JP2002357588A - Combustible gas sensor, and method of measuring concentration of combustible gas using the same - Google Patents
Combustible gas sensor, and method of measuring concentration of combustible gas using the sameInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、可燃ガスの選択性
に優れた可燃ガスセンサおよびそれを用いた可燃ガス濃
度測定方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustible gas sensor excellent in combustible gas selectivity and a method for measuring a combustible gas concentration using the sensor.
【0002】酸素イオン伝導性固体電解質を用いたセン
サとしては、自動車の排気中の酸素濃度を検出する酸素
センサや、酸素濃度から空燃比を求める空燃比センサが
ある。そして、このような従来のセンサは、水素や一酸
化炭素などの可燃ガスにも反応することは公知である。[0002] As sensors using an oxygen ion conductive solid electrolyte, there are an oxygen sensor for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas of an automobile and an air-fuel ratio sensor for obtaining an air-fuel ratio from the oxygen concentration. It is known that such a conventional sensor also reacts to a combustible gas such as hydrogen or carbon monoxide.
【0003】センサのセンサ素子は、被測定ガスが拡散
律速部を通り、ガス拡散室に拡散到達できる構成となっ
ている。また、酸素ポンプセルは、酸素イオン伝導性固
体電解質と、その両面に配置される外側電極および内側
電極とで形成される。さらに、酸素検知セルは、酸素イ
オン伝導性固体電解質と、その両面に配設される酸素参
照電極および酸素測定電極とで形成され、酸素ポンプセ
ルおよび酸素検知セルは、演算増幅器をそなえたセンサ
制御回路にそれぞれ接続されている。さらにまた、セン
サ素子を活性温度に制御するヒータ部が備えられてい
る。[0003] The sensor element of the sensor is configured so that the gas to be measured can pass through the diffusion rate controlling section and reach the gas diffusion chamber. Further, the oxygen pump cell is formed by an oxygen ion conductive solid electrolyte, and outer and inner electrodes disposed on both surfaces thereof. Further, the oxygen sensing cell is formed by an oxygen ion conductive solid electrolyte and oxygen reference electrodes and oxygen measuring electrodes provided on both surfaces thereof, and the oxygen pump cell and the oxygen sensing cell are a sensor control circuit having an operational amplifier. Connected to each other. Furthermore, a heater unit for controlling the sensor element to the activation temperature is provided.
【0004】このような構成をもつセンサ素子は、例え
ば、SAEペーパー(No.850378)や自動車技
術(Vol.41、No.12、1987)や特開20
00−9685号に記載されている。[0004] Sensor elements having such a configuration are described, for example, in SAE paper (No. 850378), automobile technology (Vol. 41, No. 12, 1987), and Japanese Patent Laid-Open No.
No. 00-9686.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】このような従来例に示
すセンサのセンサ素子は、被測定ガスの拡散量を制限す
るガス拡散律速部と、ガス拡散律速部を通ったガスが拡
散するガス拡散室と、ガス拡散室の酸素分圧を測定する
酸素検知セルと、酸素検知セルの出力に基づきガス拡散
室に酸素を汲み入れる作用とガス拡散室から酸素を汲み
出す作用を持つ酸素ポンプセルとを備え、酸素ポンプセ
ルに流れるポンプ電流Ipを測定して、酸素濃度や水素
濃度を求める構成となっていたため、被測定ガス中の反
応成分ガスがそれぞれの拡散係数に基づいてガス拡散室
に連続的に拡散してくることになる。The sensor element of such a sensor shown in the prior art has a gas diffusion rate-limiting portion for limiting the amount of diffusion of the gas to be measured, and a gas diffusion portion for diffusing the gas passing through the gas diffusion rate-limiting portion. Chamber, an oxygen detection cell that measures the oxygen partial pressure of the gas diffusion chamber, and an oxygen pump cell that has an action of pumping oxygen into the gas diffusion chamber and an action of pumping oxygen from the gas diffusion chamber based on the output of the oxygen detection cell. Since the configuration is such that the pump current Ip flowing through the oxygen pump cell is measured to obtain the oxygen concentration and the hydrogen concentration, the reaction component gases in the gas to be measured are continuously supplied to the gas diffusion chamber based on the respective diffusion coefficients. It will spread.
【0006】すなわち、測定するポンプ電流Ipは、こ
れら全ての反応成分の総和の値であり、反応成分毎のポ
ンプ電流Ipを取り出すことができなかった。つまり、
複数の可燃ガス性が共存する場合、反応成分としては、
酸素,一酸化炭素,水素,メタンなどの各種炭化水素
類,各種アルコール類などの可燃ガスがあるが、従来の
センサではガスの選択性に乏しく、特定ガスを検出する
ことは困難であった。That is, the pump current Ip to be measured is the total value of all the reaction components, and the pump current Ip for each reaction component cannot be obtained. That is,
When a plurality of combustible gas properties coexist,
Although there are combustible gases such as various hydrocarbons such as oxygen, carbon monoxide, hydrogen, and methane, and various alcohols, conventional sensors have poor gas selectivity, and it has been difficult to detect a specific gas.
【0007】例えば、ガソリンエンジンでの燃焼におい
て、理論空燃比より燃料が多いとき、いわゆるリッチ燃
焼のときは、水素数%に対して一酸化炭素がその3倍程
度存在する。また、各種燃料から水素を取り出し、この
水素と酸素(空気)から電力を発生させる燃料電池シス
テムにあっては、燃料の改質過程において一酸化炭素な
どの水素以外の可燃ガスが存在することがある。For example, in the case of combustion in a gasoline engine, when the amount of fuel is larger than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, in the case of so-called rich combustion, carbon monoxide exists about three times as much as several percent of hydrogen. In a fuel cell system that extracts hydrogen from various fuels and generates electric power from the hydrogen and oxygen (air), combustible gases other than hydrogen, such as carbon monoxide, may be present in the fuel reforming process. is there.
【0008】この燃料電池システムにあっては、発電の
効率向上および燃料電池システムの信頼性向上の観点か
ら、とくに水素および一酸化炭素を選択的に検出するこ
とができるセンサの出現が強く望まれており、これを解
決することが従来の課題となっていた。In this fuel cell system, from the viewpoint of improving the efficiency of power generation and the reliability of the fuel cell system, the appearance of a sensor capable of selectively detecting hydrogen and carbon monoxide is strongly desired. Therefore, solving this has been a conventional problem.
【0009】[0009]
【発明の目的】本発明は、上述した従来の課題にかんが
みてなされたものであって、水素の選択性に優れ、水素
ガス濃度を選択的に測定することができるのに加えて、
水素ガス以外の可燃ガス濃度をも同時に測定することが
でき、例えば、燃料電池システムにおいて、高濃度の反
応性分が水素以外では一酸化炭素のみである場合、水素
濃度および一酸化炭素濃度を同時に測定することが可能
であり、しかも、エンジン制御用センサとして広く使用
されている耐久性および信頼性に実績のある酸素イオン
伝導性固体電解質を用いることで低コストと高信頼性と
を同時に実現できる可燃ガスセンサおよびそれを用いた
可燃ガス濃度測定方法を提供することを目的としてい
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and is excellent in hydrogen selectivity and capable of selectively measuring hydrogen gas concentration.
Combustible gas concentrations other than hydrogen gas can also be measured simultaneously.For example, in a fuel cell system, when the high-concentration reactive component is only carbon monoxide other than hydrogen, the hydrogen concentration and the carbon monoxide concentration are simultaneously measured. Measurement is possible, and low cost and high reliability can be realized at the same time by using an oxygen ion conductive solid electrolyte that has a long track record in durability and reliability widely used as an engine control sensor. An object of the present invention is to provide a combustible gas sensor and a combustible gas concentration measuring method using the same.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明に係る可燃ガスセ
ンサは、請求項1に記載しているように、被測定ガスの
拡散量を制限するガス拡散律速部と、ガス拡散律速部を
通ったガスが拡散するガス拡散室と、ガス拡散室内に設
けたガス濃度測定手段と、ガス拡散室内の可燃ガスを酸
化処理する能力を有するガス組成変換手段と、ガス組成
変換手段を断続駆動させるガス組成変換断続駆動手段
と、ガス組成変換断続駆動手段による断続駆動により得
られるガス濃度測定手段の出力結果に基づいて所望の可
燃ガス濃度に分離して求める可燃ガス濃度測定手段を備
えている構成としたことを特徴としている。According to a first aspect of the present invention, there is provided a combustible gas sensor which passes through a gas diffusion rate controlling section for limiting a diffusion amount of a gas to be measured and a gas diffusion rate controlling section. A gas diffusion chamber in which gas diffuses, a gas concentration measuring means provided in the gas diffusion chamber, a gas composition conversion means having an ability to oxidize combustible gas in the gas diffusion chamber, and a gas composition for intermittently driving the gas composition conversion means It is configured to include a conversion intermittent drive unit and a combustible gas concentration measurement unit that separates and obtains a desired combustible gas concentration based on an output result of the gas concentration measurement unit obtained by the intermittent drive by the gas composition conversion intermittent drive unit. It is characterized by:
【0011】そして、本発明に係る可燃ガスセンサにお
いて、請求項2に記載しているように、可燃ガス濃度測
定手段は、ガス組成変換手段が組成変換を停止してから
所定時間が経過した後、ガス濃度測定手段により得られ
るガス拡散室内で水素が飽和した後の測定結果から水素
濃度および/または水素以外の可燃ガス濃度を算出する
ものとすることができる。In the flammable gas sensor according to the present invention, as described in claim 2, the flammable gas concentration measuring means, after a predetermined time has elapsed since the gas composition converting means stopped the composition conversion, It is possible to calculate the hydrogen concentration and / or the concentration of combustible gas other than hydrogen from the measurement result obtained after the hydrogen is saturated in the gas diffusion chamber obtained by the gas concentration measuring means.
【0012】同じく、本発明に係る可燃ガスセンサにお
いて、請求項3に記載しているように、可燃ガス濃度測
定手段は、ガス組成変換手段が組成変換を停止してから
所定時間が経過した後、ガス濃度測定手段により得られ
るガス拡散室内で水素が飽和するまでの測定結果と、ガ
ス拡散室内で水素が飽和した後の測定結果とから水素濃
度および/または水素以外の可燃ガス濃度を算出するも
のとすることができる。Similarly, in the flammable gas sensor according to the present invention, the flammable gas concentration measuring means may be configured to perform a predetermined time after the gas composition converting means stops the composition conversion. Calculating the hydrogen concentration and / or the concentration of combustible gas other than hydrogen from the measurement result obtained by the gas concentration measuring means until the hydrogen is saturated in the gas diffusion chamber and the measurement result after the hydrogen is saturated in the gas diffusion chamber. It can be.
【0013】同じく、本発明に係る可燃ガスセンサにお
いて、請求項4に記載しているように、ガス組成変換断
続駆動手段は、ガス濃度測定手段による測定値が水素に
強く依存する水素依存設定モードと、ガス濃度測定手段
による測定値が水素を含む可燃ガスに依存する可燃ガス
依存設定モードとを所定の周期で切り替える機能を有し
ている構成とすることができる。Similarly, in the combustible gas sensor according to the present invention, as described in claim 4, the gas composition conversion intermittent driving means includes a hydrogen dependent setting mode in which the measured value of the gas concentration measuring means strongly depends on hydrogen. In addition, a configuration may be provided having a function of switching at a predetermined cycle between a combustible gas dependent setting mode in which the measured value of the gas concentration measuring means depends on the combustible gas containing hydrogen.
【0014】同じく、本発明に係る可燃ガスセンサにお
いて、請求項5に記載しているように、ガス濃度測定手
段とガス組成変換手段との間に、第2ガス拡散律速部を
設けた構成とすることができる。[0014] Similarly, in the combustible gas sensor according to the present invention, as described in claim 5, a second gas diffusion controlling portion is provided between the gas concentration measuring means and the gas composition converting means. be able to.
【0015】同じく、本発明に係る可燃ガスセンサにお
いて、請求項6に記載しているように、第2ガス拡散律
速部が水素を選択的に透過させる水素分離体であるもの
とすることができる。Similarly, in the flammable gas sensor according to the present invention, the second gas diffusion-controlling portion may be a hydrogen separator that selectively permeates hydrogen.
【0016】同じく、本発明に係る可燃ガスセンサにお
いて、請求項7に記載しているように、第2ガス拡散律
速部が一酸化炭素を選択的に吸着させる一酸化炭素吸着
体であるものとすることができる。Similarly, in the flammable gas sensor according to the present invention, the second gas diffusion-controlling part is a carbon monoxide adsorbent for selectively adsorbing carbon monoxide. be able to.
【0017】一方、本発明に係る可燃ガスセンサを用い
た可燃ガス濃度測定方法は、請求項8に記載しているよ
うに、被測定ガスの拡散量を制限するガス拡散律速部
と、ガス拡散律速部を通ったガスが拡散するガス拡散室
と、ガス拡散室内に設けたガス濃度測定手段と、ガス拡
散室内の可燃ガスを酸化処理する能力を有するガス組成
変換手段と、ガス組成変換手段を断続駆動させるガス組
成変換断続駆動手段と、ガス組成変換断続駆動手段によ
る断続駆動により得られるガス濃度測定手段の出力結果
に基づいて所望の可燃ガス濃度に分離して求める可燃ガ
ス濃度測定手段を備えていることを特徴とする可燃ガス
センサを用いた構成としている。On the other hand, in the method for measuring the concentration of combustible gas using the combustible gas sensor according to the present invention, as described in claim 8, a gas diffusion rate-limiting unit for limiting the amount of diffusion of the gas to be measured, A gas diffusion chamber in which the gas passing through the gas diffusion part diffuses, a gas concentration measuring means provided in the gas diffusion chamber, a gas composition conversion means capable of oxidizing combustible gas in the gas diffusion chamber, and a gas composition conversion means intermittently A gas composition conversion intermittent driving means to be driven; and a combustible gas concentration measuring means for separating and obtaining a desired combustible gas concentration based on an output result of the gas concentration measuring means obtained by the intermittent driving by the gas composition conversion intermittent driving means. And a configuration using a combustible gas sensor.
【0018】そして、本発明に係る可燃ガスセンサを用
いた可燃ガス濃度測定方法において、請求項9に記載し
ているように、可燃ガスセンサの可燃ガス濃度測定手段
は、ガス組成変換手段が組成変換を停止してから所定時
間が経過した後、ガス濃度測定手段により得られるガス
拡散室内で水素が飽和した後の測定結果から水素濃度お
よび/または水素以外の可燃ガス濃度を算出するものと
なすこともできる。In the flammable gas concentration measuring method using a flammable gas sensor according to the present invention, the flammable gas concentration measuring means of the flammable gas sensor comprises a gas composition converting means for performing the composition conversion. After a lapse of a predetermined time from the stop, the hydrogen concentration and / or the concentration of combustible gas other than hydrogen may be calculated from the measurement result after saturation of hydrogen in the gas diffusion chamber obtained by the gas concentration measurement means. it can.
【0019】同じく、本発明に係る可燃ガスセンサを用
いた可燃ガス濃度測定方法において、請求項10に記載
しているように、可燃ガスセンサの可燃ガス濃度測定手
段は、ガス組成変換手段が組成変換を停止してから所定
時間が経過した後、ガス濃度測定手段により得られるガ
ス拡散室内で水素が飽和するまでの測定結果と、ガス拡
散室内で水素が飽和した後の測定結果とから水素濃度お
よび/または水素以外の可燃ガス濃度を算出するものと
なすことができる。Similarly, in the flammable gas concentration measuring method using a flammable gas sensor according to the present invention, the flammable gas concentration measuring means of the flammable gas sensor is characterized in that the gas composition converting means performs the composition conversion. After a lapse of a predetermined time from the stop, the measurement result until the hydrogen is saturated in the gas diffusion chamber obtained by the gas concentration measurement means and the measurement result after the hydrogen is saturated in the gas diffusion chamber are used to determine the hydrogen concentration and / or Alternatively, the concentration of a combustible gas other than hydrogen can be calculated.
【0020】同じく、本発明に係る可燃ガスセンサを用
いた可燃ガス濃度測定方法において、請求項11に記載
しているように、可燃ガスセンサのガス組成変換断続駆
動手段は、ガス濃度測定手段による測定値が水素に強く
依存する水素依存設定モードと、ガス濃度測定手段によ
る測定値が水素を含む可燃ガスに依存する可燃ガス依存
設定モードとを所定の周期で切り替える機能を有してい
るものとすることができる。Similarly, in the flammable gas concentration measuring method using the flammable gas sensor according to the present invention, as described in claim 11, the gas composition conversion intermittent driving means of the flammable gas sensor uses the measured value by the gas concentration measuring means. Has a function of switching at a predetermined cycle between a hydrogen-dependent setting mode in which the gas strongly depends on hydrogen and a combustible gas-dependent setting mode in which the measured value of the gas concentration measuring means depends on the combustible gas containing hydrogen. Can be.
【0021】同じく、本発明に係る可燃ガスセンサを用
いた可燃ガス濃度測定方法において、請求項12に記載
しているように、水素依存設定モードのときのガス濃度
測定手段による測定値と、可燃ガス依存設定モードのと
きのガス濃度測定手段による測定値とから、水素濃度お
よび/または水素以外の可燃ガス濃度を算出するように
なすことができる。Similarly, in the flammable gas concentration measuring method using the flammable gas sensor according to the present invention, as described in claim 12, the measured value by the gas concentration measuring means in the hydrogen dependent setting mode and the flammable gas The hydrogen concentration and / or the concentration of combustible gas other than hydrogen can be calculated from the value measured by the gas concentration measuring means in the dependent setting mode.
【0022】同じく、本発明に係る可燃ガスセンサを用
いた可燃ガス濃度測定方法において、請求項13に記載
しているように、水素依存設定モードのときのガス濃度
測定手段による測定値と、可燃ガス依存設定モードのと
きのガス濃度測定手段による測定値をいずれも最大値と
した構成とすることができる。Similarly, in the flammable gas concentration measuring method using the flammable gas sensor according to the present invention, the measured value by the gas concentration measuring means in the hydrogen dependent setting mode and the flammable gas It is possible to adopt a configuration in which the values measured by the gas concentration measuring means in the dependent setting mode are all maximum values.
【0023】同じく、本発明に係る可燃ガスセンサを用
いた可燃ガス濃度測定方法において、請求項14に記載
しているように、可燃ガスセンサは、ガス濃度測定手段
とガス組成変換手段との間に第2ガス拡散律速部を設け
たものとなすことができる。Similarly, in the flammable gas concentration measuring method using the flammable gas sensor according to the present invention, as described in claim 14, the flammable gas sensor is provided between the gas concentration measuring means and the gas composition converting means. A two-gas diffusion-controlling part may be provided.
【0024】同じく、本発明に係る可燃ガスセンサを用
いた可燃ガス濃度測定方法において、請求項15に記載
しているように、可燃ガスセンサの第2ガス拡散律速部
が水素を選択的に透過させる水素分離体としてあるもの
とすることができる。Similarly, in the flammable gas concentration measuring method using the flammable gas sensor according to the present invention, the second gas diffusion-controlling portion of the flammable gas sensor may be configured to selectively transmit hydrogen. It can be as a separator.
【0025】同じく、本発明に係る可燃ガスセンサを用
いた可燃ガス濃度測定方法において、請求項16に記載
しているように、可燃ガスセンサの第2ガス拡散律速部
が一酸化炭素を選択的に吸着させる一酸化炭素吸着体と
してあるものとすることができる。Similarly, in the flammable gas concentration measuring method using the flammable gas sensor according to the present invention, the second gas diffusion-controlling portion of the flammable gas sensor selectively adsorbs carbon monoxide. The carbon monoxide adsorbent to be used can be a carbon monoxide adsorbent.
【0026】[0026]
【発明の作用】請求項1および8に記載の発明によれ
ば、被測定ガスの拡散量を制限するガス拡散律速部と、
ガス拡散律速部を通ったガスが拡散するガス拡散室と、
ガス拡散室内に設けたガス濃度測定手段と、ガス拡散室
内の可燃ガスを酸化処理する能力を有するガス組成変換
手段と、ガス組成変換手段を断続駆動させるガス組成変
換断続駆動手段と、ガス組成変換断続駆動手段による断
続駆動により得られるガス濃度測定手段の出力結果に基
づいて所望の可燃ガス濃度に分離して求める可燃ガス濃
度測定手段を備えている可燃ガスセンサとしているの
で、水素ガスの拡散速度が他成分に比べて格段に速いと
いった特性を利用することで、水素を選択的に測定し得
ることとなる。According to the first and eighth aspects of the present invention, there is provided a gas diffusion control section for limiting the diffusion amount of the gas to be measured;
A gas diffusion chamber in which the gas that has passed through the gas diffusion control section is diffused,
Gas concentration measuring means provided in the gas diffusion chamber, gas composition conversion means capable of oxidizing combustible gas in the gas diffusion chamber, gas composition conversion intermittent driving means for intermittently driving the gas composition conversion means, and gas composition conversion Since the combustible gas sensor is provided with a combustible gas concentration measuring unit that separates and obtains a desired combustible gas concentration based on the output result of the gas concentration measuring unit obtained by the intermittent driving by the intermittent driving unit, the diffusion speed of the hydrogen gas is reduced. By utilizing the characteristic that it is much faster than other components, hydrogen can be measured selectively.
【0027】すなわち、ガスが被測定ガス組成のそのま
まの状態と可燃ガス(センサが反応する成分ガス)をほ
ぼゼロとした状態とをガス組成変換手段によって切り換
え、その両状態の切り替わるときのガス拡散速度に応じ
て計測タイミングを調整すれば、水素ガス濃度を選択的
に測定し得ることとなり、この際、水素以外の可燃ガス
濃度も同時に測定し得ることとなる。That is, the gas composition conversion means switches between a state in which the gas has the composition of the gas to be measured as it is and a state in which the combustible gas (component gas to which the sensor reacts) is substantially zero, and gas diffusion when the two states are switched. If the measurement timing is adjusted according to the speed, the concentration of hydrogen gas can be selectively measured, and at this time, the concentration of combustible gas other than hydrogen can be measured at the same time.
【0028】請求項2および9に記載の発明において、
被測定ガスの反応成分の中で最も早く飽和するのは水素
であって、水素が飽和した後の測定値の変化は水素以外
の反応成分であり、したがって、この水素の飽和のタイ
ミングを予め求めておけば、水素が飽和した後の変化量
または変化率から水素以外の可燃ガス濃度を算出し得る
こととなる。In the second and ninth aspects of the present invention,
Hydrogen saturates earliest among the reaction components of the gas to be measured, and the change in the measured value after hydrogen saturation is a reaction component other than hydrogen.Therefore, the saturation timing of this hydrogen is determined in advance. If so, the concentration of the combustible gas other than hydrogen can be calculated from the change amount or the change rate after hydrogen saturation.
【0029】請求項3および10に記載の発明におい
て、被測定ガスの反応成分の中で最も早く飽和するのは
水素であって、他の可燃ガスによる測定値への変化が現
れる前は水素のみに依存した測定値であり、この間の測
定値から水素濃度が求められ、その後の水素以外の成分
による変化が加わった測定値から水素濃度分を除去すれ
ば、水素以外の可燃ガス濃度が求められることとなる。In the third and tenth aspects of the present invention, the hydrogen component that saturates most quickly among the reaction components of the gas to be measured is hydrogen, and before the change to the measured value due to another combustible gas appears, only hydrogen is used. The hydrogen concentration is determined from the measured value during this period, and the concentration of combustible gas other than hydrogen is determined by removing the hydrogen concentration from the measured value to which changes due to components other than hydrogen have been added. It will be.
【0030】ここで、水素だけに依存した測定タイミン
グと、他の可燃ガス成分も含めたトータル値の測定タイ
ミングは、予め求めておけばよく、また、それぞれのタ
イミングは、水素の飽和後および可燃ガスの飽和後が望
ましいが、飽和途中においてもその効果が生み出される
こととなる。Here, the measurement timing depending only on hydrogen and the measurement timing of the total value including other flammable gas components may be obtained in advance, and the respective timings are determined after saturation of hydrogen and flammable gas. Desirably after gas saturation, the effect will be produced even during saturation.
【0031】請求項4および11に記載の発明におい
て、上記した構成としているので、ガスの過渡状態を可
変にすることで、水素と、水素を含む可燃ガスとの分離
性が高められることとなる。According to the fourth and eleventh aspects of the present invention, since the above-described configuration is adopted, the separability between hydrogen and a combustible gas containing hydrogen can be enhanced by making the transient state of the gas variable. .
【0032】請求項5および14に記載の発明におい
て、上記した構成としているので、水素の飽和時間と他
の可燃ガスの飽和時間との差を拡大させ得ることとな
り、水素濃度および水素以外の可燃ガス濃度の測定精度
が向上することとなる。According to the fifth and fourteenth aspects of the present invention, the difference between the saturation time of hydrogen and the saturation time of other flammable gas can be enlarged, and the hydrogen concentration and flammability other than hydrogen can be increased. The measurement accuracy of the gas concentration is improved.
【0033】請求項6および15に記載の発明におい
て、上記した構成としているので、水素濃度および水素
以外の可燃ガス濃度の測定精度がより一層向上すること
となる。According to the sixth and fifteenth aspects of the present invention, since the above-described configuration is employed, the measurement accuracy of the hydrogen concentration and the concentration of combustible gas other than hydrogen is further improved.
【0034】請求項7および16に記載の発明におい
て、上記した構成としているので、例えば、水素と一酸
化炭素が共存状態にある燃料電池システムにおいて、一
酸化炭素の測定精度が格段に向上することとなる。According to the seventh and sixteenth aspects of the present invention, since the above-described configuration is employed, for example, in a fuel cell system in which hydrogen and carbon monoxide coexist, the measurement accuracy of carbon monoxide is significantly improved. Becomes
【0035】請求項12に記載の発明において、請求項
4に記載の可燃ガスセンサを用いることで、水素濃度に
強く依存した測定値と、水素を含む可燃ガス濃度に依存
した測定値を容易に取り出し得ることとなり、各々の濃
度の算出誤差が減って測定精度が向上することとなる。According to the twelfth aspect of the present invention, by using the flammable gas sensor according to the fourth aspect, a measured value strongly dependent on the hydrogen concentration and a measured value dependent on the flammable gas concentration containing hydrogen can be easily taken out. As a result, the calculation error of each concentration is reduced, and the measurement accuracy is improved.
【0036】請求項13に記載の発明において、上記し
た構成としたため、算出分解能が最大に高められること
となり、測定精度が向上すると共に指示安定性が良好な
ものになる。According to the thirteenth aspect of the present invention, since the above-described configuration is employed, the calculation resolution can be maximized, so that the measurement accuracy is improved and the pointing stability is good.
【0037】[0037]
【発明の効果】請求項1および8に記載の発明によれ
ば、上記した構成としているので、水素ガス濃度を選択
的に測定することができると共に、水素以外の可燃ガス
濃度も同時に測定することが可能であり、例えば、燃料
電池システムにおいて、高濃度の反応成分が水素以外で
は一酸化炭素のみである場合、水素濃度と一酸化炭素濃
度とを同時に測定することが可能であり、しかも、エン
ジン制御用センサとして広く使われている酸素イオン伝
導性固体電解質を用いることで、耐久性,信頼性にも実
績ある構成のものとすることが可能であり、コストの低
減および信頼性の向上も同時に実現することができると
いう著しく優れた効果がもたらされる。According to the first and eighth aspects of the present invention, since the above-mentioned structure is employed, the concentration of hydrogen gas can be selectively measured, and the concentration of combustible gas other than hydrogen can be simultaneously measured. For example, in a fuel cell system, when the high-concentration reaction component is only carbon monoxide other than hydrogen, it is possible to simultaneously measure the hydrogen concentration and the carbon monoxide concentration, and furthermore, the engine By using an oxygen ion conductive solid electrolyte that is widely used as a control sensor, it is possible to obtain a configuration that has a proven record in durability and reliability, and at the same time reduce costs and improve reliability. A remarkably excellent effect that it can be realized is brought about.
【0038】そして、請求項2および9に記載の発明に
よれば、水素の飽和のタイミングを予め求めておくこと
で、水素以外の可燃ガス濃度を算出ことができるという
著しく優れた効果がもたらされ、請求項3および10に
記載の発明によれば、水素が飽和した後の水素以外の成
分による変化が加わった測定値から水素濃度分を除去す
れば、水素以外の可燃ガス濃度を算出することができる
という著しく優れた効果がもたらされる。According to the second and ninth aspects of the present invention, by obtaining the saturation timing of hydrogen in advance, an extremely excellent effect that the concentration of combustible gas other than hydrogen can be calculated is obtained. According to the third and tenth aspects of the present invention, the concentration of combustible gas other than hydrogen is calculated by removing the hydrogen concentration from the measured value to which a change due to components other than hydrogen has been added after saturation of hydrogen. Significantly improved effect.
【0039】そしてまた、請求項4および11に記載の
発明によれば、上記した構成としているので、水素と、
水素を含む可燃ガスとの分離性を高めることが可能であ
るという著しく優れた効果がもたらされる。Further, according to the fourth and eleventh aspects of the present invention, since the above-mentioned structure is provided, hydrogen and
A remarkably excellent effect of being able to enhance the separability from the combustible gas containing hydrogen is provided.
【0040】そしてまた、請求項5および14に記載の
発明において、上記した構成としたため、水素の飽和時
間と他の可燃ガスの飽和時間との差を拡大させることが
でき、水素濃度および水素以外の可燃ガス濃度の測定精
度を向上させることが可能であるという著しく優れた効
果がもたらされる。According to the fifth and fourteenth aspects of the present invention, the difference between the saturation time of hydrogen and the saturation time of other flammable gas can be enlarged, and the hydrogen concentration and the hydrogen concentration other than hydrogen can be increased. A remarkably excellent effect that the measurement accuracy of the flammable gas concentration can be improved.
【0041】そしてまた、請求項6および15に記載の
発明において、上記した構成としたから、水素濃度およ
び水素以外の可燃ガス濃度の測定精度をより一層向上さ
せることができるという著しく優れた効果がもたらされ
る。Further, in the inventions according to the sixth and fifteenth aspects, the configuration described above has an extremely excellent effect that the measurement accuracy of the hydrogen concentration and the concentration of combustible gas other than hydrogen can be further improved. Brought.
【0042】そしてまた、請求項7および16に記載の
発明において、上記した構成としているので、例えば、
水素と一酸化炭素が共存状態にある燃料電池システムに
おいて、とくに一酸化炭素の測定精度を大幅に向上させ
ることが可能であるという著しく優れた効果がもたらさ
れる。Further, in the invention according to claims 7 and 16, since the above-mentioned configuration is adopted, for example,
In a fuel cell system in which hydrogen and carbon monoxide coexist, an extremely excellent effect is obtained in that the measurement accuracy of carbon monoxide in particular can be greatly improved.
【0043】そしてまた、請求項12に記載の発明にお
いて、請求項4に記載の可燃ガスセンサを用いること
で、水素濃度に強く依存した測定値と、水素を含む可燃
ガス濃度に依存した測定値を容易に取り出すことがで
き、その結果、各々の濃度の算出誤差を減らして測定精
度の向上を実現することが可能であるという著しく優れ
た効果がもたらされる。According to the twelfth aspect of the present invention, by using the flammable gas sensor according to the fourth aspect, a measured value strongly dependent on the concentration of hydrogen and a measured value dependent on the concentration of the flammable gas containing hydrogen can be obtained. It can be easily taken out, and as a result, an extremely excellent effect that it is possible to reduce the calculation error of each concentration and improve the measurement accuracy can be achieved.
【0044】そしてまた、請求項13に記載の発明にお
いて、上記した構成としたため、算出分解能を最大に高
めることができ、したがって、測定精度の向上を実現す
ることが可能であるのに加えて、指示安定性を良好なも
のとすることができるという著しく優れた効果がもたら
される。According to the thirteenth aspect of the present invention, since the above-described configuration is adopted, the calculation resolution can be maximized, and therefore, the measurement accuracy can be improved. A remarkably excellent effect that the pointing stability can be improved is provided.
【0045】[0045]
【実施例】以下、本発明の実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明はこのような実施例のみに限定されない
ことはいうまでもない。また、この実施例の図面で示す
ものが現実のセンサ素子の大きさ,縦横比などの寸法・
形状を表わしているものではなく、構成および作用を解
り易く説明するためのものであることはいうまでもな
い。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments, but it goes without saying that the present invention is not limited to only such embodiments. Also, what is shown in the drawings of this embodiment is the size and aspect ratio of the actual sensor element.
It is needless to say that this is not a shape but an explanation for easy understanding of the configuration and operation.
【0046】(実施例1)先ず第1の実施例を図1に示
す。この図1に示す水素センサ(可燃ガスセンサ)のセ
ンサ素子110は、被測定ガスがガス拡散律速部10a
を通り、ガス拡散室12に拡散到達できる構成となって
おり、このセンサ素子110には、大気中の酸素濃度
(ほぼ20.9%)を基準にガス拡散室12内の酸素濃
度を測定する第1酸素検知セル13と、この第1酸素検
知セル13の測定結果に基づき駆動される第1酸素ポン
プセル11がガス拡散室12を挟むように形成されてい
て、第1酸素ポンプセル11および第1酸素検知セル1
3は、センサ制御回路(ガス濃度測定手段)20にそれ
ぞれ接続されている。(Embodiment 1) First, a first embodiment is shown in FIG. The sensor element 110 of the hydrogen sensor (combustible gas sensor) shown in FIG.
The sensor element 110 measures the oxygen concentration in the gas diffusion chamber 12 based on the oxygen concentration in the atmosphere (approximately 20.9%). A first oxygen detection cell 13 and a first oxygen pump cell 11 driven based on the measurement result of the first oxygen detection cell 13 are formed so as to sandwich the gas diffusion chamber 12, and the first oxygen pump cell 11 and the first oxygen Oxygen detection cell 1
Reference numerals 3 are connected to a sensor control circuit (gas concentration measuring means) 20, respectively.
【0047】ここで、第1酸素検知セル13は酸素イオ
ン伝導性固体電解質体13a(酸素を選択的に透過する
特性を有するジルコニア)の両面に触媒作用をもつ一対
の電極(白金)13b,13cを配置した構成をなして
いる。そして、この一対の電極13b,13cの一方が
大気に連通した酸素基準室14に面した酸素参照電極1
3bで構成され、他方がガス拡散室12に面している酸
素測定電極13cで構成されている。Here, the first oxygen sensing cell 13 is composed of a pair of electrodes (platinum) 13b, 13c having a catalytic action on both surfaces of an oxygen ion conductive solid electrolyte 13a (zirconia having a property of selectively transmitting oxygen). Are arranged. One of the pair of electrodes 13b and 13c is an oxygen reference electrode 1 facing an oxygen reference chamber 14 communicating with the atmosphere.
3b, and the other is constituted by an oxygen measurement electrode 13c facing the gas diffusion chamber 12.
【0048】第1酸素ポンプセル11も同様に、酸素イ
オン伝導性固体電解質体11aの両面に触媒作用をもつ
一対の電極(白金)11b,11cを配置した構成をな
している。そして、この一対の電極11b,11cの一
方がガス拡散室12の外側に面した酸素ポンプ外側電極
11bで構成され、他方がガス拡散室12に面している
酸素ポンプ内側電極11cで構成されている。Similarly, the first oxygen pump cell 11 has a structure in which a pair of electrodes (platinum) 11b and 11c having a catalytic action are arranged on both surfaces of an oxygen ion conductive solid electrolyte body 11a. One of the pair of electrodes 11b and 11c is constituted by an oxygen pump outer electrode 11b facing the outside of the gas diffusion chamber 12, and the other is constituted by an oxygen pump inner electrode 11c facing the gas diffusion chamber 12. I have.
【0049】さらに、ガス組成変換手段として、これら
第1酸素検知セル13、第1酸素ポンプセル11から所
定の拡散距離だけ離れた拡散上流位置に、それぞれ第2
酸素検知セル113と第2酸素ポンプセル111が設け
てあり、センサ制御回路120により駆動される構成と
なっている。Further, as the gas composition conversion means, the second oxygen detection cell 13 and the second oxygen pump cell 11 are respectively provided at a diffusion upstream position separated by a predetermined diffusion distance.
An oxygen detection cell 113 and a second oxygen pump cell 111 are provided, and are configured to be driven by the sensor control circuit 120.
【0050】ここで、第2酸素検知セル113は酸素イ
オン伝導性固体電解質体13a(酸素を選択的に透過す
る特性を有するジルコニア)の両面に触媒作用をもつ一
対の電極(白金)113b,113cを配置した構成を
なしており、この一対の電極113b,113cの一方
が大気に連通した酸素基準室14に面した酸素参照電極
113bで構成され、他方がガス拡散室12に面してい
る酸素測定電極113cで構成されている。Here, the second oxygen sensing cell 113 is composed of a pair of electrodes (platinum) 113b, 113c having a catalytic action on both surfaces of the oxygen ion conductive solid electrolyte 13a (zirconia having a property of selectively transmitting oxygen). And one of the pair of electrodes 113b and 113c is constituted by an oxygen reference electrode 113b facing the oxygen reference chamber 14 which communicates with the atmosphere, and the other is formed of an oxygen reference electrode 113b facing the gas diffusion chamber 12. It is composed of a measurement electrode 113c.
【0051】第2酸素ポンプセル111も同様に、酸素
イオン伝導性固体電解質体11aの両面に触媒作用をも
つ一対の電極(白金)111b,111cを配置した構
成をなしており、この一対の電極111b,111cの
一方がガス拡散室12の外側に面した酸素ポンプ外側電
極111cで構成され、他方がガス拡散室12に面して
いる酸素ポンプ内側電極111bで構成されている。Similarly, the second oxygen pump cell 111 has a configuration in which a pair of electrodes (platinum) 111b and 111c having a catalytic action are disposed on both surfaces of the oxygen ion conductive solid electrolyte body 11a. , 111c is constituted by an oxygen pump outer electrode 111c facing the outside of the gas diffusion chamber 12, and the other is constituted by an oxygen pump inner electrode 111b facing the gas diffusion chamber 12.
【0052】この場合、第2酸素ポンプセル111およ
び第2酸素検知セル113を駆動するセンサ制御回路1
20には、これを断続駆動させるガス組成変換断続駆動
手段130が接続してあり、第1酸素ポンプセル11お
よび第1酸素検知セル13を駆動するセンサ制御回路2
0には、ガス組成変換断続駆動手段130による断続駆
動により得られるセンサ制御回路20の出力結果に基づ
いて所望の可燃ガス濃度に分離して求める可燃ガス濃度
測定手段としての演算出力手段30が接続してある。In this case, the sensor control circuit 1 for driving the second oxygen pump cell 111 and the second oxygen detection cell 113
20 is connected to a gas composition conversion intermittent driving means 130 for intermittently driving the same, and a sensor control circuit 2 for driving the first oxygen pump cell 11 and the first oxygen detection cell 13.
0 is connected to the arithmetic output means 30 as a combustible gas concentration measuring means for separating and obtaining a desired combustible gas concentration based on the output result of the sensor control circuit 20 obtained by the intermittent driving by the gas composition conversion intermittent driving means 130. I have.
【0053】また、符号15は、センサ素子110を活
性温度に制御するヒータ部15であって、このヒータ部
15はセラミック基板15a内にヒータ15bを配設し
てヒータ制御回路15cに接続することによって構成さ
れている。Reference numeral 15 denotes a heater section 15 for controlling the sensor element 110 to an active temperature. The heater section 15 is provided with a heater 15b in a ceramic substrate 15a and connected to a heater control circuit 15c. It is constituted by.
【0054】なお、符号12aおよび14aはいずれも
スペーサである。Reference numerals 12a and 14a are both spacers.
【0055】次に、このような構成の水素センサの作動
について図2をもとにして説明する。第1酸素検知セル
13および第1酸素ポンプセル11は常時測定状態(常
時ON)となっている。一方、本発明の基本的構成を成
す第2酸素検知セル113と第2酸素ポンプセル111
は、図2の[B]に示す通り、周期的な駆動制御(ON
/OFFチョッピング駆動)状態となっている。この状
態を図1のA部を拡大してガス反応状態を模式図[C]
(イメージ図)で説明すると、図2の[C]の(a)は
第2酸素ポンプセル111が第1酸素検知セル13の検
出結果に基づいてガス拡散室12内に酸素を供給(ポン
ピング電流Ip(2)で供給)している状態(ON状
態)を表わし、第2酸素検知セル113から第1酸素検
知セル13までの雰囲気が被測定ガスの状態ではなく、
可燃ガスがほとんど無い雰囲気に変換されることにな
る。Next, the operation of the hydrogen sensor having such a configuration will be described with reference to FIG. The first oxygen detection cell 13 and the first oxygen pump cell 11 are always in a measurement state (always ON). On the other hand, the second oxygen detection cell 113 and the second oxygen pump cell 111, which form the basic configuration of the present invention.
Is a periodic drive control (ON) as shown in [B] of FIG.
/ OFF chopping drive). This state is shown by enlarging part A in FIG. 1 to schematically show a gas reaction state [C].
Explaining with (image diagram), (a) of [C] in FIG. 2 shows that the second oxygen pump cell 111 supplies oxygen into the gas diffusion chamber 12 based on the detection result of the first oxygen detection cell 13 (the pumping current Ip ( 2), and the atmosphere from the second oxygen detection cell 113 to the first oxygen detection cell 13 is not the state of the gas to be measured.
It will be converted to an atmosphere with almost no flammable gas.
【0056】このとき、図示の矢印のようにポンピング
電流Ip(2)が大(太い矢印)で、ポンピング電流I
p(1)はほとんどゼロ(細い矢印)となる。これは、
第2酸素検知セル113の設定酸素分圧を例えば、10
−6 〜10−9 程度に調節すればよい。At this time, the pumping current Ip (2) is large (thick arrow) as shown by the arrow in FIG.
p (1) is almost zero (thin arrow). this is,
The set oxygen partial pressure of the second oxygen detection cell 113 is set to, for example, 10
It may be adjusted to about -6 to 10-9 .
【0057】次に図2の[C]の(c)は第2酸素ポン
プセル111が停止した状態(OFF状態)を表わし、
第1酸素検知セル13には被測定ガスが到達し、その検
出結果に応じて第1酸素ポンプセル11がガス拡散室1
2内に酸素を供給(ポンピング電流Ip(1)で供給)
することになる。この第2酸素ポンプセル111の停止
制御はこれを駆動するセンサ制御回路120内の駆動信
号処理手段によって比較的簡単にできる。このとき、図
2の[C]矢印のようにポンピング電流Ip(2)が瞬
時にゼロ(細い矢印)となり、その後ポンピング電流I
p(1)が大(太い矢印)となる。Next, (c) of [C] in FIG. 2 shows a state in which the second oxygen pump cell 111 is stopped (OFF state).
The gas to be measured reaches the first oxygen detection cell 13, and the first oxygen pump cell 11 is connected to the gas diffusion chamber 1 according to the detection result.
Supply oxygen in 2 (supply with pumping current Ip (1))
Will do. The stop control of the second oxygen pump cell 111 can be relatively easily performed by the drive signal processing means in the sensor control circuit 120 for driving the second oxygen pump cell 111. At this time, the pumping current Ip (2) instantaneously becomes zero (thin arrow) as indicated by the arrow [C] in FIG.
p (1) becomes large (thick arrow).
【0058】さらに、その間(ONからOFFに切り換
えた後)の状態を図2の[C]の(b)で表わしてい
る。すなわち、第2酸素検知セル113から第1酸素検
知セル13までの雰囲気が被測定ガス中の各成分ガスの
拡散速度に応じて変化する途中の状態を示す。Further, the state during this period (after switching from ON to OFF) is represented by (b) in [C] of FIG. That is, the state in which the atmosphere from the second oxygen detection cell 113 to the first oxygen detection cell 13 is changing in accordance with the diffusion speed of each component gas in the gas to be measured is shown.
【0059】ここで、可燃ガスの主要成分の拡散係数を
図3に示す。図3の[A]は自己拡散係数D11と媒体
ガスを空気とした二成分での相互拡散係数D12を表わ
したもので、専門書(物性定数 8集;化学工業協会
編)で開示されている。また、この相互拡散係数D12
を棒グラフで示したのが図3の[B]である。FIG. 3 shows the diffusion coefficients of the main components of the combustible gas. [A] in FIG. 3 shows the self-diffusion coefficient D11 and the mutual diffusion coefficient D12 of two components using air as the medium gas, and is disclosed in a specialized book (Physical Property Constants 8; edited by The Chemical Industry Association). . Further, the mutual diffusion coefficient D12
Is shown by a bar graph in [B] of FIG.
【0060】このように、水素ガスが他のガスより拡散
速度が格段に速いことがわかる。この特性から、図2の
[C]の(b)で表わすように、水素ガスが先頭で第1
酸素検知セル13に到達し、所定時間経過後に他の成分
が順次到達することになる。このときの、第1酸素検知
セル13の検出結果に応じて駆動制御される第1酸素ポ
ンプセル13のポンピング電流Ip(1)の挙動を図2
の[A]で説明すると、第2酸素ポンプセル111の停
止(Ip(2)がOFF)開始からTd0時間はポンピ
ング電流Ip(1)はほぼゼロ出力のままであり、その
後先頭の水素ガスが第1酸素検知セル13の酸素測定電
極13cに到達してから、ほぼ一次遅れで拡散してくる
水素の拡散量に応じてポンピング電流Ip(1)が増加
し、水素以外の可燃ガスの到達(Td1時間)後に他ガ
ス成分に応じたポンピング電流Ip(X)が加わる。こ
こで、水素がもっとも速くポンピング電流Ip(h2)
が飽和する。そして、水素分が飽和した後のポンピング
電流Ip(1)は、比較的短時間(数msec〜数10mse
c)での測定であるため、水素分はほぼ一定値とみなす
ことができる。したがって、水素分が飽和した後のポン
ピング電流Ip(1)の変化は、水素以外の可燃ガスに
依存したものとなる。Thus, it can be seen that the diffusion rate of hydrogen gas is much higher than that of other gases. From this characteristic, as shown in (b) of [C] of FIG.
After reaching the oxygen sensing cell 13, other components sequentially arrive after a predetermined time has elapsed. FIG. 2 shows the behavior of the pumping current Ip (1) of the first oxygen pump cell 13 that is driven and controlled according to the detection result of the first oxygen detection cell 13 at this time.
[A], the pumping current Ip (1) remains almost zero output for the time Td0 from the start of the stop of the second oxygen pump cell 111 (Ip (2) is turned off), and the leading hydrogen gas is 1 After reaching the oxygen measurement electrode 13c of the oxygen detection cell 13, the pumping current Ip (1) increases in accordance with the amount of diffusion of hydrogen that diffuses with almost a first-order delay, and the arrival of combustible gas other than hydrogen (Td1) After (time), a pumping current Ip (X) corresponding to another gas component is applied. Here, hydrogen is the fastest pumping current Ip (h 2 )
Saturates. The pumping current Ip (1) after the hydrogen content is saturated is relatively short (several milliseconds to several tens of milliseconds).
Since the measurement is performed in c), the hydrogen content can be regarded as a substantially constant value. Therefore, the change in the pumping current Ip (1) after the hydrogen content is saturated depends on the combustible gas other than hydrogen.
【0061】以上の演算フローを図4でさらに説明する
と、ステップS1における初期設定で、第2酸素ポンプ
セル111をONする時間Ton(set)、第2酸素
ポンプセル111をOFFする時間Toff(se
t)、測定タイミングTd2(set),Td3(se
t)を図示しない記憶手段に設定しておく。なお、図4
におけるフローでは、図2と同一符号を用いて関連付け
している。また、初期設定(ステップS1)では、可燃
ガス感度係数KXおよび水素ガス感度係数Kh2を図示
しない記憶手段に設定しておく。The above calculation flow will be further described with reference to FIG. 4. In the initial setting in step S1, the time Ton (set) for turning on the second oxygen pump cell 111 and the time Toff (se) for turning off the second oxygen pump cell 111 are set.
t), measurement timings Td2 (set), Td3 (se
t) is set in storage means (not shown). FIG.
Are associated using the same reference numerals as in FIG. Also, the initial setting (step S1), the previously set in a storage means (not shown) of combustible gas sensitivity coefficient K X and the hydrogen gas sensitivity coefficient Kh 2.
【0062】そこで、ステップS2において、センサ素
子110が活性温度(600℃〜800℃程度)となる
ようにヒータ制御回路15cによってヒータ制御を開始
した後、ステップS3において、センサ素子110が活
性温度になったと判定されたら、ステップS4,S5に
おいて、センサ制御回路20,120による第1酸素ポ
ンプセル11および第2酸素ポンプセル111の制御を
開始すると同時に、ステップS6において、タイマーT
onをクリアするとともにカウントアップを開始する。Therefore, in step S2, after the heater control is started by the heater control circuit 15c so that the sensor element 110 becomes the active temperature (about 600 ° C. to 800 ° C.), in step S3, the sensor element 110 is set to the active temperature. If it is determined that the control has been completed, the control of the first oxygen pump cell 11 and the second oxygen pump cell 111 by the sensor control circuits 20 and 120 is started in steps S4 and S5, and at the same time, in step S6, the timer T
Clear on and start counting up.
【0063】ここで、センサ素子110の活性状態を管
理するにあたり、センサ素子温度に代えてセンサ素子抵
抗値やヒータONからの時間(例えば30秒)の管理で
もよい。Here, in managing the activation state of the sensor element 110, instead of the sensor element temperature, the sensor element resistance value or the time (for example, 30 seconds) from when the heater is turned on may be managed.
【0064】次に、ステップS7においてTon判定が
Yesとなったとき、すなわち、タイマーTonがTo
n(set)に達したとき、ステップS8において、第
2酸素ポンプセル111を停止するのと同時に、ステッ
プS9,S10において、タイマーTd2,Td3およ
びタイマーToffをクリアするとともにカウントアッ
プを開始する。Next, when the Ton determination is Yes in step S7, that is, when the timer Ton is set to To
When n (set) is reached, the timer Td2, Td3 and timer Toff are cleared and count-up is started in steps S9 and S10 at the same time as the second oxygen pump cell 111 is stopped in step S8.
【0065】続いて、ステップS11においてTd2判
定がYesとなったとき、すなわち、タイマーTd2が
Td2(set)に達したとき、ステップS12におい
て、そのときのポンピング電流Ip(1)を読み込み、
Ip(1)aに書き込む。Subsequently, when the Td2 determination is Yes in step S11, that is, when the timer Td2 reaches Td2 (set), in step S12, the current pumping current Ip (1) is read.
Write to Ip (1) a.
【0066】次に、ステップS13においてTd3判定
がYesとなったとき、すなわち、タイマーTd3がT
d3(set)に達したとき、ステップS14におい
て、そのときのポンピング電流Ip(1)を読み込み、
Ip(1)bに書き込む。Next, when the Td3 determination is Yes in step S13, that is, when the timer Td3 is set to T
When d3 (set) is reached, in step S14, the current pumping current Ip (1) is read,
Write to Ip (1) b.
【0067】ここで、ステップS15において、Ip
(1)aからIp(1)bに変化したΔIpを算出し、
ステップS16において、予め作成しておいたΔIp−
CXテーブル(テーブル1)を用いると、水素以外の可
燃ガス濃度CXが求められることとなる。Here, in step S15, Ip
(1) Calculate ΔIp changed from a to Ip (1) b,
In step S16, ΔIp−
When the CX table (Table 1) is used, the combustible gas concentration CX other than hydrogen is determined.
【0068】次いで、ステップS17において、この可
燃ガス濃度CXと、予め求められる可燃ガス感度係数K
Xを乗じることで、Ip(1)b内の可燃ガス濃度分の
ポンピング電流Ip(X)を求め、ステップS18にお
いて、Ip(1)bからこの可燃ガス濃度分のポンピン
グ電流Ip(X)を除去して、水素濃度分のポンピング
電流Ip(h2)を算出し、ステップS19において、
予め作成しておいたIp(h2)−Ch2テーブル(テ
ーブル2)を用いると、水素濃度Ch2が求められるこ
ととなる。Next, in step S17, the combustible gas concentration C X and the combustible gas sensitivity coefficient K determined in advance.
By multiplying by X , the pumping current Ip (X) corresponding to the combustible gas concentration in Ip (1) b is obtained. In step S18, the pumping current Ip (X) corresponding to the combustible gas concentration is calculated from Ip (1) b. After removal, the pumping current Ip (h 2 ) for the hydrogen concentration is calculated, and in step S19,
Using the Ip (h 2 ) -Ch 2 table (Table 2) prepared in advance, the hydrogen concentration Ch 2 is obtained.
【0069】そして、ステップS20において、上記算
出結果を図示しない表示器あるいは外部装置にデジタル
信号またはアナログ信号として出力し、次に、ステップ
S21びおいてToff判定がYesとなったとき、す
なわち、タイマーToffがToff(set)に達し
たとき、ステップS5へ戻りステップS5〜S21を繰
り返す。In step S20, the calculation result is output as a digital signal or an analog signal to a display (not shown) or an external device. Next, when the Toff determination is Yes in step S21, When Toff reaches Toff (set), the process returns to step S5 and repeats steps S5 to S21.
【0070】なお、この実施例では、水素が飽和した後
の2点の測定値から濃度を求めるようにしているが、2
点に限定されるものではなく、2点以上であれば良く、
また、ここでの2点目の測定タイミングは、可燃ガスが
飽和する時点が望ましい。さらに、所定時間内のポンピ
ング電流Ip(1)の変化量だけでなく、複数のポンピ
ング電流Ip(1)の変化率で求める方法を採用して
も、本実施例と同様の効果を得ることができる。さらに
また、水素濃度Ch2は、予め求められる水素ガス感度
係数Kh2とポンピング電流Ip(h2)とから求めて
もよい。In this embodiment, the concentration is determined from the measured values at two points after the saturation of hydrogen.
The number of points is not limited to two,
Also, the second measurement timing here is desirably at the time when the combustible gas is saturated. Furthermore, the same effect as that of the present embodiment can be obtained by adopting a method of obtaining not only the change amount of the pumping current Ip (1) within a predetermined time but also the change rate of a plurality of pumping currents Ip (1). it can. Furthermore, the hydrogen concentration Ch 2 may be determined from the hydrogen gas sensitivity coefficient Kh 2 obtained beforehand pumping current Ip (h 2).
【0071】以上のようにして、複雑で大掛かりな装置
を必要とせず、低コストでかつ信頼性が高い可燃ガスセ
ンサおよびそれを用いた可燃ガス濃度測定方法を提供す
ることができる。As described above, it is possible to provide a low-cost and highly reliable combustible gas sensor and a method for measuring a combustible gas concentration using the same without requiring a complicated and large-scale device.
【0072】(実施例2)次に第2の実施例を図5で説
明する。(Embodiment 2) Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.
【0073】まず、ポンピング電流Ip(1)の挙動を
図5の[A]で説明すると、第2酸素ポンプセル111
の停止(ポンピング電流Ip(2)がOFF)開始から
Td0時間はポンピング電流Ip(1)がほぼゼロ出力
のままで、その後先頭の水素ガスが第1酸素検知セル1
3の酸素測定電極13cに到達してから、ほぼ一次遅れ
で拡散してくる水素の拡散量に応じてポンピング電流I
p(1)が増加し、水素以外の可燃ガスの到達(Td1
時間)後に他ガス成分に応じたポンピング電流Ip
(X)が加わる。すなわち、Td1時間内のポンピング
電流Ip(1)は水素ガス成分Ip(h2)であるか
ら、このTd1時間内のポンピング電流Ip(1)から
水素濃度を求め得ることとなる。First, the behavior of the pumping current Ip (1) will be described with reference to FIG.
Current (pumping current Ip (2) is OFF), the pumping current Ip (1) remains substantially zero output for the time Td0, and then the first hydrogen gas is supplied to the first oxygen detection cell 1
After reaching the oxygen measurement electrode 13c of No. 3, the pumping current I
p (1) increases and the arrival of combustible gas other than hydrogen (Td1
After time), the pumping current Ip according to the other gas components
(X) is added. That is, since the pumping current Ip (1) within the time Td1 is the hydrogen gas component Ip (h 2 ), the hydrogen concentration can be obtained from the pumping current Ip (1) within the time Td1.
【0074】このときの計測タイミングは、ガス濃度に
依存せずに一定値を設定すればよく、水素以外の可燃ガ
ス到達前であれば、任意の時間でよい。例えば、水素以
外の可燃ガス到達前の少なくとも2点のポンピング電流
Ip(1)の変化量(あるいは変化率)から水素が飽和
した後のポンピング電流Ip(h2)を推定することが
できる。The measurement timing at this time may be set to a constant value without depending on the gas concentration, and may be an arbitrary time as long as it is before reaching a combustible gas other than hydrogen. For example, the pumping current Ip (h 2 ) after hydrogen saturation can be estimated from the amount of change (or the rate of change) of at least two points of the pumping current Ip (1) before reaching the combustible gas other than hydrogen.
【0075】上記した第1の実施例では、水素以外の可
燃ガス成分ポンピング電流Ip(X)を推定演算してか
ら水素以外の可燃ガス濃度および水素濃度を求める場合
を示したが、この第2の実施例において、水素分ポンピ
ング電流Ip(h2)を推定演算してから水素濃度およ
び水素以外の可燃ガス濃度を求めるようにしており、そ
の演算フローは図示しないが第1の実施例の説明で用い
た図4と同様に、比較的簡単なアルゴリズムで構築する
ことができる。In the above-described first embodiment, the case where the concentration of the combustible gas other than hydrogen and the concentration of hydrogen are obtained after estimating and calculating the pumping current Ip (X) of the combustible gas component other than hydrogen has been described. In the second embodiment, the hydrogen concentration pumping current Ip (h 2 ) is estimated and calculated, and then the hydrogen concentration and the concentration of combustible gas other than hydrogen are obtained. 4 can be constructed with a relatively simple algorithm.
【0076】(実施例3)次に第3の実施例を図6で説
明する。(Embodiment 3) Next, a third embodiment will be described with reference to FIG.
【0077】図6の[B]において、Tc1は水素分だ
けのポンピング電流Ip(h2)が測定できるように設
定された第2酸素ポンプセル111の停止設定時間であ
る。また、Tc2はTc1後の可燃ガスを酸化処理する
ための第2酸素ポンプセル111の制御時間であり、ポ
ンピング電流Ip(h2)がゼロまたはほぼゼロとなる
設定時間である。さらに、Tc3は水素分も含まれる可
燃ガス分のポンピング電流Ip(h2+X)が測定でき
るように設定された第2酸素ポンプセル111の停止設
定時間である。さらにまた、Tc4はTc3後の可燃ガ
スを酸化処理するための第2酸素ポンプセル111の制
御時間であり、Tc2と同様に、ポンピング電流Ip
(h2)がゼロまたはほぼゼロとなる設定時間である。In FIG. 6B, Tc1 is the stop setting time of the second oxygen pump cell 111 set so that the pumping current Ip (h 2 ) for only hydrogen can be measured. Tc2 is a control time of the second oxygen pump cell 111 for oxidizing the combustible gas after Tc1, and is a set time at which the pumping current Ip (h 2 ) becomes zero or almost zero. Further, Tc3 is a stop setting time of the second oxygen pump cell 111 set so that the pumping current Ip (h 2 + X ) of the combustible gas including hydrogen can be measured. Further, Tc4 is a control time of the second oxygen pump cell 111 for oxidizing the combustible gas after Tc3, and similarly to Tc2, the pumping current Ip
(H 2 ) is a set time at which it becomes zero or almost zero.
【0078】ここで、Tc1,Tc2,Tc3,Tc4
およびTd1は予め設定しておけばよく、これにより、
水素分のポンピング電流Ip(h2)と水素分を含めた
可燃ガス分のポンピング電流Ip(h2+X)とをガス
のチョッピング作用で分離させ得ることとなり、前述の
第1実施例および第2実施例と同様に、水素濃度および
水素以外の可燃ガス濃度を求め得ることとなる。Here, Tc1, Tc2, Tc3, Tc4
And Td1 may be set in advance, whereby
The pumping current Ip (h 2 ) for the hydrogen and the pumping current Ip (h 2 + X ) for the combustible gas including the hydrogen can be separated by the chopping action of the gas. As in the second embodiment, the hydrogen concentration and the concentration of combustible gas other than hydrogen can be obtained.
【0079】上記した第1実施例,第2実施例および第
3実施例において、ポンピング電流値から各ガス濃度に
変換する方法についてさらに述べると、例えば、水素濃
度を求める場合には、所定濃度の水素ガスを用いてガス
濃度と水素分のポンピング電流Ip(h2)の関係を予
め求めておけばよく、また、可燃ガス濃度を求める場合
には、測定対象ガスが水素と一酸化炭素であれば、所定
濃度の一酸化炭素ガスを用いて、ガス濃度とポンピング
電流Ip(X)の関係を予め求めておけばよく、このケ
ースでは、水素センサであり、一酸化炭素センサとする
ことが可能である。In the above-described first, second and third embodiments, the method of converting the pumping current value into each gas concentration will be further described. The relationship between the gas concentration and the pumping current Ip (h 2 ) of hydrogen may be determined in advance using hydrogen gas, and when the concentration of combustible gas is determined, the measurement target gas may be hydrogen and carbon monoxide. For example, the relationship between the gas concentration and the pumping current Ip (X) may be obtained in advance using a predetermined concentration of carbon monoxide gas. In this case, the sensor is a hydrogen sensor and can be a carbon monoxide sensor. It is.
【0080】(実施例4)次に第4の実施例を図7で説
明する。(Embodiment 4) Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG.
【0081】図7に示すように、この実施例におけるセ
ンサ素子210が第1実施例におけるセンサ素子110
と相違するところは、第2酸素ポンプセル111および
第2酸素検知セル113を駆動するセンサ制御回路12
0と、第1酸素ポンプセル11および第1酸素検知セル
13を駆動するセンサ制御回路20との間に、ガス拡散
律速部10aよりも拡散抵抗が大きい第2のガス拡散律
速部212を設けて、この第2のガス拡散律速部212
のセンサ制御回路120側およびセンサ制御回路20側
に可燃ガス変換部212bおよび可燃ガス測定部212
aを形成した点にあり、他の構成は、第1実施例におけ
るセンサ素子110と同じである。As shown in FIG. 7, the sensor element 210 in this embodiment is different from the sensor element 110 in the first embodiment.
The difference is that the sensor control circuit 12 that drives the second oxygen pump cell 111 and the second oxygen detection cell 113
0, and a second gas diffusion rate controlling section 212 having a larger diffusion resistance than the gas diffusion rate controlling section 10a is provided between the sensor control circuit 20 for driving the first oxygen pump cell 11 and the first oxygen detection cell 13, This second gas diffusion control section 212
The combustible gas conversion unit 212b and the combustible gas measurement unit 212 are provided on the sensor control circuit 120 side and the sensor control circuit 20 side.
The other configuration is the same as the sensor element 110 in the first embodiment in that a is formed.
【0082】この実施例では、第2のガス拡散律速部2
12を設けたことにより、可燃ガス測定部212aへの
水素の拡散速度(単位時間あたりの拡散量)と、水素以
外の可燃ガスの拡散速度(単位時間あたりの拡散量)と
の差が拡大されることから、水素と水素以外の可燃ガス
との分離性が高められることとなって、水素濃度および
水素以外の可燃ガス濃度の測定精度がさらに向上するこ
ととなる。In this embodiment, the second gas diffusion controlling section 2
With the provision of 12, the difference between the diffusion speed of hydrogen (diffusion amount per unit time) to the combustible gas measuring unit 212a and the diffusion speed of combustible gas other than hydrogen (diffusion amount per unit time) is enlarged. Therefore, the separability between hydrogen and combustible gas other than hydrogen is enhanced, and the measurement accuracy of the hydrogen concentration and the concentration of combustible gas other than hydrogen is further improved.
【0083】ここで、第2のガス拡散律速部212に
は、セラミックス多孔質体を用いることができ、セラミ
ックス多孔質体を用いた場合の拡散抵抗は、平均細孔径
で調節することが可能である。Here, a porous ceramic body can be used for the second gas diffusion controlling section 212, and the diffusion resistance when the porous ceramic body is used can be adjusted by the average pore diameter. is there.
【0084】また、第2のガス拡散律速部212を図示
しない公知の水素分離体で形成すると、水素濃度および
水素以外の可燃ガス濃度の測定精度がより一層向上する
こととなり、この際、水素分離体には、水素分離能を有
するパラジウムや、パラジウム合金膜を形成したセラミ
ックス多孔質体を用いることができる。If the second gas diffusion rate-controlling portion 212 is formed of a known hydrogen separator (not shown), the measurement accuracy of the hydrogen concentration and the concentration of combustible gas other than hydrogen is further improved. As the body, palladium having hydrogen separation ability or a ceramic porous body formed with a palladium alloy film can be used.
【0085】さらに、第2のガス拡散律速部212を図
示しない公知の一酸化炭素吸着体で形成すると、とくに
燃料電池システムのように、可燃ガスの主成分が水素と
一酸化炭素である場合には、水素濃度および一酸化炭素
濃度の測定精度がより一層向上することとなり、この
際、一酸化炭素吸着体には、ZnOや、SnO2多孔質
体を用いることができる。Further, when the second gas diffusion controlling portion 212 is formed of a known carbon monoxide adsorbent (not shown), particularly when the main components of the combustible gas are hydrogen and carbon monoxide as in a fuel cell system. In this method, the measurement accuracy of the hydrogen concentration and the carbon monoxide concentration is further improved. At this time, ZnO or SnO 2 porous material can be used as the carbon monoxide adsorbent.
【0086】以上のようにして、小型かつ安価でしかも
高信頼性および高水素選択性を有する可燃ガスセンサ
(水素および水素以外の濃度センサ)およびそれを用い
た可燃ガス濃度測定方法を提供することができる。As described above, it is possible to provide a compact and inexpensive combustible gas sensor (concentration sensor other than hydrogen and hydrogen) having high reliability and high hydrogen selectivity, and a method for measuring a combustible gas concentration using the same. it can.
【図1】本発明の第1の実施例による可燃ガスセンサの
構成を示す断面説明図である。FIG. 1 is an explanatory sectional view showing a configuration of a combustible gas sensor according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施例による発明の作用を
[A],[B],[C]に分けて示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the operation of the invention according to the first embodiment of the present invention divided into [A], [B], and [C].
【図3】可燃ガスの拡散係数を表および棒グラフで示す
図表である。FIG. 3 is a table showing a diffusion coefficient of a combustible gas in a table and a bar graph.
【図4】本発明の第1の実施例による制御および演算フ
ローを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a control and calculation flow according to the first embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第2の実施例による発明の作用を
[A],[B]に分けて示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing the operation of the invention according to the second embodiment of the present invention divided into [A] and [B].
【図6】本発明の第3の実施例による発明の作用を
[A],[B]に分けて示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing the operation of the invention according to the third embodiment of the present invention divided into [A] and [B].
【図7】本発明の第4の実施例による可燃ガスセンサの
構成を示す断面説明図である。FIG. 7 is an explanatory sectional view showing a configuration of a combustible gas sensor according to a fourth embodiment of the present invention.
10a ガス拡散律速部 12 ガス拡散室 20 センサ制御回路(ガス濃度測定手段) 30 演算出力手段(可燃ガス濃度測定手段) 110,210 水素センサ(可燃ガスセンサ)のセン
サ素子 120 センサ制御回路(ガス組成変換手段) 130 ガス組成変換断続駆動手段 212 第2のガス拡散律速部10a Gas diffusion control section 12 Gas diffusion chamber 20 Sensor control circuit (gas concentration measuring means) 30 Calculation output means (flammable gas concentration measuring means) 110, 210 Sensor element of hydrogen sensor (flammable gas sensor) 120 Sensor control circuit (gas composition conversion) Means) 130 Gas composition conversion intermittent driving means 212 Second gas diffusion rate controlling part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 27/46 327N 327R ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G01N 27/46 327N 327R
Claims (16)
律速部と、ガス拡散律速部を通ったガスが拡散するガス
拡散室と、ガス拡散室内に設けたガス濃度測定手段と、
ガス拡散室内の可燃ガスを酸化処理する能力を有するガ
ス組成変換手段と、ガス組成変換手段を断続駆動させる
ガス組成変換断続駆動手段と、ガス組成変換断続駆動手
段による断続駆動により得られるガス濃度測定手段の出
力結果に基づいて所望の可燃ガス濃度に分離して求める
可燃ガス濃度測定手段を備えていることを特徴とする可
燃ガスセンサ。A gas diffusion control section for restricting a diffusion amount of a gas to be measured; a gas diffusion chamber in which gas passing through the gas diffusion control section is diffused; and a gas concentration measuring means provided in the gas diffusion chamber;
Gas composition conversion means capable of oxidizing combustible gas in the gas diffusion chamber, gas composition conversion intermittent driving means for intermittently driving the gas composition conversion means, and gas concentration measurement obtained by intermittent driving by the gas composition conversion intermittent driving means A combustible gas sensor characterized by comprising a combustible gas concentration measuring means for separating and obtaining a desired combustible gas concentration based on an output result of the means.
手段が組成変換を停止してから所定時間が経過した後、
ガス濃度測定手段により得られるガス拡散室内で水素が
飽和した後の測定結果から水素濃度および/または水素
以外の可燃ガス濃度を算出する請求項1に記載の可燃ガ
スセンサ。2. The combustible gas concentration measuring means, after a predetermined time has elapsed since the gas composition conversion means stopped the composition conversion,
The combustible gas sensor according to claim 1, wherein a hydrogen concentration and / or a combustible gas concentration other than hydrogen is calculated from a measurement result obtained after hydrogen saturation in the gas diffusion chamber obtained by the gas concentration measurement unit.
手段が組成変換を停止してから所定時間が経過した後、
ガス濃度測定手段により得られるガス拡散室内で水素が
飽和するまでの測定結果と、ガス拡散室内で水素が飽和
した後の測定結果とから水素濃度および/または水素以
外の可燃ガス濃度を算出する請求項1に記載の可燃ガス
センサ。3. The combustible gas concentration measuring means, after a predetermined time has elapsed since the gas composition conversion means stopped the composition conversion,
Calculating a hydrogen concentration and / or a combustible gas concentration other than hydrogen from a measurement result obtained by the gas concentration measuring means until hydrogen is saturated in the gas diffusion chamber and a measurement result after hydrogen is saturated in the gas diffusion chamber. Item 3. The combustible gas sensor according to Item 1.
測定手段による測定値が水素に強く依存する水素依存設
定モードと、ガス濃度測定手段による測定値が水素を含
む可燃ガスに依存する可燃ガス依存設定モードとを所定
の周期で切り替える機能を有している請求項1ないし3
のいずれかに記載の可燃ガスセンサ。4. The gas composition conversion intermittent driving means includes a hydrogen-dependent setting mode in which a measured value of the gas concentration measuring means strongly depends on hydrogen, and a combustible gas in which the measured value of the gas concentration measuring means depends on a combustible gas containing hydrogen. 4. A function for switching between a dependent setting mode and a dependent setting mode at a predetermined cycle.
The combustible gas sensor according to any one of the above.
の間に、第2ガス拡散律速部を設けた請求項1ないし4
のいずれかに記載の可燃ガスセンサ。5. A gas diffusion rate controlling part is provided between a gas concentration measuring means and a gas composition converting means.
The combustible gas sensor according to any one of the above.
過させる水素分離体である請求項5に記載の可燃ガスセ
ンサ。6. The combustible gas sensor according to claim 5, wherein the second gas diffusion-controlling part is a hydrogen separator that selectively permeates hydrogen.
的に吸着させる一酸化炭素吸着体である請求項5に記載
の可燃ガスセンサ。7. The combustible gas sensor according to claim 5, wherein the second gas diffusion-controlling part is a carbon monoxide adsorbent for selectively adsorbing carbon monoxide.
律速部と、ガス拡散律速部を通ったガスが拡散するガス
拡散室と、ガス拡散室内に設けたガス濃度測定手段と、
ガス拡散室内の可燃ガスを酸化処理する能力を有するガ
ス組成変換手段と、ガス組成変換手段を断続駆動させる
ガス組成変換断続駆動手段と、ガス組成変換断続駆動手
段による断続駆動により得られるガス濃度測定手段の出
力結果に基づいて所望の可燃ガス濃度に分離して求める
可燃ガス濃度測定手段を備えていることを特徴とする可
燃ガスセンサを用いた可燃ガス濃度測定方法。8. A gas diffusion control part for limiting the diffusion amount of the gas to be measured, a gas diffusion chamber in which gas passing through the gas diffusion control part is diffused, and a gas concentration measuring means provided in the gas diffusion chamber;
Gas composition conversion means capable of oxidizing combustible gas in the gas diffusion chamber, gas composition conversion intermittent driving means for intermittently driving the gas composition conversion means, and gas concentration measurement obtained by intermittent driving by the gas composition conversion intermittent driving means A combustible gas concentration measuring method using a combustible gas sensor, comprising a combustible gas concentration measuring means for separating and obtaining a desired combustible gas concentration based on an output result of the means.
は、ガス組成変換手段が組成変換を停止してから所定時
間が経過した後、ガス濃度測定手段により得られるガス
拡散室内で水素が飽和した後の測定結果から水素濃度お
よび/または水素以外の可燃ガス濃度を算出するものと
なっている請求項8に記載の可燃ガスセンサを用いた可
燃ガス濃度測定方法。9. The flammable gas concentration measuring means of the flammable gas sensor comprises: after a predetermined time has elapsed since the gas composition converting means stopped the composition conversion, after the hydrogen was saturated in the gas diffusion chamber obtained by the gas concentration measuring means. 9. The method for measuring a combustible gas concentration using a combustible gas sensor according to claim 8, wherein a hydrogen concentration and / or a combustible gas concentration other than hydrogen is calculated from the measurement result.
段は、ガス組成変換手段が組成変換を停止してから所定
時間が経過した後、ガス濃度測定手段により得られるガ
ス拡散室内で水素が飽和するまでの測定結果と、ガス拡
散室内で水素が飽和した後の測定結果とから水素濃度お
よび/または水素以外の可燃ガス濃度を算出するものと
なっている請求項8に記載の可燃ガスセンサを用いた可
燃ガス濃度測定方法。10. A combustible gas concentration measuring means of a combustible gas sensor, wherein after a predetermined time has elapsed since the gas composition converting means stopped the composition conversion, hydrogen is saturated in the gas diffusion chamber obtained by the gas concentration measuring means. 9. The flammable gas sensor according to claim 8, wherein the hydrogen concentration and / or the flammable gas concentration other than hydrogen are calculated from the measurement result of the hydrogen gas and the measurement result after the hydrogen is saturated in the gas diffusion chamber. Gas concentration measurement method.
動手段は、ガス濃度測定手段による測定値が水素に強く
依存する水素依存設定モードと、ガス濃度測定手段によ
る測定値が水素を含む可燃ガスに依存する可燃ガス依存
設定モードとを所定の周期で切り替える機能を有してい
るものとなっている請求項8ないし10のいずれかに記
載の可燃ガスセンサを用いた可燃ガス濃度測定方法。11. The gas composition conversion intermittent driving means of the combustible gas sensor includes a hydrogen-dependent setting mode in which the measured value of the gas concentration measuring means strongly depends on hydrogen, and a gas-dependent setting mode in which the measured value of the gas concentration measuring means depends on combustible gas containing hydrogen. The method for measuring the concentration of a combustible gas using a combustible gas sensor according to any one of claims 8 to 10, further comprising a function of switching between a settable mode and a combustible gas dependent setting mode at a predetermined cycle.
測定手段による測定値と、可燃ガス依存設定モードのと
きのガス濃度測定手段による測定値とから、水素濃度お
よび/または水素以外の可燃ガス濃度を算出する請求項
11に記載の可燃ガスセンサを用いた可燃ガス濃度測定
方法。12. A hydrogen concentration and / or a non-hydrogen combustible gas concentration based on a value measured by the gas concentration measuring means in the hydrogen dependent setting mode and a value measured by the gas concentration measuring means in the combustible gas dependent setting mode. A combustible gas concentration measuring method using the combustible gas sensor according to claim 11.
測定手段による測定値と、可燃ガス依存設定モードのと
きのガス濃度測定手段による測定値をいずれも最大値と
した請求項12に記載の可燃ガスセンサを用いた可燃ガ
ス濃度測定方法。13. The flammable fuel according to claim 12, wherein a value measured by the gas concentration measuring means in the hydrogen-dependent setting mode and a value measured by the gas concentration measuring means in the flammable gas-dependent setting mode are both maximum values. Combustible gas concentration measurement method using a gas sensor.
とガス組成変換手段との間に第2ガス拡散律速部を設け
たものとなっている請求項8ないし13のいずれかに記
載の可燃ガスセンサを用いた可燃ガス濃度測定方法。14. The combustible gas sensor according to claim 8, wherein the combustible gas sensor is provided with a second gas diffusion rate controlling part between the gas concentration measuring means and the gas composition converting means. Combustible gas concentration measurement method used.
が水素を選択的に透過させる水素分離体としてある請求
項14に記載の可燃ガスセンサを用いた可燃ガス濃度測
定方法。15. The method for measuring the concentration of a combustible gas using a combustible gas sensor according to claim 14, wherein the second gas diffusion-controlling portion of the combustible gas sensor is a hydrogen separator that selectively permeates hydrogen.
が一酸化炭素を選択的に吸着させる一酸化炭素吸着体と
してある請求項14に記載の可燃ガスセンサを用いた可
燃ガス濃度測定方法。16. The method for measuring a concentration of a combustible gas using a combustible gas sensor according to claim 14, wherein the second gas diffusion-controlling portion of the combustible gas sensor is a carbon monoxide adsorbent for selectively adsorbing carbon monoxide.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006138809A (en) * | 2004-11-15 | 2006-06-01 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Apparatus for measuring gas concentration |
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- 2001-06-01 JP JP2001166678A patent/JP3692531B2/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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