JPH04340458A - 限界電流式酸素センサ - Google Patents
限界電流式酸素センサInfo
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- JPH04340458A JPH04340458A JP3113212A JP11321291A JPH04340458A JP H04340458 A JPH04340458 A JP H04340458A JP 3113212 A JP3113212 A JP 3113212A JP 11321291 A JP11321291 A JP 11321291A JP H04340458 A JPH04340458 A JP H04340458A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、雰囲気中の酸素濃度を
測定するための限界電流式酸素センサに関し、特にセン
サの劣化有無を自己診断し万が一劣化の場合劣化と判断
して誤測定を防止するものである。
測定するための限界電流式酸素センサに関し、特にセン
サの劣化有無を自己診断し万が一劣化の場合劣化と判断
して誤測定を防止するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の限界電流式酸素センサの一部破断
傾斜図を図９に示す。１は酸素イオン伝導性を示す固体
電解質板であり、両面に電極膜２ａが形成されている。 この固体電解質板１の一方の面に電極膜２ａを囲み、か
つ始端と終端がお互いに間隔を有するように酸素拡散通
路６が設けられた螺旋型スペーサ４が配置され、さらに
シール板５がその上部に配置されている。酸素拡散通路
６は、螺旋型スペーサ４の相対向する隔壁と固体電解質
板１とシール板５で囲まれる螺旋型の空間で形成され、
酸素は前記空間を経由して電極膜２ａへ拡散する。シー
ル板５には加熱部７が形成されており、固体電解質板１
を加熱して酸素イオンの伝導を良くしている。
傾斜図を図９に示す。１は酸素イオン伝導性を示す固体
電解質板であり、両面に電極膜２ａが形成されている。 この固体電解質板１の一方の面に電極膜２ａを囲み、か
つ始端と終端がお互いに間隔を有するように酸素拡散通
路６が設けられた螺旋型スペーサ４が配置され、さらに
シール板５がその上部に配置されている。酸素拡散通路
６は、螺旋型スペーサ４の相対向する隔壁と固体電解質
板１とシール板５で囲まれる螺旋型の空間で形成され、
酸素は前記空間を経由して電極膜２ａへ拡散する。シー
ル板５には加熱部７が形成されており、固体電解質板１
を加熱して酸素イオンの伝導を良くしている。
【０００３】動作について説明する。上記構成において
、リード線（記載せず）を介して加熱部７に所定の電力
を印加し、加熱部７を介して固体電解質板１を所定温度
に加熱する。一方、同様にリード線（記載せず）を介し
て固体電解質板１（この場合は両面に形成した電極膜２
ａと反対側の電極膜）にも所定の電圧を印加する。する
と、空気中の酸素は、拡散通路６を経由して流入し、さ
らにカソード側の電極膜２ａからアノード側の電極膜（
記載せず）に向かって酸素イオンが流れる。この酸素ポ
ンプ作用によって固体電解質板１を酸素が移動し電流が
発生するが、酸素拡散通路６によって酸素分子の流入が
制限されるため、発生電流は飽和電流（限界電流と称す
）が生じる。この限界電流値は、酸素濃度と概略比例関
係にあるため限界電流を測定することにより酸素濃度が
判明する。
、リード線（記載せず）を介して加熱部７に所定の電力
を印加し、加熱部７を介して固体電解質板１を所定温度
に加熱する。一方、同様にリード線（記載せず）を介し
て固体電解質板１（この場合は両面に形成した電極膜２
ａと反対側の電極膜）にも所定の電圧を印加する。する
と、空気中の酸素は、拡散通路６を経由して流入し、さ
らにカソード側の電極膜２ａからアノード側の電極膜（
記載せず）に向かって酸素イオンが流れる。この酸素ポ
ンプ作用によって固体電解質板１を酸素が移動し電流が
発生するが、酸素拡散通路６によって酸素分子の流入が
制限されるため、発生電流は飽和電流（限界電流と称す
）が生じる。この限界電流値は、酸素濃度と概略比例関
係にあるため限界電流を測定することにより酸素濃度が
判明する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
限界電流式酸素センサの構造では、センサを長期使用し
て万が一異常（例えば、酸素拡散通路の目詰まりや漏れ
等）が発生してもその異常は検出できない。そのため真
の酸素濃度の測定が出来ず誤測定となる。
限界電流式酸素センサの構造では、センサを長期使用し
て万が一異常（例えば、酸素拡散通路の目詰まりや漏れ
等）が発生してもその異常は検出できない。そのため真
の酸素濃度の測定が出来ず誤測定となる。
【０００５】本発明は、かかる従来の問題点を解消する
もので、センサの異常有無を自己診断し、万が一異状の
場合、異常と判断して誤測定を防止するものである。
もので、センサの異常有無を自己診断し、万が一異状の
場合、異常と判断して誤測定を防止するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の限界電流式酸素センサは、対となる電極膜
が両面に複数対形成された酸素イオン伝導性の固体電解
質体と、前記固体電解質体の片面に設け、前記電極膜を
各々囲み酸素拡散通路を有するように始端と終端がお互
いに間隔を有するように配置した螺旋型スペーサと、前
記螺旋型スペーサの上部に配置されたシール板とからな
る。
に、本発明の限界電流式酸素センサは、対となる電極膜
が両面に複数対形成された酸素イオン伝導性の固体電解
質体と、前記固体電解質体の片面に設け、前記電極膜を
各々囲み酸素拡散通路を有するように始端と終端がお互
いに間隔を有するように配置した螺旋型スペーサと、前
記螺旋型スペーサの上部に配置されたシール板とからな
る。
【０００７】
【作用】本発明は、前流側の電極膜までの酸素拡散通路
の長さと、後流側の電極膜までの酸素拡散通路（螺旋型
拡散通路と前流側電極配置空間）の長さが異なる。その
ため、それぞれの電極膜を単独で作動させた場合の各電
極膜の限界電流が異なり、さらに限界電流が発揮し始め
る臨界電圧値も異なる。上記の構成により酸素拡散通路
の漏れ等の異状が発生した場合、複数対の電極膜から得
られる各電流値の比率は、センサ使い始めの初期値と大
きく異なる値となり、このセンサ使い始めの初期値とセ
ンサ使用中の値を比較することによりセンサ異常の有無
が自己診断でき、万が一異状の場合異常と判断して誤測
定を防止できる。このことを詳細に説明すると次の様に
なる。 （１）クラック発生があると酸素拡散通路の長さが短く
なり拡散抵抗が減少するため、限界電流値が増加する。 そのため、前流側電極膜までの酸素拡散通路の長さと後
流側電極膜までの酸素拡散通路（螺旋型通路と前流側電
極配置空間）の長さが使用初期と異なる長さとなる。そ
れ故、それぞれの電極膜を単独で作動させた場合の各電
極膜の電流は使用初期と異なる値となりその変化率が異
なるため、電流値の比率が変化しセンサの異常が検出で
きる。 （２）電極膜や固体電解質板の劣化であるが、劣化が発
生すると固体電解質板の酸素イオン伝導度が低下する。 そのため各電極膜への印加電圧を異ならせると、低印加
電圧の電極膜は電流値が低下し、高印加電圧の電極膜は
電流値は変化しない。したがって、電流値の比率が大き
く異なることとなりセンサの異常が検出できる。
の長さと、後流側の電極膜までの酸素拡散通路（螺旋型
拡散通路と前流側電極配置空間）の長さが異なる。その
ため、それぞれの電極膜を単独で作動させた場合の各電
極膜の限界電流が異なり、さらに限界電流が発揮し始め
る臨界電圧値も異なる。上記の構成により酸素拡散通路
の漏れ等の異状が発生した場合、複数対の電極膜から得
られる各電流値の比率は、センサ使い始めの初期値と大
きく異なる値となり、このセンサ使い始めの初期値とセ
ンサ使用中の値を比較することによりセンサ異常の有無
が自己診断でき、万が一異状の場合異常と判断して誤測
定を防止できる。このことを詳細に説明すると次の様に
なる。 （１）クラック発生があると酸素拡散通路の長さが短く
なり拡散抵抗が減少するため、限界電流値が増加する。 そのため、前流側電極膜までの酸素拡散通路の長さと後
流側電極膜までの酸素拡散通路（螺旋型通路と前流側電
極配置空間）の長さが使用初期と異なる長さとなる。そ
れ故、それぞれの電極膜を単独で作動させた場合の各電
極膜の電流は使用初期と異なる値となりその変化率が異
なるため、電流値の比率が変化しセンサの異常が検出で
きる。 （２）電極膜や固体電解質板の劣化であるが、劣化が発
生すると固体電解質板の酸素イオン伝導度が低下する。 そのため各電極膜への印加電圧を異ならせると、低印加
電圧の電極膜は電流値が低下し、高印加電圧の電極膜は
電流値は変化しない。したがって、電流値の比率が大き
く異なることとなりセンサの異常が検出できる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１は、本発明の一実施例である限界電流式
酸素センサの素子の一部破断斜視図である。１は酸素イ
オン伝導性の固体電解質板であり、この両面に対となる
電極膜２ａ、３ａが２個対で形成されている。この固体
電解質板１の片面に、２個のカソード側の電極膜２ａお
よび３ａを囲み、かつ始端６ａと終端６ｂがお互いに間
隔を有するように酸素拡散通路６が配置された１個の螺
旋型のスペーサ４が配置されている。４ａは補助スペー
サで、これにより２個のカソード側の電極膜２ａおよび
３ａが各々囲まれるようにしている。そして螺旋型スペ
ーサ４の上部にシール板５が配置され、さらにシール板
５の上部に加熱部７が配置されセンサを構成している。 酸素拡散通路６は螺旋型スペーサ４の相対向する隔壁と
固体電解質板１とシール板５で囲まれる螺旋型の空間で
形成され、酸素は前記螺旋型空間を経由してカソード側
の電極膜２ａもしくは３ａへ拡散する。一方、電極膜２
ａと３ａは補助スペーサ４ａを介して前流および後流の
関係にあり、前流側の電極膜２ａまでの酸素拡散通路６
ａの長さと、後流側の電極膜３ａまでの酸素拡散通路６
ｂ（螺旋型通路と前流側電極配置空間）の長さが異なる
ように設計したため、限界電流値が異なる。電極膜２ａ
と３ａは、同じ電圧を印加してもよいが、異なる電圧の
印加の方が望ましい。
説明する。図１は、本発明の一実施例である限界電流式
酸素センサの素子の一部破断斜視図である。１は酸素イ
オン伝導性の固体電解質板であり、この両面に対となる
電極膜２ａ、３ａが２個対で形成されている。この固体
電解質板１の片面に、２個のカソード側の電極膜２ａお
よび３ａを囲み、かつ始端６ａと終端６ｂがお互いに間
隔を有するように酸素拡散通路６が配置された１個の螺
旋型のスペーサ４が配置されている。４ａは補助スペー
サで、これにより２個のカソード側の電極膜２ａおよび
３ａが各々囲まれるようにしている。そして螺旋型スペ
ーサ４の上部にシール板５が配置され、さらにシール板
５の上部に加熱部７が配置されセンサを構成している。 酸素拡散通路６は螺旋型スペーサ４の相対向する隔壁と
固体電解質板１とシール板５で囲まれる螺旋型の空間で
形成され、酸素は前記螺旋型空間を経由してカソード側
の電極膜２ａもしくは３ａへ拡散する。一方、電極膜２
ａと３ａは補助スペーサ４ａを介して前流および後流の
関係にあり、前流側の電極膜２ａまでの酸素拡散通路６
ａの長さと、後流側の電極膜３ａまでの酸素拡散通路６
ｂ（螺旋型通路と前流側電極配置空間）の長さが異なる
ように設計したため、限界電流値が異なる。電極膜２ａ
と３ａは、同じ電圧を印加してもよいが、異なる電圧の
印加の方が望ましい。
【０００９】次に具体的実験例にもとづいて説明する。
図１の限界電流式酸素センサにおいて固体電解質板１と
してＺｒＯ２ ・Ｙ２ Ｏ３ （Ｙ２ Ｏ３ ８ｍｏｌ
％添加）、電極膜２ａおよび３ａとして白金、螺旋型ス
ペーサ４として硝子（熱膨脹係数はＺｒＯ２ ・Ｙ２
Ｏ３ と概略同一であり、所定粒径の耐熱性粒子を微量
含有）、シール板５としてフォルステライト、加熱部７
として白金ヒータを用いた。
してＺｒＯ２ ・Ｙ２ Ｏ３ （Ｙ２ Ｏ３ ８ｍｏｌ
％添加）、電極膜２ａおよび３ａとして白金、螺旋型ス
ペーサ４として硝子（熱膨脹係数はＺｒＯ２ ・Ｙ２
Ｏ３ と概略同一であり、所定粒径の耐熱性粒子を微量
含有）、シール板５としてフォルステライト、加熱部７
として白金ヒータを用いた。
【００１０】製法について説明する。まず、電極膜２ａ
および３ａを固体電解質板１のうえに、さらに螺旋型ス
ペーサ４を固体電解質板１のうえに厚膜印刷技術および
焼成技術を用いて形成した。一方、シール板５のうえに
加熱部７を、厚膜印刷技術および焼成技術を用いて形成
した。つぎに、固体電解質板１上の螺旋型スペーサ４と
シール板５とを積層し加熱溶融することで酸素拡散通路
６を形成した。そしてリード線（記載せず）を取りつけ
て完成である。完成品の寸法は１０×１０×０．９ｍｍ
である。
および３ａを固体電解質板１のうえに、さらに螺旋型ス
ペーサ４を固体電解質板１のうえに厚膜印刷技術および
焼成技術を用いて形成した。一方、シール板５のうえに
加熱部７を、厚膜印刷技術および焼成技術を用いて形成
した。つぎに、固体電解質板１上の螺旋型スペーサ４と
シール板５とを積層し加熱溶融することで酸素拡散通路
６を形成した。そしてリード線（記載せず）を取りつけ
て完成である。完成品の寸法は１０×１０×０．９ｍｍ
である。
【００１１】なお、この完成品は、断熱材で外包しさら
にこの断熱材をステンレス製金網の筐体で外包して実装
体とした。以下、この実装体を用いてその特性と効果を
検定した。
にこの断熱材をステンレス製金網の筐体で外包して実装
体とした。以下、この実装体を用いてその特性と効果を
検定した。
【００１２】以下、その効果を実施例に基づき説明する
。実験は、２個の電極膜２ａおよび３ａを同時に作動さ
せ、その合成電流と各電極膜の電流を測定している。 限界電流式酸素センサは、対となる電極膜に電圧を印加
すると電流が発生するが、ある電圧値以上になると電流
値は概略同じ値を示す。電流値が電圧にかかわらず同じ
値を示すこの飽和電流値を限界電流と呼ぶ。
。実験は、２個の電極膜２ａおよび３ａを同時に作動さ
せ、その合成電流と各電極膜の電流を測定している。 限界電流式酸素センサは、対となる電極膜に電圧を印加
すると電流が発生するが、ある電圧値以上になると電流
値は概略同じ値を示す。電流値が電圧にかかわらず同じ
値を示すこの飽和電流値を限界電流と呼ぶ。
【００１３】＜実験１＞印加電圧と電流の相関を測定し
た結果を図２に示す。電極膜２ａのみ作動させた場合は
、印加電圧１．２Ｖ以上より限界電流を示し始め限界電
流値が１４０μＡと大きいのに対し、センサ電極膜３ａ
・３ｂのみ作動させた場合は、印加電圧０．９Ｖ以上よ
り限界電流を示し始め限界電流値１２０μＡと小さい。 その理由は、前流側の電極膜２ａまでの酸素拡散通路６
ａの長さと、後流側の電極膜３ａまでの酸素拡散通路６
ｂ（螺旋型拡散通路と前流側電極配置空間）の長さが異
なるためであり、後流側の電極膜３ａの方が長いため拡
散抵抗が大きくなる。したがって、限界電流値が小さく
、それにともない限界電流を示し始める臨界電圧値も低
電圧側へ移動する。
た結果を図２に示す。電極膜２ａのみ作動させた場合は
、印加電圧１．２Ｖ以上より限界電流を示し始め限界電
流値が１４０μＡと大きいのに対し、センサ電極膜３ａ
・３ｂのみ作動させた場合は、印加電圧０．９Ｖ以上よ
り限界電流を示し始め限界電流値１２０μＡと小さい。 その理由は、前流側の電極膜２ａまでの酸素拡散通路６
ａの長さと、後流側の電極膜３ａまでの酸素拡散通路６
ｂ（螺旋型拡散通路と前流側電極配置空間）の長さが異
なるためであり、後流側の電極膜３ａの方が長いため拡
散抵抗が大きくなる。したがって、限界電流値が小さく
、それにともない限界電流を示し始める臨界電圧値も低
電圧側へ移動する。
【００１４】一方、電極膜２ａと３ａを同時に作動させ
ると、その限界電流値は電極膜２ａのみ作動させた場合
と概略同じ値１４０μＡをしめすが、限界電流を示し始
める印加電圧値は０．４Ｖと低電圧側へ移動する。限界
電流が概略同じ値をしめす理由は、（１）電極膜２ａと
３ａを同時に作動させても大部分の酸素は、前流側の電
極膜２ａに感応しポンピング作用を行うことと、（２）
限界電流値は拡散抵抗で決まるため、電極膜２ａのみ作
動させた場合の拡散抵抗とこの方式が同じ拡散抵抗であ
るためである。一方、限界電流値を示し始める印加電圧
値が０．４Ｖと低電圧側へ移動する理由は、電極膜２ａ
と３ａの同時作動で電極面積が大きくなり、それにとも
ない酸素ポンピングの電流が大きくなるためである。
ると、その限界電流値は電極膜２ａのみ作動させた場合
と概略同じ値１４０μＡをしめすが、限界電流を示し始
める印加電圧値は０．４Ｖと低電圧側へ移動する。限界
電流が概略同じ値をしめす理由は、（１）電極膜２ａと
３ａを同時に作動させても大部分の酸素は、前流側の電
極膜２ａに感応しポンピング作用を行うことと、（２）
限界電流値は拡散抵抗で決まるため、電極膜２ａのみ作
動させた場合の拡散抵抗とこの方式が同じ拡散抵抗であ
るためである。一方、限界電流値を示し始める印加電圧
値が０．４Ｖと低電圧側へ移動する理由は、電極膜２ａ
と３ａの同時作動で電極面積が大きくなり、それにとも
ない酸素ポンピングの電流が大きくなるためである。
【００１５】＜実験２＞酸素濃度と限界電流の相関を測
定した結果を図３に示す。電極膜２ａのみ作動させた（
検出電圧１．４Ｖ）場合も、センサ電極膜３ａのみ作動
させた（検出電圧１．２Ｖ）場合も、限界電流は酸素濃
度に対しほぼ比例関係にある。なお、電極膜２ａと３ａ
を同時に作動させた場合（検出電圧１．４Ｖ）の酸素濃
度と限界電流の相関は、ほぼ電極膜２ａのみ作動させた
場合と同じであった。
定した結果を図３に示す。電極膜２ａのみ作動させた（
検出電圧１．４Ｖ）場合も、センサ電極膜３ａのみ作動
させた（検出電圧１．２Ｖ）場合も、限界電流は酸素濃
度に対しほぼ比例関係にある。なお、電極膜２ａと３ａ
を同時に作動させた場合（検出電圧１．４Ｖ）の酸素濃
度と限界電流の相関は、ほぼ電極膜２ａのみ作動させた
場合と同じであった。
【００１６】次に、電極膜２ａのみ作動させた場合と、
センサ電極膜３ａのみ作動させた場合の電流の比率を算
出した結果を図４に示す。電流の比率は、酸素濃度にか
かわらず一定（約１．１７）であった。なお、効果の判
定は各々の検出電圧を違えておこなったが、同一電圧（
例えば検出電圧１．４Ｖ）の場合でも電流の比率は酸素
濃度にかかわらず一定（１．１７）であった。
センサ電極膜３ａのみ作動させた場合の電流の比率を算
出した結果を図４に示す。電流の比率は、酸素濃度にか
かわらず一定（約１．１７）であった。なお、効果の判
定は各々の検出電圧を違えておこなったが、同一電圧（
例えば検出電圧１．４Ｖ）の場合でも電流の比率は酸素
濃度にかかわらず一定（１．１７）であった。
【００１７】＜実験３＞クラック発生時の印加電圧と電
流の相関を測定した結果を図５に示す。クラック発生が
あると拡散通路６の長さが短くなり拡散抵抗が減少する
ため、限界電流値が使用初期値より増加する。そのため
、前流側電極膜までの酸素拡散通路の長さと後流側電極
膜までの酸素拡散通路（螺旋型通路と前流側電極配置空
間）の長さが使用初期と異なる長さとなる。それ故、そ
れぞれの電極膜を単独で作動させた場合の各電極膜の電
流は使用初期と異なる値となるが、その変化率が一定で
なく各々異なる。従って、電極膜２ａのみ作動させた場
合と、センサ電極膜３ａのみ作動させた場合の電流の比
率は使用初期（１．１７）より変化（１．２７に変化）
し、センサの異常が検出できる。なお、実験は、模擬の
試験片を用いてクラック発生を模倣して行なった。
流の相関を測定した結果を図５に示す。クラック発生が
あると拡散通路６の長さが短くなり拡散抵抗が減少する
ため、限界電流値が使用初期値より増加する。そのため
、前流側電極膜までの酸素拡散通路の長さと後流側電極
膜までの酸素拡散通路（螺旋型通路と前流側電極配置空
間）の長さが使用初期と異なる長さとなる。それ故、そ
れぞれの電極膜を単独で作動させた場合の各電極膜の電
流は使用初期と異なる値となるが、その変化率が一定で
なく各々異なる。従って、電極膜２ａのみ作動させた場
合と、センサ電極膜３ａのみ作動させた場合の電流の比
率は使用初期（１．１７）より変化（１．２７に変化）
し、センサの異常が検出できる。なお、実験は、模擬の
試験片を用いてクラック発生を模倣して行なった。
【００１８】＜実験４＞ヒータの劣化時の印加電圧と電
流の相関を測定した結果を図６に示す。ヒータの劣化が
あると、固体電解質板の酸素イオン伝導度が低下する。 そのため、電極膜２ａのみ作動させた場合は、印加電圧
１．４５Ｖ以上より限界電流を示し始め、電極膜３ａの
み作動させた場合は、印加電圧１．１Ｖ以上より限界電
流を示し始め、使用初期より高くなっている。そのため
、電極膜２ａは検出電圧１．４Ｖにおいては限界電流を
示さなくなってその値が低下し、電極膜３ａは検出電圧
１．２Ｖにおいて限界電流を示す。したがって、電流値
の比率が使用初期（１．１７）より大きく異なる（１．
１０に変化）こととなりセンサの異常が検出できる。な
お、実験は、ヒータの電力を低下させて行なった。
流の相関を測定した結果を図６に示す。ヒータの劣化が
あると、固体電解質板の酸素イオン伝導度が低下する。 そのため、電極膜２ａのみ作動させた場合は、印加電圧
１．４５Ｖ以上より限界電流を示し始め、電極膜３ａの
み作動させた場合は、印加電圧１．１Ｖ以上より限界電
流を示し始め、使用初期より高くなっている。そのため
、電極膜２ａは検出電圧１．４Ｖにおいては限界電流を
示さなくなってその値が低下し、電極膜３ａは検出電圧
１．２Ｖにおいて限界電流を示す。したがって、電流値
の比率が使用初期（１．１７）より大きく異なる（１．
１０に変化）こととなりセンサの異常が検出できる。な
お、実験は、ヒータの電力を低下させて行なった。
【００１９】＜実験５＞電極劣化時の印加電圧と電流の
相関を測定した結果を図７に示す。電極劣化があると、
固体電解質板の酸素イオン伝導度が低下する。そのため
、電極膜２ａのみ作動させた場合は、印加電圧１．５Ｖ
以上より限界電流を示し始め、電極膜３ａのみ作動させ
た場合は、印加電圧１．２Ｖ以上より限界電流を示し始
め、使用初期より高くなっている。そのため、電極膜２
ａは検出電圧１．４Ｖにおいては限界電流を示さなくな
ってその値が低下し、電極膜３ａは検出電圧１．２Ｖに
おいて限界電流のままで同じ値である。したがって、電
流値の比率は使用初期（１．１７）より大きく異なる（
１．０５に変化）こととなりセンサの異常が検出できる
。なお、実験は、センサの長期使用で電極を劣化させて
行なった。
相関を測定した結果を図７に示す。電極劣化があると、
固体電解質板の酸素イオン伝導度が低下する。そのため
、電極膜２ａのみ作動させた場合は、印加電圧１．５Ｖ
以上より限界電流を示し始め、電極膜３ａのみ作動させ
た場合は、印加電圧１．２Ｖ以上より限界電流を示し始
め、使用初期より高くなっている。そのため、電極膜２
ａは検出電圧１．４Ｖにおいては限界電流を示さなくな
ってその値が低下し、電極膜３ａは検出電圧１．２Ｖに
おいて限界電流のままで同じ値である。したがって、電
流値の比率は使用初期（１．１７）より大きく異なる（
１．０５に変化）こととなりセンサの異常が検出できる
。なお、実験は、センサの長期使用で電極を劣化させて
行なった。
【００２０】
【発明の効果】以上のように本発明の限界電流式酸素セ
ンサによると、前流側の電極膜までの酸素拡散通路の長
さと、後流側の電極膜までの酸素拡散通路（螺旋型拡散
通路と前流側電極配置空間）の長さが異なるため、それ
ぞれの電極膜を単独で作動させた場合の各電極膜の限界
電流が異なり、さらに限界電流が発揮し始める電圧値も
異なる。従って、酸素拡散通路の漏れ等の異状が発生し
た場合、複数対の電極膜から得られる各電流値の比率は
、センサ使い始めの初期値と大きく異なる値となり、こ
のセンサ使い始めの初期値とセンサ使用中の値を比較す
ることによりセンサ異常の有無が自己診断でき、万が一
の場合異常と判断して誤測定を防止できる。
ンサによると、前流側の電極膜までの酸素拡散通路の長
さと、後流側の電極膜までの酸素拡散通路（螺旋型拡散
通路と前流側電極配置空間）の長さが異なるため、それ
ぞれの電極膜を単独で作動させた場合の各電極膜の限界
電流が異なり、さらに限界電流が発揮し始める電圧値も
異なる。従って、酸素拡散通路の漏れ等の異状が発生し
た場合、複数対の電極膜から得られる各電流値の比率は
、センサ使い始めの初期値と大きく異なる値となり、こ
のセンサ使い始めの初期値とセンサ使用中の値を比較す
ることによりセンサ異常の有無が自己診断でき、万が一
の場合異常と判断して誤測定を防止できる。
【図１】本発明の一実施例である限界電流式酸素センサ
の一部破断斜視図
の一部破断斜視図
【図２】同印加電圧と発生電流の相関を示す特性図
【図
３】同酸素濃度と発生電流の相関を示す特性図
３】同酸素濃度と発生電流の相関を示す特性図
【図４】
同酸素濃度と電流比率の相関を示す特性図
同酸素濃度と電流比率の相関を示す特性図
【図５】同印
加電圧と発生電流の相関を示す特性図
加電圧と発生電流の相関を示す特性図
【図６】同印加電
圧と発生電流の相関を示す特性図
圧と発生電流の相関を示す特性図
【図７】同印加電圧と
発生電流の相関を示す特性図
発生電流の相関を示す特性図
【図８】従来の限界電流式
酸素センサの一部破断斜視図
酸素センサの一部破断斜視図
１ 酸素イオン伝導性固体電解質板
２ａ，２ｂ 電極膜
３ａ，３ｂ 電極膜
４ 螺旋型スペーサ
４ａ 補助スペーサ
５ シール板
６ 酸素拡散通路
７ 加熱部
Claims (1)
- 【請求項１】対となる電極膜が両面に複数対形成された
酸素イオン伝導性の固体電解質体と、前記固体電解質体
の片面に設け、前記電極膜を各々囲み酸素拡散通路を有
するように始端と終端が互いに間隔を有するように配置
した螺旋型スペーサと、前記螺旋型スペーサの上部に配
置されたシール板とからなる限界電流式酸素センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3113212A JPH04340458A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 限界電流式酸素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3113212A JPH04340458A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 限界電流式酸素センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04340458A true JPH04340458A (ja) | 1992-11-26 |
Family
ID=14606408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3113212A Pending JPH04340458A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 限界電流式酸素センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04340458A (ja) |
-
1991
- 1991-05-17 JP JP3113212A patent/JPH04340458A/ja active Pending
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