JPH0481142B2 - - Google Patents
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- G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、電気化学的ポンプセルと電気化学的
センサセルとを積層してなる電気化学的装置に係
り、特に、そのような積層構造の電気化学的ポン
プセルが効率的に加熱され得るようにした装置に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an electrochemical device formed by laminating an electrochemical pump cell and an electrochemical sensor cell, and particularly relates to an electrochemical device having such a laminated structure that efficiently heats This invention relates to a device that can be used to
従来から、固体電解質を用いた電気化学的装
置、例えば自動車用内燃機関の排気ガス中の酸素
濃度を検出する酸素センサとして、ジルコニア磁
器等の酸素イオン伝導性の固体電解質を用いた、
酸素濃淡電池の原理を利用して酸素濃度を求める
センサ等が知られている。また、かかる酸素セン
サと同様な濃淡電池の原理を利用した、水素、窒
素、炭酸ガス等の検出器やポンプ等の電気化学的
装置も知られている。そして、そのような電気化
学的装置において用いられる固体電解質として
は、これまで有底円筒形状を為すものが一般的で
あつたが、その生産性やコストの点から、また、
固体電解質内への複雑な構造の組込みの容易性等
の点から、近年、かかる固体電解質を平板状と為
し、そして所定の電極を該固体電解質の面に接し
て設けて、電気化学的セルを構成した積層構造の
ものが検討されている。 Conventionally, electrochemical devices using solid electrolytes, such as oxygen sensors for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas of automobile internal combustion engines, have used oxygen ion conductive solid electrolytes such as zirconia porcelain.
2. Description of the Related Art Sensors and the like that determine oxygen concentration using the principle of an oxygen concentration battery are known. Further, electrochemical devices such as hydrogen, nitrogen, carbon dioxide, etc. detectors and pumps are also known, which utilize the same concentration cell principle as the oxygen sensor. Until now, solid electrolytes used in such electrochemical devices have generally had a cylindrical shape with a bottom, but from the viewpoint of productivity and cost,
In recent years, from the viewpoint of ease of incorporating a complex structure into a solid electrolyte, such a solid electrolyte has been made into a flat plate, and a predetermined electrode is provided in contact with the surface of the solid electrolyte, thereby creating an electrochemical cell. A laminated structure consisting of
而して、そのような電気化学的装置を、測定さ
れるべき被測定ガスの温度が比較的低い場合にお
いても有効に作動させるためには、セルを構成す
る電極や固体電解質を適当なヒータによつて高温
度に加熱せしめる必要があり、このために、従来
にあつては、固体電解質と電極により構成される
電気化学的セルの周辺に、ヒータを更に絶縁層を
介して配置せしめたり、またヒータと電極とをセ
ルの同一平面内の別々の場所に設置したりする等
の構造の傍熱型の構成が明らかにされている。 In order for such an electrochemical device to operate effectively even when the temperature of the gas to be measured is relatively low, the electrodes and solid electrolyte that make up the cell must be equipped with a suitable heater. Therefore, it is necessary to heat the cell to a high temperature, and for this purpose, in the past, a heater was placed around the electrochemical cell composed of a solid electrolyte and an electrode with an insulating layer in between, or An indirect heating type structure has been disclosed in which the heater and electrode are installed at different locations within the same plane of the cell.
ところで、上述した積層構造の電気化学的装置
の一つとして、多孔質な固体電解質層の両面にそ
れぞれ多孔質な電極を設けてなる電気化学的セル
をポンプセルとして用い、これに、固体電解質の
両面にそれぞれ多孔質な電極を設けてなる電気化
学的セルをセンサセルとして組み合わせて積層、
構成したものがあり、またそれが測定レンジの広
いセンサとして有用であることが知られている
が、そのような電気化学的装置に上述した如きヒ
ータ層を設ける場合にあつては、それは、一般に
センサセル側に密着、配置せしめられることとな
るのである。けだし、ポンプセル側にヒータ層を
配置せしめると、効率的な加熱のためにポンプセ
ルのポンプ電極上に位置せしめられたヒータパタ
ーンによつて、被測定ガスの拡散作用が場所的に
不均一となつて、測定精度が低下する問題があ
り、またヒータパターンがポンプ電極上に無いよ
うに配置して、該ポンプ電極部分を横方向から加
熱するようにした場合にあつては、ポンプ電極上
で温度が不均一になるため、測定精度が低下する
問題があるからである。 By the way, as one of the above-mentioned electrochemical devices having a laminated structure, an electrochemical cell in which porous electrodes are provided on both sides of a porous solid electrolyte layer is used as a pump cell. Electrochemical cells each equipped with a porous electrode are combined and laminated as a sensor cell.
Although it is known that there is a heater layer as described above in such an electrochemical device, it is generally known that it is useful as a sensor with a wide measurement range. It will be placed in close contact with the sensor cell side. However, when a heater layer is placed on the pump cell side, the diffusion effect of the gas to be measured becomes uneven locally due to the heater pattern placed on the pump electrode of the pump cell for efficient heating. However, if the heater pattern is arranged so that it is not on the pump electrode and the pump electrode part is heated from the side, the temperature on the pump electrode may decrease. This is because there is a problem that the measurement accuracy decreases due to non-uniformity.
しかしながら、そのような電気化学的装置を構
成する電気化学的センサセル側にヒータ層を配置
せしめる場合にあつては、そのようなヒータ層の
ヒータパターンをセンサセルを介してポンプセル
のポンプ電極上に位置せしめ得るため、温度分布
が良好で、しかも被測定ガスの拡散を妨害しない
ヒータ層を形成できる利点があるものの、ポンプ
セルとヒータ層との間にはセンサセルが介在せし
められるものであるところから、かかるヒータ層
による加熱作用をポンプセル側に充分に及ぼして
いるとは言えず、これが必ずしもポンプセルのポ
ンプ能力の向上につながつているとは言えなかつ
たのである。このため、ヒータ層の発熱量を大き
くして、そのポンプ能力を向上せしめる方策が考
えられるが、そのような対策は、またヒータ層の
寿命の低下にもつながることとなつている。 However, when a heater layer is placed on the electrochemical sensor cell side constituting such an electrochemical device, the heater pattern of such a heater layer is placed on the pump electrode of the pump cell via the sensor cell. However, since a sensor cell is interposed between the pump cell and the heater layer, such a heater is It cannot be said that the heating effect of the layer is sufficiently exerted on the pump cell side, and it cannot be said that this necessarily leads to an improvement in the pumping capacity of the pump cell. For this reason, a measure can be considered to increase the amount of heat generated by the heater layer to improve its pumping ability, but such a measure also leads to a reduction in the lifespan of the heater layer.
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景に
して為されたものであつて、その主たる目的とす
るところは、ヒータ層の熱をポンプセル側へ効率
良く伝達し、ポンプ能力の向上を図り、また、ヒ
ータ寿命の向上を図り得る電気化学的装置の構成
を提供することにある。 The present invention was developed against this background, and its main purpose is to efficiently transfer heat from the heater layer to the pump cell side, improve pumping capacity, and The object of the present invention is to provide a configuration of an electrochemical device that can improve the life of a heater.
そして、このような目的を達成するために、本
発明にあつては、予め定められた拡散抵抗を有す
る多孔質な第一の固体電解質層の両面の互いに対
向する位置に、それぞれ多孔質な第一の電極およ
び第二の電極を配置した電気化学的ポンプセル
と、第二の固体電解質層の表面上にそれぞれ設け
られ、且つ該表面に対して垂直な方向に投影した
投影図において並置形態となるように多孔質な第
三の電極および第四の電極を配置せしめた電気化
学的センサセルと、該電気化学的センサセルに密
着配置せしめられたヒータ層とを含み、且つ前記
第一の電極が被測定ガスと接し、そして第二の電
極および第三の電極が前記多孔質な第一の固体電
解質層を介して被測定ガスに接する実質的に同一
の雰囲気に晒されると共に、前記第四の電極が気
密なセラミツクス層によつて被測定ガスから実質
的に仕切られて、ポンプ作用若しくは通路を通じ
て導かれた高酸素濃度ポテンシヤルの基準ガスに
接触せしめられるように、目的とする電気化学的
装置を構成したのである。 In order to achieve such an object, the present invention provides porous first solid electrolyte layers each having a predetermined diffusion resistance at opposite positions on both sides of the porous first solid electrolyte layer. An electrochemical pump cell in which a first electrode and a second electrode are arranged are respectively provided on the surface of a second solid electrolyte layer, and are juxtaposed in a projection view projected in a direction perpendicular to the surface. an electrochemical sensor cell in which porous third and fourth electrodes are disposed, and a heater layer disposed in close contact with the electrochemical sensor cell; the fourth electrode is exposed to substantially the same atmosphere in which the second electrode and the third electrode are in contact with the gas to be measured through the porous first solid electrolyte layer; The intended electrochemical device was constructed such that it was substantially separated from the gas to be measured by a gas-tight ceramic layer and brought into contact with a reference gas of high oxygen concentration potential, which was introduced through a pumping action or passageway. It is.
以下、本発明を更に具体的に明らかにするため
に、図面に示す実施例に基づいて、本発明の構成
を詳細に説明することとする。 Hereinafter, in order to clarify the present invention more specifically, the configuration of the present invention will be explained in detail based on embodiments shown in the drawings.
先ず、第１図には、本発明に従う電気化学的装
置の一具体例である酸素濃度検出素子の一つの構
造が展開されて示されており、また第２図には、
そのような素子の検出部の長手方向における断面
形態が、その厚さ方向においてより大きく拡大さ
れて、示されている。すなわち、この酸素濃度検
出素子（酸素センサ）は、酸素ポンプセル２と酸
素濃度検出セル（センサセル）４とヒータ層６と
が、酸素濃度検出セル４を間にして積層されて、
一体焼結せしめられた構造を有するものであつ
て、所謂リーンバーンセンサと称されるものの一
つである。 First, FIG. 1 shows an expanded structure of an oxygen concentration detection element, which is a specific example of an electrochemical device according to the present invention, and FIG.
The longitudinal cross-sectional form of the sensing portion of such an element is shown enlarged more greatly in its thickness direction. That is, in this oxygen concentration detection element (oxygen sensor), an oxygen pump cell 2, an oxygen concentration detection cell (sensor cell) 4, and a heater layer 6 are stacked with the oxygen concentration detection cell 4 in between.
It has an integrally sintered structure and is one of the so-called lean burn sensors.
そして、この素子を構成する酸素ポンプセル２
は、イツトリア添加ジルコニア磁器等よりなる多
孔質な平板状の酸素イオン伝導性の固体電解質層
（第一）８を有し、その一方の側の面、即ち排気
ガスなどの被測定ガスに晒される面に、例えば白
金−ジルコニアよりなる多孔質層の外側ポンプ電
極（第一の電極）１０が設けられる一方、かかる
多孔質固体電解質層８の他方の面（内側面）に
は、該外側ポンプ電極１０に対応する位置に、該
外側ポンプ電極１０と同様な材質からなる、即ち
多孔質の白金−ジルコニアよりなる内側ポンプ電
極（第二の電極）１２が設けられており、そして
それらポンプ電極１０，１２は、それぞれのリー
ド部を介して外部の電源１４（第１図参照）に接
続されて、それら電極間に所定の電流が流される
ようになつている。 And the oxygen pump cell 2 that constitutes this element
has a porous, flat, oxygen ion conductive solid electrolyte layer (first) 8 made of ittria-doped zirconia porcelain or the like, and one side of the layer is exposed to the gas to be measured such as exhaust gas. An outer pump electrode (first electrode) 10 of a porous layer made of, for example, platinum-zirconia is provided on one surface, while an outer pump electrode (first electrode) 10 is provided on the other surface (inner surface) of the porous solid electrolyte layer 8. An inner pump electrode (second electrode) 12 made of the same material as the outer pump electrode 10, that is, porous platinum-zirconia, is provided at a position corresponding to the pump electrode 10. 12 is connected to an external power source 14 (see FIG. 1) through respective lead portions, so that a predetermined current is passed between these electrodes.
なお、かかる酸素ポンプセル２の多孔質固体電
解質層８は、その一方の側の面から他方の側の面
に、被測定ガス中の測定成分（ここでは酸素）
を、その開気孔を通じて所定の拡散抵抗をもつて
拡散せしめ得る拡散層としての機能を有してい
る。そして、該固体電解質層８とその外側および
内側の面にそれぞれ接して設けられた一対の電極
１０，１２にて構成される電気化学的セルにおい
て、それら電極１０，１２間に印加される所定の
直流電流が流されることによつて、よく知られて
いるように、またその電流に比例した割合におい
て、上記の如き拡散によつて内側ポンプ電極１２
側に導かれた被測定ガス中の酸素を、電気化学的
なポンプ作用によつて外側ポンプ電極１０側に移
行せしめ、そして被測定ガス中に放出せしめるよ
うになつているのである。 The porous solid electrolyte layer 8 of the oxygen pump cell 2 has a component to be measured (oxygen in this case) in the gas to be measured from one surface to the other surface.
It has a function as a diffusion layer that can diffuse through its open pores with a predetermined diffusion resistance. In an electrochemical cell composed of a pair of electrodes 10 and 12 provided in contact with the solid electrolyte layer 8 and its outer and inner surfaces, respectively, a predetermined voltage is applied between the electrodes 10 and 12. By applying a direct current, the inner pump electrode 12 is caused to flow, as is well known, and at a rate proportional to the current, by diffusion as described above.
Oxygen in the gas to be measured that has been led to the side is moved to the outer pump electrode 10 side by electrochemical pumping action, and is then released into the gas to be measured.
一方、酸素濃度検出セル４は、上記酸素ポンプ
セル２とは異なり、その固体電解質層としてイツ
トリア添加ジルコニア磁器等よりなる気密質の平
板状固体電解質層（第二）１６を用いている。そ
して、この気密質固体電解質層１６の内側の面、
即ち酸素ポンプセル２側の面に、かかる酸素ポン
プセル２の内側ポンプ電極１２の周辺に存在する
雰囲気に晒される多孔質の測定電極（第三の電
極）１８及び気密なセラミツクス層によつて被測
定ガスから仕切られる基準電極（第四の電極）２
０が、該測定電極１８と酸素ポンプセル２の内側
電極１２とが相対向するようにして並置された状
態において、それぞれ設けられており、これによ
つて酸素濃淡電池としての電気化学的セルを構成
している。 On the other hand, unlike the oxygen pump cell 2, the oxygen concentration detection cell 4 uses an airtight flat solid electrolyte layer (second) 16 made of itria-doped zirconia porcelain or the like as its solid electrolyte layer. The inner surface of this airtight solid electrolyte layer 16,
That is, on the surface of the oxygen pump cell 2, a porous measurement electrode (third electrode) 18 exposed to the atmosphere existing around the inner pump electrode 12 of the oxygen pump cell 2 and an airtight ceramic layer are used to measure the gas to be measured. Reference electrode (fourth electrode) separated from 2
0 are provided in a state in which the measurement electrode 18 and the inner electrode 12 of the oxygen pump cell 2 are juxtaposed so as to face each other, thereby constructing an electrochemical cell as an oxygen concentration battery. are doing.
なお、この酸素濃度検出セル４の測定電極１８
と酸素ポンプセル２の内側ポンプ電極１２との間
には、薄層の多孔質なアルミナあるいはジルコニ
ア等からなる多孔質セラミツクス層２２が介在せ
しめられており、この多孔質セラミツクス層２２
を通じて、それら電極１２，１８が同時に同一の
雰囲気、換言すれば酸素ポンプセル２の作動によ
つて、内側ポンプ電極１２の周りに形成させる制
御された被測定ガス雰囲気に接触せしめられるよ
うになつている。また、測定電極１８に並置され
た基準電極２０上には、それを覆い、且つ酸素ポ
ンプセル２との間に介在するように、高抵抗ジル
コニア等の材料からなる気密なセラミツクス層２
４が設けられており、そして該基準電極２０は、
この気密なセラミツクス層２４と気密質固体電解
質層１６にて挟まれた状態で、気密に設けられて
いる。 Note that the measurement electrode 18 of this oxygen concentration detection cell 4
A thin porous ceramic layer 22 made of porous alumina, zirconia, etc. is interposed between the inner pump electrode 12 of the oxygen pump cell 2 and the inner pump electrode 12 of the oxygen pump cell 2.
through which the electrodes 12, 18 are brought into contact at the same time with the same atmosphere, in other words with a controlled gas atmosphere to be measured which is formed around the inner pump electrode 12 by the operation of the oxygen pump cell 2. . Further, an airtight ceramic layer 2 made of a material such as high resistance zirconia is placed on the reference electrode 20 juxtaposed to the measurement electrode 18 to cover it and to be interposed between the reference electrode 20 and the oxygen pump cell 2.
4 is provided, and the reference electrode 20 is
It is sandwiched between the airtight ceramic layer 24 and the airtight solid electrolyte layer 16, and is airtightly provided.
そして、かかる測定電極１８と基準電極２０と
は、それぞれリード部によつて外部に導かれ、所
定の測定装置（電位差計26）に接続されて、それ
ら電極間の電位が測定されるようになつているの
である。すなわち、この酸素濃度検出セル４にお
いては、別途ポンプ作用にて高酸素濃度ポテンシ
ヤルに保たれた基準電極２０と、被測定ガスから
の制御された量の酸素を含む、酸素ポンプセル２
の内側ポンプ電極１２周りの雰囲気に、接触せし
められる測定電極１８との間において、酸素濃度
の差に基づく所定の起電力が測定されることとな
るのである。なお、第１図において、２８，３０
はそれぞれ起電力測定回路に組み込まれた電源及
び抵抗である。 The measuring electrode 18 and the reference electrode 20 are each led to the outside through lead portions and connected to a predetermined measuring device (potentiometer 26), so that the potential between these electrodes is measured. -ing That is, this oxygen concentration detection cell 4 includes a reference electrode 20 that is kept at a high oxygen concentration potential by a separate pump action, and an oxygen pump cell 2 that contains a controlled amount of oxygen from the gas to be measured.
A predetermined electromotive force based on the difference in oxygen concentration is measured between the measuring electrode 18 and the atmosphere around the inner pump electrode 12 . In addition, in Fig. 1, 28, 30
are a power supply and a resistor, respectively, built into the electromotive force measurement circuit.
さらに、かかる酸素濃度検出セル４の外側、即
ち酸素ポンプセル２が積層された側とは反対側
の、電極１８，２０の設けられていない側の面に
は、ヒータ層６が密着、配置せしめられている。
このヒータ層６は、発熱部３４とそのリード部３
６がジルコニア等からなるセラミツクス層３８上
に形成されて、酸素濃度検出セル４の外側に一体
的に接合せしめられた形態において、設けられて
おり、かかるリード部３６を介して外部交流電源
から給電されて、発熱せしめられるようになつて
いる。 Further, on the outside of the oxygen concentration detection cell 4, that is, on the side where the electrodes 18 and 20 are not provided, which is opposite to the side where the oxygen pump cells 2 are stacked, a heater layer 6 is placed in close contact with the surface. ing.
This heater layer 6 includes a heat generating section 34 and its lead section 3.
6 is formed on a ceramic layer 38 made of zirconia or the like and is integrally bonded to the outside of the oxygen concentration detection cell 4, and is supplied with power from an external AC power source through the lead portion 36. It is becoming more and more common to be exposed to heat.
従つて、このような第１図及び第２図に示され
る如き構造の電気化学的装置（素子）にあつて
は、ヒータ層６がセンサセルたる酸素濃度検出セ
ル４側に密着、配置されており、酸素ポンプセル
２に直接に設けられるものでないところから、か
かる酸素ポンプセル２の拡散作用が、ヒータ層６
のヒータパターンによつて影響を受ける等の問題
を生じることが全く無くなつたことは勿論、かか
るヒータ層６のヒータパターンを、酸素ポンプセ
ル２のポンプ電極１０，１２を避けることなく全
面にわたつて形成できるため、ポンプ電極１０，
１２上の温度分布が均一になるヒータパターンを
設けることができることとなつたのである。 Therefore, in the electrochemical device (element) having the structure as shown in FIGS. 1 and 2, the heater layer 6 is placed in close contact with the oxygen concentration detection cell 4, which is a sensor cell. , since it is not directly provided in the oxygen pump cell 2, the diffusion effect of the oxygen pump cell 2 is caused by the heater layer 6.
Needless to say, problems such as being affected by the heater pattern of the heater layer 6 are no longer caused, and the heater pattern of the heater layer 6 can be applied over the entire surface without avoiding the pump electrodes 10 and 12 of the oxygen pump cell 2. Since it can be formed, the pump electrode 10,
It has become possible to provide a heater pattern that makes the temperature distribution on the heater 12 uniform.
そして、酸素ポンプセル２は、酸素濃度検出セ
ル４を介して、該ヒータ層６にて加熱されること
となるが、かかる酸素濃度検出セル４において
は、ヒータ層６からの伝熱を阻害する電極、即ち
基準電極２０が、測定電極１８に対して、重ね合
わせ方向において重ならないように並置された形
態において設けられ、そのような基準電極２０に
よるヒータ層６からの伝熱が阻害されないように
なつているところから、酸素ポンプセル２、特に
そのポンプ電極１０，１２の配設部分を効果的に
加熱せしめ得るのである。換言すれば、ヒータ層
６の熱を酸素ポンプセル２側に効率良く伝達し得
るのであり、これによつてそのポンプ能力が効果
的に向上せしめられ、ひいてはヒータ寿命の向上
をも図り得るのである。 The oxygen pump cell 2 is heated by the heater layer 6 via the oxygen concentration detection cell 4, but in the oxygen concentration detection cell 4, there are no electrodes that inhibit heat transfer from the heater layer 6. That is, the reference electrode 20 is arranged in parallel to the measurement electrode 18 so as not to overlap in the overlapping direction, so that the heat transfer from the heater layer 6 by the reference electrode 20 is not inhibited. Therefore, the oxygen pump cell 2, especially the portion where the pump electrodes 10 and 12 are disposed, can be effectively heated. In other words, the heat of the heater layer 6 can be efficiently transferred to the oxygen pump cell 2 side, thereby effectively improving its pumping capacity and, in turn, improving the life of the heater.
特に、測定電極１８の周りに所定の空間を形成
する場合、基準電極２０を測定電極１８に対して
並置することにより、この所定の空間が、ヒータ
層６からの伝熱を阻害しないこととなり、並置の
効果はさらに大である。 In particular, when forming a predetermined space around the measurement electrode 18, by arranging the reference electrode 20 in parallel to the measurement electrode 18, this predetermined space will not inhibit heat transfer from the heater layer 6. The effect of juxtaposition is even greater.
さらに、このような構造の電気化学的装置にあ
つては、酸素ポンプセル２の多孔質な固体電解質
層８が拡散層として機能し、以て外側の被測定ガ
ス中の酸素が該多孔質固体電解質層８の微細な多
孔組織を介して、内側ポンプ電極１２側に拡散せ
しめられるものであるために、従来の如きピンホ
ール等の拡散孔にて、直接に内部のキヤビテイが
外部の被測定ガスに連通せしめられる構造のもの
とは異なり、スス等の付着物の埋積による拡散抵
抗の経時変化を減少させることができる。 Furthermore, in the electrochemical device having such a structure, the porous solid electrolyte layer 8 of the oxygen pump cell 2 functions as a diffusion layer, so that the oxygen in the outer gas to be measured flows through the porous solid electrolyte. Since the gas is diffused to the inner pump electrode 12 side through the fine porous structure of the layer 8, the internal cavity is directly exposed to the external gas to be measured through diffusion holes such as conventional pinholes. Unlike those with a structure in which they are communicated with each other, it is possible to reduce changes in diffusion resistance over time due to the build-up of deposits such as soot.
そして、このような構造の電気化学的装置にあ
つては、酸素濃度検出セル４の測定電極１８に接
触せしめられる雰囲気中の酸素分圧（濃度）は、
酸素ポンプセル２の酸素ポンプ機能と拡散層とし
ての多孔質固体電解質層８の拡散抵抗とによつて
制御され、かかる測定雰囲気中の酸素分圧を実際
の被測定ガスの酸素分圧よりも低くされ得るとこ
ろから、酸素分圧が理論空燃比の酸素分圧より高
いリーン雰囲気の排気ガスを発生するエンジンを
制御する上において、好適に用いられるものであ
る。 In an electrochemical device having such a structure, the oxygen partial pressure (concentration) in the atmosphere that is brought into contact with the measurement electrode 18 of the oxygen concentration detection cell 4 is:
It is controlled by the oxygen pump function of the oxygen pump cell 2 and the diffusion resistance of the porous solid electrolyte layer 8 as a diffusion layer, and the oxygen partial pressure in the measurement atmosphere is made lower than the oxygen partial pressure of the actual gas to be measured. Therefore, it can be suitably used in controlling an engine that generates exhaust gas in a lean atmosphere in which the oxygen partial pressure is higher than the oxygen partial pressure of the stoichiometric air-fuel ratio.
尤も、このような電気化学的装置は、上記の如
きリーンバーンセンサとして用いられる他、また
酸素分圧が理論空燃比の酸素分圧に略等しい中性
雰囲気の排気ガス等を被測定ガスとする酸素セン
サや、更にはポンプセル２に流す電流を逆向きと
することにより、酸素分圧が理論空燃比の酸素分
圧より低いリツチ雰囲気の排気ガスを被測定ガス
とするリツチバーンセンサ等としても利用され得
るものであり、何れも公知の測定方式に従つて、
対象とする被測定ガスの酸素（測定成分）濃度あ
るいは過剰燃料濃度が求められることとなる。 Of course, such an electrochemical device can be used not only as a lean burn sensor as described above, but also to measure gas such as exhaust gas in a neutral atmosphere where the oxygen partial pressure is approximately equal to the oxygen partial pressure of the stoichiometric air-fuel ratio. By reversing the direction of the current flowing through the oxygen sensor and pump cell 2, it can also be used as a rich burn sensor that uses exhaust gas in a rich atmosphere where the oxygen partial pressure is lower than the oxygen partial pressure of the stoichiometric air-fuel ratio as the gas to be measured. According to any known measurement method,
The oxygen (measurement component) concentration or excess fuel concentration of the target gas to be measured is determined.
なお、かかる酸素ポンプセル２及び酸素濃度検
出セル４における固体電解質層８，１６として
は、好適に採用される前述のジルコニア磁器の
他、窒化アルミニウム、SrCeO3、Bi2O3−稀土類
酸化物系固溶体、La1-〓Ca〓YO3-〓等の材料を用い
て形成されることとなるが、前述のように、酸素
ポンプセル２を構成する固体電解質層８は、所定
の拡散抵抗を有する拡散層として機能せしめられ
るところから、多孔質層である必要がある。そし
て、そのような多孔質層は、要求される拡散抵抗
の程度に応じて適宜の気孔率とされることとなる
が、その最適な開気孔率は多孔質層の製法によつ
ても異なり、例えば焼結法による場合は、水銀圧
入法で測定して２〜30％程度が好ましく、またプ
ラズマ溶射法による場合は、同じく水銀圧入法で
測定して0.5〜10％程度が好ましい。 The solid electrolyte layers 8 and 16 in the oxygen pump cell 2 and the oxygen concentration detection cell 4 include aluminum nitride, SrCeO 3 , Bi 2 O 3 -rare earth oxide, in addition to the aforementioned zirconia porcelain, which is preferably used. The solid electrolyte layer 8 constituting the oxygen pump cell 2 is formed using a material such as a solid solution, La 1- 〓Ca〓YO 3- Since it is made to function as a layer, it needs to be a porous layer. Such a porous layer will have an appropriate porosity depending on the degree of diffusion resistance required, but the optimal open porosity will also vary depending on the method of manufacturing the porous layer. For example, when using a sintering method, it is preferably about 2 to 30% as measured by mercury porosimetry, and when using a plasma spraying method, it is preferably about 0.5 to 10% when measured by mercury porosimetry.
そして、酸素ポンプセル２の内側ポンプ電極１
２と酸素濃度検出セル４の測定電極１８との間に
介在せしめられるセラミツクス層２２は、それら
電極が共通の雰囲気に接触せしめられる必要があ
るところから、それは多孔質層であると共に、好
適には薄層として形成されることとなる。また、
基準電極２０を固体電解質層１６と共に気密に挟
み、それを取り囲む気密セラミツクス層２４とし
ては、ジルコニア、アルミナ、ムライト、スピネ
ル、チタニア、チタン酸バリウム、ジルコン酸カ
ルシウム等の公知の各種のセラミツクスを用いる
ことが可能であり、なかでも、本発明にあつては
ジルコニアを主成分とするセラミツクスが好適に
用いられることとなる。 And the inner pump electrode 1 of the oxygen pump cell 2
2 and the measuring electrode 18 of the oxygen concentration detection cell 4 is a porous layer and is preferably a porous layer since these electrodes need to be brought into contact with a common atmosphere. It will be formed as a thin layer. Also,
As the airtight ceramic layer 24 that airtightly sandwiches and surrounds the reference electrode 20 with the solid electrolyte layer 16, various known ceramics such as zirconia, alumina, mullite, spinel, titania, barium titanate, and calcium zirconate may be used. Among these, ceramics containing zirconia as a main component are preferably used in the present invention.
また、ヒータ層６における発熱部３４やリード
部３６を形成するセラミツクス層３８は、上記気
密セラミツクス層２４を構成するセラミツクス材
料と同様な材料にて構成された気密層であること
が望ましく、更にかかる発熱部３４やリード部３
６は、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウ
ム、ルテニウム、オスミウムの如き白金族金属と
ジルコニア、イツトリア、アルミナ等のセラミツ
クスからなる混合層にて構成されており、これに
よつてヒータを構成する発熱部３４やそのリード
部３６と、それらを取り囲むセラミツクス層１
６，３８との間の密着性が改善されるようになつ
ている。そして、このようなヒータ混合層の形成
は、白金族金属粉末中に、前記セラミツクスの微
粉末を混入せしめて、その焼成を行なうことが効
果的である。 Further, the ceramic layer 38 forming the heat generating part 34 and the lead part 36 in the heater layer 6 is desirably an airtight layer made of the same material as the ceramic material forming the airtight ceramic layer 24; Heat generating part 34 and lead part 3
6 is composed of a mixed layer of platinum group metals such as platinum, palladium, rhodium, iridium, ruthenium, and osmium and ceramics such as zirconia, yttria, and alumina, and thereby constitutes a heater. and its lead portion 36, and the ceramic layer 1 surrounding them.
6 and 38 is improved. For forming such a heater mixed layer, it is effective to mix the ceramic fine powder into the platinum group metal powder and then sinter it.
なお、同様な密着性の向上を図る上において、
酸素ポンプセル２の電極１０，１２や酸素濃度検
出セル４の電極１８，２０、更にはそれらのリー
ド部を、上記ヒータ層６のヒータ部３４，３６と
同様に、白金族金属とセラミツクスの混合物にて
形成することが推奨される。 In addition, in order to improve adhesion in the same way,
The electrodes 10 and 12 of the oxygen pump cell 2 and the electrodes 18 and 20 of the oxygen concentration detection cell 4, as well as their lead parts, are made of a mixture of platinum group metal and ceramics, similar to the heater parts 34 and 36 of the heater layer 6. It is recommended to form the
そして、このような酸素ポンプセル２、酸素濃
度検出セル４、ヒータ層６の積層された電気化学
的装置としての酸素センサの形成に際しては、各
セルを構成する固体電解質層８，１６の生素地上
にスクリーン印刷手法等によつて電極及びそのリ
ード部を印刷せしめ、また多孔質セラミツクス層
２２や気密セラミツクス層２４を何れかのセル側
に印刷せしめる一方、酸素濃度検出セル４を構成
する固体電解質層１６の裏側に、ヒータ３４，３
６、セラミツクス層３８を順次に印刷せしめた
後、それらセル２，４を目的とする電気化学的素
子を構成するように重ね合わせて、全体を焼結、
一体化せしめる等の公知の手法を用いることが、
素子強度向上のために好ましいが、多孔質固体電
解質層を除く積層体を焼結させた後に、公知のプ
ラズマ溶射法にて多孔質固体電解質層を形成し、
電気化学的装置とすることもできる。 When forming an oxygen sensor as an electrochemical device in which the oxygen pump cell 2, the oxygen concentration detection cell 4, and the heater layer 6 are laminated, it is necessary to The electrodes and their lead portions are printed using a screen printing method or the like, and the porous ceramic layer 22 and the airtight ceramic layer 24 are printed on either side of the cell, while the solid electrolyte layer constituting the oxygen concentration detection cell 4 is printed. On the back side of 16, heaters 34, 3
6. After sequentially printing the ceramic layers 38, the cells 2 and 4 are superimposed to form the intended electrochemical device, and the whole is sintered.
Using known methods such as integrating
It is preferable to improve the element strength, but after sintering the laminate excluding the porous solid electrolyte layer, a porous solid electrolyte layer is formed by a known plasma spraying method,
It can also be an electrochemical device.
なお、本発明に従う電気化学的装置は、かかる
第１図、第２図に例示の構造のものに限定される
ものでは決してなく、本発明の趣旨を逸脱しない
限りにおいて、他の構造も種々取り得るものであ
つて、第３図及び第４図には、その一例が示され
ている。 The electrochemical device according to the present invention is by no means limited to the structures illustrated in FIGS. 1 and 2, and various other structures may be used without departing from the spirit of the present invention. An example of this is shown in FIGS. 3 and 4.
すなわち、第３図及び第４図に示される電気化
学的装置は、前例のものとは異なり、酸素ポンプ
セル２側の内側ポンプ電極（第二の電極）１２と
酸素濃度検出セル４側の測定電極（第三の電極）
１８とが共通の電極とされており、構造的に簡略
化せしめられ、また経済的にも有利な構造とされ
ている。 That is, the electrochemical device shown in FIGS. 3 and 4 differs from the previous example in that it has an inner pump electrode (second electrode) 12 on the oxygen pump cell 2 side and a measurement electrode on the oxygen concentration detection cell 4 side. (Third electrode)
18 are used as a common electrode, and the structure is simplified and economically advantageous.
しかも、本実施例においては、基準電極２０
が、酸素濃度検出セル４の気密質固体電解質層１
６とそれぞれ気密なセラミツクス材料からなるス
ペーサ部材４２及び板材の蓋部材４４とから形成
される気密な基準ガス通路４６に露呈せしめられ
ており、この基準ガス通路４６の開放された一端
から導入される大気に接触せしめられるようにな
つているところに、特徴がある。すなわち、スペ
ーサ部材４２は、その長手方向に切欠部（スリツ
ト）４８を有し、この切欠部４８が蓋部材４４に
覆われた状態で、酸素ポンプセル２側から積層せ
しめられて、該酸素ポンプセル２を覆う状態で設
けられることにより、第４図に示される如き気密
な基準ガス通路４６が形成されているのである。
そして、この基準ガス通路４６は、スペーサ部材
４２の切欠部４８の端部にて開放されて、大気に
連通せしめられるようになつている。従つて、こ
の装置では、基準電極２０に接触せしめられる基
準雰囲気が、前例とは異なり、大気とされ、そし
て制御された被測定ガス雰囲気に晒される測定電
極１８との間において、それらの間の酸素濃度差
に基づく起電力が、前例のようにして測定される
こととなるのである。 Moreover, in this embodiment, the reference electrode 20
However, the airtight solid electrolyte layer 1 of the oxygen concentration detection cell 4
6, a spacer member 42 made of an airtight ceramic material, and a lid member 44 made of a plate material. Its distinctive feature is that it is designed to be exposed to the atmosphere. That is, the spacer member 42 has a notch (slit) 48 in its longitudinal direction, and is laminated from the oxygen pump cell 2 side with this notch 48 covered by the lid member 44. 4, an airtight reference gas passage 46 as shown in FIG. 4 is formed.
The reference gas passage 46 is opened at the end of the notch 48 of the spacer member 42 and communicated with the atmosphere. Therefore, in this device, unlike the previous example, the reference atmosphere with which the reference electrode 20 is brought into contact is the atmosphere, and the temperature between the measuring electrode 18 and the measuring electrode 18 exposed to a controlled gas atmosphere to be measured is The electromotive force based on the difference in oxygen concentration will be measured as in the previous example.
また、本実施例においては、酸素ポンプセル２
の外側ポンプ電極１０に対応するスペーサ部材４
２及び蓋部材４４部分に、被測定ガスが導かれる
ガス導入孔５０が設けられており、このガス導入
孔５０によつて、外側ポンプ電極１０に対して、
その電極面に垂直な方向から、被測定ガスが多孔
質アルミナ層等の電極保護層５２を通つて導かれ
るようになつている。換言すれば、外側ポンプ電
極１０の周囲に、気密なセラミツクス層にて構成
されたガス導入方向制御層が設けられることによ
り、側方からの被測定ガスの侵入が阻止され、電
極面に垂直な方向のみから被測定ガスが、該外側
ポンプ電極１０を通じて、拡散層としての多孔質
固体電解質層８内を拡散せしめられるようになつ
ているのであり、これによつて被測定ガスの導入
量が有利に制御され得るようになつているのであ
る。 In addition, in this embodiment, the oxygen pump cell 2
A spacer member 4 corresponding to the outer pump electrode 10 of
2 and the lid member 44 are provided with gas introduction holes 50 through which the gas to be measured is introduced, and the gas introduction holes 50 allow the outer pump electrode 10 to
The gas to be measured is guided from a direction perpendicular to the electrode surface through an electrode protective layer 52 such as a porous alumina layer. In other words, by providing the gas introduction direction control layer made of an airtight ceramic layer around the outer pump electrode 10, the gas to be measured is prevented from entering from the side, and the gas introduced perpendicularly to the electrode surface is prevented from entering from the side. The gas to be measured can be diffused in the porous solid electrolyte layer 8 serving as a diffusion layer through the outer pump electrode 10 from only one direction, thereby making it possible to advantageously introduce the amount of the gas to be measured. It has become possible to control the situation.
さらに、本実施例においては、ヒータ層６を、
発熱部３４とそのリード部３６が高抵抗ジルコニ
ア等からなる気密なセラミツクス層３８及び４０
にて挟まれた構造とし、多孔質アルミナ等からな
る絶縁層３２を介して、酸素濃度検出セル４の外
側に一体的に接合せしめ、外部直流電源から給電
している。なお、本実施例における５４，５６及
び５８は、それぞれ多孔質アルミナ等からなる絶
縁層であつて、それぞれの電極のリード部等の電
気的な絶縁を、前記電極保護層５２と共に行なう
ようになつている。 Furthermore, in this embodiment, the heater layer 6 is
The heat generating part 34 and its lead part 36 are made of airtight ceramic layers 38 and 40 made of high resistance zirconia or the like.
The oxygen concentration detection cell 4 is integrally connected to the outside of the oxygen concentration detection cell 4 via an insulating layer 32 made of porous alumina or the like, and is supplied with power from an external DC power source. Note that 54, 56, and 58 in this embodiment are insulating layers made of porous alumina or the like, which together with the electrode protective layer 52 electrically insulate the lead portions of the respective electrodes. ing.
この実施例に示される電気化学的装置にあつて
は、気密な基準ガス通路４６中の基準雰囲気に晒
されている基準電極２０が、測定電極１８に対し
て、重ね合わせ方向において重ならないように並
置されたことにより、基準ガス通路４６がポンプ
電極１０，１２とヒータ層６との間に入つて伝熱
を妨害することがなくなるので、基準電極１８を
並置した効果はさらに顕著である。 In the electrochemical device shown in this embodiment, the reference electrode 20 exposed to the reference atmosphere in the airtight reference gas passage 46 is arranged so that it does not overlap with the measurement electrode 18 in the stacking direction. The effect of juxtaposing the reference electrodes 18 is even more significant because the juxtaposition prevents the reference gas passage 46 from intervening between the pump electrodes 10, 12 and the heater layer 6 and interfering with heat transfer.
また、以上例示の具体例にあつては、何れも酸
素濃度検出セル４を構成する測定電極１８と基準
電極２０とが気密質固体電解質層１６の同じ側の
表面上（内側表面上）に設けられているが、それ
ら二つの電極１８，２０を該固体電解質層１６の
異なる側の表面上に設けることも可能であり、第
５図には、その一例が示されている。 Furthermore, in the specific examples illustrated above, the measurement electrode 18 and the reference electrode 20 constituting the oxygen concentration detection cell 4 are provided on the same surface (on the inner surface) of the airtight solid electrolyte layer 16. However, it is also possible to provide the two electrodes 18, 20 on different surfaces of the solid electrolyte layer 16, an example of which is shown in FIG.
すなわち、この第５図に示された実施例にあつ
ては、基準電極２０が酸素濃度検出セル４の固体
電解質層１６の外側に設けられており、そしてこ
の基準電極２０の周囲に、ヒータ層６を構成する
気密なセラミツクス層３８，４０にて囲まれた、
前例と同様な基準ガス通路４６が設けられている
のである。換言すれば、ヒータ層６の内側のセラ
ミツクス層４０は、前例のスペーサ部材４２と同
様な切欠（スリツト）を有し、また外側のセラミ
ツクス層３８は蓋部材４４と同様な平板状とさ
れ、更に電気絶縁層３２も該セラミツクス層４２
と同様な形状とされて、それらが積層されること
によつて、一端が開放された基準ガス通路４６
が、かかる基準電極２０の周りに形成され、該基
準電極２０は、被測定ガスから気密なセラミツク
ス層３８，４０にて実質的に仕切られた状態とさ
れている。 That is, in the embodiment shown in FIG. 5, a reference electrode 20 is provided outside the solid electrolyte layer 16 of the oxygen concentration detection cell 4, and a heater layer is provided around the reference electrode 20. surrounded by airtight ceramic layers 38 and 40 constituting 6,
A reference gas passage 46 similar to the previous example is provided. In other words, the inner ceramic layer 40 of the heater layer 6 has a notch (slit) similar to the spacer member 42 of the previous example, and the outer ceramic layer 38 has a flat plate shape similar to the lid member 44. The electrical insulating layer 32 is also made of the ceramic layer 42.
By stacking them, a reference gas passage 46 with an open end is created.
is formed around the reference electrode 20, and the reference electrode 20 is substantially partitioned from the gas to be measured by airtight ceramic layers 38, 40.
なお、本実施例のその他の部分に関しては、前
記各実施例と同様な機能を有するものであるとこ
ろから、同一の番号を付して、詳細な説明は省略
することとする。 It should be noted that other parts of this embodiment have the same functions as those of each of the embodiments described above, and therefore are given the same numbers and detailed explanations will be omitted.
以上、本発明の幾つかの実施例について説明し
てきたが、本発明の電気化学的装置は、そのよう
な例示の具体的構造のみに限定して解釈されるも
のでは決してなく、本発明の趣旨を逸脱しない限
りにおいて、当業者の知識に基づいて種々なる変
更、修正、改良等を加えた形態において実施され
得るものであつて、本発明がそのような実施形態
のものを含むものであることは、言うまでもない
ところである。 Although several embodiments of the present invention have been described above, the electrochemical device of the present invention is by no means to be interpreted as being limited to such illustrative specific structures, and the gist of the present invention As long as the present invention does not deviate from the above, it can be implemented in forms with various changes, modifications, improvements, etc. based on the knowledge of those skilled in the art, and the present invention includes such embodiments. It goes without saying.
また、本発明に係る電気化学的装置は、例示の
如きリーンバーンセンサの他、前述した如く、リ
ツチバーンセンサや、理論空燃比の状態で燃焼せ
しめられた排気ガス等の被測定ガスを測定するセ
ンサ等の酸素センサにも有利に適用され得るもの
であり、更には酸素以外の窒素、二酸化炭素、水
素等の流体中の電極反応に関与する成分の検出器
或いは制御器等にも適用され得るものである。 Further, the electrochemical device according to the present invention can be used not only as an example of a lean burn sensor but also as a rich burn sensor as described above, and as a device that measures a gas to be measured such as exhaust gas that is combusted at a stoichiometric air-fuel ratio. It can be advantageously applied to oxygen sensors such as sensors, and can also be applied to detectors or controllers of components other than oxygen that are involved in electrode reactions in fluids such as nitrogen, carbon dioxide, and hydrogen. It is something.
以上の説明から明らかなように、本発明に従う
電気化学的装置は、電気化学的ポンプセルと電気
化学的センサセルとを積層してなる構造のものに
おいて、該電気化学的センサセル側に所定のヒー
タ層を密着、配置せしめると共に、該電気化学的
センサセルの所定の基準雰囲気に晒される第四の
電極を、制御された被測定ガス雰囲気に晒される
第三の電極に対して、積層面に垂直な方向に投影
した投影図において並置した構造を有するもので
あつて、これによりかかるヒータ層からの前記電
気化学的ポンプセル側への伝熱が、該第四の電極
若しくは第四の電極の周りの所定の空間にて阻害
されることがなくなり、以てポンプセルの加熱を
効率良く為し得、そのポンプ能力の向上、更には
ヒータ寿命の改善を図り得る等の優れた効果を奏
せしめ得たものであつて、そこに本発明の大きな
工業的意義が存するものである。 As is clear from the above description, the electrochemical device according to the present invention has a structure in which an electrochemical pump cell and an electrochemical sensor cell are stacked, and a predetermined heater layer is provided on the electrochemical sensor cell side. A fourth electrode exposed to a predetermined reference atmosphere of the electrochemical sensor cell is placed in close contact with the third electrode exposed to a controlled gas atmosphere to be measured in a direction perpendicular to the laminated surface. The structure has structures that are juxtaposed in a projected view, whereby heat transfer from the heater layer to the electrochemical pump cell side is carried out within the fourth electrode or a predetermined space around the fourth electrode. As a result, the heating of the pump cell can be efficiently performed, and excellent effects can be achieved, such as improving the pump capacity and further improving the life of the heater. This is where the great industrial significance of the present invention lies.
第１図は本発明に従う電気化学的装置の一例に
係る酸素濃度検出装置の一つを示す展開状態にお
ける斜視説明図であり、第２図は第１図における
−断面を示す略図であり、第３図は本発明に
従う酸素濃度検出装置の他の一例を示す第１図に
対応する図であり、第４図はその第２図に対応す
る図であり、第５図は更に本発明に従う酸素濃度
検出装置の他の実施例を示す第２図に対応する図
である。
２：酸素ポンプセル、４：酸素濃度検出セル、
６：ヒータ層、８：多孔質固体電解質層、１０：
外側ポンプ電極、１２：内側ポンプ電極、１６：
気密質固体電解質層、１８：測定電極、２０：基
準電極、２２：多孔質セラミツクス層、２４：気
密セラミツクス層、３２：電気絶縁層、３４：発
熱部、３６：リード部、３８，４０：セラミツク
ス層、４２：スペーサ部材、４４：蓋部材、４
６：基準ガス通路、５０：ガス導入孔。
FIG. 1 is a perspective explanatory view showing one of the oxygen concentration detection devices according to an example of the electrochemical device according to the present invention in an expanded state, and FIG. 3 is a diagram corresponding to FIG. 1 showing another example of the oxygen concentration detection device according to the present invention, FIG. 4 is a diagram corresponding to FIG. 2, and FIG. 5 is a diagram showing another example of the oxygen concentration detection device according to the present invention. FIG. 2 is a diagram corresponding to FIG. 2 showing another embodiment of the concentration detection device. 2: Oxygen pump cell, 4: Oxygen concentration detection cell,
6: Heater layer, 8: Porous solid electrolyte layer, 10:
Outer pump electrode, 12: Inner pump electrode, 16:
Airtight solid electrolyte layer, 18: Measuring electrode, 20: Reference electrode, 22: Porous ceramic layer, 24: Airtight ceramic layer, 32: Electrical insulation layer, 34: Heat generating part, 36: Lead part, 38, 40: Ceramics layer, 42: spacer member, 44: lid member, 4
6: Reference gas passage, 50: Gas introduction hole.
Claims (1)
一の固体電解質層の両面の互いに対向する位置に
それぞれ多孔質な第一の電極及び第二の電極を配
置した電気化学的ポンプセルと、第二の固体電解
質層の表面上にそれぞれ設けられ且つ該表面に対
して垂直な方向に投影した投影図において並置形
態となるように多孔質な第三の電極及び第四の電
極を配置せしめた電気化学的センサセルと、該電
気化学的センサセルに密着、配置せしめられたヒ
ータ層とを含み、且つ前記第一の電極が被測定ガ
スに接し、そして前記第二の電極及び第三の電極
が前記多孔質な第一の固体電解質層を介して被測
定ガスに接する実質的に同一の雰囲気に晒される
と共に、前記第四の電極が気密なセラミツクス層
によつて被測定ガスから実質的に仕切られて、ポ
ンプ作用若しくは通路を通じて導かれた高酸素濃
度ポテンシヤルの基準ガスに接触せしめられるこ
とを特徴とする電気化学的装置。 ２ 前記第二の電極と前記第三の電極とが、共通
である特許請求の範囲第１項記載の電気化学的装
置。 ３ 前記気密なセラミツクス層によつて前記第四
の電極の周りに所定の空間が形成され、且つ該空
間が一端開放の通路にて大気に連通せしめられて
いる特許請求の範囲第１項又は第２項記載の電気
化学的装置。 ４ 前記第四の電極が、気密質の前記第二の固体
電解質層と気密なセラミツクス層にて両側からか
挟まれて、それらの層中に埋め込まれている特許
請求の範囲第１項又は第２項記載の電気化学的装
置。 ５ 前記第三の電極と第四の電極とが、前記第二
の固体電解質層の同じ側の表面上に設けられてい
る特許請求の範囲第１項乃至第４項の何れかの一
つに記載の電気化学的装置。 ６ 前記第三の電極と第四の電極とが、前記第二
の固体電解質層の異なる側の表面上に設けられて
いる特許請求の範囲第１項乃至第４項の何れかの
一つに記載の電気化学的装置。[Claims] 1. Electrochemistry in which a porous first electrode and a second porous electrode are respectively disposed at opposite positions on both sides of a porous first solid electrolyte layer having a predetermined diffusion resistance. a third electrode and a fourth electrode each provided on the surface of the second solid electrolyte layer and porous so as to be juxtaposed in a projected view perpendicular to the surface; and a heater layer disposed in close contact with the electrochemical sensor cell, the first electrode being in contact with the gas to be measured, and the second electrode and the third electrode The electrodes are exposed to substantially the same atmosphere in contact with the gas to be measured through the porous first solid electrolyte layer, and the fourth electrode is substantially isolated from the gas to be measured by the airtight ceramic layer. 1. An electrochemical device characterized in that it is brought into contact with a reference gas of high oxygen concentration potential, which is separated by a pump or channeled through a passage. 2. The electrochemical device according to claim 1, wherein the second electrode and the third electrode are common. 3. A predetermined space is formed around the fourth electrode by the airtight ceramic layer, and the space is communicated with the atmosphere through a passageway with one end open. 2. Electrochemical device according to item 2. 4. The fourth electrode is sandwiched between the airtight second solid electrolyte layer and the airtight ceramic layer from both sides, and is embedded in these layers. 2. Electrochemical device according to item 2. 5. According to any one of claims 1 to 4, wherein the third electrode and the fourth electrode are provided on the same surface of the second solid electrolyte layer. Electrochemical device as described. 6. According to any one of claims 1 to 4, wherein the third electrode and the fourth electrode are provided on different surfaces of the second solid electrolyte layer. Electrochemical device as described.
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59116225A JPS60259948A (en) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | Electrochemical apparatus |
| US06/670,879 US4579643A (en) | 1983-11-18 | 1984-11-13 | Electrochemical device |
| EP88202350A EP0310206B1 (en) | 1983-11-18 | 1984-11-16 | Electrochemical device |
| DE8888202350T DE3486042T2 (en) | 1983-11-18 | 1984-11-16 | ELECTROCHEMICAL DEVICE. |
| EP84307965A EP0142993B1 (en) | 1983-11-18 | 1984-11-16 | Electrochemical device |
| DE8484307965T DE3482644D1 (en) | 1983-11-18 | 1984-11-16 | ELECTROCHEMICAL DEVICE. |
| US06/783,575 US4670128A (en) | 1983-11-18 | 1985-10-03 | Electrochemical device |
| US06/783,576 US4647364A (en) | 1983-11-18 | 1985-10-03 | Electrochemical device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59116225A JPS60259948A (en) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | Electrochemical apparatus |
Publications (2)
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|---|---|
| JPS60259948A JPS60259948A (en) | 1985-12-23 |
| JPH0481142B2 true JPH0481142B2 (en) | 1992-12-22 |
Family
ID=14681926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (1)
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Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS62238455A (en) * | 1986-04-09 | 1987-10-19 | Ngk Insulators Ltd | Method and apparatus for analyzing oxygen |
| US4909072A (en) * | 1988-07-22 | 1990-03-20 | Ford Motor Company | Measurement and control of exhaust gas recirculation with an oxygen pumping device |
| DE10040505A1 (en) * | 2000-08-18 | 2002-04-04 | Bosch Gmbh Robert | Gas sensor, especially Lambada probe |
-
1984
- 1984-06-06 JP JP59116225A patent/JPS60259948A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60259948A (en) | 1985-12-23 |
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