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公開番号2024126507
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2023034913
出願日2023-03-07
発明の名称ガスセンサ
出願人株式会社デンソー
代理人弁理士法人あいち国際特許事務所
主分類G01N 27/416 20060101AFI20240912BHJP(測定;試験)
要約【課題】構造の簡素化を図りつつ、センサセルにおける電源との短絡を検出することができるガスセンサを提供すること。
【解決手段】ガスセンサ1において、センサセル3は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質体2、及び固体電解質体2上に設けられた一対の電極21,22を有する。参照セル4は、センサセル3の一部を構成する固体電解質体2と同一の固体電解質体2、及び固体電解質体2上に設けられた一対の電極を有する。センサ電流検出部51は、センサ電流Isを検出する。参照電流検出部52は、参照電流を検出する。判定部6は、センサ電流Is及び参照電流の双方の大きさが、予め定めた閾値以上であるか否かを判定する。ガスセンサ1は、センサ電流Isに基づいて、被測定ガス室10に導入された被測定ガスのNOxの濃度を測定するよう構成されている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
被測定ガスのＮＯｘの濃度を測定するガスセンサ（１）であって、
上記被測定ガスが導入される被測定ガス室（１０）と、
酸素イオン伝導性を有する固体電解質体（２）、及び該固体電解質体上に設けられた一対の電極（２１，２２）を有するセンサセル（３）と、
該センサセルの一部を構成する上記固体電解質体と同一の固体電解質体、及び該固体電解質体上に設けられた一対の電極を有する参照セル（４）と、
上記センサセルに流れる電流であるセンサ電流（Ｉｓ）を検出するセンサ電流検出部（５１）と、
上記参照セルに流れる電流である参照電流を検出する参照電流検出部（５２）と、
上記センサ電流及び上記参照電流の双方の大きさが、予め定めた閾値以上であるか否かを判定する判定部（６）と、を有し、
上記センサ電流に基づいて、上記被測定ガス室に導入された上記被測定ガスのＮＯｘの濃度を測定するよう構成されている、ガスセンサ。
続きを表示（約 440 文字）【請求項２】
上記被測定ガス室に導入された上記被測定ガスの酸素の濃度を調整するポンプセル（７１）を有し、該ポンプセルは、上記参照セルである、請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
上記被測定ガス室に導入された上記被測定ガスの酸素の濃度を調整するポンプセル（７１）と、該ポンプセルによって酸素濃度を調整された上記被測定ガスの酸素の濃度をさらに調整するサブポンプセル（７２）と、を有し、上記ポンプセル及び上記サブポンプセルのうち、少なくとも一方が、上記参照セルである、請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項４】
上記被測定ガス室に導入された上記被測定ガスの酸素の濃度を調整するポンプセル（７１）と、該ポンプセルによって酸素濃度を調整された上記被測定ガスの残留酸素の濃度を測定するモニタセル（７３）と、を有し、上記ポンプセル及び上記モニタセルのうち、少なくとも一方が、上記参照セルである、請求項１～３のいずれか一項に記載のガスセンサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスセンサに関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に開示されているように、測定室内の酸素濃度に応じて電圧を発生する酸素濃度検知セルと、測定室内の酸素をポンピングする酸素ポンプセルと、所定ガスの濃度を測定する測定手段とを備えるガス濃度測定装置が知られている。このガス濃度測定装置は、酸素濃度検知セルに接続された配線等における電源との短絡によって、酸素濃度検知セル等の各セルと測定手段との各接続点のうち何れかの接続点の電圧が異常電圧値になると、測定手段と各接続点とを電気的に遮断するよう構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００６－０４７２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のガス濃度測定装置は、酸素濃度検知セルに接続された配線等における電源との短絡を検出するため、酸素濃度検知セル等と測定手段との接続点の電圧が異常電圧値となったことを検出する異常検出回路を備える。それゆえ、ガス濃度測定装置の構造が複雑となりやすく、ガス濃度測定装置の大型化を招きやすい。
【０００５】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、構造の簡素化を図りつつ、センサセルにおける電源との短絡を検出することができるガス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】
【０００６】
本発明の一態様は、被測定ガスのＮＯｘの濃度を測定するガスセンサ（１）であって、
上記被測定ガスが導入される被測定ガス室（１０）と、
酸素イオン伝導性を有する固体電解質体（２）、及び該固体電解質体上に設けられた一対の電極（２１，２２）を有するセンサセル（３）と、
該センサセルの一部を構成する上記固体電解質体と同一の固体電解質体、及び該固体電解質体上に設けられた一対の電極を有する参照セル（４）と、
上記センサセルに流れる電流であるセンサ電流（Ｉｓ）を検出するセンサ電流検出部（５１）と、
上記参照セルに流れる電流である参照電流を検出する参照電流検出部（５２）と、
上記センサ電流及び上記参照電流の双方の大きさが、予め定めた閾値以上であるか否かを判定する判定部（６）と、を有し、
上記センサ電流に基づいて、上記被測定ガス室に導入された上記被測定ガスのＮＯｘの濃度を測定するよう構成されている、ガスセンサにある。
【発明の効果】
【０００７】
上記ガスセンサは、センサ電流に基づいて、被測定ガス室に導入された被測定ガスのＮＯｘの濃度を測定するよう構成されている。また、上記ガスセンサは、センサ電流及び参照電流の双方の大きさが、予め定めた閾値以上であるか否かを判定する。これにより、センサセルにおける電源との短絡を検出することができる。それゆえ、センサセルにおける電源との短絡を検出するためのみに用いられる回路等を設けることなく、参照電流の大きさ及びＮＯｘの濃度を測定するためのセンサ電流の大きさに基づいて、センサセルにおける電源との短絡を検出することができる。その結果、構造の簡素化を図りつつ、センサセルにおける電源との短絡を検出することができる。
【０００８】
以上のごとく、上記態様によれば、構造の簡素化を図りつつ、センサセルにおける電源との短絡を検出することができるガスセンサを提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施形態１における、ガスセンサのブロック図。
実施形態１における、センサ素子の先端部の断面図。
実施形態１における、ＮＯｘ測定時の電流の方向を示す図。
実施形態１における、ＶＢショート時の電流の方向を示す図。
実施形態１における、ＶＢショート時の、センサ電流とポンプ電流とモニタ電流との値を示すグラフ。
実施形態１における、センサ電流とポンプ電流とに基づいたＶＢショート判定の流れを示すフローチャート。
実施形態１における、ＮＯｘ過大時のセンサ電流と、ＶＢショート時のセンサ電流とを示すグラフ。
実施形態１における、ＮＯｘ過大時のポンプ電流と、ＶＢショート時のポンプ電流とを示すグラフ。
実験例１における、ＶＢショート時の、ポンプセルの温度と、センサ電流、ポンプ電流、モニタ電流の関係を示すグラフ。
実験例１における、ＶＢショート時の、センサセル及びモニタセルの温度と、センサ電流、ポンプ電流、モニタ電流の関係を示すグラフ。
実施形態２における、ガスセンサの構成を示す図。
実施形態３における、センサ素子の先端部の断面図。
実施形態４における、センサ素子の先端部の断面図。
比較形態１における、センサ素子の先端部の断面図。
実験例２における、実施形態４のガスセンサの、ＶＢショート時のセンサ電流とポンプ電流の値を示すグラフ。
実験例２における、比較形態１のガスセンサの、ＶＢショート時のセンサ電流とポンプ電流の値を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施形態１）
ガスセンサに係る実施形態について、図１～図８を参照して説明する。
本形態のガスセンサ１は、被測定ガスのＮＯｘの濃度を測定する。ガスセンサ１は、図１、図２に示すごとく、被測定ガスが導入される被測定ガス室１０と、センサセル３と、参照セル４と、センサ電流検出部５１と、参照電流検出部５２と、判定部６と、を有する。センサセル３は、図２に示すごとく、酸素イオン伝導性を有する固体電解質体２、及び固体電解質体２上に設けられた一対の電極２１，２２を有する。参照セル４は、センサセル３の一部を構成する固体電解質体２と同一の固体電解質体２、及び固体電解質体２上に設けられた一対の電極を有する。図３に示すごとく、センサ電流検出部５１は、センサセル３に流れる電流であるセンサ電流Ｉｓを検出する。参照電流検出部５２は、参照セル４に流れる電流である参照電流を検出する。判定部６は、センサ電流Ｉｓ及び参照電流の双方の大きさが、予め定めた閾値以上であるか否かを判定する。また、ガスセンサ１は、センサ電流Ｉｓに基づいて、被測定ガス室１０に導入された被測定ガスのＮＯｘの濃度を測定するよう構成されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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