JP2000346827A - Gas sensor - Google Patents
Gas sensorInfo
- Publication number
- JP2000346827A JP2000346827A JP2000100954A JP2000100954A JP2000346827A JP 2000346827 A JP2000346827 A JP 2000346827A JP 2000100954 A JP2000100954 A JP 2000100954A JP 2000100954 A JP2000100954 A JP 2000100954A JP 2000346827 A JP2000346827 A JP 2000346827A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- measured
- pair
- gas sensor
- lead wires
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、被測定ガス中の特
定成分を、酸素イオン伝導性の固体電解質体を用いて検
出するガスセンサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas sensor for detecting a specific component in a gas to be measured by using an oxygen ion conductive solid electrolyte.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、自身の温度に応じて内部抵抗
が変化する固体電解質体と、該固体電解質体に接続され
た一対のリード線とによって、その固体電解質体の温度
を検出することが考えられている。この場合、上記リー
ド線の固体電解質体に接続されていない側の端部（以下
単に端部とも言う）から測定した全抵抗値に基づいて上
記固体電解質体の内部抵抗を検出し、延いてはその固体
電解質体の温度を測定することができる。2. Description of the Related Art Conventionally, it has been possible to detect the temperature of a solid electrolyte body using a solid electrolyte body whose internal resistance changes according to its own temperature and a pair of lead wires connected to the solid electrolyte body. It is considered. In this case, the internal resistance of the solid electrolyte is detected based on the total resistance measured from the end of the lead wire not connected to the solid electrolyte (hereinafter also simply referred to as the end), The temperature of the solid electrolyte body can be measured.
【０００３】また、自動車産業等の分野では、ジルコニ
ア等の固体電解質体を挟んで一対の多孔質電極を設ける
ことにより酸素イオンポンプセルを構成し、この酸素イ
オンポンプセルを用いて、排気中の酸素ガスやＮＯx 等
の濃度を検出するガスセンサを構成することが考えられ
ている。この種のガスセンサは、その構成において前述
の温度を検出するための構成との共通点を備えている。
また、この種のガスセンサでは、固体電解質体の内部抵
抗は酸素ガスやＮＯx 等の濃度の影響を受けず、逆に、
ガスセンサの出力特性は素子温度の影響を受ける。そこ
で、特開平１０−７３５６４に記載されているように、
上記ガスセンサによる上記濃度の検出中に固体電解質体
の内部抵抗を測定する特別モードを割り込み実施し、こ
のモードで測定された素子温度に基づき、ガスセンサを
ヒータで加熱したり、ガスセンサの出力と上記濃度との
対応関係を表すマップを修正したりすることも考えられ
る。[0003] In the field of the automobile industry and the like, an oxygen ion pump cell is formed by providing a pair of porous electrodes with a solid electrolyte such as zirconia interposed therebetween. It has been considered to construct a gas sensor for detecting the concentration of oxygen gas or NOx. This type of gas sensor has in common with the configuration for detecting the above-mentioned temperature in its configuration.
In this type of gas sensor, the internal resistance of the solid electrolyte body is not affected by the concentration of oxygen gas, NOx, and the like.
The output characteristics of the gas sensor are affected by the element temperature. Therefore, as described in JP-A-10-73564,
During the detection of the concentration by the gas sensor, a special mode for measuring the internal resistance of the solid electrolyte body is interrupted, and based on the element temperature measured in this mode, the gas sensor is heated by a heater or the output of the gas sensor and the concentration It is also conceivable to modify the map indicating the correspondence between the two.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記ガスセ
ンサではリード線もある程度の抵抗値を有しており、こ
のリード線の抵抗値にはどうしてもある程度のばらつき
が生じる。例えば、上記ガスセンサの場合はリード線を
上記多孔質電極と共に厚膜印刷によって形成するのが一
般的であるが、この場合、リード線の抵抗値に１０％程
度のばらつきが生じる。このため、リード線両端から検
出される素子全体の抵抗値に比べて上記リード線の抵抗
値が無視できない程度に大きいと、そのリード線両端か
ら検出した抵抗値には上記ばらつきが大きく反映され、
正確な素子温度を測定することが困難となる。However, in the above gas sensor, the lead wire also has a certain resistance value, and the resistance value of the lead wire inevitably varies to some extent. For example, in the case of the gas sensor, the lead wire is generally formed by thick film printing together with the porous electrode. In this case, the resistance value of the lead wire varies by about 10%. For this reason, if the resistance value of the lead wire is so large that it cannot be ignored compared to the resistance value of the entire element detected from both ends of the lead wire, the variation is greatly reflected on the resistance value detected from both ends of the lead wire,
It becomes difficult to measure the element temperature accurately.
【０００５】そこで、本発明は、リード線の抵抗値にば
らつきがあっても固体電解質体の温度を正確に測定する
ことができるガスセンサの提供を目的としてなされた。Therefore, an object of the present invention is to provide a gas sensor capable of accurately measuring the temperature of a solid electrolyte body even when the resistance value of a lead wire varies.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記目的
を達するためになされた請求項１記載の発明は、被測定
ガス中の特定成分を、酸素イオン伝導性の固体電解質体
を用いて検出するガスセンサであって、自身の温度に応
じて内部抵抗が変化する固体電解質体と、該固体電解質
体に接続された一対のリード線とを備え、ガスセンサが
被測定ガス中の特定成分を検出する際の温度環境におい
て上記一対のリード線の上記固体電解質体に接続されて
いない側の接続用端子金具が端部から測定した前記一対
のリード線と固体電解質体との両方の電気抵抗値の合計
（以下全抵抗値又はＲｐｖｓという）が、室温において
測定した前記一対のリード線の合計の電気抵抗値成分
（以下リード線抵抗値又はＲｌｅａｄという）の２．６
倍以上であることを特徴とする。Means for Solving the Problems and Effects of the Invention In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 detects a specific component in a gas to be measured by using an oxygen ion conductive solid electrolyte. A solid electrolyte body whose internal resistance changes according to its own temperature, and a pair of lead wires connected to the solid electrolyte body, wherein the gas sensor detects a specific component in the gas to be measured. The sum of the electrical resistance values of both the pair of lead wires and the solid electrolyte body measured from the end by the connection terminal fitting on the side of the pair of lead wires not connected to the solid electrolyte body in the temperature environment at the time. (Hereinafter referred to as total resistance value or Rpvs) is 2.6 of the total electric resistance value component (hereinafter referred to as lead wire resistance value or Rlead) of the pair of lead wires measured at room temperature.
It is characterized by being twice or more.
【０００７】本発明では、上記全抵抗値をリード線抵抗
値の２．６倍以上と充分大きくしている。このため、リ
ード線抵抗値のばらつきが上記全抵抗値に反映されて
も、その影響は極めて小さくなる。従って、本発明で
は、上記リード線抵抗値のばらつきに応じた温度の測定
誤差を所定範囲内（例えば、所望の温度測定誤差の範
囲）に収めることができ、リード線抵抗値にばらつきが
あっても固体電解質の内部抵抗を正確に測定することが
でき、必要な精度で正確な温度を測定することができ
る。In the present invention, the total resistance is sufficiently increased to at least 2.6 times the resistance of the lead wire. For this reason, even if the variation of the lead wire resistance value is reflected on the above-mentioned total resistance value, the influence is extremely small. Therefore, according to the present invention, the temperature measurement error corresponding to the variation of the lead wire resistance value can be kept within a predetermined range (for example, a desired temperature measurement error range), and the lead wire resistance value varies. Also, the internal resistance of the solid electrolyte can be accurately measured, and an accurate temperature can be measured with required accuracy.
【０００８】例えば、一般的な固体電解質体を用いたガ
スセンサでは、全抵抗値をリード線抵抗値の２．６倍以
上とすると、温度の測定誤差を５℃未満とすることがで
きる。また、固体電解質体を用いたガスセンサは、通常
数百℃の温度範囲で使用されるため、一般的にはこの程
度の精度が満足できれば充分である。従って、本発明で
は、一般的に必要とされる温度の測定精度を極めて良好
に満足することができる。For example, in a gas sensor using a general solid electrolyte, if the total resistance is set to 2.6 times or more the lead resistance, the temperature measurement error can be reduced to less than 5 ° C. In addition, since a gas sensor using a solid electrolyte body is usually used in a temperature range of several hundred degrees Celsius, it is generally sufficient if such accuracy can be satisfied. Therefore, according to the present invention, the generally required temperature measurement accuracy can be satisfied extremely well.
【０００９】なお、好ましくは、全抵抗値をリード線抵
抗値の４倍以上とするとよく、この場合、一般的な固体
電解質体を用いたガスセンサにおいて温度の測定誤差を
２．５℃程度まで抑えることができる。例えば、ＮＯｘ
センサのように測定精度に温度が大きく影響するような
センサの場合には、この程度の全抵抗値とリード線抵抗
値の比率とすることが望ましい。また、本発明では、リ
ード線抵抗値に対する全抵抗値の倍率に上限を限定して
いないが、この倍率は技術的に可能であればいくら大き
くてもよい。言い換えるならば、上記倍率は２．６倍以
上でかつ技術的に困難となる倍率未満の値である。Preferably, the total resistance value is at least four times the lead wire resistance value. In this case, a temperature measurement error in a general gas sensor using a solid electrolyte body is suppressed to about 2.5 ° C. be able to. For example, NOx
In the case of a sensor such as a sensor in which the temperature greatly affects the measurement accuracy, it is desirable to set the ratio of the total resistance value to the lead wire resistance value to such a degree. Further, in the present invention, the upper limit is not limited to the magnification of the total resistance value with respect to the lead wire resistance value, but this magnification may be as large as technically possible. In other words, the above magnification is 2.6 times or more and less than the technically difficult magnification.
【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の構
成に加え、被測定ガスが導入されるガス室と、該ガス室
に導入された被測定ガス中の特定成分を分解し、そのと
き得られる酸素イオンを電気的に検出する酸素イオンポ
ンプセルと、上記ガス室に導入されつつある上記被測定
ガス中の酸素ガス濃度を検出する酸素濃度測定セルと、
を備えたガスセンサであって、上記固体電解質体及び上
記一対のリード線が上記酸素濃度測定セルを構成するこ
とを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in addition to the first aspect, a gas chamber into which the gas to be measured is introduced, and a specific component in the gas to be measured introduced into the gas chamber are decomposed. An oxygen ion pump cell that electrically detects oxygen ions obtained when, and an oxygen concentration measurement cell that detects the oxygen gas concentration in the gas to be measured that is being introduced into the gas chamber,
Wherein the solid electrolyte body and the pair of lead wires constitute the oxygen concentration measurement cell.
【００１１】本発明では、酸素イオンポンプセルは、ガ
ス室に導入された被測定ガス中の特定成分を分解してそ
のとき得られる酸素イオンを電気的に検出する。このた
め、酸素イオンポンプセルが検出した酸素イオンの量に
応じて被測定ガス中の上記特定成分の量を検出すること
ができる。また、この酸素イオンポンプセルは、予め被
測定ガスに含まれていた酸素ガスも分解して酸素イオン
として検出してしまう。そこで、酸素濃度測定セルは、
上記ガス室に導入されつつある被測定ガス中の酸素ガス
濃度を検出する。このため、酸素濃度測定セルによって
検出された酸素ガス濃度を参照して酸素イオンポンプセ
ルの検出結果を分析することにより、上記特定成分の量
を良好に検出することができる。According to the present invention, the oxygen ion pump cell decomposes a specific component in the gas to be measured introduced into the gas chamber and electrically detects oxygen ions obtained at that time. Therefore, the amount of the specific component in the gas to be measured can be detected according to the amount of oxygen ions detected by the oxygen ion pump cell. The oxygen ion pump cell also decomposes oxygen gas previously contained in the gas to be measured and detects it as oxygen ions. Therefore, the oxygen concentration measurement cell
An oxygen gas concentration in the gas to be measured being introduced into the gas chamber is detected. For this reason, by analyzing the detection result of the oxygen ion pump cell with reference to the oxygen gas concentration detected by the oxygen concentration measurement cell, the amount of the specific component can be detected well.
【００１２】そして更に、本発明では、上記固体電解質
体及び上記一対のリード線が、上記酸素濃度測定セルを
構成している。酸素濃度測定セルは、ジルコニア等の固
体電解質体を挟んで一対の多孔質電極を設けることによ
って構成され、請求項１記載のガスセンサと共通の構成
を備えている。そこで、本発明では、上記酸素濃度測定
セルの構成を利用して請求項１記載の発明を構成してい
る。Further, in the present invention, the solid electrolyte body and the pair of lead wires constitute the oxygen concentration measuring cell. The oxygen concentration measuring cell is constituted by providing a pair of porous electrodes with a solid electrolyte such as zirconia interposed therebetween, and has the same configuration as the gas sensor according to claim 1. Therefore, in the present invention, the invention according to claim 1 is configured by utilizing the configuration of the oxygen concentration measuring cell.
【００１３】従って、本発明では、請求項１記載の発明
の効果に加えて、被測定ガス中の特定成分の量を一層正
確に検出すると共に、構成を一層簡略化することができ
るといった効果が生じる。なお、本発明において、前述
のように測定された温度に基づいて上記各セルの出力と
上記特定成分の量との対応関係を表すマップを修正する
修正手段を設ければ、特定成分の検出精度を一層良好に
向上させることができる。また、本発明のガスセンサが
そのガスセンサを加熱するヒータを備えている場合は、
上記測定される温度が所望の温度となるようにヒータの
フィードバック制御を行う制御手段を設けても、同様に
特定成分の検出精度を一層良好に向上させることができ
る。Therefore, according to the present invention, in addition to the effect of the first aspect of the present invention, the amount of the specific component in the gas to be measured can be detected more accurately and the structure can be further simplified. Occurs. In the present invention, if the correction means for correcting the map representing the correspondence between the output of each cell and the amount of the specific component based on the temperature measured as described above is provided, the detection accuracy of the specific component can be improved. Can be further improved. Further, when the gas sensor of the present invention includes a heater for heating the gas sensor,
Even if control means for performing feedback control of the heater is provided so that the measured temperature becomes a desired temperature, the detection accuracy of the specific component can be similarly improved more favorably.
【００１４】請求項３記載の発明は、請求項１記載の構
成に加え、被測定ガスが導入されるガス室と、該ガス室
に導入された被測定ガス中の特定成分を分解し、そのと
き得られる酸素イオンを電気的に検出する酸素イオンポ
ンプセルと、上記ガス室に導入されつつある上記被測定
ガス中の酸素ガス濃度を検出する酸素濃度測定セルと、
を備えたガスセンサであって、上記固体電解質体及び上
記一対のリード線が上記酸素イオンポンプセルを構成す
ることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, a gas chamber into which the gas to be measured is introduced, and a specific component in the gas to be measured introduced into the gas chamber are decomposed. An oxygen ion pump cell that electrically detects oxygen ions obtained when, and an oxygen concentration measurement cell that detects the oxygen gas concentration in the gas to be measured that is being introduced into the gas chamber,
Wherein the solid electrolyte body and the pair of lead wires constitute the oxygen ion pump cell.
【００１５】本発明でも、請求項２記載の発明と同様
に、酸素濃度測定セルによって検出された酸素ガス濃度
を参照して酸素イオンポンプセルの検出結果を分析する
ことにより、上記特定成分の量を良好に検出することが
できる。更に、本発明では、上記固体電解質体及び上記
一対のリード線が、上記酸素イオンポンプセルを構成し
ている。酸素イオンポンプセルは、ジルコニア等の固体
電解質体を挟んで一対の多孔質電極を設けることによっ
て構成され、請求項１記載のガスセンサと共通の構成を
備えている。そこで、本発明では、上記酸素濃度測定セ
ルの構成を利用して請求項１記載の発明を構成してい
る。Also in the present invention, the detection result of the oxygen ion pump cell is analyzed with reference to the oxygen gas concentration detected by the oxygen concentration measuring cell in the same manner as in the second aspect of the present invention, whereby the amount of the specific component is reduced. Can be detected favorably. Further, in the present invention, the solid electrolyte body and the pair of lead wires constitute the oxygen ion pump cell. The oxygen ion pump cell is configured by providing a pair of porous electrodes with a solid electrolyte such as zirconia sandwiched therebetween, and has the same configuration as the gas sensor according to claim 1. Therefore, in the present invention, the invention according to claim 1 is configured by utilizing the configuration of the oxygen concentration measuring cell.
【００１６】従って、本発明では、請求項１記載の発明
の効果に加えて、被測定ガス中の特定成分の量を一層正
確に検出すると共に、構成を一層簡略化することができ
るといった効果が生じる。なお、本発明において、前述
のように測定された温度に基づいて上記各セルの出力と
上記特定成分の量との対応関係を表すマップを修正する
修正手段を設ければ、特定成分の検出精度を一層良好に
向上させることができる。また、本発明のガスセンサが
そのガスセンサを加熱するヒータを備えている場合は、
上記測定される温度が所望の温度となるようにヒータの
フィードバック制御を行う制御手段を設けても、同様に
特定成分の検出精度を一層良好に向上させることができ
る。Therefore, according to the present invention, in addition to the effect of the first aspect of the present invention, the amount of the specific component in the gas to be measured can be detected more accurately and the structure can be further simplified. Occurs. In the present invention, if the correction means for correcting the map representing the correspondence between the output of each cell and the amount of the specific component based on the temperature measured as described above is provided, the detection accuracy of the specific component can be improved. Can be further improved. Further, when the gas sensor of the present invention includes a heater for heating the gas sensor,
Even if control means for performing feedback control of the heater is provided so that the measured temperature becomes a desired temperature, the detection accuracy of the specific component can be similarly improved more favorably.
【００１７】請求項４記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれかに記載の構成に加えて、上記一対のリード線が、
自由端部の反対側の接合端部において作用電極と接合し
ているガスセンサにおいて全抵抗値を測定する手法とし
て、ガスセンサが被測定ガス中の特定成分を検出する温
度環境で、上記一対の自由端子間に既知の大きさＩｐの
ステップ状のパルス電流を流した時に上記一対の自由端
子間において電流印加後６０μｓ経過後に測定される電
圧Ｖｐｖｓを用いて、上記式１から全抵抗値Ｒｐｖｓを
算出するという手法を採用する。一方で、リード線抵抗
値を測定する手法としては、一対のリード線の自由端部
からリード線の接合端部までのそれぞれの直流抵抗を室
温において測定し、それを合計してリード線抵抗値を算
出する手法を採用する。このように測定した全抵抗値が
リード線抵抗値の２．６倍以上であるように、ガスセン
サのリード線抵抗値を設定するのである。According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration according to any one of the first to third aspects, the pair of lead wires includes
As a method of measuring the total resistance value in the gas sensor joined to the working electrode at the joint end opposite to the free end, the pair of free terminals is used in a temperature environment where the gas sensor detects a specific component in the gas to be measured. Using a voltage Vpvs measured 60 μs after the current is applied between the pair of free terminals when a step-shaped pulse current of a known magnitude Ip is passed therebetween, the total resistance value Rpvs is calculated from the above equation 1. Is adopted. On the other hand, as a method of measuring the lead wire resistance, each DC resistance from the free end of a pair of lead wires to the joint end of the lead wire is measured at room temperature, and the sum is added to calculate the lead wire resistance. Is adopted. The lead resistance of the gas sensor is set so that the total resistance measured in this way is at least 2.6 times the lead resistance.
【００１８】このようなガスセンサにおいては、一対の
作用電極間に配置された固体電解質体の内部抵抗が、リ
ード線抵抗値の温度変化の影響を受けずに比較的正確に
測定できるので、ガスセンサの温度を正確に知ることが
できる。何故ならば、上記の方法では、全抵抗値はパル
ス状の電流を用いて、比較的高速の測定を行うので、作
用電極と固体電解質体の間に存在する界面抵抗が殆ど検
出されず、結果的に得られるのは、固体電解質体の内部
抵抗と、一対のリード線の抵抗及び一対の作用電極の抵
抗成分だけになるからである（詳細は特開平１０−７３
５６４を参照）。なお、一対のリード線の抵抗と比較し
て一対の作用電極の抵抗成分は比較的小さいので、その
ばらつきはガスセンサの温度測定に大きな影響は与えな
い。リード線抵抗値は全抵抗値の１／２．６以下に設定
されるので、ばらつきが生じても温度測定に与える影響
はせいぜい５℃以下に抑えることができる。In such a gas sensor, the internal resistance of the solid electrolyte disposed between the pair of working electrodes can be measured relatively accurately without being affected by the temperature change of the lead wire resistance. The temperature can be known accurately. Because, in the above method, the total resistance value is measured at a relatively high speed using a pulsed current, so that the interface resistance existing between the working electrode and the solid electrolyte body is hardly detected, and as a result, This is because only the internal resistance of the solid electrolyte body, the resistance of a pair of lead wires, and the resistance component of a pair of working electrodes are obtained (for details, see JP-A-10-73).
564). Since the resistance component of the pair of working electrodes is relatively small compared to the resistance of the pair of lead wires, the variation does not significantly affect the temperature measurement of the gas sensor. Since the lead wire resistance value is set to 1 / 2.6 or less of the total resistance value, even if the variation occurs, the influence on the temperature measurement can be suppressed to 5 ° C. or less at most.
【００１９】ここで、請求項１においては全抵抗値の大
きさは一対のリード線の抵抗と固体電解質の電気抵抗値
の両方の電気抵抗値の合計と定義したが、請求項４の全
抵抗値は作用電極の抵抗値を含むことになるし、また、
界面抵抗の影響も完全に消せるものではないので、請求
項４で請求項１の定義の全抵抗値は完全に正確に測定す
ることはできない。しかし、作用電極の抵抗値や残留し
た界面抵抗の大きさはリード線抵抗値に比較してもかな
り小さな値なので、請求項４の測定方法で測定された値
が全抵抗値と仮定しても、ガスセンサの温度を導き出す
ための固体電解質の内部抵抗を測定する上において、大
きな問題は生じない。そこで、請求項４において測定さ
れた抵抗値にも請求項１と同じように全抵抗値と呼称し
ている。In the first aspect, the magnitude of the total resistance is defined as the sum of the electrical resistance of the pair of lead wires and the electrical resistance of the solid electrolyte. The value will include the resistance of the working electrode, and
Since the effect of the interface resistance cannot be completely eliminated, the total resistance value defined in claim 1 cannot be completely and accurately measured. However, since the resistance value of the working electrode and the magnitude of the residual interface resistance are considerably smaller than the lead wire resistance value, even if the value measured by the measuring method of claim 4 is assumed to be the total resistance value. In measuring the internal resistance of the solid electrolyte for deriving the temperature of the gas sensor, there is no major problem. Therefore, the resistance value measured in claim 4 is referred to as the total resistance value in the same manner as in claim 1.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
と共に説明する。図１は、本発明が適用されたガスセン
サ１の長手方向の縦断面を模式的に示す説明図である。
なお、本実施の形態のガスセンサ１は、例えば自動車の
排ガス中に含まれる窒素酸化物濃度の測定のために用い
られるいわゆるＮＯx センサである。また、この排ガス
中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx ）は、その殆どが一酸
化窒素（ＮＯ）であるので、ここでは、ＮＯ濃度の測定
について説明する。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a longitudinal cross section in the longitudinal direction of a gas sensor 1 to which the present invention is applied.
The gas sensor 1 of the present embodiment is a so-called NOx sensor used for measuring, for example, the concentration of nitrogen oxides contained in exhaust gas from automobiles. Since nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas are mostly nitrogen monoxide (NO), measurement of the NO concentration will be described here.
【００２１】図１に示すように、ガスセンサ１は、被測
定ガスとしての自動車の排ガスが、第１拡散通路３，第
１室５，及び第２拡散通路７を順次経由して第２室９へ
至るように、ジルコニアシート１１，１３，１５とアル
ミナ絶縁層１７，１９とを積層して構成されている。ま
た、これらの積層によって構成される検知素子本体２０
の隣接位置には、その検知素子本体２０を加熱して活性
化させるためのヒータ基板３０が配設されている。As shown in FIG. 1, the gas sensor 1 detects that the exhaust gas of the vehicle as the gas to be measured passes through the first diffusion path 3, the first chamber 5, the second diffusion path 7 and the second chamber 9 sequentially. The zirconia sheets 11, 13 and 15 and the alumina insulating layers 17 and 19 are laminated so as to reach. Further, the sensing element main body 20 constituted by these laminations
A heater substrate 30 for heating and activating the sensing element main body 20 is disposed at an adjacent position.
【００２２】ヒータ基板３０に最も近接して配置された
ジルコニアシート１１の両面には、そのジルコニアシー
ト１１に第１酸素イオンポンプセル（以下、酸素イオン
ポンプセルを単にポンプセルという）２１を構成すべく
多孔質電極２１ａ，２１ｂが設けられている。第１拡散
通路３，第１室５，及びアルミナ絶縁層１７を挟んでジ
ルコニアシート１１に積層されたジルコニアシート１３
には第２拡散通路７が形成され、その第２拡散通路７近
傍のジルコニアシート１３の両面には、酸素濃度測定セ
ル２３を構成すべく多孔質電極２３ａ，２３ｂが設けら
れている。更に、アルミナ絶縁層１９及び第２室９を挟
んでジルコニアシート１３に積層されたジルコニアシー
ト１５には、第２室９との対向面及びアルミナ絶縁層１
９との対向面に、第２ポンプセル２５を構成すべく多孔
質電極２５ａ及び２５ｂが設けられている。なお、第１
拡散通路３及び第２拡散通路７は、拡散抵抗を有する拡
散抵抗部を意味する。また、ヒータ基板３０は、白金製
のヒータパターン３１を内蔵すると共にアルミナを用い
て焼結されたセラミックス製基板である。On both surfaces of the zirconia sheet 11 disposed closest to the heater substrate 30, a first oxygen ion pump cell (hereinafter, simply referred to as a pump cell) 21 is formed on the zirconia sheet 11. Porous electrodes 21a and 21b are provided. Zirconia sheet 13 laminated on zirconia sheet 11 with first diffusion passage 3, first chamber 5, and alumina insulating layer 17 interposed therebetween
A second diffusion path 7 is formed, and porous electrodes 23 a and 23 b are provided on both surfaces of the zirconia sheet 13 near the second diffusion path 7 to form an oxygen concentration measurement cell 23. Further, the zirconia sheet 15 laminated on the zirconia sheet 13 with the alumina insulating layer 19 and the second chamber 9 interposed therebetween has a surface facing the second chamber 9 and the alumina insulating layer 1.
Porous electrodes 25 a and 25 b are provided on the surface facing the fuel cell 9 to form the second pump cell 25. The first
The diffusion passage 3 and the second diffusion passage 7 mean a diffusion resistance portion having a diffusion resistance. The heater substrate 30 is a ceramic substrate that incorporates a platinum heater pattern 31 and is sintered using alumina.
【００２３】ここで、酸素濃度測定セル２３の一対の多
孔質電極２３ａ，２３ｂ間には一定の微小電流が流さ
れ、多孔質電極２３ｂ側に酸素が汲み出される構成とす
ることにより、多孔質電極２３ｂの周囲に酸素基準室が
形成され、これを自己生成基準極として用いている。こ
のような自己生成基準極とする利点は、基準となる酸素
濃度が大気中の酸素濃度の変化に影響され難いことであ
る。Here, a certain minute current is applied between the pair of porous electrodes 23a and 23b of the oxygen concentration measuring cell 23, and oxygen is pumped out to the porous electrode 23b side. An oxygen reference chamber is formed around the electrode 23b, and is used as a self-generated reference electrode. The advantage of using such a self-generated reference electrode is that the reference oxygen concentration is hardly affected by changes in the oxygen concentration in the atmosphere.
【００２４】第２拡散通路７は第１拡散通路３と離間し
て設けられている。このようにすることにより、第２室
９へ流入しつつある被測定ガスの酸素濃度を正確に制御
することができるため、第２ポンプ電流（第２ポンプセ
ル２５に流れる電流）のオフセット成分の酸素濃度依存
性及びＮＯの解離率の酸素濃度依存性を小さくすること
ができる。また、第１ポンプセル２１の第１室５側の多
孔質電極２１ｂは、第１室５の長手方向の長さに対して
短く、かつ、第２拡散通路７に対向する部分を避けて形
成されている。このようにすることにより、第１ポンプ
セル２１の作動の影響を極力減らして、第２室９へ流入
しつつある被測定ガスの酸素濃度を一層正確に制御する
ことができる。The second diffusion passage 7 is provided separately from the first diffusion passage 3. By doing so, the oxygen concentration of the gas to be measured flowing into the second chamber 9 can be accurately controlled, so that the oxygen component of the offset component of the second pump current (the current flowing through the second pump cell 25) The concentration dependency and the oxygen concentration dependency of the NO dissociation rate can be reduced. In addition, the porous electrode 21 b of the first pump cell 21 on the first chamber 5 side is formed to be shorter than the length of the first chamber 5 in the longitudinal direction and to avoid a portion opposed to the second diffusion passage 7. ing. By doing so, the influence of the operation of the first pump cell 21 can be reduced as much as possible, and the oxygen concentration of the gas to be measured flowing into the second chamber 9 can be controlled more accurately.
【００２５】上記の各多孔質電極２１ａ〜２５ｂは、白
金、パラジウム、ロジウム、金、銀、銅等の金属を主成
分とし、ジルコニアシート１１〜１５と同じ成分を含む
材料の厚膜印刷によって、後述のリード線２３ｃ，２３
ｄ（図２）等と共に形成されている。また、各多孔質電
極２１ａ〜２５ｂは各ジルコニアシート１１〜１５を図
１の右方向に延伸して配線形成され、他端部において測
定用回路に接続するための端子（図示省略）が設けられ
て電気的に接続されている。Each of the porous electrodes 21a to 25b is formed by thick-film printing of a material mainly containing a metal such as platinum, palladium, rhodium, gold, silver and copper and containing the same components as the zirconia sheets 11 to 15. Lead wires 23c, 23 described later
d (FIG. 2) and the like. Each of the porous electrodes 21a to 25b is formed by extending the zirconia sheet 11 to 15 in the right direction in FIG. 1 to form a wiring, and a terminal (not shown) for connecting to a measuring circuit is provided at the other end. And are electrically connected.
【００２６】図２（Ａ）は、多孔質電極２３ａとそのリ
ード線２３ｃとをジルコニアシート１３の上面から見た
形状を表す説明図であり、図２（Ｂ）は、多孔質電極２
３ｂとそのリード線２３ｄとをジルコニアシート１３の
下面から見た形状を表す説明図である。なお、図２
（Ａ），（Ｂ）に記載の寸法の単位はmmである。本実施
の形態では、リード線２３ｃ，２３ｄをこのように構成
することにより、このリード線２３ｃと２３ｄとを合わ
せた抵抗値Ｒｌｅａｄ（リード線の電気抵抗値成分）が
約１９Ωとなるように設計した。FIG. 2A is an explanatory view showing the shape of the porous electrode 23a and its lead wire 23c as viewed from the upper surface of the zirconia sheet 13. FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a shape of the zirconia sheet 13 when viewed from the lower surface of the zirconia sheet 13 and the lead wire 23d. Note that FIG.
The unit of the dimensions described in (A) and (B) is mm. In the present embodiment, by configuring the lead wires 23c and 23d as described above, the resistance value Rlead (the electrical resistance value component of the lead wire) combining the lead wires 23c and 23d is designed to be about 19Ω. did.
【００２７】ジルコニアシート１３の酸素濃度測定セル
２３を構成する部分の内部抵抗は素子温度に応じて変化
するので、ガスセンサ１では、このリード線２３ｃ，２
３ｄの両自由端部間の抵抗値Ｒｐｖｓ（全抵抗値）に基
づいて上記内部抵抗を検出し、延いては素子温度を測定
することができる。また、ガスセンサ１では、このよう
にリード線２３ｃ及び２３ｄのＲｌｅａｄを充分小さく
したため、後述のように素子温度の測定誤差を充分に小
さくすることができる。更に、図２（Ａ），（Ｂ）に示
すように、リード線２３ｃ，２３ｄはジルコニアシート
１３を挟んで直接対向しない位置に配設されている。こ
のため、リード線２３ｃ，２３ｄ間でジルコニアシート
１３を挟んで直接電流が流れ、抵抗値Ｒｐｖｓに影響を
与えるのも防止できる。また、リード線２３ｃ，２３ｄ
とジルコニアシート１３との間にはアルミナ等の絶縁性
セラミックスからなる絶縁層を形成することが望まし
い。絶縁層を形成するとリード線からジルコニアシート
を通って直接電流が流れない。従って、リード線の配置
が自由に設計できる。また、リード線と固体電解質層が
絶縁されていないと、素子温が高くなった場合、作用電
極である多孔質電極２３ａ、２３ｂ間だけでなくリード
線２３ｃ、２３ｄ間の固体電解質層も導通状態となるの
で、作用電極近傍における温度を測定する上で測定誤差
が生じるが、絶縁層を形成することで、測定誤差の発生
を回避できる。なお、絶縁層としては、アルミナの場合
は厚さ１５μｍ以上有れば十分な絶縁性を確保できる。Since the internal resistance of the portion of the zirconia sheet 13 constituting the oxygen concentration measuring cell 23 changes in accordance with the element temperature, in the gas sensor 1, these lead wires 23c, 2
The internal resistance can be detected based on the resistance value Rpvs (total resistance value) between the two free ends of 3d, and thus the element temperature can be measured. Further, in the gas sensor 1, since the Rlead of the lead wires 23c and 23d is sufficiently reduced as described above, the measurement error of the element temperature can be sufficiently reduced as described later. Further, as shown in FIGS. 2A and 2B, the lead wires 23c and 23d are arranged at positions not directly opposed to each other with the zirconia sheet 13 interposed therebetween. Therefore, it is possible to prevent a current from flowing directly between the lead wires 23c and 23d with the zirconia sheet 13 interposed therebetween, thereby affecting the resistance value Rpvs. Also, lead wires 23c and 23d
It is desirable to form an insulating layer made of an insulating ceramic such as alumina between the zirconia sheet 13 and the zirconia sheet 13. When the insulating layer is formed, no current flows directly from the lead wire through the zirconia sheet. Therefore, the arrangement of the lead wires can be freely designed. If the element temperature rises if the lead wire and the solid electrolyte layer are not insulated, the solid electrolyte layer between the lead electrodes 23c and 23d as well as between the working electrodes porous electrodes 23a and 23b becomes conductive. Therefore, a measurement error occurs in measuring the temperature in the vicinity of the working electrode. However, by forming the insulating layer, the occurrence of the measurement error can be avoided. If the insulating layer has a thickness of 15 μm or more in the case of alumina, sufficient insulating properties can be secured.
【００２８】次に、このガスセンサ１の基本的な動作に
ついて、図１を参照して説明する。ガスセンサ１では、
酸素濃度測定セル２３で第１室５から第２室９に導入さ
れつつある被測定ガス中の酸素濃度（酸素ガス濃度）を
監視する。そして、酸素濃度測定セル２３の出力電圧Ｖ
ｓｍが目標電圧（例えばＶｓ＝４５０ｍＶ）に近づくよ
うに、第１ポンプセル２１にポンプ電圧Ｖ１を印加し
て、第１室５内の酸素を汲み出しまたは汲み入れつつ、
第１室５の一酸化窒素（ＮＯ）及び酸素ガス（Ｏ 2 ）を
下記式（２），（３）に示すように解離する。Next, the basic operation of the gas sensor 1 will be described.
This will be described with reference to FIG. In the gas sensor 1,
Introduced from the first chamber 5 to the second chamber 9 in the oxygen concentration measuring cell 23.
The oxygen concentration (oxygen gas concentration)
Monitor. Then, the output voltage V of the oxygen concentration measurement cell 23
sm approaches the target voltage (for example, Vs = 450 mV)
As described above, the pump voltage V1 is applied to the first pump cell 21.
And while pumping or pumping oxygen in the first chamber 5,
Nitrogen monoxide (NO) and oxygen gas (O Two )
Dissociation is performed as shown in the following equations (2) and (3).
【００２９】２ＮＯ → Ｎ2 ＋ Ｏ2 …（２） Ｏ2 ＋４ｅ- → ２Ｏ2- …（３） つまり、第１室５にてＮＯが一部解離する程度、すなわ
ち、第１室５内の被測定ガス中のＮＯの解離率αが０．
５％以上（例えば２〜２０％の範囲内）となるように、
第１ポンプセル２１の作動をコントロールして第２室９
へのガス流入口近傍の酸素濃度を制御し、ＮＯとＯ2 を
解離するのである。そして、このときの第１ポンプセル
２１に流れる電流（第１ポンプ電流）Ｉp1を測定する。2NO → N 2 + O 2 (2) O 2 + 4e − → 2O 2- (3) That is, the degree to which NO is partially dissociated in the first chamber 5, that is, in the first chamber 5 The dissociation rate α of NO in the gas to be measured is 0.
5% or more (for example, in the range of 2 to 20%),
The operation of the first pump cell 21 is controlled to control the second chamber 9.
It controls the oxygen concentration in the vicinity of the gas inlet to the gas to dissociate NO and O 2 . Then, the current (first pump current) Ip1 flowing through the first pump cell 21 at this time is measured.
【００３０】次に、このようにして所定の解離率αでＮ
Ｏを解離した後の被測定ガスを、第２拡散通路７から第
２室９に送り、第２ポンプセル２５によって被測定ガス
中の残余のＯ2 及びＮＯを解離し、解離により生じた酸
素イオンを第２ポンプセル２５により汲み出す。このと
きの第２ポンプセル２５に流れる電流（第２ポンプ電
流）Ｉp2を測定する。Next, at a predetermined dissociation rate α, N
The gas to be measured after O is dissociated is sent from the second diffusion passage 7 to the second chamber 9, and the remaining O 2 and NO in the gas to be measured are dissociated by the second pump cell 25, and oxygen ions generated by dissociation Is pumped out by the second pump cell 25. The current (second pump current) Ip2 flowing through the second pump cell 25 at this time is measured.
【００３１】このとき汲み出される酸素イオンは、第１
室５から第２室９に導入された被測定ガス中のＯ2 及び
ＮＯが解離されて生成した酸素イオンであるので、第１
室５から第２室９に導入されたＯ2 量は第２ポンプ電流
Ｉp2のオフセット成分（ＮＯ量がゼロであるときの第２
ポンプ電流Ｉp2）として現れ、残りが第１室５で解離さ
れずに第２室９に導入されたＮＯ量に対応した電流とな
る。The oxygen ions pumped out at this time are the first
Since O 2 and NO in the gas to be measured introduced into the second chamber 9 from the chamber 5 are oxygen ions generated by dissociation, the first
The O 2 amount introduced from the chamber 5 to the second chamber 9 is an offset component of the second pump current Ip2 (the second component when the NO amount is zero).
The current appears as a pump current Ip2), and the remainder becomes a current corresponding to the amount of NO introduced into the second chamber 9 without being dissociated in the first chamber 5.
【００３２】そして、このようにして測定した第１ポン
プ電流Ｉp1及び第２ポンプ電流Ｉp2の両電流を用いて、
後に詳述する手法にて、ＮＯ濃度を検出するのである。
次に、被測定ガス中のＮＯ濃度を検出するために用いる
下記式（４）について説明する。Then, using both the first pump current Ip1 and the second pump current Ip2 thus measured,
The NO concentration is detected by a method described later in detail.
Next, the following equation (4) used for detecting the NO concentration in the gas to be measured will be described.
【００３３】 ＮＯ濃度＝（Ｉp2−Ｉp2offset）×Ａ／（１−α／１００）…（４） 但し、α ：第１室５のＮＯの解離率（％） Ａ ：ＮＯ濃度に対応する電流信号をＮＯ濃度に換算す
る係数 Ｉp2：第２ポンプセル２５の電流 Ｉp2offset ：第２ポンプセル２５の電流中のオフセッ
ト成分 ＮＯ濃度 ：被測定ガス中のＮＯ濃度 本実施の形態では、酸素濃度測定セル２３の出力電圧Ｖ
ｓｍが目標電圧Ｖｓ（例えば４５０ｍＶ）となるよう
に、第１ポンプセル２１を制御し、そのときの第１ポン
プ電流Ｉp1を測定する。すなわち、第１室５にて所定の
解離率αでＮＯが解離する酸素濃度となるように第１ポ
ンプセル２１の多孔質電極２１ａ，２１ｂ間に電圧を加
える。このときの第１ポンプ電流Ｉp1は第１室５におけ
るＮＯの解離率αに対応した値となる。NO concentration = (Ip2−Ip2offset) × A / (1−α / 100) (4) where α: NO dissociation rate (%) in the first chamber 5 A: Current signal corresponding to NO concentration To the NO concentration Ip2: Current of the second pump cell 25 Ip2offset: Offset component in the current of the second pump cell 25 NO concentration: NO concentration in the gas to be measured In the present embodiment, the output of the oxygen concentration measuring cell 23 Voltage V
The first pump cell 21 is controlled so that sm becomes the target voltage Vs (for example, 450 mV), and the first pump current Ip1 at that time is measured. That is, a voltage is applied between the porous electrodes 21a and 21b of the first pump cell 21 so that the oxygen concentration at which NO is dissociated at the predetermined dissociation rate α in the first chamber 5 is obtained. At this time, the first pump current Ip1 has a value corresponding to the NO dissociation rate α in the first chamber 5.
【００３４】また、第１室５で解離されずに第２室９に
流入した残りのＮＯ及びＯ2 が、第２ポンプセル２５の
多孔質電極２５ａ上で解離されるので、第２ポンプ電流
Ｉp2が第２室９におけるＮＯ及びＯ2 の解離によって生
じた酸素イオン量に対応した値となる。つまり、第２ポ
ンプ電流Ｉp2には、ＮＯ濃度に対応した電流だけでな
く、酸素濃度に対応したオフセット電流も含まれてい
る。従って、第２室９におけるＮＯ濃度のみに対応した
電流は、第２ポンプ電流Ｉp2とオフセット電流Ｉp2ofse
ttとの差（Ｉp2−Ｉp2offset）で表される。Further, the remaining NO and O 2 that have flowed into the second chamber 9 without being dissociated in the first chamber 5 are dissociated on the porous electrode 25a of the second pump cell 25, so that the second pump current Ip2 Is a value corresponding to the amount of oxygen ions generated by the dissociation of NO and O 2 in the second chamber 9. That is, the second pump current Ip2 includes not only the current corresponding to the NO concentration but also the offset current corresponding to the oxygen concentration. Therefore, the current corresponding to only the NO concentration in the second chamber 9 is the second pump current Ip2 and the offset current Ip2ofse
It is represented by the difference from tt (Ip2-Ip2offset).
【００３５】ここで、被測定ガス中のＮＯ濃度を１とす
れば第２室９に流入するＮＯ濃度は、（１−α／１０
０）であるので、上記第２ポンプセル２５における電流
の差（Ｉp2−Ｉp2offset）を、第２室９に流入したＮＯ
濃度で割ったもの｛（Ｉp2−Ｉp2offset）／（１−α／
１００）｝が、全ＮＯ濃度に対応した電流値になる。Here, assuming that the NO concentration in the gas to be measured is 1, the NO concentration flowing into the second chamber 9 is (1-α / 10
0), the current difference (Ip2−Ip2offset) in the second pump cell 25 is determined by the NO flowing into the second chamber 9.
Divided by concentration {(Ip2-Ip2offset) / (1-α /
100) に な る is a current value corresponding to all NO concentrations.
【００３６】従って、この電流値に、所定の変換係数
（電流値をＮＯ濃度に変換する係数）Ａをかけることに
より全ＮＯ濃度を求めることができるのである。つま
り、上述した式（４）を用いることにより、ＮＯ濃度を
求めることができる。次に、上述したガスセンサ１を用
い、上記式（４）を利用して、被測定ガス中のＮＯ濃度
を測定する方法の手順を、順を追って説明する。Therefore, by multiplying the current value by a predetermined conversion coefficient (coefficient for converting the current value to the NO concentration) A, the total NO concentration can be obtained. That is, the NO concentration can be obtained by using the above equation (4). Next, a procedure of a method of measuring the NO concentration in the gas to be measured by using the above-described gas sensor 1 and the above equation (4) will be described step by step.
【００３７】（１）予め、実験により、例えば図３に示
すマップＭ１のように、酸素濃度測定セル２３の設定電
圧（目標電圧）Ｖｓをパラメータとして、第１ポンプ電
流Ｉp1と被測定ガス中の酸素濃度（Ｏ2 濃度）との関係
を求めておく。具体的には、ＮＯの影響を排除するため
に、被測定ガス中にＯ2 のみを含有するガスを用いて、
上記関係を求めておく。(1) The first pump current Ip1 and the current in the gas to be measured are determined in advance by an experiment, using a set voltage (target voltage) Vs of the oxygen concentration measuring cell 23 as a parameter, for example, as shown in a map M1 shown in FIG. The relationship with the oxygen concentration (O 2 concentration) is determined in advance. Specifically, in order to eliminate the influence of NO, using a gas containing only O 2 in the gas to be measured,
Find the above relationship.
【００３８】（２）同様に、予め、実験により、例えば
図４に示すマップＭ２のように、酸素濃度測定セル２３
の設定電圧（目標電圧）Ｖｓをパラメータとしてオフセ
ット電流Ｉp2offsetと被測定ガス中の酸素濃度（Ｏ2 濃
度）との関係を求めておく。具体的には、ＮＯの影響を
排除するために、被測定ガス中にＯ2 のみを含有するガ
スを用いて、上記関係を求めておく。つまり、ここで
は、第２ポンプ電流Ｉp2を測定すれば、それがオフセッ
ト電流Ｉp2offsetとなる。(2) Similarly, an experiment was previously carried out by an experiment, for example, as shown in a map M2 in FIG.
Set voltage previously obtained relation between (target voltage) offset current Ip2offset and the oxygen concentration in the measurement gas to Vs as a parameter (O 2 concentration). Specifically, in order to eliminate the influence of NO, the above relationship is obtained by using a gas containing only O 2 in the gas to be measured. That is, here, if the second pump current Ip2 is measured, it becomes the offset current Ip2offset.
【００３９】（３）また、予め、実験により、例えば図
５に示すマップＭ３のように、酸素濃度測定セル２３の
設定電圧（目標電圧）Ｖｓをパラメータとして、ゲイン
（ＧIp2 ）と被測定ガス中の酸素濃度（Ｏ2 濃度）との
関係を求めておく。このゲインはＮＯ濃度の検出のため
に用いられる乗数であり、実験的に求められる目標電圧
Ｖｓ及び酸素濃度の関数である。すなわち、このゲイン
とは、ＮＯの解離率が０％の場合における変換係数（電
流をＮＯ濃度に変換する係数）Ａに、ＮＯの解離率αを
勘案して得られる値であり、一定の電流値の変化に対応
するＮＯ濃度の変化を示すものである。(3) In addition, a gain (GIp2) and a measured gas concentration in the gas to be measured are previously determined by experiments, using a set voltage (target voltage) Vs of the oxygen concentration measuring cell 23 as a parameter as shown in a map M3 in FIG. The relationship with the oxygen concentration (O 2 concentration) is determined in advance. This gain is a multiplier used for detecting the NO concentration, and is a function of the target voltage Vs and the oxygen concentration which are experimentally obtained. That is, this gain is a value obtained by taking into account the NO dissociation rate α with the conversion coefficient (coefficient for converting current to NO concentration) A when the NO dissociation rate is 0%, and a constant current. It shows a change in the NO concentration corresponding to a change in the value.
【００４０】なお、このゲインとは、ＮＯに対応した電
流をＮＯ濃度で割った値（例えばμＡ／ppmの単位の
値）で示される感度の逆数である。具体的には、上記関
係を求めるには、次のようにして行う。ＮＯ濃度と酸素
濃度とが既知の被測定ガスを用いると、第２ポンプ電流
Ｉp2と酸素濃度とＮＯ濃度との間に、図７に示すような
関係が得られる。従って、この図７に基づいて、あるＮ
Ｏ濃度（例えば２００ppm）において、ある酸素濃度に
おける電流差（Ｉp2−Ｉp2offset）が、真にＮＯ濃度に
対応した電流値となる。そこで、その電流差（例えば
（Ｉp2−Ｉp2offset）μＡ）をそのときのＮＯ濃度（例
えば２００ppm）で割ると感度が求まり、その逆数がゲ
インＧIp2 となる。よって、このようにして得られたゲ
インを用い、上記図５に示すように、ゲインＧIp2 と目
標電圧Ｖｓと酸素濃度からなるマップＭ３を作成してお
くのである。The gain is the reciprocal of the sensitivity represented by a value obtained by dividing the current corresponding to NO by the NO concentration (for example, a value in the unit of μA / ppm). Specifically, the above relation is obtained as follows. When a measured gas whose NO concentration and oxygen concentration are known is used, a relationship as shown in FIG. 7 is obtained between the second pump current Ip2 and the oxygen concentration and the NO concentration. Therefore, based on FIG.
At an O concentration (for example, 200 ppm), a current difference (Ip2-Ip2offset) at a certain oxygen concentration becomes a current value that truly corresponds to the NO concentration. Then, when the current difference (for example, (Ip2-Ip2offset) μA) is divided by the NO concentration at that time (for example, 200 ppm), the sensitivity is obtained, and the reciprocal thereof becomes the gain GIp2. Therefore, using the gain thus obtained, a map M3 including the gain GIp2, the target voltage Vs, and the oxygen concentration is created as shown in FIG.
【００４１】（４）次に、上述したマップＭ１〜Ｍ３を
用いて行われる実際のＮＯ濃度の測定方法について説明
する。 ・先ず、ＮＯ濃度が未知の被測定ガスの雰囲気中に、ガ
スセンサ１を配置し、被測定ガスを、第１拡散通路３を
介して第１室５に導入する。(4) Next, a method of actually measuring the NO concentration using the above-described maps M1 to M3 will be described. First, the gas sensor 1 is arranged in the atmosphere of the gas to be measured whose NO concentration is unknown, and the gas to be measured is introduced into the first chamber 5 through the first diffusion passage 3.
【００４２】・第１室５に導入された被測定ガスは、前
述したように、酸素濃度測定セル２３における目標電圧
Ｖｓを実現する第１ポンプセル２１の働きにより、所定
のＮＯの解離率α（０．５％以上）となるように、ＮＯ
及びＯ2 が解離され、その解離量に対応した第１ポンプ
電流Ｉp1が流れる。先ず、このときの第１ポンプ電流Ｉ
p1が測定される。As described above, the gas to be measured introduced into the first chamber 5 is subjected to the function of the first pump cell 21 for realizing the target voltage Vs in the oxygen concentration measuring cell 23, and a predetermined NO dissociation rate α ( 0.5% or more)
And O 2 are dissociated, and a first pump current Ip1 corresponding to the dissociation amount flows. First, the first pump current I at this time
p1 is measured.
【００４３】・また、第２室９には、第１室５から第２
拡散通路７を介して被測定ガスが流入するが、この被測
定ガス中には、第１室５にて解離されずに残ったＯ2 及
びＮＯが含まれている。従って、前述のような第２ポン
プセル２５の働きにより、残りのＮＯ及びＯ2 が解離さ
れ、それに対応した第２ポンプ電流Ｉp2が流れる。そし
て、このときの第２ポンプ電流Ｉp2が測定される。The second chamber 9 is provided with a second chamber 9 from the first chamber 5.
The gas to be measured flows through the diffusion passage 7, and the gas to be measured contains O 2 and NO remaining without being dissociated in the first chamber 5. Accordingly, the remaining NO and O 2 are dissociated by the operation of the second pump cell 25 as described above, and the corresponding second pump current Ip2 flows. Then, the second pump current Ip2 at this time is measured.
【００４４】・次に、前述のようにして測定された第１
ポンプ電流Ｉp1を用い、上記図３のマップＭ１から、目
標電圧Ｖｓに対応した被測定ガス中の酸素濃度を求め
る。 ・次に、マップＭ１から得られた酸素濃度を用い、上記
図４のマップＭ２から、目標電圧Ｖｓに対応したオフセ
ット電流Ｉp2offsetを求める。Next, the first value measured as described above
Using the pump current Ip1, the oxygen concentration in the measured gas corresponding to the target voltage Vs is determined from the map M1 in FIG. Next, the offset current Ip2offset corresponding to the target voltage Vs is obtained from the map M2 in FIG. 4 using the oxygen concentration obtained from the map M1.
【００４５】・同様に、マップＭ１から得られた酸素濃
度を用い、上記図５のマップＭ３から、目標電圧Ｖｓに
対応したゲインＡ／（１−α／１００）を求める。 ・そして、以上のようにして得られた、第２ポンプ電流
Ｉp2、オフセット電流Ｉp2offset、ゲインＡ／（１−α
／１００）を、上記式（４）に代入することにより、Ｎ
Ｏ濃度を測定することができる。Similarly, the gain A / (1−α / 100) corresponding to the target voltage Vs is obtained from the map M3 in FIG. 5 using the oxygen concentration obtained from the map M1. The second pump current Ip2, offset current Ip2offset, and gain A / (1−α) obtained as described above.
/ 100) into the above equation (4) to obtain N
O concentration can be measured.
【００４６】また、このようにＮＯ濃度の測定を行う場
合には、ヒータ基板３０のヒータパターン３１への通電
状態を制御して、素子温度を５５０〜９００℃の範囲の
所定の温度にコントロールすることが好ましい。つま
り、図６に示すように、第１室５におけるＮＯの解離率
αは、素子温度により変化するので、変化があまり大き
くない温度領域、例えば７００℃〜８５０℃の範囲、好
ましくは７７０℃〜８２０℃の範囲を使用することが好
ましい。そこで、ガスセンサ１では、前述のようにリー
ド線２３ｃ，２３ｄの両端間の抵抗値Ｒｐｖｓに基づい
て素子温度を測定し、ヒータ基板３０による検知素子本
体２０の加熱状態をフィードバック制御している。すな
わち、素子温度とＲｐｖｓとの間には図８に示すような
関係がある。そこで、ガスセンサ１では、何秒おきかに
Ｒｐｖｓを測定する特別モードを割り込み実施し、測定
されたＲｐｖｓが例えば素子温度７４０℃に対応する８
０Ωとなるようにヒータパターン３１への通電状態を制
御するのである。When the NO concentration is measured as described above, the state of energization of the heater pattern 31 of the heater substrate 30 is controlled to control the element temperature to a predetermined temperature in the range of 550 to 900 ° C. Is preferred. That is, as shown in FIG. 6, since the dissociation rate α of NO in the first chamber 5 changes depending on the element temperature, the change is not so large in a temperature region, for example, in the range of 700 ° C. to 850 ° C., preferably in the range of 770 ° C. It is preferred to use a range of 820 ° C. Therefore, in the gas sensor 1, as described above, the element temperature is measured based on the resistance value Rpvs between both ends of the lead wires 23c and 23d, and the heating state of the detection element body 20 by the heater substrate 30 is feedback-controlled. That is, there is a relationship between the element temperature and Rpvs as shown in FIG. Therefore, the gas sensor 1 interrupts a special mode of measuring Rpvs every few seconds, and the measured Rpvs corresponds to, for example, the element temperature of 740 ° C.
The state of energization of the heater pattern 31 is controlled so as to be 0Ω.
【００４７】また、前述のようにリード線２３ｃ，２３
ｄを厚膜印刷によって形成する場合、リード線２３ｃ，
２３ｄ自身の抵抗値Ｒｌｅａｄには１０％程度のばらつ
きが生じるが、Ｒｌｅａｄは約１９ΩとＲｐｖｓの８０
Ωに比べて極めて小さい。このため、上記ばらつきによ
って生じる温度の測定誤差も小さく、素子温度を良好に
フィードバック制御してＮＯx の検出精度を良好に向上
させることができる。Further, as described above, the lead wires 23c and 23
When d is formed by thick film printing, the lead wires 23c,
The resistance value Rread of 23d itself varies by about 10%, but Rread is about 19Ω and Rpvs of 80Ω.
Very small compared to Ω. For this reason, the temperature measurement error caused by the above-mentioned variation is small, and the element temperature can be satisfactorily feedback-controlled to improve the NOx detection accuracy.
【００４８】すなわち、図８に示すＲｐｖｓと素子温度
との関係をいくつか表１にピックアップしてみると、こ
の表１からも明らかなように、Ｒｐｖｓ＝８０Ωの近傍
ではそのＲｐｖｓが１Ω変化することによって対応する
素子温度が１．３４℃変化することが分かる（この１．
３４℃／Ωを温度抵抗係数と呼ぶことにする）。従っ
て、Ｒｌｅａｄに約１．９Ω（＝０．１×Ｒｌｅａｄ）
のばらつきがあったとしても、そのばらつきに起因する
素子温度の測定誤差は約２．５℃と極めて低く抑えら
れ、前述のように、素子温度を良好にフィードバック制
御してＮＯx の検出精度を良好に向上させることができ
る。That is, when some relations between Rpvs and element temperature shown in FIG. 8 are picked up in Table 1, as is clear from Table 1, near Rpvs = 80Ω, the Rpvs changes by 1Ω. As a result, the corresponding element temperature changes by 1.34 ° C. (this 1.
34 ° C./Ω is referred to as a temperature resistance coefficient). Therefore, Rlead is approximately 1.9Ω (= 0.1 × Rlead).
Even if there is variation, the measurement error of the element temperature caused by the variation is suppressed to an extremely low level of about 2.5 ° C., and as described above, the element temperature is favorably controlled by feedback and the detection accuracy of NOx is improved. Can be improved.
【００４９】[0049]
【表１】 このことは、言い換えると、Ｒｐｖｓが１００％変化し
たときに得られる温度測定値の変化は、Ｒｐｖｓ＝８０
Ωの近傍で直線近似して考えると約１００℃／１００％
となるが（これを抵抗温度変化率と呼ぶことにする）、
この抵抗温度変化率に０．１×Ｒｌｅａｄ／Ｒｐｖｓを
かけて算出される素子温度の測定誤差は約２．５℃とな
り、素子温度の温度制御の目標が充分に達成できること
が分かる。すなわち、このように構成したガスセンサ１
は、次式を満足するのである。[Table 1] This means, in other words, that the change in temperature measurement obtained when Rpvs changes by 100% is Rpvs = 80
Approximately 100 ° C / 100% when linear approximation is considered near Ω
(This is called the rate of change in resistance temperature),
The measurement error of the element temperature calculated by multiplying the resistance temperature change rate by 0.1 × Rlead / Rpvs is about 2.5 ° C., which indicates that the target of the temperature control of the element temperature can be sufficiently achieved. That is, the gas sensor 1 thus configured
Satisfies the following equation.
【００５０】所望の温度測定誤差の範囲＞０．１×Ｒｌ
ｅａｄ×抵抗温度変化率／ＲｐｖｓDesired temperature measurement error range> 0.1 × Rl
ead × resistance temperature change rate / Rpvs
【００５１】[0051]
【実施例】次に、上記実施の形態のガスセンサ１を実際
に製造して、上記温度の測定誤差に関わる効果を検証し
た。先ず、ガスセンサ１を５個製造し、各々のＲｌｅａ
ｄを室温で測定したところ、それぞれ１９．６Ω、１
９．４Ω、１９．０Ω、１８．７Ω、１７．９Ωとな
り、平均が１８．９Ωで約１０％のばらつきがあること
が分かった。また、多孔質電極２３ａ，２３ｂの面積ま
たはジルコニアシート１３の厚さを変更して、異なるＲ
ｐｖｓを有するガスセンサ１を種々作成した。各ガスセ
ンサ１の特性を表２に示す。なお、表２において内部抵
抗とは、酸素濃度測定セル２３を構成するジルコニアシ
ート１３の内部抵抗である。EXAMPLE Next, the gas sensor 1 of the above embodiment was actually manufactured, and the effect relating to the temperature measurement error was verified. First, five gas sensors 1 were manufactured, and each Rlea
When d was measured at room temperature, 19.6Ω and 1
The values were 9.4 Ω, 19.0 Ω, 18.7 Ω, and 17.9 Ω, and the average was 18.9 Ω, indicating a variation of about 10%. Further, by changing the area of the porous electrodes 23a and 23b or the thickness of the zirconia sheet 13, different R values are obtained.
Various gas sensors 1 having pvs were prepared. Table 2 shows the characteristics of each gas sensor 1. In Table 2, the internal resistance is the internal resistance of the zirconia sheet 13 constituting the oxygen concentration measuring cell 23.
【００５２】[0052]
【表２】 表２から分かるように、ＲｐｖｓをＲｌｅａｄの２．６
倍以上とすると温度の測定誤差を５℃未満とすることが
できる。ガスセンサ１では、前述のようにこの程度の精
度が満足できれば充分である。また、好ましくは、Ｒｐ
ｖｓをＲｌｅａｄの４倍以上とするとよく、この場合、
温度の測定誤差を２．５℃程度まで抑えることができ
る。[Table 2] As can be seen from Table 2, Rpvs is set to Rlead 2.6.
If it is twice or more, the measurement error of the temperature can be less than 5 ° C. As described above, it is sufficient for the gas sensor 1 to satisfy this level of accuracy. Also preferably, Rp
It is good to make vs more than 4 times of Rlead. In this case,
Temperature measurement error can be suppressed to about 2.5 ° C.
【００５３】ここで、温度の測定誤差の測定方法につい
て図９を参照に説明する。図９において、１００は測定
対象のガスセンサ素子であり、１２０はガスセンサ素子
のヒータ１２１に電力を供給するヒータ制御装置であ
る。ヒータ制御装置１２０は、Ｒｐｖｓ測定装置１３０
からの信号によって作動し、また、Ｒｐｖｓ測定装置１
３０は、ガスセンサ素子１００の酸素濃度測定セルの一
対のリード線１０１、１０２の一対の自由端部１０３、
１０４に接合された白金線１０５、、１０６に電気的に
接続されている。酸素濃度測定セルの作用電極１０７、
１０８の近傍の素子表面には、ＰＲ熱電対１４１が接触
しており、ＰＲ熱電対温度測定器１４０にて、作用電極
近傍の温度を測定する。Here, a method of measuring a temperature measurement error will be described with reference to FIG. In FIG. 9, reference numeral 100 denotes a gas sensor element to be measured, and 120 denotes a heater control device for supplying electric power to a heater 121 of the gas sensor element. The heater control device 120 includes the Rpvs measurement device 130
From the Rpvs measurement device 1
Reference numeral 30 denotes a pair of free ends 103 of a pair of lead wires 101 and 102 of the oxygen concentration measuring cell of the gas sensor element 100,
It is electrically connected to platinum wires 105 and 106 joined to 104. Working electrode 107 of the oxygen concentration measurement cell,
A PR thermocouple 141 is in contact with the element surface near 108, and a temperature near the working electrode is measured by a PR thermocouple temperature measuring device 140.
【００５４】Ｒｐｖｓ測定装置１３０のＲｐｖｓの測定
は図１０に示されるように行われる。まず所定の間隔で
一対の自由端部の間の電圧Ｖ１が測定される。電圧測定
後約１００μｓ後に酸素濃度測定セルの一対の自由端部
に対して、大きさ３ｍＡのパルス電流Ｉｐがステップ的
に供給される。一対の自由端部の間には、パルス電流の
供給によりパルス状の電圧が発生する。そして、パルス
電流の供給開始後６０μｓ後のタイミングで再度自由端
部間の電圧Ｖ２を測定する。電圧Ｖ２の測定後１００μ
ｓ後にパルス電流の供給を停止する。以上の測定から得
られたＶ１、Ｖ２に基いて、以下の式２によって、Ｒｐ
ｖｓを算出する。The measurement of Rpvs by the Rpvs measuring device 130 is performed as shown in FIG. First, a voltage V1 between a pair of free ends is measured at predetermined intervals. About 100 μs after the voltage measurement, a pulse current Ip having a magnitude of 3 mA is supplied in a stepwise manner to a pair of free ends of the oxygen concentration measurement cell. A pulse-like voltage is generated between the pair of free ends by supplying a pulse current. Then, the voltage V2 between the free ends is measured again at a timing 60 μs after the start of the supply of the pulse current. 100μ after measurement of voltage V2
After s, the supply of the pulse current is stopped. Based on V1 and V2 obtained from the above measurement, Rp
Calculate vs.
【００５５】 Ｒｐｖｓ＝（Ｖ２−Ｖ１）／３ｍＡ … 式２ Ｒｐｖｓ測定装置１３０は得られたＲｐｖｓの値をヒー
タ制御装置１２０に出力する。ヒータ制御装置１２０は
Ｒｐｖｓが目標の値（表２のＲｐｖｓの値）となるよう
にガスセンサ素子のヒータへ供給する電力を調整する。
即ち測定されたＲｐｖｓの値が目標より大きい場合は、
作用電極の温度が低いと判断しヒータへ供給する電力を
増やし、測定されたＲｐｖｓの値が目標より小さい場合
は、作用電極の温度が高いと判断しヒータへ供給する電
力を減らすように動作する。このようにしてガスセンサ
素子の温度環境はＲｐｖｓが目標値になるように制御さ
れる。この状態において、ＰＲ熱電対１４１によって実
際の温度のばらつきを測定した。Rpvs = (V2−V1) / 3 mA (2) The Rpvs measuring device 130 outputs the obtained value of Rpvs to the heater control device 120. The heater control device 120 adjusts the power supplied to the heater of the gas sensor element so that Rpvs becomes a target value (the value of Rpvs in Table 2).
That is, if the measured value of Rpvs is larger than the target,
When it is determined that the temperature of the working electrode is low, the power supplied to the heater is increased. When the measured value of Rpvs is smaller than the target, it is determined that the temperature of the working electrode is high and the power supplied to the heater is reduced. . In this way, the temperature environment of the gas sensor element is controlled so that Rpvs becomes the target value. In this state, the actual temperature variation was measured by the PR thermocouple 141.
【００５６】また、リード線抵抗値Ｒｌｅａｄの測定法
について図１１を参照に説明する。リード線１０１、１
０２は通常の状態ではセラミックス中に埋設されている
ので、リード線抵抗値は素子を切断して行う。具体的に
は、酸素濃度測定セルのリード線１０１、１０２の接合
端部１０９、１１０において、ダイヤモンドソーで素子
を切断する。切断面に２次メタライズ用の銀ガラスフリ
ット１１１を焼き付けて、リード線１０１、１０２の接
合端部１０９、１１０を短絡する。この状態で、通常の
２線式の抵抗測定器１５０によって、白金線１０５、１
０６の両端の直流抵抗を測定する。A method for measuring the lead wire resistance Rlead will be described with reference to FIG. Lead wire 101, 1
Since 02 is embedded in ceramics in a normal state, the lead wire resistance is measured by cutting the element. Specifically, the element is cut with a diamond saw at the joining ends 109 and 110 of the lead wires 101 and 102 of the oxygen concentration measurement cell. A silver glass frit 111 for secondary metallization is baked on the cut surface to short-circuit the joining ends 109 and 110 of the lead wires 101 and 102. In this state, the platinum wires 105, 1
The direct current resistance at both ends of 06 is measured.
【００５７】なお、上記実施の形態において、酸素濃度
測定セル２３を構成するジルコニアシート１３が固体電
解質体に、第２室９がガス室に、第２ポンプセル２５が
酸素イオンポンプセルに、それぞれ相当する。また、本
発明は上記実施の形態になんら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において種々の態様
で実施しうることはいうまでもない。例えば、上記実施
の形態では、酸素濃度測定セル２３を構成するジルコニ
アシート１３、多孔質電極２３ａ，２３ｂ、及びリード
線２３ｃ，２３ｄによって温度を検出しているが、第２
ポンプセル２５を構成するジルコニアシート１５及び多
孔質電極２５ａ，２５ｂを用いて温度を検出したり、温
度を検出するために独立した電極及びリード線をジルコ
ニアシート１１〜１５のいずれかを挟んで設けたりして
もよい。後者の場合、温度を常時検出し続けることがで
き、前述のような特別モードへの切換処理を省略するこ
とができる。但し、前者の場合及び上記実施の形態で
は、第２ポンプセル２５または酸素濃度測定セル２３の
構成を利用して温度を検出しているので、ガスセンサ１
の構成を一層簡略化することができる。In the above embodiment, the zirconia sheet 13 constituting the oxygen concentration measuring cell 23 corresponds to a solid electrolyte body, the second chamber 9 corresponds to a gas chamber, and the second pump cell 25 corresponds to an oxygen ion pump cell. I do. In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention. For example, in the above embodiment, the temperature is detected by the zirconia sheet 13, the porous electrodes 23a and 23b, and the lead wires 23c and 23d which constitute the oxygen concentration measuring cell 23,
The temperature is detected using the zirconia sheet 15 and the porous electrodes 25a and 25b constituting the pump cell 25, and an independent electrode and a lead wire for detecting the temperature are provided with any one of the zirconia sheets 11 to 15 interposed therebetween. May be. In the latter case, the temperature can be constantly detected and the switching process to the special mode as described above can be omitted. However, in the former case and in the above embodiment, the temperature is detected by using the configuration of the second pump cell 25 or the oxygen concentration measuring cell 23.
Can be further simplified.
【００５８】また、上記実施の形態では、素子温度が所
望の温度となるようにヒータ基板３０のフィードバック
制御を行っているが、前述のように測定された温度に基
づいてそのガスセンサ１の出力と上記ＮＯx 濃度との対
応関係を表すマップを修正しても、同様に検出精度を一
層良好に向上させることができる。更に、上記実施の形
態では、本発明をＮＯx センサに適用した場合を例に挙
げて説明したが、本発明は、被測定ガス中のＮＯx 以外
の種々の特定成分（例えば、Ｏ2 、ＨＣ、ＣＯ、ＣＯ
2 、Ｈ2 等）の濃度を検出するガスセンサにも適用する
ことができる。In the above embodiment, the feedback control of the heater substrate 30 is performed so that the element temperature becomes a desired temperature. However, the output of the gas sensor 1 and the output of the gas sensor 1 are determined based on the temperature measured as described above. Even if the map representing the correspondence relationship with the NOx concentration is corrected, the detection accuracy can be similarly improved. Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a NOx sensor has been described as an example. However, the present invention provides various specific components other than NOx (for example, O 2 , HC, CO, CO
In a gas sensor for detecting the concentration of 2, H 2, etc.) it can be applied.
【図１】 本発明が適用されたガスセンサの縦断面を示
す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing a longitudinal section of a gas sensor to which the present invention is applied.
【図２】 酸素濃度測定セルの多孔質電極とリード線の
形状を表す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing shapes of a porous electrode and a lead wire of an oxygen concentration measurement cell.
【図３】 酸素濃度測定セルの目標電圧と第１ポンプ電
流と酸素濃度との関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a relationship between a target voltage of the oxygen concentration measurement cell, a first pump current, and an oxygen concentration.
【図４】 酸素濃度測定セルの目標電圧とオフセット電
流と酸素濃度との関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a relationship between a target voltage, an offset current, and an oxygen concentration of an oxygen concentration measurement cell.
【図５】 酸素濃度測定セルの目標電圧とゲインと酸素
濃度との関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a relationship between a target voltage, a gain, and an oxygen concentration of an oxygen concentration measurement cell.
【図６】 素子温度と第１室におけるＮＯ解離率との関
係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing a relationship between an element temperature and a NO dissociation rate in a first chamber.
【図７】 ＮＯ濃度と第２ポンプ電流と酸素濃度との関
係を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing a relationship among NO concentration, second pump current, and oxygen concentration.
【図８】 リード線間の抵抗値Ｒｐｖｓと素子温度との
関係を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing a relationship between a resistance value Rpvs between lead wires and an element temperature.
【図９】 温度の測定誤差の測定装置についての説明図
である。FIG. 9 is an explanatory diagram of an apparatus for measuring a temperature measurement error.
【図１０】 全抵抗値（Ｒｐｖｓ）測定装置の動作を説
明するタイムチャートである。FIG. 10 is a time chart for explaining the operation of the total resistance value (Rpvs) measuring device.
【図１１】 リード線抵抗値（Ｒｌｅａｄ）の測定方法
の説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of a method of measuring a lead wire resistance value (Rlead).
１…ガスセンサ ３…第１拡散通路 ５…
第１室 ７…第２拡散通路 ９…第２室 １１，１３，
１５…ジルコニアシート ２０…検知素子本体 ２１…第１酸素イオンポンプ
セル ２１ａ，２１ｂ，２３ａ，２３ｂ，２５ａ，２５ｂ…多
孔質電極 ２３ｃ，２３ｄ…リード線 ２３…酸素濃度測定セ
ル ２５…第２酸素イオンポンプセル ３０…ヒータ基
板 ３１…ヒータパターン １２０…ヒータ制御装
置 １３０…Ｒｐｖｓ測定装置 １４１…ＰＲ熱電対DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas sensor 3 ... 1st diffusion path 5 ...
First chamber 7: Second diffusion passage 9: Second chamber 11, 13,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Zirconia sheet 20 ... Sensing element main body 21 ... 1st oxygen ion pump cell 21a, 21b, 23a, 23b, 25a, 25b ... Porous electrode 23c, 23d ... Lead wire 23 ... Oxygen concentration measurement cell 25 ... 2nd oxygen ion Pump cell 30 Heater substrate 31 Heater pattern 120 Heater controller 130 Rpvs measuring device 141 PR thermocouple
Claims (4)
伝導性の固体電解質体を用いて検出するガスセンサであ
って、 自身の温度に応じて内部抵抗が変化する固体電解質体
と、 該固体電解質体に接続された一対のリード線とを備え、 ガスセンサが被測定ガス中の特定成分を検出する際の温
度環境において上記一対のリード線の上記固体電解質体
に接続されていない側の一対の端部（以下単に自由端部
という）から測定した前記一対のリード線と固体電解質
体との両方の電気抵抗値の合計（以下全抵抗値又はＲｐ
ｖｓという）が、室温において測定された前記一対のリ
ード線の合計の電気抵抗値成分（以下リード線抵抗値又
はＲｌｅａｄという）の２．６倍以上であることを特徴
とするガスセンサ。1. A gas sensor for detecting a specific component in a gas to be measured by using an oxygen ion-conductive solid electrolyte body, wherein the solid electrolyte body has an internal resistance that changes according to its own temperature. A pair of lead wires connected to the electrolyte body, and a pair of lead wires not connected to the solid electrolyte body of the pair of lead wires in a temperature environment when the gas sensor detects a specific component in the gas to be measured. The sum of the electric resistances of the pair of lead wires and the solid electrolyte body measured from the ends (hereinafter simply referred to as free ends) (hereinafter referred to as total resistance or Rp
vs.) is at least 2.6 times the total electrical resistance value component (hereinafter referred to as lead wire resistance or Rlead) of the pair of lead wires measured at room temperature.
し、そのとき得られる酸素イオンを電気的に検出する酸
素イオンポンプセルと、 上記ガス室に導入されつつある上記被測定ガス中の酸素
ガス濃度を検出する酸素濃度測定セルと、 を備えたガスセンサであって、 上記固体電解質体及び上記一対のリード線が上記酸素濃
度測定セルを構成することを特徴とする請求項１記載の
ガスセンサ。2. A gas chamber into which a gas to be measured is introduced, and an oxygen ion pump cell for decomposing a specific component in the gas to be measured introduced into the gas chamber and electrically detecting oxygen ions obtained at that time. And an oxygen concentration measuring cell for detecting an oxygen gas concentration in the gas to be measured being introduced into the gas chamber. A gas sensor comprising: the solid electrolyte body and the pair of lead wires each having the oxygen concentration The gas sensor according to claim 1, wherein the gas sensor comprises a measurement cell.
し、そのとき得られる酸素イオンを電気的に検出する酸
素イオンポンプセルと、 上記ガス室に導入されつつある上記被測定ガス中の酸素
ガス濃度を検出する酸素濃度測定セルと、 を備えたガスセンサであって、 上記固体電解質体及び上記一対のリード線が上記酸素イ
オンポンプセルを構成することを特徴とする請求項１記
載のガスセンサ。3. A gas chamber into which a gas to be measured is introduced, and an oxygen ion pump cell for decomposing a specific component in the gas to be measured introduced into the gas chamber and electrically detecting oxygen ions obtained at that time. And an oxygen concentration measuring cell for detecting the concentration of oxygen gas in the gas to be measured being introduced into the gas chamber. A gas sensor comprising: the solid electrolyte body and the pair of lead wires each including the oxygen ions 2. The gas sensor according to claim 1, wherein the gas sensor comprises a pump cell.
側の端部（以下接合端部という）において、ガス及び固
体電解質と三相界面を構成するための一対の作用電極と
接合し、 上記ガスセンサが被測定ガス中の特定成分を検出する温
度環境において、上記一対の自由端部間に既知の大きさ
Ｉｐのステップ状のパルス電流を流した時に上記一対の
自由端部間において電流印加後６０μｓ経過後に測定さ
れる電圧Ｖｐｖｓから以下の式１で計算されるＲｐｖｓ
を上記全抵抗値とし、 上記一対のリード線の、上記自由端部から上記作用端部
までのそれぞれの室温における直流抵抗の合計の抵抗値
を上記リード線抵抗値とした時に、 上記全抵抗値が上記リード線抵抗値の２．６倍以上であ
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガ
スセンサ。 Ｒｐｖｓ＝Ｖｐｖｓ／Ｉｐ … 式１4. The pair of lead wires is joined to a pair of working electrodes for forming a three-phase interface with a gas and a solid electrolyte at an end opposite to a free end (hereinafter referred to as a joint end). In a temperature environment in which the gas sensor detects a specific component in the gas to be measured, when a step-like pulse current of a known magnitude Ip is applied between the pair of free ends, a current flows between the pair of free ends. Rpvs calculated from the voltage Vpvs measured 60 μs after the application by the following equation 1.
When the total resistance value of the DC resistance at room temperature from the free end to the working end of the pair of lead wires is defined as the total resistance, the total resistance is defined as the total resistance. The gas sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein is 2.6 or more times the resistance value of the lead wire. Rpvs = Vpvs / Ip Expression 1
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000100954A JP3340110B2 (en) | 1999-04-01 | 2000-04-03 | Gas sensor |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9519499 | 1999-04-01 | ||
| JP11-95194 | 1999-04-01 | ||
| JP2000100954A JP3340110B2 (en) | 1999-04-01 | 2000-04-03 | Gas sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000346827A true JP2000346827A (en) | 2000-12-15 |
| JP3340110B2 JP3340110B2 (en) | 2002-11-05 |
Family
ID=26436463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000100954A Expired - Lifetime JP3340110B2 (en) | 1999-04-01 | 2000-04-03 | Gas sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3340110B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002181764A (en) * | 2000-12-08 | 2002-06-26 | Denso Corp | Laminate type gas sensor and gas concentration detector using the same |
| JP2011209280A (en) * | 2010-03-11 | 2011-10-20 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Gas sensor |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117929501A (en) | 2022-10-24 | 2024-04-26 | 日本碍子株式会社 | Gas sensor |
-
2000
- 2000-04-03 JP JP2000100954A patent/JP3340110B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002181764A (en) * | 2000-12-08 | 2002-06-26 | Denso Corp | Laminate type gas sensor and gas concentration detector using the same |
| JP4524910B2 (en) * | 2000-12-08 | 2010-08-18 | 株式会社デンソー | Multilayer gas sensor and gas concentration detection apparatus using the same |
| JP2011209280A (en) * | 2010-03-11 | 2011-10-20 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Gas sensor |
| US8747634B2 (en) | 2010-03-11 | 2014-06-10 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Gas-sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3340110B2 (en) | 2002-11-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1995588B1 (en) | Output correcting method of nox sensor | |
| US8366893B2 (en) | Pumping electrode of gas sensor, method of manufacturing conductive paste, and gas sensor | |
| US5413683A (en) | Oxygen sensing apparatus and method using electrochemical oxygen pumping action to provide reference gas | |
| JP5074358B2 (en) | Gas sensor control device and nitrogen oxide concentration detection method | |
| CN107941885A (en) | Gas sensor | |
| JPH1073563A (en) | Gas analyzer and calibrating method thereof | |
| JP4974304B2 (en) | Sensor control device | |
| US20090242402A1 (en) | NOx SENSOR | |
| JP2002310987A (en) | Gas sensor element | |
| EP0859233B1 (en) | Gas sensor | |
| EP0816836B1 (en) | Gas sensor, method for controlling gas sensor, gas concentration controller and method for controlling gas concentration | |
| JP2011180041A (en) | Gas sensor element, gas sensor, and control system of gas sensor | |
| JP5247780B2 (en) | Gas sensor calibration method | |
| EP1041381B1 (en) | Gas sensor | |
| JP6934511B2 (en) | Sensor element and gas sensor | |
| JP3340110B2 (en) | Gas sensor | |
| JP7137501B2 (en) | Gas sensor, specific gas concentration detection method, and sensor element | |
| JP2004239632A (en) | Gas sensor element | |
| US8474302B2 (en) | Sensor control unit and gas detection apparatus | |
| JP2004157063A (en) | Gas sensor element and its manufacturing method | |
| JP2004151017A (en) | Multilayer gas sensing element | |
| JP3943262B2 (en) | NOx gas concentration measuring apparatus and NOx gas concentration measuring method | |
| JP2020165970A (en) | Gas sensor inspection device, gas sensor inspection method, and reference sensor | |
| JP2005530154A (en) | Sensor element for measuring sensor for measuring oxygen concentration in exhaust gas of internal combustion engine | |
| JP3431493B2 (en) | Nitrogen oxide concentration detector |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3340110 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080816 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090816 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090816 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090816 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100816 Year of fee payment: 8 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100816 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110816 Year of fee payment: 9 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110816 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120816 Year of fee payment: 10 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120816 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130816 Year of fee payment: 11 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |