JPH0534688B2 - - Google Patents
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- JPH0534688B2 JPH0534688B2 JP57059676A JP5967682A JPH0534688B2 JP H0534688 B2 JPH0534688 B2 JP H0534688B2 JP 57059676 A JP57059676 A JP 57059676A JP 5967682 A JP5967682 A JP 5967682A JP H0534688 B2 JPH0534688 B2 JP H0534688B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D21/00—Control of chemical or physico-chemical variables, e.g. pH value
- G05D21/02—Control of chemical or physico-chemical variables, e.g. pH value characterised by the use of electric means
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Control Of Non-Electrical Variables (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は酸素イオン電解質を用いた酸素濃度制
御装置に係り、特に燃焼器に使用するに好適な酸
素濃度制御装置に関する。
御装置に係り、特に燃焼器に使用するに好適な酸
素濃度制御装置に関する。
従来、内燃機関や燃焼プラント等の排気ガス中
の酸素濃度を測定し、排気ガス中の酸素濃度を制
御する酸素濃度制御装置としては、特開昭53−
66292号公報に示されているような方式が知られ
ている。
の酸素濃度を測定し、排気ガス中の酸素濃度を制
御する酸素濃度制御装置としては、特開昭53−
66292号公報に示されているような方式が知られ
ている。
これは、酸素イオン電解質の両面に白金電極を
設け、排気ガス側の白金電極を拡散抵抗を介して
排気ガスと接触するように構成して、白金電極間
に流れる電流を測定することによつて排気ガス中
の酸素濃度を求めるものである。
設け、排気ガス側の白金電極を拡散抵抗を介して
排気ガスと接触するように構成して、白金電極間
に流れる電流を測定することによつて排気ガス中
の酸素濃度を求めるものである。
そして、この方式の構成によれば酸素濃度と電
流が比例関係を有して線形特性が得られるもので
ある。
流が比例関係を有して線形特性が得られるもので
ある。
ところが、この方式によれば線形特性があるが
故に検出制度がさほど良くないという問題があ
る。
故に検出制度がさほど良くないという問題があ
る。
つまり、出力電圧がステツプ的に変化する従来
のO2センサでは理論酸素濃度を境にして酸素濃
度が少しでも変化すると、出力電圧が下位電圧で
ある0V付近から上位電圧である1V付近までステ
ツプ的に変化して、この少しの酸素濃度変化を検
出できる。ただ、このO2センサでは理論酸素濃
度しか検出できないという問題を有している。
のO2センサでは理論酸素濃度を境にして酸素濃
度が少しでも変化すると、出力電圧が下位電圧で
ある0V付近から上位電圧である1V付近までステ
ツプ的に変化して、この少しの酸素濃度変化を検
出できる。ただ、このO2センサでは理論酸素濃
度しか検出できないという問題を有している。
一方、本発明が対象とする線形出力特性を有す
るものでは酸素濃度と出力が比例的に増加するも
のであるため、酸素濃度が少し変化しても出力も
少ししか変化しないため目標とする酸素濃度から
若干実際の酸素濃度がずれていた場合、これを検
出するのが困難という問題がある。
るものでは酸素濃度と出力が比例的に増加するも
のであるため、酸素濃度が少し変化しても出力も
少ししか変化しないため目標とする酸素濃度から
若干実際の酸素濃度がずれていた場合、これを検
出するのが困難という問題がある。
本発明の目的は正確な酸素濃度が測定でき、最
終的に正確な制御が可能な酸素濃度制御装置を提
供するものである。
終的に正確な制御が可能な酸素濃度制御装置を提
供するものである。
本発明の特徴は、
(a) 測定ガス中の酸素が拡散する拡散抵抗を備え
たイオン伝導性の固体電解質よりなる酸素濃度
検出器； (b) 前記固体電解質に目標とする酸素濃度に対応
した電流を流す電流設定手段； (c) 前記拡散抵抗により拡散された酸素分圧に依
存して生じるステツプ特性の電圧を測定する電
圧測定手段； (d) 前記ステツプ特性の電圧の上位電圧と下位電
圧の間に予め設定された設定電圧を設定する電
圧設定手段； (e) 前記電圧測定手段で測定された電圧と前記電
圧設定手段により定められた設定電圧とを比較
する電圧比較手段； (f) 前記電圧比較手段の比較結果に基づき前記拡
散抵抗により拡散された酸素分圧に依存して生
じる電圧が前記設定電圧になるように酸素濃度
を制御する酸素量制御手段 とよりなる酸素濃度制御装置にある。
たイオン伝導性の固体電解質よりなる酸素濃度
検出器； (b) 前記固体電解質に目標とする酸素濃度に対応
した電流を流す電流設定手段； (c) 前記拡散抵抗により拡散された酸素分圧に依
存して生じるステツプ特性の電圧を測定する電
圧測定手段； (d) 前記ステツプ特性の電圧の上位電圧と下位電
圧の間に予め設定された設定電圧を設定する電
圧設定手段； (e) 前記電圧測定手段で測定された電圧と前記電
圧設定手段により定められた設定電圧とを比較
する電圧比較手段； (f) 前記電圧比較手段の比較結果に基づき前記拡
散抵抗により拡散された酸素分圧に依存して生
じる電圧が前記設定電圧になるように酸素濃度
を制御する酸素量制御手段 とよりなる酸素濃度制御装置にある。
以下図面に従い、本発明の一実施例を詳細に説
明する。
明する。
第１図において、ジルコニウム（ZrO2）−イツ
トリウム（Y2O3）の混合物等からなる酸素イオ
ン電導性の電解質１の両面に設けられた電極は電
流設定回路２に接続されている。この電流設定回
路２は任意の値の電流を流すことができ、実効値
が変えられるものであれば、パルス状の電流を流
しても良い。この電流設定回路２の電流は目標と
する酸素濃度を表わし、これは後で述べるように
任意に設定可能である。
トリウム（Y2O3）の混合物等からなる酸素イオ
ン電導性の電解質１の両面に設けられた電極は電
流設定回路２に接続されている。この電流設定回
路２は任意の値の電流を流すことができ、実効値
が変えられるものであれば、パルス状の電流を流
しても良い。この電流設定回路２の電流は目標と
する酸素濃度を表わし、これは後で述べるように
任意に設定可能である。
電解質１の図中右側には拡散チヤンバ３が設け
られており、この拡散チヤンバ３はオリフイス、
多孔質セラミツクス等の拡散抵抗体５を介して測
定ガスと接触している。ここで拡散チヤンバ３の
容積は４×10-3cm3、拡散抵抗体５であるオリフイ
スは直径0.5mm、長さ２mmに形成されている。
られており、この拡散チヤンバ３はオリフイス、
多孔質セラミツクス等の拡散抵抗体５を介して測
定ガスと接触している。ここで拡散チヤンバ３の
容積は４×10-3cm3、拡散抵抗体５であるオリフイ
スは直径0.5mm、長さ２mmに形成されている。
また、電解質１の両面に設けられた電極の電圧
差を測定するため、両電極には電圧測定回路４が
接続されている。この電圧測定回路４で測定され
る電圧は０〜2V程度であり、この電圧が測定ガ
ス中の実際の酸素濃度を表している。
差を測定するため、両電極には電圧測定回路４が
接続されている。この電圧測定回路４で測定され
る電圧は０〜2V程度であり、この電圧が測定ガ
ス中の実際の酸素濃度を表している。
電圧測定回路４の出力Ｖは電圧比較回路６へ入
力され、電圧設定回路１０で設定された電圧V0
と比較される。電圧設定回路１０で設定される電
圧は電流設定回路２で設定された電流に関係する
電圧で、これは周知の電流−電圧変換回路等で得
られ、目標とする酸素濃度を表わしている。
力され、電圧設定回路１０で設定された電圧V0
と比較される。電圧設定回路１０で設定される電
圧は電流設定回路２で設定された電流に関係する
電圧で、これは周知の電流−電圧変換回路等で得
られ、目標とする酸素濃度を表わしている。
電圧比較回路６の出力は積分回路８に送られ、
ここで積分制御されて酸素量制御器７にその出力
が送られ、積分回路８には酸素量制御器７の状態
によつて積分制御の時定数を設定する時定数設定
回路９が接続されている。
ここで積分制御されて酸素量制御器７にその出力
が送られ、積分回路８には酸素量制御器７の状態
によつて積分制御の時定数を設定する時定数設定
回路９が接続されている。
この他、電解質１の電圧を制限する電圧制限回
路１１，１２がそれぞれ電流設定回路２と電圧測
定回路４の間及び電圧測定回路４の入力電極端子
間に設けられている。
路１１，１２がそれぞれ電流設定回路２と電圧測
定回路４の間及び電圧測定回路４の入力電極端子
間に設けられている。
またスイツチ１３が電流設定回路２と接続され
ている。
ている。
更に電流設定回路２には設定電流を記憶する記
憶装置１４が設けられている。
憶装置１４が設けられている。
以上のような構成において、その動作は以下の
通りである。
通りである。
電解質１の電極に電流設定回路２によつて、電
流I0を流した場合の電解質１の電極に生じる電圧
Ｖは、ネルンストの式で定まる起電力 VNE＝（RT／4F）ln（PA／PV） と、電流を流すことによつて生じる電圧 Vi＝rI0 との和 Ｖ＝rI0＋RT／4FlnPA／PV ……(1) ここにｒ：電解質１の内部抵抗 Ｒ：ガス定数 Ｔ：温度 Ｆ：フアラデー定数 PV：チヤンバ３内の酸素分圧 PA：チヤンバ３の外側の酸素分圧 となる。
流I0を流した場合の電解質１の電極に生じる電圧
Ｖは、ネルンストの式で定まる起電力 VNE＝（RT／4F）ln（PA／PV） と、電流を流すことによつて生じる電圧 Vi＝rI0 との和 Ｖ＝rI0＋RT／4FlnPA／PV ……(1) ここにｒ：電解質１の内部抵抗 Ｒ：ガス定数 Ｔ：温度 Ｆ：フアラデー定数 PV：チヤンバ３内の酸素分圧 PA：チヤンバ３の外側の酸素分圧 となる。
ここで、チヤンバ３の外側の測定ガスの酸素分
圧PMが少なくなると、チヤンバ３内の酸素分圧
PVがしだいに小さくなり、チヤンバ３内の酸素
分圧であるPVが零近くになる。この時、I0＝一
定でも、Ｖが増大してくる。
圧PMが少なくなると、チヤンバ３内の酸素分圧
PVがしだいに小さくなり、チヤンバ３内の酸素
分圧であるPVが零近くになる。この時、I0＝一
定でも、Ｖが増大してくる。
すなわち、PVが零近くなると(1)式のln（PA／
PV）で表わされる起電力が大きくなり、I0とＶ
の関係は第２図に示すようにln（PA／PV）の関
係から指数的、すなわちステツプ的に増大する。
このステツプ的に増大するスイツチ点が電流I0に
対応した目標とする酸素濃度である。
PV）で表わされる起電力が大きくなり、I0とＶ
の関係は第２図に示すようにln（PA／PV）の関
係から指数的、すなわちステツプ的に増大する。
このステツプ的に増大するスイツチ点が電流I0に
対応した目標とする酸素濃度である。
そして、例えば電流I0を30ｍＡに設定すると電
圧Ｖは第３図に示すように上位電圧と下位電圧の
間でステツプ的に変化する特性を呈するようにな
る。
圧Ｖは第３図に示すように上位電圧と下位電圧の
間でステツプ的に変化する特性を呈するようにな
る。
拡散抵抗体５の外側の酸素濃度がPMの場合
は、拡散してきた酸素量と、流し込んでいる電流
により流れる酸素量とが等しくなるので I0／4F＝Da／lRT（PM−PV） ……(2) ここに、Ｄ：拡散係数 ａ：拡散抵抗体５の断面積 ｌ：拡散抵抗体５の長さ の関係が成立する。
は、拡散してきた酸素量と、流し込んでいる電流
により流れる酸素量とが等しくなるので I0／4F＝Da／lRT（PM−PV） ……(2) ここに、Ｄ：拡散係数 ａ：拡散抵抗体５の断面積 ｌ：拡散抵抗体５の長さ の関係が成立する。
ここで、I0を増加してチヤンバ３から酸素を引
き抜くと拡散抵抗体５によりチヤンバ３の外から
チヤンバ３内への酸素の拡散が律速されているの
でPVが零に近づいてくる。(2)式はいわゆる拡散
律速の式である。
き抜くと拡散抵抗体５によりチヤンバ３の外から
チヤンバ３内への酸素の拡散が律速されているの
でPVが零に近づいてくる。(2)式はいわゆる拡散
律速の式である。
したがつて、(2)式でI0を流すことによつてチヤ
ンバ３内の酸素分圧PVを０に近づけることによ
つて、(1)式の関係で電圧Ｖがステツプ的に増大し
てくる。
ンバ３内の酸素分圧PVを０に近づけることによ
つて、(1)式の関係で電圧Ｖがステツプ的に増大し
てくる。
いま電流設定回路２によつて電流を一定値I0と
すると、電圧Ｖは酸素濃度に応じて第３図に示し
たようにステツプ的に変化する。
すると、電圧Ｖは酸素濃度に応じて第３図に示し
たようにステツプ的に変化する。
このことは(2)式を変形することにより明らかで
ある。(2)式を変形すると （PM−PV）＝lRT／Da4FI0 ……(3) となり、lRT／Da4Fを定数とするとI0は一定な
のでPMがわずかでも増大とするとチヤンバ３内
に酸素が急激に流れ込み、この結果PVが増大し
て(1)式から電圧Ｖが下位電圧まで急減する。逆に
PMがわずかに低下するとPVが零近くになり(1)
式に示すように電圧Ｖが上位電圧まで急増する。
ある。(2)式を変形すると （PM−PV）＝lRT／Da4FI0 ……(3) となり、lRT／Da4Fを定数とするとI0は一定な
のでPMがわずかでも増大とするとチヤンバ３内
に酸素が急激に流れ込み、この結果PVが増大し
て(1)式から電圧Ｖが下位電圧まで急減する。逆に
PMがわずかに低下するとPVが零近くになり(1)
式に示すように電圧Ｖが上位電圧まで急増する。
よつて、第３図に示すようにステツプ的な応答
を呈することになる。
を呈することになる。
このように、本発明の基本的構成によれば対応
する酸素濃度点ではステツプ的に出力が発生で
き、しかも線形特性の出力が発生できるものであ
る。
する酸素濃度点ではステツプ的に出力が発生で
き、しかも線形特性の出力が発生できるものであ
る。
つまり、第４図に示すように、I01，I02，I03の
ように目標とする酸素濃度に対応した電流を流す
と、出力電圧は対応の目標酸素濃度点でステツプ
的に変化するようになる。
ように目標とする酸素濃度に対応した電流を流す
と、出力電圧は対応の目標酸素濃度点でステツプ
的に変化するようになる。
したがつて、これらのステツプする電流を適当
に組み合せれば、出力としては線形の出力が得ら
れるものである。
に組み合せれば、出力としては線形の出力が得ら
れるものである。
さて、次に電解質１の電極で発生した電圧Ｖは
電圧比較回路６で設定電圧V0と比較され、（Ｖ−
V0）の値に応じて酸素量制御器７を制御する。
電圧比較回路６で設定電圧V0と比較され、（Ｖ−
V0）の値に応じて酸素量制御器７を制御する。
ここで、第３図に示したごとく、酸素濃度に対
するＶの変化が急であるので、制御器７は積分回
路８を介して積分動作を付加して制御される。こ
れにより、測定ガス中の酸素濃度のハンチングは
防止される。測定ガスの流量の増加に応じて、積
分回路８の時定数を小さくなるように変えて制御
性を向上するべく、時定数設定回路９が設けられ
ている。
するＶの変化が急であるので、制御器７は積分回
路８を介して積分動作を付加して制御される。こ
れにより、測定ガス中の酸素濃度のハンチングは
防止される。測定ガスの流量の増加に応じて、積
分回路８の時定数を小さくなるように変えて制御
性を向上するべく、時定数設定回路９が設けられ
ている。
また、電圧設定回路１０によつてV0を定める
際に(1)式で示されるようにrI0分だけ電圧が高く
なるので、設定されるべきI0の値に応じてrI0分だ
けV0を調整して測定精度を高めてやることが必
要である。
際に(1)式で示されるようにrI0分だけ電圧が高く
なるので、設定されるべきI0の値に応じてrI0分だ
けV0を調整して測定精度を高めてやることが必
要である。
このため、電圧設定回路１０によつて定まる電
圧V0は電流設定回路２に外部からの信号Ｘを入
力してI0を変化させれば、これに依存して設定さ
れるようになつている。したがつて、目標酸素濃
度に対応した電圧V0が設定され、しかもI0によつ
て目標酸素濃度でステツプ的に変化する電解質１
の電極に生じる電圧Ｖが発生するようになる。
圧V0は電流設定回路２に外部からの信号Ｘを入
力してI0を変化させれば、これに依存して設定さ
れるようになつている。したがつて、目標酸素濃
度に対応した電圧V0が設定され、しかもI0によつ
て目標酸素濃度でステツプ的に変化する電解質１
の電極に生じる電圧Ｖが発生するようになる。
いま、目標酸素濃度レベルを増大する場合には
I0を大きくする。この時、PMはすぐに変化しな
いので(3)式からPVが小さくなり、(1)式から電圧
Ｖが増大して酸素量制御器７はPMを増大するよ
うに動作する。ここで、第５図に示すようにI0を
I0′で増大した時、酸素量制御器７がPMをI0′に対
するPM′まで増大する間は電圧Ｖが高くなり、そ
の後PM′まで増大するとPVが増加し、電圧Ｖが
低下する。その後、電圧Ｖは目標酸素濃度点でス
テツプ的に変動する。
I0を大きくする。この時、PMはすぐに変化しな
いので(3)式からPVが小さくなり、(1)式から電圧
Ｖが増大して酸素量制御器７はPMを増大するよ
うに動作する。ここで、第５図に示すようにI0を
I0′で増大した時、酸素量制御器７がPMをI0′に対
するPM′まで増大する間は電圧Ｖが高くなり、そ
の後PM′まで増大するとPVが増加し、電圧Ｖが
低下する。その後、電圧Ｖは目標酸素濃度点でス
テツプ的に変動する。
尚、前述したように電流I0を一定に保持した状
態で、酸素量制御器７をガソリンエンジンとした
場合に加速運転、始動運転、高負荷運転のような
燃料を多く使用する状態では排気ガス中の酸素量
は減少してPMが小さくなつているので、PVも
小さくなる。したがつて、電流I0を流し込んで常
に酸素イオンをポンピングしているため、PVが
極端に小さくなると電解質中の酸素イオンもポン
ピングするようになるため、電解質１が電子伝導
領域に突入しやすいという現象がある。
態で、酸素量制御器７をガソリンエンジンとした
場合に加速運転、始動運転、高負荷運転のような
燃料を多く使用する状態では排気ガス中の酸素量
は減少してPMが小さくなつているので、PVも
小さくなる。したがつて、電流I0を流し込んで常
に酸素イオンをポンピングしているため、PVが
極端に小さくなると電解質中の酸素イオンもポン
ピングするようになるため、電解質１が電子伝導
領域に突入しやすいという現象がある。
このため、電解質１の酸素イオンを補充してか
らでないと応答しないという応答遅れが発生す
る。
らでないと応答しないという応答遅れが発生す
る。
これを防止するために電圧制限回路１１が設け
られている。すなわち、電子伝導領域である第２
図のＡ領域に入らないように、電圧測定回路４の
電圧Ｖを電圧制限回路１１で検出して、電圧Ｖが
高くなつてＡ領域に入るような値になつた場合に
は電圧制限回路１１から電流設定回路２へI0を小
さくする信号を送り電圧の上昇を防止している。
この他、Ａ領域の電圧に達したらI0を小さくする
代りに電圧制限回路１２で電解質１の電極間を短
絡して電荷を逃がして電圧の上昇を防止しても良
い。
られている。すなわち、電子伝導領域である第２
図のＡ領域に入らないように、電圧測定回路４の
電圧Ｖを電圧制限回路１１で検出して、電圧Ｖが
高くなつてＡ領域に入るような値になつた場合に
は電圧制限回路１１から電流設定回路２へI0を小
さくする信号を送り電圧の上昇を防止している。
この他、Ａ領域の電圧に達したらI0を小さくする
代りに電圧制限回路１２で電解質１の電極間を短
絡して電荷を逃がして電圧の上昇を防止しても良
い。
次に、電解質１の拡散抵抗の目づまり等の校正
方法を説明する。
方法を説明する。
いま、酸素量制御器７がガソリンエンジン、デ
イーゼルエンジン等の燃料器を対象とした場合、
測定ガスは排気ガスとなる。そして周知のように
排気ガスは燃焼生成物を含んでおり、これが拡散
抵抗の目づまりを生じることがあるので、これの
校正が必要となる。以下その方法を説明する。
イーゼルエンジン等の燃料器を対象とした場合、
測定ガスは排気ガスとなる。そして周知のように
排気ガスは燃焼生成物を含んでおり、これが拡散
抵抗の目づまりを生じることがあるので、これの
校正が必要となる。以下その方法を説明する。
いま、酸素量制御器７としてガソリンエンジン
を考えると、エンジンが停止している場合、I0を
設定しても、電圧ＶはPM、すなわち酸素濃度に
応じて第３図に例示するようにI0＝30ｍＡで設定
された酸素濃度に対して薄いか、濃いかのいずれ
かの値にある。この時、電圧比較回路６からの比
較結果を表わす積分回路８からの信号によつて作
動するスイツチ１３で電圧Ｖが設定酸素濃度を表
わす設定電圧V0になるようにI0を制御すれば、第
２図に示したようにＶ＝V0の時の電流、すなわ
ち濃度に応じた電流I0として得られる。この時の
電流I1は(3)式より、PV＝０なので、 I1＝Ｄ・ａ・4F／Ｉ・Ｒ・ＴPM ……(4) となる。
を考えると、エンジンが停止している場合、I0を
設定しても、電圧ＶはPM、すなわち酸素濃度に
応じて第３図に例示するようにI0＝30ｍＡで設定
された酸素濃度に対して薄いか、濃いかのいずれ
かの値にある。この時、電圧比較回路６からの比
較結果を表わす積分回路８からの信号によつて作
動するスイツチ１３で電圧Ｖが設定酸素濃度を表
わす設定電圧V0になるようにI0を制御すれば、第
２図に示したようにＶ＝V0の時の電流、すなわ
ち濃度に応じた電流I0として得られる。この時の
電流I1は(3)式より、PV＝０なので、 I1＝Ｄ・ａ・4F／Ｉ・Ｒ・ＴPM ……(4) となる。
したがつて、PMはこの場合は大気であり、大
気の酸素濃度は21％であるので、電流I1は酸素濃
度21％の示す。そして、酸素量制御器７を停止し
たりして上述の動作を実行し、I1を求めた後、設
定目標酸素濃度Ｘ（％）に対する目標電流値I0を
知るために、上述の電流I1を用いて I0＝I1Ｘ／21 ……(5) で、I0が求まることになる。
気の酸素濃度は21％であるので、電流I1は酸素濃
度21％の示す。そして、酸素量制御器７を停止し
たりして上述の動作を実行し、I1を求めた後、設
定目標酸素濃度Ｘ（％）に対する目標電流値I0を
知るために、上述の電流I1を用いて I0＝I1Ｘ／21 ……(5) で、I0が求まることになる。
つまり、(5)式からI0を求めて、このI0を設定値
とすれば排気ガス中のごみ等によつて拡散抵抗体
の拡散面積が経時的変化を生じても正確に制御を
実行できる。この時のI1は記憶装置１４に記憶し
ておけば、常に更新可能である。
とすれば排気ガス中のごみ等によつて拡散抵抗体
の拡散面積が経時的変化を生じても正確に制御を
実行できる。この時のI1は記憶装置１４に記憶し
ておけば、常に更新可能である。
最後に、第１図に示した構成でI0＝０とした場
合、すなわち、電解質１に電流等の制御電力を供
給しないような構成とすると(1)式は、 Ｖ＝Ｒ・Ｔ／4FlnPA／PV ……(6) となり、電圧Ｖが設定電圧V0になるように酸素
量制御器７を制御すれば、PV≒０、すなわち測
定ガス中の酸素濃度を零近くに制御できる。これ
は理論空燃比でスイツチ的に電圧が切り換る酸素
濃度淡電池として使用できるものである。
合、すなわち、電解質１に電流等の制御電力を供
給しないような構成とすると(1)式は、 Ｖ＝Ｒ・Ｔ／4FlnPA／PV ……(6) となり、電圧Ｖが設定電圧V0になるように酸素
量制御器７を制御すれば、PV≒０、すなわち測
定ガス中の酸素濃度を零近くに制御できる。これ
は理論空燃比でスイツチ的に電圧が切り換る酸素
濃度淡電池として使用できるものである。
以上述べた通り本発明は基本的には拡散律速作
用を用いて線形な出力が得られ、しかも目標酸素
濃度でステツプ的な出力変化が得られるため正確
な制御が実行できるものである。
用を用いて線形な出力が得られ、しかも目標酸素
濃度でステツプ的な出力変化が得られるため正確
な制御が実行できるものである。
第１図は本発明の一実施例の動作原理を示す構
成図、第２乃至第５図はその動作原理を説明する
特性図である。 １……電解質、２……電流設定回路、３……チ
ヤンバ、４……電圧測定回路、５……拡散抵抗
体、６……電圧比較回路、７……酸素量制御器。
成図、第２乃至第５図はその動作原理を説明する
特性図である。 １……電解質、２……電流設定回路、３……チ
ヤンバ、４……電圧測定回路、５……拡散抵抗
体、６……電圧比較回路、７……酸素量制御器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ (a) 測定ガス中の酸素が拡散する拡散抵抗を
備えたイオン伝導性の固体電解質よりなる酸素
濃度検出器； (b) 前記固体電解質に目標とする酸素濃度に対応
した電流を流す電流設定手段； (c) 前記拡散抵抗により拡散された酸素分圧に依
存して生じるステツプ特性の電圧を測定する電
圧測定手段； (d) 前記ステツプ特性の電圧の上位電圧と下位電
圧の間に予め設定された設定電圧を設定する電
圧設定手段； (e) 前記電圧測定手段で測定された電圧と前記電
圧設定手段により定められた設定電圧とを比較
する電圧比較手段； (f) 前記電圧比較手段の比較結果に基づき前記拡
散抵抗により拡散された酸素分圧に依存して生
じる電圧が前記設定電圧になるように酸素濃度
を制御する酸素量制御手段 とよりなる酸素濃度制御装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記電流設
定手段には、前記固体電解質が電子伝導領域に突
入する状態で前記固体電解質に流し込む電流を少
なくする電流減少手段が設けられている酸素濃度
制御装置。 ３ 特許請求の範囲第１項において、電流が流れ
る前記固体電解質の両面に設けられた電極は、前
記固体電解質が電子伝導領域に突入する状態で短
絡手段によつて短絡される酸素濃度制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57059676A JPS58176712A (ja) | 1982-04-12 | 1982-04-12 | 酸素濃度制御装置 |
| EP83103494A EP0092132B1 (en) | 1982-04-12 | 1983-04-11 | Oxygen concentration control system |
| DE8383103494T DE3378698D1 (en) | 1982-04-12 | 1983-04-11 | Oxygen concentration control system |
| US06/653,550 US4622125A (en) | 1982-04-12 | 1984-09-24 | Oxygen concentration control system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57059676A JPS58176712A (ja) | 1982-04-12 | 1982-04-12 | 酸素濃度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58176712A JPS58176712A (ja) | 1983-10-17 |
| JPH0534688B2 true JPH0534688B2 (ja) | 1993-05-24 |
Family
ID=13120030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57059676A Granted JPS58176712A (ja) | 1982-04-12 | 1982-04-12 | 酸素濃度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58176712A (ja) |
-
1982
- 1982-04-12 JP JP57059676A patent/JPS58176712A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58176712A (ja) | 1983-10-17 |
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