JPH0249468B2 - - Google Patents
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- JPH0249468B2 JPH0249468B2 JP57169275A JP16927582A JPH0249468B2 JP H0249468 B2 JPH0249468 B2 JP H0249468B2 JP 57169275 A JP57169275 A JP 57169275A JP 16927582 A JP16927582 A JP 16927582A JP H0249468 B2 JPH0249468 B2 JP H0249468B2
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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
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、内外表面に電極を有する酸素イオン
導電体と外界に通じるガス導入手段を備えた隔壁
とによつて空間部を形成し、この空間部へ拡散し
た酸素ガスを酸素イオン導電体を介して汲み出し
てガス組成の決定を行うガス分析機器を製造方法
に関する。
導電体と外界に通じるガス導入手段を備えた隔壁
とによつて空間部を形成し、この空間部へ拡散し
た酸素ガスを酸素イオン導電体を介して汲み出し
てガス組成の決定を行うガス分析機器を製造方法
に関する。
近年、酸欠モニタとして信頼性の高い酸素計が
家電、工業計測等の分野で要求されている。また
自動車、ボイラー等においては燃費向上の見地か
ら、空燃比を所定値に制御するためのセンサとし
て空燃比計が必要とされている。
家電、工業計測等の分野で要求されている。また
自動車、ボイラー等においては燃費向上の見地か
ら、空燃比を所定値に制御するためのセンサとし
て空燃比計が必要とされている。
米国特許第3514377号明細書には、酸素イオン
固体電解質を使用しクーロン滴定の原理によりガ
ス組成を分析する方法が開示され、また別の米国
特許第3907657号明細書には上記特許の改良方法
が開示されている。
固体電解質を使用しクーロン滴定の原理によりガ
ス組成を分析する方法が開示され、また別の米国
特許第3907657号明細書には上記特許の改良方法
が開示されている。
本発明の課題は、上記米国特許第3907657号明
細書に開示されたガス分析機器と同様に、酸欠モ
ニタ等に応用されるガス分析機器の製造方法を量
産性に富んだものにすることである。
細書に開示されたガス分析機器と同様に、酸欠モ
ニタ等に応用されるガス分析機器の製造方法を量
産性に富んだものにすることである。
上記課題を解決するために、本願の第１発明に
おいては、内外表面に電極を有する酸素イオン導
電体と外界に通じるガス導入手段を備えた隔壁と
によつて空間部を形成し、この空間部へ拡散した
酸素ガスを酸素イオン導電体を介して汲み出して
ガス組成の決定を行うガス分析機器を、ガス導入
手段としての貫通孔が予め穿設されたセラミツク
基板上に、可燃性固体厚膜、内部貴金属電極厚
膜、酸素イオン導電性固体電解質厚膜、外部貴金
属電極厚膜を順次形成し、ついで熱処理によつて
可燃性固体厚膜を貫通孔を介して燃焼揮散せしめ
て空間部を形成する、ことによつて製造するもの
とする。
おいては、内外表面に電極を有する酸素イオン導
電体と外界に通じるガス導入手段を備えた隔壁と
によつて空間部を形成し、この空間部へ拡散した
酸素ガスを酸素イオン導電体を介して汲み出して
ガス組成の決定を行うガス分析機器を、ガス導入
手段としての貫通孔が予め穿設されたセラミツク
基板上に、可燃性固体厚膜、内部貴金属電極厚
膜、酸素イオン導電性固体電解質厚膜、外部貴金
属電極厚膜を順次形成し、ついで熱処理によつて
可燃性固体厚膜を貫通孔を介して燃焼揮散せしめ
て空間部を形成する、ことによつて製造するもの
とする。
また本願の第２発明においては、貫通孔を予め
セラミツク基板に穿設せず、ガス導入手段に対応
して形取られた部分を含む可燃性固体厚膜、内部
貴金属電極厚膜、酸素イオン導電性固体電解質厚
膜、外部貴金属電極厚膜を順次セラミツク基板上
に形成し、ついで熱処理によつて可燃性固体厚膜
をガス導入手段対応部分から燃焼揮散せしめてガ
ス導入手段と空間部とを形成するものとする。
セラミツク基板に穿設せず、ガス導入手段に対応
して形取られた部分を含む可燃性固体厚膜、内部
貴金属電極厚膜、酸素イオン導電性固体電解質厚
膜、外部貴金属電極厚膜を順次セラミツク基板上
に形成し、ついで熱処理によつて可燃性固体厚膜
をガス導入手段対応部分から燃焼揮散せしめてガ
ス導入手段と空間部とを形成するものとする。
ガス分析機器の主要部分が、積層技術により集
合され、空間部、あるいはガス導入手段と空間部
とが厚膜法で形取られ燃焼揮散により形成される
ことにより、アセンブル工程が大幅に排されて、
量産効率の向上が図られる。
合され、空間部、あるいはガス導入手段と空間部
とが厚膜法で形取られ燃焼揮散により形成される
ことにより、アセンブル工程が大幅に排されて、
量産効率の向上が図られる。
次に、本発明を図面に示した実施例に基づいて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
まず、本発明の基本となる米国特許第3907657
号明細書に開示されたガス分析機器について説明
する。第１図にはこのガス分析機器が示されてい
る。このガス分析機器においては酸素濃度測定は
サンプリング法によつて行なわれる。まず、測定
ガスをガス導入手段１を介して測定空間２に導
く。ガス導入手段１は、ガス拡散に対して高抵抗
を示す。例えば細い開口である。次に酸素を測定
空間２から汲み出す。汲み出しは測定空間２の壁
３の一部をなす酸素センサ４（酸素イオン導電固
体電解質）によつて行う。このとき酸素センサ４
に加えられた汲み出しに必要な電荷量を求めれ
ば、これが酸素濃度の指標を与えることになる。
電極体５，６，７はそれぞれ温度検出用、酸素濃
度検知用、酸素汲み出し用の電極である。電極体
５′，６′，７′はそれぞれ電極体５，６，７の対
極である。
号明細書に開示されたガス分析機器について説明
する。第１図にはこのガス分析機器が示されてい
る。このガス分析機器においては酸素濃度測定は
サンプリング法によつて行なわれる。まず、測定
ガスをガス導入手段１を介して測定空間２に導
く。ガス導入手段１は、ガス拡散に対して高抵抗
を示す。例えば細い開口である。次に酸素を測定
空間２から汲み出す。汲み出しは測定空間２の壁
３の一部をなす酸素センサ４（酸素イオン導電固
体電解質）によつて行う。このとき酸素センサ４
に加えられた汲み出しに必要な電荷量を求めれ
ば、これが酸素濃度の指標を与えることになる。
電極体５，６，７はそれぞれ温度検出用、酸素濃
度検知用、酸素汲み出し用の電極である。電極体
５′，６′，７′はそれぞれ電極体５，６，７の対
極である。
次に本発明を実施例に基づいて述べる。本発明
は、セラミツク基板上に可燃性固体を用いた厚
膜、内部貴金属電極緻密質酸素イオン導電固体電
解質厚膜、外部貴金属電極を順次形成し、ついで
該基板を熱処理して可燃性固体を燃焼揮散せしめ
てなるガス分析機器の構造及びその製造方法をそ
の内容としている。第２図はチツプ状ガス分析機
器の正面図、第３図はそのＡ−A′断面図である。
アルミナ基板８はチツプ加熱用ヒータ９を内蔵し
ている。先づアルミナ基板８上にカーボン厚膜１
０を第２図実太線のパターンでスクリーン印刷す
る。次にこれを200℃で熱処理し、カーボン厚膜
１０を乾燥しかつ厚膜内のバインダーを重合固化
せしめる。続いて、内部白金電極１１を第２図点
線のパターンでスパツタ法によりカーボン厚膜１
０上およびアルミナ基板８上に被覆する。厚さは
約1μである。引続いて、ジルコニア固体電解質
厚膜１２をプラズマ溶射法により第２図一点鎖線
のパターンで緻密質に約200μの厚さに形成する。
プラズマ溶射はアルゴン／水素のプラズマガスを
用い、10〜44μ粒径の安定化ジルコニア原料によ
り約40kwの出力で達成することができる。その
後、外部白金電極１３を第２図二点鎖線のパター
ンでスパツタ法によりジルコニア固体電解質厚膜
１２上に被着し、さらに端子１７，１８を金のス
パツタによりアルミナ基板８上に被着する。
は、セラミツク基板上に可燃性固体を用いた厚
膜、内部貴金属電極緻密質酸素イオン導電固体電
解質厚膜、外部貴金属電極を順次形成し、ついで
該基板を熱処理して可燃性固体を燃焼揮散せしめ
てなるガス分析機器の構造及びその製造方法をそ
の内容としている。第２図はチツプ状ガス分析機
器の正面図、第３図はそのＡ−A′断面図である。
アルミナ基板８はチツプ加熱用ヒータ９を内蔵し
ている。先づアルミナ基板８上にカーボン厚膜１
０を第２図実太線のパターンでスクリーン印刷す
る。次にこれを200℃で熱処理し、カーボン厚膜
１０を乾燥しかつ厚膜内のバインダーを重合固化
せしめる。続いて、内部白金電極１１を第２図点
線のパターンでスパツタ法によりカーボン厚膜１
０上およびアルミナ基板８上に被覆する。厚さは
約1μである。引続いて、ジルコニア固体電解質
厚膜１２をプラズマ溶射法により第２図一点鎖線
のパターンで緻密質に約200μの厚さに形成する。
プラズマ溶射はアルゴン／水素のプラズマガスを
用い、10〜44μ粒径の安定化ジルコニア原料によ
り約40kwの出力で達成することができる。その
後、外部白金電極１３を第２図二点鎖線のパター
ンでスパツタ法によりジルコニア固体電解質厚膜
１２上に被着し、さらに端子１７，１８を金のス
パツタによりアルミナ基板８上に被着する。
以上の厚膜形成工程は一枚の大型セラミツク基
板に複数個同時形成し、本工程終了後これをチヨ
コレートブレークし、各チツプに分割する（各チ
ツプがガス分析機器を構成する）。
板に複数個同時形成し、本工程終了後これをチヨ
コレートブレークし、各チツプに分割する（各チ
ツプがガス分析機器を構成する）。
チツプは次にネールヘツドボンダにより金線を
４ケ所ワイヤボンドし、ヒータ用リード線１４
１，１４２および信号用リード線１５１，１５２
を形成する。なお、リード線１４１がボンデング
される端子部１８およびリード線１４２がボンデ
イングされる端子部１８はそれぞれヒータ９と導
電的に接続される。また、リード線１５１がボン
デイングされる端子部１７は内部白金電極１１と
導電接続され、一方リード線１５２がボンデイン
グされる端子部１７は外部白金電極１３と導電接
続される。
４ケ所ワイヤボンドし、ヒータ用リード線１４
１，１４２および信号用リード線１５１，１５２
を形成する。なお、リード線１４１がボンデング
される端子部１８およびリード線１４２がボンデ
イングされる端子部１８はそれぞれヒータ９と導
電的に接続される。また、リード線１５１がボン
デイングされる端子部１７は内部白金電極１１と
導電接続され、一方リード線１５２がボンデイン
グされる端子部１７は外部白金電極１３と導電接
続される。
ワイヤボンドに続いて、チツプをトンネル炉
（600℃）に送りカーボン厚膜１０を燃焼揮散せし
め、あとに空間部を残す（測定空間２に相当）。
なお、アルミナ基板８にはチツプ中央部に約50μ
の貫通孔１６をあらかじめ穿設しているので、こ
の貫通孔１６を介してカーボン厚膜の燃焼が行わ
れ、またガス分析機器として動作するときはこれ
が導入手段１（第１図参照）として機能する。
（600℃）に送りカーボン厚膜１０を燃焼揮散せし
め、あとに空間部を残す（測定空間２に相当）。
なお、アルミナ基板８にはチツプ中央部に約50μ
の貫通孔１６をあらかじめ穿設しているので、こ
の貫通孔１６を介してカーボン厚膜の燃焼が行わ
れ、またガス分析機器として動作するときはこれ
が導入手段１（第１図参照）として機能する。
本発明においては、電極は１対（汲み出し電極
７，７′相当）のみとし、他の２対を省略してい
るが、これはガス分析機器を定電位電解作動する
際は酸素濃度検知用電極６，６′が不用であり、
さらに、ヒータを定電圧駆動してその飽和温度に
おいて使用するときは温度検知用５，５′も不要
となるからである。
７，７′相当）のみとし、他の２対を省略してい
るが、これはガス分析機器を定電位電解作動する
際は酸素濃度検知用電極６，６′が不用であり、
さらに、ヒータを定電圧駆動してその飽和温度に
おいて使用するときは温度検知用５，５′も不要
となるからである。
上記の実施例においては、内部電極１１、外部
電極１３等はスパツタ法を用いているが、他にイ
オンプレーテイング、蒸着等の方法を用いてもよ
い。また、ジルコニア固体電解質厚膜１２はプラ
ズマ溶射法の他、スパツタ法によつて形成しても
よい。さらにまた貫通孔１６はこれを穿設せず、
カーボン厚膜のパターンによりチヨコレートブレ
ークの端面に開口を設けて貫通孔１６の代用とす
ることも可能である。
電極１３等はスパツタ法を用いているが、他にイ
オンプレーテイング、蒸着等の方法を用いてもよ
い。また、ジルコニア固体電解質厚膜１２はプラ
ズマ溶射法の他、スパツタ法によつて形成しても
よい。さらにまた貫通孔１６はこれを穿設せず、
カーボン厚膜のパターンによりチヨコレートブレ
ークの端面に開口を設けて貫通孔１６の代用とす
ることも可能である。
発明の効果
以上のように、本発明においては、セラミツク
基板上にカーボンの如き可燃性厚膜（カーボン厚
膜１０）、内部貴金属電極（内部白金電極１１）、
緻密質酸素イオン導電固体電解質厚膜（ジルコニ
ア固体電解質厚膜１２）、外部貴金属電極（外部
白金電極１３）をスクリーン印刷、スパツタ、プ
ラズマ溶射法等を用いて順次形成し、ついで該可
燃性厚膜（カーボン厚膜１０）を燃焼揮散せしめ
て、空間部（測定空間２）を形成することにより
ガス分析機器を構成したので、本発明は下記のよ
うな優れた効果を示す。
基板上にカーボンの如き可燃性厚膜（カーボン厚
膜１０）、内部貴金属電極（内部白金電極１１）、
緻密質酸素イオン導電固体電解質厚膜（ジルコニ
ア固体電解質厚膜１２）、外部貴金属電極（外部
白金電極１３）をスクリーン印刷、スパツタ、プ
ラズマ溶射法等を用いて順次形成し、ついで該可
燃性厚膜（カーボン厚膜１０）を燃焼揮散せしめ
て、空間部（測定空間２）を形成することにより
ガス分析機器を構成したので、本発明は下記のよ
うな優れた効果を示す。
(1) ガス分析機器が積層により自動的に形成され
ていきアセンブルを必要としない−特に空間部
（測定空間２相当）が厚膜法により巧妙に形成
される−から、チヨコレートブレーク法の併用
と相俟つて量産効果が高い。
ていきアセンブルを必要としない−特に空間部
（測定空間２相当）が厚膜法により巧妙に形成
される−から、チヨコレートブレーク法の併用
と相俟つて量産効果が高い。
(2) 溶射等の手段でジルコニア固体電解質厚膜を
白金電極を介して直接的にセラミツク基板に被
着形成するから、電解質のシール接着が非常に
容易である。
白金電極を介して直接的にセラミツク基板に被
着形成するから、電解質のシール接着が非常に
容易である。
(3) 固体電解質の膜厚を数百μと薄くできるの
で、固体電解質の電気抵抗を下げることがで
き、ガス分析機器の低温動作に有利である。
で、固体電解質の電気抵抗を下げることがで
き、ガス分析機器の低温動作に有利である。
本発明にかゝわるガス分析機器は、チツプ状の
小型形状で且つ大量に製造することを可能とする
ので特に酸欠モニタとして好適であり、約1Vの
定電位電解により酸素の汲み出しを行つてその際
の電解電流により、酸素濃度をモニタすることが
できる。チツプの温度は約12Vの定電圧駆動によ
つて飽和の一定温度に保持して、チツプを動作さ
せることができる。
小型形状で且つ大量に製造することを可能とする
ので特に酸欠モニタとして好適であり、約1Vの
定電位電解により酸素の汲み出しを行つてその際
の電解電流により、酸素濃度をモニタすることが
できる。チツプの温度は約12Vの定電圧駆動によ
つて飽和の一定温度に保持して、チツプを動作さ
せることができる。
第１図は従来のガス分析機器の概略構成図、第
２図は本発明の製造方法の一実施例によつて製造
されるガス分析機器の平面図、第３図は第２図の
Ａ−A′断面図である。 ８……アルミナ基板、９……ヒータ、１０……
カーボン厚膜、１１……内部白金電極、１２……
ジルコニア固体電解質厚膜、１３……白金電極、
１４１，１４２……ヒータ用リード線、１５１，
１５２……信号用リード線、１６……貫通孔。
２図は本発明の製造方法の一実施例によつて製造
されるガス分析機器の平面図、第３図は第２図の
Ａ−A′断面図である。 ８……アルミナ基板、９……ヒータ、１０……
カーボン厚膜、１１……内部白金電極、１２……
ジルコニア固体電解質厚膜、１３……白金電極、
１４１，１４２……ヒータ用リード線、１５１，
１５２……信号用リード線、１６……貫通孔。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 内外表面に電極を有する酸素イオン導電体と
外界に通じるガス導入手段を備えた隔壁とによつ
て空間部を形成し、該空間部へ拡散した酸素ガス
を前記酸素イオン導電体を介して汲み出してガス
組成の決定を行うガス分析機器を製造する方法に
おいて、前記ガス導入手段としての貫通孔が予め
穿設されたセラミツク基板上に、可燃性固体厚
膜、内部貴金属電極厚膜、酸素イオン導電性固体
電解質厚膜、外部貴金属電極厚膜を順次形成し、
ついで熱処理によつて前記可燃性固体厚膜を前記
貫通孔を介して燃焼揮散せしめて前記空間部を形
成することを特徴とするガス分析機器の製造方
法。 ２ 内外表面に電極を有する酸素イオン導電体と
外界に通じるガス導入手段を備えた隔壁とによつ
て空間部を形成し、該空間部へ拡散した酸素ガス
を前記酸素イオン導電体を介して汲み出してガス
組成の決定を行うガス分析機器を製造する方法に
おいて、前記ガス導入手段に対応して形取られた
部分を含む可燃性固体厚膜、内部貴金属電極厚
膜、酸素イオン導電性固体電解質厚膜、外部貴金
属電極厚膜を順次セラミツク基板上に形成し、つ
いで熱処理によつて前記可燃性固体厚膜を前記ガ
ス導入手段対応部分から燃焼揮散せしめて前記ガ
ス導入手段と前記空間部とを形成することを特徴
とするガス分析機器の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57169275A JPS5958356A (ja) | 1982-09-28 | 1982-09-28 | ガス分析機器の製造方法 |
| EP83109569A EP0104636A3 (de) | 1982-09-28 | 1983-09-26 | Sauerstoffsensor und Verfahren zu dessen Herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57169275A JPS5958356A (ja) | 1982-09-28 | 1982-09-28 | ガス分析機器の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5958356A JPS5958356A (ja) | 1984-04-04 |
| JPH0249468B2 true JPH0249468B2 (ja) | 1990-10-30 |
Family
ID=15883487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57169275A Granted JPS5958356A (ja) | 1982-09-28 | 1982-09-28 | ガス分析機器の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0104636A3 (ja) |
| JP (1) | JPS5958356A (ja) |
Families Citing this family (12)
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|---|---|---|---|---|
| JPH0612354B2 (ja) * | 1983-11-28 | 1994-02-16 | 株式会社日立製作所 | 酸素濃度測定装置の製造方法 |
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| FR2620868B1 (fr) * | 1987-09-22 | 1994-03-25 | Thomson Csf | Procede de realisation de microcavites et application a un capteur electrochimique ainsi qu'a un chomatographe en phase gazeuse |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55166038A (en) * | 1979-06-09 | 1980-12-24 | Bosch Gmbh Robert | Polarograph measuring sensor for oxitygen content of gas |
Family Cites Families (3)
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|---|---|---|---|---|
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| 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 |
| DE2938179A1 (de) * | 1979-09-21 | 1981-04-09 | Bosch Gmbh Robert | Polarographischer messfuehler zum messen der sauerstoffkonzentration in gasen, insbesondere in abgasen von brennkraftmaschinen |
-
1982
- 1982-09-28 JP JP57169275A patent/JPS5958356A/ja active Granted
-
1983
- 1983-09-26 EP EP83109569A patent/EP0104636A3/de not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55166038A (en) * | 1979-06-09 | 1980-12-24 | Bosch Gmbh Robert | Polarograph measuring sensor for oxitygen content of gas |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0104636A3 (de) | 1985-04-03 |
| JPS5958356A (ja) | 1984-04-04 |
| EP0104636A2 (de) | 1984-04-04 |
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