JPH10300703A - 低濃度ＮＯｘ計測器 - Google Patents
低濃度ＮＯｘ計測器Info
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- JPH10300703A JPH10300703A JP9110863A JP11086397A JPH10300703A JP H10300703 A JPH10300703 A JP H10300703A JP 9110863 A JP9110863 A JP 9110863A JP 11086397 A JP11086397 A JP 11086397A JP H10300703 A JPH10300703 A JP H10300703A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nox
- concentration
- gas
- module
- sensor element
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】被測定ガス好ましくは大気中の低濃度のＮＯｘ
濃度を精度良く測定することができる低濃度ＮＯｘ計測
器を提供する。 【解決手段】被測定ガスを外部から計測器内へ導入する
ための導入モジュール１１と、導入モジュール１１で導
入した被測定ガスの湿度を調整するための調湿モジュー
ル２１と、調湿モジュール２１で湿度を調整した被測定
ガス中のＮＯｘ濃度を測定するための、ＮＯｘを含む被
測定ガスが接触することによりそのＮＯｘ成分に応じて
抵抗が変化する金属酸化物半導体からなるセンサ素子を
備えるＮＯｘ測定モジュール３１と、ＮＯｘ測定モジュ
ール３１のセンサ素子で測定した抵抗値に基づきＮＯｘ
濃度を演算するとともに、調湿モジュールおよびＮＯｘ
測定モジュールの動作を制御するための濃度演算制御モ
ジュール４１とから低濃度ＮＯｘ計測器を構成する。
濃度を精度良く測定することができる低濃度ＮＯｘ計測
器を提供する。 【解決手段】被測定ガスを外部から計測器内へ導入する
ための導入モジュール１１と、導入モジュール１１で導
入した被測定ガスの湿度を調整するための調湿モジュー
ル２１と、調湿モジュール２１で湿度を調整した被測定
ガス中のＮＯｘ濃度を測定するための、ＮＯｘを含む被
測定ガスが接触することによりそのＮＯｘ成分に応じて
抵抗が変化する金属酸化物半導体からなるセンサ素子を
備えるＮＯｘ測定モジュール３１と、ＮＯｘ測定モジュ
ール３１のセンサ素子で測定した抵抗値に基づきＮＯｘ
濃度を演算するとともに、調湿モジュールおよびＮＯｘ
測定モジュールの動作を制御するための濃度演算制御モ
ジュール４１とから低濃度ＮＯｘ計測器を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＮＯｘを含む被測
定ガスが接触することによりそのＮＯｘ成分に応じて抵
抗が変化する金属酸化物半導体からなるセンサ素子を使
用するＮＯｘ計測器に関し、特に大気中の低濃度のＮＯ
ｘ濃度をＮＯ濃度およびＮＯ2 濃度毎に検知するのに好
適な低濃度ＮＯｘ計測器に関するものである。
定ガスが接触することによりそのＮＯｘ成分に応じて抵
抗が変化する金属酸化物半導体からなるセンサ素子を使
用するＮＯｘ計測器に関し、特に大気中の低濃度のＮＯ
ｘ濃度をＮＯ濃度およびＮＯ2 濃度毎に検知するのに好
適な低濃度ＮＯｘ計測器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、焼却炉の燃焼排ガス等のＮＯｘを
含む被測定ガス中のＮＯｘ濃度を測定する方法として、
例えば煙道中のＮＯｘを含む被測定ガスをサンプリング
し、サンプリングしたガスを光学式測定器を用いて計測
する方法が行われている。しかし、上述した光学式の測
定器は高価であり、またサンプリングが必要なため応答
性が悪くなる問題があった。
含む被測定ガス中のＮＯｘ濃度を測定する方法として、
例えば煙道中のＮＯｘを含む被測定ガスをサンプリング
し、サンプリングしたガスを光学式測定器を用いて計測
する方法が行われている。しかし、上述した光学式の測
定器は高価であり、またサンプリングが必要なため応答
性が悪くなる問題があった。
【０００３】上記問題を解決するための技術として、煙
道直入型半導体センサが近年使用されている。例えば、
特開平６−２２２０２８号公報において、所定のペロプ
スカイト型酸化物からなる感応部と、この感応部の導電
性を測定するための導電性測定部とを備えるＮＯｘセン
サが開示されている。
道直入型半導体センサが近年使用されている。例えば、
特開平６−２２２０２８号公報において、所定のペロプ
スカイト型酸化物からなる感応部と、この感応部の導電
性を測定するための導電性測定部とを備えるＮＯｘセン
サが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た煙道直入型半導体センサにおいても、ＮＯｘ以外に被
測定ガス中に含まれるＯ2 およびＣＯのＮＯｘ測定値に
対する干渉について全く対策をとっていなかった。ま
た、感応部は、通常ＮＯｘ（ＮＯ2 ＋ＮＯ）の存在する
量すなわち濃度に応じて抵抗値が変化する。しかし、Ｎ
Ｏ2 とＮＯの存在する量（濃度）の比、言い換えるとＮ
Ｏ2 とＮＯの分圧の比が異なると、同じＮＯｘ量であっ
ても感応部で測定した抵抗値が変化する問題があった。
そのため、被測定ガス中のＮＯｘのみを選択的に測定し
ているとは考え難く、上述した煙道直入型半導体センサ
は、光学式のものに比べて安価で応答性が良いものの、
被測定ガス中のＮＯｘ濃度を選択的かつ高精度で測定で
きない問題があった。
た煙道直入型半導体センサにおいても、ＮＯｘ以外に被
測定ガス中に含まれるＯ2 およびＣＯのＮＯｘ測定値に
対する干渉について全く対策をとっていなかった。ま
た、感応部は、通常ＮＯｘ（ＮＯ2 ＋ＮＯ）の存在する
量すなわち濃度に応じて抵抗値が変化する。しかし、Ｎ
Ｏ2 とＮＯの存在する量（濃度）の比、言い換えるとＮ
Ｏ2 とＮＯの分圧の比が異なると、同じＮＯｘ量であっ
ても感応部で測定した抵抗値が変化する問題があった。
そのため、被測定ガス中のＮＯｘのみを選択的に測定し
ているとは考え難く、上述した煙道直入型半導体センサ
は、光学式のものに比べて安価で応答性が良いものの、
被測定ガス中のＮＯｘ濃度を選択的かつ高精度で測定で
きない問題があった。
【０００５】また、この問題を解決するために、本出願
人は特開平８−２７８２７２号公報において、酸化物か
らなるセンサ素子の上流側に設けたＮＯ／ＮＯ2分圧比
を平衡状態にしＣＯを除去するための触媒と、温度調節
用ヒータと、校正用のＯ2 センサとを備えるＮＯｘセン
サを開示している。しかし、このＮＯｘセンサも測定対
象が上述した従来例と同様に焼却炉の燃焼排ガスであ
り、本発明で目的とする大気中の低濃度のＮＯｘ濃度を
測定するには、最良の構成とは言い難く、不十分な問題
があった。
人は特開平８−２７８２７２号公報において、酸化物か
らなるセンサ素子の上流側に設けたＮＯ／ＮＯ2分圧比
を平衡状態にしＣＯを除去するための触媒と、温度調節
用ヒータと、校正用のＯ2 センサとを備えるＮＯｘセン
サを開示している。しかし、このＮＯｘセンサも測定対
象が上述した従来例と同様に焼却炉の燃焼排ガスであ
り、本発明で目的とする大気中の低濃度のＮＯｘ濃度を
測定するには、最良の構成とは言い難く、不十分な問題
があった。
【０００６】本発明の目的は上述した課題を解消して、
被測定ガス好ましくは大気中の低濃度のＮＯｘ濃度を精
度良く測定することができる低濃度ＮＯｘ計測器を提供
しようとするものである。
被測定ガス好ましくは大気中の低濃度のＮＯｘ濃度を精
度良く測定することができる低濃度ＮＯｘ計測器を提供
しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の低濃度ＮＯｘ計
測器は、被測定ガスを外部から計測器内へ導入するため
の導入モジュールと、導入モジュールで導入した被測定
ガスの湿度を調整するための調湿モジュールと、調湿モ
ジュールで湿度を調整した被測定ガス中のＮＯｘ濃度を
測定するための、ＮＯｘを含む被測定ガスが接触するこ
とによりそのＮＯｘ成分に応じて抵抗が変化する金属酸
化物半導体からなるセンサ素子を備えるＮＯｘ測定モジ
ュールと、ＮＯｘ測定モジュールのセンサ素子で測定し
た抵抗値に基づきＮＯｘ濃度を演算するとともに、調湿
モジュールおよびＮＯｘ測定モジュールの動作を制御す
るための濃度演算制御モジュールとを備えることを特徴
とするものである。
測器は、被測定ガスを外部から計測器内へ導入するため
の導入モジュールと、導入モジュールで導入した被測定
ガスの湿度を調整するための調湿モジュールと、調湿モ
ジュールで湿度を調整した被測定ガス中のＮＯｘ濃度を
測定するための、ＮＯｘを含む被測定ガスが接触するこ
とによりそのＮＯｘ成分に応じて抵抗が変化する金属酸
化物半導体からなるセンサ素子を備えるＮＯｘ測定モジ
ュールと、ＮＯｘ測定モジュールのセンサ素子で測定し
た抵抗値に基づきＮＯｘ濃度を演算するとともに、調湿
モジュールおよびＮＯｘ測定モジュールの動作を制御す
るための濃度演算制御モジュールとを備えることを特徴
とするものである。
【０００８】本発明では、ＮＯｘ測定モジュールにおい
て、ＮＯ／ＮＯ2 の分圧比を平衡状態にする触媒を通過
する前の大気と通過した後の大気を、各別のセンサ素子
に接触するよう構成すること、および、その他の吸引モ
ジュール、調湿モジュール、濃度演算制御モジュールを
最適化することで、低濃度のＮＯｘを含む被測定ガス中
のＮＯｘ濃度を高精度で測定することができる。
て、ＮＯ／ＮＯ2 の分圧比を平衡状態にする触媒を通過
する前の大気と通過した後の大気を、各別のセンサ素子
に接触するよう構成すること、および、その他の吸引モ
ジュール、調湿モジュール、濃度演算制御モジュールを
最適化することで、低濃度のＮＯｘを含む被測定ガス中
のＮＯｘ濃度を高精度で測定することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は本発明の低濃度ＮＯｘ計測
器の一構成の概要を示す図である。図１に示す例におい
て、本発明の低濃度ＮＯｘ計測器１は、被測定ガスを外
部から計測器内へ導入するための導入モジュール１１
と、導入モジュール１１で導入した被測定ガスの湿度を
調整するための調湿モジュール２１と、調湿モジュール
２１で湿度を調整した被測定ガス中のＮＯｘ濃度を測定
するための、ＮＯｘを含む被測定ガスが接触することに
よりそのＮＯｘ成分に応じて抵抗が変化する金属酸化物
半導体からなるセンサ素子を備えるＮＯｘ測定モジュー
ル３１と、ＮＯｘ測定モジュール３１のセンサ素子で測
定した抵抗値に基づきＮＯｘ濃度を演算するとともに、
調湿モジュール２１およびＮＯｘ測定モジュール３１を
制御するための濃度演算制御モジュール４１とから構成
されている。また、図１に示す低濃度ＮＯｘ計測器１で
は、計測器の周囲の温度を一定にする温度制御装置５１
と、ＮＯｘ測定モジュール３１のセンサ素子の出力校正
を行うときに用いられる校正ガスを供給するため校正ガ
ス供給モジュール６１とを備えている。温度制御モジュ
ール５１と校正モジュール６１とは必要に応じて設ける
ことができる。
器の一構成の概要を示す図である。図１に示す例におい
て、本発明の低濃度ＮＯｘ計測器１は、被測定ガスを外
部から計測器内へ導入するための導入モジュール１１
と、導入モジュール１１で導入した被測定ガスの湿度を
調整するための調湿モジュール２１と、調湿モジュール
２１で湿度を調整した被測定ガス中のＮＯｘ濃度を測定
するための、ＮＯｘを含む被測定ガスが接触することに
よりそのＮＯｘ成分に応じて抵抗が変化する金属酸化物
半導体からなるセンサ素子を備えるＮＯｘ測定モジュー
ル３１と、ＮＯｘ測定モジュール３１のセンサ素子で測
定した抵抗値に基づきＮＯｘ濃度を演算するとともに、
調湿モジュール２１およびＮＯｘ測定モジュール３１を
制御するための濃度演算制御モジュール４１とから構成
されている。また、図１に示す低濃度ＮＯｘ計測器１で
は、計測器の周囲の温度を一定にする温度制御装置５１
と、ＮＯｘ測定モジュール３１のセンサ素子の出力校正
を行うときに用いられる校正ガスを供給するため校正ガ
ス供給モジュール６１とを備えている。温度制御モジュ
ール５１と校正モジュール６１とは必要に応じて設ける
ことができる。
【００１０】図１に示す低濃度ＮＯｘ計測器１におい
て、被測定ガスである大気は導入モジュール１１により
計測器内へ導入される。次に、導入された大気は調湿モ
ジュール２１に供給され、ここで大気の湿度を調整す
る。次に、湿度を調整した被測定ガスはＮＯｘ測定モジ
ュール３１に供給される。ＮＯｘ測定モジュール３１に
は、ＮＯｘを含む大気が接触することによりそのＮＯｘ
成分に応じて抵抗が変化する金属酸化物半導体からなる
センサ素子を備えている。そのため、大気中のＮＯｘ濃
度に応じてセンサ素子から抵抗値を読み取ることができ
る。得られたセンサ素子からの抵抗値は濃度演算制御モ
ジュール４１に供給される。ここで、供給された抵抗値
から、予め求めた抵抗値とＮＯｘ濃度との関係に基づ
き、ＮＯｘ濃度を、センサ素子の構成によってはＮＯ濃
度およびＮＯ2 濃度を、求めることができる。この抵抗
値とＮＯｘ濃度との関係は、本ＮＯｘ計測器を使用し、
時間が経過すると変化していくので、校正ガス供給モジ
ュール６１を使用して、センサ素子からの出力校正を行
う。また、温度制御装置５１は、計測器の周囲の温度を
一定の値に保つために利用される。
て、被測定ガスである大気は導入モジュール１１により
計測器内へ導入される。次に、導入された大気は調湿モ
ジュール２１に供給され、ここで大気の湿度を調整す
る。次に、湿度を調整した被測定ガスはＮＯｘ測定モジ
ュール３１に供給される。ＮＯｘ測定モジュール３１に
は、ＮＯｘを含む大気が接触することによりそのＮＯｘ
成分に応じて抵抗が変化する金属酸化物半導体からなる
センサ素子を備えている。そのため、大気中のＮＯｘ濃
度に応じてセンサ素子から抵抗値を読み取ることができ
る。得られたセンサ素子からの抵抗値は濃度演算制御モ
ジュール４１に供給される。ここで、供給された抵抗値
から、予め求めた抵抗値とＮＯｘ濃度との関係に基づ
き、ＮＯｘ濃度を、センサ素子の構成によってはＮＯ濃
度およびＮＯ2 濃度を、求めることができる。この抵抗
値とＮＯｘ濃度との関係は、本ＮＯｘ計測器を使用し、
時間が経過すると変化していくので、校正ガス供給モジ
ュール６１を使用して、センサ素子からの出力校正を行
う。また、温度制御装置５１は、計測器の周囲の温度を
一定の値に保つために利用される。
【００１１】図１に示す構成の低濃度ＮＯｘ計測器１に
よれば、従来から燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度測定に有効
であることが知られている金属酸化物半導体からなるセ
ンサ素子をＮＯｘ測定モジュール３１として使用するこ
とを前提として、他の構成を最適化し、導入モジュール
１１、調湿モジュール２１、濃度演算制御モジュール４
１と組み合わせて低濃度ＮＯｘ計測器１を構成すること
で、低濃度のＮＯｘを含む被測定ガス中の好ましくは大
気中のＮＯｘ濃度を高精度で求めることができる。
よれば、従来から燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度測定に有効
であることが知られている金属酸化物半導体からなるセ
ンサ素子をＮＯｘ測定モジュール３１として使用するこ
とを前提として、他の構成を最適化し、導入モジュール
１１、調湿モジュール２１、濃度演算制御モジュール４
１と組み合わせて低濃度ＮＯｘ計測器１を構成すること
で、低濃度のＮＯｘを含む被測定ガス中の好ましくは大
気中のＮＯｘ濃度を高精度で求めることができる。
【００１２】図２は図１に示す本発明の低濃度ＮＯｘ計
測器の詳細な構成を示す図である。図２に示す例におい
て、図１に示す例と同一の部材には同一の符号を付し、
その説明を省略する。図２に示す例において、導入モジ
ュール１１は、大気の流れの上流側から、異物を除去す
るためのダストフィルタ１２、ポンプ１３、減圧弁１
４、流量計１５を設け、被測定ガスとしての大気が常に
一定量供給されるように構成されている。ダストフィル
タ１２としては、例えば０．５μｍ以上の粒径のダスト
を除去できるものを使用する。ポンプ１３としては、１
分間当たりの流量を１〜３Ｌと制御できる能力を有する
ものを使用する。そして、流量計１５を通過する大気の
流量が最大でも１分間当たり２００ｃｃ好ましくは１０
０ｃｃとなるよう制御している。
測器の詳細な構成を示す図である。図２に示す例におい
て、図１に示す例と同一の部材には同一の符号を付し、
その説明を省略する。図２に示す例において、導入モジ
ュール１１は、大気の流れの上流側から、異物を除去す
るためのダストフィルタ１２、ポンプ１３、減圧弁１
４、流量計１５を設け、被測定ガスとしての大気が常に
一定量供給されるように構成されている。ダストフィル
タ１２としては、例えば０．５μｍ以上の粒径のダスト
を除去できるものを使用する。ポンプ１３としては、１
分間当たりの流量を１〜３Ｌと制御できる能力を有する
ものを使用する。そして、流量計１５を通過する大気の
流量が最大でも１分間当たり２００ｃｃ好ましくは１０
０ｃｃとなるよう制御している。
【００１３】調湿モジュール２１は、調湿装置としての
パーマピュアドライヤ２２（商品名）を中心に構成さ
れ、このパーマピュアドライヤ２２に調湿用の大気を流
すためのフィルタ２３、２セットの乾燥装置２４−１、
２４−２、流量計２５、ポンプ２６を設けて構成されて
いる。また、各乾燥装置２４−１、２４−２は各別に温
度計およびヒータを備え、濃度演算制御モジュール４１
の制御のもとに制御部２７により、各乾燥装置２４−
１、２４−２の温度を調整している。なお、ここで乾燥
装置を２つ設けた理由は、連続してＮＯｘ測定を行うた
めである。つまり、一方の乾燥装置を用いている場合に
は、残りの一方は、内部のシリカゲルを加熱により乾燥
させている。これらの制御も濃度演算制御モジュール４
１で制御されている。調湿モジュール２１では、例えば
空気の含有水分量を露点（−２０℃）±０．２℃に制御
することで、０．１％±０．００５％の湿度に保つこと
が好ましい。フィルタ２３、乾燥装置２４−１、２４−
２、流量計２５、ポンプ２６によりパーマピュアドライ
ヤ２２に流される大気は、一例として１分間当たり５０
０ｃｃである。本発明のように低濃度のＮＯｘ濃度を高
精度で測定するためには、水分量を一定にすることが重
要であり、そのために本発明では調湿モジュール２１を
設けている。
パーマピュアドライヤ２２（商品名）を中心に構成さ
れ、このパーマピュアドライヤ２２に調湿用の大気を流
すためのフィルタ２３、２セットの乾燥装置２４−１、
２４−２、流量計２５、ポンプ２６を設けて構成されて
いる。また、各乾燥装置２４−１、２４−２は各別に温
度計およびヒータを備え、濃度演算制御モジュール４１
の制御のもとに制御部２７により、各乾燥装置２４−
１、２４−２の温度を調整している。なお、ここで乾燥
装置を２つ設けた理由は、連続してＮＯｘ測定を行うた
めである。つまり、一方の乾燥装置を用いている場合に
は、残りの一方は、内部のシリカゲルを加熱により乾燥
させている。これらの制御も濃度演算制御モジュール４
１で制御されている。調湿モジュール２１では、例えば
空気の含有水分量を露点（−２０℃）±０．２℃に制御
することで、０．１％±０．００５％の湿度に保つこと
が好ましい。フィルタ２３、乾燥装置２４−１、２４−
２、流量計２５、ポンプ２６によりパーマピュアドライ
ヤ２２に流される大気は、一例として１分間当たり５０
０ｃｃである。本発明のように低濃度のＮＯｘ濃度を高
精度で測定するためには、水分量を一定にすることが重
要であり、そのために本発明では調湿モジュール２１を
設けている。
【００１４】ＮＯｘ測定モジュール３１は、チャンバ３
２内に、大気の流れの上流側からセンサ素子３３−１、
触媒３４、センサ素子３３−２を設けて構成されてい
る。各センサ素子３３−１、３３−２は濃度演算制御モ
ジュール４１と接続されており、各センサ素子３３−
１、３３−２で測定した測定値を濃度演算制御モジュー
ル４１に供給できるよう構成している。各センサ素子３
３−１、３３−２は各別に温度計およびヒータを備え、
濃度演算制御モジュール４１の制御のもとに制御部３５
により、各センサ素子３３−１、３３−２の温度を調整
している。同様に、チャンバ３２は温度計およびヒータ
を備え、濃度演算制御モジュール４１の制御のもとに制
御部３６により、触媒３４の温度を調整している。
２内に、大気の流れの上流側からセンサ素子３３−１、
触媒３４、センサ素子３３−２を設けて構成されてい
る。各センサ素子３３−１、３３−２は濃度演算制御モ
ジュール４１と接続されており、各センサ素子３３−
１、３３−２で測定した測定値を濃度演算制御モジュー
ル４１に供給できるよう構成している。各センサ素子３
３−１、３３−２は各別に温度計およびヒータを備え、
濃度演算制御モジュール４１の制御のもとに制御部３５
により、各センサ素子３３−１、３３−２の温度を調整
している。同様に、チャンバ３２は温度計およびヒータ
を備え、濃度演算制御モジュール４１の制御のもとに制
御部３６により、触媒３４の温度を調整している。
【００１５】また、センサ素子３３−１，３３−２がＮ
Ｏｘ成分に応じて抵抗変化するだけでなく、大気中に存
在する微量なアンモニアガスに対しても抵抗変化する場
合は、予めアンモニア除去モジュール（図示せず）によ
り処理することが好ましい。このアンモニアモジュール
は例えばクエン酸や葎酸等の有機酸またはリン酸、硼酸
などの無機酸の微粉末を付けたフィルターを具備してお
り、ここでアンモニアを塩として反応除去する。さら
に、センサ素子３３−１，３３−２がＮＯｘ成分に応じ
て抵抗変化するだけでなく、大気中に存在する微量なオ
ゾンガスに対しても抵抗変化する場合、予めオゾン除去
モジュール（図示せず）により処理することが好まし
い。このオゾン除去モジュールは例えばオゾン分解触媒
として既知のカロライトなどを具備しており、ここでオ
ゾンは酸素として分解処理される。
Ｏｘ成分に応じて抵抗変化するだけでなく、大気中に存
在する微量なアンモニアガスに対しても抵抗変化する場
合は、予めアンモニア除去モジュール（図示せず）によ
り処理することが好ましい。このアンモニアモジュール
は例えばクエン酸や葎酸等の有機酸またはリン酸、硼酸
などの無機酸の微粉末を付けたフィルターを具備してお
り、ここでアンモニアを塩として反応除去する。さら
に、センサ素子３３−１，３３−２がＮＯｘ成分に応じ
て抵抗変化するだけでなく、大気中に存在する微量なオ
ゾンガスに対しても抵抗変化する場合、予めオゾン除去
モジュール（図示せず）により処理することが好まし
い。このオゾン除去モジュールは例えばオゾン分解触媒
として既知のカロライトなどを具備しており、ここでオ
ゾンは酸素として分解処理される。
【００１６】触媒３４は、ＮＯ／ＮＯ2 の分圧比を平衡
状態にし、且つＣＯ等の可燃性ガスを燃焼除去するため
に使用される。触媒３４としては、貴金属または金属酸
化物を使用することが好ましい。貴金属としては、白
金、ロジュームまたは金を、また金属酸化物としては、
酸化マンガン、酸化コバルトまたは酸化錫を使用すると
さらに好ましい。また、センサ素子３３−１、３３−２
は、ＮＯｘを含む被測定ガスが接触することによりその
ＮＯｘ成分に応じて抵抗が変化する酸化物を、ヒータを
内蔵したセラミック基板の表面に設けて構成される。ヒ
ータは濃度演算モジュール４１の制御のもと制御部３５
により加熱される。このような酸化物としては金属酸化
物半導体を使用することが好ましく、その中でもＳｎＯ
2 単独またはＳｎＯ2 と好ましくはＴａおよびＲｈから
なる添加物の混合物を使用することがさらに好ましい。
センサ素子３３−１、３３−２は同一の構成を有してお
り、センサ素子３３−１、３３−２は上記酸化物から構
成されていれば、構成、形状等の他の要件は従来から公
知のものと同じものを使用することができる。
状態にし、且つＣＯ等の可燃性ガスを燃焼除去するため
に使用される。触媒３４としては、貴金属または金属酸
化物を使用することが好ましい。貴金属としては、白
金、ロジュームまたは金を、また金属酸化物としては、
酸化マンガン、酸化コバルトまたは酸化錫を使用すると
さらに好ましい。また、センサ素子３３−１、３３−２
は、ＮＯｘを含む被測定ガスが接触することによりその
ＮＯｘ成分に応じて抵抗が変化する酸化物を、ヒータを
内蔵したセラミック基板の表面に設けて構成される。ヒ
ータは濃度演算モジュール４１の制御のもと制御部３５
により加熱される。このような酸化物としては金属酸化
物半導体を使用することが好ましく、その中でもＳｎＯ
2 単独またはＳｎＯ2 と好ましくはＴａおよびＲｈから
なる添加物の混合物を使用することがさらに好ましい。
センサ素子３３−１、３３−２は同一の構成を有してお
り、センサ素子３３−１、３３−２は上記酸化物から構
成されていれば、構成、形状等の他の要件は従来から公
知のものと同じものを使用することができる。
【００１７】以下、上述した構成の本発明の低濃度ＮＯ
ｘ計測器１におけるＮＯｘ濃度測定方法を以下に説明す
る。まず、センサ素子３３−１、３３−２の温度Ｔが好
ましくは５００℃≦Ｔ≦８００℃となるよう制御部３５
で制御するとともに、触媒３４の温度を触媒３４が活性
化する例えば３８０℃の温度に制御部３６により制御す
る。この状態で、ＮＯｘを含む大気がチャンバ３２内に
供給される。供給された空気は、まずセンサ素子３３−
１と接触して、その抵抗値を測定される。次に、触媒３
４を通過することで、大気中のＮＯ／ＮＯ2 の分圧比が
平衡状態となるとともに、大気中のＣＯ等の可燃成分が
除去される。このようにしてＮＯ／ＮＯ2 の分圧比が平
衡状態で可燃成分が除去された大気が、センサ素子３３
−２と接触して、その抵抗値を測定される。センサ素子
３３−１、３３−２で測定した触媒３４通過前後の抵抗
値からＮＯ濃度及びＮＯ2 濃度を求める方法は、以下の
通りである。
ｘ計測器１におけるＮＯｘ濃度測定方法を以下に説明す
る。まず、センサ素子３３−１、３３−２の温度Ｔが好
ましくは５００℃≦Ｔ≦８００℃となるよう制御部３５
で制御するとともに、触媒３４の温度を触媒３４が活性
化する例えば３８０℃の温度に制御部３６により制御す
る。この状態で、ＮＯｘを含む大気がチャンバ３２内に
供給される。供給された空気は、まずセンサ素子３３−
１と接触して、その抵抗値を測定される。次に、触媒３
４を通過することで、大気中のＮＯ／ＮＯ2 の分圧比が
平衡状態となるとともに、大気中のＣＯ等の可燃成分が
除去される。このようにしてＮＯ／ＮＯ2 の分圧比が平
衡状態で可燃成分が除去された大気が、センサ素子３３
−２と接触して、その抵抗値を測定される。センサ素子
３３−１、３３−２で測定した触媒３４通過前後の抵抗
値からＮＯ濃度及びＮＯ2 濃度を求める方法は、以下の
通りである。
【００１８】触媒３４を通過した空気は、ＮＯ／ＮＯ2
が一定で、ＮＯｘ分圧はＮＯ分圧とＮＯ2 分圧との合計
であることから、以下の式（１）と式（２）を得ること
ができる。 ＰNO／ＰNO2 ＝α …（１） ＰNO＋ＰNO2 ＝ＰNOX …（２） また、本出願人が先に出願した通り、抵抗値ＲとＮＯ、
ＮＯ2 、Ｏ2 の各分圧との関係は、以下の式（３）とな
る。
が一定で、ＮＯｘ分圧はＮＯ分圧とＮＯ2 分圧との合計
であることから、以下の式（１）と式（２）を得ること
ができる。 ＰNO／ＰNO2 ＝α …（１） ＰNO＋ＰNO2 ＝ＰNOX …（２） また、本出願人が先に出願した通り、抵抗値ＲとＮＯ、
ＮＯ2 、Ｏ2 の各分圧との関係は、以下の式（３）とな
る。
【数１】 ここで、大気中のＰO2は一定であることから、、上記式
（１）〜（３）の関係に基づき、センサ素子３３−２の
測定した抵抗値ＲからＰNOX を求めることができる。な
お、係数Ａ〜ＨおよびＱは、既知のＮＯ、ＮＯ2 、Ｏ2
濃度のガスを使用して予めセンサ素子３３−２に対して
求めておく。
（１）〜（３）の関係に基づき、センサ素子３３−２の
測定した抵抗値ＲからＰNOX を求めることができる。な
お、係数Ａ〜ＨおよびＱは、既知のＮＯ、ＮＯ2 、Ｏ2
濃度のガスを使用して予めセンサ素子３３−２に対して
求めておく。
【００１９】そして、触媒３４を通過しないＮＯ／ＮＯ
2 の分圧比が変化する空気に対するセンサ素子３３−１
の抵抗値Ｒから、ＰO2は一定であることから上記式
（３）を利用して、センサ素子３３−１におけるＰNOと
ＰNO2 との相関を求めることができる。もちろん、係数
Ａ〜ＨおよびＱは、上記センサ素子３３−２とは別に、
センサ素子３３−１に対して既知のＮＯ、ＮＯ2 、Ｏ2
濃度のガスを使用して予め求めておく。得られたセンサ
素子３３−１におけるＰNOとＰNO2 の相関関係と、セン
サ素子３３−２における上記式（２）の関係（ここでＰ
NOX は既知である）とを、連立して解くことにより、Ｐ
NOとＰNO2 を求めることができる。そして、ＰNOとＰ
NO2 は一義的にＮＯ濃度とＮＯ2 濃度に対応するため、
予め求めたＰNOとＮＯ濃度の関係及びＰNO2 とＮＯ2 濃
度との関係から、ＮＯ濃度とＮＯ2 濃度を求めることが
できる。
2 の分圧比が変化する空気に対するセンサ素子３３−１
の抵抗値Ｒから、ＰO2は一定であることから上記式
（３）を利用して、センサ素子３３−１におけるＰNOと
ＰNO2 との相関を求めることができる。もちろん、係数
Ａ〜ＨおよびＱは、上記センサ素子３３−２とは別に、
センサ素子３３−１に対して既知のＮＯ、ＮＯ2 、Ｏ2
濃度のガスを使用して予め求めておく。得られたセンサ
素子３３−１におけるＰNOとＰNO2 の相関関係と、セン
サ素子３３−２における上記式（２）の関係（ここでＰ
NOX は既知である）とを、連立して解くことにより、Ｐ
NOとＰNO2 を求めることができる。そして、ＰNOとＰ
NO2 は一義的にＮＯ濃度とＮＯ2 濃度に対応するため、
予め求めたＰNOとＮＯ濃度の関係及びＰNO2 とＮＯ2 濃
度との関係から、ＮＯ濃度とＮＯ2 濃度を求めることが
できる。
【００２０】濃度演算制御モジュール４１は上記演算お
よび制御を行うよう構成され、メモリを有するＣＰＵ４
２と、ＣＰＵ４２での演算および制御結果、例えばＮＯ
ｘ濃度、ＮＯ濃度、ＮＯ2 濃度、センサ素子温度、チャ
ンバ温度等の結果を表示するためのモニタ４３とから構
成される。また、温度制御装置５１および校正ガス供給
モジュール６１を備える場合は、濃度演算制御モジュー
ル４１が温度制御装置５１および校正ガス供給モジュー
ル６１の制御を行う。
よび制御を行うよう構成され、メモリを有するＣＰＵ４
２と、ＣＰＵ４２での演算および制御結果、例えばＮＯ
ｘ濃度、ＮＯ濃度、ＮＯ2 濃度、センサ素子温度、チャ
ンバ温度等の結果を表示するためのモニタ４３とから構
成される。また、温度制御装置５１および校正ガス供給
モジュール６１を備える場合は、濃度演算制御モジュー
ル４１が温度制御装置５１および校正ガス供給モジュー
ル６１の制御を行う。
【００２１】温度制御装置５１はエアコン５２から構成
され、装置の周囲温度が極端に高くなったり低くなった
りしないよう調整する。校正ガス供給モジュール６１
は、ＮＯボンベ６２、ＮＯ2 ボンベ６３、減圧弁６４、
流量計６５、開閉弁６６、マスフローコントローラ６
７、フィルタ６８、ポンプ６９、乾燥装置７０とから構
成され、ＮＯｘ測定モジュール３１に基準となるガスを
供給し、Ｏ調整、スパン調整を行うよう構成されてい
る。
され、装置の周囲温度が極端に高くなったり低くなった
りしないよう調整する。校正ガス供給モジュール６１
は、ＮＯボンベ６２、ＮＯ2 ボンベ６３、減圧弁６４、
流量計６５、開閉弁６６、マスフローコントローラ６
７、フィルタ６８、ポンプ６９、乾燥装置７０とから構
成され、ＮＯｘ測定モジュール３１に基準となるガスを
供給し、Ｏ調整、スパン調整を行うよう構成されてい
る。
【００２２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ＮＯｘ測定モジュールにおいて、ＮＯ／ＮＯ
2 の分圧比を平衡状態にする触媒を通過する前の大気と
通過した後の大気を、各別のセンサ素子に接触するよう
構成しているため、および、その他の導入モジュール、
調湿モジュール、濃度演算制御モジュールを最適化して
いるため、低濃度のＮＯｘを含む被測定ガス好ましくは
大気中のＮＯｘ濃度を高精度で測定することができる。
によれば、ＮＯｘ測定モジュールにおいて、ＮＯ／ＮＯ
2 の分圧比を平衡状態にする触媒を通過する前の大気と
通過した後の大気を、各別のセンサ素子に接触するよう
構成しているため、および、その他の導入モジュール、
調湿モジュール、濃度演算制御モジュールを最適化して
いるため、低濃度のＮＯｘを含む被測定ガス好ましくは
大気中のＮＯｘ濃度を高精度で測定することができる。
【図１】本発明の低濃度ＮＯｘ計測器の一構成の概要を
示す図である。
示す図である。
【図２】図１に示す本発明の低濃度ＮＯｘ計測器の詳細
な構成を示す図である。
な構成を示す図である。
１ 低濃度ＮＯｘ計測器、１１ 導入モジュール、２１
調湿モジュール、３１ＮＯｘ測定モジュール、４１
濃度演算制御モジュール、５１ 温度制御装置、６１
校正ガス導入モジュール
調湿モジュール、３１ＮＯｘ測定モジュール、４１
濃度演算制御モジュール、５１ 温度制御装置、６１
校正ガス導入モジュール
フロントページの続き (72)発明者 大坪 真治 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内
Claims (11)
- 【請求項１】被測定ガスを外部から計測器内へ導入する
ための導入モジュールと、導入モジュールで導入した被
測定ガスの湿度を調整するための調湿モジュールと、調
湿モジュールで湿度を調整した被測定ガス中のＮＯｘ濃
度を測定するための、ＮＯｘを含む被測定ガスが接触す
ることによりそのＮＯｘ成分に応じて抵抗が変化する金
属酸化物半導体からなるセンサ素子を備えるＮＯｘ測定
モジュールと、ＮＯｘ測定モジュールのセンサ素子で測
定した抵抗値に基づきＮＯｘ濃度を演算するとともに、
調湿モジュールおよびＮＯｘ測定モジュールを制御する
ための濃度演算制御モジュールとを備えることを特徴と
する低濃度ＮＯｘ計測器。 - 【請求項２】計測器の周囲の温度を一定にする温度制御
装置を有する請求項１記載の低濃度ＮＯｘ計測器。 - 【請求項３】前記ＮＯｘ測定モジュールのセンサ素子の
出力校正を行うときに用いられる校正ガスを供給するた
めの校正ガス供給モジュールを有する請求項１または２
記載の低濃度ＮＯｘ計測器。 - 【請求項４】前記調湿モジュールが、調湿装置と、この
調湿装置に乾燥ガスを流すための乾燥装置と、乾燥ガス
を吸引して乾燥ガスを調湿装置に流すポンプとから構成
される請求項１〜３のいずれか１項に記載の低濃度ＮＯ
ｘ計測器。 - 【請求項５】前記ＮＯｘ測定モジュールが、被測定ガス
の入口と出口とを有するチャンバ内に、ＮＯ／ＮＯ2 分
圧比を平衡状態にする触媒を設け、この触媒を通過して
いない被測定ガスおよび通過した被測定ガスの各々に前
記センサ素子を配置して構成される請求項１〜４のいず
れか１項に記載の低濃度ＮＯｘ計測器。 - 【請求項６】前記センサ素子の温度Ｔが５００℃〜８０
０℃である請求項５記載の低濃度ＮＯｘ計測器。 - 【請求項７】前記センサ素子を構成する金属酸化物半導
体が、ＳｎＯ2 またはＳｎＯ2 と添加物の混合物である
請求項５または６記載の低濃度ＮＯｘ計測器。 - 【請求項８】前記添加物がＴａおよびＲｈである請求項
７記載の低濃度ＮＯｘ計測器。 - 【請求項９】前記触媒が貴金属または金属酸化物である
請求項５〜８のいずれか１項に記載の低濃度ＮＯｘ計測
器。 - 【請求項１０】前記センサ素子が温度計およびヒータを
備え、センサ素子の温度を前記濃度演算制御モジュール
の制御に基づき所定の温度にする請求項５〜９のいずれ
か１項に記載の低濃度ＮＯｘ計測器。 - 【請求項１１】前記チャンバが温度計およびヒータを備
え、前記触媒の温度を前記濃度演算制御モジュールの制
御に基づき所定の温度にする請求項５〜１０のいずれか
１項に記載の低濃度ＮＯｘ計測器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9110863A JPH10300703A (ja) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | 低濃度ＮＯｘ計測器 |
| US09/063,471 US6044689A (en) | 1997-04-24 | 1998-04-20 | Apparatus for sensing low concentration NOx, chamber used for apparatus for sensing low concentration NOx; gas sensor element and method of manufacturing the same; and ammonia removing apparatus and NOx sensor utilizing this apparatus |
| DE69826057T DE69826057T2 (de) | 1997-04-24 | 1998-04-22 | Apparat und Sensor für geringe NOx Konzentrationen |
| EP98303116A EP0874236B1 (en) | 1997-04-24 | 1998-04-22 | Apparatus and sensor for sensing low concentration NOx |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9110863A JPH10300703A (ja) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | 低濃度ＮＯｘ計測器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10300703A true JPH10300703A (ja) | 1998-11-13 |
Family
ID=14546597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9110863A Withdrawn JPH10300703A (ja) | 1997-04-24 | 1997-04-28 | 低濃度ＮＯｘ計測器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10300703A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220085866A (ko) * | 2020-12-15 | 2022-06-23 | 한국전자통신연구원 | 기체 센서의 이상 감지 장치 및 방법 |
-
1997
- 1997-04-28 JP JP9110863A patent/JPH10300703A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220085866A (ko) * | 2020-12-15 | 2022-06-23 | 한국전자통신연구원 | 기체 센서의 이상 감지 장치 및 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040706 |