JPS5922903B2 - 酸素センサ−の封鎖方法 - Google Patents
酸素センサ−の封鎖方法Info
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- JPS5922903B2 JPS5922903B2 JP52079374A JP7937477A JPS5922903B2 JP S5922903 B2 JPS5922903 B2 JP S5922903B2 JP 52079374 A JP52079374 A JP 52079374A JP 7937477 A JP7937477 A JP 7937477A JP S5922903 B2 JPS5922903 B2 JP S5922903B2
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- JP
- Japan
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- solid electrolyte
- electrolyte container
- layer
- glass
- oxygen sensor
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- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、特に自動車等のエンジン排気ガス中の酸素濃
度を測定する場合に適する酸素センサーに関するもので
ある。
度を測定する場合に適する酸素センサーに関するもので
ある。
この種の酸素センサーは、内外両表面に金属薄膜からな
る電極を形成した固体電解質容器に固体極として金属−
金属酸化物混合体を充填し封入したものであり、固体電
解質容器の外部電極に接触する被測定ガスと、固体電解
質容器の内部電極に接触する固体極との酸素分圧の差異
によつて生ずる固体電解質容器の起電力をアウトプット
して被測定ガスの酸素濃度を測定するものである。
る電極を形成した固体電解質容器に固体極として金属−
金属酸化物混合体を充填し封入したものであり、固体電
解質容器の外部電極に接触する被測定ガスと、固体電解
質容器の内部電極に接触する固体極との酸素分圧の差異
によつて生ずる固体電解質容器の起電力をアウトプット
して被測定ガスの酸素濃度を測定するものである。
固体電解質容器中の固体極はエンジン排気ガスのような
高温の被測定ガスに曝されれば、該ガスに含まれる水分
、酸素等により金属が酸化され、あるいは金属酸化物が
更に高次の酸化物に酸化され、酸素センサーの耐久性が
低下したわ、内部電極に被測定ガスが接触することによ
り固体電解質容器の起電力に誤差を生じ、被測定ガス中
の酸素濃度を正確に測定することができなくなる。そこ
で、固体電解質容器は密封されて外界から遮断すること
が必要である。従来、固体電解質容器を密封するには、
ガラス層またはセラミックス層を介してガラス層を設け
、更にその上に無機接着剤層を設ける方法が望ましいと
されているが、この方法においても固体電解質容器と無
機接着剤層との接着力が乏しく、Ｈ唆素センサーがエン
ジン排気ガス等の高温ガスに曝されると、固体電解質容
器中の残留気体が膨張し、軟化したガラス層が無機接着
剤層を押上げることになク、従つて固体極を長期間にわ
たつて完全に外界と遮断することは困難であつた。
高温の被測定ガスに曝されれば、該ガスに含まれる水分
、酸素等により金属が酸化され、あるいは金属酸化物が
更に高次の酸化物に酸化され、酸素センサーの耐久性が
低下したわ、内部電極に被測定ガスが接触することによ
り固体電解質容器の起電力に誤差を生じ、被測定ガス中
の酸素濃度を正確に測定することができなくなる。そこ
で、固体電解質容器は密封されて外界から遮断すること
が必要である。従来、固体電解質容器を密封するには、
ガラス層またはセラミックス層を介してガラス層を設け
、更にその上に無機接着剤層を設ける方法が望ましいと
されているが、この方法においても固体電解質容器と無
機接着剤層との接着力が乏しく、Ｈ唆素センサーがエン
ジン排気ガス等の高温ガスに曝されると、固体電解質容
器中の残留気体が膨張し、軟化したガラス層が無機接着
剤層を押上げることになク、従つて固体極を長期間にわ
たつて完全に外界と遮断することは困難であつた。
しかして本発明は、固体極を充填した固体電解質容器を
ガラス層と無機接着剤層により密封する際、固体電解質
容器の内壁面において無機接着剤層の一部もしくは全部
に粗面を形成することを骨子とするものである。
ガラス層と無機接着剤層により密封する際、固体電解質
容器の内壁面において無機接着剤層の一部もしくは全部
に粗面を形成することを骨子とするものである。
本発明を第１図に示す一実施例によつて説明する。
固体電解質容器１は、酸素イオン伝導性を有する物質、
例えばＣａＯ（カルシア）、ＭＶＯ（マグネシア）、Ｙ
２Ｏ３（イツトリア）等で安定化したＺｒＯ２（ジルコ
ニア）が用いられる。
例えばＣａＯ（カルシア）、ＭＶＯ（マグネシア）、Ｙ
２Ｏ３（イツトリア）等で安定化したＺｒＯ２（ジルコ
ニア）が用いられる。
固体電解質容器１の内外表面には、例えば塩化白金酸の
熱分解により形成した白金薄膜（厚さは約１μ）からな
る電極１ａ，１ｂが設けられる。
熱分解により形成した白金薄膜（厚さは約１μ）からな
る電極１ａ，１ｂが設けられる。
更に固体電解質容器１の内壁面の上部には、粗面１ｃが
形成される。粗面１ｃは、固体電解質容器１を成形する
際に成形型によつて形成してもよいし、成形後にローレ
ット、ヤスリ、ナイスブラスト等により機械的に加工し
て形成してもよい。粗面１ｃの形状は、ななこ目、すじ
目、斜目あるいはアトランダムな凹凸でもよく、また大
きな波型の凹凸でもよく、その形状は特に限定するもの
ではない。粗面１ｃの形成位置は、後記する無機接着剤
層と内壁面との接触部であるが、接触部全面に形成され
ても、一部に形成されても何れでもよい。
形成される。粗面１ｃは、固体電解質容器１を成形する
際に成形型によつて形成してもよいし、成形後にローレ
ット、ヤスリ、ナイスブラスト等により機械的に加工し
て形成してもよい。粗面１ｃの形状は、ななこ目、すじ
目、斜目あるいはアトランダムな凹凸でもよく、また大
きな波型の凹凸でもよく、その形状は特に限定するもの
ではない。粗面１ｃの形成位置は、後記する無機接着剤
層と内壁面との接触部であるが、接触部全面に形成され
ても、一部に形成されても何れでもよい。
固体電解質容器１の中に固体極２として充填する金属一
金属酸化物混合体としては、ニツケル一酸化ニツケル（
Ｎｉ／ＮｉＯ）、銅一酸化銅（Ｃｕ／ＣｕＯ）、鉄一酸
化鉄（Ｆｅ／ＦｅＯ）等が用いられ、焼結防止剤として
アルミナ（Ａｔ２Ｏ３）粉末を３０重量％程度混入する
ことが望ましい。上記混合体は、粉体もしくは焼結体の
状態で固体極として用いられる。固体極２の上部を封じ
るガラス層３としては、熱膨張率が固体電解質容器のそ
れと近似したガラスを用いることが望ましく、例えばホ
ウケイ酸系ガラスあるいはソーダ石灰系ガラスが選択せ
られる。
金属酸化物混合体としては、ニツケル一酸化ニツケル（
Ｎｉ／ＮｉＯ）、銅一酸化銅（Ｃｕ／ＣｕＯ）、鉄一酸
化鉄（Ｆｅ／ＦｅＯ）等が用いられ、焼結防止剤として
アルミナ（Ａｔ２Ｏ３）粉末を３０重量％程度混入する
ことが望ましい。上記混合体は、粉体もしくは焼結体の
状態で固体極として用いられる。固体極２の上部を封じ
るガラス層３としては、熱膨張率が固体電解質容器のそ
れと近似したガラスを用いることが望ましく、例えばホ
ウケイ酸系ガラスあるいはソーダ石灰系ガラスが選択せ
られる。
ガラス層３の上部を封じる無機接着剤層４としては、熱
膨張率が固体電解質容器１のそれと近似したもので、か
つ耐熱性の優れた接着剤が望ましく、例えばアルミナ−
シリカ系、アルミナ系、ジルコニア系のセラミツクス粉
末を水ガラスに分散させたものが選択せられる。
膨張率が固体電解質容器１のそれと近似したもので、か
つ耐熱性の優れた接着剤が望ましく、例えばアルミナ−
シリカ系、アルミナ系、ジルコニア系のセラミツクス粉
末を水ガラスに分散させたものが選択せられる。
なお、固体電解質容器１に生じた起電力をアウトプツト
するため、固体電解質容器１の内外部電極１ｂ，１ａに
はリード線５が接続せられる。
するため、固体電解質容器１の内外部電極１ｂ，１ａに
はリード線５が接続せられる。
上記ガラス層３および無機接着剤層４により固体電解質
容器１を封じるには、固体電解質容器１中の固体極２上
にガラス板を載置し、更にその上から無機接着剤を塗布
して乾燥させた後、加熱処理をして接着剤を硬化せしめ
る。この際、接着剤は粗面１ｃの凹部に食い込む。接着
剤硬化後、更に加熱処理を行つてガラス板を溶融させる
。かくして無機接着剤層４とガラス層３が形成される。
第２図に示すように、ガラス層３と固体極２との間にセ
ラミツクス層６を介在せしめてもよい。セラミツクス層
６は、セラミックス粉体を充填するか、あるいはセラミ
ツクスを栓状に成形したものからなシ、材質としては固
体電解質容器に近似した熱膨張率を有するものが望まし
く、例えばＣａＯ，Ｍ７Ｏ，Ｙ２Ｏ３などで安定化した
ＺｒＯ２，Ａｔ２Ｏ３，ＢｅＯ（ベリリア）、２Ｍ７０
，Ｓｉ０２（フオルステライト）、Ｍ７Ｏ・Ａｔ２Ｏ３
（スピネル）等が選択・される。セラミツクス層６は、
ガラス層３と固体極２とが直接接触しないようにして、
酸素センサーが高温に曝された場合にガラス層３のガラ
ス成分と固体極２の金属もしくは金属酸化物成分とが化
学反応を起すことを防止するものであ虱セラミックス成
形物を用いる場合は、表面に白金、タングステン、モリ
ブデン等の金属被覆層を設けてガラス層３のガラスとの
ヌレをよくすることが望ましい。本発明は、内外表面に
金属薄膜からなる電極を形成した固体電解質容器の内壁
面において、ガラス封入層の上部に設ける無機接着剤層
と器壁との接触部の一部もしくは全部に粗面を形成する
ものであるから、無機接着剤層は粗面の凹部に食い込む
。
容器１を封じるには、固体電解質容器１中の固体極２上
にガラス板を載置し、更にその上から無機接着剤を塗布
して乾燥させた後、加熱処理をして接着剤を硬化せしめ
る。この際、接着剤は粗面１ｃの凹部に食い込む。接着
剤硬化後、更に加熱処理を行つてガラス板を溶融させる
。かくして無機接着剤層４とガラス層３が形成される。
第２図に示すように、ガラス層３と固体極２との間にセ
ラミツクス層６を介在せしめてもよい。セラミツクス層
６は、セラミックス粉体を充填するか、あるいはセラミ
ツクスを栓状に成形したものからなシ、材質としては固
体電解質容器に近似した熱膨張率を有するものが望まし
く、例えばＣａＯ，Ｍ７Ｏ，Ｙ２Ｏ３などで安定化した
ＺｒＯ２，Ａｔ２Ｏ３，ＢｅＯ（ベリリア）、２Ｍ７０
，Ｓｉ０２（フオルステライト）、Ｍ７Ｏ・Ａｔ２Ｏ３
（スピネル）等が選択・される。セラミツクス層６は、
ガラス層３と固体極２とが直接接触しないようにして、
酸素センサーが高温に曝された場合にガラス層３のガラ
ス成分と固体極２の金属もしくは金属酸化物成分とが化
学反応を起すことを防止するものであ虱セラミックス成
形物を用いる場合は、表面に白金、タングステン、モリ
ブデン等の金属被覆層を設けてガラス層３のガラスとの
ヌレをよくすることが望ましい。本発明は、内外表面に
金属薄膜からなる電極を形成した固体電解質容器の内壁
面において、ガラス封入層の上部に設ける無機接着剤層
と器壁との接触部の一部もしくは全部に粗面を形成する
ものであるから、無機接着剤層は粗面の凹部に食い込む
。
従つて、酸素センサーが高温に曝されて固体電解質容器
に残存する気体が膨張し、軟化したガラス層を介して無
機接着剤層を押上げんとするも無機接着剤層は上記した
食い込み効果によつて気体の膨張力に抵抗してその位置
を保持するものであり、酸素センサーの気密性は長期間
にわたつて維持され、固体極は安定に外界と？断される
。〔実施例 １〕固体電解質容器１として８モル％のＹ
２Ｏ３で安定化したＺｒＯ２成形物を用い、内外表面に
は１μの白金薄層を塩化白金酸の熱分解によつて設け電
極１ａ，１ｂとする。
に残存する気体が膨張し、軟化したガラス層を介して無
機接着剤層を押上げんとするも無機接着剤層は上記した
食い込み効果によつて気体の膨張力に抵抗してその位置
を保持するものであり、酸素センサーの気密性は長期間
にわたつて維持され、固体極は安定に外界と？断される
。〔実施例 １〕固体電解質容器１として８モル％のＹ
２Ｏ３で安定化したＺｒＯ２成形物を用い、内外表面に
は１μの白金薄層を塩化白金酸の熱分解によつて設け電
極１ａ，１ｂとする。
固体電解質容器１の上部内壁面には、成形時に予め成形
型により深さ０．３朋で３周波型の粗面１ｃを形成させ
る。固体極２としてカルボニル鉄粉一酸化鉄（Ｆ（／Ｆ
ｅＯ）の等モル混合物に３０重量％のα一Ａ！！／！０
３粉体を混合したものを用いた。固体極２上部に厚さ約
１。５詣の市販のホウケイ酸ガラス板（東芝製ＧＳＰ２
２ＯＡ５３３）を載置し、更にその土に市販のアルミナ
系接着剤（東亜合成化学工業製アロンセラム一Ｄ）を２
〜４ｍ７！ｌの厚さに塗布し、乾燥・加熱処理して硬化
させた。
型により深さ０．３朋で３周波型の粗面１ｃを形成させ
る。固体極２としてカルボニル鉄粉一酸化鉄（Ｆ（／Ｆ
ｅＯ）の等モル混合物に３０重量％のα一Ａ！！／！０
３粉体を混合したものを用いた。固体極２上部に厚さ約
１。５詣の市販のホウケイ酸ガラス板（東芝製ＧＳＰ２
２ＯＡ５３３）を載置し、更にその土に市販のアルミナ
系接着剤（東亜合成化学工業製アロンセラム一Ｄ）を２
〜４ｍ７！ｌの厚さに塗布し、乾燥・加熱処理して硬化
させた。
接着剤硬化後、更に空気中で１０００℃１０分間の加熱
を行い、上記ガラス板を溶融してガラス層を形成せしめ
る。かくして酸素センサーＡを得る。〔実施例 ２〕固
体電解質容器１として２５モル％のＣａＯで安定化した
ＺｒＯ２成形物を用い、実施例１と同様にして内壁面に
は粗面１ｃ、内外表面には白金薄膜からなる電極１ａ，
１ｂを形成する。
を行い、上記ガラス板を溶融してガラス層を形成せしめ
る。かくして酸素センサーＡを得る。〔実施例 ２〕固
体電解質容器１として２５モル％のＣａＯで安定化した
ＺｒＯ２成形物を用い、実施例１と同様にして内壁面に
は粗面１ｃ、内外表面には白金薄膜からなる電極１ａ，
１ｂを形成する。
固体極２としては、ニツケル一酸化ニツケル（Ｎｉ／Ｎ
ｉ（ト）の等モル混合物粉体の焼結体を用いる。
ｉ（ト）の等モル混合物粉体の焼結体を用いる。
固体極２上部に市販のソーダ・石灰系ガラス板を載置し
、更にその上に市販のシリカ−アルミナ系接着剤（住友
化学製スミセラムＳ−１６Ａ）を２〜４ｍｍの厚さに塗
布し、乾燥・加熱処理して硬化させた。
、更にその上に市販のシリカ−アルミナ系接着剤（住友
化学製スミセラムＳ−１６Ａ）を２〜４ｍｍの厚さに塗
布し、乾燥・加熱処理して硬化させた。
接着剤硬化後、更に空気中で１０００゜Ｃ１０分間の加
熱を行い、上記ガラス板を溶融してガラス層を形成せし
める。かくして酸素センサーＢを得る。〔実施例 ３〕 固体電解質容器１として８モル％のＭ７Ｏで安定化した
ＺｒＯ２成形物を用い、内外表面には実施例１と同様に
して電極１ａ，１ｂを形成する。
熱を行い、上記ガラス板を溶融してガラス層を形成せし
める。かくして酸素センサーＢを得る。〔実施例 ３〕 固体電解質容器１として８モル％のＭ７Ｏで安定化した
ＺｒＯ２成形物を用い、内外表面には実施例１と同様に
して電極１ａ，１ｂを形成する。
該固体電解質容器１の土部内壁面にブラスト法により面
粗度±５０μの粗面１ｃを形成する。固体極２としては
、銅一酸化銅（Ｃｕ／ＣｕＯ）の等モル混合物に３０重
量％のα−Ａｔ２Ｏ３粉体を混合したものを用いた。
粗度±５０μの粗面１ｃを形成する。固体極２としては
、銅一酸化銅（Ｃｕ／ＣｕＯ）の等モル混合物に３０重
量％のα−Ａｔ２Ｏ３粉体を混合したものを用いた。
固体極２上部に実施例１で用いたガラス板を載置し、更
にその上に実施例２で用いた接着剤を塗布し、実施例２
と同様に処理をすれば酸素センサーＣを得る。
にその上に実施例２で用いた接着剤を塗布し、実施例２
と同様に処理をすれば酸素センサーＣを得る。
〔実施例 ４〕
実施例１の酸素センサーにおいて、粗面１ｃは実施例３
と同様にして形成し、ガラス層３と固体極２との間に市
販の白金ペースト（塗布乾燥後空気中８０００Ｃ１５ｍ
１１焼成した）を塗布した厚さ１５龍のα−Ａ４Ｏ３粉
末を充填しセラミツクス層６を設ける。
と同様にして形成し、ガラス層３と固体極２との間に市
販の白金ペースト（塗布乾燥後空気中８０００Ｃ１５ｍ
１１焼成した）を塗布した厚さ１５龍のα−Ａ４Ｏ３粉
末を充填しセラミツクス層６を設ける。
かくして酸素センサーＤを得る。〔比較例〕実施例１，
２，３，４の各々について、粗面１ｃを形成しないもの
を比較例とし、酸素センサーＡ′，ＢＩ，ＣＩ，Ｖとす
る。
２，３，４の各々について、粗面１ｃを形成しないもの
を比較例とし、酸素センサーＡ′，ＢＩ，ＣＩ，Ｖとす
る。
以上実施例および比較例によつて得られた酸素センサー
の寿命を第１表に示す。
の寿命を第１表に示す。
酸素センサーの寿命とは、酸素センサーを同一のエンジ
ン排気ガス（空燃比１３．０〜１５．５、排気ガス温度
３５０〜９０００Ｃの間で変動する）に長時間曝露した
時、空燃比約１５。
ン排気ガス（空燃比１３．０〜１５．５、排気ガス温度
３５０〜９０００Ｃの間で変動する）に長時間曝露した
時、空燃比約１５。
５、排気ガス温度約５００℃において酸素センサー出力
が０。
が０。
４Ｖ以下に低下した時間をもつとする。
第１表に示すように、比較例に比し本発明による酸素セ
ンサーは、格段に長い寿命を有するものである。
ンサーは、格段に長い寿命を有するものである。
第１図は、本発明に係る一実施例の側断面図、第２図は
他の実施例の側断面図である。 図中、１・・・固体電解質容器、１Ａ，１Ｂ・・・電極
、１ｃ・・・粗面、２・・・固体極、３・・・ガラス層
、４・・・無機接着剤層、６・・・セラミックス層。
他の実施例の側断面図である。 図中、１・・・固体電解質容器、１Ａ，１Ｂ・・・電極
、１ｃ・・・粗面、２・・・固体極、３・・・ガラス層
、４・・・無機接着剤層、６・・・セラミックス層。
Claims (1)
- １ 内外両表面に金属薄膜からなる電極を形成した固体
電解質容器に固体極として金属−金属酸化物混合体を充
填し、該固体極充填層の上部はガラス層もしくはセラミ
ックス層を介してガラス層で封じ、更に該ガラス層の上
部は無機接着剤層で封じ、しかして固体電解質容器の内
壁面において無機接着剤層との接触部の一部もしくは全
部に粗面を形成することを特徴とする酸素センサーの封
鎖方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52079374A JPS5922903B2 (ja) | 1977-07-01 | 1977-07-01 | 酸素センサ−の封鎖方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52079374A JPS5922903B2 (ja) | 1977-07-01 | 1977-07-01 | 酸素センサ−の封鎖方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5413395A JPS5413395A (en) | 1979-01-31 |
| JPS5922903B2 true JPS5922903B2 (ja) | 1984-05-29 |
Family
ID=13688086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52079374A Expired JPS5922903B2 (ja) | 1977-07-01 | 1977-07-01 | 酸素センサ−の封鎖方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5922903B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU533358B2 (en) * | 1978-12-18 | 1983-11-17 | Allflex International Limited | Ear tags |
| JPS5720656A (en) * | 1980-07-11 | 1982-02-03 | Nippon Denso Co Ltd | Detector for concentration of oxygen |
| DE3381003D1 (de) * | 1982-07-29 | 1990-02-01 | Steve R Howe | Tieridentifikationsvorrichtung und geraet hierfuer. |
| GB8415613D0 (en) * | 1984-06-19 | 1984-07-25 | Shell Int Research | Animal ear tag-stud |
-
1977
- 1977-07-01 JP JP52079374A patent/JPS5922903B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5413395A (en) | 1979-01-31 |
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