JPS62163961A - 酸素センサ素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は酸素濃度全測定する酸素センナ特に限界電流
式は素センサの改良に関するものである。

従来の技術 近時被測定気体中の葭累濃度（酸素分圧）全測定するた
めの酸素センナとして、第２図に見示すようにＹ２Ｏ３
、ＭｇＯ、ＯａＯ等で安定化された安定化Ｚｒ０ｚ　ｋ
用いたところの固体′ｙＬ解質１かうなる酸素イオン導
電板の両面に白金等の多孔ａ電極２を設け、その１！極
の一方には微小孔３ａ金有するアルミナ或は部分安定化
ジルコニア等のセラミックからなるｅＩｊｔ累拡散制御
体（小孔付セラミックキャップ３）ｔ−設げ、その端部
は前記固体電解質の周縁部に封涜４し、前記の電極２，
２間に直流電源によって強制的に電流ｔ″流し、センナ
素子の同郡の酸素を酸素イオン導電板を介して外部に放
出するボンピング作用を利用しｉａ素センナが辿られて
いる。

発明が解決すべき問題点 しかしこのような限界１ＪＬ流式酸素センナに於て１１
！累拡散制御体を構成しているセラミック材料ＩＣ１０
０μｍ以下といり小孔金高い精度で穿孔しなければなら
ないが、ドリル等の機械的方法でｌｌ″！：＄笑止不可
能であり、レーザー金柑いる′Ｄｋ、時間をかけ押し成
型することに二って製造されるが゛　手数がかかり低コ
ストの生産に望めない。

又通常小孔のサイズ、形状にバラツキを生じ、このバラ
ツキがｒｇ、索センサにおける限界電流値、応答性のバ
ラツキを米たす欠点がめる。

又、固体電解質１と小孔付キャップ３（酸素拡散制御体
）の封着技術が難しくｉｌ）封看剤の選定が難しく、完
全な特性もの金得にくい。又（２）前記小孔付キャップ
３がセラミック材料でめるため高温焼付で封Ｒを行なわ
７２：ければならず、このため封着剤とセラミック材料
との熱＃張の違いから材質に破損が生じ易い順回が１ハ
この破損を防ぐには焼付温度の制御が大変である。（３
）又、封層の焼付に、電気炉内で高温で行なわなければ
ならないので、封着剤の焼付が不均一でめったり、焼付
過程で振動が加わると固体電解質と小孔付キャップのｔ
ｇ、置ズし・が起りやすい。

以上の如〈従来の技術でに生産工程が複雑で多分に手工
業的でめる九めに生産コストが高い難点があった。

更に又、カプセル内部の電極から？！極り一ド線金取り
出すとき、封Ｎ部全通過するが、この部分でぽ熱膨張率
が異なるためにクランクが生じる傾向が多々あり、この
友め気密性を損じ易いなどの各種の問題がめった。

問題点を解決するｔめの手段 不発明に上記問題点全解決するために、従来のセラミッ
ク製の小孔キャンプに代えて、微小孔？有する金ｊｆ４
薄膜で蔽われている酸素センナ素子を提供するものであ
る。

以下図面により本発明の一実施例を説明する。

第１図に不発明に係る酸素センサ素子をその製造工程に
従って示し九もので、（イ）は固体鑞解ｒＸ１の両側に
白金電極２ケ設けその片面にドーム伏の金ｔ４＃膜１３
七配置した状態ケ示す。（ロ）は次に前記金Ｉｆ４＃膜
１３の周縁部を焼付げられ之白金・よ極２の外周部に抵
抗溶接やし・−ザー浴接に工！ｌｌ接せして封着部４を
形成している。

尤もこの工程にペースト状の白金電極Ｉ―の滉付けと金
属薄膜の滉付けとを同時に行なグて後付してもよい。

又％金属薄膜１３に小孔１３ａ全設げる〃ロエは従来の
セラミックニク容易にレーザーや放電加工で行なうこと
ができ、かつその方ロエによる小孔は精度が高く寸法形
状の−足し友もの？作り易い。

更に父、前記小孔１３ａの刀０工は釡属薄膜１３の封着
６後に行なりことができるので、ろらかじめピンホール
を開けておかなくても、よく、製品九る素子における金
Ｊｆ４薄膜にピンホールの詰ＩＤを起す心配がない。（
従来のセラミックカプセルでよ封着後のピンホール刀Ｕ
工に１娠であるので、あらかじめ穴をめげ友もの庖使用
しなければならないた力、取扱いが面到で必つｆｔ０） 矢に（／→に示すように電極リード縁５を取り付ける場
合、小孔付キャップ側の成極リード縁は電極て直接つげ
なくても金属４膜１３の縁部に接合（ロー付ンすれば↓
いので取付作業が極めて簡単になり、従って従来のセラ
ミックカプセルの場合のよりにリード線通過部に於ての
密封を壊すおそれもない。

図に）に図（ハ）に示したものの斜視図でこの状態がよ
く理解できるであろう。

このようにしてできｔ不発明の酸素センナ素子における
金属薄膜ｒｃＰｔ、Ａｕの工つな金属材料全厚さ数十〜
数μｆｆＬ程度で、所定の曲面になる二つにプレス加工
によって容易に均質のものを製造することができ％　４
００〜５００℃のび用温度範囲に於てに金属薄膜も十分
に耐久性を持つものでるる。

なお、本発明の要旨は、あくまでも、従来のセラミック
製酸素拡散制御体の代りに、薄膜金属体上用い交点に存
在する。

従って、この要旨に沿うところの種々の変形実施例が存
在する。例えば、 第１図（ホ）に、固体電解質面上の多孔質電極層周縁部
を中央部エフも幾分か厚めに盛つ友ものであって、該多
孔質電極層の周縁部で薄膜金属棒金支持することにより
、実質的に内部に拡散壁間が形成嘔れる。

第１図（へ）は、固体を解質の周囲ヶ、中央Ｓ工９多少
厚くしたものである。この上に薄膜金属体を載置すれば
、やはり、実質的に内部拡散空間が形成される。上記と
は逆に薄膜金属体の周縁部を厚くしたり１曲げたジして
もよい。

第１図（ト）は、内部電極と金属薄膜製カプセル下端部
の位置（を気的な接続）関係についての変形実施例であ
って、内部電極の一部全半径方向に突出させておき１．
この突出部とカプセル金接伏すれば、リード線接続が容
易であるという効果をやは発明の効果 不発明によれば金ｐＡ薄膜金用いているので１００μｍ
以下の小孔１［度よくあけることができ、かつ小孔のろ
ける時期は金属薄膜の封Ｎ後とすることが可能であるの
で小孔の目詰９を生ぜず、又、内部電極と金属薄裏金接
続し友場合にμリード線の取付けに当り金ｌＡ薄膜に接
合（ロー付）すればよいので金属薄膜の封着部の密封全
損うおそれｒｒ、なく、生産工程も比較的簡単でコスト
ダウンが可能となり、限界電流値特性も安定し友バラツ
キのない酸素センナ素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ぼ本発明による１４！累センサ素子の製造段階を
説明するもので（イ）〜ｅｉに断面図、に）は斜視図、
（ホ）（へ）は断面図、（ト）は上面図、でるる。又第
２図に従来の酸素センサ素子の一例を示す断面図でめる
。 １・・・固体電解質　　　２・・・多孔性電極３ａ・・
・微小孔　　３・・・小孔性セラミックキャップ４・・
・封着部　　　　　　　５・・・リード線１３ａ・・・
小孔　　　１３・・・金属薄膜代理人　弁理士　竹　内
　　　守 第１図 （イ） 隋１図 （ホ） （へ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　固体電解質からなる酸素イオン導電板の両面に多孔性
   電極を設け、かつその一方の面が微小孔を有する金属薄
   膜で蔽われていることを特徴とする酸素センサ素子。