JPS6188138A - Electrochemical device - Google Patents

Electrochemical device

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JPS6188138A
JPS6188138A JP60209821A JP20982185A JPS6188138A JP S6188138 A JPS6188138 A JP S6188138A JP 60209821 A JP60209821 A JP 60209821A JP 20982185 A JP20982185 A JP 20982185A JP S6188138 A JPS6188138 A JP S6188138A
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JP
Japan
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electrode
electrochemical
gas
cell
solid electrolyte
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JP60209821A
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Japanese (ja)
Inventor
Shunzo Mase
俊三 間瀬
Shigeo Soejima
繁雄 副島
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NGK Insulators Ltd
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NGK Insulators Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416Systems
    • G01N27/417Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obviate the staining of pumping electrodes and the deterioration of the electrode arising from a reducing gas by exposing the 2nd electrode of a pumping cell together with the reference electrode of a sensing cell into a space where a reference gas exists. CONSTITUTION:A DC voltage is impressed between the electrodes 12 and 14 of the electrochemical pumping cell 30, then oxygen in the gas to be measured in a cavity 8 or oxygen in the space 10 where the reference gas exists moves toward the other through a solid electrolyte 4. On the other hand, the electromotive force induced in accordance with the difference between the oxygen concn. in the atmosphere in the cavity 8 and the oxygen concn. in the reference gas in the space 10 is determined between the electrodes 22 and 24 of the electrochemical sensing cell 32. The detection of the oxygen concn. in the gas to be measured conducted to the underside of the prescribed diffused resistor through a gas vent hole 20 and the detection of the concn. of the unburned component are thus made possible.

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、電気化学的装置に係り、′1)Fに平板状の
固体電解ヱTを用いた電気化学的セルを含む、積層構造
の電気化学的装置における改良に関するものでt)る。
Detailed Description of the Invention (Technical Field) The present invention relates to an electrochemical device having a laminated structure, including an electrochemical cell using a flat solid electrolyte T in F. It relates to improvements in equipment.

(従来技術とその問題点) 従来より、固体電解質を用いた電気化学的セルを含む電
気化学的装置、例えば、自動車用内燃機関の排気ガス中
の酸素濃度を検出する酸素センサとして、ジルコニア磁
器等の酸素イオン伝導性の固体電解質を用いた、酸素濃
淡電池の原理を利用して酸素濃度を求めるセンサ等が知
られている。
(Prior Art and its Problems) Conventionally, electrochemical devices including electrochemical cells using solid electrolytes, such as zirconia porcelain etc., have been used as oxygen sensors for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas of automobile internal combustion engines. 2. Description of the Related Art Sensors are known that use an oxygen ion conductive solid electrolyte to determine oxygen concentration using the principle of an oxygen concentration battery.

また、かかる酸素センサと同様な濃淡電池の原理を利用
した水素、窒素、炭酸ガス等の検出器や、ポンプ等の電
気化学的装置も知られている。そして、そのような装置
の電気化学的セルにおいて用いられる固体電解質として
は、これまで有底円筒形状を為すものが一般的であった
が、その生産性や゛ノス1〜の点から、また固体電解質
内への複速な構造の組込みの容易性等の点から、近年、
かかる固体電j9ゲ質を平板状と為し、そして所定の電
極を該固体電解質の面上に設けて電気化学的セルを構成
し、た、積層構造の電気化学的装置が検討されてきてい
る。
Further, detectors for hydrogen, nitrogen, carbon dioxide, etc., which utilize the same concentration cell principle as the oxygen sensor, and electrochemical devices such as pumps are also known. Until now, solid electrolytes used in electrochemical cells of such devices have generally had a cylindrical shape with a bottom, but from the viewpoint of productivity and In recent years, due to the ease of incorporating multiple speed structures into electrolytes,
An electrochemical device having a laminated structure has been studied, in which an electrochemical cell is constructed by forming such a solid electrolyte into a flat plate and predetermined electrodes are provided on the surface of the solid electrolyte. .

ところで、かかる積層構造の装置におりる電気化学的セ
ルにあっては、一般に、板状の固体電解質と少なくとも
一対の電極とを組み合わせて構成されており、そしてそ
のようなセル構造を有する電気化学的セルの二つが積層
されて一体化される一方、外部の被測定ガス存在空間に
連通せしめられた、被測定ガスが予め定められた拡散抵
抗の下に導き入れられる内部空所(キャビティ)が、そ
の積層構造内に形成されると共に、かかる内部空所に各
セルの一つの電極がそれぞれ露呈せしめられるようにな
っている。そして、電気化学的セルの一方をポンピング
セルとして用いて、そのボンピング作用によって、かか
る内部空所内の被測定ガス中の)1す定成分のゐ度を制
御せしめることにより、他方の電気化学的セルをセンシ
ングセルとして、該内部空所内の雰囲気と所定の基準ガ
スとの間における測定成分の濃度差に基づいて発生ずる
起電力か測定されるようになっている。
By the way, an electrochemical cell included in such a laminated structure device is generally constructed by combining a plate-shaped solid electrolyte and at least one pair of electrodes, and an electrochemical cell having such a cell structure Two target cells are stacked and integrated, and there is an internal cavity (cavity) that communicates with the external space where the gas to be measured exists and where the gas to be measured is introduced under a predetermined diffusion resistance. , are formed in the stacked structure, and one electrode of each cell is exposed in the internal cavity. Then, one of the electrochemical cells is used as a pumping cell, and by its pumping action, the concentration of a constant component (in the gas to be measured in the internal cavity) is controlled. is used as a sensing cell to measure the electromotive force generated based on the concentration difference of the component to be measured between the atmosphere in the internal space and a predetermined reference gas.

而して、そのような積層された電気化学的ポンピングセ
ルと電気化学的センシングセルの電極の一つをそれぞれ
内部空所に露呈せしめた構造の装置にあっては、かかる
内部空所に露呈せしめられる一つの電極と共に、センシ
ングセルの一対の電極を構成する他の一つの電極は基準
ガスに晒されているか、ポンピングセルの一対の電極を
構成する他の一つの電極は、適当な多孔質保護層を介し
て、直接被測定ガスに接するように配置せしめられてい
た。従って、被測定ガスがリンチ雰囲気の場合、かかる
ポンピングセルの一対の電極を構成する他の一つのボン
ピング電極は、リンチ雰囲気中の腐食性乃至は還元性の
ガス、例えば00.炭化水素等によって劣化される問題
があった。更に例えば、自動車排気ガスの測定において
エンジンより排出されたガスは化学的に非平衡の状態に
あり、且つ活性であるため、これらのガスが電極に直1
g触れるとガス成分の溶解・析出等により電極を力比さ
せる傾向にあり、また排気ガス′の流速が極めて速く、
電極として通常用いられる白金の蒸発等による劣化も無
視できないものであった。また、リンチ雰囲気以外の他
の被測定ガスにあっても、被測定ガス中の微粒子によっ
て、該測定ガスに接するボンピング電極が汚れて、劣化
する問題を内在しているのである。
Therefore, in a device having such a structure in which one of the electrodes of the stacked electrochemical pumping cell and the electrochemical sensing cell is exposed to the internal cavity, With one electrode forming the electrode pair of the sensing cell, the other electrode forming the electrode pair of the sensing cell is exposed to a reference gas, or the other electrode forming the electrode pair of the pumping cell is covered with a suitable porous protection. It was placed in direct contact with the gas to be measured through the layer. Therefore, when the gas to be measured is a Lynch atmosphere, the other pumping electrode constituting the pair of electrodes in the pumping cell is a corrosive or reducing gas in the Lynch atmosphere, for example 0. There was a problem of deterioration due to hydrocarbons, etc. Furthermore, for example, in measuring automobile exhaust gas, the gases emitted from the engine are in a chemically non-equilibrium state and are active.
When touched, the electrode tends to be forced due to dissolution or precipitation of gas components, and the flow rate of the exhaust gas is extremely fast.
Deterioration due to evaporation of platinum, which is commonly used as an electrode, could not be ignored. Furthermore, even in the case of gases to be measured other than the Lynch atmosphere, there is an inherent problem in that the pumping electrode in contact with the gas to be measured becomes contaminated and deteriorates due to fine particles in the gas to be measured.

(解決手段) ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景;こして為
されたものであって、ボンピング電極の汚れ、還元性の
ガスによる電極の劣化の改善を図り得る、改良された構
造の電気化学的装置を提供するものであり、そのために
、次のような特徴を(后え℃いるのである。
(Solution Means) The present invention has been made against the background of the above-mentioned circumstances, and has an improved structure that can improve the deterioration of the electrode due to contamination of the pumping electrode and reducing gas. It provides an electrochemical device, for which it has the following characteristics:

ずなわら、本発明に従う電気化学的装置は、(,1)第
一の板状の固体型51¥質とこの固体電解質に接して設
けられた第一及び第二の電極とを含む電気化学的ポンピ
ングセルと、(b)第二の板状の固体電解質とこの固体
電解質に接して設けられた第三及び第四の電極とを含む
電気化学的センシングセルと、(c、 )該電気化学的
ポンピングセルと該電気化学的センシングセルとを含ん
で構成される一体の電気化学的素子内に形成された、該
電気化′−′i:的ポンピングセルの第一の電極と該電
気化学的センンンクセルの第三の電極とが実質的に露呈
セしめられる、外部の被測定ガス存在空間に連通せしめ
られ且つ被測定ガスが該被測定ガス存在空間から所定の
拡散抵抗の下に導かれる内部空所と、(d)該電気化学
的素子内に形成された、該電気化学的ポンピングセルの
第二の電極と該電気化学的センシングセルの第四の電極
とがそれぞれ実質的に露呈せしめられる3 243ガス
存在空間とを、含むことを特徴とするものである。
The electrochemical device according to the present invention includes (1) a first plate-shaped solid electrolyte and first and second electrodes provided in contact with the solid electrolyte; (b) an electrochemical sensing cell comprising a second plate-shaped solid electrolyte and third and fourth electrodes provided in contact with the solid electrolyte; and (c) an electrochemical sensing cell comprising: the electrification '-'i formed in an integral electrochemical element comprising a target pumping cell and the electrochemical sensing cell; a first electrode of the target pumping cell and the electrochemical sensing cell; an internal space in which the third electrode of the sensor cell is substantially exposed, communicates with an external space where the gas to be measured is present, and into which the gas to be measured is guided from the space where the gas to be measured is present under a predetermined diffusion resistance; and (d) a second electrode of the electrochemical pumping cell and a fourth electrode of the electrochemical sensing cell formed within the electrochemical element are each substantially exposed. 243 gas existing space.

すなわち、かかる本発明に従えば、電気化学的ポンピン
グセルの第二の電極は、電気化学的センシングセルの第
四の電極(基準電極)と共に、電気化学的素子内に形成
された基中ガス存在空間に露呈せU7められ、そして内
部空所内に露呈された  ゛第一・の電極との間におい
て、所定のボンピング作用が行なわれるものであるとこ
ろから、かかる第二の電極が従来の如く被測定ガスに晒
されることはなく、従って該第二の電極の被測定ガスに
よる汚れや劣化の問題は悉(解消され得ることとなっ人
二のである。
That is, according to the present invention, the second electrode of the electrochemical pumping cell, together with the fourth electrode (reference electrode) of the electrochemical sensing cell, is capable of controlling the presence of gas in the base formed within the electrochemical element. Since a predetermined bombing action is performed between the first electrode exposed in the space and exposed in the internal space, the second electrode is not covered as in the conventional case. Since the second electrode is not exposed to the gas to be measured, the problem of contamination and deterioration of the second electrode due to the gas to be measured can be completely eliminated.

なお、かかる本発明に従う電気化学的装置にあっては、
+iij記内部空内部空所般に、前記第一の板状の固体
電解質及び/又は前記第二の板状の固体型5省!質の板
面に平行な方向に拡がる平坦な空所として設けられ、ま
たそれら第一及び第二の板状の固体電解質の間に形成さ
れることとなる。そしてまた、本発明の一つの実施形態
にあっては、電気化学的ポンピングセルの第一の電極と
電気化学的センシングセルの第三の電極とが、それらセ
ルを含んで構成される一体の電気化学素子内に形成され
た内部空所に、相対向して露呈せしめられるようになっ
ており、更に基串ガス存在空間は、一般己こ大気に連通
せしめられることとなる。
In addition, in the electrochemical device according to the present invention,
+iii Inner cavity In general, the first plate-shaped solid electrolyte and/or the second plate-shaped solid electrolyte 5! It is provided as a flat space extending in a direction parallel to the plate surface of the electrolyte, and is formed between the first and second plate-shaped solid electrolytes. Furthermore, in one embodiment of the present invention, the first electrode of the electrochemical pumping cell and the third electrode of the electrochemical sensing cell are integrated into an electrical unit including the cells. They are exposed to face each other in an internal cavity formed in the chemical element, and the base gas-existing space is communicated with the general atmosphere.

また、本発明の好ましい実施態様に従えば、電気化学的
ポンピングセルと電気化学的センシングセルとを含んで
構成される一体の電気化学的素子内に、それぞれ形成さ
れる、内部空所と)I51)ユガス存在空間とは、略同
−の平面上に位置するように配置せしめられ、これによ
って電気化学的素子(装置)の厚さは大きく減ぜられ、
以て厚さ方向における温度勾配を小さく為しく)1)、
熱応力による固体電解質の破壊をも効果的に抑制し得る
のでC″6る。
Also, according to a preferred embodiment of the present invention, an internal cavity )I51 is formed in an integrated electrochemical element comprising an electrochemical pumping cell and an electrochemical sensing cell, respectively. ) The Yugas existence space is arranged so as to be located on approximately the same plane, thereby greatly reducing the thickness of the electrochemical element (device).
(to reduce the temperature gradient in the thickness direction) 1)
C″6 because it can effectively suppress the destruction of the solid electrolyte due to thermal stress.

そしてまた、このような素子の薄層化によって、素子自
体の更に画期的な小型化か達成され得ると共に、加5ノ
シに際して、短時間にセル作動温度にまで均一に加熱さ
れ得ることとなり、熱効率の上においても、極めて有利
となし得るのである。
Furthermore, by making the element thinner, the element itself can be further miniaturized, and at the time of addition, it can be uniformly heated to the cell operating temperature in a short time. It can also be extremely advantageous in terms of thermal efficiency.

更にまた、本発明にあっては、被測定ガスの温度が低く
、電気化学的セルの固体電解質が充分な箭温度に保持さ
れない場合においては、その性能を充分に発揮し得なく
なるところから、適当なヒーターによって、該固体電;
1¥質が加熱せしめられるようにすることが望ましく、
そのような場合においては、一般に、前記電気化学的セ
ルの固体電解質に密着して、所定のセラミックヒータ一
層か設けられることとなる。
Furthermore, in the present invention, if the temperature of the gas to be measured is low and the solid electrolyte of the electrochemical cell is not maintained at a sufficient temperature, it will not be able to fully demonstrate its performance. The solid state electrode is heated by a heater;
1. It is desirable that the material is heated.
In such a case, one layer of a predetermined ceramic heater is generally provided in close contact with the solid electrolyte of the electrochemical cell.

(実施例) 以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、図面
に示す実施例に基づいて、本発明のIg成を詳細に説明
することとする。
(Example) Hereinafter, in order to clarify the present invention more specifically, the Ig configuration of the present invention will be explained in detail based on the Example shown in the drawings.

まず、第1図は、本発明に従う電気化学的装置の−・具
体例である酸素センサの一例における、最ら顛1狂な構
造に係る素子部分の展開図である。すなわち、この酸素
センサば、ジルコニアモイ生器の如き平板状の第一、第
二、及び第三の固体電解質2゜4.6の三枚の積層構造
とされたものであって、第二の固体電解質4に設けられ
た内部空所(キセビティ)形成孔及びその長手方向に延
びる細長な切込み部が、上下の第一及び第三の固体電解
質2及び6によって覆蓋されることにより、内部空所と
してのキャビティ8および基準ガス存在空間10が平板
状の固体電解質の面方向において略同−平面上に形成さ
れている。なお、このような構造の酸素センサは、所謂
リーンバーンセンサ或いはリーンバーンセンサとして用
いられるものの一つである。
First, FIG. 1 is a developed view of an element portion having the most unusual structure in an example of an oxygen sensor which is a specific example of an electrochemical device according to the present invention. That is, this oxygen sensor has a laminated structure of three plate-shaped solid electrolytes such as zirconia molybdenum, first, second, and third solid electrolytes 2°4.6 mm. The internal cavity (xeviity) forming hole provided in the solid electrolyte 4 and the elongated notch extending in the longitudinal direction thereof are covered by the upper and lower first and third solid electrolytes 2 and 6, thereby forming an internal cavity. The cavity 8 and the reference gas existing space 10 are formed on substantially the same plane in the plane direction of the flat solid electrolyte. Note that the oxygen sensor having such a structure is one of those used as a so-called lean burn sensor or lean burn sensor.

そして、かかるセンサにおける第一の固体・電解質゛2
は、その内側の面、すなわち排気ガス等の被測定ガスに
晒される側とは反対側の面に、例えば白金よりなる多孔
質な第一の電1に12及び第二の電極1.1が所定路J
隔ててそれぞれ設けられ、そしてその第一の電極12が
キャビティ8に露呈せしめられ、また第二の電極14が
基準ガス存在空間10に露呈せしめられている。なお、
かかる第一の電極12及び第二電極14は、それぞれの
リード部16.18を介して外部のポンプ電源に接続さ
れるようになっている。また、第一の固体型6質2と第
一の電極12を貫通して、所定の拡散抵抗を有する孔径
の、拡散律速手段としてのガス通気孔20が設けられて
いる。
And the first solid electrolyte in such a sensor ``2''
has a porous first electrode 1 made of platinum, for example, and a second electrode 1.1 on its inner surface, that is, the surface opposite to the side exposed to the gas to be measured such as exhaust gas. Predetermined route J
The first electrode 12 is exposed to the cavity 8 and the second electrode 14 is exposed to the reference gas existing space 10. In addition,
The first electrode 12 and the second electrode 14 are connected to an external pump power source via respective lead portions 16.18. Further, a gas vent hole 20 is provided as a diffusion rate controlling means, passing through the first solid type 6 material 2 and the first electrode 12 and having a hole diameter having a predetermined diffusion resistance.

一方、第三の固体電解質6の内側面、すなわち第二の固
体電解質4に対向する側の面には、それぞれ第三の電極
22及び第四の電極24が所定路離隔てて設けられてお
り、そしてかかる第三の電極22がキャビティ8に露呈
せしめられる一方、第四の電極24が前記基準ガス存在
空間10に露呈せしめられている。また、これら電極2
2.21)は、それぞれそれらリード部26.28を介
して外部の所定の低器に接続されるようになっている。
On the other hand, on the inner surface of the third solid electrolyte 6, that is, on the side facing the second solid electrolyte 4, a third electrode 22 and a fourth electrode 24 are provided at a predetermined distance from each other. , and the third electrode 22 is exposed to the cavity 8, while the fourth electrode 24 is exposed to the reference gas existing space 10. In addition, these electrodes 2
2.21) are connected to a predetermined external device via the lead portions 26 and 28, respectively.

要するに、この実施例の酸素センサは、第一の固体電解
質2と第一の電極12及び第二の電極14とからなる電
気化学的ポンピングセル30と、第三の固体電解質6と
第三の電極22及び第四の電極24とからなる電気化学
的センシングセルとが、第二の固体電解質4を間にして
、積層一体化された構造を有するものであり、そしてそ
れらセルにて構成される一体の電気化学的素子内に形成
された内部空所としてのキャビティ8に、第一の電極1
2及び第三の電極22が露呈せしめられる一力、該電気
化学的素子内の基準ガス存在空間10には、第二の電極
14及び第四の電極24がそれぞれ露呈せしめられた構
造とされているのである。
In short, the oxygen sensor of this embodiment includes an electrochemical pumping cell 30 consisting of a first solid electrolyte 2, a first electrode 12 and a second electrode 14, a third solid electrolyte 6 and a third electrode. 22 and a fourth electrode 24 have an integrated laminated structure with a second solid electrolyte 4 in between, and an electrochemical sensing cell made up of these cells A first electrode 1 is placed in a cavity 8 as an internal cavity formed in an electrochemical element.
The second and third electrodes 22 are exposed, and the reference gas existing space 10 in the electrochemical element has a structure in which the second electrode 14 and the fourth electrode 24 are exposed, respectively. There is.

従って、このような構造の電気化学的装置にあっては、
電気化学的ポンピングセル30の第一の電極12と第二
の電極14との間に、所定の直流電圧が印加せしめられ
るごとによって、よく知られているように、その直流の
電気量に比例した割合において、キャビティ8内の被測
定ガス中の酸素を、主として第二の固体電解質4を通じ
て、それら固体電解質の面方向に設けられた基準ガス存
在空間10内に移動せしめたり、或いはその逆に、4+
; ’f4ζガス存在空間10より酸素をキャビティ8
内に移動せしめるようにされる。また、一方では、電気
化学的センシングセル32の第三の電極22と第四の電
極24との間において、キャビティ8内の雰囲気中の酸
素濃度と基i%ガス存在空間10内の基準ガス中の酸素
深度との差に基づいて想起される起電力が求められ、こ
れによって、ガス通気孔20を通じて所定の拡散抵抗の
下に専かれる被測定ガス中の酸素深度が検出されたり、
或いは未燃焼成分濃度が検出されたりされることとなる
のである。
Therefore, in an electrochemical device with such a structure,
As is well known, each time a predetermined direct current voltage is applied between the first electrode 12 and the second electrode 14 of the electrochemical pumping cell 30, a voltage proportional to the amount of electricity of the direct current is generated. In proportion, the oxygen in the gas to be measured in the cavity 8 is mainly moved through the second solid electrolyte 4 into the reference gas existence space 10 provided in the plane direction of the solid electrolyte, or vice versa, 4+
; 'f4ζ Oxygen is transferred from the gas existence space 10 to the cavity 8
It is made to move inside. On the other hand, between the third electrode 22 and the fourth electrode 24 of the electrochemical sensing cell 32, the oxygen concentration in the atmosphere in the cavity 8 and the reference gas in the gas presence space 10 are The electromotive force recalled is determined based on the difference between the oxygen depth and the oxygen depth, and thereby the oxygen depth in the gas to be measured under a predetermined diffusion resistance through the gas vent 20 can be detected.
Alternatively, the concentration of unburned components may be detected.

なお、このような構造の酸素センサにあっては、−L下
のセル部分が対称的な構造となっているところから、こ
こでは、上部のセル部(第一の固体電力i″質2と第一
及び第二の電極12.14から構成される)がポンピン
グセル部30とされる一方、下部のセル部(第三の固体
電解質6と第三及び第四の電極22.24から構成され
る)がセンシングセル部32とされているが、これとは
逆に、上部のセル部をセンシングセル部、下部のセル部
をポンピングセル部とすることも可能である。
In addition, in an oxygen sensor having such a structure, since the cell part below -L has a symmetrical structure, here, the upper cell part (first solid state power i'' quality 2 and The lower cell part (consisting of the third solid electrolyte 6 and the third and fourth electrodes 22.24) is used as the pumping cell section 30, while the lower cell section (consisting of the third solid electrolyte 6 and the third and fourth electrodes 22.24) Although the sensing cell section 32 is used as the sensing cell section 32, it is also possible to use the upper cell section as the sensing cell section and the lower cell section as the pumping cell section.

そして、このような構造の電気化学的セルにあっては、
第一及び第二の電極12.14による酸素ポンプ機能に
て、被測定ガス、より具体的にはその中の測定成分たる
酸素はガス通気孔20を通し゛ζキャビティ8に達する
が、その通過量は該ガス通気孔20にて制御され、キャ
ビティ8内の酸素分圧を実際の被測定ガスの酸素分圧よ
り低く出来るところから、酸素分圧が理論空燃比の酸素
分圧より高いリーン雰囲気の排気ガスを発4Lするエン
ジンを制?1)1する上において、好適に用いられるも
のである。
In an electrochemical cell with this structure,
Due to the oxygen pumping function of the first and second electrodes 12.14, the gas to be measured, more specifically oxygen, which is the component to be measured therein, passes through the gas vent 20 and reaches the cavity 8, but the amount of gas passing through is It is controlled by the gas vent 20 and the oxygen partial pressure in the cavity 8 can be lower than the actual oxygen partial pressure of the gas to be measured, so that exhaust gas is in a lean atmosphere where the oxygen partial pressure is higher than the oxygen partial pressure of the stoichiometric air-fuel ratio. Controlling an engine that emits 4L of gas? 1) It is suitable for use in 1.

尤も、かかる81造の電気化学的装置は、理論空燃比の
状態で燃焼せしめて得られろ排気ガス等の中性の雰囲気
を被測定ガスとして、その酸素ンナ度を検出するために
も用いられ得るものである。そのような場合には、[r
弓こ第一の電(]12と第二の・5ξ極I4との1)?
1の起電力若しくは第二の電J’l< 22と第四の電
極24との間の起電力が求められ、所定の直流電圧の印
加による電気化学的ポンピングセル30の酸素ポンプ殿
能は発現されない。
Of course, the electrochemical device manufactured in 1981 can also be used to detect the oxygen content of a neutral atmosphere such as exhaust gas obtained by combustion at a stoichiometric air-fuel ratio. It's something you get. In such a case, [r
Yumiko's first electricity (1) with 12 and the second 5ξ pole I4?
The electromotive force between the first electromotive force or the second electric current J'l<22 and the fourth electrode 24 is determined, and the oxygen pumping ability of the electrochemical pumping cell 30 is expressed by applying a predetermined DC voltage. Not done.

さらに、かかる構造の電気化学的装置は、リッチ領域、
換言すれば燃料が過剰の状態において燃焼せしめて14
られる、酸素分圧が理論空燃比の酸素分圧より低く、未
燃焼成分か多量に存在する領域の排気ガスを被測定ガス
として、その中の未燃焼成分を検出して、そのような排
気ガスを発生するエンジンの燃焼状態を知るセンサ、所
謂リッチバーンセンサとしても好適に使用され得、本発
明の効果がより一層効果的に発揮されることとなる。
Furthermore, an electrochemical device of such structure has a rich region,
In other words, if the fuel is burned in an excess state, 14
The measurement target gas is exhaust gas in a region where the oxygen partial pressure is lower than the oxygen partial pressure of the stoichiometric air-fuel ratio and where a large amount of unburned components are present. It can also be suitably used as a so-called rich burn sensor, which is a sensor that knows the combustion state of an engine that generates combustion, and the effects of the present invention can be exhibited even more effectively.

この場合においては、直情電流が、前記リーンバーンセ
ンサの場合とは異なり、第一の電極12側から第二の電
極14側に流され、それによって基・′1)−ガス存在
空間10内のQ、I;、 ’<4.3物質、例えばかか
る空間10が連通せしめられた大気中の酸素かキャヒテ
ィ8側に移動せしめられるようになる。それ故Gこ、第
一の電極12の近傍において、かかるカス順気孔20の
拡散を仄抗下に拡散シてきた被i=I定ガス中の未燃焼
成分が、かかる第二の電極14側から第一の電極12側
に移動せしめられた酸素によって燃焼、反応せしめられ
、そしてそのような反応によって変化せしめられたキャ
ビティ8内の雰囲気か電気化学的センシングセル32の
二つの電極、すなわち第三の電極22及び第四の電極2
4によって求められる起電力の変化により、目的とする
未燃焼成分存在雇、ひいてはそのような未燃焼成分量を
与える燃焼状態(A/F値)が検出されることとなる。
In this case, unlike in the case of the lean burn sensor, a direct current is caused to flow from the first electrode 12 side to the second electrode 14 side, thereby causing the Q, I;, '<4.3 Substances, for example, oxygen in the atmosphere with which the spaces 10 are communicated, are moved to the cavity 8 side. Therefore, in the vicinity of the first electrode 12, the unburned components in the i=I constant gas that have diffused while counteracting the diffusion of the sludge pores 20 are transferred to the second electrode 14 side. The atmosphere inside the cavity 8, which is combusted and reacted by the oxygen transferred from the ion to the first electrode 12 side, and the atmosphere inside the cavity 8 changed by such reaction is transferred to the two electrodes of the electrochemical sensing cell 32, namely the third electrode. electrode 22 and fourth electrode 2
4, the combustion state (A/F value) that provides the desired amount of unburned components and the amount of unburned components is detected.

特に、このようなリッチバーンセンサとして使用される
場合において、外部の被測定ガスはCO2炭化水素等の
腐食性乃至は還元性のガスとなっているか、電気化学的
ポンピングセルの第二の電極14はそのような還元性の
ガスに晒さられることはなく、基準ガス存在空間10内
に露呈せしめられるものであるところから、そのような
ガスによる?ηれ乃至は劣化の問題は、全く惹起される
ことがないのである。また、電気化学的ポンピングセル
30の第一の電極12や電気化学的センシングセル32
の第三の電極22が露呈せしめられるキャビティ8内の
空間は、ガス通気孔20を介して外部の被測定ガス存在
空間に連通せしめられてはいるが、電気化学的ポンピン
グセル30のボンピング作動によって、リッチでもリー
ンてもない略中性の雰囲気に保持される場合には、それ
ら第一及び第三の電極12.22が劣化されることもな
いのである。
In particular, when used as such a rich burn sensor, the external gas to be measured is a corrosive or reducing gas such as CO2 hydrocarbons, or the second electrode 14 of the electrochemical pumping cell is is not exposed to such a reducing gas and is exposed in the reference gas existence space 10, so is it caused by such a gas? The problem of η wear or deterioration is not caused at all. Moreover, the first electrode 12 of the electrochemical pumping cell 30 and the electrochemical sensing cell 32
Although the space inside the cavity 8 where the third electrode 22 is exposed is communicated with the external space where the gas to be measured exists through the gas vent 20, the space inside the cavity 8 is exposed through the gas vent 20. , the first and third electrodes 12, 22 will not deteriorate if they are maintained in a substantially neutral atmosphere that is neither rich nor lean.

また、キャビティ8内が中性の雰囲気に保持されない場
合にあっても、第一の電極12および第三の電極22は
所定の拡散抵抗を介して被測定ガスと速力Mしている内
部空所(キャビティ)に晒され−こおり、この内部空所
内のガスは壁面等とのマJi突あるいば気体分子相互間
の4Ji突により化学平i)iの状態になっており、且
つ気体の流動も殆んど無いので、ガス成分の溶解・析出
或いは電極の蒸発による電極の劣化は極めて小さい。
Furthermore, even if the inside of the cavity 8 is not maintained in a neutral atmosphere, the first electrode 12 and the third electrode 22 are connected to the internal cavity where the gas to be measured moves at a velocity M through a predetermined diffusion resistance. (cavity), and the gas in this internal space is in a chemically normal state due to collisions with walls, etc. or 4J collisions between gas molecules, and gas flow. Since there is almost no deterioration of the electrode due to dissolution/precipitation of gas components or evaporation of the electrode, the deterioration of the electrode is extremely small.

なお、かかる電気化学的素子において、それを+1・v
成する中心的部材である固体電解質2.4.6としては
、好適に採用される前述のジルコニア磁器の他、窒化ア
ルミニウム、5rCeO:+ 、BizOl−希上頬酸
化物系固溶体、Lad−xCaイYO4等が用いられる
こととなる。
In addition, in such an electrochemical element, it is +1·v
As the solid electrolyte 2.4.6, which is the central component of the structure, in addition to the above-mentioned zirconia porcelain, aluminum nitride, 5rCeO:+, BizOl-dilute upper oxide solid solution, Lad-xCa i YO4 etc. will be used.

また、かかる電気化学的装置の積層、形成に際しては、
固体電力Y質2や6の生素地上に、スクリーン印刷手法
によって電極12,14,22.24及びそのリード部
16,18,26.28をそれぞれ印刷せしめ、そして
空間形成部材である第二の固体電解質4の生素地を間に
して、目的とする電気化学的セル(素子)を構成するよ
うに重ね合わせて、全体を焼結、一体化せしめる等の公
知の手法か、適宜に採用されるのである。
In addition, when laminating and forming such an electrochemical device,
Electrodes 12, 14, 22.24 and their lead portions 16, 18, 26.28 are printed on the solid power Y quality 2 or 6 green substrate by screen printing method, and the second space forming member is printed. A publicly known method such as stacking the raw materials of the solid electrolyte 4 in between to form the desired electrochemical cell (element), and sintering and integrating the whole, or a method adopted as appropriate. It is.

そして、このような同時一体焼結手法によって目的とす
る電気化学的素子(セル)を形成する場合においては、
各電極12.14,22.24やそれらのリード部16
,18.26.28も同時に焼成されるようにすること
が望ましく、その場合において、それらの電極やリード
部は、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテ
ニウム、オスミウムの如き白金族金属を主体とする何科
を用いて印刷し、その焼成によって、電極乃至はリード
部が形成されるようにすることが望ましい。
When forming a desired electrochemical element (cell) by such simultaneous integral sintering method,
Each electrode 12.14, 22.24 and their lead portion 16
, 18, 26, and 28 are preferably fired at the same time, and in that case, their electrodes and leads are mainly made of platinum group metals such as platinum, palladium, rhodium, iridium, ruthenium, and osmium. It is desirable that the electrodes or lead portions be formed by printing using some type of material and firing the printed material.

なお、そのような電極やリード部の剥離、断線等が生ず
るのを防止するために、それら電極、リード部中にジル
コニア、イツトリア、アルミナ等のセラミックス微粉末
を混入せしめて、その焼成時にそれの接する層との一体
化の向上を図ることが望ましい。
In order to prevent such peeling and disconnection of the electrodes and leads, fine ceramic powder such as zirconia, ittria, alumina, etc. is mixed into the electrodes and leads, and the powder is heated during firing. It is desirable to improve integration with adjacent layers.

なお、本発明に従う電気化学的装置は、以上の構造に限
定されるものでは決してなく、その池の構造のものにも
有効に適用され得るものであり、例えば、第2図及び第
3図に示されるような構造であっても良いのである。
It should be noted that the electrochemical device according to the present invention is not limited to the structure described above, and can be effectively applied to a pond structure, for example, as shown in FIGS. 2 and 3. It may have a structure as shown.

すなわち、第2図には、第1図に例示のものに対してセ
ラミックヒータ層34を設けた構造の酸素センサが示さ
れている。このセラミックヒータ一層34は、ヒーター
エレメント36を電気絶縁特性38.40にて挟んでな
るものであり、ポンプングセル30を構成する第一の固
体型5W質2に対して密着するように積層、一体化せし
められている。そして、このセラミックヒータ一層34
にも所定の拡散抵抗を有するガス通気孔20が形成され
、該セラミックヒータ一層34及びポンピングセル30
を貫通する該ガス通気孔20を通じて、キャビティ8内
に制御された割合において、被測定ガス、より具体的に
は咳被測定ガス中の測定成分(酸素)が、キャビティ8
内に専かれるようになっているのである。
That is, FIG. 2 shows an oxygen sensor having a structure in which a ceramic heater layer 34 is provided in addition to the one illustrated in FIG. This ceramic heater single layer 34 is formed by sandwiching a heater element 36 between electrically insulating materials 38 and 40, and is laminated so as to be in close contact with the first solid type 5W material 2 constituting the pumping cell 30. It is integrated. And this ceramic heater single layer 34
A gas vent 20 having a predetermined diffusion resistance is also formed in the ceramic heater layer 34 and the pumping cell 30.
Through the gas vent 20 passing through the cavity 8 , the measured component (oxygen) in the measured gas, more specifically the cough measured gas, is introduced into the cavity 8 in a controlled proportion.
They are now focused on themselves.

このようなヒータ一層34の形成によって、電気化学的
装置としての酸素センサは、被測定ガスの温度が低い場
合にあって和、各セル部30,32の固体電解質2や6
を効果的に所望の温度に加熱せしめ得る利点があり、加
えてセンサの薄層化によって、そのような加熱に際して
も、短時間でセンサ作動温度にまで到達せしめることが
可能である。
By forming the heater layer 34 in this manner, the oxygen sensor as an electrochemical device can be used when the temperature of the gas to be measured is low.
It has the advantage of being able to effectively heat the sensor to a desired temperature, and in addition, by making the sensor thinner, it is possible to reach the sensor operating temperature in a short time even during such heating.

なお、かかるヒーターエレメント36やそのリード部を
電気的に絶縁するために用いられる絶縁層38.40と
しては、アルミナまたはスピネルから王としてなるセラ
ミックス層であることが望ましいか、その他硼珪酸ガラ
ス、ムライト等を主成分とするセラミックスを用いても
、何等差支えない。そして、そのような1色8.1層3
8.40は、その電気絶縁特性を阻害しない限りにおい
て、その厚さを可及的に薄くすることが望ましく、−J
’Gに300μm以下、特に10〜200μm程度の厚
さとされることとなる。特に、そのような絶縁層38.
40と第一の固体電解質2との間の熱膨張差に基づく応
力を効果的に緩和するためには、それら絶縁層38.4
0を多孔質とすることが望ましく、それによってそれら
の間の剥離がより−Jili′iZJ+果的に防止され
得るのである。
The insulating layers 38 and 40 used to electrically insulate the heater element 36 and its lead portions are preferably ceramic layers made of alumina or spinel, or other materials such as borosilicate glass or mullite. There is no problem even if ceramics whose main components are And such one color 8.1 layer 3
8.40, it is desirable to make its thickness as thin as possible as long as it does not impede its electrical insulation properties, and -J
'G' has a thickness of 300 μm or less, particularly about 10 to 200 μm. In particular, such an insulating layer 38.
In order to effectively relieve the stress due to the difference in thermal expansion between the insulating layer 38.4 and the first solid electrolyte 2, it is necessary to
It is desirable that ZJ be porous, so that peeling between them can be more effectively prevented.

また、第3図には、第1図に示された酸素センサにおけ
る電気化学的ポンピングセル30の第一の電極12と電
気化学的センシングセル32の第三の電極22とを共通
極とした構造のセンサが示されている。このようなセン
サにおいては、第一の電極12と第二の電極14との間
に所定のポンプ電圧が印加せしめられることによって、
第一の固体電解質2を通じて、キャビティ8内の被測定
ガス中の酸素が基準ガス存在空間10側に取り出され、
或いはそれとは逆に、キャビティ8内に基(潴ガス存在
空間10から酸素が移動せしめられる−・方、電気化学
的センシングセル32においては、前例と同様にキャビ
ティ8内の雰囲気と基準ガス存在空間10内の基準ガス
との間の酸素濃度差に基づくところの起電力が、第三の
電極22(12)と第四の電極24との間において、測
定されるようになっている。すなわち、ここでは、第一
の電極12を共通極として、該第−の電極12と第二の
電極14と第一の固体電解質2からポンプセル30が構
成される一方、該第−の電極12(第三の電極22)と
第四の電極24と第一、第二及び第三の固体電解質2,
4.6からセンシングセル32が構成されている。
FIG. 3 also shows a structure in which the first electrode 12 of the electrochemical pumping cell 30 and the third electrode 22 of the electrochemical sensing cell 32 in the oxygen sensor shown in FIG. sensors are shown. In such a sensor, by applying a predetermined pump voltage between the first electrode 12 and the second electrode 14,
Oxygen in the gas to be measured in the cavity 8 is taken out to the reference gas existing space 10 side through the first solid electrolyte 2,
Or, on the contrary, in the electrochemical sensing cell 32, the atmosphere in the cavity 8 and the reference gas existing space are transferred into the cavity 8 from the base gas existing space 10. An electromotive force based on the difference in oxygen concentration between the reference gas and the reference gas in the gas is measured between the third electrode 22 (12) and the fourth electrode 24. That is, Here, a pump cell 30 is constructed from the first electrode 12, the second electrode 14, and the first solid electrolyte 2, with the first electrode 12 as a common electrode. electrode 22), a fourth electrode 24, and first, second and third solid electrolytes 2,
The sensing cell 32 is constructed from 4.6.

なお、このような構造の酸素センサ(電気化学的装置)
においても、ポンピングセル30の第一の電極12 及
び第二の電極14やセンシングセル32の第三の電極2
2及び第四の電極24ば、それぞれキャビティ8内及び
JJ g−ガス存在空間10内に配置せしめられて、外
部の被測定ガスに対して、直接に接触せしめられない構
造となっているところから、本発明に従う有用な効果を
享受し得るのである。また、本実施例にあっても、キャ
ビティ8と15阜ガス存在空間10とは、積層される固
体電解質の板面方向に配設されて、略同一平面上に並置
された構造にされており、これによってセル厚さを薄く
したり、有効な加熱が為され得る等の特徴も備えている
のである。
In addition, an oxygen sensor (electrochemical device) with this structure
Also, the first electrode 12 and the second electrode 14 of the pumping cell 30 and the third electrode 2 of the sensing cell 32
The second and fourth electrodes 24 are arranged in the cavity 8 and the JJ g-gas existence space 10, respectively, and have a structure that prevents them from coming into direct contact with the external gas to be measured. , the useful effects according to the present invention can be enjoyed. Also in this embodiment, the cavity 8 and the gas existence space 10 are arranged in the direction of the plate surface of the solid electrolyte to be stacked, and are juxtaposed on substantially the same plane. This feature also allows the cell thickness to be reduced and effective heating to be performed.

更に図示はされていないが、本発明は、特開昭58−1
53155号公報などに示される如き、電気化学的素子
内に形成される平坦な内部空所の厚さを制御して、かか
る内部空所自体に拡散抵抗機能を持たせた、換言すれば
内部空所自体が拡散律速手段とされた構造の電気化学的
装置にも有利に適用され得るものである。その場合にお
いて、所定の拡散抵抗を有する内部空所は、外部の被測
定ガス存在空間に対して、直接に或いは適当なガス導入
孔を介して間接に連通せしめられ、そしてそのような内
部空所の奥部に、電気化学的ポンピングセルの第一の電
極と、電気化学的センシングセルの第三の電極がそれぞ
れ露呈せしめられ得るように配置されることとなる。
Although not shown in the drawings, the present invention is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-1
As shown in Japanese Patent Application No. 53155, etc., the thickness of a flat internal cavity formed in an electrochemical element is controlled so that the internal cavity itself has a diffusion resistance function. It can also be advantageously applied to an electrochemical device having a structure in which the diffusion control means itself is used. In that case, the internal cavity having a predetermined diffusion resistance is communicated directly or indirectly with the external space in which the gas to be measured exists, and such an internal cavity The first electrode of the electrochemical pumping cell and the third electrode of the electrochemical sensing cell are arranged in such a way that they can be exposed at the inner part of the cell.

以上、本発明の幾つかの実施例について説明してきたが
、本発明の電気化学的装置は、そのような例示の具体的
構造のみに限定して解釈されるものでは決してなく、本
発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に
基づいて種々なる変形、修正、改良等を加えた形態にお
いて実施され得るものであって、本発明は、そのような
実施形態のものをも含むものであること、言うまでもな
いところである。
Although several embodiments of the present invention have been described above, the electrochemical device of the present invention is by no means to be interpreted as being limited to such illustrative specific structures, and the gist of the present invention Without departing from the above, the present invention may be implemented in forms with various modifications, modifications, improvements, etc. based on the knowledge of those skilled in the art, and the present invention includes such embodiments. , it goes without saying.

また、本発明に係る電気化学的装置は、特にリッチバー
ンセンサに好適に適用され得るものであるが、前述の如
く、理論空燃比の付近で燃焼せしめて得られる排ガスを
被測定ガスとするセンサにも適用できることは勿論、リ
ーン領域の排ガスを被測定ガスとするリーンバーンセン
サにも好適に適用され得、更にその他の構造の酸素セン
サにも適用され得るものである。更には、酸素以外の窒
素、炭酸ガス、水素等の流体中の電極反応に関与する成
分の検出器或いは制御器等にも適用され得るものである
Further, the electrochemical device according to the present invention can be particularly suitably applied to a rich burn sensor, but as described above, it can be applied to a sensor whose measured gas is exhaust gas obtained by combustion near the stoichiometric air-fuel ratio. Of course, the present invention can also be suitably applied to a lean burn sensor that uses exhaust gas in a lean region as the gas to be measured, and can also be applied to oxygen sensors having other structures. Furthermore, the present invention can also be applied to a detector or controller for components involved in electrode reactions in fluids such as nitrogen, carbon dioxide, and hydrogen other than oxygen.

(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明に従う電気化学
的装置は、電気化学的ポンピングセルと電気化学的セン
シングセルとを含んで構成される一体的な電気化学的素
子内に形成された、被測定ガスが所定の拡散抵抗の下に
導き入れられる内部空所内に、該ポンピングセルの第一
の電極及び該センシングセルの第三の電極を露呈せしめ
る一方、同様に、電気化学的素子内に形成された基準ガ
ス存在空間内に、該ポンピングセルの第二の電極と該セ
ンシングセルの第四の電極とを配置せしめるようにした
ものであって、特に、ポンピングセルの第二の電極が従
来の如く外部の被測定ガスに晒されるものではないとこ
ろから、かかる第二の電極の被測定ガスによる汚れや劣
化を効果的に防止せしめ得るものであって、そこに本発
明の大きな工業的意義が存するものである。
(Effects of the Invention) As is clear from the above description, the electrochemical device according to the present invention includes an electrochemical device including an electrochemical pumping cell and an electrochemical sensing cell. The electrochemical The second electrode of the pumping cell and the fourth electrode of the sensing cell are arranged in a reference gas existing space formed in the target element, and in particular, the second electrode of the pumping cell Since the second electrode is not exposed to the external gas to be measured as in the conventional case, it is possible to effectively prevent the second electrode from being contaminated or deteriorated by the gas to be measured. It has great industrial significance.

また、本発明においては、特に、第一の電極及び第三の
電極が露呈せしめられる内部空所と第二の電極及び第四
の電極が露呈せしめられる基準ガス存在空間とが、板状
の固体電解質の面方向において略同−の平面上に位置す
るように、それぞれセル内に形成される構造が好適に採
用されるものであるが、その場合にあっては、セル厚さ
が効果的に薄く為され得、またセルの更なる小型化が図
られ得る一方、薄肉化によるセル厚さ方向の温度勾配が
小さくなることによって、熱応力による固体電解質、ひ
いてはセル(装置)の破壊が防止され、且つ加熱に際し
て、短時間にセル作動温度に到達せしめ得る等の優れた
効果を奏し得るのである。
Further, in the present invention, in particular, the internal space in which the first electrode and the third electrode are exposed and the reference gas presence space in which the second electrode and the fourth electrode are exposed are formed of a plate-shaped solid body. A structure in which each cell is formed so that they are located on substantially the same plane in the plane direction of the electrolyte is preferably adopted, but in that case, the cell thickness must be effectively adjusted. While the cell can be made thinner and the cell can be further miniaturized, the temperature gradient in the cell thickness direction due to the thinner wall is reduced, which prevents the solid electrolyte and, by extension, the cell (device) from being destroyed due to thermal stress. Moreover, during heating, excellent effects such as being able to reach the cell operating temperature in a short time can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る電気化学的装置の一つである酸素
センソ″の一例を示ずセンサ素子部分の展開構造を示す
斜視説明図であり、第2図及び第3図はそれぞれ本発明
に従う電気化学的装置としての酸素センサの異なる例を
示す第1図に相当する図である。 2:第一の固体電解質 4:第二の固体電解質 6二第三の固体電解質 8:キャビティ  10:基準ガス存在空間12:第一
の電極 14:第二の電極 20:ガス通気孔 22:第三の電極 24:第四の電極 30:電気化学的ポンピングセル 32 : 電%化学的センシングセル 34:セラミソクヒータ一層 36:ヒーターエレメント 38.40:絶縁層 第1) 第2図 第3図
FIG. 1 is a perspective explanatory view showing an expanded structure of a sensor element portion without showing an example of the oxygen sensor, which is one of the electrochemical devices according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are respectively views of the present invention. 2 is a diagram corresponding to FIG. 1 showing different examples of oxygen sensors as electrochemical devices according to the following. 2: First solid electrolyte 4: Second solid electrolyte 6 Second solid electrolyte 8: Cavity 10: Reference gas presence space 12: First electrode 14: Second electrode 20: Gas vent 22: Third electrode 24: Fourth electrode 30: Electrochemical pumping cell 32: Electrochemical sensing cell 34: Ceramic heater single layer 36: heater element 38.40: insulation layer 1) Fig. 2 Fig. 3

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第一の板状の固体電解質とこの固体電解質に接し
て設けられた第一及び第二の電極とを含む電気化学的ポ
ンピングセルと、 第二の板状の固体電解質とこの固体電解質に接して設け
られた第三及び第四の電極とを含む電気化学的センシン
グセルと、 該電気化学的ポンピングセルと該電気化学的センシング
セルとを含んで構成される一体の電気化学的素子内に形
成された、該電気化学的ポンピングセルの第一の電極と
該電気化学的センシングセルの第三の電極とが実質的に
露呈せしめられる、外部の被測定ガス存在空間に連通せ
しめられ且つ被測定ガスが該被測定ガス存在空間から所
定の拡散抵抗の下に導かれる内部空所と、 該電気化学的素子内に形成された、該電気化学的ポンピ
ングセルの第二の電極と該電気化学的センシングセルの
第四の電極とがそれぞれ実質的に露呈せしめられる基準
ガス存在空間とを、含むことを特徴とする電気化学的装
置。
(1) An electrochemical pumping cell including a first plate-shaped solid electrolyte and first and second electrodes provided in contact with this solid electrolyte, a second plate-shaped solid electrolyte, and this solid electrolyte. an electrochemical sensing cell including third and fourth electrodes provided in contact with the electrochemical pumping cell and the electrochemical sensing cell; The first electrode of the electrochemical pumping cell and the third electrode of the electrochemical sensing cell, formed in an inner cavity through which a measurement gas is guided from the gas-to-be-measured space under a predetermined diffusion resistance; a second electrode of the electrochemical pumping cell formed in the electrochemical element; an electrochemical device comprising: a fourth electrode of a reference sensing cell; and a reference gas presence space, each of which is substantially exposed.
(2)前記内部空所が、前記第一の板状の固体電解質及
び/又は前記第二の板状の固体電解質の板面に平行な方
向に拡がる平坦な空所である特許請求の範囲第1項記載
の電気化学的装置。
(2) The internal space is a flat space that extends in a direction parallel to the plate surface of the first plate-shaped solid electrolyte and/or the second plate-shaped solid electrolyte. Electrochemical device according to item 1.
(3)前記内部空所が、前記第一の板状の固体電解質と
前記第二の板状の固体電解質との間に形成される特許請
求の範囲第1項または第2項記載の電気化学的装置。
(3) The electrochemistry according to claim 1 or 2, wherein the internal space is formed between the first plate-shaped solid electrolyte and the second plate-shaped solid electrolyte. device.
(4)前記第一の電極と前記第三の電極とが、前記内部
空所に相対向して露呈せしめられている特許請求の範囲
第1項乃至第3項の何れかに記載の電気化学的装置。
(4) The electrochemistry according to any one of claims 1 to 3, wherein the first electrode and the third electrode are exposed to face each other in the internal space. device.
(5)前記内部空所と前記基準ガス存在空間とが、略同
一の平面上に位置せしめられている特許請求の範囲第1
項乃至第4項の何れかに記載の電気化学的装置。
(5) Claim 1, wherein the internal space and the reference gas existing space are located on substantially the same plane.
5. The electrochemical device according to any one of Items 4 to 4.
(6)前記基準ガス存在空間が、大気に連通せしめられ
ている特許請求の範囲第1項乃至第5項の何れかに記載
の電気化学的装置。
(6) The electrochemical device according to any one of claims 1 to 5, wherein the reference gas existing space is communicated with the atmosphere.
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