JPS62106356A - 燃焼制御用センサ - Google Patents
燃焼制御用センサInfo
- Publication number
- JPS62106356A JPS62106356A JP60247461A JP24746185A JPS62106356A JP S62106356 A JPS62106356 A JP S62106356A JP 60247461 A JP60247461 A JP 60247461A JP 24746185 A JP24746185 A JP 24746185A JP S62106356 A JPS62106356 A JP S62106356A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor
- electrode
- heater
- oxygen
- solid electrolyte
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- 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】
産業上の利用分野
本発明は、感応体の抵抗変化により、ストーブ。
ボイラー等の燃焼機器や自動車エンジン等の内燃機関に
供給される空気と燃料の比を制御するセンサに関するも
のである。
供給される空気と燃料の比を制御するセンサに関するも
のである。
従来の技術
燃焼の空燃比を制御するセンサとして安定化ジルコニア
固体電解質よりなるセンサが提案されている（特開昭５
９−６０２５３号公報、特開昭５９−８３０４８号公報
）。
固体電解質よりなるセンサが提案されている（特開昭５
９−６０２５３号公報、特開昭５９−８３０４８号公報
）。
上記記載のセンサは、酸素濃度に比例してジルコニア固
体電解質中の酸素イオンを流すだめのポンプ電流が変化
する原理に基づくものである。これに対して発明者らは
酸素イオン導電性固体電解質に通電する電流を変えるこ
とにより、任意の酸素濃度で感応体の抵抗を特異的に変
化させることができるセンサを提案した。
体電解質中の酸素イオンを流すだめのポンプ電流が変化
する原理に基づくものである。これに対して発明者らは
酸素イオン導電性固体電解質に通電する電流を変えるこ
とにより、任意の酸素濃度で感応体の抵抗を特異的に変
化させることができるセンサを提案した。
発明が解決しようとする問題点
本発明は、従来のセンサが、センサ外部からの感応体へ
の酸素の拡散量が多く、高い酸素濃度雰囲気下では固体
電解質の酸素ポンプとしての能力が律速となり、感応体
の抵抗があまり変化しないことや、酸素ポンプ動作の温
度依存性が大きく影響し、低温でのセンサ特性が劣るこ
とを解決しようとするものである。
の酸素の拡散量が多く、高い酸素濃度雰囲気下では固体
電解質の酸素ポンプとしての能力が律速となり、感応体
の抵抗があまり変化しないことや、酸素ポンプ動作の温
度依存性が大きく影響し、低温でのセンサ特性が劣るこ
とを解決しようとするものである。
問題点を解決するだめの手段
本発明は、上記の問題点を解決するため、片面に酸素引
き抜き用電極と加熱用ヒータを形成した酸素イオン導電
性固体電解質板のもう一方の面上に酸素引き抜き用リン
グ状電極と抵抗測定用電極を設けた感応体を形成し、そ
の上に緻密なセラミックス絶縁板を取り付けだ構成をと
り、センサ外部からの酸素の拡散量を制限するとともに
、ヒータ加熱によって素子を一定温度以上に保持して温
度依存性をなくし低温雰囲気中でも正常に動作するよう
にした。
き抜き用電極と加熱用ヒータを形成した酸素イオン導電
性固体電解質板のもう一方の面上に酸素引き抜き用リン
グ状電極と抵抗測定用電極を設けた感応体を形成し、そ
の上に緻密なセラミックス絶縁板を取り付けだ構成をと
り、センサ外部からの酸素の拡散量を制限するとともに
、ヒータ加熱によって素子を一定温度以上に保持して温
度依存性をなくし低温雰囲気中でも正常に動作するよう
にした。
作 用
本発明になるセンサは、センサ外部からの感応体への酸
素の拡散を酸素引き抜き用リング状電極を設けた感応体
の外周部分に制限する構造をとっており、雰囲気中の酸
素濃度が高い場合にも感応体の抵抗を大きく変化させる
ことができる。また、加熱用ヒータによって一定温度以
上に加熱しておくことにより、酸素ポンプの温度依存性
をなくし、従来不可能であった低温雰囲気での動作も可
能になった。
素の拡散を酸素引き抜き用リング状電極を設けた感応体
の外周部分に制限する構造をとっており、雰囲気中の酸
素濃度が高い場合にも感応体の抵抗を大きく変化させる
ことができる。また、加熱用ヒータによって一定温度以
上に加熱しておくことにより、酸素ポンプの温度依存性
をなくし、従来不可能であった低温雰囲気での動作も可
能になった。
実施例
本発明になるセンサ素子の構成を第１図を用いて説明す
る。第１図ａは側断面図、ｂは下面図である。１は化学
式Ｌａ１−Ｘ：Ｓｒ１＋工Ｃｏ１１￥ｅ工０３−δ（Ｍ
ｅはＦｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、ＶＯうちの少すくトモ−環の元
素、０≦Ｘ≦１．０≦δ≦０．５）で表わされる酸化物
とＳｒＭｅ’ｏ３（Ｍｅ’はＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆのうちの
少なくとも一種の元素）で表わされる酸化物とを混合し
焼成したものにＰｔ族、Ｐｄ族のうち少な ′くとも一
種の元素を添加した材料をジルコニア固体電解質板（６
φｘ１’ｍｍ） ２に溶射によって形成した厚膜感応体
（７０μｍ）である。酸素引き抜き用リング状電極３、
下部電極４、および抵抗測定用電極６はいずれもＰｔペ
ーストをスクリーン印刷によって形成した。そして、あ
らかじめジルコニア固体電解質板に溶射によって形成し
た絶縁層ら上にＰｔ ヒータ了をスクリーン印刷によっ
て形成し、その上にやはり溶射によって保護層８を形成
した。各電極にはＰｔ１Ｊ−ド線９を取り付けた。
る。第１図ａは側断面図、ｂは下面図である。１は化学
式Ｌａ１−Ｘ：Ｓｒ１＋工Ｃｏ１１￥ｅ工０３−δ（Ｍ
ｅはＦｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、ＶＯうちの少すくトモ−環の元
素、０≦Ｘ≦１．０≦δ≦０．５）で表わされる酸化物
とＳｒＭｅ’ｏ３（Ｍｅ’はＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆのうちの
少なくとも一種の元素）で表わされる酸化物とを混合し
焼成したものにＰｔ族、Ｐｄ族のうち少な ′くとも一
種の元素を添加した材料をジルコニア固体電解質板（６
φｘ１’ｍｍ） ２に溶射によって形成した厚膜感応体
（７０μｍ）である。酸素引き抜き用リング状電極３、
下部電極４、および抵抗測定用電極６はいずれもＰｔペ
ーストをスクリーン印刷によって形成した。そして、あ
らかじめジルコニア固体電解質板に溶射によって形成し
た絶縁層ら上にＰｔ ヒータ了をスクリーン印刷によっ
て形成し、その上にやはり溶射によって保護層８を形成
した。各電極にはＰｔ１Ｊ−ド線９を取り付けた。
１０は緻密なセラミックス板（６φ×１−）である。
上記のようにして作製したセンサ素子を所定の温度に設
定した電気炉中の石英ガラス管に入れ、０２とＮ２の混
合ガスを所定の割合で流通させ、ジルコニア固体電解質
に流す直流電流値と感応体の抵抗変化を測定することに
よってセンサの特性試験を行なった。
定した電気炉中の石英ガラス管に入れ、０２とＮ２の混
合ガスを所定の割合で流通させ、ジルコニア固体電解質
に流す直流電流値と感応体の抵抗変化を測定することに
よってセンサの特性試験を行なった。
第２図には、０．３５ Ｌ ａｏ 、３ｓ Ｓ ｒ ｏ
、ｅ、５ＣＯｏ 、７Ｆ ＠ｏ、３０３−δ＋０．６
６ＳｒＴＩＯ３＋Ｐｄ０．６ｗｔ％からなる材料を感応
膜とした本センサの感度特性を示した。センサ感度は（
ジルコニア固体電解質に電流を流した時の抵抗）／（非
通電時の抵抗）で表わした。雰囲気は０２１％Ｎ２９９
％、通電電流値は１ｍＡとした。雰囲気温度は４００〜
８００１：で１０ｏ℃毎に測定した。また、ヒータ作動
（素子温度が７００℃になるように加熱）の場合には、
０２７％Ｎ２９３％、０２ １ｓ％Ｎ２８５係において
も測定した。通電電流値はそれぞれ５ ｍＡ 、 ８
ｍＡとした。雰囲気の酸素濃度が高い場合にもセンサ感
度は犬きく、シかも応答性にも優れている。また、ヒー
タを作動させない場合には温度依存性が顕著に現われ、
４００℃ではセンサ感度が殆ど得られないが、素子温度
が７００℃になるようにヒータを作動させた場合には温
度依存性がなくなり、雰囲気温度にかかわらず一致した
特性を示した０これは、ヒータで加熱することによって
酸素ポンプ動作の温度依存性がなくなり、感応体自体が
もつ高温で温度依存のない特性が発現したものである。
、ｅ、５ＣＯｏ 、７Ｆ ＠ｏ、３０３−δ＋０．６
６ＳｒＴＩＯ３＋Ｐｄ０．６ｗｔ％からなる材料を感応
膜とした本センサの感度特性を示した。センサ感度は（
ジルコニア固体電解質に電流を流した時の抵抗）／（非
通電時の抵抗）で表わした。雰囲気は０２１％Ｎ２９９
％、通電電流値は１ｍＡとした。雰囲気温度は４００〜
８００１：で１０ｏ℃毎に測定した。また、ヒータ作動
（素子温度が７００℃になるように加熱）の場合には、
０２７％Ｎ２９３％、０２ １ｓ％Ｎ２８５係において
も測定した。通電電流値はそれぞれ５ ｍＡ 、 ８
ｍＡとした。雰囲気の酸素濃度が高い場合にもセンサ感
度は犬きく、シかも応答性にも優れている。また、ヒー
タを作動させない場合には温度依存性が顕著に現われ、
４００℃ではセンサ感度が殆ど得られないが、素子温度
が７００℃になるようにヒータを作動させた場合には温
度依存性がなくなり、雰囲気温度にかかわらず一致した
特性を示した０これは、ヒータで加熱することによって
酸素ポンプ動作の温度依存性がなくなり、感応体自体が
もつ高温で温度依存のない特性が発現したものである。
第３図にはセンサの応答特性を示した。雰囲気温度１ｄ
４ｏｏ℃トシ、０２７％Ｎ２９３％と０２１％Ｎ２９９
％との間で雰囲気を切替えて測定を行なった。
４ｏｏ℃トシ、０２７％Ｎ２９３％と０２１％Ｎ２９９
％との間で雰囲気を切替えて測定を行なった。
通電電流値は２ｍＡとし、（０２１％Ｎ２９９チでの抵
抗）／（０２７％Ｎ２９３％での抵抗）でセンサ感度を
求めた。図から明らかなように、ヒータ作動（素子温度
７ｏｏ℃）によって、雰囲気変化にともなうセンサの応
答性は極めて優れており、加熱効果が著しいことがわか
る。
抗）／（０２７％Ｎ２９３％での抵抗）でセンサ感度を
求めた。図から明らかなように、ヒータ作動（素子温度
７ｏｏ℃）によって、雰囲気変化にともなうセンサの応
答性は極めて優れており、加熱効果が著しいことがわか
る。
第４図にはセンサ特性の安定性を示した。前記センサを
石英ガラス管に入れて電気炉中に設置し、炉温を４ｏ○
℃に保ち、センサ素子温度が８００℃になるようにヒー
タを作動させた。雰囲気を０２７％Ｎ２９３チ１分間、
ｏ２１チＮ２９９％１分間と切替えてこれを１サイクル
とし、計５０００サイクルくりかえした。５００ザイク
ル毎にセンサ感度（−（０２１係Ｎ２９９％での抵抗）
／（０２７係Ｎ２９３％での抵抗））を求めてその変化
を追跡した。
石英ガラス管に入れて電気炉中に設置し、炉温を４ｏ○
℃に保ち、センサ素子温度が８００℃になるようにヒー
タを作動させた。雰囲気を０２７％Ｎ２９３チ１分間、
ｏ２１チＮ２９９％１分間と切替えてこれを１サイクル
とし、計５０００サイクルくりかえした。５００ザイク
ル毎にセンサ感度（−（０２１係Ｎ２９９％での抵抗）
／（０２７係Ｎ２９３％での抵抗））を求めてその変化
を追跡した。
なお、ここでは初期感度を１とし、それに対する比でセ
ンサ感度変化を表わした。図で明らかなように、本セン
サは極めて安定した特性を示すことが認められた。
ンサ感度変化を表わした。図で明らかなように、本セン
サは極めて安定した特性を示すことが認められた。
本実施例ではＭｅとしてＦｅをＭｅ’としてＴｉを用い
、Ｘ−〇、６５の場合について示したが、ＭｅがＭｎ、
Ｃｒ、Ｖ、Ｍｅ’がＺｒ、Ｈｆの場合にも同様の効果が
認められ、Ｘ値を変えた場合にもほぼ同様の効果が認め
られた。Ｐｄ０代わりにＰｔを添加した場合も同等の結
果であった。感応体材料としてはこの外、ＳｎＯ２，Ｔ
ｉＯ２などを用いることも可能である。
、Ｘ−〇、６５の場合について示したが、ＭｅがＭｎ、
Ｃｒ、Ｖ、Ｍｅ’がＺｒ、Ｈｆの場合にも同様の効果が
認められ、Ｘ値を変えた場合にもほぼ同様の効果が認め
られた。Ｐｄ０代わりにＰｔを添加した場合も同等の結
果であった。感応体材料としてはこの外、ＳｎＯ２，Ｔ
ｉＯ２などを用いることも可能である。
感応体は成分の混合物だけでなく、その混合物の焼成物
でもよく、その焼結体を溶射してもよく、成分をスクリ
ーン印刷などによっても形成することができる０ヒータ
形状も任意であり、またあらかじめセラミックス板の中
にヒータを形成したものを接着することによって作製す
ることもできる。
でもよく、その焼結体を溶射してもよく、成分をスクリ
ーン印刷などによっても形成することができる０ヒータ
形状も任意であり、またあらかじめセラミックス板の中
にヒータを形成したものを接着することによって作製す
ることもできる。
発明の効果
本発明になるセンサは雰囲気からの酸素の拡散を制限す
ることによって高い酸素濃度雰囲気中においても優れた
応答性を示し、また加熱用ヒータを組み込むことにより
酸素ポンプ動作の温度依存性をなくし、従来不可能であ
った低温雰囲気でも一定の動作を可能にするものである
。
ることによって高い酸素濃度雰囲気中においても優れた
応答性を示し、また加熱用ヒータを組み込むことにより
酸素ポンプ動作の温度依存性をなくし、従来不可能であ
った低温雰囲気でも一定の動作を可能にするものである
。
第１図は本発明の一実施例のセンサの側断面図ａと下面
図ｂ、第２図は異なる雰囲気におけるセンサ特性におよ
ぼすヒータの効果を示す図、第３図はセンサ応答性にお
よぼすヒータの効果を示す図、第４図はセンサ特性の安
定性を示す図である。 １・・・・・・感応体、２・・・・・・ジルコニア固体
電解質板、３・・・・・・リング状電極、４・・・・・
・下部電極、５・・・・・・抵抗測定用電極、６・・・
・・・絶縁層、７・・・・・・ヒータ、８・・・・・・
保護層、９・・・・・・リード線、１ｏ・・・・・・セ
ラミックス板。 第１ｒｙｊ センサ騎度 第３図 待閾（Ｓｅｃ）
図ｂ、第２図は異なる雰囲気におけるセンサ特性におよ
ぼすヒータの効果を示す図、第３図はセンサ応答性にお
よぼすヒータの効果を示す図、第４図はセンサ特性の安
定性を示す図である。 １・・・・・・感応体、２・・・・・・ジルコニア固体
電解質板、３・・・・・・リング状電極、４・・・・・
・下部電極、５・・・・・・抵抗測定用電極、６・・・
・・・絶縁層、７・・・・・・ヒータ、８・・・・・・
保護層、９・・・・・・リード線、１ｏ・・・・・・セ
ラミックス板。 第１ｒｙｊ センサ騎度 第３図 待閾（Ｓｅｃ）
Claims (5)
- （１）酸素イオン導電性固体電解質板の一方の面に酸素
引き抜き用電極と加熱用ヒータを、もう一方の面に感応
体をそれぞれ形成し、前記感応体上面に酸素引き抜き用
のリング状電極と抵抗測定用電極を形成し、さらにその
上に緻密なセラミックス絶縁板を取り付けたことを特徴
とする燃焼制御用センサ。 - （２）加熱用ヒータが酸素イオン導電性固体電解質板お
よび酸素引き抜き用電極と電気的に絶縁されていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃焼制御用セ
ンサ。 - （３）感応体が化学式Ｌａ＿（１−Ｘ）＿／＿２Ｓｒ＿
（１＋Ｘ）＿／＿２Ｃｏ＿１＿−＿ＸＭｅ＿ＸＯ＿３＿
−＿δ（ＭｅはＦｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖのうちの少なくと
も一種の元素、０≦Ｘ≦１、０≦δ≦０．５）で表わさ
れる酸化物とＳｒＭｅ′Ｏ＿３（Ｍｅ′はＴｉ、Ｚｒ、
Ｈｆのうちの少なくとも一種の元素）で表わされる酸化
物を主成分とすることを特徴とする特許請求の範囲第１
項または第２項記載の燃焼制御用センサ。 - （４）感応体の第三成分としてＰｄ族、Ｐｔ族のうちの
少なくとも一種の元素を含むことを特徴とする特許請求
の範囲第１項、第２項または第３項記載の燃焼制御用セ
ンサ。 - （５）感応体はその成分の混合物、前記混合物の焼成物
もしくは前記焼成物の溶射物であることを特徴とする特
許請求の範囲第３項記載の燃焼制御用センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60247461A JPS62106356A (ja) | 1985-11-05 | 1985-11-05 | 燃焼制御用センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60247461A JPS62106356A (ja) | 1985-11-05 | 1985-11-05 | 燃焼制御用センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62106356A true JPS62106356A (ja) | 1987-05-16 |
| JPH0525062B2 JPH0525062B2 (ja) | 1993-04-09 |
Family
ID=17163789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60247461A Granted JPS62106356A (ja) | 1985-11-05 | 1985-11-05 | 燃焼制御用センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62106356A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021099364A (ja) * | 2017-04-05 | 2021-07-01 | パナソニック株式会社 | ガスセンサ |
-
1985
- 1985-11-05 JP JP60247461A patent/JPS62106356A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021099364A (ja) * | 2017-04-05 | 2021-07-01 | パナソニック株式会社 | ガスセンサ |
| JP2022091977A (ja) * | 2017-04-05 | 2022-06-21 | パナソニックホールディングス株式会社 | ガスセンサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0525062B2 (ja) | 1993-04-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4453397A (en) | Gas detecting sensor | |
| EP0001510A1 (en) | Gas sensor | |
| Sheng et al. | Platinum doped titania film oxygen sensor integrated with temperature compensating thermistor | |
| US4713646A (en) | Gas sensor and method of producing the same | |
| US4658632A (en) | Sensor | |
| US4692429A (en) | Catalyst composition and multi-functional sensor | |
| JPS62106356A (ja) | 燃焼制御用センサ | |
| JPH03102801A (ja) | サーミスタ素子 | |
| JPH0558498B2 (ja) | ||
| EP0853239A2 (en) | Gas sensor and heater unit | |
| Subbarao | Oxygen sensors | |
| JP2815125B2 (ja) | 接触燃焼式ガス検知素子 | |
| JP2805811B2 (ja) | 燃焼制御用センサ | |
| JPH0525063B2 (ja) | ||
| JP3669807B2 (ja) | 一酸化炭素検出センサー | |
| JPH02167461A (ja) | 燃焼制御用センサ | |
| JPH03165253A (ja) | 酸素センサ | |
| JPH0244017B2 (ja) | ||
| JPH0575266B2 (ja) | ||
| JPS60205343A (ja) | リ−ンバ−ン用の空燃比検出装置 | |
| JPH0550702B2 (ja) | ||
| JPH0769294B2 (ja) | 燃焼制御用センサ | |
| JPS63158452A (ja) | 燃焼制御用センサ | |
| JPS60253859A (ja) | ガスセンサ | |
| JPS62106355A (ja) | 燃焼制御用センサ |