JP2591383B2 - 酸素濃度検出素子およびその製造方法 - Google Patents
酸素濃度検出素子およびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、酸素濃度検出素子、特
に酸素濃度検出素子の測定電極上に形成される絶縁層に
関するものである。
に酸素濃度検出素子の測定電極上に形成される絶縁層に
関するものである。
【０００２】
【従来技術】酸素濃度検出素子は、固体電解質と、この
固体電解質を挟む一対の電極と、排気ガスと接触する一
方の電極を覆う絶縁層とから形成されている。
固体電解質を挟む一対の電極と、排気ガスと接触する一
方の電極を覆う絶縁層とから形成されている。
【０００３】従来、この酸素濃度検出素子を得るため
に、製造方法が容易であり、かつ高付着力が得られるこ
とから、固体電解質、電極および絶縁層を積層した後
に、同時に焼成することが行われてきた。
に、製造方法が容易であり、かつ高付着力が得られるこ
とから、固体電解質、電極および絶縁層を積層した後
に、同時に焼成することが行われてきた。
【０００４】しかし、従来の方法では、高付着力を得る
ために、単斜晶および正方晶を含む部分安定化ジルコニ
アよりなる固体電解質と同一の材料よりなる絶縁層を設
けていたが、このような方法であると、固体電解質より
も絶縁層が密度の低い粗な多孔質であるために、ジルコ
ニア特有の単斜晶と正方晶との変態時の体積変化によっ
て、絶縁層にマイクロクラックが生じてしまい、最高温
度１０００℃の冷熱耐久試験において数十〜数百サイク
ルにて剥離してしまうという機械的強度の著しい低下を
招いてしまうという問題が生じていた。
ために、単斜晶および正方晶を含む部分安定化ジルコニ
アよりなる固体電解質と同一の材料よりなる絶縁層を設
けていたが、このような方法であると、固体電解質より
も絶縁層が密度の低い粗な多孔質であるために、ジルコ
ニア特有の単斜晶と正方晶との変態時の体積変化によっ
て、絶縁層にマイクロクラックが生じてしまい、最高温
度１０００℃の冷熱耐久試験において数十〜数百サイク
ルにて剥離してしまうという機械的強度の著しい低下を
招いてしまうという問題が生じていた。
【０００５】そのため、特開昭６０−２５９９５２号公
報に開示されるように、絶縁層の原料を固体電解質と同
一のものではなく、立方晶のみからなる完全安定化ジル
コニアを用いることが提案されていた。
報に開示されるように、絶縁層の原料を固体電解質と同
一のものではなく、立方晶のみからなる完全安定化ジル
コニアを用いることが提案されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６０−２５９９５２号公報の絶縁層の原料を採用したの
では、固体電解質の熱膨張係数が単斜晶を含む部分安定
化ジルコニアが一般的に７〜９×１０-6／℃であるのに
対して、絶縁層の材料である完全安定化ジルコニアの熱
膨張係数が１０×１０-6／℃以上であるため、熱膨張係
数の差による剥離が生じてしまい、耐久性に問題が生じ
てしまうことを見出した。
６０−２５９９５２号公報の絶縁層の原料を採用したの
では、固体電解質の熱膨張係数が単斜晶を含む部分安定
化ジルコニアが一般的に７〜９×１０-6／℃であるのに
対して、絶縁層の材料である完全安定化ジルコニアの熱
膨張係数が１０×１０-6／℃以上であるため、熱膨張係
数の差による剥離が生じてしまい、耐久性に問題が生じ
てしまうことを見出した。
【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、耐久性、機械的強度に優れる酸素濃度検出素
子を提供するとともに、耐久性が優れるとともに、製法
が容易な酸素濃度検出素子の製造方法を提供するもので
ある。
のであり、耐久性、機械的強度に優れる酸素濃度検出素
子を提供するとともに、耐久性が優れるとともに、製法
が容易な酸素濃度検出素子の製造方法を提供するもので
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そこで、我々は鋭意研究
の結果、絶縁層の原料であるジルコニアの比表面積を変
化させることに注目することによって、絶縁層が部分安
定化でありながらも、変態による体積変化を防止し、固
体電解質とほぼ同一の熱膨張係数を得ることができるこ
とを見出した。
の結果、絶縁層の原料であるジルコニアの比表面積を変
化させることに注目することによって、絶縁層が部分安
定化でありながらも、変態による体積変化を防止し、固
体電解質とほぼ同一の熱膨張係数を得ることができるこ
とを見出した。
【０００９】これは、絶縁層を単斜晶と立方晶からなる
部分安定化ジルコニアで構成しながらも、ジルコニアの
比表面積を変化させることによって単斜晶から正方晶へ
の変態温度を高温化して、使用温度である室温〜１００
０℃での変態量を低減することができるので、熱膨張係
数を所望の値とし、さらに体積変化によるクラックを防
止することができるのである。
部分安定化ジルコニアで構成しながらも、ジルコニアの
比表面積を変化させることによって単斜晶から正方晶へ
の変態温度を高温化して、使用温度である室温〜１００
０℃での変態量を低減することができるので、熱膨張係
数を所望の値とし、さらに体積変化によるクラックを防
止することができるのである。
【００１０】以上より、本発明は、第１の発明として、
部分安定化ジルコニアよりなり、一方の面が測定ガスに
曝され、他方の面が基準ガスに曝されてなる固体電解質
と、固体電解質の一方の面に形成されるとともに測定ガ
スに曝される測定電極と、固体電解質の他方の面に形成
され基準ガスに曝されるとともに、固体電解質を介して
測定電極と対を成す基準電極と、比表面積が３ｍ2 ／ｇ
以上、７ｍ2 ／ｇ未満のジルコニア、および例えばイッ
トリアのような２価または３価の金属酸化物を主原料と
する焼結材料からなる多孔質な部分安定化焼結体であっ
て、測定電極の前記測定ガスに曝された面を覆う絶縁層
とからなる酸素濃度検出素子を得るものである。
部分安定化ジルコニアよりなり、一方の面が測定ガスに
曝され、他方の面が基準ガスに曝されてなる固体電解質
と、固体電解質の一方の面に形成されるとともに測定ガ
スに曝される測定電極と、固体電解質の他方の面に形成
され基準ガスに曝されるとともに、固体電解質を介して
測定電極と対を成す基準電極と、比表面積が３ｍ2 ／ｇ
以上、７ｍ2 ／ｇ未満のジルコニア、および例えばイッ
トリアのような２価または３価の金属酸化物を主原料と
する焼結材料からなる多孔質な部分安定化焼結体であっ
て、測定電極の前記測定ガスに曝された面を覆う絶縁層
とからなる酸素濃度検出素子を得るものである。
【００１１】また、第２の発明として、部分安定化ジル
コニアよりなる焼結前の固体電解質の一方の面に、測定
ガスに曝されるように測定電極を、又固体電解質の他方
の面において測定ガスに曝されるように基準電極をそれ
ぞれ形成する第１工程と、比表面積が３ｍ2 ／ｇ以上、
７ｍ2 ／ｇ未満のジルコニア、および例えはイットリア
のような２価または３価の金属酸化物を主原料とする焼
結材料からなり、測定電極上に形成することによって、
測定電極が直接測定ガスに曝されないように多孔質な絶
縁層を形成する第２工程と、固体電解質に測定電極、基
準電極および絶縁層を同時焼成することによって、一体
焼成させ、酸素濃度検出素子を得る第３工程とからなる
酸素濃度検出素子の製造方法を提供するものである。
コニアよりなる焼結前の固体電解質の一方の面に、測定
ガスに曝されるように測定電極を、又固体電解質の他方
の面において測定ガスに曝されるように基準電極をそれ
ぞれ形成する第１工程と、比表面積が３ｍ2 ／ｇ以上、
７ｍ2 ／ｇ未満のジルコニア、および例えはイットリア
のような２価または３価の金属酸化物を主原料とする焼
結材料からなり、測定電極上に形成することによって、
測定電極が直接測定ガスに曝されないように多孔質な絶
縁層を形成する第２工程と、固体電解質に測定電極、基
準電極および絶縁層を同時焼成することによって、一体
焼成させ、酸素濃度検出素子を得る第３工程とからなる
酸素濃度検出素子の製造方法を提供するものである。
【００１２】
【作用】第１の発明を採用することによって、絶縁層の
主原料であるジルコニアの比表面積を３ｍ2 ／ｇ以上、
７ｍ2 ／ｇ未満としたので、２価または３価の金属酸化
物のジルコニア結晶間への混入を適量とすることができ
たので、絶縁層を単斜晶と立方晶とからなる部分安定化
ジルコニアとしながらも、金属酸化物のジルコニア結晶
間への混入により、ジルコニアの物性を変化させること
によって、単斜晶と正方晶間の変態温度をあげることが
できた。そのため、この変態によって生じるマイクロク
ラック発生を大幅に減少させるとともに、１０００℃に
おける熱膨張係数を７〜９×１０-6／℃とすることがで
き、固体電解質とほぼ同一の熱膨張係数を得ることがで
きるので、冷熱耐久性を向上させることができた。
主原料であるジルコニアの比表面積を３ｍ2 ／ｇ以上、
７ｍ2 ／ｇ未満としたので、２価または３価の金属酸化
物のジルコニア結晶間への混入を適量とすることができ
たので、絶縁層を単斜晶と立方晶とからなる部分安定化
ジルコニアとしながらも、金属酸化物のジルコニア結晶
間への混入により、ジルコニアの物性を変化させること
によって、単斜晶と正方晶間の変態温度をあげることが
できた。そのため、この変態によって生じるマイクロク
ラック発生を大幅に減少させるとともに、１０００℃に
おける熱膨張係数を７〜９×１０-6／℃とすることがで
き、固体電解質とほぼ同一の熱膨張係数を得ることがで
きるので、冷熱耐久性を向上させることができた。
【００１３】また、第２の発明を採用することによっ
て、固体電解質、測定電極、基準電極および絶縁層を同
時に焼成したとしても、絶縁層の主原料をジルコニアの
比表面積を３ｍ2 ／ｇ以上、７ｍ2 ／ｇ未満としたの
で、固体電解質と絶縁層との熱膨張係数の差をほとんど
なくすことができ、容易に且つ耐久性の優れた酸素濃度
検出素子を提供することができた。
て、固体電解質、測定電極、基準電極および絶縁層を同
時に焼成したとしても、絶縁層の主原料をジルコニアの
比表面積を３ｍ2 ／ｇ以上、７ｍ2 ／ｇ未満としたの
で、固体電解質と絶縁層との熱膨張係数の差をほとんど
なくすことができ、容易に且つ耐久性の優れた酸素濃度
検出素子を提供することができた。
【００１４】
【発明の効果】本発明を採用することによって、耐久
性、機械的強度に優れる酸素濃度検出素子を得ることが
てきたとともに、耐久性が優れ、かつ製法が容易な酸素
濃度検出素子の製造方法を提供することができた。
性、機械的強度に優れる酸素濃度検出素子を得ることが
てきたとともに、耐久性が優れ、かつ製法が容易な酸素
濃度検出素子の製造方法を提供することができた。
【００１５】
【実施例】第１図は、本実施例に適用される酸素濃度検
出器の一部断面図を示す。第１図において、１は酸素濃
度検出素子、２はこの酸素濃度検出素子１の検出部３が
直接排ガスに曝されることを防ぐための保護カバー４を
有するハウジングであり、このハウジング２の中にタル
ク等の粉体５を介して熱カシメ等の方法により酸素濃度
検出素子１がハウジング４に組付け固定されている。
出器の一部断面図を示す。第１図において、１は酸素濃
度検出素子、２はこの酸素濃度検出素子１の検出部３が
直接排ガスに曝されることを防ぐための保護カバー４を
有するハウジングであり、このハウジング２の中にタル
ク等の粉体５を介して熱カシメ等の方法により酸素濃度
検出素子１がハウジング４に組付け固定されている。
【００１６】また、一端が酸素濃度検出素子１の端子電
極部６にロー付け等により接続されたリード線７が酸素
濃度検出器本体の外部に取り出されている。第２図は、
本実施例の酸素濃度検出素子１の一実施例を示す展開図
である。
極部６にロー付け等により接続されたリード線７が酸素
濃度検出器本体の外部に取り出されている。第２図は、
本実施例の酸素濃度検出素子１の一実施例を示す展開図
である。
【００１７】第２図において、１０は、アルミナ磁器よ
りなり、両端を開放した貫通孔を有する角筒状の支持体
である。この支持体１０の排ガスに露出され曝される側
の貫通孔の開口端面１０ａは、側面のうちの一面から連
続した傾斜面となっており、横からみた場合、この先端
部は楔型の形状になっている。また、貫通孔の他端には
大気を導入する大気導入孔１０ｂが設けられている。
りなり、両端を開放した貫通孔を有する角筒状の支持体
である。この支持体１０の排ガスに露出され曝される側
の貫通孔の開口端面１０ａは、側面のうちの一面から連
続した傾斜面となっており、横からみた場合、この先端
部は楔型の形状になっている。また、貫通孔の他端には
大気を導入する大気導入孔１０ｂが設けられている。
【００１８】１１は、主に白金属材料よりなる発熱体で
あり、アルミナ等からなる絶縁層１２を介して支持体１
０の傾斜面と対向する面、つまり、開口部１０ａを発熱
体１１の発熱部１１ａが投影図的に見て完全に覆うよう
に積層されている。そして、さらに、発熱体１１は、端
子電極部１１ｂ、１１ｃを除いた部分に絶縁層１２と同
材質の絶縁層１３が積層されている。
あり、アルミナ等からなる絶縁層１２を介して支持体１
０の傾斜面と対向する面、つまり、開口部１０ａを発熱
体１１の発熱部１１ａが投影図的に見て完全に覆うよう
に積層されている。そして、さらに、発熱体１１は、端
子電極部１１ｂ、１１ｃを除いた部分に絶縁層１２と同
材質の絶縁層１３が積層されている。
【００１９】１４は、例えば、金属酸化物の１種である
イットリアが添加されたジルコニアを焼結してなる部分
安定化ジルコニアよりなる固体電解質であり、一方の面
には、測定電極１５を介して、測定ガスに曝され、他方
の面は、基準電極１６を介して、基準ガスに曝されてい
る。また、この固体電解質１４は、支持体１０の貫通孔
の開口端部１０ａを基準電極１６を介して、密封するよ
うに積層されている。
イットリアが添加されたジルコニアを焼結してなる部分
安定化ジルコニアよりなる固体電解質であり、一方の面
には、測定電極１５を介して、測定ガスに曝され、他方
の面は、基準電極１６を介して、基準ガスに曝されてい
る。また、この固体電解質１４は、支持体１０の貫通孔
の開口端部１０ａを基準電極１６を介して、密封するよ
うに積層されている。
【００２０】また、基準電極１６は固体電解質１４の端
部に形成されたスルーホール１４ａを介して基準電極端
子１７に接続され、測定電極１５は、測定電極端子１８
にそれぞれ接続されている。
部に形成されたスルーホール１４ａを介して基準電極端
子１７に接続され、測定電極１５は、測定電極端子１８
にそれぞれ接続されている。
【００２１】１９は、測定電極１５が測定ガスに直接曝
されることを防ぐ絶縁層である保護層である。この保護
層１９は、比表面積が４．１ｍ2 ／ｇ、粒径０．９３μ
ｍ、金属酸化物の１種であるイットリアの添加量５ｍｏ
ｌ％よりなるセラミック材料を焼成してなる部分安定化
ジルコニアより形成されている。
されることを防ぐ絶縁層である保護層である。この保護
層１９は、比表面積が４．１ｍ2 ／ｇ、粒径０．９３μ
ｍ、金属酸化物の１種であるイットリアの添加量５ｍｏ
ｌ％よりなるセラミック材料を焼成してなる部分安定化
ジルコニアより形成されている。
【００２２】次に、本発明の酸素濃度検出素子の製造方
法を以下に述べる。支持体１０は射出成形等により、形
状が決定される。この支持体１０の側面に、絶縁層１
２、１３および発熱体１１が印刷法によって、形成され
る。
法を以下に述べる。支持体１０は射出成形等により、形
状が決定される。この支持体１０の側面に、絶縁層１
２、１３および発熱体１１が印刷法によって、形成され
る。
【００２３】また、固体電解質１４は、その両面に、電
極１５、１６および保護層１９が印刷法によって形成さ
れた後、支持体１０に積層される。その後、同時焼成に
よって、本実施例の酸素濃度検出素子を得ることができ
る。
極１５、１６および保護層１９が印刷法によって形成さ
れた後、支持体１０に積層される。その後、同時焼成に
よって、本実施例の酸素濃度検出素子を得ることができ
る。
【００２４】ここで、本実施例では、イットリアの添加
量を５ｍｏｌ％としたが、イットリアの添加量は５〜７
ｍｏｌ％が好ましい。これは、イットリアが５ｍｏｌ％
より少ない場合には、ジルコニアの結晶間へのイットリ
アの混入量が少なすぎてしまい、従来のジルコニア原料
と同様、単斜晶と正方晶との間の変態温度の変化が殆ど
なく、固体電解質との熱膨張係数の差が大きくなってし
まう。また、イットリアが７ｍｏｌ％より大きい場合に
は、ジルコニアの結晶間の混入が多くなりすぎるため、
変態温度が上昇しすぎてしまい、固体電解質との熱膨張
係数の差がやはり大きくなってしまう。よって、イット
リアの添加量は５〜７ｍｏｌ％が最も良好である。
量を５ｍｏｌ％としたが、イットリアの添加量は５〜７
ｍｏｌ％が好ましい。これは、イットリアが５ｍｏｌ％
より少ない場合には、ジルコニアの結晶間へのイットリ
アの混入量が少なすぎてしまい、従来のジルコニア原料
と同様、単斜晶と正方晶との間の変態温度の変化が殆ど
なく、固体電解質との熱膨張係数の差が大きくなってし
まう。また、イットリアが７ｍｏｌ％より大きい場合に
は、ジルコニアの結晶間の混入が多くなりすぎるため、
変態温度が上昇しすぎてしまい、固体電解質との熱膨張
係数の差がやはり大きくなってしまう。よって、イット
リアの添加量は５〜７ｍｏｌ％が最も良好である。
【００２５】得られた酸素濃度検出素子１を冷熱耐久試
験を行ったところ保護層の剥離のない良好な結果を得る
ことができた。本発明の酸素濃度検出素子に使用される
保護層の組成を変化させることにより、得られた酸素濃
度検出素子の冷熱耐久性の評価を行った。
験を行ったところ保護層の剥離のない良好な結果を得る
ことができた。本発明の酸素濃度検出素子に使用される
保護層の組成を変化させることにより、得られた酸素濃
度検出素子の冷熱耐久性の評価を行った。
【００２６】その結果を第１表および第２表に示す。こ
こで、保護層の主原料であるジルコニアの比表面積は、
フローソーブ２３００型（島津製）を用いて、ＢＥＴ法
で測定を行った。
こで、保護層の主原料であるジルコニアの比表面積は、
フローソーブ２３００型（島津製）を用いて、ＢＥＴ法
で測定を行った。
【００２７】また、粒径は、マイクロトラック（日機装
製）によって測定して得られた値である。焼成された部
分安定化ジルコニアの気孔率は、水銀圧入法によって測
定した。
製）によって測定して得られた値である。焼成された部
分安定化ジルコニアの気孔率は、水銀圧入法によって測
定した。
【００２８】結晶組成は、Ｘ線回析ピークの積分強度か
ら
ら
【数１】 （Ｍ：単斜晶，Ｃ：立方晶，Ｉ：積分強）によって算出
した。
した。
【００２９】冷熱耐久試験は、１０００℃×１２分（燃
焼ガス中）および２００℃×８分（大気中放置）の環境
変化として１サイクル２０分の条件で行った。そして、
１０００サイクルにおいても剥離のないものを良好と判
断した。
焼ガス中）および２００℃×８分（大気中放置）の環境
変化として１サイクル２０分の条件で行った。そして、
１０００サイクルにおいても剥離のないものを良好と判
断した。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】第１表および第２表より、明らかな如く、
ジルコニアの比表面積が７ｍ2 ／ｇ以上の場合（試料Ｎ
ｏ．１４、１５、１６）においては、いずれもクラック
が進展し、保護膜の剥離が生じてしまった。
ジルコニアの比表面積が７ｍ2 ／ｇ以上の場合（試料Ｎ
ｏ．１４、１５、１６）においては、いずれもクラック
が進展し、保護膜の剥離が生じてしまった。
【００３３】それに対して、ジルコニアの比表面積が６
ｍ2 ／ｇ以上、７ｍ2 ／ｇ未満の場合（試料Ｎｏ．１
２、１３）においては、１０００サイクルまで保護層の
割れ、剥離が生じず、特に、比表面積が６ｍ2 ／ｇ以下
の場合（試料Ｎｏ．１〜１１）には、３０００サイクル
を越えても保護層の割れ等が生じることがなく、極めて
良好な保護膜を有する酸素濃度検出器を得ることができ
ることが分かった。
ｍ2 ／ｇ以上、７ｍ2 ／ｇ未満の場合（試料Ｎｏ．１
２、１３）においては、１０００サイクルまで保護層の
割れ、剥離が生じず、特に、比表面積が６ｍ2 ／ｇ以下
の場合（試料Ｎｏ．１〜１１）には、３０００サイクル
を越えても保護層の割れ等が生じることがなく、極めて
良好な保護膜を有する酸素濃度検出器を得ることができ
ることが分かった。
【００３４】また、ジルコニアの比表面積が３．０ｍ2
／ｇより小さくなると、焼結性が著しく低下し、保護層
を形成することが非常に困難であった。第３図は、各ジ
ルコニアの比表面積を変えて得られた保護層の温度に対
する熱膨張冷却曲線を示す。
／ｇより小さくなると、焼結性が著しく低下し、保護層
を形成することが非常に困難であった。第３図は、各ジ
ルコニアの比表面積を変えて得られた保護層の温度に対
する熱膨張冷却曲線を示す。
【００３５】ここで、Ａは比表面積が７ｍ2 ／ｇ、Ｂは
比表面積が５．５ｍ2 ／ｇ、Ｃは比表面積が４．１ｍ2
／ｇ、Ｄは比表面積が３．０ｍ2 ／ｇの場合を示す。第
３図より明らかなように、ジルコニアの比表面積が小さ
くなるに従い、単斜晶と正方晶間の変態温度が高温側に
移るので、５００〜１０００℃の変態量を減少させるこ
とができ、昇温、冷却時の体積変化によるヒステリシス
も小さくすることができた。
比表面積が５．５ｍ2 ／ｇ、Ｃは比表面積が４．１ｍ2
／ｇ、Ｄは比表面積が３．０ｍ2 ／ｇの場合を示す。第
３図より明らかなように、ジルコニアの比表面積が小さ
くなるに従い、単斜晶と正方晶間の変態温度が高温側に
移るので、５００〜１０００℃の変態量を減少させるこ
とができ、昇温、冷却時の体積変化によるヒステリシス
も小さくすることができた。
【００３６】前記実施例においては、本発明より得られ
た保護層を検出部３が楔型形状を成す酸素濃度検出素子
に適用したが、本発明は楔型形状に限ることなく例え
ば、検出部が筒型形状、四角柱形状等特に限定されるも
のではない。
た保護層を検出部３が楔型形状を成す酸素濃度検出素子
に適用したが、本発明は楔型形状に限ることなく例え
ば、検出部が筒型形状、四角柱形状等特に限定されるも
のではない。
【００３７】さらに、前記実施例では、積層型の酸素濃
度検出素子に適用したが、支持体の有しないカップ型の
酸素濃度検出素子にも適用可能である。また、前記実施
例では、本発明の絶縁層を酸素濃淡電池式酸素濃度検出
素子の保護層に使用したが、限界電流式酸素濃度検出素
子の拡散層にも適用することができる。
度検出素子に適用したが、支持体の有しないカップ型の
酸素濃度検出素子にも適用可能である。また、前記実施
例では、本発明の絶縁層を酸素濃淡電池式酸素濃度検出
素子の保護層に使用したが、限界電流式酸素濃度検出素
子の拡散層にも適用することができる。
【００３８】また、前記実施例では、２価または３価の
金属酸化物として、イットリアを採用したが、金属酸化
物は、イットリアに限られるものではなく、マグネシア
及びカルシア等でもよい。
金属酸化物として、イットリアを採用したが、金属酸化
物は、イットリアに限られるものではなく、マグネシア
及びカルシア等でもよい。
【図１】本発明の実施例に採用される酸素濃度検出器の
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の酸素濃度検出素子の展開図である。
【図３】各比表面積における保護層の温度に対する熱膨
張冷却曲線を示す特性図である。
張冷却曲線を示す特性図である。
１４ 固体電解質 １５ 測定電極 １６ 基準電極 １９ 保護層
Claims (5)
- 【請求項１】 部分安定化ジルコニアよりなり、一方の
面が測定ガスに曝されてなる固体電解質と、 該固体電解質の一方の面に形成されるとともに測定ガス
に曝される測定電極と、 前記固体電解質の他方の面に形成され、前記固体電解質
を介して前記測定電極と対を成す基準電極と、 比表面積が３ｍ2 ／ｇ以上、７ｍ2 ／ｇ未満のジルコニ
ア、および２価または３価の金属酸化物を主原料とする
焼結材料からなる多孔質な部分安定化焼結体であって、
前記測定電極の前記測定ガスに曝された面を覆う絶縁層
とからなることを特徴とする酸素濃度検出素子。 - 【請求項２】 前記固体電解質の熱膨張係数が７〜９×
１０-6／℃であることを特徴とする請求項１記載の酸素
濃度検出素子。 - 【請求項３】 ２価または３価の前記金属酸化物は、５
〜７ｍｏｌ％のイットリアであることを特徴とする請求
項１記載の酸素濃度検出素子。 - 【請求項４】 前記ジルコニアの比表面積が３ｍ2 ／ｇ
以上、６ｍ2 ／ｇ以下であることを特徴とする請求項１
記載の酸素濃度検出素子。 - 【請求項５】 部分安定化ジルコニアよりなる焼結前の
固体電解質の一方の面に、測定ガスに曝されるように測
定電極を、又前記固体電解質の他方の面において前記測
定電極と対向するように基準電極を形成する第１工程
と、 比表面積が３ｍ2 ／ｇ以上、７ｍ2 ／ｇ未満のジルコニ
ア、および２価または３価の金属酸化物を主原料とする
焼結材料を、前記測定電極が直接前記測定ガスに曝され
ないように、前記測定電極上に形成することによって、
多孔質な絶縁層を形成する第２工程と、 前記固体電解質に前記測定電極、前記基準電極および絶
縁層を同時焼成することによって、一体焼成させ、酸素
濃度検出素子を得る第３工程とからなることを特徴とす
る酸素濃度検出素子の製造方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP3259283A JP2591383B2 (ja) | 1990-10-11 | 1991-10-07 | 酸素濃度検出素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-274295 | 1990-10-11 | ||
| JP27429590 | 1990-10-11 | ||
| JP3259283A JP2591383B2 (ja) | 1990-10-11 | 1991-10-07 | 酸素濃度検出素子およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0510918A JPH0510918A (ja) | 1993-01-19 |
| JP2591383B2 true JP2591383B2 (ja) | 1997-03-19 |
Family
ID=26544049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3259283A Expired - Lifetime JP2591383B2 (ja) | 1990-10-11 | 1991-10-07 | 酸素濃度検出素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2591383B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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-
1991
- 1991-10-07 JP JP3259283A patent/JP2591383B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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| JPH0510918A (ja) | 1993-01-19 |
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