JP3534612B2 - 平面型限界電流式センサ - Google Patents
平面型限界電流式センサInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、酸素（Ｏ2）、
炭酸ガス（ＣＯ2）、一酸化炭素（ＣＯ）、水（Ｈ2
Ｏ）、炭化水素（ＣＨ4、Ｃ2Ｈ6、Ｃ3Ｈ8等）、窒素酸
化物（ＮＯX）、硫黄酸化物（ＳＯX）等のガスを測定、
検出するためのガスセンサに関し、特に、固体電解質基
板の同一面上に陰電極と陽電極とを配設し、かつ陰電極
への気体拡散制限によって被測定気体中の前記ガスの濃
度を測定するための平面型限界電流式センサ及び含酸素
ガス成分センサに関するものである。
炭酸ガス（ＣＯ2）、一酸化炭素（ＣＯ）、水（Ｈ2
Ｏ）、炭化水素（ＣＨ4、Ｃ2Ｈ6、Ｃ3Ｈ8等）、窒素酸
化物（ＮＯX）、硫黄酸化物（ＳＯX）等のガスを測定、
検出するためのガスセンサに関し、特に、固体電解質基
板の同一面上に陰電極と陽電極とを配設し、かつ陰電極
への気体拡散制限によって被測定気体中の前記ガスの濃
度を測定するための平面型限界電流式センサ及び含酸素
ガス成分センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】気体中の酸素濃度を測定するための酸素
センサとしては、図１２（Ａ）に断面構造を示すよう
に、酸素イオン導電性の固体電解質基板１２２の表面及
び裏面に白金等の多孔質からなる厚膜状又は薄膜状の一
対の電極１３２、１３４を設け、両電極間に電圧を印加
して電流値に基づき酸素濃度を測定する構成が知られて
いる。この構成では、微小径の酸素拡散孔２３４Ｃを備
える筐体１２４にて陰極となる電極１３２への酸素の拡
散を制限することで、酸素濃度に比例した電流値を得て
いる。かかる酸素センサは、固体電解質基板を活性化さ
せる５００°Ｃ〜６００°Ｃまで加熱するために、ヒー
タを取り付ける必要があるが、この固体電解質基板の両
面に電極を配設する構成では、ヒータを取り付け難いと
いう課題がある。
センサとしては、図１２（Ａ）に断面構造を示すよう
に、酸素イオン導電性の固体電解質基板１２２の表面及
び裏面に白金等の多孔質からなる厚膜状又は薄膜状の一
対の電極１３２、１３４を設け、両電極間に電圧を印加
して電流値に基づき酸素濃度を測定する構成が知られて
いる。この構成では、微小径の酸素拡散孔２３４Ｃを備
える筐体１２４にて陰極となる電極１３２への酸素の拡
散を制限することで、酸素濃度に比例した電流値を得て
いる。かかる酸素センサは、固体電解質基板を活性化さ
せる５００°Ｃ〜６００°Ｃまで加熱するために、ヒー
タを取り付ける必要があるが、この固体電解質基板の両
面に電極を配設する構成では、ヒータを取り付け難いと
いう課題がある。
【０００３】このため、図１２（Ｂ）に示すように固体
電解質基板１２２の同一面上に陰電極１３４と陽電極１
３２とを配置する平面型限界電流式センサが用いられて
いる。この平面型限界電流式センサは、一方の面に両電
極１３２、１３４を配設してあるため、固体電解質基板
１２２の裏面にヒータを配置し易いという利点がある。
この平面型限界電流式センサの構成については、本出願
人による特開平２−１４７８５３号に詳細に述べられて
いる。
電解質基板１２２の同一面上に陰電極１３４と陽電極１
３２とを配置する平面型限界電流式センサが用いられて
いる。この平面型限界電流式センサは、一方の面に両電
極１３２、１３４を配設してあるため、固体電解質基板
１２２の裏面にヒータを配置し易いという利点がある。
この平面型限界電流式センサの構成については、本出願
人による特開平２−１４７８５３号に詳細に述べられて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図１２（Ｃ）は、図１
２（Ｂ）に示す平面型限界電流式センサのＣ矢視図、即
ち、側面図である。平面型限界電流式センサは、上述し
たように固体電解質基板１２２の同一面上に陰電極１３
４と陽電極１３２とを配置するため、図１２（Ａ）に示
す構成の限界電流式センサと比較して、両電極の面積が
約半分になり、センサの外寸が同一である場合には、素
子抵抗が高くなり、測定精度が劣るという問題があっ
た。
２（Ｂ）に示す平面型限界電流式センサのＣ矢視図、即
ち、側面図である。平面型限界電流式センサは、上述し
たように固体電解質基板１２２の同一面上に陰電極１３
４と陽電極１３２とを配置するため、図１２（Ａ）に示
す構成の限界電流式センサと比較して、両電極の面積が
約半分になり、センサの外寸が同一である場合には、素
子抵抗が高くなり、測定精度が劣るという問題があっ
た。
【０００５】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、測定精
度を向上させた平面型限界電流式センサを提供すること
にある。
なされたものであり、その目的とするところは、測定精
度を向上させた平面型限界電流式センサを提供すること
にある。
【０００６】
【０００７】
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１
の発明は、固体
電解質基板の同一面上に陰電極と陽電極とを配設し、前
記陰電極−陽電極間に電位を印加してガス濃度を測定す
る平面型限界電流式センサにおいて、前記陰電極の面積
と前記陽電極の面積とを２：１〜５：１の範囲に設定
し、前記陰電極−陽電極間に０．２Ｖ以上１．１Ｖ未満
の電位を印加したことを技術的特徴とする。
電解質基板の同一面上に陰電極と陽電極とを配設し、前
記陰電極−陽電極間に電位を印加してガス濃度を測定す
る平面型限界電流式センサにおいて、前記陰電極の面積
と前記陽電極の面積とを２：１〜５：１の範囲に設定
し、前記陰電極−陽電極間に０．２Ｖ以上１．１Ｖ未満
の電位を印加したことを技術的特徴とする。
【０００９】更に、請求項２の発明は、固体電解質基板
の同一面上に陰電極と陽電極とを配設し、前記陰電極−
陽電極間に電位を印加してガス濃度を測定する平面型限
界電流式センサにおいて、前記陰電極の面積と前記陽電
極の面積とを１：２〜１：５の範囲に設定し、前記陰電
極−陽電極間に０．２Ｖ以上１．１Ｖ未満の電位を印加
したことを技術的特徴とする。
の同一面上に陰電極と陽電極とを配設し、前記陰電極−
陽電極間に電位を印加してガス濃度を測定する平面型限
界電流式センサにおいて、前記陰電極の面積と前記陽電
極の面積とを１：２〜１：５の範囲に設定し、前記陰電
極−陽電極間に０．２Ｖ以上１．１Ｖ未満の電位を印加
したことを技術的特徴とする。
【００１０】
【００１１】更に、請求項３の発明は、固体電解質基板
の同一面上に陰電極と陽電極とを配設し、前記陰電極−
陽電極間に電位を印加してガス濃度を測定する平面型限
界電流式センサにおいて、前記陰電極の面積と前記陽電
極の面積とを１：２〜１：５の範囲に設定し、前記陰電
極−陽電極間に１．１Ｖ以上２．５Ｖ未満の電位を印加
したことを技術的特徴とする。
の同一面上に陰電極と陽電極とを配設し、前記陰電極−
陽電極間に電位を印加してガス濃度を測定する平面型限
界電流式センサにおいて、前記陰電極の面積と前記陽電
極の面積とを１：２〜１：５の範囲に設定し、前記陰電
極−陽電極間に１．１Ｖ以上２．５Ｖ未満の電位を印加
したことを技術的特徴とする。
【００１２】更に、請求項４の発明は、固体電解質基板
の同一面上に陰電極と陽電極とを配設し、前記陰電極−
陽電極間に電位を印加してガス濃度を測定する平面型限
界電流式センサにおいて、前記陰電極の面積と前記陽電
極の面積とを２：１〜５：１の範囲に設定し、前記陰電
極−陽電極間に１．１Ｖ以上２．５Ｖ未満の電位を印加
したことを技術的特徴とする。
の同一面上に陰電極と陽電極とを配設し、前記陰電極−
陽電極間に電位を印加してガス濃度を測定する平面型限
界電流式センサにおいて、前記陰電極の面積と前記陽電
極の面積とを２：１〜５：１の範囲に設定し、前記陰電
極−陽電極間に１．１Ｖ以上２．５Ｖ未満の電位を印加
したことを技術的特徴とする。
【００１３】
【００１４】また、請求項５の発明は、請求項１〜４に
おいて、前記固体電解質基板は、ジルコニアからなるこ
とを技術的特徴とする。
おいて、前記固体電解質基板は、ジルコニアからなるこ
とを技術的特徴とする。
【００１５】請求項６の発明は、請求項１〜５におい
て、前記陰電極及び前記陽電極の少なくとも一方を埋設
したことを技術的特徴とする。
て、前記陰電極及び前記陽電極の少なくとも一方を埋設
したことを技術的特徴とする。
【００１６】請求項７の発明は、請求項１〜６におい
て、前記陰電極及び前記陽電極が多孔質白金からなるこ
とを技術的特徴とする。
て、前記陰電極及び前記陽電極が多孔質白金からなるこ
とを技術的特徴とする。
【００１７】
【００１８】
【００１９】本発明者は、平面型限界電流式センサにお
いて、陰電極と陽電極とが同様に動作し得ないのではな
いかとの着想を得た。平面型限界電流式センサは、固体
電解質基板と多孔質陰電極との界面にて、酸素がイオン
として取り込まれ固体電解質基板内をイオンとして伝導
し、固体電解質基板と多孔質陽電極との界面にて、酸素
イオンが酸素として放出するポンピングサイクルを繰り
返す。ここで、固体電解質基板と多孔質陰電極との界面
で酸素がイオンとして取り込まる反応の発生し易さと、
固体電解質基板と多孔質陽電極にてイオンから酸素とし
て放出される反応の発生し易さとに差があるのではない
かとの着想を持った。即ち、図１２（Ｃ）に示すように
従来技術の平面型限界電流式センサにおいては、陰電極
と陽電極との面積を等しくしてあるため、陰電極或いは
陽電極のいずれか反応の起こり難い方が、イオン伝導を
律束し、素子抵抗を高めているのではないかとの発想を
持ち、実験を行い、陰電極と陽電極との適正な面積比を
求めた。
いて、陰電極と陽電極とが同様に動作し得ないのではな
いかとの着想を得た。平面型限界電流式センサは、固体
電解質基板と多孔質陰電極との界面にて、酸素がイオン
として取り込まれ固体電解質基板内をイオンとして伝導
し、固体電解質基板と多孔質陽電極との界面にて、酸素
イオンが酸素として放出するポンピングサイクルを繰り
返す。ここで、固体電解質基板と多孔質陰電極との界面
で酸素がイオンとして取り込まる反応の発生し易さと、
固体電解質基板と多孔質陽電極にてイオンから酸素とし
て放出される反応の発生し易さとに差があるのではない
かとの着想を持った。即ち、図１２（Ｃ）に示すように
従来技術の平面型限界電流式センサにおいては、陰電極
と陽電極との面積を等しくしてあるため、陰電極或いは
陽電極のいずれか反応の起こり難い方が、イオン伝導を
律束し、素子抵抗を高めているのではないかとの発想を
持ち、実験を行い、陰電極と陽電極との適正な面積比を
求めた。
【００２０】
【００２１】
【００２２】請求項１の構成では、陰電極−陽電極間に
０．２Ｖ以上１．１Ｖ未満の電位を印加してガス濃度を
測定する平面型限界電流式センサにおいて、陰電極の面
積と陽電極の面積とを２：１〜５：１の範囲にしたた
め、陰電極と陽電極との面積を等しくした場合と比較し
て、素子抵抗を９４％〜８６％まで低下させることがで
きる。このため、平面型限界電流式センサの測定精度を
向上させることが可能となる。
０．２Ｖ以上１．１Ｖ未満の電位を印加してガス濃度を
測定する平面型限界電流式センサにおいて、陰電極の面
積と陽電極の面積とを２：１〜５：１の範囲にしたた
め、陰電極と陽電極との面積を等しくした場合と比較し
て、素子抵抗を９４％〜８６％まで低下させることがで
きる。このため、平面型限界電流式センサの測定精度を
向上させることが可能となる。
【００２３】請求項２の構成では、陰電極−陽電極間に
０．２Ｖ以上１．１Ｖ未満の電位を印加してガス濃度を
測定する平面型限界電流式センサにおいて、陰電極の面
積と陽電極の面積とを１：２〜１：５の範囲にしたた
め、陰電極と陽電極との面積を等しくした場合と比較し
て、素子抵抗を７４％〜７３％まで低下させることがで
きる。このため、平面型限界電流式センサの測定精度を
向上させることが可能となる。
０．２Ｖ以上１．１Ｖ未満の電位を印加してガス濃度を
測定する平面型限界電流式センサにおいて、陰電極の面
積と陽電極の面積とを１：２〜１：５の範囲にしたた
め、陰電極と陽電極との面積を等しくした場合と比較し
て、素子抵抗を７４％〜７３％まで低下させることがで
きる。このため、平面型限界電流式センサの測定精度を
向上させることが可能となる。
【００２４】請求項３の構成では、陰電極−陽電極間に
１．１Ｖ以上２．５Ｖ未満の電位を印加してガス濃度を
測定する平面型限界電流式センサにおいて、陰電極の面
積と陽電極の面積とを１：２〜１：５の範囲にしたた
め、陰電極と陽電極との面積を等しくした場合と比較し
て、素子抵抗を９０％〜８２％まで低下させることがで
きる。このため、平面型限界電流式センサの測定精度を
向上させることが可能となる。
１．１Ｖ以上２．５Ｖ未満の電位を印加してガス濃度を
測定する平面型限界電流式センサにおいて、陰電極の面
積と陽電極の面積とを１：２〜１：５の範囲にしたた
め、陰電極と陽電極との面積を等しくした場合と比較し
て、素子抵抗を９０％〜８２％まで低下させることがで
きる。このため、平面型限界電流式センサの測定精度を
向上させることが可能となる。
【００２５】請求項４の構成では、陰電極−陽電極間に
１．１Ｖ以上２．５Ｖ未満の電位を印加してガス濃度を
測定する平面型限界電流式センサにおいて、陰電極の面
積と陽電極の面積とを２：１〜５：１の範囲にしたた
め、陰電極と陽電極との面積を等しくした場合と比較し
て、素子抵抗を８１％〜６３％まで低下させることがで
きる。このため、平面型限界電流式センサの測定精度を
向上させることが可能となる。
１．１Ｖ以上２．５Ｖ未満の電位を印加してガス濃度を
測定する平面型限界電流式センサにおいて、陰電極の面
積と陽電極の面積とを２：１〜５：１の範囲にしたた
め、陰電極と陽電極との面積を等しくした場合と比較し
て、素子抵抗を８１％〜６３％まで低下させることがで
きる。このため、平面型限界電流式センサの測定精度を
向上させることが可能となる。
【００２６】請求項５の構成では、酸素イオンポンプセ
ルの一対の電極の面積を２：１〜５：１の範囲にした。
これにより、素子抵抗を下げ、測定精度を向上させるこ
とができる。
ルの一対の電極の面積を２：１〜５：１の範囲にした。
これにより、素子抵抗を下げ、測定精度を向上させるこ
とができる。
【００２７】
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施形態に係
る平面型限界電流式センサについて図を参照して説明す
る。図１は本発明の構成を酸素センサに適用した第１実
施形態の平面型限界電流式センサ１０を示し、図２
（Ａ）は、図１中に示す平面型限界電流式センサのＡ−
Ａ断面図であり、図２（Ｂ）は、図１の平面型限界電流
式センサ１０のＤ矢印（表面）側から見た側面図であ
る。該平面型限界電流式センサ１０は、酸素濃度の測定
を行うセンサ素子２０と、該センサ素子を５００〜６０
０°Ｃまで加熱するセラミックヒータ４０とをガラスに
よって接続したものである。該平面型限界電流式センサ
１０は、厚さ０．３mm、幅５mm、高さ２３mmに形成され
ている。
る平面型限界電流式センサについて図を参照して説明す
る。図１は本発明の構成を酸素センサに適用した第１実
施形態の平面型限界電流式センサ１０を示し、図２
（Ａ）は、図１中に示す平面型限界電流式センサのＡ−
Ａ断面図であり、図２（Ｂ）は、図１の平面型限界電流
式センサ１０のＤ矢印（表面）側から見た側面図であ
る。該平面型限界電流式センサ１０は、酸素濃度の測定
を行うセンサ素子２０と、該センサ素子を５００〜６０
０°Ｃまで加熱するセラミックヒータ４０とをガラスに
よって接続したものである。該平面型限界電流式センサ
１０は、厚さ０．３mm、幅５mm、高さ２３mmに形成され
ている。
【００２９】センサ素子２０は、図２（Ａ）に示すよう
に酸素イオンの良伝導質であるジルコニアから成る固体
電解質基板２２、２４と、多孔質白金からなる陽電極３
２ａと、該陽電極３２ａに電流を供給するためのリード
部３２ｂ（図１参照）と、白金線３６に接続される接続
電極３４ｆと、多孔質白金からなる陰電極３４ａと、該
陰電極３４ａに電流を供給するためのリード部３４ｂ
と、白金線３８に接続される接続電極３２ｆと、上記リ
ード部から側方に延在し外気を導入するための気体拡散
部３４ｃと、陽電極３２ａからの酸素を外気へ放出する
ための気体出口孔２６とから形成されている。該陰電極
３４ａ及び陽電極３２ａは、厚さ約２０μｍに形成され
ている。
に酸素イオンの良伝導質であるジルコニアから成る固体
電解質基板２２、２４と、多孔質白金からなる陽電極３
２ａと、該陽電極３２ａに電流を供給するためのリード
部３２ｂ（図１参照）と、白金線３６に接続される接続
電極３４ｆと、多孔質白金からなる陰電極３４ａと、該
陰電極３４ａに電流を供給するためのリード部３４ｂ
と、白金線３８に接続される接続電極３２ｆと、上記リ
ード部から側方に延在し外気を導入するための気体拡散
部３４ｃと、陽電極３２ａからの酸素を外気へ放出する
ための気体出口孔２６とから形成されている。該陰電極
３４ａ及び陽電極３２ａは、厚さ約２０μｍに形成され
ている。
【００３０】本実施形態では、多孔質白金からなる気体
拡散部３４ｃをリード部３４ｂからセンサ素子２０の外
部まで延在させ、陰電極３４ａへの酸素の供給を行って
いるが、多孔質白金ではなく、例えば、小孔を形成し
て、陰電極３４ａへ酸素を供給させることも可能であ
る。
拡散部３４ｃをリード部３４ｂからセンサ素子２０の外
部まで延在させ、陰電極３４ａへの酸素の供給を行って
いるが、多孔質白金ではなく、例えば、小孔を形成し
て、陰電極３４ａへ酸素を供給させることも可能であ
る。
【００３１】図３は、図１に示す平面型限界電流式セン
サ１０をＢ矢印（裏面）側から見た側面図であり、図中
でセラミックヒータ４０の一部を破断して示してある。
当該図３及び図２（Ａ）に示すように、セラミックヒー
タ４０はセンサ素子２０と同じ外寸に形成されたアルミ
ナ板４２とアルミナ板４４との間に、線幅が狭く略Ｍ字
形に形成されたヒータ電極（発熱部）４６ａと、線幅が
広く形成されたヒータ電極（リード部）４６ｂ、４６ｃ
と、白金線５６、５８が接続されるヒータ接続電極４６
ｄ、４６ｅとが配設されてなる。セラミックヒータ４０
は、該白金線５６、５８を介して電流が流されると、細
線のヒータ電極（発熱部）４６ａが発熱し、図１を参照
して上述した陰電極３４ａ及び陽電極３２ａの配設され
ているセンサ素子２０の先端部を５５０°Ｃ程度まで加
熱する。
サ１０をＢ矢印（裏面）側から見た側面図であり、図中
でセラミックヒータ４０の一部を破断して示してある。
当該図３及び図２（Ａ）に示すように、セラミックヒー
タ４０はセンサ素子２０と同じ外寸に形成されたアルミ
ナ板４２とアルミナ板４４との間に、線幅が狭く略Ｍ字
形に形成されたヒータ電極（発熱部）４６ａと、線幅が
広く形成されたヒータ電極（リード部）４６ｂ、４６ｃ
と、白金線５６、５８が接続されるヒータ接続電極４６
ｄ、４６ｅとが配設されてなる。セラミックヒータ４０
は、該白金線５６、５８を介して電流が流されると、細
線のヒータ電極（発熱部）４６ａが発熱し、図１を参照
して上述した陰電極３４ａ及び陽電極３２ａの配設され
ているセンサ素子２０の先端部を５５０°Ｃ程度まで加
熱する。
【００３２】引き続き、平面型限界電流式センサ１０の
作動原理を、センサ素子の印加電圧−電流の関係を示す
図４のグラフを参照して説明する。平面型限界電流式セ
ンサ１０を一定の酸素濃度の雰囲気下に配置し、セラミ
ックヒータに通電し、センサ素子２０（固体電解質基板
２２）をイオン伝導温度（活性温度：約５００〜６００
°Ｃ）まで加熱し、白金線３６、３８を介して陰電極３
４ａ及び陽電極３２ａに電圧を印加すると、陰電極３４
ａと固体電解質基板２２との界面において、気体拡散部
３４ｃを介して導入された酸素分子に電荷が与えられ、
イオン化して固体電解質基板２２内に取り込まれる。そ
して、イオン化した酸素が固体電解質基板２２を伝導
し、該固体電解質基板２２と陽電極３２ａとの界面に
て、該イオン化した酸素の電荷が奪われて酸素分子に戻
され、気体出口孔２６を介して酸素として排出される。
即ち、陰電極３４ａと陽電極３２ａと間で酸素のポンピ
ングが行われ、結果的にセンサ素子２０に電流が流れ
る。
作動原理を、センサ素子の印加電圧−電流の関係を示す
図４のグラフを参照して説明する。平面型限界電流式セ
ンサ１０を一定の酸素濃度の雰囲気下に配置し、セラミ
ックヒータに通電し、センサ素子２０（固体電解質基板
２２）をイオン伝導温度（活性温度：約５００〜６００
°Ｃ）まで加熱し、白金線３６、３８を介して陰電極３
４ａ及び陽電極３２ａに電圧を印加すると、陰電極３４
ａと固体電解質基板２２との界面において、気体拡散部
３４ｃを介して導入された酸素分子に電荷が与えられ、
イオン化して固体電解質基板２２内に取り込まれる。そ
して、イオン化した酸素が固体電解質基板２２を伝導
し、該固体電解質基板２２と陽電極３２ａとの界面に
て、該イオン化した酸素の電荷が奪われて酸素分子に戻
され、気体出口孔２６を介して酸素として排出される。
即ち、陰電極３４ａと陽電極３２ａと間で酸素のポンピ
ングが行われ、結果的にセンサ素子２０に電流が流れ
る。
【００３３】図４に示す曲線ａのようにセンサ素子２０
へ印加する電圧を０〜Ｖ１に増加させると、陰電極３４
ａから陽電極３２ａへの酸素のポンピング量が増大す
る。この間に気体拡散部３４ｃを介して導入され、ま
た、気体出口孔２６を介して排出される酸素量は比較的
少ないため、図中の曲線ａに示すように印加電圧の増加
に伴い、酸素のポンピング量が増え電流量が増大する。
へ印加する電圧を０〜Ｖ１に増加させると、陰電極３４
ａから陽電極３２ａへの酸素のポンピング量が増大す
る。この間に気体拡散部３４ｃを介して導入され、ま
た、気体出口孔２６を介して排出される酸素量は比較的
少ないため、図中の曲線ａに示すように印加電圧の増加
に伴い、酸素のポンピング量が増え電流量が増大する。
【００３４】センサ素子２０に印加する電圧をＶ１〜Ｖ
２に増加させた際に、白金多孔質である気体拡散部３４
ｃを介して拡散導入される酸素量が制限され、酸素量が
一定（ＩL1）となる。即ち、白金多孔質である気体拡散
部３４ｃを介して拡散導入される酸素量が制限されるた
め、センサ素子２０にに印加する電圧をＶ１〜Ｖ２に増
加させても、センサ素子２０に流れる電流は一定電流値
ＩL1になる。ここで、曲線ｂは、測定雰囲気中の酸素濃
度が低い場合を示している。酸素濃度が低い際には、曲
線ａよりも低い電流値ＩL2にて電流が一定になる。他
方、曲線ｃは、測定雰囲気中の酸素濃度が上記曲線ａよ
りも高い場合を示している。酸素濃度が高いと、該一定
電流値ＩL1よりも高い電流値ＩL3にて電流が一定にな
る。これら一定となった際の電流値の違い（差分）によ
り、平面型限界電流式センサ１０を用いて酸素濃度を測
定する。
２に増加させた際に、白金多孔質である気体拡散部３４
ｃを介して拡散導入される酸素量が制限され、酸素量が
一定（ＩL1）となる。即ち、白金多孔質である気体拡散
部３４ｃを介して拡散導入される酸素量が制限されるた
め、センサ素子２０にに印加する電圧をＶ１〜Ｖ２に増
加させても、センサ素子２０に流れる電流は一定電流値
ＩL1になる。ここで、曲線ｂは、測定雰囲気中の酸素濃
度が低い場合を示している。酸素濃度が低い際には、曲
線ａよりも低い電流値ＩL2にて電流が一定になる。他
方、曲線ｃは、測定雰囲気中の酸素濃度が上記曲線ａよ
りも高い場合を示している。酸素濃度が高いと、該一定
電流値ＩL1よりも高い電流値ＩL3にて電流が一定にな
る。これら一定となった際の電流値の違い（差分）によ
り、平面型限界電流式センサ１０を用いて酸素濃度を測
定する。
【００３５】ここで、素子抵抗が高い素子においては、
曲線ａ、ｂ、ｃ時の気体拡散部３４ｃでは電圧をＶ１〜
Ｖ２に増加させても、導入される酸素量が気体拡散部３
４ｃによって制限させる酸素量まで達しないため一定と
ならない。そのため、気体導入部の拡散流速を絞って
（単孔を小さくする、多孔質の気孔率を下げる）、制限
する酸素量を小さくする必要がある。よって、図４中で
曲線ａ’、曲線ｂ’及び曲線ｃ’は、Ｖ／Ｉ、即ち、素
子抵抗が高く、気体導入部における酸素の拡散量を絞っ
た平面型限界電流式センサによる電圧−電流の特性を示
している。ここで、曲線ａ’は、上記曲線ａを得た際の
酸素濃度を測定した際の値を示し、同様に、曲線ｂ’
は、上記曲線ｂを得た際の酸素濃度（低濃度）を測定し
た際の値を示し、曲線ｃ’は、上記曲線ｃを得た際の酸
素濃度（高濃度）を測定した際の値を示す。ここで、素
子抵抗の高い平面型限界電流式センサによる、各酸素濃
度に応じた一定電流値ＩL1’と一定電流値ＩL2’、ＩL
3’との差分は、上記素子抵抗の低い平面型限界電流式
センサによる、各酸素濃度に応じた一定電流値ＩL1、Ｉ
L2、ＩL3の差分と比較して小さくなる。このため、素子
抵抗が大きくなると測定精度が低下する。
曲線ａ、ｂ、ｃ時の気体拡散部３４ｃでは電圧をＶ１〜
Ｖ２に増加させても、導入される酸素量が気体拡散部３
４ｃによって制限させる酸素量まで達しないため一定と
ならない。そのため、気体導入部の拡散流速を絞って
（単孔を小さくする、多孔質の気孔率を下げる）、制限
する酸素量を小さくする必要がある。よって、図４中で
曲線ａ’、曲線ｂ’及び曲線ｃ’は、Ｖ／Ｉ、即ち、素
子抵抗が高く、気体導入部における酸素の拡散量を絞っ
た平面型限界電流式センサによる電圧−電流の特性を示
している。ここで、曲線ａ’は、上記曲線ａを得た際の
酸素濃度を測定した際の値を示し、同様に、曲線ｂ’
は、上記曲線ｂを得た際の酸素濃度（低濃度）を測定し
た際の値を示し、曲線ｃ’は、上記曲線ｃを得た際の酸
素濃度（高濃度）を測定した際の値を示す。ここで、素
子抵抗の高い平面型限界電流式センサによる、各酸素濃
度に応じた一定電流値ＩL1’と一定電流値ＩL2’、ＩL
3’との差分は、上記素子抵抗の低い平面型限界電流式
センサによる、各酸素濃度に応じた一定電流値ＩL1、Ｉ
L2、ＩL3の差分と比較して小さくなる。このため、素子
抵抗が大きくなると測定精度が低下する。
【００３６】従って、第１実施形態の平面型限界電流式
センサ１０では、図１、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示
すように該陰電極３４ａと陽電極３２ａとの面積比を
２：１に形成してある。これにより、図１２（Ｂ）及び
図１２（Ｃ）を参照して上述した従来技術の陰電極１３
２と陽電極１３４とを同じ面積に形成した平面型限界電
流式センサと比較して、素子抵抗を後述するように７４
％まで下げ、測定精度を向上させてある。
センサ１０では、図１、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示
すように該陰電極３４ａと陽電極３２ａとの面積比を
２：１に形成してある。これにより、図１２（Ｂ）及び
図１２（Ｃ）を参照して上述した従来技術の陰電極１３
２と陽電極１３４とを同じ面積に形成した平面型限界電
流式センサと比較して、素子抵抗を後述するように７４
％まで下げ、測定精度を向上させてある。
【００３７】第１実施形態の酸素センサとして用いられ
る平面型限界電流式センサ１０では、陰電極３４ａ−陽
電極３２ａ間に０．７Ｖの電圧が印加されるため、上述
した様に陰電極３４ａと陽電極３２ａとの面積比を２：
１に形成し、素子抵抗を下げている。この陰電極３４ａ
と陽電極３２ａとの面積比を変えて素子抵抗を測定した
試験結果について、図５（Ａ）及び図６を参照して説明
する。
る平面型限界電流式センサ１０では、陰電極３４ａ−陽
電極３２ａ間に０．７Ｖの電圧が印加されるため、上述
した様に陰電極３４ａと陽電極３２ａとの面積比を２：
１に形成し、素子抵抗を下げている。この陰電極３４ａ
と陽電極３２ａとの面積比を変えて素子抵抗を測定した
試験結果について、図５（Ａ）及び図６を参照して説明
する。
【００３８】この試験では、図１〜図３を参照して上述
した第１実施形態の構成の平面型限界電流式センサ１０
において、陰電極３４ａと陽電極３２ａとの面積の和を
等しく保ちながら、陰電極３４ａと陽電極３２ａとの面
積を変えて測定を行った。ここで、各サンプルは、陰電
極３４ａ：陽電極３２ａを６：１、５：１、４：１、
３：１、２：１（第１実施形態の平面型限界電流式セン
サ）、１：１（図１２（Ｂ）に示す従来技術の平面型限
界電流式センサ）、１：２（後述する第２実施形態の平
面型限界電流式センサ）、１：３、１：４、１：５、
１：６のものを用意した。そして、センサ素子温度が６
００°になるようにヒータで加熱し、６０°Ｃで６０％
ＲＨの雰囲気の恒温恒湿槽内で、各サンプルの陰電極３
４ａ−陽電極３２ａ間に０．７Ｖ及び１．８Ｖの電圧を
印加し、その時に流れる電流を測定し、この電流値から
素子抵抗を算出した。
した第１実施形態の構成の平面型限界電流式センサ１０
において、陰電極３４ａと陽電極３２ａとの面積の和を
等しく保ちながら、陰電極３４ａと陽電極３２ａとの面
積を変えて測定を行った。ここで、各サンプルは、陰電
極３４ａ：陽電極３２ａを６：１、５：１、４：１、
３：１、２：１（第１実施形態の平面型限界電流式セン
サ）、１：１（図１２（Ｂ）に示す従来技術の平面型限
界電流式センサ）、１：２（後述する第２実施形態の平
面型限界電流式センサ）、１：３、１：４、１：５、
１：６のものを用意した。そして、センサ素子温度が６
００°になるようにヒータで加熱し、６０°Ｃで６０％
ＲＨの雰囲気の恒温恒湿槽内で、各サンプルの陰電極３
４ａ−陽電極３２ａ間に０．７Ｖ及び１．８Ｖの電圧を
印加し、その時に流れる電流を測定し、この電流値から
素子抵抗を算出した。
【００３９】ここで、０．７Ｖは、一般的に平面型限界
電流式センサを酸素センサとして用いる際に印加する電
位である０．２〜０．８の代表値として選択した。な
お、この０．７Ｖは、０．２Ｖ以上１．１Ｖ未満の電位
を代表しているものと考える。他方、１．８Ｖは、一般
的に平面型限界電流式センサを湿度センサとして用いる
際に印加する電位である１．１〜２．５の代表値として
選択した。
電流式センサを酸素センサとして用いる際に印加する電
位である０．２〜０．８の代表値として選択した。な
お、この０．７Ｖは、０．２Ｖ以上１．１Ｖ未満の電位
を代表しているものと考える。他方、１．８Ｖは、一般
的に平面型限界電流式センサを湿度センサとして用いる
際に印加する電位である１．１〜２．５の代表値として
選択した。
【００４０】ここで、図５（Ａ）は、上記各サンプルに
０．７Ｖを印加した際の電流値及び該電流値から算出し
た素子抵抗を示している。そして、図６は、図５（Ａ）
中の値をグラフにして示したものである。
０．７Ｖを印加した際の電流値及び該電流値から算出し
た素子抵抗を示している。そして、図６は、図５（Ａ）
中の値をグラフにして示したものである。
【００４１】陰電極の面積と陽電極の面積とを２：１〜
５：１の範囲にした際には、素子抵抗が８．１８〜７．
５２ＫΩとなり、陰電極と陽電極との面積を等しくした
場合（１：１：素子抵抗８．７０ＫΩ）と比較して、素
子抵抗を９４％〜８６％まで低下させることができる。
また、反対に、陰電極の面積と陽電極の面積とを１：２
〜１：５の範囲にした際に、素子抵抗が６．４０〜６．
３１ＫΩとなり、陰電極と陽電極との面積を等しくした
場合（８．７０ＫΩ）と比較して、素子抵抗を７４％〜
７３％まで低下させることができる。即ち、酸素センサ
として用いる０．７Ｖを印加した際には、陰電極の面積
と陽電極の面積とを１：２〜１：５の範囲にした際に、
素子抵抗を大幅に低下させ得ることが判明し、特に１：
３〜１：４の範囲で素子抵抗が５．８３〜５．３８ＫΩ
となり、最小にし得ることが分かった。
５：１の範囲にした際には、素子抵抗が８．１８〜７．
５２ＫΩとなり、陰電極と陽電極との面積を等しくした
場合（１：１：素子抵抗８．７０ＫΩ）と比較して、素
子抵抗を９４％〜８６％まで低下させることができる。
また、反対に、陰電極の面積と陽電極の面積とを１：２
〜１：５の範囲にした際に、素子抵抗が６．４０〜６．
３１ＫΩとなり、陰電極と陽電極との面積を等しくした
場合（８．７０ＫΩ）と比較して、素子抵抗を７４％〜
７３％まで低下させることができる。即ち、酸素センサ
として用いる０．７Ｖを印加した際には、陰電極の面積
と陽電極の面積とを１：２〜１：５の範囲にした際に、
素子抵抗を大幅に低下させ得ることが判明し、特に１：
３〜１：４の範囲で素子抵抗が５．８３〜５．３８ＫΩ
となり、最小にし得ることが分かった。
【００４２】この実験を行う前には、本発明者は、陰電
極３４ａを陽電極３２ａよりも大きく、或いは、小さく
することで素子抵抗を低減できることを予想したが、上
記試験結果から陰電極３４ａを陽電極３２ａよりも大き
くした際にも、反対に小さくした際にも素子抵抗を低減
できることが判明した。この理由としては、陽電極３２
ａ及び陰電極３４ａの酸素ポンピングは、１つのパラメ
ータではなく複数のパラメータによって律束されている
と考えられる。上記試験結果から陰電極３４ａと陽電極
３２ａとの大きさを変えることで素子抵抗を低減できる
が、酸素センサとして用いる際の０．７Ｖ程度の相対的
に低い電圧を印加する際には、陰電極３４ａに対して陽
電極３２ａを大きくした方が、大幅に素子抵抗を低減で
きることが判明した。
極３４ａを陽電極３２ａよりも大きく、或いは、小さく
することで素子抵抗を低減できることを予想したが、上
記試験結果から陰電極３４ａを陽電極３２ａよりも大き
くした際にも、反対に小さくした際にも素子抵抗を低減
できることが判明した。この理由としては、陽電極３２
ａ及び陰電極３４ａの酸素ポンピングは、１つのパラメ
ータではなく複数のパラメータによって律束されている
と考えられる。上記試験結果から陰電極３４ａと陽電極
３２ａとの大きさを変えることで素子抵抗を低減できる
が、酸素センサとして用いる際の０．７Ｖ程度の相対的
に低い電圧を印加する際には、陰電極３４ａに対して陽
電極３２ａを大きくした方が、大幅に素子抵抗を低減で
きることが判明した。
【００４３】一方、図５（Ｂ）は、上記各サンプルに
１．８Ｖを印加した際の電流値及び該電流値から算出し
た素子抵抗を示している。そして、図７は、図５（Ｂ）
中の値をグラフにして示したものである。
１．８Ｖを印加した際の電流値及び該電流値から算出し
た素子抵抗を示している。そして、図７は、図５（Ｂ）
中の値をグラフにして示したものである。
【００４４】陰電極の面積と陽電極の面積とを２：１〜
５：１の範囲にした際には、素子抵抗が５．７０〜４．
４６ＫΩとなり、陰電極と陽電極との面積を等しくした
場合（１：１、素子抵抗７．０３ＫΩ））と比較して、
素子抵抗を８１％〜６３％まで低下させることができ
る。また、反対に、陰電極の面積と陽電極の面積とを
１：２〜１：５の範囲にした際に、素子抵抗が６．３４
〜５．７６ＫΩとなり、陰電極と陽電極との面積を等し
くした場合と比較して、素子抵抗を９０％〜８２％まで
低下させることができる。即ち、湿度センサとして用い
る１．８Ｖを印加した際には、陰電極の面積と陽電極の
面積とを２：１〜５：１の範囲にした際に、素子抵抗を
大幅に低下させ得ることが判明し、特に３：１〜４：１
の範囲で素子抵抗が３．９０〜３．８６ＫΩとなり、最
小にし得ることが分かった。なお、この１．８Ｖ印加時
の特性は、図５（Ａ）及び図６を参照して上述した０．
７Ｖを印加した際の逆特性になった。
５：１の範囲にした際には、素子抵抗が５．７０〜４．
４６ＫΩとなり、陰電極と陽電極との面積を等しくした
場合（１：１、素子抵抗７．０３ＫΩ））と比較して、
素子抵抗を８１％〜６３％まで低下させることができ
る。また、反対に、陰電極の面積と陽電極の面積とを
１：２〜１：５の範囲にした際に、素子抵抗が６．３４
〜５．７６ＫΩとなり、陰電極と陽電極との面積を等し
くした場合と比較して、素子抵抗を９０％〜８２％まで
低下させることができる。即ち、湿度センサとして用い
る１．８Ｖを印加した際には、陰電極の面積と陽電極の
面積とを２：１〜５：１の範囲にした際に、素子抵抗を
大幅に低下させ得ることが判明し、特に３：１〜４：１
の範囲で素子抵抗が３．９０〜３．８６ＫΩとなり、最
小にし得ることが分かった。なお、この１．８Ｖ印加時
の特性は、図５（Ａ）及び図６を参照して上述した０．
７Ｖを印加した際の逆特性になった。
【００４５】引き続き、第１実施形態の平面型限界電流
式センサの製造方法について説明する。ここでは、先
ず、図８を参照してセンサ素子２０の製造工程について
述べる。先ず、酸化イットリウムが添加された酸化ジル
コニウムを主成分とする材料により固体電解質基板２２
を形成するための固体電解質グリーンシート２２α
（（Ａ）参照）、及び、固体電解質基板２４を形成する
ための固体電解質グリーンシート２４α（（Ｂ）参照）
を形成する。該固体電解質グリーンシート２４αには、
焼成後に気体出口孔２６となる通孔２６を形成してお
く。
式センサの製造方法について説明する。ここでは、先
ず、図８を参照してセンサ素子２０の製造工程について
述べる。先ず、酸化イットリウムが添加された酸化ジル
コニウムを主成分とする材料により固体電解質基板２２
を形成するための固体電解質グリーンシート２２α
（（Ａ）参照）、及び、固体電解質基板２４を形成する
ための固体電解質グリーンシート２４α（（Ｂ）参照）
を形成する。該固体電解質グリーンシート２４αには、
焼成後に気体出口孔２６となる通孔２６を形成してお
く。
【００４６】次に、（Ｃ）に示すように固体電解質グリ
ーンシート２２αの表面に、焼成後に陰電極３４ａ及び
陽電極３２ａとなる白金ペースト３４α、３２αを印刷
する。その後、（Ｄ）に示すように該固体電解質グリー
ンシート２２αの端部に白金線３６、３８を乗せ、焼成
後に接続電極３４ｆ、３２ｆとなる白金ペースト３４
α、３２αと白金線３６、３８とを接触させておく。
ーンシート２２αの表面に、焼成後に陰電極３４ａ及び
陽電極３２ａとなる白金ペースト３４α、３２αを印刷
する。その後、（Ｄ）に示すように該固体電解質グリー
ンシート２２αの端部に白金線３６、３８を乗せ、焼成
後に接続電極３４ｆ、３２ｆとなる白金ペースト３４
α、３２αと白金線３６、３８とを接触させておく。
【００４７】その後、（Ｄ）に示す該白金ペーストの印
刷された固体電解質グリーンシート２２αの表面に、
（Ｂ）に示す上記固体電解質グリーンシート２４αを積
層してから（（Ｅ）参照）、積層した固体電解質グリー
ンシート２２α、２４αを１５００°Ｃで一体焼成す
る。上記工程によりセンサ素子２０が完成する。
刷された固体電解質グリーンシート２２αの表面に、
（Ｂ）に示す上記固体電解質グリーンシート２４αを積
層してから（（Ｅ）参照）、積層した固体電解質グリー
ンシート２２α、２４αを１５００°Ｃで一体焼成す
る。上記工程によりセンサ素子２０が完成する。
【００４８】引き続き、図９を参照してセラミックヒー
タ４０の製造方法について説明する。アルミナ粉末を主
成分とする材料によって、焼成後にアルミナ板４２、４
４となる板状のアルミナグリーンシート４２α、４４α
を形成する（図９の（Ａ）、（Ｂ）参照）。そして、
（Ｃ）に示すように形成したアルミナグリーンシート４
２αの表面に、焼成後にヒータ電極４６ａ、４６ｂ、４
６ｃとなる白金ペースト４６αを印刷する。その後、
（Ｄ）に示すように該アルミナグリーンシート４２αの
端部に白金線５６、５８を乗せ、焼成後にヒータ接続電
極４６ｅ、４６ｆとなる白金ペースト４６αと白金線５
６、５８とを接触させておく。
タ４０の製造方法について説明する。アルミナ粉末を主
成分とする材料によって、焼成後にアルミナ板４２、４
４となる板状のアルミナグリーンシート４２α、４４α
を形成する（図９の（Ａ）、（Ｂ）参照）。そして、
（Ｃ）に示すように形成したアルミナグリーンシート４
２αの表面に、焼成後にヒータ電極４６ａ、４６ｂ、４
６ｃとなる白金ペースト４６αを印刷する。その後、
（Ｄ）に示すように該アルミナグリーンシート４２αの
端部に白金線５６、５８を乗せ、焼成後にヒータ接続電
極４６ｅ、４６ｆとなる白金ペースト４６αと白金線５
６、５８とを接触させておく。
【００４９】その後、（Ｄ）に示す該白金ペーストの印
刷されたアルミナグリーンシート４２αの表面に、
（Ｂ）に示す上記アルミナグリーンシート４４αを積層
してから（（Ｅ）参照）、積層したアルミナグリーンシ
ート４２α、４４αを１５００°Ｃで一体焼成する。上
記工程によりセラミックヒータ４０が完成する。
刷されたアルミナグリーンシート４２αの表面に、
（Ｂ）に示す上記アルミナグリーンシート４４αを積層
してから（（Ｅ）参照）、積層したアルミナグリーンシ
ート４２α、４４αを１５００°Ｃで一体焼成する。上
記工程によりセラミックヒータ４０が完成する。
【００５０】最後に、上記工程により製造したセンサ素
子２０とセラミックヒータ４０との間に封止ガラスを付
与し、約８００°Ｃに加熱する。この加熱により、セン
サ素子２０とセラミックヒータ４０とが接合され、平面
型限界電流式センサ１０が完成する。
子２０とセラミックヒータ４０との間に封止ガラスを付
与し、約８００°Ｃに加熱する。この加熱により、セン
サ素子２０とセラミックヒータ４０とが接合され、平面
型限界電流式センサ１０が完成する。
【００５１】引き続き本発明の第２実施形態に係る平面
型限界電流式センサ１０について、図１０を参照して説
明する。この第２実施形態の平面型限界電流式センサ
は、図１を参照して上述した第１実施形態の平面型限界
電流式センサと同様にして構成されている。但し、酸素
濃度測定の為に用いられるため、０．７Ｖの印加される
第１実施形態の平面型限界電流式センサは、陰電極３４
ａと陽電極３２ａとの面積比が１：２に設定されていた
が、１．８Ｖが印加され湿度センサとして用いられる第
２実施形態の平面型限界電流式センサは、陰電極３４ａ
と陽電極３２ａとの面積比が２：１に設定されている。
このため、図５（Ｂ）を参照して上述したように図１２
（Ｂ）に示す陰電極と陽電極との面積が等しい従来技術
の平面型限界電流式センサと比較し、素子抵抗を８１％
まで低減でき、測定精度が向上している。
型限界電流式センサ１０について、図１０を参照して説
明する。この第２実施形態の平面型限界電流式センサ
は、図１を参照して上述した第１実施形態の平面型限界
電流式センサと同様にして構成されている。但し、酸素
濃度測定の為に用いられるため、０．７Ｖの印加される
第１実施形態の平面型限界電流式センサは、陰電極３４
ａと陽電極３２ａとの面積比が１：２に設定されていた
が、１．８Ｖが印加され湿度センサとして用いられる第
２実施形態の平面型限界電流式センサは、陰電極３４ａ
と陽電極３２ａとの面積比が２：１に設定されている。
このため、図５（Ｂ）を参照して上述したように図１２
（Ｂ）に示す陰電極と陽電極との面積が等しい従来技術
の平面型限界電流式センサと比較し、素子抵抗を８１％
まで低減でき、測定精度が向上している。
【００５２】引き続き、本発明の第３実施形態に係るセ
ンサについて、図１１を参照して説明する。上述した第
１、第２実施形態の平面型限界電流式センサは、酸素濃
度を検出したが、第３実施形態のセンサは、含酸素ガス
成分濃度、例えば、ＮＯx 濃度を検出する。ここで、図
１１（Ａ）は、本発明の第３実施形態に係るセンサを長
手方向に切断した断面図、図１１（Ｂ）は、第１測定室
部分の平面図、図１１（Ｃ）は、第１測定室の要部拡大
断面図、図１１（Ｄ）は、第２測定室の平面投影図であ
る。
ンサについて、図１１を参照して説明する。上述した第
１、第２実施形態の平面型限界電流式センサは、酸素濃
度を検出したが、第３実施形態のセンサは、含酸素ガス
成分濃度、例えば、ＮＯx 濃度を検出する。ここで、図
１１（Ａ）は、本発明の第３実施形態に係るセンサを長
手方向に切断した断面図、図１１（Ｂ）は、第１測定室
部分の平面図、図１１（Ｃ）は、第１測定室の要部拡大
断面図、図１１（Ｄ）は、第２測定室の平面投影図であ
る。
【００５３】センサは、固体電解質層と該層を挟んで設
けられた電極６６ａ（正極），６６ｂ（負極）を備えた
第１酸素イオンポンプセル６６の層、固体電解質層と該
層を挟んで設けられた酸素分圧検知電極６７ａ，６７ｂ
を備えた酸素濃度測定セル６７の層、固体電解質の層、
及び固体電解質層と該層の一面において、第２測定室６
４内と第２測定室６４外に絶縁層７１−３に覆われて設
けられた酸素イオンポンプ電極６８ａ，６８ｂを備えた
第２酸素イオンポンプセル６８の層の順に積層されてな
る。第１酸素イオンポンプセル６６の層と酸素濃度測定
セル６７の層の間には、図中左右側の絶縁層及び上下側
の固体電解質層によって第１測定室６２が画成され、同
様に第２酸素イオンポンプセル６８の層の上部には第２
測定室６４が画成されている。さらに、第１測定室６２
には拡散抵抗を介して被測定ガスを導入するための第１
拡散孔６１と第２拡散孔６３の開口が離間して設けられ
ている。第２拡散孔６３は、酸素濃度測定セル６７の層
及び固体電解質の層を貫通して第１、第２測定室６２，
６４を連通し、少なくともＮＯx とＯ2 とを含むガスを
第１測定室６２から拡散抵抗を介して第２測定室６４へ
送る。
けられた電極６６ａ（正極），６６ｂ（負極）を備えた
第１酸素イオンポンプセル６６の層、固体電解質層と該
層を挟んで設けられた酸素分圧検知電極６７ａ，６７ｂ
を備えた酸素濃度測定セル６７の層、固体電解質の層、
及び固体電解質層と該層の一面において、第２測定室６
４内と第２測定室６４外に絶縁層７１−３に覆われて設
けられた酸素イオンポンプ電極６８ａ，６８ｂを備えた
第２酸素イオンポンプセル６８の層の順に積層されてな
る。第１酸素イオンポンプセル６６の層と酸素濃度測定
セル６７の層の間には、図中左右側の絶縁層及び上下側
の固体電解質層によって第１測定室６２が画成され、同
様に第２酸素イオンポンプセル６８の層の上部には第２
測定室６４が画成されている。さらに、第１測定室６２
には拡散抵抗を介して被測定ガスを導入するための第１
拡散孔６１と第２拡散孔６３の開口が離間して設けられ
ている。第２拡散孔６３は、酸素濃度測定セル６７の層
及び固体電解質の層を貫通して第１、第２測定室６２，
６４を連通し、少なくともＮＯx とＯ2 とを含むガスを
第１測定室６２から拡散抵抗を介して第２測定室６４へ
送る。
【００５４】なお、各固体電解質の層間には、それぞれ
アルミナからなる絶縁層が設けられ、不図示であるが、
検出器を加熱する加熱ヒータ層は、検出器全体を積層方
向に挟むように所定の間隔を確保しつつ、セメント層を
介して接着されている。各電極は層間に形成されたリー
ド線を介して、電源等の検出器外部に接続する。例え
ば、図１１（Ｄ）を参照して、第２酸素イオンポンプセ
ル６８の電極６８ａ，６８ｂは、リード６８ｃ，６８ｄ
に電気的接続している。
アルミナからなる絶縁層が設けられ、不図示であるが、
検出器を加熱する加熱ヒータ層は、検出器全体を積層方
向に挟むように所定の間隔を確保しつつ、セメント層を
介して接着されている。各電極は層間に形成されたリー
ド線を介して、電源等の検出器外部に接続する。例え
ば、図１１（Ｄ）を参照して、第２酸素イオンポンプセ
ル６８の電極６８ａ，６８ｂは、リード６８ｃ，６８ｄ
に電気的接続している。
【００５５】なお、該図１１（Ｄ）に示すように酸素イ
オンポンプ電極６８ａ，６８ｂの面積は、倍以上異なら
しめてある。このため、第１、第２実施形態の平面型限
界電流式センサと同様に、酸素イオンポンプ６８の素子
抵抗を低減し、測定精度が向上している。
オンポンプ電極６８ａ，６８ｂの面積は、倍以上異なら
しめてある。このため、第１、第２実施形態の平面型限
界電流式センサと同様に、酸素イオンポンプ６８の素子
抵抗を低減し、測定精度が向上している。
【００５６】また、このセンサの特徴の一つは、第１測
定室６２と第２測定室６４が上下方向に互いに概ね重な
り合って配置されていることである。また、第１拡散孔
６１は、検出器の先端側でなく検出器の両側にあり、第
２拡散孔６３には多孔質材料が充填され、全ての固体電
解質層間に絶縁膜がそれぞれ配置されており、各セルの
電極は互いに絶縁されている点である。なお、第２測定
室６４は空間を形成するが多孔質材料を充填してもよ
い。
定室６２と第２測定室６４が上下方向に互いに概ね重な
り合って配置されていることである。また、第１拡散孔
６１は、検出器の先端側でなく検出器の両側にあり、第
２拡散孔６３には多孔質材料が充填され、全ての固体電
解質層間に絶縁膜がそれぞれ配置されており、各セルの
電極は互いに絶縁されている点である。なお、第２測定
室６４は空間を形成するが多孔質材料を充填してもよ
い。
【００５７】引き続き、図１１に示したＮＯx ガスセン
サによる排気ガス中のＮＯx 濃度測定について説明す
る。 （ａ）排気ガスが第１拡散孔６１を通って第１測定室６
２に流入する。 （ｂ）第１酸素イオンポンプセル６６により、第１測定
室６２に流入した排気ガス中の酸素を、ＮＯx の一部が
分解する（２ＮＯ→Ｎ2 ＋Ｏ2 ）程度にまで外部へ汲み
出す。このとき、酸素分圧検知電極６７−ａ、６７−ｂ
から出力される信号に基いて、第１酸素イオンポンプセ
ル６６を駆動して、第２拡散孔６３の入口近傍の酸素分
圧を一定に制御する。 （ｃ）第１測定室６２から、第２拡散孔６３を通って、
第２測定室６４へ、濃度制御されたＯ2 ガスとＮＯx ガ
スとが流入する。 （ｄ）第２酸素イオンポンプセル６８によって、第２測
定室６４内の酸素が汲み出されることにより、第２測定
室６４内の酸素濃度がさらに低下され、電極の触媒作用
により第２測定室６４のＮＯx ガスはＮ2 とＯ2 とに分
解される。このとき、第２酸素イオンポンプセル８に流
れるポンプ電流Ｉｐ2 の値とＮＯx ガス濃度の値には直
線的な相関関係があるから、結局Ｉｐ2 の値を測定する
ことによりＮＯx ガス濃度が測定でき、排気ガス中のＮ
Ｏx ガス濃度を検出できることとなる。このようなＮＯ
x ガス濃度検出器によれば、異なる固体電解質層に酸素
分圧検知電極と酸素イオンポンプ電極とがそれぞれ設け
られていることにより、両電極間にリーク電流が流れな
くされる。従って、第１測定室６２から第２測定室６４
へ流入する残留酸素濃度をより正確に測定できるから、
ＮＯx が分解されて生じる酸素の濃度に基づき検出され
るＮＯx ガス濃度がより正確に検出されることとなる。
サによる排気ガス中のＮＯx 濃度測定について説明す
る。 （ａ）排気ガスが第１拡散孔６１を通って第１測定室６
２に流入する。 （ｂ）第１酸素イオンポンプセル６６により、第１測定
室６２に流入した排気ガス中の酸素を、ＮＯx の一部が
分解する（２ＮＯ→Ｎ2 ＋Ｏ2 ）程度にまで外部へ汲み
出す。このとき、酸素分圧検知電極６７−ａ、６７−ｂ
から出力される信号に基いて、第１酸素イオンポンプセ
ル６６を駆動して、第２拡散孔６３の入口近傍の酸素分
圧を一定に制御する。 （ｃ）第１測定室６２から、第２拡散孔６３を通って、
第２測定室６４へ、濃度制御されたＯ2 ガスとＮＯx ガ
スとが流入する。 （ｄ）第２酸素イオンポンプセル６８によって、第２測
定室６４内の酸素が汲み出されることにより、第２測定
室６４内の酸素濃度がさらに低下され、電極の触媒作用
により第２測定室６４のＮＯx ガスはＮ2 とＯ2 とに分
解される。このとき、第２酸素イオンポンプセル８に流
れるポンプ電流Ｉｐ2 の値とＮＯx ガス濃度の値には直
線的な相関関係があるから、結局Ｉｐ2 の値を測定する
ことによりＮＯx ガス濃度が測定でき、排気ガス中のＮ
Ｏx ガス濃度を検出できることとなる。このようなＮＯ
x ガス濃度検出器によれば、異なる固体電解質層に酸素
分圧検知電極と酸素イオンポンプ電極とがそれぞれ設け
られていることにより、両電極間にリーク電流が流れな
くされる。従って、第１測定室６２から第２測定室６４
へ流入する残留酸素濃度をより正確に測定できるから、
ＮＯx が分解されて生じる酸素の濃度に基づき検出され
るＮＯx ガス濃度がより正確に検出されることとなる。
【００５８】このような検出器において、第２酸素イオ
ンポンプセル６８への印加電圧Ｖｐ2 を４００ｍＶ未満
にすると、ＮＯX ガスの分解量が減少し、分解により発
生するポンプ電流Ｉｐ2 が低下して、ＮＯX ガス測定精
度が低下する傾向がある。また、Ｖｐ2 を５００ｍＶ超
とすると、第２酸素イオンポンプセル６８の電極上でＨ
2 Ｏの解離分解が始まり、解離により発生するＯ2 によ
りポンプ電流Ｉｐ2 が上昇し、ＮＯX ガス測定精度が低
下する傾向がある。従って、第２酸素イオンポンプセル
６８への印加電圧Ｖｐ2 を４００〜５００ｍＶとするこ
とが好ましい。さらに好ましくは４２０〜４８０ｍＶ、
特に４３０〜４７０ｍＶ、４５０ｍＶ周辺が好ましい。
なお、明細書中の数値範囲の記載はその上下限のみなら
ず任意の中間値の値も含むものである。
ンポンプセル６８への印加電圧Ｖｐ2 を４００ｍＶ未満
にすると、ＮＯX ガスの分解量が減少し、分解により発
生するポンプ電流Ｉｐ2 が低下して、ＮＯX ガス測定精
度が低下する傾向がある。また、Ｖｐ2 を５００ｍＶ超
とすると、第２酸素イオンポンプセル６８の電極上でＨ
2 Ｏの解離分解が始まり、解離により発生するＯ2 によ
りポンプ電流Ｉｐ2 が上昇し、ＮＯX ガス測定精度が低
下する傾向がある。従って、第２酸素イオンポンプセル
６８への印加電圧Ｖｐ2 を４００〜５００ｍＶとするこ
とが好ましい。さらに好ましくは４２０〜４８０ｍＶ、
特に４３０〜４７０ｍＶ、４５０ｍＶ周辺が好ましい。
なお、明細書中の数値範囲の記載はその上下限のみなら
ず任意の中間値の値も含むものである。
【００５９】好ましくは、本実施形態に係る測定方法
は、第１酸素イオンポンプセル、酸素濃度測定セル、第
２酸素イオンポンプセルがいずれも異なる固体電解質層
に設けられている検出器において用いられる。さらに好
ましくは、これらのセルにそれぞれ設けられた電極間の
リーク電流防止のために、これらのセル間にアルミナ等
からなる絶縁層を積層する。また、酸素濃度測定セルの
温度を一定に維持し、第１及び第２測定室の温度を高め
るために、好ましくは加熱ヒータ層を設ける。
は、第１酸素イオンポンプセル、酸素濃度測定セル、第
２酸素イオンポンプセルがいずれも異なる固体電解質層
に設けられている検出器において用いられる。さらに好
ましくは、これらのセルにそれぞれ設けられた電極間の
リーク電流防止のために、これらのセル間にアルミナ等
からなる絶縁層を積層する。また、酸素濃度測定セルの
温度を一定に維持し、第１及び第２測定室の温度を高め
るために、好ましくは加熱ヒータ層を設ける。
【００６０】固体電解質としては、ジルコニアとイット
リアの固溶体、ジルコニアとカルシアの固溶体などを用
いる。薄板状にされた固体電解質層の両面にスクリーン
印刷及び焼結などの方法によって形成される多孔質の電
極としては、触媒作用を有する白金やロジウム、或いは
これらの合金、例えば白金合金、ロジウム合金などを使
用することが好ましい。第１、第２拡散孔（ガス拡散手
段、ガス拡散通路）としては、多孔質のセラミックスを
用いることが好ましく、例えば多孔質アルミナセラミッ
クスなどである。加熱ヒータの発熱部をセラミックスと
白金又は白金合金の複合材料から形成し、リード部を白
金又は白金合金とすることが好ましい。
リアの固溶体、ジルコニアとカルシアの固溶体などを用
いる。薄板状にされた固体電解質層の両面にスクリーン
印刷及び焼結などの方法によって形成される多孔質の電
極としては、触媒作用を有する白金やロジウム、或いは
これらの合金、例えば白金合金、ロジウム合金などを使
用することが好ましい。第１、第２拡散孔（ガス拡散手
段、ガス拡散通路）としては、多孔質のセラミックスを
用いることが好ましく、例えば多孔質アルミナセラミッ
クスなどである。加熱ヒータの発熱部をセラミックスと
白金又は白金合金の複合材料から形成し、リード部を白
金又は白金合金とすることが好ましい。
【００６１】なお、ＣＯガスセンサ、ＨＣガスセンサに
も第３実施形態のＮＯx センサを応用可能であり、ＮＯ
x 濃度測定の場合と同様に、Ｈ2 Ｏの影響が低減され対
象ガス濃度が精密に測定できることとなる。その他の好
ましい特徴は、本出願人による特願平８−１６０８１２
号に記載されている通りである。必要に応じこの出願を
参照し本願に繰り込むことができるものとする。
も第３実施形態のＮＯx センサを応用可能であり、ＮＯ
x 濃度測定の場合と同様に、Ｈ2 Ｏの影響が低減され対
象ガス濃度が精密に測定できることとなる。その他の好
ましい特徴は、本出願人による特願平８−１６０８１２
号に記載されている通りである。必要に応じこの出願を
参照し本願に繰り込むことができるものとする。
【００６２】上述した実施形態では、本発明の構成を、
酸素センサ、ＮＯｘセンサに用いる例を挙げたが、Ｈ2
Ｏ、ＣＯ2 、ＨＣ等の測定用センサにも好適に用いるこ
とができる。
酸素センサ、ＮＯｘセンサに用いる例を挙げたが、Ｈ2
Ｏ、ＣＯ2 、ＨＣ等の測定用センサにも好適に用いるこ
とができる。
【００６３】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、陰電極
と陽電極との面積を異ならしめることで、素子抵抗を下
げ、測定精度を高めることができる。ここで、従来と同
じ測定精度を小型の平面型限界電流式センサで達成でき
るため、平面型限界電流式センサを小型化し、また、こ
れによりヒータの消費電力を軽減することができる。
と陽電極との面積を異ならしめることで、素子抵抗を下
げ、測定精度を高めることができる。ここで、従来と同
じ測定精度を小型の平面型限界電流式センサで達成でき
るため、平面型限界電流式センサを小型化し、また、こ
れによりヒータの消費電力を軽減することができる。
【図１】本発明の第１実施形態に係る平面型限界電流式
センサの表面側の外観を示す斜視図である。
センサの表面側の外観を示す斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は、図１に示す平面型限界電流式セ
ンサのＡ−Ａ断面図であり、図２（Ｂ）は、図１の平面
型限界電流式センサのＤ矢視図である。
ンサのＡ−Ａ断面図であり、図２（Ｂ）は、図１の平面
型限界電流式センサのＤ矢視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る平面型限界電流式
センサの裏面側の外観を示す斜視図である。
センサの裏面側の外観を示す斜視図である。
【図４】第１実施形態の平面型限界電流式センサの電圧
−電流特性のグラフである。
−電流特性のグラフである。
【図５】図５（Ａ）は、陰電極−陽電極の面積比を変え
た試験用の各平面型限界電流式センサに対して０．７Ｖ
を印加した際の素子抵抗を示す図表であり、図５（Ｂ）
は、試験用の各平面型限界電流式センサに対して１．８
Ｖを印加した際の素子抵抗を示す図表である。
た試験用の各平面型限界電流式センサに対して０．７Ｖ
を印加した際の素子抵抗を示す図表であり、図５（Ｂ）
は、試験用の各平面型限界電流式センサに対して１．８
Ｖを印加した際の素子抵抗を示す図表である。
【図６】図５（Ａ）に示す図表の内容を表すグラフであ
る。
る。
【図７】図５（Ｂ）に示す図表の内容を表すグラフであ
る。
る。
【図８】平面型限界電流式センサのセンサ素子の製造工
程図である。
程図である。
【図９】平面型限界電流式センサのセラミックヒータの
製造工程図である。
製造工程図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る平面型限界電流
式センサの表面側の外観を示す斜視図である。
式センサの表面側の外観を示す斜視図である。
【図１１】図１１（Ａ）は、本発明の第３実施形態に係
るセンサを長手方向に切断した断面図、図１１（Ｂ）
は、第１測定室部分の平面図、図１１（Ｃ）は、第１測
定室の要部拡大断面図、図１１（Ｄ）は、第２測定室の
平面投影図である。
るセンサを長手方向に切断した断面図、図１１（Ｂ）
は、第１測定室部分の平面図、図１１（Ｃ）は、第１測
定室の要部拡大断面図、図１１（Ｄ）は、第２測定室の
平面投影図である。
【図１２】図１２（Ａ）は、従来技術の限界電流式セン
サの断面図であり、図１２（Ｂ）は、従来技術の平面型
限界電流式センサの断面図であり、図１２（Ｃ）は、従
来技術の平面型限界電流式センサの側面図である。
サの断面図であり、図１２（Ｂ）は、従来技術の平面型
限界電流式センサの断面図であり、図１２（Ｃ）は、従
来技術の平面型限界電流式センサの側面図である。
１０ 平面型限界電流式センサ
２０ センサ素子
２２ 固体電解質基板
２４ 固体電解質基板
２６ 気体出口孔
３２ａ 陽電極
３４ａ 陰電極
３４ｃ 気体拡散部
４０ セラミックヒータ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平２−147853（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−201337（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−147854（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−38845（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−154050（ＪＰ，Ａ)
実開 昭61−97754（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 27/41
G01N 27/419
G01N 27/416
Claims (7)
- 【請求項１】 固体電解質基板の同一面上に陰電極と陽
電極とを配設し、前記陰電極−陽電極間に電位を印加し
てガス濃度を測定する平面型限界電流式センサにおい
て、 前記陰電極の面積と前記陽電極の面積とを２：１〜５：
１の範囲に設定し、 前記陰電極−陽電極間に０．２Ｖ以上１．１Ｖ未満の電
位を印加したことを特徴とする平面型限界電流式セン
サ。 - 【請求項２】 固体電解質基板の同一面上に陰電極と陽
電極とを配設し、前記陰電極−陽電極間に電位を印加し
てガス濃度を測定する平面型限界電流式センサにおい
て、 前記陰電極の面積と前記陽電極の面積とを１：２〜１：
５の範囲に設定し、 前記陰電極−陽電極間に０．２Ｖ以上１．１Ｖ未満の電
位を印加したことを特徴とする平面型限界電流式セン
サ。 - 【請求項３】 固体電解質基板の同一面上に陰電極と陽
電極とを配設し、前記陰電極−陽電極間に電位を印加し
てガス濃度を測定する平面型限界電流式センサにおい
て、 前記陰電極の面積と前記陽電極の面積とを１：２〜１：
５の範囲に設定し、 前記陰電極−陽電極間に１．１Ｖ以上２．５Ｖ未満の電
位を印加したことを特徴とする平面型限界電流式セン
サ。 - 【請求項４】 固体電解質基板の同一面上に陰電極と陽
電極とを配設し、前記陰電極−陽電極間に電位を印加し
てガス濃度を測定する平面型限界電流式センサにおい
て、 前記陰電極の面積と前記陽電極の面積とを２：１〜５：
１の範囲に設定し、 前記陰電極−陽電極間に１．１Ｖ以上２．５Ｖ未満の電
位を印加したことを特徴とする平面型限界電流式セン
サ。 - 【請求項５】 前記固体電解質基板は、ジルコニアから
なることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記
載の平面型限界電流式センサ。 - 【請求項６】 前記陰電極及び前記陽電極の少なくとも
一方を埋設したことを特徴とする請求項１〜５のいずれ
か１つに記載の平面型限界電流式センサ。 - 【請求項７】 前記陰電極及び前記陽電極が多孔質白金
からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つ
に記載の平面型限界電流式センサ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15361298A JP3534612B2 (ja) | 1998-05-18 | 1998-05-18 | 平面型限界電流式センサ |
| US09/313,184 US7361258B2 (en) | 1998-05-18 | 1999-05-18 | Sensor element and gas sensor |
| EP99303876.9A EP0959348B1 (en) | 1998-05-18 | 1999-05-18 | Sensor element and gas sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15361298A JP3534612B2 (ja) | 1998-05-18 | 1998-05-18 | 平面型限界電流式センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11326268A JPH11326268A (ja) | 1999-11-26 |
| JP3534612B2 true JP3534612B2 (ja) | 2004-06-07 |
Family
ID=15566301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15361298A Expired - Fee Related JP3534612B2 (ja) | 1998-05-18 | 1998-05-18 | 平面型限界電流式センサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7361258B2 (ja) |
| EP (1) | EP0959348B1 (ja) |
| JP (1) | JP3534612B2 (ja) |
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| US6557393B1 (en) | 2000-11-22 | 2003-05-06 | Panametrics, Inc. | Thin film ppb oxygen sensor |
| JP4582899B2 (ja) * | 2000-11-28 | 2010-11-17 | 京セラ株式会社 | セラミックヒータおよびそれを用いた酸素センサ |
| JP4743375B2 (ja) * | 2001-09-12 | 2011-08-10 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 可燃性ガス濃度測定方法 |
| JP4721593B2 (ja) * | 2001-09-27 | 2011-07-13 | 京セラ株式会社 | 酸素センサ |
| DE10151328B4 (de) * | 2001-10-17 | 2005-05-04 | Robert Bosch Gmbh | Gasmessfühler |
| US8101316B2 (en) * | 2003-06-26 | 2012-01-24 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Solid oxide fuel cell |
| US7782171B2 (en) * | 2003-11-13 | 2010-08-24 | Harco Laboratories, Inc. | Extended temperature range heater |
| DE102004058802A1 (de) * | 2004-12-07 | 2006-06-08 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Sensorelements für einen Gasmessfühler |
| US7434386B2 (en) * | 2004-12-23 | 2008-10-14 | Caterpillar Inc. | System for monitoring exhaust gas concentrations |
| US8064722B1 (en) * | 2006-03-07 | 2011-11-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method and system for analyzing signal-vector data for pattern recognition from first order sensors |
| JP5339754B2 (ja) * | 2008-03-19 | 2013-11-13 | 新コスモス電機株式会社 | 酸素ガス濃度測定方法 |
| JP5488289B2 (ja) * | 2010-07-21 | 2014-05-14 | 株式会社デンソー | 酸素センサ素子 |
| DE102010042701A1 (de) * | 2010-10-20 | 2012-04-26 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Vermessung und/oder Kalibrierung eines Gassensors |
| JP6227300B2 (ja) * | 2013-06-27 | 2017-11-08 | 日本特殊陶業株式会社 | ヒータおよびガスセンサ素子 |
| DE102014118153A1 (de) * | 2014-12-08 | 2016-06-09 | Werner Reiter | Gassensorelement |
| JP6836928B2 (ja) * | 2016-05-17 | 2021-03-03 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ素子 |
Family Cites Families (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3017947A1 (de) * | 1980-05-10 | 1981-11-12 | Bosch Gmbh Robert | Elektrochemischer messfuehler fuer die bestimmung des sauerstoffgehaltes in gasen und verfahren zum herstellen von sensorelementen fuer derartige messfuehler |
| JPS57154050A (en) | 1981-03-19 | 1982-09-22 | Toyota Motor Corp | Oxygen sensor element |
| US4563249A (en) * | 1983-05-10 | 1986-01-07 | Orbisphere Corporation Wilmington, Succursale De Collonge-Bellerive | Electroanalytical method and sensor for hydrogen determination |
| JPS6197754A (ja) | 1984-10-19 | 1986-05-16 | Hitachi Ltd | バツクアツプシステム |
| JPS61108953A (ja) | 1984-11-01 | 1986-05-27 | Ngk Insulators Ltd | セラミツクスを用いたセンサ素子の電気的接続端子 |
| JPH065222B2 (ja) * | 1985-05-09 | 1994-01-19 | 日本碍子株式会社 | 電気化学的素子 |
| US4668374A (en) * | 1986-07-07 | 1987-05-26 | General Motors Corporation | Gas sensor and method of fabricating same |
| JPS6326568A (ja) | 1986-07-18 | 1988-02-04 | Chino Corp | ガス濃度センサ |
| US4724061A (en) * | 1986-08-21 | 1988-02-09 | General Motors Corporation | Automotive, internal reference, solid electrolyte, lean oxygen sensor |
| DE3938056C2 (de) * | 1988-11-18 | 1994-11-10 | Mitsubishi Motors Corp | Sauerstoffühler |
| JP2788640B2 (ja) | 1988-11-29 | 1998-08-20 | 日本特殊陶業株式会社 | 気体濃度検出用センサ |
| JPH0820411B2 (ja) | 1988-11-29 | 1996-03-04 | 日本特殊陶業株式会社 | 酸素センサを用いた湿度測定方法および湿度測定装置 |
| EP0371774B1 (en) | 1988-11-29 | 1997-11-12 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | A humidity measurement device by use of an electrochemical cell |
| JP2744088B2 (ja) | 1989-10-13 | 1998-04-28 | 日本特殊陶業株式会社 | 空燃比センサ |
| JPH045562A (ja) | 1990-04-23 | 1992-01-09 | Chino Corp | ガス濃度センサ |
| WO1991016624A1 (de) * | 1990-04-26 | 1991-10-31 | Hartmann & Braun Aktiengesellschaft | Verfahren zur bestimmung von gaskonzentrationen und gassensor mit festem elektrolyten |
| US5139639A (en) * | 1991-03-08 | 1992-08-18 | General Motors Corporation | Electrochemical type exhaust gas oxygen sensor |
| JP3105959B2 (ja) | 1991-08-30 | 2000-11-06 | 株式会社チノー | ガス濃度センサ |
| JP3152698B2 (ja) | 1991-09-30 | 2001-04-03 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
| JPH05312768A (ja) | 1992-05-13 | 1993-11-22 | Fujikura Ltd | 酸素センサ |
| JPH05332985A (ja) | 1992-06-02 | 1993-12-17 | Fujikura Ltd | 酸素センサのセンサエレメントとその製造方法 |
| WO1995014226A1 (en) * | 1993-11-19 | 1995-05-26 | Ceramatec, Inc. | Multi-functional sensor for combustion systems |
| US5672811A (en) | 1994-04-21 | 1997-09-30 | Ngk Insulators, Ltd. | Method of measuring a gas component and sensing device for measuring the gas component |
| DE19539357B4 (de) * | 1994-10-24 | 2011-09-15 | Denso Corporation | Luft-Brennstoffverhältnis-Erfassungseinrichtung |
| JP3432026B2 (ja) | 1995-01-27 | 2003-07-28 | 日本特殊陶業株式会社 | 限界電流式ガスセンサ |
| JPH0961397A (ja) * | 1995-08-30 | 1997-03-07 | Denso Corp | 空燃比検出装置 |
| US5716506A (en) * | 1995-10-06 | 1998-02-10 | Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Electrochemical sensors for gas detection |
| JP3647181B2 (ja) | 1996-02-23 | 2005-05-11 | 日本碍子株式会社 | 窒素酸化物の測定方法 |
| JPH09257746A (ja) * | 1996-03-21 | 1997-10-03 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 限界電流式ガスセンサのクリーニング方法とその方法を利用したガス濃度検出装置 |
| JP3537628B2 (ja) | 1996-05-16 | 2004-06-14 | 日本碍子株式会社 | 窒素酸化物の測定方法 |
| US6071393A (en) * | 1996-05-31 | 2000-06-06 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Nitrogen oxide concentration sensor |
| US6254750B1 (en) * | 1997-07-29 | 2001-07-03 | Ecm Engine Control And Monitoring | Exhaust emission sensors |
| US6344134B1 (en) * | 1998-01-16 | 2002-02-05 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Method for measuring NOx concentration and NOx concentration sensor |
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