JP2000180403A - 電子化学式測定センサ - Google Patents
電子化学式測定センサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 相互に間隔をおいて配置されている電極層、
抵抗加熱エレメント１１を備えている酸素イオン輸送固
体電解質９，１０を備え、抵抗加熱エレメントは電気的
な絶縁層４，３によって電解質から分離されており、少
なくとも１つのフィルムバイダ層５が絶縁層と電解質と
の間に設けられている形式のガス濃度を求めるための電
気化学式測定センサにおいて、固体電解質と加熱エレメ
ントが作動中電気的に結合されるのを回避する。 【解決手段】 電子輸送中間層１３，１４が電極側の電
気的な絶縁層４と隣接している固体電解質との間に設け
られている。
抵抗加熱エレメント１１を備えている酸素イオン輸送固
体電解質９，１０を備え、抵抗加熱エレメントは電気的
な絶縁層４，３によって電解質から分離されており、少
なくとも１つのフィルムバイダ層５が絶縁層と電解質と
の間に設けられている形式のガス濃度を求めるための電
気化学式測定センサにおいて、固体電解質と加熱エレメ
ントが作動中電気的に結合されるのを回避する。 【解決手段】 電子輸送中間層１３，１４が電極側の電
気的な絶縁層４と隣接している固体電解質との間に設け
られている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の上位概
念に記載の、ガス中の、例えば内燃機関の排気ガス中の
ガス濃度を求めるための電気化学式測定センサであっ
て、酸素イオン輸送固体電解質を備え、該固体電解質は
相互に間隔をおいて配置されている電極層および少なく
とも１つの抵抗加熱エレメントを備えており、該抵抗加
熱エレメントは少なくとも１つの電気的な絶縁層によっ
て前記固体電解質から分離されており、ここで少なくと
も１つのフィルムバインダ層が前記１つまたは複数の絶
縁層と前記電解質との間に設けられている形式のものか
ら出発している。
念に記載の、ガス中の、例えば内燃機関の排気ガス中の
ガス濃度を求めるための電気化学式測定センサであっ
て、酸素イオン輸送固体電解質を備え、該固体電解質は
相互に間隔をおいて配置されている電極層および少なく
とも１つの抵抗加熱エレメントを備えており、該抵抗加
熱エレメントは少なくとも１つの電気的な絶縁層によっ
て前記固体電解質から分離されており、ここで少なくと
も１つのフィルムバインダ層が前記１つまたは複数の絶
縁層と前記電解質との間に設けられている形式のものか
ら出発している。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許第３１２０１５９
号明細書から既に公知であるこの種のセンサでは、加熱
エレメントの作動の際に、加熱エレメントと例えば安定
化イットリウム素子ＺｒＯ２（ＹＳＺセラミック）とか
ら成っている酸素イオン輸送固体電解質との間の絶縁が
十分でない場合に殊に漏れ電流が発生し、この電流のた
めにセンサセルが加熱エレメントと電気的に結合される
おそれがある。この種の電気的な結合は、一方におい
て、活性状態のセラミックにおいて還元効果が発生する
ので、ヒータの寿命を低減し、かつ他方において測定セ
ンサから送出される測定信号は持続的にかつますます歪
みを受けるようになる。漏れ電流は持続的に発生する
と、測定センサの局所的に黒化を招来する。その際更
に、局所的な加熱に基づいて、抵抗加熱エレメントの薄
い線路は焼き切れる可能性がある。上述の公知の測定セ
ンサでは、パルス化された電圧によって作動される加熱
エレメントからノイズ信号がセンサ信号に混入すること
に基づいて別の不都合な効果が生じ、これによりＳＮ比
が低減されることで測定精度が低下する。
号明細書から既に公知であるこの種のセンサでは、加熱
エレメントの作動の際に、加熱エレメントと例えば安定
化イットリウム素子ＺｒＯ２（ＹＳＺセラミック）とか
ら成っている酸素イオン輸送固体電解質との間の絶縁が
十分でない場合に殊に漏れ電流が発生し、この電流のた
めにセンサセルが加熱エレメントと電気的に結合される
おそれがある。この種の電気的な結合は、一方におい
て、活性状態のセラミックにおいて還元効果が発生する
ので、ヒータの寿命を低減し、かつ他方において測定セ
ンサから送出される測定信号は持続的にかつますます歪
みを受けるようになる。漏れ電流は持続的に発生する
と、測定センサの局所的に黒化を招来する。その際更
に、局所的な加熱に基づいて、抵抗加熱エレメントの薄
い線路は焼き切れる可能性がある。上述の公知の測定セ
ンサでは、パルス化された電圧によって作動される加熱
エレメントからノイズ信号がセンサ信号に混入すること
に基づいて別の不都合な効果が生じ、これによりＳＮ比
が低減されることで測定精度が低下する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、測定センサの作動時に測定センサの固体電解質部分
が加熱エレメントと電気的に結合されることがないよう
にすることである。更に本発明の測定センサは、漏れ電
流検査において黒化がもはや生じないように構成されて
いるようにしたい。更に、本発明の測定センサは、加熱
エレメントの寿命が延長されるように構成されているよ
うにしたい。更に、本発明の測定センサは、その寿命の
期間にわたって安定した測定信号を供給することができ
るようにしたい。更に、本発明の測定センサは、加熱エ
レメントからノイズ信号が測定作動中のセラミック、ひ
いてはセンサ信号に混入されないように構成されている
ようにしたい。更に、本発明の測定センサは、測定信号
の精度が改善されるように構成されているべきである。
は、測定センサの作動時に測定センサの固体電解質部分
が加熱エレメントと電気的に結合されることがないよう
にすることである。更に本発明の測定センサは、漏れ電
流検査において黒化がもはや生じないように構成されて
いるようにしたい。更に、本発明の測定センサは、加熱
エレメントの寿命が延長されるように構成されているよ
うにしたい。更に、本発明の測定センサは、その寿命の
期間にわたって安定した測定信号を供給することができ
るようにしたい。更に、本発明の測定センサは、加熱エ
レメントからノイズ信号が測定作動中のセラミック、ひ
いてはセンサ信号に混入されないように構成されている
ようにしたい。更に、本発明の測定センサは、測定信号
の精度が改善されるように構成されているべきである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によれ
ば、ガス中の、例えば内燃機関の排気ガス中のガス濃度
を求めるための電気化学式測定センサであって、酸素イ
オン輸送固体電解質を備え、該固体電解質は相互に間隔
をおいて配置されている電極層および少なくとも１つの
抵抗加熱エレメントを備えており、該抵抗加熱エレメン
トは少なくとも１つの電気的な絶縁層によって前記固体
電解質から分離されており、ここで少なくとも１つのフ
ィルムバインダ層が前記１つまたは複数の絶縁層と前記
電解質との間に設けられている形式のものにおいて、電
極側の電気的な絶縁層と、隣接している固体電解質との
間に少なくとも１つの電子輸送中間層が設けられている
ことによって解決される。
ば、ガス中の、例えば内燃機関の排気ガス中のガス濃度
を求めるための電気化学式測定センサであって、酸素イ
オン輸送固体電解質を備え、該固体電解質は相互に間隔
をおいて配置されている電極層および少なくとも１つの
抵抗加熱エレメントを備えており、該抵抗加熱エレメン
トは少なくとも１つの電気的な絶縁層によって前記固体
電解質から分離されており、ここで少なくとも１つのフ
ィルムバインダ層が前記１つまたは複数の絶縁層と前記
電解質との間に設けられている形式のものにおいて、電
極側の電気的な絶縁層と、隣接している固体電解質との
間に少なくとも１つの電子輸送中間層が設けられている
ことによって解決される。
【０００５】
【発明の実施の形態】有利な実施形態において、本発明
の電気化学式測定センサは、少なくとも抵抗加熱エレメ
ントの上に電子輸送可能な金属層を有している。この金
属層は、少なくとも測定センサのホットな領域の上に面
状に拡がる白金を含んでいるペーストがプリントされて
いるものであってよいしまたは白金から成る格子構造の
形において少なくとも測定センサのホットな領域の上に
被着されているものであってもよい。白金から成る格子
構造または白金ペーストから成るプリント層は択一的
に、全面的にも、即ち抵抗加熱エレメントのホットな領
域およびそのリード上にあってもよい。
の電気化学式測定センサは、少なくとも抵抗加熱エレメ
ントの上に電子輸送可能な金属層を有している。この金
属層は、少なくとも測定センサのホットな領域の上に面
状に拡がる白金を含んでいるペーストがプリントされて
いるものであってよいしまたは白金から成る格子構造の
形において少なくとも測定センサのホットな領域の上に
被着されているものであってもよい。白金から成る格子
構造または白金ペーストから成るプリント層は択一的
に、全面的にも、即ち抵抗加熱エレメントのホットな領
域およびそのリード上にあってもよい。
【０００６】その際白金から成る格子構造は、直角の、
即ち測定センサの縁に対して平行に延在している格子棒
を有していることができ、または所定の角度で斜めに延
在している格子棒を有していることもできる。
即ち測定センサの縁に対して平行に延在している格子棒
を有していることができ、または所定の角度で斜めに延
在している格子棒を有していることもできる。
【０００７】実施の形態において、電子輸送中間層、例
えば白金格子または白金網は電気的な絶縁層の上に直接
載せられているようにすることができる。択一的に、電
子輸送中間層、即ち殊に白金格子または白金網は、測定
センサに存在しているフィルムバインダ層に代わるもの
であってよいしまたは、このフィルムバインダ層が十分
な電子輸送能力を有するようにこれを変形するものであ
ってよい。同時に、熱伝導力は、ヒータの局所的な過熱
の生成を妨げるように作用する！抵抗加熱エレメントか
ら入力結合されるノイズ信号を低減または遮蔽するため
に、電子輸送中間層、例えば白金格子は、測定センサに
おいて規定の電位、殊にアース電位に電気的に接続され
ているようにすることができる。
えば白金格子または白金網は電気的な絶縁層の上に直接
載せられているようにすることができる。択一的に、電
子輸送中間層、即ち殊に白金格子または白金網は、測定
センサに存在しているフィルムバインダ層に代わるもの
であってよいしまたは、このフィルムバインダ層が十分
な電子輸送能力を有するようにこれを変形するものであ
ってよい。同時に、熱伝導力は、ヒータの局所的な過熱
の生成を妨げるように作用する！抵抗加熱エレメントか
ら入力結合されるノイズ信号を低減または遮蔽するため
に、電子輸送中間層、例えば白金格子は、測定センサに
おいて規定の電位、殊にアース電位に電気的に接続され
ているようにすることができる。
【０００８】本発明のこの課題および別の課題および特
徴を、次に、本発明の電気化学的な測定センサの有利な
かつ種々に変形された実施例を示している図面を用い
て、添付図面を参照してこれら課題、特徴を読みなが
ら、一層明らかにする。
徴を、次に、本発明の電気化学的な測定センサの有利な
かつ種々に変形された実施例を示している図面を用い
て、添付図面を参照してこれら課題、特徴を読みなが
ら、一層明らかにする。
【０００９】
【実施例】次に本発明を図示の実施例につき図面を用い
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００１０】図１には、本発明の有利な実施例を具体化
している電気化学式測定センサの一部が横断面にて略示
されている。図１に図示の断面図は、実質的に加熱フィ
ルム１と、電気的な抵抗材料から成っている加熱ミアン
ダ１１と、その周りを取り囲んでいる電気的な絶縁層４
（上側）および３（下側）とから成っている加熱領域の
周りに位置しているセンサ層が示されているにすぎな
い。そして確かに、図１に図示の電気化学的な測定セン
サは、専門用語では「プレーナ型ワイドバンドλセン
サ」として内燃機関の排気ガスを触媒を用いて浄化する
技術に使用されているようなプレーナ型酸素センサであ
る。加熱ミアンダ１１と、上側の電気的な絶縁層４と、
下側の電気的な絶縁層３とから成るヒータは、加熱フィ
ルム１を用いて第１の固体電解質上に被着されている
が、その詳細は示されていない。
している電気化学式測定センサの一部が横断面にて略示
されている。図１に図示の断面図は、実質的に加熱フィ
ルム１と、電気的な抵抗材料から成っている加熱ミアン
ダ１１と、その周りを取り囲んでいる電気的な絶縁層４
（上側）および３（下側）とから成っている加熱領域の
周りに位置しているセンサ層が示されているにすぎな
い。そして確かに、図１に図示の電気化学的な測定セン
サは、専門用語では「プレーナ型ワイドバンドλセン
サ」として内燃機関の排気ガスを触媒を用いて浄化する
技術に使用されているようなプレーナ型酸素センサであ
る。加熱ミアンダ１１と、上側の電気的な絶縁層４と、
下側の電気的な絶縁層３とから成るヒータは、加熱フィ
ルム１を用いて第１の固体電解質上に被着されている
が、その詳細は示されていない。
【００１１】ヒータは両側において、ＺｒＯ２から成る
シールフレーム２によってシールされている。ヒータの
上にはフィルムバインダ層５およびその上に、参照電極
１６を有する参照ガス通路１２を取り囲んでいる参照通
路フィルム９が存在している。参照通路フィルム９およ
び参照通路１２の上側に、固体電解質体から成るネルン
ストフィルム１０が存在している。この層は、場合によ
っては更に（図示されていない）ポンプセルを備えてい
る。ネルンストフィルム１０の上には、保護層１８によ
って保護されている測定電極１７が存在している。絶縁
層３および４はセラミック材料、即ちＡｌ２Ｏ３＋Ｓｉ
Ｏ２＋ＢａＣＯ３から成る混合物から成っていることを
言及しておく。加熱ミアンダ１１はＰｔ＋Ａｌ２Ｏ３か
ら、フィルムバインダはＺｒＯ２から成っている。
シールフレーム２によってシールされている。ヒータの
上にはフィルムバインダ層５およびその上に、参照電極
１６を有する参照ガス通路１２を取り囲んでいる参照通
路フィルム９が存在している。参照通路フィルム９およ
び参照通路１２の上側に、固体電解質体から成るネルン
ストフィルム１０が存在している。この層は、場合によ
っては更に（図示されていない）ポンプセルを備えてい
る。ネルンストフィルム１０の上には、保護層１８によ
って保護されている測定電極１７が存在している。絶縁
層３および４はセラミック材料、即ちＡｌ２Ｏ３＋Ｓｉ
Ｏ２＋ＢａＣＯ３から成る混合物から成っていることを
言及しておく。加熱ミアンダ１１はＰｔ＋Ａｌ２Ｏ３か
ら、フィルムバインダはＺｒＯ２から成っている。
【００１２】図１に図示の実施例では、上側の絶縁層４
の上であってフィルムバインダ層５の下方に直接、電子
輸送中間層１３が存在している。この層は、有利には白
金格子または白金網の形の金属材料から成っている。加
熱フィルム１と下側の絶縁層３との間にもう１つの電子
輸送中間層１４があってよい。しかし有利には、上側の
電子輸送中間層１３だけが設けられている。
の上であってフィルムバインダ層５の下方に直接、電子
輸送中間層１３が存在している。この層は、有利には白
金格子または白金網の形の金属材料から成っている。加
熱フィルム１と下側の絶縁層３との間にもう１つの電子
輸送中間層１４があってよい。しかし有利には、上側の
電子輸送中間層１３だけが設けられている。
【００１３】その際白金格子または白金網は、図２の
Ａ）ないしＤ）に示されている構造を有していることが
できかつ図２のＡ）およびＣ）に示されているように、
ホットな領域および加熱エレメントに対するリードをカ
バーしているかまたは図２Ｂ）およびＤ）に示されてい
るように加熱エレメントのホットな領域だけをカバーし
ている。
Ａ）ないしＤ）に示されている構造を有していることが
できかつ図２のＡ）およびＣ）に示されているように、
ホットな領域および加熱エレメントに対するリードをカ
バーしているかまたは図２Ｂ）およびＤ）に示されてい
るように加熱エレメントのホットな領域だけをカバーし
ている。
【００１４】図１に図示されていない実施例では、電子
輸送中間層１３，１４は、白金ペーストから成るプリン
ト層を形成しておりかつ図２のＥ）ないしＧ）に示され
ている構造を有している。
輸送中間層１３，１４は、白金ペーストから成るプリン
ト層を形成しておりかつ図２のＥ）ないしＧ）に示され
ている構造を有している。
【００１５】１つまたは複数の電子輸送中間層１３，１
４は図１に図示の実施例とは異なって次にような変形を
有していることができる：１つの中間層しか、有利には
上側の電子輸送中間層１３しか存在していない；フィル
ムバインダ層５は、この種の電子輸送中間層によって置
換することができる；電子輸送中間層は、このコンフィ
ギュレーションのいずれにおいても、イオン輸送中間層
と組み合わせることができるので、電子輸送もイオン輸
送もこの層で生じる。更に、殊に、ノイズ信号が測定信
号に混入するのを回避するために、電子輸送中間層１
３，１４のそれぞれはいずれのコンフィギュレーション
においても規定の電位、有利には測定センサ内のアース
電位に接続されていることができる。
４は図１に図示の実施例とは異なって次にような変形を
有していることができる：１つの中間層しか、有利には
上側の電子輸送中間層１３しか存在していない；フィル
ムバインダ層５は、この種の電子輸送中間層によって置
換することができる；電子輸送中間層は、このコンフィ
ギュレーションのいずれにおいても、イオン輸送中間層
と組み合わせることができるので、電子輸送もイオン輸
送もこの層で生じる。更に、殊に、ノイズ信号が測定信
号に混入するのを回避するために、電子輸送中間層１
３，１４のそれぞれはいずれのコンフィギュレーション
においても規定の電位、有利には測定センサ内のアース
電位に接続されていることができる。
【００１６】次に図２の平面図に基づいて種々の有利で
かつ可能な、白金中間層１３の構造の変形例について説
明する。
かつ可能な、白金中間層１３の構造の変形例について説
明する。
【００１７】図２のＡ）には、直角の白金格子構造１３
ａが真っ直ぐかつ全部がヒータおよびそのリードの上に
配置されている実施例が示されている。格子の寸法は、
粗いから細かいまで実施例に応じて変化することがで
き、即ち、近似的に、０．７ｍｍないし０．２ｍｍの格
子定数（格子ラインから格子ラインまで）の間で変化す
ることができる。正方形ばかりでなく、垂直の方向にお
ける格子定数が水平方向における格子定数とは異なって
いる長方形の構造も可能である。
ａが真っ直ぐかつ全部がヒータおよびそのリードの上に
配置されている実施例が示されている。格子の寸法は、
粗いから細かいまで実施例に応じて変化することがで
き、即ち、近似的に、０．７ｍｍないし０．２ｍｍの格
子定数（格子ラインから格子ラインまで）の間で変化す
ることができる。正方形ばかりでなく、垂直の方向にお
ける格子定数が水平方向における格子定数とは異なって
いる長方形の構造も可能である。
【００１８】図２のＢ）に示されている、白金格子１３
ｂの変形例は同様に、直角の、真っ直ぐな格子定数を有
している。しかし白金格子１３ｂはセンサエレメントの
ホットな領域しか被覆していない。格子の寸法は、図２
のＡ）に対して説明したものと同じであってよい。
ｂの変形例は同様に、直角の、真っ直ぐな格子定数を有
している。しかし白金格子１３ｂはセンサエレメントの
ホットな領域しか被覆していない。格子の寸法は、図２
のＡ）に対して説明したものと同じであってよい。
【００１９】図２のＣ）には、白金格子構造１３ｃがセ
ンサエレメントに対して所定の角度で配置されておりか
つヒータおよびそのリードの上に完全にのっかっている
別の構造変形例が示されている。図２のＣ）に示されて
いる構造変形も直角の格子を形成していることがわか
る。しかしこのことは必ずしもそうである必要はない。
正方形または長方形の格子経過に代わって、格子ライン
は相互に９０゜とは異なっている角度をとっていること
もできる。従って、正方形、長方形、菱形ばかりでな
く、円形および楕円形の格子構造も可能である。
ンサエレメントに対して所定の角度で配置されておりか
つヒータおよびそのリードの上に完全にのっかっている
別の構造変形例が示されている。図２のＣ）に示されて
いる構造変形も直角の格子を形成していることがわか
る。しかしこのことは必ずしもそうである必要はない。
正方形または長方形の格子経過に代わって、格子ライン
は相互に９０゜とは異なっている角度をとっていること
もできる。従って、正方形、長方形、菱形ばかりでな
く、円形および楕円形の格子構造も可能である。
【００２０】図２のＤ）に示されている構造変形例は、
図２のＣ）に類似しているが、ここでは格子１３ｄは、
センサエレメントのホットな領域だけを被覆している。
図２のＣ）に類似しているが、ここでは格子１３ｄは、
センサエレメントのホットな領域だけを被覆している。
【００２１】図２のＥ），Ｆ）およびＧ）に図示の変形
例では、電子輸送中間層１３ｅ，１３ｆおよび１３ｇ
は、図２のＡ）ないしＤ）のような格子または網構造を
形成しておらず、全面ないし比較的幅広の白金路の形に
おいて抵抗加熱エレメントの層およびそのリードの上に
被着されている。図２のＥ）において電子輸送中間層１
３ｅはヒータおよびリードを全面的に被覆している。図
２のＦ）において電子輸送中間層１３ｆの全体の面はセ
ンサエレメントのホットな領域の上にしか乗せられてお
らず、更に図２のＧ）の電子輸送中間層１３ｇはヒータ
の抵抗加熱層およびそのリードを被覆しているので、ヒ
ータの抵抗層は電子輸送中間層１３ｇによってオーバラ
ップされる。
例では、電子輸送中間層１３ｅ，１３ｆおよび１３ｇ
は、図２のＡ）ないしＤ）のような格子または網構造を
形成しておらず、全面ないし比較的幅広の白金路の形に
おいて抵抗加熱エレメントの層およびそのリードの上に
被着されている。図２のＥ）において電子輸送中間層１
３ｅはヒータおよびリードを全面的に被覆している。図
２のＦ）において電子輸送中間層１３ｆの全体の面はセ
ンサエレメントのホットな領域の上にしか乗せられてお
らず、更に図２のＧ）の電子輸送中間層１３ｇはヒータ
の抵抗加熱層およびそのリードを被覆しているので、ヒ
ータの抵抗層は電子輸送中間層１３ｇによってオーバラ
ップされる。
【００２２】電子輸送中間層１３ａないし１３ｇの図２
のＡ）ないしＧ）に図示のすべての実施例は、これら
が、センサセルの、ヒータに対する電気的な結合および
これによる漏れ電流を回避している点で共通している。
漏れ電流検査の際、黒化は回避される。ヒータ、従って
本発明の電気化学式測定センサの寿命は延ばされる（少
なくとも係数５〜１０だけ長く）。寿命の延長は、縁が
カットされていない測定センサにおいても生じる。測定
活性状態のセラミック体における還元効果およびこれに
よる測定特性の変化も回避されている。白金は更に、触
媒として作用しかつ絶縁部において発生する電子流をＺ
ｒＯ２体におけるイオン流に変換しかつこれによりＺｒ
Ｏ２の還元を低減する。電子輸送中間層は更に、ノイズ
信号が測定信号に混入するのを回避しかつこれによりそ
のＳＮ比を高める。電子輸送中間層の格子網形式の構造
を有する図２Ａ）ないしＤ）の実施例では更に、材料が
節約されており、即ち詰まっている白金中間層の製造の
場合に比べて格子または網形式の電子輸送中間層の製造
の場合には原材料のコストが低減されることになる。
のＡ）ないしＧ）に図示のすべての実施例は、これら
が、センサセルの、ヒータに対する電気的な結合および
これによる漏れ電流を回避している点で共通している。
漏れ電流検査の際、黒化は回避される。ヒータ、従って
本発明の電気化学式測定センサの寿命は延ばされる（少
なくとも係数５〜１０だけ長く）。寿命の延長は、縁が
カットされていない測定センサにおいても生じる。測定
活性状態のセラミック体における還元効果およびこれに
よる測定特性の変化も回避されている。白金は更に、触
媒として作用しかつ絶縁部において発生する電子流をＺ
ｒＯ２体におけるイオン流に変換しかつこれによりＺｒ
Ｏ２の還元を低減する。電子輸送中間層は更に、ノイズ
信号が測定信号に混入するのを回避しかつこれによりそ
のＳＮ比を高める。電子輸送中間層の格子網形式の構造
を有する図２Ａ）ないしＤ）の実施例では更に、材料が
節約されており、即ち詰まっている白金中間層の製造の
場合に比べて格子または網形式の電子輸送中間層の製造
の場合には原材料のコストが低減されることになる。
【図１】電気化学式測定センサの有利な本発明の実施例
の層構成の断面略図である。
の層構成の断面略図である。
【図２】本発明の金属性の電子輸送中間層の種々の変形
例の平面略図である。
例の平面略図である。
１ 加熱フィルム、 ２ シールフレーム、 ３，４
電気的な絶縁層、 ５フィルムバインダ層、 ９ 参照
通路フィルム、 １０ 参照電極、 １１加熱ミアンダ
ないし抵抗加熱エレメント、 １２ 参照ガス通路、
１３ａ〜１３ｇ 電子輸送中間層、 １６ 参照電極、
１７ 測定電極、 １８ 保護層
電気的な絶縁層、 ５フィルムバインダ層、 ９ 参照
通路フィルム、 １０ 参照電極、 １１加熱ミアンダ
ないし抵抗加熱エレメント、 １２ 参照ガス通路、
１３ａ〜１３ｇ 電子輸送中間層、 １６ 参照電極、
１７ 測定電極、 １８ 保護層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イェンス シュテファン シュナイダー アメリカ合衆国 サウスキャロライナ ア ンダーソン クウェイル ホロウ 409 (72)発明者 カルステン シュプリングホルン ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト エ リザベーテンシュトラーセ 34 (72)発明者 トーマス シュルテ ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト ジ ェームス−エフ−ビルネス−シュトラーセ 44 (72)発明者 オラフ ヤッハ ドイツ連邦共和国 ベープリンゲン メル ツェーデスシュトラーセ 16 (72)発明者 ウルリッヒ アイゼレ ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト ベ ックラーシュトラーセ ６ ベー (72)発明者 カルメン シュミーデル ドイツ連邦共和国 マールバッハ アム ネッカー シュヴァープシュトラーセ 21 (72)発明者 ロタール ディール ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト グ ルーベネッカー 141
Claims (11)
- 【請求項１】 ガス中のガス濃度を求めるための電気化
学式測定センサであって、酸素イオン輸送固体電解質
（９，１０）を備え、該固体電解質は相互に間隔をおい
て配置されている電極層および少なくとも１つの抵抗加
熱エレメント（１１）を備えており、該抵抗加熱エレメ
ントは少なくとも１つの電気的な絶縁層（４，３）によ
って前記固体電解質から分離されており、ここで少なく
とも１つのフィルムバイダ層（５）が前記１つまたは複
数の絶縁層（３，４）と前記電解質（９，１０）との間
に設けられている形式のものにおいて、少なくとも１つ
の電子輸送中間層（１３，１４）が前記電極側の電気的
な絶縁層（４）と、隣接している固体電解質との間に設
けられていることを特徴とする電気化学式測定センサ。 - 【請求項２】 前記電子輸送中間層（１３）は前記抵抗
加熱エレメント（１１）の上に設けられている請求項１
記載の電気化学式測定センサ。 - 【請求項３】 前記１つまたは複数の中間層（１３，１
４）は金属性の材料から成っている請求項１または２記
載の電気化学式測定センサ。 - 【請求項４】 前記１つまたは複数の中間層（１３，１
４）は白金を含んでいる請求項１から３までのいずれか
１項記載の電気化学式測定センサ。 - 【請求項５】 前記１つまたは複数の中間層（１３，１
４）は白金ペーストから成るプリント層である（図２の
Ｅ）ないしＦ））請求項１から４までのいずれか１項記
載の電気化学式測定センサ。 - 【請求項６】 前記１つまたは複数の中間層（１３，１
４）は白金から成る格子構造を形成している（図２の
Ａ）ないしＤ））請求項１から４までのいずれか１項記
載の電気化学式測定センサ。 - 【請求項７】 前記１つまたは複数の中間層（１３，１
４）は前記加熱エレメント（１１）およびそのリードを
被覆している（図２のＡ），Ｃ），Ｅ））請求項５また
は６記載の電気化学式測定センサ。 - 【請求項８】 前記１つまたは複数の中間層（１３，１
４）は前記加熱エレメント（１１）のホットな領域のみ
を被覆している（図２のＢ），Ｄ），Ｆ））請求項５ま
たは６記載の電気化学式測定センサ。 - 【請求項９】 前記１つまたは複数の中間層（１３，１
４）は前記電極側の電気的な絶縁層（４）の上に直接存
在している請求項１から８までのいずれか１項記載の電
気化学式測定センサ。 - 【請求項１０】 前記１つまたは複数の中間層（１３，
１４）は前記フィルムバインダ層（５）を置換するかま
たは変形する請求項１から８までのいずれか１項記載の
電気化学式測定センサ。 - 【請求項１１】 前記１つまたは複数の中間層（１３，
１４）は測定センサにおいてアース電位に接続されてい
る請求項１から１０までのいずれか１項記載の電気化学
式測定センサ。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59197851A (ja) * | 1983-04-26 | 1984-11-09 | Ngk Insulators Ltd | 電気化学的素子および装置 |
| JPS6244971A (ja) * | 1985-08-23 | 1987-02-26 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミツク基板ヒ−タ− |
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59197851A (ja) * | 1983-04-26 | 1984-11-09 | Ngk Insulators Ltd | 電気化学的素子および装置 |
| JPS6244971A (ja) * | 1985-08-23 | 1987-02-26 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミツク基板ヒ−タ− |
| JPS6383653U (ja) * | 1986-11-20 | 1988-06-01 | ||
| JPS63214663A (ja) * | 1987-03-03 | 1988-09-07 | Ngk Insulators Ltd | 電気化学的装置 |
| JPH0283442A (ja) * | 1988-09-21 | 1990-03-23 | Japan Electron Control Syst Co Ltd | 内燃機関用酸素センサ |
| JPH07209246A (ja) * | 1993-12-09 | 1995-08-11 | Robert Bosch Gmbh | ガス混合物中のガス成分を測定するためのプレーナ型電気化学式センサおよびその製造方法 |
| JP2000180409A (ja) * | 1998-12-10 | 2000-06-30 | Akebono Brake Res & Dev Center Ltd | ガスセンサーにおけるリーク電流遮断方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001289819A (ja) * | 2000-03-25 | 2001-10-19 | Robert Bosch Gmbh | 電気化学測定センサ |
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