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JP2000206081A - ２つの電極を有するガスセンサ - Google Patents

２つの電極を有するガスセンサ

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JP2000206081A
JP2000206081A JP11368995A JP36899599A JP2000206081A JP 2000206081 A JP2000206081 A JP 2000206081A JP 11368995 A JP11368995 A JP 11368995A JP 36899599 A JP36899599 A JP 36899599A JP 2000206081 A JP2000206081 A JP 2000206081A
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JP
Japan
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gas sensor
temperature
electrode
electrodes
sensor according
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Application number
JP11368995A
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English (en)
Inventor
Bremer Bernhard
ブレーマー ベルンハルト
Stromeyer Rainer
シュトローマイヤー ライナー
Carsten Springhorn
シュプリングホルン カルステン
Heimann Detlev
ハイマン デートレフ
Schule Margret
シューレ マルグレート
Bernd Schumann
シューマン ベルント
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • 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

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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】 【課題】 温度に依存する外乱量の影響を減少させた、
混合電位センサとして構成されたガスセンサを提供す
る。 【解決手段】 電解質基板の表面に配置された２つの電
極を有するガスセンサにおいて、電極（２，３）の位置
の温度を測定するために、電解質基板の上に温度センサ
を配置する。 【効果】 改善された温度制御が達成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電解質基板の表面
に配置された２つの電極を有するガスセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば自動車排気ガスを調査するための
公知のガスセンサは、電解質基板上に施された２つの電
極を有する。この場合一般に、金属酸化物電極並びに白
金参照電極が施された二酸化ジルコニウム基板が使用さ
れる。分析すべきガスと接触して金属酸化物電極で表面
反応、及びその結果イオン形成が行われ、その際これら
のイオンは電解質を経て移動する。前記のような構造の
場合には、Ｏ2 -イオン形成が行われ、該イオンは電解質
として使用される二酸化ジルコニウムを経て移動する。
このイオン移動の流れ方向は、相応するガス組成物が存
在すると生ずる両側の電極におけるその都度の電位によ
って決められる。従って、両者の電極の間で、電位差が
電圧の形で測定可能であり、それによりガス組成に関す
るデータを得ることができる。
【０００３】異なるガス成分は金属酸化物電極での信号
形成に寄与するので、いわゆる混合電位センサ（Mischp
otentialsensor）と称される。センサ信号に対する異な
った信号の影響は、測定信号の全強度と同様に温度依存
型である。
【０００４】従って、このようなセンサのガス固有（ga
sspezifisch）の使用のためには、センサの温度を認識
することが重要である。特別の利点は、所定の温度を調
節する可能性から、即ち温度制御から生じる。
【０００５】従って、電解質の基板に加熱素子及び温度
センサを組み込むことに既に移行している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、例え
ば電解質基板内部の異なる温度による外乱影響が減少せ
しめられ、それにより良好に使用可能なセンサ信号が得
られる、冒頭に述べた形式のガスセンサを提供すること
あである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】冒頭に記載した形式の
ガスセンサから出発して請求項１の特徴部に記載の特徴
により解決される。
【０００８】請求項２以降に記載された手段により、本
発明の有利な実施態様及び構成が可能である。
【０００９】相応して、電解質基板の表面に配置された
２つの電極を有する本発明によるガスセンサは、電解質
基板の表面上に温度センサが配置されていることを特徴
とする。電極の近くに可能な限り近くに形成されるこの
温度センサは、センサ電極の直ぐ近く、特に測定可能な
電位差の形成を惹起する測定すべきガスとの反応が行わ
れるような電極の直ぐ近くにおけるシート基板の表面温
度を精確に測定することができる。
【００１０】特別の実施態様においては、この電極を金
属酸化物電極として構成しかつ二酸化ジルコニウムから
なる基板上に施す。このことは冒頭に説明した形式の反
応機構、即ち金属酸化物電極の表面と接触するガスの反
応の形成及びこのＯ2 -の相応する対向電極へのさらなる
移動を可能にする。この電極は、化学的に可能な限り不
活性の材料例えば白金のような貴金属から形成する。
【００１１】本発明による有利な実施態様では、電解質
基板の表面の温度センサをいわゆるＰＴＣ、即ち温度依
存型電気抵抗として構成する。このことは一面では、こ
の導体の両側に規定の電圧を印加すると温度測定を可能
にする。
【００１２】本発明の特別の実施態様においては、温度
センサを導体路として電解質基板に施す。このような導
体路は、通常の表面技術で施すことができる。
【００１３】有利には、この導体路は、導体路の長さを
延長し、しかもセンサ電極に対する距離をさほど拡大し
ない構造を有する。このような構造は、例えばメアンダ
ー形で実現することができる。導体路の延長の他に、こ
のようなメアンダーを通る平行の反対の電流誘導により
同時に電流電導によりによる惹起される電磁界の減少が
生じるので、これによりさらなる外乱量は発生しない。
【００１４】本発明の特に有利な実施態様においては、
温度センサを両者の電極の一方により形成する。これに
より、温度センサにより一面では温度が電極の直ぐ近く
で測定されかつ他面ではセンサの作動のために必要な数
が減少され、ひいては温度センサをガスセンサと同時に
使用することができる。温度センサを電極として使用す
ることにより、温度センサのための２つの分離された接
続端子及び電極のための１つの接続端子の代わりに２つ
の接続端子が必要であるにすぎない。
【００１５】就中、該温度センサは電極の精確な位置で
温度を測定するので、電極平均温度の特に良好な測定を
達成することができる。
【００１６】本発明による温度センサは、反応熱を検出
することができる触媒作動する検出器としても使用可能
である。
【００１７】電源は、温度センサに印加された電圧がセ
ンサ信号に有害に影響しないように、導電分離されてい
る（potentialfrei）ように構成するのが好ましい。
【００１８】
【実施例】本発明の１実施例は図面に示されており、該
唯一の図面を参照して本発明を以下の詳細に説明する。
【００１９】ガスセンサ１は、好ましくは白金からなる
メアンダー状参照電極３に向かい合って施された金属酸
化物電極２を有する。参照電極３は、相応して２つの接
点４，５を備えている。金属酸化物電極の電位は、別の
接点６を介して取り出すことができる。
【００２０】両者の電極２，３は、例えば二酸化ジルコ
ニウム基板上に施されている。
【００２１】センサの作動の際には、混合物中の測定す
べきガスは両者の電極２，３と接触する。その際、金属
酸化物電極２で化学反応が行われる。この場合、ガスの
その都度の種類に基づき、酸素分子Ｏ2からＯ2 -イオン
が形成されるか又はＯ2 -イオンから出発して中性の酸素
分子が遊離せしめられる。 Ｏ2 -イオンは電解質基板を
経て移動し、その際このイオン移動の流れ方向は電極
２，３の間の電位差により生ずる。相応して、ガスセン
サと結合した測定すべきガスのためには、ガルバニ電池
におけると同様に電圧列が生じ、これから種々の電位、
ひいては電極２，３の間に形成される電圧の符号並びに
大きさが推察される。
【００２２】この電圧は、例えば接点５，６の間で取り
出すことができ、一方接点４，５の間に導電分離された
電源で一定の電圧が印加される。接点４，５の間を電極
３を経て流れる電流を介して、直接電極の位置で温度を
直接測定することができる。電極５，６の間の電位差を
介して、相応するセンサ信号を取り出すことができる。
従って、例えば基板の内部の分離された加熱装置を使用
すれば、温度を必要な熱出力に依存せずに測定すること
ができる。
【００２３】さらに、参照電極は所期の電流活性化を受
けることができ、それにより金属酸化物電極２は害され
ない。
【００２４】本発明により、所定の形式の混合電位セン
サは精確な温度制御を行うことができ、それにより固有
のガス測定の精度が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるガスセンサの略示図である。
【符号の説明】
１ ガスセンサ、 ２ 金属酸化物電極、 ３ 参照電
極、 ４，５，６ 接点
フロントページの続き (72)発明者 ライナー シュトローマイヤー ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト ア ッカーマンシュトラーセ 42 (72)発明者 カルステン シュプリングホルン ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト エ リザベーテンシュトラーセ 34 (72)発明者 デートレフ ハイマン ドイツ連邦共和国 ゲルリンゲン ウンテ レ ベルクシュトラーセ ２ (72)発明者 マルグレート シューレ ドイツ連邦共和国 ヴァイル デア シュ タット ベーゼンガッセ １ (72)発明者 ベルント シューマン ドイツ連邦共和国 ルーテスハイム ダイ ムラーシュトラーセ 23

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電解質基板の表面に配置された２つの電
    極を有するガスセンサにおいて、電極（２，３）の位置
    の温度を測定するために、電解質基板の表面上に温度セ
    ンサ（３）が配置されていることを特徴とする、２つの
    電極を有するガスセンサ。
  2. 【請求項２】 温度センサ（３）が温度依存型電気抵抗
    として構成されている、請求項１記載のガスセンサ。
  3. 【請求項３】 温度センサ（３）が両者の電極（２，
    ３）の一方を含む、請求項１又は２記載のガスセンサ。
  4. 【請求項４】 温度センサ（３）が導体路として電解質
    基板上に施されている、請求項１から３までのいずれか
    １項記載のガスセンサ。
  5. 【請求項５】 温度センサ（３）の導体路が所定の面領
    域内で導体路を延長するための構造を有する、請求項１
    から４までのいずれか１項記載のガスセンサ。
  6. 【請求項６】 構造がメアンダー状である、請求項５記
    載のガスセンサ。
  7. 【請求項７】 温度センサ（３）のために調節可能な電
    源が設けられている、請求項１から６までのいずれか１
    項記載のガスセンサ。
  8. 【請求項８】 電源が導電分離されている、請求項７記
    載のガスセンサ。
  9. 【請求項９】 温度センサ（３）が白金からなる参照電
    極として構成されている、請求項１から８までのいずれ
    か１項記載のガスセンサ。
  10. 【請求項１０】 電解質基板が少なくとも部分的に二酸
    化ジルコニウムからなる、請求項１から９までのいずれ
    か１項記載のガスセンサ。
  11. 【請求項１１】 両者の電極の一方が金属酸化物電極で
    ある、請求項１から１０までのいずれか１項記載のガス
    センサ。
JP11368995A 1999-01-02 1999-12-27 ２つの電極を有するガスセンサ Pending JP2000206081A (ja)

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