(57)【要約】     【課題】小型、低コストで圧力変動の影響のないガスセンサ及びガス分析装置を提供する。    【解決手段】  ガスセンサ５０のオリフィス１２２上に多孔質膜１４１を配置し、更にこの多孔質膜１４１上に押圧フィルタ１４２を配置し、押圧フィルタ１４２を厚み方向に変形させ、多孔質膜１４１を細孔側板１１１上に押しつけている。これにより、分析対象ガスに圧力変動があった場合でも、その圧力変動によって振動することがなくなり、安定な測定を行うことができる。このガスセンサ５０は、柔軟性を有する分析管の途中に取り付け、分析管の一端を自動二輪車のマフラーに取り付けると、排気ガスの圧力変動の影響の無い排気ガス分析装置が得られる。【選択図】    図５
2005201860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端の導入口から検出対象ガスが導入されるガス通路と、
前記ガス通路の導入口とは反対側の端部であるガス接触口に配置され、導入口側の面が前記導入口内に導入された気体と接触し、反対側の面に電極が形成され、該電極が電解液と接触する気体透過性膜とを有し、
前記気体に含有される分析対象ガス成分が前記気体透過膜を膜厚方向に拡散し、前記分析対象ガス成分が電極上で電気化学的に反応するにより、前記分析対象ガス成分の量に応じた電気信号を出力するように構成されたガスセンサであって、
前記導入口には通気性を有する多孔質膜が配置され、
前記多孔質膜上には前記導入口を覆い、通気性を有する押圧フィルタが配置されたガスセンサ。
【請求項２】
前記ガス通路が形成された細孔側板を有し、前記多孔質膜は前記導入口よりも大きく形成され、前記細孔側板上に配置された請求項１記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記多孔質膜の周囲は前記細孔側板に密着された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記細孔側板には、前記多孔質膜の周囲を押さえる保護部材が設けられた請求項３記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記押圧フィルタは、前記保護部材上に配置された請求項４記載のガスセンサ。
【請求項６】
前記ガス通路内には、断面積が前記ガス通路の断面積よりも小さいオリフィスを有する細孔部材が配置された請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のガスセンサ。
【請求項７】
前記押圧フィルタの通気抵抗は前記多孔質膜の通気抵抗よりも低い請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載のガスセンサ。
【請求項８】
前記１乃至請求項７のいずれか１項記載のガスセンサと、
管状の分析管とを有し、
前記ガスセンサは前記分析管の側面に配置され、
前記分析管の一端の採取部から導入され、他端の排気部から排出される排気ガスが、前記分析管内部を流れる際に前記ガスセンサと接触するように構成された排気ガス分析装置。
【請求項９】
前記分析管の前記採取部と前記排気部の間の部分は、少なくとも一部が可撓性を有し、前記分析管が曲げられるように構成された請求項８記載の排気ガス分析装置。
【請求項１０】
前記ガスセンサには、分析結果を表示する表示部が接続された請求項８又は請求項９のいずれか１項記載の排気ガス分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は原動機の排気ガスを分析する技術にかかり、特に、車両(四輪自動車、二輪自動車の他、原動機付き自転車を含む。)に搭載された原動機の排気ガスを分析する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動二輪車用排気ガス分析装置の試作品を図１５の符号２２０に示す。
このガス分析装置２２０は、管状の分析管２２１と、分析管２２１の途中に設けられたガスセンサ２２２と、ガスセンサ２２２に接続された表示装置２２３とを有している。
【０００３】
図中、符号２１０は、自動二輪車のマフラーである。このような自動二輪車の排気ガスを分析する場合は、そのマフラー２１０の排気口２１１に分析管２２１の先端を挿入し、マフラー２１０内に排出される排気ガスを分析管２２１中に取り込んでおり、排気ガスは分析管２２１の内部を流れる途中で、分析管２２１に設けられたガスセンサ２２２によって検出されるように構成されている。
【０００４】
そして、検出結果は表示装置２２３によって表示される。分析対象がＣＯガスの場合、排気ガスに含まれるＣＯガスの濃度が表示される。ガスセンサ２２２には、赤外線の吸収率変化からＣＯガス濃度を求める赤外線分析装置や、ＣＯガスの電気化学反応を利用してＣＯガス濃度を求める電気化学式の分析装置を用いることができる。
【０００５】
しかし、上記のようにマフラー２１０に分析管２２１を挿入する方式では、分析結果の誤差が大きい。
【０００６】
そこで分析管２２１の先端をマフラー２１０の先端２１１よりも大きく形成し、マフラー２１０の先端２１１を分析管２２１内に挿入し、マフラー２１０から排出される排気ガスを全部分析管内に取り込む方式が考えられる。
【０００７】
しかしながら、マフラー２１０の先端２１１を分析管２２１内に挿入した場合、特に電気化学式の分析装置は原動機の脈動の影響を受け、測定値が安定しないという問題がある。
【特許文献１】特開平１１−２３０９３３号公報
【特許文献２】特開２０００−００９６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、脈動の影響が無く、低価格で精度のよいガスセンサ及びそのガスセンサを用いた排気ガス分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、一端の導入口から検出対象ガスが導入されるガス通路と、前記ガス通路の導入口とは反対側の端部であるガス接触口に配置され、導入口側の面が前記導入口内に導入された気体と接触し、反対側の面に電極が形成され、該電極が電解液と接触する気体透過性膜とを有し、前記気体に含有される分析対象ガス成分が前記気体透過膜を膜厚方向に拡散し、前記分析対象ガス成分が電極上で電気化学的に反応するにより、前記分析対象ガス成分の量に応じた電気信号を出力するように構成されたガスセンサであって、前記導入口には通気性を有する多孔質膜が配置され、前記多孔質膜上には前記導入口を覆い、通気性を有する押圧フィルタが配置されたガスセンサである。
請求項１記載の発明は、前記ガス通路が形成された細孔側板を有し、前記多孔質膜は前記導入口よりも大きく形成され、前記細孔側板上に配置された請求項１記載のガスセンサである。
請求項３記載の発明は、  前記多孔質膜の周囲は前記細孔側板に密着された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載のガスセンサである。
請求項４記載の発明は、前記細孔側板には、前記多孔質膜の周囲を押さえる保護部材が設けられた請求項３記載のガスセンサである。
請求項５記載の発明は、前記押圧フィルタは、前記保護部材上に配置された請求項４記載のガスセンサである。
請求項６記載の発明は、前記ガス通路内には、断面積が前記ガス通路の断面積よりも小さいオリフィスを有する細孔部材が配置された請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のガスセンサである。
請求項７記載の発明は、前記押圧フィルタの通気抵抗は前記多孔質膜の通気抵抗よりも低い請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載のガスセンサである。
請求項８記載の発明は、前記１乃至請求項７のいずれか１項記載のガスセンサと、管状の分析管とを有し、前記ガスセンサは前記分析管の側面に配置され、前記分析管の一端の採取部から導入され、他端の排気部から排出される排気ガスが、前記分析管内部を流れる際に前記ガスセンサと接触するように構成された排気ガス分析装置である。
請求項９記載の発明は、前記分析管の前記採取部と前記排気部の間の部分は、少なくとも一部が可撓性を有し、前記分析管が曲げられるように構成された請求項８記載の排気ガス分析装置である。
請求項１０記載の発明は、前記ガスセンサには、分析結果を表示する表示部が接続された請求項８又は請求項９のいずれか１項記載の排気ガス分析装置である。
【００１０】
本発明は上記のように構成されており、ガス通路の一端であるガス導入口は分析対象ガス雰囲気中に開放されており、他端は、気体透過膜で塞がれている。ガス導入口には多孔質膜が配置されており、分析対象ガスが多孔質膜の微細孔中を拡散し、ガス通路内に進入するようになっている。この多孔質膜により、原動機等の脈動に起因して分析対象ガス雰囲気の圧力が脈動した場合でも、圧力変動が緩和され、ガス通路内の圧力は一定になる。
【００１１】
本発明は多孔質膜上に押圧フィルタが配置されており、多孔質膜は押圧フィルタによって押圧されている。多孔質膜の片側には分析対象ガス雰囲気の脈動する圧力が加わるが、押圧フィルタによって多孔質膜が振動せず、安定な分析が可能になっている。
【００１２】
特に、押圧フィルタをその厚み方向に圧縮し、圧縮の復元力によって多孔質膜を細孔側板上に押さえつけると、多孔質膜全体が細孔側板に密着され、多孔質膜の振動が防止される。押圧フィルタの通気抵抗は多孔質膜の通気抵抗よりも低くしておけば、分析感度にも影響がない。
【００１３】
そして、上記のガスセンサを分析管の途中に配置して排気ガス分析装置を構成させ、分析管の一端に、自動二輪車のマフラー等の排気管を挿入し、分析管内に排気ガスを流し、ガスセンサの導入口からガス通路内に排気ガスが供給されるようにすると、排気ガス中のＣＯガス等の特定物質の濃度が分析できるようになる。
【００１４】
分析管に排気ガスを導入する導入口よりも排気ガスを放出する排気口を低くしておくと、分析管内に生じた水滴は排気口から排出することができる。
【００１５】
そして本発明の分析管が可撓性や屈曲性を有すれば、分析管を曲げ、分析管内へのマフラーの挿入を維持したまま、排気口を地面に近づけることができる。
【発明の効果】
【００１６】
脈動の影響の少ないガスセンサと、そのガスセンサを用いた排気ガス分析装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１の符号２は本発明の排気ガス分析装置の一例であり、分析管５と、表示部６０とを有している。図２は分析管５の分解図であり、分析管５はそれぞれ断面が円形筒状の採取部１０と、接続部３０と、排気部４０とを有している。
【００１８】
採取部１０はシリコン製、接続部３０は軟質ビニール製、排気部４０は硬質樹脂製であり、接続部３０が有する可撓性、屈曲性、又は柔軟性によって、分析管５を曲げられるようになっている。
【００１９】
採取部１０と接続部３０は、略同じ大きさの内径であり、内挿チューブ２０を採取部１０と接続部３０の内部に両方に亘って挿入することで、採取部１０と接続部３０とが互いに接続されるように構成されている。
【００２０】
排気部４０は、一端部の連結部４１と、連結部４１に接続されたセンサ保持部４３と、センサ保持部４３に接続された防風部４５とを有している。
【００２１】
連結部４２の先端は徐々に窄まっており、接続部３０の端部に挿入されるように構成されている。
【００２２】
センサ保持部４３と防風部４５は円筒形であり、センサ保持部４３の内径Ｐは、連結部４２の内径よりも大きく、防風部４５の内径Ｑは、センサ保持部４３の内径Ｐよりも大きく形成されている。
【００２３】
図中、符号４２、４４は、内径及び外径が異なる連結部４２とセンサ保持部４３と防風部４５を連続的に接続する部分である。
【００２４】
センサ保持部４３はその一部が枝分かれし、枝分かれした部分によって、センサ保持部４３の外周側面から突出した分岐部４６が形成されている。分岐部４６の内部はセンサ保持部４３の内部と接続されている。
【００２５】
本発明のガスセンサ５０は、分岐部４６の内部に配置されている。なお、センサ保持部４３の外周側面の分岐部４６が位置する側とは反対側の位置には、脚部４７が複数個突き出されており、後述するように、分析管５の地面に対する向きを、脚部４７が地面に接触するようにしたときに、分岐部４６が上方を向き、ガスセンサ５０が上側に位置するように構成されている。
【００２６】
図３の符号８０は、自動二輪車を示している。図４に示すように、この自動二輪車８０のマフラー８１の排気口８３は、マフラー８１の突起８２の先端に設けられており、排気口８３から大気中に排気ガスを放出するようになっている。
【００２７】
分析管５の採取部１０の先端の内径は、突起８２の外径よりも僅かに大きくなっており、脚部４７と分岐部４６を、それぞれ地面側と上側に向け、採取部１０の先端に突起８２が挿入されるように採取部１０を突起８２に被せ、採取部１０の先端部分に配置された締結ベルト１１を締め付けると、分析管５はマフラー８１に固定される。
【００２８】
接続部３０は柔軟性を有しているから、採取部１０がマフラー８１に固定された状態では分析管５は自重で撓み、脚部４７が地面に接触する。この状態では、分析管５は地面とマフラー８１によって支持される。
【００２９】
また、締結ベルト１１を締め付けた状態では、分析管５の採取部１０は突起８２の外周に密着しており、自動二輪車８０の原動機を始動すると、排気ガスはマフラー８１から分析管５内に排気され、分析管５の内部に導入される。
【００３０】
そして、排気ガスは分析管５の内部を通過する際に、大部分が排気部４０の先端４８から大気中に放出されるが、一部がガスセンサ５０に導かれ、後述するように、ガスセンサ５０のガス通路内に進入する。
【００３１】
図５は、ガスセンサ５０の内部構造を示す断面図である。
このガスセンサ５０は全体形状が円柱状であり、円筒形状の容器１１５を有している。容器１１５の両端には、パッキン１１４、１１６が配置されており、該パッキン１１４、１１６に密着して、第１、第２の気体透過膜１１３、１１７が配置されている。
【００３２】
また、第１、第２の気体透過膜１１３、１１７上には、パッキン１１２、１１８が配置されており、このパッキン１１２、１１８と密着して、第１、第２の細孔側板１１１、１１９が配置されている。
【００３３】
各パッキン１１２、１１４、１１６、１１８は液密であり、容器１１５の内部空間は第１、第２の気体透過膜１１３、１１７で塞がれ、その内部空間によって蓄液部１３０が形成されている。蓄液部１３０の内部には、電解液１１０が蓄えられている。
【００３４】
図７は、ガスセンサ５０の分解斜視図である。
第１の細孔側板１１１とそれに密着するパッキン１１２と、第２の細孔側板１１９とそれに密着するパッキン１１８とには、各細孔側板１１１、１１９とパッキン１１２、１１８を厚み方向に貫通する細長いガス通路１２６と空気通路１２９とがそれぞれ設けられている。このガス通路１２６と空気通路１２９の両端のうち、蓄液部１３０側の端部であるガス接触口１３６と空気接触口１３７は第１、第２の気体透過膜１１３、１１７で塞がれており、従って、ガス接触口１３６内と空気接触口１３７内には、それぞれ第１、第２の気体透過膜１１３、１１７表面が露出されている。
【００３５】
空気通路１２９の空気接触口１３７と反対側の端部は大気に開放されており、ガス通路１２６のガス接触口１３６とは反対側の端部は、ガス導入口１３８として分析管５の内部の排気ガスが通る通路に向けられ、ガス導入口１３８からガス通路１２６内に排気ガスが進入できるように構成されている。
ガス通路１２６や空気通路１２９の断面形状は円形であり、その内径は、直径は１ｍｍ程度である。
【００３６】
ガス通路１２６内部のガス導入口１３８の付近にはガス通路１２６の内径と同じ外径の円筒状の細孔部材１２２が配置されている。この細孔部材１２２の中心軸線の位置には、細孔部材１２２の厚み方向を貫通するオリフィス(細孔)１２７が形成されており、オリフィス１２７を通ったガスだけがガス通路１２６内に進入できるように構成されている。なお、オリフィス１２７の断面は円形であり、その直径はガス通路１２６の直径よりも小さい。
【００３７】
ガス通路１２６のガス導入口１３８上の位置には多孔質膜１４１が配置されている。この多孔質膜１４１は、直径１μｍ以下の微細な孔が多数形成された樹脂膜(例えば四フッ化エチレン樹脂膜)である。多孔質膜１４１の大きさは第１の細孔側板１１１よりも小さく、且つ、ガス通路１２６よりも大きく形成され、従って、ガス通路１２６のガス導入口１３８側、即ち細孔部材１２２の表面は、多孔質膜１４１で覆われている。
【００３８】
この多孔質膜１４１と第１の細孔側板１１１や細孔部材１２２とを接着剤で接着すると、接着剤がオリフィス１２７を塞ぐ恐れがある。
【００３９】
そこで本発明では、多孔質膜１４１の上に多孔質膜１４１よりも大きいシート状の保護部材１４２を配置し、該保護部材１４２の多孔質膜１４１の縁よりも外側の部分を第１の細孔側板１１１の表面に接着し、保護部材１４２によって多孔質膜１４１を第１の細孔側板１１１や細孔部材１２２に密着させた。
【００４０】
この保護部材１４２には、その多孔質膜１４１上の位置であって、ガス通路１２６の延長線上の位置に、保護部材１４２の厚み方向を貫通する開口１２８が設けられている。この開口１２８の大きさは多孔質膜１４１よりも小さくなっており、多孔質膜１４１の開口１２８よりも外側の部分が保護部材１４２によって第１の細孔側板１１１に密着されている。
【００４１】
保護部材１４２上には押圧フィルタ１４３が配置されており、該押圧フィルタ１４３上には押さえ板１４４が配置されている。
【００４２】
上述した容器１１５等の部材は円筒状の熱収縮チューブ１４５に挿入されており、該熱収縮チューブ１４５が加熱され、熱収縮したときに、熱収縮チューブ１４５のガスセンサ５０の底面の外周付近に位置する部分が押さえ板１４４の表面と第２の細孔側板１１９の表面に密着し、熱収縮チューブ１４５の長さが短くなることでガスセンサ５０に圧縮力が加わる。
【００４３】
その圧縮力により、押さえ板は第１の細孔側板１１１方向に押圧され、押圧フィルタ１４３を保護部材１４２に対して押さえつける。
【００４４】
保護部材１４２の中央には多孔質膜１４１が位置しており、保護部材１４２の中央部分は多孔質膜１４１の厚み分だけ盛り上がっている。図８は盛り上がった部分とその付近の拡大図である。
【００４５】
押圧フィルタ１４３は、厚み方向に容易に圧縮変形するのに対し、保護部材１４２や多孔質膜１４１は厚み方向には圧縮変形しないので、熱収縮チューブ１４５の圧縮力が加わると、保護部材１４２の盛り上がった部分に位置する押圧フィルタ１４３は部分的に圧縮される。
【００４６】
この状態では、保護部材１４２は保護部材１４２と密着しており、押圧フィルタ１４３には、元の状態に戻ろうとする復元力が生じている。そして、熱収縮チューブ１４５が冷却され、押圧フィルタ１４３が部分的に圧縮された状態で熱収縮力が消滅すると、押圧フィルタ１４３の復元力によって多孔質膜１４１は保護部材１４２と共に第１の細孔側板１１１や細孔部材１２２の表面に押圧された状態が維持される。
【００４７】
押圧フィルタ１４３は、布や不織布等の繊維質の部材が薄板又は膜状に成形されて構成されており、繊維と繊維の間には気体が通過する隙間が多数形成されている。押圧フィルタ１４３が圧縮された状態でも、それらの隙間は多孔質膜１４１の微細な孔よりも大きいため、圧縮された状態でも押圧フィルタ１４３の通気抵抗は保護シール１４２の通気抵抗よりも低い。
【００４８】
押え板１４４の少なくとも中央位置には厚み方向を貫通する開口１２９が配置されている。この開口１２９と、保護部材１４２の開口１２８と、細孔部材１２２のオリフィス１２７とは一直線に列んでおり、分析管５内を流れる排気ガスの一部は、押さえ板１４４の開口１２９と押圧フィルタ１４３と保護部材１４２の開口１２８を通り、多孔質膜１４１の表面に到達するようになっている。
【００４９】
多孔質膜１４２表面に到達した排気ガスは、多孔質膜１４２の微細な孔を通り、細孔部材１２２のオリフィス１２７内に進入する。
【００５０】
このオリフィス１２７の通気抵抗は大きいため、ガス通路１２６に進入する排気ガスの量は、後述するようにオリフィス１２７の大きさによって制限される。
【００５１】
オリフィス１２７を通過し、ガス通路１２６に進入した排気ガスは、濃度差によってガス通路１２６内を拡散し、第１の気体透過膜１１３の表面に到達する。
【００５２】
第１、第２の気体透過膜１１３、１１７の表面のうち、第１の気体透過膜１１３の電解液１１０と接する側の面には作用電極１３１が設けられており、第２の気体透過膜１１７の電解液１１０と接する側の面には、互いに離間した位置に、対電極１３２と比較電極１３３とが設けられている。
【００５３】
第１の気体透過膜１１３の表面に到達した排気ガスは第１の気体透過膜１１３を膜厚方向に浸透し、第１の電極１３１と第１の気体透過膜１１３の界面に到達する。
【００５４】
他方、電解液１１０は第１の電極１３１を膜厚方向に浸透し、第１の電極１３１と第１の気体透過膜１１３の界面に到達する。
【００５５】
そして、排気ガス中の一酸化炭素ガスと電解液１１０中の水は、第１の気体透過膜１１３と第１の電極膜１３１との界面に近い第１の電極１３１の内部で下記のように反応する。
ＣＯ ＋ Ｈ2Ｏ → ＣＯ2 ＋ ２Ｈ+ ＋ ２ｅ- ……(１)
【００５６】
他方、空気通路１２９は、分析管５の周囲の雰囲気に含まれる気体が充満しており、ここでは、空気が充満している。この空気は第２の気体透過膜１１７を膜厚方向に浸透し、対電極１３２と第２の気体透過膜１１７の界面に到達する。
【００５７】
他方、電解液１１０は対電極１３２を膜厚方向に浸透し、対電極１３２と第２の気体透過膜１１７の界面に到達する。
【００５８】
そして、第２の気体透過膜１１７と対電極１３２の界面近傍の対電極１３２の内部で下記のような化学反応が生じる。
【００５９】
Ｏ2／２ ＋ ２Ｈ+ ＋ ２ｅ- → Ｈ2Ｏ ……(２)
上記のように排気ガス中の一酸化炭素は電極１３１の内部で消費されるので、第１の気体透過膜１１３付近の濃度が低くなり、濃度差によって、オリフィス１２７からガス通路１２６に排気ガスが供給される。
【００６０】
分析管５内の排気ガスの圧力は原動機の動作に伴って周期的に変動するが、多孔質膜１４１が第１の細孔側板１１１と押圧フィルタ１４３の間に挟まれており、多孔質膜１４１は振動しないようになっている。このように静止した多孔質膜１４１によって分析管５内の圧力変動は除去され、ガス通路１２６内の排気ガス圧力に周期的な変動が生じないようになっている。
【００６１】
各電極１３１〜１３３にはリード線群１２０が接続されており、各電極１３１〜１３３は、リード線群１２０によって測定回路に接続される。
【００６２】
図６は測定回路の一例であり、オペアンプ１５１と基準電圧源１５２と出力抵抗１５３とを有している。作用電極１３１は接地電位に接続され、対電極１３２は測定回路の第１の出力端子１５５に接続されている。
【００６３】
オペアンプ１５１の反転入力端子には比較電極１３３が接続されており、非反転入力端子には、基準電圧源１５２が接続されている。オペアンプ１５１の出力端子は、第２の出力端子１５６に接続されている。第１、第２の出力端子１５５、１５６は、出力抵抗１５３によって接続されている。
【００６４】
この構成では、上記(１)、(２)式で生じた電荷に応じた大きさの電流が出力抵抗１５３に流れ、出力抵抗１５３に電圧が生じる。
【００６５】
第１、第２の出力端子１５５、１５６は、配線６９によって表示部６０に接続されており、表示部６０の内部に設けられた演算装置により測定値が演算され、画面６１に表示される。これにより、分析対象ガス中の特定のガス(ここではＣＯ)の濃度が分かる。
【００６６】
表示部６０の電源のオン／オフや表示内容の切替は、操作ボタン６２によって操作することができる。
【００６７】
排気ガスは、分析管５を通過する際に分析管５の壁面によって冷却され、分析管５の壁面に結露が生じる。
分析管５は、排気部４０の方が採取部１０よりも低い位置にあるので、水滴は分析管５の内部を、採取部１０側から排気部４０側に向けて流れ、排気口４８から地面の上に流出する。
【００６８】
分岐部４６は上方を向いており、ガスセンサ５０は分析管５の天井側に位置するため、水滴は、分岐部４６が設けられている側の面とは反対側の面を通って流れ、水滴がガスセンサ５０内に流入しないようになっている。
【００６９】
次に、本発明のガスセンサ５０のＣＯガス測定結果について説明する。
自動二輪車の排気ガス中のＣＯガスの最大濃度は１０Vol%程度であると考えられる。図１０は、分析管５内にその最大濃度(１０vol%)のＣＯガスを導入したときの、オリフィス１２７の断面積とガスセンサ５０の出力電流の関係を示すグラフである。オリフィス１２７の断面積と出力電流の大きさは比例していることが分かる。
【００７０】
細孔径が大きいと出力電流が大きすぎ、測定回路のオペアンプ１５１の負担が大きくなる。他方、細孔径が小さいと目詰まりを起こす恐れがある。
【００７１】
この測定例ではオリフィス１２７は直径０．１６、０．１８、０．２０ｍｍのものを用いたが、０．１６ｍｍ以上０．１８ｍｍ以下の範囲が適している。
【００７２】
本発明のガスセンサ５０では、細孔部材１２２を用いてオリフィス１２７を形成したが、図９に示すように、加工した第１の細孔側板１１１によってオリフィス１２７'を形成してもよい。また、オリフィス１２７と、それよりも断面積が大きいガス通路１２６の間の直径が連続的に変化する場合や、ガス通路の断面積がオリフィスの断面積と同じ大きさであり、ガス通路がオリフィスを兼ねているような場合も含まれる。
【００７３】
次に、図１１は、分析管５内に３．５２vol%のＣＯガスを導入したときの、分析管５内の圧力と、第１、第２の出力端子１５５、１５６間に現れる出力電圧との関係を示すグラフである。
【００７４】
多孔質膜１４１を用いない場合、通気口１２６内の圧力が分析管５内の圧力の影響を受けるため、分析管５内の圧力上昇に伴って出力電圧も上昇してしまうが、多孔質膜１４１を用いた場合は、分析管５内の圧力が変化しても出力電圧は一定である。
【００７５】
なお、分析管５内のＣＯガス流量を変化させた場合についても測定したが多孔質膜１４１の有無に拘わらず、出力電圧は一定であった。
【００７６】
次に、分析管５内が静止圧力雰囲気にある場合と、圧力変動がある場合のガスセンサ５０の出力電圧の相違を測定した。
先ず静止圧力状態で測定し、次に、分析管５内の圧力を図１４に示すように脈動させて測定した。
【００７７】
図１２は、多孔質膜１４１上に押圧フィルタ１４３を配置した場合であり、図１３は、多孔質膜１４１上に押圧フィルタ１４３を配置しない場合である。図１２、１３を比較すると、押圧フィルタ１４３の必要性が明確に分かる。
【００７８】
なお、上記押圧フィルタ１４３は繊維質のフィルタであったが、金属細線を編んだものも含まれる。要するに、多孔質膜１４１の上に重ね合わせ、多孔質膜１４１全体を押圧できるものであればよい。
【００７９】
また、上記は自動二輪車の原動機の排気ガスを測定する場合について説明したが、本発明は自動車、耕耘機等の車両一般の排気ガスの他、発動機一般の排気ガスの測定に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の排気ガス分析装置の一例を説明するための図
【図２】その分解図
【図３】本発明の排気ガス分析装置を自動二輪車のマフラーに接続した状態を説明するための図
【図４】マフラーとの接続部分を説明するための図
【図５】本発明のガスセンサの内部構造を説明するための図
【図６】そのガスセンサに用いられる測定回路の一例
【図７】本発明のガスセンサの分解斜視図
【図８】細孔部材及び多孔質膜付近の拡大図
【図９】細孔部材を用いない場合の多孔質膜付近の拡大図
【図１０】細孔断面積と出力電流の関係を示すグラフ
【図１１】分析管内の圧力と出力電圧の関係を示すグラフ
【図１２】多孔質膜上に押圧フィルタを配置した場合の静止圧力と圧力振動があった場合の出力電圧の相違を示すグラフ
【図１３】多孔質膜上に押圧フィルタを配置しない場合の静止圧力と圧力振動があった場合の出力電圧の相違を示すグラフ
【図１４】その圧力振動のグラフ
【図１５】試作品の測定方法を説明するための図
【符号の説明】
【００８１】
２……排気ガス分析装置
５……分析管
１０……採取部
３０……接続部
４０……排気部
５０……ガスセンサ
６０……表示部
８０……自動二輪車
１１１……(第１の)細孔側板
１１３……(第１の)気体透過膜
１２２……細孔部材
１２６……ガス通路
１２７、１２７'……オリフィス
１４１……多孔質膜
１４２……保護部材
１４３……押圧フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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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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【図１５】
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