JPH02280043A - Oxygen sensor - Google Patents
Oxygen sensorInfo
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- JPH02280043A JPH02280043A JP1101305A JP10130589A JPH02280043A JP H02280043 A JPH02280043 A JP H02280043A JP 1101305 A JP1101305 A JP 1101305A JP 10130589 A JP10130589 A JP 10130589A JP H02280043 A JPH02280043 A JP H02280043A
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- sealing member
- electrode plate
- oxygen sensor
- oxygen
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
この発明は、限界電流式の酸素センサに係り、特に、レ
スポンスに優れた酸素センサの構造に関するしのである
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a limiting current type oxygen sensor, and particularly relates to the structure of an oxygen sensor with excellent response.
[従来の技術]
近年、安定化ジルコニアからなる限界電流式酸素センサ
が実用化されており、その性能が改良されつつある。[Prior Art] In recent years, limiting current type oxygen sensors made of stabilized zirconia have been put into practical use, and their performance is being improved.
この限界電流式の酸素センサを、第3図によって説明す
る。図において、符号lは、イオン導電体である。この
イオン導電体Iは、所定の厚みを有した円板状に形成さ
れており、その中心部には、気体拡散四2が表裏に貫通
するように形成されている。また、イオン導電体lの表
面部には、マイナス電極板3が設けられ、裏面部には、
プラス電極板4が設けられている。マイナス電極板3の
上部には、所定容量の空間部5が形成されるように封止
部材6が設けられている。この封止部材6は、約tot
oΩcm程度の体積抵抗率を有した安定化ジルコニア(
例えば、Z ro 、 −3mo1%ytos)等の固
体電解質の材料により構成されたものである。This limiting current type oxygen sensor will be explained with reference to FIG. In the figure, the symbol l is an ionic conductor. This ion conductor I is formed into a disk shape with a predetermined thickness, and a gas diffusion 42 is formed in the center thereof so as to penetrate from the front and back. Further, a negative electrode plate 3 is provided on the front surface of the ion conductor l, and a negative electrode plate 3 is provided on the back surface.
A positive electrode plate 4 is provided. A sealing member 6 is provided above the negative electrode plate 3 so that a space 5 having a predetermined capacity is formed. This sealing member 6 is about tot
Stabilized zirconia (with a volume resistivity of about oΩcm)
For example, it is made of a solid electrolyte material such as Z ro , -3mol%ytos).
また、マイナス電極板3には、カソード導通部7の一端
部が接続されており、その他端部は、封止部材6の外部
に延在するとともに封止部材6の外面に沿って、その上
部に至っている。Further, one end portion of the cathode conduction portion 7 is connected to the negative electrode plate 3, and the other end portion extends outside the sealing member 6 and extends along the outer surface of the sealing member 6. It has reached this point.
上記構成のセンサ素子には、符号8の回路が設けられて
いる。回路8は、カソード導通部7の外端部とプラス電
極板4とに接続されており、電源りによってマイナス電
極板3とプラス電極板4との間に電圧を印加させるよう
になっている。The sensor element having the above configuration is provided with a circuit 8 . The circuit 8 is connected to the outer end of the cathode conduction section 7 and the positive electrode plate 4, and applies a voltage between the negative electrode plate 3 and the positive electrode plate 4 by a power source.
上記の酸素センサにより酸素濃度を測定する場合には、
まず、測定場所に上記構成の酸素センサを設置し、電源
りによってマイナス電極板3とプラス電極板4との間に
所定の電圧を印加する。このようにすると、空間部5内
の酸素分子がマイナス電極板3とイオン導電板lとの接
触面にて、電子と結合し、酸素イオンになり、イオン導
電体lの内部を移動するとともに回路8に電流が流れる
。When measuring oxygen concentration using the above oxygen sensor,
First, the oxygen sensor having the above configuration is installed at a measurement location, and a predetermined voltage is applied between the negative electrode plate 3 and the positive electrode plate 4 using a power source. In this way, oxygen molecules in the space 5 combine with electrons at the contact surface between the negative electrode plate 3 and the ion conductive plate 1, become oxygen ions, move inside the ion conductor 1, and circuit the circuit. A current flows through 8.
そして、酸素イオンは、イオン導電体Iとプラス電極板
4との接触面にて電子を放出し、酸素分子になり外部へ
流出される。Then, the oxygen ions emit electrons at the contact surface between the ion conductor I and the positive electrode plate 4, turn into oxygen molecules, and flow out to the outside.
また、このとき、空間部5には、ボンピング作用により
気体拡散孔2、あるいはイオン導電体1及びマイナス電
極板3.プラス電極板4の多孔より外部の測定空気が流
入するようになっている。At this time, the space 5 also has gas diffusion holes 2, or the ionic conductor 1 and the negative electrode plate 3, due to the pumping action. External measurement air is allowed to flow in through the holes in the positive electrode plate 4.
さらに電源りより印加する電圧を上げていくことにより
、回路8を流れる電流が酸素濃度に対応して限界電流に
達し、電流計Aの値が一定になり、このときの電流計A
及び電圧計Vのデータに基づいて酸素の濃度が測定され
る。By further increasing the voltage applied from the power supply, the current flowing through the circuit 8 reaches the limit current in accordance with the oxygen concentration, and the value of the ammeter A becomes constant, and the current of the ammeter A at this time
And the oxygen concentration is measured based on the data of the voltmeter V.
この酸素センサのレスポンスを向上させるために、作動
温度の低温度化、イオン導電体ジルコニアの薄膜化、気
体拡散孔の改良等、様々な改良が試みられているが、簡
便にレスポンスを向上させる方法として、原理は不明で
あるけれども、第3図に示すように、カソード導通部7
を外部に引き出すことにより、センサのレスポンスが向
上する現象が認められることを見出だした。In order to improve the response of this oxygen sensor, various improvements have been attempted, such as lowering the operating temperature, making the ionic conductor zirconia a thinner film, and improving the gas diffusion holes, but there are ways to easily improve the response. Although the principle is unknown, as shown in FIG.
We have discovered that a phenomenon in which the response of the sensor improves can be observed by extracting the sensor's response to the outside.
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、上記の構成の酸素センサは、封止部材6
が容易に所定の形状に焼成することができないしのであ
るとともに、酸素センサ自体が非常に小さい乙のである
ので、カソード導通部7を加工するときに多大な手間が
かがり、量産化することが困難であるという欠点があっ
た。[Problems to be Solved by the Invention] However, the oxygen sensor having the above configuration does not include the sealing member 6.
However, since the oxygen sensor itself cannot be easily fired into a predetermined shape, and the oxygen sensor itself is very small, it takes a lot of effort to process the cathode conduction part 7, making it difficult to mass-produce it. It had the disadvantage of being.
この場合、上記の欠点を解決させるべく、封止部材6を
構成させる材料として、容易に所定の形状に焼成するこ
とができる結晶化ガラスを用いたものがあるが、この結
晶化ガラス自体は、絶縁性が高いため酸素センサの濃度
レスポンス特性を向上させることが困難であるという問
題点を有していた。In this case, in order to solve the above-mentioned drawbacks, there is a method using crystallized glass that can be easily fired into a predetermined shape as a material for forming the sealing member 6, but this crystallized glass itself is The problem was that it was difficult to improve the concentration response characteristics of the oxygen sensor due to its high insulation properties.
この発明は、上記事情を考慮してなされたもので、酸素
センサの濃度レスポンス特性が優れ、しかし容易に量産
化できる酸素センサを提供することを目的としている。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an oxygen sensor that has excellent concentration response characteristics and that can be easily mass-produced.
[課題を解決するための手段]
固体電解質からなる多孔質のイオン導電体の表裏面に、
電極を設け、イオン導電体の一方の面に、イオン導電体
に設けられた電極の一方を覆う封止部材を設けてなる酸
素センサにおいて、封止部材として、イオン導電性物質
を含有する結晶化ガラスからなる焼成体を用いたことを
特徴としている。[Means for solving the problem] On the front and back surfaces of a porous ionic conductor made of a solid electrolyte,
In an oxygen sensor comprising an electrode and a sealing member provided on one surface of the ionic conductor to cover one of the electrodes provided on the ionic conductor, the sealing member is a crystallized material containing an ionic conductive substance. It is characterized by the use of a fired body made of glass.
[作用]
本発明によれば、気密性が高く、かつ絶縁性に優れた封
止部材用結晶化ガラス中に、絶縁性の低いセラミック(
特にイオン導電性のもの中心)を含有させ、かつ、封止
部材と各電極板とを導通させることにより、酸素濃度を
測定する際に、その作用により、酸素濃度のレスポンス
特性を向上さU゛ることかできる。[Function] According to the present invention, a ceramic having low insulating properties (
In particular, by incorporating ion-conductive materials (mainly ion-conductive materials) and providing electrical continuity between the sealing member and each electrode plate, its action improves the response characteristics of oxygen concentration when measuring oxygen concentration. I can do that.
[実施例] 本発明の実施例を図によって説明する。[Example] Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図において、符号10は、イオン導電体である。イ
オン導電体10は、安定化ジルコニア(例えば、Z r
o t −8mo1%yto3)等の固体電解質によっ
て構成された、多孔質なものである。このイオン導電体
10は、所定の厚みを有した円板状に形成されており、
その中心部には、表裏に貫通する気体拡散孔11か形成
されている。In FIG. 1, reference numeral 10 is an ion conductor. The ionic conductor 10 is made of stabilized zirconia (for example, Z r
It is a porous material composed of a solid electrolyte such as ot-8mol%yto3). This ion conductor 10 is formed into a disk shape with a predetermined thickness,
A gas diffusion hole 11 is formed in the center thereof, passing through the front and back sides.
上記のイオン導電体10には、気体拡散孔IIを覆うよ
うに表面側にマイナス電極板12、裏面側にプラス電極
板I3がそれぞれ設けられている。The above-mentioned ion conductor 10 is provided with a negative electrode plate 12 on the front side and a positive electrode plate I3 on the back side so as to cover the gas diffusion holes II.
これらマイナス電極板12及びプラス電極板13は、白
金ペースト等を塗付することにより形成されており、白
金粒子同士の隙間により多孔質になっている。These negative electrode plate 12 and positive electrode plate 13 are formed by applying platinum paste or the like, and are porous due to gaps between platinum particles.
マイナス電極板12には、第2図に示すように、その外
周部の一部にカソード導通部14が接続されている。ま
た、このマイナス電極板12の上部には、所定容量の空
間部15を形成する封止部材16が焼成されて設けられ
ており、カソード導通部14と導通するように接触され
ている。As shown in FIG. 2, the negative electrode plate 12 has a cathode conduction portion 14 connected to a part of its outer periphery. Further, a sealing member 16 that forms a space 15 of a predetermined capacity is provided on the upper part of the negative electrode plate 12 by firing, and is in contact with the cathode conducting portion 14 so as to be electrically conductive.
上記封止部材I6は、所定の温度以上に加熱することに
より焼成される結晶化ガラスを用いたものであり、絶縁
性の低いセラミック(イオン導電性物質)16a、16
a・・・が約20wt%含有されている。これらセラミ
ック16a、16a・・・としては、例えば、Z ro
t −8not%Y、03等の安定化ジルコニア粉が
用いられる。また、この封止部材16は、セラミック+
6a、16a・・を含有したことにより体積抵抗率ρが
約103〜1OI3ΩCff1になっている。The sealing member I6 uses crystallized glass that is fired by heating to a predetermined temperature or higher, and is made of ceramic (ionically conductive material) 16a, 16 with low insulation properties.
About 20 wt% of a... is contained. As these ceramics 16a, 16a..., for example, Z ro
Stabilized zirconia powder such as t-8not%Y, 03 is used. Moreover, this sealing member 16 is made of ceramic +
By containing 6a, 16a, etc., the volume resistivity ρ is approximately 10 3 to 1 OI 3 ΩCff1.
ここで、酸素センサの本体の製造工程には、下記の通り
マイナス電極板12の上部にて空間部15を形成させる
乙のがあり、その方法として、例えば、耐熱性材料を分
解揮散させる方法を利用することかできる。この方法に
よれば、封止部材16を焼成させる際に、マイナス電極
板12の上部に、分解揮散可能なカーボンブラック等の
耐熱性材料を塗付し、さらにその上部より封止部材16
を塗付する。そして、封止部材16を焼成させるべく加
熱することにより、封止部材16が焼成されるとともに
、耐熱性材料(カーボンブラック)が分解揮散し、かつ
気体拡散孔Itより揮散してマイナス電極板12の上部
にて所定容量の空間部15が形成される。Here, in the manufacturing process of the main body of the oxygen sensor, there is a step in which a space 15 is formed at the upper part of the negative electrode plate 12 as described below. You can use it. According to this method, when firing the sealing member 16, a heat-resistant material such as carbon black that can be decomposed and volatilized is applied to the upper part of the negative electrode plate 12, and then the sealing member 16 is
Apply. Then, by heating the sealing member 16 to fire it, the sealing member 16 is fired, and the heat-resistant material (carbon black) is decomposed and volatilized, and is volatilized from the gas diffusion hole It to the negative electrode plate 12. A space 15 having a predetermined capacity is formed above the .
上記構成の酸素センサには、第1図に示すように、プラ
ス電極板13及びカソード導通部14に回路17が配線
されている。この回路I7には、電圧計V及び電流計A
か接続されているとともに電源りによってマイナス電極
板12とプラス電極板13との間に所定の電圧が印加さ
れるようになっている。In the oxygen sensor having the above configuration, a circuit 17 is wired to the positive electrode plate 13 and the cathode conduction portion 14, as shown in FIG. This circuit I7 includes a voltmeter V and an ammeter A.
A predetermined voltage is applied between the negative electrode plate 12 and the positive electrode plate 13 by a power source.
上記の酸素センサにより酸素濃度を測定する場合には、
従来と同様な手順で測定し、限界電流に達したときの、
電流計A及び電圧計Vのデータに基づいて酸素の濃度を
測定する。When measuring oxygen concentration using the above oxygen sensor,
Measured using the same procedure as before, when the limiting current is reached,
The concentration of oxygen is measured based on the data of ammeter A and voltmeter V.
ここで、封止部材16には、絶縁性の低いセラミックl
Ga、16a・が含有されていることにより、導電性が
持たされており、かつ、マイナス電極板12と導通して
いるので、上記測定時において、その何らかの作用、効
果により限界電流値に達するまでの所要時間が大幅に短
縮され、酸素濃度が速やかに測定される。Here, the sealing member 16 is made of ceramic lubricant having low insulation properties.
Due to the inclusion of Ga and 16a, it has conductivity and is electrically connected to the negative electrode plate 12, so during the above measurement, the current limit is reached due to some action or effect of the above. The time required for this is significantly reduced, and oxygen concentration can be measured quickly.
なお、上記一実施例の封止部材16に含有したセラミッ
ク16a、16a・・としては、封止部材16に所定の
イオン導電性を持たせるものであれば、イオン導電性金
属酸化物(例えば、ジルコニア、イツトリア、酸化ビス
マス等)であっても良い。The ceramics 16a, 16a, etc. contained in the sealing member 16 of the above embodiment may be ion-conductive metal oxides (for example, zirconia, ittria, bismuth oxide, etc.).
1発明の効果] この発明によれば、下記の効果を得ることができろ。1 Effect of invention] According to this invention, the following effects can be obtained.
■、絶縁性の高い結晶化ガラスにイオン導電性のセラミ
ックを配合してイオン導電性を高めたので、その効果に
より酸素センサの濃度測定のレスポンス特性を向上させ
ることができた。このため、酸素濃度の測定時間の大幅
な短縮が実現できた。(2) By blending ion-conductive ceramic into highly insulating crystallized glass to increase ion conductivity, we were able to improve the response characteristics of the oxygen sensor's concentration measurement. This made it possible to significantly shorten the time required to measure oxygen concentration.
■、加熱による焼成か容易にできる結晶化ガラスを用い
たので、酸素センサ自体の製作が容易になり、したがっ
て、酸素センサの量産化が可能となった。(2) Since crystallized glass, which can be easily fired by heating, is used, the production of the oxygen sensor itself becomes easy, and therefore mass production of oxygen sensors becomes possible.
第1図ないし第2図は、本発明の詳細な説明する図であ
り、第1図は、本発明の酸素センサの構造を説明する断
面図、第2図は、本発明の酸素センサの上面図である。
第3図は、従来の酸素センサを説明する断面図である。
lO・・・・・・イオン導電体、■2・・・・・・マイ
ナス電極板、13・・・・・・プラス電極板、1 and 2 are views explaining the present invention in detail, FIG. 1 is a sectional view explaining the structure of the oxygen sensor of the present invention, and FIG. 2 is a top view of the oxygen sensor of the present invention. It is a diagram. FIG. 3 is a sectional view illustrating a conventional oxygen sensor. lO...Ion conductor, ■2...Negative electrode plate, 13...Positive electrode plate,
Claims (1)
け、前記イオン導電体の一方の面に、該イオン導電体に
設けられた電極の一方を覆う封止部材を設けてなる酸素
センサにおいて、 前記封止部材は、イオン導電性物質を含有する結晶化ガ
ラスからなる焼成体であることを特徴とする酸素センサ
。[Claims] Electrodes are provided on the front and back surfaces of an ionic conductor made of a solid electrolyte, and a sealing member is provided on one surface of the ionic conductor to cover one of the electrodes provided on the ionic conductor. An oxygen sensor characterized in that the sealing member is a fired body made of crystallized glass containing an ion-conductive substance.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1101305A JPH02280043A (en) | 1989-04-20 | 1989-04-20 | Oxygen sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1101305A JPH02280043A (en) | 1989-04-20 | 1989-04-20 | Oxygen sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02280043A true JPH02280043A (en) | 1990-11-16 |
Family
ID=14297100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1101305A Pending JPH02280043A (en) | 1989-04-20 | 1989-04-20 | Oxygen sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02280043A (en) |
-
1989
- 1989-04-20 JP JP1101305A patent/JPH02280043A/en active Pending
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