JP2002005881A - Hydrogen sensor and method for measuring hydrogen concentration using it - Google Patents
Hydrogen sensor and method for measuring hydrogen concentration using itInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、小型で且つ安価で
あってしかも高信頼性を有する水素選択性に優れた水素
センサおよびそれを用いた水素濃度測定方法に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a small and inexpensive hydrogen sensor having high reliability and excellent hydrogen selectivity, and a method of measuring hydrogen concentration using the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】酸素イオン伝導性固体電解質を用いたセ
ンサとしては、自動車の排気中の酸素濃度を検出する酸
素センサや、酸素濃度から空燃比を求める空燃比センサ
がある。そして、このような従来のセンサは、水素ガス
にも反応することは公知である。2. Description of the Related Art As sensors using an oxygen ion conductive solid electrolyte, there are an oxygen sensor for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas of an automobile and an air-fuel ratio sensor for obtaining an air-fuel ratio from the oxygen concentration. It is known that such a conventional sensor also reacts to hydrogen gas.
【０００３】図１２は従来センサの構成例を示すもので
あって、センサのセンサ素子１０は、被測定ガスが拡散
律速部１０ａを通り、ガス拡散室１２に拡散到達できる
構成となっている。また、１１は酸素ポンプセルで、酸
素イオン伝導性固体電解質１１ａと、その両面に配置さ
れる外側電極１１ｂおよび内側電極１１ｃとで形成され
る。さらに、１３は酸素検知セルで、酸素イオン伝導性
固体電解質１３ａと、その両面に配設される酸素参照電
極１３ｂおよび酸素測定電極１３ｃとで形成され、酸素
参照電極１３ｂは演算増幅器２１をそなえたセンサ制御
回路２０に夫々接続されている。さらにまた、センサ素
子１０を活性温度に制御するヒータ部１５が備えられて
おり、このヒータ部１５はセラミック基板１５ａ内にヒ
ータ１５ｂを配設してヒータ制御回路１５ｃに接続する
ことによって構成されている。そして、固体電解質１１
ａと固体電解質１３ａとがスペーサ１２ａを介している
ことにより形成された空間を前記したガス拡散室１２と
していると共に、固体電解質１３ａとセラミック基板１
５ａとがスペーサ１４ａを介していることにより形成さ
れた空間を酸素基準室１４としている。FIG. 12 shows an example of the configuration of a conventional sensor. The sensor element 10 of the sensor has a configuration in which a gas to be measured can diffuse and reach a gas diffusion chamber 12 through a diffusion rate controlling part 10a. Reference numeral 11 denotes an oxygen pump cell, which is formed by an oxygen ion conductive solid electrolyte 11a, and an outer electrode 11b and an inner electrode 11c disposed on both surfaces thereof. Further, reference numeral 13 denotes an oxygen sensing cell, which is formed by an oxygen ion conductive solid electrolyte 13a, an oxygen reference electrode 13b and an oxygen measurement electrode 13c provided on both surfaces thereof, and the oxygen reference electrode 13b has an operational amplifier 21. Each is connected to the sensor control circuit 20. Further, a heater section 15 for controlling the sensor element 10 to the activation temperature is provided, and the heater section 15 is configured by disposing a heater 15b in a ceramic substrate 15a and connecting to a heater control circuit 15c. I have. And the solid electrolyte 11
a and the solid electrolyte 13a are interposed with the spacer 12a interposed therebetween to form a space formed as the gas diffusion chamber 12, and the solid electrolyte 13a and the ceramic substrate 1
The space formed by interposing the spacer 5a with the spacer 5a is defined as the oxygen reference chamber 14.
【０００４】このような構成をもつセンサ素子１０は、
例えば、ＳＡＥペーパー（Ｎｏ．８５０３７８）や自動
車技術（Ｖｏｌ．４１、Ｎｏ．１２、１９８７）に記載
されている。The sensor element 10 having such a configuration is
For example, it is described in SAE paper (No. 850378) and automotive technology (Vol. 41, No. 12, 1987).
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】このような従来例に示
すセンサのセンサ素子１０は、被測定ガスの拡散量を制
限するガス拡散律速部１０ａと、ガス拡散律速部１０ａ
を通ったガスが拡散するガス拡散室１２と、ガス拡散室
１２の酸素分圧を測定する酸素検知セル１３と、酸素検
知セル１３の出力に基づきガス拡散室１２に酸素を汲み
入れる作用とガス拡散室１２から酸素を汲み出す作用を
持つ酸素ポンプセル１１とを備え、酸素ポンプセル１１
に流れるポンプ電流Ｉｐを測定し、酸素濃度や水素濃度
を求める構成となっていたため、被測定ガス中の反応成
分ガスがそれぞれの拡散係数に基づきガス拡散室１２に
連続的に拡散してくることになる。The sensor element 10 of such a sensor shown in the prior art has a gas diffusion rate controlling section 10a for limiting the diffusion amount of the gas to be measured, and a gas diffusion rate controlling section 10a.
A gas diffusion chamber 12 in which gas passing therethrough is diffused; an oxygen detection cell 13 for measuring the partial pressure of oxygen in the gas diffusion chamber 12; an action of pumping oxygen into the gas diffusion chamber 12 based on the output of the oxygen detection cell 13; An oxygen pump cell 11 having the function of pumping oxygen from the diffusion chamber 12.
Since the configuration is such that the pump current Ip flowing through the gas is measured to obtain the oxygen concentration and the hydrogen concentration, the reaction component gas in the gas to be measured continuously diffuses into the gas diffusion chamber 12 based on the respective diffusion coefficients. become.
【０００６】すなわち、測定するポンプ電流Ｉｐは、こ
れら全ての反応成分の総和の値であり、水素ガス分のポ
ンプ電流Ｉｐを取り出すことができなかった。この場
合、水素以外の反応成分としては、酸素，一酸化炭素，
メタンなどの各種炭化水素類，各種アルコール類などの
可燃性ガスがある。That is, the measured pump current Ip is the total value of all the reaction components, and the pump current Ip for the hydrogen gas cannot be taken out. In this case, the reaction components other than hydrogen include oxygen, carbon monoxide,
There are combustible gases such as various hydrocarbons such as methane and various alcohols.
【０００７】例えば、ガソリンエンジンでの燃焼におい
て、理論空燃比より燃料が多いとき、いわゆるリッチ燃
焼のときは、水素数％に対して一酸化炭素がその３倍程
度存在する。また、各種燃料から水素を取り出し、この
水素と酸素（空気）から電力を発生させる燃料電池シス
テムにあっては、燃料の改質過程において一酸化炭素な
ど水素以外の可燃性ガスが存在することがある。For example, in the case of combustion in a gasoline engine, when the amount of fuel is larger than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, in the case of so-called rich combustion, carbon monoxide exists about three times as much as several percent of hydrogen. In a fuel cell system that extracts hydrogen from various fuels and generates electric power from the hydrogen and oxygen (air), a flammable gas other than hydrogen, such as carbon monoxide, may be present in the fuel reforming process. is there.
【０００８】このような従来のセンサでは、水素の選択
性に乏しく、他の可燃性ガスが共存する場合は、測定精
度の悪化を招くという課題があった。[0008] In such a conventional sensor, there is a problem that the selectivity of hydrogen is poor, and when other combustible gases coexist, the measurement accuracy is deteriorated.
【０００９】また、水素（１００％）燃料を直接使用す
る燃料電池システムでは、他の反応成分が存在しないこ
とから、前述の問題はないが、従来のセンサでは原理的
に被測定ガス中に酸化ガスがないと測定不能である。こ
れは、ガス拡散室１２内へ酸素を汲み入れる作用におい
て、被測定ガス中から酸素を取り出す構成となっていた
ため、被測定ガス中に酸素源がないと、センサ素子（例
えば、イットリアを少量添加した部分安定化ジルコニ
ア）自身の酸素を取り込むため、センサの寿命を低下さ
せる可能性がある。In a fuel cell system using hydrogen (100%) fuel directly, the above-mentioned problem does not exist because other reaction components do not exist. Measurement is impossible without gas. This is a configuration in which oxygen is extracted from the gas to be measured in the action of pumping oxygen into the gas diffusion chamber 12. Therefore, if there is no oxygen source in the gas to be measured, a sensor element (for example, a small amount of yttria is added) (Partially stabilized zirconia) itself, so that the oxygen of the zirconia itself may be taken in, which may shorten the life of the sensor.
【００１０】又、水素（１００％）燃料の燃料電池シス
テムでは燃料ガスが加湿されていることが多く、被測定
ガス中に酸化ガス（この場合、Ｈ２Ｏ）が存在するが、
高濃度の水素ガス検出に必要かつ十分な酸化ガス濃度が
常に存在する訳ではなく、加湿割合が大きく変動し、酸
化ガス濃度が必要濃度以下に減少してくると水素濃度の
検出が不安定となり、測定精度の悪化を招く可能性があ
るという問題点があった。In a fuel cell system using hydrogen (100%) fuel, fuel gas is often humidified, and an oxidizing gas (H 2 O in this case) is present in the gas to be measured.
There is not always a sufficient and sufficient oxidizing gas concentration to detect high-concentration hydrogen gas, and if the humidification rate fluctuates greatly and the oxidizing gas concentration falls below the required concentration, the detection of hydrogen concentration becomes unstable. However, there is a problem that the measurement accuracy may be deteriorated.
【００１１】[0011]
【発明の目的】本発明は、上述した従来の課題にかんが
みてなされたものであって、水素の選択性に優れ、水素
ガス濃度を選択的に測定することができ、耐久性および
信頼性に実績のある酸素イオン伝導性固体電解質を用い
ているものとすることで低コストと高信頼性を同時に実
現できる水素センサおよびそれを用いた水素濃度測定方
法を提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has excellent hydrogen selectivity, can selectively measure a hydrogen gas concentration, and has high durability and reliability. It is an object of the present invention to provide a hydrogen sensor which can realize low cost and high reliability at the same time by using an oxygen ion conductive solid electrolyte with a proven track record, and a hydrogen concentration measuring method using the same.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明に係る水素センサ
は、請求項１に記載しているように、被測定ガスの拡散
量を制限するガス拡散律速部と、ガス拡散律速部を通っ
たガスが拡散するガス拡散室と、ガス拡散室の酸素分圧
を測定する第１酸素検知セルと、第１酸素検知セルの出
力に基づきガス拡散室の酸素分圧を制御する第１酸素ポ
ンプセルを備えた酸素イオン伝導性固体電解質型のセン
サ素子構造を有し、ガス拡散室内の可燃性ガスを酸化処
理する能力を有するガス組成変換手段をガス拡散室に設
けるとともに、ガス組成変換手段を断続駆動させる駆動
手段を備え、ガス組成変換手段を断続駆動させたときの
ガス組成の過渡的変化に応じて水素濃度を測定する構成
としたことを特徴としている。According to a first aspect of the present invention, there is provided a hydrogen sensor which passes through a gas diffusion rate controlling section for limiting a diffusion amount of a gas to be measured and a gas diffusion rate controlling section. A gas diffusion chamber in which gas diffuses, a first oxygen detection cell for measuring the oxygen partial pressure of the gas diffusion chamber, and a first oxygen pump cell for controlling the oxygen partial pressure of the gas diffusion chamber based on the output of the first oxygen detection cell. A gas composition conversion means having an oxygen ion conductive solid electrolyte type sensor element structure provided and capable of oxidizing combustible gas in the gas diffusion chamber is provided in the gas diffusion chamber, and the gas composition conversion means is intermittently driven. A driving means for causing the gas composition conversion means to intermittently drive the gas composition conversion means to measure a hydrogen concentration in accordance with a transient change in the gas composition.
【００１３】そして、本発明に係る水素センサにおいて
は、請求項２に記載しているように、請求項１に記載の
ガス組成変換手段が、酸素イオン伝導性固体電解質の特
性を持つ第２酸素ポンプセルおよび第２酸素検知セルか
ら構成されるものとすることができる。[0013] In the hydrogen sensor according to the present invention, as described in claim 2, the gas composition conversion means according to claim 1 is characterized in that the gas composition conversion means has a characteristic of an oxygen ion conductive solid electrolyte. It may be constituted by a pump cell and a second oxygen detection cell.
【００１４】同じく、本発明に係る水素センサにおいて
は、請求項３に記載しているように、請求項１に記載の
ガス組成変換手段が、酸素イオン伝導性固体電解質の特
性を持つ第２酸素ポンプセルから構成されるものとする
ことができる。[0014] Similarly, in the hydrogen sensor according to the present invention, as described in claim 3, the gas composition conversion means according to claim 1 is characterized in that the gas composition conversion means has a characteristic of an oxygen ion conductive solid electrolyte. It can be composed of a pump cell.
【００１５】同じく、本発明に係る水素センサにおいて
は、請求項４に記載しているように、請求項１に記載の
ガス組成変換手段が、第１酸素検知セルと、第１酸素検
知セルより拡散上流方向に所定の距離ずらして配置した
第１酸素ポンプセルから構成されるものとすることがで
きる。Similarly, in the hydrogen sensor according to the present invention, as described in claim 4, the gas composition conversion means according to claim 1 comprises a first oxygen detection cell and a first oxygen detection cell. It may be constituted by a first oxygen pump cell arranged at a predetermined distance in the diffusion upstream direction.
【００１６】同じく、本発明に係る水素センサにおいて
は、請求項５に記載しているように、請求項１，２，
３，４のいずれかに記載の水素センサにおいて、第１酸
素ポンプのセルが酸素イオン伝導性固体電解質に少なく
とも二つの電極で形成され、一方の電極すなわちガス拡
散室の外側に面した酸素ポンプセルの外側電極が被測定
ガス雰囲気から隔離された酸素基準室に開放されるもの
とすることができる。Similarly, in the hydrogen sensor according to the present invention, as described in claim 5, claims 1, 2, and
The hydrogen sensor according to any one of claims 3 and 4, wherein the cell of the first oxygen pump is formed of at least two electrodes in the oxygen ion conductive solid electrolyte, and one of the electrodes, namely, the oxygen pump cell facing the outside of the gas diffusion chamber. The outer electrode may be open to an oxygen reference chamber isolated from the gas atmosphere to be measured.
【００１７】同じく、本発明に係る水素センサにおいて
は、請求項６に記載しているように、請求項５に記載の
水素センサにおいて、酸素ポンプセルおよび酸素検知セ
ルが同一の酸素イオン伝導性固体電解質に形成されるも
のとすることができる。Similarly, in the hydrogen sensor according to the present invention, as described in claim 6, in the hydrogen sensor according to claim 5, the oxygen pump cell and the oxygen detection cell have the same oxygen ion conductive solid electrolyte. Can be formed.
【００１８】同じく、本発明に係る水素センサにおいて
は、請求項７に記載しているように、請求項５に記載の
酸素基準室が、酸素イオン伝導性固体電解質によって大
気導入口と物理的に遮断されるが、酸素基準室と大気導
入口が電気化学的には酸素透過可能とする第３酸素ポン
プセルを酸素イオン伝導性固体電解質に設けたものとす
ることができる。Similarly, in the hydrogen sensor according to the present invention, as described in claim 7, the oxygen reference chamber described in claim 5 is physically connected to the air inlet by an oxygen ion conductive solid electrolyte. Although it is shut off, a third oxygen pump cell that allows the oxygen reference chamber and the air inlet to be electrochemically permeable to oxygen may be provided in the oxygen ion conductive solid electrolyte.
【００１９】同じく、本発明に係る水素センサにおいて
は、請求項８に記載しているように、請求項７に記載の
第３酸素ポンプセルが酸素基準室からガス拡散室にポン
ピングされる酸素量に応じて駆動されるものとすること
ができる。Similarly, in the hydrogen sensor according to the present invention, as set forth in claim 8, the third oxygen pump cell according to claim 7 controls the amount of oxygen pumped from the oxygen reference chamber to the gas diffusion chamber. It can be driven accordingly.
【００２０】同じく、本発明に係る水素センサにおいて
は、請求項９に記載しているように、請求項７または８
に記載の第３酸素ポンプセルをセンサ素子保持部内に設
けたものとすることができる。Similarly, in the hydrogen sensor according to the present invention, as described in claim 9, claim 7 or 8
The third oxygen pump cell described in (1) may be provided in the sensor element holding section.
【００２１】本発明に係る水素センサを用いた水素濃度
測定方法は、請求項１０に記載しているように、被測定
ガスの拡散量を制限するガス拡散律速部と、ガス拡散律
速部を通ったガスが拡散するガス拡散室と、ガス拡散室
の酸素分圧を測定する第１酸素検知セルと、第１酸素検
知セルの出力に基づきガス拡散室の酸素分圧を制御する
第１酸素ポンプセルを備えた酸素イオン伝導性固体電解
質型のセンサ素子を用い、ガス拡散室内の可燃性ガスを
酸化処理する能力を有するガス組成変換手段をガス拡散
室に設けるとともに、ガス組成変換手段を断続駆動させ
る駆動手段を設け、ガス組成変換手段を断続駆動させた
ときのガス組成の過渡的変化に応じて水素濃度を測定す
るようにしたことを特徴としている。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method for measuring a hydrogen concentration using a hydrogen sensor, comprising the steps of: limiting a gas diffusion rate of a gas to be measured; Diffusion chamber in which the gas diffuses, a first oxygen detection cell for measuring the oxygen partial pressure of the gas diffusion chamber, and a first oxygen pump cell for controlling the oxygen partial pressure of the gas diffusion chamber based on the output of the first oxygen detection cell Using a sensor element of an oxygen ion conductive solid electrolyte type provided with a gas composition conversion means having an ability to oxidize combustible gas in the gas diffusion chamber in the gas diffusion chamber, and intermittently driving the gas composition conversion means A driving means is provided, and the hydrogen concentration is measured according to a transient change in the gas composition when the gas composition converting means is intermittently driven.
【００２２】そして、本発明に係る水素センサを用いた
水素濃度測定方法においては、請求項１１に記載してい
るように、請求項１０に記載のガス組成変換手段が、酸
素イオン伝導性固体電解質の特性を持つ第２酸素ポンプ
セルおよび第２酸素検知セルから構成されるものとする
ようになすこともできる。In the method for measuring hydrogen concentration using a hydrogen sensor according to the present invention, the gas composition conversion means according to claim 10 is an oxygen ion conductive solid electrolyte. The second oxygen pump cell and the second oxygen detection cell having the following characteristics may be configured.
【００２３】同じく、本発明に係る水素センサを用いた
水素濃度測定方法においては、請求項１２に記載してい
るように、請求項１０に記載の水素濃度測定方法が、第
２酸素ポンプセル駆動手段によって第２酸素ポンプセル
を断続駆動させたときの、第１酸素検知セルの出力に基
づき駆動する第１酸素ポンプセルのポンピング電流から
水素濃度を求めるようになすことができる。Similarly, in the hydrogen concentration measuring method using the hydrogen sensor according to the present invention, as described in claim 12, the hydrogen concentration measuring method according to claim 10 is the same as the second oxygen pump cell driving means. Accordingly, when the second oxygen pump cell is intermittently driven, the hydrogen concentration can be obtained from the pumping current of the first oxygen pump cell driven based on the output of the first oxygen detection cell.
【００２４】同じく、本発明に係る水素センサを用いた
水素濃度測定方法においては、請求項１３に記載してい
るように、請求項１０または１２に記載の水素濃度測定
方法が、第２酸素ポンプセル駆動手段によって、第２酸
素ポンプセルを第２酸素検知セルの出力に基づき駆動す
るオン状態とポンピングを停止するオフ状態とを所定の
時間毎に交互に駆動したときの、第２酸素ポンプセルの
オフ状態開始から所定時間後の第１酸素ポンプセルに流
れるポンピング電流に基づき水素濃度を求めるようにな
すことができる。Similarly, in the hydrogen concentration measuring method using the hydrogen sensor according to the present invention, as described in claim 13, the hydrogen concentration measuring method according to claim 10 or 12 is different from the second oxygen pump cell. An off state of the second oxygen pump cell when the driving means alternately drives an on state in which the second oxygen pump cell is driven based on the output of the second oxygen detection cell and an off state in which pumping is stopped at predetermined time intervals; The hydrogen concentration can be determined based on the pumping current flowing in the first oxygen pump cell after a predetermined time from the start.
【００２５】同じく、本発明に係る水素センサを用いた
水素濃度測定方法においては、請求項１４に記載してい
るように、請求項１０または１２に記載の水素濃度測定
方法が、第２酸素ポンプセル駆動手段によって、第２酸
素ポンプセルを第２酸素検知セルの出力に基づき駆動す
るオン状態とポンピングを停止するオフ状態とを所定の
時間毎に交互に駆動したときの、第２酸素ポンプセルの
オフ状態開始から所定時間までの第１酸素ポンプセルに
流れるポンピング電流の積算値に基づき水素濃度を求め
るようになすことができる。Similarly, in the hydrogen concentration measuring method using the hydrogen sensor according to the present invention, as described in claim 14, the hydrogen concentration measuring method according to claim 10 or 12 is the same as the second oxygen pump cell. An off state of the second oxygen pump cell when the driving means alternately drives an on state in which the second oxygen pump cell is driven based on the output of the second oxygen detection cell and an off state in which pumping is stopped at predetermined time intervals; The hydrogen concentration can be obtained based on the integrated value of the pumping current flowing through the first oxygen pump cell from the start to a predetermined time.
【００２６】同じく、本発明に係る水素センサを用いた
水素濃度測定方法においては、請求項１５に記載してい
るように、請求項１０に記載のガス組成変換手段が、酸
素イオン伝導性固体電解質の特性を持つ第２酸素ポンプ
セルから構成されるものとすることができる。Similarly, in the hydrogen concentration measuring method using the hydrogen sensor according to the present invention, as described in claim 15, the gas composition converting means according to claim 10 is a method in which the oxygen ion conductive solid electrolyte is used. And a second oxygen pump cell having the following characteristics.
【００２７】同じく、本発明に係る水素センサを用いた
水素濃度測定方法においては、請求項１６に記載してい
るように、請求項１０に記載のガス組成変換手段が、第
１酸素検知セルと、第１酸素検知セルより拡散上流方向
に所定の距離ずらして配置した第１酸素ポンプセルから
構成されるものとすることができる。Similarly, in the hydrogen concentration measuring method using the hydrogen sensor according to the present invention, as set forth in claim 16, the gas composition converting means according to claim 10 includes the first oxygen detecting cell and the first oxygen detecting cell. And a first oxygen pump cell arranged at a predetermined distance from the first oxygen detection cell in the diffusion upstream direction.
【００２８】同じく、本発明に係る水素センサを用いた
水素濃度測定方法においては、請求項１７に記載してい
るように、請求項１０，１１，１５，１６のいずれかに
記載の水素センサにおいて、第１酸素ポンプセルが酸素
イオン伝導性固体電解質に少なくとも二つの電極で形成
され、一方の電極すなわちガス拡散室の外側に面した酸
素ポンプセルの外側電極が被測定ガス雰囲気から隔離さ
れた酸素基準室に開放されるものとすることができる。Similarly, in the hydrogen concentration measuring method using the hydrogen sensor according to the present invention, as described in claim 17, the hydrogen sensor according to any one of claims 10, 11, 15, and 16 is used. An oxygen reference chamber in which a first oxygen pump cell is formed of at least two electrodes in an oxygen ion conducting solid electrolyte and one of the electrodes, ie, the outer electrode of the oxygen pump cell facing the outside of the gas diffusion chamber, is isolated from the gas atmosphere to be measured. Can be opened to the public.
【００２９】同じく、本発明に係る水素センサを用いた
水素濃度測定方法においては、請求項１８に記載してい
るように、請求項１７に記載の水素センサにおいて、酸
素ポンプセルおよび酸素検知セルが同一の酸素イオン伝
導性固体電解質に形成されるものとすることができる。Similarly, in the hydrogen concentration measuring method using the hydrogen sensor according to the present invention, as described in claim 18, in the hydrogen sensor according to claim 17, the oxygen pump cell and the oxygen detection cell are the same. Formed on the oxygen ion conductive solid electrolyte of the present invention.
【００３０】同じく、本発明に係る水素センサを用いた
水素濃度測定方法においては、請求項１９に記載してい
るように、請求項１７に記載の酸素基準室が、酸素イオ
ン伝導性固体電解質によって大気導入口と物理的に遮断
されるが、酸素基準室と大気導入口が電気化学的には酸
素透過可能とする第３酸素ポンプセルを酸素イオン伝導
性固体電解質に設けたものとすることができる。Similarly, in the hydrogen concentration measuring method using the hydrogen sensor according to the present invention, as described in claim 19, the oxygen reference chamber according to claim 17 is formed by an oxygen ion conductive solid electrolyte. A third oxygen pump cell, which is physically shut off from the air inlet but allows the oxygen reference chamber and the air inlet to be electrochemically permeable to oxygen, may be provided in the oxygen ion conductive solid electrolyte. .
【００３１】同じく、本発明に係る水素センサを用いた
水素濃度測定方法においては、請求項２０に記載してい
るように、請求項１９に記載の第３酸素ポンプセルが酸
素基準室からガス拡散室にポンピングされる酸素量に応
じて駆動されるものとすることができる。Similarly, in the hydrogen concentration measuring method using the hydrogen sensor according to the present invention, as described in claim 20, the third oxygen pump cell according to claim 19 is arranged such that the third oxygen pump cell is moved from the oxygen reference chamber to the gas diffusion chamber. Driven according to the amount of oxygen to be pumped.
【００３２】同じく、本発明に係る水素センサを用いた
水素濃度測定方法においては、請求項２１に記載してい
るように、請求項１９または２０に記載の第３酸素ポン
プセルをセンサ素子保持部内に設けたものとすることが
できる。Similarly, in the hydrogen concentration measuring method using the hydrogen sensor according to the present invention, as described in claim 21, the third oxygen pump cell according to claim 19 or 20 is provided in the sensor element holding section. It can be provided.
【００３３】[0033]
【発明の効果】請求項１および１０に記載の発明によれ
ば、被測定ガスの拡散量を制限するガス拡散律速部と、
ガス拡散律速部を通ったガスが拡散するガス拡散室と、
ガス拡散室の酸素分圧を測定する第１酸素検知セルと、
第１酸素検知セルの出力に基づきガス拡散室の酸素分圧
を制御する第１酸素ポンプセルを備えた酸素イオン伝導
性固体電解質型のセンサ素子構造を有し、ガス拡散室内
の可燃性ガスを酸化処理する能力を有するガス組成変換
手段をガス拡散室に設けるとともに、ガス組成変換手段
を断続駆動させる駆動手段を備え、ガス組成変換手段を
断続駆動させたときのガス組成の過渡的変化に応じて水
素濃度を測定するようになすことで、水素ガスの拡散速
度が他成分に比べて格段に速い特性を利用し、水素を選
択的に測定することが可能となる。すなわち、ガス組成
変換手段によって酸素検知セルで検出するガスが被測定
ガス組成のそのままの状態と可燃性ガス（センサが反応
する成分ガス）がほぼゼロとした状態とを切り換え、そ
の両状態の切り替わるときのガス拡散速度に応じて計測
タイミングを調整することで、水素ガス濃度を選択的に
測定することができる。そして、本発明においてはエン
ジン制御用センサとして広く使われている酸素イオン伝
導性固体電解質を用いることで、耐久性，信頼性にも実
績ある構成のものとすることが可能であり、低コスト・
高信頼性も同時に実現できるという著しく優れた効果が
もたらされる。According to the first and tenth aspects of the present invention, a gas diffusion rate limiting section for limiting the amount of diffusion of the gas to be measured;
A gas diffusion chamber in which the gas that has passed through the gas diffusion control section is diffused,
A first oxygen detection cell for measuring the oxygen partial pressure of the gas diffusion chamber,
It has an oxygen ion conductive solid electrolyte type sensor element structure including a first oxygen pump cell for controlling the oxygen partial pressure of the gas diffusion chamber based on the output of the first oxygen detection cell, and oxidizes the combustible gas in the gas diffusion chamber. A gas composition conversion means having a processing ability is provided in the gas diffusion chamber, and a driving means for intermittently driving the gas composition conversion means is provided, according to a transient change in the gas composition when the gas composition conversion means is intermittently driven. By measuring the hydrogen concentration, it is possible to selectively measure hydrogen by utilizing the characteristic that the diffusion speed of hydrogen gas is much faster than other components. That is, the gas detected by the oxygen detection cell by the gas composition conversion means is switched between a state in which the composition of the gas to be measured is unchanged and a state in which the combustible gas (a component gas to which the sensor reacts) is substantially zero, and both states are switched. By adjusting the measurement timing according to the gas diffusion speed at that time, the hydrogen gas concentration can be selectively measured. In the present invention, by using an oxygen ion conductive solid electrolyte that is widely used as an engine control sensor, it is possible to obtain a configuration having a proven track record in durability and reliability.
A remarkably excellent effect that high reliability can be realized at the same time is obtained.
【００３４】そして、請求項２および１１に記載の発明
によれば、ガス組成変換手段が、酸素イオン伝導性固体
電解質の特性を持つ第２酸素ポンプセルおよび第２酸素
検知セルから構成されるものとすることで、電気化学的
変化によって瞬時に且つ安定したガス変換が実現でき
る。また、第１酸素検知セルおよび第１酸素ポンプセル
が従来同様に被測定ガス組成のままのガスに接触する状
態と、被測定ガス中の反応成分が酸化処理され、被測定
ガス組成が変換されたガスに接触する状態とを確実に作
り出すことができるという著しく優れた効果がもたらさ
れる。According to the second and eleventh aspects of the present invention, the gas composition conversion means comprises a second oxygen pump cell and a second oxygen detection cell having the characteristics of an oxygen ion conductive solid electrolyte. By doing so, instantaneous and stable gas conversion can be realized by electrochemical change. Further, the state in which the first oxygen detection cell and the first oxygen pump cell are in contact with the gas having the composition of the gas to be measured as in the conventional case, the reaction components in the gas to be measured are oxidized, and the composition of the gas to be measured is converted. A remarkably excellent effect that a state of contact with the gas can be reliably produced is provided.
【００３５】そしてまた、請求項３および１５に記載の
発明によれば、ガス組成変換手段が、酸素イオン伝導性
固体電解質の特性を持つ第２酸素ポンプセルから構成さ
れるものとすることで、酸素検知セルが一つでよく、セ
ンサ構成をより簡素化して低コスト化が図れるという著
しく優れた効果がもたらされる。According to the third and fifteenth aspects of the present invention, the gas composition conversion means is constituted by a second oxygen pump cell having the characteristics of an oxygen ion-conductive solid electrolyte. A single sensing cell may be used, and a remarkably excellent effect that the sensor configuration can be simplified and the cost can be reduced is brought about.
【００３６】さらに、請求項４および１６に記載の発明
によれば、ガス組成変換手段が、第１酸素検知セルと、
第１酸素検知セルより拡散上流方向に所定の距離ずらし
て配置した第１酸素ポンプセルから構成されるものとす
ることで、水素濃度測定機能を有する第１酸素検知セル
および第１酸素ポンプセルが、ガス変換機能をも付加す
ることで、新たにガス変換用セルを設けることなく、水
素選択性が高い水素センサをさらに低コストで提供でき
るという著しく優れた効果がもたらされる。Further, according to the invention described in claims 4 and 16, the gas composition conversion means comprises: a first oxygen detection cell;
The first oxygen detection cell having the hydrogen concentration measurement function and the first oxygen pump cell are configured by a first oxygen pump cell which is arranged at a predetermined distance in the diffusion upstream direction from the first oxygen detection cell. By additionally providing the conversion function, a remarkably excellent effect that a hydrogen sensor having high hydrogen selectivity can be provided at a lower cost without newly providing a gas conversion cell is provided.
【００３７】さらに、請求項５および１７に記載の発明
によれば、第１酸素ポンプセルが酸素イオン伝導性固体
電解質に少なくとも二つの電極で形成され、一方の電極
すなわちガス拡散室の外側に面した酸素ポンプセルの外
側電極が被測定ガス雰囲気から隔離された酸素基準室に
開放されるものとすることで、被測定ガス中に酸化ガス
が存在しない場合でも何ら問題無くセンサを構成し機能
させることが可能となり、例えば、水素１００％ガスや
加湿水素ガスにおいて加湿状態が大きく変動する場合で
あっても、その影響を全く受けることがないものとする
ことが可能であるという著しく優れた効果がもたらされ
る。Further, according to the present invention, the first oxygen pump cell is formed of at least two electrodes in the oxygen ion conductive solid electrolyte and faces one of the electrodes, that is, the outside of the gas diffusion chamber. By making the outer electrode of the oxygen pump cell open to the oxygen reference chamber isolated from the atmosphere of the gas to be measured, the sensor can be configured and operated without any problem even when the oxidizing gas does not exist in the gas to be measured. For example, even when the humidification state greatly changes in a 100% hydrogen gas or a humidified hydrogen gas, a remarkably excellent effect can be obtained in that the humidification state can be completely unaffected. .
【００３８】さらにまた、請求項６および１８に記載の
発明によれば、酸素ポンプセルおよび酸素検知セルが同
一の酸素イオン伝導性固体電解質に形成されるものとす
ることで、センサ構造がより簡素化できてコスト低減が
図れ、さらには、酸素ポンプセルが酸素検知セルと同様
にヒータ部とより近接した位置に配設されるものとする
ことでヒータ容量の削減および温度制御の精度向上も実
現できるという著しく優れた効果がもたらされる。Furthermore, according to the present invention, the oxygen pump cell and the oxygen sensing cell are formed in the same oxygen ion conductive solid electrolyte, thereby simplifying the sensor structure. It is possible to reduce the cost, and furthermore, it is possible to reduce the heater capacity and improve the accuracy of temperature control by arranging the oxygen pump cell closer to the heater unit like the oxygen detection cell. Significant effects are achieved.
【００３９】さらにまた、請求項７および１９に記載の
発明によれば、酸素基準室が、酸素イオン伝導性固体電
解質によって大気導入口と物理的に遮断されるが、酸素
基準室と大気導入口が電気化学的には酸素透過可能とす
る第３酸素ポンプセルを酸素イオン伝導性固体電解質に
設けたものとすることで、水素ガス雰囲気と大気（酸
素）とを物理的に遮断しながらも、酸素供給室内の酸素
は電気化学的に大気から供給可能な構成が実現でき、セ
ンサ素子の破壊による燃料（水素ガス）と酸素（大気）
の連続的な接触をより有効に防止することが可能になる
という著しく優れた効果がもたらされる。Further, according to the present invention, the oxygen reference chamber is physically shut off from the air inlet by the oxygen ion conductive solid electrolyte. Has a third oxygen pump cell electrochemically permeable to oxygen provided in an oxygen ion conductive solid electrolyte, so that a hydrogen gas atmosphere and the atmosphere (oxygen) can be physically isolated from each other. Oxygen in the supply chamber can be electrochemically supplied from the atmosphere, and the fuel (hydrogen gas) and oxygen (atmosphere) due to the destruction of the sensor element can be realized.
This has a remarkably excellent effect that it is possible to more effectively prevent continuous contact of.
【００４０】さらにまた、請求項８および２０に記載の
発明によれば、第３酸素ポンプセルが酸素基準室からガ
ス拡散室にポンピングされる酸素量に応じて駆動される
ものとすることで、酸素基準室内の酸素濃度を常に一定
に制御することができ、酸素検知セルの酸素濃度の検出
性がより安定し、水素濃度の測定精度のより一層の安定
が図れるという著しく優れた効果がもたらされる。According to the present invention, the third oxygen pump cell is driven in accordance with the amount of oxygen pumped from the oxygen reference chamber to the gas diffusion chamber. The oxygen concentration in the reference chamber can always be controlled to be constant, and the remarkably excellent effect that the detectability of the oxygen concentration of the oxygen detection cell is further stabilized and the measurement accuracy of the hydrogen concentration can be further stabilized is brought about.
【００４１】さらにまた、請求項９および２１に記載の
発明によれば、第３酸素ポンプセルをセンサ素子保持部
内に設けたものとすることで、機械的強度において不利
を伴いやすいセンサ素子先端（センサ保持部からの突出
部）に大気と連通した部位を形成させることなく、より
破壊しにくいセンサ素子保持部内まで大気と連通する部
位を後退させることにより、安全性をより一層高めるこ
とができ、例えば、万が一センサ素子先端部が破壊し、
燃料（水素ガス）と酸素基準室内の酸素とが接触した場
合でも、酸素基準室内の酸素量は微量でよいという著し
く優れた効果がもたらされる。According to the ninth and twenty-first aspects of the present invention, since the third oxygen pump cell is provided in the sensor element holding portion, the tip of the sensor element (the sensor) is likely to be disadvantageous in mechanical strength. By retreating the part that communicates with the atmosphere to the inside of the sensor element holding part that is harder to break without forming a part that communicates with the atmosphere at the protruding part from the holding part), safety can be further improved, for example, In the unlikely event that the sensor element tip breaks,
Even when the fuel (hydrogen gas) comes into contact with oxygen in the oxygen reference chamber, a remarkably excellent effect is obtained in that the amount of oxygen in the oxygen reference chamber may be small.
【００４２】さらにまた、請求項１２に記載の発明によ
れば、水素濃度測定方法が、第２酸素ポンプセル駆動手
段によって第２酸素ポンプセルを断続駆動させたとき
の、第１酸素検知セルの出力に基づき駆動する第１酸素
ポンプセルのポンピング電流から水素濃度を求めるもの
とすることで、第１酸素ポンプセルのポンピング電流が
第２酸素ポンプセルの断続駆動に連動した過渡的な変化
を生じ、この変化が各反応成分ガスのガス拡散速度に依
存することから、最も速い拡散特性を持つ水素を選択的
に測定することができるという著しく優れた効果がもた
らされる。Further, according to the twelfth aspect of the present invention, the method for measuring a hydrogen concentration is characterized in that the output of the first oxygen detecting cell when the second oxygen pump cell is intermittently driven by the second oxygen pump cell driving means. By determining the hydrogen concentration from the pumping current of the first oxygen pump cell driven based on the above, the pumping current of the first oxygen pump cell causes a transient change linked to the intermittent driving of the second oxygen pump cell, and this change Since it depends on the gas diffusion rate of the reaction component gas, a remarkably excellent effect that hydrogen having the fastest diffusion characteristic can be selectively measured can be obtained.
【００４３】さらにまた、請求項１３に記載の発明によ
れば、水素濃度測定方法が、第２酸素ポンプセル駆動手
段によって、第２酸素ポンプセルを第２酸素検知セルの
出力に基づき駆動するオン状態とポンピングを停止する
オフ状態とを所定の時間毎に交互に駆動したときの、第
２酸素ポンプセルのオフ状態開始から所定時間後の第１
酸素ポンプセルに流れるポンピング電流に基づき水素濃
度を求めるものとすることで、比較的簡単な演算手段に
より水素ガス以外の反応成分ガスの影響を極めて小さく
し、水素選択性を向上した測定方法を提供できるという
著しく優れた効果がもたらされる。According to a thirteenth aspect of the present invention, the method for measuring hydrogen concentration is characterized in that the second oxygen pump cell driving means drives the second oxygen pump cell based on the output of the second oxygen detection cell. The first state after a predetermined time from the start of the off state of the second oxygen pump cell when the off state in which pumping is stopped and the off state in which the pumping is stopped is alternately driven at predetermined time intervals.
By determining the hydrogen concentration based on the pumping current flowing through the oxygen pump cell, it is possible to provide a measurement method in which the influence of reaction component gases other than hydrogen gas is extremely reduced by relatively simple calculation means, and hydrogen selectivity is improved. This is a remarkably excellent effect.
【００４４】さらにまた、請求項１４に記載の発明によ
れば、水素濃度測定方法が、第２酸素ポンプセル駆動手
段によって、第２酸素ポンプセルを第２酸素検知セルの
出力に基づき駆動するオン状態とポンピングを停止する
オフ状態とを所定の時間毎に交互に駆動したときの、第
２酸素ポンプセルのオフ状態開始から所定時間までの第
１酸素ポンプセルに流れるポンピング電流の積算値に基
づき水素濃度を求めるものとすることで、水素ガス以外
の反応成分ガスの影響を極めて小さくし、加えて水素検
出感度をさらに高めることができ、測定精度をより一層
向上できるという著しく優れた効果がもたらされる。Still further, according to the invention described in claim 14, the method for measuring hydrogen concentration is characterized in that the second oxygen pump cell driving means drives the second oxygen pump cell based on the output of the second oxygen detection cell. The hydrogen concentration is determined based on the integrated value of the pumping current flowing through the first oxygen pump cell from the start of the off state of the second oxygen pump cell to the predetermined time when the off state in which pumping is stopped and the off state are alternately driven at predetermined time intervals. By doing so, the effect of the reaction component gas other than the hydrogen gas is extremely reduced, and in addition, the hydrogen detection sensitivity can be further increased, and an extremely excellent effect that the measurement accuracy can be further improved is brought about.
【００４５】[0045]
【実施例】以下、本発明の実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明はこのような実施例のみに限定されない
ことはいうまでもない。また、この実施例の図面で示す
ものが現実のセンサ素子の大きさ，縦横比などの寸法・
形状を表わしているものではなく、構成および作用を解
り易く説明するためのものであることはいうまでもな
い。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments, but it goes without saying that the present invention is not limited to only such embodiments. Also, what is shown in the drawings of this embodiment is the size and aspect ratio of the actual sensor element.
It is needless to say that this is not a shape but an explanation for easy understanding of the configuration and operation.
【００４６】（実施例１）先ず第１の実施例を図１に示
す。この図１に示す水素センサにおいて図１２に示した
従来例のものと同一構成および作用の部位については同
一符号を付して詳しい説明を省略する。(Embodiment 1) First, a first embodiment is shown in FIG. In the hydrogen sensor shown in FIG. 1, the same components and portions having the same functions as those of the conventional example shown in FIG.
【００４７】水素センサのセンサ素子１１０には、大気
中の酸素濃度（ほぼ２０．９％）を基準にガス拡散室１
２内の酸素濃度を測定する第１酸素検知セル１３と、こ
の第１酸素検知セル１３の測定結果に基づき駆動される
第１酸素ポンプセル１１がガス拡散室１２を挟むように
形成されている。The sensor element 110 of the hydrogen sensor includes a gas diffusion chamber 1 based on the oxygen concentration in the atmosphere (approximately 20.9%).
A first oxygen detection cell 13 for measuring the oxygen concentration in the second 2 and a first oxygen pump cell 11 driven based on the measurement result of the first oxygen detection cell 13 are formed so as to sandwich the gas diffusion chamber 12.
【００４８】ここで、第１酸素検知セル１３は酸素イオ
ン伝導性固体電解質（酸素を選択的に透過する特性を有
するジルコニア）１３ａの両面に触媒作用をもつ一対の
電極（白金）１３ｂ，１３ｃで構成されている。そし
て、この一対の電極１３ｂ，１３ｃの一方が大気に連通
した酸素基準室１４に面した酸素参照電極１３ｂで構成
され、他方がガス拡散室１２に面している酸素測定電極
１３ｃで構成されている。Here, the first oxygen sensing cell 13 is composed of a pair of electrodes (platinum) 13b and 13c having a catalytic action on both surfaces of an oxygen ion conductive solid electrolyte (zirconia having a property of selectively transmitting oxygen) 13a. It is configured. One of the pair of electrodes 13b and 13c is constituted by an oxygen reference electrode 13b facing the oxygen reference chamber 14 communicating with the atmosphere, and the other is constituted by an oxygen measurement electrode 13c facing the gas diffusion chamber 12. I have.
【００４９】第１酸素ポンプセル１１も同様に、酸素イ
オン伝導性固体電解質１１ａの両面に触媒作用をもつ一
対の電極（白金）１１ｂ，１１ｃで構成されている。そ
して、この一対の電極１１ｂ，１１ｃの一方がガス拡散
室１２の外側に面した酸素ポンプ外側電極１１ｂで構成
され、他方がガス拡散室１２に面している酸素ポンプ内
側電極１１ｃで構成されている。Similarly, the first oxygen pump cell 11 is composed of a pair of electrodes (platinum) 11b and 11c having a catalytic action on both surfaces of an oxygen ion conductive solid electrolyte 11a. One of the pair of electrodes 11b and 11c is constituted by an oxygen pump outer electrode 11b facing the outside of the gas diffusion chamber 12, and the other is constituted by an oxygen pump inner electrode 11c facing the gas diffusion chamber 12. I have.
【００５０】さらに、ガス組成変換手段として、これら
第１酸素検知セル１３、第１酸素ポンプセル１１より所
定の拡散距離だけ拡散上流位置に、それぞれ第２酸素検
知セル１１３と第２酸素ポンプセル１１１が設けてあ
り、第２センサ制御回路１２０により駆動される構成と
なっている。Further, as gas composition conversion means, a second oxygen detection cell 113 and a second oxygen pump cell 111 are provided at a diffusion upstream position by a predetermined diffusion distance from the first oxygen detection cell 13 and the first oxygen pump cell 11, respectively. And is driven by the second sensor control circuit 120.
【００５１】ここで、第２酸素検知セル１１３は酸素イ
オン伝導性固体電解質（酸素を選択的に透過する特性を
有するジルコニア）１３ａの両面に触媒作用をもつ一対
の電極（白金）１１３ｂ，１１３ｃで構成されている。
そして、この一対の電極１１３ｂ，１１３ｃの一方が大
気に連通した酸素基準室１４に面した酸素参照電極１１
３ｂで構成され、他方がガス拡散室１２に面している酸
素測定電極１１３ｃで構成されている。Here, the second oxygen sensing cell 113 includes a pair of electrodes (platinum) 113b and 113c having a catalytic action on both surfaces of an oxygen ion conductive solid electrolyte (zirconia having a property of selectively transmitting oxygen) 13a. It is configured.
One of the pair of electrodes 113b, 113c faces the oxygen reference chamber 14 communicating with the atmosphere.
3b, and the other is constituted by an oxygen measurement electrode 113c facing the gas diffusion chamber 12.
【００５２】第２酸素ポンプセル１１１も同様に、酸素
イオン伝導性固体電解質１１ａの両面に触媒作用をもつ
一対の電極（白金）１１１ｂ，１１１ｃで構成されてい
る。そして、この一対の電極１１１ｂ，１１１ｃの一方
がガス拡散室１２の外側に面した酸素ポンプ外側電極１
１１ｃで構成され、他方がガス拡散室１２に面している
酸素ポンプ内側電極１１１ｂで構成されている。Similarly, the second oxygen pump cell 111 is composed of a pair of electrodes (platinum) 111b and 111c having a catalytic action on both surfaces of the oxygen ion conductive solid electrolyte 11a. One of the pair of electrodes 111b and 111c faces the outside of the gas diffusion chamber 12 and the oxygen pump outer electrode 1
11c, and the other is composed of an oxygen pump inner electrode 111b facing the gas diffusion chamber 12.
【００５３】次に、このような構成の水素センサの作動
について図２をもとにして説明する。第１酸素検知セル
１３および第１酸素ポンプセル１１は常時測定状態（常
時ＯＮ）となっている。一方、本発明の基本的構成を成
す第２酸素検知セル１１３と第２酸素ポンプセル１１１
は、図２の[Ｂ]に示す通り、周期的な駆動制御（ＯＮ／
ＯＦＦチョッピング駆動）状態となっている。この状態
を図１のＡ部を拡大してガス反応状態を模式図[Ｃ]（イ
メージ図）で説明すると、図２の[Ｃ]の（ａ）は第２酸
素ポンプセル１１１が第１酸素検知セル１３の検出結果
に基づきガス拡散室１２内に酸素を供給（ポンピング電
流Ｉｐ（２）で供給）している状態（ＯＮ状態）を表わ
し、第２酸素検知セル１１３から第１酸素検知セル１３
までの雰囲気が被測定ガスの状態ではなく、可燃性ガス
がほとんど無い雰囲気に変換されることになる。Next, the operation of the hydrogen sensor having such a configuration will be described with reference to FIG. The first oxygen detection cell 13 and the first oxygen pump cell 11 are always in a measurement state (always ON). On the other hand, the second oxygen detection cell 113 and the second oxygen pump cell 111, which form the basic configuration of the present invention.
Is the periodic drive control (ON / ON) as shown in FIG.
OFF chopping drive). This state is described by enlarging the part A in FIG. 1 and schematically illustrating the gas reaction state with reference to [C] (image diagram). (A) of [C] in FIG. 2 shows that the second oxygen pump cell 111 is the first oxygen detection cell. 13 indicates a state (ON state) in which oxygen is supplied (supplied with the pumping current Ip (2)) into the gas diffusion chamber 12 based on the detection result, and the second oxygen detection cell 113 to the first oxygen detection cell 13
The atmosphere up to this point is not the state of the gas to be measured, but is converted to an atmosphere containing almost no flammable gas.
【００５４】このとき、図示の矢印のようにポンピング
電流Ｉｐ（２）が大（太い矢印）で、ポンピング電流Ｉ
ｐ（１）はほとんどゼロ（細い矢印）となる。これは、
第２酸素検知セル１１３の設定酸素分圧を例えば、１０
−６ 〜１０−９ 程度に調節すればよい。At this time, the pumping current Ip (2) is large (thick arrow) as shown by the arrow in FIG.
p (1) is almost zero (thin arrow). this is,
The set oxygen partial pressure of the second oxygen detection cell 113 is set to, for example, 10
It may be adjusted to about -6 to 10-9 .
【００５５】次に図２の[Ｃ]の（ｃ）は第２酸素ポンプ
セル１１１が停止した状態（ＯＦＦ状態）を表わし、第
１酸素検知セル１３には被測定ガスが到達し、その検出
結果に応じて第１酸素ポンプセル１１がガス拡散室１２
内に酸素を供給（ポンピング電流Ｉｐ（１）で供給）す
ることになる。この第２酸素ポンプセル１１１の停止制
御はこれを駆動するセンサ制御回路１２０内の駆動信号
処理手段によって比較的簡単にできる。このとき、図２
の[Ｃ]矢印のようにポンピング電流Ｉｐ（２）が瞬時に
ゼロ（細い矢印）となり、その後ポンピング電流Ｉｐ
（１）が大（太い矢印）となる。Next, (c) of FIG. 2C shows a state in which the second oxygen pump cell 111 is stopped (OFF state), the gas to be measured reaches the first oxygen detection cell 13, and the detection result is obtained. The first oxygen pump cell 11 is connected to the gas diffusion chamber 12
Oxygen is supplied (supplied by the pumping current Ip (1)). The stop control of the second oxygen pump cell 111 can be relatively easily performed by the drive signal processing means in the sensor control circuit 120 for driving the second oxygen pump cell 111. At this time, FIG.
[C], the pumping current Ip (2) instantaneously becomes zero (thin arrow), and thereafter the pumping current Ip (2)
(1) becomes large (thick arrow).
【００５６】さらに、その間（ＯＮからＯＦＦに切り換
えた後）の状態を図２の[Ｃ]の（ｂ）で表わしている。
すなわち、第２酸素検知セル１１３から第１酸素検知セ
ル１３までの雰囲気が被測定ガス中の各成分ガスの拡散
速度に応じて変化する途中の状態を示す。Further, the state during this period (after switching from ON to OFF) is represented by (b) in FIG. 2C.
That is, the state in which the atmosphere from the second oxygen detection cell 113 to the first oxygen detection cell 13 is changing in accordance with the diffusion speed of each component gas in the gas to be measured is shown.
【００５７】ここで、可燃性ガスの主要成分の拡散係数
を図３に示す。図３の[Ａ]は自己拡散係数Ｄ１１と媒体
ガスを空気とした二成分での相互拡散係数Ｄ１２を表わ
したもので、専門書（物性定数 ８集；化学工業協会
編）で開示されている。また、この相互拡散係数Ｄ１２
を棒グラフで示したのが図３の[Ｂ]である。FIG. 3 shows the diffusion coefficients of the main components of the combustible gas. [A] in FIG. 3 shows the self-diffusion coefficient D11 and the mutual diffusion coefficient D12 of the two components in which the medium gas is air, and is disclosed in a specialized book (Physical Property Constants 8; edited by The Chemical Industry Association). . Further, the mutual diffusion coefficient D12
Is shown in a bar graph in FIG. 3B.
【００５８】このように、水素ガスが他のガスより拡散
速度が格段に速いことがわかる。この特性から、図２の
[Ｃ]の（ｂ）で表わすように、水素ガスが先頭で第１酸
素検知セル１３に到達し、所定時間経過後に他の成分が
順次到達することになる。このときの、第１酸素検知セ
ル１３の検出結果に応じ駆動制御される第１酸素ポンプ
セル１３のポンピング電流Ｉｐ（１）の挙動を図２の
[Ａ]で説明すると、第２酸素ポンプセル１１１の停止
（Ｉｐ（２）がＯＦＦ）開始からＴｄ０時間はＩｐ
（１）はほぼゼロ出力のままであり、その後先頭の水素
ガスが第１酸素検知セル１３の酸素測定電極１３ｃに到
達してから、ほぼ一次遅れで拡散してくる水素の拡散量
に応じてポンピング電流Ｉｐ（１）が増加し、水素以外
の可燃性ガスの到達（Ｔｄ１時間）後に他ガス成分に応
じたポンピング電流Ｉｐ（Ｘ）が加わる。すなわち、Ｔ
ｄ１時間内のポンピング電流Ｉｐ（１）は水素ガス分Ｉ
ｐ（Ｈ２）であるから、このＴｄ１時間内のポンピング
電流Ｉｐ（１）から水素濃度を求めることができる。そ
して、この場合の時間Ｔｄ１は、ガス濃度に依存せず一
定値を設定すればよく、予め求められる。Thus, it can be seen that the diffusion rate of hydrogen gas is much higher than that of other gases. From this characteristic, FIG.
As shown in (b) of [C], the hydrogen gas reaches the first oxygen detection cell 13 at the head, and other components sequentially arrive after a predetermined time has elapsed. At this time, the behavior of the pumping current Ip (1) of the first oxygen pump cell 13 driven and controlled according to the detection result of the first oxygen detection cell 13 is shown in FIG.
Explaining in [A], the time Td0 from the start of the stop of the second oxygen pump cell 111 (Ip (2) is OFF) is Ip
(1) remains almost zero output, and after that, after the leading hydrogen gas reaches the oxygen measurement electrode 13c of the first oxygen detection cell 13, the hydrogen gas is diffused with a first-order lag and according to the diffusion amount of hydrogen. The pumping current Ip (1) increases, and the pumping current Ip (X) corresponding to the other gas components is applied after the arrival of the combustible gas other than hydrogen (Td1 time). That is, T
The pumping current Ip (1) within the time d1 is equal to the hydrogen gas component I
Since it is p (H 2 ), the hydrogen concentration can be obtained from the pumping current Ip (1) within the time Td1. The time Td1 in this case may be set to a constant value without depending on the gas concentration, and is obtained in advance.
【００５９】以上の演算フローを図４でさらに説明する
と、初期設定（ステップＳ１）で、第２酸素ポンプセル
１１１をＯＮする時間Ｔｏｎ（ｓｅｔ）、第２酸素ポン
プセル１１１をＯＦＦする時間Ｔｏｆｆ（ｓｅｔ）、測
定タイミングＴｄ１（ｓｅｔ）を図示しない記憶手段に
設定しておく。そこでセンサ素子１１０が活性温度（６
００℃〜８００℃程度）となるようにヒータ制御回路１
５ｃによってヒータ制御開始（ステップＳ２）後、セン
サ素子１１０が活性温度になったら、センサ制御回路１
２０によって第１酸素ポンプセル１１および第２酸素ポ
ンプセル１１１の制御を開始すると同時にタイマーＴｏ
ｎをクリアするとともにカウントアップを開始する（ス
テップＳ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６）。ここで、センサ素子
１１０の活性状態を管理するにあたり、センサ素子温度
に代わり、センサ素子抵抗値やヒータＯＮからの時間
（例えば３０秒）の管理でもよい。The above calculation flow will be further described with reference to FIG. 4. In the initial setting (step S1), the time Ton (set) for turning on the second oxygen pump cell 111 and the time Toff (set) for turning off the second oxygen pump cell 111 are set. , The measurement timing Td1 (set) is set in a storage unit (not shown). Then, the sensor element 110 is activated at the activation temperature (6
(Approximately 00 ° C. to 800 ° C.)
After the heater control is started by step 5c (step S2), when the sensor element 110 reaches the activation temperature, the sensor control circuit 1
The control of the first oxygen pump cell 11 and the second oxygen pump cell 111 is started by the timer 20 and the timer To
Clear n and start counting up (steps S3, S4, S5, S6). Here, in managing the activation state of the sensor element 110, instead of the sensor element temperature, the sensor element resistance value or the time (for example, 30 seconds) from when the heater is turned on may be managed.
【００６０】次に、タイマーＴｏｎがＴｏｎ（ｓｅｔ）
に達したとき（ステップＳ７でＴｏｎ判定がＹｅｓのと
き）、第２酸素ポンプセル１１１を停止し同時にタイマ
ーＴｄ１およびタイマーＴｏｆｆをクリアするとともに
カウントアップを開始する（ステップＳ８、Ｓ９、Ｓ１
０）。続いて、タイマーＴｄ１がＴｄ１（ｓｅｔ）に達
したとき（ステップＳ１１でＴｄ１判定がＹｅｓのと
き）、そのときのポンピング電流Ｉｐ（１）を読み込
み、水素濃度を算出する（ステップＳ１２）。Next, the timer Ton is set to Ton (set).
(When the Ton determination is Yes in step S7), the second oxygen pump cell 111 is stopped, and at the same time, the timer Td1 and the timer Toff are cleared and count-up is started (steps S8, S9, S1).
0). Subsequently, when the timer Td1 reaches Td1 (set) (when Td1 determination is Yes in step S11), the pumping current Ip (1) at that time is read and the hydrogen concentration is calculated (step S12).
【００６１】そして、その算出結果を図示しない表示器
あるいは外部装置にデジタル信号またはアナログ信号と
して出力する（ステップＳ１３）。次に、タイマーＴｏ
ｆｆがＴｏｆｆ（ｓｅｔ）に達したとき（ステップＳ１
４でＴｏｆｆ判定がＹｅｓのとき）、ステップＳ５へ戻
りステップＳ５〜Ｓ１４を繰り返す。Then, the calculation result is output as a digital signal or an analog signal to a display (not shown) or an external device (step S13). Next, the timer To
When ff reaches Toff (set) (step S1)
When the Toff determination is Yes in 4), the process returns to step S5 and repeats steps S5 to S14.
【００６２】以上のようにして、複雑で大掛かりな装置
を必要とせず、比較的簡単な技術で実現でき、低コスト
で水素センサおよびそれを用いた水素濃度測定方法を提
供することができる。As described above, it is possible to provide a hydrogen sensor and a hydrogen concentration measuring method using the hydrogen sensor at low cost, which can be realized by a relatively simple technique without requiring a complicated and large-scale apparatus.
【００６３】（実施例２）次に第２の実施例を図２およ
び図５で説明する。図２の[Ａ]において、図中ポンピン
グ電流Ｉｐ（１）のハッチング部分は、水素ガスに反応
したＩｐ（Ｈ２）分である。すなわち、第２の実施例で
はＴｄ１時間内のポンピング電流Ｉｐ（１）を積分した
結果に基づき水素濃度を求めることができる。(Embodiment 2) Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. In [A] of FIG. 2, the hatched portion of the pumping current Ip (1) in the figure is the amount of Ip (H 2 ) that has reacted with the hydrogen gas. That is, in the second embodiment, the hydrogen concentration can be obtained based on the result of integrating the pumping current Ip (1) within the time Td1.
【００６４】この方法を図５で説明するが、前述の第１
実施例のフロー（図４）と異なるところは、ステップＳ
７〜Ｓ１１の間（Ｔｄ１時間内）にポンピング電流Ｉｐ
（１）の積分手段（ステップＳ１０ａ，Ｓ１０ｂ）を組
み入れたフローとしたことである。そして、その積分値
ＳＩｐ（１）に基づき水素濃度を算出する（ステップＳ
１２ａ）。この第２の実施例により、水素濃度測定精度
がより一層向上できるものとなる。This method will be described with reference to FIG.
What is different from the flow of the embodiment (FIG. 4) is that step S
Pumping current Ip between 7 and S11 (within Td1 time)
This is a flow incorporating the integration means (steps S10a and S10b) of (1). Then, the hydrogen concentration is calculated based on the integrated value SIP (1) (Step S).
12a). According to the second embodiment, the accuracy of hydrogen concentration measurement can be further improved.
【００６５】以上説明してきたように、第１および第２
の実施例で、ポンピング電流Ｉｐ（１）に基づき水素濃
度が他成分の干渉を受けることなく算出できることを示
した。ここで、ポンピング電流Ｉｐ（１）あるいは、積
分値ＳＩｐ（１）から水素濃度への算出は、既知濃度の
水素ガスを用いたキャリブレーションを実施して、あら
かじめ求めた水素濃度に対するセンサ出力感度から算出
する方法など広く用いられている方法である。また、数
点の既知濃度の水素ガスを用いて作成したセンサ検量線
から算出する方法でもよい。さらにまた、水素ガスに代
わり、大気など既知の酸素を用いてもよい。この場合、
水素に対する感度と酸素に対する感度の比を予め求めて
おく必要がある。As described above, the first and second
Has shown that the hydrogen concentration can be calculated based on the pumping current Ip (1) without interference from other components. Here, the calculation of the hydrogen concentration from the pumping current Ip (1) or the integral value SIp (1) is performed by performing a calibration using a hydrogen gas of a known concentration and obtaining the sensor output sensitivity to the hydrogen concentration obtained in advance. This is a widely used method such as a calculation method. Alternatively, a method of calculating from a sensor calibration curve created using several points of hydrogen gas of known concentration may be used. Furthermore, known oxygen such as air may be used instead of hydrogen gas. in this case,
It is necessary to determine in advance the ratio of the sensitivity to hydrogen to the sensitivity to oxygen.
【００６６】（実施例３）次に、第３の実施例を図６で
説明する。図１２に示した従来例および図１に示した第
１の実施例と同一構成および作用の部位は同一符号を付
して説明を省略する。(Embodiment 3) Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. Components having the same configuration and operation as those of the conventional example shown in FIG. 12 and the first embodiment shown in FIG.
【００６７】水素センサのセンサ素子２１０には、ガス
変換手段として、第１酸素検知セル１３および第１酸素
ポンプセル１１よりも所定の拡散距離だけ拡散上流位置
に、第２酸素ポンプセル２１１が設けてあり、第２のセ
ンサ制御回路２２０により駆動される構成となってい
る。The sensor element 210 of the hydrogen sensor is provided with a second oxygen pump cell 211 as a gas conversion means at a diffusion upstream position of a predetermined diffusion distance from the first oxygen detection cell 13 and the first oxygen pump cell 11. , And the second sensor control circuit 220.
【００６８】この第２酸素ポンプセル２１１は、第１の
実施例の第２酸素ポンプセル１１１と同様の構成および
作用を有し、第２酸素ポンプセル２１１が制御ＯＮ状態
のときの第２酸素ポンプセル２１１は、第１酸素検知セ
ル１３の検出結果に基づき駆動制御されるように構成し
第２のセンサ制御回路２２０に組み込まれている。This second oxygen pump cell 211 has the same configuration and operation as the second oxygen pump cell 111 of the first embodiment. When the second oxygen pump cell 211 is in the control ON state, the second oxygen pump cell 211 The driving control is performed based on the detection result of the first oxygen detecting cell 13 and is incorporated in the second sensor control circuit 220.
【００６９】第２の実施例と同様に、第２酸素ポンプセ
ル２１１を制御ＯＮ／ＯＦＦのチョッピング駆動するこ
とにより、第２の実施例と同等の作用および効果が得ら
れる。すなわち、この第３の実施例によって、第１酸素
ポンプセル１１と第２酸素ポンプセル２１１の制御用酸
素検知セル（１３）が一つでよく、センサ構成がより簡
素化できる。As in the second embodiment, the same operation and effect as those of the second embodiment can be obtained by driving the second oxygen pump cell 211 for chopping control ON / OFF. That is, according to the third embodiment, only one control oxygen detection cell (13) of the first oxygen pump cell 11 and the second oxygen pump cell 211 is required, and the sensor configuration can be further simplified.
【００７０】なお、第２酸素ポンプセル２１１を制御Ｏ
Ｎとするとき、同時に所定時間だけ第１酸素ポンプセル
１１をＯＦＦにする回路構成としている。または、第２
酸素ポンプセル２１１を制御ＯＮ開始から所定時間だけ
の駆動電流値を制御ＯＮ開始前の第１酸素ポンプセル１
１の駆動電流相当に設定してもよい。Note that the second oxygen pump cell 211 is controlled O
When N, the circuit configuration is such that the first oxygen pump cell 11 is simultaneously turned off for a predetermined time. Or the second
The drive current value of the oxygen pump cell 211 for a predetermined time from the start of the control ON is changed to the first oxygen pump cell 1 before the start of the control ON.
One drive current may be set.
【００７１】（実施例４）次に、第４の実施例を図７で
説明する。図１２に示した従来例および図１に示した第
１の実施例と同一構成および作用の部位は同一符号を付
して説明を省略する。(Embodiment 4) Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. Components having the same configuration and operation as those of the conventional example shown in FIG. 12 and the first embodiment shown in FIG.
【００７２】水素センサのセンサ素子３１０には、ガス
変換手段として、第１酸素検知セル１３より所定の拡散
距離だけ拡散上流位置に、第１酸素ポンプセル３１１が
設けてあり、第２のセンサ制御回路３２０により駆動さ
れる構成となっている。The sensor element 310 of the hydrogen sensor is provided with a first oxygen pump cell 311 as a gas conversion means at a diffusion upstream of a predetermined diffusion distance from the first oxygen detection cell 13, and a second sensor control circuit 320.
【００７３】第１酸素ポンプセル３１１は、第１の実施
例の第１酸素ポンプセル１１と同様の構成および作用を
有するとともに、さらに、第２の実施例の第２酸素ポン
プセル１１１の作用を加えたものである。すなわち、第
１酸素ポンプセル３１１が制御ＯＮ状態のときの第１酸
素ポンプセル３１１は、第１酸素検知セル１３の検出結
果に基づき駆動制御されるように構成して第２のセンサ
制御回路３２０に組み込まれている。そして、第２の実
施例と同様に、第１酸素ポンプセル３１１を制御ＯＮ／
ＯＦＦのチョッピング駆動することにより、第２の実施
例と同等の作用および効果が得られる。すなわち、この
第４の実施例によって、第１酸素検知セル１３と第１酸
素ポンプセル３１１の一対の制御要素でよく、センサ構
成が更に簡素化できる。The first oxygen pump cell 311 has the same structure and operation as the first oxygen pump cell 11 of the first embodiment, and further has the function of the second oxygen pump cell 111 of the second embodiment. It is. That is, when the first oxygen pump cell 311 is in the control ON state, the first oxygen pump cell 311 is configured to be driven and controlled based on the detection result of the first oxygen detection cell 13 and incorporated in the second sensor control circuit 320. Have been. Then, similarly to the second embodiment, the first oxygen pump cell 311 is controlled ON / OFF.
By performing the OFF chopping drive, the same operation and effect as in the second embodiment can be obtained. That is, according to the fourth embodiment, a pair of control elements of the first oxygen detection cell 13 and the first oxygen pump cell 311 may be used, and the sensor configuration can be further simplified.
【００７４】（実施例５）次に、第５の実施例を図８で
説明する。図１２に示した従来例と同一構成および作用
の部位については同一符号を付して詳しい説明を省略す
る。(Embodiment 5) Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIG. Components having the same configuration and operation as those of the conventional example shown in FIG. 12 are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.
【００７５】この水素センサのセンサ素子４１０には、
酸素ポンプ外側電極１１ｂが、被測定ガスから隔離され
るように設けられていて、酸素源形成部３０が形成され
ている。この酸素源形成部３０は、酸素イオン伝導性固
体電解質１１ａに密着したセラミックス体であって、酸
素ポンプ外側電極１１ｂが大気に面するように空隙部で
ある酸素供給室３１が区画形成され、図示しない大気導
入口に連通している。したがって、被測定ガス中に酸化
ガスが存在しない場合や、酸化ガス（例えばＨ ２Ｏ）が
十分に存在しない不安定な場合であっても、この第５の
実施例によれば、被測定ガスの組成に影響を受けること
なく、安定した酸素源が確保される構成であり、水素濃
度計測の適用対象が大きく広がる。例えば、ピュア水素
燃料型燃料電池システムへの適用も可能である。また、
各種可燃性ガスが共存する燃料改質型燃料電池システム
への適用においても、第１〜第４の実施例と組み合わせ
ることで、水素選択性の向上に加え、酸素ポンピング制
御がより安定する効果も生まれる。The sensor element 410 of this hydrogen sensor includes:
The oxygen pump outer electrode 11b is isolated from the gas to be measured.
So that the oxygen source forming part 30 is formed.
ing. This oxygen source forming part 30 is an oxygen ion conductive solid.
A ceramic body closely attached to the body electrolyte 11a,
In the gap so that the outer electrode 11b of the element pump faces the atmosphere,
A certain oxygen supply chamber 31 is defined and introduced into the atmosphere (not shown).
It communicates with the entrance. Therefore, oxidation in the gas to be measured
When no gas is present, or when an oxidizing gas (eg, H 2O)
Even in the unstable case where there is not enough, this fifth
According to the embodiment, the composition of the gas to be measured is affected.
And a stable oxygen source is secured.
The application range of the degree measurement greatly expands. For example, pure hydrogen
Application to a fuel type fuel cell system is also possible. Also,
Fuel reformed fuel cell system in which various combustible gases coexist
In combination with the first to fourth embodiments in application to
In addition to improving hydrogen selectivity, oxygen pumping
There is also a more stable effect.
【００７６】（実施例６）次に、第６の実施例を図９で
説明する。図１２に示した従来例および図１に示した第
１の実施例と同一構成および作用の部位は同一符号を付
して説明を省略する。(Embodiment 6) Next, a sixth embodiment will be described with reference to FIG. Components having the same configuration and operation as those of the conventional example shown in FIG. 12 and the first embodiment shown in FIG.
【００７７】図９の[Ａ]はこの実施例６による水素セン
サのセンサ素子の縦断面を示し、[Ｂ]は横断面を示して
いる。この場合、センサ素子５１０には、酸素イオン伝
導性固体電解質１３ａに、酸素参照電極１３ｂおよび酸
素測定電極１３ｃの両電極を設けて構成される酸素検知
セル１３と、酸素ポンプ外側電極１１ｂおよび酸素ポン
プ内側電極１１ｃの両電極を設けて構成される酸素ポン
プセル１１とが形成されている。ここで、酸素ポンプ外
側電極１１ｂが酸素基準室１４に面している。FIG. 9A shows a longitudinal section of the sensor element of the hydrogen sensor according to the sixth embodiment, and FIG. 9B shows a transverse section. In this case, the sensor element 510 includes an oxygen sensing cell 13 constituted by providing both an oxygen reference electrode 13b and an oxygen measurement electrode 13c on an oxygen ion conductive solid electrolyte 13a, an oxygen pump outer electrode 11b and an oxygen pump An oxygen pump cell 11 constituted by providing both electrodes of the inner electrode 11c is formed. Here, the oxygen pump outer electrode 11 b faces the oxygen reference chamber 14.
【００７８】この第６の実施例では、第５の実施例と同
様に、酸素ポンプセルの酸素供給源が大気となり被測定
ガス組成の影響を受けないばかりか、さらには、ガス拡
散律速部１０ａが形成される積層体５１１は電気化学的
特性を有しないセラミックス材でよく、酸素イオン伝導
性固体電解質を持つ電気化学的セル（例えば、イットリ
アを少量添加した部分安定化ジルコニア型セラミックス
体）が一つでよく、センサ構成を簡素化するとともに、
コストを削減できる効果がある。In the sixth embodiment, as in the fifth embodiment, the oxygen supply source of the oxygen pump cell becomes the atmosphere and is not affected by the composition of the gas to be measured. The formed laminate 511 may be a ceramic material having no electrochemical properties, and one electrochemical cell having an oxygen ion conductive solid electrolyte (for example, a partially stabilized zirconia type ceramic body to which a small amount of yttria is added) is provided. To simplify the sensor configuration,
This has the effect of reducing costs.
【００７９】ここで、酸素イオン伝導性固体電解質１３
ａの同一面上に、異なる作用をする二つの電極１１ｂ，
１１ｃおよび１３ｂ，１３ｃを両面に形成することにな
るが、これらの電極のリード線５１２，５１３は、図９
の[Ｂ]に示すように、外側に位置するリング状の酸素測
定電極１３ｃの一部を分断し、リード線５１２ａを配設
し、内側に位置するリング状の酸素ポンプ内側電極１３
ｃ用のリード線５１２ｂが、リード線５１２ａと接触す
ることなく配線することで問題は生じない。また、酸素
測定電極１３ｃの分断部分においては、図示のように、
分断部分の両端と拡散孔中心Ｐ点とで囲まれる領域につ
いて、ガス拡散室１２を区画形成するスペーサ部材１２
ａで覆う構造にすることが好ましい。これによれば、酸
素測定電極１３ｃ上に拡散してくるガスの均一性を良好
になすことができるようになる。また、酸素測定電極１
３ｃを分断しない構成として、図示しないが、両リード
線の間に絶縁層を介し２段に積層配線してもよい。そし
て、ここでは一方のリード線５１２側で説明したが、他
方のリード線５１３側も同様の構成としている。また、
この第６の実施例は、第１〜第４の実施例と組み合わせ
ることで、水素選択性の向上に加え、酸素ポンピング制
御がより安定し、さらにはセンサ構成を簡素化できる効
果も生まれる。Here, the oxygen ion conductive solid electrolyte 13
a, two electrodes 11b acting differently on the same surface of
11c and 13b and 13c are formed on both sides, and the lead wires 512 and 513 of these electrodes are
[B], a part of the ring-shaped oxygen measuring electrode 13c located on the outside is divided, a lead wire 512a is provided, and the ring-shaped oxygen pump inner electrode 13 located on the inside is divided.
No problem arises if the lead wire 512b for c is wired without contact with the lead wire 512a. Further, as shown in the figure, in the divided portion of the oxygen measurement electrode 13c,
A spacer member 12 for partitioning and forming the gas diffusion chamber 12 in a region surrounded by both ends of the divided portion and the center point P of the diffusion hole.
It is preferable to adopt a structure covered with a. According to this, the uniformity of the gas diffused on the oxygen measurement electrode 13c can be improved. In addition, the oxygen measurement electrode 1
Although not shown, a three-layer wiring may be provided between the two lead wires with an insulating layer interposed between the two lead wires. Here, one lead wire 512 has been described, but the other lead 513 has the same configuration. Also,
In the sixth embodiment, by combining with the first to fourth embodiments, in addition to the improvement of the hydrogen selectivity, the effect that the oxygen pumping control is more stable and the sensor configuration can be simplified can be obtained.
【００８０】（実施例７）次に、第７の実施例を図１０
で説明する。この場合も、図１２に示す従来例および図
９に示した第６の実施例と同一構成および作用の部位は
同一符号を付して説明を省略する。(Embodiment 7) Next, a seventh embodiment will be described with reference to FIG.
Will be described. Also in this case, the same reference numerals are given to the same components and portions having the same functions as those of the conventional example shown in FIG. 12 and the sixth embodiment shown in FIG.
【００８１】図１０の[Ａ]はこの実施例７による水素セ
ンサのセンサ素子６１０の縦断面を示し、[Ｂ]は横断面
を示している。このセンサ素子６１０には、ガス拡散室
１２内において、第２酸素ポンプセル１１１の酸素ポン
プ内側電極１１１ｃと、第１酸素ポンプセル１１の酸素
ポンプ内側電極１１ｃと、第１酸素検知セル１３の酸素
ポンプ内側電極１３ｃとが拡散律速部１０ａから順に直
列上に配設される構成としている。この第７実施例は、
第３の実施例と組み合わせたものであるが、第１〜第４
の実施例と組み合わせることで、水素選択性の向上に加
え、酸素ポンピング制御がより安定し、さらにはセンサ
構成を簡素化でき、また、電極形状（図示では角形）の
制限が少なく設計上の自由度が高く、製造上（電極の位
置精度など）の品質バラツキの影響もリング状と異なり
比較的小さいという効果を有する。FIG. 10A shows a longitudinal section of the sensor element 610 of the hydrogen sensor according to the seventh embodiment, and FIG. 10B shows a transverse section. The sensor element 610 includes an oxygen pump inner electrode 111c of the second oxygen pump cell 111, an oxygen pump inner electrode 11c of the first oxygen pump cell 11, and an oxygen pump inner electrode of the first oxygen detection cell 13 in the gas diffusion chamber 12. The electrode 13c and the diffusion control part 10a are arranged in series in this order. In the seventh embodiment,
This is a combination with the third embodiment, but the first to fourth
In addition to the improvement in hydrogen selectivity, the oxygen pumping control is more stable, the sensor configuration can be simplified, and the shape of the electrodes (square in the figure) is less restricted and the design is free. The effect is high, and the influence of quality variations in manufacturing (such as the positional accuracy of the electrodes) is relatively small unlike the ring shape.
【００８２】（実施例８）次に、第８の実施例を図１１
で説明する。図１２に示した従来例および図１０に示し
た第７の実施例と同一構成および作用の部位は同一符号
を付して説明を省略する。(Embodiment 8) Next, an eighth embodiment will be described with reference to FIG.
Will be described. Components having the same configuration and operation as those of the conventional example shown in FIG. 12 and the seventh embodiment shown in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００８３】この水素センサのセンサ素子７１０には、
第１〜第７の実施例で示す酸素基準室１４が密閉空間に
区画形成され、酸素イオン伝導性固体電解質１３ａに第
３の酸素ポンプセル７１１を形成している。この第３の
酸素ポンプセル７１１は、この酸素イオン伝導性固体電
解質１３ａの両面に形成した電極（酸素基準室側電極７
１１ｂと大気導入室側電極７１１ａ）で構成され、図示
しないセンサ制御回路で駆動制御される。すなわち、酸
素基準室１４は大気と物理的には遮断され、電気化学的
には連通可能となっている。また、第３の酸素ポンプセ
ル７１１はセンサ素子保持部内に設けられている。The sensor element 710 of this hydrogen sensor includes:
The oxygen reference chamber 14 described in the first to seventh embodiments is formed in a closed space, and a third oxygen pump cell 711 is formed in the oxygen ion conductive solid electrolyte 13a. The third oxygen pump cell 711 includes electrodes (oxygen reference chamber side electrode 7) formed on both sides of the oxygen ion conductive solid electrolyte 13a.
11b and an air introduction chamber side electrode 711a), and are driven and controlled by a sensor control circuit (not shown). That is, the oxygen reference chamber 14 is physically isolated from the atmosphere, and can be electrochemically communicated. Further, the third oxygen pump cell 711 is provided in the sensor element holding section.
【００８４】この第８の実施例の構成とすることによ
り、被測定ガス中に突き出たセンサ素子先端部内の酸素
基準室１４が大気と遮断される構成とすることができ、
例えば、センサ素子の破損（異常）を検知して、第３酸
素ポンプセル７１１を停止させる制御を実施する。With the configuration of the eighth embodiment, the oxygen reference chamber 14 in the sensor element tip protruding into the gas to be measured can be shut off from the atmosphere.
For example, control is performed to stop the third oxygen pump cell 711 by detecting breakage (abnormality) of the sensor element.
【００８５】この構成および作用により、センサ素子先
端部が破損し、酸素基準室１４と被測定ガスが連通状態
を引き起こしても、酸素基準室１４内の僅かな酸素と被
測定ガス（水素）とが燃焼反応して連続的な燃焼に至る
ことはないので、より安全性が高まる。With this configuration and operation, even if the tip of the sensor element is broken and the oxygen reference chamber 14 communicates with the gas to be measured, a slight amount of oxygen in the oxygen reference chamber 14 and the gas to be measured (hydrogen) are Since the combustion reaction does not lead to continuous combustion, safety is further improved.
【００８６】また、第３の酸素ポンプセル７１１の制御
は、酸素基準室１４内の酸素の消費量に応じて駆動制御
すればよい。すなわち、この第８の実施例においては、
第１酸素ポンプセル１１のポンピング電流Ｉｐ（１）と
第２酸素ポンプセル１１１のポンピング電流Ｉｐ（２）
の和から求まる制御量に基づきポンピング電流Ｉｐ
（３）を決定することで、酸素基準室１４内の酸素濃度
を一定に保つことができる。The control of the third oxygen pump cell 711 may be performed by controlling the drive according to the amount of oxygen consumed in the oxygen reference chamber 14. That is, in the eighth embodiment,
Pumping current Ip (1) of first oxygen pump cell 11 and pumping current Ip (2) of second oxygen pump cell 111
Pump current Ip based on the control amount obtained from the sum of
By determining (3), the oxygen concentration in the oxygen reference chamber 14 can be kept constant.
【００８７】さらに、第３の酸素ポンプセル７１１をよ
り強度的に有利なセンサ素子保持部７００内に設けるこ
とで、安全性がより高められる。そして、この第８の実
施例は、前述の第１〜第７の実施例にも適用することが
できる。Further, by providing the third oxygen pump cell 711 in the sensor element holding portion 700 which is more advantageous in terms of strength, safety is further improved. The eighth embodiment can be applied to the first to seventh embodiments.
【図１】本発明の第１の実施例による水素センサの構成
を示す断面説明図である。FIG. 1 is an explanatory sectional view showing a configuration of a hydrogen sensor according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第１の実施例による発明の作用を
［Ａ］，［Ｂ］，［Ｃ］に分けて示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the operation of the invention according to the first embodiment of the present invention divided into [A], [B], and [C].
【図３】可燃性ガスの拡散係数を表および棒グラフで示
す図表である。FIG. 3 is a chart showing a diffusion coefficient of a combustible gas in a table and a bar graph.
【図４】本発明の第１の実施例による制御および演算フ
ローを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a control and calculation flow according to the first embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第２の実施例による他の制御および演
算フローを示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing another control and calculation flow according to the second embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第３の実施例による水素センサの構成
を示す断面説明図である。FIG. 6 is an explanatory sectional view showing a configuration of a hydrogen sensor according to a third embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第４の実施例による水素センサの構成
を示す断面説明図である。FIG. 7 is an explanatory sectional view showing a configuration of a hydrogen sensor according to a fourth embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第５の実施例による水素センサの構成
を示す断面説明図である。FIG. 8 is an explanatory sectional view showing a configuration of a hydrogen sensor according to a fifth embodiment of the present invention.
【図９】本発明の第６の実施例による水素センサの構成
を縦断面図（図の[Ａ]）および横断面図（図の[Ｂ]）に
分けて示す部分拡大断面説明図である。FIG. 9 is a partially enlarged cross-sectional explanatory view showing a configuration of a hydrogen sensor according to a sixth embodiment of the present invention divided into a vertical sectional view ([A] in the figure) and a transverse sectional view ([B] in the figure). .
【図１０】本発明の第７の実施例による水素センサの構
成を縦断面図（図の[Ａ]）および横断面図（図の[Ｂ]）
に分けて示す部分拡大断面説明図である。FIG. 10 is a longitudinal sectional view ([A] in the figure) and a transverse sectional view ([B] in the figure) showing the configuration of the hydrogen sensor according to the seventh embodiment of the present invention.
It is a partially enlarged sectional explanatory view shown separately.
【図１１】本発明の第８の実施例による水素センサの構
成を示す部分拡大断面説明図である。FIG. 11 is a partially enlarged cross-sectional explanatory view showing a configuration of a hydrogen sensor according to an eighth embodiment of the present invention.
【図１２】従来例による水素センサの構成を示す断面説
明図である。FIG. 12 is an explanatory sectional view showing a configuration of a hydrogen sensor according to a conventional example.
１０ 水素センサのセンサ素子 １０ａ 拡散律速部 １１ 第１酸素ポンプセル（ガス組成変換手段） １１ａ 酸素イオン伝導性固体電解質 １１ｂ，１１ｃ 電極 １２ ガス拡散室 １３ 第１酸素検知セル（ガス組成変換手段） １３ａ 酸素イオン伝導性固体電解質 １３ｂ，１３ｃ 電極 １４ 酸素基準室 １５ ヒータ部 １５ｃ ヒータ制御回路 ２０ センサ制御回路 ２１ 演算増幅器 ３０ 酸素源形成部 １１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０，７
１０ 水素センサのセンサ素子 １２０，２２０，３２０ センサ制御回路（駆動手段） １１１，２１１，３１１ 第２酸素ポンプセル（ガス組
成変換手段） １１１ｂ，１１１ｃ 電極 １１３ 第２酸素検知セル（ガス組成変換手段） １１３ｂ，１１３ｃ 電極 ７１１ 第３酸素ポンプセルReference Signs List 10 Sensor element of hydrogen sensor 10a Diffusion controlling part 11 First oxygen pump cell (gas composition conversion means) 11a Oxygen ion conductive solid electrolyte 11b, 11c Electrode 12 Gas diffusion chamber 13 First oxygen detection cell (gas composition conversion means) 13a Oxygen Ion conductive solid electrolyte 13b, 13c Electrode 14 Oxygen reference chamber 15 Heater section 15c Heater control circuit 20 Sensor control circuit 21 Operational amplifier 30 Oxygen source forming section 110, 210, 310, 410, 510, 610, 7
Reference Signs List 10 Sensor element of hydrogen sensor 120, 220, 320 Sensor control circuit (driving means) 111, 211, 311 Second oxygen pump cell (gas composition conversion means) 111b, 111c Electrode 113 Second oxygen detection cell (gas composition conversion means) 113b , 113c Electrode 711 Third oxygen pump cell
Claims (21)
律速部と、ガス拡散律速部を通ったガスが拡散するガス
拡散室と、ガス拡散室の酸素分圧を測定する第１酸素検
知セルと、第１酸素検知セルの出力に基づきガス拡散室
の酸素分圧を制御する第１酸素ポンプセルを備えた酸素
イオン伝導性固体電解質型のセンサ素子構造を有し、ガ
ス拡散室内の可燃性ガスを酸化処理する能力を有するガ
ス組成変換手段をガス拡散室に設けるとともに、ガス組
成変換手段を断続駆動させる駆動手段を備え、ガス組成
変換手段を断続駆動させたときのガス組成の過渡的変化
に応じて水素濃度を測定することを特徴とする水素セン
サ。1. A gas diffusion control part for restricting a diffusion amount of a gas to be measured, a gas diffusion chamber in which gas passing through the gas diffusion control part diffuses, and a first oxygen detector for measuring an oxygen partial pressure of the gas diffusion chamber. A cell and an oxygen ion conductive solid electrolyte type sensor element structure including a first oxygen pump cell for controlling the oxygen partial pressure of the gas diffusion chamber based on the output of the first oxygen detection cell; A gas composition conversion means having an ability to oxidize a gas is provided in the gas diffusion chamber, and a driving means for intermittently driving the gas composition conversion means is provided, and a transient change in gas composition when the gas composition conversion means is intermittently driven. A hydrogen sensor for measuring a hydrogen concentration according to a temperature.
酸素イオン伝導性固体電解質の特性を持つ第２酸素ポン
プセルおよび第２酸素検知セルから構成されることを特
徴とする水素センサ。2. The gas composition conversion means according to claim 1,
A hydrogen sensor comprising a second oxygen pump cell and a second oxygen detection cell having characteristics of an oxygen ion conductive solid electrolyte.
酸素イオン伝導性固体電解質の特性を持つ第２酸素ポン
プセルから構成されることを特徴とする水素センサ。3. The gas composition conversion means according to claim 1,
A hydrogen sensor comprising a second oxygen pump cell having characteristics of an oxygen ion conductive solid electrolyte.
第１酸素検知セルと、第１酸素検知セルより拡散上流方
向に所定の距離ずらして配置した第１酸素ポンプセルか
ら構成されることを特徴とする水素センサ。4. The gas composition conversion means according to claim 1,
A hydrogen sensor, comprising: a first oxygen detection cell; and a first oxygen pump cell arranged at a predetermined distance from the first oxygen detection cell in a diffusion upstream direction.
の水素センサにおいて、第１酸素ポンプセルが酸素イオ
ン伝導性固体電解質に少なくとも二つの電極で形成さ
れ、一方の電極すなわちガス拡散室の外側に面した酸素
ポンプセルの外側電極が被測定ガス雰囲気から隔離され
た酸素基準室に開放されることを特徴とする水素セン
サ。5. The hydrogen sensor according to claim 1, wherein the first oxygen pump cell is formed of an oxygen ion conductive solid electrolyte with at least two electrodes, and one of the electrodes, ie, gas diffusion. A hydrogen sensor, wherein an outer electrode of an oxygen pump cell facing the outside of the chamber is opened to an oxygen reference chamber isolated from an atmosphere of a gas to be measured.
酸素ポンプセルおよび酸素検知セルが同一の酸素イオン
伝導性固体電解質に形成されることを特徴とする水素セ
ンサ。6. The hydrogen sensor according to claim 5, wherein
A hydrogen sensor, wherein the oxygen pump cell and the oxygen detection cell are formed on the same oxygen ion conductive solid electrolyte.
オン伝導性固体電解質によって大気導入口と物理的に遮
断されるが、酸素基準室と大気導入口が電気化学的には
酸素透過可能とする第３酸素ポンプセルを酸素イオン伝
導性固体電解質に設けたことを特徴とする水素センサ。7. The oxygen reference chamber according to claim 5 is physically isolated from the air inlet by an oxygen ion conductive solid electrolyte, but the oxygen reference chamber and the air inlet are electrochemically oxygen permeable. A hydrogen sensor characterized in that a third oxygen pump cell that can be provided is provided in an oxygen ion conductive solid electrolyte.
酸素基準室からガス拡散室にポンピングされる酸素量に
応じて駆動されることを特徴とする水素センサ。8. A hydrogen sensor, wherein the third oxygen pump cell according to claim 7 is driven in accordance with the amount of oxygen pumped from the oxygen reference chamber to the gas diffusion chamber.
プセルをセンサ素子保持部内に設けたことを特徴とする
水素センサ。9. A hydrogen sensor, wherein the third oxygen pump cell according to claim 7 is provided in a sensor element holding portion.
散律速部と、ガス拡散律速部を通ったガスが拡散するガ
ス拡散室と、ガス拡散室の酸素分圧を測定する第１酸素
検知セルと、第１酸素検知セルの出力に基づきガス拡散
室の酸素分圧を制御する第１酸素ポンプセルを備えた酸
素イオン伝導性固体電解質型のセンサ素子を用い、ガス
拡散室内の可燃性ガスを酸化処理する能力を有するガス
組成変換手段をガス拡散室に設けるとともに、ガス組成
変換手段を断続駆動させる駆動手段を設け、ガス組成変
換手段を断続駆動させたときのガス組成の過渡的変化に
応じて水素濃度を測定することを特徴とする水素センサ
を用いた水素濃度測定方法。10. A gas diffusion control part for restricting a diffusion amount of a gas to be measured, a gas diffusion chamber in which gas passing through the gas diffusion control part diffuses, and a first oxygen detector for measuring an oxygen partial pressure of the gas diffusion chamber. Using a cell and an oxygen ion conductive solid electrolyte type sensor element provided with a first oxygen pump cell that controls the oxygen partial pressure of the gas diffusion chamber based on the output of the first oxygen detection cell, A gas composition conversion means having an ability to perform an oxidation treatment is provided in the gas diffusion chamber, and a driving means for intermittently driving the gas composition conversion means is provided, and the gas composition conversion means responds to a transient change in gas composition when the gas composition conversion means is intermittently driven. A hydrogen concentration measuring method using a hydrogen sensor, wherein the hydrogen concentration is measured by using a hydrogen sensor.
が、酸素イオン伝導性固体電解質の特性を持つ第２酸素
ポンプセルおよび第２酸素検知セルから構成されるもの
とすることを特徴とする水素センサを用いた水素濃度測
定方法。11. The hydrogen gas according to claim 10, wherein the gas composition conversion means comprises a second oxygen pump cell and a second oxygen detection cell having the characteristics of an oxygen ion conductive solid electrolyte. A method for measuring hydrogen concentration using a sensor.
が、第２酸素ポンプセル駆動手段によって第２酸素ポン
プセルを断続駆動させたときの、第１酸素検知セルの出
力に基づき駆動する第１酸素ポンプセルのポンピング電
流から水素濃度を求めることを特徴とする水素センサを
用いた水素濃度測定方法。12. The method according to claim 10, wherein the first oxygen driving cell is driven based on an output of the first oxygen sensing cell when the second oxygen pump cell driving means drives the second oxygen pump cell intermittently. A hydrogen concentration measuring method using a hydrogen sensor, wherein a hydrogen concentration is obtained from a pumping current of a pump cell.
度測定方法が、第２酸素ポンプセル駆動手段によって、
第２酸素ポンプセルを第２酸素検知セルの出力に基づき
駆動するオン状態とポンピングを停止するオフ状態とを
所定の時間毎に交互に駆動したときの、第２酸素ポンプ
セルのオフ状態開始から所定時間後の第１酸素ポンプセ
ルに流れるポンピング電流に基づき水素濃度を求めるこ
とを特徴とする水素センサを用いた水素濃度測定方法。13. The method for measuring a hydrogen concentration according to claim 10 or 12, wherein
A predetermined time from the start of the OFF state of the second oxygen pump cell when the ON state in which the second oxygen pump cell is driven based on the output of the second oxygen detection cell and the OFF state in which pumping is stopped are alternately driven at predetermined time intervals A method for measuring hydrogen concentration using a hydrogen sensor, wherein a hydrogen concentration is obtained based on a pumping current flowing through a first oxygen pump cell later.
度測定方法が、第２酸素ポンプセル駆動手段によって、
第２酸素ポンプセルを第２酸素検知セルの出力に基づき
駆動するオン状態とポンピングを停止するオフ状態とを
所定の時間毎に交互に駆動したときの、第２酸素ポンプ
セルのオフ状態開始から所定時間までの第１酸素ポンプ
セルに流れるポンピング電流の積算値に基づき水素濃度
を求めることを特徴とする水素センサを用いた水素濃度
測定方法。14. The method for measuring a hydrogen concentration according to claim 10 or 12, wherein the second oxygen pump cell driving means includes:
A predetermined time from the start of the OFF state of the second oxygen pump cell when the ON state in which the second oxygen pump cell is driven based on the output of the second oxygen detection cell and the OFF state in which pumping is stopped are alternately driven at predetermined time intervals A hydrogen concentration measurement method using a hydrogen sensor, wherein the hydrogen concentration is determined based on the integrated value of the pumping current flowing through the first oxygen pump cell up to the above.
が、酸素イオン伝導性固体電解質の特性を持つ第２酸素
ポンプセルから構成されるものとすることを特徴とする
水素センサを用いた水素濃度測定方法。15. The hydrogen concentration using a hydrogen sensor, wherein the gas composition conversion means according to claim 10 comprises a second oxygen pump cell having the characteristics of an oxygen ion conductive solid electrolyte. Measuring method.
が、第１酸素検知セルと、第１酸素検知セルより拡散上
流方向に所定の距離ずらして配置した第１酸素ポンプセ
ルから構成されるものとすることを特徴とする水素セン
サを用いた水素濃度測定方法。16. The gas composition conversion means according to claim 10, comprising a first oxygen detection cell and a first oxygen pump cell which is arranged at a predetermined distance from the first oxygen detection cell in a diffusion upstream direction. A method for measuring hydrogen concentration using a hydrogen sensor.
れかに記載の水素センサにおいて、第１酸素ポンプセル
が酸素イオン伝導性固体電解質に少なくとも二つの電極
で形成され、一方の電極すなわちガス拡散室の外側に面
した酸素ポンプセルの外側電極が被測定ガス雰囲気から
隔離された酸素基準室に開放されるものとすることを特
徴とする水素センサを用いた水素濃度測定方法。17. The hydrogen sensor according to claim 10, wherein the first oxygen pump cell is formed of at least two electrodes in the oxygen ion conductive solid electrolyte, and one of the electrodes, namely, the gas diffusion. A method for measuring hydrogen concentration using a hydrogen sensor, wherein an outer electrode of an oxygen pump cell facing the outside of a chamber is opened to an oxygen reference chamber isolated from a gas atmosphere to be measured.
て、酸素ポンプセルおよび酸素検知セルが同一の酸素イ
オン伝導性固体電解質に形成されるものとすることを特
徴とする水素センサを用いた水素濃度測定方法。18. The hydrogen sensor according to claim 17, wherein the oxygen pump cell and the oxygen detection cell are formed on the same oxygen ion conductive solid electrolyte. Method.
素イオン伝導性固体電解質によって大気導入口と物理的
に遮断されるが、酸素基準室と大気導入口が電気化学的
には酸素透過可能とする第３酸素ポンプセルを酸素イオ
ン伝導性固体電解質に設けたものとすることを特徴とす
る水素センサを用いた水素濃度測定方法。19. The oxygen reference chamber according to claim 17 is physically isolated from the air inlet by an oxygen ion conductive solid electrolyte, but the oxygen reference chamber and the air inlet are electrochemically oxygen permeable. A method for measuring hydrogen concentration using a hydrogen sensor, characterized in that a third oxygen pump cell that can be provided is provided in an oxygen ion conductive solid electrolyte.
ルが酸素基準室からガス拡散室にポンピングされる酸素
量に応じて駆動されるものとすることを特徴とする水素
センサを用いた水素濃度測定方法。20. The hydrogen concentration using a hydrogen sensor according to claim 19, wherein the third oxygen pump cell according to claim 19 is driven according to the amount of oxygen pumped from the oxygen reference chamber to the gas diffusion chamber. Measuring method.
素ポンプセルをセンサ素子保持部内に設けたものとする
ことを特徴とする水素センサを用いた水素濃度測定方
法。21. A hydrogen concentration measuring method using a hydrogen sensor, wherein the third oxygen pump cell according to claim 19 or 20 is provided in a sensor element holding section.
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|---|---|---|---|---|
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| US7955747B2 (en) | 2003-01-08 | 2011-06-07 | Nikon Corporation | Electronic device and electronic device operating control method |
| CN105388194A (en) * | 2015-11-04 | 2016-03-09 | 国家电网公司 | Signal processing and analyzing method suitable for electrochemical transducer |
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