JP2023157201A - gas sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスセンサに関する。特には、二酸化硫黄による誤検知をなくし、COe感度が優れた、COeガスセンサに関する。 The present invention relates to a gas sensor. In particular, the present invention relates to a COe gas sensor that eliminates false detection due to sulfur dioxide and has excellent COe sensitivity.
従来、測定対象のガス混合物中でガス成分の検知またはガス濃度の決定のために、固体電解質をベースとして構成されかつ混成電位原理により運転されるセンサや、接触燃焼型のガスセンサなど、種々のガスセンサが知られている。 Conventionally, various gas sensors have been used to detect gas components or determine gas concentrations in gas mixtures to be measured, such as sensors constructed based on solid electrolytes and operated on the mixed potential principle, and catalytic combustion type gas sensors. It has been known.
これらのガスセンサにおいては、検知対象ガスに、雑ガスが混入する場合でも、雑ガスの影響を受けずに、検知対象ガスを精確に検知することが求められる。例えば、接触燃焼型のガスセンサにおいて、2つのセンサ部を備え、対象ガスと雑ガスが混合した濃度と、雑ガスのみの濃度とを別個に検知し、混合ガス濃度から雑ガス濃度を減じることによって、対象ガスの濃度を求める技術が知られている(例えば、特許文献1を参照)。 These gas sensors are required to accurately detect the gas to be detected without being affected by the miscellaneous gas even if the gas to be detected is mixed with the gas to be detected. For example, a catalytic combustion type gas sensor is equipped with two sensor sections, and separately detects the concentration of a mixture of target gas and miscellaneous gas, and the concentration of miscellaneous gas alone, and subtracts the miscellaneous gas concentration from the mixed gas concentration. , a technique for determining the concentration of a target gas is known (for example, see Patent Document 1).
測定対象ガスに含まれうる雑ガスの組成は、ガスセンサが配置される環境により大きく異なり、誤検知を引き起こす雑ガスも、様々である。例えば、検知対象ガスが、COe(CO equivelent)ガスの場合、二酸化硫黄(SO2)ガスが、雑ガスとして誤検知を引き起こす場合がある。特に、測定対象ガスが石炭などの燃料とする排気ガスである場合、排気ガス中にSO2ガスが2000ppm程度も含まれる場合がある。このような場合、COeガスの検知におけるSO2ガスの雑ガスとしての影響が大きく、正確な測定が難しい場合があった。 The composition of miscellaneous gases that may be included in the gas to be measured varies greatly depending on the environment in which the gas sensor is placed, and there are also various miscellaneous gases that cause false detection. For example, when the detection target gas is COe (CO equivalent) gas, sulfur dioxide (SO 2 ) gas may cause false detection as a miscellaneous gas. In particular, when the gas to be measured is exhaust gas that is used as a fuel such as coal, the exhaust gas may contain as much as 2000 ppm of SO 2 gas. In such a case, the influence of SO 2 gas as a miscellaneous gas on COe gas detection is large, and accurate measurement may be difficult.
混成電位型のガスセンサにより、COeガスを検知するにあたって、SO2ガスの影響を排除し、誤検知を無くしてCOeガス濃度を正確に得ることが求められる。 When detecting COe gas using a mixed potential type gas sensor, it is required to eliminate the influence of SO 2 gas, eliminate false detections, and accurately obtain the COe gas concentration.
本発明者らは、鋭意検討の結果、COeガス感度及びSO2ガス感度の、膜厚依存性または温度依存性の特性が相違することに着目した。そして、検知電極の膜厚または温度が異なる少なくとも2つのセンサを用いることにより、COe濃度及びSO2濃度の両方が算出可能であり、SO2ガスによるCOeガスの誤検知の低減が可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of extensive studies, the present inventors have noticed that the film thickness dependence or temperature dependence characteristics of COe gas sensitivity and SO 2 gas sensitivity are different. By using at least two sensors with different sensing electrode film thicknesses or temperatures, it is possible to calculate both COe concentration and SO 2 concentration, and it is possible to reduce false detection of COe gas due to SO 2 gas. They discovered this and completed the present invention.
本発明は、一実施形態によれば、固体電解質基板を介してイオン電導性に接続された第1検知電極と対極とを含む第1センサ部と、固体電解質基板を介してイオン電導性に接続された第2検知電極と対極とを含む第2センサ部とを含むCOeガスセンサであって、
a)前記第1検知電極の膜厚が前記第2検知電極の膜厚と比較して小さい、または、
b)前記第1検知電極の温度を、前記第2検知電極の温度よりも低く保持可能な機構を備える、COeガスセンサに関する。
According to one embodiment, the present invention includes a first sensor section including a first sensing electrode and a counter electrode that are ionically conductively connected via a solid electrolyte substrate; A COe gas sensor comprising a second sensing electrode and a counter electrode, the COe gas sensor comprising:
a) the thickness of the first sensing electrode is smaller than the thickness of the second sensing electrode, or
b) The present invention relates to a COe gas sensor including a mechanism capable of keeping the temperature of the first sensing electrode lower than the temperature of the second sensing electrode.
前記COeガスセンサにおいて、前記第1検知電極及び前記第2検知電極が、白金を含む合金粒子と固体電解質粒子とを含む焼結体であり、前記対極が、白金を含む金属粒子と固体電解質粒子とを含む焼結体であることが好ましい。 In the COe gas sensor, the first sensing electrode and the second sensing electrode are sintered bodies containing alloy particles containing platinum and solid electrolyte particles, and the counter electrode is a sintered body containing metal particles containing platinum and solid electrolyte particles. It is preferable that it is a sintered body containing.
前記COeガスセンサにおいて、前記第1検知電極の膜厚が前記第2検知電極の膜厚と比較して、10μm以上薄く構成されることが好ましい。 In the COe gas sensor, it is preferable that the thickness of the first sensing electrode be 10 μm or more thinner than the thickness of the second sensing electrode.
前記COeガスセンサにおいて、前記第1検知電極の膜厚が、15μm~90μmであることが好ましい。 In the COe gas sensor, it is preferable that the first sensing electrode has a film thickness of 15 μm to 90 μm.
前記COeガスセンサにおいて、前記機構が、前記第1検知電極と、前記第2検知電極の温度を独立して制御可能な加熱部であることが好ましい。 In the COe gas sensor, it is preferable that the mechanism is a heating unit that can independently control the temperatures of the first sensing electrode and the second sensing electrode.
本発明は、別の実施形態によればガス検出計であって、解放端を有する管状ケーシング中に、先に記載のCOeガスセンサを内蔵したガス検出計であり、前記第1検知電極と、前記第2検知電極と、前記対極とが、前記解放端から流入する測定対象ガスに接触可能に構成された、ガス検出計に関する。 According to another embodiment of the present invention, there is provided a gas detection meter in which the above-described COe gas sensor is built in a tubular casing having an open end, the first sensing electrode and the The present invention relates to a gas detection meter in which a second sensing electrode and the counter electrode are configured to be able to contact the gas to be measured flowing in from the open end.
前記ガス検出計において、前記解放端を有する管状ケーシング中に、酸素ガスセンサをさらに備え、当該酸素ガスセンサが、固体電解質基板と、前記固体電解質基板を介してイオン電導性に接続された少なくとも一対の電極とを含み、当該一対の電極が、白金を含む金属粒子と固体電解質粒子とを含む焼結体からなる酸素検知電極と、白金を含む金属粒子と固体電解質粒子とを含む焼結体からなる酸素検知のための対極とを含み、前記酸素検知電極が、前記解放端から流入する測定対象ガスに接触可能に構成され、前記酸素検知のための対極が、前記測定対象ガス雰囲気から遮断されていることが好ましい。 The gas detection meter further includes an oxygen gas sensor in the tubular casing having the open end, the oxygen gas sensor comprising a solid electrolyte substrate and at least a pair of electrodes connected to each other in an ion conductive manner via the solid electrolyte substrate. an oxygen sensing electrode made of a sintered body containing metal particles containing platinum and solid electrolyte particles; and an oxygen detection electrode made of a sintered body containing metal particles containing platinum and solid electrolyte particles. a counter electrode for detection, the oxygen detection electrode is configured to be able to come into contact with the gas to be measured flowing in from the open end, and the counter electrode for oxygen detection is shielded from the atmosphere of the gas to be measured. It is preferable.
本発明は、また別の実施形態によれば先のガスセンサを用いたCOeガスの検知方法であって、前記第1センサ部の起電力Em1と第2センサ部の起電力Em2を得る工程と、前記第1センサ部について予め求めたパラメータa11、a21、b11、b21と、前記第2センサ部について予め求めたパラメータa12、a22、b12、b22と、Em1、Em2との相関関係に基づき、COeガス濃度Xcoe及びSO2ガス濃度XSO2を算出する工程とを含み、a11、a12は、COeガス起電力の濃度依存性を示す定数であり、b11、b12は、COeガスの感度限界濃度を示す定数であり、a21、a22は、SO2ガス起電力の濃度依存性を示す定数であり、b21、b22は、SO2ガスの感度限界濃度を定数である、検知方法に関する。
According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for detecting COe gas using the aforementioned gas sensor, which includes a step of obtaining an electromotive force Em 1 of the first sensor section and an electromotive force Em 2 of the second sensor section. , parameters a 11 , a 21 ,
前記検知方法において、前記定数が、前記第1検知電極を第1温度とし、前記第2検知電極を第2温度として求めた定数であり、前記起電力を得る工程が、前記第1検知電極を第1温度とし、前記第2検知電極を第2温度として実施され、前記第1温度が580~650℃であり、前記第2温度が前記第1温度より30~100℃高い温度であることが好ましい。 In the detection method, the constant is a constant determined by setting the first sensing electrode at a first temperature and setting the second sensing electrode at a second temperature, and in the step of obtaining the electromotive force, the first sensing electrode is set at a second temperature. and the second sensing electrode is set at a second temperature, the first temperature is 580 to 650°C, and the second temperature is 30 to 100°C higher than the first temperature. preferable.
本発明によれば、SO2ガスの影響を受けることなく、COeガスを高い感度で選択的に検知することができる混成電位型のCOeガスセンサを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a mixed potential type COe gas sensor that can selectively detect COe gas with high sensitivity without being affected by SO 2 gas.
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。ただし、本発明は以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below.
[第1実施形態:COeガスセンサ]
本発明は、第1実施形態よれば、COeガスセンサに関する。本実施形態によるCOeガスセンサは、固体電解質基板を介してイオン電導性に接続された第1検知電極と対極とを含む第1センサ部と、固体電解質基板を介してイオン電導性に接続された第2検知電極と対極とを含む第2センサ部とを含むCOeガスセンサであって、
a)前記第1検知電極の膜厚が前記第2検知電極の膜厚と比較して小さい、または、
b)前記第1検知電極の温度を、前記第2検知電極の温度よりも低く保持可能な機構を備える、COeガスセンサである。
[First embodiment: COe gas sensor]
According to a first embodiment, the present invention relates to a COe gas sensor. The COe gas sensor according to the present embodiment includes a first sensor section including a first sensing electrode and a counter electrode that are ionically conductively connected via a solid electrolyte substrate, and a first sensor section that is ionically conductively connected via the solid electrolyte substrate. A COe gas sensor including a second sensor section including two sensing electrodes and a counter electrode,
a) the thickness of the first sensing electrode is smaller than the thickness of the second sensing electrode, or
b) A COe gas sensor including a mechanism capable of keeping the temperature of the first sensing electrode lower than the temperature of the second sensing electrode.
本実施形態に係るCOeガスセンサは、検知対象ガスであるCOeガスを含み、非検知対象ガスをも含むガスを測定対象ガスとする。ここで、COeガスとは、燃料の不完全燃焼の際に生成するガスであって、一酸化炭素(CO)、及び水素(H2)を含むガスである。したがって、本明細書において、COeガス濃度とは、COガスとH2ガスとの総濃度をいうものとする。本発明によるCOeガスセンサは、COeガス濃度を検知するとともに、COeガスと区別して、二酸化硫黄(SO2)ガス濃度を検知することが可能なガスセンサである。 The COe gas sensor according to the present embodiment includes a COe gas as a detection target gas, and also includes a non-detection target gas as a measurement target gas. Here, COe gas is a gas generated during incomplete combustion of fuel, and is a gas containing carbon monoxide (CO) and hydrogen (H 2 ). Therefore, in this specification, the COe gas concentration refers to the total concentration of CO gas and H 2 gas. The COe gas sensor according to the present invention is a gas sensor that can detect the concentration of COe gas and also detect the concentration of sulfur dioxide (SO 2 ) gas, distinguishing it from COe gas.
本実施形態に係るCOeガスセンサにおいては、検知電極の膜厚が異なる2以上のセンサ部から得られる起電力差に基づきCOeガス濃度とSO2ガス濃度を得る態様(態様a)と、検知電極の温度が異なる2以上のセンサ部から得られる起電力差に基づきCOeガス濃度とSO2ガス濃度を得る態様(態様b)とがありうる。以下、各態様について説明する。 In the COe gas sensor according to the present embodiment, the COe gas concentration and the SO 2 gas concentration are obtained based on the difference in electromotive force obtained from two or more sensor parts having different film thicknesses of the sensing electrode (aspect a), and There may be an embodiment (aspect b) in which the COe gas concentration and SO 2 gas concentration are obtained based on the electromotive force difference obtained from two or more sensor sections having different temperatures. Each aspect will be explained below.
[態様a:検知電極の膜厚差を利用するセンサ]
図1は、第1実施形態の態様aによるCOeガスセンサの概略断面図である。態様aによるCOeガスセンサ1は、第1センサ部13と第2センサ部17とから構成される。第1センサ部13は、固体電解質基板10と、第1検知電極11と、対極12とを備える。第2センサ部17は、固体電解質基板14と、第2検知電極15と、対極16とを備える。
[Aspect a: Sensor using difference in film thickness of sensing electrode]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a COe gas sensor according to aspect a of the first embodiment. The
第1センサ部13について説明する。固体電解質基板10は、第1検知電極11または対極12と、検知対象ガスを含む気相との三相界面を形成し、イオン電導を可能とする部材である。固体電解質基板10の形状は特には限定されず、第1検知電極11及び対極12間をイオン電導可能に結合することができればよい。したがって、例えば図1に示す平板状の固体電解質基板10の他、筒状の基板や、一端が閉鎖された筒状の基板であってもよい。
The
固体電解質基板10は、安定化ジルコニアが好ましく、例えば、イットリア、セリア等の希土類金属酸化物により安定化したジルコニア、カルシア安定化ジルコニア、マグネシア安定化ジルコニア等が挙げられるが、これらには限定されない。イオン電導性の観点から、特にはイットリア安定化ジルコニアを用いることが好ましい。
The
第1検知電極11は、作用電極として機能し、対極12との間で起電力の差を測定可能に構成される。図1においては、第1検知電極11と対極12は、それぞれが固体電解質基板10に接触して形成され、かつ第1検知電極11と対極12とが離間して設けられる。しかし、第1検知電極11と対極12とが、固体電解質基板10を介してイオン電導性に結合していればよく、例えば、第1検知電極11と固体電解質基板10との間に、イオン電導性の他の部材を介していてもよい。また、図1においては、平板状の固体電解質基板10の一方の表面上に、第1検知電極11と対極12とが離間して設けられているが、平板状の固体電解質基板10の一方の表面に検知電極を、他方の表面に対極を配置することもできる。しかしながら、第1検知電極11と対極12とが、同一の気相雰囲気と接触するように構成することが必要であり、固体電解質基板により第1検知電極11と対極12との雰囲気が遮断されない態様にて、第1検知電極11と対極12を配置する。
The
第1検知電極11は、白金(Pt)を含む金属もしくはとPtを含む金属合金からなる金属粒子と、固体電解質粒子とを含む焼結体であってよい。Ptを含む金属合金としては、Ptとロジウム(Rh)の合金、やPtと金(Au)の合金等を含んでもよい。Ptを含む合金におけるPtとそれ以外の金属との質量比は、例えば、98:2~85:15程度であってよいが特には限定されない。金属粒子の平均粒子径は、約0.5~2.5μm程度であってよいが、特には限定されない。固体電解質粒子は、安定化ジルコニア粒子であってよく、固体電解質基板10の材料として挙げた任意の安定化ジルコニアから選択される1種以上であってよい。また、固体電解質基板10の主成分となる安定化ジルコニアと同一組成の安定化ジルコニアであってもよく、異なる組成の安定化ジルコニアであってもよい。固体電解質粒子は、特には、イットリア安定化ジルコニア粒子が好ましい。固体電解質粒子の平均粒子径は、約0.1~1μm程度であってよいが、特には限定されない。
The
このような焼結体は、PtまたはPt合金からなる金属粒子と、固体電解質粒子とを含む混合物を、バインダに溶解させた有機溶剤等の適切な溶剤中に分散して得られたペーストを、固体電解質基板10上に、例えば薄層形状に塗布・成形して、大気中で、1200~1400℃で焼成することにより得ることができる。
Such a sintered body is made by dispersing a paste obtained by dispersing a mixture containing metal particles made of Pt or a Pt alloy and solid electrolyte particles in an appropriate solvent such as an organic solvent dissolved in a binder. It can be obtained by coating and forming, for example, a thin layer onto the
対極12の材料は、白金(Pt)を含む金属もしくはとPtからなる金属粒子と、固体電解質粒子とを含む焼結体であってよい。金属粒子、固体電解質粒子の粒径と、好ましい組成範囲は、第1検知電極11と同様であってよく、焼結体の製造方法もまた、第1検知電極11の製造方法と同じであってよい。
The material of the
第1センサ部は、第1検知電極11及び対極12にそれぞれ接続される図示しない検出部を含む。検出部は、検出回路及び配線を含む。配線は、その一端が第1検知電極11と接続され、他端が検出回路と接続される配線と、その一端が対極12と接続され、他端が検出回路と接続される配線とを含む。検出回路は、第1検知電極11と対極12との間の起電力(電位差)を測定可能な機器であってよく、一般的な電位計であってよい。また、配線は導電性部材からなる配線であってよく、Pt線もしくは、配線が接続される電極材料と同一組成の焼結体で構成された配線であってよい。
The first sensor section includes a detection section (not shown) connected to the
第2センサ部17について説明する。第2センサ部17の構成は、第1センサ部13と実質的に同一であってよい。したがって、固体電解質基板14の材料及び形状、第2検知電極15と、対極16の材料及び形状、並びにこれらの位置関係も、第1センサ部13と実質的に同一であってよい。図示しない検出部の構成も同一であってよく、第2検知電極15と対極16配線との間の起電力を測定可能な機器から構成される検出回路と、これらを接続する配線を含んでいればよい。
The
態様aにおいては、第1検知電極11の膜厚t1は、第2検知電極15の膜厚t2よりも小さく構成する。第1検知電極11の膜厚t1と第2検知電極の膜厚t2との差が、10μm以上であることが好ましく、30μm以上であることがさらに好ましい。また、第1検知電極の膜厚t1が、15μm~90μmであることが好ましい。この膜厚範囲において、COeの起電力特性と、SO2の起電力特性の差異が明確に生じるためである。
In aspect a, the thickness t 1 of the
第1検知電極11の膜厚t1と対極12の膜厚の関係は特には限定されない。また、第2検知電極15の膜厚t2と対極16の膜厚の関係も特には限定されない。2つの対極12、16の膜厚の関係も限定されないが、膜厚が同一であることが好ましく、例えば20~50μm程度とすることができる。
The relationship between the thickness t1 of the first sensing electrode 11 and the thickness of the
図示する形態においては、第1センサ部13と第2センサ部17とが、それぞれ独立して、別個の固体電解質基板と、対極とを備えるが、本発明においては、第1センサ部13と第2センサ部17が、固体電解質基板を共有することができる。その場合には、任意選択的に対極を共有することもできる。すなわち、連続した一つの固体電解質基板上に、第1検知電極と、第2検知電極と、それぞれの検知電極と組み合わせる対極を有してもよく、第1検知電極と、第2検知電極と、単一の対極を有してもよい。
In the illustrated embodiment, the
本実施形態によるCOeガスセンサは、さらなる任意選択的な要素として、ヒータ(図示せず)を備えていてもよい。ヒータは、必要に応じて固体電解質基板10を所定の温度まで昇温可能な装置であってよく、タングステン(W)薄膜や白金(Pt)薄膜からなる薄層型のヒータであってもよく、セラミックヒータであってもよく、それ以外の任意のヒータであってもよい。図1に示す第1センサ部13がさらにヒータを備える場合、ヒータは、例えば、固体電解質基板10の一方の表面であって、第1検知電極11及び対極12が設けられているのとは反対側の表面に、絶縁膜を設け、第1検知電極11及び対極12とヒータが固体電解質基板10及び絶縁膜を介して対向する位置関係で形成することができる。あるいは、ヒータは、固体電解質基板とは接触せずに固体電解質基板の近傍、例えば固体電解質基板の周囲に設けることもできるが、特定の態様には限定されない。第2センサ部17についても、同様の構成でヒータを設けることができる。第1センサ部13と第2センサ部17が別個のヒータを備えてもよく、両センサ部を加熱する単一のヒータを備えていてもよい。
The COe gas sensor according to this embodiment may include a heater (not shown) as a further optional element. The heater may be a device that can raise the temperature of the
次に、このような構成を備えるガスセンサの製造方法について説明する。本実施形態によるガスセンサの製造方法は、第1センサ部13、第2センサ部17ともに、固体電解質基板10、14に検知電極11、15及び対極12、16を形成する工程を含む。
Next, a method for manufacturing a gas sensor having such a configuration will be described. The method for manufacturing a gas sensor according to this embodiment includes a step of forming
第1センサ部13の電極形成工程では、固体電解質基板10に第1検知電極11及び対極12を形成する。それぞれの電極の形成方法については先に述べた通りである。第1検知電極11の材料からなるペースト、対極12の材料からなるペーストの両方を固体電解質基板10上に形成し、かつ、第1検知電極11及び対極12のそれぞれと検出回路との間を接続する配線を固体電解質基板10上に配設した後に、これらを焼成することが好ましい。固体電解質基板10は、市販品を用いることもできるし、電極形成工程に先立って、固体電解質材料を所望の形状に成形して製造することもできる。また、任意選択的な構成要素であるヒータを固体電解質基板上に備えるガスセンサにおいては、予めアルミナ等の電気的絶縁層を積層形成した上にPtペーストなどから成るヒータ電極パターンを印刷法などにより形成、焼成しておくことにより、固体電解質基板10上にヒータを形成することができる。電極形成工程により、固体電解質基板10、第1検知電極11及び対極12及び配線を含むガスセンサを得ることができる。第2センサ部17も同様である。単一の固体電解質基板上に、第1検知電極、第2検知電極、対極を形成する場合には、これらを同時に成膜し、焼成することができる。
In the electrode forming step of the
なお、図1は、第1センサ部と、第2センサ部とからなるCOeガスセンサ1を例示したが、COeガスセンサは、追加のセンサ部を備えていてもよい。追加のセンサ部は、追加の検知電極を備えてよく、追加の検知電極の膜厚は、第1検知電極または第2検知電極の好ましい膜厚範囲にあって、かつ、第1検知電極または第2検知電極のいずれかとの関係で、上記所定の好ましい膜厚差を備えることができる。追加のセンサ部の数は、原理上は特に限定されない。追加のセンサ部を設けることで、より正確な演算結果が得られる利点がありうる。
Note that although FIG. 1 illustrates a
次に、態様aによるCOeガスセンサを用いたCOeガス検知方法について説明する。COeガス検知方法は、COeガスセンサの作動方法ともいうことができる。態様aによるCOeガスセンサを用いたCOeガス検知方法は、以下の工程を含む。
(1)第1センサ部の起電力Em1と第2センサ部の起電力Em2を得る工程
(2)第1センサ部について予め求めたパラメータa11、a21、b11、b21と、前記第2センサ部について予め求めたパラメータa12、a22、b12、b22と、Em1、Em2との相関関係に基づき、COeガス濃度Xcoe及びSO2ガス濃度XSO2を算出する工程
Next, a COe gas detection method using the COe gas sensor according to aspect a will be described. The COe gas detection method can also be called a COe gas sensor operating method. The COe gas detection method using the COe gas sensor according to aspect a includes the following steps.
(1) Step of obtaining the electromotive force Em 1 of the first sensor section and the electromotive force Em 2 of the second sensor section (2) Parameters a 11 , a 21 , b 11 , b 21 determined in advance for the first sensor section, Calculating COe gas concentration Xcoe and SO2 gas concentration XSO2 based on the correlation between parameters a 12 , a 22 , b 12 , b 22 determined in advance for the second sensor section and Em 1 and Em 2
測定対象ガスは、一般的にCOeガスを含む可能性があるガスであってよい。典型的には、ゴミ焼却炉やボイラ等の設備で発生するガスであってよいが、これらには限定されない。設備で発生するガスの温度は、特には限定されないが、例えば-10℃~600℃であってよい。これらのガスが第1センサ部及び第2センサ部に接触する時点で、600℃以上の所定の温度となるように制御することができる。ガスの検知にあたって、このような測定対象ガスが流通する煙道等に第1実施形態の態様aに係るセンサを設置することができる。この場合、第1センサ部13の第1検知電極11及び対極12の両者、並びに第2センサ部17の第2検知電極15及び対極16の両者が、測定対象ガスと接触する態様で、ガスセンサを設置する。
The gas to be measured may generally be a gas that may include COe gas. Typically, the gas may be gas generated in equipment such as a garbage incinerator or a boiler, but is not limited thereto. The temperature of the gas generated in the equipment is not particularly limited, but may be, for example, -10°C to 600°C. When these gases contact the first sensor section and the second sensor section, the temperature can be controlled to be a predetermined temperature of 600° C. or higher. In detecting gas, the sensor according to aspect a of the first embodiment can be installed in a flue or the like through which such a gas to be measured flows. In this case, the gas sensor is operated in such a manner that both the
予備工程:センサ特性の決定
本実施形態による方法においては、COeガスセンサの稼働の前に、センサ特性を決定する工程を行う。COeガスセンサの個体差を勘案して、この工程は、全てのCOeガスセンサについて、稼働前に個別に実施する必要がある。1つのCOeガスセンサについては、一般的には、使用開始前に特性決定を1回行えばよい。場合により、定期的に特性決定を行い、センサ特性を校正することも可能である。センサ特性の決定は、以下の工程により実施することができる。
1)第1センサ部について、第1検知電極と対極の起電力差(以下、感度という。単位は、-Ewc/mV)のCOeガス濃度(ppm)依存性と、感度のSO2ガス濃度(ppm)依存性を実験により得る工程
2)第2センサ部について、感度(-Ewc/mV)のCOeガス濃度(ppm)依存性と、感度(-Ewc/mV)のSO2ガス濃度(ppm)依存性を実験により得る工程
3)前記実験結果を、X軸がガス濃度、Y軸が感度であり、X軸が片対数表示されたグラフにプロットし、高濃度側の近似直線を得て、近似直線の傾きとX軸切片を得る工程
Preliminary Step: Determination of Sensor Characteristics In the method according to this embodiment, a step of determining sensor characteristics is performed before operation of the COe gas sensor. Taking into account the individual differences among COe gas sensors, this process needs to be performed individually for all COe gas sensors before operation. A COe gas sensor typically only needs to be characterized once before it is put into use. Optionally, it is also possible to carry out periodic characterization and calibrate the sensor characteristics. Determination of sensor characteristics can be carried out by the following steps.
1) Regarding the first sensor section, the dependence of the electromotive force difference between the first sensing electrode and the counter electrode (hereinafter referred to as sensitivity; the unit is -Ewc/mV) on the COe gas concentration (ppm), and the dependence of the sensitivity on the SO 2 gas concentration ( 2) For the second sensor section, the COe gas concentration (ppm) dependence of the sensitivity (-Ewc/mV) and the SO 2 gas concentration (ppm) dependence of the sensitivity (-Ewc/mV) Step of obtaining the dependence by experiment 3) Plot the experimental results on a graph in which the X axis is the gas concentration, the Y axis is the sensitivity, and the X axis is semilogarithmic, and an approximate straight line on the high concentration side is obtained, Process of obtaining the slope and X-axis intercept of the approximate straight line
1)では、既知の濃度のCOeを含み、雑ガスを含まない実験ガスを第1センサ部に接触させて感度を測定する。測定は、ガスセンサ稼働時の測定において予想されるCOe濃度範囲にて、4~10点程度行うことができ、例えば、10ppm~3000ppmの範囲内で行うことが好ましい。ここでいうCOeは、例えば、COとH2の等モル混合物とすることができる。同様に、既知の濃度のSO2ガスを含み、雑ガスを含まない実験ガスを第1センサ部に接触させて感度を測定する。測定するSO2ガスの濃度範囲も、COeガスと同じであってよく、例えば、10ppm~3000ppmとすることができる。また、本工程におけるセンサ温度条件、実験ガスの流速条件は、ガスセンサ稼働時のセンサ温度、測定対象ガス流速について想定される条件とすることが好ましい。態様aによるセンサを用いる場合、一般的には、センサ温度は、600~700℃程度とすることができるが、この条件には限定されない。また、測定対象ガス流速とは、センサに接する際の測定対象ガスの流速をいうものとする。 In 1), sensitivity is measured by bringing an experimental gas containing a known concentration of COe and containing no miscellaneous gas into contact with the first sensor section. The measurement can be performed at about 4 to 10 points within the expected COe concentration range during measurement when the gas sensor is in operation, and preferably within the range of 10 ppm to 3000 ppm, for example. COe here can be, for example, an equimolar mixture of CO and H 2 . Similarly, sensitivity is measured by bringing an experimental gas containing a known concentration of SO 2 gas and containing no miscellaneous gas into contact with the first sensor section. The concentration range of SO 2 gas to be measured may also be the same as that of COe gas, and may be, for example, 10 ppm to 3000 ppm. Further, the sensor temperature conditions and the flow rate conditions of the experimental gas in this step are preferably the conditions assumed for the sensor temperature and the flow rate of the gas to be measured when the gas sensor is in operation. When using the sensor according to aspect a, the sensor temperature can generally be about 600 to 700°C, but is not limited to this condition. Furthermore, the flow rate of the gas to be measured refers to the flow rate of the gas to be measured when it comes into contact with the sensor.
2)では、第2センサ部について、1)と同様に測定を行う。1)と2)の測定は、同時に行うことができる。 In 2), the second sensor section is measured in the same manner as in 1). Measurements 1) and 2) can be performed simultaneously.
3)では、第1センサ部と、第2センサ部のそれぞれについて、プロットを作成する。図2は、第1センサ部について作成したプロットの例である。第1実施形態による三相界面式のガスセンサにおいては、図2に示すように、X軸片対数グラフに感度のガス濃度依存性をプロットすると、一般的に、高濃度側において、傾きが一定の直線関係を示す。ここでいう高濃度とは、センサの特性によっても異なり、特定の数値範囲に限定されるものではない。当業者であれば、プロット結果に基づいて、傾きが一定の直線関係を示す高濃度側領域を抽出することができる。図2中、COeガスの濃度依存性を黒、SO2ガスの濃度依存性を白抜きの丸で表示する。また高濃度側のプロットに対し外挿した直線を破線で表し、外挿した直線のX軸切片も黒、または白抜きの丸で表示する。ここで傾きを表すパラメータをaijとし、感度が0となるX軸切片を表すパラメータをbijとする。i=1はCOeに関するパラメータであり、i=2はSO2に関するパラメータであり、i=mは混合ガスに関するパラメータである。j=1は第1センサ部に関するパラメータであり、j=2は第2センサ部に関するパラメータである。 In 3), plots are created for each of the first sensor section and the second sensor section. FIG. 2 is an example of a plot created for the first sensor section. In the three-phase interface type gas sensor according to the first embodiment, when the dependence of sensitivity on gas concentration is plotted on an X-axis semilogarithmic graph as shown in FIG. 2, the slope is generally constant on the high concentration side. Shows a linear relationship. The high concentration here varies depending on the characteristics of the sensor and is not limited to a specific numerical range. Those skilled in the art can extract a high-concentration side region exhibiting a linear relationship with a constant slope based on the plotting results. In FIG. 2, the concentration dependence of COe gas is shown in black, and the concentration dependence of SO 2 gas is shown in white circles. Further, the straight line extrapolated to the plot on the high concentration side is represented by a broken line, and the X-axis intercept of the extrapolated straight line is also represented by a black or white circle. Here, the parameter representing the slope is a ij , and the parameter representing the X-axis intercept at which the sensitivity is 0 is b ij . i=1 is a parameter related to COe, i=2 is a parameter related to SO2 , and i=m is a parameter related to mixed gas. j=1 is a parameter related to the first sensor section, and j=2 is a parameter related to the second sensor section.
図2から、COeグラフの傾きa11、切片b11、SO2グラフの傾きa21、切片b21が得られる。いずれも、第1センサ部に固有の値であり、定数である。同様に、図3から、COeグラフの傾きa12、切片b12、SO2グラフの傾きa22、切片b22が得られる。いずれも、第2センサ部に固有の値であり、定数である。本発明者は、第1センサ部と第2センサ部を、検知電極の膜厚が異なるように構成することで、COeガス、SO2ガスともに、感度のガス濃度依存性の特性を表すX軸切片、グラフの傾きが異なることを見出した。そして、8つのパラメータa11、b11、a21、b21、a12、b12、a22、b22を用いて、COeガス濃度、SO2ガス濃度と、各センサ部の起電力との関係式を導出することに想到した。関係式の導出方法の一例について説明する。 From FIG. 2, the slope a 11 and the intercept b 11 of the COe graph, and the slope a 21 and the intercept b 21 of the SO 2 graph are obtained. Both are values specific to the first sensor section and are constants. Similarly, from FIG. 3, the slope a 12 and intercept b 12 of the COe graph, and the slope a 22 and intercept b 22 of the SO 2 graph are obtained. Both values are unique to the second sensor section and are constants. By configuring the first sensor part and the second sensor part so that the film thickness of the sensing electrode is different, the X-axis which represents the gas concentration dependence characteristic of sensitivity for both COe gas and SO 2 gas. It was found that the intercept and the slope of the graph were different. Then, using the eight parameters a 11 , b 11 , a 21 , b 21 , a 12 , b 12 , a 22 , and b 22 , the relationship between COe gas concentration, SO 2 gas concentration, and the electromotive force of each sensor section is calculated. We came up with the idea of deriving a relational expression. An example of a method for deriving a relational expression will be explained.
図2、3から、COeガス濃度を変数XCOe、SO2ガス濃度を変数XSO2、感度の変数Eijとすると、直線関係が成り立っている領域では、ガス濃度と感度の関係は、各パラメータを用いて以下の数式で表すことができる。
混合ガスの場合の感度(起電力Em)を内部抵抗Rと起電力Eの並列回路と仮定して算出すると、第1センサ部のガス感度E11、E21、内部抵抗R1、第2センサ部のガス感度E12、E22、内部抵抗R2の場合に、Em1、Em2、は以下の式で表すことができる。
Em1=1/(1+A) E11 + 1/(1+A-1)E21
Em2=1/(1+A) E12 + 1/(1+A-1)E22
ここでAは電極の内部抵抗比A=R1/R2であるが、同一電極でのガス感度となるため、A=1と仮定すると、第1センサ部、第2センサ部のそれぞれの混合ガスに対する感度(起電力)は以下の式で表すことができる。
2Em1=E11+E21
2Em2=E12+E22
When the sensitivity (electromotive force E m ) in the case of a mixed gas is calculated assuming a parallel circuit of internal resistance R and electromotive force E, gas sensitivities E 11 , E 21 of the first sensor section, internal resistance R 1 , second In the case of gas sensitivities E 12 and E 22 and internal resistance R 2 of the sensor section, E m1 and E m2 can be expressed by the following equations.
E m1 = 1/(1+A) E 11 + 1/(1+A -1 )E 21
E m2 = 1/(1+A) E 12 + 1/(1+A -1 )E 22
Here, A is the internal resistance ratio of the electrodes A = R 1 /R 2 , but since it is the gas sensitivity with the same electrode, assuming A = 1, the mixture of the first sensor part and the second sensor part is The sensitivity (electromotive force) to gas can be expressed by the following formula.
2E m1 =E 11 +E 21
2E m2 =E 12 +E 22
2Em1=E11+E21=a11(log(XCOe)-log(b11))+a21(log(XSO2)-log(b21))
2Em2=E12+E22=a12(log(XCOe)-log(b12))+a22(log(XSO2)-log(b22))
2E m1 = E 11 + E 21 = a 11 (log(X COe )-log(b 11 ))+a 21 (log(X SO2 )-log(b 21 ))
2E m2 = E 12 + E 22 = a 12 (log(X COe )-log(b 12 ))+a 22 (log(X SO2 )-log(b 22 ))
log(XCOe)、log(XSO2)でまとめ、
予備工程で求めた本式を用いて、COeガスの検知方法を実施する。なお、式の導出の演算方法は、本明細書に記載の方法には限定されない。図2、3に示す関係式から、COeガス濃度及びSO2ガス濃度を導出できれば、人工知能による演算方法等を用いることも可能である。 A method for detecting COe gas is implemented using the main equation obtained in the preliminary step. Note that the calculation method for deriving the formula is not limited to the method described in this specification. If the COe gas concentration and SO 2 gas concentration can be derived from the relational expressions shown in FIGS. 2 and 3, it is also possible to use a calculation method using artificial intelligence.
第1工程:起電力Em1、Em2を得る工程
第1工程では、第1センサ部の起電力Em1と第2センサ部の起電力Em2を得る。起電力を得るに際し、態様aによるCOeガスセンサを用い、第1検知電極11及び第2検知電極15に接触するガスの温度が、ガス流速は、予備工程における特性決定実験と同様とする。
First step: Step of obtaining electromotive force Em 1 and Em 2 In the first step, electromotive force Em 1 of the first sensor section and electromotive force Em 2 of the second sensor section are obtained. When obtaining the electromotive force, the COe gas sensor according to aspect a is used, and the temperature of the gas in contact with the
第2工程:ガス濃度の算出工程
第2工程では、予備工程において導出した式と、第1工程で得た起電力Em1、Em2から、COeガス濃度と、SO2ガス濃度を算出する。この算出工程により、SO2ガスをCOeガスとして誤検知することなく、COeガス濃度と、SO2ガス濃度を別個に得ることができ、COeガスの正確な測定が可能になる。
Second step: gas concentration calculation step In the second step, the COe gas concentration and SO 2 gas concentration are calculated from the equation derived in the preliminary step and the electromotive forces Em 1 and Em 2 obtained in the first step. Through this calculation step, the COe gas concentration and the SO 2 gas concentration can be obtained separately without erroneously detecting SO 2 gas as COe gas, making it possible to accurately measure COe gas.
なお、追加のセンサ部を備える場合には、追加のセンサ部を第nセンサ部とすると、第nセンサに対して、さらなるパラメータa1n、b1n、a2n、b2nを予備工程で決定する。そして、ガス濃度と感度の関係式、第nセンサの混合ガスに対する感度(起電力)の関係式を順次導出して、式(1)、(2)と同様に、XCOe、XSO2を、各センサの起電力とパラメータを用いて表す関係式を得ることができる。 Note that when an additional sensor section is provided, and if the additional sensor section is an n-th sensor section, further parameters a 1n , b 1n , a 2n , and b 2n are determined for the n-th sensor in a preliminary step. . Then, by sequentially deriving the relational expression between gas concentration and sensitivity and the relational expression between the sensitivity (electromotive force) of the nth sensor to the mixed gas, X COe and X SO2 are calculated as in equations (1) and (2). A relational expression can be obtained using the electromotive force and parameters of each sensor.
[態様b:検知電極の温度差を利用するセンサ]
態様bによるCOeガスセンサも、第1センサ部と第2センサ部とから構成され、各センサ部が、固体電解質基板と、検知電極と、対極とを備える点で共通する。固体電解質基板、検知電極、対極の材料や製法、固体電解質基板と対極は、1つであってもよい点も共通する。
[Aspect b: Sensor that utilizes temperature difference between sensing electrodes]
The COe gas sensor according to aspect b also includes a first sensor section and a second sensor section, and each sensor section includes a solid electrolyte substrate, a sensing electrode, and a counter electrode. The materials and manufacturing methods of the solid electrolyte substrate, the sensing electrode, and the counter electrode are also common, and the solid electrolyte substrate and the counter electrode may be one in number.
態様bにおいては、第1検知電極と、第2検知電極の膜厚は同一であってよく、膜厚が異なる必要がない点で、態様aとは異なっている。また、態様bにおいては、第1検知電極と、第2検知電極を、異なる温度に保持可能な機構(以下、温度保持機構という)を備える点で異なっている。温度保持機構は、特には限定されず、検知を行う際に、第1検知電極を第1温度に、第2検知電極を第2温度に保持可能な装置、または保持可能な測定対象ガスとの相対的位置関係であってよい。ここで、第1検知電極の温度とは、第1検知電極の電極パターンのリード部分を除いた部分が長方形の場合は、対角線の交点における温度であって、電気的に絶縁した熱電対や測温抵抗体方式のセンサにより測定した温度をいうものとする。第1温度は、580~650℃であってよく、600~620℃であることが好ましい。また、前記第2温度が前記第1温度より30~100℃高い温度であることが好ましい。 Aspect B differs from Aspect A in that the first sensing electrode and the second sensing electrode may have the same film thickness and do not need to have different thicknesses. Aspect b is different in that it includes a mechanism (hereinafter referred to as a temperature holding mechanism) that can maintain the first sensing electrode and the second sensing electrode at different temperatures. The temperature holding mechanism is not particularly limited, and may be a device that can hold the first sensing electrode at the first temperature and the second sensing electrode at the second temperature when performing detection, or a device that can hold the gas to be measured. It may be a relative positional relationship. Here, the temperature of the first sensing electrode is the temperature at the intersection of diagonals when the electrode pattern of the first sensing electrode excluding the lead part is rectangular, and is the temperature at the intersection of the diagonals, using an electrically insulated thermocouple or Temperature measured by a temperature resistor type sensor. The first temperature may be 580-650°C, preferably 600-620°C. Further, it is preferable that the second temperature is 30 to 100° C. higher than the first temperature.
温度保持機構の一例としては、第1検知電極と、第2検知電極を、別個に温度制御可能なヒータが挙げられる。態様aに例示したヒータと、温度センサを備え、温度制御を可能にする装置を備える機構であってよい。 An example of the temperature holding mechanism is a heater that can separately control the temperature of the first sensing electrode and the second sensing electrode. It may be a mechanism that includes the heater illustrated in aspect a, a temperature sensor, and a device that enables temperature control.
温度保持機構の一例としては、固体電解質基板上における、第1検知電極と、第2検知電極との位置関係が挙げられる。本実施形態によるCOeガスセンサは、通常、プラント設備等の測定対象ガスが流通する配管等に配置されて用いられる。その際に、固体電解質基板上で、第2検知電極が、第1検知電極よりも、測定対象ガスの近位に配置されるように、ガスセンサを構成することができる。この場合、各検知電極の温度を検知するための温度センサを備えることができる。 An example of the temperature maintenance mechanism is the positional relationship between the first sensing electrode and the second sensing electrode on the solid electrolyte substrate. The COe gas sensor according to this embodiment is usually used by being placed in a pipe or the like through which a gas to be measured flows through plant equipment or the like. At this time, the gas sensor can be configured such that the second sensing electrode is located closer to the gas to be measured than the first sensing electrode on the solid electrolyte substrate. In this case, a temperature sensor may be provided to detect the temperature of each sensing electrode.
典型的な実施形態によれば、態様bにおいて、第1検知電極と、第2検知電極とは、膜厚、表面積、材料、構造がいずれも同一であってよい。しかし、これらの一以上の特性が異なっていてもよい。 According to a typical embodiment, in aspect b, the first sensing electrode and the second sensing electrode may have the same film thickness, surface area, material, and structure. However, one or more of these characteristics may be different.
態様bによるCOeガスセンサを用いたCOeガス検知方法も、態様aと同様に、センサ特性を決定する予備工程と、起電力Em1、Em2を得る第1工程と、ガス濃度を算出する第2工程とを含む。 Similarly to aspect a, the COe gas detection method using the COe gas sensor according to aspect b includes a preliminary step of determining sensor characteristics, a first step of obtaining the electromotive forces Em 1 and Em 2 , and a second step of calculating the gas concentration. process.
予備工程では、第1センサ部と、第2センサ部のそれぞれについて、感度(-Ewc/mV)のCOeガス濃度(ppm)依存性と、感度(-Ewc/mV)のSO2ガス濃度(ppm)依存性を実験により得る。態様bでは、第1センサ部は、第1検知電極の温度を第1温度に保持して感度のガス濃度依存性を取得し、第2センサ部は、第2検知電極の温度を第2温度に保持して感度のガス濃度依存性を取得する。本発明者は、第1センサ部と第2センサ部を、検知電極の温度が異なる条件で稼働することで、COeガス、SO2ガスともに、感度のガス濃度依存性の特性を表すX軸切片、グラフの傾きが異なることを見出した。したがって、態様bにおいても、第1センサ部から図2に示すプロットを得ることができ、第2センサ部から図3に示すプロットを得ることができる。態様aと同様に、傾きを表すパラメータをaijとし、感度が0となるX軸切片を表すパラメータをbijとし、i、jともに態様aと同様に定義する。その結果、第1温度、及び第2温度での各センサ部の稼働について、8つのパラメータa11、b11、a21、b21、a12、b12、a22、b22を用いて、COeガス濃度、SO2ガス濃度と、各センサ部の起電力との関係式を導出することができる。具体的な関係式は態様aの式(1)、(2)と同一となる。
In the preliminary process, the dependence of the sensitivity (-Ewc/mV) on the COe gas concentration (ppm) and the dependence of the sensitivity (-Ewc/mV) on the SO 2 gas concentration (ppm) are determined for each of the first sensor section and the second sensor section. ) Dependency is obtained by experiment. In aspect b, the first sensor section maintains the temperature of the first sensing electrode at a first temperature to obtain the gas concentration dependence of sensitivity, and the second sensor section maintains the temperature of the second sensing electrode at a second temperature. to obtain the gas concentration dependence of sensitivity. By operating the first sensor section and the second sensor section under conditions in which the temperature of the sensing electrode is different, the inventor has determined that the , we found that the slopes of the graphs were different. Therefore, also in aspect b, the plot shown in FIG. 2 can be obtained from the first sensor section, and the plot shown in FIG. 3 can be obtained from the second sensor section. As in aspect a, the parameter representing the slope is a ij , the parameter representing the X-axis intercept at which the sensitivity is 0 is b ij , and both i and j are defined in the same manner as in aspect a. As a result, regarding the operation of each sensor section at the first temperature and the second temperature, using eight parameters a 11 , b 11 , a 21 ,
態様bでは、予備工程で導出されるパラメータは、COeガスセンサの個体差に鑑みてセンサに固有であり、かつ、第1温度、及び第2温度に固有である。したがって、COeガスセンサを用いる場合であっても、ガスセンサ稼働時の測定条件である第1温度と、第2温度を変更する場合には、予備工程により、特定の第1温度と、第2温度に固有の8つのパラメータの数値を決定し、関係式(1)、(2)を導出する必要がある。また、予備工程において、さらに多くの複数の温度においてパラメータの数値を決定しておくことで、それらから選択される2つの温度における温度差を利用した検知が可能になる。 In aspect b, the parameters derived in the preliminary step are unique to the sensor in view of individual differences in COe gas sensors, and are unique to the first temperature and the second temperature. Therefore, even when using a COe gas sensor, when changing the first temperature and second temperature, which are the measurement conditions during gas sensor operation, a preliminary process is performed to change the first temperature and second temperature to specific values. It is necessary to determine the values of eight unique parameters and derive the relational expressions (1) and (2). Further, in the preliminary step, by determining parameter values at a larger number of temperatures, detection can be performed using the temperature difference between two temperatures selected from them.
態様bのCOeガスセンサを用いた第1工程は、第1検知電極を第1温度に、第2検知電極を第2温度に保持して起電力Em1、Em2を得ること以外は態様aと同様に実施することができ、第2工程は態様aと同様に実施することができる。 The first step using the COe gas sensor of aspect b is the same as aspect a except that the first sensing electrode is maintained at the first temperature and the second sensing electrode is maintained at the second temperature to obtain the electromotive forces Em 1 and Em 2 . It can be carried out in the same manner, and the second step can be carried out in the same manner as in aspect a.
態様bについても、追加のセンサ部を設けることができ、追加の温度条件にて、パラメータを得て、関係式を導出し、XCOe、XSO2を算出することができる。 Regarding aspect b, an additional sensor section can also be provided, parameters can be obtained under additional temperature conditions, a relational expression can be derived, and X COe and X SO2 can be calculated.
態様aと、態様bのセンサを、併用して単一のCOeガスセンサとすることも可能である。 It is also possible to combine the sensors of embodiments a and b to form a single COe gas sensor.
本発明の第1実施形態によるCOeガスセンサによれば、態様a、態様bともに、少なくとも2つのセンサ部を備えることで、SO2ガスの影響を受けることなく、COeガス濃度を正確に得ることができる。態様aは、特には、ヒータと電極の位置関係を同様にすることにより、同じセンサ温度とすることが容易な点において優れている。態様bは、特には、電極形成時に薄層形状に塗布・成形する際に膜厚の条件を同一にすることができ、製造条件の簡便化の点において優れている。 According to the COe gas sensor according to the first embodiment of the present invention, by including at least two sensor sections in both aspects a and b, it is possible to accurately obtain the COe gas concentration without being affected by SO 2 gas. can. Aspect a is particularly advantageous in that it is easy to maintain the same sensor temperature by making the positional relationship between the heater and the electrode similar. Embodiment b is particularly advantageous in that the conditions for film thickness can be made the same when applying and forming a thin layer during electrode formation, and the manufacturing conditions are simplified.
[第2実施形態:ガス検出計]
本発明は、第2実施形態よれば、ガス検出計に関する。本実施形態によるガス検出計は、解放端を有する管状ケーシング中に、第1実施形態のCOeガスセンサを内蔵したガス検出計であって、前記第1検知電極と、前記第2検知電極と、前記対極とが、前記解放端から流入する測定対象ガスに接触可能に構成された、ガス検出計である。
[Second embodiment: gas detection meter]
According to a second embodiment, the present invention relates to a gas detection meter. The gas detection meter according to the present embodiment is a gas detection meter in which the COe gas sensor of the first embodiment is built in a tubular casing having an open end, the first sensing electrode, the second sensing electrode, and the second sensing electrode. The counter electrode is a gas detector configured to be able to come into contact with the gas to be measured flowing in from the open end.
ガス検出計は、COeガスセンサを備え、任意選択的に酸素ガスセンサを備えてもよい。ガス検出計は、固体電解質基板の構造、並びに複数の電極の配置が異なる複数の態様が可能である。以下、各態様について、例示する図面を参照して説明する。 The gas detection meter includes a COe gas sensor and may optionally include an oxygen gas sensor. The gas detection meter can have a plurality of embodiments in which the structure of the solid electrolyte substrate and the arrangement of the plurality of electrodes are different. Each aspect will be described below with reference to illustrative drawings.
[態様1]
図4、5は、第2実施形態によるガス検出計の一例を示す概念図であり、図4は、試験管状の固体電解質基板の側面図であり、図5は、固体電解質基板の中心軸を通るその断面図である。態様1によるガス検出計2は、第1実施形態の態様aによるCOeガスセンサと、酸素ガスセンサとが一体となった構造体を内蔵した直接挿入式のガス検出計である。図4、5を参照すると、ケーシング28内に、試験管状の固体電解質基板21、第1検知電極22、第2検知電極24、対極/酸素検知電極23、酸素検知対極25を備える。また、第1検知電極22、第2検知電極24と対極/酸素検知電極23に接続されたCOe検出部26、29、並びに対極/酸素検知電極23と酸素検知対極25に接続された酸素検出部をさらに備える。
[Aspect 1]
4 and 5 are conceptual diagrams showing an example of a gas detector according to the second embodiment, FIG. 4 is a side view of a test tube-shaped solid electrolyte substrate, and FIG. 5 is a diagram showing the central axis of the solid electrolyte substrate. FIG. The
固体電解質基板21は、一端が閉塞した管状構造体である。より具体的には、固体電解質基板21は、一定径でもって所定長さで伸びる細長い筒状に形成されており、その長手方向の基端部が開口すると共に、長手方向の先端部が閉塞した、試験管形状をなしている。第1検知電極22、第2検知電極24、対極/酸素検知電極23は、固体電解質基板21の外壁部に設けられる。
The
第1検知電極22、第2検知電極24は、固体電解質基板21の先端から実質的に等距離に離間して配置される。これにより、温度制御装置の有無にかかわらず、第1検知電極22と、第2検知電極24とを実質的に同じ温度に保持することができる。
The
対極/酸素検知電極23は、試験管形状の先端部にあたる固体電解質基板21の外壁に、第1検知電極22及び第2検知電極24と離間して設けられる。第1検知電極22及び第2検知電極24と対極/酸素検知電極23は、固体電解質基板21を介してイオン電導性に接続される。対極/酸素検知電極23は、COe検知のための、第1検知電極22及び第2検知電極24に共通する対極として機能するとともに、酸素検知のための測定対象ガスと接触する作用電極としても機能する。
The counter electrode/
検出回路26は、第1検知電極22と対極/酸素検知電極23との間の起電力Em1を測定し、検出回路29は、第2検知電極24と対極/酸素検知電極23との間の起電力Em2を測定する。
The
第1検知電極22、第2検知電極24、及び対極/酸素検知電極23の材料及び形成方法は第1実施形態において説明したとおりであってよい。態様1によるガス検出計は、第1検知電極22、第2検知電極24、及び対極/酸素検知電極23を図示する配置とすることで、第1検知電極22と第2検知電極24の膜厚差に起因するセンサ特性により、COe濃度とSO2濃度を別個に、正確に測定することができる。
The materials and formation methods of the
次に本実施形態によるガス検出計の任意構成要素である、酸素ガスセンサについて説明する。酸素ガスセンサは、固体電解質基板21と、対極/酸素検知電極23と、酸素検知対極25と、検出回路27を含む検出部を含む。対極/酸素検知電極23の材料及び構造は、第1実施形態の対極と同様であってよい。酸素検知対極25の材料及び構造も、第1実施形態の対極と同様であってよい。検出回路27は、対極/酸素検知電極23と酸素検知対極25との間の起電力を測定する。酸素検知対極25は、試験管形状の先端部にあたる固体電解質基板21の内壁部に設けられ、対極/酸素検知電極23と概ね対向する位置関係にある。すなわち、酸素検知対極25は、固体電解質基板21を介して対極/酸素検知電極23とイオン電導性に接続され、酸素検知のために校正用ガスと接触する電極として機能する。酸素検知対極25は、固体電解質基板21により、対極/酸素検知電極23が接する雰囲気、すなわち測定対象ガス雰囲気から遮断されるように構成される。酸素検出部は、対極/酸素検知電極23が接する雰囲気の酸素濃度と、酸素検知対極25が接する酸素濃度の差に起因する起電力を測定し、酸素を検知することができる。酸素ガスセンサは、COeガスセンサと同一ケーシング内にあって、別個に独立して機能することができる。そのため、本実施形態によるガス検出計は、酸素ガスセンサを備えてもよく、備えなくてもよい。
Next, an oxygen gas sensor, which is an optional component of the gas detector according to this embodiment, will be explained. The oxygen gas sensor includes a detection section including a
ケーシング28の内壁部には任意選択的にヒータ(図示せず)を備えていてもよい。ヒータは固体電解質基板21の周囲に、固体電解質基板21を加熱可能な態様で設けることができ、外部電源に接続することができる。
The inner wall of the
本態様によるガス検出計によるガス検知方法について説明する。本態様によるガス検出計は、高温の測定対象ガスが流通する煙道などに直接挿入してCOe、SO2、及び任意選択的に酸素濃度を測定することができる。この場合、一般的に、固体電解質基板21の先端部、すなわち対極/酸素検知電極23が設けられる位置が最も高温となり、基端部へ近づくほど温度が低くなり、その温度分布は概ね、先端部からの距離に依存する。測定対象ガスは、ケーシング28内の固体電解質基板21の外周に導入され、校正用のガス、例えば空気を固体電解質基板21の内周に導入される。両者の雰囲気が混合することがないように、これらの導入経路は気密的に遮断される。そして、ヒータにより第1検知電極22及び第2検知電極24を所定温度に加熱することで、先の第1実施形態に説明した第1検知電極22及び第2検知電極24と、対極との間の起電力が測定可能になり、測定対象ガス中のCOe及びSO2濃度が得られる。また、対極/酸素検知電極23に接する測定対象ガスと、酸素検知対極25に接する校正用のガスとの酸素分圧の差により、固体電解質基板21に起電力が発生し、この起電力を測定することにより、測定対象ガス中の酸素濃度が得られる。本実施形態によるガス検出計によれば、COe及びSO2検知の対極を、酸素検知極としても用いることができるため、少ない電極数で、正確かつ簡便な測定が可能になるという利点がある。
A gas detection method using a gas detector according to this embodiment will be explained. The gas detection meter according to this embodiment can be directly inserted into a flue or the like through which a high-temperature measurement target gas flows to measure COe, SO 2, and optionally oxygen concentrations. In this case, generally, the tip end of the
本態様は、主として第1実施形態の態様aによるCOeガスセンサを備えるガス検出計に用いられる配置である。しかし、第1検知電極22と第2電極24の温度を個別に制御可能なヒータを設けることにより、第1実施形態の態様bによるCOeガスセンサを備えるガス検出計にも適用することができる。
This aspect is an arrangement mainly used in a gas detection meter including the COe gas sensor according to aspect a of the first embodiment. However, by providing a heater that can individually control the temperatures of the
[態様2]
図6~8は、第2実施形態によるガス検出計の別の例を示す概念図である。図6は、試験管状の固体電解質基板の側面図であり、図7は、固体電解質基板の中心軸を通るその断面図であり、図8は、図6のA-A線による断面図である。態様2によるガス検出計3も、第1実施形態の態様aによるCOeガスセンサと、酸素ガスセンサとを内蔵した直接挿入式のガス検出計である。図6~8を参照すると、ケーシング37内に、試験管状の固体電解質基板31、第1検知電極32、第1検知電極の対極38、第2検知電極39、第2検知電極の対極40を備える。また、酸素検知電極33、酸素検知対極34を備える。また、第1検知電極32と第1検知電極の対極38に接続されたCOe検出回路35、第2検知電極39と第2検知電極の対極40に接続されたCOe検出回路(図示せず)、並びに酸素検知電極33と酸素検知対極34に接続された酸素検出回路36をさらに備える。
[Aspect 2]
6 to 8 are conceptual diagrams showing other examples of the gas detector according to the second embodiment. 6 is a side view of a test tube-shaped solid electrolyte substrate, FIG. 7 is a cross-sectional view passing through the central axis of the solid electrolyte substrate, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 6. . The
態様2においては、態様1と以下の点において異なっている。第1検知電極の対極38と、第2検知電極の対極40は別個に設けられる。また、第1検知電極32、第1検知電極の対極38、第2検知電極39、第2検知電極の対極40が、いずれも固体電解質基板31の外壁面であって、固体電解質基板31の先端部から実質的に等距離の位置に設けられる。図8を参照すると、4つの電極はまた、固体電解質基板31の外周に沿って等距離に、かつ、イオン電導性に接続される一組の検知電極と対極とは隣接して配置される。任意選択的な構成要素である酸素検知電極33と酸素検知対極34は、COe検知のための電極とは別個に設けられ、異なる検出回路間で電極を共有しない態様である。
態様2においても、ガス検知の方法については、態様1と実質的に同じであり、同様の効果を得ることができる。また、態様2も、態様1と同様に、ヒータ等を設けることにより、第1実施形態の態様bによるCOeガスセンサを備えるガス検出計にも適用することができる。 In the second aspect as well, the gas detection method is substantially the same as in the first aspect, and the same effects can be obtained. Furthermore, as in the first aspect, the second aspect can also be applied to the gas detection meter including the COe gas sensor according to the aspect b of the first embodiment by providing a heater or the like.
態様2は、特には、酸素検知電極とCOe検知電極で異なる温度に制御する場合に、例えばヒータからの距離で設定するという簡便な方法を用いることが可能となる点で有利である。
[態様3]
図9は、第2実施形態によるガス検出計のさらに別の例を示す概念図である。ガス検出計4は、解放端を有する管状ケーシング49中に、第1実施形態の態様aによるCOeガスセンサ40と、酸素ガスセンサ46とが別個の構造体として内蔵された直接挿入式のガス検出計である。
[Aspect 3]
FIG. 9 is a conceptual diagram showing yet another example of the gas detector according to the second embodiment. The
COeガスセンサ40は、平板状の固体電解質基板41上に、第1検知電極42、第1検知電極の対極43、第2検知電極44、第2検知電極の対極45が、固体電解質基板41の先端部から実質的に等距離の位置に設けられる。平板状の固体電解質基板41の先端とは、ケーシング49の解放端に近い端部をいうものとする。酸素ガスセンサ47は、試験管状の固体電解質基板47の外壁面先端部に酸素検知電極48が、内壁面先端部に酸素検知対極(図示せず)が設けられ、態様1、態様2と同様の構造である。また、各電極を接続する図示しない検出回路も備えている。
The
態様3においては、COe検知のための電極が設けられる固体電解質基板41が平板状に構成され、酸素ガスセンサ47とは別個の構造体として設けられる点で、態様2と異なっている。このように構成することで、特には、酸素センサとCOeセンサを独立に製作することが可能で、センサ特性も独立に評価可能で、酸素検知とCOe検知を組み合わせた分析計の製造良品率を高く保つことができる点で有利である。
態様3においても、ガス検知の方法については、態様1と実質的に同じであり、同様の効果を得ることができる。また、態様3も、態様1と同様に、ヒータ等を設けることにより、第1実施形態の態様bによるCOeガスセンサを備えるガス検出計にも適用することができる。 In the third aspect as well, the gas detection method is substantially the same as in the first aspect, and the same effects can be obtained. Further, as in the first aspect, the third aspect can also be applied to the gas detection meter including the COe gas sensor according to the aspect b of the first embodiment by providing a heater or the like.
[態様4]
図10は、第2実施形態によるガス検出計のさらにまた別の例を示す概念図である。ガス検出計5は、解放端を有する管状ケーシング61中に、第1実施形態の態様bによるCOeガスセンサの第1センサ部50、第2センサ部54と、酸素ガスセンサ58とが別個の構造体として内蔵された直接挿入式のガス検出計である。
[Aspect 4]
FIG. 10 is a conceptual diagram showing yet another example of the gas detector according to the second embodiment. The
COeガスセンサは、平板状の固体電解質基板51上に、第1検知電極53、第1検知電極の対極52が設けられた第1センサ部50と、同じく平板状の固体電解質基板55上に、第2検知電極57、第2検知電極の対極56が設けられた第2センサ部54とが別個の構造体として形成される。第1センサ部50と、第2センサ部54は、図示しないヒータを備え、独立して温度制御可能に構成される。酸素ガスセンサ58は、試験管状の固体電解質基板59の外壁面先端部に酸素検知電極60が、内壁面先端部に酸素検知対極(図示せず)が設けられ、態様3と同一の構造である。また、各電極を接続する図示しない検出回路も備えている。
The COe gas sensor includes a
態様4においては、第1センサ部50、第2センサ部54が異なる固体電解質基板上に設けられる点で、態様3と異なっている。第1センサ部50、第2センサ部54を独立した別個の固体電解質基板上に設けることで、第1検知電極53を第1温度に、第2検知電極57を第2温度に正確に制御し、保持することが可能になり、態様bによる、電極の温度差特性を利用したCOe検知を正確に行うことができる。態様4においても、測定対象ガスの流れや、酸素ガス検知の方法については、態様1と実質的に同じであり、同様の効果を得ることができる。
本実施形態によるガス検出計は、単一の装置で、COe、SO2、及び任意選択的に酸素を高い感度で検知することが可能であり、産業用のガス計測に有利に用いることができる。 The gas detection meter according to the present embodiment can detect COe, SO 2 , and optionally oxygen with high sensitivity with a single device, and can be advantageously used for industrial gas measurement. .
(実施例1)
本発明の第1実施形態の態様aによるCOeガスセンサを製造した。固体電解質基板として、イットリア安定化ジルコニア基板を用い、当該基板上に、第1検知電極、第2検知電極及び対極を形成した。固体電解質基板、第1検知電極、第2検知電極及び対極の配置は、図6~8に示す実施形態と同様とした。第1検知電極、第2検知電極及び対極は、いずれも、Pt合金粒子とイットリア安定化ジルコニア粒子の混合物を溶剤中に分散したペーストを用いて成形した同一の組成とした。また、配線としてPt線を用い、それぞれの電極材料で電極上に固定した。次いで、これらを大気中1300℃で焼成することにより、第1センサ部及び第2センサ部を備えるCOeガスセンサを作製した。焼成後の各電極の膜厚は、以下の表1の通りであった。
(Example 1)
A COe gas sensor according to aspect a of the first embodiment of the present invention was manufactured. An yttria-stabilized zirconia substrate was used as the solid electrolyte substrate, and a first sensing electrode, a second sensing electrode, and a counter electrode were formed on the substrate. The arrangement of the solid electrolyte substrate, first sensing electrode, second sensing electrode, and counter electrode was the same as in the embodiment shown in FIGS. 6 to 8. The first sensing electrode, the second sensing electrode, and the counter electrode all had the same composition, molded using a paste in which a mixture of Pt alloy particles and yttria-stabilized zirconia particles was dispersed in a solvent. Furthermore, Pt wires were used as wiring and fixed onto the electrodes using the respective electrode materials. Next, by firing these in the atmosphere at 1300° C., a COe gas sensor including a first sensor portion and a second sensor portion was manufactured. The film thickness of each electrode after firing was as shown in Table 1 below.
予備工程では、製造したCOeガスセンサを、管状炉で加熱した炉心管中に配置し、ガスを流通させてセンサ特性を測定した。内径28mmの炉心管に300ccmで測定対象ガスを流し、流速は、8.1mm/sとした。センサ特性の測定に用いるCOeガスは、水素ガスとCOガスのモル比1:1の混合物とした。雰囲気温度は、650℃とした。図2、3に沿ってプロットを作成した結果、8つのパラメータを以下の表1の通りに決定し、関係式(1)、(2)が得られた。 In the preliminary process, the manufactured COe gas sensor was placed in a furnace tube heated in a tube furnace, gas was passed through it, and sensor characteristics were measured. The gas to be measured was flowed at 300 ccm through a core tube with an inner diameter of 28 mm, and the flow rate was 8.1 mm/s. The COe gas used to measure the sensor characteristics was a mixture of hydrogen gas and CO gas at a molar ratio of 1:1. The ambient temperature was 650°C. As a result of creating plots according to FIGS. 2 and 3, eight parameters were determined as shown in Table 1 below, and relational expressions (1) and (2) were obtained.
本実施例のCOeガスセンサを用い、センサ特性の測定条件と同じ条件にて、COeガス及びSO2ガスの濃度既知の測定対象ガスについて、第1センサ部の起電力Em1と、第2センサ部の起電力Em2を測定した。次いで、導出した関係式にてガス濃度を算出した。その結果、算出した濃度と、既知の濃度との差は、許容範囲の誤差であった。 Using the COe gas sensor of this example, the electromotive force E m1 of the first sensor section and the electromotive force E m1 of the second sensor section were calculated under the same conditions as the measurement conditions of the sensor characteristics for the target gases of known concentrations of COe gas and SO 2 gas. The electromotive force E m2 was measured. Next, the gas concentration was calculated using the derived relational expression. As a result, the difference between the calculated concentration and the known concentration was within an acceptable range.
(実施例2)
本発明の第1実施形態の態様bによるCOeガスセンサを製造した。電極の材料及び製造方法は実施例1と同様とした、固体電解質基板、第1検知電極、第2検知電極及び対極の配置は、図10に示す実施形態と同様とし、温度保持機構としては、第1検知電極、第2検知電極を個別に加熱するヒータを設置して、第1センサ部及び第2センサ部を備えるCOeガスセンサを作製した。焼成後の各電極の膜厚は、以下の表2の通りであった。予備工程では、実施例1と同じ条件でガスを流し、第1検知電極及び第2検知電極を表2に記載の所定の温度に加熱してセンサ特性を測定した。図2、3に沿ってプロットを作成した結果、8つのパラメータを以下の表2の通りに決定し、関係式(1)、(2)が得られた。
(Example 2)
A COe gas sensor according to aspect b of the first embodiment of the present invention was manufactured. The materials and manufacturing method of the electrodes were the same as in Example 1. The arrangement of the solid electrolyte substrate, the first sensing electrode, the second sensing electrode, and the counter electrode was the same as in the embodiment shown in FIG. 10, and the temperature maintenance mechanism was as follows. A COe gas sensor including a first sensor section and a second sensor section was manufactured by installing a heater that separately heats the first sensing electrode and the second sensing electrode. The film thickness of each electrode after firing was as shown in Table 2 below. In the preliminary step, gas was flowed under the same conditions as in Example 1, the first sensing electrode and the second sensing electrode were heated to a predetermined temperature listed in Table 2, and sensor characteristics were measured. As a result of creating plots according to FIGS. 2 and 3, eight parameters were determined as shown in Table 2 below, and relational expressions (1) and (2) were obtained.
本実施例のCOeガスセンサを用い、センサ特性の測定条件と同じ条件にて、COeガス及びSO2ガスの濃度既知の測定対象ガスについて、第1センサ部の起電力Em1と、第2センサ部の起電力Em2を測定した。次いで、導出した関係式にてガス濃度を算出した。その結果、実施例1と同様に、算出した濃度と、既知の濃度との差は、許容範囲の誤差であった。 Using the COe gas sensor of this example, the electromotive force E m1 of the first sensor section and the electromotive force E m1 of the second sensor section were calculated under the same conditions as the measurement conditions of the sensor characteristics for the target gases of known concentrations of COe gas and SO 2 gas. The electromotive force E m2 was measured. Next, the gas concentration was calculated using the derived relational expression. As a result, as in Example 1, the difference between the calculated concentration and the known concentration was within the allowable range.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention as described in the claims. - Can be changed.
本発明に係るCOeガスセンサは、ボイラなどの煙道に挿入し燃焼排気中のCOe濃度の正確なモニタリングを可能にする。特に、石炭燃料等、硫黄含有量の多い原料を用いるシステムに好適である。さらに、既存の酸素濃度センサと組み合わせることによりボイラなどの燃焼制御システムを構築することが可能となり、省エネルギーに貢献することができる。 The COe gas sensor according to the present invention can be inserted into the flue of a boiler or the like to accurately monitor the COe concentration in combustion exhaust gas. It is particularly suitable for systems using raw materials with high sulfur content, such as coal fuel. Furthermore, by combining it with existing oxygen concentration sensors, it becomes possible to construct combustion control systems such as boilers, contributing to energy savings.
1 COeガスセンサ
10 固体電解質基板、11 第1検知電極、12 対極、13 第1センサ部
14 固体電解質基板、15 第2検知電極、16 対極、17 第2センサ部
1
Claims (9)
固体電解質基板を介してイオン電導性に接続された第2検知電極と対極とを含む第2センサ部と
を含むCOeガスセンサであって、
a)前記第1検知電極の膜厚が前記第2検知電極の膜厚と比較して小さい、または、
b)前記第1検知電極の温度を、前記第2検知電極の温度よりも低く保持可能な機構を備える、
COeガスセンサ。 a first sensor section including a first sensing electrode and a counter electrode that are ionically conductively connected via a solid electrolyte substrate;
A COe gas sensor including a second sensor section including a second sensing electrode and a counter electrode connected in an ionically conductive manner via a solid electrolyte substrate,
a) the thickness of the first sensing electrode is smaller than the thickness of the second sensing electrode, or
b) comprising a mechanism capable of keeping the temperature of the first sensing electrode lower than the temperature of the second sensing electrode;
COe gas sensor.
当該酸素ガスセンサが、固体電解質基板と、前記固体電解質基板を介してイオン電導性に接続された少なくとも一対の電極とを含み、
当該一対の電極が、白金を含む金属粒子と固体電解質粒子とを含む焼結体からなる酸素検知電極と、白金を含む金属粒子と固体電解質粒子とを含む焼結体からなる酸素検知のための対極とを含み、
前記酸素検知電極が、前記解放端から流入する測定対象ガスに接触可能に構成され、前記酸素検知のための対極が、前記測定対象ガス雰囲気から遮断されている、請求項6に記載のガス検出計。 further comprising an oxygen gas sensor in the tubular casing having the open end;
The oxygen gas sensor includes a solid electrolyte substrate and at least a pair of electrodes connected in an ionically conductive manner via the solid electrolyte substrate,
The pair of electrodes is an oxygen sensing electrode made of a sintered body containing metal particles containing platinum and solid electrolyte particles, and an oxygen detection electrode made of a sintered body containing metal particles containing platinum and solid electrolyte particles. including the opposite pole,
The gas detection according to claim 6, wherein the oxygen detection electrode is configured to be able to contact the gas to be measured flowing in from the open end, and the counter electrode for oxygen detection is isolated from the atmosphere of the gas to be measured. Total.
前記第1センサ部の起電力Em1と第2センサ部の起電力Em2を得る工程と、
前記第1センサ部について予め求めたパラメータa11、a21、b11、b21と、前記第2センサ部について予め求めたパラメータa12、a22、b12、b22と、Em1、Em2との相関関係に基づき、COeガス濃度Xcoe及びSO2ガス濃度XSO2を算出する工程と
を含み、
a11、a12は、COeガス起電力の濃度依存性を示す定数であり、
b11、b12は、COeガスの感度限界濃度を示す定数であり、
a21、a22は、SO2ガス起電力の濃度依存性を示す定数であり、
b21、b22は、SO2ガスの感度限界濃度を示す定数である、
検知方法。 A method for detecting COe gas using the gas sensor according to claim 1,
obtaining an electromotive force Em 1 of the first sensor section and an electromotive force Em 2 of the second sensor section;
Parameters a 11 , a 21 , b 11 , b 21 determined in advance for the first sensor section, parameters a 12 , a 22 , b 12 , b 22 determined in advance for the second sensor section, Em 1 , Em 2 , calculating the COe gas concentration Xcoe and the SO2 gas concentration XSO2 ,
a 11 and a 12 are constants indicating the concentration dependence of COe gas electromotive force,
b 11 and b 12 are constants indicating the sensitivity limit concentration of COe gas,
a 21 and a 22 are constants indicating the concentration dependence of the SO 2 gas electromotive force,
b 21 and b 22 are constants indicating the sensitivity limit concentration of SO 2 gas,
Detection method.
前記起電力を得る工程が、前記第1検知電極を第1温度とし、前記第2検知電極を第2温度として実施され、
前記第1温度が580~650℃であり、前記第2温度が前記第1温度より30~100℃高い温度である、請求項8に記載の方法。
The constant is a constant determined by setting the first sensing electrode at a first temperature and setting the second sensing electrode at a second temperature,
The step of obtaining the electromotive force is carried out with the first sensing electrode at a first temperature and the second sensing electrode at a second temperature,
The method of claim 8, wherein the first temperature is 580-650°C and the second temperature is 30-100°C higher than the first temperature.
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