JPH11108888A - ガスセンサ - Google Patents
ガスセンサInfo
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- JPH11108888A JPH11108888A JP9286233A JP28623397A JPH11108888A JP H11108888 A JPH11108888 A JP H11108888A JP 9286233 A JP9286233 A JP 9286233A JP 28623397 A JP28623397 A JP 28623397A JP H11108888 A JPH11108888 A JP H11108888A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】センサ電源を一つとし、ポンプ回路と測定部間
の干渉をなくし、ノイズを最小限とさせるガスセンサを
提供する。 【解決手段】固体電解質基板（１１、１３、１４）に設
けた測定部（１６）とポンプ部（１７）を構成する電極
（８、９、１０、２０、２１、２２）の一つの電極を接
地させ、該接地電極を基準にしてガス成分を測定する。
の干渉をなくし、ノイズを最小限とさせるガスセンサを
提供する。 【解決手段】固体電解質基板（１１、１３、１４）に設
けた測定部（１６）とポンプ部（１７）を構成する電極
（８、９、１０、２０、２１、２２）の一つの電極を接
地させ、該接地電極を基準にしてガス成分を測定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は固体電解質を用いた
起電力に基づく電圧検出方式のガスセンサに関するもの
である。
起電力に基づく電圧検出方式のガスセンサに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車排ガス中に直接挿入してNO
x連続検知が行えるガスセンサが注目を集め、幾つかの
研究結果を報告されている。例えば、特願平４−１４２
４５５号公報では、イオン伝導体に検知電極と参照電極
を設置し、被検ガス中で両電極間の起電力を測定するセ
ンサを提案されている。又、図７に示す如く、NOx検知
電極３、とその対極としての参照極４を一枚の固体電解
質基板５に形成し、酸素ポンプ１、２を検知電極３の基
板５と別の固体電解質基板６に形成し、これらの基板
５、６の間にアルミナの絶縁層２を挟んで一体化した構
造のガスセンサも提案されている。しかし、センサ作動
温度の６００℃前後までセンサ全体を加熱すると、室温
で絶縁体であるアルミナ７の電気抵抗が少し下がり、電
極間の電圧によって電流がアルミナ絶縁層を通して流れ
るようになる。この電流が、窒素酸化物検知極３或いは
参照電極４に流れると、これらの電極が分極を生じ、電
極電位が変化することがある。しかも、この電位の変化
がポンプ電極１、２の電流か電圧の変化によって変動し
て、検知電位のノイズとなり、測定信号の信頼性を大き
く低下させることに繋がる。例えば、酸素ポンプ電極と
する白金極２と、検知極の参照極とする白金極４の電極
電位が同一ガス中にあった場合、ポンプの接地電極の電
位が参照極の電位と理論上等しく、接地された両電極間
に電流が流れないが、酸素ポンプ１、２が作動すると、
ポンプの接地電極が電流によって分極し、参照極４との
間に電位差が生じる。また電解質間のアルミナ絶縁層７
の絶縁性が低下することによって、ポンプ電極１、２と
参照電極４の間に電流回路が構成し、電流が参照極に流
れてしまい、測定信号のノイズとなり、センサの信頼性
を低下させることがある。
x連続検知が行えるガスセンサが注目を集め、幾つかの
研究結果を報告されている。例えば、特願平４−１４２
４５５号公報では、イオン伝導体に検知電極と参照電極
を設置し、被検ガス中で両電極間の起電力を測定するセ
ンサを提案されている。又、図７に示す如く、NOx検知
電極３、とその対極としての参照極４を一枚の固体電解
質基板５に形成し、酸素ポンプ１、２を検知電極３の基
板５と別の固体電解質基板６に形成し、これらの基板
５、６の間にアルミナの絶縁層２を挟んで一体化した構
造のガスセンサも提案されている。しかし、センサ作動
温度の６００℃前後までセンサ全体を加熱すると、室温
で絶縁体であるアルミナ７の電気抵抗が少し下がり、電
極間の電圧によって電流がアルミナ絶縁層を通して流れ
るようになる。この電流が、窒素酸化物検知極３或いは
参照電極４に流れると、これらの電極が分極を生じ、電
極電位が変化することがある。しかも、この電位の変化
がポンプ電極１、２の電流か電圧の変化によって変動し
て、検知電位のノイズとなり、測定信号の信頼性を大き
く低下させることに繋がる。例えば、酸素ポンプ電極と
する白金極２と、検知極の参照極とする白金極４の電極
電位が同一ガス中にあった場合、ポンプの接地電極の電
位が参照極の電位と理論上等しく、接地された両電極間
に電流が流れないが、酸素ポンプ１、２が作動すると、
ポンプの接地電極が電流によって分極し、参照極４との
間に電位差が生じる。また電解質間のアルミナ絶縁層７
の絶縁性が低下することによって、ポンプ電極１、２と
参照電極４の間に電流回路が構成し、電流が参照極に流
れてしまい、測定信号のノイズとなり、センサの信頼性
を低下させることがある。
【０００３】これまで、センサ出力信号の信頼性と感度
を向上し、前述の酸素ポンプからの電流リークによる影
響を低減するために、駆動部と測定部間の絶縁層の電気
抵抗をできるだけ大きくする方法或いは測定部と駆動部
の電源を分けた多電源回路が取られている。しかし、絶
縁材料の種類及びセンサ作動温度の制限、センサ製造工
程の制限などによってリーク電流を完全に無くすことが
不可能であり、車載用を考えると、多電源方式が望まし
くない。このため、原理上的にリーク電流の影響が生じ
ないセンサの構成及び測定回路が望ましい。
を向上し、前述の酸素ポンプからの電流リークによる影
響を低減するために、駆動部と測定部間の絶縁層の電気
抵抗をできるだけ大きくする方法或いは測定部と駆動部
の電源を分けた多電源回路が取られている。しかし、絶
縁材料の種類及びセンサ作動温度の制限、センサ製造工
程の制限などによってリーク電流を完全に無くすことが
不可能であり、車載用を考えると、多電源方式が望まし
くない。このため、原理上的にリーク電流の影響が生じ
ないセンサの構成及び測定回路が望ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、前述の課
題を解決するために、窒素酸化物センサ構造の設計と検
出回路の設計において、特に車載用を配慮し、センサ用
電源を一つに限定した上に、センサ中各部分及び車載電
子回路からのノイズなどを最小限に低減し、センサ中の
ポンプ回路とセンサ回路間の干渉を完全に無くすための
構造と回路を提案するためのものである。
題を解決するために、窒素酸化物センサ構造の設計と検
出回路の設計において、特に車載用を配慮し、センサ用
電源を一つに限定した上に、センサ中各部分及び車載電
子回路からのノイズなどを最小限に低減し、センサ中の
ポンプ回路とセンサ回路間の干渉を完全に無くすための
構造と回路を提案するためのものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、例えば、NO検知極、酸素検知極及び参照極に電流
が流れ込まないように、何れも接地しない場合を考え
る。この時電極に流れる最大電流は測定回路の入力イン
ピーダンスによるバイアス電流のみとなり、現在、ＦＥ
Ｔ入力ＯＰアンプを使用すれば数pA以下にすることは容
易である。この程度のバイアス電流が電極に流れ込んで
も電極特性にほとんど影響しないと考えられる。しか
し、これだけにすると、接地電極がなく、電解質基板が
他の基板と絶縁されているか、非常に高抵抗の状態にあ
るため、測定回路のバイアス電流が流れなくなるか、こ
れらの電極と電解質からなる電気化学システムの各電位
が不安定な状態にあり、ノイズが非常に受けやすく、実
用に供するのは非常に困難である。
めに、例えば、NO検知極、酸素検知極及び参照極に電流
が流れ込まないように、何れも接地しない場合を考え
る。この時電極に流れる最大電流は測定回路の入力イン
ピーダンスによるバイアス電流のみとなり、現在、ＦＥ
Ｔ入力ＯＰアンプを使用すれば数pA以下にすることは容
易である。この程度のバイアス電流が電極に流れ込んで
も電極特性にほとんど影響しないと考えられる。しか
し、これだけにすると、接地電極がなく、電解質基板が
他の基板と絶縁されているか、非常に高抵抗の状態にあ
るため、測定回路のバイアス電流が流れなくなるか、こ
れらの電極と電解質からなる電気化学システムの各電位
が不安定な状態にあり、ノイズが非常に受けやすく、実
用に供するのは非常に困難である。
【０００６】このため、測定回路のバイアス電流のパス
を作る必要がある。このパスを次のように作ることが可
能である。 方法１：図１に示す如く、リーク電流とバイアス電流を
検知電極８、９と参照極１０を通さずに流すために、測
定部の固体電解質基板１１に新たに補助接地電極１２を
形成して接地する。この電極の電位を基準として、NOx
検知電極９、酸素検知電極８及び参照電極１０の電位を
それぞれ測定する。その結果を電子回路によって減算
し、NOx検知極９と酸素検知極８の電極電位を得ること
ができる。接地された電極１２に電流が流れ込んでも、
センサの出力に影響しないことは次のように説明され
る。接地電極１２以外の電極に測定回路の入力端子から
のバイアス電流しか流れないので、何れも数十pA以下程
度の微小電流であり、電極の特性にほとんど影響を及ぼ
さない。一方、接地電極１２に電流が流れ込むことによ
って、接地電極１２の電位が変化するが、同一時刻で各
電極の電位をこの接地電極１２を基準して測定し、回路
の減算によって電位差を取れば、接地電極１２の電位変
化分が現れずに、検知電極８、９の電位が正確に測定さ
れることとなる。
を作る必要がある。このパスを次のように作ることが可
能である。 方法１：図１に示す如く、リーク電流とバイアス電流を
検知電極８、９と参照極１０を通さずに流すために、測
定部の固体電解質基板１１に新たに補助接地電極１２を
形成して接地する。この電極の電位を基準として、NOx
検知電極９、酸素検知電極８及び参照電極１０の電位を
それぞれ測定する。その結果を電子回路によって減算
し、NOx検知極９と酸素検知極８の電極電位を得ること
ができる。接地された電極１２に電流が流れ込んでも、
センサの出力に影響しないことは次のように説明され
る。接地電極１２以外の電極に測定回路の入力端子から
のバイアス電流しか流れないので、何れも数十pA以下程
度の微小電流であり、電極の特性にほとんど影響を及ぼ
さない。一方、接地電極１２に電流が流れ込むことによ
って、接地電極１２の電位が変化するが、同一時刻で各
電極の電位をこの接地電極１２を基準して測定し、回路
の減算によって電位差を取れば、接地電極１２の電位変
化分が現れずに、検知電極８、９の電位が正確に測定さ
れることとなる。
【０００７】測定回路の原理図を図２に示す。センサ電
極、参照極及び各電位を検出する必要がある電極をイン
ピーダンス変換入力回路に接続して電位信号検出し、こ
れらの信号を減算回路を用いて処理し、センサ電極の出
力として取り出す。ポンプ部１７のポンプ電極１９、２
０を有する固体電解質基板１４と、測定部１６のNOx検
知極２０、酸素検知極２１、参照極２２を有する固体電
解質基板１３とを離間対向させアルミナのスペーサでそ
の一端を閉じ、他端を被検ガス中に開口２３させ、その
内部を被検ガスの缶室とさせる。
極、参照極及び各電位を検出する必要がある電極をイン
ピーダンス変換入力回路に接続して電位信号検出し、こ
れらの信号を減算回路を用いて処理し、センサ電極の出
力として取り出す。ポンプ部１７のポンプ電極１９、２
０を有する固体電解質基板１４と、測定部１６のNOx検
知極２０、酸素検知極２１、参照極２２を有する固体電
解質基板１３とを離間対向させアルミナのスペーサでそ
の一端を閉じ、他端を被検ガス中に開口２３させ、その
内部を被検ガスの缶室とさせる。
【０００８】方法２：方法２の構成とその等価回路を図
３に示す。センサ検出極２０、２１が形成される測定部
１６の固体電解質基板１３とポンプ電極が形成される駆
動部１７の電解質基板１４を同一基板にするか、固体電
解質基板或いは固体電解質粉末１５をペースト化して接
着、焼成した過程で一体化することによって、測定部１
６とポンプ部１７のイオン電導性固体電解質を電気化学
的に導通させ、さらに、ポンプ電極１８、１９の何れか
を接地することによってセンサ電極と接続した測定回路
のバイアス電流の回路を形成し、電解質全体を接地す
る。一方、各センサ電極２０、２１と参照極２２の電極
電位をこの接地された電極に対して図２に示す測定回路
を用いて測定し、検出された電圧を電子回路の減算によ
って、NOx検知極２０と参照極２２、酸素検知極２１と
参照極２２の間の電圧を算出し、センサの検出信号とす
る。この時の接地された電極の電位がポンプ電流及びリ
ーク電流の変化によって分極電位が生じるが、同一時刻
で測定された各電極の接地電極に基準する電圧が同様な
分極電位差を含んでいるので、減算によってこの部分が
キャンセルされ、正確のセンサ出力信号を得ることがで
きる。
３に示す。センサ検出極２０、２１が形成される測定部
１６の固体電解質基板１３とポンプ電極が形成される駆
動部１７の電解質基板１４を同一基板にするか、固体電
解質基板或いは固体電解質粉末１５をペースト化して接
着、焼成した過程で一体化することによって、測定部１
６とポンプ部１７のイオン電導性固体電解質を電気化学
的に導通させ、さらに、ポンプ電極１８、１９の何れか
を接地することによってセンサ電極と接続した測定回路
のバイアス電流の回路を形成し、電解質全体を接地す
る。一方、各センサ電極２０、２１と参照極２２の電極
電位をこの接地された電極に対して図２に示す測定回路
を用いて測定し、検出された電圧を電子回路の減算によ
って、NOx検知極２０と参照極２２、酸素検知極２１と
参照極２２の間の電圧を算出し、センサの検出信号とす
る。この時の接地された電極の電位がポンプ電流及びリ
ーク電流の変化によって分極電位が生じるが、同一時刻
で測定された各電極の接地電極に基準する電圧が同様な
分極電位差を含んでいるので、減算によってこの部分が
キャンセルされ、正確のセンサ出力信号を得ることがで
きる。
【０００９】前述のセンサ構成及び測定回路を用いる効
果は原理的にイオン種に関わらず成り立つ。しかし最も
効果が大きい構成は、車載用に使われるガスセンサであ
る。排気ガス中のNOx、O2、CO、HC、SOxは全て酸素イオ
ン導電性のジルコニア固体電解質を用いることができ
る。車載用として、５００℃以上の高温作動が必要であ
り、且つエンジンノイズの影響が大きいという使用状況
のもとでは、本発明のセンサ構造を用いると前述のリー
ク電流ノイズが大幅に低減できる。
果は原理的にイオン種に関わらず成り立つ。しかし最も
効果が大きい構成は、車載用に使われるガスセンサであ
る。排気ガス中のNOx、O2、CO、HC、SOxは全て酸素イオ
ン導電性のジルコニア固体電解質を用いることができ
る。車載用として、５００℃以上の高温作動が必要であ
り、且つエンジンノイズの影響が大きいという使用状況
のもとでは、本発明のセンサ構造を用いると前述のリー
ク電流ノイズが大幅に低減できる。
【００１０】
【本発明の実施形態】本発明による窒素酸化物センサの
最も基本的な実施形態を説明する。請求項１によって請
求された本発明の窒素酸化物センサの基本的な部分は図
４に示す。最も簡単な窒素酸化物センサであるが、一枚
のジルコニア固体電解質基板に酸素ポンプとなる一対の
電極を形成し、もう一枚のジルコニア固体電解質基板に
NOx検知電極、酸素検知電極及び共用する参照極を形成
する。さらに、この二枚の電解質基板を同様な固体電解
質材料によって接続して一体化する。このセンサの酸素
ポンプの一つ電極を電源回路と測定回路の共用のアース
に接続し、NOx 検知電極、酸素検知電極及び参照極を
測定回路に接続し、ポンプ電極をポンプ電源に接続す
る。このように形成したセンサ構造と測定回路によっ
て、リーク電流に影響されなく、安定なセンサ出力を得
ることができる。
最も基本的な実施形態を説明する。請求項１によって請
求された本発明の窒素酸化物センサの基本的な部分は図
４に示す。最も簡単な窒素酸化物センサであるが、一枚
のジルコニア固体電解質基板に酸素ポンプとなる一対の
電極を形成し、もう一枚のジルコニア固体電解質基板に
NOx検知電極、酸素検知電極及び共用する参照極を形成
する。さらに、この二枚の電解質基板を同様な固体電解
質材料によって接続して一体化する。このセンサの酸素
ポンプの一つ電極を電源回路と測定回路の共用のアース
に接続し、NOx 検知電極、酸素検知電極及び参照極を
測定回路に接続し、ポンプ電極をポンプ電源に接続す
る。このように形成したセンサ構造と測定回路によっ
て、リーク電流に影響されなく、安定なセンサ出力を得
ることができる。
【００１１】請求項２によって請求された本発明の窒素
酸化物センサの基本的な部分は図５に示す。一枚のジル
コニア固体電解質基板に酸素ポンプとなる一対の電極と
これと別に、もう一枚のジルコニア固体電解質基板に形
成したNOx検知電極、酸素検知電極及び共用する参照
極、さらに電解質を接地するための補助電極を形成す
る。この二枚の電解質基板を絶縁体のアルミナ層によっ
て接着して一体化する。このセンサの酸素ポンプの一つ
の電極を電源回路と測定回路の共用のアースに接続し、
更に、NOx検知電極、酸素検知電極及び参照極を測定回
路に接続し、ポンプ電極をポンプ電源に接続する。この
ように形成したセンサ構造と測定回路によって、リーク
電流に影響されなく、安定なセンサ出力を得ることがで
きる。
酸化物センサの基本的な部分は図５に示す。一枚のジル
コニア固体電解質基板に酸素ポンプとなる一対の電極と
これと別に、もう一枚のジルコニア固体電解質基板に形
成したNOx検知電極、酸素検知電極及び共用する参照
極、さらに電解質を接地するための補助電極を形成す
る。この二枚の電解質基板を絶縁体のアルミナ層によっ
て接着して一体化する。このセンサの酸素ポンプの一つ
の電極を電源回路と測定回路の共用のアースに接続し、
更に、NOx検知電極、酸素検知電極及び参照極を測定回
路に接続し、ポンプ電極をポンプ電源に接続する。この
ように形成したセンサ構造と測定回路によって、リーク
電流に影響されなく、安定なセンサ出力を得ることがで
きる。
【００１２】本発明によって、従来の窒素酸化物センサ
のNOx検知電極、或いは酸素検知電極、或いは参照電極
の何れかを接地し、しかも測定部とポンプ駆動部が同一
電源を用いた際、リーク電流によるセンサ電極或いは参
照極の変化を無くし、センサ信号中のノイズを低減し、
信頼性を高めることができる。さらに、車載用を考える
と、電源と測定回路を簡略化する意義が大きい。
のNOx検知電極、或いは酸素検知電極、或いは参照電極
の何れかを接地し、しかも測定部とポンプ駆動部が同一
電源を用いた際、リーク電流によるセンサ電極或いは参
照極の変化を無くし、センサ信号中のノイズを低減し、
信頼性を高めることができる。さらに、車載用を考える
と、電源と測定回路を簡略化する意義が大きい。
【００１３】〔実施例１〕ジルコニアイオン電導性電解
質基板１１上に白金電極を四つを形成し、図６に示す構
造の素子を作製した。電極９、１２を酸素ポンプ電極１
７とし、電極８、１０をセンサ電極８と参照極９とす
る。なお、電極１を測定回路のアースと一緒に接地す
る。更に、ＦＥＴ入力ＯＰアンプを用いて測定回路２４
を作製し、６００℃、４％酸素の雰囲気中で、酸素ポン
プ１７の電圧を−１.０〜１.０Ｖの範囲で変化させ、各
電極の電極電位の変化を測定した。また、接地の効果を
確かめるために、接地電極とアースの間にスイッチを設
けて、ＯＮとＯＦＦの二つの状態で測定した。結果は表
１に示す。この結果から、接地する事によって、ノイズ
が大幅に低減され、測定回路が安定に作動できることが
確かめた。
質基板１１上に白金電極を四つを形成し、図６に示す構
造の素子を作製した。電極９、１２を酸素ポンプ電極１
７とし、電極８、１０をセンサ電極８と参照極９とす
る。なお、電極１を測定回路のアースと一緒に接地す
る。更に、ＦＥＴ入力ＯＰアンプを用いて測定回路２４
を作製し、６００℃、４％酸素の雰囲気中で、酸素ポン
プ１７の電圧を−１.０〜１.０Ｖの範囲で変化させ、各
電極の電極電位の変化を測定した。また、接地の効果を
確かめるために、接地電極とアースの間にスイッチを設
けて、ＯＮとＯＦＦの二つの状態で測定した。結果は表
１に示す。この結果から、接地する事によって、ノイズ
が大幅に低減され、測定回路が安定に作動できることが
確かめた。
【００１４】
【表１】
【００１５】〔実施例２〕ジルコニアイオン電導性電解
質基板１１上に白金電極９、１２を酸素ポンプ電極１７
として形成し、NiCr2O4で電極８をNOx検知極として形成
する。更に白金電極１０を参照電極として形成し、図６
に示す構造の素子を作成した。なお、電極１２を測定回
路のアースと一緒に接地する。更に、ＦＥＴ入力ＯＰア
ンプを用いて測定回路を作製し、６００℃、４％酸素の
雰囲気中で、酸素ポンプの電圧を−１.０〜１.０Ｖの範
囲で変化させ、各電極の電極電位の変化を測定した。ま
た、３００ppmのNO2を導入して、センサの出力を測定し
た。
質基板１１上に白金電極９、１２を酸素ポンプ電極１７
として形成し、NiCr2O4で電極８をNOx検知極として形成
する。更に白金電極１０を参照電極として形成し、図６
に示す構造の素子を作成した。なお、電極１２を測定回
路のアースと一緒に接地する。更に、ＦＥＴ入力ＯＰア
ンプを用いて測定回路を作製し、６００℃、４％酸素の
雰囲気中で、酸素ポンプの電圧を−１.０〜１.０Ｖの範
囲で変化させ、各電極の電極電位の変化を測定した。ま
た、３００ppmのNO2を導入して、センサの出力を測定し
た。
【００１６】
【表２】
【００１７】〔比較例〕従来の構成としては、ジルコニ
アイオン電導性電解質基板６の上に白金電極１、２を酸
素ポンプ電極として形成し、電解質基板５の上にNiCr2O
4で電極３をNO検知極として、白金電極４を参照電極と
してそれぞれ形成する。更に、アルミナ絶縁層７を介し
て電解質基板５、６を図７に示す構造に接着して素子を
作成した。なお、ポンプ電極１と参照極４を測定回路の
アースと一緒に接地する。更に、ＦＥＴ入力ＯＰアンプ
を用いて測定回路を作製し、６００℃、４％酸素の雰囲
気中で、酸素ポンプの電圧を−1.０〜1.０Ｖの範囲で変
化させ、各電極の電極電位の変化を測定した。
アイオン電導性電解質基板６の上に白金電極１、２を酸
素ポンプ電極として形成し、電解質基板５の上にNiCr2O
4で電極３をNO検知極として、白金電極４を参照電極と
してそれぞれ形成する。更に、アルミナ絶縁層７を介し
て電解質基板５、６を図７に示す構造に接着して素子を
作成した。なお、ポンプ電極１と参照極４を測定回路の
アースと一緒に接地する。更に、ＦＥＴ入力ＯＰアンプ
を用いて測定回路を作製し、６００℃、４％酸素の雰囲
気中で、酸素ポンプの電圧を−1.０〜1.０Ｖの範囲で変
化させ、各電極の電極電位の変化を測定した。
【００１８】
【表３】
【図１】本発明の第１実施例の基本構成を示す正面図で
ある。
ある。
【図２】本発明の第１実施例の実用構成を示す正面図で
ある。
ある。
【図３】本発明の第２実施例の基本構成を示す正面図で
ある。
ある。
【図４】本発明の第２実施例の実用構成を示す正面図で
ある。
ある。
【図５】アルミナ絶縁層のスペーサを用いた例の正面図
である。
である。
【図６】実験に供せられたセンサの正面図である。
【図７】従来例のセンサの正面図である。
８、９、２０、２１ 検知電極 １０、２２ 参照極 １１、１３、１４ 固体電解質基板 １２ 接地電極 １６ 測定部 １７ ポンプ部 ２４ 測定回路
Claims (5)
- 【請求項１】 イオン導電性の固体電解質に形成された
被検ガスを検出するための検知電極とその参照極（以上
を検出部）、及び一対以上の電極から構成された酸素ポ
ンプ、或いは被検ガスまたは妨害ガスを酸化還元させる
機能を兼ねる酸素ポンプ、或いは固体電解質に個々に形
成された酸素ポンプと被検ガスまたは妨害ガスを酸化還
元するための変換電極とそれらの対極（以上を駆動部）
から構成され、当該検知電極とそれと対をなす参照極と
の間の電位差によりガスを検知するガスセンサにおい
て、該ガスセンサが検出部と駆動部の間が前記固体電解
質と同種のイオン電導性の固体電解質を介在して電気化
学的に連結され、これらの電極のうち一つだけの電極が
接地され、すべての電極電位が当該接地電極を基準にし
て測定される電気回路を有することを特徴とするガスセ
ンサ。 - 【請求項２】 イオン導電性の固定電解質基板に形成さ
れた被検ガスを検出するための検知電極とその参照極
（以上を検出部）、及び一対以上の電極から構成された
酸素ポンプ、或いは被検ガスまたは妨害ガスを酸化還元
させる機能を兼ねる酸素ポンプ、或いは固体電解質に個
々に形成された酸素ポンプと被検ガスまたは妨害ガスを
酸化還元するための変換電極とそれらの対極（以上を駆
動部）から構成され、当該検知電極とそれと対をなす参
照極との間の電位差によりガスを検知する方式のガスセ
ンサにおいて、検出部と駆動部の電解質の間に絶縁層を
介在して、電気的に絶縁され、かつ検出部の固体電解質
基板に接地された補助電極が形成され、当該補助電極を
基準にしてすべての電極電位が測定されることを特徴と
するガスセンサ。 - 【請求項３】 請求項１と２に記載された構成及び測定
回路を有し、前記固体電解質にジルコニア酸素イオン電
導体を用いてNOx、O2、HC、CO、CO2 、SOxのガス濃度を
検出するガスセンサ。 - 【請求項４】 ジルコニア固体電解質中に設けられた１
つ以上の缶室を有する構造において、該缶室中にNOxを
含む測定ガスが導入されたのち、NOxを電極反応あるい
は電極反応と触媒反応とを用いて測定ガス中のNOxを酸
化還元反応によってNO単一ガスに、あるいはNO2以上の
過酸化窒素に変換するための変換部と、缶室内のO2濃度
を制御するための酸素検知電極とその参照極とからなる
酸素濃度制御部と、更にHC、CO等の妨害ガスを気相反応
或いは電極反応によって酸化させるための酸化処理部を
有し、該変換部あるいは酸化処理部の電極反応を主とし
て酸素ポンプにより駆動させ、かつ何れかを接地したガ
スセンサ。 - 【請求項５】 センサ部の一つの接地端子と、ガス検知
電極とこれの参照極間の差動入力端子と、酸素感知極と
参照極間の差動入力端子及び接地電極以外のポンプ電
極、ガス中のNOxを酸化還元するための変換電極などの
電位、電圧の測定点をインピーダンスインスタンス変換
器を介在して差動入力回路に接続する入力回路部と、入
力回路部からの出力信号を演算するための信号演算処理
部と、これらの部分のセンサ電源回路と、ガスセンサの
酸素ポンプ、変換電極などに電流を供給するポンプ電源
回路を共通の接地点に接地する構成を有し、前記各電極
が１つに共用されることを特徴とするガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28623397A JP4014058B2 (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28623397A JP4014058B2 (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | ガスセンサ |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11108888A true JPH11108888A (ja) | 1999-04-23 |
| JP4014058B2 JP4014058B2 (ja) | 2007-11-28 |
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ID=17701707
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28623397A Expired - Fee Related JP4014058B2 (ja) | 1997-10-03 | 1997-10-03 | ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4014058B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011149780A (ja) * | 2010-01-20 | 2011-08-04 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 酸素センサの劣化信号生成装置 |
| JP2016208308A (ja) * | 2015-04-23 | 2016-12-08 | 株式会社デンソー | 出力電圧測定システム |
| KR20180119304A (ko) * | 2017-04-25 | 2018-11-02 | (주)나노아이오닉스코리아 | 공기로 노출된 전극이 없는 질소산화물 센서 |
| CN112798667A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-05-14 | 浙江百岸科技有限公司 | 一种带屏蔽层的氮氧传感器芯片 |
-
1997
- 1997-10-03 JP JP28623397A patent/JP4014058B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2011149780A (ja) * | 2010-01-20 | 2011-08-04 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 酸素センサの劣化信号生成装置 |
| JP2016208308A (ja) * | 2015-04-23 | 2016-12-08 | 株式会社デンソー | 出力電圧測定システム |
| KR20180119304A (ko) * | 2017-04-25 | 2018-11-02 | (주)나노아이오닉스코리아 | 공기로 노출된 전극이 없는 질소산화물 센서 |
| CN112798667A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-05-14 | 浙江百岸科技有限公司 | 一种带屏蔽层的氮氧传感器芯片 |
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|---|---|
| JP4014058B2 (ja) | 2007-11-28 |
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