DE19532158A9 - Sauerstoffkonzentrationsdetektor - Google Patents
SauerstoffkonzentrationsdetektorInfo
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Abstract
Der Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Sensorelement (2) mit einem festen Elektrolyten (20) und hat eine externe Elektrode (22) und eine interne Elektrode (23), die jeweils an der äußeren Oberfläche (220) und der inneren Oberfläche (230) vorgesehen sind, sowie eine Heizung (3), die in der Nähe der inneren Oberfläche (230) des Sensorelements (2) vorgesehen ist, bei dem eine Schicht (1) mit einem hohen Emissionsgrad, welche aus einem Material besteht, welches einen hohen Emissionsgrad aufweist, an der inneren Oberfläche (230) des Sensorelements (2) und/oder der Oberfläche der Heizung vorgesehen ist.
Description
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sauerstoffkonzentrationsdetektor mit einer eingebauten Heizung,
wie etwa einen Begrenzungsstrom-Typ-Sauerstoffkonzentrationsdetektor.
Herkömmlicherweise ist bei einem Sauerstoffkonzentrationsdetektor eine Heizung an einer Innenseite des
Detektors angebaut, der einen festen Elektrolyten aufweist, um den festen Elektrolyten zu beheizen, so daß sich
die Charakteristik des Detektors schnell stabilisiert Es ist jedoch in neuerer Zeit eine schnellere Beheizung des
festen Elektrolyten erforderlich.
Um das oben erwähnte Erfordernis zu erreichen, ist es ein Verfahren, der Heizung einen hohen Strom
ίο zuzuführen, und ein anderes Verfahren ist es, die Wärme von der Heizung effektiv einzusetzen. Wenn jedoch ein
hoher Strom angelegt wird, so wird die Heizung durch einen abrupten Anstieg der Temperatur beschädigt
Deshalb wird es nach der vorliegenden Erfindung als ein effektives Verfahren angesehen, die Wärme von der
Heizung effektiv einzusetzen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Sauerstoffkonzentrationsdetektor zu schaffen, um die
Wärme von der Heizung effektiv einzusetzea
Ein Sauerstoffkonzentrationsdetektor einer bevorzugten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung
umfaßt ein Sensorelement, eine Heizung und eine Schicht mit einem hohen Emissionsgrad
Das Sensorelement umfaßt einen festen Elektrolyten und eine äußere und eine innere Elektrode, die jeweils an
einer äußeren und einer inneren Oberfläche davon vorgesehen sind. Die Heizung ist in der Nähe der inneren
Oberfläche des Sensorelements vorgesehen. Die Schicht mit dem hohen Emissionsgrad, die aus einem Material
mit einem hohen Emissionsgrad besteht, ist zumindest an entweder der inneren Oberfläche des Sensorelements
oder der Oberfläche der Heizung vorgesehea Für den Fall, daß die Schicht mit dem hohen Emissionsgrad an der
inneren Oberfläche des Sensorelements vorgesehen ist, weist die Schicht mit dem hohen Emissionsgrad einen
Emissionsgrad von 0.3 oder mehr auf. Für den Fall, daß die Schicht mit dem hohen Emissionsgrad auf der
Oberfläche der Heizung vorgesehen ist, weist die Schicht mit dem hohen Emissionsgrad einen Emissionsgrad
von 0.6 oder mehr auf.
Vorzugsweise besteht die Schicht mit dem hohen Emissionsgrad, die an der inneren Oberfläche des Sensorelements
vorgesehen ist, aus einem oder mehreren Materialien, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus
Aluminiumoxid, Titanoxid, Zirkonoxid, Eisen (III) Oxid, Nickeloxid, Manganoxid, Kupferoxid, Kobaldoxid,
Chromoxid, Yttriumoxid, Cordierit, Silikon-Nitrid, Aluminium-Nitrid und Silikon-Karbid besteht.
Vorzugsweise besteht die Schicht mit dem hohen Emissionsgrad, die auf der Oberfläche der Heizung vorgesehen
ist, aus einem oder mehreren Materialien, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus Eisen (III) Oxid,
Nickeloxid, Manganoxid, Kupferoxid, Kobaldoxid, Chromoxid, Silikon-Nitrid, Aluminium-Nitrid und Silikon-Karbid
besteht.
Vorzugsweise beträgt eine Rauhheit der Oberfläche der Schicht mit dem hohen Emissionsgrad 1 μπι oder
mehr.
Vorzugsweise weist die Heizung einen vieleckigen Querschnitt auf.
Bei dem Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach der vorliegenden Erfindung ist die Schicht mit dem hohen
Emissionsgrad an der inneren Oberfläche des Sensorelements und/oder der Oberfläche der Heizung vorgesehen.
Diese Schicht mit einem hohen Emissionsgrad ist aus einem Material gebildet, welches einen hohen
Emissionsgrad aufweist
Wenn die Schicht mit dem hohen Emissionsgrad auf der inneren Oberfläche des Sensorelements vorgesehen
wird, absorbiert die Schicht mit dem hohen Emissionsgrad effizient Wärme, die von der Heizung abgestrahlt
wird und beheizt den festen Elektrolyten ausreichend.
Wenn die Schicht mit dem hohen Emissionsgrad auf der Oberfläche der Heizung ausgebildet ist, absorbiert die
Schicht mit dem hohen Emissionsgrad die Wärme von der Heizung effizient, und strahlt diese effizient auf die
innere Oberfläche des Sensorelements ab. Wenn die Schichten mit dem hohen Emissionsgrad sowohl auf der
inneren Oberfläche des Sensorelements als auch auf der Oberfläche der Heizung vorgesehen sind, wird eine
synergistische Wirkung erzielt
so Deshalb wird entsprechend der vorliegenden Erfindung die Wärme von der Heizung effizient auf das Sensorelement
übertragen, und das Sensorelement wird effizient beheizt Sogar wenn die Temperatur des Gases,
welches gemessen werden soll, niedrig ist, ist es nicht erforderlich, die Temperatur des Heizungs-Elementes der
Heizung extrem anzuhebea Deshalb wird die Haltbarkeit der Heizung verbessert.
Ebenso, da das Sensorelement effizient beheizt wird, kann die Temperatur des Sensorelements angehoben
werden, sogar wenn die Temperatur des Gases, welches zu messen ist, niedrig ist, wie etwa ein Motor-Abgas und
stabile Sensor-Eigenschaften, werden erhalten.
Deshalb wird entsprechend der vorliegenden Erfindung ein Sauerstoffkonzentrationsdetektor mit der Heizung
mit einer verbesserten Haltbarkeit geschaffen und mit stabilen Sensor-Eigenschaften geschaffen, sogar bei
niedrigen Temperaturea
Fig. 1 zeigt eine teilweise schematische Querschnittsansicht, in der der Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach
dem Beispiel 1 dargestellt ist;
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht, die den Teil des Sensorelements zeigt, der der Heizung in dem Sauerstoffkonzentrationsdetektor
nach dem Beispiel 1 gegenüberliegt;
Fig. 3 zeigt eine Funktion, die die Beziehung zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Begrenzungsstrom
des Begrenzungsstrom-Typ-Sauerstoffkonzentrationsdetektors nach dem Beispiel 1 darstellt;
Fig. 4 zeigt eine allgemeine schematische Ansicht in der der Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach dem
Beispiel 1 dargestellt ist;
Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Ansicht, die den Teil des Sensorelements zeigt, der der Heizung in dem Sauer-
Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Ansicht, die den Teil des Sensorelements zeigt, der der Heizung in dem Sauer-
Stoffkonzentrationsdetektor nach dem Beispiel 3 gegenüberliegt;
Fig. 6 zeigt eine teilweise schematische Querschnittsansicht, in der der Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach
dem Beispiel 3 dargestellt ist;
Fig. 7 zeigt eine Funktion, in der die Beziehung zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und der elektromotorischen
Kraft des Sauerstoffkonzentrationsdetektors nach dem Beispiel 4 dargestellt ist;
Fig. 8 zeigt eine teilweise schematische Querschnittsansicht, in der der Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach
dem Beispiel 6 dargestellt ist;
Fig. 9 zeigt eine teilweise schematische Querschnittsansicht, in der der Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach
dem Beispiel 7 dargestellt ist;
die Fig. 1OA bis IOC zeigen Ansichten zur Darstellung der Herstellungs-Schritte der Heizung des Sauerstoffkonzentrationsdetektors
nach dem Beispiel 7; und die Fig. IOD zeigt eine Querschnittsansicht, die entlang der
Linie XD-XD in der Flg. IOC verläuft;
Fig. 11 zeigt eine teilweise schematische Querschnittsansicht, in der der Sauerstoffkonzentrationsdetektor
nach dem Beispiel 8 dargestellt ist;
Fig. 12 zeigt eine teilweise schematische Querschnittsansicht, in der der Sauerstoffkonzentratiansdetektor
nach dem Beispiel 9 dargestellt ist;
Fig. 13 zeigt eine, teilweise schematische Querschnittsansicht, in der der Sauerstoffkonzentrationsdetektor
nach dem Beispiel 10 dargestellt ist;
Fig. 14 zeigt eine teilweise schematische Querschnittsansicht, in der der Sauerstoffkonzentrationsdetektor
nach dem Beispiel 11 dargestellt ist;
Fig. 15 zeigt eine teilweise schematische Querschnittsansicht, in der der Sauerstoffkonzentrationsdetektor
nach dem Beispiel 12 dargestellt ist;
Fig. 16A zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Sensorelements in dem Sauerstoffkonzentrationsdetektor
nach dem Beispiel 13, und Fig. 16B zeigt eine teilweise schematische Querschnittsansicht davon;
Fig. 17 zeigt eine teilweise schematische Querschnittsansicht, in der das Sensorelement des Sauerstoffkonzentrationsdetektors
nach dem Beispiel 14 dargestellt ist;
Fig. 18 zeigt eine teilweise schematische Querschnittsansicht, in der der Sauerstoffkonzentrationsdetektor
nach dem Beispiel 14 dargestellt ist;
Fig. 19 zeigt eine teilweise schematische Querschnittsansicht, in der das Sensorelement des Sauerstoffkonzentrationsdetektors
nach dem Beispiel 15 dargestellt ist; und
Fig. 20 zeigt eine perspektivische Ansicht, in der die Heizung während des Blatt-Aufwickelns nach einem
herkömmlichen Beispiel dargestellt ist
Ausführungsform 1
Ein Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zur Herstellung desselben sowie die Verarbeitung des Sauerstoffkonzentrationsdetektors wird mit bezug zu
den Fig. 1 bis 4 beschrieben werden.
Wie die Fig. 1,2 und 4 zeigen, umfaßt der Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach dieser Ausführungsform ein
Sensorelement 2, welches aus einem festen Elektrolyten 20 besteht, und welches mit einer äußeren Elektrode 22
und einer inneren Elektrode 23 versehen ist, die jeweils auf der äußeren Oberfläche 220 und der inneren
Oberfläche 230 des Sensorelements ausgebildet sind, sowie eine Heizung 3, die in der Nähe der inneren
Oberfläche 230 des Sensorelements angebracht ist.
Die innere Oberfläche 230 des Sensorelements 2 ist mit einer Schicht 1 mit einem hohen Emissionsgrad
versehen, die durch ein Material gebildet ist, welches einen hohen Emissionsgrad aufweist
Der Sauerstoffkonzentrationsdetektor 4 (Fig. 4) nach dieser Ausführungsform ist ein Begrenzungsstrom-Typ-Sauerstoffkonzentrationsdetektor
zur Messung von Motor-Abgas, wie es später beschrieben werden wird.
Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, ist das Sensorelement 2 topfförmig und besteht aus einem festen Zirkonoxid-Elektrolyten
20, dessen innere Oberfläche 230 eine innere Elektrode 23 aufweist, die mit Luft in Berührung steht
sowie die äußere Oberfläche 220 eine zylindrische äußere Elektrode 22 aufweist, die mit dem Motor-Abgas als
dem zu messenden Gas in Berührung steht Diese innere Elektrode 23 und die äußere Elektrode 22 weisen
Schichten aus Platin auf, die z. B. durch eine autokatalytische Galvanisierung erzeugt werden.
Eine poröse Schicht 1 mit einem hohen Emissionsgrad entsprechend der vorliegenden Erfindung ist auf der
inneren Oberfläche 230 ausgebildet, um so die innere Elektrode 23 abzudecken.
Eine Gas-Diffusions-Schicht 26 ist auf der äußeren Oberfläche des festen Elektrolyten 20 ausgebildet, um so
die äußere Elektrode 22 abzudecken, und eine poröse Abscheide-Schicht 27 ist auf der weiteren äußeren
Oberfläche ausgebildet. Die Gas-Diffusions-Schicht 26 ist eine poröse plasma-beschichtete Aluminiumoxid-Magnesiumoxid-Schicht
Die Abscheide-Schicht 27 ist ausgebildet, um das Sensorelement 2 zu schützen, indem
giftige Substanzen wie etwa Phosphor (P) und Blei (Pb) im Abgas abgeschieden werden und besteht aus
Aluminiumoxid
Andererseits, wie die Fig. 1, 2 und 20 zeigen, umfaßt die Heizung 3 ein Heizelement 32 aus Platin oder
Wolfram, welches auf der Oberfläche einer keramischen Stange 31 aus Aluminiumoxid vorgesehen ist und
welches mit einem Aluminiumoxid-Blatt 33 beschichtet ist. Dieses Heizelement 32 wurde bisher auf das Blatt 32
gedruckt und wird hergestellt, indem es zusammen mit dem Blatt 33 rund um die keramische Stange 31
aufgewickelt wird. Das Bezugszeichen 34 bezeichnet Anschlußdrähte.
Die poröse Schicht 1 mit einem hohen Emissionsgrad wurde ausgebildet, indem eine Schlämme eines Material-Puders
mit einem hohen Emissionsgrad in Wasser ausgelöst wurde, wie später noch zu beschreiben ist, indem
diese auf die innere Oberfläche 230 des Sensorelements 2 aufgebracht wird, diese getrocknet wird und gebrannt
wird, indem das Sensorelement auf etwa 10000C erhitzt wird Die Schlämme wurde aufgebracht, indem die
Schlämme auf die topfförmig innere Oberfläche 230 des Sensorelements gegossen wurde und anschließend die
überschüssige Schlämme entfernt wurde.
Die Rauhheit der Oberfläche der inneren Oberfläche 230 beträgt etwa 10 μπτ.
Die Porösität der Schicht 1 mit dem hohen Emissionsgrad wird auf 50 Prozent bei dieser Ausführungsform
festgelegt, unter Berücksichtigung der Diffusion der Luft innerhalb des Sensorelements.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4 der Sauerstoffkonzentrationsdetektor 4 nach der Anbringung
des Sensorelements 2 und der Heizung 3 beschrieben werden.
Der Sauerstoffkonzenirationsdetektor 4 umfaßt ein Sensoreiement 2, in das eine Heizung 3 eingesetzt ist und
ίο ist mit einem Gehäuse 46 und einer Hülle 461 mit einem Fenster abgedeckt Die externe bzw. äußere Elektrode
22, die interne bzw. innere Elektrode 23 und die Heizung 3 sind mit einem Stecker 48 am oberen Teil des
Sensorelements 2 jeweils über Leitungsdrähte 41,42 und 45 verbundea Der so aufgebaute Sauerstoffkonzentrationsdetektor
4 ist mittels eines Flansches 47 an dem Motor-Abgas-Rohr befestigt, wobei der Flansch 47 am
Gehäuse 46 angebracht ist
Dieser Sauerstoffkonzentrationsdetektor 4 ist vom Begrenzungsstrom-Typ, bei dem Sauerstoff-Ionen in dem
festen Elektrolyten diffundiert sind, indem eine Spannung zwischen der äußeren Elektrode 22 und der inneren
Elektrode 22 angelegt, wird, und indem der Begrenzungsstrom-Wert für die Konzentration der diffundierten
Sauerstoff-Ionen gemessen wird. Die Fig. 3 zeigt eine Beziehung zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (L/K
= Menge an Luft/Menge an Kraftstoff) des Motors und dem Begrenzungsstrom-Wert, wenn das Motor-Abgas
gemessen wird, indem dieser Sauerstoffkonzentrationsdetektor benutzt wird.
Ausführungsform 2
Als nächstes wird der Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach der Ausführungsform 1 verarbeitet, bei dem
eine Schicht mit einem hohen Emissionsgrad nur auf der inneren Oberfläche des Sensorelements (Tabelle 1)
ausgebildet wurde.
Der Bereich der Schicht mit dem hohen Emissionsgrad, die auf der inneren Oberfläche des Sensorelements
ausgebildet wird, betrug 60 Prozent der Fläche der inneren Oberfläche und die Dicke der Schicht mit dem hohen
Emissionsgrad betrug etwa 20 μπχ Der Typ der Schichten mit dem hohen Emissionsgrad und der Emissionsgrad
bei 500 bis 1200° C ist in der Tabelle 1 dargestellt
Der Sauerstoffkonzentrationsdetektor wurde getestet, um festzustellen, wie hoch die Temperatur des festen
Elektrolyten in dem Sensorelement ansteigt, wenn die Temperatur der Heizung auf 10500C gehalten wird. Der
Test wurde unter der Bedingung ausgeführt, daß eine Leistung von 28 W (Watt) an die Heizung angelegt wird
Der Sauerstoffkonzentrationsdetektor wurde im Motor-Abgas angeordnet und die Leistung des Sensors
während des Motor-Leerlaufs wurde gemessea Der Innenwiderstand des Sensorelements während des Leerlaufs
wurde in drei Klassen von 20 kT2 (Kiloohm) oder darunter, 20 bis 40 ΙίΩ, und 40 k£l und darüber eingeteilt
Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 dargestellt
Als vergleichende Beispiele dienen bei der gleichen Messung herkömmliche Detektoren, wobei die Elektroden
eine Platin- und Gold-Beschichtung aufweisen, jedoch ohne eine Schicht mit einem hohen Emissionsgrad
versehen sind (Versuch, Nr. Cl und C2).
Die Ergebnisse für diese Beispiele sind ebenfalls in der Tabelle 1 dargestellt
Wie die Tabelle 1 zeigt, da die Sauerstoffkonzentrationsdetektoren nach der vorliegenden Erfindung (Versuch,
Nr. 1 bis 6) Schichten mit einem hohen Emissionsgrad aufweisen, die auf der inneren Oberfläche des
Sensorelements ausgebildet sind zeigt der feste Elektrolyt eine hohe Temperatur, wodurch die Sauerstoffkonzentrationsdetektoren
exzellente Sensor-Eigenschaften zeigen. Dies deshalb, weil die Schichten mit dem hohen
Emissionsgrad einen Emissionsgrad von OJ oder mehr aufweisen, A.ndererseits, im Vergleich zu den Beispielen
Cl und C2, ist die Temperatur des festen Elektrolyten niedrig und die Sensor-Eigenschaften sind ungenügend
Dies deshalb, weil der Emissionsgrad der Platin-Beschichtung und der Gold-Beschichtung der Vergleichs-Beispiele
Cl und C2 jeweils nur 0.1 und 0.03 beträgt
Tabelle 1
Beispiele mit Schichten mit einem hohen Emissionsgrad auf den inneren Oberflächen der Sensorelemente
Beispiele mit Schichten mit einem hohen Emissionsgrad auf den inneren Oberflächen der Sensorelemente
| Versuch, Nr | Schicht mit hohem Emissionsgrad |
Emissions- •rad |
Temperatur des festen Elektrolyten |
Sensor #1 Eigenschaften |
|
| vorliegende Erfindung - |
1 | AI]Oj Fflm | 0.3 | 680 fC | 9 |
| vergleich. Beispiel |
2 | ZrO, Film | 0.4 | 690*C | O |
| 3 | Fe3OjFiIm | 0.7 . | 695 *C | O | |
| 4 | RiO | 0.9 | 700*C | O | |
| 5 |
Al1Oj ,Tt1O1 ,CcO,
Mn2Oj Film |
0.9 | 7001C | O | |
| 6 |
ΟΛ,Γβ,Ο,,Ηη,Ο,
Film |
0.8 | 700'C | O | |
| Cl | Keine (pt) | 0.1 | 650'C | ||
| α | Keine (An) | 0.03 | 640*C | * |
* Kriterien für die Sensor-Eigenschaften: Der Innenwiderstand
des Sensorelements während des Leerlaufs
#1: o: 20 H2 oder weniger; Δ: 20-40 kQ; x: 40 k£2 oder mehr.
Ausführungsform 3
Der Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach dieser Ausführungsform ist, wie es in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist,
eine Ausführungsform, bei der eine Schicht mit einem hohen Emissionsgrad auf der Oberfläche der Heizung
ausgebildet ist
Der Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach dieser Ausführungsform umfaßt eine Heizung 3 mit einem Heizelement
32, welches mit einem Aluminiumoxid-Blatt 33 beschichtet ist und welches weiterhin mit einer Schicht 1
mit einem hohen Emissionsgrad in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung beschichtet ist Auf der
Seite des Sensorelements 2 ist keine Schicht mit einem hohen Emissionsgrad ausgebildet Die anderen Aspekte
sind die gleichen wie bei der Ausführungsform 1.
In dem Fall mit dieser Ausführungsform werden 3 Typen von Schichten mit hohem Emissionsgrad (Versuch,
Nr. 7 bis 9) benutzt, wie es in der Tabelle 2 gezeigt ist. Die Schichten 1 mit einem hohen Emissionsgrad werden,
wie es in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, auf der Oberfläche des Aluminiumoxid-Blattes 33 ausgebildet, welches das
Heizelement 32 der Heizung 3 abdeckt Die Dicke der Schichten mit hohem Emissionsgrad betrug 20 μΐη. Die
Schichten 1 mit hohem Emissionsgrad wurden ausgebildet, indem die Heizung in die Schlämme aus einem
Material mit hohem Emissionsgrad (Y2O3, Fe2O3 oder NiO in der Tabelle 2) getaucht wurde, getrocknet und
gebrannt wurde.
Als ein vergleichendes Beispiel wurde die Heizung benutzt, die nur mit einem Aluminiumoxid-Blatt 32
beschichtet ist, ohne das eine Schicht 1 mit hohem Emissionsgrad vorgesehen ist, wie es herkömmlich üblich ist
Die Sauerstoffkonzentrationsdetektoren dieser Ausführungsform wurden auf die gleiche Weise getestet wie
bei der Ausführungsform 2. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 dargestellt
Es ist der Tabelle 2 zu entnehmen, daß die Sauerstoffkonzentrationsdetektoren nach der vorliegenden Erfindung
(Versuch, Nr. 7 bis 9) eine hohe Temperatur des festen Elektrolyten zeigen, sogar wenn eine Schicht mit
hohem Emissionsgrad auf der Heizung ausgebildet ist sowie sie hervorragende Sensor-Eigenschaften aufweisen.
Andererseits ist bei dem vergleichenden Beispiel C3, obwohl ein Aluminiumoxid-Blatt auf der äußersten Oberfläche
der Heizung 3 vorgesehen ist die Temperatur des festen Elektrolyten niedrig, da der Emissionsgrad des
Aluminiumoxid-Blattes niedrig ist
Wie es aus der obigen Beschreibung zu entnehmen ist, wird in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung die Haltbarkeit der Heizung verbessert und es wird ein Sauerstoffkonzentrationsdetektor erhalten,
der stabile Sensor-Eigenschaften aufweist
30
35
40
45 50 55 60 65
Tabelle 2
Beispiele, die Schichten mit einem hohen Emissionsgrad auf der Oberfläche der Heizungen aufweisen
Beispiele, die Schichten mit einem hohen Emissionsgrad auf der Oberfläche der Heizungen aufweisen
| Versuch Nr. |
Schicht mit hohem
Emisiiotttgrad |
Emisskms-
grad |
Temperatur des
feilen Eiektroytten |
Sensor
Eigenschaften |
|
|
vorliegende
Erfindung |
5 | I1P, Film | 0.6 | 670*C | O |
|
Yergteich.
Beispiel |
6 | Fa1O1 Film | 0.7 | 675 *C | O |
| 7 | SiO FQm | 0.9 | eeo'c | . O | |
| α |
Keine
(Al1Q1 Blatt ) |
0.3 | eso'c | A |
Ausführungsform 4
Bei den oben erwähnten Ausführungsformen 1 bis 3 sind die Sauerstoffkonzentrationsdetektoren vom Begrenzungsstrom-Typ,
bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Sauerstoffkonzentrationsdetektor vom Typ
mit elektromotorischer Kraft.
Wie die Fig. 7 zeigt, weist dieser Typ von Sauerstoffkonzentrationsdetektoren eine Charakteristik auf, bei der
sich die elektromotorische Kraft bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis plötzlich verändert
Ausführungsform 5
Bei dem Sauerstoffkonzentrationsdetektor, der in den oben erwähnten Ausführungsformen gezeigt ist, wird,
wenn die Luft-Seiten-Elektrode (interne Oberfläche des Sensorelements) durch die Paste aus Platin oder
ähnlichem ausgebildet wird, ein wärmebeständiges Metalloxid mit hohem Emissionsgrad, wie etwa Aluminiumoxid,
Zirkonoxid, Eisen-(III)-Oxid, und Nickeloxid mit dem Material für die Elektrode, wie etwa Platin gemischt,
um eine Gemisch-Elektrode auszubilden, um den Emissionsgrad der Elektrode selbst auf 0.3 oder mehr zu
bringen.
Durch diese Integration der Elektrode und der Schicht mit hohem Emissionsgrad wird ebenfalls die gleiche
Wirkung wie bei der Ausführungsform 1 erzielt
Ausführungsform 6
Diese Ausführungsform ist ähnlich zu dem Sauerstofflconzentrationsdetektor nach der Ausführungsform 3,
bei der eine Schicht 1 mit hohem Emissionsgrad teilweise auf der Oberfläche der Heizung 3 ausgebildet ist wie
es in der Rg. 8 gezeigt ist
Bei dem Sensorelement 2 ist die äußere Elektrode 22 am unteren Ende der Seite des festen Elektrolyten 20 als
ein Band vorgesehea Andererseits ist die Schicht 1 mit hohem Emissionsgrad ebenso am unteren Ende der Seite
der Heizung 3 als ein Band vorgesehen, und zwar an einer Position, die der äußeren Elektrode 22 gegenüberliegt
An dem oberen Teil der Heizung 3 ist keine Schicht 1 mit hohem Emissionsgrad vorgesehen. In anderen Punkten
entspricht diese Ausführungsform der Ausführungsform 1.
Bei einem Sauerstoffkonzentrationsdetektor, der zur Steuerung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines
Motors eingesetzt wird, wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett ist Sauerstoff, der von dem Spalt zwisehen
der Heizung 3 und der inneren Elektrode 23 zugeführt wird, in der inneren Elektrode 23 zu Sauerstoff-Ionen,
die sich durch den festen Elektrolyten 20 zu der äußeren Elektrode 22 bewegen, wie es durch den Pfeil in der
Fig. 8 gezeigt ist Durch dieses Phänomen erfaßt der Sauerstoffkonzentrationsdetektor, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
fett ist Falls die Innenseite des Sensorelements 2 unter der Bedingung einer Sauerstoff-Armut steht
so kann die korrekte Erfassung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nicht erreicht werden.
Der Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach dieser Ausführungsform weist den Aufbau auf, daß der Spalt
zwischen der inneren Elektrode 23 und der Heizung 3 am oberen Teil der Heizung 3 groß ist und daß der
Sauerstoff leicht einströmt Deshalb wird die Sauerstoff-Armut im Sensorelement 2 verhindert und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
wird sehr genau gemessen. Zusätzlich wird die gleiche Wirkung wie bei der Ausführungsform
1 erreicht
Vorzugsweise ist der Spalt zwischen der Schicht 1 mit hohem Emissionsgrad und der inneren Elektrode 23
0.1 mm oder mehr breit um so die Bewegung des Sauerstoffs oder ähnliches nicht zu stören.
Ausführungsform 7
Wie die Fig. 9 und 10 zeigen, umfaßt der Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach dieser Ausführungsform eine
Heizung 39, die aus Silikon-Nitrid besteht welches eine hohe Wärmebeständigkeit und einen hohen Emissionsgrad
aufweist
Wie es in der Fig. IOA gezeigt ist werden bei der Herstellung der Heizung 39 zwei Formteile mit der gleichen
Form 390, die aus Silikon-Nitrid bestehen, vorgesehen. Eines der Formteile 390 ist an zwei Stellen mit einer
W-Mo-(Wolfram-Molybdän)-Leit-Paste 392 bedruckt sowie ein Wolfram-Draht 391 mit dem anderen Formteil
390 verbunden ist Der Wolfram-Draht 391 und die Leit-Paste 392 können auch auf dem gleichen Formteil
vorgesehen sein.
Als nächstes werden die beiden Formteile 390 übereinander gelegt, um ein Laminat auszubilden, während die
Leit-Paste 392 dem Wolfram-Draht 391 gegenüberliegt Dann wird das Laminat in der heißen Presse bei einer
Temperatur zwischen 1700 und 1800° C gesintert, um ein gesintertes Teil zu erhalten.
Als nächstes wird das gesinterte Teil bearbeitet, um daraus ein zylindrisches Teil 399 zu machen, wie es in der
Fig. 1OB gezeigt ist Dann werden, wie es die Fig. IOC zeigt, zwei Ni-Leitungs-Drähte 394 an die Seite des
zylindrischen Teils 399 gelötet, indem eine Au-Ni-Hartlötung 393 benutzt wird, um eine Verbindung zu der
Leit-Paste 392 herzustellen. D.L·, wie es die Fig. IOD zeigt, da die Leit-Paste 392 an der Seite des zylindrischen
Teils 399 offen liegt, daß die Au-Ni-Hartlötung 393 vorgesehen ist, um die Leit-Paste 392 abzudecken. Dadurch
wird die Heizung 39 erhalten, die aus Silikon-Nitrid besteht
Diese Heizung 39 wird in das Sensorelement 2 eingesetzt, wie die Fig. 9 zeigt Die anderen Schritte sind die
gleichen wie bei der Ausführungsform 1.
Bei dem Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach dieser Ausführungsform wird das Sensorelement 2 effizient
beheizt, da die Heizung 39 aus einem Material besteht, welches hoch wärmebeständig ist und welches einen
hohen Emissionsgrad aufweist Zusätzlich wird der gleiche Effekt erzielt wie bei der Ausführungsform 1.
Ausführungsform 8
Wie die Fig. 11 zeigt umfaßt der Saüerstoffkonzentrationsdetektor nach dieser Ausführungsform ein Sensorelement
2, welches so ausgebildet ist daß der Spalt zwischen der inneren Elektrode 23 und der Heizung 39 am
oberen Teil des Sensorelements 2 breiter ist sowie der Spalt zwischen der inneren Elektrode 23 und der Heizung
39 in der Nähe der äußeren Elektrode 22 enger ist
Die Heizung 39, die in das Sensorelement 2 eingesetzt ist, ist die Heizung 39, die aus einem Material besteht,
welches hoch wärmebeständig ist und welches einen hohen Emissionsgrad aufweist, wie bei der Ausführungsform 7. Die anderen Schritte sind gleich wie bei der Ausführungsform 1.
Bei dem Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach dieser Ausführungsform, strömt der Sauerstoff leicht ein, da
der Spalt zwischen der inneren Elektrode 23 und der Heizung 39 im oberen Teil der Heizung 39 weit ist Deshalb
wird die Sauerstoff-Armut in dem Sensorelement 2 verhindert und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird genau
gemessen. Zusätzlich wird die gleiche Wirkung wie bei der Ausführungsform 1 erzielt
Der Spalt zwischen der Heizung 39 und der inneren Elektrode 23 beträgt vorzugsweise 0.1 mm oder mehr, um
so die Bewegung des Sauerstoffs oder ähnliches zu stören.
35 Ausführungsform 9
Der Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach dieser Ausführungsform ist eine Ausführung, bei der die innere
Elektrode 239 in dem Sensorelement 2 aus einem Material besteht, welches einen hohen Emissionsgrad aufweist,
wie etwa Platinschwarz oder Rutheniumoxid, wie es in der Fig. 12 gezeigt ist
Bei der Herstellung der inneren Elektrode 239, für den Fall mit Platinschwarz, wird die Paste durch Mischung
von 82 Gewichtsprozent Platinschwarz-Pulver mit 18 Gewichtsprozent einer Mischung aus einem organischen
Bindemittel und einem organischen Lösemittel hergestellt Andererseits, für den Fall mit Rutheniumoxid, wird
die Paste durch Mischung von 76 Gewichtsprozent Rutheniumoxid-Pulver mit 24 Gewichtsprozent einer Mischung
aus einem organischen Bindemittel und einem organischen Lösemittel hergestellt
Als nächstes wird die oben erwähnte Paste auf die Oberfläche des festen Elektrolyten 20 durch Bedrucken der
gekrümmten Oberfläche aufgebracht Dann wird der feste Elektrolyt 20 für 10 Minuten zum Ausgleich der Luft
ausgesetzt Der feste Elektrolyt 20 wird dann in einem Sinter-Ofen angeordnet und bei einer Temperatur
zwischen 1100 und 1400° C für 5 Stunden in Luft gesintert, für Platinschwarz, sowie bei einer Temperatur
zwischen 760 und 850°C für 10 Minuten in Luft gesintert, für Rutheniumoxid
Dadurch wird die innere Elektrode 239 auf der inneren Oberfläche des festen Elektrolyten 20 ausgebildet Die
anderen Schritte entsprechen denen bei der Ausführungsform 1.
Bei dem Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach dieser Ausführungsform besteht die innere Elektrode 23 aus
einem Material mit einem hohen Emissionsgrad. Deshalb wird die Wärme von der Heizung 3 effizient auf das
Sensorelement 2 übertragen sowie das Sensorelement 2 effizient beheizt Zusätzlich dazu wird die gleiche
Wirkung wie bei der Ausführungsform 1 erzielt
Ausführungsform 10
Wie die Fig. 13 zeigt, umfaßt der Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach dieser Ausführungsform eine Schicht
mit einem hohen Emissionsgrad, die aus einem Material besteht, welches einen hohen Emissionsgrad aufweist,
welches auf der Oberfläche der inneren Elektrode 239 ausgebildet ist, während die äußere Elektrode 229 aus
einem Material besteht, welches einen Emissionsgrad aufweist, der geringer ist als der Emissionsgrad der Schicht
mit dem hohen Emissionsgrad.
Die Schicht 1 mit hohem Emissionsgrad besteht aus einem der Materialien, die in der Tabelle 2 angeführt sind
oder aus ähnlichem.
Andererseits setzt, unter der Bedingung, daß die äußere Elektrode 229 einen Emissionsgrad aufweist, der
niedriger ist als der Emissionsgrad der Schicht 1 mit hohem Emissionsgrad, sich die äußere Elektrode 229 z. B.
aus Platin (Emissionsgrad: 0.1), Gold (Emissionsgrad: 0.03) oder Palladium (Emissionsgrad: 033) zusammen.
Andere Schritte sind die gleichen Wie bei der Ausführungsform 1.
Bei dem Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach dieser Ausführungsform, da eine Schicht 1 mit hohem Emissionsgrad
auf der inneren Elektrode 23 vorgesehen ist, wird die Wärme effizient absorbiert, die von der Heizung
3 abgestrahlt wird. Andererseits, da die äußere Elektrode 22 aus einem Material besteht, welches einen niedrigen
Emissionsgrad aufweist, wird wenig Wärme aus dem Sensorelement 2 abgegeben. Deshalb wird das Sensorelement
2 effizient beheizt Zusätzlich wird die gleiche Wirkung erzielt wie bei der Ausführungsform 1.
Ausführungsform 11
Wie die Fig. 14 zeigt, umfaßt der Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach dieser Ausführungsform eine innere
Elektrode 239, die aus einem Material besteht, welches einen Emissionsgrad aufweist, der größer ist als der
Emissionsgrad der äußeren Elektrode 229, und zwar an der Stelle des Sensorelements 2, die der äußeren
Elektrode 229 gegenüberliegt
D.L, daß die äußere Elektrode 229 am unteren Ende der Seite des festen Elektrolyten 20 als ein Band
vorgesehen ist Andererseits ist die innere Elektrode 239 ebenfalls an dem unteren Ende der Seite der Heizung 3
als ein Band vorgesehea Im oberen Teil des Sensorelements 2 ist keine innere Elektrode 239 vorgesehen.
Die innere Elektrode 239 setzt sich aus Platinschwarz oder ähnlichem zusammen, genauso wie bei der
Ausführungsform 9. Die äußere Elektrode 229 setzt sich aus Platin oder ähnlichem zusammen, welches einen
niedrigen Emissionsgrad aufweist, wie nach der Ausführungsform 10. Die anderen Schritte entsprechen denen
bei der Ausführungsform 1.
In der Fig. 14 bezeichnet das Bezugszeichen 238 eine Leitung zur Verbindung der inneren Elektrode 239 mit
dem äußeren Anschluß (nicht dargestellt).
Der Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach dieser Ausführungsform umfaßt eine innere Elektrode 239, die
nur auf der minimal benötigten Fläche vorgesehen ist Dadurch werden die Material-Kosten zur Herstellung der
Elektroden reduziert Zusätzlich wird die gleiche Wirkung wie bei der Ausführungsform 1 erzielt
Ausführungsform 12
Wie die Flg. 15 zeigt, umfaßt der Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach dieser Ausführungsform die äußerste
Schicht 270, die aus einem Material besteht, welches einen Emissionsgrad aufweist, der niedriger ist als der
Emissionsgrad der inneren Elektrode 239, die an dem Sensorelement 2 vorgesehen ist
DK, daß die äußerste Schicht 270 auf der Oberfläche der Gas-Diffusions-Schicht 26 in dem Sensorelement 2
vorgesehen ist und besteht z. B. aus Aluminiumoxid, Zirkonoxid oder Magnesiumoxid. Die äußerste Schicht 270
ist eine poröse Schicht, die das Gas einfach durchläßt, welches zu messen ist
Die äußerste Schicht 270 wird durch ein Verfahren hergestellt, indem ein pulverförmiges Material vorbereitet
wird, welches aus den oben beschriebenen Substanzen besteht und wobei das pulverfönnige Material durch eine
Plasma-Beschichtung aufgebracht wird, oder durch ein Verfahren, bei dem die Schlämme des pulverförmigen
Materials vorbereitet wird und diese Schlämme aufgebracht und gebrannt wird, oder durch ein Verfahren zur
Verdampfung, wie etwa Sprühen und eine Wärme-Behandlung.
Andererseits setzt sich die innere Elektrode 239 aus Platinschwarz zusammen, wie bei der Ausführungsform 9.
Die anderen Schritte entsprechen den Schritten bei der Ausführungsform 1.
Da der Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach dieser Ausführungsform eine innere Elektrode 239 aufweist,
die aus einem Material besteht, welches einen hohen Emissionsgrad aufweist, wird die Wärme von der Heizung 3
effizient absorbiert Andererseits, da die äußerste Schicht 270 des Sensorelements 2 aus einem Material besteht,
welches einen niedrigen Emissionsgrad aufweist, wird wenig Wärme aus dem Sensorelement 2 abgegeben.
Deshalb wird das Sensorelement 2 effizient beheizt Zusätzlich wird die gleiche Wirkung wie bei der Ausführungsform
1 erzielt
so Ausführungsform 13
Wie in den Rg. 16A und 16B gezeigt ist, umfaßt der Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach dieser Ausführungsform
eine Heizung 38, die einen vieleckigen Querschnitt aufweist D.h, daß die Heizung 38 einen achteckigen Querschnitt aufweist und eine Schicht mit hohem Emissionsgrad ist
auf der Oberfläche der Heizung 38 vorgesehen. Andere Schritte sind die gleichen wie bei der Ausführungsform 1.
Zylindrische Körper mit der gleichen Querschnitts-Fläche haben eine größere Oberflächen-Fläche, wenn der
Querschnitt vieleckig ist anstatt kreisförmig. Deshalb hat die Heizung 38 nach dieser Ausfühmngsform eine
größere Oberflächen-Fläche und beheizt das Sensorelement 2 noch effizienter. Zusätzlich wird die gleiche
Wirkung wie bei der Ausführungsform 1 erzielt
Ausführungsform 14
Die oben erwähnten Ausführungsformen 1 bis 13 betreffen Sauerstoffkonzentrationsdetektoren, die topfförmige
Sensorelemente benutzen, wohingegen diese Ausführungsform einen Sauerstoffkonzentrationsdetektor 49
betrifft, der ein Laminat-Typ-Sensorelement umfaßt, wie es in den Fig. 17 und 18 gezeigt ist
Das Laminat-Typ-Sensorelement 5 umfaßt Heizungen 3, die Heizelemente 395 aufweisen, die auf dem festen
Elektrolyten 20 zusammen mit Aluminiumoxid-Substraten 201 und 202 ausgebildet sind. In dem Zwischenraum
zwischen dem festen Elektrolyten 20 und dem Aluminiumoxid-Substrat 202 ist eine innere Elektrode 239 auf der
inneren Oberfläche 230 des festen Elektrolyten 20 vorgesehea Andererseits ist eine äußere Elektrode 22 auf der
äußeren Oberfläche 220 des festen Elektrolyten 20 vorgesehen, sowie eine Glas-Diffusions-Schicht 26 und eine
Abscheide-Schicht 27 in dieser Reihenfolge auf die Oberfläche der äußeren Elektrode 22 geschichtet sind.
Die interne Elektrode 239 setzt sich aus einem Material zusammen, welches einen hohen Emissionsgrad
aufweist, wie etwa Platinschwarz nach der Ausführungsform 9.
Bei der Herstellung der inneren Elektrode 239 nach dieser Ausführungsform wird die Paste, wie bei der
Ausführungsform 9 beschrieben, auf der inneren Oberfläche 230 des festen Elektrolyten 20 vorgesehen und bei
dieser Ausführungsform wird die Paste auf die Oberfläche des festen Elektrolyten 20 durch Siebdruck aufgebracht
Wie die Fig. 18 zeigt, wird der Sauerstoffkonzentrationsdetektor 49 nach dieser Ausführungsform erzeugt,
indem ein Sensorelement 2 mit einer Heizung 3 in das Gehäuse 46 montiert wird. Deshalb wird keine einzelne
Heizung eingesetzt, anders als bei den vorherigen Ausführungsformen. Die anderen Schritte entsprechen den
Schritten bei der Ausführungsform 1.
Die innere Elektrode 23 setzt sich bei dem Sauerstoffkonzentrationsdetektor 49 nach dieser Ausführungsform
aus einem Material mit hohem Emissionsgrad zusammen. Deshalb wird die Wärme von der Heizung 3 effizient
auf das Sensorelement 5 übertragen und deshalb wird das Sensorelement 5 effizient beheizt Zusätzlich wird die
gleiche Wirkung wie bei der Ausführungsform 1 erzielt
Ausfühmngsform 15
Wie in der Fig. 19 gezeigt, benutzt der Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach dieser Ausführungsform ein
Laminat-Typ-Sensorelement 5, welches eine Schicht 1 mit hohem Emissionsgrad aufweist, die auf der Oberfläche
der inneren Elektrode 23 ausgebildet ist, so wie bei dem topfförmigen Sensorelement 2 nach der Ausfühmngsform
10.
Die Schicht 1 mit hohem Emissionsgrad setzt sich aus einem der Materialien oder ähnlichem zusammen, die in
der obigen Tabelle 2 angeführt sind.
Andererseits weist die äußere Elektrode 229 einen Emissionsgrad auf, der niedriger ist als der Emissionsgrad
der inneren Elektrode 23 und setzt sich z. B. aus Platin, Gold oder Palladium zusammen. Andere Schritte sind
gleich wie bei der Ausführungsform 1.
Bei dem Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach dieser Ausführungsform, da eine Schicht mit hohem Emissionsgrad
auf der inneren Elektrode 23 vorgesehen ist, wird die Wärme von der Heizung 3 effizient absorbiert.
Andererseits wird wenig Wärme von dem Sensorelement 2 nach außen abgegeben, da die äußere Elektrode 22
aus einem Material besteht, welches einen niedrigen Emissionsgrad aufweist Deshalb beheizt die Heizung 3 das
Sensorelement 2 effizient. Zusätzlich dazu wird die gleiche Wirkung wie nach der Ausfühmngsform 1 erzielt
Der Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Sensorelement mit einem
festen Elektrolyten und hat eine externe Elektrode und eine interne Elektrode, die jeweils an der äußeren
Oberfläche und der inneren Oberfläche vorgesehen sind, sowie eine Heizung, die in der Nähe der inneren
Oberfläche des Sensorelements vorgesehen ist, bei dem eine Schicht mit einem hohen Emissionsgrad, welche aus
einem Material besteht, welches einen hohen Emissionsgrad aufweist, an der inneren Oberfläche des Sensorelements
und/oder der Oberfläche der Heizung vorgesehen ist
Claims (17)
1. Sauerstoffkonzentrationsdetektor mit:
einem Sensorelement (2) mit einem festen Elektrolyten (20) und äußeren und inneren Elektroden (22,23), die
jeweils an äußeren und inneren Oberflächen (220,230) davon vorgesehen sind;
einer Heizung (3), die in der Nähe der inneren Oberfläche (230) des Sensorelements (2) vorgesehen ist; und
einer Schicht (1) mit hohem Emissionsgrad, welche durch ein Material ausgebildet ist, welches einen hohen
Emissionsgrad aufweist, ist zumindest entweder an der inneren Oberfläche (230) des Sensorelements (2)
oder auf der Oberfläche der Heizung (3) vorgesehen; so
wobei die Schicht (1) mit hohem Emissionsgrad, die auf der inneren Oberfläche (230) des Sensorelements (2)
vorgesehen ist, einen Emissionsgrad von 0.3 oder mehr aufweist, sowie die Schicht (1) mit hohem Emissionsgrad, die auf der Oberfläche der Heizung (3) vorgesehen ist, einen Emissionsgrad von 0.6 oder mehr
aufweist
2. Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach Anspruch 1, wobei die Schicht (1) mit hohem Emissionsgrad, die
auf der inneren Oberfläche (230) des Sensorelements (2) vorgesehen ist, aus einem oder mehreren Materialien
besteht, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus Aluminiumoxid, Titanoxid, Zirkonoxid, Eisen-(Ill)-Oxid,
Nickeloxid, Manganoxid, Kupferoxid, Kobaldoxid, Chromoxid, Yttriumoxid, Cordierit, Silikon-Nitrid,
Aluminium-Nitrid und Silikon-Karbid besteht
3. Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach Anspruch 1, wobei die Schicht (1) mit hohem Emissionsgrad, die
auf der Oberfläche der Heizung (3) vorgesehen ist, aus einem oder mehreren Materialien besteht, die aus
einer Gruppe ausgewählt sind, die Eisen-(III)-Oxid, Nickeloxid, Manganoxid, Kupferoxid, Kobaldoxid,
Chromoxid, Silikon-Nitrid, Aluminium-Nitrid und Silikon-Karbid besteht
4. Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach Anspruch I, wobei eine Rauhheit der Oberfläche der Schicht (I)
mit hohem Emissionsgrad 1 μπι oder mehr beträgt ,
5. Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach Anspruch 1, wobei die Heizung (3) einen vieleckigen Querschnitt
aufweist
6. Sauerstoffkonzentrationsdetektor mit:
einem Sensorelement (2) mit einem festen Elektrolyten (20) und einer äußeren Elektrode (22), die auf einer
äußeren Oberfläche (220) davon vorgesehen ist;
einer Heizung (3), die in der Nähe einer inneren Oberfläche (230) des Sensorelements (2) vorgesehen ist; und
einer Elektrode (23), die ein Material umfaßt, welches einen hohen Emissionsgrad aufweist, und die auf der
inneren Oberfläche (230) des Sensorelements (2) vorgesehen ist;
wobei die Elektrode (23), die auf der inneren Oberfläche (230) des Sensorelements (2) vorgesehen ist, einen
Emissionsgrad von OJ oder mehr aufweist
7. Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach Anspruch 6, wobei das Material, welches einen hohen Emissionsgrad aufweist und welches in der Elektrode (23) enthalten ist, die auf der inneren Oberfläche (230) des
ίο Sensorelements (2) vorgesehen ist, aus einem oder mehreren Materialien besteht, die aus einer Gruppe
ausgewählt sind, die aus Aluminiumoxid, Titanoxid, Zirkonoxid, Eisen-(III)-Oxid, Nickeloxid, Manganoxid,
Kupferoxid, Kobaldoxid, Chromoxid, Yttriumoxid, Cordierit, Silikon-Nitrid, Aluminium-Nitrid und Silikon-Karbid
besteht
8. Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach Anspruch 6, wobei die Rauhheit der Oberfläche der Elektrode
(23) 1 μπι oder mehr beträgt
9. Sauerstoffkonzentrationsdetektor mit:
einem Sensorelement (2) mit einem festen Elektrolyten (20) und äußeren und inneren Elektroden (22,23), die
jeweils an äußeren und inneren Oberflächen (220,230) davon vorgesehen sind;
einer Heizung (3), die in der Nähe der inneren Oberfläche (230) des Sensorelements (2) vorgesehen ist;
wobei die Heizung (3) aus einem oder mehreren Materialien besteht, die aus einer Gruppe ausgewählt sind,
die aus Silikon-Nitrid, Aluminium-Nitrid und Silikon-Nitrid besteht
10. Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach Anspruch 9, wobei die Heizung (3) einen vieleckigen Querschnitt
aufweist
11. Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach Anspruch 9, wobei das Material mit dem hohen Emissionsgrad
einen Emissionsgrad von 0.6 oder mehr aufweist
12. Sauerstoffkonzentrationsdetektor mit:
einem Sensorelement (2) mit einem festen Elektrolyten (20) und äußeren und inneren Elektroden (229,239),
die jeweils an äußeren und inneren Oberflächen davon vorgesehen sind; einer Heizung (3), die in der Nähe der inneren Oberfläche des Sensorelements (2) vorgesehen ist;
wobei die innere Elektrode (239) aus einem oder mehreren Materialien besteht die einen hohen Emissionsgrad aufweisen und wobei die äußere Elektrode (229) aus einem Material besteht welches einen Emissionsgrad aufweist der geringer ist als der Emissionsgrad der inneren Elektrode (239).
13. Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach Anspruch 12, wobei die innere Elektrode aus Platinschwarz und
Rutheniumoxid besteht
14. Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach Anspruch 12, wobei die Oberfläche der inneren Elektrode, die
der äußeren Elektrode gegenüberliegt aus einem Material besteht, welches einen Emissionsgrad aufweist,
der höher ist als der Emissionsgrad der äußeren Elektrode.
15. Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach Anspruch 12, wobei das Material mit dem hohen Emissionsgrad
einen Emissionsgrad von 03 oder mehr aufweist
16. Sauerstoffkonzentrationsdetektor mit:
16. Sauerstoffkonzentrationsdetektor mit:
einem Sensorelement (2) mit einem festen Elektrolyten (20) und äußeren und inneren Elektroden (22, 239),
die jeweils an äußeren und inneren Oberflächen davon vorgesehen sind; einer Heizung (3), die in der Nähe der inneren Oberfläche des Sensorelements (2) vorgesehen ist;
wobei zumindest die Oberfläche der inneren Elektrode (239) aus einem Material besteht das einen hohen
Emissionsgrad aufweist und wobei eine Schicht (270), die aus einem Material besteht welches einen
Emissionsgrad aufweist der niedriger ist als der Emissionsgrad der inneren Elektrode, als eine äußerste
Schicht des Sensorelements vorgesehen ist
17. Sauerstoffkonzentrationsdetektor nach Anspruch 16, wobei das Material mit dem hohen Emissionsgrad
einen Emissionsgrad von 03 oder mehr aufweist
Hierzu 12 Seite(n) Zeichnungen
Applications Claiming Priority (6)
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|---|---|---|---|
| JP23438794 | 1994-09-01 | ||
| JP23438794 | 1994-09-01 | ||
| JPP6-234387 | 1994-09-01 | ||
| JP34013694 | 1994-12-28 | ||
| JP34013694A JP3525532B2 (ja) | 1994-09-01 | 1994-12-28 | 酸素濃度検出器 |
| JPP6-340136 | 1994-12-28 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
ID=26531547
Family Applications (1)
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