JP6820922B2 - ガスセンサ及び被測定ガス中の複数目的成分の濃度測定方法 - Google Patents
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Description
IP1=NO+0.9NO2+OS1 ……(1)
IP2=NO+1.12NO2+OS2 ……(2)
IP1=NO+0.9NO2+1.1NH3+OS1 ……(3)
IP2=NO+1.12NO2+1.1NH3+OS2 ……(4)
IP3=0.9NO+0.8NO2+0.72NH3+OS3 ……(5)
(a) 目的成分の種類、成分数に応じて酸素濃度調整室の酸素濃度や温度の設定条件を、基準となる条件から他の条件に置き換える。
(b) (a)の条件の置き換えによって、酸素濃度調整室内で起こる目的成分(例えばNO、NO2、NH3)の化学平衡を変化させて、意図的に測定室で得られるセンサ出力を変動させる。
(c) 基準となる条件でのセンサ出力、及び条件の置き換えによるセンサ出力の変動分から各々の成分濃度を求める。
Claims (20)
- 少なくとも酸素イオン伝導性の固体電解質からなる構造体(14)と、該構造体(14)に形成され、被測定ガスが導入されるガス導入口(16)と、前記構造体(14)内に形成され、前記ガス導入口(16)に連通する酸素濃度調整室(18)と、前記構造体(14)内に形成され、前記酸素濃度調整室(18)に連通する測定室(20)とを有するセンサ素子(12)と、
前記酸素濃度調整室(18)内の酸素濃度を制御する酸素濃度制御手段(100)と、
前記センサ素子(12)の温度を制御する温度制御手段(102)と、
前記酸素濃度調整室(18)の酸素濃度及び前記センサ素子(12)の温度の少なくとも一方を、導入された前記被測定ガスの目的成分の種類に応じた条件に設定する条件設定手段(104)と、
前記目的成分の種類に応じた複数の条件下で得られた各センサ出力に基づいて複数のそれぞれ異なる前記目的成分の濃度を算出する濃度算出手段(106)とを有し、
複数の目的成分は、NO及びNO 2 であることを特徴とするガスセンサ。 - 請求項1記載のガスセンサにおいて、
前記酸素濃度調整室(18)は、前記ガス導入口(16)に連通する主調整室(18a)と、前記主調整室(18a)に連通する副調整室(18b)とを有し、
前記測定室(20)は前記副調整室(18b)に連通していることを特徴とするガスセンサ。 - 請求項1又は2記載のガスセンサにおいて、
前記酸素濃度調整室(18)内にポンプ電極(42)を有し、
前記測定室(20)内に測定電極(62)を有し、
前記ポンプ電極(42)は、前記測定電極(62)よりも触媒活性が低い材料で構成されていることを特徴とするガスセンサ。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のガスセンサにおいて、
前記条件設定手段(104)は、
NOを分解させることなく、NO2を全てNOに変換する条件を第1条件として設定し、
NOを分解させることなく、NO2の一部をNOに変換する条件を第2条件として設定し、
前記濃度算出手段(106)は、
前記第1条件下でのセンサ出力を構成するNO、NO2及びオフセット電流の関係を表す第1関係式と、
前記第2条件下でのセンサ出力を構成するNO、NO2及びオフセット電流の関係を表す第2関係式と、
に基づいて、NO及びNO2の各濃度を算出することを特徴とするガスセンサ。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のガスセンサにおいて、
前記条件設定手段(104)は、
NOを分解させることなく、NO2を全てNOに変換する条件を第1条件として設定し、
NOを分解させることなく、NO2の一部をNOに変換する条件を第2条件として設定し、
前記濃度算出手段(106)は、
予め実験的に求められた前記第1条件下でのセンサ出力と、前記第2条件下でのセンサ出力から前記第1条件下でのセンサ出力を差し引いた出力差とから、前記第1条件下でのセンサ出力と前記出力差とで特定されるポイント毎にそれぞれNO濃度及びNO2濃度の関係が登録された第1マップ(110)を使用し、
前記濃度算出手段(106)は、
実使用中の前記第1条件下でのセンサ出力、及び前記第2条件下でのセンサ出力から前記第1条件下でのセンサ出力を差し引いた前記出力差を、前記第1マップ(110)と比較して、NO及びNO2の各濃度を求めることを特徴とするガスセンサ。 - 請求項4又は5記載のガスセンサにおいて、
前記条件設定手段(104)は、
前記第1条件に設定した後、前記第2条件に設定することを特徴とするガスセンサ。 - 少なくとも酸素イオン伝導性の固体電解質からなる構造体(14)と、該構造体(14)に形成され、被測定ガスが導入されるガス導入口(16)と、前記構造体(14)内に形成され、前記ガス導入口(16)に連通する酸素濃度調整室(18)と、前記構造体(14)内に形成され、前記酸素濃度調整室(18)に連通する測定室(20)とを有するセンサ素子(12)と、
前記酸素濃度調整室(18)内の酸素濃度を制御する酸素濃度制御手段(100)と、
前記センサ素子(12)の温度を制御する温度制御手段(102)と、
前記酸素濃度調整室(18)の酸素濃度及び前記センサ素子(12)の温度の少なくとも一方を、導入された前記被測定ガスの目的成分の種類に応じた条件に設定する条件設定手段(104)と、
前記目的成分の種類に応じた複数の条件下で得られた各センサ出力に基づいて複数のそれぞれ異なる前記目的成分の濃度を算出する濃度算出手段(106)とを有し、
複数の目的成分は、NO、NO2及びNH3であることを特徴とするガスセンサ。 - 請求項7記載のガスセンサにおいて、
前記酸素濃度調整室(18)は、前記ガス導入口(16)に連通する主調整室(18a)と、前記主調整室(18a)に連通する副調整室(18b)とを有し、
前記測定室(20)は前記副調整室(18b)に連通していることを特徴とするガスセンサ。 - 請求項7又は8記載のガスセンサにおいて、
前記酸素濃度調整室(18)内にポンプ電極(42)を有し、
前記測定室(20)内に測定電極(62)を有し、
前記ポンプ電極(42)は、前記測定電極(62)よりも触媒活性が低い材料で構成されていることを特徴とするガスセンサ。 - 請求項7〜9のいずれか1項に記載のガスセンサにおいて、
前記条件設定手段(104)は、
NOを分解させることなく、NO2を全てNOに変換し、且つ、NH3をも全てNOに変換する条件を第1条件として設定し、
NOを分解させることなく、NO2の一部をNOに変換し、且つ、NH3の全てをNOに変換する条件を第2条件として設定し、
NOをも一部分解させながらNO2をNOに変換し、且つ、NH3の一部をNOに変換する条件を第3条件として設定し、
前記濃度算出手段(106)は、
前記第1条件下でのセンサ出力を構成するNO、NO2、NH3及びオフセット電流の関係を表す第3関係式と、
前記第2条件下でのセンサ出力を構成するNO、NO2、NH3及びオフセット電流の関係を表す第4関係式と、
前記第3条件下でのセンサ出力を構成するNO、NO2、NH3及びオフセット電流の関係を表す第5関係式と、
に基づいて、NO、NO2及びNH3の各濃度を算出することを特徴とするガスセンサ。 - 請求項7〜9のいずれか1項に記載のガスセンサにおいて、
前記条件設定手段(104)は、
NOを分解させることなく、NO2を全てNOに変換し、且つ、NH3をも全てNOに変換する条件を第1条件として設定し、
NOを分解させることなく、NO2の一部をNOに変換し、且つ、NH3の全てをNOに変換する条件を第2条件として設定し、
NOをも一部分解させながらNO2をNOに変換し、且つ、NH3の一部をNOに変換する条件を第3条件として設定し、
前記濃度算出手段(106)は、
予め実験的に求められた前記第1条件下でのセンサ出力と、前記第2条件下でのセンサ出力から前記第1条件下でのセンサ出力を差し引いた第1出力差と、前記第3条件下でのセンサ出力から前記第2条件下でのセンサ出力を差し引いた第2出力差とから、前記第1条件下でのセンサ出力と、前記第1出力差と、前記第2出力差とで特定されるポイント毎にそれぞれNO濃度、NO2濃度及びNH3濃度の関係が登録された第2マップ(112)を使用し、
前記濃度算出手段(106)は、
実使用中の前記第1条件下でのセンサ出力と、実使用中の前記第2条件下でのセンサ出力から実使用中の第1条件下でのセンサ出力を差し引いた実使用中の第1出力差、及び実使用中の前記第3条件下でのセンサ出力から実使用中の前記第2条件下でのセンサ出力を差し引いた実使用中の前記第2出力差を、前記第2マップ(112)と比較して、NO、NO2及びNH3の各濃度を求めることを特徴とするガスセンサ。 - 請求項10又は11記載のガスセンサにおいて、
前記条件設定手段(104)は、
前記第1条件に設定した後、前記第2条件に設定し、その後、前記第3条件に設定することを特徴とするガスセンサ。 - 少なくとも酸素イオン伝導性の固体電解質からなる構造体(14)と、該構造体(14)に形成され、被測定ガスが導入されるガス導入口(16)と、前記構造体(14)内に形成され、前記ガス導入口(16)に連通する酸素濃度調整室(18)と、前記構造体(14)内に形成され、前記酸素濃度調整室(18)に連通する測定室(20)とを有するセンサ素子(12)を使用し、
前記酸素濃度調整室(18)の酸素濃度及び前記センサ素子(12)の温度の少なくとも一方を、導入された前記被測定ガスの目的成分の種類に応じた条件に設定する条件設定ステップと、
前記目的成分の種類に応じた複数の条件下で得られた各センサ出力に基づいて複数のそれぞれ異なる前記目的成分の濃度を算出する濃度算出ステップとを有し、
複数の目的成分は、NO及びNO 2 であることを特徴とする被測定ガス中の複数目的成分の濃度測定方法。 - 請求項13記載の被測定ガス中の複数目的成分の濃度測定方法において、
前記条件設定ステップは、
NOを分解させることなく、NO2を全てNOに変換する条件を第1条件として設定し、
NOを分解させることなく、NO2の一部をNOに変換する条件を第2条件として設定し、
前記濃度算出ステップは、
前記第1条件下でのセンサ出力を構成するNO、NO2及びオフセット電流の関係を表す第1関係式と、
前記第2条件下でのセンサ出力を構成するNO、NO2及びオフセット電流の関係を表す第2関係式と、
に基づいて、NO及びNO2の各濃度を算出することを特徴とする被測定ガス中の複数目的成分の濃度測定方法。 - 請求項13記載の被測定ガス中の複数目的成分の濃度測定方法において、
前記条件設定ステップは、
NOを分解させることなく、NO2を全てNOに変換する条件を第1条件として設定し、
NOを分解させることなく、NO2の一部をNOに変換する条件を第2条件として設定し、
前記濃度算出ステップは、
予め実験的に求められた前記第1条件下でのセンサ出力と、前記第2条件下でのセンサ出力から前記第1条件下でのセンサ出力を差し引いた出力差とから、前記第1条件下でのセンサ出力と前記出力差とで特定されるポイント毎にそれぞれNO濃度及びNO2濃度の関係が登録された第1マップ(110)を使用し、
前記濃度算出ステップは、
実使用中の前記第1条件下でのセンサ出力、及び前記第2条件下でのセンサ出力から前記第1条件下でのセンサ出力を差し引いた前記出力差を、前記第1マップ(110)と比較して、NO及びNO2の各濃度を求めることを特徴とする被測定ガス中の複数目的成分の濃度測定方法。 - 請求項14又は15記載の被測定ガス中の複数目的成分の濃度測定方法において、
前記条件設定ステップは、
前記第1条件に設定した後、前記第2条件に設定することを特徴とする被測定ガス中の複数目的成分の濃度測定方法。 - 少なくとも酸素イオン伝導性の固体電解質からなる構造体(14)と、該構造体(14)に形成され、被測定ガスが導入されるガス導入口(16)と、前記構造体(14)内に形成され、前記ガス導入口(16)に連通する酸素濃度調整室(18)と、前記構造体(14)内に形成され、前記酸素濃度調整室(18)に連通する測定室(20)とを有するセンサ素子(12)を使用し、
前記酸素濃度調整室(18)の酸素濃度及び前記センサ素子(12)の温度の少なくとも一方を、導入された前記被測定ガスの目的成分の種類に応じた条件に設定する条件設定ステップと、
前記目的成分の種類に応じた複数の条件下で得られた各センサ出力に基づいて複数のそれぞれ異なる前記目的成分の濃度を算出する濃度算出ステップとを有し、
複数の目的成分は、NO、NO2及びNH3であることを特徴とする被測定ガス中の複数目的成分の濃度測定方法。 - 請求項17記載の被測定ガス中の複数目的成分の濃度測定方法において、
前記条件設定ステップは、
NOを分解させることなく、NO2を全てNOに変換し、且つ、NH3をも全てNOに変換する条件を第1条件として設定し、
NOを分解させることなく、NO2の一部をNOに変換し、且つ、NH3の全てをNOに変換する条件を第2条件として設定し、
NOをも一部分解させながらNO2をNOに変換し、且つ、NH3の一部をNOに変換する条件を第3条件として設定し、
前記濃度算出ステップは、
前記第1条件下でのセンサ出力を構成するNO、NO2、NH3及びオフセット電流の関係を表す第3関係式と、
前記第2条件下でのセンサ出力を構成するNO、NO2、NH3及びオフセット電流の関係を表す第4関係式と、
前記第3条件下でのセンサ出力を構成するNO、NO2、NH3及びオフセット電流の関係を表す第5関係式と、
に基づいて、NO、NO2及びNH3の各濃度を算出することを特徴とする被測定ガス中の複数目的成分の濃度測定方法。 - 請求項17記載の被測定ガス中の複数目的成分の濃度測定方法において、
前記条件設定ステップは、
NOを分解させることなく、NO2を全てNOに変換し、且つ、NH3をも全てNOに変換する条件を第1条件として設定し、
NOを分解させることなく、NO2の一部をNOに変換し、且つ、NH3の全てをNOに変換する条件を第2条件として設定し、
NOをも一部分解させながらNO2をNOに変換し、且つ、NH3の一部をNOに変換する条件を第3条件として設定し、
前記濃度算出ステップは、予め実験的に求められた前記第1条件下でのセンサ出力と、前記第2条件下でのセンサ出力から前記第1条件下でのセンサ出力を差し引いた第1出力差と、前記第3条件下でのセンサ出力から前記第2条件下でのセンサ出力を差し引いた第2出力差とから、前記第1条件下でのセンサ出力と、前記第1出力差と、前記第2出力差とで特定されるポイント毎にそれぞれNO濃度、NO2濃度及びNH3濃度の関係が登録された第2マップ(112)を使用し、
前記濃度算出ステップは、
実使用中の前記第1条件下でのセンサ出力と、実使用中の前記第2条件下でのセンサ出力から実使用中の前記第1条件下でのセンサ出力を差し引いた実使用中の第1出力差、及び実使用中の前記第3条件下でのセンサ出力から実使用中の前記第2条件下でのセンサ出力を差し引いた実使用中の第2出力差を、前記第2マップ(112)と比較して、NO、NO2及びNH3の各濃度を求めることを特徴とする被測定ガス中の複数目的成分の濃度測定方法。 - 請求項18又は19記載の被測定ガス中の複数目的成分の濃度測定方法において、
前記条件設定ステップは、
前記第1条件に設定した後、前記第2条件に設定し、その後、前記第3条件に設定することを特徴とする被測定ガス中の複数目的成分の濃度測定方法。
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