JP2653831B2 - 酸素センサ - Google Patents
酸素センサInfo
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- JP2653831B2 JP2653831B2 JP63136087A JP13608788A JP2653831B2 JP 2653831 B2 JP2653831 B2 JP 2653831B2 JP 63136087 A JP63136087 A JP 63136087A JP 13608788 A JP13608788 A JP 13608788A JP 2653831 B2 JP2653831 B2 JP 2653831B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、板状素子間にガス拡散室を有する酸素セン
サに関するもので、詳しくは、ガス拡散室へのガスの導
入経路に関するものである。
サに関するもので、詳しくは、ガス拡散室へのガスの導
入経路に関するものである。
［従来の技術］ 従来、この種の酸素センサには、固体電解質からなる
２枚のセラミック基板に挟まれ、かつガス拡散部から測
定ガスを導入するガス拡散室が形成され、これらの基板
の両面には、ヒータが配置され、さらにこれらを覆う保
護筒が設けられている。この保護筒には、測定ガスを導
入するガス導入孔が形成されている。このような酸素セ
ンサによる排ガスの測定は、測定ガスが保護筒のガス導
入孔、検出素子のガス拡散口、拡散部を介して拡散室に
導入され、固体電解質間に発生する電気信号に基づいて
行われる。
２枚のセラミック基板に挟まれ、かつガス拡散部から測
定ガスを導入するガス拡散室が形成され、これらの基板
の両面には、ヒータが配置され、さらにこれらを覆う保
護筒が設けられている。この保護筒には、測定ガスを導
入するガス導入孔が形成されている。このような酸素セ
ンサによる排ガスの測定は、測定ガスが保護筒のガス導
入孔、検出素子のガス拡散口、拡散部を介して拡散室に
導入され、固体電解質間に発生する電気信号に基づいて
行われる。
ところで、このタイプの酸素センサでは、保護筒を半
円状に切込み、この切込み片を筒内側に折曲することに
より、半円状の導入口を形成するとともに、その切込み
片により、暖機時等にガスが素子に直接当たるのを防止
し、素子の活性化温度までの上昇を速やかにしている。
円状に切込み、この切込み片を筒内側に折曲することに
より、半円状の導入口を形成するとともに、その切込み
片により、暖機時等にガスが素子に直接当たるのを防止
し、素子の活性化温度までの上昇を速やかにしている。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の酸素センサによれば、導入孔自
体は半円状であり、しかも切込み片によって拡散室への
ガスの導入が遅くなるため、センサの応答性がさほどよ
くないという問題があった。
体は半円状であり、しかも切込み片によって拡散室への
ガスの導入が遅くなるため、センサの応答性がさほどよ
くないという問題があった。
本発明は、上記従来の技術の問題点を解消するために
なされたもので、センサの応答性を向上させるととも
に、測定ガスにより素子が過冷却されないで所定の温度
特性を得ることができる酸素センサを提供することを目
的とする。
なされたもので、センサの応答性を向上させるととも
に、測定ガスにより素子が過冷却されないで所定の温度
特性を得ることができる酸素センサを提供することを目
的とする。
［課題を解決するための手段］ 上記問題点を解決するためになされた本発明は、少な
くとも一方が固定電解質からなる２枚のセラミック基板
に挟まれ、その間にガス拡散室を形成した素子部と、該
ガス拡散室へガス拡散口を介してガスを導入するガス拡
散部と、上記素子部の基板の両面に設けられた加熱素子
と、上記素子部および加熱素子を覆うようにセンサの先
端側に配置された保護筒とを備え、 上記ガス拡散口を素子部の両側面にそれぞれ形成し、
ガス導入孔を保護筒に複数個形成した酸素センサにおい
て、 上記保護筒を１重の構造とし、 上記保護筒のガス導入孔を、素子基板のガス拡散口を
軸中心とした周方向に対して、45度の位置付近であって
ほぼ等間隔にそれぞれ配置するとともに、 上記ガス導入孔を上記ガス拡散口より先端側にずらし
て配置したことを特徴とする酸素センサを要旨とする。
くとも一方が固定電解質からなる２枚のセラミック基板
に挟まれ、その間にガス拡散室を形成した素子部と、該
ガス拡散室へガス拡散口を介してガスを導入するガス拡
散部と、上記素子部の基板の両面に設けられた加熱素子
と、上記素子部および加熱素子を覆うようにセンサの先
端側に配置された保護筒とを備え、 上記ガス拡散口を素子部の両側面にそれぞれ形成し、
ガス導入孔を保護筒に複数個形成した酸素センサにおい
て、 上記保護筒を１重の構造とし、 上記保護筒のガス導入孔を、素子基板のガス拡散口を
軸中心とした周方向に対して、45度の位置付近であって
ほぼ等間隔にそれぞれ配置するとともに、 上記ガス導入孔を上記ガス拡散口より先端側にずらし
て配置したことを特徴とする酸素センサを要旨とする。
［作用］ 本発明の酸素センサは、１重の保護筒に形成されたガ
ス導入孔を通じて素子部の周囲にガスが導かれ、さらに
ガス拡散口からガス導入部を経てガス拡散室へガスが導
入される。そして、該ガス拡散室内のガスの酸素濃度に
応じて固体電解質には電気信号が得られ、酸素濃度が測
定される。
ス導入孔を通じて素子部の周囲にガスが導かれ、さらに
ガス拡散口からガス導入部を経てガス拡散室へガスが導
入される。そして、該ガス拡散室内のガスの酸素濃度に
応じて固体電解質には電気信号が得られ、酸素濃度が測
定される。
このような外部の測定雰囲気からガス拡散室へ測定ガ
スを導入する際に、保護筒のガス導入孔からガス拡散口
へ導かれるのであるが、ガス導入孔のそれぞれは、ガス
拡散口を軸中心とした周方向に対して、45度の位置付近
であってその周方向にほぼ等間隔に配置され、しかもガ
ス導入孔はガス拡散口より先端側にずらして配置されて
いるから、ガス流がガス導入孔から直接素子部の側面に
設けたガス拡散口へ達しないで、加熱素子の隅部やその
周辺部に当たってからガス拡散口へ達する。
スを導入する際に、保護筒のガス導入孔からガス拡散口
へ導かれるのであるが、ガス導入孔のそれぞれは、ガス
拡散口を軸中心とした周方向に対して、45度の位置付近
であってその周方向にほぼ等間隔に配置され、しかもガ
ス導入孔はガス拡散口より先端側にずらして配置されて
いるから、ガス流がガス導入孔から直接素子部の側面に
設けたガス拡散口へ達しないで、加熱素子の隅部やその
周辺部に当たってからガス拡散口へ達する。
したがって、ガス導入孔から入ったガスが一旦加熱素
子により暖められてからガス拡散口へ導入されるので、
検出素子部の側面に直接ガス流が当たることによるガス
流による冷却作用が小さく、優れた暖機特性を得ること
が可能となる。
子により暖められてからガス拡散口へ導入されるので、
検出素子部の側面に直接ガス流が当たることによるガス
流による冷却作用が小さく、優れた暖機特性を得ること
が可能となる。
また、各ガス導入孔は、周方向に等間隔に設けられ、
かつガス拡散口に対して45度の位置に設けられているの
で、各ガス導入孔とガス拡散口とがほぼ等しい距離で、
かつ同じ位置関係に取り付けられることとなり、また、
ガス導入口はガス拡散口より先端側にずらして配置され
ているから、酸素センサをガス流に対する取付位置等に
何ら配慮しなくてもほぼ同一の安定した応答性を得るこ
とができる。
かつガス拡散口に対して45度の位置に設けられているの
で、各ガス導入孔とガス拡散口とがほぼ等しい距離で、
かつ同じ位置関係に取り付けられることとなり、また、
ガス導入口はガス拡散口より先端側にずらして配置され
ているから、酸素センサをガス流に対する取付位置等に
何ら配慮しなくてもほぼ同一の安定した応答性を得るこ
とができる。
［実施例］ 以下本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。
第２図は酸素センサの半断面図を示している。同図に
おいて、１は主体金具であり、この主体金具１はその下
部のねじ部２にて被測定装置（図示省略）に装着される
ものである。この主体金具１は、その上端部に外筒３及
び内筒４を、また、取付穴５内にスペーサ６および充填
剤７によって検出素子部８を、さらに下端部に検出素子
部８を覆うように設けられた保護筒９等をそれぞれ装着
している。
おいて、１は主体金具であり、この主体金具１はその下
部のねじ部２にて被測定装置（図示省略）に装着される
ものである。この主体金具１は、その上端部に外筒３及
び内筒４を、また、取付穴５内にスペーサ６および充填
剤７によって検出素子部８を、さらに下端部に検出素子
部８を覆うように設けられた保護筒９等をそれぞれ装着
している。
上記検出素子部８は、第３図の一部破断図及び第４図
の分解斜視図に示すように固体電解質板11の両面にそれ
ぞれ多孔質電極12、13を積層してなる酸素ポンプ素子14
と、固体電解質板15の両面に多孔質電極16、17を積層し
てなる酸素濃淡電池素子18と、これらの各素子14、18の
間に設けられ、各素子14、18の対向する多孔質電極部分
に中空部19aを形成するスペーサ19と、酸素濃淡電池素
子18の多孔質電極17側に積層される遮蔽体20と、を備え
ている。また、酸素ポンプ素子14及び遮蔽体20の側方に
は、スペーサ21、22を介して、発熱抵抗パターン23、24
を有するヒータ素子25、26（第４図）が設けられ、スペ
ーサ21、22によって形成される隙間を介して酸素ポンプ
素子14及び酸素濃淡電池素子18を加熱できるように配置
されている。
の分解斜視図に示すように固体電解質板11の両面にそれ
ぞれ多孔質電極12、13を積層してなる酸素ポンプ素子14
と、固体電解質板15の両面に多孔質電極16、17を積層し
てなる酸素濃淡電池素子18と、これらの各素子14、18の
間に設けられ、各素子14、18の対向する多孔質電極部分
に中空部19aを形成するスペーサ19と、酸素濃淡電池素
子18の多孔質電極17側に積層される遮蔽体20と、を備え
ている。また、酸素ポンプ素子14及び遮蔽体20の側方に
は、スペーサ21、22を介して、発熱抵抗パターン23、24
を有するヒータ素子25、26（第４図）が設けられ、スペ
ーサ21、22によって形成される隙間を介して酸素ポンプ
素子14及び酸素濃淡電池素子18を加熱できるように配置
されている。
上記スペーサ19は、多孔質電極13と多孔質電極16間に
おける中空部9aを、測定ガスの拡散が制限されたガス拡
散室として形成するためのものである。このスペーサ19
には、その中空部19a内に周囲の測定ガスを導入できる
ように、４箇所に切欠きが形成され、各切欠部分には、
中空部9aに導入されるガスの導入を制限するガス拡散部
30が設けられており、その入口部がガス拡散口30aとな
っている。
おける中空部9aを、測定ガスの拡散が制限されたガス拡
散室として形成するためのものである。このスペーサ19
には、その中空部19a内に周囲の測定ガスを導入できる
ように、４箇所に切欠きが形成され、各切欠部分には、
中空部9aに導入されるガスの導入を制限するガス拡散部
30が設けられており、その入口部がガス拡散口30aとな
っている。
上記遮蔽体20は、酸素濃淡電池素子18の多孔質電極17
を外部の測定ガスから遮断し、この電極17を内部酸素基
準源として作動させるためのものである。
を外部の測定ガスから遮断し、この電極17を内部酸素基
準源として作動させるためのものである。
すなわち、上述したように酸素濃淡電池素子18に所定
の電流を流して中空部19a内の酸素を多孔質電極17側に
汲み出し、その汲み出された酸素を一定量外部に漏出す
るように構成すれば、多孔質電極17の酸素ガス分圧がほ
ぼ一定となって、酸素濃淡電池素子18の各電極16、17間
に中空部19a内の酸素分圧に応じた電圧が発生すること
から、遮蔽体20を用いて多孔質電極17を外部から遮蔽す
ることで、多孔質電極17を内部酸素基準源として動作さ
せることができるようにしているのである。
の電流を流して中空部19a内の酸素を多孔質電極17側に
汲み出し、その汲み出された酸素を一定量外部に漏出す
るように構成すれば、多孔質電極17の酸素ガス分圧がほ
ぼ一定となって、酸素濃淡電池素子18の各電極16、17間
に中空部19a内の酸素分圧に応じた電圧が発生すること
から、遮蔽体20を用いて多孔質電極17を外部から遮蔽す
ることで、多孔質電極17を内部酸素基準源として動作さ
せることができるようにしているのである。
また、多孔質電極17を内部酸素基準源として動作させ
るには、多孔質電極17内の酸素を外部に漏出させる必要
があるが、このために本実施例では、多孔質電極17と多
孔質電極16とをアルミナ等からなる多孔質絶縁体Ｚ及び
スルーホールＨを介して接続し、多孔質電極17側の酸素
を多孔質絶縁体Ｚ及びスルホールＨを介して中空部19a
に漏出できるように構成されている。
るには、多孔質電極17内の酸素を外部に漏出させる必要
があるが、このために本実施例では、多孔質電極17と多
孔質電極16とをアルミナ等からなる多孔質絶縁体Ｚ及び
スルーホールＨを介して接続し、多孔質電極17側の酸素
を多孔質絶縁体Ｚ及びスルホールＨを介して中空部19a
に漏出できるように構成されている。
このように構成された本実施例の酸素センサは、各加
熱素子25、26の発熱抵抗パターン23、24に、それぞれ端
子23a、23b、端子24a、24bを介して所定の電圧を印加す
ることにより、酸素ポンプ素子14及び酸素濃淡電池素子
18を加熱して活性化させ、酸素ポンプ素子14の多孔質電
極12、13、酸素濃淡電池素子18の多孔質電極16、17を、
端子12a、13a、6a、17aを介して外部制御回路と接続し
て駆動されるものである。こうした酸素センサのガス拡
散室に測定ガスを導く経路は、以下の構成によってい
る。
熱素子25、26の発熱抵抗パターン23、24に、それぞれ端
子23a、23b、端子24a、24bを介して所定の電圧を印加す
ることにより、酸素ポンプ素子14及び酸素濃淡電池素子
18を加熱して活性化させ、酸素ポンプ素子14の多孔質電
極12、13、酸素濃淡電池素子18の多孔質電極16、17を、
端子12a、13a、6a、17aを介して外部制御回路と接続し
て駆動されるものである。こうした酸素センサのガス拡
散室に測定ガスを導く経路は、以下の構成によってい
る。
すなわち、第１図および第５図の保護筒９の横断面図
に示すように、検出素子部８を覆う保護筒９には、ガス
導入孔40a〜40dが該筒の周方向に90度で、かつ等間隔に
円形状に穿設されており、このガス導入孔40a〜40dは、
ガス拡散口30a、30bに対してその軸clを中心として周方
向へ45度の位置に設けられており、つまり検出素子部８
の各コーナ部8a〜8dに対向する位置に設けられている。
に示すように、検出素子部８を覆う保護筒９には、ガス
導入孔40a〜40dが該筒の周方向に90度で、かつ等間隔に
円形状に穿設されており、このガス導入孔40a〜40dは、
ガス拡散口30a、30bに対してその軸clを中心として周方
向へ45度の位置に設けられており、つまり検出素子部８
の各コーナ部8a〜8dに対向する位置に設けられている。
次に本実施例の構成による酸素センサの作用及び効果
を調べるために次の実験を行った。すなわち、本実施例
によるガス導入孔とガス拡散口との位置関係を有するも
のと（第６図（Ａ））、比較例として第６図（Ｂ）に示
すように検出素子部8Aを45度回転した位置関係を有する
ものについての応答性等を調べた。
を調べるために次の実験を行った。すなわち、本実施例
によるガス導入孔とガス拡散口との位置関係を有するも
のと（第６図（Ａ））、比較例として第６図（Ｂ）に示
すように検出素子部8Aを45度回転した位置関係を有する
ものについての応答性等を調べた。
実験方法として、これらの酸素センサをガソリンエン
ジンの排気マニホールドに取り付け、このときの取付方
向をガス流に対してＡ方向〜Ｄ方向となるように各状態
に設置し、そして、排気ガス温度ＴGASを340℃、エンジ
ン回転数を900rpm、吸気管圧力を−550mmHgとなるよう
にエンジンの駆動状態を調整し、この状態にて空燃比A/
Fを18、０から14.7に切り換えたとき酸素センサ出力が
これに対応した空燃比の信号を出力するまでの時間を測
定した。なお、酸素センサの各寸法は、l1を16mm、l2を
3.5mm、l3を10mmとし（第２図）、ガス導入孔40a〜40d
の開口総面積を28mm2とし、検出素子部８の長さ、幅及
び厚さを、45mm、3.6mm、1.15mmとし、加熱素子15、26
の厚さを0.9mm、検出部の電極の大きさを1.6mm×4.0mm
とし、検出素子部８と加熱素子25、26との隙間を約0.1m
mとした。
ジンの排気マニホールドに取り付け、このときの取付方
向をガス流に対してＡ方向〜Ｄ方向となるように各状態
に設置し、そして、排気ガス温度ＴGASを340℃、エンジ
ン回転数を900rpm、吸気管圧力を−550mmHgとなるよう
にエンジンの駆動状態を調整し、この状態にて空燃比A/
Fを18、０から14.7に切り換えたとき酸素センサ出力が
これに対応した空燃比の信号を出力するまでの時間を測
定した。なお、酸素センサの各寸法は、l1を16mm、l2を
3.5mm、l3を10mmとし（第２図）、ガス導入孔40a〜40d
の開口総面積を28mm2とし、検出素子部８の長さ、幅及
び厚さを、45mm、3.6mm、1.15mmとし、加熱素子15、26
の厚さを0.9mm、検出部の電極の大きさを1.6mm×4.0mm
とし、検出素子部８と加熱素子25、26との隙間を約0.1m
mとした。
その結果、本実施例の酸素センサでは、第７図（Ａ）
に示すようにＡ、Ｂ、Ｃ方向のいずれのガス流に対して
も、応答時間が500〜600msecでほぼ一定であり、取付位
置による差が小さかった。これに対して、比較例のもの
では、第７図（Ｂ）に示すように応答性は、ガス導入孔
からガス拡散口に直接ガス流を受けるＤ方向では高い
が、Ｃ方向からＢ方向になるにしたがって低くなり、つ
まり、取付位置に応じてガス流に対する応答時間に差が
生じた。
に示すようにＡ、Ｂ、Ｃ方向のいずれのガス流に対して
も、応答時間が500〜600msecでほぼ一定であり、取付位
置による差が小さかった。これに対して、比較例のもの
では、第７図（Ｂ）に示すように応答性は、ガス導入孔
からガス拡散口に直接ガス流を受けるＤ方向では高い
が、Ｃ方向からＢ方向になるにしたがって低くなり、つ
まり、取付位置に応じてガス流に対する応答時間に差が
生じた。
したがって、本実施例では、取付位置にかかわらず安
定した応答性を得ることができる。
定した応答性を得ることができる。
次の実験として、本実施例における第６図（Ａ）のＢ
方向のガス流をうけるものと、比較例における第６図
（Ｂ）のＤ方向のガス流を受けるものについて、車両の
走行実験によって暖機時の素子温度の上昇特性、つま
り、検出素子部を所定温度まで上昇させて活性化させる
のに必要とする時間特性を調べた。
方向のガス流をうけるものと、比較例における第６図
（Ｂ）のＤ方向のガス流を受けるものについて、車両の
走行実験によって暖機時の素子温度の上昇特性、つま
り、検出素子部を所定温度まで上昇させて活性化させる
のに必要とする時間特性を調べた。
すなわち、第８図に示すように、イグニッションONに
より起動した後（ヒータも同時にONされる。）、図示す
るような車速にて走行させた。このとき、ヒータへの電
圧を12Vに設定し、酸素センサの活性化温度（約550℃）
に達するまでの時間を測定した。
より起動した後（ヒータも同時にONされる。）、図示す
るような車速にて走行させた。このとき、ヒータへの電
圧を12Vに設定し、酸素センサの活性化温度（約550℃）
に達するまでの時間を測定した。
その結果、本実施例の酸素センサでは、550℃まで達
するのに35秒であったのに対し、比較例のセンサでは12
0秒要した。
するのに35秒であったのに対し、比較例のセンサでは12
0秒要した。
これは、本実施例においては、ガス導入孔40a〜40dか
ら入った測定ガスが一旦加熱素子25、26により暖められ
てから、酸素ポンプ素子14及び酸素濃淡電池素子18の側
面等に当たるために両素子14、18がガス流から受ける冷
却作用が小さく、加熱素子25、26により速やかに暖めら
れるのに対して、比較例のものでは、上述した実験にて
示したように、ガス流を検出素子部の側面で直接受ける
ために応答性は高いが、冷却作用も大きいために素子自
体の温度が上昇するのに長時間を要し、エンジンの暖機
時の特性が劣ることになる。
ら入った測定ガスが一旦加熱素子25、26により暖められ
てから、酸素ポンプ素子14及び酸素濃淡電池素子18の側
面等に当たるために両素子14、18がガス流から受ける冷
却作用が小さく、加熱素子25、26により速やかに暖めら
れるのに対して、比較例のものでは、上述した実験にて
示したように、ガス流を検出素子部の側面で直接受ける
ために応答性は高いが、冷却作用も大きいために素子自
体の温度が上昇するのに長時間を要し、エンジンの暖機
時の特性が劣ることになる。
したがって、本実施例のようなガス導入孔40a〜40dと
ガス拡散口30a、30bの配置によれば、酸素センサと被測
定装置との取付位置に何ら配慮しなくてもほぼ同一の応
答性を得ることができ、また、素子の暖機特性も優れた
酸素センサを得ることができる。
ガス拡散口30a、30bの配置によれば、酸素センサと被測
定装置との取付位置に何ら配慮しなくてもほぼ同一の応
答性を得ることができ、また、素子の暖機特性も優れた
酸素センサを得ることができる。
次にガス導入孔40a〜40dの開口総面積の最適値を求め
る実験を行った。すなわち、ガス導入孔40a〜40dは、そ
の開口総面積の大小によりガス流量が異なり、センサの
応答性と暖機時間に影響を与える。
る実験を行った。すなわち、ガス導入孔40a〜40dは、そ
の開口総面積の大小によりガス流量が異なり、センサの
応答性と暖機時間に影響を与える。
この実験結果を第９図に示す。この実験に用いたガス
導入孔40a〜40dは、直径φ2.0mm〜φ4.0mmで90度の等間
隔に４箇所形成し、その開口総面積を15mm2〜50mm2の範
囲に設定した。
導入孔40a〜40dは、直径φ2.0mm〜φ4.0mmで90度の等間
隔に４箇所形成し、その開口総面積を15mm2〜50mm2の範
囲に設定した。
まず、暖機時の応答時間を測定するために、エンジン
の排気マニホールドに酸素センサを取り付け、排気ガス
温度ＴGASを340℃、エンジン回転数を900rpm、吸気管圧
力を−500mmHgに設定し、空燃比A/Fを18から14.7に切り
換え、このときの応答時間が750msec以下となる開口総
面積を値を求めた。この結果、開口総面積が20mm2以下
になると、応答時間が750msec以上になり応答性が低下
することが判明した。
の排気マニホールドに酸素センサを取り付け、排気ガス
温度ＴGASを340℃、エンジン回転数を900rpm、吸気管圧
力を−500mmHgに設定し、空燃比A/Fを18から14.7に切り
換え、このときの応答時間が750msec以下となる開口総
面積を値を求めた。この結果、開口総面積が20mm2以下
になると、応答時間が750msec以上になり応答性が低下
することが判明した。
一方、暖機散のポンプ電圧に関する特性を調べる実験
を行った。上記センサを取り付けたエンジンの駆動条件
として、排気ガス温度ＴGASを340℃、エンジン回転数を
900rpm、吸気管圧力を−500mmHg、空燃比A/Fを12に設定
し、このときの酸素ポンプ電圧Vpが−1.5〜1.5Vにある
ガス導入孔の開口総面積を調べた。
を行った。上記センサを取り付けたエンジンの駆動条件
として、排気ガス温度ＴGASを340℃、エンジン回転数を
900rpm、吸気管圧力を−500mmHg、空燃比A/Fを12に設定
し、このときの酸素ポンプ電圧Vpが−1.5〜1.5Vにある
ガス導入孔の開口総面積を調べた。
このように酸素センサのポンプ電圧ＶPが−1.5〜1.5V
の範囲内にあることが必要であるのは、以下の理由によ
る。すなわち、ブラックニングの耐電圧の要請から、耐
久後であっても、ポンプ電圧ＶPは、−2V〜2Vの範囲内
に維持する必要がある。ところが、ポンプ電圧ＶPは、
経時変化により初期値に対して1.32倍程度増大する。し
たがって、初期値のポンプ電圧を−1.5〜1.5Vに範囲内
に設定できるようにすれば、経時変化により電圧範囲が
広がっても、上述の範囲を越えない値におさめることが
できるのである。
の範囲内にあることが必要であるのは、以下の理由によ
る。すなわち、ブラックニングの耐電圧の要請から、耐
久後であっても、ポンプ電圧ＶPは、−2V〜2Vの範囲内
に維持する必要がある。ところが、ポンプ電圧ＶPは、
経時変化により初期値に対して1.32倍程度増大する。し
たがって、初期値のポンプ電圧を−1.5〜1.5Vに範囲内
に設定できるようにすれば、経時変化により電圧範囲が
広がっても、上述の範囲を越えない値におさめることが
できるのである。
以上の観点から実験を行った結果、ポンプ電圧ＶPの
初期値を−1.5〜1.5Vの範囲に設定するには、開口総面
積を40mm2以下に形成する必要があることが判明した。
初期値を−1.5〜1.5Vの範囲に設定するには、開口総面
積を40mm2以下に形成する必要があることが判明した。
したがって、ガス導入孔40a〜40dの開口総面積は、応
答性の点から20mm2以上に、また暖機時の耐ブラックニ
ング特性から40mm2以下であることが必要である。
答性の点から20mm2以上に、また暖機時の耐ブラックニ
ング特性から40mm2以下であることが必要である。
なお、ガス導入孔の数は、第10図（Ａ）のように４つ
に限らず、開口総面積が上述した範囲内にあればよいこ
とが上述と同様な実験から分かり、例えば、加工のしや
すさなどを考慮して、第10図（Ｂ）のようにφ2.5mmを
縦に２つ形成したものを４箇所に設けたもの、あるいは
第10図（Ｃ）のようにφ1.5mmを４つ集合させ、さらに
これを４箇所に配置したものであってもよい。
に限らず、開口総面積が上述した範囲内にあればよいこ
とが上述と同様な実験から分かり、例えば、加工のしや
すさなどを考慮して、第10図（Ｂ）のようにφ2.5mmを
縦に２つ形成したものを４箇所に設けたもの、あるいは
第10図（Ｃ）のようにφ1.5mmを４つ集合させ、さらに
これを４箇所に配置したものであってもよい。
なお、検出素子部の下端部がガス導入孔からのガス流
を直接受けない位置、すなわち、第２図に示すl3の長さ
を短くすれば、ガス流が直接検出素子部８にも当たらな
いから一層暖機特性を向上させることができる。なお、
この場合において、検出素子部の位置は、応答性により
制限されるのは、勿論である。
を直接受けない位置、すなわち、第２図に示すl3の長さ
を短くすれば、ガス流が直接検出素子部８にも当たらな
いから一層暖機特性を向上させることができる。なお、
この場合において、検出素子部の位置は、応答性により
制限されるのは、勿論である。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、ガス導入孔と
ガス拡散口との位置関係をほぼ45度に設定するととも
に、ガス導入孔をガス拡散口より先端側にずらして設定
したので、ガス導入孔から入ったガスが一旦加熱素子に
より暖められてからガス拡散口へ導かれるので、素子の
側面に直接ガス流が当たることによるガス流による冷却
作用が小さく、優れた暖機特性を得ることが可能とな
る。
ガス拡散口との位置関係をほぼ45度に設定するととも
に、ガス導入孔をガス拡散口より先端側にずらして設定
したので、ガス導入孔から入ったガスが一旦加熱素子に
より暖められてからガス拡散口へ導かれるので、素子の
側面に直接ガス流が当たることによるガス流による冷却
作用が小さく、優れた暖機特性を得ることが可能とな
る。
また、各ガス導入孔は、周方向に等間隔で、かつガス
拡散口に対して45度の位置に設けられているので、各ガ
ス導入孔とガス拡散口とがほぼ等しい距離で、かつ同じ
位置関係に取り付けられていることになり、また、ガス
導入孔はガス拡散口より先端側にずらして設定されてい
るので、ガス流に対する取付位置を何ら配慮しなくても
ほぼ同一の安定した応答性を得ることができる。
拡散口に対して45度の位置に設けられているので、各ガ
ス導入孔とガス拡散口とがほぼ等しい距離で、かつ同じ
位置関係に取り付けられていることになり、また、ガス
導入孔はガス拡散口より先端側にずらして設定されてい
るので、ガス流に対する取付位置を何ら配慮しなくても
ほぼ同一の安定した応答性を得ることができる。
第１図は本発明の一実施例による酸素センサの下端部の
斜視図、第２図は酸素センサの半断面図、第３図は検出
素子等の一部破断した斜視図、第４図は検出素子部等の
分解斜視図、第５図は酸素センサの下部の断面図、第６
図（Ａ）（Ｂ）は同実施例の作用を説明するための説明
図、第７図（Ａ）（Ｂ）はガス流と応答時間を示すグラ
フ、第８図は酸素センサの暖機特性を示すタイムチャー
ト、第９図は開口総面積と暖機特性を示すグラフ、第10
図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は保護筒の外観を示す側面図であ
る。 11、15……固体電解質 12、13、14、18……多孔質電極 14……酸素ポンプ素子 18……酸素濃淡電池素子 25…、26……ヒータ素子 9a……中空部（ガス拡散室） 30a、30b……ガス拡散口 40a〜40d……ガス導入孔
斜視図、第２図は酸素センサの半断面図、第３図は検出
素子等の一部破断した斜視図、第４図は検出素子部等の
分解斜視図、第５図は酸素センサの下部の断面図、第６
図（Ａ）（Ｂ）は同実施例の作用を説明するための説明
図、第７図（Ａ）（Ｂ）はガス流と応答時間を示すグラ
フ、第８図は酸素センサの暖機特性を示すタイムチャー
ト、第９図は開口総面積と暖機特性を示すグラフ、第10
図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は保護筒の外観を示す側面図であ
る。 11、15……固体電解質 12、13、14、18……多孔質電極 14……酸素ポンプ素子 18……酸素濃淡電池素子 25…、26……ヒータ素子 9a……中空部（ガス拡散室） 30a、30b……ガス拡散口 40a〜40d……ガス導入孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 彰 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−221644（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−157858（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−194059（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】少なくとも一方が固定電解質からなる２枚
のセラミック基板に挟まれ、その間にガス拡散室を形成
した素子部と、該ガス拡散室へガス拡散口を介してガス
を導入するガス拡散部と、上記素子部の基板の両面に設
けられた加熱素子と、上記素子部および加熱素子を覆う
ようにセンサの先端側に配置された保護筒とを備え、 上記ガス拡散口を素子部の両側面にそれぞれ形成し、ガ
ス導入孔を保護筒に複数個形成した酸素センサにおい
て、 上記保護筒を１重の構造とし、 上記保護筒のガス導入孔を、素子基板のガス拡散口を軸
中心とした周方向に対して、45度の位置付近であってほ
ぼ等間隔にそれぞれ配置するとともに、 上記ガス導入孔を上記ガス拡散口より先端側にずらして
配置したことを特徴とする酸素センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63136087A JP2653831B2 (ja) | 1988-06-02 | 1988-06-02 | 酸素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63136087A JP2653831B2 (ja) | 1988-06-02 | 1988-06-02 | 酸素センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01305350A JPH01305350A (ja) | 1989-12-08 |
| JP2653831B2 true JP2653831B2 (ja) | 1997-09-17 |
Family
ID=15166952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63136087A Expired - Fee Related JP2653831B2 (ja) | 1988-06-02 | 1988-06-02 | 酸素センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2653831B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6780298B2 (en) | 2001-06-20 | 2004-08-24 | Denso Corporation | Gas sensor |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004085493A (ja) * | 2002-08-28 | 2004-03-18 | Kyocera Corp | 酸素センサ素子 |
| JP2004085494A (ja) * | 2002-08-28 | 2004-03-18 | Kyocera Corp | 酸素センサ素子 |
| JP3898603B2 (ja) * | 2002-08-28 | 2007-03-28 | 京セラ株式会社 | 酸素センサ素子 |
| JP2004226310A (ja) * | 2003-01-24 | 2004-08-12 | Kyocera Corp | 酸素センサ |
| JP5266089B2 (ja) * | 2009-02-20 | 2013-08-21 | アズビル株式会社 | 流体測定装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59194059U (ja) * | 1983-06-08 | 1984-12-24 | 日本特殊陶業株式会社 | 酸素センサ |
| JPH067118B2 (ja) * | 1985-02-25 | 1994-01-26 | 日本特殊陶業株式会社 | 空燃比センサ− |
| JPS61157858U (ja) * | 1985-03-22 | 1986-09-30 |
-
1988
- 1988-06-02 JP JP63136087A patent/JP2653831B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6780298B2 (en) | 2001-06-20 | 2004-08-24 | Denso Corporation | Gas sensor |
| US7575663B2 (en) | 2001-06-20 | 2009-08-18 | Denso Corporation | Gas sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01305350A (ja) | 1989-12-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |