同様に、第３の実施例として、ＳｉＯ２を３２質量％、Ａｌ２Ｏ３を１６質量％、ＣａＯを１９質量％、ＺｎＯを２５質量％、ＴｉＯ２を１０質量％、Ｎａ２Ｏを０．１質量％、Ｋ２Ｏを０．０４質量％含む結晶化ガラスによって、厚さ７０μｍの絶縁層４０を形成した酸素センサ１を作成した。そして、この酸素センサ１を温度６０℃、湿度９５%の環境下で６０時間加湿し、この後、絶縁抵抗を測定したところ、加湿直後においても、約１００ＭΩ以上の絶縁抵抗を得ることができた。一方、比較例として、絶縁層４０を具備しない酸素センサ１によって同様な測定を行ったところ、絶縁抵抗は約０.０１ＭΩ以下であった。
【００５１】
以上のとおり、上記の各実施例では、粉末層１０が吸湿した場合でも、従来の酸素センサ１に比べて１０００倍以上の絶縁抵抗を確保することができ、ノイズの発生を抑制するのに充分な絶縁性を確保することができた。
【００５２】
なお、絶縁層４０は、上述した材質のものに限らず、絶縁抵抗が好ましくは５ＭΩ以上、更に好ましくは１５ＭΩ以上とすることができるものであれば、どのような材質のものから形成しても良い。また、上記した酸素センサ１に限らず、他の種類のガスを検知するガスセンサにも同様にして適用することができる。
【００５３】
また、上記第１ガラス層４１１及び第２ガラス層４１２の形成方法としては、本実施例の方法を用い、１度目のガラスペースト塗布と２度目のガラスペースト塗布のガラス成分を変更することで可能である。第１ガラス層が結晶化されていない場合には、第１ガラス層用のガラスペーストよりも軟化点の低いガラスペーストを用いて、第２ガラス層を形成するのが好ましい。さらに、第１ガラス層用のガラスペーストよりも軟化点の高いガラスペーストを用いて、２度目の熱処理温度を、第１ガラス層の膜厚を維持できる範囲で、１度目の熱処理温度よりも高くすして第２ガラス層を形成することもできる。この場合、上記第１ガラス層第２ガラス層との密着性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施形態に係る酸素センサの構成を示す図。
【図２】図１の酸素センサの検出素子の断面構成を示す図。
【図３】図１の酸素センサの検出素子の構成を説明するための図。
【図４】図１の酸素センサの検出素子の構成を説明するための図。
【図５】検出素子の製造工程を示すフローチャート。
【図６】絶縁層の水中絶縁試験の実施方法を説明するための図。
【符号の説明】
【００５５】
１…酸素センサ、２…検出素子、３…ヒータ、５…主体金具、７…ガスケット、８、９…インシュレータ、１０…粉末層、１１…プロテクタ、１２…ガス透過口、１３…フィルタ、１４…グロメット、１５…セラミックセパレータ、１６、１７、２９…リード線、１８…内側電極接続金具、１９…外側電極接続金具、２０…素子本体、２１…検知部、２２…鍔部、２３…内筒部材、２４…段部、２５…ガス導入孔、２６…外筒部材、２７…補助ガス導入孔、２８…ヒータ接統端子、３０…外側電極、３１…検知電極、３２…リード部、３３…リング部、４０…絶縁層、５０…保護層、５１…ねじ部、５２…六角部、５３…突出部、５４…金具側段部、５５、５８…パッキン、５６…加締め部、５７…環状リング、６０…内側電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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