JP7148471B2 - ガスセンサ - Google Patents
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Description
(b) (a)によって、NOとNH3又はNOとNO2の拡散係数の違いによって生ずるセンサ出力の変動からNH3もしくはNO2の濃度を求める。
(c) さらに、センサ出力自身によって得られるNOとNH3の合計濃度、もしくはNOとNO2の合計濃度と前記変動によって得られるNH3もしくはNO2の濃度を比較してNO濃度を得る。
12…センサ素子 14…構造体
15A…第1センサセル 15B…第2センサセル
16A…第1ガス導入口 16B…第2ガス導入口
18A…第1酸素濃度調整室 18B…第2酸素濃度調整室
20A…第1測定室 20B…第2測定室
22…予備調整室 34A、34B…第1拡散律速部
36A、36B…第2拡散律速部 38A、38B…第3拡散律速部
40A、40B…第4拡散律速部 42A…第1主ポンプセル
42B…第2主ポンプセル 44A…第1主内側ポンプ電極
44B…第2主内側ポンプ電極 46…共通の外側ポンプ電極
52…基準電極 60A…第1測定用ポンプセル
60B…第2測定用ポンプセル 72A…第1ヒータ
72B…第2ヒータ 80…予備ポンプセル
100…温度制御手段 102…酸素濃度制御手段
104…目的成分濃度取得手段 108…予備酸素濃度制御部
110A…第1マップ 110B…第2マップ
Ip3…第3ポンプ電流(第1測定ポンプ電流)
Ip6…第6ポンプ電流(第2測定ポンプ電流)
Claims (15)
- 第1目的成分と第2目的成分の濃度を測定するガスセンサであって、
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と、前記構造体に形成された第1センサセル及び第2センサセルと、加熱手段とを有するセンサ素子と、
前記センサ素子の温度を制御する温度制御手段と、
酸素濃度制御手段と、
目的成分濃度取得手段と、を有し、
前記第1センサセル及び第2センサセルは、それぞれガスの導入方向に向かって、ガス導入口、第1拡散律速部、第1室、第2拡散律速部、第2室、第3拡散律速部及び測定室を具備し、
前記第1センサセルの前記測定室は、第1目的成分測定ポンプセルを具備し、
前記第2センサセルの前記測定室は、第2目的成分測定ポンプセルを具備し、
前記酸素濃度制御手段は、前記第1センサセルの前記第1室及び前記第2室の酸素濃度並びに前記第2センサセルの前記第2室の酸素濃度を制御し、
前記目的成分濃度取得手段は、
前記第1目的成分測定ポンプセルに流れる電流値と前記第2目的成分測定ポンプセルに流れる電流値との差に基づいて、前記第2目的成分の濃度を取得し、
前記第2目的成分測定ポンプセルに流れる電流値により、前記第1目的成分と前記第2目的成分の合計濃度を取得し、
前記合計濃度から前記第2目的成分の濃度を差し引いて前記第1目的成分の濃度を取得し、
前記第1センサセルと前記第2センサセルは、前記加熱手段を挟んで前記センサ素子の厚み方向に略対称に配置されている、ガスセンサ。 - 請求項1記載のガスセンサにおいて、
前記加熱手段は、ヒータと該ヒータの上下面に形成されたヒータ絶縁層とを有する、ガスセンサ。 - 請求項1又は2記載のガスセンサにおいて、
前記第1センサセルの前記第1室内に配された予備調整ポンプセルと、前記第1センサセルの前記第2室内に配された第1酸素濃度調整ポンプセルと、前記第2センサセルの前記第2室内に配された第2酸素濃度調整ポンプセルと、を具備し、
前記酸素濃度制御手段は、
前記予備調整ポンプセルを制御して前記第1センサセルの前記第1室の酸素濃度を制御する予備酸素濃度制御手段と、
前記第1酸素濃度調整ポンプセルを制御して前記第1センサセルの前記第2室の酸素濃度を制御する第1酸素濃度制御手段と、
前記第2酸素濃度調整ポンプセルを制御して前記第2センサセルの前記第2室の酸素濃度を制御する第2酸素濃度制御手段と、を有する、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、
前記第1センサセルの前記第2室は、前記第1センサセルの前記第1室に連通する第1主調整室と、前記第1主調整室に連通する第1副調整室とを有し、
前記第2センサセルの前記第2室は、前記第2センサセルの前記第1室に連通する第2主調整室と、前記第2主調整室に連通する第2副調整室とを有し、
前記第1センサセルの前記測定室は、前記第1副調整室に連通し、
前記第2センサセルの前記測定室は、前記第2副調整室に連通している、ガスセンサ。 - 請求項4記載のガスセンサにおいて、
前記第1主調整室と前記第1副調整室との間、並びに前記第2主調整室と前記第2副調整室との間に、それぞれ第4拡散律速部を有する、ガスセンサ。 - 請求項1~5のいずれか1項に記載のガスセンサにおいて、
前記第1センサセルの前記第1室及び前記第2室、並びに前記第2センサセルの前記第2室にそれぞれポンプ電極を有し、
前記第1センサセルの前記測定室及び前記第2センサセルの前記測定室にそれぞれ測定電極を有し、
各前記ポンプ電極は、各前記測定電極よりも触媒活性が低い材料で構成されている、ガスセンサ。 - 請求項1~6のいずれか1項に記載のガスセンサにおいて、
前記第1目的成分がNO、前記第2目的成分がNH3である、ガスセンサ。 - 請求項7記載のガスセンサにおいて、
前記酸素濃度制御手段は、
前記第1センサセルの前記第1室内のNOを分解させることなく、NH3を酸化する条件で前記第1室内の酸素濃度を制御し、
前記第2センサセルの前記第2室内のNOを分解させることなく、NH3を酸化する条件で前記第2室内の酸素濃度を制御する、ガスセンサ。 - 請求項7又は8記載のガスセンサにおいて、
前記目的成分濃度取得手段は、
予め実験的に測定した、前記第2目的成分測定ポンプセルに流れる電流値と、前記第1目的成分測定ポンプセルに流れる電流値と前記第2目的成分測定ポンプセルに流れる電流値との差とでそれぞれNO濃度及びNH3濃度の関係が特定された第1マップを使用し、
実使用中の前記第2目的成分測定ポンプセルに流れる電流値と、前記第1目的成分測定ポンプセルに流れる電流値と前記第2目的成分測定ポンプセルに流れる電流値との差を、前記第1マップと比較して、NO及びNH3の各濃度を求める、ガスセンサ。 - 請求項1~6のいずれか1項に記載のガスセンサにおいて、
前記第1目的成分がNO、前記第2目的成分がNO2である、ガスセンサ。 - 請求項10記載のガスセンサにおいて、
前記酸素濃度制御手段は、
前記第1センサセルの前記第1室内のNOを分解させることなく、NO2を分解する条件で前記第1室内の酸素濃度を制御し、
前記第2センサセルの前記第2室内のNOを分解させることなく、NO2を分解する条件で前記第2室内の酸素濃度を制御する、ガスセンサ。 - 請求項10又は11記載のガスセンサにおいて、
前記目的成分濃度取得手段は、
予め実験的に測定した、前記第2目的成分測定ポンプセルに流れる電流値と、前記第1目的成分測定ポンプセルに流れる電流値と前記第2目的成分測定ポンプセルに流れる電流値との差とでそれぞれNO濃度及びNO2濃度の関係が特定された第2マップを使用し、
実使用中の前記第2目的成分測定ポンプセルに流れる電流値と、前記第1目的成分測定ポンプセルに流れる電流値と前記第2目的成分測定ポンプセルに流れる電流値との差を、前記第2マップと比較して、NO及びNO2の各濃度を求める、ガスセンサ。 - 請求項3記載のガスセンサにおいて、
前記第2酸素濃度調整ポンプセルに流れるポンプ電流値に基づいて酸素濃度を測定する前記酸素濃度制御手段を有する、ガスセンサ。 - 請求項1記載のガスセンサにおいて、
前記第2センサセルは、前記ガス導入口と前記第2室とが前記第1拡散律速部を介して直接連通した素子構造を有し、前記第2センサセルの前記第1拡散律速部の拡散抵抗値が、前記第1センサセルのガス導入口、第1拡散律速部、第1室、第2拡散律速部の拡散抵抗値の合計値と略同等である、ガスセンサ。 - 請求項4記載のガスセンサにおいて、
前記第1センサセルの前記第1副調整室並びに前記第2センサセルの前記第2副調整室を省略した、ガスセンサ。
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