JP5339179B2 - 赤外線検知式ガスセンサおよびそれを用いた排気ガス浄化装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、上記赤外線検知式ガスセンサはサーモパイル方式の検出素子を用いたものであるところ、熱電変換部分に多結晶シリコンを材料として使用しているため、その感度は10ppm以上と規制値より1桁程度大きく、そのままで上記目的でのアンモニア濃度を測定するためのガスセンサとして用いることはできない。
一方、数ppmオーダーの感度を実現しようとすれば赤外線が測定対象ガス中を透過する光路長を長くすることも考えられるが、多結晶シリコンを用いる限り、理論上1m以上もの光路長が必要となり、センササイズが極めて大きなものとなり、限られた設置空間に取り付けが必要となる車載用途として使用することが困難であった。
ここで主成分とは、その材料がBiTeを50重量%以上、好ましくは70重量%以上含有することをいう。
図1は、本発明の実施の形態1に係る赤外線検知式ガスセンサの要部構成断面図である。同図に示すように、赤外線検知式ガスセンサ10は、被測定ガスが流入できるように設けられたケース11と、ケース11の外部に配置され、赤外線を放出する光源12と、光源12により放出された赤外線の集光部材であるコリメータレンズ13と、当該赤外線の特定の波長のみを透過するバンドバスフィルタ14と、バンドバスフィルタ14を透過した特定の波長の赤外線を受光し電気信号を発生する検出素子15とにより構成されている。
また、ケース16にはさらに赤外線透過窓17aと17bが設けられており、コリメータレンズ13により集光された赤外線が赤外線透過窓17aを通してケース11内に入射し、被測定ガス中を透過した後、赤外線透過窓17bを透過して出射し、バンドバスフィルタ14を通過後、検出素子15で受光される。なお、赤外線透過窓17aと17bは波長が4〜14μm帯の赤外線に対して透過性を有していればよく、後述する硫化亜鉛の焼結体やゲルマニウム等で形成されている。
一般に、アンモニアガスの吸収波長は10μm帯であることが知られている。その一例として、図3にアンモニアガスの赤外線吸収スペクトルを示す。
図6は、本発明の実施の形態1に係る赤外線検知式ガスセンサの要部構成断面図である。同図に示すように、赤外線検知式ガスセンサ10は、被測定ガスが流入できるように設けられたケース11と、ケース11内に配置され、赤外線を放出する光源12と、光源12により放出された赤外線の集光部材である凹面鏡31と、当該赤外線の特定の波長のみを透過するバンドバスフィルタ14と、バンドバスフィルタ14を透過した特定の波長の赤外線を受光し電気信号を発生する検出素子15とにより構成されている。なお、図1と同一符号のものは、同一又は相当物であり、以下の説明を省略する。
図8は、本発明の実施の形態3における排気ガス浄化装置を模式的に説明するための図である。この排気ガス浄化装置40は、尿素を用いて排気中のNOxを窒素ガス等に還元し浄化する尿素選択還元触媒を用いた装置である。また、同図において、エンジン41は、例えばディーゼルエンジンである。
11 ケース
12 光源
13 コリメータレンズ
14 バンドパスフィルタ
15 検出素子
16a 導入部
16b 排出部
17a 赤外線透過窓
17b 赤外線透過窓
20 基板
21a 電極
21b 電極
22a 熱電変換金属線
22a 熱電変換金属線
23 赤外線吸収膜
24 空洞部
31 凹面鏡
32 コリメータレンズ
40 排気ガス浄化装置
41 エンジン
42 制御装置(ECU)
43 酸化触媒
44 尿素水タンク
45 尿素水添加装置
46 制御装置(ECU)
47 SCR触媒
Claims (3)
- 内燃機関の排気流路中に設けられ、該排気経路内の排気ガスに作用して該排気ガスを浄化するための排気ガス浄化装置であって、
前記排気ガス浄化装置は、
アンモニアを還元剤としたSCR(Selective Catalytic Reduction)触媒と、
前記SCR触媒より下流側に設置された赤外線検知式ガスセンサと、
を具備し、
前記赤外線検知式ガスセンサは、
赤外線を放出する光源と、
BiTeを主成分とする材料で形成された熱電変換部を有し、前記赤外線の受光により電気信号を発生するサーモパイル方式の検出素子と、
前記光源と前記検出素子との間に設けられ、前記赤外線のうち波長が8μm以上12μm以下のものを透過させるバンドパスフィルタと、
前記光源と前記検出素子の間に設けられ、硫化亜鉛からなるレンズで構成される集光部材と、
を備える、排気ガス浄化装置。 - 前記集光部材は前記レンズおよび凹面鏡で構成される、請求項1に記載の排気ガス浄化装置。
- 前記バンドパスフィルタおよび前記レンズが一体として構成される、請求項1または請求項2に記載の排気ガス浄化装置。
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