JPS5958356A - ガス分析機器の製造方法 - Google Patents
ガス分析機器の製造方法Info
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- JPS5958356A JPS5958356A JP57169275A JP16927582A JPS5958356A JP S5958356 A JPS5958356 A JP S5958356A JP 57169275 A JP57169275 A JP 57169275A JP 16927582 A JP16927582 A JP 16927582A JP S5958356 A JPS5958356 A JP S5958356A
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- JP
- Japan
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- thick film
- solid
- noble metal
- gas
- oxygen ion
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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
- G01N27/4071—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases using sensor elements of laminated structure
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- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
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】
本発明JJ、内外表面に1ト極を有する酸素イオン導電
体と外5゛I′に通じるガス拡散用1):]口を備えた
隔壁とによ、って空間部を形成し、この空間内の拡散酸
素カスをCp素イオン導′117.体を介して汲み1[
1シてガス組成の決定を行うツjス分析機器」6よびそ
の製造方法Zこ関する。
体と外5゛I′に通じるガス拡散用1):]口を備えた
隔壁とによ、って空間部を形成し、この空間内の拡散酸
素カスをCp素イオン導′117.体を介して汲み1[
1シてガス組成の決定を行うツjス分析機器」6よびそ
の製造方法Zこ関する。
近年、酸欠モニタとして信頓性の高い酸素計が家電、工
業計測等の分野で要求されている。また自動車、ボイラ
ー等においては燃費向−1二の見地から、空燃11ツを
所定値に制御するためのセンサとして空燃比d1が必要
とされている。
業計測等の分野で要求されている。また自動車、ボイラ
ー等においては燃費向−1二の見地から、空燃11ツを
所定値に制御するためのセンサとして空燃比d1が必要
とされている。
米国’lJ+’ Wr第3,514,377号明細男に
は、II!?素イオシイオン固体11114fを使用し
クーロン滴定の原即によりガス組成を分析する方法が開
示さね7、また別の米国/I?許第3,907,657
号明細書には上記!1′イ許の改良方法が開示さJl、
ている。
は、II!?素イオシイオン固体11114fを使用し
クーロン滴定の原即によりガス組成を分析する方法が開
示さね7、また別の米国/I?許第3,907,657
号明細書には上記!1′イ許の改良方法が開示さJl、
ている。
本発明は米国特許第3,907,657 %” IJH
Ill書に開示されたカス分析機器を基本として、こノ
アを上記酸欠モニタ等lこ応用する際のガス分析機器の
現実的構造およびその量産方法を提供することを目的と
する。
Ill書に開示されたカス分析機器を基本として、こノ
アを上記酸欠モニタ等lこ応用する際のガス分析機器の
現実的構造およびその量産方法を提供することを目的と
する。
このような目的は、本発明にょノ1.ば、冒頭で述べた
種類のガス分析機器において、セラミック基板上1・乙
空間部、内部Vt金属′11を極厚膜、緻密質酸素イオ
ン導電固体電解質厚膜、外部貴金属電極厚膜を順次積層
形成することによって達成される。
種類のガス分析機器において、セラミック基板上1・乙
空間部、内部Vt金属′11を極厚膜、緻密質酸素イオ
ン導電固体電解質厚膜、外部貴金属電極厚膜を順次積層
形成することによって達成される。
その場合に、本発明の優れた実施例によれば、内部貴金
属電極および外部貴金属電極はそれぞれ白金型(ぺより
成り、緻密質酸素イオン導電固体電解質厚膜はジルコニ
ア固体′it解質より成る。
属電極および外部貴金属電極はそれぞれ白金型(ぺより
成り、緻密質酸素イオン導電固体電解質厚膜はジルコニ
ア固体′it解質より成る。
し、かして、本発明によるガス分析機器は、セラミック
基板上に可燃性固体厚膜、内部貴金属電極厚膜、緻密質
酸素イオン尋1は固体電解質厚膜、外部貴金属′il?
、 44F、厚膜を順次形成し、ついで熱処理により該
可燃性固体厚膜を燃焼揮散させて空間部を形成するこ吉
によって製造される。
基板上に可燃性固体厚膜、内部貴金属電極厚膜、緻密質
酸素イオン尋1は固体電解質厚膜、外部貴金属′il?
、 44F、厚膜を順次形成し、ついで熱処理により該
可燃性固体厚膜を燃焼揮散させて空間部を形成するこ吉
によって製造される。
そのJzA自に、本発明の製造方法による優れた実施態
様によれば、緻密質酸素イオン導電固体電解刊厚膜はジ
ルrJニアのプラズマ溶射により形成され、可燃性固体
厚膜はカーホンより形成される。
様によれば、緻密質酸素イオン導電固体電解刊厚膜はジ
ルrJニアのプラズマ溶射により形成され、可燃性固体
厚膜はカーホンより形成される。
欠番と、本発明を図面に示した実施例に基づいて詳冊1
に説明する。
に説明する。
まず、本発明の県木となる米国特許第3907657号
明細書に開示されたカス分析機器について説明 ゛す
る。第1図にはこのガス分析機器が示されている。この
カス分析機器においては酸素濃度測定はサンプリング法
によって行なわA7る。まず、測定ガスをガス導入手段
1を介して測定空間2に導く。
明細書に開示されたカス分析機器について説明 ゛す
る。第1図にはこのガス分析機器が示されている。この
カス分析機器においては酸素濃度測定はサンプリング法
によって行なわA7る。まず、測定ガスをガス導入手段
1を介して測定空間2に導く。
ガス導入手段1は、ガス拡散に対して高抵抗を示す。例
えばatい開口1である。次に1浚素を測定空間2から
汲み出す。汲み出しは測定空間2の壁3の一部をなす酸
素センサ4(酸素イオン導電固体電解質)によって行う
。このとき酸素セン−1)−4に加えられた汲み出しに
必要な電荷惜を求めれば、これが酸素4度の指標を与え
るこ吉になる。電極体5.6.7はそれぞれ温度検出用
、酸素濃度検知用。
えばatい開口1である。次に1浚素を測定空間2から
汲み出す。汲み出しは測定空間2の壁3の一部をなす酸
素センサ4(酸素イオン導電固体電解質)によって行う
。このとき酸素セン−1)−4に加えられた汲み出しに
必要な電荷惜を求めれば、これが酸素4度の指標を与え
るこ吉になる。電極体5.6.7はそれぞれ温度検出用
、酸素濃度検知用。
酸累汲み出し用の電極である。1「棒体51.6/、
7/はぞれぞれ電極体5.J7の対極である。
7/はぞれぞれ電極体5.J7の対極である。
次に本発明を実施例に基づいて述べる。本発明は、セラ
ミンク基板上に可燃性固体を用いた厚膜。
ミンク基板上に可燃性固体を用いた厚膜。
内部貴金属軍、極緻密質酸素イオン導電固体?[尤解質
厚膜、外部貴金属電極を順次形成し、ついで該基板を熱
処理して可燃性固体を燃焼揮散せしめてなるガス分析機
器の構造及びその製I貴方法をその内容としている。第
2図はチップ状ガス分析機器の正面図、第3図はそのA
−A′断面図である。アルミナ基板8はチップ加熱用ヒ
ータりを内蔵している。先づアルミナ基板8上にカーボ
ン厚膜1oを第2図実太線のパターンでスクリーン印刷
する。次にこれを200°0で熱処理し、カーボン厚膜
1oを乾燥しかつ厚膜内のバインダーを重合固化せしめ
る。
厚膜、外部貴金属電極を順次形成し、ついで該基板を熱
処理して可燃性固体を燃焼揮散せしめてなるガス分析機
器の構造及びその製I貴方法をその内容としている。第
2図はチップ状ガス分析機器の正面図、第3図はそのA
−A′断面図である。アルミナ基板8はチップ加熱用ヒ
ータりを内蔵している。先づアルミナ基板8上にカーボ
ン厚膜1oを第2図実太線のパターンでスクリーン印刷
する。次にこれを200°0で熱処理し、カーボン厚膜
1oを乾燥しかつ厚膜内のバインダーを重合固化せしめ
る。
続いて、内部白金・成極1]を第2図点線のパターンで
スパッタ法によりカーボン厚膜101およびアルミナ基
板8上に被着する。厚さは約1μである。
スパッタ法によりカーボン厚膜101およびアルミナ基
板8上に被着する。厚さは約1μである。
引続いて、ジルコニア固体型ir+’(″)jf )i
−7膜12をプラズマ溶射法(・こよりl;i”: 2
図一点’J)i rT皐のパターンで緻密質に約200
ttの厚さに形成する。プラズマ溶射はアルゴン/水
先のプラズ−7カスを用い、10〜44μ粒径の安定化
ジルコニア原A′目・こより約4Q kwの出力で達成
することができる。その後、外部白金電僚13を第2図
工点qll線のパターンでスパック法によりジルコニア
固体型)野質厚膜J2上に1皮着し、さらに端子17.
18を金のスパッタによりアルミナ基板8 Th[こ被
着する。
−7膜12をプラズマ溶射法(・こよりl;i”: 2
図一点’J)i rT皐のパターンで緻密質に約200
ttの厚さに形成する。プラズマ溶射はアルゴン/水
先のプラズ−7カスを用い、10〜44μ粒径の安定化
ジルコニア原A′目・こより約4Q kwの出力で達成
することができる。その後、外部白金電僚13を第2図
工点qll線のパターンでスパック法によりジルコニア
固体型)野質厚膜J2上に1皮着し、さらに端子17.
18を金のスパッタによりアルミナ基板8 Th[こ被
着する。
以上の厚膜形成工程は一枚の大型セラミック基板に複数
個同時形成し、本工程終了後これをチョコレートブレー
クし、各チップに分割する(各チップがガス分析機器を
+PJ成する)。
個同時形成し、本工程終了後これをチョコレートブレー
クし、各チップに分割する(各チップがガス分析機器を
+PJ成する)。
チップは次にネール・\ソドポンタにより金線を4ケ所
ツイヤボンド゛シ、ヒータ用リード線141゜142お
、1:び信シ)111リードにノ:i! 151 、1
52を形成する。
ツイヤボンド゛シ、ヒータ用リード線141゜142お
、1:び信シ)111リードにノ:i! 151 、1
52を形成する。
なお、リード線】伺がボンデングされる端子部18およ
びリード線142がポンディングされる端子部18はそ
れぞ2′l、ヒータ9と導電的に接続される。また、リ
ード線151がボンデインクされる端子部17は内部白
金電極11と導電接続され、一方リード線152がボン
デインクされる端子部】7は外部白金′「1を極1.3
J導電接続される。
びリード線142がポンディングされる端子部18はそ
れぞ2′l、ヒータ9と導電的に接続される。また、リ
ード線151がボンデインクされる端子部17は内部白
金電極11と導電接続され、一方リード線152がボン
デインクされる端子部】7は外部白金′「1を極1.3
J導電接続される。
ワイヤポンドに続いて、チップをトンネル炉(600’
O)に送りカーボン厚膜10を燃焼連敗ぜしめ、あきに
空間部を残す(測定空間2に相当)。なお、アルミナ基
板8にはチップ中火部に約50μの貫通孔16をあらか
じめ穿設しているので、この貫通孔1Gを介してカーボ
ン厚膜の燃焼がイ)わ′A+、、またガス分析機器とし
て動作するときはこれがノ、91人手段1(第1図参照
)として機能する。
O)に送りカーボン厚膜10を燃焼連敗ぜしめ、あきに
空間部を残す(測定空間2に相当)。なお、アルミナ基
板8にはチップ中火部に約50μの貫通孔16をあらか
じめ穿設しているので、この貫通孔1Gを介してカーボ
ン厚膜の燃焼がイ)わ′A+、、またガス分析機器とし
て動作するときはこれがノ、91人手段1(第1図参照
)として機能する。
本発明においては、電極は1対(汲、=′声出し電極7
.7′相当)のみとし、他の2対を省略しているが、こ
れはガス分析機器を定電f\γ1(L解作動する際は酸
素濃度検知1−II Tj<極6,6′が不用であり、
さらに、ヒータを定電圧、駆動してその飽和温度におい
て使用するときは温1W検知用′rイ極5,5′も不要
さなるからである。
.7′相当)のみとし、他の2対を省略しているが、こ
れはガス分析機器を定電f\γ1(L解作動する際は酸
素濃度検知1−II Tj<極6,6′が不用であり、
さらに、ヒータを定電圧、駆動してその飽和温度におい
て使用するときは温1W検知用′rイ極5,5′も不要
さなるからである。
上記の実がIj例によ5いては、内部電極11.外部電
極13等はスパッタ法を用いているが、仙にイオンプレ
ーテインク、蒸着熔・の方法づ−・ITIいてもよい。
極13等はスパッタ法を用いているが、仙にイオンプレ
ーテインク、蒸着熔・の方法づ−・ITIいてもよい。
才た、シル1− ア固体′11f、f’+’ryr +
1fll・;j ] 2 +−xプ゛ラズマ溶射法の他
、スパッタ法に4、って形成してもよい。
1fll・;j ] 2 +−xプ゛ラズマ溶射法の他
、スパッタ法に4、って形成してもよい。
さらにま/こJ’1□山化16はこれを創V設″せず、
カーボン厚11シ)のバノノ・−ン1(まりナヨニjレ
ートブレークの端面に開[14設(Jで貰1rfl T
L 16の代J11とすることも可iii′″、であ2
・。
カーボン厚11シ)のバノノ・−ン1(まりナヨニjレ
ートブレークの端面に開[14設(Jで貰1rfl T
L 16の代J11とすることも可iii′″、であ2
・。
以にのよ・”白r′、、本);^明においては、セラミ
ック基板−1−にカーボンの如きiil燃性几11]・
”、\(カーボン厚膜]0)、内部111G・属電極(
内部白金’7jq極11)、緻?i4質酸素イア4ン’
>jJ、市、固体1よ解質厚11i′> (ジルコニア
固体1((、解質厚膜12)、外部Y1金属箱、棒(外
7−](白金・Ij 極13 )をスクリーン印刷、ヌ
パソク、プラズマ溶射法等を用いて順次形成し、一つい
で該り工燃性厚膜(カーボン厚膜10)を燃焼(不敗せ
しめて、空間部(測定空間2)を形成することによりガ
ス分析機器を構成したので、本発明は下記のような優れ
た効果を示す。
ック基板−1−にカーボンの如きiil燃性几11]・
”、\(カーボン厚膜]0)、内部111G・属電極(
内部白金’7jq極11)、緻?i4質酸素イア4ン’
>jJ、市、固体1よ解質厚11i′> (ジルコニア
固体1((、解質厚膜12)、外部Y1金属箱、棒(外
7−](白金・Ij 極13 )をスクリーン印刷、ヌ
パソク、プラズマ溶射法等を用いて順次形成し、一つい
で該り工燃性厚膜(カーボン厚膜10)を燃焼(不敗せ
しめて、空間部(測定空間2)を形成することによりガ
ス分析機器を構成したので、本発明は下記のような優れ
た効果を示す。
(1)ノJス分析機器がkflf層により自動的に形成
されていきアセンブルを必要としない−特に空間部(測
定空間2相当)が厚膜法により巧妙に形成されるーから
、チョコレートフレーク1ツクの併L[」と相俟って−
Y^産効果が高い。
されていきアセンブルを必要としない−特に空間部(測
定空間2相当)が厚膜法により巧妙に形成されるーから
、チョコレートフレーク1ツクの併L[」と相俟って−
Y^産効果が高い。
(2)溶射等の手段でジルコニア固体電解質厚膜を白金
電極を介して直接的にセラミ・ツク堰板に被着形成する
から、’rlj、 i’yF質のシール1長着が非常に
容易である。
電極を介して直接的にセラミ・ツク堰板に被着形成する
から、’rlj、 i’yF質のシール1長着が非常に
容易である。
(3)固体′1ft、 解質の膜厚を数i″r 71
、L−ti7 <できるので、固体電)性質の電気抵抗
を下げるこ吉ができ、ガス分析機器の低温動作に有利で
ある。
、L−ti7 <できるので、固体電)性質の電気抵抗
を下げるこ吉ができ、ガス分析機器の低温動作に有利で
ある。
本発明にかXわるガス分析機器は、チップ状の小型形状
で且つ犬ti)に製造することを可能とするので特に酸
欠モニタとして好、商であり、約IVの定電位電解によ
り酸素の汲み出しを行ってその際のi17解電流により
、酸素濃度をモニタすることができる。チップの温度は
約12Vの定′l[1,圧駆動によって飽第11の一定
温度に保持して、チップを動作させることができる。
で且つ犬ti)に製造することを可能とするので特に酸
欠モニタとして好、商であり、約IVの定電位電解によ
り酸素の汲み出しを行ってその際のi17解電流により
、酸素濃度をモニタすることができる。チップの温度は
約12Vの定′l[1,圧駆動によって飽第11の一定
温度に保持して、チップを動作させることができる。
4、図面の伍i 、t、14.な説明
第1図は従来のガス分析機’a”L (’、) を1略
+%’i D見上1、第2図は本発明の一実砲例(’)
”l’ −u’ll 図、2r+: 31VI it
、 ソ0)N−N断面図て、佑る。
+%’i D見上1、第2図は本発明の一実砲例(’)
”l’ −u’ll 図、2r+: 31VI it
、 ソ0)N−N断面図て、佑る。
8・・アルミナ基板、9・・・ヒル夕、10・・カー、
」;ン厚j莫、11・ 内部1(1’l含’iij (
勿、12・・・ジルコニア1114イ本電解質1’?膜
、13白金’+lr、極、141 、 M2・・ヒータ
用リードζ”p、 151.1452・・111号用
0−すド線、16・−・j1群j:fL。
」;ン厚j莫、11・ 内部1(1’l含’iij (
勿、12・・・ジルコニア1114イ本電解質1’?膜
、13白金’+lr、極、141 、 M2・・ヒータ
用リードζ”p、 151.1452・・111号用
0−すド線、16・−・j1群j:fL。
才] 区
73
才2(¥l
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 】)内外表面に電極を有する酸素イオン導電体と外界に
通じるガス拡散用開口を備えた隔壁吉によって空間部を
形成し、該空間内の拡散酸素ガスを該酸素イオン導電体
を介して汲み出してガス組成の決定を行うカス分析機器
において、セラミック基板」二に、空間部、内部貴金属
111.極厚膜、緻密質酸素イオン導電固体電解質厚膜
、外部貴金属電極厚膜を順次積層形成したことを特徴と
するガス分析機器。 2)セラミック基板上に可燃性固体厚膜、内部貴金属電
極厚膜、緻密質酸素イオン導′if’(、固体TIt解
質解質厚膜郊外部貴金属電極厚膜次形成し、ついで熱処
理により該可燃性固体厚膜を燃焼揮散ぜしめて空間部を
形成することを特徴とするカス分析機器の製造方法。 3)特許請求の範囲第2項記載の製造方法において、緻
密質酸素イオン導電固体↑EC解り4厚膜はジル′コニ
アのプラズマ溶射により形成されることを%徴とするノ
jス分析機器の」!f′↓造方法。 4)特許請求の範囲第2項または第3項記載の製造方法
において、用燃性固体厚膜はカーボンより形成されるこ
とをlf’!rfaとするガス分析機器の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57169275A JPS5958356A (ja) | 1982-09-28 | 1982-09-28 | ガス分析機器の製造方法 |
EP83109569A EP0104636A3 (de) | 1982-09-28 | 1983-09-26 | Sauerstoffsensor und Verfahren zu dessen Herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57169275A JPS5958356A (ja) | 1982-09-28 | 1982-09-28 | ガス分析機器の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5958356A true JPS5958356A (ja) | 1984-04-04 |
JPH0249468B2 JPH0249468B2 (ja) | 1990-10-30 |
Family
ID=15883487
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57169275A Granted JPS5958356A (ja) | 1982-09-28 | 1982-09-28 | ガス分析機器の製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0104636A3 (ja) |
JP (1) | JPS5958356A (ja) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH0612354B2 (ja) * | 1983-11-28 | 1994-02-16 | 株式会社日立製作所 | 酸素濃度測定装置の製造方法 |
US4579643A (en) * | 1983-11-18 | 1986-04-01 | Ngk Insulators, Ltd. | Electrochemical device |
JPS60135756A (ja) * | 1983-12-24 | 1985-07-19 | Ngk Insulators Ltd | 電気化学的セルの製造方法 |
JP2502961B2 (ja) * | 1984-04-26 | 1996-05-29 | 日本碍子株式会社 | 電気化学的装置の製造方法 |
US4571285A (en) * | 1984-05-29 | 1986-02-18 | Fujikura Ltd. | Oxygen sensor for and method of determining concentration of oxygen |
FR2575551B1 (fr) * | 1984-12-27 | 1987-03-06 | Brunel Gerald | Dispositif de sonde a oxygene et installation de regulation electronique de combustion equipee d'une telle sonde |
US4724061A (en) * | 1986-08-21 | 1988-02-09 | General Motors Corporation | Automotive, internal reference, solid electrolyte, lean oxygen sensor |
DE3728289C1 (de) * | 1987-08-25 | 1988-08-04 | Bosch Gmbh Robert | Nach dem polarographischen Messprinzip arbeitende Grenzstromsonde |
FR2620868B1 (fr) * | 1987-09-22 | 1994-03-25 | Thomson Csf | Procede de realisation de microcavites et application a un capteur electrochimique ainsi qu'a un chomatographe en phase gazeuse |
DE3834987A1 (de) * | 1988-10-14 | 1990-04-19 | Bosch Gmbh Robert | Sensorelement fuer grenzstromsensoren zur bestimmung des (lambda)-wertes von gasgemischen |
JPH03264858A (ja) * | 1990-02-13 | 1991-11-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 酸素センサと酸素濃度検出装置 |
DE50312571D1 (de) * | 2003-11-18 | 2010-05-12 | Spiroplex Gmbh | Auflagerelement |
Citations (1)
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JPS55166038A (en) * | 1979-06-09 | 1980-12-24 | Bosch Gmbh Robert | Polarograph measuring sensor for oxitygen content of gas |
Family Cites Families (3)
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---|---|
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