JP2017072502A - 多ガス検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】多ガス検出装置は、第一電気化学セル51を備えた第一セル部と、第二電気化学セル52を備えた第二セル部と、第三電気化学セル53を備えた第三セル部と、被測ガスの拡散律速を行う入口拡散律速体15と、入口拡散律速体を介して被測ガスが流入する被測ガス室30と、を備える。第一セル部は被測ガス室内の被測ガス中に含まれるNOx又はアンモニアの濃度を選択的に検出するように構成され、第二セル部は被測ガス室内の被測ガス中に含まれる酸素を排出すると共に被測ガス室内の被測ガス中に含まれるNO2及びアンモニアをNOに変換するように構成され、第三セル部は被測ガス室内の被測ガス中に含まれるNOの濃度を検出するように構成される。
【選択図】図1
Description
本実施形態に係る多ガス検出装置1は、図1に示したように、三つの電気化学セルを有する素子部5と、図2に示したように、三つの電気化学セルにそれぞれ接続された三つの回路61〜63と電子制御ユニット(ECU)70とを備える。
次に、上述したように構成された多ガス検出装置1の第一セル部、第二セル部及び第三セル部について具体的に説明する。
<第一セル部>
まず、第一セル部について説明する。第一電気化学セル51の第一電極41を構成する材料は、ランタン(La)系ペロブスカイト型酸化物を主成分として含む。ランタン系ペロブスカイト型酸化物はNOxを選択的に吸着することができる。したがって、ランタン系ペロブスカイト型酸化物を主成分として含む第一電極41では、第一被測ガス室31内の被測ガス中にNOxが含まれていると、この第一電極41の表面にNOxが吸着せしめられる。
次に、第二セル部について説明する。上述したように第二電気化学セル52の第三電極43を構成する材料は、上述したように、白金(Pt)及び金(Au)等又はこれらの合金を主成分として含む多孔質サーメット電極である。したがって、第二被測ガス室32側の第三電極43を陰極、第四電極44を陽極としてこれら電極間に電圧を印加すると、第二被測ガス室32内の被測ガス中に含まれる酸素が還元分解されて酸化物イオンになる。
次に、第三セル部について説明する。上述したように第三電気化学セル53の第五電極45を構成する材料は、上述したように、白金(Pt)、ロジウム(Rh)及びパラジウム(Pd)の少なくとも一つを主成分として含む多孔質サーメット電極である。このように構成された第五電極45を用いた場合、第三被測ガス室33側の第五電極45を陰極、第六電極46を陽極としてこれら電極間に電圧を印加すると、第三被測ガス室33内の被測ガス中に含まれるNOが還元分解される。加えて、これら電極間に電圧を印加すると、NOの分解によって生じた酸化物イオンが第三電気化学セル53の第三固体電解質体13を介して第五電極45から第六電極46へと移動し、第六電極46で酸素となって大気室35内へ排出される。
次に、図6を参照して、上述したように構成された多ガス検出装置1による検出動作について詳細に説明する。図6は、被測ガスの流れを概略的に示した、図1及び図2と同様な断面図である。
次に、上述したような構成を有し且つ上述したように作動する多ガス検出装置の効果について説明する。
なお、上記実施形態では、第一セル部は、第一被測ガス室31内の被測ガス中に含まれるNOxを選択的に分解すると共に、これに伴って被測ガス中のNOxの濃度を選択的に検出することができるように構成されている。しかしながら、第一セル部は、第一被測ガス室31内の被測ガス中に含まれるアンモニアを選択的に分解すると共に、これに伴って被測ガス中のアンモニアの濃度を選択的に検出することができるように構成されてもよい。具体的には、この場合、第一電気化学セル51として、アンペロメトリックセラミック化学電池が用いられる。また、この場合、第三セル部は、第三セル部によって検出されたNOxの濃度とアンモニアの濃度との合計濃度(第三セル部によって検出されたNOの濃度)から、外部から被測ガス室30に流入した被測ガス中に含まれるアンモニアの濃度(第一セル部によって検出されたアンモニアの濃度)を減算することによってNOxの濃度を算出するようにしている。
5 素子部
11 第一固体電解質体
12 第二固体電解質体
13 第三固体電解質体
30 被測ガス室
31 第一被測ガス室
32 第二被測ガス室
33 第三被測ガス室
41 第一電極
42 第二電極
43 第三電極
44 第四電極
45 第五電極
46 第六電極
51 第一電気化学セル
52 第二電気化学セル
53 第三電気化学セル
61 第一回路
62 第二回路
63 第三回路
70 ECU
Claims (8)
- 酸化物イオン導電性を有する第一固体電解質体と、該第一固体電解質体の一方の側面上に配置された第一電極と、前記第一固体電解質体の他方の側面上に配置された第二電極とを有する第一電気化学セルを備えた第一セル部と、
酸化物イオン導電性を有する第二固体電解質体と、該第二固体電解質体の一方の側面上に配置された第三電極と、前記第一固体電解質体の他方の側面上に配置された第四電極とを有する第二電気化学セルを備えた第二セル部と、
酸化物イオン導電性を有する第三固体電解質体と、該第三固体電解質体の一方の側面上に配置された第五電極と、前記第三固体電解質体の他方の側面上に配置された第六電極とを有する第三電気化学セルを備えた第三セル部と、
外部から被測ガスを導入するように配置されると共に通過する被測ガスの拡散律速を行う入口拡散律速体と、前記第一固体電解質体、前記第二固体電解質体、前記第三固体電解質体及び前記入口拡散律速体によって区画形成された被測ガス室と、を備え、
前記被測ガス室は、第一被測ガス室、第二被測ガス室及び第三被測ガス室を有し、これら第一被測ガス室、第二被測ガス室及び第三被測ガス室は前記入口拡散律速体から前記第一被測ガス室、前記第二被測ガス室、前記第三被測ガス室の順に離れるように配置され、
前記第一電極が前記第一被測ガス室内に配置され、前記第三電極が前記第二被測ガス室内に配置され且つ前記第五電極が前記第三被測ガス室内に配置されると共に、前記第二電極、前記第四電極及び前記第六電極が基準ガスに曝されるように配置される、多ガス検出装置であって、
前記第一セル部は前記第一被測ガス室内の被測ガス中に含まれるNOx又はアンモニアの濃度を選択的に検出するように構成され、
前記第二セル部は前記第二被測ガス室内の被測ガス中に含まれる酸素を前記第三電極から前記第四電極へ移動させると共に前記第二被測ガス室内の被測ガス中に含まれるNO2及びアンモニアをNOに変換するように構成され、
前記第三セル部は前記第三被測ガス室内の被測ガス中に含まれるNOの濃度を検出するように構成される、多ガス検出装置。 - 前記第二セル部は、前記第三電極から前記第四電極へ移動した酸素の移動量に応じて、前記第二被測ガス室内の被測ガスの酸素濃度を検出するように構成される、請求項1に記載の多ガス検出装置。
- 前記第一固体電解質体と、前記第二固体電解質体と、前記第三固体電解質体とは、同一の一つの固体電解質体として構成される、請求項1又は2に記載の多ガス検出装置。
- 前記第二電極と、前記第四電極と、前記第六電極とは、同一の一つの電極として構成される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の多ガス検出装置。
- 前記第一セル部はNOxの濃度を選択的に検出するように構成され、
前記第三セル部は、前記第三被測ガス室内の被測ガス中に含まれるNOの濃度から前記第一セル部によって検出されたNOxの濃度を減算することによって前記被測ガス室内に導入された被測ガス中に含まれるアンモニアの濃度を検出するように構成される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の多ガス検出装置。 - 前記第一セル部はアンモニアの濃度を選択的に検出するように構成され、
前記第三セル部は、前記第三被測ガス室内の被測ガス中に含まれるNOの濃度から前記第一セル部によって検出されたアンモニアの濃度を減算することによって前記被測ガス室内に導入された被測ガス中に含まれるNOxの濃度を検出するように構成される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の多ガス検出装置。 - 前記第三電極は、その表面積が前記第一電極の表面積よりも大きくなるように構成される、請求項1〜6のいずれか1項に記載の多ガス検出装置。
- 前記第一被測ガス室と前記第二被測ガス室との間には、前記第一被測ガス室から前記第二被測ガス室へ移動する被測ガスの拡散律速を行う第一分割拡散律速体が配置され、
前記第二被測ガス室と前記第三被測ガス室との間には、前記第二被測ガス室から前記第三被測ガス室へ移動する被測ガスの拡散律速を行う第二分割拡散律速体が配置される、請求項1〜7のいずれか1項に記載の多ガス検出装置。
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