JPH01169350A - 酸素センサ - Google Patents
酸素センサInfo
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- JPH01169350A JPH01169350A JP62327387A JP32738787A JPH01169350A JP H01169350 A JPH01169350 A JP H01169350A JP 62327387 A JP62327387 A JP 62327387A JP 32738787 A JP32738787 A JP 32738787A JP H01169350 A JPH01169350 A JP H01169350A
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- JP
- Japan
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- gas
- metal cover
- measured
- sensor element
- oxygen sensor
- Prior art date
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- Pending
Links
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 23
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims description 23
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims description 23
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- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 72
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims 1
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Pathology (AREA)
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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の測定を実施可
能な酸素センサに関するものである。
能な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５図に示すように、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６〇−１５０４４７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５図に示すように、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６〇−１５０４４７号公報において開示し
ている。
（発明が解決しようとする問題点）
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５図のＡ−Ａ’断面
図に示すように感知部２４は板状センサ素子２１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
の感知部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Ａ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の感知部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
ガスの感知部２４への当り方が異なると、後述する理由
でセンサのλ制御点が変化して、精度の良い測定を実施
できなくなる欠点があった。
報記載の酸素センサにおいては、第５図のＡ−Ａ’断面
図に示すように感知部２４は板状センサ素子２１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
の感知部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Ａ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の感知部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
ガスの感知部２４への当り方が異なると、後述する理由
でセンサのλ制御点が変化して、精度の良い測定を実施
できなくなる欠点があった。
本発明は上述した不具合を解消して、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酸素センサを
提供しようとするものである。
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酸素センサを
提供しようとするものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明の酸素センサは、平板の両面または片面に被測定
ガスを検知する感知部を有する板状センサ素子と、セン
サ素子の感知部を保護する金属製カバーとからなり、金
属製カバーにガスを導入するためのガス導入口を有する
酸素センサにおいて、ガス導入口を金属製カバーのセン
サ素子の感知部に対向しない位置に設けるとともに、金
属製カバー内でガスを一定方向に旋回させるための案内
板をガス導入口に設け、さらに被測定ガスを排出させる
ためのガス導出口を金属製カバー底面に設けたことを特
徴とするものである。
ガスを検知する感知部を有する板状センサ素子と、セン
サ素子の感知部を保護する金属製カバーとからなり、金
属製カバーにガスを導入するためのガス導入口を有する
酸素センサにおいて、ガス導入口を金属製カバーのセン
サ素子の感知部に対向しない位置に設けるとともに、金
属製カバー内でガスを一定方向に旋回させるための案内
板をガス導入口に設け、さらに被測定ガスを排出させる
ためのガス導出口を金属製カバー底面に設けたことを特
徴とするものである。
（作 用）
上述した構成において、ガス導入口を金属製カバー先端
のセンサ素子の感知部に対向しない位置に設けることに
より、感知部に直接被測定ガスが当たらないように構成
するとともに、案内板を各ガス導入口に設け、さらに底
面にガス導出口を設けて金属製カバー内でガスを一定方
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感知部に当たるよう構成している
。
のセンサ素子の感知部に対向しない位置に設けることに
より、感知部に直接被測定ガスが当たらないように構成
するとともに、案内板を各ガス導入口に設け、さらに底
面にガス導出口を設けて金属製カバー内でガスを一定方
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感知部に当たるよう構成している
。
すなわち、第３図に示すように、案内板により生じる均
一な流れは板状センサ素子の方向に広がり、感知部では
金属製カバーの内周壁にそった実線で示すような旋回流
が生じる。その結果、センサ素子との間には破線で示す
ような弱い渦ができる。
一な流れは板状センサ素子の方向に広がり、感知部では
金属製カバーの内周壁にそった実線で示すような旋回流
が生じる。その結果、センサ素子との間には破線で示す
ような弱い渦ができる。
この渦が酸素センサの被測定ガスに対する取付方向に拘
わらず常に一定になる。
わらず常に一定になる。
金属製カバーの底面に被測定ガスを排出するためのガス
導出口を設けると、ガスの主流が底面ではく離するため
底面部は低圧となり、金属製カバー内のガスが導出され
て金属製カバー内中心付近に下向きの流れを引き起こす
。この中心付近の下向きの流れが旋回流を助長し、流れ
の均一化が起こる。また、ガスの導出量の分だけ被測定
ガス導入量が増加して旋回流が強（なり、流れの均一化
が一層起り易い。さらに、金属製カバーの底面に導出管
を付加した場合は、金属製カバー内の下向きの流れと旋
回流の干渉を防ぎ、旋回流をより強くする効果があるた
め好ましい。
導出口を設けると、ガスの主流が底面ではく離するため
底面部は低圧となり、金属製カバー内のガスが導出され
て金属製カバー内中心付近に下向きの流れを引き起こす
。この中心付近の下向きの流れが旋回流を助長し、流れ
の均一化が起こる。また、ガスの導出量の分だけ被測定
ガス導入量が増加して旋回流が強（なり、流れの均一化
が一層起り易い。さらに、金属製カバーの底面に導出管
を付加した場合は、金属製カバー内の下向きの流れと旋
回流の干渉を防ぎ、旋回流をより強くする効果があるた
め好ましい。
また、案内板と金属製カバー内周壁面との間のガス導入
口の幅すなわち目開きを０．８ｍｍ以下、案内板の数を
６個以上とすると、旋回流をより均一にすることができ
るため好ましい。
口の幅すなわち目開きを０．８ｍｍ以下、案内板の数を
６個以上とすると、旋回流をより均一にすることができ
るため好ましい。
以下、被測定ガスの感知部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。一般に、センサのλ
制御点は第４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。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、λ制御点は理論空燃比点と一
致する。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，中の０−″と反
応し、例えばＣＯ＋Ｏ−→ＣＯｚ ＋ 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、感知部へ強く
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、
排ガスの感知部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４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。
点が変わる理由について説明する。一般に、センサのλ
制御点は第４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。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、λ制御点は理論空燃比点と一
致する。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，中の０−″と反
応し、例えばＣＯ＋Ｏ−→ＣＯｚ ＋ 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、感知部へ強く
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、
排ガスの感知部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４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図は本発明の酸素センサの一例を示す図である。第
１図に示す実施例では、従来から公知の構成の被測定ガ
スを検知するための感知部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、このセ
ンサ素子２を金属製カバー３で覆った構造を示している
。この金属製カバー３のセンサ素子２の先端に設けた感
知部１と対向しない位置に８個の案内板４−１〜４−８
から構成されるガス導入口５−１〜５−８を設けるとと
もに、金属製カバー３の先端面には金属製カバー３内の
ガスを外部へ排出するためのガス導出口６を設けている
。このとき、各案内板４−１〜４−８と金属製カバー３
とにより規定されるガス導入口５−１〜５−８の幅りは
０．８ｍｍ以下となるよう構成すると好ましい。
１図に示す実施例では、従来から公知の構成の被測定ガ
スを検知するための感知部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、このセ
ンサ素子２を金属製カバー３で覆った構造を示している
。この金属製カバー３のセンサ素子２の先端に設けた感
知部１と対向しない位置に８個の案内板４−１〜４−８
から構成されるガス導入口５−１〜５−８を設けるとと
もに、金属製カバー３の先端面には金属製カバー３内の
ガスを外部へ排出するためのガス導出口６を設けている
。このとき、各案内板４−１〜４−８と金属製カバー３
とにより規定されるガス導入口５−１〜５−８の幅りは
０．８ｍｍ以下となるよう構成すると好ましい。
本実施例では、被測定ガスの流れに対する感知部１の方
向がどのような方向に取付けられようとも、感知部１に
直接被測定ガスが当たらないとともに、金属製カバー３
内のガスの流れが一定方向の旋回流となる。そのため、
上述した作用で説明したように、感知部１に対するガス
の流れは常に一定になる。
向がどのような方向に取付けられようとも、感知部１に
直接被測定ガスが当たらないとともに、金属製カバー３
内のガスの流れが一定方向の旋回流となる。そのため、
上述した作用で説明したように、感知部１に対するガス
の流れは常に一定になる。
第２図は本発明の酸素センサの他の例を示す図である。
第２図に示す実施例において、第１図に示す部材と同一
の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。本
実施例において、第１図に示す実施例と異なる点は、ガ
ス導出口６に代えて金属製カバー３内に一定距離挿入し
たガス導出管７を設けた点である。本実施例では、金属
製カバー３内の先端側への流れすなわち下向きの流れと
旋回流との干渉を防ぎ、旋回流をより強くすることがで
きる。
の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。本
実施例において、第１図に示す実施例と異なる点は、ガ
ス導出口６に代えて金属製カバー３内に一定距離挿入し
たガス導出管７を設けた点である。本実施例では、金属
製カバー３内の先端側への流れすなわち下向きの流れと
旋回流との干渉を防ぎ、旋回流をより強くすることがで
きる。
本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではなく
、幾多の変形、変更が可能である。例えば、上述した実
施例ではガス導入口および案内板の数が８個の例を示し
たが、この数は８個に限定されるものでないことは明ら
かである。また、案内板の形状も、上述した実施例で示
したものに限定されるものでないことも明らかである。
、幾多の変形、変更が可能である。例えば、上述した実
施例ではガス導入口および案内板の数が８個の例を示し
たが、この数は８個に限定されるものでないことは明ら
かである。また、案内板の形状も、上述した実施例で示
したものに限定されるものでないことも明らかである。
（発明の効果）
以上詳細に説明したところから明らかなように、本発明
の酸素センサによれば、金属製カバーに設けるガス導入
口の位置と案内板による構造を特定することにより、感
知部に直接被測定ガスが当たらないよう構成できるとと
もに、金属製カバー内でガスを一定方向の旋回流とでき
るため、取付方向により被測定ガスの流れに対する感知
部の方向が変わっても被測定ガスが常に一定の状態で感
知部に当たるよう構成でき、常に一定のλ制御点を確保
でき測定精度を一定にすることができる。
の酸素センサによれば、金属製カバーに設けるガス導入
口の位置と案内板による構造を特定することにより、感
知部に直接被測定ガスが当たらないよう構成できるとと
もに、金属製カバー内でガスを一定方向の旋回流とでき
るため、取付方向により被測定ガスの流れに対する感知
部の方向が変わっても被測定ガスが常に一定の状態で感
知部に当たるよう構成でき、常に一定のλ制御点を確保
でき測定精度を一定にすることができる。
第１図および第２図はそれぞれ本発明の酸素センサの一
例を示す図、 第３図は本発明の酸素センサにおけるガスの流れを説明
するための図、 第４図（ａ） 、 （ｂ）はそれぞれ感知部への被測定
ガスの当り方によりλ制御点が変化する理由を説明する
ための図、 第５図は従来の酸素センサの一例を示す図である。 １・・・感知部 ２・・・板状センサ素子３
・・・金属製カバー ４−１〜４−８・・・案内板
５−１〜５−８・・・ガス導入口 ６・・・ガス導出口 ７・・・ガス導出管第１図 ｃ−ｃ’断面 第２図 ｃ−ｃ’断面 第３図 第４図 （ｂ） 第５図 膏 Ａ−Ａ’断面
例を示す図、 第３図は本発明の酸素センサにおけるガスの流れを説明
するための図、 第４図（ａ） 、 （ｂ）はそれぞれ感知部への被測定
ガスの当り方によりλ制御点が変化する理由を説明する
ための図、 第５図は従来の酸素センサの一例を示す図である。 １・・・感知部 ２・・・板状センサ素子３
・・・金属製カバー ４−１〜４−８・・・案内板
５−１〜５−８・・・ガス導入口 ６・・・ガス導出口 ７・・・ガス導出管第１図 ｃ−ｃ’断面 第２図 ｃ−ｃ’断面 第３図 第４図 （ｂ） 第５図 膏 Ａ−Ａ’断面
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、平板の両面または片面に被測定ガスを検知する感知
部を有する板状センサ素子と、センサ素子の感知部を保
護する金属製カバーとからなり、金属製カバーにガスを
導入するためのガス導入口を有する酸素センサにおいて
、ガス導入口を金属製カバーのセンサ素子の 感知部に対向しない位置に設けるとともに、金属製カバ
ー内でガスを一定方向に旋回させるための案内板をガス
導入口に設け、さらに被測定ガスを排出するためのガス
導出口を前記金属製カバーの底面に設けたことを特徴と
する酸素センサ。 ２、被測定ガスを排出させるためのガス導出管を前記金
属製カバーの底面に設けた特許請求の範囲第１項記載の
酸素センサ。 ３、前記案内板と金属製カバー内周壁面の間のガス導入
口の幅を０．８ｍｍ以下とする特許請求の範囲第１項ま
たは第２項記載の酸素センサ。 ４、前記案内板を６個以上とする特許請求の範囲第１項
ないし第３項のいずれかに記載の酸素センサ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62327387A JPH01169350A (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 酸素センサ |
| US07/283,847 US4916934A (en) | 1987-12-25 | 1988-12-13 | Oxygen sensors |
| DE3843089A DE3843089A1 (de) | 1987-12-25 | 1988-12-21 | Sauerstoffuehler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62327387A JPH01169350A (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 酸素センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01169350A true JPH01169350A (ja) | 1989-07-04 |
Family
ID=18198582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62327387A Pending JPH01169350A (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 酸素センサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4916934A (ja) |
| JP (1) | JPH01169350A (ja) |
| DE (1) | DE3843089A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6348141B1 (en) | 1999-04-19 | 2002-02-19 | Ngk Insulators, Ltd. | Gas sensor |
| JP2008116355A (ja) * | 2006-11-06 | 2008-05-22 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2520151B2 (ja) * | 1988-05-25 | 1996-07-31 | 日本碍子株式会社 | 板状酸素センサ |
| US5251470A (en) * | 1991-03-12 | 1993-10-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Housing for fast exhaust gas sensors for a cylinder-selective lambda measurement in an internal combustion engine |
| DE4324659C1 (de) * | 1993-07-22 | 1995-04-06 | Siemens Ag | Sensor mit einem in einem Gehäuse angeordneten Sensorelement |
| DE4417665A1 (de) * | 1994-05-20 | 1995-11-30 | Testo Gmbh & Co | Meßanordnung zur Untersuchung gasförmiger Medien |
| DE69943331D1 (de) * | 1998-08-05 | 2011-05-19 | Ngk Spark Plug Co | Gassensor |
| DE10048241C1 (de) * | 2000-09-29 | 2002-04-04 | Bosch Gmbh Robert | Sensorelement mit einer Schutzeinrichtung |
| US6752002B2 (en) * | 2001-06-11 | 2004-06-22 | Marathon Sensors, Inc. | Sensor |
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