JP3041441B2 - 窒素酸化物センサ - Google Patents
窒素酸化物センサInfo
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- JP3041441B2 JP3041441B2 JP3275655A JP27565591A JP3041441B2 JP 3041441 B2 JP3041441 B2 JP 3041441B2 JP 3275655 A JP3275655 A JP 3275655A JP 27565591 A JP27565591 A JP 27565591A JP 3041441 B2 JP3041441 B2 JP 3041441B2
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- Japan
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- nitrogen oxide
- oxide sensor
- solid electrolyte
- electrolyte piece
- nitrate
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、大気中または燃焼機器
の排ガス中にあるＮＯ濃度の測定ができる窒素酸化物セ
ンサに関するものである。
の排ガス中にあるＮＯ濃度の測定ができる窒素酸化物セ
ンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃焼炉や自動車から出る窒素酸化物ＮＯ
ｘは、大気汚染の原因物質の１つであり、その濃度の迅
速で精度の高い検出が重要視されている。
ｘは、大気汚染の原因物質の１つであり、その濃度の迅
速で精度の高い検出が重要視されている。
【０００３】そこで、本出願人は、先に、ガラス管の一
端を金属イオン導電体からなる固体電解質片で閉塞し、
この固体電解質片のガラス管外方を向く面に集電体を配
置した上で、この集電体を硝酸ナトリウムや硝酸ナトリ
ウムと硝酸バリウムとの混合物で被覆し、前記固体電解
質片のガラス管内方を向く面に他方の集電体を配置した
窒素酸化物センサを提案した。
端を金属イオン導電体からなる固体電解質片で閉塞し、
この固体電解質片のガラス管外方を向く面に集電体を配
置した上で、この集電体を硝酸ナトリウムや硝酸ナトリ
ウムと硝酸バリウムとの混合物で被覆し、前記固体電解
質片のガラス管内方を向く面に他方の集電体を配置した
窒素酸化物センサを提案した。
【０００４】この窒素酸化物センサは、ＣＯ２の依存性
や、Ｈ２Ｏの依存性が少なく、また、センサ動作温度
が、４００〜５００℃の高温動作が可能となるもので、
窒素酸化物センサとしては好適であった。
や、Ｈ２Ｏの依存性が少なく、また、センサ動作温度
が、４００〜５００℃の高温動作が可能となるもので、
窒素酸化物センサとしては好適であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この窒素酸
化物センサであると、図６のＮＯｘ応答特性のグラフに
示すように、ＮＯ２に対してはその感度が高いが（図６
のグラフ上の白丸）、ＮＯに関しては感度が低く（図６
のグラフ上の白三角）、選択的に検出することができな
かった。
化物センサであると、図６のＮＯｘ応答特性のグラフに
示すように、ＮＯ２に対してはその感度が高いが（図６
のグラフ上の白丸）、ＮＯに関しては感度が低く（図６
のグラフ上の白三角）、選択的に検出することができな
かった。
【０００６】
【発明の目的】そこで、本発明は、ＮＯを選択的に検出
できる窒素酸化物を提供するものである。
できる窒素酸化物を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明の請求項
１の窒素酸化物センサは、管の一端をナトリウムイオン
導電体よりなる固体電解質片で閉塞し、この固体電解質
片の管外方に向く面に一方の集電体を配置し、この一方
の集電体を亜硝酸ナトリウムを含有する硝酸塩で被覆
し、この固体電解質片の管内方に向く面に他方の集電体
を配置したものである。この構成の窒素酸化物センサで
あると、ＮＯ濃度を精度よく検出できる。
１の窒素酸化物センサは、管の一端をナトリウムイオン
導電体よりなる固体電解質片で閉塞し、この固体電解質
片の管外方に向く面に一方の集電体を配置し、この一方
の集電体を亜硝酸ナトリウムを含有する硝酸塩で被覆
し、この固体電解質片の管内方に向く面に他方の集電体
を配置したものである。この構成の窒素酸化物センサで
あると、ＮＯ濃度を精度よく検出できる。
【０００８】請求項２の窒素酸化物センサは、管の一端
をナトリウムイオン導電体よりなる固体電解質片で閉塞
し、この固体電解質片の管外方に向く面に一方の集電体
を配置し、この一方の集電体を亜硝酸ナトリウム、硝酸
ナトリウム、硝酸銀を含有する混合物で被覆し、この固
体電解質片の管内方に向く面に他方の集電体を配置した
ものである。この構成の窒素酸化物センサであると、Ｎ
Ｏ濃度を精度よく検出できる。
をナトリウムイオン導電体よりなる固体電解質片で閉塞
し、この固体電解質片の管外方に向く面に一方の集電体
を配置し、この一方の集電体を亜硝酸ナトリウム、硝酸
ナトリウム、硝酸銀を含有する混合物で被覆し、この固
体電解質片の管内方に向く面に他方の集電体を配置した
ものである。この構成の窒素酸化物センサであると、Ｎ
Ｏ濃度を精度よく検出できる。
【０００９】請求項３の窒素酸化物センサは、ナトリウ
ムイオン導電体よりなる固体電解質片上に一対の集電体
を配置し、この一方の集電体を亜硝酸ナトリウムを含有
する硝酸塩で被覆したものである。この構成の窒素酸化
物センサであると、ＮＯ濃度を精度よく検出できる。
ムイオン導電体よりなる固体電解質片上に一対の集電体
を配置し、この一方の集電体を亜硝酸ナトリウムを含有
する硝酸塩で被覆したものである。この構成の窒素酸化
物センサであると、ＮＯ濃度を精度よく検出できる。
【００１０】請求項４の窒素酸化物センサは、ナトリウ
ムイオン導電体よりなる固体電解質片上に一対の集電体
を配置し、この一方の集電体を亜硝酸ナトリウム、硝酸
ナトリウム、硝酸銀を含有する混合物で被覆したもので
ある。この構成の窒素酸化物センサであると、ＮＯ濃度
を精度よく検出できる。
ムイオン導電体よりなる固体電解質片上に一対の集電体
を配置し、この一方の集電体を亜硝酸ナトリウム、硝酸
ナトリウム、硝酸銀を含有する混合物で被覆したもので
ある。この構成の窒素酸化物センサであると、ＮＯ濃度
を精度よく検出できる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の第１の実施例における窒素酸
化物センサ１を図１に基づいて説明する。
化物センサ１を図１に基づいて説明する。
【００１２】この窒素酸化物センサ１では、ガラス管１
０の一端に、固体電解質片１２が半分程度突出するよう
に挿入され、この固体電解質片１２の周囲を無機接着剤
１４で気密状態で封止している。
０の一端に、固体電解質片１２が半分程度突出するよう
に挿入され、この固体電解質片１２の周囲を無機接着剤
１４で気密状態で封止している。
【００１３】固体電解質片１２としては、ナトリウムイ
オン導電体であるＮＡＳＩＣＯＮ、または、β″−アル
ミナの直径５ｍｍ、厚さ１ｍｍの板状の焼結体を使用し
ている。
オン導電体であるＮＡＳＩＣＯＮ、または、β″−アル
ミナの直径５ｍｍ、厚さ１ｍｍの板状の焼結体を使用し
ている。
【００１４】固体電解質片１２のガラス管１０の外方を
向く面には、白金黒２０を塗布した上で、これに白金メ
ッシュ２２を密着させている。これら白金黒２０と白金
メッシュ２２とが一方の集電体を構成し、白金メッシュ
２２にリード線としての白金ワイヤ２４の一端が接続さ
れている。なお、白金黒２０と白金メッシュ２２の組合
わせの代わりに金ペ−ストと金メッシュとの組合わせで
もよい。さらに、白金メッシュまたは金メッシュの単独
で使用してもよい。
向く面には、白金黒２０を塗布した上で、これに白金メ
ッシュ２２を密着させている。これら白金黒２０と白金
メッシュ２２とが一方の集電体を構成し、白金メッシュ
２２にリード線としての白金ワイヤ２４の一端が接続さ
れている。なお、白金黒２０と白金メッシュ２２の組合
わせの代わりに金ペ−ストと金メッシュとの組合わせで
もよい。さらに、白金メッシュまたは金メッシュの単独
で使用してもよい。
【００１５】この白金メッシュ２２を覆うように、亜硝
酸ナトリウム（ＮａＮＯ２）を含む金属硝酸塩被膜２６
が施されている。
酸ナトリウム（ＮａＮＯ２）を含む金属硝酸塩被膜２６
が施されている。
【００１６】固体電解質片１２のガラス管１０の内方を
向く面にも、白金黒３０と白金メッシュ３２とからなる
他方の集電体が配置され、白金メッシュ３２に白金ワイ
ヤ３４の一端が接続されている。
向く面にも、白金黒３０と白金メッシュ３２とからなる
他方の集電体が配置され、白金メッシュ３２に白金ワイ
ヤ３４の一端が接続されている。
【００１７】この白金メッシュ３２を覆うように、Ｎａ
ＮＯ３とＢａ（ＮＯ３）２との溶融化物である金属硝酸
塩被膜３６が施されている。このＮａＮＯ３とＢａ（Ｎ
Ｏ３）２とのモル比は３：２となっている。
ＮＯ３とＢａ（ＮＯ３）２との溶融化物である金属硝酸
塩被膜３６が施されている。このＮａＮＯ３とＢａ（Ｎ
Ｏ３）２とのモル比は３：２となっている。
【００１８】白金黒２０，３０の介在により、固体電解
質片１２と白金メッシュ２２，３２との間の接触抵抗が
低減できる。
質片１２と白金メッシュ２２，３２との間の接触抵抗が
低減できる。
【００１９】上記窒素酸化物センサ１を電圧動作させる
には、下記のように行う。
には、下記のように行う。
【００２０】白金ワイヤ２４，３４をエレクトロメータ
に接続し、ガラス管１０の外方だけに酸素過剰のＮＯガ
スを与えながら、両集電体間の電位差を測定する。
に接続し、ガラス管１０の外方だけに酸素過剰のＮＯガ
スを与えながら、両集電体間の電位差を測定する。
【００２１】図２は、窒素酸化物センサ１を使用した２
００℃における起電力変化ΔＥ（ｍＶ）のＮＯ濃度の依
存性を示すグラフである。なお、横軸は濃度Ｃｏｎｃ．
（ｐｐｍ）、縦軸は起電力変化ΔＥ（ｍＶ）である。
００℃における起電力変化ΔＥ（ｍＶ）のＮＯ濃度の依
存性を示すグラフである。なお、横軸は濃度Ｃｏｎｃ．
（ｐｐｍ）、縦軸は起電力変化ΔＥ（ｍＶ）である。
【００２２】図２のグラフによると、ＮＯ濃度に応じ
て、起電力変化が上昇しており、ＮＯセンサとして使用
可能なことが示されている。特に、ＮＯ濃度が４０〜８
００ｐｐｍの間でのＮＯ測定が可能となる。
て、起電力変化が上昇しており、ＮＯセンサとして使用
可能なことが示されている。特に、ＮＯ濃度が４０〜８
００ｐｐｍの間でのＮＯ測定が可能となる。
【００２３】図３は、ＮＯ応答曲線を示すものであり、
横軸は時間ｔ（分）、縦軸は起電力変化ΔＥ（ｍＶ）で
あって、同一のＮＯ濃度（４０ｐｐｍ）での反復動作を
示すものである。
横軸は時間ｔ（分）、縦軸は起電力変化ΔＥ（ｍＶ）で
あって、同一のＮＯ濃度（４０ｐｐｍ）での反復動作を
示すものである。
【００２４】図３のグラフによると、どの場合でもほと
んど同じ応答を示しており、そのＮＯセンサとしての使
用可能性が示されている。
んど同じ応答を示しており、そのＮＯセンサとしての使
用可能性が示されている。
【００２５】次に、第２の実施例の窒素酸化物センサに
ついて説明する。
ついて説明する。
【００２６】この窒素酸化物センサは、この第１の実施
例の窒素酸化物センサ１において、白金メッシュ２２を
ＮａＮＯ３で被膜していたが、ＮａＮＯ３の代わりに、
亜硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ２），硝酸ナトリウム（Ｎ
ａＮＯ３）及び硝酸銀（ＡｇＮＯ３）とからなる混合物
によって被覆したことが特徴となっている。
例の窒素酸化物センサ１において、白金メッシュ２２を
ＮａＮＯ３で被膜していたが、ＮａＮＯ３の代わりに、
亜硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ２），硝酸ナトリウム（Ｎ
ａＮＯ３）及び硝酸銀（ＡｇＮＯ３）とからなる混合物
によって被覆したことが特徴となっている。
【００２７】その他の構造は、窒素酸化物センサ１と同
じ構造となっている。
じ構造となっている。
【００２８】この窒素酸化物センサを使用して、２００
℃におけるＮＯ及びＮＯ２の濃度を測定すると、図４の
ようになっている。横軸は濃度Ｃｏｃｎｃ．（ｐｐ
ｍ）、縦軸は起電力変化ΔＥ（ｍＶ）であって、ＮＯ濃
度依存性は白丸、ＮＯ２濃度依存性は白三角によって示
されている。なお、ＮａＮＯ２とＡｇＮＯ３及びＮａＮ
Ｏ３のモル比は３：２：９５となっている。
℃におけるＮＯ及びＮＯ２の濃度を測定すると、図４の
ようになっている。横軸は濃度Ｃｏｃｎｃ．（ｐｐ
ｍ）、縦軸は起電力変化ΔＥ（ｍＶ）であって、ＮＯ濃
度依存性は白丸、ＮＯ２濃度依存性は白三角によって示
されている。なお、ＮａＮＯ２とＡｇＮＯ３及びＮａＮ
Ｏ３のモル比は３：２：９５となっている。
【００２９】すなわち、ＮＯに対しては、良好なネルン
スト応答を示し、ＮＯ２の感度よりもＮＯの感度が起常
に大きく、ＮＯに対する高い選択性をもっている。
スト応答を示し、ＮＯ２の感度よりもＮＯの感度が起常
に大きく、ＮＯに対する高い選択性をもっている。
【００３０】図５は、本発明の第３の実施例に係る窒素
ガスセンサ１００の一部破断正面図である。この窒素酸
化物センサ１００では、ナトリウムイオン導電体からな
る固体電解質片１２の各端部に白金メッシュ２２，３２
を密着させて、２つの集電体を構成している。
ガスセンサ１００の一部破断正面図である。この窒素酸
化物センサ１００では、ナトリウムイオン導電体からな
る固体電解質片１２の各端部に白金メッシュ２２，３２
を密着させて、２つの集電体を構成している。
【００３１】各白金メッシュ２２，３２には、リード線
として、白金ワイヤ２４，３４が接続されている。
として、白金ワイヤ２４，３４が接続されている。
【００３２】一方の白金メッシュ２２だけを覆うよう
に、ＮａＮＯ２の金属硝酸塩被覆２６が施されている。
に、ＮａＮＯ２の金属硝酸塩被覆２６が施されている。
【００３３】この窒素酸化物センサでも、ＮＯの選択特
性が高い。
性が高い。
【００３４】また、第３の実施例においては、白金メッ
シュ２２をＮａＮＯ２によって覆ったが、これに代え
て、亜硝酸ナトリウム、硝酸ナトリウム及び硝酸銀から
なる混合物によって覆っても同じように、ＮＯの特性が
高い。
シュ２２をＮａＮＯ２によって覆ったが、これに代え
て、亜硝酸ナトリウム、硝酸ナトリウム及び硝酸銀から
なる混合物によって覆っても同じように、ＮＯの特性が
高い。
【００３５】
【発明の効果】以上により、本発明の窒素酸化物センサ
であると、ＮＯに対する感度が高く、ＮＯを選択的に検
出できる効果がある。
であると、ＮＯに対する感度が高く、ＮＯを選択的に検
出できる効果がある。
【図１】本発明の第１の実施例を示す窒素酸化物センサ
の断面図である。
の断面図である。
【図２】図１の窒素酸化物センサの電圧動作時における
ＮＯ濃度依存性を示すグラフである。
ＮＯ濃度依存性を示すグラフである。
【図３】図１の窒素酸化物センサの電圧動作時における
ＮＯ応答曲線である。
ＮＯ応答曲線である。
【図４】第２の実施例の窒素酸化物センサにおける電圧
動作時におけるＮＯｘ濃度依存性を示すグラフである。
動作時におけるＮＯｘ濃度依存性を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施例を示す窒素酸化物センサ
の断面図である。
の断面図である。
【図６】従来の窒素酸化物センサにおける電圧動作時に
おけるＮＯｘ濃度依存性を示すグラフである。
おけるＮＯｘ濃度依存性を示すグラフである。
１……窒素酸化物センサ １０……ガラス管 １２……固体電解質片 １４……無機接着剤 ２０，３０……白金黒 ２２，３２……白金メッシュ ２４，３４……白金ワイヤ ２６……金属硝酸塩被覆（ＮａＮＯ２） ３６……金属硝酸塩被膜（Ｂａ（ＮＯ３）２）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 裕司 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大 阪瓦斯株式会社内 (56)参考文献 Ｊ．Ｅｌｅｃｔｏｃｈｅｍ．Ｓｏ ｃ．，142（10）1996，ｐ．Ｌ241−Ｌ 243 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/406 G01N 27/416 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (4)
- 【請求項１】管の一端をナトリウムイオン導電体よりな
る固体電解質片で閉塞し、 この固体電解質片の管外方に向く面に一方の集電体を配
置し、 この一方の集電体を亜硝酸ナトリウムを含有する硝酸塩
で被覆し、 この固体電解質片の管内方に向く面に他方の集電体を配
置したことを特徴とする窒素酸化物センサ。 - 【請求項２】管の一端をナトリウムイオン導電体よりな
る固体電解質片で閉塞し、 この固体電解質片の管外方に向く面に一方の集電体を配
置し、 この一方の集電体を亜硝酸ナトリウム、硝酸ナトリウ
ム、硝酸銀を含有する混合物で被覆し、 この固体電解質片の管内方に向く面に他方の集電体を配
置したことを特徴とする窒素酸化物センサ。 - 【請求項３】ナトリウムイオン導電体よりなる固体電解
質片上に一対の集電体を配置し、 この一方の集電体を亜硝酸ナトリウムを含有する硝酸塩
で被覆したことを特徴とする窒素酸化物センサ。 - 【請求項４】ナトリウムイオン導電体よりなる固体電解
質片上に一対の集電体を配置し、 この一方の集電体を亜硝酸ナトリウム、硝酸ナトリウ
ム、硝酸銀を含有する混合物で被覆したことを特徴とす
る窒素酸化物センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3275655A JP3041441B2 (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 窒素酸化物センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3275655A JP3041441B2 (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 窒素酸化物センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05288710A JPH05288710A (ja) | 1993-11-02 |
| JP3041441B2 true JP3041441B2 (ja) | 2000-05-15 |
Family
ID=17558494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3275655A Expired - Lifetime JP3041441B2 (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | 窒素酸化物センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3041441B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0862056B1 (en) * | 1996-09-17 | 2006-02-22 | Kabushiki Kaisha Riken | Gas sensor |
-
1991
- 1991-10-23 JP JP3275655A patent/JP3041441B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｊ．Ｅｌｅｃｔｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１４２（１０）１９９６，ｐ．Ｌ２４１−Ｌ２４３ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05288710A (ja) | 1993-11-02 |
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