(57)【要約】【課題】高精度の窒素酸化物の測定装置を提供する。【解決手段】ガス中の酸素を酸素除去ポンプセル５により除去する酸素除去室３と、酸素除去室３からのガスを受け、ガス中の窒素酸化物を窒素酸化物測定セル６により定量する窒素酸化物測定室４とを備えた窒素酸化物測定センサにおいて、酸素除去室３への移行の前に、ガスを加熱して、ガス中の二酸化窒素を一酸化窒素に転換する熱化学反応室２を備えたことを特徴とする窒素酸化物測定装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス中の酸素を酸素除去ポンプセルにより除去する酸素除去室と、酸素除去室からのガスを受け、ガス中の窒素酸化物を窒素酸化物測定セルにより定量する窒素酸化物測定室とを備えた窒素酸化物測定センサにおいて、
酸素除去室への移行の前に、ガスを加熱して、ガス中の二酸化窒素を一酸化窒素に転換する熱化学反応室を備えたことを特徴とする窒素酸化物測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、限界電流式を用いた高精度の窒素酸化物の測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
限界電流式の窒素酸化物測定装置は、窒素酸化物のうちの一酸化窒素（ＮＯ）のみを選択的に分解してイオン化し、一酸化窒素が含む酸素原子から発生した酸素イオンの量を電極により電流値として測定することにより、ガス中の窒素酸化物の量を測定する方法である。該測定装置の精度を向上させるために重要なのは、窒素酸化物と干渉する物質、特に酸素を除去することである。
【０００３】
窒素酸化物との干渉物質を除去して測定する限界電流式の窒素酸化物測定装置としては、窒素酸化物を分解する前に、酸素に対する活性は高いが窒素酸化物に対する活性は低い電極を用いて、ガス中の酸素のみを選択的にイオン化して除去する装置がある。このような特性の電極としては、例えばＰｔ／Ａｕ電極が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３８８４５号公報（第２〜３頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ガス中に窒素酸化物として一酸化窒素（ＮＯ）以外に二酸化窒素（ＮＯ2）が存在すると、二酸化窒素由来の酸素イオンが誤差として生じるだけでなく、一酸化窒素と二酸化窒素の化学平衡により酸素が発生し、該酸素由来の酸素イオンも誤差となり、窒素酸化物測定方法の測定精度が悪化してしまう。
【０００６】
本発明は、干渉物質の影響を排除して精度を向上させた限界電流式の窒素酸化物測定装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に係る窒素酸化物測定装置は、ガス中の酸素を酸素除去ポンプセルにより除去する酸素除去室と、酸素除去室からのガスを受け、ガス中の窒素酸化物を窒素酸化物測定セルにより定量する窒素酸化物測定室とを備えた窒素酸化物測定センサにおいて、
酸素除去室への移行の前に、ガスを加熱して、ガス中の二酸化窒素を一酸化窒素に転換する熱化学反応室を備えたことを特徴とする。
本発明では、ガス中の二酸化窒素を一酸化窒素に変化させる熱化学反応室を、酸素除去室の上流に設けたことにより、窒素酸化物測定室中に二酸化窒素が実質的に存在しなくなり、測定精度の向上した窒素酸化物測定装置を提供することができる。
【０００８】
本発明は、６５０℃以上の高温で、以下の反応
２ＮＯ2→２ＮＯ＋Ｏ2
が優勢に進行することに着目してなされたもので、酸素処理室への移行の前にガスを熱化学反応させることにより、ガス中の窒素化合物を実質的に全て一酸化窒素として、その後に酸素除去および窒素化合物測定を行うことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明の窒素酸化物測定装置の一態様の断面を図示する模式図であり、そして図２は本発明の窒素酸化物測定装置の他の態様の断面を図示する模式図である。
【００１０】
図１に図示する態様の窒素酸化物測定装置は、その内部に熱化学反応室２、酸素除去室３および窒素酸化物測定室４を形成するセンサ本体１と、酸素イオン化電極５１およびその対極５２からなり、酸素除去室３に設けられた酸素除去ポンプセル５と、窒素酸化物イオン化電極６１およびその対極６２からなり、窒素酸化物測定室４に設けられた窒素酸化物測定セル６と、センサ本体１を加熱する加熱機７と、窒素酸化物測定セル６に接続された電気信号変換装置８からなる。
【００１１】
図１に図示する態様では、センサ本体１は二枚の酸素イオン伝導性固体電解質１２、例えばＺｒＯ2からなり、その間に熱化学反応室２、酸素除去室３および窒素酸化物測定室４が直列に形成されている。各反応室の間は、それぞれの反応室で反応が十分に進行する時間を確保するために拡散律速層９により仕切られている。
【００１２】
熱化学反応室２は、一方側にガス入口１０を有し、他方側で酸素除去室３と連通している。そして酸素除去室３は熱化学反応室２と反対側で窒素酸化物測定室４と連通している。
【００１３】
酸素除去室３および窒素酸化物測定室４には、酸素イオン化電極５１およびその対極５２からなる酸素除去ポンプセル５が設けられている。酸素イオン化電極５１は、酸素をイオン化する活性は高いが、窒素酸化物をイオン化する活性は低い材料から構成される。そのような電極としては例えば、Ｐｔ／Ａｕ電極が挙げられる。対極５２の材料には特に制限がなく、Ｐｔ等の通常の材料で構成されることができる。
【００１４】
窒素酸化物測定室４には、窒素酸化物イオン化電極６１およびその対極６２からなる窒素酸化物測定セル６が設けられている。窒素酸化物イオン化電極６１は、窒素酸化物をイオン化する活性が高い材料から構成され、その一例はＰｔ／Ｒｈ電極である。対極６２の材料には特に制限がなく、Ｐｔ等の通常の材料で構成されることができる。
【００１５】
加熱機７は、センサ本体１内およびセンサ本体１の下方に設けられる基板１１内に埋設され、センサ本体１、特に熱化学反応室２、酸素除去室３および窒素酸化物測定室４を加熱する。加熱温度は例えば６５０℃以上である。
【００１６】
電気信号変換装置８は窒素酸化物測定セル６に接続されており、窒素酸化物イオン化電極６１とその対極６２との間に流れる電流を測定し、該電流の値を窒素酸化物の量に変換する。
【００１７】
図１に図示する態様の窒素酸化物測定装置では、二枚の酸素イオン伝導性固体電解質１２の間に各反応室が直列に形成されているので、イオン伝導性固体電解質１２の積層数を増加すること無く本発明の窒素酸化物測定装置を構成することができる。
【００１８】
測定時には、始めに、ガス入口１０より窒素酸化物濃度を測定すべきガスが熱化学反応室２に流入し、その中で熱処理を受けてガス中の二酸化窒素が一酸化窒素に化学変化する。次いでガスは酸素除去室３に流入し、電圧が印加された酸素除去ポンプセル５によりガス中の酸素のみが選択的にイオン化されて酸素除去室３から除去される。そして実質的に二酸化窒素および酸素を含まず一酸化窒素のみからなるガスが窒素酸化物測定室４に流入し、電圧が印加された窒素酸化物測定セル６により一酸化窒素がイオン化される。一酸化窒素のイオン化の際に窒素酸化物測定セル６に流れた電流は電気信号変換装置８により測定されて、そして窒素酸化物の量へと変換される。
【００１９】
図２に図示する態様では、センサ本体１は三枚の酸素イオン伝導性固体電解質１２からなり、上から順に、第一と第二の酸素イオン伝導性固体電解質１２の間に熱化学反応室２が形成され、そして第二と第三の酸素イオン伝導性固体電解質１２の間に酸素除去室３および窒素酸化物測定室４が直列に形成されている。
【００２０】
図２に図示する態様の窒素酸化物測定装置では、熱化学反応室２と酸素除去室３および窒素酸化物測定室４とが別々の酸素イオン伝導性固体電解質１２の間に形成されているので、熱化学反応室２の加熱を他の反応室と別個に制御するこができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の窒素酸化物測定装置は、二酸化窒素を一酸化窒素に変換した後に酸素の除去を行うため酸素除去後に酸素が増量することはなく、測定精度を向上させることができる。その結果、窒素酸化物測定の限界濃度が低下し、従来では数十ｐｐｍ程度であったものが、本発明の測定方法では２０ｐｐｍ以下の濃度でも精度良く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の窒素酸化物測定装置の一態様の断面を図示する模式図である。
【図２】図２は、本発明の窒素酸化物測定装置の他の態様の断面を図示する模式図である。
【符号の説明】
１    センサ本体
２    熱化学反応室
３    酸素除去室
４    窒素酸化物測定室
５    酸素除去ポンプセル
５１  酸素イオン化電極
５２  対極
６    窒素酸化物測定セル
６１  窒素酸化物イオン化電極
６２  対極
７    加熱機
８    電気信号変換装置
【図１】
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【図２】
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