JPH10325824A - Hydrocarbon sensor - Google Patents

Hydrocarbon sensor

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Publication number
JPH10325824A
JPH10325824A JP9150216A JP15021697A JPH10325824A JP H10325824 A JPH10325824 A JP H10325824A JP 9150216 A JP9150216 A JP 9150216A JP 15021697 A JP15021697 A JP 15021697A JP H10325824 A JPH10325824 A JP H10325824A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample gas
electrode
oxygen
gas chamber
cell
Prior art date
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Pending
Application number
JP9150216A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahiko Yamamoto
貴彦 山本
Makoto Saito
誠 斉藤
Yushi Fukuda
雄史 福田
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP9150216A priority Critical patent/JPH10325824A/en
Publication of JPH10325824A publication Critical patent/JPH10325824A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a hydrocarbon sensor which is correct and not deteriorated in accuracy while used, by using a perovskite oxide as an inactive electrode inactive for hydrocarbon. SOLUTION: An active electrode 418 and an electrode 419 are set at one face 128 and the other face 129 facing a sample gas chamber 100 of a solid electrolytic substrate 12, thereby forming an HC active cell 41. An inactive electrode 218 and an electrode 219 are also set to form an oxygen pump cell which supplies and discharges oxygen to the sample gas chamber 100. An active electrode 318 and an electrode 319 are set to form an HC inactive cell 31. The inactive electrodes 218, 318 are both composed of a perovskite oxide inactive in an oxidation reaction of hydrocarbon, e.g. La0.5 Sr0.5 MnO3 and the electrodes 219, 319, 419 and active electrode 418 are formed of platinum. The perovskite oxide is not deteriorated at a temperature as high as approximately 900 deg.C, and therefore electrode components hardly coagulate when a hydrocarbon sensor 1 is used. The sensor is never deteriorated in accuracy and enables correct measurements at all times.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は,内燃機関より排出される排ガス
等のサンプルガス中に含まれる炭化水素濃度を検出する
炭化水素センサに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hydrocarbon sensor for detecting the concentration of hydrocarbons contained in a sample gas such as exhaust gas discharged from an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来技術】近年,環境保護及び大気質改善の観点か
ら,内燃機関の排気エミッション(炭化水素[以下HC
と略す],CO,NOx)の抑制要求が強まっており,
米国では三元触媒コンバータの劣化診断を含む自己診断
規制(OBD−II)が供給されている。
2. Description of the Related Art In recent years, from the viewpoints of environmental protection and air quality improvement, exhaust emissions of internal combustion engines (e.g.
, CO, NOx) requirements are increasing.
In the United States, a self-diagnosis regulation (OBD-II) including a three-way catalytic converter deterioration diagnosis is supplied.

【0003】このような規制に対応する手段として,三
元触媒コンバータの下流にHCのエミッション濃度を測
定する炭化水素センサを装着し,三元触媒コンバータの
劣化に対しもっとも直接的かつ敏感な尺度を有するHC
エミッションの増加を直接判別するために使用する炭化
水素センサが開発されつつある(図4参照)。
As a means for responding to such regulations, a hydrocarbon sensor for measuring the HC emission concentration is installed downstream of the three-way catalytic converter, and the most direct and sensitive measure for the deterioration of the three-way catalytic converter is set. HC having
Hydrocarbon sensors used to directly determine the increase in emissions are being developed (see FIG. 4).

【0004】また,エンジン始動直後に排出されるHC
を一時的に吸着し,三元触媒コンバータが活性後,吸着
したHCを三元触媒コンバータで浄化するためのHC吸
着装置の後流に配置し,HC吸着装置の故障を検出する
ために使用する炭化水素センサが開発されつつある(図
5参照)。
In addition, HC discharged immediately after the engine is started
Is temporarily absorbed, and after the three-way catalytic converter is activated, it is disposed downstream of the HC adsorber for purifying the adsorbed HC with the three-way catalytic converter, and is used to detect a failure of the HC adsorber. Hydrocarbon sensors are being developed (see FIG. 5).

【0005】例えば,特開平5−322844号には,
HCに対して活性な電極とHCに対して不活性な電極と
の間の出力差からHC濃度を検出する炭化水素センサが
開示されている。これは,不活性電極では活性電極に比
べて酸素消費量が少なく,その結果,両電極近傍におい
て酸素濃度差が生じる。このため,両電極の起電力等の
出力差を測定することによりHC濃度を検出することが
できる。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-322844 discloses that
There is disclosed a hydrocarbon sensor that detects HC concentration from an output difference between an electrode active for HC and an electrode inert for HC. This is because the inactive electrode consumes less oxygen than the active electrode, resulting in a difference in oxygen concentration near both electrodes. For this reason, the HC concentration can be detected by measuring the output difference such as the electromotive force between the two electrodes.

【0006】上記炭化水素センサにおける活性電極とし
ては,白金にロジウムを添加して白金自体が持つ酸化活
性を向上させたものが知られている。一方,上記不活性
電極としては,白金に鉛を添加して白金自体が持つ酸化
活性を低下させたものが知られている。
As the active electrode in the above-mentioned hydrocarbon sensor, there has been known an active electrode in which rhodium is added to platinum to improve the oxidation activity of platinum itself. On the other hand, as the above-mentioned inactive electrode, an electrode in which lead is added to platinum to reduce the oxidizing activity of platinum itself is known.

【0007】[0007]

【解決しようとする課題】しかしながら,上記従来の炭
化水素センサには以下に示す問題点がある。上記白金に
鉛を添加した不活性電極を内燃機関の排ガスのような温
度雰囲気(700〜900℃)に曝した場合には,白金
が凝縮し,白金と鉛とが別々に存在するようになる。つ
まり,不活性電極中に白金リッチな部分と鉛リッチな部
分とが形成されてしまう。
However, the above-mentioned conventional hydrocarbon sensors have the following problems. When the above-mentioned inert electrode in which lead is added to platinum is exposed to a temperature atmosphere (700 to 900 ° C.) like exhaust gas of an internal combustion engine, platinum condenses and platinum and lead are present separately. . That is, a platinum-rich portion and a lead-rich portion are formed in the inert electrode.

【0008】上記白金リッチな部分においてはHCの酸
化反応に対して不活性であるという性質が失われてしま
う。このため不活性電極の出力が高まり,活性電極と不
活性電極との間の出力差が減少してしまう。よって,H
C濃度の検出精度が低下するという問題点が生ずる。
In the above-mentioned platinum-rich portion, the property of being inactive against the HC oxidation reaction is lost. For this reason, the output of the inactive electrode increases, and the output difference between the active electrode and the inactive electrode decreases. Therefore, H
There is a problem that the detection accuracy of the C concentration is reduced.

【0009】本発明は,かかる問題点に鑑み,サンプル
ガス中のHC濃度を正確に測定し,かつ使用中に殆ど精
度悪化しない炭化水素センサを提供しようとするもので
ある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a hydrocarbon sensor that accurately measures the concentration of HC in a sample gas and hardly deteriorates in use.

【0010】[0010]

【課題の解決手段】請求項1の発明は,HCに活性な材
料よりなる活性電極と,HCに不活性な材料よりなる不
活性電極とを有し,サンプルガス中のHC濃度を検出す
る炭化水素センサにおいて,上記不活性電極はペロブス
カイト型酸化物よりなることを特徴とする炭化水素セン
サにある。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a carbonization device having an active electrode made of a material active on HC and an inert electrode made of a material inert on HC, and detecting an HC concentration in a sample gas. In the hydrogen sensor, the inert electrode is made of a perovskite-type oxide.

【0011】上記サンプルガスとしては,車載エンジン
等の内燃機関から排出される排気ガスを挙げることがで
きる。また,測定の対象となるHCとしては,例えばC
2 (エタン,エチレン)〜C8 (イソオクタン,キシレ
ン)等のHC種を挙げることができる。
The above-mentioned sample gas includes exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as a vehicle-mounted engine. The HC to be measured is, for example, C
2 (ethane, ethylene) -C 8 can be exemplified HC species (isooctane, xylene) or the like.

【0012】また,上記活性電極及び不活性電極を用い
たサンプルガス中のHC濃度測定に当たっては,後述す
るごとく上記活性電極及び不活性電極と固体電解質基板
とを組み合わせ,一種の酸素センサセルとなすことが好
ましい。
When measuring the concentration of HC in a sample gas using the active electrode and the inert electrode, the active electrode and the inert electrode are combined with a solid electrolyte substrate to form a kind of oxygen sensor cell as described later. Is preferred.

【0013】即ち,上記活性電極においては活性電極が
有する触媒作用によりサンプルガス中の酸化可能な他の
ガスとHCとが酸化され,これに応じて酸素が消費され
る。上記不活性電極においては,サンプルガス中の酸化
可能な他のガスのみが酸化され,これに応じて酸素が消
費される。よって,上記活性電極及び不活性電極の周囲
において酸素の濃度差が発生し,従ってこれらの電極に
より構成された酸素センサセルの出力に違いが生じる。
この違いはHC濃度に比例することから,HC濃度を測
定することができる。なお,上記酸化可能な他のガスと
は,サンプルガスが内燃機関の排ガスである場合には,
例えばH2 ,COとなる。
That is, in the active electrode, the oxidizable gas in the sample gas and HC are oxidized by the catalytic action of the active electrode, and oxygen is consumed accordingly. In the above inert electrode, only the other oxidizable gas in the sample gas is oxidized, and oxygen is consumed accordingly. Therefore, a difference in oxygen concentration occurs around the active electrode and the inactive electrode, and thus a difference occurs in the output of the oxygen sensor cell formed by these electrodes.
Since this difference is proportional to the HC concentration, the HC concentration can be measured. The above-mentioned other oxidizable gas means that when the sample gas is the exhaust gas of an internal combustion engine,
For example, H 2 and CO are used.

【0014】本発明の作用につき以下に説明する。本発
明の炭化水素センサにおいては,不活性電極がペロブス
カイト型酸化物より構成されている。上記ペロブスカイ
ト型酸化物は900℃という高温においても劣化しない
物質である。このため,炭化水素センサの使用の際に不
活性電極中の電極成分の凝集が殆ど発生せず,この凝集
を原因とする精度の悪化がなく,常にHC濃度を正確に
測定することができる。
The operation of the present invention will be described below. In the hydrocarbon sensor of the present invention, the inert electrode is made of a perovskite oxide. The perovskite oxide is a substance that does not deteriorate even at a high temperature of 900 ° C. For this reason, when the hydrocarbon sensor is used, the aggregation of the electrode components in the inert electrode hardly occurs, the accuracy is not deteriorated due to the aggregation, and the HC concentration can always be accurately measured.

【0015】以上により,本発明によれば,サンプルガ
ス中のHC濃度を正確に測定し,かつ使用中に殆ど精度
悪化しない炭化水素センサを提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a hydrocarbon sensor which accurately measures the concentration of HC in a sample gas, and which hardly deteriorates in use.

【0016】次に,請求項2の発明のように,上記ペロ
ブスカイト型酸化物はA1-X A' XBO3 (ただし0<
x<1)の一般式で表され,AはLa,Y,Ndより選
ばれる少なくとも1種の元素であり,A' はSr,C
a,Baより選ばれる少なくとも1種の元素であり,B
はMn,Co,Ni,Fe,Crより選ばれる少なくと
も1種の元素であることが好ましい。
Next, as in the invention of claim 2, the perovskite-type oxide is A 1 -X A ' X BO 3 (where 0 <
x <1), wherein A is at least one element selected from La, Y, and Nd, and A ′ is Sr, C
a, at least one element selected from Ba,
Is preferably at least one element selected from Mn, Co, Ni, Fe, and Cr.

【0017】このような組成のペロブスカイト型酸化物
はHCの酸化反応に不活性であるが(後述の図8参
照),H2 やCOとの酸化反応に対する活性が非常に高
く(後述の図6及び図7参照),その活性の度合いが優
れた触媒である白金等の貴金属とほぼ同等である。従っ
て,上記ペロブスカイト型酸化物は不活性電極として最
適である。
The perovskite oxide having such a composition is inactive in the oxidation reaction of HC (see FIG. 8 described later), but has a very high activity in the oxidation reaction with H 2 and CO (see FIG. 6 described later). And FIG. 7), the activity of which is almost equal to that of a noble metal such as platinum which is an excellent catalyst. Therefore, the perovskite oxide is most suitable as an inert electrode.

【0018】また,上記ペロブスカイト型酸化物の中で
も特に,La0.5 Sr0.5 MnO3またはLa0.6 Sr
0.4 Mn0.5 Co0.45Ni0.053 等を用いることが好
ましい。
Among the above perovskite oxides, La 0.5 Sr 0.5 MnO 3 or La 0.6 Sr
It is preferable to use 0.4 Mn 0.5 Co 0.45 Ni 0.05 O 3 or the like.

【0019】次に,請求項3の発明のように,少なくと
も一部が酸素イオン導電性の固体電解質基板によって形
成され,かつサンプルガスの流入が制限されたサンプル
ガス室と,上記固体電解質基板の上記サンプルガス室に
面した一つの面に設けた活性電極とその反対面に設けた
電極とからなるHC活性セルと,上記固体電解質基板の
上記サンプルガス室に面した一つの面及びその反対面に
それぞれ設けた電極からなり,かつ上記サンプルガス室
に対する酸素の供給及び排出を行う酸素ポンプセルと,
上記固体電解質基板の上記サンプルガス室に面した一つ
の面に設けた不活性電極とその反対面に設けた電極とか
らなるHC不活性セルとを有することが好ましい。
Next, as in the third aspect of the present invention, a sample gas chamber formed at least in part by a solid electrolyte substrate having oxygen ion conductivity and having a restricted flow of sample gas; An HC active cell comprising an active electrode provided on one surface facing the sample gas chamber and an electrode provided on the opposite surface, and one surface of the solid electrolyte substrate facing the sample gas chamber and an opposite surface thereof An oxygen pump cell comprising electrodes provided respectively for supplying and discharging oxygen to and from the sample gas chamber;
It is preferable to have an HC inert cell including an inert electrode provided on one surface of the solid electrolyte substrate facing the sample gas chamber and an electrode provided on the opposite surface.

【0020】本請求項の炭化水素センサにおいては,サ
ンプルガスのサンプルガス室への流入を制限している。
このため,サンプルガス室の状態をある程度保存するこ
とができる。即ち,センサ外部のサンプルガスがサンプ
ルガス室に拡散するに若干の時間がかかるため,サンプ
ルガス中のHC濃度の時間的なむらをある程度ならすこ
とができ,平均化されたHC濃度の測定が可能となる。
In the hydrocarbon sensor according to the present invention, the flow of the sample gas into the sample gas chamber is restricted.
Therefore, the state of the sample gas chamber can be preserved to some extent. In other words, it takes some time for the sample gas outside the sensor to diffuse into the sample gas chamber, so that it is possible to smooth the HC concentration in the sample gas over time and measure the averaged HC concentration. Becomes

【0021】なお,上記サンプルガス室におけるサンプ
ルガスの流入を制限する手段としては,径の小さいピン
ホールを設け,該ピンホールよりサンプルガスを供給す
ることが好ましい。即ち,サンプルガス室へのサンプル
ガス導入路をピンホールとすることが好ましい。また,
サンプルガス導入路を多孔質なセラミック層により構成
することも可能である。
As means for restricting the flow of the sample gas into the sample gas chamber, it is preferable to provide a pinhole having a small diameter and supply the sample gas from the pinhole. That is, it is preferable that the sample gas introduction path to the sample gas chamber be a pinhole. Also,
It is also possible to configure the sample gas introduction path with a porous ceramic layer.

【0022】また,HC活性セルが酸素濃度を検出する
セルであることから,上記活性電極は,触媒活性が高く
かつ高温耐久性に優れた白金電極,あるいは白金にロジ
ウムを1〜50重量%添加した材料より構成することが
好ましい。その他,完全酸化反応活性が高いパラジウム
及びルテニウムの金属,あるいはこれらの金属元素より
なる合金を用いることもできる。なお,上記酸素イオン
導電性の固体電解質基板としては,例えばイットリア安
定化ジルコニア(YSZ)を用いることができる。
Further, since the HC active cell is a cell for detecting oxygen concentration, the active electrode is a platinum electrode having high catalytic activity and excellent in high-temperature durability, or 1 to 50% by weight of rhodium added to platinum. It is preferred to be composed of the above materials. In addition, palladium and ruthenium metals having high complete oxidation reaction activity, or alloys of these metal elements can be used. As the oxygen ion conductive solid electrolyte substrate, for example, yttria-stabilized zirconia (YSZ) can be used.

【0023】また,本請求項にかかる炭化水素センサに
おいては,後述するごとくサンプルガス室における酸素
濃度を一定の所定値に保持するために,上記HC活性セ
ルの出力に応じて上記酸素ポンプセルを作動可能なフィ
ードバック制御等の機構を設けることが好ましい。
In the hydrocarbon sensor according to the present invention, the oxygen pump cell is operated according to the output of the HC active cell in order to maintain the oxygen concentration in the sample gas chamber at a predetermined value as described later. It is preferable to provide a mechanism such as possible feedback control.

【0024】これにより,サンプルガス中の酸素濃度が
高い場合には,HC活性セルの検出値を基に酸素ポンプ
セルにてサンプルガス室から酸素を排出させ,一方,サ
ンプルガス中の酸素濃度が低い場合には,HC活性セル
の検出値を基に酸素ポンプセルにてサンプルガス室に酸
素を供給することができる。以上によりサンプルガス室
の酸素濃度を常にほぼ一定とすることにより,活性セル
と不活性セルとの間の出力差が確実にHC濃度と比例す
るような状態とすることができ,より正確にHC濃度を
検出することができる。
Thus, when the oxygen concentration in the sample gas is high, oxygen is discharged from the sample gas chamber by the oxygen pump cell based on the detected value of the HC active cell, while the oxygen concentration in the sample gas is low. In this case, oxygen can be supplied to the sample gas chamber by the oxygen pump cell based on the detected value of the HC active cell. By making the oxygen concentration in the sample gas chamber almost constant as described above, the output difference between the active cell and the inactive cell can be reliably made to be in a state in which the output difference is proportional to the HC concentration. The concentration can be detected.

【0025】ここで,上記サンプルガス室の酸素濃度の
好ましい所定値はHC活性セルによる酸素濃度の検出機
構により異なるが,HC活性セルの起電力によって酸素
濃度を検出する場合には,上記起電力が0.45V程度
となるように酸素濃度を制御することが好ましい。ま
た,上記HC活性セルの限界電流によって酸素濃度を検
出する場合には,サンプルガス室の空燃比をλ=1程度
となるように制御するのが好ましい。
Here, the preferable predetermined value of the oxygen concentration in the sample gas chamber differs depending on the mechanism for detecting the oxygen concentration by the HC active cell. It is preferable to control the oxygen concentration so as to be about 0.45 V. When the oxygen concentration is detected based on the limiting current of the HC active cell, it is preferable to control the air-fuel ratio of the sample gas chamber to be about λ = 1.

【0026】なお,本請求項にかかる炭化水素センサに
おけるHC濃度の測定は以下に示すごとく行うことがで
きる。上記サンプルガス室にサンプルガスが供給され,
上記HC活性セルによりサンプルガス室の酸素濃度が検
出される。ここで,酸素濃度が所定値より大きい場合,
酸素ポンプセルを負に作動してサンプルガス室から酸素
を排出し,サンプルガス室の酸素濃度を所定値にする。
一方,酸素濃度が所定値より小さい場合,酸素ポンプセ
ルを正に作動し,サンプルガス室に酸素を供給し,サン
プルガス室の酸素濃度を所定値にする。
The measurement of the HC concentration in the hydrocarbon sensor according to the present invention can be performed as follows. The sample gas is supplied to the sample gas chamber,
The oxygen concentration in the sample gas chamber is detected by the HC active cell. Here, when the oxygen concentration is larger than a predetermined value,
The oxygen pump cell is negatively operated to discharge oxygen from the sample gas chamber, and the oxygen concentration in the sample gas chamber is set to a predetermined value.
On the other hand, when the oxygen concentration is smaller than the predetermined value, the oxygen pump cell is operated positively to supply oxygen to the sample gas chamber and set the oxygen concentration in the sample gas chamber to the predetermined value.

【0027】そして,上記HC活性セルの活性電極の表
面においてはHCが酸化され,酸素が消費される。ま
た,上記HC不活性セルの不活性電極の表面において
は,HCの酸化は生じない。ここに,上記HC活性セル
の近傍においてはHCと酸素との反応が生じるが,上記
HC不活性セルの近傍においてはHCと酸素との反応が
生じない。その分,HC活性セル近傍では酸素濃度がH
C不活性セル近傍よりも低くなる。
At the surface of the active electrode of the HC active cell, HC is oxidized and oxygen is consumed. Further, HC oxidation does not occur on the surface of the inert electrode of the HC inert cell. Here, a reaction between HC and oxygen occurs near the HC active cell, but no reaction occurs between HC and oxygen near the HC inactive cell. Accordingly, the oxygen concentration becomes H near the HC active cell.
It becomes lower than the vicinity of the C inactive cell.

【0028】このため,酸素濃度を検出可能なセルでも
あるHC活性セルとHC不活性セルとの出力の値は異な
った値となり,また上記出力差はHC濃度に比例する。
以上によりHC濃度を測定することができる。
For this reason, the output values of the HC active cell and the HC inactive cell, which are cells capable of detecting the oxygen concentration, are different values, and the output difference is proportional to the HC concentration.
Thus, the HC concentration can be measured.

【0029】次に,請求項4の発明のように,少なくと
も一部が酸素イオン導電性の第一固体電解質基板によっ
て形成され,かつサンプルガスの流入が制限されたサン
プルガス室と,該サンプルガス室と連通し,少なくとも
その一部が上記第一固体電解質基板によって形成された
第二室とを有し,上記第一固体電解質基板の上記サンプ
ルガス室に面した一つの面及び上記第一固体電解質基板
の上記第二室に面した反対面にそれぞれ設けた電極から
なる検出セルを有し,更に上記検出セルにおける電極の
一方は活性電極,他方は不活性電極であることが好まし
い。
Next, a sample gas chamber at least partially formed by an oxygen ion-conductive first solid electrolyte substrate and having a restricted flow of the sample gas is provided. A second chamber formed at least in part by the first solid electrolyte substrate, and one surface of the first solid electrolyte substrate facing the sample gas chamber and the first solid electrolyte; It is preferable that a detection cell including an electrode provided on the opposite surface of the electrolyte substrate facing the second chamber is provided, and one of the electrodes in the detection cell is an active electrode and the other is an inactive electrode.

【0030】なお,本請求項にかかる炭化水素センサに
おけるHC濃度の測定は以下に示すごとく行うことがで
きる。検出セルにおける活性電極の存在する側はHCが
酸化されて酸素が消費される。また,不活性電極の存在
する側はHCが酸化されないため,酸素が消費されな
い。従って,検出セルの両面に酸素の濃度差が生じ,こ
の検出セルは酸素濃淡起電力式の酸素センサセルとな
る。従って,上記検出セルの出力がHC濃度に比例し,
HC濃度の測定が可能となる。
The measurement of the HC concentration in the hydrocarbon sensor according to the present invention can be performed as follows. On the side of the detection cell where the active electrode is located, HC is oxidized and oxygen is consumed. Further, oxygen is not consumed on the side where the inactive electrode exists because HC is not oxidized. Therefore, a difference in oxygen concentration occurs on both sides of the detection cell, and this detection cell becomes an oxygen concentration electromotive force type oxygen sensor cell. Therefore, the output of the detection cell is proportional to the HC concentration,
The measurement of the HC concentration becomes possible.

【0031】このように,上記活性電極と不活性電極と
を1つのセルに配置することにより,起電力等の出力差
を直接測定でき,コンパレータ等の他の回路を必要とし
ない簡便な構成とすることができる。
By arranging the active electrode and the inactive electrode in one cell as described above, the output difference such as electromotive force can be directly measured, and a simple configuration that does not require another circuit such as a comparator is provided. can do.

【0032】次に,請求項5の発明のように,上記第二
室は少なくともその一部が酸素イオン導電性の第二固体
電解質基板によって形成され,上記第二固体電解質基板
の上記第二室に面した一つの面及びその反対面にそれぞ
れ設けた電極からなり,かつ上記第二室の酸素濃度を検
出する酸素センサセルと,上記第二固体電解質基板の上
記第二室に面した一つの面及びその反対面にそれぞれ設
けた電極からなり,かつ上記第二室に対する酸素の供給
及び排出を行う酸素ポンプセルとを有することが好まし
い。これにより,第二室の酸素濃度を所定値に保持する
ことができ,より正確なHC濃度の検出が可能となる。
Next, as in the invention of claim 5, at least a part of the second chamber is formed by an oxygen ion conductive second solid electrolyte substrate, and the second chamber of the second solid electrolyte substrate is formed. An oxygen sensor cell for detecting the oxygen concentration in the second chamber, comprising an electrode provided on one surface facing the second chamber and an opposite surface thereof, and one surface facing the second chamber of the second solid electrolyte substrate. And an oxygen pump cell which comprises electrodes provided on the opposite surface thereof and supplies and discharges oxygen to and from the second chamber. As a result, the oxygen concentration in the second chamber can be maintained at a predetermined value, and more accurate detection of the HC concentration becomes possible.

【0033】次に,請求項6の発明のように,少なくと
も一部が酸素イオン導電性の第一固体電解質基板によっ
て形成され,かつサンプルガスの流入が制限されたサン
プルガス室と,上記第一固体電解質基板の上記サンプル
ガス室に面した一つの面に設けた2つの電極からなる検
出セルとを有し,更に上記検出セルにおける電極の一方
は活性電極,他方は不活性電極であることが好ましい。
Next, as in the invention of claim 6, a sample gas chamber at least partially formed by an oxygen ion-conductive first solid electrolyte substrate, and the flow of sample gas is restricted, A detection cell comprising two electrodes provided on one surface of the solid electrolyte substrate facing the sample gas chamber, wherein one of the electrodes in the detection cell is an active electrode and the other is an inactive electrode. preferable.

【0034】これにより,上記活性電極と不活性電極と
を1つの面に配置することにより,起電力等の出力差を
直接測定でき,コンパレータ等の他の回路を必要としな
い簡便な構成とすることができる。また,この他に,上
記活性電極と不活性電極とを1つの面に配置することに
より,積層数が減少し,作りやすいという効果を得るこ
とができる。
By arranging the active electrode and the inactive electrode on one surface, it is possible to directly measure an output difference such as an electromotive force, thereby providing a simple configuration that does not require other circuits such as a comparator. be able to. In addition, by arranging the active electrode and the inactive electrode on one surface, the number of laminations can be reduced, and the effect of easy production can be obtained.

【0035】次に,請求項7の発明のように,上記サン
プルガス室の少なくとも一部は酸素イオン導電性の第二
固体電解質基板によって形成され,上記第二固体電解質
基板の上記サンプルガス室に面した一つの面及びその反
対面にそれぞれ設けた電極からなり,かつ上記サンプル
ガス室に対する酸素の供給及び排出を行う酸素ポンプセ
ルと,上記第二固体電解質基板の上記サンプルガス室に
面した一つの面及びその反対面にそれぞれ設けた電極か
らなり,かつ上記サンプルガス室の酸素濃度を検出する
酸素センサセルを有することが好ましい。
Next, at least a part of the sample gas chamber is formed by an oxygen ion conductive second solid electrolyte substrate, and the sample gas chamber is formed in the sample gas chamber of the second solid electrolyte substrate. An oxygen pump cell comprising electrodes provided on one faced side and the opposite face thereof for supplying and discharging oxygen to and from the sample gas chamber, and one oxygen pump cell facing the sample gas chamber of the second solid electrolyte substrate. It is preferable to have an oxygen sensor cell comprising electrodes provided on the surface and the opposite surface thereof and detecting the oxygen concentration in the sample gas chamber.

【0036】これにより,サンプルガス室の酸素濃度を
所定値に保持することができ,より正確なHC濃度の検
出が可能となる。
As a result, the oxygen concentration in the sample gas chamber can be maintained at a predetermined value, and more accurate HC concentration can be detected.

【0037】次に,請求項8の発明のように,上記酸素
ポンプセルにおける上記サンプルガス室または上記第二
室に面した電極がHCに不活性な材料よりなる不活性電
極であることが好ましい。ところで,上記酸素ポンプセ
ルの表面においては,酸素分子の電極表面からの脱離現
象,酸素分子の電極表面への吸着現象が生じている。こ
のため,上記酸素ポンプセルの周囲の酸素分子の活性は
高まり,HCと反応しやすい状態となってしまう。
Next, it is preferable that the electrode facing the sample gas chamber or the second chamber in the oxygen pump cell is an inert electrode made of a material inert to HC. On the surface of the oxygen pump cell, a phenomenon of desorption of oxygen molecules from the electrode surface and a phenomenon of adsorption of oxygen molecules to the electrode surface occur. Therefore, the activity of the oxygen molecules around the oxygen pump cell is increased, and the oxygen molecules easily react with HC.

【0038】このため,仮に上記酸素ポンプセルの電極
を白金等で構成した場合には,上記酸素ポンプセルの表
面においてHCが酸化されてしまう。以上により,HC
に不活性な電極を用いて酸素ポンプセルとすることによ
り,サンプルガス中に含まれるHCが酸素ポンプセル上
で消費されることを防止することができる。よって,H
C濃度を正確に測定することが可能となる。
For this reason, if the electrodes of the oxygen pump cell are made of platinum or the like, HC is oxidized on the surface of the oxygen pump cell. From the above, HC
By using an inert electrode for the oxygen pump cell, it is possible to prevent HC contained in the sample gas from being consumed on the oxygen pump cell. Therefore, H
It becomes possible to measure the C concentration accurately.

【0039】次に,請求項9の発明のように,上記不活
性電極はペロブスカイト型酸化物よりなることが好まし
い。上記ペロブスカイト型酸化物は,導電性が高く,9
00℃の高温でも殆ど劣化しないため,上記酸素ポンプ
セルの電極として最適である。
Next, it is preferable that the inactive electrode is made of a perovskite oxide. The above perovskite oxide has high conductivity, and
Since it hardly deteriorates even at a high temperature of 00 ° C., it is optimal as an electrode of the oxygen pump cell.

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

実施形態例1 本発明の実施形態例にかかる炭化水素センサにつき,図
1〜図12を用いて説明する。図1,図2に示すごと
く,本例の炭化水素センサ1は,HCに活性な材料より
なる活性電極418と,HCに不活性な材料よりなる不
活性電極318とを有し,サンプルガス中のHC濃度を
検出する。そして,上記不活性電極318はペロブスカ
イト型酸化物よりなる。本例において上記酸化物として
はLa0.5 Sr0.5 MnO3 を使用する。
Embodiment 1 A hydrocarbon sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 1 and 2, the hydrocarbon sensor 1 of this embodiment has an active electrode 418 made of a material active on HC and an inert electrode 318 made of a material inert on HC. Is detected. The inert electrode 318 is made of a perovskite oxide. In this example, La 0.5 Sr 0.5 MnO 3 is used as the oxide.

【0041】次に,本例にかかる炭化水素センサの構造
について説明する。図1,図2に示すごとく,本例の炭
化水素センサ1は,少なくとも一部が酸素イオン導電性
の固体電解質基板12によって形成され,かつサンプル
ガスの流入が制限されたサンプルガス室100を有す
る。また,上記サンプルガスの流入を制限する手段はピ
ンホールより構成されたサンプルガス導入路121であ
る。
Next, the structure of the hydrocarbon sensor according to this embodiment will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, the hydrocarbon sensor 1 of the present embodiment has a sample gas chamber 100 formed at least in part by a solid electrolyte substrate 12 having oxygen ion conductivity and in which the inflow of the sample gas is restricted. . The means for restricting the inflow of the sample gas is a sample gas introduction path 121 constituted by a pinhole.

【0042】また,上記炭化水素センサ1は,上記固体
電解質基板12の上記サンプルガス室100に面した一
つの面128に設けた活性電極418とその反対面12
9に設けた電極419とからなるHC活性セル41を有
する。また,上記固体電解質基板12の上記サンプルガ
ス室100に面した一つの面128及びその反対面12
9にそれぞれ設けた不活性電極218,電極219から
なり,かつ上記サンプルガス室100に対する酸素の供
給及び排出を行う酸素ポンプセル21を有する。上記固
体電解質基板12の上記サンプルガス室100に面した
一つの面128に設けた不活性電極318とその反対面
129に設けた電極319とからなるHC不活性セル3
1を有する
The hydrocarbon sensor 1 comprises an active electrode 418 provided on one surface 128 of the solid electrolyte substrate 12 facing the sample gas chamber 100 and an opposite electrode 12
9 and an electrode 419 provided in the HC. Also, one surface 128 of the solid electrolyte substrate 12 facing the sample gas chamber 100 and the opposite surface 12
9 is provided with an oxygen pump cell 21 composed of an inert electrode 218 and an electrode 219 provided for supplying and discharging oxygen to and from the sample gas chamber 100, respectively. An HC inert cell 3 comprising an inert electrode 318 provided on one surface 128 of the solid electrolyte substrate 12 facing the sample gas chamber 100 and an electrode 319 provided on the opposite surface 129 thereof.
Have one

【0043】また,図1に示すごとく,上記酸素ポンプ
セル21において,上記不活性電極218及び電極21
9との間にはコントローラ216を介して回路215が
形成されている。上記コントローラ216は上記不活性
電極218及び電極219の間に電圧を印加する電源と
上記電圧を制御する可変抵抗器とを有する。
As shown in FIG. 1, in the oxygen pump cell 21, the inert electrode 218 and the electrode 21
9, a circuit 215 is formed via a controller 216. The controller 216 has a power supply for applying a voltage between the inactive electrode 218 and the electrode 219 and a variable resistor for controlling the voltage.

【0044】また,上記HC不活性セル31において,
上記不活性電極318及び電極319との間には電源3
24及び電流計A1を介して回路315が形成されてい
る。上記電流計A1は不活性電極318及び電極319
との間に流れる限界電流を検出するものである。
In the HC inert cell 31,
A power supply 3 is provided between the inactive electrode 318 and the electrode 319.
A circuit 315 is formed through the circuit 24 and the ammeter A1. The ammeter A1 includes an inactive electrode 318 and an electrode 319.
To detect the limit current flowing between them.

【0045】また,上記HC活性セル41において,上
記活性電極418及び電極419との間には電源424
及び電流計A2を介して回路415が形成されている。
上記電流計A2は活性電極418及び電極419との間
に流れる限界電流を検出するものである。
In the HC active cell 41, a power supply 424 is provided between the active electrode 418 and the electrode 419.
A circuit 415 is formed via the ammeter A2.
The ammeter A2 detects a limit current flowing between the active electrode 418 and the electrode 419.

【0046】また,上記電流計A2と上記コントローラ
216との間にはフィードバック回路25が設けてあ
り,該フィードバック回路25を通じて上記電流計A2
で検出された限界電流値によるコントローラ216を利
用した酸素ポンプセル21の作動制御を現代制御により
行う。なお,本実施形態例の場合上記酸素ポンプセル2
1の作動制御に現代制御を用いたが,通常のPID制御
等を用いることもできる。
A feedback circuit 25 is provided between the ammeter A 2 and the controller 216, and the ammeter A 2 is provided through the feedback circuit 25.
The control of the operation of the oxygen pump cell 21 using the controller 216 based on the limit current value detected in the above is performed by modern control. In this embodiment, the oxygen pump cell 2
Although the modern control is used for the operation control 1, the normal PID control or the like can be used.

【0047】更に,上記酸素ポンプセル21は,上記H
C活性セル41からの信号値に基づき,上記サンプルガ
ス室100内の酸素濃度を一定値に保つよう構成されて
いる。なお,上記信号値とは上記HC活性セル41に回
路415を通じて一定電圧を加えた場合に生じる限界電
流値である。この限界電流値は上記電流計A2で検出す
る。
Further, the oxygen pump cell 21 has the H
The oxygen concentration in the sample gas chamber 100 is maintained at a constant value based on the signal value from the C active cell 41. The signal value is a limit current value generated when a constant voltage is applied to the HC active cell 41 through the circuit 415. This limit current value is detected by the ammeter A2.

【0048】また,上記炭化水素センサ1は一体的に設
けられたヒータを有する。上記ヒータは後述するごとく
ヒータ基板141と該ヒータ基板141に設けられた通
電により発熱するヒータ部140と,両者を被覆するア
ルミナ基板142よりなる。また,上記ヒータと上記固
体電解質基板12との間には酸素ポンプセル21,HC
不活性セル31,HC活性セル41に対する基準ガス室
となる大気室103が設けてある。上記大気室103に
は大気を供給するための小穴146が設けてある。
The hydrocarbon sensor 1 has a heater provided integrally. As will be described later, the heater includes a heater substrate 141, a heater section 140 provided on the heater substrate 141 to generate heat when energized, and an alumina substrate 142 covering both. Further, between the heater and the solid electrolyte substrate 12, an oxygen pump cell 21, HC
An atmosphere chamber 103 serving as a reference gas chamber for the inert cell 31 and the HC active cell 41 is provided. The air chamber 103 is provided with a small hole 146 for supplying the air.

【0049】更に,上記炭化水素センサ1について詳述
する。図1,図2に示すごとく,上記炭化水素センサ1
はアルミナ基板135とアルミナヒータ基板141との
間に,アルミナ基板125,固体電解質基板12,アル
ミナ基板127及び142が挟持されることにより構成
された積層型の炭化水素センサ1である。また,図1に
示すごとく,上記固体電解質基板12と上記アルミナ基
板125及び135とによりサンプルガス室100が構
成されている。
Further, the hydrocarbon sensor 1 will be described in detail. As shown in FIGS. 1 and 2, the hydrocarbon sensor 1
Is a laminated hydrocarbon sensor 1 constituted by sandwiching an alumina substrate 125, a solid electrolyte substrate 12, and alumina substrates 127 and 142 between an alumina substrate 135 and an alumina heater substrate 141. As shown in FIG. 1, a sample gas chamber 100 is constituted by the solid electrolyte substrate 12 and the alumina substrates 125 and 135.

【0050】なお,後述するごとく本例の炭化水素セン
サ1は自動車の排気系に設置されるため,排ガス中の粒
子状物質からの保護を目的として,ピンホールにより構
成されたサンプルガス導入路121を覆うように多孔質
セラミックからなる電極保護層を設けることもできる。
Since the hydrocarbon sensor 1 of this embodiment is installed in the exhaust system of an automobile as will be described later, the sample gas introduction path 121 constituted by a pinhole is provided for protection from particulate matter in exhaust gas. An electrode protection layer made of porous ceramic can be provided so as to cover the electrode.

【0051】図2に示すごとく,上記固体電解質基板1
2には不活性電極218,電極219,不活性電極31
8,電極319,活性電極418,電極419が設けて
ある。また,上記固体電解質基板12には,上記不活性
電極218及び電極219に対し図1に示す回路215
を接続するための端子部265を,上記不活性電極31
8及び電極319に対し図1に示す回路315を接続す
るための端子部263を,また,上記活性電極418及
び電極419に対し図1に示す回路415を接続するた
めの端子部264が設けてある。
As shown in FIG. 2, the solid electrolyte substrate 1
2 includes an inert electrode 218, an electrode 219, and an inert electrode 31.
8, an electrode 319, an active electrode 418, and an electrode 419 are provided. Further, the solid electrolyte substrate 12 is provided with the circuit 215 shown in FIG.
Is connected to the inactive electrode 31.
A terminal 263 for connecting the circuit 315 shown in FIG. 1 to the electrode 8 and the electrode 319, and a terminal 264 for connecting the circuit 415 shown in FIG. is there.

【0052】なお,上記不活性電極218及び電極21
9と上記端子部265との間,上記不活性電極318及
び電極319と上記端子部263との間,上記不活性電
極418及び電極419と上記端子部264との間はリ
ード部259により接続されている。
The inert electrode 218 and the electrode 21
9 and the terminal 265, the inactive electrodes 318 and 319 and the terminal 263, and the inactive electrodes 418 and 419 and the terminal 264 are connected by a lead 259. ing.

【0053】また,上記アルミナ基板135には,上記
端子部263,264,265と導通可能となるように
形成された端子部268,269,270が設けてあ
る。なお,上記端子部265と270との間,上記端子
部263と268との間,上記端子部264と269と
の間には,固体電解質基板12を貫通するスルーホール
271,アルミナ基板125及び135を貫通するスル
ーホール266,267により導通がとられている。
The alumina substrate 135 is provided with terminal portions 268, 269, and 270 formed so as to be able to conduct with the terminal portions 263, 264, and 265. In addition, between the terminal parts 265 and 270, between the terminal parts 263 and 268, and between the terminal parts 264 and 269, there are through holes 271 penetrating the solid electrolyte substrate 12, alumina substrates 125 and 135. Are conducted by through holes 266 and 267 penetrating through.

【0054】次に,上記アルミナ基板125にはサンプ
ルガス室100を形成するための窓部126が設けてあ
る。また,上記アルミナ基板127には図1に示す大気
室103を形成するための窓部123が設けてある。
Next, the alumina substrate 125 is provided with a window 126 for forming the sample gas chamber 100. Further, the alumina substrate 127 is provided with a window 123 for forming the atmosphere chamber 103 shown in FIG.

【0055】次に,図2に示すごとく,上記アルミナヒ
ータ基板141にはヒータ部140が設けてあり,上記
アルミナ保護基板142は,該ヒータ部140を被覆す
るように設けてある。また,上記アルミナヒータ基板1
41及びアルミナ基板142には,大気室103に大気
を供給するための小穴146がそれぞれ設けられてい
る。なお,上記アルミナヒータ基板141におけるヒー
タ部140は,上記小穴146と干渉しないように設け
てある。
Next, as shown in FIG. 2, a heater section 140 is provided on the alumina heater substrate 141, and the alumina protective substrate 142 is provided so as to cover the heater section 140. In addition, the above alumina heater substrate 1
Small holes 146 for supplying the atmosphere to the atmosphere chamber 103 are provided in the 41 and the alumina substrate 142, respectively. The heater section 140 of the alumina heater substrate 141 is provided so as not to interfere with the small hole 146.

【0056】また,上記アルミナヒータ基板141に
は,上記ヒータ部140に電力を印加するための端子部
144が設けてある。上記端子部144と上記ヒータ部
140との間はリード部149により接続されている。
なお,上記端子部144とリード部149との導通は,
上記アルミナヒータ基板141に設けたスルーホール1
43によりとられている。
The alumina heater substrate 141 is provided with a terminal 144 for applying electric power to the heater 140. The terminal section 144 and the heater section 140 are connected by a lead section 149.
The conduction between the terminal portion 144 and the lead portion 149 is as follows.
Through hole 1 provided in alumina heater substrate 141
43.

【0057】なお,上記固体電解質基板12はイットリ
ア安定化ジルコニア(YSZ)より構成されており,幅
7mm,長さ61mm,厚さ0.16mmである。上記
アルミナ基板125,135,127,142,アルミ
ナヒータ基板141はアルミナよりなり,幅7mm,長
さ61mm,厚さ0.16mmである。上記不活性電極
218,318は,共にHCの酸化反応に不活性である
La0.5 Sr0.5 MnO3 ペロブスカイト型酸化物で構
成されている。また,上記電極219,319,41
9,活性電極418は白金により構成されている。
The solid electrolyte substrate 12 is made of yttria-stabilized zirconia (YSZ), and has a width of 7 mm, a length of 61 mm and a thickness of 0.16 mm. The alumina substrates 125, 135, 127, and 142 and the alumina heater substrate 141 are made of alumina and have a width of 7 mm, a length of 61 mm, and a thickness of 0.16 mm. The inert electrode 218, 318 is composed of La 0.5 Sr 0.5 MnO 3 perovskite oxide which is inert to both the oxidation reaction of HC. The electrodes 219, 319, 41
9. The active electrode 418 is made of platinum.

【0058】次に,本例にかかる炭化水素センサ1を製
造する方法について説明する。まず,La0.5 Sr0.5
MnO3 で示されるペロブスカイト粉末を以下の方法に
より調製した。ランタン,ストロンチウム,マンガンの
各硝酸塩を出発原料とし,目的の組成となるように秤量
し,蒸留水に溶かして水溶液とした。ここにクエン酸−
水和物を加え,クエン酸キレート錯体を形成し,蒸発乾
固した後,700℃大気中で焼成することによりLa
0.5 Sr0.5 MnO3 ペロブスカイト型酸化物の粉体を
得た。なお,以下の実施形態例2及び3においても出発
原料の硝酸塩の種類,分量を変更した他は,実施形態例
1と全く同様な製造法によりペロブスカイト型酸化物の
粉末を作製することができる。
Next, a method of manufacturing the hydrocarbon sensor 1 according to this embodiment will be described. First, La 0.5 Sr 0.5
A perovskite powder represented by MnO 3 was prepared by the following method. Starting materials were nitrates of lanthanum, strontium, and manganese, weighed so as to have a desired composition, and dissolved in distilled water to form an aqueous solution. Here citric acid-
Hydrate is added to form a citric acid chelate complex, which is evaporated to dryness, and then calcined at 700 ° C. in the atmosphere to obtain La.
A powder of 0.5 Sr 0.5 MnO 3 perovskite oxide was obtained. In the following Embodiments 2 and 3, a powder of perovskite-type oxide can be produced by the same production method as in Embodiment 1 except that the type and amount of nitrate as a starting material are changed.

【0059】次に,得られたペロブスカイト型酸化物の
粉体をテレピネオール及びエチルセルロースでペースト
化した。一方,HCの酸化反応に活性な電極として使用
する白金粉末もテレピネオール及びエチルセルロースで
ペースト化した。これらのペーストを固体電解質基板1
2用のグリーンシート及びアルミナ基板125,12
7,135,142,アルミナヒータ基板141用のグ
リーンシートに印刷形成した。
Next, the obtained perovskite oxide powder was pasted with terpineol and ethyl cellulose. On the other hand, platinum powder used as an electrode active in the oxidation reaction of HC was also pasted with terpineol and ethyl cellulose. These pastes are applied to the solid electrolyte substrate 1
2 green sheets and alumina substrates 125 and 12
7, 135, 142, and a green sheet for the alumina heater substrate 141 was formed by printing.

【0060】次に各グリーンシートを図1及び図2に示
す構成となるよう積層し,積層体となし,該積層体を加
圧しながら約1400〜1550℃で焼成した。以上に
より図1に示すごとき,積層型の炭化水素センサ1を得
た。
Next, each green sheet was laminated so as to have the structure shown in FIGS. 1 and 2 to form a laminate, and the laminate was fired at about 1400 to 1550 ° C. while applying pressure. Thus, a laminated hydrocarbon sensor 1 as shown in FIG. 1 was obtained.

【0061】次に,本例にかかる炭化水素センサ1を自
動車の排気経路に取付ける方法について説明する。図3
に示すごとく,本例の炭化水素センサ1は,炭化水素セ
ンサアッセンブリ94に組み付けられ,この炭化水素セ
ンサアッセンブリ94ごと後述する排気経路に取り付け
て使用する。上記炭化水素センサアッセンブリ94は,
炭化水素センサ1を保持するホルダ942と該ホルダ9
42の前方を被覆し,サンプルガスである排ガスより炭
化水素センサ1を保護するためのカバー941よりな
る。
Next, a method of attaching the hydrocarbon sensor 1 according to the present embodiment to an exhaust path of an automobile will be described. FIG.
As shown in the figure, the hydrocarbon sensor 1 of this embodiment is assembled to a hydrocarbon sensor assembly 94, and the hydrocarbon sensor assembly 94 is used by attaching it to an exhaust path described later. The hydrocarbon sensor assembly 94 includes:
Holder 942 holding hydrocarbon sensor 1 and holder 9
A cover 941 covers the front of the sample gas sensor 42 and protects the hydrocarbon sensor 1 from exhaust gas as a sample gas.

【0062】また,上記炭化水素センサ1には,出力の
引き出し,電圧の印加等の目的から複数のリード線が接
続されているが,該リード線を格納するためのハウジン
グ944が上記炭化水素センサアッセンブリ94に設け
てある。更に,上記炭化水素センサアッセンブリ94に
は,これを排気経路に固定するためのフランジ943が
設けてある。
A plurality of leads are connected to the hydrocarbon sensor 1 for the purpose of drawing output, applying a voltage, and the like. A housing 944 for storing the leads is provided with the hydrocarbon sensor. It is provided on the assembly 94. Further, the hydrocarbon sensor assembly 94 is provided with a flange 943 for fixing the same to an exhaust path.

【0063】なお,上記カバー941にはサンプルガス
となる排ガスを流通させるための通気穴9410が複数
個設けてある。また,上記リード線は1つに束ねられ
て,ハウジング944より被覆線949として引き出さ
れている。
The cover 941 has a plurality of ventilation holes 9410 through which exhaust gas serving as a sample gas flows. Further, the above-mentioned lead wires are bundled together and pulled out from the housing 944 as a covered wire 949.

【0064】そして,図4に示すごとく,上記炭化水素
センサアッセンブリ94は,自動車用エンジン951の
排気経路である排気管950において,三元触媒953
の下流側に設置される。なお,上流側には空燃比センサ
952が配設されている。図4の構成においては,本例
の炭化水素センサ1の信号をもとに,三元触媒953の
後流のHC濃度を測定し,三元触媒953の劣化検出が
行われる。
As shown in FIG. 4, the hydrocarbon sensor assembly 94 is connected to a three-way catalyst 953 in an exhaust pipe 950 which is an exhaust path of an automobile engine 951.
It is installed downstream of. Note that an air-fuel ratio sensor 952 is provided on the upstream side. In the configuration of FIG. 4, the HC concentration downstream of the three-way catalyst 953 is measured based on the signal of the hydrocarbon sensor 1 of the present embodiment, and the deterioration of the three-way catalyst 953 is detected.

【0065】あるいは,図5に示すごとく,上記炭化水
素センサアッセンブリ94は,自動車用エンジン951
の排気経路である排気管950に装着されたHC吸着装
置954の環流経路955に設置される。図5の構成に
おいては,本例の炭化水素センサ1の信号をもとに,H
C吸着装置954の故障検出や,環流流量の制御が行わ
れる。
Alternatively, as shown in FIG. 5, the hydrocarbon sensor assembly 94 is
Is installed in the recirculation path 955 of the HC adsorption device 954 attached to the exhaust pipe 950 that is the exhaust path of the HC. In the configuration of FIG. 5, based on the signal of the hydrocarbon sensor 1 of this example, H
The failure detection of the C adsorption device 954 and the control of the reflux flow rate are performed.

【0066】そして,図4,図5のいずれにおいても,
上記炭化水素センサアッセンブリ94は,フランジ94
3において,図示されていないガスケットを介し,ボル
トにより上記排気経路950または還流経路955に固
定されている。
In each of FIGS. 4 and 5,
The hydrocarbon sensor assembly 94 includes a flange 94.
At 3, it is fixed to the exhaust path 950 or the recirculation path 955 by a bolt via a gasket (not shown).

【0067】次に,本例において不活性電極を構成する
ために使用したLa0.5 Sr0.5 MnO3 ペロブスカイ
ト型酸化物の還元性ガスに対する酸化活性を白金と比較
して,その結果を図6〜図8に示した。なお,上記還元
性ガスはHC,CO,H2 よりなり,一般に自動車の排
ガス中に含まれているガスである。上記酸化活性の測定
は,CO−O2 −N2 ガス(図6),H2 −O2 −N2
ガス(図7),C3 6 −O2 −N2 ガス(図8)で行
った。
Next, the oxidation activity of the La 0.5 Sr 0.5 MnO 3 perovskite type oxide used for forming the inert electrode in the present example with respect to the reducing gas is compared with that of platinum, and the results are shown in FIGS. 8 is shown. Incidentally, the reducing gas HC, CO, consists H 2, which is generally gas contained in the exhaust gas of an automobile. The measurement of the oxidation activity was carried out by measuring CO-O 2 -N 2 gas (FIG. 6), H 2 -O 2 -N 2
Gas (FIG. 7) and C 3 H 6 —O 2 —N 2 gas (FIG. 8) were used.

【0068】詳しくは,O2 ガスを0.2%一定とし,
各還元ガス(CO,N2 ,HCであるC3 6 )の濃度
を可変とし,全体流量をN2 で調整して10リットル/
minとなるようにした。このようにガスの空燃比を還
元ガス調整して10リットル/minとなるようにし
た。このようにガスの空燃比を還元ガス濃度を調整する
ことにより,0.5<λ<1.1にし,各条件での活性
電極の出力を横軸に,不活性電極の出力を縦軸にプロッ
トする。この結果を図6(CO),図7(H2 ),図8
(HC)に示した。
More specifically, the O 2 gas is fixed at 0.2%,
The concentration of each reducing gas (CO, C 3 H 6 is N 2, HC) is made variable from 10 liters to adjust the overall flow rate N 2 /
min. Thus, the air-fuel ratio of the gas was adjusted to 10 liter / min by adjusting the reducing gas. By adjusting the air-fuel ratio of the gas to the concentration of the reducing gas, 0.5 <λ <1.1, the output of the active electrode under each condition is plotted on the horizontal axis, and the output of the inert electrode is plotted on the vertical axis. Plot. The results are shown in FIG. 6 (CO), FIG. 7 (H 2 ), and FIG.
(HC).

【0069】図6〜図8中において45度の傾きを持っ
た線は,還元ガスに対する酸化活性が高い白金電極の出
力とペロブスカイト型酸化物よりなる不活性電極の出力
とが同等,すなわち,両電極の酸化活性が同等であるこ
とを示している。仮に45度の線より測定値が下側にあ
れぱ,不活性電極よりも白金電極の酸化活性がより高い
ことを示している。
In FIGS. 6 to 8, a line having a 45-degree slope indicates that the output of a platinum electrode having a high oxidation activity with respect to a reducing gas is equal to the output of an inert electrode made of a perovskite-type oxide. It shows that the oxidizing activities of the electrodes are equivalent. If the measured value is below the 45 degree line, it indicates that the platinum electrode has higher oxidation activity than the inactive electrode.

【0070】図6〜図8に示すごとく,La0.5 Sr
0.5 MnO3 よりなる不活性電極の酸化活性はCO,H
2 の酸化反応に対しては白金電極と同等の活性がある
が,HCの酸化反応に対しては不活性であることが分か
った。以上により,La0.5 Sr0.5 MnO3 は不活性
電極として優れた特性を示すことが分かった。
As shown in FIGS. 6 to 8, La 0.5 Sr
The oxidation activity of the inert electrode made of 0.5 MnO 3 is CO, H
It was found that it had the same activity as the platinum electrode for the oxidation reaction of 2 , but was inactive for the oxidation reaction of HC. From the above, it was found that La 0.5 Sr 0.5 MnO 3 exhibited excellent characteristics as an inert electrode.

【0071】次に,本例の炭化水素センサ1によるサン
プルガス中のHC濃度検出について説明する。まず,図
4に示すごとく,上記エンジン951から排出された排
ガスは上記三元触媒953を経て,あるいは,図5に示
すごとく,上記エンジン951から排出された排ガスは
上記HC吸着装置の環流経路955を経て,上記炭化水
素センサ1の周囲にサンプルガスとして到着する。
Next, detection of the concentration of HC in the sample gas by the hydrocarbon sensor 1 of this embodiment will be described. First, as shown in FIG. 4, the exhaust gas discharged from the engine 951 passes through the three-way catalyst 953, or as shown in FIG. 5, the exhaust gas discharged from the engine 951 flows to the recirculation path 955 of the HC adsorption device. And arrives around the hydrocarbon sensor 1 as a sample gas.

【0072】この時,上記エンジン951から排出され
る排ガス中の酸素濃度は,上記三元触媒953の働きを
最適にする目的から,様々に変化する。そして,図1に
示すごとく,上記サンプルガスは,サンプルガス導入路
121を通過してサンプルガス室100内に拡散する。
At this time, the oxygen concentration in the exhaust gas discharged from the engine 951 changes variously for the purpose of optimizing the operation of the three-way catalyst 953. Then, as shown in FIG. 1, the sample gas passes through the sample gas introduction path 121 and diffuses into the sample gas chamber 100.

【0073】この時,上記サンプルガス室100内の酸
素濃度は,一定電圧(例えば0.8V)が印加された上
記HC活性セル41において,限界電流値によって監視
されている。なお,図9に示すごとく,HC活性セル4
1に加える電圧を変動させた場合,ある一定の電圧範囲
内では電流が変動しない。この時の電流値が限界電流値
である。同図においてはI0,I1,I2はいずれも限
界電流値である。そして,限界電流値の大きさは酸素濃
度が大となるほど大きくなる。
At this time, the oxygen concentration in the sample gas chamber 100 is monitored by the limiting current value in the HC active cell 41 to which a constant voltage (for example, 0.8 V) is applied. Note that, as shown in FIG.
When the voltage applied to 1 is changed, the current does not change within a certain voltage range. The current value at this time is the limit current value. In the figure, I0, I1, and I2 are all limit current values. Then, the magnitude of the limit current value increases as the oxygen concentration increases.

【0074】そして,上記限界電流値はHC活性セル4
1と導通した回路415中の電流計A2によって検出さ
れる。この限界電流値によって検出されたサンプルガス
室100内の空燃比が所定値(例えばλ=1)よりリー
ンの場合,上記酸素ポンプセル21に電圧を印加し,サ
ンプルガス室100内から大気室103へ酸素を排出す
る。
The above limit current value is determined by the HC active cell 4
The current is detected by the ammeter A2 in the circuit 415 that has conducted to 1. When the air-fuel ratio in the sample gas chamber 100 detected by the limit current value is leaner than a predetermined value (for example, λ = 1), a voltage is applied to the oxygen pump cell 21 to move the sample from the sample gas chamber 100 to the atmosphere chamber 103. Emit oxygen.

【0075】このとき,図10に示すごとく,電圧の印
加量が増大するほど酸素の排出量は増加し,電圧の印加
量が低減するほど酸素の排出量は減少する。従って,こ
の場合の電圧の印加量は,電流計A2の値からコントロ
ーラ216により現代制御を用いて最適化され,酸素排
出量を最適化し,サンプルガス室100内の空燃比を略
λ=1に固定している。
At this time, as shown in FIG. 10, the discharge amount of oxygen increases as the voltage application amount increases, and the oxygen discharge amount decreases as the voltage application amount decreases. Therefore, the applied amount of the voltage in this case is optimized from the value of the ammeter A2 by the controller 216 using modern control to optimize the amount of oxygen emission, and to reduce the air-fuel ratio in the sample gas chamber 100 to approximately λ = 1. It is fixed.

【0076】一方,限界電流値によって検出されたサン
プルガス室100内の空燃比が所定値(例えばλ=1)
よりリッチの場合,上記酸素ポンプセル21に印加する
電圧値を低減し,大気室103からサンプルガス室10
0に酸素を供給する。このとき,酸素の供給量は,図1
0に示したように,電圧の印加量が増加するほど減少
し,電圧の印加量が低減するほど増加する。従って,こ
の場合の電圧の印加量は電流計A2の値からコントロー
ラ216により現代制御を用いて最適化され,酸素供給
量を最適化し,サンプルガス室100内の空燃比を略λ
=1に固定する。
On the other hand, the air-fuel ratio in the sample gas chamber 100 detected by the limit current value becomes a predetermined value (for example, λ = 1).
In the case of a richer condition, the voltage applied to the oxygen pump cell 21 is reduced, and
Supply oxygen to zero. At this time, the supply amount of oxygen
As shown by 0, the voltage decreases as the applied voltage increases, and increases as the applied voltage decreases. Therefore, the voltage application amount in this case is optimized from the value of the ammeter A2 by the controller 216 using modern control, thereby optimizing the oxygen supply amount and reducing the air-fuel ratio in the sample gas chamber 100 to approximately λ.
= 1 is fixed.

【0077】以上の制御により,図11に示すごとく,
上記HC活性セル41で検出されるサンプルガス室10
0内の酸素濃度は,若干の変動(振れ幅W1)はあるも
のの,だいたい一定の範囲内の値,平均してY1とな
る。そして,上記HC活性セル41における限界電流値
a2は,HC,CO,H2の各還元性ガスが酸化反応し
て,酸素が消費された結果生じた値である。
With the above control, as shown in FIG.
The sample gas chamber 10 detected by the HC active cell 41
The oxygen concentration within 0 has a slight variation (oscillation width W1), but a value within a certain range, which is Y1 on average. The limiting current value a2 in the HC activity cell 41, HC, CO, and the reducing gas H 2 is the oxidation reaction, oxygen is generated as a result of consumed value.

【0078】一方,上記HC不活性セル31に対しても
一定電圧(例えば0.8V)が印加されており,該限界
電流値a1はHC不活性セル31と導通した回路315
中の電流計A1によって検出される。
On the other hand, a constant voltage (for example, 0.8 V) is also applied to the HC inactive cell 31, and the limit current value a1 is determined by the circuit 315 which is electrically connected to the HC inactive cell 31.
It is detected by the ammeter A1 inside.

【0079】しかし,上記限界電流値a1は,前述した
ようにHC不活性セル31のサンプルガス室100側の
不活性電極318がHCの酸化反応に不活性なLa0.5
Sr0.5 MnO3 ペロブスカイト型酸化物にて構成され
ているため,CO,H2 等の各還元性ガスが酸化反応し
て,酸素が消費された結果生じた値である。以上のよう
に,限界電流値a1とa2との間にHCの濃度分の差が
生じ,この差よりサンプルガス室100内のHC濃度を
測定することができる。
However, as described above, the limit current value a1 is determined by the fact that the inert electrode 318 on the sample gas chamber 100 side of the HC inert cell 31 has a La 0.5 value that is inactive to the HC oxidation reaction.
Since it is composed of Sr 0.5 MnO 3 perovskite type oxide, this is a value generated as a result of oxidizing reaction of each reducing gas such as CO and H 2 to consume oxygen. As described above, a difference corresponding to the concentration of HC occurs between the limit current values a1 and a2, and the HC concentration in the sample gas chamber 100 can be measured from the difference.

【0080】なお,上記酸素ポンプセル21のサンプル
ガス室100側の不活性電極218は,HCの酸化反応
に不活性なLa0.5 Sr0.5 MnO3 ペロブスカイト型
酸化物にて構成されているため,サンプルガス室100
内での余分のHCの消費は起こらず,精密なHC濃度測
定が可能である。
The inert electrode 218 on the sample gas chamber 100 side of the oxygen pump cell 21 is made of a La 0.5 Sr 0.5 MnO 3 perovskite oxide that is inert to the oxidation reaction of HC. Room 100
No extra HC is consumed inside the chamber, and accurate HC concentration measurement is possible.

【0081】次に,本例にかかる炭化水素センサ1の性
能試験について説明する。上記性能試験においては,H
C濃度と酸素濃度とを調整したサンプルガス中におい
て,本例にかかる炭化水素センサ1によるHC濃度の検
出を行った。本試験においてはHCとしてプロピレンを
用い,この結果を図12に示した。
Next, a performance test of the hydrocarbon sensor 1 according to this embodiment will be described. In the above performance test, H
In the sample gas in which the C concentration and the oxygen concentration were adjusted, the HC concentration was detected by the hydrocarbon sensor 1 according to the present example. In this test, propylene was used as HC, and the results are shown in FIG.

【0082】同図によれば,本例にかかる炭化水素セン
サ1はサンプルガス中の酸素濃度が,0%,0.1%,
0.5%である場合において,いずれもHC濃度に比例
した出力(限界電流値差)を得ることができた。また,
得られた限界電流値差も,HC濃度1000ppmあた
り略580〜620μAと高く,よって本例にかかるセ
ンサが高感度な炭化水素センサであることが分かった。
更に,サンプルガス中の酸素濃度の変動による影響も小
さく,本例にかかるセンサがHC濃度に対する検出精度
の高い炭化水素センサであることも分かった。
According to the figure, the hydrocarbon sensor 1 according to the present example has an oxygen concentration of 0%, 0.1%,
In the case of 0.5%, an output (limit current value difference) proportional to the HC concentration was obtained in each case. Also,
The obtained difference in the limit current value was also as high as approximately 580 to 620 μA per 1000 ppm of the HC concentration, and thus it was found that the sensor according to the present example was a highly sensitive hydrocarbon sensor.
Further, it was found that the influence of the fluctuation of the oxygen concentration in the sample gas was small, and that the sensor according to this example was a hydrocarbon sensor having high detection accuracy with respect to the HC concentration.

【0083】次に,本例における作用効果について説明
する。本例の炭化水素センサ1においては,不活性電極
318がペロブスカイト型酸化物であるLa0.5 Sr
0.5 MnO3 より構成されている。上記ペロブスカイト
型酸化物は900℃という高温においても劣化しない物
質である。このため,炭化水素センサ1の使用の際に不
活性電極318中の電極成分の凝集が殆ど発生せず,こ
の凝集を原因とする精度の悪化がなく,常にHC濃度を
正確に測定することができる。
Next, the operation and effect of this embodiment will be described. In the hydrocarbon sensor 1 of the present embodiment, the inert electrode 318 is made of a perovskite oxide La 0.5 Sr
It is composed of 0.5 MnO 3 . The perovskite oxide is a substance that does not deteriorate even at a high temperature of 900 ° C. For this reason, when the hydrocarbon sensor 1 is used, the aggregation of the electrode components in the inert electrode 318 hardly occurs, the accuracy is not deteriorated due to the aggregation, and the HC concentration can always be accurately measured. it can.

【0084】以上により,本例によれば,サンプルガス
中のHC濃度を正確に測定し,かつ使用中に殆ど精度悪
化しない炭化水素センサを提供することができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a hydrocarbon sensor that accurately measures the concentration of HC in a sample gas and hardly deteriorates in use.

【0085】なお,本例において,上記HC活性セル4
1の活性電極418として白金電極を使用したが,更に
HC酸化活性が高い白金−ロジウム合金を使用すること
もできる。
In this example, the HC active cell 4
Although a platinum electrode is used as the first active electrode 418, a platinum-rhodium alloy having a higher HC oxidation activity may be used.

【0086】実施形態例2 本例にかかる炭化水素センサは,図13〜図17に示す
ごとく,活性電極と不活性電極とがサンプルガス室に面
した第一固体電解質基板の一つの面及びその反対面に設
けられ,ここにおいて検出セルが形成されているもので
ある。
Embodiment 2 As shown in FIGS. 13 to 17, the hydrocarbon sensor according to the present embodiment has one surface of a first solid electrolyte substrate in which an active electrode and an inactive electrode face a sample gas chamber and the surface thereof. It is provided on the opposite surface, where the detection cell is formed.

【0087】図13,図14に示すごとく,少なくとも
一部が酸素イオン導電性の第一固体電解質基板13によ
って形成され,かつサンプルガスの流入が制限されたサ
ンプルガス室501と,該サンプルガス室501と連通
し,少なくともその一部が上記第一固体電解質基板13
によって形成された第二室502とを有する。なお,上
記第二室502は少なくともその一部が酸素イオン導電
性の第二固体電解質基板12によって形成されている。
As shown in FIGS. 13 and 14, a sample gas chamber 501 formed at least in part by the oxygen ion conductive first solid electrolyte substrate 13 and in which the flow of the sample gas is restricted, 501 and at least a portion thereof is connected to the first solid electrolyte substrate 13.
And a second chamber 502 formed by The second chamber 502 is formed at least in part by the second solid electrolyte substrate 12 having oxygen ion conductivity.

【0088】また,上記第一固体電解質基板13の上記
サンプルガス室501に面した一つの面138及び上記
第一固体電解質基板13の上記第二室502に面した反
対面139にそれぞれ設けた電極からなる検出セル51
を有する。なお,上記検出セル51における電極の一方
は活性電極518,他方は不活性電極519である。
Electrodes provided on one surface 138 of the first solid electrolyte substrate 13 facing the sample gas chamber 501 and on the opposite surface 139 of the first solid electrolyte substrate 13 facing the second chamber 502, respectively. Detection cell 51 comprising
Having. One of the electrodes in the detection cell 51 is an active electrode 518, and the other is an inactive electrode 519.

【0089】上記第二固体電解質基板12の上記第二室
502に面した一つの面128及びその反対面129に
それぞれ設けた電極618,619からなり,かつ上記
第二室502の酸素濃度を検出する酸素センサセル61
と,上記第二固体電解質基板12の上記第二室502に
面した一つの面128及びその反対面129にそれぞれ
設けた不活性電極218及び電極219からなり,かつ
上記第二室502に対する酸素の供給及び排出を行う酸
素ポンプセル21とを有する。
The second solid electrolyte substrate 12 comprises one surface 128 facing the second chamber 502 and electrodes 618 and 619 provided on the opposite surface 129, respectively, and detects the oxygen concentration in the second chamber 502. Oxygen sensor cell 61
And an inert electrode 218 and an electrode 219 provided on one surface 128 of the second solid electrolyte substrate 12 facing the second chamber 502 and an opposite surface 129 thereof, respectively. An oxygen pump cell 21 for supplying and discharging.

【0090】即ち,本例の炭化水素センサ1は,実施形
態例1で用いたHC不活性セルは使用せずに,図14に
示すごとく,サンプルガス室501,第二室502内に
両方の面をさらす第一固体電解質基板13と,ここに設
けた検出セル51を用いてHC濃度を検出するものであ
る。そして,上記活性電極518はHC,CO,H2
各還元性ガスの酸化反応に活性な白金よりなり,上記不
活性電極519はHCの酸化反応に不活性で,CO,H
2 の還元性ガスの酸化反応には活性なペロプスカイト型
酸化物であるLa0.6 Sr0.4 Mn0.5 Co0.45Ni
0.053 よりなる。
That is, as shown in FIG. 14, the hydrocarbon sensor 1 of this embodiment does not use the HC inert cell used in the first embodiment, and as shown in FIG. The HC concentration is detected using the first solid electrolyte substrate 13 whose surface is exposed and the detection cell 51 provided here. The active electrode 518 is made of platinum which is active in the oxidation reaction of each reducing gas of HC, CO, and H 2 , and the inactive electrode 519 is inactive in the oxidation reaction of HC.
La 0.6 The oxidation reaction of the second reducing gas is an active perovskite-type oxide Sr 0.4 Mn 0.5 Co 0.45 Ni
It consists of 0.05 O 3 .

【0091】また,図13に示すごとく,上記酸素ポン
プセル21において,上記不活性電極218及び電極2
19との間にはコントローラ216を介して回路215
が形成されている。上記コントローラ216は上記不活
性電極218,電極219に電圧を印加する電源と上記
電圧を制御する可変抵抗器を有する。
As shown in FIG. 13, in the oxygen pump cell 21, the inert electrode 218 and the electrode 2
19 and a circuit 215 via a controller 216.
Are formed. The controller 216 has a power supply for applying a voltage to the inactive electrodes 218 and 219 and a variable resistor for controlling the voltage.

【0092】また,上記酸素センサセル61において,
上記活性電極618及び電極619との間には電圧計V
2を介して回路615が形成されている。上記電圧計V
2は活性電極618と電極619との間に発生した起電
力を検出する。また,上記電圧計V2と上記コントロー
ラ216との間にはフィードバック回路25が設けてあ
り,この回路を通じて上記電圧計V2において検出され
た起電力値による,コントローラ216を利用した酸素
ポンプセル21の作動制御をPID制御等を用いて行
う。
In the oxygen sensor cell 61,
A voltmeter V is provided between the active electrode 618 and the electrode 619.
2, a circuit 615 is formed. The above voltmeter V
2 detects the electromotive force generated between the active electrode 618 and the electrode 619. Further, a feedback circuit 25 is provided between the voltmeter V2 and the controller 216. Through this circuit, the operation control of the oxygen pump cell 21 using the controller 216 based on the electromotive force detected by the voltmeter V2. Is performed using PID control or the like.

【0093】また,上記検出セル51において,上記活
性電極518と不活性電極519との間には電圧計V1
を介して回路515が形成されている。また,上記電圧
計V1は活性電極518と不活性電極519との間に発
生した起電力を検出する。
In the detection cell 51, a voltmeter V1 is provided between the active electrode 518 and the inactive electrode 519.
A circuit 515 is formed via the. The voltmeter V1 detects an electromotive force generated between the active electrode 518 and the inactive electrode 519.

【0094】図14,図13に示すごとく,上記炭化水
素センサ1はアルミナ基板135とアルミナヒータ基板
141の間に,アルミナ基板125,第一固体電解質基
板13,アルミナ基板136,固体電解質基板12,ア
ルミナ基板127,142が扶持されることにより構成
された積層型の炭化水素センサ1である。
As shown in FIGS. 14 and 13, the hydrocarbon sensor 1 includes an alumina substrate 125, a first solid electrolyte substrate 13, an alumina substrate 136, a solid electrolyte substrate 12, and an alumina substrate 135 between an alumina substrate 135 and an alumina heater substrate 141. This is a laminated hydrocarbon sensor 1 constituted by supporting alumina substrates 127 and 142.

【0095】図14に示すごとく,上記サンプルガス室
501はアルミナ基板135とアルミナ基板125の窓
部126とより構成されている。上記第二室502はア
ルミナ基板136の窓部137と上記第二固体電解質基
板12とにより構成されている。上記サンプルガス室5
01と上記第二室502との間は第一固体電解質基板1
3の窓部139にて連結されている。
As shown in FIG. 14, the sample gas chamber 501 includes an alumina substrate 135 and a window 126 of the alumina substrate 125. The second chamber 502 includes the window 137 of the alumina substrate 136 and the second solid electrolyte substrate 12. The above sample gas chamber 5
01 and the second chamber 502, the first solid electrolyte substrate 1
3 are connected by a window 139.

【0096】図14に示すごとく,上記第二固体電解質
基板12には不活性電極218,電極219,不活性電
極618,電極619が設けてある。また,上記第二固
体電解質基板12には,上記不活性電極218及び電極
219に対し図13に示す回路215を接続するための
端子部564を,上記不活性電極618及び電極619
に対し図13に示す回路615を接続するための端子部
565が設けてある。なお,上記不活性電極218及び
電極219と上記端子部564との間,上記不活性電極
618及び電極619と上記端子部565との間はリー
ド部558,559により接続されている。
As shown in FIG. 14, the second solid electrolyte substrate 12 is provided with an inert electrode 218, an electrode 219, an inert electrode 618, and an electrode 619. In addition, the second solid electrolyte substrate 12 has a terminal 564 for connecting the circuit 215 shown in FIG. 13 to the inactive electrodes 218 and 219, and the inactive electrode 618 and the electrode 619.
However, a terminal portion 565 for connecting a circuit 615 shown in FIG. 13 is provided. The leads 558 and 559 are connected between the inactive electrodes 218 and 219 and the terminal 564 and between the inactive electrodes 618 and 619 and the terminal 565.

【0097】また,上記第一固体電解質基板13には活
性電極518,不活性電極519が設けてある。また,
上記第一固体電解質基板13には,上記活性電極51
8,不活性電極519に図13に示す回路515を接続
するための端子部563が設けてあり,該端子部563
と上記活性電極518,不活性電極519との間はリー
ド部561により接続されている。
The first solid electrolyte substrate 13 is provided with an active electrode 518 and an inactive electrode 519. Also,
The first solid electrolyte substrate 13 has the active electrode 51 thereon.
8. A terminal portion 563 for connecting the circuit 515 shown in FIG. 13 to the inactive electrode 519 is provided.
And the active electrode 518 and the inactive electrode 519 are connected by a lead portion 561.

【0098】また,図14に示すごとく,上記アルミナ
基板135には,上記端子部563,564,565と
導通可能となるように形成された端子部568,56
9,570が設けてある。なお,上記端子部563と5
68との間,端子部564と569との間,端子部56
5と570との間には,第一固体電解質基板13及び第
二固体電解質基板12を貫通するスルーホール573,
571,更にはアルミナ基板136,125及び135
を貫通するスルーホール572,566,567が設け
てあり,これらのスルーホールにより各端子部間の導通
がとられている。その他は実施形態例1と同様である。
As shown in FIG. 14, terminal portions 568 and 56 formed on the alumina substrate 135 so as to be able to conduct with the terminal portions 563, 564 and 565.
9,570 are provided. The terminal portions 563 and 5
68, between terminal portions 564 and 569, and between terminal portions 56
5 and 570, through holes 573 penetrating the first solid electrolyte substrate 13 and the second solid electrolyte substrate 12,
571, and further, alumina substrates 136, 125 and 135
Through holes 572, 566, and 567 are provided, and these through holes establish electrical continuity between the terminals. Others are the same as the first embodiment.

【0099】次に,本例において不活性電極を構成する
ために使用したLa0.6 Sr0.4 Mn0.5 Co0.45Ni
0.053 ペロブスカイト型酸化物の還元性ガスに対する
酸化活性を白金と比較して,前述の図6〜図8に示し
た。なお,これらの測定方法,評価方法等は実施形態例
1と同様である。
Next, La 0.6 Sr 0.4 Mn 0.5 Co 0.45 Ni used for forming the inactive electrode in this example.
The oxidizing activity of the 0.05 O 3 perovskite type oxide against reducing gas is shown in FIGS. 6 to 8 in comparison with platinum. The measuring method and the evaluation method are the same as those in the first embodiment.

【0100】同図に示すごとく,本実施形態例で使用す
るLa0.6 Sr0.4 Mn0.5 Co0.45Ni0.053 より
なる不活性電極の酸化活性はCO,H2 の酸化反応に対
しては白金電極と同等の活性があるが,HCの酸化反応
に対しては不活性であることが分かった。以上により,
La0.6 Sr0.4 Mn0.5 Co0.45Ni0.053 は不活
性電極として優れた特性を示すことが分かった。
[0100] As shown in the drawing, the oxidation activity of the inactive electrode made of La 0.6 Sr 0.4 Mn 0.5 Co 0.45 Ni 0.05 O 3 used in this embodiment is CO, platinum electrode for the oxidation of H 2 It has an activity equivalent to that of, but was found to be inactive against the HC oxidation reaction. From the above,
It was found that La 0.6 Sr 0.4 Mn 0.5 Co 0.45 Ni 0.05 O 3 exhibited excellent characteristics as an inert electrode.

【0101】次に,本例の炭化水素センサ1によるHC
濃度検出について説明する。本例の炭化水素センサ1は
サンプルガス中のHC濃度を以下に示すごとく検出す
る。図13に示すごとく,上記サンプルガスはサンプル
ガス導入路121を通過し,上記サンプルガス室50
1,続いて第二室502内に拡散する。なお,両室の間
の連絡はサンプルガスの拡散速度と比較して充分広い面
積を持った窓部139によって連結されているため,両
室の間でサンプルガスの拡散状態が異なるという現象は
生じない。
Next, the HC by the hydrocarbon sensor 1 of this embodiment will be described.
The density detection will be described. The hydrocarbon sensor 1 of the present embodiment detects the concentration of HC in the sample gas as shown below. As shown in FIG. 13, the sample gas passes through the sample gas introduction channel 121 and is
1, and subsequently diffuse into the second chamber 502. Since the communication between the two chambers is connected by the window 139 having a sufficiently large area compared to the diffusion speed of the sample gas, the phenomenon that the diffusion state of the sample gas differs between the two chambers occurs. Absent.

【0102】この時,上記第二室502内の酸素濃度は
酸素センサセル61において大気室103の酸素濃度分
圧との分圧差に起因する起電力値により監視されてい
る。そして,上記起電力値は酸素センサセル61と導通
した回路615中の電圧計V2によって検出される。そ
して,上記酸素センサセル61は図15に示すようなサ
ンプルガス室501の酸素濃度に対応する出力を示す。
At this time, the oxygen concentration in the second chamber 502 is monitored in the oxygen sensor cell 61 by an electromotive force value caused by a partial pressure difference from the oxygen concentration partial pressure in the atmospheric chamber 103. Then, the electromotive force value is detected by the voltmeter V2 in the circuit 615 electrically connected to the oxygen sensor cell 61. The oxygen sensor cell 61 has an output corresponding to the oxygen concentration in the sample gas chamber 501 as shown in FIG.

【0103】この起電力値が,所定値(例えば0.45
V)より低い出力を示す場合,すなわち,サンプルガス
室501内の酸素濃度が高い場合,上記酸素ポンプセル
21に電圧を印加し,サンプルガス室501内から大気
室103へ酸素を排出する。このとき,酸素の排出量は
前述した実施形態例1の図10に示したように,電圧の
印加量が増加するほど増加し,電圧の印加量が低減する
ほど減少する。従って,この場合の電圧の印加量は,電
圧計V2の値からコントローラ216によりPID制御
を用いて最適化され,酸素排出量を最適化し酸素センサ
セル61の出力値を0.45Vで一定にしている。
This electromotive force value is a predetermined value (for example, 0.45
V) When the output is lower, that is, when the oxygen concentration in the sample gas chamber 501 is high, a voltage is applied to the oxygen pump cell 21 to discharge oxygen from the sample gas chamber 501 to the atmosphere chamber 103. At this time, as shown in FIG. 10 of the first embodiment, the amount of discharged oxygen increases as the applied voltage increases, and decreases as the applied voltage decreases. Therefore, the voltage application amount in this case is optimized by the controller 216 using the PID control from the value of the voltmeter V2, thereby optimizing the oxygen discharge amount and keeping the output value of the oxygen sensor cell 61 constant at 0.45V. .

【0104】一方,起電力値が所定値(0.45V)よ
り高い出力を示す場合,すなわち,サンプルガス室50
1内の酸素濃度が低い場合,上記酸素ポンプセル21に
印加する電圧値を低減し,大気室103からサンプルガ
ス室501に酸素が供給できるようにする。このとき,
酸素の拡散量は,前述の図10に示したように,電圧の
印加量が増加するほど減少し,電圧の印加量が低減する
ほど増加する。
On the other hand, when the electromotive force value indicates an output higher than the predetermined value (0.45 V),
When the oxygen concentration in 1 is low, the voltage value applied to the oxygen pump cell 21 is reduced so that oxygen can be supplied from the atmosphere chamber 103 to the sample gas chamber 501. At this time,
As shown in FIG. 10, the amount of diffusion of oxygen decreases as the amount of applied voltage increases, and increases as the amount of applied voltage decreases.

【0105】従って,この場合の電圧の印加量は,電圧
計V2の値からコントローラ216によりPID制御を
用いて最適化され,酸素供給量を最適化し,酸素センサ
セル61の出力値を0.45Vで一定にしている。以上
の制御により,図16に示すごとく,上記酸素センサセ
ル61で検出されるサンプルガス室501内の酸素濃度
に対応する電圧計V2の出力値は,若干の変動(振れ幅
W2)はあるものの,だいたい一定の範囲内の値,平均
してY2となる。
Therefore, the voltage application amount in this case is optimized from the value of the voltmeter V2 by the controller 216 using PID control, the oxygen supply amount is optimized, and the output value of the oxygen sensor cell 61 is set to 0.45V. It is constant. By the above control, as shown in FIG. 16, although the output value of the voltmeter V2 corresponding to the oxygen concentration in the sample gas chamber 501 detected by the oxygen sensor cell 61 has a slight variation (the swing width W2), A value within a certain range is approximately Y2 on average.

【0106】上記のように,サンプルガス室501内の
酸素濃度が一定となった条件において,上記第一固体電
解質基板13上の検出セル51のうち活性電極518上
では,HC,CO,H2 の各還元性ガスが酸化反応し,
酸素が消費される。一方,不活性電極519上ではC
O,H2 の各還元性ガスが酸化反応し,酸素が消費され
る。
As described above, under the condition that the oxygen concentration in the sample gas chamber 501 is constant, HC, CO, H 2 is detected on the active electrode 518 of the detection cell 51 on the first solid electrolyte substrate 13. Each of the reducing gases undergoes an oxidation reaction,
Oxygen is consumed. On the other hand, on the inactive electrode 519, C
Oxidizing reactions of the reducing gases O and H 2 consume oxygen.

【0107】このように,活性電極518上での酸素消
費量と,不活性電極519上での酸素消費量を比較する
と,HCの酸化反応で消費される分だけ活性電極518
上での酸素消費量が多く,その結果,上記固体電解質基
板13の両面上で酸素分圧差による濃度勾配が生じる。
従って,サンプルガス室501内のHC濃度に応じて,
第一固体電解質基板13上で起電力が生ずるため,HC
濃度を精度よく測定することができる。
As described above, comparing the amount of oxygen consumed on the active electrode 518 with the amount of oxygen consumed on the inactive electrode 519, the active electrode 518 is consumed by the oxidation reaction of HC.
As a result, a large amount of oxygen is consumed, and as a result, a concentration gradient occurs on both surfaces of the solid electrolyte substrate 13 due to a difference in oxygen partial pressure.
Therefore, according to the concentration of HC in the sample gas chamber 501,
Since an electromotive force is generated on the first solid electrolyte substrate 13, HC
The concentration can be measured accurately.

【0108】またこの場合,酸素ポンプセル21の第2
室502側の不活性電極218は,HCの酸化反応に不
活性なLa0.6 Sr0.4 Mn0.5 Co0.45Ni0.053
ペロプスカイト型酸化物にて構成されているため,第二
室502内でのHCの消費は起こらず,精密なHC濃度
測定が可能である。
Also, in this case, the second
The inert electrode 218 on the chamber 502 side is composed of La 0.6 Sr 0.4 Mn 0.5 Co 0.45 Ni 0.05 O 3 which is inert to the oxidation reaction of HC.
Since it is composed of a perovskite oxide, the consumption of HC in the second chamber 502 does not occur, and accurate HC concentration measurement is possible.

【0109】次に,本例にかかる炭化水素センサ1の性
能について説明する。上記性能を測定する試験は,実施
形態例1と同様にHC濃度と酸素濃度とを調整したサン
プルガス中において,本例にかかる炭化水素センサ1に
よるHC濃度の検出を行った。その結果を図17に示し
た。同図によれば,本例にかかる炭化水素センサ1はサ
ンプルガス中の酸素濃度が,0%,0.1%,0.5%
である場合において,いずれもHC濃度に応じた出力
(起電力差)を得ることができた。
Next, the performance of the hydrocarbon sensor 1 according to this embodiment will be described. In the test for measuring the performance described above, the HC concentration was detected by the hydrocarbon sensor 1 according to the present example in a sample gas in which the HC concentration and the oxygen concentration were adjusted as in the first embodiment. The result is shown in FIG. According to the figure, in the hydrocarbon sensor 1 according to the present example, the oxygen concentration in the sample gas is 0%, 0.1%, 0.5%.
In each case, an output (electromotive force difference) corresponding to the HC concentration could be obtained.

【0110】また,得られた起電力差も,HC濃度10
00ppmあたり略480〜500mVと高く,よって
本例にかかるセンサが高感度な炭化水素センサであるこ
とが分かった。更に,サンプルガス中の酸素濃度の変動
による影響も小さく,本例のセンサはHC濃度に対する
検出精度の高い,炭化水素センサであることも分かっ
た。以上のように,本例によれば,HC濃度に対する感
度及び精度の高い炭化水素センサを提供することができ
る。
The obtained electromotive force difference also shows that the HC concentration is 10%.
It was as high as approximately 480 to 500 mV per 00 ppm, and it was found that the sensor according to this example was a highly sensitive hydrocarbon sensor. Further, it was found that the influence of the fluctuation of the oxygen concentration in the sample gas was small, and that the sensor of this example was a hydrocarbon sensor having high detection accuracy with respect to the HC concentration. As described above, according to this example, it is possible to provide a hydrocarbon sensor with high sensitivity and high accuracy with respect to the HC concentration.

【0111】また,本例の炭化水素センサは,電源が不
要なので簡素な回路構成とすることができ,更にHC濃
度を検出を起電力により行うため,高出力を得ることが
できる。その他は実施形態例1と同様の作用効果を有す
る。
Further, the hydrocarbon sensor of the present embodiment does not require a power supply, so that it can have a simple circuit configuration, and since the HC concentration is detected by electromotive force, a high output can be obtained. Others have the same operation and effects as the first embodiment.

【0112】実施形態例3 本例は図18〜図21に示すごとく,隔壁にて区切られ
た第一サンプルガス室と第二サンプルガス室とを有し,
第一サンプルガス室にはHC不活性セル及び第一酸素ポ
ンプセルを設け,第二サンプルガス室には活性セル及び
第二酸素ポンプセルを設けた炭化水素センサである。
Embodiment 3 As shown in FIGS. 18 to 21, this embodiment has a first sample gas chamber and a second sample gas chamber separated by partitions.
The hydrocarbon sensor has a first sample gas chamber provided with an HC inert cell and a first oxygen pump cell, and a second sample gas chamber provided with an active cell and a second oxygen pump cell.

【0113】図18に示すごとく,本例の炭化水素セン
サは隔壁109で区切られた二つの独立した第一サンプ
ルガス室101,第二サンプルガス室102とを有す
る。上記サンプルガス室101,102にはそれぞれサ
ンプルガス導入路121,122が設けてある。
As shown in FIG. 18, the hydrocarbon sensor of this embodiment has two independent first sample gas chambers 101 and a second sample gas chamber 102 separated by a partition wall 109. The sample gas chambers 101 and 102 are provided with sample gas introduction paths 121 and 122, respectively.

【0114】図19に示すごとく,上記固体電解質基板
12において,上記第一サンプルガス室101に面した
部分には一対の不活性電極218,電極219からなる
第一酸素ポンプセル21が設けてある。また,一対の不
活性電極318,電極319からなるHC不活性セル3
1が設けてある。
As shown in FIG. 19, a portion of the solid electrolyte substrate 12 facing the first sample gas chamber 101 is provided with a first oxygen pump cell 21 composed of a pair of inert electrodes 218 and 219. Further, an HC inert cell 3 including a pair of inert electrodes 318 and 319 is provided.
1 is provided.

【0115】また,上記第二サンプルガス室102に面
した部分には不活性電極228,229からなる第二酸
素ポンプセル22が設けてある。また,一対の活性電極
418,電極419からなるHC活性セル41が設けて
ある。上記不活性電極218,228,318は,HC
の酸化反応に不活性なペロブスカイト型酸化物であるL
0.5 Sr0.5 MnO3 で構成されている。他の活性電
極418は白金よりなる。
A second oxygen pump cell 22 including inert electrodes 228 and 229 is provided in a portion facing the second sample gas chamber 102. Further, an HC active cell 41 including a pair of active electrodes 418 and 419 is provided. The inert electrodes 218, 228, 318 are made of HC
L, which is a perovskite-type oxide inert to the oxidation reaction of
a 0.5 Sr 0.5 MnO 3 . Another active electrode 418 is made of platinum.

【0116】また,図18に示すごとく,上記第一酸素
ポンプセル21において,上記不活性電極218及び電
極219との問にはコントローラ216を介して回路2
15が形成されている。また,上記第二ポンプセル22
において,上記不活性電極228及び電極229との間
にはコントローラ216を介して回路214が形成され
ている。また,上記回路214及び215は並列に形成
されている。
As shown in FIG. 18, in the first oxygen pump cell 21, the circuit between the inactive electrode 218 and the electrode 219 is communicated via the controller 216.
15 are formed. In addition, the second pump cell 22
In, a circuit 214 is formed between the inactive electrode 228 and the electrode 229 via a controller 216. The circuits 214 and 215 are formed in parallel.

【0117】なお,上記コントローラ216は,上記不
活性電極218,電極219,不活性電極228,電極
229に電圧を印加する電源と,上記電圧を制御する可
変抵抗器を有する。また,上記不活性電極218,電極
219,不活性電極228,電極229はすべて同じ面
積になるように設けてある。その他の構成,回路の制御
法等は実施形態例1と同じである。
The controller 216 has a power supply for applying a voltage to the inactive electrodes 218, 219, 228, and 229, and a variable resistor for controlling the voltage. The inactive electrodes 218, 219, 228, and 229 are all provided to have the same area. Other configurations, circuit control methods, and the like are the same as those in the first embodiment.

【0118】図18,図19に示すごとく,上記炭化水
素センサ1はアルミナ基板135とアルミナヒータ基板
141の間に,アルミナ基板125,固体電解質基板1
2,アルミナ基板127,142が挟持されることによ
り構成された積層型の炭化水素センサである。上記第一
サンプルガス室101及び第二サンプルガス室102
は,固体電解質基板12とアルミナ基板125,135
とにより構成されている。
As shown in FIGS. 18 and 19, the hydrocarbon sensor 1 has an alumina substrate 125 and a solid electrolyte substrate 1 between an alumina substrate 135 and an alumina heater substrate 141.
2, a laminated hydrocarbon sensor constituted by sandwiching alumina substrates 127 and 142. The first sample gas chamber 101 and the second sample gas chamber 102
Are the solid electrolyte substrate 12 and the alumina substrates 125 and 135
It is composed of

【0119】図19に示すごとく,上記固体電解質基板
12には,不活性電極218,電極219,不活性電極
228,電極229,不活性電極318,電極319,
活性電極418,電極419とが設けてある。
As shown in FIG. 19, the solid electrolyte substrate 12 has inactive electrodes 218, 219, 228, 229, 318, 319,
An active electrode 418 and an electrode 419 are provided.

【0120】また,上記固体電解質基板12には,上記
不活性電極218及び電極219を回路215に接続す
るための端子部765が設けてあり,上記不活性電極2
28及び電極229を回路214に接続するための端子
部762が設けてある。また,上記固体電解質基板12
には,上記不活性電極318及び電極319を回路31
5に接続するための端子部764が,上記活性電極41
8及び電極419を回路415に接続するための端子部
763が設けてある。また,それぞれの端子部と各電極
との間はリード部258及び259により接続されてい
る。
The solid electrolyte substrate 12 is provided with a terminal portion 765 for connecting the inactive electrode 218 and the electrode 219 to a circuit 215.
A terminal portion 762 for connecting the electrode 28 and the electrode 229 to the circuit 214 is provided. The solid electrolyte substrate 12
In addition, the inactive electrode 318 and the electrode 319 are connected to the circuit 31.
5 is connected to the active electrode 41.
A terminal portion 763 for connecting the electrode 8 and the electrode 419 to the circuit 415 is provided. The terminals and the electrodes are connected by leads 258 and 259, respectively.

【0121】また,上記アルミナ基板135には,上記
端子部762,763,764,765と導通可能とな
るように形成された端子部767,768,769,7
70が設けてある。また,各端子部762〜765と7
67〜770ととの間には,固体電解質基板12を貫通
するスルーホール271,アルミナ基板125及び13
5を貫通するスルーホール266,267により導通が
とられている。
The alumina substrate 135 has terminal portions 767, 768, 769, 7 formed so as to be able to conduct with the terminal portions 762, 763, 764, 765.
70 is provided. In addition, each terminal section 762 to 765 and 7
67 to 770, through holes 271 penetrating the solid electrolyte substrate 12, alumina substrates 125 and 13
5 are connected to each other by through holes 266 and 267 penetrating therethrough.

【0122】そして,上記固体電解質基板12と隣接す
るアルミナ基板に125には,第一サンプルガス室10
1を形成するための窓部1261と,第二サンプルガス
室102を形成するための窓部1262が設けてある。
その他の部分は実施形態例1と同様である。
The first sample gas chamber 10 is placed in the alumina substrate 125 adjacent to the solid electrolyte substrate 12.
1 and a window 1262 for forming the second sample gas chamber 102 are provided.
Other parts are the same as in the first embodiment.

【0123】本例の炭化水素センサ1は,サンプルガス
中のHC濃度を以下に示すごとく検出する。まず,図1
8に示すごとく,サンプルガスは上記サンプルガス導入
路121と122を通過し,上記第一サンプルガス室1
01と上記第二サンプルガス室102の両方に拡散す
る。このとき,上記第二サンプルガス室102内の酸素
濃度は,前述した図9に示すごとく,一定電圧(例えば
0.8V)が印加された上記HC活性セル41におい
て,限界電流値によって監視されている。
The hydrocarbon sensor 1 of this embodiment detects the concentration of HC in the sample gas as described below. First, Figure 1
As shown in FIG. 8, the sample gas passes through the sample gas introduction passages 121 and 122 and the first sample gas chamber 1
01 and the second sample gas chamber 102. At this time, the oxygen concentration in the second sample gas chamber 102 is monitored by the limiting current value in the HC active cell 41 to which a constant voltage (for example, 0.8 V) is applied as shown in FIG. I have.

【0124】上記限界雷流値はHC活性セル41と導通
した回路415中の電流計A2によって検出される。こ
の限界電流値によって検出された第二サンプルガス室1
02内の空燃比が,所定値(例えばλ=1)よりリーン
の場合,並列に接続された上記第一酸素ポンプセル21
と上記第二酸素ポンプセル22の両方に電圧を印加し,
第二サンプルガス室102内と第一サンプルガス室10
1内の両方から大気室103へ酸素を排出する。
The limit lightning current value is detected by the ammeter A2 in the circuit 415 which is electrically connected to the HC active cell 41. Second sample gas chamber 1 detected by this limit current value
02 is leaner than a predetermined value (eg, λ = 1), the first oxygen pump cell 21 connected in parallel
And a voltage is applied to both the second oxygen pump cell 22 and
In the second sample gas chamber 102 and the first sample gas chamber 10
Oxygen is exhausted from both inside 1 to the atmosphere chamber 103.

【0125】ここで,上記不活性電極218,228,
電極219,229の面積が等しいので,第一サンプル
ガス室101及び第二サンプルガス室102からの酸素
拡散量は同じである。このとき,酸素の排出量は,前述
の図10に示したように,電圧の印加量が増加するほど
増加し,電圧の印加量が低減するほど減少する。従っ
て,この場合の電圧の印加量は,電流計A2の値からコ
ントローラ216により,現代制御を用いて最適化され
酸素排出量を最適化し,第一サンプルガス室101及び
第二サンプルガス室102内の空燃比を略λ=1に固定
している。
Here, the inactive electrodes 218, 228,
Since the areas of the electrodes 219 and 229 are equal, the amount of oxygen diffusion from the first sample gas chamber 101 and the second sample gas chamber 102 is the same. At this time, as shown in FIG. 10 described above, the amount of discharged oxygen increases as the amount of applied voltage increases, and decreases as the amount of applied voltage decreases. Therefore, the applied amount of the voltage in this case is optimized by the controller 216 from the value of the ammeter A2 using modern control to optimize the oxygen discharge amount, and the inside of the first sample gas chamber 101 and the second sample gas chamber 102 is controlled. Is fixed at approximately λ = 1.

【0126】一方,限界電流値によって検出された第二
サンプルガス室102内の空燃比が,所定値(例えばλ
=1)よりリッチの場合,並列に接続された上記第一酸
素ポンプセル21と上記第二酸素ポンプセル22の両方
に印加する電圧値を低減し,大気室103から第一サン
プルガス室101内と第二サンプルガス室102内の両
方に酸素が拡散できるようにする。ここで,上記不活性
電極218,228,電極219,229の面積が等し
いので,第一サンプルガス室101及び第二サンプルガ
ス室102からの酸素拡散量は同じである。
On the other hand, the air-fuel ratio in the second sample gas chamber 102 detected by the limit current value becomes a predetermined value (for example, λ
= 1), the voltage value applied to both the first oxygen pump cell 21 and the second oxygen pump cell 22 connected in parallel is reduced, and the voltage from the atmosphere chamber 103 to the first sample gas chamber 101 is reduced. The oxygen is allowed to diffuse into both inside the two sample gas chambers 102. Since the areas of the inert electrodes 218 and 228 and the electrodes 219 and 229 are equal, the amount of oxygen diffusion from the first sample gas chamber 101 and the second sample gas chamber 102 is the same.

【0127】このとき,酸素の拡散量は,前述の図10
に示したように,電圧の印加量が増加するほど減少し,
電圧の印加量が低減するほど増加する。従って,この場
合の電圧の印加量は,電流計A2の値からコントローラ
216により,現代制御を用いて最適化され酸素供給量
を最適化し,第一サンプルガス室101及び第二サンプ
ルガス室102内の空燃比を略λ=1に固定している。
At this time, the diffusion amount of oxygen is as shown in FIG.
As shown in the figure, it decreases as the applied voltage increases,
It increases as the amount of applied voltage decreases. Therefore, the applied amount of the voltage in this case is optimized by the controller 216 from the value of the ammeter A2 using modern control to optimize the oxygen supply amount, and the voltage in the first sample gas chamber 101 and the second sample gas chamber 102 is adjusted. Is fixed at approximately λ = 1.

【0128】以上の制御により,図20及び図21に示
すごとく,第一サンプルガス室101内の酸素濃度と第
二サンプルガス室102内の酸素濃度は若干の変動(振
れ幅W3,W4)はあるものの,だいたい一定の範囲の
値,平均してY3,Y4となる。また,振れ幅W3とW
4及び酸素濃度の平均値Y3とY4は,同じ値となる。
With the above control, as shown in FIGS. 20 and 21, the oxygen concentration in the first sample gas chamber 101 and the oxygen concentration in the second sample gas chamber 102 slightly fluctuate (fluctuation widths W3 and W4). Although there is a certain range, the values are in a certain range, and are Y3 and Y4 on average. In addition, the swing widths W3 and W
4 and the average values Y3 and Y4 of the oxygen concentration are the same value.

【0129】そして,上記HC活性セル41における限
界電流値a2(電流計A2にて検出される)は,HC,
CO,H2 の各還元性ガスが酸化反応して酸素が消費さ
れた結果,生じた値である。一方,上記HC不活性セル
31において一定電圧(例えば0.8V)が印加されて
おり,該限界電流値a1はHC不活性セル31と導通し
た回路315中の電流計A1によって検出される。
The limiting current value a2 (detected by the ammeter A2) in the HC active cell 41 is HC,
This is a value generated as a result of oxidizing reaction of each reducing gas of CO and H 2 to consume oxygen. On the other hand, a constant voltage (for example, 0.8 V) is applied to the HC inactive cell 31, and the limit current value a1 is detected by the ammeter A1 in the circuit 315 which is electrically connected to the HC inactive cell 31.

【0130】しかし,上記電流計A1にて検出された限
界電流値a1は,前述したように,HC不活性セル31
の第一サンプルガス室101側の不活性電極218がH
Cの酸化反応に不活性なLa0.5 Sr0.5 MnO3 ペロ
ブスカイト型酸化物にて構成されているため,CO,H
2 の各還元性ガスが酸化反応して,酸素が消費された結
果生じた値である。このように,電流計A1と電流計A
2との間の出力差が生じ,この出力差はHCの酸化反応
の差であるから,第一サンプルガス室101内のHC濃
度を測定することができる。
However, the limit current value a1 detected by the ammeter A1 is, as described above, the value of the HC inactive cell 31.
The inert electrode 218 on the first sample gas chamber 101 side is H
Since it is composed of a La 0.5 Sr 0.5 MnO 3 perovskite oxide inactive to the oxidation reaction of C, CO, H
This is the value generated as a result of the oxidation reaction of each reducing gas and the consumption of oxygen. Thus, the ammeter A1 and the ammeter A
2, the output difference is a difference in the oxidation reaction of HC, so that the HC concentration in the first sample gas chamber 101 can be measured.

【0131】この場合,上記不活性電極218,318
は,HCの酸化反応に不活性なペロブスカイト型酸化物
であるLa0.5 Sr0.5 MnO3 にて構成されているた
め,第一サンプルガス室101内でのHCの消費は起こ
らず,精密なHC濃度測定が可能である。
In this case, the inactive electrodes 218, 318
Is composed of La 0.5 Sr 0.5 MnO 3 , which is a perovskite oxide inactive to the oxidation reaction of HC, so that the HC is not consumed in the first sample gas chamber 101 and the HC concentration is precise. Measurement is possible.

【0132】以上のように,本例の炭化水素センサ1に
おいては,サンプルガス室の空燃比を検出するための第
二サンプルガス室102と,HCを消費しない第一サン
プルガス室101とを分離することで,HC濃度を一層
正確に検出することが可能である。その他の作用効果は
実施形態例1と同じである。
As described above, in the hydrocarbon sensor 1 of this embodiment, the second sample gas chamber 102 for detecting the air-fuel ratio of the sample gas chamber is separated from the first sample gas chamber 101 that does not consume HC. By doing so, it is possible to more accurately detect the HC concentration. Other functions and effects are the same as those of the first embodiment.

【0133】実施形態例4 本例は,図22に示すごとく,第一固体電解質基板13
のサンプルガス室100に面する一つの面に設けた活性
電極518と不活性電極519とよりなる検出セル51
を有する炭化水素センサ1である。
Embodiment 4 As shown in FIG. 22, this embodiment is similar to the first solid electrolyte substrate 13 shown in FIG.
Cell 51 comprising an active electrode 518 and an inactive electrode 519 provided on one surface facing the sample gas chamber 100 of FIG.
Is a hydrocarbon sensor 1 having:

【0134】上記炭化水素センサ1は,サンプルガス室
100に対して面する第二固体電解質基板12の面12
8及びその反対面129に設けた不活性電極218及び
電極219よりなる酸素ポンプセル21を有する。ま
た,上記第二固体電解質基板12の面128及びその反
対面129に設けた不活性電極618及び電極619よ
りなる酸素センサセル61を有する。その他の構成は実
施形態例2にかかる炭化水素センサと同様である。
The hydrocarbon sensor 1 has a surface 12 of the second solid electrolyte substrate 12 facing the sample gas chamber 100.
8 and an oxygen pump cell 21 comprising an inactive electrode 218 and an electrode 219 provided on the opposite surface 129 thereof. The oxygen sensor cell 61 includes an inert electrode 618 and an electrode 619 provided on the surface 128 of the second solid electrolyte substrate 12 and the opposite surface 129 thereof. Other configurations are the same as those of the hydrocarbon sensor according to the second embodiment.

【0135】本例にかかる炭化水素センサ1において
も,活性電極518と不活性電極519とにおいて酸素
の消費量が異なるため,第一固体電解質基板13の表面
上で酸素分圧の濃度差が生じる。従って,サンプルガス
室100内のHC濃度に応じて第一固体電解質基板13
上で起電力が生じ,HC濃度を精度よく測定することが
できる。
Also in the hydrocarbon sensor 1 according to this embodiment, since the active electrode 518 and the inactive electrode 519 consume different amounts of oxygen, a difference in oxygen partial pressure concentration occurs on the surface of the first solid electrolyte substrate 13. . Therefore, the first solid electrolyte substrate 13 is changed according to the HC concentration in the sample gas chamber 100.
An electromotive force is generated above, and the HC concentration can be measured accurately.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施形態例1における,炭化水素センサの断面
説明図。
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view of a hydrocarbon sensor according to a first embodiment.

【図2】実施形態例1における,炭化水素センサの展開
説明図。
FIG. 2 is a development explanatory view of a hydrocarbon sensor according to the first embodiment.

【図3】実施形態例1における,炭化水素センサアッセ
ンブリの一部断面説明図。
FIG. 3 is a partial cross-sectional explanatory view of a hydrocarbon sensor assembly according to the first embodiment.

【図4】実施形態例1における,自動車の排気系に設置
された三元触媒の劣化検出用に炭化水素センサアッセン
ブリを使用する際の配置説明図。
FIG. 4 is a layout explanatory view when a hydrocarbon sensor assembly is used for detecting deterioration of a three-way catalyst installed in an exhaust system of an automobile in the first embodiment.

【図5】実施形態例1における,自動車の排気系に設置
されたHC吸着装置の故障検出用に炭化水素センサアッ
センブリを使用する際の配置説明図。
FIG. 5 is an explanatory view of the arrangement when the hydrocarbon sensor assembly is used for detecting a failure of the HC adsorbing device installed in the exhaust system of the vehicle in the first embodiment.

【図6】実施形態例1及び実施形態例2における,CO
に対するペロブスカイト型酸化物と白金の酸化反応活性
を比較する線図。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between CO in Embodiment 1 and Embodiment 2
Diagram comparing the oxidation reaction activities of perovskite-type oxides and platinum with respect to.

【図7】実施形態例1及び実施形態例2における,H2
に対するペロブスカイト型酸化物と白金の酸化反応活性
を比較する線図。
FIG. 7 shows H 2 in Embodiment Example 1 and Embodiment Example 2;
Diagram comparing the oxidation reaction activities of perovskite-type oxides and platinum with respect to.

【図8】実施形態例1及び実施形態例2における,HC
に対するペロブスカイト型酸化物と白金の酸化反応活性
を比較する線図。
FIG. 8 shows HC in the first embodiment and the second embodiment.
Diagram comparing the oxidation reaction activities of perovskite-type oxides and platinum with respect to.

【図9】実施形態例1における,酸素濃度とHC活性セ
ルに印加される電圧及びここに流れる限界電流との関係
を示す線図。
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between an oxygen concentration, a voltage applied to an HC active cell, and a limit current flowing therethrough in the first embodiment.

【図10】実施形態例1及び実施形態例2における,酸
素ポンプセルの印加電圧とサンプルガス室に対する酸素
の供給及び排出量との関係を示す線図。
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between an applied voltage of an oxygen pump cell and supply and discharge of oxygen to and from a sample gas chamber in the first and second embodiments.

【図11】実施形態例1における,サンプルガス室の酸
素濃度の変化を示す線図。
FIG. 11 is a diagram showing a change in oxygen concentration in a sample gas chamber in the first embodiment.

【図12】実施形態例1における,サンプルガス中の酸
素濃度の違いと,サンプルガス中のHC濃度と,HC不
活性セル及びHC活性セルにかかる限界電流値差との間
の関係を示す線図。
FIG. 12 is a line showing a relationship between a difference in oxygen concentration in a sample gas, an HC concentration in a sample gas, and a difference between limiting current values applied to an HC inactive cell and an HC active cell in the first embodiment. FIG.

【図13】実施形態例2における,炭化水素センサの断
面説明図。
FIG. 13 is an explanatory sectional view of a hydrocarbon sensor according to the second embodiment.

【図14】実施形態例2における,炭化水素センサの展
開説明図。
FIG. 14 is a development explanatory view of a hydrocarbon sensor according to the second embodiment.

【図15】実施形態例2における,酸素濃度とHC活性
セルに生じる起電力との関係を示す線図。
FIG. 15 is a diagram showing a relationship between an oxygen concentration and an electromotive force generated in an HC active cell according to the second embodiment.

【図16】実施形態例2における,サンプルガス室の酸
素濃度の変化を示す線図。
FIG. 16 is a diagram showing a change in oxygen concentration in a sample gas chamber in a second embodiment.

【図17】実施形態例2における,サンプルガス中の酸
素濃度の違いと,サンプルガス中のHC濃度と,検出セ
ルにかかる起電力との間の関係を示す線図。
FIG. 17 is a diagram showing a relationship between a difference in oxygen concentration in a sample gas, an HC concentration in the sample gas, and an electromotive force applied to a detection cell in the second embodiment.

【図18】実施形態例3における,炭化水素センサの断
面説明図。
FIG. 18 is an explanatory sectional view of a hydrocarbon sensor according to the third embodiment.

【図19】実施形態例3における,炭化水素センサの展
開説明図。
FIG. 19 is a development explanatory view of a hydrocarbon sensor according to the third embodiment.

【図20】実施形態例3における,第一サンプルガス室
の酸素濃度の変化を示す線図。
FIG. 20 is a diagram showing a change in oxygen concentration in a first sample gas chamber in a third embodiment.

【図21】実施形態例3における,第二サンプルガス室
の酸素濃度の変化を示す線図。
FIG. 21 is a diagram showing a change in oxygen concentration in a second sample gas chamber in a third embodiment.

【図22】実施形態例4における,炭化水素センサの断
面説明図。
FIG. 22 is an explanatory sectional view of a hydrocarbon sensor according to the fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1...炭化水素センサ, 100...サンプルガス室, 12...固体電解質基板, 21...酸素ポンプセル, 218,318,518...不活性電極, 31...HC不活性セル, 41...HC活性セル, 418,519...活性電極, 51...検出セル, 1. . . Hydrocarbon sensor, 100. . . Sample gas chamber, 12. . . 21. solid electrolyte substrate, . . Oxygen pump cell, 218, 318, 518. . . Inert electrode, 31. . . HC inert cell, 41. . . HC active cell, 418, 519. . . Active electrode, 51. . . Detection cell,

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 HCに活性な材料よりなる活性電極と,
HCに不活性な材料よりなる不活性電極とを有し,サン
プルガス中のHC濃度を検出する炭化水素センサにおい
て,上記不活性電極はペロブスカイト型酸化物よりなる
ことを特徴とする炭化水素センサ。
An active electrode made of a material active in HC;
A hydrocarbon sensor having an inert electrode made of a material inert to HC and detecting the concentration of HC in a sample gas, wherein the inert electrode is made of a perovskite oxide.
【請求項2】 請求項1において,上記ペロブスカイト
型酸化物はA1-X A'X BO3 (ただし0<x<1)の
一般式で表され,AはLa,Y,Ndより選ばれる少な
くとも1種の元素であり,A' はSr,Ca,Baより
選ばれる少なくとも1種の元素であり,BはMn,C
o,Ni,Fe,Crより選ばれる少なくとも1種の元
素であることを特徴とする炭化水素センサ。
2. The perovskite oxide according to claim 1, wherein the perovskite oxide is represented by a general formula of A 1 -X A ′ X BO 3 (where 0 <x <1), and A is selected from La, Y and Nd. A ′ is at least one element selected from Sr, Ca, and Ba, and B is Mn, C
A hydrocarbon sensor comprising at least one element selected from the group consisting of o, Ni, Fe, and Cr.
【請求項3】 請求項1または2において,少なくとも
一部が酸素イオン導電性の固体電解質基板によって形成
され,かつサンプルガスの流入が制限されたサンプルガ
ス室と,上記固体電解質基板の上記サンプルガス室に面
した一つの面に設けた活性電極とその反対面に設けた電
極とからなるHC活性セルと,上記固体電解質基板の上
記サンプルガス室に面した一つの面及びその反対面にそ
れぞれ設けた電極からなり,かつ上記サンプルガス室に
対する酸素の供給及び排出を行う酸素ポンプセルと,上
記固体電解質基板の上記サンプルガス室に面した一つの
面に設けた不活性電極とその反対面に設けた電極とから
なるHC不活性セルとを有することを特徴とする炭化水
素センサ。
3. The sample gas chamber according to claim 1, wherein at least a part of the sample gas chamber is formed by an oxygen ion-conductive solid electrolyte substrate, and the flow of the sample gas is restricted. An HC active cell comprising an active electrode provided on one surface facing the chamber and an electrode provided on the opposite surface, and an HC active cell provided on one surface of the solid electrolyte substrate facing the sample gas chamber and on the opposite surface thereof. An oxygen pump cell comprising an electrode and supplying and discharging oxygen to and from the sample gas chamber, and an inert electrode provided on one surface of the solid electrolyte substrate facing the sample gas chamber and provided on the opposite surface thereof And a HC inert cell comprising an electrode.
【請求項4】 請求項1または2において,少なくとも
一部が酸素イオン導電性の第一固体電解質基板によって
形成され,かつサンプルガスの流入が制限されたサンプ
ルガス室と,該サンプルガス室と連通し,少なくともそ
の一部が上記第一固体電解質基板によって形成された第
二室とを有し,上記第一固体電解質基板の上記サンプル
ガス室に面した一つの面及び上記第一固体電解質基板の
上記第二室に面した反対面にそれぞれ設けた電極からな
る検出セルを有し,更に上記検出セルにおける電極の一
方は活性電極,他方は不活性電極であることを特徴とす
る炭化水素センサ。
4. The sample gas chamber according to claim 1, wherein the sample gas chamber is formed at least in part by an oxygen ion-conductive first solid electrolyte substrate, and has a restricted flow of sample gas. A second chamber formed at least in part by the first solid electrolyte substrate, and one surface of the first solid electrolyte substrate facing the sample gas chamber and the first solid electrolyte substrate A hydrocarbon sensor having a detection cell comprising electrodes provided on the opposite surface facing the second chamber, wherein one of the electrodes in the detection cell is an active electrode and the other is an inactive electrode.
【請求項5】 請求項4において,上記第二室は少なく
ともその一部が酸素イオン導電性の第二固体電解質基板
によって形成され,上記第二固体電解質基板の上記第二
室に面した一つの面及びその反対面にそれぞれ設けた電
極からなり,かつ上記第二室の酸素濃度を検出する酸素
センサセルと,上記第二固体電解質基板の上記第二室に
面した一つの面及びその反対面にそれぞれ設けた電極か
らなり,かつ上記第二室に対する酸素の供給及び排出を
行う酸素ポンプセルとを有することを特徴とする炭化水
素センサ。
5. The second solid electrolyte substrate according to claim 4, wherein at least a part of the second chamber is formed of an oxygen ion conductive second solid electrolyte substrate, and the second solid electrolyte substrate faces the second chamber. An oxygen sensor cell for detecting the oxygen concentration in the second chamber, comprising an electrode provided on the surface and the opposite surface thereof, and an oxygen sensor cell for detecting the oxygen concentration in the second chamber, A hydrocarbon sensor, comprising: an electrode provided in each case; and an oxygen pump cell for supplying and discharging oxygen to and from the second chamber.
【請求項6】 請求項1または2において,少なくとも
一部が酸素イオン導電性の第一固体電解質基板によって
形成され,かつサンプルガスの流入が制限されたサンプ
ルガス室と,上記第一固体電解質基板の上記サンプルガ
ス室に面した一つの面に設けた2つの電極からなる検出
セルとを有し,上記検出セルにおける電極の一方は活性
電極,他方は不活性電極であることを特徴とする炭化水
素センサ。
6. The sample gas chamber according to claim 1, wherein the sample gas chamber is formed at least in part by an oxygen ion conductive first solid electrolyte substrate, and the flow of the sample gas is restricted, and the first solid electrolyte substrate A detection cell consisting of two electrodes provided on one surface facing the sample gas chamber of the above, wherein one of the electrodes in the detection cell is an active electrode and the other is an inactive electrode. Hydrogen sensor.
【請求項7】 請求項6において,上記サンプルガス室
の少なくとも一部は酸素イオン導電性の第二固体電解質
基板によって形成され,上記第二固体電解質基板の上記
サンプルガス室に面した一つの面及びその反対面にそれ
ぞれ設けた電極からなり,かつ上記サンプルガス室に対
する酸素の供給及び排出を行う酸素ポンプセルと,上記
第二固体電解質基板の上記サンプルガス室に面した一つ
の面及びその反対面にそれぞれ設けた電極からなり,か
つ上記サンプルガス室の酸素濃度を検出する酸素センサ
セルを有することを特徴とする炭化水素センサ。
7. The sample gas chamber according to claim 6, wherein at least a part of the sample gas chamber is formed by an oxygen ion conductive second solid electrolyte substrate, and one surface of the second solid electrolyte substrate facing the sample gas chamber. An oxygen pump cell comprising electrodes provided on the opposite surface thereof and supplying and discharging oxygen to and from the sample gas chamber, and one surface of the second solid electrolyte substrate facing the sample gas chamber and an opposite surface thereof A hydrocarbon sensor, comprising: an oxygen sensor cell for detecting an oxygen concentration in the sample gas chamber, the electrode comprising:
【請求項8】 請求項3,5または7において,上記酸
素ポンプセルにおける上記サンプルガス室または上記第
二室に面した電極がHCに不活性な材料よりなる不活性
電極であることを特徴とする炭化水素センサ。
8. The oxygen pump cell according to claim 3, wherein the electrode facing the sample gas chamber or the second chamber in the oxygen pump cell is an inert electrode made of a material inert to HC. Hydrocarbon sensor.
【請求項9】 請求項8において,上記不活性電極はペ
ロブスカイト型酸化物よりなることを特徴とする炭化水
素センサ。
9. The hydrocarbon sensor according to claim 8, wherein the inert electrode is made of a perovskite oxide.
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