JPH0716997Y2 - Oxygen sensor - Google Patents
Oxygen sensorInfo
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- JPH0716997Y2 JPH0716997Y2 JP7113089U JP7113089U JPH0716997Y2 JP H0716997 Y2 JPH0716997 Y2 JP H0716997Y2 JP 7113089 U JP7113089 U JP 7113089U JP 7113089 U JP7113089 U JP 7113089U JP H0716997 Y2 JPH0716997 Y2 JP H0716997Y2
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Description
【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、限界電流方式の酸素センサにおいて、センシ
ング用電極とは別に、限界電流値制御用の電極をキャッ
プ部分(内外)に設けて、限界電流値を制御し、高濃度
用や低濃度用等として、使用することができるようにし
た酸素センサに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial field of application> The present invention relates to a limiting current type oxygen sensor, in which an electrode for controlling a limiting current value is provided in a cap portion (inside and outside) in addition to a sensing electrode. The present invention relates to an oxygen sensor that can be used for high concentration, low concentration, etc. by controlling a limiting current value.
〈従来の技術〉 従来の酸素センサとしては、例えば第3図に示した如き
構造のものが提案されている。<Prior Art> As a conventional oxygen sensor, for example, one having a structure as shown in FIG. 3 has been proposed.
この酸素センサの場合、ジルコニア等の固体電解質から
なるセンシング基板1の両面に一対のセンシング用電極
2,3を設けると共に、このセンシング基板1の一側面
(図中、上面)に拡散用の小孔5を有するキャップ4を
被冠させ、かつこのキャップ4上面等に加熱用のヒータ
6を設けてなり、そして、上記センシング用電極2,3に
は、センシング用電源7や、必要な電流計8、電圧計9
等が接続されている。一方、加熱用のヒータ6には、加
熱用電源10が接続されている。In the case of this oxygen sensor, a pair of sensing electrodes is provided on both sides of a sensing substrate 1 made of a solid electrolyte such as zirconia.
2 and 3 are provided, a cap 4 having a small hole 5 for diffusion is capped on one side surface (upper surface in the drawing) of the sensing substrate 1, and a heater 6 for heating is provided on the upper surface of the cap 4 and the like. The sensing electrodes 2 and 3 are connected to the sensing power source 7, a necessary ammeter 8 and a voltmeter 9 respectively.
Etc. are connected. On the other hand, a heating power source 10 is connected to the heating heater 6.
このような酸素センサにおいて、酸素濃度を測定するに
は、先ず、ヒータ6によりセンサ自体を所望の駆動温度
(例えば400℃程度)まで加熱し、この駆動温度に達し
たら、センシング用電極2,3の通電による電流値(限界
電流値)を、電流計8により読み取り、この電流値から
酸素濃度を求めればよい。In such an oxygen sensor, in order to measure the oxygen concentration, first, the sensor itself is heated to a desired driving temperature (for example, about 400 ° C.) by the heater 6, and when the driving temperature is reached, the sensing electrodes 2, 3 The current value (limit current value) due to the energization of is read by the ammeter 8 and the oxygen concentration may be obtained from this current value.
〈考案が解決しようとする課題〉 ところが、上記従来構造の酸素センサでは、キャップ4
の小孔寸法(内径)により、限界電流値は大きく左右さ
れる。<Problems to be Solved by the Invention> However, in the above-described conventional oxygen sensor, the cap 4
The critical current value greatly depends on the small hole size (inner diameter) of.
しかし、この小孔5の寸法は、センサが作成された段階
で一義的に決まるため、その用途は固定されていまう。
逆に、用途に応じて、小孔寸法を決めて、対応した酸素
センサを製造する必要がある。However, the size of the small hole 5 is uniquely determined at the stage when the sensor is manufactured, and therefore its use is fixed.
Conversely, it is necessary to determine the small hole size according to the application and manufacture a corresponding oxygen sensor.
この小孔寸法を決めると言っても、製造技術面から、あ
まり小さかったりすると、甚だ困難で、任意にかつ自由
に設定できるというわけではない。Even if the size of this small hole is determined, it is extremely difficult from the viewpoint of manufacturing technology if it is too small, and it cannot be set freely and freely.
本考案は、このような従来の実情に鑑みてなされたもの
である。The present invention has been made in view of such a conventional situation.
〈課題を解決するための手段〉 かゝる本考案の特徴とする点は、固体電解質からなるセ
ンシング基板の両面に一対のセンシング用電極を設ける
と共に、前記センシング基板の一側面に拡散用の小孔を
有するキャップを被冠させ、かつ該キャップ上面等に加
熱用のヒータを設けた酸素センサにおいて、前記キャッ
プを固体電解質で形成すると共に、当該キャップの内部
に前記ヒータのヒータ電極と対極をなす限界電流値制御
用の内部電極を設け、該内部電極と前記ヒータ電極との
間に制御用電源を接続して、限界電流値を制御する酸素
センサにある。<Means for Solving the Problems> The feature of the present invention is that a pair of sensing electrodes are provided on both sides of a sensing substrate made of a solid electrolyte, and a small diffusion surface is provided on one side of the sensing substrate. In an oxygen sensor in which a cap having a hole is capped and a heater for heating is provided on the upper surface of the cap or the like, the cap is formed of a solid electrolyte and a counter electrode is formed inside the cap with a heater electrode of the heater. An oxygen sensor for controlling a limiting current value by providing an internal electrode for controlling a limiting current value and connecting a control power supply between the internal electrode and the heater electrode.
〈作用〉 この限界電流値制御用の内部電極とヒータ電極との間へ
の定電流通電や定電圧印加により(極性や電流、電圧等
の大きさを変えることにより)、キャップ自体の固体電
解質による酸素に対するポンピング作用が調節されるた
め、自由な限界電流値の設定が行なえるようになる。<Operation> By applying a constant current or applying a constant voltage between the internal electrode for controlling the limiting current value and the heater electrode (by changing the magnitude of polarity, current, voltage, etc.), the solid electrolyte of the cap itself is used. Since the pumping action on oxygen is adjusted, it is possible to freely set the limiting current value.
〈実施例〉 第1図は本考案に係る酸素センサの一実施例を示したも
のである。<Embodiment> FIG. 1 shows an embodiment of the oxygen sensor according to the present invention.
本酸素センサは、限界電流値制御用の内部電極11および
その制御用電極12を除いては、その基本的な構造は、上
述した第3図の酸素センサと略同構造であるため、同一
部分には同一符号を付してある。The oxygen sensor of the present invention has substantially the same basic structure as the oxygen sensor of FIG. 3 except for the internal electrode 11 for controlling the limiting current value and the controlling electrode 12, and therefore, the same portion Are given the same reference numerals.
ただ、本酸素センサの場合、キャップ4もジルコニア等
の固体電解質で形成してあり、上記限界電流値制御用の
内部電極11は、加熱用ヒータ6のヒータ電極6aと対極を
なすものとして、キャップ4内部の頂部(内側上面)に
設けてある。However, in the case of this oxygen sensor, the cap 4 is also formed of a solid electrolyte such as zirconia, and the internal electrode 11 for controlling the limiting current value serves as a counter electrode to the heater electrode 6a of the heater 6 for heating. 4 is provided on the top (inner upper surface) inside.
そして、この内部電極11とヒータ電極6a間には、限界電
流値の制御用電源12を接続してある。また、この電源12
の極性は、電源12自体の付替や、切換えスイッチ等の付
設等により自在に変えられるようになっている。A power source 12 for controlling the limiting current value is connected between the internal electrode 11 and the heater electrode 6a. Also, this power supply 12
The polarity of can be freely changed by replacing the power supply 12 itself, attaching a changeover switch, or the like.
次に、かゝる本考案の酸素センサの使用方法について説
明する。Next, a method of using the oxygen sensor of the present invention will be described.
(1)高濃度測定の場合 (例えば、酸素濃度21%以上の場合) この高濃度測定では、センサ寿命が問題となる。と言う
のは、高濃度域では限界電流が大きいため、センシング
用電極2,3部分への負担が大きく、電極能力の劣化が速
かったからである。そこで、従来、高濃度測定では、限
界電流値の小さいセンサ(キャップ小孔5の小さいセン
サ)を作成し、使用していた。(1) In the case of high concentration measurement (for example, when the oxygen concentration is 21% or more) In this high concentration measurement, the sensor life becomes a problem. This is because the limiting current is large in the high-concentration region, the load on the sensing electrodes 2 and 3 is large, and the electrode performance deteriorates quickly. Therefore, conventionally, in high-concentration measurement, a sensor with a small limiting current value (a sensor with a small cap small hole 5) was created and used.
しかし、従来、この小孔5の極小化には、製造面から、
ある程度の限界はあった。However, conventionally, in order to minimize the small hole 5, in terms of manufacturing,
There were some limits.
本考案の酸素センサでは、この高濃度測定の場合、第2
図(A)に示したように、限界電流値制御用の内部電極
11側をマイナス極とし、ヒータ電極6a側をプラス極とし
て、制御用電源12として、定電流源を接続する。With the oxygen sensor of the present invention, in the case of this high concentration measurement, the second
As shown in the figure (A), internal electrodes for controlling the limiting current value
A constant current source is connected as a control power supply 12 with the 11 side as a negative pole and the heater electrode 6a side as a positive pole.
この定電流源の接続により、キャップ4内の酸素は、図
示の矢印の如くセンシング基板1側の電極2,3によるポ
ンピング作用の他に、上記内部電極11とヒータ電極6aに
よるキャップ4自体の固体電解質によるポンピング作用
によっても、排出される。Owing to the connection of the constant current source, oxygen in the cap 4 is pumped by the electrodes 2 and 3 on the sensing substrate 1 side as shown by the arrow in the figure, and the cap 4 itself is solidified by the internal electrode 11 and the heater electrode 6a. It is also discharged by the pumping action of the electrolyte.
この場合、制御用電源12の大きさは、キャップ側のポン
ピング作用が、センシング基板側のポンピング作用よ
り、能力的に小さくなるように設定する。In this case, the size of the control power supply 12 is set so that the pumping action on the cap side is smaller than the pumping action on the sensing substrate side.
いずれにして、この酸素センサの使用方法によれば、従
来、センシング基板1側で、すべてポンピングされてい
たキャップ4内の酸素の一部が、キャップ4側のポンピ
ング作用により排出されるため、結果的に、見掛け上、
キャップ小孔5の小さいセンサ、つまり限界電流値の小
さいセンサが得られる。In any case, according to the method of using the oxygen sensor, a part of the oxygen in the cap 4 which has been pumped on the sensing substrate 1 side in the past is discharged by the pumping action on the cap 4 side. Apparently,
A sensor having a small cap small hole 5, that is, a sensor having a small limiting current value can be obtained.
従って、実際の小孔5の大きさは、製造困難な程の小さ
さでなくとも、所定の限界電流値の小さいセンサが得ら
れ、またセンシング用電極2,3部分への負担が軽減され
るため、センサ寿命の向上を図ることができる。Therefore, even if the actual size of the small hole 5 is not so small as to be difficult to manufacture, a sensor having a small predetermined limiting current value can be obtained, and the load on the sensing electrodes 2 and 3 is reduced. Therefore, the sensor life can be improved.
(2)低濃度測定の場合 (例えば酸素濃度1%以下の場合) この低濃度測定では、分解能が問題となる。従来、低濃
度測定には、限界電流値の大きいセンサ(キャップ小孔
5の大きいセンサ)を作成し、分解能を高めていた。(2) When measuring low concentration (for example, when the oxygen concentration is 1% or less) In this low concentration measurement, resolution becomes a problem. Conventionally, for low-concentration measurement, a sensor having a large limiting current value (a sensor having a large cap small hole 5) was created to improve the resolution.
しかし、あまりキャップ小孔5を大きくすることは、穴
開け行程での歩留りの低下(破損率が高くなる)や、ギ
ャップ強度の低下を招く等の問題があった。However, if the cap small hole 5 is made too large, there are problems such as a decrease in yield in the drilling process (increased breakage rate) and a decrease in gap strength.
本考案の酸素センサでは、この定濃度測定の場合、第2
図(B)に示したように、限界電流値制御用の内部電極
11側をプラス極とし、ヒータ電極6a側をマイナス極とし
て、制御用電源12として、定電流源や定電圧源を接続す
る。With the oxygen sensor of the present invention, in the case of this constant concentration measurement, the second
As shown in the figure (B), internal electrodes for controlling the limiting current value
A constant current source or a constant voltage source is connected as the control power source 12 by using the 11 side as a positive pole and the heater electrode 6a side as a negative pole.
この定電流源や定電圧源の接続により、図示の矢印の如
くキャップ4内には、外気からの酸素が、小孔5から導
入される他に、上記内部電極11とヒータ電極6aによるキ
ャップ4自体の固体電解質によるポンピング作用によっ
ても、導入される。By connecting the constant current source and the constant voltage source, oxygen from the outside air is introduced into the cap 4 through the small holes 5 as shown by an arrow in the figure, and the cap 4 is formed by the internal electrode 11 and the heater electrode 6a. It is also introduced by the pumping action of its own solid electrolyte.
この場合、制御用電源12の大きさは、キャップ側のポン
ピング作用が、センシング基板側のポンピング作用よ
り、能力的に小さくなるように設定する。In this case, the size of the control power supply 12 is set so that the pumping action on the cap side is smaller than the pumping action on the sensing substrate side.
いずれにして、この酸素センサの使用方法によれば、従
来、キャップ小孔5側からすべて導入されていたキャッ
プ4内への酸素の一部が、キャップ4側からもポンピン
グにより導入されるため、結果的に、見掛け上、キャッ
プ小孔5の大きいセンサ、つまり限界電流値の大きいセ
ンサが得られる。In any case, according to the method of using this oxygen sensor, a part of oxygen in the cap 4, which has been conventionally entirely introduced from the cap small hole 5 side, is also introduced by pumping from the cap 4 side. As a result, it is possible to obtain a sensor having a large cap small hole 5, that is, a sensor having a large limiting current value.
このキャップ4側のポンピングにより導入される酸素の
量は、低濃度域では、酸素濃度に依存するため、単なる
限界電流値のかさ上げだけではなく、分解能の向上が得
られる。Since the amount of oxygen introduced by pumping on the side of the cap 4 depends on the oxygen concentration in the low concentration region, not only the limit current value is simply increased but also the resolution is improved.
なお、上記各使用方法では、高濃度および低濃度測定の
場合について説明したが、本考案の酸素センサでは、大
気中の酸素濃度のような通常の濃度測定にも、勿論対応
することができる。In each of the above-described usage methods, the case of measuring high concentration and low concentration has been described, but the oxygen sensor of the present invention can of course be applied to ordinary concentration measurement such as oxygen concentration in the atmosphere.
〈考案の効果〉 以上の説明から明らかなように本考案の酸素センサによ
れば、次のような優れた効果が期待できる。<Effect of Device> As is clear from the above description, the oxygen sensor of the present invention can be expected to have the following excellent effects.
(1)高濃度測定では、キャップ小孔がある程度の大き
さの一定寸法に確定されていても、このキャップ部分に
設けた限界電流制御用の電極により、限界電流値を小さ
くコントロールできるため、高濃度測定が可能であり、
またセンシング用電極への負担の軽減により、センサ寿
命の向上を図ることができる。(1) In high-concentration measurement, even if the cap small hole is defined to have a certain size and a certain size, the limit current value can be controlled to a small value by the electrode for limiting current control provided in this cap portion. It is possible to measure concentration,
Further, the life of the sensor can be improved by reducing the load on the sensing electrode.
(2)低濃度測定では、やはりキャップ小孔が一定寸法
に確定されていても、このキャップ部分に設けた限界電
流制御用の電極により、限界電流値を大きくコントロー
ルできるため、低濃度測定が可能であり、また、この際
の酸素導入量が、低濃度域では、酸素濃度に依存するた
め、所定の分解能が得られる。(2) In low concentration measurement, even if the cap small hole is fixed to a certain size, the limit current value can be greatly controlled by the electrode for limiting current control provided in this cap part, so low concentration measurement is possible. Further, since the amount of oxygen introduced at this time depends on the oxygen concentration in the low concentration range, a predetermined resolution can be obtained.
(3)また、センサ構造においても、限界電流制御用の
電極として、既設のヒータ電極を利用すると共に、内部
電極をキャップ内に設けるのみであるため、製造が簡単
である。(3) Also in the sensor structure, since the existing heater electrode is used as the electrode for controlling the limiting current and the internal electrode is only provided in the cap, the manufacturing is simple.
(4)勿論、制御用電源の付替へや切換えスイッチ類、
その他の部品により、限界電流制御用電極の極性の変更
や、電流値、電圧値を変えることが簡単にできるため、
一つのセンサで、高濃度用から低濃度用へと、広範囲で
対応することができる優れたセンサが得られる。(4) Of course, it is necessary to change the control power supply or changeover switches,
Since it is possible to easily change the polarity of the limit current control electrode and change the current value and voltage value with other parts,
With one sensor, it is possible to obtain an excellent sensor that can handle a wide range from high concentration to low concentration.
第1図は本考案に係る酸素センサの一実施例を示した説
明図、第2図(A)〜(B)は第1図の酸素センサの各
使用方法を示した説明図、第3図は従来の酸素センサの
一例を示した説明図である。 図中、 1……センシング基板、2,3……センシング用電極、4
……キャップ、5……小孔、6……ヒータ、6a……ヒー
タ電極、11……内部電極、12……制御用電源、FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment of an oxygen sensor according to the present invention, FIGS. 2 (A) and 2 (B) are explanatory views showing respective usages of the oxygen sensor of FIG. 1, and FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a conventional oxygen sensor. In the figure, 1 ... Sensing substrate, 2, 3 ... Sensing electrode, 4
...... Cap, 5 ... Small hole, 6 ... Heater, 6a ... Heater electrode, 11 ... Internal electrode, 12 ... Control power supply,
Claims (3)
に一対のセンシング用電極を設けると共に、前記センシ
ング基板の一側面に拡散用の小孔を有するキャップを被
冠させ、かつ該キャップ上面等に加熱用のヒータを設け
た酸素センサにおいて、前記キャップを固体電解質で形
成すると共に、当該キャップの内部に前記ヒータのヒー
タ電極と対極をなす限界電流値制御用の内部電極を設
け、該内部電極と前記ヒータ電極との間に制御用電源を
接続して、限界電流値を制御することを特徴とする酸素
センサ。1. A pair of sensing electrodes are provided on both sides of a sensing substrate made of a solid electrolyte, a cap having a small hole for diffusion is capped on one side surface of the sensing substrate, and the upper surface of the cap is heated. In the oxygen sensor provided with a heater for use, the cap is formed of a solid electrolyte, and an internal electrode for controlling a limiting current value that forms a counter electrode with the heater electrode of the heater is provided inside the cap, and the internal electrode and the An oxygen sensor characterized by connecting a control power supply to a heater electrode to control a limiting current value.
測定用としたことを特徴とする前記請求項1記載の酸素
センサ。2. The oxygen sensor according to claim 1, wherein the internal electrode is a negative electrode for high concentration measurement.
定用としたことを特徴とする前記請求項1記載の酸素セ
ンサ。3. The oxygen sensor according to claim 1, wherein the internal electrode is a positive electrode for low concentration measurement.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7113089U JPH0716997Y2 (en) | 1989-06-17 | 1989-06-17 | Oxygen sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7113089U JPH0716997Y2 (en) | 1989-06-17 | 1989-06-17 | Oxygen sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0310253U JPH0310253U (en) | 1991-01-31 |
| JPH0716997Y2 true JPH0716997Y2 (en) | 1995-04-19 |
Family
ID=31607890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7113089U Expired - Lifetime JPH0716997Y2 (en) | 1989-06-17 | 1989-06-17 | Oxygen sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0716997Y2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006011480A1 (en) * | 2006-03-13 | 2007-09-20 | Robert Bosch Gmbh | gas sensor |
-
1989
- 1989-06-17 JP JP7113089U patent/JPH0716997Y2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0310253U (en) | 1991-01-31 |
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