JPS60224055A - 酸素センサ−の検出基板 - Google Patents
酸素センサ−の検出基板Info
- Publication number
- JPS60224055A JPS60224055A JP59079686A JP7968684A JPS60224055A JP S60224055 A JPS60224055 A JP S60224055A JP 59079686 A JP59079686 A JP 59079686A JP 7968684 A JP7968684 A JP 7968684A JP S60224055 A JPS60224055 A JP S60224055A
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- JP
- Japan
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- plate
- electrode
- conductive
- solid electrolyte
- support plate
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- Pending
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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
- G01N27/4071—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases using sensor elements of laminated structure
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- Health & Medical Sciences (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
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- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
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】
本発明は酸素イオン伝導性を有する酸化ジルコニウム等
の固体電解質を用いた酸素センサーの検出基板に関する
。
の固体電解質を用いた酸素センサーの検出基板に関する
。
〈従来技術〉
前記固体電解質を用いて、その−面に例えば空気のよう
な酸素分圧が既知の基準ガスを接触させ、他面に酸素分
圧が未知の測定ガスを接触させ、夫々の面に接する基準
極と測定極の酸素分圧差により起電力を発生させ、かか
る起電力の測定により周知のネルンストの式から測定ガ
スの酸素分圧をめるようにした酸素センサーは公知であ
る。
な酸素分圧が既知の基準ガスを接触させ、他面に酸素分
圧が未知の測定ガスを接触させ、夫々の面に接する基準
極と測定極の酸素分圧差により起電力を発生させ、かか
る起電力の測定により周知のネルンストの式から測定ガ
スの酸素分圧をめるようにした酸素センサーは公知であ
る。
かかる酸素センサーは特公昭５６−７５８８号等に示さ
れるようにに固体電解質を一端部が閉じた管状とし、そ
の管内に基準ガスを供給し、管外周面を測定ガス中に露
出させるものが通常である。ところで、固体電解質を管
状に成形するのは困難かつ高価なものとなる。
れるようにに固体電解質を一端部が閉じた管状とし、そ
の管内に基準ガスを供給し、管外周面を測定ガス中に露
出させるものが通常である。ところで、固体電解質を管
状に成形するのは困難かつ高価なものとなる。
そこで前記固体電解質の成形を容易とするために、特開
昭５５−１２５４４８号に開示されているように、固体
電解質を板状に成形し、該板の検知部上下面に基準極と
測定極とを配置し、かつ両極の導電路をその板端の信号
取出し口まで連続して設けるとともに、基準ガス及び測
定ガスをその検知部の上下面に接触させるようにした検
出基板が提案されている。しかるにかかる構成は導電路
でのノイズを除去するために前記固体電解質と導電路を
絶縁する必要が生じ、該導電路と電解質問に絶縁板を介
在させる必要があり、部品点数が多くなり構造が複雑と
なるとともに、印刷等の手段で前記板面に直接導電路を
形成できない制約がある。また固体電解質で一枚板を構
成するため、該材料の使用量が多くなり検出素子が高価
となる。
昭５５−１２５４４８号に開示されているように、固体
電解質を板状に成形し、該板の検知部上下面に基準極と
測定極とを配置し、かつ両極の導電路をその板端の信号
取出し口まで連続して設けるとともに、基準ガス及び測
定ガスをその検知部の上下面に接触させるようにした検
出基板が提案されている。しかるにかかる構成は導電路
でのノイズを除去するために前記固体電解質と導電路を
絶縁する必要が生じ、該導電路と電解質問に絶縁板を介
在させる必要があり、部品点数が多くなり構造が複雑と
なるとともに、印刷等の手段で前記板面に直接導電路を
形成できない制約がある。また固体電解質で一枚板を構
成するため、該材料の使用量が多くなり検出素子が高価
となる。
さらに、強度、耐熱性等は前記固体電解質の特性によっ
て制約され、必ずしも使用条件に適合した特性を有する
素子基板を構成することができない等の欠点がある。
て制約され、必ずしも使用条件に適合した特性を有する
素子基板を構成することができない等の欠点がある。
〈発明の目的〉
本発明の第１の発明は前記従来欠点を除去することを目
的としたものであり、第２の発明は前記従来欠点を除去
するとともに、低温下において固体電解質の温度補償を
して、その作動を良好とすることを目的とするものであ
る。
的としたものであり、第２の発明は前記従来欠点を除去
するとともに、低温下において固体電解質の温度補償を
して、その作動を良好とすることを目的とするものであ
る。
〈発明の構成〉
第１の発明は、平板状の相持板に孔部を設け、該孔部に
固体電解質を埋入して、その測定ガスと接する測定側伝
導面と、基準ガスと接する基準側伝導面とを板面に夫々
露出させるとともに、前記担持板の一面に固体電解質の
測定側伝導面と接する測定極と、該測定極を担持板の信
号取出し部まで導く導電路とを配置し、 前記相持板の他面に前記固体電解質の基準側伝導面と接
する基準極と、該基準極を担持板の信号取出し部まで導
く導電路とを配置してなり、固体電解質を所要部にのみ
使用し、電極及びその導電路を相持板の上下面に配設す
るようにしたものである。
固体電解質を埋入して、その測定ガスと接する測定側伝
導面と、基準ガスと接する基準側伝導面とを板面に夫々
露出させるとともに、前記担持板の一面に固体電解質の
測定側伝導面と接する測定極と、該測定極を担持板の信
号取出し部まで導く導電路とを配置し、 前記相持板の他面に前記固体電解質の基準側伝導面と接
する基準極と、該基準極を担持板の信号取出し部まで導
く導電路とを配置してなり、固体電解質を所要部にのみ
使用し、電極及びその導電路を相持板の上下面に配設す
るようにしたものである。
また第２の発明は、前記第１の発明の構成に欠くことが
できない事項の全部を主要部としており、前記基準極と
その導電路の下面に、平板状の絶縁性板材に発熱抵抗体
を設けてなるヒーターを接合してなるものである。
できない事項の全部を主要部としており、前記基準極と
その導電路の下面に、平板状の絶縁性板材に発熱抵抗体
を設けてなるヒーターを接合してなるものである。
〈実施例〉
本発明の一実施例を添付図面について説明する。
第１図において１は、絶縁性担持板であり、絶縁性を有
するＭｇＡｌＯ３等の金属酸化物や、酸化アルミニウム
等のセラミック材料からなるものであって、長矩形状を
しており、その一端に正方状の孔部２が設けられている
。前記孔部２内には、酸化ジルコニウム等からなる固体
電解質３が埋入され、その上下の伝導面を担持板ｌの上
下面に露出している。
するＭｇＡｌＯ３等の金属酸化物や、酸化アルミニウム
等のセラミック材料からなるものであって、長矩形状を
しており、その一端に正方状の孔部２が設けられている
。前記孔部２内には、酸化ジルコニウム等からなる固体
電解質３が埋入され、その上下の伝導面を担持板ｌの上
下面に露出している。
また前記担持板ｌの下面には、前記固体電解質３の下部
伝導面を覆う矩形状の基準極６と、該電極から端部の信
号取出し口８まで連続する導電路７とからなる粗い空孔
を有する良通性多孔質金属膜５が上面に形成された前記
相持板１と同形状かつ同材料の配電板４が接合されてい
る。
伝導面を覆う矩形状の基準極６と、該電極から端部の信
号取出し口８まで連続する導電路７とからなる粗い空孔
を有する良通性多孔質金属膜５が上面に形成された前記
相持板１と同形状かつ同材料の配電板４が接合されてい
る。
さらにまた、前記相持板１の上面には前記固体電解質３
の上部伝導面を覆う多孔質の測定極１０と、該電極から
担持板ｌ側端の信号取出し口ｔｉまで連続する導電路１
２とからなる多孔質金属膜９が形成されている。前記測
定極ｌＯには必要に応じて多孔質な保護膜が被着される
。
の上部伝導面を覆う多孔質の測定極１０と、該電極から
担持板ｌ側端の信号取出し口ｔｉまで連続する導電路１
２とからなる多孔質金属膜９が形成されている。前記測
定極ｌＯには必要に応じて多孔質な保護膜が被着される
。
前記構成からなる検出基板Ａは、酸素センサーのケーシ
ング内に装着され、固体電解質３の上部伝導面に測定ガ
スが供給される。またその下部伝導面には、前記信号取
出し日８から前記金属膜５内の空孔を通入して空気等の
酸素分圧の既知な基準ガスが供給され、起電力を発生し
て、その信号は前記信号取出し口８，１１から取出され
る。
ング内に装着され、固体電解質３の上部伝導面に測定ガ
スが供給される。またその下部伝導面には、前記信号取
出し日８から前記金属膜５内の空孔を通入して空気等の
酸素分圧の既知な基準ガスが供給され、起電力を発生し
て、その信号は前記信号取出し口８，１１から取出され
る。
前記構成からなる検出基板Ａの形成を第２，３図につい
て説明すると、まずあらかじめ成形された焼結前の相持
板１下面に、白金に有機性材料を混入してなる多孔質金
属膜５を塗着した焼結前の配電板４を当接して前記孔部
２下部に多孔質金属１１ｆＪ ５の基準極６を配置する
０次に、前記担持板ｌの孔部２に、該孔部２に緊密に嵌
合するように成形された固体電解質３を埋入して焼結す
る。この焼結により前記金属膜５の有機性材料が消失し
、白金内に粗い空孔が多数形成され、このため取出し口
１１から基準極６までガスが流通可能な流路が形成され
る。その後、その上面に固体電解質３上面を覆う多孔質
な測定極１０と該電極から信号取出し口１１まで延びる
導電路１２とを形成すると第３図の検出基板Ａが完成す
る。尚、前記測定極１０．導電路１２を形成後に検出基
板Ａの焼結を施してもよい。
て説明すると、まずあらかじめ成形された焼結前の相持
板１下面に、白金に有機性材料を混入してなる多孔質金
属膜５を塗着した焼結前の配電板４を当接して前記孔部
２下部に多孔質金属１１ｆＪ ５の基準極６を配置する
０次に、前記担持板ｌの孔部２に、該孔部２に緊密に嵌
合するように成形された固体電解質３を埋入して焼結す
る。この焼結により前記金属膜５の有機性材料が消失し
、白金内に粗い空孔が多数形成され、このため取出し口
１１から基準極６までガスが流通可能な流路が形成され
る。その後、その上面に固体電解質３上面を覆う多孔質
な測定極１０と該電極から信号取出し口１１まで延びる
導電路１２とを形成すると第３図の検出基板Ａが完成す
る。尚、前記測定極１０．導電路１２を形成後に検出基
板Ａの焼結を施してもよい。
前記固体電解質３下面への基準ガスの供給を施すため第
４図に示すように、粗い空孔を有する良通性多孔質金属
膜５に換えて、通常の多孔質金属膜１３を配電板４に塗
着し、導電路７に前記固体電解質３の下部伝導面から前
記基準ガスに晒される信号取出し口１１側端まで連続す
る四条溝１５を多数形成するようにしてもよい。また前
記導電路７に沿って相持板ｌ下面又は配電板４上面に凹
条溝を多数形成するようにしてもよい、さらにまた多孔
質金属膜５と四条溝１５とを重畳的に適用してもよい。
４図に示すように、粗い空孔を有する良通性多孔質金属
膜５に換えて、通常の多孔質金属膜１３を配電板４に塗
着し、導電路７に前記固体電解質３の下部伝導面から前
記基準ガスに晒される信号取出し口１１側端まで連続す
る四条溝１５を多数形成するようにしてもよい。また前
記導電路７に沿って相持板ｌ下面又は配電板４上面に凹
条溝を多数形成するようにしてもよい、さらにまた多孔
質金属膜５と四条溝１５とを重畳的に適用してもよい。
前記実施例は一枚板の担持板１に孔部２を設けたもので
あるが、あらかじめ透孔を形成した数枚の絶縁性板材を
重ね合せて担持板ｌとし、その透孔の重ね合わせによっ
て孔部２を形成してもよい。この場合には最下部の板に
透孔と連通ずる長孔をあらかじめ形成しておけば、その
組付は状態で該長孔によって基準ガスの導入路を形成す
ることができるようになる。
あるが、あらかじめ透孔を形成した数枚の絶縁性板材を
重ね合せて担持板ｌとし、その透孔の重ね合わせによっ
て孔部２を形成してもよい。この場合には最下部の板に
透孔と連通ずる長孔をあらかじめ形成しておけば、その
組付は状態で該長孔によって基準ガスの導入路を形成す
ることができるようになる。
さらに前記実施例は正方形状の孔部２を相持板１に形成
したが、担持板１端縁にＶ形、コ字形等の孔部２を設け
、該孔部２に固体電解質３を埋入する等種々の形状の孔
部２を採用することができる。
したが、担持板１端縁にＶ形、コ字形等の孔部２を設け
、該孔部２に固体電解質３を埋入する等種々の形状の孔
部２を採用することができる。
第５図は、第２の発明に係る検出基板Ｂを示し、第２図
のように検出基板Ａの下面にヒーター２０を設けたもの
である。前記ヒーター２０は、担持板１ど同〜かつ同形
状の絶縁性板材２１上に、孔部２の下部に位置する細線
を蛇行させてなる発熱部２３と、該発熱部２３に通電す
る給電路２４とから構成される発熱抵抗体２２を設けた
ものであり、該発熱抵抗体２２はモリブデン等の材料を
スクリーン印刷等の手段により塗着して形成される。
のように検出基板Ａの下面にヒーター２０を設けたもの
である。前記ヒーター２０は、担持板１ど同〜かつ同形
状の絶縁性板材２１上に、孔部２の下部に位置する細線
を蛇行させてなる発熱部２３と、該発熱部２３に通電す
る給電路２４とから構成される発熱抵抗体２２を設けた
ものであり、該発熱抵抗体２２はモリブデン等の材料を
スクリーン印刷等の手段により塗着して形成される。
固体電解質３の最適作動温度は３００℃以上であり、こ
のため測定ガスが低温の場合には給電路２４から発熱部
２３に通電して、前記固定電解質３を加熱する。而て、
該ヒーター２０によって固体電解質３の温度補償がなさ
れ、センサーの検出値を常に良好とすることができる。
のため測定ガスが低温の場合には給電路２４から発熱部
２３に通電して、前記固定電解質３を加熱する。而て、
該ヒーター２０によって固体電解質３の温度補償がなさ
れ、センサーの検出値を常に良好とすることができる。
前記検出基板Ｂは、あらかじめ成形された焼結前の担持
板１下面に、焼結前の前記配電板４を当接し、前記担持
板１の孔部２に、該孔部２に緊密に嵌合するように成形
された固体電解質３を埋入し、さらに前記発熱抵抗体２
２を形成された絶縁性板材２１を当接して焼結すること
により形成される。
板１下面に、焼結前の前記配電板４を当接し、前記担持
板１の孔部２に、該孔部２に緊密に嵌合するように成形
された固体電解質３を埋入し、さらに前記発熱抵抗体２
２を形成された絶縁性板材２１を当接して焼結すること
により形成される。
く効果〉
第１の発明は前記の説明によって明らかにしたように、
絶縁性相持板ｌに孔部２を形成し、該孔部２に固体電解
質３を埋入して検出基板Ａを構成したものであるから、
検出部のみに固体電解質３が用いられるため、導電路７
，１２は相持板１により絶縁されているからノイズ信号
が生ずることはなく、このため絶縁板等の適用を要せず
、前記導電路７，１２の形成に制約がなく、また固体電
解質３の使用量が可及的に少なくてすむから検出基板Ａ
をシンプルかつ廉価に構成できる。さらにまた担持板１
は広い範囲の材料から耐熱性９強度等において最適なも
のを採択され得るからセンサーの使用条件に適合したも
のとすることができる等の効果がある。
絶縁性相持板ｌに孔部２を形成し、該孔部２に固体電解
質３を埋入して検出基板Ａを構成したものであるから、
検出部のみに固体電解質３が用いられるため、導電路７
，１２は相持板１により絶縁されているからノイズ信号
が生ずることはなく、このため絶縁板等の適用を要せず
、前記導電路７，１２の形成に制約がなく、また固体電
解質３の使用量が可及的に少なくてすむから検出基板Ａ
をシンプルかつ廉価に構成できる。さらにまた担持板１
は広い範囲の材料から耐熱性９強度等において最適なも
のを採択され得るからセンサーの使用条件に適合したも
のとすることができる等の効果がある。
また第２の発明は、前記の効果に加えて加熱ヒーター２
０により固体電解質３の温度を最適とし得るから、周囲
の温度環境に影響されず、酸素濃度の検出を可及的精確
に施すことができるようになる等の効果がある。
０により固体電解質３の温度を最適とし得るから、周囲
の温度環境に影響されず、酸素濃度の検出を可及的精確
に施すことができるようになる等の効果がある。
添付図面は本発明の実施例を示し第１図は検出基板Ａの
縦断側面図、第２図は分離斜視図、第３図は検出基板Ａ
の斜視図、第４図は導電路７に四条溝１５を形成した拡
大横断面図、第５図は検出基板Ｂの縦断側面図である。 １；担持板 ２；孔部 ３；固体電解質 ４；配電板
５；金属膜 ６；基準極 ７，１２゜導電路 ａ、ｔｔ
；信号取出し口 １ｏ；測定極 １５．凹条溝 ２０；
ヒーター ２２；発熱抵抗体 Ａ、Ｂ；検出基板 出願人 日本特殊陶業株式会社 代理人 弁理士 松 浦 喜 多 男
縦断側面図、第２図は分離斜視図、第３図は検出基板Ａ
の斜視図、第４図は導電路７に四条溝１５を形成した拡
大横断面図、第５図は検出基板Ｂの縦断側面図である。 １；担持板 ２；孔部 ３；固体電解質 ４；配電板
５；金属膜 ６；基準極 ７，１２゜導電路 ａ、ｔｔ
；信号取出し口 １ｏ；測定極 １５．凹条溝 ２０；
ヒーター ２２；発熱抵抗体 Ａ、Ｂ；検出基板 出願人 日本特殊陶業株式会社 代理人 弁理士 松 浦 喜 多 男
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｌ）平板状の相持板に孔部を設け、該孔部に固体電解質
を埋入して、その測定ガスと接する測定側伝導面と、基
準ガスと接する基準側伝導面とを板面に夫々露出させる
とともに、 前記担持板の一面に固体電解質の測定側伝導面と接する
測定極と、該測定極を担持板の信号取出し部まで導く導
電路とを配置し、 前記相持板の他面に前記固体電解質の基準側伝導面と接
する基準極と、該基準極を担持板の信号取出し部まで導
く導電路とを配置したことを特徴とする酸素センサーの
検出基板 ２）固体電解質の基準側伝導面が露出している担持板の
他面に形成された基準極と、導電路とを粗い空孔を有す
る良通性多孔質金属膜で形成し、前記金属膜内の空孔を
介して前記伝導面に基準ガスを供給するようにしたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１）項記載の酸素センサ
ーの検出基板３）固体電解質の基準側伝導面が露出して
いる担持板の他面に、該伝導面と接する基準極と、その
導電路と、該導電路の表面に形成された基準ガスの導通
方向に沿った多数の四条溝とを形成された絶縁性配電板
を接合し、四条溝を介して前記伝導面に基準ガスを供給
するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１）
項記載の酸素センサーの検出基板 ４）平板状の担持板に孔部な設け、該孔部に固体電解質
を埋入して、その測定ガスと接する測定側伝導面と、基
準ガスと接する基準側伝導面とを板面に夫々露出させる
とともに、 前記相持板の一面に固体電解質の測定側伝導面と接する
測定極と、該測定極を担持板の信号取出し部まで導く導
電路とを配置し、 前記担持板の他面に前記固体電解質の基準側伝導面と接
する基準極と、該基準極を相持板の信号取出し部まで導
く導電路とを配置し、 さらに該基準極とその導電路の下面に、平板状の絶縁性
板材に発熱抵抗体を設けてなるヒーターを接合したこと
を特徴とする酸素センサーの検出基板
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59079686A JPS60224055A (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 酸素センサ−の検出基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59079686A JPS60224055A (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 酸素センサ−の検出基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60224055A true JPS60224055A (ja) | 1985-11-08 |
Family
ID=13697085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59079686A Pending JPS60224055A (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 酸素センサ−の検出基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60224055A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007278941A (ja) * | 2006-04-10 | 2007-10-25 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ素子製造方法およびガスセンサ素子 |
| JP2015158479A (ja) * | 2014-01-24 | 2015-09-03 | 日本特殊陶業株式会社 | 積層型のガスセンサ素子、ガスセンサ、及びその製造方法 |
| JP2016065858A (ja) * | 2014-09-25 | 2016-04-28 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ素子、ガスセンサ及びガスセンサ素子の製造方法 |
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| JPS5851264B2 (ja) * | 1980-03-24 | 1983-11-15 | 東京シリコ−ン株式会社 | 熱定着ロ−ラ− |
| JPS59100853A (ja) * | 1982-12-01 | 1984-06-11 | Hitachi Ltd | 酸素センサの製造方法 |
-
1984
- 1984-04-20 JP JP59079686A patent/JPS60224055A/ja active Pending
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