JPS60107560A - 酸素濃度センサの製造方法 - Google Patents
酸素濃度センサの製造方法Info
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- JPS60107560A JPS60107560A JP58214890A JP21489083A JPS60107560A JP S60107560 A JPS60107560 A JP S60107560A JP 58214890 A JP58214890 A JP 58214890A JP 21489083 A JP21489083 A JP 21489083A JP S60107560 A JPS60107560 A JP S60107560A
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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】
本発明は酸素濃度センサの製造方法に関する。
ジルコニア等の酸素イオン透過性固体電解質を用いる酸
素濃度センサは公知であり、酸素濃淡電池の原理により
、ガス中の酸素濃度を測定することができる。このため
、自動車等の内燃機関から排出される排気ガス中の酸素
濃度を測定するのに使用されており、排気ガスの空燃比
制御の１助とされている。
素濃度センサは公知であり、酸素濃淡電池の原理により
、ガス中の酸素濃度を測定することができる。このため
、自動車等の内燃機関から排出される排気ガス中の酸素
濃度を測定するのに使用されており、排気ガスの空燃比
制御の１助とされている。
この酸素濃度センサの構造として、いくつかのものが知
されているが、例えば、図面に示す構造の酸素濃度セン
サが公知である。図は酸素濃度センサの一例を示す断面
図であり、図中１がジルコニア等からなる酸素イオン透
過性固体電解質素子であり、２はこの酸素イオン透過性
固体電解質素子１の両側に形成さた一対の電極である。
されているが、例えば、図面に示す構造の酸素濃度セン
サが公知である。図は酸素濃度センサの一例を示す断面
図であり、図中１がジルコニア等からなる酸素イオン透
過性固体電解質素子であり、２はこの酸素イオン透過性
固体電解質素子１の両側に形成さた一対の電極である。
この酸素イオン透過性固体電解質素子１と電極２の周囲
には、２層のガス拡散律速層３が形成されている。
には、２層のガス拡散律速層３が形成されている。
このガス拡散律速層３は電極２を覆う一対のセラミック
多孔質層３ａと、酸素イオン透過性固体電解質素子１と
電極２と多孔質層３ａの全体を覆うセラミック緻密層３
ｂとからなる。また、４は電極から引き出したリード線
であり、電源５に接続されている。
多孔質層３ａと、酸素イオン透過性固体電解質素子１と
電極２と多孔質層３ａの全体を覆うセラミック緻密層３
ｂとからなる。また、４は電極から引き出したリード線
であり、電源５に接続されている。
かかる酸素濃度センサにおいては、一対の電極２に適当
な電圧を印加することにより、一方の電極２では酸素ガ
スを酸素イオンにイオン化し、この酸素イオンは酸素イ
オン透過性固体電解質素子１を通って他方の電極２に流
れ、ここで酸素ガスとなる。このとき流れる電流値が酸
素濃度によってかわることにより、電流値から酸素濃度
を知ることができる。
な電圧を印加することにより、一方の電極２では酸素ガ
スを酸素イオンにイオン化し、この酸素イオンは酸素イ
オン透過性固体電解質素子１を通って他方の電極２に流
れ、ここで酸素ガスとなる。このとき流れる電流値が酸
素濃度によってかわることにより、電流値から酸素濃度
を知ることができる。
図において、ガス拡散律速層３が多孔質層３ａと緻密Ｎ
３ｂの２Ｎに分けられているのは、十分な有効電極面積
を確保するためである。即ち、酸素濃度センサの電極２
では、酸素ガスを酸素イオン（０”’）にイオン化し、
酸素イオン透過性固体電解質素子ｌへ送り込む働きをし
ている。しかしながら、この電極２には、常にガス拡散
律速層３が密着しており、電極２の有効面積を少なくし
ている。そこで、電極２の有効面積を増加し、酸素濃度
センサの性能を向上させるために、電極２と接触するガ
ス拡散律速層３を多孔質層３ａとし、酸素ガスと接触す
る機会を増やしている。
３ｂの２Ｎに分けられているのは、十分な有効電極面積
を確保するためである。即ち、酸素濃度センサの電極２
では、酸素ガスを酸素イオン（０”’）にイオン化し、
酸素イオン透過性固体電解質素子ｌへ送り込む働きをし
ている。しかしながら、この電極２には、常にガス拡散
律速層３が密着しており、電極２の有効面積を少なくし
ている。そこで、電極２の有効面積を増加し、酸素濃度
センサの性能を向上させるために、電極２と接触するガ
ス拡散律速層３を多孔質層３ａとし、酸素ガスと接触す
る機会を増やしている。
また、ガス拡散律速Ｎ３を２層とすることにより、律速
制御が容易となる。
制御が容易となる。
従来、図に示すような酸素濃度センサを製造する場合、
前記多孔質！’Ｗ３ａは次のようにして形成していた。
前記多孔質！’Ｗ３ａは次のようにして形成していた。
第１の方法は溶射によるものであり、セラミ・ツク粉末
の粒径が、例えば６０〜７０μと大きいものを用い溶射
することにより多孔質Ｎ３ａを形成するものである。こ
の第１の方法では、粒径の大きいセラミック粉末を用い
るため、溶射層の表面に凹凸ができ、多孔質層３ａの厚
さが均一にならない。このため、酸素濃度センサの測定
値にバラツキが生じ、十分な精度を確保できず、品質が
安定しないという問題がある。
の粒径が、例えば６０〜７０μと大きいものを用い溶射
することにより多孔質Ｎ３ａを形成するものである。こ
の第１の方法では、粒径の大きいセラミック粉末を用い
るため、溶射層の表面に凹凸ができ、多孔質層３ａの厚
さが均一にならない。このため、酸素濃度センサの測定
値にバラツキが生じ、十分な精度を確保できず、品質が
安定しないという問題がある。
第２の方法は耐熱性セラミックを含むスラリ中に浸漬す
るもので、このスラリ中に、例えば樹脂等の焼失性また
は可溶性粉末を混入し、スラリをコーテイング後この焼
失性または可溶性粉末を加熱等の適宜手段で除去するこ
とにより、その結果できた空洞を利用するものである。
るもので、このスラリ中に、例えば樹脂等の焼失性また
は可溶性粉末を混入し、スラリをコーテイング後この焼
失性または可溶性粉末を加熱等の適宜手段で除去するこ
とにより、その結果できた空洞を利用するものである。
しかしながら、この第２の方法では、コーティング直後
のスラリの膜厚は均一であるが、重力によりスラリの垂
れ下がりが生じ、酸素イオン透過性固体電解質素子を保
持したときの上方と下方でスラリの膜厚が不均一になる
。このため、酸素濃度センサに品質のバラツキが生じ、
十分な精度が確保できないという問題がある。
のスラリの膜厚は均一であるが、重力によりスラリの垂
れ下がりが生じ、酸素イオン透過性固体電解質素子を保
持したときの上方と下方でスラリの膜厚が不均一になる
。このため、酸素濃度センサに品質のバラツキが生じ、
十分な精度が確保できないという問題がある。
本発明は、上記従来技術の問題を解決するためになされ
たもので、ガス拡散律速層の多孔質層の厚さを均一にす
ることができる酸素濃度センサの製造方法を提供するこ
とを目的とする。
たもので、ガス拡散律速層の多孔質層の厚さを均一にす
ることができる酸素濃度センサの製造方法を提供するこ
とを目的とする。
かかる目的は、本発明によれば、酸素イオン透過性固体
電解質素子の両側に一対の電極を形成した後、その周囲
に２層のガス拡散律速層を形成する酸素濃度センサの製
造方法であって、前記電極が形成された酸素イオン透過
性固体電解質素子に耐熱性セラミックを含むスラリを被
着させた後、凍結乾燥し、続いて焼成することにより多
数の連通孔を有するガス拡散律速層としての多孔質層を
形成し、次いで周囲にセラミック粉末を溶射してガス拡
散律速層としての緻密層を形成することを特徴とする酸
素濃度センサの製造方法によって達成される。
電解質素子の両側に一対の電極を形成した後、その周囲
に２層のガス拡散律速層を形成する酸素濃度センサの製
造方法であって、前記電極が形成された酸素イオン透過
性固体電解質素子に耐熱性セラミックを含むスラリを被
着させた後、凍結乾燥し、続いて焼成することにより多
数の連通孔を有するガス拡散律速層としての多孔質層を
形成し、次いで周囲にセラミック粉末を溶射してガス拡
散律速層としての緻密層を形成することを特徴とする酸
素濃度センサの製造方法によって達成される。
次に、本発明の酸素濃度センサの製造方法を詳細に説明
する。
する。
本発明において、酸素イオン透過性固体電解質としては
、例えば、ジルコニア（Ｚｒ０２）を用いる。通常この
シルコニ等に安定剤としてイツトリア（ｙ 、 ｏ 、
）等を適量添加する。酸素イオン透過性固体電解質素
子は、例えば、上記ジルコニアとイツトリアの混合粉末
を金型等に入れ、圧力を付与して所定形状に成形した後
高温で焼成することにより製造することができる。
、例えば、ジルコニア（Ｚｒ０２）を用いる。通常この
シルコニ等に安定剤としてイツトリア（ｙ 、 ｏ 、
）等を適量添加する。酸素イオン透過性固体電解質素
子は、例えば、上記ジルコニアとイツトリアの混合粉末
を金型等に入れ、圧力を付与して所定形状に成形した後
高温で焼成することにより製造することができる。
この酸素イオン透過性固体電解質素子の両側に一対の電
極を形成する。このためには、まず酸素イオン透過性固
体電解質素子の両側に、例えば塩化白金酸溶液と水素化
ホウ素ナトリウム水溶液によって化学メッキを施す。次
いで、電気メブキにより電、極の材料である白金、白金
−銀合金、白金−ロジウム合金等を１〜２μの厚さにメ
ッキする。
極を形成する。このためには、まず酸素イオン透過性固
体電解質素子の両側に、例えば塩化白金酸溶液と水素化
ホウ素ナトリウム水溶液によって化学メッキを施す。次
いで、電気メブキにより電、極の材料である白金、白金
−銀合金、白金−ロジウム合金等を１〜２μの厚さにメ
ッキする。
このとき、メッキ眉は酸素イオン透過性固体電解質素子
の全周に亘って形成されるので、電気メッキ後余分のメ
ッキ層を削り取り一対の電極とする。
の全周に亘って形成されるので、電気メッキ後余分のメ
ッキ層を削り取り一対の電極とする。
続いて、この電極の各々に白金等からなるリード線を圧
着する。
着する。
次に、α−アルミナ粉末等のセラミック粉末を混入した
スラリを調整する。例えば、アルミナスラリ、の調整は
、素性に従いアルミナ粉末にアルミナゾルおよび水を加
え、よく攪拌することにより行う。
スラリを調整する。例えば、アルミナスラリ、の調整は
、素性に従いアルミナ粉末にアルミナゾルおよび水を加
え、よく攪拌することにより行う。
このアルミナスラリの酸素イオン透過性固体電解質素子
へのコーティングは、ｉ［ｆ＃；酸素イオン透過性固体
電解質素子をスラリ中に浸漬し、引き上げて余分なスラ
リを吹き払うことにより行う。また、刷毛塗り、スプレ
ーコートによってもよい。
へのコーティングは、ｉ［ｆ＃；酸素イオン透過性固体
電解質素子をスラリ中に浸漬し、引き上げて余分なスラ
リを吹き払うことにより行う。また、刷毛塗り、スプレ
ーコートによってもよい。
本発明においては、スラリの垂れ下がり等の防止のため
、凍結、乾燥を行う。凍結は、通常液体窒素中に適宜時
間浸漬させることにより行う。続いて、この凍結物を減
圧下に所定時間置き、水を昇華させて乾燥させる。この
乾燥物を高温、例えば８００ ’Ｃで焼成し、電極近傍
以外に付着したコーティング層を削り取る。これにより
、ガス拡散律速層としての多孔質層が形成される。
、凍結、乾燥を行う。凍結は、通常液体窒素中に適宜時
間浸漬させることにより行う。続いて、この凍結物を減
圧下に所定時間置き、水を昇華させて乾燥させる。この
乾燥物を高温、例えば８００ ’Ｃで焼成し、電極近傍
以外に付着したコーティング層を削り取る。これにより
、ガス拡散律速層としての多孔質層が形成される。
最後に、プラズマ溶射等によって、５〜２０μのスピネ
ル等のセラミック微粉末をコーティングし、ガス拡散律
速層としての緻密層を形成し、酸素濃度センサを得る。
ル等のセラミック微粉末をコーティングし、ガス拡散律
速層としての緻密層を形成し、酸素濃度センサを得る。
本発明においては、セラミック粉末を含むスラリを被着
させた後、続いて凍結乾燥を行うので、凍結によりスラ
リの厚さが均一に保持され、乾燥により水が昇華して多
数の連通孔が形成される。
させた後、続いて凍結乾燥を行うので、凍結によりスラ
リの厚さが均一に保持され、乾燥により水が昇華して多
数の連通孔が形成される。
このため、従来と異なり、厚さが均一なガス拡散律速層
としての多孔質層が得られ、品質の安定しり精度のよい
酸素濃度センサを得ることができる。
としての多孔質層が得られ、品質の安定しり精度のよい
酸素濃度センサを得ることができる。
次に、本発明の実施例を図面を参考にして説明する。
実施例
酸素イオン透過性固体電解質素子１の材料として、イツ
トリアを８モル％含むジルコニア粉末を用い、この原料
粉末を金型で約１０００ｋｇ／ｃＪの圧力で円板形状に
成形し約１７００℃で焼成した。
トリアを８モル％含むジルコニア粉末を用い、この原料
粉末を金型で約１０００ｋｇ／ｃＪの圧力で円板形状に
成形し約１７００℃で焼成した。
次いで、酸素イオン透過性固体電解質素子１の両側に塩
化白金酸溶液と水素化ホウ素ナトリウム水溶液によって
化学メッキを施し、その後電気メッキにより約１μの白
金メッキを施した。続いて、酸素イオン透過性固体電解
質素子１の周辺部の電極を削り取り一対の電極２を得た
。
化白金酸溶液と水素化ホウ素ナトリウム水溶液によって
化学メッキを施し、その後電気メッキにより約１μの白
金メッキを施した。続いて、酸素イオン透過性固体電解
質素子１の周辺部の電極を削り取り一対の電極２を得た
。
そして、電極２に白金リード線４を圧着した。
次に粒径１０〜２０μのα−アルミナ粉末をアルミナゾ
ルに懸濁させ、均一なアルミナスラリーを調製し、白金
リード線をつげた酸素イオン透過性固体電解質素子１に
スラリーを被着させた。
ルに懸濁させ、均一なアルミナスラリーを調製し、白金
リード線をつげた酸素イオン透過性固体電解質素子１に
スラリーを被着させた。
続いて、液体窒素中に５分間浸漬して凍結させた。次い
で、この凍結物を４ ｍｍＨｇの減圧下に２時間置き水
を昇華させ乾燥物を得た。
で、この凍結物を４ ｍｍＨｇの減圧下に２時間置き水
を昇華させ乾燥物を得た。
更に、８００℃で焼成した後酸素イオン透過性固体電解
質素子１周辺部のコーティング層を削り取り、ガス拡散
律速層としての多孔質層３ａを得た。
質素子１周辺部のコーティング層を削り取り、ガス拡散
律速層としての多孔質層３ａを得た。
次にプラズマ溶射によって５〜２０μのスピネル微粉末
を溶射してガス拡散律速層としての緻密層３ｂを形成し
、酸素濃度センサを得た。
を溶射してガス拡散律速層としての緻密層３ｂを形成し
、酸素濃度センサを得た。
本実施例によって製造した酸素濃度センサは、ガス拡散
律速層としての多孔質層が均一な厚さに形成された。ま
た、多孔質層には多数の連通孔が形成されており、十分
な電極有効面積が確保された。この酸素濃度センサは、
精度的に従来のものより約５倍優れていることが確認さ
れた。
律速層としての多孔質層が均一な厚さに形成された。ま
た、多孔質層には多数の連通孔が形成されており、十分
な電極有効面積が確保された。この酸素濃度センサは、
精度的に従来のものより約５倍優れていることが確認さ
れた。
図面は多孔質層と緻密層の２層からなるガス拡散律速層
を有する酸素濃度センサの一例を示す断面図である。 １−−−一酸素イオン透過性固体電解質素子２−−−−
−一電極 ３−−−−ガス拡散律速層 ３ ａ ”−−−一多孔質層 ３ ｂ −−−一緻密屓 ４−−−−リード線 ５−−ｍ−・−電源 手続補正書 （方式） 昭和・グ２年９月ユ１日 昭和５８年特許願第２１４８９０号 ２、発明の名称 酸素濃度センサの製造方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 愛知県豊田布トヨタ町１番地 〒４７１昭和５９
年 ２月２８日 ５、補正の対象 明細書 ６、補正の内容 別紙のとおり
を有する酸素濃度センサの一例を示す断面図である。 １−−−一酸素イオン透過性固体電解質素子２−−−−
−一電極 ３−−−−ガス拡散律速層 ３ ａ ”−−−一多孔質層 ３ ｂ −−−一緻密屓 ４−−−−リード線 ５−−ｍ−・−電源 手続補正書 （方式） 昭和・グ２年９月ユ１日 昭和５８年特許願第２１４８９０号 ２、発明の名称 酸素濃度センサの製造方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 愛知県豊田布トヨタ町１番地 〒４７１昭和５９
年 ２月２８日 ５、補正の対象 明細書 ６、補正の内容 別紙のとおり
Claims (1)
- （１）酸素イオン透過性固体電解質素子の両側に一対の
電極を形成した後、その周囲に２層のガス拡散律速層を
形成する酸素濃度センサの製造方法であって、 前記電極が形成された酸素イオン透過性固体電解質素子
に耐熱性セラミックを含むスラリを被着させた後、凍結
乾燥し、続いて焼成することにより多数の連通孔を有す
るガス拡散律速層としての多孔質層を形成し、次いで周
囲にセラミック粉末を溶射してガス拡散律速層としての
緻密層を形成することを特徴とする酸素濃度センサの製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58214890A JPS60107560A (ja) | 1983-11-15 | 1983-11-15 | 酸素濃度センサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58214890A JPS60107560A (ja) | 1983-11-15 | 1983-11-15 | 酸素濃度センサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60107560A true JPS60107560A (ja) | 1985-06-13 |
| JPH049257B2 JPH049257B2 (ja) | 1992-02-19 |
Family
ID=16663256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58214890A Granted JPS60107560A (ja) | 1983-11-15 | 1983-11-15 | 酸素濃度センサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60107560A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61119753U (ja) * | 1985-01-16 | 1986-07-28 | ||
| JPS62179653A (ja) * | 1986-02-04 | 1987-08-06 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 限界電流式酸素センサ |
| JPH0158157U (ja) * | 1987-10-08 | 1989-04-11 | ||
| EP0856732A1 (en) * | 1997-01-30 | 1998-08-05 | SAMSUNG ELECTRO-MECHANICS Co. Ltd. | A limiting current sensor for detecting deterioration in a 3-way catalyst |
-
1983
- 1983-11-15 JP JP58214890A patent/JPS60107560A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61119753U (ja) * | 1985-01-16 | 1986-07-28 | ||
| JPS62179653A (ja) * | 1986-02-04 | 1987-08-06 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 限界電流式酸素センサ |
| JPH0158157U (ja) * | 1987-10-08 | 1989-04-11 | ||
| EP0856732A1 (en) * | 1997-01-30 | 1998-08-05 | SAMSUNG ELECTRO-MECHANICS Co. Ltd. | A limiting current sensor for detecting deterioration in a 3-way catalyst |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH049257B2 (ja) | 1992-02-19 |
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