JP2815442B2 - 混合ガスのλ値を決定するためのプレーナ形ポーラログラフ検出子 - Google Patents
混合ガスのλ値を決定するためのプレーナ形ポーラログラフ検出子Info
- Publication number
- JP2815442B2 JP2815442B2 JP1503393A JP50339389A JP2815442B2 JP 2815442 B2 JP2815442 B2 JP 2815442B2 JP 1503393 A JP1503393 A JP 1503393A JP 50339389 A JP50339389 A JP 50339389A JP 2815442 B2 JP2815442 B2 JP 2815442B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- solid electrolyte
- diffusion
- electrolyte thin
- detector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- 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
- G01N27/416—Systems
- G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes
- G01N27/419—Measuring voltages or currents with a combination of oxygen pumping cells and oxygen concentration cells
-
- 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
-
- 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
- G01N27/4072—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases using sensor elements of laminated structure characterized by the diffusion barrier
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念に基づく形式
のプレーナ形ポーラログラフ検出子に関する。
のプレーナ形ポーラログラフ検出子に関する。
拡散抵抗原理に従つて動作するこのようなポーラログ
ラフ検出子では、該検出子の両電極に印加する電圧が一
定の場合の拡散電流又は拡散限界電流が測定される。こ
の電流は、燃焼プロセス時に発生する排ガスでは、ポン
ピング電極へのガスの拡散が経過反応速度を決定する限
り酸素濃度に関連している。ポーラログラフ測定原理に
従つて動作するこのようなポーラログラフ検出子を、陽
極も陰極も測定すべきガスに曝されているように構成
し、しかも前記陰極に拡散バリアを設けておくことは公
知である。
ラフ検出子では、該検出子の両電極に印加する電圧が一
定の場合の拡散電流又は拡散限界電流が測定される。こ
の電流は、燃焼プロセス時に発生する排ガスでは、ポン
ピング電極へのガスの拡散が経過反応速度を決定する限
り酸素濃度に関連している。ポーラログラフ測定原理に
従つて動作するこのようなポーラログラフ検出子を、陽
極も陰極も測定すべきガスに曝されているように構成
し、しかも前記陰極に拡散バリアを設けておくことは公
知である。
公知のボーラログラフ検出子は概して混合ガスのλ値
を決定するために使用され、該λ値は、１つのシリンダ
内で燃焼する空気−燃料の混合気が燃料を完全燃焼させ
るのに必要な酸素に対する総酸素の比を表わし、この場
合の検出子は電気化学的な電位変化を介して排ガスの酸
素含有量を検出する。
を決定するために使用され、該λ値は、１つのシリンダ
内で燃焼する空気−燃料の混合気が燃料を完全燃焼させ
るのに必要な酸素に対する総酸素の比を表わし、この場
合の検出子は電気化学的な電位変化を介して排ガスの酸
素含有量を検出する。
製造法が簡便で低廉であることに基づいて最近では、
セラミツク成膜技術及びスクリーン印刷技術で製造でき
る検出子及びセンサ素子が実用化されて地歩を確立して
いる。
セラミツク成膜技術及びスクリーン印刷技術で製造でき
る検出子及びセンサ素子が実用化されて地歩を確立して
いる。
プレーナ形ポーラログラフ検出子は、酸素を導く小板
片状又は薄膜状の例えば安定化された二酸化ジルコンか
ら成る固体電解質から出発して簡単かつ合理的に製造さ
れ、該固体電解質は両面にインナーポンピング電極とア
ウターポンピング電極でコーテイングされ、両ポンピン
グ電極は夫々導電路を有している。その場合有利にはイ
ンナーポンピング電極は、測定ガスの供給される拡散通
路の縁域に位置し、該拡散通路はガス拡散抵抗として役
立つ。
片状又は薄膜状の例えば安定化された二酸化ジルコンか
ら成る固体電解質から出発して簡単かつ合理的に製造さ
れ、該固体電解質は両面にインナーポンピング電極とア
ウターポンピング電極でコーテイングされ、両ポンピン
グ電極は夫々導電路を有している。その場合有利にはイ
ンナーポンピング電極は、測定ガスの供給される拡散通
路の縁域に位置し、該拡散通路はガス拡散抵抗として役
立つ。
また西独国特許出願公開第35 43 759号並びに欧州特
許出願公開第0 142 992号、第0 142 993号、第0 188 90
0号及び第0 194 082号各明細書に基づいて公知になつて
いるセンサ素子及び検出器に共通な点は、該センサ素子
及び検出器がそれぞれ１つのポンピングセルと１つのセ
ンサセルとを有し、両セルが、酸素を導く小板片状又は
薄膜状の固体電解質と、該固体電解質の上に配置された
２つの電極とから成りかつ１つの共通の拡散通路を有し
ていることである。
許出願公開第0 142 992号、第0 142 993号、第0 188 90
0号及び第0 194 082号各明細書に基づいて公知になつて
いるセンサ素子及び検出器に共通な点は、該センサ素子
及び検出器がそれぞれ１つのポンピングセルと１つのセ
ンサセルとを有し、両セルが、酸素を導く小板片状又は
薄膜状の固体電解質と、該固体電解質の上に配置された
２つの電極とから成りかつ１つの共通の拡散通路を有し
ていることである。
公知のポーラログラム検出子及びセンサ素子の確かな
欠点は、供給される測定ガスに面した方の、インナーポ
ンピング電極の前方部分が、供給される測定ガスから離
反した方の、インナーポンピング電極の後方部分よりも
強く負荷されることである。これによつて高い電極分極
現象が生じ、高いポンピング電圧を必要とすることにな
る。この高いポンピング電圧自体は、インナーポンピン
グ電極域の電解質を分解する危険を孕んでいる。
欠点は、供給される測定ガスに面した方の、インナーポ
ンピング電極の前方部分が、供給される測定ガスから離
反した方の、インナーポンピング電極の後方部分よりも
強く負荷されることである。これによつて高い電極分極
現象が生じ、高いポンピング電圧を必要とすることにな
る。この高いポンピング電圧自体は、インナーポンピン
グ電極域の電解質を分解する危険を孕んでいる。
そこで西独国特許出願公開第37 28 618号明細書によ
れば、O2-イオンを導く小板片状又は薄膜状固体電解質
上に配置されたアウターポンピング電極及び、小板片状
又は薄膜状固体電解質上で測定ガス用の拡散通路内に配
置されたインナーポンピング電極並びに両ポンピング電
極用の導電路を備えた混合ガスのλ値を決定するための
ポーラログラフ検出子のセンサ素子では、拡散通路内に
は、インナーポンピング電極とは反対の側で少なくとも
第２のインナーポンピング電極を配置し、該第２インナ
ーポンピング電極を第１インナーポンピング電極と短絡
しておくことが提案されている。
れば、O2-イオンを導く小板片状又は薄膜状固体電解質
上に配置されたアウターポンピング電極及び、小板片状
又は薄膜状固体電解質上で測定ガス用の拡散通路内に配
置されたインナーポンピング電極並びに両ポンピング電
極用の導電路を備えた混合ガスのλ値を決定するための
ポーラログラフ検出子のセンサ素子では、拡散通路内に
は、インナーポンピング電極とは反対の側で少なくとも
第２のインナーポンピング電極を配置し、該第２インナ
ーポンピング電極を第１インナーポンピング電極と短絡
しておくことが提案されている。
また公知のプレーナ形ポーラログラフ検出子の欠点
は、その製造方式が往々にして複雑、それゆえにコスト
が嵩むこと、後続の処理段階において拡散抵抗がコント
ロール不能な影響を受け、従つて拡散抵抗の再現性が満
足するに足るものではなく、更に内、内燃機関の排ガス
中での苛酷な負荷条件下における該拡散抵抗の安定性が
不充分であることである。
は、その製造方式が往々にして複雑、それゆえにコスト
が嵩むこと、後続の処理段階において拡散抵抗がコント
ロール不能な影響を受け、従つて拡散抵抗の再現性が満
足するに足るものではなく、更に内、内燃機関の排ガス
中での苛酷な負荷条件下における該拡散抵抗の安定性が
不充分であることである。
背景技術に対比して請求の範囲第１項に記載した構成
手段を有する本発明のポーラログラフ検出子は、センサ
の簡便な、従つて生産に適した構成を可能にし、検出子
の拡散域が、スクリーン印刷された拡散系とは異なつ
て、後続の処理段階における変化に対して、例えば成層
成膜処理、押抜き、切断、焼結などによるクラツク形成
や変形に対して著しく安定性を有し、拡散抵抗の高い再
現性が得られ、多孔焼結質の成形体の設計によつてセン
サ特性に直接かつ限定的な影響を及ぼすことが可能であ
り、ガス供給口の配設が拡散抵抗には関わりなく可変で
あり、電極の設計が広い限度範囲で可変であり、かつ
又、広帯域センサへ拡張する可能性も与えられていると
いう利点を有している。
手段を有する本発明のポーラログラフ検出子は、センサ
の簡便な、従つて生産に適した構成を可能にし、検出子
の拡散域が、スクリーン印刷された拡散系とは異なつ
て、後続の処理段階における変化に対して、例えば成層
成膜処理、押抜き、切断、焼結などによるクラツク形成
や変形に対して著しく安定性を有し、拡散抵抗の高い再
現性が得られ、多孔焼結質の成形体の設計によつてセン
サ特性に直接かつ限定的な影響を及ぼすことが可能であ
り、ガス供給口の配設が拡散抵抗には関わりなく可変で
あり、電極の設計が広い限度範囲で可変であり、かつ
又、広帯域センサへ拡張する可能性も与えられていると
いう利点を有している。
本発明によるプレーナ形ポーラグラフ検出子は、プレ
ーナ構造の公知の検出子の代りに使用することができ
る。従つて本発明の検出子はデイーゼル機関用のリーン
センサとして使用でき、また例えば西独国特許出願公開
第32 06 903号並びに第35 37 051号明細書に基づいて公
知になつている型式の慣用のセンサケーシングにリーン
センサとして組込まれて希薄な排ガス中の空燃比を測定
するために使用することができる。
ーナ構造の公知の検出子の代りに使用することができ
る。従つて本発明の検出子はデイーゼル機関用のリーン
センサとして使用でき、また例えば西独国特許出願公開
第32 06 903号並びに第35 37 051号明細書に基づいて公
知になつている型式の慣用のセンサケーシングにリーン
センサとして組込まれて希薄な排ガス中の空燃比を測定
するために使用することができる。
しかし本発明によるポーラログラフ検出子はポンピン
グセル以外になお付加的にネルンストセル（濃度セル）
を有することもでき、該ネルンストセルは付加的な空気
基準通路を有しかつ該ネルンストセルの一方の電極はポ
ンピング電極の範囲内でポンピングセルの拡散通路内に
配置されており、また他方の電極は空気基準通路内に位
置している。
グセル以外になお付加的にネルンストセル（濃度セル）
を有することもでき、該ネルンストセルは付加的な空気
基準通路を有しかつ該ネルンストセルの一方の電極はポ
ンピング電極の範囲内でポンピングセルの拡散通路内に
配置されており、また他方の電極は空気基準通路内に位
置している。
本発明のプレーナ形ポーラログラフ検出子は有利な構
成によれば、少なくとも１つのアウターポンピング電極
と少なくとも１つのインナーポンピング電極とを有する
第１の固体電解質薄膜から成るポンピングセル（Ａ）
を、第２の固体電解質薄膜から成る拡散ユニツト（Ｂ）
と、場合によつてはヒーターユニツト（Ｃ）として構成
された第３の固体電解質薄膜と合わせて一緒に成層して
焼結することによつて簡便かつ有利に製造することがで
きる。
成によれば、少なくとも１つのアウターポンピング電極
と少なくとも１つのインナーポンピング電極とを有する
第１の固体電解質薄膜から成るポンピングセル（Ａ）
を、第２の固体電解質薄膜から成る拡散ユニツト（Ｂ）
と、場合によつてはヒーターユニツト（Ｃ）として構成
された第３の固体電解質薄膜と合わせて一緒に成層して
焼結することによつて簡便かつ有利に製造することがで
きる。
その場合本発明によれば拡散ユニツト（Ｂ）として、
拡散ゾーンを形成する穴を有する固体電解質薄膜が使用
され、前記穴内には、焼結温度で多孔質に焼結する成形
体が嵌込まれる。拡散ユニツト（Ｂ）として固体電解質
薄膜が使用され、該固体電解質薄膜からは拡散ゾーンを
形成する穴が押抜かれており、該穴内には、多孔焼結性
薄膜から押抜かれた薄膜片が嵌込まれるのが有利であ
る。その場合特に有利と判つたことは、多孔焼結性の薄
膜インサートとしては、使用される固体電解質薄膜の膨
張挙動に等しいか又は少なくとも近似した熱膨張挙動を
有するセラミツク材料から成るインサートを使用するこ
とである。検出子を構成する固体電解質薄膜も薄膜イン
サートも同一セラミツク材料から成るのが有利である。
その場合薄膜インサートの多孔性は、焼結処理時に燃焼
・分解又は気化する気孔形成剤の添加によつて生成する
ことができる。使用可能な典型的な気孔形成剤は例えば
サーマルカーボンブラツク粉末、例えばポリウレタンを
ベースとするプラスチツク、塩例えば炭酸アンモニウム
及び例えばテオブロミンやインダンスレンブルーのよう
な有機物質である。このような気孔形成剤は、多孔焼結
性材料、例えば多孔焼結質薄膜の製造に使用される原料
に、気孔率10〜50％の材料が生じるような量を添加され
る。使用される気孔形成剤の粒度によつて決定される平
均気孔直径は殊に有利には約５〜50μｍである。
拡散ゾーンを形成する穴を有する固体電解質薄膜が使用
され、前記穴内には、焼結温度で多孔質に焼結する成形
体が嵌込まれる。拡散ユニツト（Ｂ）として固体電解質
薄膜が使用され、該固体電解質薄膜からは拡散ゾーンを
形成する穴が押抜かれており、該穴内には、多孔焼結性
薄膜から押抜かれた薄膜片が嵌込まれるのが有利であ
る。その場合特に有利と判つたことは、多孔焼結性の薄
膜インサートとしては、使用される固体電解質薄膜の膨
張挙動に等しいか又は少なくとも近似した熱膨張挙動を
有するセラミツク材料から成るインサートを使用するこ
とである。検出子を構成する固体電解質薄膜も薄膜イン
サートも同一セラミツク材料から成るのが有利である。
その場合薄膜インサートの多孔性は、焼結処理時に燃焼
・分解又は気化する気孔形成剤の添加によつて生成する
ことができる。使用可能な典型的な気孔形成剤は例えば
サーマルカーボンブラツク粉末、例えばポリウレタンを
ベースとするプラスチツク、塩例えば炭酸アンモニウム
及び例えばテオブロミンやインダンスレンブルーのよう
な有機物質である。このような気孔形成剤は、多孔焼結
性材料、例えば多孔焼結質薄膜の製造に使用される原料
に、気孔率10〜50％の材料が生じるような量を添加され
る。使用される気孔形成剤の粒度によつて決定される平
均気孔直径は殊に有利には約５〜50μｍである。
更に又、拡散ユニツトの製造に使用される薄膜よりも
幾分小さな直径及び該薄膜の厚さよりも幾分大きな厚さ
を有する多孔焼結性インサートを使用するのが有利と判
つた。これによつて、拡散ユニツトの薄膜に予め準備さ
れた穴へ多孔焼結性の成形体を確実に嵌込むこと並びに
ポンピングセル（Ａ）と拡散ユニツト（Ｂ）とヒーター
ユニツト（Ｃ）との間の焼結状態での良好な成層結合体
の構成が保証される。
幾分小さな直径及び該薄膜の厚さよりも幾分大きな厚さ
を有する多孔焼結性インサートを使用するのが有利と判
つた。これによつて、拡散ユニツトの薄膜に予め準備さ
れた穴へ多孔焼結性の成形体を確実に嵌込むこと並びに
ポンピングセル（Ａ）と拡散ユニツト（Ｂ）とヒーター
ユニツト（Ｃ）との間の焼結状態での良好な成層結合体
の構成が保証される。
また電極レイアウトの外径を拡散ゾーンの直径よりも
やや小さく保つのが有利と判つた。これによつてインナ
ーポンピング電極を多孔質の拡散バリア内に位置させる
ことが保証される。また拡散ゾーンの直 ーラログ
ラフ検出子の幅の75％を超え と判つた。
やや小さく保つのが有利と判つた。これによつてインナ
ーポンピング電極を多孔質の拡散バリア内に位置させる
ことが保証される。また拡散ゾーンの直 ーラログ
ラフ検出子の幅の75％を超え と判つた。
測定ガスの供給はポンピングセル（Ａ）の拡散穴又は
ヒーターユニツト（Ｃ）の拡散穴を介して、或いは又、
拡散ユニツト（Ｂ）を介して行うことができる。拡散ユ
ニツトを介して行う場合にはポーラログラフ検出子は拡
散穴を有していない。この場合拡散動作は、側方のカツ
トされた多孔焼結質の拡散インサートを介して直接行わ
れる。
ヒーターユニツト（Ｃ）の拡散穴を介して、或いは又、
拡散ユニツト（Ｂ）を介して行うことができる。拡散ユ
ニツトを介して行う場合にはポーラログラフ検出子は拡
散穴を有していない。この場合拡散動作は、側方のカツ
トされた多孔焼結質の拡散インサートを介して直接行わ
れる。
ポーラログラフ検出子の焼結処理において多孔質に焼
結する成形体は、拡散ユニツト（Ｂ）の薄膜に設けた切
欠きの全空間を占めるか又はその一部分だけを占めても
よく、これについては、本発明による検出子の有利な実
施例で例示した通りである。例えば、ポーラログラフ検
出子の焼結処理時に多孔質に焼結する成形体を、例えば
多孔焼結性の薄膜から押抜く前に、前焼結範囲で燃焼可
能・気化可能又は分解可能な、例えばテオブロミンやイ
ンダンスレンブルーのような物質で例えばスクリーン印
刷法でコーテイングすることが可能である。このような
成形体を使用する場合には焼結処理時にインナーポンピ
ング電極とインサートとの間には、多孔焼結質成形体に
よるポンピングの電極の部分的な被覆を阻止するギヤツ
プが生じる。
結する成形体は、拡散ユニツト（Ｂ）の薄膜に設けた切
欠きの全空間を占めるか又はその一部分だけを占めても
よく、これについては、本発明による検出子の有利な実
施例で例示した通りである。例えば、ポーラログラフ検
出子の焼結処理時に多孔質に焼結する成形体を、例えば
多孔焼結性の薄膜から押抜く前に、前焼結範囲で燃焼可
能・気化可能又は分解可能な、例えばテオブロミンやイ
ンダンスレンブルーのような物質で例えばスクリーン印
刷法でコーテイングすることが可能である。このような
成形体を使用する場合には焼結処理時にインナーポンピ
ング電極とインサートとの間には、多孔焼結質成形体に
よるポンピングの電極の部分的な被覆を阻止するギヤツ
プが生じる。
ポーラログラフ検出子の焼結処理時に多孔質に焼結す
る成形体は、場合によつては１つの中心孔を有すること
もできる。このような成形体の使用が特に有利になるの
は、拡散ゾーンへの測定ガスの供給をヒーターユニツト
（Ｃ）及びポンピングセル（Ａ）又はそのいずれかの拡
散穴を介して行う場合である。このような場合には拡散
穴の端部には多孔焼結質の拡散インサートは存在しな
い。このようにすれば拡散穴底における多孔質焼結質成
形体の汚染が付加的に阻止される。
る成形体は、場合によつては１つの中心孔を有すること
もできる。このような成形体の使用が特に有利になるの
は、拡散ゾーンへの測定ガスの供給をヒーターユニツト
（Ｃ）及びポンピングセル（Ａ）又はそのいずれかの拡
散穴を介して行う場合である。このような場合には拡散
穴の端部には多孔焼結質の拡散インサートは存在しな
い。このようにすれば拡散穴底における多孔質焼結質成
形体の汚染が付加的に阻止される。
ポンピングセル（Ａ）とヒーターユニツト（Ｃ）は、
プレーナ形ポーラログラフ検出子にとつて公知であるよ
うな構造を有している。
プレーナ形ポーラログラフ検出子にとつて公知であるよ
うな構造を有している。
従つてポンピングセル（Ａ）は実質的に、アウターポ
ンピング電極及びインナーポンピング電極並びに両ポン
ピング電極に所属した導電路と貫通接点穴を有する固体
電解質薄膜から成つている。その場合ポンピング電極及
び導電路は固体電解質薄膜に対して例えばAl2O3をベー
スとする絶縁材によつて絶縁されている。アウターポン
ピング電極は多孔質保護層（化粧掛け）で被覆されてい
る。ポンピングセル（Ａ）は、公知公用の組成の中間層
結合剤によつて拡散ユニツト（Ｂ）と成層される。
ンピング電極及びインナーポンピング電極並びに両ポン
ピング電極に所属した導電路と貫通接点穴を有する固体
電解質薄膜から成つている。その場合ポンピング電極及
び導電路は固体電解質薄膜に対して例えばAl2O3をベー
スとする絶縁材によつて絶縁されている。アウターポン
ピング電極は多孔質保護層（化粧掛け）で被覆されてい
る。ポンピングセル（Ａ）は、公知公用の組成の中間層
結合剤によつて拡散ユニツト（Ｂ）と成層される。
ヒーターユニツト（Ｃ）は実質的に、押抜かれた貫通
接点穴を有するもう１つの固体電解質薄膜と、ヒーター
を前記固体電解質薄膜に対して絶縁する層と、本来のヒ
ーターと、該ヒーターをおおう絶縁層と、ヒーター接続
部と、該ヒーター接続部用の絶縁体とから成つている。
ポンピングセル（Ａ）及びヒーターユニツト（Ｃ）の構
造のその他の詳細は本発明によるポーラログラフ検出子
の有利な実施例の後記説明から明らかである。
接点穴を有するもう１つの固体電解質薄膜と、ヒーター
を前記固体電解質薄膜に対して絶縁する層と、本来のヒ
ーターと、該ヒーターをおおう絶縁層と、ヒーター接続
部と、該ヒーター接続部用の絶縁体とから成つている。
ポンピングセル（Ａ）及びヒーターユニツト（Ｃ）の構
造のその他の詳細は本発明によるポーラログラフ検出子
の有利な実施例の後記説明から明らかである。
本発明によるポーラログラフ検出子の製造は、ポンピ
ングセル（Ａ）、拡散ユニツト（Ｂ）及びヒーターユニ
ツト（Ｃ）並びに場合によつては例えばネルンストセル
のような別のユニツトを一緒に成層することによつて行
われ、その場合ポンピングセル（Ａ）及びユニツト
（Ｂ）と（Ｃ）が加圧接合され、次いで1300〜1550℃の
範囲の焼結温度で焼結される。
ングセル（Ａ）、拡散ユニツト（Ｂ）及びヒーターユニ
ツト（Ｃ）並びに場合によつては例えばネルンストセル
のような別のユニツトを一緒に成層することによつて行
われ、その場合ポンピングセル（Ａ）及びユニツト
（Ｂ）と（Ｃ）が加圧接合され、次いで1300〜1550℃の
範囲の焼結温度で焼結される。
本発明のポーラログラフ検出子が別の有利な構成のよ
うに付加的にネルンストセル（Ｎ）を有している場合に
は、該ネルンストセルの一方の電極はポンピング電極の
範囲で、拡散抵抗を形成する多孔焼結質成形体の後方に
配置されて排ガスに曝されており、ネルンストセルの他
方の電極は、慣用の金属／金属酸化物基準体と接続され
ているか、又は基準通路内の基準ガス、殊に空気と接続
しているのが有利である。
うに付加的にネルンストセル（Ｎ）を有している場合に
は、該ネルンストセルの一方の電極はポンピング電極の
範囲で、拡散抵抗を形成する多孔焼結質成形体の後方に
配置されて排ガスに曝されており、ネルンストセルの他
方の電極は、慣用の金属／金属酸化物基準体と接続され
ているか、又は基準通路内の基準ガス、殊に空気と接続
しているのが有利である。
従つて本発明により広帯域センサとして構成されたポ
ーラログラフ検出子は有利には少なくとも次のユニツ
ト、すなわち （イ） ポンピングセル（Ａ）、 （ロ） 拡散ユニツト（Ｂ）、 （ハ） ２つの固体電解質薄膜から成るネルンストセル
（Ｎ）、しかも該固体電解質薄膜のうち一方の薄膜が排
ガス電極と基準通路を、また他方の薄膜が基準電極を含
んでいること、 （ニ） ヒーターユニツト（Ｃ） から成り、その場合前記拡散ユニツト（Ｂ）はネルンス
ト−排ガス電極への貫通接点部を有し、かつ前記ヒータ
ーユニツト（Ｃ）はネルンスト−基準電極への貫通接点
部を有している。
ーラログラフ検出子は有利には少なくとも次のユニツ
ト、すなわち （イ） ポンピングセル（Ａ）、 （ロ） 拡散ユニツト（Ｂ）、 （ハ） ２つの固体電解質薄膜から成るネルンストセル
（Ｎ）、しかも該固体電解質薄膜のうち一方の薄膜が排
ガス電極と基準通路を、また他方の薄膜が基準電極を含
んでいること、 （ニ） ヒーターユニツト（Ｃ） から成り、その場合前記拡散ユニツト（Ｂ）はネルンス
ト−排ガス電極への貫通接点部を有し、かつ前記ヒータ
ーユニツト（Ｃ）はネルンスト−基準電極への貫通接点
部を有している。
本発明のポーラログラフ検出子を製造するためには、
特にアルカリ土類二価酸化物及び／又は希土類三価酸化
物を含有したZrO2,CeO2,HfO2及びThO2のような四価金属
の酸化物をベースとしたO2-イオンを導く公知の固体電
解質薄膜が適している。典型的には薄膜は約50〜97Mol
パーセントのZrO2,CeO2,HfO2又はThO2と50〜3Molパーセ
ントのCaO,MgO又はSrO及び／又は希土類酸化物及び特に
Y2O3から成ることができる。固体電解質薄膜はY2O3で安
定化されたZrO2から成るのが有利である。使用される薄
膜の厚さは0.1〜0.6mmであるのが有利である。
特にアルカリ土類二価酸化物及び／又は希土類三価酸化
物を含有したZrO2,CeO2,HfO2及びThO2のような四価金属
の酸化物をベースとしたO2-イオンを導く公知の固体電
解質薄膜が適している。典型的には薄膜は約50〜97Mol
パーセントのZrO2,CeO2,HfO2又はThO2と50〜3Molパーセ
ントのCaO,MgO又はSrO及び／又は希土類酸化物及び特に
Y2O3から成ることができる。固体電解質薄膜はY2O3で安
定化されたZrO2から成るのが有利である。使用される薄
膜の厚さは0.1〜0.6mmであるのが有利である。
ポンピング電極及び所属の導電路は周知のように貴金
属をベースとした、特に白金ベース又は貴金属−セルメ
ツトをベース、特に白金−セルメツトをベースとしたペ
ーストから出発して、有利には部分的に絶縁層を有する
固体電解質薄膜上にプリントすることができる。ポンピ
ング電極のレイアウトは拡散ユニツトの実施形に適合さ
れる。
属をベースとした、特に白金ベース又は貴金属−セルメ
ツトをベース、特に白金−セルメツトをベースとしたペ
ーストから出発して、有利には部分的に絶縁層を有する
固体電解質薄膜上にプリントすることができる。ポンピ
ング電極のレイアウトは拡散ユニツトの実施形に適合さ
れる。
ヒーターユニツト（Ｃ）を製造する場合、ヒーターは
それ相応に、予め絶縁された固体電解質薄膜上にプリン
トされる。相応のヒーターレイアウトによつて、ヒータ
ー導電路を害なうことなく拡散穴を押抜くか穿設するこ
とが可能である。ヒーターのシールは、後に詳説するよ
うに、薄膜上にプリントされたフレームによつて行うこ
とができる。
それ相応に、予め絶縁された固体電解質薄膜上にプリン
トされる。相応のヒーターレイアウトによつて、ヒータ
ー導電路を害なうことなく拡散穴を押抜くか穿設するこ
とが可能である。ヒーターのシールは、後に詳説するよ
うに、薄膜上にプリントされたフレームによつて行うこ
とができる。
図面には本発明によるポーラログラフ検出子の若干の
特に有利な実施例が例示されている。図示の検出子に共
通な点は、これらの検出子が少なくとも３つの薄膜（フ
オイル）ユニツト、 すなわちポンピングセル（Ａ）、 拡散ユニツト（Ｂ）及び ヒーターユニツト（Ｃ）並びに場合によつては ネルンストセル（Ｎ） から構成されている点にある。
特に有利な実施例が例示されている。図示の検出子に共
通な点は、これらの検出子が少なくとも３つの薄膜（フ
オイル）ユニツト、 すなわちポンピングセル（Ａ）、 拡散ユニツト（Ｂ）及び ヒーターユニツト（Ｃ）並びに場合によつては ネルンストセル（Ｎ） から構成されている点にある。
第１図は本発明によるプレーナ形ポーラログラフ検出
子の第１実施例の構成分解斜視図、 第２図は第１図に示したポーラログラフ検出子の拡散
ゾーンの横断面図、 第３図はインナーポンピング電極と多孔性薄膜インサ
ート体との間にエアギヤツプを有する第１図のポーラロ
グラフ検出子の拡散ゾーンの横断面図、 第４図は本発明によるプレーナ形ポーラログラフ検出
子の第２実施例のポンピングセル（Ａ）の構成分解斜視
図、 第５図は第４図に示したプレーナ形ポーラログラフ検
出子の拡散ゾーンの横断面図、 第６図は本発明によるプレーナ形ポーラログラフ検出
子の第３実施例の拡散ゾーンの横断面図、 第７図は本発明によるプレーナ形ポーラログラフ検出
子の第４実施例のポンピングセル（Ａ）の構成分解斜視
図、 第８図は第７図に示したプレーナ形ポーラログラフ検
出子の拡散ゾーンの横断面図、 第９図は本発明によるプレーナ形ポーラログラフ検出
子の第５実施例の拡散ゾーンの横断面図、 第10図は本発明によるプレーナ形ポーラログラフ検出
子の第６実施例の拡散ゾーンの横断面図、 第11図は本発明によるプレーナ形ポーラログラフ検出
子の第７実施例のポンピングセル（Ａ）及び拡散ユニツ
ト（Ｂ）の構成分解斜視図、 第12図は第11図に示したプレーナ形ポーラログラフ検
出子の拡散ゾーンの縦断面図、 第13図はポンピングセル（Ａ）、拡散ユニツト（Ｂ）
及びヒーターユニツト（Ｃ）以外にネルンストセル
（Ｎ）を介して広帯域センサを形成する本発明によるプ
レーナ形ポーラログラフ検出子の第８実施例の構成分解
斜視図、 第14図は第13図に示した広帯域センサの拡散ゾーンの
横断面図、 第15図は第13図に示した広帯域センサの拡散ゾーンの
縦断面図である。
子の第１実施例の構成分解斜視図、 第２図は第１図に示したポーラログラフ検出子の拡散
ゾーンの横断面図、 第３図はインナーポンピング電極と多孔性薄膜インサ
ート体との間にエアギヤツプを有する第１図のポーラロ
グラフ検出子の拡散ゾーンの横断面図、 第４図は本発明によるプレーナ形ポーラログラフ検出
子の第２実施例のポンピングセル（Ａ）の構成分解斜視
図、 第５図は第４図に示したプレーナ形ポーラログラフ検
出子の拡散ゾーンの横断面図、 第６図は本発明によるプレーナ形ポーラログラフ検出
子の第３実施例の拡散ゾーンの横断面図、 第７図は本発明によるプレーナ形ポーラログラフ検出
子の第４実施例のポンピングセル（Ａ）の構成分解斜視
図、 第８図は第７図に示したプレーナ形ポーラログラフ検
出子の拡散ゾーンの横断面図、 第９図は本発明によるプレーナ形ポーラログラフ検出
子の第５実施例の拡散ゾーンの横断面図、 第10図は本発明によるプレーナ形ポーラログラフ検出
子の第６実施例の拡散ゾーンの横断面図、 第11図は本発明によるプレーナ形ポーラログラフ検出
子の第７実施例のポンピングセル（Ａ）及び拡散ユニツ
ト（Ｂ）の構成分解斜視図、 第12図は第11図に示したプレーナ形ポーラログラフ検
出子の拡散ゾーンの縦断面図、 第13図はポンピングセル（Ａ）、拡散ユニツト（Ｂ）
及びヒーターユニツト（Ｃ）以外にネルンストセル
（Ｎ）を介して広帯域センサを形成する本発明によるプ
レーナ形ポーラログラフ検出子の第８実施例の構成分解
斜視図、 第14図は第13図に示した広帯域センサの拡散ゾーンの
横断面図、 第15図は第13図に示した広帯域センサの拡散ゾーンの
縦断面図である。
第１図及び第２図に概略的に示した第１実施例によれ
ば、ポンピングセル（Ａ）は、押抜かれた貫通接点穴２
を有する固体電解質薄膜１、絶縁材４、アウターポンピ
ング電極５、インナーポンピング電極６及び保護層（化
粧掛け）７から構成されている。拡散ユニツト（Ｂ）と
接合するために中間層状の結合剤層８が使用される。各
電極は図示のようにそれぞれ導電路と接続部を有してい
る。
ば、ポンピングセル（Ａ）は、押抜かれた貫通接点穴２
を有する固体電解質薄膜１、絶縁材４、アウターポンピ
ング電極５、インナーポンピング電極６及び保護層（化
粧掛け）７から構成されている。拡散ユニツト（Ｂ）と
接合するために中間層状の結合剤層８が使用される。各
電極は図示のようにそれぞれ導電路と接続部を有してい
る。
拡散ユニツト（Ｂ）は、押抜かれた拡散ゾーン10を有
する固体電解質薄膜９、成形体11及び中間層状の結合剤
層12,13から成つている。
する固体電解質薄膜９、成形体11及び中間層状の結合剤
層12,13から成つている。
ヒーターユニツト（Ｃ）は、押抜かれた接点穴15と押
抜かれた拡散穴22とを有する固体電解質薄膜14、ヒータ
ー絶縁体16、フレーム17,17′、ヒーター18、ヒーター
絶縁体19,19′及びヒーター接続部20から成つている。
抜かれた拡散穴22とを有する固体電解質薄膜14、ヒータ
ー絶縁体16、フレーム17,17′、ヒーター18、ヒーター
絶縁体19,19′及びヒーター接続部20から成つている。
第３図に横断面図で示した本発明による別のポーラロ
グラフ検出子の実施例が第１図及び第２図の実施例と相
違している点は、該ポーラログラフ検出子を製造するた
めに多孔性の焼結成形体が使用された点だけであり、該
焼結成形体は、前焼結範囲で燃焼可能・分解可能又は気
化可能な物質例えばテオブロミン又はインダンスレンブ
ルーで前以ってコーテイングされた多孔性焼結フオイル
から押抜かれている。従つて該ポーラログラフ検出子
は、インナーポンピング電極６と多孔性の成形体11との
間にギャツプ23を有している点を除けば、前述の実施例
と同一の構成である。
グラフ検出子の実施例が第１図及び第２図の実施例と相
違している点は、該ポーラログラフ検出子を製造するた
めに多孔性の焼結成形体が使用された点だけであり、該
焼結成形体は、前焼結範囲で燃焼可能・分解可能又は気
化可能な物質例えばテオブロミン又はインダンスレンブ
ルーで前以ってコーテイングされた多孔性焼結フオイル
から押抜かれている。従つて該ポーラログラフ検出子
は、インナーポンピング電極６と多孔性の成形体11との
間にギャツプ23を有している点を除けば、前述の実施例
と同一の構成である。
第４図及び第５図に概略的に示した第２実施例が第１
実施例と異なつているのは電極のレイアウトの点だけで
ある。この第２実施例の場合もインナーポンピング電極
６と多孔性拡散インサート体11との間にギヤツプ23を設
けておくことも可能である。
実施例と異なつているのは電極のレイアウトの点だけで
ある。この第２実施例の場合もインナーポンピング電極
６と多孔性拡散インサート体11との間にギヤツプ23を設
けておくことも可能である。
第６図に概略的に示した本発明によるポーラログラフ
検出子の第３実施例が第４図及び第５図に示した実施例
と異なつているのは、多孔性焼結成形体11の中央に穴が
穿設されており、従つて拡散穴22の端部に拡散インサー
ト体がない点だけである。
検出子の第３実施例が第４図及び第５図に示した実施例
と異なつているのは、多孔性焼結成形体11の中央に穴が
穿設されており、従つて拡散穴22の端部に拡散インサー
ト体がない点だけである。
第７図及び第８図に略示した本発明によるポーラログ
ラフ検出子の第４実施例では拡散穴22はヒーターユニツ
ト（Ｃ）にではなくてポンピングセル（Ａ）に設けられ
ている。
ラフ検出子の第４実施例では拡散穴22はヒーターユニツ
ト（Ｃ）にではなくてポンピングセル（Ａ）に設けられ
ている。
第９図に概略的に示した本発明によるポーラログラフ
検出子が、第７図及び第８図に示した第４実施例と異な
つているのは、インサート体としての多孔性焼結体11が
中央に穴が穿設されている点だけである。
検出子が、第７図及び第８図に示した第４実施例と異な
つているのは、インサート体としての多孔性焼結体11が
中央に穴が穿設されている点だけである。
第10図に略示した本発明によるポーラログラフ検出子
の第６実施例では拡散穴22がセンサ全体を貫通して延び
ている。
の第６実施例では拡散穴22がセンサ全体を貫通して延び
ている。
第11図及び第12図に略示した本発明によるポーラログ
ラフ検出子の第７実施例の場合は検出子は拡散穴を全く
有していない。この場合拡散ユニツト（Ｂ）の拡散ゾー
ン10はセンサ端部を超えて延びている。変化態様では電
極のレイアウトは例えば、第１図及び第２図に示した第
１実施例の電極レイアウトに相当することもできる。
ラフ検出子の第７実施例の場合は検出子は拡散穴を全く
有していない。この場合拡散ユニツト（Ｂ）の拡散ゾー
ン10はセンサ端部を超えて延びている。変化態様では電
極のレイアウトは例えば、第１図及び第２図に示した第
１実施例の電極レイアウトに相当することもできる。
第13図〜第15図に略示した本発明によるポーラログラ
フ検出子の第８実施例は、第１図〜第12図に略示した本
発明によるポーラログラフ検出子の諸実施例とは異なつ
て、広帯域センサとして構成されたポーラログラフ検出
子であり、該検出子は、ポンピングセル（Ａ）、拡散ユ
ニツト（Ｂ）及びヒーターユニツト（Ｃ）のほかにネル
ンストセル（Ｎ）を有している点で、前述のポーラログ
ラフ検出子と実質的に異なつている。
フ検出子の第８実施例は、第１図〜第12図に略示した本
発明によるポーラログラフ検出子の諸実施例とは異なつ
て、広帯域センサとして構成されたポーラログラフ検出
子であり、該検出子は、ポンピングセル（Ａ）、拡散ユ
ニツト（Ｂ）及びヒーターユニツト（Ｃ）のほかにネル
ンストセル（Ｎ）を有している点で、前述のポーラログ
ラフ検出子と実質的に異なつている。
ポンピングセル（Ａ）は、押抜かれた拡散穴22と押抜
かれた貫通接点穴２とを有する固体電解質薄膜１、トリ
ミング抵抗を有するアウターポンピング電極５、インナ
ーポンピング電極６、絶縁体8,8′、フレーム17,17′、
中間層状結合剤から成るシール層24及びAl2O3/ZrO2をベ
ースとする多孔性保護層（化粧掛け）７から成つてい
る。
かれた貫通接点穴２とを有する固体電解質薄膜１、トリ
ミング抵抗を有するアウターポンピング電極５、インナ
ーポンピング電極６、絶縁体8,8′、フレーム17,17′、
中間層状結合剤から成るシール層24及びAl2O3/ZrO2をベ
ースとする多孔性保護層（化粧掛け）７から成つてい
る。
拡散ユニツト（Ｂ）は、押抜かれた拡散ゾーン10と押
抜かれた貫通接点穴２とを有する固体電解質薄膜９、中
間層状の結合剤層12,13、多孔性成形体11及び、インナ
ーポンピング電極に通じるPtペーストから成る導電接続
ピン25から成つている。
抜かれた貫通接点穴２とを有する固体電解質薄膜９、中
間層状の結合剤層12,13、多孔性成形体11及び、インナ
ーポンピング電極に通じるPtペーストから成る導電接続
ピン25から成つている。
ネルンストセル（Ｎ）は、押抜かれた基準空気通路28
とプリントされた測定電極（ネルンストセル）29とを有
する固体電解質薄膜26、貫通接点穴２を有する固体電解
質薄膜27、基準電極30及び慣用の中間層状の結合剤層3
1,32,33から構成されている。
とプリントされた測定電極（ネルンストセル）29とを有
する固体電解質薄膜26、貫通接点穴２を有する固体電解
質薄膜27、基準電極30及び慣用の中間層状の結合剤層3
1,32,33から構成されている。
ヒーターユニツト（Ｃ）は、貫通接点穴２を有する固
体電解質薄膜14、ヒーター18、絶縁体16,16′,19′、フ
レーム17,17′、前記ヒーター18と基準電極30のための
接続部20、慣用の中間層状の結合剤層34及び、前記基準
電極30に通じるPtペーストから成る導電接続ピン35から
成つている。
体電解質薄膜14、ヒーター18、絶縁体16,16′,19′、フ
レーム17,17′、前記ヒーター18と基準電極30のための
接続部20、慣用の中間層状の結合剤層34及び、前記基準
電極30に通じるPtペーストから成る導電接続ピン35から
成つている。
例 １ 本発明によるポーラログラフ検出子の製造は、第１図
及び第２図に略示した検出子を例にとつて詳説する。
及び第２図に略示した検出子を例にとつて詳説する。
ポンピングセル（Ａ）を製造するために、未焼結状態
で約0.3mm厚の、Y2O3で安定化されたZrO2から成る固体
電解質薄膜１が、該固体電解質薄膜１の両面に約15〜20
μｍ厚のAl2O3層4,8を付着することによつて絶縁され
た。次いでインナーポンピング電極６の導電路を接続す
るための貫通接点穴２が押抜かれた。貫通接点穴を製作
したのちアウターポンピング電極５及びインナーポンピ
ング電極６が所属の導電路と共に、慣用のPtサーメツト
ペーストを使用してプリントされた。貫通接点接続のた
めに貫通接点穴２は導電性のPt/Al2O3サーメツトペース
トで被覆された。インナーポンピング電極６を有する方
の固体電解質薄膜１の側に次いで慣用のYSZ結合剤コン
パウンドから成る中間層状の結合剤層８がプリントされ
た。
で約0.3mm厚の、Y2O3で安定化されたZrO2から成る固体
電解質薄膜１が、該固体電解質薄膜１の両面に約15〜20
μｍ厚のAl2O3層4,8を付着することによつて絶縁され
た。次いでインナーポンピング電極６の導電路を接続す
るための貫通接点穴２が押抜かれた。貫通接点穴を製作
したのちアウターポンピング電極５及びインナーポンピ
ング電極６が所属の導電路と共に、慣用のPtサーメツト
ペーストを使用してプリントされた。貫通接点接続のた
めに貫通接点穴２は導電性のPt/Al2O3サーメツトペース
トで被覆された。インナーポンピング電極６を有する方
の固体電解質薄膜１の側に次いで慣用のYSZ結合剤コン
パウンドから成る中間層状の結合剤層８がプリントされ
た。
拡散ユニツト（Ｂ）を製造するために、未焼結状態で
約0.3mm厚の、Y2O3で安定化されたZrO2から成る第２の
固体電解質薄膜９が両面に、YSZ結合剤コンパウンドか
ら成る結合剤層12及び13でプリントされ、次いで直径3.
85mmの円形の拡散ゾーン10が押抜かれた。
約0.3mm厚の、Y2O3で安定化されたZrO2から成る第２の
固体電解質薄膜９が両面に、YSZ結合剤コンパウンドか
ら成る結合剤層12及び13でプリントされ、次いで直径3.
85mmの円形の拡散ゾーン10が押抜かれた。
Y2O3で安定化されたZrO2をベースとし気孔率20〜30％
で0.3mm厚の多孔焼結質の別の固体電解質薄膜から、直
径3.8mmの円形成形体11が押抜かれ、かつ、拡散ユニツ
ト（Ｂ）を形成する固体電解質薄膜９の拡散ゾーン10内
へ嵌込まれた。
で0.3mm厚の多孔焼結質の別の固体電解質薄膜から、直
径3.8mmの円形成形体11が押抜かれ、かつ、拡散ユニツ
ト（Ｂ）を形成する固体電解質薄膜９の拡散ゾーン10内
へ嵌込まれた。
ヒーターユニツト（Ｃ）を製造するために、未焼結状
態で0.3mm厚の、Y2O3で安定化されたZrO2から成る第３
の固体電解質薄膜14上に、ヒーター18とヒーター接続部
20とを絶縁するためにAl2O3をベースとする絶縁体16及
び19′並びに中間層状の結合剤から成るフレーム17がプ
リントされた。次いで貫通接点穴15が押抜かれ、該貫通
接点穴15はAl2O3絶縁層で被覆され、該絶縁層は更に導
電性のPt/Al2O3サーメツト層で被覆された。次いでPt/A
l2O3サーメツトペーストを使用してヒーター18、Al2O3
絶縁層19並びにYBZ結合剤コンパウンドから成る中間層
状の結合剤フレーム17′がプリントされた。これに続い
て前記絶縁層19上には中間層状の結合剤層21が被覆さ
れ、最後に拡散穴22が打抜かれるか又は穿孔された。
態で0.3mm厚の、Y2O3で安定化されたZrO2から成る第３
の固体電解質薄膜14上に、ヒーター18とヒーター接続部
20とを絶縁するためにAl2O3をベースとする絶縁体16及
び19′並びに中間層状の結合剤から成るフレーム17がプ
リントされた。次いで貫通接点穴15が押抜かれ、該貫通
接点穴15はAl2O3絶縁層で被覆され、該絶縁層は更に導
電性のPt/Al2O3サーメツト層で被覆された。次いでPt/A
l2O3サーメツトペーストを使用してヒーター18、Al2O3
絶縁層19並びにYBZ結合剤コンパウンドから成る中間層
状の結合剤フレーム17′がプリントされた。これに続い
て前記絶縁層19上には中間層状の結合剤層21が被覆さ
れ、最後に拡散穴22が打抜かれるか又は穿孔された。
３つのユニツト（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）を一緒に成
層して得られた複合体は1400℃の温度範囲で焼結され
た。
層して得られた複合体は1400℃の温度範囲で焼結され
た。
製造されたポーラログラフ検出子は、西独国特許出願
公開第32 06 903号明細書に基づいて公知になつている
型式のケーシングに嵌込まれて混合気のλ値を決定する
ために使用され、かつ優れた再現可能な成績が得られ
た。
公開第32 06 903号明細書に基づいて公知になつている
型式のケーシングに嵌込まれて混合気のλ値を決定する
ために使用され、かつ優れた再現可能な成績が得られ
た。
本発明によるポーラログラフ検出子の製造は多重活用
で機械的に行われるのが有利である。検出子の幅は有利
には約４〜6mmである。その場合電極直径は３〜4mm、例
えば3.6mmである。
で機械的に行われるのが有利である。検出子の幅は有利
には約４〜6mmである。その場合電極直径は３〜4mm、例
えば3.6mmである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｎ 27/46 ３２７Ｊ ３２７Ｈ (72)発明者 バイハ，クルト ドイツ連邦共和国 Ｄ‐7141 オーバー リークシンゲン ウンテレ ガツセ 28
Claims (11)
- 【請求項１】少なくとも次のユニット、すなわちポンピ
ングセル（Ａ）、該ポンピングセル（Ａ）のポンピング
電極（６）の前方に拡散抵抗を有する拡散ユニット
（Ｂ）並びにヒーターユニット（Ｃ）を備えた、混合ガ
ス特に内燃機関の排ガスのλ値を決定するためのプレー
ナ形ポーラログラフ検出子において、検出子が、少なく
とも３つの固体電解質薄膜、すなわち、前記ポンピング
セル（Ａ）を形成する第１の固体電解質薄膜（１）と、
前記拡散ユニット（Ｂ）を形成していて拡散ゾーン（1
0）を有する第２の固体電解質薄膜（９）と、前記ヒー
タユニット（Ｃ）として構成された第３の固体電解質薄
膜（14）とから構成されており、前記第１の固体電解質
薄膜（１）が、アウターポンピング電極（５）と、前記
第１の固体電解質薄膜（１）上で測定ガス用の拡散ゾー
ン（10）に配置されたインナーポンピング電極（６）
と、前記の両ポンピング電極用の導電路とを有し、かつ
前記拡散ゾーン（10）が、第１の固体電解質薄膜（１）
と第３の固体電解質薄膜（14）とに合わせて一緒に成層
された第２の固体電解質薄膜（９）をもっぱらインナー
ポンピング電極（６）の範囲で切欠くことによって形成
され、該切欠き部内には、検出子の焼結処理時に多孔質
に焼結する成形体（11）が埋込まれていることを特徴と
する、混合ガスのλ値を決定するためのプレーナ形ポー
ラログラフ検出子。 - 【請求項２】ヒーターユニット（Ｃ）として構成された
第３の固体電解質薄膜（14）及び、ポンピングセル
（Ａ）として構成された第１の固体電解質薄膜又はその
いずれかが、拡散ゾーン（10）内へ測定ガスを入れるた
めの拡散穴（22）を有している、請求項１記載のポーラ
ログラフ検出子。 - 【請求項３】拡散ゾーン（10）における成形体（11）が
多孔焼結質のセラミック材料から成る、請求項１又は２
記載のポーラログラフ検出子。 - 【請求項４】成形体（11）が、ZrO2及びAl2O3又はその
いずれかを少なくとも主要成分とする多孔焼結質セラミ
ック材料から成る、請求項３記載のポーラログラフ検出
子。 - 【請求項５】拡散ゾーン（10）における成形体（11）
が、多孔焼結質のセラミック薄膜から得られた少板片か
ら成っている、請求項３又は４記載のポーラログラフ検
出子。 - 【請求項６】成形体（11）が、第２の固体電解質薄膜
（９）の拡散ゾーン（10）を完全に塞いでいる、請求項
３から５までのいずれか１項記載のボーラログラフ検出
子。 - 【請求項７】ヒーターユニット（Ｃ）として構成された
第３の固体電解質薄膜（14）が、拡散ゾーン（10）内へ
測定ガスを入れるための拡散穴（22）を有し、かつ成形
体（11）が、センタ穴を有する少板片から成っている、
請求項１から６までのいずれか１項記載のポーラログラ
フ検出子。 - 【請求項８】多孔焼結質の成形体（11）の平均気孔径が
５〜50μｍである、請求項１から７までのいずれか１項
記載のポーラログラフ検出子。 - 【請求項９】検出子を構成する固体電解質薄膜が、Y2O3
で安定化されたZrO2から成る、請求項２から７までのい
ずれか１項記載のポーラログラフ検出子。 - 【請求項１０】検出子が付加的にネルンストセル（Ｎ）
を有し、該ネルンストセルの一方の電極がポンピング電
極の範囲で拡散抵抗を形成する多孔焼結質の成形体（1
1）の後方に配置されている排ガスに曝されており、ま
たネルンストセルの他方の電極が基準通路内で金属／金
属酸化物−基準体又は空気のような基準ガスと接続して
いる、請求項１から９までのいずれか１項記載のポーラ
ログラフ検出子。 - 【請求項１１】アウターポンピング電極とインナーポン
ピング電極とを有していてポンピングセル（Ａ）を形成
する第１の固体電解質薄膜を、拡散ユニット（Ｂ）を形
成する第２の固体電解質薄膜並びに、ヒーターユニット
（Ｃ）を形成する第３の固体電解質薄膜と組合わせて、
またネルンストセル（Ｎ）を形成するもう１つの固体電
解質薄膜とも組合わせて一緒に成層しかつ該成層膜体を
加熱により焼結するようにして、請求項１〜10記載のプ
レーナ形ポーラログラフ検出子を製造する方法におい
て、拡散ユニット（Ｂ）を形成する第２の固体電解質薄
膜（９）として、拡散ゾーン（10）を形成する穴を先ず
押抜き、該穴に、焼結温度で多孔焼結する成形体（11）
を嵌込んで成る薄膜を使用することを特徴とする、プレ
ーナ形ポーラログラフ検出子の製法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3811713.4 | 1988-04-08 | ||
| DE3811713A DE3811713A1 (de) | 1988-04-08 | 1988-04-08 | Planare polarographische sonde zur bestimmung des (lambda)-wertes von gasgemischen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03503678A JPH03503678A (ja) | 1991-08-15 |
| JP2815442B2 true JP2815442B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=6351575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1503393A Expired - Fee Related JP2815442B2 (ja) | 1988-04-08 | 1989-03-21 | 混合ガスのλ値を決定するためのプレーナ形ポーラログラフ検出子 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5169512A (ja) |
| EP (1) | EP0437433B1 (ja) |
| JP (1) | JP2815442B2 (ja) |
| KR (1) | KR0148687B1 (ja) |
| BR (1) | BR8907357A (ja) |
| DE (2) | DE3811713A1 (ja) |
| WO (1) | WO1989009933A1 (ja) |
Families Citing this family (61)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3935149A1 (de) * | 1989-10-21 | 1991-05-02 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und messanordnung zur bestimmung des russgehaltes in abgasen |
| DE3941837C2 (de) * | 1989-12-19 | 1994-01-13 | Bosch Gmbh Robert | Widerstandsmeßfühler zur Erfassung des Sauerstoffgehaltes in Gasgemischen und Verfahren zu seiner Herstellung |
| DE3942773A1 (de) * | 1989-12-23 | 1991-06-27 | Bosch Gmbh Robert | Plaettchenfoermige breitbandsonde fuer die bestimmung der sauerstoffkonzentration in abgasen |
| DE4107217A1 (de) * | 1991-03-07 | 1992-09-10 | Battelle Institut E V | Grenzstromsonde zur messung des partialdrucks von gasen |
| DE59208880D1 (de) * | 1991-05-08 | 1997-10-16 | Hoechst Ag | Sauerstoff-Sensor und Verfahren zu seiner Herstellung |
| DE4231966A1 (de) * | 1992-09-24 | 1994-03-31 | Bosch Gmbh Robert | Planare polarograhische Sonde zur Bestimmung des Lambda-Wertes von Gasgemischen |
| DE4243733C2 (de) * | 1992-12-23 | 2003-03-27 | Bosch Gmbh Robert | Sensor zur Bestimmung von Gaskomponenten und/oder Gaskonzentrationen von Gasgemischen |
| DE4439883A1 (de) * | 1993-12-09 | 1995-06-14 | Bosch Gmbh Robert | Isolationsschichtsystem zur galvanischen Trennung von Stromkreisen |
| DE4342005C2 (de) * | 1993-12-09 | 2003-03-27 | Bosch Gmbh Robert | Planare elektrochemische Sonde und Verfahren zu deren Herstellung |
| DE4343089A1 (de) * | 1993-12-17 | 1995-06-29 | Bosch Gmbh Robert | Planares Sensorelement auf Festelektrolytbasis |
| US6048734A (en) | 1995-09-15 | 2000-04-11 | The Regents Of The University Of Michigan | Thermal microvalves in a fluid flow method |
| DE19720892C2 (de) * | 1997-05-17 | 2002-08-08 | Bosch Gmbh Robert | Sensorelement |
| DE19803532A1 (de) | 1998-01-30 | 1999-08-05 | Bosch Gmbh Robert | Elektrochemischer Meßfühler |
| DE19837515B4 (de) * | 1998-08-19 | 2008-04-17 | Robert Bosch Gmbh | Elektrochemischer Meßfühler |
| DE19840888A1 (de) * | 1998-09-09 | 2000-03-16 | Bosch Gmbh Robert | Meßfühler zum Bestimmen einer Sauerstoffkonzentration in einem Gasgemisch |
| DE19857471A1 (de) * | 1998-12-14 | 2000-06-15 | Bosch Gmbh Robert | Sensorelement für Grenzstromsonden zur Bestimmung des Lambda-Wertes von Gasgemischen und Verfahren zu dessen Herstellung |
| DE19901956C2 (de) * | 1999-01-20 | 2003-06-18 | Bosch Gmbh Robert | Sensor zur Analyse von Gasen |
| US6797138B1 (en) * | 1999-10-20 | 2004-09-28 | Delphi Technologies, Inc. | Gas senior design and method for forming the same |
| DE19950999B4 (de) * | 1999-10-22 | 2013-07-25 | Robert Bosch Gmbh | Planares Sensorelement |
| DE19957991C2 (de) * | 1999-12-02 | 2002-01-31 | Daimler Chrysler Ag | Anordnung einer Heizschicht für einen Hochtemperaturgassensor |
| DE10040505A1 (de) * | 2000-08-18 | 2002-04-04 | Bosch Gmbh Robert | Gassensor, insbesondere Lambada-Sonde |
| US6692700B2 (en) | 2001-02-14 | 2004-02-17 | Handylab, Inc. | Heat-reduction methods and systems related to microfluidic devices |
| US6852287B2 (en) | 2001-09-12 | 2005-02-08 | Handylab, Inc. | Microfluidic devices having a reduced number of input and output connections |
| US8895311B1 (en) | 2001-03-28 | 2014-11-25 | Handylab, Inc. | Methods and systems for control of general purpose microfluidic devices |
| US7010391B2 (en) | 2001-03-28 | 2006-03-07 | Handylab, Inc. | Methods and systems for control of microfluidic devices |
| US7829025B2 (en) | 2001-03-28 | 2010-11-09 | Venture Lending & Leasing Iv, Inc. | Systems and methods for thermal actuation of microfluidic devices |
| US7323140B2 (en) | 2001-03-28 | 2008-01-29 | Handylab, Inc. | Moving microdroplets in a microfluidic device |
| DE10122271B4 (de) * | 2001-05-08 | 2006-06-29 | Robert Bosch Gmbh | Sensorelemente |
| FR2830206B1 (fr) * | 2001-09-28 | 2004-07-23 | Corning Inc | Dispositif microfluidique et sa fabrication |
| DE10154869C1 (de) * | 2001-11-08 | 2003-05-28 | Bosch Gmbh Robert | Gasmessfühler |
| EP3718635A1 (en) | 2003-07-31 | 2020-10-07 | Handylab, Inc. | Processing particle-containing samples |
| US8852862B2 (en) | 2004-05-03 | 2014-10-07 | Handylab, Inc. | Method for processing polynucleotide-containing samples |
| CA3198754A1 (en) | 2004-05-03 | 2005-11-17 | Handylab, Inc. | A microfluidic device and methods for processing polynucleotide-containing samples |
| US8088616B2 (en) | 2006-03-24 | 2012-01-03 | Handylab, Inc. | Heater unit for microfluidic diagnostic system |
| US7998708B2 (en) | 2006-03-24 | 2011-08-16 | Handylab, Inc. | Microfluidic system for amplifying and detecting polynucleotides in parallel |
| US8883490B2 (en) | 2006-03-24 | 2014-11-11 | Handylab, Inc. | Fluorescence detector for microfluidic diagnostic system |
| US11806718B2 (en) | 2006-03-24 | 2023-11-07 | Handylab, Inc. | Fluorescence detector for microfluidic diagnostic system |
| US10900066B2 (en) | 2006-03-24 | 2021-01-26 | Handylab, Inc. | Microfluidic system for amplifying and detecting polynucleotides in parallel |
| ES2587007T3 (es) | 2006-03-24 | 2016-10-20 | Handylab, Inc. | Sistema integrado para procesar muestras microfluídicas, y métodos de uso del mismo |
| US8709787B2 (en) | 2006-11-14 | 2014-04-29 | Handylab, Inc. | Microfluidic cartridge and method of using same |
| US20090136385A1 (en) | 2007-07-13 | 2009-05-28 | Handylab, Inc. | Reagent Tube |
| US8105783B2 (en) | 2007-07-13 | 2012-01-31 | Handylab, Inc. | Microfluidic cartridge |
| EP3222733B1 (en) | 2007-07-13 | 2021-04-07 | Handylab, Inc. | Polynucleotide capture materials, and methods of using same |
| US9186677B2 (en) | 2007-07-13 | 2015-11-17 | Handylab, Inc. | Integrated apparatus for performing nucleic acid extraction and diagnostic testing on multiple biological samples |
| US8133671B2 (en) | 2007-07-13 | 2012-03-13 | Handylab, Inc. | Integrated apparatus for performing nucleic acid extraction and diagnostic testing on multiple biological samples |
| US8182763B2 (en) | 2007-07-13 | 2012-05-22 | Handylab, Inc. | Rack for sample tubes and reagent holders |
| US8287820B2 (en) | 2007-07-13 | 2012-10-16 | Handylab, Inc. | Automated pipetting apparatus having a combined liquid pump and pipette head system |
| US9618139B2 (en) | 2007-07-13 | 2017-04-11 | Handylab, Inc. | Integrated heater and magnetic separator |
| USD621060S1 (en) | 2008-07-14 | 2010-08-03 | Handylab, Inc. | Microfluidic cartridge |
| EP2107305A1 (en) | 2008-04-01 | 2009-10-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Gas turbine system and method |
| USD618820S1 (en) | 2008-07-11 | 2010-06-29 | Handylab, Inc. | Reagent holder |
| USD787087S1 (en) | 2008-07-14 | 2017-05-16 | Handylab, Inc. | Housing |
| EP3159697B1 (en) | 2011-04-15 | 2019-12-25 | Becton, Dickinson and Company | Scanning real-time microfluidic thermo-cycler |
| ES2825905T3 (es) | 2011-09-30 | 2021-05-17 | Becton Dickinson Co | Tira reactiva unificada |
| USD692162S1 (en) | 2011-09-30 | 2013-10-22 | Becton, Dickinson And Company | Single piece reagent holder |
| EP2773892B1 (en) | 2011-11-04 | 2020-10-07 | Handylab, Inc. | Polynucleotide sample preparation device |
| BR112014018995B1 (pt) | 2012-02-03 | 2021-01-19 | Becton, Dickson And Company | sistemas para executar ensaio automatizado |
| CN103822952A (zh) * | 2013-12-12 | 2014-05-28 | 苏州工业园区福特斯汽车电子有限公司 | 一种宽域型氧传感器片芯及其制造方法 |
| CN113406152A (zh) * | 2014-06-09 | 2021-09-17 | 生物统计股份有限公司 | 用于测量分析物的低成本测试条和方法 |
| WO2016060493A1 (ko) * | 2014-10-17 | 2016-04-21 | 주식회사 아모텍 | 평판형 산소센서소자 |
| WO2018017699A1 (en) | 2016-07-19 | 2018-01-25 | Nolan Bryan | Methods of and systems for measuring analytes using batch calibratable test strips |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2442444A1 (fr) * | 1978-11-21 | 1980-06-20 | Thomson Csf | Capteur electrochimique des concentrations relatives d'especes reactives dans un melange fluide, et systeme comportant un tel capteur, notamment pour la regulation |
| CH640005A5 (de) * | 1979-01-17 | 1983-12-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | Elektrolysezelle fuer die wasserzersetzung. |
| DE2938179A1 (de) * | 1979-09-21 | 1981-04-09 | Bosch Gmbh Robert | Polarographischer messfuehler zum messen der sauerstoffkonzentration in gasen, insbesondere in abgasen von brennkraftmaschinen |
| DE3482745D1 (de) * | 1983-11-18 | 1990-08-23 | Ngk Insulators Ltd | Elektrochemische vorrichtung mit einem messfuehlelement. |
| US4579643A (en) * | 1983-11-18 | 1986-04-01 | Ngk Insulators, Ltd. | Electrochemical device |
| JPS61138156A (ja) * | 1984-12-11 | 1986-06-25 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 空燃比検出装置 |
| JPS61147155A (ja) * | 1984-12-20 | 1986-07-04 | Ngk Insulators Ltd | 電気化学的装置 |
| US4645572A (en) * | 1985-02-23 | 1987-02-24 | Ngk Insulators, Ltd. | Method of determining concentration of a component in gases and electrochemical device suitable for practicing the method |
| JPS61195338A (ja) * | 1985-02-25 | 1986-08-29 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 空燃比センサ− |
| EP0203351B1 (en) * | 1985-04-19 | 1990-08-22 | Hitachi, Ltd. | Oxygen sensor element and process for producing the same |
| JPH0810211B2 (ja) * | 1986-09-05 | 1996-01-31 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサ及びその製造法 |
-
1988
- 1988-04-08 DE DE3811713A patent/DE3811713A1/de active Granted
-
1989
- 1989-03-21 KR KR1019890702272A patent/KR0148687B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1989-03-21 US US07/566,373 patent/US5169512A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-03-21 EP EP89903686A patent/EP0437433B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1989-03-21 WO PCT/DE1989/000174 patent/WO1989009933A1/de active IP Right Grant
- 1989-03-21 DE DE58909614T patent/DE58909614D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-03-21 JP JP1503393A patent/JP2815442B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1989-03-21 BR BR898907357A patent/BR8907357A/pt not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3811713C2 (ja) | 1990-02-08 |
| EP0437433B1 (de) | 1996-02-28 |
| US5169512A (en) | 1992-12-08 |
| KR0148687B1 (ko) | 1998-08-17 |
| KR900700879A (ko) | 1990-08-17 |
| BR8907357A (pt) | 1991-03-26 |
| DE58909614D1 (de) | 1996-04-04 |
| DE3811713A1 (de) | 1989-10-19 |
| WO1989009933A1 (fr) | 1989-10-19 |
| JPH03503678A (ja) | 1991-08-15 |
| EP0437433A1 (de) | 1991-07-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2815442B2 (ja) | 混合ガスのλ値を決定するためのプレーナ形ポーラログラフ検出子 | |
| JP3183348B2 (ja) | ガス混合物のラムダ値の測定のための平坦なポラログラフィーゾンデ | |
| KR970004562B1 (ko) | Ntc 온도 센서 및 그 온도감지 소자 제작공정 | |
| US5137615A (en) | Sensor element for limiting current sensors for determination of the λ value of gas mixtures | |
| JP3107817B2 (ja) | 混合ガスのλ値の検出のための限界電流センサ用センサ素子 | |
| US5098549A (en) | Sensor element for limiting current sensors for determining the λ value of gas mixtures | |
| US4859307A (en) | Electrochemical gas sensor, and method for manufacturing the same | |
| US5310472A (en) | Sensor element for limiting current sensors to determine the lambda value of gas mixtures | |
| JPH07209244A (ja) | 固体電解質基体上のプレーナ形センサ素子 | |
| US7501604B2 (en) | Sensor element for determining gas components in gas mixtures, and method for manufacturing it | |
| JPH07209246A (ja) | 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 | |
| US5302275A (en) | Sensor element for an oxygen limiting current probe in order to determine the λ value of gas mixtures | |
| US6436277B2 (en) | Electrochemical sensor | |
| US5238549A (en) | Oxygen concentration detector | |
| US20040040846A1 (en) | Sensor element | |
| US6964733B1 (en) | Planar sensor element | |
| JP2947929B2 (ja) | ガス混合物のλ値を測定するための限界電流センサ用のセンサ素子 | |
| US20020100697A1 (en) | Gas sensor with uniform heating and method of making same | |
| US6797138B1 (en) | Gas senior design and method for forming the same | |
| US20030155239A1 (en) | Sensor element with catalytically active layer and method for the production thereof | |
| US8921738B2 (en) | Gas sensor heating device insulation | |
| JPH10177008A (ja) | ＮＯｘガス濃度検出器 | |
| KR20170073518A (ko) | 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한 센서 소자 및 그 제조 방법 | |
| JP2786288B2 (ja) | 電気化学的測定センサ | |
| JP2001013101A (ja) | ヒータ一体型酸素センサ素子およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |