JPH02170043A - 限界電流式ガス濃度センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、限界電流式ガス濃度センサの固体電解質板
の少なくとも片面に、多数の微細なガス拡散制限孔を有
するガス拡散制限多孔質層を形成する方法およびそのガ
ス拡散制限多孔質層の形成とともに上記固体電解質板の
両面に多孔質電極を形成する方法に関する。

［従来の技術］ 限界電流式ガス濃度センサは、第３図に示されるように
、所定のガスのイオン伝導性を有する固体電解質板３１
の両面に多孔質電極３２が形成され、その片面に、その
面の電極３２を覆ってそこにガス拡散室３３が形成され
るように、ガス拡散制限孔３４を持つセラミックからな
るキャップ３５が封着された構造を有するものである。

なお、３６は固体電解質板３１にキャップ３５を封着し
たその封着部である。

上記キャンプ３５の製造、それの固体電解質板３１の片
面への封着、固体電解質板３１上への多孔質電極３２の
形成等は、酸素センサの場合、例えはつぎの方法によっ
ている。

まず、電極３２の形成には、焼成して造られた安定化ジ
ルコニアよりなる固体電解質板３１の両面に、電極材料
である白金の微粉末を有機バインダに分散さゼた分散液
を塗布した後、焼成して有機バインダを消散させること
によって多孔質電極３２を形成している。

つぎに、キャップ３５の製造については、ジルコニア微
粉末を有機バインダに分散させたものを、中心にプラス
デック糸を張ってその周囲に円柱状に成形し、これを輪
切りにする。この輪切りチップを焼成すると、中心のプ
ラスチック糸は消散し、そこにガス拡散制限孔３４とな
る微少孔が形成されたギャップ３５か造られる。

さらにそのつぎに、このキャップ３５の上記固体電解質
板３１への封着は、固体電解質板３１の片面の周縁にガ
ラス微粉末を有機バインダまたは有機溶剤に分散させた
分散液を塗布し、その上に上記キャップ３５を重ねて焼
成することによって封着工程か完了する。ここで、封着
ガラスの厚さによって固体電解質板３１とキャップ３５
との間にガス拡散室３３となる空間が作られる。

［発明が解決しようとする課題］ ガス濃度センサは上記のようにして製造されるか、細か
い工程が数多く、結果的にコスト高となって、生産性の
向上もなかなか困難となっている。

その上、電極のための白金分散液の塗布には刷毛なとの
固形物を使用して行っているため、ムラのない塗布は困
難である。

生産性向上のために構造を改良したものとして、両面に
電極を形成した固体電解質板の片面にセラミックの多孔
質層を設け、さらにその外表面にクランクを生しさせた
ガラス膜を形成させたものが提案されている。ここで、
ガラス膜のクラックはカス拡散制限孔として作用するも
のであり、セラミックの多孔質層はガス拡散室として作
用するものである。この構造によれば、製造工程に掛か
るコストほかなり減少されるが、一般に限界電流式ガス
濃度センサの駆動温度は数１００°Ｃであって、常温と
この駆動温度との間のヒートサイクルが与えられるセン
ザエレメントの表面がガラス膜であることで実用上の信
頼性の確立にはいま一歩である。

［課題を解決するだめの手段］ この発明の限界電流式ガス濃度センサの製造方法は」１
記の製造上の問題点を解決すべくなされたものであって
、電極か形成された固体電解質板の」二にガス拡散制限
孔としての微細孔を多数有するガス拡散制限多孔質層を
形成することと、固体電解質板の上に多孔質電極を形成
することとを、いずれもセラミックまたは電極材料の微
粉末を有機バインダまたは有機溶剤に分散させた分散液
を、刷毛その他の固形物を用いないで、例えば浸漬法、
噴霧法等により、電極が形成された固体電解質板に、ま
たは固体電解質板そのものに付着させるものである。

［作用］ この発明の製造方法によれば、浸漬法、噴霧法等により
固形物によらないでセラミック微粉末分散液または電極
材料の微粉末の分散液を付着させるので、ムラのない（
１着を容易に得ることができるのみならず、セラミック
キャップの製造、それの封着等が浸漬法、噴霧法等に置
き換わるので、工程数がかなり簡略化される。

［実施例］ つぎに、この発明の限界電流式ガス濃度センサの製造方
法を第１図および第２図を参照して説明する。第１図は
この第１番目の発明の製造方法によって作られたガス濃
度センサの横断面図で、第２図はこの第２番目の発明の
製造方法によって作られた両面に多孔質電極が形成され
た固体電解質板の横断面図である。

まず、第１番目の発明の製造方法を第１図を参照して説
明する。図面において１１は例えば安定化ジルコニアよ
りなる固体電解質板、１２はその両面に形成された例え
は白金よりなる多孔質電極、１３はそのリード線、１４
はこの発明によって形成されたガス拡散制限孔としての
微細孔を多数有するガス拡散制限多孔質層である。ここ
で、固体電解質板１１の両面に多孔質電極１２がすでに
形成されているものとし、別に用意しである例えばジル
コニアよりなるセラミック微粉末を有機バインダまたは
有機溶剤に分散させた分散液に上記固体電解質板１１を
浸漬するか、または固体電解質板１１の片面に上記分散
液を噴霧する。このとき、固体電解質板１１のセラミッ
ク微粉末を付着させる部分以外の部分の表面にはマスキ
ングを施し、浸漬または噴霧をした後にそれを除去する
ことにより、その部分にセラミック微粉末が付着されな
いようにする。しかる後焼成すれば、上記有機バインダ
または有機溶剤は消散され、消散した跡は微細孔となる
。これがガス拡散制限孔としての微細孔で、かくしてそ
の微細孔を多数有するガス拡散制限多孔質層１４が形成
される。ここでセラミック微粉末の粒径としては、１０
０μｍ以下好ましくは１０μｍ以下のものが用いられる
。また上記の浸漬または噴霧は１回またはそれ以上繰り
返してもよく、数回繰り返す場合には同じ粒径のもので
もよいが、ガス拡散制限多孔質層の強度上からは、下層
に粒径の大きいもの、上層に粒径の小さいものを用いる
とよい。ガス拡散制限孔の孔径の大きさおよび長さは、
例えば酸素ガスのいかなる濃度範囲のものを測定するセ
ンサとするかによって選択決定され、上記のセラミック
微粉末の粒径、浸漬または噴霧の繰り返しによる積層厚
さはこれによって選択されることは勿論である。

つぎに、この第２番目の発明を第２図を参照して説明す
る。図面中、２１は例えば安定化ジルコニアよりなる固
体電解質板、２２はこの第２番目の発明によって固体電
解質板２１の両面に形成された例えば白金よりなる多孔
質電極、２３はそのリード線である。いま、白金微粉末
を有機バインダまたは有機溶剤に分散させた分散液を用
意し、固体電解質板２１をそれに浸漬するかまたは固体
電解質板２１にそれを噴霧する。このとき、第１図で説
明したのと同様に、固体電解質板２１の白全微粉末を付
着させる部分以外の部分の表面には、板２１の周縁をも
含めてマスキングを施し、浸漬または噴霧を完了した後
にそれを除去することにより、その部分に白金微粉末が
付着されないようにする。しかる後焼成すれば、上記有
機バインダまたはを機溶剤は消散され、消散した跡は微
細孔となって、多孔質電極２２が形成される。さらにそ
の上へのガス拡散制限孔としての微細孔を多数有するガ
ス拡散制限多孔質層の形成は第１図で述べたのと同様で
あるのでその説明を省略する。なお、ここでは白金微粉
末の分散液を固体電解質板への付着工程完了後に焼成を
行う場合を説明したが、ここでその焼成を行わず、この
あとに続くガス拡散制限多孔質層の形成の際の焼成加熱
で焼成されるようにしてもよい。

［発明の効果］ この発明の製造方法によって製造されるセンサのガス拡
散制限多孔質層は、その面積のほぼ全体に互って多数の
ガス拡散制限孔となるものであるから、ムラのない、−
様に均一な厚さであることを要するが、そのガス拡散制
限多孔質層の形成には、セラミック微粉末の分散液を浸
漬、噴霧等のよって付着させるので、刷毛その他の固形
物を用いた塗布ではできなかった一様かつ均一な付着を
させることができる。

また、この発明の製造方法によれは、ガス拡散制限孔を
有するガス拡散制限多孔質層の形成は浸漬、噴霧等によ
って形成されるので、従来のガス拡散制限孔を有するセ
ラミックギャップの製造、それの固体電解質板への気密
性を要する封着等の工程が浸漬、噴霧等の工程に置き換
わることになり、工程かかなり簡略化される。

さらにまた、このもう１つの発明の製造方法によれは、
多孔質電極の形成にも前記と同様に浸漬、噴塀等によっ
て固形物を用いないで形成されるので、電極面積全体に
互って一様かつ均一に形成することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の製造方法によって作られたガス濃度
センサの１実施例を示す横断面図、第２図はこの発明の
もう１つの製造方法によって両面に多孔質電極が形成さ
れた固体電解質板の１実施例を示す横断面図および第３
図は従来の製造方法によって作られたガス濃度センサの
１実施例を示す横断面図である。 １１．２１．３１：固体電解質板、１２．２２．３２：
多孔質電極、１４：ガス拡散制限多孔質層、３３：ガス
拡散室、３４：ガス拡散制限孔、３５；キャップ、３６
；封着部。 第１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）両面に多孔質電極が形成された固体電解質板の少
   なくとも片面に、有機バインダまたは有機溶剤にセラミ
   ック微粉末を分散させた分散液を、固形物によらないで
   付着させ、つぎに、焼成することにより上記有機物を消
   散させて、ガス拡散制限孔としての微細孔を多数有する
   ガス拡散制限多孔質層を形成することを特徴とする限界
   電流式ガス濃度センサの製造方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の製造方法において、
   固体電解質板の両面に有機バインダまたは有機溶剤に電
   極材料の微粉末を分散させた分散液を、固形物によらな
   いで付着させ、つぎに、付着された電極材料微粉末分散
   液層を焼成するかまたはその上にセラミック微粉末分散
   液を付着させた後にセラミック微粉末分散液層の焼成工
   程で焼成することにより上記有機物を消散させて、固体
   電解質板の両面に多孔質電極を形成することを特徴とす
   る限界電流式ガス濃度センサの製造方法。