JPH01296159A - 板状酸素センサ - Google Patents
板状酸素センサInfo
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- JPH01296159A JPH01296159A JP63125939A JP12593988A JPH01296159A JP H01296159 A JPH01296159 A JP H01296159A JP 63125939 A JP63125939 A JP 63125939A JP 12593988 A JP12593988 A JP 12593988A JP H01296159 A JPH01296159 A JP H01296159A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
- G01N27/4077—Means for protecting the electrolyte or the electrodes
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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)
本発明は取付方向に拘わりなく常に最適な測定を実施可
能な板状酸素センサに関するものである。
能な板状酸素センサに関するものである。
(従来の技術)
従来、板状のセンサ素子を使用した酸素センサにおける
測定精度を向上させるため、第7図(a)、 (b)
に示すように、板状センサ素子21を保護する保護カバ
ー22に設けた被測定ガスを導入する被測定ガス流通孔
23を、センサ素子板面に対向しない位置に位置せしめ
た酸素センサを、本願人は実開昭60− 150447
号公報において開示している。
測定精度を向上させるため、第7図(a)、 (b)
に示すように、板状センサ素子21を保護する保護カバ
ー22に設けた被測定ガスを導入する被測定ガス流通孔
23を、センサ素子板面に対向しない位置に位置せしめ
た酸素センサを、本願人は実開昭60− 150447
号公報において開示している。
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、上述した実開昭60−150447号公
報記載の酸素センサにおいては、第7図(b)のA−A
断面図に示すように、測定電極24は板状センサ素子2
1の幅広面に設けられているため、取付方向によって被
測定ガスの測定電極24への当り方が異なる欠点があっ
た。すなわち、被測定ガスがへ方向から入る場合とB方
向から入る場合とでは、センサ素子21の測定電極24
への被測定ガスの当り方が異なる欠点があった。
報記載の酸素センサにおいては、第7図(b)のA−A
断面図に示すように、測定電極24は板状センサ素子2
1の幅広面に設けられているため、取付方向によって被
測定ガスの測定電極24への当り方が異なる欠点があっ
た。すなわち、被測定ガスがへ方向から入る場合とB方
向から入る場合とでは、センサ素子21の測定電極24
への被測定ガスの当り方が異なる欠点があった。
このように、被測定ガスの測定電極24への当り方が異
なると、後述する理由でセンサのλ制御点が変化すると
ともに、低流速下での応答性が異なるため、精度の良い
測定が実施できなくなる欠点があった。
なると、後述する理由でセンサのλ制御点が変化すると
ともに、低流速下での応答性が異なるため、精度の良い
測定が実施できなくなる欠点があった。
本発明の目的は上述した課題を解消して、板状センサ素
子を使用した酸素センサにおいて取付方向に拘わらず常
に制御点が一定で精度の良い測定を実施できる板状酸素
センサを提供しようとするものである。
子を使用した酸素センサにおいて取付方向に拘わらず常
に制御点が一定で精度の良い測定を実施できる板状酸素
センサを提供しようとするものである。
(課題を解決するための手段)
本発明の板状酸素センサの第1発明は、幅広面に測定電
極を有する板状酸素センサと、板状センサ素子を保護す
る保護カバーより成り、保護カバーにガスを導入するた
めの複数のガス導入口を有する板状酸素センサにおいて
、前記ガス導入口にガス流れの方向を変える案内板を設
けるとともに、ガス導入口間の間隔が、保護カバー円周
上において異なることを特徴とするものである。
極を有する板状酸素センサと、板状センサ素子を保護す
る保護カバーより成り、保護カバーにガスを導入するた
めの複数のガス導入口を有する板状酸素センサにおいて
、前記ガス導入口にガス流れの方向を変える案内板を設
けるとともに、ガス導入口間の間隔が、保護カバー円周
上において異なることを特徴とするものである。
また、本発明の板状酸素センサの第2発明は、幅広面に
測定電極を有する板状酸素センサと、板状センサ素子を
保護する保護カバーより成り、保護カバーにガスを導入
するための複数のガス導入口を有する板状酸素センサに
おいて、前記ガス導入口にガス流れの方向を変える案内
板を設けるとともに、ガス導入口の開口度が保護カバー
円周上において異なることを特徴とするものである。
測定電極を有する板状酸素センサと、板状センサ素子を
保護する保護カバーより成り、保護カバーにガスを導入
するための複数のガス導入口を有する板状酸素センサに
おいて、前記ガス導入口にガス流れの方向を変える案内
板を設けるとともに、ガス導入口の開口度が保護カバー
円周上において異なることを特徴とするものである。
さらに、本発明の板状酸素センサの第3発明は、幅広面
に測定電極を有する板状酸素センサと、板状センサ素子
を保護する保護カバーより成り、保護カバーにガスを導
入するための複数のガス導入口を存する板状酸素センサ
において、前記ガス導入口にガス流れの方向を変える案
内板を設けるとともに、案内板およびガス導入口の保護
カバーの軸方向長さが保護カバー円周上において異なる
ことを特徴とするものである。
に測定電極を有する板状酸素センサと、板状センサ素子
を保護する保護カバーより成り、保護カバーにガスを導
入するための複数のガス導入口を存する板状酸素センサ
において、前記ガス導入口にガス流れの方向を変える案
内板を設けるとともに、案内板およびガス導入口の保護
カバーの軸方向長さが保護カバー円周上において異なる
ことを特徴とするものである。
(作 用)
上述した構成において、ガス導入口に案内板を設けると
ともに、ガス導入口間の間隔、ガス導入口の開口度およ
び案内板とガス導入口の開口の軸方向長さをそれぞれ異
ならせて非対称とすることにより、測定電極に被測定ガ
スが直接当たらないよう構成するとともに、保護カバー
内で被測定ガスを一定方向の旋回流とすることにより、
取付位置が変わってもガスが常に一定の状態で測定電極
に当たるよう構成している。そのため、単に案内板およ
びガス導入口を等間隔かつ同一長さとした場合と比べて
、得られる旋回流はより好ましい状態となり、取付によ
る異方性をより好適に除去することができる。
ともに、ガス導入口間の間隔、ガス導入口の開口度およ
び案内板とガス導入口の開口の軸方向長さをそれぞれ異
ならせて非対称とすることにより、測定電極に被測定ガ
スが直接当たらないよう構成するとともに、保護カバー
内で被測定ガスを一定方向の旋回流とすることにより、
取付位置が変わってもガスが常に一定の状態で測定電極
に当たるよう構成している。そのため、単に案内板およ
びガス導入口を等間隔かつ同一長さとした場合と比べて
、得られる旋回流はより好ましい状態となり、取付によ
る異方性をより好適に除去することができる。
以下、被測定ガスの測定電極への当り方が異なるとλ制
御点が変わる理由について説明する。−般に、センサの
λ制御点は第6図(a)に示すように理論空燃比点から
僅かにリーン側にシフトしている。このシフトは次の現
象によって起こる。
御点が変わる理由について説明する。−般に、センサの
λ制御点は第6図(a)に示すように理論空燃比点から
僅かにリーン側にシフトしている。このシフトは次の現
象によって起こる。
即ち、リーン雰囲気(酸素過剰雰囲気)であっても排気
ガス中にはCo、HC等の未燃成分がある。
ガス中にはCo、HC等の未燃成分がある。
この未燃成分は理想的には過剰酸素と反応し、平衡ガス
になる。この場合5.λ制御点は理論空燃比点と一部す
る。この平衡化反応はセンサ素子のコーティング層、白
金層をガスが通過する間に進行し、3相界面に達するま
でに完全に進行すれば前記の理想状態となる。しかしな
がら、実際には反応は完全に進行せず、いくらかの未燃
成分は3相界面に到達し、ZrO□のO−と反応し、例
えばCO+○−→CO□+2eとなり、エレクトロンを
残す。即ち、たくさんある3相界面の一部(未燃成分が
到達したところ)では起電力を発生し、リーン雰囲気で
あっても起電力が出てしまい、見かけ上λ制御点がリー
ン側にシフトする。従って、測定電極へ強く被測定ガス
が当る場合は未燃成分の3相界面への到達量が多く起電
力が高くなり(リーンシフトが大)、弱く当る場合はこ
の逆となる。未燃成分の平衡化反応は、温度が上がると
速くなるため、リーンシフトは被測定ガス温度(センサ
素子温度)が上がると少なくなる。従って、排ガスの測
定電極への当り方によってセンサ素子の温度が変わる事
もλ制御点の差の一因となる。その結果、従来の酸素セ
ンサでは、第6図(b)に示すように被測定ガスの流れ
る方向に対する取付方向によりλ制御点が変化する。
になる。この場合5.λ制御点は理論空燃比点と一部す
る。この平衡化反応はセンサ素子のコーティング層、白
金層をガスが通過する間に進行し、3相界面に達するま
でに完全に進行すれば前記の理想状態となる。しかしな
がら、実際には反応は完全に進行せず、いくらかの未燃
成分は3相界面に到達し、ZrO□のO−と反応し、例
えばCO+○−→CO□+2eとなり、エレクトロンを
残す。即ち、たくさんある3相界面の一部(未燃成分が
到達したところ)では起電力を発生し、リーン雰囲気で
あっても起電力が出てしまい、見かけ上λ制御点がリー
ン側にシフトする。従って、測定電極へ強く被測定ガス
が当る場合は未燃成分の3相界面への到達量が多く起電
力が高くなり(リーンシフトが大)、弱く当る場合はこ
の逆となる。未燃成分の平衡化反応は、温度が上がると
速くなるため、リーンシフトは被測定ガス温度(センサ
素子温度)が上がると少なくなる。従って、排ガスの測
定電極への当り方によってセンサ素子の温度が変わる事
もλ制御点の差の一因となる。その結果、従来の酸素セ
ンサでは、第6図(b)に示すように被測定ガスの流れ
る方向に対する取付方向によりλ制御点が変化する。
(実施例)
第1図(a)、(b)は本発明の第1発明である酸素セ
ンサの一例の構成を示す図およびそのA−A’断面図で
ある。第1図(a)、(b)に示す実施例では、従来か
ら公知の構成の被測定ガスを検知するための測定電極1
を幅広部に有する板状センサ素子2を図示しない酸素セ
ンサ本体に固定し、こセンサ素子2を例えば金属製保護
カバー3で覆った構造を示している。この保護カバー3
の円周上に、複数の案内板4から構成されるガス導入口
5をそれらの間の間隔を異ならせて配置している。また
、板状センサ素子2はガス導入口5に対応する位置に設
けられるとともに、測定電極1に対向する保護カバー3
にはガス導入口5を設けないように構成している。
ンサの一例の構成を示す図およびそのA−A’断面図で
ある。第1図(a)、(b)に示す実施例では、従来か
ら公知の構成の被測定ガスを検知するための測定電極1
を幅広部に有する板状センサ素子2を図示しない酸素セ
ンサ本体に固定し、こセンサ素子2を例えば金属製保護
カバー3で覆った構造を示している。この保護カバー3
の円周上に、複数の案内板4から構成されるガス導入口
5をそれらの間の間隔を異ならせて配置している。また
、板状センサ素子2はガス導入口5に対応する位置に設
けられるとともに、測定電極1に対向する保護カバー3
にはガス導入口5を設けないように構成している。
上述した構成の本発明の板状酸素センサでは、A、B、
C,Dのどの方向から排ガスが入り込んでも直接測定電
極1に当たらず、リーンシフトを抑えることができる。
C,Dのどの方向から排ガスが入り込んでも直接測定電
極1に当たらず、リーンシフトを抑えることができる。
即ち、特定方向のみリーンシフトが大きくなることはな
い。この場合、A。
い。この場合、A。
B力向から排気ガスが導入されると、この排気ガスは保
護カバー3内をほぼ一周してから測定電極1へ当たるの
でこの方向での応答性が若干低下する。これを解消する
ためには、A、B力向から排気ガスが導入される導入口
5の目開きを他の導入口5よりも多く、即ち後述する実
施例のように目開きを大にするか、導入口5の長さを大
にすると好ましい。
護カバー3内をほぼ一周してから測定電極1へ当たるの
でこの方向での応答性が若干低下する。これを解消する
ためには、A、B力向から排気ガスが導入される導入口
5の目開きを他の導入口5よりも多く、即ち後述する実
施例のように目開きを大にするか、導入口5の長さを大
にすると好ましい。
第2図(a)、(b)は本発明の酸素センサの他の例の
構成を示す図およびそのA−A’断面図である。本実施
例は第1図(a)、(b)に示した実施例の変形例を示
しており、第1図(a)。
構成を示す図およびそのA−A’断面図である。本実施
例は第1図(a)、(b)に示した実施例の変形例を示
しており、第1図(a)。
(b)に示した実施例と異なる点は、板状センサ素子2
とガス導入口5とが直接対向しない様に配置した点であ
る。第2図(a)、 (b)に示した構成の板状酸素
センサでも、同様にA、B、C。
とガス導入口5とが直接対向しない様に配置した点であ
る。第2図(a)、 (b)に示した構成の板状酸素
センサでも、同様にA、B、C。
Dのどの方向から排気ガスが導入されても直接センサ素
子に当たらないのでリーンシフトを抑えることができる
。この場合、排気ガスはガス導入口5の上端から約30
〜45°の角度をもって上方に拡がりながら旋回する。
子に当たらないのでリーンシフトを抑えることができる
。この場合、排気ガスはガス導入口5の上端から約30
〜45°の角度をもって上方に拡がりながら旋回する。
従って、B力向から排気ガスが導入されたときが最も速
く測定電極1に到達することになる。一方、D方向から
排気ガスが導入される場合は、保護カバー3内をほぼ一
周して測定電極1へ達するため遅くなるが、B力向から
導入される場合に比べて導入口5の数が多いため排ガス
導入量が多くなり遅くなる分を補うことができる。
く測定電極1に到達することになる。一方、D方向から
排気ガスが導入される場合は、保護カバー3内をほぼ一
周して測定電極1へ達するため遅くなるが、B力向から
導入される場合に比べて導入口5の数が多いため排ガス
導入量が多くなり遅くなる分を補うことができる。
第3図(a)、(b)および第4図(a)。
(b)はそれぞれ本発明の第2発明である酸素センサの
一例の構成を示す図である。第3図(a)。
一例の構成を示す図である。第3図(a)。
(b)および第4図(a)、(b)に示す実施例におい
て、第1図(a)、(b)に示す部材と同一の部材には
同一の符号を付し、その説明を省略する。第3図(a)
、(b)に示す実施例において第1図(a)、(b)に
示す実施例と異なる点は、保護カバー3に設けたガス導
入口5の開口度(目開き)をそのA−A’断面図に示す
ように大、中、小の3段階にした点である。また、第4
図(a)、 (b)に示す実施例において第1図(a
)、(b)に示す実施例と異なる点は、第3図(a)、
(b)に示した例と同様にガス導入口5の開口度を
変えるとともに、板状センサ素子2とガク、導入口5と
が直接対向しないように構成した点である。いずれの実
施例においても、第1図(a)、 (b)に示した例
と同様、排ガスが測定電極1に直接当たらないとともに
、取付方向が変っても保護カバー3内の旋回流を一定に
するごとができる。なお、第3図に示す例では、測定電
極1が対向する個所のガス導入口5を小さくしたので、
直接排気ガスが当ることもない。
て、第1図(a)、(b)に示す部材と同一の部材には
同一の符号を付し、その説明を省略する。第3図(a)
、(b)に示す実施例において第1図(a)、(b)に
示す実施例と異なる点は、保護カバー3に設けたガス導
入口5の開口度(目開き)をそのA−A’断面図に示す
ように大、中、小の3段階にした点である。また、第4
図(a)、 (b)に示す実施例において第1図(a
)、(b)に示す実施例と異なる点は、第3図(a)、
(b)に示した例と同様にガス導入口5の開口度を
変えるとともに、板状センサ素子2とガク、導入口5と
が直接対向しないように構成した点である。いずれの実
施例においても、第1図(a)、 (b)に示した例
と同様、排ガスが測定電極1に直接当たらないとともに
、取付方向が変っても保護カバー3内の旋回流を一定に
するごとができる。なお、第3図に示す例では、測定電
極1が対向する個所のガス導入口5を小さくしたので、
直接排気ガスが当ることもない。
第5図は本発明の第3発明である酸素センサの一例の構
成を示す図である。第5図に示す実施例において、第1
図(a)、(b)に示す部材と同一の部材には同一の符
号を付し、その説明を省略する。第5図に示す実施例に
おいて第1図(a)。
成を示す図である。第5図に示す実施例において、第1
図(a)、(b)に示す部材と同一の部材には同一の符
号を付し、その説明を省略する。第5図に示す実施例に
おいて第1図(a)。
(b)に示す実施例と異なる点は、案内板4およびガス
導入口5の軸方向の長さを変えた点である。
導入口5の軸方向の長さを変えた点である。
この場合も第1図(a)、(b)に示した例と同様、排
ガスが測定電極1に直接当たらないとともに、取付方向
が変っても保護カバー3内の旋回流を一定にすることが
できる。
ガスが測定電極1に直接当たらないとともに、取付方向
が変っても保護カバー3内の旋回流を一定にすることが
できる。
なお、本発明は上述した第1〜3発明単独でも十分にそ
の作用効果を達成できるが、これらの第1〜3発明を適
宜組み合わせることによって、保護カバー内の排ガスの
旋回流の取付方向依存性をより小さくすることができる
。また、どの部分のガス導入量を増やしたり減らしたり
するかは、素子2の突出長、保護カバー3の内径、案内
板4の角度等により適宜選択すればよい。さらに、保護
カバー3の底面に開口部を設けると、開口部より排ガス
の排出が生じ、導入口5からのガス導入量が増大し、ガ
スの旋回がより強くなり均一化しやすいため好ましい。
の作用効果を達成できるが、これらの第1〜3発明を適
宜組み合わせることによって、保護カバー内の排ガスの
旋回流の取付方向依存性をより小さくすることができる
。また、どの部分のガス導入量を増やしたり減らしたり
するかは、素子2の突出長、保護カバー3の内径、案内
板4の角度等により適宜選択すればよい。さらに、保護
カバー3の底面に開口部を設けると、開口部より排ガス
の排出が生じ、導入口5からのガス導入量が増大し、ガ
スの旋回がより強くなり均一化しやすいため好ましい。
(発明の効果)
以上の説明から明らかなように、本発明の板状酸素セン
サによれば、ガス導入口に案内板を設けるとともに、ガ
ス導入口間の間隔、ガス導入口の開口度および案内板と
ガス導入口の開口の軸方向長さをそれぞれ異ならせて非
対称とすることにより、測定電極に被測定ガスが直接当
たらないよう構成するとともに、保護カバー内のガス旋
回流の取付方向依存性を小さくすることができ、取付方
向に拘わりなく常に最適な測定が実施可能である。
サによれば、ガス導入口に案内板を設けるとともに、ガ
ス導入口間の間隔、ガス導入口の開口度および案内板と
ガス導入口の開口の軸方向長さをそれぞれ異ならせて非
対称とすることにより、測定電極に被測定ガスが直接当
たらないよう構成するとともに、保護カバー内のガス旋
回流の取付方向依存性を小さくすることができ、取付方
向に拘わりなく常に最適な測定が実施可能である。
第1図(a)、(b)および第2図(a)。
(b)はそれぞれ本発明の第1発明である板状酸素セン
サの一例の構成を示す図およびそのA−A’断面図、 第3図(a)、(b)および第4図(a)。 (b)はそれぞれ本発明の第2発明である板状酸素セン
サの一例の構成を示す図およびそのA−A’断面図、 第5図は本発明の第3発明である板状酸素センサの一例
の構成を示す図、 第6図(a)、(b)はそれぞれ測定電極への被測定ガ
スの当たり方によりλ制御点が変化する理由を説明する
ための図、 第7図(a)、(b)は従来の酸素センサの一例を示す
図およびそのA−A断面図である。 1・・・測定電極 2・・・板状センサ素子3
・・・保護カバー 4・・・案内板5・・・ガス
導入口 第1図 (a) 1 ! 第3図 第4図 第5図 5力1゛ス4X口 (a) 玉里3′警q燃゛比色 入=f
サの一例の構成を示す図およびそのA−A’断面図、 第3図(a)、(b)および第4図(a)。 (b)はそれぞれ本発明の第2発明である板状酸素セン
サの一例の構成を示す図およびそのA−A’断面図、 第5図は本発明の第3発明である板状酸素センサの一例
の構成を示す図、 第6図(a)、(b)はそれぞれ測定電極への被測定ガ
スの当たり方によりλ制御点が変化する理由を説明する
ための図、 第7図(a)、(b)は従来の酸素センサの一例を示す
図およびそのA−A断面図である。 1・・・測定電極 2・・・板状センサ素子3
・・・保護カバー 4・・・案内板5・・・ガス
導入口 第1図 (a) 1 ! 第3図 第4図 第5図 5力1゛ス4X口 (a) 玉里3′警q燃゛比色 入=f
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、幅広面に測定電極を有する板状酸素センサと、板状
センサ素子を保護する保護カバーより成り、保護カバー
にガスを導入するための複数のガス導入口を有する板状
酸素センサにおいて、前記ガス導入口にガス流れの方向
を変える案内板を設けるとともに、ガス導入口間の間隔
が、保護カバー円周上において異なることを特徴とする
板状酸素センサ。 2、幅広面に測定電極を有する板状酸素センサと、板状
センサ素子を保護する保護カバーより成り、保護カバー
にガスを導入するための複数のガス導入口を有する板状
酸素センサにおいて、前記ガス導入口にガス流れの方向
を変える案内板を設けるとともに、ガス導入口の開口度
が保護カバー円周上において異なることを特徴とする板
状酸素センサ。 3、幅広面に測定電極を有する板状酸素センサと、板状
センサ素子を保護する保護カバーより成り、保護カバー
にガスを導入するための複数のガス導入口を有する板状
酸素センサにおいて、前記ガス導入口にガス流れの方向
を変える案内板を設けるとともに、案内板およびガス導
入口の保護カバーの軸方向長さが保護カバー円周上にお
いて異なることを特徴とする板状酸素センサ。
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