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公開番号2025111011
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-30
出願番号2024005137
出願日2024-01-17
発明の名称ガスセンサ
出願人日本碍子株式会社
代理人弁理士法人アイテック国際特許事務所
主分類G01N 27/416 20060101AFI20250723BHJP(測定;試験)
要約【課題】リフレッシュ処理をより適切なタイミングで実行する。
【解決手段】ガスセンサ100は、エンジンの排気管130に取り付けられたガスセンサ本体100aと、制御装置95とを備える。ガスセンサ本体100aは、センサ素子101を有する。制御装置95は、ポンプ電流Ip2のオフセット値αが閾値αth1以上であるときや、リッチ累計時間Triが閾値Trith以上であるときに、測定電極44の触媒機能を回復させるリフレッシュ処理を実行する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
エンジンの排気管に取り付けられたセンサ素子と制御装置とを備え、前記排気管の被測定ガス中の特定ガスの濃度を検出するガスセンサであって、
前記センサ素子は、
酸素イオン伝導性の固体電解質層を有し、前記被測定ガスを導入して流通させる被測定ガス流通部が内部に設けられた素子本体と、
前記被測定ガス流通部のうち測定室に配設された内側測定電極、および、前記被測定ガスと接触するように前記素子本体の外面に配設された外側測定電極、を有する測定用ポンプセルと、
前記被測定ガス流通部のうち前記測定室の上流側に設けられた酸素濃度調整室に配設された内側調整電極、および、前記被測定ガスと接触するように前記素子本体の外面に配設された外側調整電極、を有する調整用ポンプセルと、
を備え、
前記制御装置は、
前記酸素濃度調整室の酸素濃度が調整されるように前記調整用ポンプセルを制御する第１調整用ポンプ制御処理と、
前記内側測定電極の周囲から前記外側測定電極の周囲に酸素を汲み出すように前記測定用ポンプセルを制御する第１測定用ポンプ制御処理と、
前記第１測定用ポンプ制御処理により前記測定用ポンプセルに流れる測定用ポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記特定ガスの濃度を検出する濃度検出処理と、
を実行し、
更に、前記制御装置は、前記測定用ポンプ電流のオフセット値が第１閾値以上である条件および／または前記センサ素子がリッチ雰囲気の前記被測定ガスに晒された累計時間が第１所定時間以上である条件が成立したときに、前記測定電極の触媒機能を回復させるリフレッシュ処理を実行する、
ガスセンサ。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
請求項１記載のガスセンサであって、
前記制御装置は、前記被測定ガス中の前記特定ガスの濃度がゼロであるとみなせる濃度ゼロ条件が成立しているときに、前記第１調整用ポンプ制御処理と、前記第１測定用ポンプ制御処理と、前記測定用ポンプ電流に基づいて前記オフセット値を検出するオフセット値検出処理とを実行する、
ガスセンサ。
【請求項３】
請求項２記載のガスセンサであって、
前記濃度ゼロ条件は、前記エンジンのフューエルカットの継続時間が第２所定時間以上である条件、前記エンジンの運転停止の継続時間が第３所定時間以上である条件、のオア条件である、
ガスセンサ。
【請求項４】
請求項２または３記載のガスセンサであって、
前記制御装置は、前記リフレッシュ処理の開始後に、前記オフセット値が前記第１閾値以下の第２閾値未満に至った条件、前記リフレッシュ処理の累計時間または継続時間が第４所定時間以上である条件、の何れかが成立したときに、前記リフレッシュ処理を終了する、
ガスセンサ。
【請求項５】
請求項４記載のガスセンサであって、
前記制御装置は、前記リフレッシュ処理の開始後に、前記濃度ゼロ条件が成立しているときに、前記リフレッシュ処理を中断して前記第１調整用ポンプ制御処理と前記第１測定用ポンプ制御処理と前記オフセット値検出処理とを実行し、前記オフセット値が前記第２閾値以下のときには前記リフレッシュ処理を終了し、前記オフセット値が前記第２閾値超過のときには前記リフレッシュ処理を再開する、
ガスセンサ。
【請求項６】
請求項２記載のガスセンサであって、
前記制御装置は、前記リフレッシュ処理の開始後に、前記オフセット値が前記第１閾値以下の第２閾値未満に至った条件が成立したときに、前記リフレッシュ処理を終了し、
更に、前記制御装置は、前記リフレッシュ処理の開始後に前記濃度ゼロ条件が成立していないことにより前記オフセット値を検出できないときには、前記リフレッシュ処理を中断し、その後に前記濃度ゼロ条件が成立したときに前記リフレッシュ処理を再開する、
ガスセンサ。
【請求項７】
請求項１記載のガスセンサであって、
前記センサ素子は、前記素子本体を加熱するヒータを更に備え、
前記制御装置は、前記被測定ガスがリーン雰囲気であるときに、前記リフレッシュ処理として、前記ヒータを発熱させると共に前記第１調整用ポンプ制御処理および前記第１測定用ポンプ制御処理を停止する、
ガスセンサ。
【請求項８】
請求項１記載のガスセンサであって、
前記制御装置は、前記リフレッシュ処理として、前記外側測定電極と前記内側測定電極とに交番電圧を印加することにより、前記外側測定電極の周囲から前記内側測定電極の周囲への酸素の汲み入れと前記内側測定電極の周囲から前記外側測定電極の周囲への酸素への汲み出しとを交互に行なうように、前記測定用ポンプセルを制御する第２測定用ポンプ制御処理、および、前記外側調整電極と前記内側調整電極とに交番電圧を印加することにより、前記外側調整電極の周囲から前記内側調整電極の周囲への酸素の汲み入れと前記内側調整電極の周囲から前記外側調整電極の周囲への酸素への汲み出しとを交互に行なうように、前記調整用ポンプセルを制御する第２調整用ポンプ制御処理、の少なくとも何れかを実行する、
ガスセンサ。
【請求項９】
請求項８記載のガスセンサであって、
前記制御装置は、前記被測定ガスがリーン雰囲気であるときに、前記リフレッシュ処理を実行する、
ガスセンサ。
【請求項１０】
請求項８または９記載のガスセンサであって、
前記交番電圧は、矩形波、正弦波、鋸波、三角波、のうちの何れかである、
ガスセンサ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
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 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、被測定ガス中の被測定ガス成分の濃度を検出するガスセンサが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のガスセンサは、主ポンプ手段と測定用ポンプ手段とを備える。主ポンプ手段は、外部空間に接する固体電解質にて区画形成された処理空間にガス導入口を通じて導入された外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、処理空間における酸素分圧を所定ガス成分が分解され得ない所定値に制御する。測定用ポンプ手段は、主ポンプ手段によりポンピング処理された後の被測定ガス中に含まれる被測定ガス成分を触媒作用および／または電気分解により分解させ、分解によって発生した酸素をポンピング処理する。ガスセンサは、測定用ポンプ手段のポンピング処理によって測定用ポンプ手段に流れるポンプ電流に基づいて被測定ガス中の被測定ガス成分を検出する。このガスセンサは、主ポンプ手段および測定用ポンプ手段のうち何れか１つの手段に選択的に交番電流を流すことによって、測定用ポンプ手段の検出電極を活性化して触媒機能を回復する電極活性化手段を更に備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許３８６６８８１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうしたガスセンサでは、検出電極の触媒機能を回復させるリフレッシュ処理をどのようなタイミングで行うかが課題とされている。
【０００５】
本発明のガスセンサは、リフレッシュ処理をより適切なタイミングで実行することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のガスセンサは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
［１］本発明のガスセンサは、
エンジンの排気管に取り付けられたセンサ素子と制御装置とを備え、前記排気管の被測定ガス中の特定ガスの濃度を検出するガスセンサであって、
前記センサ素子は、
酸素イオン伝導性の固体電解質層を有し、前記被測定ガスを導入して流通させる被測定ガス流通部が内部に設けられた素子本体と、
前記被測定ガス流通部のうち測定室に配設された内側測定電極、および、前記被測定ガスと接触するように前記素子本体の外面に配設された外側測定電極、を有する測定用ポンプセルと、
前記被測定ガス流通部のうち前記測定室の上流側に設けられた酸素濃度調整室に配設された内側調整電極、および、前記被測定ガスと接触するように前記素子本体の外面に配設された外側調整電極、を有する調整用ポンプセルと、
を備え、
前記制御装置は、
前記酸素濃度調整室の酸素濃度が調整されるように前記調整用ポンプセルを制御する第１調整用ポンプ制御処理と、
前記内側測定電極の周囲から前記外側測定電極の周囲に酸素を汲み出すように前記測定用ポンプセルを制御する第１測定用ポンプ制御処理と、
前記第１測定用ポンプ制御処理により前記測定用ポンプセルに流れる測定用ポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記特定ガスの濃度を検出する濃度検出処理と、
を実行し、
更に、前記制御装置は、前記測定用ポンプ電流のオフセット値が第１閾値以上である条件および／または前記センサ素子がリッチ雰囲気の前記被測定ガスに晒された累計時間が第１所定時間以上である条件が成立したときに、前記測定電極の触媒機能を回復させるリフレッシュ処理を実行する、
ことを要旨とする。
【０００８】
本発明のガスセンサでは、測定用ポンプ電流のオフセット値が第１閾値以上である条件および／またはセンサ素子がリッチ雰囲気の被測定ガスに晒された累計時間が所定時間以上である条件が成立したときに、測定電極の触媒機能を回復させるリフレッシュ処理を実行する。これにより、リフレッシュ処理をより適切なタイミングで実行することができる。
【０００９】
［２］上述したガスセンサ（［１］に記載のガスセンサ）において、前記制御装置は、前記被測定ガス中の前記特定ガスの濃度がゼロであるとみなせる濃度ゼロ条件が成立しているときに、前記第１調整用ポンプ制御処理と、前記第１測定用ポンプ制御処理と、前記測定用ポンプ電流に基づいて前記オフセット値を検出するオフセット値検出処理とを実行してもよい。こうすれば、測定用ポンプ電流のオフセット値をより適切に検出することができる。
【００１０】
［３］上述したガスセンサ（［２］に記載のガスセンサ）において、前記濃度ゼロ条件は、前記エンジンのフューエルカットの継続時間が第２所定時間以上である条件、前記エンジンの運転停止の継続時間が第３所定時間以上である条件、のオア条件であってもよい。こうすれば、濃度ゼロ条件としてより適切な条件を用いることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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