JPS61237050A - ジルコニア式酸素濃度計 - Google Patents
ジルコニア式酸素濃度計Info
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- JPS61237050A JPS61237050A JP60079715A JP7971585A JPS61237050A JP S61237050 A JPS61237050 A JP S61237050A JP 60079715 A JP60079715 A JP 60079715A JP 7971585 A JP7971585 A JP 7971585A JP S61237050 A JPS61237050 A JP S61237050A
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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。
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〉
本発明は、温度調節並びに信号伝送に必要な配線を大幅
に減らしたジルコニア式酸素ｍ度計に関する。
に減らしたジルコニア式酸素ｍ度計に関する。
〈従来の技術〉
従来、ジルコニア式酸素センサを用いた酸素濃度計では
、センサからの出力信号を取り出す為の線路２本、前記
センサを加熱するヒータへの電源供給用の線路２本、並
びに前記ヒータの温度調節を行う為、前記センサ部分の
温度を検出する熱電対等の補償導線２本の計６本が必要
であった。
、センサからの出力信号を取り出す為の線路２本、前記
センサを加熱するヒータへの電源供給用の線路２本、並
びに前記ヒータの温度調節を行う為、前記センサ部分の
温度を検出する熱電対等の補償導線２本の計６本が必要
であった。
更に、従来、複数のジルコニア式酸素センサをまとめて
一台のコンバータで取扱う場合があるが、このような場
合、前記コンバータとセンサとの間の配線数が余りにも
多くなり過ぎる為、第５図で示すように、ジルコニア式
酸素センサ８１．Ｓ２・・・毎に温度調節器ＴＣ１，Ｔ
Ｃ２・・・を設け、温度調節用の配８１４本を各別に減
らし、コンバータＣＶ１への配線数の削減を計っている
。
一台のコンバータで取扱う場合があるが、このような場
合、前記コンバータとセンサとの間の配線数が余りにも
多くなり過ぎる為、第５図で示すように、ジルコニア式
酸素センサ８１．Ｓ２・・・毎に温度調節器ＴＣ１，Ｔ
Ｃ２・・・を設け、温度調節用の配８１４本を各別に減
らし、コンバータＣＶ１への配線数の削減を計っている
。
このように、従来装置では、配線数が多く、り−ミナル
・ボックスも必然的に大きなものとなりコストが嵩み、
また誤配線の原因となっていた。
・ボックスも必然的に大きなものとなりコストが嵩み、
また誤配線の原因となっていた。
更に複数のジルコニア式酸素センサを一台のコンバータ
で取扱うような場合、各センサ毎に温度調節器を設ける
必要があった。
で取扱うような場合、各センサ毎に温度調節器を設ける
必要があった。
〈発明が解決しようとする問題点〉
本発明の解決しようとする技術的課題は、前記ジルコニ
ア式酸素濃度計において、温度調節並びに信号伝送に必
要な配線を大幅に減らすことにある。
ア式酸素濃度計において、温度調節並びに信号伝送に必
要な配線を大幅に減らすことにある。
く問題点を解決するための手段〉
本発明の構成は、環境ガス中の酸素の濃度に関連した電
気信号を発生するジコニア式酸素センサと、このジルコ
ニア式酸素センサに直列接続された第１のダイオードと
、前記ジルコニア式酸素センサに近接配置されたヒータ
兼温度センサ抵抗体と、前記第１のダイオードと反対の
極性で前記ヒータ兼温度センサ抵抗体に直列接続された
第２のダイオードと、前記ヒータ兼温度センサ抵抗体へ
電流を供給する手段と、前記ヒータ兼温度センサ抵抗体
の温度の関数たる抵抗値に基づきこの抵抗値が一定にな
るように制御しｍｓ調節する手段とを具備し、前記ジル
コニア式酸素センサによる測定と前記ヒータ兼濃度セン
サ抵抗体による温度調節とを、少なくとも一部の配線を
共用して、時分割的に行うようにしたことにある。
気信号を発生するジコニア式酸素センサと、このジルコ
ニア式酸素センサに直列接続された第１のダイオードと
、前記ジルコニア式酸素センサに近接配置されたヒータ
兼温度センサ抵抗体と、前記第１のダイオードと反対の
極性で前記ヒータ兼温度センサ抵抗体に直列接続された
第２のダイオードと、前記ヒータ兼温度センサ抵抗体へ
電流を供給する手段と、前記ヒータ兼温度センサ抵抗体
の温度の関数たる抵抗値に基づきこの抵抗値が一定にな
るように制御しｍｓ調節する手段とを具備し、前記ジル
コニア式酸素センサによる測定と前記ヒータ兼濃度セン
サ抵抗体による温度調節とを、少なくとも一部の配線を
共用して、時分割的に行うようにしたことにある。
く作用〉
前記の技術手段は次のように作用する。即ち、前記ジル
コニア式酸素センサによる測定と前記ヒータ兼温度セン
サ抵抗体による温度調節を、前記センサとコンバータと
の間の同一の配線を利用して、或は少なくとも一部の配
線を共用して、時分割的に行うようにした為、従来装置
と比較して濃度調節並びに信号伝送に必要な配線の数を
大幅に減らすことが出来る。
コニア式酸素センサによる測定と前記ヒータ兼温度セン
サ抵抗体による温度調節を、前記センサとコンバータと
の間の同一の配線を利用して、或は少なくとも一部の配
線を共用して、時分割的に行うようにした為、従来装置
と比較して濃度調節並びに信号伝送に必要な配線の数を
大幅に減らすことが出来る。
く実施例〉
以下図面に従い本発明の詳細な説明する。第１図は・本
発明の実施例装置を示す回路図である。
発明の実施例装置を示す回路図である。
図中、Ｓは、例えば特公昭５９−２６８９５号に示され
る如き、ジルコニア式酸素センサで、この部分を第２図
の拡大図に従い説明を行う。８０１は安定化ジルコニア
を用いた筒体電解質、Ｓ０２は室を形成するアダプタで
、ジルコニア８０１の一方の面に取り付けられている。
る如き、ジルコニア式酸素センサで、この部分を第２図
の拡大図に従い説明を行う。８０１は安定化ジルコニア
を用いた筒体電解質、Ｓ０２は室を形成するアダプタで
、ジルコニア８０１の一方の面に取り付けられている。
このアダプタの頂部には拡散孔８０３が設けられている
。８０４は前記室側の面に設けられ□た多孔質内部電極
、≦０５はジルコニアＳ０１の外側の面に設けら′れた
多孔質外部電極である。
。８０４は前記室側の面に設けられ□た多孔質内部電極
、≦０５はジルコニアＳ０１の外側の面に設けら′れた
多孔質外部電極である。
安定化ジルコニアは高温において良好な酸素゛イオン導
電体となる為、加熱した状態で前記電極間に直流電圧を
印加すると、これにより前記室外のガス環境中の酸素と
内部ガス環境中の酸素との分圧勾配が形成され、これら
電極間に拡散孔Ｓ０３より前記内部室に拡散した酸素に
比例した電流が流れる。
電体となる為、加熱した状態で前記電極間に直流電圧を
印加すると、これにより前記室外のガス環境中の酸素と
内部ガス環境中の酸素との分圧勾配が形成され、これら
電極間に拡散孔Ｓ０３より前記内部室に拡散した酸素に
比例した電流が流れる。
第１図に戻り、Ｄｌはジルコニア式酸素センサＳに直列
接続された第１のダイオード、Ｒ１はヒータ兼濃度セン
サ抵抗体である。この抵抗体には、プラチナ線或はタン
グステン線等抵抗の温度係数の大きなものが用いられる
。また温度と抵抗との関係があらかじめ求められたもの
が使用され、る。
接続された第１のダイオード、Ｒ１はヒータ兼濃度セン
サ抵抗体である。この抵抗体には、プラチナ線或はタン
グステン線等抵抗の温度係数の大きなものが用いられる
。また温度と抵抗との関係があらかじめ求められたもの
が使用され、る。
Ｄ２は第１のダイオードＤ１と反対の極性でヒータ兼温
度センサ抵抗体Ｒ１に直列接続された第２のダイオード
である。
度センサ抵抗体Ｒ１に直列接続された第２のダイオード
である。
これらによって形成された二つの直列回路は、配線Ｌ１
及びＬ２に並列接続されている。尚、一点鎖線で囲まれ
た部分Ａは高温に加熱される部分であって、実際の構成
では第１、第２のダイオード゛Ｄ１．Ｄ２と離隔して設
置されなければならない。
及びＬ２に並列接続されている。尚、一点鎖線で囲まれ
た部分Ａは高温に加熱される部分であって、実際の構成
では第１、第２のダイオード゛Ｄ１．Ｄ２と離隔して設
置されなければならない。
一点鎖線て囲まれた部分Ｂはコンバータで、この中には
電源ｖＯ１この電源の極性を反転し前記二つの直列回路
に接続する切換スイッチｓｗｉ。
電源ｖＯ１この電源の極性を反転し前記二つの直列回路
に接続する切換スイッチｓｗｉ。
ＳＷ２．８Ｗ３、抵抗Ｒ２とツェナーダイオードＺＤ１
とよりなる定電圧回路、この直列回路に流れる電流１１
を検出し、出力電圧ＥＯを発生する検出抵抗ＲＯ、ヒー
タ兼温度センサ抵抗体Ｒ１に流れる゛電流１２を検出す
る電流検出素子Ｍ１が含まれる。
とよりなる定電圧回路、この直列回路に流れる電流１１
を検出し、出力電圧ＥＯを発生する検出抵抗ＲＯ、ヒー
タ兼温度センサ抵抗体Ｒ１に流れる゛電流１２を検出す
る電流検出素子Ｍ１が含まれる。
ＣＯＭは電流検出素子Ｍ１からの信号Ｅ１に基づき温度
制御信号を発生する演算装置、ＤＲｌはこの演算装置の
出力に基づき切換スイッチＳＷ１〜ＳＷ３駆動用のパル
スを発生する駆動回路である。
制御信号を発生する演算装置、ＤＲｌはこの演算装置の
出力に基づき切換スイッチＳＷ１〜ＳＷ３駆動用のパル
スを発生する駆動回路である。
このように構成された本発明の実施例装置の動作につい
て第３図の波形図を参照しながら説明を行う。第３図に
おいて、図（ａ）は温度調節の状態を、図（ｂ）は測定
の状態を表わす。切換スイッチＳＷ１〜ＳＷ３が第１図
で示すような状態に切換えられているとき、測定状態に
あり、第１のダイオードＤ１が順方向にバイアスされ、
ジルコニア式酸素センサＳの電極間には測定電流１１が
流れる。
て第３図の波形図を参照しながら説明を行う。第３図に
おいて、図（ａ）は温度調節の状態を、図（ｂ）は測定
の状態を表わす。切換スイッチＳＷ１〜ＳＷ３が第１図
で示すような状態に切換えられているとき、測定状態に
あり、第１のダイオードＤ１が順方向にバイアスされ、
ジルコニア式酸素センサＳの電極間には測定電流１１が
流れる。
第３図（ｂ）で示すように、測定期間に入った直後では
、ジルコニア式酸素センサＳにおける前記室内には多く
の酸素が存在する為、流れる電流は多いが、拡散孔８０
３を通して行われる酸素の拡散速度は酸素が酸素イオン
となってジルコニア８０１部分を移動する速度に比べ遅
い為、前記室内に存在する酸素の量は時間の経過と共に
減少し、測定電流１１は図に示すように徐々に低下して
行く。
、ジルコニア式酸素センサＳにおける前記室内には多く
の酸素が存在する為、流れる電流は多いが、拡散孔８０
３を通して行われる酸素の拡散速度は酸素が酸素イオン
となってジルコニア８０１部分を移動する速度に比べ遅
い為、前記室内に存在する酸素の量は時間の経過と共に
減少し、測定電流１１は図に示すように徐々に低下して
行く。
酸素量の測定は、電流１１を測定期間ｔｏ’に亘り積分
して行う（尚、本実施例の場合、検出抵抗ＲＯで検出さ
れた出力電圧ＥＯを積分して求める。）、。
して行う（尚、本実施例の場合、検出抵抗ＲＯで検出さ
れた出力電圧ＥＯを積分して求める。）、。
次に、温度調節は切換スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を第１図
とは反対の状態に切換えて行う。これにより、第２のダ
イオードＤ２が順方向にバイアスされ、ヒータ兼温度セ
ンサ抵抗体Ｒ１には電流１２が流れる。
とは反対の状態に切換えて行う。これにより、第２のダ
イオードＤ２が順方向にバイアスされ、ヒータ兼温度セ
ンサ抵抗体Ｒ１には電流１２が流れる。
ヒータ兼温度センサ抵抗体Ｒ１の抵抗値Ｒｈは以下で求
められ、 Ｒｈ−Ｖｏ／ｉ２ ・ （１）抵抗体Ｒ１の温
度と抵抗値との関係は予め求められているから、抵抗値
Ｒｈより温度を知ることが出来る。
められ、 Ｒｈ−Ｖｏ／ｉ２ ・ （１）抵抗体Ｒ１の温
度と抵抗値との関係は予め求められているから、抵抗値
Ｒｈより温度を知ることが出来る。
演算゛装置ｆｃＯＭは（１）式の演算を行い、前記温度
信号と設定温度との差に基づく出力を駆動回路ＤＲ１へ
与える。
信号と設定温度との差に基づく出力を駆動回路ＤＲ１へ
与える。
駆動回路ＤＰＩは、例えば、正、零、負の三つの状態か
らなる駆動パルスを発生する。この状態パルスによって
切換スイッチＳＷ１〜ＳＷ３が切換えられ、期ｒＩＡｔ
ｏでの温度調節と期間ｔｏ’での測定とが交互に時分割
的に行われる。温度調節期間ｔｏは、更に電源Ｖｏがヒ
ータ兼温度センサＳに接続され、加熱を行う期間ｔ１と
、残りの期間とから構成される。期１１ｆｔ１は前記温
度信号と設定温度との誤差信号に基づき決定され、これ
に基づきヒータ兼温度センサ抵抗体Ｒ１の抵抗値が一定
になるように温度制御される。
らなる駆動パルスを発生する。この状態パルスによって
切換スイッチＳＷ１〜ＳＷ３が切換えられ、期ｒＩＡｔ
ｏでの温度調節と期間ｔｏ’での測定とが交互に時分割
的に行われる。温度調節期間ｔｏは、更に電源Ｖｏがヒ
ータ兼温度センサＳに接続され、加熱を行う期間ｔ１と
、残りの期間とから構成される。期１１ｆｔ１は前記温
度信号と設定温度との誤差信号に基づき決定され、これ
に基づきヒータ兼温度センサ抵抗体Ｒ１の抵抗値が一定
になるように温度制御される。
第４図は本発明の他の実施例装置を示す回路図である。
図中、第１図にお’＋する要素と同じ要素には同一符号
を付し、これらについての説明は省略する。
を付し、これらについての説明は省略する。
本実施例装置では、ジルコニア式酸素センサＳとして、
ジルコニアの両側に多孔質電極を設け、両側より基準ガ
スと測定ガスとを直接接触させ、これら環境ガス中の酸
素の分圧差に応じた起電力を発生するネルンスト式のセ
ンサが用いられている。このセンサは電池として作用す
るもので、本実施例装置の場合、配線し３を新たに設け
、配線Ｌ２．Ｌ３との間で測定電圧の検出を行うにして
いる。
ジルコニアの両側に多孔質電極を設け、両側より基準ガ
スと測定ガスとを直接接触させ、これら環境ガス中の酸
素の分圧差に応じた起電力を発生するネルンスト式のセ
ンサが用いられている。このセンサは電池として作用す
るもので、本実施例装置の場合、配線し３を新たに設け
、配線Ｌ２．Ｌ３との間で測定電圧の検出を行うにして
いる。
尚、ジルコニア式酸素センサＳによる測定とヒータ兼温
度センサ抵抗体Ｒ１による温度調節とを、時分割的に行
う点は第１図に示す実施例装置と同じである。
度センサ抵抗体Ｒ１による温度調節とを、時分割的に行
う点は第１図に示す実施例装置と同じである。
〈発明の効果〉
本発明によれば、前記ジルコニア式酸素センサによる測
定と前記ヒータ兼温度センサ抵抗体による温度調節とを
、前記センサとコンバータとの間の同一の配線を利用し
て、或は少なくとも一部の配線を共用し゛て、時分割的
に行うようにした為、従来装置と比較して温度調節並び
に信号伝送に必要な配線の数を大幅に減らすことが出来
る。
定と前記ヒータ兼温度センサ抵抗体による温度調節とを
、前記センサとコンバータとの間の同一の配線を利用し
て、或は少なくとも一部の配線を共用し゛て、時分割的
に行うようにした為、従来装置と比較して温度調節並び
に信号伝送に必要な配線の数を大幅に減らすことが出来
る。
第１゛図は本発明実施例装置を示す回路図、第２図は第
１図に示す本発明実施例装置の部分拡大図、第３図は第
１図に示す本発明実施例装置の動作を説明する為の波形
図、第４図は本発明の他の実施例装置を示す回路図、第
５図は従来装置の構成図である。 Ｓ・・・ジルコニア式酸素センサ、Ｄｌ・・・第１のダ
イオード、Ｒ１−・・ヒータ兼温度センサ抵抗体、Ｄ２
・・・第２のダイオード、Ｂ・・・コンバータ、ｖＯ・
・・電源、ＳＷ１〜ＳＷ３・・・切換スイッチ、ＣｏＭ
・・・演算装置、ＤＲｌ・・・駆動回路、し１〜Ｌ３・
・・配線 第１図 しｌ 、Ｌ２：礁 第２図 第３図 ｔ□ ｔ□’ 第４図 す 第５図
１図に示す本発明実施例装置の部分拡大図、第３図は第
１図に示す本発明実施例装置の動作を説明する為の波形
図、第４図は本発明の他の実施例装置を示す回路図、第
５図は従来装置の構成図である。 Ｓ・・・ジルコニア式酸素センサ、Ｄｌ・・・第１のダ
イオード、Ｒ１−・・ヒータ兼温度センサ抵抗体、Ｄ２
・・・第２のダイオード、Ｂ・・・コンバータ、ｖＯ・
・・電源、ＳＷ１〜ＳＷ３・・・切換スイッチ、ＣｏＭ
・・・演算装置、ＤＲｌ・・・駆動回路、し１〜Ｌ３・
・・配線 第１図 しｌ 、Ｌ２：礁 第２図 第３図 ｔ□ ｔ□’ 第４図 す 第５図
Claims (1)
- 環境ガス中の酸素の濃度に関連した電気信号を発生する
ジコニア式酸素センサと、このジルコニア式酸素センサ
に直列接続された第１のダイオードと、前記ジルコニア
式酸素センサに近接配置されたヒータ兼温度センサ抵抗
体と、前記第１のダイオードと反対の極性で前記ヒータ
兼温度センサ抵抗体に直列接続された第２のダイオード
と、前記ヒータ兼温度センサ抵抗体へ電流を供給する手
段と、前記ヒータ兼温度センサ抵抗体の温度の関数たる
抵抗値に基づきこの抵抗値が一定になるように制御し温
度調節する手段とを具備し、前記ジルコニア式酸素セン
サによる測定と前記ヒータ兼温度センサ抵抗体による温
度調節とを、少なくとも一部の配線を共用して、時分割
的に行うようにしたジルコニア式酸素濃度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60079715A JPH065221B2 (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | ジルコニア式酸素濃度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60079715A JPH065221B2 (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | ジルコニア式酸素濃度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61237050A true JPS61237050A (ja) | 1986-10-22 |
| JPH065221B2 JPH065221B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=13697899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60079715A Expired - Lifetime JPH065221B2 (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | ジルコニア式酸素濃度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065221B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63302356A (ja) * | 1987-01-27 | 1988-12-09 | Ngk Insulators Ltd | 酸素濃度測定装置の調整方法 |
| JP2002257777A (ja) * | 2001-02-27 | 2002-09-11 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ |
| JP2009531682A (ja) * | 2006-03-28 | 2009-09-03 | ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | ガスセンサ |
| JP2016528834A (ja) * | 2013-08-15 | 2016-09-15 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | 特にラムダセンサの動作のための汎用制御及び評価ユニット |
-
1985
- 1985-04-15 JP JP60079715A patent/JPH065221B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63302356A (ja) * | 1987-01-27 | 1988-12-09 | Ngk Insulators Ltd | 酸素濃度測定装置の調整方法 |
| JP2002257777A (ja) * | 2001-02-27 | 2002-09-11 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ |
| JP2009531682A (ja) * | 2006-03-28 | 2009-09-03 | ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | ガスセンサ |
| JP4806069B2 (ja) * | 2006-03-28 | 2011-11-02 | ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | ガスセンサ |
| JP2016528834A (ja) * | 2013-08-15 | 2016-09-15 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | 特にラムダセンサの動作のための汎用制御及び評価ユニット |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH065221B2 (ja) | 1994-01-19 |
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