JP2014235003A - SOxガスセンサ、SOxガス濃度の検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被検知ガス中に含まれるSOxガス以外の雑ガスを酸化する酸化手段を備え、被検知ガス導入孔111を有する第一固体電解質基板113と、第一固体電解質基板と接合され、中央に開口部を有する第一壁部と、により区画された、SOxガスを還元処理するガス還元室11と、ガス還元室により還元されたSOxガスを測定する測定手段を備えた第二固体電解質基板121と、第二固体電解質基板と接合され、中央に開口部を有する第二壁部と、により区画されたガス検知室12と、ガス還元室と、ガス検知室との間に配置され、第一壁部及び第二壁部と接合され、ガス還元室からガス検知室への被検知ガスの流路となる拡散抵抗体を備えた連通部13と、を備えたSOxガスセンサ。
【選択図】図1
Description
被検知ガス中に含まれるSOxガス以外の雑ガスを酸化する酸化手段を備え、
被検知ガス導入孔を有する第一固体電解質基板と、
前記第一固体電解質基板と接合され、中央に開口部を有する第一壁部と、により区画された、SOxガスを還元処理するガス還元室と、
前記ガス還元室により還元されたSOxガスを測定する測定手段を備えた第二固体電解質基板と、
前記第二固体電解質基板と接合され、中央に開口部を有する第二壁部と、により区画されたガス検知室と、
前記ガス還元室と、前記ガス検知室との間に配置され、前記第一壁部及び前記第二壁部と接合され、前記ガス還元室から前記ガス検知室への前記被検知ガスの流路となる拡散抵抗体を備えた連通部と、を備えたSOxガスセンサを提供する。
SO2やSO3を含むSOxガスは、雰囲気中の酸素分圧が低下するとSO2側へ平衡が傾く。すなわち、SO3は、低酸素な雰囲気において還元されやすくなる。そのため、上記のように第一固体電荷質基板113を用いて、ガス還元室11内の酸素を除去して、SO3ガスを選択的にSO2へと還元することができる。
イオン化した酸素イオンは酸素イオン伝導性の第二固体電解質体1213を通り、ガス検知室12内に供給され、ガス検知室12内では、以下の式3に示した反応により、ガス検知室12に供給された被検知ガス中のSO2を酸化してSO3となる。
そして、下部電極1211から、上部電極1214へと酸素イオンがポンピングされることにより、第二固体電解質体1213内にポンプ電流が生じる。そして、ポンプ電流の総量はガス検知室12内の二酸化硫黄濃度に対応することから、係るポンプ電流または、ポンプ電流が流れることにより生じる第二固体電解質体1213の抵抗値の変化(電流値の変化)を電流計16によって検出することにより、被検知ガス内のSOxガス濃度を評価することができる。例えば図1(a)に示すように、第二固体電解質体1213内にポンプ電流が生じた際、下部電極1211と上部電極1214との間に発生する電流値の変化または抵抗値の変化を電流計16等を用いて測定する測定手段を設置することができる。係る測定手段により、第二固体電解質体1213を流れる電流値の変化または第二固体電解質体1213の抵抗値の変化を測定し、測定結果から被検知ガス内のSOxガス濃度を評価することができる。
111 被検知ガス導入孔
112 酸化手段
113 第一固体電解質基板
1131、1211 下部電極
1132 第一固体電解質体
1133 上部電極
12 ガス検知室
121 第二固体電解質基板
1212 測定用電極(下部電極)
1213 第二固体電解質体
1214 検知電極(上部電極)
13 連通部
131 拡散抵抗体
16 電流測定手段
Claims (8)
- 被検知ガス中に含まれるSOxガス以外の雑ガスを酸化する酸化手段を備え、
被検知ガス導入孔を有する第一固体電解質基板と、
前記第一固体電解質基板と接合され、中央に開口部を有する第一壁部と、により区画された、SOxガスを還元処理するガス還元室と、
前記ガス還元室により還元されたSOxガスを測定する測定手段を備えた第二固体電解質基板と、
前記第二固体電解質基板と接合され、中央に開口部を有する第二壁部と、により区画されたガス検知室と、
前記ガス還元室と、前記ガス検知室との間に配置され、前記第一壁部及び前記第二壁部と接合され、前記ガス還元室から前記ガス検知室への前記被検知ガスの流路となる拡散抵抗体を備えた連通部と、を備えたSOxガスセンサ。 - 前記第一固体電解質基板は、第一固体電解質体と、上部電極と、下部電極と、を有し、
前記第一固体電解質体は、前記ガス還元室内の酸素を該ガス還元室の外に排気する酸素イオン伝導性の固体電解質であり、
前記第二固体電解質基板は、第二固体電解質体と、上部電極と、下部電極と、測定用電極と、を有し、
前記第二固体電解質体は、酸素イオンを前記ガス検知室内に供給し、ポンプ電流を生じさせる酸素イオン伝導性の固体電解質である請求項1に記載のSOxガスセンサ。 - 前記酸化手段が、表面及びその内部に酸化触媒である白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウムから選択された1種以上を含有する金属、合金、酸化物から選択された1以上の物質が担持されたポーラス状のセラミックス体である請求項2に記載のSOxガスセンサ。
- 前記被検知ガス導入孔は、前記第一固体電解質基板の中心において、前記第一固体電解質基板を貫通する円筒形の開口部であり、
前記拡散抵抗体は、前記連通部の中心において、前記連通部を貫通する円筒形の貫通孔内に配置されている、請求項1乃至3いずれか一項に記載のSOxガスセンサ。 - 前記被検知ガス導入孔及び前記拡散抵抗体は、複数設けられている請求項4に記載のSOxガスセンサ。
- 前記SOxガスセンサは円柱形状を有する請求項1乃至5いずれか一項に記載のSOxガスセンサ。
- 前記第二固体電解質体が、イットリア安定化ジルコニアにより構成される請求項1乃至6いずれか一項に記載のSOxガスセンサ。
- 被検知ガス中に含まれるSOxガス以外の雑ガスを酸化する酸化工程と、
ガス還元室内に前記酸化工程後の被検知ガスを供給する工程と、
前記ガス還元室内の酸素を前記ガス還元室の外に排気し、前記ガス還元室に供給された前記被検知ガス中のSOxガスを還元処理する還元工程と、
前記還元工程後の被検知ガスを連通部の拡散抵抗体を通してガス検知室に供給する工程と、
前記ガス検知室を区画する第二固体電解質基板により、前記ガス検知室内に酸素イオンを供給する酸素イオン供給工程と、
前記ガス検知室内の被検知ガス中のSO2をSO3に酸化するSO2酸化工程と、
前記酸素イオン供給工程及び前記SO2酸化工程において、前記第二固体電解質基板を構成する第二固体電解質体に流れる電流値、または抵抗値の変化を測定する工程と、を有するSOxガス濃度の検出方法。
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