JP2001153840A - Gas sensor and detecting method for flammable gas constituent concentration - Google Patents

Gas sensor and detecting method for flammable gas constituent concentration

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JP2001153840A
JP2001153840A JP33312299A JP33312299A JP2001153840A JP 2001153840 A JP2001153840 A JP 2001153840A JP 33312299 A JP33312299 A JP 33312299A JP 33312299 A JP33312299 A JP 33312299A JP 2001153840 A JP2001153840 A JP 2001153840A
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Japan
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gas
electrodes
oxygen
pair
electrode
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JP33312299A
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Japanese (ja)
Inventor
Keigo Mizutani
圭吾 水谷
Tasuke Makino
太輔 牧野
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Soken Inc
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Nippon Soken Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas sensor detecting two kinds or a pair of flammable gas concentrations with high precision. SOLUTION: An oxygen pump cell 3 consists of electrodes 3a, 3b putting a solid electrolyte material 4 between them, and one electrode 3a faces a first internal hollow 5a for introducing gas to be measured, while the other electrode 3b faces an atmosphere-depending hollow 8 for introducing the atmosphere as a reference oxygen concentration gas. A sensor cell 2 for residual constituents consists of electrodes 2a, 2b putting the solid electrolyte material 4 between them, and one electrode 2a faces a second internal hollow 5b on the downstream side of the first internal hollow 5a, while the other electrode 2b faces the atmosphere-depending hollow 8b. A part of flammable gas constituents in the gas to be measured is selectively oxidized in the first internal hollow 5a, and in this process, its concentration is detected from a current carrying amount in the oxygen pump cell 3. The residual flammable gas constituents are oxidized in the second internal hollow 5b, and in this process, their concentrations are detected from the current value or the voltage value of the sensor cell 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、可燃性ガス成分濃
度を測定するためのガスセンサ及び可燃性ガス成分濃度
の検出方法に関し、例えば、内燃機関の排気ガスや燃料
電池の改質ガスの中に含まれる可燃性ガス成分濃度の測
定に用いて好適である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas sensor for measuring the concentration of a combustible gas component and a method for detecting the concentration of a combustible gas component, for example, in an exhaust gas of an internal combustion engine or a reformed gas of a fuel cell. It is suitable for use in measuring the concentration of combustible gas components contained.

【0002】[0002]

【従来の技術】可燃性ガス成分濃度を測定するガスセン
サや可燃性ガス成分濃度の検出方法としては、特開平8
−247995号公報や特開平11−83795号公報
に記載のものが知られている。これらのものは、センサ
内部の空間に被測定ガスを導入し、被測定ガス中の酸素
濃度を電気化学的酸素ポンプセルにより制御した後、第
二の電気化学的セルに発生する電圧または第二の電気化
学的セルに流れる電流により、被測定ガス中の可燃性ガ
ス成分濃度を検出するようにしたものである。
2. Description of the Related Art A gas sensor for measuring the concentration of a combustible gas component and a method for detecting the concentration of a combustible gas component are disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No.
Japanese Unexamined Patent Publication Nos. 247799/1995 and 11-83795 / 1999 are known. These devices introduce a gas to be measured into the space inside the sensor, control the oxygen concentration in the gas to be measured by an electrochemical oxygen pump cell, and then generate a voltage or a second voltage generated in a second electrochemical cell. The concentration of the combustible gas component in the gas to be measured is detected by the current flowing through the electrochemical cell.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
各従来公報においては、測定対象以外の可燃性ガス成分
をあらかじめ選択性のある触媒で燃焼して、これら測定
対象以外の可燃性ガス成分に感度を有しないようにして
いるが、触媒での燃焼反応が不十分な場合や測定ガス中
の酸素濃度が低く、測定対象以外の可燃性ガス成分を完
全に燃焼できない場合には、これら測定対象以外の可燃
性ガス成分濃度の影響を受けるという問題があった。
However, in each of the above-mentioned prior art publications, flammable gas components other than the object to be measured are burned by a catalyst having selectivity in advance, and sensitivity to the flammable gas components other than the object to be measured is increased. However, if the combustion reaction with the catalyst is insufficient or if the oxygen concentration in the measurement gas is low and the combustible gas components other than the measurement target cannot be completely burned, However, there is a problem that it is affected by the flammable gas component concentration.

【0004】また、上記従来のガスセンサ及び検出方法
においては、一種又は一組の可燃性ガス成分濃度を検出
するのみであり、二種類又は二組の可燃性ガス濃度を、
一種ずつ又は一組ずつ検出することはできなかった。そ
こで、本発明は問題点に鑑み、二種類又は二組の可燃性
ガス濃度を高精度に検出することのできるガスセンサ及
び検出方法を提供することを目的とする。
In the conventional gas sensor and detection method described above, only one or one set of flammable gas component concentrations is detected, and two or two sets of flammable gas concentrations are detected.
No single or single sets could be detected. In view of the foregoing, an object of the present invention is to provide a gas sensor and a detection method capable of detecting two or two types of combustible gas concentrations with high accuracy.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、被測定ガス中
に含まれる種々の可燃性ガスにおいては互いに酸化反応
のしやすさに差があること、及び、従来、被測定ガス中
の酸素濃度を制御することのみに使用されていた電気化
学的酸素ポンプセルの通電量を検出することで該酸素ポ
ンプセルに濃度測定機能を持たせること、に着目してな
されたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, various combustible gases contained in a gas to be measured are different from each other in the susceptibility of an oxidation reaction to each other. The present invention focuses on making the oxygen pump cell have a concentration measuring function by detecting the amount of electricity of the electrochemical oxygen pump cell used only for controlling the concentration.

【0006】即ち、請求項1記載の発明では、被測定ガ
スが導入される内部空所(5)と、基準酸素濃度ガスが
導入される基準酸素濃度ガス存在空間(8、31)と、
一方の電極(3a、30a)が該内部空所に面するよう
に酸素イオン導電性の固体電解質材(4、22)に接し
て設けられた一対の電極(3a、3b、30a、30
b)を有し、これら一対の電極への通電により該内部空
所に酸素を導入し、被測定ガス中の可燃性ガス成分の一
部を選択的に酸化する酸素ポンプセル(3、30)と、
該酸素ポンプセルの一対の電極間の通電量を検出する第
1の電流検出手段(100、110)と、一方の電極
(2a、20a)が該内部空所に面し他方の電極(2
b、20b)が該基準酸素濃度ガス存在空間に面するよ
うに酸素イオン導電性の固体電解質材(4、22)に接
して設けられた一対の電極を有し、これら一対の電極間
に残りの可燃性ガス成分濃度に依存した電流を発生する
残り成分用センサセル(2、20)と、該残り成分用セ
ンサセルにおける一対の電極の電圧を所定値に制御する
ことにより当該電極間に発生する電流値を検出する第2
の電流検出手段(200)と、を備えることを特徴とし
ている。
That is, according to the first aspect of the present invention, the internal space (5) into which the gas to be measured is introduced, the reference oxygen concentration gas existing space (8, 31) into which the reference oxygen concentration gas is introduced, and
A pair of electrodes (3a, 3b, 30a, 30) provided in contact with the oxygen ion conductive solid electrolyte material (4, 22) such that one electrode (3a, 30a) faces the internal space.
an oxygen pump cell (3, 30) having b) for introducing oxygen into the internal space by energizing the pair of electrodes and selectively oxidizing a part of the combustible gas component in the gas to be measured. ,
First current detecting means (100, 110) for detecting the amount of electricity between a pair of electrodes of the oxygen pump cell, and one electrode (2a, 20a) facing the internal space and the other electrode (2,
b, 20b) has a pair of electrodes provided in contact with the oxygen ion conductive solid electrolyte material (4, 22) so as to face the reference oxygen concentration gas existing space, and the remaining electrode between the pair of electrodes is provided. And a current generated between the remaining component sensor cells by controlling the voltage of a pair of electrodes in the sensor cell for the remaining component to a predetermined value. Second to detect the value
And a current detecting means (200).

【0007】それにより、酸素ポンプセルにおいて被測
定ガス中の可燃性ガス成分の一部を選択的に酸化するこ
とにより、この酸化反応に基づいて、酸素ポンプセルの
一対の電極間の通電量が変化する。この変化した通電量
を第1の電流検出手段により検出することで、酸化され
た可燃性ガス成分の一部の濃度を選択的に測定すること
ができる。
Accordingly, by selectively oxidizing a part of the combustible gas component in the gas to be measured in the oxygen pump cell, the amount of electricity between a pair of electrodes of the oxygen pump cell changes based on this oxidation reaction. . By detecting the changed amount of current by the first current detecting means, the concentration of a part of the oxidized combustible gas component can be selectively measured.

【0008】そして、酸素ポンプセルにて酸化されなか
った残りの可燃性ガス成分濃度は、第2の電流検出手段
によって残り成分用センサセルに発生する電流値を検出
することにより測定することができる。よって、本発明
によれば、二種類又は二組の可燃性ガス濃度を一種ずつ
又は一組ずつ検出することができ、二種類又は二組の可
燃性ガス濃度を高精度に検出することのできるガスセン
サを提供することができる。
The concentration of the remaining flammable gas component not oxidized by the oxygen pump cell can be measured by detecting the current value generated in the remaining component sensor cell by the second current detecting means. Therefore, according to the present invention, two types or two sets of flammable gas concentrations can be detected one by one or one set at a time, and two or two types of flammable gas concentrations can be detected with high accuracy. A gas sensor can be provided.

【0009】また、請求項2記載の発明では、請求項1
記載のガスセンサと同様に、内部空所(5)、基準酸素
濃度ガス存在空間(8、31)、及び酸素ポンプセル
(3、30)を備え、さらに、該酸素ポンプセルの一対
の電極(3a、3b、30a、30b)間の通電量を検
出する電流検出手段(100、110)と、一方の電極
(2a、20a)が該内部空所に面し他方の電極(2
b、20b)が該基準酸素濃度ガス存在空間に面するよ
うに酸素イオン導電性の固体電解質材(4、22)に接
して設けられた一対の電極を有し、これら一対の電極間
に残りの可燃性ガス成分濃度に依存した電圧を発生する
残り成分用センサセル(2、20)と、該残り成分用セ
ンサセルの一対の電極間に発生する電圧値を検出する電
圧検出手段(200)と、を備えることを特徴としてい
る。
Further, according to the invention described in claim 2, according to claim 1,
Similarly to the described gas sensor, the gas sensor includes an inner space (5), a reference oxygen concentration gas existing space (8, 31), and an oxygen pump cell (3, 30), and further includes a pair of electrodes (3a, 3b) of the oxygen pump cell. , 30 a, 30 b), and a current detecting means (100, 110) for detecting the amount of current flow between the electrodes (2 a, 20 a) facing the internal space and the other electrode (2, 20 a).
b, 20b) has a pair of electrodes provided in contact with the oxygen ion conductive solid electrolyte material (4, 22) so as to face the reference oxygen concentration gas existing space, and the remaining electrode between the pair of electrodes is provided. A sensor cell for a residual component (2, 20) for generating a voltage depending on the concentration of the flammable gas component, a voltage detecting means (200) for detecting a voltage value generated between a pair of electrodes of the sensor cell for the residual component, It is characterized by having.

【0010】本発明のように、残り成分用センサセル
を、一対の電極間に残りの可燃性ガス成分濃度に依存し
た電圧を発生するものとし、残り成分用センサセルの一
対の電極間に発生する電圧値を検出するようにしても、
二種類又は二組の可燃性ガス濃度を一種ずつ又は一組ず
つ検出することができ、二種類又は二組の可燃性ガス濃
度を高精度に検出することのできるガスセンサを提供す
ることができる。
As in the present invention, the remaining component sensor cell generates a voltage between the pair of electrodes depending on the concentration of the remaining combustible gas component, and the voltage generated between the pair of electrodes of the remaining component sensor cell. Even if you detect the value,
It is possible to provide a gas sensor capable of detecting two or two types of flammable gas concentrations one by one or one by one, and detecting two or two types of flammable gas concentrations with high accuracy.

【0011】ここで、残り成分用センサセルの一対の電
極間に発生する電圧値を検出する場合には、残り成分用
センサセルに発生する電流値を検出する場合に比べて、
残り成分用センサセル(2、20)における内部空所
(5)に面した電極(2a、20a)を、可燃性ガスの
酸化に対する活性の低いPt−Au合金を用いること
(請求項8の発明)が好ましい。これは、残り成分用セ
ンサセルにおける内部空所に面した電極の活性が高い
と、残りの可燃性ガス成分濃度に依存した電圧の変化が
急峻となり、検出範囲が狭くなりやすいためである。
Here, when detecting the voltage value generated between the pair of electrodes of the remaining component sensor cell, compared to detecting the current value generated in the remaining component sensor cell,
The electrode (2a, 20a) facing the internal space (5) in the remaining component sensor cell (2, 20) is made of a Pt-Au alloy having low activity against oxidation of combustible gas (the invention of claim 8). Is preferred. This is because if the activity of the electrode facing the internal space in the remaining component sensor cell is high, the change in voltage depending on the concentration of the remaining combustible gas component becomes sharp, and the detection range is likely to be narrowed.

【0012】また、請求項3記載の発明では、酸素ポン
プセル(3)の他方の電極(3b)を基準酸素濃度ガス
存在空間(8)に面することにより、該酸素ポンプセル
の一対の電極(3a、3b)間の電圧値を所定値に制御
しつつ、当該電極間の通電量を検出するようにしたこと
を特徴としている。酸素ポンプセルの一対の電極間の通
電量は、当該電極間の電圧値に依存して変化することか
ら、当該電極間の電圧値を所定値に制御することで、通
電量即ちガス成分濃度を安定して検出できる。
According to the third aspect of the present invention, the other electrode (3b) of the oxygen pump cell (3) faces the reference oxygen concentration gas existing space (8) so that the pair of electrodes (3a And 3b), while controlling the voltage value to a predetermined value and detecting the amount of current flowing between the electrodes. Since the amount of electricity between a pair of electrodes of the oxygen pump cell changes depending on the voltage value between the electrodes, controlling the voltage value between the electrodes to a predetermined value stabilizes the amount of electricity, that is, the gas component concentration. Can be detected.

【0013】特に、酸素ポンプセル(3)の一対の電極
(3a、3b)間の電圧値を所定値に制御する場合、請
求項4記載の発明のように、当該電圧値を、検出された
酸素ポンプセルの一対の電極間の通電量に基づいてフィ
ードバック制御するようにすることが好ましい。酸素ポ
ンプセルの一対の電極間の通電量の電圧値依存性は、当
該通電量即ちガス成分濃度によって多少変わるため、上
記フィードバック制御により、より高精度の測定が可能
となる。
In particular, when the voltage value between the pair of electrodes (3a, 3b) of the oxygen pump cell (3) is controlled to a predetermined value, the voltage value is adjusted to the detected oxygen value. It is preferable to perform feedback control based on the amount of electricity between a pair of electrodes of the pump cell. The voltage value dependence of the amount of electricity between the pair of electrodes of the oxygen pump cell varies somewhat depending on the amount of electricity, that is, the concentration of the gas component. Therefore, the above-described feedback control enables more accurate measurement.

【0014】ここで、酸素ポンプセル(3、30)にお
ける内部空所(5)に面した電極(3a、30a)とし
ては、可燃性ガスの酸化に対する活性の低いPt−Au
合金を用いること(請求項5の発明)が好ましい。それ
によって、酸素ポンプセルにおける内部空所に面した電
極において、被測定ガス中の可燃性ガス成分の一部を選
択的に酸化することが好適に行われる。
The electrodes (3a, 30a) facing the internal space (5) in the oxygen pump cells (3, 30) are made of Pt-Au having a low activity for oxidizing a combustible gas.
It is preferable to use an alloy (the invention of claim 5). Thereby, it is preferable to selectively oxidize a part of the combustible gas component in the gas to be measured at the electrode facing the internal space in the oxygen pump cell.

【0015】また、請求項6記載の発明では、一方の電
極(40a)が内部空所(5)に面し他方の電極(40
b)が基準酸素濃度ガス存在空間(8)に面するように
酸素イオン導電性の固体電解質材(4)に接して設けら
れた一対の電極を有し、これら一対の電極間に前記内部
空所の酸素濃度に依存した電圧を発生する酸素センサセ
ル(40)を設け、該酸素センサセルの一対の電極間に
発生する電圧値が所定値になるように、酸素ポンプセル
(30)の一対の電極(30a、30b)間の電圧を制
御しながら該酸素ポンプセルの一対の電極間の通電量を
検出することを特徴としている。
According to the present invention, one electrode (40a) faces the internal space (5) and the other electrode (40a) faces the inner space (5).
b) has a pair of electrodes provided in contact with the oxygen ion conductive solid electrolyte material (4) so as to face the reference oxygen concentration gas existing space (8), and the internal space is provided between the pair of electrodes. An oxygen sensor cell (40) for generating a voltage dependent on the oxygen concentration at a location, and a pair of electrodes (30) of the oxygen pump cell (30) so that a voltage value generated between the pair of electrodes of the oxygen sensor cell becomes a predetermined value. It is characterized in that the amount of electricity between a pair of electrodes of the oxygen pump cell is detected while controlling the voltage between 30a and 30b).

【0016】本発明によれば、酸素ポンプセルに発生す
る電流を、酸素ポンプセル自身の電圧ではなく、基準酸
素濃度ガスを基準とした酸素センサセルに発生する安定
した電圧に基づいたものとできる。それによって、酸素
ポンプセルの電流電圧特性の経時変化の影響を受けるこ
となく、酸素ポンプセルによる濃度検出をより高精度に
行うことができる。
According to the present invention, the current generated in the oxygen pump cell can be based not on the voltage of the oxygen pump cell itself but on the stable voltage generated in the oxygen sensor cell based on the reference oxygen concentration gas. Thereby, the concentration detection by the oxygen pump cell can be performed with higher accuracy without being affected by the change over time in the current-voltage characteristics of the oxygen pump cell.

【0017】ここで、請求項7記載の発明のように、酸
素センサセル(40)における内部空所(5)に面した
電極(40a)が、Pt−Au合金で構成されているこ
とが好ましい。これは、該電極としては、可燃性ガスの
酸化に対する活性の低いPt−Au合金を用いること
で、酸素センサセルによる内部空所内の可燃性ガスの酸
化を抑制して、酸素ポンプセル及び残り成分用センサセ
ルによる酸化を阻害しないようにするためである。
Here, the electrode (40a) facing the internal space (5) in the oxygen sensor cell (40) is preferably made of a Pt-Au alloy. This is because, by using a Pt—Au alloy having low activity for oxidizing the flammable gas as the electrode, the oxidization of the flammable gas in the internal space by the oxygen sensor cell is suppressed, and the oxygen pump cell and the sensor cell for the remaining component are used. This is so as not to hinder the oxidation caused by the oxidation.

【0018】また、請求項9記載の発明によれば、被測
定ガス成分である2種類以上の可燃性ガス成分を含む被
測定ガスを周囲から区画された内部空所(5)に導入す
るとともに、該内部空所に電気化学的酸素ポンプセル
(3、30)により酸素ガスを導入することにより被測
定ガス中の可燃性ガス成分の一部を選択的に酸化し、か
つ、該電気化学的酸素ポンプセルの通電量から酸化した
可燃性ガス成分濃度を測定した後、一対の電極(2a、
2b、20a、20b)を有する残り成分用センサセル
によって、残りの可燃性ガス成分濃度を、該一対の電極
に発生する起電力または電流値に基づいて測定すること
を特徴とする。本発明によれば、二種類又は二組の可燃
性ガス濃度を高精度に検出することのできる可燃性ガス
成分濃度の検出方法を提供することができる。
According to the ninth aspect of the present invention, the gas to be measured containing two or more kinds of combustible gas components, which are the gas components to be measured, is introduced into the internal space (5) partitioned from the surroundings. And introducing oxygen gas into the internal space by an electrochemical oxygen pump cell (3, 30) to selectively oxidize a part of the flammable gas component in the gas to be measured, and After measuring the oxidized combustible gas component concentration from the amount of electricity supplied to the pump cell, a pair of electrodes (2a,
The remaining combustible gas component concentration is measured based on the electromotive force or the current value generated in the pair of electrodes by the remaining component sensor cell having 2b, 20a, and 20b). ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the detection method of the combustible gas component concentration which can detect two or two types of combustible gas concentrations with high precision can be provided.

【0019】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。
Note that the reference numerals in parentheses of the above means are examples showing the correspondence with specific means described in the embodiments described later.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】(第1実施形態)図1(a)は、
本実施形態に係る内燃機関の排気ガス中で用いるガス濃
度検出装置の全体断面図である。外周に取付用のネジ部
H0を有する筒状ハウジングH内部において、絶縁材に
外周を保持せしめてガスセンサ1が収容されている。該
ガスセンサ1は細長い平板状で、その先端部(図の下端
部)は、上記ハウジングHより突出して図の下方に延
び、ハウジングHの下端に固定される容器状の排気カバ
ーH1内に収容されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) FIG.
1 is an overall sectional view of a gas concentration detection device used in exhaust gas of an internal combustion engine according to the present embodiment. Inside the cylindrical housing H having a threaded portion H0 for attachment on the outer periphery, the gas sensor 1 is housed with the outer periphery held by an insulating material. The gas sensor 1 has an elongated flat plate shape, and its tip (lower end in the figure) protrudes from the housing H and extends downward in the figure, and is housed in a container-shaped exhaust cover H1 fixed to the lower end of the housing H. ing.

【0021】この排気カバーH1は、ステンレス製の内
部カバーH11と外部カバーH12の二重構造となって
おり、これらカバーH11、H12の側壁と底壁には、
被測定ガスである排ガスを排気カバーH1内に取り込む
ための排気口H13、H14がそれぞれ形成してある。
The exhaust cover H1 has a double structure of an inner cover H11 and an outer cover H12 made of stainless steel. The side walls and the bottom wall of these covers H11 and H12 have:
Exhaust ports H13 and H14 for taking in the exhaust gas as the gas to be measured into the exhaust cover H1 are formed respectively.

【0022】上記ハウジングHの上端には、筒状のメイ
ンカバーH21とその後端部を被うサブカバーH22と
からなる大気カバーH2が固定されている。これらメイ
ンカバーH21およびサブカバーH22は、その側壁の
対向位置に大気口H23、H24をそれぞれ有して、こ
れら大気口H23、H24より基準酸素濃度を有する基
準酸素濃度ガスである大気を大気カバーH2内に取り込
むようになしてある。
At the upper end of the housing H, an air cover H2 composed of a cylindrical main cover H21 and a sub cover H22 covering the rear end is fixed. The main cover H21 and the sub-cover H22 have air ports H23 and H24 respectively at positions opposing the side walls thereof, and the air which is a reference oxygen concentration gas having a reference oxygen concentration higher than the air ports H23 and H24 is covered with the air cover H2. It is made to take in.

【0023】また、上記大気口H23、H24の形成位
置において、上記メインカバーH21とサブカバーH2
2の間に、防水のために撥水性のフィルタH25を設置
してある。また、上記大気カバーH2は上端が開口して
おり、上記ガスセンサ1の後端部に接続するリード線H
3が、この上端開口より外部に延び、図示しない外部回
路(例えば自動車のECU等)に接続されている。
At the position where the air ports H23 and H24 are formed, the main cover H21 and the sub cover H2
2, a water-repellent filter H25 is provided for waterproofing. The air cover H2 has an open upper end, and a lead wire H connected to the rear end of the gas sensor 1.
Reference numeral 3 extends from the upper end opening to the outside, and is connected to an unillustrated external circuit (for example, an ECU of an automobile).

【0024】また、図1(b)は、燃料電池(例えばメ
タノール改質電池等)の改質ガス中で用いるガス濃度検
出装置の全体断面図である。基本的な構成は図1(a)
と同じであるが、可燃性ガスが大量に存在する雰囲気下
で使用するため、排気カバーH1の代わりに防爆カバー
H4が設置されている。防爆カバーH4は、火炎伝播を
防止するためのステンレス製の防爆金網H41と、その
周囲を保護する外部カバーH42の2重構造となってお
り、外部カバーH42には被測定ガスを防爆カバーH4
内に取り込むための排気口H43がそれぞれ形成してあ
る。
FIG. 1B is an overall sectional view of a gas concentration detecting device used in a reformed gas of a fuel cell (for example, a methanol reforming cell or the like). The basic configuration is shown in Fig. 1 (a)
However, an explosion-proof cover H4 is provided instead of the exhaust cover H1 for use in an atmosphere where a large amount of combustible gas is present. The explosion-proof cover H4 has a double structure of a stainless steel explosion-proof wire netting H41 for preventing flame propagation and an external cover H42 for protecting the surroundings.
An exhaust port H43 for taking in the inside is formed.

【0025】改質ガス中に含まれる水素のような可燃性
ガスを検出する場合、被測定ガス中の水素濃度が爆発範
囲となり発火する恐れがあるが、防爆金網H41によっ
て火炎の熱を奪い、外部へ広がるのを防止する。なお、
防爆金網H41は、通常、二重金網構造で内外の金網間
に空間を有し、また、金網の孔の大きさを適切に設定し
て、火炎の拡散を効果的に抑制している。
When detecting a flammable gas such as hydrogen contained in the reformed gas, the concentration of hydrogen in the gas to be measured becomes an explosion range and there is a risk of ignition, but the explosion-proof wire net H41 takes away the heat of the flame. Prevent it from spreading outside. In addition,
The explosion-proof wire mesh H41 usually has a double wire mesh structure with a space between the inner and outer wire meshes, and appropriately sets the size of the holes in the wire mesh to effectively suppress the diffusion of the flame.

【0026】かかるガス濃度検出装置の基本的なガスの
流れは、次のようである。図1(a)に示す内燃機関の
排気ガス用の装置は、図示しない排ガスの流通路に対し
てハウジングHのネジ部H0により取り付けられ、ま
た、図1(b)に示す燃料電池の改質ガス用の装置は、
図示しない改質ガスの流通路に対してハウジングHのネ
ジ部H0により取り付けられる。そして、各検出装置
共、ハウジングHを境に、排気カバーH1またはH4側
が当該流通路内に位置し、大気カバーH2側が大気中に
位置する。
The basic gas flow of such a gas concentration detecting device is as follows. The exhaust gas device for an internal combustion engine shown in FIG. 1A is attached to an exhaust gas passage (not shown) by a screw portion H0 of a housing H, and the fuel cell reforming device shown in FIG. The equipment for gas is
The housing H is attached to a flow path for the reformed gas (not shown) by a screw portion H0. In each of the detection devices, the exhaust cover H1 or H4 side is located in the flow passage and the atmosphere cover H2 side is located in the atmosphere with the housing H as a boundary.

【0027】そして、排ガスや改質ガスの被測定ガス
は、図1(a)においては、例えば矢印Y1のように流
れて、排気カバーH1の排気口H13、H14からガス
センサ1へ導入され、一方、図1(b)においては、例
えば矢印Y3のように流れて、排気カバーH4の排気口
H43からガスセンサ1へ導入される。一方、大気(基
準酸素濃度ガス)は、図1(a)及び(b)中の矢印Y
2のように流れて、大気口H23、H24からフィルタ
H25を通過してガスセンサ1へ導入される。
In FIG. 1A, the gas to be measured such as the exhaust gas or the reformed gas flows, for example, as indicated by an arrow Y1 and is introduced into the gas sensor 1 from the exhaust ports H13 and H14 of the exhaust cover H1. In FIG. 1B, the gas flows, for example, as indicated by an arrow Y3 and is introduced into the gas sensor 1 from the exhaust port H43 of the exhaust cover H4. On the other hand, the atmosphere (reference oxygen concentration gas) is indicated by an arrow Y in FIGS. 1 (a) and 1 (b).
2, the air flows from the atmosphere ports H23 and H24 to the gas sensor 1 through the filter H25.

【0028】図2及び図3は各々、上記ガスセンサ1の
先端部の模式的断面図及び分解展開図である。ガスセン
サ1は、残り成分用センサセル2及び酸素ポンプセル3
を構成するためのシート形状の固体電解質材4と、内部
空所5を形成するためのシート状の隔壁6及びスペーサ
7と、大気存在空間8を形成するためのシート状のスペ
ーサ9と、これらを加熱するヒータ10とが、順次積層
されて構成される。
FIGS. 2 and 3 are a schematic sectional view and an exploded development view, respectively, of the tip of the gas sensor 1. As shown in FIGS. The gas sensor 1 includes a sensor cell 2 for a residual component and an oxygen pump cell 3
A sheet-shaped solid electrolyte material 4, a sheet-shaped partition wall 6 and a spacer 7 for forming an internal space 5, a sheet-shaped spacer 9 for forming an atmosphere presence space 8, And a heater 10 for heating the same.

【0029】なお、図2において、ガスセンサ1の外周
囲は、排気口H13、H14(またはH43)から導入
された被測定ガスとしての排ガス(または改質ガス)が
存在する被測定ガス存在空間(つまり排気カバーH1又
はH4内部の空間)であり、大気存在空間8は、大気口
H23、H24から導入された大気が存在する空間であ
る。そして、内部空所5は固体電解質材4、隔壁6及び
スペーサ7によって、これら被測定ガス存在空間及び大
気存在空間8から区画されている。
In FIG. 2, the outer periphery of the gas sensor 1 has a measured gas existence space (or a reformed gas) as the gas to be measured introduced from the exhaust ports H13 and H14 (or H43). That is, the space inside the exhaust cover H1 or H4), and the atmosphere presence space 8 is a space in which the atmosphere introduced from the atmosphere ports H23 and H24 exists. The internal space 5 is separated from the measured gas existing space and the air existing space 8 by the solid electrolyte material 4, the partition wall 6, and the spacer 7.

【0030】内部空所5は、被測定ガス存在空間より被
測定ガスが導入される室(被測定ガス導入室)であり、
図3に示す様に、固体電解質材4と隔壁6との間に位置
するスペーサ7の抜き穴7a、7bにて形成されてい
る。そして、内部空所5においては、これら両抜き穴7
a、7bの間の絞り部7cを境として、センサ1の先端
部側(図2及び図3中の左側)から順に、抜き穴7aに
より第1内部空所5aが、抜き穴7bにより第2内部空
所5bが構成されている。
The internal space 5 is a chamber (measurement gas introduction chamber) into which the gas to be measured is introduced from the space where the gas to be measured exists.
As shown in FIG. 3, the holes 7a and 7b of the spacer 7 located between the solid electrolyte material 4 and the partition 6 are formed. In the internal space 5, these two holes 7
A first internal space 5a is formed by a hole 7a and a second internal space 5a is formed by a hole 7b in order from the tip end side (left side in FIGS. 2 and 3) of the sensor 1 with a throttle 7c between the holes a and 7b. An internal space 5b is formed.

【0031】また、第1内部空所5aは、隔壁6を貫通
する拡散律速手段(拡散抵抗手段)としてのピンホール
11を介して、被測定ガス存在空間と連通している。こ
のピンホール11の大きさは、これを通過して第1内部
空所5a及び第2内部空所5bに導入される被測定ガス
の拡散速度が所定の速度となるように、適宜設定され
る。
Further, the first internal space 5a communicates with the measured gas existing space via a pinhole 11 as a diffusion controlling means (diffusion resistance means) penetrating the partition wall 6. The size of the pinhole 11 is appropriately set so that the diffusion speed of the gas to be measured which is introduced into the first internal space 5a and the second internal space 5b through the pinhole 11 becomes a predetermined speed. .

【0032】また、隔壁6には、被測定ガス存在空間側
からピンホール11を被覆するように多孔質アルミナ等
よりなる多孔質保護層12が形成してあり、内部空所5
内に位置する電極の被毒や、ピンホール11の目詰まり
を防止している。なお、拡散律速手段としてはピンホー
ル以外にも、通気可能な多孔質体をピンホール11の形
成位置に設けたものでも良い。
Further, a porous protective layer 12 made of porous alumina or the like is formed on the partition wall 6 so as to cover the pinhole 11 from the space where the gas to be measured exists.
This prevents poisoning of the electrodes located inside and clogging of the pinhole 11. In addition, other than the pinhole, a diffusion-controllable means provided with a porous body capable of ventilation at the position where the pinhole 11 is formed may be used.

【0033】大気存在空間8は、一定の酸素濃度を持つ
基準酸素濃度ガスとしての大気が導入される基準酸素濃
度ガス存在空間(基準ガス室)であり、固体電解質材4
の下方に積層したスペーサ9に設けた抜き穴9aにて形
成される。この抜き穴9aは、ガスセンサ1の長手方向
の大気口H23、H24側へ延びる溝としての通路部9
bを有し、この通路部9bを通して大気が導入される。
ここで、隔壁6及び各スペーサ7、9はアルミナ等の絶
縁材料よりなる。
The atmosphere presence space 8 is a reference oxygen concentration gas presence space (reference gas chamber) into which the atmosphere as a reference oxygen concentration gas having a constant oxygen concentration is introduced.
Is formed by a hole 9a provided in the spacer 9 laminated below the substrate. The hole 9a is formed in the passage portion 9 as a groove extending toward the atmosphere ports H23 and H24 in the longitudinal direction of the gas sensor 1.
b, and the air is introduced through the passage 9b.
Here, the partition 6 and the spacers 7 and 9 are made of an insulating material such as alumina.

【0034】残り成分用センサセル2及び酸素ポンプセ
ル3を構成するための固体電解質材4は、ジルコニアや
セリア等の酸素イオン導電性を有する電解質(本例では
ジルコニア)よりなる。残り成分用センサセル2は、こ
の固体電解質材4と、固体電解質材4を挟むように対向
配置された一対の電極2a、2bとより構成される。一
対の電極2a、2bのうち一方の電極2aは、内部空所
5におけるガス流れ下流側に位置する第2内部空所5b
に面して固体電解質材4に接して設けられ、他方の電極
2bは大気存在空間8に面して固体電解質材4に接して
設けられている。
The solid electrolyte material 4 for forming the remaining component sensor cell 2 and the oxygen pump cell 3 is made of an electrolyte having oxygen ion conductivity (zirconia in this example) such as zirconia or ceria. The remaining component sensor cell 2 includes the solid electrolyte material 4 and a pair of electrodes 2a and 2b opposed to each other with the solid electrolyte material 4 interposed therebetween. One electrode 2a of the pair of electrodes 2a, 2b is a second internal space 5b located on the downstream side of the gas flow in the internal space 5.
The other electrode 2 b is provided in contact with the solid electrolyte material 4 facing the air space 8.

【0035】酸素ポンプセル(電気化学的酸素ポンプセ
ル)3は、固体電解質材4と、固体電解質材4を挟むよ
うに対向配置された一対の電極3a、3bとより構成さ
れる。一対の電極3a、3bのうち一方の電極3aは、
内部空所5におけるガス流れ上流側に位置する第1内部
空所5aに面して固体電解質材4に接して設けられ、他
方の電極3bは大気存在空間8に面して固体電解質材4
に接して設けられている。
The oxygen pump cell (electrochemical oxygen pump cell) 3 is composed of a solid electrolyte material 4 and a pair of electrodes 3a and 3b arranged so as to sandwich the solid electrolyte material 4. One electrode 3a of the pair of electrodes 3a and 3b is
A first internal space 5a located on the upstream side of the gas flow in the internal space 5 is provided in contact with the solid electrolyte material 4, and the other electrode 3b is provided in the solid electrolyte material 4 facing the air presence space 8.
It is provided in contact with.

【0036】ここで、残り成分用センサセル2の他方の
電極2b及び酸素ポンプセル3の他方の電極3bには、
例えば、Pt多孔質サーメット電極が好適に用いられ
る。また、残り成分用センサセル2の一方の電極(内部
空所に面した電極)2aには、例えば、Pt、Pd、R
hまたはこれらの合金からなる多孔質サーメット電極が
好適に用いられる。
Here, the other electrode 2b of the remaining component sensor cell 2 and the other electrode 3b of the oxygen pump cell 3
For example, a Pt porous cermet electrode is preferably used. Further, one electrode (electrode facing the internal space) 2a of the sensor cell 2 for the remaining component is, for example, Pt, Pd, R
h or a porous cermet electrode made of an alloy thereof is preferably used.

【0037】また、酸素ポンプセル3の一方の電極(内
部空所に面した電極)3aには、被測定ガス中の可燃性
ガス成分の一部を選択的に酸化するために、可燃性ガス
の酸化に対する活性が低く可燃性ガスの燃焼を抑制する
電極が用いられる。具体的には、主成分としてPtとA
uを含有する多孔質電極が好適に用いられ、より好まし
くは、PtとAuを合金化したPt−Au合金電極、特
に、Pt−Au合金粉末とジルコニア、アルミナ等のセ
ラミックスをペ一スト化し、焼成した多孔質サーメット
電極とするのが良い。金属成分中のAuの含有量は、本
発明者等の検討によれば、1〜10重量%程度とするこ
とが望ましい。
In order to selectively oxidize a part of the flammable gas component in the gas to be measured, one electrode (electrode facing the internal space) 3a of the oxygen pump cell 3 is provided with a flammable gas. An electrode having low activity against oxidation and suppressing combustion of combustible gas is used. Specifically, Pt and A as main components
A porous electrode containing u is preferably used, and more preferably, a Pt-Au alloy electrode in which Pt and Au are alloyed, in particular, Pt-Au alloy powder and zirconia, paste such as alumina, It is preferable to use a fired porous cermet electrode. According to the study of the present inventors, the content of Au in the metal component is desirably about 1 to 10% by weight.

【0038】また、図3に示す様に、これら各電極2
a、2b、3a、3bには、これら各電極から電気信号
を取り出すためのリード2c、2d、3c、3dが一体
に形成されている。ここで、固体電解質4上の電極2a
等以外の部位、特にリード2c等の形成部位には、固体
電解質4とリード2c等とにより寄生セルが形成される
のを防止するために、固体電解質4とリード2c等の間
にアルミナ等の絶縁層(図示せず)を形成しておくこと
が好ましい。
Further, as shown in FIG.
Leads 2c, 2d, 3c, and 3d for extracting electric signals from these electrodes are formed integrally with a, 2b, 3a, and 3b. Here, the electrode 2a on the solid electrolyte 4
In the portions other than the solid electrolyte 4 and the lead 2c and the like, in particular, in order to prevent a parasitic cell from being formed by the solid electrolyte 4 and the lead 2c and the like, an alumina or the like is interposed between the solid electrolyte 4 and the lead 2c and the like. It is preferable to form an insulating layer (not shown).

【0039】上記ヒータ10は、アルミナ製のヒータシ
ート13の上面に、通電発熱するヒータ電極14をパタ
ーニング形成し、このヒータ電極14の上面(スペーサ
9側の面)に、絶縁のためのアルミナ層15を形成して
なる。ヒータ電極14は、通常、Ptとアルミナ等のセ
ラミックスとのサーメットが用いられる。このヒータ1
0は、ヒータ電極14を外部からの給電により発熱さ
せ、上記各セル2、3を活性化温度まで加熱するもので
ある。
The heater 10 is formed by patterning a heater electrode 14 for energizing and generating heat on an upper surface of a heater sheet 13 made of alumina, and forming an alumina layer for insulation on the upper surface (surface on the spacer 9 side) of the heater electrode 14. 15 are formed. As the heater electrode 14, a cermet of Pt and a ceramic such as alumina is usually used. This heater 1
Numeral 0 indicates that the heater electrode 14 is heated by external power supply to heat the cells 2 and 3 to the activation temperature.

【0040】また、図3に示す様に、ヒータ電極14お
よび各セル2、3の電極2a等は、それぞれ上記リード
2c等、及び各シート6、7、9、13、15に形成さ
れたスルーホールSHを通して、センサ基部の端子(パ
ッド電極)Pまで接続されている。そして、この端子P
にはコネクタを介して圧着やろう付け等により上記リー
ド線H3が接続され、図示しない外部回路と各セル2、
3及びヒータ10との信号のやり取りが可能となってい
る。
As shown in FIG. 3, the heater electrode 14 and the electrodes 2a of the cells 2 and 3 are connected to the leads 2c and the through-holes formed on the sheets 6, 7, 9, 13, and 15, respectively. The terminal is connected to a terminal (pad electrode) P of the sensor base through the hole SH. And this terminal P
Is connected to the lead wire H3 via a connector by crimping, brazing, or the like.
3 and the heater 10 can be exchanged.

【0041】なお、固体電解質材4、隔壁6、スペーサ
7及び9、アルミナ層15及びヒータシート13は、ド
クターブレード法や押し出し成型法等により、シート形
状に成形することができる。また、上記の各電極2a
等、リード2c等及び端子Pは、スクリーン印刷等によ
り形成することができる。そして、各シートは積層して
焼成することにより、一体化される。
The solid electrolyte material 4, the partition walls 6, the spacers 7 and 9, the alumina layer 15, and the heater sheet 13 can be formed into a sheet shape by a doctor blade method, an extrusion molding method, or the like. In addition, each of the above electrodes 2a
The leads 2c and the like and the terminals P can be formed by screen printing or the like. And each sheet is integrated by baking and baking.

【0042】次に、上記ガスセンサ1に備えられた第1
の電流検出手段及び第2の電流検出手段について、図4
に示す説明図を参照して述べる。なお、第1及び第2の
電流検出手段100、200は、上記リード線H3に接
続された図示しない外部回路に設けられているものであ
る。
Next, the first gas sensor 1
The current detection means and the second current detection means of FIG.
This will be described with reference to the explanatory diagram shown in FIG. The first and second current detecting means 100 and 200 are provided in an external circuit (not shown) connected to the lead wire H3.

【0043】第1の電流検出手段100は、酸素ポンプ
セル3の一対の電極3a、3bに電気的に接続され、こ
れら電極3a、3b間の通電量を検出するものである。
具体的には、当該電極3a、3b間の通電量(酸素ポン
プ電流Ip)を測定する酸素ポンプ電流測定部101
と、可変抵抗等を有し、該酸素ポンプ電流測定部101
からの測定値に基づいて当該電極3a、3b間の電圧
(電極間電圧Vp)を所定値に制御する電極間電圧制御
部102とを備える。
The first current detecting means 100 is electrically connected to the pair of electrodes 3a, 3b of the oxygen pump cell 3 and detects the amount of current between these electrodes 3a, 3b.
Specifically, the oxygen pump current measuring unit 101 that measures the amount of electricity (oxygen pump current Ip) between the electrodes 3a and 3b.
And the oxygen pump current measuring unit 101 having a variable resistance and the like.
And an inter-electrode voltage control unit 102 for controlling the voltage between the electrodes 3a and 3b (inter-electrode voltage Vp) to a predetermined value based on the measurement value from

【0044】また、第2の電流検出手段200は、残り
成分用センサセル2の一対の電極2a、2bに電気的に
接続され、これら電極2a、2b間の電圧(電極間電圧
Vs)を所定値に制御し、この所定値電圧における当該
電極2a、2b間に発生する電流値(センサセル電流I
s)を検出するものである。なお、第2の電流検出手段
200は、残り成分用センサセル2の一対の電極2a、
2b間に発生する電圧値を検出する電圧検出手段として
も機能するようになっている。
The second current detecting means 200 is electrically connected to the pair of electrodes 2a, 2b of the sensor cell 2 for the remaining component, and changes the voltage between these electrodes 2a, 2b (inter-electrode voltage Vs) to a predetermined value. And a current value (sensor cell current I) generated between the electrodes 2a and 2b at the predetermined value voltage.
s). In addition, the second current detecting means 200 includes a pair of electrodes 2 a of the remaining component sensor cell 2,
It also functions as voltage detecting means for detecting a voltage value generated between 2b.

【0045】次に、上記構成を有するガスセンサ1の動
作原理を説明する。一例として燃料電池の改質ガス中の
可燃性ガスであるH2とCH3OHの検出原理を説明す
る。図2において、被測定ガスは多孔質保護層12、ピ
ンホール11を通過してガス流れ上流側の第1内部空所
5aに導入される。改質ガス中にはH2、CH3OH、H
2O等のガスが含まれ、導入されるガス量は、多孔質保
護層12、ピンホール11の拡散抵抗により決定され
る。
Next, the operation principle of the gas sensor 1 having the above configuration will be described. As an example, the detection principle of H2 and CH3OH, which are combustible gases in the reformed gas of a fuel cell, will be described. In FIG. 2, the gas to be measured passes through the porous protective layer 12 and the pinhole 11, and is introduced into the first internal space 5a on the upstream side of the gas flow. H2, CH3OH, H
The amount of gas to be introduced, including a gas such as 2O, is determined by the diffusion resistance of the porous protective layer 12 and the pinhole 11.

【0046】酸素ポンプセル3の一対の電極3a、3b
間にはこれら両電極間の酸素濃度の違いにより、大気存
在空間8側の電極3bを+極として約1Vの電圧が発生
している。この電圧を後述する所定の値に制御すること
により、該他方の電極3b上で酸素が還元されて酸素イ
オンとなり、ポンピング作用により一方の電極3a側に
移動し、該電極3a上で第1内部空所5a内の可燃性ガ
スと反応する。
A pair of electrodes 3a, 3b of the oxygen pump cell 3
A voltage of about 1 V is generated between the two electrodes due to the difference in oxygen concentration between the electrodes and the electrode 3b on the side of the air presence space 8 as a positive electrode. By controlling this voltage to a predetermined value to be described later, oxygen is reduced on the other electrode 3b to become oxygen ions, and moves to the one electrode 3a side by the pumping action. Reacts with the combustible gas in the cavity 5a.

【0047】ここで、酸素ポンプセル3の一方の電極3
aは、可燃性ガスの燃焼を抑制する材料、例えば、Pt
−Au合金の多孔質サーメット電極であるため、可燃性
ガス(H2、CH3OH)のうち、反応性の高いH2は選
択的に酸化されてH2Oになるが、反応性の低いCH3O
Hはほとんど酸化されない。
Here, one electrode 3 of the oxygen pump cell 3
a is a material that suppresses combustion of combustible gas, for example, Pt
-Since it is a porous cermet electrode made of an Au alloy, of the combustible gas (H2, CH3 OH), highly reactive H2 is selectively oxidized to H2 O, but low reactive CH3 O
H is hardly oxidized.

【0048】図5は、酸素ポンプセル3の電圧電流特性
を示す図で、横軸は酸素ポンプセル3の電極間電圧V
p、縦軸は酸素ポンプ電流Ipである。図5に示す様
に、酸素ポンプセル3の電圧電流特性は、H2濃度に応
じた定電流領域(Vp軸に平行な部分)を示し、この定
電流領域では、酸素ポンプセル3により供給される酸素
供給速度と、第1内部空所5aへ導入されるH2導入速
度が釣合っている。
FIG. 5 is a diagram showing the voltage-current characteristics of the oxygen pump cell 3. The horizontal axis represents the voltage V between the electrodes of the oxygen pump cell 3.
p, the vertical axis is the oxygen pump current Ip. As shown in FIG. 5, the voltage-current characteristics of the oxygen pump cell 3 show a constant current region (portion parallel to the Vp axis) corresponding to the H2 concentration. The speed and the introduction speed of H2 introduced into the first internal space 5a are balanced.

【0049】即ち、図5に示す電極間電圧Vpと酸素ポ
ンプ電流Ipとの関係を基に、該電圧Vpと該電流Ip
とがあらかじめ設定された定電流領域中の制御点(例え
ば図5中の破線)になるように、第1の電流検出手段1
00により酸素ポンプセル3を制御することで、第1内
部空間5a内のH2を過不足なく酸化することができ
る。それと同時に、酸素ポンプ電流Ipを測定すること
でH2濃度を検出できる。
That is, based on the relationship between the interelectrode voltage Vp and the oxygen pump current Ip shown in FIG.
Is a control point (for example, a broken line in FIG. 5) in a predetermined constant current region.
By controlling the oxygen pump cell 3 by 00, H2 in the first internal space 5a can be oxidized without excess or deficiency. At the same time, the H2 concentration can be detected by measuring the oxygen pump current Ip.

【0050】ここで、上記定電流領域においても電極間
電圧Vpが異なれば、多少、酸素ポンプ電流Ip(H2
濃度)は変動することがある。そのため、本実施形態に
おいては、酸素ポンプセル3において、大気存在空間8
に面した電極3bを基に、電極間電圧制御部102にて
両電極3a、3b間の電圧値を所定値に制御しつつ、酸
素ポンプ電流測定部101にて酸素ポンプ電流Ipを検
出している。それにより、正確にH2を過不足なく酸化
でき、正確なH2濃度を安定して検出できる。
Here, if the interelectrode voltage Vp is different even in the constant current region, the oxygen pump current Ip (H2
Concentration) may fluctuate. Therefore, in the present embodiment, in the oxygen pump cell 3,
The oxygen pump current measuring unit 101 detects the oxygen pump current Ip while controlling the voltage value between the electrodes 3a and 3b to a predetermined value by the interelectrode voltage control unit 102 based on the electrode 3b facing I have. Thereby, H2 can be oxidized accurately without excess or shortage, and an accurate H2 concentration can be detected stably.

【0051】特に、本実施形態では、第1の電流検出手
段100において、酸素ポンプ電流測定部101で測定
された酸素ポンプ電流Ipの値を電極間電圧制御部10
2にフィードバックさせることで、電極間電圧制御部1
02により、図5中の破線に示す様に、H2濃度に応じ
て電極間電圧Vpを所定値に制御している。このように
フィードバック制御したとき、より正確にH2を過不足
なく酸化することができるため、酸素ポンプ電流Ipに
よるH2濃度の検出特性は図6(a)に示す様になり、
より高精度の測定が可能となる。ここで、図6(a)の
測定ガス条件は、H2が0〜40%、CH3OHが100
0ppm、バランスガスがN2である。
In the present embodiment, in particular, in the first current detecting means 100, the value of the oxygen pump current Ip measured by the oxygen pump current
2, the inter-electrode voltage control unit 1
In step S02, the inter-electrode voltage Vp is controlled to a predetermined value according to the H2 concentration, as shown by the broken line in FIG. When feedback control is performed in this manner, H2 can be oxidized more accurately without excess or deficiency. Therefore, the detection characteristic of the H2 concentration based on the oxygen pump current Ip is as shown in FIG.
Higher precision measurement becomes possible. Here, the measurement gas conditions in FIG. 6A are such that H2 is 0 to 40% and CH3OH is 100%.
0 ppm, balance gas is N2.

【0052】このようにして、酸素ポンプセル3により
H2がH2Oに酸化された被測定ガスは、下流側の第2内
部空所5bへ導入される。残り成分用センサセル2の一
対の電極2a、2b間には、これら両電極間の酸素濃度
の違いにより、電極2bを+極として電圧が発生してい
る。この電圧を第2の電流検出手段200によって所定
の値に制御することにより、大気存在空間8側の電極2
b上で酸素が還元されて酸素イオンとなり、ポンピング
作用により電極2a側に移動し、電極2a上で第2内部
空所5b内のCH3OH(残りの可燃性ガス成分)と反
応する。
The gas to be measured whose H2 has been oxidized into H2O by the oxygen pump cell 3 is introduced into the second internal space 5b on the downstream side. A voltage is generated between the pair of electrodes 2a and 2b of the remaining component sensor cell 2 with the electrode 2b being a positive electrode due to the difference in oxygen concentration between the two electrodes. By controlling this voltage to a predetermined value by the second current detecting means 200, the electrode 2 on the side of the atmosphere existence space 8 is controlled.
The oxygen is reduced on b and becomes oxygen ions, moves to the electrode 2a side by the pumping action, and reacts with CH3OH (remaining combustible gas component) in the second internal space 5b on the electrode 2a.

【0053】なお、センサセル2における第2内部空所
5b内の電極2aは、ポンピングされた酸素と被測定ガ
ス中のCH3OHとの反応を促進するため、Pt多孔質
サーメット等の触媒活性の高い材料から形成されてい
る。センサセル2の特性は図5に示した酸素ポンプセル
9の特性と同様である。即ち、センサセル2の電圧電流
特性は、CH3OH濃度に応じた定電流領域を示し、こ
の領域ではセンサセル2により供給される酸素供給速度
と、第2内部空所5bへ導入されるCH3OH導入速度
とが釣合っている。
The electrode 2a in the second internal space 5b of the sensor cell 2 is made of a material having high catalytic activity, such as Pt porous cermet, to promote the reaction between the pumped oxygen and CH3OH in the gas to be measured. Is formed from. The characteristics of the sensor cell 2 are the same as those of the oxygen pump cell 9 shown in FIG. That is, the voltage-current characteristic of the sensor cell 2 indicates a constant current region corresponding to the CH3 OH concentration. In this region, the oxygen supply speed supplied by the sensor cell 2 and the CH3 OH introduction speed introduced into the second internal space 5b are different. Balanced.

【0054】即ち、センサセル2の電極間電圧Vsと電
流(センサセル電流)Isの関係を基に、該電圧Vsと
該電流Isとがあらかじめ設定された定電流領域中の制
御点になるように、第2電流検出手段200によって電
極間電圧Vsを所定値に制御する。それにより、第2内
部空所5b内のCH3OHを過不足なく酸化することが
でき、センサセル電流Isを測定することでCH3OH
濃度を検出できる。
That is, based on the relationship between the inter-electrode voltage Vs of the sensor cell 2 and the current (sensor cell current) Is, the voltage Vs and the current Is are set to control points in a preset constant current region. The inter-electrode voltage Vs is controlled to a predetermined value by the second current detecting means 200. Thereby, the CH3OH in the second internal space 5b can be oxidized without excess or shortage, and the CH3OH is measured by measuring the sensor cell current Is.
The concentration can be detected.

【0055】図6(b)に、センサセル2の電極間電圧
Vsを0.45Vとしたときのセンサセル電流Isによ
るCH3OH濃度の検出特性を示す。ここで、図6
(b)の測定ガス条件は、H2が20%、CH3OHが0
〜1000ppm、バランスガスがN2である。
FIG. 6B shows the detection characteristic of the CH3 OH concentration based on the sensor cell current Is when the inter-electrode voltage Vs of the sensor cell 2 is 0.45 V. Here, FIG.
The measurement gas condition of (b) is as follows: H2 is 20%, CH3OH is 0%.
~ 1000 ppm, balance gas is N2.

【0056】なお、CH3OH濃度は、電圧検出手段と
しての第2の電流検出手段200により、センサセル2
の電極間電圧Vsを検出することによっても可能であ
る。図6(c)に、センサセル2の電極間電圧Vsによ
るCH3OH濃度の検出特性を示す。ここで、図6
(c)の測定ガス条件は、H2が20%、CH3OHが0
〜1000ppm、バランスガスがN2である。
The CH 3 OH concentration is determined by the second current detecting means 200 as a voltage detecting means by the sensor cell 2.
It is also possible by detecting the inter-electrode voltage Vs. FIG. 6C shows the detection characteristic of the CH3 OH concentration based on the inter-electrode voltage Vs of the sensor cell 2. Here, FIG.
The measurement gas condition of (c) is as follows: H2 is 20%, CH3OH is 0%.
~ 1000 ppm, balance gas is N2.

【0057】この場合、センサセル2の電極(内部空所
に面した電極)2aの触媒活性が高いと、CH3OH濃
度に対する電極2a、2b間の電圧変化が急峻になり急
峻部分では検出が困難となるため、検出範囲が狭くなる
(図中の破線曲線)。そのため、検出範囲を広くするた
めには可燃性ガスの燃焼を抑制する電極を用いるほうが
よい。
In this case, if the catalytic activity of the electrode (electrode facing the inner space) 2a of the sensor cell 2 is high, the voltage change between the electrodes 2a and 2b with respect to the CH3OH concentration becomes steep, and it becomes difficult to detect the steep portion. Therefore, the detection range becomes narrow (broken line curve in the figure). Therefore, in order to widen the detection range, it is better to use an electrode that suppresses combustion of combustible gas.

【0058】具体的には、主成分としてPtとAuを含
有する多孔質電極が好適に用いられ、より好ましくは、
PtとAuを合金化したPt−Au合金電極、特に、P
t−Au合金粉末とジルコニア、アルミナ等のセラミッ
クスをペースト化し、焼成した多孔質サーメット電極と
するのが良い。金属成分中のAuの含有量は、本発明者
等の検討によれば、1〜5重量%程度とすることが望ま
しい。
Specifically, a porous electrode containing Pt and Au as main components is preferably used, and more preferably,
Pt-Au alloy electrode obtained by alloying Pt and Au, especially P
The t-Au alloy powder and ceramics such as zirconia and alumina are preferably pasted and fired to form a porous cermet electrode. According to the study of the present inventors, the content of Au in the metal component is desirably about 1 to 5% by weight.

【0059】以上のように、本実施形態のガスセンサ1
によれば、酸素ポンプセル3において被測定ガス中の可
燃性ガス成分の一部を選択的に酸化することにより、こ
の酸化反応に基づいて、酸素ポンプセル3の一対の電極
3a、3b間の通電量が変化する。この変化した通電量
を第1の電流検出手段100により検出することで、酸
化された可燃性ガス成分の一部の濃度を選択的に測定す
ることができる。
As described above, the gas sensor 1 of the present embodiment
According to the above, by selectively oxidizing a part of the combustible gas component in the gas to be measured in the oxygen pump cell 3, the amount of electricity between the pair of electrodes 3a and 3b of the oxygen pump cell 3 is based on this oxidation reaction. Changes. By detecting the changed energization amount by the first current detection means 100, the concentration of a part of the oxidized combustible gas component can be selectively measured.

【0060】そして、酸素ポンプセル3にて酸化されな
かった残りの可燃性ガス成分濃度は、第2の電流検出手
段200によって残り成分用センサセル2に発生する電
流値又は電圧値を検出することにより測定することがで
きる。よって、本実施形態によれば、二種類又は二組の
可燃性ガス濃度を一種ずつ又は一組ずつ検出することが
でき、二種類又は二組の可燃性ガス濃度を高精度に検出
することのできるガスセンサを提供することができる。
The remaining combustible gas component concentration not oxidized by the oxygen pump cell 3 is measured by detecting the current value or voltage value generated in the remaining component sensor cell 2 by the second current detecting means 200. can do. Therefore, according to the present embodiment, two types or two sets of flammable gas concentrations can be detected one by one or one set at a time, and two types or two sets of flammable gas concentrations can be detected with high accuracy. A gas sensor that can be provided.

【0061】また、本実施形態によれば、酸素ポンプセ
ル3の一対の電極3a、3b間の電圧値を所定値に制御
しつつ、好ましくは、該電極3a、3b間の通電量(酸
化する可燃性ガス成分濃度)に基づいてフィードバック
制御しつつ、当該電極3a、3b間の通電量を検出する
ようにしている。そのため、通電量即ちガス成分濃度を
安定して高精度に検出できる。
Further, according to this embodiment, while controlling the voltage value between the pair of electrodes 3a and 3b of the oxygen pump cell 3 to a predetermined value, preferably, the amount of electricity between the electrodes 3a and 3b (combustible The amount of electricity between the electrodes 3a and 3b is detected while performing feedback control based on the concentration of the reactive gas component). Therefore, the amount of electricity, that is, the gas component concentration, can be detected stably and with high accuracy.

【0062】(第2実施形態)本実施形態においては、
上記第1実施形態との相違点を主に説明する。図7及び
図8は、それぞれ本発明の第2実施形態に係るガスセン
サ1の先端部の模式的断面図および分解展開図であり、
上記第1実施形態と同一部分には図中、同一符号を付し
てある。本実施形態のガスセンサ1は、上記図2及び図
3に示すものと比べて、酸素ポンプセル30の配設位置
を変えたこと、及び、酸素センサセル40を付加したこ
とが、構成上の主たる相違点である。
(Second Embodiment) In the present embodiment,
The differences from the first embodiment will be mainly described. FIGS. 7 and 8 are a schematic cross-sectional view and an exploded development view, respectively, of the distal end portion of the gas sensor 1 according to the second embodiment of the present invention.
The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals in the drawings. The gas sensor 1 of the present embodiment is different from those shown in FIGS. 2 and 3 in that the arrangement position of the oxygen pump cell 30 is changed and that the oxygen sensor cell 40 is added. It is.

【0063】本実施形態におけるガスセンサ1は、上記
第1実施形態のガスセンサ1におけるアルミナ等の絶縁
材料よりなる隔壁6を、シート状の固体電解質材22で
置き換えている。この固体電解質材22は、第1実施形
態の固体電解質材と同様の酸素イオン導電性を有する材
質(ジルコニア等)よりなり、ピンホール(拡散律速手
段)11が設けられている。よって、内部空所5(5
a、5b)は固体電解質材22、スペーサ7、及び固体
電解質材4により区画形成されている。
In the gas sensor 1 of this embodiment, the partition 6 made of an insulating material such as alumina in the gas sensor 1 of the first embodiment is replaced with a sheet-like solid electrolyte material 22. This solid electrolyte material 22 is made of a material (zirconia or the like) having the same oxygen ion conductivity as the solid electrolyte material of the first embodiment, and is provided with a pinhole (diffusion controlling means) 11. Therefore, the inner space 5 (5
a, 5b) are defined by the solid electrolyte material 22, the spacer 7, and the solid electrolyte material 4.

【0064】本実施形態の酸素ポンプセル(電気化学的
酸素ポンプセル)30は、残り成分用センサセル2を構
成する固体電解質材4とは異なる固体電解質材22と、
該固体電解質材22を挟むように対向配置された一対の
電極30a、30bとより構成される。一対の電極のう
ち一方の電極30aは、第1内部空所5aに面して固体
電解質材22に接して設けられ、他方の電極30bは被
測定ガス存在空間に面して固体電解質材22に接して設
けられている。
The oxygen pump cell (electrochemical oxygen pump cell) 30 of the present embodiment includes a solid electrolyte material 22 different from the solid electrolyte material 4 constituting the sensor cell 2 for the remaining component.
It comprises a pair of electrodes 30a and 30b opposed to each other with the solid electrolyte material 22 interposed therebetween. One electrode 30a of the pair of electrodes is provided in contact with the solid electrolyte material 22 facing the first internal space 5a, and the other electrode 30b is provided in the solid electrolyte material 22 facing the gas existence space. It is provided in contact.

【0065】なお、図8に示す様に、ピンホール11
は、一対の電極30a、30bを貫通しており、他方の
電極30bの表面は、上記第1実施形態と同様の多孔質
保護層12により被覆され被毒防止されている。また、
第1実施形態と同様に、酸素ポンプセル30の一方の電
極(内部空所に面した電極)30aは、可燃性ガスの燃
焼を抑制する電極、具体的には、主成分としてPtとA
uを含有する多孔質電極が好適に用いられ、他方の電極
30bには、Pt多孔質サーメット電極が好適に用いら
れる。
Note that, as shown in FIG.
Penetrates the pair of electrodes 30a and 30b, and the surface of the other electrode 30b is covered with the same porous protective layer 12 as in the first embodiment to prevent poisoning. Also,
As in the first embodiment, one electrode (the electrode facing the internal space) 30a of the oxygen pump cell 30 is an electrode that suppresses the combustion of combustible gas, specifically, Pt and A as main components.
A porous electrode containing u is preferably used, and a Pt porous cermet electrode is suitably used as the other electrode 30b.

【0066】酸素センサセル40は、残り成分用センサ
セル2と同じ固体電解質材4と、該固体電解質材4を挟
むように対向配置された一対の電極40a、40bとよ
り構成される。一対の電極のうち一方の電極40aは、
第1内部空所5aに面して固体電解質材4に接して設け
られ、他方の電極40bは大気存在空間8に面して固体
電解質材4に接して設けられている。
The oxygen sensor cell 40 is composed of the same solid electrolyte material 4 as the remaining component sensor cell 2, and a pair of electrodes 40 a and 40 b disposed so as to sandwich the solid electrolyte material 4. One electrode 40a of the pair of electrodes is
The other electrode 40b is provided in contact with the solid electrolyte material 4 so as to face the first internal space 5a and in contact with the solid electrolyte material 4 so as to face the air presence space 8.

【0067】酸素センサセル40の一方の電極(内部空
所に面した電極)40aには、酸素ポンプセル30の一
方の電極30aと同様のPt−Au多孔質サーメット電
極が好適に用いられ、他方の電極40bには、Pt多孔
質サーメット電極が好適に用いられる。この酸素センサ
セル40は、一対の電極40a、40b間に第1内部空
所5aの酸素濃度に依存した電圧を発生するようになっ
ている。
As the one electrode (electrode facing the inner space) 40a of the oxygen sensor cell 40, the same Pt-Au porous cermet electrode as the one electrode 30a of the oxygen pump cell 30 is preferably used, and the other electrode is used. For Pb, a Pt porous cermet electrode is preferably used. The oxygen sensor cell 40 generates a voltage between the pair of electrodes 40a and 40b depending on the oxygen concentration in the first internal space 5a.

【0068】また、図8に示す様に、これら酸素ポンプ
セル30及び酸素センサセル40の各電極30a、30
b、40a、40bには、これら各電極から電気信号を
取り出すためのリード30c、30d、40c、40d
が一体に形成されている。ここで、上記第1実施形態と
同様、固体電解質4、22上の各電極30a等以外の部
位、特にリード30c等の形成部位には、固体電解質と
リードとの間に、寄生セル形成防止用のアルミナ等の絶
縁層(図示せず)を形成しておくことが好ましい。
As shown in FIG. 8, the electrodes 30a, 30a of the oxygen pump cell 30 and the oxygen sensor cell 40 are used.
b, 40a and 40b have leads 30c, 30d, 40c and 40d for extracting electric signals from these electrodes.
Are integrally formed. Here, as in the first embodiment, a portion other than the electrodes 30a and the like on the solid electrolytes 4 and 22 and particularly a formation portion of the lead 30c and the like are provided between the solid electrolyte and the lead to prevent formation of parasitic cells. It is preferable to form an insulating layer (not shown) of alumina or the like.

【0069】そして、本実施形態においても、図8に示
す様に形成されたスルーホールSH及び端子(パッド電
極)P、及び上記リード線H3を介して、図示しない外
部回路と各セル2、30、40及びヒータ10との信号
のやり取りが可能となっている。ここで、図9に、本実
施形態において、上記外部回路に備えられた第1の電流
検出手段110及び第2の電流検出手段200の具体的
構成を示す。なお、第2の電流検出手段200は、上記
第1実施形態と同様のものである。
Also in the present embodiment, an external circuit (not shown) and each of the cells 2 and 30 are connected via the through hole SH and the terminal (pad electrode) P formed as shown in FIG. , 40 and the heater 10 can be exchanged. Here, FIG. 9 shows a specific configuration of the first current detecting means 110 and the second current detecting means 200 provided in the external circuit in the present embodiment. The second current detecting means 200 is the same as that of the first embodiment.

【0070】第1の電流検出手段110は、基本的に
は、酸素ポンプセル30の一対の電極30a、30bに
電気的に接続され、これら電極30a、30b間の通電
量を検出するものである。具体的には、上記第1実施形
態と同様の酸素ポンプ電流測定部101と、酸素センサ
セル40の一対の電極40a、40b間に発生する電圧
を検出する酸素センサセル電圧検出部111と、可変抵
抗等を有し、該酸素センサセル電圧検出部111の測定
値(電圧値)が所定値となるように酸素ポンプセル30
における電極間電圧Vpを制御する電極間電圧制御部1
12とを備える。
The first current detecting means 110 is basically electrically connected to the pair of electrodes 30a and 30b of the oxygen pump cell 30, and detects the amount of electricity between these electrodes 30a and 30b. Specifically, an oxygen pump current measuring unit 101 similar to the first embodiment, an oxygen sensor cell voltage detecting unit 111 for detecting a voltage generated between a pair of electrodes 40a and 40b of the oxygen sensor cell 40, a variable resistor and the like So that the measured value (voltage value) of the oxygen sensor cell voltage detector 111 becomes a predetermined value.
Voltage control unit 1 for controlling inter-electrode voltage Vp in
12 is provided.

【0071】次に、本実施形態のガスセンサ1の動作原
理を説明する。上記第1実施形態と同様、一例として燃
料電池の改質ガス中の可燃性ガスであるH2とCH3OH
の検出原理を説明する。本実施形態では、酸素センサセ
ル40の電極40a、40b間に発生する電圧により、
酸素ポンプセル30の電極間電圧及び酸素ポンプ電流I
p(通電量)をフィードバック制御する。
Next, the operation principle of the gas sensor 1 of the present embodiment will be described. As in the first embodiment, as an example, H2 and CH3OH as combustible gases in the reformed gas of the fuel cell are used.
Will be described. In the present embodiment, the voltage generated between the electrodes 40a and 40b of the oxygen sensor cell 40
Voltage between electrodes of oxygen pump cell 30 and oxygen pump current I
Feedback control is performed on p (the amount of current).

【0072】図7において、被測定ガスは多孔質保護層
12、ピンホール11を通過して第1内部空所5aに導
入される。酸素センサセル40の一対の電極40a、4
0b間にはこれら両電極間の酸素濃度の違いにより、大
気存在空間8側の電極40bを+極として約1Vの電圧
が発生している。
In FIG. 7, the gas to be measured passes through the porous protective layer 12 and the pinhole 11, and is introduced into the first internal space 5a. A pair of electrodes 40a, 4 of the oxygen sensor cell 40
Between 0b, a voltage of about 1 V is generated with the electrode 40b on the air presence space 8 side as a positive electrode due to the difference in oxygen concentration between these two electrodes.

【0073】酸素ポンプセル30の電極30a、30b
間に電圧を印加し、その酸素ポンピング作用により第1
内部空所5a内に酸素を導入すると、酸素ポンプセル3
0の電極30a及び酸素センサセル40の電極40a上
で、第1内部空所5a内の可燃性ガスと酸素とが反応す
る。しかし、これら電極30a及び電極40aは、可燃
性ガスの燃焼を抑制する材料、例えば、Pt−Au合金
の多孔質サーメット電極であるため、可燃性ガス(H
2、CH3OH)のうち、反応性の高いH2は選択的に酸
化されてH2Oになるが、反応性の低いCH3OHはほと
んど酸化されない。
The electrodes 30a and 30b of the oxygen pump cell 30
Voltage is applied between the first and second pumps, and the first
When oxygen is introduced into the internal space 5a, the oxygen pump cell 3
On the zero electrode 30a and the electrode 40a of the oxygen sensor cell 40, the combustible gas in the first internal space 5a reacts with oxygen. However, since the electrode 30a and the electrode 40a are porous cermet electrodes made of a material that suppresses the combustion of a combustible gas, for example, a Pt—Au alloy, the combustible gas (H
2, CH3OH), highly reactive H2 is selectively oxidized to H2O, but less reactive CH3OH is hardly oxidized.

【0074】図10は、酸素ポンプセル30の電流値
(酸素ポンプ電流Ip)と酸素センサセル40の電圧値
(酸素センサセル電圧Vos)との特性を示す図で、横
軸は酸素ポンプ電流Ip、縦軸は酸素センサセル電圧V
osである。図10に示す様に、酸素センサセル40の
電極40a、40b間に発生する電圧Vosは、酸素ポ
ンプセル30による酸素供給速度と、第1内部空所5a
へ導入されるH2導入速度が釣合ったとき急変する。
FIG. 10 is a graph showing the characteristics of the current value (oxygen pump current Ip) of the oxygen pump cell 30 and the voltage value (oxygen sensor cell voltage Vos) of the oxygen sensor cell 40. The horizontal axis is the oxygen pump current Ip, and the vertical axis is the vertical axis. Is the oxygen sensor cell voltage V
os. As shown in FIG. 10, the voltage Vos generated between the electrodes 40a and 40b of the oxygen sensor cell 40 depends on the oxygen supply rate by the oxygen pump cell 30 and the first internal space 5a.
Changes suddenly when the H2 introduction speed introduced into the chamber is balanced.

【0075】したがって、酸素センサセル40の電極4
0a、40b間に発生する電圧値Vosが、この急変点
の電圧になるように酸素ポンプセル30の通電量を制御
することにより、第1内部空所5a内のH2を過不足な
く酸化することができる。また、第1実施形態と同様
に、酸素ポンプ電流Ipを測定することでH2濃度を検
出できる。なお、残り成分用センサセル2によるCH3
OHの検出原理は第1実施形態と同様である。
Therefore, the electrode 4 of the oxygen sensor cell 40
By controlling the energization amount of the oxygen pump cell 30 so that the voltage value Vos generated between 0a and 40b becomes the voltage at this sudden change point, it is possible to oxidize H2 in the first internal space 5a without excess or shortage. it can. Further, similarly to the first embodiment, the H2 concentration can be detected by measuring the oxygen pump current Ip. Note that CH3 by the remaining component sensor cell 2
The principle of detecting OH is the same as in the first embodiment.

【0076】具体的には、第1内部空所5aの酸素濃度
に依存して酸素センサセル40に発生する酸素センサセ
ル電圧Vosを、酸素センサセル電圧検出部111によ
って検出する。このとき検出された酸素センサセル電圧
Vosが所定値(上記急変点の電圧、例えば0.45
V)になるように、電極間電圧制御部112によって酸
素ポンプセル30の電極間電圧Vpをフィードバック制
御する。
More specifically, the oxygen sensor cell voltage Vos generated in the oxygen sensor cell 40 depending on the oxygen concentration in the first internal space 5a is detected by the oxygen sensor cell voltage detector 111. The oxygen sensor cell voltage Vos detected at this time is a predetermined value (the voltage at the sudden change point, for example, 0.45
V), the interelectrode voltage control unit 112 performs feedback control of the interelectrode voltage Vp of the oxygen pump cell 30.

【0077】これにより、酸素ポンプセル30の通電量
(酸素ポンプ電流Ip)も制御され、第1内部空所5a
内のH2を過不足なく酸化することができる。そして、
酸素ポンプ電流測定部101により酸素ポンプセル30
の通電量(酸素ポンプ電流Ip)を検出する。こうし
て、精度良くH2濃度を検出できる。
Thus, the amount of electricity (oxygen pump current Ip) of the oxygen pump cell 30 is also controlled, and the first internal space 5a
H2 inside can be oxidized without excess or shortage. And
The oxygen pump cell 30 is measured by the oxygen pump current measuring unit 101.
Is detected (oxygen pump current Ip). Thus, the H2 concentration can be detected accurately.

【0078】そして、本実施形態によれば、上記第1実
施形態と同様の作用効果を奏するガスセンサを提供でき
る。また、本実施形態によれば、酸素ポンプセル30に
発生する電流を、大気(基準酸素濃度ガス)を基準とし
た酸素センサセル40に発生する安定した電圧に基づい
たものとできる。それによって、酸素ポンプセル30の
電流電圧特性の経時変化の影響を受けることなく、酸素
ポンプセル30による濃度検出をより高精度に行うこと
ができる。
According to the present embodiment, it is possible to provide a gas sensor having the same functions and effects as those of the first embodiment. Further, according to the present embodiment, the current generated in the oxygen pump cell 30 can be based on the stable voltage generated in the oxygen sensor cell 40 based on the atmosphere (reference oxygen concentration gas). Thereby, the concentration detection by the oxygen pump cell 30 can be performed with higher accuracy without being affected by the temporal change of the current-voltage characteristics of the oxygen pump cell 30.

【0079】(第3実施形態)本実施形態においては、
上記第1実施形態との相違点を主に説明する。図11及
び図12は、それぞれ本発明の第3実施形態に係るガス
センサ1の先端部の模式的断面図および分解展開図であ
り、上記第1及び第2実施形態と同一部分には図中、同
一符号を付してある。本実施形態のガスセンサ1は、上
記第1実施形態と比べた場合、残り成分用センサセル2
0の配設位置を変えたことが、構成上の主たる相違点で
ある。
(Third Embodiment) In the present embodiment,
The differences from the first embodiment will be mainly described. FIGS. 11 and 12 are a schematic cross-sectional view and an exploded development view, respectively, of the distal end portion of the gas sensor 1 according to the third embodiment of the present invention. In the same parts as those in the first and second embodiments, The same reference numerals are given. The gas sensor 1 of the present embodiment is different from the first embodiment in that the remaining component sensor cell 2
The main difference in the configuration is that the arrangement position of 0 is changed.

【0080】本実施形態におけるガスセンサ1は、上記
第1実施形態のガスセンサ1におけるアルミナ等の絶縁
材料よりなる隔壁6を、上記第2実施形態と同様に、シ
ート状の固体電解質材22で置き換えている。この固体
電解質材22には、ピンホール(拡散律速手段)11及
び多孔質保護層12が設けられている。また、図12に
示す様に、内部空所5を形成するためのスペーサ7に
は、上記大気口H23、H24から大気が導入される大
気存在空間31を形成するための抜き穴7dが形成され
ている。
In the gas sensor 1 according to the present embodiment, the partition 6 made of an insulating material such as alumina in the gas sensor 1 according to the first embodiment is replaced with a sheet-like solid electrolyte material 22 as in the second embodiment. I have. The solid electrolyte material 22 is provided with a pinhole (diffusion controlling means) 11 and a porous protective layer 12. As shown in FIG. 12, a hole 7d is formed in the spacer 7 for forming the internal space 5 to form an atmosphere presence space 31 into which the atmosphere is introduced from the atmosphere ports H23 and H24. ing.

【0081】そして、本実施形態では、固体電解質材4
の両側面に、それぞれ大気存在空間8、31が形成され
ており、残り成分用センサセル20は、酸素ポンプセル
3を構成する固体電解質材4とは異なる固体電解質材2
2と、固体電解質材22を挟むように対向配置された一
対の電極20a、20bとにより構成される。一対の電
極のうち一方の電極20aは、第2内部空所5bに面し
て固体電解質材22に接して設けられ、他方の電極20
bは大気存在空間31に面して固体電解質材22に接し
て設けられている。
In this embodiment, the solid electrolyte material 4
Air existence spaces 8 and 31 are respectively formed on both sides of the solid electrolyte material 2, which is different from the solid electrolyte material 4 constituting the oxygen pump cell 3.
2 and a pair of electrodes 20a and 20b opposed to each other with the solid electrolyte material 22 interposed therebetween. One electrode 20a of the pair of electrodes is provided in contact with the solid electrolyte material 22 facing the second internal space 5b, and the other electrode 20a is provided.
b is provided in contact with the solid electrolyte material 22 so as to face the air space 31.

【0082】ここで、残り成分用センサセル20におけ
る一方の電極(内部空所に面した電極)20a、他方の
電極20bは、それぞれ、上記第1実施形態に示した残
り成分用センサセル2における一方の電極2a、他方の
電極2bと同様の材質、機能を有する。これら電極20
a及び20bには、図12に示す様に、それぞれ電気信
号を取り出すためのリード20c及び20dが一体形成
されている。また、図示しないが、第2の電流検出手段
200は、これら電極20a及び20bと接続され、第
1実施形態と同様に作用する。
Here, one electrode (the electrode facing the internal space) 20a and the other electrode 20b in the sensor cell 20 for the remaining component are respectively connected to one electrode in the sensor cell 2 for the remaining component shown in the first embodiment. It has the same material and function as the electrode 2a and the other electrode 2b. These electrodes 20
As shown in FIG. 12, leads 20c and 20d for extracting an electric signal are formed integrally with a and 20b, respectively. Although not shown, the second current detecting means 200 is connected to these electrodes 20a and 20b, and operates in the same manner as in the first embodiment.

【0083】そして、本実施形態のガスセンサ1の動作
原理は、上記第1実施形態と同様であり、同様の作用効
果を奏するが、さらに、本実施形態では、酸素ポンプセ
ル3と残り成分用センサセル20とが互いに異なる固体
電解質材4及び22で構成されているため、第1実施形
態と比較して、両セル3、20間の電気的干渉(電気ノ
イズ)が小さく、より高精度な可燃性ガスの検出が可能
である。
The operation principle of the gas sensor 1 of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and the same operation and effects are obtained. In the present embodiment, the oxygen pump cell 3 and the remaining component sensor cell 20 Are composed of the solid electrolyte materials 4 and 22 which are different from each other, so that the electric interference (electric noise) between the two cells 3 and 20 is small and the flammable gas with higher accuracy as compared with the first embodiment. Can be detected.

【0084】ところで、上記各実施形態においては、二
種類又は二組の可燃性ガス濃度を高精度に検出すること
のできるガスセンサを提供することができることに加
え、二種類又は二組の可燃性ガス濃度を高精度に検出す
ることのできる可燃性ガス成分濃度の検出方法を提供す
ることができる。
Incidentally, in each of the above embodiments, in addition to providing a gas sensor capable of detecting two or two types of combustible gas concentrations with high accuracy, two or two types of combustible gas concentrations can be provided. A method for detecting the concentration of a combustible gas component that can detect the concentration with high accuracy can be provided.

【0085】即ち、被測定ガス成分である2種類以上の
可燃性ガス成分を含む被測定ガスを周囲から区画された
内部空所5に導入するとともに、内部空所5に電気化学
的酸素ポンプセル3、30により酸素ガスを導入するこ
とにより被測定ガス中の可燃性ガス成分の一部を選択的
に酸化し、かつ、該電気化学的酸素ポンプセルの通電量
から酸化した可燃性ガス成分濃度を測定した後、一対の
電極を有するセンサセル2、20によって、残りの可燃
性ガス成分濃度を該一対の電極に発生する起電力または
電流値に基づいて測定することを特徴とする可燃性ガス
成分濃度の検出方法を提供できる。
That is, a gas to be measured containing two or more kinds of combustible gas components, which are gas components to be measured, is introduced into the internal space 5 partitioned from the surroundings, and the electrochemical oxygen pump cell 3 is introduced into the internal space 5. , 30 to selectively oxidize a part of the combustible gas component in the gas to be measured by measuring the concentration of the oxidized combustible gas component from the amount of electricity supplied to the electrochemical oxygen pump cell. After that, the sensor cells 2 and 20 having a pair of electrodes measure the remaining combustible gas component concentration based on the electromotive force or current value generated in the pair of electrodes. A detection method can be provided.

【0086】そして、この検出方法において、電気化学
的酸素ポンプセル3、30に発生する電圧値を所定値に
制御しつつ、電気化学的酸素ポンプセル3、30の通電
量を検出するようにすれば、通電量即ちガス成分濃度を
より安定して高精度に検出できる。
Then, in this detection method, if the amount of electricity of the electrochemical oxygen pump cells 3 and 30 is detected while controlling the voltage value generated in the electrochemical oxygen pump cells 3 and 30 to a predetermined value, The amount of electricity, that is, the gas component concentration, can be detected more stably and with high accuracy.

【0087】(他の実施形態)なお、上記実施形態で
は、燃料電池の改質ガス中のH2とCH3OHを例として
検出原理を説明したが、他に、例えば内燃機関、特に、
ガソリンエンジンやディーゼルエンジンの排ガス中の可
燃性ガスの検出にも応用できる。より具体的には、例え
ば可燃性ガス過剰の運転条件下(いわゆるリッチ領域)
で、CH4の濃度及びその他の可燃性ガス(H2、CO、
CH4以外のHC)を一組とした濃度をそれぞれ検出す
ることが可能である。
(Other Embodiments) In the above-described embodiment, the detection principle has been described by taking H2 and CH3OH in the reformed gas of the fuel cell as an example.
It can also be applied to the detection of flammable gas in exhaust gas from gasoline and diesel engines. More specifically, for example, operating conditions of excess flammable gas (so-called rich region)
And the concentration of CH4 and other flammable gases (H2, CO,
It is possible to detect the concentration of each pair of HCs other than CH4.

【0088】この場合、酸素ポンプセル3、30の電極
3a、30a及び酸素センサセル40の電極40aの触
媒活性を、CH4の酸化が起こらないように低下させ
る。そして、酸素ポンプセル3、30でCH4以外の可
燃性ガスを酸化して、酸素ポンプセル3、30の酸素ポ
ンプ電流Ipからその濃度を検出し、残り成分用センサ
セル2、20の電流Isまたは電圧VsによりCH4を
検出する。このように、本発明に係るガスセンサにあっ
ては、二種類ないしは二組の可燃性ガス濃度を高精度に
検出可能である。
In this case, the catalytic activities of the electrodes 3a, 30a of the oxygen pump cells 3, 30 and the electrode 40a of the oxygen sensor cell 40 are reduced so that CH4 is not oxidized. Then, the flammable gas other than CH4 is oxidized by the oxygen pump cells 3 and 30, the concentration thereof is detected from the oxygen pump current Ip of the oxygen pump cells 3 and 30, and the concentration is detected by the current Is or the voltage Vs of the remaining component sensor cells 2 and 20. CH4 is detected. As described above, in the gas sensor according to the present invention, two or two sets of flammable gas concentrations can be detected with high accuracy.

【0089】また、上記実施形態において固体電解質と
してはジルコニアが望ましいが、セリア等の他の酸素イ
オン導電性の固体電解質でもよく、本発明はこれに限定
されるものではない。
In the above embodiment, zirconia is preferable as the solid electrolyte, but other oxygen ion conductive solid electrolytes such as ceria may be used, and the present invention is not limited to this.

【0090】また、上記実施形態では、酸素ポンプセル
側(上流側)の第1内部空所5aと残り成分用センサセ
ル側(下流側)の第2内部空所5bとの間は、絞り部7
cを設けることにより、両空所5a、5bの間で互いの
ガス雰囲気が影響しにくくなっているが、特に、絞り部
を設けなくとも、第1内部空所と第2内部空所とを互い
のガス雰囲気が影響しにくくなる程度に離間させたもの
としても良い。ただ、絞り部を設ければ、両空所を近接
配置でき、センサ体格の小型化につながる。
In the above embodiment, the throttle section 7 is provided between the first internal space 5a on the oxygen pump cell side (upstream side) and the second internal space 5b on the remaining component sensor cell side (downstream side).
By providing c, the gas atmosphere between the two cavities 5a and 5b is less likely to be affected by each other. In particular, the first internal space and the second internal space can be separated without providing the throttle. They may be separated to such an extent that the gas atmospheres do not easily affect each other. However, if the aperture is provided, both cavities can be arranged close to each other, which leads to a reduction in the size of the sensor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態に係るガス濃度検出装置の全
体断面図であり、(a)は内燃機関の排気ガス用、
(b)は燃料電池の改質ガス用である。
FIG. 1 is an overall sectional view of a gas concentration detection device according to an embodiment of the present invention, where (a) is for exhaust gas of an internal combustion engine,
(B) is for a reformed gas of a fuel cell.

【図2】本発明の第1実施形態に係るガスセンサの模式
的断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view of the gas sensor according to the first embodiment of the present invention.

【図3】図2に示すガスセンサの分解展開図である。FIG. 3 is an exploded development view of the gas sensor shown in FIG.

【図4】上記第1実施形態に係る各電流検出手段を示す
説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing each current detecting means according to the first embodiment.

【図5】上記第1実施形態に係る酸素ポンプセルの電圧
電流特性を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing voltage-current characteristics of the oxygen pump cell according to the first embodiment.

【図6】(a)は酸素ポンプ電流IpによるH2濃度の
検出特性を示す図、(b)はセンサセル電流Isによる
CH3OH濃度の検出特性を示す図、(c)はセンサセ
ルの電極間電圧VsによるCH3OH濃度の検出特性を
示す図である。
6A is a diagram showing a detection characteristic of the H2 concentration based on the oxygen pump current Ip, FIG. 6B is a diagram showing a detection characteristic of the CH3OH concentration based on the sensor cell current Is, and FIG. 6C is a diagram showing the detection voltage of the sensor cell based on the inter-electrode voltage Vs. FIG. 6 is a diagram showing detection characteristics of CH3OH concentration.

【図7】本発明の第2実施形態に係るガスセンサの模式
的断面図である。
FIG. 7 is a schematic sectional view of a gas sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図8】図7に示すガスセンサの分解展開図である。8 is an exploded development view of the gas sensor shown in FIG.

【図9】上記第2実施形態に係る各電流検出手段を示す
説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing each current detection unit according to the second embodiment.

【図10】上記第2実施形態における酸素ポンプ電流I
pと酸素センサセル電圧Vosとの特性を示す図であ
る。
FIG. 10 shows the oxygen pump current I in the second embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing characteristics of p and oxygen sensor cell voltage Vos.

【図11】本発明の第3実施形態に係るガスセンサの模
式的断面図である。
FIG. 11 is a schematic sectional view of a gas sensor according to a third embodiment of the present invention.

【図12】図11に示すガスセンサの分解展開図であ
る。
FIG. 12 is an exploded development view of the gas sensor shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2、20…残り成分用センサセル、2a、20a…残り
成分用センサセルの一方の電極(内部空所に面した電
極)、2b、20b…残り成分用センサセルの他方の電
極、3、30…酸素ポンプセル、3a、30a…酸素ポ
ンプセルの一方の電極(内部空所に面した電極)、3
b、30b…酸素ポンプセルの他方の電極、4、22…
固体電解質材、5…内部空所、8、31…大気存在空
間、40…酸素センサセル、40a…酸素センサセルの
一方の電極(内部空所に面した電極)、40b…酸素セ
ンサセルの他方の電極、100、110…第1の電流検
出手段、200…第2の電流検出手段(電圧検出手段)
2, 20: sensor cell for remaining component, 2a, 20a: one electrode of sensor cell for remaining component (electrode facing internal space), 2b, 20b: other electrode of sensor cell for remaining component, 3, 30: oxygen pump cell One electrode of the oxygen pump cell (electrode facing the inner space);
b, 30b... the other electrode of the oxygen pump cell, 4, 22,.
Solid electrolyte material, 5: internal space, 8, 31: air space, 40: oxygen sensor cell, 40a: one electrode of the oxygen sensor cell (electrode facing the internal space), 40b: the other electrode of the oxygen sensor cell, 100, 110: first current detecting means, 200: second current detecting means (voltage detecting means)

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被測定ガスが導入される内部空所(5)
と、 基準酸素濃度ガスが導入される基準酸素濃度ガス存在空
間(8、31)と、 一方の電極(3a、30a)が前記内部空所に面するよ
うに、酸素イオン導電性の固体電解質材(4、22)に
接して設けられた一対の電極(3a、3b、30a、3
0b)を有し、これら一対の電極への通電により前記内
部空所に酸素を導入し、被測定ガス中の可燃性ガス成分
の一部を選択的に酸化する酸素ポンプセル(3、30)
と、 前記酸素ポンプセルの前記一対の電極間の通電量を検出
する第1の電流検出手段(100、110)と、 一方の電極(2a、20a)が前記内部空所に面し他方
の電極(2b、20b)が前記基準酸素濃度ガス存在空
間に面するように酸素イオン導電性の固体電解質材
(4、22)に接して設けられた一対の電極を有し、こ
れら一対の電極間に残りの可燃性ガス成分濃度に依存し
た電流を発生する残り成分用センサセル(2、20)
と、 前記残り成分用センサセルにおける前記一対の電極の電
圧を所定値に制御することにより当該電極間に発生する
電流値を検出する第2の電流検出手段(200)と、を
備えることを特徴とするガスセンサ。
An internal space (5) into which a gas to be measured is introduced.
A reference oxygen concentration gas existing space (8, 31) into which the reference oxygen concentration gas is introduced, and an oxygen ion conductive solid electrolyte material such that one electrode (3a, 30a) faces the internal space. A pair of electrodes (3a, 3b, 30a, 3a) provided in contact with (4, 22).
Ob), wherein oxygen is introduced into the internal space by energizing the pair of electrodes to selectively oxidize a part of the combustible gas component in the gas to be measured.
A first current detecting means (100, 110) for detecting an amount of electricity between the pair of electrodes of the oxygen pump cell; and one electrode (2a, 20a) facing the internal space and the other electrode (100, 110). 2b, 20b) has a pair of electrodes provided in contact with the oxygen ion conductive solid electrolyte material (4, 22) so as to face the reference oxygen concentration gas existing space, and the remaining electrode between the pair of electrodes is provided. Component sensor cell for generating a current depending on the flammable gas component concentration of the remaining component (2, 20)
And a second current detecting means (200) for detecting a current value generated between the electrodes by controlling the voltage of the pair of electrodes in the sensor cell for the remaining component to a predetermined value. Gas sensor.
【請求項2】 被測定ガスが導入される内部空所(5)
と、 基準酸素濃度ガスが導入される基準酸素濃度ガス存在空
間(8、31)と、 一方の電極(3a、30a)が前記内部空所に面するよ
うに、酸素イオン導電性の固体電解質材(4、22)に
接して設けられた一対の電極(3a、3b、30a、3
0b)を有し、これら一対の電極への通電により前記内
部空所に酸素を導入し、被測定ガス中の可燃性ガス成分
の一部を選択的に酸化する酸素ポンプセル(3、30)
と、 前記酸素ポンプセルの前記一対の電極間の通電量を検出
する電流検出手段(100、110)と、 一方の電極(2a、20a)が前記内部空所に面し他方
の電極(2b、20b)が前記基準酸素濃度ガス存在空
間に面するように酸素イオン導電性の固体電解質材
(4、22)に接して設けられた一対の電極を有し、こ
れら一対の電極間に残りの可燃性ガス成分濃度に依存し
た電圧を発生する残り成分用センサセル(2、20)
と、 前記残り成分用センサセルの前記一対の電極間に発生す
る電圧値を検出する電圧検出手段(200)と、を備え
ることを特徴とするガスセンサ。
2. An internal space (5) into which a gas to be measured is introduced.
A reference oxygen concentration gas existing space (8, 31) into which the reference oxygen concentration gas is introduced, and an oxygen ion conductive solid electrolyte material such that one electrode (3a, 30a) faces the internal space. A pair of electrodes (3a, 3b, 30a, 3a) provided in contact with (4, 22).
Ob), wherein oxygen is introduced into the internal space by energizing the pair of electrodes to selectively oxidize a part of the combustible gas component in the gas to be measured.
Current detection means (100, 110) for detecting the amount of electricity between the pair of electrodes of the oxygen pump cell; one electrode (2a, 20a) facing the internal space and the other electrode (2b, 20b). ) Has a pair of electrodes provided in contact with the oxygen ion conductive solid electrolyte material (4, 22) so as to face the reference oxygen concentration gas existing space, and the remaining flammable material is provided between the pair of electrodes. Sensor cell for remaining component that generates voltage dependent on gas component concentration (2, 20)
And a voltage detection means (200) for detecting a voltage value generated between the pair of electrodes of the remaining component sensor cell.
【請求項3】 前記酸素ポンプセル(3)の他方の電極
(3b)が前記基準酸素濃度ガス存在空間(8)に面し
ており、 前記酸素ポンプセルの前記一対の電極(3a、3b)間
の電圧値を所定値に制御しつつ、前記酸素ポンプセルの
前記一対の電極間の通電量を検出するようにしたことを
特徴とする請求項1または2に記載のガスセンサ。
3. The other electrode (3b) of the oxygen pump cell (3) faces the reference oxygen concentration gas existing space (8), and between the pair of electrodes (3a, 3b) of the oxygen pump cell. 3. The gas sensor according to claim 1, wherein the amount of electricity between the pair of electrodes of the oxygen pump cell is detected while controlling the voltage value to a predetermined value. 4.
【請求項4】 前記酸素ポンプセル(3)の前記一対の
電極(3a、3b)間の電圧値を、前記検出された前記
酸素ポンプセルの前記一対の電極間の通電量に基づいて
フィードバック制御することを特徴とする請求項3に記
載のガスセンサ。
4. A feedback control of a voltage value between the pair of electrodes (3a, 3b) of the oxygen pump cell (3) based on the detected amount of electricity between the pair of electrodes of the oxygen pump cell. The gas sensor according to claim 3, wherein:
【請求項5】 前記酸素ポンプセル(3、30)におけ
る前記内部空所(5)に面した電極(3a、30a)
が、Pt−Au合金で構成されていることを特徴とする
請求項1ないし4のいずれか1つに記載のガスセンサ。
5. Electrodes (3a, 30a) facing said internal space (5) in said oxygen pump cell (3, 30).
The gas sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the gas sensor is made of a Pt-Au alloy.
【請求項6】 一方の電極(40a)が前記内部空所
(5)に面し他方の電極(40b)が前記基準酸素濃度
ガス存在空間(8)に面するように酸素イオン導電性の
固体電解質材(4)に接して設けられた一対の電極を有
し、これら一対の電極間に前記内部空所の酸素濃度に依
存した電圧を発生する酸素センサセル(40)を備えて
おり、 前記酸素センサセルの前記一対の電極間に発生する電圧
値が所定値になるように、前記酸素ポンプセル(30)
の一対の電極(30a、30b)間の電圧を制御しなが
ら、前記酸素ポンプセルの一対の電極間の通電量を検出
することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つ
に記載のガスセンサ。
6. An oxygen ion conductive solid such that one electrode (40a) faces the internal space (5) and the other electrode (40b) faces the reference oxygen concentration gas existing space (8). An oxygen sensor cell (40) having a pair of electrodes provided in contact with the electrolyte material (4) and generating a voltage depending on the oxygen concentration in the internal space between the pair of electrodes; The oxygen pump cell (30) such that a voltage value generated between the pair of electrodes of the sensor cell becomes a predetermined value.
The gas sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein the amount of electricity between the pair of electrodes of the oxygen pump cell is detected while controlling the voltage between the pair of electrodes (30a, 30b). .
【請求項7】 前記酸素センサセル(40)における前
記内部空所(5)に面した電極(40a)が、Pt−A
u合金で構成されていることを特徴とする請求項6に記
載のガスセンサ。
7. The electrode (40a) facing the internal space (5) in the oxygen sensor cell (40) is a Pt-A
The gas sensor according to claim 6, wherein the gas sensor is made of a u alloy.
【請求項8】 前記残り成分用センサセル(2、20)
における前記内部空所(5)に面した電極(2a、20
a)が、Pt−Au合金で構成されることを特徴とする
請求項2に記載のガスセンサ。
8. The sensor cell for remaining components (2, 20).
(2a, 20) facing the internal space (5)
The gas sensor according to claim 2, wherein a) is made of a Pt-Au alloy.
【請求項9】 被測定ガス成分である2種類以上の可燃
性ガス成分を含む被測定ガスを周囲から区画された内部
空所(5)に導入するとともに、該内部空所に電気化学
的酸素ポンプセル(3、30)により酸素ガスを導入す
ることにより被測定ガス中の可燃性ガス成分の一部を選
択的に酸化し、かつ、該電気化学的酸素ポンプセルの通
電量から酸化した可燃性ガス成分濃度を測定した後、 一対の電極(2a、2b、20a、20b)を有する残
り成分用センサセル(2、20)によって、残りの可燃
性ガス成分濃度を、前記一対の電極に発生する起電力ま
たは電流値に基づいて測定することを特徴とする可燃性
ガス成分濃度の検出方法。
9. A gas to be measured containing two or more types of combustible gas components, which is a gas component to be measured, is introduced into an internal space (5) partitioned from the surroundings, and electrochemical oxygen is introduced into the internal space. A part of the flammable gas component in the gas to be measured is selectively oxidized by introducing oxygen gas through the pump cells (3, 30), and the flammable gas oxidized from the amount of electricity supplied to the electrochemical oxygen pump cell. After measuring the component concentration, the remaining combustible gas component concentration is generated at the pair of electrodes by the remaining component sensor cell (2, 20) having the pair of electrodes (2a, 2b, 20a, 20b). Alternatively, a method for detecting the concentration of a combustible gas component, wherein the measurement is performed based on a current value.
【請求項10】 前記電気化学的酸素ポンプセル(3、
30)に発生する電圧値を所定値に制御しつつ、前記電
気化学的酸素ポンプセルの通電量を検出するようにした
ことを特徴とする請求項9に記載の可燃性ガス成分濃度
の検出方法。
10. The electrochemical oxygen pump cell (3,
The method for detecting the concentration of a combustible gas component according to claim 9, wherein the amount of electricity supplied to the electrochemical oxygen pump cell is detected while controlling the voltage value generated in (30) to a predetermined value.
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