JP2001083117A - Nitrogen oxide gas sensor - Google Patents
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- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 排ガス中におけるNOx中のNO/NO2の比
が変動しても常に総NOx濃度を、簡単な手段で検知可
能とする。
【解決手段】 ガス検知室(5)内の酸素濃度を0.1
vol%以上に維持し、ガス検知室(5)内に配置された
触媒により、NOxガスをNOガスに変換してNOx濃度
を検知する。
(57) Abstract: The always total NOx concentration ratio of NO / NO 2 in NOx is varied in the exhaust gas, and can be detected by simple means. SOLUTION: The oxygen concentration in the gas detection chamber (5) is set to 0.1.
The NOx concentration is maintained at vol% or higher, and the NOx concentration is detected by converting NOx gas into NO gas by a catalyst disposed in the gas detection chamber (5).
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は測定雰囲気中の被検
ガス濃度を検知する固体電解質を用いた窒素酸化物ガス
センサに関するものである。特に、自動車排ガス中の窒
素酸化物の総濃度をリアルタイムに測定できる窒素酸化
物ガスセンサである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nitrogen oxide gas sensor using a solid electrolyte for detecting the concentration of a test gas in a measurement atmosphere. In particular, it is a nitrogen oxide gas sensor that can measure the total concentration of nitrogen oxides in automobile exhaust gas in real time.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、車の排気ガス中のNOxを他ガス
の存在に影響されずに、総NOx濃度として測定できる
センサが大きく望まれている。本発明者においても既
に、酸素イオン伝導体であるジルコニア固体電解質を用
いた高温作動型の混成電位式NOxセンサを提案してき
た。そのセンサの一つの基本構成は特開平9−2740
11号公報に開示される。これは、ジルコニア固体電解
質のグリーンシートを用いてセンサ素子内部に空間から
なるガス検知室を形成した形をとる。ガス検知室内のジ
ルコニア固体電解質上に、少なくともNOxと酸素に活
性な検知電極と、酸素に活性でかつNOxに活性でない
参照電極とが設置されている。さらに、このガス検知室
を形成するジルコニア固体電解質上に、電気化学的な酸
素ポンプを設け、大気中から酸素を供給しながら、この
酸素ポンプによりNOxを電気化学的にNO2に単ガス化
する。電気化学的に変換されたNO2を検知極の混成電
位にて総NOx濃度として測定できる。さらに、このN
Ox変換効率を改善するために、特にNOxに大きな活性
を有する変換電極と呼ばれる酸素ポンプを別途設置した
例が、SAE Paper 1999-01-1280に示される。2. Description of the Related Art In recent years, there has been a great demand for a sensor capable of measuring NOx in vehicle exhaust gas as a total NOx concentration without being affected by the presence of other gases. The present inventor has already proposed a high-temperature operation type mixed potential type NOx sensor using a zirconia solid electrolyte which is an oxygen ion conductor. One basic configuration of the sensor is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-2740.
No. 11 discloses this. This takes a form in which a gas detection chamber consisting of a space is formed inside a sensor element using a green sheet of a zirconia solid electrolyte. On the zirconia solid electrolyte in the gas detection chamber, a detection electrode that is active at least for NOx and oxygen and a reference electrode that is active for oxygen and not active for NOx are provided. Further, an electrochemical oxygen pump is provided on the zirconia solid electrolyte forming the gas detection chamber, and while oxygen is supplied from the atmosphere, NOx is electrochemically converted to NO 2 by the oxygen pump. . The electrochemically converted NO 2 can be measured as the total NOx concentration at the hybrid potential of the sensing electrode. Furthermore, this N
An example of separately installing an oxygen pump called a conversion electrode having a large activity for NOx in order to improve the Ox conversion efficiency is shown in SAE Paper 1999-01-1280.
【0003】特開平9−274011号公報やSAE Pape
r 1999-01-1280に開示される総NOxセンサは、NOxを
NO2に電気化学的に変換する方式である。逆にNOxを
電気化学的にNOに変換する方式も提案されている。そ
のセンサ構造は特開平9−329578号公報に開示さ
れているが、ガス導入口に近いセンサ前室にセンサ内部
空間の酸素を常に排出するように酸素ポンプが設けられ
ている。センサ後室には検知極とあるいは参照極が設置
され、また後室内の酸素濃度を検知するための酸素極が
併設される。センサ前室内の酸素ポンプカソードにおい
て電気化学的にNOxをNOに変換する構成である。[0003] JP-A-9-274011 and SAE Pape
The total NOx sensor disclosed in r 1999-01-1280 is a method of converting NOx to NO 2 to electrochemically. Conversely, a method of electrochemically converting NOx to NO has also been proposed. The sensor structure is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-329578. An oxygen pump is provided in the sensor front chamber near the gas inlet so as to constantly exhaust oxygen in the sensor internal space. A detection electrode and / or a reference electrode are installed in the rear chamber of the sensor, and an oxygen electrode for detecting the oxygen concentration in the rear chamber is also provided. In this configuration, NOx is electrochemically converted into NO at the oxygen pump cathode in the sensor front chamber.
【0004】しかしながら、前述の電気化学的にNOx
を変換する方式において、その変換効率は優れるが、セ
ンサ構造が複雑になる欠点がある。また、前者のNO2
に変換して総NOx濃度を検知する方式では、原理的に
高温になるほど変換が難しくなる。さらに、後者の方式
においては、排ガス中の酸素がゼロ近傍になるエンジン
運転時(リッチ運転)では、酸素ポンプ駆動が酸素排出
方向であるからガス検知室内の酸素濃度は、ほぼ完全に
ゼロとなる。従って、この方式におけるNOxのNOへ
の変換は問題ないが、変換されたNOを混成電位で検知
することが困難である。すなわち、混成電位検知では酸
素とNOのそれぞれの電極反応が必要であるが、そのう
ちの酸素の電極反応が無くなってしまい、出力の低下や
応答速度の低下を引き起こす。さらに、排ガス中のHC
などの還元性ガスを酸化除外することができず、電極の
劣化や出力異常をもたらす。However, the above-mentioned electrochemical NOx
Although the conversion efficiency is excellent, the conversion efficiency is excellent, but there is a disadvantage that the sensor structure is complicated. In addition, the former NO 2
In the method of detecting the total NOx concentration by converting to NO, conversion becomes difficult in principle as the temperature becomes higher. Further, in the latter method, during the operation of the engine when the oxygen in the exhaust gas becomes close to zero (rich operation), the oxygen concentration in the gas detection chamber becomes almost completely zero because the oxygen pump drive is in the oxygen discharge direction. . Therefore, there is no problem in converting NOx to NO in this method, but it is difficult to detect the converted NO with a mixed potential. That is, in the hybrid potential detection, respective electrode reactions of oxygen and NO are required, but the electrode reaction of oxygen is lost, which causes a decrease in output and a decrease in response speed. Furthermore, HC in exhaust gas
Such as reducing gas cannot be excluded from oxidation, resulting in electrode deterioration and output abnormality.
【0005】一方、固体電解質上に形成された混成電位
型のセンサ素子を用いた方式でも、測定ガス中における
NOxのNO/NO2比を一定にして、総NOxを検知す
る方法が提案されている。特開平10−2881号公報
に見られるように、NO/NO2比を一定するために前
段前処理装置としてハニカム構造体に触媒を担持する手
段を提案している。この方法では、前段ハニカム触媒体
を電気炉中で900℃に加熱し、後段の混成電位型セン
サ素子を別の電気炉により500℃に加熱して検知して
いる。しかしながら、この方法ではセンサシステムを小
さくすることはできず、実際の車載用のセンサとして用
いることはできない。また、車の排ガス中では排ガス中
の酸素濃度は大きく変動し、この測定システムでは混成
電位発生に必要な酸素濃度を保持することができない。
特に、エンジンがリッチあるいはストイキ領域の運転時
には、排ガス中にほとんど酸素が無く外部からの酸素供
給方法が示されていない。さらに、NOxのハニカム触
媒通過時にNO/NO2比が一定でも後段のセンサ素子
部に到達する間にNO/NO2比が変化する可能性が非
常に高い。On the other hand, also in a manner using a mixed potential-type sensor element formed on a solid electrolyte, and the NO / NO 2 ratio of NOx in the measurement gas constant, has been proposed a method of detecting the total NOx I have. As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2881, a means for supporting a catalyst on a honeycomb structure has been proposed as a pre-stage pretreatment device in order to keep the NO / NO 2 ratio constant. In this method, the first-stage honeycomb catalyst body is heated to 900 ° C. in an electric furnace, and the second-stage hybrid potential sensor element is heated to 500 ° C. in another electric furnace for detection. However, this method cannot reduce the size of the sensor system and cannot be used as an actual vehicle-mounted sensor. Further, in the exhaust gas of a vehicle, the oxygen concentration in the exhaust gas fluctuates greatly, and this measurement system cannot maintain the oxygen concentration necessary for generating a hybrid potential.
In particular, when the engine is operating in a rich or stoichiometric region, there is almost no oxygen in the exhaust gas, and no method for supplying oxygen from the outside is disclosed. Furthermore, even if the NO / NO 2 ratio is constant when NOx passes through the honeycomb catalyst, there is a very high possibility that the NO / NO 2 ratio changes while reaching the sensor element in the subsequent stage.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
車載用総NOxセンサとして、排ガス中におけるNOx中
のNO/NO2比が変動しても常に総NOx濃度を検知す
るには、センサ構造が複雑であったり、酸素濃度変動や
HC等の他ガスの除去に対応できていない。特に、触媒
を用いた前段処理方法の測定システムでは、センサシス
テムの小型化が実際不可能であり、また排ガス中では排
ガス中の酸素濃度は大きく変動し、後段検知素子の混成
電位発生に必要な酸素濃度を保持することができなかっ
た。さらに、NOxのハニカム触媒通過時にNO/NO2
比が一定でも後段のセンサ素子部に到達する間にNO/
NO2比が変化する可能性が非常に高く、正確な測定が
なされないという課題があった。本発明は、このような
課題に鑑みてなされたものである。As described above [0006] As a conventional total NOx sensor vehicle, to detect at all times the total NOx concentration in NO / NO 2 ratio is varied in the NOx in the exhaust gas, the sensor It has a complicated structure and cannot cope with fluctuations in oxygen concentration and removal of other gases such as HC. In particular, in the measurement system of the pretreatment method using a catalyst, it is practically impossible to reduce the size of the sensor system, and in the exhaust gas, the oxygen concentration in the exhaust gas fluctuates greatly, which is necessary for generating a mixed potential of the subsequent detection element. The oxygen concentration could not be maintained. Further, when NOx passes through the honeycomb catalyst, NO / NO 2
Even when the ratio is constant, NO /
There is a high possibility that the NO 2 ratio changes, and there is a problem that accurate measurement is not performed. The present invention has been made in view of such a problem.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】以上のような課題に鑑
み、本発明者は以下のような手段で課題を解決する手段
を提案する。すなわち、酸素イオン伝導性を有するジル
コニア固体電解質に少なくともNOxおよび酸素に活性
な検知電極と、当該検知電極と対をなす酸素に活性でN
Oxに活性でない参照極とが設置され、少なくとも前記
検知電極を囲むように形成されたガス導入口を有するガ
ス検知室を設け、当該ガス検知室内の酸素濃度を0.1
vol%以上に維持しながらガス検知室内に配置された触
媒により測定ガス中のNOxガスをNOガスに変換し、
前記検知電極と参照極との間の電位差を測定することに
より、測定ガス中のNOx濃度を検知することを特徴と
する窒素酸化物ガスセンサを提供するものである。これ
により、従来に比べてセンサ構造が簡単になり、かつ測
定ガス中の酸素濃度が皆無であっても他ガスの影響を受
けずに総NOx濃度を検知することが可能となる。In view of the above problems, the present inventor proposes means for solving the problems by the following means. That is, a zirconia solid electrolyte having oxygen ion conductivity has a sensing electrode active at least for NOx and oxygen, and a sensing electrode active for oxygen paired with the sensing electrode.
An inactive reference electrode is provided at Ox, a gas detection chamber having a gas inlet formed so as to surround at least the detection electrode is provided, and the oxygen concentration in the gas detection chamber is set to 0.1.
The NOx gas in the measurement gas is converted to NO gas by a catalyst placed in the gas detection chamber while maintaining the vol% or more,
An object of the present invention is to provide a nitrogen oxide gas sensor characterized by detecting a NOx concentration in a measurement gas by measuring a potential difference between the detection electrode and a reference electrode. As a result, the sensor structure becomes simpler than in the past, and even if there is no oxygen concentration in the measurement gas, the total NOx concentration can be detected without being affected by other gases.
【0008】この本発明センサにおいて、ガス検知室内
に形成される触媒が少なくとも検知電極と対向して配置
された触媒層(図1参照)、ガス検知室内部に設置され
る電極のうち少なくとも検知電極上に積層された触媒層
(図2参照)、またはガス検知室内に充填された多孔質
触媒体(図3参照)を用いることにより効率よくNOx
をNOに変換して総NOx検知が可能となる。また、図
1、2、3のセンサ構造例では検知極と対をなす参照極
がガス検知室内に設置されているが、図4に示すごとく
大気中、あるいは一定の酸素濃度雰囲気に通ずる大気基
準ダクト内に配置しても構わない。In the sensor according to the present invention, a catalyst formed in the gas detection chamber has a catalyst layer (see FIG. 1) arranged at least opposite to the detection electrode, and at least a detection electrode among the electrodes installed in the gas detection chamber. NOx can be efficiently used by using a catalyst layer (see FIG. 2) laminated thereon or a porous catalyst body (see FIG. 3) filled in a gas detection chamber.
Is converted to NO, and the total NOx can be detected. In the example of the sensor structure shown in FIGS. 1, 2, and 3, the reference electrode paired with the detection electrode is installed in the gas detection chamber. However, as shown in FIG. It may be arranged in the duct.
【0009】さらに本発明の構成として、少なくとも検
知極が設置された第一のジルコニア固体電解質と、それ
と対面するように第二のジルコニア固体電解質を配置し
て前記ガス検知室を形成し、第二のジルコニア固体電解
質の表裏に酸素に活性でNOxに不活性な酸素ポンプ電
極を具備し、ガス検知室内側の酸素ポンプ電極をアノー
ド、大気に通じる酸素導入ダクト内に配置した酸素ポン
プ電極をカソードとして大気中の酸素をガス検知室内に
供給しながら前述のごとく検知する窒素酸化物ガスセン
サが提供される。このセンサ構成を示す構造例を図5と
図6に示す。このセンサ構成により、大気中より酸素を
簡単にガス検知室に供給することが可能となる。また、
図7に示されるように、第一のジルコニア個体電解質上
にガス検知室及び測定ガス雰囲気から隔離され、かつ大
気に通ずる大気基準ダクト内に1つ以上の参照極を配置
し、当該参照極と検知極間の電位差と、当該参照極と酸
素検知極間の電位差を用いて出力補正を行うことも可能
である。この方式を採用することでガス検知室内の酸素
濃度が有る程度変動しても、センサ出力に影響なく総N
Ox濃度を検知することが可能となる。Further, as a configuration of the present invention, the gas detection chamber is formed by arranging at least a first zirconia solid electrolyte provided with a detection electrode and a second zirconia solid electrolyte so as to face the first zirconia solid electrolyte. The zirconia solid electrolyte has an oxygen pump electrode that is active on oxygen and inactive on NOx on the front and back of the zirconia solid electrolyte. A nitrogen oxide gas sensor is provided for detecting oxygen as described above while supplying oxygen in the atmosphere into a gas detection chamber. 5 and 6 show structural examples showing this sensor configuration. This sensor configuration makes it possible to easily supply oxygen from the atmosphere to the gas detection chamber. Also,
As shown in FIG. 7, one or more reference electrodes are disposed in an air reference duct that is isolated from the gas detection chamber and the measurement gas atmosphere on the first zirconia solid electrolyte, and communicates with the atmosphere. It is also possible to perform output correction using the potential difference between the detection electrodes and the potential difference between the reference electrode and the oxygen detection electrode. By adopting this method, even if the oxygen concentration in the gas detection chamber fluctuates to some extent, the total N
Ox concentration can be detected.
【0010】あるいは図8に示されるように、第一のジ
ルコニア個体電解質上に、ガス検知室及び測定ガス雰囲
気から隔離され且つ大気に通ずる大気基準ダクト内に1
つ以上の参照極を配置し、ガス検知室内に設置された酸
素検知極と当該参照極との間の電位差を用いてガス検知
室内の酸素濃度をほぼ一定に保つように酸素ポンプ電圧
をフィードバック制御することによりガス検知室内の酸
素濃度変動をきわめて小さくすることができる。本発明
の趣旨であるNOx変換は触媒性を利用したガス平衡反
応であるため、NOxに不活性な酸素ポンプを用いるこ
とによりポンプ駆動方向は変換効率に関係なくすること
ができる。[0010] Alternatively, as shown in FIG. 8, the first zirconia solid electrolyte is separated from the gas detection chamber and the atmosphere of the measurement gas by an air reference duct in the air reference duct.
At least one reference electrode is arranged, and the oxygen pump voltage is feedback-controlled so that the oxygen concentration in the gas detection chamber is kept almost constant using the potential difference between the oxygen detection electrode installed in the gas detection chamber and the reference electrode. By doing so, fluctuations in the oxygen concentration in the gas detection chamber can be made extremely small. Since NOx conversion, which is the gist of the present invention, is a gas equilibrium reaction utilizing catalytic properties, the pump driving direction can be made independent of the conversion efficiency by using an oxygen pump inert to NOx.
【0011】また、図9に示すようにガス検知室を連続
する2室とし、測定ガス雰囲気に接するガス導入口を有
する前室に酸素のみに活性である酸素ポンプを設置し、
ガス連通口により前室に通ずる後室に少なくとも触媒と
検知極を配置してなる構造であって、ガス導入口のガス
拡散抵抗をガス連通口よりも大きくすることによりセン
サ前室におけるHC等の他ガス除去がさらに容易にな
り、センサの検出精度が向上する。Further, as shown in FIG. 9, the gas detection chamber is made into two continuous chambers, and an oxygen pump which is active only for oxygen is installed in a front chamber having a gas inlet which is in contact with a measurement gas atmosphere.
A structure in which at least a catalyst and a detection electrode are arranged in a rear chamber that communicates with the front chamber by a gas communication port. Other gas removal becomes easier, and the detection accuracy of the sensor is improved.
【0012】また、参照極が大気基準ダクト内に形成さ
れるセンサ構成において、前記酸素ポンプ電極の電極の
一方が大気基準ダクト内に同時に設置され、且つ当該酸
素ポンプの駆動により酸素が大気基準ダクトにより拡散
律速しないように大気基準ダクトの拡散抵抗が設定され
ていることを特徴とするセンサも提供される。この構成
は図10に示されるが、これによりダクト構造が1本で
済みセンサ構造が簡単になる。In a sensor configuration in which a reference electrode is formed in an atmospheric reference duct, one of the electrodes of the oxygen pump electrode is simultaneously installed in the atmospheric reference duct, and oxygen is driven by the oxygen pump to release oxygen. A diffusion resistance of the atmospheric reference duct is set so as not to control the diffusion. This configuration is shown in FIG. 10, which simplifies the sensor structure by using only one duct structure.
【0013】一方、前述の酸素ポンプの少なくともガス
検知室内に形成される電極が、Pt、Au、Pd、Pt
−Au合金、Pt―Pd合金のうちいずれかの材料によ
り構成することにより、酸素ポンプを酸素給入方向に駆
動してもガス検知室内のNOxを電気化学的に変換する
ことなく、すなわち触媒変換の効率を低下させることな
く、HC等の他ガスを酸化除外することができる。ま
た、第一のジルコニア固体電解質に形成される検知極が
Pt−Rh合金、Pt−Ru合金、Cr2O3、NiCr2O4、Mg
Cr2O4、FeCr2O4のうち少なくとも1種以上からなる電極
材とすることで、より大きなNO出力が得られる。On the other hand, the electrodes formed at least in the gas detection chamber of the above-described oxygen pump are composed of Pt, Au, Pd, and Pt.
-Au alloy or Pt-Pd alloy is used to convert NOx in the gas detection chamber electrochemically even if the oxygen pump is driven in the oxygen supply direction, that is, catalytic conversion. Other gases such as HC can be oxidized without lowering the efficiency of the process. Further, the detection electrode Pt-Rh alloy formed on the first zirconia solid electrolyte, Pt-Ru alloy, Cr 2 O 3, NiCr 2 O 4, Mg
Cr 2 O 4, FeCr by a second electrode member comprising at least one or more of O 4, a larger NO output.
【0014】本発明のセンサ構成において、自己加熱ヒ
ータ基板をセンサ素子と一体化してガス検知室内の触媒
温度を600℃以上に保持することでより効率のよい総
NOx検知が可能となる。さらに、図11に示される構
造のように、センサ素子のガス検知室を挟んで一体形成
される2つのヒータ基板により、触媒側ヒータ温度が検
知極側ヒータ温度より高温で作動することで、触媒と検
知極の個々に最適な温度設定が可能となり、総NOx検
知の効率を上げることが可能となる。In the sensor configuration of the present invention, the total NOx detection can be performed more efficiently by integrating the self-heating heater substrate with the sensor element and maintaining the catalyst temperature in the gas detection chamber at 600 ° C. or higher. Further, as in the structure shown in FIG. 11, the catalyst heater is operated at a temperature higher than the detection electrode side heater temperature by the two heater substrates integrally formed with the gas detection chamber of the sensor element interposed therebetween. In this case, the optimum temperature can be set for each of the detection electrodes, and the efficiency of the total NOx detection can be increased.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】図1のセンサ構造図を用いて、発
明の実施形態を説明する。このセンサ構成は、前述のご
とく酸素イオン伝導性を有するジルコニア個体電解質1
上に、NOxと酸素の両方に活性を有する検知極2と酸
素に活性でNOxに対して活性でない参照極3とからな
る混成電位型のセンサである。ジルコニア固体電解質1
に先の検知極2と参照極3を形成したまま、NOxを含
む測定ガス雰囲気にさらすと図12のようにNO2ガス
のみの場合と、NOガスのみの場合とでは出力が相互に
逆向きとなる。これは、検知極上で2種の反応(式1、
式2と式3、式4)の電子の授受が逆であることから起
こる原理的なものである。このままでは、NOxがNO
とNO2とを含み、その存在比が変動する排ガス中の総
NOx濃度は測定できないことは明らかである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described with reference to the sensor structure diagram of FIG. This sensor configuration has a zirconia solid electrolyte 1 having oxygen ion conductivity as described above.
Above is a hybrid potential type sensor comprising a detection electrode 2 having activity on both NOx and oxygen, and a reference electrode 3 having activity on oxygen and not having activity on NOx. Zirconia solid electrolyte 1
When the detection electrode 2 and the reference electrode 3 are formed and exposed to a measurement gas atmosphere containing NOx, the outputs are opposite to each other between the case of only NO 2 gas and the case of only NO gas as shown in FIG. Becomes This is because two kinds of reactions (Equation 1,
This is a principle that arises because the exchange of electrons in equations 2 and 3 and equation 4) is reversed. In this state, NOx becomes NO
It is clear that the total NOx concentration in the exhaust gas containing NO and NO 2 , whose abundance ratio fluctuates, cannot be measured.
【0016】 (NO検知の場合) O2 +4e- → 2O2- …………………………… (式1) 2NO + 2O2- → 2NO2 + 4e- …… (式2) (NO2検知の場合) 2O2- → O2 + 4e- ………………………… (式3) 2NO2 + 4e- → 2NO + 2O2- …… (式4)(In the case of NO detection) O 2 + 4e − → 2O 2 −... ( 2 ) + 2O 2− → 2NO 2 + 4e − (2) (In the case of NO 2 detection) 2O 2− → O 2 + 4e − … (Equation 3) 2NO 2 + 4e − → 2NO + 2O 2− (Equation 4)
【0017】そこで、図1のようなセンサ素子内部に微
小空間を形成し、その中に触媒4を設置する。これによ
り、微小空間5(ガス検知室)内部のNOx(NOとN
O2)はその温度と酸素濃度により一義的(熱平衡的)
にNO/NO2比が決まる。このときの平衡反応式を式
5および式6に示す。式6中のKは式5の反応における
平衡定数である。触媒作用がない場合には、平衡状態に
達するのに時間がかかり排ガス中の変動するNOx濃度
をリアルタイムに測定できない。触媒の形成位置は図2
のように検知電極2に積層しても構わない。さらに、図
3のようにガス検知室に触媒体4を充填形成しても構わ
ない。但し、この場合には触媒体4の多孔度を最適化す
る必要がある。Therefore, a minute space is formed inside the sensor element as shown in FIG. 1, and the catalyst 4 is disposed therein. Thereby, NOx (NO and N) in the minute space 5 (gas detection chamber) is
O 2 ) is unique (thermal equilibrium) depending on its temperature and oxygen concentration
The NO / NO 2 ratio is determined. Equations 5 and 6 show the equilibrium reaction equations at this time. K in Equation 6 is an equilibrium constant in the reaction of Equation 5. If there is no catalytic action, it takes time to reach the equilibrium state, and the fluctuating NOx concentration in the exhaust gas cannot be measured in real time. Figure 2 shows the catalyst formation position.
It may be laminated on the detection electrode 2 as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 3, the catalyst body 4 may be filled and formed in the gas detection chamber. However, in this case, it is necessary to optimize the porosity of the catalyst body 4.
【0018】 NO + 1/2 O2 = NO2 ……………………… (式5) [NO]=[NO2]/(K[O2]1/2) ………… (式6)NO + 1 / 2O 2 = NO 2 (Equation 5) [NO] = [NO 2 ] / (K [O 2 ] 1/2 ) (Equation 5) Equation 6)
【0019】前述のセンサ構成では、例えば排ガス中の
酸素濃度が数%以上である場合には、作動温度を最適化
することで総NOx濃度として検知することが可能であ
る。すなわち、図13に示すように、酸素濃度と反応温
度とを適当に制御してやれば、基本的に触媒作用でほぼ
完全にNO化することは可能である。問題は、NO化す
るには酸素がないほうが容易であるが、混成電位を生ず
るためには酸素が必要なことである。また、排ガス中の
HC等の他ガスを酸化除去するにも、ガス検知室中に酸
素が存在する必要がある。With the above-described sensor configuration, for example, when the oxygen concentration in the exhaust gas is several percent or more, it is possible to detect the total NOx concentration by optimizing the operating temperature. That is, as shown in FIG. 13, if the oxygen concentration and the reaction temperature are appropriately controlled, it is basically possible to almost completely turn into NO by the catalytic action. The problem is that it is easier to have NO in the absence of oxygen, but oxygen is needed to produce a hybrid potential. In addition, oxygen must be present in the gas detection chamber to oxidize and remove other gases such as HC in the exhaust gas.
【0020】そこで、図5のようにガス検知室5中に大
気から酸素ポンプ6により酸素を供給しつつ、適当な温
度でNOxをNO化できる酸素濃度に保持する。図5の
場合には、ガス検知室5に酸素濃度検知電極が形成され
ておらず、ガス導入口のガス拡散抵抗と酸素ポンプ供給
速度との最適化設計が必要となる。また、図5の構造で
は酸素ポンプ6は第二の固体電解質1′に形成されてい
るが、図10のように第一の固体電解質1に検知極2と
同時に形成されてもよい。特に大気基準ダクトに参照極
3を設置する場合には、大気導入ダクトと大気基準ダク
トを兼用することができる。但し、この場合には酸素ポ
ンプ駆動により大気ダクト中の酸素供給が拡散律速状態
にないことが必要である。Therefore, as shown in FIG. 5, oxygen is supplied into the gas detection chamber 5 from the atmosphere by the oxygen pump 6 and the oxygen concentration is maintained at an appropriate temperature so that NOx can be turned into NO. In the case of FIG. 5, an oxygen concentration detection electrode is not formed in the gas detection chamber 5, and optimization design of the gas diffusion resistance of the gas inlet and the supply speed of the oxygen pump is required. Although the oxygen pump 6 is formed in the second solid electrolyte 1 'in the structure of FIG. 5, it may be formed in the first solid electrolyte 1 at the same time as the detection electrode 2 as shown in FIG. In particular, when the reference electrode 3 is installed in the air reference duct, the air introduction duct and the air reference duct can be shared. However, in this case, it is necessary that the supply of oxygen in the atmospheric duct is not in a diffusion-controlled state by driving the oxygen pump.
【0021】図8のセンサ構造においては、ガス検知室
5内の酸素濃度を検知しつつ、酸素ポンプ駆動電圧のフ
ィードバックを行い常にガス検知室5内の酸素濃度を最
適な値に維持する。この場合には構造が若干複雑になる
が、ガス検知室の酸素濃度をNOx変換とNOx検知とを
考慮した最適濃度に容易に維持できる。また、酸素極7
が設置されない場合の図5の発展形として、ガス検知室
5内を2室あるいは2室以上とすることで還元性ガスの
除外を容易にすることができる。図9に示すようにガス
検知室5を前室と後室に隔離しそれぞれに触媒層4を設
置する。さらにガス導入口のガス拡散抵抗は、ガス連通
口より小さく設定することにより排ガス中の酸素濃度変
動に関わらずHCを除外することができる。In the sensor structure of FIG. 8, the oxygen pump driving voltage is fed back while detecting the oxygen concentration in the gas detection chamber 5 to always maintain the oxygen concentration in the gas detection chamber 5 at an optimum value. In this case, although the structure is slightly complicated, the oxygen concentration in the gas detection chamber can be easily maintained at the optimum concentration in consideration of NOx conversion and NOx detection. In addition, oxygen electrode 7
As a development of FIG. 5 in which no gas is installed, it is possible to easily remove the reducing gas by making the gas detection chamber 5 two or more chambers. As shown in FIG. 9, the gas detection chamber 5 is separated into a front chamber and a rear chamber, and a catalyst layer 4 is installed in each of them. Further, by setting the gas diffusion resistance of the gas introduction port smaller than that of the gas communication port, HC can be excluded irrespective of the oxygen concentration fluctuation in the exhaust gas.
【0022】センサの作動温度はより高温であるほど、
NO化し易いことは明らかであるが、混成電位出力とし
ては高温すぎると出力が低下し、相反する温度特性を有
する。さらに、触媒変換部と検知極の位置が離れている
とガス平衡がずれてNO比率が低下する。そこで図11
のようにガス検知室を挟んで2つのヒータ基板を一体形
成し、触媒層側のヒータ負荷を大きく、検知極側のヒー
タ負荷を小さくすることでNOx変換部とNOx検知部の
温度を最適にすることができる。触媒温度としては60
0℃以上、好ましくは650℃〜800℃である。The higher the operating temperature of the sensor, the more
Although it is clear that NO is easily formed, if the mixed potential output is too high, the output is reduced and the temperature characteristics are contradictory. Furthermore, if the position of the catalytic converter and the detecting electrode are far apart, the gas equilibrium will shift and the NO ratio will decrease. FIG.
As described above, two heater substrates are formed integrally with the gas detection chamber interposed, and the heater load on the catalyst layer side is increased and the heater load on the detection electrode side is reduced to optimize the temperature of the NOx converter and the NOx detector. can do. The catalyst temperature is 60
The temperature is 0 ° C or higher, preferably 650 ° C to 800 ° C.
【0023】前述のように、センサ作動温度とガス検知
室の酸素濃度の最適設定は、NOxの変換効率、検知極
のNO感度、および測定ガス中還元性ガスの酸化除去能
力の兼ね合いで決まる。ガス平衡反応におけるNO化に
は、酸素濃度が低く反応温度が高いほど効率が高いこと
は図13から明らかである。一方、混成電位素子のNO
とNO2に対する感度は、図12の例に見られるように
NO2に対するほうが大きいのが一般的である。従っ
て、NOxの変換効率は少なくとも95%以上となるこ
とが必要である。この変換効率95%を満たすように、
触媒温度と酸素濃度上限が表1に示すごとく決まる。ま
た、混成電位型の単体素子のNO感度は通常500〜8
00℃で酸素0.1%以上が必要である。素子温度が低
すぎるとガス応答速度が著しく悪化する。素子温度が高
すぎると感度低下が著しい。素子のNO感度と酸素濃度と
の関係では、酸素濃度が0.1%以上存在する必要があ
る。酸素濃度がこれより低すぎるとガス応答速度が著し
く悪化する。酸素の高濃度側の制限は無い。さらに、測
定ガス中にHC等の還元性ガスが存在する場合には、そ
れらを酸化除外するだけの酸素濃度が必要である。通常
のエンジン排ガス中では、排ガス中のHC濃度からガス
検知室内の酸素濃度が最低1%以上存在することが必要
である。これらの諸条件を表1にまとめて示す。ここか
ら、本発明においては、酸素濃度が0.1%〜20%と
なる必要があり、還元性ガスが存在する排ガス中等では
1〜20%とすることが望ましい。また、作動温度を7
00℃以下で考えると1〜10%とすることがさらに好
ましい。As described above, the optimal setting of the sensor operating temperature and the oxygen concentration in the gas detection chamber is determined by the balance between the NOx conversion efficiency, the NO sensitivity of the detection electrode, and the ability to remove and oxidize the reducing gas in the measurement gas. It is clear from FIG. 13 that the efficiency of NO formation in the gas equilibrium reaction is higher as the oxygen concentration is lower and the reaction temperature is higher. On the other hand, the mixed potential element NO
Sensitivity to the NO 2 is the is larger for NO 2 as seen in the example of FIG. 12 is common. Therefore, the conversion efficiency of NOx needs to be at least 95% or more. In order to satisfy this conversion efficiency of 95%,
The catalyst temperature and the oxygen concentration upper limit are determined as shown in Table 1. The NO sensitivity of a hybrid potential type single element is usually 500 to 8
0.1% oxygen or more at 00 ° C. is required. If the element temperature is too low, the gas response speed will be significantly deteriorated. If the element temperature is too high, the sensitivity is significantly reduced. According to the relationship between the NO sensitivity of the element and the oxygen concentration, the oxygen concentration needs to be 0.1% or more. If the oxygen concentration is too low, the gas response speed will be significantly reduced. There is no restriction on the high oxygen concentration side. Further, when a reducing gas such as HC is present in the measurement gas, it is necessary to have an oxygen concentration sufficient to eliminate the oxidation. In ordinary engine exhaust gas, it is necessary that the oxygen concentration in the gas detection chamber be at least 1% or more based on the HC concentration in the exhaust gas. These conditions are summarized in Table 1. From this, in the present invention, the oxygen concentration needs to be 0.1% to 20%, and is desirably 1 to 20% in exhaust gas where a reducing gas is present. The operating temperature is set at 7
Considering at a temperature of 00 ° C. or lower, the content is more preferably set to 1 to 10%.
【0024】[0024]
【表1】 [Table 1]
【0025】以上、本発明センサの構成について説明し
てきたが、このようなセンサ素子は以下のようにして作
製される。ジルコニア固体電解質は通常使用されるイッ
トリア添加のジルコニアが一般に用いられるが、本発明
においては特に限定されない。本発明のセンサ作製には
このジルコニア(ZrO2)のグリーンシートが用いられ
る。グリーンシートの一般的な作製方法は、所定量のイ
ットリアが添加されたジルコニア粉を有機結合剤、例え
ばPVA等、と可塑剤および有機溶剤とでボールミル混
合を行う。この際、粉末粒子の分散をよくするために、
分散剤を添加することもある。このようにして得られた
ジルコニアのスラリーをドクターブレードを用いたシー
ト成形機でPETフィルム上に数100ミクロンの厚み
に形成する。これを乾燥させ、溶剤を蒸発させると非常
に柔軟性に富んで、且つ加温しながらシート同士を圧着
すると相互に強く接着することができる。また、このグ
リーンシート積層体中に内部空間を形成するためには、
グリーンシート中の有機結合剤が酸化除去される脱脂温
度以下で昇華してくれるテオブロミン等を充填すること
で形成が可能である。The configuration of the sensor of the present invention has been described above. Such a sensor element is manufactured as follows. As the zirconia solid electrolyte, generally used yttria-added zirconia is generally used, but is not particularly limited in the present invention. The zirconia (ZrO 2 ) green sheet is used for manufacturing the sensor of the present invention. In a general method for producing a green sheet, zirconia powder to which a predetermined amount of yttria has been added is subjected to ball mill mixing with an organic binder such as PVA, a plasticizer and an organic solvent. At this time, in order to improve the dispersion of the powder particles,
A dispersant may be added. The zirconia slurry thus obtained is formed on a PET film to a thickness of several hundred microns by a sheet forming machine using a doctor blade. When this is dried and the solvent is evaporated, it is very flexible, and when the sheets are pressed together while heating, they can be strongly adhered to each other. In order to form an internal space in this green sheet laminate,
It can be formed by filling the green sheet with theobromine or the like which sublimates at a temperature lower than the degreasing temperature at which the organic binder is oxidized and removed.
【0026】このグリーンシート上に電極、リード導
体、あるいはヒータ、温度センサ等をスクリーン印刷で
形成するのが一般的である。検知電極には、少なくとも
NOに感度を有する混成電位型検知極材が用いられる。
貴金属系では、Pt−Rh合金、Pt−Ru合金が特に
適している。また、金属酸化物系ではCr2O3、NiCr2O4、
MgCr2O4、FeCr2O4のなかから使用することが好ましい。
酸素ポンプをガス検知室内に設置する場合には、NOx
に活性を持たせないようにすることが重要である。その
ためには、ガス検知室内に形成する酸素ポンプ電極は、
Pt、Au、Pd、Pt-Au合金、Pt−Pd合金の
なかから使用することが好ましい。また、ガス検知室内
に形成される触媒としては、Pt、Au、Pd、Rhと
これらの合金や、酸化マンガン、酸化コバルト、酸化イ
リジウム、酸化クロム等が適用される。ガス検知室内に
形成される触媒体は、NOx検知極近傍に配置すること
が好ましい。配置の方法は前述のごとくであるが、特に
変換効率を上げるためには、触媒体あるいは触媒層の多
孔度の制御が重要である。空隙率で、10〜50%、好
ましくは20〜40%とすることが望ましい。さらに、
多孔度を調整するためにアルミナ粒子やジルコニア粒子
を分散添加する。特にジルコニア粒子の添加により、触
媒体の多孔度調整と同時にジルコニア固体電解質基板と
の接合力も強化され信頼性の向上に役立つ。アルミナ粒
子、ジルコニア粒子の添加量は触媒体の10〜95vol
%、好ましくは30〜90vol%とすることが望まし
い。これらの触媒体あるいは触媒層は、触媒粉末を有機
結合剤とともに混練しペースト状にしスクリーン印刷等
で形成されるが、勿論、この作製方法に囚われるもので
はない。Generally, electrodes, lead conductors, heaters, temperature sensors, and the like are formed on the green sheet by screen printing. As the detection electrode, a mixed potential type detection electrode material having sensitivity to at least NO is used.
In the noble metal system, a Pt-Rh alloy and a Pt-Ru alloy are particularly suitable. In metal oxides, Cr 2 O 3 , NiCr 2 O 4 ,
It is preferable to use among MgCr 2 O 4 and FeCr 2 O 4 .
If the oxygen pump is installed in the gas detection room, NOx
It is important not to have activity. For that purpose, the oxygen pump electrode formed in the gas detection chamber is
It is preferable to use Pt, Au, Pd, a Pt-Au alloy, or a Pt-Pd alloy. Further, as a catalyst formed in the gas detection chamber, Pt, Au, Pd, Rh and alloys thereof, manganese oxide, cobalt oxide, iridium oxide, chromium oxide, and the like are applied. The catalyst body formed in the gas detection chamber is preferably arranged near the NOx detection pole. Although the arrangement method is as described above, it is particularly important to control the porosity of the catalyst body or the catalyst layer in order to increase the conversion efficiency. The porosity is desirably 10 to 50%, preferably 20 to 40%. further,
In order to adjust the porosity, alumina particles and zirconia particles are dispersed and added. In particular, by adding zirconia particles, the porosity of the catalyst body is adjusted and at the same time, the bonding strength with the zirconia solid electrolyte substrate is enhanced, which contributes to improvement of reliability. The amount of alumina particles and zirconia particles added is 10 to 95 vol.
%, Preferably 30 to 90 vol%. These catalyst bodies or catalyst layers are formed by kneading the catalyst powder together with an organic binder to form a paste and form it by screen printing or the like, but, of course, is not limited to this manufacturing method.
【0027】以下に、具体的な実施例を示して詳細な説
明を行うが、本発明がこれら実施例の範囲に限定される
ものでない。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to specific examples, but the present invention is not limited to the scope of these examples.
【0028】[0028]
【実施例】〔実施例1〕図1に示すセンサ構造を次のよ
うにして作製した。まず、イットリア6mol%添加のジ
ルコニアのグリーンシートを前述の方法で準備した。こ
のジルコニアのグリーンシートの厚みは約200μmと
した。これをセンサ基板の焼成前サイズに切断し、ガス
検知室や大気ダクトを形成する部位には、窓開け加工と
同時に行った。これら切断加工されたグリーンシート
に、それぞれ構成される電極、リード導体をスクリーン
印刷により塗布形成した。検知電極にはボールミリング
にて粒度調整を行ったNiCr2O4粉末を主体に、ジルコニ
ア固体電解質粉末と有機結合剤、有機溶剤を混合混練し
たペーストを使用した。参照極、酸素ポンプ極およびリ
ード導体にはPtペーストを用いた。触媒層の印刷形成
には、Pt−Pd(5wt%)ペーストを使用した。この
ペーストは、Pt−Ru合金微粉末とジルコニア粉末を
有機結合剤等で混練して作製した。これら印刷形成がな
された各グリーンシートを図1の積層状態になるように
Pt線をリード取り出し部に挿入しながら順次重ね合わ
せ、温水中で静水圧プレスによるラミネートを行った。
この積層体を約600℃で脱脂を行い、引き続いて14
00℃の高温雰囲気で焼成を行った。[Embodiment 1] The sensor structure shown in FIG. 1 was manufactured as follows. First, a green sheet of zirconia to which 6 mol% of yttria was added was prepared by the above-described method. The thickness of the zirconia green sheet was about 200 μm. This was cut to the size before the firing of the sensor substrate, and was performed at the same time as opening the window in the portion where the gas detection chamber and the air duct were formed. Electrodes and lead conductors formed respectively were applied to these cut green sheets by screen printing. As the detection electrode, a paste obtained by mixing and kneading a zirconia solid electrolyte powder, an organic binder, and an organic solvent was used mainly for NiCr 2 O 4 powder whose particle size was adjusted by ball milling. Pt paste was used for the reference electrode, oxygen pump electrode, and lead conductor. A Pt-Pd (5 wt%) paste was used for printing the catalyst layer. This paste was prepared by kneading a Pt-Ru alloy fine powder and a zirconia powder with an organic binder or the like. The green sheets on which these prints were formed were sequentially overlapped while inserting a Pt wire into the lead take-out portion so as to be in the laminated state shown in FIG. 1, and lamination was performed by isostatic pressing in warm water.
This laminate was degreased at about 600 ° C.
The firing was performed in a high temperature atmosphere of 00 ° C.
【0029】このように作製されたセンササンプルを電
気炉中にセットされた石英管中の均熱部に650℃にて
加熱保持した。センサのPtリード線を介して検知極と
参照極との間の電位差をデジタルマルチメータにより取
り込みコンピュータに記録した。650℃に加熱保持さ
れた石英管内に測定ガスとしてNO+O2(1%)+N2(残部)
の混合ガスI、NO2+O2(1%)+N2(残部)の混合ガスII
の2系統を流入させた。但し、NO、NO2のガス濃度
は20、50、100、200、500ppmに変化させ
て測定した。そのときのセンサ出力のNOx濃度依存性
を図14に示す。ここに見られるように、NOガス、N
O2ガスに関わらずマイナス方向へほぼ同一の出力が得
られている。すなわち、測定ガス中のNOx(NO+NO2)
は本実施例のセンサ構造によりNOに単ガス化され、総
NOx濃度として検知されることが分かる。The sensor sample thus prepared was heated and maintained at 650 ° C. in a soaking section in a quartz tube set in an electric furnace. The potential difference between the detection electrode and the reference electrode via the Pt lead wire of the sensor was captured by a digital multimeter and recorded on a computer. NO + O 2 (1%) + N 2 (remainder) as a measurement gas in a quartz tube heated and maintained at 650 ° C
Mixed gas I, NO 2 + O 2 (1%) + N 2 (remainder) mixed gas II
Were introduced. However, the measurement was performed while changing the gas concentrations of NO and NO 2 to 20 , 50, 100, 200, and 500 ppm. FIG. 14 shows the NOx concentration dependency of the sensor output at that time. As can be seen here, NO gas, N
Almost the same output is obtained in the minus direction regardless of the O 2 gas. That is, NOx (NO + NO 2 ) in the measurement gas
It can be seen that NO is converted into NO by the sensor structure of the present embodiment and detected as the total NOx concentration.
【0030】〔実施例2〕実施例1と同様にして図6、
図8に示されるセンサ構造のサンプルを作製した。すな
わち、実施例1で作製したセンサ構造と異なる点はガス
検知室内に酸素ポンプアノードを形成し、酸素ポンプカ
ソードを大気雰囲気に通じるダクト内に形成したことで
ある。さらに図8の構造では酸素濃度を検知しガス検知
室内の酸素濃度を一定となるようポンプ電圧をフィード
バック制御してある。また、本サンプルを自己加熱可能
なようにセンサ素子に一体型ヒータ基板を設置した。本
サンプルと性能比較するために、実施例1で作製した図
1のセンサ構造にヒータ基板を一体化した自己加熱型サ
ンプルも作製した。本サンプルの酸素ポンプ電極には、
Pt−Pd(5%)の合金電極を用いた。また、酸素ポ
ンピング性能を向上させるため、ジルコニア固体電解質
粉を同時に添加し多孔質電極となるように添加量を調整
した。本実施例における図6の構造を持つサンプルを
A、図8の構造を持つサンプルをB、図1の構造を持つ
比較サンプルをCとした。尚、サンプルAの酸素ポンプ
電圧は常に一定の電圧が印加された。[Embodiment 2] As shown in FIG.
A sample having the sensor structure shown in FIG. 8 was manufactured. That is, the difference from the sensor structure manufactured in Example 1 is that the oxygen pump anode is formed in the gas detection chamber, and the oxygen pump cathode is formed in a duct communicating with the atmosphere. Further, in the structure of FIG. 8, the pump concentration is feedback-controlled so that the oxygen concentration is detected and the oxygen concentration in the gas detection chamber is kept constant. In addition, an integrated heater substrate was installed on the sensor element so that the sample could be self-heated. In order to compare performance with this sample, a self-heating type sample in which a heater substrate was integrated with the sensor structure of FIG. 1 manufactured in Example 1 was also manufactured. The oxygen pump electrode of this sample
An alloy electrode of Pt-Pd (5%) was used. In addition, in order to improve oxygen pumping performance, zirconia solid electrolyte powder was added at the same time, and the addition amount was adjusted so as to form a porous electrode. In this example, the sample having the structure of FIG. 6 was A, the sample having the structure of FIG. 8 was B, and the comparative sample having the structure of FIG. Note that a constant voltage was always applied to the oxygen pump voltage of Sample A.
【0031】サンプルA、BおよびサンプルCをガス感
度測定装置にセットし、センサ素子温度を650℃にな
るように自己ヒータで加熱制御した。このときにNO(200
ppm)+O2+N2(残部)の混合ガスとNO2(200ppm)+O2+N
2(残部)の混合ガスを用いてセンサ出力を測定した。こ
のとき、混合ガス中の酸素濃度を0、0.5、1、5、
10vol%に変えてセンサ出力の測定ガス中酸素濃度に
対する影響を調査した。測定結果を図15に示す。この
結果から、本実施例サンプルでは、酸素ポンプの追加お
よび酸素ポンプのフィードバック制御により、測定ガス
中の酸素濃度に影響を受け難くすることができる。すな
わち、実際、車の排ガス中では酸素濃度が常に変動する
ため、本実施例の発明センサは非常に測定精度が向上す
ることが分かる。Samples A, B and C were set in a gas sensitivity measuring apparatus, and heating was controlled by a self-heater so that the temperature of the sensor element became 650 ° C. At this time, NO (200
ppm) + O 2 + N gas mixture of 2 (balance) and NO 2 (200ppm) + O 2 + N
The sensor output was measured using the 2 (remainder) mixed gas. At this time, the oxygen concentration in the mixed gas was set to 0, 0.5, 1, 5,
The effect of the sensor output on the oxygen concentration in the measurement gas was investigated by changing to 10 vol%. FIG. 15 shows the measurement results. From this result, in the sample of the present embodiment, the influence of the oxygen concentration in the measurement gas can be reduced by the addition of the oxygen pump and the feedback control of the oxygen pump. That is, it can be seen that, in fact, since the oxygen concentration always fluctuates in the exhaust gas of the vehicle, the measurement accuracy of the inventive sensor of this embodiment is greatly improved.
【0032】〔実施例3〕実施例1と同様にして図1の
センサ構造を有するサンプルを作製した。本実施例で
は、これらサンプルの検知電極を表2に示す各材料に変
えて、300ppmのNOガス(O2:2%、N2:残部)
およびNO2ガス(O2:2%、N2:残部)に対するセ
ンサ出力を測定した。尚、各電極材には電極の多孔度を
調整するために、ジルコニア固体電解質粉末が分散添加
されている。実施例1と同様にして測定した結果を表2
にまとめて示す。これら、各検知極材によりNO検知の
総NOxセンサとすることができる。Example 3 A sample having the sensor structure shown in FIG. 1 was manufactured in the same manner as in Example 1. In this example, the detection electrodes of these samples were changed to the materials shown in Table 2 and 300 ppm of NO gas (O 2 : 2%, N 2 : balance)
And sensor outputs for NO 2 gas (O 2 : 2%, N 2 : balance) were measured. Incidentally, zirconia solid electrolyte powder is dispersedly added to each electrode material in order to adjust the porosity of the electrode. Table 2 shows the results measured in the same manner as in Example 1.
Are shown together. These detection electrodes can be used as a total NOx sensor for NO detection.
【0033】[0033]
【表2】 [Table 2]
【0034】〔実施例4〕実施例1と同様にして図1の
センサ構造を有するサンプルを作製した。本実施例で
は、これらサンプルの酸素ポンプ電極を表3に示す各材
料に変えて、300ppmのNOガス(O2:2%、N2:
残部)およびNO2ガス(O2:2%、N2:残部)に対
するセンサ出力を測定した。尚、各電極材には電極の多
孔度を調整するために、ジルコニア固体電解質粉末が分
散添加されている。実施例3と同様にして測定した結果
を表3にまとめて示す。尚、比較のためにNOxに活性
を有する検知極材料を酸素ポンプ電極あるいは酸素ポン
プ電極に積層したサンプルを同時に測定した。これらか
ら、NOxに活性を持たない本実施例の各酸素ポンプ電
極により効率よくNO検知の総NOxセンサとすること
ができることが分かる。Example 4 A sample having the sensor structure shown in FIG. 1 was produced in the same manner as in Example 1. In this embodiment, the oxygen pump electrodes of these samples were changed to the materials shown in Table 3 and 300 ppm of NO gas (O 2 : 2%, N 2 :
The sensor output was measured for the remaining portion) and NO 2 gas (O 2 : 2%, N 2 : remaining portion). Incidentally, zirconia solid electrolyte powder is dispersedly added to each electrode material in order to adjust the porosity of the electrode. Table 3 summarizes the results measured in the same manner as in Example 3. For comparison, a sample in which a detection electrode material having NOx activity was laminated on an oxygen pump electrode or an oxygen pump electrode was simultaneously measured. From these, it can be seen that the total NOx sensor for NO detection can be efficiently provided by each oxygen pump electrode of this embodiment having no activity on NOx.
【0035】[0035]
【表3】 [Table 3]
【0036】〔実施例5〕実施例2と同様にして自己加
熱型のセンササンプルA、B、Cを再度作製した。これ
らサンプルを以下のようにして、HC(還元性ガス)の
センサ出力に与える影響を調べた。各サンプルを測定装
置にセットし、酸素を含まない測定ガスを流しながらセ
ンサ出力を測定した。測定ガス中は、NO(200ppm)とNO(2
00ppm)+C3H6(1000ppm)を使用した。センサ作動温度は
650℃とした。結果を表4に示す。これより、ガス検
知室に酸素を導入できるセンサ構造が、排ガス中のHC
(還元性ガス)の影響を受けないためには非常に効果的
であることがわかる。Example 5 In the same manner as in Example 2, self-heating type sensor samples A, B and C were prepared again. The influence of these samples on the sensor output of HC (reducing gas) was examined as follows. Each sample was set in a measuring device, and the sensor output was measured while flowing a measurement gas containing no oxygen. NO (200 ppm) and NO (2
(00 ppm) + C 3 H 6 (1000 ppm) was used. The sensor operating temperature was 650 ° C. Table 4 shows the results. Thus, the sensor structure capable of introducing oxygen into the gas detection chamber is based on HC in exhaust gas.
It can be seen that it is very effective for not being affected by (reducing gas).
【0037】[0037]
【表4】 [Table 4]
【0038】〔実施例6〕図1に示すセンサ構造のサン
プルを実施例1と同様な手順で作製した。但し、本実施
例のサンプルには全て自己加熱ヒータ基板をセンサ素子
に一体形成した。また、触媒層の材料として表5に示す
触媒材料と多孔度調整用の添加材を用いた。さらに、触
媒層の効果を確認するために、触媒層を形成していない
サンプルも同時に準備した。これらのサンプルをセンサ
温度が650℃になるように自己ヒータを用いて加熱保
持した。測定ガスに300ppmのNOガス(O2:1%、
N2:残部)およびNO2ガス(O2:1%、N2:残部)
を用意し、各サンプルのセンサ出力を測定した。結果を
表5に示す。これらの触媒材料において、総NOx検知
が可能であることがわかる。Example 6 A sample having the sensor structure shown in FIG. 1 was manufactured in the same procedure as in Example 1. However, in all of the samples of this example, the self-heating heater substrate was formed integrally with the sensor element. Further, the catalyst materials shown in Table 5 and additives for adjusting the porosity were used as the materials for the catalyst layer. Further, in order to confirm the effect of the catalyst layer, a sample having no catalyst layer was prepared at the same time. These samples were heated and held using a self-heater so that the sensor temperature became 650 ° C. 300 ppm NO gas (O 2 : 1%,
N 2 : balance) and NO 2 gas (O 2 : 1%, N 2 : balance)
Was prepared, and the sensor output of each sample was measured. Table 5 shows the results. It can be seen that the total NOx can be detected with these catalyst materials.
【0039】[0039]
【表5】 [Table 5]
【0040】[0040]
【発明の効果】ジルコニア固体電解質にNOxおよび酸
素に活性な検知電極と、酸素に活性でNOxに活性でな
い参照極とが設置され、前記検知電極を囲むようにガス
検知室を設け、ガス検知室内の酸素濃度を0.1%以
上、好ましくは1%以上に維持しながらガス検知室内に
配置された触媒により測定ガス中のNOxガスをNOガ
スに変換し、前記検知電極と参照極との間の電位差を測
定することにより、高温排ガス中のNOxを容易にNO
に変換でき、かつ排ガス中の酸素濃度がゼロであっても
排ガス中の還元性ガスの影響を受けずに総NOx濃度を
測定することができる。According to the present invention, a detection electrode active on NOx and oxygen and a reference electrode active on oxygen and not active on NOx are provided on the zirconia solid electrolyte, and a gas detection chamber is provided so as to surround the detection electrode. While maintaining the oxygen concentration of 0.1% or more, preferably 1% or more, NOx gas in the measurement gas is converted to NO gas by a catalyst disposed in the gas detection chamber, and the gas is supplied between the detection electrode and the reference electrode. By measuring the potential difference between NOx and NOx in high-temperature exhaust gas, NOx
And even if the oxygen concentration in the exhaust gas is zero, the total NOx concentration can be measured without being affected by the reducing gas in the exhaust gas.
【図1】本発明センサの構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a sensor of the present invention.
【図2】本発明センサの別の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing another configuration example of the sensor of the present invention.
【図3】本発明センサの別の構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing another configuration example of the sensor of the present invention.
【図4】本発明センサの別の構成例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing another configuration example of the sensor of the present invention.
【図5】本発明センサの別の構成例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing another configuration example of the sensor of the present invention.
【図6】本発明センサの別の構成例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing another configuration example of the sensor of the present invention.
【図7】本発明センサの別の構成例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing another configuration example of the sensor of the present invention.
【図8】本発明センサの別の構成例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing another configuration example of the sensor of the present invention.
【図9】本発明センサの別の構成例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing another configuration example of the sensor of the present invention.
【図10】本発明センサの別の構成例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing another configuration example of the sensor of the present invention.
【図11】本発明センサの別の構成例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing another configuration example of the sensor of the present invention.
【図12】従来混成電位センサ素子の出力特性例を示す
グラフ図である。FIG. 12 is a graph showing an output characteristic example of a conventional hybrid potential sensor element.
【図13】NOxガスの熱平衡濃度計算値を示す曲線を
示すグラフ図である。FIG. 13 is a graph showing a curve indicating a calculated value of a thermal equilibrium concentration of NOx gas.
【図14】実施例1における本発明センサのNOx出力
特性を示すグラフ図である。FIG. 14 is a graph showing NOx output characteristics of the sensor of the present invention in Example 1.
【図15】実施例2における測定ガス中の酸素濃度の影
響を示す出力特性を示すグラフ図である。FIG. 15 is a graph showing output characteristics indicating the influence of the oxygen concentration in the measurement gas in Example 2.
1 固体電解質 2 検知極 3 参照極 4 触媒層 5 検知室 6 酸素ポンプ 7 酸素極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid electrolyte 2 Detection electrode 3 Reference electrode 4 Catalyst layer 5 Detection chamber 6 Oxygen pump 7 Oxygen electrode
Claims (11)
体電解質に少なくともNOxおよび酸素に活性な検知電
極と、当該検知電極と対をなす酸素に活性でNOxに活
性でない参照極とが設置され、少なくとも前記検知電極
を囲むように形成されたガス導入口を有するガス検知室
を設け、当該ガス検知室内の酸素濃度を0.1%以上に
維持しながらガス検知室内に配置された触媒により測定
ガス中のNOxガスをNOガスに変換し、前記検知電極
と参照極との間の電位差を測定することにより、測定ガ
ス中のNOx濃度を検知することを特徴とする窒素酸化
物ガスセンサ。A zirconia solid electrolyte having oxygen ion conductivity is provided with a detection electrode active at least for NOx and oxygen, and a reference electrode paired with the detection electrode, which is active on oxygen and not active on NOx. A gas detection chamber having a gas inlet formed so as to surround the detection electrode is provided, and while the oxygen concentration in the gas detection chamber is maintained at 0.1% or more, a catalyst disposed in the gas detection chamber causes a gas contained in the gas to be measured. A nitrogen oxide gas sensor comprising: converting NOx gas into NO gas; and measuring a potential difference between the detection electrode and a reference electrode to detect a NOx concentration in the measurement gas.
とも検知電極と対向して配置された触媒層、電極のうち
少なくとも検知電極上に積層された触媒層、またはガス
検知室内に充填された多孔質触媒体の何れかからなるこ
とを特徴とする請求項1に記載の窒素酸化物ガスセン
サ。2. A catalyst layer in which a catalyst formed in a gas detection chamber is disposed so as to face at least a detection electrode, a catalyst layer laminated on at least the detection electrode among the electrodes, or a porous material filled in the gas detection chamber. The nitrogen oxide gas sensor according to claim 1, wherein the nitrogen oxide gas sensor is made of any one of a catalytic catalyst.
記ジルコニア固体電解質と対面するように第二のジルコ
ニア固体電解質を配置して前記ガス検知室を形成し、第
二のジルコニア固体電解質の表裏に酸素に活性でNOx
に不活性な酸素ポンプ電極を具備し、ガス検知室内側の
酸素ポンプ電極をアノード、大気に通じる酸素導入ダク
ト内に配置した酸素ポンプ電極をカソードとして大気中
の酸素をガス検知室内に供給しながら測定することを特
徴とする請求項1又は2記載の窒素酸化物ガスセンサ。3. A gas detection chamber is formed by arranging a second zirconia solid electrolyte so as to face at least the first zirconia solid electrolyte provided with a detection electrode, and forming the gas detection chamber on both sides of the second zirconia solid electrolyte. NOx active in oxygen
An oxygen pump electrode in the gas detection chamber is provided as an anode, while the oxygen pump electrode disposed in an oxygen introduction duct leading to the atmosphere is used as a cathode while the oxygen in the atmosphere is supplied to the gas detection chamber. The nitrogen oxide gas sensor according to claim 1, wherein the measurement is performed.
ス検知室及び測定ガス雰囲気から隔離され、かつ大気に
通ずる大気基準ダクト内に1つ以上の参照極を配置し、
当該参照極と検知極間の電位差と、当該参照極と酸素検
知極間の電位差とを用いて出力補正を行うことを特徴と
した請求項1又は3に記載の窒素酸化物ガスセンサ。4. A method according to claim 1, wherein one or more reference electrodes are disposed on the first zirconia solid electrolyte in an air reference duct isolated from the gas detection chamber and the measurement gas atmosphere and communicating with the atmosphere.
4. The nitrogen oxide gas sensor according to claim 1, wherein output correction is performed using the potential difference between the reference electrode and the detection electrode and the potential difference between the reference electrode and the oxygen detection electrode.
ス検知室及び測定ガス雰囲気から隔離され、且つ大気に
通ずる大気基準ダクト内に1つ以上の参照極を配置し、
前記ガス検知室内に設置された酸素検知極と当該参照極
との間の電位差を用いてガス検知室内の酸素濃度をほぼ
一定に保つように前記酸素ポンプ電圧をフィードバック
制御したことを特徴とする請求項1又は3記載の窒素酸
化物ガスセンサ。5. One or more reference electrodes are disposed on the first zirconia solid electrolyte in an air reference duct isolated from a gas detection chamber and a measurement gas atmosphere and communicating with the atmosphere.
The oxygen pump voltage is feedback-controlled so as to keep the oxygen concentration in the gas detection chamber substantially constant using a potential difference between the oxygen detection electrode installed in the gas detection chamber and the reference electrode. Item 6. The nitrogen oxide gas sensor according to item 1 or 3.
定ガス雰囲気に接するガス導入口を有する前室に酸素の
みに活性である酸素ポンプを設置し、ガス連通口により
前室に通ずる後室に少なくとも前記触媒と検知極を配置
してなる構造であって、ガス導入口のガス拡散抵抗がガ
ス連通口よりも大きいことを特徴とする請求項1、4、
5の何れかに記載の窒素酸化物ガスセンサ。6. The gas detection chamber is composed of two continuous chambers, and an oxygen pump that is active only for oxygen is installed in a front chamber having a gas introduction port in contact with a measurement gas atmosphere, and is connected to the front chamber through a gas communication port. A structure in which at least the catalyst and the detection electrode are arranged in a chamber, wherein a gas diffusion resistance of a gas inlet is larger than a gas communication port.
6. The nitrogen oxide gas sensor according to any one of 5.
されるセンサ構成において、前記酸素ポンプ電極の電極
の一方が当該大気基準ダクト内に同時に設置され、且つ
当該酸素ポンプの駆動により酸素が大気基準ダクトによ
り拡散律速しないように大気基準ダクトの拡散抵抗が設
定されていることを特徴とする請求項3乃至6の何れか
に記載の窒素酸化物ガスセンサ。7. In the sensor configuration in which the reference electrode is formed in an atmospheric reference duct, one of the electrodes of the oxygen pump electrode is simultaneously installed in the atmospheric reference duct, and oxygen is driven by driving the oxygen pump. 7. The nitrogen oxide gas sensor according to claim 3, wherein a diffusion resistance of the atmospheric reference duct is set so that diffusion control is not performed by the atmospheric reference duct.
内に形成される電極が、Pt、Au、Pd、Pt−Au
合金、Pt―Pd合金のうちいずれかの材料により構成
されたことを特徴とする請求項3乃至7の何れかに記載
の窒素酸化物ガスセンサ。8. An electrode formed at least in a gas detection chamber of the oxygen pump is composed of Pt, Au, Pd, and Pt-Au.
8. The nitrogen oxide gas sensor according to claim 3, wherein the nitrogen oxide gas sensor is made of any one of an alloy and a Pt-Pd alloy.
る検知極がPt−Rh合金、Pt−Ru合金、Cr2O3、N
iCr2O4、MgCr2O4、FeCr2O4のうち少なくとも1種以上か
らなることを特徴とする請求項1乃至8の何れかに記載
の窒素酸化物ガスセンサ。9. The detection electrode formed on the first zirconia solid electrolyte is a Pt-Rh alloy, a Pt-Ru alloy, Cr 2 O 3 , N
iCr 2 O 4, MgCr 2 O 4, FeCr 2 nitrogen oxides gas sensor according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it consists of at least one or more of O 4.
加熱ヒータ基板を一体化してガス検知室内の触媒温度を
600℃以上に保持して用いることを特徴とする請求項
1乃至9の何れかに記載の窒素酸化物ガスセンサ。10. The sensor configuration according to claim 1, wherein a self-heating heater substrate is integrated and a catalyst temperature in a gas detection chamber is maintained at 600 ° C. or higher. Nitrogen oxide gas sensor.
一体形成される2つのヒータ基板により、触媒側ヒータ
温度が検知極側ヒータ温度より高温で作動するように構
成されたことを特徴とする請求項10に記載の窒素酸化
物ガスセンサ。11. A heater configured to operate at a catalyst-side heater temperature higher than a detection-electrode-side heater temperature by two heater substrates integrally formed with a gas detection chamber of the sensor element interposed therebetween. The nitrogen oxide gas sensor according to claim 10.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP26300899A JP2001083117A (en) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | Nitrogen oxide gas sensor |
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---|---|
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008151557A (en) * | 2006-12-15 | 2008-07-03 | Denso Corp | Gas sensor element and gas sensor using the same |
JP2012137363A (en) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Gas sensor |
CN103675203A (en) * | 2013-11-21 | 2014-03-26 | 潍柴动力股份有限公司 | Method and system for measuring nitrogen oxides |
JP2017090405A (en) * | 2015-11-17 | 2017-05-25 | 日本碍子株式会社 | Gas sensor detection electrode, gas sensor and production method of gas sensor |
JP2020046337A (en) * | 2018-09-20 | 2020-03-26 | 株式会社デンソー | Gas concentration measuring device |
-
1999
- 1999-09-17 JP JP26300899A patent/JP2001083117A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008151557A (en) * | 2006-12-15 | 2008-07-03 | Denso Corp | Gas sensor element and gas sensor using the same |
JP2012137363A (en) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Gas sensor |
CN103675203A (en) * | 2013-11-21 | 2014-03-26 | 潍柴动力股份有限公司 | Method and system for measuring nitrogen oxides |
JP2017090405A (en) * | 2015-11-17 | 2017-05-25 | 日本碍子株式会社 | Gas sensor detection electrode, gas sensor and production method of gas sensor |
JP2020046337A (en) * | 2018-09-20 | 2020-03-26 | 株式会社デンソー | Gas concentration measuring device |
JP7124590B2 (en) | 2018-09-20 | 2022-08-24 | 株式会社デンソー | Gas concentration measuring device |
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---|---|---|---|
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