JPH01265151A - Forming method for limited current type sensor element - Google Patents
Forming method for limited current type sensor elementInfo
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- JPH01265151A JPH01265151A JP63093376A JP9337688A JPH01265151A JP H01265151 A JPH01265151 A JP H01265151A JP 63093376 A JP63093376 A JP 63093376A JP 9337688 A JP9337688 A JP 9337688A JP H01265151 A JPH01265151 A JP H01265151A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、限界電流式センサ素子の形成方法に関するも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method of forming a limiting current type sensor element.
(従来の技術)
気体中の酸素濃度、水素濃度、湿度等を測定する限界電
流式センサが知られているが、これらはほぼ順位の構造
を有しているので、酸素センサにおける酸素センサ素子
について述べることにし、その例を第2図に示す。同図
において、安定化ジルコニアなどの固体電解質からなる
酸素イオン伝導板1の両面に白金等からなる多孔質電極
アノード2およびカソード3を設け、微小な気体拡散孔
4を穿設したセラミックスなどからなるキャンプ5が冠
着されイオン伝導板lに一体に封着されてキャビティ6
が形成され、キャップ5の上面にはヒータ7が設けられ
ている。(Prior Art) Limiting current type sensors that measure oxygen concentration, hydrogen concentration, humidity, etc. in gases are known, but since these have a nearly hierarchical structure, it is difficult to understand the oxygen sensor element in the oxygen sensor. An example is shown in FIG. In the figure, a porous electrode anode 2 and a cathode 3 made of platinum or the like are provided on both sides of an oxygen ion conductive plate 1 made of a solid electrolyte such as stabilized zirconia, and made of ceramic or the like with minute gas diffusion holes 4. The camp 5 is capped and integrally sealed to the ion conductive plate l to form the cavity 6.
is formed, and a heater 7 is provided on the upper surface of the cap 5.
上記の酸素センサ素子において、ヒータ6により高温に
加熱された状態で両電極間に電圧を印加すると被測定気
体中の酸素はカソード3で酸素イオンとなり、この酸素
イオンはイオン伝導板1を透過してアノード2に移送さ
れ、いわゆるボンピング作用によって酸素イオンをキャ
リヤとする電流が流れる。この電流は印加電圧の、ある
領域において気体拡散孔4によって酸素流入の拡散律速
か起こり、限界電流値と称する平坦部を有する電流特性
を示し、その限界電流値は酸素濃度に依存することから
限界電流値を測定することによって酸素濃度を知ること
ができるものである。In the above oxygen sensor element, when a voltage is applied between both electrodes while being heated to a high temperature by the heater 6, the oxygen in the gas to be measured becomes oxygen ions at the cathode 3, and these oxygen ions pass through the ion conductive plate 1. The oxygen ions are transferred to the anode 2, and a current using oxygen ions as carriers flows due to a so-called bombing effect. This current occurs due to the diffusion rate of oxygen inflow due to the gas diffusion holes 4 in a certain region of the applied voltage, and exhibits current characteristics with a flat part called the limiting current value. Oxygen concentration can be determined by measuring the current value.
上記の如き酸素センサ素子の形成方法として、種々知ら
れているが、通常の方法により第2図に示す如く固体電
解質からなるイオン伝導板1の両面に多孔質電極2及び
3を形成したのち、予めセラミック粉の圧粉成形後焼成
して作成したセラミック板を工作機械などで、いわゆる
、ざぐり加工を行って第2図に示すキャビティ6を有す
るキャップ5を形成し、レーザビーム等により気体拡散
7L 4を形成する方法がある。Various methods are known for forming the oxygen sensor element as described above, but after forming porous electrodes 2 and 3 on both sides of an ion conductive plate 1 made of a solid electrolyte as shown in FIG. 2 by a conventional method, A ceramic plate prepared in advance by compacting and firing ceramic powder is subjected to so-called counterbore processing using a machine tool to form a cap 5 having a cavity 6 shown in FIG. 2, and gas diffusion 7L is performed using a laser beam or the like. There is a way to form 4.
また、効率的な方法としてグリーンシートを用いる方法
が知られている。その−例を述べると上記と同様に多孔
質電極2及び3を設けたイオン伝導板1の一方の側に、
カソード3を蔽うようにキャップ5の成形後のキャビテ
ィに相当する部分を樹脂にて成形し、その際同時に気体
拡散孔4を形成するための微小径のピン状突起を形成し
ておき、これらの上部にグリーンシートを密着させての
ち焼成し、この焼結時に樹脂が燃焼消失することによっ
て気体拡散孔4を有するキャップ5を形成する方法があ
る。このピン状突起は上記樹脂にて形成するか、または
別に微小径化して形成した低融点硬質プラスチックある
いは低融点のアルミ線等を用いてその先端を上記樹脂に
埋め込み形成することもある。Furthermore, a method using green sheets is known as an efficient method. To give an example, on one side of the ion conductive plate 1 provided with porous electrodes 2 and 3 in the same manner as above,
The part corresponding to the molded cavity of the cap 5 is molded with resin so as to cover the cathode 3, and at the same time, pin-shaped protrusions with minute diameters for forming the gas diffusion holes 4 are formed. There is a method in which a green sheet is closely attached to the upper part and then fired, and the resin is burned off during the sintering to form the cap 5 having the gas diffusion holes 4. The pin-like protrusion may be formed of the above-mentioned resin, or its tip may be embedded in the resin using a low-melting point hard plastic or a low-melting point aluminum wire formed separately with a micro-diameter.
上記のほか、本発明と同一出願人による先行技術(実願
昭62−197415)として第2図におけるキャビテ
ィに相当する部分を無機多孔体で形成し、キャップ5を
ガラス材にて構成し、中心部に毛細管を植設して気体拡
散孔4を設けたものがある。In addition to the above, as a prior art (Utility Application No. 62-197415) filed by the same applicant as the present invention, the portion corresponding to the cavity in FIG. 2 is formed of an inorganic porous material, the cap 5 is made of a glass material, There is one in which a capillary tube is planted in the part to provide gas diffusion holes 4.
(発明が解決しようとする課B)
前記の如き従来のセンサ素子の形成方法においては、気
体拡散孔の形成がかなり手間を要し非効率的である。(Problem B to be Solved by the Invention) In the conventional method for forming a sensor element as described above, the formation of gas diffusion holes requires considerable effort and is inefficient.
(課題を解決するための手段)
本発明は、上記の如き実情に鑑みてなされたもので、固
体電解質からなるイオン伝導板の両面に多孔質電極を従
来の方法により設け、その一方の側にキャップ形成後の
キャビティに相当する部分に、アルミナ等の無機質粉末
スラリー層を設けて、これを完全焼結温度よりも低い温
度で半焼成して無機質多孔体を形成し、該無機質多孔体
の外側を完全に包被するようにペースト状のガラス材料
を塗布してガラス材層を形成し、その表面の中心部にガ
ラス材料に1〜50重量%の亜硝酸ナトリウム(NaN
O□)を混入した混合材を点滴したのち、上記ガラス材
層を焼成するとともに、この際同時に発生する混合材の
発泡によって気体拡散孔を形成させたキャップを形成す
るセンサ素子の形成方法を提供するものである。(Means for Solving the Problems) The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and porous electrodes are provided on both sides of an ion-conducting plate made of a solid electrolyte by a conventional method. After the cap is formed, an inorganic powder slurry layer such as alumina is provided in the part corresponding to the cavity, and this is semi-sintered at a temperature lower than the complete sintering temperature to form an inorganic porous body. A paste-like glass material is applied to completely cover the glass material to form a glass material layer, and 1 to 50% by weight of sodium nitrite (NaN) is added to the glass material in the center of the surface.
Provided is a method for forming a sensor element, in which a mixed material containing O□) is dripped, the glass material layer is fired, and a cap is formed with gas diffusion holes formed by foaming of the mixed material that occurs at the same time. It is something to do.
(作用)
上記の如くガラス材層を焼結させる際に、その熱によっ
て亜硝酸ナトリウムが分解し混合材が発泡して気体拡散
孔が形成される。混合材における亜硝酸ナトリウムの混
合比及び点滴量をコントロールすることによって所期の
大きさの気体拡散孔を得ることができる。また、内側の
無機質多孔体は半焼結状態であり、十分にスカスカとな
った多孔体となるが、この状態は、ガラス材層の焼結温
度が多孔体の半焼結温度よりも低いのでガラス材層の焼
結によって変化することはない。また、ガラス材層は完
全焼結によって緻密な構成となる。(Function) When the glass material layer is sintered as described above, the sodium nitrite is decomposed by the heat, the mixed material foams, and gas diffusion holes are formed. Gas diffusion holes of a desired size can be obtained by controlling the mixing ratio and dripping amount of sodium nitrite in the mixed material. In addition, the inner inorganic porous body is in a semi-sintered state and becomes a sufficiently sparse porous body, but this state is caused by the glass material layer being lower than the semi-sintering temperature of the porous body. It does not change due to sintering of the layers. Further, the glass material layer has a dense structure due to complete sintering.
上記の無機質多孔体の気孔率をコントロールすることに
よって通気率もコントロールされる。By controlling the porosity of the above-mentioned inorganic porous material, the air permeability can also be controlled.
(実施例)
第1図(→は本発明によるセンサ素子の成形方法を説明
するためのセンサ素子の断面図であり、固体電解質から
なるイオン伝導板lの両面に従来の方法により白金等か
らなる多孔質電極アノード2及びカソード3を形成する
0次いでカソード3上にアルミナ等の無機質粉末を溶剤
によりペースト状のスラリーとしスクリーン印刷などの
方法により、キャビティに相当する部分を形成し、約1
000℃で半焼成しスカスカの状態になった無機質多孔
体11を形成する。更にこの無機質多孔体11の表面を
完全に包被するようにペースト状のガラス材料をスクリ
ーン印刷等の方法により塗布してガラス材層12を形成
し、その中心部に亜硝酸ナトリウムをガラス材に1〜5
0重量%混入した混合材13を適量点滴してのち、ガラ
ス材層12を約900℃で焼結させる。この焼結によっ
て混合材13が発泡し第1図(ロ)に示す如く気体拡散
孔14が形成されたキャップ12″が形成される。上記
の如くして所期のセンサ素子を形成する。(Example) Figure 1 (→ is a cross-sectional view of a sensor element for explaining the method of forming a sensor element according to the present invention, in which both sides of an ion-conducting plate l made of a solid electrolyte are made of platinum etc. by a conventional method. Forming the porous electrode anode 2 and cathode 3 Next, on the cathode 3, inorganic powder such as alumina is made into a paste-like slurry using a solvent, and a portion corresponding to the cavity is formed by a method such as screen printing.
The inorganic porous body 11 is semi-baked at 000° C. to form a sparse inorganic porous body 11. Furthermore, a glass material layer 12 is formed by applying a paste-like glass material by a method such as screen printing so as to completely cover the surface of the inorganic porous body 11, and sodium nitrite is added to the glass material in the center of the glass material layer 12. 1-5
After dripping an appropriate amount of the mixed material 13 containing 0% by weight, the glass material layer 12 is sintered at about 900°C. By this sintering, the mixed material 13 is foamed to form a cap 12'' in which gas diffusion holes 14 are formed as shown in FIG.
(発明の効果)
本発明のセンサ素子の形成方法によればキャップに気体
拡散孔を形成することが至って簡単で、キャップの焼成
と同時に行われるので工数の削減ができ極めて効率的で
ある。(Effects of the Invention) According to the method for forming a sensor element of the present invention, it is extremely easy to form gas diffusion holes in the cap, and the process is performed simultaneously with the firing of the cap, which reduces the number of man-hours and is extremely efficient.
第1図(イ)は本発明による限界電流式センサ素子の形
成方法を説明するための断面図、第1図(ロ)は本発明
の方法によって形成された酸素センサ素子の断面図、第
2図は従来の酸素センサ素子の断面図である。
1:イオン伝導板、2,3:多孔質電極、11:無機質
多孔体、12”:キャップ、13:混合材、14:気体
拡散孔。
弁理士 弁理士 竹 内 守FIG. 1(a) is a cross-sectional view for explaining the method of forming a limiting current type sensor element according to the present invention, FIG. 1(b) is a cross-sectional view of an oxygen sensor element formed by the method of the present invention, and FIG. The figure is a cross-sectional view of a conventional oxygen sensor element. 1: Ion conductive plate, 2, 3: Porous electrode, 11: Inorganic porous body, 12”: Cap, 13: Mixed material, 14: Gas diffusion hole. Patent attorney Mamoru Takeuchi
Claims (1)
電極を設け、その一方の面に気体拡散孔を有するキャッ
プが冠着されてなる限界電流式センサ素子の形成方法に
おいて、キャップ成形後のキャビティに相当する部分に
、無機質粉末スラリー層を設け、これを半焼結し無機質
多孔体を形成し、該無機質多孔体の外側を完全に包被す
るようにペースト状のガラス材料を塗布してガラス材層
を形成し、その表面にガラス材料に1〜50重量%の亜
硝酸ナトリウムを混入してなる混合材を点滴したのち、
上記ガラス材層を焼成するとともに同時に混合材を発泡
させて気体拡散孔を形成することを特徴とする限界電流
式センサ素子の形成方法。(1) In a method for forming a limiting current type sensor element in which porous electrodes are provided on both sides of an ion conductive plate made of a solid electrolyte, and a cap having gas diffusion holes is attached to one side, the An inorganic powder slurry layer is provided in the part corresponding to the cavity, this is semi-sintered to form an inorganic porous body, and a paste glass material is applied so as to completely cover the outside of the inorganic porous body to form glass. After forming a material layer and dripping a mixture of glass material and 1 to 50% by weight of sodium nitrite onto its surface,
A method for forming a limiting current type sensor element, comprising firing the glass material layer and simultaneously foaming the mixed material to form gas diffusion holes.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63093376A JPH01265151A (en) | 1988-04-18 | 1988-04-18 | Forming method for limited current type sensor element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63093376A JPH01265151A (en) | 1988-04-18 | 1988-04-18 | Forming method for limited current type sensor element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01265151A true JPH01265151A (en) | 1989-10-23 |
Family
ID=14080586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63093376A Pending JPH01265151A (en) | 1988-04-18 | 1988-04-18 | Forming method for limited current type sensor element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01265151A (en) |
-
1988
- 1988-04-18 JP JP63093376A patent/JPH01265151A/en active Pending
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