JP2017096946A - Catalyst conversion type sensor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a catalyst conversion type sensor capable of improving a conversion rate and achieving miniaturization.SOLUTION: A catalyst conversion type sensor X comprises: a gas flow path 10 for passing a gas to be detected in order to detect the gas to be detected by detecting converted gas formed by oxidation; and a conversion part 30 including a heated catalyst part 30A connected with the gas flow path 10 and for oxidizing the gas to be detected by contacting a heated catalyst 31 to form the converted gas and a sensor element part 30B capable of detecting the converted gas formed by oxidation on a side separated by diffusion means 20 for naturally diffusing the gas to be detected.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、酸化によって生成した転化ガスを検出することで検知対象ガスを検知する触媒転化式センサに関する。   The present invention relates to a catalytic conversion sensor that detects a detection target gas by detecting a conversion gas generated by oxidation.

半導体製造にエッチングガス又はクリーニングガスとして使用される、三フッ化窒素(NF)、C、C、四フッ化炭素等のフッ素系特殊ガスは、通常、周辺環境に対する負荷があると考えられている。そのため、三フッ化窒素等のフッ素系特殊ガスの漏洩を検知することにより、これらフッ素系特殊ガスを周辺環境に放出しないように対策することができる。 Fluorine special gases such as nitrogen trifluoride (NF 3 ), C 4 F 6 , C 4 F 8 , and carbon tetrafluoride, which are used as etching gas or cleaning gas in semiconductor manufacturing, are usually burdens on the surrounding environment There are thought to be. Therefore, by detecting the leakage of a fluorine-based special gas such as nitrogen trifluoride, measures can be taken so that these fluorine-based special gases are not released to the surrounding environment.

三フッ化窒素は、直接電気化学反応による検知ができないためガスセンサによる感度が低く、事前に熱分解により二酸化窒素(NO)に転化させることにより検知できることが知られている。 Since nitrogen trifluoride cannot be detected directly by an electrochemical reaction, it is known that the sensitivity of a gas sensor is low, and it can be detected by converting it into nitrogen dioxide (NO 2 ) by thermal decomposition in advance.

尚、本発明における従来技術となる上述した「熱分解によって生成した転化ガスを検出することで検知対象ガスを検知する」技術は、一般的な技術であるため、特許文献等の従来技術文献は示さない。   In addition, since the above-described “detecting the gas to be detected by detecting the converted gas generated by thermal decomposition” technology as a conventional technology in the present invention is a general technology, the prior art documents such as patent documents are Not shown.

しかし、三フッ化窒素を二酸化窒素に転化できる割合(転化率)は数%(3%程度)程度と低いため、効率よく三フッ化窒素を検知するのは困難であった。また、転化率は流量に依存するため、流量センサの劣化によって単位時間当たりの流量が増加すれば、転化率はさらに低下する虞があった。さらに、三フッ化窒素を検知しようとすれば、熱分解ユニットを増設する必要があるため、大型化する傾向にあった。   However, since the ratio (conversion rate) at which nitrogen trifluoride can be converted to nitrogen dioxide is as low as several percent (about 3%), it was difficult to efficiently detect nitrogen trifluoride. Further, since the conversion rate depends on the flow rate, if the flow rate per unit time increases due to the deterioration of the flow rate sensor, the conversion rate may further decrease. Furthermore, if nitrogen trifluoride is to be detected, there is a tendency to increase the size because it is necessary to add a thermal decomposition unit.

従って、本発明の目的は、転化率を向上でき、小型化を達成できる触媒転化式センサを提供することにある。   Accordingly, it is an object of the present invention to provide a catalyst conversion type sensor that can improve the conversion rate and achieve downsizing.

上記目的を達成するための本発明に係る触媒転化式センサの第一特徴構成は、酸化によって生成した転化ガスを検出することで検知対象ガスを検知するべく、前記検知対象ガスを流下させるガス流路と、前記ガス流路と接続し、前記検知対象ガスを自然拡散させる拡散手段によって隔てられた側に、加熱した触媒と接触させることにより前記検知対象ガスを酸化して転化ガスを生成する加熱触媒部、および、酸化によって生成した転化ガスを検出可能なセンサ素子部を有する転化部と、を備えた点にある。   In order to achieve the above object, the first characteristic configuration of the catalytic conversion type sensor according to the present invention is a gas flow for flowing down the detection target gas in order to detect the detection target gas by detecting the conversion gas generated by oxidation. A heating means for generating a conversion gas by oxidizing the detection target gas by contacting with a heated catalyst on a side connected to a gas passage and a diffusion means for naturally diffusing the detection target gas The catalyst part and the conversion part which has the sensor element part which can detect the conversion gas produced | generated by oxidation exist in the point provided.

本構成の触媒転化式センサは、拡散手段によりガス流路を流下する検知対象ガスを転化部の側に自然拡散させることができるため、転化部へ移行する検知対象ガスのガス量がガス流路を流下する流量に依存し難いように構成することができる。そのため、流量センサの劣化によって経時的にガス流路を流下する検知対象ガスの流量が変動した場合であっても、直ちに転化部へ移行する検知対象ガスのガス量に影響し難くなるため、転化部へ移行する検知対象ガスのガス量は変動し難くなる。従って、本発明の触媒転化式センサにおいては、検知対象ガスを転化ガスに転化させる転化率は検知対象ガスの流量の影響を受け難くなるため、経時的に転化率が低下し難くなる。   In the catalyst conversion type sensor of this configuration, the gas to be detected flowing down the gas flow path by the diffusing means can be naturally diffused to the conversion part side, so that the gas amount of the detection target gas transferred to the conversion part is the gas flow path. It is possible to configure so as not to depend on the flow rate flowing down. For this reason, even if the flow rate of the detection target gas flowing down the gas flow passage with time changes due to deterioration of the flow sensor, it is difficult to influence the gas amount of the detection target gas that immediately moves to the conversion unit. The amount of gas to be detected that moves to the section is less likely to fluctuate. Therefore, in the catalyst conversion type sensor of the present invention, the conversion rate at which the detection target gas is converted into the conversion gas is not easily affected by the flow rate of the detection target gas, and therefore the conversion rate is less likely to decrease with time.

また、本構成の拡散手段であれば、転化部の内部に自然拡散して滞留する検知対象ガスを加熱触媒部に効率よく接触させることができるため、転化率を向上させることができる。このとき、検知対象ガスは熱分解ではなく、触媒による酸化作用によって転化ガスを生成することができるため、加熱触媒部の加熱温度を抑制することができる。   Moreover, if it is a diffusion means of this structure, since the detection object gas which naturally diffuses and stays in the inside of a conversion part can be made to contact a heating catalyst part efficiently, a conversion rate can be improved. At this time, since the gas to be detected can generate the converted gas not by thermal decomposition but by oxidation by the catalyst, the heating temperature of the heating catalyst portion can be suppressed.

また、本発明の触媒転化式センサは、転化部に加熱触媒部およびセンサ素子部を有することにより、熱分解ユニットを増設する必要が無いため小型化を達成することができる。   In addition, the catalyst conversion type sensor of the present invention has a heating catalyst part and a sensor element part in the conversion part, so that it is not necessary to add a thermal decomposition unit, so that the downsizing can be achieved.

本発明に係る触媒転化式センサの第二特徴構成は、前記拡散手段の透気抵抗度を800mm・Pa−1・s−1以下とした点にある。 The second characteristic configuration of the catalyst conversion type sensor according to the present invention is that the air permeation resistance of the diffusing means is 800 mm · Pa −1 · s −1 or less.

本構成によれば、ガス流路を流下する検知対象ガスの少なくとも一部が、当該検知対象ガスの流圧の影響を受け難い状態で拡散手段の孔を通過して転化部の内部へ透過するように構成することができる。   According to this configuration, at least a part of the detection target gas flowing down the gas flow path passes through the hole of the diffusing unit and is transmitted to the inside of the conversion unit in a state where the detection target gas is hardly affected by the flow pressure of the detection target gas. It can be constituted as follows.

本発明に係る触媒転化式センサの第三特徴構成は、前記拡散手段を、所定の孔径を有する孔部を形成した樹脂膜、および、ガス透過性の多孔質膜を隣接配置した点にある。   The third characteristic configuration of the catalyst conversion type sensor according to the present invention is that the diffusing means includes a resin film having a hole having a predetermined hole diameter and a gas permeable porous film disposed adjacent to each other.

本構成によれば、樹脂膜に孔部を形成することで、拡散手段を透過して転化部の内部へ自然拡散する検知対象ガスのガス量を調節することができる。また、ガス透過性の多孔質膜は、検知対象ガスが転化部の内部へ自然拡散する程度を所望の程度に規定することができる。   According to this configuration, by forming the hole in the resin film, it is possible to adjust the gas amount of the detection target gas that permeates the diffusion means and naturally diffuses into the conversion portion. In addition, the gas permeable porous membrane can define the degree to which the detection target gas naturally diffuses into the conversion portion to a desired degree.

拡散手段は、ガス流路を流下する検知対象ガスが転化部の側に自然拡散できるように検知対象ガスを透過させる態様となっているが、一方で、転化部において生成した転化ガスが拡散手段を透過してガス流路の側に移行し難いように構成するのが望ましい。即ち、転化ガスがガス流路の側に移行し難くなれば、センサ素子部によって効率よく転化ガスを検知することができる。そのため、本構成のように拡散手段を樹脂膜および多孔質膜を隣接配置するように構成すれば、孔部の孔径等を種々設定し、さらに多孔質膜の透気度を種々変更する等して、拡散手段の透気抵抗度が、適用される検知対象ガスが転化部の側に自然拡散でき、かつ、転化ガスが転化部からガス流路の側に移行し難くなるように構成することができる。   The diffusion means is configured to transmit the detection target gas so that the detection target gas flowing down the gas flow path can be naturally diffused to the conversion section side. On the other hand, the conversion gas generated in the conversion section is diffused. It is desirable to configure so that it does not easily pass through the gas flow path side. That is, if it becomes difficult for the converted gas to move to the gas flow path side, the converted gas can be efficiently detected by the sensor element unit. Therefore, if the diffusing means is configured such that the resin film and the porous film are arranged adjacent to each other as in this configuration, the pore diameter of the pores can be set variously, and the air permeability of the porous membrane can be changed variously. The gas permeation resistance of the diffusing means is configured so that the detection target gas to be applied can be naturally diffused to the conversion portion side, and the conversion gas does not easily move from the conversion portion to the gas flow path side. Can do.

本発明に係る触媒転化式センサの第四特徴構成は、前記拡散手段を、所定の孔径を有する孔部を形成した樹脂膜とした点にある。   A fourth characteristic configuration of the catalyst conversion sensor according to the present invention is that the diffusion means is a resin film in which a hole having a predetermined hole diameter is formed.

本構成によれば、簡易な構成で、拡散手段を透過して転化部の内部へ自然拡散する検知対象ガスのガス量を調節することができる。   According to this configuration, it is possible to adjust the gas amount of the detection target gas that permeates the diffusion means and naturally diffuses into the conversion unit with a simple configuration.

本発明に係る触媒転化式センサの第五特徴構成は、前記検知対象ガスを三フッ化窒素とし、前記転化ガスを二酸化窒素とした点にある。   A fifth characteristic configuration of the catalyst conversion type sensor according to the present invention is that the detection target gas is nitrogen trifluoride and the conversion gas is nitrogen dioxide.

本構成によれば、ガスセンサによる感度が低く、直接電気化学反応による検知ができない三フッ化窒素を二酸化窒素に転化して効率よく検知することができる。   According to this configuration, nitrogen trifluoride, which has low sensitivity by the gas sensor and cannot be detected by direct electrochemical reaction, can be converted into nitrogen dioxide and efficiently detected.

本発明に係る触媒転化式センサの第六特徴構成は、前記加熱触媒部における触媒をPdおよびPtを含有する貴金属触媒とし、前記センサ素子部を貴金属担持カーボンを有して二酸化窒素を検知できる電気化学式窒素酸化物センサ素子とした点にある。   A sixth feature of the catalyst conversion type sensor according to the present invention is that the catalyst in the heating catalyst part is a noble metal catalyst containing Pd and Pt, and the sensor element part has noble metal-supporting carbon and can detect nitrogen dioxide. The chemical nitrogen oxide sensor element is used.

本構成によれば、貴金属担持カーボンを有して二酸化窒素を検知できる電気化学式窒素酸化物センサ素子であれば、二酸化窒素に対しても感度が高く、小型化することができる。従って、本構成の触媒転化式センサであれば、触媒転化式センサの一層の小型化を達成することができる。   According to this configuration, an electrochemical nitrogen oxide sensor element having noble metal-supporting carbon and capable of detecting nitrogen dioxide has high sensitivity to nitrogen dioxide and can be miniaturized. Therefore, if the catalyst conversion type sensor of this configuration is used, further downsizing of the catalyst conversion type sensor can be achieved.

本発明に係る触媒転化式センサの第七特徴構成は、前記加熱触媒部が接触燃焼式センサであり、当該接触燃焼式センサにおいて前記触媒を有して前記検知対象ガスと感応する検知素子の球径を0.76〜1.08mmとした点にある。   A seventh characteristic configuration of the catalyst conversion type sensor according to the present invention is that the heating catalyst unit is a catalytic combustion type sensor, and the catalytic combustion type sensor has the catalyst and is sensitive to the detection target gas. The diameter is in the range of 0.76 to 1.08 mm.

本構成によれば、検知対象ガスを酸化して転化ガスを生成する効率が優れ、好ましい応答速度(60秒以内)を満たす範囲とすることができる。   According to this structure, it is excellent in the efficiency which produces | generates inversion gas by oxidizing detection object gas, and it can be set as the range which satisfy | fills a preferable response speed (within 60 seconds).

本発明に係る触媒転化式センサの第八特徴構成は、前記加熱触媒部を300〜700℃に加熱する点にある。   The eighth characteristic configuration of the catalyst conversion type sensor according to the present invention is that the heating catalyst section is heated to 300 to 700 ° C.

本構成によれば、好ましい応答速度(60秒以内)および検出可能な感度の双方を両立させることができる。   According to this configuration, it is possible to achieve both a preferable response speed (within 60 seconds) and a detectable sensitivity.

本発明に係る触媒転化式センサの第九特徴構成は、前記加熱触媒部の印加電圧を0.68〜1.85Vとした点にある。   A ninth characteristic configuration of the catalyst conversion type sensor according to the present invention is that an applied voltage of the heating catalyst unit is set to 0.68 to 1.85V.

本構成によれば、検知素子の温度を適切な温度に設定し、かつ、好ましい応答速度(60秒以内)および検出可能な感度の双方を両立させることができる。   According to this configuration, the temperature of the sensing element can be set to an appropriate temperature, and both a preferable response speed (within 60 seconds) and a detectable sensitivity can be achieved.

本発明の触媒転化式センサの断面概略図である。It is a section schematic diagram of the catalyst conversion type sensor of the present invention. 拡散手段の概略図である。It is the schematic of a spreading | diffusion means. 拡散手段の樹脂膜に形成した孔部の孔径を種々変更した場合の転化率の変動について調べた結果を示したグラフである。It is the graph which showed the result of having investigated about the fluctuation | variation of the conversion rate at the time of changing various hole diameters of the hole part formed in the resin film of a spreading | diffusion means. 本発明の触媒転化式センサおよび従来センサにおいて三フッ化窒素を検知した結果を示したグラフである。It is the graph which showed the result of having detected nitrogen trifluoride in the catalyst conversion type sensor of this invention, and the conventional sensor. 拡散手段の透気抵抗度について調べた結果を示したグラフである。It is the graph which showed the result investigated about the air permeation resistance of a diffusion means. 異なる態様の拡散手段を使用した場合のそれぞれのガス感度および応答時間の関係について調べた結果を示したグラフである。It is the graph which showed the result of having investigated about the relationship between each gas sensitivity at the time of using the spreading | diffusion means of a different aspect, and response time. ガス検知の際に得られる指示値が検知対象ガスの流量に依存するかどうかを調べた結果を示したグラフである。It is the graph which showed the result of having investigated whether the indication value obtained in the case of gas detection depends on the flow volume of detection object gas. 接触燃焼式センサの検知素子の球径を種々変更した場合の印加電圧(約220〜1820mV)および素子温度の関係を調べたグラフである。It is the graph which investigated the relationship between the applied voltage (about 220-1820mV) at the time of changing various the spherical diameters of the detection element of a contact combustion type sensor, and element temperature. 接触燃焼式センサの検知素子の球径を種々変更した場合の印加電圧(900〜1300mV)および素子温度の関係を調べたグラフである。It is the graph which investigated the relationship between the applied voltage (900-1300mV) at the time of changing various the spherical diameters of the detection element of a contact combustion type sensor, and element temperature. 拡散制限を有しないキャップ(拡散制限無しキャップ)の概略図である。It is the schematic of the cap which does not have a spreading | diffusion restriction | limiting (cap | cover without a diffusion restriction | limiting). 拡散制限を有しないキャップ(拡散制限無しキャップ)の概略図である。It is the schematic of the cap which does not have a spreading | diffusion restriction | limiting (cap | cover without a diffusion restriction | limiting). 拡散制限を有するキャップ(拡散制限付きキャップ)の概略図である。It is the schematic of the cap (diffusion-limited cap) which has a spreading | diffusion restriction | limiting. 拡散制限を有するキャップ(拡散制限付きキャップ)の概略図である。It is the schematic of the cap (diffusion-limited cap) which has a spreading | diffusion restriction | limiting. 拡散制限無しキャップを使用した場合においてメタンガスの濃度を0〜100%LELまで変化させた場合のガス感度の結果を示したグラフである。It is the graph which showed the result of the gas sensitivity at the time of changing the density | concentration of methane gas to 0-100% LEL in the case of using a cap without a diffusion restriction. 拡散制限付きキャップを使用した場合においてメタンガスの濃度を0〜100%LELまで変化させた場合のガス感度の結果を示したグラフである。It is the graph which showed the result of the gas sensitivity at the time of changing the density | concentration of methane gas to 0-100% LEL in the case of using a cap with a diffusion restriction. 接触燃焼式センサの検知素子の球径に対して、電気化学式窒素酸化物センサ素子におけるNO感度の変化の結果を示したグラフである。Against sphere diameter of the sensing element of the catalytic combustion type sensor is a graph showing a result of changes in NO 2 sensitivity in electrochemical nitrogen oxide sensor element. 接触燃焼式センサの検知素子の球径に対して、電気化学式窒素酸化物センサ素子における応答速度の変化の結果を示したグラフである。It is the graph which showed the result of the change of the response speed in an electrochemical nitrogen oxide sensor element with respect to the spherical diameter of the detection element of a contact combustion type sensor. 接触燃焼式センサの検知素子の温度に対して、電気化学式窒素酸化物センサ素子におけるNO感度の変化の結果を示したグラフである。With respect to the temperature of the sensing element of the catalytic combustion type sensor is a graph showing a result of changes in NO 2 sensitivity in electrochemical nitrogen oxide sensor element. 接触燃焼式センサの検知素子の温度に対して、電気化学式窒素酸化物センサ素子における応答速度の変化の結果を示したグラフである。It is the graph which showed the result of the change of the response speed in an electrochemical nitrogen oxide sensor element with respect to the temperature of the detection element of a contact combustion type sensor. 二種類のキャップを使用した場合において、接触燃焼式センサの検知素子の経時安定性について調べた結果を示したグラフである。It is the graph which showed the result of having investigated about temporal stability of the detection element of a contact combustion type sensor in the case of using two kinds of caps. 加熱触媒部を構成する第一センサケースの概略図(上面視)である。It is the schematic (top view) of the 1st sensor case which comprises a heating catalyst part. 加熱触媒部を構成する第一センサケースの概略図(側面視)である。It is the schematic (side view) of the 1st sensor case which comprises a heating catalyst part. 加熱触媒部を構成する第一センサケースの概略図(断面)である。It is the schematic (cross section) of the 1st sensor case which comprises a heating catalyst part. センサ素子部を構成する第二センサケースの概略図(上面視)である。It is the schematic (top view) of the 2nd sensor case which comprises a sensor element part. センサ素子部を構成する第二センサケースの概略図(断面)である。It is the schematic (cross section) of the 2nd sensor case which comprises a sensor element part. 第一センサケースと第二センサケースとを一体化させたときの概略図である。It is the schematic when a 1st sensor case and a 2nd sensor case are integrated.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1に示したように、本発明の触媒転化式センサXは、酸化によって生成した転化ガスを検出することで検知対象ガスを検知するべく、検知対象ガスを流下させるガス流路10と、ガス流路10と接続し、検知対象ガスを自然拡散させる拡散手段20によって隔てられた側に、加熱した触媒31と接触させることにより検知対象ガスを酸化して転化ガスを生成する加熱触媒部30A、および、酸化によって生成した転化ガスを検出可能なセンサ素子部30Bを有する転化部30と、を備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the catalytic conversion sensor X of the present invention includes a gas flow path 10 for flowing down a detection target gas in order to detect the detection target gas by detecting a conversion gas generated by oxidation, and a gas A heated catalyst unit 30A that is connected to the flow channel 10 and separated from the diffusion means 20 for naturally diffusing the detection target gas, contacts the heated catalyst 31 to oxidize the detection target gas to generate a converted gas, And the conversion part 30 which has the sensor element part 30B which can detect the conversion gas produced | generated by oxidation is provided.

本実施形態では、検知対象ガスが三フッ化窒素であり、転化ガスが二酸化窒素であり、センサ素子部30Bが二酸化窒素を検知できる電気化学式窒素酸化物センサ素子である場合について説明するが、これらに限定されるものではない。例えば、センサ素子部30Bが電気化学式窒素酸化物センサ素子であれば、検知対象ガスをアンモニアとすることが可能である。また、センサ素子部30Bが転化ガスとして一酸化炭素や二酸化炭素を検知できるセンサ素子であれば、他のガスも検知対象とすることが可能である。   In the present embodiment, the case where the detection target gas is nitrogen trifluoride, the conversion gas is nitrogen dioxide, and the sensor element unit 30B is an electrochemical nitrogen oxide sensor element capable of detecting nitrogen dioxide will be described. It is not limited to. For example, if the sensor element unit 30B is an electrochemical nitrogen oxide sensor element, the detection target gas can be ammonia. In addition, if the sensor element unit 30B is a sensor element that can detect carbon monoxide or carbon dioxide as the conversion gas, other gases can be detected.

拡散手段20は、ガス流路10と転化部30とを仕切るものであり、これらを空間的に区別できるように構成してあればよく、ガス流路10を流下する検知対象ガスが転化部30の側に自然拡散できるように検知対象ガスを透過させる態様となるように構成してある。即ち、ガス流路10を流下する検知対象ガスの一部は、そのままガス流路10の下流側へ流下し、残りの一部が拡散手段20を透過して転化部30の内部へ自然拡散する態様となる。本明細書における「自然拡散」とは、例えば検知対象ガスを加圧するなどして強制的に拡散手段20の孔を通過させて転化部30の内部へ透過させることはせず、ガス流路10を流下する検知対象ガスの少なくとも一部が、当該流圧の影響を受け難い状態で拡散手段20の孔を通過して転化部30の内部へ透過する態様のことをいうものとする。   The diffusing means 20 divides the gas flow path 10 and the conversion unit 30, as long as they are configured to be spatially distinguishable, and the detection target gas flowing down the gas flow path 10 is converted into the conversion unit 30. It is comprised so that it may become the aspect which permeate | transmits detection object gas so that it can diffuse naturally. That is, a part of the detection target gas flowing down the gas flow path 10 flows down to the downstream side of the gas flow path 10 as it is, and the remaining part permeates the diffusion means 20 and diffuses naturally into the conversion unit 30. It becomes an aspect. “Natural diffusion” in this specification means that the gas to be detected is not forced to pass through the holes of the diffusing means 20 by, for example, pressurizing the detection target gas and permeate into the conversion unit 30. It is assumed that at least a part of the detection target gas flowing down the gas passes through the hole of the diffusing means 20 and permeates into the conversion unit 30 in a state where it is difficult to be affected by the flow pressure.

このような拡散手段20は、透気抵抗度が800mm・Pa−1・s−1以下であるように構成すればよく、好ましくは、50〜800mm・Pa−1・s−1とするのがよい。 Such diffusion means 20 may be configured to air resistance is a 800mm · Pa -1 · s -1 or less, preferably, that the 50~800mm · Pa -1 · s -1 Good.

拡散手段20は、異なる材料を組み合わせて構成してもよく、単一の材料で構成してもよい。本実施形態では異なる材料を組み合わせて構成した場合について説明する。   The diffusion means 20 may be configured by combining different materials, or may be configured by a single material. In the present embodiment, a case where different materials are combined will be described.

拡散手段20を異なる材料を組み合わせて構成する場合は、図2に示したように、所定の孔径を有する孔部21aを備えた樹脂膜21、および、ガス透過性の多孔質膜22を隣接配置して重ねた態様とすることができるが、これに限定されるものではない。これらを重ねる場合は、樹脂膜21がガス流路10の側、多孔質膜22が転化部30の側となるように配設すればよい。   When the diffusing means 20 is configured by combining different materials, as shown in FIG. 2, the resin film 21 having the hole 21a having a predetermined hole diameter and the gas permeable porous film 22 are arranged adjacent to each other. However, this is not a limitation. When these layers are stacked, the resin film 21 may be disposed on the gas flow path 10 side and the porous film 22 may be disposed on the conversion unit 30 side.

樹脂膜21は、プラスチック合成樹脂などの高分子成分などを薄い膜状に成型したものとすればよいが、これに限定されるものではない。このような樹脂膜21に所定の孔径を有する孔部21aを1個あるいは複数個形成する。孔部21aの孔径および孔数を設定することにより、拡散手段20を透過して転化部30の内部へ自然拡散する検知対象ガスのガス量を調節することができる。ガス量の調節は、所望のガス量となるように孔部21aの孔径および孔数を設定すればよい。   The resin film 21 may be formed by molding a polymer component such as a plastic synthetic resin into a thin film shape, but is not limited thereto. One or a plurality of hole portions 21 a having a predetermined hole diameter are formed in the resin film 21. By setting the hole diameter and the number of holes of the hole 21a, the amount of the detection target gas that permeates the diffusion means 20 and naturally diffuses into the conversion unit 30 can be adjusted. The gas amount may be adjusted by setting the hole diameter and the number of holes of the hole 21a so as to obtain a desired gas amount.

多孔質膜22は、ガス透過性の多孔質膜等を使用すればよいが、これに限定されるものではない。このような多孔膜は、例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)膜等を使用することができる。当該多孔質膜22は、検知対象ガスが転化部30の内部へ自然拡散する程度を所望の程度に規定することができる。   The porous membrane 22 may be a gas permeable porous membrane or the like, but is not limited to this. As such a porous membrane, for example, a PTFE (polytetrafluoroethylene) membrane or the like can be used. The porous film 22 can define the degree of natural diffusion of the detection target gas into the conversion unit 30 to a desired degree.

上述したように、拡散手段20は、ガス流路10を流下する検知対象ガスが転化部30の側に自然拡散できるように検知対象ガスを透過させる態様となっているが、一方で、転化部30において生成した転化ガスが拡散手段20を透過してガス流路10の側に移行し難いように構成するのが望ましい。即ち、転化ガスがガス流路10の側に移行し難くなれば、センサ素子部30Bによって効率よく転化ガスを検知することができる。そのため、上述した拡散手段20であれば、孔部21aの孔径および孔数の他、孔部21aの配設位置を種々設定し、さらに多孔質膜22の透気度を種々変更する等して、拡散手段20の透気抵抗度が、適用される検知対象ガスが転化部30の側に自然拡散でき、かつ、転化ガスが転化部30からガス流路10の側に移行し難くなるように構成することができる。   As described above, the diffusing unit 20 is configured to transmit the detection target gas so that the detection target gas flowing down the gas flow path 10 can naturally diffuse to the conversion unit 30 side. It is desirable that the converted gas generated at 30 is difficult to pass through the diffusing means 20 and move to the gas flow path 10 side. That is, if it becomes difficult for the converted gas to move toward the gas flow path 10, the sensor element 30B can efficiently detect the converted gas. Therefore, in the case of the diffusion means 20 described above, various arrangement positions of the hole 21a in addition to the hole diameter and the number of holes 21a are set, and the air permeability of the porous film 22 is changed variously. The gas permeation resistance of the diffusing means 20 is such that the detection target gas to be applied can naturally diffuse to the conversion unit 30 side, and the conversion gas does not easily move from the conversion unit 30 to the gas flow path 10 side. Can be configured.

例えば、拡散手段20を樹脂膜21およびガス透過性の多孔質膜22を重ねた態様とした場合、樹脂膜21の中心に1つの孔部21aを形成し、孔径を1〜4mmとした場合において転化率を35〜90%程度とすることができる。   For example, when the diffusion means 20 has an aspect in which a resin film 21 and a gas permeable porous film 22 are stacked, one hole 21a is formed at the center of the resin film 21 and the hole diameter is 1 to 4 mm. The conversion rate can be about 35 to 90%.

拡散手段20を単一の材料で構成する場合は、例えば所定の孔径を有する孔部を形成した樹脂膜、或いは、ガス透過性の多孔質膜等の何れかを使用すればよいが、これに限定されるものではない。   When the diffusing means 20 is composed of a single material, for example, either a resin film having a hole having a predetermined hole diameter or a gas permeable porous film may be used. It is not limited.

樹脂膜は、上述したプラスチック合成樹脂などの高分子成分などを薄い膜状に成型したものとすればよいが、これに限定されるものではない。この場合も当該樹脂膜に所定の孔径を有する孔部を1個あるいは複数個形成する。孔部2の孔径および孔数を設定することにより、拡散手段20を透過して転化部30の内部へ自然拡散する検知対象ガスのガス量を調節することができる。そのため、所望のガス量となるように孔部の孔径および孔数を設定すればよい。例えば樹脂膜の外径を14mmとした場合、孔径を1〜4mmとするのがよい。   The resin film may be formed by molding a polymer component such as the above-described plastic synthetic resin into a thin film shape, but is not limited thereto. Also in this case, one or a plurality of holes having a predetermined hole diameter are formed in the resin film. By setting the hole diameter and the number of holes of the hole 2, it is possible to adjust the gas amount of the detection target gas that permeates the diffusion means 20 and naturally diffuses into the conversion unit 30. Therefore, what is necessary is just to set the hole diameter and the number of holes of a hole so that it may become a desired gas amount. For example, when the outer diameter of the resin film is 14 mm, the hole diameter is preferably 1 to 4 mm.

多孔質膜は、例えば上述したPTFE膜等を使用することができる。尚、拡散手段20を単一の材料で構成する場合は単一の同じ材料(多孔質PTFE膜)であっても、透気度を異ならせた複数の多孔質PTFE膜を組み合わせることも可能である。   As the porous membrane, for example, the above-mentioned PTFE membrane or the like can be used. When the diffusing means 20 is composed of a single material, it is possible to combine a plurality of porous PTFE membranes having different air permeability even if they are the same material (porous PTFE membrane). is there.

本構成であれば、簡易な構成で、拡散手段20を透過して転化部30の内部へ自然拡散する検知対象ガスのガス量を調節することができる。ガス量の調節は、所望のガス量となるように孔部の孔径および孔数を設定すればよい。   With this configuration, it is possible to adjust the gas amount of the detection target gas that permeates the diffusion means 20 and naturally diffuses into the conversion unit 30 with a simple configuration. The gas amount may be adjusted by setting the hole diameter and the number of holes so that the desired gas amount is obtained.

転化部30は、検知対象ガスを酸化して生成した転化ガスを検出するように構成するため、加熱触媒部30Aおよびセンサ素子部30Bを有する。本実施形態の転化部30はケーシング1の内部空間の一部として構成してある。即ち、当該ケーシング1は、その内部を拡散手段20によって仕切ってあり、仕切られた空間の一方を転化部30とし、他方をガス流路10の一部としてある。ケーシング1は円柱状や立方体状等、どのような形状であってもよい。本実施形態では、検知対象ガスがガス流路10を流下する方向と、検知対象ガスの一部が拡散手段20を透過して転化部30の内部へ自然拡散する方向とが異なる(略直交する)ように構成してある場合について説明する。この場合、ガス流路10を流下する検知対象ガスの少なくとも一部を、より当該流圧の影響を受け難い状態で拡散手段20の孔を通過して転化部30の内部へ自然拡散させ易くなる。   The conversion unit 30 includes a heating catalyst unit 30A and a sensor element unit 30B in order to detect the conversion gas generated by oxidizing the detection target gas. The conversion unit 30 of the present embodiment is configured as a part of the internal space of the casing 1. That is, the inside of the casing 1 is partitioned by the diffusing means 20, and one of the partitioned spaces is the conversion unit 30 and the other is part of the gas flow path 10. The casing 1 may have any shape such as a columnar shape or a cubic shape. In the present embodiment, the direction in which the detection target gas flows down the gas flow path 10 is different from the direction in which a part of the detection target gas permeates the diffusion means 20 and naturally diffuses into the conversion unit 30 (substantially orthogonal). ) Will be described. In this case, at least a part of the detection target gas flowing down the gas flow path 10 easily passes through the holes of the diffusion means 20 and is naturally diffused into the conversion unit 30 in a state that is less susceptible to the flow pressure. .

加熱触媒部30Aは、拡散手段20を透過して転化部30の内部へ自然拡散した検知対象ガスを加熱した触媒31に接触させ、検知対象ガスを酸化して転化ガスを生成する。本実施形態における当該触媒31は、PdおよびPtを含有する貴金属触媒とした場合について説明するが、これらに限定されずRu、RhおよびIrも使用することができる。この加熱触媒部30Aは、例えば300〜700℃、好ましくは350〜600℃、さらに好ましくは400〜600℃程度まで加熱することができるように構成すればよい。この場合、印加電圧は約0.68〜1.85Vとするのがよい。検知対象ガスが加熱した触媒31に接触すると、検知対象ガスが酸化され、また触媒による酸化作用によって転化ガスを生成することができる。加熱触媒部は1つであれば消費電力を抑制できるが、設置数は1つに限定されず、複数設けてもよい。加熱触媒部を複数設ける場合は、例えば2つの加熱触媒部を所定間隔で並置してそれらの下流側にセンサ素子部30Bが配設されるように構成してもよいし、2つの加熱触媒部がケーシング1の内部で対面するように配設してもよい。また、加熱触媒部を複数設ける場合は、それぞれの加熱触媒部を加熱する温度を同じ温度に設定してもよく、設置位置に応じた適切な温度に変更してもよい。当該温度は、拡散手段20の性能が適切に発揮できる温度に設定するのがよい。   30 A of heating catalyst parts permeate | transmit the spreading | diffusion means 20, and contact the detection target gas naturally diffused in the inside of the conversion part 30 with the heated catalyst 31, and oxidize detection target gas and produce | generate conversion gas. Although the case where the catalyst 31 in the present embodiment is a noble metal catalyst containing Pd and Pt will be described, the present invention is not limited thereto, and Ru, Rh, and Ir can also be used. The heating catalyst portion 30A may be configured to be heated to, for example, 300 to 700 ° C, preferably 350 to 600 ° C, and more preferably about 400 to 600 ° C. In this case, the applied voltage is preferably about 0.68 to 1.85V. When the detection target gas comes into contact with the heated catalyst 31, the detection target gas is oxidized, and a conversion gas can be generated by the oxidizing action of the catalyst. If there is only one heating catalyst unit, power consumption can be suppressed, but the number of installation is not limited to one, and a plurality of heating catalyst units may be provided. In the case where a plurality of heating catalyst units are provided, for example, two heating catalyst units may be juxtaposed at a predetermined interval, and the sensor element unit 30B may be disposed on the downstream side thereof. May be arranged so as to face each other inside the casing 1. When a plurality of heating catalyst units are provided, the temperature for heating each heating catalyst unit may be set to the same temperature, or may be changed to an appropriate temperature according to the installation position. The said temperature is good to set to the temperature which can exhibit the performance of the spreading | diffusion means 20 appropriately.

本実施形態では、加熱触媒部30Aとして接触燃焼式センサの素子を用いる場合について説明する。この場合、簡便かつ小型の態様で加熱触媒部を構成することができる。   In the present embodiment, a case where an element of a catalytic combustion type sensor is used as the heating catalyst unit 30A will be described. In this case, a heating catalyst part can be comprised in a simple and small aspect.

接触燃焼式センサは、所定のガスと感応する検知素子を備えている。当該検知素子は、接触燃焼式の素子であって、電気抵抗に対する温度係数が高い白金等を含む金属線のコイルの表面が、検出対象ガスに対して活性な貴金属触媒を坦持するアルミナ等の坦体で被覆されて形成されている。貴金属触媒は、上述した白金族である、Pt、Pd、Ru、RhおよびIrの少なくとも1つ以上の微粒子を使用することができる。   The contact combustion type sensor includes a detection element that is sensitive to a predetermined gas. The detection element is a catalytic combustion type element, and the surface of the coil of a metal wire containing platinum or the like having a high temperature coefficient with respect to electrical resistance is made of alumina or the like that carries a noble metal catalyst active against the detection target gas. It is formed by covering with a carrier. As the noble metal catalyst, fine particles of at least one of Pt, Pd, Ru, Rh and Ir, which are the platinum group described above, can be used.

検知素子の球径は0.76〜1.08mmとするのがよく、好ましくは0.84〜1.00mmとするのがよい。この範囲であれば、検知対象ガスを酸化して転化ガスを生成する効率が優れたものとなる。   The spherical diameter of the sensing element is preferably 0.76 to 1.08 mm, and preferably 0.84 to 1.00 mm. Within this range, the efficiency of generating the converted gas by oxidizing the detection target gas is excellent.

上述したように、本実施形態では、検知対象ガスが三フッ化窒素であり、転化ガスが二酸化窒素であるが、これは以下の化1〜化3の反応式によって転化が進行すると考えられる。   As described above, in the present embodiment, the detection target gas is nitrogen trifluoride and the conversion gas is nitrogen dioxide. It is considered that the conversion proceeds according to the following reaction formulas 1 to 3.

Figure 2017096946
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センサ素子部30Bは、電気化学式センサ、光センサ、半導体式ガスセンサ、接触燃焼式センサ等が適用できる。本実施形態では、貴金属担持カーボンを有して、生成した転化ガスである二酸化窒素を検知できる電気化学式窒素酸化物センサ素子である場合について説明する。   As the sensor element unit 30B, an electrochemical sensor, an optical sensor, a semiconductor gas sensor, a contact combustion sensor, or the like can be applied. In the present embodiment, a description will be given of a case of an electrochemical nitrogen oxide sensor element having noble metal-supported carbon and capable of detecting nitrogen dioxide which is a generated conversion gas.

当該電気化学式窒素酸化物センサ素子は、ガス拡散電極からなる検知極、当該検知極に一体に接合されている補助相、常温溶融塩である電解液、検知極と同様の構成からなる対極をセンサケースに収容することによって構成することができる。検知極は金触媒を担持させたカーボン粉末(金担持カーボン)とバインダーとしてのポリ4フッ化エチレンとの混合物から形成してある。補助相は多孔性ニッケルシートの孔中に補助相材料である硝酸リチウムを充填して形成してある。このような電気化学式窒素酸化物センサ素子は、二酸化窒素に対しても感度が高い。   The electrochemical nitrogen oxide sensor element has a sensing electrode composed of a gas diffusion electrode, an auxiliary phase integrally joined to the sensing electrode, an electrolytic solution that is a room temperature molten salt, and a counter electrode that has the same configuration as the sensing electrode. It can comprise by accommodating in a case. The detection electrode is formed from a mixture of carbon powder carrying a gold catalyst (gold-carrying carbon) and polytetrafluoroethylene as a binder. The auxiliary phase is formed by filling lithium nitrate, which is an auxiliary phase material, in the pores of the porous nickel sheet. Such an electrochemical nitrogen oxide sensor element is highly sensitive to nitrogen dioxide.

この金担持カーボンであれば、約10nm程度まで微粒子化することができるため、電気化学式窒素酸化物センサ素子を小型化することができる。また、金担持カーボンを微粒子化することで、表面積が増大して二酸化窒素に対しても感度を向上することができる。
本発明で使用する検知対象ガスである三フッ化窒素は、ガスセンサによる感度が低く、直接電気化学反応による検知ができないため、事前に酸化により二酸化窒素(NO)に転化させることにより検知できる。
This gold-supported carbon can be made fine to about 10 nm, so that the electrochemical nitrogen oxide sensor element can be miniaturized. Further, by making the gold-supporting carbon fine particles, the surface area can be increased and the sensitivity to nitrogen dioxide can be improved.
Since nitrogen trifluoride, which is a detection target gas used in the present invention, has low sensitivity by a gas sensor and cannot be directly detected by an electrochemical reaction, it can be detected by converting it into nitrogen dioxide (NO 2 ) by oxidation in advance.

本発明の触媒転化式センサXは、検知対象ガスを吸引して流下させるポンプ、流量センサ、センサ素子部30Bが検知した結果に基づいて検知対象ガスの漏洩を判定する演算手段、警報レベル以上の検知対象ガスの濃度を継続して検知した場合に警報を発するように制御する警報手段(何れも図外)等と共に警報器やガス検知器の部材とすることができる。   The catalyst conversion type sensor X of the present invention includes a pump that sucks and flows down the detection target gas, a flow rate sensor, a calculation means that determines leakage of the detection target gas based on a result detected by the sensor element unit 30B, an alarm level or higher It can be used as a member of an alarm device or a gas detector together with alarm means (both not shown) for controlling to issue an alarm when the concentration of the detection target gas is continuously detected.

本発明の触媒転化式センサXは、拡散手段20によりガス流路10を流下する検知対象ガスを転化部30の側に自然拡散させることができるため、転化部30へ移行する検知対象ガスのガス量がガス流路10を流下する流量に依存し難いように構成することができる。そのため、流量センサが劣化して経時的にガス流路10を流下する検知対象ガスの流量が変動した場合であっても、直ちに転化部30へ移行する検知対象ガスのガス量に影響し難くなるため、転化部30へ移行する検知対象ガスのガス量は変動し難くなる。従って、本発明の触媒転化式センサXにおいては、検知対象ガスを転化ガスに転化させる転化率は検知対象ガスの流量の影響を受け難くなるため、経時的に転化率が低下し難くなる。   In the catalyst conversion type sensor X of the present invention, the detection target gas flowing down the gas flow path 10 by the diffusion means 20 can be naturally diffused toward the conversion unit 30, and therefore the gas of the detection target gas that moves to the conversion unit 30. The amount can be configured not to depend on the flow rate flowing down the gas flow path 10. For this reason, even if the flow rate sensor deteriorates and the flow rate of the detection target gas flowing down the gas flow path 10 fluctuates over time, the amount of the detection target gas that immediately moves to the conversion unit 30 is hardly affected. Therefore, the gas amount of the detection target gas that moves to the conversion unit 30 is less likely to fluctuate. Therefore, in the catalyst conversion type sensor X of the present invention, the conversion rate at which the detection target gas is converted into the conversion gas is less affected by the flow rate of the detection target gas, and therefore the conversion rate is less likely to decrease with time.

上述した拡散手段20であれば、転化部30の内部に自然拡散して滞留する検知対象ガスを加熱触媒部30Aに効率よく接触させることができるため、転化率を35〜90%程度、好ましくは45〜90%程度に向上させることができる。このとき、検知対象ガスは加熱触媒部30Aによって酸化され、また触媒による酸化作用によって転化ガスを生成することができるため、加熱触媒部30Aの加熱温度を300〜700℃、好ましくは350〜600℃、さらに好ましくは400〜600℃、さらに好ましくは450℃程度に抑制することができる。この温度範囲であれば、応答速度および検出可能な感度の双方を両立させることができる。   In the case of the diffusion means 20 described above, the detection target gas that naturally diffuses and stays inside the conversion unit 30 can be efficiently brought into contact with the heating catalyst unit 30A. Therefore, the conversion rate is about 35 to 90%, preferably It can be improved to about 45 to 90%. At this time, the gas to be detected is oxidized by the heating catalyst unit 30A, and a conversion gas can be generated by the oxidizing action of the catalyst. Therefore, the heating temperature of the heating catalyst unit 30A is 300 to 700 ° C, preferably 350 to 600 ° C. More preferably, it can be suppressed to 400 to 600 ° C., more preferably about 450 ° C. Within this temperature range, both response speed and detectable sensitivity can be achieved.

上述した拡散手段20であれば、転化ガスが転化部30から外部(ガス流路10)に移行し難くなるように構成することができるため、転化部30の内部で滞留する転化ガスを効率よく安定してセンサ素子部30Bによって検知できる。   If it is the diffusion means 20 mentioned above, since it can comprise so that conversion gas may become difficult to transfer outside (gas flow path 10) from the conversion part 30, the conversion gas which retains inside the conversion part 30 is efficiently obtained. It can be stably detected by the sensor element unit 30B.

また、本発明の触媒転化式センサXは、転化部30に加熱触媒部30Aおよびセンサ素子部30Bを有することにより、熱分解ユニットを増設する必要が無いため小型化を達成することができる。   Further, the catalytic conversion type sensor X of the present invention can achieve downsizing because the conversion unit 30 includes the heating catalyst unit 30A and the sensor element unit 30B, so that it is not necessary to add a thermal decomposition unit.

〔実施例1〕
本発明の実施例について説明する。
本発明の触媒転化式センサXを使用して転化率の変動について調べた。
検知対象ガスは三フッ化窒素とし、転化ガスは二酸化窒素とし、センサ素子部30Bを電気化学式窒素酸化物センサ素子とした。また、拡散手段20は、円形に形成した樹脂膜(プラスチック合成樹脂)21およびガス透過性の多孔質膜(PTFE膜)22を重ねた態様とし、樹脂膜21の中心に1つの孔部21aを形成した。当該孔部21aの孔径をφ1〜14mmまで種々変更した場合の転化率の変動について調べた。φ14mmは、円柱状の転化部30の直径に対応する大きさである。
[Example 1]
Examples of the present invention will be described.
Using the catalyst conversion sensor X of the present invention, the change in the conversion rate was examined.
The detection target gas was nitrogen trifluoride, the conversion gas was nitrogen dioxide, and the sensor element 30B was an electrochemical nitrogen oxide sensor element. Further, the diffusion means 20 has a mode in which a resin film (plastic synthetic resin) 21 formed in a circle and a gas permeable porous film (PTFE film) 22 are stacked, and one hole 21 a is formed at the center of the resin film 21. Formed. The change of the conversion rate when the hole diameter of the hole 21a was variously changed from φ1 to 14 mm was examined. φ14 mm is a size corresponding to the diameter of the cylindrical conversion portion 30.

流下させるガスは三フッ化窒素および二酸化窒素とし、それぞれを各別に流下させた。二酸化窒素を流下させるのは、孔部21aの孔径によって二酸化窒素がどのように挙動するかを確認するためである。結果を図3に示した。三フッ化窒素を流下させた場合は転化部30において生成した転化ガスである二酸化窒素のセンサ出力を測定した。二酸化窒素を流下させた場合は転化部30に自然拡散した二酸化窒素のセンサ出力を測定した。   The gas to flow down was nitrogen trifluoride and nitrogen dioxide, and each was allowed to flow down separately. The reason why nitrogen dioxide is allowed to flow is to confirm how nitrogen dioxide behaves depending on the hole diameter of the hole 21a. The results are shown in FIG. When nitrogen trifluoride was caused to flow down, the sensor output of nitrogen dioxide, which is the conversion gas generated in the conversion unit 30, was measured. When nitrogen dioxide was allowed to flow down, the sensor output of nitrogen dioxide naturally diffused into the conversion unit 30 was measured.

この結果、二酸化窒素を流下させた場合は、孔径が大きい場合(φ8〜14)は、センサ出力が高いため転化部30に自然拡散し易いと認められた。しかし、この場合、転化部30から外部(ガス流路10)に移行し易くなる。   As a result, when nitrogen dioxide was allowed to flow down, when the pore diameter was large (φ8 to 14), it was recognized that the sensor output was high, so that natural diffusion was likely to occur in the conversion unit 30. However, in this case, it becomes easy to shift from the conversion unit 30 to the outside (the gas flow path 10).

三フッ化窒素を流下させた場合は、孔径が大きい場合(φ8〜14)は、センサ出力が低いため転化率は10〜20%程度であった。これは、孔径が大きいため、三フッ化窒素から生成した転化ガスである二酸化窒素が転化部30から外部(ガス流路10)に移行し易いためであると考えられた。また、孔径が小さい場合(φ1〜4)は、センサ出力が高いため転化率は35〜90%程度となった。これは、これは、孔径が小さいため、三フッ化窒素から生成した転化ガスである二酸化窒素が転化部30から外部(ガス流路10)に移行し難いため、効率よく検知できたためであると考えられた。   When nitrogen trifluoride was allowed to flow down, when the pore size was large (φ8 to 14), the conversion was about 10 to 20% because the sensor output was low. This is considered to be because nitrogen dioxide, which is a conversion gas generated from nitrogen trifluoride, easily moves from the conversion unit 30 to the outside (the gas flow path 10) because the pore diameter is large. Moreover, when the hole diameter was small (φ1 to 4), the conversion rate was about 35 to 90% because the sensor output was high. This is because nitrogen dioxide, which is a conversion gas generated from nitrogen trifluoride, is difficult to transfer from the conversion unit 30 to the outside (gas flow path 10) because the pore diameter is small, and thus can be detected efficiently. it was thought.

これより、樹脂膜21の中心に1つの孔部21aを形成した場合は、孔径を1〜4mmとした場合に良好な転化率(35〜90%程度)が得られると認められ、好ましくは孔径を1〜3mmとした場合に良好な転化率(45〜90%程度)が得られると認められた。   From this, when one hole 21a is formed at the center of the resin film 21, it is recognized that a good conversion rate (about 35 to 90%) can be obtained when the hole diameter is 1 to 4 mm. It was recognized that a good conversion rate (about 45 to 90%) was obtained when the thickness was set to 1 to 3 mm.

〔実施例2〕
本発明の触媒転化式センサXおよび従来センサを使用して三フッ化窒素を検知する際の感度について比較した。従来センサは、熱分解により三フッ化窒素を二酸化窒素に転化させることにより検知するため、検知対象ガスを予め増設の熱分解ユニットにより熱分解しセンサ部へ導入する構造を有するものを使用した。当該熱分解ユニットは公知の構成のユニットを使用した。
[Example 2]
The sensitivity when detecting nitrogen trifluoride using the catalytic conversion sensor X of the present invention and the conventional sensor was compared. In order to detect the conventional sensor by converting nitrogen trifluoride into nitrogen dioxide by thermal decomposition, a sensor having a structure in which the detection target gas is thermally decomposed in advance by an additional thermal decomposition unit and introduced into the sensor portion is used. The thermal decomposition unit used was a unit having a known configuration.

拡散手段20の透気抵抗度を50mm・Pa−1・s−1とし、樹脂膜21(樹脂膜径16mm、PPフィルム 厚さ0.2mm)の中心に1つの孔部21a(孔径6mm)を形成したものを使用し、多孔質膜を多孔質PTFE膜(巴川製紙所社製)とした。また、転化部30の容積を0.001mとし、加熱触媒部30Aの加熱温度を450℃とした。さらに三フッ化窒素の濃度は16ppmとし、本発明の触媒転化式センサXおよび従来センサにおいてガス流路を流下させる流量は0.5L/分とした。それぞれのセンサによって三フッ化窒素を検知した結果を図4に示した。 The air resistance of the diffusing means 20 is 50 mm · Pa −1 · s −1, and one hole 21 a (hole diameter 6 mm) is formed at the center of the resin film 21 (resin film diameter 16 mm, PP film thickness 0.2 mm). What was formed was used as a porous PTFE membrane (manufactured by Yodogawa Paper Mill). The volume of the conversion unit 30 was 0.001 m 3 and the heating temperature of the heating catalyst unit 30A was 450 ° C. Further, the concentration of nitrogen trifluoride was 16 ppm, and the flow rate for flowing down the gas flow path in the catalytic conversion sensor X of the present invention and the conventional sensor was 0.5 L / min. The result of detecting nitrogen trifluoride by each sensor is shown in FIG.

この結果、本発明の触媒転化式センサXにおける三フッ化窒素の感度は、50秒経過後には0.30μA付近の高い値が得られたが、従来センサにおける三フッ化窒素の感度は、100秒経過後であっても0.15μA付近の低い値に留まった。よって、本発明の触媒転化式センサXは、高い転化率が達成できる高感度のセンサであると認められた。   As a result, the sensitivity of nitrogen trifluoride in the catalytic conversion type sensor X of the present invention was as high as about 0.30 μA after 50 seconds, but the sensitivity of nitrogen trifluoride in the conventional sensor was 100 Even after a lapse of seconds, it remained at a low value around 0.15 μA. Therefore, it was recognized that the catalyst conversion type sensor X of the present invention is a highly sensitive sensor that can achieve a high conversion rate.

〔実施例3〕
実施例2で使用した触媒転化式センサXにおける拡散手段20の透気抵抗度について調べた。拡散手段20の構成を種々変更することで透気抵抗度を種々変更し、応答速度の目安である60秒以内、より好ましくは30秒以内を考慮したうえで十分なガス感度が得られる透気抵抗度の範囲を決定した。拡散手段20の構成は、PPフィルムのみ(多孔質PTFEシートなし)とし、孔部21aの孔径をそれぞれ1mm、2mm、3mm、4mm、6mm、8mmおよび全開(14mm)とした。透気抵抗度は孔径が小さい順からそれぞれ50、100、150、300、800、1000、1200であった。結果を図5に示した。
Example 3
The air permeation resistance of the diffusion means 20 in the catalyst conversion type sensor X used in Example 2 was examined. By changing the structure of the diffusing means 20 in various ways, the air resistance can be changed in various ways, and sufficient gas sensitivity can be obtained in consideration of the response speed within 60 seconds, more preferably within 30 seconds. The range of resistance was determined. The structure of the diffusing means 20 was PP film only (no porous PTFE sheet), and the hole diameters of the holes 21a were 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 6 mm, 8 mm and fully open (14 mm), respectively. The air permeability resistances were 50, 100, 150, 300, 800, 1000, and 1200, respectively, from the smallest pore diameter. The results are shown in FIG.

この結果、拡散手段の透気抵抗度が800mm・Pa−1・s−1以下であれば、好ましい応答速度(60秒以内)を満たす範囲であると認められた。さらに、拡散手段の透気抵抗度が50〜800mm・Pa−1・s−1の範囲であれば、十分なガス感度(25mV以上)を満たす範囲であると認められた。 As a result, when the air resistance of the diffusing means was 800 mm · Pa −1 · s −1 or less, it was recognized that it was in a range satisfying a preferable response speed (within 60 seconds). Furthermore, when the air permeability resistance of the diffusing means was in the range of 50 to 800 mm · Pa −1 · s −1 , it was recognized as a range satisfying sufficient gas sensitivity (25 mV or more).

〔実施例4〕
本発明の触媒転化式センサXにおいて、拡散手段20を、単一の材料で構成した樹脂膜とした場合(実施例4−1)、或いは、樹脂膜21および多孔質膜22を隣接配置して重ねた態様とした場合(実施例4−2)について、それぞれのガス感度および応答時間の関係について調べた。
Example 4
In the catalyst conversion type sensor X of the present invention, when the diffusing means 20 is a resin film composed of a single material (Example 4-1), or the resin film 21 and the porous film 22 are disposed adjacent to each other. In the case of the overlapped mode (Example 4-2), the relationship between each gas sensitivity and response time was examined.

実施例4−1のセンサでは、膜径14mmの樹脂膜に2mmの孔径を有する孔部を形成した拡散手段20を使用した。実施例4−2のセンサでは、膜径が14mmであり4mmの孔径を有する孔部を形成した樹脂膜21および膜径が14mmの多孔質PTFE膜からなる拡散手段20を使用した。三フッ化窒素の濃度は16ppmとした。結果を図6に示した。   In the sensor of Example 4-1, the diffusing means 20 in which a hole having a hole diameter of 2 mm was formed in a resin film having a film diameter of 14 mm was used. In the sensor of Example 4-2, the resin film 21 having a hole diameter of 14 mm and a hole having a hole diameter of 4 mm and the diffusion means 20 including a porous PTFE film having a film diameter of 14 mm were used. The concentration of nitrogen trifluoride was 16 ppm. The results are shown in FIG.

この結果、何れの実施例においても約100〜200秒において、約160〜210mVの高いガス感度が得られたと認められた。   As a result, it was recognized that high gas sensitivity of about 160 to 210 mV was obtained in about 100 to 200 seconds in any of the examples.

〔実施例5〕
本発明の触媒転化式センサXおよび従来センサを使用して、ガス検知の際に得られる指示値が検知対象ガスの流量に依存するかどうかを調べた。従来センサは実施例2に使用した従来センサ1を使用した。
検知対象ガスは15ppmの三フッ化窒素とし、流量は0.2〜0.8L/分の間で種々変更した。結果を図7に示した。
Example 5
Using the catalyst conversion sensor X of the present invention and the conventional sensor, it was examined whether or not the indicated value obtained at the time of gas detection depends on the flow rate of the detection target gas. The conventional sensor 1 used in Example 2 was used as the conventional sensor.
The detection target gas was 15 ppm nitrogen trifluoride, and the flow rate was variously changed between 0.2 and 0.8 L / min. The results are shown in FIG.

この結果、従来センサ1は流量が増加するに従って転化率が減少するため指示値が減少したが、本発明の触媒転化式センサXは、流量が増加した場合であっても指示値は殆ど変化しなかった。そのため、本発明の触媒転化式センサXは、検知対象ガスの流量に依存し難いものと認められた。   As a result, the sensor 1 has a lower conversion value because the conversion rate decreases as the flow rate increases. However, the catalytic conversion sensor X of the present invention hardly changes even if the flow rate increases. There wasn't. Therefore, it was recognized that the catalyst conversion type sensor X of the present invention hardly depends on the flow rate of the detection target gas.

〔実施例6〕
加熱触媒部30Aとして接触燃焼式センサを使用した場合に、当該接触燃焼式センサの検知素子の球径を種々変更した場合の印加電圧および素子温度の関係を調べた。
Example 6
When a catalytic combustion type sensor was used as the heating catalyst unit 30A, the relationship between the applied voltage and the element temperature when the spherical diameter of the detection element of the catalytic combustion type sensor was variously changed was examined.

検知素子は白金コイルをPdおよびPtを含有する貴金属触媒を坦持するアルミナで被覆したものを使用し、検知素子の球径を、0.76mm(本発明例1)、0.84mm(本発明例2)、0.92mm(本発明例3)、1.00mm(本発明例4)、1.08mm(本発明例5)とし、印加電圧は約220〜1820mVの間で素子温度を測定した。結果を図8,9に示した。図9は印加電圧が900〜1300mVの間の図8のグラフを拡大したものである。   As the sensing element, a platinum coil coated with alumina supporting a noble metal catalyst containing Pd and Pt is used, and the spherical diameter of the sensing element is 0.76 mm (Invention Example 1), 0.84 mm (Invention). Example 2), 0.92 mm (Invention Example 3), 1.00 mm (Invention Example 4), 1.08 mm (Invention Example 5), and the applied voltage was about 220 to 1820 mV, and the element temperature was measured. . The results are shown in FIGS. FIG. 9 is an enlarged view of the graph of FIG. 8 when the applied voltage is between 900 and 1300 mV.

この結果、印可電圧を高くするほど素子温度は上昇し、検知素子の球径を大きくするほど同一の電圧では素子温度が下がるものと認められた。   As a result, it was recognized that the element temperature increased as the applied voltage was increased, and that the element temperature decreased at the same voltage as the spherical diameter of the sensing element was increased.

〔実施例7〕
加熱触媒部30Aとして接触燃焼式センサを使用した場合、当該接触燃焼式センサの検知素子32を覆うキャップを、拡散制限を有しないキャップ33(図10,11:以下、拡散制限無しキャップと称する)、および、拡散制限を有するキャップ34(図12,13:以下、拡散制限付きキャップと称する)を使用したときに、検知素子32の球径がどのように関係するかを調べた。
Example 7
When a catalytic combustion type sensor is used as the heating catalyst unit 30A, a cap that covers the detection element 32 of the catalytic combustion type sensor is a cap 33 that does not have diffusion restriction (FIGS. 10 and 11: hereinafter referred to as a diffusion restriction non-cap). When the cap 34 having diffusion limitation (FIGS. 12 and 13: hereinafter referred to as a diffusion limited cap) is used, it was examined how the spherical diameter of the sensing element 32 is related.

拡散制限無しキャップ33は胴体部33aおよび金網部33bによって構成してある。胴体部33aは直径5.8〜5.9mmの裾広げ加工を施したSUS304製のシームレス管であり、金網部33bは最大直径が5.2mmとなる半円形状を呈しており、線径0.1mm、100メッシュであるSUS316製の金網が二重構造となるように構成してある。金網部33bは胴体部33aに対して4か所のスポット溶接を行って内嵌させ、これらを組み立てたときの長寸が11.5mmとなるようにしてある。拡散制限無しキャップ33は、例えば拡散制限無しキャップ33の内部のガスが拡散制限無しキャップ33の金網部33bを介して拡散するのを制限しないように構成してある。   The unrestricted cap 33 is constituted by a body portion 33a and a wire mesh portion 33b. The body part 33a is a seamless tube made of SUS304 with a 5.8-5.9 mm diameter hem-opening process, and the wire mesh part 33b has a semicircular shape with a maximum diameter of 5.2 mm, and has a wire diameter of 0 A metal mesh made of SUS316, which is 0.1 mm, 100 mesh, is configured to have a double structure. The metal mesh part 33b is fitted into the body part 33a by spot welding at four locations so that the long dimension when assembled is 11.5 mm. The diffusion restriction-free cap 33 is configured so as not to restrict, for example, the gas inside the diffusion restriction-free cap 33 from diffusing through the wire mesh portion 33 b of the diffusion restriction-free cap 33.

一方、拡散制限付きキャップ34は直径5.9mm、長寸11.6mmの筒状のSUS305−2D製の胴体部34aを呈しており、直径3.6mmの孔部34bを形成してある。拡散制限付きキャップ34は当該孔部34bを胴体部34aの直径より絞った孔径とすることで、例えば拡散制限付きキャップ34の内部のガスが拡散制限付きキャップ34の孔部34bを介して拡散するのをある程度制限するように構成してある。   On the other hand, the diffusion-restricted cap 34 has a cylindrical body part 34a made of SUS305-2D having a diameter of 5.9 mm and a length of 11.6 mm, and has a hole part 34b having a diameter of 3.6 mm. The cap 34 with diffusion restriction has a hole diameter that is narrower than the diameter of the body part 34a, so that, for example, gas inside the cap 34 with diffusion restriction diffuses through the hole 34b of the cap 34 with diffusion restriction. It is configured so as to limit the above to some extent.

尚、拡散制限付きキャップ34は拡散制限無しキャップ33に比べて50%程度の拡散制限を有する構成となっている。   Note that the cap 34 with diffusion limitation has a diffusion limit of about 50% compared to the cap 33 without diffusion limitation.

使用したガスは試験用のガスとしてメタンガスとした。メタンガスの濃度を0〜100%LELまで変化させた場合のガス感度の結果を図14(拡散制限無しキャップ33)、図15(拡散制限付きキャップ34)に示した。   The gas used was methane gas as a test gas. FIG. 14 (diffusion-limited cap 33) and FIG. 15 (diffusion-limited cap 34) show the results of gas sensitivity when the concentration of methane gas was changed from 0 to 100% LEL.

この結果、図14より拡散制限無しキャップ33を使用した場合は検知素子32の球径が大きくなるほど感度が高くなり、図15より拡散制限付きキャップ34を使用した場合は検知素子32の球径によって感度は殆ど変化しないことが判明した。これは、拡散制限付きキャップ34が有する拡散制限の作用のため、検知素子32の球径による感度の差が出難くなったと考えられる。これにより、拡散制限付きキャップ34を使用した場合は、例えば触媒の劣化による反応性の低下に際して、出力値に変化が生じ難く、感度の低下が小さいと認められた。   As a result, when the cap 33 without diffusion restriction is used from FIG. 14, the sensitivity increases as the sphere diameter of the detection element 32 increases, and when the cap 34 with diffusion restriction is used from FIG. It was found that the sensitivity hardly changed. It is considered that this is because the difference in sensitivity due to the spherical diameter of the sensing element 32 is less likely to occur due to the diffusion limiting action of the diffusion limited cap 34. As a result, when the cap 34 with diffusion restriction was used, for example, when the reactivity was lowered due to deterioration of the catalyst, the output value hardly changed and it was recognized that the decrease in sensitivity was small.

このように拡散制限付きキャップ34を使用した場合は感度の球径依存が殆ど無いため、拡散制限付きのキャップを使用すれば、加熱触媒部30Aにおいてガス拡散の状態が拡散律速となっていると考えられる。即ち、拡散制限付きキャップ34は、球径を意図的に変化させても感度に変化が生じない状態となるキャップであると考えられる。さらに、本実施例ではメタンガスを使用したが、メタンガスより分子が大きく拡散し辛いガスに対して、拡散制限付きキャップ34を使用した場合であっても、拡散律速となるキャップであると考えられる。   In this way, when the cap 34 with diffusion restriction is used, there is almost no dependence on the spherical diameter of the sensitivity. Therefore, if a cap with diffusion restriction is used, the gas diffusion state is diffusion-controlled in the heating catalyst unit 30A. Conceivable. That is, the diffusion limited cap 34 is considered to be a cap that does not change in sensitivity even if the spherical diameter is intentionally changed. Furthermore, although methane gas is used in the present embodiment, it is considered that the cap is diffusion-controlled even when the cap 34 with diffusion limitation is used for a gas whose molecules are more difficult to diffuse than methane gas.

〔実施例8〕
加熱触媒部30Aとして接触燃焼式センサを使用した場合に、当該接触燃焼式センサの検知素子の球径に対して、電気化学式窒素酸化物センサ素子(センサ素子部30B)におけるNO感度の変化、および、応答速度について調べた。検知素子の球径は実施例6で設定した0.76〜1.08mmのサイズとし、接触燃焼式センサにおいて使用するキャップは実施例7で使用した2種類のキャップとした。検知対象ガスは16ppmの三フッ化窒素とし、印加電圧は1.1Vとした。結果を図16,17に示した。
Example 8
When a catalytic combustion type sensor is used as the heating catalyst unit 30A, a change in NO 2 sensitivity in the electrochemical nitrogen oxide sensor element (sensor element unit 30B) with respect to the spherical diameter of the detection element of the catalytic combustion type sensor, And the response speed was investigated. The spherical diameter of the sensing element was 0.76 to 1.08 mm set in Example 6, and the caps used in the contact combustion type sensor were the two types of caps used in Example 7. The detection target gas was 16 ppm nitrogen trifluoride, and the applied voltage was 1.1V. The results are shown in FIGS.

この結果、何れのキャップを使用した場合であっても、図16より検知素子の球径が大きくなるにつれて感度が上昇し、図17より球径が大きくなるにつれて応答速度が遅くなることが判明した。これらの結果より、感度と応答速度の兼ね合いから、検知素子の球径において実使用上の最適な範囲があると認められた。即ち、例えばNO感度において例えば50mV以上(図16)が必要である場合、検知素子の球径は0.76〜1.08mmのサイズであれば、応答速度は約15〜34秒(図17)であり、検知対象ガスを酸化して転化ガスを生成する効率が優れ、好ましい応答速度(60秒以内)を満たす範囲であると認められた。 As a result, regardless of which cap is used, the sensitivity increases as the sphere diameter of the sensing element increases from FIG. 16, and the response speed decreases as the sphere diameter increases from FIG. . From these results, it was recognized that there is an optimum range for practical use in the ball diameter of the sensing element from the balance between sensitivity and response speed. Thus, for example NO 2 sensitivity in e.g. 50mV above case (FIG. 16) is required, the sphere diameter of the sensing element if the size of 0.76~1.08Mm, the response speed of about 15 to 34 seconds (Fig. 17 It was recognized that the efficiency of generating the converted gas by oxidizing the detection target gas was excellent, and the range satisfying the preferable response speed (within 60 seconds).

また、特に、検知素子の球径が0.84〜1.00mmであれば、NO感度が50mV以上(図16)であり、かつ応答速度が30秒以内(図17)を満たす範囲であると認められた。 In particular, when the spherical diameter of the sensing element is 0.84 to 1.00 mm, the NO 2 sensitivity is 50 mV or more (FIG. 16) and the response speed is within a range of 30 seconds (FIG. 17). It was recognized.

〔実施例9〕
実施例8において、検知素子(加熱触媒部30A)の温度に対して、電気化学式窒素酸化物センサ素子(センサ素子部30B)におけるNO感度の変化、および、応答速度について調べた。検知素子32の球径は1.00mmとした。結果を図18,19に示した。
Example 9
In Example 8, the change in NO 2 sensitivity and the response speed in the electrochemical nitrogen oxide sensor element (sensor element part 30B) were examined with respect to the temperature of the sensing element (heating catalyst part 30A). The spherical diameter of the detection element 32 was 1.00 mm. The results are shown in FIGS.

図18より、2種類のキャップにおいて検知素子のトップ温度は異なるものの、400〜420℃付近でセンサ出力がピークに達し、その後、検知素子の温度が高くなるに従ってセンサ出力が低下するものと認められた。即ち、例えばNO感度において50mV以上が必要である場合、拡散制限無しキャップ33を使用した場合は検知素子の温度を300〜700℃とするのがよく、拡散制限付きキャップ34を使用した場合は検知素子の温度を300〜600℃とするのがよいことが判明した。 From FIG. 18, it is recognized that the sensor output reaches a peak in the vicinity of 400 to 420 ° C., and the sensor output decreases as the temperature of the detection element increases after the top temperature of the detection element is different between the two types of caps. It was. Thus, for example if it is necessary more than 50mV in NO 2 sensitivity, good to the 300 to 700 ° C. The temperature of the sensing element when using diffuse unlimited cap 33, when using a diffusion restricted cap 34 It has been found that the temperature of the sensing element should be 300-600 ° C.

また、図19より、2種類のキャップにおいて、検知素子の温度が高いほど応答速度が速くなると認められた。即ち、拡散制限無しキャップ33を使用した場合は、300℃以上の場合が好ましい応答速度(60秒以内)を満たし、700℃付近から応答速度は殆ど変化が認められないため、検知素子の温度を300〜700℃とするのがよいことが判明した。また、拡散制限付きキャップ34を使用した場合は、約350℃以上の場合が好ましい応答速度(60秒以内)を満たし、600℃付近から応答速度は殆ど変化が認められないため、検知素子の温度を350〜600℃とするのがよいことが判明した。   Further, from FIG. 19, it was recognized that in two types of caps, the higher the temperature of the sensing element, the faster the response speed. That is, when the cap 33 without diffusion restriction is used, a preferable response speed (within 60 seconds) is satisfied when the temperature is 300 ° C. or higher, and the response speed hardly changes from around 700 ° C. It has been found that the temperature is preferably 300 to 700 ° C. In addition, when the cap 34 with diffusion restriction is used, a preferable response speed (within 60 seconds) is satisfied when the temperature is about 350 ° C. or higher, and the response speed hardly changes from around 600 ° C. Has been found to be 350-600 ° C.

検知素子の温度を300〜700℃とした場合、印加電圧は例えば0.68V(検知素子の球径0.76mm)〜1.85V(検知素子の球径1.08mm)とするのがよい(図8)。   When the temperature of the sensing element is set to 300 to 700 ° C., the applied voltage is preferably set to 0.68 V (the sensing element spherical diameter 0.76 mm) to 1.85 V (the sensing element spherical diameter 1.08 mm), for example. FIG. 8).

尚、拡散制限付きキャップ34を使用した場合においてトップ温度が低温にシフトし、応答速度が遅くなっているのは、ガスがキャップ内にこもるためであると考えられた。また、図18,19の結果より、検知素子の温度が300℃以下であれば検知対象ガスの転化が殆ど進行し難く、700℃以上の高温であれば、NOからNとなる反応が進行し難くなると考えられる。 When the cap 34 with diffusion restriction was used, the top temperature shifted to a low temperature and the response speed was slow because the gas was trapped in the cap. Further, from the results of FIGS. 18 and 19, if the temperature of the detection element is 300 ° C. or lower, the conversion of the gas to be detected hardly proceeds, and if it is 700 ° C. or higher, the reaction from NO to N 2 O 2 occurs. Is thought to be difficult to progress.

〔実施例10〕
加熱触媒部30Aとして接触燃焼式センサを使用した場合に、当該接触燃焼式センサに使用するキャップを、拡散制限無しキャップ33(図10,11)、および、拡散制限付きキャップ34(図12,13)を使用したときの検知素子の経時安定性について調べた。使用したガスは15ppmの三フッ化窒素とした。結果を図20に示した。
Example 10
When a catalytic combustion type sensor is used as the heating catalyst unit 30A, the cap used for the catalytic combustion type sensor is a diffusion-limited cap 33 (FIGS. 10 and 11) and a diffusion-limited cap 34 (FIGS. 12 and 13). ) Was used to investigate the stability over time of the sensing element. The gas used was 15 ppm nitrogen trifluoride. The results are shown in FIG.

この結果、約二か月以上使用した時点において、拡散制限無しキャップ33を使用した方は緩やかに劣化が進行し、拡散制限付きキャップ34を使用した方は殆ど劣化が認められないことが判明した。   As a result, when used for about two months or more, it was found that the person using the cap 33 without diffusion restriction gradually deteriorated, and the person using the cap 34 with diffusion restriction showed almost no deterioration. .

尚、拡散制限無しキャップ33を使用した方は経時的に劣化が緩やかに進行するがセンサ出力が高いため、短期使用できる場所であれば十分使用できると考えられる。一方、拡散制限付きキャップ34を使用した方はセンサ出力が低いがセンサ出力が経時的に安定しているため、工場など長期に亘って設置できる場所での使用に向いていると考えられる。   Incidentally, it is considered that the use of the cap 33 having no diffusion restriction can be used sufficiently in a place where it can be used for a short time because the deterioration gradually proceeds with time but the sensor output is high. On the other hand, the use of the cap 34 with diffusion restriction has a low sensor output, but the sensor output is stable over time, so it is considered suitable for use in a place where it can be installed over a long period of time, such as a factory.

〔実施例11〕
上述した実施例では、加熱触媒部30Aおよびセンサ素子部30Bは離間した状態で転化部30に配置する場合について説明したが、このような態様に限定されるものではなく、加熱触媒部30Aおよびセンサ素子部30Bを一体化した態様で転化部30に配置してもよい。
Example 11
In the above-described embodiment, the heating catalyst unit 30A and the sensor element unit 30B have been described as being disposed in the conversion unit 30 in a state of being separated from each other. However, the present invention is not limited to such an embodiment. You may arrange | position to the conversion part 30 in the aspect which integrated the element part 30B.

例えば図21〜26に示したように、加熱触媒部30Aを構成する第一センサケース40と、センサ素子部30Bを構成する第二センサケース50とをボルト等によって一体化させる態様とすることが可能である。   For example, as shown in FIGS. 21 to 26, the first sensor case 40 constituting the heating catalyst unit 30 </ b> A and the second sensor case 50 constituting the sensor element unit 30 </ b> B may be integrated with a bolt or the like. Is possible.

第一センサケース40には、ガスが流入する第一ガス流入口41と、接触燃焼式センサを差し込む差込孔42と、ガスが流出するガス流出口43とが形成してある(図21〜23)。ガス流入口41からは検知対象ガスが流入し、ガス流出口43からは転化ガスが流出する。   The first sensor case 40 is formed with a first gas inlet 41 through which gas flows, an insertion hole 42 into which a catalytic combustion sensor is inserted, and a gas outlet 43 through which gas flows out (FIGS. 21 to 21). 23). The gas to be detected flows from the gas inlet 41 and the converted gas flows out from the gas outlet 43.

第二センサケース50には、電気化学式センサ等を収容するセンサ収容部51と、第一センサケース40を載置する載置部52とが形成してある(図24,25)。また、第二センサケース50には、載置部52においてガス流出口43と接続する第二ガス流入口53が形成してあり、当該第二ガス流入口53およびセンサ収容部51を連通させる連通部54が形成してある。これにより、ガス流出口43から流出した転化ガスが第二ガス流入口53および連通部54を介してセンサ収容部51に流入し、電気化学式センサ等によって転化ガスを検知できる。   The second sensor case 50 is formed with a sensor housing portion 51 for housing an electrochemical sensor and the like, and a placement portion 52 for placing the first sensor case 40 (FIGS. 24 and 25). Further, the second sensor case 50 is formed with a second gas inlet 53 connected to the gas outlet 43 in the mounting portion 52, and communication for connecting the second gas inlet 53 and the sensor housing portion 51 is made. A portion 54 is formed. As a result, the converted gas flowing out from the gas outlet 43 flows into the sensor housing portion 51 via the second gas inlet 53 and the communication portion 54, and the converted gas can be detected by an electrochemical sensor or the like.

このように、加熱触媒部30A(第一センサケース40)およびセンサ素子部30B(第二センサケース50)を一体化した態様とすることで、転化部30の容量を小さくすることができる。   Thus, the capacity | capacitance of the conversion part 30 can be made small by setting it as the aspect which integrated heating catalyst part 30A (1st sensor case 40) and sensor element part 30B (2nd sensor case 50).

また、第二センサケース50に第一センサケース40を載置しない態様とすることで、センサ素子部30B(第二センサケース50)のみの構成、即ち、電気化学式センサのみの構成とすることができる。これにより、加熱触媒部30Aおよびセンサ素子部30Bを備えた構成と、センサ素子部30Bのみを備えた構成とを容易に選択することができる。   Moreover, by setting it as the aspect which does not mount the 1st sensor case 40 in the 2nd sensor case 50, it is set as the structure only of the sensor element part 30B (2nd sensor case 50), ie, the structure only of an electrochemical sensor. it can. Thereby, the structure provided with 30 A of heating catalyst parts and the sensor element part 30B, and the structure provided only with the sensor element part 30B can be selected easily.

本発明は、酸化によって生成した転化ガスを検出することで検知対象ガスを検知する触媒転化式センサに利用できる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a catalyst conversion type sensor that detects a detection target gas by detecting a conversion gas generated by oxidation.

X 触媒転化式センサ
10 ガス流路
20 拡散手段
30 転化部
30A 加熱触媒部
30B センサ素子部
31 触媒
X catalyst conversion type sensor 10 gas flow path 20 diffusion means 30 conversion part 30A heating catalyst part 30B sensor element part 31 catalyst

Claims (9)

酸化によって生成した転化ガスを検出することで検知対象ガスを検知するべく、
前記検知対象ガスを流下させるガス流路と、
前記ガス流路と接続し、前記検知対象ガスを自然拡散させる拡散手段によって隔てられた側に、加熱した触媒と接触させることにより前記検知対象ガスを酸化して転化ガスを生成する加熱触媒部、および、酸化によって生成した転化ガスを検出可能なセンサ素子部を有する転化部と、を備えた触媒転化式センサ。
In order to detect the gas to be detected by detecting the converted gas generated by oxidation,
A gas flow path for flowing down the detection target gas;
A heating catalyst unit that is connected to the gas flow path and that is separated by a diffusing unit that naturally diffuses the detection target gas, contacts the heated catalyst to oxidize the detection target gas to generate a converted gas, And a conversion unit having a sensor element unit capable of detecting a conversion gas generated by oxidation.
前記拡散手段の透気抵抗度が800mm・Pa−1・s−1以下である請求項1に記載の触媒転化式センサ。 The catalyst conversion type sensor according to claim 1, wherein the diffusion resistance of the diffusion means is 800 mm · Pa −1 · s −1 or less. 前記拡散手段が、所定の孔径を有する孔部を形成した樹脂膜、および、ガス透過性の多孔質膜を隣接配置したものである請求項1または2に記載の触媒転化式センサ。   The catalyst conversion type sensor according to claim 1 or 2, wherein the diffusion means comprises a resin film having a hole having a predetermined hole diameter and a gas permeable porous film disposed adjacent to each other. 前記拡散手段が、所定の孔径を有する孔部を形成した樹脂膜である請求項1に記載の触媒転化式センサ。   The catalyst conversion type sensor according to claim 1, wherein the diffusion means is a resin film in which a hole having a predetermined hole diameter is formed. 前記検知対象ガスが三フッ化窒素であり、前記転化ガスが二酸化窒素である請求項1〜4の何れか一項に記載の触媒転化式センサ。   The catalytic conversion sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the detection target gas is nitrogen trifluoride, and the conversion gas is nitrogen dioxide. 前記加熱触媒部における触媒がPdおよびPtを含有する貴金属触媒であり、前記センサ素子部が貴金属担持カーボンを有して二酸化窒素を検知できる電気化学式窒素酸化物センサ素子である請求項5に記載の触媒転化式センサ。   The catalyst in the heating catalyst part is a noble metal catalyst containing Pd and Pt, and the sensor element part is an electrochemical nitrogen oxide sensor element having noble metal-supporting carbon and capable of detecting nitrogen dioxide. Catalyst conversion sensor. 前記加熱触媒部が接触燃焼式センサであり、当該接触燃焼式センサにおいて前記触媒を有して前記検知対象ガスと感応する検知素子の球径が0.76〜1.08mmである請求項1〜6の何れか一項に記載の触媒転化式センサ。   The heating catalyst section is a catalytic combustion type sensor, and the spherical diameter of a detection element having the catalyst in the catalytic combustion type sensor and sensitive to the detection target gas is 0.76 to 1.08 mm. The catalyst conversion type sensor according to any one of 6. 前記加熱触媒部を300〜700℃に加熱する請求項1〜7の何れか一項に記載の触媒転化式センサ。   The catalyst conversion type sensor according to any one of claims 1 to 7, wherein the heating catalyst part is heated to 300 to 700 ° C. 前記加熱触媒部の印加電圧は0.68〜1.85Vである請求項8に記載の触媒転化式センサ。   The catalyst conversion type sensor according to claim 8, wherein an applied voltage of the heating catalyst section is 0.68 to 1.85V.
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