JP7407008B2 - ガス濃度測定システム及びガス濃度測定方法 - Google Patents
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Description
図1から図5を参照して、実施の形態1のガス濃度測定システム1を説明する。ガス濃度測定システム1は、第1ガスと第2ガスとを含む被測定ガス4中の第2ガスの濃度を測定することができる。被測定ガス4は、例えば、自動車の排ガスである。第1ガスは、例えば、酸素(O2)である。第2ガスは、例えば、窒素酸化物(NOx)である。
本実施の形態のガス濃度測定方法は、第1ガスと第2ガスとを含む被測定ガス4を、限界電流式ガスセンサ2(限界電流式ガスセンサ素子3)に流入させる(S1)。被測定ガス4は、例えば、自動車の排ガスである。第1ガスは、例えば、酸素(O2)である。第2ガスは、例えば、窒素酸化物(NOx)である。被測定ガス4は、主にガス導入路16を通って、ガス入口35から第1電極17に流れる。ガス導入路16は、単位時間当たりの固体電解質20への被測定ガス4の流量を制限する。
本実施の形態のガス濃度測定システム1は、限界電流式ガスセンサ2と、限界電流式ガスセンサ2に接続されている電圧源5と、限界電流式ガスセンサ2に接続されている電流検出器6と、電流検出器6に接続されているガス濃度演算器8とを備える。電圧源5は、限界電流式ガスセンサ2に、第1電圧V1と、第1電圧V1より大きい第2電圧V2とを供給する。第1電圧V1は、第1ガスに対応する第1限界電流を限界電流式ガスセンサ2に発生させる電圧である。第2電圧V2は、第2ガスに対応する第2限界電流を限界電流式ガスセンサ2に発生させる電圧である。電流検出器6は、限界電流式ガスセンサ2に第1電圧V1を印加した時における限界電流式ガスセンサ2の第1限界電流値I1と、限界電流式ガスセンサ2に第2電圧V2を印加した時における限界電流式ガスセンサ2の第2限界電流値I2とを取得する。ガス濃度演算器8は、第2限界電流値I2と第1限界電流値I1との間の差分ΔIを取得する差分取得部8aと、差分ΔIに基づいて第2ガスの濃度を得るガス濃度取得部8gとを含む。
図10を参照して、実施の形態2に係るガス濃度測定システム1bを説明する。本実施の形態のガス濃度測定システム1bは、実施の形態1のガス濃度測定システム1と同様の構成を備えるが、以下の点で主に異なっている。
図12を参照して、実施の形態3に係るガス濃度測定システム1cを説明する。本実施の形態のガス濃度測定システム1cは、実施の形態1のガス濃度測定システム1と同様の構成を備えるが、以下の点で主に異なっている。
図14を参照して、実施の形態4に係るガス濃度測定システム1dを説明する。本実施の形態のガス濃度測定システム1dは、実施の形態1のガス濃度測定システム1と同様の構成を備えるが、以下の点で主に異なっている。
Claims (11)
- 限界電流式ガスセンサと、
前記限界電流式ガスセンサに接続されている電圧源と、
前記限界電流式ガスセンサに接続されている電流検出器と、
前記電流検出器に接続されているガス濃度演算器とを備え、
前記電圧源は、前記限界電流式ガスセンサに、第1電圧と、前記第1電圧より大きい第2電圧とを供給し、前記第1電圧は、第1ガスに対応する第1限界電流を前記限界電流式ガスセンサに発生させる電圧であり、前記第2電圧は、第2ガスに対応する第2限界電流を前記限界電流式ガスセンサに発生させる電圧であり、
前記電流検出器は、前記限界電流式ガスセンサに前記第1電圧を印加した時における前記限界電流式ガスセンサの第1限界電流値と、前記限界電流式ガスセンサに前記第2電圧を印加した時における前記限界電流式ガスセンサの第2限界電流値とを取得し、
前記ガス濃度演算器は、前記第2限界電流値と前記第1限界電流値との間の差分を取得する差分取得部と、前記差分に基づいて前記第2ガスの濃度を得るガス濃度取得部とを含み、
前記限界電流式ガスセンサは、複数の限界電流式ガスセンサ素子を含み、
前記電流検出器は、前記複数の限界電流式ガスセンサ素子にそれぞれ対応する複数の電流検出素子を含み、
前記複数の電流検出素子は、前記複数の限界電流式ガスセンサ素子に前記第1電圧を印加した時における前記複数の限界電流式ガスセンサ素子の第1の複数の限界電流値を取得し、
前記複数の電流検出素子は、前記複数の限界電流式ガスセンサ素子に前記第2電圧を印加した時における前記複数の限界電流式ガスセンサ素子の第2の複数の限界電流値を取得し、
前記差分は、前記第2の複数の限界電流値と前記第1の複数の限界電流値との間の差分の平均値である、ガス濃度測定システム。 - 前記電圧源は、前記限界電流式ガスセンサへ出力される電圧を、前記第1電圧と前記第2電圧との間で切り換え可能である、請求項1に記載のガス濃度測定システム。
- 限界電流式ガスセンサと、
前記限界電流式ガスセンサに接続されている電圧源と、
前記限界電流式ガスセンサに接続されている電流検出器と、
前記電流検出器に接続されているガス濃度演算器とを備え、
前記電圧源は、前記限界電流式ガスセンサに、第1電圧と、前記第1電圧より大きい第2電圧とを供給し、前記第1電圧は、第1ガスに対応する第1限界電流を前記限界電流式ガスセンサに発生させる電圧であり、前記第2電圧は、第2ガスに対応する第2限界電流を前記限界電流式ガスセンサに発生させる電圧であり、
前記電流検出器は、前記限界電流式ガスセンサに前記第1電圧を印加した時における前記限界電流式ガスセンサの第1限界電流値と、前記限界電流式ガスセンサに前記第2電圧を印加した時における前記限界電流式ガスセンサの第2限界電流値とを取得し、
前記ガス濃度演算器は、前記第2限界電流値と前記第1限界電流値との間の差分を取得する差分取得部と、前記差分に基づいて前記第2ガスの濃度を得るガス濃度取得部とを含み、
前記限界電流式ガスセンサは、複数の第1限界電流式ガスセンサ素子と複数の第2限界電流式ガスセンサ素子とを含み、
前記電流検出器は、前記複数の第1限界電流式ガスセンサ素子にそれぞれ対応する複数の第1電流検出素子と、前記複数の第2限界電流式ガスセンサ素子にそれぞれ対応する複数の第2電流検出素子とを含み、
前記複数の第1電流検出素子は、前記複数の第1限界電流式ガスセンサ素子に前記第1電圧を印加した時における前記複数の第1限界電流式ガスセンサ素子の第1の複数の限界電流値を取得し、
前記複数の第2電流検出素子は、前記複数の第2限界電流式ガスセンサ素子に前記第2電圧を印加した時における前記複数の第2限界電流式ガスセンサ素子の第2の複数の限界電流値を取得し、
前記差分は、前記第2の複数の限界電流値と前記第1の複数の限界電流値との間の差分の平均値である、ガス濃度測定システム。 - 前記電圧源は、前記第1電圧を前記複数の第1限界電流式ガスセンサ素子に供給する第1電圧供給器と、前記第2電圧を前記複数の第2限界電流式ガスセンサ素子に供給する第2電圧供給器とを含む、請求項3に記載のガス濃度測定システム。
- 前記差分取得部は、前記第1限界電流値に対応する第1信号と前記第2限界電流値に対応する第2信号とを増幅する増幅回路と、前記増幅回路で増幅された前記第1信号と前記増幅回路で増幅された前記第2信号との間の差分を出力する差分回路とを含む、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のガス濃度測定システム。
- 前記第1ガスは、酸素であり、
前記第2ガスは、窒素酸化物(NOx)である、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のガス濃度測定システム。 - 限界電流式ガスセンサと、
前記限界電流式ガスセンサに接続されている電圧源と、
前記限界電流式ガスセンサに接続されている電流検出器と、
前記電流検出器に接続されているガス濃度演算器とを備え、
前記電圧源は、前記限界電流式ガスセンサに、第1電圧と、前記第1電圧より大きい第2電圧とを供給し、前記第1電圧は、第1ガスに対応する第1限界電流を前記限界電流式ガスセンサに発生させる電圧であり、前記第2電圧は、第2ガスに対応する第2限界電流を前記限界電流式ガスセンサに発生させる電圧であり、
前記電流検出器は、前記限界電流式ガスセンサに前記第1電圧を印加した時における前記限界電流式ガスセンサの第1限界電流値と、前記限界電流式ガスセンサに前記第2電圧を印加した時における前記限界電流式ガスセンサの第2限界電流値とを取得し、
前記ガス濃度演算器は、前記第2限界電流値と前記第1限界電流値との間の差分を取得する差分取得部と、前記差分に基づいて前記第2ガスの濃度を得るガス濃度取得部とを含み、
前記限界電流式ガスセンサは、固体電解質と、第1電極と、第2電極と、ガス導入路とを含み、
前記第1電極は、前記固体電解質上に設けられており、
前記第2電極は、前記固体電解質上に設けられており、
前記ガス導入路は、ガス入口と前記第1電極のうち前記固体電解質に対向している第1部分との間に延在しており、
前記第1電極は、第1多孔質金属電極であり、
前記ガス導入路は、前記第1電極の第1融点より高い第2融点を有する第1多孔質遷移金属酸化物で形成されており、前記第1多孔質遷移金属酸化物は、Ta2O5、TiO2またはCr2O3である、ガス濃度測定システム。 - 電圧源から限界電流式ガスセンサに第1電圧を印加して、電流検出器を用いて前記限界電流式ガスセンサの第1限界電流値を取得することを備え、前記第1電圧は、第1ガスに対応する第1限界電流を前記限界電流式ガスセンサに発生させる電圧であり、
前記電圧源から前記限界電流式ガスセンサに前記第1電圧より大きい第2電圧を印加して、前記電流検出器を用いて前記限界電流式ガスセンサの第2限界電流値を取得することとを備え、前記第2電圧は、第2ガスに対応する第2限界電流を前記限界電流式ガスセンサに発生させる電圧であり、さらに、
前記第2限界電流値と前記第1限界電流値との間の差分を取得することと、
前記差分に基づいて前記第2ガスの濃度を得ることとを備え、
前記限界電流式ガスセンサは、複数の限界電流式ガスセンサ素子を含み、
前記電流検出器は、前記複数の限界電流式ガスセンサ素子にそれぞれ対応する複数の電流検出素子を含み、
前記第1限界電流値を取得することは、前記複数の限界電流式ガスセンサ素子に前記第
1電圧を印加して、前記複数の電流検出素子を用いて前記複数の限界電流式ガスセンサ素子の第1の複数の限界電流値を取得することであり、
前記第2限界電流値を取得することは、前記複数の限界電流式ガスセンサ素子に前記第2電圧を印加して、前記複数の電流検出素子を用いて前記複数の限界電流式ガスセンサ素子の第2の複数の限界電流値を取得することであり、
前記差分を取得することは、前記第2の複数の限界電流値と前記第1の複数の限界電流値との間の差分の平均値を取得することである、ガス濃度測定方法。 - 前記第1限界電流値を取得した後かつ前記第2限界電流値を取得する前に、前記限界電流式ガスセンサに印加する電圧を前記第1電圧から前記第2電圧に切り換える、請求項8に記載のガス濃度測定方法。
- 電圧源から限界電流式ガスセンサに第1電圧を印加して、電流検出器を用いて前記限界電流式ガスセンサの第1限界電流値を取得することを備え、前記第1電圧は、第1ガスに対応する第1限界電流を前記限界電流式ガスセンサに発生させる電圧であり、
前記電圧源から前記限界電流式ガスセンサに前記第1電圧より大きい第2電圧を印加して、前記電流検出器を用いて前記限界電流式ガスセンサの第2限界電流値を取得することとを備え、前記第2電圧は、第2ガスに対応する第2限界電流を前記限界電流式ガスセンサに発生させる電圧であり、さらに、
前記第2限界電流値と前記第1限界電流値との間の差分を取得することと、
前記差分に基づいて前記第2ガスの濃度を得ることとを備え、
前記限界電流式ガスセンサは、複数の第1限界電流式ガスセンサ素子と複数の第2限界電流式ガスセンサ素子とを含み、
前記電流検出器は、前記複数の第1限界電流式ガスセンサ素子にそれぞれ対応する複数の第1電流検出素子と、前記複数の第2限界電流式ガスセンサ素子にそれぞれ対応する複数の第2電流検出素子とを含み、
前記第1限界電流値を取得することは、前記複数の第1限界電流式ガスセンサ素子に前記第1電圧を印加して、前記複数の第1電流検出素子を用いて前記複数の第1限界電流式ガスセンサ素子の第1の複数の限界電流値を取得することであり、
前記第2限界電流値を取得することは、前記複数の第2限界電流式ガスセンサ素子に前記第2電圧を印加して、前記複数の第2電流検出素子を用いて前記複数の第2限界電流式ガスセンサ素子の第2の複数の限界電流値を取得することであり、
前記差分を取得することは、前記第2の複数の限界電流値と前記第1の複数の限界電流値との間の差分の平均値を取得することである、ガス濃度測定方法。 - 前記電圧源は、前記第1電圧を前記複数の第1限界電流式ガスセンサ素子に供給する第1電圧供給器と、前記第2電圧を前記複数の第2限界電流式ガスセンサ素子に供給する第2電圧供給器とを含み、
前記第1の複数の限界電流値を取得しながら、前記第2の複数の限界電流値を取得する、請求項10に記載のガス濃度測定方法。
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