DE102005037529A1

DE102005037529A1 - Gas sensor for use in mixtures containing interfering gases has a heating element in the filter used in taking up the interfering gas

Info

Publication number: DE102005037529A1
Application number: DE102005037529A
Authority: DE
Inventors: Jörg Dr. Kelleter
Original assignee: GTE INDUSTRIEELEKTRONIK GmbH
Current assignee: GTE INDUSTRIEELEKTRONIK GmbH
Priority date: 2004-08-11
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2006-02-23

Abstract

A gas sensor with a detector (1) for measuring the target gas and a filter (2) taking up an interfering gas is such that filter (2) is heated with at least one heating element (3, 4). An independent claim is also included for measuring the concentration of a target gas using a sensor having a filter positioned in front of the detector, the filter being regenerated with the aid of heating by a heating element.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gassensor zur Messung von Gasen bei Anwesenheit störender Gase mit mindestens einem Detektionselement für die zu messenden Gase und mindestens einem die störenden Gase aufnehmenden Filter. Insbesondere betrifft die Erfindung Gassensoren mit Hilfe derer Kohlenmonoxid nachgewiesen werden kann. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Messung von Gasen bei Anwesenheit störender Gase.The The invention relates to a gas sensor for measuring gases in the presence disturbing gases with at least one detection element for the gases to be measured and at least one the disturbing ones Gases receiving filter. In particular, the invention relates to gas sensors by means of which carbon monoxide can be detected. Next concerns the invention a method for measuring gases in the presence disturbing Gases.

In vielen Bereichen der Industrie, der Sicherheitstechnik und des Umweltschutzes stellt sich die Aufgabe, Gase qualitativ und quantitativ nachzuweisen. Zum Nachweis von Gasen sind verschiedene Gassensoren, wie beispielsweise Halbleitergassensoren, Elektrochemische Gassensoren, Gas-Feldeffektsensoren oder Wärmetönungssensoren bekannt. Diese reagieren auf physikalische und/oder chemische Eigenschaften der Gase in Luft, um toxische oder brennbare Gase bereits in geringen Konzentrationen (ppm-Bereich) zu bestimmen.In many areas of industry, safety technology and environmental protection The task is to detect gases qualitatively and quantitatively. For the detection of gases are various gas sensors, such as Semiconductor gas sensors, electrochemical gas sensors, gas field effect sensors or catalytic sensors known. These react to physical and / or chemical properties the gases in air to toxic or flammable gases already in small Concentrations (ppm range) to determine.

In der Praxis werden Gassensoren oft zum Nachweis von Kohlenmonoxid bei Anwesenheit von Alkoholen oder anderen "störenden" Gasen eingesetzt. Dabei besteht die Aufgabe der Gassensoren darin, Silos, Lagerhallen oder Transporteinrichtungen für Holz, Klärschlamm, Hausmüll usw. zu überwachen, in denen durch Gärungsprozesse oder andere biologische oder verfahrenstechnische Prozesse Alkohole oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe freigesetzt werden. Für diese Anwendungen haben sich als besonders vorteilhaft Halbleitergassensoren erwiesen.In In practice, gas sensors are often used to detect carbon monoxide used in the presence of alcohols or other "interfering" gases. It is the task of the gas sensors in it, silos, warehouses or transport facilities for Wood, sewage sludge, household rubbish monitor, etc. in which by fermentation processes or other biological or process processes alcohols or unsaturated Hydrocarbons are released. For these applications have become proved to be particularly advantageous semiconductor gas sensors.

Die Selektivität der Gassensoren für das zu messende Zielgas kann durch Einstellung bestimmter Parameter, wie beispielsweise Materialzusammensetzung, Elektrodengeometrie, Messspannung oder Betriebstemperatur, erhöht werden. Trotz dieser Maßnahmen kommt es jedoch zu erheblichen Messungenauigkeiten aufgrund der anwesenden Störgase, die mit Hilfe der zuvor beschriebenen Maßnahmen nicht verhindert werden können.The selectivity the gas sensors for the target gas to be measured can be determined by setting certain parameters, such as material composition, electrode geometry, Measuring voltage or operating temperature can be increased. Despite these measures However, there are significant measurement inaccuracies due to the present interfering gases, which can not be prevented with the aid of the measures described above can.

Daher befindet sich, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, oft ein zusätzlicher Filter in dem Gassensor, der die Querempfindlichkeit des Gassensors auf Störgase, wie z. B. Ethanol, reduziert. Der Nachteil dieser Filter besteht jedoch in ihrer begrenzten Lebensdauer, beispielsweise der begrenzten Adsorptionsfähigkeit, so dass der Gassensor unbrauchbar wird, sobald der Filter mit Ethanol und anderen störenden Gasen gesättigt ist und diese Gase somit ungehindert zur Messelektrode gelangen können. Das Messergebnis des Gassensors wird dadurch verfälscht und unbrauchbar.Therefore is, as is known in the art, often a additional Filter in the gas sensor, the cross-sensitivity of the gas sensor on interfering gases, such as As ethanol, reduced. The disadvantage of this filter is However, in their limited life, such as the limited adsorption capacity, so that the gas sensor becomes unusable as soon as the filter with ethanol and other disturbing ones Saturated gases is and these gases thus pass unhindered to the measuring electrode can. The Measurement result of the gas sensor is falsified and unusable.

Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Gassensor zur Messung von Gasen bei Anwesenheit störender Gase zur Verfügung zu stellen, der bei einer hohen Messgenauigkeit, einer geringen Querempfindlichkeit gegenüber Störgasen und einer hohen Selektivität für das eigentliche Zielgas eine wesentlich höhere Lebensdauer aufweist.outgoing explained by the State of the art, the invention has the object, a Gas sensor for measuring gases in the presence of interfering gases to disposal to provide, with a high accuracy, a low cross-sensitivity across from interfering gases and a high selectivity for the actual target gas has a much longer life.

Gemäß einer ersten Lehre der Erfindung ist die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe eines Gassensors zur Messung von Gasen bei Anwesenheit störender Gase dadurch gelöst, dass mindestens ein Heizelement zum Aufheizen des Filters vorgesehen ist. Das Aufheizen des Filters mittels eines Heizelementes findet während einer Regenerationsphase statt, in der keine Messung des Zielgases am Detektionselement erfolgt. Die Erwärmung des Filters dient vorteilhafterweise dazu, die während der Messphase vom Filter aufgenommenen störenden Gase wieder aus dem Filter zu entfernen. Dadurch wird der Filter automatisch gereinigt und kann in einer nächsten Messphase wieder ungehindert Störgase aufnehmen. Durch die erneute Aufnahme der Störgase vom Filter wird, wie an sich bekannt, verhindert, dass störende Gase zum Detektionselement, welches in einer vorteilhaften Ausführung hinter dem Filter angeordnet ist, gelangen und das Messergebnis dadurch verfälschen. Somit wird die Betriebsdauer des Gassensors ohne Verbrauch des Filtersystems aufgrund der Regenerationsmöglichkeit erhöht. Außerdem wird der Nachweis des eigentlichen Zielgases qualitativ und quantitativ verbessert.According to one first teaching of the invention is the previously derived and shown Task of a gas sensor for the measurement of gases in the presence of interfering gases solved by in that at least one heating element is provided for heating the filter is. The heating of the filter by means of a heating element finds while a regeneration phase in which no measurement of the target gas takes place at the detection element. The heating of the filter is advantageously used to that, during the measuring phase of the filter absorbed disturbing gases back out of the To remove filters. This will automatically clean the filter and may be in a next Measurement phase again unhindered to absorb interfering gases. By re-recording the interfering gases from the filter is how known per se, prevents interfering gases to the detection element, which arranged in an advantageous embodiment behind the filter is, reach and thereby falsify the measurement result. Thus, the service life of the Gas sensor without consumption of the filter system due to the possibility of regeneration elevated. Furthermore the proof of the actual target gas becomes qualitative and quantitative improved.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Filter als ein Aktivkohlefilter ausgebildet. In dem Filter erfolgt während der Messphase eine Trennung des Zielgases von den störenden Gasen, wobei das Zielgas durch den Filter zu dem dahinter liegenden Detektionselement hindurchgelassen wird und die störenden Gase vom Aktivkohlefilter adsorbiert werden, indem sich die störenden Gase an dessen innerer Oberfläche anlagern. Es können aber auch andere Arten von Filtern eingesetzt werden, wobei die störenden Gase z.B, auch vom Filter absorbiert werden können.In an advantageous embodiment According to the invention, the filter is designed as an activated carbon filter. In the filter takes place during the measuring phase a separation of the target gas from the interfering gases, wherein the target gas through the filter to the underlying detection element is passed through and the disturbing Gases from the activated carbon filter are adsorbed by the disturbing gases on its inner surface attach. It can but other types of filters are used, the disturbing Gases, for example, can also be absorbed by the filter.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass ein das Detektionselement und den Filter umschließendes, eine diffusionsbegrenzende Öffnung aufweisendes Gehäuse vorgesehen ist. Durch die Anordnung des Detektionselements und des Filters in einem Gehäuse mit einer Öffnung kann der Durchtritt für die Gase begrenzt und kontrolliert werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn eine große Konzentration an störenden Gasen in der Umgebung vorliegt.A further particularly advantageous embodiment of the invention consists in that a housing enclosing the detection element and the filter and having a diffusion-limiting opening is provided. The arrangement of the detection element and the filter in a housing with an opening of the passage for the gases can be limited and controlled. This is especially beneficial when disturbing a large concentration the gases in the environment is present.

Dadurch, dass die Öffnung eine Diffusionsbegrenzung aufweist, wird ein Konzentrationsausgleich der Gase innerhalb des Gehäuses und außerhalb des Gehäuses bei Konzentrationsunterschieden behindert, so dass sich ein Gleichgewichtszustand mit höherer Zeitkonstante einstellen kann.Thereby, that the opening has a diffusion limitation, becomes a concentration balance the gases within the housing and outside of the housing obstructed in concentration differences, so that a state of equilibrium with higher Can set the time constant.

Während der Messphase hat die diffusionsbegrenzende Öffnung die Aufgabe, eine zur Messung des Zielgases ausreichend große Menge an Gas in das Gehäuse des Gassensors einzulassen. Während der Regenerationsphase hingegen gelangen die aus dem Filter gelösten, desorbierten Gase aus dem Gehäuse des Gassensors über die diffusionsbegrenzende Öffnung zurück in die Umgebung. Diese Diffusionsbegrenzung erfordert einen längeren Regenerationszeitraum, da die beispielsweise desorbierenden Störgase nicht in kurzer Zeit den vom Gehäuse eingeschlossenen Sensorraum über die diffusionsbegrenzende Öffnung verlassen können. Im Gegenzug gewährleistet die diffusionsbegrenzende Öffnung, dass nach dem Abschalten der Beheizung des Filters nur in geringem Maße Störgase durch die diffusionsbegrenzende Öffnung in den Filter gelangen können, und somit vermieden wird, dass bei einer hohen Störgaskonzentration die Regeneration des Filters durch während der Abkühlungsphase sich wieder im Filter ablagernde Störgase zunichte gemacht wird.During the Measuring phase, the diffusion-limiting opening has the task, one for Measurement of the target gas sufficiently large amount of gas in the housing of the Engage gas sensor. While During the regeneration phase, however, the particles dissolved from the filter are desorbed Gases from the housing of the gas sensor the diffusion-limiting opening back in the nearby areas. This diffusion limitation requires a longer regeneration period, because, for example, the desorbing interfering gases in a short time from the housing enclosed sensor space over the diffusion-limiting opening being able to leave. In return, guaranteed the diffusion-limiting opening that After switching off the heating of the filter only a small amount of interfering gases the diffusion-limiting opening can get into the filter, and thus it is avoided that at a high concentration of interfering gas the regeneration of the filter during during the cooling phase again in the filter depositing interfering gases is nullified.

Dadurch, dass die diffusionsbegrenzende Öffnung als kleines Loch, Membran oder Ventil ausgebildet ist, lässt sich die diffusionsbegrenzende Wirkung der Öffnung einfach einstellen. In dem Fall, in dem die diffusionsbegrenzende Öffnung mit Hilfe eines Ventils verschlossen werden kann, ist gewährleistet, dass nach Abschluss der Aufheizphase des Filters dieser bei geschlossenem Ventil abkühlen kann, ohne dass Störgase sich wieder in dem Filter absetzen können.Thereby, that the diffusion-limiting opening is designed as a small hole, membrane or valve, can be simply adjust the diffusion-limiting effect of the opening. In the case where the diffusion-limiting opening by means of a valve can be closed, it is guaranteed that after completion the heating phase of the filter can cool this with the valve closed, without any interfering gases can settle again in the filter.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Heizelement als katalytisch aktives Heizelement ausgebildet. Dieses kann beispielsweise bei Temperaturen oberhalb von 300 °C wirksam werden. Die vom Filter aufgenommen störenden Gase werden während der Regenerationsphase durch die Erwärmung des Filters aus diesem herausgelöst und gelangen bei einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung auf das katalytisch aktive Heizelement und werden auf dessen Oberfläche zu nicht sensorrelevanten Gasen, wie z.B. CO₂ und H₂O, umgesetzt. Der Katalysator bewirkt dabei, dass die Aktivierungsenergie herabgesetzt wird und sich dadurch die Geschwindigkeit der stattfindenden chemischen Reaktion erhöht. Somit wird eine schnelle Regeneration des Filters ermöglicht. Weist der Gassensor mehrere Heizelemente auf, so können ein oder auch mehrere Heizelemente als katalytisch aktive Heizelemente ausgebildet sein.According to a further advantageous embodiment of the invention, a heating element is designed as a catalytically active heating element. This can be effective, for example, at temperatures above 300 ° C. The interfering gases absorbed by the filter are removed during the regeneration phase by the heating of the filter from this and get in such an embodiment of the invention on the catalytically active heating element and are on its surface to non-sensory gases, such as CO ₂ and H ₂ O, implemented. The catalyst thereby causes the activation energy is reduced and thereby increases the speed of the chemical reaction taking place. Thus, a fast regeneration of the filter is possible. If the gas sensor has a plurality of heating elements, then one or more heating elements may be formed as catalytically active heating elements.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass ein katalytisch aktives Heizelement innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Die Kombination der diffusionsbegrenzenden Öffnung des Gehäuses mit der Anordnung eines oder mehrerer katalytisch aktiven Heizelemente in dem Gehäuse ist besonders vorteilhaft, da die Regenerationsphase dadurch verkürzt wird, dass die innerhalb des Gehäuses aus dem Filter freigesetzten Störgase katalytisch zerlegt werden und es aus diesem Grunde nicht erforderlich ist, dass die zerlegten Anteile der Störgase das Gehäuse während der Regenerationsphase verlassen. Gleichzeitig wird durch die diffusionsbegrenzende Öffnung während der Abkühlphase des Filters gewährleistet, dass die Störgase nicht wieder in großer Menge von dem Filter aufgenommen werden.A further particularly advantageous embodiment of the invention in that a catalytically active heating element is disposed within the housing is. The combination of the diffusion-limiting opening of the housing with the arrangement of one or more catalytically active heating elements in the case is particularly advantageous because the regeneration phase is thereby shortened, that's inside the case from the filter released interfering gases catalytically decomposed and it is not necessary for this reason is that the decomposed portions of the interfering gases the housing during the Leave regeneration phase. At the same time, the diffusion-limiting opening during the cooling phase the filter ensures that the interfering gases not in big again Quantity to be absorbed by the filter.

Dadurch, dass der Gassensor in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung mindestens zwei Detektionselemente, mindestens zwei Filter für störende Gase und mindestens zwei Heizelemente zum Aufheizen der Filter aufweist, wobei jeweils ein Detektionselement, ein Filter für störende Gase und ein Heizelement zum Aufheizen eines Filters ein Sensorsystem zur Messung von Gasen bilden, wird sichergestellt, dass eine kontinuierliche Messung der Gase erfolgen kann, da in der Zeit, in der sich ein Sensorsystem regeneriert, die Messung mit Hilfe eines zweiten Sensorsystems erfolgen kann.Thereby, that the gas sensor in a further advantageous embodiment at least two detection elements, at least two filters for disturbing gases and at least two heating elements for heating the filters, wherein in each case a detection element, a filter for interfering gases and a heating element for heating a filter, a sensor system To measure gases, it is ensured that a continuous measurement The gases can be made, since in the time in which a sensor system regenerated, the measurement can be done using a second sensor system.

Gemäß einer zweiten Lehre der Erfindung betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Messung von Gasen bei Anwesenheit störender Gase, bei welchem mit Hilfe mindestens eines Detektionselements die Konzentration der Gase gemessen wird und die störenden Gase mit Hilf e mindestens eines Filters vor dem Detektionselement zurückgehalten werden.According to one second teaching of the invention, the invention relates to a method for the measurement of gases in the presence of interfering gases, in which Help at least one detection element, the concentration of Gases is measured and the disturbing Gases with help e at least one filter in front of the detection element retained become.

Die oben hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe wird gemäß der zweiten Lehre der Erfindung dadurch gelöst, dass der Filter zur Regeneration mit Hilfe eines Heizelementes erwärmt wird.The The above derived and indicated object is according to the second Teaching the invention solved by that the filter is heated for regeneration by means of a heating element.

Zu den Vorteilen des Verfahrens gemäß der zweiten Lehre der Erfindung kann auf die oben aufgeführten Vorteile der Vorrichtung gemäß der ersten Lehre der Erfindung verwiesen werden.To the advantages of the method according to the second Teaching of the invention can be applied to the advantages of the device listed above according to the first teaching the invention be referenced.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung dieses Verfahrens werden die Filter mindestens zweier Sensorsysteme im Wechsel zur Regeneration erwärmt und jeweils das Sensorsystem mit erwärmten Filter wird nicht zur Messung der Gase verwendet. Während der Regenerationsphase des einen Gassensors findet somit die Messphase bei dem zweiten Gassensor statt und umgekehrt. Dadurch wird eine kontinuierliche Messung des Zielgases gewährleistet.According to an advantageous embodiment of this method, the filters of at least two sensor systems are heated in alternation for regeneration and in each case the sensor system with heated filter is not used for measuring the gases. During the regeneration phase of the one gas sensor thus finds the measurement phase in the second Gas sensor instead and vice versa. This ensures a continuous measurement of the target gas.

Es gibt nun ein Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Gassensor und das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung von Gasen bei Anwesenheit störender Gase auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird beispielsweise verwiesen einerseits auf die den Patentansprüchen 1 und 8 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigtIt Now there are a lot of ways that Gas sensor according to the invention and the method according to the invention for the measurement of gases in the presence of interfering gases and further education. For this purpose, for example, referenced one hand to the claims 1 and 8 subordinate claims and on the other hand on the Description of an embodiment in conjunction with the drawing. In the drawing shows

1 einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Gassensors und 1 a cross section of an embodiment of a gas sensor according to the invention and

2 einen in einem Diagramm dargestellten Regenerationszyklus. 2 a regeneration cycle shown in a diagram.

In 1 ist der Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Gassensors zur Messung von Gasen, insbesondere Kohlenmonoxid, bei Anwesenheit störender Gase mit einem Detektionselement 1, mit einem Filter 2, zwei erfindungsgemäß vorgesehenen Heizelementen 3, 4 und einem eine diffusionsbegrenzende Öffnung 5 aufweisendem Gehäuse 6 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel sind in dem Gehäuse 6 zwei Heizelemente 3, 4 angeordnet, wobei ein erstes Heizelement 3 zwischen dem Filter 2 und dem Detektionselement 1 und ein zweites Heizelement 4 zwischen der diffusionsbegrenzenden Öffnung 5 und dem Filter 2 angeordnet ist. Das in diesem Ausführungsbeispiel dargestellte erste Heizelemente 3 ist als einfaches Heizelement ohne Zusatzfunktion und das zweite Heizelement 4 als katalytisch aktives Heizelement ausgebildet.In 1 is the cross section of an embodiment of a gas sensor according to the invention for the measurement of gases, in particular carbon monoxide, in the presence of interfering gases with a detection element 1 , with a filter 2 , two heating elements provided according to the invention 3 . 4 and a diffusion limiting opening 5 having housing 6 shown. In this embodiment, in the housing 6 two heating elements 3 . 4 arranged, wherein a first heating element 3 between the filter 2 and the detection element 1 and a second heating element 4 between the diffusion-limiting opening 5 and the filter 2 is arranged. The first heating elements shown in this embodiment 3 is as a simple heating element without additional function and the second heating element 4 designed as a catalytically active heating element.

Während der Messphase gelangt Gas aus der Umgebung über die diffusionsbegrenzende Öffnung 5 in das Gehäuse 6 des Gassensors und wird vom Filter 2, welcher sich hier über die gesamte Länge und Breite des Gassensors erstreckt, gefiltert. Der Filter 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Aktivkohlefilter ausgebildet. Dabei kann das zu detektierende Zielgas, in diesem Ausführungsbeispiel Kohlenmonoxid, den Filter 2 ungehindert passieren und gelangt zu dem unterhalb des Filters 2 angeordneten Detektionselement 1, mit welchem die Konzentration des Zielgases üblicherweise in der Einheit ppm gemessen wird. Ethanol und andere störende Gase hingegen werden von dem Filter 2 adsorbiert, wobei sich die Atome oder Moleküle des Ethanols und der störenden Gase an der Oberfläche der Aktivkohle des Filters 2 anlagern. Ist der Filter 2 mit Ethanol oder anderen störenden Gasen gesättigt, so wird die Messphase des Gassensors beendet und die Regenerationsphase des Gassensors beginnt.During the measurement phase, gas from the environment passes through the diffusion-limiting opening 5 in the case 6 of the gas sensor and is removed from the filter 2 , which extends here over the entire length and width of the gas sensor, filtered. The filter 2 is formed in this embodiment as an activated carbon filter. In this case, the target gas to be detected, carbon monoxide in this embodiment, the filter 2 pass unhindered and gets to the below the filter 2 arranged detection element 1 with which the concentration of the target gas is usually measured in units of ppm. In contrast, ethanol and other interfering gases are removed from the filter 2 adsorbed, wherein the atoms or molecules of the ethanol and the interfering gases on the surface of the activated carbon of the filter 2 attach. Is the filter 2 saturated with ethanol or other interfering gases, the measuring phase of the gas sensor is stopped and the regeneration phase of the gas sensor begins.

Während der Regenerationsphase wird der Filter 2 mit Hilfe des ober- und unterhalb des Filters 2 angeordneten Heizelementes 3, 4 erwärmt. Durch die Erwärmung des Filters 2 werden die vom Filter 2 adsorbierten störenden Gase, insbesondere das Ethanol, desorbiert. Die desorbierten Gase gelangen unter anderem zu dem katalytisch aktiven Heizelement 4 und werden auf dessen Oberfläche in einer chemischen Reaktion bei Temperaturen beispielsweise oberhalb von 300 °C zu nicht sensorrelevanten Gasen, wie beispielsweise CO₂ und H₂O, umgewandelt. Aufgrund des Katalysators wird die Aktivierungsenergie der stattfindenden chemischen Reaktion herabgesetzt, so dass die Umwandlung der störenden Gase in nicht sensorrelevante Gase mit einer hohen Reaktionsgeschwindigkeit stattfindet. Die umgewandelten, nicht sensorrelevanten Gase gelangen über die diffusionsbegrenzende Öffnung 5 aus dem Gehäuse 6 des Gassensors zurück in die Umgebung. Dadurch, dass die Störgase umgewandelt werden und die Umwandlungsprodukte in der Regel den Filter 2 nicht hinsichtlich der zu filternden Störgase blockieren, ist es nicht notwendig, dass die Umwandlungsprodukte während der Regenerationsphase über die diffusionsbegrenzende Öffnung 4 vollständig aus dem Gehäuse des Gassensors zurück in die Umgebung gelangen. Dies kann beispielsweise auch während des erneuten Betriebs des Gassensors geschehen.During the regeneration phase the filter becomes 2 with the help of the above and below the filter 2 arranged heating element 3 . 4 heated. By heating the filter 2 be the filter 2 adsorbed interfering gases, especially the ethanol, desorbed. Among other things, the desorbed gases reach the catalytically active heating element 4 and are converted on its surface in a chemical reaction at temperatures, for example, above 300 ° C to non-sensory gases, such as CO ₂ and H ₂ O. Due to the catalyst, the activation energy of the chemical reaction taking place is reduced so that the conversion of the interfering gases into non-sensory gases takes place at a high reaction rate. The converted, non-sensory gases pass over the diffusion-limiting orifice 5 out of the case 6 the gas sensor back into the environment. The fact that the interfering gases are converted and the conversion products usually the filter 2 do not block with respect to the interfering gases to be filtered, it is not necessary that the conversion products through the diffusion-limiting opening during the regeneration phase 4 completely from the housing of the gas sensor back into the environment. This can for example also be done during the re-operation of the gas sensor.

Das Detektionselement 1 und die Heizelemente 3, 4 werden über Anschlusskontakte 7 mit einer nicht dargestellten Auswerte- und Regenerationselektronik versorgt.The detection element 1 and the heating elements 3 . 4 be via connection contacts 7 supplied with an evaluation and regeneration electronics, not shown.

Damit eine kontinuierliche Messung des Zielgases ermöglicht wird, werden gemäß einer Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels mindestens zwei Sensorsysteme eingesetzt, wobei jeweils ein Sensorsystem, mindestens ein Detektionselement 1, mindestens einen Filter 2 und mindestens ein Heizelement 3, 4 aufweist, die so betrieben werden, dass sich jeweils ein Sensorsystem in der Messphase befindet, während sich ein anderes Sensorsystem in der Regenerationsphase befindet und umgekehrt.So that a continuous measurement of the target gas is made possible, according to an embodiment of the exemplary embodiment at least two sensor systems are used, wherein in each case one sensor system, at least one detection element 1 , at least one filter 2 and at least one heating element 3 . 4 which are operated so that in each case one sensor system is in the measuring phase, while another sensor system is in the regeneration phase and vice versa.

In 2 ist der Ablauf eines Regenerationszykluses über der Zeit t dargestellt. Dabei zeigt der Graph 8 die Temperatur des Heizelementes 3. Innerhalb des Regenerationszykluses wird das Heizelement 3 zum Beginn des Regenerationszykluses, d. h. zum Zeitpunkt t_B, aktiviert, so dass die Beheizung des Filters 2 und die daraus resultierende Freisetzung der Störgase beginnt. Bereits vor dem Ende des Regenerationszykluses t_E wird das erste Heizelement 3 deaktiviert.In 2 the sequence of a regeneration cycle over time t is shown. The graph shows 8th the temperature of the heating element 3 , Within the regeneration cycle, the heating element 3 at the beginning of the regeneration cycle, ie at time t _B , activated, so that the heating of the filter 2 and the resulting release of the interfering gases begins. Even before the end of the regeneration cycle t _E is the first heating element 3 disabled.

Der Graph 9 zeigt nun den Temperaturverlauf des zweiten, katalytisch aktiven Heizelementes 4 während des Regenerationszykluses. Vorzugsweise wird gemäß der Darstellung in 2 das zweite Heizelement 4 erst einige Zeit nach dem Beginn des Regenerationszykluses zum Zeitpunkt t_B aktiviert. Mit dem Ende des Regenerationszykluses wird zum Zeitpunkt t_E das zweite Heizelement 4 deaktiviert.The graph 9 now shows the temperature profile of the second, catalytically active heating element 4 during the regeneration cycle. Preferably, as shown in FIG 2 the second heating element 4 activated only some time after the beginning of the regeneration cycle at time t _B. With the end of the regeneration cycle at time t _E, the second heating element 4 disabled.

Der in 2 gestrichelt dargestellte Graph 10 zeigt die Beladung des Filters 2 mit Störgasen in einem Umfeld, in dem die Umgebungsluft nur schwach mit Störgasen belastet ist. Aufgrund der schwachen Belastung der Umgebungsluft mit Störgasen verläuft die Beladung des Filters bis zum Beginn des Regenerationszykluses nahezu waagerecht, da sich die Beladung nur mit geringfügiger Steigung erhöht. Zu Beginn des Regenerationszykluses t_B sinkt die Beladung des Filters 2 durch die Beheizung des Filters mittels des ersten Heizelementes 3 stark ab. Durch die Aktivierung des katalytisch aktiven zweiten Heizelementes 4 wird sichergestellt, dass innerhalb des Gehäuses 6 keine Störgase verbleiben, die nach Abschluss des Regenerationszykluses zum Zeitpunkt t_E für eine erneute Beladung des Filters 2 sorgen würden. Aus diesem Grunde verläuft der Graph 10 im Anschluss an den Zeitpunkt t_E wiederum mit kleiner Steigerung nahezu parallel zur Zeitachse.The in 2 dashed graph shown 10 shows the loading of the filter 2 with interfering gases in an environment in which the ambient air is only slightly contaminated with interfering gases. Due to the weak load of the ambient air with interfering gases, the loading of the filter is almost horizontal until the beginning of the regeneration cycle, since the load increases only with a slight increase. At the beginning of the regeneration cycle t _B , the loading of the filter decreases 2 by heating the filter by means of the first heating element 3 strong. By activating the catalytically active second heating element 4 ensures that inside the case 6 left no interfering gases, after completion of the regeneration cycle at the time t _E for re-loading of the filter 2 would take care of. For this reason, the graph runs 10 following the time t _E again with a small increase almost parallel to the time axis.

Der in 2 weiter als dicke Linie dargestellte Graph 11 zeigt den Verlauf der Beladung des Filters 2 für den Fall, in dem die Umgebungsluft des Gassensors stark mit Störgasen belastet ist. Dies erkennt man beispielsweise an dem deutlichen Anstieg der Beladung des Filters 2 vor dem Beginn des Regenerationszykluses zum Zeitpunkt t_B. Mit der Aktivierung des ersten Heizelementes 3 zum Beginn des Regenerationszykluses steigt die Konzentration an Störgasen innerhalb des Gehäuses 6 des Gassensors aufgrund der aus dem Filter 2 freigesetzten Störgase stark an. Dieser Anstieg wird durch eine Aktivierung des zweiten katalytisch aktiven Heizelementes 4 in einen Abfall umgekehrt, der aus der katalytischen Zersetzung der Störgase resultiert. Zum Zeitpunkt t_E ist die Beladung des Filters 2 mit Störgasen stark reduziert, so dass der Filter seine für die Messgenauigkeit notwendige Funktion erneut uneingeschränkt aufnehmen kann. Dies wird auch aus dem erneuten Anstieg der Beladung des Filters 2 ersichtlich.The in 2 further graph shown as thick line 11 shows the course of the loading of the filter 2 for the case in which the ambient air of the gas sensor is heavily contaminated with interfering gases. This can be seen, for example, in the significant increase in the loading of the filter 2 before the start of the regeneration cycle at time t _B. With the activation of the first heating element 3 At the beginning of the regeneration cycle, the concentration of interfering gases within the housing increases 6 of the gas sensor due to the out of the filter 2 released interfering gases strongly. This increase is achieved by activation of the second catalytically active heating element 4 vice versa, resulting from the catalytic decomposition of the interfering gases. At time t _E is the loading of the filter 2 With interfering gases greatly reduced, so that the filter can record its necessary for the accuracy of measurement again unrestricted. This will also come from the renewed increase in the loading of the filter 2 seen.

Schließlich zeigt der in 2 ab dem Zeitpunkt der Aktivierung des zweiten katalytisch aktiven Heizelementes 4 als alternative Fortsetzung des Graphen 11 dargestellte Graph 12 einen hypothetischen Verlauf der Beladung des Filters 2 in dem Fall, in dem der Gassensor kein Gehäuse mit diffusionsbegrenzender Öffnung aufweist. In diesem Fall gelingt eine Regeneration des Filters 2 nicht, da zwar zunächst die Störgase aus dem Filter 2 entfernt werden, diese jedoch in der Phase der Abkühlung des Filters aufgrund der stark mit Störgasen belasteten Umgebungsluft und aufgrund der stärkeren Aktivität des Filters während der Abkühlung auftretenden Temperaturen oberhalb der Temperatur der Umgebungsluft sofort wieder bis nahe an die Sättigung mit Störgasen beladen wird. Somit wird deutlich, dass für den Fall, in dem die Umgebungsluft stark mit Störgasen belastet ist, die erfindungsgemäße Beheizung des Filters 2 dann besonders vorteilhaft ist, wenn der Gassensor ein Gehäuse 6 mit einer diffusionsbegrenzender Öffnung aufweist.Finally, the in 2 from the time of activation of the second catalytically active heating element 4 as an alternative continuation of the graph 11 illustrated graph 12 a hypothetical course of the loading of the filter 2 in the case where the gas sensor does not have a diffusion-limiting opening housing. In this case, a regeneration of the filter succeeds 2 not, because first of all the interfering gases from the filter 2 be removed, but this is in the phase of cooling of the filter due to the heavily contaminated with interfering gases ambient air and due to the greater activity of the filter during cooling temperatures above the ambient air temperature immediately loaded again close to saturation with interfering gases. Thus, it is clear that for the case in which the ambient air is heavily contaminated with interfering gases, the heating of the filter according to the invention 2 then particularly advantageous if the gas sensor is a housing 6 having a diffusion-limiting opening.

Claims

Gas sensor for measuring gases in the presence of interfering gases with at least one detection element ( 1 ) for the gases to be measured and with at least one filter receiving the interfering gases ( 2 ), characterized in that at least one heating element ( 3 . 4 ) for heating the filter ( 2 ) is provided.

Gas sensor according to claim 1, characterized in that the filter ( 2 ) is designed as an activated carbon filter.

Gas sensor according to one of claims 1 or 2, characterized in that a the detection element ( 1 ) and the filter ( 2 ) enclosing, a diffusion-limiting opening ( 4 ) housing ( 5 ) is provided.

Gas sensor according to claim 3, characterized in that the diffusion-limiting opening ( 4 ) is designed as a small hole, membrane or valve.

Gas sensor according to one of claims 1 or 2, characterized in that a heating element ( 4 ) is designed as a catalytically active heating element.

Gas sensor according to one of claims 3 to 4, characterized in that a catalytically active heating element ( 4 ) within the housing ( 5 ) is arranged.

Gas sensor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the gas sensor at least two detection elements ( 1 ), at least two filters ( 2 ) for interfering gases and at least two heating elements ( 3 . 4 ) for heating the filters ( 2 ), wherein in each case a detection element ( 1 ), a filter ( 2 ) for interfering gases and a heating element ( 3 . 4 ) form a sensor system for measuring gases for heating a filter.

Method for measuring gases in the presence of interfering gases, in which with the aid of at least one detection element, the concentration The gas is measured and the interfering gases are retained by means of at least one filter in front of the detection element, in particular realized by means of a device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the filter is heated for regeneration by means of a heating element.

Method according to claim 8, characterized in that that the filters of at least two sensor systems in exchange for regeneration heated and in each case the sensor system with heated filter not for measurement the gases is used.