JP6467194B2 - 評価装置及び評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、評価装置及び評価方法に関し、より詳しくは、ガスセンサの評価装置及び評価方法に関する。

従来、評価装置としては、Ｎ₂ガス、Ｏ₂ガス及び水蒸気の流量を調節するマスフローコントローラと、ＮＨ₃ガスの流量を調節するもう一台のマスフローコントローラと、から供給されたガスを混合するミキシング装置を備え、その下流に温度センサ、ガスセンサ及びガス分析計を取り付けた測定パイプを接続したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、供給するガスの混合比率を変更することにより、ガスセンサの応答特性などを測定することができる。

特開２０１１−３９０４１号公報

しかしながら、この特許文献１に記載された評価装置では、ガスセンサの比較的遠い上流で供給ガスの混合を切り替えるため、例えば、ガスセンサの応答速度を評価する場合などにおいて、ガスセンサの応答速度に加えて、ガスの拡散速度が影響し、ガスセンサの適正な評価を行えないという問題があった。

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、ガスセンサの特性をより適正に評価することができる評価装置及び評価方法を提供することを主目的とする。

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

即ち、本発明の評価装置は、
ガスセンサを評価する評価装置であって、
ガスを流通可能でありガスセンサが取り付けられたチャンバーと、
前記チャンバー内に配設され、該チャンバー内と異なる雰囲気で前記ガスセンサを被覆及び被覆解除可能であるキャップ部と、
を備えたものである。

この評価装置は、チャンバー内と異なる雰囲気でガスセンサをキャップ部で被覆したあと、このキャップ部を被覆解除することによりガスセンサをチャンバー内の雰囲気に切り替え可能である。例えば、異なるガス雰囲気でのガスセンサの応答速度を検討する際に、供給するガスを切り替えて行う場合においては、ガスセンサの応答速度に加えて、ガスの拡散速度が影響し、適正な評価を行えないことがある。この装置では、キャップ部の被覆及び被覆解除により、ガスセンサの周囲の雰囲気をより迅速に切り替えることができる。したがって、ガスセンサの特性、特に応答特性をより適正に評価することができる。

本発明の評価装置において、前記キャップ部には、排出口から該キャップ部の内部空間のガスを排出する排出管が接続されているものとしてもよい。こうすれば、でキャップ部の内部空間にあったガスを排出することにより、この内部空間のガスの切替をより適正に行うことができる。このとき、前記排出管にはガスを排出及び排出停止する排出部が接続されており、前記排出部は、前記キャップ部が前記ガスセンサを被覆解除したあとにも前記内部空間のガスの排出を継続させるものとしてもよい。こうすれば、キャップ部の内部空間に存在するガスを排出することにより、内部空間のガスがチャンバー内に拡散してしまうのをより低減することができ、ガスセンサをより適正に評価しやすい。

本発明の評価装置において、前記キャップ部には、供給口から該キャップ部の内部空間へガスを供給する供給管が接続されているものとしてもよい。こうすれば、チャンバー内のガスと異なるガスを供給管から供給することにより、ガスセンサをチャンバー内のガス雰囲気と異なる状態にしやすい。このとき、前記供給管にはガスを供給及び供給停止する供給部が接続されており、前記供給部は、前記キャップ部が前記ガスセンサを被覆解除した際には前記内部空間へのガスの供給を停止するものとしてもよい。こうすれば、供給管から供給されるガスがチャンバー内へ拡散してしまうのをより低減することができ、ガスセンサをより適正に評価しやすい。

本発明の評価装置において、前記キャップ部には、供給口から該キャップ部の内部空間へガスを供給する供給管が前記チャンバー内のガス流通方向の上流側に接続され、排気口から該キャップ部の内部空間のガスを排出する排出管が前記チャンバー内のガス流通方向の下流側に接続されているものとしてもよい。こうすれば、キャップ部内とチャンバー内とのガス流通方向が統一されるので、ガス流れによる影響をより低減することにより、ガスセンサをより適正に評価することができる。あるいは、本発明の評価装置において、前記キャップ部には、前記ガスセンサと対向する位置に内管と外管とを有する２重配管が接続されており、前記内管及び前記外管のいずれか一方が該キャップ部の内部空間へガスを供給する供給管であり、他方が該キャップ部の内部空間のガスを排出する排出管であるものとしてもよい。こうすれば、２重配管を用いて、ガスセンサをより適正に評価することができる。このとき、前記２重配管は、前記キャップ部の移動方向に沿って設けられており、前記キャップ部の支持部材を兼ねているものとしてもよい。こうすれば、より構成を簡略化してガスセンサをより適正に評価することができる。

本発明の評価装置は、前記ガスセンサを被覆する位置と前記ガスセンサを被覆解除する位置とに前記キャップ部を移動させる移動部、を備えたものとしてもよい。こうすれば、移動部によりキャップ部を移動することができる。このとき、前記移動部は、前記ガスセンサを被覆解除する際に、前記キャップ部を前記チャンバーの空間から退避させるものとしてもよい。こうすれば、キャップ部の存在によるチャンバー内のガス流通への影響をより低減することができ、ガスセンサをより適正に評価することができる。

本発明の評価方法は、
ガスセンサを評価する評価方法であって、
（ａ）ガスを流通可能であるチャンバーに取り付けられたガスセンサを該チャンバー内と異なる雰囲気でキャップ部により被覆した状態で該ガスセンサの検出信号を取得するステップと、
（ｂ）前記キャップ部の被覆を解除した状態で該ガスセンサの検出信号を取得するステップと、
を含むものである。

この評価方法では、上述した評価装置と同様に、キャップ部の被覆及び被覆解除によりガスセンサの周囲の雰囲気をより迅速に切り替え可能である。したがって、ガスセンサの特性、特に応答特性をより適正に評価することができる。なお、この評価方法において、上述した評価装置の種々の態様を採用してもよいし、また、上述した評価装置の各機能を実現するようなステップを追加してもよい。

評価装置１０の概略説明図。 ガスセンサ１００の構成を表す概略説明図。 キャップ部２５の概略説明図。 別の評価装置１０Ｂの概略説明図。 別のキャップ部２５Ｃの概略説明図。 実験例１〜４の時間経過に伴う酸素濃度検出値の測定結果。 実験例１〜４の時間経過に伴う酸素濃度検出値の測定結果。

次に、本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。図１は、評価装置１０の概略説明図であり、上段がガスセンサ１００の検出部を被覆した図であり、下段がガスセンサ１００の検出部を被覆解除した図である。図２は、ガスセンサ１００の構成を表す概略説明図である。図３は、キャップ部２５の概略説明図である。評価装置１０は、ガスセンサ１００の特性、例えば、ガスの変化に対する応答性を評価する装置として構成されている。

ガスセンサ１００は、例えば、車両のエンジンからの排気経路である配管に取り付けられて使用されるものであり、エンジンから排出された被測定ガスとしての排ガスに含まれるＮＯｘや酸素、ハイドロカーボン（ＨＣ）などのガス成分のうちいずれか１以上の濃度を検出するよう構成されている。ガスセンサ１００は、その中心軸が配管の被測定ガスの流れに垂直な状態でチャンバー２０に固定されている。なお、ガスセンサ１００は、被測定ガスの流れに対して所定の角度（例えば４５°）だけ傾いた状態でチャンバー２０に固定されてもよい。ガスセンサ１００は、図２に示すように、被測定ガス中のガス成分の濃度を検出する機能を有するセンサ素子１１０と、このセンサ素子１１０を保護する保護カバー１２０とを備えている。

センサ素子１１０は、細長な長尺の板状体形状の素子であり、ジルコニア（ＺｒＯ₂）等の酸素イオン伝導性固体電解質層からなる。センサ素子１１０は、センサ素子１１０を加熱して保温する温度調整の役割を担うヒーターを内部に備えている。このようなセンサ素子１１０の構造やガス成分の濃度を検出する原理は公知であり、例えば特開２００８−１６４４１１号公報に記載されている。保護カバー１２０は、センサ素子１１０の周囲を取り囲むように配置されている。この保護カバー１２０は、センサ素子１１０の先端を覆う有底筒状の内側保護カバー１２１と、内側保護カバー１２１を覆う有底筒状の外側保護カバー１２４とを有している。内側保護カバー１２１には、外部と連通する内側ガス孔１２２が形成されている。外側保護カバー１２４には、外部と連通する外側ガス孔１２５が形成されている。この外側ガス孔１２５は、外側保護カバー１２４の側面側に形成された横孔１２６と、外側保護カバー１２４の底面側に形成された縦孔１２７とを含む。また、外側保護カバー１２４の先端には、先端ガス孔１２８が形成されている。これらのガス孔を介して被測定ガスがセンサ素子１１０まで導入される。

評価装置１０は、図１に示すように、チャンバー２０と、キャップ部２５と、移動部３８と、制御装置１６とを備えている。チャンバー２０は、その内部の空間２１に被測定ガスを流通させるものであり、ガスセンサ１００が取り付けられている。このチャンバー２０は、ガスセンサ１００を実際にセンサとして用いる配管の材質や形状に模擬して作成されている。チャンバー２０は、例えば、被測定ガスの流通方向に直交する断面が円形の筒状体としてもよいし、この断面が矩形の筒状体としてもよい。ここでは、チャンバー２０は、断面矩形の筒状体として説明する。このチャンバー２０には、空間２１の圧力を測定する圧力センサ２２や、空間２１の温度を測定する温度センサ２３が配設されている。また、チャンバー２０には、被測定ガスの流通方向の上流側に配管１１が接続され、下流側に配管１２が接続されている。配管１１には、上流側から順に、被測定ガスに含まれる物質を除去するフィルタ１３、ガスを流通させる流通ポンプ１４、ガス流量を一定に調節するマスフローコントローラ１５などが配設されている。配管１１には、被測定ガス、例えば、酸素、窒素、ＮＯｘ、ＨＣなどのうち１以上を含むガスが供給される。また、配管１２には、被測定ガスの流通を停止及び開放する電磁弁１７が配設されている。このチャンバー２０の空間２１には、キャップ部２５が上下動可能に配設されている。

キャップ部２５は、チャンバー２０内に配設され、チャンバー２０の空間２１と異なる雰囲気でガスセンサ１００を被覆及び被覆解除可能である部材である。キャップ部２５は、図１，３に示すように、被覆部材２６と、２重配管３０とを備えている。被覆部材２６は、ガスセンサ１００に向かって開口部を有するカップ状の部材であり、開口部から連通する内部空間２７を有している。ガスセンサ１００の検出部（保護カバー１２０）は、この内部空間２７に収容される。被覆部材２６の開口縁には、チャンバー２０の壁面と当接して機密性を高めるシール部材２８が形成されている。被覆部材２６の開口縁は、当接するチャンバー２０の壁面に沿った形状で形成されている。キャップ部２５の被覆部材２６には、供給口３１から内部空間２７へガスを供給する内管３２が接続されている。また、キャップ部２５の被覆部材２６には、排出口３４から内部空間２７のガスを排出する外管３５が接続されている。このキャップ部２５では、ガスセンサ１００と対向する位置、即ち被覆部材２６の底面に供給管としての内管３２と排出管としての外管３５とを有する２重配管３０が接続されている。この２重配管３０は、キャップ部２５の移動方向（図１，３では上下方向）に沿って設けられており、キャップ部２５の支持部材を兼ねている部材である。内管３２は、供給口３１が排出口３４よりも突出した位置（ガスセンサ１００側）になるように延在しており、供給されたガス（パージガスとも称する）で内部空間２７を満たしやすくなっている。評価装置１０では、ガスセンサ１００の先端に縦孔１２７が形成され、供給口３１と対向しているため、センサ素子１１０をパージガス雰囲気にしやすい。

キャップ部２５において、２重配管３０の内管３２には内部空間２７へガスを供給する供給管４６が接続されており、２重配管３０の外管３５には内部空間２７からガスを排出する排出管５０が接続されている（図１参照）。供給管４６には、例えば、被測定ガスと種類、濃度及び温度のいずれかが異なるパージガスが供給される。供給管４６には、供給管４６を流通するガスの圧力を測定する圧力センサ４７と、温度を測定する温度センサ４８とが配設されている。供給管４６の上流には、第１配管４０と第２配管４３とが接続されている。第１配管４０には、上流側から順に、電磁弁４１と、マスフローコントローラ４２とが配設されており、窒素などの第１ガスが供給される。第２配管４３には、上流側から順に、電磁弁４４と、マスフローコントローラ４５とが配設されており、酸素などの第２ガスが供給される。供給管４６には、第１配管４０及び第２配管４３から送られたガスが混合されて流通する。排出管５０には、電磁弁５１やガスを強制的に排出する排出ポンプ５２などが配設されている。

移動部３８は、ガスセンサ１００を被覆する位置とガスセンサ１００を被覆解除する位置とにキャップ部２５を移動させるものである。移動部３８は、上下方向にキャップ部２５を移動させる。この移動部３８は、サーボモータの回転駆動によりキャップ部２５を上下に移動させる機構としてもよいし、シリンダーの上下動に伴いキャップ部２５を上下に移動させる機構としてもよい。移動部３８は、２重配管３０の下方に配設されており、２重配管３０を介して被覆部材２６を移動させる。また、移動部３８は、ガスセンサ１００を被覆解除する際に、キャップ部２５をチャンバー２０の空間２１から退避させるまで移動可能に構成されている（図１下段参照）。

制御装置１６は、装置全体を制御するものであり、ＣＰＵやＲＡＭなどを備える。この制御装置１６は、ガスセンサ１００のほか流通ポンプ１４や排出ポンプ５２、移動部３８、各電磁弁、各圧力センサ、各温度センサなどと電気的に接続されており、これらの機器と信号のやりとりを行う。

次に、こうして構成された評価装置１０の動作、特にガスセンサ１００の応答性を評価する際の処理について説明する。まず、評価装置１０の評価条件を説明する。チャンバー２０は、温度が１０〜７０℃、圧力が±３０ｈＰａ、被測定ガスの流量が１０〜５００ｋｇ／ｈ、流速が１〜２０ｍ／ｓとすることができる。第１配管４０及び第２配管４３では、ガス流量が０．１〜１０Ｌ／ｍｉｎとすることができる。移動部３８によるキャップ部２５の移動速度は、１０〜５００ｍｍ／ｓとすることができる。キャップ部２５のストロークは、チャンバー２０の太さにもよるが、１０〜１２０ｍｍとすることができる。作業者は、上記評価条件を設定し、評価対象であるガスセンサ１００をチャンバー２０に取り付け、評価を開始させる。

評価を開始すると、制御装置１６は、移動部３８を駆動させてキャップ部２５がチャンバー２０の内壁に当接する被覆位置に移動させ、ガスセンサ１００の検出部を被覆部材２６により被覆させる（図１上段参照）。次に、制御装置１６は、電磁弁１７を開放し、マスフローコントローラ１５で流量調節した被測定ガスを配管１１からチャンバー２０へ供給させる。これにより、チャンバー２０は、被測定ガスの雰囲気に満たされる。また、制御装置１６は、電磁弁４１，４４，４９，５１を開放し、マスフローコントローラ４２，４５で流量調節されたガスを第１配管４０及び第２配管４３に流通させ、パージガスを内部空間２７に供給させる。これにより、内部空間２７は、パージガスで満たされ、ガスセンサ１００の検出部もパージガスで満たされる。このとき、移動部３８は、キャップ部２５をチャンバー２０の内壁側へ押圧し続けてもよい。こうすれば、キャップ部２５の開口部からのガス漏れをより低減することができる。また、キャップ部２５でガスセンサ１００を被覆したあとに供給管４６を流通するパージガスの流量を増加させてもよい。なお、パージガスは、被測定ガスと異なるガスであり、その組成や濃度などは評価対象（ガスセンサ１００）に応じて適宜設定される。このパージガスは、排出管５０を流通し、電磁弁５１及び排出ポンプ５２を介して系外へ排出される。なお、パージガスは供給管４６及び排出管５０を接続し、循環するものとしてもよい。

次に、制御装置１６は、ガスセンサ１００からガスの検出信号を取得し、それを記憶する。ガス流量の安定を図る所定時間が経過したのち、制御装置１６は、ガスセンサ１００からガスの検出信号を取得しつつ、移動部３８を駆動させてキャップ部２５を被覆解除する位置に移動させる（図１下段参照）。ここでは、移動部３８は、キャップ部２５をチャンバー２０の空間２１から退避させる。このとき、制御装置１６は、キャップ部２５がガスセンサ１００を被覆解除した際には、パージガスの供給を停止するよう電磁弁４９を閉鎖する。このため、パージガスは、供給管４６からの供給が停止され、チャンバー２０への拡散がより抑制される。また、制御装置１６は、キャップ部２５がガスセンサ１００を被覆解除したあとにもパージガスの排出を継続させるよう、電磁弁５１を開放したまま排出ポンプ５２を駆動させる。このため、内部空間２７に存在するパージガスは、チャンバー２０に拡散せず速やかに排出管５０から排出される。また、評価装置１０では、ガスセンサ１００の検出部がさらされる雰囲気を、キャップ部２５の被覆解除によって、より迅速に切り替えることができる。また、このときのガスセンサ１００の応答を検出することができるのである。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のガスセンサ１００が本発明のガスセンサに相当し、チャンバー２０がチャンバーに相当し、キャップ部２５がキャップ部に相当し、２重配管３０が２重配管に相当し、移動部３８が移動部に相当する。また、電磁弁４９が供給部に相当し、電磁弁５１が排出部に相当する。なお、本実施形態では、評価装置１０の動作を説明することにより本発明の評価方法の一例も明らかにしている。

以上説明した実施形態の評価装置１０は、チャンバー２０内と異なる雰囲気でガスセンサ１００をキャップ部２５で被覆したあと、このキャップ部２５を被覆解除することによりガスセンサをチャンバー２０内の雰囲気に切り替え可能である。例えば、ガス雰囲気が変化した際のガスセンサの応答性を検討する際に、チャンバー２０の上流から供給するガスを切り替えて行う場合においては、ガスセンサ１００の応答速度に加えて、ガスの拡散速度が影響し、適正な評価を行えないことがある。評価装置１０では、キャップ部２５の被覆及び被覆解除により、ガスセンサの周囲の雰囲気をより迅速に切り替えることができる。したがって、ガスセンサの特性、特に応答特性をより適正に評価することができる。

また、キャップ部２５には、排出口３４から内部空間２７のガスを排出する排出管５０が接続されているため、内部空間２７のガスの切替をより適正に行うことができる。更に、キャップ部２５がガスセンサ１００を被覆解除したあとにもパージガスの排出を継続させるため、キャップ部２５の内部空間２７にあったガスがチャンバー２０へ拡散してしまうのをより低減することができ、ガスセンサ１００をより適正に評価しやすい。更にまた、キャップ部２５には、供給口３１から内部空間２７へパージガスを供給する供給管４６が接続されているため、ガスセンサ１００をチャンバー２０内のガス雰囲気と異なる状態にしやすい。そして、キャップ部２５がガスセンサ１００を被覆解除した際にはパージガスの供給を停止するため、供給管から供給されるガスがチャンバー内へ拡散してしまうのをより低減することができ、ガスセンサ１００をより適正に評価しやすい。

また、キャップ部２５には、ガスセンサ１００と対向する位置に内管３２と外管３５とを有する２重配管３０が接続されているため、２重配管３０を用いて、ガスセンサ１００をより適正に評価することができる。更に、２重配管３０は、キャップ部２５の移動方向に沿って設けられており、キャップ部２５の支持部材を兼ねているため、より構成を簡略化してガスセンサ１００をより適正に評価することができる。更にまた、ガスセンサ１００を被覆する位置とガスセンサ１００を被覆解除する位置とにキャップ部２５を移動させる移動部３８を備えるため、移動部３８によりキャップ部２５を移動することができる。そして、移動部３８は、ガスセンサ１００を被覆解除する際に、キャップ部２５をチャンバー２０の空間２１から退避させるため、キャップ部２５の存在によるチャンバー２０内のガス流通への影響をより低減することができ、ガスセンサ１００をより適正に評価することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、キャップ部２５には供給管４６や排出管５０が接続されているものとしたが、特にこれに限定されず、これらのうちいずれか１以上を省略してもよい。例えば、供給管４６のみを省略した場合には、パージガスを配管１１から供給し、チャンバー２０をパージガスで満たした状態でキャップ部２５によりガスセンサ１００を被覆すればよい。この被覆状態で、配管１１から被測定ガスを供給しチャンバー２０を満たせば、内部空間２７にはパージガスが満たされ、チャンバー２０の空間２１は被測定ガスで満たされるから、上述した実施形態と同様になる。また、排出管５０のみを省略した場合は、キャップ部２５とチャンバー２０の内壁とに隙間を設けた状態で供給管４６からパージガスを供給しつつ、その後キャップ部２５によりガスセンサ１００を封止すればよい。キャップ部２５の被覆解除時に内部空間２７からパージガスを排出できないが、内部空間２７の容積をより小さくするなどすれば、その影響を極小とすることもできる。また、供給管４６と排出管５０とを省略した場合は、上記説明した組合せにより対処することができる。

上述した実施形態では、キャップ部２５がガスセンサ１００を被覆解除したあとにも内部空間２７のガスの排出を継続させるものとしたが、これを省略してもよい。また、上述した実施形態では、キャップ部２５がガスセンサ１００を被覆解除した際には内部空間２７へのガスの供給を停止するものとしたが、これを省略してもよい。なお、チャンバー２０内の雰囲気を考慮すると、被覆解除後の内部空間２７のパージガス供給は停止することが好ましく、被覆解除後の内部空間２７のパージガス排出は継続した方が好ましい。

上述した実施形態では、供給管４６及び排出管５０は２重配管３０に接続されているものとしたが、２重配管でないものとしてもよい。また、上述した実施形態では、ガスセンサ１００に対向する位置に２重配管３０の供給口３１及び排出口３４が配設されているものとしたが、特にこれに限定されない。供給口３１及び排出口３４は、ガスセンサ１００に形成されたガス孔に対向して設けることが好ましい。また、上述した実施形態では、２重配管３０は、キャップ部２５の移動方向に沿って設けるものとしたが、特にこれに限定されない。また、２重配管３０はキャップ部２５の支持部材を兼ねているとしたが、特にこれに限定されず、他の支持部材を有していてもよい。

上述した実施形態では、ガスセンサ１００に対向する位置に２重配管３０の供給口３１及び排出口３４が配設されているものとしたが、例えば、供給口３１及び排出口３４を被測定ガスの流通方向に沿う位置に設けるものとしてもよい。図４は、別の評価装置１０Ｂの概略説明図である。この評価装置１０Ｂは、キャップ部２５Ｂには供給口からキャップ部２５Ｂの内部空間２７へガスを供給する供給管３２Ｂがチャンバー２０内のガス流通方向の上流側に接続され、排気口からキャップ部２５Ｂの内部空間２７のガスを排出する排出管３５Ｂがチャンバー２０内のガス流通方向の下流側に接続されている。この評価装置１０Ｂでは、キャップ部２５内とチャンバー内とのガス流通方向が統一されるので、ガス流れによる影響をより低減することにより、ガスセンサ１００をより適正に評価することができる。

上述した実施形態では、チャンバー２０は、ガス流通方向に直交する断面が矩形である、即ちキャップ部２５が当接する面が平面であるものとしたが、特にこれに限定されない。図５は、別のキャップ部２５Ｃの概略説明図である。このキャップ部２５Ｃは、ガス流通方向に直交する断面が円形である。即ち、キャップ部２５Ｃは、キャップ部２５が当接する面が曲面である。こうしても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

上述した実施形態では、評価装置１０は、制御装置１６を備え、制御装置１６が流通ポンプ１４や排出ポンプ５２、移動部３８、各電磁弁などを制御するものとしたが、特にこれに限定されず、制御装置１６以外（例えば作業者）が各構成を操作するものとしてもよい。

上述した実施形態では、本発明を評価装置１０として説明したが、評価方法としてもよい。

以下には、評価装置を具体的に作製し、ガスセンサの評価を行った例を実験例として説明する。実験例１が本発明の実施例に該当し、実験例２〜４が比較例に該当する。なお、本発明は下記実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

［実験例１］
図１に示した評価装置１０を作製した。チャンバー２０の実容積は、１．２６Ｌであり、キャップ部の内部空間の容積は、１．５７ｍＬである。ガスセンサは、ＮＯｘセンサーとし、被測定ガスを酸素ガスとし、パージガスを酸素／窒素ガスとした。評価条件は、チャンバー温度が１５〜４５℃、圧力が±３０ｈＰａ、被測定ガスの流量が２００ｋｇ／ｈ、流速が１３ｍ／ｓとした。また、パージガスは、供給管のガス流量が２Ｌ／ｍｉｎ、ガス濃度が酸素／窒素＝８体積％／９２体積％とした。移動部のストロークは６０ｍｍとし、キャップ部の移動速度は１００ｍｍ／ｓ以上とした。キャップ部でガスセンサの先端を被覆した状態から被覆解除し、そのときの酸素ガス濃度の変化を測定した。

［実験例２］
バーナー式でガス濃度を変更する評価装置を作製した（バーナー式）。バーナーで酸素を除去した状態からバーナーを停止し、そのときの酸素ガス濃度を測定した。

［実験例３、４］
チャンバーへガスを供給する配管にパージガスを供給可能な供給管を接続し、マスフローコントローラにより、チャンバーの上流側でガスを切り替えることによりガス濃度を変更する評価装置を作製した（モデルガス式）。被測定ガスの流量を１１ｍ／ｓとした場合を実験例３とし、３０ｍ／ｓとした場合を実験例４とした。

（結果と考察）
図６、７は、実験例１〜４の時間経過に伴う酸素濃度検出値の測定結果である。なお、標準のセンサの波形を図６に示し、標準センサに対して保護カバーの形状を変更し応答性を改善したセンサの波形を図７に示した。また、実験例１〜４の各方式における評価条件の範囲を表１にまとめた。図６，７に示すように、実験例２〜４では、センサの検出値の応答が遅いことがわかった。ガスセンサ自体は同じものであり、応答特性が同じであるため、これは、ガスセンサに至るまでのガス拡散が影響しているものと推察された。これに対し、キャップ部によるガス切替を行った実験例１では、応答性が高い結果であった。これは、ガス拡散による応答性への影響がより低減され、ガスセンサ自体の応答特性をより示しているものと推察された。このように、本発明では、ガスセンサの特性、特に応答特性をより適正に評価することができることがわかった。

１０，１０Ｂ，１０Ｃ 評価装置、１１ 配管、１２ 配管、１３ フィルタ、１４ 流通ポンプ、１５ マスフローコントローラ、１６ 制御装置、１７ 電磁弁、２０，２０Ｃ チャンバー、２１ 空間、２２ 圧力センサ、２３ 温度センサ、２５，２５Ｂ，２５Ｃ キャップ部、２６ 被覆部材、２７ 内部空間、２８ シール部材、３０ ２重配管、３１ 供給口、３２ 内管、３２Ｂ 供給管、３４ 排出口、３５ 外管、３５Ｂ 排出管、３８ 移動部、４０ 第１配管、４１ 電磁弁、４２ マスフローコントローラ、４３ 第２配管、４４ 電磁弁、４５ マスフローコントローラ、４６ 供給管、４７ 圧力センサ、４８ 温度センサ、４９ 電磁弁、５０ 排出管、５１ 電磁弁、５２ 排出ポンプ、１００ ガスセンサ、１１０ センサ素子、１２０ 保護カバー、１２１ 内側保護カバー、１２２ 内側ガス孔、１２４ 外側保護カバー、１２５ 外側ガス孔、１２６ 横孔、１２７ 縦孔、１２８ 先端ガス孔。

Claims (14)

1. ガスセンサを評価する評価装置であって、
   ガスを流通可能でありガスセンサが取り付けられたチャンバーと、
   前記チャンバー内に配設され、該チャンバー内と異なる雰囲気で前記ガスセンサを被覆及び被覆解除可能であるキャップ部と、を備え、
   前記キャップ部には、排出口から該キャップ部の内部空間のガスを排出する排出管が接続されている、評価装置。
2. ガスセンサを評価する評価装置であって、
   ガスを流通可能でありガスセンサが取り付けられたチャンバーと、
   前記チャンバー内に配設され、該チャンバー内と異なる雰囲気で前記ガスセンサを被覆及び被覆解除可能であるキャップ部と、を備え、
   前記キャップ部には、供給口から該キャップ部の内部空間へガスを供給する供給管が前記チャンバー内のガス流通方向の上流側に接続され、排気口から該キャップ部の内部空間のガスを排出する排出管が前記チャンバー内のガス流通方向の下流側に接続されている、評価装置。
3. ガスセンサを評価する評価装置であって、
   ガスを流通可能でありガスセンサが取り付けられたチャンバーと、
   前記チャンバー内に配設され、該チャンバー内と異なる雰囲気で前記ガスセンサを被覆及び被覆解除可能であるキャップ部と、を備え、
   前記キャップ部には、前記ガスセンサと対向する位置に内管と外管とを有する２重配管が接続されており、前記内管及び前記外管のいずれか一方が該キャップ部の内部空間へガスを供給する供給管であり、他方が該キャップ部の内部空間のガスを排出する排出管である、評価装置。
4. ガスセンサを評価する評価装置であって、
   ガスを流通可能でありガスセンサが取り付けられたチャンバーと、
   前記チャンバー内に配設され、該チャンバー内と異なる雰囲気で前記ガスセンサを被覆及び被覆解除可能であるキャップ部と、
   前記ガスセンサを被覆する位置と前記ガスセンサを被覆解除する位置とに前記キャップ部を移動させる移動部と、を備えた評価装置。
5. 前記移動部は、前記ガスセンサを被覆解除する際に、前記キャップ部を前記チャンバーの空間から退避させる、請求項４に記載の評価装置。
6. 前記キャップ部には、排出口から該キャップ部の内部空間のガスを排出する排出管が接続されている、請求項２〜５のいずれか１項に記載の評価装置。
7. 前記排出管にはガスを排出及び排出停止する排出部が接続されており、
   前記排出部は、前記キャップ部が前記ガスセンサを被覆解除したあとにも前記内部空間のガスの排出を継続させる、請求項１又は６に記載の評価装置。
8. 前記キャップ部には、供給口から該キャップ部の内部空間へガスを供給する供給管が接続されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の評価装置。
9. 前記供給管にはガスを供給及び供給停止する供給部が接続されており、
   前記供給部は、前記キャップ部が前記ガスセンサを被覆解除した際には前記内部空間へのガスの供給を停止する、請求項８に記載の評価装置。
10. 前記キャップ部には、供給口から該キャップ部の内部空間へガスを供給する供給管が前記チャンバー内のガス流通方向の上流側に接続され、排気口から該キャップ部の内部空間のガスを排出する排出管が前記チャンバー内のガス流通方向の下流側に接続されている、請求項１、３〜９のいずれか１項に記載の評価装置。
11. 前記キャップ部には、前記ガスセンサと対向する位置に内管と外管とを有する２重配管が接続されており、前記内管及び前記外管のいずれか一方が該キャップ部の内部空間へガスを供給する供給管であり、他方が該キャップ部の内部空間のガスを排出する排出管である、請求項１、２、４〜１０のいずれか１項に記載の評価装置。
12. 前記２重配管は、前記キャップ部の移動方向に沿って設けられており、前記キャップ部の支持部材を兼ねている、請求項１１に記載の評価装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の評価装置であって、
    前記ガスセンサを被覆する位置と前記ガスセンサを被覆解除する位置とに前記キャップ部を移動させる移動部、を備えた評価装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の評価装置を用いてガスセンサを評価する評価方法であって、
    （ａ）ガスを流通可能であるチャンバーに取り付けられたガスセンサを該チャンバー内と異なる雰囲気でキャップ部により被覆した状態で該ガスセンサの検出信号を取得するステップと、
    （ｂ）前記キャップ部の被覆を解除した状態で該ガスセンサの検出信号を取得するステップと、
    を含む評価方法。