JP2015064341A5 - - Google Patents
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Description
本発明の第1の態様は、被測定ガスに曝されるガスセンサ素子と、該ガスセンサ素子の出力を用いて、上記被測定ガスに含まれる特定ガスの濃度を算出する算出部とを備えるガス濃度検出装置であって、
上記ガスセンサ素子は、上記被測定ガスが導入される被測定ガス室と、基準ガスが導入される基準ガス室と、上記被測定ガス室と上記基準ガス室との間に介在し酸素イオン伝導性を有する固体電解質体と、該固体電解質体の両面に設けられた複数の電極とを備え、
上記固体電解質体と上記電極とにより、上記被測定ガス室における上記被測定ガスの酸素濃度を調整するポンプセルと、上記被測定ガス中の酸素濃度に対応した量の電流が流れるモニタセルと、上記被測定ガス中の酸素濃度に対応した量の電流と上記特定ガスの濃度に対応した量の電流との合計の電流が流れるセンサセルとを形成してあり、
上記算出部は、上記モニタセルに流れる電流であるモニタセル電流Imの値を、上記センサセルに流れる電流であるセンサセル電流Isのうち酸素濃度に起因する成分である酸素起因電流Isoの値に近づけるように補正し、その補正値Im’を上記センサセル電流Isから減算することにより、上記センサセル電流Isのうち上記特定ガスの濃度に起因する成分である特定ガス起因電流Ixを求めて、上記被測定ガス中の上記特定ガスの濃度を算出するよう構成されており、
上記算出部は、上記被測定ガスに上記特定ガスが含まれているときに、上記ポンプセルに加える電圧を、上記特定ガスの濃度を算出するときの値よりも低くし、その状態で上記センサセル電流Isと上記モニタセル電流Imとを測定し、下記式(1)を用いることにより、上記酸素起因電流Isoを上記モニタセル電流Imで除した値である感度比αの近似値α’を算出し、
Is/Im=α’ (1)
上記算出部は、上記被測定ガス中の上記特定ガスの濃度を検出するときに、上記センサセル電流Isと上記モニタセル電流Imとを測定し、下記式(2)を用いて、上記特定ガス起因電流Ixの近似値Ix’を算出することにより、上記特定ガスの濃度を近似的に求めるよう構成されていることを特徴とするガス濃度検出装置にある。
Is−α’Im=Ix’ (2)
また、本発明の第2の態様は、被測定ガスに曝されるガスセンサ素子と、該ガスセンサ素子の出力を用いて、上記被測定ガスに含まれる特定ガスの濃度を算出する算出部とを備えるガス濃度検出装置であって、
上記ガスセンサ素子は、上記被測定ガスが導入される被測定ガス室と、基準ガスが導入される基準ガス室と、上記被測定ガス室と上記基準ガス室との間に介在し酸素イオン伝導性を有する固体電解質体と、該固体電解質体の両面に設けられた複数の電極とを備え、
上記固体電解質体と上記電極とにより、上記被測定ガス室における上記被測定ガスの酸素濃度を調整するポンプセルと、上記被測定ガス中の酸素濃度に対応した量の電流が流れるモニタセルと、上記被測定ガス中の酸素濃度に対応した量の電流と上記特定ガスの濃度に対応した量の電流との合計の電流が流れるセンサセルとを形成してあり、
上記算出部は、上記モニタセルに流れる電流であるモニタセル電流Imの値を、上記センサセルに流れる電流であるセンサセル電流Isのうち酸素濃度に起因する成分である酸素起因電流Isoの値に近づけるように補正し、その補正値Im’を上記センサセル電流Isから減算することにより、上記センサセル電流Isのうち上記特定ガスの濃度に起因する成分である特定ガス起因電流Ixを求めて、上記被測定ガス中の上記特定ガスの濃度を算出するよう構成されており、
上記算出部は、上記被測定ガスに上記特定ガスが含まれているときに、上記ポンプセルに互いに値が異なる第1電圧と第2電圧とを加え、上記第1電圧を加えた状態における上記モニタセル電流Im 1 及び上記センサセル電流Is 1 を測定すると共に、上記第2電圧を加えた状態における上記モニタセル電流Im 2 及び上記センサセル電流Is 2 を測定し、下記式(3)を用いて、上記酸素起因電流Isoを上記モニタセル電流Imで除した値である感度比αの近似値α’を算出し、
(Is 1 −Is 2 )/(Im 1 −Im 2 )=α’ (3)
上記算出部は、上記被測定ガス中の上記特定ガスの濃度を検出するときに、上記センサセル電流Isと上記モニタセル電流Imとを測定し、下記式(4)を用いて、上記特定ガス起因電流Ixの近似値Ix’を算出することにより、上記特定ガスの濃度を近似的に求めるよう構成されていることを特徴とするガス濃度検出装置にある。
Is−α’Im=Ix’ (4)
また、本発明の第3の態様は、被測定ガスに曝されるガスセンサ素子と、該ガスセンサ素子の出力を用いて、上記被測定ガスに含まれる特定ガスの濃度を算出する算出部とを備えるガス濃度検出装置であって、
上記ガスセンサ素子は、上記被測定ガスが導入される被測定ガス室と、基準ガスが導入される基準ガス室と、上記被測定ガス室と上記基準ガス室との間に介在し酸素イオン伝導性を有する固体電解質体と、該固体電解質体の両面に設けられた複数の電極とを備え、
上記固体電解質体と上記電極とにより、上記被測定ガス室における上記被測定ガスの酸素濃度を調整するポンプセルと、上記被測定ガス中の酸素濃度に対応した量の電流が流れるモニタセルと、上記被測定ガス中の酸素濃度に対応した量の電流と上記特定ガスの濃度に対応した量の電流との合計の電流が流れるセンサセルとを形成してあり、
上記算出部は、上記モニタセルに流れる電流であるモニタセル電流Imの値を、上記センサセルに流れる電流であるセンサセル電流Isのうち酸素濃度に起因する成分である酸素起因電流Isoの値に近づけるように補正し、その補正値Im’を上記センサセル電流Isから減算することにより、上記センサセル電流Isのうち上記特定ガスの濃度に起因する成分である特定ガス起因電流Ixを求めて、上記被測定ガス中の上記特定ガスの濃度を算出するよう構成されており、
上記算出部は、上記被測定ガスに上記特定ガスが含まれているときに、上記ポンプセルに加える電圧を、上記特定ガスの濃度を算出するときの値よりも高くし、その状態で上記センサセル電流Isと上記モニタセル電流Imとを測定し、下記式(5)を用いることにより、上記酸素起因電流Isoを上記モニタセル電流Imで除した値である感度比αの近似値α’を算出し、
Is/Im=α’ (5)
上記算出部は、上記被測定ガス中の上記特定ガスの濃度を検出するときに、上記センサセル電流Isと上記モニタセル電流Imとを測定し、下記式(6)を用いて、上記特定ガス起因電流Ixの近似値Ix’を算出することにより、上記特定ガスの濃度を近似的に求めるよう構成されていることを特徴とするガス濃度検出装置にある。
Is−α’Im=Ix’ (6)
また、本発明の第4の態様は、被測定ガスに曝されるガスセンサ素子と、該ガスセンサ素子の出力を用いて、上記被測定ガスに含まれる特定ガスの濃度を算出する算出部とを備えるガス濃度検出装置であって、
上記ガスセンサ素子は、上記被測定ガスが導入される被測定ガス室と、基準ガスが導入される基準ガス室と、上記被測定ガス室と上記基準ガス室との間に介在し酸素イオン伝導性を有する固体電解質体と、該固体電解質体の両面に設けられた複数の電極とを備え、
上記固体電解質体と上記電極とにより、上記被測定ガス室における上記被測定ガスの酸素濃度を調整するポンプセルと、上記被測定ガス中の酸素濃度に対応した量の電流が流れるモニタセルと、上記被測定ガス中の酸素濃度に対応した量の電流と上記特定ガスの濃度に対応した量の電流との合計の電流が流れるセンサセルとを形成してあり、
上記算出部は、上記モニタセルに流れる電流であるモニタセル電流Imの値を、上記センサセルに流れる電流であるセンサセル電流Isのうち酸素濃度に起因する成分である酸素起因電流Isoの値に近づけるように補正し、その補正値Im’を上記センサセル電流Isから減算することにより、上記センサセル電流Isのうち上記特定ガスの濃度に起因する成分である特定ガス起因電流Ixを求めて、上記被測定ガス中の上記特定ガスの濃度を算出するよう構成されており、
上記算出部は、上記被測定ガスに上記特定ガスが含まれない状態において、上記ポンプセルに互いに値が異なる第1電圧と第2電圧とを加え、上記第1電圧を加えた状態における上記モニタセル電流Im 1 及び上記センサセル電流Is 1 を測定すると共に、上記第2電圧を加えた状態における上記モニタセル電流Im 2 及び上記センサセル電流Is 2 を測定し、下記式(7)を用いて、上記センサセル電流Isから、酸素および上記特定ガスの有無に関わらず流れる成分であるオフセット電流I off を減算した値Is−I off と、上記モニタセル電流Imから上記オフセット電流I off を減算した値Im−I off との比である減算値感度比βを算出すると共に、下記式(8)を用いて上記オフセット電流I off を算出し、
β=(Is 1 −Is 2 )/(Im 1 −Im 2 ) (7)
I off =(Is 1 −βIm 1 )/(1−β) (8)
上記算出部は、上記被測定ガス中の上記特定ガスの濃度を検出するときに、上記センサセル電流Isと上記モニタセル電流Imとを測定し、下記式(9)を用いて上記特定ガス起因電流Ixを算出して、上記特定ガスの濃度を求めるよう構成されていることを特徴とするガス濃度検出装置にある。
Ix=Is−{β(Im−I off )+I off } (9)
上記ガスセンサ素子は、上記被測定ガスが導入される被測定ガス室と、基準ガスが導入される基準ガス室と、上記被測定ガス室と上記基準ガス室との間に介在し酸素イオン伝導性を有する固体電解質体と、該固体電解質体の両面に設けられた複数の電極とを備え、
上記固体電解質体と上記電極とにより、上記被測定ガス室における上記被測定ガスの酸素濃度を調整するポンプセルと、上記被測定ガス中の酸素濃度に対応した量の電流が流れるモニタセルと、上記被測定ガス中の酸素濃度に対応した量の電流と上記特定ガスの濃度に対応した量の電流との合計の電流が流れるセンサセルとを形成してあり、
上記算出部は、上記モニタセルに流れる電流であるモニタセル電流Imの値を、上記センサセルに流れる電流であるセンサセル電流Isのうち酸素濃度に起因する成分である酸素起因電流Isoの値に近づけるように補正し、その補正値Im’を上記センサセル電流Isから減算することにより、上記センサセル電流Isのうち上記特定ガスの濃度に起因する成分である特定ガス起因電流Ixを求めて、上記被測定ガス中の上記特定ガスの濃度を算出するよう構成されており、
上記算出部は、上記被測定ガスに上記特定ガスが含まれているときに、上記ポンプセルに加える電圧を、上記特定ガスの濃度を算出するときの値よりも低くし、その状態で上記センサセル電流Isと上記モニタセル電流Imとを測定し、下記式(1)を用いることにより、上記酸素起因電流Isoを上記モニタセル電流Imで除した値である感度比αの近似値α’を算出し、
Is/Im=α’ (1)
上記算出部は、上記被測定ガス中の上記特定ガスの濃度を検出するときに、上記センサセル電流Isと上記モニタセル電流Imとを測定し、下記式(2)を用いて、上記特定ガス起因電流Ixの近似値Ix’を算出することにより、上記特定ガスの濃度を近似的に求めるよう構成されていることを特徴とするガス濃度検出装置にある。
Is−α’Im=Ix’ (2)
また、本発明の第2の態様は、被測定ガスに曝されるガスセンサ素子と、該ガスセンサ素子の出力を用いて、上記被測定ガスに含まれる特定ガスの濃度を算出する算出部とを備えるガス濃度検出装置であって、
上記ガスセンサ素子は、上記被測定ガスが導入される被測定ガス室と、基準ガスが導入される基準ガス室と、上記被測定ガス室と上記基準ガス室との間に介在し酸素イオン伝導性を有する固体電解質体と、該固体電解質体の両面に設けられた複数の電極とを備え、
上記固体電解質体と上記電極とにより、上記被測定ガス室における上記被測定ガスの酸素濃度を調整するポンプセルと、上記被測定ガス中の酸素濃度に対応した量の電流が流れるモニタセルと、上記被測定ガス中の酸素濃度に対応した量の電流と上記特定ガスの濃度に対応した量の電流との合計の電流が流れるセンサセルとを形成してあり、
上記算出部は、上記モニタセルに流れる電流であるモニタセル電流Imの値を、上記センサセルに流れる電流であるセンサセル電流Isのうち酸素濃度に起因する成分である酸素起因電流Isoの値に近づけるように補正し、その補正値Im’を上記センサセル電流Isから減算することにより、上記センサセル電流Isのうち上記特定ガスの濃度に起因する成分である特定ガス起因電流Ixを求めて、上記被測定ガス中の上記特定ガスの濃度を算出するよう構成されており、
上記算出部は、上記被測定ガスに上記特定ガスが含まれているときに、上記ポンプセルに互いに値が異なる第1電圧と第2電圧とを加え、上記第1電圧を加えた状態における上記モニタセル電流Im 1 及び上記センサセル電流Is 1 を測定すると共に、上記第2電圧を加えた状態における上記モニタセル電流Im 2 及び上記センサセル電流Is 2 を測定し、下記式(3)を用いて、上記酸素起因電流Isoを上記モニタセル電流Imで除した値である感度比αの近似値α’を算出し、
(Is 1 −Is 2 )/(Im 1 −Im 2 )=α’ (3)
上記算出部は、上記被測定ガス中の上記特定ガスの濃度を検出するときに、上記センサセル電流Isと上記モニタセル電流Imとを測定し、下記式(4)を用いて、上記特定ガス起因電流Ixの近似値Ix’を算出することにより、上記特定ガスの濃度を近似的に求めるよう構成されていることを特徴とするガス濃度検出装置にある。
Is−α’Im=Ix’ (4)
また、本発明の第3の態様は、被測定ガスに曝されるガスセンサ素子と、該ガスセンサ素子の出力を用いて、上記被測定ガスに含まれる特定ガスの濃度を算出する算出部とを備えるガス濃度検出装置であって、
上記ガスセンサ素子は、上記被測定ガスが導入される被測定ガス室と、基準ガスが導入される基準ガス室と、上記被測定ガス室と上記基準ガス室との間に介在し酸素イオン伝導性を有する固体電解質体と、該固体電解質体の両面に設けられた複数の電極とを備え、
上記固体電解質体と上記電極とにより、上記被測定ガス室における上記被測定ガスの酸素濃度を調整するポンプセルと、上記被測定ガス中の酸素濃度に対応した量の電流が流れるモニタセルと、上記被測定ガス中の酸素濃度に対応した量の電流と上記特定ガスの濃度に対応した量の電流との合計の電流が流れるセンサセルとを形成してあり、
上記算出部は、上記モニタセルに流れる電流であるモニタセル電流Imの値を、上記センサセルに流れる電流であるセンサセル電流Isのうち酸素濃度に起因する成分である酸素起因電流Isoの値に近づけるように補正し、その補正値Im’を上記センサセル電流Isから減算することにより、上記センサセル電流Isのうち上記特定ガスの濃度に起因する成分である特定ガス起因電流Ixを求めて、上記被測定ガス中の上記特定ガスの濃度を算出するよう構成されており、
上記算出部は、上記被測定ガスに上記特定ガスが含まれているときに、上記ポンプセルに加える電圧を、上記特定ガスの濃度を算出するときの値よりも高くし、その状態で上記センサセル電流Isと上記モニタセル電流Imとを測定し、下記式(5)を用いることにより、上記酸素起因電流Isoを上記モニタセル電流Imで除した値である感度比αの近似値α’を算出し、
Is/Im=α’ (5)
上記算出部は、上記被測定ガス中の上記特定ガスの濃度を検出するときに、上記センサセル電流Isと上記モニタセル電流Imとを測定し、下記式(6)を用いて、上記特定ガス起因電流Ixの近似値Ix’を算出することにより、上記特定ガスの濃度を近似的に求めるよう構成されていることを特徴とするガス濃度検出装置にある。
Is−α’Im=Ix’ (6)
また、本発明の第4の態様は、被測定ガスに曝されるガスセンサ素子と、該ガスセンサ素子の出力を用いて、上記被測定ガスに含まれる特定ガスの濃度を算出する算出部とを備えるガス濃度検出装置であって、
上記ガスセンサ素子は、上記被測定ガスが導入される被測定ガス室と、基準ガスが導入される基準ガス室と、上記被測定ガス室と上記基準ガス室との間に介在し酸素イオン伝導性を有する固体電解質体と、該固体電解質体の両面に設けられた複数の電極とを備え、
上記固体電解質体と上記電極とにより、上記被測定ガス室における上記被測定ガスの酸素濃度を調整するポンプセルと、上記被測定ガス中の酸素濃度に対応した量の電流が流れるモニタセルと、上記被測定ガス中の酸素濃度に対応した量の電流と上記特定ガスの濃度に対応した量の電流との合計の電流が流れるセンサセルとを形成してあり、
上記算出部は、上記モニタセルに流れる電流であるモニタセル電流Imの値を、上記センサセルに流れる電流であるセンサセル電流Isのうち酸素濃度に起因する成分である酸素起因電流Isoの値に近づけるように補正し、その補正値Im’を上記センサセル電流Isから減算することにより、上記センサセル電流Isのうち上記特定ガスの濃度に起因する成分である特定ガス起因電流Ixを求めて、上記被測定ガス中の上記特定ガスの濃度を算出するよう構成されており、
上記算出部は、上記被測定ガスに上記特定ガスが含まれない状態において、上記ポンプセルに互いに値が異なる第1電圧と第2電圧とを加え、上記第1電圧を加えた状態における上記モニタセル電流Im 1 及び上記センサセル電流Is 1 を測定すると共に、上記第2電圧を加えた状態における上記モニタセル電流Im 2 及び上記センサセル電流Is 2 を測定し、下記式(7)を用いて、上記センサセル電流Isから、酸素および上記特定ガスの有無に関わらず流れる成分であるオフセット電流I off を減算した値Is−I off と、上記モニタセル電流Imから上記オフセット電流I off を減算した値Im−I off との比である減算値感度比βを算出すると共に、下記式(8)を用いて上記オフセット電流I off を算出し、
β=(Is 1 −Is 2 )/(Im 1 −Im 2 ) (7)
I off =(Is 1 −βIm 1 )/(1−β) (8)
上記算出部は、上記被測定ガス中の上記特定ガスの濃度を検出するときに、上記センサセル電流Isと上記モニタセル電流Imとを測定し、下記式(9)を用いて上記特定ガス起因電流Ixを算出して、上記特定ガスの濃度を求めるよう構成されていることを特徴とするガス濃度検出装置にある。
Ix=Is−{β(Im−I off )+I off } (9)
Claims (7)
- 被測定ガスに曝されるガスセンサ素子(10)と、該ガスセンサ素子(10)の出力を用いて、上記被測定ガスに含まれる特定ガスの濃度を算出する算出部(11)とを備えるガス濃度検出装置(1)であって、
上記ガスセンサ素子(10)は、上記被測定ガスが導入される被測定ガス室(7)と、基準ガスが導入される基準ガス室(12)と、上記被測定ガス室(7)と上記基準ガス室(12)との間に介在し酸素イオン伝導性を有する固体電解質体(2)と、該固体電解質体(2)の両面に設けられた複数の電極(8)とを備え、
上記固体電解質体(2)と上記電極(8)とにより、上記被測定ガス室(7)における上記被測定ガスの酸素濃度を調整するポンプセル(3)と、上記被測定ガス中の酸素濃度に対応した量の電流が流れるモニタセル(4)と、上記被測定ガス中の酸素濃度に対応した量の電流と上記特定ガスの濃度に対応した量の電流との合計の電流が流れるセンサセル(5)とを形成してあり、
上記算出部(11)は、上記モニタセル(4)に流れる電流であるモニタセル電流Imの値を、上記センサセル(5)に流れる電流であるセンサセル電流Isのうち酸素濃度に起因する成分である酸素起因電流Isoの値に近づけるように補正し、その補正値Im’を上記センサセル電流Isから減算することにより、上記センサセル電流Isのうち上記特定ガスの濃度に起因する成分である特定ガス起因電流Ixを求めて、上記被測定ガス中の上記特定ガスの濃度を算出するよう構成されており、
上記算出部(11)は、上記被測定ガスに上記特定ガスが含まれているときに、上記ポンプセル(3)に加える電圧を、上記特定ガスの濃度を算出するときの値よりも低くし、その状態で上記センサセル電流Isと上記モニタセル電流Imとを測定し、下記式(1)を用いることにより、上記酸素起因電流Isoを上記モニタセル電流Imで除した値である感度比αの近似値α’を算出し、
Is/Im=α’ (1)
上記算出部(11)は、上記被測定ガス中の上記特定ガスの濃度を検出するときに、上記センサセル電流Isと上記モニタセル電流Imとを測定し、下記式(2)を用いて、上記特定ガス起因電流Ixの近似値Ix’を算出することにより、上記特定ガスの濃度を近似的に求めるよう構成されていることを特徴とするガス濃度検出装置(1)。
Is−α’Im=Ix’ (2) - 被測定ガスに曝されるガスセンサ素子(10)と、該ガスセンサ素子(10)の出力を用いて、上記被測定ガスに含まれる特定ガスの濃度を算出する算出部(11)とを備えるガス濃度検出装置(1)であって、
上記ガスセンサ素子(10)は、上記被測定ガスが導入される被測定ガス室(7)と、基準ガスが導入される基準ガス室(12)と、上記被測定ガス室(7)と上記基準ガス室(12)との間に介在し酸素イオン伝導性を有する固体電解質体(2)と、該固体電解質体(2)の両面に設けられた複数の電極(8)とを備え、
上記固体電解質体(2)と上記電極(8)とにより、上記被測定ガス室(7)における上記被測定ガスの酸素濃度を調整するポンプセル(3)と、上記被測定ガス中の酸素濃度に対応した量の電流が流れるモニタセル(4)と、上記被測定ガス中の酸素濃度に対応した量の電流と上記特定ガスの濃度に対応した量の電流との合計の電流が流れるセンサセル(5)とを形成してあり、
上記算出部(11)は、上記モニタセル(4)に流れる電流であるモニタセル電流Imの値を、上記センサセル(5)に流れる電流であるセンサセル電流Isのうち酸素濃度に起因する成分である酸素起因電流Isoの値に近づけるように補正し、その補正値Im’を上記センサセル電流Isから減算することにより、上記センサセル電流Isのうち上記特定ガスの濃度に起因する成分である特定ガス起因電流Ixを求めて、上記被測定ガス中の上記特定ガスの濃度を算出するよう構成されており、
上記算出部(11)は、上記被測定ガスに上記特定ガスが含まれているときに、上記ポンプセル(3)に互いに値が異なる第1電圧(V1)と第2電圧(V2)とを加え、上記第1電圧(V1)を加えた状態における上記モニタセル電流Im 1 及び上記センサセル電流Is 1 を測定すると共に、上記第2電圧(V2)を加えた状態における上記モニタセル電流Im 2 及び上記センサセル電流Is 2 を測定し、下記式(3)を用いて、上記酸素起因電流Isoを上記モニタセル電流Imで除した値である感度比αの近似値α’を算出し、
(Is 1 −Is 2 )/(Im 1 −Im 2 )=α’ (3)
上記算出部(11)は、上記被測定ガス中の上記特定ガスの濃度を検出するときに、上記センサセル電流Isと上記モニタセル電流Imとを測定し、下記式(4)を用いて、上記特定ガス起因電流Ixの近似値Ix’を算出することにより、上記特定ガスの濃度を近似的に求めるよう構成されていることを特徴とするガス濃度検出装置(1)。
Is−α’Im=Ix’ (4) - 被測定ガスに曝されるガスセンサ素子(10)と、該ガスセンサ素子(10)の出力を用いて、上記被測定ガスに含まれる特定ガスの濃度を算出する算出部(11)とを備えるガス濃度検出装置(1)であって、
上記ガスセンサ素子(10)は、上記被測定ガスが導入される被測定ガス室(7)と、基準ガスが導入される基準ガス室(12)と、上記被測定ガス室(7)と上記基準ガス室(12)との間に介在し酸素イオン伝導性を有する固体電解質体(2)と、該固体電解質体(2)の両面に設けられた複数の電極(8)とを備え、
上記固体電解質体(2)と上記電極(8)とにより、上記被測定ガス室(7)における上記被測定ガスの酸素濃度を調整するポンプセル(3)と、上記被測定ガス中の酸素濃度に対応した量の電流が流れるモニタセル(4)と、上記被測定ガス中の酸素濃度に対応した量の電流と上記特定ガスの濃度に対応した量の電流との合計の電流が流れるセンサセル(5)とを形成してあり、
上記算出部(11)は、上記モニタセル(4)に流れる電流であるモニタセル電流Imの値を、上記センサセル(5)に流れる電流であるセンサセル電流Isのうち酸素濃度に起因する成分である酸素起因電流Isoの値に近づけるように補正し、その補正値Im’を上記センサセル電流Isから減算することにより、上記センサセル電流Isのうち上記特定ガスの濃度に起因する成分である特定ガス起因電流Ixを求めて、上記被測定ガス中の上記特定ガスの濃度を算出するよう構成されており、
上記算出部(11)は、上記被測定ガスに上記特定ガスが含まれているときに、上記ポンプセル(3)に加える電圧を、上記特定ガスの濃度を算出するときの値よりも高くし、その状態で上記センサセル電流Isと上記モニタセル電流Imとを測定し、下記式(5)を用いることにより、上記酸素起因電流Isoを上記モニタセル電流Imで除した値である感度比αの近似値α’を算出し、
Is/Im=α’ (5)
上記算出部(11)は、上記被測定ガス中の上記特定ガスの濃度を検出するときに、上記センサセル電流Isと上記モニタセル電流Imとを測定し、下記式(6)を用いて、上記特定ガス起因電流Ixの近似値Ix’を算出することにより、上記特定ガスの濃度を近似的に求めるよう構成されていることを特徴とするガス濃度検出装置(1)。
Is−α’Im=Ix’ (6) - 被測定ガスに曝されるガスセンサ素子(10)と、該ガスセンサ素子(10)の出力を用いて、上記被測定ガスに含まれる特定ガスの濃度を算出する算出部(11)とを備えるガス濃度検出装置(1)であって、
上記ガスセンサ素子(10)は、上記被測定ガスが導入される被測定ガス室(7)と、基準ガスが導入される基準ガス室(12)と、上記被測定ガス室(7)と上記基準ガス室(12)との間に介在し酸素イオン伝導性を有する固体電解質体(2)と、該固体電解質体(2)の両面に設けられた複数の電極(8)とを備え、
上記固体電解質体(2)と上記電極(8)とにより、上記被測定ガス室(7)における上記被測定ガスの酸素濃度を調整するポンプセル(3)と、上記被測定ガス中の酸素濃度に対応した量の電流が流れるモニタセル(4)と、上記被測定ガス中の酸素濃度に対応した量の電流と上記特定ガスの濃度に対応した量の電流との合計の電流が流れるセンサセル(5)とを形成してあり、
上記算出部(11)は、上記モニタセル(4)に流れる電流であるモニタセル電流Imの値を、上記センサセル(5)に流れる電流であるセンサセル電流Isのうち酸素濃度に起因する成分である酸素起因電流Isoの値に近づけるように補正し、その補正値Im’を上記センサセル電流Isから減算することにより、上記センサセル電流Isのうち上記特定ガスの濃度に起因する成分である特定ガス起因電流Ixを求めて、上記被測定ガス中の上記特定ガスの濃度を算出するよう構成されており、
上記算出部(11)は、上記被測定ガスに上記特定ガスが含まれない状態において、上記ポンプセル(3)に互いに値が異なる第1電圧(V1)と第2電圧(V2)とを加え、上記第1電圧(V1)を加えた状態における上記モニタセル電流Im 1 及び上記センサセル電流Is 1 を測定すると共に、上記第2電圧(V2)を加えた状態における上記モニタセル電流Im 2 及び上記センサセル電流Is 2 を測定し、下記式(7)を用いて、上記センサセル電流Isから、酸素および上記特定ガスの有無に関わらず流れる成分であるオフセット電流I off を減算した値Is−I off と、上記モニタセル電流Imから上記オフセット電流I off を減算した値Im−I off との比である減算値感度比βを算出すると共に、下記式(8)を用いて上記オフセット電流I off を算出し、
β=(Is 1 −Is 2 )/(Im 1 −Im 2 ) (7)
I off =(Is 1 −βIm 1 )/(1−β) (8)
上記算出部(11)は、上記被測定ガス中の上記特定ガスの濃度を検出するときに、上記センサセル電流Isと上記モニタセル電流Imとを測定し、下記式(9)を用いて上記特定ガス起因電流Ixを算出して、上記特定ガスの濃度を求めるよう構成されていることを特徴とするガス濃度検出装置(1)。
Ix=Is−{β(Im−I off )+I off } (9) - 上記算出部(11)は、上記被測定ガスに上記特定ガスが含まれているときに、上記ポンプセル(3)に互いに値が異なる第3電圧(V3)と第4電圧(V4)とを加え、上記第3電圧(V3)を加えた状態における上記モニタセル電流Im 3 及び上記センサセル電流Is 3 を測定すると共に、上記第4電圧(V4)を加えた状態における上記モニタセル電流Im 4 及び上記センサセル電流Is 4 を測定し、下記式(10)を用いて、上記減算値感度比βの近似値β’を算出すると共に、下記式(11)を用いて、上記オフセット電流I off の近似値I off ’を算出し、
β’=(Is 3 −Is 4 )/(Im 3 −Im 4 ) (10)
I off ’=(Is 3 −β’Im 3 )/(1−β’) (11)
上記算出部(11)は、上記被測定ガス中の上記特定ガスの濃度を検出するときに、上記センサセル電流Isと上記モニタセル電流Imとを測定し、下記式(12)を用いて、上記特定ガス起因電流Ixの近似値Ix’を算出することにより、上記特定ガスの濃度を近似的に求めるよう構成されていることを特徴とする請求項4に記載のガス濃度検出装置(1)。
Ix’=Is−{β’(Im−I off ’)+I off ’} (12) - 上記被測定ガス室(7)は、上記ポンプセル(3)を形成した側から、上記モニタセル(4)及び上記センサセル(5)を形成した側にわたって、上記固体電解質体(2)の厚さ方向における間隔が一定であると共に、上記被測定ガスの流れ方向と上記厚さ方向との双方に直交する幅方向における間隔が一定であり、一体的に形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のガス濃度検出装置(1)。
- 上記ポンプセル(3)と上記モニタセル(4)と上記センサセル(5)とは、1つの上記固体電解質体(2)を共有していることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のガス濃度検出装置(1)。
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