JPH0241577Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の属する技術分野〕 本考案は、水分を含有した状態のガス中の酸素
濃度と、前記ガス中の水分を除去した状態の酸素
濃度との差を求めることにより水分を測定する水
分測定装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

空気中の酸素濃度が一定であるにもかかわらず
酸素濃度検出器の出力は空気中の含有水分量に応
じて変化するから、空気中の水分量を酸素濃度検
出器を用いて測定することができる。ところが、
含有水分と関係なく酸素濃度が時間的に変化する
際には、酸素濃度検出器の含湿状態での検出信号
と、乾燥状態での検出信号との差は、酸素濃度の
時間的変化を考慮に入れて、同一酸素濃度の時点
に調整しなければ、正しい水分濃度が得られな
い。このために考慮される次の測定方法が提案さ
れている。２個の酸素濃度検出器が使用され、一
方の酸素濃度検出器には、水分を含む測定ガスを
導入し、他方の酸素濃度検出器には水分が除去さ
れたガスを導入し、この２個の酸素濃度検出器の
それぞれに到達するそれぞれのガスの速さに差異
があるとき、早い方のガスの酸素濃度検出器の検
出信号を遅延回路を経て遅らせて、２個の酸素濃
度検出器の検出信号を同期させる。このような同
期演算処理により、酸素濃度の変動に影響されな
い正確な水分濃度信号を得ることができる。しか
しながら、２個の酸素濃度検出器および１個の信
号遅延回路を必要とし、その装置が複雑化して、
高価格になる。

また、次のような他の測定方法が提示されてい
る。１台の固体電解質式酸素濃度検出器と、延長
された先端部に測定ガスが導入されるガス採取口
を有するガス採取管と、前記ガス採取口に近接し
て設けられたガス導入口を有しこのガス導入口よ
り前記測定ガスを導入し除湿する除湿器と、前記
ガス採取管の前記酸素濃度検出器側に開口するガ
ス取出口と、前記酸素濃度検出器に到達する水分
を含む測定ガスに対する水分を除去したガスの時
間的ずれを調整する時間ずれ調整手段とを設けた
ことにより、従来２台の酸素濃度検出器が１台と
なり、しかも固体電解質式酸素濃度検出器の測定
電極および比較電極に到達するガス中の酸素濃度
の時間的変動をマッチングさせることができる。
ところが、これらの方式は、いずれも同一酸素濃
度において水分を含む酸素と、乾燥した酸素との
比較であるから、比較電極に到達する乾燥酸素は
除湿に要する時間だけ遅れることになり、この除
湿時間内に酸素濃度の変動が発生すれば、含湿酸
素と乾燥酸素とを比較することは無意味で、水分
測定が不可能となるという問題があつた。

〔考案の目的〕

本考案は、上述の点に鑑み、従来技術の欠点を
除き測定ガス中の酸素濃度が変動するも測定ガス
に含まれる水分測定が可能となり、その構成が簡
単で、しかも確実で安定した水分測定装置を提供
することを目的とする。

〔考案の要点〕

このような目的を達成するために、本考案は、
水分を含み酸素ガスが共存する測定ガスの雰囲気
内に配置され、前記測定ガスが流入し得る少なく
とも１つの細孔を有するガス溜室と、固体電解質
素子の両面にそれぞれ測定電極および比較電極を
有し、前記ガス溜室内に配置されて前記ガス溜室
内に流入した前記測定ガスが前記測定電極に接触
するようになされている固体電解質式酸素濃度検
出器と、前記ガス溜室内の測定ガスを吸引し、こ
の測定ガス中の水分を除去して前記固体電解質式
酸素濃度検出器の比較電極部に供給する基準ガス
供給機構とからなることを特徴とする。

〔考案の実施例〕

次に、本考案の実施例を図面に基づいて、詳細
に説明する。

第１図は本考案の一実施例の概略構成図、第２
図は第１図の原理説明図を示す。第１図および第
２図において固体電解質式酸素濃度検出器１は、
炉壁２に装着され、先端が閉鎖され円筒状に形成
された固体電解質素子、例えばジルコニアエレメ
ント３を有する。このジルコニアエレメント３の
外面には測定電極４が設置される。測定ガスは多
孔質フイルタ６およびカバー８の細孔９を経て、
ガス溜室７に流入し、一方では測定電極４に到達
し接触する。他方、ジルコニアエレメント３の内
面には、測定電極４と対向して比較電極５が設置
される。ガス溜室７に流入した測定ガスは、他方
では比較ガス供給機構、つまりガス採取管１０、
吸気ポンプ１１、除湿器１２およびガス導入管１
３から成る比較ガス供給機構によつて吸引され、
乾燥した比較ガスとして比較電極５に供給されて
接触させられる。この接触により、両電極４，５
間に発生する起電力が測定ガスに含まれる水分濃
度を表わす。なお、ガス溜室７は、円筒状に形成
された筒体１４およびその筒体１４の先端部に溶
接接着されたカバー８とからなり、第１図に示す
ように本体取付台１５に設けられた支持部材１６
に螺着される。１７は検出器枠体で、１８は取付
カバー、１９は検出器枠体１７内に設けられた端
子台である。

上述の構成により、測定ガスは、ガス採取管１
０を経て吸気ポンプ１１により吸引されて、多孔
質フイルタ６にて除塵され、細孔９を経て、ガス
溜室７に流入する。このガス溜室７の内容積が大
き過ぎれば、測定ガスの置換に要する時間が多く
なり、水分濃度の変動に対する応答性が低下する
と共に、吸引される測定ガス量が増加して、多孔
質フイルタ６に目づまりを生じ易くなり、ドレン
量が増加する等の取扱い上の問題が発生する。従
つて、本考案によるガス溜室７は、第３図に示す
ように内径Ｄを約35mm程度、長さ寸法を約70mm
程度、その内容積を約70c.c.程度とする。さらに、
カバー８に設けられた細孔９は、目づまりを生じ
ない程度の微小孔であり、少なくとも１つ設けら
れている。従って、吸気ポンプ１１の１分間の吸
気能力が約200c.c.程度であるにもかかわらず、ガ
ス溜室７のガス置換時間を１分程度に選定するこ
とが可能である。このようなガス溜室７を、ジル
コニアエレメント３の外部に設けたことにより、
測定ガスに含まれる酸素濃度の変動が平均化さ
れ、ガス採取管１０、吸気ポンプ１１、除湿器１
２およびガス導入管１３を経て比較電極５に到達
し接触する測定ガスより除湿されて乾燥した比較
ガスと、直接的に測定電極４に到達し接触する測
定ガスとの間の時間的ずれを無視でき、確実で安
定した水分測定が可能となる。

なお、本考案の考案者等の調査によれば、第２
図に示すようにガス溜室７を装着した固体電解質
式酸素濃度検出器１を、各種の乾燥炉の炉壁２に
装備するとき、この乾燥炉内の酸素濃度の変動に
対するガス溜室７内の酸素濃度の変動を、１分間
に約2.5％程度に抑制することが可能であつた。
第４図に示すようにこの2.5％程度の酸素濃度の
変動は水分量として約0.6％程度である。従つて、
水分測定のフルスケールを30％とすれば、その測
定精度は２％（0.6／30）となり、十分な信頼性
を有する。もし、このようなガス溜室７が装着さ
れないときは、酸素濃度の変動は数10％にも達
し、水分測定は不可能となるから、このガス溜室
７の装着は極めて有効である。

次に、第５図は本考案の他の実施例の概略構成
図を示す。図において第１図と同一の機能を有す
る部分には、同一の符号が付されている。ガス溜
室２１は仕切板２２により２個の空間部に分割さ
れ、かつこの仕切板２２にはカバー８の細孔９と
同一孔径程度の細孔２３が穿孔されている。この
ようにガス溜室２１が分割され細孔２３が設けら
れたことにより、測定ガスに含まれる酸素濃度の
変動がさらに平均化され、測定電極４に到達する
測定ガスと、比較電極５に到達する乾燥した比較
ガスとの時間的ずれを無視し得るから、その水分
測定の信頼性が向上する。ところで、第１図およ
び第５図に示すフイルタ６は多孔質で、ダストの
除去に有効であるが、酸素濃度の変動を平均化す
るガス溜室７または２１の効果を特に有するもの
ではない。

なお、図示した実施例においては、円筒状の固
体電解質素子が使用されているが、平盤状のペレ
ツト形素子を使用し、このペレツトの表面および
裏面にそれぞれ測定電極および比較電極を取付
け、このペレツト形素子を磁器管の内部に固定す
るようにして酸素濃度検出器を構成するようにし
てもよい。

〔考案の効果〕

以上に説明するように本考案によれば、固体電
解質式酸素濃度検出器の外部に設けられ、導入さ
れる測定ガス中の酸素濃度を平均化するガス溜室
に設けることにより、測定電極に到達する測定ガ
スと、比較電極に到達する乾燥した比較ガスとの
時間的ずれを無視し得るようになり、その構成が
簡単であるにもかかわらず、確実で安定し、水分
測定の信頼性が向上する等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の概略構成図、第２
図は第１図の原理説明図、第３図はガス溜室の概
略構成図を示し、Ａは正面断面図、ＢはＡのＡ−
Ａ断面図、第４図は第３図のガス溜室による水分
測定特性図、第５図は本考案の他の実施例の概略
構成図である。 １：固体電解質式酸素濃度検出器、４：測定電
極、５：比較電極、７，２１：ガス溜室、９，２
３：細孔、２２：仕切板。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 水分を含み酸素ガスが共存する測定ガスの雰囲
   気内に配置され、前記測定ガスが流入し得る少な
   くとも１つの細孔を有するガス溜室と、固体電解
   質素子の両面にそれぞれ測定電極および比較電極
   を有し、前記ガス溜室内に配置されて前記ガス溜
   室内に流入した前記測定ガスが前記測定電極に接
   触するようになされている固体電解質式酸素濃度
   検出器と、前記ガス溜室内の測定ガスを吸引し、
   この測定ガス中の水分を除去して前記固体電解質
   式酸素濃度検出器の比較電極部に供給する基準ガ
   ス供給機構とからなることを特徴とする水分測定
   装置。