JP4625930B2 - 抵抗型酸素センサとそれを使った空燃比制御システム - Google Patents
抵抗型酸素センサとそれを使った空燃比制御システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP4625930B2 JP4625930B2 JP2005299417A JP2005299417A JP4625930B2 JP 4625930 B2 JP4625930 B2 JP 4625930B2 JP 2005299417 A JP2005299417 A JP 2005299417A JP 2005299417 A JP2005299417 A JP 2005299417A JP 4625930 B2 JP4625930 B2 JP 4625930B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resistance
- oxygen sensor
- oxide semiconductor
- hafnium
- sensor according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
- G01N27/125—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
(1)酸化物半導体からなる酸素ガス検出部分を構成要素として含む抵抗型酸素センサにおいて、前記酸化物半導体が、セリウムイオンとハフニウムイオンを含む酸化物であり、該酸化物半導体において、その母相にハフニウムイオンが固溶しており、前記酸化物半導体中の陽イオンの物質量に対するセリウムイオンの物質量の割合が少なくとも60mol%であることを特徴とする抵抗型酸素センサ。
(2)前記酸化物半導体中の陽イオンの物質量に対するハフニウムイオンの物質量の割合が、3〜30mol%である、前記(1)に記載の抵抗型酸素センサ。
(3)酸化物半導体中の陽イオンの物質量に対するハフニウムイオンの物質量の割合が、6〜10mol%である、前記(1)に記載の抵抗型酸素センサ。
(4)酸化物半導体の母相が、蛍石構造を有する立方晶である、前記(1)に記載の抵抗型酸素センサ。
(5)酸化物半導体中に含まれる陽イオンが、セリウムイオン及びハフニウムイオンのみである、前記(1)から(4)のいずれかに記載の抵抗型酸素センサ。
(6)酸化物半導体からなる酸素ガス検出部分の導電率が、600℃において1×10−4S/cm以上である、前記(1)から(5)のいずれかに記載の抵抗型酸素センサ。
(7)酸化物半導体からなる酸素ガス検出部分が、多孔質な厚膜である、前記(1)から(6)のいずれかに記載の抵抗型酸素センサ。
(8)酸化物半導体からなる酸素ガス検出部分の膜厚が、50μm又はそれ以下の厚さであり、かつ、その抵抗が、600℃・酸素分圧1.8×104Paにおいて200kΩ又はそれより小さい値である、前記(7)に記載の抵抗型酸素センサ。
(9)酸素ガス検出部分と電気回路的に直列に接続された、出力の温度依存性を抑えるための温度補償部分を有する、前記(1)から(8)のいずれかに記載の抵抗型酸素センサ。
(10)抵抗型酸素センサの温度を制御するためのヒータを有する、前記(1)から(9)のいずれかに記載の抵抗型酸素センサ。
(11)前記(1)から(10)のいずれかに記載の抵抗型酸素センサを構成要素として含むことを特徴とする酸素センサ装置。
(12)一定電圧を負荷できる器具と電圧を測定できる器具を有する、前記(11)に記載の酸素センサ装置。
(13)前記(1)から(10)のいずれかに記載の抵抗型酸素センサを構成要素として含むことを特徴とする燃焼機関の空燃比を制御するための空燃比フィードバック制御システム。
(14)燃焼機関が、自動車用燃焼機関である、前記(13)に記載の空燃比フィードバック制御システム。
(15)前記(1)から(10)のいずれかに記載の抵抗型酸素センサを含むことを特徴とする自動車排ガス触媒劣化検知システム。
本発明の抵抗型酸素センサは、酸素ガス検出部分が酸化物半導体からなる抵抗型酸素センサにおいて、前記酸化物半導体が、セリウムイオンとハフニウムイオンを含む酸化物であり、前記酸化物半導体中の陽イオンの物質量に対するセリウムイオンの物質量の割合が、60mol%以上であることを特徴とするものであり、また、本発明は、前記酸化物半導体中の陽イオンの物質量に対するハフニウムイオンの物質量の割合(以降、ハフニウムイオン濃度と記載することがある。)が、3〜30mol%であること、好ましくは6〜10mol%であることを特徴とするものである。
(1)酸素ガス検出部分が酸化物半導体からなる抵抗型酸素センサにおいて、酸化物半導体が、セリウムイオンとハフニウムイオンを含む酸化物であり、かつ、主要相にハフニウムイオンが固溶した酸化物であり、かつ、ハフニウムイオン濃度が3〜30mol%であることを特徴とする新しいタイプの抵抗型酸素センサを提供することができる。
(2)センサ出力を読み取る回路を簡略化することができる。
(3)上記センサの酸素ガス検出部分の抵抗率を小さくでき、かつ、温度依存性を小さくすることができる。
(4)上記センサを含む酸素センサ装置、及び空燃比制御システムを提供することができる。
R=R0 exp(Ea /kT)
ここで、Ea は活性化エネルギー、R0 は定数、kはボルツマン定数、Tは絶対温度である。したがって、温度依存性の指標として、活性化エネルギー(Ea
)を用いることが可能である。Ea が大きいほど温度依存性が大きい。
が小さくなる。このように、ハフニウムを添加することにより、無添加の場合や、ジルコニウム添加の場合と比べて、活性化エネルギーが減少すること、すなわち、温度依存性が抑えられること、が確認できた。
Claims (15)
- 酸化物半導体からなる酸素ガス検出部分を構成要素として含む抵抗型酸素センサにおいて、前記酸化物半導体が、セリウムイオンとハフニウムイオンを含む酸化物であり、該酸化物半導体において、その母相にハフニウムイオンが固溶しており、前記酸化物半導体中の陽イオンの物質量に対するセリウムイオンの物質量の割合が少なくとも60mol%であることを特徴とする抵抗型酸素センサ。
- 前記酸化物半導体中の陽イオンの物質量に対するハフニウムイオンの物質量の割合が、3〜30mol%である、請求項1に記載の抵抗型酸素センサ。
- 酸化物半導体中の陽イオンの物質量に対するハフニウムイオンの物質量の割合が、6〜10mol%である、請求項1に記載の抵抗型酸素センサ。
- 酸化物半導体の母相が、蛍石構造を有する立方晶である、請求項1に記載の抵抗型酸素センサ。
- 酸化物半導体中に含まれる陽イオンが、セリウムイオン及びハフニウムイオンのみである、請求項1から4のいずれかに記載の抵抗型酸素センサ。
- 酸化物半導体からなる酸素ガス検出部分の導電率が、600℃において1×10−4S/cm以上である、請求項1から5のいずれかに記載の抵抗型酸素センサ。
- 酸化物半導体からなる酸素ガス検出部分が、多孔質な厚膜である、請求項1から6のいずれかに記載の抵抗型酸素センサ。
- 酸化物半導体からなる酸素ガス検出部分の膜厚が、50μm又はそれ以下の厚さであり、かつ、その抵抗が、600℃・酸素分圧1.8×104Paにおいて200kΩ又はそれより小さい値である、請求項7に記載の抵抗型酸素センサ。
- 酸素ガス検出部分と電気回路的に直列に接続された、出力の温度依存性を抑えるための温度補償部分を有する、請求項1から8のいずれかに記載の抵抗型酸素センサ。
- 抵抗型酸素センサの温度を制御するためのヒータを有する、請求項1から9のいずれかに記載の抵抗型酸素センサ。
- 請求項1から10のいずれかに記載の抵抗型酸素センサを構成要素として含むことを特徴とする酸素センサ装置。
- 一定電圧を負荷できる器具と電圧を測定できる器具を有する、請求項11に記載の酸素センサ装置。
- 請求項1から10のいずれかに記載の抵抗型酸素センサを構成要素として含むことを特徴とする燃焼機関の空燃比を制御するための空燃比フィードバック制御システム。
- 燃焼機関が、自動車用燃焼機関である、請求項13に記載の空燃比フィードバック制御システム。
- 請求項1から10のいずれかに記載の抵抗型酸素センサを含むことを特徴とする自動車排ガス触媒劣化検知システム。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005299417A JP4625930B2 (ja) | 2004-10-19 | 2005-10-13 | 抵抗型酸素センサとそれを使った空燃比制御システム |
US11/252,721 US7578974B2 (en) | 2004-10-19 | 2005-10-19 | Resistive type oxygen sensor and air/fuel ratio control system using it |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004304781 | 2004-10-19 | ||
JP2005230179 | 2005-08-08 | ||
JP2005299417A JP4625930B2 (ja) | 2004-10-19 | 2005-10-13 | 抵抗型酸素センサとそれを使った空燃比制御システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007071855A JP2007071855A (ja) | 2007-03-22 |
JP4625930B2 true JP4625930B2 (ja) | 2011-02-02 |
Family
ID=36179579
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005299417A Expired - Fee Related JP4625930B2 (ja) | 2004-10-19 | 2005-10-13 | 抵抗型酸素センサとそれを使った空燃比制御システム |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7578974B2 (ja) |
JP (1) | JP4625930B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1299110C (zh) * | 2002-06-27 | 2007-02-07 | 独立行政法人产业技术综合研究所 | 电阻型氧传感器和使用它的氧传感器装置以及空燃比控制系统 |
TW200821575A (en) * | 2006-06-23 | 2008-05-16 | Yamaha Motor Co Ltd | Oxygen sensor, and internal combustion engine and transportation apparatus incorporating the same |
US9322799B2 (en) | 2013-04-03 | 2016-04-26 | International Business Machines Corporation | High-k metal gate device structure for human blood gas sensing |
CN113884553A (zh) * | 2021-09-27 | 2022-01-04 | 清华大学 | 氧气传感器和测量待测氧气浓度的方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5173287A (ja) * | 1974-12-21 | 1976-06-24 | Taiyo Yuden Kk | Kanonsoshisoseibutsu |
JPS53130093A (en) * | 1977-04-20 | 1978-11-13 | Toyoda Chuo Kenkyusho Kk | Oxygen detecting element |
JPS62174644A (ja) * | 1986-01-28 | 1987-07-31 | Japan Electronic Control Syst Co Ltd | 酸素センサ |
JP2004085549A (ja) * | 2002-06-27 | 2004-03-18 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 抵抗型酸素センサとそれを使った酸素センサ装置及び空燃比制御システム |
JP2004093547A (ja) * | 2002-07-08 | 2004-03-25 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 抵抗型酸素センサとそれを使った酸素センサ装置及び空燃比制御システム |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55137334A (en) | 1979-04-11 | 1980-10-27 | Japan Electronic Control Syst Co Ltd | Air-fuel return controller for internal cumbustion engine |
US5725965A (en) * | 1995-04-25 | 1998-03-10 | Gas Research Institute | Stable high conductivity functionally gradient compositionally layered solid state electrolytes and membranes |
US6513321B2 (en) * | 1999-12-28 | 2003-02-04 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purifying apparatus for internal combustion engine |
JP4054869B2 (ja) * | 2002-12-25 | 2008-03-05 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 抵抗型酸素センサの酸素分圧検出部分の製造方法 |
-
2005
- 2005-10-13 JP JP2005299417A patent/JP4625930B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2005-10-19 US US11/252,721 patent/US7578974B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5173287A (ja) * | 1974-12-21 | 1976-06-24 | Taiyo Yuden Kk | Kanonsoshisoseibutsu |
JPS53130093A (en) * | 1977-04-20 | 1978-11-13 | Toyoda Chuo Kenkyusho Kk | Oxygen detecting element |
JPS62174644A (ja) * | 1986-01-28 | 1987-07-31 | Japan Electronic Control Syst Co Ltd | 酸素センサ |
JP2004085549A (ja) * | 2002-06-27 | 2004-03-18 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 抵抗型酸素センサとそれを使った酸素センサ装置及び空燃比制御システム |
JP2004093547A (ja) * | 2002-07-08 | 2004-03-25 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 抵抗型酸素センサとそれを使った酸素センサ装置及び空燃比制御システム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20060081473A1 (en) | 2006-04-20 |
US7578974B2 (en) | 2009-08-25 |
JP2007071855A (ja) | 2007-03-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5313908B2 (ja) | 水素感応性複合材料、水素ガスセンサ、並びに改善された基準抵抗で水素および他のガスを検出するためのセンサ | |
Izu et al. | Development of resistive oxygen sensors based on cerium oxide thick film | |
Omar et al. | A co-doping approach towards enhanced ionic conductivity in fluorite-based electrolytes | |
Song et al. | The structure, electrical and ethanol-sensing properties of La1− xPbxFeO3 perovskite ceramics with x≤ 0.3 | |
Sahoo et al. | CaTiO 3 nano ceramic for NTCR thermistor based sensor application | |
US7236083B2 (en) | Resistance type oxygen sensor and oxygen sensor device using it and air/fuel ratio control system | |
Izu et al. | Resistive oxygen gas sensors based on Ce1− xZrxO2 nano powder prepared using new precipitation method | |
JP4625930B2 (ja) | 抵抗型酸素センサとそれを使った空燃比制御システム | |
JP3254595B2 (ja) | サーミスタ用磁器組成物 | |
Li et al. | Oxygen sensors based on SrTi0. 65Fe0. 35O3− δ thick film with MgO diffusion barrier for automotive emission control | |
JP3870261B2 (ja) | 抵抗型酸素センサとそれを使った酸素センサ装置及び空燃比制御システム | |
JP2575213B2 (ja) | サーミスタ素子 | |
White et al. | Effect of electrode microstructure on the sensitivity and response time of potentiometric NOx sensors | |
JP3903181B2 (ja) | 抵抗型酸素センサとそれを使った酸素センサ装置及び空燃比制御システム | |
Izu et al. | The effect of hafnia doping on the resistance of ceria for use in resistive oxygen sensors | |
Pokhrel et al. | Sol–gel derived polycrystalline Cr1. 8Ti0. 2O3 thick films for alcohols sensing application | |
JP4625931B2 (ja) | 出力の温度依存性の無い抵抗型酸素センサ素子 | |
JP4431680B2 (ja) | 酸化セリウムを使用した抵抗型酸素センサの出力安定化方法 | |
Kadiyala et al. | Ceramics for sensing application | |
US20130161205A1 (en) | Methods and devices for detecting nitrogen oxides | |
KR0158561B1 (ko) | 1회소성에 의한 고감도 가연성 가스센서용 후막의 제조방법 | |
Roy et al. | Investigation of Oxygen Sensing Capabilities and Relative Performance of Commonly Used Materials in A Combustion Environment | |
Izu et al. | Output evaluation of resistive oxygen sensor having Ce0. 9Zr0. 1O2 sensing material and Zr0. 8Y0. 2O2-δ temperature compensating material in model exhaust gas | |
KR101538108B1 (ko) | 고온 저항을 높인 온도센서용 조성물 및 이의 제조방법 | |
Upadhyay | Humidity‐sensitive characteristic of Ba0. 99La0. 01SnO3 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080327 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100701 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100708 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100903 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100927 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101013 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131119 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131119 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |