JP2003185624A - 水分測定装置 - Google Patents
水分測定装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 固体電解質層を採用しながら正確な水分量の
測定を可能にする水分測定装置を提供することを課題と
するものである。 【解決手段】 電子導電性で且つガス透過性の陽極２、
陰極４間に設けられた水素イオン導電性の固体層５を有
し、且つ陽極２または陰極４と固体層５との間に電子導
電を実質的にブロックするブロック層９１、または水素
イオン導電を実質的にブロックするブロック層９２を設
ける。
測定を可能にする水分測定装置を提供することを課題と
するものである。 【解決手段】 電子導電性で且つガス透過性の陽極２、
陰極４間に設けられた水素イオン導電性の固体層５を有
し、且つ陽極２または陰極４と固体層５との間に電子導
電を実質的にブロックするブロック層９１、または水素
イオン導電を実質的にブロックするブロック層９２を設
ける。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水分測定装置に関し、
詳しくは水素イオン導電性の固体電解質などを利用した
水分測定装置に関するものである。
詳しくは水素イオン導電性の固体電解質などを利用した
水分測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】水素イオン導電性の固体電解質を利用し
た水分測定装置は、例えば特開昭６０−３６９４７号公
報により公知である。図４は、同公報に開示された水分
測定装置（感湿素子）の断面図である。同図において、
１は陽極給電体、２は陽極、３は陰極給電体、４は陰
極、５は固体電解質層、６は直流電源、７は電流計、８
はリード線である。陽極２および陰極４は、いずれも電
子導電性で且つガス透過性のものであり、固体電解質層
５は、水素イオン導電性を有するもの、例えば有機系固
体電解質や無機系固体電解質から構成されている。
た水分測定装置は、例えば特開昭６０−３６９４７号公
報により公知である。図４は、同公報に開示された水分
測定装置（感湿素子）の断面図である。同図において、
１は陽極給電体、２は陽極、３は陰極給電体、４は陰
極、５は固体電解質層、６は直流電源、７は電流計、８
はリード線である。陽極２および陰極４は、いずれも電
子導電性で且つガス透過性のものであり、固体電解質層
５は、水素イオン導電性を有するもの、例えば有機系固
体電解質や無機系固体電解質から構成されている。
【０００３】図４の水分測定装置が大気中に置かれる
と、その固体電解質層５は、ガス透過性の陽極２および
陰極４を介して大気と接触しているために、大気中に含
まれる水蒸気を吸着し、その際の吸着水量は、水蒸気圧
と平衡する値となる。かかる状態下で上記直流電源６に
より陽極給電体１および陰極給電体３を介して陽極２と
陰極４の間に直流電圧を印加すると、陽極２において下
記（１）式で示される反応が生じてＨ＋イオンが陽極２
において生成し、生成したＨ＋イオンは固体電解質層５
の水素イオン導電性により陰極４に向かって移行する。 Ｈ2Ｏ→２Ｈ＋＋ １／２Ｏ2 ＋ ２ｅ− （１） 一方、陰極４では下記（２）式で示される反応が生じ
る。 ２Ｈ＋＋ ２ｅ−→Ｈ2 （２）
と、その固体電解質層５は、ガス透過性の陽極２および
陰極４を介して大気と接触しているために、大気中に含
まれる水蒸気を吸着し、その際の吸着水量は、水蒸気圧
と平衡する値となる。かかる状態下で上記直流電源６に
より陽極給電体１および陰極給電体３を介して陽極２と
陰極４の間に直流電圧を印加すると、陽極２において下
記（１）式で示される反応が生じてＨ＋イオンが陽極２
において生成し、生成したＨ＋イオンは固体電解質層５
の水素イオン導電性により陰極４に向かって移行する。 Ｈ2Ｏ→２Ｈ＋＋ １／２Ｏ2 ＋ ２ｅ− （１） 一方、陰極４では下記（２）式で示される反応が生じ
る。 ２Ｈ＋＋ ２ｅ−→Ｈ2 （２）
【０００４】上記（１）、（２）の反応の結果に生じた
Ｈ＋イオンにより陽極２と陰極４との間に電流が流れ、
その際の電流値は電流計７により表示される。生じたＨ
＋イオンの量即ち電流値の大きさは、固体電解質層５の
吸着水量に比例し、当該吸着水量は上記した通り、大気
中の水蒸気に比例するので、かくして電流計７により計
測された電流値から大気の相対湿度、あるいは水分量を
測定することができる。図５は、大気の相対湿度と電流
計７により計測された電流密度との関係の一例を示す。
Ｈ＋イオンにより陽極２と陰極４との間に電流が流れ、
その際の電流値は電流計７により表示される。生じたＨ
＋イオンの量即ち電流値の大きさは、固体電解質層５の
吸着水量に比例し、当該吸着水量は上記した通り、大気
中の水蒸気に比例するので、かくして電流計７により計
測された電流値から大気の相対湿度、あるいは水分量を
測定することができる。図５は、大気の相対湿度と電流
計７により計測された電流密度との関係の一例を示す。
【０００５】ところで固体電解質層５の上記した構成材
料、特に無機系固体電解質には、微量ながら電子または
正孔に基づく導電現象が存在し、このために前記
（１）、（２）の反応による電流以外に上記導電現象に
基づく電流が生じて、正確な水分量の測定ができない問
題がある。
料、特に無機系固体電解質には、微量ながら電子または
正孔に基づく導電現象が存在し、このために前記
（１）、（２）の反応による電流以外に上記導電現象に
基づく電流が生じて、正確な水分量の測定ができない問
題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術に
おける如上の問題を解決することを課題とし、固体電解
質層を採用しながら正確な水分量の測定を可能にする水
分測定装置を提供することを課題とするものである。
おける如上の問題を解決することを課題とし、固体電解
質層を採用しながら正確な水分量の測定を可能にする水
分測定装置を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
水分測定装置は、電子導電性で且つガス透過性の陽極、
電子導電性で且つガス透過性の陰極、上記陽極と上記陰
極との間に設けられた水素イオン導電性の固体層、上記
陽極または上記陰極と上記固体層との間に設けられると
共に上記固体層に生じることのある水素イオン導電また
は電子導電を実質的にブロックするブロック層を備えた
ことを特徴とするものである。
水分測定装置は、電子導電性で且つガス透過性の陽極、
電子導電性で且つガス透過性の陰極、上記陽極と上記陰
極との間に設けられた水素イオン導電性の固体層、上記
陽極または上記陰極と上記固体層との間に設けられると
共に上記固体層に生じることのある水素イオン導電また
は電子導電を実質的にブロックするブロック層を備えた
ことを特徴とするものである。
【０００８】本発明の請求項２に係る水分測定装置は、
上記請求項１において、上記陽極は、互いに分離配置さ
れた複数の陽極部分から構成されており、上記複数の陽
極部分のうちの一部の陽極部分と上記固体層との間に上
記ブロック層が設けられたことを特徴とするものであ
る。
上記請求項１において、上記陽極は、互いに分離配置さ
れた複数の陽極部分から構成されており、上記複数の陽
極部分のうちの一部の陽極部分と上記固体層との間に上
記ブロック層が設けられたことを特徴とするものであ
る。
【０００９】本発明の請求項３に係る水分測定装置は、
上記請求項１または請求項２において、上記固体層は、
無機系固体で構成されたことを特徴とするものである。
上記請求項１または請求項２において、上記固体層は、
無機系固体で構成されたことを特徴とするものである。
【００１０】本発明の請求項４に係る水分測定装置は、
上記請求項３において、上記無機系固体は、ペロブスカ
イト型酸化物固溶体であることを特徴とするものであ
る。
上記請求項３において、上記無機系固体は、ペロブスカ
イト型酸化物固溶体であることを特徴とするものであ
る。
【００１１】本発明の請求項５に係る水分測定装置は、
上記請求項１または請求項２において、上記ブロック層
は、水素イオン導電を実質的にブロックするものである
ことを特徴とするものである。
上記請求項１または請求項２において、上記ブロック層
は、水素イオン導電を実質的にブロックするものである
ことを特徴とするものである。
【００１２】本発明の請求項６に係る水分測定装置は、
上記請求項１または請求項２において、上記ブロック層
は、電子導電を実質的にブロックするものであることを
特徴とするものである。
上記請求項１または請求項２において、上記ブロック層
は、電子導電を実質的にブロックするものであることを
特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１〜図２は、本
発明の水分測定装置における実施の形態１を説明するも
のであって、そのうちの図１は実施の形態１の断面図で
あり、図２は大気中の水分含有量と計測された電流値と
の関係を示すグラフである。
発明の水分測定装置における実施の形態１を説明するも
のであって、そのうちの図１は実施の形態１の断面図で
あり、図２は大気中の水分含有量と計測された電流値と
の関係を示すグラフである。
【００１４】図１において、１は陽極給電体、２は陽
極、３は陰極給電体、４は陰極、５は水素イオン導電性
と電子導電性を有する固体層、６は直流電源、７は電流
計、８はリード線、９１はブロック層である。陽極２お
よび陰極４は、白金のスパッタにより形成され、その厚
さは２０〜４０ｎｍ程度である。ブロック層９１は、厚
さ０．１７ｍｍのテトラフルオロエチレン−スルホニル
フロライドビニルエーテル共重合体の膜（デュポン社製
の商品名ナフィオン−１１７使用）の両面に厚さ約２０
ｎｍの白金層（図示せず）を有するもので構成されてい
る。上記共重合体は、水素イオン導電性ではあるが、実
質的に電子導電性ではないので、上記共重合体から構成
されたブロック層９１は電子導電を実質的にブロックす
る機能をなす。
極、３は陰極給電体、４は陰極、５は水素イオン導電性
と電子導電性を有する固体層、６は直流電源、７は電流
計、８はリード線、９１はブロック層である。陽極２お
よび陰極４は、白金のスパッタにより形成され、その厚
さは２０〜４０ｎｍ程度である。ブロック層９１は、厚
さ０．１７ｍｍのテトラフルオロエチレン−スルホニル
フロライドビニルエーテル共重合体の膜（デュポン社製
の商品名ナフィオン−１１７使用）の両面に厚さ約２０
ｎｍの白金層（図示せず）を有するもので構成されてい
る。上記共重合体は、水素イオン導電性ではあるが、実
質的に電子導電性ではないので、上記共重合体から構成
されたブロック層９１は電子導電を実質的にブロックす
る機能をなす。
【００１５】固体層５は、ペロブスカイト型酸化物固溶
体の一例としてのＢａＣｅ0.9Ｙ0.1Ｏ3.αから形成され
た直径１０ｍｍ、厚さ１ｍｍのディスクから構成されて
いる。ブロック層９１における両面の白金層は、それぞ
れ固体層５とブロック層９１との間、およびブロック層
９１と陽極２との間の電気的接触性を良好とするために
設けられたものである。一方、固体層５と陰極４との間
は、両層の電気的接触性を良好とする白金の無電解メッ
キ（図示せず）が施されている。なお後記するように、
ある程度以上の厚さを有する白金層は、水素イオン導電
を実質的にブロックするブロック層として機能するが、
ブロック層９１の両面の白金層および固体層５と陰極４
との間の上記無電解メッキ白金層は、電気的接触性を良
好とするだけのごく薄いものであるので、ブロック層と
しての機能はない。
体の一例としてのＢａＣｅ0.9Ｙ0.1Ｏ3.αから形成され
た直径１０ｍｍ、厚さ１ｍｍのディスクから構成されて
いる。ブロック層９１における両面の白金層は、それぞ
れ固体層５とブロック層９１との間、およびブロック層
９１と陽極２との間の電気的接触性を良好とするために
設けられたものである。一方、固体層５と陰極４との間
は、両層の電気的接触性を良好とする白金の無電解メッ
キ（図示せず）が施されている。なお後記するように、
ある程度以上の厚さを有する白金層は、水素イオン導電
を実質的にブロックするブロック層として機能するが、
ブロック層９１の両面の白金層および固体層５と陰極４
との間の上記無電解メッキ白金層は、電気的接触性を良
好とするだけのごく薄いものであるので、ブロック層と
しての機能はない。
【００１６】つぎに、実施の形態１の動作について説明
する。かかる状態下で直流電源６により陽極給電体１お
よび陰極給電体３を介して陽極２と陰極４の間に数Ｖ、
例えば３．５Ｖの直流電圧を印加すると、前記（１）、
（２）式で示される反応が生じて、固体層５の吸着水量
に比例した電流値が電流計７により計測される。図２
は、上記の計測を水分含有量が既知で且つ当該水分含有
量が数十ｐｐｍ〜数万ｐｐｍの広範囲にわたる種々の空
気中に実施の形態１の水分測定装置を設置して行った結
果を示し、横軸は空気中の水分含有量（ｐｐｍ）を、縦
軸は計測された電流値（ｎＡ）を、それぞれ示す。また
図２中の直線Ｌ１は、実施の形態１から得られた結果で
あり、直線Ｌ２は比較例の水分測定装置から得られた結
果である。この比較例の水分測定装置は、実施の形態１
とはブロック層９１が設けられていない点においてのみ
異なり、それ以外の構成は同じのものである。
する。かかる状態下で直流電源６により陽極給電体１お
よび陰極給電体３を介して陽極２と陰極４の間に数Ｖ、
例えば３．５Ｖの直流電圧を印加すると、前記（１）、
（２）式で示される反応が生じて、固体層５の吸着水量
に比例した電流値が電流計７により計測される。図２
は、上記の計測を水分含有量が既知で且つ当該水分含有
量が数十ｐｐｍ〜数万ｐｐｍの広範囲にわたる種々の空
気中に実施の形態１の水分測定装置を設置して行った結
果を示し、横軸は空気中の水分含有量（ｐｐｍ）を、縦
軸は計測された電流値（ｎＡ）を、それぞれ示す。また
図２中の直線Ｌ１は、実施の形態１から得られた結果で
あり、直線Ｌ２は比較例の水分測定装置から得られた結
果である。この比較例の水分測定装置は、実施の形態１
とはブロック層９１が設けられていない点においてのみ
異なり、それ以外の構成は同じのものである。
【００１７】実施の形態１の固体層５を構成するペロブ
スカイト型酸化物固溶体（ＢａＣｅ 0.9Ｙ0.1Ｏ3.α）に
は、前記（１）、（２）式にて生じるＨ＋イオンに基づ
く電流以外に当該固溶体中に流れる電子（また正孔）電
流がある。この電子電流の存在のために、比較例の水分
測定装置ではそれら両電流が計測されるのに対して、実
施の形態１ではブロック層９１が上記電子電流をブロッ
クする機能をなす。この結果、直線Ｌ１は、直線Ｌ２よ
りも全般的に計測電流値が小さくなっている。以上から
実施の形態１は、そのブロック層９１が上記電子電流を
ブロックする機能をなすこと、および数十ｐｐｍ〜数万
ｐｐｍの広範囲にわたる水分を含有する対象に対して正
確な水分測定が可能であることが分かる。
スカイト型酸化物固溶体（ＢａＣｅ 0.9Ｙ0.1Ｏ3.α）に
は、前記（１）、（２）式にて生じるＨ＋イオンに基づ
く電流以外に当該固溶体中に流れる電子（また正孔）電
流がある。この電子電流の存在のために、比較例の水分
測定装置ではそれら両電流が計測されるのに対して、実
施の形態１ではブロック層９１が上記電子電流をブロッ
クする機能をなす。この結果、直線Ｌ１は、直線Ｌ２よ
りも全般的に計測電流値が小さくなっている。以上から
実施の形態１は、そのブロック層９１が上記電子電流を
ブロックする機能をなすこと、および数十ｐｐｍ〜数万
ｐｐｍの広範囲にわたる水分を含有する対象に対して正
確な水分測定が可能であることが分かる。
【００１８】実施の形態２．実施の形態２は、前記実施
の形態１とは固体層５の構成材料がペロブスカイト型酸
化物固溶体の他の例としてのＳｒＣｅ0.95Ｙｂ0.05Ｏ
3.αである点において異なり、その他の構成は同じであ
るが、実施の形態１と略同じ性能を示した。
の形態１とは固体層５の構成材料がペロブスカイト型酸
化物固溶体の他の例としてのＳｒＣｅ0.95Ｙｂ0.05Ｏ
3.αである点において異なり、その他の構成は同じであ
るが、実施の形態１と略同じ性能を示した。
【００１９】実施の形態３．図３は、本発明の水分測定
装置における実施の形態３の断面図である。図３におい
て、１１、１２は陽極給電体、２１、２２は陽極部分、
３は陰極給電体、４は陰極、５は水素イオン導電性と電
子導電性を有する固体層、６は直流電源、７１、７２は
電流計、８はリード線、９２はブロック層である。
装置における実施の形態３の断面図である。図３におい
て、１１、１２は陽極給電体、２１、２２は陽極部分、
３は陰極給電体、４は陰極、５は水素イオン導電性と電
子導電性を有する固体層、６は直流電源、７１、７２は
電流計、８はリード線、９２はブロック層である。
【００２０】実施の形態３では、陽極は、互いに分離配
置された二つの陽極部分２１、２２から構成されてお
り、陽極部分２１と固体層５との間のみにブロック層９
２が設けられ、また図３に示す通り、陽極給電体１１、
陽極部分２１、ブロック層９２、固体層５、陰極４、陰
極給電体３、直流電源６、および電流計７１を含む第一
回路と、陽極給電体１２、陽極部分２２、固体層５、陰
極４、陰極給電体３、直流電源６、および電流計７２を
含む第二回路とが並列に設けられている。ブロック層９
２は、厚さ３００ｎｍの白金蒸着層で構成されている。
この白金蒸着層は、電子導電性であって、水素イオン導
電性ではないので、ブロック層９２は水素イオン導電を
実質的にブロックする機能をなす。実施の形態３は、上
記第一回路と第二回路とを有し、ブロック層９２が水素
イオン導電ブロック層である点以外は、前記実施の形態
１と同じ構成である。
置された二つの陽極部分２１、２２から構成されてお
り、陽極部分２１と固体層５との間のみにブロック層９
２が設けられ、また図３に示す通り、陽極給電体１１、
陽極部分２１、ブロック層９２、固体層５、陰極４、陰
極給電体３、直流電源６、および電流計７１を含む第一
回路と、陽極給電体１２、陽極部分２２、固体層５、陰
極４、陰極給電体３、直流電源６、および電流計７２を
含む第二回路とが並列に設けられている。ブロック層９
２は、厚さ３００ｎｍの白金蒸着層で構成されている。
この白金蒸着層は、電子導電性であって、水素イオン導
電性ではないので、ブロック層９２は水素イオン導電を
実質的にブロックする機能をなす。実施の形態３は、上
記第一回路と第二回路とを有し、ブロック層９２が水素
イオン導電ブロック層である点以外は、前記実施の形態
１と同じ構成である。
【００２１】つぎに、実施の形態３の動作について説明
する。直流電源６により陽極部分２１、２２と陰極４の
間に３．５Ｖの直流電圧を印加すると、前記（１）、
（２）式で示される反応が生じて、固体層５の吸着水量
に比例した電流値が電流計７１および電流計７２により
計測される。固体層５を構成するペロブスカイト型酸化
物固溶体（ＢａＣｅ0.9Ｙ0.1Ｏ3.α）には、前記した通
り、当該固溶体中に流れる電子（また正孔）電流があ
る。この電子電流のために、ブロック層９２のない第二
回路の電流計７２には水素イオン導電流と電子電流の和
が計測され、一方、水素イオン導電ブロック層たるブロ
ック層９２を有するが第一回路の電流計７１には電子電
流のみが計測される。しかして両電流計での計測値の差
から、水素イオン導電流のみの正確な値を求めることが
できる。
する。直流電源６により陽極部分２１、２２と陰極４の
間に３．５Ｖの直流電圧を印加すると、前記（１）、
（２）式で示される反応が生じて、固体層５の吸着水量
に比例した電流値が電流計７１および電流計７２により
計測される。固体層５を構成するペロブスカイト型酸化
物固溶体（ＢａＣｅ0.9Ｙ0.1Ｏ3.α）には、前記した通
り、当該固溶体中に流れる電子（また正孔）電流があ
る。この電子電流のために、ブロック層９２のない第二
回路の電流計７２には水素イオン導電流と電子電流の和
が計測され、一方、水素イオン導電ブロック層たるブロ
ック層９２を有するが第一回路の電流計７１には電子電
流のみが計測される。しかして両電流計での計測値の差
から、水素イオン導電流のみの正確な値を求めることが
できる。
【００２２】本発明は、前記した実施の形態１〜３に限
定されるものではなく、本発明の精神に沿った種々の変
形形態を包含する。例えば、実施の形態１〜３では、陽
極２または陽極部分２１、２２と陰極と固体層５との間
にブロック層９１またはブロック層９２が設けられた
が、それらは陰極４と固体層５との間に設けられてもよ
い。
定されるものではなく、本発明の精神に沿った種々の変
形形態を包含する。例えば、実施の形態１〜３では、陽
極２または陽極部分２１、２２と陰極と固体層５との間
にブロック層９１またはブロック層９２が設けられた
が、それらは陰極４と固体層５との間に設けられてもよ
い。
【００２３】陽極２または陽極部分２１、２２および陰
極４は、いずれも電子導電性で且つガス透過性であれば
よく、一般的には電気化学的に安定であって電子導電性
の良好な材料、例えば白金、ルテニウム、ロジウム、パ
ラジウム、オスミウム、イリジウムなどの白金族金属あ
るいはこれらの少なくとも一種を主体とする合金、ステ
ンレスなどの金属類、グラファイト、導電性カーボンな
どの炭素系類にて構成された多孔質体が用いられる。ま
た上記多孔質体については、上記材料の一種または二種
以上の繊維からなる織布、不織布、あるいは上記金属類
の少なくとも一種をスパッタや蒸着により形成された層
などが例示される。
極４は、いずれも電子導電性で且つガス透過性であれば
よく、一般的には電気化学的に安定であって電子導電性
の良好な材料、例えば白金、ルテニウム、ロジウム、パ
ラジウム、オスミウム、イリジウムなどの白金族金属あ
るいはこれらの少なくとも一種を主体とする合金、ステ
ンレスなどの金属類、グラファイト、導電性カーボンな
どの炭素系類にて構成された多孔質体が用いられる。ま
た上記多孔質体については、上記材料の一種または二種
以上の繊維からなる織布、不織布、あるいは上記金属類
の少なくとも一種をスパッタや蒸着により形成された層
などが例示される。
【００２４】固体層５を構成する材料については、従来
から斯界で公知あるいは周知の水素イオン導電性と電子
導電性とを示すものを制限なく使用可能であって、例え
ばスチレン系イオン交換樹脂、テトラフルオロエチレン
−スルホニルフロライドビニルエーテル共重合体、ある
いはその他の水素イオン導電性の有機系固体電解質類で
あって、電子導電性材料の添加あるいはその他の理由に
より電子導電性をも示すもの、セラミックスなどの無機
系固体電解質類、就中、各種のペロブスカイト型酸化物
固溶体が例示される。
から斯界で公知あるいは周知の水素イオン導電性と電子
導電性とを示すものを制限なく使用可能であって、例え
ばスチレン系イオン交換樹脂、テトラフルオロエチレン
−スルホニルフロライドビニルエーテル共重合体、ある
いはその他の水素イオン導電性の有機系固体電解質類で
あって、電子導電性材料の添加あるいはその他の理由に
より電子導電性をも示すもの、セラミックスなどの無機
系固体電解質類、就中、各種のペロブスカイト型酸化物
固溶体が例示される。
【００２５】上記した有機系固体電解質類は、一般的
に、有機系固体電解質自体内に含まれる水分量が少ない
場合には水素イオン導電性に劣るので、前記の式（１）
にて生じたＨ＋イオンの量を正確に測定することが困難
となって、ｐｐｍレベルの水分の測定には不向きとなる
傾向がある。これに対して、セラミックス類、就中、ペ
ロブスカイト型酸化物固溶体は、自体内に含まれる水分
量が少ない場合でも良好な水素イオン導電性を維持する
ので、ｐｐｍレベルから％レベルにわたる広範囲の水分
測定が可能となる。
に、有機系固体電解質自体内に含まれる水分量が少ない
場合には水素イオン導電性に劣るので、前記の式（１）
にて生じたＨ＋イオンの量を正確に測定することが困難
となって、ｐｐｍレベルの水分の測定には不向きとなる
傾向がある。これに対して、セラミックス類、就中、ペ
ロブスカイト型酸化物固溶体は、自体内に含まれる水分
量が少ない場合でも良好な水素イオン導電性を維持する
ので、ｐｐｍレベルから％レベルにわたる広範囲の水分
測定が可能となる。
【００２６】なお無機系固体電解質は、前記した電子ま
たは正孔に基づく導電現象の程度が有機系固体電解質の
場合より大きい問題があるが、この問題はブロック層９
１あるいはブロック層９２により前記した通り解決され
る。よって本発明において固体層５の構成材料として
は、無機系固体電解質、就中、ペロブスカイト型酸化物
固溶体が好ましい。いずれにしても固体層５の構成材料
としては、１０−５Ｓ／ｍ以上の水素イオン導電率を有
するものが好ましい。
たは正孔に基づく導電現象の程度が有機系固体電解質の
場合より大きい問題があるが、この問題はブロック層９
１あるいはブロック層９２により前記した通り解決され
る。よって本発明において固体層５の構成材料として
は、無機系固体電解質、就中、ペロブスカイト型酸化物
固溶体が好ましい。いずれにしても固体層５の構成材料
としては、１０−５Ｓ／ｍ以上の水素イオン導電率を有
するものが好ましい。
【００２７】電子導電に対するブロック層９１の構成材
料については、水素イオン導電性にして且つ電子導電を
ブロックし得るものであればよいが、就中、１０−５Ｓ
／ｍ以上の水素イオン導電率を有し、且つ電子導電に対
して１０５Ωｍ以上の抵抗率を有するものが好ましい。
一方、水素イオン導電に対するブロック層９２の構成材
料については、各種の電子導電性のものが好適である
が、就中、１０−１Ｓ／ｍ以上の電子導電率を有し、且
つ水素イオン導電に対して１０５Ωｍ以上の抵抗率を有
するものが好ましい。
料については、水素イオン導電性にして且つ電子導電を
ブロックし得るものであればよいが、就中、１０−５Ｓ
／ｍ以上の水素イオン導電率を有し、且つ電子導電に対
して１０５Ωｍ以上の抵抗率を有するものが好ましい。
一方、水素イオン導電に対するブロック層９２の構成材
料については、各種の電子導電性のものが好適である
が、就中、１０−１Ｓ／ｍ以上の電子導電率を有し、且
つ水素イオン導電に対して１０５Ωｍ以上の抵抗率を有
するものが好ましい。
【００２８】
【発明の効果】本発明の請求項１に係る水分測定装置
は、以上説明した通り、電子導電性で且つガス透過性の
陽極、電子導電性で且つガス透過性の陰極、上記陽極と
上記陰極との間に設けられた水素イオン導電性の固体
層、上記陽極または上記陰極と上記固体層との間に設け
られると共に上記固体層に生じることのある水素イオン
導電または電子導電を実質的にブロックするブロック層
を備えたものであり、そのブロック層が例えば電子導電
を実質的にブロックするものであると、陽極と陰極間に
直流電圧を印加した際に固体層内で上記電圧印加に基づ
く水素イオン導電に加えて不要な電子導電が生じても、
ブロック層により水素イオン導電のみの電流値を抽出測
定することができて、大気などの被測定対象中の水分含
有量を正確に測定することができる。
は、以上説明した通り、電子導電性で且つガス透過性の
陽極、電子導電性で且つガス透過性の陰極、上記陽極と
上記陰極との間に設けられた水素イオン導電性の固体
層、上記陽極または上記陰極と上記固体層との間に設け
られると共に上記固体層に生じることのある水素イオン
導電または電子導電を実質的にブロックするブロック層
を備えたものであり、そのブロック層が例えば電子導電
を実質的にブロックするものであると、陽極と陰極間に
直流電圧を印加した際に固体層内で上記電圧印加に基づ
く水素イオン導電に加えて不要な電子導電が生じても、
ブロック層により水素イオン導電のみの電流値を抽出測
定することができて、大気などの被測定対象中の水分含
有量を正確に測定することができる。
【００２９】また上記陽極は、互いに分離配置された複
数の陽極部分から構成されており、上記複数の陽極部分
のうちの一部の陽極部分と上記固体層との間に上記ブロ
ック層が設けられたものであり、そのブロック層が例え
ば水素イオン導電を実質的にブロックするものである
と、上記ブロック層が設けられた陽極部分を含む電気回
路での電流値と上記ブロック層が設けられていない陽極
部分を含む電気回路での電流値との差から、やはり水素
イオン導電のみの電流値を抽出測定することができて、
被測定対象中の水分含有量を正確に測定することができ
る。
数の陽極部分から構成されており、上記複数の陽極部分
のうちの一部の陽極部分と上記固体層との間に上記ブロ
ック層が設けられたものであり、そのブロック層が例え
ば水素イオン導電を実質的にブロックするものである
と、上記ブロック層が設けられた陽極部分を含む電気回
路での電流値と上記ブロック層が設けられていない陽極
部分を含む電気回路での電流値との差から、やはり水素
イオン導電のみの電流値を抽出測定することができて、
被測定対象中の水分含有量を正確に測定することができ
る。
【００３０】また上記固体層は、無機系固体例えばペロ
ブスカイト型酸化物固溶体であると、数十ｐｐｍ〜数万
ｐｐｍの広範囲にわたって正確な水分測定が可能とな
る。
ブスカイト型酸化物固溶体であると、数十ｐｐｍ〜数万
ｐｐｍの広範囲にわたって正確な水分測定が可能とな
る。
【図１】 本発明の水分測定装置における実施の形態１
の断面図。
の断面図。
【図２】 大気中の水分含有量と計測された電流値との
関係を示すグラフ。
関係を示すグラフ。
【図３】 本発明の水分測定装置における実施の形態３
の断面図。
の断面図。
【図４】 従来の水分測定装置の断面図。
【図５】 大気中の相対湿度と計測された電流密度との
関係を示すグラフ。
関係を示すグラフ。
１ 陽極給電体、２ 陽極、２１ 陽極部分、２２ 陽
極部分、３ 陰極給電体、４ 陰極、５ 固体層、６
直流電源、７ 電流計、８ リード線、９１ ブロック
層、９２ ブロック層。
極部分、３ 陰極給電体、４ 陰極、５ 固体層、６
直流電源、７ 電流計、８ リード線、９１ ブロック
層、９２ ブロック層。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 木村 秀
東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三
菱電機株式会社内
(72)発明者 山内 四郎
東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三
菱電機株式会社内
(72)発明者 宮山 勝
神奈川県川崎市多摩区中野島６丁目29番３
−609号 新多摩川ハイム
Claims (6)
- 【請求項１】 電子導電性で且つガス透過性の陽極、電
子導電性で且つガス透過性の陰極、上記陽極と上記陰極
との間に設けられた水素イオン導電性の固体層、上記陽
極または上記陰極と上記固体層との間に設けられると共
に上記固体層に生じることのある水素イオン導電または
電子導電を実質的にブロックするブロック層を備えたこ
とを特徴とする水分測定装置。 - 【請求項２】 上記陽極は、互いに分離配置された複数
の陽極部分から構成されており、上記複数の陽極部分の
うちの一部の陽極部分と上記固体層との間に上記ブロッ
ク層が設けられたことを特徴とする請求項１記載の水分
測定装置。 - 【請求項３】 上記固体層は、無機系固体で構成された
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の水分測
定装置。 - 【請求項４】 上記無機系固体は、ペロブスカイト型酸
化物固溶体であることを特徴とする請求項３記載の水分
測定装置。 - 【請求項５】 上記ブロック層は、水素イオン導電を実
質的にブロックするものであることを特徴とする請求項
１または請求項２記載の水分測定装置。 - 【請求項６】 上記ブロック層は、電子導電を実質的に
ブロックするものであることを特徴とする請求項１また
は請求項２記載の水分測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001388141A JP2003185624A (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | 水分測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001388141A JP2003185624A (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | 水分測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003185624A true JP2003185624A (ja) | 2003-07-03 |
Family
ID=27596753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001388141A Withdrawn JP2003185624A (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | 水分測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003185624A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009544936A (ja) * | 2006-07-21 | 2009-12-17 | アナクシス テクノロジー リミテッド | ガスセンサ |
| DE102012203500A1 (de) | 2011-03-07 | 2012-09-13 | Denso Corporation | Gassensorelement und verfahren des erfassens einer konzentration eines zielerfassungsgases |
-
2001
- 2001-12-20 JP JP2001388141A patent/JP2003185624A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009544936A (ja) * | 2006-07-21 | 2009-12-17 | アナクシス テクノロジー リミテッド | ガスセンサ |
| DE102012203500A1 (de) | 2011-03-07 | 2012-09-13 | Denso Corporation | Gassensorelement und verfahren des erfassens einer konzentration eines zielerfassungsgases |
| JP2012185048A (ja) * | 2011-03-07 | 2012-09-27 | Nippon Soken Inc | ガスセンサ素子およびガス濃度検出方法 |
| US8715474B2 (en) | 2011-03-07 | 2014-05-06 | Denso Corporation | Gas sensor element and method of detecting concentration of target detection gas |
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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: 20050301 |