JPH0354448A - 酸素センサのセンサエレメント - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種雰囲気中の酸素濃度の測定に使用される
酸素センサのセンサエレメントに関する。

〔従来の技術〕

従来のセンサエレメントは、第４図に示すように、イオ
ン伝導性固体電解質（例えば、安定化ジルコニアよりな
る）のペレット１の両面に電極２ａ，２ｂが夫々形成さ
れ（例えば、白金のスクリーン印刷による）、該ペレッ
ト１の片面側（電極２ａ側）に、ガス拡散孔３を貫設す
ると共に加熱用のヒータ４を形或した（例えば、Ｃ字状
にスクリーン印刷する）カプセル５がガス反応室６を介
在して封止材７（例えば、ガラス）により封着されてい
る。

そして、ガス成分中に設置される酸素センサの上記セン
サエレメントは、電極２ａ，２ｂ間及びヒータ４に夫々
電圧を印加し（電極２ａ側をカソードとする）、所定の
加熱温度下の電極（２ａ，２ｂ）／ペレット（１）の酸
素ボンビング作用によって酸素イオンをキャリアとする
電流が電極２ａ，２ｂ間に流れ、ガス拡散孔３を通って
ガス反応室６内に拡散した酸素分子がペレット１を介し
て排出される（矢印は酸素分子の移送を示す）。

而して、このときの電圧一電流特性の電圧の或る領域で
現われる電流のフラット域、即ち、限界電流値と酸素濃
度が１対１の関係にあることから、電極２ａ，２ｂ及び
ヒータ４に一定電圧を印加し、そのときのセンサエレメ
ントの所定温度下における限界電流値から酸素濃度を測
定するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記のように、従来のセンサエレメントにおけるペレッ
ト１の両面には、第４図のように、同一サイズ（同径の
円形）の電極２ａ，２ｂが、その各中心をペレット１の
中心線に夫々一致させた同一位置（ガス拡散孔３がペレ
ット１の中心線上にあることから）に例えばスクリーン
印刷によって形成されているものである。

その理由は、第５図（Ａ）（Ｂ）に示すように、電極２
ａは所定位置に形成したが（ペレット１の中心線上に中
心がある）、電極２ｂがペレット１の中心線より左右上
下に偏心して形成された場合には（第５図では右に偏心
した例を示す）、酸素ボンビング作用に機能する電極２
ａ，２ｂの有効面積が何れも減少してしまい（重畳部分
Ｓとなる）、酸素センサとしての所定特性に変化を来た
すことの防止にある。

なお、電極２ａが偏心した場合も同様である。

したがって、従来においては、電極２ａ，２ｂの形成作
業が面倒であり、多量生産化を妨げ、コストアップを招
来すると共に、信頼性に欠けるという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的は、
酸素ボンピング作用に機能する電極の有効面積が変化せ
ず、また電極の形成が容易で多量生産化を可能とし、信
頼性ある酸素センサのセンサエレメントを提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明は、イオン伝導性
固体電解質のペレットの両面に電極を形成し、ガス拡散
孔及びヒータを備えたカプセルを上記ペレットの片面側
に封着した酸素センサのセンサエレメントにおいて、上
記電極の一方をペレットの片面全面に形成したことを特
徴とするものである。

〔作用〕

電極の一方がペレットの片面全面に形戊されているので
、他方の電極がその中心をペレ・ントの中心線より偏心
して形或されたとしても、他方の電極全面がそのまま電
極／ペレットの酸素ボンピング作用の有効面積となり（
有効面積の減少等の変化がない）、信頼性のある酸素濃
度の測定ができる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面を参照して説明する。

なお、従来例と同一部品．には同一符号を付す。

第１図に示すように、中央部にガス拡散孔３を貫設する
と共に、上面に加熱用のヒータ４を形或した（例えば、
Ｃ字状にスクリーン印刷する）カプセル５が、イオン伝
導性固体電解質（例えば、安定化ジルコニアよりなる）
のペレ・７ト１の片面側に゜．・ス反応室６を介在して
封止材７（例えば、ガラス）により封着されている。

なお、ペレット１は円盤状をなし、カプセル５は平面円
形にして、縦断面コ字状に形成されている。

而して、ペレット１の片面全面には一方の電極２ｃが形
成されると共に、ペレット１の他面には他方の電極２ａ
がその中心をペレット１の中心線にほぼ整合させて形成
されている。

なお、酸素濃度測定は従来例と同一であるので、酸素分
子の移送を矢印にて示し、説明は省略する。

上記のように各電極が形成されているので、第２図（Ａ
）（Ｂ）に示すように、他方の電極２ａがペレット１の
中心線（一点鎖線で示す）より左右に偏心して形成され
ても、電極全面がそのまま一方の電極２ｃと協動して酸
素ボンピング作用に機能する有効面積となる。

よって、電極２ａの有効面積には何んらの変化もなく、
電極２ａの形成に当ってのセンタリングに可成りの自由
度が許容されるので、形或作業が極めて容易になる。

また、電極２Ｃの形成は、第３図に示すように、有底枠
８内に配列した多数の円盤状のペレット１に同時に白金
のスクリーン印刷によって行われる。

なお、電極２ａも白金のスクリーン印刷により円形に形
成される。

そして、本実施例においては、他方の電極２ａが左右に
偏心した例について説明したが、上下方向への偏心（平
面的にみて）も同様であり、またカプセル５を封着する
ことから、電極２Ｃをペレット１の全面に形成した例を
示したが、必ずしもこれに限定されるものではない。

〔発明の効果〕

本発明は、一方の電極をペレットの片面全面に形或した
ことにより、次の効果を有する。

（ａ）　　酸素ボンビング作用における一方の電極と協
動する他方の電極の有効面積に変化がないので、信頼度
の高い酸素センサを提供することができる。

（ｂ）　　上記他方の電極の形成に当ってのペレットに
対するセンタリング設定に自由度があるので、電極形成
作業が極めて容易であり、多量生産化が可能となり、か
つコストダウンを招来する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るセンサエレメントの実施例の縦断
面図、 第２図（Ａ）（Ｂ）は電極偏心の縦断面説明図、第３図
はペレットへの一方の電極形威時の説明図、 第４図は従来のセンサエレメントの縦断面図、第５図は
電極偏心の説明図で、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）
は縦断面図である。 １・・・ペレット、２ａ，２ｃ・・・電極、３・・・ガ
ス拡散孔、４・・・ヒータ、５・・・カプセル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 両面に電極を形成したイオン伝導性固体電解質のペレッ
   トと、該ペレットの片面側に封着され、ガス拡散孔及び
   ヒータを備えたカプセルとから成り、前記電極の一方が
   ペレットの片面全面に形成されていることを特徴とする
   酸素センサのセンサエレメント。