JPS6161343B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6161343B2 JPS6161343B2 JP55065000A JP6500080A JPS6161343B2 JP S6161343 B2 JPS6161343 B2 JP S6161343B2 JP 55065000 A JP55065000 A JP 55065000A JP 6500080 A JP6500080 A JP 6500080A JP S6161343 B2 JPS6161343 B2 JP S6161343B2
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- JP
- Japan
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- platinum
- exhaust gas
- oxygen
- pores
- Prior art date
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- Expired
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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
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- Health & Medical Sciences (AREA)
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- 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
【発明の詳細な説明】
本発明は自動車排気ガスなど燃料と酸素とを反
応させる機関の排ガスの酸素分圧を電気抵抗の変
化によつて検知する遷移金属酸化物層を有する酸
素センサーに関する。
応させる機関の排ガスの酸素分圧を電気抵抗の変
化によつて検知する遷移金属酸化物層を有する酸
素センサーに関する。
自動車排気ガスの公害対策の一つとして採用さ
れている三元触媒方式のガス浄化システムにおい
ては、空燃比は当量点の非常に狭い範囲内で制御
されねばならず、酸素センサーにより燃焼後の残
留酸素を検知して、これを燃料供給装置へフイー
ドバツクすることが行われる。酸素センサーとし
て排気ガス中の酸素分圧の変化を電気抵抗変化よ
り検知するものには、材料として例えば二酸化チ
タンのような遷移金属酸化物を用いるのが適当で
あることが知られている。しかしこのような酸素
センサーを用いても内燃機関内で燃料が完全に燃
焼せず未燃分が残るときには、それに対応する酸
素分が排出ガス中に余計に含まれることになり、
酸素センサーの測定結果をフイードバツクしても
正確な空燃比の制御はできない。このために、酸
化触媒としての白金族金属を例えば焼成二酸化チ
タンの内部に担持させ、その触媒作用により未燃
分の燃焼を促進させることが行われる。しかしこ
の際触媒と排気ガスとの接触が十分でないと酸化
反応が完全に行われず、依然として未燃分が残る
ことになる。
れている三元触媒方式のガス浄化システムにおい
ては、空燃比は当量点の非常に狭い範囲内で制御
されねばならず、酸素センサーにより燃焼後の残
留酸素を検知して、これを燃料供給装置へフイー
ドバツクすることが行われる。酸素センサーとし
て排気ガス中の酸素分圧の変化を電気抵抗変化よ
り検知するものには、材料として例えば二酸化チ
タンのような遷移金属酸化物を用いるのが適当で
あることが知られている。しかしこのような酸素
センサーを用いても内燃機関内で燃料が完全に燃
焼せず未燃分が残るときには、それに対応する酸
素分が排出ガス中に余計に含まれることになり、
酸素センサーの測定結果をフイードバツクしても
正確な空燃比の制御はできない。このために、酸
化触媒としての白金族金属を例えば焼成二酸化チ
タンの内部に担持させ、その触媒作用により未燃
分の燃焼を促進させることが行われる。しかしこ
の際触媒と排気ガスとの接触が十分でないと酸化
反応が完全に行われず、依然として未燃分が残る
ことになる。
本発明は燃料と酸素とを反応させる機関の排ガ
ス中の酸素分を、未燃焼燃料を酸素とできるだけ
よく反応させた後に検知する酸素センサーを提供
することを目的とする。
ス中の酸素分を、未燃焼燃料を酸素とできるだけ
よく反応させた後に検知する酸素センサーを提供
することを目的とする。
この目的は、本発明によれば、セラミツク基板
上に遷移金属酸化物層とそれに接触する金属電極
と少くともその酸化物層を覆う溶射セラミツク保
護層とを備えたものにおいて、その保護層の空孔
に白金族酸化触媒微粒子を担持させることによつ
て達成される。
上に遷移金属酸化物層とそれに接触する金属電極
と少くともその酸化物層を覆う溶射セラミツク保
護層とを備えたものにおいて、その保護層の空孔
に白金族酸化触媒微粒子を担持させることによつ
て達成される。
以下図面を引用して本発明の実施例について説
明する。本出願人の出願に係る特開昭55−18922
公報により第１図のような構造の酸素センサーが
公知である。アルミナ丸棒よりなる基体１の上に
印刷技術を用いて電極白金厚膜２および３を焼付
ける。次に二酸化チタン層４を同様に厚膜として
電極厚膜２および３の間隔を埋めるように焼付け
る。さらにこの上にセラミツク保護層５をマグネ
シアスピネルをプラズマ溶射することにより設け
る。この保護層５は白金厚膜２，３、二酸化チタ
ン厚膜４への排気ガスによるエロージヨンあるい
は化学作用を防止することと、スピネル膜のアル
ミナの1/2である熱伝導度に基づき断熱保護層と
して二酸化チタン膜４の排気ガスによる急熱、急
冷の熱歪の発生を緩和することに役立つ。この溶
射保護層５は1000Å以下の内径の空孔を有する多
孔質体で、排気ガスはこの空孔を通つて酸化物膜
４と接触し、その抵抗を変化させる。この変化は
電極白金膜２，３を通じて検出される。この保護
層の溶射後、本発明に基づき、例えば塩化白金酸
H2PtCl6のような白金化合物の水溶液または有機
溶液を含浸し、600℃ついで800℃の温度で焼成す
る。これにより保護層５の内部の細孔の壁面に金
属状の白金微粒子が付着する。この白金微粒子が
酸化触媒として働き、保護層５の細孔を通る排気
ガス中の未燃分の燃焼を促進させる。
明する。本出願人の出願に係る特開昭55−18922
公報により第１図のような構造の酸素センサーが
公知である。アルミナ丸棒よりなる基体１の上に
印刷技術を用いて電極白金厚膜２および３を焼付
ける。次に二酸化チタン層４を同様に厚膜として
電極厚膜２および３の間隔を埋めるように焼付け
る。さらにこの上にセラミツク保護層５をマグネ
シアスピネルをプラズマ溶射することにより設け
る。この保護層５は白金厚膜２，３、二酸化チタ
ン厚膜４への排気ガスによるエロージヨンあるい
は化学作用を防止することと、スピネル膜のアル
ミナの1/2である熱伝導度に基づき断熱保護層と
して二酸化チタン膜４の排気ガスによる急熱、急
冷の熱歪の発生を緩和することに役立つ。この溶
射保護層５は1000Å以下の内径の空孔を有する多
孔質体で、排気ガスはこの空孔を通つて酸化物膜
４と接触し、その抵抗を変化させる。この変化は
電極白金膜２，３を通じて検出される。この保護
層の溶射後、本発明に基づき、例えば塩化白金酸
H2PtCl6のような白金化合物の水溶液または有機
溶液を含浸し、600℃ついで800℃の温度で焼成す
る。これにより保護層５の内部の細孔の壁面に金
属状の白金微粒子が付着する。この白金微粒子が
酸化触媒として働き、保護層５の細孔を通る排気
ガス中の未燃分の燃焼を促進させる。
第２図は別の実施例で、第１図の部分に対応す
る部分には同じ符号が付されている。この場合は
方形のアルミナ基板１を用い、基板１には対角線
上に貫通孔６を有する。この上に帯状の電極白金
厚膜２，３を印刷し焼付ける。さらにその上に二
酸化チタン厚膜４および電極白金厚膜第二層３１
を形成する。次に鉄ニツケル合金線７を貫通孔６
およびそれに連通する白金膜２，３の孔を遊貫さ
せた後折曲げてそれぞれ白金膜２，３の表面に接
触させ、接着剤で止着する。つづいて金細線８の
一端を電極膜２，３上にそれぞれ溶接し、他端を
鉄ニツケル合金線７に溶接する。この上に第１図
と同様にマグネシアスピネルを溶射してセラミツ
ク保護層５を形成する。この保護層５は合金線７
を電極膜２，３に対し挾着し、万一細線８が断線
することがあつても合金線７と電極膜２，３との
間の電接を保証する。次いで保護層５に第１図の
場合と同様な方法で白金溶液を含浸させて焼成
し、白金微粒子を保護層５に担持させる。保護層
５の上に達した排気ガスが保護層５内の細孔を通
じて酸化膜４に達する過程で、細孔の壁面に担持
された白金に接触するので、その触媒作用で排気
ガス中の未燃分が燃焼する。残りの酸素分に対応
した酸化膜４の抵抗値は合金線７を介して外部よ
り検知し燃料供給装置へフイードバツクできる。
る部分には同じ符号が付されている。この場合は
方形のアルミナ基板１を用い、基板１には対角線
上に貫通孔６を有する。この上に帯状の電極白金
厚膜２，３を印刷し焼付ける。さらにその上に二
酸化チタン厚膜４および電極白金厚膜第二層３１
を形成する。次に鉄ニツケル合金線７を貫通孔６
およびそれに連通する白金膜２，３の孔を遊貫さ
せた後折曲げてそれぞれ白金膜２，３の表面に接
触させ、接着剤で止着する。つづいて金細線８の
一端を電極膜２，３上にそれぞれ溶接し、他端を
鉄ニツケル合金線７に溶接する。この上に第１図
と同様にマグネシアスピネルを溶射してセラミツ
ク保護層５を形成する。この保護層５は合金線７
を電極膜２，３に対し挾着し、万一細線８が断線
することがあつても合金線７と電極膜２，３との
間の電接を保証する。次いで保護層５に第１図の
場合と同様な方法で白金溶液を含浸させて焼成
し、白金微粒子を保護層５に担持させる。保護層
５の上に達した排気ガスが保護層５内の細孔を通
じて酸化膜４に達する過程で、細孔の壁面に担持
された白金に接触するので、その触媒作用で排気
ガス中の未燃分が燃焼する。残りの酸素分に対応
した酸化膜４の抵抗値は合金線７を介して外部よ
り検知し燃料供給装置へフイードバツクできる。
第２図による酸素センサーは実際の製造には大
きな方形基板に複数個をまとめて形成し、最後に
基板に予め設けられた格子状の溝部で折ることに
よるいわゆるチヨコレートブレーク方式によつて
分割して量産する。
きな方形基板に複数個をまとめて形成し、最後に
基板に予め設けられた格子状の溝部で折ることに
よるいわゆるチヨコレートブレーク方式によつて
分割して量産する。
以上述べたように本発明による酸素センサーは
遷移金属酸化物層を覆う多孔質溶射保護層内に白
金族触媒を担持させたものであり、酸素分を検出
すべきガスが酸化物層へ達する過程で1000Å以下
の細孔において壁面に付着した触媒と十分に接触
するため、未反応の燃料の燃焼がほぼ完全に起
る。したがつて、空燃比に対するデータとして
は、内径0.5μｍ程度の空孔を有する酸化物焼成
体に触媒を担持させた場合に比してはるかに信頼
性が高い。本発明による酸素センサーは自動車排
気ガス中の酸素分の検知だけでなく、他の機関の
燃焼排ガス中の残留酸素分の定量に対しても信頼
性を高めるのに利用できる。
遷移金属酸化物層を覆う多孔質溶射保護層内に白
金族触媒を担持させたものであり、酸素分を検出
すべきガスが酸化物層へ達する過程で1000Å以下
の細孔において壁面に付着した触媒と十分に接触
するため、未反応の燃料の燃焼がほぼ完全に起
る。したがつて、空燃比に対するデータとして
は、内径0.5μｍ程度の空孔を有する酸化物焼成
体に触媒を担持させた場合に比してはるかに信頼
性が高い。本発明による酸素センサーは自動車排
気ガス中の酸素分の検知だけでなく、他の機関の
燃焼排ガス中の残留酸素分の定量に対しても信頼
性を高めるのに利用できる。
さらに、この保護層は、直接燃焼排ガスに曝ら
されることとなるが、その優れた耐エロージヨン
性耐熱衝性および熱サイクル性により、センサの
信頼性と寿命とを大幅に向上することが可能であ
る。
されることとなるが、その優れた耐エロージヨン
性耐熱衝性および熱サイクル性により、センサの
信頼性と寿命とを大幅に向上することが可能であ
る。
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は
別の実施例の断面図である。 １……基体（基板）、２，３，３１……白金電
極厚膜、４……二酸化チタン厚膜、５……溶射保
護層。
別の実施例の断面図である。 １……基体（基板）、２，３，３１……白金電
極厚膜、４……二酸化チタン厚膜、５……溶射保
護層。
Claims (1)
- １ セラミツク基体上に遷移金属酸化物層とそれ
に接触する金属電極と少くとも前記酸化物層を覆
う溶射セラミツク保護層とを備えたものにおい
て、該保護層の空孔に白金族酸化触媒微粒子を担
持させたことを特徴とする酸素センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6500080A JPS56162041A (en) | 1980-05-16 | 1980-05-16 | Oxygen sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6500080A JPS56162041A (en) | 1980-05-16 | 1980-05-16 | Oxygen sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56162041A JPS56162041A (en) | 1981-12-12 |
| JPS6161343B2 true JPS6161343B2 (ja) | 1986-12-25 |
Family
ID=13274294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6500080A Granted JPS56162041A (en) | 1980-05-16 | 1980-05-16 | Oxygen sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56162041A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62114354U (ja) * | 1986-01-09 | 1987-07-21 | ||
| JPS63157653U (ja) * | 1987-04-06 | 1988-10-17 | ||
| JP6367666B2 (ja) * | 2014-09-25 | 2018-08-01 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 酸素センサ |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5189497A (ja) * | 1975-02-01 | 1976-08-05 | ||
| JPS5273089A (en) * | 1975-12-15 | 1977-06-18 | Nippon Soken | Detector for gas composition |
| JPS5847663B2 (ja) * | 1975-05-07 | 1983-10-24 | フイガロギケン カブシキガイシヤ | 検知ガスの選択性を有するガス検知素子 |
| JPS53141699A (en) * | 1977-05-16 | 1978-12-09 | Nippon Soken | Gas component detector |
| JPS5468697A (en) * | 1977-11-11 | 1979-06-01 | Nippon Soken | Gas constituent detector |
| JPS5582045A (en) * | 1978-12-14 | 1980-06-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Detection element for oxygen concentration |
-
1980
- 1980-05-16 JP JP6500080A patent/JPS56162041A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56162041A (en) | 1981-12-12 |
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