(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部表面および外部表面を有する酸化ジルコニウムチューブであって、前記内部および外部表面は、前記外部および内部表面で外部等ポテンシャル面を確立するために有効な多孔性の導電性コーティングを有し、前記チューブが空のシェルを形成している酸化ジルコニウムチューブと、
閉じた空のチャンバを形成するためにシェルを閉じる密閉手段と、
前記閉じた空のチャンバの内側から外側に通過し、電気的に通信するために前記内部表面に接続して、前記シェルの内側と外側の酸素レベルの差を決定する第１の導体と、
前記第１の導体と前記外部表面に取り付けられた第２の導体の間の電圧を読み、規則的な電流パルスにより前記内部表面に接続した前記第１の導体と前記外部表面に取り付けられた前記第２の導体の間に電圧を印加することにより前記シェルを電気化学的ポンプとして作動させ、前記パルスをカウントする制御モジュールと、を含み、
前記シェルは酸素レベルの測定のためのネルンストセルとして作動する酸素センサ。
【請求項２】
前記制御モジュールが、シェル全体に酸素を輸送するために内部および外部表面の間の電気化学イオン電流を確立する第１のステップを実行するために構成され、内部および外部表面の間の信号を検出する第２のステップを実行するために、前記制御モジュールが、弛緩時間を挟んで交互の時間間隔で繰り返し前記第１および第２のステップを実行していることを特徴とする、請求項１記載の酸素センサ。
【請求項３】
前記制御モジュールが、密閉されたチャンバ内の酸素のレベルを確立するシェル全体の酸素の吸入排出のための前記第１及び第２の導体の間に電圧を印加するために第１モードで作動し、前記第１及び第２の導体間の電圧を読むために第２モードで作動することを特徴とする、請求項１記載の酸素センサ。
【請求項４】
前記制御モジュールが、前記内部表面と前記外部表面における酸素圧力差を減少させ、実質的にネルンスト電圧をゼロにするために、フィードフォーワード信号としてネルンスト電圧を受信することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の酸素センサ。
【請求項５】
前記制御モジュールが、前記内部表面と前記外部表面における酸素圧力差が第１の閾値より大きいとき、第１の大きさのパルスを印加し、前記内部表面と前記外部表面における酸素圧力差が前記第１の閾値より小さいレベルに下がったとき、第１の大きさのパルスよりも小さな第２の大きさのパルスを印加することを特徴とする、請求項４記載の酸素センサ。
【請求項６】
前記電流パルスが、前記外部表面全体に加えられることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の酸素センサ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の酸素センサを作動する方法であって、
前記内部表面と前記外部表面における酸素圧力差を実質的にゼロに維持するように、前記センサを電気化学的イオンポンプとして作動させるために前記電流パルスを前記第１及び第２の導体の間に印加し、このことにより、再調整なしに拡張期間の間のセンサ精度を維持することを特徴とする、イオン輸送型の酸素センサを操作する方法。
【請求項８】
前記センサを大気中の酸素で充填するために必要な電荷を測定するステップを含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
センサに印加される正味の電荷を合計し、前記正味の電荷を電流酸素レベルの測定値に変換するステップを更に含むことを特徴とする、請求項７又は８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はセンサに関し、更に詳細には、気体環境に存在する酸素のレベルを検出するために使用される酸素センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
これらのセンサは酸化物材料（一般に酸化ジルコニウム）の薄い層を使用し、それは層の向かい合う面に電着させられ、一般的な作動モードで、ネルンストセルとして作動する。センサは、少なくとも約７００度（摂氏）の高い温度で作動し、それは半導体材料内の電子流れを可能にする移動格子「ホール」に類似しているメカニズムを通して酸素イオン移動度の最適に増加するレベルを提供し、電気化学的酸素イオン流が層全体の酸素勾配を決定するために使用される。壁全体の酸素の部分的な圧力の差が電極の間で酸素イオンの流れを誘導し、セルは２つの部分的な圧力の比率が決定される層全体の電圧を発生させる。
【０００３】
センサの片側に既知の酸素含有量の基準ガスを加え、プロセス環境から他の側にサンプルガスを入れることにより、プロセス環境内の酸素のレベルは、この電圧の大きさから導き出すことができる。しかし、層の厚さ、表面効果の製造、及び他の変動のせいで、この信号を一般的な酸素レベルの有効な測定値に変換するために、初期及びセンサが老朽化するにつれて、バイアスオフセットまたは比例因子の形態で種々の補正が必要ある。さらに、この種のセンサは、一般に汚れた環境または煙道ガス測定環境のような、急速に拡散するガス環境内の使用に適さない。
【０００４】
ある種の構造が内部基準を発生するために提案されたので、センサは既知の標準の基準が別々に供給されることを要求するよりも、利用可能なガスを使用して自己を較正できる。この型のセンサシステムは、C. Franx, in Sensors and Actuators, Vol. 7, No. 4 (August, 1985), pp. 263-270、及びD.M. Haaland in Analytical Chemistry, Vol. 49, No. 12 (October, 1977), pp. 1813-1817により記載された。典型的なこの種のシステムは、２つの全く同じZrO2ディスク（各々が両面に白金電極表面を有する）を使用し、ディスクが封止された缶状チャンバの向かい合う端部壁を形成するように、白金またはセラミックシリンダまたはスペーサリングの向かい合う端部にディスクを取付ける。２つのディスクの１つは、標準のZrO2酸素センサとして作動し、ネルンスト方程式によって、チャンバの内部および外部のO2分圧の関数である信号を提供する。他方は、電気化学酸素イオンポンプとして作動し、測定の間にゼロ酸素圧力までチャンバの内部をポンプで排気するために、逆方向のバイアスに接続している。チャンバの実際の容積が最初に決定されると仮定すると、好ましくは計器係数を発現させてネルンストオフセットを決定するために工場基準較正を最初に実行した後に、別々のスパンガスに提供された基準であることを要求すること無しに、ポンプダウン処置により、センサは現場で後で再びゼロにできる。サンプルガスが変動する時間の尺度と比較してセンサ応答時間が十分に短かいと仮定するならば、これらの素子の内部基準センサの動作は酸素レベル測定に対して有用かもしれない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の構造は、２つの酸化ジルコニウムディスクが境界となるチャンバの組立てのためのプロセスが、チャンバの内部から外部へ２本のワイヤーの通過を必要とし、装置の主要な作動中の輸送および測定表面を構成する２つのディスクとその上面および底面の全周囲のまわりを漏れ止め方法でスペーサリングを封止することを当然また要求する短所を有する。全体の構造は比較的大きな表面領域を提示するが、これは、両方のディスクの周囲のまわりに２つの長くて幅が狭い封止接合部を必要とする構造で達成され、それゆえに、示度の間で測定値を変えることができる小さな漏れに弱い。センサがサービスに入れられるならば、これらの要因は製造品質の達成可能なレベルを減衰させるか、または微小な漏れの増加する結果を招き、従って、頻繁な再調整を必要とするかもしれない。
【０００６】
それゆえに、改良された酸素センサ、および内部基準により酸素レベルを決定する方法を提供することが望ましい。
【０００７】
更に、漏洩に対する故障発生率を減少させてきたこの種のセンサを提供することが望ましい。
【０００８】
また、反応特性を改良してきたこの種のセンサを提供することが望ましい。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
これらの、また他の望ましい特徴が、本発明の酸素センサにおいて提供され、連続する内部表面および連続する外部表面を有する酸化ジルコニウム本体は、一定の容積のチャンバを囲む薄いシェルを形成する。別個のまたは別々の時間区間では、センサが電気化学的酸素イオンポンプとして作動するように、コントローラは１つの時間区間で１つの信号を２つの表面全体に加え、他の時間区間では、酸素レベルを決定するために、シェル全体の酸素イオン流により生じる電圧を交互にモニタする。各段階で、一体型ポンプの電流は、チャンバに加えられたか除去された酸素の測定値を生ずる。排出によりチャンバが空にされたか、または外部との平衡を達成したら、内部較正が達成される。
【００１０】
好ましくは、シェルは多孔性の白金の各層により電着される内部および外部表面を有するチューブであり、チューブは実質的にその直径より大きな長さを有し、単一の電極線が内部の白金でメッキされた電極表面に接続するために通過する末端プラグによって、チューブは信頼できるように封止されている。センサを形成するために適切な材料は、約９１％の酸化ジルコニウム、及び９％のイットリウム酸化物との混合物であり、この材料はペーストまたはスラリとして単一の本体に最終的なシェルの形（例えば、チューブ）に形成される。本体は強化および形状を作るために約１４００度（摂氏）で焼結され、次に焼結された本体は、多孔性の電極を各表面に形成するために白金でメッキされる。リード線は内部の電極表面に取り付けられ、チューブの開いた末端によって、引き出され、次にプラグにより封止される。
【００１１】
好ましい作動モードでは、コントローラは酸素をチャンバから排出するために、第１極性の電流の制御された流れで電極表面に電流を流すことによりセンサを自己較正する。排出の後、短い弛緩間隔に続いて、チャンバが実際問題として有効に空であるとプロセッサが決定するまで、プロセッサはセル出力を読み、排出および読み込みステップを繰り返す。すなわち、ネルンスト電圧は、内部酸素濃度が必要とする測定値精度に関して取るに足りないことを示す。例えば、このレベルは、一般的な煙道ガスアプリケーションに対して約２００ｍＶである。コントローラは、次に極性を切替え、一般の酸素濃度までチャンバを満たすために逆方向の電気化学酸素イオンポンプとして作動する。一般に、壁全体に輸送される酸素の量はポンプに提供される電荷に正比例するので、既知の酸素濃度のガスで実行されるときに、この手順はセンサを調整する。ポンプとして作動し、センサ壁全体の圧力差をゼロにするために、コントローラは好ましくはネルンスト電圧を読み、実質的に釣合いを達成するために計算される電荷の量を加え、次に、弛緩時間の後、再びネルンスト電圧を読み、必要に応じて更なる排出を繰り返す。排出電流は一連の電流パルスとして好ましくは加えられ、電極全体の信号がノイズ閾値より下に下がるまでΔＰネルンストセル出力は読まれ、ΔＰ_oxygenが効果的にゼロにされることを示す。好ましくは、コントローラは加えられた電荷を積分する。例えば、一定電流の一定の持続パルスを加えるとき、単にパルスをカウントし、周囲の酸素レベルを決定する計器または転換率で乗じることにより、これはなされる。その後で、環境が変動するとき、最後の示度がメモリに記憶され、単にΔＰ＝０を維持するため正または負のパルスを加えるためにコントローラが排気ステップ無しで作動でき、その結果、内部酸素圧力が現在の外部酸素圧力を追跡する。次に、正負のパルスの数が、電流平衡酸素示度を決定するために実行総和に記録される。この方法によるゼロトラッキングモードの動作は、微細な亀裂または漏れ欠陥がある場合でさえ、効果的にセンサ全体の漏洩を減少させ、その結果、示度はドリフトなしで拡張期間の間正確なままである。動作を検出し追跡する間、壁全体に検出されるΔＰネルンストセル出力が平衡に対する排出のためのフィードフォーワード信号として使用されるかもしれず、そのうえ周囲の酸素濃度の即時測定値として提供されるかもしれず、測定速度を大いに改善する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図３に示される典型的な動作制御回路と関連して、本発明の方法は、より詳細に以下で記載されている。しかし、方法の実行に適応させられるセンサの１つの特別な実施例は、最初に記載されている。
【００１３】
図１は、本発明の酸素センサ１の実施例を示す。センサ１は、チューブとして形成される酸化ジルコニウムの本体を含み、主に構成され、例えば、その末端を閉じているプラグ４を有することにより、封止されるエンクロージャまたはチャンバを構成する。本体は、各々が例えば多孔性の白金コーティングで金属化された外部表面３、内部表面５を有し、表面へ、または表面から電荷の供給を可能にする。
【００１４】
電着された酸化ジルコニウムシート酸素センサを作るための技術は周知であり、ここでは詳細にわたって記載されない。基本的に、酸化ジルコニウムのペーストは、低いパーセンテージのイットリウム酸化物と混ぜ合わされ、センサ本体としての形状に形成され、次に、その構造を強化して固定するために約１４００〜１５００度（摂氏）で焼結される。次に、センサ本体の表面は、各々が導電性である外部表面３ａ、および内部表面５ａを形成するために、例えば、白金インクでメッキしてキャリアを焼き出すことにより金属化される。白金は多孔性であり、使用中、意図された検出環境がそれ自体高温環境でない限り、全体の組立ては、オーブン１０内部で、図示されるように約７００度（摂氏）以上の温度でまた操作され、表面３ａ、５ａ全体の電界の印加が壁を通過する酸素イオンの流れの原因となる。リード線５ｂ、３ｂは、酸素輸送によりそこで誘導される電気信号を読むために、内部表面５および外部表面５にそれぞれ取り付けられる。
【００１５】
図示するように、本実施例では、当初からまたは開いたシリンダ管状本体に栓をすることによりチューブの一端は閉じられ、プラグ４はチューブの開口端を閉じ、その一方で、適当な封止材料を用いてリード線５ｂはプラグの中心を通過し、その結果、チューブの内部は完全に閉じられて外部と分離される。この構造は、単一の電線通過だけを使用する。プロトタイプ実施例では、チューブは、長さ１２ミリメートル、外径３ミリメートルであるように組み立てられ、１ミリメートルの厚さの壁および１０ミリメートルの深さの内部のチャンバを有する。中心穴を有する直径１ミリメートルのプラグが、チャンバの末端を閉じた。プロトタイプの動作のために、センサはおよそ１５ミリメートルの深さの小さな開口炉空胴の中に配置され、プローブのチップの上の炉またはスタック内の挿入若しくは煙道ガスを測定するための他のプラント位置に適している取り付けアセンブリと共に取り付けられた。
【００１６】
センサの外部表面領域は１平方センチメートルより僅かに小さく、内部チャンバ容積は約７．５×１０-9ｍ3であり、適当な電流パルスを壁全体に加えることにより、チャンバから急速に酸素を抜き、短時間で再充填することを可能にした。従って、シェルは正確に測定値を分析するために既に十分に大きな急速反応のエンクロージャを形成した。２５〜１００μＡの、好ましくは約４０〜５０μＡの範囲の電流を使用して、約０．５〜０．６Ｖの間のポンプ電圧が適切であるとわかった。加えられた電荷は、チャンバに加えられるか除去される酸素の量の正確な測定を提供するために積分された。
【００１７】
図２Ａおよび２Ｂの断面図に示すように、この実施例のセンサ１は長さＬ、およびより小さいが実質的に均一な壁厚さｔを有し、それは、プロトタイプ実施例に対してはおよそ１ミリメートルであった。壁の環状の横断面は、酸素輸送の測定を複雑にせず、印加電圧が酸化物材料を減少させないように十分に低く保たれる限り（一般に約１．４Ｖ以下）、壁を横断して輸送される酸素イオンの数は直接積分された電流値または電荷により与えられる。さらに、管状の形状は容積に対する表面領域の高い比率を提供し、その結果、上記した電圧および電流の範囲内の連続した電流または一連の電流パルスの印加により、センサの閉じた内部は容易に空にされるか、その酸素含有量は調整された。更に、高い精度が単純な排出シーケンスによって得られるように、内部の全容積は十分に大きい。この特性は、センサをポンプとしても作動させるために利用され、緩和のための、達成された圧力差を測定するための電池として適切な時間間隔を可能にする。
【００１８】
本発明の更なる態様によると、完全なシステムは、（交互にポンプパルスを印加して、測定値を読み、酸素の現在のレベルの実行情報を得続ける積分器またはカウンタを含む）作動管理および電流読み取り管理の間を切り替えるコントローラを利用する。コントローラは、例えば、セルを空にし、その後で、酸素レベルが大気の空気または他の基準と一致するレベルにセルを満たすことによりセルを較正できる。あるいはまたは加えて、作られた１つの基準測定値または内部較正を有するコントローラは、ΔＰ＝０であるゼロ平衡を達成することにより周囲の酸素濃度を追跡するために連続的に作動し、一方、チャンバ内部のゼロ平衡条件を達成または維持するために、それらの極性を有する印加されたパルスを合計する。
【００１９】
好ましい作動モードにおいて、センサは制御および処理システムを図３に示すように備えている。このシステムでは、センサセル１が、第１モードでは、センサ壁の反対側の酸素濃度の差を示す電極線３ｂ、５ｂに発生している信号を増幅する比較器１２にコントローラ１１により交互に接続され、または第２モードでは、内部へ酸素を送り込むか、または内部からから酸素を排出するために、パルスジェネレータまたは電流源１７から規則的な電流パルスを受信する極性反転スイッチ１５を経由して接続される。第２モードの各排出動作に続いて、コントローラは短いタイムアウトまたは緩和間隔を設定し、次に、単にΔＰ出力として参照される現在のセル出力を測定するために第１モードに切り替える。例えば、センサが７００度（摂氏）で作動するとき、ネルンスト電圧を読む前に、吸入排出パルスが減衰することを許容するために、コントローラは１秒の遅延を提供するかもしれない。必要な緩和時間は、印加された吸入排出信号のレベルと共に増加し、高い温度と共に減少する。
【００２０】
吸入排出をセンサ内部の酸素のレベルを変化させるために実施する際に、出力を急速にゼロにするために（即ち、ΔＰ＝０）、コントローラは単純な段階的に変更された吸入排出シーケンスを印加する。ΔＰの大きさが第１の閾値より大きいとき、これは最大電流または時間持続において、適当な極性のパルスを印加することにより行なわれ、次に、ΔＰ出力の大きさがより小さいレベルに下がったとき、吸入排出率を電流半値または持続半値パルスまで減少させ、ΔＰ出力がセンサのノイズ閾値内になるまで、このプロセスを続ける。この動作追跡は、制御チップまたはセル出力が印加電流を制御する単純なアナログ回路によって実施できる。一方では、最後の排出較正からセンサ内部に加えられたか除去された酸素の量の実行検数を保持するために、印加電流はカウンタまたは積分器１３により積分される。図示された回路において、比較器出力の極性は双方向性のアップ／ダウンカウンタの方向を設定し、大きさはパルス高さ、パルス幅、またはバイアスを設定するために使用できる。セルが周囲の空気の中に存在するとき、一般的な動作シーケンスはセル内部を空にするために極性のパルスを印加することにより始まり、そして次に、空気の一定の酸素レベルと共に、積分された印加電流が次の動作のために必要なチャンバ容積および計器係数を提供するように、環境内のΔＰ＝０を達成するために作動する。その後で、吸入排出電流の実行検数は、周囲の酸素レベルの直接的な測定を提供する。
【００２１】
好ましくは、一旦セルが印加された電荷の間の比例関係を決定するために較正され、内部酸素レベル内で変化し、ネルンスト出力電圧およびセンサ壁全体のレベルの差の対応を決定したら、コントローラは現在のネルンスト出力を読むことによりその追跡動作を実施でき、この出力を圧力差に変換し、次に、出力を再びゼロにするようにセンサ内部で測定された圧力差を生じさせるために計算されたポンプ駆動信号を印加する。測定されたネルンスト出力はまた、吸入排出動作およびゼロ動作が始まる前でさえ、新しい圧力値をアップデートして表示するために最も最近の酸素示度に印加できる。従って、ネルンスト出力は、周囲のレベルを追跡するために第１の吸入排出サイクルの量を設定し、最後の示度からの変化に基づく混合出力測定値を発生するために、フィードフォーワード信号として使用される。次の吸入排出ステップが、必要に応じて実行され、これが信号がゼロにはならなかったか、もはやゼロでないことを示す場合、弛緩間隔およびネルンスト出力の測定が続く。
【００２２】
図５は、動作の方法１００および本発明の検出の典型的なステップを図示し、その側面は上記した。方法は、較正段階６０、センサが作動中に測定環境に配置される段階７０、および持続的な動作の段階８０を含む。較正は、内部を排出するステップ６１、および較正データを決定して記憶する１または複数の手順により実行される。一般に、上記したように、これは、吸入排出電荷が積分される間セルが公知の酸素環境内のポンプとして作動する較正された充填ステップ６２を含む。これはセル容積の完全な測定を提供し、壁構造または材料に依存するいかなる必要な定数も決定し、その結果、いかなる計器定数および電荷／圧力転換率も、ステップ６３で初期セルまたはプロセッサセットアップの一部として記憶される。再調整が必要になる場合、現場では、同じ一般的なステップが最初に実行され、セルを空にし、大気の空気のような既知の基準でセルを再充填する。いずれにしても、初期較正に続いて、空にされたセルが平衡に充填されたとき、センサはデューティに電荷を数えるシーケンス７１、７２により配置され、測定された吸入排出電荷を記憶した計器特性を使用して酸素レベル示度に変換する。上記のように、好ましい構造の形状は高度に漏れの影響を受けないので、セルが初期較正の後で空にされる場合、それはこの段階の開始時にセルを更に空にする必要はない。しかし、初期排出は、壁の保全性を確かめ、そのうえノイズレベルを観測し、動作サイクルを始めることに役立つ。それが費用または不都合を含まないので、この段階は好ましくはまたスタートアップサイクルに含まれる。その後で、測定は、新しい測定（ステップ７３）を実行する時間であるかどうか決定し、次に、測定サイクル段階８０の継続した測定ステップ８１、８２を実行することにより進行する。プロセッサは、固定された時間遅れ（例えば、２分ごとに１度）の後で測定を実行するようにプログラムされることができ、または、出力が周囲の条件が閾値量より多く変化したことを示すとすぐに、ネルンスト出力を読んで新しい測定の実行を進めることができる。
【００２３】
上記のように、最後の示度は周囲の酸素レベル（即ち、ΔＰ＝０）を有する平衡の中に配置されているセル内部をもたらし、現在の示度はステップ８１で現在のネルンスト電圧を読むことにより開始される。好ましい作動モードにおいて、プロセッサは、次に、即時の酸素レベル測定値を提供するために現在の示度により示される圧力差を最後に記憶された示度に加え、そのうえ必要な吸入排出電荷またはパルスカウントがネルンスト出力を再びゼロにすることを決定する。従って、センサシステムは、セル出力を常にゼロにするために作動し、一方、すぐに、酸素レベルの測定実行を提供する。この作動モードは、吸入排出および示度の間の電荷緩和に含まれる作動時間の殆どまたは全部を除去し、従って、両方とも、センサセル測定能力を促進して拡張し、特に酸素レベルが固有の充填と同等の率で変化する時、吸入排出および緩和時間をゼロにする。
【００２４】
セル構造は微小な漏れの影響を殆ど受けず、このゼロトラッキング作動モードでは、センサが作動中のとき、Ｏ2の差は大部分の時間の間、ゼロ近くに保持される。したがって、漏れが起きた場合、差動装置は駆動せず、漏洩のための内部の酸素レベルの変化は無視できる。従って、記載されている操作方法は、現場の較正の必要性を大いに減少させる。しかし、構造は、上記動作の自己基準排出および充填モードにより、現場で早く正確な再較正に役立つ。
【００２５】
この種の内部較正動作のために、検出セルが、それが元の場所にある間、例えば基準測定に影響を与えるためにスタック内に取り付けられている間、好ましくは、センサを浸すためにコントローラにより選択的に印加される空気源を有するシステムに結合または一緒に作動することを出願人は意図する。基準測定は、通常の測定プロトコルの第１のステップとして作られ、または更に希なことには、表面堆積、材料劣化、オフセットまたはスケール訂正を必要とする漏洩のようなゆっくりした変化に対して修正するために作られる。
【００２６】
図４は、この種のシステム３０を示す。図示されるように、発電所の煙突のようなスタック５０のガス流れの中へ延びるプローブ本体２５の中に、上記のようにそのオーブン１０と一緒に検出セル１が取り付けられている。プローブ本体５０は、検出環境の中にセルを配置し、センサ自体がスタックを上昇させる材料の直接的な流れから保護される、僅かに調節された据え付けを提供する。プローブ本体は、それ自体が格納式であり、スタックガスの中へチップを進めるための電気または流体で動かされる位置決めアセンブリのようなアクチュエータを有するか、または固定されたアセンブリである。上記のように図３と関連した吸入排出／検出制御モジュールは、プローブを通って延びている回路リード線によりセンサセルに接続しており、プローブの外側の側面に取り付けられた空気源４５を制御するためにまた接続される。空気源４５は、空気の流れをプローブ本体を通ってセンサ／オーブンアセンブリに供給するために取り付けられ、その結果、空気源がコントローラにより起動されるとき、センサは通常の大気の空気に浸され、このために排気／再充填モードの間に選択的に起動されるスイッチがコントローラに取り付けられ、スタック５０におけるセンサの通常の動作の間、コントローラが上記の内部基準較正を実行することを可能にする。
【００２７】
上記のシステム３０の動作のために、一時的にスタックガスが調節された検出オーブンに入ることを防ぐために、空気源４５が基準空気の十分な流れを供給することが必要なだけである。気圧調節をされた空気、他の基準ガスまたは混合物の弁で調節された容器は、動作の拡張期間のために必要な基準を提供するのに十分である。しかし、好ましくは、周囲の空気の存在に依存して、またはオーブンを通して必要な気流を提供するために単純な送風機アセンブリを使用して、この条件は受動的に実施される。基準ガスを提供するために、プローブを通り、スタックの外側から受動的に空気を引き出すスタックガス流によりベルヌーイ圧力が下がるように、プローブチップがスタックの中に配置されることが意図される。その場合、単純なフラップ弁は、較正ステップの間、選択的に空気の進入を可能にするために操作されるかもしれない。従って、較正されたスパンガスを必要とするよりは、現場の較正は単に大気の酸素を使用して達成される。
【００２８】
これは、センサセルの基礎的な実施例および一定の好ましい実施の説明および本発明の測定システムを完全なものにする。
【００２９】
当業者であれば本発明の範囲および原理を逸脱せずに、本発明を様々に修正および変更できることは理解できよう。したがって、本発明は上述した例示的な実施例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例のセンサの斜視図を示す、
【図２】Ａ、Ｂは、それぞれ、軸を横断する、および軸に沿う図１のセンサの断面図を示す、
【図３】図１のセンサを利用している測定システムを示す、
【図４】図１の内的に較正されたセンサを使用しているスタックマウントシステムを示す、
【図５】動作の態様または段階を示しているフローチャートである。
【符号の説明】
１  酸素センサ
３  表面
４  プラグ
５  表面
１０  オーブン
１１  コントローラ
１２  比較器
１３  積分器
１５  極性反転スイッチ
１７  電流源
２５  プローブ本体
３０  システム
【図１】
0004518593.tif 000002
【図２】
0004518593.tif 000003
【図３】
0004518593.tif 000004
【図４】
0004518593.tif 000005
【図５】
0004518593.tif 000006