JPH11248675A - 測定ガスのガス濃度を測定する電気化学的測定センサ及びその使用 - Google Patents
測定ガスのガス濃度を測定する電気化学的測定センサ及びその使用Info
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- JPH11248675A JPH11248675A JP10365075A JP36507598A JPH11248675A JP H11248675 A JPH11248675 A JP H11248675A JP 10365075 A JP10365075 A JP 10365075A JP 36507598 A JP36507598 A JP 36507598A JP H11248675 A JPH11248675 A JP H11248675A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気化学的要素によって測定ガスのガス濃度
を測定する電気化学的測定センサを提供する。 【解決手段】 電気化学的ポンプセル（５）が設けられ
ており、このポンプセルが、第１の固体電解質体
（６）、第１及び第２の電極（７，８）、及びガス空間
（１３）を有し、かつ電気化学的センサセル（ネルンス
トセル）（９）が設けられており、この電気化学的セン
サセルが、第２の固体電解質体（１０）、第３及び第４
の電極（１１，１２）、及び基準ガス空間を有し、その
際、第４の電極（１２）のリード線（１２ａ）が、第２
の固体電解質体（１０）に対して電気的に絶縁する層
（２４；２４’）を備えている。
を測定する電気化学的測定センサを提供する。 【解決手段】 電気化学的ポンプセル（５）が設けられ
ており、このポンプセルが、第１の固体電解質体
（６）、第１及び第２の電極（７，８）、及びガス空間
（１３）を有し、かつ電気化学的センサセル（ネルンス
トセル）（９）が設けられており、この電気化学的セン
サセルが、第２の固体電解質体（１０）、第３及び第４
の電極（１１，１２）、及び基準ガス空間を有し、その
際、第４の電極（１２）のリード線（１２ａ）が、第２
の固体電解質体（１０）に対して電気的に絶縁する層
（２４；２４’）を備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１記載の、
電気化学的ポンプセルが設けられており、このポンプセ
ルが、第１の固体電解質体、第１及び第２の電極、及び
ガス空間を有し、このガス空間が、ガス入口開口を介し
て測定ガス空間に接続されており、かつこのガス空間内
に両方の電極のうちの一方が配置されており、かつ電気
化学的センサセル（ネルンストセル）を備えた第２の固
体電解質体が設けられており、このセンサセルが、第３
の電極、及び基準ガス空間を有し、この基準ガス空間内
に第４の電極が配置されており、その際、電極が、電気
的接触のためにリード線を有する、電気化学的要素によ
って測定ガスのガス濃度を測定する電気化学的測定セン
サならびに請求項１２記載の、ガス混合物のλ値を測定
するための電気化学的測定センサの使用に関する。
電気化学的ポンプセルが設けられており、このポンプセ
ルが、第１の固体電解質体、第１及び第２の電極、及び
ガス空間を有し、このガス空間が、ガス入口開口を介し
て測定ガス空間に接続されており、かつこのガス空間内
に両方の電極のうちの一方が配置されており、かつ電気
化学的センサセル（ネルンストセル）を備えた第２の固
体電解質体が設けられており、このセンサセルが、第３
の電極、及び基準ガス空間を有し、この基準ガス空間内
に第４の電極が配置されており、その際、電極が、電気
的接触のためにリード線を有する、電気化学的要素によ
って測定ガスのガス濃度を測定する電気化学的測定セン
サならびに請求項１２記載の、ガス混合物のλ値を測定
するための電気化学的測定センサの使用に関する。
【０００２】
【従来の技術】類概念に記載したような電気化学的測定
センサは、周知である。これらは、電気化学的要素を含
み、この要素は、有利には平らな第１の固体電解質体、
及び第１及び第２の有利には多孔性の電極を備えた電気
化学的なポンプセルを有する。さらにこの測定センサ
は、ポンプセルと共同動作する電気化学的なセンサセル
を有し、このセンサセルは、有利には平らな第２の固体
電解質体、及び第３及び第４の有利には多孔性の電極を
有する。さらに電気化学的測定センサはガス入口開口及
びガス入口通路を有し、このガス入口通路は、一方にお
いて測定ガス空間に接続されている。ガス入口通路は、
他方においてガス空間とも称する中空空間に口を開いて
おり、この中空空間は、電気化学的要素内にある。ガス
空間内に、第２及び第３の電極、及び有利には拡散抵抗
装置が配置されている。これらは、多孔性充填物によっ
て形成することができる。測定ガスは、ガス入口開口及
びガス入口通路を介して中空空間に到達し、その際、ポ
ンプセルの第１及び第２の電極は、ガス空間内への測定
ガスの侵入に制御作用する。それにより測定すべきガス
成分の管理された分圧が準備される。拡散抵抗装置及び
例えば第２の固体電解質体内に配置された基準ガス空間
における分圧に基づいて設定される第２の固体電解質体
の電極の間の電気化学的な電位差は、電気化学的な要素
の外にある検出装置によって、例えば電圧測定装置によ
って検出することができる。
センサは、周知である。これらは、電気化学的要素を含
み、この要素は、有利には平らな第１の固体電解質体、
及び第１及び第２の有利には多孔性の電極を備えた電気
化学的なポンプセルを有する。さらにこの測定センサ
は、ポンプセルと共同動作する電気化学的なセンサセル
を有し、このセンサセルは、有利には平らな第２の固体
電解質体、及び第３及び第４の有利には多孔性の電極を
有する。さらに電気化学的測定センサはガス入口開口及
びガス入口通路を有し、このガス入口通路は、一方にお
いて測定ガス空間に接続されている。ガス入口通路は、
他方においてガス空間とも称する中空空間に口を開いて
おり、この中空空間は、電気化学的要素内にある。ガス
空間内に、第２及び第３の電極、及び有利には拡散抵抗
装置が配置されている。これらは、多孔性充填物によっ
て形成することができる。測定ガスは、ガス入口開口及
びガス入口通路を介して中空空間に到達し、その際、ポ
ンプセルの第１及び第２の電極は、ガス空間内への測定
ガスの侵入に制御作用する。それにより測定すべきガス
成分の管理された分圧が準備される。拡散抵抗装置及び
例えば第２の固体電解質体内に配置された基準ガス空間
における分圧に基づいて設定される第２の固体電解質体
の電極の間の電気化学的な電位差は、電気化学的な要素
の外にある検出装置によって、例えば電圧測定装置によ
って検出することができる。
【０００３】初めに述べたような電気化学的測定センサ
は、専門名称“プラナー広帯域−λセンサ(planare Bre
itband-Lambdasonde)”として、内燃機関の触媒排気ガ
ス解毒部に利用されている。
は、専門名称“プラナー広帯域−λセンサ(planare Bre
itband-Lambdasonde)”として、内燃機関の触媒排気ガ
ス解毒部に利用されている。
【０００４】これらが、とくに高い動作温度の際に、λ
＝１−通過の際に大きなリプルを有することは、周知の
電気化学的測定センサにおいて不利である。このこと
は、とくにλ値が制御量を示す制御過程において、問題
を引起こす。λ信号のリプルによってかなりの場合に、
十分に安定な出力量を生じることができない。
＝１−通過の際に大きなリプルを有することは、周知の
電気化学的測定センサにおいて不利である。このこと
は、とくにλ値が制御量を示す制御過程において、問題
を引起こす。λ信号のリプルによってかなりの場合に、
十分に安定な出力量を生じることができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、電気化学的
要素によって測定ガスのガス濃度を測定する電気化学的
測定センサを提供する。測定センサは、電気化学的ポン
プセルを含み、このポンプセルは、第１の固体電解質
体、第１及び第２の電極、及びガス空間を有し、このガ
ス空間は、ガス入口開口を介して測定ガス空間に接続さ
れている。さらに電気化学的センサセル（ネルンストセ
ル）が設けられており、このセンサセルは、第３の電
極、及び基準ガス空間を有し、この基準ガス空間内に第
４の電極が配置されており、その際、電極は、電気的接
触のためにリード線を有する。
要素によって測定ガスのガス濃度を測定する電気化学的
測定センサを提供する。測定センサは、電気化学的ポン
プセルを含み、このポンプセルは、第１の固体電解質
体、第１及び第２の電極、及びガス空間を有し、このガ
ス空間は、ガス入口開口を介して測定ガス空間に接続さ
れている。さらに電気化学的センサセル（ネルンストセ
ル）が設けられており、このセンサセルは、第３の電
極、及び基準ガス空間を有し、この基準ガス空間内に第
４の電極が配置されており、その際、電極は、電気的接
触のためにリード線を有する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、次のこ
とが考慮されている。すなわち第４の電極へのリード線
が、第２の固体電解質体に対して電気的に絶縁する層を
備えている。周知の電気化学的測定センサにおける電極
リード線の抵抗連結は、センサセルのネルンスト電圧へ
のポンプ電圧の反作用を引起こすことがあるとわかっ
た。このことは、とくに一層高い動作温度の際に、λ＝
１−リプル（突然のガス交換の際の過渡現象）の周知で
あるが不所望な現象に対する原因である。
とが考慮されている。すなわち第４の電極へのリード線
が、第２の固体電解質体に対して電気的に絶縁する層を
備えている。周知の電気化学的測定センサにおける電極
リード線の抵抗連結は、センサセルのネルンスト電圧へ
のポンプ電圧の反作用を引起こすことがあるとわかっ
た。このことは、とくに一層高い動作温度の際に、λ＝
１−リプル（突然のガス交換の際の過渡現象）の周知で
あるが不所望な現象に対する原因である。
【０００７】固体電解質体に対する、したがって別の電
極リード線に対する第４の電極のリード線の本発明によ
る抵抗デカップリングによって、λ＝１−リプルは、有
利に減少し、又はそれどころか回避される。したがって
本発明による電気化学的測定センサは、従来の技術に対
して改善された制御ダイナミックを有する。
極リード線に対する第４の電極のリード線の本発明によ
る抵抗デカップリングによって、λ＝１−リプルは、有
利に減少し、又はそれどころか回避される。したがって
本発明による電気化学的測定センサは、従来の技術に対
して改善された制御ダイナミックを有する。
【０００８】有利な構成において、層が、酸化アルミニ
ウムからなり、又は酸化アルミニウムを含むことが考慮
されている。
ウムからなり、又は酸化アルミニウムを含むことが考慮
されている。
【０００９】有利な構成において、層は、したがって抵
抗デカップリングを行なう絶縁材料は、プリント層とし
て、固体電解質体又は電極リード線上に取付けられてい
る。
抗デカップリングを行なう絶縁材料は、プリント層とし
て、固体電解質体又は電極リード線上に取付けられてい
る。
【００１０】有利な実施例において、層が、少なくとも
第４の電極のリード線程度の幅を有することが考慮され
ている。その代わりに、層が、基準ガス空間に付属の基
準ガス通路程度の幅を有し、この基準ガス通路内に、第
４の電極のリード線があることを考慮してもよい。その
際、電気的に絶縁する層は、リード線と基準ガス通路の
壁との間にあり、この基準ガス通路は、第２の固体電解
質体内にある。
第４の電極のリード線程度の幅を有することが考慮され
ている。その代わりに、層が、基準ガス空間に付属の基
準ガス通路程度の幅を有し、この基準ガス通路内に、第
４の電極のリード線があることを考慮してもよい。その
際、電気的に絶縁する層は、リード線と基準ガス通路の
壁との間にあり、この基準ガス通路は、第２の固体電解
質体内にある。
【００１１】有利な実施例は、第４の電極のリード線
が、基準ガス通路よりも著しく狭い点において傑出して
いる。それによりネルンスト電圧へのポンプ電圧の入力
結合(Einkopplung)が追加的に阻止される。なぜならリ
ード線の表面積は小さいからである。
が、基準ガス通路よりも著しく狭い点において傑出して
いる。それによりネルンスト電圧へのポンプ電圧の入力
結合(Einkopplung)が追加的に阻止される。なぜならリ
ード線の表面積は小さいからである。
【００１２】本発明による測定センサ及びその電気化学
的要素の製造は、目的に合うように、酸素を通す例えば
安定化した二酸化ジルコニウムからなる板片又はフィル
ム状の固体電解質を前提とし、かつこれらを両側からそ
れに所属の導体路を含む内側及び外側のそれぞれ１つの
ポンプ電極によってコーティングし、これらの導体路が
電気的な接触のためのリード線をなすことによって行な
われる。導体路と固体電解質フィルムとの間に、本発明
による抵抗層が取付けられる。すなわち導体路は、有利
には層上に取付けられる。その際、内側のポンプ電極
は、有利なように測定ガスが供給される拡散又はガス入
口通路の縁範囲にある。ガス入口通路は、ガス拡散抵抗
として形成することができる。このようにして得られた
ポンプセルは、それから第２の固体電解質フィルム及び
第３の場合によっては加熱ユニットになるように形成さ
れた固体電解質フィルムからなる同様に製造されたセン
サセル（ネルンストセル）とともに、積層化することが
でき、かつ焼結することができる。
的要素の製造は、目的に合うように、酸素を通す例えば
安定化した二酸化ジルコニウムからなる板片又はフィル
ム状の固体電解質を前提とし、かつこれらを両側からそ
れに所属の導体路を含む内側及び外側のそれぞれ１つの
ポンプ電極によってコーティングし、これらの導体路が
電気的な接触のためのリード線をなすことによって行な
われる。導体路と固体電解質フィルムとの間に、本発明
による抵抗層が取付けられる。すなわち導体路は、有利
には層上に取付けられる。その際、内側のポンプ電極
は、有利なように測定ガスが供給される拡散又はガス入
口通路の縁範囲にある。ガス入口通路は、ガス拡散抵抗
として形成することができる。このようにして得られた
ポンプセルは、それから第２の固体電解質フィルム及び
第３の場合によっては加熱ユニットになるように形成さ
れた固体電解質フィルムからなる同様に製造されたセン
サセル（ネルンストセル）とともに、積層化することが
でき、かつ焼結することができる。
【００１３】多孔性充填物の、例えばガス空間内におけ
る拡散障壁の製造のために、利用された固体電解質フィ
ルムのものに相当する又は近い適当な熱膨張特性を有す
るセラミック材料からなるとくに多孔性に焼結するフィ
ルム挿入物が前提となる。有利には充填のためにセラミ
ック材料からなるフィルム挿入物が利用され、固体電解
質フィルムもこの材料からなる。挿入物の多孔性は、サ
ーマルカーボンブラック粉末、有機合成物質又は塩のよ
うないわゆる細孔形成剤によって製造することができ
る。これらの細孔形成剤は、焼結プロセスにおいて燃焼
し、分解され、又は蒸発する。
る拡散障壁の製造のために、利用された固体電解質フィ
ルムのものに相当する又は近い適当な熱膨張特性を有す
るセラミック材料からなるとくに多孔性に焼結するフィ
ルム挿入物が前提となる。有利には充填のためにセラミ
ック材料からなるフィルム挿入物が利用され、固体電解
質フィルムもこの材料からなる。挿入物の多孔性は、サ
ーマルカーボンブラック粉末、有機合成物質又は塩のよ
うないわゆる細孔形成剤によって製造することができ
る。これらの細孔形成剤は、焼結プロセスにおいて燃焼
し、分解され、又は蒸発する。
【００１４】とくに有利なように、本発明は、内燃機関
のガス混合物のλ値を測定する広帯域−λセンサに関す
る。λ値又は“空気過剰率”は、その際に現在の空気−
燃料比対理論的な空気−燃料比の比として定義されてい
る。センサは、境界電流変化を介して排気ガスの酸素含
有量を測定する。
のガス混合物のλ値を測定する広帯域−λセンサに関す
る。λ値又は“空気過剰率”は、その際に現在の空気−
燃料比対理論的な空気−燃料比の比として定義されてい
る。センサは、境界電流変化を介して排気ガスの酸素含
有量を測定する。
【００１５】その他の構成は、特許請求の範囲従属請求
項から明らかである。
項から明らかである。
【００１６】
【実施例】図面を引用して実施例により本発明を詳細に
説明する。
説明する。
【００１７】図１は、電気化学的測定センサ１を断面図
で示しており、この測定センサは、電気化学的要素２、
エネルギー供給装置として使われる電圧供給装置３、及
び電圧測定装置４として実現可能な評価装置を有する。
で示しており、この測定センサは、電気化学的要素２、
エネルギー供給装置として使われる電圧供給装置３、及
び電圧測定装置４として実現可能な評価装置を有する。
【００１８】電気化学的要素２は、電気化学的ポンプセ
ル５を有し、このポンプセルは、第１の平らな固体電解
質体６、第１の多孔性電極７及び第２の多孔性電極８を
含んでいる。電極７及び８は、有利にはリング状に形成
されており、かつ電気的接触のためにそれぞれ１つのリ
ード線７ａ又は８ａ（図２）を介して電気化学的要素２
から外へ導かれている。リード線７ａは第１の電極７に
付属しており；リード線８ａは、第２の電極８のため及
びリング状に構成することができる第３の電極１１のた
めのリード線として使われる。
ル５を有し、このポンプセルは、第１の平らな固体電解
質体６、第１の多孔性電極７及び第２の多孔性電極８を
含んでいる。電極７及び８は、有利にはリング状に形成
されており、かつ電気的接触のためにそれぞれ１つのリ
ード線７ａ又は８ａ（図２）を介して電気化学的要素２
から外へ導かれている。リード線７ａは第１の電極７に
付属しており；リード線８ａは、第２の電極８のため及
びリング状に構成することができる第３の電極１１のた
めのリード線として使われる。
【００１９】以下要素２とのみ称する電気化学的な要素
は、さらに電気化学的なセンサセル９（ネルンストセ
ル）を有し、このセンサセルは、第２の固体電解質体１
０、及び第３及び第４の電極１１、１２を有する。第４
の電極１２は、リード線１２ａ（図２）を介して電気化
学的要素２から外へ導かれている。
は、さらに電気化学的なセンサセル９（ネルンストセ
ル）を有し、このセンサセルは、第２の固体電解質体１
０、及び第３及び第４の電極１１、１２を有する。第４
の電極１２は、リード線１２ａ（図２）を介して電気化
学的要素２から外へ導かれている。
【００２０】ポンプセルは、外部電圧供給装置３によっ
て第１及び第２の電極７及び８において電圧を供給され
る。しかしその代わりに電流供給装置を設けることも可
能である。
て第１及び第２の電極７及び８において電圧を供給され
る。しかしその代わりに電流供給装置を設けることも可
能である。
【００２１】第１及び第２の固体電解質体６及び１０
は、互いに結合されており、かつガス空間とも称する内
側の中空空間１４を囲んでいる。この中空空間は、多孔
性材料１５によって完全に又は部分的に満たされてお
り、かつ第２及び第３の電極８及び１１を含んでいる。
内側中空空間１４は、部分的に多孔性充填物１６を装入
されたガス入口通路１７を介して、測定ガス１９に結合
されている。ガス入口開口１８の上に多孔性カバー２０
が取付けられており、このカバーは、多孔性保護層２１
の一部であることができる。この保護層２１は、測定ガ
ス空間１９の方に向いた第１の固体電解質体６の面２２
に取付けられており、かつそれにより第１の電極７を覆
っている。
は、互いに結合されており、かつガス空間とも称する内
側の中空空間１４を囲んでいる。この中空空間は、多孔
性材料１５によって完全に又は部分的に満たされてお
り、かつ第２及び第３の電極８及び１１を含んでいる。
内側中空空間１４は、部分的に多孔性充填物１６を装入
されたガス入口通路１７を介して、測定ガス１９に結合
されている。ガス入口開口１８の上に多孔性カバー２０
が取付けられており、このカバーは、多孔性保護層２１
の一部であることができる。この保護層２１は、測定ガ
ス空間１９の方に向いた第１の固体電解質体６の面２２
に取付けられており、かつそれにより第１の電極７を覆
っている。
【００２２】第２の固体電解質体１０は、基準ガス空間
２３を有する。この基準ガス空間に、基準ガス通路２３
ａが付属しており、この基準ガス通路を通って基準ガス
とも称する比較ガスが、基準ガス空間２３内に導入でき
る。
２３を有する。この基準ガス空間に、基準ガス通路２３
ａが付属しており、この基準ガス通路を通って基準ガス
とも称する比較ガスが、基準ガス空間２３内に導入でき
る。
【００２３】測定ガス空間１９から測定ガスは、ガス入
口開口１８及びガス入口通路１７を介して内側中空空間
１４に到達し、その際、ポンプセル５の第１及び第２の
電極７及び８に加えられるポンプ電圧によって、酸素の
供給ポンピング及び放出ポンピングにより管理された分
圧が設定される。ポンプセルのエネルギー供給又は電圧
供給は、−すでに述べたように−、電気化学的要素２の
外に取付けられた電圧供給装置３が引受ける。
口開口１８及びガス入口通路１７を介して内側中空空間
１４に到達し、その際、ポンプセル５の第１及び第２の
電極７及び８に加えられるポンプ電圧によって、酸素の
供給ポンピング及び放出ポンピングにより管理された分
圧が設定される。ポンプセルのエネルギー供給又は電圧
供給は、−すでに述べたように−、電気化学的要素２の
外に取付けられた電圧供給装置３が引受ける。
【００２４】ガス空間１３と第２の固体電解質体１０内
に配置された基準ガス空間とにおける異なったガス分圧
に基づいて、センサセル９の第３及び第４の電極１１及
び１２の間に電気化学的な電位差が生じる。この電位差
は、電気化学的要素の外にある電圧測定装置４によって
検出される。ここにおいて一般に評価装置を設けること
は、明らかに可能である。
に配置された基準ガス空間とにおける異なったガス分圧
に基づいて、センサセル９の第３及び第４の電極１１及
び１２の間に電気化学的な電位差が生じる。この電位差
は、電気化学的要素の外にある電圧測定装置４によって
検出される。ここにおいて一般に評価装置を設けること
は、明らかに可能である。
【００２５】カバー２０及びその下にある中空空間２４
は、測定ガス内に含まれる液状及び固体の成分の侵入を
阻止する。これらは、例えば内燃機関の排気ガス中にお
けるガソリン又はすす粒子であることがある。したがっ
てこのガソリンがガス入口開口及びガス入口通路を介し
てガス空間１３内に到達することは阻止される。
は、測定ガス内に含まれる液状及び固体の成分の侵入を
阻止する。これらは、例えば内燃機関の排気ガス中にお
けるガソリン又はすす粒子であることがある。したがっ
てこのガソリンがガス入口開口及びガス入口通路を介し
てガス空間１３内に到達することは阻止される。
【００２６】図２は、図１の電気化学的測定センサ２を
大幅に簡略化した表示の断面で示しており、その際、切
断平面は、図１の図平面に対して平行である。基準ガス
通路２３ａ内に電気的に絶縁する層２４が配置されてい
る。この層２４は、基準ガス通路２３ａの上側２５に付
属している。図２によれば、層２４は、基準ガス通路２
３ａの全幅にわたって延びている。しかし層２４が、基
準電極とも称する第４の電極１２のリード線１２ａの程
度の幅であることも可能である。その際、リード線１２
ａが固体電解質体１０から電気的に絶縁されて取付けら
れていることが重要である。そのために層２４の幅は、
少なくともリード線１２ａの幅に相当するように選定さ
れる。
大幅に簡略化した表示の断面で示しており、その際、切
断平面は、図１の図平面に対して平行である。基準ガス
通路２３ａ内に電気的に絶縁する層２４が配置されてい
る。この層２４は、基準ガス通路２３ａの上側２５に付
属している。図２によれば、層２４は、基準ガス通路２
３ａの全幅にわたって延びている。しかし層２４が、基
準電極とも称する第４の電極１２のリード線１２ａの程
度の幅であることも可能である。その際、リード線１２
ａが固体電解質体１０から電気的に絶縁されて取付けら
れていることが重要である。そのために層２４の幅は、
少なくともリード線１２ａの幅に相当するように選定さ
れる。
【００２７】有利な構成において、層２４は、酸化アル
ミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなるプリント層から製造さ
れており、このプリント層は、要素２を製造する際に、
ペーストとして固体電解質体上に又はリード線１２ａ上
に取付けられ、かつ続いて焼結される。有利には密に焼
結されるこのプリント層によって、基準ガス通路２３ａ
内への排気ガス（測定ガス）又はガソリンの引続き案内
も避けられる。このことは、とくに層２４が、−すでに
述べたように−、基準基準ガス通路２３ａの全幅にわた
って延びているときの場合である。保護層２４は、リー
ド線１２ａの全長にわたって延びている。
ミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなるプリント層から製造さ
れており、このプリント層は、要素２を製造する際に、
ペーストとして固体電解質体上に又はリード線１２ａ上
に取付けられ、かつ続いて焼結される。有利には密に焼
結されるこのプリント層によって、基準ガス通路２３ａ
内への排気ガス（測定ガス）又はガソリンの引続き案内
も避けられる。このことは、とくに層２４が、−すでに
述べたように−、基準基準ガス通路２３ａの全幅にわた
って延びているときの場合である。保護層２４は、リー
ド線１２ａの全長にわたって延びている。
【００２８】しかしながら層２４を、電気的に絶縁する
層としてだけ構成することも可能である。その際、層２
４は、多孔性にして実現することができる。なお図２に
おいて、リード線１２ａが、基準ガス通路２３ａよりも
著しく狭いことがわかる。
層としてだけ構成することも可能である。その際、層２
４は、多孔性にして実現することができる。なお図２に
おいて、リード線１２ａが、基準ガス通路２３ａよりも
著しく狭いことがわかる。
【００２９】全体として電気的に絶縁する層２４から、
リード線１２ａ及び８ａ又は７ａの抵抗デカップリング
が生じるので、ポンプ電圧Ｕｓは、センサセル９のセン
サ電圧又はネルンスト電圧Ｕｎに入力結合することはな
い。このことは、とくに有利なように、とくにわずかな
リプルを有するセンサセル９の出力信号を生じる。した
がってここではいわゆるλ＝１−リプルは少なくとも減
少されている。
リード線１２ａ及び８ａ又は７ａの抵抗デカップリング
が生じるので、ポンプ電圧Ｕｓは、センサセル９のセン
サ電圧又はネルンスト電圧Ｕｎに入力結合することはな
い。このことは、とくに有利なように、とくにわずかな
リプルを有するセンサセル９の出力信号を生じる。した
がってここではいわゆるλ＝１−リプルは少なくとも減
少されている。
【００３０】図３は、リード線１２ａ及び８ａ又は７ａ
の抵抗デカップリングの第２の実施例を示しているの
で、−すでに前に述べたように−、ポンプ電圧Ｕｓは、
センサセル９（図１）のセンサ電圧又はネルンスト電圧
Ｕｎに入力結合することはない。抵抗デカップリング
は、リード線１２ａが、完全に電気的に絶縁する層２
４’によって囲まれているようにして構成されている。
層２４’は、２つの部分層２４ａ又は２４ｂによって形
成することができ、その際、層２４ａは、図２によるそ
う２４のように、基準ガス通路２３ａの表面２５に付属
している。層２４ａ上において表面２５から離れた方の
側に、第４の電極１２のためのリード線１２ａが取付け
られている。電気的に絶縁する層２４ｂは、リード線１
２ａが完全に囲まれているように、層２４ａ上に取付け
られている。図３において、層２４’又は２４ａ及び２
４ｂの幅が、基準ガス通路２３ａの全幅にわたって延び
ていることがわかる。
の抵抗デカップリングの第２の実施例を示しているの
で、−すでに前に述べたように−、ポンプ電圧Ｕｓは、
センサセル９（図１）のセンサ電圧又はネルンスト電圧
Ｕｎに入力結合することはない。抵抗デカップリング
は、リード線１２ａが、完全に電気的に絶縁する層２
４’によって囲まれているようにして構成されている。
層２４’は、２つの部分層２４ａ又は２４ｂによって形
成することができ、その際、層２４ａは、図２によるそ
う２４のように、基準ガス通路２３ａの表面２５に付属
している。層２４ａ上において表面２５から離れた方の
側に、第４の電極１２のためのリード線１２ａが取付け
られている。電気的に絶縁する層２４ｂは、リード線１
２ａが完全に囲まれているように、層２４ａ上に取付け
られている。図３において、層２４’又は２４ａ及び２
４ｂの幅が、基準ガス通路２３ａの全幅にわたって延び
ていることがわかる。
【００３１】層２４’は、多孔性の又は密に焼結する絶
縁層として製造することができ、この絶縁層は、酸化ア
ルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなり、又は酸化アルミニ
ウムを含んでいる。層が多孔性の絶縁体として構成され
ている場合、有利にはリード線１２ａは、層２４’に対
してガス密な障壁を備えていることが考慮されているの
で、電極１２の有効表面は、リード線１２ａによって拡
大されない。このことは、センサセル９のセンサ電圧又
はネルンスト電圧Ｕｎの不所望な影響に至ることがあ
る。
縁層として製造することができ、この絶縁層は、酸化ア
ルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなり、又は酸化アルミニ
ウムを含んでいる。層が多孔性の絶縁体として構成され
ている場合、有利にはリード線１２ａは、層２４’に対
してガス密な障壁を備えていることが考慮されているの
で、電極１２の有効表面は、リード線１２ａによって拡
大されない。このことは、センサセル９のセンサ電圧又
はネルンスト電圧Ｕｎの不所望な影響に至ることがあ
る。
【００３２】図４による実施例は、図３による実施例と
次の点においてだけ相違している。すなわち層２４’
は、基準ガス通路２３ａの全幅にわたって延びていな
い。層２４’は、図４による要素２においても、リード
線１２ａを完全に囲むことができ、すなわち層２４’
は、２つの部分層２４ａ及び２４ｂによって形成するこ
とができ、これらの部分層は、リード線１２ａを完全に
囲んでいる。しかしながら図２による実施例に示すよう
に、基準ガス通路２３ａの表面２５に付属する電気的に
絶縁する層２４ａだけを設けることも可能である。明ら
かに電気的に絶縁する層２４’は、図２及び３による実
施例においてすでに説明したように、多孔性に及び密に
焼結するように構成することができる。層２４’が、多
孔性の電気的な絶縁体として構成されている場合、図４
による実施例においても、有利にはリード線１２ａがガ
ス密な障壁によって囲まれていることが考慮されてお
り、したがってこの障壁は、リード線１２ａと層２４’
との間に置かれるようになる。
次の点においてだけ相違している。すなわち層２４’
は、基準ガス通路２３ａの全幅にわたって延びていな
い。層２４’は、図４による要素２においても、リード
線１２ａを完全に囲むことができ、すなわち層２４’
は、２つの部分層２４ａ及び２４ｂによって形成するこ
とができ、これらの部分層は、リード線１２ａを完全に
囲んでいる。しかしながら図２による実施例に示すよう
に、基準ガス通路２３ａの表面２５に付属する電気的に
絶縁する層２４ａだけを設けることも可能である。明ら
かに電気的に絶縁する層２４’は、図２及び３による実
施例においてすでに説明したように、多孔性に及び密に
焼結するように構成することができる。層２４’が、多
孔性の電気的な絶縁体として構成されている場合、図４
による実施例においても、有利にはリード線１２ａがガ
ス密な障壁によって囲まれていることが考慮されてお
り、したがってこの障壁は、リード線１２ａと層２４’
との間に置かれるようになる。
【図１】測定センサの第１の実施例を示す断面図であ
る。
る。
【図２】切断面が図１の切断面に対して平行に延びた図
１による測定センサを示す断面図である。
１による測定センサを示す断面図である。
【図３】切断面が図１の切断面に対して平行になった測
定センサの別の実施例を示す断面図である。
定センサの別の実施例を示す断面図である。
【図４】切断面が図１の切断面に対して平行になった測
定センサの別の実施例を示す断面図である。
定センサの別の実施例を示す断面図である。
１ 測定センサ、 ２ 電気化学的要素、 ３ 電圧供
給装置、 ４ 電圧測定装置、 ５ ポンプセル、 ６
第１の固体電解質体、 ７ 第１の電極、８ 第２の
電極、 ９ センサセル、 １０ 第２の固体電解質
体、 １１ 第３の電極、 １２ 第４の電極、 １２
ａ リード線、 １３ ガス空間、 ２３ 基準ガス空
間、 ２３ａ 基準ガス通路、 ２４ 絶縁層、 ２
４’ 絶縁層、 ２４ａ 部分層、 ２４ｂ 部分層
給装置、 ４ 電圧測定装置、 ５ ポンプセル、 ６
第１の固体電解質体、 ７ 第１の電極、８ 第２の
電極、 ９ センサセル、 １０ 第２の固体電解質
体、 １１ 第３の電極、 １２ 第４の電極、 １２
ａ リード線、 １３ ガス空間、 ２３ 基準ガス空
間、 ２３ａ 基準ガス通路、 ２４ 絶縁層、 ２
４’ 絶縁層、 ２４ａ 部分層、 ２４ｂ 部分層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨハン リーゲル ドイツ連邦共和国 ビーティッヒハイム− ビッシンゲン アイヒェンヴェーク 27 (72)発明者 ローター ディール ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト グ ルーベンエッカー 141
Claims (12)
- 【請求項１】 電気化学的ポンプセルが設けられてお
り、このポンプセルが、第１の固体電解質体、第１及び
第２の電極、及びガス空間を有し、このガス空間が、ガ
ス入口開口を介して測定ガス空間に接続されており、か
つこのガス空間内に両方の電極のうちの一方が配置され
ており、かつ電気化学的センサセル（ネルンストセル）
を備えた第２の固体電解質体が設けられており、このセ
ンサセルが、第３の電極、及び基準ガス空間を有し、こ
の基準ガス空間内に第４の電極が配置されており、その
際、電極が、電気的接触のためにリード線を有する、電
気化学的要素によって測定ガスのガス濃度を測定する電
気化学的測定センサにおいて、第４の電極（１２）のリ
ード線（１２ａ）が、第２の固体電解質体（１０）に対
して電気的に絶縁する層（２４；２４’）を備えている
ことを特徴とする、電気化学的測定センサ。 - 【請求項２】 層（２４；２４’）が、酸化アルミニウ
ム（Ａｌ２Ｏ３）からなるか又は酸化アルミニウムを含
む、請求項１に記載の電気化学的測定センサ。 - 【請求項３】 層（２４；２４’）が、プリント層とし
て、第２の固体電解質体（１０）又はリード線（１２
ａ）上に取付けられている、請求項１又は２に記載の電
気化学的測定センサ。 - 【請求項４】 層（２４；２４’）が、密に焼結されて
いる、請求項１から３までのいずれか１項に記載の電気
化学的測定センサ。 - 【請求項５】 層（２４；２４’）が、多孔性である、
請求項１から３までのいずれか１項に記載の電気化学的
測定センサ。 - 【請求項６】 層（２４；２４’）が、少なくとも第４
の電極（１２）のリード線（１２ａ）程度の幅を有す
る、請求項１から５までのいずれか１項に記載の電気化
学的測定センサ。 - 【請求項７】 層（２４；２４’）が、基準ガス空間
（２３）に付属の基準ガス通路（２３ａ）程度の幅を有
し、この基準ガス通路内に、第４の電極（１２）のリー
ド線（１２ａ）がある、請求項１から６までのいずれか
１項に記載の電気化学的測定センサ。 - 【請求項８】 第４の電極（１２）のリード線（１２
ａ）が、基準ガス通路（２３ａ）よりも著しく狭い、請
求項１から７までのいずれか１項に記載の電気化学的測
定センサ。 - 【請求項９】 層（２４’）が、リード線（１２ａ）を
完全に囲んでいる、請求項１から８までのいずれか１項
に記載の電気化学的測定センサ。 - 【請求項１０】 層（２４’）が、部分層（２４ａ；２
４ｂ）によって形成されている、請求項９に記載の電気
化学的測定センサ。 - 【請求項１１】 層（２４；２４’）とリード線（１２
ａ）との間にガス密の障壁が設けられている、請求項１
又は５に記載の電気化学的測定センサ。 - 【請求項１２】 内燃機関におけるガス混合物のλ値を
測定するための、請求項１から１１までのいずれか１項
に記載の電気化学的測定センサの使用。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19757824 | 1997-12-24 | ||
| DE19837607.3 | 1998-08-19 | ||
| DE19837607A DE19837607A1 (de) | 1997-12-24 | 1998-08-19 | Elektrochemischer Meßfühler |
| DE19757824.1 | 1998-08-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11248675A true JPH11248675A (ja) | 1999-09-17 |
Family
ID=26042832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10365075A Pending JPH11248675A (ja) | 1997-12-24 | 1998-12-22 | 測定ガスのガス濃度を測定する電気化学的測定センサ及びその使用 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6280605B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11248675A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009512863A (ja) * | 2005-10-26 | 2009-03-26 | ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | ガス混合物内のガス成分濃度の測定センサ |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005056515A1 (de) * | 2005-11-28 | 2007-05-31 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Erkennung der Diffusionsgaszusammensetzung in einer Breitband-Lambdasonde |
| DE102005060864A1 (de) * | 2005-12-20 | 2007-06-28 | Robert Bosch Gmbh | Gassensorelement |
| US9212971B2 (en) * | 2012-08-17 | 2015-12-15 | Robert Bosch Gmbh | Oxygen sensor regeneration |
| DE102014200481A1 (de) * | 2014-01-14 | 2015-07-16 | Robert Bosch Gmbh | Breitbandlambdasonde und Herstellungsverfahren für eine Breitbandlambdasonde |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4579643A (en) * | 1983-11-18 | 1986-04-01 | Ngk Insulators, Ltd. | Electrochemical device |
| JPS60108745A (ja) * | 1983-11-18 | 1985-06-14 | Ngk Insulators Ltd | 電気化学的装置 |
| JP2502961B2 (ja) * | 1984-04-26 | 1996-05-29 | 日本碍子株式会社 | 電気化学的装置の製造方法 |
| JP2788511B2 (ja) * | 1989-11-15 | 1998-08-20 | 日本碍子株式会社 | 酸素濃度検出器の処理方法 |
| DE4231966A1 (de) * | 1992-09-24 | 1994-03-31 | Bosch Gmbh Robert | Planare polarograhische Sonde zur Bestimmung des Lambda-Wertes von Gasgemischen |
| DE4333230B4 (de) * | 1993-09-30 | 2004-03-25 | Robert Bosch Gmbh | Elektrochemischer Meßfühler zur Bestimmung des Sauerstoffgehalts in Gasen |
| DE19500235A1 (de) * | 1995-01-05 | 1996-07-11 | Roth Technik Gmbh | Abdeckschicht für elektrische Leiter oder Halbleiter |
| JP3546590B2 (ja) * | 1996-04-12 | 2004-07-28 | 株式会社デンソー | 空燃比センサー |
| JP3863974B2 (ja) * | 1996-10-31 | 2006-12-27 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | ガス検出装置 |
-
1998
- 1998-12-22 JP JP10365075A patent/JPH11248675A/ja active Pending
- 1998-12-24 US US09/220,433 patent/US6280605B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009512863A (ja) * | 2005-10-26 | 2009-03-26 | ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | ガス混合物内のガス成分濃度の測定センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6280605B1 (en) | 2001-08-28 |
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