JP2000171431A - Oxygen sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車工業、計測
工業、ガス分析器、酸欠モニタ、窒素発生器等の各種分
野において好適に用いられる酸素センサに関し、特に、
センサ特性の劣化の有無の確認を容易に行うことがで
き、その結果、センサ素子の信頼性を向上させることが
できる酸素センサに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oxygen sensor suitably used in various fields such as an automobile industry, a measurement industry, a gas analyzer, an oxygen deficiency monitor, and a nitrogen generator.
The present invention relates to an oxygen sensor capable of easily confirming whether or not sensor characteristics have deteriorated, thereby improving the reliability of a sensor element.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、自動車工業、計測工業、ガス分析
器、酸欠モニタ、窒素発生器等の各種分野においては、
安定化ジルコニアを用いた限界電流式の酸素センサが用
いられている。この酸素センサは、純粋なジルコニア
（ＺｒＯ2）にイットリア（Ｙ2Ｏ3）、マグネシア（Ｍ
ｇＯ）、カルシア（ＣａＯ）等の酸化物を数ｍｏｌ％程
度固溶させて低温までホタル石型立方晶を保持させた安
定化ジルコニアをイオン導電体として用いたもので、広
範囲の酸素分圧の検知が可能、応答速度が速い、出力が
安定、高温雰囲気中で使用可能等の様々な特徴があるた
めに、地下室等の密室における酸欠事故防止、溶鋼中の
酸素濃度測定、エンジンやボイラー等の燃焼管理、公害
計測用等様々な目的に適合したセンサである。2. Description of the Related Art Conventionally, in various fields such as an automobile industry, a measurement industry, a gas analyzer, an oxygen deficiency monitor, and a nitrogen generator,
A limiting current type oxygen sensor using stabilized zirconia is used. This oxygen sensor is composed of pure zirconia (ZrO 2 ), yttria (Y 2 O 3 ), and magnesia (M
gO), calcia (CaO) and other oxides such as solids of about several mol%, and using zirconia stabilized as a ionic conductor to hold a fluorite-type cubic crystal at low temperatures as an ionic conductor. Various features such as detection, fast response speed, stable output, and use in high-temperature atmospheres prevent oxygen deficiency accidents in closed rooms such as basements, measure oxygen concentration in molten steel, engines and boilers, etc. It is a sensor suitable for various purposes such as combustion management and pollution measurement.
【０００３】図４は、従来の酸素センサのセンサ素子を
示す断面図であり、このセンサ素子１は、安定化ジルコ
ニア（例えば、ＺｒＯ2−８ｍｏｌ％Ｙ2Ｏ3）等のイオ
ン導電性を有する固体電解質により形成された酸素イオ
ン導電板２と、この酸素イオン導電板２の両面にそれぞ
れ形成され一定のセンサ監視電圧が印加される多孔質性
の白金電極３、４と、酸素イオン導電板２の白金電極３
側にガラス等により接合され、かつ、中央部に上下に貫
通する気体拡散孔５が形成されたセラミックスからなる
キャップ６と、このキャップ６の上面に形成された加熱
用ヒータ７とから概略構成されている。FIG. 4 is a sectional view showing a sensor element of a conventional oxygen sensor. This sensor element 1 has ion conductivity such as stabilized zirconia (for example, ZrO 2 -8 mol% Y 2 O 3 ). An oxygen ion conductive plate 2 formed of a solid electrolyte; porous platinum electrodes 3 and 4 formed on both sides of the oxygen ion conductive plate 2 to which a constant sensor monitoring voltage is applied; Platinum electrode 3
A cap 6 made of ceramics, which is joined by glass or the like on the side thereof and has a gas diffusion hole 5 vertically penetrating at the center, and a heating heater 7 formed on the upper surface of the cap 6. ing.
【０００４】この酸素センサでは、加熱用ヒータ７に所
定の電圧を印加し、かつ両白金電極３、４間に所定の監
視電圧を印加した状態にしておくと、気体拡散孔５を通
して酸素イオン導電板２中に取り込まれた試料ガス中の
酸素が酸素ポンピング作用により酸素イオン導電板２中
をイオンとなって流れ、この酸素イオンをキャリアとす
る電流値から、前記試料ガス中の酸素濃度が測定される
様になっている。In this oxygen sensor, when a predetermined voltage is applied to the heating heater 7 and a predetermined monitoring voltage is applied between the platinum electrodes 3 and 4, the oxygen ion conductive material passes through the gas diffusion holes 5. Oxygen in the sample gas taken into the plate 2 flows as ions in the oxygen ion conductive plate 2 by the oxygen pumping action, and the oxygen concentration in the sample gas is measured from a current value using the oxygen ions as a carrier. It is to be done.
【０００５】図５は、この酸素センサの限界電流特性
（出力電流−バイアス電圧特性）の一例を示す図であ
る。この酸素センサが、酸素センサとして良好に機能す
るためには、監視電圧であるバイアス電圧において出力
電流が検出されなければならない。そのためには、出力
電流は、バイアス電圧が可変する或る領域において検出
可能な一定値をとる必要がある。この酸素センサでは、
出力電流は、大気中においてバイアス電圧が１．０〜
１．６Ｖの領域で５５μＡと一定値を取り、バイアス電
圧に対してフラット領域になっている。ただし、フラッ
ト領域の電流値及びそのバイアス電圧の範囲は、センサ
素子１個々に異なる。FIG. 5 is a diagram showing an example of a limit current characteristic (output current-bias voltage characteristic) of the oxygen sensor. In order for this oxygen sensor to function well as an oxygen sensor, an output current must be detected at a bias voltage that is a monitoring voltage. For this purpose, the output current needs to have a constant value that can be detected in a certain region where the bias voltage is variable. In this oxygen sensor,
The output current has a bias voltage of 1.0 to
It takes a constant value of 55 μA in the 1.6 V region, and is flat with respect to the bias voltage. However, the current value in the flat region and the range of its bias voltage differ for each sensor element 1.
【０００６】酸素センサは、単独で用いられる場合もあ
るが、多くは様々な装置に組み込まれた状態で使用され
る。また、酸素センサのメンテナンスを行う場合、組み
込まれた装置をサービスセンター等に持ち込んでもらっ
てメンテナンスを行うこともあるが、一般的には、組み
込まれた装置を使用しているユーザー先でメンテナンス
が行なわれている。酸素センサのメンテナンスを行う場
合には、酸素センサを装置本体から取り外し、さらにこ
の酸素センサからセンサ素子を取り外し、このセンサ素
子単体のセンサ特性を専用の測定機を用いて測定するこ
とにより、この酸素センサの既知の酸素濃度における出
力電流を確認する方法が採られている。[0006] Oxygen sensors may be used alone, but many are used in a state of being incorporated in various devices. In addition, when performing maintenance of the oxygen sensor, the installed device may be brought to a service center or the like for maintenance, but generally, maintenance is performed by a user using the installed device. Have been. When maintenance of the oxygen sensor is performed, the oxygen sensor is removed from the main body of the apparatus, the sensor element is further removed from the oxygen sensor, and the sensor characteristics of the sensor element alone are measured using a dedicated measuring device. A method of confirming the output current at a known oxygen concentration of the sensor has been adopted.
【０００７】より具体的には、１．３Ｖのバイアス電圧
（Ｖ）を白金電極３、４間に印加したときの出力電流を
測定し、その出力電流値（μＡ）が規格内（例えば、所
定の電流値の±５％以内）であれば良品と判定し、ま
た、図６に示すように、出力電流値（μＡ）が規格外
（例えば、所定の電流値の±５％から外れている場合）
であれば不良品と判定している。More specifically, an output current when a bias voltage (V) of 1.3 V is applied between the platinum electrodes 3 and 4 is measured, and the output current value (μA) is within a standard (for example, a predetermined value). If the current value is within ± 5% of the current value, the output current value (μA) is out of the standard (for example, ± 5% of the predetermined current value) as shown in FIG. Case)
If so, it is determined to be defective.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の酸素セ
ンサでは、図７に示すような限界電流特性を有する場合
に問題が生じる。この酸素センサでは、１．３Ｖのバイ
アス電圧（Ｖ）を白金電極３、４間に印加したときの出
力電流値（μＡ）がバイアス電圧（Ｖ）に対してフラッ
トな領域内であるために、規格内とされて良品と判定さ
れるが、バイアス電圧（Ｖ）に対して出力電流のフラッ
ト領域が狭いために、使用している間にセンサ特性が劣
化して出力電流が低下してしまう虞がある。In the above-described conventional oxygen sensor, a problem arises when it has a limiting current characteristic as shown in FIG. In this oxygen sensor, the output current value (μA) when a bias voltage (V) of 1.3 V is applied between the platinum electrodes 3 and 4 is in a flat region with respect to the bias voltage (V). Although it is determined to be within the standard and is determined to be a non-defective product, since the flat region of the output current with respect to the bias voltage (V) is narrow, sensor characteristics may be deteriorated during use and the output current may be reduced. There is.
【０００９】この酸素センサでは、使用している間にセ
ンサ特性の劣化が進行し、短期間の間にセンサ特性が不
良となる可能性があるが、この判定を行うことが難し
く、センサ特性が異常を呈する虞のある酸素センサの見
極めが不可能である。この様な酸素センサを装置等に組
み込んだ場合、短時間の使用でセンサ特性の劣化が進行
してセンサ特性が不良となる虞があるために、酸素濃度
の測定値の信頼性が低下するという問題点がある。In this oxygen sensor, the sensor characteristics may deteriorate during use, and the sensor characteristics may deteriorate in a short period of time. However, it is difficult to make this determination, and the sensor characteristics are deteriorated. It is impossible to identify an oxygen sensor that may cause an abnormality. When such an oxygen sensor is incorporated in a device or the like, the reliability of the measured value of the oxygen concentration decreases because the sensor characteristics may deteriorate due to short-time use and the sensor characteristics may be deteriorated. There is a problem.
【００１０】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、センサ特性の劣化の有無の確認を容易に行
うことができ、その結果、センサ素子の信頼性を向上さ
せることができる酸素センサを提供することを目的とす
る。The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to easily confirm the presence or absence of deterioration in sensor characteristics, and as a result, it is possible to improve the reliability of a sensor element. It is an object to provide an oxygen sensor.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の様な酸素センサを提供した。すなわ
ち、請求項１記載の酸素センサは、被測定気体中の酸素
濃度を検出するセンサ素子と、該センサ素子の加熱部を
制御する加熱部制御回路と、前記センサ素子の監視電圧
を制御する監視電圧制御回路と、前記監視電圧を少なく
とも２つの電圧値とし、これらの電圧値の一方の値から
他方の値に切り換える監視電圧切換回路とを備えたこと
を特徴としている。In order to solve the above problems, the present invention has provided the following oxygen sensor. That is, the oxygen sensor according to claim 1 has a sensor element for detecting an oxygen concentration in a gas to be measured, a heating section control circuit for controlling a heating section of the sensor element, and a monitor for controlling a monitoring voltage of the sensor element. It is characterized by comprising a voltage control circuit and a monitoring voltage switching circuit for setting the monitoring voltage to at least two voltage values and switching from one of these voltage values to the other.
【００１２】請求項２記載の酸素センサは、請求項１記
載の酸素センサにおいて、前記監視電圧は、前記センサ
素子の限界電流特性の電流が一定の領域における２つの
異なる電圧値であることを特徴としている。According to a second aspect of the present invention, in the oxygen sensor according to the first aspect, the monitoring voltage has two different voltage values in a region where the current of the limiting current characteristic of the sensor element is constant. And
【００１３】請求項３記載の酸素センサは、請求項１ま
たは２記載の酸素センサにおいて、前記センサ素子は、
固体電解質によって形成された酸素イオン導電体と、該
酸素イオン導電体に設けられた一対の電極と、これらの
電極の１つを覆い気体拡散用の孔が形成されたキャップ
とを備えたことを特徴としている。According to a third aspect of the present invention, in the oxygen sensor according to the first or second aspect, the sensor element comprises:
An oxygen ion conductor formed by a solid electrolyte, a pair of electrodes provided on the oxygen ion conductor, and a cap that covers one of these electrodes and has a gas diffusion hole formed therein. Features.
【００１４】本発明の酸素センサでは、加熱部制御回路
によりセンサ素子の加熱部を制御するとともに、監視電
圧制御回路によりセンサ素子の監視電圧を制御する。こ
こでは、前記監視電圧切換回路により前記監視電圧を一
方の電圧値に切り換え、この時の電圧値における出力電
流を測定し、次いで、該監視電圧切換回路により前記監
視電圧を他方の電圧値に切り換え、この時の電圧値にお
ける出力電流を測定する。In the oxygen sensor of the present invention, the heating section control circuit controls the heating section of the sensor element, and the monitoring voltage control circuit controls the monitoring voltage of the sensor element. Here, the monitoring voltage is switched to one voltage value by the monitoring voltage switching circuit, the output current at this voltage value is measured, and then the monitoring voltage is switched to the other voltage value by the monitoring voltage switching circuit. Then, the output current at the voltage value at this time is measured.
【００１５】この様に、監視電圧切換回路により少なく
とも２つの電圧値を切り換えることで、少なくとも２つ
の電圧値それぞれに対応する出力電流を容易に測定する
ことが可能になり、これらの出力電流値が規格内に入っ
ているか否かを確認することでセンサ特性の劣化の確認
が容易になる。その結果、短時間の使用でセンサ特性が
劣化するか否かの判別が可能になり、センサ素子の信頼
性が高まる。As described above, by switching at least two voltage values by the monitoring voltage switching circuit, it is possible to easily measure output currents corresponding to at least two voltage values, respectively. By confirming whether or not it is within the standard, it becomes easy to confirm deterioration of the sensor characteristics. As a result, it is possible to determine whether or not the sensor characteristics deteriorate in a short time of use, and the reliability of the sensor element is improved.
【００１６】特に、前記監視電圧を、前記センサ素子の
限界電流特性の電流が一定の領域における２つの異なる
電圧値とすれば、測定の対象となるセンサ素子の限界電
流特性の電流が一定の領域が狭い場合においても、２つ
の電圧値それぞれに対応する出力電流値が規格内に入っ
ているか否かを確認することでセンサ特性の劣化の確認
がより確実になる。その結果、短時間の使用でセンサ特
性が劣化するか否かの判別がより確実になり、センサ素
子の信頼性がさらに高まる。In particular, when the monitoring voltage is set to two different voltage values in a region where the current of the limiting current characteristic of the sensor element is constant, the current of the limiting current characteristic of the sensor element to be measured is constant. Is small, it is possible to more surely confirm the deterioration of the sensor characteristics by confirming whether or not the output current values corresponding to the two voltage values are within the standard. As a result, it is more reliable to determine whether or not the sensor characteristics deteriorate in a short time, and the reliability of the sensor element is further improved.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】本発明の酸素センサの一実施形態
について図面に基づき説明する。図１は本発明の一実施
形態の酸素センサの駆動回路を示すブロック図であり、
この駆動回路は、基板１１上に、センサ素子１と、この
センサ素子１の加熱用ヒータ７を制御するヒータ部制御
回路１２と、センサ素子１の監視電圧を制御する監視電
圧制御回路１３と、この監視電圧を少なくとも２つの電
圧値とし、これらの電圧値の一方の値から他方の値に切
り換える監視電圧切換回路１４と、センサ素子１の出力
を増幅する出力増幅回路１５とが設けられ、この基板１
１は外部の電源１６に電気的に接続されている。ここで
は、前記監視電圧を、センサ素子１の限界電流特性の電
流が一定の領域における２つの異なる電圧値、例えば、
１．３Ｖと１．１Ｖの２つのバイアス電圧としている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the oxygen sensor of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a drive circuit of an oxygen sensor according to one embodiment of the present invention.
The drive circuit includes, on a substrate 11, a sensor element 1, a heater control circuit 12 for controlling a heater 7 for heating the sensor element 1, a monitoring voltage control circuit 13 for controlling a monitoring voltage of the sensor element 1, A monitor voltage switching circuit 14 for switching the monitor voltage to at least two voltage values and switching from one of these voltage values to the other value, and an output amplifier circuit 15 for amplifying the output of the sensor element 1 are provided. Substrate 1
1 is electrically connected to an external power supply 16. Here, the monitoring voltage is set to two different voltage values in a region where the current of the limiting current characteristic of the sensor element 1 is constant, for example,
Two bias voltages of 1.3 V and 1.1 V are used.
【００１８】この酸素センサでは、ヒータ部制御回路１
２によりセンサ素子１の加熱用ヒータ７に所定の電圧を
印加し、かつ監視電圧制御回路１３によりセンサ素子１
の監視電圧を制御する。そして、監視電圧切換回路１４
により監視電圧を一方の電圧値から他方の電圧値、例え
ば、１．３Ｖから１．１Ｖに切り換える。ここでは、監
視電圧切換回路１４により前記監視電圧を１．３Ｖのバ
イアス電圧（Ｖ）に切り換え、この時の出力電流（μ
Ａ）を測定し、次いで、監視電圧切換回路１４により前
記監視電圧をより低い電圧値である１．１Ｖのバイアス
電圧（Ｖ）に切り換え、この時の出力電流（μＡ）を測
定する。なお、測定を容易に行うために、出力電流の替
わりに出力電圧を測定することとしてもよい。In this oxygen sensor, the heater control circuit 1
2, a predetermined voltage is applied to the heater 7 of the sensor element 1 and the monitoring voltage control circuit 13 controls the sensor element 1
To control the monitoring voltage. Then, the monitoring voltage switching circuit 14
Switches the monitoring voltage from one voltage value to the other voltage value, for example, from 1.3V to 1.1V. Here, the monitoring voltage is switched to a bias voltage (V) of 1.3 V by the monitoring voltage switching circuit 14, and the output current (μ
A) is measured, and then the monitor voltage is switched to a lower voltage value of 1.1 V bias voltage (V) by the monitor voltage switching circuit 14, and the output current (μA) at this time is measured. Note that the output voltage may be measured instead of the output current in order to easily perform the measurement.
【００１９】この様に、監視電圧切換回路１４により少
なくとも２つの電圧値の間で切り換えることで、これら
の電圧値それぞれに対応する出力電流値を測定すること
ができる。例えば、図２に示す特性を有する酸素センサ
の場合、バイアス電圧（Ｖ）が１．３Ｖの時の出力電流
は５５μＡ、１．１Ｖの時の出力電流は５４μＡである
から、これらの出力電流は５５μＡ±５％の規格内、す
なわち上限規格値（ＵＣＬ）と下限規格値（ＬＣＬ）と
の間に入っていることが容易に確認され、この酸素セン
サは良品であると判定される。したがって、この酸素セ
ンサのセンサ特性は、短時間の間に劣化する虞が無いこ
とを容易に判別することができる。なお、出力電流の替
わりに出力電圧を測定する場合、例えば、５５μＡの出
力電流は２１０ｍＶの出力電圧に対応させてもよい。As described above, by switching between at least two voltage values by the monitoring voltage switching circuit 14, output current values corresponding to these voltage values can be measured. For example, in the case of an oxygen sensor having the characteristics shown in FIG. 2, the output current when the bias voltage (V) is 1.3 V is 55 μA, and the output current when the bias voltage (V) is 1.1 V is 54 μA. It is easily confirmed that the value falls within the specification of 55 μA ± 5%, that is, between the upper limit specification value (UCL) and the lower limit specification value (LCL), and this oxygen sensor is determined to be a good product. Therefore, it can be easily determined that the sensor characteristics of the oxygen sensor do not deteriorate in a short time. When the output voltage is measured instead of the output current, for example, an output current of 55 μA may correspond to an output voltage of 210 mV.
【００２０】一方、図３に示す特性を有する酸素センサ
の場合、バイアス電圧（Ｖ）が１．３Ｖの時の出力電流
は７０μＡであり、７０μＡ±５％の規格内、すなわち
上限規格値（ＵＣＬ）と下限規格値（ＬＣＬ）との間に
入っているが、１．１Ｖの時の出力電流は４０μＡであ
り、７０μＡ±５％の規格外、すなわち下限規格値（Ｌ
ＣＬ）を下まわっていることが容易に確認され、この酸
素センサは不良品であると判定される。したがって、こ
の酸素センサのセンサ特性は、短時間の間に劣化する虞
が有ることを容易に判別することができる。以上によ
り、センサ特性が短時間の間に劣化する虞が有るか否か
を容易に判別することができ、その結果、センサ素子の
信頼性を高めることができる。On the other hand, in the case of the oxygen sensor having the characteristics shown in FIG. 3, when the bias voltage (V) is 1.3 V, the output current is 70 μA, which is within the specification of 70 μA ± 5%, that is, the upper limit specification value (UCL). ) And the lower limit (LCL), but the output current at 1.1 V is 40 μA, which is out of the standard of 70 μA ± 5%, that is, the lower limit (L).
CL), the oxygen sensor is easily determined to be defective. Therefore, it can be easily determined that the sensor characteristics of the oxygen sensor may deteriorate in a short time. As described above, it is possible to easily determine whether or not there is a possibility that the sensor characteristics deteriorate in a short time, and as a result, it is possible to enhance the reliability of the sensor element.
【００２１】以上説明したように、本実施形態の酸素セ
ンサによれば、センサ素子１と、このセンサ素子１の加
熱用ヒータ７を制御するヒータ部制御回路１２と、セン
サ素子１の監視電圧を制御する監視電圧制御回路１３
と、この監視電圧を少なくとも２つの電圧値とし、これ
らの電圧値の一方の値から他方の値に切り換える監視電
圧切換回路１４とを備えた構成としたので、少なくとも
２つの電圧値それぞれに対応する出力電流を容易に測定
することができ、これらの出力電流値が規格内に入って
いるか否かを確認することでセンサ特性の劣化の確認を
容易に行うことができる。その結果、短時間の使用でセ
ンサ特性が劣化するか否かの判別を容易に行うことがで
き、センサ素子の信頼性を高めることができる。As described above, according to the oxygen sensor of the present embodiment, the sensor element 1, the heater control circuit 12 for controlling the heater 7 for heating the sensor element 1, and the monitoring voltage of the sensor element 1 Monitoring voltage control circuit 13 for control
And a monitoring voltage switching circuit 14 for setting the monitoring voltage to at least two voltage values and switching from one of these voltage values to the other value, so that the monitoring voltage switching circuit 14 corresponds to each of the at least two voltage values. The output current can be easily measured, and the deterioration of the sensor characteristics can be easily checked by checking whether or not these output current values are within the standard. As a result, it is possible to easily determine whether or not the sensor characteristics deteriorate in a short time of use, and it is possible to enhance the reliability of the sensor element.
【００２２】また、センサ素子１を基板１１に取り付け
た状態でセンサ特性の評価を行うことができるので、酸
素センサを取り付けた装置を長時間停止する必要が無く
なり、装置の稼働率を向上させることができる。また、
センサ素子１を取り外す作業が不要になるので、特性評
価に要する時間が短くて済み、作業効率を向上させるこ
とができる。また、酸素センサの劣化診断が容易になる
ので、メンテナンス後のセンサ特性の保証が可能にな
る。Further, since the sensor characteristics can be evaluated while the sensor element 1 is mounted on the substrate 11, it is not necessary to stop the apparatus to which the oxygen sensor is mounted for a long time, thereby improving the operation rate of the apparatus. Can be. Also,
Since the operation of removing the sensor element 1 is not required, the time required for the characteristic evaluation can be shortened, and the operation efficiency can be improved. Further, since deterioration diagnosis of the oxygen sensor is facilitated, sensor characteristics after maintenance can be guaranteed.
【００２３】さらに、前記監視電圧を、センサ素子１の
限界電流特性の電流が一定の領域における２つの異なる
電圧値としたので、測定の対象となるセンサ素子１の限
界電流特性の電流が一定の領域が狭い場合においても、
２つの電圧値それぞれに対応する出力電流値が規格内に
入っているか否かを確認することでセンサ特性の劣化の
確認をより確実に行うことができる。その結果、短時間
の使用でセンサ特性が劣化するか否かの判別をより確実
に行うことができ、センサ素子の信頼性をさらに高める
ことができる。Further, since the monitoring voltage is set to two different voltage values in a region where the current of the limiting current characteristic of the sensor element 1 is constant, the current of the limiting current characteristic of the sensor element 1 to be measured is constant. Even when the area is small,
By checking whether the output current value corresponding to each of the two voltage values is within the standard, it is possible to more surely check the deterioration of the sensor characteristics. As a result, it is possible to more reliably determine whether or not the sensor characteristics deteriorate in a short time of use, and the reliability of the sensor element can be further increased.
【００２４】以上、本発明の酸素センサの一実施形態に
ついて図面に基づき説明してきたが、具体的な構成は本
実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で設計の変更等が可能である。例えば、バ
イアス電圧（Ｖ）を１．３Ｖと１．１Ｖに設定したが、
バイアス電圧（Ｖ）はセンサ素子１の限界電流特性の電
流が一定の領域における２つの異なる電圧値であれば良
く、センサ素子１の特性やユーザーより要求される特性
等に応じて適宜変更可能であり、上記の電圧値に限定さ
れることはない。The embodiment of the oxygen sensor of the present invention has been described above with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and the design of the oxygen sensor is not deviated from the scope of the present invention. Changes and the like are possible. For example, the bias voltage (V) was set to 1.3 V and 1.1 V,
The bias voltage (V) only needs to be two different voltage values in a region where the current of the limit current characteristic of the sensor element 1 is constant, and can be appropriately changed according to the characteristic of the sensor element 1, the characteristic required by the user, and the like. And the voltage value is not limited to the above.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の酸素センサ
によれば、被測定気体中の酸素濃度を検出するセンサ素
子と、該センサ素子の加熱部を制御する加熱部制御回路
と、前記センサ素子の監視電圧を制御する監視電圧制御
回路と、前記監視電圧を少なくとも２つの電圧値とし、
これらの電圧値の一方の値から他方の値に切り換える監
視電圧切換回路とを備えた構成としたので、少なくとも
２つの電圧値それぞれに対応する出力電流を容易に測定
することができ、センサ特性の劣化の確認を容易に行う
ことができる。その結果、短時間の使用でセンサ特性が
劣化するか否かの判別を容易に行うことができ、センサ
素子の信頼性を高めることができる。As described above, according to the oxygen sensor of the present invention, a sensor element for detecting an oxygen concentration in a gas to be measured, a heating section control circuit for controlling a heating section of the sensor element, A monitoring voltage control circuit that controls a monitoring voltage of the sensor element, and the monitoring voltage is at least two voltage values;
Since a monitoring voltage switching circuit for switching from one of these voltage values to the other value is provided, output currents corresponding to at least two voltage values can be easily measured, and the sensor characteristics can be easily measured. Deterioration can be easily confirmed. As a result, it is possible to easily determine whether or not the sensor characteristics deteriorate in a short time of use, and it is possible to enhance the reliability of the sensor element.
【００２６】また、酸素センサを装置に取り付けた状態
でセンサ特性の評価を行うことができるので、この装置
を長時間停止する必要が無くなり、装置の稼働率を向上
させることができる。また、酸素センサを装置より取り
外す作業が不要になるので、特性評価に要する時間が短
くて済み、作業効率を向上させることができる。また、
酸素センサの劣化診断が容易になるので、メンテナンス
後のセンサ特性の保証が可能になる。Further, since the sensor characteristics can be evaluated with the oxygen sensor attached to the apparatus, it is not necessary to stop the apparatus for a long time, and the operation rate of the apparatus can be improved. In addition, since the work of removing the oxygen sensor from the device is not required, the time required for the characteristic evaluation can be shortened, and the work efficiency can be improved. Also,
Since deterioration diagnosis of the oxygen sensor is facilitated, sensor characteristics after maintenance can be guaranteed.
【００２７】さらに、前記監視電圧を、センサ素子の限
界電流特性の電流が一定の領域における２つの異なる電
圧値としたので、測定の対象となるセンサ素子の限界電
流特性の電流が一定の領域が狭い場合においても、２つ
の電圧値それぞれに対応する出力電流値が規格内に入っ
ているか否かを確認することでセンサ特性の劣化の確認
をより確実に行うことができる。その結果、短時間の使
用でセンサ特性が劣化するか否かの判別をより確実に行
うことができ、センサ素子の信頼性をさらに高めること
ができる。Further, since the monitoring voltage is set to two different voltage values in a region where the current of the limiting current characteristic of the sensor element is constant, a region where the current of the limiting current characteristic of the sensor element to be measured is constant is set. Even in a narrow case, it is possible to more reliably check the deterioration of the sensor characteristics by checking whether the output current values corresponding to the two voltage values are within the standard. As a result, it is possible to more reliably determine whether or not the sensor characteristics deteriorate in a short time of use, and the reliability of the sensor element can be further increased.
【図１】 本発明の一実施形態の酸素センサの駆動回路
を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a driving circuit of an oxygen sensor according to one embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の一実施形態の酸素センサにおいて良
品と判定されたセンサ素子の限界電流特性を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing a limiting current characteristic of a sensor element determined as a non-defective product in the oxygen sensor according to the embodiment of the present invention.
【図３】 本発明の一実施形態の酸素センサにおいて不
良品と判定されたセンサ素子の限界電流特性を示す図で
ある。FIG. 3 is a diagram showing a limit current characteristic of a sensor element determined to be defective in the oxygen sensor according to the embodiment of the present invention.
【図４】 従来の酸素センサのセンサ素子を示す断面図
である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a sensor element of a conventional oxygen sensor.
【図５】 従来の酸素センサにおいて良品と判定された
センサ素子の限界電流特性の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a limiting current characteristic of a sensor element determined to be non-defective in a conventional oxygen sensor.
【図６】 従来の酸素センサにおいて不良品と判定され
たセンサ素子の限界電流特性を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a limit current characteristic of a sensor element determined to be defective in a conventional oxygen sensor.
【図７】 従来の酸素センサにおいて良品と判定された
センサ素子の限界電流特性の他の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing another example of the limiting current characteristic of a sensor element determined to be non-defective in a conventional oxygen sensor.
１…センサ素子、２…酸素イオン導電板、３、４…白金
電極、５…小孔、６…キャップ、７…加熱用ヒータ、１
１…基板、１２…ヒータ部制御回路、１３…監視電圧制
御回路、１４…監視電圧切換回路、１５…出力増幅回
路、１６…電源。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sensor element, 2 ... Oxygen ion conductive plate, 3, 4 ... Platinum electrode, 5 ... Small hole, 6 ... Cap, 7 ... Heating heater, 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Board | substrate, 12 ... Heater part control circuit, 13 ... Monitoring voltage control circuit, 14 ... Monitoring voltage switching circuit, 15 ... Output amplifier circuit, 16 ... Power supply.
Claims (3)
サ素子と、該センサ素子の加熱部を制御する加熱部制御
回路と、前記センサ素子の監視電圧を制御する監視電圧
制御回路と、前記監視電圧を少なくとも２つの電圧値と
し、これらの電圧値の一方の値から他方の値に切り換え
る監視電圧切換回路とを備えたことを特徴とする酸素セ
ンサ。A sensor element for detecting an oxygen concentration in a gas to be measured; a heating section control circuit for controlling a heating section of the sensor element; a monitoring voltage control circuit for controlling a monitoring voltage of the sensor element; An oxygen sensor, comprising: a monitoring voltage switching circuit that sets a monitoring voltage to at least two voltage values and switches one of these voltage values to the other value.
電流特性の電流が一定の領域における２つの異なる電圧
値であることを特徴とする請求項１記載の酸素センサ。2. The oxygen sensor according to claim 1, wherein the monitoring voltage has two different voltage values in a region where the current of the limiting current characteristic of the sensor element is constant.
形成された酸素イオン導電体と、該酸素イオン導電体に
設けられた一対の電極と、これらの電極の１つを覆い気
体拡散用の孔が形成されたキャップとを備えたことを特
徴とする請求項１または２記載の酸素センサ。3. The sensor element includes an oxygen ion conductor formed of a solid electrolyte, a pair of electrodes provided on the oxygen ion conductor, and a gas diffusion hole covering one of the electrodes. The oxygen sensor according to claim 1, further comprising: a formed cap.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10346220A JP2000171431A (en) | 1998-12-04 | 1998-12-04 | Oxygen sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10346220A JP2000171431A (en) | 1998-12-04 | 1998-12-04 | Oxygen sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000171431A true JP2000171431A (en) | 2000-06-23 |
Family
ID=18381932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10346220A Withdrawn JP2000171431A (en) | 1998-12-04 | 1998-12-04 | Oxygen sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000171431A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020140018A1 (en) | 2018-12-28 | 2020-07-02 | Dexcom, Inc. | Analyte sensor with impedance determination |
-
1998
- 1998-12-04 JP JP10346220A patent/JP2000171431A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020140018A1 (en) | 2018-12-28 | 2020-07-02 | Dexcom, Inc. | Analyte sensor with impedance determination |
| EP3902468A4 (en) * | 2018-12-28 | 2022-12-14 | Dexcom, Inc. | Analyte sensor with impedance determination |
| US11963767B2 (en) | 2018-12-28 | 2024-04-23 | Dexcom, Inc. | Analyte sensor with impedance determination |
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