(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
限界電流式酸素センサと、この限界電流式酸素センサのカソード電極とアノード電極間に第１の電圧を印加する第１の電源と、前記限界電流式酸素センサの加熱部に第２の電圧を印加する第２の電源と、前記限界電流式酸素センサの出力より限界電流を計測し、その計測結果より酸素濃度を演算する演算手段と、演算された酸素濃度が所定値以下の場合に前記第２の電源より前記加熱部に印加する電源電圧を低下させ、前記限界電流式酸素センサの駆動温度を下げる制御手段とを備えたことを特徴とする限界電流式酸素センサユニット。
【請求項２】
前記第１の電源により限界電流式酸素センサのカソード電極とアノード電極間に異なる値の第１の電圧を交互に印加させた際に、演算手段は各第１の電圧印加時における限界電流式酸素センサの出力の比率を演算し、制御手段はこの比率がほぼ１対１になるように前記第２の電圧を可変制御することを特徴とする請求項１に記載の限界電流式酸素センサユニット。
【請求項３】
前記制御手段は前記演算手段により酸素濃度が所定値に演算されたときに第２の電源を制御して所定の第２の電圧を設定し、酸素濃度が連続的に低下し所定濃度以下になった時に、前記第２の電源を制御して第２の電圧を前記所定値以下に設定することを特徴とする請求項１に記載の限界電流式酸素センサユニット。
【請求項４】
前記制御手段は、演算手段の濃度演算結果より高い濃度領域を計測する場合は第２の電圧を高くし、低い濃度領域を計測する場合は第２の電圧を低くすることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の限界電流式酸素センサユニット。
【請求項５】
安定した酸素濃度下で、限界電流式酸素センサのカソード電極とアノード電極間に異なる値の第１の電圧を交互に印加させる工程と、前記各値の第１の電圧を印加させた時の限界電流式酸素センサの出力を演算する工程と、演算された各出力の比率を演算する工程と、この比率を１対１に近接させるように前記限界電流式酸素センサの加熱部に印加する第２の電圧を低下させる工程と、この第２の電圧の低下に伴い前記比率が１対１に近接したときに前記限界電流式酸素センサの出力より酸素濃度を演算する工程とを含む低酸素濃度計測方法。
【請求項６】
第１の酸素濃度時に限界電流式酸素センサの出力より酸素濃度を演算して表示する工程と、酸素濃度演算結果より酸素濃度が前記第１の酸素濃度より連続的に低下したときの酸素濃度を演算する工程と、この演算結果より求められた酸素濃度が、予め設定された酸素濃度以下に低下毎に前記限界電流式酸素センサの加熱部に印加する電圧を下げ、駆動温度を低下させる工程とを含むことを特徴とする低酸素濃度計測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は限界電流式酸素センサに関し、特に低酸素濃度を精度よく計測する限界電流式酸素センサユニットおよび低酸素濃度計測方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の限界電流式酸素センサとしては、例えば、図８のブロック図にその構成および断面を示す限界電流式酸素センサがある。図において、１０１は酸素イオン伝導性を備えた固体電解質板であり、その一方の面にカソード電極膜１０２ａ、他方の面にアノード電極膜１０２ｂが形成されている。また、カソード電極膜１０２ａを囲み、周囲の一部に貫通孔からなる酸素拡散孔１０６を有するスペーサ１０４が配置され、シール板１０５がその上部に配置されている。
【０００３】
なお、スペーサ１０４とシール板１０５とで拡散律速体が構成されている。酸素は酸素拡散孔１０６を通してカソード電極膜１０２ａへ拡散する。
【０００４】
また、シール板１０５の外面には加熱部１０７が設けられ、電源１１５により加熱部１０７に電圧を印加し、その発熱で固体電解質板１０１を加熱して酸素イオンの伝導性を良くしている。また、カソード電極膜１０２ａとアノード電極１０２ｂには抵抗１１０を介して電源１０８により電圧が印加される。
【０００５】
この様な構成において、加熱部１０７に電源１１５により所定の電圧を印加し、固体電解質板１０１を所定の温度（駆動温度）に加熱する。一方、固体電解質板１０１の両面に形成した電極膜１０２ａ，１０２ｂにも電源１０８により所定の電圧を印加する。この状態において、空気中の酸素は、酸素拡散孔１０６を経由して流入し、固体電解質板１０１内をカソード電極膜１０２ａからアノード電極膜１０２ｂに向かって酸素イオンが流れる。
【０００６】
この酸素ポンプ作用によって固体電解質板１０１内を酸素が移動するが、酸素拡散孔１０６によって酸素分子の流入が制限されるため、酸素濃度に対応した飽和電流（以下、限界電流と記載する。）が生じる。この限界電流値を計測することにより酸素濃度が判明する。また、この限界電流値はカソード電極膜１０２ａとアノード電極膜１０２ｂとの間に印加する電圧値にかかわらず一定であるので、電圧値を変化させても一定の電流値が得られるときは、限界電流が得られているものと判断できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
限界電流式酸素センサは、駆動温度による出力依存性が少ないものの、１０００ｐｐｍ以下の低濃度領域、特に数百ｐｐｍの酸素（雰囲気）濃度領域ではセンサの出力特性に大きな誤差が生じる。
【０００８】
限界電流式酸素センサの電流電圧特性は、図９に示すように、抵抗支配領域（ａ）、限界電流領域（ｂ）、電流支配領域（ｃ）に大別される。
限界電流は酸素濃度依存性を持つため、この特性を利用して酸素濃度をリニアに計測することができるが、反面、酸素濃度が低濃度になるに従って電流支配領域（ｃ）が図１０に示されるように低印加電圧側にシフトする。
【０００９】
このため、低濃度領域では計測出力が電流支配領域に掛からないように、カソード電極膜１０２ａとアノード電極膜１０２ｂに印加する電圧を切り換えている。
しかしながら、酸素センサを構成しているジルコニア電解質による固体電解質体が若干の電子伝導を有し、低酸素濃度計測では電子伝導による漏れ電流のセンサ出力に対する比率が大きくなるため、酸素の計測濃度が低くなるに従い、図１１、図１２に示すように酸素濃度に対するセンサ出力の直線性が崩れるという問題点がある。
【００１０】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、低酸素濃度を精度よく計測できる限界電流式酸素センサユニットおよび低酸素濃度計測方法を提供することを目的とするとする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る限界電流式酸素センサユニットは、図１の基本構成図に示すように限界電流式酸素センサＳと、この限界電流式酸素センサＳのカソード電極Ｋとアノード電極Ａ間に第１の電圧を印加する第１の電源Ｂ１と、前記限界電流式酸素センサＳの加熱部Ｈに第２の電圧を印加する第２の電源Ｂ２と、前記限界電流式酸素センサＳの出力より限界電流を計測し、その計測結果より酸素濃度を演算する演算手段ＯＰと、演算された酸素濃度が所定値以下の場合に前記第２の電源Ｂ２より前記加熱部Ｈに印加する電源電圧を低下させ、前記限界電流式酸素センサＳの駆動温度を下げる制御手段ＣＯとを備えたものである。
この発明によれば、計測される酸素濃度が所定値以下に低い場合は、加熱部に印加する電圧を低下させて限界電流式酸素センサＳの駆動温度を低くするものである。
【００１２】
この発明に係る限界電流式酸素センサユニットは、第１の電源Ｂ１により限界電流式酸素センサＳのカソード電極Ｋとアノード電極Ａ間に異なる値の第１の電圧を交互に印加させた際に、演算手段ＯＰは各第１の電圧印加時における限界電流式酸素センサＳの出力の比率を演算し、制御手段ＣＯはこの比率がほぼ１対１になるように前記第２の電圧を可変制御するものである。
この発明によれば酸素濃度が低い所定の濃度の際に、カソード電極とアノード電極間に印加する第１の電圧を異なる値にして交互に印加させた際の限界電流式酸素センサにおける２出力のパーセント比率を求め、この比率が１００％近くに上がるよう第２の電圧を低下させ、１００％近くになったならば限界電流式酸素センサの出力より酸素濃度を演算して表示する。
【００１３】
この発明に係る限界電流式酸素センサユニットの制御手段ＣＯは、前記演算手段ＯＰにより酸素濃度が所定値に演算されたときに第２の電源Ｂ２を制御して所定の第２の電圧を設定し、酸素濃度が連続的に低下し所定濃度以下になった時に、前記第２の電源Ｂ２を制御して第２の電圧を前記所定値以下に設定するものである。
この発明によれば、酸素濃度が連続に低下した場合は、その濃度が予め設定した濃度に低下毎に、第２の電源Ｂ２を制御して第２の電圧を予め設定された値に下げて限界電流式酸素センサの駆動温度を下げる。
【００１４】
この発明に係る限界電流式酸素センサユニットの制御手段ＣＯは、演算手段ＯＰの濃度演算結果より高い濃度領域を計測する場合は第２の電圧を高くし、低い濃度領域を計測する場合は第２の電圧を低くする。
この発明によれば広範囲の濃度領域で良好な濃度直線性を得ることができる。
【００１５】
この発明に係る低酸素濃度計測方法は、安定した酸素濃度下で、限界電流式酸素センサＳのカソード電極Ｋとアノード電極Ａ間に異なる値の第１の電圧を交互に印加させる工程と、各値の第１の電圧を印加させた時の限界電流式酸素センサＳの出力を演算する工程と、演算された各出力の比率を演算する工程と、この比率を１対１に近接させるように前記限界電流式酸素センサＳの加熱部Ｈに印加する第２の電圧を低下させる工程と、この第２の電圧の低下に伴い前記比率が１対１に近接したときに前記限界電流式酸素センサＳの出力より酸素濃度を演算する工程とを含む。
この発明によれば酸素濃度が低い所定の濃度の際に、カソード電極とアノード電極間に印加する第１の電圧を異なる値にして交互に印加させた際の限界電流式酸素センサにおける２出力のパーセント比率を求め、この比率が１００％近くに上がるよう第２の電圧を低下させ、１００％近くになったならば限界電流式酸素センサの出力より酸素濃度を演算する。
【００１６】
この発明に係る低酸素濃度計測方法は、第１の酸素濃度時に限界電流式酸素センサＳの出力より酸素濃度を演算して表示する工程と、酸素濃度演算結果より酸素濃度が前記第１の酸素濃度より連続的に低下したときの酸素濃度を演算する工程と、この演算結果より求められた酸素濃度が、予め設定された酸素濃度以下に低下毎に前記限界電流式酸素センサＳの加熱部Ｈに印加する電圧を下げ、駆動温度を低下させる工程とを含む。
この発明によれば、酸素濃度が連続に低下した場合は、その濃度が予め設定した濃度に低下毎に、第２の電源Ｂ２を制御して第２の電圧を予め設定された値に下げて限界電流式酸素センサの駆動温度を下げる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る実施の形態を説明する前に本発明の技術的背景について説明する。
限界電流式酸素センサの電流―電圧特性は素子温度依存性を持つため、駆動温度を低下させると固体電解質板を構成するジルコニアの酸素ポンプによる酸素輸送能力が低下し、輸送能力よりも過剰な酸素量が存在する場合は、図９の（ａ）に示す抵抗支配領域の立ち上がり特性が鈍り、正確な濃度計測が不可能になる。しかし、低い酸素濃度雰囲気下では酸素輸送能力が低下していても輸送能力以下の酸素量しか存在しないため、酸素濃度が低い場合は図１３の低温駆動時の電流−電圧特性図に示すように良好な立ち上がり特性を維持したままとなる。
【００１８】
また、ジルコニアの電子伝導による限界電流領域（図９（ｂ））の傾斜も素子温度依存性を持ち、駆動温度を低下することにより、フラットな限界電流特性を出現させることが可能である。
即ち、図１４の電流−電圧特性の駆動温度依存性に示すように酸素濃度１０００ｐｐｍにおける酸素センサの電流−電圧特性では、駆動温度を６５０℃から５０℃ずつ５００℃まで変化させた場合、同図に示すように限界電流領域の傾斜も変化している。
これを、電極（カソード電極膜とアノード電極膜間）間の印加電圧を０．３Ｖと０．５Ｖにして駆動温度を換えて、図１５の０．３Ｖ／０．５Ｖ出力比の駆動温度依存性に示すように駆動温度を低温（５００℃付近）にすると印加電圧０．３Ｖのセンサ出力と印加電圧０．５Ｖのセンサ出力とにおける出力比が９５％と高くなり、限界電流領域がよりフラットな状態に近づいていることを示している。
【００１９】
これら両特性を利用し、酸素の高濃度領域を計測する場合は駆動温度を高くし、低濃度領域を計測する場合は駆動温度を低くすることにより、広範囲な濃度領域で良好な濃度直線性を得ることが出来る。
また、この方法により限界電流式酸素センサを駆動することで加熱ストレスを抑制することができるため、サーマルストレスによる電極の凝集などのセンサ劣化を抑制できる。
【００２０】
実施の形態１．
本実施の形態１では、薄膜限界電流式酸素センサの１％以下低濃度領域の計測について述べる。本酸素センサの駆動温度を６５０℃，６００℃，５５０℃，５００℃と変化させた場合には、図１６における酸素センサの濃度直線性の駆動温度依存性に示すように駆動温度が低くなるほど、濃度直線性は理論値（破線）に対する濃度誤差が小さくなる。この特性は５０００ｐｐｍ以下の酸素濃度について顕著に現れるため、駆動温度の制御は５０００ｐｐｍ以下の濃度にて行った。
【００２１】
図２は本実施の形態に係る限界電流式酸素センサのシステム構成図である。図２において１は限界電流式酸素センサ、２は図８に示す加熱部（ヒータ）１０７に対して所定の温度を加熱するための電圧（第２の電圧）を印加するヒータ電圧制御回路（第２の電源）、３は図８に示す固体電解質板１０１の両面に形成したカソード電極膜１０２ａとアノード電極膜１０２ｂ間に所定の電圧（第１の電圧）を印加する電極印加電圧制御回路（第１の電源）、３は図８に示す抵抗１１０の両端電圧に基づいてセンサ出力を演算するセンサ出力演算回路（演算手段および制御手段）、５はセンサ出力演算回路４にて演算されたセンサ出力を表示する表示器である。
なお、カソード電極膜１０２ａとアノード電極膜１０２ｂ間の電圧は、電極印加電圧制御回路３に内蔵された図示しない高精度スイッチの切り換えにより０．３Ｖと０．５Ｖに切り換えられる。
【００２２】
以下、本実施の形態に係る酸素濃度の計測方法を図３のフローチャートに従って説明する。先ず、図４に示すように、加熱部１０７に印加する電圧を調整して駆動温度を６００℃付近の一定とし、酸素濃度の計測雰囲気を１０００ｐｐｍ以下に安定させた状態で（ステップＳ１）、前記高精度スイッチによりカソード電極膜１０２ａとアノード電極膜１０２Ｂ間に先ず０．５Ｖを印加し、その時に抵抗１１０間に発生した電圧よりセンサ出力を演算する。
【００２３】
次に印加電圧を前記高精度スイッチの切り換えで０．３Ｖに換えてセンサ出力を演算する（ステップＳ５〜Ｓ１３）。各印加電圧におけるセンサ出力の比（センサ出力０．３Ｖ／センサ出力０．５Ｖ）を演算し、その比が９５％より大きいかを演算し（ステップＳ１１）、その比が９５％より大きい場合は電極間電圧を、例えば印加電圧を０．３Ｖにしたときに抵抗１１０間に発生した電圧よりセンサ出力を演算し、この演算値より酸素濃度を演算して表示する（ステップＳ１３，Ｓ１５）。
即ち、センサ出力の比が大きいということは、図１５の説明で行ったように限界電流領域がよりフラットな状態に近づいていることを示している。
【００２４】
しかし、出力比が９５％より小さいときは、同じく図４に示すように、駆動電圧決定時挙動を通して５０℃毎に駆動温度（ヒータ電圧）を低下させる（ステップＳ１７）。駆動電圧を低下させて動抵抗が安定したならばステップＳ５に移行し、以下ステップＳ７，Ｓ９，Ｓ１１，Ｓ１７，Ｓ１９を繰り返す。最終的に駆動温度が５００℃付近で、各印加電圧におけるセンサ出力の比が９５％以上になったならば、駆動温度を決定するために駆動電圧（ヒータ電圧）を固定してセンサ出力を演算し、この演算値より酸素濃度を演算して表示する（ステップＳ１３，Ｓ１５）。
【００２５】
尚、本実施の形態では印加電圧を０．３Ｖと０．５Ｖに設定しているが、限界電流領域における２点についてのセンサ出力比を監視できれば、印加電圧０．３Ｖ，０．５Ｖに限定するものでない。
また、連続的に低下させる駆動温度のスパンを、図４では５０℃毎に設定しているが、この駆動温度のスパンに限定されるものではない。
【００２６】
実施の形態２．
上記実施の形態１は計測酸素濃度が１０００ｐｐｍ以下に安定している場合における酸素濃度の計測について説明したが、本実施の形態では計測酸素濃度５０００ｐｐｍから１０００ｐｐｍに連続的に変化した場合の濃度計測方法について説明する。尚、限界電流式酸素センサのシステム構成図は図２に示したものと同様である。
【００２７】
次に、本実施の形態の動作を図５に示すフローチャートと図６に示す雰囲気濃度に対するセンサ出力特性図に従って説明する。
本実施の形態は、図６に示すように雰囲気（酸素）濃度が５０００ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍに連続的に変化した場合の酸素濃度を演算して表示するものである。
先ず、初期設定温度を６５０℃に設定する（ステップＳ２１）。そして、このとき酸素濃度が５０００ｐｐｍ以下か否かを判定する（ステップＳ２２）。５０００ｐｐｍ以下でなければ、初期設定駆動温度を再度６５０℃に設定し（ステップＳ３０）、濃度演算を行い濃度を表示器５に表示しステップＳ２２に戻る（ステップＳ３１，Ｓ３２）。
【００２８】
而して、酸素濃度が５０００ｐｐｍ以下の場合は駆動温度を６００℃に設定する（ステップＳ２３）。駆動温度６００℃において、酸素濃度が１０００ｐｐｍ以下になったか否かを判定し（ステップＳ２４）、１０００ｐｐｍ以下にならなければ酸素濃度を演算し（ステップＳ３１）、表示器５に酸素濃度を表示して（ステップＳ２２に戻る（ステップＳ２９）。
【００２９】
酸素濃度が１０００ｐｐｍ以下になったならば駆動温度を５００℃にし（ステップＳ２５）、酸素濃度を演算して酸素濃度を表示器５に表示する（ステップＳ２６，２７）。その後、酸素濃度が１０００ｐｐｍ以上を越えない間はステップＳ２８，２５，２６繰り返して酸素濃度を演算し、濃度を表示する。
【００３０】
酸素濃度が１０００ｐｐｍ以上で、且つ、５０００ｐｐｍ以上を越えない場合はステップＳ２３に戻り駆動温度６００℃にした後に（ステップＳ２３）、酸素濃度が１０００ｐｐｍ以下か否かを判定する（ステップＳ２４）。１０００ｐｐｍ以下でない場合は前記同様にステップＳ３１に進む。１０００ｐｐｍ以下の場合は前記同様にステップＳ２５に進み駆動温度を５００℃した後に、ステップＳ２６から２９に進みステップＳ２９で酸素濃度が５０００ｐｐｍ以上になったことを判定したならばステップＳ２１に戻る。
【００３１】
図７から明らかなように低濃度側においては、駆動温度を６５０℃に固定した場合と雰囲気濃度５０００ｐｐｍから１０００ｐｐｍにおいて駆動温度６００℃から５００℃に変化させた場合とを比較すると、６５０℃固定の場合は濃度誤差（％）が大きいことが分かる。
【００３２】
尚、本実施の形態では駆動温度を６５０℃、６００℃、５００℃とに設定しているが、酸素濃度計測精度が向上すれば、これら駆動温度に限定されるものでない。
【００３３】
【発明の効果】
この発明によれば、限界電流式酸素センサＳと、この限界電流式酸素センサＳのカソード電極Ｋとアノード電極Ａ間に第１の電圧を印加する第１の電源Ｂ１と、前記限界電流式酸素センサＳの加熱部Ｈに第２の電圧を印加する第２の電源Ｂ２と、前記限界電流式酸素センサＳの出力より限界電流を計測し、その計測結果より酸素濃度を演算する演算手段ＯＰと、演算された酸素濃度が所定値以下の場合に前記第２の電源Ｂ２より前記加熱部Ｈに印加する電源電圧を低下させ、前記限界電流式酸素センサＳの駆動温度を下げる制御手段ＣＯとを備え、計測される酸素濃度が所定値以下に低い場合は、加熱部に印加する電源電圧を低下させて限界電流式酸素センサＳの駆動温度を低くすることで、低濃度領域でも抵抗支配領域の立ち上がり特性を維持し、精度良く低濃度酸素を計測できるという効果がある。
【００３４】
この発明によれば、第１の電源Ｂ１により限界電流式酸素センサＳのカソード電極Ｋとアノード電極Ａ間に異なる値の第１の電圧を交互に印加させた際に、演算手段ＯＰは各第１の電圧印加時における限界電流式酸素センサＳの出力の比率を演算し、制御手段ＣＯはこの比率がほぼ１対１になるように前記第２の電圧を可変制御し、酸素濃度が低い所定の濃度の際に、カソード電極とアノード電極間に印加する第１の電圧を異なる値にして交互に印加させた際の限界電流式酸素センサにおける２出力のパーセント比率を求め、この比率が１００％近くに上がるよう第２の電圧を低下させ、１００％近くになったならば限界電流式酸素センサの出力より酸素濃度を演算して表示することで、限界電流領域がよりフラットになり低濃度領域で良好な濃度直線性を得ることができるという効果がある。
【００３５】
この発明によれば、制御手段ＣＯは、前記演算手段ＯＰにより酸素濃度が所定値に演算されたときに第２の電源Ｂ２を制御して所定の第２の電圧を設定し、酸素濃度が連続的に低下し所定濃度以下になった時に、前記第２の電源Ｂ２を制御して第２の電圧を前記所定値以下に設定し、酸素濃度が連続に低下した場合は、その濃度が予め設定した濃度に低下毎に、第２の電源Ｂ２を制御して第２の電圧を予め設定された値に下げて限界電流式酸素センサの駆動温度を下げることで、計測濃度が連続的に変化した場合でも精度良く低酸素濃度を計測できるという効果がある。
【００３６】
この発明によれば、制御手段ＣＯは、演算手段ＯＰの濃度演算結果より高い濃度領域を計測する場合は第２の電圧を高くし、低い濃度領域を計測する場合は第２の電圧を低くすることで広範囲の濃度領域で良好な濃度直線性を得ることができるという効果がある。
【００３７】
この発明によれば、安定した酸素濃度下で、限界電流式酸素センサＳのカソード電極Ｋとアノード電極Ａ間に異なる値の第１の電圧を交互に印加させる工程と、各値の第１の電圧を印加させた時の限界電流式酸素センサＳの出力を演算する工程と、演算された各出力の比率を演算する工程と、この比率を１対１に近接させるように前記限界電流式酸素センサＳの加熱部Ｈに印加する第２の電圧を低下させる工程と、この第２の電圧の低下に伴い前記比率が１対１に近接したときに前記限界電流式酸素センサＳの出力より酸素濃度を演算する工程とを含み、酸素濃度が低い所定の濃度の際に、カソード電極とアノード電極間に印加する第１の電圧を異なる値にして交互に印加させた際の限界電流式酸素センサにおける２出力のパーセント比率を求め、この比率が１００％近くに上がるよう第２の電圧を低下させ、１００％近くになったならば限界電流式酸素センサの出力より酸素濃度を演算することで、限界電流領域がよりフラットになり低濃度領域で良好な濃度直線性を得ることができるという効果がある。
【００３８】
この発明に係る低酸素濃度計測方法は、第１の酸素濃度時に限界電流式酸素センサＳの出力より酸素濃度を演算して表示する工程と、酸素濃度演算結果より酸素濃度が前記第１の酸素濃度より連続的に低下したときの酸素濃度を演算する工程と、この演算結果より求められた酸素濃度が、予め設定された酸素濃度以下に低下毎に前記限界電流式酸素センサＳの加熱部Ｈに印加する電圧を下げ、駆動温度を低下させる工程とを含み、酸素濃度が連続に低下した場合は、その濃度が予め設定した濃度に低下毎に、第２の電源Ｂ２を制御して第２の電圧を予め設定された値に下げて限界電流式酸素センサの駆動温度を下げることで、計測濃度が連続的に変化した場合でも精度良く低酸素濃度を計測できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係る限界電流式酸素センサユニットの基本構成図である。
【図２】図２は本発明に係る低酸素濃度計測方法を実施するするための限界電流式酸素センサユニットの構成図である。
【図３】図３は本実施の形態１に係る限界電流式酸素センサユニットの動作を説明するフローチャートである。
【図４】図４は本実施の形態１に係る限界電流式酸素センサユニットの制御による限界電流式酸素センサの挙動を示す図である。
【図５】図５は本実施の形態２に係る限界電流式酸素センサユニットの動作を説明するフローチャートである。
【図６】図６は本実施の形態２に係る限界電流式酸素センサユニットの制御による限界電流式酸素センサの挙動を示す図である。
【図７】図７は実施の形態２に係る低酸素濃度計測方法に濃度誤差の改善を説明する図である。
【図８】図８は一般的な限界電流式酸素センサの構成および断面を示す図である。
【図９】図９は限界電流式酸素センサの電流―電圧特性図である。
【図１０】図１０は限界電流式酸素センサの電流電圧特性の濃度依存性を説明する図である。
【図１１】図１１は限界電流式酸素センサにおける酸素濃度４０００ｐｐｍ以下の電流―電圧特性図である。
【図１２】図１２は限界電流式酸素センサの濃度直線性を示す図である。
【図１３】図１３は限界電流式酸素センサの低温駆動時の電流―電圧特性図である。
【図１４】図１４は限界電流式酸素センサの酸素濃度１０００ｐｐｍにおける駆動温度依存性を説明する図である。
【図１５】図１５は限界電流式酸素センサの酸素濃度１０００ｐｐｍにおける０．３Ｖ／０．５Ｖ出力比による駆動温度依存性を説明する図である。
【図１６】図１６は限界電流式酸素センサの濃度直線性の駆動温度依存性を説明する図である。
【符号の説明】
Ｓ      限界電流式酸素センサ
Ｋ      カソード電極
Ａ      アノード電極
Ｈ      加熱部
Ｂ１    第１の電源
Ｂ２    第２の電源
ＯＰ    演算手段
ＣＯ    制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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