JPH10300704A - 低濃度ｎｏｘ計測器に用いるチャンバ - Google Patents
低濃度ｎｏｘ計測器に用いるチャンバInfo
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- JPH10300704A JPH10300704A JP9110864A JP11086497A JPH10300704A JP H10300704 A JPH10300704 A JP H10300704A JP 9110864 A JP9110864 A JP 9110864A JP 11086497 A JP11086497 A JP 11086497A JP H10300704 A JPH10300704 A JP H10300704A
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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】低濃度ＮＯｘ計測器においてコンパクトで向上
した測定精度を達成できるチャンバを提供する。 【解決手段】低濃度ＮＯｘ計測器１に用いるチャンバ４
であって、被測定ガスのガス入口３１およびガス出口３
２を有するチャンバ基体３３内に、第１のセンサ素子６
−１を取り付けるための第１のセンサ素子取付部３４
と、触媒５を収納するための触媒収納部３５と、第２の
センサ素子６−２を取り付けるための第２のセンサ素子
取付部３６とを形成し、ガス入口３１と第１のセンサ素
子取付部３４とを第１の連通孔３７で、第１のセンサ素
子取付部３４と触媒収納部３５の入口側とを第２の連通
孔３８で、触媒収納部３５の出口側と第２のセンサ素子
取付部３６とを第３の連通孔３９で、第２のセンサ素子
取付部３６とガス出口３２とを第４の連通孔４０でそれ
ぞれ連結して低濃度ＮＯｘ計測器１に用いるチャンバ４
を構成する。
した測定精度を達成できるチャンバを提供する。 【解決手段】低濃度ＮＯｘ計測器１に用いるチャンバ４
であって、被測定ガスのガス入口３１およびガス出口３
２を有するチャンバ基体３３内に、第１のセンサ素子６
−１を取り付けるための第１のセンサ素子取付部３４
と、触媒５を収納するための触媒収納部３５と、第２の
センサ素子６−２を取り付けるための第２のセンサ素子
取付部３６とを形成し、ガス入口３１と第１のセンサ素
子取付部３４とを第１の連通孔３７で、第１のセンサ素
子取付部３４と触媒収納部３５の入口側とを第２の連通
孔３８で、触媒収納部３５の出口側と第２のセンサ素子
取付部３６とを第３の連通孔３９で、第２のセンサ素子
取付部３６とガス出口３２とを第４の連通孔４０でそれ
ぞれ連結して低濃度ＮＯｘ計測器１に用いるチャンバ４
を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＮＯ／ＮＯ2 分圧
比を平衡状態にする触媒と、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
する金属酸化物からなるセンサ素子であって、この触媒
を通過していない被測定ガス中に配置した第１のセンサ
素子と、この触媒を通過した被測定ガス中に配置した第
２のセンサ素子とからなる低濃度ＮＯｘ計測器に用いる
チャンバに関するものである。
比を平衡状態にする触媒と、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
する金属酸化物からなるセンサ素子であって、この触媒
を通過していない被測定ガス中に配置した第１のセンサ
素子と、この触媒を通過した被測定ガス中に配置した第
２のセンサ素子とからなる低濃度ＮＯｘ計測器に用いる
チャンバ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】上記問題を解消するための技術として、煙
道直下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。
道直下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
た煙道直下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、上述した煙道直下型半導体センサ
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。
た煙道直下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、上述した煙道直下型半導体センサ
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、この問題を解消するために、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】さらに、本出願人は特願平９−８００５４
号において、ＮＯ／ＮＯ 2 分圧比を平衡状態にする触媒
と、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からなる
センサ素子であって、この触媒を通過していない被測定
ガス中に配置した第１のセンサ素子と、この触媒を通過
した被測定ガス中に配置した第２のセンサ素子とからな
る低濃度ＮＯｘ計測器を開示している。この低濃度ＮＯ
ｘ計測器では、チャンバ内に第１のセンサ素子、触媒、
第２のセンサ素子を設ける点の開示はあるが、そのチャ
ンバの構成については特に開示が無く、チャンバの大き
さを小さくする点および測定精度を向上させる点におい
てチャンバの構成を最適化する要望があった。
号において、ＮＯ／ＮＯ 2 分圧比を平衡状態にする触媒
と、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からなる
センサ素子であって、この触媒を通過していない被測定
ガス中に配置した第１のセンサ素子と、この触媒を通過
した被測定ガス中に配置した第２のセンサ素子とからな
る低濃度ＮＯｘ計測器を開示している。この低濃度ＮＯ
ｘ計測器では、チャンバ内に第１のセンサ素子、触媒、
第２のセンサ素子を設ける点の開示はあるが、そのチャ
ンバの構成については特に開示が無く、チャンバの大き
さを小さくする点および測定精度を向上させる点におい
てチャンバの構成を最適化する要望があった。
【０００７】本発明は上述した課題を解消して、低濃度
ＮＯｘ計測器においてコンパクトで向上した測定精度を
達成できるチャンバを提供しようとするものである。
ＮＯｘ計測器においてコンパクトで向上した測定精度を
達成できるチャンバを提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の低濃度ＮＯｘ計
測器に用いるチャンバは、ＮＯ／ＮＯ2 分圧比を平衡状
態にする触媒と、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
化物からなるセンサ素子であって、この触媒を通過して
いない被測定ガス中に配置した第１のセンサ素子と、こ
の触媒を通過した被測定ガス中に配置した第２のセンサ
素子とからなる低濃度ＮＯｘ計測器に用いるチャンバで
あって、被測定ガスのガス入口およびガス出口を有する
チャンバ基体内に、前記第１のセンサ素子を取り付ける
ための第１のセンサ素子取付部と、前記触媒を収納する
ための触媒収納部と、前記第２のセンサ素子を取り付け
るための第２のセンサ素子取付部とを形成し、前記ガス
入口と第１のセンサ素子取付部とを第１の連通孔で、前
記第１のセンサ素子取付部と触媒収納部の入口側とを第
２の連通孔で、前記触媒収納部の出口側と第２のセンサ
素子取付部とを第３の連通孔で、前記第２のセンサ素子
取付部とガス出口とを第４の連通孔でそれぞれ連結した
ことを特徴とするものである。
測器に用いるチャンバは、ＮＯ／ＮＯ2 分圧比を平衡状
態にする触媒と、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
化物からなるセンサ素子であって、この触媒を通過して
いない被測定ガス中に配置した第１のセンサ素子と、こ
の触媒を通過した被測定ガス中に配置した第２のセンサ
素子とからなる低濃度ＮＯｘ計測器に用いるチャンバで
あって、被測定ガスのガス入口およびガス出口を有する
チャンバ基体内に、前記第１のセンサ素子を取り付ける
ための第１のセンサ素子取付部と、前記触媒を収納する
ための触媒収納部と、前記第２のセンサ素子を取り付け
るための第２のセンサ素子取付部とを形成し、前記ガス
入口と第１のセンサ素子取付部とを第１の連通孔で、前
記第１のセンサ素子取付部と触媒収納部の入口側とを第
２の連通孔で、前記触媒収納部の出口側と第２のセンサ
素子取付部とを第３の連通孔で、前記第２のセンサ素子
取付部とガス出口とを第４の連通孔でそれぞれ連結した
ことを特徴とするものである。
【０００９】本発明では、チャンバ基体内に、第１のセ
ンサ素子取付部、触媒収納部、第２のセンサ素子取付部
を設け、それらの間を第１〜第４の連通孔で連結した構
造とすることで、第１のセンサ素子、触媒、第２のセン
サ素子をチャンバ内に一体化している。そのため、大き
な内部空間を有するチャンバ内に第１のセンサ素子、触
媒、第２のセンサ素子を配置した場合と比較して、チャ
ンバ全体の大きさをコンパクトにすることができる。
ンサ素子取付部、触媒収納部、第２のセンサ素子取付部
を設け、それらの間を第１〜第４の連通孔で連結した構
造とすることで、第１のセンサ素子、触媒、第２のセン
サ素子をチャンバ内に一体化している。そのため、大き
な内部空間を有するチャンバ内に第１のセンサ素子、触
媒、第２のセンサ素子を配置した場合と比較して、チャ
ンバ全体の大きさをコンパクトにすることができる。
【００１０】また、第２の連通孔の断面積が、第１のセ
ンサ素子取付部の断面積よりも小さくなっているため、
流路の長さを長くすることができ、高温である第１のセ
ンサ素子の温度の影響を触媒が受けにくくなる。
ンサ素子取付部の断面積よりも小さくなっているため、
流路の長さを長くすることができ、高温である第１のセ
ンサ素子の温度の影響を触媒が受けにくくなる。
【００１１】
【発明の実施の態様】図１は本発明のチャンバを用いる
対象となる低濃度ＮＯｘ計測器の一例の構成を示す図で
ある。なお、図１に示す例では、説明の都合上チャンバ
の部分を簡略化して記載している。図１に示す例におい
て、本発明の低濃度ＮＯｘ計測器１は、大気導入管２と
大気導出管３とを有するチャンバ４内に、大気の流れの
上流側から第１のセンサ素子６−１、触媒５および第２
のセンサ素子６−２を設けるとともに、チャンバ４外に
測定部７を設けて構成されている。また、８は触媒５を
加熱するための電源、９−１、９−２は第１のセンサ素
子６−１、第２のセンサ素子６−２を加熱するための電
源である。大気導入管２には、大気の流れの上流側か
ら、異物を除去するためのフィルタ１０、ポンプ１１、
減圧弁１２、流量計１３を設け、チャンバ４内に被測定
ガスとしての大気が常に一定量供給されるよう構成され
ている。
対象となる低濃度ＮＯｘ計測器の一例の構成を示す図で
ある。なお、図１に示す例では、説明の都合上チャンバ
の部分を簡略化して記載している。図１に示す例におい
て、本発明の低濃度ＮＯｘ計測器１は、大気導入管２と
大気導出管３とを有するチャンバ４内に、大気の流れの
上流側から第１のセンサ素子６−１、触媒５および第２
のセンサ素子６−２を設けるとともに、チャンバ４外に
測定部７を設けて構成されている。また、８は触媒５を
加熱するための電源、９−１、９−２は第１のセンサ素
子６−１、第２のセンサ素子６−２を加熱するための電
源である。大気導入管２には、大気の流れの上流側か
ら、異物を除去するためのフィルタ１０、ポンプ１１、
減圧弁１２、流量計１３を設け、チャンバ４内に被測定
ガスとしての大気が常に一定量供給されるよう構成され
ている。
【００１２】測定部７は、第１のセンサ素子６−１およ
び第２のセンサ素子６−２の各別に対応して設けた抵抗
検出手段１４−１、１４−２、ＣＰＵ１５、表示部１
６、キャリブレーション部１７とから構成される。この
測定部７では、センサ素子６−１、６−２の抵抗変化を
検出して、検出した触媒５の前後の第１のセンサ素子６
−１および第２のセンサ素子６−２からの抵抗変化に基
づき、以下に示すように所定の数式を使用して、大気中
のＮＯ濃度およびＮＯ2 濃度を各別に求めることができ
る。もちろん、その合計からＮＯｘ濃度を求めることも
できる。
び第２のセンサ素子６−２の各別に対応して設けた抵抗
検出手段１４−１、１４−２、ＣＰＵ１５、表示部１
６、キャリブレーション部１７とから構成される。この
測定部７では、センサ素子６−１、６−２の抵抗変化を
検出して、検出した触媒５の前後の第１のセンサ素子６
−１および第２のセンサ素子６−２からの抵抗変化に基
づき、以下に示すように所定の数式を使用して、大気中
のＮＯ濃度およびＮＯ2 濃度を各別に求めることができ
る。もちろん、その合計からＮＯｘ濃度を求めることも
できる。
【００１３】触媒５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５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。触媒５の加熱は、チャンバ４に設けたヒータ
２１を電源８により加熱することで行っている。
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５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。触媒５の加熱は、チャンバ４に設けたヒータ
２１を電源８により加熱することで行っている。
【００１４】第１のセンサ素子６−１および第２のセン
サ素子６−２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金属酸
化物半導体２２−１、２２−２を、ヒータ２３−１、２
３−２を内蔵したセラミック基板２４−１、２４−２の
表面に設けて構成される。ヒータ２３−１、２３−２は
電源９−１、９−２により加熱される。金属酸化物半導
体２２−１、２２−２としては、ＳｎＯ2 単独またはＳ
ｎＯ2 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好ましい。第１のセンサ素子６−
１および第２のセンサ素子６−２は同一の構成を有して
おり、第１および第２のセンサ素子６−１、６−２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。
サ素子６−２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金属酸
化物半導体２２−１、２２−２を、ヒータ２３−１、２
３−２を内蔵したセラミック基板２４−１、２４−２の
表面に設けて構成される。ヒータ２３−１、２３−２は
電源９−１、９−２により加熱される。金属酸化物半導
体２２−１、２２−２としては、ＳｎＯ2 単独またはＳ
ｎＯ2 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好ましい。第１のセンサ素子６−
１および第２のセンサ素子６−２は同一の構成を有して
おり、第１および第２のセンサ素子６−１、６−２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。
【００１５】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、第１および第２のセンサ素子６−１、６−２
の温度Ｔが好ましくは５００℃≦Ｔ≦８００℃となるよ
う電源９−１、９−２で制御するとともに、触媒５の温
度を触媒５が活性化する例えば３８０℃の温度に電源８
を制御する。この状態で、ＮＯｘを含む空気が空気導入
管２からチャンバ４内に供給される。供給された空気
は、まず第２のセンサ素子６−１と接触して、その抵抗
値を測定される。次に、触媒５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、第２のセンサ素子６−２と接触して、その
抵抗値を測定される。第１および第２のセンサ素子６−
１、６−２で測定した触媒５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、第１および第２のセンサ素子６−１、６−２
の温度Ｔが好ましくは５００℃≦Ｔ≦８００℃となるよ
う電源９−１、９−２で制御するとともに、触媒５の温
度を触媒５が活性化する例えば３８０℃の温度に電源８
を制御する。この状態で、ＮＯｘを含む空気が空気導入
管２からチャンバ４内に供給される。供給された空気
は、まず第２のセンサ素子６−１と接触して、その抵抗
値を測定される。次に、触媒５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、第２のセンサ素子６−２と接触して、その
抵抗値を測定される。第１および第２のセンサ素子６−
１、６−２で測定した触媒５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。
【００１６】触媒５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。
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、第２のセンサ素子６−
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、ＮＯ
2 、Ｏ2 濃度のガスを使用して予め第２のセンサ素子６
−２に対して求めておく。
（１）〜（３）の関係に基づき、第２のセンサ素子６−
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、ＮＯ
2 、Ｏ2 濃度のガスを使用して予め第２のセンサ素子６
−２に対して求めておく。
【００１７】そして、触媒５を通過しないＮＯ／ＮＯ2
の分圧比が変化する空気に対する第１のセンサ素子６−
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、第１のセンサ素子６−１におけるＰ
NO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、上記第２のセンサ素子６−２と
は別に、第１のセンサ素子６−１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
られた第１のセンサ素子６−１におけるＰNOとＰNO2 の
相関関係と、第２のセンサ素子６−２における上記式
（２）の関係（ここでＰNOX は既知である）とを、連立
して解くことにより、ＰNOとＰNO 2 を求めることができ
る。そして、ＰNOとＰNO2 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ＮＯ
2 濃度を求めることができる。
の分圧比が変化する空気に対する第１のセンサ素子６−
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、第１のセンサ素子６−１におけるＰ
NO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、上記第２のセンサ素子６−２と
は別に、第１のセンサ素子６−１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
られた第１のセンサ素子６−１におけるＰNOとＰNO2 の
相関関係と、第２のセンサ素子６−２における上記式
（２）の関係（ここでＰNOX は既知である）とを、連立
して解くことにより、ＰNOとＰNO 2 を求めることができ
る。そして、ＰNOとＰNO2 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ＮＯ
2 濃度を求めることができる。
【００１８】図２（ａ）、（ｂ）は図１に示す低濃度Ｎ
Ｏｘ計測器１のチャンバ４の詳細な構成を示す平面図お
よびそのＡ−Ａ線に沿った部分断面図である。上述した
ように、図２（ａ）、（ｂ）に示す本発明のチャンバ４
は、第１のセンサ素子６−１、触媒５、第２のセンサ素
子６−２を一体に形成するために用いられる。図２
（ａ）、（ｂ）において、チャンバ４は、被測定ガスの
ガス入口３１およびガス出口３２を有するチャンバ基体
３３内に、第１のセンサ素子６−１を取り付けるための
第１のセンサ素子取付部３４と、触媒５を収納するため
の触媒収納部３５と、第２のセンサ素子６−２を取り付
けるための第２のセンサ素子取付部３６とを形成して構
成される。なお、第１のセンサ素子６−１および第２の
センサ素子６−２の形状は上述したように板状である
が、図２においてはその全体がカバーで覆われている。
Ｏｘ計測器１のチャンバ４の詳細な構成を示す平面図お
よびそのＡ−Ａ線に沿った部分断面図である。上述した
ように、図２（ａ）、（ｂ）に示す本発明のチャンバ４
は、第１のセンサ素子６−１、触媒５、第２のセンサ素
子６−２を一体に形成するために用いられる。図２
（ａ）、（ｂ）において、チャンバ４は、被測定ガスの
ガス入口３１およびガス出口３２を有するチャンバ基体
３３内に、第１のセンサ素子６−１を取り付けるための
第１のセンサ素子取付部３４と、触媒５を収納するため
の触媒収納部３５と、第２のセンサ素子６−２を取り付
けるための第２のセンサ素子取付部３６とを形成して構
成される。なお、第１のセンサ素子６−１および第２の
センサ素子６−２の形状は上述したように板状である
が、図２においてはその全体がカバーで覆われている。
【００１９】また、ガス入口３１と第１のセンサ素子取
付部３４とは第１の連通孔３７で連結されている。第１
の連通孔３７はガス入口３１から水平に延びて第１のセ
ンサ素子取付部３４の側面に接続されている。第１のセ
ンサ素子取付部３４と触媒収納部３５の入口側とは第２
の連通孔３８で連結されている。ここで第２の連通孔３
８は、第１のセンサ素子取付部３４の断面積よりも小さ
くなっている。第２の連通孔３８は第１のセンサ素子取
付部３４の底部から下方向に垂直に延びその後水平に延
びて触媒収納部３５の側面の入口側に接続されている。
触媒収納部３５の上部の出口側と第２のセンサ素子取付
部３６とは第３の連通孔３９で連結されている。第３の
連通孔３９は触媒収納部３５の上部の出口側から上方向
に垂直に延びその後水平に延びて第２のセンサ素子取付
部３６の側面に接続されている。第２のセンサ素子取付
部３６とガス出口３２とは第４の連通孔４０で連結され
ている。第４の連通孔４０は第２のセンサ素子取付部３
６の底部から下方向に垂直に延び水平に延びた後上方向
に垂直に延びさらに水平に延びてガス出口３２と接続さ
れている。
付部３４とは第１の連通孔３７で連結されている。第１
の連通孔３７はガス入口３１から水平に延びて第１のセ
ンサ素子取付部３４の側面に接続されている。第１のセ
ンサ素子取付部３４と触媒収納部３５の入口側とは第２
の連通孔３８で連結されている。ここで第２の連通孔３
８は、第１のセンサ素子取付部３４の断面積よりも小さ
くなっている。第２の連通孔３８は第１のセンサ素子取
付部３４の底部から下方向に垂直に延びその後水平に延
びて触媒収納部３５の側面の入口側に接続されている。
触媒収納部３５の上部の出口側と第２のセンサ素子取付
部３６とは第３の連通孔３９で連結されている。第３の
連通孔３９は触媒収納部３５の上部の出口側から上方向
に垂直に延びその後水平に延びて第２のセンサ素子取付
部３６の側面に接続されている。第２のセンサ素子取付
部３６とガス出口３２とは第４の連通孔４０で連結され
ている。第４の連通孔４０は第２のセンサ素子取付部３
６の底部から下方向に垂直に延び水平に延びた後上方向
に垂直に延びさらに水平に延びてガス出口３２と接続さ
れている。
【００２０】図２（ａ）、（ｂ）に示す例では、第１の
センサ素子６−１および第２のセンサ素子６−２とも先
端部にカバー４１−１、４１−２を設けている。上述し
たように、第１のセンサ素子６−１および第２のセンサ
素子６−２はいずれも板状である。ここで、本例では、
第１のセンサ素子６−１および第２のセンサ素子６−２
は、その金属酸化物半導体がカバー４１−１、４１−２
の側面に設けられた孔４２−１、４２−２と対向するよ
う、カバー４１−１、４１−２内に設けられている。ま
た、カバー４２−１、４２−２のそれぞれの先端には、
孔が開いている。
センサ素子６−１および第２のセンサ素子６−２とも先
端部にカバー４１−１、４１−２を設けている。上述し
たように、第１のセンサ素子６−１および第２のセンサ
素子６−２はいずれも板状である。ここで、本例では、
第１のセンサ素子６−１および第２のセンサ素子６−２
は、その金属酸化物半導体がカバー４１−１、４１−２
の側面に設けられた孔４２−１、４２−２と対向するよ
う、カバー４１−１、４１−２内に設けられている。ま
た、カバー４２−１、４２−２のそれぞれの先端には、
孔が開いている。
【００２１】図２（ａ）、（ｂ）に示す例では、触媒収
納部３５の入口側に被測定ガスのガス整流板４３を設け
るとともに、チャンバ基体３３の内部の６箇所に図２
（ａ）に示すように棒状のヒータ４４−１〜４４−６を
設けている。ガス整流板４３は、第２の連通孔３８から
触媒収納部３５に供給される被測定ガスの流れを整流
し、触媒５に対して被測定ガスが均一に流れるように設
けられている。これは、触媒５としてハニカム構造体に
触媒を担持させた構造の触媒を使用する場合、ハニカム
構造体の流路に均一に被測定ガスを流すためである。ま
た、本例では、触媒収納部３５を、チャンバ４の外表面
から直径が３段階に小さくなる第１〜第３の収納部３５
−１〜３５−３とから構成する。そして、保持部材４５
に保持した触媒３５を直径の一番小さい第３の収納部３
５−３に収納し、第２の連通孔３８が連通する第２の収
納部３５−２にガス整流板４３を収納し、第１の収納部
３５−１に蓋部４６をネジ止め可能に収納している。そ
のため、触媒５の着脱が可能である。第３の収納部３５
−３と第２の収納部３５−２との段部および第２の収納
部３５−２と第１の収納部３５−１との段部に、それぞ
れシール部４７−１、４７−２を設け、外部からガスが
侵入しないよう構成している。
納部３５の入口側に被測定ガスのガス整流板４３を設け
るとともに、チャンバ基体３３の内部の６箇所に図２
（ａ）に示すように棒状のヒータ４４−１〜４４−６を
設けている。ガス整流板４３は、第２の連通孔３８から
触媒収納部３５に供給される被測定ガスの流れを整流
し、触媒５に対して被測定ガスが均一に流れるように設
けられている。これは、触媒５としてハニカム構造体に
触媒を担持させた構造の触媒を使用する場合、ハニカム
構造体の流路に均一に被測定ガスを流すためである。ま
た、本例では、触媒収納部３５を、チャンバ４の外表面
から直径が３段階に小さくなる第１〜第３の収納部３５
−１〜３５−３とから構成する。そして、保持部材４５
に保持した触媒３５を直径の一番小さい第３の収納部３
５−３に収納し、第２の連通孔３８が連通する第２の収
納部３５−２にガス整流板４３を収納し、第１の収納部
３５−１に蓋部４６をネジ止め可能に収納している。そ
のため、触媒５の着脱が可能である。第３の収納部３５
−３と第２の収納部３５−２との段部および第２の収納
部３５−２と第１の収納部３５−１との段部に、それぞ
れシール部４７−１、４７−２を設け、外部からガスが
侵入しないよう構成している。
【００２２】また、棒状のヒータ４４−１〜４４−６
は、チャンバ基体３３を均一に加熱して触媒５の温度を
一定の温度例えば上述した例では３８０℃に制御するた
めに用いられる。本例では、第１のセンサ素子６−１お
よび第２のセンサ素子６−２の温度を例えば５２０℃に
保持する必要があるため、第１のセンサ素子６−１およ
び第２のセンサ素子６−２はそれぞれヒータを内蔵し
て、上記棒状のヒータ４３−１、４３−６に加えてそれ
ぞれの内蔵ヒータを用いて、温度制御を行っている。な
お、４８はチャンバ基体３３の温度を保持するための断
熱材、４９はチャンバ基体３３に設けた温度計挿入用の
孔である。また、ここで棒状ヒータをチャンバ基体の内
部に設けたが、棒状以外のヒータも当然用いられ、さら
に、チャンバ基体内部にヒータを設けず、外部からの間
接的な加熱も当然可能である。
は、チャンバ基体３３を均一に加熱して触媒５の温度を
一定の温度例えば上述した例では３８０℃に制御するた
めに用いられる。本例では、第１のセンサ素子６−１お
よび第２のセンサ素子６−２の温度を例えば５２０℃に
保持する必要があるため、第１のセンサ素子６−１およ
び第２のセンサ素子６−２はそれぞれヒータを内蔵し
て、上記棒状のヒータ４３−１、４３−６に加えてそれ
ぞれの内蔵ヒータを用いて、温度制御を行っている。な
お、４８はチャンバ基体３３の温度を保持するための断
熱材、４９はチャンバ基体３３に設けた温度計挿入用の
孔である。また、ここで棒状ヒータをチャンバ基体の内
部に設けたが、棒状以外のヒータも当然用いられ、さら
に、チャンバ基体内部にヒータを設けず、外部からの間
接的な加熱も当然可能である。
【００２３】次に、図３（ａ）、（ｂ）に、アンモニア
又はオゾンに対してセンサ素子の抵抗変化が影響を受け
る場合に好ましい例を示す。すなわち、図３（ａ）、
（ｂ）において、第１の連通孔３７に触媒収納部３５と
同様に収納部１を設け、この収納部５１に、アンモニア
除去部５２又はオゾン除去部５２を、整流板４３及び蓋
部４６と同様の構成の整流板５３及び蓋部５４を利用し
て固定している。図３（ａ）、（ｂ）に示す例におい
て、図２（ａ）、（ｂ）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。なお、図３
（ａ）、（ｂ）に示す例では、図２（ａ）、（ｂ）に示
す例に加えてアンモニア除去部５２又はオゾン除去部５
２をを設けているため、そのための棒状ヒータ４４−
７、４４−８をさらに設けている。また、図３（ａ）、
（ｂ）の例では、収納部５１が１箇所であるため、用途
に応じてアンモニア除去部５２又はオゾン除去部５２の
いずれか１つを設けるよう構成しているが、必要に応じ
て収納部を２箇所設け、アンモニア除去部５２とオゾン
除去部５２の両者を備えるよう構成することもできる。
又はオゾンに対してセンサ素子の抵抗変化が影響を受け
る場合に好ましい例を示す。すなわち、図３（ａ）、
（ｂ）において、第１の連通孔３７に触媒収納部３５と
同様に収納部１を設け、この収納部５１に、アンモニア
除去部５２又はオゾン除去部５２を、整流板４３及び蓋
部４６と同様の構成の整流板５３及び蓋部５４を利用し
て固定している。図３（ａ）、（ｂ）に示す例におい
て、図２（ａ）、（ｂ）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。なお、図３
（ａ）、（ｂ）に示す例では、図２（ａ）、（ｂ）に示
す例に加えてアンモニア除去部５２又はオゾン除去部５
２をを設けているため、そのための棒状ヒータ４４−
７、４４−８をさらに設けている。また、図３（ａ）、
（ｂ）の例では、収納部５１が１箇所であるため、用途
に応じてアンモニア除去部５２又はオゾン除去部５２の
いずれか１つを設けるよう構成しているが、必要に応じ
て収納部を２箇所設け、アンモニア除去部５２とオゾン
除去部５２の両者を備えるよう構成することもできる。
【００２４】センサ素子６−１、６−２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
アンモニア除去処理をすることが好ましい。図３
（ａ）、（ｂ）に示す例では、このアンモニア処理のた
めに、例えばクエン酸や蓚酸等の有機酸又はリン酸、硼
酸などの無機酸の微粉末を付けたフィルターからなるア
ンモニア除去部５２を設け、ここでアンモニアを塩とし
て反応除去する。また、センサ素子６−１、６−２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、
予めオゾン除去処理をすることが好ましい。図３
（ａ）、（ｂ）に示す例では、このオゾン処理のため
に、例えばオゾン分解触媒として既知のカロライトから
なるオゾン除去部５２を設け、ここでオゾンは酸素とし
て分解処理される。
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
アンモニア除去処理をすることが好ましい。図３
（ａ）、（ｂ）に示す例では、このアンモニア処理のた
めに、例えばクエン酸や蓚酸等の有機酸又はリン酸、硼
酸などの無機酸の微粉末を付けたフィルターからなるア
ンモニア除去部５２を設け、ここでアンモニアを塩とし
て反応除去する。また、センサ素子６−１、６−２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、
予めオゾン除去処理をすることが好ましい。図３
（ａ）、（ｂ）に示す例では、このオゾン処理のため
に、例えばオゾン分解触媒として既知のカロライトから
なるオゾン除去部５２を設け、ここでオゾンは酸素とし
て分解処理される。
【００２５】
【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、チャンバ基体内に、第１のセンサ素子取付
部、触媒収納部、第２のセンサ素子取付部を設け、それ
らの間を第１〜第４の連通孔で連結した構造とすること
で、第１のセンサ素子、触媒、第２のセンサ素子をチャ
ンバ内に一体化しているため、大きな内部空間を有する
チャンバ内に第１のセンサ素子、触媒、第２のセンサ素
子を配置した場合と比較して、チャンバ全体の大きさを
コンパクトにすることができる。
によれば、チャンバ基体内に、第１のセンサ素子取付
部、触媒収納部、第２のセンサ素子取付部を設け、それ
らの間を第１〜第４の連通孔で連結した構造とすること
で、第１のセンサ素子、触媒、第２のセンサ素子をチャ
ンバ内に一体化しているため、大きな内部空間を有する
チャンバ内に第１のセンサ素子、触媒、第２のセンサ素
子を配置した場合と比較して、チャンバ全体の大きさを
コンパクトにすることができる。
【図１】本発明のチャンバを用いる対象となる低濃度Ｎ
Ｏｘ計測器の一例の構成を示す図である。
Ｏｘ計測器の一例の構成を示す図である。
【図２】図１に示す低濃度ＮＯｘ計測器のチャンバの詳
細な構成の一例を示す図である。
細な構成の一例を示す図である。
【図３】図１に示す低濃度ＮＯｘ計測器のチャンバの詳
細な構成の他の例を示す図である。
細な構成の他の例を示す図である。
１ 低濃度ＮＯｘ計測器、５ 触媒、６−１ 第１のセ
ンサ素子、６−２ダイ２のセンサ素子、３１ ガス入
口、 ３２ ガス出口、３３ チャンバ基体、３４ 第
１のセンサ素子取付部、３５ 触媒収納部、３６ 第２
のセンサ素子取付部、３７ 第１の連通孔、３８ 第２
の連通孔、３９ 第３の連通孔、４０ 第４の連通孔、
４３ ガス整流板、４４−１〜４４−６ 棒状のヒータ
ンサ素子、６−２ダイ２のセンサ素子、３１ ガス入
口、 ３２ ガス出口、３３ チャンバ基体、３４ 第
１のセンサ素子取付部、３５ 触媒収納部、３６ 第２
のセンサ素子取付部、３７ 第１の連通孔、３８ 第２
の連通孔、３９ 第３の連通孔、４０ 第４の連通孔、
４３ ガス整流板、４４−１〜４４−６ 棒状のヒータ
Claims (4)
- 【請求項１】ＮＯ／ＮＯ2 分圧比を平衡状態にする触媒
と、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からなる
センサ素子であって、この触媒を通過していない被測定
ガス中に配置した第１のセンサ素子と、この触媒を通過
した被測定ガス中に配置した第２のセンサ素子とからな
る低濃度ＮＯｘ計測器に用いるチャンバであって、被測
定ガスのガス入口およびガス出口を有するチャンバ基体
内に、前記第１のセンサ素子を取り付けるための第１の
センサ素子取付部と、前記触媒を収納するための触媒収
納部と、前記第２のセンサ素子を取り付けるための第２
のセンサ素子取付部とを形成し、前記ガス入口と第１の
センサ素子取付部とを第１の連通孔で、前記第１のセン
サ素子取付部と触媒収納部の入口側とを第２の連通孔
で、前記触媒収納部の出口側と第２のセンサ素子取付部
とを第３の連通孔で、前記第２のセンサ素子取付部とガ
ス出口とを第４の連通孔でそれぞれ連結したことを特徴
とする低濃度ＮＯｘ計測器に用いるチャンバ。 - 【請求項２】前記触媒がセラミックハニカム構造体に貴
金属または金属酸化物を担持した触媒である請求項１記
載のチャンバ。 - 【請求項３】前記第２の連通孔の断面積が、前記第１の
センサ素子取付部の断面積よりも小さいことを特徴とす
る請求項１または２記載のチャンバ。 - 【請求項４】ヒータによりチャンバ基体を加熱すること
で、前記触媒を加熱するよう構成した請求項１〜３のい
ずれか１項に記載のチャンバ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11086497A JP3554464B2 (ja) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | 低濃度ｎｏｘ計測器に用いるチャンバ |
| 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 |
| EP98303116A EP0874236B1 (en) | 1997-04-24 | 1998-04-22 | Apparatus and sensor for sensing low concentration NOx |
| DE69826057T DE69826057T2 (de) | 1997-04-24 | 1998-04-22 | Apparat und Sensor für geringe NOx Konzentrationen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11086497A JP3554464B2 (ja) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | 低濃度ｎｏｘ計測器に用いるチャンバ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10300704A true JPH10300704A (ja) | 1998-11-13 |
| JP3554464B2 JP3554464B2 (ja) | 2004-08-18 |
Family
ID=14546624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11086497A Expired - Lifetime JP3554464B2 (ja) | 1997-04-24 | 1997-04-28 | 低濃度ｎｏｘ計測器に用いるチャンバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3554464B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017043562A1 (ja) * | 2015-09-08 | 2017-03-16 | 京セラ株式会社 | センサモジュール |
| WO2018096892A1 (ja) * | 2016-11-25 | 2018-05-31 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
| WO2018235487A1 (ja) * | 2017-06-23 | 2018-12-27 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
-
1997
- 1997-04-28 JP JP11086497A patent/JP3554464B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017043562A1 (ja) * | 2015-09-08 | 2017-03-16 | 京セラ株式会社 | センサモジュール |
| JPWO2017043562A1 (ja) * | 2015-09-08 | 2018-04-05 | 京セラ株式会社 | センサモジュール |
| WO2018096892A1 (ja) * | 2016-11-25 | 2018-05-31 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
| WO2018235487A1 (ja) * | 2017-06-23 | 2018-12-27 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3554464B2 (ja) | 2004-08-18 |
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