JPS5919310B2 - ガス成分検出素子 - Google Patents
ガス成分検出素子Info
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- JPS5919310B2 JPS5919310B2 JP12074176A JP12074176A JPS5919310B2 JP S5919310 B2 JPS5919310 B2 JP S5919310B2 JP 12074176 A JP12074176 A JP 12074176A JP 12074176 A JP12074176 A JP 12074176A JP S5919310 B2 JPS5919310 B2 JP S5919310B2
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- gas component
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、例えば三元触媒を使用したフィードバック方
式の排気ガス浄化システムに採用されるガス成分検出素
子に関するものである。
式の排気ガス浄化システムに採用されるガス成分検出素
子に関するものである。
自動車排気ガス中の有害成分を減少または除去するため
には、エンジンに吸入される吸入空気量と燃料との比、
いわゆる空燃比を精度よく制御する必要がある。
には、エンジンに吸入される吸入空気量と燃料との比、
いわゆる空燃比を精度よく制御する必要がある。
特に、三元触媒を用いて有害成分を同時に減少するため
には、空燃比を理論空燃比に非常に近い範囲にｆ５ｌ脚
しなければならない。そのためにはこの空燃比を精度よ
く制御でき、且つ耐久性のある検出器が必要である。従
来この種の検出器としては、酸化ジルコニウム等の酸素
イオン伝導性金属酸化物よりなる酸素濃度検出素子、な
らびに酸化チタン等の酸素分圧に依存した電気抵抗変化
を示す金属酸化物を用いたガス成分検出素子が公知であ
る。従来、金属酸化物として酸化チタンを用いたガス成
分検出素子は耐久実験を行なうと理論空燃比点における
電気抵抗変化幅ならびに電気抵抗値が変化する現象があ
りガス成分検出素子の安定性に欠けている。
には、空燃比を理論空燃比に非常に近い範囲にｆ５ｌ脚
しなければならない。そのためにはこの空燃比を精度よ
く制御でき、且つ耐久性のある検出器が必要である。従
来この種の検出器としては、酸化ジルコニウム等の酸素
イオン伝導性金属酸化物よりなる酸素濃度検出素子、な
らびに酸化チタン等の酸素分圧に依存した電気抵抗変化
を示す金属酸化物を用いたガス成分検出素子が公知であ
る。従来、金属酸化物として酸化チタンを用いたガス成
分検出素子は耐久実験を行なうと理論空燃比点における
電気抵抗変化幅ならびに電気抵抗値が変化する現象があ
りガス成分検出素子の安定性に欠けている。
ガス成分検出素子の不安定な原因の一つとしては、セン
サー取付け場所が比較的高温であるため、ガス成分検出
素子の熱劣化が実験的に確認されている。ガス成分検出
素子の熱劣化を防ぐには、このガス成分検出素子が使用
される温度よりも更に高温で焼成（製造時の焼成）すれ
ば耐熱性が良好となつて熱劣化が防止できる。しかしな
がら、高温で焼成すれば焼結度が高まつて緻密な構造と
なり、検出ガスがガス成分検出素子の内部に容易に浸透
せず、ガス成分の濃度変化に対する応答時間が遅くなる
つまり感度が低下するという問題が生じる。本発明は上
記の点に鑑み、酸化チタンに、酸化クロム、酸化ナトリ
ウムの群から選択した少なくも１つの金属酸化物を添加
して焼結することでガス成分検出素子を構成したことに
より、上記混合金属酸化物の焼成時には酸化クロム、酸
化ナトリウムが焼結阻止剤として作用し、高温下で焼成
しても焼結度は酸化チタン単独に比べて低くでき、従つ
て耐熱性を向上するために高温下で焼成しても十分に多
孔質であり、耐熱性、応答性ともに良好なガス成分検出
素子を提供しようとするものである。
サー取付け場所が比較的高温であるため、ガス成分検出
素子の熱劣化が実験的に確認されている。ガス成分検出
素子の熱劣化を防ぐには、このガス成分検出素子が使用
される温度よりも更に高温で焼成（製造時の焼成）すれ
ば耐熱性が良好となつて熱劣化が防止できる。しかしな
がら、高温で焼成すれば焼結度が高まつて緻密な構造と
なり、検出ガスがガス成分検出素子の内部に容易に浸透
せず、ガス成分の濃度変化に対する応答時間が遅くなる
つまり感度が低下するという問題が生じる。本発明は上
記の点に鑑み、酸化チタンに、酸化クロム、酸化ナトリ
ウムの群から選択した少なくも１つの金属酸化物を添加
して焼結することでガス成分検出素子を構成したことに
より、上記混合金属酸化物の焼成時には酸化クロム、酸
化ナトリウムが焼結阻止剤として作用し、高温下で焼成
しても焼結度は酸化チタン単独に比べて低くでき、従つ
て耐熱性を向上するために高温下で焼成しても十分に多
孔質であり、耐熱性、応答性ともに良好なガス成分検出
素子を提供しようとするものである。
本発明のガス成分検出素子の形状例を第１図に示す。
ガス成分検出素子１は細長の形状を有しており、２本の
電極２が互いに間隔を保持してガス成分検出素子１に端
部側を埋設されている。本発明のガス成分検出素子は次
のような方法で製造できる。即ち、１２００℃で仮焼し
た純酸化チタン粉末（ルチル型）をボールミル等によつ
て粉砕し粒子径を比較的細かく例えば平均粒径０．１〜
１．０μ、好ましくは０．１〜３μに揃える。本実施例
では平均粒径０．５μである。その粉末に組成比にして
１ａｔｍ％になるように正確に秤量された金属酸化物（
Ｃｒ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ）を加え、有機バインダー溶液と
ともに二ーダ一で混練しスラリーを形成する。次に、ド
クターブレード法を使用して０．２１１位のシートを作
成し、数枚重ねて厚さを制御する。電極はシートの重ね
合わせた間に挿入し、一体型で圧縮成形、焼成を行なつ
てガス成分検出素子を得る。第２図にＴｉＯ２＋添加物
（１ａｔｍ％）焼結体のかさ比重一焼成温度特性を示す
。
電極２が互いに間隔を保持してガス成分検出素子１に端
部側を埋設されている。本発明のガス成分検出素子は次
のような方法で製造できる。即ち、１２００℃で仮焼し
た純酸化チタン粉末（ルチル型）をボールミル等によつ
て粉砕し粒子径を比較的細かく例えば平均粒径０．１〜
１．０μ、好ましくは０．１〜３μに揃える。本実施例
では平均粒径０．５μである。その粉末に組成比にして
１ａｔｍ％になるように正確に秤量された金属酸化物（
Ｃｒ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ）を加え、有機バインダー溶液と
ともに二ーダ一で混練しスラリーを形成する。次に、ド
クターブレード法を使用して０．２１１位のシートを作
成し、数枚重ねて厚さを制御する。電極はシートの重ね
合わせた間に挿入し、一体型で圧縮成形、焼成を行なつ
てガス成分検出素子を得る。第２図にＴｉＯ２＋添加物
（１ａｔｍ％）焼結体のかさ比重一焼成温度特性を示す
。
かさ比重は焼成密度／理論密度×１００％の式から求め
た。平均粒径０．５μの純ＴｉＯ２粉末にそれぞれ１ａ
ｔｍ％のＣｒＯ３．Ｍａ２Ｏを混合し、１００ｋｆ１／
Ｃｄで成形した円板（直径１０ｍｍ、厚さ２１１）で測
定した。第２図かられかるように、Ｃｒ２Ｏ３．Ｎａ２
Ｏを添加した方が純ＴｉＯ２よりもかさ比重が少なく換
言すれば焼結度が低く、Ｃｒ２Ｏ３．Ｎａ２Ｏは焼結阻
止剤として効果があることがわかる。なお、Ｃｒ２Ｏ３
とＮａ２Ｏとを同時に添加したものにおいて、それらの
混合割合は各々０．５ａｔｍ％づつである。また、Ｚｎ
Ｏ．ＣｕＯを純ＴｉＯ２に添加した場合には焼結促進剤
として働らき添加物により特性が異なることがわかる。
第３図に前記の要領で作成したシート状のガス成分検出
素子（幅２１！』長さ５ｎ，厚さ１１１）を１１００℃
、１２００℃で焼成した際の応答時間を示す。Ｒ（空燃
比１３）ヰＬ（空燃比１６）に空燃比を変えた時の応答
時間はＭａ２Ｏ，．ｃｒ２Ｏ３の焼結阻止剤を添加した
方が速く、ＺｎＯ．ＣｕＯの焼結促進剤を添加すると遅
くなつている。例えば、ＴｉＯ２を１１００℃で焼成し
てなるガス成分検出素子の応答時間は０．３８（Ｓｅｃ
）であるのに対し、ＴｉＯ２にＣｒ２Ｏ３を添加して１
２００℃で焼成しても応答時間は０．３３（Ｓｅｃ）で
ある。つまり、ＴｉＯ２にＣｒ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏを添加
して焼成したガス成分検出素子は、ＴｉＯ２単独あるい
はＴｉＯ２にＺｎＯ、ＣｕＯを添加して焼成したガス成
分検出素子に比べて同一焼成温度では、焼結度が低く多
孔質であるために、検出ガスが内部に侵透しやすくなり
、旧ガスが速やかに排出されるので、応答時間が速くな
るのである。なお、第４図に示すように、例゛えばＣｒ
２Ｏ３をＴｉＯ２に添加する場合、５ａｔｍ％以上では
効果があまり変わらず、０．５〜５ａｔｍ％ が好まし
い。
た。平均粒径０．５μの純ＴｉＯ２粉末にそれぞれ１ａ
ｔｍ％のＣｒＯ３．Ｍａ２Ｏを混合し、１００ｋｆ１／
Ｃｄで成形した円板（直径１０ｍｍ、厚さ２１１）で測
定した。第２図かられかるように、Ｃｒ２Ｏ３．Ｎａ２
Ｏを添加した方が純ＴｉＯ２よりもかさ比重が少なく換
言すれば焼結度が低く、Ｃｒ２Ｏ３．Ｎａ２Ｏは焼結阻
止剤として効果があることがわかる。なお、Ｃｒ２Ｏ３
とＮａ２Ｏとを同時に添加したものにおいて、それらの
混合割合は各々０．５ａｔｍ％づつである。また、Ｚｎ
Ｏ．ＣｕＯを純ＴｉＯ２に添加した場合には焼結促進剤
として働らき添加物により特性が異なることがわかる。
第３図に前記の要領で作成したシート状のガス成分検出
素子（幅２１！』長さ５ｎ，厚さ１１１）を１１００℃
、１２００℃で焼成した際の応答時間を示す。Ｒ（空燃
比１３）ヰＬ（空燃比１６）に空燃比を変えた時の応答
時間はＭａ２Ｏ，．ｃｒ２Ｏ３の焼結阻止剤を添加した
方が速く、ＺｎＯ．ＣｕＯの焼結促進剤を添加すると遅
くなつている。例えば、ＴｉＯ２を１１００℃で焼成し
てなるガス成分検出素子の応答時間は０．３８（Ｓｅｃ
）であるのに対し、ＴｉＯ２にＣｒ２Ｏ３を添加して１
２００℃で焼成しても応答時間は０．３３（Ｓｅｃ）で
ある。つまり、ＴｉＯ２にＣｒ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏを添加
して焼成したガス成分検出素子は、ＴｉＯ２単独あるい
はＴｉＯ２にＺｎＯ、ＣｕＯを添加して焼成したガス成
分検出素子に比べて同一焼成温度では、焼結度が低く多
孔質であるために、検出ガスが内部に侵透しやすくなり
、旧ガスが速やかに排出されるので、応答時間が速くな
るのである。なお、第４図に示すように、例゛えばＣｒ
２Ｏ３をＴｉＯ２に添加する場合、５ａｔｍ％以上では
効果があまり変わらず、０．５〜５ａｔｍ％ が好まし
い。
なお、Ｎａ２Ｏの場合も同じであつた。以上述べたよう
に本発明によれば、ガス成分検出素子を、酸化チタンに
、酸化クロム、酸化ナトリウムの群から選択された少な
くも１種を添加して焼成した焼結金属酸化物により構成
したから、ガス成分検出素子の耐熱性を向上させるため
に製造時において上記組成を高温度で焼成しても上記酸
化クロム、酸化ナトリウムが焼結阻止剤として作用し、
十分な多孔性が得られるため、従来のように耐熱性を向
上させると多孔性が失なわれ、ガス成分濃度変化に対す
る応答性が遅くなるという問題を解決することができ、
従つて耐熱性がよく、しかも応答性もよいガス成分検出
素子を得ることができる。
に本発明によれば、ガス成分検出素子を、酸化チタンに
、酸化クロム、酸化ナトリウムの群から選択された少な
くも１種を添加して焼成した焼結金属酸化物により構成
したから、ガス成分検出素子の耐熱性を向上させるため
に製造時において上記組成を高温度で焼成しても上記酸
化クロム、酸化ナトリウムが焼結阻止剤として作用し、
十分な多孔性が得られるため、従来のように耐熱性を向
上させると多孔性が失なわれ、ガス成分濃度変化に対す
る応答性が遅くなるという問題を解決することができ、
従つて耐熱性がよく、しかも応答性もよいガス成分検出
素子を得ることができる。
第１図は本発明ガス成分検出素子の形状例を示す斜視図
、第２図ならびに第３図は本発明の効果の説明に供する
特性図であつて、第２図は焼成温度とかさ比重との関係
を示す特性図、第３図は焼成温度と応答時間との関係を
示す特性図、第４図はＴｉＯ２に添加するＣｒ２Ｏ３の
量と焼結度との関係を示す特性図である。 １・・・・・・ガス成分検出素子。
、第２図ならびに第３図は本発明の効果の説明に供する
特性図であつて、第２図は焼成温度とかさ比重との関係
を示す特性図、第３図は焼成温度と応答時間との関係を
示す特性図、第４図はＴｉＯ２に添加するＣｒ２Ｏ３の
量と焼結度との関係を示す特性図である。 １・・・・・・ガス成分検出素子。
Claims (1)
- １ 検出ガス中のガス成分に応じた電気抵抗値を示すガ
ス成分検出素子において、酸化チタンに、酸化クロムお
よび酸化ナトリウムの群から選択された少なくとも１種
を添加して焼結してなることを特徴とするガス成分検出
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12074176A JPS5919310B2 (ja) | 1976-10-06 | 1976-10-06 | ガス成分検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12074176A JPS5919310B2 (ja) | 1976-10-06 | 1976-10-06 | ガス成分検出素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5345596A JPS5345596A (en) | 1978-04-24 |
| JPS5919310B2 true JPS5919310B2 (ja) | 1984-05-04 |
Family
ID=14793826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12074176A Expired JPS5919310B2 (ja) | 1976-10-06 | 1976-10-06 | ガス成分検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5919310B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6310084U (ja) * | 1986-07-07 | 1988-01-22 | ||
| JPH0537484U (ja) * | 1991-10-18 | 1993-05-21 | 太陽鉄工株式会社 | 吸着装置 |
-
1976
- 1976-10-06 JP JP12074176A patent/JPS5919310B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6310084U (ja) * | 1986-07-07 | 1988-01-22 | ||
| JPH0537484U (ja) * | 1991-10-18 | 1993-05-21 | 太陽鉄工株式会社 | 吸着装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5345596A (en) | 1978-04-24 |
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