JPS60259948A

JPS60259948A - 電気化学的装置

Info

Publication number: JPS60259948A
Application number: JP59116225A
Authority: JP
Inventors: Shunzo Mase; 俊三間瀬; Shigeo Soejima; 繁雄副島
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1984-06-06
Filing date: 1984-06-06
Publication date: 1985-12-23
Also published as: JPH0481142B2

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】本発明は、電気化学的ポンプセルと電気化学的センサセ
ルとを積層してなる電気化学的装置に係り、特に、その
ような積層構造の電気化学的ポンプセルが効率的に加熱
され得るようにした装置に関するものである。

従来から、固体電解質を用いた電気化学的装置、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
酸素濃度をめるセンサ等が知られている。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、そのような電気化学的装置に
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、その生産性やコ
ストの点から、また、固体電解質内への複雑な構造の組
込みの容易性等の点から、近年、かかる固体電解質を平
板状と為し、そして所定の電極を該固体電解質の面に接
して設けて、電気化学的セルを構成した積層構造のもの
が検討されている。

而して、そのような電気化学的装置を、測定されるべき
被測定ガスの温度が比較的低い場合においても有効に作
動させるためには、セルを構成する電極や固体電解質を
適当なヒータによって高温度に加熱せしめる必要があり
、このために、従来にあっては、固体電解質と電極によ
り構成される電気化学的セルの周辺に、ヒータを更に絶
縁層を介して配置せしめたり、またヒータと電極とをセ
ルの同一平面内の別々の場所に設置したりする等の構造
の傍熱型の構成が明らかにされている。

ところで、上述した積層構造の電気化学的装置の一つと
して、多孔質な固体電解質層の両面にそれぞれ多孔質な
電極を設けてなる電気化学的セルをポンプセルとして用
い、これに、固体電解質の両面にそれぞれ多孔質な電極
を設けてなる電気化学的セルをセンサセルとして組み合
わせて積層、構成したものがあり、またそれが測定レン
ジの広いセンサとして有用であることが知られているが
、そのような電気化学的装置に上述した如きヒータ層を
設ける場合にあっては、それは、一般にセンサセル側に
密着、配置せしめられることとなるのである。けだし、
ポンプセル側にヒータ層を配置セルめると、効率的な加
熱のためにポンプセルのポンプ電極上に位置せしめられ
たヒータパターンによって、被測定ガスの拡散作用が場
所的に不均一となって、測定精度が低下する問題があり
、またヒータパターンがポンプ電極上に無いように配置
して、該ポンプ電極部分を横方向から加熱するようにし
た場合にあワては、ポンプ電極上で温度が不均一になり
、ポンプ電流密度が場所によって不均一になるため、測
定精度が低下する問題があるからである。

しかしながら、そのような電気化学的装置を構成する電
気化学的センサセル側にヒータ層を配置せしめる場合に
あっては、そのようなヒータ層のヒータパターンをセン
サセルを介してポンプセルのポンプ電極上に位置せしめ
得るため、温度分布が良好で、しかも被測定ガスの拡散
を妨害しないヒータ層を形成できる利点があるものの、
ポンプセルとヒータ層との間にはセンサセルが介在せし
められるものであるところから、かかるヒータ層による
加熱作用をポンプセル側に充分に及ぼしているとは言え
ず、これが必ずしもポンプセルのポンプ能力の向上につ
ながっているとは言えなかったのである。このため、ヒ
ータ層の発熱量を大きくして、そのポンプ能力を向上せ
しめる方策が考えられるが、そのような対策は、またヒ
ータ層の寿命の低下にもつながることとなっている。

ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為さ
れたものであって、その主たる目的とするところは、ヒ
ータ層の熱をポンプセル側へ効率良く伝達し、ポンプ能
力の向上を図り、また、ヒータ寿命の向上を図り得る電
気化学的装置の構成を提供することにある。

そして、このような目的を達成するために、本発明にあ
っては、予め定められた拡散抵抗を有する多孔質な第一
の固体電解質層の両面の互いに対向する位置に、それぞ
れ多孔質な第一の電極および第二の電極を配置した電気
化学的ポンプセルと、第二の固体電解質層の表面上にそ
れぞれ設けられ、且つ該表面に対して垂直な方向に投影
した投影図において並置形態となるように多孔質な第三
の電極および第四の電極を配置せしめた電気化学的セン
サセルと、該電気化学的センサセルに密着配置せしめら
れたヒータ層とを含み、且つ前記第一の電極が被測定ガ
スに接し、そして第二の電極および第三の電極が前記多
孔質な第一の固体電解質層を介して被測定ガスに接する
実質的に同一の雰囲気に晒されると共に、前記第四の電
極が気密なセラミックス層によって被測定ガスから実質
的に仕切られるように、目的とする電気化学的装置を構
成したのである。

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、本発明の構成を詳細に説明す
ることとする。

先ず、第１図には、本発明に従う電気化学的装置の一具
体例である酸素濃度検出素子の一つの構造が展開されて
示されており、また第２図には、そのような素子の検出
部の長手方向における断面形態が、その厚さ方向におい
てより大きく拡大されて、示されている。すなわち、こ
の酸素濃度検出素子（酸素センサ）は、酸素ポンプセル
２と酸素濃度検出セル（センサセル）４とヒータ層６と
が、酸素濃度検出セル４を間にして積層されて、一体焼
結せしめられた構造を有するものであって、所ＧＷリー
ンバーンセンサと称されるものの一つである。

そして、この素子を構成する酸素ポンプセル２は、イツ
トリア添加ジルコニア磁器等よりなる多孔質な平板状の
酸素イオン伝導性の固体電解質層（第一）８を有し、そ
の一方の側の面、即ち排気ガスなどの被測定ガスに晒さ
れる面に、例えば白金−ジルコニアよりなる多孔質層の
外側ポンプ電極（第一の電極）１０が設けられる一方、
かかる多孔質固体電解質Ｎ８の他方の面（内側面）には
、該外側ポンプ電極１０に対応する位置に、該外側ポン
プ電極１０と同様な材質からなる、即ち多孔質の白金−
ジルコニアよりなる内側ポンプ電極（第二の電極）１２
が設けられており、そしてそれらポンプ電極１０．１２
は、それぞれのリード部を介して外部の電源１４（第２
図参照）に接続されて、それら電極間に所定の電流が流
されるようになっている。

なお、かかる酸素ポンプセル２の多孔質固体電解質Ｎ８
は、その一方の側の面から他方の側の面に、被測定ガス
中の測定成分（ここでは酸素）を、その開気孔を通じて
所定の拡散抵抗をもって拡散せしめ得る拡散層としての
機能を有している。そして、該固体電解質Ｎ８とその外
側および内側の面にそれぞれ接して設けられた一対の電
極１０゜１２にて構成される電気化学的セルにおいて、
それら電極１０．１２間に印加される所定の直流電流が
流されることによって、よく知られているように、また
その電流に比例した割合において、上記の如き拡散によ
って内側ポンプ電極１２側に導かれた被測定ガス中の酸
素を、電気化学的なポンプ作用によって外側ポンプ電極
１０側に移行せしめ、そして被測定ガス中に放出せしめ
るようになっているのである。

一方、酸素濃度検出セル４は、上記酸素ポンプセル２と
は異なり、その固体電解質層としてイツトリア添加ジル
コニア磁器等よりなる気密質の平板状固体電解質Ｎ（第
二）１６を用いている。そして、この気密質固体電解質
層１６の内側の面、即ち酸素ポンプセル２例の面に、か
かる酸素ポンプセル２の内側ポンプ電極１２の周辺に存
在する雰囲気に晒される多孔質の測定電極（第三の電極
）１８及び気密なセラミックス層によって被測定ガスか
ら仕切られる基準電極（第四の電極）２０が、該測定電
極１８と酸素ポンプセル２の内側電極１２とが相対向す
るようにして並置された状態において、それぞれ設けら
れており、これによって酸素濃淡電池としての電気化学
的セルを構成している。

なお、この酸度濃度検出セル４の測定電極１８と酸素ポ
ンプセル２の内側ポンプ電極１２との間には、薄層の多
孔質なアルミナあるいはジルコニア等からなる多孔質セ
ラミックス層２２が介在せしめられており、この多孔質
セラミックス層２２を通じて、それら電極１２．１８が
同時に同一の雰囲気、換言すれば酸素ポンプセル２の作
動によって、内側ポンプ電極１２の周りに形成される制
御された被測定ガス雰囲気に接触せしめられるようにな
っている。また、測定電極１８に並置された基準電極２
０上には、それを覆い、且つ酸素ポンプセル２との間に
介在するように、高抵抗ジルコニア等の材料からなる気
密なセラミックス層２４が設けられており、そして該基
準電極２０は、この気密なセラミックスＮ２４と気密質
固体電解質層１６にて挟まれた状態で、気密に設けられ
ている。

そして、かかる測定電極１８と基準電極２０とは、それ
ぞれリード部によって外部に導かれ、所定の測定装置（
電位差計２６）に接続されて、それら電極間の電位が測
定されるようになっているのである。すなわち、この酸
素濃度検出セル４においては、別途ポンプ作用にて高酸
素濃度ポテンシャルに保たれた基準電極２０と、被測定
ガスからの制御された量の酸素を含む、酸素ポンプセル
２の内側ポンプ電極１２周りの雰囲気に、接触せしめら
れる測定電極１８との間において、酸度濃度の差に基づ
く所定の起電力が測定されることとなるのである。なお
、第１図において、２８，３０はそれぞれ起電力測定回
路に組み込まれた電源及び抵抗である。

さらに、かかる酸素濃度検出セル４の外側、即ち酸素ポ
ンプセル２が積層された側とは反対側の、電極１８．２
０の設けられていない側の面には、ヒータ層６が密着、
配置せしめられている。このヒータ層６は、発熱部３４
とそのリード部３６がジルコニア等からなるセラミック
スＮ３Ｂ上に形成されて、酸素濃度検出セル４の外側に
一体的に接合せしめられた形態において、設けられてお
り、かかるリード部３６を介して外部交流電源から給電
されて、発熱せしめられるようになっている。

従って、このような第１図及び第２図に示される如き構
造の電気化学的装置（素子）にあっては、ヒータＮ６が
センサセルたる酸素濃度検出セル４側に密着、配置され
ており、酸素ポンプセル２に直接に設けられるものでな
いところから、かかる酸素ポンプセル２の拡散作用が、
ヒータＮ６のヒータパターンによって影響を受ける等の
問題を生じることが全く無くなったことは勿論、かかる
ヒータＮ６のヒータパターンを、酸素ポンプセル２のポ
ンプ電極１０．１２を避けることなく全面にわたって形
成できるため、ポンプ電極１０．１２上の温度分布が均
一になるヒータパターンを設けることができることとな
ったのである。

そして、酸素ポンプセル２は、酸素濃度検出セル４を介
して、該ヒータ層６にて加熱されることとなるが、かか
る酸素濃度検出セル４においては、ヒータ層６からの伝
熱を阻害する電極、即ち基準電極２０が、測定電極１８
に対して、重ね合わせ方向において重ならないように並
置された形態において設けられ、そのような基準電極２
０によるヒータ層６からの伝熱が阻害されないようにな
っているところから、酸素ポンプセル２、特にそのポン
プ電極１０．１２の配設部分を効果的に加熱せしめ得る
のである。換言すれば、ヒータ層６の熱を酸素ポンプセ
ル２側に効率良く伝達し得るのであり、これによってそ
のポンプ能力が効果的に向上せしめられ、ひいてはヒー
タ寿命の向上をも図り得るのである。

特に、測定電極１８の周りに所定の空間を形成する場合
、基準電極２０を測定電極１８に対して並置することに
より、この所定の空間が、ヒータ層６からの伝熱を阻害
しないこととなり、並置の効果はさらに大である。

さらに、このような構造の電気化学的装置にあっては、
酸素ポンプセル２の多孔質な固体電解質層８が拡散層と
して機能し、以て外側の被測定ガス中の酸素が該多孔質
固体電解質層８の微細な多孔組織を介して、内側ポンプ
電極１２側に拡散せしめられるものであるために、従来
の如きピンホール等の拡散孔にて、直接に内部のキャビ
ティが外部の被測定ガスに連通せしめられる構造のもの
とは異なり、スス等の付着物の埋積による拡散抵抗の経
時変化を減少させることができる。

そして、このような構造の電気化学的装置にあっては、
酸素濃度検出セル４の測定電極１８に接触せしめられる
雰囲気中の酸素分圧（濃度）は、酸素ポンプセル２の酸
素ポンプ機能と拡散層としての多孔質固体電解質層８の
拡散抵抗とによって制御され、かかる測定雰囲気中の酸
素分圧を実際の被測定ガスの酸素分圧よりも低くされ得
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生するエンジンを制御す
る上において、好適に用いられるものである。

尤も、このような電気化学的装置は、上記の如きリーン
バーンセンサとして用いられる他、また酸素分圧が理論
空燃比の酸素分圧に略等しい中性雰囲気の排気ガス等を
被測定ガスとする酸素センサや、更にはポンプセル２に
流す電流を逆向きとすることにより、酸素分圧が理論空
燃比の酸素分圧より低いリーン雰囲気の排気ガスを被測
定ガスとするりッチバーンセンサ等としても利用され得
るものであり、何れも公知の測定方式に従って、対象と
する被測定ガスの酸素（測定成分）濃度あるいは過剰燃
料濃度がめられることとなる。

なお、かかる酸素ポンプセル２及び酸素濃度検出セル４
における固体電解質層８，１６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、５
ｒＣｅ０３　、Ｂ　１２０３−稀土類酸化物系固溶体、
Ｌａ１４ＣａχＹＯ撞等の材料を用いて形成されること
となるが、前述のように、酸素ポンプセル２を構成する
固体電解質層８は、所定の拡散抵抗を有する拡散層とし
て機能せしめられるところから、多孔質層である必要が
ある。そして、そのような多孔質層は、要求される拡散
抵抗の程度に応じて適宜め気孔率とされることとなるが
、その最適な開気孔率は多孔質層の製法によっても異な
り、例えば焼結法による場合は、水銀圧入法で測定して
２〜３０％程度が好ましく、またプラズマ溶射法による
場合は、同じく水銀圧入法で測定して０．５〜１０％程
度が好ましい。

そして、酸素ポンプセル２の内側ポンプ電極１２と酸素
濃度検出セル４の測定電極１８との間に介在せしめられ
るセラミックス層２２は、それら電極が共通の雰囲気に
接触せしめられる必要があるところから、それは多孔質
層であると共に、好適には薄層として形成されることと
なる。また、基準電極２０を固体電解質層１６と共に気
密に挟み、それを取り囲む気密セラミックス層２４とし
ては、ジルコニア、アルミナ、ムライト、スピネル、チ
タニア、チタン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム等の
公知の各種のセラミックスを用いることが可能であり、
なかでも、本発明にあってはジルコニアを主成分とする
セラミックスが好適に用いられることとなる。

また、ヒータ層６における発熱部３４やリード９１に３
６を形成するセラミックス層３８は、上記気密セラミッ
クス層２４を構成するセラミックス材料と同様な材料に
て構成された気密層であることが望ましく、更にかかる
発熱部３４やリード部３６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
族金属とジルコニア、イツトリア、アルミナ等のセラミ
ックスからなる混合層にて構成されており、これによっ
てヒータを構成する発熱部３４やそのリード部３６と、
それらを取り囲むセラミックス層１６．３８との間の密
着性が改善されるようになっている。

そして、このようなヒータ混合層の形成は、白金族金属
粉末中に、前記セラミックスの微粉末を混入せしめて、
その焼成を行なうことが効果的である。

なお、同様な密着性の向上を図る上において、酸素ポン
プセル２の電極１０．１２や酸素濃度検出セル４の電極
１Ｂ、２０、更にはそれらのリード部を、上記ヒータＮ
６のヒータ部（３４，３６）と同様に、白金族金属とセ
ラミックスの混合物にて形成することが推奨される。

そして、このような酸素ポンプセル２、酸素濃度検出セ
ル４、ヒータ層６の積層された電気化学的装置としての
酸素センサの形成に際しては、各セルを構成する固体電
解質Ｊｉｆ８，１６の生素地上にスクリーン印刷手法等
によって電極及びそのリード部を印刷せしめ、また多孔
質セラミックス層２２や気密セラミックス層２４を何れ
かのセル側に印刷せしめる一方、酸素濃度検出セル４を
構成する固体電解質Ｆｔ１６の裏側に、ヒータ（３４゜
３６）、セラミックス層３８を順次に印刷せしめた後、
それらセル２，４を目的とする電気化学的素子を構成す
るように重ね合わせて、全体を焼結、一体化せしめる等
の公知の手法を用いることが、素子強度向上のために好
ましいが、多孔質固体電解質層を除く積層体を焼結させ
た後に、公知のプラズマ溶射法にて多孔質固体電解質層
を形成し、電気化学的装置とすることもできる。

なお、本発明に従う電気化学的装置は、かかる第１図、
第２図に例示の構造のものに限定されるものでは決して
なく、本発明の趣旨を逸脱しない躍りにおいて、他の構
造も種々取り得るものであって、第３図及び第４図には
、その−例が示されている。

すなわち、第３図及び第４図に示される電気化学的装置
は、前例のものとは異なり、酸素ポンプセル２例の内側
ポンプ電極（第二の電極）１２と酸素濃度検出セル４例
のｐＨ定電極電極三の電極）１８とが共通の電極とされ
ており、構造的に簡略化せしめられ、また経済的にも有
利な構造とされている。

しかも、本実施例においては、基準電極２０が、酸素濃
度検出セル４の気密質固体電解質ｊｉｆ１６とそれぞれ
気密なセラミックス材料からなるスペーサ部材４２及び
板状の蓋部材とから形成される気密な基準ガス通路４６
に露呈せしめられており、この基準ガス通路４６の開放
された一端から導入される大気に接触せしめられるよう
になっているところに、特徴がある。すなわち、スペー
サ部材４２は、その長手方向に切欠部（スリット）４８
を有し、この切欠部４８が蓋部材４４に覆われた状態で
、酸素ポンプセル２側から積層せしめられて、該酸素ポ
ンプセル２を覆う状態で設けられることにより、第４図
に示される如き気密な基準ガス通路４６が形成されてい
るのである。そして、この基準ガス通路４６は、スペー
サ部材４２の切欠部４８の端部にて開放されて、大気に
連通せしめられるようになっている。従って、この装置
では、基準電極２０に接触せしめられる基準雰囲気が、
前例とは異なり、大気とされ、そして制御された被測定
ガス雰囲気に晒される測定電極１８との間において、そ
れらの間の酸素濃度差に基づく起電力が、前例のように
して測定されることとなるのである。

また、本実施例においては、酸素ポンプセル２の外側ポ
ンプ電極１０に対応するスペーサ部材４２及び蓋部材４
４部分に、被測定ガスが導かれるガス導入孔５０が設け
られており、このガス導入孔５０によって、外側ポンプ
電極１０に対して、その電極面に垂直な方向から、被測
定ガスが多孔質アルミナ層等の電極保護層５２を通って
導かれるようになっている。換言すれば、外側ポンプ電
極１０の周囲に、気密なセラミックス層にて構成された
ガス導入方向制御層が設けられることにより、側方から
の被測定ガスの侵入が阻止され、電極面に垂直な方向の
みから被測定ガスが、該外側ポンプ電極１０を通じて、
拡散層としての多孔質固体電解質層８内を拡散せしめら
れるようになっているのであり、これによって被測定ガ
スの導入量が有利に制御され得るようになっているので
ある。

さらに、本実施例においては、ヒータ層６を、発熱部３
４とそのリード部３６が高抵抗ジルコニア等からなる気
密なセラミックス層３８及び４０にて挟まれた構造とし
、多孔質アルミナ等からなる絶縁層３２を介して、酸素
濃度検出セル４の外側に一体的に接合せしめ、外部直流
電源から給電している。なお、本実施例における５４．
５６及び５８は、それぞれ多孔質アルミナ等からなる絶
縁層であって、それぞれの電極のリード部等の電気的な
絶縁を、前記電極保護層５２と共に行なうようになって
いる。

この実施例に示される電気化学的装置にあっては、気密
な基準ガス通路４６中の基準雰囲気に晒されている基準
電極２０が、測定電極１８に対して、重ね合わせ方向に
おいて重ならないように並置されたことにより、基準ガ
ス通路４６がポンプ電ｉ１０，１２とヒータ層６との間
に入って伝熱を妨害することがなくなるので、基準電極
１８を並置した効果はさらに顕著である。

また、以上例示の具体例にあっては、何れも酸素濃度検
出セル４を構成する測定電極１８と基準電極２０とが気
密質固体電解質層１６の同じ側の表面上（内側表面上）
に設けられているが、それら二つの電極１８．２０を該
固体電解質層１６の異なる側の表面上に設けることも可
能であり、第５図には、その−例が示されている。

すなわち、この第５図に示された実施例にあっては、基
準電極２０が酸素濃度検出セル４の固体電解質層１６の
外側に設けられており、そしてこの基準電極２０の周囲
に、ヒータ層６を構成する気密なセラミックス層３８．
４０にて囲まれた、前例と同様な基準ガス通路４６が設
けられているのである。換言すれば、ヒータＮ６の内側
のセラミックス層４０は、前例のスペーサ部材４２と同
様な切欠（スリット）を有し、また外側のセラミックス
層３８は蓋部材４４と同様な平板状とされ、更に電気絶
縁層３２も該・セラミックス層４２と同様な形状とされ
て、それらが積層されることによって、一端が開放され
た基準ガス通路４６が、かかる基準電極２０の周りに形
成され、該基準電極２０は、被測定ガスから気密なセラ
ミックス層３８．４０にて実質的に仕切られた状態とさ
れている。

なお、本実施例のその他の部分に関しては、前記各実施
例と同様な機能を有するものであるところから、同一の
番号を付して、詳細な説明は省略することとする。

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更、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、本発明がそのような実
施形態のものをも含むものであることは、言うまでもな
いところである。

また、本発明に係る電気化学的装置は、例示の如きリー
ンバーンセンサの他、前述した如く、リッチバーンセン
サや、理論空燃比の状態で燃焼せしめられた排気ガス等
の被測定ガスを測定するセンサ等の酸素センサにも有利
に適用され得るものであり、更には酸素以外の窒素、二
酸化炭素、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。

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、電気化学的ポンプセルと電気化学的センサセ
ルとを積層してなる構造のものにおいて、該電気化学的
センサセル側に所定のヒータ層を密着、配置せしめると
共に、該電気化学的センサセルの所定の基準雰囲気に晒
される第四の電極を、制御された被測定ガス雰囲気に晒
される第三の電極に対して、積層面に垂直な方向に投影
した投影図において並置した構造を有するものであって
、これによりかかるヒータ層がらの前記電気化学的ポン
プセル側への伝熱が、該第四の電極若しくは第四の電極
の周りの所定の空間にて阻害されることがなくなり〜以
てポンプセルの加熱を効率良く為し得、そのポンプ能力
の向上、更にはヒータ寿命の改善を図り得る等の優れた
効果を奏せしめ得たものであって、そこに本発明の大き
な工業的意義が存するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う電気化学的装置の一例に係る酸素
濃度検出装置の一つを示す展開状態における斜視説明図
であり、第２図は第１図におけるｎ−ｎ断面を示す略図
であり、第３図は本発明に従う酸素濃度検出装置の他の
一例を示す第１図に対応する図であり、第４図はその第
２図に対応する図であり、第５図は更に本発明に従う酸
素濃度検出装置の他の実施例を示す第２図に対応する図
である。２：酸素ポンプセル４：酸素濃度検出セル６：ヒータ層　８：多孔質固体電解質層１０：外側ポン
プ電極１２：内側ポンプ電極１６：気密質固体電解質層１８：測定電極−２０＝基準電極２２：多孔質セラミックス層２４：気密セラミックス層３２：電気絶縁Ｎ　３４：発熱部３６：リード部３８．４０：セラミックス層４２ニスペ一サ部材４４：蓋部材　４６：基準ガス通路５０：ガス導入孔出願人　日本碍子株式会社第１図第２図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）予め定められた拡散抵抗を有する多孔質な第一の
固体電解質層の両面の互いに対向する位置にそれぞれ多
孔質な第一の電極及び第二の電極を配置した電気化学的
ポンプセルと、第二の固体電解質層の表面上にそれぞれ
設けられ且つ該表面に対して垂直な方向に投影した投影
図において並置形感となるように多孔質な第三の電極及
び第四の電極を配置せしめた電気化学的センザセルと、
該電気化学的センサセルに密着、配置せしめられたヒー
タ層とを含み、且つ前記第一の電極が被測定ガスに接し
、そして前記第二。の電極及び第三の電極が前記多孔質な第一の固体電解質
層を介して被測定ガスに接する実質的に同一の雰囲気に
晒されると共に、前記第四の電極が気密なセラミックス
層によって被測定ガスから実質的に仕切られていること
を特徴とする電気化学的装置。
（２）前記第二の電極と前記第三の電極とが、共通であ
る特許請求の範囲第１項記載の電気化学的装置。
（３）前記気密なセラミックス層によって前記第四の電
極の周りに所定の空間が形成され、且つ該空間が一端開
放の通路にて大気に連通せしめられている特許請求の範
囲第１項又は第２項記載の電気化学的装置。
（４）前記第四の電極が、両側から気密なセラミックス
層にて挟まれて、それらセラミックス層中に埋め込まれ
ている特許請求の範囲第１項又は第２項記載の電気化学
的装置。
（５）　前記第三の電極と第四の電極とが、前記第二の
固体電解質層の同じ側の表面上に設けられている特許請
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。
（６）前記第三の電極と第四の電極とが、前記第二の固
体電解質層の異なる側の表面上に設けられている特許請
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。