JPS5917147A - 固体電解質酸素センサの製造方法 - Google Patents
固体電解質酸素センサの製造方法Info
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- JPS5917147A JPS5917147A JP57127000A JP12700082A JPS5917147A JP S5917147 A JPS5917147 A JP S5917147A JP 57127000 A JP57127000 A JP 57127000A JP 12700082 A JP12700082 A JP 12700082A JP S5917147 A JPS5917147 A JP S5917147A
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- JP
- Japan
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- sensor
- oxygen
- solid electrolyte
- oxygen ion
- electrodes
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-
- 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
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
- G01N27/4075—Composition or fabrication of the electrodes and coatings thereon, e.g. catalysts
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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】
このづ６明は、酸素センサの製造方法に係わり、特に、
固体電解質からなる酸素イオン導電板を用いた固体ｗｔ
ｍ＊酸累セ酸素の製造方法に関するものである。
固体電解質からなる酸素イオン導電板を用いた固体ｗｔ
ｍ＊酸累セ酸素の製造方法に関するものである。
一般に、被測定気体中の酸素濃１糺を検出するための酸
素濃度検出装置に用いられる酸素センサとして、第１図
に示すｉ、￥１体ｔｌイ解質酸素センサが知られている
。
素濃度検出装置に用いられる酸素センサとして、第１図
に示すｉ、￥１体ｔｌイ解質酸素センサが知られている
。
この固体電解ｆＪＲ酸素センサ（以下、単にセンサと称
す）１は、例えば、ジルコニア（Ｚ ｒ Ｏ２）に安定
化剤（ＯａＯ１ＭｇＯ％Ｙ２Ｏ３など）を固溶させて形
成した固体電解質からなる酸素イオン導電１板１ａの両
面に、白金（ｐｔ）などからなる！狂忰１ｂを薄板状に
一体に設けたものである。なお、第１図では電極１ｂを
一方のみ示しである。
す）１は、例えば、ジルコニア（Ｚ ｒ Ｏ２）に安定
化剤（ＯａＯ１ＭｇＯ％Ｙ２Ｏ３など）を固溶させて形
成した固体電解質からなる酸素イオン導電１板１ａの両
面に、白金（ｐｔ）などからなる！狂忰１ｂを薄板状に
一体に設けたものである。なお、第１図では電極１ｂを
一方のみ示しである。
そして第２図および第３図は、前述したセンサ１を用い
た従来の酸素濃度検出装置の一例を示すもので、前記セ
ンサ１の一方の面に、この一方の両側に隔離室Ｏを形成
する覆い２を取υ句けるとｋもに、との機い２の頂板中
央に、所定形状の（内径および奥行きを所定寸法とした
）貝通孔２ａを形成し、また、前記センサ１の両Ｆｉ、
極１ ｂ 、１ ｂ間に、リード絨３．３を介してｌｉ
圧計Ｖ、ＷＥ流計１および直流電源Ｂを接続した構成と
なっている。
た従来の酸素濃度検出装置の一例を示すもので、前記セ
ンサ１の一方の面に、この一方の両側に隔離室Ｏを形成
する覆い２を取υ句けるとｋもに、との機い２の頂板中
央に、所定形状の（内径および奥行きを所定寸法とした
）貝通孔２ａを形成し、また、前記センサ１の両Ｆｉ、
極１ ｂ 、１ ｂ間に、リード絨３．３を介してｌｉ
圧計Ｖ、ＷＥ流計１および直流電源Ｂを接続した構成と
なっている。
ここで、前述した酸素濃度検出装置によって被測定気体
中の酸素濃度を検出する場合について説明すれば以−ト
のとおりである。
中の酸素濃度を検出する場合について説明すれば以−ト
のとおりである。
おく。
−次いで、直流電源Ｂによって両電極１ｂ
、Ｉｂ間に電圧を印加して、酸素イオン導電板１＆に、
第２図の矢印（イ）方向に強制的に電流を流すと、覆い
２内の酸素イオンが酸素イオン導電板１ａを介して外部
へ放出されるいわゆるボンピング現象゛を生じるととも
に、外部の酸素イオンが貫通孔２ａから保い２内へ拡散
させられる現象が生じる。
−次いで、直流電源Ｂによって両電極１ｂ
、Ｉｂ間に電圧を印加して、酸素イオン導電板１＆に、
第２図の矢印（イ）方向に強制的に電流を流すと、覆い
２内の酸素イオンが酸素イオン導電板１ａを介して外部
へ放出されるいわゆるボンピング現象゛を生じるととも
に、外部の酸素イオンが貫通孔２ａから保い２内へ拡散
させられる現象が生じる。
また、前記棟い２内に拡散させられる酸素イオン景よシ
も、彷い２内から放出される酸素イオン如が多くなるよ
うに、前記酸素イオン導電板１ａに流す層流を一定値に
設定してやると、禰い２内の酸素イオンが放出されて零
に近づくとともに、酸素イオン導電板１ａを通過する酸
素イオンが限りなく零に近づいて、この結果、酸素イオ
ン導電板１ａの電気的抵抗が増大して、両電極１ｂ、Ｉ
ｂ間の電圧が急増する現象を生じる。
も、彷い２内から放出される酸素イオン如が多くなるよ
うに、前記酸素イオン導電板１ａに流す層流を一定値に
設定してやると、禰い２内の酸素イオンが放出されて零
に近づくとともに、酸素イオン導電板１ａを通過する酸
素イオンが限りなく零に近づいて、この結果、酸素イオ
ン導電板１ａの電気的抵抗が増大して、両電極１ｂ、Ｉ
ｂ間の電圧が急増する現象を生じる。
そして、電流を流して隔離室Ｃ内の酸素イオンを零とす
るまでに要する時間、すなわち、電流を流し始めてから
電圧が急増するまでの時間（ボンピング時間）ｔは、前
記酸素イオン導電板１＆に対応して得られる。
るまでに要する時間、すなわち、電流を流し始めてから
電圧が急増するまでの時間（ボンピング時間）ｔは、前
記酸素イオン導電板１＆に対応して得られる。
したがって、前記電流を所宇値に設定しておき、電圧の
変化を電圧針で読み取って、前記ボンピング時間を測定
することにより、被測定気体中の酸素濃度を検出するこ
とができる。
変化を電圧針で読み取って、前記ボンピング時間を測定
することにより、被測定気体中の酸素濃度を検出するこ
とができる。
ところで、前述した酸素濃度検出装置にあっては、酸素
濃度の変化に即応した検出が可能なように、検出速度を
高めることが要望されている。
濃度の変化に即応した検出が可能なように、検出速度を
高めることが要望されている。
そこで従来では、前記センサ１を窒素ガスなどの不活性
気体中で所定温度（例えば７００℃）以上に加熱すると
ともに、両電極１ｂ、１ｂに数ボルトの１１圧を印加す
る処理方法が実施されている。
気体中で所定温度（例えば７００℃）以上に加熱すると
ともに、両電極１ｂ、１ｂに数ボルトの１１圧を印加す
る処理方法が実施されている。
このような処理をセンサ１に施すと、センサ１の導電性
、すなわち酸素イオン導電性が第４図にａで示す処理前
のセンサ１の導電性に比して、第４図にｂで示すように
改善される。
、すなわち酸素イオン導電性が第４図にａで示す処理前
のセンサ１の導電性に比して、第４図にｂで示すように
改善される。
この結果、センサ１によるボンビンダ速鹿を速めて、酸
素濃度検出装置の検出速度を高めることが可能となった
が、なお、次のような問題点が残されていた。
素濃度検出装置の検出速度を高めることが可能となった
が、なお、次のような問題点が残されていた。
すなわち、前述した処理を施したセンサ１にあっては、
経時的に不安定で、例えば、前述した処理を施した後、
１０日後にセンサ１の導ｍ性を測定すると、第４図にＣ
で示すように導ｍ性が低下してしまう。
経時的に不安定で、例えば、前述した処理を施した後、
１０日後にセンサ１の導ｍ性を測定すると、第４図にＣ
で示すように導ｍ性が低下してしまう。
このような間融点が生じると、前述したボンピング時間
と被測定気体中の酸素濃度との対応関係が不安定となり
、もって、酸素濃度の検出が不確実となるおそれがある
。
と被測定気体中の酸素濃度との対応関係が不安定となり
、もって、酸素濃度の検出が不確実となるおそれがある
。
この発明は、前述した従来の諸事情に対処せんとしてな
されたもので、その目的とするところは、関い酸素イオ
ン導電性を有し、かつ、経時的に安定した固体１％（解
質酸素センサを得ることのできる製造方法を提供するこ
とにある。
されたもので、その目的とするところは、関い酸素イオ
ン導電性を有し、かつ、経時的に安定した固体１％（解
質酸素センサを得ることのできる製造方法を提供するこ
とにある。
以下、この究明を第５図（−〜（ｄ）に示す一工程例に
基づき説明する。
基づき説明する。
まず、第５図（ａ）に示すように、ｌＪ８＋１体ｉ枕解
賀からなる酸素イオン導電板１ａと、白金などからなる
一対のＮｉ ｍ ｌ ｂ ％ ｌ ｂを形成しておき
、この￥ｆＬ極ｌｂ、ｌｂを第５図（ｂ）に示すように
、前記酸素イオン導電板１ａの両面に、溶着などの手段
によって一体に取シ付ける。
賀からなる酸素イオン導電板１ａと、白金などからなる
一対のＮｉ ｍ ｌ ｂ ％ ｌ ｂを形成しておき
、この￥ｆＬ極ｌｂ、ｌｂを第５図（ｂ）に示すように
、前記酸素イオン導電板１ａの両面に、溶着などの手段
によって一体に取シ付ける。
次いで、前記両ｗＬ極１ｂ、ｌｂの表面に、カッター４
などを用いて（第５図（Ｑ）参照）多数の切り壽５を第
５図（ｄ）に示すように網状に形成する。
などを用いて（第５図（Ｑ）参照）多数の切り壽５を第
５図（ｄ）に示すように網状に形成する。
このような工程によって製造したセンサ１の導電性（す
なわち酸素イオン導電性）を測定し、その結果を第４図
にｄで示した。
なわち酸素イオン導電性）を測定し、その結果を第４図
にｄで示した。
また、前記センサｌの導電性を製造後の１０日後におい
て測定した結果、前記第４図のｄに示したのと同様の測
定結果が得られた。
て測定した結果、前記第４図のｄに示したのと同様の測
定結果が得られた。
この結果から明らかなように、この究明の製造方法によ
って製造したセンサ１は、不活性ガス処理を施した直後
のセンサの導電性に接近しかつ経時的に安定した導電性
を有する。
って製造したセンサ１は、不活性ガス処理を施した直後
のセンサの導電性に接近しかつ経時的に安定した導電性
を有する。
これは、成極１ｂ、１ｂの表面に多数形成した切り溝５
・・・・・・によって、第６図に示すようにｎｔｔｌ
ｂ、 １ ｔｌ）！面積が広がり、？：、、（１）
ｗＬＬ１２ｂ Ｊ ｂと被３１１１定気体との接触面積
が拡大されること、また、前記切り＃８５が機械的に形
成されるものであるから、０時的な形状電化が無視でき
る程度のもので、前記接触面摂が維持され・ることなど
に起因するものと思われる。
・・・・・・によって、第６図に示すようにｎｔｔｌ
ｂ、 １ ｔｌ）！面積が広がり、？：、、（１）
ｗＬＬ１２ｂ Ｊ ｂと被３１１１定気体との接触面積
が拡大されること、また、前記切り＃８５が機械的に形
成されるものであるから、０時的な形状電化が無視でき
る程度のもので、前記接触面摂が維持され・ることなど
に起因するものと思われる。
一方、前述したように製造されたセン±１に、従来と同
様の不活性気体による処理を施したのちにその導Ｆｉｔ
、性を測定すると、第４図にｅで示ずように、飛躍的に
改善された導’Ｉｔｔ性を得ることができた。
様の不活性気体による処理を施したのちにその導Ｆｉｔ
、性を測定すると、第４図にｅで示ずように、飛躍的に
改善された導’Ｉｔｔ性を得ることができた。
そしてこの導ｉｔ性は、不活性気体による処理後、１０
日後においても同様の結果が得られた。
日後においても同様の結果が得られた。
この結果から明らかなように、この究明のメ（遣方法に
よって製造したセンサ１は、不活性気体処理によって、
高い導電性を有し、かつ、不活性気体処理後において経
時的に安定なセンサ１となすことができる。
よって製造したセンサ１は、不活性気体処理によって、
高い導電性を有し、かつ、不活性気体処理後において経
時的に安定なセンサ１となすことができる。
これは、ｍ極１ｂ、１ｂの表（ｎｌに形成した多数の切
り溝５・・・・・・によって、不活性気体処理を前記ｔ
１極１ｂ、１ｂあるいは酸素イオン尋亀根１ａに効率良
くかつ確実に施すことができるためと思われる。
り溝５・・・・・・によって、不活性気体処理を前記ｔ
１極１ｂ、１ｂあるいは酸素イオン尋亀根１ａに効率良
くかつ確実に施すことができるためと思われる。
以上説明したように、この発明によれは、酸素イオン導
ｒｔＣ性を向上させ、かつ、経時的に安定化させ、もっ
て、酸素濃度検出の速度を速めることができるとともに
安定した検出の可能な固体璽、解質酸素センサを得るこ
とのできる製造方法を提供することができる。
ｒｔＣ性を向上させ、かつ、経時的に安定化させ、もっ
て、酸素濃度検出の速度を速めることができるとともに
安定した検出の可能な固体璽、解質酸素センサを得るこ
とのできる製造方法を提供することができる。
図面中、第１図は従来の固体Ｔ４ｔＷ４質酸素センザを
示す斜視図、第２図および第３図は従来の酸素濃度検出
装置の一例を示すもので、ｔＩＡ’ｉ、 ２図は縦断面
図、第３図は分解斜視図、第４図は、従来およびこの発
明の方法によって製造した固体可解ｒｌｔ酸素センザの
酸素イオン導電性を示す図、第５図（ａ）〜（ｄ）はこ
のヴ６明の一工程例を示す図、第６図は第５図（ｄ）の
■−■ｅ１．に沿う矢視断面図である。 １・・・・・センサ、１ａ・・・・・酸素イオン導電板
、１ｂ・・・・・ｍ極、２・・・・・榎い、２ａ・・・
・・貫通孔、３・・・・・リード勝、４・・・・・カッ
タ、５・・・・・切＃）錦、Ｂ・・・・・＠流邂源、Ｃ
・・・・・隔離室、工・・・・・ｍ流計、■・・・・・
電圧計。 出願人藤倉ｍ森株式会社 第１図 第２図 第４図 電圧（Ｖ） 第５図 （ａ） （ｂ） ｂ 第５図（Ｃ） （ｄ） ■ 第６図
示す斜視図、第２図および第３図は従来の酸素濃度検出
装置の一例を示すもので、ｔＩＡ’ｉ、 ２図は縦断面
図、第３図は分解斜視図、第４図は、従来およびこの発
明の方法によって製造した固体可解ｒｌｔ酸素センザの
酸素イオン導電性を示す図、第５図（ａ）〜（ｄ）はこ
のヴ６明の一工程例を示す図、第６図は第５図（ｄ）の
■−■ｅ１．に沿う矢視断面図である。 １・・・・・センサ、１ａ・・・・・酸素イオン導電板
、１ｂ・・・・・ｍ極、２・・・・・榎い、２ａ・・・
・・貫通孔、３・・・・・リード勝、４・・・・・カッ
タ、５・・・・・切＃）錦、Ｂ・・・・・＠流邂源、Ｃ
・・・・・隔離室、工・・・・・ｍ流計、■・・・・・
電圧計。 出願人藤倉ｍ森株式会社 第１図 第２図 第４図 電圧（Ｖ） 第５図 （ａ） （ｂ） ｂ 第５図（Ｃ） （ｄ） ■ 第６図
Claims (1)
- 固体Ｐ０、解質からなる蘭゛素イオン導電＆（ｌａ）の
両面に薄板状め電極（１ｂ）を設け、次いでこれらの電
極の表面に、多重の＠（５）を形成することを％徴とす
る固体電解質酸素センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57127000A JPS5917147A (ja) | 1982-07-21 | 1982-07-21 | 固体電解質酸素センサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57127000A JPS5917147A (ja) | 1982-07-21 | 1982-07-21 | 固体電解質酸素センサの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5917147A true JPS5917147A (ja) | 1984-01-28 |
Family
ID=14949187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57127000A Pending JPS5917147A (ja) | 1982-07-21 | 1982-07-21 | 固体電解質酸素センサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5917147A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03156361A (ja) * | 1989-11-15 | 1991-07-04 | Ngk Insulators Ltd | 酸素濃度検出器の処理方法 |
-
1982
- 1982-07-21 JP JP57127000A patent/JPS5917147A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03156361A (ja) * | 1989-11-15 | 1991-07-04 | Ngk Insulators Ltd | 酸素濃度検出器の処理方法 |
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