JPH06308077A - 電気化学的酸素測定センサ - Google Patents

電気化学的酸素測定センサ

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JPH06308077A
JPH06308077A JP6072098A JP7209894A JPH06308077A JP H06308077 A JPH06308077 A JP H06308077A JP 6072098 A JP6072098 A JP 6072098A JP 7209894 A JP7209894 A JP 7209894A JP H06308077 A JPH06308077 A JP H06308077A
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solid electrolyte
electrolyte body
measuring
casing
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JP6072098A
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Helmut Weyl
ヴァイル ヘルムート
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • G01N27/407Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定センサのケーシング内での固体電解質体
の電気絶縁性で気密な配置が可能である、電気化学的酸
素測定センサ。 【構成】 内部電極及び、外側表面上の、導体路を有す
る外部電極を有しているる、片側が閉じられた管の形の
酸素イオン導電性固体電解質体ならびに固体電解質体が
密閉帯域で堅固に密に挿入されているケーシングを備え
ており、この場合、外部電極の導体路は、ケーシングと
接触していない電気化学的酸素測定センサにおいて、外
部電極(25)の導体路(27)が、少なくとも、固体
電解質体(23)の外側表面の密閉帯域(32)の範囲
内では後退している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、請求項1記載の概念に
よる電気化学的酸素測定センサに関する。
【0002】
【従来の技術】いわゆるポテンシャルなしの電気化学的
測定センサ(potentialfreie elektrochemische Messfue
hler)の場合には、各電極接続部は直接制御装置に導か
れており、その結果、測定センサのケーシングとの電気
的な接触は許されていない。ポテンシャルなしの測定セ
ンサは、複数の測定センサが備えられている場合に特に
使用される。共通のポテンシャルの場合には、測定セン
サは相互に影響を及ぼされる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】いわゆる指形構造様式
の形の全ての固体電解質体ゾンデと同様に、内部電極及
び外部電極がそれぞれ1個の導体路によってセラミック
体の開口端部の前面まで延びているポテンシャルなしの
測定センサは、既に提案されている。ポテンシャルの結
合された測定センサの場合には、外部電極の導体路は導
電性密閉リングによって測定センサのケーシングと接触
される。これに対して、ポテンシャルなしの測定センサ
の場合にはこの接触は望ましくない。従って、外部電極
の導体路は密閉帯域の範囲内で絶縁層によって電気的に
絶縁される。しかしながら、この場合には、絶縁層は金
属密閉リングの加圧に対して十分な抵抗性を有しておら
ず、その結果、それにもかかわらず、測定センサのケー
シングとの接触が生じ、このことによって測定センサが
機能できなくなるという問題がある。既に、電気絶縁性
セラミック密閉リングを使用することによって解決が試
みられてきた。しかしながら、セラミック密閉リング
は、変形可能でなければならない。この性質は、密閉リ
ングが低い焼結温度で多孔質状態に焼結される場合にの
み達成されうる。これに反して、多孔質密閉リングは、
排ガスと凝縮物が多孔質密閉リングを通過して拡散しか
つ固体電解質体の内部に到達し得、ひいては参照ガス組
成を誤らせるという欠点を有している。
【0004】
【課題を解決するための手段】これとは異なり、請求項
1記載の特徴を有する、本発明による測定センサは、測
定センサのケーシング内での固体電解質体の電気絶縁性
で気密な配置が可能であるという利点を有している。排
ガスならびに湿分が拡散によって固体電解質体の内部に
到達し得ることは回避される。金属密閉リングの取り扱
いは、付加的に、いわゆる高張力の欠陥(Hochspannungs
fehler)から免れていないセラミック密閉リングが使用
される場合より経済的に有利である。最後に、導体路の
加圧技術は簡易化される。それというのも、通常は過度
に加圧することがかなり困難である、固体電解質体セン
サの肩部は加圧される必要がないからである。
【0005】
【作用】請求項2から9までのいずれか1項に記載の手
段によって、請求項1記載の測定センサの有利な発展及
び改善が可能である。導体路を接触箇所に向かって付加
的に密閉することは、特に有利である。このような密閉
は、1つの実施態様の場合には、少なくとも、導体路が
固体電解質体の外側表面を離れる箇所に、気密性の被覆
が備えられていることによって達成されるか又は、第2
の実施態様の場合には、密閉が固体電解質体の前面上に
載置された接点部材によって行なわれることによって達
成される。
【0006】本発明の2つの実施例は図に示されてお
り、かつ、次に詳説される。
【0007】
【実施例】図1に示されている電気化学的測定センサ1
0は、金属ケーシング11を有しており、この金属ケー
シングは、該金属ケーシングの外側に六角ナット(Schlu
esselsechskant)12及びねじ13を、図示されていな
い測定ガス管内への取付のための固定手段として有して
いる。測定ガス管内のケーシング11の密閉された取付
のために、六角ナット12とねじ13の間に配置されて
いる環状溝15中に、失われることのない固定状態で環
状密閉エレメント14が使用されている。ケーシング1
1の測定ガスから離れた端部には、別の環状溝16が設
けられており、この環状溝は、ケーシング11を延長す
る封止スリーブ17を固定するために使用される。封止
スリーブ17は、複数のエンボシング部50を用いて環
状溝16内に堅固に嵌め込まれる。
【0008】ケーシング11は、測定センサ10の測定
ガス側と反対側にありかつ密閉リング20を有している
肩状の密閉座19を有する縦孔18を有している。密閉
リング20が備えられたこの密閉座19上には、膨らん
だ形状の頭部22に密閉帯域として形成された肩部32
を有するセンサエレメント21が載置されている。
【0009】センサエレメント21は、前記の例の場合
には、排ガス中の酸素分圧の測定に有利に使用される自
体公知の酸素ゾンデである。センサエレメント21は、
管状固体電解質体23を有しており、この固体電解質体
の測定ガス側の端部が底部24によって閉じられてい
る。測定ガスに暴露される外側には、図2及び3によれ
ば、固体電解質体23に層状で通気性の測定電極25が
配置されており、かつ、内部空間に向いた側には、参照
ガス、例えば空気に暴露された通気性で層状の参照電極
26が配置されている。測定電極25は、測定電極導体
路27と一緒に測定電極接点33まで延びており、か
つ、参照電極26は、参照電極導体路28と一緒に参照
電極接点34まで延びている。測定電極接点33及び参
照電極接点34は、それぞれ固体電解質体23の開口端
部によって形成された前面36上に存在している。多孔
質保護層35は、測定電極25を覆っており、かつ測定
電極導体路27を部分的に覆っている。
【0010】測定ガス側に、ケーシング11の縦孔18
から突出しているセンサエレメント21は、間隔をもっ
て保護管44によって囲まれており、この保護管は、測
定ガスの出入りのために開口部45を有しており、か
つ、フランジ46によってケーシング11の測定ガス側
末端に接して支持されている。保護管44は、測定ガス
中で生じる高い温度変化及び測定ガス中に含有されてい
る粒子が直接センサエレメント21に影響を及ぼすこと
がないようにするために使用される。センサエレメント
21の内部空間は、本質的に、棒状の発熱体43によっ
て詰められており、この発熱体は、図示されていないが
測定ガスから離れて固定されており、かつ、導線接続部
材を備えている。
【0011】測定電極接点33上には測定電極接点部材
38が存在しており、かつ参照電極接点34上には参照
電極接点部材39が存在している。接点部材38、39
は、該接点部材がそれぞれシャフト部材38′もしくは
39′と一緒に粗製形の発熱体43に隣接しかつ測定電
極接続部材41及び参照電極接続部材42と接触してい
る状態になるように形成されている(図1)。
【0012】さらにケーシング11の縦孔18中に、有
利にセラミック材料、例えばステアタイトからなる絶縁
シェル40が導入されている。図示されていない機械的
手段を用いて絶縁シェル40は接点部材38及び39へ
と押圧され、このことによって電極接点33及び34へ
の電気的結合が生じる。
【0013】第1の実施例は、図1及び2から明らかで
あり、この場合には、測定電極導体路27は肩部32の
直前まで延びている。肩部32は、既述のとおり、密閉
座19及び密閉リング20と一緒に密閉帯域を形成して
いる。測定電極導体路27の排ガスから離れた端部で、
固体電解質体23中に半径方向の穿孔30が備えられて
おり、この穿孔は、導体路ペーストを用いた圧縮過程の
際にか又は導体路ペーストの別個の滴下導入によって充
填され、この場合、引き続いての密な焼結によって経路
47が生じる。経路47には、固体電解質体23の内側
の出口で接触路29が備えられており、この接触路は、
前面36まで延びておりかつそこで測定電極接点33を
形成している。さらに測定電極導体路27は、少なくと
も、半径方向の穿孔30の範囲内で気密絶縁層31で被
覆されている。この場合には気密絶縁層31は、保護層
35の下にまで到達することもできるし、測定電極導体
路27の排ガスから離れた端部を越えて肩部32にまで
到達することもできる。
【0014】図3は、第2の実施例を示しており、この
図では固体電解質体23の膨らんだ形状の頭部22中に
軸方向の穿孔31が備えられており、この穿孔は、前面
36と、肩部32の前で終わっている測定電極導体路2
7との間の1つの結合を生じている。軸方向の穿孔31
は、導電性電極ペーストで充填され、このことによって
焼結後に、測定電極導体路27の排ガスから離れた端部
と測定電極接点33との間の電気的な貫通接触部48が
形成される。さらに、軸方向の穿孔31を通る、前面3
6に接して終わっている貫通接触部48は、金属性の測
定電極接点部材38の載置の際に同時に貫通接触部48
が密閉され、このことによって、図3にさらに記入され
た気密絶縁層37を省略することができるという利点を
有している。この実施態様のもう1つ別の利点は、第1
の実施例の場合に固体電解質体23の内側に取付けられ
た付加的な接触路29を省略することができるという点
にある。測定電極接点部材38がその密閉機能を満足さ
せることができるようにするために、測定電極接点部材
38を弱くか焼すること及び/又は柔軟なニッケル箔で
裏打ちすることは有利である。
【0015】固体電解質体23中への半径方向の穿孔3
0及び/又は軸方向の穿孔31の装備は、有利にレーザ
ー穿孔法によって行なわれる。測定電極25、参照電極
26ならびに電極導体路27及び28ならびに貫通接触
部47、48ならびに電極接点33及び34は、有利に
白金−サーメット−材料から得られている。固体電解質
体23は、イットリウムによって安定化された二酸化ジ
ルコニウムからなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】測定センサの排ガス側の部分の拡大縦断面図で
ある。
【図2】第1の実施例による固体電解質体の断面図であ
る。
【図3】第2の実施例による固体電解質体の断面図であ
る。
【符号の説明】
23 固体電解質体、 25 測定電極、 27 導体
路、 29 接触路、30 半径方向の穿孔、 31
軸方向の穿孔、 32 密閉帯域、 33測定電極接
点、 36 前面、 37 気密絶縁部材、 38 接
点部材、 41 導線接続部材、 47,48 接触部

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部電極及び、外側表面に接して走る接
    続側の導体路を有し、同様に外側表面上に配置された外
    部電極を有する、片側が閉じられた管の形の酸素イオン
    導電性固体電解質体ならびに固体電解質体が密閉帯域で
    堅固に密に挿入されているケーシングを備えており、こ
    の場合、外部電極の導体路は、ケーシングと接触してい
    ない状態で延びている電気化学的酸素測定センサにおい
    て、外部電極(25)の導体路(27)が、少なくと
    も、固体電解質体(23)の外側表面の密閉帯域(3
    2)の範囲内では後退していることを特徴とする、電気
    化学的酸素測定センサ。
  2. 【請求項2】 導体路(27)が、固体電解質体(2
    3)の外側表面に沿って密閉帯域(32)の近くまで延
    びている、請求項1記載の測定センサ。
  3. 【請求項3】 導体路(27)が固体電解質体(23)
    の外側表面を離れる箇所で、少なくともほぼ半径方向の
    穿孔(30)が固体電解質体(23)中に備えられてお
    り、この穿孔中には固体電解質体(23)の内側表面に
    接して延びている接触路(29)との導体路(27)の
    接触部(47)が導入されており、この場合、接触路
    (29)が測定電極接点(33)までさらに延びてい
    る、請求項1又は2記載の測定センサ。
  4. 【請求項4】 少なくとも、導体路(27)が固体電解
    質体(23)の外側表面を離れる箇所が気密絶縁部材
    (37)で被覆されている、請求項3記載の測定セン
    サ。
  5. 【請求項5】 導体路(27)が固体電解質体(23)
    の外側表面を離れる箇所から、少なくともほぼ軸方向に
    走る穿孔(31)が固体電解質体(23)中に導入され
    ており、この穿孔中で導体路(27)の接触部(48)
    が測定電極接点(33)まで延びている、請求項1又は
    2記載の測定センサ。
  6. 【請求項6】 軸方向の穿孔(31)の貫通接触部(4
    8)の密閉が固体電解質体(23)の前面(36)上に
    載置された接点部材(38)によって行なわれている、
    請求項5記載の測定センサ。
  7. 【請求項7】 測定電極接点(33)が固体電解質体
    (23)の測定ガスから離れた前面に接して配置されて
    いる、請求項3又は5記載の測定センサ。
  8. 【請求項8】 測定電極接点(33)に対向して支持さ
    れておりかつ導線接続部材(41)を備えている少なく
    とも1個の接点部材(38)が備えられている、請求項
    7記載の測定センサ。
  9. 【請求項9】 半径方向の穿孔(30)及び/又は軸方
    向の穿孔(31)が圧縮過程の際に使用することができ
    る導体路ペーストで充填されている、請求項1から8ま
    でのいずれか1項に記載の測定センサ。
JP6072098A 1993-04-16 1994-04-11 電気化学的酸素測定センサ Pending JPH06308077A (ja)

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DE4312506.9 1993-04-16
DE19934312506 DE4312506A1 (de) 1993-04-16 1993-04-16 Elektrochemischer Sauerstoff-Meßfühler

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DE9409684U1 (de) * 1994-06-16 1995-10-12 Bosch Gmbh Robert Elektrochemischer Meßfühler
TR199700198T1 (tr) * 1995-07-18 1997-08-21 Heraeus Electro Nite Int Gaz konsantrasyonlarinin ölcülmesi icin sensor.
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JP2005181225A (ja) * 2003-12-22 2005-07-07 Denso Corp ガスセンサ

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