JPS6077106A - 酸素のセンサ− - Google Patents
酸素のセンサ−Info
- Publication number
- JPS6077106A JPS6077106A JP58180424A JP18042483A JPS6077106A JP S6077106 A JPS6077106 A JP S6077106A JP 58180424 A JP58180424 A JP 58180424A JP 18042483 A JP18042483 A JP 18042483A JP S6077106 A JPS6077106 A JP S6077106A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxygen
- sensor
- oxygen sensor
- solid electrolyte
- zro2
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (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】
本発明は酸素センサー、特に高い導電性を有する新規な
物質を用いた酸素センサーに係るものである。
物質を用いた酸素センサーに係るものである。
酸素センサーは例えば自動車エンジンの燃焼系統に存在
する酸素の量を測定して燃焼効率を知ったり、その他各
種の酸素存在量を比較的簡単な方法で確実に知る素子と
して各方面から注目されている。
する酸素の量を測定して燃焼効率を知ったり、その他各
種の酸素存在量を比較的簡単な方法で確実に知る素子と
して各方面から注目されている。
かかるセンサーの導電材料に用いる酸素イオン導゛屯性
固体電解質としては、Ｙ２Ｏ３やＣａＯ等によって安定
化された所謂安定化ジルコニアが提案され、一部は実用
化されている。
固体電解質としては、Ｙ２Ｏ３やＣａＯ等によって安定
化された所謂安定化ジルコニアが提案され、一部は実用
化されている。
センサーとしてのこの種導電材料は、電気伝導度が高い
程応答速度が速く、それだけ応用範囲及び利用価値が高
くなる。
程応答速度が速く、それだけ応用範囲及び利用価値が高
くなる。
処で前記安定化ジルコニアにおいては、電気伝導度が必
ずしも十分高くなく、高温での使用を余儀なくされてい
て６００°Ｃ程度が使用温度の下限である。
ずしも十分高くなく、高温での使用を余儀なくされてい
て６００°Ｃ程度が使用温度の下限である。
本発明者はかかる点に鑑み、比較的低温において十分満
足し得る電気伝導度を有する物質を見出すことを目的と
して種々研究、検討した結果、特定組成を有する弗化酸
化物が前記目的を達成し得ることを見出した。
足し得る電気伝導度を有する物質を見出すことを目的と
して種々研究、検討した結果、特定組成を有する弗化酸
化物が前記目的を達成し得ることを見出した。
かくして本発明は、一般式（ＺｒＯ２）＋００−Ｋ（Ｍ
Ｆ３ ）！ （但しＭ＝Ｙであって！＝＋３〜２５．或
はｈ−ｙｂであってｚ＝ｌ［ｌ〜２５、Ｘはモル％）で
示される酸素イオン導電性固体電解質を用いた酸素セン
サーを提供するにある。
Ｆ３ ）！ （但しＭ＝Ｙであって！＝＋３〜２５．或
はｈ−ｙｂであってｚ＝ｌ［ｌ〜２５、Ｘはモル％）で
示される酸素イオン導電性固体電解質を用いた酸素セン
サーを提供するにある。
本発明において上記組成を逸脱する場合には導電性の低
下が著しくなったり、不均一組成を示し、熱衝撃性が低
下するので実用的でない。
下が著しくなったり、不均一組成を示し、熱衝撃性が低
下するので実用的でない。
上記組成範囲を有する場合には導電性や焼結性がほぼ安
定又は一定しており、実用性を十分有している。そして
材料の特性や経済性の点からＭがイツトリウム（Ｙ）の
場合ｚ；１４〜１８１Ｍがイッテルビウム（Ｙも）の場
合には菖−１７〜１８を採用するのが特に好ましい。
定又は一定しており、実用性を十分有している。そして
材料の特性や経済性の点からＭがイツトリウム（Ｙ）の
場合ｚ；１４〜１８１Ｍがイッテルビウム（Ｙも）の場
合には菖−１７〜１８を採用するのが特に好ましい。
本発明による導電性物質の製法は、酸化ジルコニウムと
弗化イツトリウム又は弗化イッテルビウムを夫々粉砕混
合し、不活性ガス雰囲気下１１００〜１４００°Ｃに３
時間程度保持することにより得ることが出来る。例えば
（ＺｒＯ２） （ＹＦ３ ）を得る場合には０．８５モ
ルのＺｒＯ２と０．１５モルのＹＦ３を粉砕混合し、ア
ルゴン雰囲気下に１２００℃において３時間程度焼成せ
しめることにより容易に得ることが出来る。又ＺｒＯ２
、ＺｒＦ４と Ｙ２Ｏ３やＹｂ２Ｏ３の混合物を同様に
焼成焼結せしめることにより製造し得る。但しこの場合
、 ＺｒＦ４が比較的揮発性である為、ＺｒＦ４の損失
や目標組成に正確に達しないことがあるので注意を要す
る。
弗化イツトリウム又は弗化イッテルビウムを夫々粉砕混
合し、不活性ガス雰囲気下１１００〜１４００°Ｃに３
時間程度保持することにより得ることが出来る。例えば
（ＺｒＯ２） （ＹＦ３ ）を得る場合には０．８５モ
ルのＺｒＯ２と０．１５モルのＹＦ３を粉砕混合し、ア
ルゴン雰囲気下に１２００℃において３時間程度焼成せ
しめることにより容易に得ることが出来る。又ＺｒＯ２
、ＺｒＦ４と Ｙ２Ｏ３やＹｂ２Ｏ３の混合物を同様に
焼成焼結せしめることにより製造し得る。但しこの場合
、 ＺｒＦ４が比較的揮発性である為、ＺｒＦ４の損失
や目標組成に正確に達しないことがあるので注意を要す
る。
又これら、固体電解質の形状付与は、例えば薄膜状物を
得る際にはプラズマ溶射法、真空蒸着法、スパッタリン
グ法等を、比較的厚い形状の場合にはホットプレス法、
ラバープレス法。
得る際にはプラズマ溶射法、真空蒸着法、スパッタリン
グ法等を、比較的厚い形状の場合にはホットプレス法、
ラバープレス法。
熱間静水圧焼結法等を適宜採用することが出来る。
本発明に用いられる固体電解質の厚さは一般にｌｌＬ〜
５ｍｍ程度が適当である。厚さが前記範囲に満たない場
合には、不均一でガス漏れが起り易いものとなり、逆に
前記範囲を超える場合には抵抗損失が著しく大きくなる
虞れがあるので何れも好ましくない。
５ｍｍ程度が適当である。厚さが前記範囲に満たない場
合には、不均一でガス漏れが起り易いものとなり、逆に
前記範囲を超える場合には抵抗損失が著しく大きくなる
虞れがあるので何れも好ましくない。
又１本発明に用いられる陽極の材質としては、例えば白
金、銀、コバルトなどの金属材料ＬａＣｏＯ３などのペ
ロブスカイト系材料等が又陰極の材質としては例えば白
金、銀、ニッケルなど金属材料、 ＬａＣｏＯ３などの
ペロブスカイト系酸化物材料等を適宜採用することが出
来る。
金、銀、コバルトなどの金属材料ＬａＣｏＯ３などのペ
ロブスカイト系材料等が又陰極の材質としては例えば白
金、銀、ニッケルなど金属材料、 ＬａＣｏＯ３などの
ペロブスカイト系酸化物材料等を適宜採用することが出
来る。
又これら陰、陽極は何れもガスが透過することが必要で
あり、この為これら電極の有する物性としては、多孔質
で半融しにくく固体電解質との密着性がよいものを採用
するのが適当である。又、これら電極の厚さは一般に数
千人〜１００ ｇ程度を採用するのが適当である。
あり、この為これら電極の有する物性としては、多孔質
で半融しにくく固体電解質との密着性がよいものを採用
するのが適当である。又、これら電極の厚さは一般に数
千人〜１００ ｇ程度を採用するのが適当である。
これら電極は固体電解質に対しスクリーン印刷法、スパ
ッタリング法等の手段により設けることが出来る。
ッタリング法等の手段により設けることが出来る。
次に本発明を実施例により説明する。
実施例１
Ｚｒ０２０．８Ｅｌ−１１−ルとＹＦ、 ０．１４モル
の粉末をボールミルを用いて粉砕混合した後、ラバープ
レス法により直径２０層脂、厚さ２脂層のペレットに成
型した。これをアルゴンガス気流中１２００℃で３時間
焼成した。このペレットをＸｍ＠折にかけた結果は第１
図に示す通りであり、組成は（ＺｒＯ２）。Ｂ６ （Ｙ
Ｆ３ ）。、、４であった。これにｐｔ粉末を焼き付け
た後、さらにｐｔリード線を取りつけ、焼結アルミナ製
チューブにアルミナセメントを用いて装着し酸素センサ
ーを作製した。
の粉末をボールミルを用いて粉砕混合した後、ラバープ
レス法により直径２０層脂、厚さ２脂層のペレットに成
型した。これをアルゴンガス気流中１２００℃で３時間
焼成した。このペレットをＸｍ＠折にかけた結果は第１
図に示す通りであり、組成は（ＺｒＯ２）。Ｂ６ （Ｙ
Ｆ３ ）。、、４であった。これにｐｔ粉末を焼き付け
た後、さらにｐｔリード線を取りつけ、焼結アルミナ製
チューブにアルミナセメントを用いて装着し酸素センサ
ーを作製した。
これを石英製の炉心管を有する電気炉に挿入し、６００
℃に加熱保持した後、内側に基準ガスとして空気を１０
０＋＋Ｊｌ ／分で供給し、外側には１０％、１％、１
１０００ｐｐ 、 １１００ｐｐ、 ｌｏｐｐｍの酸素
を含むアルゴンガスを供給し、各々の被検ガス中の酸素
濃度に対する起電力および応答時間を測定した。
℃に加熱保持した後、内側に基準ガスとして空気を１０
０＋＋Ｊｌ ／分で供給し、外側には１０％、１％、１
１０００ｐｐ 、 １１００ｐｐ、 ｌｏｐｐｍの酸素
を含むアルゴンガスを供給し、各々の被検ガス中の酸素
濃度に対する起電力および応答時間を測定した。
ここで応答時間は平衡起電力の９０％電位変化に要する
時間を表わす。
時間を表わす。
その結果得られた被検ガス中の酸素量に対応する走電力
及び応答時間を下表に示す。
及び応答時間を下表に示す。
０２％ 起電力（ｍＶ） 応答時間（秒）１０ １３．
５ ２５ １ ５８．３ ３０ ０、４ ９９．７ ３０ ０．０１ １４３．２ ３０ ０．００１ １８６．５ ２５ 実施例２ Ｚｒ０２０．８２モルとＹｔｌＦ３０．１８モルの実施
例１と同じ方法で混合、成型、焼成した。この焼結体の
Ｘ線回折図は第２図に示した通りであり。
５ ２５ １ ５８．３ ３０ ０、４ ９９．７ ３０ ０．０１ １４３．２ ３０ ０．００１ １８６．５ ２５ 実施例２ Ｚｒ０２０．８２モルとＹｔｌＦ３０．１８モルの実施
例１と同じ方法で混合、成型、焼成した。この焼結体の
Ｘ線回折図は第２図に示した通りであり。
組成は（Ｚｒ０２）。８□（ＹｂＦ３）。１イであった
。これを用いて酸素センサーを作製し実施例１と同じ条
件下で測定した結果を下表に示す。
。これを用いて酸素センサーを作製し実施例１と同じ条
件下で測定した結果を下表に示す。
０２％ 起電力（ｍＶ） 応答時間（秒）１０ １３．
２ ４０ １ ５８．５ ４０ ０、１ １００．２ ３０ ０．０１ １４２．８ ３５ ０．００１ １８８．４ ４０
２ ４０ １ ５８．５ ４０ ０、１ １００．２ ３０ ０．０１ １４２．８ ３５ ０．００１ １８８．４ ４０
第１．２図は実施例中に示された本発明に用いられた組
成物のＸ線回折図である。 手続祁ｊ正書（方式） 昭和５９年 ２月）−４日 特許庁長官 若杉和夫殿 １、事件の表示 昭和５８特許願第１８０４２４号 ２、発明の名称 酪素のセンサー ３、補正をする渚 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目１番２号名称 （
００４）旭硝子株式会社 ４、代理人 昭和５９年１月３１日 （発送日） ８、補正により増加する発明の数 なし？、補正の対象
明ｍの ８、補正の内容 明細書の浄＠（内容に変更なし）以上
成物のＸ線回折図である。 手続祁ｊ正書（方式） 昭和５９年 ２月）−４日 特許庁長官 若杉和夫殿 １、事件の表示 昭和５８特許願第１８０４２４号 ２、発明の名称 酪素のセンサー ３、補正をする渚 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目１番２号名称 （
００４）旭硝子株式会社 ４、代理人 昭和５９年１月３１日 （発送日） ８、補正により増加する発明の数 なし？、補正の対象
明ｍの ８、補正の内容 明細書の浄＠（内容に変更なし）以上
Claims (1)
- １、−１ｉｔ）式（Ｚｒ０２）＋ｏｏ−太（ＭＦ３ｂ
（但しＭ＝Ｙであってｘ＝１３−２５．或はＭ＝Ｙｂで
あってｘ＝Ｉ８〜２５、Ｘはモル％）で示される酸素イ
オン導電性固体電解質を用いた酸素のセンサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58180424A JPS6077106A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 酸素のセンサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58180424A JPS6077106A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 酸素のセンサ− |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6077106A true JPS6077106A (ja) | 1985-05-01 |
Family
ID=16083014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58180424A Pending JPS6077106A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 酸素のセンサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6077106A (ja) |
-
1983
- 1983-09-30 JP JP58180424A patent/JPS6077106A/ja active Pending
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