JP4087914B2 - 脱硝システム及び脱硝方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関等の燃焼装置から排出されるガス中のＮＯｘをＮＨ3 と反応させて、Ｎ2 とＨ2 Ｏにする脱硝システム及び脱硝方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、図２１に示すように、内燃機関等の燃焼装置２００から排出されるＮＯｘをＮＨ3 と反応させて、Ｎ2 とＨ2 Ｏにする脱硝装置２０２を有する脱硝システムがある。この脱硝システムは、燃焼装置２００の負荷２０４あるいは出力から予め設定したＮＨ3 を燃焼装置２００から脱硝装置２０２へのガス経路２０６に注入するＮＨ3 注入量制御装置２０８と、脱硝装置２０２の後方にサンプリングラインＬを通して設置されたＮＯｘ分析計２１０を有する。そして、上記ＮＯｘ分析計２１０において、上記脱硝装置２０２から排出されるガス中のＮＯｘ濃度と所定の濃度との偏差を求め、その偏差値に基づいてＮＨ3 注入量を補正制御するという方法が知られている（特開昭６４−８３８１６号公報参照）。
【０００３】
この方法は、従来から知られている方法、即ち、▲１▼脱硝装置２０２の前方で、燃焼装置２００から排出されたＮＯｘ濃度をサンプリングし、そのＮＯｘ濃度に基づいてＮＨ3 を脱硝装置２０２の前方より注入する方法や、▲２▼脱硝装置２０２の後方でＮＯｘ濃度を測定し、ＮＨ3 量を制御する方法に比べると、脱硝装置２０２の後方への取り付けと補正制御の効果により、高精度の計測器を必要とせず、脱硝装置２０２からのＮＨ3 の排出も最小限に抑えることができる、という効果を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２１に示す脱硝システムにおいては、未だ次に示すような問題を有している。
【０００５】
即ち、一般に、ＮＯｘ分析計２１０で排出ＮＯｘ濃度を測定しているものの、ＮＨ3 は測定しておらず、過剰にＮＨ3 が注入されていても、まったく気づくことなく大気中に放出されてしまうことである。
【０００６】
従って、この脱硝システムでは、ＮＯｘ濃度が所定値（例えば、大気汚染条例に基づく基準値の８０％）より下回れば、ＮＨ3 の増量を行わないことが前提となる。ＮＯｘ濃度をより小さくなるようにＮＨ3 増量補正を行うと、ＮＨ3 の注入量が増加し、大気に放出されるＮＨ3 が増えることになる。
【０００７】
従って、上記従来の脱硝システムにおいては、大気に放出されるＮＯｘ量、ＮＨ3 量が必ずしも最小に抑え込めていないおそれがある。
【０００８】
また、脱硝システムの使用過程において、脱硝装置２０２（触媒）の浄化効率が低下し、ＮＯｘ排出量が所定値を超えた場合においては、ＮＨ3 注入量が既に十分であるにも拘わらず、ＮＨ3 が増量され、大気中に排出されるＮＨ3 が増加するという問題も抱えている。
【０００９】
この問題を解決するには、脱硝装置２０２の後方にＮＨ3 分析計を追加し、ＮＨ3 をもモニタしながら、ＮＨ3 濃度が低いレベルを保ち、かつ、ＮＯｘ排出量が低くなるように補正制御を行えばよいが、ＮＨ3 分析計がさらにもう１台必要となり、構造が大型化すると同時に制御回路も複雑になるという問題がある。
【００１０】
仮に、２台の分析計を付けて補正制御しても、ＮＨ3 分析計の応答速度とＮＯｘ分析計の応答速度に差があり、精度よく制御することは難しいという難点もある。
【００１１】
また、通常用いられるＮＯｘ分析計は、ＣＬＤ、ＮＤＩＲ分析装置であり、極めて高価な上に、応答速度が遅く、精度よくＮＨ3 注入量の補正制御を行うことができないという問題がある。
【００１２】
一方、他の従来例としては、ディーゼルエンジンの排気系にＮＯｘ触媒と酸化触媒を取り付け、ＮＯｘ触媒の前方より尿素を注入するシステムが示されている。なお、尿素は、触媒中でＮＨ3 を発生する。
【００１３】
このシステムでは、尿素の注入量が、マイクロプロセッサーに記憶されたＮＯｘのマッピング情報（エンジンの運転条件とＮＯｘ濃度の関係を求めたもの）と触媒温度により制御されているが、マッピング情報より求めたＮＯｘ濃度あるいはＮＯｘ量が実際の排出量から外れて、効率よく脱硝することができなかったり、尿素あるいはその分解物であるＮＨ3 が排出されたりするおそれがある。
【００１４】
また、特開平４−３５８７１６号公報や特開平７−１２７５０３号公報には、ＮＨ3 の代わりにＨＣを注入し、ＮＯｘ触媒下流にＮＯｘセンサを取り付け、ＮＯｘセンサの信号によりＨＣ注入量を制御するシステムが示されている。
【００１５】
しかし、これらのシステムでは、還元剤としてＨＣを用いているため、ＮＯｘ還元効率が悪く、効率の良い触媒温度帯を選定しても、触媒効率は、せいぜい４０％〜６０％程度であり、注入ＨＣの半分近くが排出されてしまい、しかも、その触媒温度帯も４００℃±５０℃程度の非常に狭い範囲であるため、自動車のような排気ガス温度が大きく変化する用途では、ＨＣ排出規制値を超える頻度が高くなる可能性があり、この場合は、新たに触媒の冷却装置や加熱装置が必要となるおそれがある。
【００１６】
また、特開平５ー１１３１１６号公報には、上記システムにおいて、運転条件により予め定めておいた基本ＨＣ注入量をＮＯｘセンサの信号に基づいて、補正（補正制御）するものが示されているが、これも上記と同様の問題を有する。
【００１７】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、ＮＨ3 及び（又は）尿素を還元剤とする場合において、簡素な構成で、ＮＨ3 及び（又は）尿素注入量を精度よく補正制御でき、しかも、ＮＨ3 排出、ＮＯｘ排出を最小限に抑えることができる脱硝システム及び脱硝方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明に係る脱硝システムは、所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置と、該燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝装置とを有する脱硝システムにおいて、前記脱硝装置の前段に設置され、前記燃焼装置から前記脱硝装置へのガス経路にＮＨ3及び（又は）尿素を注入するＮＨ3及び（又は）尿素注入装置と、前記脱硝装置の後段に取り付けられ、ＮＯｘとＮＨ3に感応するセンサと、前記センサからの、前記脱硝装置から排出されるＮＨ3がＮＨ3過多の際のＮＨ3の増減に従った信号と、前記脱硝装置から排出されるＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置によるＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行う補正制御装置とを有し、前記センサは、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定することを特徴とする。尚、ＮＨ3及び（又は）尿素は、ＮＨ3のみ、あるいは尿素のみ、あるいはＮＨ3及び尿素を示す。
【００１９】
即ち、この発明は、センサがＮＨ3にも感応する性質を利用したものであり、脱硝装置の後段にセンサを取り付け、該センサの信号に基づいて、ＮＨ3及び（又は）尿素の注入量を補正制御するものである。
【００２０】
具体的に説明すると、ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置からガス経路に注入されるＮＨ3及び（又は）尿素の注入量を増加させると、燃焼装置から排出されたＮＯｘが還元され、これにより、前記センサの信号レベルが小さくなる。更に注入を増加すると、今度はＮＨ3が排出され、これにより、前記センサはＮＨ3に感応し、信号レベルが増加に転じる。
【００２１】
センサの信号レベルが増加に転じたとき、ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置からのＮＨ3及び（又は）尿素の注入量が減少に転じる。ＮＨ3及び（又は）尿素注入量が減少するに従ってセンサの信号レベルが増大から減少に転じる。このとき、ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置からのＮＨ3及び（又は）尿素注入量が増加に転じる。
【００２２】
つまり、本発明に係る脱硝システムにおいては、上記一連の動作を繰り返すことによって、ＮＯｘとＮＨ3 の合計値が最小になる点（最適点）を中心に、ＮＨ3 及び（又は）尿素注入量の増減が繰り返されることになる。これは、簡素な構成で、ＮＨ3 及び（又は）尿素注入量を精度よく補正制御できることにつながり、しかも、ＮＨ3 排出、ＮＯｘ排出を最小限に抑えることができる。
【００２３】
次に、第２の本発明に係る脱硝システムは、所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置と、該燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝装置とを有する脱硝システムにおいて、前記脱硝装置の前段に設置され、前記燃焼装置から前記脱硝装置へのガス経路にＮＨ3及び（又は）尿素を注入するＮＨ3及び（又は）尿素注入装置と、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置と前記脱硝装置の間に取り付けられ、ＮＯｘとＮＨ3に感応するセンサと、前記センサからの、前記燃焼装置から排出されたＮＯｘと前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置からのＮＨ3及び（又は）尿素との反応後のＮＨ3がＮＨ3過多の際のＮＨ3の増減に従った信号と、前記反応後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置によるＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行う補正制御装置とを有し、前記センサは、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定することを特徴とする。
【００２４】
この第２の本発明においては、上述した第１の本発明と同様に、センサがＮＨ3にも感応する性質を利用したものであり、この場合、脱硝装置の前段にセンサを取り付け、該センサの信号に基づいて、ＮＨ3及び（又は）尿素の注入量を補正制御するものである。
【００２５】
この第２の本発明に係る脱硝システムの動作は、上述した第１の本発明とほぼ同じであり、ＮＯｘとＮＨ3の合計値が最小になる点（最適点）を中心に、ＮＨ3及び（又は）尿素注入量の増減が繰り返されることになる。従って、この発明においても、簡素な構成で、ＮＨ3及び（又は）尿素注入量を精度よく補正制御でき、しかも、ＮＨ3排出、ＮＯｘ排出を最小限に抑えることができる。特に、この第２の本発明においては、ＮＨ3及び（又は）尿素注入量の増減速度を速めることができることから、ＮＨ3及び（又は）尿素の注入量に関する増減の繰り返し周期を短くすることができ、応答速度を速めることができる。
【００２６】
なお、この第２の本発明に係る脱硝システムにおいては、センサとして、酸素ポンプを利用し、脱硝触媒が付与されたセンサを用いることができる。
【００２７】
次に、第３の本発明に係る脱硝システムは、所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置と、該燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝装置とを有する脱硝システムにおいて、前記脱硝装置の前段に設置され、前記燃焼装置から前記脱硝装置へのガス経路にＮＨ3及び（又は）尿素を注入するＮＨ3及び（又は）尿素注入装置と、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置と前記脱硝装置の間に取り付けられ、ＮＯｘとＮＨ3に感応する第１のセンサと、前記脱硝装置の後段に取り付けられ、ＮＯｘとＮＨ3に感応する第２のセンサと、前記第１のセンサからの、前記燃焼装置から排出されたＮＯｘと前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置からのＮＨ3及び（又は）尿素との反応後のＮＨ3がＮＨ3過多の際のＮＨ3の増減に従った信号と、前記反応後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置によるＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行い、前記第２のセンサからの、前記脱硝装置から排出されるＮＨ3がＮＨ3過多の際のＮＨ3の増減に従った信号と、前記脱硝装置から排出されるＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置によるＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を補正する補正制御装置とを有し、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサは、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定することを特徴とする。
【００２８】
この第３の本発明においては、上述した第１及び第２の本発明と同様に、センサがＮＨ3にも感応する性質を利用したものであり、この場合、脱硝装置の前段に第１のセンサを取り付け、脱硝装置の後段に第２のセンサを取り付け、第１のセンサの信号に基づいて、ＮＨ3及び（又は）尿素の注入量を制御し、第２のセンサの信号に基づいて、上記制御を補正するものである。
【００２９】
前記補正としては、例えば前記第１のセンサの信号に基づくＮＨ3及び（又は）尿素の増減制御の増量速度と減量速度の比率の補正などが挙げられる。
【００３０】
この第３の本発明に係る脱硝システムにおいては、第１及び第２の本発明を組み合わせたシステムとなり、ＮＯｘ及びＮＨ3の双方の大気への流出を最も抑えることができる。この場合、少なくとも前記第１のセンサとして、酸素ポンプを利用し、脱硝触媒が付与されたセンサを用いることができる。
【００３１】
なお、これらの発明において、前記所定ガス成分は、前記外部空間から前記センサ内に導入されたＮＯｘと、前記外部空間から前記センサ内に導入されたＮＨ3が前記センサ内の酸素との反応によって生成されたＮＯｘである。
【００３２】
次に、第４の本発明に係る脱硝方法は、所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝処理を施す脱硝方法において、前記脱硝処理の前にＮＨ3及び（又は）尿素を注入し、前記脱硝処理後のガスを、ＮＯｘとＮＨ3に感応するセンサにて測定し、前記センサとして、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定するセンサを使用し、前記センサからの、前記脱硝処理後のＮＨ3がＮＨ3過多の際のＮＨ3の増減に従った信号と、前記脱硝処理後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行うことを特徴とする。
【００３３】
即ち、この発明は、センサがＮＨ3にも感応する性質を利用したものであり、脱硝処理後のガスをセンサにて測定し、該センサの信号に基づいて、ＮＨ3及び（又は）尿素の注入量を補正制御するものである。
【００３４】
具体的に説明すると、燃焼装置から排出されるガスへのＮＨ3及び（又は）尿素の注入量を増加させると、燃焼装置から排出されたＮＯｘが還元され、これにより、前記センサの信号レベルが小さくなる。更に注入を増加すると、今度はＮＨ3が排出され、これにより、前記センサはＮＨ3に感応し、信号レベルが増加に転じる。
【００３５】
センサの信号レベルが増加に転じたとき、前記ＮＨ3及び（又は）尿素の注入量が減少に転じる。ＮＨ3及び（又は）尿素注入量が減少するに従ってセンサの信号レベルが増大から減少に転じる。このとき、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入量が増加に転じる。
【００３６】
つまり、この第４の本発明に係る脱硝方法においては、上記一連の動作を繰り返すことによって、ＮＯｘとＮＨ3の合計値が最小になる点（最適点）を中心に、ＮＨ3及び（又は）尿素注入量の増減が繰り返されることになる。これは、簡素な処理方法で、ＮＨ3及び（又は）尿素注入量を精度よく補正制御できることにつながり、しかも、ＮＨ3排出、ＮＯｘ排出を最小限に抑えることができる。
【００３７】
次に、第５の本発明に係る脱硝方法は、所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝処理を施す脱硝方法において、前記脱硝処理の前にＮＨ3及び（又は）尿素を注入し、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入後のガスを、ＮＯｘとＮＨ3に感応するセンサにて測定し、前記センサとして、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定するセンサを使用し、前記センサからの、前記燃焼装置から排出されたＮＯｘと注入された前記ＮＨ3及び（又は）尿素との反応後のＮＨ3がＮＨ3過多の際のＮＨ3の増減に従った信号と、前記反応後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行うことを特徴とする。
【００３８】
この第５の本発明においては、上述した第４の本発明と同様に、センサがＮＨ3にも感応する性質を利用したものであり、この場合、脱硝処理前のガスをセンサにて測定し、該センサの信号に基づいて、ＮＨ3及び（又は）尿素の注入量を補正制御するものである。
【００３９】
この第５の本発明に係る脱硝方法においても、上述した第４の本発明と同様に、ＮＯｘとＮＨ3の合計値が最小になる点（最適点）を中心に、ＮＨ3及び（又は）尿素注入量の増減が繰り返されることになる。従って、この第５の本発明においても、簡素な処理方法で、ＮＨ3及び（又は）尿素注入量を精度よく補正制御でき、しかも、ＮＨ3排出、ＮＯｘ排出を最小限に抑えることができる。特に、この第５の本発明においては、ＮＨ3及び（又は）尿素注入量の増減速度を速めることができることから、ＮＨ3及び（又は）尿素の注入量に関する増減の繰り返し周期を短くすることができ、応答速度を速めることができる。
【００４０】
なお、第５の本発明に係る脱硝方法においては、センサとして、酸素ポンプを利用し、脱硝触媒が付与されたセンサを用いることができる。
【００４１】
次に、第６の本発明に係る脱硝方法は、所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝処理を施す脱硝方法において、前記脱硝処理の前にＮＨ3及び（又は）尿素を注入し、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入後のガスを、ＮＯｘとＮＨ3に感応する第１のセンサにて測定し、前記脱硝処理後のガスを、ＮＯｘとＮＨ3に感応する第２のセンサにて測定し、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサとして、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定するセンサを使用し、前記第１のセンサからの、前記燃焼装置から排出されたＮＯｘと注入された前記ＮＨ3及び（又は）尿素との反応後のＮＨ3がＮＨ3過多の際のＮＨ3の増減に従った信号と、前記反応後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行い、前記第２のセンサからの、前記脱硝処理後のＮＨ3がＮＨ3過多の際のＮＨ3の増減に従った信号と、前記脱硝処理後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置によるＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を補正することを特徴とする。
【００４２】
この第６の本発明においては、上述した第４及び第５の本発明と同様に、センサがＮＨ3にも感応する性質を利用したものであり、この場合、脱硝処理前のガスを第１のセンサにて測定し、脱硝処理後のガスを第２のセンサで測定する。そして、前記第１のセンサの信号に基づいて、ＮＨ3及び（又は）尿素の注入量を制御し、第２のセンサの信号に基づいて、上記制御を補正するものである。
【００４３】
前記補正としては、例えば前記第１のセンサの信号に基づくＮＨ3及び（又は）尿素の増減制御の増量速度と減量速度の比率の補正などが挙げられる。
【００４４】
この第６の本発明に係る脱硝方法においては、第４及び第５の本発明を組み合わせた脱硝方法となり、ＮＯｘ及びＮＨ3の双方の大気への流出を最も抑えることができる。この場合、少なくとも前記第１のセンサとして、酸素ポンプを利用し、脱硝触媒が付与されたセンサを用いることができる。
【００４５】
なお、これらの発明において、前記所定ガス成分は、前記外部空間から前記センサ内に導入されたＮＯｘと、前記外部空間から前記センサ内に導入されたＮＨ3が前記センサ内の酸素との反応によって生成されたＮＯｘである。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る脱硝システム及び脱硝方法を、所定の燃焼制御に基づいて発電器等の負荷にエネルギーを付与する内燃機関等の燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3 と反応させて、Ｎ2 とＨ2 Ｏにする脱硝システムに適用した３つの実施の形態例（以下、単に第１、第２及び第３の実施の形態に係る脱硝システムと記す）を図１〜図２１を参照しながら説明する。
【００４７】
第１〜第３の実施の形態に係る脱硝システムの構成について説明する前に、まず、これら実施の形態に係る脱硝システムで使用されるＮＯｘセンサについて、図１〜図３を参照しながら説明する。
【００４８】
本実施の形態に係る脱硝システムにて使用されるＮＯｘセンサは、図１に示すような酸素ポンプを用いたポンピングタイプのＮＯｘセンサや、図２に示すような酸素ポンプとＮＯｘ感応半導体を組み合わせたもの（参考例に係るＮＯｘセンサ）が用いられる。
【００４９】
図１に示すＮＯｘセンサは、ＺｒＯ2 等の酸素イオン伝導性固体電解質を用いたセラミックよりなる例えば６枚の固体電解質層１０ａ〜１０ｆが積層されて構成され、下から１層目及び２層目が第１及び第２の基板層１０ａ及び１０ｂとされ、下から３層目及び５層目が第１及び第２のスペース層１０ｃ及び１０ｅとされ、下から４層目及び６層目が第１及び第２の固体電解質層１０ｄ及び１０ｆとされている。
【００５０】
具体的には、第２の基板層１０ｂ上に第１のスペース層１０ｃが積層され、この第１のスペース層１０ｃ上に第１の固体電解質層１０ｄ、第２のスペース層１０ｅ及び第２の固体電解質層１０ｆが順次積層されている。また、第１及び第２の基板層１０ａ及び１０ｂ間には、酸素イオンの伝導性を高めるためのヒータ１２が絶縁膜１４を介して埋め込まれ、第２の基板層１０ｂと第１の固体電解質層１０ｄとの間には、基準ガス、例えば大気が導入される空間（基準ガス導入空間）１６が、第１の固体電解質層１０ｄの下面、第２の基板層１０ｂの上面及び第１のスペース層１０ｃの側面によって区画、形成されている。上記第１の固体電解質層１０ｄの下面のうち、上記基準ガス導入空間１６を形づくる下面には、被測定ガスの酸素分圧を測定するための基準電極１８が形成されている。
【００５１】
更に、このＮＯｘセンサは、第１及び第２の固体電解質層１０ｄ及び１０ｆ間に第２のスペース層１０ｅが挟設されると共に、第１及び第２の拡散律速部２０及び２２が挟設されている。
【００５２】
そして、第２の固体電解質層１０ｆの下面、第１及び第２の拡散律速部２０及び２２の側面並びに第１の固体電解質層１０ｄの上面にて被測定ガス中の酸素分圧を調整するための第１室２４が区画、形成され、第２の固体電解質層１０ｆの下面、第２の拡散律速部２２の側面及び第２のスペース層１０ｅの側面並びに第１の固体電解質層１０ｄの上面にてＮＯｘを測定するための第２室２６が区画、形成される。上記第１室２４及び第２室２６は、上記第２の拡散律速部２２を介して連通されている。
【００５３】
また、上記第２の固体電解質層１０ｆの下面のうち、上記第１室２４を形づくる下面には、後述する第１の酸素ポンプ２８を構成するための一方の電極（内側ポンプ電極）３０ａが形成され、上記第２の固体電解質層１０ｆの上面には、酸素ポンプ２８を構成するための他方の電極（外側ポンプ電極）３０ｂが形成され、第１の固体電解質層１０ｄの上面には、測定電極３２が形成されている。
【００５４】
また、上記第１の固体電解質層１０ｄの上面のうち、上記第２室２６を形づくる上面には、後述する第２の酸素ポンプ３４を構成するための一方の電極（上側ポンプ電極）３６ａが形成され、上記第１の固体電解質層１０ｄの下面のうち、基準ガス導入空間１６を形づくる下面であって、かつ上記基準電極１８とは別の箇所に第２の酸素ポンプ３４を構成するための他方の電極（下側ポンプ電極）３６ｂが形成されている。
【００５５】
ここで、上記第１及び第２の拡散律速部２０及び２２は、第１室２４及び第２室２６に導入される被測定ガスに対して所定の拡散抵抗を付与するものであり、例えば、被測定ガスを導入することができる多孔質材料又は所定の断面積を有した小孔からなる通路として形成することができる。
【００５６】
このＮＯｘセンサにおいては、第１室２４における内側ポンプ電極３０ａ及び外側ポンプ電極３０ｂ間に、電位差計３８によって検出された電位差に基づいて設定されたポンプ電圧Ｖｐが可変電源４０により印加されるようになっており、上記酸素ポンプ２８は、上記ポンプ電圧Ｖｐの印加によって、第１室２４に対して酸素の汲み出し又は汲み入れを行い、これによって、上記第１室２４内の酸素分圧が所定値に設定されるようになっている。即ち、このＮＯｘセンサは、第１室２４、酸素ポンプ２８、基準電極１８、測定電極３２及び基準ガス導入空間１６にて構成される酸素濃度制御器４２を具備した構成となっており、実質的な窒素酸化物の測定は、第２室２６において行われることになる。
【００５７】
このＮＯｘセンサの測定原理を簡単に説明すると、酸素濃度制御器４２における酸素ポンプ２８によって第１室２４内の酸素濃度が、ＮＯｘが分解されない程度に、例えば１０-7ａｔｍになるように、ポンプ電圧Ｖｐが印加される。１０-7ａｔｍでＮＯｘが分解されないようにするには、内側ポンプ電極３０ａ及び測定電極３２に、ＮＯｘ還元性の低い材料、例えばＡｕとＰｔの合金を用いることで達成される。
【００５８】
第１室２４における酸素濃度の検出は、酸素ポンプ２８における測定電極３２と基準電極１８間の両端電圧を基準としており、この両端電圧が基準電圧に近づくように、即ち、第１室２４の酸素濃度がほぼ０となるように上記ポンプ電圧Ｖｐが制御されて酸素ポンプ２８に印加されることになる。
【００５９】
これによって、第１室２４には一酸化窒素（ＮＯ）が残り、第１室２４に残ったＮＯは第２の拡散律速部２２を通って次の第２室２６に流れ込む。この第２室２６では、導入されたＮＯをＮとＯに分解し、そのうち、酸素Ｏの濃度を計測して、間接的にＮＯの濃度を求めるようにしている。ＮＯの分解を起こさせるには、上側ポンプ電極３６ａに例えばＲｈ，Ｐｔ等のＮＯｘ還元性を有する材料を用いることにより達成される。
【００６０】
この酸素Ｏの測定は、上側ポンプ電極３６ａと下側ポンプ電極３６ｂとの間に流れる電流を計測することにより行われる。具体的には、下側ポンプ電極３６ｂと上側ポンプ電極３６ａ間にポンプ電源４４を第２室２６から酸素Ｏを汲み出す方向に接続する。このとき、第２室２６に酸素がなければ、上記両電極３６ａ及び３６ｂ間での酸素の移動（酸素の汲み出し）は行われないため、該両電極３６ａ及び３６ｂ間に電流は流れず、第２室２６に酸素があれば、酸素の汲み出し動作によって上記両電極３６ａ及び３６ｂ間に電流が流れることになる。従って、ポンプ電源４４に直列に電流計４６を挿入接続してその電流値を計測することにより、第２室２６の酸素濃度を測定することができる。そして、この電流値は、汲み出される酸素の量に比例することから、この電流値からＮＯの量を定めることが可能となり、これは、同時にＮＯ2 を測定し得ることと同じである。
【００６１】
次に、図２に示す参考例に係るＮＯｘセンサは、図１に示すＮＯｘセンサとほぼ同様の構成を有するが、第２の拡散律速部２２、第２室２６が存在しない点で異なる。従って、図１と対応するものについては同符号を記し、その重複説明を省略すると共に、第１の拡散律速部２０に対応する部分を「拡散律速部」とし、第１室２４に対応する部分を「測定室」とする。
【００６２】
そして、この図２に示す参考例に係るＮＯｘセンサは、第１の固体電解質層１０ｄの上面のうち、上記測定室２４を形づくる上面で、かつその奥行き側に、測定電極３２とＮＯｘ感応半導体５０が互いに並行して形成されている。特に、ＮＯｘ感応半導体５０の両端には、該半導体５０の抵抗を測定するための一対の電極５２ａ及び５２ｂが形成されている。このＮＯｘ感応半導体５０は、各種の特定のガス成分を含有する雰囲気やガス流中にさらされると、その電気抵抗値が変化するという現象が起こることが知られている。
【００６３】
従って、上記一対の電極５２ａ及び５２ｂに所定のセンス電流を流すことにより、測定室２４中の雰囲気に含まれる特定のガス成分の濃度に応じた電圧信号を両端電極５２ａ及び５２ｂから取り出すことができる。
【００６４】
図３の特性図は、図１に示すＮＯｘセンサのＮＯ（ＮＯｘの主成分）とＮＨ3 に対する感度を示すものである。ＮＨ3 に対して、ＮＯとほぼ同等の感度を示している。
【００６５】
これは、第１室２４内で次の反応が起こり、ＮＨ3 と等量のＮＯが発生しているためである。但し、ＮＨ3 はＮＯよりも拡散係数が小さいため、ＮＯと比較すると第１室２４内に入りにくく、ＮＯよりもやや感度が下がっている。なお、図２に示すＮＯｘセンサについては図示しないが、図１のＮＯｘセンサとほぼ同じような特性を示す。
【００６６】
４ＮＨ3 ＋５Ｏ2 →４ＮＯ＋６Ｈ2 Ｏ
第１〜第３の実施の形態に係る脱硝システムでは、上記ＮＯｘセンサのＮＨ3 の感度特性を利用する。この場合、単に、ＮＨ3 や尿素を還元剤とするシステムの触媒下流にＮＯｘセンサを取り付け、特開昭６４−８３８１６号や特開平５−１１３１１６号のような補正制御を行っても、ＮＨ3 が多量に注入された場合、触媒から排出されたＮＨ3 に基づいて信号を発するため、ＮＯｘが排出されていると判断し、更にＮＨ3 注入が増量されることになることから、工夫が必要である。
【００６７】
そこで、第１の実施の形態に係る脱硝システムは、図４に示すように、燃焼制御装置６０による所定の燃焼制御に基づいて発電器等の負荷６２にエネルギーを付与する内燃機関等の燃焼装置６４から配管６６を通じて排出されるＮＯｘをＮＨ3 と反応させて、Ｎ2 とＨ2 Ｏにする脱硝装置６８を有する脱硝システムにおいて、上記脱硝装置６８の後段にＮＯｘセンサ７０が取り付けられて構成され、該ＮＯｘセンサ７０からの検出信号Ｓｉに基づいてＮＨ3 注入量制御装置７２にてＮＨ3 の注入量を補正制御するものである。この補正制御は、内燃機関等の燃焼装置６４の運転条件から予め定めた基本注入量に対してＮＨ3 注入を増減することにより行う。
【００６８】
ＮＯｘセンサ７０として、図１に示すＺｒＯ2 のポンピングタイプのＮＯｘセンサを用いた場合は、第１室２４内で上記のようにＮＨ3 と酸素が反応してＮＯが発生し、第２室２６でＮ2 とＯ2 に分解され、発生Ｏ2 を測定するため、当該ＮＯｘセンサ７０はＮＨ3 にも感応する。
【００６９】
また、図２に示すＮＯｘセンサのＮＯｘ感応半導体５０は、酸素依存性をもつため、酸素ポンプ２８と該ＮＯｘ感応半導体５０を組み合わせ、具体的には、酸素ポンプ２８で一定の酸素濃度に制御した空間（測定室２４）内にＮＯｘ感応半導体５０を配置することにより構成される。この場合も酸素濃度制御空間（測定室２４）内でＮＨ3 は酸素と反応し、ＮＯを発生するため、結果として、ＮＨ3 に感応することになる。
【００７０】
一方、ＮＨ3 注入量制御装置７２は、図５に示すように、その内部にＮＯｘセンサ７０から出力される検出信号Ｓｉをデジタルの検出データＤｉに変換するＡ／Ｄ変換器８０と、外部に設置されたＮＨ3 ポンプから出力されるＮＨ3 ガスの配管への注入量を調整する注入量調節部８２と、上記Ａ／Ｄ変換器８０から出力される検出データＤｉの値（便宜上、データ値Ｄｉと記す場合もある）が減少から増加に転じた時点で、上記注入量調整部８２に対してＮＨ3 ガスの注入量を増減するための制御信号Ｓｃを出力する制御部８６とを有して構成されている。制御信号Ｓｃは、例えば電磁弁よりなる注入量調節部８２の開閉時間を制御する信号として該注入量調節部８２に出力される。
【００７１】
上記制御部８６は、例えばマイクロコンピュータにて構成され、プログラムＲＯＭ内に登録されているシーケンス制御プログラムを動作用ＲＡＭにストアして起動することにより、図６〜図９で示す制御を行うようになっている。
【００７２】
具体的にその制御動作を図６の原理図及び図７のタイミングチャートに基づいて説明すると、まず、燃焼装置６４から排出されるガス中のＮＯｘがＮＨ3 注入量制御装置７２から注入されるＮＨ3 ガスによって還元されている段階においては、脱硝装置６８から排出されるガス中に混入されているＮＯｘ成分が徐々に少なくなることから、ＮＯｘセンサ７０から出力される検出信号Ｓｉのデータ値Ｄｉは徐々に低下することとなる。そして、上記データ値Ｄｉが減少から増加に転じた時点（Ｂ点）で、制御部８６からＮＨ3 ガスの減量を示す制御信号Ｓｃが出力され、これによって、注入量調節部８２はＮＨ3 ガスの上記配管６６への注入量を徐々に減じるように調節する。この段階から、ＮＯｘセンサ７０はＮＨ3 に感応し、ＮＨ3 成分の増減に従った信号波形を出力する。
【００７３】
図６及び図７のＢ点は、ＮＨ3 ガスのＮＯｘとの等量点を示すが、脱硝装置６８における触媒の効率分だけ僅かにＮＯｘ及びＮＨ3 が触媒から排出されることになる。このＢ点からＮＨ3 を減らしても、注入口９０とＮＯｘセンサ７０との設置距離の関係から検出信号Ｓｉ上、ＮＨ3 過多を示すことになり、系において、余剰ＮＨ3 が排出されたこととして認識されることになる。
【００７４】
つまり、上記制御部８６からの減量を示す制御信号Ｓｃの出力時点から、ＮＨ3 ガスの配管６６への注入量が減じることになるが、その減じられたＮＨ3 ガスが注入口９０から脱硝装置６８を通過して、ＮＯｘセンサ７０に到達するまでに時間がかかるため、検出信号Ｓｉ（Ｄｉ）の波形は、一時的にＮＨ3 ガスの加え過ぎとして現れ、ＮＯｘセンサ７０の検出信号Ｓｉ（Ｄｉ）は、ピーク値を迎えることとなる（Ｃ点）。そして、減少開始されたＮＨ3 ガスがＮＯｘセンサ７０に到達すると、上記検出信号Ｓｉのデータ値Ｄｉは再び減少に転じる。
【００７５】
この場合、ＮＨ3 ガスの配管６６への注入量は減少し続けているから、再度、上記検出信号Ｓｉのデータ値Ｄｉは徐々に低下することとなる。該データ値Ｄｉが再び減少から増加に転じた時点（Ｂ点）で、制御部８６は、注入量調節部８２に対してＮＨ3 ガスの増量を示す制御信号Ｓｃを出力する。これによって、注入量調節部８２は、ＮＨ3 ガスの上記配管６６への注入量を徐々に増量するように調節する。この段階から、ＮＯｘセンサ７０はＮＯｘに感応し、ＮＯｘの増減に従った信号波形を出力する。
【００７６】
ＮＨ3 ガスの注入量を増加に転じても、上記のように、注入口９０からＮＯｘセンサ７０までのガスの到達時間の関係で、しばらくはＮＨ3 ガスの注入量が少ない状態（即ち、ＮＯｘが多い状態）が続き、検出信号Ｓｉのデータ値Ｄｉが増大する。そして、ＮＯｘセンサ７０の検出信号Ｓｉはピーク値を迎え（Ａ点）、増加開始されたＮＨ3 ガスがＮＯｘセンサ７０に到達すると、上記検出信号Ｓｉのデータ値Ｄｉは再び当量点（Ｂ点）に向かって減少に転じる。
【００７７】
このように、上記第１の実施の形態に係る脱硝システムにおいては、上記一連の制御動作を繰り返すことによって、ＮＯｘとＮＨ3 の合計値が最小になる点（最適点＝基準値＋増減の平均値）を中心に、ＮＨ3 注入量の増減が繰り返されることになる。
【００７８】
従って、図８に示すように、燃焼装置６４から排出されるガス中のＮＯｘ成分が例えばステップ状に急激に増加した場合、その増加時点において、ＮＯｘセンサ７０から出力される検出信号Ｓｉのデータ値Ｄｉが大幅に増加し、これによって、制御部８６から注入量調節部８２に対するＮＨ3 の増量を示す制御信号Ｓｃの出力期間が、区間Ａに示すように、増加前の出力期間（区間Ｂ）よりも長くなり、結果的にＮＨ3 の注入量が増加することになる。
【００７９】
上記燃焼装置６４から排出されるガス中のＮＯｘ成分が減少した場合は、上記とは逆の動作が行われ、今度は、ＮＨ3 の注入量が減少する。
【００８０】
上記動作は、ＮＯｘ濃度の増減に合わせてＮＨ3 の注入量の基準値が上方又は下方にレベルシフトされることと等価であり、ＮＯｘ濃度の増減に追従して常時最適点で制御することが可能となる。
【００８１】
このことから、上記第１の実施の形態に係る脱硝システムにおいては、簡素な構成で、ＮＨ3 注入量を精度よく補正制御でき、しかも、ＮＨ3 排出、ＮＯｘ排出を最小限に抑えることができる。
【００８２】
上記制御部８６による注入量調節部８２への制御形態は、図７に示すように、徐々に増量及び徐々に減量というように三角波に沿った制御動作としているが、その他、図９に示すように、増減量のジャンプを行うようにしてもよい。
【００８３】
具体的に説明すると、ＮＯｘセンサ７０から出力される検出信号Ｓｉのデータ値Ｄｉが減少から増加に転じた時点（Ｂ点）で、制御部８６から例えば増量を示す制御信号Ｓｃを出力するが、このとき、注入量調節部８２において、上記制御部８６からの上記制御信号Ｓｃの入力に基づいてＮＨ3 ガスをある注入量まで急激（ステップ状）に増量させた後、注入量を直線状に増加させるリニア特性に切り替えるようにし、更に次のＢ点の到来によって制御部８６から出力される減量を示す制御信号Ｓｃの入力に基づいて、ＮＨ3 ガスをある注入量まで急激（ステップ状）に減量させた後、注入量を直線状に減少させるリニア特性に切り替えるようにする。
【００８４】
この制御動作を採用すれば、増量と減量の切り替え周期が図７の場合よりも短くなり、等量点Ｂからの総ずれ量（斜線で示す）も小さくなるため、より安定した制御を行うことが可能となる。
【００８５】
この場合、急激に増量又は減量させる量（ジャンプ量）は、ジャンプ終了点が等量点Ｂに近くなるように設定することが好ましい。ＮＨ3 の注入口からＮＯｘセンサの取付位置までの離間距離に基づくＮＨ3 ガスの到達時間（ＮＨ3 系の遅れ時間）と増量／減量速度に見合ったジャンプ量を設定すれば、等量点Ｂ近くに設置することができる。
【００８６】
また、増減量速度を抑え、ジャンプ量を適宜選択することにより、ＮＨ3 濃度の振れピーク値を最小に抑え、総ずれ量（ずれ量の積分値）を抑えることができる。
【００８７】
このように、上記第１の実施の形態に係る脱硝システムでは、ＮＯｘ＋ＮＨ3 が最小になるようにＮＨ3 注入量を補正制御することが可能となる。
【００８８】
次に、第２の実施の形態に係る脱硝システムについて図１０を参照しながら説明する。なお、図４と対応するものについては同符号を記し、その重複説明を省略する。
【００８９】
この第２の実施の形態に係る脱硝システムは、図１０に示すように、上記第１の実施の形態に係る脱硝システムとほぼ同じ構成を有するが、ＮＨ3 注入量制御装置７２から供給されるＮＨ3 ガスの注入口９０と脱硝装置６８の間にＮＯｘセンサ７０が取り付けられる点で異なる。
【００９０】
そして、この第２の実施の形態に係る脱硝システムにおいては、ＮＯｘセンサ７０から出力される検出信号Ｓｉに基づいて、ＮＨ3ガスの注入量が制御される。この場合、上記第１の実施の形態に係る脱硝システムと同様に、ＮＯｘセンサとしては、図１に示すＺｒＯ2による酸素ポンプを用いたポンピングタイプや、図２に示す酸素ポンプと半導体を組み合わせたもの（参考例）が用いられる。
【００９１】
この第２の実施の形態に係る脱硝システムでは、図１に示すＺｒＯ2 のポンピングタイプの第１の拡散律速部２０、第１室２４内あるいは第１の拡散律速部２０の入口、又はこれら２つ以上の箇所に、ＮＨ3 ＋ＮＯｘ→Ｎ2 ＋Ｈ2 Ｏの反応を引き起こす触媒５４が設置される。
【００９２】
図１１に、第１の拡散律速部２０の入口に上記触媒５４を設置した例を示し、図１２に、第１の拡散律速部２０に上記触媒５４を設置した例を示す。また、図１３に、第１室２４内に上記触媒５４を設置した例を示す。また、上記触媒５４としては、多孔質アルミナにＰｔが担持されたものが用いられる。この場合、ＰｔのほかにＦｅ2 Ｏ3 、Ｃｒ2 Ｏ3 、Ｖ2 Ｏ5 等が使用される。
【００９３】
酸素ポンプと半導体を組み合わせたものでは、拡散通路、空間内あるいは拡散通路の入口、又はこれら２つ以上の箇所に、上記と同様にＮＨ3 ＋ＮＯｘ→Ｎ2 ＋Ｈ2 Ｏの反応を引き起こす触媒が設置される。
【００９４】
触媒でＮＨ3 ＋ＮＯｘ→Ｎ2 ＋Ｈ2 Ｏの反応が起こり、反応の余剰のＮＯｘがＮＯｘセンサにおいて検出されて検出信号Ｓｉとして出力される。ＮＨ3 過多の場合は、第１室２４又は空間で余剰ＮＨ3 がＮＨ3 ＋Ｏ2 →ＮＯ＋Ｈ2 Ｏとなり、余剰ＮＨ3 に対応したＮＯが発生し、ＮＯｘセンサ７０は余剰ＮＨ3 に対応した検出信号Ｓｉを発生する。
【００９５】
制御の方法は、上記第１の実施の形態に係る脱硝システムと同様であり、上記のＮＯｘセンサ７０の特性から、ＮＨ3 の注入量が等量点Ｂ近傍で制御されることになる。
【００９６】
上記第１の実施の形態に係る脱硝システムと比べると、ＮＨ3 増減量速度を速め、増減量周期を速めることができる。
【００９７】
そして、ＮＯｘセンサ７０の検出信号Ｓｉのピーク値を小さく、かつ等量点Ｂからのずれの総和を小さく、更に増量と減量の切り替え周期が短くなるように増減量速度、増量ジャンプ、減量ジャンプを設定することにより、触媒下流（脱硝装置の後段）へのＮＯｘ、ＮＨ3 の流出を小さく抑えることができ、好ましい。
【００９８】
即ち、多少のＮＯｘ、ＮＨ3 の過多が周期的に発生していても、脱硝装置６８内で平均化が起こり、ＮＨ3 とＮＯｘの平均値が等量であれば、触媒下流へのそれらのガスの流出を小さく抑えられる。この場合、ＮＨ3 増減量の周期が速いほど、ＮＨ3 、ＮＯｘ過多のピークが小さくなるように制御するのが効果的である。
【００９９】
このように、ＮＯｘセンサ７０に脱硝触媒を設け、ＮＨ3 注入口９０と脱硝装置６８の間に上記ＮＯｘセンサ７０を取り付けて、ＮＨ3 注入の補正制御を行うことにより、第１の実施の形態に係る脱硝システムと比べてＮＨ3 、ＮＯｘの流出を抑えることができる。
【０１００】
もちろん、ＮＨ3 注入口９０からＮＯｘセンサ７０までの距離も短くなり、制御速度も速めることができるため、制御精度も高まる。
【０１０１】
次に、第３の実施の形態に係る脱硝システムについて図１４を参照しながら説明する。なお、図４と対応するものについては同符号を記し、その重複説明を省略する。
【０１０２】
この第３の実施の形態に係る脱硝システムは、図１４に示すように、上記第１の実施の形態に係る脱硝システムとほぼ同じ構成を有するが、ＮＨ3 注入量制御装置７２から供給されるＮＨ3 ガスの注入口９０と脱硝装置６８の間に第１のＮＯｘセンサ７０Ａが取り付けられ、脱硝装置６８の後段に第２のＮＯｘセンサ７０Ｂが取り付けられる点で異なる。即ち、第１及び第２の実施の形態に係る脱硝システムを組み合せた構成となっている。
【０１０３】
そして、この第３の実施の形態に係る脱硝システムにおいては、第１のＮＯｘセンサ７０Ａから出力される検出信号Ｓｉ１に基づいて、ＮＨ3 ガスの注入量が制御され、第２のＮＯｘセンサ７０Ｂから出力される検出信号Ｓｉ２に基づいて、上記制御に対する補正が行われる。
【０１０４】
この場合、上記第１の実施の形態に係る脱硝システムと同様に、ＮＯｘセンサ７０Ａ及び７０Ｂとしては、図１に示すＺｒＯ2 による酸素ポンプを用いたポンピングタイプや、図２に示す酸素ポンプと半導体を組み合わせたものが用いられる。
【０１０５】
上記補正の方法は、以下の方法による。例えば、ＮＨ3 過多の場合、即ち、図１５Ａに示すように、ＮＨ3 の振れ幅Ｗが等量点ＢよりＮＨ3 過多にずれている場合は、図１５Ｂに示すように、ＮＨ3 過多における信号波形のピーク値がＮＨ3 過少における信号波形のピーク値よりも大きくなることから、これら信号波形のピーク値が揃うようにＮＨ3 注入量制御の増量速度と減量速度の比率を補正し、また、増量時のジャンプ量と減量時のジャンプ量の比率を補正する。更に、ピーク値が最小となるように増量速度、減量速度、ジャンプ量を補正する。
【０１０６】
この場合、上記信号波形の積分値が最小となるように上記ファクターを補正することが好ましい。
【０１０７】
一方、ＮＨ3 過少の場合、即ち、図１６Ａに示すように、ＮＨ3 の振れ幅Ｗが等量点ＢよりＮＨ3 過少にずれている場合は、図１６Ｂに示すように、ＮＨ3 過少における信号波形のピーク値がＮＨ3 過多における信号波形のピーク値よりも大きくなることから、これら信号波形のピーク値が揃うようにＮＨ3 注入量制御の増量速度と減量速度の比率を補正し、増量時のジャンプ量と減量時のジャンプ量の比率を補正する。更に、ピーク値が最小となるように増量速度、減量速度、ジャンプ量を補正する。
【０１０８】
この場合も、上記信号波形の積分値が最小となるように上記ファクターを補正することが好ましい。
【０１０９】
ここで、ＮＨ3 の増量速度及び減量速度（以下、単に増・減量速度と記す）を補正する場合について図１７〜図２０を参照しながら具体的に説明する。
【０１１０】
上記ＮＨ3 の増・減量速度の補正処理は、例えば、図５に示す制御部８６において、そのプログラムＲＯＭ内に登録されている増・減量速度補正手段（増・減量速度補正プログラム）を動作用ＲＡＭにストアされて起動されることにより行われる。
【０１１１】
上記増・減量速度補正手段は、図１７に示すように、Ａ／Ｄ変換器８０から順次送られてくる検出データＤｉを読み込む検出データ読込み手段１００を有する。
【０１１２】
この検出データ読込み手段１００は、初期段階においてのみ、Ａ／Ｄ変換器８０からシリーズに送られてくる２つの検出データＤｉ及びＤi+1 を読み込んで、それぞれ前回の検出データＤｏ及び今回の検出データＤｎとして第１及び第２のレジスタＲ１及びＲ２に格納し、それ以外の段階では、Ａ／Ｄ変換器８０から送られてくる検出データＤｉを今回の検出データＤｎとして第２のレジスタＲ２に格納するという処理を行う。
【０１１３】
上記増・減量速度補正手段は、上記検出データ読込み手段１００のほか、第２のレジスタＲ２の値（今回の検出データＤｎ）を前回の検出データＤｏとして第１のレジスタＲ１に格納する検出データ更新手段１０２と、前回の検出データ値Ｄｏと今回の検出データ値Ｄｎの大小を判別するデータ値判別手段１０４と、該データ値判別手段１０４での判別結果に基づいて検出データＤｉが増加に向かっているか減少に向かっているかを示すデータ値の推移を設定し、その属性値をレジスタｎに格納する推移設定手段１０６と、レジスタｎの値（推移属性値）に基づいてデータ値が現在どのような推移状態にあるかを判別する推移判別手段１０８と、上記データ値判別手段１０４での判別結果に基づいて第２のレジスタＲ２の値（今回の検出データ値Ｄｎ）を１回目の最大値として設定し、その値をレジスタＳｎ１に格納する第１の最大値設定手段１１０と、上記データ値判別手段１０４での判別結果に基づいて第２のレジスタＲ２の値（今回の検出データ値Ｄｎ）を２回目の最大値として設定し、その値をレジスタＳｎ２に格納する第２の最大値設定手段１１２と、レジスタＳｎ１の値（１回目の最大値）とレジスタＳｎ２の値（２回目の最大値）との偏差を演算し、その演算値を今回の偏差値としてレジスタＳｎｄに格納する最大値偏差演算手段１１４と、レジスタＳＤの値（前回の偏差値）に基づいて、現在、初期段階にあるか否かを判別する初期段階判別手段１１６と、レジスタＳｎｄの値（今回の偏差値）とレジスタＳｔｈの値（しきい値）に基づいて、今回補正が必要か否かの判別を行う補正要否判別手段１１８と、レジスタＳｎｄの値（今回の偏差値）とレジスタＳＤの値（前回の偏差値）に基づいて、増量補正とすべきか減量補正とすべきかという補正の方向を判別する補正方向判別手段１２０と、該補正方向判別手段１２０での判別結果に基づいて補正方向の属性値を正又は負（増量方向又は減量方向）に設定する補正方向設定手段１２２と、レジスタＫに格納されている補正量を今回の補正属性値に基づいて更新設定し、再びレジスタＫに格納する補正量設定手段１２４と、予め設定された基本速度値（第３のレジスタＲ３の値）に上記補正量設定手段１２４にて更新設定された補正量（レジスタＫの値）を付加して今回の速度データＳｃを設定する速度データ設定手段１２６と、該速度データ設定手段１２６にて設定された速度データＳｃを注入量調節部８２（図５参照）に出力する速度データ出力手段１２８と、今回の偏差値を前回の偏差値として更新する最大値偏差更新手段１３０とを有して構成されている。
【０１１４】
次に、上記増量・減量速度補正手段での処理動作を図１８及び図１９のフローチャート並びに図２０のタイミングチャートを参照しながら説明する。
【０１１５】
この増・減量速度補正手段は、図１８に示すように、まず、処理開始時点ｔ０（図２０参照）において、検出データ読込み手段１００を通じて、Ａ／Ｄ変換器８０から送られてくる検出データＤｉを読み込み、その読み込んだ検出データＤｉを前回の検出データＤｏとして第１のレジスタＲ１に格納する（ステップＳ１）。
【０１１６】
次に、ステップＳ２において、同じく検出データ読込み手段１００を通じて、Ａ／Ｄ変換器８０から次に送られてくる検出データＤi+1 を読み込み、その読み込んだ検出データＤi+1 を今回の検出データＤｎとして第２のレジスタＲ２に格納する。
【０１１７】
次に、ステップＳ３において、推移判別手段１０８を通じて、検出データ値Ｄｉの現在の推移状態を判別する。この判別は、レジスタｎの値に基づいて行われる。
【０１１８】
レジスタｎの値が「０」であって、現在、１回目の減少過程であると判別された場合は、次のステップＳ４に進み、データ値判別手段１０４を通じて、前回の検出データ値Ｄｏと今回の検出データ値Ｄｎの大小が判別される。具体的には、第２のレジスタＲ２の値と第１のレジスタＲ１の値との差分をとり、該差分値が「０」より大きいかどうかで行われる。
【０１１９】
上記差分値が「０」以下である場合は、再びステップＳ２に戻る。該ステップＳ２における２回目以降の検出データ読込み手段１００での処理は、まず、検出データ更新手段１０２を通じて第２のレジスタＲ２の値（今回の検出データＤｎ）を前回の検出データＤｏとして第１のレジスタＲ１に格納するという処理が行われ、次いで、Ａ／Ｄ変換器８０から送られてくる検出データＤｉを読み込んで今回の検出データＤｎとして第２のレジスタＲ２に格納するという処理が行われる。上記検出データ更新手段１０２での第２のレジスタＲ２から第１のレジスタＲ１への値の移動動作を、以下の説明では、便宜的に「検出データの更新処理」として記す。
【０１２０】
ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ２の一連の処理動作は、第２のレジスタＲ２の値（今回の検出データＤｎ）が第１のレジスタＲ１の値（前回の検出データＤｏ）よりも大きくなる時点ｔ１まで行われる。
【０１２１】
そして、時点ｔ１となった段階で、ステップＳ４での差分値が「０」より大きくなることから、次のステップＳ５に進み、推移設定手段１０６を通じて、レジスタｎに１回目の増加過程を示す推移属性値「１」を格納する。その後、再びステップＳ２に戻り、検出データ更新手段１０２を通じて検出データの更新処理を行った後、検出データ読込み手段１００を通じて、次の検出データＤｉを読み込み、ステップＳ３を経てステップＳ６に進む。
【０１２２】
このステップＳ６においては、データ値判別手段１０４を通じて、前回の検出データ値Ｄｏと今回の検出データ値Ｄｎの大小が判別される。具体的には、上記ステップＳ４での判別処理と同様に、第２のレジスタＲ２の値と第１のレジスタＲ１の値との差分をとり、該差分値が「０」より大きいかどうかで行われる。
【０１２３】
上記差分値が「０」より大きい場合は、ステップＳ７に進み、第１の最大値設定手段１１０を通じて、第２のレジスタＲ２の値（今回の検出データ値Ｄｎ）を１回目の最大値としてレジスタＳｎ１に格納する。その後、再びステップＳ２に戻って、検出データ更新手段１０２を通じて検出データの更新処理を行った後、検出データ読込み手段１００を通じて、次の検出データＤｉを読み込む。
【０１２４】
上記ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ６→ステップＳ７→ステップＳ２の一連の動作は、第２のレジスタＲ２の値（今回の検出データ値Ｄｎ）が第１のレジスタＲ１の値（前回の検出データ値Ｄｏ）以下となる時点ｔ２まで行われ、レジスタＳｎ１の値は、ステップＳ２において読み込まれた検出データ値Ｄｉ（＝Ｄｎ）に順次書き換えられる。
【０１２５】
そして、時点ｔ２となった段階で、ステップＳ６での差分値が「０」以下となることから、次のステップＳ８に進み、推移設定手段１０６を通じて、レジスタｎに２回目の減少過程を示す推移属性値「２」を格納する。その後、再びステップＳ２に戻り、検出データ更新手段１０２を通じて検出データの更新処理を行った後、検出データ読込み手段１００を通じて、次の検出データＤｉを読み込み、ステップＳ３を経てステップＳ９に進む。
【０１２６】
このステップＳ９においては、データ値判別手段１０４を通じて、前回の検出データ値Ｄｏと今回の検出データ値Ｄｎの大小が判別される。具体的には、上記ステップＳ４やステップＳ６での判別処理と同様に、第２のレジスタＲ２の値と第１のレジスタＲ１の値との差分をとり、該差分値が「０」より大きいかどうかで行われる。
【０１２７】
上記差分値が「０」以下である場合は、再びステップＳ２に戻り、検出データ更新手段１０２を通じて検出データの更新処理を行った後、検出データ読込み手段１００を通じて、次の検出データＤｉを読み込む。
【０１２８】
ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ９→ステップＳ２の一連の処理動作は、第２のレジスタＲ２の値（今回の検出データ値Ｄｎ）が第１のレジスタＲ１の値（前回の検出データ値Ｄｏ）よりも大きくなる時点ｔ３まで行われる。
【０１２９】
そして、時点ｔ３となった段階で、ステップＳ９での差分値が「０」より大きくなることから、次のステップＳ１０に進み、推移設定手段１０６を通じて、レジスタｎに２回目の増加過程を示す推移属性値「３」を格納する。その後、再びステップＳ２に戻り、検出データ更新手段１０２を通じて検出データの更新処理を行った後、検出データ読込み手段１００を通じて、次の検出データＤｉを読み込み、ステップＳ３を経てステップＳ１１に進む。
【０１３０】
このステップＳ１１においては、データ値判別手段１０４を通じて、前回の検出データ値Ｄｏと今回の検出データ値Ｄｎの大小が判別され、第２のレジスタＲ２の値と第１のレジスタＲ１の値との差分値が「０」より大きい場合は、ステップＳ１２に進み、第２の最大値設定手段１１２を通じて、第２のレジスタＲ２の値（今回の検出データ値Ｄｎ）を２回目の最大値としてレジスタＳｎ２に格納する。その後、再びステップＳ２に戻って、検出データ更新手段１０２を通じて検出データの更新処理を行った後、検出データ読込み手段１００を通じて、次の検出データＤｉを読み込む。
【０１３１】
上記ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ１１→ステップＳ１２→ステップＳ２の一連の動作は、第２のレジスタＲ２の値（今回の検出データ値Ｄｎ）が第１のレジスタＲ１の値（前回の検出データＤｏ）以下となる時点ｔ４まで行われ、レジスタＳｎ２の値は、ステップＳ２において読み込まれた検出データ値Ｄｉ（＝Ｄｎ）に順次書き換えられる。
【０１３２】
そして、時点ｔ４となった段階で、ステップＳ１１での差分値が「０」以下となることから、次のステップＳ１３に進み、推移設定手段１０６を通じて、レジスタｎに１回目の減少過程を示す推移属性値「０」を格納する。
【０１３３】
次に、図１９のステップＳ１４に進み、最大値偏差演算手段１１４を通じて、レジスタＳｎ１の値（１回目の最大値）とレジスタＳｎ２の値（２回目の最大値）との偏差を演算し、該演算値の絶対値を今回の偏差値としてレジスタＳｎｄに格納する。
【０１３４】
次に、ステップＳ１５において、初期段階判別手段１１６を通じて、現在、初期段階（１回目の偏差値しか得られていない段階）であるか否かが判別される。この判別は、前回の偏差値が格納されるレジスタＳＤの値が初期値であるかどうかで行われる。この初期値としては、設定値としてはあり得ない値、例えば１０進の「９９９」が選ばれる。
【０１３５】
レジスタＳＤの値が初期値である場合は、ステップＳ１６に進んで、最大値偏差更新手段１３０を通じて、レジスタＳｎｄの値（今回の偏差値）を前回の偏差値としてレジスタＳＤに格納する。その後、再びステップＳ２に戻り、検出データ更新手段１０２を通じて検出データの更新処理を行った後、検出データ読込み手段１００を通じて、次の検出データＤｉを読み込み、ステップＳ３を経てステップＳ４に進む。上記ステップＳ１３での処理においてレジスタｎに「０」が格納されていることから、ステップＳ３からステップＳ４に進むことになる。
【０１３６】
そして、上記ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ２の一連の動作が時点ｔ５まで行われて、レジスタｎに値「１」が格納され、その後、ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ６→ステップＳ７の一連の動作が時点ｔ６まで行われて、時点ｔ６での検出データが１回目の最大値としてレジスタＳｎ１に格納されると同時にレジスタｎに値「２」が格納される。
【０１３７】
その後、上記ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ９→ステップＳ２の一連の動作が時点ｔ７まで行われて、レジスタｎに値「３」が格納され、その後、ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ１１→ステップＳ１２の一連の動作が時点ｔ８まで行われて、時点ｔ８での検出データが２回目の最大値としてレジスタＳｎ２に格納されると同時にレジスタｎに値「０」が格納される。
【０１３８】
その後、図１９のステップＳ１４を経てステップＳ１５に進むことになるが、ステップＳ１５での判別処理においては、レジスタＳＤの値が初期値ではなく、前回の偏差値（時点ｔ２での１回目の最大値と時点ｔ４での２回目の最大値との差分の絶対値）が格納されていることから、次のステップＳ１７に進み、補正要否判別手段１１８を通じて、補正が必要が否かの判別が行われる。この判別は、レジスタＳｎｄの値（今回の偏差値）がレジスタＳｔｈの値（しきい値）よりも大きいかどうかで行われる。なお、上記しきい値は、予め仕様にて設定され、データＲＯＭにおける所定の記憶領域に登録される性質のものであり、この増・減量速度補正プログラムの起動時において、当該増・減量速度補正プログラムによって上記データＲＯＭから読み出されて上記レジスタＳｔｈに格納されるようになっている。
【０１３９】
そして、今回の偏差値がしきい値よりも大きく、補正が必要であると判別された場合は、次のステップＳ１８に進み、補正方向判別手段１２０を通じて、今回の補正を増量補正とすべきか減量補正とすべきかが判別される。この判別は、レジスタＳｎｄの値（今回の偏差値）とレジスタＳＤの値（前回の偏差値）に基づいて行われ、今回の偏差値が前回の偏差値以下であれば増量補正としてステップＳ１９に進み、補正方向の属性値Ａを＋Ａとして定義する。この補正方向の属性値Ａとしては、種々の実数値を選ぶことができるが、この第３の実施の形態では「１」を採用している。一方、今回の偏差値が前回の偏差値よりも大きければ減量補正としてステップＳ２０に進み、補正方向の属性値Ａを−Ａとして定義する。
【０１４０】
次に、ステップＳ２１において、補正量設定手段１２４を通じて、補正量を今回の補正方向の属性値Ａに基づいて更新設定する。具体的には、レジスタＫの値（補正量）と今回の補正方向の属性値Ａを加算し、再びレジスタＫに格納するという処理が行われる。なお、上記レジスタＫの値の初期値は「０」である。
【０１４１】
次に、ステップＳ２２において、速度データ設定手段１２６を通じて、レジスタＫの値（補正量）に基づいて今回の速度データＳｃが作成される。具体的には、第３のレジスタの値（基本速度データ）とレジスタＫの値（補正量）を加算することにより今回の速度データＳｃを作成する。
【０１４２】
なお、上記基本速度データは、上記しきい値と同様に、予め仕様にて設定され、データＲＯＭにおける所定の記憶領域に登録される性質のものであり、この増・減量速度補正プログラムの起動時において、当該増・減量速度補正プログラムによって上記データＲＯＭから読み出されて上記第３のレジスタＲ３に格納されるようになっている。
【０１４３】
次に、ステップＳ２３において、速度データ出力手段１２８を通じて、速度データＳｃを注入量調節部８２に出力する。注入量調節部８２（図５参照）は、制御部８６からの速度データＳｃに基づいて電磁弁の開閉時間を調節する。
【０１４４】
次に、ステップＳ２４において、最大値偏差更新手段１３０を通じて、レジスタＳｎｄの値（今回の偏差値）を前回の偏差値としてレジスタＳＤに格納する。その後、再びステップＳ２に戻り、次の最大値偏差を検出するための処理動作が行われる。
【０１４５】
この増・減量速度補正プログラムの終了は、例えば、電源ＯＦＦなどの外部からのプログラム終了割込みに基づいて、ＯＳ（オペレーティング・システム）の制御により行われる。
【０１４６】
上記増・減量速度補正手段においては、上記第３の実施の形態に係る脱硝システムにおける特にＮＨ3 の増量速度及び減量速度を補正する場合についての処理動作を示したが、その他、ジャンプ量の補正も併せて行うことも可能である。
【０１４７】
そして、上記第３の実施の形態に係る脱硝システムにおいては、第１及び第２の実施の形態に係る脱硝システムに比べて、ＮＨ3 、ＮＯｘの双方の流出を最も抑えることができるという効果を奏する。
【０１４８】
上記第１〜第３の実施の形態に係る脱硝システムにおいて、ＮＨ3 ガスの注入量制御にあっては、ＮＯｘセンサ７０の検出信号Ｓｉ（ＮＯｘ、ＮＨ3 の濃度情報）に流量情報を取り込むようにして、該検出信号ＳｉをＮＯｘ量、ＮＨ3 量に置き換えることが好ましい。
【０１４９】
なお、この発明は上述の実施の形態に限らずこの発明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【０１５０】
【発明の効果】
以上説明したように、第１の本発明に係る脱硝システムによれば、所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置と、該燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝装置とを有する脱硝システムにおいて、前記脱硝装置の前段に設置され、前記燃焼装置から前記脱硝装置へのガス経路にＮＨ3及び（又は）尿素を注入するＮＨ3及び（又は）尿素注入装置と、前記脱硝装置の後段に取り付けられ、ＮＯｘとＮＨ3に感応するセンサと、前記センサからの、前記脱硝装置から排出されるＮＨ 3 がＮＨ 3 過多の際のＮＨ 3 の増減に従った信号と、前記脱硝装置から排出されるＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置によるＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行う補正制御装置とを有し、前記センサは、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定するようにしている。
【０１５１】
このため、簡素な構成で、ＮＨ3 及び（又は）尿素注入量を精度よく補正制御でき、しかも、ＮＨ3 排出、ＮＯｘ排出を最小限に抑えることができるという効果が達成される。
【０１５２】
次に、第２の本発明に係る脱硝システムによれば、所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置と、該燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝装置とを有する脱硝システムにおいて、前記脱硝装置の前段に設置され、前記燃焼装置から前記脱硝装置へのガス経路にＮＨ3及び（又は）尿素を注入するＮＨ3及び（又は）尿素注入装置と、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置と前記脱硝装置の間に取り付けられ、ＮＯｘとＮＨ3に感応するセンサと、前記センサからの、前記燃焼装置から排出されたＮＯｘと前記ＮＨ 3 及び（又は）尿素注入装置からのＮＨ 3 及び（又は）尿素との反応後のＮＨ 3 がＮＨ 3 過多の際のＮＨ 3 の増減に従った信号と、前記反応後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置によるＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行う補正制御装置とを有し、前記センサは、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定するようにしている。
【０１５３】
このため、簡素な構成で、ＮＨ3 及び（又は）尿素注入量を精度よく補正制御でき、しかも、ＮＨ3 排出、ＮＯｘ排出を最小限に抑えることができる。特に、この発明においては、ＮＨ3 及び（又は）尿素注入量の増減速度を速めることができることから、ＮＨ3 及び（又は）尿素の注入量に関する増減の繰り返し周期を短くすることができ、応答速度を速めることができるという効果が達成される。
【０１５４】
次に、第３の本発明に係る脱硝システムによれば、所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置と、該燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝装置とを有する脱硝システムにおいて、前記脱硝装置の前段に設置され、前記燃焼装置から前記脱硝装置へのガス経路にＮＨ3及び（又は）尿素を注入するＮＨ3及び（又は）尿素注入装置と、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置と前記脱硝装置の間に取り付けられ、ＮＯｘとＮＨ3に感応する第１のセンサと、前記脱硝装置の後段に取り付けられ、ＮＯｘとＮＨ3に感応する第２のセンサと、前記第１のセンサからの、前記燃焼装置から排出されたＮＯｘと前記ＮＨ 3 及び（又は）尿素注入装置からのＮＨ 3 及び（又は）尿素との反応後のＮＨ 3 がＮＨ 3 過多の際のＮＨ 3 の増減に従った信号と、前記反応後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置によるＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行い、前記第２のセンサからの、前記脱硝装置から排出されるＮＨ 3 がＮＨ 3 過多の際のＮＨ 3 の増減に従った信号と、前記脱硝装置から排出されるＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置によるＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を補正する補正制御装置とを有し、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサは、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定するようにしている。
【０１５５】
このため、第１及び第２の本発明を組み合わせたシステムとなり、ＮＯｘ及びＮＨ3の双方の大気への流出を最も抑えることができるという効果が達成される。
【０１５６】
次に、第４の本発明に係る脱硝方法によれば、所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝処理を施す脱硝方法において、前記脱硝処理の前にＮＨ3及び（又は）尿素を注入し、前記脱硝処理後のガスを、ＮＯｘとＮＨ3に感応するセンサにて測定し、前記センサとして、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定するセンサを使用し、前記センサからの、前記脱硝処理後のＮＨ 3 がＮＨ 3 過多の際のＮＨ 3 の増減に従った信号と、前記脱硝処理後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行うようにしている。
【０１５７】
このため、簡素な処理方法で、ＮＨ3 及び（又は）尿素注入量を精度よく補正制御でき、しかも、ＮＨ3 排出、ＮＯｘ排出を最小限に抑えることができるという効果が達成される。
【０１５８】
次に、第５の本発明に係る脱硝方法によれば、所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝処理を施す脱硝方法において、前記脱硝処理の前にＮＨ3及び（又は）尿素を注入し、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入後のガスを、ＮＯｘとＮＨ3に感応するセンサにて測定し、前記センサとして、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定するセンサを使用し、前記センサからの、前記燃焼装置から排出されたＮＯｘと注入された前記ＮＨ 3 及び（又は）尿素との反応後のＮＨ 3 がＮＨ 3 過多の際のＮＨ 3 の増減に従った信号と、前記反応後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3 及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行うようにしている。
【０１５９】
このため、簡素な処理方法で、ＮＨ3 及び（又は）尿素注入量を精度よく補正制御でき、しかも、ＮＨ3 排出、ＮＯｘ排出を最小限に抑えることができる。特に、この発明においては、ＮＨ3 及び（又は）尿素注入量の増減速度を速めることができることから、ＮＨ3 及び（又は）尿素の注入量に関する増減の繰り返し周期を短くすることができ、応答速度を速めることができるという効果が達成される。
【０１６０】
次に、第６の本発明に係る脱硝方法によれば、所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝処理を施す脱硝方法において、前記脱硝処理の前にＮＨ3及び（又は）尿素を注入し、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入後のガスを、ＮＯｘとＮＨ3に感応する第１のセンサにて測定し、前記脱硝処理後のガスを、ＮＯｘとＮＨ3に感応する第２のセンサにて測定し、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサとして、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定するセンサを使用し、前記第１のセンサからの、前記燃焼装置から排出されたＮＯｘと注入された前記ＮＨ 3 及び（又は）尿素との反応後のＮＨ 3 がＮＨ 3 過多の際のＮＨ 3 の増減に従った信号と、前記反応後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行い、前記第２のセンサからの、前記脱硝処理後のＮＨ 3 がＮＨ 3 過多の際のＮＨ 3 の増減に従った信号と、前記脱硝処理後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置によるＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を補正するようにしている。
【０１６１】
このため、第４及び第５の本発明を組み合わせた脱硝方法となり、ＮＯｘ及びＮＨ3の双方の大気への流出を最も抑えることができるという効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る脱硝システム及び脱硝方法を、所定の燃焼制御に基づいて発電器等の負荷にエネルギーを付与する内燃機関等の燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝システムに適用した３つの実施の形態例（以下、単に第１、第２及び第３の実施の形態に係る脱硝システムと記す）において使用されるＮＯｘセンサの一例を示す構成図である。
【図２】 参考例に係るＮＯｘセンサを示す三面図であり、同図Ａは平面図、同図Ｂは長手方向の断面図、同図Ｃは同図ＡにおけるＡ−Ａ線上の断面図をそれぞれ示す。
【図３】 第１〜第３の実施の形態に係る脱硝システムにて使用されるＮＯｘセンサのＮＯ（ＮＯｘの主成分）とＮＨ3に対する感度を示す特性図である。
【図４】 第１の実施の形態に係る脱硝システムを示す構成図である。
【図５】 第１の実施の形態に係る脱硝システムのＮＨ3注入量制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】 第１の実施の形態に係る脱硝システムにおけるＮＨ3注入量制御の原理を示す説明図である。
【図７】 第１の実施の形態に係る脱硝システムにおけるＮＨ3注入量制御の一例を示すタイミングチャートである。
【図８】 第１の実施の形態に係る脱硝システムにおけるＮＨ3注入量制御において、ＮＯｘ濃度が急激に増加した場合の制御形態を示すタイミングチャートである。
【図９】 第１の実施の形態に係る脱硝システムにおけるＮＨ3注入量制御の他の例を示すタイミングチャートである。
【図１０】 第２の実施の形態に係る脱硝システムを示す構成図である。
【図１１】 第２の実施の形態に係る脱硝システムに使用されるＮＯｘセンサの構成、特に第１の拡散律速部の入口に脱硝触媒を設置した構成を示す二面図であり、同図Ａは平面図、同図Ｂは長手方向の断面図をそれぞれ示す。
【図１２】 第２の実施の形態に係る脱硝システムに使用されるＮＯｘセンサの構成、特に第１の拡散律速部に脱硝触媒を設置した構成を示す断面図である。
【図１３】 第２の実施の形態に係る脱硝システムに使用されるＮＯｘセンサの構成、特に第１室内に脱硝触媒を設置した構成を示す断面図である。
【図１４】 第３の実施の形態に係る脱硝システムを示す構成図である。
【図１５】 第３の実施の形態に係る脱硝システムにおいて、第２のＮＯｘセンサからの検出信号に基づく補正の一例を示す説明図であり、ＮＨ3の振れ幅が等量点よりＮＨ3過多にずれている場合の補正の方法を示す。
【図１６】 第３の実施の形態に係る脱硝システムにおいて、第２のＮＯｘセンサからの検出信号に基づく補正の他の例を示す説明図であり、ＮＨ3の振れ幅が等量点よりＮＨ3過少にずれている場合の補正の方法を示す。
【図１７】 第３の実施の形態に係る脱硝システムにおいて、制御部に組み込まれる増・減量速度補正手段を示す機能ブロック図である。
【図１８】 増・減量速度補正手段の処理動作を示すフローチャート（その１）である。
【図１９】 増・減量速度補正手段の処理動作を示すフローチャート（その２）である。
【図２０】 検出データの変化に対応する推移属性値の変化を示すタイミングチャートである。
【図２１】 従来例に係る脱硝システムを示す構成図である。
【符号の説明】
６０…燃焼制御装置 ６２…発電器等の負荷
６４…燃焼装置 ６６…配管
６８…脱硝装置 ７０…ＮＯｘセンサ
７０Ａ…第１のＮＯｘセンサ ７０Ｂ…第２のＮＯｘセンサ
７２…ＮＨ3注入量制御装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関等の燃焼装置から排出されるガス中のＮＯｘをＮＨ3 と反応させて、Ｎ2 とＨ2 Ｏにする脱硝システム及び脱硝方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、図２１に示すように、内燃機関等の燃焼装置２００から排出されるＮＯｘをＮＨ3 と反応させて、Ｎ2 とＨ2 Ｏにする脱硝装置２０２を有する脱硝システムがある。この脱硝システムは、燃焼装置２００の負荷２０４あるいは出力から予め設定したＮＨ3 を燃焼装置２００から脱硝装置２０２へのガス経路２０６に注入するＮＨ3 注入量制御装置２０８と、脱硝装置２０２の後方にサンプリングラインＬを通して設置されたＮＯｘ分析計２１０を有する。そして、上記ＮＯｘ分析計２１０において、上記脱硝装置２０２から排出されるガス中のＮＯｘ濃度と所定の濃度との偏差を求め、その偏差値に基づいてＮＨ3 注入量を補正制御するという方法が知られている（特開昭６４−８３８１６号公報参照）。
【０００３】
この方法は、従来から知られている方法、即ち、▲１▼脱硝装置２０２の前方で、燃焼装置２００から排出されたＮＯｘ濃度をサンプリングし、そのＮＯｘ濃度に基づいてＮＨ3 を脱硝装置２０２の前方より注入する方法や、▲２▼脱硝装置２０２の後方でＮＯｘ濃度を測定し、ＮＨ3 量を制御する方法に比べると、脱硝装置２０２の後方への取り付けと補正制御の効果により、高精度の計測器を必要とせず、脱硝装置２０２からのＮＨ3 の排出も最小限に抑えることができる、という効果を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２１に示す脱硝システムにおいては、未だ次に示すような問題を有している。
【０００５】
即ち、一般に、ＮＯｘ分析計２１０で排出ＮＯｘ濃度を測定しているものの、ＮＨ3 は測定しておらず、過剰にＮＨ3 が注入されていても、まったく気づくことなく大気中に放出されてしまうことである。
【０００６】
従って、この脱硝システムでは、ＮＯｘ濃度が所定値（例えば、大気汚染条例に基づく基準値の８０％）より下回れば、ＮＨ3 の増量を行わないことが前提となる。ＮＯｘ濃度をより小さくなるようにＮＨ3 増量補正を行うと、ＮＨ3 の注入量が増加し、大気に放出されるＮＨ3 が増えることになる。
【０００７】
従って、上記従来の脱硝システムにおいては、大気に放出されるＮＯｘ量、ＮＨ3 量が必ずしも最小に抑え込めていないおそれがある。
【０００８】
また、脱硝システムの使用過程において、脱硝装置２０２（触媒）の浄化効率が低下し、ＮＯｘ排出量が所定値を超えた場合においては、ＮＨ3 注入量が既に十分であるにも拘わらず、ＮＨ3 が増量され、大気中に排出されるＮＨ3 が増加するという問題も抱えている。
【０００９】
この問題を解決するには、脱硝装置２０２の後方にＮＨ3 分析計を追加し、ＮＨ3 をもモニタしながら、ＮＨ3 濃度が低いレベルを保ち、かつ、ＮＯｘ排出量が低くなるように補正制御を行えばよいが、ＮＨ3 分析計がさらにもう１台必要となり、構造が大型化すると同時に制御回路も複雑になるという問題がある。
【００１０】
仮に、２台の分析計を付けて補正制御しても、ＮＨ3 分析計の応答速度とＮＯｘ分析計の応答速度に差があり、精度よく制御することは難しいという難点もある。
【００１１】
また、通常用いられるＮＯｘ分析計は、ＣＬＤ、ＮＤＩＲ分析装置であり、極めて高価な上に、応答速度が遅く、精度よくＮＨ3 注入量の補正制御を行うことができないという問題がある。
【００１２】
一方、他の従来例としては、ディーゼルエンジンの排気系にＮＯｘ触媒と酸化触媒を取り付け、ＮＯｘ触媒の前方より尿素を注入するシステムが示されている。なお、尿素は、触媒中でＮＨ3 を発生する。
【００１３】
このシステムでは、尿素の注入量が、マイクロプロセッサーに記憶されたＮＯｘのマッピング情報（エンジンの運転条件とＮＯｘ濃度の関係を求めたもの）と触媒温度により制御されているが、マッピング情報より求めたＮＯｘ濃度あるいはＮＯｘ量が実際の排出量から外れて、効率よく脱硝することができなかったり、尿素あるいはその分解物であるＮＨ3 が排出されたりするおそれがある。
【００１４】
また、特開平４−３５８７１６号公報や特開平７−１２７５０３号公報には、ＮＨ3 の代わりにＨＣを注入し、ＮＯｘ触媒下流にＮＯｘセンサを取り付け、ＮＯｘセンサの信号によりＨＣ注入量を制御するシステムが示されている。
【００１５】
しかし、これらのシステムでは、還元剤としてＨＣを用いているため、ＮＯｘ還元効率が悪く、効率の良い触媒温度帯を選定しても、触媒効率は、せいぜい４０％〜６０％程度であり、注入ＨＣの半分近くが排出されてしまい、しかも、その触媒温度帯も４００℃±５０℃程度の非常に狭い範囲であるため、自動車のような排気ガス温度が大きく変化する用途では、ＨＣ排出規制値を超える頻度が高くなる可能性があり、この場合は、新たに触媒の冷却装置や加熱装置が必要となるおそれがある。
【００１６】
また、特開平５ー１１３１１６号公報には、上記システムにおいて、運転条件により予め定めておいた基本ＨＣ注入量をＮＯｘセンサの信号に基づいて、補正（補正制御）するものが示されているが、これも上記と同様の問題を有する。
【００１７】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、ＮＨ3 及び（又は）尿素を還元剤とする場合において、簡素な構成で、ＮＨ3 及び（又は）尿素注入量を精度よく補正制御でき、しかも、ＮＨ3 排出、ＮＯｘ排出を最小限に抑えることができる脱硝システム及び脱硝方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明に係る脱硝システムは、所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置と、該燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝装置とを有する脱硝システムにおいて、前記脱硝装置の前段に設置され、前記燃焼装置から前記脱硝装置へのガス経路にＮＨ3及び（又は）尿素を注入するＮＨ3及び（又は）尿素注入装置と、前記脱硝装置の後段に取り付けられ、ＮＯｘとＮＨ3に感応するセンサと、前記センサからの、前記脱硝装置から排出されるＮＨ3がＮＨ3過多の際のＮＨ3の増減に従った信号と、前記脱硝装置から排出されるＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置によるＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行う補正制御装置とを有し、前記センサは、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定することを特徴とする。尚、ＮＨ3及び（又は）尿素は、ＮＨ3のみ、あるいは尿素のみ、あるいはＮＨ3及び尿素を示す。
【００１９】
即ち、この発明は、センサがＮＨ3にも感応する性質を利用したものであり、脱硝装置の後段にセンサを取り付け、該センサの信号に基づいて、ＮＨ3及び（又は）尿素の注入量を補正制御するものである。
【００２０】
具体的に説明すると、ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置からガス経路に注入されるＮＨ3及び（又は）尿素の注入量を増加させると、燃焼装置から排出されたＮＯｘが還元され、これにより、前記センサの信号レベルが小さくなる。更に注入を増加すると、今度はＮＨ3が排出され、これにより、前記センサはＮＨ3に感応し、信号レベルが増加に転じる。
【００２１】
センサの信号レベルが増加に転じたとき、ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置からのＮＨ3及び（又は）尿素の注入量が減少に転じる。ＮＨ3及び（又は）尿素注入量が減少するに従ってセンサの信号レベルが増大から減少に転じる。このとき、ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置からのＮＨ3及び（又は）尿素注入量が増加に転じる。
【００２２】
つまり、本発明に係る脱硝システムにおいては、上記一連の動作を繰り返すことによって、ＮＯｘとＮＨ3 の合計値が最小になる点（最適点）を中心に、ＮＨ3 及び（又は）尿素注入量の増減が繰り返されることになる。これは、簡素な構成で、ＮＨ3 及び（又は）尿素注入量を精度よく補正制御できることにつながり、しかも、ＮＨ3 排出、ＮＯｘ排出を最小限に抑えることができる。
【００２３】
次に、第２の本発明に係る脱硝システムは、所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置と、該燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝装置とを有する脱硝システムにおいて、前記脱硝装置の前段に設置され、前記燃焼装置から前記脱硝装置へのガス経路にＮＨ3及び（又は）尿素を注入するＮＨ3及び（又は）尿素注入装置と、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置と前記脱硝装置の間に取り付けられ、ＮＯｘとＮＨ3に感応するセンサと、前記センサからの、前記燃焼装置から排出されたＮＯｘと前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置からのＮＨ3及び（又は）尿素との反応後のＮＨ3がＮＨ3過多の際のＮＨ3の増減に従った信号と、前記反応後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置によるＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行う補正制御装置とを有し、前記センサは、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定することを特徴とする。
【００２４】
この第２の本発明においては、上述した第１の本発明と同様に、センサがＮＨ3にも感応する性質を利用したものであり、この場合、脱硝装置の前段にセンサを取り付け、該センサの信号に基づいて、ＮＨ3及び（又は）尿素の注入量を補正制御するものである。
【００２５】
この第２の本発明に係る脱硝システムの動作は、上述した第１の本発明とほぼ同じであり、ＮＯｘとＮＨ3の合計値が最小になる点（最適点）を中心に、ＮＨ3及び（又は）尿素注入量の増減が繰り返されることになる。従って、この発明においても、簡素な構成で、ＮＨ3及び（又は）尿素注入量を精度よく補正制御でき、しかも、ＮＨ3排出、ＮＯｘ排出を最小限に抑えることができる。特に、この第２の本発明においては、ＮＨ3及び（又は）尿素注入量の増減速度を速めることができることから、ＮＨ3及び（又は）尿素の注入量に関する増減の繰り返し周期を短くすることができ、応答速度を速めることができる。
【００２６】
なお、この第２の本発明に係る脱硝システムにおいては、センサとして、酸素ポンプを利用し、脱硝触媒が付与されたセンサを用いることができる。
【００２７】
次に、第３の本発明に係る脱硝システムは、所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置と、該燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝装置とを有する脱硝システムにおいて、前記脱硝装置の前段に設置され、前記燃焼装置から前記脱硝装置へのガス経路にＮＨ3及び（又は）尿素を注入するＮＨ3及び（又は）尿素注入装置と、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置と前記脱硝装置の間に取り付けられ、ＮＯｘとＮＨ3に感応する第１のセンサと、前記脱硝装置の後段に取り付けられ、ＮＯｘとＮＨ3に感応する第２のセンサと、前記第１のセンサからの、前記燃焼装置から排出されたＮＯｘと前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置からのＮＨ3及び（又は）尿素との反応後のＮＨ3がＮＨ3過多の際のＮＨ3の増減に従った信号と、前記反応後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置によるＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行い、前記第２のセンサからの、前記脱硝装置から排出されるＮＨ3がＮＨ3過多の際のＮＨ3の増減に従った信号と、前記脱硝装置から排出されるＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置によるＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を補正する補正制御装置とを有し、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサは、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定することを特徴とする。
【００２８】
この第３の本発明においては、上述した第１及び第２の本発明と同様に、センサがＮＨ3にも感応する性質を利用したものであり、この場合、脱硝装置の前段に第１のセンサを取り付け、脱硝装置の後段に第２のセンサを取り付け、第１のセンサの信号に基づいて、ＮＨ3及び（又は）尿素の注入量を制御し、第２のセンサの信号に基づいて、上記制御を補正するものである。
【００２９】
前記補正としては、例えば前記第１のセンサの信号に基づくＮＨ3及び（又は）尿素の増減制御の増量速度と減量速度の比率の補正などが挙げられる。
【００３０】
この第３の本発明に係る脱硝システムにおいては、第１及び第２の本発明を組み合わせたシステムとなり、ＮＯｘ及びＮＨ3の双方の大気への流出を最も抑えることができる。この場合、少なくとも前記第１のセンサとして、酸素ポンプを利用し、脱硝触媒が付与されたセンサを用いることができる。
【００３１】
なお、これらの発明において、前記所定ガス成分は、前記外部空間から前記センサ内に導入されたＮＯｘと、前記外部空間から前記センサ内に導入されたＮＨ3が前記センサ内の酸素との反応によって生成されたＮＯｘである。
【００３２】
次に、第４の本発明に係る脱硝方法は、所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝処理を施す脱硝方法において、前記脱硝処理の前にＮＨ3及び（又は）尿素を注入し、前記脱硝処理後のガスを、ＮＯｘとＮＨ3に感応するセンサにて測定し、前記センサとして、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定するセンサを使用し、前記センサからの、前記脱硝処理後のＮＨ3がＮＨ3過多の際のＮＨ3の増減に従った信号と、前記脱硝処理後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行うことを特徴とする。
【００３３】
即ち、この発明は、センサがＮＨ3にも感応する性質を利用したものであり、脱硝処理後のガスをセンサにて測定し、該センサの信号に基づいて、ＮＨ3及び（又は）尿素の注入量を補正制御するものである。
【００３４】
具体的に説明すると、燃焼装置から排出されるガスへのＮＨ3及び（又は）尿素の注入量を増加させると、燃焼装置から排出されたＮＯｘが還元され、これにより、前記センサの信号レベルが小さくなる。更に注入を増加すると、今度はＮＨ3が排出され、これにより、前記センサはＮＨ3に感応し、信号レベルが増加に転じる。
【００３５】
センサの信号レベルが増加に転じたとき、前記ＮＨ3及び（又は）尿素の注入量が減少に転じる。ＮＨ3及び（又は）尿素注入量が減少するに従ってセンサの信号レベルが増大から減少に転じる。このとき、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入量が増加に転じる。
【００３６】
つまり、この第４の本発明に係る脱硝方法においては、上記一連の動作を繰り返すことによって、ＮＯｘとＮＨ3の合計値が最小になる点（最適点）を中心に、ＮＨ3及び（又は）尿素注入量の増減が繰り返されることになる。これは、簡素な処理方法で、ＮＨ3及び（又は）尿素注入量を精度よく補正制御できることにつながり、しかも、ＮＨ3排出、ＮＯｘ排出を最小限に抑えることができる。
【００３７】
次に、第５の本発明に係る脱硝方法は、所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝処理を施す脱硝方法において、前記脱硝処理の前にＮＨ3及び（又は）尿素を注入し、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入後のガスを、ＮＯｘとＮＨ3に感応するセンサにて測定し、前記センサとして、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定するセンサを使用し、前記センサからの、前記燃焼装置から排出されたＮＯｘと注入された前記ＮＨ3及び（又は）尿素との反応後のＮＨ3がＮＨ3過多の際のＮＨ3の増減に従った信号と、前記反応後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行うことを特徴とする。
【００３８】
この第５の本発明においては、上述した第４の本発明と同様に、センサがＮＨ3にも感応する性質を利用したものであり、この場合、脱硝処理前のガスをセンサにて測定し、該センサの信号に基づいて、ＮＨ3及び（又は）尿素の注入量を補正制御するものである。
【００３９】
この第５の本発明に係る脱硝方法においても、上述した第４の本発明と同様に、ＮＯｘとＮＨ3の合計値が最小になる点（最適点）を中心に、ＮＨ3及び（又は）尿素注入量の増減が繰り返されることになる。従って、この第５の本発明においても、簡素な処理方法で、ＮＨ3及び（又は）尿素注入量を精度よく補正制御でき、しかも、ＮＨ3排出、ＮＯｘ排出を最小限に抑えることができる。特に、この第５の本発明においては、ＮＨ3及び（又は）尿素注入量の増減速度を速めることができることから、ＮＨ3及び（又は）尿素の注入量に関する増減の繰り返し周期を短くすることができ、応答速度を速めることができる。
【００４０】
なお、第５の本発明に係る脱硝方法においては、センサとして、酸素ポンプを利用し、脱硝触媒が付与されたセンサを用いることができる。
【００４１】
次に、第６の本発明に係る脱硝方法は、所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝処理を施す脱硝方法において、前記脱硝処理の前にＮＨ3及び（又は）尿素を注入し、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入後のガスを、ＮＯｘとＮＨ3に感応する第１のセンサにて測定し、前記脱硝処理後のガスを、ＮＯｘとＮＨ3に感応する第２のセンサにて測定し、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサとして、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定するセンサを使用し、前記第１のセンサからの、前記燃焼装置から排出されたＮＯｘと注入された前記ＮＨ3及び（又は）尿素との反応後のＮＨ3がＮＨ3過多の際のＮＨ3の増減に従った信号と、前記反応後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行い、前記第２のセンサからの、前記脱硝処理後のＮＨ3がＮＨ3過多の際のＮＨ3の増減に従った信号と、前記脱硝処理後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置によるＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を補正することを特徴とする。
【００４２】
この第６の本発明においては、上述した第４及び第５の本発明と同様に、センサがＮＨ3にも感応する性質を利用したものであり、この場合、脱硝処理前のガスを第１のセンサにて測定し、脱硝処理後のガスを第２のセンサで測定する。そして、前記第１のセンサの信号に基づいて、ＮＨ3及び（又は）尿素の注入量を制御し、第２のセンサの信号に基づいて、上記制御を補正するものである。
【００４３】
前記補正としては、例えば前記第１のセンサの信号に基づくＮＨ3及び（又は）尿素の増減制御の増量速度と減量速度の比率の補正などが挙げられる。
【００４４】
この第６の本発明に係る脱硝方法においては、第４及び第５の本発明を組み合わせた脱硝方法となり、ＮＯｘ及びＮＨ3の双方の大気への流出を最も抑えることができる。この場合、少なくとも前記第１のセンサとして、酸素ポンプを利用し、脱硝触媒が付与されたセンサを用いることができる。
【００４５】
なお、これらの発明において、前記所定ガス成分は、前記外部空間から前記センサ内に導入されたＮＯｘと、前記外部空間から前記センサ内に導入されたＮＨ3が前記センサ内の酸素との反応によって生成されたＮＯｘである。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る脱硝システム及び脱硝方法を、所定の燃焼制御に基づいて発電器等の負荷にエネルギーを付与する内燃機関等の燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3 と反応させて、Ｎ2 とＨ2 Ｏにする脱硝システムに適用した３つの実施の形態例（以下、単に第１、第２及び第３の実施の形態に係る脱硝システムと記す）を図１〜図２１を参照しながら説明する。
【００４７】
第１〜第３の実施の形態に係る脱硝システムの構成について説明する前に、まず、これら実施の形態に係る脱硝システムで使用されるＮＯｘセンサについて、図１〜図３を参照しながら説明する。
【００４８】
本実施の形態に係る脱硝システムにて使用されるＮＯｘセンサは、図１に示すような酸素ポンプを用いたポンピングタイプのＮＯｘセンサや、図２に示すような酸素ポンプとＮＯｘ感応半導体を組み合わせたもの（参考例に係るＮＯｘセンサ）が用いられる。
【００４９】
図１に示すＮＯｘセンサは、ＺｒＯ2 等の酸素イオン伝導性固体電解質を用いたセラミックよりなる例えば６枚の固体電解質層１０ａ〜１０ｆが積層されて構成され、下から１層目及び２層目が第１及び第２の基板層１０ａ及び１０ｂとされ、下から３層目及び５層目が第１及び第２のスペース層１０ｃ及び１０ｅとされ、下から４層目及び６層目が第１及び第２の固体電解質層１０ｄ及び１０ｆとされている。
【００５０】
具体的には、第２の基板層１０ｂ上に第１のスペース層１０ｃが積層され、この第１のスペース層１０ｃ上に第１の固体電解質層１０ｄ、第２のスペース層１０ｅ及び第２の固体電解質層１０ｆが順次積層されている。また、第１及び第２の基板層１０ａ及び１０ｂ間には、酸素イオンの伝導性を高めるためのヒータ１２が絶縁膜１４を介して埋め込まれ、第２の基板層１０ｂと第１の固体電解質層１０ｄとの間には、基準ガス、例えば大気が導入される空間（基準ガス導入空間）１６が、第１の固体電解質層１０ｄの下面、第２の基板層１０ｂの上面及び第１のスペース層１０ｃの側面によって区画、形成されている。上記第１の固体電解質層１０ｄの下面のうち、上記基準ガス導入空間１６を形づくる下面には、被測定ガスの酸素分圧を測定するための基準電極１８が形成されている。
【００５１】
更に、このＮＯｘセンサは、第１及び第２の固体電解質層１０ｄ及び１０ｆ間に第２のスペース層１０ｅが挟設されると共に、第１及び第２の拡散律速部２０及び２２が挟設されている。
【００５２】
そして、第２の固体電解質層１０ｆの下面、第１及び第２の拡散律速部２０及び２２の側面並びに第１の固体電解質層１０ｄの上面にて被測定ガス中の酸素分圧を調整するための第１室２４が区画、形成され、第２の固体電解質層１０ｆの下面、第２の拡散律速部２２の側面及び第２のスペース層１０ｅの側面並びに第１の固体電解質層１０ｄの上面にてＮＯｘを測定するための第２室２６が区画、形成される。上記第１室２４及び第２室２６は、上記第２の拡散律速部２２を介して連通されている。
【００５３】
また、上記第２の固体電解質層１０ｆの下面のうち、上記第１室２４を形づくる下面には、後述する第１の酸素ポンプ２８を構成するための一方の電極（内側ポンプ電極）３０ａが形成され、上記第２の固体電解質層１０ｆの上面には、酸素ポンプ２８を構成するための他方の電極（外側ポンプ電極）３０ｂが形成され、第１の固体電解質層１０ｄの上面には、測定電極３２が形成されている。
【００５４】
また、上記第１の固体電解質層１０ｄの上面のうち、上記第２室２６を形づくる上面には、後述する第２の酸素ポンプ３４を構成するための一方の電極（上側ポンプ電極）３６ａが形成され、上記第１の固体電解質層１０ｄの下面のうち、基準ガス導入空間１６を形づくる下面であって、かつ上記基準電極１８とは別の箇所に第２の酸素ポンプ３４を構成するための他方の電極（下側ポンプ電極）３６ｂが形成されている。
【００５５】
ここで、上記第１及び第２の拡散律速部２０及び２２は、第１室２４及び第２室２６に導入される被測定ガスに対して所定の拡散抵抗を付与するものであり、例えば、被測定ガスを導入することができる多孔質材料又は所定の断面積を有した小孔からなる通路として形成することができる。
【００５６】
このＮＯｘセンサにおいては、第１室２４における内側ポンプ電極３０ａ及び外側ポンプ電極３０ｂ間に、電位差計３８によって検出された電位差に基づいて設定されたポンプ電圧Ｖｐが可変電源４０により印加されるようになっており、上記酸素ポンプ２８は、上記ポンプ電圧Ｖｐの印加によって、第１室２４に対して酸素の汲み出し又は汲み入れを行い、これによって、上記第１室２４内の酸素分圧が所定値に設定されるようになっている。即ち、このＮＯｘセンサは、第１室２４、酸素ポンプ２８、基準電極１８、測定電極３２及び基準ガス導入空間１６にて構成される酸素濃度制御器４２を具備した構成となっており、実質的な窒素酸化物の測定は、第２室２６において行われることになる。
【００５７】
このＮＯｘセンサの測定原理を簡単に説明すると、酸素濃度制御器４２における酸素ポンプ２８によって第１室２４内の酸素濃度が、ＮＯｘが分解されない程度に、例えば１０-7ａｔｍになるように、ポンプ電圧Ｖｐが印加される。１０-7ａｔｍでＮＯｘが分解されないようにするには、内側ポンプ電極３０ａ及び測定電極３２に、ＮＯｘ還元性の低い材料、例えばＡｕとＰｔの合金を用いることで達成される。
【００５８】
第１室２４における酸素濃度の検出は、酸素ポンプ２８における測定電極３２と基準電極１８間の両端電圧を基準としており、この両端電圧が基準電圧に近づくように、即ち、第１室２４の酸素濃度がほぼ０となるように上記ポンプ電圧Ｖｐが制御されて酸素ポンプ２８に印加されることになる。
【００５９】
これによって、第１室２４には一酸化窒素（ＮＯ）が残り、第１室２４に残ったＮＯは第２の拡散律速部２２を通って次の第２室２６に流れ込む。この第２室２６では、導入されたＮＯをＮとＯに分解し、そのうち、酸素Ｏの濃度を計測して、間接的にＮＯの濃度を求めるようにしている。ＮＯの分解を起こさせるには、上側ポンプ電極３６ａに例えばＲｈ，Ｐｔ等のＮＯｘ還元性を有する材料を用いることにより達成される。
【００６０】
この酸素Ｏの測定は、上側ポンプ電極３６ａと下側ポンプ電極３６ｂとの間に流れる電流を計測することにより行われる。具体的には、下側ポンプ電極３６ｂと上側ポンプ電極３６ａ間にポンプ電源４４を第２室２６から酸素Ｏを汲み出す方向に接続する。このとき、第２室２６に酸素がなければ、上記両電極３６ａ及び３６ｂ間での酸素の移動（酸素の汲み出し）は行われないため、該両電極３６ａ及び３６ｂ間に電流は流れず、第２室２６に酸素があれば、酸素の汲み出し動作によって上記両電極３６ａ及び３６ｂ間に電流が流れることになる。従って、ポンプ電源４４に直列に電流計４６を挿入接続してその電流値を計測することにより、第２室２６の酸素濃度を測定することができる。そして、この電流値は、汲み出される酸素の量に比例することから、この電流値からＮＯの量を定めることが可能となり、これは、同時にＮＯ2 を測定し得ることと同じである。
【００６１】
次に、図２に示す参考例に係るＮＯｘセンサは、図１に示すＮＯｘセンサとほぼ同様の構成を有するが、第２の拡散律速部２２、第２室２６が存在しない点で異なる。従って、図１と対応するものについては同符号を記し、その重複説明を省略すると共に、第１の拡散律速部２０に対応する部分を「拡散律速部」とし、第１室２４に対応する部分を「測定室」とする。
【００６２】
そして、この図２に示す参考例に係るＮＯｘセンサは、第１の固体電解質層１０ｄの上面のうち、上記測定室２４を形づくる上面で、かつその奥行き側に、測定電極３２とＮＯｘ感応半導体５０が互いに並行して形成されている。特に、ＮＯｘ感応半導体５０の両端には、該半導体５０の抵抗を測定するための一対の電極５２ａ及び５２ｂが形成されている。このＮＯｘ感応半導体５０は、各種の特定のガス成分を含有する雰囲気やガス流中にさらされると、その電気抵抗値が変化するという現象が起こることが知られている。
【００６３】
従って、上記一対の電極５２ａ及び５２ｂに所定のセンス電流を流すことにより、測定室２４中の雰囲気に含まれる特定のガス成分の濃度に応じた電圧信号を両端電極５２ａ及び５２ｂから取り出すことができる。
【００６４】
図３の特性図は、図１に示すＮＯｘセンサのＮＯ（ＮＯｘの主成分）とＮＨ3 に対する感度を示すものである。ＮＨ3 に対して、ＮＯとほぼ同等の感度を示している。
【００６５】
これは、第１室２４内で次の反応が起こり、ＮＨ3 と等量のＮＯが発生しているためである。但し、ＮＨ3 はＮＯよりも拡散係数が小さいため、ＮＯと比較すると第１室２４内に入りにくく、ＮＯよりもやや感度が下がっている。なお、図２に示すＮＯｘセンサについては図示しないが、図１のＮＯｘセンサとほぼ同じような特性を示す。
【００６６】
４ＮＨ3 ＋５Ｏ2 →４ＮＯ＋６Ｈ2 Ｏ
第１〜第３の実施の形態に係る脱硝システムでは、上記ＮＯｘセンサのＮＨ3 の感度特性を利用する。この場合、単に、ＮＨ3 や尿素を還元剤とするシステムの触媒下流にＮＯｘセンサを取り付け、特開昭６４−８３８１６号や特開平５−１１３１１６号のような補正制御を行っても、ＮＨ3 が多量に注入された場合、触媒から排出されたＮＨ3 に基づいて信号を発するため、ＮＯｘが排出されていると判断し、更にＮＨ3 注入が増量されることになることから、工夫が必要である。
【００６７】
そこで、第１の実施の形態に係る脱硝システムは、図４に示すように、燃焼制御装置６０による所定の燃焼制御に基づいて発電器等の負荷６２にエネルギーを付与する内燃機関等の燃焼装置６４から配管６６を通じて排出されるＮＯｘをＮＨ3 と反応させて、Ｎ2 とＨ2 Ｏにする脱硝装置６８を有する脱硝システムにおいて、上記脱硝装置６８の後段にＮＯｘセンサ７０が取り付けられて構成され、該ＮＯｘセンサ７０からの検出信号Ｓｉに基づいてＮＨ3 注入量制御装置７２にてＮＨ3 の注入量を補正制御するものである。この補正制御は、内燃機関等の燃焼装置６４の運転条件から予め定めた基本注入量に対してＮＨ3 注入を増減することにより行う。
【００６８】
ＮＯｘセンサ７０として、図１に示すＺｒＯ2 のポンピングタイプのＮＯｘセンサを用いた場合は、第１室２４内で上記のようにＮＨ3 と酸素が反応してＮＯが発生し、第２室２６でＮ2 とＯ2 に分解され、発生Ｏ2 を測定するため、当該ＮＯｘセンサ７０はＮＨ3 にも感応する。
【００６９】
また、図２に示すＮＯｘセンサのＮＯｘ感応半導体５０は、酸素依存性をもつため、酸素ポンプ２８と該ＮＯｘ感応半導体５０を組み合わせ、具体的には、酸素ポンプ２８で一定の酸素濃度に制御した空間（測定室２４）内にＮＯｘ感応半導体５０を配置することにより構成される。この場合も酸素濃度制御空間（測定室２４）内でＮＨ3 は酸素と反応し、ＮＯを発生するため、結果として、ＮＨ3 に感応することになる。
【００７０】
一方、ＮＨ3 注入量制御装置７２は、図５に示すように、その内部にＮＯｘセンサ７０から出力される検出信号Ｓｉをデジタルの検出データＤｉに変換するＡ／Ｄ変換器８０と、外部に設置されたＮＨ3 ポンプから出力されるＮＨ3 ガスの配管への注入量を調整する注入量調節部８２と、上記Ａ／Ｄ変換器８０から出力される検出データＤｉの値（便宜上、データ値Ｄｉと記す場合もある）が減少から増加に転じた時点で、上記注入量調整部８２に対してＮＨ3 ガスの注入量を増減するための制御信号Ｓｃを出力する制御部８６とを有して構成されている。制御信号Ｓｃは、例えば電磁弁よりなる注入量調節部８２の開閉時間を制御する信号として該注入量調節部８２に出力される。
【００７１】
上記制御部８６は、例えばマイクロコンピュータにて構成され、プログラムＲＯＭ内に登録されているシーケンス制御プログラムを動作用ＲＡＭにストアして起動することにより、図６〜図９で示す制御を行うようになっている。
【００７２】
具体的にその制御動作を図６の原理図及び図７のタイミングチャートに基づいて説明すると、まず、燃焼装置６４から排出されるガス中のＮＯｘがＮＨ3 注入量制御装置７２から注入されるＮＨ3 ガスによって還元されている段階においては、脱硝装置６８から排出されるガス中に混入されているＮＯｘ成分が徐々に少なくなることから、ＮＯｘセンサ７０から出力される検出信号Ｓｉのデータ値Ｄｉは徐々に低下することとなる。そして、上記データ値Ｄｉが減少から増加に転じた時点（Ｂ点）で、制御部８６からＮＨ3 ガスの減量を示す制御信号Ｓｃが出力され、これによって、注入量調節部８２はＮＨ3 ガスの上記配管６６への注入量を徐々に減じるように調節する。この段階から、ＮＯｘセンサ７０はＮＨ3 に感応し、ＮＨ3 成分の増減に従った信号波形を出力する。
【００７３】
図６及び図７のＢ点は、ＮＨ3 ガスのＮＯｘとの等量点を示すが、脱硝装置６８における触媒の効率分だけ僅かにＮＯｘ及びＮＨ3 が触媒から排出されることになる。このＢ点からＮＨ3 を減らしても、注入口９０とＮＯｘセンサ７０との設置距離の関係から検出信号Ｓｉ上、ＮＨ3 過多を示すことになり、系において、余剰ＮＨ3 が排出されたこととして認識されることになる。
【００７４】
つまり、上記制御部８６からの減量を示す制御信号Ｓｃの出力時点から、ＮＨ3 ガスの配管６６への注入量が減じることになるが、その減じられたＮＨ3 ガスが注入口９０から脱硝装置６８を通過して、ＮＯｘセンサ７０に到達するまでに時間がかかるため、検出信号Ｓｉ（Ｄｉ）の波形は、一時的にＮＨ3 ガスの加え過ぎとして現れ、ＮＯｘセンサ７０の検出信号Ｓｉ（Ｄｉ）は、ピーク値を迎えることとなる（Ｃ点）。そして、減少開始されたＮＨ3 ガスがＮＯｘセンサ７０に到達すると、上記検出信号Ｓｉのデータ値Ｄｉは再び減少に転じる。
【００７５】
この場合、ＮＨ3 ガスの配管６６への注入量は減少し続けているから、再度、上記検出信号Ｓｉのデータ値Ｄｉは徐々に低下することとなる。該データ値Ｄｉが再び減少から増加に転じた時点（Ｂ点）で、制御部８６は、注入量調節部８２に対してＮＨ3 ガスの増量を示す制御信号Ｓｃを出力する。これによって、注入量調節部８２は、ＮＨ3 ガスの上記配管６６への注入量を徐々に増量するように調節する。この段階から、ＮＯｘセンサ７０はＮＯｘに感応し、ＮＯｘの増減に従った信号波形を出力する。
【００７６】
ＮＨ3 ガスの注入量を増加に転じても、上記のように、注入口９０からＮＯｘセンサ７０までのガスの到達時間の関係で、しばらくはＮＨ3 ガスの注入量が少ない状態（即ち、ＮＯｘが多い状態）が続き、検出信号Ｓｉのデータ値Ｄｉが増大する。そして、ＮＯｘセンサ７０の検出信号Ｓｉはピーク値を迎え（Ａ点）、増加開始されたＮＨ3 ガスがＮＯｘセンサ７０に到達すると、上記検出信号Ｓｉのデータ値Ｄｉは再び当量点（Ｂ点）に向かって減少に転じる。
【００７７】
このように、上記第１の実施の形態に係る脱硝システムにおいては、上記一連の制御動作を繰り返すことによって、ＮＯｘとＮＨ3 の合計値が最小になる点（最適点＝基準値＋増減の平均値）を中心に、ＮＨ3 注入量の増減が繰り返されることになる。
【００７８】
従って、図８に示すように、燃焼装置６４から排出されるガス中のＮＯｘ成分が例えばステップ状に急激に増加した場合、その増加時点において、ＮＯｘセンサ７０から出力される検出信号Ｓｉのデータ値Ｄｉが大幅に増加し、これによって、制御部８６から注入量調節部８２に対するＮＨ3 の増量を示す制御信号Ｓｃの出力期間が、区間Ａに示すように、増加前の出力期間（区間Ｂ）よりも長くなり、結果的にＮＨ3 の注入量が増加することになる。
【００７９】
上記燃焼装置６４から排出されるガス中のＮＯｘ成分が減少した場合は、上記とは逆の動作が行われ、今度は、ＮＨ3 の注入量が減少する。
【００８０】
上記動作は、ＮＯｘ濃度の増減に合わせてＮＨ3 の注入量の基準値が上方又は下方にレベルシフトされることと等価であり、ＮＯｘ濃度の増減に追従して常時最適点で制御することが可能となる。
【００８１】
このことから、上記第１の実施の形態に係る脱硝システムにおいては、簡素な構成で、ＮＨ3 注入量を精度よく補正制御でき、しかも、ＮＨ3 排出、ＮＯｘ排出を最小限に抑えることができる。
【００８２】
上記制御部８６による注入量調節部８２への制御形態は、図７に示すように、徐々に増量及び徐々に減量というように三角波に沿った制御動作としているが、その他、図９に示すように、増減量のジャンプを行うようにしてもよい。
【００８３】
具体的に説明すると、ＮＯｘセンサ７０から出力される検出信号Ｓｉのデータ値Ｄｉが減少から増加に転じた時点（Ｂ点）で、制御部８６から例えば増量を示す制御信号Ｓｃを出力するが、このとき、注入量調節部８２において、上記制御部８６からの上記制御信号Ｓｃの入力に基づいてＮＨ3 ガスをある注入量まで急激（ステップ状）に増量させた後、注入量を直線状に増加させるリニア特性に切り替えるようにし、更に次のＢ点の到来によって制御部８６から出力される減量を示す制御信号Ｓｃの入力に基づいて、ＮＨ3 ガスをある注入量まで急激（ステップ状）に減量させた後、注入量を直線状に減少させるリニア特性に切り替えるようにする。
【００８４】
この制御動作を採用すれば、増量と減量の切り替え周期が図７の場合よりも短くなり、等量点Ｂからの総ずれ量（斜線で示す）も小さくなるため、より安定した制御を行うことが可能となる。
【００８５】
この場合、急激に増量又は減量させる量（ジャンプ量）は、ジャンプ終了点が等量点Ｂに近くなるように設定することが好ましい。ＮＨ3 の注入口からＮＯｘセンサの取付位置までの離間距離に基づくＮＨ3 ガスの到達時間（ＮＨ3 系の遅れ時間）と増量／減量速度に見合ったジャンプ量を設定すれば、等量点Ｂ近くに設置することができる。
【００８６】
また、増減量速度を抑え、ジャンプ量を適宜選択することにより、ＮＨ3 濃度の振れピーク値を最小に抑え、総ずれ量（ずれ量の積分値）を抑えることができる。
【００８７】
このように、上記第１の実施の形態に係る脱硝システムでは、ＮＯｘ＋ＮＨ3 が最小になるようにＮＨ3 注入量を補正制御することが可能となる。
【００８８】
次に、第２の実施の形態に係る脱硝システムについて図１０を参照しながら説明する。なお、図４と対応するものについては同符号を記し、その重複説明を省略する。
【００８９】
この第２の実施の形態に係る脱硝システムは、図１０に示すように、上記第１の実施の形態に係る脱硝システムとほぼ同じ構成を有するが、ＮＨ3 注入量制御装置７２から供給されるＮＨ3 ガスの注入口９０と脱硝装置６８の間にＮＯｘセンサ７０が取り付けられる点で異なる。
【００９０】
そして、この第２の実施の形態に係る脱硝システムにおいては、ＮＯｘセンサ７０から出力される検出信号Ｓｉに基づいて、ＮＨ3ガスの注入量が制御される。この場合、上記第１の実施の形態に係る脱硝システムと同様に、ＮＯｘセンサとしては、図１に示すＺｒＯ2による酸素ポンプを用いたポンピングタイプや、図２に示す酸素ポンプと半導体を組み合わせたもの（参考例）が用いられる。
【００９１】
この第２の実施の形態に係る脱硝システムでは、図１に示すＺｒＯ2 のポンピングタイプの第１の拡散律速部２０、第１室２４内あるいは第１の拡散律速部２０の入口、又はこれら２つ以上の箇所に、ＮＨ3 ＋ＮＯｘ→Ｎ2 ＋Ｈ2 Ｏの反応を引き起こす触媒５４が設置される。
【００９２】
図１１に、第１の拡散律速部２０の入口に上記触媒５４を設置した例を示し、図１２に、第１の拡散律速部２０に上記触媒５４を設置した例を示す。また、図１３に、第１室２４内に上記触媒５４を設置した例を示す。また、上記触媒５４としては、多孔質アルミナにＰｔが担持されたものが用いられる。この場合、ＰｔのほかにＦｅ2 Ｏ3 、Ｃｒ2 Ｏ3 、Ｖ2 Ｏ5 等が使用される。
【００９３】
酸素ポンプと半導体を組み合わせたものでは、拡散通路、空間内あるいは拡散通路の入口、又はこれら２つ以上の箇所に、上記と同様にＮＨ3 ＋ＮＯｘ→Ｎ2 ＋Ｈ2 Ｏの反応を引き起こす触媒が設置される。
【００９４】
触媒でＮＨ3 ＋ＮＯｘ→Ｎ2 ＋Ｈ2 Ｏの反応が起こり、反応の余剰のＮＯｘがＮＯｘセンサにおいて検出されて検出信号Ｓｉとして出力される。ＮＨ3 過多の場合は、第１室２４又は空間で余剰ＮＨ3 がＮＨ3 ＋Ｏ2 →ＮＯ＋Ｈ2 Ｏとなり、余剰ＮＨ3 に対応したＮＯが発生し、ＮＯｘセンサ７０は余剰ＮＨ3 に対応した検出信号Ｓｉを発生する。
【００９５】
制御の方法は、上記第１の実施の形態に係る脱硝システムと同様であり、上記のＮＯｘセンサ７０の特性から、ＮＨ3 の注入量が等量点Ｂ近傍で制御されることになる。
【００９６】
上記第１の実施の形態に係る脱硝システムと比べると、ＮＨ3 増減量速度を速め、増減量周期を速めることができる。
【００９７】
そして、ＮＯｘセンサ７０の検出信号Ｓｉのピーク値を小さく、かつ等量点Ｂからのずれの総和を小さく、更に増量と減量の切り替え周期が短くなるように増減量速度、増量ジャンプ、減量ジャンプを設定することにより、触媒下流（脱硝装置の後段）へのＮＯｘ、ＮＨ3 の流出を小さく抑えることができ、好ましい。
【００９８】
即ち、多少のＮＯｘ、ＮＨ3 の過多が周期的に発生していても、脱硝装置６８内で平均化が起こり、ＮＨ3 とＮＯｘの平均値が等量であれば、触媒下流へのそれらのガスの流出を小さく抑えられる。この場合、ＮＨ3 増減量の周期が速いほど、ＮＨ3 、ＮＯｘ過多のピークが小さくなるように制御するのが効果的である。
【００９９】
このように、ＮＯｘセンサ７０に脱硝触媒を設け、ＮＨ3 注入口９０と脱硝装置６８の間に上記ＮＯｘセンサ７０を取り付けて、ＮＨ3 注入の補正制御を行うことにより、第１の実施の形態に係る脱硝システムと比べてＮＨ3 、ＮＯｘの流出を抑えることができる。
【０１００】
もちろん、ＮＨ3 注入口９０からＮＯｘセンサ７０までの距離も短くなり、制御速度も速めることができるため、制御精度も高まる。
【０１０１】
次に、第３の実施の形態に係る脱硝システムについて図１４を参照しながら説明する。なお、図４と対応するものについては同符号を記し、その重複説明を省略する。
【０１０２】
この第３の実施の形態に係る脱硝システムは、図１４に示すように、上記第１の実施の形態に係る脱硝システムとほぼ同じ構成を有するが、ＮＨ3 注入量制御装置７２から供給されるＮＨ3 ガスの注入口９０と脱硝装置６８の間に第１のＮＯｘセンサ７０Ａが取り付けられ、脱硝装置６８の後段に第２のＮＯｘセンサ７０Ｂが取り付けられる点で異なる。即ち、第１及び第２の実施の形態に係る脱硝システムを組み合せた構成となっている。
【０１０３】
そして、この第３の実施の形態に係る脱硝システムにおいては、第１のＮＯｘセンサ７０Ａから出力される検出信号Ｓｉ１に基づいて、ＮＨ3 ガスの注入量が制御され、第２のＮＯｘセンサ７０Ｂから出力される検出信号Ｓｉ２に基づいて、上記制御に対する補正が行われる。
【０１０４】
この場合、上記第１の実施の形態に係る脱硝システムと同様に、ＮＯｘセンサ７０Ａ及び７０Ｂとしては、図１に示すＺｒＯ2 による酸素ポンプを用いたポンピングタイプや、図２に示す酸素ポンプと半導体を組み合わせたものが用いられる。
【０１０５】
上記補正の方法は、以下の方法による。例えば、ＮＨ3 過多の場合、即ち、図１５Ａに示すように、ＮＨ3 の振れ幅Ｗが等量点ＢよりＮＨ3 過多にずれている場合は、図１５Ｂに示すように、ＮＨ3 過多における信号波形のピーク値がＮＨ3 過少における信号波形のピーク値よりも大きくなることから、これら信号波形のピーク値が揃うようにＮＨ3 注入量制御の増量速度と減量速度の比率を補正し、また、増量時のジャンプ量と減量時のジャンプ量の比率を補正する。更に、ピーク値が最小となるように増量速度、減量速度、ジャンプ量を補正する。
【０１０６】
この場合、上記信号波形の積分値が最小となるように上記ファクターを補正することが好ましい。
【０１０７】
一方、ＮＨ3 過少の場合、即ち、図１６Ａに示すように、ＮＨ3 の振れ幅Ｗが等量点ＢよりＮＨ3 過少にずれている場合は、図１６Ｂに示すように、ＮＨ3 過少における信号波形のピーク値がＮＨ3 過多における信号波形のピーク値よりも大きくなることから、これら信号波形のピーク値が揃うようにＮＨ3 注入量制御の増量速度と減量速度の比率を補正し、増量時のジャンプ量と減量時のジャンプ量の比率を補正する。更に、ピーク値が最小となるように増量速度、減量速度、ジャンプ量を補正する。
【０１０８】
この場合も、上記信号波形の積分値が最小となるように上記ファクターを補正することが好ましい。
【０１０９】
ここで、ＮＨ3 の増量速度及び減量速度（以下、単に増・減量速度と記す）を補正する場合について図１７〜図２０を参照しながら具体的に説明する。
【０１１０】
上記ＮＨ3 の増・減量速度の補正処理は、例えば、図５に示す制御部８６において、そのプログラムＲＯＭ内に登録されている増・減量速度補正手段（増・減量速度補正プログラム）を動作用ＲＡＭにストアされて起動されることにより行われる。
【０１１１】
上記増・減量速度補正手段は、図１７に示すように、Ａ／Ｄ変換器８０から順次送られてくる検出データＤｉを読み込む検出データ読込み手段１００を有する。
【０１１２】
この検出データ読込み手段１００は、初期段階においてのみ、Ａ／Ｄ変換器８０からシリーズに送られてくる２つの検出データＤｉ及びＤi+1 を読み込んで、それぞれ前回の検出データＤｏ及び今回の検出データＤｎとして第１及び第２のレジスタＲ１及びＲ２に格納し、それ以外の段階では、Ａ／Ｄ変換器８０から送られてくる検出データＤｉを今回の検出データＤｎとして第２のレジスタＲ２に格納するという処理を行う。
【０１１３】
上記増・減量速度補正手段は、上記検出データ読込み手段１００のほか、第２のレジスタＲ２の値（今回の検出データＤｎ）を前回の検出データＤｏとして第１のレジスタＲ１に格納する検出データ更新手段１０２と、前回の検出データ値Ｄｏと今回の検出データ値Ｄｎの大小を判別するデータ値判別手段１０４と、該データ値判別手段１０４での判別結果に基づいて検出データＤｉが増加に向かっているか減少に向かっているかを示すデータ値の推移を設定し、その属性値をレジスタｎに格納する推移設定手段１０６と、レジスタｎの値（推移属性値）に基づいてデータ値が現在どのような推移状態にあるかを判別する推移判別手段１０８と、上記データ値判別手段１０４での判別結果に基づいて第２のレジスタＲ２の値（今回の検出データ値Ｄｎ）を１回目の最大値として設定し、その値をレジスタＳｎ１に格納する第１の最大値設定手段１１０と、上記データ値判別手段１０４での判別結果に基づいて第２のレジスタＲ２の値（今回の検出データ値Ｄｎ）を２回目の最大値として設定し、その値をレジスタＳｎ２に格納する第２の最大値設定手段１１２と、レジスタＳｎ１の値（１回目の最大値）とレジスタＳｎ２の値（２回目の最大値）との偏差を演算し、その演算値を今回の偏差値としてレジスタＳｎｄに格納する最大値偏差演算手段１１４と、レジスタＳＤの値（前回の偏差値）に基づいて、現在、初期段階にあるか否かを判別する初期段階判別手段１１６と、レジスタＳｎｄの値（今回の偏差値）とレジスタＳｔｈの値（しきい値）に基づいて、今回補正が必要か否かの判別を行う補正要否判別手段１１８と、レジスタＳｎｄの値（今回の偏差値）とレジスタＳＤの値（前回の偏差値）に基づいて、増量補正とすべきか減量補正とすべきかという補正の方向を判別する補正方向判別手段１２０と、該補正方向判別手段１２０での判別結果に基づいて補正方向の属性値を正又は負（増量方向又は減量方向）に設定する補正方向設定手段１２２と、レジスタＫに格納されている補正量を今回の補正属性値に基づいて更新設定し、再びレジスタＫに格納する補正量設定手段１２４と、予め設定された基本速度値（第３のレジスタＲ３の値）に上記補正量設定手段１２４にて更新設定された補正量（レジスタＫの値）を付加して今回の速度データＳｃを設定する速度データ設定手段１２６と、該速度データ設定手段１２６にて設定された速度データＳｃを注入量調節部８２（図５参照）に出力する速度データ出力手段１２８と、今回の偏差値を前回の偏差値として更新する最大値偏差更新手段１３０とを有して構成されている。
【０１１４】
次に、上記増量・減量速度補正手段での処理動作を図１８及び図１９のフローチャート並びに図２０のタイミングチャートを参照しながら説明する。
【０１１５】
この増・減量速度補正手段は、図１８に示すように、まず、処理開始時点ｔ０（図２０参照）において、検出データ読込み手段１００を通じて、Ａ／Ｄ変換器８０から送られてくる検出データＤｉを読み込み、その読み込んだ検出データＤｉを前回の検出データＤｏとして第１のレジスタＲ１に格納する（ステップＳ１）。
【０１１６】
次に、ステップＳ２において、同じく検出データ読込み手段１００を通じて、Ａ／Ｄ変換器８０から次に送られてくる検出データＤi+1 を読み込み、その読み込んだ検出データＤi+1 を今回の検出データＤｎとして第２のレジスタＲ２に格納する。
【０１１７】
次に、ステップＳ３において、推移判別手段１０８を通じて、検出データ値Ｄｉの現在の推移状態を判別する。この判別は、レジスタｎの値に基づいて行われる。
【０１１８】
レジスタｎの値が「０」であって、現在、１回目の減少過程であると判別された場合は、次のステップＳ４に進み、データ値判別手段１０４を通じて、前回の検出データ値Ｄｏと今回の検出データ値Ｄｎの大小が判別される。具体的には、第２のレジスタＲ２の値と第１のレジスタＲ１の値との差分をとり、該差分値が「０」より大きいかどうかで行われる。
【０１１９】
上記差分値が「０」以下である場合は、再びステップＳ２に戻る。該ステップＳ２における２回目以降の検出データ読込み手段１００での処理は、まず、検出データ更新手段１０２を通じて第２のレジスタＲ２の値（今回の検出データＤｎ）を前回の検出データＤｏとして第１のレジスタＲ１に格納するという処理が行われ、次いで、Ａ／Ｄ変換器８０から送られてくる検出データＤｉを読み込んで今回の検出データＤｎとして第２のレジスタＲ２に格納するという処理が行われる。上記検出データ更新手段１０２での第２のレジスタＲ２から第１のレジスタＲ１への値の移動動作を、以下の説明では、便宜的に「検出データの更新処理」として記す。
【０１２０】
ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ２の一連の処理動作は、第２のレジスタＲ２の値（今回の検出データＤｎ）が第１のレジスタＲ１の値（前回の検出データＤｏ）よりも大きくなる時点ｔ１まで行われる。
【０１２１】
そして、時点ｔ１となった段階で、ステップＳ４での差分値が「０」より大きくなることから、次のステップＳ５に進み、推移設定手段１０６を通じて、レジスタｎに１回目の増加過程を示す推移属性値「１」を格納する。その後、再びステップＳ２に戻り、検出データ更新手段１０２を通じて検出データの更新処理を行った後、検出データ読込み手段１００を通じて、次の検出データＤｉを読み込み、ステップＳ３を経てステップＳ６に進む。
【０１２２】
このステップＳ６においては、データ値判別手段１０４を通じて、前回の検出データ値Ｄｏと今回の検出データ値Ｄｎの大小が判別される。具体的には、上記ステップＳ４での判別処理と同様に、第２のレジスタＲ２の値と第１のレジスタＲ１の値との差分をとり、該差分値が「０」より大きいかどうかで行われる。
【０１２３】
上記差分値が「０」より大きい場合は、ステップＳ７に進み、第１の最大値設定手段１１０を通じて、第２のレジスタＲ２の値（今回の検出データ値Ｄｎ）を１回目の最大値としてレジスタＳｎ１に格納する。その後、再びステップＳ２に戻って、検出データ更新手段１０２を通じて検出データの更新処理を行った後、検出データ読込み手段１００を通じて、次の検出データＤｉを読み込む。
【０１２４】
上記ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ６→ステップＳ７→ステップＳ２の一連の動作は、第２のレジスタＲ２の値（今回の検出データ値Ｄｎ）が第１のレジスタＲ１の値（前回の検出データ値Ｄｏ）以下となる時点ｔ２まで行われ、レジスタＳｎ１の値は、ステップＳ２において読み込まれた検出データ値Ｄｉ（＝Ｄｎ）に順次書き換えられる。
【０１２５】
そして、時点ｔ２となった段階で、ステップＳ６での差分値が「０」以下となることから、次のステップＳ８に進み、推移設定手段１０６を通じて、レジスタｎに２回目の減少過程を示す推移属性値「２」を格納する。その後、再びステップＳ２に戻り、検出データ更新手段１０２を通じて検出データの更新処理を行った後、検出データ読込み手段１００を通じて、次の検出データＤｉを読み込み、ステップＳ３を経てステップＳ９に進む。
【０１２６】
このステップＳ９においては、データ値判別手段１０４を通じて、前回の検出データ値Ｄｏと今回の検出データ値Ｄｎの大小が判別される。具体的には、上記ステップＳ４やステップＳ６での判別処理と同様に、第２のレジスタＲ２の値と第１のレジスタＲ１の値との差分をとり、該差分値が「０」より大きいかどうかで行われる。
【０１２７】
上記差分値が「０」以下である場合は、再びステップＳ２に戻り、検出データ更新手段１０２を通じて検出データの更新処理を行った後、検出データ読込み手段１００を通じて、次の検出データＤｉを読み込む。
【０１２８】
ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ９→ステップＳ２の一連の処理動作は、第２のレジスタＲ２の値（今回の検出データ値Ｄｎ）が第１のレジスタＲ１の値（前回の検出データ値Ｄｏ）よりも大きくなる時点ｔ３まで行われる。
【０１２９】
そして、時点ｔ３となった段階で、ステップＳ９での差分値が「０」より大きくなることから、次のステップＳ１０に進み、推移設定手段１０６を通じて、レジスタｎに２回目の増加過程を示す推移属性値「３」を格納する。その後、再びステップＳ２に戻り、検出データ更新手段１０２を通じて検出データの更新処理を行った後、検出データ読込み手段１００を通じて、次の検出データＤｉを読み込み、ステップＳ３を経てステップＳ１１に進む。
【０１３０】
このステップＳ１１においては、データ値判別手段１０４を通じて、前回の検出データ値Ｄｏと今回の検出データ値Ｄｎの大小が判別され、第２のレジスタＲ２の値と第１のレジスタＲ１の値との差分値が「０」より大きい場合は、ステップＳ１２に進み、第２の最大値設定手段１１２を通じて、第２のレジスタＲ２の値（今回の検出データ値Ｄｎ）を２回目の最大値としてレジスタＳｎ２に格納する。その後、再びステップＳ２に戻って、検出データ更新手段１０２を通じて検出データの更新処理を行った後、検出データ読込み手段１００を通じて、次の検出データＤｉを読み込む。
【０１３１】
上記ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ１１→ステップＳ１２→ステップＳ２の一連の動作は、第２のレジスタＲ２の値（今回の検出データ値Ｄｎ）が第１のレジスタＲ１の値（前回の検出データＤｏ）以下となる時点ｔ４まで行われ、レジスタＳｎ２の値は、ステップＳ２において読み込まれた検出データ値Ｄｉ（＝Ｄｎ）に順次書き換えられる。
【０１３２】
そして、時点ｔ４となった段階で、ステップＳ１１での差分値が「０」以下となることから、次のステップＳ１３に進み、推移設定手段１０６を通じて、レジスタｎに１回目の減少過程を示す推移属性値「０」を格納する。
【０１３３】
次に、図１９のステップＳ１４に進み、最大値偏差演算手段１１４を通じて、レジスタＳｎ１の値（１回目の最大値）とレジスタＳｎ２の値（２回目の最大値）との偏差を演算し、該演算値の絶対値を今回の偏差値としてレジスタＳｎｄに格納する。
【０１３４】
次に、ステップＳ１５において、初期段階判別手段１１６を通じて、現在、初期段階（１回目の偏差値しか得られていない段階）であるか否かが判別される。この判別は、前回の偏差値が格納されるレジスタＳＤの値が初期値であるかどうかで行われる。この初期値としては、設定値としてはあり得ない値、例えば１０進の「９９９」が選ばれる。
【０１３５】
レジスタＳＤの値が初期値である場合は、ステップＳ１６に進んで、最大値偏差更新手段１３０を通じて、レジスタＳｎｄの値（今回の偏差値）を前回の偏差値としてレジスタＳＤに格納する。その後、再びステップＳ２に戻り、検出データ更新手段１０２を通じて検出データの更新処理を行った後、検出データ読込み手段１００を通じて、次の検出データＤｉを読み込み、ステップＳ３を経てステップＳ４に進む。上記ステップＳ１３での処理においてレジスタｎに「０」が格納されていることから、ステップＳ３からステップＳ４に進むことになる。
【０１３６】
そして、上記ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ２の一連の動作が時点ｔ５まで行われて、レジスタｎに値「１」が格納され、その後、ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ６→ステップＳ７の一連の動作が時点ｔ６まで行われて、時点ｔ６での検出データが１回目の最大値としてレジスタＳｎ１に格納されると同時にレジスタｎに値「２」が格納される。
【０１３７】
その後、上記ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ９→ステップＳ２の一連の動作が時点ｔ７まで行われて、レジスタｎに値「３」が格納され、その後、ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ１１→ステップＳ１２の一連の動作が時点ｔ８まで行われて、時点ｔ８での検出データが２回目の最大値としてレジスタＳｎ２に格納されると同時にレジスタｎに値「０」が格納される。
【０１３８】
その後、図１９のステップＳ１４を経てステップＳ１５に進むことになるが、ステップＳ１５での判別処理においては、レジスタＳＤの値が初期値ではなく、前回の偏差値（時点ｔ２での１回目の最大値と時点ｔ４での２回目の最大値との差分の絶対値）が格納されていることから、次のステップＳ１７に進み、補正要否判別手段１１８を通じて、補正が必要が否かの判別が行われる。この判別は、レジスタＳｎｄの値（今回の偏差値）がレジスタＳｔｈの値（しきい値）よりも大きいかどうかで行われる。なお、上記しきい値は、予め仕様にて設定され、データＲＯＭにおける所定の記憶領域に登録される性質のものであり、この増・減量速度補正プログラムの起動時において、当該増・減量速度補正プログラムによって上記データＲＯＭから読み出されて上記レジスタＳｔｈに格納されるようになっている。
【０１３９】
そして、今回の偏差値がしきい値よりも大きく、補正が必要であると判別された場合は、次のステップＳ１８に進み、補正方向判別手段１２０を通じて、今回の補正を増量補正とすべきか減量補正とすべきかが判別される。この判別は、レジスタＳｎｄの値（今回の偏差値）とレジスタＳＤの値（前回の偏差値）に基づいて行われ、今回の偏差値が前回の偏差値以下であれば増量補正としてステップＳ１９に進み、補正方向の属性値Ａを＋Ａとして定義する。この補正方向の属性値Ａとしては、種々の実数値を選ぶことができるが、この第３の実施の形態では「１」を採用している。一方、今回の偏差値が前回の偏差値よりも大きければ減量補正としてステップＳ２０に進み、補正方向の属性値Ａを−Ａとして定義する。
【０１４０】
次に、ステップＳ２１において、補正量設定手段１２４を通じて、補正量を今回の補正方向の属性値Ａに基づいて更新設定する。具体的には、レジスタＫの値（補正量）と今回の補正方向の属性値Ａを加算し、再びレジスタＫに格納するという処理が行われる。なお、上記レジスタＫの値の初期値は「０」である。
【０１４１】
次に、ステップＳ２２において、速度データ設定手段１２６を通じて、レジスタＫの値（補正量）に基づいて今回の速度データＳｃが作成される。具体的には、第３のレジスタの値（基本速度データ）とレジスタＫの値（補正量）を加算することにより今回の速度データＳｃを作成する。
【０１４２】
なお、上記基本速度データは、上記しきい値と同様に、予め仕様にて設定され、データＲＯＭにおける所定の記憶領域に登録される性質のものであり、この増・減量速度補正プログラムの起動時において、当該増・減量速度補正プログラムによって上記データＲＯＭから読み出されて上記第３のレジスタＲ３に格納されるようになっている。
【０１４３】
次に、ステップＳ２３において、速度データ出力手段１２８を通じて、速度データＳｃを注入量調節部８２に出力する。注入量調節部８２（図５参照）は、制御部８６からの速度データＳｃに基づいて電磁弁の開閉時間を調節する。
【０１４４】
次に、ステップＳ２４において、最大値偏差更新手段１３０を通じて、レジスタＳｎｄの値（今回の偏差値）を前回の偏差値としてレジスタＳＤに格納する。その後、再びステップＳ２に戻り、次の最大値偏差を検出するための処理動作が行われる。
【０１４５】
この増・減量速度補正プログラムの終了は、例えば、電源ＯＦＦなどの外部からのプログラム終了割込みに基づいて、ＯＳ（オペレーティング・システム）の制御により行われる。
【０１４６】
上記増・減量速度補正手段においては、上記第３の実施の形態に係る脱硝システムにおける特にＮＨ3 の増量速度及び減量速度を補正する場合についての処理動作を示したが、その他、ジャンプ量の補正も併せて行うことも可能である。
【０１４７】
そして、上記第３の実施の形態に係る脱硝システムにおいては、第１及び第２の実施の形態に係る脱硝システムに比べて、ＮＨ3 、ＮＯｘの双方の流出を最も抑えることができるという効果を奏する。
【０１４８】
上記第１〜第３の実施の形態に係る脱硝システムにおいて、ＮＨ3 ガスの注入量制御にあっては、ＮＯｘセンサ７０の検出信号Ｓｉ（ＮＯｘ、ＮＨ3 の濃度情報）に流量情報を取り込むようにして、該検出信号ＳｉをＮＯｘ量、ＮＨ3 量に置き換えることが好ましい。
【０１４９】
なお、この発明は上述の実施の形態に限らずこの発明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【０１５０】
【発明の効果】
以上説明したように、第１の本発明に係る脱硝システムによれば、所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置と、該燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝装置とを有する脱硝システムにおいて、前記脱硝装置の前段に設置され、前記燃焼装置から前記脱硝装置へのガス経路にＮＨ3及び（又は）尿素を注入するＮＨ3及び（又は）尿素注入装置と、前記脱硝装置の後段に取り付けられ、ＮＯｘとＮＨ3に感応するセンサと、前記センサからの、前記脱硝装置から排出されるＮＨ 3 がＮＨ 3 過多の際のＮＨ 3 の増減に従った信号と、前記脱硝装置から排出されるＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置によるＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行う補正制御装置とを有し、前記センサは、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定するようにしている。
【０１５１】
このため、簡素な構成で、ＮＨ3 及び（又は）尿素注入量を精度よく補正制御でき、しかも、ＮＨ3 排出、ＮＯｘ排出を最小限に抑えることができるという効果が達成される。
【０１５２】
次に、第２の本発明に係る脱硝システムによれば、所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置と、該燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝装置とを有する脱硝システムにおいて、前記脱硝装置の前段に設置され、前記燃焼装置から前記脱硝装置へのガス経路にＮＨ3及び（又は）尿素を注入するＮＨ3及び（又は）尿素注入装置と、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置と前記脱硝装置の間に取り付けられ、ＮＯｘとＮＨ3に感応するセンサと、前記センサからの、前記燃焼装置から排出されたＮＯｘと前記ＮＨ 3 及び（又は）尿素注入装置からのＮＨ 3 及び（又は）尿素との反応後のＮＨ 3 がＮＨ 3 過多の際のＮＨ 3 の増減に従った信号と、前記反応後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置によるＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行う補正制御装置とを有し、前記センサは、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定するようにしている。
【０１５３】
このため、簡素な構成で、ＮＨ3 及び（又は）尿素注入量を精度よく補正制御でき、しかも、ＮＨ3 排出、ＮＯｘ排出を最小限に抑えることができる。特に、この発明においては、ＮＨ3 及び（又は）尿素注入量の増減速度を速めることができることから、ＮＨ3 及び（又は）尿素の注入量に関する増減の繰り返し周期を短くすることができ、応答速度を速めることができるという効果が達成される。
【０１５４】
次に、第３の本発明に係る脱硝システムによれば、所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置と、該燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝装置とを有する脱硝システムにおいて、前記脱硝装置の前段に設置され、前記燃焼装置から前記脱硝装置へのガス経路にＮＨ3及び（又は）尿素を注入するＮＨ3及び（又は）尿素注入装置と、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置と前記脱硝装置の間に取り付けられ、ＮＯｘとＮＨ3に感応する第１のセンサと、前記脱硝装置の後段に取り付けられ、ＮＯｘとＮＨ3に感応する第２のセンサと、前記第１のセンサからの、前記燃焼装置から排出されたＮＯｘと前記ＮＨ 3 及び（又は）尿素注入装置からのＮＨ 3 及び（又は）尿素との反応後のＮＨ 3 がＮＨ 3 過多の際のＮＨ 3 の増減に従った信号と、前記反応後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置によるＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行い、前記第２のセンサからの、前記脱硝装置から排出されるＮＨ 3 がＮＨ 3 過多の際のＮＨ 3 の増減に従った信号と、前記脱硝装置から排出されるＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置によるＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を補正する補正制御装置とを有し、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサは、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定するようにしている。
【０１５５】
このため、第１及び第２の本発明を組み合わせたシステムとなり、ＮＯｘ及びＮＨ3の双方の大気への流出を最も抑えることができるという効果が達成される。
【０１５６】
次に、第４の本発明に係る脱硝方法によれば、所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝処理を施す脱硝方法において、前記脱硝処理の前にＮＨ3及び（又は）尿素を注入し、前記脱硝処理後のガスを、ＮＯｘとＮＨ3に感応するセンサにて測定し、前記センサとして、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定するセンサを使用し、前記センサからの、前記脱硝処理後のＮＨ 3 がＮＨ 3 過多の際のＮＨ 3 の増減に従った信号と、前記脱硝処理後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行うようにしている。
【０１５７】
このため、簡素な処理方法で、ＮＨ3 及び（又は）尿素注入量を精度よく補正制御でき、しかも、ＮＨ3 排出、ＮＯｘ排出を最小限に抑えることができるという効果が達成される。
【０１５８】
次に、第５の本発明に係る脱硝方法によれば、所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝処理を施す脱硝方法において、前記脱硝処理の前にＮＨ3及び（又は）尿素を注入し、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入後のガスを、ＮＯｘとＮＨ3に感応するセンサにて測定し、前記センサとして、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定するセンサを使用し、前記センサからの、前記燃焼装置から排出されたＮＯｘと注入された前記ＮＨ 3 及び（又は）尿素との反応後のＮＨ 3 がＮＨ 3 過多の際のＮＨ 3 の増減に従った信号と、前記反応後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3 及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行うようにしている。
【０１５９】
このため、簡素な処理方法で、ＮＨ3 及び（又は）尿素注入量を精度よく補正制御でき、しかも、ＮＨ3 排出、ＮＯｘ排出を最小限に抑えることができる。特に、この発明においては、ＮＨ3 及び（又は）尿素注入量の増減速度を速めることができることから、ＮＨ3 及び（又は）尿素の注入量に関する増減の繰り返し周期を短くすることができ、応答速度を速めることができるという効果が達成される。
【０１６０】
次に、第６の本発明に係る脱硝方法によれば、所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝処理を施す脱硝方法において、前記脱硝処理の前にＮＨ3及び（又は）尿素を注入し、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入後のガスを、ＮＯｘとＮＨ3に感応する第１のセンサにて測定し、前記脱硝処理後のガスを、ＮＯｘとＮＨ3に感応する第２のセンサにて測定し、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサとして、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定するセンサを使用し、前記第１のセンサからの、前記燃焼装置から排出されたＮＯｘと注入された前記ＮＨ 3 及び（又は）尿素との反応後のＮＨ 3 がＮＨ 3 過多の際のＮＨ 3 の増減に従った信号と、前記反応後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行い、前記第２のセンサからの、前記脱硝処理後のＮＨ 3 がＮＨ 3 過多の際のＮＨ 3 の増減に従った信号と、前記脱硝処理後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置によるＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を補正するようにしている。
【０１６１】
このため、第４及び第５の本発明を組み合わせた脱硝方法となり、ＮＯｘ及びＮＨ3の双方の大気への流出を最も抑えることができるという効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る脱硝システム及び脱硝方法を、所定の燃焼制御に基づいて発電器等の負荷にエネルギーを付与する内燃機関等の燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝システムに適用した３つの実施の形態例（以下、単に第１、第２及び第３の実施の形態に係る脱硝システムと記す）において使用されるＮＯｘセンサの一例を示す構成図である。
【図２】 参考例に係るＮＯｘセンサを示す三面図であり、同図Ａは平面図、同図Ｂは長手方向の断面図、同図Ｃは同図ＡにおけるＡ−Ａ線上の断面図をそれぞれ示す。
【図３】 第１〜第３の実施の形態に係る脱硝システムにて使用されるＮＯｘセンサのＮＯ（ＮＯｘの主成分）とＮＨ3に対する感度を示す特性図である。
【図４】 第１の実施の形態に係る脱硝システムを示す構成図である。
【図５】 第１の実施の形態に係る脱硝システムのＮＨ3注入量制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】 第１の実施の形態に係る脱硝システムにおけるＮＨ3注入量制御の原理を示す説明図である。
【図７】 第１の実施の形態に係る脱硝システムにおけるＮＨ3注入量制御の一例を示すタイミングチャートである。
【図８】 第１の実施の形態に係る脱硝システムにおけるＮＨ3注入量制御において、ＮＯｘ濃度が急激に増加した場合の制御形態を示すタイミングチャートである。
【図９】 第１の実施の形態に係る脱硝システムにおけるＮＨ3注入量制御の他の例を示すタイミングチャートである。
【図１０】 第２の実施の形態に係る脱硝システムを示す構成図である。
【図１１】 第２の実施の形態に係る脱硝システムに使用されるＮＯｘセンサの構成、特に第１の拡散律速部の入口に脱硝触媒を設置した構成を示す二面図であり、同図Ａは平面図、同図Ｂは長手方向の断面図をそれぞれ示す。
【図１２】 第２の実施の形態に係る脱硝システムに使用されるＮＯｘセンサの構成、特に第１の拡散律速部に脱硝触媒を設置した構成を示す断面図である。
【図１３】 第２の実施の形態に係る脱硝システムに使用されるＮＯｘセンサの構成、特に第１室内に脱硝触媒を設置した構成を示す断面図である。
【図１４】 第３の実施の形態に係る脱硝システムを示す構成図である。
【図１５】 第３の実施の形態に係る脱硝システムにおいて、第２のＮＯｘセンサからの検出信号に基づく補正の一例を示す説明図であり、ＮＨ3の振れ幅が等量点よりＮＨ3過多にずれている場合の補正の方法を示す。
【図１６】 第３の実施の形態に係る脱硝システムにおいて、第２のＮＯｘセンサからの検出信号に基づく補正の他の例を示す説明図であり、ＮＨ3の振れ幅が等量点よりＮＨ3過少にずれている場合の補正の方法を示す。
【図１７】 第３の実施の形態に係る脱硝システムにおいて、制御部に組み込まれる増・減量速度補正手段を示す機能ブロック図である。
【図１８】 増・減量速度補正手段の処理動作を示すフローチャート（その１）である。
【図１９】 増・減量速度補正手段の処理動作を示すフローチャート（その２）である。
【図２０】 検出データの変化に対応する推移属性値の変化を示すタイミングチャートである。
【図２１】 従来例に係る脱硝システムを示す構成図である。
【符号の説明】
６０…燃焼制御装置 ６２…発電器等の負荷
６４…燃焼装置 ６６…配管
６８…脱硝装置 ７０…ＮＯｘセンサ
７０Ａ…第１のＮＯｘセンサ ７０Ｂ…第２のＮＯｘセンサ
７２…ＮＨ3注入量制御装置
Claims (12)
- 所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置と、該燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝装置とを有する脱硝システムにおいて、
前記脱硝装置の前段に設置され、前記燃焼装置から前記脱硝装置へのガス経路にＮＨ3及び（又は）尿素を注入するＮＨ3及び（又は）尿素注入装置と、
前記脱硝装置の後段に取り付けられ、ＮＯｘとＮＨ3に感応するセンサと、
前記センサからの、前記脱硝装置から排出されるＮＨ3がＮＨ3過多の際のＮＨ3の増減に従った信号と、前記脱硝装置から排出されるＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置によるＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行う補正制御装置とを有し、
前記センサは、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、
前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、
前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、
前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定することを特徴とする脱硝システム。 - 所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置と、該燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝装置とを有する脱硝システムにおいて、
前記脱硝装置の前段に設置され、前記燃焼装置から前記脱硝装置へのガス経路にＮＨ3及び（又は）尿素を注入するＮＨ3及び（又は）尿素注入装置と、
前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置と前記脱硝装置の間に取り付けられ、ＮＯｘとＮＨ3に感応するセンサと、
前記センサからの、前記燃焼装置から排出されたＮＯｘと前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置からのＮＨ3及び（又は）尿素との反応後のＮＨ3がＮＨ3過多の際のＮＨ3の増減に従った信号と、前記反応後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置によるＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行う補正制御装置とを有し、
前記センサは、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、
前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、
前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、
前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定することを特徴とする脱硝システム。 - 請求項２記載の脱硝システムにおいて、
前記センサに脱硝触媒が付与されていることを特徴とする脱硝システム。 - 所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置と、該燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝装置とを有する脱硝システムにおいて、
前記脱硝装置の前段に設置され、前記燃焼装置から前記脱硝装置へのガス経路にＮＨ3及び（又は）尿素を注入するＮＨ3及び（又は）尿素注入装置と、
前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置と前記脱硝装置の間に取り付けられ、ＮＯｘとＮＨ3に感応する第１のセンサと、
前記脱硝装置の後段に取り付けられ、ＮＯｘとＮＨ3に感応する第２のセンサと、
前記第１のセンサからの、前記燃焼装置から排出されたＮＯｘと前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置からのＮＨ3及び（又は）尿素との反応後のＮＨ3がＮＨ3過多の際のＮＨ3の増減に従った信号と、前記反応後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置によるＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行い、前記第２のセンサからの、前記脱硝装置から排出されるＮＨ3がＮＨ3過多の際のＮＨ3の増減に従った信号と、前記脱硝装置から排出されるＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置によるＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を補正する補正制御装置とを有し、
前記第１のセンサ及び前記第２のセンサは、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、
前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、
前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、
前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定することを特徴とする脱硝システム。 - 請求項４記載の脱硝システムにおいて、
少なくとも前記第１のセンサに脱硝触媒が付与されていることを特徴とする脱硝システム。 - 請求項１〜５のいずれか１項に記載の脱硝システムにおいて、
前記所定ガス成分は、前記外部空間から前記センサ内に導入されたＮＯｘと、前記外部空間から前記センサ内に導入されたＮＨ3が前記センサ内の酸素との反応によって生成されたＮＯｘであることを特徴とする脱硝システム。 - 所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝処理を施す脱硝方法において、
前記脱硝処理の前にＮＨ3及び（又は）尿素を注入し、
前記脱硝処理後のガスを、ＮＯｘとＮＨ3に感応するセンサにて測定し、
前記センサとして、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、
前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、
前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、
前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定するセンサを使用し、
前記センサからの、前記脱硝処理後のＮＨ3がＮＨ3過多の際のＮＨ3の増減に従った信号と、前記脱硝処理後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行うことを特徴とする脱硝方法。 - 所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝処理を施す脱硝方法において、
前記脱硝処理の前にＮＨ3及び（又は）尿素を注入し、
前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入後のガスを、ＮＯｘとＮＨ3に感応するセンサにて測定し、
前記センサとして、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、
前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、
前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、
前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定するセンサを使用し、
前記センサからの、前記燃焼装置から排出されたＮＯｘと注入された前記ＮＨ3及び（又は）尿素との反応後のＮＨ3がＮＨ3過多の際のＮＨ3の増減に従った信号と、前記反応後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行うことを特徴とする脱硝方法。 - 請求項８記載の脱硝方法において、
前記センサに脱硝触媒が付与されていることを特徴とする脱硝方法。 - 所定の燃焼制御に基づいて負荷にエネルギーを付与する燃焼装置から排出されるＮＯｘをＮＨ3と反応させて、Ｎ2とＨ2Ｏにする脱硝処理を施す脱硝方法において、
前記脱硝処理の前にＮＨ3及び（又は）尿素を注入し、
前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入後のガスを、ＮＯｘとＮＨ3に感応する第１のセンサにて測定し、
前記脱硝処理後のガスを、ＮＯｘとＮＨ3に感応する第２のセンサにて測定し、
前記第１のセンサ及び前記第２のセンサとして、外部空間に接する固体電解質にて区画形成され、拡散律速部を介して接続された第１室及び第２室と、
前記第１室に導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記第１室における酸素分圧を所定の値に制御する第１の酸素ポンプと、
前記第１室から前記拡散律速部を介して前記第２室に導入された被測定ガス中に含まれる所定ガス成分を触媒作用により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する第２の酸素ポンプとを具備し、
前記第２の酸素ポンプのポンピング処理によって該第２の酸素ポンプに流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記所定ガス成分を測定するセンサを使用し、
前記第１のセンサからの、前記燃焼装置から排出されたＮＯｘと注入された前記ＮＨ3及び（又は）尿素との反応後のＮＨ3がＮＨ3過多の際のＮＨ3の増減に従った信号と、前記反応後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を行い、
前記第２のセンサからの、前記脱硝処理後のＮＨ3がＮＨ3過多の際のＮＨ3の増減に従った信号と、前記脱硝処理後のＮＯｘがＮＯｘ余剰の際のＮＯｘの増減に従った信号とに基づいて、前記ＮＨ3及び（又は）尿素注入装置によるＮＨ3及び（又は）尿素の注入の増減の制御を補正することを特徴とする脱硝方法。 - 請求項１０記載の脱硝方法において、
少なくとも前記第１のセンサに脱硝触媒が付与されていることを特徴とする脱硝方法。 - 請求項７〜１１のいずれか１項に記載の脱硝方法において、
前記所定ガス成分は、前記外部空間から前記センサ内に導入されたＮＯｘと、前記外部空間から前記センサ内に導入されたＮＨ3が前記センサ内の酸素との反応によって生成されたＮＯｘであることを特徴とする脱硝方法。
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