JPH10177008A - Nox gas concentration detector - Google Patents
Nox gas concentration detectorInfo
- Publication number
- JPH10177008A JPH10177008A JP8354135A JP35413596A JPH10177008A JP H10177008 A JPH10177008 A JP H10177008A JP 8354135 A JP8354135 A JP 8354135A JP 35413596 A JP35413596 A JP 35413596A JP H10177008 A JPH10177008 A JP H10177008A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxygen
- pump cell
- ion pump
- measurement chamber
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、船舶、飛
行機等の移動用、産業用の内燃機関の排ガス中、或いは
ボイラ等の燃焼ガス中のNOxガス濃度を検出するため
に用いるNOxガス濃度検出器に関する。The present invention relates to an automobile, a ship, NO is used to detect the movement, in the exhaust gas of an internal combustion engine for industrial or NO x gas concentration in the combustion gases of the boiler such as airplanes x It relates to a gas concentration detector.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、排ガス規制の強化に伴い、エンジ
ン等の排ガス中のNOxを直接測定し、エンジンの制御
や触媒のコントロールを行う研究が行われている。特
に、ZrO2等の酸素イオン導電体を用い、第1酸素イ
オンポンプセルでNOxが分解しない程度に酸素を汲み
出し、NOxを含む残ったガスを第2酸素イオンポンプ
セルでさらに酸素を汲み出すことでNOxを分解し、こ
の分解を電流として検知するNOxガス濃度検出器は、
HC、CO等の妨害ガスの影響を受けずにNOxガス濃
度が測定できることから、近年広く研究が行われてい
る。2. Description of the Related Art In recent years, with the tightening of exhaust gas regulations, research has been conducted to directly measure NO x in exhaust gas of engines and the like to control engines and catalysts. In particular, using an oxygen ion conductor such as ZrO 2 , oxygen is pumped out to the extent that NO x is not decomposed in the first oxygen ion pump cell, and the remaining gas containing NO x is further pumped in the second oxygen ion pump cell. decomposing NO x by issuing, NO x gas concentration detector for detecting the degradation as current,
HC, because it can measure the NO x gas concentration without being affected by interfering gases such as CO, has recently extensively studied have been made.
【0003】このようなNOxガス濃度検出器として、
特開昭62-276453号公報には、第2酸素イオンポンプセ
ルの酸素汲み出し側が排ガスにさらされたものが開示さ
れている。As such a NO x gas concentration detector,
Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-276453 discloses a second oxygen ion pump cell in which the oxygen pumping side is exposed to exhaust gas.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者の知見によれば、上記従来の検出器においては、第2
酸素イオンポンプセルの酸素汲み出し側が排ガスにさら
されているため、排ガス中の酸素濃度の変化にNOx濃
度測定値が大きく依存し、特に低酸素濃度雰囲気でNO
xガス濃度の正確な測定が困難であると考えられる。However, according to the findings of the present inventor, in the above conventional detector, the second detector is used.
The oxygen pumped out side of the oxygen ion pump cell is exposed to the exhaust gas, NO x concentration measurement value to changes in oxygen concentration depends greatly in the exhaust gas, NO especially at low oxygen concentration atmosphere
It is considered that accurate measurement of x gas concentration is difficult.
【0005】このような事情に鑑みて、本発明は雰囲気
の酸素濃度依存性の低いNOxガス濃度の検出を可能と
するNOXガス濃度検出器を提供することを課題とす
る。本発明のその他の課題は明細書及び図面全体の開示
より明らかとなろう。[0005] In view of such circumstances, the present invention aims to provide a NO X gas concentration detector to enable detection of low NO x gas concentration oxygen concentration dependency of the atmosphere. Other objects of the present invention will become apparent from the disclosure of the entire specification and drawings.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者は、第1酸素イ
オンポンプセルでNOxが分解しない程度に酸素を汲み
出し、NOxを含む残ったガスを第2酸素イオンポンプ
セルでさらに酸素を汲み出すことでNOxを分解し電流
として検知するNOxガス濃度検出器(センサ)におい
て、第2酸素イオンポンプセルの酸素汲み出し側が、排
ガス雰囲気にさらされている場合、(a)第2酸素イオ
ンポンプセルの酸素汲み出し側が排ガス雰囲気にさらさ
れている為、第2酸素イオンポンプセルに発生する起電
力が、排ガス雰囲気の酸素濃度変化に依存すること、
(b)第2酸素イオンポンプセルの電極間に流れる電流
(NOxガス濃度測定電流)Ip2と、NOxを分解する為
に第2酸素イオンポンプセルに印加する電圧Vp2との間
には、“Ip2 =(Vp2一起電力)/R(第2酸素イオ
ンポンプセルの電極間抵抗)”という関係があることか
ら、Ip2値が排ガス中の酸素濃度変化に依存すること、
という問題点があることに着目した。The inventor of the present invention pumps out oxygen to such an extent that NO x is not decomposed in the first oxygen ion pump cell, and further removes the remaining gas containing NO x into the second oxygen ion pump cell. If the NO x gas concentration detector (sensor) for detecting a decomposed current NO x by pumping oxygen pumped out of the second oxygen ion pump cell is exposed to an exhaust gas atmosphere, (a) the second oxygen Since the oxygen pumping side of the ion pump cell is exposed to the exhaust gas atmosphere, the electromotive force generated in the second oxygen ion pump cell depends on the oxygen concentration change in the exhaust gas atmosphere,
(B) the current (NO x gas concentration measurement current) Ip2 flowing between the electrodes of the second oxygen ion pump cell, between the voltage Vp2 applied to the second oxygen ion pump cell to decompose the NO x, Since there is a relationship of “Ip2 = (Vp2-one electromotive force) / R (resistance between the electrodes of the second oxygen ion pump cell)”, the value of Ip2 depends on a change in the oxygen concentration in the exhaust gas.
We noticed that there is a problem.
【0007】さらに研究を進めた結果、本発明者は、第
2測定室内の酸素イオンポンプセルの電極と反対極とな
る電極(酸素汲み出し側)を素子内部(積層した固体電
解質層間)に設置し、電極のリード部、又はその一部を
介して酸素を汲み出す構造とし、汲み出した酸素を以下
の種々の手段によって排出することによって、上記問題
点が解決できることを見出した。As a result of further study, the present inventor installed an electrode (oxygen pumping side) opposite to the electrode of the oxygen ion pump cell in the second measurement chamber, inside the element (layer between the stacked solid electrolytes). It has been found that the above problem can be solved by adopting a structure in which oxygen is pumped through the electrode lead portion or a part thereof, and discharging the pumped oxygen by the following various means.
【0008】(1)リード部又の一部とスルーホールを介
して、第1測定室に排出する(図1参照)。 (2)リード部を介して、大気中もしくは排ガス中に排出
する(図2参照)。 (3)リード部の一部と多孔質部を介して、第2測定室に
排出する(図3参照)。(1) Discharge to the first measuring chamber through a part of the lead portion or through hole. (2) Discharge into the atmosphere or exhaust gas through the lead portion (see FIG. 2). (3) Discharge to the second measurement chamber through a part of the lead portion and the porous portion (see FIG. 3).
【0009】上記構造及び手段によって、第2測定室内
の酸素イオンポンプセルの電極と反対極となる第2測定
室外部電極が排ガス雰囲気から遮断されることとなり、
第2測定室から汲み出した酸素がプールされるため、該
電極近傍の酸素濃度が安定化され、第2測定室の電極間
に発生する起電力が安定化される。従って、第2酸素イ
オンポンプセルに流れるポンプ電流(Ip2)の排ガス中
の酸素濃度変化に対する依存性が減少し、低酸素濃度雰
囲気に於いてもNOxガス濃度の正確な測定が可能とな
る。With the above structure and means, the external electrode of the second measuring chamber, which is the opposite electrode to the electrode of the oxygen ion pump cell in the second measuring chamber, is shielded from the exhaust gas atmosphere.
Since the oxygen pumped from the second measurement chamber is pooled, the oxygen concentration near the electrodes is stabilized, and the electromotive force generated between the electrodes in the second measurement chamber is stabilized. Therefore, dependence on the oxygen concentration change in the exhaust gas of the pump current (Ip2) flowing through the second oxygen ion pump cell is reduced, thereby enabling accurate measurement of the NO x gas concentration even in a low oxygen concentration atmosphere.
【0010】以上の知見に基づき前記目的を達成するた
めに、本発明の第1の視点における検出器は、第2酸素
イオンポンプセルの一対の電極の内で第2測定室の外部
に設けられた方の電極(以下「第2酸素イオンポンプセ
ルの第2測定室外部電極」という)が、検出器の外気と
は直接接触しないように配され、前記第2酸素イオンポ
ンプセルの第2測定室外部電極の周囲に、拡散抵抗をも
って酸素を導出する拡散抵抗手段を設けたことを特徴と
する。In order to achieve the above object based on the above findings, the detector according to the first aspect of the present invention is provided outside the second measurement chamber within the pair of electrodes of the second oxygen ion pump cell. The other electrode (hereinafter referred to as the “second measurement chamber external electrode of the second oxygen ion pump cell”) is arranged so as not to directly contact the outside air of the detector, and the second measurement of the second oxygen ion pump cell is performed. Diffusion resistance means for extracting oxygen with diffusion resistance is provided around the outdoor electrode.
【0011】この特徴を有する検出器を、好ましくは下
記のように構成する。第1拡散抵抗を介して被測定ガス
が導入される第1測定室と、前記第1測定室内の被測定
ガス中の酸素分圧を測定するための酸素分圧検知電極
と、前記酸素分圧検知電極の電位に基づき、前記第1測
定室から該測定室外へ、前記被測定ガス中の酸素をNO
Xが分解しない程度に十分に汲み出す第1酸素イオンポ
ンプセルと、前記第1測定室から第2拡散抵抗を介して
ガスが導入される第2測定室と、前記第2測定室の内部
と外部に設けられた一対の電極を備え、該一対の電極に
電圧が印加されて前記第2測定室中のNOxを分解し、
解離した酸素を汲み出すことによりNOxガス濃度に応
じた電流が流れる第2酸素イオンポンプセルと、を備え
たNOXガス濃度検出器。、The detector having this feature is preferably constructed as follows. A first measurement chamber into which the gas to be measured is introduced via a first diffusion resistor, an oxygen partial pressure detection electrode for measuring the oxygen partial pressure in the gas to be measured in the first measurement chamber, and the oxygen partial pressure Based on the potential of the detection electrode, the oxygen in the gas to be measured is removed from the first measurement chamber to the outside of the measurement chamber by NO.
A first oxygen ion pump cell that pumps out enough that X is not decomposed, a second measurement chamber into which gas is introduced from the first measurement chamber via a second diffusion resistor, and an interior of the second measurement chamber. A pair of electrodes provided outside, a voltage is applied to the pair of electrodes to decompose NO x in the second measurement chamber,
Dissociated NO X gas concentration detector and a second oxygen ion pump cell current corresponding to NO x gas concentration by oxygen pumping it. ,
【0012】本発明の第2の視点における検出器は、前
記第1の視点に基づき、少なくとも前記拡散抵抗手段
は、前記第2酸素イオンポンプセルの第2測定室外部電
極に電気的に接続するリード部又はその一部であること
を特徴とする。In the detector according to a second aspect of the present invention, based on the first aspect, at least the diffusion resistance means is electrically connected to an external electrode of a second measurement chamber of the second oxygen ion pump cell. It is a lead part or a part thereof.
【0013】本発明の第3の視点における検出器は、前
記第1の視点に基づき、前記リード部を介して、前記第
2酸素イオンポンプセルの第2測定室外部電極と検出器
の外気とが拡散抵抗をもって連通されることを特徴とす
る。According to a third aspect of the present invention, the detector according to the first aspect is configured such that, based on the first viewpoint, the external electrode of the second measurement chamber of the second oxygen ion pump cell and the outside air of the detector via the lead portion. Are communicated with a diffusion resistance.
【0014】本発明の第4の視点における検出器は、前
記第1の視点に基づき、前記第2酸素イオンポンプセル
の第2測定室外部電極は、検出器の外気と直接接触しな
いように、検出器の積層構造を成す絶縁層及び/又は固
体電解質層間に配されると共に、該電極に前記拡散抵抗
手段が接続され、前記第2酸素イオンポンプセルの第2
測定室外部電極は、前記拡散抵抗手段を介して検出器の
外気に間接的に連通されたことを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, based on the first aspect, the detector of the second oxygen ion pump cell does not directly contact the outside air of the detector based on the first aspect. The diffusion resistance means is disposed between the insulating layer and / or the solid electrolyte layer forming the laminated structure of the detector, and the electrode is connected to the diffusion resistance means.
The measurement chamber external electrode is indirectly connected to the outside air of the detector via the diffusion resistance means.
【0015】本発明の第5の視点における検出器は、前
記第1の視点に基づき、前記拡散抵抗手段は検出器内部
に設けられたガス通路に連通し、前記ガス通路は前記第
1酸素イオンポンプセルの電極又は該電極のリード部又
は第1測定室に連通することを特徴とする。In the detector according to a fifth aspect of the present invention, based on the first aspect, the diffusion resistance means communicates with a gas passage provided inside the detector, and the gas passage communicates with the first oxygen ion. It is characterized in that it communicates with the electrode of the pump cell, the lead of the electrode or the first measurement chamber.
【0016】本発明の第6の視点における検出器は、前
記第1の視点に基づき、前記拡散抵抗手段は検出器内部
に設けられたガス通路に連通し、前記ガス通路は前記第
2酸素イオンポンプセルの一対の電極の内で前記第2測
定室の内部に設けられた方の電極(以下「第2酸素イオ
ンポンプセルの第2測定室内部電極」という)又は該電
極のリード部又は第2測定室に連通することを特徴とす
る。In the detector according to a sixth aspect of the present invention, based on the first aspect, the diffusion resistance means communicates with a gas passage provided inside the detector, and the gas passage communicates with the second oxygen ion. One of the pair of electrodes of the pump cell, which is provided inside the second measurement chamber (hereinafter referred to as “the second measurement chamber interior electrode of the second oxygen ion pump cell”) or the lead portion of the electrode or the second electrode (2) It is characterized by communicating with a measurement chamber.
【0017】本発明の第7の視点における検出器は、前
記第1の視点に基づき、前記ガス通路に連通するリード
部が外気に接触することを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, in the detector according to the first aspect, the lead portion communicating with the gas passage contacts the outside air based on the first viewpoint.
【0018】本発明の第8の視点における検出器は、前
記第1の視点に基づき、前記第2酸素イオンポンプセル
の一対の電極が設けられた固体電解質層が、前記酸素分
圧検知電極が設けられた固体電解質層と、前記第2測定
室との間に積層されて成ることを特徴とする。According to an eighth aspect of the present invention, in the detector according to the first aspect, based on the first aspect, the solid electrolyte layer provided with the pair of electrodes of the second oxygen ion pump cell includes the oxygen partial pressure detection electrode. It is characterized by being laminated between the provided solid electrolyte layer and the second measurement chamber.
【0019】本発明の第9の視点における検出器は、前
記第1の視点に基づき、前記第2酸素イオンポンプセル
の一対の電極が、検出器の積層構造を成す固体電解質層
の同一面に設けられたことを特徴とする。In a detector according to a ninth aspect of the present invention, based on the first aspect, the pair of electrodes of the second oxygen ion pump cell are disposed on the same surface of a solid electrolyte layer forming a laminated structure of the detector. It is characterized by being provided.
【0020】本発明の第10の視点における検出器は、
前記第1の視点に基づき、前記第2測定室における前記
第2拡散抵抗の開口部を囲んで、前記第2酸素イオンポ
ンプセルの第2測定室内部電極を設けたことを特徴とす
る。A detector according to a tenth aspect of the present invention comprises:
Based on the first viewpoint, an electrode inside the second measurement chamber of the second oxygen ion pump cell is provided so as to surround the opening of the second diffusion resistor in the second measurement chamber.
【0021】本発明の第11の視点における検出器は、
被測定ガス中からNOxが分解しない程度に酸素を汲み
出す第1の酸素イオンポンプセルと、固体電解質層に設
けられた一対の電極を備え、該一対の電極に電圧が印加
されることにより、残留したガス中のNOxが分解され
て酸素が汲み出され、分解したNOx量に応じた電流が
流れる第2酸素イオンポンプセルと、有するNOxガス
濃度検出器であって、前記第2酸素イオンポンプセルの
一対の電極の内で第2測定室外部電極と検出器の外気と
の直接的な接触を遮断すると共に、拡散抵抗をもって前
記第2酸素イオンポンプセルにより汲み出された酸素を
拡散して、該電極周囲の酸素濃度の変動を緩和する拡散
抵抗手段を有することを特徴とする。A detector according to an eleventh aspect of the present invention comprises:
A first oxygen ion pump cell that pumps oxygen to such an extent that NO x is not decomposed from the gas to be measured, and a pair of electrodes provided on the solid electrolyte layer, and a voltage is applied to the pair of electrodes. , NO x in the residual gas is oxygen is pumped to decompose, and a second oxygen ion pump cell current corresponding to the decomposed amount of NO x flows, a NO x gas concentration detector having the first (2) In the pair of electrodes of the oxygen ion pump cell, direct contact between the external electrode of the second measurement chamber and the outside air of the detector is cut off, and oxygen pumped by the second oxygen ion pump cell with a diffusion resistance. And diffusion resistance means for mitigating fluctuations in the oxygen concentration around the electrode.
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】先ず、本発明の一実施形態に係
る、2組の拡散抵抗部、酸素イオンポンプセル、及び測
定室を備えたNOxガス濃度検出器の測定原理は下記の
通りである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION First, according to an embodiment of the present invention, two pairs of diffusion resistance portion, the oxygen ion pump cell, and the measurement principles of the NO x gas concentration detector with a measurement chamber as follows is there.
【0023】(1)排ガスが拡散抵抗を有する第1拡散孔
を通って第1測定室に流入する。 (2)第1酸素イオンポンプセルにより、第1測定室の酸
素をNOxが分解しない程度に汲み出す(酸素分圧検知
電極から出力される信号により第1測定室酸素分圧を制
御する)。 (3)拡散抵抗を有する第2拡散孔を通って第1測定室の
ガス(濃度制御された02ガス+NOxガス)が第2測定
室に流入する。 (4)第2測定室のNOxガスは、第2酸素イオンポンプ
セルにより更に酸素を汲み出すことにより、N2+O2に
分解される。 (5)このとき、第2酸素イオンポンプセルに流れるポン
プ電流Ip2とNOxガス濃度の間には直線関係があるた
め、Ip2を検出することによりNOxガス濃度を検出可
能である。(1) Exhaust gas flows into the first measurement chamber through the first diffusion hole having diffusion resistance. (2) The first oxygen ion pump cell pumps out oxygen in the first measurement chamber to the extent that NO x is not decomposed (controls the oxygen partial pressure of the first measurement chamber by a signal output from the oxygen partial pressure detection electrode). . (3) second diffusion hole the through a first measurement chamber of a gas having a diffusion resistance (0 2 gas + NO x gas is density control) flows into the second measurement chamber. (4) The NO x gas in the second measurement chamber is decomposed into N 2 + O 2 by further pumping out oxygen by the second oxygen ion pump cell. (5) At this time, since between the pump current Ip2 and NO x gas concentration flowing through the second oxygen ion pump cell is a linear relationship, it is possible to detect the NO x gas concentration by detecting the Ip2.
【0024】第2酸素イオンポンプセルの一対の電極間
に酸素濃度差がある場合、第2酸素イオンポンプセルに
起電力が生じ、このセルに印加する電圧を一定制御して
も、有効ポンプ電圧が変化する。有効ポンプ電圧とは
“印加電圧と起電力との差”の事である。従って、前記
酸素濃度差が変動すれば、Ip2がNOxガス濃度ではな
く、酸素濃度によって変動することとなる。そこで、本
発明の一実施形態は、第2酸素イオンポンプセルの一対
の電極間の酸素濃度差を一定に保つ手段、特に第2酸素
イオンポンプセルの第2測定室外部に設けられた電極周
囲の酸素濃度を安定化する手段を設ける。この手段によ
って、酸素濃度の変化によって変動する起電力が安定化
され、印加電圧は一定とするから結局有効ポンプ電圧が
安定化され、酸素濃度に依存しない正確なNOXガス濃
度検出ができる。好ましくは第2イオンポンプセルの第
2測定室外部電極を検出器外気から遮断する保護手段と
して、保護層(アルミナの絶縁層及び/又はジルコニア
系の固体電解質層など)を設けて該電極と検出器外気と
の直接的な接触を遮断し、さらに汲み出された酸素を排
出する手段として、前記外側電極に接続し酸素を拡散可
能な拡散抵抗手段を設ける。従って、固体電解質層、絶
縁層、拡散抵抗手段によって、第2イオンポンプセルの
第2測定室外部電極と検出器の外気(大気又は排ガスな
どの被測定ガス)との直接的な接触が遮断されると共
に、拡散抵抗手段によって拡散抵抗を介しての酸素の導
出が可能とされ、この電極周囲の酸素濃度が安定化され
る。好ましくは、この拡散抵抗手段を多孔質(白金合
金、ロジウム合金、それらとセラミックスの合金など)
のリード部とすることにより、別途に拡散抵抗手段と電
極の電気的接続手段とを設ける必要がなくされ、極小ス
ペースの有効利用及び工数・原料の削減が達成される。When there is a difference in oxygen concentration between a pair of electrodes of the second oxygen ion pump cell, an electromotive force is generated in the second oxygen ion pump cell, and even if the voltage applied to this cell is controlled to be constant, the effective pump voltage Changes. The effective pump voltage is the "difference between the applied voltage and the electromotive force". Therefore, if the oxygen concentration difference is varied, Ip2 is not the NO x gas concentration, and thus vary the oxygen concentration. Accordingly, one embodiment of the present invention provides a means for maintaining a constant oxygen concentration difference between a pair of electrodes of a second oxygen ion pump cell, particularly around an electrode provided outside the second measurement chamber of the second oxygen ion pump cell. Means is provided for stabilizing the oxygen concentration of By this means, the electromotive force varies with changes in oxygen concentration is stabilized, the applied voltage will eventually enable pumping voltage from the constant is stabilized, it is accurate NO X gas concentration detection that does not depend on the oxygen concentration. Preferably, a protective layer (such as an insulating layer of alumina and / or a zirconia-based solid electrolyte layer) is provided as a protection means for blocking the external electrode of the second measurement chamber of the second ion pump cell from the detector outside air to detect the external electrode. As means for cutting off direct contact with the outside air and discharging the pumped oxygen, diffusion resistance means connected to the outer electrode and capable of diffusing oxygen is provided. Therefore, direct contact between the second electrode of the second measurement chamber of the second ion pump cell and the outside air of the detector (atmosphere or gas to be measured such as exhaust gas) is cut off by the solid electrolyte layer, the insulating layer, and the diffusion resistance means. At the same time, oxygen can be led out through the diffusion resistance by the diffusion resistance means, and the oxygen concentration around the electrode is stabilized. Preferably, the diffusion resistance means is made of a porous material (a platinum alloy, a rhodium alloy, an alloy of them and a ceramic, etc.).
With such a lead portion, it is not necessary to separately provide a diffusion resistance means and an electrical connection means for the electrodes, and an effective use of an extremely small space and a reduction in man-hours and raw materials can be achieved.
【0025】好ましくは、第2酸素イオンポンプセルの
一対の電極が設けられた固体電解質層を、酸素分圧検知
電極が設けられた固体電解質層(酸素濃度測定セル)
と、前記第2測定室との間に積層する。すなわち、第2
酸素イオンポンプセルが、酸素濃度測定セルと第2測定
室の層の間に配置される。さらに好ましくは、電極間の
リーク電流防止のため、第2酸素イオンポンプセルの一
対の電極が設けられた固体電解質層と、酸素分圧検知電
極が設けられた固体電解質層との間に絶縁層を配する。
このように第2酸素イオンポンプセルを配置することに
より、第2酸素イオンポンプセルを第2測定室と検出器
外部との間に配置する場合に比べて、固体電解質層が有
効利用されているため、固体電解質層を一層削減するこ
とが可能となり、また積層厚さを薄くして検出器をコン
パクトにすることができる。Preferably, the solid electrolyte layer of the second oxygen ion pump cell provided with a pair of electrodes is replaced with a solid electrolyte layer provided with an oxygen partial pressure detecting electrode (oxygen concentration measuring cell).
And the second measurement chamber. That is, the second
An oxygen ion pump cell is disposed between the oxygen concentration measurement cell and the layer of the second measurement chamber. More preferably, in order to prevent leakage current between the electrodes, an insulating layer is provided between the solid electrolyte layer provided with the pair of electrodes of the second oxygen ion pump cell and the solid electrolyte layer provided with the oxygen partial pressure detection electrode. Distribute.
By arranging the second oxygen ion pump cell in this manner, the solid electrolyte layer is more effectively used than when the second oxygen ion pump cell is arranged between the second measurement chamber and the outside of the detector. Therefore, the number of solid electrolyte layers can be further reduced, and the thickness of the stacked layers can be reduced to make the detector compact.
【0026】また、本発明の好ましいNOXガス濃度検
出器は、第1酸素イオンポンプセル6、酸素濃度測定セ
ル7、第2酸素イオンポンプセル8がいずれも互いに異
なる固体電解質層に設けられていることを特徴とする
(図1参照)。これによって、各セルの電極間に流れる
リーク電流が減少され、第1測定室内の酸素濃度が精度
よく制御できる。さらに好ましくは、各セル間にアルミ
ナ等の絶縁膜、又は絶縁層を設ける。In the preferred NO x gas concentration detector of the present invention, the first oxygen ion pump cell 6, the oxygen concentration measuring cell 7, and the second oxygen ion pump cell 8 are all provided on different solid electrolyte layers. (See FIG. 1). Thereby, the leak current flowing between the electrodes of each cell is reduced, and the oxygen concentration in the first measurement chamber can be controlled accurately. More preferably, an insulating film such as alumina or an insulating layer is provided between the cells.
【0027】また、好ましくは、検出器を加熱する加熱
ヒータ層を積層された固体電解質層間に積層する。加熱
ヒータ層を設けることにより、第1、2酸素イオンポン
プ能力を安定化させることができる。Preferably, a heater layer for heating the detector is laminated between the laminated solid electrolyte layers. By providing the heater layer, the first and second oxygen ion pumping capabilities can be stabilized.
【0028】各セルの固体電解質としては、ジルコニア
とイットリアの固溶体、ジルコニアとカルシアの固溶体
などを用いる。薄板状にされた固体電解質層の両面にス
クリーン印刷及び焼結などの方法によって形成される多
孔質の電極としては、触媒作用を有する白金やロジウ
ム、或いはこれらの合金などを使用することが好まし
い。第1、第2拡散孔としては、多孔質のセラミックス
を用いることが好ましく、例えば多孔質アルミナセラミ
ックスなどである。加熱ヒータの発熱部をセラミックス
と白金又は白金合金の複合材料から形成し、リード部を
白金又は白金合金とすることが好ましい。As a solid electrolyte of each cell, a solid solution of zirconia and yttria, a solid solution of zirconia and calcia, and the like are used. As a porous electrode formed by a method such as screen printing and sintering on both surfaces of a thin solid electrolyte layer, it is preferable to use platinum, rhodium, or an alloy thereof having a catalytic action. As the first and second diffusion holes, it is preferable to use porous ceramics, such as porous alumina ceramics. It is preferable that the heat generating portion of the heater be formed of a composite material of ceramics and platinum or a platinum alloy, and the lead portion be formed of platinum or a platinum alloy.
【0029】なお、COガス、HCガスの濃度検出にも
本発明の検出器を応用可能であり、NOXガス濃度の検
出の場合と同様に、酸素濃度の影響が低減され対象ガス
濃度が精密に測定できることとなる。[0029] Incidentally, CO gas is applicable to detectors also present invention to the concentration detection of HC gas, as in the case of the detection of the NO X gas concentration, precise the target gas concentration is the influence of the oxygen concentration reduced Can be measured.
【0030】その他の好ましい特徴は、本出願人による
特願平8-160812号に記載されている通りであり、必要に
応じてこの出願を参照し本願に繰り込むことができるも
のとする。Other preferable features are as described in Japanese Patent Application No. 8-160812 filed by the present applicant, and the present application can be referred to and incorporated into the present application as necessary.
【0031】[0031]
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0032】[0032]
【実施例1】図1は本発明の一実施例に係るNOXガス
濃度検出器の構造を説明するための図であり、検出器を
長手方向に沿って切断した断面図である。Embodiment 1 FIG. 1 is a view for explaining the structure of the NO X gas concentration detector according to an embodiment of the present invention, is a cross-sectional view taken along the detector in the longitudinal direction.
【0033】図1に示す検出器は、固体電解質層5−1
を挟んで設けられた一対の電極6a,6bを備えた第1
酸素イオンポンプセル6、固体電解質層5−2を挟んで
設けられた一対の酸素分圧検知電極7a,7bを備えた
酸素濃度測定セル7、固体電解質層5−3、固体電解質
層5−4表面に設けられた一対の電極(第2酸素イオン
ポンプセル8の第2測定室内部電極)8a,(第2酸素
イオンポンプセル8の第2測定室外部電極)8bを備え
た第2酸素イオンポンプセル8の順に積層され、固体電
解質層5−1,…,5−4の層間には絶縁層11−1,
11−2,11−3がそれぞれ形成されている。そし
て、第1酸素イオンポンプセル6と酸素濃度測定セル7
の層間には、図中左右側の絶縁層11−1及び上下側の
固体電解質層5−1,5−2によって第1測定室2が画
成され、同様に絶縁層11−3及び固体電解質層5−
3,5−4により第2酸素イオンポンプセル8の上部に
第2測定室4が画成されている。さらに、第1測定室2
の一方で検出器短手方向両側(図1中正面及び背面)に
は拡散抵抗を有する第1拡散孔1がそれぞれ設けられ、
第1測定室2の他方には第2拡散孔3の開口が第1拡散
孔1と離間して設けられている。第2拡散孔3は、酸素
濃度測定セル7及び固体電解質層5−3を貫通して第
1、第2測定室2,4を拡散抵抗をもって連通する。The detector shown in FIG. 1 has a solid electrolyte layer 5-1.
A first electrode having a pair of electrodes 6a and 6b
An oxygen ion pump cell 6, an oxygen concentration measurement cell 7 including a pair of oxygen partial pressure detection electrodes 7a and 7b provided with a solid electrolyte layer 5-2 interposed therebetween, a solid electrolyte layer 5-3, and a solid electrolyte layer 5-4. A second oxygen ion including a pair of electrodes (electrodes inside the second measurement chamber of the second oxygen ion pump cell 8) 8a and (electrodes outside the second measurement chamber of the second oxygen ion pump cell 8) 8b provided on the surface The pump cells 8 are stacked in this order, and the insulating layers 11-1, 11-1,
11-2 and 11-3 are respectively formed. Then, the first oxygen ion pump cell 6 and the oxygen concentration measuring cell 7
The first measurement chamber 2 is defined by the insulating layers 11-1 on the left and right sides and the solid electrolyte layers 5-1 and 5-2 on the upper and lower sides in the figure, and similarly, the insulating layer 11-3 and the solid electrolyte Layer 5-
A second measurement chamber 4 is defined above the second oxygen ion pump cell 8 by 3, 5-4. Further, the first measurement chamber 2
On the other hand, first diffusion holes 1 having diffusion resistance are provided on both sides in the lateral direction of the detector (the front and back surfaces in FIG. 1), respectively.
In the other side of the first measurement chamber 2, an opening of the second diffusion hole 3 is provided separately from the first diffusion hole 1. The second diffusion hole 3 penetrates through the oxygen concentration measurement cell 7 and the solid electrolyte layer 5-3 to communicate the first and second measurement chambers 2 and 4 with diffusion resistance.
【0034】この検出器では、第2酸素イオンポンプセ
ル8を構成する固体電解質層5−4の同一面上に、多孔
質(白金、ロジウム合金など)の電極8a,8bが共に
形成されている。電極8a,8bは、絶縁層11−3に
よって互いに隔離されているが、固体電解質層5−4を
介して酸素イオンが伝導し、これによる電流Ip2が流れ
る。電極8bは固体電解質層5−4、絶縁層11−3、
及びリード部8dによって、検出器外気との直接的な接
触が防止されていると共に、拡散抵抗を有する多孔質の
リード部8dを介して第2酸素イオンポンプセル8によ
り汲み出された酸素を導出できる。更に、電極8a,8
bには、それぞれリード部(線)8c(不図示),8d
が電気的に接続され、第2測定室4の外側電極8bに電
気的に接続するリード部8dは多孔質とされ、酸素イオ
ンを拡散することができる。従って、第2酸素イオンポ
ンプセル8により、NOXガスより分解され電極8aか
ら8bに汲み出された酸素は(図2中矢印参照)、リー
ド部8dを介して放出される。In this detector, porous (platinum, rhodium alloy, etc.) electrodes 8a and 8b are both formed on the same surface of the solid electrolyte layer 5-4 constituting the second oxygen ion pump cell 8. . Although the electrodes 8a and 8b are separated from each other by the insulating layer 11-3, oxygen ions conduct through the solid electrolyte layer 5-4, and the current Ip2 flows. The electrode 8b includes a solid electrolyte layer 5-4, an insulating layer 11-3,
And the lead 8d prevents direct contact with the outside air of the detector, and derives the oxygen pumped by the second oxygen ion pump cell 8 through the porous lead 8d having diffusion resistance. it can. Further, the electrodes 8a, 8
b include lead portions (lines) 8c (not shown) and 8d, respectively.
Are electrically connected, and the lead portion 8d electrically connected to the outer electrode 8b of the second measurement chamber 4 is made porous, and can diffuse oxygen ions. Accordingly, the second oxygen ion pump cell 8, pumped oxygen to 8b from being degraded from NO X gas electrode 8a (see arrow in FIG. 2), it is discharged via the lead portion 8d.
【0035】このリード部8dから放出された酸素は、
図1に示したリード部8dと第1酸素イオンポンプセル
6の多孔質のリード部6cと連通するガス通路であるス
ルーホール(又は多孔質の孔)12を通して、多孔質の
リード部6cを介して第1測定室2中に放出され、さら
には検出器外気に放出される。The oxygen released from the lead portion 8d is
Through the through-hole (or porous hole) 12 which is a gas passage communicating with the lead portion 8d shown in FIG. 1 and the porous lead portion 6c of the first oxygen ion pump cell 6, via the porous lead portion 6c. And discharged into the first measurement chamber 2 and further discharged to the outside of the detector.
【0036】図1の検出器の測定原理は、実施の形態の
欄で上述した通りであって、第1測定室2に第1拡散孔
1を介して拡散し導入された被測定ガス中の酸素濃度に
応じた起電力が酸素濃度検知セル7の一対の電極7a,
7b間に発生し、この起電力による電圧が一定になるよ
う第1酸素イオンポンプセル6に印加される電圧が制御
される(マイクロコンピュータを用いてデジタル制御し
てもよく、アナログ制御してもよい)。そして、余剰の
酸素が汲み出され一定の酸素濃度を有する被測定ガスが
第2拡散孔3を介して第2測定室4に拡散し、第2酸素
イオンポンプセル8の一対の電極8a,8bに電圧が印
加されて残存する酸素がさらに汲み出されると共に、こ
の白金合金、ロジウム合金製の電極の触媒作用により、
NOxがN2とO2に分解され、このO2がイオンとなって
第2酸素イオンポンプセル8の固体電解質層を伝導する
ことにより、第2測定室4内外に設けられた第2酸素イ
オンポンプセル8の一対の電極8a,8b間に分解され
たNOxガス量に応じた電流Ip2が流れる。このIp2を
測定することにより、NOxガス濃度が測定できる。The measurement principle of the detector shown in FIG. 1 is the same as that described in the section of the embodiment, and the measurement target gas diffused into the first measurement chamber 2 through the first diffusion hole 1 is introduced. An electromotive force corresponding to the oxygen concentration is generated by a pair of electrodes 7a,
7b, the voltage applied to the first oxygen ion pump cell 6 is controlled so that the voltage due to the electromotive force becomes constant (digital control using a microcomputer, analog control, or the like). Good). Then, surplus oxygen is pumped out and the gas to be measured having a certain oxygen concentration is diffused into the second measurement chamber 4 through the second diffusion hole 3, and a pair of electrodes 8 a and 8 b of the second oxygen ion pump cell 8 The remaining oxygen is further pumped out when a voltage is applied to the electrode, and the catalytic action of the platinum alloy and rhodium alloy electrodes causes
NO x is decomposed into N 2 and O 2, by the O 2 conducts the solid electrolyte layer of the second oxygen ion pump cell 8 as ions, second oxygen provided into the second measurement chamber 4 and outside a pair of electrodes 8a of the ion pump cell 8, current Ip2 flows in accordance with the NO x amount of gas decomposed between 8b. By measuring the Ip2, it can be measured NO x gas concentration.
【0037】この検出器によれば、第2測定室4内の第
2酸素イオンポンプセル8の電極8aと反対極となる電
極8bが、素子内部(積層した固体電解質間)に設置さ
れたことにより、固体電解質層5−4、絶縁層11−3
が電極8bの保護手段となり、且つリード部8dが拡散
抵抗手段となって、被測定ガス(排ガス)の雰囲気から
電極8bが遮断されて直接外気に接触することがなくさ
れ、且つ電極8b周辺において汲み出された酸素がプー
ルされることとなり、電極8b周囲(近傍)の酸素濃度
が安定化され、第2酸素イオンポンプセル8の一対の電
極8a,8b間に発生する起電力が安定化する。更に、
発生する起電力が安定化することにより、第2酸素イオ
ンポンプセル8に印加されるポンプ電圧Vp2の有効ポン
プ電圧(VP2一起電力)が安定化され、NOxガス濃度
測定の酸素濃度依存性が減少する。According to this detector, the electrode 8b opposite to the electrode 8a of the second oxygen ion pump cell 8 in the second measurement chamber 4 is installed inside the element (between the stacked solid electrolytes). As a result, the solid electrolyte layer 5-4 and the insulating layer 11-3
Serves as protection means for the electrode 8b, and the lead portion 8d serves as diffusion resistance means, so that the electrode 8b is cut off from the atmosphere of the gas to be measured (exhaust gas) so that it does not come into direct contact with the outside air. The pumped oxygen is pooled, the oxygen concentration around (near) the electrode 8b is stabilized, and the electromotive force generated between the pair of electrodes 8a and 8b of the second oxygen ion pump cell 8 is stabilized. . Furthermore,
By the electromotive force generated is stabilized, the effective pump voltage of the pump voltage Vp2 (VP2 Kazuki power) is stabilized, the oxygen concentration dependency of the NO x gas concentration measurement that is applied to the second oxygen ion pump cell 8 Decrease.
【0038】これに対し、図6に示す比較例の検出器に
よれば、電極8bが素子(検出器)外部に形成されてい
るため、被測定雰囲気の変動、特に酸素濃度の変動によ
って、第2酸素イオンポンプセル8の一対の電極8a,
8b間に作用する有効ポンプ電圧が変動し、NOxガス
濃度測定の酸素濃度依存性が大きく存在することとな
る。On the other hand, according to the detector of the comparative example shown in FIG. 6, since the electrode 8b is formed outside the element (detector), the electrode 8b is not affected by the fluctuation of the atmosphere to be measured, especially the fluctuation of the oxygen concentration. A pair of electrodes 8a of the two oxygen ion pump cell 8,
Effective pump voltage varies acting between 8b, so that the oxygen concentration dependency of the NO x gas concentration measurement is present largely.
【0039】なお、図1の検出器は、製造工程に於い
て、第2酸素イオンポンプセル8の両電極8a,8bを
一度に印刷することができるという工程上の利点を有す
る。The detector of FIG. 1 has an advantage in the process that both electrodes 8a and 8b of the second oxygen ion pump cell 8 can be printed at a time in the manufacturing process.
【0040】また、第1酸素イオンポンプセル6、酸素
濃度測定セル7、第2酸素イオンポンプセル8がそれぞ
れ備える一対の電極は層間に設けられたリード部を介し
て外部に接続することが可能とされ、後述の測定例にお
いて、第1及び第2酸素イオンポンプセル6,8の電極
6a,6b,8a,8bは電源及び電流計、酸素濃度測
定セル7の電極7a,7bは電圧計に接続される。この
ような態様は、本出願人が先に出願した特願平8-160812
号の図7に図示されているところである。A pair of electrodes respectively provided in the first oxygen ion pump cell 6, the oxygen concentration measuring cell 7, and the second oxygen ion pump cell 8 can be connected to the outside via leads provided between layers. In the measurement examples described below, the electrodes 6a, 6b, 8a, 8b of the first and second oxygen ion pump cells 6, 8 are used as a power supply and an ammeter, and the electrodes 7a, 7b of the oxygen concentration measurement cell 7 are used as a voltmeter. Connected. Such an embodiment is disclosed in Japanese Patent Application No. 8-160812 filed earlier by the present applicant.
This is illustrated in FIG.
【0041】図2及び図3は、以上説明したNOxガス
濃度検出器の好ましい変形例をそれぞれ示す平面断面図
である(図1中の矢視A又はB線で示す平面断面図に相
当する)。図2の検出器が、図1の検出器と相違する点
は、リード部8dが検出器外気(大気又は被測定ガス雰
囲気中)に接触し、外気と電極8bとを拡散抵抗を介し
て連通している点である。また、図3の検出器が、図1
の検出器と相違する点は、固体電解質層間に形成された
多孔質層(膜)12が、リード部8c,8d間を連通
し、第2酸素イオンポンプセルにより汲み出された酸素
が多孔質層(膜)12、さらに多孔質のリード部8c及
び電極8aを通って、第2測定室4に環流することであ
る。FIGS. 2 and 3 are plan sectional views showing preferred modifications of the NO x gas concentration detector described above, respectively (corresponding to the plan sectional view taken along line A or B in FIG. 1). ). The detector of FIG. 2 is different from the detector of FIG. 1 in that the lead 8d contacts the detector outside air (in the atmosphere or the atmosphere of the gas to be measured), and communicates the outside air with the electrode 8b via a diffusion resistor. That is the point. Also, the detector of FIG.
The difference from the above detector is that a porous layer (membrane) 12 formed between the solid electrolyte layers communicates between the lead portions 8c and 8d, and oxygen pumped by the second oxygen ion pump cell is It is to recirculate to the second measurement chamber 4 through the layer (film) 12, the porous lead portion 8c and the electrode 8a.
【0042】次ぎに、図4〜図6をそれぞれ参照して、
本発明の他の実施例に係るNOxガス濃度検出器を説明
する。Next, referring to FIGS. 4 to 6, respectively.
Explaining the NO x gas concentration sensor according to another embodiment of the present invention.
【0043】[0043]
【実施例2】図4は、本発明の他の実施例に係るNOX
ガス濃度検出器の構造を説明するための図であり、検出
器を長手方向に沿って切断した断面図である。図4に示
した検出器が実施例1の検出器と相違する点は、第2測
定室4上部を区画している固体電解質層(セル)5−3
を挟んで対称の位置に、第2酸素イオンポンプセル8の
一対の電極8a,8bが設けられ、汲み出し側の電極8
bは多孔質のリード部8dに電気的に接続している。な
お、リード部8dを外気に接続してもよく、図1又は図
2に示したように第1測定室2、又は第2測定室4にス
ルーホール(又は多孔質の孔)を介して接続してもよ
い。このような構成によれば、図中最下層の固体電解質
層を他の材料からなる層に置換することが可能である。Embodiment 2 FIG. 4 is a view showing a NO X according to another embodiment of the present invention.
It is a figure for explaining the structure of a gas concentration detector, and is a sectional view which cut the detector along the longitudinal direction. The difference between the detector shown in FIG. 4 and the detector of the first embodiment is that the solid electrolyte layer (cell) 5-3 which partitions the upper part of the second measurement chamber 4 is shown.
A pair of electrodes 8a and 8b of the second oxygen ion pump cell 8 are provided at positions symmetrical with respect to the
b is electrically connected to the porous lead portion 8d. The lead 8d may be connected to the outside air, and may be connected to the first measurement chamber 2 or the second measurement chamber 4 via a through hole (or a porous hole) as shown in FIG. 1 or FIG. May be. According to such a configuration, it is possible to replace the lowermost solid electrolyte layer in the figure with a layer made of another material.
【0044】[0044]
【実施例3】図5は、本発明の別の実施例に係るNOX
ガス濃度検出器の構造を説明するため図であり、検出器
を長手方向に沿って切断した断面図である。図5に示し
た検出器が実施例2の検出器と相違する点は、第2測定
室4内の第2酸素イオンポンプセル8の電極8aが第2
拡散孔3の周囲(近くに)形成され、第2測定室4の容
積が小さくされている点である。その他の構成は実施例
2と同様である。Embodiment 3 FIG. 5, NO X in accordance with another embodiment of the present invention
It is a figure for explaining the structure of a gas concentration detector, and is a sectional view which cut the detector along the longitudinal direction. 5 is different from the detector of the second embodiment in that the electrode 8a of the second oxygen ion pump cell 8 in the second
The point is that it is formed around (close to) the diffusion hole 3 and the volume of the second measurement chamber 4 is reduced. Other configurations are the same as those of the second embodiment.
【0045】これら実施例1〜3及び比較例のNOxガ
ス濃度検出器を用いて被測定ガス中のNOガス濃度測定
試験を行った。まず、図9を参照して、測定に使用した
検出器の製造例を図9を参照して説明する。図9は、測
定に使用した検出器の製造例及びレイアウトを説明する
ための図である。Using the NO x gas concentration detectors of Examples 1 to 3 and Comparative Example, a measurement test of the NO gas concentration in the gas to be measured was performed. First, an example of manufacturing a detector used for measurement will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram for explaining a manufacturing example and a layout of the detector used for the measurement.
【0046】[0046]
【製造例】図9に示すように、図中左上から左下、そし
て右上から右下の順にZrO2グリーンシート及び電極
用ペーストなどが積層されて、一体の検出器が作製され
る。絶縁コート、電極などペースト材料は、所定のZr
O2グリーンシートにスクリーン印刷されることによ
り、積層形成される。次ぎに、ZrO2グリーンシート
など各構成部品の製造例を説明する。なお、図1に示し
た多孔質孔は、下記の第1拡散孔あるいは第2拡散孔と
同様の原料、工程により作製され、なお、図3に示した
多孔質層(膜)は、下記の第1拡散孔或いは第2拡散孔
と同様の原料、工程により作製される。[Production Example] As shown in FIG. 9, a ZrO 2 green sheet and an electrode paste are laminated in order from the upper left to the lower left and from the upper right to the lower right in the figure to produce an integrated detector. Paste materials such as insulating coats and electrodes are specified Zr
The O 2 green sheet is screen-printed to form a laminate. Next, an example of manufacturing each component such as a ZrO 2 green sheet will be described. The porous pores shown in FIG. 1 are produced by the same raw materials and processes as those of the first diffusion holes or the second diffusion holes described below. The porous layer (membrane) shown in FIG. The first diffusion hole or the second diffusion hole is manufactured by the same raw material and process.
【0047】[ZrO2シート成形][ZrO 2 sheet molding]
【0048】ZrO2粉末を600℃×2時間、大気炉にて
仮焼した。仮焼したZrO2粉末30kg、分散剤150g、有
機溶剤10kgを球石60kgとともにトロンメルに入れ、約50
時間混合し、分散させ、これに有機バインダー4kgを有
機溶剤10kgに溶解させたものを添加し、20時間混合して
10Pa・s程度の粘度を有するスラリーを得た。このスラリ
ーからドクターブレード法により、厚さ0.4mm程度の
ZrO2グリーンシートを作製し、100℃×1時間乾燥し
た。The ZrO 2 powder was calcined in an atmospheric furnace at 600 ° C. for 2 hours. 30 kg of calcined ZrO 2 powder, 150 g of a dispersant, and 10 kg of an organic solvent are placed in a trommel together with 60 kg of cobble stones, and the mixture
Mix for 4 hours, disperse, add 4 kg of organic binder dissolved in 10 kg of organic solvent and mix for 20 hours
A slurry having a viscosity of about 10 Pa · s was obtained. A ZrO 2 green sheet having a thickness of about 0.4 mm was prepared from this slurry by a doctor blade method, and dried at 100 ° C. for 1 hour.
【0049】[印刷用ペースト][Printing paste]
【0050】(1)第1酸素イオンポンプ電極6a、酸素
分圧検出電極(酸素基準電極)7b、第2酸素イオンポ
ンプ電極8a、8b用: 白金粉末20g、ZrO2粉末2.
8g、適量の有機溶剤を、らいかい機(或いはポットミ
ル)に入れ、4時間混合し、分散させ、これに有機バイ
ンダー2gを有機溶剤20gに溶解させたものを添加し、さ
らに粘度調整剤5gを添加し、4時間混合して粘度150Pa
・s程度のペーストを作製した。(1) For the first oxygen ion pump electrode 6a, oxygen partial pressure detection electrode (oxygen reference electrode) 7b, and second oxygen ion pump electrodes 8a and 8b: platinum powder 20g, ZrO 2 powder 2.
8 g, an appropriate amount of an organic solvent is placed in a grinder (or pot mill), mixed for 4 hours and dispersed. A solution obtained by dissolving 2 g of an organic binder in 20 g of an organic solvent is added thereto, and 5 g of a viscosity modifier is further added. Add, mix for 4 hours, viscosity 150Pa
・ Approximately s paste was prepared.
【0051】(2)第1酸素イオンポンプ電極6b、酸素
分圧検出電極(酸素基準電極)7a用: 白金粉末19.8
g、ZrO2粉末2.8g、金粉末0.2粉末、適量の有機溶剤
を、らいかい機(或いはポットミル)に入れ、4時間混
合し、分散させ、これに有機バインダー2gを有機溶剤2
0gに溶解させたものを添加し、さらに粘度調整剤5gを
添加し、4時間混合して粘度150Pa・s程度のペーストを
作製した。(2) First oxygen ion pump electrode 6b, oxygen partial pressure detection electrode (oxygen reference electrode) 7a: platinum powder 19.8
g, ZrO 2 powder 2.8 g, gold powder 0.2 powder, and an appropriate amount of an organic solvent were placed in a grinder (or pot mill), mixed for 4 hours and dispersed, and 2 g of an organic binder was added to the organic solvent 2.
A solution dissolved in 0 g was added, and 5 g of a viscosity modifier was further added, followed by mixing for 4 hours to prepare a paste having a viscosity of about 150 Pa · s.
【0052】(3)絶縁コート、保護コート用: アルミ
ナ粉末50gと適量の有機溶剤を、らいかい機(或いはポ
ットミル)に入れ、12時間混合し、溶解させ、さらに
粘度調整剤20gを添加し、3時間混合して粘度100Pa・s
程度のペーストを作製した。(3) For insulating coat and protective coat: 50 g of alumina powder and an appropriate amount of an organic solvent are put in a grinder (or pot mill), mixed for 12 hours, dissolved, and 20 g of a viscosity modifier is added. Mix for 3 hours and viscosity 100Pa · s
A paste of the degree was prepared.
【0053】(4)Pt入り多孔質用(リード線用): ア
ルミナ粉末10g、白金粉末1.5g、有機バインダ2.5g、有
機溶剤20gを、らいかい機(或いはポットミル)に入
れ、4時間混合し、さらに粘度調整剤10gを添加し、4
時間混合して粘度100Pa・s程度のペーストを作製した。(4) For Pt-containing porous material (for lead wire): Put 10 g of alumina powder, 1.5 g of platinum powder, 2.5 g of organic binder and 20 g of organic solvent in a grinder (or pot mill) and mix for 4 hours. And 10 g of a viscosity modifier, and
After mixing for a time, a paste having a viscosity of about 100 Pa · s was prepared.
【0054】(5)第1拡散孔用: 平均粒径2μm程度
のアルミナ粉末10g、有機バインダ2g、有機溶剤20g
を、らいかい機(或いはポットミル)に入れ、混合し、
分散させ、さらに粘度調整剤10gを添加し、4時間混合
して粘度400Pa・s程度のペーストを作製した。(5) For the first diffusion hole: 10 g of alumina powder having an average particle size of about 2 μm, 2 g of organic binder, 20 g of organic solvent
Into a mill (or pot mill), mix,
The mixture was dispersed, 10 g of a viscosity modifier was further added, and mixed for 4 hours to prepare a paste having a viscosity of about 400 Pa · s.
【0055】(6)カーボンコート用: カーボン粉末4
g、有機バインダ2g、有機溶剤40gを、らいかい機(或
いはポットミル)に入れ、混合し、分散させ、さらに粘
度調整剤5gを添加し、4時間混合してペーストを作製
した。なお、カーボンコートを印刷形成することによ
り、一例を挙げれば、第1酸素ポンプ電極bと酸素基準
電極bとの接触が防止される。また、カーボンコートは
第1測定室及び第2測定室を形成するために用いられ
る。カーボンは焼成途中で焼失するので、カーボンコー
ト層は焼成体には存在しない。(6) For carbon coating: carbon powder 4
g, 2 g of an organic binder, and 40 g of an organic solvent were placed in a grinder (or pot mill), mixed and dispersed, and 5 g of a viscosity modifier was added, followed by mixing for 4 hours to prepare a paste. In addition, by forming the carbon coat by printing, for example, contact between the first oxygen pump electrode b and the oxygen reference electrode b is prevented. The carbon coat is used to form a first measurement chamber and a second measurement chamber. Since carbon is burned off during firing, the carbon coat layer does not exist in the fired body.
【0056】[ペレット体][Pellets]
【0057】第2拡散孔用: 平均粒径2μm程度のア
ルミナ粉末20g、有機バインダ8g、有機溶剤20gを、ら
いかい機(或いはポットミル)に入れ、1時間混合し、
造粒し、金型プレスにて約2t/cm2圧を加え直径1.3
mm、厚さ0.8mmの円柱状のプレス成形体(グリー
ン状態)を作製した。このグリーン状態のプレス成形体
を、2、3層目のZrO2グリーンシートの所定箇所に
挿入され、圧着して一体化した後、焼成することによ
り、検出器中に第2拡散孔を形成する。For the second diffusion hole: 20 g of alumina powder having an average particle size of about 2 μm, 8 g of an organic binder, and 20 g of an organic solvent are put into a grinder (or pot mill) and mixed for 1 hour.
Granulate and apply a pressure of about 2 t / cm 2 with a die press to a diameter of 1.3.
A cylindrical press-formed body (green state) having a thickness of 0.8 mm and a thickness of 0.8 mm was produced. The green pressed body is inserted into predetermined portions of the second and third layers of the ZrO 2 green sheet, pressed and integrated, and then fired to form a second diffusion hole in the detector. .
【0058】[ZrO2積層方法] 2、3層目圧着
後、第2拡散孔が貫通する部分(直径1.3mm)を打
ち抜く。打ち抜き後、第2拡散孔となるグリーン円柱状
成形体を埋め込み、1〜4層のZrO2グリーンシート
を加圧力:5kg/cm2、加圧時間:1分で圧着する。[ZrO 2 Laminating Method] After the second and third layers are pressed, a portion (diameter: 1.3 mm) through which the second diffusion hole penetrates is punched. After the punching, a green cylindrical molded body serving as the second diffusion hole is embedded, and 1 to 4 layers of ZrO 2 green sheets are pressed under a pressure of 5 kg / cm 2 and a pressing time of 1 minute.
【0059】[脱バインダー及び焼成] 圧着した成形
体を、400℃×2時間脱バインダーし、1500℃×1時間
焼成する。[Binder Removal and Firing] The pressed compact is debindered at 400 ° C. for 2 hours and fired at 1500 ° C. for 1 hour.
【0060】[0060]
【試験例】このように製造した実施例1〜3、及び比較
例のNOXガス濃度検出器を用いて被測定ガス中のNO
ガス濃度測定試験を行った。測定に使用した検出器外形
は、長手方向の長さが50mm、幅(短手方向)が4m
m、厚さ(積層方向)が1.3mmである。第1酸素イ
オンポンプセルの厚さは0.3mm、電極6a,6bの
長手方向の長さは7mm、短手方向の長さは2mm、第
1測定室の長手方向の長さは7mm、短手方向の長さは
2mm、高さ50μm、実施例1及び3の場合、第2測
定室の長手方向の長さは2mm、短手方向の長さは2m
m、高さ50μm、実施例2の場合は第2測定室長手方
向長さが7mm、第1拡散孔の長手方向の長さは2m
m、短手方向の長さ1mm、厚さ50μm、第2拡散孔
の大きさは直径1mmである。[Test Example] NO in the measurement gas using a NO X gas concentration detector was thus produced in Examples 1 to 3 and Comparative Examples
A gas concentration measurement test was performed. The external dimensions of the detector used for the measurement were 50 mm in length in the longitudinal direction and 4 m in width (transverse direction).
m and thickness (lamination direction) are 1.3 mm. The thickness of the first oxygen ion pump cell is 0.3 mm, the length of the electrodes 6a and 6b in the longitudinal direction is 7 mm, the length in the transverse direction is 2 mm, and the length of the first measurement chamber in the longitudinal direction is 7 mm. The length in the hand direction is 2 mm, the height is 50 μm, and in the case of Examples 1 and 3, the length of the second measurement chamber in the longitudinal direction is 2 mm, and the length in the short direction is 2 m.
m, height 50 μm, in the case of Example 2, the length of the second measurement chamber in the longitudinal direction is 7 mm, and the length of the first diffusion hole in the longitudinal direction is 2 m
m, the length in the lateral direction is 1 mm, the thickness is 50 μm, and the size of the second diffusion hole is 1 mm in diameter.
【0061】[0061]
【表1】 [Table 1]
【0062】[0062]
【表2】 [Table 2]
【0063】[0063]
【試験例】これら実施例1〜3、及び比較例のNOXガ
ス濃度検出器を用いて被測定ガス中のNOガス濃度測定
試験を行った測定結果を表1及び表2に示し、図7及び
図8に測定結果を整理して示す。なお、後述の試験例に
おいて共通の測定条件は下記の通りである。[Test Example] shows these Examples 1-3 and Comparative Examples measured result of NO gas concentration measurement test in the measurement gas using a NO X gas concentration detector of the Tables 1 and 2, FIG. 7 And FIG. 8 summarizes the measurement results. The common measurement conditions in the test examples described below are as follows.
【0064】被測定ガス成分:NO:0、1500pp
m、O2:0〜16%、CO2:10%、N2:Ba
l.、被測定ガス温度:300℃、ヒータ電力:18
W。Gas component to be measured: NO: 0, 1500 pp
m, O 2: 0~16%, CO 2: 10%, N 2: Ba
l. , Measured gas temperature: 300 ° C, heater power: 18
W.
【0065】[0065]
【試験例1】 (1)NO:0ppmとし、酸素濃度を変化させて第2酸
素イオンポンプセルに流れる電流(Ip2)のオフセット
値の変動を測定した。なお、オフセットとは、NOを被
測定ガス中に投入していない場合のIp2の値であり、第
1測定室で汲み残した残留酸素濃度に相当するものであ
る。また、その値はより小さい方が好ましく、いろいろ
な外的要因、例えば被測定ガス雰囲気中の酸素濃度、温
度等の変動に対し、より鈍感で変動し難いことが望まし
い。Test Example 1 (1) NO: 0 ppm, and the change in the offset value of the current (Ip2) flowing through the second oxygen ion pump cell was measured while changing the oxygen concentration. Note that the offset is the value of Ip2 when NO is not injected into the gas to be measured, and corresponds to the concentration of residual oxygen remaining in the first measurement chamber. Further, it is preferable that the value is smaller, and it is desirable that the value be less insensitive to various external factors, for example, fluctuations in the oxygen concentration and temperature in the atmosphere of the gas to be measured.
【0066】図7に試験例1の結果を示す。図7はIp2
オフセットの酸素濃度依存性を示すグラフであり、丸、
三角、四角、菱形のプロットがそれぞれ実施例1、2、
3及び比較例の従来型ガス濃度検出器による測定データ
である。図7を参照して、実施例1〜3のガス濃度検出
器によれば、酸素濃度0〜16%の変化量に対して、I
p2オフセットの変化量が1μA以下とされ、比較例のそ
れに比べて酸素濃度依存性が、特に、低酸素濃度側で大
きく改善されていることが分かる。FIG. 7 shows the results of Test Example 1. FIG. 7 shows Ip2
It is a graph showing the oxygen concentration dependence of the offset, circle,
Triangles, squares, and diamonds are plotted in Examples 1 and 2, respectively.
It is the measurement data by the conventional type gas concentration detector of 3 and the comparative example. Referring to FIG. 7, according to the gas concentration detectors of Examples 1 to 3, with respect to the change amount of the oxygen concentration of 0 to 16%,
It can be seen that the change amount of the p2 offset is 1 μA or less, and the oxygen concentration dependency is greatly improved, especially on the low oxygen concentration side, as compared with that of the comparative example.
【0067】[0067]
【試験例2】 (2)NO:1500ppmを被測定ガスに投入し、酸素
濃度0〜16%において、第2酸素イオンポンプセルに
流れる電流Ip2のゲインを測定した。なお、ゲインと
は、一定濃度のNOを投入した際のIp2の変化量である
(本試験例ではNO:0ppmと1500ppmをそれ
ぞれ投入した際に流れるIp2値の差)。NOxガス濃度
の測定感度を上げるために、Ip2のゲインは高い方が好
ましく、種々の外的要因、例えば、被測定ガス雰囲気中
の酸素濃度、温度等の変動に対し、より鈍感で変動し難
いことが望ましい。Test Example 2 (2) NO: 1500 ppm was introduced into the gas to be measured, and the gain of the current Ip2 flowing through the second oxygen ion pump cell was measured at an oxygen concentration of 0 to 16%. Note that the gain is the amount of change in Ip2 when a constant concentration of NO is supplied (in this test example, the difference between the values of Ip2 flowing when 0 ppm and 1500 ppm of NO are supplied, respectively). To increase the measurement sensitivity of the NO x gas concentration, the gain is preferably high in Ip2, various external factors, for example, the oxygen concentration in the measurement gas atmosphere, to variations in temperature or the like, varies a less sensitive It is desirable that it is difficult.
【0068】図8に試験例2の結果を示す。図8はΔI
p2(Ip2ゲイン)の酸素濃度依存性を示すグラフであ
り、丸、三角、四角、菱形のプロットがそれぞれ実施例
1、2、3及び比較例の従来型ガス濃度検出器による測
定データである。図8を参照して、実施例1〜3のガス
濃度検出器によれば、酸素濃度0〜16%の変化量に対
してIp2ゲインの変化量が2μA以下となり、比較例に
比べて酸素濃度依存性が小さくされたことが分かる。ま
た、特に低酸素濃度側において比較例に比べてIp2ゲイ
ンが高く、NOxガス濃度検出の感度(分解能)が改善
されたことが分かる。FIG. 8 shows the results of Test Example 2. FIG. 8 shows ΔI
It is a graph which shows the oxygen concentration dependence of p2 (Ip2 gain), and a circle, a triangle, a square, and a diamond-shaped plot are measurement data by the conventional type gas concentration detector of Examples 1, 2, 3, and a comparative example, respectively. Referring to FIG. 8, according to the gas concentration detectors of Examples 1 to 3, the change amount of the Ip2 gain is 2 μA or less with respect to the change amount of the oxygen concentration of 0 to 16%. It can be seen that the dependence has been reduced. In particular Ip2 gain is higher as compared with the comparative example in the low oxygen concentration side, it can be seen that the sensitivity of the NO x gas concentration detection (resolution) is improved.
【0069】[0069]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のNOxガ
ス濃度検出器によれば、第2酸素イオンポンプセルの電
極間に発生する起電力が安定化され、これによってNO
xガス濃度検出の酸素濃度依存性が大きく改善され、特
に低酸素濃度雰囲気中でも、より正確なNOxガス濃度
検出が可能とされる。従って、低酸素濃度の排ガスを出
すガソリンエンジン、又は空燃比が大きく変動する内燃
機関用の検出器として、この検出器は優れたものであ
る。As described above, according to the NO x gas concentration detector of the present invention, the electromotive force generated between the electrodes of the second oxygen ion pump cell is stabilized, whereby
The oxygen concentration dependency of x gas concentration detection is greatly improved, and more accurate NO x gas concentration detection is possible, especially even in a low oxygen concentration atmosphere. Therefore, this detector is excellent as a detector for a gasoline engine that emits exhaust gas with a low oxygen concentration or an internal combustion engine whose air-fuel ratio fluctuates greatly.
【図1】本発明の一実施例に係るNOXガス濃度検出器
の構造を説明するための、検出器を長手方向に沿って切
断した断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a NO x gas concentration detector according to one embodiment of the present invention, illustrating a structure of the NO X gas concentration detector cut along a longitudinal direction.
【図2】図2は図1中矢視A線で示す平面断面図であ
る。FIG. 2 is a cross-sectional plan view taken along a line A in FIG. 1;
【図3】本発明の一実施例に係るNOxガス濃度検出器
の変形例を示す平面断面図である(図1中の矢視B線で
示す平面断面図に相当する)。FIG. 3 is a plan sectional view showing a modified example of the NO x gas concentration detector according to one embodiment of the present invention (corresponding to a plan sectional view shown by an arrow B line in FIG. 1).
【図4】本発明の他の実施例に係るNOXガス濃度検出
器の構造を説明するための図であり、検出器を長手方向
に沿って切断した断面図である。[Figure 4] is a view for explaining the structure of the NO X gas concentration detector according to another embodiment of the present invention, is a cross-sectional view taken along the detector in the longitudinal direction.
【図5】本発明の更に他の実施例に係るNOXガス濃度
検出器の構造を説明するための図であり、検出器を長手
方向に沿って切断した断面図である。FIG. 5 is a further view for explaining the structure of the NO X gas concentration detector according to another embodiment of the present invention, is a cross-sectional view taken along the detector in the longitudinal direction.
【図6】比較例に係るNOXガス濃度検出器の構造を説
明するための図であり、検出器を長手方向に沿って切断
した断面図である。FIG. 6 is a view for explaining the structure of a NO X gas concentration detector according to a comparative example, and is a cross-sectional view of the detector cut along a longitudinal direction.
【図7】第2酸素イオンポンプセル電流Ip2オフセット
の酸素濃度依存性を示すグラフであり、丸、三角、四
角、菱形のプロットがそれぞれ実施例1、2、3及び比
較例の検出器による測定データを示す。FIG. 7 is a graph showing the oxygen concentration dependency of a second oxygen ion pump cell current Ip2 offset, where circles, triangles, squares, and diamonds are measured by the detectors of Examples 1, 2, 3 and Comparative Example, respectively. Show data.
【図8】第2酸素イオンポンプセル電流ΔIp2(Ip2ゲ
イン)の酸素濃度依存性を示すグラフであり、丸、三
角、四角、菱形のプロットがそれぞれ実施例1、2、3
及び比較例の検出器による測定データを示す。FIG. 8 is a graph showing the oxygen concentration dependency of the second oxygen ion pump cell current ΔIp2 (Ip2 gain), where circles, triangles, squares, and diamonds are plotted in Examples 1, 2, and 3, respectively.
4 shows data measured by a detector of a comparative example.
【図9】測定に使用したNOXガス濃度検出器の製造方
法及びレイアウトを説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a manufacturing method and a layout of a NO X gas concentration detector used for measurement.
1:第1拡散孔 2:第1測定室 3:第2拡散孔 4:第2測定室 5−1,…,5−4:固体電解質層 6:第1酸素イオンポンプセル 6a,6b:電極 6c:リード部 7:酸素濃度測定セル 7a,7b:電極 8:第2酸素イオンポンプセル 8a,8b:電極 8c,8d:リード部 11−1,…,11−4:固体電解質層 12:スルーホール(多孔質の孔)、多孔質層 1: First diffusion hole 2: First measurement chamber 3: Second diffusion hole 4: Second measurement chamber 5-1..., 5-4: Solid electrolyte layer 6: First oxygen ion pump cell 6a, 6b: Electrode 6c: Lead portion 7: Oxygen concentration measurement cell 7a, 7b: Electrode 8: Second oxygen ion pump cell 8a, 8b: Electrode 8c, 8d: Lead portion 11-1,..., 11-4: Solid electrolyte layer 12: Through Hole (porous hole), porous layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 昇 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 (72)発明者 大島 崇文 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Noboru Ishida 14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi Inside Japan Specialty Ceramics Co., Ltd. Inside the corporation
Claims (11)
れる第1測定室と、 前記第1測定室内の被測定ガス中の酸素分圧を測定する
ための酸素分圧検知電極と、 前記酸素分圧検知電極の電位に基づき、前記第1測定室
から該測定室外へ、前記被測定ガス中の酸素をNOXが
分解しない程度に十分に汲み出す第1酸素イオンポンプ
セルと、 前記第1測定室から第2拡散抵抗を介してガスが導入さ
れる第2測定室と、前記第2測定室の内部と外部に設け
られた一対の電極を備え、該一対の電極に電圧が印加さ
れて前記第2測定室中のNOxを分解し、解離した酸素
を汲み出すことによりNOxガス濃度に応じた電流が流
れる第2酸素イオンポンプセルと、を備えたNOXガス
濃度検出器であって、 前記第2酸素イオンポンプセルの一対の電極の内で前記
第2測定室の外部に設けられた方の電極(以下「第2酸
素イオンポンプセルの第2測定室外部電極」という)
が、検出器の外気とは直接接触しないように配され、 前記第2酸素イオンポンプセルの第2測定室外部電極の
周囲に、拡散抵抗をもって酸素を導出する拡散抵抗手段
を設けたことを特徴とするNOXガス濃度検出器。A first measuring chamber into which a gas to be measured is introduced via a first diffusion resistor; an oxygen partial pressure detecting electrode for measuring a partial pressure of oxygen in the gas to be measured in the first measuring chamber; A first oxygen ion pump cell that sufficiently pumps oxygen in the gas to be measured from the first measurement chamber to the outside of the measurement chamber based on the potential of the oxygen partial pressure detection electrode so that NO x does not decompose, A second measurement chamber into which gas is introduced from the first measurement chamber via a second diffusion resistor; and a pair of electrodes provided inside and outside the second measurement chamber, and a voltage is applied to the pair of electrodes. been applied to decompose the NO x of the second during the measurement chamber, dissociated and the second oxygen ion pump cell current corresponding to NO x gas concentration by oxygen pumping it, the NO X gas concentration detection with A device comprising: a pair of electrodes of the second oxygen ion pump cell; Electrodes of the person who provided outside of the second measuring chamber (hereinafter referred to as "the second measurement chamber outer electrodes of the second oxygen ion pump cell")
Is arranged so as not to come into direct contact with the outside air of the detector, and diffusion resistance means for extracting oxygen with diffusion resistance is provided around the external electrode of the second measurement chamber of the second oxygen ion pump cell. NO X gas concentration detector to.
酸素イオンポンプセルの第2測定室外部電極に電気的に
接続するリード部又はその一部であることを特徴とする
請求項1に記載のNOXガス濃度検出器。2. The apparatus according to claim 1, wherein at least said diffusion resistance means is provided with said second resistor.
NO X gas concentration detector according to claim 1, characterized in that a lead portion or a portion thereof electrically connected to the second measurement chamber outer electrode of the oxygen ion pump cell.
ンポンプセルの第2測定室外部電極と検出器の外気とが
拡散抵抗をもって連通されることを特徴とする請求項2
に記載のNOXガス濃度検出器。3. An external electrode of a second measurement chamber of the second oxygen ion pump cell and outside air of a detector are communicated with a diffusion resistance through the lead portion.
NO X gas concentration detector according to.
室外部電極は、検出器の外気と直接接触しないように、
検出器の積層構造を成す絶縁層及び/又は固体電解質層
間に配されると共に、該電極に前記拡散抵抗手段が接続
され、 前記第2酸素イオンポンプセルの第2測定室外部電極
は、前記拡散抵抗手段を介して検出器の外気に間接的に
連通されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一
に記載のNOXガス濃度検出器。4. An external electrode of the second measurement chamber of the second oxygen ion pump cell so as not to directly contact the outside air of the detector.
The diffusion resistance means is arranged between the insulating layer and / or the solid electrolyte layer forming the laminated structure of the detector, and the electrode is connected to the diffusion resistance means. The external electrode of the second measurement chamber of the second oxygen ion pump cell is the diffusion electrode. NO X gas concentration detector according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is indirectly communicated via the resistance means to the air detector.
たガス通路に連通し、前記ガス通路は前記第1酸素イオ
ンポンプセルの電極又は該電極のリード部又は第1測定
室にに連通することを特徴とする請求項1〜3のいずれ
か一に記載のNOXガス濃度検出器。5. The diffusion resistance means communicates with a gas passage provided inside the detector, and the gas passage communicates with an electrode of the first oxygen ion pump cell, a lead portion of the electrode, or a first measurement chamber. NO X gas concentration detector according to any one of claims 1 to 3, characterized in that.
たガス通路に連通し、前記ガス通路は前記第2酸素イオ
ンポンプセルの一対の電極の内で前記第2測定室の内部
に設けられた方の電極(以下「第2酸素イオンポンプセ
ルの第2測定室内部電極」という)又は該電極のリード
部又は第2測定室に連通することを特徴とする請求項1
〜3のいずれか一に記載のNOXガス濃度検出器。6. The diffusion resistance means communicates with a gas passage provided inside the detector, and the gas passage is provided inside the second measurement chamber within a pair of electrodes of the second oxygen ion pump cell. The electrode connected to the electrode (hereinafter, referred to as an "electrode inside the second measurement chamber of the second oxygen ion pump cell"), a lead portion of the electrode, or the second measurement chamber.
NO X gas concentration detector according to any one of to 3.
接触することを特徴とする請求項5又は6記載のNOX
ガス濃度検出器。7. The NO X according to claim 5, wherein a lead portion communicating with the gas passage comes into contact with outside air.
Gas concentration detector.
極が設けられた固体電解質層が、前記酸素分圧検知電極
が設けられた固体電解質層と、前記第2測定室との間に
積層されて成ることを特徴とする請求項1〜7のいずれ
か一に記載のNOXガス濃度検出器。8. A solid electrolyte layer provided with a pair of electrodes of the second oxygen ion pump cell is laminated between the solid electrolyte layer provided with the oxygen partial pressure detection electrode and the second measurement chamber. NO X gas concentration detector according to any one of claims 1 to 7, characterized in that formed by.
極が、検出器の積層構造を成す固体電解質層の同一面に
設けられたことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一
に記載のNOXガス濃度検出器。9. The device according to claim 1, wherein the pair of electrodes of the second oxygen ion pump cell are provided on the same surface of a solid electrolyte layer forming a laminated structure of the detector. NO X gas concentration detector according.
抗の開口部を囲んで、前記第2酸素イオンポンプセルの
第2測定室内部電極を設けたことを特徴とする請求項1
〜9のいずれか一に記載のNOXガス濃度検出器。10. An electrode inside the second measurement chamber of the second oxygen ion pump cell surrounding the opening of the second diffusion resistor in the second measurement chamber.
NO X gas concentration detector according to any one of to 9.
度に酸素を汲み出す第1酸素イオンポンプセルと、 固体電解質層に設けられた一対の電極を備え、該一対の
電極に電圧が印加されることにより、残留したガス中の
NOxが分解されて酸素が汲み出され、分解したNOx量
に応じた電流が流れる第2酸素イオンポンプセルと、有
するNOxガス濃度検出器であって、 前記第2酸素イオンポンプセルの一対の電極の内で第2
測定室外部電極と検出器の外気との直接的な接触を遮断
すると共に、拡散抵抗をもって前記第2酸素イオンポン
プセルにより汲み出された酸素を拡散して、該電極周囲
の酸素濃度の変動を緩和する拡散抵抗手段を有すること
を特徴とするNOXガス濃度検出器。11. A first oxygen ion pump cell for pumping oxygen to such an extent that NO x is not decomposed from a gas to be measured, and a pair of electrodes provided on a solid electrolyte layer, and a voltage is applied to the pair of electrodes. by being, NO x in the residual gas is oxygen is pumped to decompose, and a second oxygen ion pump cell current corresponding to the decomposed amount of NO x flows, there in NO x gas concentration detector having The second oxygen ion pump cell has a second electrode among the pair of electrodes.
The direct contact between the measurement chamber external electrode and the outside air of the detector is cut off, and the oxygen pumped out by the second oxygen ion pump cell is diffused with a diffusion resistance to reduce the fluctuation of the oxygen concentration around the electrode. NO X gas concentration detector, characterized in that it comprises a diffusion resistance means mitigating.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35413596A JP3519228B2 (en) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | NOx gas concentration detector |
US08/866,452 US6071393A (en) | 1996-05-31 | 1997-05-30 | Nitrogen oxide concentration sensor |
EP97108822A EP0810430B1 (en) | 1996-05-31 | 1997-06-02 | A sensor and method for measuring nitrogen oxide concentration |
DE69726336T DE69726336T2 (en) | 1996-05-31 | 1997-06-02 | Sensor and method for measuring a nitrogen oxide concentration |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35413596A JP3519228B2 (en) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | NOx gas concentration detector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10177008A true JPH10177008A (en) | 1998-06-30 |
JP3519228B2 JP3519228B2 (en) | 2004-04-12 |
Family
ID=18435530
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35413596A Expired - Lifetime JP3519228B2 (en) | 1996-05-31 | 1996-12-18 | NOx gas concentration detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3519228B2 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000121606A (en) * | 1998-08-10 | 2000-04-28 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Measuring method of concentration of nitrogen oxide in gas to be measured |
JP2000171434A (en) * | 1998-12-04 | 2000-06-23 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Gas sensor and combustible gas component concentration measuring apparatus using the same |
JP2003515166A (en) * | 1999-11-25 | 2003-04-22 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | Method for determining NOx concentration |
JP2007040936A (en) * | 2005-08-05 | 2007-02-15 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Gas sensor element |
JP2011117937A (en) * | 2009-11-02 | 2011-06-16 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Gas sensor |
JP2013156259A (en) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Robert Bosch Gmbh | Micromechanical solid-electrolyte sensor device and production method thereof |
-
1996
- 1996-12-18 JP JP35413596A patent/JP3519228B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000121606A (en) * | 1998-08-10 | 2000-04-28 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Measuring method of concentration of nitrogen oxide in gas to be measured |
JP2000171434A (en) * | 1998-12-04 | 2000-06-23 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Gas sensor and combustible gas component concentration measuring apparatus using the same |
JP2003515166A (en) * | 1999-11-25 | 2003-04-22 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | Method for determining NOx concentration |
JP4746239B2 (en) * | 1999-11-25 | 2011-08-10 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | Method for obtaining NOx concentration |
JP2007040936A (en) * | 2005-08-05 | 2007-02-15 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Gas sensor element |
JP2011117937A (en) * | 2009-11-02 | 2011-06-16 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Gas sensor |
JP2013156259A (en) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Robert Bosch Gmbh | Micromechanical solid-electrolyte sensor device and production method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3519228B2 (en) | 2004-04-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2654212B2 (en) | Sensor element for measuring gas component of gas mixture | |
US6773565B2 (en) | NOx sensor | |
JP2815442B2 (en) | Planar polarographic detector for determining lambda values of mixed gases | |
KR970003278B1 (en) | Sensor element for limiting current sensors for determining the value of gas mixture | |
JP3107817B2 (en) | Sensor element for limiting current sensor for detection of λ value of mixed gas | |
JPH0672861B2 (en) | NOx sensor | |
EP0294085B1 (en) | Electrochemical elements | |
GB2057140A (en) | Device for producing control signal for feed-back control of air/fuel mixing ratio | |
GB2052761A (en) | Air-fuel ration detecting apparatus | |
US4302312A (en) | Device for producing control signal for feedback control of air/fuel mixing ratio | |
US6635162B2 (en) | Gas sensor | |
JP3372186B2 (en) | Gas sensor correction method and gas concentration measurement system | |
US5989624A (en) | Method for manufacturing electrode | |
JP2003294695A (en) | Air fuel ratio detecting apparatus | |
US5302275A (en) | Sensor element for an oxygen limiting current probe in order to determine the λ value of gas mixtures | |
JP2000146906A (en) | Gas sensor element | |
JPH10177008A (en) | Nox gas concentration detector | |
US6156176A (en) | Air fuel ratio sensor with oxygen pump cell | |
JP2002243692A (en) | Nitrogen oxide gas sensor | |
US6797138B1 (en) | Gas senior design and method for forming the same | |
JP2000097903A (en) | Apparatus and method for measuring gas concentration | |
JP3499421B2 (en) | NOx gas concentration measuring method and NOx gas concentration detector | |
JP4516168B2 (en) | Gas concentration measurement method | |
JP3943262B2 (en) | NOx gas concentration measuring apparatus and NOx gas concentration measuring method | |
JP3635191B2 (en) | Gas sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040127 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040128 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090206 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090206 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100206 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100206 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110206 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110206 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120206 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120206 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120206 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130206 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130206 Year of fee payment: 9 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |