ＮＯｘセンサ、排気浄化システムおよびＮＯｘ測定方法
【課題】 １つのＮＯｘセンサを用いて、ハンドリング性よく、空間占有部を小さく、精度よく、かつ安価にＮＯ濃度とＮＯ2濃度を求めることができるＮＯｘセンサ、それを用いた排気浄化システムおよびＮＯｘ測定方法を提供する。
【解決手段】 １つの固体電解質１３と、多孔質の検知電極１１および多孔質の参照電極１２と、検知電極と参照電極との間に電圧を印加するための可変定電圧発生部１５、および電圧を印加した状態で電流を測定するための電流測定部１６を含み、可変定電圧発生部に２つ電圧を発生させて、その電圧印加状態における電流測定部の電流値を読み、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を算出するための制御部２０と、を備えることを特徴とする。
【解決手段】 １つの固体電解質１３と、多孔質の検知電極１１および多孔質の参照電極１２と、検知電極と参照電極との間に電圧を印加するための可変定電圧発生部１５、および電圧を印加した状態で電流を測定するための電流測定部１６を含み、可変定電圧発生部に２つ電圧を発生させて、その電圧印加状態における電流測定部の電流値を読み、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を算出するための制御部２０と、を備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＯｘセンサ、排気浄化システムおよびＮＯｘ測定方法に関し、より具体的には、自動車等の排気経路に取り付けられて、１つで精度よくＮＯ濃度とＮＯ2濃度とを測定できるＮＯｘセンサ、それを用いた排気浄化システムおよびＮＯｘ測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料の高騰などによりディーゼルエンジン搭載の自動車が増加する傾向にあるが、廃ガス規制をクリアする必要があり、ディーゼルエンジンの排出ガスを低減する各種の触媒装置が開発されている。それらの触媒装置のなかで、尿素選択還元システムはＮＯおよびＮＯ2のＮＯxを、エンジンスピードが低い低温領域で効率よく窒素と水へと還元浄化するものとして推奨されている（非特許文献１）。これらの排気浄化装置は、自動車エンジンの排気経路に取り付けられ、排気を浄化するが、その排気経路の温度やＮＯｘ濃度を精度よく測定して、尿素の排気経路への噴射量の制御が必須となる。しかし、従来のＮＯｘセンサで得られるＮＯｘ値は、ＮＯ濃度とＮＯ2濃度の割合等は不明のまま、被検ガス中のＮＯとＮＯ2から得られる指標を表示するものである。しかし、浄化効率を最適化するためには、ＮＯ濃度とＮＯ2濃度とを個別に、またはそれらの比を知る必要がある。
【０００３】
ＮＯ濃度とＮＯ2濃度を求める方法として、次のものが提案されている。たとえば、排気浄化システムに尿素選択還元システムを用い、その後段にＮＯｘセンサを設けることによって得たＮＯｘ濃度（ＮＯとＮＯ2のマクロ指標）と、温度センサから得た温度とから、ＮＯ濃度とＮＯ2濃度とを化学量論的に個別に割り出し、最適な尿素の噴射量を制御する装置が提案されている（特許文献１）。また、排気経路に、酸化触媒と、その後段に尿素選択還元装置とを配置して、尿素選択還元装置の前段であって、かつ酸化触媒の前後に配置した２つのＮＯｘセンサによって、ＮＯ濃度とＮＯ2濃度とを個別に割り出す方法の提案もある（特許文献２）。
【非特許文献１】平田公信ら，「大型車ディーゼルの尿素選択還元システム」，自動車技術，Vol.60,No.9,2006,pp28-33
【特許文献１】特開２００４−１００６９９号公報
【特許文献２】特開２００７−１００５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の浄化装置のうち、温度とＮＯｘセンサとを用いて化学量論的にＮＯ濃度と、ＮＯｘ濃度とを求める方法では、ＮＯ濃度とＮＯ2濃度を精度よく求めることができない。また酸化触媒の前後にＮＯｘセンサを配置し、２つのＮＯｘセンサでＮＯ濃度とＮＯ2濃度を求める方法では、ＮＯｘセンサが２つ必要であり、取り付け場所、配線等が嵩み、またコスト増をもたらす。
本発明は、１つのＮＯｘセンサを用いて、ハンドリング性よく、空間占有部を小さくして、精度よく、かつ安価にＮＯ濃度とＮＯ2濃度を求めることができるＮＯｘセンサ、それを用いた排気浄化システムおよびＮＯｘ測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のＮＯｘセンサは、排気経路に取り付けられ、排気中のＮＯｘ濃度を測定するために用いられる。このＮＯｘセンサは、１つの固体電解質と、固体電解質を挟むように位置する、多孔質の検知電極および多孔質の参照電極と、検知電極と参照電極との間に電圧を印加するための可変定電圧発生部、および電圧を印加した状態で検知電極と参照電極との間に流れる電流を測定するための電流測定部を含み、可変定電圧発生部に２つの電圧を発生させて前記検知電極と参照電極との間に印加させ、各電圧印加状態における電流測定部の電流値を読み、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度の算出を行うための制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
ここで、ＮＯｘとは、ＮＯとＮＯ2という２種類の気体をさす用語である。ＮＯとＮＯ2とは、化学反応などで相互に変換したり、比較的、同様の特性を示すことが多いので、一緒に取り扱ったほうが便利であるため、両方のガス種をまとめてＮＯｘという用い方が普及している。ＮＯｘセンサは、ＮＯおよび／またはＮＯ2がセンサの反応部に吸着するなどして変化する電気的指標により、センシングし、その結果が現れるものである。したがって、ＮＯおよびＮＯ2の両方に反応して、その結果、電気的指標を変化させることにより、その割合は不明のままＮＯおよびＮＯ2の両方の、上記反応部での反応の結果を検知することになる。
【０００７】
上記本発明のＮＯｘセンサでは、１つの固体電解質層を用いて、２つの電圧を印加して対応する電流を求めるので、（検知電極／固体電解質／参照電極）から構成される１つのＮＯｘ検知部を２回使用することになる。このため、１つの電圧に１つの感度が得られ、２種類の感度をもつＮＯｘ検知部を持つことになる。したがって、１つのＮＯｘセンサを用いて、空間占有を抑制し、配線なども簡単に設けながら、精度よくかつ安価にＮＯ濃度とＮＯ2濃度を求めることができる。第１の電圧印加のときの、ＮＯに対する感度をＡmとし、ＮＯ2に対する感度Ａdとする。また、第２の電圧印加のときの、ＮＯに対する感度をＢmとし、ＮＯ2に対する感度Ｂdとする。このとき、Ａm・Ｂd−Ｂm・Ａdがゼロでないこと、すなわちＡm・Ｂd−Ｂm・Ａd≠０を満たせば、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を得ることができる。この両方濃度検知条件Ａm・Ｂd−Ｂm・Ａd≠０を満たすことによって、精度よく安価にＮＯ濃度とＮＯ2濃度を求められる。精度について詳しく説明すれば、まったく同じ位置で、ほとんど同じタイミングでサンプリングするので、その位置のＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を個別に測定することができる。このため、サンプリングの場所が異なること、およびサンプリングの少しの時間的ずれに起因する測定誤差を気にする必要がなくなり、測定精度を質的に一段向上させることができる。また、本ＮＯｘセンサは、温度センサの温度情報を用いることで、測定データの精度または信頼性をさらに高めることができる。
【０００８】
排気中のＮＯ濃度とＮＯ2濃度とを所定比率にすることは、たとえば低速走行などの低温域でＮＯｘを抑制する制御を効かす上で、必須であり、このために、ＮＯ濃度とＮＯ2濃度を両方とも知ることは、排気浄化上、不可欠となっている。自動車の排気経路のような狭隘で複雑な空間には、上記のように小型化され、簡単に配線可能なＮＯｘセンサは大きな貢献をすることができる。
【０００９】
ＮＯまたはＮＯ2に対する感度は、予めたとえば第１または第２の電圧を印加して所定濃度（既知）のＮＯまたはＮＯ2を含む空気中に、検知電極および固体電解質を露出させたときの電流値の、純粋空気中での同じ条件での電流値に対する変化幅などから求めることができる。なお、上記のＮＯｘセンサは、（検知電極／固体電解質／参照電極）から構成されるＮＯｘ検知部、そのＮＯｘ検知部の温度を制御する温度制御手段たとえば温度制御装置付きヒータなどを、絶縁基板や、絶縁性配線基板に固定して用いることができる。制御部は、エンジン等の駆動を制御する制御ボード等にまとめられて搭載され、絶縁性配線基板等に配線接続するのがよい。
【００１０】
多孔質の検知電極を、ＣｄＣｒ2Ｏ4およびＰｔを主材料に含ませることができる。これによって、選択的にＮＯｘに対して高い感度を持つことができ、このためＮＯｘを精度よく検知することができる。
【００１１】
固体電解質層を安定化ジルコニウムで形成することができる。これによって、耐熱性に優れ、使用実績が豊富な安定化ジルコニウムを用いて、安価なＮＯｘセンサを得ることができる。
【００１２】
制御部が、前記可変定電圧発生部および電流測定部とともに、排気経路から離れた位置に配置され、検知電極および参照電極へと配線接続することができる。これによって、高温になる排気経路に可変定電圧発生部や電流測定部を含むマイコン等を配置しないので、安価にＮＯｘセンサ全体の耐久性を高めることができる。
【００１３】
固体電解質層の温度を制御する温度制御手段を備えることができる。これによって、ＮＯｘに対してより一層感度を高めることができる。
【００１４】
本発明の排気浄化システムは、排気経路内の排気に作用してその排気を浄化するための排気浄化装置であって、上記のいずれか一つのＮＯｘセンサを排気経路に備えることを特徴とする。これによって、上記の各ＮＯｘセンサの特徴を備えるため、小型化した空間占有や簡単な配線構造で、精度よく安価に、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を得ることができる。
【００１５】
排気を浄化するためにアンモニアを還元剤としたＳＣＲ(Selective Catalytic Reduction)を用い、ＮＯｘセンサを、該ＳＣＲの前に位置させることができる。これによって、ディーゼルエンジン等の排気中のＮＯｘを効率よく浄化することができる。
【００１６】
本発明のＮＯｘ測定方法は、排気経路の排気中のＮＯｘの濃度を測定するための方法である。この測定方法は、（多孔質の検知電極／固体電解質層／多孔質の参照電極）を含むＮＯｘ検知部を排気経路に配置する工程と、検知電極と参照電極との間に、第１の電圧を印加して、該検知電極と参照電極間に流れる第１の電流を測定する工程と、検知電極と参照電極との間に、第１の電圧と異なる第２の電圧を印加して、該検知電極と参照電極間に流れる第２の電流を測定する工程とを備える。そして、予め、既知濃度のＮＯを含む空気および既知濃度のＮＯ2を含む空気を用いて測定した第１および第２の電圧データに基づいて、上記の電流測定工程で得た第１および第２の電流から、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を求めることを特徴とする。
【００１７】
これによって、１つのＮＯｘ検知部を用いて、簡単にＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を精度よく求めることができる。このときのサンプリング位置は同じ位置であり、またサンプリング時期も実質的に同じといえる。このため、サンプリング位置およびサンプリング時期のずれに起因する誤差を除くことができる。また、検知部が１つなので、排気経路という複雑で狭隘な場所における占有体積を小さくすることができる。また、排気浄化システムの部品として、ハンドリング性に優れる。小型化の利点としては、さらに、車両のポンピングロスを少なくすることができ、エンジンの出力損失を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、１つのＮＯｘ検知部で構成される１つのＮＯｘセンサを用いて、ハンドリング性よく、空間占有部を小さく、精度よく、かつ安価にＮＯ濃度とＮＯ2濃度を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるＮＯｘセンサ３０を示す図である。図１を参照して、このＮＯｘセンサ３０は、１つのＮＯｘ検知部１０を備え、可変定電圧部１５および電流測定部１６に制御指令を発する制御部２０がそのＮＯｘ検知部１０に接続されている。制御部２０では、指令を受けた可変定電圧部１５がＮＯｘ検知部１０に、少なくとも２つの電圧、第１の電圧および第２の電圧を印加し、電流測定部１６では、そのときＮＯｘ検知部１０に流れる電流値を出力する。制御部２０は、自動車エンジンの駆動を制御する主制御部（制御ボード等）にまとめて搭載するのが好ましい。ＮＯｘ検知部１０は排気経路に設けられるが、次の積層体から構成される。
ＮＯｘ検知部１０：（多孔質の検知電極（ＰｔおよびＣｄＣｒ2Ｏ4で構成）１１／安定化ジルコニア（ＹＳＺ：ＺｒＯ2）１３／参照電極１２）
ＣｄＣｒ2Ｏ4とＰｔとで検知電極１１を形成するのは、分極によってＮＯとＮＯ2への選択的な感度を有するためである。上記のＮＯｘ検知部１０は１つであるが、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度の両方を求めることができる。このため、小型化、部品ハンドリングの容易性または配線の簡単化などが実現できるので、自動車の排気経路のような狭隘で複雑な空間に配置するのに、非常に便利である。上述のように、小型化することにより、車両のポンピングロスを少なくすることができ、エンジンの出力損失を小さくすることができる。
【００２０】
一般に、ＮＯｘセンサは、排気経路内が常温を大きく超える高温になるため、温度を一定にする目的で、またはセンサの感度を高めるため、温度制御のためにヒータを配置するが、本発明の実施の形態においても、図示しないヒータを配置するのがよい。ヒータには、温度センサ、温度制御装置等が含まれる。温度制御装置は、上述のように制御ボード等にまとめて搭載され、温度センサから、ＮＯｘセンサ１０の温度情報を読み出す。
【００２１】
固体電解質１３に外部から電圧を印加すると披検ガスの電解が起こり、電流が流れる。この電流値はガス濃度のほぼ比例するので、これよりガス濃度を検知することができる。図２は、検知部１０をＰｔおよびＣｄＣｒ2Ｏ4で構成した検知電極１１を、（純粋）空気、ＮＯ含有空気、ＮＯ2含有空気に露出したときの電圧−電流曲線を示す図である。ＮＯ含有空気におけるＮＯ濃度は２００ｐｐｍであり、ＮＯ2含有空気のＮＯ2濃度は２００ｐｐｍである。また、このときのＮＯｘ検知部１０の温度は、５００℃である。
【００２２】
図２に示す電圧−電流曲線がある場合、本発明の実施の形態におけるＮＯｘセンサ３０を用いて、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を求める方法を図３に示す。第１の電圧として、たとえば１５０ｍＶを検知電極１１と参照電極１２との間に印加した状態の電流値から、ＮＯｘ検知部１０の、ＮＯに対する感度Ａm算定用データ、およびＮＯ2に対する感度Ａd算定用データを得ることができる。そして、同じ電圧での純粋空気の電流値Ｉ1を用いて、電圧１５０ｍＶ印加状態における、ＮＯに対する感度ＡmおよびＮＯ2に対する感度Ａdを得ることができる。また、第２の電圧として−２５０ｍＶを検知電極１１と参照電極１２との間に印加した状態の電流値から、ＮＯｘ検知部１０の、ＮＯに対する感度Ｂm算定用データ、およびＮＯ2に対する感度Ｂd算定用データを得ることができ、同様にして、電圧−２５０ｍＶ印加状態における純粋空気の電流値Ｉ2を用いて、ＮＯに対する感度ＢmおよびＮＯ2に対する感度Ｂdを得ることができる。
【００２３】
（１５０ｍＶ印加時）：ＮＯに対する感度Ａm
ＮＯ2に対する感度Ａd
（−２５０ｍＶ印加時）：ＮＯに対する感度Ｂm
ＮＯ2に対する感度Ｂd
上記のことが既知であるとき、１５０ｍＶを印加して被検ガスのＮＯｘ検知部１０を暴露したときの電流値がＸ1であり、−２５０ｍＶを印加したときの同様の電流値がＸ2であったとする。このとき、被検ガスの中のＮＯ濃度をＭとし、ＮＯ2濃度をＤとすると、以下の連立方程式が成り立つ。
Ｘ1-Ｉ1＝ＡmＭ＋ＡdＤ・・・・・（１）式
Ｘ2−Ｉ2＝ＢmＭ＋ＢdＤ・・・・・（２）式
【００２４】
上記の連立方程式において、Ｘ1、Ｘ2、Ｉ1、およびＩ2は、実測値である。また、Ａm、Ａd、Ｂm、Ｂdは、予めＮＯ濃度およびＮＯ2濃度が知れた空気を用いて得ておくことができ、既知である。したがって、上記の二元連立方程式は簡単に解くことができる。また、電圧は任意のほかの電圧であってもよく、たとえば第１の電圧として１００ｍＶを選んだ場合、ＮＯ2を含む空気の電流はゼロであり感度がなく（Ａd＝０）、ＮＯを含む空気に対して感度があるので、このＮＯｘセンサは、電圧１００ｍＶ印加時は、ＮＯ濃度計として作動し、ただちにＮＯ濃度を得ることができる。このＮＯ濃度を、上記（２）式に代入してＮＯ2濃度を得ることができる。Ａd＝０であっても、両方濃度検知条件Ａm・Ｂd−Ｂm・Ａd≠０は満たされる。上記のように、同種材料によるＮＯｘ検知部であっても、両ＮＯｘ検知部の温度を変えることで両方濃度検知条件Ａm・Ｂd−Ｂm・Ａd≠０が成り立ち、ＮＯ濃度ＭおよびＮＯ2濃度Ｄを個別に求めることが可能になる。
【００２５】
図１に示すＮＯｘセンサは、安定化ジルコニアＹＳＺ１３を、揮発性粘着剤などを用いてドクターブレード法などによって膜を形成し、次いで適切な雰囲気で加熱して焼結して焼結体として形成する。次いで、スパッタリングによって、その安定化ジルコニアの焼結体１３上に検知電極１１を、白金およびＣｄＣｒ2Ｏ4で成膜する。スパッタリングによって検知電極１１の厚みを薄く形成することによって、多孔質性は満たされる。このとき、レーザーアブレーション法で厚みを薄くすることによって形成してもよく、多孔質性は確保される。参照電極１２についても、スパッタリング法によって厚みを薄く形成することによって多孔質性を確保することができる。可変定電圧発生装置、電流計、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度演算部などは、高温への暴露を避けるために、自動車エンジンなどのより広い範囲を制御する制御ボード等にまとめて搭載するのがよい。温度制御に関連する温度センサの信号読み出し部、ヒータ制御部なども、上記制御ボードのマイコンに組み込むのがよい。
【００２６】
本実施の形態におけるＮＯｘセンサ３０は、一つで、誤差要因となる異なる箇所ではなく、同じ位置で同時にサンプリングして、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を精度よく測定しながら、小型化し、ハンドリング性を大きく向上することができる。このため、とくに自動車、なかでもディーゼルエンジン搭載車の排気経路に配置することによって、排気浄化装置の制御部に正確なＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を入力でき、適正な排気浄化の促進に資することができる。
【００２７】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態３における排気浄化装置５０を説明するための図である。この排気浄化装置は、尿素を用いて排気中のＮＯｘを窒素ガス等に還元する尿素選択還元触媒装置（尿素ＳＣＲ装置）である。図４において、エンジン７１は、たとえばディーゼルエンジンである。このディーゼルエンジン７１は、排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）７３が設けられ、また燃料噴射の制御のために制御装置（ＥＣＵ）７２が配置されている。制御装置（ＥＣＵ）７２は、尿素供給制御装置（ＥＣＵ）７５と共通化してもよい。ディーゼルエンジン７１からの排気経路において、ディーゼルエンジン７１に近い上流に酸化触媒（ＤＯＣ）７４を配置する。この酸化触媒７４は、ＮＯをＮＯ2に酸化する上で有効である。酸化触媒７４の下流に尿素選択還元触媒（ＳＣＲ）７８を設け、さらにその後段に、尿素から反応生成したアンモニアのスリップを防止するための酸化触媒７９が配置される。
【００２８】
尿素選択還元触媒７８の入口には、ＮＯｘセンサ３０と温度センサ４１とを配置し、ＮＯｘセンサ３０の２つのＮＯｘ検知部からの電流変化率は制御装置７５に読み出され、温度センサ４１からの温度データを下に、予め入力されている感度に基づいて、ＮＯ濃度とＮＯ2濃度とが算出される。このＮＯ濃度およびＮＯ2濃度に基づいて、尿素添加装置７６が作動して、尿素選択還元触媒の入口に位置する尿素噴射口からの尿素噴射量を制御する。尿素は、尿素タンク７７に貯留されている。
【００２９】
本実施の形態における排気浄化装置の尿素選択還元装置５０では、狭隘な箇所に２つの異なる材料のＮＯｘ検知部をもつので、その狭隘な場所におけるＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を同時に、個別に得ることができる。このため、正確なＮＯ濃度およびＮＯ2濃度に基づき、適切な尿素噴射制御や燃料噴射制御を行うことができ、排気浄化および燃費向上を改善することができる。
【００３０】
上記において、本発明の実施の形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明によれば、一つのＮＯｘセンサで、誤差をもたらす異なる箇所でのサンプリングをすることなく、同じ位置で、同じ時刻にサンプリングして、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を精度よく測定しながら、小型化し、ハンドリング性を大きく向上することができる。このため、とくに自動車、なかでもディーゼルエンジン搭載車の排気経路に配置することによって、排気浄化装置の制御部に正確なＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を入力でき、適正な排気浄化の制御に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＮＯｘセンサを説明するための図である。
【図２】図１に示すＮＯｘ検知部の電圧−電流曲線を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１のＮＯｘセンサを用いてＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を求める方法を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態２における排気浄化装置を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 絶縁性基板、１０ ＮＯｘ検知部、１１ 検知電極、１２参照電極，１３ 固体電解質層（ＣｄＣｒ2Ｏ4＋Ｐｔ）、１５ 可変定電圧発生部、１６ 電流測定部、２０ 制御部、３０ ＮＯｘセンサ、４１ 温度センサ、５０ 排気浄化装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＯｘセンサ、排気浄化システムおよびＮＯｘ測定方法に関し、より具体的には、自動車等の排気経路に取り付けられて、１つで精度よくＮＯ濃度とＮＯ2濃度とを測定できるＮＯｘセンサ、それを用いた排気浄化システムおよびＮＯｘ測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料の高騰などによりディーゼルエンジン搭載の自動車が増加する傾向にあるが、廃ガス規制をクリアする必要があり、ディーゼルエンジンの排出ガスを低減する各種の触媒装置が開発されている。それらの触媒装置のなかで、尿素選択還元システムはＮＯおよびＮＯ2のＮＯxを、エンジンスピードが低い低温領域で効率よく窒素と水へと還元浄化するものとして推奨されている（非特許文献１）。これらの排気浄化装置は、自動車エンジンの排気経路に取り付けられ、排気を浄化するが、その排気経路の温度やＮＯｘ濃度を精度よく測定して、尿素の排気経路への噴射量の制御が必須となる。しかし、従来のＮＯｘセンサで得られるＮＯｘ値は、ＮＯ濃度とＮＯ2濃度の割合等は不明のまま、被検ガス中のＮＯとＮＯ2から得られる指標を表示するものである。しかし、浄化効率を最適化するためには、ＮＯ濃度とＮＯ2濃度とを個別に、またはそれらの比を知る必要がある。
【０００３】
ＮＯ濃度とＮＯ2濃度を求める方法として、次のものが提案されている。たとえば、排気浄化システムに尿素選択還元システムを用い、その後段にＮＯｘセンサを設けることによって得たＮＯｘ濃度（ＮＯとＮＯ2のマクロ指標）と、温度センサから得た温度とから、ＮＯ濃度とＮＯ2濃度とを化学量論的に個別に割り出し、最適な尿素の噴射量を制御する装置が提案されている（特許文献１）。また、排気経路に、酸化触媒と、その後段に尿素選択還元装置とを配置して、尿素選択還元装置の前段であって、かつ酸化触媒の前後に配置した２つのＮＯｘセンサによって、ＮＯ濃度とＮＯ2濃度とを個別に割り出す方法の提案もある（特許文献２）。
【非特許文献１】平田公信ら，「大型車ディーゼルの尿素選択還元システム」，自動車技術，Vol.60,No.9,2006,pp28-33
【特許文献１】特開２００４−１００６９９号公報
【特許文献２】特開２００７−１００５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の浄化装置のうち、温度とＮＯｘセンサとを用いて化学量論的にＮＯ濃度と、ＮＯｘ濃度とを求める方法では、ＮＯ濃度とＮＯ2濃度を精度よく求めることができない。また酸化触媒の前後にＮＯｘセンサを配置し、２つのＮＯｘセンサでＮＯ濃度とＮＯ2濃度を求める方法では、ＮＯｘセンサが２つ必要であり、取り付け場所、配線等が嵩み、またコスト増をもたらす。
本発明は、１つのＮＯｘセンサを用いて、ハンドリング性よく、空間占有部を小さくして、精度よく、かつ安価にＮＯ濃度とＮＯ2濃度を求めることができるＮＯｘセンサ、それを用いた排気浄化システムおよびＮＯｘ測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のＮＯｘセンサは、排気経路に取り付けられ、排気中のＮＯｘ濃度を測定するために用いられる。このＮＯｘセンサは、１つの固体電解質と、固体電解質を挟むように位置する、多孔質の検知電極および多孔質の参照電極と、検知電極と参照電極との間に電圧を印加するための可変定電圧発生部、および電圧を印加した状態で検知電極と参照電極との間に流れる電流を測定するための電流測定部を含み、可変定電圧発生部に２つの電圧を発生させて前記検知電極と参照電極との間に印加させ、各電圧印加状態における電流測定部の電流値を読み、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度の算出を行うための制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
ここで、ＮＯｘとは、ＮＯとＮＯ2という２種類の気体をさす用語である。ＮＯとＮＯ2とは、化学反応などで相互に変換したり、比較的、同様の特性を示すことが多いので、一緒に取り扱ったほうが便利であるため、両方のガス種をまとめてＮＯｘという用い方が普及している。ＮＯｘセンサは、ＮＯおよび／またはＮＯ2がセンサの反応部に吸着するなどして変化する電気的指標により、センシングし、その結果が現れるものである。したがって、ＮＯおよびＮＯ2の両方に反応して、その結果、電気的指標を変化させることにより、その割合は不明のままＮＯおよびＮＯ2の両方の、上記反応部での反応の結果を検知することになる。
【０００７】
上記本発明のＮＯｘセンサでは、１つの固体電解質層を用いて、２つの電圧を印加して対応する電流を求めるので、（検知電極／固体電解質／参照電極）から構成される１つのＮＯｘ検知部を２回使用することになる。このため、１つの電圧に１つの感度が得られ、２種類の感度をもつＮＯｘ検知部を持つことになる。したがって、１つのＮＯｘセンサを用いて、空間占有を抑制し、配線なども簡単に設けながら、精度よくかつ安価にＮＯ濃度とＮＯ2濃度を求めることができる。第１の電圧印加のときの、ＮＯに対する感度をＡmとし、ＮＯ2に対する感度Ａdとする。また、第２の電圧印加のときの、ＮＯに対する感度をＢmとし、ＮＯ2に対する感度Ｂdとする。このとき、Ａm・Ｂd−Ｂm・Ａdがゼロでないこと、すなわちＡm・Ｂd−Ｂm・Ａd≠０を満たせば、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を得ることができる。この両方濃度検知条件Ａm・Ｂd−Ｂm・Ａd≠０を満たすことによって、精度よく安価にＮＯ濃度とＮＯ2濃度を求められる。精度について詳しく説明すれば、まったく同じ位置で、ほとんど同じタイミングでサンプリングするので、その位置のＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を個別に測定することができる。このため、サンプリングの場所が異なること、およびサンプリングの少しの時間的ずれに起因する測定誤差を気にする必要がなくなり、測定精度を質的に一段向上させることができる。また、本ＮＯｘセンサは、温度センサの温度情報を用いることで、測定データの精度または信頼性をさらに高めることができる。
【０００８】
排気中のＮＯ濃度とＮＯ2濃度とを所定比率にすることは、たとえば低速走行などの低温域でＮＯｘを抑制する制御を効かす上で、必須であり、このために、ＮＯ濃度とＮＯ2濃度を両方とも知ることは、排気浄化上、不可欠となっている。自動車の排気経路のような狭隘で複雑な空間には、上記のように小型化され、簡単に配線可能なＮＯｘセンサは大きな貢献をすることができる。
【０００９】
ＮＯまたはＮＯ2に対する感度は、予めたとえば第１または第２の電圧を印加して所定濃度（既知）のＮＯまたはＮＯ2を含む空気中に、検知電極および固体電解質を露出させたときの電流値の、純粋空気中での同じ条件での電流値に対する変化幅などから求めることができる。なお、上記のＮＯｘセンサは、（検知電極／固体電解質／参照電極）から構成されるＮＯｘ検知部、そのＮＯｘ検知部の温度を制御する温度制御手段たとえば温度制御装置付きヒータなどを、絶縁基板や、絶縁性配線基板に固定して用いることができる。制御部は、エンジン等の駆動を制御する制御ボード等にまとめられて搭載され、絶縁性配線基板等に配線接続するのがよい。
【００１０】
多孔質の検知電極を、ＣｄＣｒ2Ｏ4およびＰｔを主材料に含ませることができる。これによって、選択的にＮＯｘに対して高い感度を持つことができ、このためＮＯｘを精度よく検知することができる。
【００１１】
固体電解質層を安定化ジルコニウムで形成することができる。これによって、耐熱性に優れ、使用実績が豊富な安定化ジルコニウムを用いて、安価なＮＯｘセンサを得ることができる。
【００１２】
制御部が、前記可変定電圧発生部および電流測定部とともに、排気経路から離れた位置に配置され、検知電極および参照電極へと配線接続することができる。これによって、高温になる排気経路に可変定電圧発生部や電流測定部を含むマイコン等を配置しないので、安価にＮＯｘセンサ全体の耐久性を高めることができる。
【００１３】
固体電解質層の温度を制御する温度制御手段を備えることができる。これによって、ＮＯｘに対してより一層感度を高めることができる。
【００１４】
本発明の排気浄化システムは、排気経路内の排気に作用してその排気を浄化するための排気浄化装置であって、上記のいずれか一つのＮＯｘセンサを排気経路に備えることを特徴とする。これによって、上記の各ＮＯｘセンサの特徴を備えるため、小型化した空間占有や簡単な配線構造で、精度よく安価に、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を得ることができる。
【００１５】
排気を浄化するためにアンモニアを還元剤としたＳＣＲ(Selective Catalytic Reduction)を用い、ＮＯｘセンサを、該ＳＣＲの前に位置させることができる。これによって、ディーゼルエンジン等の排気中のＮＯｘを効率よく浄化することができる。
【００１６】
本発明のＮＯｘ測定方法は、排気経路の排気中のＮＯｘの濃度を測定するための方法である。この測定方法は、（多孔質の検知電極／固体電解質層／多孔質の参照電極）を含むＮＯｘ検知部を排気経路に配置する工程と、検知電極と参照電極との間に、第１の電圧を印加して、該検知電極と参照電極間に流れる第１の電流を測定する工程と、検知電極と参照電極との間に、第１の電圧と異なる第２の電圧を印加して、該検知電極と参照電極間に流れる第２の電流を測定する工程とを備える。そして、予め、既知濃度のＮＯを含む空気および既知濃度のＮＯ2を含む空気を用いて測定した第１および第２の電圧データに基づいて、上記の電流測定工程で得た第１および第２の電流から、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を求めることを特徴とする。
【００１７】
これによって、１つのＮＯｘ検知部を用いて、簡単にＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を精度よく求めることができる。このときのサンプリング位置は同じ位置であり、またサンプリング時期も実質的に同じといえる。このため、サンプリング位置およびサンプリング時期のずれに起因する誤差を除くことができる。また、検知部が１つなので、排気経路という複雑で狭隘な場所における占有体積を小さくすることができる。また、排気浄化システムの部品として、ハンドリング性に優れる。小型化の利点としては、さらに、車両のポンピングロスを少なくすることができ、エンジンの出力損失を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、１つのＮＯｘ検知部で構成される１つのＮＯｘセンサを用いて、ハンドリング性よく、空間占有部を小さく、精度よく、かつ安価にＮＯ濃度とＮＯ2濃度を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるＮＯｘセンサ３０を示す図である。図１を参照して、このＮＯｘセンサ３０は、１つのＮＯｘ検知部１０を備え、可変定電圧部１５および電流測定部１６に制御指令を発する制御部２０がそのＮＯｘ検知部１０に接続されている。制御部２０では、指令を受けた可変定電圧部１５がＮＯｘ検知部１０に、少なくとも２つの電圧、第１の電圧および第２の電圧を印加し、電流測定部１６では、そのときＮＯｘ検知部１０に流れる電流値を出力する。制御部２０は、自動車エンジンの駆動を制御する主制御部（制御ボード等）にまとめて搭載するのが好ましい。ＮＯｘ検知部１０は排気経路に設けられるが、次の積層体から構成される。
ＮＯｘ検知部１０：（多孔質の検知電極（ＰｔおよびＣｄＣｒ2Ｏ4で構成）１１／安定化ジルコニア（ＹＳＺ：ＺｒＯ2）１３／参照電極１２）
ＣｄＣｒ2Ｏ4とＰｔとで検知電極１１を形成するのは、分極によってＮＯとＮＯ2への選択的な感度を有するためである。上記のＮＯｘ検知部１０は１つであるが、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度の両方を求めることができる。このため、小型化、部品ハンドリングの容易性または配線の簡単化などが実現できるので、自動車の排気経路のような狭隘で複雑な空間に配置するのに、非常に便利である。上述のように、小型化することにより、車両のポンピングロスを少なくすることができ、エンジンの出力損失を小さくすることができる。
【００２０】
一般に、ＮＯｘセンサは、排気経路内が常温を大きく超える高温になるため、温度を一定にする目的で、またはセンサの感度を高めるため、温度制御のためにヒータを配置するが、本発明の実施の形態においても、図示しないヒータを配置するのがよい。ヒータには、温度センサ、温度制御装置等が含まれる。温度制御装置は、上述のように制御ボード等にまとめて搭載され、温度センサから、ＮＯｘセンサ１０の温度情報を読み出す。
【００２１】
固体電解質１３に外部から電圧を印加すると披検ガスの電解が起こり、電流が流れる。この電流値はガス濃度のほぼ比例するので、これよりガス濃度を検知することができる。図２は、検知部１０をＰｔおよびＣｄＣｒ2Ｏ4で構成した検知電極１１を、（純粋）空気、ＮＯ含有空気、ＮＯ2含有空気に露出したときの電圧−電流曲線を示す図である。ＮＯ含有空気におけるＮＯ濃度は２００ｐｐｍであり、ＮＯ2含有空気のＮＯ2濃度は２００ｐｐｍである。また、このときのＮＯｘ検知部１０の温度は、５００℃である。
【００２２】
図２に示す電圧−電流曲線がある場合、本発明の実施の形態におけるＮＯｘセンサ３０を用いて、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を求める方法を図３に示す。第１の電圧として、たとえば１５０ｍＶを検知電極１１と参照電極１２との間に印加した状態の電流値から、ＮＯｘ検知部１０の、ＮＯに対する感度Ａm算定用データ、およびＮＯ2に対する感度Ａd算定用データを得ることができる。そして、同じ電圧での純粋空気の電流値Ｉ1を用いて、電圧１５０ｍＶ印加状態における、ＮＯに対する感度ＡmおよびＮＯ2に対する感度Ａdを得ることができる。また、第２の電圧として−２５０ｍＶを検知電極１１と参照電極１２との間に印加した状態の電流値から、ＮＯｘ検知部１０の、ＮＯに対する感度Ｂm算定用データ、およびＮＯ2に対する感度Ｂd算定用データを得ることができ、同様にして、電圧−２５０ｍＶ印加状態における純粋空気の電流値Ｉ2を用いて、ＮＯに対する感度ＢmおよびＮＯ2に対する感度Ｂdを得ることができる。
【００２３】
（１５０ｍＶ印加時）：ＮＯに対する感度Ａm
ＮＯ2に対する感度Ａd
（−２５０ｍＶ印加時）：ＮＯに対する感度Ｂm
ＮＯ2に対する感度Ｂd
上記のことが既知であるとき、１５０ｍＶを印加して被検ガスのＮＯｘ検知部１０を暴露したときの電流値がＸ1であり、−２５０ｍＶを印加したときの同様の電流値がＸ2であったとする。このとき、被検ガスの中のＮＯ濃度をＭとし、ＮＯ2濃度をＤとすると、以下の連立方程式が成り立つ。
Ｘ1-Ｉ1＝ＡmＭ＋ＡdＤ・・・・・（１）式
Ｘ2−Ｉ2＝ＢmＭ＋ＢdＤ・・・・・（２）式
【００２４】
上記の連立方程式において、Ｘ1、Ｘ2、Ｉ1、およびＩ2は、実測値である。また、Ａm、Ａd、Ｂm、Ｂdは、予めＮＯ濃度およびＮＯ2濃度が知れた空気を用いて得ておくことができ、既知である。したがって、上記の二元連立方程式は簡単に解くことができる。また、電圧は任意のほかの電圧であってもよく、たとえば第１の電圧として１００ｍＶを選んだ場合、ＮＯ2を含む空気の電流はゼロであり感度がなく（Ａd＝０）、ＮＯを含む空気に対して感度があるので、このＮＯｘセンサは、電圧１００ｍＶ印加時は、ＮＯ濃度計として作動し、ただちにＮＯ濃度を得ることができる。このＮＯ濃度を、上記（２）式に代入してＮＯ2濃度を得ることができる。Ａd＝０であっても、両方濃度検知条件Ａm・Ｂd−Ｂm・Ａd≠０は満たされる。上記のように、同種材料によるＮＯｘ検知部であっても、両ＮＯｘ検知部の温度を変えることで両方濃度検知条件Ａm・Ｂd−Ｂm・Ａd≠０が成り立ち、ＮＯ濃度ＭおよびＮＯ2濃度Ｄを個別に求めることが可能になる。
【００２５】
図１に示すＮＯｘセンサは、安定化ジルコニアＹＳＺ１３を、揮発性粘着剤などを用いてドクターブレード法などによって膜を形成し、次いで適切な雰囲気で加熱して焼結して焼結体として形成する。次いで、スパッタリングによって、その安定化ジルコニアの焼結体１３上に検知電極１１を、白金およびＣｄＣｒ2Ｏ4で成膜する。スパッタリングによって検知電極１１の厚みを薄く形成することによって、多孔質性は満たされる。このとき、レーザーアブレーション法で厚みを薄くすることによって形成してもよく、多孔質性は確保される。参照電極１２についても、スパッタリング法によって厚みを薄く形成することによって多孔質性を確保することができる。可変定電圧発生装置、電流計、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度演算部などは、高温への暴露を避けるために、自動車エンジンなどのより広い範囲を制御する制御ボード等にまとめて搭載するのがよい。温度制御に関連する温度センサの信号読み出し部、ヒータ制御部なども、上記制御ボードのマイコンに組み込むのがよい。
【００２６】
本実施の形態におけるＮＯｘセンサ３０は、一つで、誤差要因となる異なる箇所ではなく、同じ位置で同時にサンプリングして、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を精度よく測定しながら、小型化し、ハンドリング性を大きく向上することができる。このため、とくに自動車、なかでもディーゼルエンジン搭載車の排気経路に配置することによって、排気浄化装置の制御部に正確なＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を入力でき、適正な排気浄化の促進に資することができる。
【００２７】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態３における排気浄化装置５０を説明するための図である。この排気浄化装置は、尿素を用いて排気中のＮＯｘを窒素ガス等に還元する尿素選択還元触媒装置（尿素ＳＣＲ装置）である。図４において、エンジン７１は、たとえばディーゼルエンジンである。このディーゼルエンジン７１は、排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）７３が設けられ、また燃料噴射の制御のために制御装置（ＥＣＵ）７２が配置されている。制御装置（ＥＣＵ）７２は、尿素供給制御装置（ＥＣＵ）７５と共通化してもよい。ディーゼルエンジン７１からの排気経路において、ディーゼルエンジン７１に近い上流に酸化触媒（ＤＯＣ）７４を配置する。この酸化触媒７４は、ＮＯをＮＯ2に酸化する上で有効である。酸化触媒７４の下流に尿素選択還元触媒（ＳＣＲ）７８を設け、さらにその後段に、尿素から反応生成したアンモニアのスリップを防止するための酸化触媒７９が配置される。
【００２８】
尿素選択還元触媒７８の入口には、ＮＯｘセンサ３０と温度センサ４１とを配置し、ＮＯｘセンサ３０の２つのＮＯｘ検知部からの電流変化率は制御装置７５に読み出され、温度センサ４１からの温度データを下に、予め入力されている感度に基づいて、ＮＯ濃度とＮＯ2濃度とが算出される。このＮＯ濃度およびＮＯ2濃度に基づいて、尿素添加装置７６が作動して、尿素選択還元触媒の入口に位置する尿素噴射口からの尿素噴射量を制御する。尿素は、尿素タンク７７に貯留されている。
【００２９】
本実施の形態における排気浄化装置の尿素選択還元装置５０では、狭隘な箇所に２つの異なる材料のＮＯｘ検知部をもつので、その狭隘な場所におけるＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を同時に、個別に得ることができる。このため、正確なＮＯ濃度およびＮＯ2濃度に基づき、適切な尿素噴射制御や燃料噴射制御を行うことができ、排気浄化および燃費向上を改善することができる。
【００３０】
上記において、本発明の実施の形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明によれば、一つのＮＯｘセンサで、誤差をもたらす異なる箇所でのサンプリングをすることなく、同じ位置で、同じ時刻にサンプリングして、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を精度よく測定しながら、小型化し、ハンドリング性を大きく向上することができる。このため、とくに自動車、なかでもディーゼルエンジン搭載車の排気経路に配置することによって、排気浄化装置の制御部に正確なＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を入力でき、適正な排気浄化の制御に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＮＯｘセンサを説明するための図である。
【図２】図１に示すＮＯｘ検知部の電圧−電流曲線を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１のＮＯｘセンサを用いてＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を求める方法を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態２における排気浄化装置を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 絶縁性基板、１０ ＮＯｘ検知部、１１ 検知電極、１２参照電極，１３ 固体電解質層（ＣｄＣｒ2Ｏ4＋Ｐｔ）、１５ 可変定電圧発生部、１６ 電流測定部、２０ 制御部、３０ ＮＯｘセンサ、４１ 温度センサ、５０ 排気浄化装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気経路に取り付けられ、排気中のＮＯｘ濃度を測定するために用いられるＮＯｘセンサであって、
１つの固体電解質と、
前記固体電解質を挟むように位置する、多孔質の検知電極および多孔質の参照電極と、
前記検知電極と参照電極との間に電圧を印加するための可変定電圧発生部、および前記電圧を印加した状態で前記検知電極と参照電極との間に流れる電流を測定するための電流測定部を含み、前記可変定電圧発生部に２つの電圧を発生させて前記検知電極と参照電極との間に印加させ、各電圧印加状態における電流測定部の電流値を読み、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度の算出を行うための制御部と、を備えることを特徴とする、ＮＯｘセンサ。
【請求項２】
前記多孔質の検知電極が、ＣｄＣｒ2Ｏ4およびＰｔを主材料に含むことを特徴とする、請求項１に記載のＮＯｘセンサ。
【請求項３】
前記固体電解質が安定化ジルコニウムであることを特徴とする、請求項１または２に記載のＮＯｘセンサ。
【請求項４】
前記制御部が、前記可変定電圧発生部および電流測定部とともに、前記排気経路から離れた位置に配置され、前記検知電極および参照電極へと配線接続されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載のＮＯｘセンサ。
【請求項５】
前記固体電解質の温度を制御する温度制御手段を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載のＮＯｘセンサ。
【請求項６】
排気経路内の排気に作用してその排気を浄化するための排気浄化装置であって、請求項１〜５のいずれか一つに記載のＮＯｘセンサを前記排気経路に備えることを特徴とする、排気浄化システム。
【請求項７】
前記排気を浄化するためにアンモニアを還元剤としたＳＣＲ(Selective Catalytic Reduction)を用い、前記ＮＯｘセンサが、該ＳＣＲの前に位置することを特徴とする、請求項６に記載の排気浄化システム。
【請求項８】
排気経路の排気中のＮＯｘの濃度を測定するための方法であって、
（多孔質の検知電極／固体電解質層／多孔質の参照電極）を含むＮＯｘ検知部を前記排気経路に配置する工程と、
前記検知電極と参照電極との間に、第１の電圧を印加して、該検知電極と参照電極間に流れる第１の電流を測定する工程と、
前記検知電極と参照電極との間に、前記第１の電圧と異なる第２の電圧を印加して、該検知電極と参照電極間に流れる第２の電流を測定する工程と、
予め、既知濃度のＮＯを含む空気および既知濃度のＮＯ2を含む空気を用いて測定した前記第１および第２の電圧印加時の電流データに基づいて、前記電流測定工程で得た第１および第２の電流から、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を求めることを特徴とする、ＮＯｘ測定方法。
【請求項１】
排気経路に取り付けられ、排気中のＮＯｘ濃度を測定するために用いられるＮＯｘセンサであって、
１つの固体電解質と、
前記固体電解質を挟むように位置する、多孔質の検知電極および多孔質の参照電極と、
前記検知電極と参照電極との間に電圧を印加するための可変定電圧発生部、および前記電圧を印加した状態で前記検知電極と参照電極との間に流れる電流を測定するための電流測定部を含み、前記可変定電圧発生部に２つの電圧を発生させて前記検知電極と参照電極との間に印加させ、各電圧印加状態における電流測定部の電流値を読み、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度の算出を行うための制御部と、を備えることを特徴とする、ＮＯｘセンサ。
【請求項２】
前記多孔質の検知電極が、ＣｄＣｒ2Ｏ4およびＰｔを主材料に含むことを特徴とする、請求項１に記載のＮＯｘセンサ。
【請求項３】
前記固体電解質が安定化ジルコニウムであることを特徴とする、請求項１または２に記載のＮＯｘセンサ。
【請求項４】
前記制御部が、前記可変定電圧発生部および電流測定部とともに、前記排気経路から離れた位置に配置され、前記検知電極および参照電極へと配線接続されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載のＮＯｘセンサ。
【請求項５】
前記固体電解質の温度を制御する温度制御手段を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載のＮＯｘセンサ。
【請求項６】
排気経路内の排気に作用してその排気を浄化するための排気浄化装置であって、請求項１〜５のいずれか一つに記載のＮＯｘセンサを前記排気経路に備えることを特徴とする、排気浄化システム。
【請求項７】
前記排気を浄化するためにアンモニアを還元剤としたＳＣＲ(Selective Catalytic Reduction)を用い、前記ＮＯｘセンサが、該ＳＣＲの前に位置することを特徴とする、請求項６に記載の排気浄化システム。
【請求項８】
排気経路の排気中のＮＯｘの濃度を測定するための方法であって、
（多孔質の検知電極／固体電解質層／多孔質の参照電極）を含むＮＯｘ検知部を前記排気経路に配置する工程と、
前記検知電極と参照電極との間に、第１の電圧を印加して、該検知電極と参照電極間に流れる第１の電流を測定する工程と、
前記検知電極と参照電極との間に、前記第１の電圧と異なる第２の電圧を印加して、該検知電極と参照電極間に流れる第２の電流を測定する工程と、
予め、既知濃度のＮＯを含む空気および既知濃度のＮＯ2を含む空気を用いて測定した前記第１および第２の電圧印加時の電流データに基づいて、前記電流測定工程で得た第１および第２の電流から、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を求めることを特徴とする、ＮＯｘ測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２１０２９９（Ｐ２００９−２１０２９９Ａ）
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５１１９５（Ｐ２００８−５１１９５）
【出願日】平成２０年２月２９日（２００８．２．２９）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２９日（２００８．２．２９）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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