JPH0517556U - ＮＯｘセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガス
中のＮＯｘ（窒素酸化物）濃度を検出するためのＮＯｘ
センサにおいて、その吸着部の表面積を増大して検出精
度を向上させる。 【構成】 ヒータ線９ａを埋め込んだ面状ヒータ２を形
成すると共に、面状ヒータ２表面に、複数の凹凸或いは
複数の孔部５が形成された絶縁基板３を設け、該絶縁基
板表面に、上記排気ガス中のＮＯｘを吸着するための銅
フタロシアニン等をコーティングして吸着層６を形成し
た。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物 ）濃度を検出するためのＮＯｘセンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガス中には光化学スモッグ等の環境汚 染を誘発するＮＯｘ（窒素酸化物）が含まれているため、これを正確に検出して 排気ガス中のＮＯｘをオンライン的にコントロールするＮＯｘセンサが望まれて いる。

【０００３】 従来、文献などで提案されているＮＯｘセンサの基本構造は図１１に示すよう に、排気ガスの流路内に設けられたセラミック基板ａに、ＮＯｘを吸着する銅フ タロシアンからなる吸着層ｂを設け、さらに、この吸着層ｂの両端に、金蒸着し た電極ｃを設けたものである。すなわち、この吸着層ｂに排気ガス中のＮＯｘ分 子が付着するとＮＯｘ分子と銅フタロシアン等からなる吸着層ｂとの間で電子の 授受が行われて、電子濃度が変化することにより、吸着層ｂの電気抵抗が変化す るため、これを検出器ｄによって排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出しようとするも のである。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上述したＮＯｘセンサの吸着層ｂは一旦、ＮＯｘ分子を吸着し てしまうと脱ＮＯｘし難いため、２度目以降の測定が不可能であった。また、上 述したように、このＮＯｘセンサは排気ガスの流路内といった限られたスペース 内に設けられることになるが、上記吸着層ｂはフラットな面状であるため、その 反応接触面積が小さいものであった、従って、ＮＯｘ吸着率が低くなり、発生出 力が少なくて精度が悪い欠点があり、実際の使用には問題があった。

【０００５】 そこで本考案は上述した問題点を有効に解決するために案出されたものであり 、その目的は吸着層の表面積を増やすことで、反応接触面積を大きくしてＮＯｘ 吸着率を向上させ、正確なＮＯｘ濃度測定を可能としたＮＯｘセンサを提供する ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するための第一の考案はディーゼルエンジン等の内燃機関の排 気ガスの流路内に設けられ、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）濃度を検出する ためのＮＯｘセンサにおいて、電気ヒータを埋め込んだ面状ヒータを形成すると 共に、該面状ヒータの表面に、複数の凹凸或いは複数の孔が形成された絶縁基板 を設け、該絶縁基板に上記排気ガス中のＮＯｘを吸着するための銅フタロシアニ ン等をコーティングして吸着層を形成したものである。また、第二の考案はディ ーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガスの流路内に設けられ、排気ガス中のＮＯ ｘ（窒素酸化物）濃度を検出するためのＮＯｘセンサにおいて、電気ヒータを埋 め込んだ断面星形の棒状ヒータを形成すると共に、該棒状ヒータの表面に、上記 排気ガス中のＮＯｘを吸着するための銅フタロシアニン等をコーティングして吸 着層を形成したものである。また第三の考案はディーゼルエンジン等の内燃機関 の排気ガスの流路内に設けられ、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）濃度を検出 するためのＮＯｘセンサにおいて、電気ヒータを埋め込んだ面状ヒータを形成す ると共に、該面状ヒータの表面に、上記排気ガス中のＮＯｘを吸着するための銅 フタロシアニン等の吸着粉体をジグザグ線状又は波線状に連続して配置したもの である。

【０００７】

【作用】

本考案は上述したような構成により、第一及び第二の考案では排気ガス中のＮ Ｏｘを吸着するための絶縁基板の表面積が増加することによって、この絶縁基板 の表面にコーティングされた吸着層の反応接触面積が増加してＮＯｘの吸着率が 向上することになる。また、第三の考案では排気ガス中のＮＯｘを吸着するため の銅フタロシアニン等を粉体にすることにより、その表面積が大きくなり、少量 の銅フタロシニアン等で、コーティングした場合と同様なＮＯｘの吸着率を得る ことができる。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。

【０００９】 図１及び図２は第一の考案であるＮＯｘセンサ１の第一の実施例を示したもの である。このＮＯｘセンサ１はディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガスの流 路内に設けられ、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）濃度を検出するためのもの であり、図示するように、ヒータ線９ａを埋め込んだセラミック性の面状ヒータ ２の片面或いは両面に絶縁基板３を設けると共に、この絶縁基板３の表面に複数 の孔部５が穿設された多孔質基板４を設け、さらにこの多孔質基板４の表面に吸 着層６を形成した５層構造となっている。

【００１０】 この吸着層６は排気ガス中のＮＯｘを吸着するものであり、多孔質基板４の表 面に銅フタロシアニンやニッケルフタロシニアン等の排気ガス中のＮＯｘを吸着 する物質を蒸着法などによってコーティングしたものである。そして、その表面 積は多孔質基板４の大きさに対して、大きくなっている。また、図２に示すよう に、この吸着層６の両端部には電極７が接続されており、吸着層６の電気抵抗を 検出部８で測定して、排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出している。

【００１１】 また、面状ヒータ２のヒータ線９ａにはヒータ電源９が接続されており、絶縁 基板３及び多孔質基板４を４００℃以上に加熱して、多孔質基板４の吸着層６に 吸着したＮＯｘを除去して、これを再生している。

【００１２】 以上において、この吸着層６に排気ガス中のＮＯｘ分子が付着するとＮＯｘ分 子と、銅フタロシアン等からなる吸着層６との間で電子の授受が行われて、電子 濃度が変化することにより、吸着層６の電気抵抗が変化し、これを検出部８によ って検出し、排気ガス中のＮＯｘ濃度を測定する。そして、測定が終えるとヒー タ電源９から通電されたヒータ線９ａによって面状ヒータ２を加熱し、これによ って絶縁基板３及び多孔質基板４を４００℃以上に加熱すると多孔質基板４の吸 着層６に吸着したＮＯｘが除去され、吸着層６が再生されることになる。

【００１３】 すなわち、本実施例では多数の孔部５が穿設された多孔質基板４に吸着層６を 形成したことにより、多孔質基板４に大きさに比較して、吸着層６の表面積を極 めて大きくすることが可能となるため、ＮＯｘと吸着層６との反応接触面積が増 加して吸着層６へのＮＯｘの吸着率が向上し、正確なＮＯｘ濃度測定が可能とな る。

【００１４】 尚、本実施例ではＮＯｘセンサ１を５層構造としたが、図３に示すように、絶 縁基板３を排除した３層構造としても良い。

【００１５】 次に、図４は第一の考案であるＮＯｘセンサ１ａの第二の実施例を示したもの である。図示するように、このＮＯｘセンサ１ａはヒータ線９ａを埋め込んだ面 状ヒータ２の片面或いは両面に、表面が波形に形成された絶縁基板３ａを設ける と共に、この絶縁基板３ａの表面に銅フタロシアンやニッケルフタロシニアン等 をコーティングして吸着層６ａを形成したものである。また、この吸着層６ａに は上記の実施例と同様に電極７が接続されており、吸着層６ａの電気抵抗を検出 部８で測定して、排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出している。また、面状ヒータ２ のヒータ線９ａにも同様にヒータ電源９が接続されており、絶縁基板３ａを４０ ０℃以上に加熱して、絶縁基板３ａの吸着層６に吸着したＮＯｘを除去して、こ れを再生している。

【００１６】 すなわち、本実施例は絶縁基板３ａの表面を波形に形成することで、上記の実 施例と同様に吸着層６の表面積を増加させて、単位素子面積当たりの反応面積を 大きくとることにより、吸着層６へのＮＯｘの吸着率を向上させたものである。 次に、図５は第一の考案であるＮＯｘセンサ１ｂの第三の実施例を示したもの である。図示するように、このＮＯｘセンサ１ｂはヒータ線９ａを埋め込んだ面 状ヒータ２の片面或いは両面に複数の凸部１０を形成し、これら表面に銅フタロ シアニンやニッケルフタロシニアン等の排気ガス中のＮＯｘを吸着する物質を蒸 着法などによってコーティングして吸着層６ｂを形成したものである。そして、 上記実施例と同様に面状ヒータ２のヒータ線９ａにヒータ電源９を接続すると共 に、吸着層６ｂの両端部に検出部８を接続したものである。

【００１７】 本実施例ではこの複数の凸部１０が吸着層６ｂの表面積を増大させることにな り、上記の実施例と同様に、単位素子面積当たりの反応面積を大きくとることが 可能となって、吸着層６ｂへのＮＯｘの吸着率を向上させることができる。

【００１８】 次に、図６は第二の考案であるＮＯｘセンサ１ｃの一実施例を示したものであ る。図示するように、このＮＯｘセンサ１ｃはヒータ線９ａを埋め込んだ断面星 形の棒状ヒータ２ａの表面に、上記排気ガス中のＮＯｘを吸着するための銅フタ ロシアニンやニッケルフタロシアニン等をコーティングして吸着層６ｃを形成し たものである。そして、上記実施例と同様にこの棒状ヒータ２ａのヒータ線９ａ にヒータ電源９を接続すると共に、吸着層６ｂの両端部に検出部８を接続したも のである。

【００１９】 このように、本実施例ではヒータ部を断面星形の棒状に形成することで、吸着 層６ｃの表面積を大きくとることが可能となり、上記実施例と同様な効果が得ら れるといった他に、排気流路（図示せず）を流れる排気ガスの圧力損失を少なく するといった新たな効果が得られる。また、このＮＯｘセンサ１ｃによる検出精 度を向上させるためには、図７に示すように、これら棒状のＮＯｘセンサ１ｃを 複数、平行に配列し、これらを架け渡すように、その両端部に電極７ａを設け、 この電極７ａにヒータ電源９を接続すると共に、吸着層６ｂの両端部に検出部８ を接続したものでも良い。

【００２０】 尚、本実施例ではヒータ部を断面星型の棒状体としたが、これに限定されず、 棒状体の側部に、上述したＮＯｘセンサ１〜１ｂのように複数の凹凸部を形成し たり、波形状に形成してその表面積を増大させることによって上記と同様の効果 を得ることができる。

【００２１】 次に、図８は第三の考案であるＮＯｘセンサ１ｄの一実施例を示したものであ る。図示するように、このＮＯｘセンサ１ｄはヒータ電源９を接続したヒータ線 ９ａを埋め込んだ面状ヒータ２の片面に、排気ガス中のＮＯｘを吸着するための 銅フタロシアニンやニッケルフタロシニアン等の吸着粉体１１をジグザグ線状又 は波線状に連続して配置し、その両端に検出部８を接続したものである。

【００２２】 本実施例は排気ガス中のＮＯｘを吸着するための銅フタロシアニンやニッケル フタロシニアン等を微粒子にすることで少ない設置面積で大きな表面積を得るも のである。すなわち、粉体の比表面積（単位重量当たりの表面積ｍ² ／ｇ）は粉 体の粒径に反比例することから、使用する粉体の総量が少なくとも粒径を小さく するばするほど総表面積は大きくなる。例えば、総重量が同じ粉体の場合、粒径 Ｄｐが１０μの粉体は、粒径Ｄｐが１ｃｍの粉体の１０００倍の表面積を持つこ とになる。従って、本実施例は銅フタロシアニンやニッケルフタロシニアン等の ＮＯｘ吸着剤を使用量を減らしても大きな表面積を得ることが可能となり、コス トの低減が達成される。

【００２３】 また、本実施例では面状ヒータ２に埋め込まれるヒータ線９ａを、面状ヒータ ２の表面にジグザグ線状又は波線状に連続して配置された粉体に沿って配置する ことによって、ジグザグ線状または波線状に配置された吸着粉体１１への熱伝導 効率を向上させることもできる。

【００２４】 尚、図９及び図１０は上記各実施例で使用する面状ヒ−タ２及び棒状ヒータ２ ａの製造方法の一実施例を示したものである。図９で示す製造方法は面状ヒ−タ ２及び棒状ヒータ２ａを構成するセラミック等の絶縁性物質を粉体化し、この絶 縁粉体１２をヒータ線９ａを囲繞するように配置した後、プラズマ焼結法やホッ トプレス法等によって焼結し、所定の形状に固化成形したものである。また、図 ９で示す製造方法はヒータ線９ａを構成するようなＮｉ−Ｃｒ、Ｗ等の物質を粉 体化し、このヒータ粉体１３を連続的に配置し、この周囲に面状ヒ−タ２及び棒 状ヒータ２ａを構成する絶縁性物質を粉体化した絶縁粉体１２を囲繞するように 配置した後、上述と同様にプラズマ焼結法やホットプレス法等によって焼結して 所定の形状に固化成形し、このヒータ２ｃの両端部にヒータ線９ａ及びヒータ電 源９を接続したものである。

【００２５】 このように、面状ヒ−タ２及び棒状ヒータ２ａを構成する絶縁性物質、及びヒ ータを構成する物質を粉体化することで、所望の形状のヒ−タを容易に製造する ことができる。

【００２６】

【考案の効果】

以上要するに第一の考案によれば、吸着層の単位面積当たりの反応接触面積が 増加することにより、ＮＯｘの吸着率が向上して、ＮＯｘ濃度の検出精度が向上 し、また、第二の考案では第一の考案の効果の他に、排気ガスの圧力損失を低下 させることができる。また、第三の考案では、少ない吸着層で大きな反応接触面 積を得ることができるため、コストの低減が達成されるといった優れた効果を有 する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の考案の一実施例を示す斜視図である。

【図２】第一の考案の一実施例を示す断面図である。

【図３】第一の考案の他の一実施例を示す断面図であ
る。

【図４】第一の考案の第二実施例を示す斜視図である。

【図５】第一の考案の第三実施例を示す斜視図である。

【図６】第二の考案の一実施例を示す斜視図である。

【図７】第二の考案の他の一実施例を示す斜視図であ
る。

【図８】第三の考案の一実施例を示す斜視図である。

【図９】ヒータの製造方法の一実施例を示す説明図であ
る。

【図１０】ヒータの製造方法の他の一実施例を示す説明
図である。

【図１１】従来のＮＯｘセンサの基本構造を示す概略図
である。

【符号の説明】

１、１ａ，１ｂ、１ｃ、１ｄ ＮＯｘセンサ ２ 面状ヒータ ２ａ 棒状ヒータ ３、３ａ 絶縁基板 ５ 孔部 ６、６ａ，６ｂ、６ｃ、６ｄ 吸着層 ９ａ ヒータ線 １０ 凸部 １１ 吸着粉体

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気
   ガスの流路内に設けられ、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸
   化物）濃度を検出するためのＮＯｘセンサにおいて、ヒ
   ータ線を埋め込んだ面状ヒータを形成すると共に、該面
   状ヒータ表面に、複数の凹凸或いは複数の孔部が形成さ
   れた絶縁基板を設け、該絶縁基板表面に、上記排気ガス
   中のＮＯｘを吸着するための銅フタロシアニン等をコー
   ティングして吸着層を形成したことを特徴とするＮＯｘ
   センサ。
2. 【請求項２】 ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気
   ガスの流路内に設けられ、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸
   化物）濃度を検出するためのＮＯｘセンサにおいて、ヒ
   ータ線を埋め込んだ断面星形の棒状ヒータを形成すると
   共に、該棒状ヒータの表面に、上記排気ガス中のＮＯｘ
   を吸着するための銅フタロシアニン等をコーティングし
   て吸着層を形成したことを特徴とするＮＯｘセンサ。
3. 【請求項３】 ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気
   ガスの流路内に設けられ、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸
   化物）濃度を検出するためのＮＯｘセンサにおいて、ヒ
   ータ線を埋め込んだ面状ヒータを形成すると共に、該面
   状ヒータの表面に、上記排気ガス中のＮＯｘを吸着する
   ための銅フタロシアニン等の吸着粉体をジグザグ線状又
   は波線状に連続して配置したことを特徴とするＮＯｘセ
   ンサ。