JPS61124862A - 酸素センサ− - Google Patents

酸素センサ−

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JPS61124862A
JPS61124862A JP59247161A JP24716184A JPS61124862A JP S61124862 A JPS61124862 A JP S61124862A JP 59247161 A JP59247161 A JP 59247161A JP 24716184 A JP24716184 A JP 24716184A JP S61124862 A JPS61124862 A JP S61124862A
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JP
Japan
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thermocouple
electrode
oxygen sensor
sensor
sensor element
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Pending
Application number
JP59247161A
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English (en)
Inventor
Hiroyoshi Suzuki
鈴木 尋善
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP59247161A priority Critical patent/JPS61124862A/ja
Publication of JPS61124862A publication Critical patent/JPS61124862A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/4067Means for heating or controlling the temperature of the solid electrolyte
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/4065Circuit arrangements specially adapted therefor

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Pathology (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、内燃機関等の燃焼装看における排気ガスの
酸素濃度、もしくは空燃比を検知するための酸素センサ
ーに関する◇ 〔従来の技術〕 従来より、安定化ジルコニア等のイオン導電性固体電解
質、あるいはチタニア等の酬化物半導体で構成された酸
素センサーを用い、排気ガス中の酸素濃度を測定して、
例えば、内燃機関の理論空燃比を検知せしめることは衆
知の通りである。また、上記1体亀解質を用い、燃料希
薄側の空燃比を検知せしめるようにした限界電流式酸素
センサーが特開昭5’7−192850号等にて提案さ
れており、さらに酸素センサー素子内に熱電対を埋め込
む方式が特公昭55−03547号にて提案されている
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、上記酸化物半導体酸素センサー、あるーは限
界電流式酸素センサーは、センサー出力のセンサー素子
温度依存性が大きい念め、例えば上記特開昭57−19
2850号のごとく、センサー素子の温度による交流イ
ンピーダンス変化を測定する方法等がとられるが、検出
回路が複雑であるという欠点がある。また、特公昭55
−33547号にて提案されている酸素センサー素子内
に熱電対を埋め込む方法は、検出回路は簡便であるが、
素112本をセンサー素子内に埋め込な必要があること
、取り出しリード数が増えることにより、センサーの小
形化を阻害するという問題があった。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、面体電解質の両端面に配電した酸素センサー素子
の複数の電極あるいは電極のリードの内、少なくとも1
つの電極あるいは電極のリードを熱電対の片側と共有さ
せることにより、あるーは、素子加熱用ヒーターの一部
を熱電対の片側と共有させることにより、小型かつ安価
な酸素センサーを提供しようとするものである。
〔作 用〕
酸素センサーに電圧を印加すると酸素濃度に応じた電流
が流れるが、この電流は酸素センサーの温度に依存する
。そして、この酸素センサーの温度は、片側を酸素セン
サーの複数の電極あるいは電極のリードと共用させた熱
電対部により検出される。従って、熱電対部の発生する
電圧を制御することにより、センサー素子印加電圧を補
正したり、センサー加熱用ヒータを制御することにより
センサー出力の温度補正が可能となる。
〔実施例〕
以下、本発明を図に示した実施例にて説明する。
なお、図にお−て、同一符号は同一または相当部分を示
している〇 第1図は、この発明を限界型流式酸素センサーに適用し
た場合の一実施例を示す構成図であり、図中、(イ)は
イオン導電性固体電解質、(2)は該固体電解質の先側
(排気ガス中にさらされる側)の一方の端面に形成され
た多孔質の白金電極、C3)は該白金電極(2)と熱電
対部(5)を形成する例えは白金−ロジウム合金のごと
き材質の多孔質電極である。
(4)は固体電解質(1)のもう一方の端面に形成され
た多孔質の白金電極であり、電極(2) (4)が酸素
センサーの電極を構成する。(2a)、(3&)、(4
a)は各々(2)(3)、(4)の各電極と一体に成形
された電橋のリード部、C5)は電極(2)と電極(3
)の接合部である熱電対部、(6)は酸素の拡散を律速
する多孔質セラミック層、(7)は絶縁性セラミック編
、ts)F!センサー内部の排気ガス側と大気側との隔
&、(9)け熱電対(5)の片側のリード引出し線、a
Oは熱電対のもう一方の側とセンサー素子電極を共用す
る電極(2)のリード引出し線、0はセンサー素子の他
方の電極(4)のリード引出し線、(2)はリード引出
し部、C3はセンサー素子の印加電圧源、C4は限界亀
流工pの検出器、[相]は熱電対(5)の起電力により
、検知抵抗(151)の両端に現われる出力電圧Vtの
検出器である。今、酸素センサー素子に電圧源0より電
圧vpを印加すると、酸素濃度に応じた限界電流1pが
検出器α滲に出力される。このとき限界亀流工pけ、酸
素ポンプ作用を行なうセンサー素子の先側(排気ガス中
にさらされる側)の温度に依存する。この素子先側の温
度は、固体電解質(1)の一方の端面に形成された白金
電極C2)、白金−ロジウム電極(3)の接合部である
熱電対部(5)で発生した起電力により、検出器α4に
出力Vtとして現われる。該出力Vtにより、例えばセ
ンサー素子印加電圧を補正したり、センサー加熱用ヒー
ター(図示せず)を制御することにより、センサー出力
幻の温度補正が可能である。
以上述べたごとく、かかる構成においては、センサー素
子の一方の電極(2)が、熱電対(5)の片極を兼ねて
おり、電動成形時に一体に成形でき、またリード(2&
)、引出し! (9)はセンサー素子と熱電対とで共用
するため、リード数が低減でき、リード取出し部(2)
を小径化でき、内部のリード処理が簡単となることによ
り、センサーを小型・かつ安価忙製作できるという利点
がある。
なお、図では、熱電対部(5)を多孔質電極どうしで形
成させているが、白金多孔質電極(2)の内部に白金−
ロジウム細線を埋設して熱電対部を形成させてもよい。
第2図は、この発明の他の実施例を示すセンサー素子の
部分構成図であって、白金多孔質電極(2)と一体に成
形された白金電極リード部(2a)の中途に、白金−ロ
ジウムのごとき材質の帯状熱電対素線(2)の先端を接
合させて、熱電対部(5)を形成させたものである。リ
ード部(2a)は電極反応に開存しないため、排気ガス
に直接さらす必要がなく、ガス不透過性無機材料(図示
せず)にて充填することができ、排気ガスの酸化・還元
性雰囲気から熱電対部を保護できるという利点がある。
第3図は、この発明のさらに他の実施例を示すものであ
って、白金電極の一方のリード(2a)に、センサーの
大気側にて接合した帯状熱電対部l1ijl@と、他方
の帯状素線(2)を接合させて熱電対部(5)を形成さ
せたものである。
かかる構成では、帯状素線(至)、およびC111に高
価な白金、および白金−ロジウム合金を使用する必要か
なく、アルメル、クロメル等を用いることかできるため
、センサーが安価にできると−う利点がある。なお、図
においてゆけリード(4a)に接合させた下部リードを
示す。
第3図では、素子表面に熱電対部(51を形成させてい
るが、第4図に示すごとく、熱電対素線・・[有]をセ
ンサー素子内部に埋設し、その片側素線を帯状素lfi
!−に接続させてもよいことは明らかであるO 第5図は、この発明のさらに他の実施例を示すものであ
って、熱電対(5)は帯状熱1対素1j、@、@11の
接合部に形成され、片側の帯状熱電対素線a11 FX
白金電極の一方のリード(2&)に接合された下部リー
ド器に共通に接合され、他の帯状熱1対素MGnは、別
の下部リード(至)に接合されている0かかる構成では
、下部リードa、cnはアルメルクロメル等の熱電対部
@@ 、 Cl1lの補償導線材にて形成することがで
き、該素に・、(財)が白金−ロジウム熱電対のごとく
高価なものであっても、センサー素子は安価にできると
いう利点がある。
なお、図においては、熱電対を素子表面に形成させてい
るが、第4図めごとく素子内部に埋設させてもよいこと
け−うまでもない0 上記第1〜第5図では、センサー素子の電極、あるいは
電極のリードの内の1つを熱電対の片側と共用させた実
施例を示し九が、$6図のごとく、素子加熱用ヒーター
(ロ)の一部を該熱電対の片側と共用させることによっ
ても同様な効果を期待できる。すなわち、素子加熱用ビ
ータ−αηの一部に、該ヒーター材と熱電対を形成する
帯状熱電対1111(ロ)を接合させて、熱電対部(5
)を形成させることにより、ヒーター引き出し線(至)
の一方をヒーターと熱電対とで共用できる。また熱電対
部(5)を加熱用ヒーター(ロ)の主発熱部の近傍に設
けることにより、該ヒーターによる応答性のよい温度制
御が可能になるという利点もある。
ところで、上記説明では、いずれもこの発明全限界電流
式酸素センサーに適用し之場合を述べたが、温度依存性
を有する他の酸素センサーについても同様に利用できる
ことはいうまでもない。
〔発明の効果〕
この発明は、以上述べたように、酸素センサー素子のv
I数の電極あるいは電極のリードの内、少なくとも1つ
の電極あるいは電極のリード、または素子加熱用ヒータ
ーの一部を該センサー素子の温度を検知する熱電対の一
方の側と共用させることにより、リード数を低減させセ
ンサーを小型かつ安価にできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示すセンサー素子の構成
図、第2図はこの発明の他の実施例を示すセンサー素子
の部分構成図、第3.第4図は電極のリードの一部に熱
電対素線を用いたこの発明のさらに他の実施例を示すセ
ンサー素子の部分構成図、第5囚は電極のリードの一部
に熱電対の補償導線を用いたこの発明のさらに他の実施
例を示すセンサー素子の部分構成図、第6図はこの発明
のさらに別の実施例を示すセンサー素子の部分構成図で
ある。 図において、(1)はイオン導電性り停電解質、(2)
は一方の白金電極、(3)は白金−ロジウム電極、(4
)は他方の白金電極、(5)は熱−封部、(91(10
(Ll)はIJ −ド引出し線、a2はリード引出し部
である。 なお、1中同−符号は同一または相当部分を示すO

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)酸素センサー素子と、該センサー素子の温度を検
    知する熱電対を有し、かつ上記酸素センサー素子の複数
    の電極あるいは電極のリードのうち少なくとも1つの電
    極あるいは電極のリードを、上記熱電対の一方側と共用
    させたことを特徴とする酸素センサー。
  2. (2)酸素センサー素子の電極あるいは電極のリードの
    一部に、熱電対を形成させてなる特許請求の範囲第(1
    )項に記載の酸素センサー。
  3. (3)酸素センサー素子の電極のリードに、酸素センサ
    ー内の他所に形成させた熱電対の片側素線を接続させて
    なる特許請求の範囲第(1)項に記載の酸素センサー。
  4. (4)酸素センサー素子と、該センサー素子を加熱する
    素子加熱用ヒーターと、上記素子の温度を検知する熱電
    対とを有し、かつ上記ヒーターの一部を上記熱電対の一
    方側と共用させたことを特徴とする酸素センサー。
JP59247161A 1984-11-21 1984-11-21 酸素センサ− Pending JPS61124862A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01158340A (ja) * 1987-09-03 1989-06-21 Murata Mfg Co Ltd 湿度センサ
WO2018087086A1 (de) * 2016-11-08 2018-05-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Gassensitives sensorelement mit thermoelement

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57184961A (en) * 1981-05-08 1982-11-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Detecting device
JPS59143947A (ja) * 1983-02-07 1984-08-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd ガス漏れ警報器

Patent Citations (2)

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