JPH07107527B2 - Oxygen sensor - Google Patents
Oxygen sensorInfo
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- JPH07107527B2 JPH07107527B2 JP1018563A JP1856389A JPH07107527B2 JP H07107527 B2 JPH07107527 B2 JP H07107527B2 JP 1018563 A JP1018563 A JP 1018563A JP 1856389 A JP1856389 A JP 1856389A JP H07107527 B2 JPH07107527 B2 JP H07107527B2
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- solid electrolyte
- oxygen sensor
- heater
- glass
- amorphous glass
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、全体形状を薄い肉厚で小形化することにより
熱効率を向上させ消費電力を削減すると共に、気密性の
向上を達成した酸素センサに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention provides an oxygen sensor that improves thermal efficiency and power consumption by reducing the overall shape to a small thickness to reduce power consumption. Regarding
[従来の技術] 従来、安定化ジルコニア等からなるイオン導電性を有す
る固体電解質中の酸素センサの移動に伴う電流変化から
酸素濃度を測定する酸素センサが実用化されてきてい
る。[Prior Art] Conventionally, an oxygen sensor has been put into practical use, which measures an oxygen concentration from a current change accompanying movement of an oxygen sensor in a solid electrolyte having ion conductivity such as stabilized zirconia.
第2図はこの種の酸素センサ1の従来例であり、該酸素
センサ1は、イオン導電性の安定化ジルコニアと類似の
セラミックスからなる固体電解質2と、該固体電解質2
の両面に各々積層され所定電圧が印加される多孔質の電
極3A・3Bと、該固体電解質2の一方の面に非晶質ガラス
4を介在させ接合したセラミックキャップ5と、該セラ
ミックキャップ5の上面に設けられ固体電解質2に対し
熱を付与するヒータ6とから構成されている。尚、図中
7は前記固体電解質2の一方の面に被測定気体を接触さ
せるためのキャビティ、8は気体拡散孔、9は直流電源
へ接続されたリード線である。FIG. 2 shows a conventional example of this type of oxygen sensor 1, which comprises a solid electrolyte 2 made of a ceramic similar to ion conductive stabilized zirconia, and the solid electrolyte 2.
Porous electrodes 3A and 3B which are respectively laminated on both sides of the solid electrolyte 2 and to which a predetermined voltage is applied, a ceramic cap 5 bonded to one surface of the solid electrolyte 2 with an amorphous glass 4 interposed therebetween, and a ceramic cap 5 The heater 6 is provided on the upper surface and applies heat to the solid electrolyte 2. In the figure, 7 is a cavity for bringing the gas to be measured into contact with one surface of the solid electrolyte 2, 8 is a gas diffusion hole, and 9 is a lead wire connected to a DC power source.
前記酸素センサ1においては、ヒータ6により固体電解
質2を加熱することにより活性化し直流電圧を印加する
と、ポンピング作用により、キャビティ7内の気体中の
酸素が固体電解質2を透過するため、これに伴い酸素セ
ンサをキャリアとするイオン電流が固体電解質2を流
れ、該イオン電流の電流値から周囲の酸素濃度が測定さ
れるようになっている。In the oxygen sensor 1, when the solid electrolyte 2 is heated by the heater 6 and activated to apply a DC voltage, oxygen in the gas in the cavity 7 permeates the solid electrolyte 2 due to the pumping action. An ionic current using the oxygen sensor as a carrier flows through the solid electrolyte 2, and the ambient oxygen concentration is measured from the current value of the ionic current.
[発明が解決しようとする課題] ところで、上記従来の酸素センサ1においては、ヒータ
6による熱が、セラミックキャップ5→非晶質ガラス4
→固体電解質2の経路、あるいはセラミックキャップ5
→キャビティ7→固体電解質2の経路を通り伝導してい
くため、加熱効率が悪いという問題があった。この結
果、固体電解質2を充分に加熱するためにはヒータ6に
可成りのワット数を必要とし、消費電力が大となる不具
合があった。[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional oxygen sensor 1 described above, the heat generated by the heater 6 changes from the ceramic cap 5 to the amorphous glass 4.
→ Solid electrolyte 2 path or ceramic cap 5
→ Cavity 7 → Conducted through the path of the solid electrolyte 2, so there was a problem that the heating efficiency was poor. As a result, in order to sufficiently heat the solid electrolyte 2, the heater 6 needs a considerable wattage, and there is a problem that the power consumption becomes large.
本発明は前記課題を解決するもので、全体形状を薄い肉
厚でかつ小形化することにより熱効率を向上させ消費電
力を削減すると共に、気密性の向上を達成した酸素セン
サの提供を目的とする。The present invention solves the above problems, and an object of the present invention is to provide an oxygen sensor that improves thermal efficiency and power consumption by reducing the overall shape with a thin thickness and a small size, and at the same time, achieves improved airtightness. .
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するため、本発明は、イオン導電性を有
する固体電解質と、該固体電解質の両面に形成された多
孔質の1対の電極板と、陰極側の前記電極板を覆って形
成された粉末状の充填材と、該充填材を覆って形成され
た非晶質ガラスと、該非晶質ガラスを覆って形成された
結晶化ガラスと、該結晶化ガラスの表面に形成されたヒ
ータと、前記充填材へ通ずる気体拡散孔とを具備するこ
とを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a solid electrolyte having ionic conductivity, a pair of porous electrode plates formed on both surfaces of the solid electrolyte, and a cathode side. A powdery filler formed to cover the electrode plate, amorphous glass formed to cover the filler, crystallized glass formed to cover the amorphous glass, and crystallization It is characterized by comprising a heater formed on the surface of the glass and a gas diffusion hole communicating with the filling material.
[作用] 本発明によれば、酸素センサを、固体電解質片面の陰極
側の電極板を覆う粉末状の充填材、非晶質ガラス、結晶
化ガラスからなる積層構造とし、結晶化ガラスの表面に
ヒータを形成した構造としたため、ヒータによる熱は結
晶化ガラス、非晶質ガラス、充填材を通じて固体電解質
へ効率良く伝導していく。さらに、上記のような積層構
造としたことから全体を薄型に形成することができる。
これにより、ヒータの熱効率を向上でき消費電力の削減
を達成することができる。[Operation] According to the present invention, the oxygen sensor has a laminated structure composed of a powdery filler that covers the cathode side electrode plate on one surface of the solid electrolyte, amorphous glass, and crystallized glass. Since the heater is formed, the heat from the heater is efficiently conducted to the solid electrolyte through the crystallized glass, the amorphous glass and the filler. Further, since the laminated structure as described above is used, it is possible to form the entire structure to be thin.
As a result, the thermal efficiency of the heater can be improved and the power consumption can be reduced.
[実施例] 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は本実施例の酸素センサ10の構成を示す断面図
で、図中符号11は固体電解質であり、安定化ジルコニア
等のイオン導電性を有する薄い肉厚な形状に形成されて
いる。該固体電解質11には気体拡散孔12が形成されてお
り、該気体拡散孔12は、後述の充填材・非晶質ガラス・
結晶化ガラスにより形成される密閉空間と酸素センサ10
外部とを通じさせることにより、拡散律速を生じさせる
ようになっている。また、前記固体電解質11の両面には
各々、多孔質の電極板(陰極)13・電極板(陽極)14が
積層されており、これら電極板13・14へは直流電源(図
示略)からリード線15・16を介し所定電圧が印加される
ようになっている。FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of the oxygen sensor 10 of the present embodiment. In the figure, reference numeral 11 is a solid electrolyte, which is formed in a thin and thick shape having ion conductivity such as stabilized zirconia. Gas diffusion holes 12 are formed in the solid electrolyte 11, and the gas diffusion holes 12 are filled with a filler, an amorphous glass,
Closed space formed by crystallized glass and oxygen sensor 10
By controlling the diffusion with the outside, the diffusion rate control is generated. In addition, a porous electrode plate (cathode) 13 and electrode plate (anode) 14 are laminated on both sides of the solid electrolyte 11, and a direct current power source (not shown) leads to these electrode plates 13 and 14. A predetermined voltage is applied via the lines 15 and 16.
また、前記陰極側の電極板13の表面にはアルミナ(Al2O
3)粉末等の充填材17が配設されるとともに、該充填材1
7の表面には非晶質ガラス18が配設され、該非晶質ガラ
ス18の表面には結晶化ガラス19が配設されている。更
に、該結晶化ガラス19の上面にはヒータ20が配設され、
ヒータ電圧印加回路(図示略)からリード線21・21を介
し所定電圧が印加されるようになっている。そして、本
実施例の酸素センサ10の全体形状は、従来の酸素センサ
と比較し薄い肉厚でかつ小形に形成されている。Further, the surface of the electrode plate 13 on the cathode side is formed of alumina (Al 2 O
3 ) A filler 17 such as powder is provided and the filler 1
An amorphous glass 18 is provided on the surface of 7, and a crystallized glass 19 is provided on the surface of the amorphous glass 18. Further, a heater 20 is provided on the upper surface of the crystallized glass 19,
A predetermined voltage is applied from a heater voltage applying circuit (not shown) via the lead wires 21. The overall shape of the oxygen sensor 10 of this embodiment is thinner and smaller than that of the conventional oxygen sensor.
次に、上記構成による酸素センサ10の製造工程の一例を
説明する。Next, an example of a manufacturing process of the oxygen sensor 10 having the above configuration will be described.
工程1:固体電解質11に気体拡散孔12を形成する。Step 1: Gas diffusion holes 12 are formed in the solid electrolyte 11.
工程2:固体電解質11の両面に例えば多孔質白金ペースト
等の導電物質のペーストを印刷、焼成することにより電
極板13・14を形成すると共に、各電極板13・14へリード
線15・16を各々取付ける。Step 2: A conductive material paste such as a porous platinum paste is printed on both surfaces of the solid electrolyte 11 to form electrode plates 13 and 14 by firing, and lead wires 15 and 16 are attached to the electrode plates 13 and 14, respectively. Install each.
工程3:電極板13の表面の全面にアルミナ粉末等の充填材
17を塗布する。Step 3: Filling material such as alumina powder on the entire surface of the electrode plate 13
Apply 17.
工程4:充填材17の表面の全面に気密性の高い非晶質ガラ
ス18を塗工すると共に焼成する。該非晶質ガラス18の形
成により、電極板13を封止する。Step 4: An amorphous glass 18 having high airtightness is applied to the entire surface of the filler 17 and fired. By forming the amorphous glass 18, the electrode plate 13 is sealed.
工程5:非晶質ガラス18の表面の全面に結晶化ガラス19を
塗工すると共に焼成する。Step 5: The crystallized glass 19 is applied to the entire surface of the amorphous glass 18 and baked.
工程6:結晶化ガラス19の上面にヒータ20を印刷、形成す
る。Step 6: A heater 20 is printed and formed on the upper surface of the crystallized glass 19.
工程7:ヒータ20へリード線21・21を取付ける。Process 7: Attach the lead wires 21 and 21 to the heater 20.
この場合、各電極板13・14は多孔質とされているため、
固体電解質11に形成された気体拡散孔12により拡散律速
を円滑に生じさせることができる。In this case, since the electrode plates 13 and 14 are porous,
The gas diffusion holes 12 formed in the solid electrolyte 11 can smoothly generate the diffusion rate controlling.
本実施例の酸素センサ10は、固体電解質11表面の陰極側
の電極板13上にアルミナ粉末等の充填材17、非晶質ガラ
ス18、結晶化ガラス19を順次塗布、焼成した積層構造か
らなり、結晶化ガラス19の表面にヒータ20を印刷形成し
た構造のため、センサ全体を薄型に形成することができ
る。そして、キャビティを有し、周辺の非晶質ガラス部
分でのみセラミックキャップと固体電解質が接触した従
来構造の酸素センサと異なり、ヒータ20による熱はそれ
ぞれが直接接触した結晶化ガラス19、非晶質ガラス18、
充填材17を通じて固体電解質11へ効率良く伝導する。し
たがって、センサ全体を薄型化できる効果、熱の伝導性
が向上する効果の双方があいまって、従来と比較してヒ
ータの消費電力を大幅に削減することができる。The oxygen sensor 10 of the present embodiment has a laminated structure in which a filler 17 such as alumina powder, an amorphous glass 18, and a crystallized glass 19 are sequentially applied and fired on the electrode plate 13 on the cathode side of the solid electrolyte 11 surface. Since the heater 20 is formed on the surface of the crystallized glass 19 by printing, the entire sensor can be formed thin. And, unlike the oxygen sensor of the conventional structure which has a cavity and in which the ceramic cap and the solid electrolyte are in contact only with the surrounding amorphous glass portion, the heat from the heater 20 is directly in contact with the crystallized glass 19 and the amorphous glass. Glass 18,
Conducts efficiently to the solid electrolyte 11 through the filler 17. Therefore, the effect of reducing the thickness of the entire sensor and the effect of improving the thermal conductivity are combined, so that the power consumption of the heater can be significantly reduced compared to the conventional case.
尚、上記実施例では気体拡散孔12を固体電解質11に形成
したが、これに限定されず、例えば非晶質ガラス18、結
晶化ガラス19及びヒータ20に気体拡散孔を形成してもよ
い。即ち、気体拡散孔は酸素センサ10の充填材17の下方
側、上方側の何れに配設してもよい。Although the gas diffusion holes 12 are formed in the solid electrolyte 11 in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and the gas diffusion holes may be formed in the amorphous glass 18, the crystallized glass 19 and the heater 20, for example. That is, the gas diffusion holes may be arranged either below or above the filler 17 of the oxygen sensor 10.
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、イオン導電性を有
する固体電解質と、該固体電解質の両面に形成された多
孔質の1対の電極板と、陰極側の前記電極板を覆って形
成された粉末状の充填材と、該充填材を覆って形成され
た非晶質ガラスと、該非晶質ガラスを覆って形成された
結晶化ガラスと、該結晶化ガラスの表面に形成されたヒ
ータと、前記充填材へ通ずる気体拡散孔とを具備する構
成としたので、以下の効果を奏する。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a solid electrolyte having ionic conductivity, a pair of porous electrode plates formed on both surfaces of the solid electrolyte, and the electrode plate on the cathode side. On the surface of the crystallized glass, the powdery filler formed to cover the amorphous glass, the amorphous glass formed to cover the filler, the crystallized glass formed to cover the amorphous glass Since the heater is formed and the gas diffusion hole communicating with the filling material is provided, the following effects are obtained.
酸素センサを上記の構造としたことで全体を薄い肉厚に
することができ、さらに、結晶化ガラス、非晶質ガラ
ス、充填材がそれぞれ直接接触しているため、ヒータに
よる熱が固体電解質へ円滑に伝導され、これにより従来
と比較し熱効率を大幅に向上させることができると共
に、消費電力の削減を達成することができ、更に酸素セ
ンサの気密性を向上させることができる。Since the oxygen sensor has the above structure, the entire thickness can be made thin. Furthermore, since the crystallized glass, the amorphous glass, and the filler are in direct contact with each other, the heat from the heater is transferred to the solid electrolyte. As a result of smooth conduction, thermal efficiency can be significantly improved as compared with the conventional case, power consumption can be reduced, and the airtightness of the oxygen sensor can be further improved.
第1図は本発明の一実施例による酸素センサの構成を示
す断面図、第2図は従来の酸素センサの構成を示す断面
図である。 10……酸素センサ、11……固体電解質、12……気体拡散
孔、13・14……電極板、17……充填材、18……非晶性ガ
ラス、19……結晶化ガラス、20……ヒータ。FIG. 1 is a sectional view showing the structure of an oxygen sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing the structure of a conventional oxygen sensor. 10 ... Oxygen sensor, 11 ... Solid electrolyte, 12 ... Gas diffusion hole, 13/14 ... Electrode plate, 17 ... Filling material, 18 ... Amorphous glass, 19 ... Crystallized glass, 20 ... …heater.
Claims (1)
と、該固体電解質の両面に形成された多孔質の1対の電
極板(13・14)と、陰極側の前記電極板を覆って形成さ
れた粉末状の充填材(17)と、該充填材を覆って形成さ
れた非晶質ガラス(18)と、該非晶質ガラスを覆って形
成された結晶化ガラス(19)と、該結晶化ガラスの表面
に形成されたヒータ(20)と、前記充填材へ通ずる気体
拡散孔(12)とを具備してなる酸素センサ。1. A solid electrolyte having ionic conductivity (11)
A pair of porous electrode plates (13, 14) formed on both sides of the solid electrolyte, a powdery filler (17) formed to cover the electrode plate on the cathode side, and the filling An amorphous glass (18) formed to cover the material, a crystallized glass (19) formed to cover the amorphous glass, and a heater (20) formed on the surface of the crystallized glass, An oxygen sensor comprising a gas diffusion hole (12) communicating with the filling material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1018563A JPH07107527B2 (en) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | Oxygen sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1018563A JPH07107527B2 (en) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | Oxygen sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02198353A JPH02198353A (en) | 1990-08-06 |
| JPH07107527B2 true JPH07107527B2 (en) | 1995-11-15 |
Family
ID=11975088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1018563A Expired - Lifetime JPH07107527B2 (en) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | Oxygen sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07107527B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8469342B2 (en) | 2007-07-23 | 2013-06-25 | Creative Technology Corporation | Substrate suction apparatus and method for manufacturing the same |
| CN101971321B (en) | 2008-03-14 | 2012-05-23 | 朗姆研究公司 | Cam lock electrode clamp |
-
1989
- 1989-01-27 JP JP1018563A patent/JPH07107527B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02198353A (en) | 1990-08-06 |
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