ＮＯｘセンサおよび排気浄化システム
【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センサを提供する。
【解決手段】 １つの絶縁性基板１と、１つの基板に設けられた温度制御手段１５，２５と、第１の領域に位置し、酸化物半導体１３を含む第１のＮＯｘ検知部１０と、第１の領域と異なる第２の領域に位置し、同じ酸化物半導体を含む第２のＮＯｘ検知部２０とを備え、上記の温度制御手段１５，２５は第１のＮＯｘ検知部１０と第２のＮＯｘ検知部２０とを、並行して異なる温度に制御する。
【解決手段】 １つの絶縁性基板１と、１つの基板に設けられた温度制御手段１５，２５と、第１の領域に位置し、酸化物半導体１３を含む第１のＮＯｘ検知部１０と、第１の領域と異なる第２の領域に位置し、同じ酸化物半導体を含む第２のＮＯｘ検知部２０とを備え、上記の温度制御手段１５，２５は第１のＮＯｘ検知部１０と第２のＮＯｘ検知部２０とを、並行して異なる温度に制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＯｘセンサおよび排気浄化システムに関し、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センサおよびそれを用いた排気浄化システム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および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）。これらの排気ガス浄化装置は、自動車エンジンの排気経路に取り付けられ、排気ガスを浄化するが、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、ＮＯｘは、ＮＯとＮＯ2とを合わせたものであり、浄化効率を最適化するためには、ＮＯ濃度とＮＯ2濃度とを個別に知る必要がある。
【０００３】
上記のように、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、排気ガス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（ＮＯとＮＯ2）濃度と、温度センサから得た温度とから、ＮＯとＮＯ2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、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濃度およびＮＯｘ濃度を求める方法では、ＮＯ濃度および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、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センサおよびそれを用いた排気浄化システム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つの基板と、１つの基板に設けられた温度制御手段と、基板の第１の領域位置し、酸化物半導体を含む第１のＮＯｘ検知部と、基板の前記第１の領域と異なる第２の領域位置し、前記酸化物半導体と同じ酸化物半導体を含む第２のＮＯｘ検知部とを備え、上記の温度制御手段は第１のＮＯｘ検知部と第２のＮＯｘ検知部とを、並行して異なる温度に制御することができる。
【０００６】
上記の第１のＮＯｘ検知部および第２のＮＯｘ検知部によって、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を個別に得ることができる。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、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。なお、第１もしくは第２の領域に位置するとは、平面的に見て、基板の第１領域または第２領域に重なる範囲に位置することをいい、その該当する領域の基板内に位置する場合、基板上に接して位置する場合、その基板上に他のものを介在させて位置する場合などを包含する。
【０００７】
上記本発明のＮＯｘセンサでは、同じ酸化物半導体から形成される２つのＮＯｘ検知部を共通の１つの基板上に配設するので、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。このとき、第１のＮＯｘ検知部と第２のＮＯｘ検知部とは、並行して異なる温度に保持されるので、一般に、ＮＯおよびＮＯ2に対する感度が異なる。感度が異なるとは、それぞれの温度で、第１のＮＯｘ検知部は、ＮＯに対して感度Ａm、ＮＯ2に対して感度Ａdを持ち、第２のＮＯｘ検知部は、ＮＯに対して感度Ｂm、ＮＯ2に対して感度Ｂdを持ち、ｋを定数として、(Ｂm／Ａm)≠ｋ・（Ｂd／Ａd)が成り立つことをいい、すなわちＡm・Ｂd−Ｂm・Ａd≠０が成り立つことをいう。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。精度についていえば、同じ位置で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。
【０００８】
排気中のＮＯ濃度とＮＯ2濃度とを一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、上記の構成の小型化され、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】
各温度において、ＮＯまたはＮＯ2に対する感度は、たとえば所定濃度のＮＯまたはＮＯ2中に半導体材料を露出させたときの電気抵抗の変化率であり、純粋の大気（ＮＯｘをまったく含まない）中で上記ＮＯｘセンサに定電圧を印加し、定電流を流した状態において、所定濃度のＮＯまたはＮＯ2中に暴露したときの電流変化率などが対応する。なお、上記の基板は、ＮＯｘ検知部、温度制御手段たとえば制御装置付きヒータ、電流計、定電圧電源等とマイコン制御部とを接続する配線を設けた配線基板としてもよいし、単なる絶縁基板でもよい。２つのＮＯｘ検知部、温度制御手段のヒータには、当然ながら温度センサが配置される。
【００１０】
上記の温度制御手段を、第１のＮＯｘ検知部の酸化物半導体の下に位置する第１のヒータと、第２のＮＯｘ検知部の酸化物半導体の下に位置する第２のヒータと、第１および第２のヒータを制御する制御部とで構成することができる。これによって、簡単に、第１のＮＯｘ検知部と第２のＮＯｘ検知部を、並行して異なる温度にすることができる。なお、第１または第２のＮＯｘ検知部の酸化物半導体の下に位置するとは、該当する酸化物半導体よりも基板に近い側に位置することをいい、基板内に位置してもよい。制御部はマイコンなどをさし、第１および第２のＮＯｘ検知部から離れた位置において、配線によって排気を生成する装置全体の制御部とまとめて制御基板等に搭載されていてもよい。
【００１１】
前記第１のヒータと前記第２のヒータとの間に、両方のヒータ間の熱伝達を阻害する熱伝達阻害部を設けることができる。これによって、両方のヒータに加熱される両方のＮＯｘ検知部の温度を並行して異なるようにすることが容易になる。熱伝達阻害手段としては、基板に設けた溝や、溝に熱絶縁性接着剤を充填したもの、両ヒータ間に設けたすき間（空気層）等をあげることができる。
【００１２】
上記の酸化物半導体を、Ｅｒ2Ｏ3ドープＺｎＯとすることができる。これによって、異なる温度で異なる感度を確実に実現することができる。
【００１３】
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装置である。この排気浄化システムは、上記のいずれか１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。
【００１４】
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。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、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】
【００１６】
（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。また、図２は、図１のＮＯｘセンサ３０のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図１および図２を参照して、このＮＯｘセンサ３０は、第１のＮＯｘ検知部１０と、第２のＮＯｘ検知部２０とが、１つの基板１に搭載されていて、１つのＮＯｘセンサ３０としてハンドリングすることができる。第１のＮＯｘ検知部１０と、第２のＮＯｘ検知部２０とは、電気的に分離されている。ＮＯｘには、上述のように、ＮＯおよびＮＯ2の両方が含まれている。このため、１つのＮＯｘ検知部だけでは、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度の両方を求めることはできない。しかし、本実施の形態のＮＯｘセンサ３０は、２つの検知部１０，２０を、１つの基板１上に搭載することによって、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。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。
【００１７】
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、温度制御手段のヒータを配置するが、本発明の実施の形態では、図２に示すように、第１のＮＯｘ検知部１０が位置する第１の領域の基板内に配置された第１ヒータ１５と、第２のＮＯｘセンサ２０が位置する第２の領域の基板内に配置された第２ヒータ２５とを備える。各ＮＯｘ検知部につき１つのヒータを設けることにより、各ＮＯｘ検知部の温度を、相互に大きな影響を受けることなく、設定し、保持することが容易になる。温度制御手段には、各ＮＯｘセンサ１０，２０に配置される温度センサ（図示省略）が含まれ、この温度センサから、各ＮＯｘセンサ１０，２０の感応部１３，２３の温度情報が読み出される。
【００１８】
図１において、第１のＮＯｘ検知部１０および第２のＮＯｘ検知部２０は、温度が相違する点を除けば、構造等は同じである。ＮＯｘが吸着されて、電気抵抗などの電気指標が変化する酸化物半導体１３，２３を、感応層または感応部と呼ぶ。第１のＮＯｘ検知部１０および第２のＮＯｘ検知部２０は、つぎの電気的な接続構造を持つ。
第１のＮＯｘ検知部１０：
（負側のＰｔ電極１１（１１ａ）／Ｅｒ2Ｏ3ドープＺｎＯ半導体層（感応層）１３／正側のＰｔ電極１２（１２ａ））この第１のＮＯｘ検知部１０は、第１ヒータ１５によって、たとえば１５０℃に加熱される。
第２のＮＯｘ検知部２０：
（負側のＰｔ電極２１（２１ａ）／Ｅｒ2Ｏ3ドープＺｎＯ半導体層（感応層）２３／正側のＰｔ電極２２（２２ａ））この第２のＮＯｘ検知部２０は、第２ヒータ２５によって、たとえば３００℃に加熱される。
【００１９】
第１および第２の検知部１０，２０では、ＮＯおよびＮＯ2は、酸化物半導体ＺｎＯに吸着され、ＺｎＯの正極および負極間の電気抵抗を変化させる。電気抵抗の変化は、正負極間に一定電圧を印加して微弱な一定電流を流しておき、ＮＯおよびＮＯ2の吸着による電気抵抗に起因する電流変化を測定することによって検知することができる。予め既知のＮＯ濃度またはＮＯ2濃度を含む試験用空気を用いて、（電気抵抗変化／ＮＯ濃度またはＮＯ2濃度）を測定しておけば、図１に示すＮＯｘセンサ３０によって、第１のＮＯｘ検知部１０および第２のＮＯｘ検知部２０の電気抵抗変化を測定することで、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を個別に求めることができる。Ｅｒ2Ｏ3をＺｎＯにドープするのは、ＮＯやＮＯ2の吸着による電気抵抗変動の感度を大きくするためである。
【００２０】
第１の温度、たとえば１５０℃で第１のＮＯｘ検知部１０は次の感度を持ち、第２の温度、たとえば３００℃で第２のＮＯｘ検知部２０は次の感度を持つ。厳密なことをいえば、電流変化率または電気抵抗変化率から求める感度は、ＮＯ濃度、ＮＯ2濃度に依存して、線形でないかもしれないが、線形からのずれはわずかであり、線形としても、それほど大きな誤差にはならいない。したがって、下記の感度は、ＮＯ濃度等によらず定数とする。
（１５０℃における第１のＮＯｘ検知部１０）：ＮＯに対して感度Ａm
ＮＯ2に対して感度Ａd
（３００℃における第２のＮＯｘ検知部２０）：ＮＯに対して感度Ｂm
ＮＯ2に対して感度Ｂd
今、第１のＮＯｘ検知部１０における電気抵抗変化率の値がＸ1であり、第２のＮＯｘ検知部２０における電気抵抗変化率の値がＸ2であったとする。この場合、両方の検知部において、ＮＯの吸着およびＮＯ2の吸着は、相互に影響を及ぼさず、互いに独立に吸着するものとする。ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度が低い場合には、この吸着独立条件は満たされている。この吸着独立条件の下に、測定対象の排気の中の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＝ＡmＭ＋ＡdＤ・・・・・（１）式
Ｘ2＝ＢmＭ＋ＢdＤ・・・・・（２）式
上記の連立方程式において、Ｘ1およびＸ2は、実測値である。また、Ａm、Ａd、Ｂm、Ｂdは、予めＮＯ濃度およびＮＯ2濃度が知れた気体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。
【００２１】
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。図３は、Ｅｒ2Ｏ3ドープＺｎＯの、ＮＯに対する感度およびＮＯ2に対する感度の温度依存性を示す図である。１５０℃と３００℃とで、上記の感度は、確実に相違しており、両方濃度検知条件を満足する。ただし、これらの感度は、ＮＯおよびＮＯ2について、ともに５ｐｐｍの濃度での感度である。したがって、図３の電気抵抗変化率の値を用いて、上記の連立方程式を解いてＭおよびＤを求めた場合、ＮＯおよびＮＯ2について、ともに５倍することで、ＮＯおよびＮＯ2のｐｐｍ濃度とすることができる。
【００２２】
図１および図２に示すＮＯｘセンサは、絶縁性基板１の上に電極配線１１ａ
１２ａ，２１ａ，２２ａおよび正負電極１１，１２，２１，２２をスパッタリングなどで形成する。次いで、電極配線１１ａ，１２ａ，２１ａ，２２ａの所定部分に、感応層となるＺｎＯ１３，２３をＥｒ2Ｏ3をドープしながら成膜する。成膜方法は、蒸着法、スパッタリング法、レーザーアブレージョン法など、常用される成膜法を用いることができる。電気抵抗の変化率を求める際の定電圧装置、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。
【００２３】
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。
【００２４】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２におけるＮＯｘセンサ３０を示す図である。このＮＯｘセンサ３０では、共通の１つの絶縁性基板１を用いならが、熱伝達阻害部である溝３５を設けた点に特徴を有する。熱伝達阻害部は、絶縁性基板１の単位時間あたりの熱伝達量を低減することができれば何でもよい。そして、図４に示すように、溝３５を設けた場合、応力集中が溝の角部に生じて破壊しやすいなどの問題が派生するので、断熱性接着剤などを用いたり、強度補強構造を設けてもよい。その他の、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度の測定原理等は、実施の形態１における説明と同じである。
【００２５】
また、図５は、本発明の実施の形態２のＮＯｘセンサ３０の変形例である。図５のＮＯｘセンサ３０では、第１のヒータ１５は第１ヒータ収納部１７に収納され、第２のヒータ２７は第２ヒータ収納部２７に収納されている。２つのヒータ収納部１７，２７の間にはすき間３７または空気層ができ、これが熱伝達阻害部を形成している。この場合、ヒータ収納部１７，２７において、ヒータより上部、すなわち感応層１３，２３側の部分１７ｕ，２７ｕを、熱伝導率の良い電気絶縁体で形成することができる。その他のヒータ収納部１７，２７の部分は、断熱性材料で形成するのがよい。このように、ヒータ１５，２５と、感応層１３，２３との間の熱伝導率を高くして、その他の熱伝導をブロックすることによって、ＮＯｘ検知部の温度の制御を一層容易にすることができる。
【００２６】
（実施の形態３）
図６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６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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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】
【００３０】
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】
【００３１】
【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センサのＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図１に示すＮＯｘセンサに用いられるＥｒ2Ｏ3ドープＺｎＯのＮＯおよびＮＯ2に対する感度と温度との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２におけるＮＯｘセンサを説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態２におけるＮＯｘセンサの変形例を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態３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】
【００３２】
１ 絶縁性基板、１０ 第１のＮＯｘ検知部、２０ 第２のＮＯｘ検知部、１１，２１ 負極、１１ａ，２１ａ 負極配線、１２，２２ 正極、１２ａ，２２ａ 正極配線、１３，２３ Ｅｒ2Ｏ3ドープＺｎＯ（感応部）、１５，２５ ヒータ、１７，２７ ヒータ収納部、１７ｕ，２７ｕ ヒータ収納部の感応層側、３０ ＮＯｘセンサ、３５ 溝（熱伝達阻害部）、３７ すき間（空気層：熱伝達阻害部）、５０ 排気浄化装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＯｘセンサおよび排気浄化システムに関し、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センサおよびそれを用いた排気浄化システム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および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）。これらの排気ガス浄化装置は、自動車エンジンの排気経路に取り付けられ、排気ガスを浄化するが、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、ＮＯｘは、ＮＯとＮＯ2とを合わせたものであり、浄化効率を最適化するためには、ＮＯ濃度とＮＯ2濃度とを個別に知る必要がある。
【０００３】
上記のように、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、排気ガス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（ＮＯとＮＯ2）濃度と、温度センサから得た温度とから、ＮＯとＮＯ2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、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濃度およびＮＯｘ濃度を求める方法では、ＮＯ濃度および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、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センサおよびそれを用いた排気浄化システム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つの基板と、１つの基板に設けられた温度制御手段と、基板の第１の領域位置し、酸化物半導体を含む第１のＮＯｘ検知部と、基板の前記第１の領域と異なる第２の領域位置し、前記酸化物半導体と同じ酸化物半導体を含む第２のＮＯｘ検知部とを備え、上記の温度制御手段は第１のＮＯｘ検知部と第２のＮＯｘ検知部とを、並行して異なる温度に制御することができる。
【０００６】
上記の第１のＮＯｘ検知部および第２のＮＯｘ検知部によって、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を個別に得ることができる。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、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。なお、第１もしくは第２の領域に位置するとは、平面的に見て、基板の第１領域または第２領域に重なる範囲に位置することをいい、その該当する領域の基板内に位置する場合、基板上に接して位置する場合、その基板上に他のものを介在させて位置する場合などを包含する。
【０００７】
上記本発明のＮＯｘセンサでは、同じ酸化物半導体から形成される２つのＮＯｘ検知部を共通の１つの基板上に配設するので、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。このとき、第１のＮＯｘ検知部と第２のＮＯｘ検知部とは、並行して異なる温度に保持されるので、一般に、ＮＯおよびＮＯ2に対する感度が異なる。感度が異なるとは、それぞれの温度で、第１のＮＯｘ検知部は、ＮＯに対して感度Ａm、ＮＯ2に対して感度Ａdを持ち、第２のＮＯｘ検知部は、ＮＯに対して感度Ｂm、ＮＯ2に対して感度Ｂdを持ち、ｋを定数として、(Ｂm／Ａm)≠ｋ・（Ｂd／Ａd)が成り立つことをいい、すなわちＡm・Ｂd−Ｂm・Ａd≠０が成り立つことをいう。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。精度についていえば、同じ位置で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。
【０００８】
排気中のＮＯ濃度とＮＯ2濃度とを一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、上記の構成の小型化され、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】
各温度において、ＮＯまたはＮＯ2に対する感度は、たとえば所定濃度のＮＯまたはＮＯ2中に半導体材料を露出させたときの電気抵抗の変化率であり、純粋の大気（ＮＯｘをまったく含まない）中で上記ＮＯｘセンサに定電圧を印加し、定電流を流した状態において、所定濃度のＮＯまたはＮＯ2中に暴露したときの電流変化率などが対応する。なお、上記の基板は、ＮＯｘ検知部、温度制御手段たとえば制御装置付きヒータ、電流計、定電圧電源等とマイコン制御部とを接続する配線を設けた配線基板としてもよいし、単なる絶縁基板でもよい。２つのＮＯｘ検知部、温度制御手段のヒータには、当然ながら温度センサが配置される。
【００１０】
上記の温度制御手段を、第１のＮＯｘ検知部の酸化物半導体の下に位置する第１のヒータと、第２のＮＯｘ検知部の酸化物半導体の下に位置する第２のヒータと、第１および第２のヒータを制御する制御部とで構成することができる。これによって、簡単に、第１のＮＯｘ検知部と第２のＮＯｘ検知部を、並行して異なる温度にすることができる。なお、第１または第２のＮＯｘ検知部の酸化物半導体の下に位置するとは、該当する酸化物半導体よりも基板に近い側に位置することをいい、基板内に位置してもよい。制御部はマイコンなどをさし、第１および第２のＮＯｘ検知部から離れた位置において、配線によって排気を生成する装置全体の制御部とまとめて制御基板等に搭載されていてもよい。
【００１１】
前記第１のヒータと前記第２のヒータとの間に、両方のヒータ間の熱伝達を阻害する熱伝達阻害部を設けることができる。これによって、両方のヒータに加熱される両方のＮＯｘ検知部の温度を並行して異なるようにすることが容易になる。熱伝達阻害手段としては、基板に設けた溝や、溝に熱絶縁性接着剤を充填したもの、両ヒータ間に設けたすき間（空気層）等をあげることができる。
【００１２】
上記の酸化物半導体を、Ｅｒ2Ｏ3ドープＺｎＯとすることができる。これによって、異なる温度で異なる感度を確実に実現することができる。
【００１３】
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装置である。この排気浄化システムは、上記のいずれか１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。
【００１４】
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。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、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】
【００１６】
（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。また、図２は、図１のＮＯｘセンサ３０のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図１および図２を参照して、このＮＯｘセンサ３０は、第１のＮＯｘ検知部１０と、第２のＮＯｘ検知部２０とが、１つの基板１に搭載されていて、１つのＮＯｘセンサ３０としてハンドリングすることができる。第１のＮＯｘ検知部１０と、第２のＮＯｘ検知部２０とは、電気的に分離されている。ＮＯｘには、上述のように、ＮＯおよびＮＯ2の両方が含まれている。このため、１つのＮＯｘ検知部だけでは、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度の両方を求めることはできない。しかし、本実施の形態のＮＯｘセンサ３０は、２つの検知部１０，２０を、１つの基板１上に搭載することによって、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。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。
【００１７】
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、温度制御手段のヒータを配置するが、本発明の実施の形態では、図２に示すように、第１のＮＯｘ検知部１０が位置する第１の領域の基板内に配置された第１ヒータ１５と、第２のＮＯｘセンサ２０が位置する第２の領域の基板内に配置された第２ヒータ２５とを備える。各ＮＯｘ検知部につき１つのヒータを設けることにより、各ＮＯｘ検知部の温度を、相互に大きな影響を受けることなく、設定し、保持することが容易になる。温度制御手段には、各ＮＯｘセンサ１０，２０に配置される温度センサ（図示省略）が含まれ、この温度センサから、各ＮＯｘセンサ１０，２０の感応部１３，２３の温度情報が読み出される。
【００１８】
図１において、第１のＮＯｘ検知部１０および第２のＮＯｘ検知部２０は、温度が相違する点を除けば、構造等は同じである。ＮＯｘが吸着されて、電気抵抗などの電気指標が変化する酸化物半導体１３，２３を、感応層または感応部と呼ぶ。第１のＮＯｘ検知部１０および第２のＮＯｘ検知部２０は、つぎの電気的な接続構造を持つ。
第１のＮＯｘ検知部１０：
（負側のＰｔ電極１１（１１ａ）／Ｅｒ2Ｏ3ドープＺｎＯ半導体層（感応層）１３／正側のＰｔ電極１２（１２ａ））この第１のＮＯｘ検知部１０は、第１ヒータ１５によって、たとえば１５０℃に加熱される。
第２のＮＯｘ検知部２０：
（負側のＰｔ電極２１（２１ａ）／Ｅｒ2Ｏ3ドープＺｎＯ半導体層（感応層）２３／正側のＰｔ電極２２（２２ａ））この第２のＮＯｘ検知部２０は、第２ヒータ２５によって、たとえば３００℃に加熱される。
【００１９】
第１および第２の検知部１０，２０では、ＮＯおよびＮＯ2は、酸化物半導体ＺｎＯに吸着され、ＺｎＯの正極および負極間の電気抵抗を変化させる。電気抵抗の変化は、正負極間に一定電圧を印加して微弱な一定電流を流しておき、ＮＯおよびＮＯ2の吸着による電気抵抗に起因する電流変化を測定することによって検知することができる。予め既知のＮＯ濃度またはＮＯ2濃度を含む試験用空気を用いて、（電気抵抗変化／ＮＯ濃度またはＮＯ2濃度）を測定しておけば、図１に示すＮＯｘセンサ３０によって、第１のＮＯｘ検知部１０および第２のＮＯｘ検知部２０の電気抵抗変化を測定することで、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度を個別に求めることができる。Ｅｒ2Ｏ3をＺｎＯにドープするのは、ＮＯやＮＯ2の吸着による電気抵抗変動の感度を大きくするためである。
【００２０】
第１の温度、たとえば１５０℃で第１のＮＯｘ検知部１０は次の感度を持ち、第２の温度、たとえば３００℃で第２のＮＯｘ検知部２０は次の感度を持つ。厳密なことをいえば、電流変化率または電気抵抗変化率から求める感度は、ＮＯ濃度、ＮＯ2濃度に依存して、線形でないかもしれないが、線形からのずれはわずかであり、線形としても、それほど大きな誤差にはならいない。したがって、下記の感度は、ＮＯ濃度等によらず定数とする。
（１５０℃における第１のＮＯｘ検知部１０）：ＮＯに対して感度Ａm
ＮＯ2に対して感度Ａd
（３００℃における第２のＮＯｘ検知部２０）：ＮＯに対して感度Ｂm
ＮＯ2に対して感度Ｂd
今、第１のＮＯｘ検知部１０における電気抵抗変化率の値がＸ1であり、第２のＮＯｘ検知部２０における電気抵抗変化率の値がＸ2であったとする。この場合、両方の検知部において、ＮＯの吸着およびＮＯ2の吸着は、相互に影響を及ぼさず、互いに独立に吸着するものとする。ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度が低い場合には、この吸着独立条件は満たされている。この吸着独立条件の下に、測定対象の排気の中の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＝ＡmＭ＋ＡdＤ・・・・・（１）式
Ｘ2＝ＢmＭ＋ＢdＤ・・・・・（２）式
上記の連立方程式において、Ｘ1およびＸ2は、実測値である。また、Ａm、Ａd、Ｂm、Ｂdは、予めＮＯ濃度およびＮＯ2濃度が知れた気体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。
【００２１】
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。図３は、Ｅｒ2Ｏ3ドープＺｎＯの、ＮＯに対する感度およびＮＯ2に対する感度の温度依存性を示す図である。１５０℃と３００℃とで、上記の感度は、確実に相違しており、両方濃度検知条件を満足する。ただし、これらの感度は、ＮＯおよびＮＯ2について、ともに５ｐｐｍの濃度での感度である。したがって、図３の電気抵抗変化率の値を用いて、上記の連立方程式を解いてＭおよびＤを求めた場合、ＮＯおよびＮＯ2について、ともに５倍することで、ＮＯおよびＮＯ2のｐｐｍ濃度とすることができる。
【００２２】
図１および図２に示すＮＯｘセンサは、絶縁性基板１の上に電極配線１１ａ
１２ａ，２１ａ，２２ａおよび正負電極１１，１２，２１，２２をスパッタリングなどで形成する。次いで、電極配線１１ａ，１２ａ，２１ａ，２２ａの所定部分に、感応層となるＺｎＯ１３，２３をＥｒ2Ｏ3をドープしながら成膜する。成膜方法は、蒸着法、スパッタリング法、レーザーアブレージョン法など、常用される成膜法を用いることができる。電気抵抗の変化率を求める際の定電圧装置、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。
【００２３】
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。
【００２４】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２におけるＮＯｘセンサ３０を示す図である。このＮＯｘセンサ３０では、共通の１つの絶縁性基板１を用いならが、熱伝達阻害部である溝３５を設けた点に特徴を有する。熱伝達阻害部は、絶縁性基板１の単位時間あたりの熱伝達量を低減することができれば何でもよい。そして、図４に示すように、溝３５を設けた場合、応力集中が溝の角部に生じて破壊しやすいなどの問題が派生するので、断熱性接着剤などを用いたり、強度補強構造を設けてもよい。その他の、ＮＯ濃度およびＮＯ2濃度の測定原理等は、実施の形態１における説明と同じである。
【００２５】
また、図５は、本発明の実施の形態２のＮＯｘセンサ３０の変形例である。図５のＮＯｘセンサ３０では、第１のヒータ１５は第１ヒータ収納部１７に収納され、第２のヒータ２７は第２ヒータ収納部２７に収納されている。２つのヒータ収納部１７，２７の間にはすき間３７または空気層ができ、これが熱伝達阻害部を形成している。この場合、ヒータ収納部１７，２７において、ヒータより上部、すなわち感応層１３，２３側の部分１７ｕ，２７ｕを、熱伝導率の良い電気絶縁体で形成することができる。その他のヒータ収納部１７，２７の部分は、断熱性材料で形成するのがよい。このように、ヒータ１５，２５と、感応層１３，２３との間の熱伝導率を高くして、その他の熱伝導をブロックすることによって、ＮＯｘ検知部の温度の制御を一層容易にすることができる。
【００２６】
（実施の形態３）
図６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６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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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】
【００３０】
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】
【００３１】
【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センサのＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図１に示すＮＯｘセンサに用いられるＥｒ2Ｏ3ドープＺｎＯのＮＯおよびＮＯ2に対する感度と温度との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２におけるＮＯｘセンサを説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態２におけるＮＯｘセンサの変形例を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態３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】
【００３２】
１ 絶縁性基板、１０ 第１のＮＯｘ検知部、２０ 第２のＮＯｘ検知部、１１，２１ 負極、１１ａ，２１ａ 負極配線、１２，２２ 正極、１２ａ，２２ａ 正極配線、１３，２３ Ｅｒ2Ｏ3ドープＺｎＯ（感応部）、１５，２５ ヒータ、１７，２７ ヒータ収納部、１７ｕ，２７ｕ ヒータ収納部の感応層側、３０ ＮＯｘセンサ、３５ 溝（熱伝達阻害部）、３７ すき間（空気層：熱伝達阻害部）、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つの基板と、
前記１つの基板に設けられた温度制御手段と、
前記基板の第１の領域に位置し、酸化物半導体を含む第１のＮＯｘ検知部と、
前記基板の前記第１の領域と異なる第２の領域に位置し、前記酸化物半導体と同じ酸化物半導体を含む第２のＮＯｘ検知部とを備え、
前記温度制御手段は前記第１のＮＯｘ検知部と第２のＮＯｘ検知部とを、並行して異なる温度に制御することを特徴とする、ＮＯｘセンサ。
【請求項２】
前記温度制御手段が、第１のＮＯｘ検知部の酸化物半導体の下に位置する第１のヒータと、前記第２のＮＯｘ検知部の酸化物半導体の下に位置する第２のヒータと、前記第１および第２のヒータを制御する制御部とをもつことを特徴とする、請求項１に記載のＮＯｘセンサ。
【請求項３】
前記第１のヒータと前記第２のヒータとの間に、両方のヒータ間の熱伝達を阻害する熱伝達阻害部が設けられてい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】
前記酸化物半導体が、Ｅｒ2Ｏ3ドープＺｎＯであ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】
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１〜４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６】
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５に記載の排気浄化システム。
【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つの基板と、
前記１つの基板に設けられた温度制御手段と、
前記基板の第１の領域に位置し、酸化物半導体を含む第１のＮＯｘ検知部と、
前記基板の前記第１の領域と異なる第２の領域に位置し、前記酸化物半導体と同じ酸化物半導体を含む第２のＮＯｘ検知部とを備え、
前記温度制御手段は前記第１のＮＯｘ検知部と第２のＮＯｘ検知部とを、並行して異なる温度に制御することを特徴とする、ＮＯｘセンサ。
【請求項２】
前記温度制御手段が、第１のＮＯｘ検知部の酸化物半導体の下に位置する第１のヒータと、前記第２のＮＯｘ検知部の酸化物半導体の下に位置する第２のヒータと、前記第１および第２のヒータを制御する制御部とをもつことを特徴とする、請求項１に記載のＮＯｘセンサ。
【請求項３】
前記第１のヒータと前記第２のヒータとの間に、両方のヒータ間の熱伝達を阻害する熱伝達阻害部が設けられてい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】
前記酸化物半導体が、Ｅｒ2Ｏ3ドープＺｎＯであ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】
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１〜４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６】
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５に記載の排気浄化システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２１０２９８（Ｐ２００９−２１０２９８Ａ）
【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２００８−５１１８３（Ｐ２００８−５１１８３）
【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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