JP3018649B2 - 限界電流式酸素センサ - Google Patents
限界電流式酸素センサInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、雰囲気中の酸素濃度を
測定するための限界電流式酸素センサに関するものであ
る。
測定するための限界電流式酸素センサに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】限界電流式酸素センサは、従来さまざま
の構造が考案されている。従来の限界電流式酸素センサ
の１例を図５に示す。１は酸素イオン伝導性を示す固体
電解質板であり、両面に電極膜２ａ，２ｂ（図示せず）
が形成されている。この固体電解質板１の一方の面に電
極膜２ａを囲み、始端と終端がお互いに間隔を有する螺
旋型スペーサ３が配置され、さらにシール板４がその上
部に配置されている。酸素拡散通路５は、螺旋型スペー
サ３の相対向する隔壁と固体電解質板１とシール板４で
囲まれる螺旋型の空間で形成され、酸素は酸素拡散通路
５を経由して電極膜２ａへ拡散する。シール板４には加
熱部６が形成されており、固体電解質板１を加熱して酸
素イオンの伝導を良くしている。
の構造が考案されている。従来の限界電流式酸素センサ
の１例を図５に示す。１は酸素イオン伝導性を示す固体
電解質板であり、両面に電極膜２ａ，２ｂ（図示せず）
が形成されている。この固体電解質板１の一方の面に電
極膜２ａを囲み、始端と終端がお互いに間隔を有する螺
旋型スペーサ３が配置され、さらにシール板４がその上
部に配置されている。酸素拡散通路５は、螺旋型スペー
サ３の相対向する隔壁と固体電解質板１とシール板４で
囲まれる螺旋型の空間で形成され、酸素は酸素拡散通路
５を経由して電極膜２ａへ拡散する。シール板４には加
熱部６が形成されており、固体電解質板１を加熱して酸
素イオンの伝導を良くしている。
【０００３】これら限界電流式酸素センサの電気的接続
は、電極膜２ａ，２ｂおよび加熱部６に極細白金線のリ
ード線（図示せず）をあてがって導電性接着剤で固定
し、さらに実装体のニッケル線端子（図示せず）に前記
白金リード線をあてがって溶接することで行われてい
る。この電気的接続法は、（１）電極膜および加熱部に
白金リード線を直接溶接することが出来ないこと（溶接
しても外れるため）、（２）実装体のニッケル線端子の
直接固定が出来ないこと（固定することと電気的導通を
保つことの両立が困難なため）、（３）４００℃前後に
加熱されるためハンダ付けが出来ない方法である。
は、電極膜２ａ，２ｂおよび加熱部６に極細白金線のリ
ード線（図示せず）をあてがって導電性接着剤で固定
し、さらに実装体のニッケル線端子（図示せず）に前記
白金リード線をあてがって溶接することで行われてい
る。この電気的接続法は、（１）電極膜および加熱部に
白金リード線を直接溶接することが出来ないこと（溶接
しても外れるため）、（２）実装体のニッケル線端子の
直接固定が出来ないこと（固定することと電気的導通を
保つことの両立が困難なため）、（３）４００℃前後に
加熱されるためハンダ付けが出来ない方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の構
成において、電極膜や加熱部の電気的接続は、電極に極
細白金線からなるリード線をあてがい導電性接着剤で固
定する工程と、ニッケル線からなる端子に前記の白金リ
ード線をあてがい溶接する工程とからなるため、リード
線接続が煩雑となり、この電気的接続に多くの工程と時
間とを要し生産性が上がらないという課題がある。
成において、電極膜や加熱部の電気的接続は、電極に極
細白金線からなるリード線をあてがい導電性接着剤で固
定する工程と、ニッケル線からなる端子に前記の白金リ
ード線をあてがい溶接する工程とからなるため、リード
線接続が煩雑となり、この電気的接続に多くの工程と時
間とを要し生産性が上がらないという課題がある。
【０００５】また、固体電解質板とシール板との積層に
おける両者の位置ずれは、螺旋型スペーサの相対向する
隔壁と固体電解質板とシール板で囲まれる螺旋型の空間
で酸素拡散通路が形成される構成上、限界電流特性に致
命的な影響を与えるため極力避けなければならず、その
ためこの位置合わせに多くの工程と時間とを要し生産性
が上がらないという問題がある。本発明は、かかる従来
の問題点を解決するもので、量産性に優れた製造しやす
いセンサ構造体を提供することを目的とする。
おける両者の位置ずれは、螺旋型スペーサの相対向する
隔壁と固体電解質板とシール板で囲まれる螺旋型の空間
で酸素拡散通路が形成される構成上、限界電流特性に致
命的な影響を与えるため極力避けなければならず、その
ためこの位置合わせに多くの工程と時間とを要し生産性
が上がらないという問題がある。本発明は、かかる従来
の問題点を解決するもので、量産性に優れた製造しやす
いセンサ構造体を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の限界電流式酸素センサは、貫通穴を有ししかも
表面にリード線膜を形成した絶縁体と、前記絶縁体の貫
通穴周辺部分に積層し凹状窪みを形成するための保持体
と、対となる電極膜を両面に形成しさらに前記電極膜を
囲み始端と終端がお互いに間隔を有するように配置した
螺旋型スペーサを片側に形成した酸素イオン伝導性固体
電解質板と、加熱部を表面に形成したシール板とから構
成される。そして、前記絶縁体に前記保持体を積層して
凹状窪みを形成するとともに、前記凹状窪みに前記固体
電解質板を積層し、さらに前記シール板を前記固体電解
質板に積層して前記螺旋型スペーサの相対向する隔壁と
前記シール板で囲まれる螺旋型の空間で酸素拡散通路を
形成するとともに、前記電極膜および加熱部を前記リー
ド線膜と導電性接着剤を介して結合している。
本発明の限界電流式酸素センサは、貫通穴を有ししかも
表面にリード線膜を形成した絶縁体と、前記絶縁体の貫
通穴周辺部分に積層し凹状窪みを形成するための保持体
と、対となる電極膜を両面に形成しさらに前記電極膜を
囲み始端と終端がお互いに間隔を有するように配置した
螺旋型スペーサを片側に形成した酸素イオン伝導性固体
電解質板と、加熱部を表面に形成したシール板とから構
成される。そして、前記絶縁体に前記保持体を積層して
凹状窪みを形成するとともに、前記凹状窪みに前記固体
電解質板を積層し、さらに前記シール板を前記固体電解
質板に積層して前記螺旋型スペーサの相対向する隔壁と
前記シール板で囲まれる螺旋型の空間で酸素拡散通路を
形成するとともに、前記電極膜および加熱部を前記リー
ド線膜と導電性接着剤を介して結合している。
【０００７】また、上記課題を解決する他の発明として
本発明の限界電流式酸素センサは、表面にリード線膜お
よび加熱部を形成したシール板と、前記シール板に積層
し凹状窪みを形成するための保持体と、対となる電極膜
を両面に形成しさらに前記電極膜を囲み始端と終端がお
互いに間隔を有するように配置した螺旋型スペーサを片
側に形成した酸素イオン伝導性固体電解質板とから構成
される。そして、前記シール板に前記保持体を積層して
凹状窪みを形成し、前記凹状窪みに前記固体電解質板を
積層して前記螺旋型スペーサの相対向する隔壁と前記シ
ール板で囲まれる螺旋型の空間で酸素拡散通路を形成す
るとともに、前記電極膜および加熱部を前記リード線膜
と導電性接着剤を介して結合している。
本発明の限界電流式酸素センサは、表面にリード線膜お
よび加熱部を形成したシール板と、前記シール板に積層
し凹状窪みを形成するための保持体と、対となる電極膜
を両面に形成しさらに前記電極膜を囲み始端と終端がお
互いに間隔を有するように配置した螺旋型スペーサを片
側に形成した酸素イオン伝導性固体電解質板とから構成
される。そして、前記シール板に前記保持体を積層して
凹状窪みを形成し、前記凹状窪みに前記固体電解質板を
積層して前記螺旋型スペーサの相対向する隔壁と前記シ
ール板で囲まれる螺旋型の空間で酸素拡散通路を形成す
るとともに、前記電極膜および加熱部を前記リード線膜
と導電性接着剤を介して結合している。
【０００８】
【作用】上記構成により、絶縁体に保持体を積層するこ
とで形成された凹状の窪みに、固体電解質板を積層しさ
らにシール板を積層することで両者の位置合わせが正し
く行われ、両者がずれることがなく固定される。そのた
め、位置合わせが簡単にでき工程および時間の短縮化で
生産性が向上する。一方、電極膜および加熱部と絶縁体
のリード線膜との電気的導通が導電性接着剤を介して行
われるため、電気的導通および固定が簡単にでき工程お
よび時間の短縮化で生産性が向上する。
とで形成された凹状の窪みに、固体電解質板を積層しさ
らにシール板を積層することで両者の位置合わせが正し
く行われ、両者がずれることがなく固定される。そのた
め、位置合わせが簡単にでき工程および時間の短縮化で
生産性が向上する。一方、電極膜および加熱部と絶縁体
のリード線膜との電気的導通が導電性接着剤を介して行
われるため、電気的導通および固定が簡単にでき工程お
よび時間の短縮化で生産性が向上する。
【０００９】また、上記以外の他の構成においても、シ
ール板に保持体を積層することで形成された凹状窪み
に、固体電解質板を積層することで両者の位置合わせが
正しく行われ、両者がずれることがなく固定され、位置
合わせが簡単にできる。しかも電極膜および加熱部と絶
縁体のリード線膜との電気的導通も導電性接着剤を介し
て行われるため、電気的導通および固定が簡単にでき工
程および時間の短縮化で生産性が向上する。
ール板に保持体を積層することで形成された凹状窪み
に、固体電解質板を積層することで両者の位置合わせが
正しく行われ、両者がずれることがなく固定され、位置
合わせが簡単にできる。しかも電極膜および加熱部と絶
縁体のリード線膜との電気的導通も導電性接着剤を介し
て行われるため、電気的導通および固定が簡単にでき工
程および時間の短縮化で生産性が向上する。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面にもとづい
て説明する。
て説明する。
【００１１】図１は、本発明の他実施例である限界電流
式酸素センサの分解図である。限界電流式酸素センサ
は、保持体７と、貫通穴８を有ししかも表面に４本のリ
ード線膜９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを形成した絶縁体１０
と、対となる電極膜２ａ，２ｂ（図示せず）を両面に形
成した酸素イオン伝導性固体電解質板１と、固体電解質
板１の片側に形成されており電極膜２ａを囲み始端と終
端がお互いに間隔を有するように配置した螺旋型スペー
サ３と、加熱部６を表面に形成したシール板４と、４つ
の導電性接着剤１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄから構
成される。
式酸素センサの分解図である。限界電流式酸素センサ
は、保持体７と、貫通穴８を有ししかも表面に４本のリ
ード線膜９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを形成した絶縁体１０
と、対となる電極膜２ａ，２ｂ（図示せず）を両面に形
成した酸素イオン伝導性固体電解質板１と、固体電解質
板１の片側に形成されており電極膜２ａを囲み始端と終
端がお互いに間隔を有するように配置した螺旋型スペー
サ３と、加熱部６を表面に形成したシール板４と、４つ
の導電性接着剤１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄから構
成される。
【００１２】組立は次の手順で行われる。まず、絶縁体
１０の貫通穴８周辺部分に保持体７を積層し凹状窪みを
形成する。なお、この貫通穴８は、電極膜２ｂに相応す
る部分であり、酸素の移動用として活用される。そして
この凹状窪み部分にありリード線膜９ｂの延長部分９ｂ
−１に、導電性接着剤１１ｂを塗布する。なおこの導電
性接着剤１１ｂは、固体電解質板１のアノード側電極２
ｂ（図示せず）とリード線膜９ｂとの導通および結合に
使用する。その後この凹状窪み７に、螺旋型スペーサ３
を予め形成しておいた固体電解質板１を積層し、さらに
この上にシール板４を積層する。そして、電極膜２ａお
よび加熱部６をリード線膜９ａ，９ｃ，９ｄと導電性接
着剤１１ａ，１１ｃ，１１ｄの塗布によって電気的導通
させる。最後にこのセンサを焼成して螺旋型スペーサ３
を溶融させ、螺旋型スペーサ３の相対向する隔壁と固体
電解質板１とシール板４で囲まれる螺旋型の空間（酸素
拡散通路として活用）が形成される。また、電極膜２
ａ，２ｂ（図示せず）および加熱部６が、リード線膜９
ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄと導電性接着剤１１ａ，１１ｂ，
１１ｃ，１１ｄの溶融で結合され、しかも絶縁体１０と
保持体７も両者の間に予め塗布された接合剤の溶融で結
合される。
１０の貫通穴８周辺部分に保持体７を積層し凹状窪みを
形成する。なお、この貫通穴８は、電極膜２ｂに相応す
る部分であり、酸素の移動用として活用される。そして
この凹状窪み部分にありリード線膜９ｂの延長部分９ｂ
−１に、導電性接着剤１１ｂを塗布する。なおこの導電
性接着剤１１ｂは、固体電解質板１のアノード側電極２
ｂ（図示せず）とリード線膜９ｂとの導通および結合に
使用する。その後この凹状窪み７に、螺旋型スペーサ３
を予め形成しておいた固体電解質板１を積層し、さらに
この上にシール板４を積層する。そして、電極膜２ａお
よび加熱部６をリード線膜９ａ，９ｃ，９ｄと導電性接
着剤１１ａ，１１ｃ，１１ｄの塗布によって電気的導通
させる。最後にこのセンサを焼成して螺旋型スペーサ３
を溶融させ、螺旋型スペーサ３の相対向する隔壁と固体
電解質板１とシール板４で囲まれる螺旋型の空間（酸素
拡散通路として活用）が形成される。また、電極膜２
ａ，２ｂ（図示せず）および加熱部６が、リード線膜９
ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄと導電性接着剤１１ａ，１１ｂ，
１１ｃ，１１ｄの溶融で結合され、しかも絶縁体１０と
保持体７も両者の間に予め塗布された接合剤の溶融で結
合される。
【００１３】図２は、図１の限界電流式酸素センサの組
み立て図である。絶縁体１０に積層された保持体７で形
成された凹状窪み部分に、固体電解質板１とシール板４
がかんごう固定されている。また、リード線膜９ａ，９
ｂ，９ｃ，９ｄが導電性接着剤１１ａ，１１ｂ，１１
ｃ，１１ｄを介して電極膜および加熱部６と結合されて
いる。
み立て図である。絶縁体１０に積層された保持体７で形
成された凹状窪み部分に、固体電解質板１とシール板４
がかんごう固定されている。また、リード線膜９ａ，９
ｂ，９ｃ，９ｄが導電性接着剤１１ａ，１１ｂ，１１
ｃ，１１ｄを介して電極膜および加熱部６と結合されて
いる。
【００１４】図３は、本発明の他実施例である限界電流
式酸素センサの分解図である。限界電流式酸素センサ
は、保持体７と、表面に４本のリード線膜９ａ，９ｂ，
９ｃ，９ｄと加熱部６を形成したシール板４と、対とな
る電極膜２ａ（図示せず），２ｂを両面に形成した酸素
イオン伝導性固体電解質板１と、固体電解質板１の片側
に形成されており電極膜２ａを囲み始端と終端がお互い
に間隔を有するように配置した螺旋型スペーサ３と、４
つの導電性接着剤１１ａ，１１ｂ，１１ｃ（図示せ
ず），１１ｄ（図示せず）から構成される。
式酸素センサの分解図である。限界電流式酸素センサ
は、保持体７と、表面に４本のリード線膜９ａ，９ｂ，
９ｃ，９ｄと加熱部６を形成したシール板４と、対とな
る電極膜２ａ（図示せず），２ｂを両面に形成した酸素
イオン伝導性固体電解質板１と、固体電解質板１の片側
に形成されており電極膜２ａを囲み始端と終端がお互い
に間隔を有するように配置した螺旋型スペーサ３と、４
つの導電性接着剤１１ａ，１１ｂ，１１ｃ（図示せ
ず），１１ｄ（図示せず）から構成される。
【００１５】組立は次の手順で行われる。まず、シール
板４に形成された加熱部６を導電性接着剤１１ｃ，１１
ｄの塗布によってリード線９ｃ，９ｄと導電させる。次
に、シール板４に保持体７を積層し凹状窪みを形成す
る。そしてこの凹状窪み部分にありリード線膜９ａの延
長部分９ａ−１に、導電性接着剤１１ａを塗布する。な
おこの導電性接着剤１１ａは、固体電解質板１のアノー
ド側電極２ａ（図示せず）とリード線膜９ａとの導通お
よび結合に使用する。その後この凹状窪みに、螺旋型ス
ペーサ３を予め形成した固体電解質板１を積層する。そ
して、電極膜２ｂをリード線膜９ｂと導電性接着剤１１
ｂの塗布によって電気的導通させる。最後にこのセンサ
を焼成して螺旋型スペーサ３を溶融させ、螺旋型スペー
サ３の相対向する隔壁と固体電解質板１とシール板４で
囲まれる螺旋型の空間（酸素拡散通路として活用）が形
成される。また、電極膜２ａ（図示せず），２ｂおよび
加熱部６が、リード線膜９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄと導電
性接着剤１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの溶融で結合
され、かつシール板４と保持体７が両者の間に予め塗布
された接合剤の溶融で結合される。
板４に形成された加熱部６を導電性接着剤１１ｃ，１１
ｄの塗布によってリード線９ｃ，９ｄと導電させる。次
に、シール板４に保持体７を積層し凹状窪みを形成す
る。そしてこの凹状窪み部分にありリード線膜９ａの延
長部分９ａ−１に、導電性接着剤１１ａを塗布する。な
おこの導電性接着剤１１ａは、固体電解質板１のアノー
ド側電極２ａ（図示せず）とリード線膜９ａとの導通お
よび結合に使用する。その後この凹状窪みに、螺旋型ス
ペーサ３を予め形成した固体電解質板１を積層する。そ
して、電極膜２ｂをリード線膜９ｂと導電性接着剤１１
ｂの塗布によって電気的導通させる。最後にこのセンサ
を焼成して螺旋型スペーサ３を溶融させ、螺旋型スペー
サ３の相対向する隔壁と固体電解質板１とシール板４で
囲まれる螺旋型の空間（酸素拡散通路として活用）が形
成される。また、電極膜２ａ（図示せず），２ｂおよび
加熱部６が、リード線膜９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄと導電
性接着剤１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの溶融で結合
され、かつシール板４と保持体７が両者の間に予め塗布
された接合剤の溶融で結合される。
【００１６】図４は、図３の限界電流式酸素センサの組
み立て図である。シール板４に積層された保持体７で形
成された凹状窪み部分に、固体電解質板１がかんごう固
定されている。また、リード線膜９ａ，９ｂ，９ｃ，９
ｄが導電性接着剤１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを介
して電極膜および加熱部６と結合されている。なお、加
熱部６は図３に図示以外の方法として、シール板４の裏
側に形成する方法も可能である。
み立て図である。シール板４に積層された保持体７で形
成された凹状窪み部分に、固体電解質板１がかんごう固
定されている。また、リード線膜９ａ，９ｂ，９ｃ，９
ｄが導電性接着剤１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを介
して電極膜および加熱部６と結合されている。なお、加
熱部６は図３に図示以外の方法として、シール板４の裏
側に形成する方法も可能である。
【００１７】図１〜図２の実施例において、絶縁体１０
として１５×７０×１mmのアルミナ板を用いた。この絶
縁体１０には、貫通穴８（径５mm) を予め形成してお
き、さらに表面に白金のリード線膜９ａ，９ｂ，９ｃ，
９ｄを厚膜印刷を用いて形成した。その後、絶縁体１０
の貫通穴８周辺部分に保持体７を積層し凹状窪み（１１
×１１×深さ１.0mm）を形成した。つぎに絶縁体１０の
凹状窪みの特にリード線膜を延長した部分９ｂ−１に、
このリード線膜９ｂと電気的導通を持たせる金ペースト
製の導電性接着剤１１ｂを塗布した。なおこの導電性接
着剤１１ｂは、固体電解質体のアノード側電極２ｂとリ
ード線膜９ｂとの結合に使用する。その後この凹状窪み
７にジルコニア製の固体電解質板１（１０×１０×０.4
５mm）さらにフォルステライト製のシール板４（１０×
１０×０.3mm）を積層した。そして、白金製の電極膜２
ａおよび白金ヒータ製の加熱部６をリード線膜９ａ，９
ｃ，９ｄと金ペースト製の導電性接着剤１１ａ，１１
ｃ，１１ｄの塗布によって電気的導通させる。最後にこ
のセンサを焼成してガラス製の螺旋型スペーサ３（厚み
４０μｍ）を溶融させ、螺旋型スペーサ３の相対向する
隔壁と固体電解質板１とシール板４で囲まれる螺旋型の
空間（酸素拡散通路として活用）が形成される。一方、
電極膜２ａ，２ｂおよび加熱部６は、リード線膜９ａ，
９ｂ，９ｃ，９ｄと導電性接着剤１１ａ，１１ｂ，１１
ｃ，１１ｄの溶融で結合される。このことで、固体電解
質板とシール板の位置合わせ，電極膜や加熱部の電気的
導通が簡素にでき、生産性が向上した。
として１５×７０×１mmのアルミナ板を用いた。この絶
縁体１０には、貫通穴８（径５mm) を予め形成してお
き、さらに表面に白金のリード線膜９ａ，９ｂ，９ｃ，
９ｄを厚膜印刷を用いて形成した。その後、絶縁体１０
の貫通穴８周辺部分に保持体７を積層し凹状窪み（１１
×１１×深さ１.0mm）を形成した。つぎに絶縁体１０の
凹状窪みの特にリード線膜を延長した部分９ｂ−１に、
このリード線膜９ｂと電気的導通を持たせる金ペースト
製の導電性接着剤１１ｂを塗布した。なおこの導電性接
着剤１１ｂは、固体電解質体のアノード側電極２ｂとリ
ード線膜９ｂとの結合に使用する。その後この凹状窪み
７にジルコニア製の固体電解質板１（１０×１０×０.4
５mm）さらにフォルステライト製のシール板４（１０×
１０×０.3mm）を積層した。そして、白金製の電極膜２
ａおよび白金ヒータ製の加熱部６をリード線膜９ａ，９
ｃ，９ｄと金ペースト製の導電性接着剤１１ａ，１１
ｃ，１１ｄの塗布によって電気的導通させる。最後にこ
のセンサを焼成してガラス製の螺旋型スペーサ３（厚み
４０μｍ）を溶融させ、螺旋型スペーサ３の相対向する
隔壁と固体電解質板１とシール板４で囲まれる螺旋型の
空間（酸素拡散通路として活用）が形成される。一方、
電極膜２ａ，２ｂおよび加熱部６は、リード線膜９ａ，
９ｂ，９ｃ，９ｄと導電性接着剤１１ａ，１１ｂ，１１
ｃ，１１ｄの溶融で結合される。このことで、固体電解
質板とシール板の位置合わせ，電極膜や加熱部の電気的
導通が簡素にでき、生産性が向上した。
【００１８】なお、固体電解質板１としてＺｒＯ2 ・Ｙ
2 Ｏ3 （Ｙ2 Ｏ3 ８ｍｏｌ％添加）、電極膜２ａ，２ｂ
として白金、螺旋型スペーサ３として硝子（熱膨脹係数
はＺｒＯ2 ・Ｙ2 Ｏ3 と概略同一であり、所定粒径の耐
熱性粒子を微量含有）、シール板４としてフォルステラ
イト、加熱部６として白金ヒータを用いた。製法につい
て説明する。まず、電極膜２ａ，２ｂを固体電解質板１
のうえに、さらに螺旋型スペーサ３を固体電解質板１の
うえに厚膜印刷技術および焼成技術を用いて形成した。
一方、シール板４のうえの加熱部６は、厚膜印刷技術お
よび焼成技術を用いて形成した。また、固体電解質板１
上の螺旋型スペーサ３とシール板４とは積層し加熱溶融
することで酸素拡散通路が形成される設計している。
2 Ｏ3 （Ｙ2 Ｏ3 ８ｍｏｌ％添加）、電極膜２ａ，２ｂ
として白金、螺旋型スペーサ３として硝子（熱膨脹係数
はＺｒＯ2 ・Ｙ2 Ｏ3 と概略同一であり、所定粒径の耐
熱性粒子を微量含有）、シール板４としてフォルステラ
イト、加熱部６として白金ヒータを用いた。製法につい
て説明する。まず、電極膜２ａ，２ｂを固体電解質板１
のうえに、さらに螺旋型スペーサ３を固体電解質板１の
うえに厚膜印刷技術および焼成技術を用いて形成した。
一方、シール板４のうえの加熱部６は、厚膜印刷技術お
よび焼成技術を用いて形成した。また、固体電解質板１
上の螺旋型スペーサ３とシール板４とは積層し加熱溶融
することで酸素拡散通路が形成される設計している。
【００１９】動作について説明する。上記構成におい
て、リード線膜９ｃ，９ｄを介して加熱部６に所定の電
力を印加し、加熱部６を介して固体電解質板１を所定温
度に加熱する。一方、同様にリード線９ａ，９ｂを介し
て固体電解質板１（この場合は両面に形成した電極膜２
ａ，２ｂ）にも所定の電圧を印加する。すると、空気中
の酸素は、酸素拡散通路５を経由して流入し、さらにカ
ソード側電極膜２ａからアノード電極膜２ｂに向かって
固体電解質板１の中を酸素イオンが流れる。この酸素ポ
ンプ作用によって固体電解質板１を酸素が移動するが、
酸素拡散通路５によって酸素分子の流入が制限されるた
め、酸素濃度に応じた飽和電流（限界電流と称す）が生
じる。
て、リード線膜９ｃ，９ｄを介して加熱部６に所定の電
力を印加し、加熱部６を介して固体電解質板１を所定温
度に加熱する。一方、同様にリード線９ａ，９ｂを介し
て固体電解質板１（この場合は両面に形成した電極膜２
ａ，２ｂ）にも所定の電圧を印加する。すると、空気中
の酸素は、酸素拡散通路５を経由して流入し、さらにカ
ソード側電極膜２ａからアノード電極膜２ｂに向かって
固体電解質板１の中を酸素イオンが流れる。この酸素ポ
ンプ作用によって固体電解質板１を酸素が移動するが、
酸素拡散通路５によって酸素分子の流入が制限されるた
め、酸素濃度に応じた飽和電流（限界電流と称す）が生
じる。
【００２０】このセンサは断熱材で外包しリード線膜に
銅線をハンダ付けして実装構造体とし、加熱部に２.7Ｗ
の電力を印加して約４５０℃に保持し、さらに電極膜に
１.4Ｖの電圧を印加したところ１９０μＡ（酸素２０％
中）の限界電流が得られた。また、限界電流値は酸素濃
度に概略比例した。
銅線をハンダ付けして実装構造体とし、加熱部に２.7Ｗ
の電力を印加して約４５０℃に保持し、さらに電極膜に
１.4Ｖの電圧を印加したところ１９０μＡ（酸素２０％
中）の限界電流が得られた。また、限界電流値は酸素濃
度に概略比例した。
【００２１】図３〜図４の実施例も前述と概略同じであ
り、シール板４として１５×７０×０.3５mmのフォルス
テライト板を用い、保持体７を積層し凹状窪み（１１×
１１×深さ０.5mm）を形成した。そして、リード線膜９
ａの延長部分９ａ−１に、固体電解質板１のアノード側
電極２ａと電気的導通を持たせるための導電性接着剤１
１ａを塗布した。なお、加熱部６は予め導電性接着剤を
用いてリード線膜９ｃ，９ｄと導通させておいた。その
後、この凹状窪みに螺旋型スペーサ３を介してジルコニ
ア製の固体電解質板１（１０×１０×０.4５mm）を積層
し、電極膜２ｂをリード線膜９ｂと導電性接着剤１１ｂ
の塗布によって電気的導通させた。最後にこのセンサを
焼成して螺旋型スペーサ３を溶融させ、螺旋型スペーサ
３の相対向する隔壁と固体電解質板１とシール板４で囲
まれる螺旋型の空間（酸素拡散通路として活用）を形成
した。また電極膜２ａ，２ｂおよび加熱部６は、リード
線膜９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄと導電性接着剤１１ａ，１
１ｂ，１１ｃ，１１ｄの溶融で結合された。このことで
センサ組立が簡単にでき生産性が向上した。
り、シール板４として１５×７０×０.3５mmのフォルス
テライト板を用い、保持体７を積層し凹状窪み（１１×
１１×深さ０.5mm）を形成した。そして、リード線膜９
ａの延長部分９ａ−１に、固体電解質板１のアノード側
電極２ａと電気的導通を持たせるための導電性接着剤１
１ａを塗布した。なお、加熱部６は予め導電性接着剤を
用いてリード線膜９ｃ，９ｄと導通させておいた。その
後、この凹状窪みに螺旋型スペーサ３を介してジルコニ
ア製の固体電解質板１（１０×１０×０.4５mm）を積層
し、電極膜２ｂをリード線膜９ｂと導電性接着剤１１ｂ
の塗布によって電気的導通させた。最後にこのセンサを
焼成して螺旋型スペーサ３を溶融させ、螺旋型スペーサ
３の相対向する隔壁と固体電解質板１とシール板４で囲
まれる螺旋型の空間（酸素拡散通路として活用）を形成
した。また電極膜２ａ，２ｂおよび加熱部６は、リード
線膜９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄと導電性接着剤１１ａ，１
１ｂ，１１ｃ，１１ｄの溶融で結合された。このことで
センサ組立が簡単にでき生産性が向上した。
【００２２】このセンサは断熱材で外包しリード線膜に
銅線をハンダ付けして実装構造体とし、加熱部に２.8Ｗ
の電力を印加して約４５０℃に保持し、さらに電極膜に
１.4Ｖの電圧を印加したところ１６０μＡ（酸素２０％
中）の限界電流が得られた。また、限界電流値は酸素濃
度に概略比例した。
銅線をハンダ付けして実装構造体とし、加熱部に２.8Ｗ
の電力を印加して約４５０℃に保持し、さらに電極膜に
１.4Ｖの電圧を印加したところ１６０μＡ（酸素２０％
中）の限界電流が得られた。また、限界電流値は酸素濃
度に概略比例した。
【００２３】
【発明の効果】以上のように本発明の限界電流式酸素セ
ンサによると、次の効果が得られる。 （１）絶縁体（またはシール板）に保持体を積層して形
成した凹状の窪みに、固体電解質板を積層（そしてさら
にシール板を積層）する際の位置合わせが正しく行わ
れ、両者がずれることがなく固定される。そのため、位
置合わせが簡単にでき工程および時間の短縮化で生産性
が向上する。 （２）電極膜および加熱部の導通部分と絶縁体のリード
線膜との電気的導通が導電性接着剤を介して結合される
ため、電気的導通および固定が簡単にでき生産性が向上
する。
ンサによると、次の効果が得られる。 （１）絶縁体（またはシール板）に保持体を積層して形
成した凹状の窪みに、固体電解質板を積層（そしてさら
にシール板を積層）する際の位置合わせが正しく行わ
れ、両者がずれることがなく固定される。そのため、位
置合わせが簡単にでき工程および時間の短縮化で生産性
が向上する。 （２）電極膜および加熱部の導通部分と絶縁体のリード
線膜との電気的導通が導電性接着剤を介して結合される
ため、電気的導通および固定が簡単にでき生産性が向上
する。
【図１】本発明の一実施例である限界電流式酸素センサ
の分解図
の分解図
【図２】図１の組立図
【図３】本発明の他の実施例である限界電流式酸素セン
サの分解図
サの分解図
【図４】図３の組立図
【図５】従来の限界電流式酸素センサの一部破断斜視図
１ 酸素イオン伝導性固体電解質板 ２ａ，２ｂ 電極膜 ３ 螺旋型スペーサ ４ シール板 ５ 酸素拡散通路 ６ 加熱部 ７ 保持体 ８ 貫通穴 ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ リード線膜 １０ 絶縁体 １１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 導電性接着剤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/41
Claims (2)
- 【請求項１】貫通穴を有ししかも表面にリード線膜を形
成した絶縁体と、前記絶縁体の貫通穴周辺部分に積層し
凹状窪みを形成するための保持体と、対となる電極膜を
両面に形成しさらに前記電極膜を囲み始端と終端がお互
いに間隔を有するように配置した螺旋型スペーサを片側
に形成した酸素イオン伝導性固体電解質板と、加熱部を
表面に形成したシール板とから構成され、前記絶縁体に
前記保持体を積層して凹状窪みを形成するとともに、前
記凹状窪みに前記固体電解質板を積層し、さらに前記シ
ール板を前記固体電解質板に積層して前記螺旋型スペー
サの相対向する隔壁と前記シール板で囲まれる螺旋型の
空間で酸素拡散通路を形成するとともに、前記電極膜お
よび加熱部を前記リード線膜と導電性接着剤を介して結
合した限界電流式酸素センサ。 - 【請求項２】表面にリード線膜および加熱部を形成した
シール板と、前記シール板に積層し凹状窪みを形成する
ための保持体と、対となる電極膜を両面に形成しさらに
前記電極膜を囲み始端と終端がお互いに間隔を有するよ
うに配置した螺旋型スペーサを片側に形成した酸素イオ
ン伝導性固体電解質板とから構成され、前記シール板に
前記保持体を積層して凹状窪みを形成し、前記凹状窪み
に前記固体電解質板を積層して前記螺旋型スペーサの相
対向する隔壁と前記シール板で囲まれる螺旋型の空間で
酸素拡散通路を形成するとともに、前記電極膜および加
熱部を前記リード線膜と導電性接着剤を介して結合した
限界電流式酸素センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3257506A JP3018649B2 (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 限界電流式酸素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3257506A JP3018649B2 (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 限界電流式酸素センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0599891A JPH0599891A (ja) | 1993-04-23 |
| JP3018649B2 true JP3018649B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=17307246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3257506A Expired - Fee Related JP3018649B2 (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 限界電流式酸素センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3018649B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6509131B2 (en) | 1997-11-14 | 2003-01-21 | Foto-Wear, Inc. | Imaging transfer system |
| US6786994B2 (en) | 1996-11-04 | 2004-09-07 | Foto-Wear, Inc. | Heat-setting label sheet |
-
1991
- 1991-10-04 JP JP3257506A patent/JP3018649B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6786994B2 (en) | 1996-11-04 | 2004-09-07 | Foto-Wear, Inc. | Heat-setting label sheet |
| US6509131B2 (en) | 1997-11-14 | 2003-01-21 | Foto-Wear, Inc. | Imaging transfer system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0599891A (ja) | 1993-04-23 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |