JPH02280043A - 酸素センサ - Google Patents
酸素センサInfo
- Publication number
- 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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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sealing member
- electrode plate
- oxygen sensor
- oxygen
- cathode plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
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
。
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
。
［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。
が実用化されており、その性能が改良されつつある。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
［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。
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。
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。
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。
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。
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。
［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。
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。
［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。
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。
［実施例］
本発明の実施例を図によって説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
■、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。
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。
■、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。
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。
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、
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、
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 固体電解質からなるイオン導電体の表裏面に、電極を設
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
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1101305A JPH02280043A (ja) | 1989-04-20 | 1989-04-20 | 酸素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1101305A JPH02280043A (ja) | 1989-04-20 | 1989-04-20 | 酸素センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02280043A true JPH02280043A (ja) | 1990-11-16 |
Family
ID=14297100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1101305A Pending JPH02280043A (ja) | 1989-04-20 | 1989-04-20 | 酸素センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02280043A (ja) |
-
1989
- 1989-04-20 JP JP1101305A patent/JPH02280043A/ja active Pending
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