JPH0444949B2 - - Google Patents
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- JPH0444949B2 JPH0444949B2 JP58238434A JP23843483A JPH0444949B2 JP H0444949 B2 JPH0444949 B2 JP H0444949B2 JP 58238434 A JP58238434 A JP 58238434A JP 23843483 A JP23843483 A JP 23843483A JP H0444949 B2 JPH0444949 B2 JP H0444949B2
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-
- 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
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
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Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は酸素イオン伝導性固体電解質を利用し
たガス中の酸素または可燃性ガス成分濃度を電気
的に測定するガスセンサに関する。
たガス中の酸素または可燃性ガス成分濃度を電気
的に測定するガスセンサに関する。
[従来技術]
従来ガス中の酸素または可燃性ガス成分濃度の
電気的測定にはジルコニア等の酸素イオン伝導性
固体電解質を用いた装置が知られている。このよ
うな固体電解質を用いた酸素等のガス成分の濃度
測定装置の公知の技術として固体電解質の一方の
電極面を含んで密閉状態の空間を形成する室を備
え、その室の壁に微小な拡散孔を設け、これによ
り被測定ガス中のガス成分を上記室内に拡散導入
するように電極面間に電圧を印加することにより
流れる電流量を測定して被測定ガス中のガス成分
濃度を測定する方法(特開昭52−72286号、特開
昭53−66292号)がある。
電気的測定にはジルコニア等の酸素イオン伝導性
固体電解質を用いた装置が知られている。このよ
うな固体電解質を用いた酸素等のガス成分の濃度
測定装置の公知の技術として固体電解質の一方の
電極面を含んで密閉状態の空間を形成する室を備
え、その室の壁に微小な拡散孔を設け、これによ
り被測定ガス中のガス成分を上記室内に拡散導入
するように電極面間に電圧を印加することにより
流れる電流量を測定して被測定ガス中のガス成分
濃度を測定する方法(特開昭52−72286号、特開
昭53−66292号)がある。
ところが、これらの装置の構成は両電極の内、
一方の電極雰囲気は拡散制限用の小さい孔によつ
てのみ被測定ガス雰囲気と連通する密閉状空間雰
囲気であるので、被測定ガス成分の濃度が急変し
た場合、この拡散部分からの拡散ガスが密閉室内
全域におよんで平衡状態に達するまで時間がかか
り、そのため応答性が低くなるという欠点があつ
た。
一方の電極雰囲気は拡散制限用の小さい孔によつ
てのみ被測定ガス雰囲気と連通する密閉状空間雰
囲気であるので、被測定ガス成分の濃度が急変し
た場合、この拡散部分からの拡散ガスが密閉室内
全域におよんで平衡状態に達するまで時間がかか
り、そのため応答性が低くなるという欠点があつ
た。
一方、ガス成分の拡散制限作用を電極に密接し
て設けた多孔質部材の連通気孔によつて行なわせ
るものも提案されている(特開昭55−62349号)
が、多孔質材の気孔率の制御が容易ではなく、ま
た使用中目詰りによる拡散抵抗の変化を起こしや
すく、安定性に欠けるという問題があつた。
て設けた多孔質部材の連通気孔によつて行なわせ
るものも提案されている(特開昭55−62349号)
が、多孔質材の気孔率の制御が容易ではなく、ま
た使用中目詰りによる拡散抵抗の変化を起こしや
すく、安定性に欠けるという問題があつた。
[発明の目的]
本発明は上記欠点を解決し被測定ガス中の酸素
等のガス成分濃度が変化してもそれに対する応答
性が速く、かつ個々の特性が安定しやすくて製造
が容易であり、かつ使用中安定した性能が得られ
る新規なセンサを提供することにある。
等のガス成分濃度が変化してもそれに対する応答
性が速く、かつ個々の特性が安定しやすくて製造
が容易であり、かつ使用中安定した性能が得られ
る新規なセンサを提供することにある。
[発明の構成]
即ち、発明の要旨とするところは、
酸素イオン伝導性固体電解質の壁部を有すると
ともに、被測定気体に対して密閉状で外気側に開
口部を有し、空隙部を隔てて配置された中空体二
体と、 上記両中空体の空隙部に面した壁部の内外両面
に設けられた酸素ガス透過性の電極と、 一方の中空体の電極に接続されて所定量の酸素
を空隙部へ流入させるように所定量の電流を流す
ための通電手段と、 他方の通空体の電極に接続されて空隙部から酸
素を汲み出すように電流を流すための電力源とを
備え、 上記他方の中空体の電極体の電極間の電流を一
定とする定電流設定手段と、 該定電流設定手段によつて電流が一定にされた
場合に、上記他方の中空体の電極間の電圧を測定
する電圧測定手段と、 上記電圧測定手段によつて測定された電圧に基
づいて、上記被測定気体のガス成分と上記他方の
中空体の電極間の電圧との相関関係を参照して、
上記被測定気体のガス成分を検出するガス成分検
出手段と、 を備えたことを特徴とするガスセンサにある。
ともに、被測定気体に対して密閉状で外気側に開
口部を有し、空隙部を隔てて配置された中空体二
体と、 上記両中空体の空隙部に面した壁部の内外両面
に設けられた酸素ガス透過性の電極と、 一方の中空体の電極に接続されて所定量の酸素
を空隙部へ流入させるように所定量の電流を流す
ための通電手段と、 他方の通空体の電極に接続されて空隙部から酸
素を汲み出すように電流を流すための電力源とを
備え、 上記他方の中空体の電極体の電極間の電流を一
定とする定電流設定手段と、 該定電流設定手段によつて電流が一定にされた
場合に、上記他方の中空体の電極間の電圧を測定
する電圧測定手段と、 上記電圧測定手段によつて測定された電圧に基
づいて、上記被測定気体のガス成分と上記他方の
中空体の電極間の電圧との相関関係を参照して、
上記被測定気体のガス成分を検出するガス成分検
出手段と、 を備えたことを特徴とするガスセンサにある。
また、第2の発明の要旨とするところは、
酸素イオン伝導性固体電解質の壁部を有すると
ともに、被測定気体に対して密閉状で外気側に開
口部を有し、空隙部を隔てて配置された中空体二
体と、 上記両中空体の空隙部に面した壁部の内外両面
に設けられた酸素ガス透過性の電極と、 一方の中空体の電極に接続されて所定量の酸素
を空隙部へ流入させるように所定量の電流を流す
ための通電手段と、 他方の中空体の電極に接続されて空隙部から酸
素を汲み出すように電流を流すための電力源とを
備え、 上記他方の中空体の電極間の電圧を一定とする
定電圧設定手段と、 該定電圧設定手段によつて電流が一定にされた
場合に、上記他方の中空体の電極間の電流を測定
する電流測定手段と、 上記電流測定手段によつて測定された電流に基
づいて、上記被測定気体のガス成分と上記他方の
中空体の電極間の電圧との相関関係を参照して、
上記被測定気体のガス成分を検出するガス成分検
出手段と、 を備えたことを特徴とするガスセンサにある。
ともに、被測定気体に対して密閉状で外気側に開
口部を有し、空隙部を隔てて配置された中空体二
体と、 上記両中空体の空隙部に面した壁部の内外両面
に設けられた酸素ガス透過性の電極と、 一方の中空体の電極に接続されて所定量の酸素
を空隙部へ流入させるように所定量の電流を流す
ための通電手段と、 他方の中空体の電極に接続されて空隙部から酸
素を汲み出すように電流を流すための電力源とを
備え、 上記他方の中空体の電極間の電圧を一定とする
定電圧設定手段と、 該定電圧設定手段によつて電流が一定にされた
場合に、上記他方の中空体の電極間の電流を測定
する電流測定手段と、 上記電流測定手段によつて測定された電流に基
づいて、上記被測定気体のガス成分と上記他方の
中空体の電極間の電圧との相関関係を参照して、
上記被測定気体のガス成分を検出するガス成分検
出手段と、 を備えたことを特徴とするガスセンサにある。
上記酸素イオン伝導性固体電解質とは安定化ま
たは部分安定化ジルコニア等の酸素イオン伝導性
セラミツク質焼結体が用いられる。
たは部分安定化ジルコニア等の酸素イオン伝導性
セラミツク質焼結体が用いられる。
上記酸素ガス透過性の電極は白金、金等のセラ
ミツク粉末とのペーストを固体電解質上に印刷後
焼き付ける方法あるいはスパツタリングや蒸着に
より固体電解質上に設ける方法等の一般的な方法
により形成される。後者の薄膜技術を用いて電極
を形成したときには、更にその上に厚膜技術によ
りセラミツク質の多孔質層を被着させることが好
ましい。
ミツク粉末とのペーストを固体電解質上に印刷後
焼き付ける方法あるいはスパツタリングや蒸着に
より固体電解質上に設ける方法等の一般的な方法
により形成される。後者の薄膜技術を用いて電極
を形成したときには、更にその上に厚膜技術によ
りセラミツク質の多孔質層を被着させることが好
ましい。
次に本発明を実施例とともに説明してゆく。
[実施例]
本発明の第1実施例のセンサ1を第1図に示
す。ここにおいて2はジルコニアを主成分とする
酸素イオン伝導性固体電解質により形成されてい
る直方体状の中空体であり、外気側にのみ開口部
2aを有している。また空隙部3を介して平行に
もう1つの同形状のジルコニアを主成分とする酸
素イオン伝導性固体電解質からなる直方体状中空
体4が配設され、同様に外気方向のみに開口部4
aを有している。上記両中空体2,4の、空隙部
3に面した壁部2b,4bの内外面にそれぞれ酸
素ガス透過性の電極5,6,7,8が形成されて
いる。このように配置された中空体2,4はその
台部9により相対的位置を固定され、更に本セン
サ1が適応されるべき測定部分の壁部10、例え
ば内燃機関の排気管に台部9の鍔部9aにより固
定されている。
す。ここにおいて2はジルコニアを主成分とする
酸素イオン伝導性固体電解質により形成されてい
る直方体状の中空体であり、外気側にのみ開口部
2aを有している。また空隙部3を介して平行に
もう1つの同形状のジルコニアを主成分とする酸
素イオン伝導性固体電解質からなる直方体状中空
体4が配設され、同様に外気方向のみに開口部4
aを有している。上記両中空体2,4の、空隙部
3に面した壁部2b,4bの内外面にそれぞれ酸
素ガス透過性の電極5,6,7,8が形成されて
いる。このように配置された中空体2,4はその
台部9により相対的位置を固定され、更に本セン
サ1が適応されるべき測定部分の壁部10、例え
ば内燃機関の排気管に台部9の鍔部9aにより固
定されている。
上述の如き構成において、一方の中空体2の電
極5,6間に電極6から電極5へ向つて一定電流
Ip0が流れるように通電手段11、例えば定電流
源が接続され、また他方の中空体4の電極7,8
間に電極7から電極8へ向つて任意の電流両を流
すことができる電力源12が接続され、それによ
り電圧を印加し、電極7,8間の電圧及び電流を
測定すると、第3図に示す如くの測定結果が得ら
れる。
極5,6間に電極6から電極5へ向つて一定電流
Ip0が流れるように通電手段11、例えば定電流
源が接続され、また他方の中空体4の電極7,8
間に電極7から電極8へ向つて任意の電流両を流
すことができる電力源12が接続され、それによ
り電圧を印加し、電極7,8間の電圧及び電流を
測定すると、第3図に示す如くの測定結果が得ら
れる。
この場合本センサ1を内燃機関の排ガス中の酸
素または可燃ガス成分の濃度の測定に適用したも
のとする。ここで横軸λは空燃比であり、縦軸は
測定された電極7,8間の電圧Vであり、又図中
のグラフは電流をIp1<Ip2<Ip3の関係にある各値
Ip1、Ip2、Ip3に一定に保持した場合に得られる電
圧の急な変化を示す。ただし、電極5,6間には
予め一定の電流量の電流Ip0がバイアス電流とし
て流されている。また固体電解質4bおよび被測
定ガスの温度は充分一定に保持されているとす
る。第3図から判る通り、例えば電極7,8間の
電流量を一定にしたときの電圧変化を検出すれば
空燃比λがλ>1では、排ガス中の酸素の濃度を
検知することができ、λ<1では可燃ガス成分の
濃度を検知することができる。また、電圧を一定
にしておき電流を変化させることによつても同様
に検出することが可能である。つまり空燃比セン
サとして使用できるのである。
素または可燃ガス成分の濃度の測定に適用したも
のとする。ここで横軸λは空燃比であり、縦軸は
測定された電極7,8間の電圧Vであり、又図中
のグラフは電流をIp1<Ip2<Ip3の関係にある各値
Ip1、Ip2、Ip3に一定に保持した場合に得られる電
圧の急な変化を示す。ただし、電極5,6間には
予め一定の電流量の電流Ip0がバイアス電流とし
て流されている。また固体電解質4bおよび被測
定ガスの温度は充分一定に保持されているとす
る。第3図から判る通り、例えば電極7,8間の
電流量を一定にしたときの電圧変化を検出すれば
空燃比λがλ>1では、排ガス中の酸素の濃度を
検知することができ、λ<1では可燃ガス成分の
濃度を検知することができる。また、電圧を一定
にしておき電流を変化させることによつても同様
に検出することが可能である。つまり空燃比セン
サとして使用できるのである。
上記したような電圧及び電流の特性が得られる
理由を説明すると、まず一方の中空体2の電極
5,6間に一定電流量のバイアス電流Ip0を流す
ことにより、その電流量と比例した量の酸素イオ
ンが固体電解質中を移動し、中空部2cに存在す
る酸素が常に一定時間に一定量空隙部3へ流出す
ることになる。空隙部3に流入した酸素ガスは、
空隙部3の三方向が被測定ガス側に開放されてい
ることにより、空隙部3から被測定ガス中へ拡散
していくとともに被測定ガス中の可燃ガス成分が
逆に開放端から拡散流入し電極面で酸素と燃焼反
応して消費されることになる。この空隙部へ流入
される酸素の減少スピードは被測定ガス中の化燃
ガス成分の濃度が最大のとき最大となるが、その
様な状況下でも燃焼により消費される酸素量より
充分多い酸素が流されるようにバイアス電流量が
決められている。従つて被測定ガス中の可燃ガス
成分濃度が小さい程また酸素濃度が大きい程空隙
部3内の酸素濃度は大となり、そのためもう一方
の中空体4の中空部4cにおける酸素濃度と空隙
部3との濃度比が関係付けされ、従つて、電源1
2による印加電圧急変を生じる電流量が濃度に応
じて決定されてくる。従つて電流量と電圧の急変
時の空燃比とが対応することになる。つまり被測
定ガスの濃度が電極7,8の電圧、電流量の関係
から求まることになる。
理由を説明すると、まず一方の中空体2の電極
5,6間に一定電流量のバイアス電流Ip0を流す
ことにより、その電流量と比例した量の酸素イオ
ンが固体電解質中を移動し、中空部2cに存在す
る酸素が常に一定時間に一定量空隙部3へ流出す
ることになる。空隙部3に流入した酸素ガスは、
空隙部3の三方向が被測定ガス側に開放されてい
ることにより、空隙部3から被測定ガス中へ拡散
していくとともに被測定ガス中の可燃ガス成分が
逆に開放端から拡散流入し電極面で酸素と燃焼反
応して消費されることになる。この空隙部へ流入
される酸素の減少スピードは被測定ガス中の化燃
ガス成分の濃度が最大のとき最大となるが、その
様な状況下でも燃焼により消費される酸素量より
充分多い酸素が流されるようにバイアス電流量が
決められている。従つて被測定ガス中の可燃ガス
成分濃度が小さい程また酸素濃度が大きい程空隙
部3内の酸素濃度は大となり、そのためもう一方
の中空体4の中空部4cにおける酸素濃度と空隙
部3との濃度比が関係付けされ、従つて、電源1
2による印加電圧急変を生じる電流量が濃度に応
じて決定されてくる。従つて電流量と電圧の急変
時の空燃比とが対応することになる。つまり被測
定ガスの濃度が電極7,8の電圧、電流量の関係
から求まることになる。
本実施例は上述の如く構成されていることによ
り、各中空体2,4は一方向が開口した直方体を
形成しているのみで、その製造は容易であり、か
つ中空体2から空隙部3へ供給される酸素ガスは
開口部2aより流入する単なる外気であり酸素濃
度が高いので電源11はほとんど電力を要せずに
酸素を空隙部3へ流入させることができる。
り、各中空体2,4は一方向が開口した直方体を
形成しているのみで、その製造は容易であり、か
つ中空体2から空隙部3へ供給される酸素ガスは
開口部2aより流入する単なる外気であり酸素濃
度が高いので電源11はほとんど電力を要せずに
酸素を空隙部3へ流入させることができる。
次に第4図および第5図に本発明の第2実施例
を示す。第4図は第2実施例センサ21を内燃機
関排ガス測定に適用した状態を示す部分断面図、
第5図はそのB−B間の横断面図である。本実施
例のセンサ21の構成は、まず外気側に開口部2
2aを有する固体電解質からなる中空体22に対
し空隙部23を介して、やはり外気に対して開口
部24aを有する中空体24を平行に配し、かつ
空隙部23に面した各中空体22,24の壁部2
2b,24bの内外両面に各々電極25,26,
27,28を設けるよう構成されている。この第
2実施例のセンサ21の構成は上述したような第
1実施例と同様な構成に加えて更に、濃度測定側
の固体電解質中空体24の、空隙部23側の壁部
24bの延長部分にヒーター31が備えられてい
ることである。このヒーター31は絶縁性のコの
字型に形成された角柱状のセラミツクからなり、
その中心部に通電発熱性の導電部31aが設けら
れている。
を示す。第4図は第2実施例センサ21を内燃機
関排ガス測定に適用した状態を示す部分断面図、
第5図はそのB−B間の横断面図である。本実施
例のセンサ21の構成は、まず外気側に開口部2
2aを有する固体電解質からなる中空体22に対
し空隙部23を介して、やはり外気に対して開口
部24aを有する中空体24を平行に配し、かつ
空隙部23に面した各中空体22,24の壁部2
2b,24bの内外両面に各々電極25,26,
27,28を設けるよう構成されている。この第
2実施例のセンサ21の構成は上述したような第
1実施例と同様な構成に加えて更に、濃度測定側
の固体電解質中空体24の、空隙部23側の壁部
24bの延長部分にヒーター31が備えられてい
ることである。このヒーター31は絶縁性のコの
字型に形成された角柱状のセラミツクからなり、
その中心部に通電発熱性の導電部31aが設けら
れている。
上述した各中空体22,24の分解図及び斜視
図を第6図イ,ロ及び第7図イ,ロに示す。第6
図イは空隙部23へ酸素を供給する酸素供給源と
しての固体電解質中空体22の分解斜視図を表わ
している。本中空体22は予め表裏面に酸素ガス
透過性の電極25,26が形成された、空隙部2
3に面した壁部である酸素イオン伝導性固体電解
質板22bと、更に同形状のセラミツク板22d
及び短冊状セラミツク板22e,22f,22g
とをセラミツクペーストにより接着し焼き付ける
ことによつて形成される。この中空体22が酸素
供給源としての役割を果たすためには22bのみ
が酸素イオン伝導性の固体電解質であれば良く、
他の部分22d,22e,22f,22gについ
ては通常の絶縁性のセラミツク板、例えばスピネ
ル等で充分である。次に第7図イ,ロは濃度を検
出する固体電解質中空体24の分解及び斜視図を
示す。中空体24は表裏両面に電極27,28が
形成された空隙部23に面した壁部である酸素イ
オン伝導性固体電解質板24bと、その内部に発
熱体31aが埋設されているヒーター31と、短
冊状のセラミツク板24d,24e,24f,2
4gとから構成されている。上記の構成部分の組
立てはまずセラミツクペーストにて固体電解質板
24dの三方の縁にコの字状ヒーター31を接着
させ更にコの字状ヒーター31に囲まれた固体電
解質板24bの面に、セラミツク板24e,24
f,24gをヒーター31にそわせてコの字状に
接着し、更にそのセラミツク板24e,24f,
24gのコの字状の縁に対しセラミツク板24d
を接着させることによりなされる。
図を第6図イ,ロ及び第7図イ,ロに示す。第6
図イは空隙部23へ酸素を供給する酸素供給源と
しての固体電解質中空体22の分解斜視図を表わ
している。本中空体22は予め表裏面に酸素ガス
透過性の電極25,26が形成された、空隙部2
3に面した壁部である酸素イオン伝導性固体電解
質板22bと、更に同形状のセラミツク板22d
及び短冊状セラミツク板22e,22f,22g
とをセラミツクペーストにより接着し焼き付ける
ことによつて形成される。この中空体22が酸素
供給源としての役割を果たすためには22bのみ
が酸素イオン伝導性の固体電解質であれば良く、
他の部分22d,22e,22f,22gについ
ては通常の絶縁性のセラミツク板、例えばスピネ
ル等で充分である。次に第7図イ,ロは濃度を検
出する固体電解質中空体24の分解及び斜視図を
示す。中空体24は表裏両面に電極27,28が
形成された空隙部23に面した壁部である酸素イ
オン伝導性固体電解質板24bと、その内部に発
熱体31aが埋設されているヒーター31と、短
冊状のセラミツク板24d,24e,24f,2
4gとから構成されている。上記の構成部分の組
立てはまずセラミツクペーストにて固体電解質板
24dの三方の縁にコの字状ヒーター31を接着
させ更にコの字状ヒーター31に囲まれた固体電
解質板24bの面に、セラミツク板24e,24
f,24gをヒーター31にそわせてコの字状に
接着し、更にそのセラミツク板24e,24f,
24gのコの字状の縁に対しセラミツク板24d
を接着させることによりなされる。
第4図に戻り、この実施例のセンサ21を用い
た濃度測定方法を説明すると、前記第1の実施例
と同様であるが、まず酸素ポンプ側の固体電解質
中空体22の電極25,26間に電極26から2
5へ向けて一定電流量の電流をバイアス電流とし
て流す。このようにして外気から開口部22aを
通じて流入した酸素を壁部22bを介して空隙部
23へ常に単位時間当り一定量の酸素を供給す
る。次に測定側の中空体24の電極27,28に
電極27側から28側に向けて一定電流を流す。
この電流は切変スイツチ33により定電流電源3
4,35,36を適宜切換えて、その各電流量
Ip1、Ip2、Ip3の時の電圧を電圧計37にて測定す
る。ただし電極27及び28に挟まれ壁部24b
の固体電解質を高電圧から保護するためツエナー
ダイオードにより構成されている保護回路38が
電極27,28と並列に設けられている。このこ
とにより第8図に示す如く壁部24bにかかる電
圧V1を上限としてそれ以上の電圧がかかること
はない。
た濃度測定方法を説明すると、前記第1の実施例
と同様であるが、まず酸素ポンプ側の固体電解質
中空体22の電極25,26間に電極26から2
5へ向けて一定電流量の電流をバイアス電流とし
て流す。このようにして外気から開口部22aを
通じて流入した酸素を壁部22bを介して空隙部
23へ常に単位時間当り一定量の酸素を供給す
る。次に測定側の中空体24の電極27,28に
電極27側から28側に向けて一定電流を流す。
この電流は切変スイツチ33により定電流電源3
4,35,36を適宜切換えて、その各電流量
Ip1、Ip2、Ip3の時の電圧を電圧計37にて測定す
る。ただし電極27及び28に挟まれ壁部24b
の固体電解質を高電圧から保護するためツエナー
ダイオードにより構成されている保護回路38が
電極27,28と並列に設けられている。このこ
とにより第8図に示す如く壁部24bにかかる電
圧V1を上限としてそれ以上の電圧がかかること
はない。
このような方法にて測定すると各電流量Ip1、
Ip2、Ip3と、その電流量における電圧の測定値と
の関係は第1実施例と同じく内燃機関の排ガス中
の酸素または可燃ガス成分の濃度、従つて空燃比
を決定することになる。つまり燃焼前の混合気の
空燃比と電圧または電流とが相関関係としてとら
えられる。このようにして電圧Vまたは電流Iを
測定すれば被測定ガス中の酸素濃度を測定するこ
とができる。
Ip2、Ip3と、その電流量における電圧の測定値と
の関係は第1実施例と同じく内燃機関の排ガス中
の酸素または可燃ガス成分の濃度、従つて空燃比
を決定することになる。つまり燃焼前の混合気の
空燃比と電圧または電流とが相関関係としてとら
えられる。このようにして電圧Vまたは電流Iを
測定すれば被測定ガス中の酸素濃度を測定するこ
とができる。
被測定ガスが例えば750℃以上である場合のよ
うに充分に酸素センサ21を活性化する温度内で
充分安定していれば良いが、常温の被測定ガスを
測定するような場合や温度調節を要するときは、
可変抵抗41を介して電源42を、ヒーター31
中の発熱線31aの両端に接続することにより発
熱線31aを発熱させ、伝導熱により中空体24
の壁部24bを加熱し温度制御することができ正
確な測定値を得ることが可能となる。
うに充分に酸素センサ21を活性化する温度内で
充分安定していれば良いが、常温の被測定ガスを
測定するような場合や温度調節を要するときは、
可変抵抗41を介して電源42を、ヒーター31
中の発熱線31aの両端に接続することにより発
熱線31aを発熱させ、伝導熱により中空体24
の壁部24bを加熱し温度制御することができ正
確な測定値を得ることが可能となる。
本実施例によれば、第1実施例の効果に加え
て、ヒーター31を設けたことにより、より正確
な測定値を得ることができる。
て、ヒーター31を設けたことにより、より正確
な測定値を得ることができる。
[発明の効果]
第1の発明は、上述した中空体二体と、酸素ガ
ス透過性の電極と、通電手段と、電力源とを備
え、定電流設定手段によつて電流が一定にされた
場合に、電圧測定手段によつて、他方の中空体の
電極間の電圧を測定し、この電圧測定手段によつ
て測定された電圧に基づき、ガス成分検出手段に
よつて、被測定気体のガス成分と他方の中空体の
電極間の電圧との相関関係を参照して、被測定気
体のガス成分を検出することができる。
ス透過性の電極と、通電手段と、電力源とを備
え、定電流設定手段によつて電流が一定にされた
場合に、電圧測定手段によつて、他方の中空体の
電極間の電圧を測定し、この電圧測定手段によつ
て測定された電圧に基づき、ガス成分検出手段に
よつて、被測定気体のガス成分と他方の中空体の
電極間の電圧との相関関係を参照して、被測定気
体のガス成分を検出することができる。
よつて、比較的簡単な構造で、しかもその中空
体内部は平衡に達する時間が極く短いので、応答
性に悪影響を生じず、被測定ガス中の酸素濃度が
変化しても、迅速に濃度に応じた精度の高い酸素
濃度検出値を得ることができる。
体内部は平衡に達する時間が極く短いので、応答
性に悪影響を生じず、被測定ガス中の酸素濃度が
変化しても、迅速に濃度に応じた精度の高い酸素
濃度検出値を得ることができる。
また、第2の発明では、上述した中空体二体
と、酸素ガス透過性の電極と、通電手段と、電力
源とを備え、定電圧設定手段によつて電圧が一定
にされた場合に、電流測定手段によつて、他方の
中空体の電極間の電流を測定し、この電流測定手
段によつて測定された電流に基づき、ガス成分検
出手段によつて、被測定気体のガス成分と他方の
中空体の電極間の電流との相関関係を参照して、
被測定気体のガス成分を検出することができる。
と、酸素ガス透過性の電極と、通電手段と、電力
源とを備え、定電圧設定手段によつて電圧が一定
にされた場合に、電流測定手段によつて、他方の
中空体の電極間の電流を測定し、この電流測定手
段によつて測定された電流に基づき、ガス成分検
出手段によつて、被測定気体のガス成分と他方の
中空体の電極間の電流との相関関係を参照して、
被測定気体のガス成分を検出することができる。
よつて、上記第1の発明と同様に、比較的簡単
な構造で、しかもその中空体内部は平衡に達する
時間が極く短いので、応答性に悪影響を生じず、
被測定ガス中の酸素濃度が変化しても、迅速に濃
度に応じた精度の高い酸素濃度検出値を得ること
ができる。
な構造で、しかもその中空体内部は平衡に達する
時間が極く短いので、応答性に悪影響を生じず、
被測定ガス中の酸素濃度が変化しても、迅速に濃
度に応じた精度の高い酸素濃度検出値を得ること
ができる。
第1図は本発明第1実施例の縦断面図、第2図
はそのA−A横断面図、第3図は第1実施例にお
いて測定された空燃比λ、電圧V及び電流良Ip1
〜Ip3の関係を示すグラフ、第4図は第2実施例
の部分縦断面図、第5図はそのB−B横断面図、
第6図イは一方の中空体の分解斜視図、第6図ロ
はその組立て後の斜視図、第7図イは他方の中空
体の分解斜視図、第7図ロはその組立て後の斜視
図、第8図は第2実施例により測定した場合の空
燃比λ、電圧V及び電流量Ip1〜Ip3との関係を示
すグラフである。 1,21……酸素センサ、2,22……中空体
(酸素ポンプ側)、4,24……中空体(酸素濃度
測定側)、5,6,7,8,25,26,27,
28……酸素ガス透過性電極、2a,4a,22
a,24a……開口部。
はそのA−A横断面図、第3図は第1実施例にお
いて測定された空燃比λ、電圧V及び電流良Ip1
〜Ip3の関係を示すグラフ、第4図は第2実施例
の部分縦断面図、第5図はそのB−B横断面図、
第6図イは一方の中空体の分解斜視図、第6図ロ
はその組立て後の斜視図、第7図イは他方の中空
体の分解斜視図、第7図ロはその組立て後の斜視
図、第8図は第2実施例により測定した場合の空
燃比λ、電圧V及び電流量Ip1〜Ip3との関係を示
すグラフである。 1,21……酸素センサ、2,22……中空体
(酸素ポンプ側)、4,24……中空体(酸素濃度
測定側)、5,6,7,8,25,26,27,
28……酸素ガス透過性電極、2a,4a,22
a,24a……開口部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 酸素イオン伝導性固体電解質の壁部を有する
とともに、被測定気体に対して密閉状で外気側に
開口部を有し、空隙部を隔てて配置された中空体
二体と、 上記両中空体の空隙部に面した壁部の内外両面
に設けられた酸素ガス透過性の電極と、 一方の中空体の電極に接続されて所定量の酸素
を空隙部へ流入させるように所定量の電流を流す
ための通電手段と、 他方の中空体の電極に接続されて空隙部から酸
素を汲み出すように電流を流すための電力源とを
備え、 上記他方の中空体の電極間の電流を一定とする
定電流設定手段と、 該定電流設定手段によつて電流が一定にされた
場合に、上記他方の中空体の電極間の電圧を測定
する電圧測定手段と、 上記電圧測定手段によつて測定された電圧に基
づいて、上記被測定気体のガス成分と上記他方の
中空体の電極間の電圧との相関関係を参照して、
上記被測定気体のガス成分を検出するガス成分検
出手段と、 を備えたことを特徴とするガスセンサ。 2 酸素イオン伝導性固体電解質の壁部を有する
とともに、被測定気体に対して密閉状で外気側に
開口部を有し、空隙部を隔てて配置された中空体
二体と、 上記両中空体の空隙部に面した壁部の内外両面
に設けられた酸素ガス透過性の電極と、 一方の中空体の電極に接続されて所定量の酸素
を空隙部へ流入させるように所定量の電流を流す
ための通電手段と、 他方の中空体の電極に接続されて空隙部から酸
素を汲み出すように電流を流すための電力源とを
備え、 上記他方の中空体の電極間の電圧を一定とする
定電圧設定手段と、 該定電圧設定手段によつて電圧が一定にされた
場合に、上記他方の中空体の電極間の電流を測定
する電流測定手段と、 上記電流測定手段によつて測定された電流に基
づいて、上記被測定気体のガス成分と上記他方の
中空体の電極間の電流との相関関係を参照して、
上記被測定気体のガス成分を検出するガス成分検
出手段と、 を備えたことを特徴とするガスセンサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58238434A JPS60129656A (ja) | 1983-12-17 | 1983-12-17 | ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58238434A JPS60129656A (ja) | 1983-12-17 | 1983-12-17 | ガスセンサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60129656A JPS60129656A (ja) | 1985-07-10 |
JPH0444949B2 true JPH0444949B2 (ja) | 1992-07-23 |
Family
ID=17030153
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58238434A Granted JPS60129656A (ja) | 1983-12-17 | 1983-12-17 | ガスセンサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60129656A (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0635954B2 (ja) * | 1987-05-12 | 1994-05-11 | 日本特殊陶業株式会社 | 空燃比検出装置 |
-
1983
- 1983-12-17 JP JP58238434A patent/JPS60129656A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS60129656A (ja) | 1985-07-10 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |