JPH051902B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH051902B2 JPH051902B2 JP59109811A JP10981184A JPH051902B2 JP H051902 B2 JPH051902 B2 JP H051902B2 JP 59109811 A JP59109811 A JP 59109811A JP 10981184 A JP10981184 A JP 10981184A JP H051902 B2 JPH051902 B2 JP H051902B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor
- gas
- strontium titanate
- main component
- resistance
- 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
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は燃焼排気ガス雰囲気にさらしてその抵
抗変化からストーブ、ボイラなどの燃焼器・自動
車のエンジンなどの内燃機関に供給される空気と
燃料の当量点を検出するセンサに関する。 従来例の構成とその問題点 従来、燃焼器の空気と燃料の当量点を検知する
センサとしては、安定化ジルコニア固体電解質、
酸化スズ、二酸化チタンやMgCo2O4などがある。 安定化ジルコニア固体電解質は、白金を電極及
び触媒として使用しており、コストが高く、また
酸化スズなどの金属酸化物より成る電気抵抗変化
を利用するセンサは、電気抵抗の温度依存性が大
きいために、温度変化に対する補償電気回路ある
いは、もう一つのセンサ素子を必要とする問題が
ある。 発明の目的 本発明は、燃焼排気ガス雰囲気にさらし、その
抵抗変化で燃料と空気の当量点を検出する、薄膜
状の長寿命のガスセンサを提供することを目的と
する。 発明の構成 本発明は、チタン酸ストロンチウムを主成分と
するセラミツク基板上に一対の電極膜を形成し、
その上に、化学式
抗変化からストーブ、ボイラなどの燃焼器・自動
車のエンジンなどの内燃機関に供給される空気と
燃料の当量点を検出するセンサに関する。 従来例の構成とその問題点 従来、燃焼器の空気と燃料の当量点を検知する
センサとしては、安定化ジルコニア固体電解質、
酸化スズ、二酸化チタンやMgCo2O4などがある。 安定化ジルコニア固体電解質は、白金を電極及
び触媒として使用しており、コストが高く、また
酸化スズなどの金属酸化物より成る電気抵抗変化
を利用するセンサは、電気抵抗の温度依存性が大
きいために、温度変化に対する補償電気回路ある
いは、もう一つのセンサ素子を必要とする問題が
ある。 発明の目的 本発明は、燃焼排気ガス雰囲気にさらし、その
抵抗変化で燃料と空気の当量点を検出する、薄膜
状の長寿命のガスセンサを提供することを目的と
する。 発明の構成 本発明は、チタン酸ストロンチウムを主成分と
するセラミツク基板上に一対の電極膜を形成し、
その上に、化学式
【式】
（０ｘ0.3）にSrTiO3を20〜70モル％添加し
た材料より成るセンサ感応体の薄膜を形成し、多
孔質のチタン酸ストロンチウムの被覆膜より構成
される。 チタン酸ストロンチウムを主成分とするセラミ
ツクス基板は、センサ感応体材料とほぼ同じ熱膨
張係数を有するために急熱、急冷の熱衝撃により
センサ感応体膜に亀裂を生じたり、センサ感応体
膜が剥離することがなく、また、高温下の雰囲気
でもセンサ感応体材料と反応を起こすことがな
く、安定であり、センサ感応体を破壊することが
ない。チタン酸ストロンチウムを主成分とする多
孔質セラミツクの被覆膜は、センサ感応体に接触
するガス量を制限し、このことによりセンサ感応
体が有する還元性ガス（CO、HCガス）と酸素と
を充分に反応させることができ、センサ感応体に
接しているガスの酸素濃度を低くすることがで
き、薄膜化することによるセンサ感度の低下を防
ぐことができる。また、被覆膜は、センサ上に堆
積する繊維状の有機物（例えば綿ぼこり）等、ま
たアルミナ、シリカ（例えば砂ぼこり）等による
高温使用時に起こる有機物によるセンサ感応体の
還元破壊、またシルミナ、シリカとの反応による
センサ感応体の破壊を防ぐことができる。 発明の実施例 センサの構造及び作製方法を第１図ａ，ｂを用
いて説明する。第１図において１は、チタン酸ス
トロンチウムを主成分とするセラミツクス基板で
ある。基板はチタン酸ストロンチウムに少量の焼
結助剤を添加し、プレス成型後1400℃で８時間焼
成して作成した。２は電極であり白金ペーストを
塗布し焼付した。基板１の上に化学式
た材料より成るセンサ感応体の薄膜を形成し、多
孔質のチタン酸ストロンチウムの被覆膜より構成
される。 チタン酸ストロンチウムを主成分とするセラミ
ツクス基板は、センサ感応体材料とほぼ同じ熱膨
張係数を有するために急熱、急冷の熱衝撃により
センサ感応体膜に亀裂を生じたり、センサ感応体
膜が剥離することがなく、また、高温下の雰囲気
でもセンサ感応体材料と反応を起こすことがな
く、安定であり、センサ感応体を破壊することが
ない。チタン酸ストロンチウムを主成分とする多
孔質セラミツクの被覆膜は、センサ感応体に接触
するガス量を制限し、このことによりセンサ感応
体が有する還元性ガス（CO、HCガス）と酸素と
を充分に反応させることができ、センサ感応体に
接しているガスの酸素濃度を低くすることがで
き、薄膜化することによるセンサ感度の低下を防
ぐことができる。また、被覆膜は、センサ上に堆
積する繊維状の有機物（例えば綿ぼこり）等、ま
たアルミナ、シリカ（例えば砂ぼこり）等による
高温使用時に起こる有機物によるセンサ感応体の
還元破壊、またシルミナ、シリカとの反応による
センサ感応体の破壊を防ぐことができる。 発明の実施例 センサの構造及び作製方法を第１図ａ，ｂを用
いて説明する。第１図において１は、チタン酸ス
トロンチウムを主成分とするセラミツクス基板で
ある。基板はチタン酸ストロンチウムに少量の焼
結助剤を添加し、プレス成型後1400℃で８時間焼
成して作成した。２は電極であり白金ペーストを
塗布し焼付した。基板１の上に化学式
【式】（０ｘ0.3）に
SrTiO3を20〜70モル％含むペロブスカイト型複
合酸化物より成るセンサ感応体膜３を約100μｍ
の厚さに溶射により形成し、1000℃で３時間焼成
後チタン酸ストロンチウムを主成分とするセラミ
ツク多孔質膜４を溶射により形成した。リード５
は基板に穴を開け、リードを通して、白金ペース
トで焼付しセンサを完成した。 センサ感応体材料の
合酸化物より成るセンサ感応体膜３を約100μｍ
の厚さに溶射により形成し、1000℃で３時間焼成
後チタン酸ストロンチウムを主成分とするセラミ
ツク多孔質膜４を溶射により形成した。リード５
は基板に穴を開け、リードを通して、白金ペース
トで焼付しセンサを完成した。 センサ感応体材料の
【式】のｘが0.3より大きい
値より成るセンサは、ｘの増加に伴い焼結性が悪
く、また室温で放置しておくと焼結した粒子がそ
の接合部で亀裂を生じ、バラバラになる傾向があ
り、抵抗値が安定しなかつた。 上述のように作成したセンサのセンサ感応体材
料とセンサ抵抗の温度特性を第２図に示した。
く、また室温で放置しておくと焼結した粒子がそ
の接合部で亀裂を生じ、バラバラになる傾向があ
り、抵抗値が安定しなかつた。 上述のように作成したセンサのセンサ感応体材
料とセンサ抵抗の温度特性を第２図に示した。
【表】
チタン酸ストロンチウムを添加しない場合のセ
ンサの抵抗は、数十ｍΩと非常に小さいために、
電極とセンサ感応体膜との接触抵抗やリード線の
抵抗などによる影響が大きく充分な感度を得るこ
とが困難である。しかし、チタン酸ストロンチウ
ムを添加することで、センサ感応体膜の抵抗を大
きくでき他のノイズの影響を小さくできるととも
に熱膨張係数を基板の熱膨張係数に近づけること
ができた。また、チタン酸ストロンチウムの添加
量が20〜70モル％の領域では、400℃〜1000℃の
温度範囲では、温度変化に対するセンサの抵抗変
化が小さく温度補償を必要としない。センサ感応
体材料としてLa0.35Sr0.65Co0.7Fe0.3O3にSrTiO3を
60mole％添加した材料を用いたセンサを管状炉
に通した石英ガラス管中に入れて800℃に保持し、
O22％／N2ガス雰囲気とCO4％／N2ガス1.1／
minに対して、O22％／N2ガス１／minの混合
ガス雰囲気の２つの雰囲気に交互に変化させて寿
命試験を行つた。 その結果を第３図に示した。アルミナ系セラミ
ツクス基板を使用した場合の結果を線イで、シリ
カ系セラミツク基板を使用した場合の結果を線ロ
で、そして本発明の実施例であるチタン酸ストロ
ンチウムを主成分とするセラミツク基板を使用し
た場合の結果を線ハでそれぞれ示した。また、破
線は、CO4％／N2ガスを1.1／min、O22％／
N2ガスを１／minの混合ガスを１分間流した
時のセンサ抵抗値であり、実線は、O22％／N2ガ
スのみを２／min5分間流した時の抵抗値であ
る。 アルミナ系セラミツク基板やシリカ系セラミツ
クス基板に比べてチタン酸ストロンチウムを主成
分とするセラミツクス基板を使用したセンサの抵
抗は5000サイクルの試験でもその変化は５％以内
と低いものであり寿命が向上した。 センサのチタン酸ストロンチウムを主成分とす
る多孔質セラミツクス被覆膜４は、センサ感応体
膜３をすすやほこりから保護するとともに、セン
サ感応体に接触するガス量を制限し、このことに
よりセンサ感応体が有する還元性ガス（CO、HC
ガス）と酸素とを充分に反応させることができ、
センサ感応体に接しているガスの酸素濃度を低く
することができ、薄膜化することによりセンサ感
度の低下を防ぐことができる。 第４図に、チタン酸ストロンチウムを主成分と
する多孔質セラミツクス被覆膜を設けたセンサト
と設けてないセンサチのガス特性を示した。抵抗
値はガス流通後１分後の値を取つた。 被覆膜の設けてないセンサは、COとO2の混合
ガスが直接センサ感応体膜に接触し、また充分な
CO酸化触媒活性がないことから、COとO2との
反応によりO2濃度を低くすることができず、感
度が低いものと考えられる。これに対して、チタ
ン酸ストロンチウム系多孔質セラミツクスで被覆
したセンサは、センサ感応体膜へのガス流入量が
制限されたことによりセンサ内部のO2濃度が低
くくなり、抵抗変化が大きくなると考えられる。 発明の効果 本発明のセンサは
ンサの抵抗は、数十ｍΩと非常に小さいために、
電極とセンサ感応体膜との接触抵抗やリード線の
抵抗などによる影響が大きく充分な感度を得るこ
とが困難である。しかし、チタン酸ストロンチウ
ムを添加することで、センサ感応体膜の抵抗を大
きくでき他のノイズの影響を小さくできるととも
に熱膨張係数を基板の熱膨張係数に近づけること
ができた。また、チタン酸ストロンチウムの添加
量が20〜70モル％の領域では、400℃〜1000℃の
温度範囲では、温度変化に対するセンサの抵抗変
化が小さく温度補償を必要としない。センサ感応
体材料としてLa0.35Sr0.65Co0.7Fe0.3O3にSrTiO3を
60mole％添加した材料を用いたセンサを管状炉
に通した石英ガラス管中に入れて800℃に保持し、
O22％／N2ガス雰囲気とCO4％／N2ガス1.1／
minに対して、O22％／N2ガス１／minの混合
ガス雰囲気の２つの雰囲気に交互に変化させて寿
命試験を行つた。 その結果を第３図に示した。アルミナ系セラミ
ツクス基板を使用した場合の結果を線イで、シリ
カ系セラミツク基板を使用した場合の結果を線ロ
で、そして本発明の実施例であるチタン酸ストロ
ンチウムを主成分とするセラミツク基板を使用し
た場合の結果を線ハでそれぞれ示した。また、破
線は、CO4％／N2ガスを1.1／min、O22％／
N2ガスを１／minの混合ガスを１分間流した
時のセンサ抵抗値であり、実線は、O22％／N2ガ
スのみを２／min5分間流した時の抵抗値であ
る。 アルミナ系セラミツク基板やシリカ系セラミツ
クス基板に比べてチタン酸ストロンチウムを主成
分とするセラミツクス基板を使用したセンサの抵
抗は5000サイクルの試験でもその変化は５％以内
と低いものであり寿命が向上した。 センサのチタン酸ストロンチウムを主成分とす
る多孔質セラミツクス被覆膜４は、センサ感応体
膜３をすすやほこりから保護するとともに、セン
サ感応体に接触するガス量を制限し、このことに
よりセンサ感応体が有する還元性ガス（CO、HC
ガス）と酸素とを充分に反応させることができ、
センサ感応体に接しているガスの酸素濃度を低く
することができ、薄膜化することによりセンサ感
度の低下を防ぐことができる。 第４図に、チタン酸ストロンチウムを主成分と
する多孔質セラミツクス被覆膜を設けたセンサト
と設けてないセンサチのガス特性を示した。抵抗
値はガス流通後１分後の値を取つた。 被覆膜の設けてないセンサは、COとO2の混合
ガスが直接センサ感応体膜に接触し、また充分な
CO酸化触媒活性がないことから、COとO2との
反応によりO2濃度を低くすることができず、感
度が低いものと考えられる。これに対して、チタ
ン酸ストロンチウム系多孔質セラミツクスで被覆
したセンサは、センサ感応体膜へのガス流入量が
制限されたことによりセンサ内部のO2濃度が低
くくなり、抵抗変化が大きくなると考えられる。 発明の効果 本発明のセンサは
【式】
（０ｘ0.3）にSrTiO3を20〜60モル％添加し
た材料より成るセンサ感応体膜をチタン酸ストロ
ンチウムを主成分とするセラミツクス基板上に形
成し、さらに、チタン酸ストロンチウムを主成分
とする多孔質セラミツクスで被覆することによ
り、高感度、高応答性、さらに長寿命の効果を有
するガスセンサである。
た材料より成るセンサ感応体膜をチタン酸ストロ
ンチウムを主成分とするセラミツクス基板上に形
成し、さらに、チタン酸ストロンチウムを主成分
とする多孔質セラミツクスで被覆することによ
り、高感度、高応答性、さらに長寿命の効果を有
するガスセンサである。
第１図ａ，ｂは本発明の一実施例のガスセンサ
の構成を示す斜視図および断面図、第２図は同ガ
スセンサの素材と抵抗の温度特性を示す図、第３
図は同排気ガスセンサと比較例との寿命試験結果
を示す図、第４図は同ガスセンサと比較例とのガ
ス−抵抗特性図である。 １……アルミナ系セラミツクス基板、２……シ
リカ系セラミツクス基板、３……チタン酸ストロ
ンチウム系セラミツクス基板、４……セラミツク
多孔質膜、５……リード、イ，ロ，ニ，ホ，チ…
…比較例、ハ，ヘ，ト……本発明の実施例。
の構成を示す斜視図および断面図、第２図は同ガ
スセンサの素材と抵抗の温度特性を示す図、第３
図は同排気ガスセンサと比較例との寿命試験結果
を示す図、第４図は同ガスセンサと比較例とのガ
ス−抵抗特性図である。 １……アルミナ系セラミツクス基板、２……シ
リカ系セラミツクス基板、３……チタン酸ストロ
ンチウム系セラミツクス基板、４……セラミツク
多孔質膜、５……リード、イ，ロ，ニ，ホ，チ…
…比較例、ハ，ヘ，ト……本発明の実施例。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 化学式【式】（０ｘ 0.3）で表わされる材料にSrTiO3を20〜70mole
％の割合で添加した材料の薄膜をチタン酸ストロ
ンチウムを主成分とするセラミツク基板上に形成
したことを特徴とするガスセンサ。 ２ チタン酸ストロンチウムを主成分とするセラ
ミツク多孔質膜で被覆したことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10981184A JPS60253858A (ja) | 1984-05-30 | 1984-05-30 | ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10981184A JPS60253858A (ja) | 1984-05-30 | 1984-05-30 | ガスセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60253858A JPS60253858A (ja) | 1985-12-14 |
| JPH051902B2 true JPH051902B2 (ja) | 1993-01-11 |
Family
ID=14519801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10981184A Granted JPS60253858A (ja) | 1984-05-30 | 1984-05-30 | ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60253858A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4339737C1 (de) * | 1993-11-22 | 1995-01-19 | Siemens Ag | Gassensor |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4974997A (ja) * | 1972-11-20 | 1974-07-19 | ||
| JPS49103699A (ja) * | 1973-02-02 | 1974-10-01 | ||
| JPS50109795A (ja) * | 1974-02-04 | 1975-08-29 | ||
| JPS5619584A (en) * | 1979-07-24 | 1981-02-24 | Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai | Semiconductor memory |
| JPS578439A (en) * | 1980-06-19 | 1982-01-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Sensor for detecting concentration of oxygen |
| JPS5720577A (en) * | 1980-07-10 | 1982-02-03 | Mayekawa Mfg Co Ltd | Speed controller with variable-frequency power source for electric motor for driving screw compressor |
| JPS57204445A (en) * | 1981-06-12 | 1982-12-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Sensor indicating equivalent composition of combustion gas |
| JPS57103041A (en) * | 1980-12-19 | 1982-06-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Equivalent point sensor of combustion |
| JPS6054259B2 (ja) * | 1980-12-22 | 1985-11-29 | 株式会社村田製作所 | 感湿セラミツク |
| JPS5815731A (ja) * | 1981-07-21 | 1983-01-29 | Nippon Denso Co Ltd | 車両用速度制御装置 |
-
1984
- 1984-05-30 JP JP10981184A patent/JPS60253858A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60253858A (ja) | 1985-12-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4453397A (en) | Gas detecting sensor | |
| US4244918A (en) | Gas component detection apparatus | |
| US4940528A (en) | Oxygen sensor elements | |
| US3909385A (en) | Oxygen sensor for automotive use | |
| JPH0437944B2 (ja) | ||
| JP2811976B2 (ja) | 酸化物半導体ガスセンサ | |
| WO1985004859A1 (fr) | Composition | |
| JPH051902B2 (ja) | ||
| JP2584881B2 (ja) | セラミックグリーンシート並びにそれを用いた電気化学的素子の製造方法 | |
| JP2847979B2 (ja) | 酸化物半導体ガスセンサ | |
| JP2815125B2 (ja) | 接触燃焼式ガス検知素子 | |
| JPS6367556A (ja) | 酸素ガス検出器 | |
| JPS6080750A (ja) | リ−ンバ−ン排気ガスセンサ | |
| JPS61155746A (ja) | 排ガスセンサ | |
| JPH03165253A (ja) | 酸素センサ | |
| JPS62211525A (ja) | 温度センサ | |
| JP2869836B2 (ja) | 酸素センサ | |
| JPS61155745A (ja) | 排ガスセンサ | |
| JPS6161343B2 (ja) | ||
| JPS61155747A (ja) | 排ガスセンサ | |
| JPS60205343A (ja) | リ−ンバ−ン用の空燃比検出装置 | |
| JPS63165745A (ja) | ガス検出器 | |
| JPH0514861B2 (ja) | ||
| JPH0261550A (ja) | 燃焼制御用センサ | |
| JPS61147150A (ja) | 排ガスセンサ |