JP2004522944A - 触媒的吸着および酸化に基づく一酸化炭素センサおよび検出方法 - Google Patents
触媒的吸着および酸化に基づく一酸化炭素センサおよび検出方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004522944A JP2004522944A JP2002546199A JP2002546199A JP2004522944A JP 2004522944 A JP2004522944 A JP 2004522944A JP 2002546199 A JP2002546199 A JP 2002546199A JP 2002546199 A JP2002546199 A JP 2002546199A JP 2004522944 A JP2004522944 A JP 2004522944A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon monoxide
- metal oxide
- sensing element
- oxide layer
- catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 174
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 173
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 39
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 title description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 100
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 100
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 95
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 42
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 16
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 claims description 5
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 2
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 claims 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 37
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 31
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 14
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 8
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 7
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 7
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 3
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical group [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- 229910000575 Ir alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001260 Pt alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- UBAZGMLMVVQSCD-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide;molecular oxygen Chemical compound O=O.O=C=O UBAZGMLMVVQSCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- CJTCBBYSPFAVFL-UHFFFAOYSA-N iridium ruthenium Chemical compound [Ru].[Ir] CJTCBBYSPFAVFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- CFQCIHVMOFOCGH-UHFFFAOYSA-N platinum ruthenium Chemical compound [Ru].[Pt] CFQCIHVMOFOCGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
- G01N33/004—CO or CO2
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity
- G01N25/22—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures
- G01N25/28—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures the rise in temperature of the gases resulting from combustion being measured directly
- G01N25/30—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures the rise in temperature of the gases resulting from combustion being measured directly using electric temperature-responsive elements
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
高感度の一酸化炭素センサが、図示され、記述される。センサは、金属酸化物層上に分散された触媒を有する感知エレメントを含む。触媒は、一酸化炭素を吸着することが可能である。感知エレメントは、ヒータおよび温度センサを含むこともできる。感知エレメントには、送られてくるガスの流速を検知する流量センサが付く。信号処理モジュールは、流量センサおよび温度センサに結合される。流量センサは、処理モジュールに流速を示す信号を送り、一方、感知エレメントは、処理モジュールに感知エレメントの温度を示す信号を送る。触媒および金属酸化物層上に、一定期間一酸化炭素が吸着された後、ヒータの電源を入れ、吸着されている一酸化炭素の着火温度を超えて、または、少なくとも酸化温度に、感知エレメントを加熱する。結果として、吸着されている一酸化炭素の発熱性酸化が行われ、それにより、感知エレメントの温度上昇をもたらす。この感知エレメントの温度上昇を用いて、蓄積された吸着一酸化炭素量を測定し、その一酸化炭素量を、流速および一定期間と共に使用して、ガス流中の一酸化炭素濃度を、計算する。
Description
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般に、ガスセンサに関連し、より具体的には、一酸化炭素センサに関連する。
【背景技術】
【0002】
一酸化炭素センサは、広く様々な用途に使用され、その用途は、エネルギー源として化石燃料を用いる加熱設備の監視と、内燃機関からの排気ヒューム(排気ガス)の監視とを含む。2つの他の用途は、自動清浄オーブンと燃料電池とを含む。
【0003】
詳細には、自動清浄家庭用オーブンは、一定の時間の高電力容量での高温燃焼によって炭素質残留物を除去する清浄化サイクルを含む。高温燃焼は、比較的大量のエネルギーを消費するので、燃焼プロセスが完結すると直ぐに自動的にオーブンの電源を切る、効率的な自動清浄サイクルへの必要性が存在する。これを達成する1つ方法は、加熱サイクルの間、一酸化炭素の発生を監視することであろう。詳細には、典型的な汚れたオーブンは、427℃(800°F)を超える温度で清浄にする場合、温度約288℃(550°F)で一酸化炭素を放出し始めるであろう。放出される一酸化炭素量は、およそ427℃(800°F)で、約1500ppmのピークに達するであろう。このピーク値に到達した後、サイクルの終わりにおいて、一酸化炭素濃度は、およそ200ppmに低下する。典型的な家庭用オーブンについて、適切な電源切断点は、一酸化炭素濃度約200ppmで存在するであろう。
【0004】
したがって、自動清浄オーブンのサイクルを監視する一酸化炭素センサであって、丈夫な、高感度の一酸化炭素センサへの必要性が存在する。このセンサは、204℃(400°F)以上の温度に耐えるように、十分に丈夫でなければならない。さらに、このセンサは、50ppm未満の比較的低濃度の一酸化炭素濃度を検出するのに十分な感度を有しなければならない。
【0005】
現在入手可能な一酸化炭素センサは、赤外吸着センサと、薄膜金属酸化物技術(例えば、酸化スズセンサなど)と、を含む。赤外吸着センサは、センサが高コスト、かつ低感度であるため、家庭用オーブン市場に不適切である。また、金属薄膜酸化物センサも、湿気のある環境においてセンサが一般に良好に作動しないので、自動清浄オーブンサイクルの監視における使用には不適切である。さらに、金属酸化物センサは、再生するのに長時間を要する。
【0006】
したがって、自動清浄オーブンおよび他の装置において使用する一酸化炭素センサであって、低コストの、応答の速い、かつ高感度の一酸化炭素センサへの必要性が存在する。
上述のように、一酸化炭素センサについての他の用途は、燃料電池に関連している。燃料電池は、燃料の化学エネルギーを電気エネルギーに変換する公知の装置である。各燃料電池は、電解質の両端に配置される1組の電極を備える。
【0007】
プロトン交換膜燃料電池に関して、一方の電極表面は、水素または水素含有ガス燃料に曝露され、他方の電極表面は、酸素を含む酸化ガスに曝露される。電気化学反応によって、電極において電気エネルギーが生成される。典型的には、触媒は、水素または水素含有ガス燃料に曝露されるアノードの表面上で使用される。燃料電池に関連する1つの知られている問題は、水素含有改質ガソリン燃料中に痕跡量存在する一酸化炭素の吸着による、この触媒の失活である。
【0008】
したがって、ここでも、燃料電池のアノードに供給される水素または水素含有ガス燃料に関して一酸化炭素レベルを監視する一酸化炭素センサであって、高感度の一酸化炭素センサへの必要性が存在する。やはり、既存の赤外センサは、高コスト、かつ低感度であるため、望ましくないものであり、また、金属薄膜酸化物センサは、再生時間が遅く、かつ加湿された環境において不安定であるため、不利である。したがって、燃料電池のアノードに供給される水素含有ガス燃料中の一酸化炭素濃度を監視する一酸化炭素センサであって、高感度、かつ経済的な一酸化炭素センサへの必要性が存在する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0009】
下記の発明の概要は、本発明に独特な、いくつかの革新的特徴の理解を深めるため提供するものであり、全面的な記述であることを意図するものではない。本発明の種々の態様の全面的な評価は、全部の明細書、特許請求の範囲、図面、および要約書を、全体として把握することにより得ることができる。
【0010】
本発明の一態様に従って、一酸化炭素センサは、感知エレメントを備え、その感知エレメントは、金属酸化物層上に分散された触媒を備える。触媒は、金属酸化物層上に一酸化炭素を吸着させることが可能である。感知エレメントは更に、温度センサを備える。流量センサは、感知エレメントにおける、送られてくるガスの流速を感知するために、提供される。信号処理モジュールは、流量センサと温度センサとの両方に結合される。流量センサは、流速を示す信号を処理モジュールに送り、また、感知エレメントは、感知エレメントの温度を示す信号を処理モジュールに送る。
【0011】
この第1の態様の従属的改良点において、金属酸化物層上に一酸化炭素が吸着され、蓄積された後、ヒータは、少なくとも第1の金属酸化物層上に吸着されている一酸化炭素の酸化温度である第1の温度まで、感知エレメントを加熱する。それにより、第1の金属酸化物層上に吸着された一酸化炭素の発熱性酸化と、第2のより高い温度への感知エレメントの温度上昇とが起こる。一酸化炭素の酸化に起因するこの温度上昇は、一酸化炭素が存在することを示し、また、下記でさらに考察するように、流量センサ信号と組み合わせて、一酸化炭素濃度を計算する基礎を提供する。
【0012】
この第1の態様の他の従属的改良点において、触媒は、銀、金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、イリジウム、白金、これらの元素の金属合金、およびそれらの混合物からなるグループから選択される。現在、好ましい触媒は、白金、ルテニウム、ルテニウム白金合金、およびルテニウムイリジウム合金である。金属酸化物層は、耐熱性金属酸化物(例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、およびジルコニアなど)とすることができる。
【0013】
この第1の態様のさらなる従属的改良点において、フィルタは、感知エレメントを清浄に保ち、かつ汚染物質および汚濁物がなく保つ目的で、感知エレメントの上流に、提供される。また、フィルタは、同様に流速センサを保護する目的で、この構成要素の上流に、配置するのが好ましい。さらなる従属的改良点において、感知エレメントの触媒は、第1の触媒であり、また、感知エレメントの金属酸化物層は、第1の金属酸化物層である。このような改良点において、感知エレメントはまた、第1の触媒および第1の酸化物層の上部に配置した、保護用の第2の金属酸化物層を含むことができる。第2の金属酸化物層は、酸化ニッケル、酸化亜鉛、または酸化マンガンとすることができる。他の金属酸化物が、同様に適当であろう。
【0014】
本発明の他の態様に従って、基準感知エレメントを、一酸化炭素センサの一部として、提供することができる。基準感知エレメントは、金属酸化物の層上に分散させた触媒を備える。また、基準感知エレメントは、ヒータおよび温度センサも備える。しかし、基準感知エレメントは、基板上に分散させた低温一酸化炭素酸化触媒の下流に配置され、それにより、基準感知エレメントに達する全てのガスが、その基板上に担持した低温一酸化炭素酸化触媒と相互作用する。したがって、基板上に分散された低温一酸化炭素酸化触媒は、全ての一酸化炭素を、それが基準感知エレメントに到達する前に、酸化しようとするものである。したがって、基準感知エレメントの基準温度センサは、基線値を提供し、その基線値は、処理モジュールに伝達される。好ましい実施形態において、基準感知エレメントの触媒は、第1の触媒と同一のものであり、また、酸化物層は、第1の金属酸化物層と同一のものである。
【0015】
本発明の他の態様に従って、ガス中の一酸化炭素の存在を検出する方法を提供する。この方法は、金属酸化物上に分散された触媒を、一酸化炭素を含むガスに曝露するステップを含む。触媒は、一酸化炭素を第1の金属酸化物層上に吸着させることが可能である。また、この方法は、一酸化炭素酸化温度未満で、ガス中の一酸化炭素の少なくとも一部を金属酸化物層に吸着させるステップを含む。さらに、この方法は、少なくとも金属酸化物層上に吸着されている一酸化炭素の酸化温度である第1の温度まで金属酸化物層を加熱するステップを含み、それにより、金属酸化物層上に吸着された一酸化炭素の発熱性酸化と、第1の金属酸化物層の温度上昇とをもたらす。さらに、この方法は、金属酸化物層の温度上昇を記録するステップを含み、それにより、ガス中の一酸化炭素の存在を示す。
【0016】
本発明の他の態様に従って、前記の方法はさらに、一定の期間にわたり触媒および金属酸化物層に接触するガスの流速を感知するステップを含む。また、このような方法は、一酸化炭素の発熱性酸化による金属酸化物層の温度上昇から、金属酸化物層上に吸着される一酸化炭素の蓄積値を計算するステップも含む。また、このような方法は、流速にその一定の期間を掛けることによって、ガスの体積を計算するステップも含むであろう。また、この方法は、蓄積値を体積で割ることによって、ガスの一酸化炭素濃度を計算するステップも含む。
【0017】
本発明の他の態様に従って、また、前記の方法は、金属酸化物の層上に分散された触媒を含む基準感知エレメントを提供すること、及び、基板上に担持させた第2の触媒を提供することによって、基準蓄積値を提供するステップも含むことができる。第2の触媒および基板は、基準感知エレメントに到達する全てのガスと相互作用するように、基準感知エレメントの上流に、配置されるであろう。第2の触媒は、低温一酸化炭素触媒とし、それにより、触媒は、基準感知エレメントに到達するガス中の実質的に全てを酸化するであろう。また、この方法は、第1の感知エレメントを加熱すると同時に、基準感知エレメントを第1の温度まで加熱するステップと、第1の温度からの基準感知エレメントの温度変化を記録するステップと、この温度変化から基準値を生成するステップと、第1の感知エレメントが検出した一酸化炭素の蓄積値を、基準値を引くことにより、補正するステップと、をも含むであろう。
【0018】
本発明の新規な特徴は、下記の発明の詳細な説明を考察することにより、当分野の技術者に明らかになるであろうし、または、本発明の実施によって知ることができる。しかし、発明の詳細な説明および提示する特定の例は、本発明のある実施形態を示しているが、例示の目的のみにより提供されるものであることを理解されたい。なぜならば、発明の詳細な説明、およびそれに続く特許請求の範囲から、本発明の範囲内における種々の変更および改変が、当分野の技術者に明らかになるからである。
【0019】
添付図面は、本発明を例示し、また、発明の詳細な説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たしている。図面において、別々の図にわたる同じ参照数字は、同一の構成要素又は機能的に同様な構成要素を示し、また、図面は、明細書に組み入れ、明細書の一部を構成する。
【0020】
図面が、必ずしも一定の縮尺ではないことと、実施形態が、グラフ記号、極細線、図式表示、および断片的な図を使用して、例示していることを理解されたい。ある例において、本発明の理解には必要ではない細部、または他の細部を見るのを困難としている細部を、省略することができる。もちろん、本発明が、必ずしも、本明細書に例示する特定の実施形態に限定されない点を理解されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
図1に注目すると、感知エレメント12を含む一酸化炭素センサ10を例示しており、その感知エレメント12は、温度プローブもしくはセンサ14と、触媒/金属酸化物層15と、ヒータ16と、保護層17とを含む。流量センサ18は、センサ12に向かって送られるガスの体積測定を行う。フィルタ20は、流量センサ18および感知エレメント12を汚染物質および汚濁物から保護するために提供される。温度センサ14、ヒータ16、および流量センサ18は、処理モジュール22に結合される。
【0022】
測定しようとするガス流は、矢印44で示すフィルタの方向に流れる。ガス流中に、一酸化炭素が存在する場合、一酸化炭素は、感知エレメント12の第1の触媒/金属酸化物層15上に吸着されるであろう。処理モジュール22は、定期的にヒータ16の電源を入れて、周囲温度を超える第1の温度まで、感知エレメント12を加熱するであろう。第1の温度は、少なくとも吸着されている一酸化炭素の触媒酸化温度とする。それにより、吸着されている一酸化炭素の発熱的酸化と、感知エレメント12の第1の温度よりも高い第2の温度までのさらなる温度上昇とが得られる。
【0023】
感知エレメント表面上に蓄積または吸着される一酸化炭素量(COACC)は、次式で示すように、一酸化炭素濃度(CCO)、流速(F)、およびデューティ・サイクル(t)の期間に比例する:
【0024】
感知エレメント12が吸着するCO量(COACC)は、時間の関数としての上昇温度の積分に比例する。したがって、COACCが既知であると、流動流れ中の一酸化炭素濃度は、一酸化炭素の蓄積値を流速と期間とで割ることにより、検量することができる。
【0025】
一酸化炭素濃度(CCO)が高過ぎる場合、触媒金属酸化物層が飽和されるであろう点が注目される。本設計の実施形態は、処理モジュール22によってデューティ・サイクル(t)を短縮することにより、この状況を回避する。その結果、短縮した吸着期間後であって、飽和が起こる前に、感知エレメント12は、第1の温度まで加熱されるであろう。別法として、流速を調節して、または、この場合、流速を低下させて、触媒の飽和を回避することができる。一酸化炭素が低濃度の場合、デューティ・サイクル(t)および流速(F)を増加させる必要があることも、予見できる。
【0026】
したがって、センサ10の閉ループ制御は、ガス流中における一酸化炭素濃度に依存しながら、デューティ・サイクル(t)および/または流速(F)を変化させる。さらに、代替的実施形態にいて、流速(F)は、固定される。流速(F)を変化させるために、図1にバルブ25を示し、また、図2にバルブ25aを示す。デューティ・サイクルおよび流速制御を組み合わせることにより、一酸化炭素濃度の検出範囲を、1ppmから10,000ppmを超えるまで、大きく広げている。
【0027】
感知エレメント12の触媒/金属酸化物層15に使用する触媒は、白金、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、これらの金属の金属合金、およびそれらの混合物とすることができる。これらの触媒が、過剰の二酸化炭素が存在下で、吸着一酸化炭素に対して高度に選択的であることを、本発明者は見出している。その上、それらの触媒は、センサが触媒酸化温度を超える場合、一酸化炭素の酸化に関して、極めて有効な触媒である。金属酸化物は、高い比表面積を有するアルミナ、シリカ、チタニア、またはジルコニア、または他の耐熱性金属酸化物が好ましい。好ましい比表面積は、約10m2/gから約300m2/gの範囲である。また、保護被覆層17を、酸化ニッケル、酸化亜鉛、または酸化マンガンなどの金属酸化物の形で、提供することができる。保護被覆層17の主目的は、下層15における貴金属触媒を、ガス相の硫黄およびリン系汚染物質による汚染から保護することである。したがって、正確さおよび寿命が、著しく改善される。各金属酸化物層の厚さは、1マイクロメートル未満から5マイクロメートルの範囲とすることができる。
【0028】
好ましい実施形態において、温度センサ14および流量センサ18は、それらの小寸法、低コスト、および高信頼性のため、マイクロブリッジ構造である。マイクロブリッジ構造の詳細は、当分野の技術者にはよく知られているので、ここでは繰り返さない。加熱エレメント16は、抵抗素子であり、感知エレメント12の表面を周囲温度または室内温度から120℃まで100マイクロ秒以内に加熱することができる。処理モジュール22と連結して、加熱エレメント16は、感知エレメント12の表面温度を、+/−0.01℃の正確さ以内で変化させることができる。フィルタ20は、上流に設置される標準粒子フィルタであり、残渣および高沸点グリースなどの汚染物質および汚濁物を除去する。筺体24を、極細線で示している。
【0029】
使用の間、一酸化炭素、酸素、二酸化炭素および他のガス成分を含有するガス流は、フィルタ20および流量センサ18を通過した後、感知エレメント12を通過する。吸着サイクルの間、感知エレメント12の温度を、周囲温度、または70℃未満に維持する。ガス中の一酸化炭素は、化学吸着プロセスにより準化学結合を形成することによって、感知エレメント12上の貴金属触媒と相互作用する。本発明の実施形態において記述する触媒上の一酸化炭素の化学吸着は、84から146kJ/モル(20から35kcal/モル)の高いギブズ自由エネルギーを有する。したがって、化学吸着された一酸化炭素は、極めて安定であり、そのため、一酸化炭素の気相濃度が数ppmの範囲にあっても、感知エレメント12上への一酸化炭素の連続的な蓄積が、可能になる。このプロセスは、一酸化炭素気相濃度の検出感度を大きく向上させる。
【0030】
一定の期間またはデューティ・サイクルの間、感知エレメント12が、一酸化炭素を含有するガス流に曝露されていた後、感知エレメント12の温度を、周囲温度から、100℃を超えて、または、触媒表面上における一酸化炭素酸化の触媒活性化温度を超える温度まで、上昇させる。この温度は、100℃から150℃の範囲とすることができる。一酸化炭素の酸化は、強い発熱過程であり、予め吸着されている一酸化炭素について速やかに起こる。例えば、100マイクロメートル×200マイクロメートルの表面積、および、2マイクロメートルの触媒/第1金属酸化物層の厚さ、および、10パーセントの白金ローディング(loading)で、本発明に従って作った一酸化炭素センサ10は、およそ60℃の完全に飽和された表面で、一酸化炭素が酸化する間に、温度上昇をもたらす。この温度変化は、僅か0.02℃の、マイクロブリッジ温度センサ14の検出感度を、十分に超えるものである。したがって、感知エレメント12の鮮明な温度上昇は、マイクロブリッジ式設計のものとすることができる温度センサ14によって、検出することができる。上記に示したように、温度センサ14からの電気信号出力を積分したものを、ガス混合物の一酸化炭素濃度と相関させることができる。感知エレメント12の表面での望ましくない汚染物質の沈着に起因する、一酸化炭素センサ10の緩やかな感度のドリフト(ずれ)を回避するために、一酸化炭素センサ10を、内蔵した加熱エレメント16による制御された加熱によって、定期的に、再生することができる。この加熱エレメント16は、マイクロブリッジチップ上に配置することが好ましい。加熱された再生は、200℃を超えて、または他の適当な温度で、短期間作動させることができ、その後、一酸化炭素センサ10は、他の作動期間のための準備ができる。
【0031】
図2に注目すると、本発明の代替的実施形態は、一酸化炭素センサ30によって例示され、湿度および他の可能性のある干渉要因が原因となるコモンモードノイズおよび干渉を取り去ることにより、センサ感度をさらに向上させる。一酸化炭素センサ30は、図1に関連して上記において考察したように、加熱エレメント16a、温度プローブ14a、触媒/金属酸化物層15a、保護層17a、流量センサ18a、フィルタ20a、筺体24a、およびバルブ25aを取り付けた感知エレメント12aを含む。同様に、流量センサ18a、温度センサ14a、およびヒータ16aは、処理モジュール22aに結合されている。一方、基準感知エレメント32も、提供されており、基準感知エレメント32は、温度センサ34、およびヒータ36を含む。基準感知エレメント32は、感知エレメント12aと同一の構造を有する。すなわち、基準感知エレメント32は、層33中の耐熱性金属酸化物上に分散された貴金属触媒を含み、また、好ましくは、保護用の上部金属酸化物層35を含む。一方、基準感知エレメント32の上流に、低温一酸化炭素酸化触媒を含む、一体型基板上に支持される低温CO酸化触媒38が配置される。40に、フィルタを提供する。したがって、基準感知エレメント32に達する前に、ガスは、フィルタ40を通り、また、フィルタ40上に分散された低温一酸化炭素酸化触媒38を通って流れる。結果として、ガス流中の全ての一酸化炭素は、基準感知エレメント32に達する前に酸化されるはずである。低温一酸化炭素酸化触媒38は、貴金属触媒(例えば、ガンマアルミナ上に担持する金もしくはパラジウムなど、または、金属酸化物触媒(例えば、ホプカライトなど)とすることができる。当分野の技術者に知られているように、基板は、高セル密度セラミック・モノリスとすることができる。基準感知エレメント32は、一酸化炭素感知エレメント12aと同一の方法で作動させる。当分野の技術者には明らかとなるであろうように他の操作も使用できるが、差動増幅によって、基準感知エレメント32が発する信号を、一酸化炭素感知エレメントが発する信号から引算するのが好ましいであろう。基準感知エレメント32の主な機能は、一酸化炭素を吸着する過程の間に吸着される水分からの干渉、および、コモンモードノイズ、および、ドリフトを除去することである。一酸化炭素感知エレメント12aと同様に、基準感知エレメント32は、フィルタ40および低温一酸化炭素酸化触媒基板38と一緒に、共通の筺体42中に格納される。ガス流の方向を、矢印44によって示す。
【0032】
上記において言及したように、温度センサ14、14a、34と、流量センサ24、24aと、ヒータ制御器とのマイクロブリッジ構造は、マイクロ電気機械システム(MEMS)技術に関する分野の技術者に知られている。
【0033】
本発明のセンサが、酸素が存在する場合にのみ作動可能である点は、注目されるであろう。
本明細書に示す実施形態および例は、本発明およびその実用的用途を最も良く説明するために提供され、それにより、当分野の技術者が、本発明を実施、活用できるようになる。しかし、当分野の技術者は、前述の記述および例が、例示および例の目的だけで提供されていることを認めるであろう。本発明の、他の変形形態および改変は、当分野の技術者には明らかであろうし、このような変形形態および改変は、添付する特許請求の範囲の意図する所である。言及している記述は、網羅的であること、または、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。特許請求の範囲の精神および範囲を逸脱することなく、上記の教示に照らして、多くの改変および変形形態が可能である。本発明の使用において、異なった特性を有する構成要素を包含することができると考えられる。全ての点で等価的なものに対する全面的な認識を加えて、本発明の範囲を、添付する特許請求の範囲によって定めるものとしたい。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】本発明に従って作った一酸化炭素センサを示す概略的説明図である。
【図2】本発明の一酸化炭素センサの、他の実施形態を示す概略的説明図である。
【0001】
本発明は、一般に、ガスセンサに関連し、より具体的には、一酸化炭素センサに関連する。
【背景技術】
【0002】
一酸化炭素センサは、広く様々な用途に使用され、その用途は、エネルギー源として化石燃料を用いる加熱設備の監視と、内燃機関からの排気ヒューム(排気ガス)の監視とを含む。2つの他の用途は、自動清浄オーブンと燃料電池とを含む。
【0003】
詳細には、自動清浄家庭用オーブンは、一定の時間の高電力容量での高温燃焼によって炭素質残留物を除去する清浄化サイクルを含む。高温燃焼は、比較的大量のエネルギーを消費するので、燃焼プロセスが完結すると直ぐに自動的にオーブンの電源を切る、効率的な自動清浄サイクルへの必要性が存在する。これを達成する1つ方法は、加熱サイクルの間、一酸化炭素の発生を監視することであろう。詳細には、典型的な汚れたオーブンは、427℃(800°F)を超える温度で清浄にする場合、温度約288℃(550°F)で一酸化炭素を放出し始めるであろう。放出される一酸化炭素量は、およそ427℃(800°F)で、約1500ppmのピークに達するであろう。このピーク値に到達した後、サイクルの終わりにおいて、一酸化炭素濃度は、およそ200ppmに低下する。典型的な家庭用オーブンについて、適切な電源切断点は、一酸化炭素濃度約200ppmで存在するであろう。
【0004】
したがって、自動清浄オーブンのサイクルを監視する一酸化炭素センサであって、丈夫な、高感度の一酸化炭素センサへの必要性が存在する。このセンサは、204℃(400°F)以上の温度に耐えるように、十分に丈夫でなければならない。さらに、このセンサは、50ppm未満の比較的低濃度の一酸化炭素濃度を検出するのに十分な感度を有しなければならない。
【0005】
現在入手可能な一酸化炭素センサは、赤外吸着センサと、薄膜金属酸化物技術(例えば、酸化スズセンサなど)と、を含む。赤外吸着センサは、センサが高コスト、かつ低感度であるため、家庭用オーブン市場に不適切である。また、金属薄膜酸化物センサも、湿気のある環境においてセンサが一般に良好に作動しないので、自動清浄オーブンサイクルの監視における使用には不適切である。さらに、金属酸化物センサは、再生するのに長時間を要する。
【0006】
したがって、自動清浄オーブンおよび他の装置において使用する一酸化炭素センサであって、低コストの、応答の速い、かつ高感度の一酸化炭素センサへの必要性が存在する。
上述のように、一酸化炭素センサについての他の用途は、燃料電池に関連している。燃料電池は、燃料の化学エネルギーを電気エネルギーに変換する公知の装置である。各燃料電池は、電解質の両端に配置される1組の電極を備える。
【0007】
プロトン交換膜燃料電池に関して、一方の電極表面は、水素または水素含有ガス燃料に曝露され、他方の電極表面は、酸素を含む酸化ガスに曝露される。電気化学反応によって、電極において電気エネルギーが生成される。典型的には、触媒は、水素または水素含有ガス燃料に曝露されるアノードの表面上で使用される。燃料電池に関連する1つの知られている問題は、水素含有改質ガソリン燃料中に痕跡量存在する一酸化炭素の吸着による、この触媒の失活である。
【0008】
したがって、ここでも、燃料電池のアノードに供給される水素または水素含有ガス燃料に関して一酸化炭素レベルを監視する一酸化炭素センサであって、高感度の一酸化炭素センサへの必要性が存在する。やはり、既存の赤外センサは、高コスト、かつ低感度であるため、望ましくないものであり、また、金属薄膜酸化物センサは、再生時間が遅く、かつ加湿された環境において不安定であるため、不利である。したがって、燃料電池のアノードに供給される水素含有ガス燃料中の一酸化炭素濃度を監視する一酸化炭素センサであって、高感度、かつ経済的な一酸化炭素センサへの必要性が存在する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0009】
下記の発明の概要は、本発明に独特な、いくつかの革新的特徴の理解を深めるため提供するものであり、全面的な記述であることを意図するものではない。本発明の種々の態様の全面的な評価は、全部の明細書、特許請求の範囲、図面、および要約書を、全体として把握することにより得ることができる。
【0010】
本発明の一態様に従って、一酸化炭素センサは、感知エレメントを備え、その感知エレメントは、金属酸化物層上に分散された触媒を備える。触媒は、金属酸化物層上に一酸化炭素を吸着させることが可能である。感知エレメントは更に、温度センサを備える。流量センサは、感知エレメントにおける、送られてくるガスの流速を感知するために、提供される。信号処理モジュールは、流量センサと温度センサとの両方に結合される。流量センサは、流速を示す信号を処理モジュールに送り、また、感知エレメントは、感知エレメントの温度を示す信号を処理モジュールに送る。
【0011】
この第1の態様の従属的改良点において、金属酸化物層上に一酸化炭素が吸着され、蓄積された後、ヒータは、少なくとも第1の金属酸化物層上に吸着されている一酸化炭素の酸化温度である第1の温度まで、感知エレメントを加熱する。それにより、第1の金属酸化物層上に吸着された一酸化炭素の発熱性酸化と、第2のより高い温度への感知エレメントの温度上昇とが起こる。一酸化炭素の酸化に起因するこの温度上昇は、一酸化炭素が存在することを示し、また、下記でさらに考察するように、流量センサ信号と組み合わせて、一酸化炭素濃度を計算する基礎を提供する。
【0012】
この第1の態様の他の従属的改良点において、触媒は、銀、金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、イリジウム、白金、これらの元素の金属合金、およびそれらの混合物からなるグループから選択される。現在、好ましい触媒は、白金、ルテニウム、ルテニウム白金合金、およびルテニウムイリジウム合金である。金属酸化物層は、耐熱性金属酸化物(例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、およびジルコニアなど)とすることができる。
【0013】
この第1の態様のさらなる従属的改良点において、フィルタは、感知エレメントを清浄に保ち、かつ汚染物質および汚濁物がなく保つ目的で、感知エレメントの上流に、提供される。また、フィルタは、同様に流速センサを保護する目的で、この構成要素の上流に、配置するのが好ましい。さらなる従属的改良点において、感知エレメントの触媒は、第1の触媒であり、また、感知エレメントの金属酸化物層は、第1の金属酸化物層である。このような改良点において、感知エレメントはまた、第1の触媒および第1の酸化物層の上部に配置した、保護用の第2の金属酸化物層を含むことができる。第2の金属酸化物層は、酸化ニッケル、酸化亜鉛、または酸化マンガンとすることができる。他の金属酸化物が、同様に適当であろう。
【0014】
本発明の他の態様に従って、基準感知エレメントを、一酸化炭素センサの一部として、提供することができる。基準感知エレメントは、金属酸化物の層上に分散させた触媒を備える。また、基準感知エレメントは、ヒータおよび温度センサも備える。しかし、基準感知エレメントは、基板上に分散させた低温一酸化炭素酸化触媒の下流に配置され、それにより、基準感知エレメントに達する全てのガスが、その基板上に担持した低温一酸化炭素酸化触媒と相互作用する。したがって、基板上に分散された低温一酸化炭素酸化触媒は、全ての一酸化炭素を、それが基準感知エレメントに到達する前に、酸化しようとするものである。したがって、基準感知エレメントの基準温度センサは、基線値を提供し、その基線値は、処理モジュールに伝達される。好ましい実施形態において、基準感知エレメントの触媒は、第1の触媒と同一のものであり、また、酸化物層は、第1の金属酸化物層と同一のものである。
【0015】
本発明の他の態様に従って、ガス中の一酸化炭素の存在を検出する方法を提供する。この方法は、金属酸化物上に分散された触媒を、一酸化炭素を含むガスに曝露するステップを含む。触媒は、一酸化炭素を第1の金属酸化物層上に吸着させることが可能である。また、この方法は、一酸化炭素酸化温度未満で、ガス中の一酸化炭素の少なくとも一部を金属酸化物層に吸着させるステップを含む。さらに、この方法は、少なくとも金属酸化物層上に吸着されている一酸化炭素の酸化温度である第1の温度まで金属酸化物層を加熱するステップを含み、それにより、金属酸化物層上に吸着された一酸化炭素の発熱性酸化と、第1の金属酸化物層の温度上昇とをもたらす。さらに、この方法は、金属酸化物層の温度上昇を記録するステップを含み、それにより、ガス中の一酸化炭素の存在を示す。
【0016】
本発明の他の態様に従って、前記の方法はさらに、一定の期間にわたり触媒および金属酸化物層に接触するガスの流速を感知するステップを含む。また、このような方法は、一酸化炭素の発熱性酸化による金属酸化物層の温度上昇から、金属酸化物層上に吸着される一酸化炭素の蓄積値を計算するステップも含む。また、このような方法は、流速にその一定の期間を掛けることによって、ガスの体積を計算するステップも含むであろう。また、この方法は、蓄積値を体積で割ることによって、ガスの一酸化炭素濃度を計算するステップも含む。
【0017】
本発明の他の態様に従って、また、前記の方法は、金属酸化物の層上に分散された触媒を含む基準感知エレメントを提供すること、及び、基板上に担持させた第2の触媒を提供することによって、基準蓄積値を提供するステップも含むことができる。第2の触媒および基板は、基準感知エレメントに到達する全てのガスと相互作用するように、基準感知エレメントの上流に、配置されるであろう。第2の触媒は、低温一酸化炭素触媒とし、それにより、触媒は、基準感知エレメントに到達するガス中の実質的に全てを酸化するであろう。また、この方法は、第1の感知エレメントを加熱すると同時に、基準感知エレメントを第1の温度まで加熱するステップと、第1の温度からの基準感知エレメントの温度変化を記録するステップと、この温度変化から基準値を生成するステップと、第1の感知エレメントが検出した一酸化炭素の蓄積値を、基準値を引くことにより、補正するステップと、をも含むであろう。
【0018】
本発明の新規な特徴は、下記の発明の詳細な説明を考察することにより、当分野の技術者に明らかになるであろうし、または、本発明の実施によって知ることができる。しかし、発明の詳細な説明および提示する特定の例は、本発明のある実施形態を示しているが、例示の目的のみにより提供されるものであることを理解されたい。なぜならば、発明の詳細な説明、およびそれに続く特許請求の範囲から、本発明の範囲内における種々の変更および改変が、当分野の技術者に明らかになるからである。
【0019】
添付図面は、本発明を例示し、また、発明の詳細な説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たしている。図面において、別々の図にわたる同じ参照数字は、同一の構成要素又は機能的に同様な構成要素を示し、また、図面は、明細書に組み入れ、明細書の一部を構成する。
【0020】
図面が、必ずしも一定の縮尺ではないことと、実施形態が、グラフ記号、極細線、図式表示、および断片的な図を使用して、例示していることを理解されたい。ある例において、本発明の理解には必要ではない細部、または他の細部を見るのを困難としている細部を、省略することができる。もちろん、本発明が、必ずしも、本明細書に例示する特定の実施形態に限定されない点を理解されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
図1に注目すると、感知エレメント12を含む一酸化炭素センサ10を例示しており、その感知エレメント12は、温度プローブもしくはセンサ14と、触媒/金属酸化物層15と、ヒータ16と、保護層17とを含む。流量センサ18は、センサ12に向かって送られるガスの体積測定を行う。フィルタ20は、流量センサ18および感知エレメント12を汚染物質および汚濁物から保護するために提供される。温度センサ14、ヒータ16、および流量センサ18は、処理モジュール22に結合される。
【0022】
測定しようとするガス流は、矢印44で示すフィルタの方向に流れる。ガス流中に、一酸化炭素が存在する場合、一酸化炭素は、感知エレメント12の第1の触媒/金属酸化物層15上に吸着されるであろう。処理モジュール22は、定期的にヒータ16の電源を入れて、周囲温度を超える第1の温度まで、感知エレメント12を加熱するであろう。第1の温度は、少なくとも吸着されている一酸化炭素の触媒酸化温度とする。それにより、吸着されている一酸化炭素の発熱的酸化と、感知エレメント12の第1の温度よりも高い第2の温度までのさらなる温度上昇とが得られる。
【0023】
感知エレメント表面上に蓄積または吸着される一酸化炭素量(COACC)は、次式で示すように、一酸化炭素濃度(CCO)、流速(F)、およびデューティ・サイクル(t)の期間に比例する:
【0024】
感知エレメント12が吸着するCO量(COACC)は、時間の関数としての上昇温度の積分に比例する。したがって、COACCが既知であると、流動流れ中の一酸化炭素濃度は、一酸化炭素の蓄積値を流速と期間とで割ることにより、検量することができる。
【0025】
一酸化炭素濃度(CCO)が高過ぎる場合、触媒金属酸化物層が飽和されるであろう点が注目される。本設計の実施形態は、処理モジュール22によってデューティ・サイクル(t)を短縮することにより、この状況を回避する。その結果、短縮した吸着期間後であって、飽和が起こる前に、感知エレメント12は、第1の温度まで加熱されるであろう。別法として、流速を調節して、または、この場合、流速を低下させて、触媒の飽和を回避することができる。一酸化炭素が低濃度の場合、デューティ・サイクル(t)および流速(F)を増加させる必要があることも、予見できる。
【0026】
したがって、センサ10の閉ループ制御は、ガス流中における一酸化炭素濃度に依存しながら、デューティ・サイクル(t)および/または流速(F)を変化させる。さらに、代替的実施形態にいて、流速(F)は、固定される。流速(F)を変化させるために、図1にバルブ25を示し、また、図2にバルブ25aを示す。デューティ・サイクルおよび流速制御を組み合わせることにより、一酸化炭素濃度の検出範囲を、1ppmから10,000ppmを超えるまで、大きく広げている。
【0027】
感知エレメント12の触媒/金属酸化物層15に使用する触媒は、白金、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、これらの金属の金属合金、およびそれらの混合物とすることができる。これらの触媒が、過剰の二酸化炭素が存在下で、吸着一酸化炭素に対して高度に選択的であることを、本発明者は見出している。その上、それらの触媒は、センサが触媒酸化温度を超える場合、一酸化炭素の酸化に関して、極めて有効な触媒である。金属酸化物は、高い比表面積を有するアルミナ、シリカ、チタニア、またはジルコニア、または他の耐熱性金属酸化物が好ましい。好ましい比表面積は、約10m2/gから約300m2/gの範囲である。また、保護被覆層17を、酸化ニッケル、酸化亜鉛、または酸化マンガンなどの金属酸化物の形で、提供することができる。保護被覆層17の主目的は、下層15における貴金属触媒を、ガス相の硫黄およびリン系汚染物質による汚染から保護することである。したがって、正確さおよび寿命が、著しく改善される。各金属酸化物層の厚さは、1マイクロメートル未満から5マイクロメートルの範囲とすることができる。
【0028】
好ましい実施形態において、温度センサ14および流量センサ18は、それらの小寸法、低コスト、および高信頼性のため、マイクロブリッジ構造である。マイクロブリッジ構造の詳細は、当分野の技術者にはよく知られているので、ここでは繰り返さない。加熱エレメント16は、抵抗素子であり、感知エレメント12の表面を周囲温度または室内温度から120℃まで100マイクロ秒以内に加熱することができる。処理モジュール22と連結して、加熱エレメント16は、感知エレメント12の表面温度を、+/−0.01℃の正確さ以内で変化させることができる。フィルタ20は、上流に設置される標準粒子フィルタであり、残渣および高沸点グリースなどの汚染物質および汚濁物を除去する。筺体24を、極細線で示している。
【0029】
使用の間、一酸化炭素、酸素、二酸化炭素および他のガス成分を含有するガス流は、フィルタ20および流量センサ18を通過した後、感知エレメント12を通過する。吸着サイクルの間、感知エレメント12の温度を、周囲温度、または70℃未満に維持する。ガス中の一酸化炭素は、化学吸着プロセスにより準化学結合を形成することによって、感知エレメント12上の貴金属触媒と相互作用する。本発明の実施形態において記述する触媒上の一酸化炭素の化学吸着は、84から146kJ/モル(20から35kcal/モル)の高いギブズ自由エネルギーを有する。したがって、化学吸着された一酸化炭素は、極めて安定であり、そのため、一酸化炭素の気相濃度が数ppmの範囲にあっても、感知エレメント12上への一酸化炭素の連続的な蓄積が、可能になる。このプロセスは、一酸化炭素気相濃度の検出感度を大きく向上させる。
【0030】
一定の期間またはデューティ・サイクルの間、感知エレメント12が、一酸化炭素を含有するガス流に曝露されていた後、感知エレメント12の温度を、周囲温度から、100℃を超えて、または、触媒表面上における一酸化炭素酸化の触媒活性化温度を超える温度まで、上昇させる。この温度は、100℃から150℃の範囲とすることができる。一酸化炭素の酸化は、強い発熱過程であり、予め吸着されている一酸化炭素について速やかに起こる。例えば、100マイクロメートル×200マイクロメートルの表面積、および、2マイクロメートルの触媒/第1金属酸化物層の厚さ、および、10パーセントの白金ローディング(loading)で、本発明に従って作った一酸化炭素センサ10は、およそ60℃の完全に飽和された表面で、一酸化炭素が酸化する間に、温度上昇をもたらす。この温度変化は、僅か0.02℃の、マイクロブリッジ温度センサ14の検出感度を、十分に超えるものである。したがって、感知エレメント12の鮮明な温度上昇は、マイクロブリッジ式設計のものとすることができる温度センサ14によって、検出することができる。上記に示したように、温度センサ14からの電気信号出力を積分したものを、ガス混合物の一酸化炭素濃度と相関させることができる。感知エレメント12の表面での望ましくない汚染物質の沈着に起因する、一酸化炭素センサ10の緩やかな感度のドリフト(ずれ)を回避するために、一酸化炭素センサ10を、内蔵した加熱エレメント16による制御された加熱によって、定期的に、再生することができる。この加熱エレメント16は、マイクロブリッジチップ上に配置することが好ましい。加熱された再生は、200℃を超えて、または他の適当な温度で、短期間作動させることができ、その後、一酸化炭素センサ10は、他の作動期間のための準備ができる。
【0031】
図2に注目すると、本発明の代替的実施形態は、一酸化炭素センサ30によって例示され、湿度および他の可能性のある干渉要因が原因となるコモンモードノイズおよび干渉を取り去ることにより、センサ感度をさらに向上させる。一酸化炭素センサ30は、図1に関連して上記において考察したように、加熱エレメント16a、温度プローブ14a、触媒/金属酸化物層15a、保護層17a、流量センサ18a、フィルタ20a、筺体24a、およびバルブ25aを取り付けた感知エレメント12aを含む。同様に、流量センサ18a、温度センサ14a、およびヒータ16aは、処理モジュール22aに結合されている。一方、基準感知エレメント32も、提供されており、基準感知エレメント32は、温度センサ34、およびヒータ36を含む。基準感知エレメント32は、感知エレメント12aと同一の構造を有する。すなわち、基準感知エレメント32は、層33中の耐熱性金属酸化物上に分散された貴金属触媒を含み、また、好ましくは、保護用の上部金属酸化物層35を含む。一方、基準感知エレメント32の上流に、低温一酸化炭素酸化触媒を含む、一体型基板上に支持される低温CO酸化触媒38が配置される。40に、フィルタを提供する。したがって、基準感知エレメント32に達する前に、ガスは、フィルタ40を通り、また、フィルタ40上に分散された低温一酸化炭素酸化触媒38を通って流れる。結果として、ガス流中の全ての一酸化炭素は、基準感知エレメント32に達する前に酸化されるはずである。低温一酸化炭素酸化触媒38は、貴金属触媒(例えば、ガンマアルミナ上に担持する金もしくはパラジウムなど、または、金属酸化物触媒(例えば、ホプカライトなど)とすることができる。当分野の技術者に知られているように、基板は、高セル密度セラミック・モノリスとすることができる。基準感知エレメント32は、一酸化炭素感知エレメント12aと同一の方法で作動させる。当分野の技術者には明らかとなるであろうように他の操作も使用できるが、差動増幅によって、基準感知エレメント32が発する信号を、一酸化炭素感知エレメントが発する信号から引算するのが好ましいであろう。基準感知エレメント32の主な機能は、一酸化炭素を吸着する過程の間に吸着される水分からの干渉、および、コモンモードノイズ、および、ドリフトを除去することである。一酸化炭素感知エレメント12aと同様に、基準感知エレメント32は、フィルタ40および低温一酸化炭素酸化触媒基板38と一緒に、共通の筺体42中に格納される。ガス流の方向を、矢印44によって示す。
【0032】
上記において言及したように、温度センサ14、14a、34と、流量センサ24、24aと、ヒータ制御器とのマイクロブリッジ構造は、マイクロ電気機械システム(MEMS)技術に関する分野の技術者に知られている。
【0033】
本発明のセンサが、酸素が存在する場合にのみ作動可能である点は、注目されるであろう。
本明細書に示す実施形態および例は、本発明およびその実用的用途を最も良く説明するために提供され、それにより、当分野の技術者が、本発明を実施、活用できるようになる。しかし、当分野の技術者は、前述の記述および例が、例示および例の目的だけで提供されていることを認めるであろう。本発明の、他の変形形態および改変は、当分野の技術者には明らかであろうし、このような変形形態および改変は、添付する特許請求の範囲の意図する所である。言及している記述は、網羅的であること、または、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。特許請求の範囲の精神および範囲を逸脱することなく、上記の教示に照らして、多くの改変および変形形態が可能である。本発明の使用において、異なった特性を有する構成要素を包含することができると考えられる。全ての点で等価的なものに対する全面的な認識を加えて、本発明の範囲を、添付する特許請求の範囲によって定めるものとしたい。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】本発明に従って作った一酸化炭素センサを示す概略的説明図である。
【図2】本発明の一酸化炭素センサの、他の実施形態を示す概略的説明図である。
Claims (32)
- 一酸化炭素センサであって、該一酸化炭素センサは、
感知エレメントと、
前記感知エレメントに向かうガスの流速を感知する流量センサと、
前記流量センサと前記感知エレメントとに連絡している信号処理モジュールと、
を備え、
前記感知エレメントが、金属酸化物層上に分散された触媒であって、金属酸化物層上に一酸化炭素を吸着させることが可能な触媒を備え、
前記流量センサが、流速を示す信号を前記処理モジュールに送り、
前記感知エレメントが、感知エレメントの温度を示す信号を前記処理モジュールに送り、
前記処理モジュールが、流速信号および温度信号に従って、一酸化炭素を測定する、一酸化炭素センサ。 - 請求項1に記載の一酸化炭素センサであって、該一酸化炭素センサはさらに、
一酸化炭素が金属酸化物層上に吸着された後、金属酸化物層上に吸着されている一酸化炭素の酸化温度である第1の温度まで少なくとも、前記感知エレメントを加熱するヒータであって、金属酸化物層上に吸着されている一酸化炭素の発熱性酸化と、感知エレメントの第2の温度への温度上昇とをもたらすヒータを、
備える一酸化炭素センサ。 - 請求項2に記載の一酸化炭素センサであって、
前記ヒータが、前記触媒を再生するために、少なくとも200℃の第3の温度まで、前記感知エレメントを加熱する、一酸化炭素センサ。 - 請求項1に記載の一酸化炭素センサであって、
前記処理モジュールが、温度上昇に従って、蓄積された一酸化炭素COACCを測定し、
前記処理モジュールが、
式(COACC∝CCO*F*t;ここで、Fは、流速信号であり、tは、時間である。)に従って、一酸化炭素濃度CCOを測定する、一酸化炭素センサ。 - 請求項1に記載の一酸化炭素センサであって、前記触媒が、Ag、Au、Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、それらの金属合金、およびそれらの混合物からなるグループから選択される、一酸化炭素センサ。
- 請求項1に記載の一酸化炭素センサであって、前記触媒が、Ptを含む、一酸化炭素センサ。
- 請求項1に記載の一酸化炭素センサであって、前記触媒が、Ruを含む、一酸化炭素センサ。
- 請求項1に記載の一酸化炭素センサであって、前記触媒が、RuPt合金を含む、一酸化炭素センサ。
- 請求項1に記載の一酸化炭素センサであって、前記触媒が、RuIr合金を含む、一酸化炭素センサ。
- 請求項1に記載の一酸化炭素センサであって、前記金属酸化物層が、少なくとも1つの耐熱性金属酸化物を含む、一酸化炭素センサ。
- 請求項1に記載の一酸化炭素センサであって、前記金属酸化物層が、アルミナ、シリカ、チタニア、およびジルコニアからなるグループから選択される金属酸化物を含む、一酸化炭素センサ。
- 請求項1に記載の一酸化炭素センサであって、該一酸化炭素センサはさらに、
前記感知エレメントの上流に配置されるフィルタを、
備える一酸化炭素センサ。 - 請求項1に記載の一酸化炭素センサであって、該一酸化炭素センサはさらに、
前記流速センサがフィルタと前記感知エレメントとの間に配置されるように、前記流速センサの上流に配置されるフィルタを、
備える一酸化炭素センサ。 - 請求項1に記載の一酸化炭素センサであって、
前記金属酸化物層が、第1の金属酸化物層であり、
前記感知エレメントがさらに、前記触媒と前記第1の金属酸化物層との上部に配置される第2の金属酸化物層を備える、一酸化炭素センサ。 - 請求項14に記載の一酸化炭素センサであって、前記第2の金属酸化物層が、NiO、ZnO、およびMnO2、およびそれらの混合物からなるグループから選択される金属酸化物を含む、一酸化炭素センサ。
- 請求項1に記載の一酸化炭素センサであって、該一酸化炭素センサはさらに、
金属酸化物の層上に分散されている触媒を備える基準感知エレメントであって、さらにヒータを備える基準感知エレメントと、
基板上に分散されている低温一酸化炭素酸化触媒であって、低温一酸化炭素酸化触媒および基板が、基準感知エレメントの上流に配置される、低温一酸化炭素酸化触媒と、
を備え、
前記基準感知エレメントが、前記処理モジュールに結合される、一酸化炭素センサ。 - ガス中の一酸化炭素の存在を検出する方法であって、該方法は、
金属酸化物層上に分散されている触媒であって、金属酸化物層上に一酸化炭素を吸着させることが可能な触媒を、一酸化炭素を含むガスに曝露するステップと、
金属酸化物層上に、ガス中の一酸化炭素の少なくとも一部を吸着させるステップと、
第1の金属酸化物層上に吸着されている一酸化炭素の酸化温度である第1の温度まで少なくとも、触媒および金属酸化物層を加熱し、それにより、金属酸化物層上に吸着されている一酸化炭素の発熱性酸化と金属酸化物層の温度上昇とをもたらすステップと、
金属酸化物層の温度上昇を用いて、それにより、ガス中の一酸化炭素の存在を示すステップと、
を含む方法。 - 請求項17に記載の方法であって、前記触媒および前記金属酸化物層が、前記金属酸化物層を加熱するヒータをさらに備える感知エレメントの一部を形成する、方法。
- 請求項18に記載の方法であって、信号処理モジュールは、前記感知エレメントに結合される、方法。
- 請求項17に記載の方法であって、該方法はさらに、
一定の期間にわたり触媒および金属酸化物層に接触するガスの流速を感知するステップと、
一酸化炭素の発熱性酸化による金属酸化物層の温度上昇から、金属酸化物層上に吸着された一酸化炭素の蓄積値を計算するステップと、
流速にその一定の期間を掛けることによって、ガスの体積を計算するステップと、
蓄積値および体積の関数として、ガスの一酸化炭素の濃度を計算するステップと、
を含む方法。 - 請求項20に記載の方法であって、
前記触媒が、第1の触媒であり、該方法はさらに、金属酸化物の層上に分散されている第1の触媒を含む基準感知エレメントによって、また、基板上に分散されている第2の触媒を提供することによって、基準蓄積値を提供するステップを含み、前記第2の触媒および前記基板が、前記基準感知エレメントの上流に配置され、前記第2の触媒が、低温一酸化炭素触媒であり、それにより、前記第2の触媒が、前記基準感知エレメントに到達するガス中の実質的に全ての一酸化炭素を酸化し、
該方法はさらに、
前記第1の温度まで、基準感知エレメントを加熱するステップと、
前記第1の温度を超える基準感知エレメントの温度上昇を記録するステップと、
前記温度上昇から基準値を計算するステップと、
一酸化炭素ガスについての前記蓄積値を、前記基準蓄積値によって補正するステップと、
を含む方法。 - 請求項21に記載の方法であって、前記補正するステップを、差動増幅により実施する、方法。
- 請求項17に記載の方法であって、前記触媒が、Ag、Au、Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、それらの金属合金、およびそれらの混合物からなるグループから選択される、方法。
- 請求項17に記載の方法であって、前記金属酸化物層が、少なくとも1つの耐熱性金属酸化物を含む、方法。
- 請求項17に記載の方法であって、前記金属酸化物層が、アルミナ、シリカ、チタニア、およびジルコニア、およびそれらの混合物からなるグループから選択される金属酸化物を含む、方法。
- 請求項17に記載の方法であって、該方法はさらに、
ガスが金属酸化物層に到達する前に、ガスをフィルタに通すステップを、
含む方法。 - 請求項17に記載の方法であって、該方法はさらに、
触媒および金属酸化物層を、少なくとも200℃の温度まで加熱することにより、触媒を再生するステップを、
含む方法。 - 一酸化炭素センサであって、該一酸化炭素センサは、
感知エレメントと、
前記感知エレメントに向かうガスの流速を感知する流量センサと、
前記流速センサがフィルタと前記感知エレメントとの間に配置されるように、前記流速センサの上流に配置されるフィルタと、
前記流量センサと前記感知エレメントとに連絡している信号処理モジュールと、
を備え、
前記感知エレメントが、第1の金属酸化物層上に分散された触媒であって、第1の金属酸化物層上に一酸化炭素を吸着させることが可能な触媒を備え、
前記感知エレメントがさらに、前記触媒と前記第1の金属酸化物層の上部に配置されている第2の金属酸化物層を備え、
前記感知エレメントがさらに、ヒータを備え、
前記流量センサが、流速を示す信号を前記処理モジュールに送り、
前記感知エレメントが、感知エレメントの温度を示す信号を前記処理モジュールに送り、
一酸化炭素が第1の金属酸化物層に吸着された後、前記ヒータが、第1の金属酸化物層上に吸着されている一酸化炭素の酸化温度である第1の温度まで少なくとも、前記感知エレメントを加熱し、それにより、第1の金属酸化物層上に吸着されている一酸化炭素の発熱性酸化と第2の温度への感知エレメントの温度上昇とをもたらす、一酸化炭素センサ。 - 請求項28に記載の一酸化炭素センサであって、前記第1の金属酸化物が、約50m2/gから約300m2/gの範囲にある表面積を有する、一酸化炭素センサ。
- 請求項28に記載の一酸化炭素センサであって、該一酸化炭素センサはさらに、
第1の金属酸化物の層上に分散されている触媒を備える基準感知エレメントであって、さらにヒータを備える基準感知エレメントと、
基板上に分散されている低温一酸化炭素酸化触媒であって、低温一酸化炭素酸化触媒および基板が、基準感知エレメントの上流に配置される、低温一酸化炭素酸化触媒と、
を備え、
前記基準感知エレメントが、前記処理モジュールに結合している、一酸化炭素センサ。 - 排気流中の一酸化炭素の存在を検出する方法であって、
金属酸化物層上に分散されている触媒であって、金属酸化物層上に一酸化炭素を吸着させることが可能な触媒を、排気流に曝露するステップと、
金属酸化物層上に、排気流中の一酸化炭素の少なくとも一部を吸着させるステップと、
一定期間にわたり触媒および金属酸化物層に接触する排気流の流速を感知するステップと、
第1の金属酸化物層上に吸着されている一酸化炭素の酸化温度である第1の温度まで少なくとも、金属酸化物層を加熱し、それにより、金属酸化物層上に吸着されている一酸化炭素の発熱性酸化と金属酸化物層の温度上昇とをもたらすステップと、
金属酸化物層の温度上昇を用い、それにより、排気流中の一酸化炭素の存在を示すステップと、
一酸化炭素の発熱性酸化による金属酸化物層の温度上昇から、金属酸化物層上に吸着されている一酸化炭素の蓄積値を計算するステップと、
流速に一定の期間を掛けることによって、排気流の体積を計算するステップと、
蓄積値および体積の関数として、排気流中の一酸化炭素の濃度を計算するステップと、
を含む方法。 - 請求項31に記載の方法であって、
前記触媒が、第1の触媒であり、該方法はさらに、第2の金属酸化物上に分散されている第2の触媒を含む基準感知エレメントによって、また、基板上に分散されている第3の触媒を提供することによって、基準蓄積値を提供するステップを含み、前記第3の触媒および前記基板が、前記基準感知エレメントの上流に配置され、前記第3の触媒が、低温一酸化炭素触媒であり、それにより、前記第3の触媒が、前記基準感知エレメントに到達する実質的に全ての排気流中の一酸化炭素を酸化し、
該方法はさらに、
前記第1の温度まで、基準感知エレメントを加熱するステップと、
前記第1の温度を超える基準感知エレメントの温度上昇を記録するステップと、
前記温度上昇から基準値を計算するステップと、
一酸化炭素排気流についての前記蓄積値を、前記基準値によって補正するステップと、
を含む方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/724,534 US6550310B1 (en) | 2000-11-28 | 2000-11-28 | Catalytic adsorption and oxidation based carbon monoxide sensor and detection method |
PCT/US2001/044656 WO2002044704A2 (en) | 2000-11-28 | 2001-11-28 | Catalytic carbon monoxide sensor and detection method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004522944A true JP2004522944A (ja) | 2004-07-29 |
JP2004522944A5 JP2004522944A5 (ja) | 2005-12-22 |
Family
ID=24910800
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002546199A Pending JP2004522944A (ja) | 2000-11-28 | 2001-11-28 | 触媒的吸着および酸化に基づく一酸化炭素センサおよび検出方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6550310B1 (ja) |
EP (1) | EP1370855A2 (ja) |
JP (1) | JP2004522944A (ja) |
WO (1) | WO2002044704A2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014507632A (ja) * | 2010-12-20 | 2014-03-27 | アルコ システムズ スウェーデン アーベー | 呼吸アルコール濃度を測定するための方法及び装置 |
KR20150027386A (ko) * | 2013-09-02 | 2015-03-12 | 주식회사 포스코 | 일산화탄소 흡착제 성능평가 장치 및 그 방법 |
JP2015527571A (ja) * | 2012-06-19 | 2015-09-17 | アルコ システムズ スウェーデン アーベーAlco Systems Sweden Ab | 呼気アルコール濃度を測定する方法及びその装置 |
JP2018194434A (ja) * | 2017-05-17 | 2018-12-06 | 大阪瓦斯株式会社 | ガス検知装置 |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2002355079C1 (en) * | 2001-07-16 | 2008-03-06 | Sensor Tech, Inc. | Sensor device and method for qualitative and quantitative analysis of gas phase substances |
US8603430B2 (en) | 2002-02-05 | 2013-12-10 | The Regents Of The University Of California | Controlling the synthesis gas composition of a steam methane reformer |
US20080021119A1 (en) | 2006-07-18 | 2008-01-24 | Norbeck Joseph M | Operation of a steam methane reformer by direct feeding of steam rich producer gas from steam hydro-gasification |
US7229669B2 (en) * | 2003-11-13 | 2007-06-12 | Honeywell International Inc. | Thin-film deposition methods and apparatuses |
JP4115482B2 (ja) | 2005-02-22 | 2008-07-09 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
US7754491B2 (en) * | 2005-12-09 | 2010-07-13 | The Regents Of The University Of Calif. | Sensor for measuring syngas ratios under high temperature and pressure conditions |
US20080273572A1 (en) * | 2006-06-02 | 2008-11-06 | James Madison University | Thermal detector for chemical or biological agents |
US20090101501A1 (en) * | 2007-10-17 | 2009-04-23 | Tao Xiao-Ming | Room temperature gas sensors |
US8114675B2 (en) * | 2009-03-30 | 2012-02-14 | The Ohio State University Research Foundation | Room temperature CO sensor and method of making same |
ITMI20090873A1 (it) * | 2009-05-19 | 2010-11-20 | Fond Bruno Kessler 70 | Micro-sensore multiparametrico |
CN102400139A (zh) * | 2010-09-15 | 2012-04-04 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 镀膜件及其制作方法 |
CN103743772B (zh) * | 2013-12-19 | 2016-02-24 | 西安交通大学 | 一种固体有机物热解特性快速分析的系统与方法 |
EP2894464B1 (en) * | 2014-01-10 | 2021-11-10 | Sensirion AG | Microsensor for gas flow and concentration measurements |
US9732660B2 (en) * | 2015-12-01 | 2017-08-15 | GM Global Technology Operations LLC | Integrated sensor-catalyst |
EP3255423A1 (en) * | 2016-06-08 | 2017-12-13 | Honeywell International Inc. | Multi-sensor for rate and concentration |
US11703471B1 (en) | 2018-12-20 | 2023-07-18 | University Of Rhode Island Board Of Trustees | Trace detection of chemical compounds via catalytic decomposition and redox reactions |
CN110470692A (zh) * | 2019-09-11 | 2019-11-19 | 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司 | 一种连铸功能用耐火材料抗热冲击性评价方法 |
US11813926B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-11-14 | Denso International America, Inc. | Binding agent and olfaction sensor |
US11760170B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-09-19 | Denso International America, Inc. | Olfaction sensor preservation systems and methods |
US11828210B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-11-28 | Denso International America, Inc. | Diagnostic systems and methods of vehicles using olfaction |
US11932080B2 (en) | 2020-08-20 | 2024-03-19 | Denso International America, Inc. | Diagnostic and recirculation control systems and methods |
US11636870B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-04-25 | Denso International America, Inc. | Smoking cessation systems and methods |
US11881093B2 (en) | 2020-08-20 | 2024-01-23 | Denso International America, Inc. | Systems and methods for identifying smoking in vehicles |
US12017506B2 (en) | 2020-08-20 | 2024-06-25 | Denso International America, Inc. | Passenger cabin air control systems and methods |
US11760169B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-09-19 | Denso International America, Inc. | Particulate control systems and methods for olfaction sensors |
Family Cites Families (37)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5618750A (en) | 1979-07-25 | 1981-02-21 | Ricoh Co Ltd | Gas detector |
US4379402A (en) * | 1981-01-22 | 1983-04-12 | Beckman Instruments, Inc. | Gas analysis instrument having flow rate compensation |
GB2103806A (en) | 1981-08-05 | 1983-02-23 | Detection Instr Limited | Improvements relating to gas detectors |
US4624137A (en) | 1981-10-09 | 1986-11-25 | Honeywell Inc. | Semiconductor device |
US4696188A (en) | 1981-10-09 | 1987-09-29 | Honeywell Inc. | Semiconductor device microstructure |
DE3377738D1 (en) * | 1982-08-27 | 1988-09-22 | Toshiba Kk | Co gas detecting device and circuit for driving the same |
US4683159A (en) | 1982-09-30 | 1987-07-28 | Honeywell Inc. | Semiconductor device structure and processing |
US4478077A (en) | 1982-09-30 | 1984-10-23 | Honeywell Inc. | Flow sensor |
US4651564A (en) | 1982-09-30 | 1987-03-24 | Honeywell Inc. | Semiconductor device |
US4501144A (en) | 1982-09-30 | 1985-02-26 | Honeywell Inc. | Flow sensor |
JPH0762658B2 (ja) | 1987-01-06 | 1995-07-05 | 松下電器産業株式会社 | 接触燃焼式ガスセンサ |
US4914742A (en) | 1987-12-07 | 1990-04-03 | Honeywell Inc. | Thin film orthogonal microsensor for air flow and method |
US5038304A (en) | 1988-06-24 | 1991-08-06 | Honeywell Inc. | Calibration of thermal conductivity and specific heat devices |
US4956793A (en) | 1988-06-24 | 1990-09-11 | Honeywell Inc. | Method and apparatus for measuring the density of fluids |
US4944035A (en) | 1988-06-24 | 1990-07-24 | Honeywell Inc. | Measurement of thermal conductivity and specific heat |
US5177696A (en) | 1989-12-28 | 1993-01-05 | Honeywell Inc. | Method of determination of gas properties at reference conditions |
DE4100915A1 (de) | 1991-01-15 | 1992-07-16 | Bosch Gmbh Robert | Sensor fuer die bestimmung von kohlenmonoxid |
US5252949A (en) | 1991-08-28 | 1993-10-12 | Hughes Aircraft Company | Chemical sensor for carbon monoxide detection |
US5235844A (en) | 1991-10-23 | 1993-08-17 | Niagara Mohawk Power Corporation | Multiple gas property sensor |
JP2530276B2 (ja) * | 1992-09-14 | 1996-09-04 | 株式会社森製作所 | 接触燃焼式一酸化炭素センサ |
GB9306594D0 (en) | 1993-03-30 | 1993-05-26 | Univ Keele | Sensor |
US5535135A (en) * | 1993-08-24 | 1996-07-09 | Motorola, Inc. | State estimator based exhaust gas chemistry measurement system and method |
US5670949A (en) * | 1993-12-23 | 1997-09-23 | Hughes Aircraft Company | Carbon monoxide/hydrocarbon thin film sensor |
US5707148A (en) | 1994-09-23 | 1998-01-13 | Ford Global Technologies, Inc. | Catalytic calorimetric gas sensor |
US5515714A (en) * | 1994-11-17 | 1996-05-14 | General Motors Corporation | Vapor composition and flow sensor |
JPH0996622A (ja) * | 1995-09-29 | 1997-04-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ガスセンサおよびその製造方法 |
US5940780A (en) * | 1995-09-29 | 1999-08-17 | Advanced Thermal Solutions, Inc. | Universal transceiver |
DE19780491B4 (de) | 1996-04-22 | 2006-11-02 | Imra Japan K.K. | CO-Gassensor und Verfahren zur Messung der Konzentration von CO-Gas |
US5948965A (en) * | 1996-05-01 | 1999-09-07 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Solid state carbon monoxide sensor |
US5795545A (en) * | 1996-05-20 | 1998-08-18 | Motorola Inc. | Integrated ceramic exhaust gas sensors |
JP4000607B2 (ja) | 1996-09-06 | 2007-10-31 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池の発電装置およびその方法 |
US5869749A (en) | 1997-04-30 | 1999-02-09 | Honeywell Inc. | Micromachined integrated opto-flow gas/liquid sensor |
US5892140A (en) | 1997-04-30 | 1999-04-06 | Honeywell Inc. | Micromachined inferential opto-thermal gas sensor |
US5852308A (en) | 1997-06-30 | 1998-12-22 | Honeywell Inc. | Micromachined inferential opto-thermal gas sensor |
US6001499A (en) | 1997-10-24 | 1999-12-14 | General Motors Corporation | Fuel cell CO sensor |
US6071476A (en) | 1997-11-14 | 2000-06-06 | Motorola, Inc. | Exhaust gas sensor |
US6318150B1 (en) * | 1998-10-30 | 2001-11-20 | Lennox Manufacturing Inc. | Apparatus for sampling gas in a combustion appliance |
-
2000
- 2000-11-28 US US09/724,534 patent/US6550310B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-11-28 WO PCT/US2001/044656 patent/WO2002044704A2/en active Application Filing
- 2001-11-28 JP JP2002546199A patent/JP2004522944A/ja active Pending
- 2001-11-28 EP EP01998815A patent/EP1370855A2/en not_active Withdrawn
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014507632A (ja) * | 2010-12-20 | 2014-03-27 | アルコ システムズ スウェーデン アーベー | 呼吸アルコール濃度を測定するための方法及び装置 |
US10942168B2 (en) | 2010-12-20 | 2021-03-09 | Alco Systems Sweden Ab | Method for measuring breath alcohol concentration and apparatus therefor |
US11885795B2 (en) | 2010-12-20 | 2024-01-30 | Alco system sweden ab | Method for measuring breath alcohol concentration and apparatus therefor |
JP2015527571A (ja) * | 2012-06-19 | 2015-09-17 | アルコ システムズ スウェーデン アーベーAlco Systems Sweden Ab | 呼気アルコール濃度を測定する方法及びその装置 |
US9345423B2 (en) | 2012-06-19 | 2016-05-24 | Alco Systems Sweden Ab | Method for measuring breath alcohol concentration and apparatus therefor |
KR20150027386A (ko) * | 2013-09-02 | 2015-03-12 | 주식회사 포스코 | 일산화탄소 흡착제 성능평가 장치 및 그 방법 |
KR101659123B1 (ko) * | 2013-09-02 | 2016-09-23 | 주식회사 포스코 | 일산화탄소 흡착제 성능평가 장치 및 그 방법 |
JP2018194434A (ja) * | 2017-05-17 | 2018-12-06 | 大阪瓦斯株式会社 | ガス検知装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6550310B1 (en) | 2003-04-22 |
EP1370855A2 (en) | 2003-12-17 |
WO2002044704A2 (en) | 2002-06-06 |
WO2002044704A3 (en) | 2003-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2004522944A (ja) | 触媒的吸着および酸化に基づく一酸化炭素センサおよび検出方法 | |
JP2004522944A5 (ja) | ||
JP4895048B2 (ja) | NOxガスセンサーの方法及び装置 | |
KR101279746B1 (ko) | 매연을 감지하기 위한 센서 및 작동 방법 | |
JP2009540334A (ja) | 異種電極を有するアンモニアセンサー | |
US6474138B1 (en) | Adsorption based carbon monoxide sensor and method | |
WO2015087906A1 (ja) | ガス検出装置およびその方法 | |
US20100106039A1 (en) | Unknown | |
JP2011513735A (ja) | アンぺロメトリック電気化学電池およびセンサ | |
JP2008525823A (ja) | ガス中のアンモニア濃度を検出する方法およびセンサ | |
JPH09274011A (ja) | 窒素酸化物検出装置 | |
JP2016200547A (ja) | ガスセンサおよびガス検出装置 | |
JP7158680B2 (ja) | ガスセンサ | |
CN112585453A (zh) | 气体检测装置 | |
JP2021529944A (ja) | 窒素酸化物の測定方法、及びその方法を実行するための装置 | |
JP5028453B2 (ja) | ガスセンサ及びガス検知方法 | |
JPH10115597A (ja) | ガスセンサ | |
JP3435836B2 (ja) | ガスセンサおよびその製造法 | |
TWI798261B (zh) | 氣體偵測裝置 | |
JP6873803B2 (ja) | ガス検知装置 | |
JP4156561B2 (ja) | 可燃性ガス濃度測定装置 | |
JP2000325790A (ja) | 硫化物酸化触媒体及びその触媒体を用いた硫化物濃度測定装置 | |
JPH11304753A (ja) | ガスセンサ | |
JP7396587B2 (ja) | センサ素子及びガスセンサ | |
JP2014126444A (ja) | 半導体式ガスセンサの劣化判定方法及び判定装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041129 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041129 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071126 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080416 |