JPS6338155A - 酸素濃度測定装置 - Google Patents

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〕 この発明は酸素ポンプ式センサにより酸素濃度を測定す
る酸素濃度測定装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来この種の装置としては、例えば特開昭５８−１５３
１５５号公報に示すように、酸素イオン導電性固体電解
質板の先側の両面に電極層を設けた素子を、２枚間隔を
おいて平行状に配して前記先側に間隙部を設けて該画素
子を固定し、一方の素子を酸素ポンプ素子、他方の素子
を周囲雰囲気と間隙部との酸素濃度比測定用電池素子と
した酸素ポンプ式センサを用い酸素濃度を測定するよう
にしたものがある。

このような装置は、酸素ポンプ素子に電圧を加えること
によシ周囲雰囲気と間隙部との間に酸素濃度の差を生じ
、この濃度差により電池素子に起電力が発生する。そし
てこの起電力が所定値となるようポンプ素子に流す電流
を制御し、この電流値に基づいて演算処理を行い酸素濃
度を検出する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、上記酸素ボング式センナを酸素過剰域で長時
間使用すると、電池素子の多孔質電極および多孔質保護
層にｒＲ索が物理的、化学的に吸着する現象が発生し、
酸素分圧比が小さくなるため、酸素分圧比に対応した起
電力全発生する’Ｆ！！池素子の起電力が低下し、従っ
て同一酸素濃度の場合でもその出力レベルが低下してし
まい、酸素濃度検出が不正確になってしまう問題点があ
った。

この発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、吸着酸素に起因する出力特性の変化全防止できる酸
素濃度測定装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る酸素濃度測定装置は、酸素ポンプ素子と
酸素分圧比検出セルとからなる酸Ｘ４７１式センサに対
し、＃Ｒ素分圧比検出セルに直流または交流電圧を一定
時間毎に印加する手段を設けたものである。

〔作用〕

この発明においては、酸素分圧比検出セルに直流または
交流電圧を一定時間毎に印加するため、この印加時間は
酸素分圧比検出セルを酸素ポンプ素子として動作させる
ことになり、電極および保護層に吸着した酸素を強制的
に除去する。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例による酸素濃度測定装置の
構成を示す図である。図中１は酸素ポンプ式センサを示
し、２は酸素ポング素子、３は酸素分圧比検出セル（電
池素子）で、これらは所定の間隙を有するよう基部が固
定部材４で固定され。

また先側は間隙部Ｇを有して被測定ガス流路５内に位置
するよう設置されている。更に２ａ、２ｂは酸素ボング
素子２の両側に設けられた電極、３ａ。

３ｂは酸素分圧比検出セル３の両側に設けられた電極で
ある。６はセンサ制御回路部で、酸素分圧比検出セル３
の起電力を検出する起電力検知手段６１と、この起電力
検知手段６１の出力ｖＢと基準電圧発生手段６２の出力
Ｖｎｚｙが等しいレベルになるよう酸素４ング素子２へ
のポンプ電流を制御するポンプ電流制御手段６３と、こ
のポンプ電流を検知し出力するポンプ電流測定子′ｌ１
６４とから構成されている。７は電圧印加手段で、酸素
分圧比検出セル３に直流または交流電圧を印加する手段
７１と、この手段７１を一定時間毎に動作させかっこの
動作時間はポンプ電流制御手段６３を停止させる起動タ
イマ７２とから構成されている。

このように構成された酸素濃度測定装置は、酸素ポンプ
素子２の電極２ａ、２ｂに電圧が印加されると酸素イオ
ンが電極２ｂ側から電極２ａ側、すなわち酸素Ｉング素
子２の内側から外側へと移動し、間隙部Ｇの酸素が酸素
ポング素子２の外側へ汲み出される。間隙部Ｇより酸素
が汲み出されると酸素分圧比検出セル３の外側すなわち
周囲雰囲気と間隙部Ｇとの間に酸素濃度の差を生じ、こ
の濃度差により酸素分圧比検出セル３に起電力を生じる
。そしてこの起電力が起電力検知手段６１で検知され、
その検知出力Ｖｓが基準電圧ＶＲＥＦと等しくなるよう
上記酸素ポンプ素子２への電圧印加をポンプ電流制御手
段６３で制御する。従って酸素ポング素子２へのポンプ
電流ＩＰは周囲雰囲気内の酸素の含有率に略直線的に比
例することくなり、このボングミ流Ｉｐｔ−測定するこ
とにより酸素濃度の測定が行える。

また、酸素分圧比検出セル３は一定時間毎に吸着した酸
素を除去するのに十分な時間直流または交流電圧が印加
される。これにより酸素分圧比検出セル３が酸素ポンプ
素子として動作することになり、電極３ａ、３ｂや保護
層に吸着した酸素を強制的に除去することができる。ま
たこの動作時間中は起動タイマ７２によりポンプ電流制
御手段６３を停止させておく。

第２図は時間経過に対するポンプ電流ＩＰの変化を示し
たもので、上記実施例の出力特性は実線Ａに示すように
長時間が経過してもほとんど変化しないのに対し、酸素
分圧比検出セル３に対する電圧印加手段を有しない従来
装置の場合は破線Ｂに示すように時間経過に従ってポン
プ電流ＩＰが低下してしまい、測定値が不正確となる。

なお、上記実施例において酸素分圧比セル３に印加する
電圧は、電極、保護層および素子本体の材料、加工・焼
成方法によって酸素分圧比セルの状態が異なるため、直
流、交流いずれか一万が良いとは言えず適宜選択する必
要がある。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、醒累分圧比検出セルに
対し直流または交流電圧を一定時間毎に印加するよう構
成したので、長時間の使用であっても吸着酸素が除去さ
れるためこの吸着酸素に起因する出力特性の変化を防止
することができ、常に正確な酸素濃度測定が行える効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による酸素濃度測定装置の
構成図、第２図は同酸素濃度測定装置の出力特性を従来
の酸素濃度測定装置と比較して示す図である。 １・・・酸素ポンプ式センサ、２・・・酸素ボング素子
、３・・・酸素分圧比検出セル、６・・・センサ制御回
路部。 ７１・・・直流または又流印加手段、Ｇ・・・間隙部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　酸素イオン導電性固体電解質板の両面に電極層を設け
   た２枚の素子をこれらの間に間隙部を設けて固定し、一
   方の素子を酸素ポンプ素子、他方の素子を周囲雰囲気と
   前記間隙部との酸素分圧比検出セルとした酸素ポンプ式
   センサを用いて酸素濃度を測定する酸素濃度測定装置に
   おいて、前記酸素分圧比検出セルに直流または交流電圧
   を一定時間毎に印加する手段を設けたことを特徴とする
   酸素濃度測定装置。