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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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
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
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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 |