JPH06331593A - 酸素センサ - Google Patents
酸素センサInfo
- Publication number
- JPH06331593A JPH06331593A JP5116133A JP11613393A JPH06331593A JP H06331593 A JPH06331593 A JP H06331593A JP 5116133 A JP5116133 A JP 5116133A JP 11613393 A JP11613393 A JP 11613393A JP H06331593 A JPH06331593 A JP H06331593A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- platinum
- electrode
- oxygen
- oxygen sensor
- rhodium
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- 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】
【目的】ジルコニア型酸素センサの低温活性を向上させ
る。 【構成】ジルコニア型酸素センサにおいて、白金Ｐｔ粉
の周囲にロジウムＲｈ，パラジウムＰｄ，ルテニウムＲ
ｕなどの白金以外の白金系貴金属をコーティングした貴
金属成分によって電極２，３を形成させる。
る。 【構成】ジルコニア型酸素センサにおいて、白金Ｐｔ粉
の周囲にロジウムＲｈ，パラジウムＰｄ，ルテニウムＲ
ｕなどの白金以外の白金系貴金属をコーティングした貴
金属成分によって電極２，３を形成させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は酸素センサに関し、詳し
くは、酸素分圧比に応じた起電力を発生する酸素センサ
の低温活性を向上させるための技術に関する。
くは、酸素分圧比に応じた起電力を発生する酸素センサ
の低温活性を向上させるための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、酸素イオン伝導性固体電解質を用
いた酸素センサとしては、例えば以下に示すようなセン
サ部構造を有したものがある（特開昭５８−２０４３６
５号公報、実開昭５９−３１０５４号公報等参照）。即
ち、酸化ジルコニウムＺｒＯ2 を主成分とする酸素イオ
ン伝導性固体電解質から形成される先端が閉塞されたジ
ルコニアチューブの内表面及び外表面にそれぞれ白金Ｐ
ｔ電極を形成すると共に、外側の白金Ｐｔ電極の更に外
側に多孔セラミックス保護層を形成する。
いた酸素センサとしては、例えば以下に示すようなセン
サ部構造を有したものがある（特開昭５８−２０４３６
５号公報、実開昭５９−３１０５４号公報等参照）。即
ち、酸化ジルコニウムＺｒＯ2 を主成分とする酸素イオ
ン伝導性固体電解質から形成される先端が閉塞されたジ
ルコニアチューブの内表面及び外表面にそれぞれ白金Ｐ
ｔ電極を形成すると共に、外側の白金Ｐｔ電極の更に外
側に多孔セラミックス保護層を形成する。
【０００３】かかる構成において、ジルコニアチューブ
の内側空洞に基準気体（例えば大気）を導入する一方、
ジルコニアチューブの外側を被検出気体（例えば内燃機
関の排気）と接触させ、内表面に接触する基準気体の酸
素分圧と、外表面に接触する被検出気体の酸素分圧との
比に応じた起電力を、前記電極間に発生させることによ
って、被検出気体の酸素分圧（酸素濃度）を検出するも
のである。
の内側空洞に基準気体（例えば大気）を導入する一方、
ジルコニアチューブの外側を被検出気体（例えば内燃機
関の排気）と接触させ、内表面に接触する基準気体の酸
素分圧と、外表面に接触する被検出気体の酸素分圧との
比に応じた起電力を、前記電極間に発生させることによ
って、被検出気体の酸素分圧（酸素濃度）を検出するも
のである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なジルコニアタイプの酸素センサにおいて、低温時には
センサ素子の内部抵抗が高いために、図３に示すよう
に、リッチ出力の低下及びリーン出力の浮きが生じる。
このため、前記酸素センサを用いて内燃機関の排気空燃
比を計測させ、該計測結果を目標空燃比に近づけるよう
に機関への燃料供給量をフィードバック制御する空燃比
フィードバック制御を、低温時から実行すると、前記低
温時のセンサ出力特性によって制御点がリーン側にず
れ、排気性状や運転性を悪化させることになってしまう
という問題があり、冷機時における空燃比制御の精度を
確保すべく、酸素センサの低温特性の改善が要望されて
いた。
なジルコニアタイプの酸素センサにおいて、低温時には
センサ素子の内部抵抗が高いために、図３に示すよう
に、リッチ出力の低下及びリーン出力の浮きが生じる。
このため、前記酸素センサを用いて内燃機関の排気空燃
比を計測させ、該計測結果を目標空燃比に近づけるよう
に機関への燃料供給量をフィードバック制御する空燃比
フィードバック制御を、低温時から実行すると、前記低
温時のセンサ出力特性によって制御点がリーン側にず
れ、排気性状や運転性を悪化させることになってしまう
という問題があり、冷機時における空燃比制御の精度を
確保すべく、酸素センサの低温特性の改善が要望されて
いた。
【０００５】本発明は上記実情に鑑みなされたものであ
り、電極の触媒活性を向上させることによって、低温時
における出力特性を改善し、低温時からの高精度な空燃
比フィードバック制御を可能にできる酸素センサを提供
することを目的とする。
り、電極の触媒活性を向上させることによって、低温時
における出力特性を改善し、低温時からの高精度な空燃
比フィードバック制御を可能にできる酸素センサを提供
することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そのため本発明にかかる
酸素センサは、酸素イオン伝導性固体電解質からなる基
体の内外表面に電極をそれぞれ形成し、基準気体に接触
させた一方表面の電極と、被検出気体に接触させた他方
表面の電極との間に酸素分圧比に応じた起電力を発生す
る酸素センサであって、白金粉の周囲に白金以外の白金
系貴金属をコーティングしてなる貴金属成分を含んで前
記電極を形成するようにした。
酸素センサは、酸素イオン伝導性固体電解質からなる基
体の内外表面に電極をそれぞれ形成し、基準気体に接触
させた一方表面の電極と、被検出気体に接触させた他方
表面の電極との間に酸素分圧比に応じた起電力を発生す
る酸素センサであって、白金粉の周囲に白金以外の白金
系貴金属をコーティングしてなる貴金属成分を含んで前
記電極を形成するようにした。
【０００７】
【作用】上記酸素センサによると、白金粉の周囲にロジ
ウム，パラジウム，ルテニウムなどの白金以外の白金系
貴金属をコーティングしてなる貴金属成分を含んで電極
が形成され、前記白金粉にコーティングされる白金以外
の白金系貴金属によって、白金電極の触媒活性が改善さ
れる。
ウム，パラジウム，ルテニウムなどの白金以外の白金系
貴金属をコーティングしてなる貴金属成分を含んで電極
が形成され、前記白金粉にコーティングされる白金以外
の白金系貴金属によって、白金電極の触媒活性が改善さ
れる。
【０００８】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。実施例の
酸素センサ構造を示す図１において、酸化ジルコニウム
ＺｒＯ2 を主成分とする酸素イオン伝導性固体電解質か
ら形成される先端が閉塞されたジルコニアチューブ１
（基体）の内表面及び外表面にそれぞれ起電力取り出し
用の電極２，３が形成されている。
酸素センサ構造を示す図１において、酸化ジルコニウム
ＺｒＯ2 を主成分とする酸素イオン伝導性固体電解質か
ら形成される先端が閉塞されたジルコニアチューブ１
（基体）の内表面及び外表面にそれぞれ起電力取り出し
用の電極２，３が形成されている。
【０００９】また、前記外表面側の電極３の外側には、
該電極３を保護するための多孔質のセラミックス保護層
４が形成されている。かかる構成において、ジルコニア
チューブ１の内側空洞に基準気体（例えば大気）を導入
する一方、ジルコニアチューブ１の外側を被検出気体
（例えば内燃機関の排気）と接触させ、内表面に接触す
る基準気体の酸素分圧と、外表面に接触する被検出気体
の酸素分圧との比に応じた起電力を、前記電極２，３間
に発生させることによって、被検出気体の酸素分圧（酸
素濃度）を検出し得るものである。
該電極３を保護するための多孔質のセラミックス保護層
４が形成されている。かかる構成において、ジルコニア
チューブ１の内側空洞に基準気体（例えば大気）を導入
する一方、ジルコニアチューブ１の外側を被検出気体
（例えば内燃機関の排気）と接触させ、内表面に接触す
る基準気体の酸素分圧と、外表面に接触する被検出気体
の酸素分圧との比に応じた起電力を、前記電極２，３間
に発生させることによって、被検出気体の酸素分圧（酸
素濃度）を検出し得るものである。
【００１０】ここで、上記構成の酸素センサは以下のよ
うにして製造される。まず、ジルコニアチューブ１を作
製し、これを一旦仮焼きする。一方、セラミックス粉を
添加した貴金属ペースト（電極材ペースト）を作製す
る。ここで、前記貴金属ペーストは、貴金属分を60〜80
％、セラミック分を20〜40％程度として形成されるもの
であり、前記貴金属分は、白金Ｐｔを主成分とし、かか
る白金Ｐｔの粒子の周囲にロジウムＲｈ，パラジウムＰ
ｄ，ルテニウムＲｕなどの白金以外の白金系貴金属を少
なくとも一種類コーティングしたものを用いる（図２参
照）。
うにして製造される。まず、ジルコニアチューブ１を作
製し、これを一旦仮焼きする。一方、セラミックス粉を
添加した貴金属ペースト（電極材ペースト）を作製す
る。ここで、前記貴金属ペーストは、貴金属分を60〜80
％、セラミック分を20〜40％程度として形成されるもの
であり、前記貴金属分は、白金Ｐｔを主成分とし、かか
る白金Ｐｔの粒子の周囲にロジウムＲｈ，パラジウムＰ
ｄ，ルテニウムＲｕなどの白金以外の白金系貴金属を少
なくとも一種類コーティングしたものを用いる（図２参
照）。
【００１１】尚、前記白金Ｐｔ粒子の粒径は、20μｍ以
下とすることが好ましい。例えばロジウムＲｈがコーテ
ィングされた白金粉Ｐｔは、白金Ｐｔ粒子と塩化ロジウ
ム酸水溶液とを混合し、かかる混合液を前記塩化ロジウ
ム酸が分解する温度で加熱しながら攪拌することで塩化
ロジウム酸を分解して濃縮することで得られる。
下とすることが好ましい。例えばロジウムＲｈがコーテ
ィングされた白金粉Ｐｔは、白金Ｐｔ粒子と塩化ロジウ
ム酸水溶液とを混合し、かかる混合液を前記塩化ロジウ
ム酸が分解する温度で加熱しながら攪拌することで塩化
ロジウム酸を分解して濃縮することで得られる。
【００１２】尚、白金Ｐｔ粒子に対するロジウムＲｈ，
パラジウムＰｄ，ルテニウムＲｕなどの白金以外の白金
系貴金属の添加割合は、１wt％〜20wt％程度とすること
が好ましい。次いで、前記貴金属ペーストを、印刷によ
ってジルコニアチューブ１に塗布した後、貴金属ペース
トとジルコニアチューブ１とを1100〜1300℃程度の高温
で同時に焼結させることで、ジルコニアチューブ１の表
面に電極を形成する。
パラジウムＰｄ，ルテニウムＲｕなどの白金以外の白金
系貴金属の添加割合は、１wt％〜20wt％程度とすること
が好ましい。次いで、前記貴金属ペーストを、印刷によ
ってジルコニアチューブ１に塗布した後、貴金属ペース
トとジルコニアチューブ１とを1100〜1300℃程度の高温
で同時に焼結させることで、ジルコニアチューブ１の表
面に電極を形成する。
【００１３】尚、貴金属ペーストをジルコニアチューブ
１に塗布する方法としては、上記の印刷の他、ディッピ
ング，刷毛塗り，スプレー噴射などがあるが、特に印刷
が好ましい。上記のようにして、白金Ｐｔ粉の周囲にロ
ジウムＲｈ，パラジウムＰｄ，ルテニウムＲｕなどの白
金以外の白金系貴金属がコーティングされた貴金属成分
を含んで白金電極を形成させるようにすると、白金電極
の触媒活性が、白金Ｐｔ粒子の周囲にコーティングされ
たロジウムＲｈ，パラジウムＰｄ，ルテニウムＲｕなど
によって改善され、酸素センサの低温特性が向上する。
１に塗布する方法としては、上記の印刷の他、ディッピ
ング，刷毛塗り，スプレー噴射などがあるが、特に印刷
が好ましい。上記のようにして、白金Ｐｔ粉の周囲にロ
ジウムＲｈ，パラジウムＰｄ，ルテニウムＲｕなどの白
金以外の白金系貴金属がコーティングされた貴金属成分
を含んで白金電極を形成させるようにすると、白金電極
の触媒活性が、白金Ｐｔ粒子の周囲にコーティングされ
たロジウムＲｈ，パラジウムＰｄ，ルテニウムＲｕなど
によって改善され、酸素センサの低温特性が向上する。
【００１４】ここで、白金Ｐｔ粉と、ロジウムＲｈ，パ
ラジウムＰｄ，ルテニウムＲｕなどの白金Ｐｔ以外の白
金系貴金属の粒子とを混合させて、貴金属ペーストを作
製しても、白金Ｐｔのみを貴金属成分として電極を形成
させた場合に比べて触媒活性を向上させることができる
が、前述のように白金Ｐｔ粒子の周囲にコーティングさ
せることで、ロジウムＲｈ，パラジウムＰｄ，ルテニウ
ムＲｕなどの貴金属成分を白金Ｐｔ粒子の周囲に確実に
集めておくことができ、以て、ロジウムＲｈ，パラジウ
ムＰｄ，ルテニウムＲｕなどの貴金属成分を添加するこ
とによる特性改善の効果が大きい（図４参照）。
ラジウムＰｄ，ルテニウムＲｕなどの白金Ｐｔ以外の白
金系貴金属の粒子とを混合させて、貴金属ペーストを作
製しても、白金Ｐｔのみを貴金属成分として電極を形成
させた場合に比べて触媒活性を向上させることができる
が、前述のように白金Ｐｔ粒子の周囲にコーティングさ
せることで、ロジウムＲｈ，パラジウムＰｄ，ルテニウ
ムＲｕなどの貴金属成分を白金Ｐｔ粒子の周囲に確実に
集めておくことができ、以て、ロジウムＲｈ，パラジウ
ムＰｄ，ルテニウムＲｕなどの貴金属成分を添加するこ
とによる特性改善の効果が大きい（図４参照）。
【００１５】上記のようにして、触媒活性が改善され低
温作動化が促進されれば、内燃機関の排気中の酸素濃度
を検出するために設けられる場合には、機関の始動直後
から排気中の酸素濃度を精度良く計測することができ、
前記酸素濃度の情報に基づく空燃比フィードバック制御
を早期に行わせて、機関始動時（冷機時）の排気性状を
改善できるようになる。
温作動化が促進されれば、内燃機関の排気中の酸素濃度
を検出するために設けられる場合には、機関の始動直後
から排気中の酸素濃度を精度良く計測することができ、
前記酸素濃度の情報に基づく空燃比フィードバック制御
を早期に行わせて、機関始動時（冷機時）の排気性状を
改善できるようになる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明にかかる酸素
センサによると、白金Ｐｔ粉の周囲に白金以外のロジウ
ムＲｈ，パラジウムＰｄ，ルテニウムＲｕなどの白金系
貴金属をコーティングしてなる貴金属成分を含んで電極
を形成するようにしたので、白金の触媒活性を前記コー
ティングされた白金系貴金属によって改善でき、然も、
白金の触媒活性を向上させ得る白金系貴金属を白金粒子
の周囲に確実に集めておくことができ、以て、電極の触
媒活性を有効に向上させて、酸素センサの低温特性を改
善できるという効果がある。
センサによると、白金Ｐｔ粉の周囲に白金以外のロジウ
ムＲｈ，パラジウムＰｄ，ルテニウムＲｕなどの白金系
貴金属をコーティングしてなる貴金属成分を含んで電極
を形成するようにしたので、白金の触媒活性を前記コー
ティングされた白金系貴金属によって改善でき、然も、
白金の触媒活性を向上させ得る白金系貴金属を白金粒子
の周囲に確実に集めておくことができ、以て、電極の触
媒活性を有効に向上させて、酸素センサの低温特性を改
善できるという効果がある。
【図１】酸素センサ構造例を示す断面図。
【図２】電極を形成する白金粒子の構造を示す図。
【図３】酸素センサの出力特性を示す線図。
【図４】コーティングによる効果を説明するための線
図。
図。
１ ジルコニアチューブ ２，３ 電極 ４ 保護層
Claims (1)
- 【請求項１】酸素イオン伝導性固体電解質からなる基体
の内外表面に電極をそれぞれ形成し、基準気体に接触さ
せた一方表面の電極と、被検出気体に接触させた他方表
面の電極との間に酸素分圧比に応じた起電力を発生する
酸素センサであって、 白金粉の周囲に白金以外の白金系貴金属をコーティング
してなる貴金属成分を含んで前記電極を形成したことを
特徴とする酸素センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5116133A JPH06331593A (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 酸素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5116133A JPH06331593A (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 酸素センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06331593A true JPH06331593A (ja) | 1994-12-02 |
Family
ID=14679544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5116133A Pending JPH06331593A (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 酸素センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06331593A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019017377A1 (ja) * | 2017-07-20 | 2019-01-24 | 株式会社デンソー | ガスセンサ |
| JP2019020386A (ja) * | 2017-07-20 | 2019-02-07 | 株式会社デンソー | ガスセンサ |
-
1993
- 1993-05-18 JP JP5116133A patent/JPH06331593A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019017377A1 (ja) * | 2017-07-20 | 2019-01-24 | 株式会社デンソー | ガスセンサ |
| JP2019020386A (ja) * | 2017-07-20 | 2019-02-07 | 株式会社デンソー | ガスセンサ |
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