JP2019211376A - Catalyst unit and breath sensor - Google Patents

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健志 木村
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Abstract

To provide a catalyst unit which can suppress adsorption of NOby the carrier of the catalyst.SOLUTION: The present invention relates to a catalyst unit for a breath sensor for measuring the concentration of Nox in the breath. The catalyst unit includes: a catalyst part for converting the NO in the breath into NO; a base part containing the catalyst part; and a heater having a heat transfer surface for heating the catalyst part. The catalyst part contains a catalyst in which a noble metal is carried by an H-type zeolite.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、触媒ユニット及び呼気センサに関する。   The present disclosure relates to a catalyst unit and an expiration sensor.

呼気に含まれるNOx濃度を測定するセンサとして、触媒を用いて呼気中の一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO)に変換した後に、センサ素子によってNOを検知するものが公知である。 As a sensor for measuring the concentration of NOx contained in exhaled breath, a sensor that detects NO 2 by a sensor element after converting nitric oxide (NO) in exhaled breath into nitrogen dioxide (NO 2 ) using a catalyst is known. .

上記触媒としては、ゼオライトに白金(Pt)等の貴金属を担持させたものが知られている(特許文献1及び特許文献2参照)。   As the catalyst, a catalyst in which a noble metal such as platinum (Pt) is supported on zeolite is known (see Patent Document 1 and Patent Document 2).

米国特許第6764591号明細書US Pat. No. 6,765,591 特表2010−519514号公報Special table 2010-519514

従来のセンサ用の触媒では、ナトリウムカチオン(Na)を用いたNa型ゼオライトが担体として用いられている。しかし、Na型ゼオライトを担体として用いると、触媒反応によってNOから変換されたNOが、Na型ゼオライトに含まれるナトリウムに吸着される。 In a conventional catalyst for a sensor, Na-type zeolite using sodium cation (Na + ) is used as a carrier. However, when Na-type zeolite is used as a carrier, NO 2 converted from NO by the catalytic reaction is adsorbed by sodium contained in the Na-type zeolite.

そのため、Na型ゼオライトを用いた触媒では、呼気が導入された直後に呼気のNOから変換されたNOの一部が吸着されるため、センサの出力が低下する。また、呼気の導入後、センサの出力が飽和するまでに一定の時間を要する。 For this reason, in the catalyst using Na-type zeolite, a part of NO 2 converted from exhaled NO is adsorbed immediately after the exhaled air is introduced, so that the output of the sensor decreases. In addition, after the introduction of exhalation, a certain time is required until the output of the sensor is saturated.

本開示の一局面は、触媒の担体によるNOの吸着を抑制できる呼気センサ用の触媒ユニット、及びそのような触媒ユニットを備える呼気センサを提供することを目的とする。 An object of one aspect of the present disclosure is to provide a catalyst unit for an exhalation sensor that can suppress adsorption of NO 2 by a carrier of the catalyst, and an exhalation sensor including such a catalyst unit.

本開示の一態様は、呼気に含まれるNOx濃度を測定する呼気センサ用の触媒ユニットである。触媒ユニットは、呼気に含まれるNOをNOに変換する触媒部と、触媒部が内部に配置された基体部と、触媒部を加熱する伝熱面を有するヒータと、備える。触媒部は、H型ゼオライトに貴金属を担持させた触媒を含む。 One aspect of the present disclosure is a catalyst unit for an expiration sensor that measures the concentration of NOx contained in expiration. The catalyst unit includes a catalyst part that converts NO contained in exhaled air into NO 2 , a base part in which the catalyst part is disposed, and a heater having a heat transfer surface that heats the catalyst part. The catalyst portion includes a catalyst in which a noble metal is supported on H-type zeolite.

このような構成によれば、Na型ゼオライトの代わりにプロトン(H)を用いたH型ゼオライトを触媒の担体として使用することで、担体によるNOの吸着を抑制できる。その結果、呼気の導入直後における呼気センサの出力の低下が抑制される。また、呼気センサの出力が飽和するまでの時間が短縮される。 According to such a configuration, adsorption of NO 2 by the support can be suppressed by using H-type zeolite using proton (H + ) instead of Na-type zeolite as the support of the catalyst. As a result, a decrease in the output of the expiration sensor immediately after the introduction of expiration is suppressed. Moreover, the time until the output of the breath sensor is saturated is shortened.

さらに、H型ゼオライトのNOの脱離温度は、Na型ゼオライトのNOの脱離温度よりも低いため、Na型ゼオライトを用いた場合よりも低い加熱温度で触媒を使用できる。その結果、熱力学的化学平衡によってNO/NOの比が高くなるため、呼気センサの出力を大きくできる。 Further, since the NO 2 desorption temperature of the H-type zeolite is lower than the NO 2 desorption temperature of the Na-type zeolite, the catalyst can be used at a lower heating temperature than when the Na-type zeolite is used. As a result, the ratio of NO 2 / NO is increased by thermodynamic chemical equilibrium, so that the output of the breath sensor can be increased.

本開示の一態様では、基体部は、呼気の流路を構成する内壁を有してもよい。触媒部は
、基体部の内壁に層状に配置されてもよい。このような構成によれば、触媒部に呼気を効率よく接触させることができるので、変換後のNO/NOの比をさらに高めることができる。
In one aspect of the present disclosure, the base portion may have an inner wall that constitutes an exhalation flow path. The catalyst part may be arranged in layers on the inner wall of the base part. According to such a configuration, since the exhaled air can be efficiently brought into contact with the catalyst portion, the NO 2 / NO ratio after conversion can be further increased.

本開示の一態様では、基体部における呼気の流路の少なくとも一部は、ヒータの伝熱面に沿って延伸してもよい。このような構成によれば、基体部の内壁に配置された触媒部を効率よく加熱することができる。   In one aspect of the present disclosure, at least a part of the exhalation flow path in the base portion may extend along the heat transfer surface of the heater. According to such a structure, the catalyst part arrange | positioned at the inner wall of a base | substrate part can be heated efficiently.

本開示の一態様では、H型ゼオライトは、結晶構造がY型であってもよい。このような構成によれば、H型ゼオライトを含む触媒部と基体部との間の密着強度を高めることができる。   In one embodiment of the present disclosure, the H-type zeolite may have a Y-type crystal structure. According to such a configuration, the adhesion strength between the catalyst portion containing H-type zeolite and the base portion can be increased.

本開示の一態様では、ヒータによる触媒部の加熱温度は、200℃以上500℃以下であってもよい。このような構成によれば、NO/NOの比を高めつつ、触媒部による触媒反応を促進させることができる。 In one aspect of the present disclosure, the heating temperature of the catalyst portion by the heater may be 200 ° C. or more and 500 ° C. or less. According to such a configuration, it is possible to promote the catalytic reaction by the catalyst portion while increasing the NO 2 / NO ratio.

本開示の別の態様は、呼気に含まれるNOx濃度を測定する呼気センサである。呼気センサは、上記触媒ユニットと、触媒ユニットを通過した呼気中のNOの濃度に応じて電気的特性が変化するセンサ素子と、を備える。 Another aspect of the present disclosure is an exhalation sensor that measures the concentration of NOx contained in exhaled breath. The exhalation sensor includes the catalyst unit and a sensor element whose electrical characteristics change according to the concentration of NO 2 in exhaled gas that has passed through the catalyst unit.

このような構成によれば、上述のように触媒の担体によるNOの吸着を抑制できるため、呼気の導入直後における呼気センサの出力の低下が抑制される。また、呼気センサの出力が飽和するまでの時間が短縮される。さらに、熱力学的化学平衡によってNO/NOの比が高くなるため、呼気センサの出力を大きくできる。 According to such a configuration, as described above, the adsorption of NO 2 by the catalyst carrier can be suppressed, so that a decrease in the output of the expiration sensor immediately after the introduction of expiration is suppressed. Moreover, the time until the output of the breath sensor is saturated is shortened. Furthermore, since the NO 2 / NO ratio increases due to thermodynamic chemical equilibrium, the output of the breath sensor can be increased.

実施形態のガスセンサを示す模式的な断面図である。It is a typical sectional view showing a gas sensor of an embodiment. 図1のガスセンサの触媒ユニットを示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the catalyst unit of the gas sensor of FIG. Na型ゼオライト及びH型ゼオライトにおける温度とNOの脱離量との関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between the amount of released temperatures and NO 2 in the Na-type zeolite and H-type zeolite. NOを含むガスを触媒フィルタに通過させた際のフィルタ出口でのNO濃度の時間変化を示すグラフである。A gas containing NO 2 is a graph showing temporal changes in the concentration of NO 2 in the filter outlet when passed through a catalyst filter. 呼気センサに供給したガスのNO濃度と呼気センサの出力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between NO density | concentration of the gas supplied to the expiration sensor, and the output of an expiration sensor.

以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
[1.第1実施形態]
[1−1.構成]
図1に示す呼気センサ1は、呼気Gに含まれる窒素酸化物(NOx)の濃度を測定するためのガスセンサである。
Hereinafter, embodiments to which the present disclosure is applied will be described with reference to the drawings.
[1. First Embodiment]
[1-1. Constitution]
The breath sensor 1 shown in FIG. 1 is a gas sensor for measuring the concentration of nitrogen oxide (NOx) contained in the breath G.

呼気センサ1は、特に数ppbから数百ppbレベルの極低濃度のNOx(具体的にはNO)を含む呼気の測定、具体的には喘息診断に好適に使用できる。
呼気センサ1は、図1に示すように、触媒ユニット2と、センサユニット3と、3つの配管6,7,8とを備える。
The exhalation sensor 1 can be suitably used particularly for measurement of exhalation including NOx (specifically NO) having an extremely low concentration of several ppb to several hundreds of ppb, specifically for asthma diagnosis.
As shown in FIG. 1, the breath sensor 1 includes a catalyst unit 2, a sensor unit 3, and three pipes 6, 7, and 8.

<触媒ユニット>
触媒ユニット2は、図2に示すように、基体部2Aと、触媒部2Cと、シート体2Dと、ヒータ5とを有する。
<Catalyst unit>
As shown in FIG. 2, the catalyst unit 2 includes a base portion 2A, a catalyst portion 2C, a sheet body 2D, and a heater 5.

(基体部)
基体部2Aは、呼気Gの流路を構成する内壁2Bを有する箱状の部材である。基体部2Aは、セラミックを主成分とする一体品である。ここで、「主成分」とは、80質量%以上含有される成分を意味する。本実施形態では、基体部2Aを構成するセラミックとして、アルミナ(Al)を使用している。なお、基体部2Aを構成するセラミックは、アルミナに限られることなく、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ケイ素(Si)、酸化ジルコニウム(ZrO)等を使用してもよい。
(Base part)
The base portion 2A is a box-shaped member having an inner wall 2B that constitutes a flow path of the exhalation G. The base portion 2A is an integral product mainly composed of ceramic. Here, the “main component” means a component contained by 80% by mass or more. In the present embodiment, alumina (Al 2 O 3 ) is used as the ceramic constituting the base portion 2A. The ceramic constituting the base portion 2A is not limited to alumina, and aluminum nitride (AlN), silicon nitride (Si 3 N 4 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), or the like may be used.

具体的には、基体部2Aは、セラミックを主成分とする3枚以上の未焼結のシート(いわゆるセラミックグリーンシート)が重ね合わされた状態で一体焼成された焼成体である。換言すれば、基体部2Aは、3枚以上の未焼結のシート(セラミックグリーンシート)が重ね合わされた状態で同時に焼成された構成を有する。基体部2Aを構成する複数のシートの幾つかには、それぞれ開口が設けられている。この複数の開口の内面が連続することで、基体部2Aの内壁2Bを構成している。   Specifically, the base portion 2A is a fired body that is integrally fired in a state where three or more unsintered sheets (so-called ceramic green sheets) mainly composed of ceramic are stacked. In other words, the base portion 2A has a configuration in which three or more unsintered sheets (ceramic green sheets) are fired at the same time in a state of being overlaid. Some of the plurality of sheets constituting the base portion 2A are each provided with an opening. The inner wall 2B of the base portion 2A is configured by the inner surfaces of the plurality of openings being continuous.

基体部2Aは、接着部2Eによって、後述するセンサユニット3のセンサキャリア3Bの表面に固定されている。基体部2Aは、後述するヒータ5に対し、センサキャリア3Bを挟んで対向する位置に配置されている。なお、接着部2Eとしては、無機系接着剤又はガラスが使用できる。   The base portion 2A is fixed to the surface of a sensor carrier 3B of the sensor unit 3 described later by an adhesive portion 2E. The base portion 2A is disposed at a position facing a heater 5 described later with the sensor carrier 3B interposed therebetween. In addition, as the bonding part 2E, an inorganic adhesive or glass can be used.

基体部2Aは、第1配管6から導入された呼気Gが第2配管7から排出されるように構成された呼気Gの流路10を有する。呼気Gの流路10を構成する内壁2Bは、流路10のガス導入位置10Aからガス排出位置10Bに流れる呼気Gを迂回させて当該流路10を長くするための複数の迂回壁12A,12B,12C,12D,12E,12F,12G,12H,12Iを含んでいる。   The base portion 2 </ b> A has an exhalation G flow path 10 configured such that the exhalation G introduced from the first pipe 6 is discharged from the second pipe 7. The inner wall 2B constituting the flow path 10 of the exhalation G has a plurality of detour walls 12A and 12B for detouring the exhalation G flowing from the gas introduction position 10A to the gas discharge position 10B of the flow path 10 to lengthen the flow path 10. , 12C, 12D, 12E, 12F, 12G, 12H, and 12I.

これにより、ガス導入位置10Aからガス排出位置10Bに向かって流れてゆく呼気Gは、迂回壁12A−12Iの存在によってガス導入位置10Aからガス排出位置10Bまでの最短距離で流れずに迂回することになる。   As a result, the exhalation G flowing from the gas introduction position 10A toward the gas discharge position 10B bypasses without flowing at the shortest distance from the gas introduction position 10A to the gas discharge position 10B due to the presence of the detour walls 12A-12I. become.

このような迂回壁12A−12Iを含む内壁2Bによって構成される流路10は、シートの積層方向(つまり、センサキャリア3Bの表面と垂直な方向)に沿って第1配管6からヒータ5に向かって延伸しながら、並列接続された複数の支流に分岐している。複数の支流は、ヒータ5の伝熱面5Aに沿って延伸している。また、流路10は、シートの積層方向に沿ってヒータ5から離間するように第2配管7に向かって延伸する部分において、複数の支流が合流している。   The flow path 10 constituted by the inner wall 2B including the bypass walls 12A-12I is directed from the first pipe 6 toward the heater 5 along the sheet stacking direction (that is, the direction perpendicular to the surface of the sensor carrier 3B). Branching into multiple branches connected in parallel. The plurality of tributaries extend along the heat transfer surface 5 </ b> A of the heater 5. Further, in the flow path 10, a plurality of tributaries are merged at a portion extending toward the second pipe 7 so as to be separated from the heater 5 along the sheet stacking direction.

(触媒部)
触媒部2Cは、呼気Gが含む成分を化学変化させる。触媒部2Cによる化学変化には、ある成分を他の成分に変換することや、ある成分を燃焼させることが含まれる。具体的には、触媒部2Cは、呼気Gに含まれるNOをNOに変換すると共に、呼気センサ1が濃度を測定しない成分(つまり雑ガス成分)を燃焼する。喘息診断の場合では、触媒部2Cは、CO、H、VOC等、呼気G中に含まれる微量の雑ガス成分を燃焼させる。
(Catalyst part)
The catalyst unit 2C chemically changes the components contained in the exhalation G. The chemical change by the catalyst unit 2C includes converting a certain component into another component and burning a certain component. Specifically, the catalyst unit 2C converts the NO contained in the exhaled G to NO 2, combusting components exhalation sensor 1 does not measure the concentration (i.e. miscellaneous gas component). In the case of asthma diagnosis, the catalyst unit 2C burns a small amount of miscellaneous gas components contained in the exhaled breath G, such as CO, H 2 , and VOC.

触媒部2Cは、H型ゼオライトに貴金属を担持させた触媒を含んでいる。「H型ゼオライト」とは、ゼオライトに導入されたカチオンの全原子数のうち、半数以上がプロトンであるゼオライトである。   The catalyst part 2C includes a catalyst in which a noble metal is supported on H-type zeolite. “H-type zeolite” is a zeolite in which more than half of the total number of cations introduced into the zeolite are protons.

また、H型ゼオライトの結晶構造は、Y型、ZSM−5型、又はβ型とすることができ
る。これらの中でも、Y型が好ましい。Y型のゼオライトは、基体部2Aとの密着強度が高い。そのため、Y型のゼオライトを用いることで、触媒部2Cを比較的低温で基体部2Aに密着させることができ、生産性や触媒の劣化抑制の観点から有利である。結晶構造がY型のH型ゼオライトとしては、例えば、東ソー製の「320HOA」が挙げられる。
The crystal structure of the H-type zeolite can be Y-type, ZSM-5 type, or β-type. Among these, Y type is preferable. Y-type zeolite has high adhesion strength with the base 2A. Therefore, by using Y-type zeolite, the catalyst portion 2C can be brought into close contact with the base portion 2A at a relatively low temperature, which is advantageous from the viewpoint of productivity and suppression of catalyst deterioration. Examples of the H-type zeolite having a Y-type crystal structure include “320HOA” manufactured by Tosoh Corporation.

H型ゼオライトに担持させる貴金属としては、例えば、白金、ロジウム、パラジウム、金等が挙げられる。貴金属の担持量は、H型ゼオライト100質量%に対して、例えば2質量%以上15質量%以下である。   Examples of the noble metal supported on the H-type zeolite include platinum, rhodium, palladium, and gold. The amount of noble metal supported is, for example, 2% by mass or more and 15% by mass or less with respect to 100% by mass of the H-type zeolite.

図3は、H型ゼオライトに白金を担持させた触媒と、Na型ゼオライトに白金を担持させた触媒とにNOを飽和するまで吸着させ、その後触媒を加熱した際のNOの脱離量を表している。図3中、実線がH型ゼオライトを用いた試験データであり、破線がNa型ゼオライトを用いた試験データである。 Figure 3 is a catalyst supported platinum on H-type zeolites, adsorbed to saturation NO 2 in the catalyst supported platinum to Na zeolite, then the amount of released NO 2 when the catalyst was heated Represents. In FIG. 3, the solid line is test data using H-type zeolite, and the broken line is test data using Na-type zeolite.

図3に示されるように、Na型ゼオライトを用いた触媒では、NOが十分脱離させるためには、400℃以上まで加熱する必要がある。一方、H型ゼオライトを用いた触媒では、340℃以下でNOの脱離が可能である。 As shown in FIG. 3, the catalyst using Na-type zeolite needs to be heated to 400 ° C. or higher in order to sufficiently desorb NO 2 . On the other hand, with a catalyst using H-type zeolite, NO 2 can be desorbed at 340 ° C. or lower.

触媒部2Cは、図2に示すように、基体部2Aの内壁2Bに層状に配置されている。本実施形態では、基体部2Aの内壁2Bは、表面全体が触媒部2Cで被覆されている。つまり、触媒部2Cは、基体部2A内の流路10の内面を被覆する層をなしている。なお、基体部2A内の流路10において、触媒部2Cで被覆されていない箇所があってもよい。   As shown in FIG. 2, the catalyst part 2C is arranged in layers on the inner wall 2B of the base part 2A. In the present embodiment, the entire surface of the inner wall 2B of the base portion 2A is covered with the catalyst portion 2C. That is, the catalyst portion 2C forms a layer that covers the inner surface of the flow path 10 in the base portion 2A. In addition, in the flow path 10 in the base 2A, there may be a portion that is not covered with the catalyst 2C.

触媒部2Cは、例えば以下の手順で形成できる。まず、ゼオライト粉末に貴金属を担持させ、触媒粉末を得る。貴金属の担持方法としては、イオン交換法、含浸法等が使用できる。   The catalyst part 2C can be formed, for example, by the following procedure. First, a noble metal is supported on zeolite powder to obtain a catalyst powder. As a method for supporting the noble metal, an ion exchange method, an impregnation method or the like can be used.

次に、この触媒粉末をバインダと混合し触媒ペーストを得る。この触媒ペーストをディッピング法により、基体部2Aの内壁2Bに付着させ、触媒膜を形成する。この触媒膜を焼き付けることによって、触媒部2Cが得られる。   Next, this catalyst powder is mixed with a binder to obtain a catalyst paste. This catalyst paste is attached to the inner wall 2B of the base portion 2A by dipping to form a catalyst film. The catalyst part 2C is obtained by baking this catalyst film.

焼き付けの条件は、触媒の耐熱性や求められる密着強度に応じて選択でき、例えば、大気雰囲気下で500℃以上800℃以下である。焼き付け温度が高すぎると、貴金属粒子が凝集し、触媒の機能が低下するおそれがある。焼き付け温度が低すぎると、基体部2Aへの密着強度が低くなり、衝撃を受けた際に触媒部2Cが剥離し易くなるおそれがある。   The baking conditions can be selected according to the heat resistance of the catalyst and the required adhesion strength, and are, for example, 500 ° C. or higher and 800 ° C. or lower in an air atmosphere. If the baking temperature is too high, the noble metal particles may aggregate and the function of the catalyst may be reduced. If the baking temperature is too low, the adhesion strength to the base portion 2A will be low, and the catalyst portion 2C may be easily peeled when subjected to an impact.

なお、基体部2Aを構成する各セラミックグリーンシートに触媒ペーストを印刷して触媒膜を形成し、積層された複数のセラミックグリーンシートと共に触媒膜を焼成してもよい。   Alternatively, a catalyst paste may be printed on each ceramic green sheet constituting the base portion 2A to form a catalyst film, and the catalyst film may be fired together with a plurality of laminated ceramic green sheets.

(シート体)
シート体2Dは、セラミックを主成分とするシートである。シート体2Dには、第1開口2F及び第2開口2Gが設けられている。第1開口2Fには第1配管6が接続され、第2開口2Gには第2配管7が接続されている。
(Sheet body)
The sheet body 2D is a sheet mainly composed of ceramic. The sheet body 2D is provided with a first opening 2F and a second opening 2G. A first pipe 6 is connected to the first opening 2F, and a second pipe 7 is connected to the second opening 2G.

シート体2Dは、接着部2Hによって、基体部2Aの表面に接着されている。シート体2Dは、第1開口2F及び第2開口2Gが、基体部2Aの流路10と連通するように配置されている。   The sheet body 2D is bonded to the surface of the base portion 2A by the bonding portion 2H. The sheet body 2D is disposed so that the first opening 2F and the second opening 2G communicate with the flow path 10 of the base portion 2A.

本実施形態では、シート体2Dを構成するセラミックとして、アルミナ(Al
を使用している。なお、シート体2Dを構成するセラミックは、アルミナに限られることなく、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ケイ素(Si)、酸化ジルコニウム(ZrO)等を使用してもよい。
In the present embodiment, alumina (Al 2 O 3 ) is used as the ceramic constituting the sheet body 2D.
Is used. The ceramic constituting the sheet body 2D is not limited to alumina, and aluminum nitride (AlN), silicon nitride (Si 3 N 4 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), or the like may be used.

シート体2Dを構成するセラミックの材質は、基体部2Aを構成するセラミックの材質と同一であることが好ましい。基体部2A及びシート体2Dの材質が同じであると、基体部2Aとシート体2Dとの熱膨張率が同じとなるため、基体部2A及びシート体2Dに加熱及び冷却が繰り返し及んだ場合にも、シート体2Dが基体部2Aから離脱することを抑制できる。接着部2Hは、接着部2Eと同様のものが使用できる。   The ceramic material constituting the sheet body 2D is preferably the same as the ceramic material constituting the base portion 2A. When the base part 2A and the sheet body 2D are made of the same material, the base part 2A and the sheet body 2D have the same coefficient of thermal expansion, and thus the base part 2A and the sheet body 2D are repeatedly heated and cooled. In addition, it is possible to suppress the sheet body 2D from being detached from the base portion 2A. The same adhesive part 2H as the adhesive part 2E can be used.

第1配管6からシート体2Dの第1開口2Fを通ってガス導入位置10Aから基体部2A内に導入された呼気Gは、触媒部2Cに接触しながら流路10を通過し、ガス排出位置10B及びシート体2Dの第2開口2Gから第2配管7に排出される。   The exhaled gas G introduced from the gas introduction position 10A into the base body 2A through the first opening 2F of the sheet body 2D from the first pipe 6 passes through the flow path 10 while being in contact with the catalyst part 2C, and the gas discharge position 10B and the second opening 2G of the sheet body 2D are discharged to the second pipe 7.

(ヒータ)
ヒータ5は、触媒部2Cとセンサユニット3とを同時に加熱する。本実施形態では、ヒータ5は、図1に示すように、センサ素子3A内に配置されている。ヒータ5をセンサ素子3A内に配置することによって、触媒部2Cよりも高温かつ高精度で温度制御を行う必要のあるセンサ素子3Aの温度制御が可能となる。なお、センサ素子3Aに測温用抵抗体が設けられる場合には、測温抵抗体からの出力を用いてヒータ5の通電制御を行うことで、センサ素子3Aの温度制御を精度の高いものにすることも可能である。
(heater)
The heater 5 heats the catalyst unit 2C and the sensor unit 3 simultaneously. In this embodiment, the heater 5 is arrange | positioned in the sensor element 3A, as shown in FIG. By disposing the heater 5 in the sensor element 3A, it is possible to control the temperature of the sensor element 3A that needs to be controlled with higher accuracy and higher temperature than the catalyst unit 2C. In addition, when the resistance element for temperature measurement is provided in the sensor element 3A, the temperature control of the sensor element 3A is made highly accurate by performing energization control of the heater 5 using the output from the resistance temperature detector. It is also possible to do.

ヒータ5は、例えば白金等の金属配線(つまり負荷抵抗)によって構成される。ヒータ5は、センサキャリア3Bに形成された配線にボンディング等により電気的に接続され、外部から電力が供給されることで発熱する。   The heater 5 is configured by metal wiring (that is, load resistance) such as platinum. The heater 5 is electrically connected to the wiring formed on the sensor carrier 3B by bonding or the like, and generates heat when electric power is supplied from the outside.

ヒータ5は、触媒部2Cとセンサユニット3とを加熱するように構成された伝熱面5Aを有する。「伝熱面」とは、例えばヒータ5を構成する金属配線が配置された基材の表面である。また、ヒータ5は、図2に示すように、基体部2Aを挟んでシート体2Dとは反対側に配置されている。   The heater 5 has a heat transfer surface 5A configured to heat the catalyst unit 2C and the sensor unit 3. The “heat transfer surface” is, for example, the surface of the base material on which the metal wiring constituting the heater 5 is arranged. Further, as shown in FIG. 2, the heater 5 is disposed on the opposite side to the sheet body 2D with the base portion 2A interposed therebetween.

基体部2Aにおける流路10の一部(つまり、分岐後の複数の支流部分)は、上述のように、ヒータ5の伝熱面5Aに沿って(つまり、伝熱面5Aと平行な方向に)延伸している。   As described above, a part of the flow path 10 in the base portion 2A (that is, a plurality of branch portions after branching) is along the heat transfer surface 5A of the heater 5 (that is, in a direction parallel to the heat transfer surface 5A). ) Stretched.

また、基体部2Aにおける流路10は、ヒータ5の伝熱面5Aと垂直な方向(つまり基体部2Aに対する伝熱方向)から視て、ヒータ5と重なる位置に設けられている。したがって、効率よく触媒部2Cを加熱することができる。   Further, the flow path 10 in the base portion 2A is provided at a position overlapping the heater 5 when viewed from the direction perpendicular to the heat transfer surface 5A of the heater 5 (that is, the heat transfer direction with respect to the base portion 2A). Therefore, the catalyst part 2C can be efficiently heated.

ヒータ5による触媒部2Cの加熱温度としては、200℃以上500℃以下が好ましい。加熱温度が高すぎると、NO/NOの比が小さくなり、呼気センサ1の出力が低下するおそれがある。また、加熱温度が低すぎると、触媒が十分機能しないおそれがある。 The heating temperature of the catalyst part 2C by the heater 5 is preferably 200 ° C. or higher and 500 ° C. or lower. If the heating temperature is too high, the ratio of NO 2 / NO becomes small and the output of the breath sensor 1 may be reduced. If the heating temperature is too low, the catalyst may not function sufficiently.

本実施形態では、1つのヒータ5で触媒部2Cとセンサユニット3とを同時に加熱できるため、呼気センサ1の消費電力を低減できる。また、呼気センサ1の構造を簡素化することができる。   In the present embodiment, since the catalyst unit 2C and the sensor unit 3 can be simultaneously heated by one heater 5, the power consumption of the breath sensor 1 can be reduced. Moreover, the structure of the breath sensor 1 can be simplified.

<センサユニット>
センサユニット3は、図1に示すように、触媒ユニット2を通過した呼気G中のNOの濃度に応じて電気的特性が変化するセンサ素子3Aと、センサ素子3Aを格納するセン
サキャリア3Bと、キャップ3Cとを有する。
<Sensor unit>
As shown in FIG. 1, the sensor unit 3 includes a sensor element 3A whose electrical characteristics change according to the concentration of NO 2 in the exhaled gas G that has passed through the catalyst unit 2, and a sensor carrier 3B that houses the sensor element 3A. And a cap 3C.

センサ素子3Aは、混成電位式の検知体を有し、検知体はセラミックからなるベース基板に搭載されている。センサ素子3Aは、さらに測温用抵抗体を有してもよい。混成電位式の検知体は、公知であるため詳述はしないが、例えば、ジルコニアからなる固体電解質体と、それぞれ異なる材料からなる電極とを有し、これら電極間の電位差(つまり起電力)をセンサ信号として出力する構成を有する。検知体及び測温用抵抗体は、センサキャリア3Bに形成された配線にボンディング等により電気的に接続され、外部回路(図示せず)に接続される。   The sensor element 3A has a mixed potential type detection body, and the detection body is mounted on a base substrate made of ceramic. The sensor element 3A may further include a temperature measuring resistor. The hybrid potential type detector is well known and will not be described in detail. For example, it has a solid electrolyte body made of zirconia and electrodes made of different materials, and the potential difference (that is, electromotive force) between these electrodes is determined. It has the structure which outputs as a sensor signal. The detector and the temperature measuring resistor are electrically connected to the wiring formed on the sensor carrier 3B by bonding or the like, and are connected to an external circuit (not shown).

なお、センサ素子3Aの検知体としては、これに限定されず、検知対象のガス成分の存在により自身の抵抗が変化する金属酸化物半導体からなる検知体や、容量変化型の検知体を使用してもよい。   Note that the detection element of the sensor element 3A is not limited to this, and a detection element made of a metal oxide semiconductor whose resistance is changed by the presence of a gas component to be detected, or a capacitance change type detection element is used. May be.

センサ素子3Aの出力は、センサ素子3Aの電気的特性(例えば、混成電位式の検知体の場合は起電力)が触媒ユニット2を通過した呼気G中のNO濃度に応じて変化する。触媒ユニット2を通過した呼気G中のNO/NO比は、熱力学的化学平衡に基づいて一定値となるため、センサ素子3Aの出力に基づいて、呼気G中のNOx総量が測定できる。なお、呼気G中のNOx総量は、センサ素子3Aの出力が入力される外部回路(図示せず)にて演算することで測定することができる。 The output of the sensor element 3 </ b > A varies according to the NO 2 concentration in the exhaled breath G in which the electrical characteristics of the sensor element 3 </ b > A (for example, an electromotive force in the case of a hybrid potential type detector) have passed through the catalyst unit 2. Since the NO 2 / NO ratio in the exhaled gas G that has passed through the catalyst unit 2 becomes a constant value based on the thermodynamic chemical equilibrium, the total amount of NOx in the exhaled gas G can be measured based on the output of the sensor element 3A. Note that the total amount of NOx in the exhalation G can be measured by calculating with an external circuit (not shown) to which the output of the sensor element 3A is input.

センサキャリア3Bは、キャップ3Cと共に、センサ素子3Aを格納するケーシングを構成する。センサ素子3Aは、センサキャリア3Bの側壁に囲まれた底面に接着部3Dによって接着されている。   The sensor carrier 3B, together with the cap 3C, constitutes a casing that houses the sensor element 3A. The sensor element 3A is bonded to the bottom surface surrounded by the side wall of the sensor carrier 3B by the bonding portion 3D.

また、センサキャリア3Bのセンサ素子3Aが配置された底面と反対側の表面には、上述の通り、触媒ユニット2の基体部2Aが固定されている。
本実施形態では、ヒータ5がセンサ素子3Aと一体化されており、ヒータ5がセンサキャリア3Bに接着されている。
Further, as described above, the base portion 2A of the catalyst unit 2 is fixed to the surface of the sensor carrier 3B opposite to the bottom surface where the sensor element 3A is disposed.
In the present embodiment, the heater 5 is integrated with the sensor element 3A, and the heater 5 is bonded to the sensor carrier 3B.

キャップ3Cは、センサ素子3Aと対向するように配置され、センサキャリア3Bの側壁に接着部3Eによって接着されている。キャップ3Cとセンサキャリア3Bとによって、センサ素子3Aを格納する空間が画定されている。   The cap 3C is disposed so as to face the sensor element 3A, and is bonded to the side wall of the sensor carrier 3B by an adhesive portion 3E. A space for storing the sensor element 3A is defined by the cap 3C and the sensor carrier 3B.

キャップ3Cには、2つの開口が設けられ、これらの開口に第2配管7と第3配管8とが接続されている。第2配管7からセンサユニット3内に導入された呼気Gは、センサ素子3Aに接触しながら、第3配管8からセンサユニット3の外(具体的には呼気センサ1の系外)に排出される。   The cap 3C is provided with two openings, and the second pipe 7 and the third pipe 8 are connected to these openings. The exhalation G introduced into the sensor unit 3 from the second pipe 7 is discharged from the third pipe 8 to the outside of the sensor unit 3 (specifically, outside the exhalation sensor 1 system) while contacting the sensor element 3A. The

センサキャリア3Bは、セラミックを主成分とする材料で構成されている。本実施形態では、センサキャリア3Bを構成するセラミックとして、アルミナ(Al)を使用している。なお、センサキャリア3Bを構成するセラミックは、アルミナに限られることなく、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ケイ素(Si)、酸化ジルコニウム(ZrO)等を使用してもよい。 The sensor carrier 3B is made of a material whose main component is ceramic. In the present embodiment, alumina (Al 2 O 3 ) is used as the ceramic constituting the sensor carrier 3B. The ceramic constituting the sensor carrier 3B is not limited to alumina, and aluminum nitride (AlN), silicon nitride (Si 3 N 4 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), or the like may be used.

センサキャリア3Bを構成するセラミックの材質は、基体部2Aを構成するセラミックの材質と同一であることが好ましい。基体部2A及びセンサキャリア3Bの材質が同じであると、基体部2Aとセンサキャリア3Bとの熱膨張率が同じとなるため、基体部2A及びセンサキャリア3Bに加熱及び冷却が繰り返し及んだ場合にも、センサキャリア3Bの基体部2Aからの離脱を抑制できる。   The ceramic material constituting the sensor carrier 3B is preferably the same as the ceramic material constituting the base portion 2A. When the base 2A and the sensor carrier 3B are made of the same material, the base 2A and the sensor carrier 3B have the same coefficient of thermal expansion, and thus the base 2A and the sensor carrier 3B are repeatedly heated and cooled. In addition, the separation of the sensor carrier 3B from the base portion 2A can be suppressed.

キャップ3Cは、例えば、アルミニウム、ステンレス(SUS)等の金属材料で構成されてもよいし、アルミナ等のセラミックを主成分とする材料で構成されてもよい。また、接着部3D,3Eは、接着部2Eと同様のものが使用できる。   The cap 3C may be made of a metal material such as aluminum or stainless steel (SUS), or may be made of a material mainly composed of ceramic such as alumina. Further, the same bonding parts 3D and 3E as the bonding part 2E can be used.

<配管>
第1配管6は、触媒ユニット2に呼気Gを供給する。第2配管7は、触媒ユニット2を通過した呼気Gを、センサユニット3内に供給する。第3配管8は、センサユニット3内の呼気Gを排出する。
<Piping>
The first pipe 6 supplies exhalation G to the catalyst unit 2. The second pipe 7 supplies the expiratory gas G that has passed through the catalyst unit 2 into the sensor unit 3. The third pipe 8 discharges the exhaled breath G in the sensor unit 3.

[1−2.効果]
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1a)Na型ゼオライトの代わりにプロトンを用いたH型ゼオライトを触媒の担体として使用することで、担体によるNOの吸着を抑制できる。その結果、呼気Gの導入直後における呼気センサ1の出力の低下が抑制される。また、呼気センサ1の出力が飽和するまでの時間が短縮される。
[1-2. effect]
According to the embodiment detailed above, the following effects can be obtained.
(1a) Adsorption of NO 2 by the carrier can be suppressed by using H-type zeolite using protons as a catalyst carrier instead of Na-type zeolite. As a result, a decrease in the output of the expiration sensor 1 immediately after the introduction of the expiration G is suppressed. Further, the time until the output of the breath sensor 1 is saturated is shortened.

(1b)H型ゼオライトのNOの脱離温度は、Na型ゼオライトのNOの脱離温度よりも低いため、Na型ゼオライトを用いた場合よりも低い加熱温度で触媒を使用できる。その結果、熱力学的化学平衡によってNO/NOの比が高くなるため、呼気センサ1の出力を大きくできる。 (1b) Since the NO 2 desorption temperature of H-type zeolite is lower than the NO 2 desorption temperature of Na-type zeolite, the catalyst can be used at a lower heating temperature than when Na-type zeolite is used. As a result, the ratio of NO 2 / NO is increased due to thermodynamic chemical equilibrium, so that the output of the breath sensor 1 can be increased.

さらに、Na型ゼオライトを用いたセンサよりも低い温度で触媒が使用できるため、センサの構造や構成部材の選択幅が広くなる。その結果、呼気センサ1の小型化や低コスト化が促進される。   Furthermore, since the catalyst can be used at a temperature lower than that of a sensor using Na-type zeolite, the sensor structure and the selection range of constituent members are widened. As a result, the breath sensor 1 can be reduced in size and cost.

(1c)触媒部2Cが基体部2Aの内壁2Bに層状に配置されることで、触媒部2Cに呼気Gを効率よく接触させることができる。その結果、変換後のNO/NOの比をさらに高めることができる。 (1c) Since the catalyst part 2C is arranged in layers on the inner wall 2B of the base part 2A, the exhalation G can be efficiently brought into contact with the catalyst part 2C. As a result, the ratio of NO 2 / NO after conversion can be further increased.

(1d)基体部2Aにおける呼気Gの流路10の少なくとも一部がヒータ5の伝熱面5Aに沿って延伸することで、基体部2Aの内壁2Bに配置された触媒部2Cを効率よく加熱することができる。   (1d) At least a part of the flow path 10 of the exhalation G in the base 2A extends along the heat transfer surface 5A of the heater 5 so that the catalyst 2C disposed on the inner wall 2B of the base 2A is efficiently heated. can do.

[2.他の実施形態]
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
[2. Other Embodiments]
As mentioned above, although embodiment of this indication was described, it cannot be overemphasized that this indication can take various forms, without being limited to the above-mentioned embodiment.

(2a)上記実施形態の呼気センサ1における基体部2Aの構造は一例である。基体部2Aは、触媒部2Cを内部に保持できれば、その形状は問われない。例えば、基体部2Aの内壁2Bによって構成される流路10は、必ずしも複数の支流に分岐しなくてもよい。また、流路10は、ジグザグ形状であってもよい。   (2a) The structure of the base 2A in the breath sensor 1 of the above embodiment is an example. The shape of the base portion 2A is not limited as long as the catalyst portion 2C can be held inside. For example, the flow path 10 constituted by the inner wall 2B of the base portion 2A does not necessarily have to be branched into a plurality of tributaries. Further, the flow path 10 may have a zigzag shape.

さらに、基体部2Aは、必ずしも呼気Gの流路10を構成する内壁2Bを有する必要はなく、内部が空洞であってもよい。また、触媒部2Cは、必ずしも層状である必要はなく、ブロック体であってもよい。   Furthermore, the base 2A does not necessarily have to have the inner wall 2B that constitutes the flow path 10 of the exhalation G, and the inside may be a cavity. Moreover, the catalyst part 2C does not necessarily need to be layered, and may be a block body.

また、シート体2Dは本開示に必須の構成要素ではなく、省略することもできる。つまり、第1配管6及び第2配管7を基体部2Aのガス導入位置10Aを構成する開口及びガス排出位置10Bを構成する開口に直接接続してもよい。   Further, the sheet body 2D is not an essential component for the present disclosure, and can be omitted. That is, you may connect the 1st piping 6 and the 2nd piping 7 directly to the opening which comprises the gas introduction position 10A of the base | substrate part 2A, and the opening which comprises the gas discharge position 10B.

(2b)上記実施形態の呼気センサ1において、ヒータ5は、必ずしもセンサ素子3Aと一体化されなくてもよい。例えば、ヒータ5はセンサキャリア3Bの内部に配置されてもよい。また、ヒータ5は、基体部2Aにおけるセンサキャリア3Bと対向する表面に配置されてもよい。さらに、ヒータ5は、センサキャリア3Bにおけるセンサ素子3Aと対向する表面、センサキャリア3Bにおける基体部2Aと対向する表面、基体部2Aの内部等に配置されてもよい。   (2b) In the breath sensor 1 of the above embodiment, the heater 5 is not necessarily integrated with the sensor element 3A. For example, the heater 5 may be disposed inside the sensor carrier 3B. Moreover, the heater 5 may be arrange | positioned on the surface facing the sensor carrier 3B in the base | substrate part 2A. Further, the heater 5 may be disposed on the surface of the sensor carrier 3B facing the sensor element 3A, the surface of the sensor carrier 3B facing the base portion 2A, the inside of the base portion 2A, or the like.

また、呼気センサ1は、触媒部2Cを加熱するための複数のヒータ5を備えてもよいし、触媒部2Cを加熱するための第1ヒータと、センサ素子3Aを加熱するための第2ヒータとを備えてもよい。   The breath sensor 1 may include a plurality of heaters 5 for heating the catalyst part 2C, a first heater for heating the catalyst part 2C, and a second heater for heating the sensor element 3A. And may be provided.

(2c)上記実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。   (2c) The functions of one component in the above embodiment may be distributed as a plurality of components, or the functions of a plurality of components may be integrated into one component. Moreover, you may abbreviate | omit a part of structure of the said embodiment. In addition, at least a part of the configuration of the above embodiment may be added to or replaced with the configuration of the other embodiment. In addition, all the aspects included in the technical idea specified from the wording described in the claims are embodiments of the present disclosure.

[3.実施例]
以下に、本開示の効果を確認するために行った試験の内容とその評価とについて説明する。
[3. Example]
Below, the content of the test conducted in order to confirm the effect of this indication and its evaluation are demonstrated.

<実施例>
イオン交換法を用いて、結晶構造がY型のH型ゼオライト(東ソー製の「320HOA」)に白金をH型ゼオライトに対し9.2質量%担持させ、触媒粉末を得た。なお、白金の原料として、Pt(NHCl粉末を使用した。
<Example>
Using an ion exchange method, 9.2% by mass of platinum was supported on an H-type zeolite having a crystal structure of Y-type (“320HOA” manufactured by Tosoh Corporation) with respect to the H-type zeolite to obtain a catalyst powder. Note that Pt (NH 3 ) 4 Cl 2 powder was used as a raw material for platinum.

上記触媒粉末を、エトセルをブチルカルビトールで溶かしたバインダと混合し、混練することで触媒ペーストを作製した。この触媒ペーストをディッピング法により図2の基体部2Aの内壁2Bに付着させ、触媒膜を形成した。この触媒膜を大気雰囲気下、600℃で焼き付け、基体部2A内に触媒部2Cを形成して実施例の触媒フィルタを得た。   The catalyst powder was mixed with a binder prepared by dissolving ethosel with butyl carbitol and kneaded to prepare a catalyst paste. This catalyst paste was attached to the inner wall 2B of the base 2A shown in FIG. 2 by dipping, thereby forming a catalyst film. The catalyst film was baked at 600 ° C. in an air atmosphere to form the catalyst part 2C in the base part 2A, thereby obtaining the catalyst filter of the example.

<比較例>
H型ゼオライトの代わりにNa型ゼオライトを用いた以外は、実施例と同様の手順で、比較例の触媒フィルタを得た。
<Comparative example>
A catalyst filter of a comparative example was obtained in the same procedure as in the example except that Na type zeolite was used instead of H type zeolite.

<試験1>
実施例及び比較例の触媒フィルタそれぞれにおいて、NOを含む試験ガスを触媒フィルタ内に供給した場合の触媒フィルタ出口でのNO濃度をNOx分析計によって計測した。その結果を図4に示す。図4の実線が実施例、破線が比較例である。試験ガスとしては、NOが200ppb、酸素が16%、残部が窒素のガス組成を有するものを用い、触媒フィルタに対して流速50cc/minで試験ガスを供給した。なお、本試験では、測定開始から50秒後に試験ガスを触媒フィルタに供給しており、試験ガスを供給する前は、大気(酸素濃度21%)を触媒フィルタに供給している。
<Test 1>
In each of the catalyst filters of Examples and Comparative Examples, the NO 2 concentration at the catalyst filter outlet when a test gas containing NO was supplied into the catalyst filter was measured by a NOx analyzer. The result is shown in FIG. The solid line in FIG. 4 is an example, and the broken line is a comparative example. A test gas having a gas composition of 200 ppb NO, 16% oxygen, and the balance nitrogen was used, and the test gas was supplied to the catalyst filter at a flow rate of 50 cc / min. In this test, the test gas is supplied to the catalyst filter 50 seconds after the start of measurement, and the atmosphere (oxygen concentration 21%) is supplied to the catalyst filter before the test gas is supplied.

触媒フィルタではNOをNOに変換する機能が発揮され、図4に示されるように、H型ゼオライトを用いた実施例では、Na型ゼオライトを用いた比較例よりもNO濃度が150ppb近辺にまで速やかに上昇した。なお、本試験では、測定開始から50秒後に試験ガスを供給している。 In the catalyst filter, the function of converting NO into NO 2 is exhibited. As shown in FIG. 4, in the example using H-type zeolite, the NO 2 concentration is around 150 ppb, compared with the comparative example using Na-type zeolite. Rose quickly. In this test, the test gas is supplied 50 seconds after the start of measurement.

<試験2>
実施例及び比較例の触媒フィルタを図1の呼気センサ1に組み込み、NO濃度が0ppb、15ppb、25ppb、50ppb及び200ppbの各試験ガスを呼気センサに供給開始してから25秒後のセンサ出力の変化量を計測した。その結果を図5に示す。図5の実線が実施例、破線が比較例である。なお、各試験ガスのNO以外の成分は、酸素が16%、残部が窒素である。また、試験ガスを供給する前は、大気を呼気センサに供給している。また、図5のセンサ出力の変化量は、大気を呼気センサに供給したときのセンサ出力を基準(つまり0mV)とした値である。
<Test 2>
The catalyst filter of the example and the comparative example is incorporated in the breath sensor 1 of FIG. The amount of change was measured. The result is shown in FIG. The solid line in FIG. 5 is an example, and the broken line is a comparative example. In addition, as for components other than NO of each test gas, oxygen is 16% and the balance is nitrogen. In addition, before supplying the test gas, the atmosphere is supplied to the breath sensor. Further, the change amount of the sensor output in FIG. 5 is a value based on the sensor output when the atmosphere is supplied to the breath sensor (that is, 0 mV).

図5に示されるように、H型ゼオライトを用いた実施例では、Na型ゼオライトを用いた比較例よりも高いセンサ出力が得られた。つまり、実施例では、担体によるNOの吸着が抑制され、センサ素子に到達するNO濃度が速やかに増加した。 As shown in FIG. 5, in the example using H-type zeolite, a higher sensor output was obtained than in the comparative example using Na-type zeolite. That is, in the example, the adsorption of NO 2 by the carrier was suppressed, and the concentration of NO 2 reaching the sensor element increased rapidly.

なお、図5において、NO濃度が低い場合に出力が負の値となっていのは、試験ガスの酸素濃度(16%)が、大気における酸素濃度(21%)よりも低くなっているためである。   In FIG. 5, the output is negative when the NO concentration is low because the oxygen concentration (16%) of the test gas is lower than the oxygen concentration (21%) in the atmosphere. is there.

1…呼気センサ、2…触媒ユニット、2A…基体部、2B…内壁、2C…触媒部、
2D…シート体、2E…接着部、2F…第1開口、2G…第2開口、2H…接着部、
3…センサユニット、3A…センサ素子、3B…センサキャリア、3C…キャップ、
3D…接着部、3E…接着部、5…ヒータ、5A…伝熱面、6…第1配管、
7…第2配管、8…第3配管、10…流路、12A−12I…迂回壁。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Exhalation sensor, 2 ... Catalyst unit, 2A ... Base | substrate part, 2B ... Inner wall, 2C ... Catalyst part,
2D ... sheet body, 2E ... bonding part, 2F ... first opening, 2G ... second opening, 2H ... bonding part,
3 ... Sensor unit, 3A ... Sensor element, 3B ... Sensor carrier, 3C ... Cap,
3D: Adhering part, 3E ... Adhering part, 5 ... Heater, 5A ... Heat transfer surface, 6 ... First piping,
7 ... 2nd piping, 8 ... 3rd piping, 10 ... flow path, 12A-12I ... detour wall.

Claims (6)

呼気に含まれるNOx濃度を測定する呼気センサ用の触媒ユニットであって、
前記呼気に含まれるNOをNOに変換する触媒部と、
前記触媒部が内部に配置された基体部と、
前記触媒部を加熱する伝熱面を有するヒータと、
を備え、
前記触媒部は、H型ゼオライトに貴金属を担持させた触媒を含む、触媒ユニット。
A catalyst unit for an exhalation sensor that measures the concentration of NOx contained in exhalation,
A catalyst part for converting NO contained in the exhalation into NO 2 ;
A base portion in which the catalyst portion is disposed;
A heater having a heat transfer surface for heating the catalyst unit;
With
The catalyst unit includes a catalyst in which a noble metal is supported on H-type zeolite.
前記基体部は、前記呼気の流路を構成する内壁を有し、
前記触媒部は、前記基体部の前記内壁に層状に配置される、請求項1に記載の触媒ユニット。
The base portion has an inner wall that constitutes the flow path of the breath,
The catalyst unit according to claim 1, wherein the catalyst part is arranged in a layered manner on the inner wall of the base part.
前記基体部における前記呼気の流路の少なくとも一部は、前記ヒータの前記伝熱面に沿って延伸する、請求項2に記載の触媒ユニット。   The catalyst unit according to claim 2, wherein at least a part of the flow path of the exhalation in the base portion extends along the heat transfer surface of the heater. 前記H型ゼオライトは、結晶構造がY型である、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の触媒ユニット。   The catalyst unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the H-type zeolite has a Y-type crystal structure. 前記ヒータによる前記触媒部の加熱温度は、200℃以上500℃以下である、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の触媒ユニット。   The catalyst unit according to any one of claims 1 to 4, wherein a heating temperature of the catalyst portion by the heater is 200 ° C or higher and 500 ° C or lower. 呼気に含まれるNOx濃度を測定する呼気センサであって、
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の触媒ユニットと、
前記触媒ユニットを通過した前記呼気中のNOの濃度に応じて電気的特性が変化するセンサ素子と、
を備える、呼気センサ。
An exhalation sensor that measures the concentration of NOx contained in exhalation,
The catalyst unit according to any one of claims 1 to 5,
A sensor element whose electrical characteristics change according to the concentration of NO 2 in the exhaled air that has passed through the catalyst unit;
A breath sensor.
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US20070240987A1 (en) * 2006-04-14 2007-10-18 Nair Balakrishnan G Apparatus and Method for Measuring Nitric Oxide in Exhaled Breath
EP3042720B1 (en) * 2013-09-05 2018-10-03 N.E. Chemcat Corporation Oxidation catalyst for purifying exhaust gas, catalyst structure for purifying exhaust gas, and exhaust gas purifying method using same
US10307080B2 (en) * 2014-03-07 2019-06-04 Spirosure, Inc. Respiratory monitor
JP6635886B2 (en) * 2016-07-08 2020-01-29 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor
JP2018084525A (en) * 2016-11-25 2018-05-31 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor
JP6321767B1 (en) * 2016-12-14 2018-05-09 日本特殊陶業株式会社 Exhalation sensor
JP2018136163A (en) * 2017-02-21 2018-08-30 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor
JP2019101013A (en) * 2017-12-01 2019-06-24 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor

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