(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のケースと、該ケースの内部に挿入配置され固体電解質からなり一端が閉じた筒状の検出素子と、該検出素子の外周表面と該ケースの内周表面との間隙を充填して該間隙を所定の通気量を維持してシールすることで干渉ガスと被測定ガスとの混合を規制するリング状のシール部と、を備えたガスセンサであって、
該シール部は、アルミナ、チタン酸アルミニウム及びコージェライトから選ばれる球状造粒粉の圧粉体を焼成してなる焼成体からなることを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
前記シール部は無機バインダを含む請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記球状造粒粉の平均粒径は30〜90μｍである請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項４】
筒状のケースと、該ケースの内部に挿入配置され固体電解質からなり一端が閉じた筒状の検出素子と、該検出素子の外周表面と該ケースの内周表面との間隙を充填して該間隙を所定の通気量を維持してシールすることで干渉ガスと被測定ガスとの混合を規制するリング状のシール部と、を備えたガスセンサの製造方法であって、
アルミナ、チタン酸アルミニウム及びコージェライトから選ばれた球状造粒粉を圧粉成形し有機バインダを含むリング状の圧粉体を形成する圧粉工程と、
該圧粉体を該検出素子の外周表面と該ケースの内周表面との間隙に装填し該ケースの外周表面から加締めて該圧粉体を該間隙に固定する加締め工程と、
該間隙に固定された該圧粉体から該有機バインダを除去する脱脂工程と、
該脱脂工程後の該圧粉体を焼成する焼成工程と、を行うことを特徴とするガスセンサの製造方法。
【請求項５】
前記圧粉体にはさらに無機バインダを含む請求項４に記載の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、排ガス中の酸素濃度などを検出するガスセンサとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の排気系には、排ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサが取付けられ、その信号は空燃比のフィードバック制御などに用いられている。また、排ガス浄化用触媒の劣化度合いの判定などにも利用されている。
【０００３】
この酸素センサとして、近年、ジルコニアなどの固体電解質を用いたものが広く用いられている。この固体電解質型の酸素センサは、固体電解質からなり一端が閉じた筒状の検出素子と、検出素子の内側に配置された基準電極と、検出素子の底部の外周表面に形成された測定電極とを備えた試験管形状のものが一般的である。検出素子は中空のケースに収納固定され、検出素子の内部に干渉ガスとしての大気が導入され検出素子の閉じた先端は被測定ガスが導入される空間部に面している。
【０００４】
このようなガスセンサにおいては、被測定ガスと大気などの干渉ガスとの混合を規制するために、検出素子とケースとの間のガスシール性が重要である。換言すれば通気量を所定の値にて長期間安定に維持することが重要である。そこで特開2000−121599号公報には、検出素子の外周表面とケースの内周表面との間隙にタルクからなるシール用粉末を充填し、その充填密度を上げることでこの間隙を気密にシールした構造が記載されている。
【特許文献１】特開2000−121599号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところがシール用粉末を用いたガスシール構造においては、充填密度を上げてもガスシール性の耐久性には限界があり、さらなるガスシール性の長期安定性の向上が望まれている。またシール用粉末の材料によっては、充填時の配向によって特性に異方性が生じることも明らかとなった。
【０００６】
シール用粉末は、検出素子の外周表面とケースの内周表面との間隙に充填された後、上下に圧縮することで径方向に膨出させ、検出素子の外周表面とケースの内周表面とに圧接させることでシール力を発現させている。しかしシール用粉末として用いられるタルクは、鱗片状粒子であるためにその広い表面が圧縮方向に対して垂直方向に平行に層状に配向する。したがって間隙をシールした圧粉体においては、上下方向（圧縮方向）と径方向とで熱膨張係数が異なることとなる。
【０００７】
このように熱膨張係数に異方性が生じると、使用時の熱履歴によって粒子どうしのずれが生じ、ガスシール性が低下する場合がある。特に近年の自動車用においては、エンジン性能の向上、希薄燃焼化などによって排ガス温度が著しく上昇しているため、ガスセンサの交換時期が早くなっている。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、検出素子の外周表面とケースの内周表面との間隙におけるガスシール性を長期間安定して維持でき、すなわち通気量を所定の値に長期間安定に維持でき、長寿命のガスセンサとすることを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明のガスセンサの特徴は、筒状のケースと、ケースの内部に挿入配置され固体電解質からなり一端が閉じた筒状の検出素子と、検出素子の外周表面とケースの内周表面との間隙を充填して間隙を所定の通気量を維持してシールすることで干渉ガスと被測定ガスとの混合を規制するリング状のシール部と、を備えたガスセンサであって、
シール部は、アルミナ、チタン酸アルミニウム及びコージェライトから選ばれる球状造粒粉の圧粉体を焼成してなる焼成体からなることにある。
【００１０】
また本発明のガスセンサの製造方法の特徴は、筒状のケースと、ケースの内部に挿入配置され固体電解質からなり一端が閉じた筒状の検出素子と、検出素子の外周表面とケースの内周表面との間隙を充填して間隙を所定の通気量を維持してシールすることで干渉ガスが被測定ガスに混合するのを規制するリング状のシール部と、を備えたガスセンサの製造方法であって、
アルミナ、チタン酸アルミニウム及びコージェライトから選ばれる球状造粒粉に有機バインダを加えた混合物を圧粉成形し有機バインダを含むリング状の圧粉体を形成する圧粉工程と、圧粉体を検出素子の外周表面とケースの内周表面との間隙に装填しケースの外周表面から加締めて圧粉体を間隙に固定する加締め工程と、間隙に固定された圧粉体から有機バインダを除去する脱脂工程と、脱脂工程後の圧粉体を焼成する焼成工程と、を行うことにある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のガスセンサによれば、アルミナ、チタン酸アルミニウム及びコージェライトから選ばれる球状造粒粉の圧粉体を焼成してなる焼成体をシール部に用いている。これらのセラミックスは熱安定性に優れるとともに、その球状造粒粉は圧粉時に配向しにくいため圧粉体に物性の異方性が生じにくい。したがって熱履歴が加わっても粒子どうしのずれが生じにくく、ガスシール性の経時変化が生じにくいため、長期間安定したセンサ精度を確保することができる。
【００１２】
また本発明のガスセンサの製造方法によれば、圧粉体を検出素子の外周表面とケースの内周表面との間隙に装填しているので、装填が容易である。そして加締め工程では、ケースの変形に伴って圧粉体が変形するため検出素子が割れるような不具合が防止され、圧粉体は従来の粉末充填と同様に検出素子の外周表面とケースの内周表面とに圧接する。その状態で脱脂及び焼成を行うことで、圧粉体は検出素子の外周表面とケースの内周表面とに圧接した状態で焼成される。
【００１３】
これによって本発明のガスセンサが製造される。なお焼成時には圧粉体内の粒子どうしに焼結が生じ、焼成条件を適切に規定することで細孔分布や細孔径を調整することが可能となるので、ガスシール性を過剰に高めるような問題もない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のガスセンサは、ケースと、検出素子と、シール部とを備えている。ケースは筒状をなす金属製のものである。
【００１５】
検出素子は、固体電解質からなり一端が閉じた筒状の試験管形状をなす従来と同様のものである。固体電解質としては、酸素イオンの往来が可能な安定化ジルコニアなど従来と同様のものを用いることができる。検出素子の内部には基準電極が形成され、検出素子の外部には測定電極が形成されている。
【００１６】
基準電極は、検出素子の内周表面に形成され、一般には、測定電極と対向する部位の全面に形成されている。この基準電極は、従来と同様に酸素解離触媒機能を有する白金などから形成することができる。
【００１７】
測定電極は、一般に検出素子の底部の外周表面に形成されている。このように底部に形成することで、排ガスに曝されやすく、応答時間を短縮することができる。この測定電極も、従来と同様に酸素解離触媒機能を有する白金などから形成することができる。また検出素子の他端側には、信号線などを介して検出素子で発生する起電力を外部へ伝達する機能をもち、基準電極又は測定電極と接続された端子接続部がそれぞれ形成されている
測定電極、端子接続部及びこれらが形成されていない検出素子の表面には、電極保護層、トラップ層などを形成することが望ましい。電極保護層は、従来と同様にアルミナ、ムライト、 MgO・Al2O3 スピネルなどから形成することができ、トラップ層はアルミナなどから形成することができる。
【００１８】
本発明の特徴をなすシール部は、検出素子の外周表面とケースの内周表面との間隙を充填して間隙をシールすることで、ガスの通気量を所定値に維持して干渉ガスと被測定ガスとの混合量を一定に維持する。このシール部は、アルミナ、チタン酸アルミニウム及びコージェライトから選ばれる球状造粒粉の圧粉体を焼成してなる焼成体からなる。これらの素材の単品の球状造粒粉からシール部を形成してもよいし、これらの素材から選ばれる複数種の球状造粒粉からシール部を形成することもできる。
【００１９】
アルミナ、チタン酸アルミニウム及びコージェライトから選ばれるセラミックスの粉末は、共に形状が粒状であるので、圧粉成形時に配向が生じにくい。したがって焼成体の熱膨張係数に異方性が生じにくいため、熱履歴が加わっても粒子どうしのずれが生じにくく、ガスシール性の経時変化が生じにくいため、長期間安定したセンサ精度を確保することができる。
【００２０】
またアルミナ、チタン酸アルミニウム及びコージェライトから選ばれる球状造粒粉からなる圧粉体は、有機バインダを除去した後は共に熱安定性に優れ、ガスセンサとしての使用時における変質がほとんど生じない。したがって初期のガスシール性を長期間安定して維持することができる。
【００２１】
シール部としての特性を長期間安定して維持するために、焼成体の気孔率は25〜55％であることが好ましく30〜50％であることがさらに望ましい。また焼成体の平均細孔径は、0.06〜 0.6μｍであることが好ましく、0.07〜 0.59μｍであることがさらに望ましい。気孔率又は平均細孔径がこの範囲より大きくなるとガスシール性が不十分となり、気孔率又は平均細孔径をこの範囲より小さくするとガス通気量が低下する。
【００２２】
気孔率及び平均細孔径を上記範囲とするためには、用いる球状造粒粉の種類、粒径、球状造粒粉の造粒に用いるバインダ及び焼成温度などを適切に制御することが必要である。アルミナの球状造粒粉を用いる場合は、耐熱性に優れたα-Al2O3を用いることが望ましく、その平均粒径は30〜90μｍのものが好ましい。また焼成温度は 600〜1250℃とすることができる。
【００２３】
チタン酸アルミニウム（ Al2TiO5）の球状造粒粉を用いる場合は、平均粒径が30〜90μｍ、焼成温度は 600〜1250℃とするのが好ましい。またコージェライトの球状造粒粉を用いる場合は、2MgO・2Al2O3・5SiO2 の組成のものを用いるのが好ましく、平均粒径が30〜90μｍ、焼成温度は 600〜1250℃とするのが好ましい。
【００２４】
本発明のシール部をもつガスセンサを製造する場合、先ずアルミナ、チタン酸アルミニウム及びコージェライトから選ばれる球状造粒粉からリング状の圧粉体を圧粉成形によって形成する。球状造粒粉には有機バインダが含まれているので、圧粉体の形状が維持される。
【００２５】
なお球状造粒粉は、一般にスプレイドライングと呼ばれる方法で製蔵される。すなわち各セラミック粉末を水に分散させ、そのときに有機バインダを添加する。このスラリーを噴霧して球状粒子とし、それが自由落下する際に水分を除去すると、有機バインダによって粉末どうしが結合された球状造粒粉が得られる。
【００２６】
したがって圧粉体の形状を維持するには、球状造粒粉に含まれる量の有機バインダで十分であるが、もし不足する場合には、圧粉成形前に適量の有機バインダを混合してもよい。
【００２７】
球状造粒粉に含まれる有機バインダあるいは追加される有機バインダは、圧粉体の形状を維持するものであり、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、アクリル樹脂などを用いることができる。その添加量は、セラミック粉末の種類によって若干異なるが、セラミック粉末の 100質量部に対して 0.1〜 1.0質量部とすることが望ましい。有機バインダの添加量がこの範囲より多いと焼成体の気孔率が高くなりすぎてガスシール性が不十分となり、有機バインダがこの範囲より少ないと圧粉体の形状維持が困難となる。
【００２８】
圧粉体には、無機バインダをさらに含むことが望ましい。無機バインダを含むことで焼成体の強度が向上して形状を維持することができ、経時による形状変化によってガスシール性が変化するのを防止することができる。このような無機バインダとしては、アルミナゾル、コロイダルシリカ、ケイ酸ナトリウム、リン酸塩系、金属アルコキシド系などを用いることができる。
【００２９】
無機バインダの添加量は、セラミック粉末の 100質量部に対して 1.0〜10.0質量部とすることが望ましい。無機バインダの添加量がこの範囲より多いと焼成体の気孔率の制御が困難となり、この範囲より少ないと使用中に粒子の移動によって焼成体の強度が低下する場合がある。
【００３０】
圧粉体を形成する場合には、圧粉成形時の圧力を２MPa 以上とするのが好ましい。成形圧力がこれより低いと、圧粉体の形状維持が困難となるばかりか、焼成体の気孔率の制御が困難となる。
【００３１】
焼成温度は、上記したように 600〜1250℃とするのが好ましい。焼成温度がこの範囲より低すぎるとガスシール性が変化し易くなり、高すぎると気孔率が低下してガスセンサの制御が困難となる。
【００３２】
なお脱脂工程は一般に焼成工程より低温の 350〜 500℃で行われるが、焼成工程の昇温工程が脱脂工程を兼ねることも可能である。
【実施例】
【００３３】
以下、実施例及び試験例により本発明を具体的に説明する。
【００３４】
（実施例１）
図１に、本実施例に係る酸素センサの要部断面図を示す。この酸素センサは、有底筒状で試験管形状をなす検出素子１と、検出素子１の内部に配設された棒状でセラミック製のヒータ２と、検出素子１及びヒータ２を収納するケーシング３と、ケーシング３の下端部に装着されケーシング３の下端部から突出した検出素子１の底部を覆う円筒状のプロテクタ４と、検出素子１の外周表面とケーシング３の内周表面との間隙に配置されたリング状のシール部５及び筒状のセラミック製スペーサ６と、ケーシング３の上端に固定された外筒７と、から構成されている。
【００３５】
シール部５は、検出素子１の外周表面とケーシング１の内周表面との間隙を充填してシールしている。また検出素子１の内部には、外筒７を介して大気が導入可能となっている。金属製のプロテクタ４には内外を貫通する複数の貫通孔40が形成され、検出素子１の底部が排ガスに曝されるように構成されている。
【００３６】
図２及び図３に示すように、検出素子１は、安定化ジルコニアを主成分とする試験管形状の素子部10を備えている。素子部10の内周表面には、その全面に、白金からなる基準電極11が形成されている。また素子部10の底部の外表面には、白金からなる測定電極12が形成され、底部の反対側端部の外表面には白金からなる端子接続部13が形成されている。測定電極12は底部の全表面を覆うコップ状に形成され、端子接続部13は素子部10を一周するリング状に形成されている。そして素子部10の外表面には、測定電極12と端子接続部13とを電気的に接続するリード部14が形成されている。測定電極12、端子接続部13及びリード部14は、白金ペーストを印刷することで形成されている。
【００３７】
そして素子部10の表面には、測定電極12及びリード部14を覆い、測定電極12及びリード部14が形成されずに表出する素子部10の表面を覆う電極保護層15と、電極保護層15を覆うトラップ層16とが形成されている。電極保護層15は MgO・Al2O3 スピネルから形成され、トラップ層16はγ-Al2O3から形成されている。
【００３８】
基準電極11及び端子接続部13は、それぞれ図示しない引き出し線を介して図略の電圧計に接続される。そしてプロテクタ４が排ガス中に曝されるように配置し、ヒータ２に通電してヒータ２を加熱する。これにより素子部10が加熱されて活性化し、酸素イオンの往来が活発となって、排ガス雰囲気に曝された測定電極12と、大気雰囲気に曝された基準電極11との間に、酸素濃度差に応じた起電力が発生する。この起電力を測定することで、排ガス中の酸素濃度を検出する。
【００３９】
さて本実施例の酸素センサにおいて、シール部５はα−アルミナ顆粒から形成されている。以下、この酸素センサの製造方法を説明し、シール部５の構成の説明に代える。
【００４０】
先ず、有機バインダとしてのポリビニルアルコールを固形分として 0.5質量％含有するα−アルミナ顆粒（球状造粒粉）を用意し、金型プレスで2MPaの圧力にて圧粉成形してリング状の圧粉体を形成した。その圧粉体に、ケイ酸ナトリウムを所定濃度で溶解した無機バインダ水溶液を所定量含浸させ、乾燥してケイ酸ナトリウムを固形分で３質量％含む圧粉体50とした。
【００４１】
一方、ケーシング３とプロテクタ４とを加締めによって固定し、その内部へ検出素子１を挿入してなる仮組付体を用意し、図４に示すようにケーシング３と検出素子１との間の空隙に圧粉体50を配置し、さらに圧粉体50の上にアルミナ製のスペーサ６を配置した。スペーサ６を介して圧粉体50を加圧しながら、圧粉体50の下部に対応する薄肉部30でケーシング３を外周から縮径させて加締め、圧粉体50を固定した。その際、圧粉体50は塑性変形して検出素子１、ケーシング３及びスペーサ６に圧接された。
【００４２】
その状態で組付体を 450℃で１時間加熱保持して、圧粉体50に含まれるポリビニルアルコールを脱脂し、さらに 600℃で１時間加熱保持して圧粉体50を焼成した。こうすることで、検出素子１、ケーシング３及びスペーサ６に圧接され、検出素子１の外周表面とケーシング３の内周表面との間隙を充填したシール部５が形成された。
【００４３】
その後、フランジ部70をもつ外筒７をケーシング３の上部に配置し、ケーシング３の上端部から突出する薄肉の筒部31を加締めて、ケーシング３と外筒７を固定した。このとき、スペーサ６はシール部５にさらに圧接された。そして検出素子１の内部にヒータ２を挿入して、本実施例の酸素センサが得られた。
【００４４】
＜試験例１＞
実施例１で用いたα−アルミナ顆粒を用い、金型プレスで2MPaの圧力にて圧粉成形して、直径18mm、高さ10mmの円柱形状のペレットを作製した。このペレットを 600℃、 750℃、 800℃、1050℃、1150℃、1250℃の各温度でそれぞれ１時間焼成し、得られた各焼成体の細孔容積、メジアン細孔直径、気孔率をそれぞれ測定した。結果を表１に示す。
【００４５】
比較として従来用いられているタルク粉末（有機バインダとしてのポリビニルアルコールを固形分で 0.5質量％含有）を用い、上記と同様にして圧粉成形した圧粉体について、細孔容積、メジアン細孔直径、気孔率をそれぞれ測定した。結果を表１に併せて示す。
【００４６】
【表１】
0004471016.tif 000002
表１から、アルミナ焼成体は、1250℃未満での焼成では気孔率はほとんど変化せず、1250℃になると気孔率と細孔容積が減少して焼結が一部進行していることがわかる。そして1250℃における焼成後であっても、従来のタルク圧粉体とほぼ同等の気孔率を示し、タルク圧粉体と同等のガスシール性が発現されることがわかる。
【００４７】
＜試験例２＞
実施例１で用いたα−アルミナ顆粒を用い、金型プレスで 30MPaの圧力にて圧粉成形して、３mm×４mm×10mmの四角柱形状の棒状試験片を作製した。この棒状試験片を 600℃、 750℃、 850℃、 950℃、1250℃の各温度でそれぞれ１時間焼成し、得られた各焼成体について室温から 800℃までの間の温度域における線膨張量を測定し、平均熱膨張係数を算出した。結果を表２に示す。
【００４８】
比較として従来用いられているタルク粉末（有機バインダとしてのポリビニルアルコールを固形分で 0.5質量％含有）を用い、上記と同様にして圧粉成形した圧粉体について、同様に線膨張量と平均熱膨張係数を測定した。結果を表２に示す。タルク圧粉体では、圧粉成形時の加圧方向とそうでない方向とで熱膨張に大きな差が認められたので、測定は加圧方向と、加圧方向に対して直角方向と、の両方について行った。アルミナ焼成体では、圧粉成形時の加圧方向とそうでない方向とで熱膨張に差異は認められなかった。
【００４９】
なお測定には、熱機械分析装置（「TMA8310 」理学（株）製）を用い、昇温速度：10℃／分、雰囲気：大気中、標準試料：石英ガラス、熱電対：Ｒ熱電対使用、の条件にて測定した。
【００５０】
【表２】
0004471016.tif 000003
表２から、アルミナ焼成体はタルク圧粉体の加圧方向における場合より線膨張量が大幅に少なく、平均熱膨張係数も小さいことから、タルク圧粉体に比べてガスシールとしての使用時における変形が生じにくく、粒子の移動によるガスシール性の劣化が抑制されることが明らかである。またアルミナ焼成体の熱膨張に関しては、焼成温度による有意差は認められない。
【００５１】
＜試験例３＞
α−アルミナの球状造粒粉に代えて、有機バインダとしてのポリビニルアルコールを固形分で 0.5質量％含有するチタン酸アルミニウム顆粒を用い、試験例１と同様に圧粉成形して円柱状のペレットを形成した。このペレットを 600℃、 750℃、 950℃、1250℃の各温度でそれぞれ１時間焼成し、得られた各焼成体について試験例１と同様にして細孔容積、メジアン細孔直径、気孔率をそれぞれ測定した。結果を表３に示す。
【００５２】
【表３】
0004471016.tif 000004
表３から、チタン酸アルミニウム焼成体は、1250℃未満での焼成では気孔率はほとんど変化せず、1250℃になると気孔率と細孔容積が大きく減少して焼結が進行していることがわかる。そして1250℃における焼成後であっても、従来のタルク圧粉体とほぼ同等の気孔率を示し、タルク圧粉体と同等のガスシール性が発現されることがわかる。
【００５３】
＜試験例４＞
試験例３と同様のチタン酸アルミニウム顆粒を用い、試験例２と同様にして圧粉成形して棒状試験片を作製した。この棒状試験片を 600℃、 750℃、 950℃、1250℃の各温度でそれぞれ１時間焼成し、得られた各焼成体について試験例２と同様にして線膨張量と平均熱膨張係数を算出した。なお、線膨張量と平均熱膨張係数の測定は、圧粉成形時の加圧方向と、加圧方向に対して直角方向との両方を測定した。結果を表４に示す。
【００５４】
【表４】
0004471016.tif 000005
表４より、チタン酸アルミニウム焼成体の線膨張量と平均熱膨張係数は、圧粉成形時の加圧方向による有意差が認められない。そしてチタン酸アルミニウム焼成体は、加圧方向及び加圧方向と直角方向のどちらにおいてもタルク圧粉体より線膨張量が少なく、平均熱膨張係数も小さいことから、ガスシールとしての使用時における変形が生じにくく、粒子の移動によるガスシール性の劣化が抑制されることが明らかである。
【００５５】
＜試験例５＞
アルミナ顆粒に代えて、有機バインダとしてのポリビニルアルコールを固形分で 0.5質量％含有するコージェライト顆粒（丸美陶料製）を用い、試験例１と同様に圧粉成形して円柱状のペレットを形成した。このペレットを 600℃、 750℃、 950℃、1250℃の各温度でそれぞれ１時間焼成し、得られた各焼成体について試験例１と同様にして細孔容積、メジアン細孔直径、気孔率をそれぞれ測定した。結果を表５に示す。
【００５６】
【表５】
0004471016.tif 000006
表５から、コージェライト焼成体は、焼成温度が1250℃までの範囲では焼結がほとんど進行しないことがわかる。そして1250℃における焼成後であっても、従来のタルク圧粉体より若干細孔分布が大径側にあると推察されるが、許容範囲にある。そして細孔分布は粉末の粒径を小さくしたり、圧粉成形時の圧力を高めることでさらに緻密にすることができるので、タルク圧粉体と同等のガスシール性が発現されることがわかる。
【００５７】
＜試験例６＞
試験例５と同様のコージェライト顆粒を用い、試験例２と同様に圧粉成形して棒状試験片を作製した。この棒状試験片を 600℃、 750℃、 950℃、1250℃の各温度でそれぞれ１時間焼成し、得られた各焼成体について試験例２と同様にして線膨張量と平均熱膨張係数を算出した。なお、線膨張量と平均熱膨張係数の測定は、圧粉成形時の加圧方向と、加圧方向に対して直角方向とを測定した。結果を表６に示す。
【００５８】
【表６】
0004471016.tif 000007
表６より、コージェライト焼成体の線膨張量と平均熱膨張係数は、圧粉成形時の加圧方向による有意差が認められない。そしてコージェライト焼成体は、加圧方向及び加圧方向と直角方向のどちらにおいてもタルク圧粉体より線膨張量が少なく、平均熱膨張係数も小さいことから、ガスシールとしての使用時における変形が生じにくく、粒子の移動によるガスシール性の劣化が抑制されることが明らかである。
【００５９】
＜試験例７＞
上記各試験例で用いたアルミナ顆粒、チタン酸アルミニウム顆粒、コージェライト顆粒をそれぞれ用い、試験例２と同様に圧粉成形して棒状試験片を作製した。それぞれの棒状試験片に、ケイ酸ナトリウムを所定濃度で溶解した無機バインダ水溶液を所定量含浸させ、乾燥してケイ酸ナトリウムを３質量％含む圧粉体とした。
【００６０】
これらの圧粉体を 100℃で加熱して水分を除去した後、 450℃で１時間加熱して有機バインダを脱脂し、さらに 600℃で１時間焼成して焼成体とした。各焼成体について、試験例１と同様にして細孔容積、メジアン細孔直径、気孔率をそれぞれ測定するとともに、試験例２と同様にして線膨張量と平均熱膨張係数を算出した。結果を表７に示す。なお表７には、試験例１〜６の結果を括弧で示している。
【００６１】
【表７】
0004471016.tif 000008
無機バインダを用いても、本試験の添加量の範囲内であれば、いずれの物性も十分に満足されることが確認された。また無機バインダの添加によって、焼成体の圧縮破壊荷重は、無機バインダを添加しない場合と比較して２〜５倍向上した。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明のガスセンサは、自動車の排ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサばかりでなく、各種ガスの濃度の検出に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施例に係る酸素センサの要部断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る酸素センサに用いた検出素子を、電極保護層及びトラップ層を除いた状態で示す正面図である。
【図３】本発明の一実施例に係る酸素センサに用いた検出素子の断面図である。
【図４】本発明の一実施例に係る酸素センサの製造方法を示し、圧粉体を加締める前の状態の断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１：検出素子        ２：ヒータ      ３：ケーシング
４：プロテクタ      ５：シール部    ６：スペーサ
７：外筒            50：圧粉体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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