JP2996109B2 - NOx sensor and NOx detection method - Google Patents

NOx sensor and NOx detection method

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JP2996109B2
JP2996109B2 JP6266982A JP26698294A JP2996109B2 JP 2996109 B2 JP2996109 B2 JP 2996109B2 JP 6266982 A JP6266982 A JP 6266982A JP 26698294 A JP26698294 A JP 26698294A JP 2996109 B2 JP2996109 B2 JP 2996109B2
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electrolyte
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、窒素酸化物(以下NO
x)の濃度を検出するNOxセンサおよびその検出方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a nitrogen oxide (hereinafter referred to as NO
The present invention relates to a NOx sensor for detecting the concentration of x) and a detection method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、家庭用燃焼機器や自動車などの内
燃機関から排出されるNOxは、人体に有害であるだけ
でなく、大気汚染や酸性雨など地球環境の破壊の原因と
もなり、NOxを正確かつ迅速に検出する技術の確立が
強く望まれており、電解質を用いたNOxセンサの利用
が多くなってきている。
2. Description of the Related Art In recent years, NOx emitted from internal combustion engines such as household combustion equipment and automobiles is not only harmful to the human body but also causes destruction of the global environment such as air pollution and acid rain. There is a strong demand for the establishment of an accurate and rapid detection technique, and the use of NOx sensors using electrolytes is increasing.

【0003】従来、この種のNOxセンサは特開平6−
18480号公報に示すような構成が一般的であった。
以下、その構成について図面に基づいて説明する。
Conventionally, this type of NOx sensor has been disclosed in
The configuration as shown in Japanese Patent No. 18480 was common.
Hereinafter, the configuration will be described with reference to the drawings.

【0004】図8に示すように、従来のNOxセンサ
は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質1、例えば安
定化ジルコニアなどで、中央で壁13により2つの空間
に分けられたチャンバー14および15を形成し、壁1
3を間に挟むように、NOx分解特性を有する触媒材
料、例えば白金などで、一対の異なる面積の電極2およ
び3、あるいはNOx分解速度が異なる材料、例えば白
金とロジウムなどで、一対の同じ面積の電極を形成する
構成のセンサ素子から成っていた。このNOxセンサは
チャンバー14および15内にNOxが導入されると、
触媒作用による各電極2および3での分解速度が非対称
的となり電位差が生じ、この電極間の電位差を電圧計1
6により測定し、NOx濃度を求める検出方法であっ
た。
As shown in FIG. 8, a conventional NOx sensor is composed of a solid electrolyte 1 having oxygen ion conductivity, for example, stabilized zirconia, and a chamber 14 and 15 divided into two spaces by a wall 13 at the center. Forming and wall 1
A pair of electrodes 2 and 3 having a different area, such as a catalyst material having NOx decomposition characteristics, such as platinum, or a pair of the same areas formed of a material having different NOx decomposition rates, such as platinum and rhodium, sandwiching 3 therebetween. And a sensor element having a configuration for forming the electrodes. This NOx sensor is activated when NOx is introduced into the chambers 14 and 15.
The decomposition rate at each of the electrodes 2 and 3 due to the catalysis is asymmetric, and a potential difference is generated.
6 was used to determine the NOx concentration.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、動作温度が変化した場合、例えば温度
分布が存在する雰囲気でセンサの配置箇所が変化した場
合、指定された動作温度と異なる温度で使用する場合あ
るいはヒーターに劣化などの異常が生じた場合など、固
体電解質のバルク抵抗や触媒によるNOx分解速度など
が変動するため、電位差とNOx濃度の関係が崩れ、正
確なNOx濃度を求めることができないという問題を有
していた。
However, in the above configuration, when the operating temperature changes, for example, when the location of the sensor changes in an atmosphere where there is a temperature distribution, the temperature differs from the specified operating temperature. When the battery is used in an air conditioner or when an abnormality such as deterioration occurs in the heater, the bulk resistance of the solid electrolyte and the NOx decomposition rate by the catalyst fluctuate. Therefore, the relationship between the potential difference and the NOx concentration is broken. Had the problem of not being able to.

【0006】また、被測定ガス中に酸素が含まれる場
合、電極上での触媒作用によるNOxの分解が酸素によ
り阻害されるため、正確なNOx濃度を求めることがで
きないという問題を有していた。
Further, when oxygen is contained in the gas to be measured, the decomposition of NOx by the catalytic action on the electrode is inhibited by oxygen, so that there is a problem that an accurate NOx concentration cannot be obtained. .

【0007】また、従来の構成において、測定中にチャ
ンバー内でリード線が断線したり、電極が剥離するなど
センサ素子に異常が生じたとき、その状況をすぐに確認
することはできず、点検するために温度を下げてセンサ
素子を分解するといった手間がかかるという問題を有し
ていた。
Further, in the conventional configuration, when an abnormality occurs in the sensor element such as a lead wire being broken or an electrode being peeled off in the chamber during the measurement, the situation cannot be immediately confirmed, and the inspection cannot be performed. Therefore, there is a problem that it takes time and effort to lower the temperature and disassemble the sensor element.

【0008】本発明は、かかる従来の問題点を解消する
もので、動作温度が変化したり、被測定ガス中に酸素が
含まれている場合でも、それに対応して正確なNOx濃
度を求め、さらにセンサ素子に異常が生じた場合には、
その状況を判断、警告し、測定を中断するNOxセンサ
およびその検出方法を提供することを目的とする。
The present invention solves such a conventional problem. Even when the operating temperature changes or when the gas to be measured contains oxygen, an accurate NOx concentration is obtained correspondingly. If an abnormality occurs in the sensor element,
It is an object of the present invention to provide a NOx sensor for judging and warning the situation and interrupting the measurement and a method for detecting the NOx sensor.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のNOxセンサおよびNOx検出方法は、下
記構成または方法とした。
In order to solve the above problems, a NOx sensor and a NOx detection method according to the present invention have the following configuration or method.

【0010】すなわち、電解質と、第1の電極と、第2
の電極とで構成されるセンサ素子と、インピーダンス測
定器と、酸素濃度検出手段と、インピーダンスと酸素濃
度からNOx濃度を求める演算手段とから成る構成とし
た。
That is , the electrolyte, the first electrode, and the second
, An impedance measuring device, an oxygen concentration detecting means, and an arithmetic means for calculating the NOx concentration from the impedance and the oxygen concentration.

【0011】また、電解質と、前記電解質に対句して設
けられた第1の電極と第2の電極とで構成されるセンサ
素子と、前記電極間のインピーダンス測定器と、インピ
ーダンスからNOx濃度を計算する演算手段とを備え、
前記第1の電極は、貴金属あるいはNOx吸着性化合物
のうち少なくとも一つを含む材料から成り、前記電解質
の片面に形成され、前記第2の電極は、前記第1の電極
と同じ材料から成り、前記電解質のもう一方の面に前記
第1の電極と対向するように形成される構成とした。
[0011] Further, the electrolyte and the electrolyte may be set in opposition.
Sensor comprising a first electrode and a second electrode
An impedance measuring device between the element and the electrode;
Computing means for calculating the NOx concentration from the dance,
The first electrode is made of a material containing at least one of a noble metal or a NOx adsorbing compound, is formed on one side of the electrolyte, and the second electrode is made of the same material as the first electrode, The electrolyte was formed on the other surface of the electrolyte so as to face the first electrode.

【0012】また、電解質と、第1の電極と、第2の電
極と、参照電極とで構成されるセンサ素子と、前記セン
サ素子の前記第1の電極と前記第2の電極との間に交流
電圧を印加して前記第1の電極と前記参照電極の間のイ
ンピーダンスを測定するインピーダンス測定器と、イン
ピーダンスからNOx濃度を求める演算手段とから成る
構成とした。
Further, an electrolyte, a first electrode, a second electrode, and the sensor element composed of a reference electrode, said sensor
AC between the first electrode and the second electrode of the semiconductor device
A voltage is applied to open the gap between the first electrode and the reference electrode.
An impedance measuring device for measuring impedance and a calculating means for calculating NOx concentration from impedance were used.

【0013】また、前記第1の電極は、貴金属あるいは
NOx吸着性化合物のうち少なくとも一つを含む材料か
ら成り、前記電解質の片面に形成され、前記第2の電極
および前記参照電極は、導電性材料から成り、前記第2
の電極は、前記電解質のもう一方の面に前記第1の電極
と対向するように形成される構成とした。
The first electrode is made of a material containing at least one of a noble metal and a NOx adsorbing compound, is formed on one side of the electrolyte, and the second electrode and the reference electrode are electrically conductive. The second material
Is formed on the other surface of the electrolyte so as to face the first electrode.

【0014】また、前記NOx吸着性化合物は、Ba2
YCu37型構造を有する構成とした。
The NOx adsorbing compound is Ba 2
It was configured to have a YCu 3 O 7 type structure.

【0015】また、電解質と、複数の電極とで構成され
るセンサ素子と、ヒーターと、直流電源と、インピーダ
ンス測定器と、インピーダンスからNOx濃度を求める
演算手段と、バルク抵抗が指定した範囲内にあるかどう
かを判断する比較手段と、異常を警告する信号手段と、
前記直流電源を切り、インピーダンス測定を中断する停
止手段とから成る構成とした。
[0015] Further, a sensor element composed of an electrolyte and a plurality of electrodes, a heater, a DC power supply, an impedance measuring instrument, an arithmetic means for obtaining NOx concentration from impedance, and a bulk resistance within a specified range. Comparing means for determining whether there is, signal means for warning an abnormality,
The DC power supply is turned off, and a stop means for interrupting the impedance measurement is provided.

【0016】また、前記電解質は、酸素イオン伝導性を
有する固体電解質基板である構成とした。
Further, the electrolyte is a solid electrolyte substrate having oxygen ion conductivity.

【0017】また、インピーダンス測定器により電解質
と、第1の電極と、第2の電極とで構成されるセンサ素
子の前記第1の電極と前記第2の電極の間のインピーダ
ンスを測定し、演算手段により前記インピーダンスから
バルク抵抗および電極抵抗を求め、前記バルク抵抗に対
応する温度を求め、前記電極抵抗と前記温度に対応する
NOx濃度を求める方法とした。
Further, the impedance between the first electrode and the second electrode of the sensor element composed of the electrolyte, the first electrode, and the second electrode is measured by an impedance measuring device, and the calculation is performed. Means are to obtain a bulk resistance and an electrode resistance from the impedance, obtain a temperature corresponding to the bulk resistance, and obtain a NOx concentration corresponding to the electrode resistance and the temperature.

【0018】また、インピーダンス測定器により電解質
と、第1の電極と、第2の電極とで構成されるセンサ素
子の前記第1の電極と前記第2の電極の間のインピーダ
ンスを測定し、酸素濃度検出手段により酸素濃度を検出
し、演算手段により前記インピーダンスからバルク抵抗
および電極抵抗を求め、前記バルク抵抗に対応する温度
を求め、前記酸素濃度と前記電極抵抗および前記温度に
対応する方法とした。
Further, the impedance between the first electrode and the second electrode of the sensor element composed of the electrolyte, the first electrode, and the second electrode is measured by an impedance measuring device, and oxygen is measured. Oxygen concentration is detected by concentration detection means, bulk resistance and electrode resistance are obtained from the impedance by calculation means, a temperature corresponding to the bulk resistance is obtained, and a method corresponding to the oxygen concentration and the electrode resistance and the temperature is employed. .

【0019】また、電解質と、第1の電極と、第2の電
極と、参照電極とで構成されるセンサ素子の前記第1の
電極と前記第2の電極との間に交流電圧を印加して前記
第1の電極と前記参照電極の間のインピーダンスをイン
ピーダンス測定器により測定し、演算手段により前記イ
ンピーダンスからバルク抵抗および電極抵抗を求め、前
記バルク抵抗に対応する温度を求め、前記電極抵抗と前
記温度に対応する方法とした。
Further, the first element of the sensor element comprising an electrolyte, a first electrode, a second electrode, and a reference electrode .
By applying an AC voltage between the and the electrode second electrode in the impedance between the reference electrode and the first electrode
The impedance was measured by a impedance measuring instrument, the bulk resistance and the electrode resistance were determined from the impedance by the calculating means, the temperature corresponding to the bulk resistance was determined, and the method was adapted to the electrode resistance and the temperature.

【0020】また、電解質と、複数の電極とで構成され
るセンサ素子をヒーターで所定の温度に加熱保持し、イ
ンピーダンス測定器により前記電極間のインピーダンス
を測定し、演算手段により前記インピーダンスからバル
ク抵抗および電極抵抗を求め、比較手段により、前記バ
ルク抵抗が指定した範囲内にあるかどうかを判断し、範
囲内であれば、前記演算手段により前記電極抵抗に対応
するNOx濃度を求め、範囲外であれば、前記ヒーター
あるいは前記センサ素子の異常を信号手段により警告
し、停止手段により前記ヒーターに電圧を供給している
直流電源を切り、インピーダンスの測定を中断する方法
とした。
Further, a sensor element composed of an electrolyte and a plurality of electrodes is heated and held at a predetermined temperature by a heater, an impedance between the electrodes is measured by an impedance measuring instrument, and a bulk resistance is calculated from the impedance by a calculating means. And the electrode resistance is determined, and whether or not the bulk resistance is within a specified range is determined by comparison means, and if it is within the range, the NOx concentration corresponding to the electrode resistance is determined by the calculation means, and If so, a method is used in which the abnormality of the heater or the sensor element is warned by signal means, the DC power supply for supplying voltage to the heater is turned off by stop means, and the measurement of impedance is interrupted.

【0021】[0021]

【作用】一般に固体電解質と電極から成る系は、図9に
示すような等価回路で近似することができ、その複素イ
ンピーダンスZは、次式のように表される。
In general, a system composed of a solid electrolyte and electrodes can be approximated by an equivalent circuit as shown in FIG. 9, and its complex impedance Z is expressed by the following equation.

【0022】[0022]

【数1】 (Equation 1)

【0023】ここで、Z’およびZ”はそれぞれ複素イ
ンピーダンスZのレジスタンス成分およびリアクタンス
成分である。またZb、Zgb、Zeはそれぞれバルク、粒
界、電極のインピーダンスであり、添付文字のb、g
b、eはそれぞれバルク、粒界、電極を示している。ま
たR、C、ωおよびαはそれぞれ抵抗成分、容量成分、
角周波数およびデプレッション・ファクターを表し、ω
0は共鳴角周波数を示している。一般に、Z’に対し、
Z”をプロットすると図10に示すような3つの円弧か
ら成る曲線が得られる。図10の左の円弧から順にバル
ク、粒界、電極に基づくインピーダンスを表しており、
角周波数ωの増加とともに電極、粒界、バルクの順で現
れ、各円弧の頂点における角周波数はそれぞれの共鳴角
周波数ω0に当たる。またバルク、粒界および電極抵抗
は、それぞれの円弧の実軸切片より求めることができ
る。また、固体電解質の厚さおよび電極面積が一定のN
Oxセンサ素子のバルクおよび粒界抵抗は温度の関数と
なり、電極抵抗は温度およびNOx濃度の関数となる。
したがって本発明によりインピーダンスを測定し、演算
手段によりバルク抵抗および電極抵抗を求め、そのバル
ク抵抗から温度、さらにその温度と電極抵抗からNOx
濃度を求めることができるので、センサの動作温度が変
動しても正確なNOx濃度を求めることができ、信頼性
の向上を図ることができる。
Here, Z 'and Z "are a resistance component and a reactance component, respectively, of the complex impedance Z. Zb, Zgb, Ze are impedances of a bulk, a grain boundary, and an electrode, respectively, and are attached b, g.
b and e indicate a bulk, a grain boundary, and an electrode, respectively. R, C, ω and α are a resistance component, a capacitance component,
Represents angular frequency and depletion factor, ω
0 indicates the resonance angular frequency. In general, for Z '
When plotting Z ″, a curve composed of three arcs is obtained as shown in FIG. 10. Impedance based on bulk, grain boundaries, and electrodes is shown in order from the left arc in FIG.
As the angular frequency ω increases, the electrode, the grain boundary, and the bulk appear in this order, and the angular frequency at the apex of each arc corresponds to the respective resonance angular frequency ω0. The bulk, grain boundary, and electrode resistance can be determined from the real axis intercept of each arc. Further, when the thickness of the solid electrolyte and the electrode area are constant, N
The bulk and grain boundary resistance of the Ox sensor element is a function of temperature, and the electrode resistance is a function of temperature and NOx concentration.
Therefore, the impedance is measured by the present invention, the bulk resistance and the electrode resistance are obtained by the arithmetic means, and the temperature is obtained from the bulk resistance, and the NOx is obtained from the temperature and the electrode resistance.
Since the concentration can be obtained, an accurate NOx concentration can be obtained even when the operating temperature of the sensor fluctuates, and the reliability can be improved.

【0024】また、NOx吸着性化合物を含む電極を有
するNOxセンサに酸素濃度検出手段を加えた構成によ
り、被測定ガス中に酸素が含まれる場合においても、電
極上で酸素の阻害を受ける事なく、NOx濃度を検出す
ることができる。
[0024] Further, by the configuration in which the oxygen concentration detecting means is added to the NOx sensor having the electrode containing the NOx adsorbing compound, even if the gas to be measured contains oxygen, the oxygen is not hindered on the electrode. , NOx concentration can be detected.

【0025】また、センサ素子が電解質と、第1の電極
と、第2の電極と、参照電極とから成る構成によれば、
第1の電極をNOx吸着性化合物を含む材料で電解質の
片面に形成し、第2の電極および参照電極を導電性材料
でもう一方の面に形成することにより、コストの安い導
電性材料を使うことができ、さらに第2の電極と参照電
極は同時に形成できるため、作業性の向上を図ることが
できる。
According to the structure in which the sensor element includes the electrolyte, the first electrode, the second electrode, and the reference electrode,
The first electrode is formed on one surface of the electrolyte using a material containing a NOx adsorbing compound, and the second electrode and the reference electrode are formed on the other surface using a conductive material. Since the second electrode and the reference electrode can be formed simultaneously, the workability can be improved.

【0026】ところでセンサ素子の電極間のインピーダ
ンス測定で求まる電極抵抗は、2つの電極の電極抵抗の
和を表している。したがって電極抵抗を求める場合、固
体電解質基板の両面に形成する電極の構成、例えば材
料、電極面積などは同じでなければならない。しかし、
参照電極を用いる構成により、求めたい側の電極と参照
電極との間でインピーダンス測定を行えば、必要な電極
抵抗を求めることができる。
The electrode resistance obtained by measuring the impedance between the electrodes of the sensor element represents the sum of the electrode resistances of the two electrodes. Therefore, when obtaining the electrode resistance, the configuration of the electrodes formed on both surfaces of the solid electrolyte substrate, for example, the material, the electrode area, and the like must be the same. But,
With the configuration using the reference electrode, the necessary electrode resistance can be obtained by measuring the impedance between the electrode on the desired side and the reference electrode.

【0027】また、さらにバルク抵抗が指定した範囲内
にあるかどうかを判断する比較手段と、異常を警告する
信号手段およびヒーターに電圧を供給する直流電源を切
り、インピーダンス測定を中断する停止手段を加えた構
成により、比較手段により電極間のインピーダンスから
求めたバルク抵抗が指定した範囲を外れた場合、ヒータ
ーまたはセンサ素子に異常が生じたと判断し、信号手段
により警告し、停止手段により直流電源を切り、インピ
ーダンス測定を中断することができるため、経済的かつ
安全である。
Further, comparing means for judging whether or not the bulk resistance is within a specified range, signal means for warning an abnormality, and stopping means for turning off a DC power supply for supplying voltage to the heater and interrupting impedance measurement are provided. With the added configuration, when the bulk resistance calculated from the impedance between the electrodes by the comparison means is out of the specified range, it is determined that an abnormality has occurred in the heater or the sensor element, a warning is issued by the signal means, and the DC power supply is stopped by the stop means. It is economical and safe because the impedance measurement can be interrupted.

【0028】[0028]

【実施例】(実施例1) 図1に示すように、実施例1のNOxセンサは、酸素イ
オン伝導性を有する固体電解質1と、第1の電極2と、
第2の電極3とから成るセンサ素子と、インピーダンス
測定器4と、演算手段5とで構成される。
EXAMPLE (Example 1) As shown in FIG. 1, the NOx sensor of Example 1 includes a solid electrolyte 1 having oxygen ion conductivity, a first electrode 2,
It comprises a sensor element comprising the second electrode 3, an impedance measuring device 4, and a calculating means 5.

【0029】まずイットリアを8モル%添加した安定化
ジルコニアから成る10mm角で厚さ0.35mmの固
体電解質1基板を十分洗浄し、片面に第1の電極2とし
て、貴金属である白金とNOx吸着性化合物である酸化
バリウムイットリウム銅(Ba2YCu37)を等モル
ずつ混合した電極用ペーストをスクリーン印刷し、乾燥
した。次にもう一方の面に第2の電極3として、第1の
電極2に対向して同じ電極用ペーストを同じパターンで
印刷、乾燥し、電気炉で、大気中約820℃で10分間
焼成した。焼成後の各電極の大きさはそれぞれ8mm角
で厚さはおよそ40μmであった。次に各電極に直径
0.1mm、長さ20mmの白金リード線を金ペースト
で固定、大気中700℃で10分間焼成した。以上のよ
うにして得られたセンサ素子を前処理するため約450
℃に加熱保持し、電極間にリード線を介し直流電源を接
続し、約500ppmNOx(ヘリウムバランス)中で
電流密度が約10mA/cm2となるように10分間電
流を流した。このセンサ素子を図1のようにインピーダ
ンス測定器4および演算手段5と接続し、これをNOx
センサとした。
First, a solid electrolyte 1 substrate of 10 mm square and 0.35 mm thickness made of stabilized zirconia to which 8 mol% of yttria was added was sufficiently washed, and platinum as a noble metal and NOx adsorption were formed on one surface as a first electrode 2. An electrode paste in which barium yttrium copper oxide (Ba 2 YCu 3 O 7 ), which is an acidic compound, was mixed in an equimolar amount was screen-printed and dried. Next, on the other surface, the same electrode paste was printed in the same pattern as the second electrode 3 facing the first electrode 2 in the same pattern, dried, and baked in an electric furnace at about 820 ° C. for 10 minutes in the atmosphere. . The size of each electrode after firing was 8 mm square, and the thickness was about 40 μm. Next, a platinum lead wire having a diameter of 0.1 mm and a length of 20 mm was fixed to each electrode with a gold paste, and baked at 700 ° C. for 10 minutes in the atmosphere. About 450 minutes to preprocess the sensor element obtained as described above.
C., and a DC power supply was connected between the electrodes via a lead wire, and a current was passed in about 500 ppm NOx (helium balance) so that the current density became about 10 mA / cm 2 for 10 minutes. This sensor element is connected to the impedance measuring device 4 and the calculating means 5 as shown in FIG.
Sensor.

【0030】電解質1は実施したイットリウム安定化ジ
ルコニア以外に、その他の安定化ジルコニア、セリア、
酸化ビスマスなどの酸素イオン伝導性固体電解質でも良
く、大きさおよび厚さも実施した限りでない。また第1
の電極2および第2の電極3に関しても実施した以外
に、他のNOxを吸着あるいは吸収する材料、またはN
Oxを窒素と酸素に分解する触媒材料が考えられ、例え
ば、多孔質な白金、ロジウムなどの貴金属、酸化ランタ
ンコバルトなどのペロブスカイト型複合酸化物、または
酸化ランタン銅、酸化マンガンなどの酸化物およびこれ
らの混合物などは電極材料として適していると考えら
れ、電極の大きさおよび厚さも実施した限りでない。ま
た本実施例の場合、第1の電極2と第2の電極3は、材
料、面積など同じ条件であることが必要である。焼成条
件は、使用する材料にもよるが、実験により最も適した
条件を求めることが好ましい。リード線の材料、サイ
ズ、取りつけ方等は実施した限りでない。また、前処理
としてセンサ素子に電流を流したが、温度、雰囲気、電
流密度および時間などの処理条件は実施した限りでな
く、実験的に最適な条件を求めることが好ましい。
The electrolyte 1 is composed of other stabilized zirconia, ceria, and yttrium-stabilized zirconia.
An oxygen ion conductive solid electrolyte such as bismuth oxide may be used, and the size and thickness are not limited as long as they are implemented. Also the first
The electrode 2 and the second electrode 3 are not limited to those described above.
Catalyst materials that decompose Ox into nitrogen and oxygen are considered, for example, porous noble metals such as platinum and rhodium, perovskite-type composite oxides such as lanthanum cobalt oxide, or oxides such as lanthanum copper oxide and manganese oxide and the like. Is considered to be suitable as an electrode material, and the size and thickness of the electrode are not limited as long as they are implemented. In the case of this embodiment, the first electrode 2 and the second electrode 3 need to have the same conditions such as the material and the area. The firing conditions depend on the materials used, but it is preferable to determine the most suitable conditions by experiments. The material, size, mounting method, etc. of the lead wire are not limited as long as they are implemented. In addition, although a current was passed through the sensor element as pre-processing, processing conditions such as temperature, atmosphere, current density, and time are not limited to those performed, and it is preferable to experimentally find optimum conditions.

【0031】この様にして得られたNOxセンサを温度
制御が可能な管状の電気炉内の内径20mm、長さ50
0mmの石英管内に固定した。石英管内には種々の濃度
のNOxガスを流量約200cc/分で流した。そして
インピーダンス測定器により、印加電圧10mV、周波
数範囲100mHz〜1MHzで電極間のインピーダン
スを測定した。
The NOx sensor obtained in this manner is placed in a tubular electric furnace whose temperature can be controlled and has an inner diameter of 20 mm and a length of 50 mm.
It was fixed in a 0 mm quartz tube. Various concentrations of NOx gas were flowed into the quartz tube at a flow rate of about 200 cc / min. Then, the impedance between the electrodes was measured with an impedance measuring device at an applied voltage of 10 mV and a frequency range of 100 mHz to 1 MHz.

【0032】最初に、固体電解質1のバルク抵抗を調べ
るため、電気炉の温度を400〜550℃まで変化さ
せ、それぞれの温度におけるインピーダンスを測定し、
測定値からバルク抵抗を求めた。絶対温度Tの逆数に対
し、バルク抵抗Rbの逆数の対数をプロットすると図2
のようになる。図2より活性化エネルギーEは約0.9
3eVとなり、絶対温度Tとバルク抵抗Rbの関係は次
式のように表すことができる。
First, in order to check the bulk resistance of the solid electrolyte 1, the temperature of the electric furnace was changed from 400 to 550 ° C., and the impedance at each temperature was measured.
Bulk resistance was determined from the measured values. When the logarithm of the reciprocal of the bulk resistance Rb is plotted against the reciprocal of the absolute temperature T, FIG.
become that way. According to FIG. 2, the activation energy E is about 0.9.
3 eV, and the relationship between the absolute temperature T and the bulk resistance Rb can be expressed by the following equation.

【0033】[0033]

【数2】 (Equation 2)

【0034】ここで、Rは気体定数で、Aは図2の縦軸
切片の値より求めることができる。したがって、インピ
ーダンス測定によりバルク抵抗を求めれば上式により温
度を求めることができる。つまり、本発明のNOxセン
サの構成によれば温度センサとしても応用ができる。
Here, R is a gas constant, and A can be obtained from the value of the intercept of the vertical axis in FIG. Therefore, if the bulk resistance is determined by impedance measurement, the temperature can be determined by the above equation. That is, according to the configuration of the NOx sensor of the present invention, it can be applied as a temperature sensor.

【0035】次に、温度を450℃に固定し、NOx濃
度を500ppm〜5000ppmまで変化させ、NO
x濃度特性を調べた。横軸にNOx濃度 NOX の対数、
縦軸に電極抵抗Reの逆数の対数をとると、図3のよう
になった。図3からこの温度におけるNOx濃度Cnox
と電極抵抗Reの関係は次式で近似できる。
Next, the temperature was fixed at 450 ° C., the NOx concentration was changed from 500 ppm to 5000 ppm,
The x concentration characteristics were examined. The horizontal axis is the logarithm of the NOx concentration C NOX ,
When the logarithm of the reciprocal of the electrode resistance Re is plotted on the vertical axis, the result is as shown in FIG. From FIG. 3, the NOx concentration C nox at this temperature is shown.
And the electrode resistance Re can be approximated by the following equation.

【0036】[0036]

【数3】 (Equation 3)

【0037】ここで、aおよびbはそれぞれ図3の直線
から求まる傾きおよび縦軸切片である。NOx濃度
NOX と電極抵抗Reの関係は上式以外にも考えられるが、
必要に応じ実験的に最適な関係を導き出すことが好まし
い。
Here, a and b are the slope and vertical axis intercept, respectively, obtained from the straight line in FIG. NOx concentration C
Although the relationship between NOX and electrode resistance Re can be considered other than the above equation,
It is preferable to derive the optimum relationship experimentally as necessary.

【0038】さらに同様に、温度400〜550℃、N
Ox濃度500ppm〜5000ppmの範囲で電極間
のインピーダンスを何点か測定し、電極抵抗の特性を調
べた。
Further, similarly, at a temperature of 400 to 550 ° C., N
The impedance between the electrodes was measured at several points in the Ox concentration range of 500 ppm to 5000 ppm, and the characteristics of the electrode resistance were examined.

【0039】以上の結果からx軸に温度Tの逆数、y軸
にNOx濃度 NOX の対数、z軸に電極抵抗Reの逆数の
対数をとると、温度TとNOx濃度 NOX および電極抵
抗Reの関係は次式のような平面で近似できると考えら
れる。
From the above results, when the reciprocal of the temperature T is plotted on the x-axis, the logarithm of the NOx concentration C NOX is plotted on the y-axis, and the logarithm of the reciprocal of the electrode resistance Re is plotted on the z-axis, the temperature T, the NOx concentration C NOX and the electrode resistance Re Is considered to be able to be approximated by a plane such as the following equation.

【0040】[0040]

【数4】 (Equation 4)

【0041】ここでl、mおよびnはそれぞれx、yお
よびz軸の切片で、pは原点から平面までの垂線距離で
ある。温度、NOx濃度および電極抵抗の関係は上式以
外にも考えられるが、必要に応じ実験的に最適な関係を
導き出すことが好ましい。
Where l, m and n are the intercepts of the x, y and z axes, respectively, and p is the perpendicular distance from the origin to the plane. The relationship between the temperature, the NOx concentration and the electrode resistance may be other than the above formula, but it is preferable to derive the optimum relationship experimentally as necessary.

【0042】以上のように実施例1のNOxセンサの構
成により、センサの動作温度が変動してもインピーダン
スを測定するだけで、正確なNOx濃度を求めることが
できる。
As described above, with the configuration of the NOx sensor of the first embodiment, an accurate NOx concentration can be obtained only by measuring the impedance even when the operating temperature of the sensor fluctuates.

【0043】(実施例2) 実施例2のNOxセンサは、図4に示すように実施例1
のNOxセンサに酸素濃度検出手段7を加えた構成であ
り、それ以外は実施例1と同じである。本発明における
電極には、雰囲気に酸素が含まれる場合においてもNO
xを選択的に吸着する特性を有する材料を用いているた
め、被測定ガス中に酸素が含まれていても、選択的にN
Ox濃度を検出することができる。
(Embodiment 2) The NOx sensor of Embodiment 2 is similar to that of Embodiment 1 as shown in FIG.
This is the same as the first embodiment except that the oxygen concentration detecting means 7 is added to the NOx sensor of FIG. The electrode according to the present invention has NO even when oxygen is contained in the atmosphere.
Since a material having a property of selectively adsorbing x is used, even if oxygen is contained in the gas to be measured,
Ox concentration can be detected.

【0044】以下、実施例1と同様にして、雰囲気中の
NOxおよび酸素の濃度を種々変化させ、電極抵抗と、
温度と、NOxおよび酸素濃度の関係を調べた。まず酸
素濃度を固定し、実施例1と同様に電極間のインピーダ
ンスを測定し、電極抵抗と、温度と、NOx濃度の関係
を求めた。その関係は実施例1と同じように平面の式で
近似できると考えられる。次に酸素濃度を数千ppm〜
数十%まで変化させ、同様の測定を行った。現段階にお
いて電極抵抗、温度、NOx濃度および酸素濃度間の関
係式を見出していないが、NOxセンサの使用環境に応
じ、予め酸素濃度と、電極抵抗と、温度およびNOx濃
度の関係を何点か測定しておき、実際に検出する時は酸
素濃度検出手段7で被測定ガス中の酸素濃度を測定し、
その酸素濃度に対応あるいは近似したときの電極抵抗、
温度、NOx濃度の関係式を用い、NOx濃度を求める
ことができる。
Thereafter, in the same manner as in Example 1, the concentrations of NOx and oxygen in the atmosphere were changed variously to
The relationship between temperature and NOx and oxygen concentrations was examined. First, the oxygen concentration was fixed, the impedance between the electrodes was measured in the same manner as in Example 1, and the relationship among the electrode resistance, the temperature, and the NOx concentration was determined. It is considered that the relationship can be approximated by a plane equation as in the first embodiment. Next, reduce the oxygen concentration from several thousand ppm to
The same measurement was performed by changing to several tens%. At this stage, a relational expression between the electrode resistance, the temperature, the NOx concentration and the oxygen concentration has not been found, but the relationship between the oxygen concentration, the electrode resistance, the temperature and the NOx concentration is determined in advance according to the use environment of the NOx sensor. When the oxygen concentration in the gas to be measured is measured by the oxygen concentration detecting means 7 when actually detecting it,
Electrode resistance corresponding to or approximating the oxygen concentration,
The NOx concentration can be obtained by using the relational expression between the temperature and the NOx concentration.

【0045】したがって、実施例2の構成により、被測
定ガス中に酸素が含まれる場合でも、それに対応してN
Ox濃度を求めることができる。
Therefore, according to the configuration of the second embodiment, even when the gas to be measured contains oxygen, N
Ox concentration can be determined.

【0046】(実施例3) 実施例3のNOxセンサは、センサ素子の構成以外は実
施例1と同じである。実施例3のNOxセンサを図5お
よび図6を用いて説明する。図5および図6においてセ
ンサ素子は実施例1と同じ固体電解質1基板の片面に、
実施例1と同じ白金と酸化バリウムイットリウム銅の混
合物から成る電極用ペーストにより、厚さ約40μm、
大きさ6mm×8mmの第1の電極2を形成し、もう一
方の面に第1の電極2と対向するように導電性材料であ
る白金から成る電極用ペーストで、同じ大きさの第2の
電極3を形成し、さらにその近傍に同じく白金を含む電
極用ペーストで1mm×8mmの参照電極6を形成し
た。導電性材料から成る電極用ペーストは、実施した白
金以外に、ニッケルなど他の導電性材料でもよい。各電
極の大きさも実施した限りでないが、参照電極6の抵抗
はできるだけ小さくすることが必要である。また参照電
極6の配置箇所は図6に示す以外にも考えられるが、実
施したように第2の電極3と同じ材料で形成する場合、
印刷の工程が一度で済み、効率が良いという点で、第2
の電極3と同じ面に形成することが望ましい。また、第
2の電極3および参照電極6は、実施したスクリーン印
刷法以外に、無電解めっき法、スパッタ法などの形成法
でもよいが、コストが安くつくという点でスクリーン印
刷法が好ましい。
Embodiment 3 The NOx sensor of Embodiment 3 is the same as Embodiment 1 except for the configuration of the sensor element. Third Embodiment A NOx sensor according to a third embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6, the sensor element is provided on one surface of the same solid electrolyte 1 substrate as in Example 1,
An electrode paste composed of the same mixture of platinum and barium-yttrium-copper oxide as in Example 1 was used.
A first electrode 2 having a size of 6 mm × 8 mm is formed, and an electrode paste made of a conductive material, platinum, is formed on the other surface so as to face the first electrode 2. The electrode 3 was formed, and a 1 mm × 8 mm reference electrode 6 was formed in the vicinity of the electrode 3 using the same electrode paste containing platinum. The electrode paste made of a conductive material may be another conductive material such as nickel, in addition to the implemented platinum. Although the size of each electrode is not limited, the resistance of the reference electrode 6 needs to be as small as possible. The location of the reference electrode 6 may be other than that shown in FIG. 6.
The second is that the printing process only needs to be performed once and the efficiency is high.
It is desirable to form it on the same surface as the electrode 3. In addition, the second electrode 3 and the reference electrode 6 may be formed by an electroless plating method, a sputtering method, or the like in addition to the screen printing method performed, but the screen printing method is preferable because the cost is low.

【0047】次に、実施例1と同様にリード線を接続
し、さらに前処理として第1の電極2と第2の電極3の
間で実施例1と同じ条件で電流を流した。
Next, lead wires were connected in the same manner as in Example 1, and a current was applied between the first electrode 2 and the second electrode 3 under the same conditions as in Example 1 as pretreatment.

【0048】以上のようにして得られたセンサ素子を図
5のように第1の電極2および第2の電極3の間に、交
流電圧が印加されるように、また第1の電極2と参照電
極6の間のインピーダンスを測定できるようにインピー
ダンス測定器4を接続し、さらに演算手段5を接続し、
NOxセンサとした。
The sensor element obtained as described above is connected between the first electrode 2 and the second electrode 3 so that an AC voltage is applied between the first electrode 2 and the second electrode 3 as shown in FIG. The impedance measuring device 4 is connected so that the impedance between the reference electrodes 6 can be measured.
A NOx sensor was used.

【0049】このNOxセンサについて、実施例1と同
様の実験を行った。バルク抵抗および電極抵抗の値は実
施例1の測定値と比較しておよそ半分ぐらいに小さくな
った。これは電極抵抗の小さい参照電極6と第1の電極
2との間のインピーダンスを測定したため、バルク抵抗
は約半分、電極抵抗もほぼ第1の電極のみの電極抵抗を
示すため約半分になったと考えられる。温度とバルク抵
抗の関係および温度とNOx濃度および電極抵抗の関係
は、ほぼ実施例1と同様の結果となり、実施例のNO
xセンサの構成でも、参照電極6と第1の電極2との間
のインピーダンスを測定することにより、バルク抵抗と
電極抵抗を求めればNOx濃度を検出することができる
だけでなく、第2の電極3の材料が導電性材料であれば
良いので、実施例1に比べ構成が単純になり、コストが
安くなる。
The same experiment as in Example 1 was conducted for this NOx sensor. The values of the bulk resistance and the electrode resistance were reduced by about half as compared with the measured values of Example 1. Since the impedance between the reference electrode 6 and the first electrode 2 having a small electrode resistance was measured, the bulk resistance was reduced to about half, and the electrode resistance was reduced to about half to indicate the electrode resistance of only the first electrode. Conceivable. Relationship between temperature and the bulk resistivity relationships and temperature and NOx concentration and the electrode resistance becomes the same result substantially Example 1, Example 2 NO
Also in the configuration of the x sensor, by measuring the impedance between the reference electrode 6 and the first electrode 2, if the bulk resistance and the electrode resistance are obtained, not only can the NOx concentration be detected, but also the second electrode 3 can be detected. Since it is sufficient that this material is a conductive material, the configuration is simpler and the cost is lower than in the first embodiment.

【0050】(実施例) 実施例のNOxセンサについて、図7を用いて説明す
る。実施例のNOxセンサは、実施例1に、ヒーター
8と、それに電圧を供給する直流電源9と、センサのバ
ルク抵抗が指定した範囲内にあるかどうかを判断する比
較手段10と、ヒーター8あるいはセンサ素子に異常が
生じたときに警告する信号手段11と、直流電源9を切
り、インピーダンス測定を中断する停止手段12を加え
た構成である以外は同じである。
[0050] The NOx sensor (Example 4) Example 4 will be described with reference to FIG. The NOx sensor of the fourth embodiment is different from the first embodiment in that the heater 8, the DC power supply 9 for supplying a voltage to the heater 8, the comparing means 10 for determining whether or not the bulk resistance of the sensor is within a specified range, and the heater 8 Alternatively, the configuration is the same except that a signal unit 11 for warning when an abnormality occurs in the sensor element and a stop unit 12 for turning off the DC power supply 9 and interrupting the impedance measurement are added.

【0051】実施例の構成によれば、バルク抵抗は温
度の関数として表されるので、もしヒーター8に異常が
生じた場合、温度が急に上昇あるいは降下するとバルク
抵抗が変化する。そこで、比較手段10を用い、バルク
抵抗が使用温度における予め指定した範囲内にあるかど
うかを判断し、範囲を越えたときには、ヒーターの異常
としてランプや警報器などの信号手段11により警告す
ることができる。
According to the configuration of the fourth embodiment, since the bulk resistance is expressed as a function of the temperature, if the heater 8 is abnormal, the bulk resistance changes when the temperature rises or falls suddenly. Therefore, it is determined whether or not the bulk resistance is within a predetermined range of the operating temperature by using the comparing means 10, and when the bulk resistance exceeds the range, a warning is issued by the signal means 11 such as a lamp or an alarm device as a heater abnormality. Can be.

【0052】また、リード線が断線したり、基板が割れ
たり、あるいは電極膜が剥離しときなど、電極間が完全
に断たれれば、インピーダンスは円弧を描かないし、一
部電極を欠く状態であれば、電極の有効面積が変化する
ので、バルク抵抗も変化する。そこで、同様にバルク抵
抗の範囲を予め指定しておけば、比較手段10により、
バルク抵抗が範囲から外れ、センサ素子に異常が発生し
たと判断した場合は、信号手段11により警告すること
ができ、さらにインピーダンスよりセンサ素子にどのよ
うな異常が起きたかある程度予測することができる。し
たがって実施例5の構成によれば、従来のようにセンサ
を取り出し、分解して状況を確認するといったような手
間を省くことができる。
If the gap between the electrodes is completely cut, for example, when the lead wire is broken, the substrate is cracked, or the electrode film is peeled off, the impedance does not draw an arc, and the impedance is partially removed. If so, the effective area of the electrode changes, so that the bulk resistance also changes. Therefore, if the range of the bulk resistance is specified in advance, the comparing means 10
If it is determined that the bulk resistance is out of the range and an abnormality has occurred in the sensor element, a warning can be issued by the signal means 11, and furthermore, what abnormality has occurred in the sensor element can be predicted to some extent from the impedance. Therefore, according to the configuration of the fifth embodiment, it is possible to save the trouble of taking out the sensor and disassembling and checking the situation as in the related art.

【0053】またさらに異常を警告すると同時に停止手
段12により直流電源9を切り、インピーダンス測定を
中断すれば、安全かつ経済的である。
Further, it is safe and economical if the DC power supply 9 is turned off by the stopping means 12 and the impedance measurement is interrupted at the same time when the abnormality is warned.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上のように本発明のNOxセンサおよ
びその検出方法によれば次の効果が得られる。
As described above, according to the NOx sensor and the method for detecting the same according to the present invention, the following effects can be obtained.

【0055】(1)電解質上に形成された電極間のイン
ピーダンスを測定し、バルク抵抗より温度を決定した
後、その温度と電極抵抗からNOx度を算出するので、
使用温度が変わったり、ヒーターが劣化したり、あるい
は温度分布のある雰囲気でセンサの配置箇所が変わった
りしたときなどでも、正確なNOx度を求めることがで
きるという効果がある。また、本発明の構成で温度セン
サとしても応用できるという効果がある。
(1) The impedance between the electrodes formed on the electrolyte is measured, the temperature is determined from the bulk resistance, and the NOx degree is calculated from the temperature and the electrode resistance.
Even when the operating temperature is changed, the heater is deteriorated, or the location of the sensor is changed in an atmosphere having a temperature distribution, an accurate NOx degree can be obtained. Further, there is an effect that the configuration of the present invention can be applied as a temperature sensor.

【0056】(2)電極にNOx吸着性化合物を含む材
料を用いるため、酸素センサと併用することにより、酸
素濃度と、バルク抵抗(または温度)と、電極抵抗から
NO濃度を算出することができ、被測定ガス中に酸素が
含まれていても正確なNO濃度を求めることができると
いう効果がある。
(2) Since a material containing a NOx adsorbing compound is used for the electrode, the NO concentration can be calculated from the oxygen concentration, the bulk resistance (or temperature), and the electrode resistance when used in combination with the oxygen sensor. In addition, there is an effect that an accurate NO concentration can be obtained even if oxygen is contained in the gas to be measured.

【0057】(3)センサ素子の電極を第1の電極と、
第2の電極および参照電極という構成にすることによ
り、NOx吸着性化合物を含む電極は第1の電極のみで
よく、第2の電極および参照電極は電子伝導体であれば
何でもよいので、全体の構成が単純になり、コストも安
くなるという効果がある。また、第2の電極と参照電極
は同じ面に形成することができるので作業性において効
率が上がるという効果がある。
(3) The electrode of the sensor element is a first electrode,
With the configuration including the second electrode and the reference electrode, the electrode containing the NOx adsorbing compound may be only the first electrode, and the second electrode and the reference electrode may be anything as long as they are an electronic conductor. There is an effect that the configuration is simplified and the cost is reduced. Further, since the second electrode and the reference electrode can be formed on the same surface, there is an effect that efficiency is improved in workability.

【0058】()インピーダンスを測定し、バルク抵
抗を求めることにより、温度またはセンサ素子の有効電
極面積の変化を検出できるので、比較手段によりバルク
抵抗が指定した範囲内にあるかどうか判断し、範囲を越
えれば、ランプや警報器などの信号手段により、ヒータ
ーあるいはセンサ素子の異常などを警告することがで
き、さらにヒーターの電源を切り、インピーダンスの測
定を中断することにより、安全で経済的になるという効
果がある。また、断線あるいは電極剥離などのセンサ素
子の異常が、温度を下げて素子を取り出さなくても、イ
ンピーダンスを測定することにより、円弧を描かなかっ
たり、バルクの抵抗が小さくなったりすることで、ある
程度状況を判断することができるという効果がある。
( 4 ) By measuring the impedance and determining the bulk resistance, it is possible to detect a change in the temperature or the effective electrode area of the sensor element. Therefore, it is determined whether or not the bulk resistance is within a specified range by comparing means. Beyond the range, signal means such as lamps and alarms can be used to warn of abnormalities in the heater or sensor element, etc.Furthermore, by turning off the heater and interrupting impedance measurement, it is safe and economical. It has the effect of becoming. In addition, abnormalities in the sensor element, such as disconnection or electrode peeling, may occur to some extent by measuring impedance without drawing an arc or reducing bulk resistance, even if the element is not taken out by lowering the temperature. There is an effect that the situation can be determined.

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

【図1】本発明の一実施例のNOxセンサの概略構成図FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a NOx sensor according to one embodiment of the present invention.

【図2】同NOxセンサのバルク抵抗の温度特性図FIG. 2 is a temperature characteristic diagram of a bulk resistance of the NOx sensor.

【図3】同NOxセンサのバルク抵抗のNOx濃度特性
FIG. 3 is a NOx concentration characteristic diagram of a bulk resistance of the NOx sensor.

【図4】本発明の他の実施例のNOxセンサの概略構成
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a NOx sensor according to another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の他の実施例のNOxセンサの概略構成
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a NOx sensor according to another embodiment of the present invention.

【図6】同センサ素子の上面図および断面図FIG. 6 is a top view and a cross-sectional view of the sensor element.

【図7】本発明の他の実施例のNOxセンサの概略構成
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a NOx sensor according to another embodiment of the present invention.

【図8】従来のNOxセンサの断面図FIG. 8 is a sectional view of a conventional NOx sensor.

【図9】固体電解質/電極系の等価回路を示す図FIG. 9 is a diagram showing an equivalent circuit of a solid electrolyte / electrode system.

【図10】固体電解質/電極系のインピーダンスを表す
FIG. 10 is a diagram showing impedance of a solid electrolyte / electrode system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電解質 2 第1の電極 3 第2の電極 4 インピーダンス測定器 5 演算手段 6 参照電極 7 酸素濃度検出手段 8 ヒーター 9 直流電源 10 比較手段 11 信号手段 12 停止手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrolyte 2 1st electrode 3 2nd electrode 4 Impedance measuring device 5 Computation means 6 Reference electrode 7 Oxygen concentration detection means 8 Heater 9 DC power supply 10 Comparison means 11 Signal means 12 Stop means

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】電解質と、第1の電極と、第2の電極とで
構成されるセンサ素子と、インピーダンス測定器と、酸
素濃度検出手段と、インピーダンスと酸素濃度からNO
x濃度を求める演算手段とから成るNOxセンサ。
1. A sensor element comprising an electrolyte, a first electrode, and a second electrode, an impedance measuring device, an oxygen concentration detecting means, and NO based on impedance and oxygen concentration.
a NOx sensor comprising: an arithmetic unit for determining the x concentration.
【請求項2】電解質と、前記電解質に対向して設けられ
た第1の電極と第2の電極とで構成されるセンサ素子
と、前記電極間のインピーダンス測定器と、インピーダ
ンスからNOx濃度を計算する演算手段とを備え、前記
第1の電極は、貴金属あるいはNOx吸着性化合物のう
ち少なくとも一つを含む材料から成り、前記電解質の片
面に形成され、前記第2の電極は、前記第1の電極と同
じ材料から成り、前記電解質のもう一方の面に前記第1
の電極と対向するように形成されるNOxセンサ。
2. An electrolyte, provided opposite to said electrolyte.
Sensor element composed of a first electrode and a second electrode
And an impedance measuring device between the electrodes, and an impedance
Calculating means for calculating the NOx concentration from the impedance, wherein the first electrode is made of a material containing at least one of a noble metal or a NOx adsorbing compound, is formed on one surface of the electrolyte, and the second electrode Is made of the same material as the first electrode, and the first surface is provided on the other surface of the electrolyte.
NOx sensor formed so as to face the electrodes of the NOx .
【請求項3】電解質と、第1の電極と、第2の電極と、
参照電極とで構成されるセンサ素子と、前記センサ素子
の前記第1の電極と前記第2の電極との間に交流電圧を
印加して前記第1の電極と前記参照電極との間のインピ
ーダンスを測定するインピーダンス測定器と、前記イン
ピーダンスからNOx濃度を求める演算手段とから成る
NOxセンサ。
3. An electrolyte, a first electrode, a second electrode,
A sensor element composed of a reference electrode and the sensor element
Between the first electrode and the second electrode.
To apply an impedance between the first electrode and the reference electrode.
An impedance measuring device for measuring a-impedance, NOx sensor consisting of a calculating means for calculating the NOx concentration from the in-<br/> impedance.
【請求項4】第1の電極は、貴金属あるいはNOx吸着
性化合物のうち少なくとも一つを含む材料から成り、電
解質の片面に形成され、第2の電極および参照電極は、
導電性材料から成り、前記第2の電極は、前記電解質の
もう一方の面に前記第1の電極と対向するように形成さ
れる請求項記載のNOxセンサ。
4. The first electrode is made of a material containing at least one of a noble metal or a NOx adsorbing compound, is formed on one side of the electrolyte, and the second electrode and the reference electrode are
4. The NOx sensor according to claim 3 , wherein the NOx sensor is made of a conductive material, and the second electrode is formed on the other surface of the electrolyte so as to face the first electrode.
【請求項5】NOx吸着性化合物は、Ba2YCu37
型構造を有する請求項2または4記載のNOxセンサ。
5. The NOx adsorbing compound is Ba 2 YCu 3 O 7
5. The NOx sensor according to claim 2, which has a mold structure.
【請求項6】電解質と、複数の電極とで構成されるセン
サ素子と、ヒーターと、直流電源と、インピーダンス測
定器と、インピーダンスからNOx濃度を求める演算手
段と、バルク抵抗が指定した範囲内にあるかどうかを判
断する比較手段と、異常を警告する信号手段と、前記直
流電源を切り、インピーダンス測定を中断する停止手段
とから成るNOxセンサ。
6. A sensor element comprising an electrolyte and a plurality of electrodes, a heater, a DC power supply, an impedance measuring device, an arithmetic unit for calculating NOx concentration from impedance, and a bulk resistance within a specified range. A NOx sensor comprising: comparing means for judging whether there is a signal; signal means for warning an abnormality; and stopping means for turning off the DC power supply and interrupting impedance measurement.
【請求項7】電解質は、酸素イオン伝導性を有する固体
電解質基板である請求項1、2、3、4または6記載の
NOxセンサ。
7. The electrolyte, NOx sensor according to claim 1, 2, 3, 4 or 6 wherein the solid electrolyte substrate having oxygen ion conductivity.
【請求項8】インピーダンス測定器により電解質と、第
1の電極と、第2の電極とで構成されるセンサ素子の前
記第1の電極と前記第2の電極の間のインピーダンスを
測定し、演算手段により前記インピーダンスからバルク
抵抗および電極抵抗を求め、前記バルク抵抗に対応する
温度を求め、前記電極抵抗と前記温度に対応するNOx
濃度を求めるNOx検出方法。
8. An impedance measuring device measures an impedance between the first electrode and the second electrode of a sensor element composed of an electrolyte, a first electrode, and a second electrode, and calculates the impedance. Means for obtaining a bulk resistance and an electrode resistance from the impedance, obtaining a temperature corresponding to the bulk resistance, and obtaining NOx corresponding to the electrode resistance and the temperature.
A NOx detection method for obtaining a concentration.
【請求項9】インピーダンス測定器により電解質と、第
1の電極と、第2の電極とで構成されるセンサ素子の前
記第1の電極と前記第2の電極の間のインピーダンスを
測定し、酸素濃度検出手段により酸素濃度を検出し、演
算手段により前記インピーダンスからバルク抵抗および
電極抵抗を求め、前記バルク抵抗に対応する温度を求
め、前記酸素濃度と前記電極抵抗および前記温度に対応
するNOx濃度を求めるNx検出方法。
9. An oxygen measuring device for measuring the impedance between the first electrode and the second electrode of a sensor element composed of an electrolyte, a first electrode and a second electrode by an impedance measuring device. The oxygen concentration is detected by the concentration detecting means, the bulk resistance and the electrode resistance are obtained from the impedance by the calculating means, the temperature corresponding to the bulk resistance is obtained, and the oxygen concentration and the NOx concentration corresponding to the electrode resistance and the temperature are obtained. N O x detection method for finding.
【請求項10】電解質と、第1の電極と、第2の電極
と、参照電極とで構成されるセンサ素子の前記第1の電
極と前記第2の電極との間に交流電圧を印加して前記第
1の電極と前記参照電極の間のインピーダンスをインピ
ーダンス測定器により測定し、演算手段により前記イン
ピーダンスからバルク抵抗および電極抵抗を求め、前記
バルク抵抗に対応する温度を求め、前記電極抵抗と前記
温度に対応するNOx濃度を求めるNOx検出方法。
10. A sensor element comprising an electrolyte, a first electrode, a second electrode, and a reference electrode.
An AC voltage is applied between the pole and the second electrode to impede the impedance between the first electrode and the reference electrode.
A NOx detection method for measuring a bulk resistance and an electrode resistance from the impedance by means of a measuring device , calculating a bulk resistance and an electrode resistance from the impedance, calculating a temperature corresponding to the bulk resistance, and obtaining a NOx concentration corresponding to the electrode resistance and the temperature;
【請求項11】電解質と、複数の電極とで構成されるセ
ンサ素子をヒーターで所定の温度に加熱保持し、インピ
ーダンス測定器により前記電極間のインピーダンスを測
定し、演算手段により前記インピーダンスからバルク抵
抗および電極抵抗を求め、比較手段により、前記バルク
抵抗が指定した範囲内にあるかどうかを判断し、範囲内
であれば、前記演算手段により前記電極抵抗に対応する
NOx濃度を求め、範囲外であれば、前記ヒーターある
いは前記センサ素子の異常を信号手段により警告し、停
止手段により前記ヒーターに電圧を供給している直流電
源を切り、インピーダンスの測定を中断するNOx検出
方法。
11. A sensor element composed of an electrolyte and a plurality of electrodes is heated and held at a predetermined temperature by a heater, an impedance between the electrodes is measured by an impedance measuring instrument, and a bulk resistance is calculated from the impedance by arithmetic means. And the electrode resistance is determined, and whether or not the bulk resistance is within a specified range is determined by comparison means, and if it is within the range, the NOx concentration corresponding to the electrode resistance is determined by the calculation means, and If so, a NOx detection method in which an abnormality of the heater or the sensor element is warned by a signal means, a DC power supply for supplying a voltage to the heater is turned off by a stop means, and measurement of impedance is interrupted.
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JP3563399B2 (en) * 1996-05-30 2004-09-08 日本碍子株式会社 Gas analyzer
DE19960338A1 (en) * 1999-12-15 2001-07-05 Bosch Gmbh Robert Gas sensor for determining the concentration of gas components in gas mixtures and its use
DE10048240B4 (en) * 2000-09-29 2007-02-08 Robert Bosch Gmbh Gas sensor element and method for determining the concentration of a gas component in a gas mixture
JP4020019B2 (en) * 2002-08-29 2007-12-12 株式会社デンソー Gas sensor abnormality detection device
JP2007040726A (en) * 2005-08-01 2007-02-15 Ngk Spark Plug Co Ltd Impedance type gas sensor, gas detector and nitrogen oxide purifying system
JP5057018B2 (en) * 2006-06-30 2012-10-24 独立行政法人産業技術総合研究所 Electrochemical cell type gas sensor
JP4802064B2 (en) * 2006-08-22 2011-10-26 株式会社ブリヂストン Rubber composition-metal composite adhesion interface evaluation device and adhesion interface evaluation method
JP5106248B2 (en) * 2008-05-26 2012-12-26 Udトラックス株式会社 NOx sensor abnormality determination device
US8736284B2 (en) 2010-01-08 2014-05-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Particulate matter detection device
JP5501901B2 (en) * 2010-06-28 2014-05-28 京セラ株式会社 Nitrogen oxide sensor and nitrogen oxide detection method
CN104105961B (en) 2012-02-14 2016-01-20 丰田自动车株式会社 The control device of Abgassensor
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