JPS61147146A - λセンサ - Google Patents
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- JPS61147146A JPS61147146A JP59270252A JP27025284A JPS61147146A JP S61147146 A JPS61147146 A JP S61147146A JP 59270252 A JP59270252 A JP 59270252A JP 27025284 A JP27025284 A JP 27025284A JP S61147146 A JPS61147146 A JP S61147146A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
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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〕
この発明はλセンサの改良に関するもので、自動車エン
ジン等の内燃機関の制御や、ストーブやボイラー等の燃
焼機器の制御に適したもので有る。
ジン等の内燃機関の制御や、ストーブやボイラー等の燃
焼機器の制御に適したもので有る。
発明者は、Ba5nORa5n08 B。
8−δ。
Ca5nO5rSnO等の化合物がλセン3−δ、
a−a すとして優れた特性を示すことを発見した(特願昭59
−68900号、特願昭59−68901号)。これら
の化合物はペロブスカイト型の結晶構造を示し、λセン
サの材料としては新規なもので有る。これらの化合物の
特長は、高温の還元雰囲気への耐久性に優れ、かつ酸素
分圧の変化への感度が大きい点に有る。次の特長は、可
燃性ガスへの感度と酸素との感度が比較的良くバランス
していることで有る。
a−a すとして優れた特性を示すことを発見した(特願昭59
−68900号、特願昭59−68901号)。これら
の化合物はペロブスカイト型の結晶構造を示し、λセン
サの材料としては新規なもので有る。これらの化合物の
特長は、高温の還元雰囲気への耐久性に優れ、かつ酸素
分圧の変化への感度が大きい点に有る。次の特長は、可
燃性ガスへの感度と酸素との感度が比較的良くバランス
していることで有る。
なお他の関連する先行技術を挙げると、特公昭50−2
8817号は、S n 02 ヘのシリカバインダの添
加により、通気性を損ねずにガスセンサの機械的強度を
向上し得ることを開示している。
8817号は、S n 02 ヘのシリカバインダの添
加により、通気性を損ねずにガスセンサの機械的強度を
向上し得ることを開示している。
この発明の課題は、λセンサの酸素感度を増丁とともに
、酸素感度の温度依存性を小さくすることに有る。
、酸素感度の温度依存性を小さくすることに有る。
この発明のλセンサは、化合物ASnO3−,7,ここ
にAはRa、Ba、Br、Caの少くとも一員を、δは
非化学量論的パラメータを現わす、の抵抗値の変化によ
り、空燃比λを検出するとともに、化合物ASnO3−
、にはそのSmoI! 当り5〜300mmo6 の5
i02. GeO2,ZrO2,HfO2,からなる群
の少くとも一員の物質を添加したもので有る。
にAはRa、Ba、Br、Caの少くとも一員を、δは
非化学量論的パラメータを現わす、の抵抗値の変化によ
り、空燃比λを検出するとともに、化合物ASnO3−
、にはそのSmoI! 当り5〜300mmo6 の5
i02. GeO2,ZrO2,HfO2,からなる群
の少くとも一員の物質を添加したもので有る。
酸素勾配という概念を考える。これは、センサの抵抗値
RsをR3=に−Po2 とした際のmの値により示さ
れる。酸素勾配の理論的上限はn形半導体については1
/4.または1/6.P形半導体については一1/4g
または一1/6で有る。n形半導体についてそのモデル
を示すと、格子の02−イオンが、電子1個をトラップ
した欠陥と1つの自由電子とl/2個の気相酸素分子と
に変化するとのモデルから、1/4の値が得られる。電
子をトラップしない欠陥と2つの自由電子と1/2個の
気相酸素分子への平衡模型からは、1/6の値が得られ
る。
RsをR3=に−Po2 とした際のmの値により示さ
れる。酸素勾配の理論的上限はn形半導体については1
/4.または1/6.P形半導体については一1/4g
または一1/6で有る。n形半導体についてそのモデル
を示すと、格子の02−イオンが、電子1個をトラップ
した欠陥と1つの自由電子とl/2個の気相酸素分子と
に変化するとのモデルから、1/4の値が得られる。電
子をトラップしない欠陥と2つの自由電子と1/2個の
気相酸素分子への平衡模型からは、1/6の値が得られ
る。
化合物ASnO3−、の場合、酸素勾配の値は最良のも
ので0.18程度で有り、S t O2等の添加により
0.08〜0.04程度酸素勾配を改善し得る。この変
化はわずかで有るとも言えるが、酸素勾配の値が理論的
上限付近に有ることを考えると極めて大きいとも評価し
得る。いずれにせよ酸素勾配の改善は、λセンサの特性
を大きく向上させる。
ので0.18程度で有り、S t O2等の添加により
0.08〜0.04程度酸素勾配を改善し得る。この変
化はわずかで有るとも言えるが、酸素勾配の値が理論的
上限付近に有ることを考えると極めて大きいとも評価し
得る。いずれにせよ酸素勾配の改善は、λセンサの特性
を大きく向上させる。
酸素勾配の改善には、SiO□の他にGeO2゜Z −
r 02. Hf O□が有効で、これらは相互に均等
物と言える。添加効果は比較的多量の添加で生じ、少く
とも1mol 当り5mmolの添加が、より好ましく
は20mmol 以上の添加が必要で有る。
r 02. Hf O□が有効で、これらは相互に均等
物と言える。添加効果は比較的多量の添加で生じ、少く
とも1mol 当り5mmolの添加が、より好ましく
は20mmol 以上の添加が必要で有る。
添加効果は50mmol 程度の添加で飽和する。
添加量の上限には本質的意味がなく、大量に添加すると
センサが高抵抗化し扱いにくいという事実により定まる
。
センサが高抵抗化し扱いにくいという事実により定まる
。
S+02やG e 02等の添加の他の効果は、酸素感
度の温度依存性を小さくする点に有る。B a 5nO
a −JやRa5n03 Bの場合、酸素感度は温度
とともに減少する。Ca S n 03 + 6や5r
Sn03 6 g)場合、酸素感度は温度とともに増大
する。S r 02やG eo Hf O2,あるい
はZrO3を添加すると、酸2゜ 素感度の温度依存性が減少する。このことは温度による
誤差要因が小さくなることを意味する。
度の温度依存性を小さくする点に有る。B a 5nO
a −JやRa5n03 Bの場合、酸素感度は温度
とともに減少する。Ca S n 03 + 6や5r
Sn03 6 g)場合、酸素感度は温度とともに増大
する。S r 02やG eo Hf O2,あるい
はZrO3を添加すると、酸2゜ 素感度の温度依存性が減少する。このことは温度による
誤差要因が小さくなることを意味する。
化合物ASnO3−aの酸素勾配は、結晶成長と共に改
善される。そこで特に限定するものではないが、化合物
ASnO3δの平均結晶子径を0.02〜25μとする
のが好ましく、さらに好ましくは平均結晶子径を0.1
5〜8μとする。なお結晶成長による酸素勾配の改善と
、SiO□等の添加による酸素勾配の改善とは、独立し
た現象で有る。
善される。そこで特に限定するものではないが、化合物
ASnO3δの平均結晶子径を0.02〜25μとする
のが好ましく、さらに好ましくは平均結晶子径を0.1
5〜8μとする。なお結晶成長による酸素勾配の改善と
、SiO□等の添加による酸素勾配の改善とは、独立し
た現象で有る。
化合物ASnO3−δのうち、Ba5n03−.7とR
a5nOとは完全なn形半導体で、酸素勾配3−δ の絶対値は、CaSnO3Jや5rSn03−.7より
も大きい。従って最も好ましい化合物は、B a S
nQ3−JやRa5n03 J、あるいはBaO,5
RaO,5−8n08−δ等のBaの1部をRaで置換
したものやこの逆のもので有る。
a5nOとは完全なn形半導体で、酸素勾配3−δ の絶対値は、CaSnO3Jや5rSn03−.7より
も大きい。従って最も好ましい化合物は、B a S
nQ3−JやRa5n03 J、あるいはBaO,5
RaO,5−8n08−δ等のBaの1部をRaで置換
したものやこの逆のもので有る。
これに対してCa5n03−yや5rSn08 Bは特
異な化合物で、λ〈1からλ〉1への当最点付近の変化
にはn形性を示すが、λ〉■のリーンバーン領域の変化
ではP、形性を示し酸素勾配は負となる。
異な化合物で、λ〈1からλ〉1への当最点付近の変化
にはn形性を示すが、λ〉■のリーンバーン領域の変化
ではP、形性を示し酸素勾配は負となる。
なお限定の意味でな〈実施上の注意として、可燃性ガス
への感度と酸素への感度とをバランスさせることが有る
。化合物ASnO3Bは可燃性ガスへの感度が比較的小
さな物質では有るが、酸素感度にくらべて可燃性ガスへ
の感度が高い。このtこめ未燃焼の可燃性ガスの存在に
より、λは実際よりも低く評価されることになる。この
ためには、P【等の貴金属を化合物ASnO3−δ1?
当り、20μy〜8my添加することが好ましい。大量
の添加、例えば10m2の添加は、雰囲気変化への応答
性を損ねる。な右貴金属の添加効果は、S r 02等
の効果や、結晶成長の効果とも独立しrコ現象で、酸素
への感度にほとんど影響しない。
への感度と酸素への感度とをバランスさせることが有る
。化合物ASnO3Bは可燃性ガスへの感度が比較的小
さな物質では有るが、酸素感度にくらべて可燃性ガスへ
の感度が高い。このtこめ未燃焼の可燃性ガスの存在に
より、λは実際よりも低く評価されることになる。この
ためには、P【等の貴金属を化合物ASnO3−δ1?
当り、20μy〜8my添加することが好ましい。大量
の添加、例えば10m2の添加は、雰囲気変化への応答
性を損ねる。な右貴金属の添加効果は、S r 02等
の効果や、結晶成長の効果とも独立しrコ現象で、酸素
への感度にほとんど影響しない。
(材料の調整)
BaCORaC05rCOCaCO3を等モル8、
8. 8゜ 量のSnO3と混合し、空気中で900°Cまたは11
00℃で4時間仮焼する。生成物はペロブスカイト型の
化合物、Ba5n03−J、Ra5n03 J。
8. 8゜ 量のSnO3と混合し、空気中で900°Cまたは11
00℃で4時間仮焼する。生成物はペロブスカイト型の
化合物、Ba5n03−J、Ra5n03 J。
Ca5nO5rSnOで有る。なおマグネ3−δ、
3−δ シウム化合物やベリリウム化合物は、S n 02と反
応させても、Mg5n03−JやBe5n03−.7に
は転化しない。
3−δ シウム化合物やベリリウム化合物は、S n 02と反
応させても、Mg5n03−JやBe5n03−.7に
は転化しない。
仮焼生成物の粉砕後、1〜20モル%のシリカコロイド
、水酸化ゲルマニウム、水酸化ハフニウム、水酸化ジル
コニウムと混合する。なお用語法としてモル%という時
は、化合物ASnO3−,100モル%への添加量を意
味する。混合物を第8図の形状に成型し、空気中で4時
間本焼成する。本焼成温度は900℃で仮焼したものに
ついては1000℃または1100℃、1100℃で仮
焼したものについては1200℃から1800℃とする
。比較のためシリカコロイド等に代えて、スズ酸コロイ
ドや水酸化チタニウムを混合した試料を得る。
、水酸化ゲルマニウム、水酸化ハフニウム、水酸化ジル
コニウムと混合する。なお用語法としてモル%という時
は、化合物ASnO3−,100モル%への添加量を意
味する。混合物を第8図の形状に成型し、空気中で4時
間本焼成する。本焼成温度は900℃で仮焼したものに
ついては1000℃または1100℃、1100℃で仮
焼したものについては1200℃から1800℃とする
。比較のためシリカコロイド等に代えて、スズ酸コロイ
ドや水酸化チタニウムを混合した試料を得る。
貴金属、例えばptやRh、 Ir、 Os、 Ru、
Pd、を加えた試料を作る場合、本焼成後の試料に貴
金属塩の化合物を含浸させ、950℃で2時間焼成し、
貴金属を化合物A S n 03 + BやS+02等
に担持させる。用いた添加量は、化合物A S n O
3−δly当り、金属換算で30μy〜10myで有る
。なお以下では化合物As nOa −71y当り1μ
2の添加をlppm と表記する。
Pd、を加えた試料を作る場合、本焼成後の試料に貴
金属塩の化合物を含浸させ、950℃で2時間焼成し、
貴金属を化合物A S n 03 + BやS+02等
に担持させる。用いた添加量は、化合物A S n O
3−δly当り、金属換算で30μy〜10myで有る
。なお以下では化合物As nOa −71y当り1μ
2の添加をlppm と表記する。
(ASnOと5n02)
3−δ
公知の入センサ材料としてSnO□を用い、化合物AS
nO3Jと対比する。S n O2は1100℃で仮焼
後、1400℃で本焼成したもので有る。
nO3Jと対比する。S n O2は1100℃で仮焼
後、1400℃で本焼成したもので有る。
Ba5nOとSnO3とを対比すると、高温の3−δ
還元性雰囲気への耐久性が飛躍的に改善され、可燃性ガ
ス感度も02感度とのバランスに近ずく。
ス感度も02感度とのバランスに近ずく。
耐久性の向上や可燃性ガス感度の抑制の効果は、Ra5
nOや、5rSn03−δ、CaSnO3Jでも−i 共通で有る。
nOや、5rSn03−δ、CaSnO3Jでも−i 共通で有る。
表 I Ba5n(
1400℃焼成
1400℃焼成
1400℃焼成+pt1ooppm
と耐久テスト後の抵抗値の比を示す、
Go 10,000ppm中での抵抗値の比、評価、
※4 半導体Iy当り1μ2の添加をlppmと表示す
る(以下同じ)。
る(以下同じ)。
)8−δとSnO□
co 感度ゞ2 酸素勾配781.9
0.221.02
0.22〜8
0.20〜8
0.20(S10□等の効果) S+02の添加による700°Cでの酸素勾配の変化を
、1400℃で本焼成したB a S n O3+ J
を例に、第1図に示す。5モル%のSiO3の添加によ
り、酸素勾配は0,18から0.22へ向上する。また
添加したP【は酸素勾配には無関係で有る。
0.221.02
0.22〜8
0.20〜8
0.20(S10□等の効果) S+02の添加による700°Cでの酸素勾配の変化を
、1400℃で本焼成したB a S n O3+ J
を例に、第1図に示す。5モル%のSiO3の添加によ
り、酸素勾配は0,18から0.22へ向上する。また
添加したP【は酸素勾配には無関係で有る。
SiO□の添加量を変えた際の結果、5i02に代えて
GeOやZrOHfO3を用いた際の結果を22゜ 表2に示す。なおSiOとG e O2の混合物等を用
いても同種の結果が得られる。
GeOやZrOHfO3を用いた際の結果を22゜ 表2に示す。なおSiOとG e O2の混合物等を用
いても同種の結果が得られる。
表 2 S i O2等の
5t02 1
2
0.2128#8 4
− 5 0.2175
#10
0.220※ 7 RaSn0g −J 0
0.2148 5i
n25 0.228※ 9 5rSnOs−100,0910−0,1
6 SiO2 5 ※ 11 Ca5n06−ao 0.1
112
SiO5−0,1818Ba5nOB−δGeO25
0δ16140δ17 ZrO□ 5 15 HfO250δ1
9添加効果 0.182 0.176 120.21
G 0.207 180.217 0.220 0.218 150.22
1 0.221 800.219
700.198 0.181 0.224 0.228 −0.12 −0.15 −0.17 −0.17 −0.15 −0.16 −0.18 −0.18 0.215 0.218 0.216 0.218 0.214 0.217 ※1※2酸 18” 5n025*1 *印
は比較例 来2 いずれも1400℃で本焼成、貴金属無添加2
(つづき) 嘉q Oδ210δ17 0δ140,19 0,179 0,181 いずれの化合物においても、S r 02の添加により
酸素勾配の絶対値が増大する。添加効果は1モル%の添
加でもかなり大きく、5モル%以上の添加ではほぼ飽和
している。実験の範囲では、添加量の増大による欠点は
、センサの高抵抗化で有り、この点から30モル%以下
の添加が良いことがわかった。
0.2128#8 4
− 5 0.2175
#10
0.220※ 7 RaSn0g −J 0
0.2148 5i
n25 0.228※ 9 5rSnOs−100,0910−0,1
6 SiO2 5 ※ 11 Ca5n06−ao 0.1
112
SiO5−0,1818Ba5nOB−δGeO25
0δ16140δ17 ZrO□ 5 15 HfO250δ1
9添加効果 0.182 0.176 120.21
G 0.207 180.217 0.220 0.218 150.22
1 0.221 800.219
700.198 0.181 0.224 0.228 −0.12 −0.15 −0.17 −0.17 −0.15 −0.16 −0.18 −0.18 0.215 0.218 0.216 0.218 0.214 0.217 ※1※2酸 18” 5n025*1 *印
は比較例 来2 いずれも1400℃で本焼成、貴金属無添加2
(つづき) 嘉q Oδ210δ17 0δ140,19 0,179 0,181 いずれの化合物においても、S r 02の添加により
酸素勾配の絶対値が増大する。添加効果は1モル%の添
加でもかなり大きく、5モル%以上の添加ではほぼ飽和
している。実験の範囲では、添加量の増大による欠点は
、センサの高抵抗化で有り、この点から30モル%以下
の添加が良いことがわかった。
添加物を代えると、GeOやZrO□ HfO3はS
+ 02と同効で有るが、S n 02やTiO3では
効果が得られなかった。
+ 02と同効で有るが、S n 02やTiO3では
効果が得られなかった。
S r 02等の添加の第2の効果は、酸素勾配の温度
依存性が小さくなる点に有る。このことは温度変動によ
る誤差要因の1つが小さくなることを意味する。
依存性が小さくなる点に有る。このことは温度変動によ
る誤差要因の1つが小さくなることを意味する。
(結晶成長の効果)
5モル%のSiO□を添加した化合物ASnO3−δを
例に、酸素勾配への結晶成長の効果を表8に示す。いず
れの化合物でも、酸素勾配の絶対値は結晶成長とともに
増し、特に平均結晶子径を0.15μ以上にすることに
より、クリティカルな改善が見られる。
例に、酸素勾配への結晶成長の効果を表8に示す。いず
れの化合物でも、酸素勾配の絶対値は結晶成長とともに
増し、特に平均結晶子径を0.15μ以上にすることに
より、クリティカルな改善が見られる。
なおここに言う平均結晶子径は、化合物AS nOBイ
についての値とし、以下の測定法によるものとする。電
子顕微鏡写真から化合物A S n Oa −Jの像を
求め、各結晶の長袖方向の長さと短軸方向の長さの相加
平均を結晶子径とする。これを結晶粒子について平均し
たものを、平均結晶子径とする。
についての値とし、以下の測定法によるものとする。電
子顕微鏡写真から化合物A S n Oa −Jの像を
求め、各結晶の長袖方向の長さと短軸方向の長さの相加
平均を結晶子径とする。これを結晶粒子について平均し
たものを、平均結晶子径とする。
表 8 結晶感
i長の効果
※2
0.08
0.09
0.17
0.20
0.220 0.218
0.221
0.22
0.22 0.22
−0.02
−0.15
−0.17 −0.17
表 8
半導体と本焼成
棗1
※l いずれもSiO□ 6モル%添加、貴金属無添加
、 *2 Rs=に−PO” とLtで、02m度の
1〜10%への変化へのm(L (つづき) ※2 酸素勾配 −0,06 −0,15 −0,18−0,18 (貴金属の添加効果) 第1図や表2に示したように、貴金属の添加は酸素勾配
にほとんど影響しない。貴金属は、化合物ASnO3−
,51g当り金属換算で30μy〜100μ2程度の小
量の添加から、可燃性ガスへの感度を抑制し酸素感度と
のバランスを達成するという効果を持つ。しかし大量の
添加、例えばly当り10+nyの添加は、雰囲気変化
への応答性を損う。
、 *2 Rs=に−PO” とLtで、02m度の
1〜10%への変化へのm(L (つづき) ※2 酸素勾配 −0,06 −0,15 −0,18−0,18 (貴金属の添加効果) 第1図や表2に示したように、貴金属の添加は酸素勾配
にほとんど影響しない。貴金属は、化合物ASnO3−
,51g当り金属換算で30μy〜100μ2程度の小
量の添加から、可燃性ガスへの感度を抑制し酸素感度と
のバランスを達成するという効果を持つ。しかし大量の
添加、例えばly当り10+nyの添加は、雰囲気変化
への応答性を損う。
第2図に、5モル%のS r 02を添加し1400℃
で焼成したBa5n03−δの可燃性ガス感度を示す。
で焼成したBa5n03−δの可燃性ガス感度を示す。
100 ppm のpiを加えると、COやC8H6へ
の感度が抑制され、02感度とのバランスが得られる。
の感度が抑制され、02感度とのバランスが得られる。
この図での実験条件は、雰囲気温度を700℃とし、4
.6%の02とN2とでバランスした雰囲気中で、CO
濃度とC8H6濃度とを変えた際のもので有る。
.6%の02とN2とでバランスした雰囲気中で、CO
濃度とC8H6濃度とを変えた際のもので有る。
第8図から第5図は、それぞれP、t100pp亀10
00 ppm、10,000ppmを加えた試料の、雰
囲気変化への応答特性を示すもので有る。試料は5モル
%のSiO□を加えて1400℃で焼成したBa5n0
3−δを用いた。
00 ppm、10,000ppmを加えた試料の、雰
囲気変化への応答特性を示すもので有る。試料は5モル
%のSiO□を加えて1400℃で焼成したBa5n0
3−δを用いた。
雰囲気をλ=0.99と1.01との間で各1秒ずつ2
秒周期で切り替えた際の抵抗値を、図の折線で示す。一
方言囲気変化を、3秒ずつの6秒周期とした際の抵抗値
を、図の破線の頂点で示す。なお高抵抗側かλ=1.0
1.低抵抗側かλ=0.99で有る。Piの大量添加は
雰囲気への応答を損ね、添加量はly当り8my以下と
するのが好ましい。
秒周期で切り替えた際の抵抗値を、図の折線で示す。一
方言囲気変化を、3秒ずつの6秒周期とした際の抵抗値
を、図の破線の頂点で示す。なお高抵抗側かλ=1.0
1.低抵抗側かλ=0.99で有る。Piの大量添加は
雰囲気への応答を損ね、添加量はly当り8my以下と
するのが好ましい。
表4に貴金属の添加効果を示す。表から明らかなように
、可燃性ガス感度の抑制に最も有効なのはPtで、Rh
がこれに次ぎ、Pdではやや劣っている。これ以外の貴
金属、例えばRu、 Ir、 Os。
、可燃性ガス感度の抑制に最も有効なのはPtで、Rh
がこれに次ぎ、Pdではやや劣っている。これ以外の貴
金属、例えばRu、 Ir、 Os。
や、PtとRhとの混合物等を用いても良いことは言う
までもない。また添加効果はRa S n 03− J
にS + 02を加えた。もや、B a S n 03
− JにG e 02を加えた系などでも得られる。
までもない。また添加効果はRa S n 03− J
にS + 02を加えた。もや、B a S n 03
− JにG e 02を加えた系などでも得られる。
表 4 賞金
※1
半導体 (上欄)と 貴金属添加
2 Pt 8
08#100 4 − 1.000
5 #10.00
010 Rh
1,00011 BaSnO3,Pt
1,000Ge025モルづ壕う 鴎の添加効果 CO感 度(上欄) 900℃での応答性1
.9 9 802.
4 1.04 9 801
.8 1.02 12 821
.17 1.02 10 861
.17 1.02 1.6 4
1.17 1.02 7 801
.18 0.99 6 250
.92 0.98 6 280
.87 1.08 8 801
.25 1.02 9 281
.18 1.0B 8 27
1.17 ※l いずれも140 G”Cで本焼成10.000p
pm中での抵抗値の比、※8 同じ系でCIH,500
ppm中での抵抗値とC5Hs 5+000ppmを
完全酸化すると02濃度はza、sooppmに低下す
る。
08#100 4 − 1.000
5 #10.00
010 Rh
1,00011 BaSnO3,Pt
1,000Ge025モルづ壕う 鴎の添加効果 CO感 度(上欄) 900℃での応答性1
.9 9 802.
4 1.04 9 801
.8 1.02 12 821
.17 1.02 10 861
.17 1.02 1.6 4
1.17 1.02 7 801
.18 0.99 6 250
.92 0.98 6 280
.87 1.08 8 801
.25 1.02 9 281
.18 1.0B 8 27
1.17 ※l いずれも140 G”Cで本焼成10.000p
pm中での抵抗値の比、※8 同じ系でCIH,500
ppm中での抵抗値とC5Hs 5+000ppmを
完全酸化すると02濃度はza、sooppmに低下す
る。
※4 90G℃でA=0.99とA=1.01の各雰囲
fiK各1秒ずつ2秒周期でさらした際の、λ=1.0
1での抵抗値と^=0.99での抵抗値の比、 ※6 雰囲気変化を各8秒ずつ6秒周期とした際の値、
他は同ム (センサの構造とアルミナからの保護)第6図と第7図
とにより、λセンサの構造を説明する。図において(2
)はアルミナ製の6穴管基体で、その先端にはヒータ内
蔵のセラミックス管(4)が取り付けである。このセラ
ミックス管(4)は、内部にタングステンや白金等の膜
ヒータ(6)を設けたもので、ガス検出片(3)や温度
検出片α1を一定温度に加熱するためのもので有る。な
おヒータについては、図示の膜ヒータ(6)以外にも種
々のものを用い得る。
fiK各1秒ずつ2秒周期でさらした際の、λ=1.0
1での抵抗値と^=0.99での抵抗値の比、 ※6 雰囲気変化を各8秒ずつ6秒周期とした際の値、
他は同ム (センサの構造とアルミナからの保護)第6図と第7図
とにより、λセンサの構造を説明する。図において(2
)はアルミナ製の6穴管基体で、その先端にはヒータ内
蔵のセラミックス管(4)が取り付けである。このセラ
ミックス管(4)は、内部にタングステンや白金等の膜
ヒータ(6)を設けたもので、ガス検出片(3)や温度
検出片α1を一定温度に加熱するためのもので有る。な
おヒータについては、図示の膜ヒータ(6)以外にも種
々のものを用い得る。
基体(2)とセラミックス管(4)との間のくぼみ部に
は、しきい部(1匂を介してガス検出片(3)と温度検
出片Q□とを設ける。このガス検出片(8)が上記の測
定に用いたもので有る。一方温度検出片α1は、ガス検
出片と同種で触媒無添加の半導体を緻密に焼結してサー
ミスタ化したもので有る。
は、しきい部(1匂を介してガス検出片(3)と温度検
出片Q□とを設ける。このガス検出片(8)が上記の測
定に用いたもので有る。一方温度検出片α1は、ガス検
出片と同種で触媒無添加の半導体を緻密に焼結してサー
ミスタ化したもので有る。
ここで第8図により、ガス検出片(3)の構造をより詳
細に説明する。化合物A S n O3+ 6の多孔質
セラミックス片(14)に一対の貴金属電極(+e)、
(181を埋設し、全体を100μ程度の厚さのムラ
イト膜(201゜(A16S+20□3)で被覆する。
細に説明する。化合物A S n O3+ 6の多孔質
セラミックス片(14)に一対の貴金属電極(+e)、
(181を埋設し、全体を100μ程度の厚さのムラ
イト膜(201゜(A16S+20□3)で被覆する。
ムライト膜シロ)は、化合物ASnO3δが基本(2〕
のアルミナ等と反応して、AAe204とS n 02
とに分解することを防止するためのもので、ムライト
に代え、スピネル(MgA・#204)、やコーディエ
ライト(Mg2A14S’5018)等の、化合物A
S n 03−6と反応しない物質を用いても良い。な
お温度検出片0Qについても、ガス検出片(8)と、緻
密さの点を除き同様に構成すれば良い。
のアルミナ等と反応して、AAe204とS n 02
とに分解することを防止するためのもので、ムライト
に代え、スピネル(MgA・#204)、やコーディエ
ライト(Mg2A14S’5018)等の、化合物A
S n 03−6と反応しない物質を用いても良い。な
お温度検出片0Qについても、ガス検出片(8)と、緻
密さの点を除き同様に構成すれば良い。
化合物ASnO3δについては、ガス検出片(3)と温
度検出片OQとで、同種のものを用いても良いが、Ba
5n03−.7とCaSnOg−δとの組み合せのよう
に、異種のものを用いても良い。
度検出片OQとで、同種のものを用いても良いが、Ba
5n03−.7とCaSnOg−δとの組み合せのよう
に、異種のものを用いても良い。
第6図、第7図にもどって、(5)はλセンサを自動車
エンジンの排気管やストーブやボイラー等の燃焼室等に
取り付けるrこめの金具である。また閾。
エンジンの排気管やストーブやボイラー等の燃焼室等に
取り付けるrこめの金具である。また閾。
翰は膜ヒータ(6)に接続したり−ドピン、硼、−は÷
ガス検出片(3)に接続したリードピン、t3本@41
1温度検出片QQに接続したリードピンで有る。
1温度検出片QQに接続したリードピンで有る。
(補 足)
この発明は上記の実施例に限られるものではなく、例え
ばBa o、5Ra o、55n03−δ等の化合物を
用いても良い。さらに化合物ASnO3BはA元素やS
n元素への置換に鈍感な物質で有り、例えばこれらの元
素を10モル%程度他の元素で置換しても良い。また化
合物ASnO3δは、その抵抗値が支配的となる範囲で
、他の化合物を添加して用いても良い。
ばBa o、5Ra o、55n03−δ等の化合物を
用いても良い。さらに化合物ASnO3BはA元素やS
n元素への置換に鈍感な物質で有り、例えばこれらの元
素を10モル%程度他の元素で置換しても良い。また化
合物ASnO3δは、その抵抗値が支配的となる範囲で
、他の化合物を添加して用いても良い。
[発明の効果]
この発明では、化合物ASnO3−、)の酸素感度を向
上させるとともに、酸素感度の温度依存性を小さくし、
検出確度を向上させている。
上させるとともに、酸素感度の温度依存性を小さくし、
検出確度を向上させている。
第1図〜第5図はそれぞれ実施例の特性図、第6図は実
施例のλセンサの斜視図で、第7図はその長手方向断面
図、第8図はガス検出片の断面図で有る。 図において、 (8)・・・ガス検出片、αq・・・温度検出片、(1
6)+ (+8)・・・電極、四・・ムライト膜。 第1図 コplT 02 conc (”ム) 第2図 0.050.1 0.3051 gas conc(@ム)
施例のλセンサの斜視図で、第7図はその長手方向断面
図、第8図はガス検出片の断面図で有る。 図において、 (8)・・・ガス検出片、αq・・・温度検出片、(1
6)+ (+8)・・・電極、四・・ムライト膜。 第1図 コplT 02 conc (”ム) 第2図 0.050.1 0.3051 gas conc(@ム)
Claims (6)
- (1)ガスにより抵抗値が変化する金属酸化物半導体を
用いたλセンサにおいて、 前記金属酸化物半導体は化合物ASnO_3_−_δ、
(ここにAはRa、Ba、Br、Caからなる群の少く
とも一員を、δは非化学量論的パラメータを現わす。)
で有り、 かつ化合物ASnO_3_−_δには、SiO_2、G
eO_2、ZrO_2、HfO_2からなる群の少くと
も一員を添加し、その添加量は化合物ASnO_3_−
_δ1mol当り5〜300mmolで有る、 ことを特徴とするλセンサ。 - (2)特許請求の範囲第1項記載のλセンサにおいて、 前記添加物はSiO_2で有り、かつその添加量は化合
物ASnO_3_−_δ1mol当り20〜300mm
olで有ることを特徴とするλセンサ。 - (3)特許請求の範囲第2項記載のλセンサにおいて、 前記添加量は化合物ASnO_3_−_δ1mol当り
20〜200mmolで有ることを特徴とするλセンサ
。 - (4)特許請求の範囲第1項〜第3項のいずれかに記載
のλセンサにおいて、 化合物ASnO_3_−_δの平均結晶子径は0.02
〜〜25μであることを特徴とするλセンサ。 - (5)特許請求の範囲第4項に記載のλセンサにおいて
、 化合物ASnO_3_−_δの平均結晶子径は0.15
〜8μであることを特徴とするλセンサ。 - (6)特許請求の範囲第5項に記載のλセンサにおいて
、 化合物ASnO_3_−_δのA元素は、Ba元素およ
びRa元素からなる群の少くとも一員であることを特徴
とするλセンサ。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59270252A JPS61147146A (ja) | 1984-12-20 | 1984-12-20 | λセンサ |
US06/807,257 US4658632A (en) | 1984-12-20 | 1985-12-10 | Sensor |
DE19853545372 DE3545372A1 (de) | 1984-12-20 | 1985-12-20 | (lambda)-fuehler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59270252A JPS61147146A (ja) | 1984-12-20 | 1984-12-20 | λセンサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61147146A true JPS61147146A (ja) | 1986-07-04 |
JPH0443233B2 JPH0443233B2 (ja) | 1992-07-15 |
Family
ID=17483654
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59270252A Granted JPS61147146A (ja) | 1984-12-20 | 1984-12-20 | λセンサ |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4658632A (ja) |
JP (1) | JPS61147146A (ja) |
DE (1) | DE3545372A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH682340A5 (ja) * | 1990-04-27 | 1993-08-31 | Klaus Leistritz |
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JPH07104310B2 (ja) * | 1986-09-29 | 1995-11-13 | フイガロ技研株式会社 | 排気ガスセンサおよびその製造方法 |
JP2632537B2 (ja) * | 1988-03-15 | 1997-07-23 | フィガロ技研株式会社 | ガスセンサ |
JPH02193053A (ja) * | 1988-07-14 | 1990-07-30 | Figaro Eng Inc | 排ガスセンサ及びその製造方法 |
JPH0833327B2 (ja) * | 1990-06-11 | 1996-03-29 | 株式会社村田製作所 | 温度センサ |
US5242225A (en) * | 1990-06-11 | 1993-09-07 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Temperature sensor |
CA2198049A1 (en) * | 1996-02-21 | 1997-08-21 | Shuzo Kudo | Method of manufacturing nitrogen oxide sensor, and nitrogen oxide sensor manufactured by the method and material therefor |
US20040009605A1 (en) * | 1999-06-30 | 2004-01-15 | U.S. As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics & Space Administration | Method for the detection of volatile organic compounds using a catalytic oxidation sensor |
US6468682B1 (en) | 2000-05-17 | 2002-10-22 | Avista Laboratories, Inc. | Ion exchange membrane fuel cell |
US6532792B2 (en) | 2001-07-26 | 2003-03-18 | Avista Laboratories, Inc. | Method of compensating a MOS gas sensor, method of manufacturing a MOS gas sensor, MOS gas sensor, and fuel cell system |
US20040084308A1 (en) * | 2002-11-01 | 2004-05-06 | Cole Barrett E. | Gas sensor |
US8827930B2 (en) | 2011-01-10 | 2014-09-09 | Bioguidance Llc | System and method for patient monitoring |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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