JPH04105054A - 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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- JPH04105054A JPH04105054A JP2222626A JP22262690A JPH04105054A JP H04105054 A JPH04105054 A JP H04105054A JP 2222626 A JP2222626 A JP 2222626A JP 22262690 A JP22262690 A JP 22262690A JP H04105054 A JPH04105054 A JP H04105054A
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- Japan
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- oxygen sensor
- thickness
- heater circuit
- glass layer
- dome
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- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 23
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Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
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。
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〉
本発明は酸素センサ特に熱的安定性の向上した限界電流
式酸素センサに係るものである。
式酸素センサに係るものである。
〈従来の技術〉
限界電流式酸素センサは、安定化ジルコニアの如き固体
電界質の両面に多孔質白金電極の如き電極層を設け、電
極間に電圧を印加して酸素イオン空孔を媒介として、カ
ソード電極からアノード電極に固体電界質を通じて酸素
を移動させる酸素ボンピング作用を利用して酸素を検出
するものである。
電界質の両面に多孔質白金電極の如き電極層を設け、電
極間に電圧を印加して酸素イオン空孔を媒介として、カ
ソード電極からアノード電極に固体電界質を通じて酸素
を移動させる酸素ボンピング作用を利用して酸素を検出
するものである。
このような酸素センサは小型で性能がよいことから広く
使用されている。
使用されている。
このような酸素センサにおいて、センサ素子を上面で包
被するガラスドームを設け、このガラスドームの表面に
ヒーター回路を設ける試みが既に行われている。
被するガラスドームを設け、このガラスドームの表面に
ヒーター回路を設ける試みが既に行われている。
その構造例を示せば、第２図に示すように酸素センサ素
子１の両面に多孔質白金等の電極層２゜２を設け、その
カソード電極を包被する結晶化ガラス層３の外部に低融
点の通常のガラスからなるガラスドーム層（封止ガラス
層）４を被覆し、そのガラスドーム層４の上面にヒータ
ー回路５を印刷により設けていた。
子１の両面に多孔質白金等の電極層２゜２を設け、その
カソード電極を包被する結晶化ガラス層３の外部に低融
点の通常のガラスからなるガラスドーム層（封止ガラス
層）４を被覆し、そのガラスドーム層４の上面にヒータ
ー回路５を印刷により設けていた。
〈発明が解決しようとする課題〉
しかし上記の試みは未だ不十分であるが、その理由は、
ガラスドーム層４の厚さが５００μｍより厚く、かつ不
均一で、その表面にヒーター回路５を印刷により設けた
ものであるので、ガラスドームはガラスの粘度と、塗布
する温度、表面張力等の種々の影響を受けているため、
格別の関心を懐かずに施す場合、中央部が凹み周辺部が
高←突起し、厚さも中央部が薄く、周辺部が厚いという
ものであった。
ガラスドーム層４の厚さが５００μｍより厚く、かつ不
均一で、その表面にヒーター回路５を印刷により設けた
ものであるので、ガラスドームはガラスの粘度と、塗布
する温度、表面張力等の種々の影響を受けているため、
格別の関心を懐かずに施す場合、中央部が凹み周辺部が
高←突起し、厚さも中央部が薄く、周辺部が厚いという
ものであった。
このため、この上面にヒーター回路を印刷により設けて
も印刷回路自体中央部が薄く、周辺部が厚いものとなる
結果、ヒーター回路に通電するときは、中央部が周辺部
より抵抗が大きく過熱されるため、このガラスドームに
クランクを生じるという問題があった。（第２図参照） 〈課題を解決するための手段〉 本発明は上記の如き実情に鑑み、これを解決するために
鋭意検討した結果なされたもので、その概要は、封止ガ
ラスを構成するガラスドームの厚さを一定でフラットな
ものに構成し、その上面にヒーター回路を設けた限界電
流式酸素センサである。
も印刷回路自体中央部が薄く、周辺部が厚いものとなる
結果、ヒーター回路に通電するときは、中央部が周辺部
より抵抗が大きく過熱されるため、このガラスドームに
クランクを生じるという問題があった。（第２図参照） 〈課題を解決するための手段〉 本発明は上記の如き実情に鑑み、これを解決するために
鋭意検討した結果なされたもので、その概要は、封止ガ
ラスを構成するガラスドームの厚さを一定でフラットな
ものに構成し、その上面にヒーター回路を設けた限界電
流式酸素センサである。
以下本発明の一例を図面により説明すれば、第１図は本
発明の限界電流式酸素センサの構造を示すもので、１は
酸素センサ素子、２はその両面に設けた多孔質の白金等
の電極層、３はカソード電極を包被して設けられた均一
厚さの結晶化ガラス層、４はその表面に平坦で一定の厚
さに構成されたガラスドームで、５はその上面に設けら
れたヒータ回路である。
発明の限界電流式酸素センサの構造を示すもので、１は
酸素センサ素子、２はその両面に設けた多孔質の白金等
の電極層、３はカソード電極を包被して設けられた均一
厚さの結晶化ガラス層、４はその表面に平坦で一定の厚
さに構成されたガラスドームで、５はその上面に設けら
れたヒータ回路である。
なお、ここに用いられるガラスドームの平均厚さは５０
μｍ〜５００μｍ、より好ましくは１００μｍ〜５００
．ｃ＋ｍで、厚みの公差は３０μｍ以下である。
μｍ〜５００μｍ、より好ましくは１００μｍ〜５００
．ｃ＋ｍで、厚みの公差は３０μｍ以下である。
〈作用〉
本発明によれば、上記の如き構成であるので、ドームが
一定の厚さのフラットな表面を形成しているので、この
上にヒーター回路を印刷する場合、クリアで一定の厚さ
の印刷が容易に為しうる結果熱的に非常に安定した回路
が形成される。これによってドームのクラック発生のお
それがなくなり、ヒーター性能も向上することができる
。
一定の厚さのフラットな表面を形成しているので、この
上にヒーター回路を印刷する場合、クリアで一定の厚さ
の印刷が容易に為しうる結果熱的に非常に安定した回路
が形成される。これによってドームのクラック発生のお
それがなくなり、ヒーター性能も向上することができる
。
なお、ドームを均一の厚さに形成する手段としてはドー
ムの形成に用いられるガラスペーストの粘度を調整する
ことにより可能であるが予めガラスドームを予備成形し
たものを用いてもよい。またヒーター回路は導体ペース
トを通常の如くメタルスクリーンを用いてスクリーン印
刷をすることにより容易に一定の厚さのものが構成でき
る。
ムの形成に用いられるガラスペーストの粘度を調整する
ことにより可能であるが予めガラスドームを予備成形し
たものを用いてもよい。またヒーター回路は導体ペース
トを通常の如くメタルスクリーンを用いてスクリーン印
刷をすることにより容易に一定の厚さのものが構成でき
る。
〈実施例〉
以下実施例について説明する。
第１図のガラスドームの厚みを３００μｍとし、メタル
スクリーンを用いてヒーター回路をスクリーン印刷し、
本発明の限界電流式酸素センサを得た。このときのガラ
スドームの厚さは薄いところでは２８５μ請い厚いとこ
ろでは３１５μｍの範囲に入るものであった。このヒー
ター回路に１゜２５Ｗの電流を印加し、素子を駆動させ
て、２分間ＯＦＦ、５分間ＯＮを１サイクルとしてヒー
トサイクル試験をｎ＝３０で行ったところ１０，０００
回ヒートサイクルをかけてもガラスドーム層にクラック
は発生しなかった。
スクリーンを用いてヒーター回路をスクリーン印刷し、
本発明の限界電流式酸素センサを得た。このときのガラ
スドームの厚さは薄いところでは２８５μ請い厚いとこ
ろでは３１５μｍの範囲に入るものであった。このヒー
ター回路に１゜２５Ｗの電流を印加し、素子を駆動させ
て、２分間ＯＦＦ、５分間ＯＮを１サイクルとしてヒー
トサイクル試験をｎ＝３０で行ったところ１０，０００
回ヒートサイクルをかけてもガラスドーム層にクラック
は発生しなかった。
それに比べ、第２図に示すような従来のガラスドーム層
を有する限界電流式酸素センサは、前記と同様な試験を
したところ、初期の１サイクル以内で２０〜３０個の試
料中２０個にクランクが発生し、不良となった。
を有する限界電流式酸素センサは、前記と同様な試験を
したところ、初期の１サイクル以内で２０〜３０個の試
料中２０個にクランクが発生し、不良となった。
なお、本発明でガラスドームに用いられるガラスの粘度
は１００〜１５００Ｐａ−５（ｋｃｐｓ）でメタルスク
リーンを用いてフラットに形成することができる。この
場合この粘度より高い粘度では表面が凹み、この粘度よ
り低い粘度では表面が凸状になる。またメツシュスクリ
ーンでは厚さの厚いものを作ることが困難であるのでメ
タルスクリーンが好ましい。
は１００〜１５００Ｐａ−５（ｋｃｐｓ）でメタルスク
リーンを用いてフラットに形成することができる。この
場合この粘度より高い粘度では表面が凹み、この粘度よ
り低い粘度では表面が凸状になる。またメツシュスクリ
ーンでは厚さの厚いものを作ることが困難であるのでメ
タルスクリーンが好ましい。
また封止ガラス層の厚みを仮にＸ ＋ ｙとすると、Ｘ
が小さ過ぎると、ヒーターの形状の影響が大きく、均熱
にならず、クランクが発生し易い。またＸが大き過ぎる
と、素子全体の消費電力が大きくなる。また厚みの方向
の温度分布が生し、クランクが発生し易い。
が小さ過ぎると、ヒーターの形状の影響が大きく、均熱
にならず、クランクが発生し易い。またＸが大き過ぎる
と、素子全体の消費電力が大きくなる。また厚みの方向
の温度分布が生し、クランクが発生し易い。
本発明では封止ガラス層の厚みの公差を、３０μｍ以下
とすることにより一応満足すべきものが得られた。
とすることにより一応満足すべきものが得られた。
〈発明の効果〉
本発明は以上のようにヒーター回路を形成するためのド
ームのガラス層が一定の厚みでフラットに形成されてい
るので、ヒーター回路も均一に形成され、均一加熱が達
成される結果、サーマルクランクの発生を極端に少なく
、全体的に非常に熱的に安定した限界電流式酸素センサ
を提供することができる。
ームのガラス層が一定の厚みでフラットに形成されてい
るので、ヒーター回路も均一に形成され、均一加熱が達
成される結果、サーマルクランクの発生を極端に少なく
、全体的に非常に熱的に安定した限界電流式酸素センサ
を提供することができる。
第１図は本発明の限界電流式酸素センサの一例を示す断
面図、第２図は従来の限界電流式酸素センサの一例を示
す断面図である。
面図、第２図は従来の限界電流式酸素センサの一例を示
す断面図である。
Claims (2)
- （１）固体電界質の両面に電極層を設けた限界電流式酸
素センサにおいて、固体電界質のカソードを包被する封
止ガラス層の上部表面を平坦に構成し、その平坦部上に
ヒータ回路を設けたことを特徴とする限界電流式酸素セ
ンサ - （２）封止ガラス層の厚みを５０〜５００μｍより好ま
しくは１００〜５００μｍとし、厚みの公差を３０μｍ
以下としたことを特徴とする請求項１記載の限界電流式
酸素センサ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2222626A JPH04105054A (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | 限界電流式酸素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2222626A JPH04105054A (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | 限界電流式酸素センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04105054A true JPH04105054A (ja) | 1992-04-07 |
Family
ID=16785401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2222626A Pending JPH04105054A (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | 限界電流式酸素センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04105054A (ja) |
-
1990
- 1990-08-27 JP JP2222626A patent/JPH04105054A/ja active Pending
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