JP3263153B2 - 限界電流式ガスセンサ - Google Patents
限界電流式ガスセンサInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、限界電流式ガスセンサ
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】限界電流式ガスセンサは、通常、酸素イ
オン良導電性を有する固体電解質板、該固体電解質板に
密着して配される多孔質の一対の電極、及び被測定ガス
の拡散を制限するガス供給制限手段を備えるセンサユニ
ットと、上記電極間に直流電圧を印加し、出力電流値が
平坦になる限界電流の大きさに基づいて、被測定ガス中
の酸素濃度や水蒸気量を検出する検出回路とを備える。
そして、センサユニットの劣化や破損等に対して、以下
の様に対処している。 （ア）センサユニットを新品に交換するとともに、検出
回路もセンサユニットに対応したものに交換する。 （イ）予め、特性の近似したセンサユニットを複数個、
選んでおき、不具合の生じたセンサユニットをこの新品
に交換する。
オン良導電性を有する固体電解質板、該固体電解質板に
密着して配される多孔質の一対の電極、及び被測定ガス
の拡散を制限するガス供給制限手段を備えるセンサユニ
ットと、上記電極間に直流電圧を印加し、出力電流値が
平坦になる限界電流の大きさに基づいて、被測定ガス中
の酸素濃度や水蒸気量を検出する検出回路とを備える。
そして、センサユニットの劣化や破損等に対して、以下
の様に対処している。 （ア）センサユニットを新品に交換するとともに、検出
回路もセンサユニットに対応したものに交換する。 （イ）予め、特性の近似したセンサユニットを複数個、
選んでおき、不具合の生じたセンサユニットをこの新品
に交換する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来の技術
は、以下の様な欠点がある。上記（ア）は、センサユニ
ットが劣化や破損する度に、検出回路を交換するか、セ
ンサ特性に合わせ再調整する必要があり、コストがかか
る。又、上記（イ）においては、特性の近似したセンサ
ユニットを製造する事は非常に難しく、手間やコストが
かかる。
は、以下の様な欠点がある。上記（ア）は、センサユニ
ットが劣化や破損する度に、検出回路を交換するか、セ
ンサ特性に合わせ再調整する必要があり、コストがかか
る。又、上記（イ）においては、特性の近似したセンサ
ユニットを製造する事は非常に難しく、手間やコストが
かかる。
【０００４】本発明の目的は、センサユニットの交換が
低コストで行える限界電流式ガスセンサの提供にある。
低コストで行える限界電流式ガスセンサの提供にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為、
本発明は、酸素イオン良導電性を有する固体電解質板、
該固体電解質板に密着して配される多孔質の一対の電
極、及び電極へのガス拡散を制限するガス拡散制限手段
を備えるセンサユニットの、上記電極に対して直列及び
並列に、特性を均一化させる為の抵抗（Ｒａ、Ｒｂ）を
電気接続し、上記電極の一端と抵抗（Ｒａ）の他端間に
印加する直流電圧の上昇に対して抵抗（Ｒａ）の端子電
圧が頭打ちになる限界電流値に基づいて、被測定雰囲気
中のガス濃度を測定する構成を採用した。
本発明は、酸素イオン良導電性を有する固体電解質板、
該固体電解質板に密着して配される多孔質の一対の電
極、及び電極へのガス拡散を制限するガス拡散制限手段
を備えるセンサユニットの、上記電極に対して直列及び
並列に、特性を均一化させる為の抵抗（Ｒａ、Ｒｂ）を
電気接続し、上記電極の一端と抵抗（Ｒａ）の他端間に
印加する直流電圧の上昇に対して抵抗（Ｒａ）の端子電
圧が頭打ちになる限界電流値に基づいて、被測定雰囲気
中のガス濃度を測定する構成を採用した。
【０００６】
【作用】センサユニットを被測定雰囲気中に配すると、
電極に位置する固体電解質板の酸素イオン導電性が高ま
る。被測定雰囲気中のガスは、一方電極内に拡散し、こ
こでイオン化されて酸素イオンとなり、電極間にかかる
電圧に応じて他方電極へポンピングされる。電極の一端
と抵抗（Ｒａ）の他端間に印加する直流電圧を或る値に
すると、ガス拡散制限手段に拠り、一方電極内ヘの酸素
拡散量が、被測定雰囲気中のガス濃度（例えば水蒸気濃
度）に応じて決まる値で頭打ちとなり、電圧を上げても
抵抗（Ｒａ）の端子電圧が上昇しなくなる。この抵抗
（Ｒａ）の端子電圧の上昇が頭打ちとなる限界電流値
（端子電圧値）に基づいて被測定雰囲気中のガス濃度が
求められる。尚、抵抗（Ｒａ、Ｒｂ）の各抵抗値を設定
する事により、ガス拡散制限手段等の相違に起因する、
センサユニット毎のガス濃度- 端子電圧特性のバラツキ
を解消する事ができる。
電極に位置する固体電解質板の酸素イオン導電性が高ま
る。被測定雰囲気中のガスは、一方電極内に拡散し、こ
こでイオン化されて酸素イオンとなり、電極間にかかる
電圧に応じて他方電極へポンピングされる。電極の一端
と抵抗（Ｒａ）の他端間に印加する直流電圧を或る値に
すると、ガス拡散制限手段に拠り、一方電極内ヘの酸素
拡散量が、被測定雰囲気中のガス濃度（例えば水蒸気濃
度）に応じて決まる値で頭打ちとなり、電圧を上げても
抵抗（Ｒａ）の端子電圧が上昇しなくなる。この抵抗
（Ｒａ）の端子電圧の上昇が頭打ちとなる限界電流値
（端子電圧値）に基づいて被測定雰囲気中のガス濃度が
求められる。尚、抵抗（Ｒａ、Ｒｂ）の各抵抗値を設定
する事により、ガス拡散制限手段等の相違に起因する、
センサユニット毎のガス濃度- 端子電圧特性のバラツキ
を解消する事ができる。
【０００７】
【発明の効果】抵抗（Ｒａ、Ｒｂ）の各抵抗値を設定す
る事により、センサユニット毎のガス濃度- 端子電圧特
性のバラツキが解消でき、基準とするガス濃度- 端子電
圧特性にする事ができる。この為、例えば、基準とする
ガス濃度- 端子電圧特性となる様に抵抗値を設定した抵
抗（Ｒａ、Ｒｂ）をセンサユニット側に組み付けたもの
を必要数、用意しておけば、センサユニットの交換が低
コストで行える。
る事により、センサユニット毎のガス濃度- 端子電圧特
性のバラツキが解消でき、基準とするガス濃度- 端子電
圧特性にする事ができる。この為、例えば、基準とする
ガス濃度- 端子電圧特性となる様に抵抗値を設定した抵
抗（Ｒａ、Ｒｂ）をセンサユニット側に組み付けたもの
を必要数、用意しておけば、センサユニットの交換が低
コストで行える。
【０００８】
【実施例】本発明の一実施例を図１〜図６に基づいて説
明する。図１〜図４に示す如く、限界電流式ガスセンサ
は、安定化ジルコニア板１、多孔質の陰電極２及び陽電
極３、陰電極２に対して付与されるガス拡散制限手段
４、及びセラミックヒータ５を備えるセンサユニットＳ
と、陰電極２及び陽電極３に対して直列及び並列に電気
接続される抵抗Ｒａ、Ｒｂとを具備し、本実施例では室
内の湿度を検出する。尚、抵抗Ｒａ、Ｒｂは、センサユ
ニットＳを差し込む函体（図示せず）内に配設され、該
函体は、センサユニットＳを差し込んだ状態で検出回路
の５Ｐのソケット（図示せず）に装着される。
明する。図１〜図４に示す如く、限界電流式ガスセンサ
は、安定化ジルコニア板１、多孔質の陰電極２及び陽電
極３、陰電極２に対して付与されるガス拡散制限手段
４、及びセラミックヒータ５を備えるセンサユニットＳ
と、陰電極２及び陽電極３に対して直列及び並列に電気
接続される抵抗Ｒａ、Ｒｂとを具備し、本実施例では室
内の湿度を検出する。尚、抵抗Ｒａ、Ｒｂは、センサユ
ニットＳを差し込む函体（図示せず）内に配設され、該
函体は、センサユニットＳを差し込んだ状態で検出回路
の５Ｐのソケット（図示せず）に装着される。
【０００９】安定化ジルコニア板１は、酸化ジルコニウ
ムに安定化剤として酸化イットリウムを添加固溶させた
酸素イオン良導電性の固体電解質であり、本実施例で
は、縦５ｍｍ、横７ｍｍ、厚さ０．３ｍｍのものを使用
している。
ムに安定化剤として酸化イットリウムを添加固溶させた
酸素イオン良導電性の固体電解質であり、本実施例で
は、縦５ｍｍ、横７ｍｍ、厚さ０．３ｍｍのものを使用
している。
【００１０】安定化ジルコニア板１の上面に密着して並
設される陰電極２及び陽電極３は、夫々、電極部２１、
３１と通電用の接続部２２、３２とを備える。尚、本実
施例では、陰電極２及び陽電極３は厚み２０μｍ、１辺
２．５ｍｍの正方形である。
設される陰電極２及び陽電極３は、夫々、電極部２１、
３１と通電用の接続部２２、３２とを備える。尚、本実
施例では、陰電極２及び陽電極３は厚み２０μｍ、１辺
２．５ｍｍの正方形である。
【００１１】図２に示すガス拡散制限手段４は、陰電極
２の接続部２２の一部及び電極部２１を覆うアルミナ多
孔質層４１、被測定ガスが電極部２１に直接侵入しない
様にアルミナ多孔質層４１を含む電極部２１の周辺を覆
うグレーズ層４２、及びグレーズ層４２に覆われない接
続部２２の露出部により構成される。
２の接続部２２の一部及び電極部２１を覆うアルミナ多
孔質層４１、被測定ガスが電極部２１に直接侵入しない
様にアルミナ多孔質層４１を含む電極部２１の周辺を覆
うグレーズ層４２、及びグレーズ層４２に覆われない接
続部２２の露出部により構成される。
【００１２】セラミックヒータ５は、アルミナを主体と
するセラミック中にタングステンを埋設したものであ
り、通電により電極部２１、３１を３００℃〜７００℃
に局所加熱する。尚、５１は通電用露出部、５２は安定
化ジルコニア板１の加熱効率を上げる為の通気口であ
る。
するセラミック中にタングステンを埋設したものであ
り、通電により電極部２１、３１を３００℃〜７００℃
に局所加熱する。尚、５１は通電用露出部、５２は安定
化ジルコニア板１の加熱効率を上げる為の通気口であ
る。
【００１３】ここで、センサユニットＳの製造方法を述
べる。焼成後に安定化ジルコニア板１となるグリーンシ
ート上に、焼成後に陰電極２、陽電極３となる白金ペー
ストを印刷し、１５００℃で一体焼成する。陰電極２、
陽電極３を形成した安定化ジルコニア板１上に、アルミ
ナ粉末にガラスを混ぜてなるペースト（焼成後にアルミ
ナ多孔質層４１となる）を、陰電極２の接続部２２の一
部及び電極部２１を覆う様に塗布し、さらに、この上に
ガラス粉末（焼成後にグレーズ層４２となる）を塗布
し、８５０℃〜９００℃で焼き付け、センサ体チップを
製造する。焼成後に通気口５２となる窓５２０を穿設し
たアルミナ９６重量％のグリーンシート５００の上面に
タングステンペーストでヒータパターン５３０を印刷
し、この上に、焼成後に通電用露出部５１となる導電ペ
ースト５１１及び焼成後にセンサ電極２３、３３となる
酸化ルテニウム製ペーストを印刷した同様のグリーンシ
ート５０１を被せ、これを焼成一体化してセラミックヒ
ータ５を製造する（図３参照）。センサ体チップとセラ
ミックヒータ２４とを、封着ガラスを用いて約８００℃
で接合する。センサ電極２３、３３と、接続部２２、３
２とをろう付けする。
べる。焼成後に安定化ジルコニア板１となるグリーンシ
ート上に、焼成後に陰電極２、陽電極３となる白金ペー
ストを印刷し、１５００℃で一体焼成する。陰電極２、
陽電極３を形成した安定化ジルコニア板１上に、アルミ
ナ粉末にガラスを混ぜてなるペースト（焼成後にアルミ
ナ多孔質層４１となる）を、陰電極２の接続部２２の一
部及び電極部２１を覆う様に塗布し、さらに、この上に
ガラス粉末（焼成後にグレーズ層４２となる）を塗布
し、８５０℃〜９００℃で焼き付け、センサ体チップを
製造する。焼成後に通気口５２となる窓５２０を穿設し
たアルミナ９６重量％のグリーンシート５００の上面に
タングステンペーストでヒータパターン５３０を印刷
し、この上に、焼成後に通電用露出部５１となる導電ペ
ースト５１１及び焼成後にセンサ電極２３、３３となる
酸化ルテニウム製ペーストを印刷した同様のグリーンシ
ート５０１を被せ、これを焼成一体化してセラミックヒ
ータ５を製造する（図３参照）。センサ体チップとセラ
ミックヒータ２４とを、封着ガラスを用いて約８００℃
で接合する。センサ電極２３、３３と、接続部２２、３
２とをろう付けする。
【００１４】つぎに、センサユニットＳ単体での動作を
図５とともに説明する。センサユニットＳを被測定ガス
中に配し、セラミックヒータ５に通電し、センサ電極２
３、３３間に電圧を印加する。陰電極２の電極部２１内
部の酸素は、イオン化されて酸素イオンとなり、被測定
ガス中の酸素は、印加電圧Ｖに応じ、陰電極２から陽電
極３にポンピングされる。この時、電極部２１の安定化
ジルコニア板１のみ局所加熱され、接続部２２の安定化
ジルコニア板１は酸素イオン導電性を示す程充分に加熱
されない為、酸素はグレーズ層４２に覆われない接続部
２２の露出部からグレーズ層４２に覆われた電極部２１
内に拡散する。ここで、センサ電極２３- センサ電極３
３間に流れる電流Ｉは、図５に示す様に変化する。印加
電圧Ｖが電圧値Ｖ1 〜Ｖ2 においては、電極部２１内へ
の酸素拡散量は、陰電極２のガス拡散制限手段４で制御
され、被測定ガス中の酸素濃度に応じて制限される為、
拡散量が制限され、それに伴い電流Ｉも制限されて拡散
制限電流値ＩL1となり、第１の平坦部Ｆ１となる。印加
電圧Ｖが拡散制限電流値ＩL1が得られる電圧値Ｖ2 より
さらに高くなると、被測定ガス中の水蒸気（水分）が分
解され、その分解で生じた酸素イオンが陽電極３にポン
ピングされる為、水蒸気も、グレーズ層４２に覆われな
い接続部２２の露出部からグレーズ層４２に覆われた電
極部２１内に拡散し、拡散量に応じて電流値が増大す
る。印加電圧Ｖをさらに高くして電圧値Ｖ3 〜Ｖ4 にす
ると電流Ｉは水蒸気濃度に応じてさらに増大するが、陰
電極２のガス拡散制限手段４で水蒸気の拡散量が制限さ
れ、それに伴い電流値も制限され、水蒸気濃度に応じた
拡散制限電流値ＩL2となり、第２の平坦部Ｆ２を示す。
ここで、センサ電極２３- センサ電極３３間にＶ1 〜Ｖ
2 の電圧を印加して拡散制限電流値ＩL1を測定すれば拡
散制限電流値ＩL1の大きさから酸素濃度が検出できる。
又、Ｖ3 〜Ｖ4 の電圧を印加して拡散制限電流値ＩL2を
測定すれば拡散制限電流値ＩL2の大きさから水蒸気濃度
が検出できる。
図５とともに説明する。センサユニットＳを被測定ガス
中に配し、セラミックヒータ５に通電し、センサ電極２
３、３３間に電圧を印加する。陰電極２の電極部２１内
部の酸素は、イオン化されて酸素イオンとなり、被測定
ガス中の酸素は、印加電圧Ｖに応じ、陰電極２から陽電
極３にポンピングされる。この時、電極部２１の安定化
ジルコニア板１のみ局所加熱され、接続部２２の安定化
ジルコニア板１は酸素イオン導電性を示す程充分に加熱
されない為、酸素はグレーズ層４２に覆われない接続部
２２の露出部からグレーズ層４２に覆われた電極部２１
内に拡散する。ここで、センサ電極２３- センサ電極３
３間に流れる電流Ｉは、図５に示す様に変化する。印加
電圧Ｖが電圧値Ｖ1 〜Ｖ2 においては、電極部２１内へ
の酸素拡散量は、陰電極２のガス拡散制限手段４で制御
され、被測定ガス中の酸素濃度に応じて制限される為、
拡散量が制限され、それに伴い電流Ｉも制限されて拡散
制限電流値ＩL1となり、第１の平坦部Ｆ１となる。印加
電圧Ｖが拡散制限電流値ＩL1が得られる電圧値Ｖ2 より
さらに高くなると、被測定ガス中の水蒸気（水分）が分
解され、その分解で生じた酸素イオンが陽電極３にポン
ピングされる為、水蒸気も、グレーズ層４２に覆われな
い接続部２２の露出部からグレーズ層４２に覆われた電
極部２１内に拡散し、拡散量に応じて電流値が増大す
る。印加電圧Ｖをさらに高くして電圧値Ｖ3 〜Ｖ4 にす
ると電流Ｉは水蒸気濃度に応じてさらに増大するが、陰
電極２のガス拡散制限手段４で水蒸気の拡散量が制限さ
れ、それに伴い電流値も制限され、水蒸気濃度に応じた
拡散制限電流値ＩL2となり、第２の平坦部Ｆ２を示す。
ここで、センサ電極２３- センサ電極３３間にＶ1 〜Ｖ
2 の電圧を印加して拡散制限電流値ＩL1を測定すれば拡
散制限電流値ＩL1の大きさから酸素濃度が検出できる。
又、Ｖ3 〜Ｖ4 の電圧を印加して拡散制限電流値ＩL2を
測定すれば拡散制限電流値ＩL2の大きさから水蒸気濃度
が検出できる。
【００１５】図６に示す様に、酸素ガス濃度及び水蒸気
濃度- 拡散制限電流値ＩL1、ＩL2特性は、ガス拡散制限
手段４の微小な相違（大きさや形状）等によりセンサユ
ニットＳ毎にばらつく。そこで、今、あるセンサユニッ
トＳの水蒸気濃度- 拡散制限電流値ＩL2特性を以下の式
で表わす。 ＩL2＝ａ×Ｃ＋ｂ …………………… 但し、Ｃは水蒸気濃度、ａ，ｂは定数 そして、式で表されるセンサユニットＳに対して、セ
ンサ電極２３、センサ電極３３に、直列及び並列に、抵
抗Ｒａ、Ｒｂを電気接続して、端子６１- ６２間に直流
電圧Ｅを印加し、出力電流の大きさを抵抗Ｒａの端子電
圧に変換して検出できる様にする。
濃度- 拡散制限電流値ＩL1、ＩL2特性は、ガス拡散制限
手段４の微小な相違（大きさや形状）等によりセンサユ
ニットＳ毎にばらつく。そこで、今、あるセンサユニッ
トＳの水蒸気濃度- 拡散制限電流値ＩL2特性を以下の式
で表わす。 ＩL2＝ａ×Ｃ＋ｂ …………………… 但し、Ｃは水蒸気濃度、ａ，ｂは定数 そして、式で表されるセンサユニットＳに対して、セ
ンサ電極２３、センサ電極３３に、直列及び並列に、抵
抗Ｒａ、Ｒｂを電気接続して、端子６１- ６２間に直流
電圧Ｅを印加し、出力電流の大きさを抵抗Ｒａの端子電
圧に変換して検出できる様にする。
【００１６】又、全てのセンサユニットＳのガス濃度-
拡散制限電流値特性（例えば、水蒸気濃度- 拡散制限電
流値ＩL2特性）を変換する式を以下に示す。 Ｉ’L2＝Ａ×Ｃ＋Ｂ ………………… 但し、Ａ、Ｂは定数 ここで、Ｉ’L2はある抵抗値を有する抵抗Ｒａ’を流れ
る電流としている。つまり、抵抗Ｒａ間の電位差と抵抗
Ｒａ’間の電位差が同じになる様に、夫々、抵抗Ｒａ、
Ｒｂの抵抗値を決めれば、式で表される水蒸気濃度-
拡散制限電流値ＩL2特性を、同一の式に変換でき、水
蒸気濃度- 拡散制限電流値ＩL2特性が一つとなり、全て
のセンサユニットＳで互換性が成立する様になる。
拡散制限電流値特性（例えば、水蒸気濃度- 拡散制限電
流値ＩL2特性）を変換する式を以下に示す。 Ｉ’L2＝Ａ×Ｃ＋Ｂ ………………… 但し、Ａ、Ｂは定数 ここで、Ｉ’L2はある抵抗値を有する抵抗Ｒａ’を流れ
る電流としている。つまり、抵抗Ｒａ間の電位差と抵抗
Ｒａ’間の電位差が同じになる様に、夫々、抵抗Ｒａ、
Ｒｂの抵抗値を決めれば、式で表される水蒸気濃度-
拡散制限電流値ＩL2特性を、同一の式に変換でき、水
蒸気濃度- 拡散制限電流値ＩL2特性が一つとなり、全て
のセンサユニットＳで互換性が成立する様になる。
【００１７】つぎに、抵抗Ｒａ、Ｒｂの抵抗値の設定方
法について説明する。抵抗Ｒａ間の電位差をＶout 、抵
抗Ｒａ’間の電位差をＶout ’とすると、Ｖ out 、Ｖ
out ’は、以下の式で表せる。 Ｖout ＝Ｒａ（ａＣ＋ｂ＋ｉ） Ｖout ’＝Ｒａ’（ＡＣ＋Ｂ） 但し、ｉは抵抗Ｒｂを流れる電流値 そして、Ｖout ＝Ｖout ’が成立すれば良いので、Ｒａ
（ａＣ＋ｂ＋ｉ）＝Ｒａ’（ＡＣ＋Ｂ）となり、この式
は任意の水蒸気濃度Ｃで成立する。 よって、Ｒａ＝（Ａ×Ｒａ’）／ａ ……… 又、ｉ＝（ａ×Ｂ）／Ａ−ｂと求められ、抵抗Ｒａ間の
電位差が印加電圧Ｅに比べて十分に小さい場合、抵抗Ｒ
ａ挿入に対して、センサ電極２３- センサ電極３３間に
印加される電圧の変化は、拡散制限電流値ＩL2が得られ
るフラット領域内であるので無視でき、抵抗Ｒｂを以下
の様に定める事ができる。 Ｒｂ≒Ｅ／ｉ ………
法について説明する。抵抗Ｒａ間の電位差をＶout 、抵
抗Ｒａ’間の電位差をＶout ’とすると、Ｖ out 、Ｖ
out ’は、以下の式で表せる。 Ｖout ＝Ｒａ（ａＣ＋ｂ＋ｉ） Ｖout ’＝Ｒａ’（ＡＣ＋Ｂ） 但し、ｉは抵抗Ｒｂを流れる電流値 そして、Ｖout ＝Ｖout ’が成立すれば良いので、Ｒａ
（ａＣ＋ｂ＋ｉ）＝Ｒａ’（ＡＣ＋Ｂ）となり、この式
は任意の水蒸気濃度Ｃで成立する。 よって、Ｒａ＝（Ａ×Ｒａ’）／ａ ……… 又、ｉ＝（ａ×Ｂ）／Ａ−ｂと求められ、抵抗Ｒａ間の
電位差が印加電圧Ｅに比べて十分に小さい場合、抵抗Ｒ
ａ挿入に対して、センサ電極２３- センサ電極３３間に
印加される電圧の変化は、拡散制限電流値ＩL2が得られ
るフラット領域内であるので無視でき、抵抗Ｒｂを以下
の様に定める事ができる。 Ｒｂ≒Ｅ／ｉ ………
【００１８】本実施例の限界電流式ガスセンサは、以下
の利点を有する。 （あ）上記、式より求められる抵抗値を有する抵抗
Ｒａ、Ｒｂを、製造する全てのセンサユニットＳ毎に、
各センサユニットＳを差し込む各函体内に配設し、セン
サ電極２３- センサ電極３３に対して直列、並列に電気
接続される様にしておけば、全てのセンサユニットＳ
の、水蒸気濃度- 拡散制限電流値ＩL2特性を均一化する
事ができる。尚、センサの交換の際、センサユニットＳ
と抵抗Ｒａ、Ｒｂを配設した函体とを同時に新品のもの
に取り替える。つまり、各センサユニットＳの特性が均
一化する様にセンサユニットＳを精密に製造する必要が
無く、又、拡散制限電流値ＩL2に基づいて水蒸気濃度を
検出する検出回路を、ユニット取り替え時に取り替える
必要がない。この為、安価に、センサを取り替える事が
できるとともに、検出精度も維持できる。 （い）センサユニットＳ側に直接、抵抗Ｒａ、Ｒｂを配
設せず、センサユニットＳを差し込む函体に抵抗Ｒａ、
Ｒｂを配設する構成であるので、センサユニットＳの製
造方法を変更する必要がない。
の利点を有する。 （あ）上記、式より求められる抵抗値を有する抵抗
Ｒａ、Ｒｂを、製造する全てのセンサユニットＳ毎に、
各センサユニットＳを差し込む各函体内に配設し、セン
サ電極２３- センサ電極３３に対して直列、並列に電気
接続される様にしておけば、全てのセンサユニットＳ
の、水蒸気濃度- 拡散制限電流値ＩL2特性を均一化する
事ができる。尚、センサの交換の際、センサユニットＳ
と抵抗Ｒａ、Ｒｂを配設した函体とを同時に新品のもの
に取り替える。つまり、各センサユニットＳの特性が均
一化する様にセンサユニットＳを精密に製造する必要が
無く、又、拡散制限電流値ＩL2に基づいて水蒸気濃度を
検出する検出回路を、ユニット取り替え時に取り替える
必要がない。この為、安価に、センサを取り替える事が
できるとともに、検出精度も維持できる。 （い）センサユニットＳ側に直接、抵抗Ｒａ、Ｒｂを配
設せず、センサユニットＳを差し込む函体に抵抗Ｒａ、
Ｒｂを配設する構成であるので、センサユニットＳの製
造方法を変更する必要がない。
【００１９】本発明は、上記実施例以外に、つぎの実施
態様を含む。 ａ．限界電流式ガスセンサのセンサユニットＳは、図７
に示す様に、被測定ガスの拡散を制限する微小穴４３
（ガス拡散制限手段）を陰電極２側に形成した、空隙部
４４を有するハウジング４５を備えたものであっても良
く、図８に示す様に、被測定ガスの拡散を制限する、空
隙部４４を有する多孔質のハウジング４６（ガス拡散制
限手段）を陰電極２側に設けたものであっても良い。 ｂ．限界電流式ガスセンサは、水蒸気量以外に、酸素濃
度、ＣＯ2 濃度、ＮＯ2濃度等を測定するものであって
も良い。 ｃ．限界電流式ガスセンサを酸素ガス濃度を検出する酸
素センサとして使用しても良い。この場合、センサユニ
ットＳの酸素濃度- 拡散制限電流値ＩL1特性を抵抗Ｒ
ａ、Ｒｂの抵抗値の設定で均一化すれば良い。 ｄ．センサユニットＳに、抵抗Ｒａ、Ｒｂを直接、組み
付けても良い。 ｅ．抵抗Ｒａ、Ｒｂを可変抵抗とし、センサユニットＳ
側、又は検出回路側に配設しても良い。 ｆ．陰電極、陽電極は、固体電解質板中に埋設されてい
ても良い。
態様を含む。 ａ．限界電流式ガスセンサのセンサユニットＳは、図７
に示す様に、被測定ガスの拡散を制限する微小穴４３
（ガス拡散制限手段）を陰電極２側に形成した、空隙部
４４を有するハウジング４５を備えたものであっても良
く、図８に示す様に、被測定ガスの拡散を制限する、空
隙部４４を有する多孔質のハウジング４６（ガス拡散制
限手段）を陰電極２側に設けたものであっても良い。 ｂ．限界電流式ガスセンサは、水蒸気量以外に、酸素濃
度、ＣＯ2 濃度、ＮＯ2濃度等を測定するものであって
も良い。 ｃ．限界電流式ガスセンサを酸素ガス濃度を検出する酸
素センサとして使用しても良い。この場合、センサユニ
ットＳの酸素濃度- 拡散制限電流値ＩL1特性を抵抗Ｒ
ａ、Ｒｂの抵抗値の設定で均一化すれば良い。 ｄ．センサユニットＳに、抵抗Ｒａ、Ｒｂを直接、組み
付けても良い。 ｅ．抵抗Ｒａ、Ｒｂを可変抵抗とし、センサユニットＳ
側、又は検出回路側に配設しても良い。 ｆ．陰電極、陽電極は、固体電解質板中に埋設されてい
ても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るセンサユニットの組み
付け図である。
付け図である。
【図２】そのセンサユニットの要部断面図である。
【図３】そのセンサユニットのセラミックヒータの製造
方法を説明する為の説明図である。
方法を説明する為の説明図である。
【図４】そのセンサユニットと抵抗との電気接続を示す
電気回路図である。
電気回路図である。
【図５】そのセンサユニットの印加電圧- 電流特性を示
すグラフである。
すグラフである。
【図６】そのセンサユニットのガス濃度- 電流特性を示
すグラフである。
すグラフである。
【図７】本発明の他の実施例に係るセンサユニットの断
面図である。
面図である。
【図８】本発明の他の実施例に係るセンサユニットの断
面図である。
面図である。
１ 安定化ジルコニア板（固体電解質板） ２ 陰電極（電極） ３ 陽電極（電極） ４ ガス拡散制限手段 Ｒａ 抵抗 Ｒｂ 抵抗 Ｓ センサユニット
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−209352（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−99852（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−205849（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−144656（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−36140（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−110146（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−57162（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−120354（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−128138（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−140957（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−140956（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/41
Claims (1)
- 【請求項１】 酸素イオン良導電性を有する固体電解質
板、該固体電解質板に密着して配される多孔質の一対の
電極、及び電極へのガス拡散を制限するガス拡散制限手
段を備えるセンサユニットの、 上記電極に対して直列及び並列に、特性を均一化させる
為の抵抗（Ｒａ、Ｒｂ）を電気接続し、 上記電極の一端と抵抗（Ｒａ）の他端間に印加する直流
電圧の上昇に対して抵抗（Ｒａ）の端子電圧が頭打ちに
なる限界電流値に基づいて、被測定雰囲気中のガス濃度
を測定する限界電流式ガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30546692A JP3263153B2 (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | 限界電流式ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30546692A JP3263153B2 (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | 限界電流式ガスセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06160338A JPH06160338A (ja) | 1994-06-07 |
| JP3263153B2 true JP3263153B2 (ja) | 2002-03-04 |
Family
ID=17945490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30546692A Expired - Fee Related JP3263153B2 (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | 限界電流式ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3263153B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5582797A (en) * | 1995-03-01 | 1996-12-10 | Andros Incorporated | Sensor support subassembly |
-
1992
- 1992-11-16 JP JP30546692A patent/JP3263153B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06160338A (ja) | 1994-06-07 |
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