(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が封止された大気導入孔を有する長尺状の固体電解質基板と、該基板の一端側近傍における一方の外表面に測定電極を、該測定電極と対向する前記大気導入孔側内面に基準電極を有するセンサ部を形成してなるセンサ基板と、長尺状のセラミック絶縁基板の一端側近傍に発熱体を埋設した発熱部を形成してなるヒータ基板とを具備し、前記ヒータ基板を前記センサ基板の測定電極が形成された外表面と反対側の外表面に積層、固定してなる酸素センサにおいて、
前記センサ基板のセンサ部と前記ヒータ基板の発熱部との間に厚さ１０〜５００μｍの空気層を介在させるとともに、前記センサ部と前記発熱部において両基板を非接合状態とし、前記センサ部及び発熱部以外の部分で両基板を接合固定したことを特徴とする酸素センサ。
【請求項２】
前記センサ基板の前記センサ部と、前記ヒータ基板の前記発熱部との間に多孔質体を介在させるとともに、前記センサ基板および前記ヒータ基板のうちいずれか一方のみと前記多孔質体とを接合してなることを特徴とする請求項１記載の酸素センサ。
【請求項３】
前記多孔質体の気孔率が１０％以上であることを特徴とする請求項２記載の酸素センサ。
【請求項４】
前記センサ基板とヒータ基板との間に前記空気層を形成するための間隙調整体を設けたことを特徴とする請求項１記載の酸素センサ。
【請求項５】
前記センサ基板と前記ヒータ基板との間に前記空気層を形成するための間隙調整体を設け、前記センサ基板および前記ヒータ基板のうちいずれか一方のみと前記間隙調整体とを接合してなることを特徴とする請求項１記載の酸素センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の内燃機関における空気と燃料の比率を制御するための酸素センサに関するものであり、具体的にはセンサ基板とヒータ基板を接合、固定した酸素センサに関する。
【０００２】
【従来技術】
現在、自動車等の内燃機関においては、排出ガス中の酸素濃度を検出して、その検出値に基づいて内燃機関に供給する空気および燃料供給量を制御することにより、内燃機関からの有害物質、例えばＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘを低減させる方法が採用されている。
【０００３】
このような酸素濃度を検出する酸素センサとして、図９に示すように酸素イオン導電性を有するジルコニアを主分とする固体電解質４１に白金電極４２を形成し、固体電解質４１内部にＰｔ等の発熱体４３を埋設した薄いセラミック絶縁層４４からなるヒータ４５を一体化した酸素センサが提案されている。（特開平２−２７６８５７号公報等）  一方、図１０に示すように、酸素イオン導電性を有するジルコニアを主分とする固体電解質５１に白金電極５２が形成されたセンサ基板５３と、発熱体５４を有するアルミナからなるヒータ基板５５とをセラミック多孔質層５６を介して接合したものも提案されている。このような酸素センサにおいては発熱体５４による熱がセラミック多孔質層５６を伝わりセンサ基板５３が加熱される仕組みとなっている。
【０００４】
このセラミック多孔質層５６は、センサ基板５３とヒータ基板５５の隙間にグリーンシートで挿入するか、またはペーストを充填した後、センサ基板５３とヒータ基板５５とセラミック多孔質層５６とを同時に焼成して作製される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようなヒータ４５を焼成一体化した図９の酸素センサでは、セラミック絶縁層４４の絶縁性が低いため、漏れ電流の影響により検出精度が悪くなると云う問題があった。
【０００６】
また、センサ基板５３とヒータ基板５５とをセラミック多孔質層５６で接合した図１０の酸素センサでは、電気絶縁は優れるものの、ヒータ基板５５とセンサ基板５３との接合部において、両基板の熱膨張差によって応力が発生し、この応力によってヒータ昇温時などの熱衝撃によりセンサ基板５３やヒータ基板５５が破壊するなどの問題があった。
【０００７】
従って、本発明は、ヒータ基板からの熱衝撃を緩和し、ヒータ基板によってセンサ基板に効率よく加熱し、且つガス応答性に優れ、さらには所定の温度到達までの時間や活性化までの時間を短縮した耐久性の高い酸素センサを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記問題について検討した結果、一端が封止された大気導入孔を有する長尺状の固体電解質基板と、該基板の一端側近傍における一方の外表面に測定電極を、該測定電極と対向する前記大気導入孔側内面に基準電極を有するセンサ部を形成してなるセンサ基板と、長尺状のセラミック絶縁基板の一端側近傍に発熱体を埋設した発熱部を形成してなるヒータ基板とを具備し、前記ヒータ基板を前記センサ基板の測定電極が形成された外表面と反対側の外表面に積層、固定してなる酸素センサにおいて、前記センサ基板のセンサ部と前記ヒータ基板の発熱部との間に厚さ１０〜５００μｍの空気層を介在させるとともに、前記センサ部と前記発熱部において両基板を非接合状態とし、前記センサ部及び発熱部以外の部分で両基板を接合固定したことによって、ヒータ基板とセンサ基板が直接接するのを防ぎヒータ基板からの熱衝撃を緩和できるとともに、両基板の熱膨張差に起因する応力の発生を防止することができ、その結果、上記目的が達成できることを見出した。
【０００９】
さらに、空気層を形成する方法としては、センサ基板とヒータ基板との間に多孔質体を介在させる方法、前記センサ基板とヒータ基板との間に所定の厚さの間隙調整体を設ける方法があり、前者の場合、前記多孔質体の気孔率が１０％以上であることが望ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の酸素センサの基本構造の一例を図１、図２に示す。本発明の酸素センサは、基本的には、センサ基板１とヒータ基板２とから構成されている。
【００１１】
センサ基板１は、一端が封止された大気導入孔３ａを有する長尺で平板形状の固体電解質基板３と、該基板３の一端側近傍における一方の外表面に測定電極５を、該測定電極５と対向する前記大気導入孔３ａ側内面に基準電極４を有するセンサ部Ａが形成されている。
【００１２】
基準電極４および測定電極５はいずれも多孔質の白金電極からなり、排気ガスによる電極の被毒を防止する観点から、測定電極５表面には電極保護層として、または拡散律速層として、セラミック多孔質層６が形成されている。
【００１３】
一方、ヒータ基板２は、センサ基板１の測定電極５が形成された外表面と反対側の外表面側に積層され、上記のセンサ基板１と同様に、平板形状を有しており、セラミック絶縁基板７中には、発熱体８が埋設され、発熱部Ｂを形成している。また、セラミック絶縁基板７内には、発熱体８に接続するリード部（図示せず）が埋設、形成されている。
【００１４】
本発明によれば、センサ基板１のセンサ部Ａとヒータ基板２の発熱部Ｂとの間に厚さＳが１０〜５００μｍの空気層を介在させることが重要であり、この空気層を介在させることによって、発熱部Ｂによる急速昇温に対する耐熱衝撃を緩和するとともに、ヒータ基板２からセンサ基板１に効率よく熱を伝達することができる。この空気層の厚みが１０μｍよりも薄いと、熱衝撃を緩和する効果が小さく、５００μｍよりも大きいと、両基板の隙間が大きいことにより加熱効率が低下するため、活性化時間が低下する。この空気層の厚みは１５〜４００μｍが好ましい。
【００１５】
このような空気層を形成する具体的な方法としては、図１に示すように、センサ部Ａおよび発熱部Ｂにおける基板１、２間に多孔質体αを設ける。この多孔質体αの厚みＳは前述した理由から１０〜５００μｍの厚みに設定される。この多孔質体αは、気孔率が１０％以上、特に２０〜５０％であることが望ましい。気孔率が１０％未満では、熱衝撃による耐久性が低下しやすく、また、５０％を超えると多孔質体の強度が劣化し空気層を形成するための保持性が低下する場合がある。
【００１６】
また、他の方法としては、図２に示すように、センサ基板１、ヒータ基板２間に所定の厚さを空気層を形成するために、センサ基板１およびヒータ基板２の先端部に間隙調整体βを形成することができる。
【００１７】
このような多孔質体α、間隙調整体βは、センサ基板１側またはヒータ基板２側のいずれかに取り付けられていればよい。従って、それらの材質は、取り付けられる基板側の材質と同種の材料によって形成されていることが望ましく、例えば、センサ基板１側に取り付けられる場合には、ジルコニアによって、ヒータ基板２側に取り付けられる場合には、アルミナによって形成することが望ましい。
【００１８】
また、本発明においては、このセンサ部Ａ，発熱部Ｂにおいては、非接合状態であることも重要である。つまり、上記多孔質体α、間隙調整体βは、いずれも一方の基板に取り付けられるが、他方の基板に対しては、非接合状態であることが重要である。
【００１９】
このような非接合状態とすることによって、発熱部Ｂによる急速昇温によって両基板に熱膨張差が存在した場合であっても、非接合状態であることから応力が発生することがないために、酸素センサ自体の耐久性を高めることができる。
【００２０】
そして、本発明の酸素センサは、センサ基板１とヒータ基板２とをセンサ部Ａ及び発熱部Ｂ以外の部分で接合固定するものである。具体的には、図１、図２に示すように、センサ基板１、ヒータ基板２のセンサ部Ａ、発熱部Ｂが形成された先端側とは反対側の後端側でガラス接合層９を介して接合固定されている。
【００２１】
センサ基板１およびヒータ基板２を接合しているガラス接合層９の両基板の他端側の厚みｖは、０．０５〜０．５ｍｍ、特に０．１〜０．４ｍｍとすることによって、接合力を高め、また、センサ部Ａと発熱部Ｂを形成した部分での両基板の隙間が大きくなるのを防止し、加熱効率を高めることができる。
【００２２】
また、ガラス接合層９の長手方向の長さｍは、センサ基板１、ヒータ基板２の全長Ｌの０．２〜０．８倍、特に０．３〜０．７倍とすることによって、両基板の接合固定力を高めるとともに、両者の熱膨張差に起因する応力の発生を抑制することができる。
【００２３】
また、強度と熱伝達の観点から、センサ基板１の全体厚さｔ１としては、０．６〜１．５ｍｍ、特に０．８〜１．２ｍｍの大きさが、また、ヒータ基板２の全体厚さｔ２としては０．７〜２ｍｍ、特に１〜１．５ｍｍが好ましい。
【００２４】
また、本発明によれば、センサ基板１およびヒータ基板２を互いに付勢した状態で接合固定することが望ましい。このように互いに押圧付勢した状態で接合固定することによって、高温下で基板１、２に反りが発生した場合においても、押圧力が反りによる応力を緩和し、基板１、２の反りによって、センサ基板１とヒータ基板２とのセンサ部Ａと発熱部Ｂとが離間し、加熱効率が低下するのを防止できすることができる。
【００２５】
また、本発明の酸素センサは、広域空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）に対しても適用される。図３、図４は、その代表的な構造を説明するための概略断面図である。なお、図１、２の酸素センサと同じ機能を有する部分には、同じ符号を付した。この図３、図４の酸素センサによれば、図１、２のセンサ基板１の固体電解質基板３における測定電極５の上面に、固体電解質基板１１によって空間部１２が形成されており、この固体電解質基板１１には排気ガスを取り込みための０．１〜０．５ｍｍの大きさの拡散孔１３と呼ばれる小さな孔が開けられており、その両面に一対の電極１４、１４が形成されている。
【００２６】
かかる酸素センサにおいては、固体電解質基板３と測定電極５、基準電極４によってセンシングセルが形成され、固体電解質基板１１と一対の電極１４、１４によってポンピングセルが形成されている。かかる構造の酸素センサによって、Ａ／Ｆセンサを形成している。なお、上記空間部１２内には素子の強度を持たせるため多孔質のセラミックスを充填することもできる。
【００２７】
かかる酸素センサにおいても、センシングセルにおける測定電極５が形成された面とは反対側の外表面において、センサ基板１とヒータ基板２とを互いに押圧付勢した状態とすることによって、上記と同様の効果が発揮される。
【００２８】
なお、この酸素センサにおいては、電極１４、１４は必ずしも必要ではなく、固体電解質基板３と拡散孔１３によってガスの拡散律速を行うことによってＡ／Ｆセンサを構成することもできる。
【００２９】
本発明の酸素センサにおいて用いられる固体電解質基板３、１１は、ＺｒＯ2を含有するセラミックスからなり、安定化剤として、Ｙ2Ｏ3およびＹｂ2Ｏ3、Ｓｃ2Ｏ3、Ｓｍ2Ｏ3、Ｎｄ2Ｏ3、Ｄｙ2Ｏ3等の希土類酸化物を酸化物換算で１〜３０モル％、好ましくは３〜１５モル％含有する部分安定化ＺｒＯ2あるいは安定化ＺｒＯ2が用いられている。また、ＺｒＯ2中のＺｒを１〜２０原子％をＣｅで置換したＺｒＯ2を用いることにより、イオン導電性が大きくなり、応答性がさらに改善されるといった効果がある。さらに、焼結性を改善する目的で、上記ＺｒＯ2に対して、Ａｌ2Ｏ3やＳｉＯ2を添加含有させることができるが、多量に含有させると、高温におけるクリープ特性が悪くなることから、Ａｌ2Ｏ3およびＳｉＯ2の添加量は総量で５質量％以下、特に２質量％以下であることが望ましい。
【００３０】
固体電解質基板３や固体電解質基板１１の表面に被着形成される基準電極４、測定電極５、さらには電極１４は、いずれも白金、あるいは白金と、ロジウム、パラジウム、ルテニウムおよび金の群から選ばれる１種との合金が用いられる。また、センサ動作時の電極中の金属の粒成長を防止する目的と、応答性に係わる金属粒子と固体電解質と気体との、いわゆる３相界面の接点を増大する目的で、上述のセラミック固体電解質成分を１〜５０体積％、特に１０〜３０体積％の割合で上記電極中に混合してもよい。また、電極形状としては、四角形でも楕円形でもよい。また、電極の厚さは、３〜２０μｍ、特に５〜１０μｍが好ましい。
【００３１】
一方、発熱体８を埋設するセラミック絶縁基板７としては、アルミナセラミックスからなる相対密度が８０％以上、開気孔率が５％以下の緻密質なセラミックスによって構成されていることが望ましく、焼結性を改善する目的でＭｇ、Ｃａ、Ｓｉを総和で１〜１０質量％含有していてもよいが、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属は、マイグレーションしてヒータ基板２の電気絶縁性を悪くするため酸化物換算で０．１質量％以下に制御することが望ましい。また、相対密度を上記の範囲とすることによって、基板強度が高くなる結果、酸素センサ自体の機械的な強度を高めることができるためである。
【００３２】
また、測定電極５の表面に形成されるセラミック多孔質層６は、厚さ１０〜８００μｍで、気孔率が１０〜５０％のジルコニア、アルミナ、γ−アルミナおよびスピネルの群から選ばれる少なくとも１種によって形成されていることが望ましい。この多孔質層６の厚さが１０μｍより薄いか、あるいは気孔率が５０％を超えると、電極被毒物質Ｐ、Ｓｉ等が容易に電極に達して電極性能が低下する。それに対して、多孔質層６の厚さが８００μｍを超えるか、あるいは気孔率が１０％より小さくなるとガスの多孔質層６中の拡散速度が遅くなり、電極のガス応答性が悪くなる。特に、多孔質層６の厚さとしては気孔率にもよるが１００〜５００μｍが適当である。
【００３３】
ヒータ基板２に埋設された発熱体８は、耐熱性と製造コストの関係からＷ、Ｍｏ、Ｒｅの群から選ばれる少なくとも１種から構成されることが望ましい。発熱体８の組成は、発熱容量と昇温速度により好適に選択すればよい。この場合、発熱体８とリード部の抵抗比率は室温において、９：１〜７：３の範囲に制御することが好ましい。発熱体８の構造としては、左右で折り返す構造と長手方向で折り返す構造のいずれも用いることが可能である。
【００３４】
なお、ヒータ基板２における発熱体８の発熱パターンとしては、後述する図５、６に示されるように、長手方向に伸び、長手方向の端部で折り返した構造のみならず、図７、８に示すようなミアンダ構造であってもよい。
【００３５】
次に、本発明の酸素センサの製造方法について、図１、２の酸素センサの製造方法を図５、６の分解斜視図をもとに説明する。
【００３６】
まず、センサ基板１の作成方法について説明する。まず、ジルコニアのグリーンシート２０、２５を作成する。グリーンシート２０は、ジルコニアの酸素イオン導電性を有するセラミック固体電解質粉末に対して、適宜、成型用有機バインダーを添加してドクターブレード法や、押出成形、静水圧成形（ラバープレス）あるいはプレス成型などの周知の方法により作成される。次にグリーンシート２０の両面に、それぞれ測定電極５および基準電極４となるパターン２１やリードパターン２２などを例えば、白金を含有する導電性ペーストを用いてスラリーデッィプ法、あるいはスクリーン印刷、パット印刷、ロール転写で印刷形成する。なお、この時に測定電極５となるパターンの表面に、多孔質層６を形成するための多孔質スラリーを印刷塗布形成してもよい。
【００３７】
またグリーンシート２５またはグリーンシート２６の片面に、多孔質体５０を形成するため多孔質スラリーを印刷塗布するか、または間隙調整体５１を形成するためジルコニアスラリーを印刷塗布する。
【００３８】
次に、上記パターン２１、２２を印刷したグリーンシート２０に対して、大気導入孔２３を形成したグリーンシート２４、さらに多孔質層５０または間隙調整体５１を印刷したグリーンシート２５または２６をアクリル樹脂や有機溶媒などの接着剤を介在させるか、あるいはローラ等で圧力を加えながら機械的に接着することによりセンサ基板の積層体を作製する。その後、このセンサ基板用の積層体を大気中または不活性ガス雰囲気中、１３００℃〜１５００℃の温度範囲で１〜１０時間焼成することによってセンサ基板１を作製することができる。
【００３９】
次に、ヒータ基板２の作製法について説明する。アルミナ組成物に、適宜、成形用有機バインダーを添加してドクターブレード法や、押出成形や、静水圧成形（ラバープレス）あるいはプレス形成などの周知の方法によりアルミナグリーンシート２６、２７を作製する。そして、グリーンシート２７の表面に、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｅの群から選ばれる少なくとも１種を含有する導電性ペーストを用いてスラリーデッィプ法、あるいはスクリーン印刷、パット印刷、ロール転写で発熱体８のパターン２８や、リードパターン２９に印刷塗布した後、アクリル樹脂や有機溶媒などの接着剤を介在させてグリーンシート２６、２７を接着させるか、あるいはローラ等で圧力を加えながら機械的に接着することによりヒータ基板の積層体を作製し、これを、発熱体８の酸化を防止するために水素等と含有するフォーミング等の還元ガス雰囲気中にて、１４００℃〜１６００℃の温度範囲で５〜１０時間焼成することによってヒータ基板２を作製することができる。
【００４０】
この後、上記のようにして別体で作製したセンサ基板１とヒータ基板２とを位置合わせして積層し、センサ部Ａおよび発熱部Ｂとを所定の間隙に維持しつつ、所定箇所にガラス粉を配置し、８００〜１０００℃の温度で処理することによってセンサ基板１とヒータ基板２を接合固定することができる。
【００４１】
また図３、４の酸素センサを作製する場合には、図７、８に示すように、図５、６のパターン２１、２２が形成されたグリーンシート２０の上面に、空間部１２を形成したグリーンシート３０、拡散孔１３、および両面にポンピング電極１４用のパターン３１やリードパターン３２が形成されたグリーンシート３３を積層して、グリーンシート２４、２５とともに上記と同様な条件で焼成することによってセンサ基板を作製することができる。なお、排気ガスを導入するための拡散孔１３は、焼成前の積層体を作製する時点で作製してもよいし、焼成後に超音波加工やレーザ加工により形成してもよい。
【００４２】
【実施例】
実施例１
図１に示す酸素センサを図３、図４に基づき、以下のようにして作製した。まず、市販のＳｉ、Ｍｇ、Ｃａを５質量％含むアルミナ粉末と、Ｓｉを０．１質量％含む５モル％Ｙ2Ｏ3含有のジルコニア粉末と、８モル％のイットリアからなるジルコニア粉末を３０体積％含有する白金粉末と、Ｗ粉末をそれぞれ準備した。（センサ基板の作製）
まず、５モル％Ｙ2Ｏ3含有のジルコニア粉末にポリビニルアルコール溶液を添加して坏土を作製し、押出成形により焼結後厚さが０．４ｍｍになるようなジルコニアのグリーンシート２０を作製した。その後、グリーンシート２０の両面にジルコニア粉末を含有する白金をスクリーン印刷して、測定電極と基準電極のパターン２１、リードパターン２２を印刷形成した後、大気導入孔２３を形成したグリーンシート２４、およびグリーンシート２５をアクリル樹脂の密着剤により積層した。その後、この積層体を大気中１５００℃で１時間焼成して、全長が７０ｍｍのセンサ基板を作製した。
【００４３】
なお、測定電極５と発熱体８については、基板先端から１ｍｍのブランクを設け、長手方向に８ｍｍの長さの測定電極、１３ｍｍの長さの発熱体８をそれぞれ形成した。また、基準電極と測定電極とは長手方向の長さは同じとした。
（ヒータ基板の作製）
一方、アルミナ粉末にポリビニルアルコール溶液を添加して坏土を作製し、厚さが焼成後０．５ｍｍの厚さに成るように押出し成形で種々アルミナのグリーンシート２６、２７を作製した。この後、グリーンシート２７にＷの発熱体８を約４０μｍの厚さになるようスクリーン印刷で印刷した後、さらにアクリル樹脂の密着剤を用いてアルミナのグリーンシート２６を重ねて積層体を形成した後、１５００℃で１０時間水素を１０％含む窒素ガス中で焼結し、ヒータ基板２を作製した。この時ヒータの抵抗は、室温で約３オームであった。
【００４４】
この後、センサ基板１およびヒータ基板２の間に、ＳｉＯ2４０質量％、ＢａＯ５１質量％、Ａｌ2Ｏ3３．５質量％、ＺｒＯ2５．５質量％の組成からなる室温〜６００℃の熱膨張係数が８．５×１０-6／℃のバリウム珪酸ガラスを後端部から接合長さＭが２０ｍｍで配置し、１０００℃で加熱することによって、センサ基板とヒータ基板とのセンサ部および発熱部とを接合固定した。なお、ガラス接合層の端部の厚さは０．４ｍｍとした。
【００４５】
また、図３、４の広域空燃比センサについても、図７、８に基づき上記センサ基板作成時に、測定電極を形成した面に、拡散孔１３形成用のグリーンシート３０、ポンピング電極を印刷塗布した前記と同じ材質のジルコニアグリーンシート３３を積層し、上記の条件で焼成することによってセンサ基板を作製し、上記と同様にしてヒータ基板と接合して広域空燃比センサを作製した。
【００４６】
水素、メタン、窒素、酸素の混合ガスを用いてラムダセンサ、および広域空燃比センサについての活性化時間測定結果を表１に示した。また、かかる酸素センサに対して、８００℃まで３０秒で昇温し、８００℃で１分間保持した後、室温まで空冷する温度サイクルを１サイクルとして、これを１万回繰り返したヒータ基板またはセンサ基板の耐久評価を行った。耐久評価では、各試料につき５０個のサンプルについてクラックまたは剥離等の発生数を示した。
【００４７】
また、比較のために、ヒータ基板とセンサ基板とを上記バリウム珪酸ガラスまたは多孔質体を用いてセンサ部および発熱部を含む全面に配置して全面接合する以外は、上記と全く同様にしてラムダセンサ（Ｎｏ．１７、１８）、および広域空燃比センサ（Ｎｏ．２６、２７）を作製した。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
表１の結果、試料Ｎｏ．２、Ｎｏ．１１では空気層の厚みが薄いため、ヒータ基板からの熱衝撃が大きく耐久性が低かった。試料Ｎｏ．９、Ｎｏ．１６、Ｎｏ．２２では空気層の厚みが厚く活性化時間が遅かった。また、ヒータ基板とセンサ基板とを全面で接合した試料Ｎｏ．１７、１８、２６、２７では、センサ基板とヒータ基板間で熱応力が発生し、耐久性に劣るものであった。
【００５０】
これに対し、その他の本発明品の試料では耐久性、活性化時間ともに優れた結果を示し、ラムダセンサで耐久試験結果で３個以下、活性化時間１０秒以下、広域空燃比センサでは耐久試験結果で３個以下、活性化時間２３秒以下の良好な結果を得た。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば、センサ基板のセンサ部とヒータ基板の発熱部との間に厚さ１０〜５００μｍの空気層を介在させるとともに、センサ部と発熱部において両基板を非接合状態とし、センサ部及び発熱部以外の部分で両基板を接合固定することによって、ヒータ基板からの熱衝撃を緩和するとともに、効率的にセンサ基板を加熱することが可能であるために、ガス応答性に優れ、さらには所定の温度到達までの時間や活性化までの時間を短縮した酸素センサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の酸素センサの一例を説明するための概略断面図である。
【図２】本発明の酸素センサの他の例を説明するための概略断面図である。
【図３】本発明の酸素センサのさらに他の例を説明するための概略断面図である。
【図４】本発明の酸素センサのさらに他の例を説明するための概略断面図である。
【図５】図１の酸素センサを製造する方法を説明するための分解斜視図である。
【図６】図２の酸素センサを製造する方法を説明するための分解斜視図である。
【図７】図３の酸素センサを製造する方法を説明するための分解斜視図である。
【図８】図４の酸素センサを製造する方法を説明するための分解斜視図である。
【図９】従来の酸素センサの一例を示す概略断面図を示す。
【図１０】従来の酸素センサの他の例を示す概略断面図を示す。
【符号の説明】
１  センサ基板
２  ヒータ基板
３  固体電解質基板
３ａ  大気導入孔
４  基準電極
５  測定電極
７  セラミック絶縁基板
８  発熱体
９  ガラス接合層
Ａ  センサ部
Ｂ  発熱部
α  多孔質体
β  間隙調整体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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