JPH03165254A - 酸素センサ - Google Patents
酸素センサInfo
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- JPH03165254A JPH03165254A JP1305797A JP30579789A JPH03165254A JP H03165254 A JPH03165254 A JP H03165254A JP 1305797 A JP1305797 A JP 1305797A JP 30579789 A JP30579789 A JP 30579789A JP H03165254 A JPH03165254 A JP H03165254A
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Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
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。
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、自動車またはボイラー等の排ガス分析または
酸欠モニタ等に適用され、安定化ジルコニアの高温にお
ける酸素イオン導電性と、電極における水蒸気の電気分
解とを利用して、酸素濃度を高精度に検出する酸素セン
サに関する。
酸欠モニタ等に適用され、安定化ジルコニアの高温にお
ける酸素イオン導電性と、電極における水蒸気の電気分
解とを利用して、酸素濃度を高精度に検出する酸素セン
サに関する。
（従来の技術）
第２図はジルコニアＭ素セン勺の原理説明図を示す。図
においてイツトリア（Ｙ２Ｏ２）またはカルシア（Ｃａ
ｂ）により安定化されたジルコニアセラミック１は、高
温度に加熱すると、酸素イオンのみが移動可能な固体電
解質になる。この安定化ジルコニア１の両面に白金等の
触媒電極２を焼付けて、この電極２に接する酸素を０２
−イオンに変換し得る電圧Ｖを印加する。このとき、安
定化ジルコニア１を通じて電流が流れ、この電流により
酸素濃度を知ることができる。
においてイツトリア（Ｙ２Ｏ２）またはカルシア（Ｃａ
ｂ）により安定化されたジルコニアセラミック１は、高
温度に加熱すると、酸素イオンのみが移動可能な固体電
解質になる。この安定化ジルコニア１の両面に白金等の
触媒電極２を焼付けて、この電極２に接する酸素を０２
−イオンに変換し得る電圧Ｖを印加する。このとき、安
定化ジルコニア１を通じて電流が流れ、この電流により
酸素濃度を知ることができる。
第３図はこのような酸素レンサのセンサ部概要構成図を
示す。図においてセンサ部６は、安定化ジルコニア１に
設けられた画電極２．２のいずれか一方を微小拡散穴４
を有する１３で覆い、両電極２．２間に電圧Ｖを印加し
、蓋３には安定化ジルコニア１を、酸素イオンの導電性
を示す温度に加熱するヒータ５を収納する。Ｖｏはヒー
タの加熱電圧である。この両電極２．２間に酸素濃度の
差が無くとも、ボンピング作用によって酸素イオンをキ
ャリアとする電流が流れ、蓋３内の酸素が排出される。
示す。図においてセンサ部６は、安定化ジルコニア１に
設けられた画電極２．２のいずれか一方を微小拡散穴４
を有する１３で覆い、両電極２．２間に電圧Ｖを印加し
、蓋３には安定化ジルコニア１を、酸素イオンの導電性
を示す温度に加熱するヒータ５を収納する。Ｖｏはヒー
タの加熱電圧である。この両電極２．２間に酸素濃度の
差が無くとも、ボンピング作用によって酸素イオンをキ
ャリアとする電流が流れ、蓋３内の酸素が排出される。
この排出量は微小拡散穴４を経路とする拡散により補充
されるが、この拡散穴４が微小穴であるから、その流入
は制限される。
されるが、この拡散穴４が微小穴であるから、その流入
は制限される。
従って、第４図に示すようにある電圧領域で電流のフラ
ット域（プラトー）が現われる。この電流（制限電流）
は、この酸素センサ周辺の酸素濃度に比例する。すなわ
ち、第４図は乾きガスペースでの限界電流のプラトー特
性の一例を示したものである。この限界電流を測定回る
ことによって、基準酸素を用いることなく、未知の酸素
濃度を検出することができる。
ット域（プラトー）が現われる。この電流（制限電流）
は、この酸素センサ周辺の酸素濃度に比例する。すなわ
ち、第４図は乾きガスペースでの限界電流のプラトー特
性の一例を示したものである。この限界電流を測定回る
ことによって、基準酸素を用いることなく、未知の酸素
濃度を検出することができる。
（発明が解決しようとする：！題）
限界電流形ジルコニア式酸素計は、従来の濃淡電池形ジ
ルコニア式酸素計等に比較して、比較的低温度（３５０
度Ｃ前後）で動作可能な特徴を有する。しかし、燃焼排
ガス中の成分に含有される腐蝕性ガス（二酸化イオウＳ
Ｏ２等）が白金電極２の表面に吸呑覆る度合は、低温で
は逆に高くなり、−度吸着により劣化した白金電＄ｉ２
は特性を回復させる方法がない。この腐蝕性ガスにより
、限界電流値が急激に減少し電流のフラット域が消滅し
て、酸素濃度に応じた一定の限界電流値が得られないと
いう特性不良が短期間で生じる。
ルコニア式酸素計等に比較して、比較的低温度（３５０
度Ｃ前後）で動作可能な特徴を有する。しかし、燃焼排
ガス中の成分に含有される腐蝕性ガス（二酸化イオウＳ
Ｏ２等）が白金電極２の表面に吸呑覆る度合は、低温で
は逆に高くなり、−度吸着により劣化した白金電＄ｉ２
は特性を回復させる方法がない。この腐蝕性ガスにより
、限界電流値が急激に減少し電流のフラット域が消滅し
て、酸素濃度に応じた一定の限界電流値が得られないと
いう特性不良が短期間で生じる。
また、第５図に示すように酸素濃度に対して、線図Ａは
電極電圧を１．０ボルトの一定に保持した通常の限界電
流値を有するプラトー特性例であるのに対して、線図８
は電極２の劣化によりフラット域の減少およびプラトー
開始電圧が高電圧側へ移行した特性例で、線図Ｃはフラ
ット域がなくなった特性例であるという特性劣化が短期
間で発生するという問題があった。
電極電圧を１．０ボルトの一定に保持した通常の限界電
流値を有するプラトー特性例であるのに対して、線図８
は電極２の劣化によりフラット域の減少およびプラトー
開始電圧が高電圧側へ移行した特性例で、線図Ｃはフラ
ット域がなくなった特性例であるという特性劣化が短期
間で発生するという問題があった。
腐蝕性ガスの＠看による特性の劣化を防止するために、
ヒータ５の消費電力を上げてセンサ部６の動作温度を高
くすれば、第６図に示ダように、通常の消費電力である
１、０ワツトに対して、１゜２５ワツト、１．５ワツト
と増加すると共に、フラット域が傾斜し狭くなるという
特性不良が生じるから、ヒータ５の消費電力を増加させ
ることは適当でない。
ヒータ５の消費電力を上げてセンサ部６の動作温度を高
くすれば、第６図に示ダように、通常の消費電力である
１、０ワツトに対して、１゜２５ワツト、１．５ワツト
と増加すると共に、フラット域が傾斜し狭くなるという
特性不良が生じるから、ヒータ５の消費電力を増加させ
ることは適当でない。
本光明は、上述の点に鑑み、従来技術の問題点を有効に
解決し、その構成が簡単で、メンテナンスが不要で、長
期の使用に耐える酸素センサを提供することを目的とす
る。
解決し、その構成が簡単で、メンテナンスが不要で、長
期の使用に耐える酸素センサを提供することを目的とす
る。
（課題を解決するための手段）
このような目的を達成するために、本発明は、酸素イオ
ンの電導性が良好な固体電解質である安定化ジルコニア
とこの安定化ジルコニアの両面に設けられた２１！！］
の電極とこの電極のいずれか一方を覆いかつ微小拡散穴
が設けられた蓋および前記安定化ジルコニアを酸素イオ
ンの導電性を示す温度に加熱するヒータとからなるセン
サ部と、このセンサ部を収容するセル部とを有し、前記
電極間に印加されて電極電圧の所定の領域で生ずる限界
電流が前記電極周辺のＢ素濶度に比例することにより被
測定ガス中の酸素濃度を検出する限界型流形酸素センサ
において、前記セル部内に設けられ前記センサ部の周囲
温度を所定温度に上昇させると共に、前記セル部を経て
前記センサ部に供給される前記被測定ガスを余熱によっ
て保温させる加熱保温手段を備えることを特徴とする。
ンの電導性が良好な固体電解質である安定化ジルコニア
とこの安定化ジルコニアの両面に設けられた２１！！］
の電極とこの電極のいずれか一方を覆いかつ微小拡散穴
が設けられた蓋および前記安定化ジルコニアを酸素イオ
ンの導電性を示す温度に加熱するヒータとからなるセン
サ部と、このセンサ部を収容するセル部とを有し、前記
電極間に印加されて電極電圧の所定の領域で生ずる限界
電流が前記電極周辺のＢ素濶度に比例することにより被
測定ガス中の酸素濃度を検出する限界型流形酸素センサ
において、前記セル部内に設けられ前記センサ部の周囲
温度を所定温度に上昇させると共に、前記セル部を経て
前記センサ部に供給される前記被測定ガスを余熱によっ
て保温させる加熱保温手段を備えることを特徴とする。
（作用）
このような技術手段として、センサ部の動作温度を上昇
させないで、このセンサ部の周囲温度を上昇させ、被測
定ガスを余熱によって保温させる加熱保温手段をセル部
に設けることにより、センサ電流の対電圧特性において
、限界電流に対応するフラット域が明瞭でなくなるとい
う特性変化を生じることなく、白金電極の腐蝕性ガスの
＠者が減少し、検出性能が保持される。
させないで、このセンサ部の周囲温度を上昇させ、被測
定ガスを余熱によって保温させる加熱保温手段をセル部
に設けることにより、センサ電流の対電圧特性において
、限界電流に対応するフラット域が明瞭でなくなるとい
う特性変化を生じることなく、白金電極の腐蝕性ガスの
＠者が減少し、検出性能が保持される。
（実施例）
次に、本発明の実施例を図面に基づき、詳細に説明する
。
。
第１図は本光明の一実施例の概略構成図を示し、同図（
Ａ＞はその正面図、同図（Ｂ）はその平面図、同図（Ｃ
）はその側面図である。図において、酸素センサ２ｏは
、センサ部６およびセンサ部６を収容するセル部７とか
ら構成される。セル部７は、セラミックス製で、加熱保
温手段、本実施例ではセル部７を加熱するヒータ８と、
１００度Ｃないし３００度Ｃの節回内で、ヒータ８を温
度間ｉｌｌするサーモスタット９とが収納される。また
、センサ部６に供給される排ガスがセル部７の余熱で充
分に保温されるように、セル部７は、ガス導入穴１０お
よびガス排出穴１１の出入口から、センサ部６までの距
離が長めに設られている。なお、１２はセンサ部６の端
子である。
Ａ＞はその正面図、同図（Ｂ）はその平面図、同図（Ｃ
）はその側面図である。図において、酸素センサ２ｏは
、センサ部６およびセンサ部６を収容するセル部７とか
ら構成される。セル部７は、セラミックス製で、加熱保
温手段、本実施例ではセル部７を加熱するヒータ８と、
１００度Ｃないし３００度Ｃの節回内で、ヒータ８を温
度間ｉｌｌするサーモスタット９とが収納される。また
、センサ部６に供給される排ガスがセル部７の余熱で充
分に保温されるように、セル部７は、ガス導入穴１０お
よびガス排出穴１１の出入口から、センサ部６までの距
離が長めに設られている。なお、１２はセンサ部６の端
子である。
このようなセル部７の加熱保温手段は、センサ部６の動
作温度をと−タ５により３５０度Ｃ前後に保持したまま
で、ヒータ８およびサーモスタット９によりセンサ部６
の周囲温度を１００度Ｃないし３００度Ｃ程度に保持し
、白金型［ｉ２．２を腐蝕性ガスの吸着から防止する。
作温度をと−タ５により３５０度Ｃ前後に保持したまま
で、ヒータ８およびサーモスタット９によりセンサ部６
の周囲温度を１００度Ｃないし３００度Ｃ程度に保持し
、白金型［ｉ２．２を腐蝕性ガスの吸着から防止する。
さらに、供給される排ガスは、ガス導入穴１ｏを経てセ
ンサ部６に達するまでの間に、ガス排出穴１１を経て排
出される排ガス（この排ガスはセンサ部６を流通する間
に充分加熱されている）の余熱によっても保温され、白
金電極２，２を腐蝕性ガスの吸着から防止する。従って
、ヒータ５の消費電力を上げてセンサ部６の動作温度を
上げた場合に発生するフラット域が傾斜して狭くなり特
性が低下するという問題が有効に解決される。
ンサ部６に達するまでの間に、ガス排出穴１１を経て排
出される排ガス（この排ガスはセンサ部６を流通する間
に充分加熱されている）の余熱によっても保温され、白
金電極２，２を腐蝕性ガスの吸着から防止する。従って
、ヒータ５の消費電力を上げてセンサ部６の動作温度を
上げた場合に発生するフラット域が傾斜して狭くなり特
性が低下するという問題が有効に解決される。
（発明の効果）
以上に説明するように、本発明によれば、センサ部の動
作温度を上昇させないで、このセンサ部の周囲温度を上
昇させ、被測定ガスを余熱によって保温させてセンサ部
に供給する加熱保温手段をセル部に設けることにより、
従来技術の問題点が有効に解決され、その構成が簡単で
、メンテナンスが不要で、白金電極の腐蝕性ガスの吸着
が減少し、限界電流に対応するラット域が明瞭でなくな
るという特性劣化が防止されて、検出性能が保持され、
長期の使用に耐える等の効果を奏する。
作温度を上昇させないで、このセンサ部の周囲温度を上
昇させ、被測定ガスを余熱によって保温させてセンサ部
に供給する加熱保温手段をセル部に設けることにより、
従来技術の問題点が有効に解決され、その構成が簡単で
、メンテナンスが不要で、白金電極の腐蝕性ガスの吸着
が減少し、限界電流に対応するラット域が明瞭でなくな
るという特性劣化が防止されて、検出性能が保持され、
長期の使用に耐える等の効果を奏する。
第１図は本発明の一実施例の概略構成図を示し、同図（
Ａ）はその正面図、同図（Ｂ）はその平面図、同図（Ｃ
）はその側面図、第２図はジルコニアＨ素センサの原理
説明図、第３図は第２図による酸素センサのセンサ部の
概要構成図、第４図は乾きがスペースでの限界電流のプ
ラトー特性図、第５図はヒータの消費電力を上げてセン
サ部の動作温度を高くした場合のプラトー特性図、第６
図は腐蝕性ガスにより特性劣化したプラトー特性図であ
る。 ６・・・センサ部 ７・・・セル部 ８・・・ヒータ ９・・・サーモスタット １０・・・ガス導入穴 １１・・・ガス排出穴 ２０・・・酸素センサ
Ａ）はその正面図、同図（Ｂ）はその平面図、同図（Ｃ
）はその側面図、第２図はジルコニアＨ素センサの原理
説明図、第３図は第２図による酸素センサのセンサ部の
概要構成図、第４図は乾きがスペースでの限界電流のプ
ラトー特性図、第５図はヒータの消費電力を上げてセン
サ部の動作温度を高くした場合のプラトー特性図、第６
図は腐蝕性ガスにより特性劣化したプラトー特性図であ
る。 ６・・・センサ部 ７・・・セル部 ８・・・ヒータ ９・・・サーモスタット １０・・・ガス導入穴 １１・・・ガス排出穴 ２０・・・酸素センサ
Claims (1)
- １）酸素イオンの電導性が良好な固体電解質である安定
化ジルコニアとこの安定化ジルコニアの両面に設けられ
た２個の電極とこの電極のいずれか一方を覆いかつ微小
拡散穴が設けられた蓋および前記安定化ジルコニアを酸
素イオンの導電性を示す温度に加熱するヒータとからな
るセンサ部と、このセンサ部を収容するセル部とを有し
、前記電極間に印加されて電極電圧の所定の領域で生ず
る限界電流が前記電極周辺の酸素濃度に比例することに
より被測定ガス中の酸素濃度を検出する限界電流形酸素
センサにおいて、前記セル部内に設けられ前記センサ部
の周囲温度を所定温度に上昇させると共に、前記セル部
を経て前記センサ部に供給される前記被測定ガスを余熱
によって保温させる加熱保温手段を備えたことを特徴と
する酸素センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1305797A JPH07111414B2 (ja) | 1989-11-25 | 1989-11-25 | 酸素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1305797A JPH07111414B2 (ja) | 1989-11-25 | 1989-11-25 | 酸素センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03165254A true JPH03165254A (ja) | 1991-07-17 |
| JPH07111414B2 JPH07111414B2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=17949475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1305797A Expired - Fee Related JPH07111414B2 (ja) | 1989-11-25 | 1989-11-25 | 酸素センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07111414B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008008666A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Fujikura Ltd | 限界電流式酸素センサ及びこれを用いた酸素濃度の検知測定方法 |
| JP2008008665A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Fujikura Ltd | 限界電流式酸素センサ |
| US8052862B2 (en) | 2006-06-27 | 2011-11-08 | Fujikura Ltd. | Limiting current type oxygen sensor and method of sensing and measuring oxygen concentrations using the same |
| JP2014081246A (ja) * | 2012-10-15 | 2014-05-08 | Nippon Soken Inc | 内燃機関の制御システム |
-
1989
- 1989-11-25 JP JP1305797A patent/JPH07111414B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008008666A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Fujikura Ltd | 限界電流式酸素センサ及びこれを用いた酸素濃度の検知測定方法 |
| JP2008008665A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Fujikura Ltd | 限界電流式酸素センサ |
| US8052862B2 (en) | 2006-06-27 | 2011-11-08 | Fujikura Ltd. | Limiting current type oxygen sensor and method of sensing and measuring oxygen concentrations using the same |
| JP2014081246A (ja) * | 2012-10-15 | 2014-05-08 | Nippon Soken Inc | 内燃機関の制御システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07111414B2 (ja) | 1995-11-29 |
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