JP2015062013A5 - - Google Patents

Description

本発明の一態様は、酸素を含むガスの所定のガス成分の濃度を測定するガスセンサであって、
前記ガスが導入されるガス室と、
基準ガスが導入される基準ガス室と、
酸素イオン伝導性を有し、前記ガス室と前記基準ガス室との間に配置され、前記ガス室に面する第１主面と、前記基準ガス室に面する第２主面とを有する一つの板状の固体電解質体と、
前記固体電解質体の前記第１主面に形成された複数の電極と、
前記固体電解質体の前記第２主面に形成された基準電極と、
前記固体電解質体の前記第１主面に形成された前記電極の一つであり、前記基準電極と前記固体電解質体の一部とともに、前記ガス中の酸素濃度を調整するポンプセルを構成するポンプ電極と、
前記固体電解質体の前記第１主面に形成された前記電極の一つであり、前記基準電極と前記固体電解質体の一部とともに、前記ポンプセルによって酸素の濃度を調整した後における前記ガス中の所定ガス成分の濃度に応じた電流が流れるセンサセルを構成するセンサ電極と、
前記ガス室又は前記基準ガス室を介して前記固体電解質体に対向配置されており、前記固体電解質体を加熱する所定の厚みを有する板状のヒータと、を有し、
前記ポンプセル及び前記センサセルには直流電圧が加えられ、前記ガス成分の濃度を測定するために、前記センサセルを流れる電流が測定されるよう構成され、
前記ポンプ電極と前記センサ電極との最短距離と、前記固体電解質体の厚みとの比率が３以上であることを特徴とするガスセンサである。

Claims (6)

1. 酸素を含むガスの所定のガス成分の濃度を測定するガスセンサ（１）であって、
   前記ガスが導入されるガス室（７）と、
   基準ガスが導入される基準ガス室（８）と、
   酸素イオン伝導性を有し、前記ガス室（７）と前記基準ガス室（８）との間に配置され、前記ガス室（７）に面する第１主面と、前記基準ガス室（８）に面する第２主面とを有する一つの板状の固体電解質体（２）と、
   前記固体電解質体（２）の前記第１主面に形成された複数の電極（３０、５０）と、
   前記固体電解質体（２）の前記第２主面に形成された基準電極（８０）と、
   前記固体電解質体（２）の前記第１主面に形成された前記電極の一つであり、前記基準電極（８０）と前記固体電解質体（２）の一部（２ｐ）とともに、前記ガス中の酸素濃度を調整するポンプセル（３）を構成するポンプ電極（３０）と、
   前記固体電解質体（２）の前記第１主面に形成された前記電極の一つであり、前記基準電極（８０）と前記固体電解質体（２）の一部（２ｓ）とともに、前記ポンプセル（３）によって酸素の濃度を調整した後における前記ガス中の所定ガス成分の濃度に応じた電流が流れるセンサセル（５）を構成するセンサ電極（５０）と、
   前記ガス室（７）又は前記基準ガス室（８）を介して前記固体電解質体（２）に対向配置されており、前記固体電解質体（２）を加熱する所定の厚みを有する板状のヒータ（６）と、を有し、
   前記ポンプセル（３）及び前記センサセル（５）には直流電圧が加えられ、前記ガス成分の濃度を測定するために、前記センサセル（５）を流れる電流が測定されるよう構成され、
   前記ポンプ電極（３０）と前記センサ電極（５０）との最短距離（Ｌ２）と、前記固体電解質体（２）の厚み（ｄ）との比率（Ｌ２／ｄ）が３以上であることを特徴とするガスセンサ。
2. 前記固体電解質体（２）の前記第１主面に形成された前記電極の一つであり、前記基準電極（８０）と前記固体電解質体（２）の一部（２ｍ）とともに、前記ポンプセルを使って酸素濃度を調整した後における前記ガス中の酸素濃度に応じた電流が流れるモニタセル（４）を構成するモニタ電極（４０）をさらに備え、前記モニタセル（４）には直流電圧が加えられ、前記センサセル（５）を流れる電流の値から前記モニタセル（４）を流れる電流の値を減算することにより、前記ガス成分の濃度が算出されるよう構成され、前記ガス室（７）は単一の空間により形成されることを特徴とする請求項１記載のガスセンサ。
3. 前記ヒータ（６）の前記固体電解質体（２）に対向する表面と、前記固体電解質体（２）の前記第２主面の一部であって前記ポンプセル（３）を構成する部位（２ｐ）の表面との間の、前記ヒータ（６）の厚さ方向における距離（Ｄ１）と、前記ヒータ（６）の前記固体電解質体（２）に対向する表面と、前記固体電解質体（２）の前記第２主面の一部であって前記モニタセル（４）を構成する部位（２ｍ）の表面との間の、前記ヒータ（６）の厚さ方向における距離（Ｄ２）と、前記ヒータ（６）の前記固体電解質体（２）に対向する表面と、前記固体電解質体（２）の前記第２主面の一部であって前記センサセル（５）を構成する部位（２s）の表面との間の、前記ヒータ（６）の厚さ方向における距離（Ｄ３）が、互いに等しいことを特徴とする請求項２に記載のガスセンサ。
4. 前記ガス室（７）は、前記ヒータの厚み方向に沿った所定の厚みと、所定の幅を有する空間により形成され、この前記ガス室（７）の厚みは、前記第１主面の前記ポンプ電極（３０）が形成された部分から前記第１主面の前記モニタ電極（４０）および前記センサ電極（５０）が形成された部分まで一定となっており、前記ガス室（７）の幅は、前記ガス室(７)内での前記ガスの流れ方向と前記厚み方向に直交し、前記第１主面の前記ポンプ電極（３０）が形成された部分から前記第１主面の前記モニタ電極（４０）および前記センサ電極（５０）が形成された部分まで一定であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のガスセンサ。
5. 前記基準電極（８０）は、前記ポンプセル（３０）を構成する第１の基準電極（８０ｐ）と、前記モニタセル（４）を構成する第２の基準電極（８０ｍ）と、前記センサセル（５）を構成する第３の基準電極（８０ｓ）とを一体的に有することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のガスセンサ。
6. 前記ガス室（７）は、その中において前記ガスが所定の方向（２５０）に流れるように構成されており、前記ポンプ電極（３０）は、この所定の方向の上流に位置する一方、前記モニタ電極（４０）および前記センサ電極（５０）は、この所定方向の下流に位置するとともに、並列的に配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のガスセンサ。