(57)【要約】  ガス混合物中のアンモニアを測定する検出装置（２１０）。検出装置（２１０）は、基板（２１８）、第１の電極アセンブリー及び第２の電極アセンブリーを有す検出部材から成る。第１の電極アセンブリーは、基板に結合した第１センサー電極（２１２）を有する。第１の電極アセンブリーは、ガス混合物中のアンモニアと反応するように構成される。第２の電極アセンブリーは、基板に結合した第２センサー電極（２１４）を有する。第２の電極アセンブリーは、ガス混合物中のアンモニアと反応するように構成される。第１及び第２の電極アセンブリーは、第２の電極アセンブリーにより検出されたアンモニアに応答して、差電気信号を発生するように構成される。
2009540334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス混合物のアンモニア成分の検出に応答して差電気信号を発生する第１及び第２電極アセンブリーから成るアンモニア検出部材と、前記アンモニア検出部材に結合され、前記差電気信号をアンモニア測定に変換する電子制御モジュールとから成ることを特徴とする排ガス混合物中のアンモニアを測定する検出システム。
【請求項２】
更に、前記アンモニア測定に基づき排ガス混合物中に噴射すべきアンモニア成分の量を決定すると共に、アンモニア測定に従って所定量のアンモニア成分を排ガス混合物中に噴射する、前記電子制御モジュールに結合されたエミッションコントロールシステムを有する請求項１に記載の検出システム。
【請求項３】
更に、アンモニア検出部材内に設けたヒーターを制御して第１及び第２電極アセンブリーの少なくとも１つを作動温度に加熱する、前記アンモニア検出部材に結合されたヒーターコントローラーを有する請求項１に記載の検出システム。
【請求項４】
前記電子制御モジュールが、対応する複数の差電気信号値により指標化された複数のアンモニア測定値のルックアップ表を記憶する電子記憶装置と、前記電子記憶装置内のルックアップ表を参照してアンモニア測定値を決定する、電子記憶装置に結合されたプロセッサーとから成る請求項１に記載の検出システム。
【請求項５】
電子制御モジュールが、プロセッサーによる実行時に、差電気信号値に基づいて前記電子制御モジュールにアンモニア測定の演算を行わせる装置読み取り可能指令を記憶する電子記憶装置を有する請求項１に記載の検出システム。
【請求項６】
第１の電極アセンブリーが第１センサー電極を有し、第２の電極アセンブリーが第２センサー電極を有し、第１及び第２の電極アセンブリーが実質的に同一の材料から成ると共に実質的に同一の微細構造を有する請求項１に記載の検出システム。
【請求項７】
第１及び第２の電極アセンブリーが、各第１及び第２の電極に対する異なる作動条件に応答した異なる電気信号を発生するように構成された請求項５に記載の検出システム。
【請求項８】
前記差電気信号が、第１センサー電極の第１の作動温度および第２センサー電極の第２の作動温度に依存し、第２センサー電極の第２の作動温度が第１センサー電極の第１の作動温度と異なる請求項７に記載の検出システム。
【請求項９】
第１センサー電極は、第２センサー電極の対応する物理的寸法と異なる少なくとも１つの物理的寸法を有し、第１センサー電極および第２センサー電極の物理的寸法は、異なる面積および異なる厚さから成る請求項５に記載の検出システム。
【請求項１０】
第１の電極アセンブリーは第１センサー電極を有し、第２の電極アセンブリーは第２センサー電極を有し、第１及び第２センサー電極は実質的に同一の材料から成りかつ異なる微細構造を有する請求項１に記載の検出システム。
【請求項１１】
第１の電極アセンブリーは第１センサー電極を有し、第２の電極アセンブリーは第２センサー電極を有し、第１及び第２センサー電極は異なる材料から成る請求項１に記載の検出システム。
【請求項１２】
第１及び第２センサー電極の少なくとも１つのセンサー電極が貴金属から成る請求項１１に記載の検出システム。
【請求項１３】
第１及び第２センサー電極の少なくとも１つのセンサー電極が金属酸化物から成る請求項１１に記載の検出システム。
【請求項１４】
第１及び第２の電極アセンブリーの少なくとも１つの電極アセンブリーは、対応するセンサー電極に関連して配置された触媒を有し、前記触媒は、アンモニアの少なくとも一部を窒素酸化物に選択酸化する触媒活性材料から成り、前記対応するセンサー電極は窒素酸化物を検出するように構成されている請求項１１に記載の検出システム。
【請求項１５】
第１及び第２の電極アセンブリーの少なくとも１つの電極アセンブリーは、対応するセンサー電極に関連して配置された触媒を有し、前記触媒は、アンモニアの少なくとも一部を窒素に選択酸化する触媒活性材料から成り、前記対応するセンサー電極は窒素を検出するように構成されている請求項１１に記載の検出システム。
【請求項１６】
アンモニア検出部材は、更に、イオン導通基板を有し、第１及び第２の電極アセンブリーがイオン導通基板上に配置されている請求項１１に記載の検出システム。
【請求項１７】
第１及び第２の電極アセンブリーがそれぞれイオン導通基板の両面に配置されている請求項１６に記載の検出システム。
【請求項１８】
アンモニア検出部材は、更に、第１及び第２の電極アセンブリーが配置されたイオン非導通基板と、第１及び第２の電極アセンブリーの少なくとも１つの電極アセンブリー内に配置され、かつ触媒と前記電極アセンブリーの対応センサー電極との間に配置されたイオン導通材料とを有する請求項１に記載の検出システム。
【請求項１９】
検出部材を有するガス混合物中のアンモニアを測定する検出装置であって、前記検出部材は、基板と、基板に結合された第１センサー電極を有し、ガス混合物中のアンモニアと反応する第１の電極アセンブリーと、基板に結合された第２センサー電極を有し、ガス混合物中のアンモニアと反応する第２の電極アセンブリーと、第１及び第２の電極アセンブリーにそれぞれ結合した電気リードとから成り、第１及び第２センサー電極は、実質的に同一の材料から成りかつ実質的に同一の微細構造を有し、電気リードは、第１及び第２の電極アセンブリーにより検出されたアンモニアに応答して、第１及び第２の電極アセンブリーから発生する差電気信号を伝送することを特徴とする前記検出装置。
【請求項２０】
更に、第１及び第２センサー電極に関連して配置された第１及び第２ヒーターを有し、第１ヒーターは、第１センサー電極を第１の作動温度に加熱し、第２ヒーターは、第２センサー電極を第１の作動温度と相違する第２の作動温度に加熱する請求項１９に記載の検出装置。
【請求項２１】
第１センサー電極は、第２センサー電極の対応する物理的寸法と異なる少なくとも１つの物理的寸法を有し、第１及び第２センサー電極の物理的寸法は、異なる面積および異なる厚さから成る請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
第１及び第２センサー電極の少なくとも１つのセンサー電極が貴金属から成る請求項１９に記載の検出装置。
【請求項２３】
第１及び第２センサー電極の少なくとも１つのセンサー電極が金属酸化物から成る請求項１９に記載の検出装置。
【請求項２４】
基板がイオン導通基板から成る請求項１９に記載の検出装置。
【請求項２５】
イオン導通基板が酸素イオン導通基板である請求項２４に記載の検出装置。
【請求項２６】
基板は、イオン非導通基板から成る請求項１９に記載の検出装置。
【請求項２７】
第１及び第２の電極アセンブリーの少なくとも１つは、更に、対応するセンサー電極に関連して配置されたイオン導通材料を有する請求項２６に記載の検出装置。
【請求項２８】
第１及び第２の電極アセンブリーがそれぞれ基板の両面に配置される請求項１９に記載の検出装置。
【請求項２９】
更に、基板に関連して配置された硫黄吸収材料を有し、前記硫黄吸収材料はガス混合物から硫黄を吸収する請求項１９に記載の検出装置。
【請求項３０】
更に、ガス混合物中の酸素を検出する酸素センサーを有する請求項１９に記載の検出装置。
【請求項３１】
更に、ガス混合物中の酸素を検出して酸素電気信号を発生する酸素センサーと、前記酸素センサー及び第１及び第２の電極アセンブリーと結合して、差電気信号および酸素電気信号に基づいてアンモニア測定の演算を行う電子制御モジュールとを有する、請求項３０に記載の検出装置。
【請求項３２】
更に、ガス混合物中のＮＯｘを検出するＮＯｘセンサーを有する請求項１９に記載の検出装置。
【請求項３３】
更に、ガス混合物中の酸素を検出してＮＯｘ電気信号を発生するＮＯｘセンサーと、前記ＮＯｘセンサー及び第１及び第２の電極アセンブリーと結合して、差電気信号およびＮＯｘ電気信号に基づいてアンモニア測定の演算を行う電子制御モジュールとを有する請求項３２に記載の検出装置。
【請求項３４】
更に、検出部材に結合した電子制御モジュールを有し、前記電子制御モジュールは、差電気信号をアンモニア測定に変換する請求項１９に記載の検出装置。
【請求項３５】
更に、検出部材に結合したヒーターコントローラーを有し、前記ヒーターコントローラーは、検出部材内のヒーターを制御して、第１及び第２の電極アセンブリーの少なくとも１つを作動温度に加熱する請求項３４に記載の検出装置。
【請求項３６】
更に、プロセッサーに結合した温度センサーを有し、前記温度センサーは、第１及び第２の電極アセンブリーの少なくとも１つに温度フィードバック信号を付与する請求項３５に記載の検出装置。
【請求項３７】
電子制御モジュールが、対応する複数の差電気信号により指標化された複数のアンモニア測定値のルックアップ表を記憶する電子記憶装置と、前記電子記憶装置に結合され、電子記憶装置内のルックアップ表を参照してアンモニア測定を決定するプロセッサーとから成る請求項３４に記載の検出装置。
【請求項３８】
電子制御モジュールは電子記憶装置を有し、前記電子記憶装置は、プロセッサーによる実行時に差電気信号の値に基づき電子制御モジュールにアンモニア測定の演算を行わせる装置読み取り可能指令を記憶する請求項３４に記載の検出装置。
【請求項３９】
電子制御モジュールが、一組の理論または実験式を記憶する電子記憶装置と、前記電子記憶装置に結合され、前記一組の理論または実験式を参照してアンモニア測定値を決定するプロセッサーとから成る請求項１９に記載の検出装置。
【請求項４０】
更に、ガスクロス感度を低減するため、電極の少なくとも２つの間に印加するバイアス電圧またはバイアス電流を有する請求項１９に記載の検出装置。
【請求項４１】
検出部材を有するガス混合物中のアンモニアを測定する検出装置であって、前記検出部材は、基板と、基板に結合された第１センサー電極を有しガス混合物中のアンモニアと反応する第１の電極アセンブリーと、基板に結合された第２センサー電極を有しガス混合物中のアンモニアと反応する第２の電極アセンブリーと、第１及び第２の電極アセンブリーにそれぞれ結合された電気リードとから成り、第１及び第２センサー電極は実質的に同一の材料から成りかつ異なる微細構造を有し、電気リードは、第１及び第２の電極アセンブリーにより検出されたアンモニアに応答して第１及び第２の電極アセンブリーから発生する差電気信号を伝送することを特徴とする前記検出装置。
【請求項４２】
第１及び第２センサー電極の実質的に同一の材料が、多孔性の性質、多孔性の量、または多孔性の性質及び量の両方に従って異なる多孔性を有する請求項４１に記載の検出装置。
【請求項４３】
実質的に同一の材料の多孔性の差が、第１及び第２センサー電極の焼結温度の差から生じる請求項４１に記載の検出装置。
【請求項４４】
第１及び第２センサー電極の少なくとも１つのセンサー電極が貴金属から成る請求項４１に記載の検出装置。
【請求項４５】
第１及び第２センサー電極の少なくとも１つのセンサー電極が金属酸化物から成る請求項４１に記載の検出装置。
【請求項４６】
基板がイオン導通基板から成る請求項４１に記載の検出装置。
【請求項４７】
イオン導通基板が酸素イオン導通基板である請求項４６に記載の検出装置。
【請求項４８】
基板がイオン非導通基板から成る請求項４１に記載の検出装置。
【請求項４９】
第１及び第２の電極アセンブリーの少なくとも１つが、更に、対応するセンサー電極に関連して配置されたイオン導通材料を有する請求項４８に記載の検出装置。
【請求項５０】
第１及び第２の電極アセンブリーがそれぞれ基板の両面に配置された請求項４１に記載の検出装置。
【請求項５１】
更に、基板に関連して配置された硫黄吸収材料を有し、前記硫黄吸収材料はガス混合物から硫黄を吸収する請求項４１に記載の検出装置。
【請求項５２】
更に、ガス混合物中の酸素を検出する酸素センサーを有する請求項４１に記載の検出装置。
【請求項５３】
更に、ガス混合物中の酸素を検出して酸素電気信号を発生する酸素センサーと、前記酸素センサー及び第１及び第２の電極アセンブリーと結合して、差電気信号および酸素電気信号に基づいてアンモニア測定の演算を行う電子制御モジュールとを有する請求項５２に記載の検出装置。
【請求項５４】
更に、ガス混合物中のＮＯｘを検出するＮＯｘセンサーを有する請求項４１に記載の検出装置。
【請求項５５】
更に、ガス混合物中の酸素を検出してＮＯｘ電気信号を発生するＮＯｘセンサーと、前記ＮＯｘセンサー及び第１及び第２の電極アセンブリーと結合して、差電気信号およびＮＯｘ電気信号に基づいてアンモニア測定の演算を行う電子制御モジュールとを有する請求項５４に記載の検出装置。
【請求項５６】
更に、検出部材に結合した電子制御モジュールを有し、前記電子制御モジュールは差電気信号をアンモニア測定に変換する請求項４１に記載の検出装置。
【請求項５７】
更に、検出部材に結合したヒーターコントローラーを有し、前記ヒーターコントローラーは検出部材内のヒーターを制御して、第１及び第２の電極アセンブリーの少なくとも１つを作動温度に加熱する請求項５６に記載の検出装置。
【請求項５８】
更に、プロセッサーに結合した温度センサーを有し、前記温度センサーは、第１及び第２の電極アセンブリーの少なくとも１つに温度フィードバック信号を付与する請求項５７に記載の検出装置。
【請求項５９】
電子制御モジュールは、対応する複数の差電気信号値により指標化された複数のアンモニア測定値のルックアップ表を記憶する電子記憶装置と、前記電子記憶装置に結合され、電子記憶装置内のルックアップ表を参照してアンモニア測定を決定するプロセッサーとから成る請求項５６に記載の検出装置。
【請求項６０】
更に、電子記憶装置を有し、前記電子記憶装置は、プロセッサーによる実行時に差電気信号の値に基づき電子制御モジュールにアンモニア測定の演算を行わせる装置読み取り可能指令を記憶する、請求項５６に記載の検出装置。
【請求項６１】
電子制御モジュールは、一組の理論または実験式を記憶する電子記憶装置と、前記電子記憶装置に結合され、前記一組の理論または実験式を参照してアンモニア測定を決定するプロセッサーとから成る請求項４１に記載の検出装置。
【請求項６２】
更に、ガスクロス感度を低減するため、電極の少なくとも２つの間に印加するバイアス電圧またはバイアス電流を有する請求項４１に記載の検出装置。
【請求項６３】
検出部材を有するガス混合物中のアンモニアを測定する検出装置であって、前記検出部材は、基板と、基板に結合された第１センサー電極を有し、ガス混合物中のアンモニアと反応する第１の電極アセンブリーと、基板に結合された第２センサー電極を有し、ガス混合物中のアンモニアと反応する第２の電極アセンブリーと、第１及び第２の電極アセンブリーにそれぞれ結合された電気リードとから成り、第１及び第２センサー電極は異なる材料から成り、電気リードは、第１及び第２の電極アセンブリーにより検出されたアンモニアに応答して第１及び第２の電極アセンブリーから発生する差電気信号を伝送することを特徴とする前記検出装置。
【請求項６４】
第１及び第２センサー電極の少なくとも１つのセンサー電極が貴金属から成る請求項６３に記載の検出装置。
【請求項６５】
第１及び第２センサー電極の少なくとも１つのセンサー電極が金属酸化物から成る請求項６３に記載の検出装置。
【請求項６６】
基板がイオン導通基板から成る請求項６３に記載の検出装置。
【請求項６７】
イオン導通基板が酸素イオン導通基板である請求項６６に記載の検出装置。
【請求項６８】
基板がイオン非導通基板から成る請求項６３に記載の検出装置。
【請求項６９】
第１及び第２の電極アセンブリーの少なくとも１つは、更に、対応するセンサー電極に関連して配置されたイオン導通材料を有する請求項６８に記載の検出装置。
【請求項７０】
第１及び第２の電極アセンブリーがそれぞれ基板の両面に配置された請求項６３に記載の検出装置。
【請求項７１】
更に、基板に関連して配置された硫黄吸収材料を有し、前記硫黄吸収材料はガス混合物から硫黄を吸収する請求項６３に記載の検出装置。
【請求項７２】
更に、ガス混合物中の酸素を検出する酸素センサーを有する請求項６３に記載の検出装置。
【請求項７３】
更に、ガス混合物中の酸素を検出して、酸素電気信号を発生する酸素センサーと、前記酸素センサー及び第１及び第２の電極アセンブリーと結合して、差電気信号および酸素電気信号に基づいてアンモニア測定の演算を行う電子制御モジュールとを有する請求項７２に記載の検出装置。
【請求項７４】
更に、ガス混合物中のＮＯｘを検出するＮＯｘセンサーを有する請求項６３に記載の検出装置。
【請求項７５】
更に、ガス混合物中の酸素を検出してＮＯｘ電気信号を発生するＮＯｘセンサーと、前記ＮＯｘセンサー及び第１及び第２の電極アセンブリーと結合して、差電気信号およびＮＯｘ電気信号に基づいてアンモニア測定の演算を行う電子制御モジュールとを有する請求項７４に記載の検出装置。
【請求項７６】
更に、検出部材に結合した電子制御モジュールを有し、前記電子制御モジュールは、差電気信号をアンモニア測定に変換する請求項６３に記載の検出装置。
【請求項７７】
更に、検出部材に結合したヒーターコントローラーを有し、前記ヒーターコントローラーは、検出部材内のヒーターを制御して、第１及び第２の電極アセンブリーの少なくとも１つを作動温度に加熱する請求項７６に記載の検出装置。
【請求項７８】
更に、プロセッサーに結合した温度センサーを有し、前記温度センサーは、第１及び第２の電極アセンブリーの少なくとも１つに温度フィードバック信号を付与する請求項７７に記載の検出装置。
【請求項７９】
電子制御モジュールは、対応する複数の差電気信号値により指標化された複数のアンモニア測定値のルックアップ表を記憶する電子記憶装置と、前記電子記憶装置に結合され、電子記憶装置内のルックアップ表を参照してアンモニア測定を決定するプロセッサーとから成る請求項７３に記載の検出装置。
【請求項８０】
電子制御モジュールは電子記憶装置を有し、前記電子記憶装置は、プロセッサーによる実行時に差電気信号の値に基づき電子制御モジュールにアンモニア測定の演算を行わせる装置読み取り可能指令を記憶する請求項７３に記載の検出装置。
【請求項８１】
電子制御モジュールは、一組の理論または実験式を記憶する電子記憶装置と、前記電子記憶装置に結合され、前記一組の理論または実験式を参照してアンモニア測定を決定するプロセッサーとから成る請求項７３に記載の検出装置。
【請求項８２】
更に、ガスクロス感度を低減するため、電極の少なくとも２つの間に印加するバイアス電圧またはバイアス電流を有する請求項６３に記載の検出装置。
【請求項８３】
検出部材を有するガス混合物中のアンモニアを測定する検出装置であって、前記検出部材は、基板と、基板に結合された第１センサー電極を有し、ガス混合物中のアンモニアと反応する第１の電極アセンブリーと、基板に結合された第２センサー電極を有し、ガス混合物中のアンモニアと反応する第２の電極アセンブリーと、第１及び第２の電極アセンブリーにそれぞれ結合された電気リードとから成り、第１及び第２の電極アセンブリーの少なくとも１つの電極アセンブリーは、対応するセンサー電極に関連して配置された触媒を有し、前記触媒は、アンモニアの少なくとも一部を、窒素、窒化物または窒素酸化物に選択酸化する触媒活性材料を有し、前記対応するセンサー電極は、窒素、窒化物または窒素酸化物を検出するように構成されると共に、電気リードは、第１及び第２の電極アセンブリーにより検出されたアンモニアに応答して第１及び第２の電極アセンブリーから発生する差電気信号を伝送することを特徴とする前記検出装置。
【請求項８４】
触媒を有する電極アセンブリーは、更に、第１の触媒に関連して配置された第２の触媒を有し、前記第２の触媒は他の触媒活性材料から成る請求項８３に記載の検出装置。
【請求項８５】
第１及び第２センサー電極の少なくとも１つのセンサー電極が貴金属から成る請求項８３に記載の検出装置。
【請求項８６】
第１及び第２センサー電極の少なくとも１つのセンサー電極が金属酸化物から成る請求項８３に記載の検出装置。
【請求項８７】
基板がイオン導通基板から成る請求項８３に記載の検出装置。
【請求項８８】
イオン導通基板が酸素イオン導通基板である請求項８６に記載の検出装置。
【請求項８９】
基板がイオン非導通基板から成る請求項８３に記載の検出装置。
【請求項９０】
第１及び第２の電極アセンブリーの少なくとも１つは、更に、対応するセンサー電極に関連して配置されたイオン導通材料を有する請求項８３に記載の検出装置。
【請求項９１】
第１及び第２の電極アセンブリーがそれぞれ基板の両面に配置された請求項８３に記載の検出装置。
【請求項９２】
更に、基板に関連して配置された硫黄吸収材料を有し、前記硫黄吸収材料はガス混合物から硫黄を吸収する請求項８３に記載の検出装置。
【請求項９３】
更に、ガス混合物中の酸素を検出する酸素センサーを有する請求項８３に記載の検出装置。
【請求項９４】
更に、ガス混合物中の酸素を検出して酸素電気信号を発生する酸素センサーと、前記酸素センサー及び第１及び第２の電極アセンブリーと結合して、差電気信号および酸素電気信号に基づいてアンモニア測定の演算を行う電子制御モジュールとを有する請求項９３に記載の検出装置。
【請求項９５】
更に、ガス混合物中のＮＯｘを検出するＮＯｘセンサーを有する請求項８３に記載の検出装置。
【請求項９６】
更に、ガス混合物中の酸素を検出してＮＯｘ電気信号を発生するＮＯｘセンサーと、前記ＮＯｘセンサー及び第１及び第２の電極アセンブリーと結合して、差電気信号およびＮＯｘ電気信号に基づいてアンモニア測定の演算を行う電子制御モジュールとを有する請求項９５に記載の検出装置。
【請求項９７】
更に、検出部材に結合した電子制御モジュールを有し、前記電子制御モジュールは、差電気信号をアンモニア測定に変換する請求項８３に記載の検出装置。
【請求項９８】
更に、検出部材に結合したヒーターコントローラーを有し、前記ヒーターコントローラーは検出部材内のヒーターを制御して、第１及び第２の電極アセンブリーの少なくとも１つを作動温度に加熱する請求項９７に記載の検出装置。
【請求項９９】
更に、プロセッサーに結合した温度センサーを有し、前記温度センサーは、第１及び第２の電極アセンブリーの少なくとも１つに温度フィードバック信号を付与する請求項９８に記載の検出装置。
【請求項１００】
電子制御モジュールは、対応する複数の差電気信号値により指標化された複数のアンモニア測定値のルックアップ表を記憶する電子記憶装置と、前記電子記憶装置に結合され、電子記憶装置内のルックアップ表を参照してアンモニア測定を決定するプロセッサーとから成る請求項９７に記載の検出装置。
【請求項１０１】
電子制御モジュールは電子記憶装置を有し、前記電子記憶装置は、プロセッサーによる実行時に差電気信号の値に基づき電子制御モジュールにアンモニア測定の演算を行わせる装置読み取り可能指令を記憶する請求項９７に記載の検出装置。
【請求項１０２】
電子制御モジュールは、一組の理論または実験式を記憶する電子記憶装置と、前記電子記憶装置に結合され、前記一組の理論または実験式を参照してアンモニア測定値を決定するプロセッサーとから成る請求項９７に記載の検出装置。
【請求項１０３】
更に、ガスクロス感度を低減するため、電極の少なくとも２つの間に印加するバイアス電圧またはバイアス電流を有する請求項８３に記載の検出装置。
【請求項１０４】
イットリア安定化ジルコニアから成るイオン導通基板と、前記イオン導通基板の表面に配置され、ガス混合物中のアンモニアと反応する白金から成る第１センサー電極と、前記イオン導通基板の表面に配置され、ガス混合物中のアンモニアと反応する酸化タングステンから成る第２センサー電極と、第１及び第２センサー電極に間接的に結合され、第１及び第２センサー電極を作動温度に加熱するヒーターと、ヒーターとセンサー電極間に結合され、ヒーターからの熱を第１及び第２センサー電極に伝えるサーモカップル材料と、所定容積のガス混合物を第１及び第２センサー電極付近を流通させる開口部を有するイオン導通基板および第１及び第２センサー電極用のハウジングとから成り、前記第１及び第２センサー電極は、検出アンモニアに応答して差電気信号を発生するように構成されることを特徴とするガス混合物中のアンモニアを測定する検出装置。
【請求項１０５】
基板と、基板の表面に配置され、ガス混合物中のアンモニアと反応する白金から成る第１センサー電極と、基板の表面に配置される白金から成る第２センサー電極と、第２センサー電極上に配置された触媒とから成り、前記触媒はアンモニアの少なくとも一部を窒素成分に選択酸化する触媒活性材料を有し、前記触媒活性材料は酸化ルテニウムから成り、前記第２センサー電極は前記窒素成分を検出するように構成され、前記第１及び第２センサー電極は、検出アンモニア及び検出窒素成分に応答して差電気信号を発生するように構成されることを特徴とするガス混合物中のアンモニアを測定する検出装置。
【請求項１０６】
第１及び第２センサー電極が基板の同一側に配置される請求項１０５に記載の検出装置。
【請求項１０７】
第１及び第２センサー電極がそれぞれ基板の反対側に配置される請求項１０５に記載の検出装置。
【請求項１０８】
ガス混合物中のアンモニアを包含する第１反応およびガス混合物中のアンモニアを包含し、第１反応と異なる第２反応に応答して差電気信号を発生する手段と、前記差電気信号に基づきガス混合物中のアンモニアの量を決定する手段とから成るガス混合物中のアンモニアを測定する検出装置。
【請求項１０９】
更に、ガス混合物中のアンモニアの少なくとも一部を窒素成分に変換する手段と、前記窒素成分を検出する手段とを有する請求項１０８に記載の検出装置。
【請求項１１０】
更に、ガス混合物中のアンモニア量を制御する手段を有する請求項１０８に記載の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス混合物中のアンモニアを測定する検出装置に関する。本願は、２００６年６月１４日出願の米国仮出願第６０／８１３，５０２号の優先権を主張し、その全体が、参照により本願に包含される。
【背景技術】
【０００２】
アンモニア（ＮＨ３）は、窒素酸化物（ＮＯｘ）排出を低減するために、エミッションコントロールシステムで使用される。適量のアンモニア又は尿素が、排気流中で使用されているか否かを決定するため、排気流中の残存気体アンモニアを、アンモニアセンサーを使用して測定することが出来る。エミッションコントロールシステム等の制御分野では、アンモニア測定精度が±１ｐｐｍであって、検出下限が１ｐｐｍの低濃度であることが有用である。しかしながら、従来のアンモニアセンサーは、排気流の高温に起因して、燃焼分野におけるアンモニア測定に不適である。
【０００３】
ある従来のアンモニアセンサーは、ポリマーモルキュラーシーブを使用している。高分子モルキュラーシーブを使用した従来の測定技術は、ポリマーの高温での化学的不安定さに起因して、高温化での使用を除外している。
【０００４】
他の従来のアンモニアセンサーは、赤外線（ＩＲ）検出器等の光学センサー及び光ファイバー系センサーを使用して構成される。光学センサーは、他のガス成分に対するクロス感度（横感度）が少なく、精度の高いガス測定を提供するが、他方、入力ガスを分析室に移送し、その結果、遅延時間が長くなるため、モバイル分野では不適である。更に、かかる光学センサーの関連装置は、一般に、嵩高く高価である。更に、ポリマー又は他の揮発性検出材料の使用には、比較的低いガス温度（即ち、一般に１００℃未満）が必要である。
【０００５】
他の従来のアンモニアセンサーは、金属酸化物等の半導体またはポリマーに基づき構成される。これら従来のアンモニアセンサーは、半導体材料の抵抗または容量変化を、吸着ガス種の関数として測定する。しかしながら、半導体系センサーは、ガス吸着に基づく内部特性を測定するものであり、全ガスが高表面積セラミック材料に吸着される傾向があるので、クロス感度に重大な問題が生じ、結果として、測定に重大なエラーを生じる。半導体系アンモニアセンサーにおける一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）によるクロス感度を軽減するため、幾つかの半導体系センサーは、ガス混合物の存在下に一連の応答を生じるように並行作動する多数の半導体センサーから構成される「電子ノーズ（電子鼻）」を使用している。上記のセンサー組み合わせは、結果として、アンモニア濃度を計算するために非常に複雑な電子系を必要とする。このことは、好ましくない上に高価となる。従来の半導体センサー及び電子ノーズの他の問題は、センサー使用時の最高温度が低いということである。ポリマー系センサーは、１５０℃以上の温度におけるポリマーの熱安定性に制限があるため、１５０℃未満の温度で有用である。金属酸化物半導体センサーは、典型的には、３００℃付近の温度でより感度が高く、一般に４５０℃を超える温度で感度を消失する。これは、殆どのガスの吸着が、上記温度以上で減少するためである。更に、半導体センサーは、典型的には、ガス吸着により動力学的に制限されるため、アンモニア濃度のばらつきに基因して応答時間が長くなる。これらの理由ため、電子ノーズセンサーは、一般的に、エミッションコントロールシステムのためよりも、むしろ空気品質監視により好適である。
【０００６】
他の従来のアンモニアセンサーは、固体電気化学的セラミックセンサーを使用して構成される。これら装置は、広義には、監視パラメーターが、固定された印加電位において、装置を通じた電気化学的電位または電流であるか否かに基づいて、電位差センサー及び電流センサーに分類される。電位差センサーは、更に、平衡電位系装置および混合電位系装置に分類される。平衡電位系センサーには、元来タイプＩ、タイプＩＩ及びタイプＩＩＩに分類される３つの主たるカテゴリーが存在する。この分類は、ターゲットガスと装置の相互作用に基づく電気化学的特性に関連する。タイプＩセンサーは、ターゲットガスと固体電解質内の移動イオンとの相互作用に起因した電位を発生する（例えば、イットリア安定化ジルコニアを有するＯ２センサー、Ｏ２イオン導電体等）。一方、タイプＩＩセンサーは、ターゲットガスと固体電解質内の不動イオンとの相互作用に起因した電位を発生する（例えば、ＣＯ２−Ｋ＋イオン相互作用に基づくセンサー）。タイプＩＩＩセンサーは、補助相の存在なしではかかる直接関係を示さない。タイプＩＩ及びタイプＩＩＩセンサーは、不安定かつ場合により高温下で爆発性を有する使用材料（例えば、一般には硝酸塩）の性質に起因して高温条件下の使用に不適である。
【０００７】
これに対し、混合電位センサーは、酸素導通膜上に配置された金属、金属酸化物またはぺロブスカイト検出電極により構成される。また、混合電位センサーは、６５０℃の高温で有効に作動し、酸素除去のための複雑なポンプセルを要しない。更に、混合電位センサーは、テープ流延、焼結およびスクリーン印刷等の比較的容易かつ廉価な従来のセラミック加工技術によって、非常にコンパクトな形状に形成可能である。しかしながら、従来の混合電位センサーは、アンモニア検出には使用されていない。
【０００８】
他の従来のアンモニアセンサーでは、ガス流を、２つのガス流に分離し、各ガス流を、別個の触媒によって処理することにより、アンモニアを、一方のガス流では酸化窒素（ＮＯ）に、他方のガス流では窒化物（Ｎ２）に酸化する。各ガス流は、次いで、別に設けたＮＯｘセンサー上を通過させて、２つの測定に供する。この２つの測定は、排ガス中のアンモニア濃度に関して互いに相違する。ガス流を別個のガス流に分離することは容易であるが、その分離により、設計の複雑さが生じ、結果として高コストとなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、アンモニアを測定する検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
システムの実施形態を、以下に記載する。一実施形態では、上記システムは、排ガス混合物中のアンモニアを測定する検出装置である。上記検出装置の一実施形態は、検出部材および電子制御モジュールから成る。アンモニア検出部材は、多電極アセンブリーから成る。電極アセンブリーは、排ガス混合物中のアンモニア成分の検出に応答して生じる対応する第１及び第２の電気信号に基づき、差電気信号を発生する。電子制御モジュールは、このアンモニアセンサーと結合される。電子制御モジュールは、電位差を、アンモニア測定値に変換するように構成される。上記システムの他の実施形態を、以下に記載する。
【００１１】
装置の実施形態を以下に述べる。一実施形態では、装置は、ガス混合物中のアンモニアを測定するための検出装置である。検出装置の一実施形態は、基板と、第１の電極アセンブリーと第２の電極アセンブリーとから成る検出部材を有する。第１の電極アセンブリーは、基板に結合した第１センサー電極を有する。第１の電極アセンブリーは、ガス混合物中のアンモニアと反応するように構成される。第２の電極アセンブリーは、基板に結合した第２センサー電極を有する。第２の電極アセンブリーは、ガス混合物中のアンモニアと反応するように構成される。第１及び第２の電極アセンブリーは、第２の電極アセンブリーにより検出されたアンモニアに応答して差電気信号を発生するように構成される。第１及び第２の電極アセンブリーに結合した電気リードは、第１及び第２の電極アセンブリーから発生した差電気信号を伝送する。幾つかの実施形態では、第１及び第２センサー電極は、実質的に同一微細（ミクロ）構造を有する実質的に同一材料から成る。幾つかの実施形態では、第１及び第２センサー電極は、異なる微細構造を有する実質的に同一の材料から成る。幾つかの実施形態では、第１及び第２センサー電極は、異なる材料から成る。センサー装置の他の実施形態を、以下に記載する。
【００１２】
装置の他の実施形態を、以下に記載する。一実施形態では、上記装置は、ガス混合物中のアンモニアを含む第１の反応およびガス混合物中のアンモニアを含む第２の反応に応答した差電気信号を発生する手段と、差電気信号に基づき、ガス混合物中のアンモニア量を決定する手段とを有する。第２の反応は、第１の反応と異なる。装置の他の実施形態を、以下に記載する。
【００１３】
各記載実施形態は、差電気信号を発生する多電極アセンブリーを有する。上記電極アセンブリーは、それぞれの実施態様で構成を異にする。幾つかの実施形態では、電極アセンブリーは、同一材料からなりかつ同一微細構造を有するセンサー電極から成る。他の実施形態では、電極アセンブリーは、同一材料から成るが、異なる微細構造を有するセンサー電極から成る。更に他の実施形態では、電極アセンブリーは、互いに異なる材料から成る。同一または異なる材料から成るか否かによって、電極アセンブリーのセンサー電極は、各々種々のアンモニア濃度に対し異なる反応をする点で相違する。これら異なる反応は、差電圧信号または差電流信号の形の測定可能な差電気信号を生起する。
【００１４】
更に、システム及び装置の幾つかの実施形態は、自動車、トラック等の可動源から発生する排ガス混合物中のアンモニアを測定するように構成される。他の実施形態は、発電プラント等の固定源から発生する排ガス混合物中のアンモニアを測定するように構成される。
【００１５】
本発明の実施形態の他の要旨および長所は、本発明の原則および実施形態を実施例により例示する添付図面に関連して、以下の詳細な説明から明らかになる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のアンモニアを測定する検出装置は、自動車、トラック等の可動源から発生する排ガス混合物中のアンモニアや、発電プラント等の固定源から発生する排ガス混合物中のアンモニアを測定することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１．ａ】図１．ａは、アンモニアセンサーの一実施形態を示す模式斜視図である。
【図１．ｂ】図１．ｂは、図１．ａのアンモニアセンサーの斜視断面図である。
【図２．ａ】図２．ａは、アンモニアセンサーの他の実施形態を示す模式斜視図である。
【図２．ｂ】図２．ｂは、図２．ａのアンモニアセンサーの斜視断面図である。
【図３．ａ】図３．ａは、アンモニアセンサーの他の実施形態を示す模式斜視図である。
【図３．ｂ】図３．ｂは、図３．ａのアンモニアセンサーの斜視断面図である。
【図４】図４は、順次増加するアンモニア濃度に対する、図１．ａのアンモニアセンサーにおける時間の関数としての例示電圧応答を示す信号図である。
【図５】図５は、順次増加するアンモニア濃度に対する、図２．ａのアンモニアセンサーにおける時間の関数としての例示電圧応答を示す信号図である。
【図６】図６は、順次増加するアンモニア濃度に対する、図３．ａのアンモニアセンサーにおける時間の関数としての例示電圧応答を示す信号図である。
【図７】図７は、２つの異なる窒素酸化物濃度に対する、図２．ａのアンモニアセンサーにおける時間の関数としての他の例示電圧応答を示す信号図である。
【図８．ａ】図８．ａは、アンモニアセンサーの他の実施形態を示す模式斜視図である。
【図８．ｂ】図８．ｂは、図８．ａのアンモニアセンサーの斜視断面図である。
【図９．ａ】図９．ａは、アンモニアセンサーの他の実施形態を示す模式斜視図である。
【図９．ｂ】図９．ｂは、図９．ａのアンモニアセンサーの斜視断面図である。
【図１０】図１０は、アンモニアセンサーの一実施形態を示す分解アンモニアセンサーレイアウト図である。
【図１１】図１１は、アンモニアセンサーの他の実施形態を示す分解アンモニアセンサーレイアウト図である。
【図１２】図１２は、アンモニアセンサーの他の実施形態を示す分解アンモニアセンサーレイアウト図である。
【図１３】図１３は、包装アンモニアセンサーの一実施形態の斜視断面図である。
【図１４】図１４は、排気システムで使用する、検出システムの一実施形態を示す模式ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の記載においては、種々の実施形態の特定の詳細が提示される。しかしながら、幾つかの実施形態は、これら特定の詳細の少なくともいくつかを使用することなく実施可能である。他の場合には、ある種の方法、手順、成分および回路は、記載の簡潔および明確さのため、詳述を省く。
【００１９】
一般に、以下に記載の実施形態は、特に限定されないが、（自動車およびトラックを含む）可動排気源および（発電プラントを含む）固定排気源等の排気システム中のアンモニア（ＮＨ３）ガスを測定するための方法および設計に関する。アンモニアガスセンサーは、高温において、ガス混合物中の全アンモニア濃度を測定するために使用される。更に、アンモニアセンサーの実施形態では、場合により選択接触還元（ＳＣＲ）等の工程においてＮＯｘエミッションを低減するためにかかる排気流に添加される気体アンモニア又は尿素の残存量を検出する。
【００２０】
ある実施形態では、アンモニアガスセンサーは、基板上に、２つの電極を有する。基板は、平坦構造のフラット面、チューブ状の曲面または幾つかの他の複合形状構造を有していてもよい。上記２つの電極は、基板の同一面上または異なる面に配置されてもよい。
【００２１】
ある実施形態では、上記電極は、異なる電極からなり、排ガス中のアンモニアは、各電極と異なる反応を生じる。電極の異なる性状は、以下の種々の方法によって達成可能である。即ち、（１）異なる化学組成を有する電極；（２）異なる物理的特性（例えば、幾何学的面積、厚さ、表面積、微細構造、密度）を有する電極；（３）異なる塗布膜により、電極上またはその近辺で生じる特定のアンモニア酸化反応の性状または程度を変化させた電極。電極自体は、種々の方法によって加工された薄層形状を有することが出来る。加工方法としては、スクリーン印刷、パッド印刷、スパッタリング、電子線蒸着、パルスレーザー蒸着、化学的蒸着または薄膜または厚膜形成に使用される公知の他の方法が挙げられる。また、電極は、予め形成された層、マット、メッシュ、パッド、接点またはワイヤーの形状であってもよい。ある実施形態では、センサーは、１ｐｐｍの低アンモニア濃度および１ｐｐｍの低アンモニア濃度変化を測定可能である。他の実施形態では、１０ｐｐｂの低アンモニアレベル及び１ｐｐｂの低アンモニア濃度変化を検出可能である。
【００２２】
ある実施形態では、アンモニア濃度は、ターゲットガスに曝露された２つの異なる電極間で測定される電位と直接の相関関係を有する。電極は、同一温度で作動することも出来るし、ある実施形態では、異なる温度で作動してもよい。
【００２３】
他の実施形態では、少なくとも異なる２つの電位が、測定される。例えば、”参照電極”と各異なる２つの電極間の個々の電位が、測定可能である。参照電極としては、例えば、封止エアー参照電極、金属/金属酸化物埋設電極、エアー参照電極、または他のタイプの参照電極が挙げられる。上記２つの電位は、組み合わせて、ターゲットガス内のアンモニア濃度を決定するために使用される。
【００２４】
ある実施形態では、基板は、イオン導通材料から成る。ある実施形態では、基板は、イオン導通材料のみから成るか、又は主としてイオン導通材料から成る。例えば、基板は、酸素イオン導通材料のみから成るか、又は主として酸素イオン導通材料から成ることが出来る。更には、基板は、プロトン導通又は金属イオン導通材料のみから成るか、又は主としてプロトン導通又は金属イオン導通材料から成ることが出来る。
【００２５】
ある実施形態では、基板は、イオン非導通材料から成る。特に、基板は、イオン非導通材料のみから成るか、又は主としてイオン非導通材料から成ることが出来る。斯かる実施形態では、電極は、イオン導通材料のみから成るか、又は主としてイオン導通材料から成る他の多孔性皮膜、層または材料と接触させてもよい。例えば、電極は、酸素イオン導通材料のみから成るか又は主として酸素イオン導通材料から成る多孔性皮膜と接触させることが出来る。別の形態では、電極は、プロトン導通又は金属イオン導通材料のみから成るか又は主としてプロトン導通又は金属イオン導通材料から成る多孔性皮膜と接触させることが出来る。
【００２６】
センサーの他の実施形態は、また、ＮＯｘ及び/又は酸素センサー又は検出部材を有し、アンモニアと同時にＮＯｘ及び酸素濃度を測定することが出来る。これら測定は、ＮＯｘ及び酸素濃度の関数としての信号に少なくとも部分的に基づいた、全アンモニア濃度の正確な決定を可能とする。
【００２７】
ある実施形態では、アンモニアセンサーは、電極を作動温度範囲内の温度に加熱するためのヒーターを有する。別の形態では、ヒーターは、電極を異なる作動温度に加熱する。ある実施形態では、電極の作動温度は、ヒーターを有するフィードバック制御機構の一部としての１つ以上の温度測定装置を使用することによって保持される。温度測定装置としては、例えば、ワイヤー式サーモカップル、薄膜又は厚膜式サーモカップル、レジスター、抵抗温度検出器（ＲＴＤ）、又は他のタイプの温度測定装置が挙げられる。
【００２８】
アンモニアセンサーのある実施形態は、排気環境中での使用に供される。更に、ある実施形態は、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素類、二酸化硫黄および排ガス中に存在する他のガス種等のその他のガス種に対するクロス感度を減少するように構成される。例えば、ＣＯ及び/又は炭化水素類に対するクロス感度を減少させるために、特定の酸化触媒を使用して、別個のガス予備調整を行うか、又は該触媒を、電極の少なくとも１つの表面上に被膜として設けてもよい。二酸化硫黄に対するクロス感度を減少させるために、二酸化硫黄を吸収する材料を、別個のガス予備調整ユニットの一部として、又は電極の少なくとも１つの表面上に被膜として使用することも出来る。他の実施形態は、上記少なくとも２つの電極間に印加するバイアス電圧またはバイアス電流を使用することによって、ガスクロス感度を減少させることも出来る。
【００２９】
図１．ａは、アンモニアセンサー１１０の一実施形態を示す模式斜視図である。図１．ｂは、図１．ａのアンモニアセンサー１１０の斜視断面図である。アンモニアガスセンサー１１０の実施形態は、排気流等のガス流中のアンモニアを測定するために使用される。図示のアンモニアセンサー１１０は、基板１１８の表面１１６上に配置された第１センサー電極１１２と第２センサー電極１１４を有する多電極アセンブリーから成る。各センサー電極１１２及び１１４は、電圧電位等の電気信号を発生する。電気信号は、電気リードによって、ボルトメーター（図示せず）又は電子制御モジュール（図１４参照）等の診断装置に伝送される。電子制御モジュールの実施形態は、また、データ収集システムと称せられる。
【００３０】
電極アセンブリーは、センサー電極と共に、対応センサー電極に関連して使用される１つ以上の層または材料を有してもよいことを留意すべきである。例えば、電極アセンブリーの一実施形態は、他の層または材料無しに、単一のセンサー電極から成る。電極アセンブリーの他の実施形態は、センサー電極に塗布された触媒等の単一層を有するセンサー電極から成る。電極アセンブリーの他の実施形態は、イオン導通層、多触媒、吸収層またはこれらの組み合わせ等の例示層を含む多くの層を有することが出来る。他の実施形態は、他の層を含んでいてもよい。
【００３１】
電極１１２及び１１４は、基板１１８の同一面１１６上に取付けた状態を図示しているが、他の実施形態は、基板１１８の両面上に電極１１２及び１１４を配置するように構成することも出来る。更に、基板１１８は、実質的に平坦構成以外の形状を有していてもよい。例えば、基板１１８は、チューブ状または他の形状を有することが出来る。更に、基板１１８上の電極１１２及び１１４の配置は、ガス流と各電極１１２及び１１４間の重大な相互作用を提供するために最適化することも出来る。ある実施形態では、電極１１２及び１１４は、基板１１８に、接着、プレスフィット、溶接、ファスナー又は他の取付メカニズムを使用して、取り付けられる。
【００３２】
電極１１２及び１１４は、同一材料から形成されて、第１及び第２電極１１２及び１１４間に電位差が測定されるように、互いに配置されることが出来る。２つ以上の電極１１２及び１１４が存在する実施形態では、電極１１２及び１１４は、一対の第１及び第２電極１１２及び１１４間に電位差が測定されるように、互いに配置される。一実施形態では、電極１１２及び１１４は、貴金属から成ることが出来る。例えば、電極１１２及び１１４の両方が、白金（Ｐｔ）を含有するか、又は全て白金（Ｐｔ）から成ることが出来る。ある種の実施形態では、電極１１２及び１１４は、導電性または半導電性のいずれであってもよい。
【００３３】
他の実施形態では、電極１１２及び１１４は、異なる材料から形成される。例えば、第１電極１１２は、主として、白金（Ｐｔ）からなり、第２電極１１４は、主として、酸化タングステン（ＷＯ３）から形成することが出来る。他の実施形態では、電極１１２及び１１４は、同一材料から成る一方で、それらの微細構造が異なっていてもよい。例えば、両電極１１２及び１１４とも、白金から成るが、異なる微細構造、密度、多孔性、厚さ、又は他の相違を有していてもよい。これらの相違点によって、電極１１２及び１１４は、これら電極１１２及び１１４と接触するアンモニアと異なる反応を生起することが可能となる。したがって、一実施形態では、異なる電極とは、アンモニアと反応する方法が、構造的、物理的、化学的または機能的に異なる電極を含むものである。それ故、電極１１２及び１１４の種々の組合せが、電極１１２及び１１４間で電位を発生させるために使用されることが出来る。
【００３４】
上記実施形態では、電極１１２及び１１４を取付けた基板１１８は、薄層基板の形状である。更に、基板１１８は、イオン導通材料から形成されてもよい。一実施形態では、基板１１８は、酸素イオン導通材料から形成される。他の実施形態では、基板１１８は、水素イオン導通材料から形成される。他の実施形態では、基板１１８は、アルカリイオン導通材料から形成される。例えば、基板１１８は、テープ流延法によって形成された６モル％イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）から形成されてもよい。
【００３５】
電極１１２及び１１４に結合された電気接続リード１２０は、焼結ＹＳＺテープの表面１１６上に、スクリーン印刷されてもよい。一実施形態では、リードワイヤー１２０は、白金から成る。他の実施形態では、電気リード１２０に他の材料を使用することが出来る。一実施形態では、電気リード１２０は、印刷されて、１２００℃の温度で焼成することにより形成される。電極１１２及び１１４が異なる材料から成る場合は、白金電極を、印刷した後１０００℃の温度で焼成することにより形成し、次いで酸化タングステン電極を、印刷した後９２５℃の温度で焼成することにより形成する。
【００３６】
図２．ａは、アンモニアセンサー２１０の他の実施形態を示す模式斜視図であり、図２．ｂは、図２．ａのアンモニアセンサー２１０の斜視断面図である。図示されたアンモニアセンサー２１０は、多電極アセンブリーから成る。特に、第１の電極アセンブリーは、第１センサー電極２１２を有し、第２の電極アセンブリーは、第２センサー電極２１４を有する。両センサー電極は、基板２１８の表面２１６に結合される。図１．ａ及び図１．ｂのアンモニアセンサー１１０と同様に、図２．ａ及び図２．ｂのアンモニアセンサー２１０は、各電極アセンブリーに結合した電気リード２２０を有し、特に、電気リード２２０は、各電極アセンブリーのセンサー電極２１２及び２１４に結合する。
【００３７】
図示されたアンモニアセンサー２１０においては、層２２２は、センサー電極２１４を実質的に被覆し、他方、他のセンサー電極２１２は、非被覆状態とする。なお、「実質的に被覆」とは、センサー電極２１４の表面積の大部分が、層２２２によって被覆されていることを意味する。また、「実質的に被覆」とは、アンモニア又は他のガスが、層２２２によって実質的に被覆されたセンサー電極２１４に接触する前またはそれと同時に、層２２２に接触することを意味する。
【００３８】
一実施形態では、層２２２は、触媒材料から成る。例えば、層２２２は、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）又は酸化ルテニウム系の他の材料等の酸化物である触媒材料から成る。一実施形態では、電極２１２及び２１４の一方が、ＲｕＯ２浸透アルミナパッドで被覆されてもよい。ＲｕＯ２浸透アルミナパッドは、アルミナフェルトパッドに、塩化ルテニウム（ＲｕＣｌ２）溶液を含浸させ、次いで上記パッドを６８０℃の温度で焼成して、ＲｕＣｌ２をＲｕＯ２に酸化することにより形成されてもよい。ＲｕＯ２含浸アルミナパッドは、基板２１８の表面２１６に、セラミックセメントにより結合するか、又は他の方法で取付けることによって、電極２１２及び２１４の一方を部分的または完全に被覆することが出来る。
【００３９】
他に実施形態では、層２２２は、非ゼオライト系のいずれの酸化物から形成されてもよい。他の実施形態では、層２２２は、両電極２１２及び２１４を被覆してもよい。各電極２１２及び２１４では、層２２２は、同一の触媒材料から形成されてもよいが、異なる触媒材料から形成されてもよい。以下で詳細に説明するように、多層２２２を、電極２１２及び２１４のいずれか又は両方に塗布および相互に作用させてもよい。
【００４０】
図３．ａは、アンモニアセンサー３１０の他の実施形態を示す模式斜視図であり、図３．ｂは、図３．ａのアンモニアセンサー３１０の斜視断面図である。図示されたアンモニアセンサー３１０は、センサー電極３１２及び３１４が、基板３１８の両側に配置された以外は、実質的に図２．ａ及び図２．ｂのアンモニアセンサー２１０と同一である。電極の一方３１２は、触媒層等の付加層３２２を有する。一実施形態では、基板３１８は、６モル％イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）から成る薄層基板である。他の実施形態では、他のタイプの基板３１８を使用することが出来る。電気接続リード３２０は、電極３１２及び３１４に取り付けられ、焼結ＹＳＺ電解質基板３１８の表面上にスクリーン印刷されてもよい。
【００４１】
図４は、順次増加するアンモニア濃度に対する、図１．ａのアンモニアセンサー１１０における時間の関数としての例示電圧応答を示す信号図４１０である。例示電圧応答を示す信号図４１０を得るために、アンモニアセンサー１１０の一実施形態を作製した。作製されたアンモニアセンサー１１０は、スクリーン印刷白金ヒーターを備えた別個のアルミナ基板１１８に取り付けたセンサー電極１１２及び１１４を有する。また、センサー電極１１２及び１１４の近辺には、サーモカップルを設置した。センサー電極１１２及び１１４に取り付けた白金ストリップは、リードワイヤー１２０に結合し、リードワイヤー１２０は、更に、コンピューター系データ収集システムに結合した。アンモニアセンサー１１０は、約３．０インチｘ０．７５インチの寸法を有する小型チューブ状金属ハウジング内に封入した（図１３参照）。各ヒーターからのワイヤーは、直流（ＤＣ）電源に接続し、電力をヒーターに供給して、センサー電極１１２及び１１４を、約５４０℃の作動温度に加熱した。
【００４２】
次いで、実験ガス混合物を、アンモニアセンサー１１０を収容したハウジング内に導入した。ガス混合システムは、４ＭＫＳマスフローコントローラーを使用して、種々のガス組成物流を混合および制御した。ガス混合物は、０〜７７ｐｐｍのアンモニア、５％の酸素（Ｏ２）及び残部窒素（Ｎ２）の組成を有する。アンモニアセンサー１１０の電圧応答は、（４秒毎の増分で）種々のアンモニア濃度に依存する。図から判るように、ハウジングを通過するガス中のアンモニア濃度が、新たなレベルに変化する際に、アンモニアセンサー１１０は、対応する出力電圧変化（即ち、センサー応答）を示す結果となる。それゆえ、アンモニアセンサーは、発生するセンサー応答を、対応するアンモニア量と相関させることによって、ターゲットガス中のアンモニアレベルを測定するために使用することが出来る。
【００４３】
図５は、順次増加するアンモニア濃度に対する、図２．ａのアンモニアセンサー２１０における時間の関数としての例示電圧応答を示す信号図５１０である。図６は、順次増加するアンモニア濃度に対する、図３．ａのアンモニアセンサー３１０における時間の関数としての例示電圧応答を示す信号図６１０である。
【００４４】
アンモニアセンサー１１０、２１０及び３１０の実施形態の更なる特徴は、排ガス中に存在する可能性がある他のガスに対するクロス感度を最小限に低減する能力である。例示ガスは、窒素酸化物（集合的にＮＯｘと称す）、炭化水素類、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）及び蒸気（Ｈ２Ｏ）を含有する。アンモニアセンサー１１０、２１０及び３１０の実施形態は、アンモニアセンサー１１０、２１０及び３１０の形状を改良するか、又は特には検出部材、一般的には検出システムの設計に、更なる特徴を付加することによって、これらガスの各々に対し、低クロス感度を示すように構成することが出来る。例えば、ある実施形態では、触媒を使用して、炭化水素類、ＮＯｘ、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ、ＳＯ２及び他の物質等の１つ以上の物質を酸化吸収する。
【００４５】
図７は、２つの異なる窒素酸化物（ＮＯ）濃度に対する、図２．ａのアンモニアセンサー２１０における時間の関数としての他の例示電圧応答を示す信号図７１０である。上記したように、アンモニアセンサー２１０は、ヒーター、サーモカップル及びハウジングと結合される。アンモニア及び窒素酸化物の濃度は、５％酸素および残部窒素（Ｎ２）を含有するガス混合物中で変化させた。実験の結果、異なるアンモニアレベルに対する信号強度および応答は、２つの異なる濃度の窒素酸化物に対し、比較的変化がない。このことは、ＮＯｘが主成分である窒素酸化物に対し、低クロス感度であることを示している。ある実施形態では、電極２１２及び２１４の温度を適当な範囲で選択することによって、ＮＯｘに対するクロス感度を効果的に低減又は最小限化することが可能である。
【００４６】
ある実施形態では、ＣＯ及び炭化水素類等の他のガスに対するクロス感度は、酸化触媒材料の特定の使用により低減することが可能である。例えば、各電極上に、ＣＯ及び炭化水素類が電極/電解質の界面に透過する前にこれらガスを酸化する同一の酸化触媒を使用することによって、ＣＯ及び炭化水素類に対するクロス感度を、低減または緩和することが出来る。酸化触媒としては、例えば、アルミン酸ニッケル（ＮｉＡｌ２Ｏ４）、五酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化鉄（ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化マンガン（ＭＮＯ２）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）及び銅（Ｃｕ）、並びにこれら酸化触媒を含有する種々の混合物及び複合物が挙げられる。他の実施形態では、ＣＯ及び炭化水素類を酸化可能な他の触媒を使用することが出来る。更に、アンモニアセンサー２１０では、異なる電極をマスキングすることによって、アンモニア感応性を付与することが出来る。このように、アンモニアセンサー２１０のある実施形態では、異なるアンモニア酸化反応に適応する付加層２２２を使用することが出来る。
【００４７】
図８．ａは、他の実施形態のアンモニアセンサー８１０を示す模式斜視図である。図８．ｂは、図８．ａのアンモニアセンサー８１０の斜視断面図である。図示されたアンモニアセンサー８１０は、基板８１８の表面８１６に取り付けた多電極アセンブリーを有する。第１の電極アセンブリーは、第１センサー電極８１２、第１層８２２及び第２層８２４から成る。第２の電極アセンブリーは、第２センサー電極８１４及び第１層８２２から成る。他の実施形態では、第２センサー電極８１４を被覆する層８２２は、第１センサー電極８１２を被覆する層８２２と異なっていてもよい。センサー電極８１２及び８１４に取り付けられる電気リード８２０は、対応するセンサー電極８１２及び８１４から発生する電気信号を搬送する。
【００４８】
一実施形態では、複数の電極アセンブリーは、同一アンモニア濃度に応答して異なる電位信号を生起する点で、互いに異なる。特に、異なる応答は、異なるセンサー電極８１２及び８１４によって、又は１つ以上の異なる層８２２及び８２４で被覆された同一のセンサー電極８１２及び８１４によって、生起されることが出来る。一実施形態では、両センサー電極８１２及び８１４は、主として白金（Ｐｔ）なり、センサー電極８１２は、触媒材料を含む層８２２により実質的に被覆される。一実施形態では、上記触媒材料は、ＣＯ及び炭化水素類を効果的にＣＯ２及びＨ２Ｏに酸化可能な触媒から成る。他の電極８１４は、同一の触媒材料を含む層８２２、並びに第１層８２２と異なる触媒材料を含む付加層８２４によって、実質的に被覆される。第２層８２４は、アンモニアを窒素および蒸気に選択酸化する触媒材料から成る。例えば、一実施形態では、層８２４は、アルミン酸ニッケルから成る。他の実施形態では、少なくとも１つのセンサーアセンブリー上に、他の層８２２及び８２４、又は２，３以上の層を使用してもよい。
【００４９】
図９．ａは、他の実施形態のアンモニアセンサー９１０を示す模式斜視図である。図９．ｂは、図９．ａのアンモニアセンサー９１０の斜視断面図である。図示されたアンモニアセンサー９１０は、基板９１８の表面９１６上に取り付けた２つの電極アセンブリーを有する。しかしながら、電極アセンブリーの種々の層を記載する際の簡潔さを考慮して、図９．ａでは、センサー電極９１４に取付ける層９２２及び９２４の幾つかを省略する。
【００５０】
一実施形態では、アンモニアアセンブリー９１０の基板９１８は、イオン非導通である。しかしながら、センサー電極９１２及び９１４の一方又は両方の少なくとも一部は、イオン導通材料から成る皮膜９２６によって被覆されてもよい。また、皮膜膜９２６は、少なくとも２つの電極の一部を被覆することも出来る。皮膜９２６は、ファスナー、接着、溶接、圧接、粘着等の多くの好適な方法のいずれかによって、電極９１２及び９１４に塗布または取付けられてもよい。一実施形態では、皮膜は、層９２２と電極９１２及び９１４間に配置される。一実施形態では、皮膜膜９２６は、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）から成る。他の実施形態では、アンモニアセンサー９１０は、他のタイプの皮膜９２６を有することも出来る。
【００５１】
他の実施形態では、上記アンモニアセンサーは、硫黄吸収材料または脱硫材料含有フィルターと共に構成されてもよいことを留意すべきである。フィルターは、センサー電極に接触する前に、ガス流から硫黄を除去するための硫黄スクラバーであってもよい。更に、ある実施形態では、アンモニアセンサーは、ヒーター及び任意に温度測定制御システムを含むか、又はこれと結合して、少なくとも１つの電極の温度を、所定の作動温度に保持してもよい。
【００５２】
図１０は、一実施形態のアンモニアセンサー１０１０を示す分解アンモニアセンサーレイアウト図である。図示されたアンモニアセンサー１０１０は、底部カバープレート１０１２、ヒーター層１０１４、ヒーター基板１０１６、サーモカップルチャネル層１０１８、イオン導通基板１０２０、多電極アセンブリー１０２２及び１０２４を有する電極アセンブリー層、及びトップカバープレート１０２６から成る。一実施形態では、底部カバープレート１０１２及びトップカバープレート１０２６は、アルミナから形成される。同様に、ヒーター基板１０１６及びサーモカップルチャネル層１０１８は、アルミナから形成されてもよい。一実施形態では、イオン導通基板１０２０は、ＹＳＺから形成される。電極アセンブリー１０２２及び１０２４は、上記したように、センサー電極および１つ以上の付加層から成る。
【００５３】
一つの例示実施形態では、アンモニアセンサー１０１０は、ジルコニア電解質から成る基板１０２０を有し、基板１０２０の同一側に、２つの異なる電極アセンブリー１０２２及び１０２４が配置される。基板１０２０は、ヒーター層１０１４及びサーモカップル層１０１８と結合される。ヒーター層１０１４は、アルミナ基板１０１６上に白金レジスターをスクリーン印刷し、１０００℃で焼成することによって形成される。焼成パターンを冷却した後、白金付加層（例えば、第２及び第３層）を、該ヒーターパターンの脚部上にスクリーン印刷する。ヒーター層１０１４は、次いで、１２００℃で焼成した後冷却される。アルミナカバープレート１０１２及びサーモカップルチャネル層１０１８は、ヒーターパターン１０１４を設けたアルミナ基板１０１６にガラス接合される。カバープレート１０１２は、ヒーターパターン側でヒーター１０１４にガラス接合され、ヒーターのコイルを被覆する。サーモカップルチャネル層１０１８は、ヒーターのコイルから離間したチャネル配向開口部を有するヒーターパターン１０１４の反対側で、アルミナ基板１０１６にガラス接合される。次いで、サーモカップルを、サーモカップルチャネルに挿入し、サーモカップルチャネルに注入された少量の銀（Ａｇ）インクによって所定位置に保持される。更なる少量の銀インクを、サーモカップルチャネル脚部の上面に塗布した後、ＹＳＺ基板１０２０を、サーモカップルチャネル層１０１８上に配置する。次いで、アセンブリーを７５０℃で焼成することにより、層間の結合が形成される。なお、図１０で例示された上記作製法および幾何構造は、ヒーター及び温度測定を実施する方法を限定するものではない。
【００５４】
図１１は、他の実施形態のアンモニアセンサー１１１０を示す分解アンモニアセンサーレイアウト図である。図示されたアンモニアセンサー１１１０は、底部カバープレート１１１２、ヒーター層１１１４、ヒーター基板１１１６、サーモカップルチャネル層１１１８、イオン導通基板１１２０、イオン導通基板１１２０の各側に配置された電極アセンブリー１１２２及び１１２４を有する電極アセンブリー層、及びトップカバープレート１１２６から成る。電極アセンブリー１１２２及び１１２４をイオン導通基板１１２０の両側に配置しているので、アンモニアセンサー１１１０は、また、ガスチャネル層１１２８を備え、ガス流の少なくとも一部のガスが、イオン導通基板１１２０の裏側に配置された電極アセンブリー１１２２に接近するのを可能とする。
【００５５】
図１２は、他の実施形態のアンモニアセンサー１２１０を示す分解アンモニアセンサーレイアウト図である。図示されたアンモニアセンサー１２１０は、底部カバープレート１２１２、ヒーター層１２１４、ヒーター基板１２１６、サーモカップルチャネル層１２１８、エアー基準チャネル層１２３０の各側に配置されたイオン導通基板１２２０、多電極アセンブリー１２２２及び１２２４並びに酸素センサー１２３２を有する電極アセンブリー層、及びトップカバープレート１２２６から成る。
【００５６】
混合電位センサーは、酸素に対する感応性を有することが一般に知られているので、この問題を克服する１つの方法は、上記電極／電解質アセンブリーを酸素センサー１２３２と結合することである。酸素センサー１２３２からの信号を測定することによって、ガス中の酸素濃度を決定することが出来る。上記信号を電子制御モジュールに付与することによって、アンモニアセンサー１２１０は、上記信号を処理して、ターゲットガス中の酸素およびアッモニアレベルを決定することが出来る。上記組み合わせは、外部の酸素センサー（図示せず）に結合するか、又は異なる電極１２２２及び１２２４を備えた基板としての同一多層アセンブリーに内蔵された酸素センサー１２３２に結合することによって達成することが出来る。
【００５７】
上記したように、ある実施形態では、アンモニアセンサー１２１０は、脱硫部材と組み合わせて使用することにより、硫黄含有化合物を処理または吸収することが出来る。アンモニアセンサー１２１０の脱硫段は、ＣａＯ、ＭｇＯ又はガス流から二酸化硫黄（ＳＯ２）を除去する機能を有するペロブスカイト群の物質から誘導される化合物等の吸収材（また、硫黄スクラバーとして知られる）を含むことが出来る。この吸収材は、ペレットパック、電極皮膜または含浸支持体の形状であってもよい。他の実施形態では、他の硫黄吸収または処理メカニズムを使用してもよい。
【００５８】
図１３は、包装アンモニアセンサー１３１０の一実施形態を示す斜視断面図である。一実施形態では、上記のアンモニアセンサーの１つであるアンモニアセンサー１３１２は、ハウジング１３１４内に収容される。ハウジング１３１４は、金属ハウジング又は他のタイプのハウジングであってもよい。異なるタイプのアンモニアセンサーが、包装アンモニアセンサー１３１０に使用されるが、図示されたアンモニアセンサー１３１０は、１つ以上のアンモニア電極アセンブリー１３１６と、酸素電極アセンブリー１３１８とから成る。包装アンモニアセンサー１３１０は、また、硫黄スクラバー１３２０と、シール１３２２と、１つ以上の電気接点１３２４とを有する。一実施形態では、ハウジング１３１４は、また、防汚コネクター１３２６を包含する。
【００５９】
包装アンモニアセンサー１３１０を排気環境で使用するためには、包装アンモニアセンサー１３１０のセンサー末端（破線１３２８の上方の部分として示される）は、例えば、排気管又は排気流を促進する他の排気室内に挿入される。包装アンモニアセンサー１３１０の残部（破線１３２８の下方の部分）は、排気管または排気室から外側に延設され、ハウジング１３１４内のアンモニアセンサー１３１２に対する電気接続を容易にする。他の実施形態では、他の構成が可能である。
【００６０】
図１４は、排気システム１４１２で使用される検出システム１４１０の一実施形態を示す模式ブロック図である。一実施形態では、排気システム１４１２は、エンジン１４１４に結合される。エンジン１４１４は、排ガスを発生し、排気システム１４１２は、排気口１４１６に向かう排ガス流を促進する。
【００６１】
エンジン１４１４からのＮＯｘ排気量を低減するために、エミッションコントロールシステム１４１８は、気体状アンモニア又は尿素を、排気システム１４１２に噴射する。ある実施形態では、エミッションコントロールシステム１４１８は、気体状アンモニア又は尿素を排気システム１４１２に噴射するアンモニアインジェクターを有する。気体状アンモニア又は尿素は、ＮＯｘと反応して、排ガス中のＮＯｘ量を減少させる。しかしながら、もし過剰な量のアンモニア又は尿素が、排気流中に噴射されると、ある量のアンモニアが、排気システム１４１２から排出される可能性がある。排気システム１４１２から排出されるアンモニア量を低減するためには、アンモニア検出部材１４２０により、排気流中のアンモニアを検出する。一実施形態では、図示されたアンモニア検出部材１４２０は、代表的には、上記のアンモニアセンサーの１つで構成される。別の場合は、アンモニア検出部材１４２０は、他のタイプのアンモニアセンサーにより構成されてもよい。
【００６２】
次いで、アンモニア検出部材１４２０は、１つ以上の電気信号を、電子制御モジュール１４２２に伝送する。一実施形態では、電子制御モジュール１４２２は、アンモニア検出部材１４２０から遠隔して取り付けられる。アンモニア検出部材１４２０は、無線または有線データ通信信号を含む如何なるタイプのデータ信号を使用して、電気信号を電子制御モジュール１４２２に伝送してもよい。図示された電子制御モジュール１４２２は、プロセッサー１４２４、ヒーターコントローラー１４２８及び電子記憶装置１４３０から構成される。
【００６３】
一実施形態では、プロセッサー１４２４は、データ収集システム１４２２の１つ以上の動作の実行を容易にする。特に、プロセッサー１４２２は、プロセッサー１４２４上に局所的に記憶されるか、又は電子記憶装置１４３０に記憶された指令を実行することが出来る。更に、種々のタイプのプロセッサー１４２４としては、一般的データプロセッサー、特殊仕様プロセッサー、多コアプロセッサー等が挙げられ、これらプロセッサーは、電子制御モジュール１４２２内で使用することが出来る。
【００６４】
一実施形態では、エミッションコントロールシステム１４１８は、また、アンモニアコントローラーを有し、アンモニアインジェクター１４１８により排気流中に噴射される気体状アンモニア又は尿素の量を制御する。同様に、ヒーターコントローラー１４２８は、アンモニア検出部材１４２０内の１つ以上のヒーターを制御し、対応する電極アセンブリー、特に、対応するセンサー電極を、特定の作動温度に保持する。
【００６５】
一実施形態では、電子記憶装置１４３０は、少なくとも１つのルックアップ表１４３２を記憶し、アンモニアセンサー１４２０から伝送された差電気信号を、特定のアンモニアレベル又は量と相関させる。このように、プロセッサー１４２４は、排気流中のアンモニア量を決定し、次いで適当な調整を行うことによって、エミッションコントロールシステム１４１８は、排気流中に噴射する気体状アンモニア又は尿素量を増加または減少させる。
【００６６】
添付図面に関し上述された記載は、アンモニア検出部材の実施形態および使用形態の特定の詳細を提供するものであるが、他の実施形態では、別の態様によって構成および／または使用されてもよい。以下の記載は、上記実施形態と合致するアンモニア検出部材の種々の可能な形態の全てではないが、異なる電極を有するアンモニア検出部材のための幾つかの他の実施形態を提供するものである。
【００６７】
ある実施形態では、アンモニア検出部材は、ガス混合物に曝露された少なくとも２つの電極を有し、この場合、電極の少なくとも１つは、アンモニアをＮ２及びＨ２Ｏに選択酸化可能な触媒活性材料により被覆される。他の電極は、アンモニアをＮＯ及びＨ２Ｏに選択酸化可能な触媒活性材料により被覆される。言い換えれば、各センサー電極は、少なくとも１つの皮膜を有する。それ故、Ｎ２及びＮＯの測定は、ガス混合物中のアンモニア又は尿素の測定に使用することが出来る。
【００６８】
他の実施形態では、電極の１つは、アンモニア又は尿素をＮＯ及びＨ２Ｏに選択酸化可能な触媒活性材料により被覆され、更にアンモニア又は尿素をＮ２及びＨ２Ｏに選択酸化可能な触媒活性材料により被覆される。言い換えれば、少なくとも１つのセンサー電極は、２つ以上の皮膜を有する。
【００６９】
他の実施形態では、電極の１つは、アンモニア又は尿素をＮ２及びＨ２Ｏに選択酸化可能な触媒活性材料により被覆される。他の電極は、触媒不活性材料または非常に触媒活性の低い材料により被覆される。
【００７０】
他の実施形態では、電極の１つは、アンモニア又は尿素をＮＯ及びＨ２Ｏに選択酸化可能な触媒活性材料により被覆される。他の電極は、少なくとも、触媒不活性材料または非常に触媒活性の低い材料により被覆される。
【００７１】
ある実施形態では、アンモニア検出部材は、イオン導通材料の表面に配置された電極を有する。ある実施形態では、イオン導通材料としては、酸素イオン導通材料、水素イオン導通材料（即ち、プロトン導通材料）、アルカリ金属（例えば、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋）イオン導通材料等が挙げられる。ある実施形態では、電極の少なくとも１つは、白金、金または銀等の貴金属を含有する。ある実施形態では、電極の少なくとも１つは、酸化タングステン、酸化モリブデン又は酸化銅等の金属酸化物を含有する。ある実施形態では、バイアス電流または電圧が、電極間に印加される。
【００７２】
ある実施形態では、イオン導通材料を含む多孔性または緻密層により、電極の少なくとも１つを少なくとも部分的に被覆する。ある実施形態では、イオン導通材料を含む多孔性または緻密層により、電極の少なくとも１つを少なくとも部分的に被覆する。ある実施形態では、電極の少なくとも１つを少なくとも部分的に被覆するイオン導通材料の多孔性または緻密層は、酸素イオン導通材料、水素イオン導通材料（即ち、プロトン導通材料）、アルカリ金属（例えば、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋）イオン導通材料から形成することが出来る。ある実施形態では、硫黄吸収または吸着により、ガスが電極の少なくとも１つと接触する前に、ガス流中の二酸化硫黄を、少なくとも部分的に除去する。
【００７３】
更に、アンモニア検出部材の少なくとも１つの実施形態を使用した方法例は、以下の通りである：アンモニアと異なる相互作用を示す少なくとも２つの異なる電極を有するアンモニア検出部材を提供する；排ガス中のアンモニアが、少なくとも１つの電極上で酸化されるように、検出部材を、排ガスに曝露する；電極の少なくとも２つの間に電位を発生させる；電極間の電位を測定する；内部または外部酸素検出部材を使用して、ガスの酸素含有量を推定する；予め作成された検量データと比較するか、理論または実験式セットを使用するか、又は検量データに基づく内挿、外挿または計算によって、測定電位および酸素含有量に基づく排ガス中のアンモニア量を計算する；及びアンモニア計算量を、ディスプレイに出力するか、又は斯かる情報を、オンボードコンピュター又は等価の装置に伝送する。
【００７４】
本明細書を通じて記載される「一実施形態」、「実施形態」又は同様の言語は、記載された特徴、作動、構造または特性が、少なくとも１つの実施形態で実施可能であることを意味する。このように、本明細書を通じて記載される「一実施形態において」、「実施形態において」又は同様の語句は、必ずしも限定されないが、同一の実施形態を称するものである。
【００７５】
更に、実施形態の記載された特徴、作動、構造または特性は、好適な方法で、組み合わせることが可能である。それ故、電極構成例、ハウジング構成例、基板構成例、チャネル構成例、触媒構成例等の本明細書中に記載された多くの詳細は、本発明のある実施形態に関する理解を提供するものである。しかしながら、幾つかの他の実施形態は、１つ以上の特定の詳細を使用することなく、又は他の特徴、作動、要素、材料等により、実施可能である。その他、公知の構造、材料または作動は、簡略及び明確化のため、図面の少なくとも幾つかで図示または記載を省略する。
【００７６】
本発明の特定の実施形態に関して記載および例示したが、本発明は、記載および例示した部分の特定の形状および配置に限定されない。本発明の権利範囲は、添付請求の範囲およびその等価物によって限定されるものである。
【図１．ａ】
2009540334.tif 000003
【図１．ｂ】
2009540334.tif 000004
【図２．ａ】
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【図２．ｂ】
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【図３．ａ】
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【図３．ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2009540334.tif 000011
【図７】
2009540334.tif 000012
【図８．ａ】
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【図８．ｂ】
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【図９．ａ】
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【図９．ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
2009540334.tif 000022
2009540334.tif 000023