JPH07225213A - Solid-electrolyte type nox sensor - Google Patents

Solid-electrolyte type nox sensor

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JPH07225213A
JPH07225213A JP6040554A JP4055494A JPH07225213A JP H07225213 A JPH07225213 A JP H07225213A JP 6040554 A JP6040554 A JP 6040554A JP 4055494 A JP4055494 A JP 4055494A JP H07225213 A JPH07225213 A JP H07225213A
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JP
Japan
Prior art keywords
solid electrolyte
sensor
nox
nox sensor
working electrode
Prior art date
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Application number
JP6040554A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Tawara
修 田原
Yoshihiro Hashimoto
喜裕 橋本
Hideki Sato
秀樹 佐藤
Takaaki Kamibayashi
孝哲 上林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To use an NOx sensor at normal temperature. CONSTITUTION:A solid electrolyte body 2 is molded in a disk shape. A net body made of platinum is fixed as a working electrode 4 at the bottom surface. A gold wire is fixed to the working electrode 4 as a lead wire 6. Silver paste is provided as a reference electrode 10 on the upper surface of the solid electrolyte body 2. A gold wire is connected by compression and fixed as a lead wire 8 through the silver paste.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は窒素酸化物NOxを測定
するNOxセンサに関するものである。窒素酸化物測定
は煙道排ガスや自動車排ガスなどの燃焼排ガスの監視や
燃焼制御、大気空気、トンネル内空気、室内空気又は高
層空気などの環境監視などに用いられている。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a NOx sensor for measuring nitrogen oxide NOx. Nitrogen oxide measurement is used for monitoring of combustion exhaust gas such as flue gas and automobile exhaust gas, combustion control, and environmental monitoring of atmospheric air, tunnel air, indoor air, high-rise air, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】窒素酸化物の測定方法は、測定の目的に
応じて幾つかの方式が採用されている。窒素酸化物発生
源で測定する方法としては、化学発光法、非分散赤外線
吸光法、赤外線吸光法及び定電位電解法がNOx自動計
測器としてJISに採用されて普及している。排出源の
場合はNOもNO2も含む全ての窒素酸化物NOxを測
定することが必要である。排出源に含まれるガス中の窒
素酸化物の組成比はNO2/NO=10〜30/90〜
70である。
2. Description of the Related Art As a method for measuring nitrogen oxides, several methods are adopted according to the purpose of measurement. As a method for measuring with a nitrogen oxide generation source, a chemiluminescence method, a non-dispersive infrared absorption method, an infrared absorption method and a potentiostatic electrolysis method have been adopted as JIS as an NOx automatic measuring instrument and are widely used. For emissions sources, it is necessary to measure all nitrogen oxides NOx, including NO and NO 2 . The composition ratio of nitrogen oxides in the gas in the emissions source NO 2 / NO = 10~30 / 90~
70.

【0003】環境監視で用いられるNOx測定方法とし
ては、ザルツマン吸光光度法が公定法として採用され、
化学発光法も自動計測器としてJISに採用されてい
る。環境基準はNO2濃度で規定され、1時間値の1日
平均値が0.04〜0.06ppm以下と規定されてい
る。
As a NOx measuring method used for environmental monitoring, the Salzman absorption spectrophotometric method is adopted as an official method,
The chemiluminescence method is also adopted in JIS as an automatic measuring instrument. The environmental standard is defined by the NO 2 concentration, and the daily average value of 1-hour value is specified to be 0.04 to 0.06 ppm or less.

【0004】紫外吸光光度法によるNOxの計測は、常
温、高圧下でNOを空気酸化する手法が実用化されてい
る。 NO+(1/2)O2 → NO2 赤外吸光光度法や化学発光法によるNOx計測は、還元
剤によってNO2をNOに変換し、全NO計測法が実用
化されている。還元には、例えば、次の式のように、炭
素により150〜400℃で還元している。 2NO2+C → 2NO+CO2
For the measurement of NOx by the ultraviolet absorptiometry, a method of air-oxidizing NO at room temperature and high pressure has been put into practical use. NO + (1/2) O 2 → NO 2 In the NOx measurement by the infrared absorptiometry or the chemiluminescence method, NO 2 is converted into NO by a reducing agent, and the total NO measurement method is put into practical use. For the reduction, for example, carbon is reduced at 150 to 400 ° C. as in the following formula. 2NO 2 + C → 2NO + CO 2

【0005】実用的なNOxセンサはまだないが、研究
報告は最近急増傾向にある。すでに報告されているNO
xセンサには大別して2種類のものがある。1つは酸化
物半導体型で、WO3を主材料としたセンサが主流であ
るが、安定性、再現性及び水分干渉に未解決の課題を残
し、実用化は遠い。もう1つはナトリウムイオン導電体
(NASICON)を固体電解質とするセンサで、これ
は注目すべきものであり、感度比はNO2/NO=2〜
10/1で、CO2、O2などによる干渉も少なく、直線
性も良好で、ほぼネルンストスロープを示している(”
CHEMICAL SENSOES" 1993 Vol.9 Supplement A, pp.81-8
4参照)。NASICONを用いるセンサの作用温度は
150℃である。
Although no practical NOx sensor is available yet, research reports have been increasing rapidly in recent years. No already reported
There are roughly two types of x sensors. One is an oxide semiconductor type, and a sensor mainly made of WO 3 is the mainstream, but there are still unsolved problems in stability, reproducibility, and moisture interference, and it is far from practical use. Another sodium ion conductor (NASICON) a sensor for the solid electrolyte, which is noteworthy, sensitivity ratio NO 2 / NO = 2~
At 10/1, there is little interference due to CO 2 , O 2, etc., the linearity is good, and almost Nernst slope is shown ("
CHEMICAL SENSOES "1993 Vol.9 Supplement A, pp.81-8
See 4). The working temperature of the sensor using NASICON is 150 ° C.

【0006】固体電解質を用い、作用極と比較極間にな
がれる電流を測定してNOxを測定するガルバニック式
センサの試みがある(BUNSEKI KAGAKU, Vol. 32, 541-5
46(1983)参照)。ガルバニック式センサの場合は固体電
解質を通して両電極間に流れる電流を測定するので、固
体電解質の抵抗が小さいほど感度が向上する。そこで、
無機系固体電解質の場合は加温して微小電流を計測し、
NOx濃度を求める。この場合は電流とNOx濃度が比
例する。
There is an attempt of a galvanic sensor for measuring NOx by measuring a current flowing between a working electrode and a comparison electrode using a solid electrolyte (BUNSEKI KAGAKU, Vol. 32, 541-5).
46 (1983)). In the case of a galvanic sensor, the current flowing between both electrodes through the solid electrolyte is measured, so that the smaller the resistance of the solid electrolyte, the higher the sensitivity. Therefore,
In the case of an inorganic solid electrolyte, it is heated and a minute current is measured,
Determine the NOx concentration. In this case, the current and the NOx concentration are proportional.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】排出源用に実用化して
いる自動計測器は、高精度であるか高価で大型である。
しかし、制御や自動車用には多少精度が低くても、安価
で耐久性が高く、かつ応答速度の早いセンサタイプのも
のが望まれている。環境監視の用途で用いられている定
置観測用自動計測器は高精度であるが、これも高価で大
型化している。しかし、監視員が携帯して任意に計測し
たり、飛行機や気球による高層空気観測、無人海上観
測、トンネル内や室内での観測といったような簡易計測
の用途に適する計測器がなく、ここでもセンサタイプの
ものが望まれている。
The automatic measuring instrument which has been put into practical use as an emission source has high precision, is expensive, and is large in size.
However, there is a demand for a sensor type that is inexpensive, has high durability, and has a high response speed even if the accuracy is somewhat low for control and automobiles. The automatic measuring instruments for stationary observation used for environmental monitoring have high accuracy, but they are also expensive and large. However, there is no measuring instrument suitable for simple measurement such as observation carried by the observer and arbitrarily measuring, high-level air observation by airplane or balloon, unmanned sea observation, observation in tunnel or indoor, and here also sensor A type is desired.

【0008】NASICONを主材料とする固体電解質
型NOxセンサは、感度比をNO2/NO=1/1にし
てNO2とNOを同じ感度で検出し、全窒素酸化物NO
xを検出するための努力がなされているが、現状では困
難であろう。したがって、NASICONを主材料とす
る固体電解質型NOxセンサを排出源用NOxセンサと
して利用するにはNOをNO2に変換することが必要と
なり、また環境用NOxセンサ(NO2のみを測定す
る)として利用するにはNOの干渉があっては使用でき
ないことになる。
A solid electrolyte type NOx sensor whose main material is NASICON has a sensitivity ratio of NO 2 / NO = 1/1 and detects NO 2 and NO with the same sensitivity, and the total nitrogen oxide NO
Efforts have been made to detect x, but at present they will be difficult. Therefore, in order to use the solid electrolyte type NOx sensor whose main material is NASICON as the NOx sensor for the emission source, it is necessary to convert NO into NO 2 and also as an environmental NOx sensor (measuring only NO 2 ). To use it, there is NO interference and it cannot be used.

【0009】酸化物半導体や固体電解質はいずれも高温
で作用させる必要があり、使用温度は例えば前者で約3
00℃、後者で約150℃である。そのため、加熱部を
必要とし、携帯用のセンサとしては実施されていない。
本発明の目的は、常温で使用できるNOxセンサを提供
することである。
Both the oxide semiconductor and the solid electrolyte need to be operated at a high temperature, and the operating temperature is, for example, about 3 in the former case.
The temperature is 00 ° C, and the latter is about 150 ° C. Therefore, it requires a heating unit and is not implemented as a portable sensor.
An object of the present invention is to provide a NOx sensor that can be used at room temperature.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明のNOxセンサは
ポテンショメトリック式であり、固体電解質体の一対の
面の一方の面に作用電極が設けられ、他方の面に比較電
極が設けられており、作用電極側が試料ガスに接触でき
るように露出し、比較電極側がNOxを含まない比較ガ
スに接触させられるように構成されている。
The NOx sensor of the present invention is a potentiometric type, in which a working electrode is provided on one of a pair of surfaces of a solid electrolyte body and a reference electrode is provided on the other surface. The working electrode side is exposed so as to come into contact with the sample gas, and the reference electrode side is brought into contact with the reference gas containing no NOx.

【0011】固体電解質体の好ましい例はハロゲン化銀
であり、好ましいハロゲン化銀は塩化銀、臭化銀又はヨ
ウ化銀である。作用温度は常温から固体電解質の融点未
満の温度で動作させることができる。実用的には加熱部
を必要としない常温での動作が好ましい。固体電解質に
ハロゲン化銀を用いるとしても、単体のハロゲン化銀に
限らず、ハロゲン化銀と硝酸塩、亜硝酸塩もしくは他の
ハロゲン化合物との混合体、混晶体又は溶融体としても
よい。
A preferred example of the solid electrolyte is silver halide, and a preferred silver halide is silver chloride, silver bromide or silver iodide. The operating temperature can be from room temperature to a temperature below the melting point of the solid electrolyte. Practically, the operation at room temperature which does not require a heating part is preferable. Even if silver halide is used for the solid electrolyte, it is not limited to a simple silver halide, but may be a mixture, a mixed crystal or a melt of silver halide and a nitrate, a nitrite or another halogen compound.

【0012】ガルバニック式センサの場合は固体電解質
を通して両電極間に流れるイオン電流を測定するので、
そのイオンを供給するために電極の材質が固体電解質に
依存して制約される。しかし、本発明のNOxセンサは
ポテンショメトリック式であり、固体電解質体をイオン
電流が流れないので、電極の材質に制約を受けない。固
体電解質にハロゲン化銀を用いた場合の電極の例として
は、作用電極が白金又は金、比較電極が白金、金又は銀
である。
In the case of a galvanic sensor, the ionic current flowing between both electrodes through the solid electrolyte is measured,
In order to supply the ions, the material of the electrode is limited depending on the solid electrolyte. However, the NOx sensor of the present invention is a potentiometric type, and since an ionic current does not flow through the solid electrolyte body, the material of the electrode is not restricted. When silver halide is used for the solid electrolyte, the working electrode is platinum or gold, and the reference electrode is platinum, gold or silver.

【0013】[0013]

【作用】固体電解質体を用いる本発明のNOxセンサ
は、常温において感度比NO2/NO=1000/1以
上で、NO2に対し圧倒的に高い感度を有する。またC
2、SO2、O2に対して干渉の影響も少ない。このこ
とから環境測定においてはNOの影響を受けることな
く、NO2を選択的に測定することができる。
The NOx sensor of the present invention using the solid electrolyte has a sensitivity ratio of NO 2 / NO = 1000/1 or more at room temperature, and has an overwhelmingly high sensitivity to NO 2 . Also C
The influence of interference on O 2 , SO 2 , and O 2 is also small. Therefore, NO 2 can be selectively measured without being affected by NO in environmental measurement.

【0014】ポテンショメトリック法(電位差測定法)
は作用極電位e1と比較極電位e2の間の電位差Eを測定
し、固体電解質体にはほとんど電流が流れない測定方法
である。ここで、e2は空気等の一定組成ガスに接して
いると一定電位になる。しかし、e1はNOx濃度に対
応した電位e1’になるので、理論的にはΔE(=e1
1’)を計測することにより、次のネルンスト式から
濃度が求まる。 ΔE=(2.303RT/nF)log(C1/C2) ここで、Rはガス定数、Tは絶対温度、nは荷電数、F
はファラデー定数、C1,C2はそれぞれ電位e1,e1
を示したときのNOx濃度である。
Potentiometric method (potential difference measuring method)
Is a measurement method in which a potential difference E between the working electrode potential e 1 and the comparison electrode potential e 2 is measured, and almost no current flows in the solid electrolyte body. Here, e 2 has a constant potential when it is in contact with a constant composition gas such as air. However, since e 1 becomes the potential e 1 ′ corresponding to the NOx concentration, theoretically ΔE (= e 1
By measuring e 1 '), the concentration can be obtained from the following Nernst equation. ΔE = (2.303RT / nF) log (C 1 / C 2 ) where R is a gas constant, T is an absolute temperature, n is the number of charges, and F is
Is the Faraday constant, and C 1 and C 2 are the potentials e 1 and e 1 ', respectively.
Is the NOx concentration.

【0015】[0015]

【実施例】図1に一実施例を示す。センサ1は図1
(A)に示されるものである。固体電解質体2は直径が
10mm、厚さが5mmの円盤状に成形されており、底
面には作用電極4として約100メッシュの白金製網体
が固着され、作用電極4にはリード線6として直径が
0.01mmの金線が固着されている。固体電解質体2
の上面には比較電極10として銀ペーストが設けられ、
その銀ペーストを介してリード線8として直径が0.0
1mmの金線が圧着されて固着されている。
EXAMPLE FIG. 1 shows an example. The sensor 1 is shown in FIG.
It is shown in (A). The solid electrolyte body 2 is formed in a disk shape having a diameter of 10 mm and a thickness of 5 mm, and a platinum mesh body of about 100 mesh is fixed to the bottom surface as a working electrode 4, and a lead wire 6 is attached to the working electrode 4. A gold wire with a diameter of 0.01 mm is fixed. Solid electrolyte body 2
A silver paste is provided as a reference electrode 10 on the upper surface of
The diameter of the lead wire 8 is 0.0 through the silver paste.
A 1 mm gold wire is crimped and fixed.

【0016】このセンサ1は、図1(B)に示されるよ
うに、比較電極10側がガラス管12内になり、作用電
極4側が露出するように、ガラス管12の先端に無機接
着剤14によって気密を保って固着されている。ガラス
管12は外形の直径が10mmのパイレックス製ガラス
管である。
In this sensor 1, as shown in FIG. 1B, an inorganic adhesive 14 is applied to the tip of the glass tube 12 so that the reference electrode 10 side is inside the glass tube 12 and the working electrode 4 side is exposed. It is fixed airtightly. The glass tube 12 is a Pyrex glass tube having an outer diameter of 10 mm.

【0017】図1のセンサ1のハロゲン化銀固体電解質
体2は、プレス法、溶融法、メッキ法のいずれによって
も製造することができる。プレス法によりAgCl固体
電解質体を成型する例を示すと、成型しようとする固体
電解質体形状の凹部をもつ金型の底に白金製網体を敷
き、その上にAgCl粉末を入れて約1t/cm2でプ
レスする。プレスと同時に網体が固体電解質体2に固着
されて作用電極4となる。成型された固体電解質体2を
金型から取り出し、その固体電解質体2の他方の面にリ
ード線8として金線を圧着と銀ペーストで固着して比較
電極10を形成し、作用電極4にもリード線6として金
線を固着する。
The silver halide solid electrolyte body 2 of the sensor 1 of FIG. 1 can be manufactured by any of the pressing method, the melting method and the plating method. An example of molding an AgCl solid electrolyte body by a pressing method is as follows. A platinum net is laid on the bottom of a mold having a solid electrolyte body-shaped recess to be molded, and AgCl powder is put on the platinum mesh body for about 1 t / t. Press at cm 2 . Simultaneously with the pressing, the net body is fixed to the solid electrolyte body 2 to form the working electrode 4. The molded solid electrolyte body 2 is taken out of the mold, and a gold wire is bonded as a lead wire 8 to the other surface of the solid electrolyte body 2 by pressure bonding and silver paste to form a reference electrode 10, and the working electrode 4 is also formed. A gold wire is fixed as the lead wire 6.

【0018】図1(B)に示されるセンサの評価方法を
説明する。評価装置は図2に示されるものを用いた。図
2で、先端に固体電解質体のNOxセンサ1を固着した
ガラス管12を評価装置のチューブ16の上部にセット
する。評価装置のチューブ16で、センサ1が設けられ
ている部分には測定部炉ヒータ18が設けられ、チュー
ブ16の下部には余熱部の炉ヒータ20が設けられてい
る。ヒータ18と20はそれぞれ温度センサと温調器の
組22,24によって同一温度に温調される。チューブ
16の底部からはボンベ26に入ったNO2もしくはN
Oの測定ガス、又はSO2もしくはCO2などの干渉ガス
と、ボンベ28に入った空気とがガス混合器30を介し
て供給される。ガス混合器30はガス流量が約0.5リ
ットル/分で、測定ガスの混合比が0、20、40、8
0又は100%になるように調節する。センサ1の作用
電極からのリード線6と比較電極からのリード線8が増
幅器32に導かれて試料ガスによる起電力が検出され、
記録計34に出力される。
A method for evaluating the sensor shown in FIG. 1B will be described. The evaluation device used was that shown in FIG. In FIG. 2, a glass tube 12 having a solid electrolyte body NOx sensor 1 fixed at its tip is set on an upper portion of a tube 16 of an evaluation device. In the tube 16 of the evaluation apparatus, a measurement section furnace heater 18 is provided in a portion where the sensor 1 is provided, and a residual heater furnace heater 20 is provided in a lower portion of the tube 16. The heaters 18 and 20 are temperature-controlled at the same temperature by a pair of temperature sensor and temperature controller 22, 24, respectively. From the bottom of the tube 16, NO 2 or N entered the cylinder 26
An O measurement gas or an interference gas such as SO 2 or CO 2 and the air contained in the cylinder 28 are supplied through a gas mixer 30. The gas mixer 30 has a gas flow rate of about 0.5 liter / min, and the measurement gas mixing ratio is 0, 20, 40, 8
Adjust to 0 or 100%. The lead wire 6 from the working electrode of the sensor 1 and the lead wire 8 from the reference electrode are guided to the amplifier 32, and the electromotive force due to the sample gas is detected.
It is output to the recorder 34.

【0019】常温(25℃)での評価結果を図3に示
す。固体電解質体としてAgClを用いた場合とAgI
を用いた場合について評価をした。ともに常温において
NO2に官能し、NOに対し不官能である。またCO2
SO2にも不官能であった。
The evaluation results at room temperature (25 ° C.) are shown in FIG. When AgCl is used as the solid electrolyte body and AgI
Was evaluated for the case of using. Both are functional to NO 2 at room temperature, and are nonfunctional to NO. Also CO 2 ,
It was also unfunctional to SO 2 .

【0020】図4は排ガス計測装置の一例を示したもの
である。NOxセンサ1としては図1(A)に示された
ものを用いることができる。NOxセンサ1はその作用
電極側にダスト除去フィルタ40が接触して装着され、
ダストがセンサ1の表面に付着するのを防止している。
ダスト除去フィルタ40は例えばガラス繊維からなり、
排ガスがそのフィルタ40を通ることによってダストが
除去される。センサ1の比較電極側は試料ガスと接触し
ないように被われている。
FIG. 4 shows an example of the exhaust gas measuring device. As the NOx sensor 1, the one shown in FIG. 1 (A) can be used. The NOx sensor 1 is mounted with the dust removal filter 40 in contact with the working electrode side thereof,
Dust is prevented from adhering to the surface of the sensor 1.
The dust removing filter 40 is made of, for example, glass fiber,
As the exhaust gas passes through the filter 40, dust is removed. The reference electrode side of the sensor 1 is covered so as not to come into contact with the sample gas.

【0021】センサ1とフィルタ40は筒体42に納め
られ、筒体42のフィルタ40側の先端部は細いチュー
ブとなって延び、その先端が開口してサンプリングプロ
ーブ44となって排ガス煙道46に挿入されている。筒
体42はフランジ48で排ガス煙道46に固定して使用
される。
The sensor 1 and the filter 40 are housed in a tubular body 42, and a tip end portion of the tubular body 42 on the filter 40 side extends as a thin tube, and the tip end is opened to serve as a sampling probe 44 and an exhaust gas flue 46. Has been inserted into. The tubular body 42 is used by being fixed to the exhaust gas flue 46 with a flange 48.

【0022】筒体42の基端側には流量調節弁50を介
して吸引ポンプ52が接続されている。筒体42の途中
には、フィルタ40よりも上流側にオゾン供給口が設け
られ、オゾン発生器54によってオゾンを含んだ空気が
試料流量の1%以下の流量で導入されるようになってい
る。オゾン発生器54は無声放電式オゾン発生器であ
り、流量調節弁56を介して計装空気又は大気空気がオ
ゾン発生器54に供給され、その供給された空気中の酸
素が無声放電により約10%がオゾンに変換される。5
8はオゾン発生器54の高圧トランスである。
A suction pump 52 is connected to the base end of the cylindrical body 42 via a flow control valve 50. An ozone supply port is provided on the upstream side of the filter 40 in the middle of the cylindrical body 42, and ozone-containing air is introduced by an ozone generator 54 at a flow rate of 1% or less of the sample flow rate. . The ozone generator 54 is a silent discharge ozone generator, and instrument air or atmospheric air is supplied to the ozone generator 54 via a flow rate control valve 56, and the oxygen in the supplied air is about 10 due to silent discharge. % Is converted to ozone. 5
Reference numeral 8 is a high voltage transformer of the ozone generator 54.

【0023】図4の計測装置では、オゾン発生器54か
ら約10%のオゾンを含んだ空気を試料ガス流量の1%
以下程度の流量にして供給しながら、吸引ポンプ52か
ら例えば10リットル/分程度の流量で排ガスをサンプ
リングプローブ44から吸入する。試料ガス中のNO2
以外の窒素酸化物はオゾンにより酸化されてNO2とな
り、フィルタ40を通ってダストが除去された試料ガス
がセンサ1の作用電極側に接触し、その起電力が増幅器
32で検出され増幅されて出力される。
In the measuring apparatus shown in FIG. 4, the air containing about 10% ozone from the ozone generator 54 is 1% of the sample gas flow rate.
The exhaust gas is sucked from the sampling probe 44 from the suction pump 52 at a flow rate of, for example, about 10 l / min while being supplied at a flow rate of about the following. NO 2 in sample gas
Nitrogen oxides other than the above are oxidized by ozone to NO 2 and the sample gas from which dust is removed through the filter 40 contacts the working electrode side of the sensor 1, and the electromotive force thereof is detected by the amplifier 32 and amplified. Is output.

【0024】図5は大気測定などに好都合なNOx計測
装置の一例を示したものである。この場合も、NOxセ
ンサ1としては図1(A)に示されたものを用いること
ができる。オゾン発生器60は紫外線式オゾン発生器で
あり、低圧水銀灯61が設けられている。低圧水銀灯6
1は185nmの光を発することが必要である。大気を
導入するプローブ64につながる流路にダストフィルタ
66を介して吸引ポンプ68が設けられ、吸引ポンプ6
8で吸入された大気がオゾン発生器60に導かれ、オゾ
ン発生器60を経た試料ガスがNOxセンサ1の作用電
極側に接触する。低圧水銀灯による紫外線により、次の
式によりオゾンが発生し、NOがNO2に酸化される。 O2 + UV(185nm) → 2O O + O2 → O3 NO + O3 → NO2 + O2 鎖線で囲まれた部分を計測ユニットとして組み立ててお
けば、使用に便利である。
FIG. 5 shows an example of a NOx measuring device which is convenient for atmospheric measurement. Also in this case, the NOx sensor 1 shown in FIG. 1A can be used. The ozone generator 60 is an ultraviolet ozone generator and is provided with a low pressure mercury lamp 61. Low-pressure mercury lamp 6
1 needs to emit light of 185 nm. A suction pump 68 is provided through a dust filter 66 in a flow path connected to the probe 64 for introducing the atmosphere, and the suction pump 6
The air sucked in 8 is guided to the ozone generator 60, and the sample gas passing through the ozone generator 60 contacts the working electrode side of the NOx sensor 1. The ultraviolet rays generated by the low-pressure mercury lamp generate ozone according to the following equation, and NO is oxidized into NO 2 . O 2 + UV (185 nm) → 2O O + O 2 → O 3 NO + O 3 → NO 2 + O 2 It is convenient to use if the part surrounded by the chain line is assembled as a measuring unit.

【0025】紫外線式オゾン発生器は無声放電式に比べ
てオゾン発生量が少ないので、環境測定用に適する。オ
ゾン発生器をオンにすれば全窒素酸化物NOxを測定す
ることができ、オゾン発生器をオフにすればNO2のみ
を測定することができる。このように、本発明のNOx
センサはNO2に選択的に感度を有するので、オゾン発
生器のオン・オフの切換えによってNOx測定とNO2
測定を切り換えることが可能になる。
The ultraviolet ozone generator is suitable for environmental measurement because it produces less ozone than the silent discharge type. When the ozone generator is turned on, total nitrogen oxide NOx can be measured, and when the ozone generator is turned off, only NO 2 can be measured. Thus, the NOx of the present invention
The sensor has a selectively sensitive to NO 2, NOx measurement and NO 2 by switching the on-off the ozone generator
It is possible to switch the measurement.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明は、固体電解質体の一対の面の一
方の面に作用電極を設け、他方の面に比較電極を設け
て、作用電極側を試料ガスに接触させてポテンショメト
リック法により両電極間の電位差を測定するようにした
ので、常温又は低加温の状態でNO2に官能しNOに不
官能のNOxセンサを得ることができる。従来のように
高温に加熱しなくてもすむので、電池駆動のNOxモニ
タとして実現することも可能であり、またトンネル内、
海上又は上空などで使用する無人モニタとしても利用す
ることができるようになる。
According to the present invention, a working electrode is provided on one surface of a pair of surfaces of a solid electrolyte body, a reference electrode is provided on the other surface, and the working electrode side is brought into contact with a sample gas by a potentiometric method. Since the potential difference between both electrodes is measured, it is possible to obtain a NOx sensor which is functional to NO 2 and nonfunctional to NO at room temperature or at low heating conditions. Since it does not need to be heated to a high temperature as in the past, it can be realized as a battery-powered NOx monitor.
It can also be used as an unmanned monitor used at sea or in the sky.

【0027】また、ポテンショメトリック法により測定
するので、ガルバニック法に比べて次のような利点を有
している。 (1)電位差はガス、電極、固体電解質の3相界面の相
互作用だけに依存するため、ポテンショメトリック法で
は常温測定が可能である。これに対し、ガルバニック法
では加温することにより抵抗が小さくなって感度が向上
し、常温では抵抗が大きくて計測が困難である。 (2)ポテンショメトリック法ではネルンスト式に従っ
て温度補正が可能であるため、計測技術が容易である。
しかし、ガルバニック法では材料によって抵抗値が変化
するため、センサ温度変化の補正をしにくい。
Since the potentiometric method is used for the measurement, it has the following advantages over the galvanic method. (1) Since the potential difference depends only on the interaction of the three-phase interface of the gas, the electrode, and the solid electrolyte, it can be measured at room temperature by the potentiometric method. On the other hand, in the galvanic method, the resistance is reduced by heating and the sensitivity is improved, and the resistance is large at room temperature, which makes measurement difficult. (2) With the potentiometric method, the temperature can be corrected according to the Nernst equation, so the measurement technique is easy.
However, in the galvanic method, it is difficult to correct the sensor temperature change because the resistance value changes depending on the material.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】一実施例のNOxセンサを示す図であり、
(A)は正面断面図、(B)はガラス管に取りつけた状
態のNOxセンサを示す正面断面図である。
FIG. 1 is a diagram showing a NOx sensor according to an embodiment,
(A) is a front sectional view, and (B) is a front sectional view showing the NOx sensor attached to a glass tube.

【図2】同実施例のNOxセンサの評価装置を示す概略
構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a NOx sensor evaluation apparatus of the same embodiment.

【図3】同実施例のNOxセンサの出力特性を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram showing output characteristics of the NOx sensor of the same example.

【図4】本発明のNOxセンサを用いたNOx計測装置
の一例を示す概略構成図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an example of a NOx measuring device using the NOx sensor of the present invention.

【図5】本発明のNOxセンサを用いたNOx計測装置
の他の例を示す概略構成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing another example of a NOx measuring device using the NOx sensor of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 NOxセンサ 2 AgCl固体電解質体 4 作用電極 6,8 リード線 10 比較電極 1 NOx sensor 2 AgCl solid electrolyte body 4 Working electrode 6,8 Lead wire 10 Reference electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上林 孝哲 京都府京都市中京区西ノ京桑原町1番地 株式会社島津製作所三条工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takanori Uebayashi 1 Nishinokyo Kuwabara-cho, Nakagyo-ku, Kyoto City, Kyoto Prefecture Shimazu Corporation Sanjo Factory

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体電解質体の一対の面の一方の面に作
用電極が設けられ、他方の面に比較電極が設けられてお
り、作用電極側が試料ガスに接触できるように露出し、
比較電極側がNOxを含まない比較ガスに接触させられ
ることを特徴とするポテンショメトリック式NOxセン
サ。
1. A working electrode is provided on one surface of a pair of surfaces of a solid electrolyte body, and a reference electrode is provided on the other surface, and the working electrode side is exposed so as to come into contact with a sample gas,
A potentiometric NOx sensor, wherein the reference electrode side is brought into contact with a reference gas containing no NOx.
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