JPH09318594A - ガスセンサおよび被測定ガス中の特定成分量の測定方法 - Google Patents
ガスセンサおよび被測定ガス中の特定成分量の測定方法Info
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- JPH09318594A JPH09318594A JP9045050A JP4505097A JPH09318594A JP H09318594 A JPH09318594 A JP H09318594A JP 9045050 A JP9045050 A JP 9045050A JP 4505097 A JP4505097 A JP 4505097A JP H09318594 A JPH09318594 A JP H09318594A
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- G01N27/416—Systems
- G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes
- G01N27/419—Measuring voltages or currents with a combination of oxygen pumping cells and oxygen concentration cells
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 少ない端子数で個々のセンサの感度補正が可
能であり、信頼性が向上し、コストの上昇を招来しない
ガスセンサと、被測定ガス中の特定成分量の測定方法を
提供する。 【解決手段】 主ポンプ手段１にてポンピング処理され
た被測定ガスが導入される側には測定電極４５と基準電
極４６が設けられ、この電極４５，４６と固体電解質隔
壁２とによって測定用ポンプ手段２０が構成され、かつ
測定用ポンプ手段２０の出力端子間には、電源１７及び
電流検出手段１８を有している。主ポンプ手段１の出力
端子６，７間には電源９及び電流検出手段１０を有する
回路を形成しているとともに、出力端子６，７間に、主
ポンプ手段１の感度に対応した抵抗値を持つ固定抵抗８
を並列に接続している。
能であり、信頼性が向上し、コストの上昇を招来しない
ガスセンサと、被測定ガス中の特定成分量の測定方法を
提供する。 【解決手段】 主ポンプ手段１にてポンピング処理され
た被測定ガスが導入される側には測定電極４５と基準電
極４６が設けられ、この電極４５，４６と固体電解質隔
壁２とによって測定用ポンプ手段２０が構成され、かつ
測定用ポンプ手段２０の出力端子間には、電源１７及び
電流検出手段１８を有している。主ポンプ手段１の出力
端子６，７間には電源９及び電流検出手段１０を有する
回路を形成しているとともに、出力端子６，７間に、主
ポンプ手段１の感度に対応した抵抗値を持つ固定抵抗８
を並列に接続している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、被測定ガス中の
特定成分量を検出するガスセンサおよび被測定ガス中の
特定成分量の測定方法に係わり、特にセンサ間の出力特
性のばらつきを、正確に且つ簡単に補正することができ
るガスセンサおよび測定方法に関するものである。
特定成分量を検出するガスセンサおよび被測定ガス中の
特定成分量の測定方法に係わり、特にセンサ間の出力特
性のばらつきを、正確に且つ簡単に補正することができ
るガスセンサおよび測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】 従来、ジルコニア磁器等の固体電解質
からなる隔壁に一対の電極を設けた電気化学的ポンプセ
ルを用い、この両電極間に通電した場合の拡散限界電流
を測定することにより、被測定ガス中の特定成分、例え
ば酸素ガス量を測定する方法が知られている。この際、
拡散限界電流は、センサ素子の構造、特に電極の微構造
やガス拡散抵抗層の気孔率等のバラツキにより変化する
為、正確な測定を行う為には、それぞれのセンサ素子の
感度に応じた補正をする必要があった。この補正をする
に当たっては、分析計などに使用するセンサと異なり、
自動車部品としてのセンサにおいては、インターフェー
ス側でセンサ特性の個体バラツキを調整することはでき
ない。そこで、自動車搭載用センサには、何らかの個体
バラツキの補正をする手段が必要であった。
からなる隔壁に一対の電極を設けた電気化学的ポンプセ
ルを用い、この両電極間に通電した場合の拡散限界電流
を測定することにより、被測定ガス中の特定成分、例え
ば酸素ガス量を測定する方法が知られている。この際、
拡散限界電流は、センサ素子の構造、特に電極の微構造
やガス拡散抵抗層の気孔率等のバラツキにより変化する
為、正確な測定を行う為には、それぞれのセンサ素子の
感度に応じた補正をする必要があった。この補正をする
に当たっては、分析計などに使用するセンサと異なり、
自動車部品としてのセンサにおいては、インターフェー
ス側でセンサ特性の個体バラツキを調整することはでき
ない。そこで、自動車搭載用センサには、何らかの個体
バラツキの補正をする手段が必要であった。
【０００３】 このような個体バラツキを補正する方法
としては、従来、 １）図８に示すように、拡散限界電流を２つの抵抗３
２，３３を用いて分流し、拡散限界電流を所定の値に調
整する方法、 ２）センサの特性を測定した後にその特性をランク分け
し、図７に示すように、各ランクに対応した値の固定抵
抗１２をコネクタケースに内蔵する方法、などがあっ
た。
としては、従来、 １）図８に示すように、拡散限界電流を２つの抵抗３
２，３３を用いて分流し、拡散限界電流を所定の値に調
整する方法、 ２）センサの特性を測定した後にその特性をランク分け
し、図７に示すように、各ランクに対応した値の固定抵
抗１２をコネクタケースに内蔵する方法、などがあっ
た。
【０００４】 図８に示す方法は、固体電解質隔壁２
と、その内面及び外面に設けられた一対の電極３，４
と、該電極３上に設けられたガス拡散抵抗層５とからな
る電気化学的ポンプセル６０の出力端子６，７間に、電
源９と電流検出手段１０を有する回路を形成したもの
で、電気化学的ポンプセル６０に流れる拡散限界電流を
抵抗３２と３３で分流して、電流検出手段１０に被測定
ガス中の特定成分の濃度に比例した電流を流す方法であ
る。また、図７の方法では、固体電解質隔壁２の内面及
び外面に設けられた一対の電極３，４と、該電極３上に
設けられたガス拡散抵抗層５とからなる電気化学的ポン
プセル６０の出力端子６，７間に、電源９と電流検出手
段１０を有する回路を形成してなるセンサに対して、そ
の特性を測定した後にその特性をランク分けする。次い
で、図７に示すように、各ランクに対応した値の固定抵
抗１２を内蔵したコネクタケースを電気化学的ポンプセ
ル６０に組み合わせ、該固定抵抗１２に直列に接続した
別の電流検出手段１５にて電流を検出する方法である。
と、その内面及び外面に設けられた一対の電極３，４
と、該電極３上に設けられたガス拡散抵抗層５とからな
る電気化学的ポンプセル６０の出力端子６，７間に、電
源９と電流検出手段１０を有する回路を形成したもの
で、電気化学的ポンプセル６０に流れる拡散限界電流を
抵抗３２と３３で分流して、電流検出手段１０に被測定
ガス中の特定成分の濃度に比例した電流を流す方法であ
る。また、図７の方法では、固体電解質隔壁２の内面及
び外面に設けられた一対の電極３，４と、該電極３上に
設けられたガス拡散抵抗層５とからなる電気化学的ポン
プセル６０の出力端子６，７間に、電源９と電流検出手
段１０を有する回路を形成してなるセンサに対して、そ
の特性を測定した後にその特性をランク分けする。次い
で、図７に示すように、各ランクに対応した値の固定抵
抗１２を内蔵したコネクタケースを電気化学的ポンプセ
ル６０に組み合わせ、該固定抵抗１２に直列に接続した
別の電流検出手段１５にて電流を検出する方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、上記
した分流抵抗を設けたセンサ、あるいは各ランクに対応
した値の固定抵抗を取り付けたセンサにおいては、コネ
クタの端子数が多くなり、信頼性の低下とコストの上昇
をまねくという欠点があった。本発明は、これら従来の
補正方法の課題を解決できる補正方法を提供することを
目的とするものである。
した分流抵抗を設けたセンサ、あるいは各ランクに対応
した値の固定抵抗を取り付けたセンサにおいては、コネ
クタの端子数が多くなり、信頼性の低下とコストの上昇
をまねくという欠点があった。本発明は、これら従来の
補正方法の課題を解決できる補正方法を提供することを
目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】 上記の目的を達成する
ため、本発明によれば、外部空間に接する固体電解質隔
壁と、該固体電解質隔壁の内面及び外面に形成された内
側ポンプ電極及び外側ポンプ電極からなる電気化学的ポ
ンプセルを有し、且つ、前記外部空間から導入された被
測定ガスに含まれる酸素を、前記内側ポンプ電極と前記
外側ポンプ電極間に印加される制御電圧に基づいてポン
ピング処理する主ポンプ手段を備えてなる、被測定ガス
中の特定成分量を検出するガスセンサであって、前記電
気化学的ポンプセルに並列に、前記電気化学的ポンプセ
ルの特性値に対応する所定の電気特性値を有するＲＬＣ
要素を接続したことを特徴とするガスセンサが提供され
る。
ため、本発明によれば、外部空間に接する固体電解質隔
壁と、該固体電解質隔壁の内面及び外面に形成された内
側ポンプ電極及び外側ポンプ電極からなる電気化学的ポ
ンプセルを有し、且つ、前記外部空間から導入された被
測定ガスに含まれる酸素を、前記内側ポンプ電極と前記
外側ポンプ電極間に印加される制御電圧に基づいてポン
ピング処理する主ポンプ手段を備えてなる、被測定ガス
中の特定成分量を検出するガスセンサであって、前記電
気化学的ポンプセルに並列に、前記電気化学的ポンプセ
ルの特性値に対応する所定の電気特性値を有するＲＬＣ
要素を接続したことを特徴とするガスセンサが提供され
る。
【０００７】 また、本発明によれば、外部空間に接す
る固体電解質隔壁と、該固体電解質隔壁の内面及び外面
に形成された内側ポンプ電極及び外側ポンプ電極からな
る電気化学的ポンプセルを有し、且つ、前記外部空間か
ら導入された被測定ガスに含まれる酸素を、前記内側ポ
ンプ電極と前記外側ポンプ電極間に印加される制御電圧
に基づいてポンピング処理する主ポンプ手段と、一方が
前記主ポンプ手段にてポンピング処理された被測定ガス
が導入される側に設けられた一対の検出電極を有し、前
記主ポンプ手段にてポンピング処理された後の被測定ガ
スに含まれる目的成分の分解あるいは還元により発生す
る酸素の量に応じた電気信号を発生する電気信号変換手
段と、を備えた被測定ガス中の特定成分量を検出するガ
スセンサであって、前記電気化学的ポンプセルあるいは
前記電気信号変換手段の出力端子に並列に、前記ガスセ
ンサの電気信号特性に対応した所定の電気特性値を有す
るＲＬＣ要素を接続したことを特徴とするガスセンサが
提供される。本発明においては、電気信号変換手段は、
主ポンプ手段にてポンピング処理された後の被測定ガス
に含まれる目的成分の分解あるいは還元により発生する
酸素を、一対の検出電極間に印加される測定用電圧に基
づいてポンピング処理する測定用ポンプ手段と、この測
定用ポンプ手段に生じるポンプ電流を検出する電流検出
手段とを具備したものが好ましく、この場合には、電流
検出手段にて検出されたポンプ電流に基づいて被測定ガ
ス中の特定成分量を測定する。また、この電気信号変換
手段は、主ポンプ手段にてポンピング処理された後の被
測定ガスに含まれる目的成分の分解あるいは還元により
発生する酸素の量と、対照ガス側に設けられた検出電極
側の対照ガスに含まれる酸素の量との差に応じた起電力
を発生する濃度検出手段と、この濃度検出手段に生じる
起電力を検出する電圧検出手段とを具備したものであっ
てもよく、この場合には、電圧検出手段にて検出された
起電力に基づいて被測定ガス中の特定成分量を測定す
る。
る固体電解質隔壁と、該固体電解質隔壁の内面及び外面
に形成された内側ポンプ電極及び外側ポンプ電極からな
る電気化学的ポンプセルを有し、且つ、前記外部空間か
ら導入された被測定ガスに含まれる酸素を、前記内側ポ
ンプ電極と前記外側ポンプ電極間に印加される制御電圧
に基づいてポンピング処理する主ポンプ手段と、一方が
前記主ポンプ手段にてポンピング処理された被測定ガス
が導入される側に設けられた一対の検出電極を有し、前
記主ポンプ手段にてポンピング処理された後の被測定ガ
スに含まれる目的成分の分解あるいは還元により発生す
る酸素の量に応じた電気信号を発生する電気信号変換手
段と、を備えた被測定ガス中の特定成分量を検出するガ
スセンサであって、前記電気化学的ポンプセルあるいは
前記電気信号変換手段の出力端子に並列に、前記ガスセ
ンサの電気信号特性に対応した所定の電気特性値を有す
るＲＬＣ要素を接続したことを特徴とするガスセンサが
提供される。本発明においては、電気信号変換手段は、
主ポンプ手段にてポンピング処理された後の被測定ガス
に含まれる目的成分の分解あるいは還元により発生する
酸素を、一対の検出電極間に印加される測定用電圧に基
づいてポンピング処理する測定用ポンプ手段と、この測
定用ポンプ手段に生じるポンプ電流を検出する電流検出
手段とを具備したものが好ましく、この場合には、電流
検出手段にて検出されたポンプ電流に基づいて被測定ガ
ス中の特定成分量を測定する。また、この電気信号変換
手段は、主ポンプ手段にてポンピング処理された後の被
測定ガスに含まれる目的成分の分解あるいは還元により
発生する酸素の量と、対照ガス側に設けられた検出電極
側の対照ガスに含まれる酸素の量との差に応じた起電力
を発生する濃度検出手段と、この濃度検出手段に生じる
起電力を検出する電圧検出手段とを具備したものであっ
てもよく、この場合には、電圧検出手段にて検出された
起電力に基づいて被測定ガス中の特定成分量を測定す
る。
【０００８】 更に本発明によれば、外部空間に接する
固体電解質隔壁と、該固体電解質隔壁の内面及び外面に
形成された内側ポンプ電極及び外側ポンプ電極からなる
電気化学的ポンプセルを有するセンサの主ポンプ手段を
用いて、前記外部空間から導入された被測定ガスに含ま
れる酸素を、前記内側ポンプ電極と前記外側ポンプ電極
間に印加される制御電圧に基づいてポンピング処理し
て、被測定ガス中の酸素分圧を所定の値に制御すること
により、被測定ガス中の特定成分量を測定する方法にお
いて、前記電気化学的ポンプセルに並列に、前記電気化
学的ポンプセルの特性値に対応する所定の電気特性値を
有するＲＬＣ要素を接続するとともに、その両端をセン
サ出力端子に接続し、常温において、固体電解質のイオ
ン伝導性を排除した状態における前記ＲＬＣ要素の電気
特性値を測定することにより、前記電気化学的ポンプセ
ルの高温での出力を補正する設定を行い、この設定に基
づいて前記電気化学的ポンプセルの出力を補正すること
を特徴とする被測定ガス中の特定成分量の測定方法が提
供される。
固体電解質隔壁と、該固体電解質隔壁の内面及び外面に
形成された内側ポンプ電極及び外側ポンプ電極からなる
電気化学的ポンプセルを有するセンサの主ポンプ手段を
用いて、前記外部空間から導入された被測定ガスに含ま
れる酸素を、前記内側ポンプ電極と前記外側ポンプ電極
間に印加される制御電圧に基づいてポンピング処理し
て、被測定ガス中の酸素分圧を所定の値に制御すること
により、被測定ガス中の特定成分量を測定する方法にお
いて、前記電気化学的ポンプセルに並列に、前記電気化
学的ポンプセルの特性値に対応する所定の電気特性値を
有するＲＬＣ要素を接続するとともに、その両端をセン
サ出力端子に接続し、常温において、固体電解質のイオ
ン伝導性を排除した状態における前記ＲＬＣ要素の電気
特性値を測定することにより、前記電気化学的ポンプセ
ルの高温での出力を補正する設定を行い、この設定に基
づいて前記電気化学的ポンプセルの出力を補正すること
を特徴とする被測定ガス中の特定成分量の測定方法が提
供される。
【０００９】 さらにまた、本発明によれば、外部空間
に接する固体電解質隔壁と、該固体電解質隔壁の内面及
び外面に形成された内側ポンプ電極及び外側ポンプ電極
からなる電気化学的ポンプセルを有するセンサの主ポン
プ手段を用いて、前記外部空間から導入された被測定ガ
スに含まれる酸素を、前記内側ポンプ電極と前記外側ポ
ンプ電極間に印加される制御電圧に基づいてポンピング
処理することにより、被測定ガス中の酸素分圧を所定の
値に制御し、一方が前記主ポンプ手段にてポンピング処
理された被測定ガスが導入される側に設けられた一対の
検出電極を有する電気信号変換手段を用いて、前記主ポ
ンプ手段にてポンピング処理された後の被測定ガスに含
まれる目的成分を、分解あるいは還元により発生する酸
素の量に応じた電気信号に変換し、前記電気信号変換手
段からの電気信号に基づいて被測定ガス中の特定成分量
を測定する、被測定ガス中の特定成分量の測定方法であ
って、前記電気化学的ポンプセルあるいは前記電気信号
変換手段の出力端子に並列に、前記電気信号の特性に対
応した所定の電気特性値を有するＲＬＣ要素を接続する
とともに、その両端をセンサ出力端子に接続し、常温に
おいて、固体電解質のイオン伝導性を排除した状態にお
ける前記ＲＬＣ要素の電気特性値を測定することによ
り、前記電気信号変換手段の高温での出力を補正する設
定を行い、この設定に基づいて前記電気信号変換手段の
出力を補正することを特徴とする被測定ガス中の特定成
分量の測定方法が提供される。
に接する固体電解質隔壁と、該固体電解質隔壁の内面及
び外面に形成された内側ポンプ電極及び外側ポンプ電極
からなる電気化学的ポンプセルを有するセンサの主ポン
プ手段を用いて、前記外部空間から導入された被測定ガ
スに含まれる酸素を、前記内側ポンプ電極と前記外側ポ
ンプ電極間に印加される制御電圧に基づいてポンピング
処理することにより、被測定ガス中の酸素分圧を所定の
値に制御し、一方が前記主ポンプ手段にてポンピング処
理された被測定ガスが導入される側に設けられた一対の
検出電極を有する電気信号変換手段を用いて、前記主ポ
ンプ手段にてポンピング処理された後の被測定ガスに含
まれる目的成分を、分解あるいは還元により発生する酸
素の量に応じた電気信号に変換し、前記電気信号変換手
段からの電気信号に基づいて被測定ガス中の特定成分量
を測定する、被測定ガス中の特定成分量の測定方法であ
って、前記電気化学的ポンプセルあるいは前記電気信号
変換手段の出力端子に並列に、前記電気信号の特性に対
応した所定の電気特性値を有するＲＬＣ要素を接続する
とともに、その両端をセンサ出力端子に接続し、常温に
おいて、固体電解質のイオン伝導性を排除した状態にお
ける前記ＲＬＣ要素の電気特性値を測定することによ
り、前記電気信号変換手段の高温での出力を補正する設
定を行い、この設定に基づいて前記電気信号変換手段の
出力を補正することを特徴とする被測定ガス中の特定成
分量の測定方法が提供される。
【００１０】 以上のとおり、本発明は、上記した従来
方法２）の改良に関するもので、本発明では、自動車に
搭載されているインターフェースは、各ランクに応じた
補正値を記憶しており、センサを作動させる前に、セン
サ側のラベルを読み取り、所定の補正値を選択して、セ
ンサ出力を補正することになる。なお、本発明において
は、ＲＬＣ要素が抵抗（Ｒ）であることが好ましく、ま
た、ＲＬＣ要素がコンデンサ（Ｃ）、コンデンサ（Ｃ）
と抵抗（Ｒ）の直列回路、またはコンデンサ（Ｃ）とイ
ンダクタ（Ｌ）の直列回路であることが好ましい。さら
に、ＲＬＣ要素として、これらの抵抗、コンデンサ及び
インダクタの組み合わせのほか、特定の周波数において
インピーダンス等が極大値あるいは極小値を有する振動
子、フィルターなどを用いることもできる。
方法２）の改良に関するもので、本発明では、自動車に
搭載されているインターフェースは、各ランクに応じた
補正値を記憶しており、センサを作動させる前に、セン
サ側のラベルを読み取り、所定の補正値を選択して、セ
ンサ出力を補正することになる。なお、本発明において
は、ＲＬＣ要素が抵抗（Ｒ）であることが好ましく、ま
た、ＲＬＣ要素がコンデンサ（Ｃ）、コンデンサ（Ｃ）
と抵抗（Ｒ）の直列回路、またはコンデンサ（Ｃ）とイ
ンダクタ（Ｌ）の直列回路であることが好ましい。さら
に、ＲＬＣ要素として、これらの抵抗、コンデンサ及び
インダクタの組み合わせのほか、特定の周波数において
インピーダンス等が極大値あるいは極小値を有する振動
子、フィルターなどを用いることもできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】 図１は本発明の基本的構成の一
例を示す回路図であり、ジルコニア磁器等の常温におい
てイオン伝導性を実質的に示さず、高温においてイオン
伝導性を示す固体電解質隔壁２と、その内面及び外面に
設けられた一対の電極３，４と、該電極３上に設けられ
たガス拡散抵抗層５とからなる電気化学的ポンプセル１
の出力端子６，７に、該セルの感度に対応した抵抗値を
持つ固定抵抗８を並列に接続している。
例を示す回路図であり、ジルコニア磁器等の常温におい
てイオン伝導性を実質的に示さず、高温においてイオン
伝導性を示す固体電解質隔壁２と、その内面及び外面に
設けられた一対の電極３，４と、該電極３上に設けられ
たガス拡散抵抗層５とからなる電気化学的ポンプセル１
の出力端子６，７に、該セルの感度に対応した抵抗値を
持つ固定抵抗８を並列に接続している。
【００１２】 上記のようにセンサ回路を構成した場
合、電気化学的ポンプセル１の出力端子６，７に、電源
９から所定の電圧（制御電圧）を印加すると、常温では
前記セル１のインピーダンスは非常に高いので、セル１
には殆ど電流は流れず、主として固定抵抗８のみに電流
が流れる。従って、この電流を電流検出手段１０で測定
すれば、固定抵抗８の抵抗値を読み取ることができる。
この抵抗値はそれぞれのセルの感度に対応した値に設定
されているから、その情報をセルに流れる電流検出手段
１０に記憶せしめ、セルが高温で作動した場合の電流値
を次式に基づいて補正することができる。
合、電気化学的ポンプセル１の出力端子６，７に、電源
９から所定の電圧（制御電圧）を印加すると、常温では
前記セル１のインピーダンスは非常に高いので、セル１
には殆ど電流は流れず、主として固定抵抗８のみに電流
が流れる。従って、この電流を電流検出手段１０で測定
すれば、固定抵抗８の抵抗値を読み取ることができる。
この抵抗値はそれぞれのセルの感度に対応した値に設定
されているから、その情報をセルに流れる電流検出手段
１０に記憶せしめ、セルが高温で作動した場合の電流値
を次式に基づいて補正することができる。
【００１３】Ｉ0 ＝Ｋn （Ｉn −Ｖ／Ｒn ） 但し、Ｉ0 はセルの感度補正後の拡散限界電流値、Ｋn
は各セルの感度に対応した補正係数、Ｉn は電流検出手
段１０に流れる電流値、Ｒn は固定抵抗８の抵抗値、Ｖ
は電源９の電圧である。なお、電流検出手段１０の内部
抵抗は無視できる程度に小さいものとする。
は各セルの感度に対応した補正係数、Ｉn は電流検出手
段１０に流れる電流値、Ｒn は固定抵抗８の抵抗値、Ｖ
は電源９の電圧である。なお、電流検出手段１０の内部
抵抗は無視できる程度に小さいものとする。
【００１４】 ここで、図１においては抵抗であるＲＬ
Ｃ要素の電気特性値が代表する電気化学的ポンプセルの
特性値（後述する図３〜図５のごとく、電気信号変換手
段を有する場合には、センサの電気信号特性）として
は、セル（センサ出力）の感度、オフセット値が挙げら
れる。セル（センサ出力）の感度としては、 被測定ガス中の特定成分の濃度に対する、ポンプ電流
の増加の割合、 被測定ガス中の特定成分の濃度に対する、起電力の減
少の割合、 被測定ガス中の特定成分の濃度に対する、抵抗の変化
の割合、 などがある。また、セル（センサ出力）のオフセット値
としては、 被測定ガス中の特定成分の濃度が０のときに流れる、
ポンプ電流の値、 被測定ガス中の特定成分の濃度が０のときに発生す
る、起電力の値、 被測定ガス中の特定成分の濃度が０のときの、抵抗
値、 などがある。
Ｃ要素の電気特性値が代表する電気化学的ポンプセルの
特性値（後述する図３〜図５のごとく、電気信号変換手
段を有する場合には、センサの電気信号特性）として
は、セル（センサ出力）の感度、オフセット値が挙げら
れる。セル（センサ出力）の感度としては、 被測定ガス中の特定成分の濃度に対する、ポンプ電流
の増加の割合、 被測定ガス中の特定成分の濃度に対する、起電力の減
少の割合、 被測定ガス中の特定成分の濃度に対する、抵抗の変化
の割合、 などがある。また、セル（センサ出力）のオフセット値
としては、 被測定ガス中の特定成分の濃度が０のときに流れる、
ポンプ電流の値、 被測定ガス中の特定成分の濃度が０のときに発生す
る、起電力の値、 被測定ガス中の特定成分の濃度が０のときの、抵抗
値、 などがある。
【００１５】 この結果、図１においては、Ｉ0 は各セ
ルの感度のバラツキを補正した値となり、被測定ガスの
組成と極めて良い相関が得られることとなる。なお、固
定抵抗８はセンサ素子上にサーメット抵抗として焼き付
けても良く、センサーのコネクタケース内に収容しても
良い。
ルの感度のバラツキを補正した値となり、被測定ガスの
組成と極めて良い相関が得られることとなる。なお、固
定抵抗８はセンサ素子上にサーメット抵抗として焼き付
けても良く、センサーのコネクタケース内に収容しても
良い。
【００１６】 図２は本発明の他の基本構成の一例を示
す回路図であり、図１の基本構成と同様に、固体電解質
隔壁２と、その内面及び外面に設けられた一対の電極
３，４と、該電極３上に設けられたガス拡散抵抗層５と
からなる電気化学的ポンプセル１の出力端子６，７間に
電源９及び電流検出手段１０を有する回路を形成してい
る。また、ジルコニア磁器等の固体電解質隔壁２の内面
及び外面には、さらに一対の電極２３，２４を設け、該
電極２３上に設けられたガス拡散層５にて電気化学的ポ
ンプセル２１を構成し、その出力端子２６，２７に、該
セル２１に隣接する電気化学的ポンプセル１の感度に対
応した抵抗値を持つ固定抵抗２８をコンデンサ２９を介
して並列に接続している。
す回路図であり、図１の基本構成と同様に、固体電解質
隔壁２と、その内面及び外面に設けられた一対の電極
３，４と、該電極３上に設けられたガス拡散抵抗層５と
からなる電気化学的ポンプセル１の出力端子６，７間に
電源９及び電流検出手段１０を有する回路を形成してい
る。また、ジルコニア磁器等の固体電解質隔壁２の内面
及び外面には、さらに一対の電極２３，２４を設け、該
電極２３上に設けられたガス拡散層５にて電気化学的ポ
ンプセル２１を構成し、その出力端子２６，２７に、該
セル２１に隣接する電気化学的ポンプセル１の感度に対
応した抵抗値を持つ固定抵抗２８をコンデンサ２９を介
して並列に接続している。
【００１７】 上記のようにセンサ回路を構成した場合
には、セル２１の出力端子２６，２７に、交流電源３０
からコンデンサ３１を介して所定の電圧を印加すると、
常温ではセル２１のインピーダンスは非常に高いので、
セル２１には殆ど電流は流れず、主として固定抵抗２８
のみに電流が流れる。従って、この電流を第二の電流検
出手段１１で測定すれば、固定抵抗２８の抵抗値を読み
取ることができる。この抵抗値は電気化学的ポンプセル
１の感度に対応した値に設定されているから、その情報
を第二の電流検出手段１１に記憶せしめ、セル２１が高
温で作動した場合の電流値を次式に基づいて補正するこ
とができる。
には、セル２１の出力端子２６，２７に、交流電源３０
からコンデンサ３１を介して所定の電圧を印加すると、
常温ではセル２１のインピーダンスは非常に高いので、
セル２１には殆ど電流は流れず、主として固定抵抗２８
のみに電流が流れる。従って、この電流を第二の電流検
出手段１１で測定すれば、固定抵抗２８の抵抗値を読み
取ることができる。この抵抗値は電気化学的ポンプセル
１の感度に対応した値に設定されているから、その情報
を第二の電流検出手段１１に記憶せしめ、セル２１が高
温で作動した場合の電流値を次式に基づいて補正するこ
とができる。
【００１８】Ｉ0 ＝Ｋn ×Ｉn 但し、Ｉ0 はセルの感度補正後の拡散限界電流値、Ｋn
は各セルの感度に対応した補正係数、Ｉn は電流検出手
段１０に流れる電流値である。
は各セルの感度に対応した補正係数、Ｉn は電流検出手
段１０に流れる電流値である。
【００１９】 この方法によれば、電気化学的ポンプセ
ル１の電流検出回路に影響を及ぼすこと無く、且つ、電
気化学的ポンプセル２１が起電力を測定する方式のセル
であっても、その起電力に影響を及ぼすことも無く補正
することが可能となる。例えば、図２において、電位差
（電圧）検出手段３５では、電極２３，２４間の酸素濃
度差に応じた起電力が測定されることになり、この起電
力を所定の値に制御するように電気化学的ポンプセル１
に印加される電圧が調整される。
ル１の電流検出回路に影響を及ぼすこと無く、且つ、電
気化学的ポンプセル２１が起電力を測定する方式のセル
であっても、その起電力に影響を及ぼすことも無く補正
することが可能となる。例えば、図２において、電位差
（電圧）検出手段３５では、電極２３，２４間の酸素濃
度差に応じた起電力が測定されることになり、この起電
力を所定の値に制御するように電気化学的ポンプセル１
に印加される電圧が調整される。
【００２０】
【実施例】 以下、本発明の実施例について、図面を参
照しつつ更に詳細に説明する。図３はヒーター部を備え
たＮＯｘセンサの主要部の断面と電気回路を示す。図３
において、ＮＯｘセンサ内には、第一の内部空所４２及
び第二の内部空所４４が、センサ素子先端側に第一の内
部空所４２が位置するようにして別個に配設されている
とともに、それら第一の内部空所４２及び第二の内部空
所４４とは独立した形態において、基準ガス存在空所と
しての基準ガス導入空間４７がセンサ素子の長手方向に
延びるように設けられている。また、第一の内部空所４
２を外部の被測定ガス存在空間に連通せしめる第一の拡
散律速部４１がセンサ素子先端に設けられているととも
に、第一の内部空所４２と第二の内部空所４４とは、第
二の拡散律速部４３を介して連通している。
照しつつ更に詳細に説明する。図３はヒーター部を備え
たＮＯｘセンサの主要部の断面と電気回路を示す。図３
において、ＮＯｘセンサ内には、第一の内部空所４２及
び第二の内部空所４４が、センサ素子先端側に第一の内
部空所４２が位置するようにして別個に配設されている
とともに、それら第一の内部空所４２及び第二の内部空
所４４とは独立した形態において、基準ガス存在空所と
しての基準ガス導入空間４７がセンサ素子の長手方向に
延びるように設けられている。また、第一の内部空所４
２を外部の被測定ガス存在空間に連通せしめる第一の拡
散律速部４１がセンサ素子先端に設けられているととも
に、第一の内部空所４２と第二の内部空所４４とは、第
二の拡散律速部４３を介して連通している。
【００２１】 固体電解質隔壁２の第一の内部空所４２
内に露呈する部分には、内側ポンプ電極１３が設けら
れ、該内側ポンプ電極１３に対応する固体電解質隔壁２
の外面部位には外側ポンプ電極１４が設けられており、
それら電極１３，１４と固体電解質隔壁２とによって主
ポンプ手段（電気化学的ポンプセル）１が構成されてい
る。そして、主ポンプ手段１の出力端子６，７間に電源
９及び電流検出手段１０を有する回路を形成していると
ともに、出力端子６，７間に、該主ポンプ手段１の感度
に対応した抵抗値を持つ固定抵抗８を並列に接続してい
る。
内に露呈する部分には、内側ポンプ電極１３が設けら
れ、該内側ポンプ電極１３に対応する固体電解質隔壁２
の外面部位には外側ポンプ電極１４が設けられており、
それら電極１３，１４と固体電解質隔壁２とによって主
ポンプ手段（電気化学的ポンプセル）１が構成されてい
る。そして、主ポンプ手段１の出力端子６，７間に電源
９及び電流検出手段１０を有する回路を形成していると
ともに、出力端子６，７間に、該主ポンプ手段１の感度
に対応した抵抗値を持つ固定抵抗８を並列に接続してい
る。
【００２２】 さらに、固体電解質隔壁２の第二の内部
空所４４内に露呈する部分には、測定電極４５が設けら
れているとともに、固体電解質隔壁２の基準ガス導入空
間４７内に露呈する部分には、基準電極４６が設けられ
ており、それら測定電極４５と基準電極４６と固体電解
質隔壁２とによって測定用ポンプ手段２０が構成されて
いる。そして、測定用ポンプ手段２０の出力端子間に
は、電源１７及び電流検出手段１８を有する回路が形成
されている。なお、ＮＯｘセンサにはヒーター部４０が
設けられており、固体電解質にて囲まれた形態でヒータ
ー１６が埋設され、ヒーター用電源４８からの給電によ
って発熱せしめられるようになっている。
空所４４内に露呈する部分には、測定電極４５が設けら
れているとともに、固体電解質隔壁２の基準ガス導入空
間４７内に露呈する部分には、基準電極４６が設けられ
ており、それら測定電極４５と基準電極４６と固体電解
質隔壁２とによって測定用ポンプ手段２０が構成されて
いる。そして、測定用ポンプ手段２０の出力端子間に
は、電源１７及び電流検出手段１８を有する回路が形成
されている。なお、ＮＯｘセンサにはヒーター部４０が
設けられており、固体電解質にて囲まれた形態でヒータ
ー１６が埋設され、ヒーター用電源４８からの給電によ
って発熱せしめられるようになっている。
【００２３】 このような構成のＮＯｘセンサにおいて
は、被測定ガスは第一の拡散律速部４１を通って第一の
内部空所４２に入り、ここでジルコニア磁器よりなる固
体電解質隔壁２の内外面に対向して設けられた一対のポ
ンプ電極１３，１４に所定の電圧を有する電源９から通
電することにより、酸素ガスの拡散限界電流の値が電流
検出手段１０によって求められる。また、この内部空所
４２で分解されないＮＯは第二の拡散律速部４３を通っ
て第二の内部空所４４に入り、ここで、電源１７により
測定電極４５及び基準電極４６の間に印加される電圧に
よりＮＯが分解され、それに伴って放出される酸素を電
流検出手段１８で求めることにより、ＮＯｘも測定され
る。ここで、抵抗８の値を第一の内部空所４２における
酸素ガスに対する感度、あるいは、第二の内部空所４４
におけるＮＯｘガスに対する感度に対応する値に設定し
ておけば、常温において、抵抗８の値を電流検出手段１
０で測定し、その値に基づいた補正係数により、主ポン
プ手段１に流れるポンプ電流値、あるいは測定用ポンプ
手段３に流れる電流値を補正することができる。特に、
ＮＯｘ濃度を補正する場合には、主ポンプ手段１はＮＯ
を分解しないので、抵抗８に流れる電流はＮＯｘ測定と
は無関係であるため、ＮＯｘ感度、あるいはオフセット
の補正が精度良く行える。
は、被測定ガスは第一の拡散律速部４１を通って第一の
内部空所４２に入り、ここでジルコニア磁器よりなる固
体電解質隔壁２の内外面に対向して設けられた一対のポ
ンプ電極１３，１４に所定の電圧を有する電源９から通
電することにより、酸素ガスの拡散限界電流の値が電流
検出手段１０によって求められる。また、この内部空所
４２で分解されないＮＯは第二の拡散律速部４３を通っ
て第二の内部空所４４に入り、ここで、電源１７により
測定電極４５及び基準電極４６の間に印加される電圧に
よりＮＯが分解され、それに伴って放出される酸素を電
流検出手段１８で求めることにより、ＮＯｘも測定され
る。ここで、抵抗８の値を第一の内部空所４２における
酸素ガスに対する感度、あるいは、第二の内部空所４４
におけるＮＯｘガスに対する感度に対応する値に設定し
ておけば、常温において、抵抗８の値を電流検出手段１
０で測定し、その値に基づいた補正係数により、主ポン
プ手段１に流れるポンプ電流値、あるいは測定用ポンプ
手段３に流れる電流値を補正することができる。特に、
ＮＯｘ濃度を補正する場合には、主ポンプ手段１はＮＯ
を分解しないので、抵抗８に流れる電流はＮＯｘ測定と
は無関係であるため、ＮＯｘ感度、あるいはオフセット
の補正が精度良く行える。
【００２４】 図４は別のＮＯｘセンサの主要部の断面
と電気回路を示す。この実施例では、ＮＯｘセンサ内に
は、第一の内部空所４２のみ設けて第二の内部空所４４
は配設されておらず、第二の内部空所４４の代わりに、
ガス拡散抵抗層からなる第二の拡散律速部４３を形成
し、しかも測定電極４５としてＮＯｘガスを分解する触
媒活性を有するものを用いたものである。そして、固体
電解質隔壁２の第一の内部空所４２内に露呈する部分に
は、内側ポンプ電極１３が設けられ、一方、固体電解質
隔壁２の基準ガス導入空間４７内に露呈する部分には、
基準電極を共用する外側ポンプ電極１４が設けられてお
り、それら電極１３，１４と固体電解質隔壁２とによっ
て主ポンプ手段１が構成されている。そして、主ポンプ
手段１の出力端子間には電源９を有する回路を形成して
いる。また、第一の内部空所４２内に露呈する別の部分
には、ＮＯｘガスを分解する触媒活性を有する測定電極
４５が設けられ、この測定電極４５を覆ってガス拡散抵
抗層からなる第二の拡散律速部４３が形成されていると
ともに、固体電解質隔壁２の基準ガス導入空間４７内に
露呈する部分には、外側ポンプ電極と共用する基準電極
１４が設けられており、それら測定電極４５と基準電極
１４と固体電解質隔壁２とによって測定用ポンプ手段が
構成されている。そして、測定用ポンプ手段の出力端子
間には、電源１７及び電流検出手段１０を有する回路が
形成されているとともに、該電気化学的センサセルの出
力端子間に固定抵抗８が並列に接続されている。
と電気回路を示す。この実施例では、ＮＯｘセンサ内に
は、第一の内部空所４２のみ設けて第二の内部空所４４
は配設されておらず、第二の内部空所４４の代わりに、
ガス拡散抵抗層からなる第二の拡散律速部４３を形成
し、しかも測定電極４５としてＮＯｘガスを分解する触
媒活性を有するものを用いたものである。そして、固体
電解質隔壁２の第一の内部空所４２内に露呈する部分に
は、内側ポンプ電極１３が設けられ、一方、固体電解質
隔壁２の基準ガス導入空間４７内に露呈する部分には、
基準電極を共用する外側ポンプ電極１４が設けられてお
り、それら電極１３，１４と固体電解質隔壁２とによっ
て主ポンプ手段１が構成されている。そして、主ポンプ
手段１の出力端子間には電源９を有する回路を形成して
いる。また、第一の内部空所４２内に露呈する別の部分
には、ＮＯｘガスを分解する触媒活性を有する測定電極
４５が設けられ、この測定電極４５を覆ってガス拡散抵
抗層からなる第二の拡散律速部４３が形成されていると
ともに、固体電解質隔壁２の基準ガス導入空間４７内に
露呈する部分には、外側ポンプ電極と共用する基準電極
１４が設けられており、それら測定電極４５と基準電極
１４と固体電解質隔壁２とによって測定用ポンプ手段が
構成されている。そして、測定用ポンプ手段の出力端子
間には、電源１７及び電流検出手段１０を有する回路が
形成されているとともに、該電気化学的センサセルの出
力端子間に固定抵抗８が並列に接続されている。
【００２５】 このような構成のＮＯｘセンサでは、被
測定ガスは第一の拡散律速部４１を通って第一の内部空
所４２に入り、ここでジルコニア磁器よりなる固体電解
質隔壁２の内外面に対向して設けられた一対の電極１
３，１４に所定の電圧を有する電源９から通電すること
により、第一の内部空所４２内の酸素をほぼゼロの状態
とする。次に、第二の拡散律速部４３を通って触媒活性
を持つ測定電極４５に到達したＮＯｘガスはここで分解
して酸素を放出する。この酸素を電流検出手段１０で求
めることにより、ＮＯｘが測定される。ここで、抵抗８
の値をＮＯｘガスに対する感度に対応する値に設定して
おけば、常温において、抵抗８の値を電流検出手段１０
で測定し、その値に基づいた補正係数により、ＮＯｘ感
度を精度良く補正することができる。
測定ガスは第一の拡散律速部４１を通って第一の内部空
所４２に入り、ここでジルコニア磁器よりなる固体電解
質隔壁２の内外面に対向して設けられた一対の電極１
３，１４に所定の電圧を有する電源９から通電すること
により、第一の内部空所４２内の酸素をほぼゼロの状態
とする。次に、第二の拡散律速部４３を通って触媒活性
を持つ測定電極４５に到達したＮＯｘガスはここで分解
して酸素を放出する。この酸素を電流検出手段１０で求
めることにより、ＮＯｘが測定される。ここで、抵抗８
の値をＮＯｘガスに対する感度に対応する値に設定して
おけば、常温において、抵抗８の値を電流検出手段１０
で測定し、その値に基づいた補正係数により、ＮＯｘ感
度を精度良く補正することができる。
【００２６】 図５は拡散限界電流型酸素センサの主要
部の断面と電気回路を示す。この実施例においては、固
体電解質隔壁２の内部空所５２内に露呈する部分には、
内側ポンプ電極１３が設けられ、該内側ポンプ電極１３
に対応する固体電解質隔壁２の外面部位には外側ポンプ
電極１４が設けられており、それら電極１３，１４と固
体電解質隔壁２とによって主ポンプ手段１が構成されて
いる。一方、固体電解質隔壁２の内部空所５２内の他の
露呈部分には、測定電極５３が設けられているととも
に、固体電解質隔壁２の基準ガス導入空間４７内に露呈
する部分には、基準電極５４が設けられており、それら
測定電極５３と基準電極５４と固体電解質隔壁２とによ
って酸素濃淡電池が構成されている。そして、主ポンプ
手段１の出力端子間には電源９及び電流検出手段１０を
有する回路を形成しているとともに、酸素濃淡電池の出
力端子間には、交流電源７０、及び抵抗５６とコンデン
サ７１の直列回路を接続し、かつ、該酸素濃淡電池の出
力端子間に並列に、抵抗６８とコンデンサ６９の直列回
路を接続している。
部の断面と電気回路を示す。この実施例においては、固
体電解質隔壁２の内部空所５２内に露呈する部分には、
内側ポンプ電極１３が設けられ、該内側ポンプ電極１３
に対応する固体電解質隔壁２の外面部位には外側ポンプ
電極１４が設けられており、それら電極１３，１４と固
体電解質隔壁２とによって主ポンプ手段１が構成されて
いる。一方、固体電解質隔壁２の内部空所５２内の他の
露呈部分には、測定電極５３が設けられているととも
に、固体電解質隔壁２の基準ガス導入空間４７内に露呈
する部分には、基準電極５４が設けられており、それら
測定電極５３と基準電極５４と固体電解質隔壁２とによ
って酸素濃淡電池が構成されている。そして、主ポンプ
手段１の出力端子間には電源９及び電流検出手段１０を
有する回路を形成しているとともに、酸素濃淡電池の出
力端子間には、交流電源７０、及び抵抗５６とコンデン
サ７１の直列回路を接続し、かつ、該酸素濃淡電池の出
力端子間に並列に、抵抗６８とコンデンサ６９の直列回
路を接続している。
【００２７】 このような構成の酸素センサでは、被測
定ガスは拡散律速部５１を通って内部空所５２に入り、
ここでジルコニア磁器よりなる固体電解質隔壁２の内外
面に対向して設けられた一対の電極１３，１４に所定の
電圧を有する電源９から通電することにより、内部空所
５２内の酸素をほぼゼロの状態とする。内部空所５２内
の酸素分圧は電極５３，５４と固体電解質２からなる酸
素濃淡電池により、基準ガス導入空間４７内の酸素分圧
との比により定まる起電力として電位差検出手段５５に
より検出され、所定の値に等しくなるように電源９の電
圧が制御される。このとき、電流検出手段１０に流れる
電流が被測定ガス中の酸素濃度に対応する。ここで、抵
抗６８の値を酸素ガスに対する感度に対応する値に設定
しておけば、常温において、抵抗６８の値を交流電源７
０の電圧を抵抗５６と抵抗６８で分圧した値として電位
差（電圧）検出手段５５で測定し、その感度をそれぞれ
のセンサの感度に合わせることができる。但し、コンデ
ンサ６９，７１のインピーダンスは充分小さいものとす
る。
定ガスは拡散律速部５１を通って内部空所５２に入り、
ここでジルコニア磁器よりなる固体電解質隔壁２の内外
面に対向して設けられた一対の電極１３，１４に所定の
電圧を有する電源９から通電することにより、内部空所
５２内の酸素をほぼゼロの状態とする。内部空所５２内
の酸素分圧は電極５３，５４と固体電解質２からなる酸
素濃淡電池により、基準ガス導入空間４７内の酸素分圧
との比により定まる起電力として電位差検出手段５５に
より検出され、所定の値に等しくなるように電源９の電
圧が制御される。このとき、電流検出手段１０に流れる
電流が被測定ガス中の酸素濃度に対応する。ここで、抵
抗６８の値を酸素ガスに対する感度に対応する値に設定
しておけば、常温において、抵抗６８の値を交流電源７
０の電圧を抵抗５６と抵抗６８で分圧した値として電位
差（電圧）検出手段５５で測定し、その感度をそれぞれ
のセンサの感度に合わせることができる。但し、コンデ
ンサ６９，７１のインピーダンスは充分小さいものとす
る。
【００２８】 図６は主ポンプセル１によってＯ2分圧
が調整された被測定ガスの微少なＯ2分圧の変化を更に
調整するための補助ポンプセルを備え、起電力にてＮＯ
ｘ濃度を測定するセンサ素子の主要部の断面と電気回路
を示す。この実施例を図３の実施例と比較すると、主ポ
ンプ手段１、ヒーター部４０の構成は基本的に同一で、
相違する点は補助ポンプ電極８０を設けたこと、および
ＮＯｘ濃度を検出電極８２と基準電極４６からなる濃度
検出手段９０に発生する起電力から検出するところにあ
る。
が調整された被測定ガスの微少なＯ2分圧の変化を更に
調整するための補助ポンプセルを備え、起電力にてＮＯ
ｘ濃度を測定するセンサ素子の主要部の断面と電気回路
を示す。この実施例を図３の実施例と比較すると、主ポ
ンプ手段１、ヒーター部４０の構成は基本的に同一で、
相違する点は補助ポンプ電極８０を設けたこと、および
ＮＯｘ濃度を検出電極８２と基準電極４６からなる濃度
検出手段９０に発生する起電力から検出するところにあ
る。
【００２９】 この実施例においては、主ポンプ手段１
の出力端子６，７間に電源９を有する回路を形成してい
るとともに、出力端子６，７間に、該濃度検出手段９０
の感度に対応した抵抗値を持つ固定抵抗８を並列に接続
している。
の出力端子６，７間に電源９を有する回路を形成してい
るとともに、出力端子６，７間に、該濃度検出手段９０
の感度に対応した抵抗値を持つ固定抵抗８を並列に接続
している。
【００３０】 固体電解質隔壁２の第二の内部空所４４
内に露呈する部分には、検出電極８２が設けられている
とともに、固体電解質隔壁２の基準ガス導入空間４７内
に露呈する部分には、基準電極４６が設けられており、
それら検出電極８２と基準電極４６と固体電解質隔壁２
とによって濃度検出手段９０が構成されている。また、
第二の内部空所４４内の別の部分に補助ポンプ電極８０
を設け、この補助ポンプ電極８０と、基準ガス導入空間
４７内に設けられた基準電極４６および固体電解質隔壁
２とによって補助ポンプ手段８４が構成されている。そ
して、該濃度検出手段９０の出力端子間には電位差検出
手段８３が設けられ、一方、補助ポンプ手段８４の出力
端子間には、電源８５を有する回路を形成しているとと
もに、出力端子間に、該濃度検出手段９０のオフセット
値に対応した抵抗値を持つ固定抵抗８８を並列に接続し
ている。
内に露呈する部分には、検出電極８２が設けられている
とともに、固体電解質隔壁２の基準ガス導入空間４７内
に露呈する部分には、基準電極４６が設けられており、
それら検出電極８２と基準電極４６と固体電解質隔壁２
とによって濃度検出手段９０が構成されている。また、
第二の内部空所４４内の別の部分に補助ポンプ電極８０
を設け、この補助ポンプ電極８０と、基準ガス導入空間
４７内に設けられた基準電極４６および固体電解質隔壁
２とによって補助ポンプ手段８４が構成されている。そ
して、該濃度検出手段９０の出力端子間には電位差検出
手段８３が設けられ、一方、補助ポンプ手段８４の出力
端子間には、電源８５を有する回路を形成しているとと
もに、出力端子間に、該濃度検出手段９０のオフセット
値に対応した抵抗値を持つ固定抵抗８８を並列に接続し
ている。
【００３１】 このような構成のＮＯｘセンサにおいて
は、被測定ガスは第一の拡散律速部４１を通って第一の
内部空所４２に入り、ここで固体電解質隔壁２の内外面
に対向して設けられた一対のポンプ電極１３，１４に所
定の電圧を電源９から通電することによって起こる酸素
ポンピング作用により、酸素分圧はＮＯが分解しない所
定の値に制御される。酸素分圧が所定の値に制御された
被測定ガスは、第二の拡散律速部４３を通って第二の内
部空所４４に入り、電源８５により補助ポンプ電極８０
及び基準電極４６の間に印加される電圧によって、更に
低い酸素分圧に調整される。ここで、同じく第二の内部
空所４４に配設されたＮＯ分解能力のある検出電極８２
上でＮＯは分解され、それに伴って発生する酸素を電位
差検出手段８３で求めることにより、ＮＯｘ濃度が測定
される。
は、被測定ガスは第一の拡散律速部４１を通って第一の
内部空所４２に入り、ここで固体電解質隔壁２の内外面
に対向して設けられた一対のポンプ電極１３，１４に所
定の電圧を電源９から通電することによって起こる酸素
ポンピング作用により、酸素分圧はＮＯが分解しない所
定の値に制御される。酸素分圧が所定の値に制御された
被測定ガスは、第二の拡散律速部４３を通って第二の内
部空所４４に入り、電源８５により補助ポンプ電極８０
及び基準電極４６の間に印加される電圧によって、更に
低い酸素分圧に調整される。ここで、同じく第二の内部
空所４４に配設されたＮＯ分解能力のある検出電極８２
上でＮＯは分解され、それに伴って発生する酸素を電位
差検出手段８３で求めることにより、ＮＯｘ濃度が測定
される。
【００３２】 そこで、抵抗８の値を濃度検出手段９０
の感度（ＮＯｘ濃度に対する起電力の減少の割合）、抵
抗８８の値を濃度検出手段９０のオフセット値に対応す
る値にそれぞれ設定しておけば、常温において、抵抗８
の値と抵抗８８の値を電流検出手段１０および８１で測
定することにより、そのセンサの最適な補正係数をセン
サ作動前に設定することができるので、ＮＯｘ濃度をよ
り精度良く測定することができる。なお、上記の説明で
は、電気化学的ポンプセルが２つある素子に、抵抗を２
つ配した例を示したが、抵抗は他のＲＬＣ要素であって
もかまわない。また、ポンプセルの数に応じて、ＲＬＣ
要素の数は自在に変更することができる。
の感度（ＮＯｘ濃度に対する起電力の減少の割合）、抵
抗８８の値を濃度検出手段９０のオフセット値に対応す
る値にそれぞれ設定しておけば、常温において、抵抗８
の値と抵抗８８の値を電流検出手段１０および８１で測
定することにより、そのセンサの最適な補正係数をセン
サ作動前に設定することができるので、ＮＯｘ濃度をよ
り精度良く測定することができる。なお、上記の説明で
は、電気化学的ポンプセルが２つある素子に、抵抗を２
つ配した例を示したが、抵抗は他のＲＬＣ要素であって
もかまわない。また、ポンプセルの数に応じて、ＲＬＣ
要素の数は自在に変更することができる。
【００３３】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれ
ば、少ない端子数で個々のセンサの感度補正が可能であ
り、しかも、信頼性が向上し、コストの上昇を招来しな
いものであり、産業上極めて有用である。
ば、少ない端子数で個々のセンサの感度補正が可能であ
り、しかも、信頼性が向上し、コストの上昇を招来しな
いものであり、産業上極めて有用である。
【図１】 本発明の基本構成の一例を示すセンサ素子の
主要部の断面と回路図である。
主要部の断面と回路図である。
【図２】 本発明の基本構成の他の一例を示すセンサ素
子の主要部の断面と回路図である。
子の主要部の断面と回路図である。
【図３】 本発明の一実施例を示すセンサ素子の主要部
の断面と回路図である。
の断面と回路図である。
【図４】 本発明の他の実施例を示すセンサ素子の主要
部の断面と回路図である。
部の断面と回路図である。
【図５】 本発明の更に他の実施例を示すセンサ素子の
主要部の断面と回路図である。
主要部の断面と回路図である。
【図６】 本発明のさらに別の実施例を示すセンサ素子
の主要部の断面と電気回路を示す。
の主要部の断面と電気回路を示す。
【図７】 従来のセンサ素子の構成例を示す断面と回路
図である。
図である。
【図８】 従来のセンサ素子の他の構成例を示す断面と
回路図である。
回路図である。
１…主ポンプ手段（電気化学的ポンプセル）、２…固体
電解質隔壁、３，４…電極、５…ガス拡散抵抗層、６，
７…出力端子、８，８８…固定抵抗、９…電源、１０，
１１…電流検出手段、１３，１４…電極、１６…ヒー
タ、２０…測定用ポンプ手段、２１…電気化学的ポンプ
セル、２３，２４…電極、２６，２７…出力端子、２
８，５６，６８…固定抵抗、２９，６９…コンデンサ、
３０，７０…交流電源、３１，７１…コンデンサ、３
２，３３…抵抗、３５…電位差検出手段、４０…ヒータ
部、４１…第一の拡散律速部、４２…第一の内部空所、
４３…第二の拡散律速部、４４…第二の内部空所、４
５，４６…電極、４７…基準ガス導入空間、４８…ヒー
タ用電源、５１…拡散律速部、５２…内部空所、５３，
５４…電極、５５…電位差検出手段、８０…補助ポンプ
電極、９０…濃度検出手段。
電解質隔壁、３，４…電極、５…ガス拡散抵抗層、６，
７…出力端子、８，８８…固定抵抗、９…電源、１０，
１１…電流検出手段、１３，１４…電極、１６…ヒー
タ、２０…測定用ポンプ手段、２１…電気化学的ポンプ
セル、２３，２４…電極、２６，２７…出力端子、２
８，５６，６８…固定抵抗、２９，６９…コンデンサ、
３０，７０…交流電源、３１，７１…コンデンサ、３
２，３３…抵抗、３５…電位差検出手段、４０…ヒータ
部、４１…第一の拡散律速部、４２…第一の内部空所、
４３…第二の拡散律速部、４４…第二の内部空所、４
５，４６…電極、４７…基準ガス導入空間、４８…ヒー
タ用電源、５１…拡散律速部、５２…内部空所、５３，
５４…電極、５５…電位差検出手段、８０…補助ポンプ
電極、９０…濃度検出手段。
Claims (12)
- 【請求項１】 外部空間に接する固体電解質隔壁と、該
固体電解質隔壁の内面及び外面に形成された内側ポンプ
電極及び外側ポンプ電極からなる電気化学的ポンプセル
を有し、且つ、前記外部空間から導入された被測定ガス
に含まれる酸素を、前記内側ポンプ電極と前記外側ポン
プ電極間に印加される制御電圧に基づいてポンピング処
理する主ポンプ手段を備えてなる、被測定ガス中の特定
成分量を検出するガスセンサであって、 前記電気化学的ポンプセルに並列に、前記電気化学的ポ
ンプセルの特性値に対応する所定の電気特性値を有する
ＲＬＣ要素を接続したことを特徴とするガスセンサ。 - 【請求項２】 外部空間に接する固体電解質隔壁と、該
固体電解質隔壁の内面及び外面に形成された内側ポンプ
電極及び外側ポンプ電極からなる電気化学的ポンプセル
を有し、且つ、前記外部空間から導入された被測定ガス
に含まれる酸素を、前記内側ポンプ電極と前記外側ポン
プ電極間に印加される制御電圧に基づいてポンピング処
理する主ポンプ手段と、 一方が前記主ポンプ手段にてポンピング処理された被測
定ガスが導入される側に設けられた一対の検出電極を有
し、前記主ポンプ手段にてポンピング処理された後の被
測定ガスに含まれる目的成分の分解あるいは還元により
発生する酸素の量に応じた電気信号を発生する電気信号
変換手段と、を備えた被測定ガス中の特定成分量を検出
するガスセンサであって、 前記電気化学的ポンプセルあるいは前記電気信号変換手
段の出力端子に並列に、前記ガスセンサの電気信号特性
に対応した所定の電気特性値を有するＲＬＣ要素を接続
したことを特徴とするガスセンサ。 - 【請求項３】 前記電気信号変換手段が、 前記主ポンプ手段にてポンピング処理された後の被測定
ガスに含まれる目的成分の分解あるいは還元により発生
する酸素を、前記一対の検出電極間に印加される測定用
電圧に基づいてポンピング処理する測定用ポンプ手段
と、 前記測定用ポンプ手段に生じるポンプ電流を検出する電
流検出手段とを具備し、 前記電流検出手段にて検出されたポンプ電流に基づい
て、被測定ガス中の特定成分量を測定することを特徴と
する請求項２記載のガスセンサ。 - 【請求項４】 前記電気信号変換手段が、 前記主ポンプ手段にてポンピング処理された後の被測定
ガスに含まれる目的成分の分解あるいは還元により発生
する酸素の量と、対照ガス側に設けられた検出電極側の
対照ガスに含まれる酸素の量との差に応じた起電力を発
生する濃度検出手段と、 前記濃度検出手段に生じる起電力を検出する電圧検出手
段とを具備し、 前記電圧検出手段にて検出された起電力に基づいて、被
測定ガス中の特定成分量を測定することを特徴とする請
求項２記載のガスセンサ。 - 【請求項５】 前記ＲＬＣ要素が、抵抗である請求項１
又は２記載のガスセンサ。 - 【請求項６】 前記ＲＬＣ要素が、コンデンサ、コンデ
ンサと抵抗の直列回路、及びコンデンサとインダクタの
直列回路よりなる群から選ばれた少なくとも一つである
請求項１又は２記載のガスセンサ。 - 【請求項７】 前記ＲＬＣ要素が、特定の周波数におい
て極大あるいは極小値を持つ請求項１又は２記載のガス
センサ。 - 【請求項８】 外部空間に接する固体電解質隔壁と、該
固体電解質隔壁の内面及び外面に形成された内側ポンプ
電極及び外側ポンプ電極からなる電気化学的ポンプセル
を有するセンサの主ポンプ手段を用いて、前記外部空間
から導入された被測定ガスに含まれる酸素を、前記内側
ポンプ電極と前記外側ポンプ電極間に印加される制御電
圧に基づいてポンピング処理して、被測定ガス中の酸素
分圧を所定の値に制御することにより、被測定ガス中の
特定成分量を測定する方法において、 前記電気化学的ポンプセルに並列に、前記電気化学的ポ
ンプセルの特性値に対応する所定の電気特性値を有する
ＲＬＣ要素を接続するとともに、その両端をセンサ出力
端子に接続し、 常温において、固体電解質のイオン伝導性を排除した状
態における前記ＲＬＣ要素の電気特性値を測定すること
により、前記電気化学的ポンプセルの高温での出力を補
正する設定を行い、 この設定に基づいて前記電気化学的ポンプセルの出力を
補正することを特徴とする被測定ガス中の特定成分量の
測定方法。 - 【請求項９】 外部空間に接する固体電解質隔壁と、該
固体電解質隔壁の内面及び外面に形成された内側ポンプ
電極及び外側ポンプ電極からなる電気化学的ポンプセル
を有するセンサの主ポンプ手段を用いて、前記外部空間
から導入された被測定ガスに含まれる酸素を、前記内側
ポンプ電極と前記外側ポンプ電極間に印加される制御電
圧に基づいてポンピング処理することにより、被測定ガ
ス中の酸素分圧を所定の値に制御し、 一方が前記主ポンプ手段にてポンピング処理された被測
定ガスが導入される側に設けられた一対の検出電極を有
する電気信号変換手段を用いて、前記主ポンプ手段にて
ポンピング処理された後の被測定ガスに含まれる目的成
分を、分解あるいは還元により発生する酸素の量に応じ
た電気信号に変換し、 前記電気信号変換手段からの電気信号に基づいて被測定
ガス中の特定成分量を測定する、被測定ガス中の特定成
分量の測定方法であって、 前記電気化学的ポンプセルあるいは前記電気信号変換手
段の出力端子に並列に、前記電気信号の特性に対応した
所定の電気特性値を有するＲＬＣ要素を接続するととも
に、その両端をセンサ出力端子に接続し、 常温において、固体電解質のイオン伝導性を排除した状
態における前記ＲＬＣ要素の電気特性値を測定すること
により、前記電気信号変換手段の高温での出力を補正す
る設定を行い、 この設定に基づいて前記電気信号変換手段の出力を補正
することを特徴とする被測定ガス中の特定成分量の測定
方法。 - 【請求項１０】 前記ＲＬＣ要素が、抵抗である請求項
８又は９記載の測定方法。 - 【請求項１１】 前記ＲＬＣ要素が、コンデンサ、コン
デンサと抵抗の直列回路、及びコンデンサとインダクタ
の直列回路よりなる群から選ばれた少なくとも一つであ
る請求項８又は９記載の測定方法。 - 【請求項１２】 前記ＲＬＣ要素が、特定の周波数にお
いて極大あるいは極小値を持つ請求項８又は９記載の測
定方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9045050A JPH09318594A (ja) | 1996-03-25 | 1997-02-28 | ガスセンサおよび被測定ガス中の特定成分量の測定方法 |
| US08/818,715 US5928494A (en) | 1996-03-25 | 1997-03-14 | Gas sensor and method of measuring quantity of specific compounds in measuring gas |
| EP97302000A EP0798557B1 (en) | 1996-03-25 | 1997-03-24 | Gas sensor and method of measuring quantity of specific compounds in measuring gas |
| DE69733728T DE69733728T2 (de) | 1996-03-25 | 1997-03-24 | Gassensor und Verfahren zum Messen der Menge von spezifischen Verbindungen in einem Nachweisgas |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6775596 | 1996-03-25 | ||
| JP8-67755 | 1996-03-25 | ||
| JP9045050A JPH09318594A (ja) | 1996-03-25 | 1997-02-28 | ガスセンサおよび被測定ガス中の特定成分量の測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09318594A true JPH09318594A (ja) | 1997-12-12 |
Family
ID=26385010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9045050A Pending JPH09318594A (ja) | 1996-03-25 | 1997-02-28 | ガスセンサおよび被測定ガス中の特定成分量の測定方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5928494A (ja) |
| EP (1) | EP0798557B1 (ja) |
| JP (1) | JPH09318594A (ja) |
| DE (1) | DE69733728T2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1090222A (ja) * | 1996-09-19 | 1998-04-10 | Ngk Insulators Ltd | ガスセンサ |
| EP1420246A1 (en) | 2002-11-12 | 2004-05-19 | Ngk Insulators, Ltd. | Gas sensor |
| US7160435B2 (en) | 1997-12-22 | 2007-01-09 | Ngk Insulators, Ltd. | Gas sensor and method for controlling the same |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP3532366B2 (ja) * | 1996-11-18 | 2004-05-31 | 日本特殊陶業株式会社 | センサ用耐熱金属シースリード線 |
| EP0933631B1 (en) * | 1998-01-28 | 2007-11-14 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | NOx sensor |
| DE19804669A1 (de) | 1998-02-06 | 1999-08-12 | Bosch Gmbh Robert | Elektrisches Kontaktelement |
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| DE19819581C2 (de) * | 1998-04-30 | 2002-08-08 | Siemens Ag | Verfahren zur Bestimmung der NO¶x¶-Konzentration |
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| DE102007011049A1 (de) * | 2007-03-07 | 2008-09-11 | Robert Bosch Gmbh | Gassensor zur Messung einer Gaskomponente in einem Gasgemisch |
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| TWI676280B (zh) * | 2014-04-18 | 2019-11-01 | 日商新力股份有限公司 | 固體攝像裝置及具備其之電子機器 |
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| JPS57200850A (en) * | 1981-06-04 | 1982-12-09 | Ngk Insulators Ltd | Detector for oxygen concentration |
| JPS57203940A (en) * | 1981-06-11 | 1982-12-14 | Nissan Motor Co Ltd | Gas sensor |
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- 1997-03-24 DE DE69733728T patent/DE69733728T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-03-24 EP EP97302000A patent/EP0798557B1/en not_active Expired - Lifetime
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| US7160435B2 (en) | 1997-12-22 | 2007-01-09 | Ngk Insulators, Ltd. | Gas sensor and method for controlling the same |
| US7655131B2 (en) | 1997-12-22 | 2010-02-02 | Ngk Insulators, Ltd. | Gas sensor and method for controlling the same |
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| EP0798557A2 (en) | 1997-10-01 |
| EP0798557A3 (en) | 1998-10-07 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040720 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041228 |