JPH0750708Y2 - 酸素センサ - Google Patents
酸素センサInfo
- Publication number
- JPH0750708Y2 JPH0750708Y2 JP1989003995U JP399589U JPH0750708Y2 JP H0750708 Y2 JPH0750708 Y2 JP H0750708Y2 JP 1989003995 U JP1989003995 U JP 1989003995U JP 399589 U JP399589 U JP 399589U JP H0750708 Y2 JPH0750708 Y2 JP H0750708Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxygen sensor
- stabilized zirconia
- heater
- substrate
- sensor element
- 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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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、酸素センサ、特に、固体電界質として安定化
ジルコニアを用いた限界電流方式の酸素センサ素子と加
熱用のヒータとを備えた酸素センサに関するものであ
る。
ジルコニアを用いた限界電流方式の酸素センサ素子と加
熱用のヒータとを備えた酸素センサに関するものであ
る。
〈従来の技術〉 近年、限界電流方式の酸素センサは、酸欠防止や燃焼コ
ントロール用として、あるいは医療用、さらには食品保
存管理用等として広く用いられている。
ントロール用として、あるいは医療用、さらには食品保
存管理用等として広く用いられている。
この限界電流方式の酸素センサは、固体電界質である安
定化ジルコニアの特性を利用するわけであるが、その安
定した特性を得るには、かなりの高温状態（例えば、40
0℃程度）で動作させる必要があり、一般に加熱用のヒ
ータと併用されている。
定化ジルコニアの特性を利用するわけであるが、その安
定した特性を得るには、かなりの高温状態（例えば、40
0℃程度）で動作させる必要があり、一般に加熱用のヒ
ータと併用されている。
従来、この併用にあたって、例えば加熱用ヒータと酸素
センサ素子をアルミナ板の絶縁基板上に配置していた。
センサ素子をアルミナ板の絶縁基板上に配置していた。
〈考案が解決しようとする課題〉 ところが、酸素センサ素子の安定化ジルコニアとアルミ
ナ板では、熱膨張率が相違するため（ジルコニアの膨張
係数＝９〜11.5×10-6／℃、アルミナ板の膨張係数＝７
×10-6／℃）、酸素センサ素子と絶縁基板、すなわちア
ルミナ板との接着が難しく、また、経時的に剥離し易い
等の問題があった。
ナ板では、熱膨張率が相違するため（ジルコニアの膨張
係数＝９〜11.5×10-6／℃、アルミナ板の膨張係数＝７
×10-6／℃）、酸素センサ素子と絶縁基板、すなわちア
ルミナ板との接着が難しく、また、経時的に剥離し易い
等の問題があった。
本考案は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
のである。
のである。
〈課題を解決するための手段〉 かゝる本考案の特徴とする点は、片面または両面に絶縁
層を設けた安定化ジルコニア基板と、該基板の少なくと
も片面に設けたヒータと、該ヒータと反対側の面または
同一面に設置した安定化ジルコニアを用いた限界電流方
式の酸素センサ素子とからなる酸素センサにある。
層を設けた安定化ジルコニア基板と、該基板の少なくと
も片面に設けたヒータと、該ヒータと反対側の面または
同一面に設置した安定化ジルコニアを用いた限界電流方
式の酸素センサ素子とからなる酸素センサにある。
〈作用〉 本考案では、ヒータの設けられる基板が、酸素センサ素
子の構成材料と同一（同種も含む）の安定化ジルコニア
からなるため、熱膨張率の相違が殆どなく、基板と酸素
セン素子との接着が容易にでき、また、経時的にも安定
した接着状態が得られる。
子の構成材料と同一（同種も含む）の安定化ジルコニア
からなるため、熱膨張率の相違が殆どなく、基板と酸素
セン素子との接着が容易にでき、また、経時的にも安定
した接着状態が得られる。
〈実施例〉 第１図〜第３図は本考案に係る酸素センサの一実施例を
示したものである。
示したものである。
図において、１は安定化ジルコニア（例えばZrO-3Y等）
からなる基板で、その一端（図中、左側）には円形部1a
が形成され、他端（図中、左側）には方形部1bが形成さ
れている。そして、その片面（図中、底面側）には絶縁
層２を設けてある。
からなる基板で、その一端（図中、左側）には円形部1a
が形成され、他端（図中、左側）には方形部1bが形成さ
れている。そして、その片面（図中、底面側）には絶縁
層２を設けてある。
この絶縁層２側の基板円形部1aにはヒータ３の発熱部3a
を設け、また、方形部1bにはヒータ３のリード部3b,3b
を設けてある。
を設け、また、方形部1bにはヒータ３のリード部3b,3b
を設けてある。
一方、この基板１の絶縁層２側とは反対側の円形部1aに
は安定化ジルコニアからなる酸素センサ素子４をガラス
等の接着剤５により接着し、また、方形部1bには酸素セ
ンサ素子４のリード部4a、4bを設けてある。
は安定化ジルコニアからなる酸素センサ素子４をガラス
等の接着剤５により接着し、また、方形部1bには酸素セ
ンサ素子４のリード部4a、4bを設けてある。
上記絶縁層２は、ヒータ加熱に晒され、安定化ジルコニ
ア基板１のみでは、高温（400℃程度）での電気絶縁性
の劣化が考えられるため、補強層として設けられたもの
で、その厚さは、５〜100μｍ程度でよく、その具体的
な形成方法としては、特に、限定されないが、例えばAl
2O3、CaO、MgO等のセラミック粉末を印刷法により安定
化ジルコニア基板１上に塗布し焼成して、ポーラス（多
孔質）な絶縁層として形成するか、あるいは各種の絶縁
性に優れたガラス（非晶質、結晶性を問わない）を印刷
法により塗布し焼成して、稠密な絶縁層として形成すれ
ばよい。
ア基板１のみでは、高温（400℃程度）での電気絶縁性
の劣化が考えられるため、補強層として設けられたもの
で、その厚さは、５〜100μｍ程度でよく、その具体的
な形成方法としては、特に、限定されないが、例えばAl
2O3、CaO、MgO等のセラミック粉末を印刷法により安定
化ジルコニア基板１上に塗布し焼成して、ポーラス（多
孔質）な絶縁層として形成するか、あるいは各種の絶縁
性に優れたガラス（非晶質、結晶性を問わない）を印刷
法により塗布し焼成して、稠密な絶縁層として形成すれ
ばよい。
このとき、絶縁層２の熱膨張係数は必ずしも下地の安定
化ジルコニアに合わせる必要はなく、この絶縁層２は薄
いため、例えクラック等が発生しても、下地の安定化ジ
ルコニアに悪影響を及ぼす恐れはない。また、この絶縁
層２上に形成されるヒータ３にあっても、白金等の金属
からなるため、上記クラック程度の発生によって切断さ
れる恐れは殆どない。
化ジルコニアに合わせる必要はなく、この絶縁層２は薄
いため、例えクラック等が発生しても、下地の安定化ジ
ルコニアに悪影響を及ぼす恐れはない。また、この絶縁
層２上に形成されるヒータ３にあっても、白金等の金属
からなるため、上記クラック程度の発生によって切断さ
れる恐れは殆どない。
因みに、上記酸素センサ素子４の場合、固体電解質とし
て安定化ジルコニアを用いた限界電流方式の酸素センサ
素子であれば、特にその構造は限定されないが、本実施
例では、リード部4a、4aから延びた電極部が、安定化ジ
ルコニアの表裏に形成されると共に、上記安定化ジルコ
ニア基板１の円形部1aには、内部に多孔質部材の充填さ
れたキャップを介して上記接着剤５により接着されてい
る。そして、その動作時には、図中の矢印から明らかな
ように、外部の空気や被検ガスがセンサ素子中央の小孔
を通じてキャップ内に導かれ、安定化ジルコニアの固体
電解質によるポンピング作用によって、外部に排出さ
れ、その時に得られる限界電流値から空気や被検ガス中
の酸素濃度が測定できるようになっている。
て安定化ジルコニアを用いた限界電流方式の酸素センサ
素子であれば、特にその構造は限定されないが、本実施
例では、リード部4a、4aから延びた電極部が、安定化ジ
ルコニアの表裏に形成されると共に、上記安定化ジルコ
ニア基板１の円形部1aには、内部に多孔質部材の充填さ
れたキャップを介して上記接着剤５により接着されてい
る。そして、その動作時には、図中の矢印から明らかな
ように、外部の空気や被検ガスがセンサ素子中央の小孔
を通じてキャップ内に導かれ、安定化ジルコニアの固体
電解質によるポンピング作用によって、外部に排出さ
れ、その時に得られる限界電流値から空気や被検ガス中
の酸素濃度が測定できるようになっている。
第４図は本考案に係る酸素センサの他の実施例を示した
ものである。
ものである。
この酸素センサは、基本的には、上記第１図〜第３図に
示した酸素センサと殆ど同一であるが、絶縁層２を、安
定化ジルコニア基板１の酸素センサ素子４側にも設けた
ものである。
示した酸素センサと殆ど同一であるが、絶縁層２を、安
定化ジルコニア基板１の酸素センサ素子４側にも設けた
ものである。
これにより、酸素センサ素子４側の絶縁特性が改善され
るため、より優れた出力特性の安定化が得られる。特
に、出力電流の小さい領域（例えば20μＡ以下）等で著
しい。
るため、より優れた出力特性の安定化が得られる。特
に、出力電流の小さい領域（例えば20μＡ以下）等で著
しい。
第５図は本考案に係る酸素センサのさらに異なる他の実
施例を示したものである。この酸素センサは、ヒータ３
と酸素センサ素子４を、二つの絶縁層2,2を介して、安
定化ジルコニア基板１の同一面側に設けたものである。
施例を示したものである。この酸素センサは、ヒータ３
と酸素センサ素子４を、二つの絶縁層2,2を介して、安
定化ジルコニア基板１の同一面側に設けたものである。
これにより、ヒータ３と酸素センサ素子４は極めて近接
して設置されるため、より優れたヒータ３の加熱効率が
得られる。
して設置されるため、より優れたヒータ３の加熱効率が
得られる。
なお、上記各実施例では、ヒータ３が安定化ジルコニア
基板１の片面にのみ設けた構成であったが、本考案はこ
れに限定されず、両面に設けることも可能である。
基板１の片面にのみ設けた構成であったが、本考案はこ
れに限定されず、両面に設けることも可能である。
〈考案の効果〉 以上の説明から明らかなように本考案によれば、ヒータ
の設けられる基板が、酸素センサ素子の構成材料と同一
または同種の安定化ジルコニアからなるため、熱膨張率
の相違が殆どなく、基板と酸素センサ素子との接着が容
易にでき、また、経時的にも安定した接着状態が得られ
るようになり、この結果、長期に亘って信頼性の高い酸
素センサが提供される。
の設けられる基板が、酸素センサ素子の構成材料と同一
または同種の安定化ジルコニアからなるため、熱膨張率
の相違が殆どなく、基板と酸素センサ素子との接着が容
易にでき、また、経時的にも安定した接着状態が得られ
るようになり、この結果、長期に亘って信頼性の高い酸
素センサが提供される。
第１図は本考案に係る酸素センサの一実施例を示した縦
断面図、第２図は第１図の酸素センサの平面図、第３図
は第１図の酸素センサの底面図、第４図〜第５図は本考
案に係る酸素センサの他の各実施例を示した縦断面図で
ある。 図中、 １……安定化ジルコニア基板、２……絶縁層、３……ヒ
ータ、４……酸素センサ素子、５……接着剤、
断面図、第２図は第１図の酸素センサの平面図、第３図
は第１図の酸素センサの底面図、第４図〜第５図は本考
案に係る酸素センサの他の各実施例を示した縦断面図で
ある。 図中、 １……安定化ジルコニア基板、２……絶縁層、３……ヒ
ータ、４……酸素センサ素子、５……接着剤、
Claims (1)
- 【請求項１】片面または両面に絶縁層を設けた安定化ジ
ルコニア基板と、該基板の少なくとも片面に設けたヒー
タと、該ヒータと反対側の面または同一面に設置した安
定化ジルコニアを用いた限界電流方式の酸素センサ素子
とからなる酸素センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989003995U JPH0750708Y2 (ja) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | 酸素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989003995U JPH0750708Y2 (ja) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | 酸素センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0295854U JPH0295854U (ja) | 1990-07-31 |
| JPH0750708Y2 true JPH0750708Y2 (ja) | 1995-11-15 |
Family
ID=31206115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1989003995U Expired - Lifetime JPH0750708Y2 (ja) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | 酸素センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0750708Y2 (ja) |
-
1989
- 1989-01-18 JP JP1989003995U patent/JPH0750708Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0295854U (ja) | 1990-07-31 |
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