JPS595943A - 酸素濃度センサ− - Google Patents
酸素濃度センサ−Info
- Publication number
- JPS595943A JPS595943A JP57115139A JP11513982A JPS595943A JP S595943 A JPS595943 A JP S595943A JP 57115139 A JP57115139 A JP 57115139A JP 11513982 A JP11513982 A JP 11513982A JP S595943 A JPS595943 A JP S595943A
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- JP
- Japan
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- electrode
- solid electrolyte
- oxygen concentration
- oxygen
- electrodes
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- Pending
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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】
本発明はジルコニア固体電解質を用いた酸素濃度センサ
ーに関するものである。
ーに関するものである。
従来、両面に一対の電極が形成されたジルコニア固体電
解質の一方の電極上に小孔を有する中空の半球体を被冠
させ、この球体内部の電極と他方の電極間に電圧を印加
して球体内部の酸素を外部へ汲み出し、この時の電流値
を測定することにより被測定気体中の酸素濃度を決定す
る酸素濃度センサーが提案されている。
解質の一方の電極上に小孔を有する中空の半球体を被冠
させ、この球体内部の電極と他方の電極間に電圧を印加
して球体内部の酸素を外部へ汲み出し、この時の電流値
を測定することにより被測定気体中の酸素濃度を決定す
る酸素濃度センサーが提案されている。
このセンサーの測定方式は数百℃の高温に加熱したジル
コニア固体電解質の両面に電圧を印加した場合、球体内
部の陰極から陽極に向って酸素イオンの移送が起こる現
象（ｒＲ素ポンプ作用）にもとづくものであり、小孔を
介して球体内部の空間に拡散する被測定気体中の酸素濃
度と、ジルコニア固体電解質に流れる酸素イオン電流の
限界値（拡散電流限界値）が有する一定の関係を用いて
゛酸素濃度を測定する方式である。
コニア固体電解質の両面に電圧を印加した場合、球体内
部の陰極から陽極に向って酸素イオンの移送が起こる現
象（ｒＲ素ポンプ作用）にもとづくものであり、小孔を
介して球体内部の空間に拡散する被測定気体中の酸素濃
度と、ジルコニア固体電解質に流れる酸素イオン電流の
限界値（拡散電流限界値）が有する一定の関係を用いて
゛酸素濃度を測定する方式である。
さてこの方式につき図面にもとづいて詳細に説明する。
第１図、第２図には従来より提案されている酸素濃度セ
ンサーの一実施例が示されている。小孔７は球体内外間
の酸素連通孔となっており、また外部の被測定気体中の
酸素が内部に拡散する速度を決定する９１！嵩ともなっ
ている。
ンサーの一実施例が示されている。小孔７は球体内外間
の酸素連通孔となっており、また外部の被測定気体中の
酸素が内部に拡散する速度を決定する９１！嵩ともなっ
ている。
両面に電極が形成された平板状のジルコニア固体電解質
５には、穿孔された前記小孔７を有するセラミックより
なる球体８が被冠して−で、球体内面には陰極として内
部電極６が形成されて釣る。
５には、穿孔された前記小孔７を有するセラミックより
なる球体８が被冠して−で、球体内面には陰極として内
部電極６が形成されて釣る。
該陰極はまた、固体電解質５と球体８との封着部９に埋
められているリード線によって外部の電圧源及び陽極で
ある外部電極４と接続して匹る・さて、両電極間に電圧
を印加すると、球体内部の気体中に含まれる酸素は陰極
６で還元され慮素イオンとなる。この酸素イオンはジル
コニア固体電解質中の酸素イオン空格子を介して外側の
陽極に達し、気体酸素に還元されることにより酸素イオ
ン電流が発生し、球体中からのｒＲＸ汲み出しが行なわ
れる。
められているリード線によって外部の電圧源及び陽極で
ある外部電極４と接続して匹る・さて、両電極間に電圧
を印加すると、球体内部の気体中に含まれる酸素は陰極
６で還元され慮素イオンとなる。この酸素イオンはジル
コニア固体電解質中の酸素イオン空格子を介して外側の
陽極に達し、気体酸素に還元されることにより酸素イオ
ン電流が発生し、球体中からのｒＲＸ汲み出しが行なわ
れる。
これに対して小孔７からは球体内部に酸素が拡散するが
、酸素汲み出し量よりも拡散量が多くなるべく拡散係数
（孔の長さ、断面積等のｗ７１素により決定される係数
）を規定すれは、一定の時間が経過した後、球体内部の
酸素濃度は実質的に零となる。
、酸素汲み出し量よりも拡散量が多くなるべく拡散係数
（孔の長さ、断面積等のｗ７１素により決定される係数
）を規定すれは、一定の時間が経過した後、球体内部の
酸素濃度は実質的に零となる。
この時の電流計の指示直が拡散電流限界値であり、この
値と被検出気体中の酸素濃度がほぼ比例することによっ
て酸素濃度の決定をする。
値と被検出気体中の酸素濃度がほぼ比例することによっ
て酸素濃度の決定をする。
ここで拡散限界電流値■８は第１式にて表わすことがで
きる。
きる。
Ｉｓ＃４Ｆａ８／ＲＴｔ−Ｐ２・・・（１）第（１）式
において、Ｆ・・・ファラデ一定数、α・・・拡散係数
、Ｔ・・・絶対温度、Ｒ・・・ 理想気体定数、Ｓ・・・拡散孔断 面積、ｔ・・・拡散孔長、である〇 さてこのような方式の酸素センサーは酸素濃度既知の基
準気体を用いて酸素濃淡電池を構成するものと比較して
取扱い、構成が簡単になるが次に示される欠点がＭっだ
。
において、Ｆ・・・ファラデ一定数、α・・・拡散係数
、Ｔ・・・絶対温度、Ｒ・・・ 理想気体定数、Ｓ・・・拡散孔断 面積、ｔ・・・拡散孔長、である〇 さてこのような方式の酸素センサーは酸素濃度既知の基
準気体を用いて酸素濃淡電池を構成するものと比較して
取扱い、構成が簡単になるが次に示される欠点がＭっだ
。
すなわちこの方式は固体電解質を挾んで両面の電極間に
電圧を印加し厘接酸累イオンを流すものであり、酸素の
濃淡により起電力を発生させる方式と比較して電極面、
三相界面、および固体電解質が不安定となる傾向があっ
て、電極通電能力の長期間にわたる安定性、信頼性をも
たらすことが難かしかった。ｔた酸素ボンデ作用を促進
するため大電紺を帽す場合には、電流スポットが生じて
電極剥離が発生し易かった。さらにｔた球体と固体電解
質間の封着は一般にガラス系の接着剤で行なっているが
、この接着剤を加熱融着させる際に発生するガス成分の
微細な通孔によって酸素漏れが起き易く、高１１時にお
いての安定性にも問題があった。
電圧を印加し厘接酸累イオンを流すものであり、酸素の
濃淡により起電力を発生させる方式と比較して電極面、
三相界面、および固体電解質が不安定となる傾向があっ
て、電極通電能力の長期間にわたる安定性、信頼性をも
たらすことが難かしかった。ｔた酸素ボンデ作用を促進
するため大電紺を帽す場合には、電流スポットが生じて
電極剥離が発生し易かった。さらにｔた球体と固体電解
質間の封着は一般にガラス系の接着剤で行なっているが
、この接着剤を加熱融着させる際に発生するガス成分の
微細な通孔によって酸素漏れが起き易く、高１１時にお
いての安定性にも問題があった。
本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、外部電極
を固体電解質の両面にまたがって形成することにより、
電極通電能力の向上と長期間にわたる特性の安定化を目
的としておｐ１併せて球体と固体電解質間の封Ｎｓ分上
にも電極面を形成し、密封性を強化することを目的とし
たものである。
を固体電解質の両面にまたがって形成することにより、
電極通電能力の向上と長期間にわたる特性の安定化を目
的としておｐ１併せて球体と固体電解質間の封Ｎｓ分上
にも電極面を形成し、密封性を強化することを目的とし
たものである。
次に本発明の一実施例につりで図面を参照しながら説明
する。
する。
第３図には本発明における酸素センヤーの概略断面図が
示されている。この図にお＾て固体電解（５） 質の両面には外部電極４と内部電極６が形成されていて
、内部電極６は拡散孔を有した中空の球体の内面に位置
しているが外部電極４は片面のみならず両面にまたがっ
て形成されている。このため外部電極の面積は大幅に増
え電極通電能力の向上。
示されている。この図にお＾て固体電解（５） 質の両面には外部電極４と内部電極６が形成されていて
、内部電極６は拡散孔を有した中空の球体の内面に位置
しているが外部電極４は片面のみならず両面にまたがっ
て形成されている。このため外部電極の面積は大幅に増
え電極通電能力の向上。
長期間にわたるセンサー特性の安定化をもたらすことが
できるようになったものである。
できるようになったものである。
一方固体電解質と球体間の封着部はガラスを主成分とす
る接着剤で行なっておシ、微細な導通孔による酸素漏れ
や高温時の不安定状態等により完全な密封性を保つこと
が難かしかった。
る接着剤で行なっておシ、微細な導通孔による酸素漏れ
や高温時の不安定状態等により完全な密封性を保つこと
が難かしかった。
第４図には、封着部９の密封性を向上させた本発明の他
の実施例が示されている。本図においては外部電極４が
さらに延長されて封着ｍ９の外周を覆って形成されてい
るため、封着力が向上し酸素ポンプ作用が大中に促進す
る。
の実施例が示されている。本図においては外部電極４が
さらに延長されて封着ｍ９の外周を覆って形成されてい
るため、封着力が向上し酸素ポンプ作用が大中に促進す
る。
以上詳細に説明したように本発明はジルコニア固体電解
質にもうけられた一対の電極のうち片方が他方の面にま
で延長して形成されているため、片面のみに電極を形成
したものと比較して電極面（６） 積が大幅に向上し、センサー特性の長時間にわたる安定
性をもたらすことが出来る。また他の実施例によれば固
体′ｗＬｗ４質と半球体との封着部の外周を覆って電極
が形成されているので、封着がより確実になり優れた酸
素ポンプ作用を示す酸素濃度センサーを提供することが
可屈となるものである。
質にもうけられた一対の電極のうち片方が他方の面にま
で延長して形成されているため、片面のみに電極を形成
したものと比較して電極面（６） 積が大幅に向上し、センサー特性の長時間にわたる安定
性をもたらすことが出来る。また他の実施例によれば固
体′ｗＬｗ４質と半球体との封着部の外周を覆って電極
が形成されているので、封着がより確実になり優れた酸
素ポンプ作用を示す酸素濃度センサーを提供することが
可屈となるものである。
第１図は従来の酸素セン復−の概略横断面図。
第２図は従来の酸素センサーの概略斜視図。
第３図は本発明の一例を示す横断面図。
第４図は本発明の他の実施例を示す横断面図。
図中、３・・・電圧源、４・・・外部電極、５・・・固
体電解質、６・・・Ｖ−３部電極、７・・・小孔、８・
・・球体、９・・・封着部。 出願人 藤倉電線株式会社 代理人 升場士 竹 内 守 （７） 第３図
体電解質、６・・・Ｖ−３部電極、７・・・小孔、８・
・・球体、９・・・封着部。 出願人 藤倉電線株式会社 代理人 升場士 竹 内 守 （７） 第３図
Claims (2)
- （１）平板状のジルコニア固体電解質の両面に一対の電
極が形成されていて、一方の面の電極は小孔の穿孔され
た中空の半球体で封着されると共に、他方の面の電極は
前記半球体の近辺まで延長して形成されていることを特
徴とする酸素濃度センサー 〇 - （２） 前記ジルコニア固体電解質の他方の面に延長
して形成されている電極が、さらに延長されて半球体の
封着の外周を覆っていることを特徴とする特許請求の範
囲第一項記載の酸素濃度センサＯ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57115139A JPS595943A (ja) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | 酸素濃度センサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57115139A JPS595943A (ja) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | 酸素濃度センサ− |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS595943A true JPS595943A (ja) | 1984-01-12 |
Family
ID=14655247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57115139A Pending JPS595943A (ja) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | 酸素濃度センサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS595943A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3037850U (ja) * | 1996-08-26 | 1997-05-27 | 真一 日向野 | 点電極素子 |
| CN100434905C (zh) * | 2006-07-06 | 2008-11-19 | 西安交通大学 | 单体集成式汽车空/燃比控制用氧传感器及其制备方法 |
-
1982
- 1982-07-02 JP JP57115139A patent/JPS595943A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3037850U (ja) * | 1996-08-26 | 1997-05-27 | 真一 日向野 | 点電極素子 |
| CN100434905C (zh) * | 2006-07-06 | 2008-11-19 | 西安交通大学 | 单体集成式汽车空/燃比控制用氧传感器及其制备方法 |
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