JP3998534B2 - ガス中酸素濃度測定方法およびガス中酸素濃度測定装置 - Google Patents
ガス中酸素濃度測定方法およびガス中酸素濃度測定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3998534B2 JP3998534B2 JP2002234986A JP2002234986A JP3998534B2 JP 3998534 B2 JP3998534 B2 JP 3998534B2 JP 2002234986 A JP2002234986 A JP 2002234986A JP 2002234986 A JP2002234986 A JP 2002234986A JP 3998534 B2 JP3998534 B2 JP 3998534B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxygen
- gas
- calibration
- sample gas
- concentration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料ガス中の酸素濃度を測定するガス中酸素濃度測定方法およびガス中酸素濃度測定装置に関し、特に、固体電解質型の酸素センサーを用いて、試料ガス中に存在する微量酸素を連続的に測定するガス中酸素濃度測定方法およびガス中酸素濃度測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
製造プロセスや反応プロセスに供される各種試料ガス中の酸素濃度の定量は、燃焼をはじめとして、酸素を原料とする各種反応プロセスにおいて酸素を安定に供給するためや、また、半導体製造や高分子のラジカル重合などのプロセスにおいて酸素を除去するかまたは低濃度に制御するために重要である。
特に、昨今の電子産業における大規模集積回路の製造では、酸素が半導体素子などを酸化させ、大規模集積回路の歩留まりを低下させるため、ppbレベルの管理が必要とされてきている。このため、製造プロセス内の雰囲気および使用される各種工業ガスの微量酸素濃度を、常時、連続的に測定する方法が開発されてきた。
【0003】
試料ガスの微量酸素濃度を定量する方法の一例としては、試料ガスを電解液に通して溶解させた酸素を、電気化学的に還元したときに流れる電流より定量するガルバニ電池式の酸素センサーを用いる方法が挙げられ、この方法は歴史が最も古く、普及率も高い。しかし、この方法は、応答性がやや劣ること、電解液を使用するために電解液の供給(交換)が必要であること、小型化に限界があることなどの課題がある。
また、試料ガスの微量酸素濃度を定量する方法の他の例としては、黄リンと酸素を反応させた際に生じる化学発光強度により、酸素濃度を定量する黄リン発光式の酸素センサーを用いる方法が挙げられる。この方法は、ガルバニ電池式の酸素センサーを用いる方法の課題を、小型化を除いてほぼ解決したものであり、測定精度、応答性ともに優れている。しかしながら、近年の産業廃棄物の削減や、ユーザーの安全性重視の傾向により、黄リンを使用する方法が問題視される傾向にある。
【0004】
その後、両面を電極加工したジルコニア(ZrO2)などの固体電解質を利用した固体電解質型の酸素センサーが登場した。この酸素センサーは、試料ガス中の酸素を一方の電極でイオンに変換し、この電極ともう一方の電極との間における酸素の分圧差をドライビングフォースとして、イオンに変換した酸素をもう一方の電極まで輸送する際のイオン電流より酸素濃度を定量するものである。固体電解質型の酸素センサーは固体素子であるため、小さくて、極めて応答性がよい上に、この酸素センサー自体には、酸素濃度の定量において消費されるものがないので環境にも優しい。固体電解質型の酸素センサーは、マイクロマシニング技術を用いることにより、さらに進歩するものと期待されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、固体電解質型の酸素センサーは、試料ガス中に水素、一酸化炭素(CO)などの還元性成分が共存すると、この還元性成分が酸素センサーの電極表面で酸素を水または二酸化炭素に変換してしまうため、酸素濃度を低く見做してしまうという欠点がある。したがって、固体電解質型の酸素センサーは、酸素と比較して還元性成分を多く含有する用途、例えば空気分離プラントにおける窒素中の微量酸素の検出などには、不正確な測定値を示すため適用できなかった。
【0006】
空気分離プラントで生成される窒素などには、微量酸素の他に微量の水素、一酸化炭素などの還元性成分が存在しており、これら還元性成分の濃度は、空気分離プラントの運転状況によって変化する。特に、大量のガスをパイピングで消費するガスユーザーでは、生産状況に応じてガスの供給量を調整しなければならないため、それに応じて空気分離プラントの運転状況は頻繁に変化することが多い。したがって、このようなところでは、還元性成分の濃度が大きくかつ短時間に変動するので、固体電解質型の酸素センサー以外の酸素濃度の測定装置を用いなければならなかった。
【0007】
仮に、固体電解質型の酸素センサーを使用するならば、試料ガス中より水素、一酸化炭素などの還元性成分を除去するためのガス精製工程が必要となる。
しかしながら、一般に、ppm以下の低濃度領域では、酸素を除去せずに、還元性成分のみを除去することができるガスの精製方法はなかった。還元性成分を除去する工程では、微量の酸素も除去されてしまうため、酸素濃度の測定値の信頼性が失われてしまう。
【0008】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、還元性成分の影響を除いて、試料ガス中の酸素濃度を測定できるガス中酸素濃度測定方法およびガス中酸素濃度測定装置を提供することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、還元性成分を含む試料ガス中の酸素濃度を固体電解質型の酸素センサーによって測定するガス中酸素濃度測定方法であって、
固体電解質を用いた酸素発生器から試料ガス中の還元性成分の濃度が増減する周期よりも短い周期で間欠的に発生させた校正用酸素を、酸素および還元性成分を含まないガスに添加して校正ガスを生成し、
続いて該校正ガスを試料ガスと連続的に混合して混合ガスとし、この混合ガスを前記酸素センサー内に導入し、
前記混合ガス中の校正用酸素の濃度変化に伴って変動する前記酸素センサーからの電気信号強度変化から単位酸素濃度当たりの信号強度を算出し、
前記混合ガス中に校正用酸素が含まれていない時の酸素センサーからの電気信号強度を前記単位酸素濃度当たりの信号強度で除することにより、試料ガス中の還元性成分による酸素濃度の測定誤差を補正するガス中酸素濃度測定方法によって解決できる。
前記課題は、還元性成分を含む試料ガス中の酸素濃度を測定する固体電解質型の酸素センサーを備えたガス中酸素濃度測定装置であって、
前記酸素センサーに試料ガスを導入する試料ガス経路と、試料ガスを精製して酸素および還元性成分を含まないガスとする精製器と、固体電解質を用いて校正用酸素を発生する酸素発生器と、前記酸素センサーの前段において前記試料ガス経路と接続され、前記酸素発生器により発生させた校正用酸素を酸素および還元性成分を含まないガスに添加し、さらに試料ガスと混合して混合ガスとする校正ガス経路と、
試料ガス中の還元性成分の濃度が増減する周期よりも短い周期で校正用酸素を間欠的に発生させる信号を前記酸素発生器に送り、かつ前記混合ガス中の校正用酸素の濃度変化に伴って変動する前記酸素センサーからの電気信号強度変化から単位酸素濃度当たりの信号強度を算出し、前記混合ガス中に校正用酸素が含まれていない時の酸素センサーからの電気信号強度を前記単位酸素濃度当たりの信号強度で除して試料ガス中の還元性成分による酸素濃度の測定誤差を補正する演算制御部を備えたガス中酸素濃度測定装置によって解決できる。
本発明のガス中酸素濃度測定装置では、前記試料ガス経路が2つに分岐され、一方は前記校正ガス経路であり、該校正ガス経路が前記精製器に接続されているガス中酸素濃度測定装置であってもよい。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図1は、本発明のガス中酸素濃度測定装置の一実施形態の概略を示す模式図である。
図中、符号1は試料ガスをガス中酸素濃度測定装置内に導入する試料ガス導入経路を示し、2は試料ガス経路、3は試料ガス経路2の途中に設けられ、試料ガスの装置内への導入圧力を制御する圧力制御部、4は試料ガス経路2の途中に設けられ、試料ガスの装置内への導入流量を制御するオリフィスなどからなる導入流量制御部、5は試料ガス経路2の途中に設けられ、試料ガス中の酸素濃度を測定する固体電解質型の酸素センサー、6は試料ガス経路2から分岐され、試料ガスの一部が導入される校正ガス経路、7は校正ガス経路6内を流れる試料ガスの流量を制御する流量制御部、8は校正ガス経路6の途中に設けられ、校正ガス経路6内を流れる試料ガスを精製し、酸素および還元性成分を含まない高純度ガスとする精製器、9は固体電解質を用いた酸素発生器、10は酸素センサー5と酸素発生器9を制御するための演算機能およびシーケンサー機能を有する演算制御部を示す。また、校正ガス経路6は、酸素ガスセンサー5の前段で、再び試料ガス経路2と接続されている。
【0011】
酸素センサー5および酸素発生器9はいずれも、固体電解質を金属電極で挟んだ構造のものであり、これらの基本的な構成は同一となっている。
固体電解質型の酸素センサー5では、その電極間に生じる起電力を測定するが、逆にこの電極間に電圧を印加すると酸素を輸送することができるようになり、このようなものを酸素ポンプ(この実施形態では、「酸素発生器9」とする。)という。この原理を利用すると、酸素発生器9は、印加電圧を調整することにより、所望の酸素イオン量を一方の電極から他方の電極に輸送し、他方の電極で酸素分子を発生することができる。具体的には一方の電極は外気と、他方の電極は酸素を添加させるガスと接するようにし、これらに任意の電圧を印加すると、外気と接する電極において外気から取り込まれた酸素が、印加電圧に応じたイオン量(電流)となって他方の電極に輸送され、他方の電極において中性酸素分子となってガスに添加される。ここで発生した酸素量は、電極間を流れた酸素イオン電流より求めることができる。したがって、酸素発生器9は、電圧を制御することによって正確に所望の量の酸素を発生でき、酸素の標準ガス発生器として有用である。また、固体電解質型の酸素センサー5および酸素発生器9は、同じ原理を利用したもので、構造も似ており、両者とも小型かつ高速応答性を有している。
【0012】
酸素センサー5および酸素発生器9に用いられる固体電解質としては、酸素イオン伝導率が高いことが好ましく、酸素イオンを輸送することで、酸素を発生させたり、定量することができるものであればいかなるものでもよいが、ジルコニア(ZrO2)、トリア(ThO2)、三酸化ビスマス(Bi2O3)、セリア(CeO2)を主体とするものを例示できる。耐熱性、コストの観点からジルコニアが望ましい。また、ジルコニアに安定化材として、イットリア(Y2O3)、カルシア(CaO)、マグネシア(MgO)、酸化イッテルビウム(Yb2O3)などが適宜添加されたものを用いることもできる。
そして、特に1点検量による校正を可能とするために、酸素センサー5および酸素発生器9は、限界電流式の固体電解質型のものであることが望ましい。
【0013】
精製器8としては、各種ガス精製器を使用可能であるが、中でも、Ba−Al合金、Ba−Mg合金などのゲッターを用いたゲッター式の精製器が望ましい。このゲッター式の精製器では、試料ガス中の還元性成分と酸素をそれぞれ反応除去して精製する。
【0014】
以下、この実施形態におけるガス中酸素濃度測定装置の動作を説明しながら、この実施形態のガス中酸素濃度測定装置を用いたガス中酸素濃度測定方法を説明する。
この実施形態のガス中酸素濃度測定方法では、試料ガス導入経路1から、各種製造プロセスなどに用いられる試料ガスを試料ガス経路2に導入する。この際、試料ガスの導入圧力を圧力制御部3で制御し、導入流量を導入流量制御部4で制御して、試料ガス経路2を流れる試料ガスの流量を所定量に保つようにする。
試料ガス経路2に導入された試料ガスの一部は、校正ガス経路6に導入される。この際、校正ガス経路6に導入される試料ガスの流量を、流量制御部7で制御し、試料ガス経路2を流れる試料ガスの流量と校正ガス経路6を流れる試料ガスの流量の割合を所定の値を保つようにする。
【0015】
校正ガス経路6内を流れる試料ガスは、精製器8に導入され、この精製器8内で試料ガス中に含まれる酸素および還元性成分を除去して、酸素および還元性成分が後段の酸素センサー5における酸素濃度測定に影響を及ぼさないレベル(濃度)まで低減された高純度ガスとされる。
精製器8で生成された高純度ガスには、酸素発生器9で発生させた任意の量の酸素(以下、校正用酸素と言うことがある。)が添加されて校正ガスが生成され、この校正ガスが酸素センサー5の前段で、試料ガス経路2を流れる試料ガスに連続的に混合される。
試料ガスと校正ガスからなる混合ガスは、酸素センサー5を通過し、ここで試料ガス中の酸素濃度が定量(測定)される。
演算制御部10では、酸素発生器9における酸素の発生量を制御、監視する。また、酸素発生器9における酸素の発生量と、試料ガスが酸素センサー5を通過した際に発生する酸素イオン電流とのデータ処理を行って、試料ガス中の酸素濃度を算出する。
【0016】
この実施形態におけるガス中酸素濃度測定方法では、酸素発生器9によって任意の濃度の校正用酸素を、任意の周期で間欠的に発生させ、この校正用酸素を試料ガスに混合して、高頻度で酸素センサー5によって得られた試料ガス中の酸素濃度の測定値を補正する。これにより、試料ガス中に酸素と共に存在する水素、一酸化炭素などの還元性成分の濃度が短い周期で増減して、酸素センサー5の感度が変化するような場合でも、還元性成分の濃度が増減する周期よりも短い周期で高頻度に酸素センサー5によって得られた酸素濃度測定値を補正して、試料ガス中の酸素濃度を、ほぼリアルタイムで正確に測定することができる。
【0017】
ただし、固体電解質型の酸素発生器9は、固体電解質型の酸素センサー5と同様の原理を利用するため、試料ガス中に還元性成分が存在していると、酸素発生器9から試料ガスに混入する酸素の一部が、固体電解質を挟み込んでいる電極の表面で消費されてしまう。
したがって、目的とする濃度の校正用酸素を正確に試料ガスに供給するためには、酸素発生器9における酸素発生側の電極に、還元性成分が存在してはならない。
【0018】
そこで、酸素発生器9には、酸素および還元性成分が後段の酸素センサー5における酸素濃度測定に影響を及ぼさないレベル(濃度)まで低減された高純度ガスを供給する必要がある。この高純度ガスは、分析計などの校正で行われるゼロスパン作業で用いられる、所謂ゼロガスと称されるものであり、分析対象である酸素の濃度はもちろんのこと、分析結果に影響を与える成分である還元性成分の濃度も、影響範囲外まで低減されたガスのことである。
この実施形態では、高純度ガスとしては、試料ガスと同種のものを用いることが望ましいが、試料ガスのマトリックスに影響を及ぼさないガスであれば、異なるガス種でも構わない。最も望ましい高純度ガスの形態は、試料ガスの一部を分岐して、精製器8によって十分に精製したものである。
【0019】
また、校正ガスによって酸素センサー5における酸素濃度測定を校正する頻度は、試料ガスの用途に応じて任意に設定されるが、頻度が多いほど(酸素発生器9から校正用酸素を発生させる周期が短いほど)、還元性成分の濃度の変動による影響を除去しながら、ほぼリアルタイムで酸素濃度の変化を測定することができる。
【0020】
固体電解質型の酸素センサー5の場合、試料ガス中の酸素濃度の測定に要する時間は、数秒以内である。一方、例えば、空気分離プラントの生成ガス中の還元性成分の濃度の変動は、短い場合で数十秒以内である。また、これに伴って生成ガス中の酸素濃度も数十秒程度で変動することがある。万一、空気分離プラントにおいて、生成ガスの純度不良が生じた場合、1分以内にガス供給配管を遮断しないと、純度不良のガス製品を客先に送ガスしてしまうことになる。したがって、このような極めて厳しい条件の用途における校正周期は、数秒以上、数十秒以内であることが要求される。
【0021】
なお、酸素濃度測定時には、試料ガス中の酸素濃度を酸素センサー5で測定し、周期的に(間欠的に)高純度ガスに校正用酸素を混合した校正ガスを、バルブなどを介して試料ガスに添加混合して、酸素濃度の校正を行っても、目的を達成できそうだが、上述のように短い周期でバルブを開閉すると、バルブの寿命は短くなり、長期間、安定な使用が可能なシステムとはならない。
そこで、電圧の印加で酸素を応答性よく発生でき、バルブの開閉などの機械的な動作を行うことなく、酸素発生を電気的に短い周期で行うことができる酸素発生器9が、短い周期で高頻度に酸素濃度の補正を行う本用途に不可欠となる。
実際の校正用酸素の発生時間は、酸素センサー5による酸素濃度の測定値を確認するのに十分であればよい。発生時間によって酸素センサーにおけるガス中の酸素濃度は、ピーク状または矩形状に変化するが、ピークより矩形の方が信頼性が上がるので望ましい。具体例としては5秒〜15秒程度であるが、これに限定されるものではない。
【0022】
この実施形態におけるガス中酸素濃度測定装置は、固体電解質型の酸素センサー5および酸素発生器9を用いることにより、従来の装置では困難な高速応答が可能となる。
ここで具体例を示すと、ジルコニアを主原料とする固体電解質からなる酸素センサーでは、ppmレベルからppbレベルへの酸素濃度変化に対する90%応答時間は30秒以内であり、同様の材料からなる酸素発生器の応答速度も同様に速い。さらに、酸素発生器9と酸素センサー5の距離を短くし、校正ガス経路6の内径を小さくすると共に、酸素センサー5に導入する直前の試料ガスの流れが乱流となるように、酸素発生器9から発生される適度な酸素濃度とすることにより、さらに応答速度を向上することができる。
【0023】
図2に、この実施形態におけるガス中酸素濃度測定装置を用いた酸素濃度測定の典型的な酸素測定結果の一例を示す。横軸は測定時間、縦軸は酸素濃度を示す。
図2に示した測定結果は、校正用酸素ガスを周期的に添加した校正ガスを試料ガスに混合した場合の酸素センサーで測定される酸素濃度を表したものであり、還元性成分の混入による酸素センサーの感度の低下を補正していないデータを示す。
この図2は、校正用酸素の周期的添加を5回行った例を示しており、0の時点より試料ガスを酸素センサーに導入している。試料ガスの一部は、精製器で精製されてゼロガスとされた後、酸素発生器により周期的に任意の量の校正用酸素が混合される。
通常、酸素発生器より、一定の量の酸素を発生させるが、試料ガス中の酸素濃度が大きく変化した場合には、それに応じて酸素発生器より発生させる校正用酸素の濃度を調整し直す場合もある。図2には、同一濃度の校正用酸素の添加を5回行った際に生じたピークを示す。
【0024】
ここでは、図2に示したように、試料ガスに混合される校正用酸素の濃度が急激に高くなり、最も濃度の高い状態を非常に短い時間維持した後、濃度が急激に降下するようなパルス状の波形を描くように、酸素発生器より校正用酸素を発生させて、試料ガスに混合した。
各ピーク間のラインが試料ガス中の酸素濃度に相当する信号強度であり、横軸からラインまでの高さが酸素濃度となる。
ここで、測定開始から第1、第2のピークの高さがほぼ同じであるので、この時の還元性成分などの共存成分の影響が同じであることを示す。一方、第3、第4、第5のピークの高さは徐々に小さくなっているので、第1、第2のピークにおける校正の時よりも、共存影響を及ぼす成分が多くなったことを示している。
ここで、各ピークごとに、試料ガス中に加えられた校正用酸素濃度と酸素センサー5の出力信号強度の増加分との関係を求めて、その関係を基準にして次の測定で得た測定信号強度を酸素濃度に換算することにより、還元性成分の影響を補正した酸素の定量が可能となる。
なお、第3、第4のピークのように試料ガス中の還元性成分濃度が変化しつつある時に、より正確に校正を行うには、ピークの高さと、ピークの左右の裾との差の平均値を用いて、校正するとよい。また、酸素の測定値は、次の校正までの各測定値の平均として求めるとよい。
【0025】
なお、図2では、試料ガスに混合される酸素の量がパルス状の波形を描くように酸素発生器より酸素を発生させる例を示したが、本発明のガス中酸素濃度測定方法は、これに限定されるものではない。本発明のガス中酸素濃度測定方法は、試料ガスに混合される酸素の濃度が急激に高くなり、最も濃度の高い状態をしばらく維持した後、濃度が急激に降下するような矩形状の波形を描くように、酸素発生器より酸素を発生させて、試料ガスに混合してもよい。
【0026】
以下、具体例を示す。
(比較例)
図1に示したようなガス中酸素濃度測定装置を用いて、試料ガス中の酸素濃度の測定を行った。
試料ガスとして、20ppbの酸素が添加された高純度窒素を用いた。この試料ガスには、任意の濃度の一酸化炭素を混合できるようにした。試料ガス導入経路1から導入した試料ガス(2L/分)の内、(0.5L/分)に相当する量を、ゲッター式の精製器8で精製した。酸素発生器9より校正用酸素を発生させて、試料ガスに混合される校正用酸素の濃度が急激に高くなり、最も濃度の高い状態を非常に短い時間維持した後、濃度が急激に降下するようなパルス状の波形を描くように、校正用酸素を試料ガスに混合した。このとき、酸素センサーによる酸素濃度が10ppb増加するように校正用酸素を添加した。
なお、実験のはじめに試料ガス全量を精製器に通した時の測定値と、酸素10ppbを加えた時の測定値とを用いて、ゼロ点と10ppbにおける検量線を作成した。
次に試料ガスの一部を上記のとおり校正ガス経路に分岐して、パルス状に5回校正用酸素を添加して酸素センサー5より試料ガス中の酸素濃度の測定を行った。2回目の校正用酸素添加の後、一酸化炭素を徐々に10ppbまで混合した。
結果を図2に示す。図2の横軸は測定時間、縦軸は酸素濃度を示す。
図2の結果から、1回目、2回目の校正時に得たピーク高さと、ピーク間の信号強度すなわち試料ガス中の酸素濃度との差は10ppbの酸素に相当する信号強度差となった。
一方、一酸化炭素を10ppb混合しはじめた第3および第4のピークにおいてピークの高さがベースラインとともに低下し、第5のピークで最小となり、試料ガス中の酸素濃度が低下したかのような結果を示した。
【0027】
(実施例)
次に、各ピークごとにその信号強度差を用いて酸素濃度の補正を行った結果を示す。
校正と還元性成分の影響除去のための演算処理は、演算制御部10で自動的に行った。まず、各ピークにおけるピーク高さ、すなわち校正時の信号強度変化より感度(単位酸素濃度当たりの信号強度)を求めた。得られた感度は演算制御部10を構成するパソコンなどの記憶装置に記憶され、次のピークまでの間の各測定信号強度をこの感度で除することにより、試料ガス中の酸素濃度を求めた。
酸素センサー5の校正を15秒周期で行った。校正を行う必要な時間になると、演算制御部10によって自動的に、酸素発生器9および酸素センサー5が校正モードとされて、酸素発生器9より、5秒間パルス状に校正用酸素が発生され、酸素センサー5より校正のためのデータを得た。校正が終了すると、演算制御部10は感度を求めた。そして、演算制御部10によって自動的に、酸素発生器9および酸素センサー5が測定モードとされ、求めた感度を用いて、測定信号強度より演算制御部10は酸素濃度を補正、算出した。これら一連のシーケンスは、演算制御部10を校正するシーケンサーで制御した。
結果を図3に示す。図3の横軸は測定時間、縦軸は横軸を酸素濃度ゼロの値とした時の酸素濃度を示す。校正間における試料ガス中の酸素濃度は約20ppbで一定との結果を示し、本方法によって補正すれば、図2のような一酸化炭素の影響が排除できることを明らかにした。
図3の結果から、ガス中酸素濃度測定方法は、短時間の還元性成分濃度の変動に対応でき、ほぼリアルタイムに酸素濃度の測定を可能にすることができることがわかる。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、試料ガス中に含まれる酸素の濃度を、固体電解質型の酸素センサーを用いて、還元性成分の共存下においても正確に測定することができる。したがって、本発明は、小型の分析システムを構築できる上に、リアルタイムの測定が可能となるため、燃焼や半導体製造プロセスなどにおける酸素濃度の監視などの広い分野で活用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のガス中酸素濃度測定装置の一実施形態の概略を示す模式図である。
【図2】 本発明のガス中酸素濃度測定方法の補正をせずに、試料ガス中の酸素濃度測定を行った結果を示す図である。
【図3】 本発明のガス中酸素濃度測定方法により、試料ガス中の酸素濃度測定を行った結果を示す図である。
【符号の説明】
1・・・試料ガス導入経路、2・・・試料ガス経路、3・・・圧力制御部、4・・・導入流量制御部、6・・・校正ガス経路、7・・・流量制御部、8・・・精製器、9・・・酸素発生器、10・・・演算制御部
Claims (3)
- 還元性成分を含む試料ガス中の酸素濃度を固体電解質型の酸素センサーによって測定するガス中酸素濃度測定方法であって、
固体電解質を用いた酸素発生器から試料ガス中の還元性成分の濃度が増減する周期よりも短い周期で間欠的に発生させた校正用酸素を、酸素および還元性成分を含まないガスに添加して校正ガスを生成し、
続いて該校正ガスを試料ガスと連続的に混合して混合ガスとし、この混合ガスを前記酸素センサー内に導入し、
前記混合ガス中に校正用酸素が含まれている時の前記酸素センサーからの電気信号強度から単位酸素濃度当たりの信号強度を算出し、
前記混合ガス中に校正用酸素が含まれていない時の酸素センサーからの電気信号強度を前記単位酸素濃度当たりの信号強度で除することにより、
試料ガス中の還元性成分による酸素濃度の測定誤差を補正することを特徴とするガス中酸素濃度測定方法。 - 還元性成分を含む試料ガス中の酸素濃度を測定する固体電解質型の酸素センサーを備えたガス中酸素濃度測定装置であって、
前記酸素センサーに試料ガスを導入する試料ガス経路と、試料ガスを精製して酸素および還元性成分を含まないガスとする精製器と、固体電解質を用いて校正用酸素を発生する酸素発生器と、前記酸素センサーの前段において前記試料ガス経路と接続され、前記酸素発生器により発生させた校正用酸素を酸素および還元性成分を含まないガスに添加し、さらに試料ガスと混合して混合ガスとする校正ガス経路と、
試料ガス中の還元性成分の濃度が増減する周期よりも短い周期で校正用酸素を間欠的に発生させる信号を前記酸素発生器に送り、かつ前記混合ガス中に校正用酸素が含まれている時の前記酸素センサーからの電気信号強度から単位酸素濃度当たりの信号強度を算出し、前記混合ガス中に校正用酸素が含まれていない時の酸素センサーからの電気信号強度を前記単位酸素濃度当たりの信号強度で除して試料ガス中の還元性成分による酸素濃度の測定誤差を補正する演算制御部を備えたことを特徴とするガス中酸素濃度測定装置。 - 前記試料ガス経路が2つに分岐され、一方は前記校正ガス経路であり、該校正ガス経路が前記精製器に接続されていることを特徴とする請求項2記載のガス中酸素濃度測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002234986A JP3998534B2 (ja) | 2002-08-12 | 2002-08-12 | ガス中酸素濃度測定方法およびガス中酸素濃度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002234986A JP3998534B2 (ja) | 2002-08-12 | 2002-08-12 | ガス中酸素濃度測定方法およびガス中酸素濃度測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004077193A JP2004077193A (ja) | 2004-03-11 |
JP3998534B2 true JP3998534B2 (ja) | 2007-10-31 |
Family
ID=32019638
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002234986A Expired - Fee Related JP3998534B2 (ja) | 2002-08-12 | 2002-08-12 | ガス中酸素濃度測定方法およびガス中酸素濃度測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3998534B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR200470806Y1 (ko) | 2012-08-03 | 2014-01-15 | (주)쎄미시스코 | 진공 챔버와 접속하는 배기 라인에 산소 센서를 포함하는 기판 처리 장치 |
JP5674898B1 (ja) * | 2013-10-31 | 2015-02-25 | エナジーサポート株式会社 | 酸素含有ガス製造装置 |
-
2002
- 2002-08-12 JP JP2002234986A patent/JP3998534B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004077193A (ja) | 2004-03-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0871877A4 (en) | PROCESS AND EQUIPMENT FOR DETERMINING DISSOLVED CARBON | |
US7691254B2 (en) | Method of checking the function of a sensor | |
EP3809129B1 (en) | A total organic carbon analyzer | |
US5270009A (en) | Method of and apparatus for measuring oxygen concentration with limiting current oxygen sensor | |
US10845326B2 (en) | Gas sensor and method of controlling gas sensor | |
JP3998534B2 (ja) | ガス中酸素濃度測定方法およびガス中酸素濃度測定装置 | |
US5034107A (en) | Method for sensing nitrous oxide | |
JP2007212232A (ja) | 溶存オゾン濃度測定装置及び溶存オゾン濃度測定方法 | |
KR20060002784A (ko) | 수소 황화물 자동 감시 시스템 | |
JP3805671B2 (ja) | ガス中の酸素濃度を分析する方法および酸素濃度分析計 | |
JP2005127928A (ja) | 定電位電解式ガス測定装置 | |
US6330819B1 (en) | Method and apparatus for calibrating a dissolved oxygen analyzer | |
JP4406392B2 (ja) | 酸素含有ガス製造装置 | |
JP7179289B2 (ja) | 過硝酸の濃度検出方法および装置、並びに殺菌用過硝酸の生成装置 | |
EP0572824B1 (en) | Galvanic cell type gas concentration sensor system capable of detecting more than one type of gas | |
JP4989540B2 (ja) | 空燃比検出装置 | |
JP5412150B2 (ja) | ガス検出装置およびそれを備えた酸窒化処理設備 | |
JP2005127927A (ja) | 定電位電解式ガスセンサを備えた排ガス連続分析装置 | |
JPH07308658A (ja) | 液管理装置 | |
JP2010243200A (ja) | 過酸化水素含有水溶液中の過酸化水素濃度の測定方法 | |
CN113219023A (zh) | 一种在线溶解氧表传感器失效的监测方法及系统 | |
CN106198679B (zh) | 具有电化学保护模式的氧传感器 | |
JP4013647B2 (ja) | アンモニア計 | |
JP3476061B2 (ja) | 水蒸気分圧計測方法及び水蒸気分圧計測センサ | |
JP4424347B2 (ja) | アンモニア計 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050708 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070411 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070417 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070614 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070710 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070807 |
|
R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100817 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100817 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100817 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |