JPH11230870A - 窒素酸化物検知装置 - Google Patents
窒素酸化物検知装置Info
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- JPH11230870A JPH11230870A JP10034394A JP3439498A JPH11230870A JP H11230870 A JPH11230870 A JP H11230870A JP 10034394 A JP10034394 A JP 10034394A JP 3439498 A JP3439498 A JP 3439498A JP H11230870 A JPH11230870 A JP H11230870A
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- nitrogen oxide
- gas
- gas flow
- flow path
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 窒素酸化物検知装置に関し、小型軽量且つ安
価で保守の手間が掛からず、従って、長期間に亙って無
人且つ継続的に窒素酸化物を検知・測定するのに好適な
装置を実現させようとする。 【解決手段】 空気が第１のガス流路７1 を流れて直接
送入され且つ空気が第２のガス流路７2 及び過マンガン
酸カリウムを保持した粒子（例えばアルミナ・ビーズ）
を充填したカラム３を流れて送入される切り替え弁４
と、切り替え弁４から送出されるＮＯ＋ＮＯ2 であるＮ
Ｏx を含む空気或いは略ＮＯ2 のみを含む空気が第３の
ガス流路７3 を流れて送入される電気化学方式のＮＯ2
ガス・センサ５とを備える。
価で保守の手間が掛からず、従って、長期間に亙って無
人且つ継続的に窒素酸化物を検知・測定するのに好適な
装置を実現させようとする。 【解決手段】 空気が第１のガス流路７1 を流れて直接
送入され且つ空気が第２のガス流路７2 及び過マンガン
酸カリウムを保持した粒子（例えばアルミナ・ビーズ）
を充填したカラム３を流れて送入される切り替え弁４
と、切り替え弁４から送出されるＮＯ＋ＮＯ2 であるＮ
Ｏx を含む空気或いは略ＮＯ2 のみを含む空気が第３の
ガス流路７3 を流れて送入される電気化学方式のＮＯ2
ガス・センサ５とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気中の窒素酸化
物濃度を測定するのに好適な小型且つ軽量の窒素酸化物
検知装置に関する。
物濃度を測定するのに好適な小型且つ軽量の窒素酸化物
検知装置に関する。
【０００２】窒素酸化物或いは硫黄酸化物などは、酸性
雨や光化学スモッグの原因物質であり、また、人間を神
経過敏症にしたり、呼吸器官へダメージを与える大気汚
染物質であることが知られていて、これ等の大気汚染物
質を検知して測定することは重要である。
雨や光化学スモッグの原因物質であり、また、人間を神
経過敏症にしたり、呼吸器官へダメージを与える大気汚
染物質であることが知られていて、これ等の大気汚染物
質を検知して測定することは重要である。
【０００３】特に窒素酸化物は、自動車の排気ガス中に
多く含まれ、従って、自動車走行数の多少に対応して濃
度に高低があるので、その濃度を検知することで環境汚
染の状態を知ることができる。
多く含まれ、従って、自動車走行数の多少に対応して濃
度に高低があるので、その濃度を検知することで環境汚
染の状態を知ることができる。
【０００４】然しながら、現用の検知装置は、大型、且
つ、高価である為、多数の拠点に設置して多くの情報を
蒐集するには問題があるので、本発明では、その問題を
解消する一手段を開示する。
つ、高価である為、多数の拠点に設置して多くの情報を
蒐集するには問題があるので、本発明では、その問題を
解消する一手段を開示する。
【０００５】
【従来の技術】一般に、空気中の窒素酸化物濃度を測定
する代表的且つ主流の測定手段として化学発光法が知ら
れていて、下記の式（１）及び（２）は、その方法を実
施した場合の化学反応を表す式である。
する代表的且つ主流の測定手段として化学発光法が知ら
れていて、下記の式（１）及び（２）は、その方法を実
施した場合の化学反応を表す式である。
【０００６】 ＮＯ＋Ｏ3 →ＮＯ2 * ＋Ｏ2 ・・・・（１） ＮＯ2 * →ＮＯ2 ＋ｈν ・・・・（２）
【０００７】化学反応発光法に於いては、ＮＯとオゾン
を反応させ、式（１）に見られるように励起状態のＮＯ
2 * とＯ2 を生成させ、そのＮＯ2 * が式（２）に見ら
れるように基底状態に戻るときに発生する蛍光の量を測
定する方法であって、ＮＯ2は予めＮＯに還元しておく
ことで測定することができる。
を反応させ、式（１）に見られるように励起状態のＮＯ
2 * とＯ2 を生成させ、そのＮＯ2 * が式（２）に見ら
れるように基底状態に戻るときに発生する蛍光の量を測
定する方法であって、ＮＯ2は予めＮＯに還元しておく
ことで測定することができる。
【０００８】前記したところから判るように、化学反応
発光法を実施するには、オゾン発生器が必要であり、そ
して、一定濃度のオゾンを発生させる為に一定濃度の酸
素が必要であり、しかも、オゾンを発生させるガス中の
水分を除去する為、例えば、シリカゲル入りカラムが必
要であり、また、ＮＯ2 を測定する場合には、ＮＯに還
元する為の触媒と温度が３００〔℃〕となるように加熱
する為の加熱装置が必要である。
発光法を実施するには、オゾン発生器が必要であり、そ
して、一定濃度のオゾンを発生させる為に一定濃度の酸
素が必要であり、しかも、オゾンを発生させるガス中の
水分を除去する為、例えば、シリカゲル入りカラムが必
要であり、また、ＮＯ2 を測定する場合には、ＮＯに還
元する為の触媒と温度が３００〔℃〕となるように加熱
する為の加熱装置が必要である。
【０００９】このように、化学反応発光法では、オゾン
を使用することが必須であり、これに起因して別の問題
が派生する。
を使用することが必須であり、これに起因して別の問題
が派生する。
【００１０】例えば、オゾンは有害物質であるから、式
（１）に見られる反応に寄与しなかったオゾンを大気中
にそのまま放出することはできず、従って、オゾンを無
害化する為の装置、例えば酸素に還元する為の装置が必
要となる。
（１）に見られる反応に寄与しなかったオゾンを大気中
にそのまま放出することはできず、従って、オゾンを無
害化する為の装置、例えば酸素に還元する為の装置が必
要となる。
【００１１】また、化学発光法では、多くの化学反応を
させることが必要である為、それに用いる部品点数も多
くなり、必然的に検知装置は高価なものとなり、加え
て、複雑なガスの流路が必要であるから、大型化するこ
とが避けられず、一例を挙げると４００〔ｍｍ〕×５０
０〔ｍｍ〕×２００〔ｍｍ〕にもなっている。
させることが必要である為、それに用いる部品点数も多
くなり、必然的に検知装置は高価なものとなり、加え
て、複雑なガスの流路が必要であるから、大型化するこ
とが避けられず、一例を挙げると４００〔ｍｍ〕×５０
０〔ｍｍ〕×２００〔ｍｍ〕にもなっている。
【００１２】加えて、薬品を交換するなどのメンテナン
スも頻繁に行なう必要があり、従って、屋外に設置し
て、無人で且つ継続的に検知及び測定を行なうには不向
きであった。
スも頻繁に行なう必要があり、従って、屋外に設置し
て、無人で且つ継続的に検知及び測定を行なうには不向
きであった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、小型軽量且
つ安価で保守の手間が掛からず、従って、無人の状態で
長期間に亙り、継続的に窒素酸化物を検知・測定するの
に好適な装置を実現させようとする。
つ安価で保守の手間が掛からず、従って、無人の状態で
長期間に亙り、継続的に窒素酸化物を検知・測定するの
に好適な装置を実現させようとする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明に於いては、ＮＯ
をＮＯ2 に酸化し、ＮＯ及びＮＯ2 の濃度、それ等の総
計であるＮＯx の濃度を求める電気化学方式（要すれ
ば、特開平７−２３４２０３号公報、を参照）を利用
し、また、低濃度の汚染物質の標準濃度を作り出す装置
であるゼロガス発生器の技術を利用することが基本にな
っている。尚、以下の説明に於いては、ＮＯ、ＮＯ2 、
ＮＯx などの濃度を［ＮＯ］、［ＮＯ2 ］、［ＮＯx 」
で表すことにする。
をＮＯ2 に酸化し、ＮＯ及びＮＯ2 の濃度、それ等の総
計であるＮＯx の濃度を求める電気化学方式（要すれ
ば、特開平７−２３４２０３号公報、を参照）を利用
し、また、低濃度の汚染物質の標準濃度を作り出す装置
であるゼロガス発生器の技術を利用することが基本にな
っている。尚、以下の説明に於いては、ＮＯ、ＮＯ2 、
ＮＯx などの濃度を［ＮＯ］、［ＮＯ2 ］、［ＮＯx 」
で表すことにする。
【００１５】ゼロガス発生器とは、通常の空気中に含ま
れる微量の汚染物質を全て除去して清浄な空気を得る為
の装置であって、その装置内で用いられている窒素酸化
物の除去手段では、過マンガン酸カリウムを多くの微細
な空隙をもつアルミナ・ビーズ、即ち、活性アルミナ・
ビーズに含浸させたものをカラム中に充填しておき、そ
のカラムに空気を流すことで、空気中のＮＯが酸化され
てＮＯ2 に変化するので、そのＮＯ2 をカーボンブラッ
クに吸着させるようにしている。
れる微量の汚染物質を全て除去して清浄な空気を得る為
の装置であって、その装置内で用いられている窒素酸化
物の除去手段では、過マンガン酸カリウムを多くの微細
な空隙をもつアルミナ・ビーズ、即ち、活性アルミナ・
ビーズに含浸させたものをカラム中に充填しておき、そ
のカラムに空気を流すことで、空気中のＮＯが酸化され
てＮＯ2 に変化するので、そのＮＯ2 をカーボンブラッ
クに吸着させるようにしている。
【００１６】前記したところから、本発明に依る窒素酸
化物検知装置に於いては、（１）空気が第１のガス流路
（例えば第１のガス流路７1 ）を流れて直接送入され且
つ空気が第２のガス流路（例えば第２のガス流路７2 ）
及び過マンガン酸カリウムを保持した粒子（例えばアル
ミナ・ビーズ）を充填したカラム（例えばカラム３）を
流れて送入される切り替え弁（例えば切り替え弁４）
と、該切り替え弁から送出されるＮＯ＋ＮＯ2 であるＮ
Ｏx を含む空気或いは略ＮＯ2 のみを含む空気が第３の
ガス流路（例えば第３のガス流路７3 ）を流れて送入さ
れる電気化学方式のＮＯ2 ガス・センサ（例えば定電位
電解タイプのＮＯ2 ガス・センサ５）とを備えてなるこ
とを特徴とするか、又は、
化物検知装置に於いては、（１）空気が第１のガス流路
（例えば第１のガス流路７1 ）を流れて直接送入され且
つ空気が第２のガス流路（例えば第２のガス流路７2 ）
及び過マンガン酸カリウムを保持した粒子（例えばアル
ミナ・ビーズ）を充填したカラム（例えばカラム３）を
流れて送入される切り替え弁（例えば切り替え弁４）
と、該切り替え弁から送出されるＮＯ＋ＮＯ2 であるＮ
Ｏx を含む空気或いは略ＮＯ2 のみを含む空気が第３の
ガス流路（例えば第３のガス流路７3 ）を流れて送入さ
れる電気化学方式のＮＯ2 ガス・センサ（例えば定電位
電解タイプのＮＯ2 ガス・センサ５）とを備えてなるこ
とを特徴とするか、又は、
【００１７】（２）前記（１）に於いて、電気化学方式
のＮＯ2 ガス・センサが定電位電解タイプ或いは起電力
測定タイプの何れかであることを特徴とするか、又は、
のＮＯ2 ガス・センサが定電位電解タイプ或いは起電力
測定タイプの何れかであることを特徴とするか、又は、
【００１８】（３）前記（１）或いは（２）に於いて、
ガス流路の適所に設置され空気を流すポンプ（例えばポ
ンプ１）及び空気の流量を検出して該ポンプの動作を制
御するガス流量計（例えばガス流量計２）を備えてなる
ことを特徴とする。
ガス流路の適所に設置され空気を流すポンプ（例えばポ
ンプ１）及び空気の流量を検出して該ポンプの動作を制
御するガス流量計（例えばガス流量計２）を備えてなる
ことを特徴とする。
【００１９】前記手段を採ることに依り、化学発光法を
実施する窒素酸化物検知装置に比較し、小型且つ安価で
あって、また、保守が容易である窒素酸化物検知装置を
実現することができ、無人且つ継続的な検知及び測定を
行なうのに好適である。
実施する窒素酸化物検知装置に比較し、小型且つ安価で
あって、また、保守が容易である窒素酸化物検知装置を
実現することができ、無人且つ継続的な検知及び測定を
行なうのに好適である。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施の形態を説
明する為の窒素酸化物検知装置を表す要部ブロック図で
あり、図に於いて、１はポンプ、２はガス流量計、３は
カラム、４は切り替え弁、５はＮＯ2 ガス・センサ、６
はガス送入管、７1 ，７2 ，７3 は第１乃至第３のガス
流路、８はガス送出管をそれぞれ示している。
明する為の窒素酸化物検知装置を表す要部ブロック図で
あり、図に於いて、１はポンプ、２はガス流量計、３は
カラム、４は切り替え弁、５はＮＯ2 ガス・センサ、６
はガス送入管、７1 ，７2 ，７3 は第１乃至第３のガス
流路、８はガス送出管をそれぞれ示している。
【００２１】ポンプ１は、ガス流量計２からの流量信号
がフィードバックされ、その信号で動作制御されるよう
になっている。尚、ポンプ１及びガス流量計２は、ＮＯ
2 ガス・センサ５の送出側にあるガス送出管８に設置し
てもよい。
がフィードバックされ、その信号で動作制御されるよう
になっている。尚、ポンプ１及びガス流量計２は、ＮＯ
2 ガス・センサ５の送出側にあるガス送出管８に設置し
てもよい。
【００２２】カラム３は、過マンガン酸カリウムを含浸
させたアルミナ粒子を充填したものである。
させたアルミナ粒子を充填したものである。
【００２３】図２は図１について説明したカラムを具体
的に表した要部切断側面図であり、図に於いて、１１は
プラスチック製容器、１２は送気口、１３は排気口、１
４Ａ及び１４Ｂはステンレス製メッシュ、１５Ａ及び１
５Ｂは通気性スポンジ、１６は過マンガン酸カリウム含
浸アルミナ・ビーズをそれぞれ示している。
的に表した要部切断側面図であり、図に於いて、１１は
プラスチック製容器、１２は送気口、１３は排気口、１
４Ａ及び１４Ｂはステンレス製メッシュ、１５Ａ及び１
５Ｂは通気性スポンジ、１６は過マンガン酸カリウム含
浸アルミナ・ビーズをそれぞれ示している。
【００２４】図３はアルミナ・ビーズに過マンガン酸カ
リウムを含浸させる場合に用いる装置を説明する図であ
って、２１はデシケータ、２２は蓋板、２３及び２４は
コック、２５は減圧ポンプ、２６はピペット、２７はコ
ック、２８はビーカ、２９は活性アルミナ・ビーズ、３
０は水もしくは過マンガン酸カリウム水溶液をそれぞれ
示している。
リウムを含浸させる場合に用いる装置を説明する図であ
って、２１はデシケータ、２２は蓋板、２３及び２４は
コック、２５は減圧ポンプ、２６はピペット、２７はコ
ック、２８はビーカ、２９は活性アルミナ・ビーズ、３
０は水もしくは過マンガン酸カリウム水溶液をそれぞれ
示している。
【００２５】図示の装置を用いて過マンガン酸カリウム
含浸アルミナ・ビーズ１６を作成する工程の一例につい
て説明する。
含浸アルミナ・ビーズ１６を作成する工程の一例につい
て説明する。
【００２６】 市販の直径が４〔ｍｍ〕〜８〔ｍｍ〕
のアルミナ・ビーズをビーカ２８に例えば３００〔ｇ〕
収容し、減圧可能なデシケータ２１内にセットする。 デシケータ２１の蓋板２２に設けられている穴に水
を入れた３００〔ｍｌ〕用のピペット２６をセットし、
先端をビーカ２８の直上近傍に位置させる。 コック２４及び２７を閉じ、デシケータ２１に付属
するコック２３に減圧ポンプ２５を接続して、１／１０
〜１／２０〔気圧〕程度に減圧した後、コック２３を閉
じる。 コック２７を開き、アルミナ・ビーズ２９が充分に
濡れるまで水を流入させてから、コック２７を閉じる。 コック２４を徐々に開き、デシケータ２１内を常圧
に戻す。 ビーカ２８を取り出し、余分な水分を流出させ、重
量を測定してアルミナ・ビーズ２９に含浸した水の重量
を知得する。 で測定したアルミナ・ビーズ２９に含浸した水の
重量と同量の過マンガン酸カリウム飽和水溶液をピペッ
ト２６に収容する。 前記乃至で説明した工程と同様な工程を経て、
アルミナ・ビーズ２９に過マンガン酸カリウム飽和水溶
液を含浸させる。但し、過マンガン酸カリウム飽和水溶
液は全量使用する。 デシケータ２１からビーカ２８を取り出し、乾燥機
にセットし、温度を例えば１１０〔℃〕として５〔時
間〕の乾燥を行なう。
のアルミナ・ビーズをビーカ２８に例えば３００〔ｇ〕
収容し、減圧可能なデシケータ２１内にセットする。 デシケータ２１の蓋板２２に設けられている穴に水
を入れた３００〔ｍｌ〕用のピペット２６をセットし、
先端をビーカ２８の直上近傍に位置させる。 コック２４及び２７を閉じ、デシケータ２１に付属
するコック２３に減圧ポンプ２５を接続して、１／１０
〜１／２０〔気圧〕程度に減圧した後、コック２３を閉
じる。 コック２７を開き、アルミナ・ビーズ２９が充分に
濡れるまで水を流入させてから、コック２７を閉じる。 コック２４を徐々に開き、デシケータ２１内を常圧
に戻す。 ビーカ２８を取り出し、余分な水分を流出させ、重
量を測定してアルミナ・ビーズ２９に含浸した水の重量
を知得する。 で測定したアルミナ・ビーズ２９に含浸した水の
重量と同量の過マンガン酸カリウム飽和水溶液をピペッ
ト２６に収容する。 前記乃至で説明した工程と同様な工程を経て、
アルミナ・ビーズ２９に過マンガン酸カリウム飽和水溶
液を含浸させる。但し、過マンガン酸カリウム飽和水溶
液は全量使用する。 デシケータ２１からビーカ２８を取り出し、乾燥機
にセットし、温度を例えば１１０〔℃〕として５〔時
間〕の乾燥を行なう。
【００２７】前記のようにして得られたアルミナ・ビー
ズ２９の重量は３２１〔ｇ〕であって、含浸されている
過マンガン酸カリウムの重量は約２１〔ｇ〕であり、こ
のアルミナ・ビーズ２９の約５０〔ｇ〕を図２について
説明したプラスチック製容器１１に充填するものであっ
て、プラスチック製容器１１は、例えば透明アクリルを
材料とし、寸法は直径が４０〔ｍｍ〕、長さが１００
〔ｍｍ〕である。
ズ２９の重量は３２１〔ｇ〕であって、含浸されている
過マンガン酸カリウムの重量は約２１〔ｇ〕であり、こ
のアルミナ・ビーズ２９の約５０〔ｇ〕を図２について
説明したプラスチック製容器１１に充填するものであっ
て、プラスチック製容器１１は、例えば透明アクリルを
材料とし、寸法は直径が４０〔ｍｍ〕、長さが１００
〔ｍｍ〕である。
【００２８】さて、切り替え弁４は、電磁力で駆動され
る、いわゆる電磁弁であって、ポンプ１から送入されて
くる空気をＮＯ2 ガス・センサ５に直接送るか、或い
は、カラム３を経由した空気をＮＯ2 ガス・センサ５に
送るように切り替える役割を果たしている。
る、いわゆる電磁弁であって、ポンプ１から送入されて
くる空気をＮＯ2 ガス・センサ５に直接送るか、或い
は、カラム３を経由した空気をＮＯ2 ガス・センサ５に
送るように切り替える役割を果たしている。
【００２９】ＮＯ2 ガス・センサ５は、電気化学方式の
ものであれば、どのようなタイプのものを用いても良い
が、本発明の場合、定電位電解タイプ（要すれば、「特
公昭６１−５６７７７号公報」、「特公平６−５６３７
６号公報」、などを参照）及び起電力測定タイプ（要す
れば、「特開平４−１４２４５５号公報」、を参照）に
ついて実験した。尚、定電位電解タイプのＮＯ2 ガス・
センサは市販品を用いた。
ものであれば、どのようなタイプのものを用いても良い
が、本発明の場合、定電位電解タイプ（要すれば、「特
公昭６１−５６７７７号公報」、「特公平６−５６３７
６号公報」、などを参照）及び起電力測定タイプ（要す
れば、「特開平４−１４２４５５号公報」、を参照）に
ついて実験した。尚、定電位電解タイプのＮＯ2 ガス・
センサは市販品を用いた。
【００３０】図４は電気化学方式のＮＯ2 ガス・センサ
を表す要部説明図であり、（Ａ）は定電位電解方式のも
の、（Ｂ）は起電力測定方式のものをそれぞれ示してい
る。
を表す要部説明図であり、（Ａ）は定電位電解方式のも
の、（Ｂ）は起電力測定方式のものをそれぞれ示してい
る。
【００３１】図４（Ａ）に於いて、３１は電解質、３２
は作用電極、３３は対電極、３４は参照電極、３５は拡
散膜、３６は空気流通路をそれぞれ示している。尚、図
ではセンサ・ヘッドの部分を表している。
は作用電極、３３は対電極、３４は参照電極、３５は拡
散膜、３６は空気流通路をそれぞれ示している。尚、図
ではセンサ・ヘッドの部分を表している。
【００３２】定電位電解方式は、印加電圧Ｖ＝一定なる
条件の下で流れる電流Ｉを測定する方式であって、作用
電極３２の表面電位Ｅを参照電極３４で測定しながら、
その表面電位Ｅを基準として対電極３３との間の電圧Ｖ
を一定となるように制御し、そのとき流れる電流Ｉを測
定する。測定対象物質が拡散膜３５中で定常的な濃度勾
配をもち、その勾配の傾きが物質の濃度に比例し、電極
表面での濃度に比例して電流Ｉが流れる。
条件の下で流れる電流Ｉを測定する方式であって、作用
電極３２の表面電位Ｅを参照電極３４で測定しながら、
その表面電位Ｅを基準として対電極３３との間の電圧Ｖ
を一定となるように制御し、そのとき流れる電流Ｉを測
定する。測定対象物質が拡散膜３５中で定常的な濃度勾
配をもち、その勾配の傾きが物質の濃度に比例し、電極
表面での濃度に比例して電流Ｉが流れる。
【００３３】前記定電位電解方式のＮＯ2 ガス・センサ
でＮＯ2 を測定する場合、作用電極３２（陰極）に於け
る反応は下記の式（１）で表され、対電極３３（陽極）
に於ける反応は下記の式（２）で表され、従って、全反
応式は下記の式（３）のようになる。 ＮＯ2 ＋２ｅ- →ＮＯ＋Ｏ2- ・・・・ （１） Ｏ2-→１／２Ｏ2 ＋２ｅ- ・・・・ （２） ＮＯ2 →ＮＯ＋１／２Ｏ2 ・・・・ （３）
でＮＯ2 を測定する場合、作用電極３２（陰極）に於け
る反応は下記の式（１）で表され、対電極３３（陽極）
に於ける反応は下記の式（２）で表され、従って、全反
応式は下記の式（３）のようになる。 ＮＯ2 ＋２ｅ- →ＮＯ＋Ｏ2- ・・・・ （１） Ｏ2-→１／２Ｏ2 ＋２ｅ- ・・・・ （２） ＮＯ2 →ＮＯ＋１／２Ｏ2 ・・・・ （３）
【００３４】図示のセンサ・ヘッドの大きさは、３０
〔ｍｍ〕φ×２０〔ｍｍ2 〕〜１００〔ｍｍ〕φ×３０
〔ｍｍ2 〕程度であって、全体の大きさは、１５０×１
００×５０〔ｍｍ3 〕程度である。
〔ｍｍ〕φ×２０〔ｍｍ2 〕〜１００〔ｍｍ〕φ×３０
〔ｍｍ2 〕程度であって、全体の大きさは、１５０×１
００×５０〔ｍｍ3 〕程度である。
【００３５】図４（Ｂ）に於いて、４１は固体電解質
（ＮＡＳＩＣＯＮ円盤）、４２は補助層、４３はＡｕか
らなるメッシュ、４４はＡｕからなるワイヤ、４５は無
機接着層、４６は白金黒、４７はＰｔからなるメッシ
ュ、４８は石英管をそれぞれ示している。尚、図では、
センサ・ヘッドの部分を表している。
（ＮＡＳＩＣＯＮ円盤）、４２は補助層、４３はＡｕか
らなるメッシュ、４４はＡｕからなるワイヤ、４５は無
機接着層、４６は白金黒、４７はＰｔからなるメッシ
ュ、４８は石英管をそれぞれ示している。尚、図では、
センサ・ヘッドの部分を表している。
【００３６】起電力測定方式は、電池を形成させること
で発生する電圧を測定する方式であって、電解質には、
イオンを通過できる固体電解質を使うのが普通であり、
ここで用いている固体電解質はＮＡＳＩＣＯＮ（Ｎａ+
ｓｕｐｅｒ ｉｏｎｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と呼ば
れるものである。
で発生する電圧を測定する方式であって、電解質には、
イオンを通過できる固体電解質を使うのが普通であり、
ここで用いている固体電解質はＮＡＳＩＣＯＮ（Ｎａ+
ｓｕｐｅｒ ｉｏｎｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と呼ば
れるものである。
【００３７】従来のＮＡＳＩＣＯＮでは起電力が小さい
が、その表面にＮａＮＯ2 −Ｌｉ2ＣＯ3 からなる補助
層４２を形成すると起電力が大きくなるのであるが、空
気中のＣＯ2 （〜０．０３〔容積％〕）の影響が大きく
なる。
が、その表面にＮａＮＯ2 −Ｌｉ2ＣＯ3 からなる補助
層４２を形成すると起電力が大きくなるのであるが、空
気中のＣＯ2 （〜０．０３〔容積％〕）の影響が大きく
なる。
【００３８】ＮａＮＯ2 −Ｌｉ2 ＣＯ3 のモル比が９：
１であれば、ＣＯ2 の影響は小さくなり、ＮＯ2 の濃度
に対して約３〔ｐｐｂｖ〕程度のノイズを発生するだけ
で済み、しかも、極端に低濃度のＮＯ2 に対し特に優れ
た感応性を示すようになり、５〔ｐｐｂｖ〕以上のＮＯ
2 濃度を計測することができる。
１であれば、ＣＯ2 の影響は小さくなり、ＮＯ2 の濃度
に対して約３〔ｐｐｂｖ〕程度のノイズを発生するだけ
で済み、しかも、極端に低濃度のＮＯ2 に対し特に優れ
た感応性を示すようになり、５〔ｐｐｂｖ〕以上のＮＯ
2 濃度を計測することができる。
【００３９】前記起電力測定方式のＮＯ2 ガス・センサ
に於ける起電力は、１５０〔℃〕に於いて５〔ｐｐｂ〕
〜２００〔ｐｐｍ〕という広いＮＯ2 濃度範囲に亙って
ネルンストの式に従い、その傾斜からＮＯ2 の１電子還
元が推定された。尚、１５０〔℃〕に於ける１０〔ｐｐ
ｍ〕と５〔ｐｐｂ〕に対する応答時間は、それぞれ約８
〔秒〕及び３〔分〕である。尚、このＮＯ2 ガス・セン
サは１５０〔℃〕程度の高温にしないと感度が小さいの
で、周囲に小さいヒーターを設けて加熱しながら使用す
るのが普通である。
に於ける起電力は、１５０〔℃〕に於いて５〔ｐｐｂ〕
〜２００〔ｐｐｍ〕という広いＮＯ2 濃度範囲に亙って
ネルンストの式に従い、その傾斜からＮＯ2 の１電子還
元が推定された。尚、１５０〔℃〕に於ける１０〔ｐｐ
ｍ〕と５〔ｐｐｂ〕に対する応答時間は、それぞれ約８
〔秒〕及び３〔分〕である。尚、このＮＯ2 ガス・セン
サは１５０〔℃〕程度の高温にしないと感度が小さいの
で、周囲に小さいヒーターを設けて加熱しながら使用す
るのが普通である。
【００４０】前記起電力測定方式のＮＯ2 ガス・センサ
でＮＯ2 を測定する場合、作用電極であるＡｕメッシュ
４３に於ける反応は下記の式（４）で表され、対電極で
あるＰｔメッシュ４７に於ける反応は下記の式（５）で
表され、従って、全反応式は下記の式（６）のようにな
る。 Ｎａ+ ＋ＮＯ2 ＋ｅ- ＝ＮａＮＯ2 ・・・・ （４） Ｎａ+ ＋１／４Ｏ2 ＋ｅ- ＝１／２Ｎａ2 Ｏ（ｉｎ ＮＡＳＩＣＯＮ） ・・・・ （５） ＮＯ2 ＋１／２Ｎａ2 Ｏ＝ＮａＮＯ2 ＋１／４Ｏ2 ・・・・ （６）
でＮＯ2 を測定する場合、作用電極であるＡｕメッシュ
４３に於ける反応は下記の式（４）で表され、対電極で
あるＰｔメッシュ４７に於ける反応は下記の式（５）で
表され、従って、全反応式は下記の式（６）のようにな
る。 Ｎａ+ ＋ＮＯ2 ＋ｅ- ＝ＮａＮＯ2 ・・・・ （４） Ｎａ+ ＋１／４Ｏ2 ＋ｅ- ＝１／２Ｎａ2 Ｏ（ｉｎ ＮＡＳＩＣＯＮ） ・・・・ （５） ＮＯ2 ＋１／２Ｎａ2 Ｏ＝ＮａＮＯ2 ＋１／４Ｏ2 ・・・・ （６）
【００４１】図示のセンサ・ヘッドの大きさは、１５
〔ｍｍ〕φ×２０〔ｍｍ3 〕程度であって、全体の大き
さは、１００×１００×３０t 〔ｍｍ2 〕程度である。
〔ｍｍ〕φ×２０〔ｍｍ3 〕程度であって、全体の大き
さは、１００×１００×３０t 〔ｍｍ2 〕程度である。
【００４２】前記窒素酸化物検知装置の構成に関する説
明を踏まえ、以下、該窒素酸化物検知装置を用いて空気
中の窒素酸化物の濃度を測定する場合について説明する
が、ここで取り扱う空気は、実験的に作った一定濃度の
ＮＯとＮＯ2 を含んだ空気である。
明を踏まえ、以下、該窒素酸化物検知装置を用いて空気
中の窒素酸化物の濃度を測定する場合について説明する
が、ここで取り扱う空気は、実験的に作った一定濃度の
ＮＯとＮＯ2 を含んだ空気である。
【００４３】窒素酸化物検知装置に於けるカラム３は、
前記した通り、ゼロガス発生器で用いているものと同
様、過マンガン酸カリウムを含浸したアルミナ・ビーズ
を充填したものであり、また、ＮＯ2 ガス・センサ５は
定電位電解タイプである。
前記した通り、ゼロガス発生器で用いているものと同
様、過マンガン酸カリウムを含浸したアルミナ・ビーズ
を充填したものであり、また、ＮＯ2 ガス・センサ５は
定電位電解タイプである。
【００４４】ポンプ１から前記空気を送入すると、一部
は第１のガス流路６1 を流れて切り替え弁４に達し、残
部は第二のガス流路６2 を流れると共にカラム３を経由
して切り替え弁４に達する。
は第１のガス流路６1 を流れて切り替え弁４に達し、残
部は第二のガス流路６2 を流れると共にカラム３を経由
して切り替え弁４に達する。
【００４５】ここで、窒素酸化物に着目すると、切り替
え弁４に直接達する空気にはＮＯ＋ＮＯ2 が含まれ、カ
ラム３を経由した空気にはＮＯ2 のみが含まれているか
ら、切り替え弁４を何れかに切り替えておくことで、Ｎ
Ｏ2 ガス・センサ５では、ＮＯ＋ＮＯ2 、即ち、ＮＯx
を検知するか、或いは、ＮＯ2 のみを検知することにな
る。
え弁４に直接達する空気にはＮＯ＋ＮＯ2 が含まれ、カ
ラム３を経由した空気にはＮＯ2 のみが含まれているか
ら、切り替え弁４を何れかに切り替えておくことで、Ｎ
Ｏ2 ガス・センサ５では、ＮＯ＋ＮＯ2 、即ち、ＮＯx
を検知するか、或いは、ＮＯ2 のみを検知することにな
る。
【００４６】従って、［ＮＯ］＋［ＮＯ2 ］＝［Ｎ
Ｏx ］及び［ＮＯ2 ］を測定することができるから、
［ＮＯx ］−［ＮＯ2 ］＝［ＮＯ］の計算から［ＮＯ］
を知ることができる。
Ｏx ］及び［ＮＯ2 ］を測定することができるから、
［ＮＯx ］−［ＮＯ2 ］＝［ＮＯ］の計算から［ＮＯ］
を知ることができる。
【００４７】図５は本発明に於ける実験に依って得られ
た窒素酸化物濃度の測定例を表にした図であり、図には
三例が示されていて、何れの場合にも、正確な測定値が
得られていることを看取でき、少なくとも、１０〔ｐｐ
ｂ〕オーダの［ＮＯ］と［ＮＯ2 ］及びその総和である
［ＮＯx ］を測定できることが理解されよう。
た窒素酸化物濃度の測定例を表にした図であり、図には
三例が示されていて、何れの場合にも、正確な測定値が
得られていることを看取でき、少なくとも、１０〔ｐｐ
ｂ〕オーダの［ＮＯ］と［ＮＯ2 ］及びその総和である
［ＮＯx ］を測定できることが理解されよう。
【００４８】図６は本発明の窒素酸化物検知装置の一例
と化学発光法の窒素酸化物検知装置との利害得失を表に
した図であり、図からすると、本発明に依る窒素酸化物
検知装置では、検知部分が小さいだけでなく、基準にな
るＯ2 の供給と濃度測定、及び、Ｏ3 の発生器と除去器
が不要であり、従って、空気の流路も単純なので、チュ
ーブの本数が少なく、全長も短く、しかも、ポンプ及び
電磁弁の数も少なくて済むので、全体として小型化でき
ることが看取されよう。
と化学発光法の窒素酸化物検知装置との利害得失を表に
した図であり、図からすると、本発明に依る窒素酸化物
検知装置では、検知部分が小さいだけでなく、基準にな
るＯ2 の供給と濃度測定、及び、Ｏ3 の発生器と除去器
が不要であり、従って、空気の流路も単純なので、チュ
ーブの本数が少なく、全長も短く、しかも、ポンプ及び
電磁弁の数も少なくて済むので、全体として小型化でき
ることが看取されよう。
【００４９】本発明に依る窒素酸化物検知装置に於いて
は、無人の状態で長期間に亙って継続的に窒素酸化物を
検知・測定できることが大きな利点になっているが、ア
ルミナ・ビーズに含浸させた過マンガン酸カリウムでＮ
ＯをＮＯ2 に酸化する手段を採っている為、時間経過に
ともない、当然、その酸化能力は失われるので、所定期
間毎に保守を行なう必要があり、ビーズ交換に関する実
験に依れば、保守から保守までの期間は３か月乃至１年
の範囲であることが判っている。
は、無人の状態で長期間に亙って継続的に窒素酸化物を
検知・測定できることが大きな利点になっているが、ア
ルミナ・ビーズに含浸させた過マンガン酸カリウムでＮ
ＯをＮＯ2 に酸化する手段を採っている為、時間経過に
ともない、当然、その酸化能力は失われるので、所定期
間毎に保守を行なう必要があり、ビーズ交換に関する実
験に依れば、保守から保守までの期間は３か月乃至１年
の範囲であることが判っている。
【００５０】この期間は、空気中に含まれるＮＯの濃度
の影響は勿論であるが、カラムの大きさ及び充填する活
性アルミナ・ビーズの量に依存することは云うまでもな
い。
の影響は勿論であるが、カラムの大きさ及び充填する活
性アルミナ・ビーズの量に依存することは云うまでもな
い。
【００５１】検知部分の大きさを１５０×２００×５０
t 程度にする場合、カラムの大きさは４０〔ｍｍ〕φ×
１００〔ｍｍ3 〕程度でなければならず、その場合に
は、約６か月毎に新品と交換する必要がある。
t 程度にする場合、カラムの大きさは４０〔ｍｍ〕φ×
１００〔ｍｍ3 〕程度でなければならず、その場合に
は、約６か月毎に新品と交換する必要がある。
【００５２】また、空気中の塵埃などを除去する為のフ
ィルタである通気性スポンジを用いることは必須であ
り、その通気性スポンジに関しては、目詰まりを起こし
た場合には交換が必要であり、フィルタの自動洗浄機能
を付与した場合であっても、３か月乃至６か月毎に交換
しなければならず、更にまた、電気化学方式に依るセン
サの場合、３か月程度の期間毎に校正を行なうことが望
ましい。
ィルタである通気性スポンジを用いることは必須であ
り、その通気性スポンジに関しては、目詰まりを起こし
た場合には交換が必要であり、フィルタの自動洗浄機能
を付与した場合であっても、３か月乃至６か月毎に交換
しなければならず、更にまた、電気化学方式に依るセン
サの場合、３か月程度の期間毎に校正を行なうことが望
ましい。
【００５３】前記諸点からすると、本発明のセンサで
は、３か月毎の保守を行なうことが好ましいが、因みに
化学発光法に於いては、計測開始時にシリカゲルの乾燥
・交換を必ず行なうことが必要であり、そして、量にも
依るが４０時間で変色するとされていて、加えて、フィ
ルタの交換も同様であることなどを考えれば、本発明の
センサはメンテナンス・フリーに近いといっても過言で
はない。
は、３か月毎の保守を行なうことが好ましいが、因みに
化学発光法に於いては、計測開始時にシリカゲルの乾燥
・交換を必ず行なうことが必要であり、そして、量にも
依るが４０時間で変色するとされていて、加えて、フィ
ルタの交換も同様であることなどを考えれば、本発明の
センサはメンテナンス・フリーに近いといっても過言で
はない。
【００５４】
【発明の効果】本発明に依る窒素酸化物検知装置に於い
ては、空気を切り替え弁まで直接送入し得る第一のガス
流路及び過マンガン酸カリウムを保持した粒子を充填し
たカラムを介して空気を前記切り替え弁まで送入し得る
第二のガス流路、切り替え弁から送出されるＮＯ＋ＮＯ
2 であるＮＯx を含む空気或いは略ＮＯ2 のみを含む空
気を電気化学方式のＮＯ2 ガス・センサに送入する第三
のガス流路を備える。
ては、空気を切り替え弁まで直接送入し得る第一のガス
流路及び過マンガン酸カリウムを保持した粒子を充填し
たカラムを介して空気を前記切り替え弁まで送入し得る
第二のガス流路、切り替え弁から送出されるＮＯ＋ＮＯ
2 であるＮＯx を含む空気或いは略ＮＯ2 のみを含む空
気を電気化学方式のＮＯ2 ガス・センサに送入する第三
のガス流路を備える。
【００５５】前記構成を採ることに依り、化学発光法を
実施する窒素酸化物検知装置に比較し、小型且つ安価で
あって、また、保守が容易である窒素酸化物検知装置を
実現することができ、無人且つ継続的な検知及び測定を
行なうのに好適である。
実施する窒素酸化物検知装置に比較し、小型且つ安価で
あって、また、保守が容易である窒素酸化物検知装置を
実現することができ、無人且つ継続的な検知及び測定を
行なうのに好適である。
【図１】本発明の一実施の形態を説明する為の窒素酸化
物検知装置を表す要部ブロック図である。
物検知装置を表す要部ブロック図である。
【図２】図１について説明したカラムを具体的に表した
要部切断側面図である。
要部切断側面図である。
【図３】アルミナ・ビーズに過マンガン酸カリウムを含
浸させる場合に用いる装置を説明する図である。
浸させる場合に用いる装置を説明する図である。
【図４】電気化学方式のＮＯ2 ガス・センサを表す要部
説明図である。
説明図である。
【図５】本発明に於ける実験に依って得られた窒素酸化
物濃度の測定例を表にした図である。
物濃度の測定例を表にした図である。
【図６】本発明の窒素酸化物検知装置の一例と化学発光
法の窒素酸化物検知装置との利害得失を表にした図であ
る。
法の窒素酸化物検知装置との利害得失を表にした図であ
る。
１ ポンプ ２ ガス流量計 ３ カラム ４ 切り替え弁 ５ ＮＯ2 ガス・センサ ６ ガス送入管 ７1 ，７2 ，７3 第１乃至第３のガス流路 ８ ガス送出管
Claims (3)
- 【請求項１】空気が第１のガス流路を流れて直接送入さ
れ且つ空気が第２のガス流路及び過マンガン酸カリウム
を保持した粒子を充填したカラムを流れて送入される切
り替え弁と、 該切り替え弁から送出されるＮＯ＋ＮＯ2 であるＮＯx
を含む空気或いは略ＮＯ2 のみを含む空気が第３のガス
流路を流れて送入される電気化学方式のＮＯ2ガス・セ
ンサとを備えてなることを特徴とする窒素酸化物検知装
置。 - 【請求項２】電気化学方式のＮＯ2 ガス・センサが定電
位電解タイプ或いは起電力測定タイプの何れかであるこ
とを特徴とする請求項１記載の窒素酸化物検知装置。 - 【請求項３】ガス流路の適所に設置され空気を流すポン
プ及び空気の流量を検出して該ポンプの動作を制御する
ガス流量計を備えてなることを特徴とする請求項１或い
は２記載の窒素酸化物検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10034394A JPH11230870A (ja) | 1998-02-17 | 1998-02-17 | 窒素酸化物検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10034394A JPH11230870A (ja) | 1998-02-17 | 1998-02-17 | 窒素酸化物検知装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11230870A true JPH11230870A (ja) | 1999-08-27 |
Family
ID=12412973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10034394A Withdrawn JPH11230870A (ja) | 1998-02-17 | 1998-02-17 | 窒素酸化物検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11230870A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002081986A (ja) * | 2000-09-11 | 2002-03-22 | New Cosmos Electric Corp | ガス吸引装置及びガス検知機 |
| JP2014163720A (ja) * | 2013-02-22 | 2014-09-08 | Iwatani Internatl Corp | オゾン含有ガス中のＮＯｘガス検出方法およびその装置 |
| CN113552200A (zh) * | 2020-04-24 | 2021-10-26 | 广东铭沁环保科技有限公司 | 一种空气中no2监测系统及方法 |
-
1998
- 1998-02-17 JP JP10034394A patent/JPH11230870A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002081986A (ja) * | 2000-09-11 | 2002-03-22 | New Cosmos Electric Corp | ガス吸引装置及びガス検知機 |
| JP2014163720A (ja) * | 2013-02-22 | 2014-09-08 | Iwatani Internatl Corp | オゾン含有ガス中のＮＯｘガス検出方法およびその装置 |
| CN113552200A (zh) * | 2020-04-24 | 2021-10-26 | 广东铭沁环保科技有限公司 | 一种空气中no2监测系统及方法 |
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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: 20050510 |