JPS5819554A - 酸素濃度検出器 - Google Patents
酸素濃度検出器Info
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- JPS5819554A JPS5819554A JP56117407A JP11740781A JPS5819554A JP S5819554 A JPS5819554 A JP S5819554A JP 56117407 A JP56117407 A JP 56117407A JP 11740781 A JP11740781 A JP 11740781A JP S5819554 A JPS5819554 A JP S5819554A
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- gas
- electrode
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- 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
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
- G01N27/4077—Means for protecting the electrolyte or the electrodes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本゛発明はガス雰囲気中の酸素濃度を検出する限界電流
式酸素濃度検出器に関する。
式酸素濃度検出器に関する。
従来、内燃機関の排ガス対1に関連して、内燃機関で燃
焼に供される混合気の空燃比を検知する手段として酸素
m度検出暢が使用されている。辷れは排ガスのガス成分
中における酸素浸度を検出することによシ、該運転中に
シける空燃比を検知し、これによりて混合比を理論空燃
比に制御して排ガスのガス成分であるCo 、 HC。
焼に供される混合気の空燃比を検知する手段として酸素
m度検出暢が使用されている。辷れは排ガスのガス成分
中における酸素浸度を検出することによシ、該運転中に
シける空燃比を検知し、これによりて混合比を理論空燃
比に制御して排ガスのガス成分であるCo 、 HC。
NOxの減少を図るもの、さらに燃費向上を目的として
リーン側空燃比に制御するものなどに供されるものであ
る。 。
リーン側空燃比に制御するものなどに供されるものであ
る。 。
しかして上記酸素談度検出シとして二すでに限界電流式
酸素濃度検出器が知られている。この検出器は、酸素イ
オン伝導性金ai3酸化iよシなる固体電解質素子の表
裏面に、それぞれ多孔質の薄膜状電極を設けたことを、
基本的構造としている。
酸素濃度検出器が知られている。この検出器は、酸素イ
オン伝導性金ai3酸化iよシなる固体電解質素子の表
裏面に、それぞれ多孔質の薄膜状電極を設けたことを、
基本的構造としている。
そしてこの亀のは、両、電極間k、電圧を印加すると、
一方の電率から他方の電極、に電流が流れる。す表わち
上記素子祉駿率イオン固体電解質−鵬 \1〜 1 であるから、検出ガスの酸素は一方の電極から電子を受
けて酸素イオンとなシ、仁の酸素イオンが素子の内部を
拡散して他方の電極咳達し、この電極にて電子を放出す
ることによ)酸素分子に戻シ、このことから両電極間に
電流が流れるものである。このとき、印加電圧を変化さ
せても電極間に流れる電流値が変化しない領域、すなわ
ち限界電流が発生する。そζで所定電圧を印加したとき
の限界電流値を測定すれば、当該雰囲気中の酸素濃度を
知ることができるものである。
一方の電率から他方の電極、に電流が流れる。す表わち
上記素子祉駿率イオン固体電解質−鵬 \1〜 1 であるから、検出ガスの酸素は一方の電極から電子を受
けて酸素イオンとなシ、仁の酸素イオンが素子の内部を
拡散して他方の電極咳達し、この電極にて電子を放出す
ることによ)酸素分子に戻シ、このことから両電極間に
電流が流れるものである。このとき、印加電圧を変化さ
せても電極間に流れる電流値が変化しない領域、すなわ
ち限界電流が発生する。そζで所定電圧を印加したとき
の限界電流値を測定すれば、当該雰囲気中の酸素濃度を
知ることができるものである。
しかしてこの種限界電流式酸素濃度検出器においては、
電極が直接に雰囲気ガスに晒されていると、ガスの温度
変化サイクルにもとづき電極が剥離する慣れがあシ、ま
たガス成分中の酸素の拡散性が良好に行われない欠点も
ある。そこで従来、電極を多孔質電気絶縁性金属酸化物
からなるガス(酸素分子)拡散抵抗層で被覆した構造が
採用されている。このガス拡散抵抗層を用いた検出器に
おいては、前述の限界電流Ij夏、 = ・」−」r−
二一1≧≦12−、 H、8,po2 e++++
me+ (1)トT j ?・−7ラデ、イ一定数 凰−気体定数Do、 −
・・酸素分子の拡散定数 丁−絶対温度E・−ガス(酸
素分子)拡散抵抗層の拡散率l・・・ガス(酸素分子)
拡散抵抗層の有効拡散距離S−電極爾積 PO
□−酸素分圧したがりて限界電流値は上記ガス拡散抵抗
層の拡散率Eおよび有効拡散距離1<よってもその特性
が影響されることが判る。
電極が直接に雰囲気ガスに晒されていると、ガスの温度
変化サイクルにもとづき電極が剥離する慣れがあシ、ま
たガス成分中の酸素の拡散性が良好に行われない欠点も
ある。そこで従来、電極を多孔質電気絶縁性金属酸化物
からなるガス(酸素分子)拡散抵抗層で被覆した構造が
採用されている。このガス拡散抵抗層を用いた検出器に
おいては、前述の限界電流Ij夏、 = ・」−」r−
二一1≧≦12−、 H、8,po2 e++++
me+ (1)トT j ?・−7ラデ、イ一定数 凰−気体定数Do、 −
・・酸素分子の拡散定数 丁−絶対温度E・−ガス(酸
素分子)拡散抵抗層の拡散率l・・・ガス(酸素分子)
拡散抵抗層の有効拡散距離S−電極爾積 PO
□−酸素分圧したがりて限界電流値は上記ガス拡散抵抗
層の拡散率Eおよび有効拡散距離1<よってもその特性
が影響されることが判る。
しかしながら、従来において上記ガス拡散抵抗層は、電
極の表WKプラズマ溶射することによりて形成していた
。このlツズマ溶射によると、抵抗層の厚さや気孔率お
よび平均細孔径などの制御が困難であ〉、各製品毎にば
らつきを生じる不具合がある。ヒのようなばらつきは前
記(1)弐における拡□散率E中有孔拡散距離jのばら
つきを招くことは明らかでTo〉、限界電流値が高精度
に確定されない欠点を生じる。また館4図の特性におい
て破線Bで示され走通〕、限界電流特性にいわゆるシャ
ーfさかなくなることから、酸素機度の測定値にも悪影
響を及はす欠点がある。
極の表WKプラズマ溶射することによりて形成していた
。このlツズマ溶射によると、抵抗層の厚さや気孔率お
よび平均細孔径などの制御が困難であ〉、各製品毎にば
らつきを生じる不具合がある。ヒのようなばらつきは前
記(1)弐における拡□散率E中有孔拡散距離jのばら
つきを招くことは明らかでTo〉、限界電流値が高精度
に確定されない欠点を生じる。また館4図の特性におい
て破線Bで示され走通〕、限界電流特性にいわゆるシャ
ーfさかなくなることから、酸素機度の測定値にも悪影
響を及はす欠点がある。
本発明はこのような事情にもとづきなされたもので、そ
の目的ふするとζろは、ガス拡散抵抗層をセラ宅、クフ
ィルタで構成し、かつセラ建、クフィルタであれば気孔
率および平均細孔径の選定が容易であることにもとづ!
これら気孔率、平均細孔径を規制し、限界電流値を高精
度に確保できるとともにその特性もシャープとなる酸素
濃度検出器を提供しようとするものである。
の目的ふするとζろは、ガス拡散抵抗層をセラ宅、クフ
ィルタで構成し、かつセラ建、クフィルタであれば気孔
率および平均細孔径の選定が容易であることにもとづ!
これら気孔率、平均細孔径を規制し、限界電流値を高精
度に確保できるとともにその特性もシャープとなる酸素
濃度検出器を提供しようとするものである。
以下本発明の一実施例を第1図ないし第◆図にもとづき
説明する′。
説明する′。
図中″1は固゛体電解質素子であシ、酸素イオン伝導性
金属酸化物、たとえばZrOx 92モルチとYb08
モルチとを固溶させた緻*1焼結体によって形−されて
らる。、上記素子1は、一端が閉止さ゛れ他端が開放さ
れたw、f状の形状を有している。該端子1の中央部外
周には環状拡大部11を設けてあシ、また内周の開放端
側には環状座部1bを設けである。2a薄膜状多孔質電
極であシ、上記素子1の内INにおいて上記座部1bに
至る略全面に設けである。3は同じく薄膜状の多孔質電
極であル、これは上記素子1の先端部の外周面に設けで
ある。この電極Sはその面積を20〜100■2@度と
しである。なお該電極3部分に対応する上記素子1の厚
みは0.2〜0.8一種度としである。上記電極1はこ
の電極1と同質、の材料で形成されたリード線4に接続
されてお)、このリード線4#i上記環状拡大部1aの
頂Wtで延在されている。、なお上記各電極2,3およ
びリード線4#i、たとえばptよシ成シ、設ける方法
としては化学メッキ、(−ストスクリーン印刷などが好
適する。
金属酸化物、たとえばZrOx 92モルチとYb08
モルチとを固溶させた緻*1焼結体によって形−されて
らる。、上記素子1は、一端が閉止さ゛れ他端が開放さ
れたw、f状の形状を有している。該端子1の中央部外
周には環状拡大部11を設けてあシ、また内周の開放端
側には環状座部1bを設けである。2a薄膜状多孔質電
極であシ、上記素子1の内INにおいて上記座部1bに
至る略全面に設けである。3は同じく薄膜状の多孔質電
極であル、これは上記素子1の先端部の外周面に設けで
ある。この電極Sはその面積を20〜100■2@度と
しである。なお該電極3部分に対応する上記素子1の厚
みは0.2〜0.8一種度としである。上記電極1はこ
の電極1と同質、の材料で形成されたリード線4に接続
されてお)、このリード線4#i上記環状拡大部1aの
頂Wtで延在されている。、なお上記各電極2,3およ
びリード線4#i、たとえばptよシ成シ、設ける方法
としては化学メッキ、(−ストスクリーン印刷などが好
適する。
5は上記1)−ド線4の外画を被う保譲層であシ、たと
えば高融点の硼硅酸ガラス被膜−によって形成されてい
る。なおζO保護層5はリード線4のうち、上記素子1
の褒状拡大部1aの頂WK位置する部位には設けられて
い表く、環状拡大部JaO頂面においては、リード線4
が露出されている。
えば高融点の硼硅酸ガラス被膜−によって形成されてい
る。なおζO保護層5はリード線4のうち、上記素子1
の褒状拡大部1aの頂WK位置する部位には設けられて
い表く、環状拡大部JaO頂面においては、リード線4
が露出されている。
6は本発明の要点に該当する多孔質電気絶縁性金属酸化
物からなるガス(酸素分子)拡散抵抗層である。このガ
ス拡散抵抗層はAj20.もしくはZ r O2などの
連続細孔セラtツクフィルタによって構成されておシ、
このセランツクフィルタは後述するが、気孔率が5〜1
11平〒細孔径が500〜100OX、細孔分布が25
0〜1200Xおよびフィルタの肉厚を200〜100
0μに形成しである。該セラ建、クフィルタの抵抗層は
、一端が閉塞され他端が開放されたコツプ状を々し、前
記素子1の閉塞端側に被着されている。なおこの被着に
際しては多孔質無機接着剤によって接合される。、した
がって電極3シよび保譲層5はこのセラオックフィルタ
6によって被われている。
物からなるガス(酸素分子)拡散抵抗層である。このガ
ス拡散抵抗層はAj20.もしくはZ r O2などの
連続細孔セラtツクフィルタによって構成されておシ、
このセランツクフィルタは後述するが、気孔率が5〜1
11平〒細孔径が500〜100OX、細孔分布が25
0〜1200Xおよびフィルタの肉厚を200〜100
0μに形成しである。該セラ建、クフィルタの抵抗層は
、一端が閉塞され他端が開放されたコツプ状を々し、前
記素子1の閉塞端側に被着されている。なおこの被着に
際しては多孔質無機接着剤によって接合される。、した
がって電極3シよび保譲層5はこのセラオックフィルタ
6によって被われている。
1は棒−〇セラtyクヒータで、sb、たとえばアルき
す磁器中にニクロム線かどのコイル状又はクシmパター
ン形状のヒータ纏1aを内蔵しておル、比較的長尺に形
成しである。8は金属Δイブであ)、その外周にフラン
ジ部8aを設けであるとともに1)0貫通孔8bを有し
ている。この/譬イf8は上記ヒータrの外周囲に嵌着
されてこの一一声r′をたとえば銀ろう付けによシ接合
しである。Aイf#の上端にはフランジ部8aを形成し
てあシ、このフランジ部8aはC1などのリングパツキ
ン/訃よび圧縮成形したグラ7アイトリング(い′ずれ
も図示しない)を介して素子1の環状座部1bK位置決
めしである。このためヒータ1は素子1の内部に対す名
央出量がこのΔイf8のフランジ部jaと環状座部1b
とで決定されるように表っている。
す磁器中にニクロム線かどのコイル状又はクシmパター
ン形状のヒータ纏1aを内蔵しておル、比較的長尺に形
成しである。8は金属Δイブであ)、その外周にフラン
ジ部8aを設けであるとともに1)0貫通孔8bを有し
ている。この/譬イf8は上記ヒータrの外周囲に嵌着
されてこの一一声r′をたとえば銀ろう付けによシ接合
しである。Aイf#の上端にはフランジ部8aを形成し
てあシ、このフランジ部8aはC1などのリングパツキ
ン/訃よび圧縮成形したグラ7アイトリング(い′ずれ
も図示しない)を介して素子1の環状座部1bK位置決
めしである。このためヒータ1は素子1の内部に対す名
央出量がこのΔイf8のフランジ部jaと環状座部1b
とで決定されるように表っている。
9は金属カバーであシ、素子1の開放端側に嵌挿され、
その先端は素子1の環状拡大部1aの頂面に導びいたリ
ード線4に接触させである。
その先端は素子1の環状拡大部1aの頂面に導びいたリ
ード線4に接触させである。
10は金属製筒状ハウジングであシ、このハウジング1
0の内側に形状した環状座部leaに、リングノッキン
グ11を介して上記素子1の環状拡大部1aが載置され
ている。このハウジング10と上記素子10環状拡大部
1鳳の上方との間には、圧縮成形したリングタルク12
が設仕られておル、該リングタルクJJKはアスベスト
リング13および耐熱リング14が載置されている。
0の内側に形状した環状座部leaに、リングノッキン
グ11を介して上記素子1の環状拡大部1aが載置され
ている。このハウジング10と上記素子10環状拡大部
1鳳の上方との間には、圧縮成形したリングタルク12
が設仕られておル、該リングタルクJJKはアスベスト
リング13および耐熱リング14が載置されている。
15はアル建すなどよりなる絶縁碍子であシ、上記カバ
ー9の外周に嵌挿されている。16は円筒状保護カバー
であシ、上記絶縁碍子15の外周に嵌挿しである。上記
絶縁碍子15の一部および保護カバー16の一部は、ハ
ウジング10の内側に挿通され、上記耐熱リング14の
上部に金属製かしめリング11を載置して該ノ・ウジン
グ10の上端をかしめ固定するととによシハウジング1
0に連結されている。金属Δイブ8および金属カバー9
には各々リード線1g&、18bが接続され、かつヒー
タ7にもリード@111*、19bが接続される。
ー9の外周に嵌挿されている。16は円筒状保護カバー
であシ、上記絶縁碍子15の外周に嵌挿しである。上記
絶縁碍子15の一部および保護カバー16の一部は、ハ
ウジング10の内側に挿通され、上記耐熱リング14の
上部に金属製かしめリング11を載置して該ノ・ウジン
グ10の上端をかしめ固定するととによシハウジング1
0に連結されている。金属Δイブ8および金属カバー9
には各々リード線1g&、18bが接続され、かつヒー
タ7にもリード@111*、19bが接続される。
20はハウジング10の下端に連結された素子保護カバ
ーであシ、測定ガスを通過させるための丸大亀しくはス
リット状の開口部20aを有している。
ーであシ、測定ガスを通過させるための丸大亀しくはス
リット状の開口部20aを有している。
21は取付フランジであル、ハウジング10に固定され
ている。この取付7ランy21は取付孔21%を有し、
この取付孔JJ&を用いて、たとえば内燃機関の排気管
(図示しない)に取ル付けられる。このため、素子1の
閉塞端側は測定ガス、たとえば排ガス中に晒されること
になる。
ている。この取付7ランy21は取付孔21%を有し、
この取付孔JJ&を用いて、たとえば内燃機関の排気管
(図示しない)に取ル付けられる。このため、素子1の
閉塞端側は測定ガス、たとえば排ガス中に晒されること
になる。
このような構成にもとづ〈実施例の作用について説明す
る。
る。
リード線18&を電源の陽極に接続するとともに、リー
ド、線11bを電源の陰極に接続する。
ド、線11bを電源の陰極に接続する。
そして・これらリード線1am、xabに電圧を印加す
ると、電極Sから2に向りて電流が流れる。ここで素子
1は酸素イオン伝導性の固体電解質であるため、測定ガ
スや酸素は拡散抵抗層、つま〕セラitクフイルj14
1を経て電極3に至シ、この電極3にて電子の供給を受
は酸素イオンとなる。この酸素イオンは素子1の内部を
拡散していき、電極2にて電子を放出し、酸素子分子に
戻る。
ると、電極Sから2に向りて電流が流れる。ここで素子
1は酸素イオン伝導性の固体電解質であるため、測定ガ
スや酸素は拡散抵抗層、つま〕セラitクフイルj14
1を経て電極3に至シ、この電極3にて電子の供給を受
は酸素イオンとなる。この酸素イオンは素子1の内部を
拡散していき、電極2にて電子を放出し、酸素子分子に
戻る。
この反応において電圧を徐々に上けていくと、電圧を変
化させても電流が変化しない領域、すなわち限界電流が
発生する。この限界電流値IIはすでに述べた(1)式
によって算出される。
化させても電流が変化しない領域、すなわち限界電流が
発生する。この限界電流値IIはすでに述べた(1)式
によって算出される。
したがうて測定ガス中の酸素濃度(分圧)K応じて限界
電流値!Iが変化するから、一定電圧を印加してこの限
界電流を測定すれば、測定ガス中の酸素分圧を測定する
。ことができる。
電流値!Iが変化するから、一定電圧を印加してこの限
界電流を測定すれば、測定ガス中の酸素分圧を測定する
。ことができる。
とζろで(1)式から判る通シ限界電流値l!を決定す
る要因の1つに拡散抵抗層6のガス拡散率Eおよび有効
拡散距離jが挙げられる。したがって(1)弐において
、F 、 R、Do2. T 、 8およびPO□を一
定とし、これらを定数にで置き換えると、 !lさ弓 −・・・−(2) とすることができる。
る要因の1つに拡散抵抗層6のガス拡散率Eおよび有効
拡散距離jが挙げられる。したがって(1)弐において
、F 、 R、Do2. T 、 8およびPO□を一
定とし、これらを定数にで置き換えると、 !lさ弓 −・・・−(2) とすることができる。
ここで拡散抵抗層の拡散率Eは、
Iユβo−8′・N
ただしβ・は気孔率、8′は気孔、つまり細孔の買積(
8’−−!Ef−(rは細孔径))、Nはセラ建ツクフ
ィルター6のうち電極1の存在している領域内の細孔数
である。
8’−−!Ef−(rは細孔径))、Nはセラ建ツクフ
ィルター6のうち電極1の存在している領域内の細孔数
である。
また拡散抵抗層の有効拡散距離jFi、jユ1・・τ
ただしI6は第3図に示されるように拡ik抵抗層6の
厚さ、Tはガス拡散経路状態を示す定数つtシ迷富度で
ある。
厚さ、Tはガス拡散経路状態を示す定数つtシ迷富度で
ある。
したがって上記(2)式は
に変換することができる。
このことから限界電流値Ijj−j:、気孔率β・、細
孔の大きさS′、細孔の数N、拡散抵抗層6の厚みなど
の条件が揃っていることがばらつきを少くする点で大切
表要件となシ、任意の限界電流値18を得るためには、
これらの°制御が重要になる。
孔の大きさS′、細孔の数N、拡散抵抗層6の厚みなど
の条件が揃っていることがばらつきを少くする点で大切
表要件となシ、任意の限界電流値18を得るためには、
これらの°制御が重要になる。
そこで本発明者勢は上記(3)式に注意し、これらβ・
、S’、N、j・、τなどO条件の制御が容易外セラミ
、りフィルタを採用した。つまりセラミックフィルタは
、素子1とは別個に製造でき、かつその製造方法を選択
することによりて上記条件の制御が可能である。
、S’、N、j・、τなどO条件の制御が容易外セラミ
、りフィルタを採用した。つまりセラミックフィルタは
、素子1とは別個に製造でき、かつその製造方法を選択
することによりて上記条件の制御が可能である。
そして本発明者等は種々の実験にもとづき、セラミック
フィルタの気孔率β・を5〜119g。
フィルタの気孔率β・を5〜119g。
平均細孔径rを500〜1oooX、細孔分布率(Nを
決定する要因)を250〜12001.拡散抵抗層(セ
ラミックフィルタ)の厚さj・を20θ〜10001の
範囲に規制すれば、限界電流値X−の目標値に対しイ±
51のばらつき範囲内にとどめるとと−で禽ることを確
認した。
決定する要因)を250〜12001.拡散抵抗層(セ
ラミックフィルタ)の厚さj・を20θ〜10001の
範囲に規制すれば、限界電流値X−の目標値に対しイ±
51のばらつき範囲内にとどめるとと−で禽ることを確
認した。
下表は、酸素浸度10−1素子1の温度750℃とし、
かつ他の条件を一定とした場合の実験結果を示す。なお
特性のシャープさとは第4図に示された特性図において
、実線ムで示されたごとき特性をシャープな特性として
評価した。
かつ他の条件を一定とした場合の実験結果を示す。なお
特性のシャープさとは第4図に示された特性図において
、実線ムで示されたごとき特性をシャープな特性として
評価した。
上記の実験結果から判る通シ、気孔率5〜1191、平
均細孔径r500〜1000Xであれば、総合評価とし
てばらつきを±5−に納めることができる。なお従来の
グッズマ溶射によるコーティング方式のものはばらつき
が±10〜2〇−であシ、これと比較しても上記本発明
の条件が優れていることが認められる。
均細孔径r500〜1000Xであれば、総合評価とし
てばらつきを±5−に納めることができる。なお従来の
グッズマ溶射によるコーティング方式のものはばらつき
が±10〜2〇−であシ、これと比較しても上記本発明
の条件が優れていることが認められる。
また、気孔率β0が5−未満の場合はセラミックが焼結
体状態に近くなるので細孔の連続性が損われ、また11
チを超えると特性のシャーグさが欠けるので好ましくな
いものである。
体状態に近くなるので細孔の連続性が損われ、また11
チを超えると特性のシャーグさが欠けるので好ましくな
いものである。
上記実施例においては、ガス拡散抵抗層εの全体を均一
なセラ1.クフィルタとして、素子1の閉塞端側の全体
を被うようにしたが、本発明は、少なくとも電極3に対
向する部分だけを上記気孔率β・、平均細孔径rに規制
されたセラミ、り体で被い、他の部分は焼結体によって
構成するようにしてもよい。また、セラミックと−タ7
はヒータの機能とともにヒータ$lr mの抵抗を感知
し温度制御も兼ねることも可能である。
なセラ1.クフィルタとして、素子1の閉塞端側の全体
を被うようにしたが、本発明は、少なくとも電極3に対
向する部分だけを上記気孔率β・、平均細孔径rに規制
されたセラミ、り体で被い、他の部分は焼結体によって
構成するようにしてもよい。また、セラミックと−タ7
はヒータの機能とともにヒータ$lr mの抵抗を感知
し温度制御も兼ねることも可能である。
また本発明は第1図および第2図に示されたごとき、固
定電解質素子1をカッl状に形成しかつヒータ1を素子
1内に収容した構造のものに限定されるものではない。
定電解質素子1をカッl状に形成しかつヒータ1を素子
1内に収容した構造のものに限定されるものではない。
すなわち第5図および第6図は本発明の変形例を示した
が、このものは素子1がディスク状に形成されている。
が、このものは素子1がディスク状に形成されている。
ディスク状固体電解質素子1の背向する両面に電極2お
よび3を設け、これら電極2および3はガス拡散抵抗層
6にようて被われている。拡散抵抗層6は本発IjiK
係るセラ(ツクフィルタ6&、fibによって形成され
ておシ、これらセラミ、クフィルタ6に、6bを衝合す
ることによシミ極2,3を被覆している。これらセラミ
ックフィルタga、#bは高融点ガラスもしくは無機接
着剤などの接合部材40によシ接合されている。この場
合、電極2.3のpt製リード1i1Ja、jaはセラ
ミックフィルタ5m、5bに形成された貫通孔41&、
41bを貫通されてお〉、該貫通孔41*、41bは上
記接合部部材40によって封着されている。リード線J
a 、Jbはセラミ、り碍管42内を導びかれて上方に
延長されている。碍管42はセラ書ツクホル/41に保
持されている。また素子1の外周囲にはと−タ44が配
置されておシ、該ヒータ44のリード線44m、44b
はセラ電ツクホル/43の内部を通じて上方に導出され
ている。
よび3を設け、これら電極2および3はガス拡散抵抗層
6にようて被われている。拡散抵抗層6は本発IjiK
係るセラ(ツクフィルタ6&、fibによって形成され
ておシ、これらセラミ、クフィルタ6に、6bを衝合す
ることによシミ極2,3を被覆している。これらセラミ
ックフィルタga、#bは高融点ガラスもしくは無機接
着剤などの接合部材40によシ接合されている。この場
合、電極2.3のpt製リード1i1Ja、jaはセラ
ミックフィルタ5m、5bに形成された貫通孔41&、
41bを貫通されてお〉、該貫通孔41*、41bは上
記接合部部材40によって封着されている。リード線J
a 、Jbはセラミ、り碍管42内を導びかれて上方に
延長されている。碍管42はセラ書ツクホル/41に保
持されている。また素子1の外周囲にはと−タ44が配
置されておシ、該ヒータ44のリード線44m、44b
はセラ電ツクホル/43の内部を通じて上方に導出され
ている。
このような構成においても第1図および第2図に示され
た実施例と同様の効果を奏するものである。
た実施例と同様の効果を奏するものである。
さらに本発明は要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可
能である。たとえば、 (1) 素子1の材質は、8モルyb2o、 −Zr
0zの他に、5〜10モルの範囲のY2O,を固溶した
ZrO2素子でもよく、またYbxOs m 720B
のかわ’) K BC20s e cao # ’rh
2o、を用いたものでもよい、更には、ZrO□−Mg
O、The□−CaO。
能である。たとえば、 (1) 素子1の材質は、8モルyb2o、 −Zr
0zの他に、5〜10モルの範囲のY2O,を固溶した
ZrO2素子でもよく、またYbxOs m 720B
のかわ’) K BC20s e cao # ’rh
2o、を用いたものでもよい、更には、ZrO□−Mg
O、The□−CaO。
C・02− MgO等、種々の酸素イオン伝導性金属酸
化物が採用可能である。
化物が採用可能である。
(2) ヒータ1の絶縁材料として、アル建すの他に
、コージェライト、ステアタイト等積々のものが適用で
きる。
、コージェライト、ステアタイト等積々のものが適用で
きる。
(3)ガス拡散抵抗層のセラミックとしては、uxOs
* ZrOxの他Ks MgO−ム7,0. (スピ
ネル)810□e Cz20゜などが適用可能である。
* ZrOxの他Ks MgO−ム7,0. (スピ
ネル)810□e Cz20゜などが適用可能である。
(4)本発明の酸素濃度検出器は、自動車の分野以外に
たとえば溶鉱炉などの空気制御にも適用可能である。
たとえば溶鉱炉などの空気制御にも適用可能である。
以上詳述した通〕本発明は、ガス拡散抵抗層としてセラ
ミックフィルタを使用し、該セラミ、クフィルタの気孔
率を5〜11チ、平均細孔径を500〜1ooolとし
たものである。したがってこのものによれば、セラミッ
クフィルタはその気孔率、平均細孔径、厚み等の制御が
容易であるから品質の一定した、拡散抵抗層が得られ、
かつ気孔率や平均細孔径の規制が容易となる。
ミックフィルタを使用し、該セラミ、クフィルタの気孔
率を5〜11チ、平均細孔径を500〜1ooolとし
たものである。したがってこのものによれば、セラミッ
クフィルタはその気孔率、平均細孔径、厚み等の制御が
容易であるから品質の一定した、拡散抵抗層が得られ、
かつ気孔率や平均細孔径の規制が容易となる。
しかも気孔率および平均細孔径を規制したことから限界
電流値のばらつきが少く、高精度な測定値が得られるな
どの効果を奏する。
電流値のばらつきが少く、高精度な測定値が得られるな
どの効果を奏する。
第1図ないし第4図は本発明の一実施例を示し、第1図
は断面図、第2図は素子部分の側面図、第3図はセラ建
ツクフィルタの拡大断面図、第4図は電流−電圧特性図
、第5図訃よび第6図は本発明の変形例を示し、第5図
は断面図、第6図は素子部分の拡大断面図である。 1・−同体電一質素子、J、j−電極、6−ガス(酸素
分子)拡散抵抗層(セラtyクフィルタ)1・−ヒータ
。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 廖第1図 第3図 第4図 kp 1)(3電圧(v) 第5vA 21\ ト 0
は断面図、第2図は素子部分の側面図、第3図はセラ建
ツクフィルタの拡大断面図、第4図は電流−電圧特性図
、第5図訃よび第6図は本発明の変形例を示し、第5図
は断面図、第6図は素子部分の拡大断面図である。 1・−同体電一質素子、J、j−電極、6−ガス(酸素
分子)拡散抵抗層(セラtyクフィルタ)1・−ヒータ
。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 廖第1図 第3図 第4図 kp 1)(3電圧(v) 第5vA 21\ ト 0
Claims (1)
- 酸素イオン伝導性金属酸化物よシなる固体電解質素子の
表裏面に、多孔質の薄膜状電極をそれぞれ設叶、上記電
極を多孔質電気絶縁性金属酸化物からまるガス拡散抵抗
層で被い、上記両電極間に一定電圧を印加することによ
り前配素予め内部に、該素子が晒される雰囲気中の酸素
イオンを拡散させ、この拡散される酸素イオンの濃度に
対する限界電流値を求めることによシ雰囲気中の酸素濃
度を検出するようにした限界電流式酸素濃度検出器にお
いて、上記ガス拡散抵抗層はセラミックフィルタで構成
、シ、該セラミックフィルタの気孔率を5〜11−およ
び平均細孔径を500〜1000.1としたことを特徴
とする酸素論度検出器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56117407A JPS5819554A (ja) | 1981-07-27 | 1981-07-27 | 酸素濃度検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56117407A JPS5819554A (ja) | 1981-07-27 | 1981-07-27 | 酸素濃度検出器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5819554A true JPS5819554A (ja) | 1983-02-04 |
Family
ID=14710877
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56117407A Pending JPS5819554A (ja) | 1981-07-27 | 1981-07-27 | 酸素濃度検出器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5819554A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6017452U (ja) * | 1983-07-14 | 1985-02-06 | トヨタ自動車株式会社 | 酸素濃度検出器 |
JPS62179653A (ja) * | 1986-02-04 | 1987-08-06 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 限界電流式酸素センサ |
JPS6319547A (ja) * | 1986-07-14 | 1988-01-27 | Cataler Kogyo Kk | 酸素濃度センサ− |
US4836906A (en) * | 1986-12-27 | 1989-06-06 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Air-fuel ratio sensor |
-
1981
- 1981-07-27 JP JP56117407A patent/JPS5819554A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6017452U (ja) * | 1983-07-14 | 1985-02-06 | トヨタ自動車株式会社 | 酸素濃度検出器 |
JPH0532765Y2 (ja) * | 1983-07-14 | 1993-08-20 | ||
JPS62179653A (ja) * | 1986-02-04 | 1987-08-06 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 限界電流式酸素センサ |
JPS6319547A (ja) * | 1986-07-14 | 1988-01-27 | Cataler Kogyo Kk | 酸素濃度センサ− |
US4836906A (en) * | 1986-12-27 | 1989-06-06 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Air-fuel ratio sensor |
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