JPH0471462B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0471462B2 JPH0471462B2 JP60120951A JP12095185A JPH0471462B2 JP H0471462 B2 JPH0471462 B2 JP H0471462B2 JP 60120951 A JP60120951 A JP 60120951A JP 12095185 A JP12095185 A JP 12095185A JP H0471462 B2 JPH0471462 B2 JP H0471462B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor
- oxygen pump
- sensitive body
- oxygen
- lean burn
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は、センサ感応体の電気抵抗の変化を測
定することにより、ストーブ、ボイラー等の燃焼
器、及び自動車、エンジン等の内燃機に供給され
る空気と燃料の比を制御するセンサに関する。 従来の技術 従来、リーン領域つまり燃料の完全燃焼に対し
て空気過剰の領域での燃焼の空燃比制御センサと
して安定化ジルコニア固体電解質より成るセンサ
がある（特開昭59−60253号公報、特開昭59−
83048号公報）。 上記記載の安定化ジルコニア固体電解質より成
るセンサは、酸素濃度に比例してジルコニアに流
れる酸素イオンを流すためのポンプ電流が変化す
るものである。これに対して発明者らは先に、酸
素イオン導電性固体電解質に通電する電流を変え
ることにより、ある任意の酸素濃度でセンサ感応
体の抵抗を特異的に変化させることのできるセン
サの特許出願を行つた。 発明が解決しようとする問題点 上記発明は、従来のセンサが、センサ外部から
の感応体への酸素の流入量が多く、高い酸素濃度
雰囲気下では、固体電解質の酸素ポンプとしての
能力が低く、感応体のガス雰囲気を主量点近くま
で酸素分圧を下げる事は出来なかつた。 問題点を解決するための手段 安定化ジルコニアと電極からなる酸素ポンプ全
体を覆うように、多孔質セラミツク層を形成す
る。 作 用 酸素ポンプ全体を覆うように多孔質セラミツク
ス層を形成しているので外部からの酸素流入量を
減らすことで、高い酸素濃度雰囲気中でも酸素ポ
ンプとして機能するようになつた。 実施例 実施例 １ 直径11mmの凹形円筒金型にZrO2・8mol％Y2O3
で表わされる安定化ジルコニアと20wt％のメチ
ルセルロースを入れ、1ton／cm2で加圧成型し、
1500℃で8hr.空気中で焼成した。焼成後の成形体
の寸法は直径10mm、長さ３cmになつており、この
中心に直径４mm、深さ２cmの穴をあけ、その穴の
面にそつて厚さ0.1mmにPt導電性多孔質ペースト
を塗布したものが第１図の酸素ポンプ用正電極４
である。また前記円筒形安定化ジルコニア固体電
解質３の外面にも同様のAgペーストを塗布し、
酸素ポンプ用負電極５とする。そしてその上から
Sr0.5La0.5Co0.5Fe0.5O3＋50mol％、CaZr0.8Al0.2O3
の混合焼結粉末を水素火炎溶射法により厚さ0.2
mm程度に吹き付けセンサ感応体２とする。この上
に第１図に示すようにリード線６を前記導電性
Ptペーストで塗着した後、アルミナ粉体をプラ
ズマ溶射法によりセンサ感応体２を覆うように約
0.2mm程度に吹きつけ、多孔質アルミナ１を形成
する。上記のようにして作つた円筒形センサの断
面図が第１図である。 センサ特性は、センサを管状炉に入れ600℃に
保持し、O2、N2、COの混合ガス通し、O2濃度を
１％で一定にし、COガスの流入量を変え、酸素
ポンプ用電極４に０〜1.0Vまでの電圧を印加し、
センサ感応体２の電気抵抗が大きく変化する電流
値を測定する事でリーンバーンセンサとなり得る
かどうかを検討した。その結果を第２図に示し
た。酸素ポンプに直流電流を通電せずCOガス流
入濃度を０％〜2.1％に変えた時、センサ感応体
の電気抵抗は、80Ωから2.5KΩと約30倍変化し
た。しかしCOガスの流入濃度を０％〜1.0％とし
た時のセンサ感応体の電気抗はほとんど変化せ
ず、このことによりこの材料から成る感応体だけ
で燃焼制御用のセンサとした場合、燃焼の当量点
付近だけしか制御は出来ないことがわかる。 COガスの流入濃度を１％一定とし、酸素ポン
プに直流電流を通電した場合、30μAで約2.5KΩ
に変化した。さらに、COガスの流入濃度を0.5％
及び0.0％にした場合酸素ポンプに流す直流電流
値が、それぞれ50μA、80μAで約2.5KΩに変化し
た。これらの結果は、安定化ジルコニア固体電解
質に直流電流を通電することにより酸素ポンプと
して働き、センサ感応体内の酸素分圧を電気抵抗
の急変の起こる分圧にまで下げていることに基づ
く。 実施例 ２ センサ感応体として、Sr0.5La0.5Co0.7Fe0.3O3＋
60mol％SrTi0.8Al0.2O3の混合焼結体を用い、前
記実施例１の場合と同様の操作でセンサを作成
し、特性を検討した。その結果を第３図に示し
た。 また上記と同じ方法で炉の温度を700℃及び800
℃とした時のセンサ感応体の電気抵抗の特性図を
それぞれ第４図及び第５図に示す。第３図、第４
図、第５図を見ればわかるようにこれら３種類の
特性図は変わつているのにまつたく同一のもので
ある。つまり本発見のセンサ材料を感応体とした
時、600℃以上での電気抵抗は温度に無関係に一
定となり、リーンバーンセンサとして用いる時、
センサ全体を一定温度に保たねばならないと言う
ことがなくなり、温度に対してメンテナンスフリ
ーとなるのである。なお本実施例では
定することにより、ストーブ、ボイラー等の燃焼
器、及び自動車、エンジン等の内燃機に供給され
る空気と燃料の比を制御するセンサに関する。 従来の技術 従来、リーン領域つまり燃料の完全燃焼に対し
て空気過剰の領域での燃焼の空燃比制御センサと
して安定化ジルコニア固体電解質より成るセンサ
がある（特開昭59−60253号公報、特開昭59−
83048号公報）。 上記記載の安定化ジルコニア固体電解質より成
るセンサは、酸素濃度に比例してジルコニアに流
れる酸素イオンを流すためのポンプ電流が変化す
るものである。これに対して発明者らは先に、酸
素イオン導電性固体電解質に通電する電流を変え
ることにより、ある任意の酸素濃度でセンサ感応
体の抵抗を特異的に変化させることのできるセン
サの特許出願を行つた。 発明が解決しようとする問題点 上記発明は、従来のセンサが、センサ外部から
の感応体への酸素の流入量が多く、高い酸素濃度
雰囲気下では、固体電解質の酸素ポンプとしての
能力が低く、感応体のガス雰囲気を主量点近くま
で酸素分圧を下げる事は出来なかつた。 問題点を解決するための手段 安定化ジルコニアと電極からなる酸素ポンプ全
体を覆うように、多孔質セラミツク層を形成す
る。 作 用 酸素ポンプ全体を覆うように多孔質セラミツク
ス層を形成しているので外部からの酸素流入量を
減らすことで、高い酸素濃度雰囲気中でも酸素ポ
ンプとして機能するようになつた。 実施例 実施例 １ 直径11mmの凹形円筒金型にZrO2・8mol％Y2O3
で表わされる安定化ジルコニアと20wt％のメチ
ルセルロースを入れ、1ton／cm2で加圧成型し、
1500℃で8hr.空気中で焼成した。焼成後の成形体
の寸法は直径10mm、長さ３cmになつており、この
中心に直径４mm、深さ２cmの穴をあけ、その穴の
面にそつて厚さ0.1mmにPt導電性多孔質ペースト
を塗布したものが第１図の酸素ポンプ用正電極４
である。また前記円筒形安定化ジルコニア固体電
解質３の外面にも同様のAgペーストを塗布し、
酸素ポンプ用負電極５とする。そしてその上から
Sr0.5La0.5Co0.5Fe0.5O3＋50mol％、CaZr0.8Al0.2O3
の混合焼結粉末を水素火炎溶射法により厚さ0.2
mm程度に吹き付けセンサ感応体２とする。この上
に第１図に示すようにリード線６を前記導電性
Ptペーストで塗着した後、アルミナ粉体をプラ
ズマ溶射法によりセンサ感応体２を覆うように約
0.2mm程度に吹きつけ、多孔質アルミナ１を形成
する。上記のようにして作つた円筒形センサの断
面図が第１図である。 センサ特性は、センサを管状炉に入れ600℃に
保持し、O2、N2、COの混合ガス通し、O2濃度を
１％で一定にし、COガスの流入量を変え、酸素
ポンプ用電極４に０〜1.0Vまでの電圧を印加し、
センサ感応体２の電気抵抗が大きく変化する電流
値を測定する事でリーンバーンセンサとなり得る
かどうかを検討した。その結果を第２図に示し
た。酸素ポンプに直流電流を通電せずCOガス流
入濃度を０％〜2.1％に変えた時、センサ感応体
の電気抵抗は、80Ωから2.5KΩと約30倍変化し
た。しかしCOガスの流入濃度を０％〜1.0％とし
た時のセンサ感応体の電気抗はほとんど変化せ
ず、このことによりこの材料から成る感応体だけ
で燃焼制御用のセンサとした場合、燃焼の当量点
付近だけしか制御は出来ないことがわかる。 COガスの流入濃度を１％一定とし、酸素ポン
プに直流電流を通電した場合、30μAで約2.5KΩ
に変化した。さらに、COガスの流入濃度を0.5％
及び0.0％にした場合酸素ポンプに流す直流電流
値が、それぞれ50μA、80μAで約2.5KΩに変化し
た。これらの結果は、安定化ジルコニア固体電解
質に直流電流を通電することにより酸素ポンプと
して働き、センサ感応体内の酸素分圧を電気抵抗
の急変の起こる分圧にまで下げていることに基づ
く。 実施例 ２ センサ感応体として、Sr0.5La0.5Co0.7Fe0.3O3＋
60mol％SrTi0.8Al0.2O3の混合焼結体を用い、前
記実施例１の場合と同様の操作でセンサを作成
し、特性を検討した。その結果を第３図に示し
た。 また上記と同じ方法で炉の温度を700℃及び800
℃とした時のセンサ感応体の電気抵抗の特性図を
それぞれ第４図及び第５図に示す。第３図、第４
図、第５図を見ればわかるようにこれら３種類の
特性図は変わつているのにまつたく同一のもので
ある。つまり本発見のセンサ材料を感応体とした
時、600℃以上での電気抵抗は温度に無関係に一
定となり、リーンバーンセンサとして用いる時、
センサ全体を一定温度に保たねばならないと言う
ことがなくなり、温度に対してメンテナンスフリ
ーとなるのである。なお本実施例では
【式】とAB1-yAlyO3と
を混合し、焼成したものを感応体として用いた
が、両者の混合物を用いた場合もほぼ同様の結果
が得られた。 なお、上記実施例においてはアルミナ粉体をプ
ラズマ溶射により多孔質セラミツク層を形成した
が他の材料を用いてもよいし、また水素溶射等で
あつてもよい。 発明の効果 酸素ポンプの外面にアルミナ等の多孔質セラミ
ツクス層を形成する事により感応体に流入する外
部ガスの量を低減することにより、酸素ポンプの
能力内で感応体はセンサとして機能する事ができ
た。
が、両者の混合物を用いた場合もほぼ同様の結果
が得られた。 なお、上記実施例においてはアルミナ粉体をプ
ラズマ溶射により多孔質セラミツク層を形成した
が他の材料を用いてもよいし、また水素溶射等で
あつてもよい。 発明の効果 酸素ポンプの外面にアルミナ等の多孔質セラミ
ツクス層を形成する事により感応体に流入する外
部ガスの量を低減することにより、酸素ポンプの
能力内で感応体はセンサとして機能する事ができ
た。
第１図は本発明の一実施例のリーンバーンセン
サ本体の断面図、第２図は同リーンバーンセンサ
の特性図、第３図は本発明の異なる実施例のリー
ンバーンセンサの特性図、第４図及び第５図は同
リーンバーンセンサの異なる温度における特性図
である。 １……多孔質アルミナ膜、２……センサ感応
体、３……安定化ジルコニア固体電解質、４……
酸素ポンプ用正電極、５……酸素ポンプ用負電
極。
サ本体の断面図、第２図は同リーンバーンセンサ
の特性図、第３図は本発明の異なる実施例のリー
ンバーンセンサの特性図、第４図及び第５図は同
リーンバーンセンサの異なる温度における特性図
である。 １……多孔質アルミナ膜、２……センサ感応
体、３……安定化ジルコニア固体電解質、４……
酸素ポンプ用正電極、５……酸素ポンプ用負電
極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 化学式【式】（Me はFe、Mn、Cr、Ｖから選ぶ少なくとも一種の元
素、Ｏ≦ｘ≦１、Ｏ≦δ≦0.5）で表わされる酸
化物と、化学式AB1-yAlyO3（Ａ＝CaまたはSr、
Ｂ＝Ti、Zr、Hfから選ぶ１種類の元素、Ｏ≦ｙ
≦１）で表わされる酸化物の混合物あるいは混合
焼結体をセンサ感応体とし、そのセンサ感応体を
覆うように安定化ジルコニアと電極からなる酸素
ポンプを設け、この酸素ポンプ全体を覆うように
多孔質セラミツク層を形成することを特徴とする
リーンバーンセンサ。 ２ 電極がPt、Pd、Agの少なくとも２種を合金
化したものであることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載のリーンバーンセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60120951A JPS61278745A (ja) | 1985-06-04 | 1985-06-04 | リ−ンバ−ンセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60120951A JPS61278745A (ja) | 1985-06-04 | 1985-06-04 | リ−ンバ−ンセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61278745A JPS61278745A (ja) | 1986-12-09 |
| JPH0471462B2 true JPH0471462B2 (ja) | 1992-11-13 |
Family
ID=14799012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60120951A Granted JPS61278745A (ja) | 1985-06-04 | 1985-06-04 | リ−ンバ−ンセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61278745A (ja) |
-
1985
- 1985-06-04 JP JP60120951A patent/JPS61278745A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61278745A (ja) | 1986-12-09 |
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