JPS62106355A - 燃焼制御用センサ - Google Patents
燃焼制御用センサInfo
- Publication number
- JPS62106355A JPS62106355A JP60247460A JP24746085A JPS62106355A JP S62106355 A JPS62106355 A JP S62106355A JP 60247460 A JP60247460 A JP 60247460A JP 24746085 A JP24746085 A JP 24746085A JP S62106355 A JPS62106355 A JP S62106355A
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- Japan
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- sensor
- electrode
- oxygen
- oxide represented
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- Pending
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- 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。
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、薄膜状感応体の抵抗変化によりストーブボイ
ラー等の燃焼器、自動車エンジン等の内燃機に供給され
る空気と燃料の比を制御するセンサに関する。
ラー等の燃焼器、自動車エンジン等の内燃機に供給され
る空気と燃料の比を制御するセンサに関する。
従来の技術
従来、燃焼制御用センサとして安定化ジルコニア固体電
解質よりなるセンサがある（特開昭５９−６０２５３号
公報・特開昭５９−８３０４８号公報・特開昭６９−６
７４５４号公報）。上記記載の安定化ジルコニア固体電
解質よりなるセンサは酸素濃度に比例してジルコニアに
流れる酸素イオンを流すだめのポンプ電流が変化するも
のである。これに対して、発明者らは酸素イオン導電性
固体電解質に通電する電流を変えることにより、ある任
意の酸素濃度でセンサ感応体の抵抗を特異的に変化させ
ることのできるセンサを提案した。
解質よりなるセンサがある（特開昭５９−６０２５３号
公報・特開昭５９−８３０４８号公報・特開昭６９−６
７４５４号公報）。上記記載の安定化ジルコニア固体電
解質よりなるセンサは酸素濃度に比例してジルコニアに
流れる酸素イオンを流すだめのポンプ電流が変化するも
のである。これに対して、発明者らは酸素イオン導電性
固体電解質に通電する電流を変えることにより、ある任
意の酸素濃度でセンサ感応体の抵抗を特異的に変化させ
ることのできるセンサを提案した。
発明が解決しようとする問題点
従来のセンサでは、燃焼の三点（空気供給過剰、当量点
、燃料供給過剰）の制御を行うものとして酸素ポンプと
濃淡起電力セルを組合せている。これは、濃淡起電力セ
ルの一方の電極面にも基準ガス等を導入する空間を必要
とし、構造的に複雑になっている。
、燃料供給過剰）の制御を行うものとして酸素ポンプと
濃淡起電力セルを組合せている。これは、濃淡起電力セ
ルの一方の電極面にも基準ガス等を導入する空間を必要
とし、構造的に複雑になっている。
問題点を解決するための手段
本発明は、上記問題点を解決するため酸素ポンプの一方
の電極上に感応体膜を形成し、さらに、その上面に電極
を設け、感応体膜の抵抗を厚さ方向で測定するようにし
た。
の電極上に感応体膜を形成し、さらに、その上面に電極
を設け、感応体膜の抵抗を厚さ方向で測定するようにし
た。
作 用
本発明による燃焼制御用センナは、感応体膜の上下面に
電極を設け、感応体膜と酸素イオン導電体間の電極を共
通極とし、感応体膜に抵抗測定用の定電流を流し、感応
体膜の厚さ方向の抵抗を測定することで上面を子種、下
面を一極として電流することで感応体膜材料の酸素イオ
ン導電で酸素ポンプ電極上に酸素を送ることができる。
電極を設け、感応体膜と酸素イオン導電体間の電極を共
通極とし、感応体膜に抵抗測定用の定電流を流し、感応
体膜の厚さ方向の抵抗を測定することで上面を子種、下
面を一極として電流することで感応体膜材料の酸素イオ
ン導電で酸素ポンプ電極上に酸素を送ることができる。
また、酸素ポンプの極性を反転させてることで、空気供
給過剰、燃料供給過剰領域の制御ができる。
給過剰、燃料供給過剰領域の制御ができる。
実施例
本発明による燃焼制御用センサの構成を第１図を用いて
説明する。第１図においてａは、本センサの側断面図、
ｂは上面図である。Ｙ２Ｏ３により安定化したＺ ｒ
Ｏ２板を２を酸素イオン導電体として用い、その両面に
Ｐｔペーストを塗布し、９６゜°Ｃで３０分間焼成して
Ｐｔ電極１１と１２を焼付し、酸素ポンプを形成した。
説明する。第１図においてａは、本センサの側断面図、
ｂは上面図である。Ｙ２Ｏ３により安定化したＺ ｒ
Ｏ２板を２を酸素イオン導電体として用い、その両面に
Ｐｔペーストを塗布し、９６゜°Ｃで３０分間焼成して
Ｐｔ電極１１と１２を焼付し、酸素ポンプを形成した。
酸素ポンプの共通Ｐｔ電極１１上に、化学式Ｓｒ１＋ｘ
Ｌａ１−ｘＣｏｌ−ｘＭｅｘ０３−５ （ＭｅはＦｅ
、Ｍｎ 、Ｃｒ 、Ｖのうち少なくとも一種の元素、
０≦Ｘ≦１．０≦δ≦０．６）とＳｒＭｅ’０３（Ｍｅ
’はＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆのうち少なくとも一種の元素）の
酸化物混合体にＰｔ族、 Ｐｄ族のうち少なくとも一種
の元素を添加した材料をＨ２，ｏ２火炎溶射法もしくは
、スクリーン印刷法により厚さ１００μｍ程度の感応体
膜１を形成し、その上面にＰｔペーストを塗布し、中心
に０．６１１Ｍ径の穴を設けた緻密なセラミックス板８
をのせ、穴に抵抗測定用Ｐｔリード線７を挿入し、 Ｐ
ｔペーストを塗り、９５０’Ｃで３ｏ分間焼成して緻密
なセラミックス板８とＰｔ１Ｊ−ド線７を抵抗測定用Ｐ
ｔ電極１０により焼付した。さらに、共通極Ｐｔリード
線５を共通Ｐｔ電極１１上に、酸素ポンプ作動用Ｐｔ１
Ｊ−ド線６を酸素ポンプ作動用Ｐｔ電極１２上にそれぞ
れＰｔペーストを用いて焼付を行った。
Ｌａ１−ｘＣｏｌ−ｘＭｅｘ０３−５ （ＭｅはＦｅ
、Ｍｎ 、Ｃｒ 、Ｖのうち少なくとも一種の元素、
０≦Ｘ≦１．０≦δ≦０．６）とＳｒＭｅ’０３（Ｍｅ
’はＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆのうち少なくとも一種の元素）の
酸化物混合体にＰｔ族、 Ｐｄ族のうち少なくとも一種
の元素を添加した材料をＨ２，ｏ２火炎溶射法もしくは
、スクリーン印刷法により厚さ１００μｍ程度の感応体
膜１を形成し、その上面にＰｔペーストを塗布し、中心
に０．６１１Ｍ径の穴を設けた緻密なセラミックス板８
をのせ、穴に抵抗測定用Ｐｔリード線７を挿入し、 Ｐ
ｔペーストを塗り、９５０’Ｃで３ｏ分間焼成して緻密
なセラミックス板８とＰｔ１Ｊ−ド線７を抵抗測定用Ｐ
ｔ電極１０により焼付した。さらに、共通極Ｐｔリード
線５を共通Ｐｔ電極１１上に、酸素ポンプ作動用Ｐｔ１
Ｊ−ド線６を酸素ポンプ作動用Ｐｔ電極１２上にそれぞ
れＰｔペーストを用いて焼付を行った。
センサの外周に保護管３を設け、感応体膜が物に引っか
かって破壊されることを防ぐとともに、酸素ポンプの側
部からの酸素ガスの侵入をなくした。
かって破壊されることを防ぐとともに、酸素ポンプの側
部からの酸素ガスの侵入をなくした。
外周保護管３と感応体膜１０間に多孔質セラミックス９
を充てんし、酸素ガス侵入量を制限し、また、酸素ポン
プ作動用Ｐｔ電極１２上には、電極保獲の多孔質セラミ
ックス４を付けた、上記記載のように作製したセンサを
管状炉に通した石英ガラス管に入れ、ＳＯＯ″Ｃにおい
て各酸素濃度での感応体膜の抵抗と酸素ポンプの通電電
流（ポンプ電流）を測定した。第２図に、感応体膜材料
としてＳｒＯ，６５ＬａＯ，３５Ｃ００，７ＦｅＯ０３
０３４゜４ｏｍｏｌｅ％と５ｒＴＬＯ３，８０ｍｏｌｅ
％よりなる酸化物混合体にＰｄブラックを０．８ｗｔ％
添加したものを用い、Ｈ２，０２火炎溶射法により膜を
形成したセンサのｓ ｏ ｏ ’ｃにおける各酸素濃度
での感応体膜抵抗とポンプ電流を示した。
を充てんし、酸素ガス侵入量を制限し、また、酸素ポン
プ作動用Ｐｔ電極１２上には、電極保獲の多孔質セラミ
ックス４を付けた、上記記載のように作製したセンサを
管状炉に通した石英ガラス管に入れ、ＳＯＯ″Ｃにおい
て各酸素濃度での感応体膜の抵抗と酸素ポンプの通電電
流（ポンプ電流）を測定した。第２図に、感応体膜材料
としてＳｒＯ，６５ＬａＯ，３５Ｃ００，７ＦｅＯ０３
０３４゜４ｏｍｏｌｅ％と５ｒＴＬＯ３，８０ｍｏｌｅ
％よりなる酸化物混合体にＰｄブラックを０．８ｗｔ％
添加したものを用い、Ｈ２，０２火炎溶射法により膜を
形成したセンサのｓ ｏ ｏ ’ｃにおける各酸素濃度
での感応体膜抵抗とポンプ電流を示した。
雰囲気ガス中の酸素濃度によってジルコニアに通電する
ポンプ電流により感応体膜抵抗が大きく変わることがわ
かり、また、第２図中の感応体膜抵抗７ｏΩの破線上の
酸素濃度とジルコニアポンプ電流の関係を第３図に示し
た。この結果より酸素濃度とジルコニアポンプ電流とが
比例していることで制御方法も簡単であることがわかる
。
ポンプ電流により感応体膜抵抗が大きく変わることがわ
かり、また、第２図中の感応体膜抵抗７ｏΩの破線上の
酸素濃度とジルコニアポンプ電流の関係を第３図に示し
た。この結果より酸素濃度とジルコニアポンプ電流とが
比例していることで制御方法も簡単であることがわかる
。
第４図に温度８ｏ○°Ｃ一定、また、ジルコニアポンプ
電流ｓ、ｓｍＡ一定の条件で０２５％→ｏ２２％−〇２
５％−〇２１０％−０２５％と変動させた時の応答性を
示した。
電流ｓ、ｓｍＡ一定の条件で０２５％→ｏ２２％−〇２
５％−〇２１０％−０２５％と変動させた時の応答性を
示した。
安定化ジルコニアを用いた限界電流式に比べ、設定酸素
濃度より雰囲気ガス中の酸素濃度が低下した時非常に大
きな感度を得ることができる。
濃度より雰囲気ガス中の酸素濃度が低下した時非常に大
きな感度を得ることができる。
また、本センサば、安定化ジルコニア酸素ポンプに共通
極１１を電極に、酸素ポンプ作動極を一極にして直流電
流を通電することで感応体膜抵抗が第５図に示すように
変化し、燃料供給過剰燃焼領域の制限も可能となる。
極１１を電極に、酸素ポンプ作動極を一極にして直流電
流を通電することで感応体膜抵抗が第５図に示すように
変化し、燃料供給過剰燃焼領域の制限も可能となる。
燃焼の当量点では、ポンプ電流をゼロにしだ時の感応体
膜の抵抗変化により制限できる。
膜の抵抗変化により制限できる。
以上、Ｓ ｒｏ 、 ｅｓ Ｌ ａｏ 、 ３６Ｃｏｏ
、７Ｆ ｅｏ 、３０ ｓ −５ｓ ４ （ｍｏｌｅ
（！： ＳｒＴｉＯ３６０ｍｏｌｅにＰｄを０，６ｗ
ｔ ％添加した材料よりなる感応体膜を用いだセンサに
ついて記述したが、Ｓ ｘ１＋ｘＬａ１−、 Ｃｏ１−
ｘ Ｆｅ、０３４の○≦Ｘ≦１の領域の組成また、Ｆｅ
の他にＭｎ、Ｃｒ。
、７Ｆ ｅｏ 、３０ ｓ −５ｓ ４ （ｍｏｌｅ
（！： ＳｒＴｉＯ３６０ｍｏｌｅにＰｄを０，６ｗ
ｔ ％添加した材料よりなる感応体膜を用いだセンサに
ついて記述したが、Ｓ ｘ１＋ｘＬａ１−、 Ｃｏ１−
ｘ Ｆｅ、０３４の○≦Ｘ≦１の領域の組成また、Ｆｅ
の他にＭｎ、Ｃｒ。
Ｖ 、 ＳｒＴｉＯ３の他に５ｒＺｒ○ｓ 、 ５ｒＨ
ｆ○３を混合した材料よりなる感応体膜を用いた場合で
も同様の機能をもつセンサをつくることができる。また
、５ｎＱ２やＴ １０２等の他の材料を感応体膜として
用いても燃焼制御用センサをつくることができる。
ｆ○３を混合した材料よりなる感応体膜を用いた場合で
も同様の機能をもつセンサをつくることができる。また
、５ｎＱ２やＴ １０２等の他の材料を感応体膜として
用いても燃焼制御用センサをつくることができる。
発明の効果
本発明よりなる燃焼用制御センサは、酸素濃度とポンプ
電流が比例関係にあり、制御が簡単でちる。また、シル
コアを用いた他のセンサに比べて簡単な構造で燃焼の三
点（空気供給過剰域１．当量点、燃料供給過剰域）での
制御ができる。
電流が比例関係にあり、制御が簡単でちる。また、シル
コアを用いた他のセンサに比べて簡単な構造で燃焼の三
点（空気供給過剰域１．当量点、燃料供給過剰域）での
制御ができる。
第１図は本発明燃焼用制御センサの一実施例の側断面図
と上面図、第２図はセンサの８００°Ｃ１） 各酸素
濃度での感応体膜抵抗とジルコニアポンプ電流の関係図
、第３図は感応体膜抵抗７０９時の酸素濃度とジルコニ
アポンプ電流の関係図、第４図はセンサの応答性を示す
図、第５図は還元性ガス中での感応体膜抵抗とジルコニ
アポンプ電流の関係図である。 １・・・・・感応体膜、２・・・・・・安定化ジルコニ
ア、８・・・・・セラミックス板、１ｏ・・・・・・抵
抗測定用電極、１１・・・・・・共通電極、１２・・・
・・酸素ポンプ作動用電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第２
図 第 １ 図 （の ジノしコニアポンブ電流（７７２Ａ） 第３図 ｏ ｓ ｔ。 雰Ｘ蓋気力゛ス酸素、ｌ漬（％） 第４図
と上面図、第２図はセンサの８００°Ｃ１） 各酸素
濃度での感応体膜抵抗とジルコニアポンプ電流の関係図
、第３図は感応体膜抵抗７０９時の酸素濃度とジルコニ
アポンプ電流の関係図、第４図はセンサの応答性を示す
図、第５図は還元性ガス中での感応体膜抵抗とジルコニ
アポンプ電流の関係図である。 １・・・・・感応体膜、２・・・・・・安定化ジルコニ
ア、８・・・・・セラミックス板、１ｏ・・・・・・抵
抗測定用電極、１１・・・・・・共通電極、１２・・・
・・酸素ポンプ作動用電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第２
図 第 １ 図 （の ジノしコニアポンブ電流（７７２Ａ） 第３図 ｏ ｓ ｔ。 雰Ｘ蓋気力゛ス酸素、ｌ漬（％） 第４図
Claims (4)
- （１）両面に電極をつけた酸素イオン導電性固体電解質
板の一方の面に感応体膜を形成し、その上面に電極をつ
け、さらに緻密なセラミックス板をつけた燃焼制御用セ
ンサ。 - （２）化学式Ｓｒ＿（１＋Ｘ）＿／＿２Ｌａ＿（１−Ｘ
）＿／＿２Ｃｏ＿１＿−＿ＸＭｅ＿ＸＯ＿３＿−＿δ（
Ｍｅは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖのうち少なくとも一種の
元素、０≦Ｘ≦１、０≦δ≦０．５）で表わされる酸化
物とＳｒＭｅ′Ｏ＿３（Ｍｅ′は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆの
うち少なくとも一種の元素）で表わされる酸化物との混
合物もしくは焼結体よりなる感応体膜を用いた特許請求
の範囲第１項記載の燃焼制御用センサ。 - （３）感応体膜にＰｔ族、Ｐｄ族のうち少なくとも一種
の元素を添加したものよりなる特許請求の範囲第１項ま
たは第２項記載の燃焼制御用センサ。 - （４）多孔質セラミックスセメントにより感応体膜外周
をおおったことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第
２項または第３項記載の燃焼制御用センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60247460A JPS62106355A (ja) | 1985-11-05 | 1985-11-05 | 燃焼制御用センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60247460A JPS62106355A (ja) | 1985-11-05 | 1985-11-05 | 燃焼制御用センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62106355A true JPS62106355A (ja) | 1987-05-16 |
Family
ID=17163774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60247460A Pending JPS62106355A (ja) | 1985-11-05 | 1985-11-05 | 燃焼制御用センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62106355A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0159859U (ja) * | 1987-10-12 | 1989-04-14 |
-
1985
- 1985-11-05 JP JP60247460A patent/JPS62106355A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0159859U (ja) * | 1987-10-12 | 1989-04-14 |
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