JPH02198352A - 酸素センサのセンサエレメントの製造方法 - Google Patents
酸素センサのセンサエレメントの製造方法Info
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- JPH02198352A JPH02198352A JP1016466A JP1646689A JPH02198352A JP H02198352 A JPH02198352 A JP H02198352A JP 1016466 A JP1016466 A JP 1016466A JP 1646689 A JP1646689 A JP 1646689A JP H02198352 A JPH02198352 A JP H02198352A
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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。
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、各種雰囲気中の酸Ａ ｆ１度測定に使用され
る酸素センサのセンサエレメントに関する。
る酸素センサのセンサエレメントに関する。
まず、Ｐａ糸センサの基本的構成及び作用について簡単
に説明する。
に説明する。
第３図（Ａ）（Ｂ）に示すように、酸素センサ△は、固
体電解質のペレットｌａ（例えば、酸化ジルコニウム（
ＺｒＯ：ジルコニア）に金ａＭ化物（例えば、ＹＯ％Ｃ
ａＯなど）を固溶させた安定化ジルコニアよりなる〕と
、該ペレット１ａの両面に形成した電極１ｂ（例えば、
白金等）と、該電極１ｂの一方の電極１ｂ側のベレット
１ａに接合され、上部に拡散律速の小孔１Ｃ１を有する
と共に加熱用ヒーターＣ２を備えたキャップ１Ｃとから
なるセンサエレメント１と、センサエレメント１を支持
する端子２ａを有するステム２と、該ステム２に嵌合し
たメツシュカバー３とから構成されている。
体電解質のペレットｌａ（例えば、酸化ジルコニウム（
ＺｒＯ：ジルコニア）に金ａＭ化物（例えば、ＹＯ％Ｃ
ａＯなど）を固溶させた安定化ジルコニアよりなる〕と
、該ペレット１ａの両面に形成した電極１ｂ（例えば、
白金等）と、該電極１ｂの一方の電極１ｂ側のベレット
１ａに接合され、上部に拡散律速の小孔１Ｃ１を有する
と共に加熱用ヒーターＣ２を備えたキャップ１Ｃとから
なるセンサエレメント１と、センサエレメント１を支持
する端子２ａを有するステム２と、該ステム２に嵌合し
たメツシュカバー３とから構成されている。
そし工、上記酸素センサＡを＃ｉ素雰囲気中におき、電
極１ｂ間に電圧Ｅ１を、加熱用ヒーターＣに電圧Ｅ２を
夫々印加すると、小孔１Ｃ１よりキャップ１Ｃ内に入っ
た酸素は加熱下のベレット１ａの酸素ボンピング作用（
安定化ジルコニアのベレット１ａの酸素イオン伝導性に
より、酸素イオン空孔を介してベレット１ａを通って酸
素を移動させる現象）により、酸素イオンをキャリアと
する電流が流れ、キレツブ１Ｃ内の酸素分子がベレット
１ａを介して損出される。
極１ｂ間に電圧Ｅ１を、加熱用ヒーターＣに電圧Ｅ２を
夫々印加すると、小孔１Ｃ１よりキャップ１Ｃ内に入っ
た酸素は加熱下のベレット１ａの酸素ボンピング作用（
安定化ジルコニアのベレット１ａの酸素イオン伝導性に
より、酸素イオン空孔を介してベレット１ａを通って酸
素を移動させる現象）により、酸素イオンをキャリアと
する電流が流れ、キレツブ１Ｃ内の酸素分子がベレット
１ａを介して損出される。
このときの電圧−′？１１流特性は第４図に示すように
、電圧の成る領域で電流のフラット域が現れる。
、電圧の成る領域で電流のフラット域が現れる。
このフラット域は空気の流入が小孔１Ｃ１によって制限
される（拡散律速）ために生ずるもので、このときの電
流を限界電流と呼んでいる。
される（拡散律速）ために生ずるもので、このときの電
流を限界電流と呼んでいる。
第５図は種々の酸素濃度における限界電流特性を示し、
また第６図は＃ｌ索濃度と限界電流値の関係を示すもの
であり、これらの図からみられるように、酸素ｌ１度と
限界電流値は一対一の関係（対数でとった場合にリニア
な関係）にあることから、一定電圧ｖｗを電極１ｂ聞に
印加して、そのときの限界電流値から酸素濃度を検知す
ることができるものである。
また第６図は＃ｌ索濃度と限界電流値の関係を示すもの
であり、これらの図からみられるように、酸素ｌ１度と
限界電流値は一対一の関係（対数でとった場合にリニア
な関係）にあることから、一定電圧ｖｗを電極１ｂ聞に
印加して、そのときの限界電流値から酸素濃度を検知す
ることができるものである。
以上のように、酸素センサＡは例えばキャップ１Ｇに拡
Ｒｔｔｌ＋速の小孔１Ｃ１を設けるものであるが、従来
は、この小孔１Ｃ１を１個有する単穴式のものが通常で
あった。
Ｒｔｔｌ＋速の小孔１Ｃ１を設けるものであるが、従来
は、この小孔１Ｃ１を１個有する単穴式のものが通常で
あった。
単穴式のものは、′キャップの成形厚みの１１度が高い
場合には限界電流値のバラツキも少なく、精度の＾いセ
ンサエレメントが得られる。
場合には限界電流値のバラツキも少なく、精度の＾いセ
ンサエレメントが得られる。
しかし、穿穴加工（例えば静水圧加工）時における穴の
位置の差異は電極、ベレットへの酸素拡散にタイムラグ
が発生し、ために、酸素イオン伝導に支障を来たし、限
界電流値のバラツキ発生の要因となることから、高度な
加工精度が要求され、特に１ｌｌｌ化、大量生産を考慮
した場合の加工性に問題があり、また穴が詰った場合に
はセンサエレメントとしての機能を喪失してしまうとい
う問題があった。
位置の差異は電極、ベレットへの酸素拡散にタイムラグ
が発生し、ために、酸素イオン伝導に支障を来たし、限
界電流値のバラツキ発生の要因となることから、高度な
加工精度が要求され、特に１ｌｌｌ化、大量生産を考慮
した場合の加工性に問題があり、また穴が詰った場合に
はセンサエレメントとしての機能を喪失してしまうとい
う問題があった。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、キャップに単
位面積当りの個数、穴径、配列を規整した多数のピンホ
ールを形成することによって、加工性が有利でかつ＾精
成にして、Ｓ脱化、量産化に適するセンサエレメントの
提供を１的とする。
位面積当りの個数、穴径、配列を規整した多数のピンホ
ールを形成することによって、加工性が有利でかつ＾精
成にして、Ｓ脱化、量産化に適するセンサエレメントの
提供を１的とする。
前記目的を達するために、本発明のＭ素センナのセンサ
エレメントは、固体電ＶＮ質のベレットと、該ベレット
の両面に形成した電極と、この電極の一方の電極側に形
成した単位面積当りの個数、穴径、配列を規整した多数
のピンホールを右する多穴体とから構成したことを特ｉ
１１とする。
エレメントは、固体電ＶＮ質のベレットと、該ベレット
の両面に形成した電極と、この電極の一方の電極側に形
成した単位面積当りの個数、穴径、配列を規整した多数
のピンホールを右する多穴体とから構成したことを特ｉ
１１とする。
そして、ベレットは安定化ジルコニアからなり、電極は
白金をスパッタリングして形成りる。
白金をスパッタリングして形成りる。
また、多穴体はポリイミドフィルム或いはグリーンシー
ト法により形成したジルコニア板にピンホール加工する
。
ト法により形成したジルコニア板にピンホール加工する
。
上記構成のセンサエレメントを有する酸素センサを測定
ガス雰囲気中に入れ、両電極間に電圧を印加すると、多
穴体の各ピンホールを通して酸素が均一に電極、ベレッ
トに拡散し、均等な預素ボンピング作用により電圧−電
流特性の応答がシャープになり、各センサエレメント間
にバラツキのない限界電流値が得られる。
ガス雰囲気中に入れ、両電極間に電圧を印加すると、多
穴体の各ピンホールを通して酸素が均一に電極、ベレッ
トに拡散し、均等な預素ボンピング作用により電圧−電
流特性の応答がシャープになり、各センサエレメント間
にバラツキのない限界電流値が得られる。
（実施例）
本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は第１＊施例を示１もので、１０は固体電解質の
ベレットで、例えば酸化ジルコニウム（ＺｒＯ：ジルコ
ニア）に金属酸化物（例えば、Ｙ Ｏ、ＣａＯ等）を
固溶させた安定化ジルコニアからなり、該ペレット１０
０両面には電極１１（例えば、白金等）がスパッタリン
グにより形成されている。
ベレットで、例えば酸化ジルコニウム（ＺｒＯ：ジルコ
ニア）に金属酸化物（例えば、Ｙ Ｏ、ＣａＯ等）を
固溶させた安定化ジルコニアからなり、該ペレット１０
０両面には電極１１（例えば、白金等）がスパッタリン
グにより形成されている。
１２は、高分子化合物の多穴体で、例えばポリイミドフ
ィルム（厚さ約１００μｍ）に、ニードルプレス機によ
って１＃間隔で直径的５μ７ｒＬのピンホール１３が単
位面積当り所定個数の割合でピンホール加工されている
。
ィルム（厚さ約１００μｍ）に、ニードルプレス機によ
って１＃間隔で直径的５μ７ｒＬのピンホール１３が単
位面積当り所定個数の割合でピンホール加工されている
。
そして、多穴体１２は、その可撓性によって上記電極１
１の一方の′ａ１権表面表面着されている。
１の一方の′ａ１権表面表面着されている。
第２図は第２実施例を示すもので、１０は固体電解質の
ペレット、１１は電極であり、これらは＃１配第１実施
例と同じである。
ペレット、１１は電極であり、これらは＃１配第１実施
例と同じである。
１４は多穴体であり、グリーンシート法によって作成し
たジルコニア板（厚さ約０．５ａｍ）に、ニードルプレ
ス機によって１ｍ間隔で直径的５μｍのピンホール１３
が単位面積当り所定個数の割合でピンホール加工されて
いる。
たジルコニア板（厚さ約０．５ａｍ）に、ニードルプレ
ス機によって１ｍ間隔で直径的５μｍのピンホール１３
が単位面積当り所定個数の割合でピンホール加工されて
いる。
なお、ジルコニア板は可撓性がないので、ベレット１０
に接着された支持脚１５に接着しである。
に接着された支持脚１５に接着しである。
よって、単位面積当りのピンホールの数は、酸素ボンピ
ング作用の均等化に伴う限界ａｔ電流値決定するので、
加工性が有利であり、かつ薄膜化、量産化に適するＦ、
粘度な酸素センサのセンサエレメントが得られる。
ング作用の均等化に伴う限界ａｔ電流値決定するので、
加工性が有利であり、かつ薄膜化、量産化に適するＦ、
粘度な酸素センサのセンサエレメントが得られる。
（発明の効果）
本発明は、単位面積当りの個数、穴（￥、配列を規整し
た多数のビン／１−−ルを有する多穴体をキャップとし
て設けているので、電極、ペレットへの酸素の分散が単
穴式の場合にみられるタイムラグがなく均等になり、そ
の酸素ボンピング作用の均等化により電圧−電流特性が
安定し、限界電流値のバラツキのない高精度なセンサエ
レメントが得られる。
た多数のビン／１−−ルを有する多穴体をキャップとし
て設けているので、電極、ペレットへの酸素の分散が単
穴式の場合にみられるタイムラグがなく均等になり、そ
の酸素ボンピング作用の均等化により電圧−電流特性が
安定し、限界電流値のバラツキのない高精度なセンサエ
レメントが得られる。
また、多穴体であるため、単穴式の場合にみられるよう
な加工精度を要求されずに加工することができるので、
加工が容易であり、薄膜化、Ｍ産化が可能である。
な加工精度を要求されずに加工することができるので、
加工が容易であり、薄膜化、Ｍ産化が可能である。
さらに、ピンホールの一部が詰るようなことがあっても
、センサエレメントの機能を直ちに喪失することがない
。
、センサエレメントの機能を直ちに喪失することがない
。
第１図は本発明の第１実施例の断面図、第２図は本発明
の第２実施例の断面図、第３図は従来例を示し、 同図（Ａ＞は酸素センサエレメントの断面図、同図（Ｂ
）は酸素センサの断面図、 第４図は電圧 電流特性図、 第５図は各酸素濃度−眼界電流特性図、第６図はＭ素濁
度−限界電流特性図である。 Ｖ（ＶＯｌｒｌ 名４ 図 Ｖ（ｖｏｌｔ） 某 ５ 因 １０・・・ベレット、１１・・・電極、１２．１４・・
・多穴体、１３・・・ピンホール。
の第２実施例の断面図、第３図は従来例を示し、 同図（Ａ＞は酸素センサエレメントの断面図、同図（Ｂ
）は酸素センサの断面図、 第４図は電圧 電流特性図、 第５図は各酸素濃度−眼界電流特性図、第６図はＭ素濁
度−限界電流特性図である。 Ｖ（ＶＯｌｒｌ 名４ 図 Ｖ（ｖｏｌｔ） 某 ５ 因 １０・・・ベレット、１１・・・電極、１２．１４・・
・多穴体、１３・・・ピンホール。
Claims (6)
- １．固体電解質のペレットと、該ペレットの両面に形成
した電極と、該電極の一方の電極側に形成した単位面積
当りの個数、穴径、配列を規整した多数のピンホールを
有する多穴体とからなる酸素センサのセンサエレメント
。 - ２． ペレットは安定化ジルコニアよりなる請求項１記
載の酸素センサのセンサエレメント。 - ３． 電極は白金よりなる請求項１記載の酸素センサの
センサエレメント。 - ４． ペレット両面への電極はスパツタリングにより形
成してなる請求項１記載の酸素センサのセンサエレメン
ト。 - ５． 多穴体はポリイミドフイルムにピンホール加工し
てなる請求項１記載の酸素センサのセンサエレメント。 - ６． 多穴休はグリーンシート法により形成したジルコ
ニア板にピンホール加工してなる請求項１記載の酸素セ
ンサのセンサエレメント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1016466A JP2883092B2 (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 酸素センサのセンサエレメントの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1016466A JP2883092B2 (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 酸素センサのセンサエレメントの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02198352A true JPH02198352A (ja) | 1990-08-06 |
| JP2883092B2 JP2883092B2 (ja) | 1999-04-19 |
Family
ID=11917033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1016466A Expired - Fee Related JP2883092B2 (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 酸素センサのセンサエレメントの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2883092B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5811660A (en) * | 1995-11-15 | 1998-09-22 | Denso Corporation | Air-fuel ratio sensing element |
| EP1873517A1 (en) * | 2006-06-27 | 2008-01-02 | Fujikura Ltd. | Limiting current type oxygen sensor and method of sensing and measuring oxygen concentrations using the same |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6060547A (ja) * | 1983-09-13 | 1985-04-08 | Richo Seiki Kk | ガス検出装置 |
| JPS6093342A (ja) * | 1983-10-27 | 1985-05-25 | Toyota Motor Corp | 酸素濃度検出素子の出力調整方法 |
| JPS6292469U (ja) * | 1985-12-02 | 1987-06-12 | ||
| JPS63259459A (ja) * | 1987-04-17 | 1988-10-26 | Toshiba Corp | 限界電流式ガスセンサ |
-
1989
- 1989-01-27 JP JP1016466A patent/JP2883092B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6060547A (ja) * | 1983-09-13 | 1985-04-08 | Richo Seiki Kk | ガス検出装置 |
| JPS6093342A (ja) * | 1983-10-27 | 1985-05-25 | Toyota Motor Corp | 酸素濃度検出素子の出力調整方法 |
| JPS6292469U (ja) * | 1985-12-02 | 1987-06-12 | ||
| JPS63259459A (ja) * | 1987-04-17 | 1988-10-26 | Toshiba Corp | 限界電流式ガスセンサ |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5811660A (en) * | 1995-11-15 | 1998-09-22 | Denso Corporation | Air-fuel ratio sensing element |
| EP1873517A1 (en) * | 2006-06-27 | 2008-01-02 | Fujikura Ltd. | Limiting current type oxygen sensor and method of sensing and measuring oxygen concentrations using the same |
| US8052862B2 (en) | 2006-06-27 | 2011-11-08 | Fujikura Ltd. | Limiting current type oxygen sensor and method of sensing and measuring oxygen concentrations using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2883092B2 (ja) | 1999-04-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |