JPH0582549B2 - - Google Patents
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- JPH0582549B2 JPH0582549B2 JP59124258A JP12425884A JPH0582549B2 JP H0582549 B2 JPH0582549 B2 JP H0582549B2 JP 59124258 A JP59124258 A JP 59124258A JP 12425884 A JP12425884 A JP 12425884A JP H0582549 B2 JPH0582549 B2 JP H0582549B2
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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
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- G01N27/4071—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases using sensor elements of laminated structure
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Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は酸素イオン伝導性を有する酸化ジルコ
ニウム等の固体電解質を用いた酸素センサーの検
出基板に関する。
ニウム等の固体電解質を用いた酸素センサーの検
出基板に関する。
〈従来の技術〉
前記固体電解質を用いて、その一面に例えば空
気のような酸素分圧が既知の基準ガスを接触さ
せ、他面に酸素分圧が未知の測定ガスを接触さ
せ、夫々の面に接する基準極と測定極の酸素分圧
差により起電力を発生させ、かかる起電力の測定
により周知のネルンストの式から測定ガスの酸素
分圧を求めるようにした酸素センサーは公知であ
る。
気のような酸素分圧が既知の基準ガスを接触さ
せ、他面に酸素分圧が未知の測定ガスを接触さ
せ、夫々の面に接する基準極と測定極の酸素分圧
差により起電力を発生させ、かかる起電力の測定
により周知のネルンストの式から測定ガスの酸素
分圧を求めるようにした酸素センサーは公知であ
る。
かかる酸素センサーは特公昭56−7588号等に示
されるようにに固体電解質を一端部が閉じた管状
とし、その管内に基準ガスを供給し、管外周面を
測定ガス中に露出させるものが通常である。とこ
ろで、固体電解質を管状に成形するのは困難かつ
高価なものとなる。
されるようにに固体電解質を一端部が閉じた管状
とし、その管内に基準ガスを供給し、管外周面を
測定ガス中に露出させるものが通常である。とこ
ろで、固体電解質を管状に成形するのは困難かつ
高価なものとなる。
そこで前記固体電解質の成形を容易とするため
に、特開昭55−125448号に開示されているよう
に、固体電解質を板状に成形して担持板として兼
用し、該板の検知部上下面に基準極と測定極とを
配置し、かつ両極の導電路をその板端の信号取出
し口まで連続して設けるとともに、基準ガス及び
測定ガスをその検知部の上下面に接触させるよう
にした検出基板が提案されている。
に、特開昭55−125448号に開示されているよう
に、固体電解質を板状に成形して担持板として兼
用し、該板の検知部上下面に基準極と測定極とを
配置し、かつ両極の導電路をその板端の信号取出
し口まで連続して設けるとともに、基準ガス及び
測定ガスをその検知部の上下面に接触させるよう
にした検出基板が提案されている。
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかるにかかる構成にあつては、基準ガスを多
孔質基準極に連通するために空所を介して蓋で覆
うようにしており、このため、構造が複雑化し、
製造が面倒となると共に、厚肉化が避けられなか
つた。また固体電解質で一枚板を構成するため、
該材料の使用量が多くなり検出素子が高価とな
る。さらに強度、耐熱性等は前記固体電解質の特
性によつて制約され、必ずしも使用条件に適合し
た特性を有する素子基板を構成することができな
い等の欠点があつた。
孔質基準極に連通するために空所を介して蓋で覆
うようにしており、このため、構造が複雑化し、
製造が面倒となると共に、厚肉化が避けられなか
つた。また固体電解質で一枚板を構成するため、
該材料の使用量が多くなり検出素子が高価とな
る。さらに強度、耐熱性等は前記固体電解質の特
性によつて制約され、必ずしも使用条件に適合し
た特性を有する素子基板を構成することができな
い等の欠点があつた。
本願の第１の発明は、前記従来欠点のない酸素
センサーの検出基板の提供を目的とするものであ
る。
センサーの検出基板の提供を目的とするものであ
る。
さらに前記構成において、固体電解質の温度補
償を発熱抗体によつて施すためには、前記固体電
解質と、発熱抗体間に、電極との電気的接続を避
けるために絶縁板を介装する必要があり、従つて
かかる温度補償を施したものにおいては、さらに
部品点数が増え、構成が複雑化する欠点がある。
償を発熱抗体によつて施すためには、前記固体電
解質と、発熱抗体間に、電極との電気的接続を避
けるために絶縁板を介装する必要があり、従つて
かかる温度補償を施したものにおいては、さらに
部品点数が増え、構成が複雑化する欠点がある。
本願の第２の発明は、前記第１の発明の目的に
加え、固体電解質の温度補償をして、その作動を
良好とし、かつ前記絶縁板を別異に設ける必要の
ない酸素センサーの検出基板の提供を目的とする
ものである。
加え、固体電解質の温度補償をして、その作動を
良好とし、かつ前記絶縁板を別異に設ける必要の
ない酸素センサーの検出基板の提供を目的とする
ものである。
〈問題点を解決するための手段〉
第１の発明は、平板状の絶縁性担持板上に、多
孔質金属膜からなる基準電極を形成し、かつ粗い
空孔を有する良通性多孔質金属膜によりなり、基
準ガス供給路を兼用する基準側導電路を、前記基
準電極と電気的に接続して形成すると共に、前記
基準電極上には固体電解質を配設し、前記固体電
解質の上面を露出させて、前記担持板上を絶縁層
で覆い、前記絶縁層上に前記固体電解質の上面に
被着した測定電極と電気的に接続する導電路を配
設し、固体電解質を所要部にのみ使用するように
したものである。
孔質金属膜からなる基準電極を形成し、かつ粗い
空孔を有する良通性多孔質金属膜によりなり、基
準ガス供給路を兼用する基準側導電路を、前記基
準電極と電気的に接続して形成すると共に、前記
基準電極上には固体電解質を配設し、前記固体電
解質の上面を露出させて、前記担持板上を絶縁層
で覆い、前記絶縁層上に前記固体電解質の上面に
被着した測定電極と電気的に接続する導電路を配
設し、固体電解質を所要部にのみ使用するように
したものである。
かかる構成にあつては、基準側導電路が基準ガ
ス供給路として機能を備えるから、基準電極の周
囲に空所を形成する必要が無く、簡易な構成とし
得る。
ス供給路として機能を備えるから、基準電極の周
囲に空所を形成する必要が無く、簡易な構成とし
得る。
また第２の発明は、前記第１の発明の構成に欠
くことができない事項の全部を主要部としてお
り、前記担持板の裏面の少なくとも前記固体電解
質に対応する部分に発熱抵抗体を配設してなるも
のである。
くことができない事項の全部を主要部としてお
り、前記担持板の裏面の少なくとも前記固体電解
質に対応する部分に発熱抵抗体を配設してなるも
のである。
〈実施例〉
本発明の一実施例を添付図面について説明す
る。
る。
図中１は絶縁性担持板であり、絶縁性を有する
MgAlO等の金属酸化物や、酸化アルミニウム等
のセラミツク材料からなる。
MgAlO等の金属酸化物や、酸化アルミニウム等
のセラミツク材料からなる。
前記担持板１上面には、第３図のように矩形状
の基準電極２と、前記担持板１の長手方向に沿つ
て、その端部の信号取出し端４まで連続する基準
側導電路３とが連接して設けられる。前記基準電
極２、基準側導電路３はスクリーン印刷等の手段
で白金に有機性材料を混入してなる多孔質金属膜
を塗布することにより一体的に形成され、後記す
る前記担持板１の焼結とともに金属膜内の有機性
材料を消失せしめ、これにより白金内に粗い空孔
が多数生じて良通性多孔質金属膜となる。このた
め前記基準側導電路３は前記基準電極２に基準ガ
スを供給する基準ガス供給路としての機能をも兼
ね備えることになる。このため、空所を別途形成
する必要が無く、構造が簡単となる。前記基準電
極２と基準側導電路３は別異の材料によつて夫々
別個に形成してもよい。
の基準電極２と、前記担持板１の長手方向に沿つ
て、その端部の信号取出し端４まで連続する基準
側導電路３とが連接して設けられる。前記基準電
極２、基準側導電路３はスクリーン印刷等の手段
で白金に有機性材料を混入してなる多孔質金属膜
を塗布することにより一体的に形成され、後記す
る前記担持板１の焼結とともに金属膜内の有機性
材料を消失せしめ、これにより白金内に粗い空孔
が多数生じて良通性多孔質金属膜となる。このた
め前記基準側導電路３は前記基準電極２に基準ガ
スを供給する基準ガス供給路としての機能をも兼
ね備えることになる。このため、空所を別途形成
する必要が無く、構造が簡単となる。前記基準電
極２と基準側導電路３は別異の材料によつて夫々
別個に形成してもよい。
第４，５図のように前記基準電極２上には、酸
化ジルコニウム等からなる固体電解質５が乗載さ
れ、前記担持板１上には、基準ガス供給路として
の機能を有する前記基準側導電路３を、信号取出
し端４のある左端部を除いて覆う酸化アルミニウ
ム等の絶縁層６が設けられ、前記固体電解質５の
上面の測定側伝導面を絶縁層６上面から露出させ
る。
化ジルコニウム等からなる固体電解質５が乗載さ
れ、前記担持板１上には、基準ガス供給路として
の機能を有する前記基準側導電路３を、信号取出
し端４のある左端部を除いて覆う酸化アルミニウ
ム等の絶縁層６が設けられ、前記固体電解質５の
上面の測定側伝導面を絶縁層６上面から露出させ
る。
さらに前記固体電解質５上面には、第６，７図
のように矩形状の測定側電極７が、前記絶縁層６
上面には前記担持板１の長手方向に沿つて、その
端部の信号取出し端９まで連続する測定側導電路
８がスクリーン印刷により連続上に塗着して形成
される。前記測定側電極７と測定側導電路８は別
異の材料によつて夫々別個に形成してもよい。
のように矩形状の測定側電極７が、前記絶縁層６
上面には前記担持板１の長手方向に沿つて、その
端部の信号取出し端９まで連続する測定側導電路
８がスクリーン印刷により連続上に塗着して形成
される。前記測定側電極７と測定側導電路８は別
異の材料によつて夫々別個に形成してもよい。
さらにまた、前記絶縁層６上面には第１，２図
のように前記測定側電極７、測定側導電路８を覆
つて、酸化アルミニウム等の材料による多孔性の
保護層１０が前記信号取出し端９を除いて形成さ
れる。前記保護層１０を前記測定側電極７上にの
み設け、前記測定側導電路８上には、非多孔性の
絶縁材を塗着してもよい。
のように前記測定側電極７、測定側導電路８を覆
つて、酸化アルミニウム等の材料による多孔性の
保護層１０が前記信号取出し端９を除いて形成さ
れる。前記保護層１０を前記測定側電極７上にの
み設け、前記測定側導電路８上には、非多孔性の
絶縁材を塗着してもよい。
前記保護層１０は任意的なものであつて、これ
を省略し、測定ガスを測定側電極７上に直接晒す
ようにしてもよい。
を省略し、測定ガスを測定側電極７上に直接晒す
ようにしてもよい。
前記構成の検出基板Ａは、生の担持板１上に
夫々スクリーン印刷等の手段により生材を順次積
層した後、これを焼結して完成する。尚、かかる
形成方法に限定されるものではなく、あらかじめ
焼成した部品を順次重ね合わせて形成してもよ
い。
夫々スクリーン印刷等の手段により生材を順次積
層した後、これを焼結して完成する。尚、かかる
形成方法に限定されるものではなく、あらかじめ
焼成した部品を順次重ね合わせて形成してもよ
い。
前記検出基板Ａは、酸素センサーのケーシング
内に装着され、固体電解質５上面の伝導面に保護
層１０を介して測定ガスが供給される。またその
下面の伝導面の基準電極２には、前記信号取出し
端４から前記基準側導電路４内の空孔を通入して
空気等の酸素分圧の既知な基準ガスが供給され、
固体電解質５の上下面に起電力を発生してその信
号は前記信号取出し端４、保護層１０から取出さ
れる。
内に装着され、固体電解質５上面の伝導面に保護
層１０を介して測定ガスが供給される。またその
下面の伝導面の基準電極２には、前記信号取出し
端４から前記基準側導電路４内の空孔を通入して
空気等の酸素分圧の既知な基準ガスが供給され、
固体電解質５の上下面に起電力を発生してその信
号は前記信号取出し端４、保護層１０から取出さ
れる。
第８図は、第２の発明に係る検出基板Ｂを示
し、検出基板Ａの下面に第９図に示す加熱板２０
を設けたものである。前記加熱板２０は、担持板
１と同一かつ同形状の絶縁性板材２１上に、溝部
２の下部に位置する細線を蛇行させてなる発熱部
２３と、該発熱部２３に通電する給電路２４とか
ら構成される発熱抵抗体２２を設けたものであ
り、該発熱抵抗体２２はモリブデン等の材料をス
クリーン印刷等の手段により塗着して形成され
る。前記検出基板Ｂは、担持板１等と同時に焼結
されて一体的に生じさせることができる。
し、検出基板Ａの下面に第９図に示す加熱板２０
を設けたものである。前記加熱板２０は、担持板
１と同一かつ同形状の絶縁性板材２１上に、溝部
２の下部に位置する細線を蛇行させてなる発熱部
２３と、該発熱部２３に通電する給電路２４とか
ら構成される発熱抵抗体２２を設けたものであ
り、該発熱抵抗体２２はモリブデン等の材料をス
クリーン印刷等の手段により塗着して形成され
る。前記検出基板Ｂは、担持板１等と同時に焼結
されて一体的に生じさせることができる。
前記加熱板２０に換えて、第１０図に示すよう
に溝部２の下部に位置する蛇行状の発熱部２３ａ
と、該発熱部２３ａに通電する給電路２４ａとか
ら構成される細板状の発熱抵抗体２２ａを前記担
持板１下面に直接当接して検出基板Ｂを構成して
もよい。
に溝部２の下部に位置する蛇行状の発熱部２３ａ
と、該発熱部２３ａに通電する給電路２４ａとか
ら構成される細板状の発熱抵抗体２２ａを前記担
持板１下面に直接当接して検出基板Ｂを構成して
もよい。
前記検出基板Ｂは発熱抵抗体２２，２２ａが担
持板１により基準電極３と絶縁されているから、
前記担持板１と発熱抵抗体２２，２２ａ間に絶縁
板を介装する必要がない。
持板１により基準電極３と絶縁されているから、
前記担持板１と発熱抵抗体２２，２２ａ間に絶縁
板を介装する必要がない。
固体電解質５の最適作動温度は300℃以上であ
り、このため測定ガスが低温の場合には給電路２
４から発熱部２３に通電して、前記固体電解質５
を加熱する。而て、該発熱抵抗体２２，２２ａに
よつて固体電解質５の温度補償がなされセンサー
の検出値を常に良好とすることができる。
り、このため測定ガスが低温の場合には給電路２
４から発熱部２３に通電して、前記固体電解質５
を加熱する。而て、該発熱抵抗体２２，２２ａに
よつて固体電解質５の温度補償がなされセンサー
の検出値を常に良好とすることができる。
〈効果〉
第１の発明は前記の説明によつて明らかにした
ように、 １ 平板状の絶縁性担持板上に、多孔質金属膜か
らなる基準電極と電気的に接続する基準側導電
路を、粗い空孔を有する良通性多孔質金属膜に
より形成し、基準ガス供給路として兼用するよ
うにしたから、基準電極に基準ガスを供給する
ために空所を生じさせる必要がなく、構造が簡
単で、肉薄となり、取扱いが容易となる。
ように、 １ 平板状の絶縁性担持板上に、多孔質金属膜か
らなる基準電極と電気的に接続する基準側導電
路を、粗い空孔を有する良通性多孔質金属膜に
より形成し、基準ガス供給路として兼用するよ
うにしたから、基準電極に基準ガスを供給する
ために空所を生じさせる必要がなく、構造が簡
単で、肉薄となり、取扱いが容易となる。
２ 検出部のみに固体電解質５が用いられるた
め、該固体電解質５の使用量が可及的に少なく
てすむ。
め、該固体電解質５の使用量が可及的に少なく
てすむ。
３ 担持板１は固体電解質５で兼用しないことに
より、広い範囲の材料から耐熱性、強度等にお
いて最適なものを採択され得るからセンサーの
使用条件に適合したものとすることができる。
より、広い範囲の材料から耐熱性、強度等にお
いて最適なものを採択され得るからセンサーの
使用条件に適合したものとすることができる。
４ 検出基板Ａ裏面には、担持板１の平な一面が
露出するから該面を利用することにより検出基
板の取付けが容易となる。
露出するから該面を利用することにより検出基
板の取付けが容易となる。
また第２の発明は、前記の効果に加えて
５ 加熱発熱抵抗体２２，２２ａにより固体電解
質５の温度を最適とし得るから、周囲の温度環
境に影響されず酸素濃度の検出を可及的正確に
施すことができるとともに、かかる温度補償を
絶縁板を要することなく簡易構成で達成できる
等の効果がある。
質５の温度を最適とし得るから、周囲の温度環
境に影響されず酸素濃度の検出を可及的正確に
施すことができるとともに、かかる温度補償を
絶縁板を要することなく簡易構成で達成できる
等の効果がある。
添付図面は本発明の実施例を示し第１図は検出
基板Ａの縦断側面図、第２図は同平面図、第３〜
７図は前記Ａの形成を順次示すものであつて、第
３図は担持板１上に電極２、導電路３を形成した
平面図、第４図はその上に固体電解質５、絶縁層
６を形成した平面図、第５図は第４図イ−イ線断
面図、第６図はさらにその上に電極７、導電路８
を形成した平面図、第７図は第６図ロ−ロ線断面
図、第８図は検出基板Ｂの縦断側面図、第９図は
加熱板２０の斜視図、第１０図は発熱抵抗体２２
ａの斜視図である。 １……担持板、２……基準電極、３……基準側
導電路、５……固体電解質、６……絶縁層、７…
…測定側電極、８……測定側導電路、１０……保
護層、２２，２２ａ……発熱抵抗体。
基板Ａの縦断側面図、第２図は同平面図、第３〜
７図は前記Ａの形成を順次示すものであつて、第
３図は担持板１上に電極２、導電路３を形成した
平面図、第４図はその上に固体電解質５、絶縁層
６を形成した平面図、第５図は第４図イ−イ線断
面図、第６図はさらにその上に電極７、導電路８
を形成した平面図、第７図は第６図ロ−ロ線断面
図、第８図は検出基板Ｂの縦断側面図、第９図は
加熱板２０の斜視図、第１０図は発熱抵抗体２２
ａの斜視図である。 １……担持板、２……基準電極、３……基準側
導電路、５……固体電解質、６……絶縁層、７…
…測定側電極、８……測定側導電路、１０……保
護層、２２，２２ａ……発熱抵抗体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 平板状の絶縁性担持板上に、多孔質金属膜か
らなる基準電極を形成し、かつ粗い空孔を有する
良通性多孔質金属膜によりなり、基準ガス供給路
を兼用する基準側導電路を、前記基準電極と電気
的に接続して形成すると共に、前記基準電極上に
は固体電解質を配設し、前記固体電解質の上面を
露出させて、前記担持板上を絶縁層で覆い、前記
絶縁層上に前記固体電解質の上面に被着した測定
電極と電気的に接続する導電路を配設してなる酸
素センサーの検出基板。 ２ 平板状の絶縁性担持板上に、多孔質金属膜か
らなる基準電極を形成し、かつ粗い空孔を有する
良通性多孔質金属膜によりなり、基準ガス供給路
を兼用する基準側導電路を、前記基準電極と電気
的に接続して形成すると共に、前記基準電極上に
は固体電解質を配設し、前記固体電解質の上面を
露出させて、前記担持板上を絶縁層で覆い、前記
絶縁層上に前記固体電解質の上面に被着した測定
電極と電気的に接続する導電路を配設し、さらに
は、前記担持板の下面の少なくとも前記固体電解
質に対応する部分に発熱抵抗体を配設したことを
特徴とする酸素センサーの検出基板。 ３ 前記担持板の裏面に、上面に発熱抵抗体を設
けてなる平板状の絶縁性担持板を配設したことを
特徴とする特許請求の範囲第２項記載の酸素セン
サーの検出基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59124258A JPS613052A (ja) | 1984-06-16 | 1984-06-16 | 酸素センサ−の検出基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59124258A JPS613052A (ja) | 1984-06-16 | 1984-06-16 | 酸素センサ−の検出基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS613052A JPS613052A (ja) | 1986-01-09 |
| JPH0582549B2 true JPH0582549B2 (ja) | 1993-11-19 |
Family
ID=14880875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59124258A Granted JPS613052A (ja) | 1984-06-16 | 1984-06-16 | 酸素センサ−の検出基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS613052A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5638706A (en) * | 1979-09-07 | 1981-04-14 | Fujikura Ltd | Heat resistant insulated wire |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS567588A (en) * | 1979-06-30 | 1981-01-26 | Matsushita Electric Works Ltd | Remote control unit for time sharing multiplex transmission |
| JPS5616865A (en) * | 1979-07-14 | 1981-02-18 | Bosch Gmbh Robert | Electrochemical measuring detector for detecting oxygen content in gas and method of producing same |
| JPS577551A (en) * | 1980-05-10 | 1982-01-14 | Bosch Gmbh Robert | Electrochemical measuring feeler for measuring oxygen content in gas and production of electrochemical measuring feeler sensor element |
| JPS57184963A (en) * | 1981-05-11 | 1982-11-13 | Toyota Motor Corp | Lean sensor |
-
1984
- 1984-06-16 JP JP59124258A patent/JPS613052A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS567588A (en) * | 1979-06-30 | 1981-01-26 | Matsushita Electric Works Ltd | Remote control unit for time sharing multiplex transmission |
| JPS5616865A (en) * | 1979-07-14 | 1981-02-18 | Bosch Gmbh Robert | Electrochemical measuring detector for detecting oxygen content in gas and method of producing same |
| JPS577551A (en) * | 1980-05-10 | 1982-01-14 | Bosch Gmbh Robert | Electrochemical measuring feeler for measuring oxygen content in gas and production of electrochemical measuring feeler sensor element |
| JPS57184963A (en) * | 1981-05-11 | 1982-11-13 | Toyota Motor Corp | Lean sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS613052A (ja) | 1986-01-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |