JPH01296159A - 板状酸素センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は取付方向に拘わりなく常に最適な測定を実施可
能な板状酸素センサに関するものである。

（従来の技術） 従来、板状のセンサ素子を使用した酸素センサにおける
測定精度を向上させるため、第７図（ａ）、　　（ｂ）
に示すように、板状センサ素子２１を保護する保護カバ
ー２２に設けた被測定ガスを導入する被測定ガス流通孔
２３を、センサ素子板面に対向しない位置に位置せしめ
た酸素センサを、本願人は実開昭６０−　１５０４４７
号公報において開示している。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した実開昭６０−１５０４４７号公
報記載の酸素センサにおいては、第７図（ｂ）のＡ−Ａ
断面図に示すように、測定電極２４は板状センサ素子２
１の幅広面に設けられているため、取付方向によって被
測定ガスの測定電極２４への当り方が異なる欠点があっ
た。すなわち、被測定ガスがへ方向から入る場合とＢ方
向から入る場合とでは、センサ素子２１の測定電極２４
への被測定ガスの当り方が異なる欠点があった。

このように、被測定ガスの測定電極２４への当り方が異
なると、後述する理由でセンサのλ制御点が変化すると
ともに、低流速下での応答性が異なるため、精度の良い
測定が実施できなくなる欠点があった。

本発明の目的は上述した課題を解消して、板状センサ素
子を使用した酸素センサにおいて取付方向に拘わらず常
に制御点が一定で精度の良い測定を実施できる板状酸素
センサを提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の板状酸素センサの第１発明は、幅広面に測定電
極を有する板状酸素センサと、板状センサ素子を保護す
る保護カバーより成り、保護カバーにガスを導入するた
めの複数のガス導入口を有する板状酸素センサにおいて
、前記ガス導入口にガス流れの方向を変える案内板を設
けるとともに、ガス導入口間の間隔が、保護カバー円周
上において異なることを特徴とするものである。

また、本発明の板状酸素センサの第２発明は、幅広面に
測定電極を有する板状酸素センサと、板状センサ素子を
保護する保護カバーより成り、保護カバーにガスを導入
するための複数のガス導入口を有する板状酸素センサに
おいて、前記ガス導入口にガス流れの方向を変える案内
板を設けるとともに、ガス導入口の開口度が保護カバー
円周上において異なることを特徴とするものである。

さらに、本発明の板状酸素センサの第３発明は、幅広面
に測定電極を有する板状酸素センサと、板状センサ素子
を保護する保護カバーより成り、保護カバーにガスを導
入するための複数のガス導入口を存する板状酸素センサ
において、前記ガス導入口にガス流れの方向を変える案
内板を設けるとともに、案内板およびガス導入口の保護
カバーの軸方向長さが保護カバー円周上において異なる
ことを特徴とするものである。

（作　用） 上述した構成において、ガス導入口に案内板を設けると
ともに、ガス導入口間の間隔、ガス導入口の開口度およ
び案内板とガス導入口の開口の軸方向長さをそれぞれ異
ならせて非対称とすることにより、測定電極に被測定ガ
スが直接当たらないよう構成するとともに、保護カバー
内で被測定ガスを一定方向の旋回流とすることにより、
取付位置が変わってもガスが常に一定の状態で測定電極
に当たるよう構成している。そのため、単に案内板およ
びガス導入口を等間隔かつ同一長さとした場合と比べて
、得られる旋回流はより好ましい状態となり、取付によ
る異方性をより好適に除去することができる。

以下、被測定ガスの測定電極への当り方が異なるとλ制
御点が変わる理由について説明する。−般に、センサの
λ制御点は第６図（ａ）に示すように理論空燃比点から
僅かにリーン側にシフトしている。このシフトは次の現
象によって起こる。

即ち、リーン雰囲気（酸素過剰雰囲気）であっても排気
ガス中にはＣｏ、ＨＣ等の未燃成分がある。

この未燃成分は理想的には過剰酸素と反応し、平衡ガス
になる。この場合５．λ制御点は理論空燃比点と一部す
る。この平衡化反応はセンサ素子のコーティング層、白
金層をガスが通過する間に進行し、３相界面に達するま
でに完全に進行すれば前記の理想状態となる。しかしな
がら、実際には反応は完全に進行せず、いくらかの未燃
成分は３相界面に到達し、ＺｒＯ□のＯ−と反応し、例
えばＣＯ＋○−→ＣＯ□＋２ｅとなり、エレクトロンを
残す。即ち、たくさんある３相界面の一部（未燃成分が
到達したところ）では起電力を発生し、リーン雰囲気で
あっても起電力が出てしまい、見かけ上λ制御点がリー
ン側にシフトする。従って、測定電極へ強く被測定ガス
が当る場合は未燃成分の３相界面への到達量が多く起電
力が高くなり（リーンシフトが大）、弱く当る場合はこ
の逆となる。未燃成分の平衡化反応は、温度が上がると
速くなるため、リーンシフトは被測定ガス温度（センサ
素子温度）が上がると少なくなる。従って、排ガスの測
定電極への当り方によってセンサ素子の温度が変わる事
もλ制御点の差の一因となる。その結果、従来の酸素セ
ンサでは、第６図（ｂ）に示すように被測定ガスの流れ
る方向に対する取付方向によりλ制御点が変化する。

（実施例） 第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の第１発明である酸素セ
ンサの一例の構成を示す図およびそのＡ−Ａ’断面図で
ある。第１図（ａ）、（ｂ）に示す実施例では、従来か
ら公知の構成の被測定ガスを検知するための測定電極１
を幅広部に有する板状センサ素子２を図示しない酸素セ
ンサ本体に固定し、こセンサ素子２を例えば金属製保護
カバー３で覆った構造を示している。この保護カバー３
の円周上に、複数の案内板４から構成されるガス導入口
５をそれらの間の間隔を異ならせて配置している。また
、板状センサ素子２はガス導入口５に対応する位置に設
けられるとともに、測定電極１に対向する保護カバー３
にはガス導入口５を設けないように構成している。

上述した構成の本発明の板状酸素センサでは、Ａ、Ｂ、
Ｃ，Ｄのどの方向から排ガスが入り込んでも直接測定電
極１に当たらず、リーンシフトを抑えることができる。

即ち、特定方向のみリーンシフトが大きくなることはな
い。この場合、Ａ。

Ｂ力向から排気ガスが導入されると、この排気ガスは保
護カバー３内をほぼ一周してから測定電極１へ当たるの
でこの方向での応答性が若干低下する。これを解消する
ためには、Ａ、Ｂ力向から排気ガスが導入される導入口
５の目開きを他の導入口５よりも多く、即ち後述する実
施例のように目開きを大にするか、導入口５の長さを大
にすると好ましい。

第２図（ａ）、（ｂ）は本発明の酸素センサの他の例の
構成を示す図およびそのＡ−Ａ’断面図である。本実施
例は第１図（ａ）、（ｂ）に示した実施例の変形例を示
しており、第１図（ａ）。

（ｂ）に示した実施例と異なる点は、板状センサ素子２
とガス導入口５とが直接対向しない様に配置した点であ
る。第２図（ａ）、　　（ｂ）に示した構成の板状酸素
センサでも、同様にＡ、Ｂ、Ｃ。

Ｄのどの方向から排気ガスが導入されても直接センサ素
子に当たらないのでリーンシフトを抑えることができる
。この場合、排気ガスはガス導入口５の上端から約３０
〜４５°の角度をもって上方に拡がりながら旋回する。

従って、Ｂ力向から排気ガスが導入されたときが最も速
く測定電極１に到達することになる。一方、Ｄ方向から
排気ガスが導入される場合は、保護カバー３内をほぼ一
周して測定電極１へ達するため遅くなるが、Ｂ力向から
導入される場合に比べて導入口５の数が多いため排ガス
導入量が多くなり遅くなる分を補うことができる。

第３図（ａ）、（ｂ）および第４図（ａ）。

（ｂ）はそれぞれ本発明の第２発明である酸素センサの
一例の構成を示す図である。第３図（ａ）。

（ｂ）および第４図（ａ）、（ｂ）に示す実施例におい
て、第１図（ａ）、（ｂ）に示す部材と同一の部材には
同一の符号を付し、その説明を省略する。第３図（ａ）
、（ｂ）に示す実施例において第１図（ａ）、（ｂ）に
示す実施例と異なる点は、保護カバー３に設けたガス導
入口５の開口度（目開き）をそのＡ−Ａ’断面図に示す
ように大、中、小の３段階にした点である。また、第４
図（ａ）、　　（ｂ）に示す実施例において第１図（ａ
）、（ｂ）に示す実施例と異なる点は、第３図（ａ）、
　　（ｂ）に示した例と同様にガス導入口５の開口度を
変えるとともに、板状センサ素子２とガク、導入口５と
が直接対向しないように構成した点である。いずれの実
施例においても、第１図（ａ）、　　（ｂ）に示した例
と同様、排ガスが測定電極１に直接当たらないとともに
、取付方向が変っても保護カバー３内の旋回流を一定に
するごとができる。なお、第３図に示す例では、測定電
極１が対向する個所のガス導入口５を小さくしたので、
直接排気ガスが当ることもない。

第５図は本発明の第３発明である酸素センサの一例の構
成を示す図である。第５図に示す実施例において、第１
図（ａ）、（ｂ）に示す部材と同一の部材には同一の符
号を付し、その説明を省略する。第５図に示す実施例に
おいて第１図（ａ）。

（ｂ）に示す実施例と異なる点は、案内板４およびガス
導入口５の軸方向の長さを変えた点である。

この場合も第１図（ａ）、（ｂ）に示した例と同様、排
ガスが測定電極１に直接当たらないとともに、取付方向
が変っても保護カバー３内の旋回流を一定にすることが
できる。

なお、本発明は上述した第１〜３発明単独でも十分にそ
の作用効果を達成できるが、これらの第１〜３発明を適
宜組み合わせることによって、保護カバー内の排ガスの
旋回流の取付方向依存性をより小さくすることができる
。また、どの部分のガス導入量を増やしたり減らしたり
するかは、素子２の突出長、保護カバー３の内径、案内
板４の角度等により適宜選択すればよい。さらに、保護
カバー３の底面に開口部を設けると、開口部より排ガス
の排出が生じ、導入口５からのガス導入量が増大し、ガ
スの旋回がより強くなり均一化しやすいため好ましい。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明の板状酸素セン
サによれば、ガス導入口に案内板を設けるとともに、ガ
ス導入口間の間隔、ガス導入口の開口度および案内板と
ガス導入口の開口の軸方向長さをそれぞれ異ならせて非
対称とすることにより、測定電極に被測定ガスが直接当
たらないよう構成するとともに、保護カバー内のガス旋
回流の取付方向依存性を小さくすることができ、取付方
向に拘わりなく常に最適な測定が実施可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）および第２図（ａ）。 （ｂ）はそれぞれ本発明の第１発明である板状酸素セン
サの一例の構成を示す図およびそのＡ−Ａ’断面図、 第３図（ａ）、（ｂ）および第４図（ａ）。 （ｂ）はそれぞれ本発明の第２発明である板状酸素セン
サの一例の構成を示す図およびそのＡ−Ａ’断面図、 第５図は本発明の第３発明である板状酸素センサの一例
の構成を示す図、 第６図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ測定電極への被測定ガ
スの当たり方によりλ制御点が変化する理由を説明する
ための図、 第７図（ａ）、（ｂ）は従来の酸素センサの一例を示す
図およびそのＡ−Ａ断面図である。 １・・・測定電極　　　　　２・・・板状センサ素子３
・・・保護カバー　　　　４・・・案内板５・・・ガス
導入口 第１図 （ａ） １　　　　　　！ 第３図　　　　　第４図 第５図 ５力１゛ス４Ｘ口 （ａ） 玉里３′警ｑ燃゛比色 入＝ｆ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、幅広面に測定電極を有する板状酸素センサと、板状
   センサ素子を保護する保護カバーより成り、保護カバー
   にガスを導入するための複数のガス導入口を有する板状
   酸素センサにおいて、前記ガス導入口にガス流れの方向
   を変える案内板を設けるとともに、ガス導入口間の間隔
   が、保護カバー円周上において異なることを特徴とする
   板状酸素センサ。 ２、幅広面に測定電極を有する板状酸素センサと、板状
   センサ素子を保護する保護カバーより成り、保護カバー
   にガスを導入するための複数のガス導入口を有する板状
   酸素センサにおいて、前記ガス導入口にガス流れの方向
   を変える案内板を設けるとともに、ガス導入口の開口度
   が保護カバー円周上において異なることを特徴とする板
   状酸素センサ。 ３、幅広面に測定電極を有する板状酸素センサと、板状
   センサ素子を保護する保護カバーより成り、保護カバー
   にガスを導入するための複数のガス導入口を有する板状
   酸素センサにおいて、前記ガス導入口にガス流れの方向
   を変える案内板を設けるとともに、案内板およびガス導
   入口の保護カバーの軸方向長さが保護カバー円周上にお
   いて異なることを特徴とする板状酸素センサ。