JP4473877B2 - センサエレメント - Google Patents
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Description
本発明は独立請求項の上位概念記載のセンサエレメントおよびセンサエレメントの製造方法に関する。
本発明の独立請求項に記載の特徴を有するセンサエレメントおよびセンサエレメントの製造方法は、従来技術に比べて、シンタリングされた拡散バリアを、時間および費用を節約して簡単に高い精度で処理できるという利点を有する。これにより製造技術に起因する拡散抵抗の変動を補償することができる。
本発明の実施例を図示し、以下に詳細に説明する。
図1,図2には、本発明の第1の実施例として、第1の固体電解質シート21,第2の固体電解質シート22,第3の固体電解質シート23を備えたセンサエレメント10が示されている。第1の固体電解質シート21の外側にリング状の第1の電極31が配置されており、この電極に線路31aが接続されている。第1の電極31は多孔性保護層45によってカバーされている。
d1=1.0mm
d2=0.4mm
d3=2.0mm
d4=0.4mm
である。
d1=1.0mm
d2=0.3mm
d3=2.0mm
d4=0.5mm
である。
d1=1.0mm
d2=0.5mm
d3=2.0mm
d4=0.3mm
である。
Claims (22)
- 第1の固体電解質シート(21)、第2の固体電解質シート(22)、およびこれらのあいだの層面に配置された第1の拡散バリア(41)を有し、
前記拡散バリア上の所定の領域に少なくともほとんどガスを通さないかまたはガス不透性のカバー層(44)が設けられており、前記拡散バリアのうち前記カバー層の配置された領域では前記拡散バリアへの測定ガスの拡散または拡散バリアからの測定ガスの拡散が少なくともほとんど阻止される、
内燃機関の排気ガスの酸素濃度を検出するセンサエレメント(10)において、
前記拡散バリアを通って測定ガスが内部に配置された電極(32,33)へ達するように通気口(59)が設けられており、前記拡散バリアの前記通気口に通じる側に前記カバー層が設けられている
ことを特徴とするセンサエレメント。 - 前記カバー層は前記第1の固体電解質シートと前記拡散バリアとのあいだの層面に設けられている、請求項1記載のセンサエレメント。
- 前記カバー層は少なくとも部分的に直接に測定ガスに曝され、かつ前記拡散バリアを介して測定ガスまたは測定ガスの所定の成分を前記電極へ達させる切欠(54)を有している、請求項1または2記載のセンサエレメント。
- 前記カバー層の切欠は前記拡散バリアに対して中央に配置されている、請求項3記載のセンサエレメント。
- 前記カバー層によってカバーされる前記拡散バリアの面は前記層面に対して平行である、請求項1から4までのいずれか1項記載のセンサエレメント。
- 前記第1の固体電解質シートに形成された前記通気口は内径d1を有し、前記拡散バリアは円筒状または中空円筒状に形成されており、ここで中空円筒状の拡散バリアの内径はd2、円筒状または中空円筒状の拡散バリアの外径はd3であり、前記カバー層は直径d4の円形切欠を有する、請求項1から5までのいずれか1項記載のセンサエレメント。
- d4<d1<d3である、請求項6記載のセンサエレメント。
- d1は0.6mm〜1.8mmの範囲にあり、d2は0.2mm〜0.6mmの範囲にあり、d3は1.8mm〜3.0mmの範囲にあり、d4は0.2mm〜0.6mmの範囲にある、請求項6または7記載のセンサエレメント。
- d2≦d4である、請求項6から8までのいずれか1項記載のセンサエレメント。
- d4≦d2<d1である、請求項6から8までのいずれか1項記載のセンサエレメント。
- 径d1,d2,d3,d4の開口部は相互に同心に配置されている、請求項6から10までのいずれか1項記載のセンサエレメント。
- 前記カバー層と前記第1の固体電解質シートとのあいだに第2の拡散バリア(41a)が配置されている、請求項1から11までのいずれか1項記載のセンサエレメント。
- 測定ガスまたは測定ガスの所定の成分が前記カバー層の前記切欠を通ることなく前記第2の拡散バリアを通って前記電極に達する、請求項12記載のセンサエレメント。
- 前記第2の拡散バリアはリング状でありかつ内径d5を有し、ここでd1≦d5 またはd4≦d5である、請求項12または13記載のセンサエレメント。
- 前記カバー層の外径は内径d5以上である、請求項12から14までのいずれか1項記載のセンサエレメント。
- 第1の固体電解質シート(21)と第2の固体電解質シート(22)とのあいだに拡散バリア(41)が配置されており、該拡散バリアを通って測定ガスが内部に配置された電極(32,33)へ達するように通気口(59)が設けられる、
内燃機関の排気ガスの酸素濃度を検出するセンサエレメントの製造方法において、
前記拡散バリアの一方の側にシンタリングプロセス後に少なくともほとんどガスを通さないかまたはガス不透性となるカバー層(44)を被着し、拡散バリアの拡散抵抗を調整するために前記カバー層を切除する
ことを特徴とするセンサエレメントの製造方法。 - 前記カバー層をシンタリングプロセス後に前記レーザーにより切除する、請求項16記載の方法。
- 前記レーザーにより前記拡散バリアの所定の領域も切除する、請求項17記載の方法。
- 前記第1の固体電解質シートに前記通気口を設け、該通気口を通して前記レーザーにより前記カバー層を切除する、請求項16から18までのいずれか1項記載の方法。
- 電気化学セルを設け、センサエレメントの外部の測定ガスが前記拡散バリアを通して該電気化学セルの電極へ達するようにし、切除中または切除の前後にセンサエレメントを測定ガスへ曝して電気化学セルが限界電流領域で駆動される程度の高さの電圧を該電気化学セルへ印加し、印加電圧に基づいて流れる電流を測定することにより拡散限界電流を測定し、限界電流の目標値が達成されるまで切除を続行する、請求項16から19までのいずれか1項記載の方法。
- 前記拡散バリアを前記レーザーにより切除するあいだ、インジェクションノズル(83)を介して前記拡散バリアの方向へ偏向される空気流(82)によって、切除で生じた焼けかすを除去する、請求項16から20までのいずれか1項記載の方法。
- 前記空気流は雰囲気に相応する酸素分圧を有し、前記空気流をおおよそ前記センサエレメントの駆動温度750℃まで加熱する、請求項21記載の方法。
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