JPH0414303B2 - - Google Patents
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- JPH0414303B2 JPH0414303B2 JP58217210A JP21721083A JPH0414303B2 JP H0414303 B2 JPH0414303 B2 JP H0414303B2 JP 58217210 A JP58217210 A JP 58217210A JP 21721083 A JP21721083 A JP 21721083A JP H0414303 B2 JPH0414303 B2 JP H0414303B2
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- gas
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- oxygen concentration
- electrode
- solid electrolyte
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
- G01N27/4073—Composition or fabrication of the solid electrolyte
- G01N27/4074—Composition or fabrication of the solid electrolyte for detection of gases other than oxygen
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- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、固体電解質素子を用いて、水蒸気を
含有した測定ガス中の酸素濃度とこの測定ガスか
ら水蒸気を除去した比較ガス中の酸素濃度との比
に応じた信号を得ることにより前記測定ガス中の
水蒸気濃度を測定する水分測定装置、特に測定ガ
ス中の酸素濃度の短時間内の変動の測定結果に及
ぼす影響を少なくすることができ、さらに測定の
応答速度を向上させることができる構成に関す
る。
含有した測定ガス中の酸素濃度とこの測定ガスか
ら水蒸気を除去した比較ガス中の酸素濃度との比
に応じた信号を得ることにより前記測定ガス中の
水蒸気濃度を測定する水分測定装置、特に測定ガ
ス中の酸素濃度の短時間内の変動の測定結果に及
ぼす影響を少なくすることができ、さらに測定の
応答速度を向上させることができる構成に関す
る。
水蒸気と酸素とを含む測定ガス中の水蒸気、す
なわち水分濃度を固体電解質式酸素濃度検出器を
用いて測定する水分測定装置はたとえば特開昭57
−178154号公報によつて公知であつて、この測定
装置の測定原理は次の通りである。
なわち水分濃度を固体電解質式酸素濃度検出器を
用いて測定する水分測定装置はたとえば特開昭57
−178154号公報によつて公知であつて、この測定
装置の測定原理は次の通りである。
すなわち、今上記測定ガスの体積をＶとし、こ
の体積Ｖ中の水蒸気、酸素およびその他のガスの
各体積をそれぞれVw、VpおよびVa、水蒸気およ
び酸素の測定ガス中の濃度をそれぞれAwおよび
Apとすると(1)式および(2)式が得られる。
の体積Ｖ中の水蒸気、酸素およびその他のガスの
各体積をそれぞれVw、VpおよびVa、水蒸気およ
び酸素の測定ガス中の濃度をそれぞれAwおよび
Apとすると(1)式および(2)式が得られる。
Ｖ＝Vw＋Vp＋Va ……(1)
Aw＝Vw／Ｖ、Ap＝Vp／Ｖ ……(2)
次に前記測定ガスから水蒸気を除いて乾燥ガス
を得ると、このガス中の酸素の濃度Aprは(3)式で
表される。
を得ると、このガス中の酸素の濃度Aprは(3)式で
表される。
Apr＝Vp／（Vp＋Va） ……(3)
したがつて水蒸気を含む測定ガスとこの測定ガ
スから水蒸気を除いた乾燥ガスとそれぞれ固体電
解質式酸素濃度検出器の測定電極部および比較電
極部に導くと該検出器の両電極間には(4)式に示す
起電力Ｅが発生し、(4)式は(1)式〜(3)式を用いて(5)
式のように書きかえられる。ここにＫは比例常数
である。
スから水蒸気を除いた乾燥ガスとそれぞれ固体電
解質式酸素濃度検出器の測定電極部および比較電
極部に導くと該検出器の両電極間には(4)式に示す
起電力Ｅが発生し、(4)式は(1)式〜(3)式を用いて(5)
式のように書きかえられる。ここにＫは比例常数
である。
Ｅ＝Ｋ・lo（Apr／Ap） ……(4)
Ｅ＝−Ｋ・lo（１−Aw） ……(5)
故に起電力Ｅを測定することによつて濃度Aw
を求めることができ、固体電解質式酸素濃度検出
器を用いる水分測定装置はこのようにして水蒸気
濃度Awを測定するもので、この測定結果は水分
測定が上記のようにして行われる限り酸素濃度
Apの影響を受けないことが(5)式から明らかであ
る。
を求めることができ、固体電解質式酸素濃度検出
器を用いる水分測定装置はこのようにして水蒸気
濃度Awを測定するもので、この測定結果は水分
測定が上記のようにして行われる限り酸素濃度
Apの影響を受けないことが(5)式から明らかであ
る。
ところが上述の事柄から明らかなように、この
測定装置において用いられる酸素濃度Aprは酸素
濃度Apを呈する測定ガスを脱湿して得られる乾
燥ガスにおけるものでなければならず、測定ガス
の酸素濃度Apが短時間内に変動して、前記濃度
検出器の比較電極部に酸素濃度Apoの乾燥ガスが
導かれた時、前記濃度検出器の測定電極部に、酸
素濃度Apr1の乾燥ガスを生じた元の測定ガスの酸
素濃度Ap1とは異なる酸素濃度Ap2を有する測定
ガスが導かれると、この測定装置においては誤差
を生じる。
測定装置において用いられる酸素濃度Aprは酸素
濃度Apを呈する測定ガスを脱湿して得られる乾
燥ガスにおけるものでなければならず、測定ガス
の酸素濃度Apが短時間内に変動して、前記濃度
検出器の比較電極部に酸素濃度Apoの乾燥ガスが
導かれた時、前記濃度検出器の測定電極部に、酸
素濃度Apr1の乾燥ガスを生じた元の測定ガスの酸
素濃度Ap1とは異なる酸素濃度Ap2を有する測定
ガスが導かれると、この測定装置においては誤差
を生じる。
このため従来次のような測定方法が提案されて
いる。すなわちこの測定方法においては、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。
いる。すなわちこの測定方法においては、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る
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
の時間的変動をマツチングさせることができる。
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る
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
の時間的変動をマツ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
濃度における水分を含む酸素と、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り、比較電
極に到達する乾燥酸素の時間遅れは避けられない
ものであるから固体電解質式酸素濃度検出器を用
いた水分測定装置ではこの時間遅れをできるだけ
短縮する必要がある。
濃度における水分を含む酸素と、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り、比較電
極に到達する乾燥酸素の時間遅れは避けられない
ものであるから固体電解質式酸素濃度検出器を用
いた水分測定装置ではこの時間遅れをできるだけ
短縮する必要がある。
本発明は、固体電解質式酸素濃度検出器を用い
た水分測定装置における上述した従来の問題点を
解決して、測定ガス中の酸素濃度が短時間内に変
動してもこの変動にもとづく測定誤差が生じるこ
とが殆どなく、その上応答速度の早い測定を行う
ことのできる水分測定装置を提供することを目的
とするものである。
た水分測定装置における上述した従来の問題点を
解決して、測定ガス中の酸素濃度が短時間内に変
動してもこの変動にもとづく測定誤差が生じるこ
とが殆どなく、その上応答速度の早い測定を行う
ことのできる水分測定装置を提供することを目的
とするものである。
本発明は上述の目的を達成するために、水分測
定装置を、水蒸気と酸素とを含む測定ガスが流入
する細孔を設けたガス溜室と、両面の各々に測定
電極と比較電極とが設けられた固体電解質素子を
有し、ガス溜室に導入された測定ガスが前記測定
電極に接触するようにガス溜室内に配設された固
体電解質式酸素濃度検出器と、ガス溜室に一端を
挿入したガス採取管を介してガス溜室内の測定ガ
スを採取し、この測定ガスから水蒸気を除去した
乾燥ガスを比較ガスとして前記濃度検出器の比較
電極部に供給する比較ガス供給機構とで構成し、
さらに前記ガス採取管のガス溜室内にある一端を
前記濃度検出器の測定電極近傍に配置して、この
濃度検出器により測定ガス中の水蒸気濃度すなわ
ち水分を測定するようにすることによつて、測定
ガス中の酸素濃度の短時間内の変動がガス溜室に
おいては平均化され、この結果、酸素濃度検出器
の測定電極に測定ガスが接触する時刻とこの測定
ガスが比較ガス供給機構によつて乾燥されて前記
検出器の比較電極に接触する時刻との間の時間ず
れにもとづく水分測定の誤差が少なくなるように
したものであり、また、測定電極近傍の測定ガス
の置換をガス採取管のガス採取動作によつて促進
し、この結果酸素濃度検出器による水分測定の応
答速度が向上するようにしたものである。
定装置を、水蒸気と酸素とを含む測定ガスが流入
する細孔を設けたガス溜室と、両面の各々に測定
電極と比較電極とが設けられた固体電解質素子を
有し、ガス溜室に導入された測定ガスが前記測定
電極に接触するようにガス溜室内に配設された固
体電解質式酸素濃度検出器と、ガス溜室に一端を
挿入したガス採取管を介してガス溜室内の測定ガ
スを採取し、この測定ガスから水蒸気を除去した
乾燥ガスを比較ガスとして前記濃度検出器の比較
電極部に供給する比較ガス供給機構とで構成し、
さらに前記ガス採取管のガス溜室内にある一端を
前記濃度検出器の測定電極近傍に配置して、この
濃度検出器により測定ガス中の水蒸気濃度すなわ
ち水分を測定するようにすることによつて、測定
ガス中の酸素濃度の短時間内の変動がガス溜室に
おいては平均化され、この結果、酸素濃度検出器
の測定電極に測定ガスが接触する時刻とこの測定
ガスが比較ガス供給機構によつて乾燥されて前記
検出器の比較電極に接触する時刻との間の時間ず
れにもとづく水分測定の誤差が少なくなるように
したものであり、また、測定電極近傍の測定ガス
の置換をガス採取管のガス採取動作によつて促進
し、この結果酸素濃度検出器による水分測定の応
答速度が向上するようにしたものである。
次に本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。第１図は本発明による水分測定装置の第１実
施例の概略構成図、第２図は第１図の原理説明図
である。両図において１は炉壁２によつてとり囲
まれた空所内に存在する酸素と水蒸気とを含む測
定ガス、３は内面にめねじが設けられた円筒状ス
カート３ａの一端にフランジ３ｂを固定した支持
部材で、この支持部材３はフランジ３ｂによつて
円板状本体取付台４に固定され、スカート３ａに
は、少なくとも一個の細孔６が貫設されたカバー
７で一端が閉鎖された円筒状筒体５の他端が螺着
されている。８は本体取付台４と筒体５とカバー
７とでとり囲まれたガス溜室で、ガス溜室８は本
体取付台４を炉壁２に装着することにより測定ガ
ス１の雰囲気内に配置され、このガス溜室８の先
端にはカバー７をおおうように多孔質フイルタ９
が設けられている。１０は底部の外面および内面
にそれぞれ測定電極１１、比較電極１２が設けら
れた有底円筒状の固体電解質素子、たとえばジル
コニアエレメントで、このジルコニアエレメント
１０は底部がガス溜室８内にあるようにして本体
取付台４に貫通、固定されており、１３は電極１
１および１２とジルコニアエレメント１０とから
なる固体電解質式酸素濃度検出器である。固体電
解質式酸素濃度検出器１３は、平板状の固体電解
質製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設けた固体電解質素子を磁器
製の支持体、たとえば円筒内に固定するなどして
電解質素子と支持体とで比較電極が内面に存在す
る袋状に形成し、この袋状形状の開口部が本体取
付台４からガス溜室８外に突出するようになされ
たものであつてもよい。１４は一端１４ａが測定
電極１１に対向するようにしてかつこの測定電極
１１の近傍に配設され、他端がガス溜室８外に突
出するようにして本体取付台４に貫設されたガス
採取管、１５は一端が比較電極１２近傍において
該電極１２に対向するようにして、ジルコニアエ
レメント１０の底部とは反対側の端部に設けた蓋
１０ａに貫設されたガス注入管、１６はポンプ、
１７は貫流するガスから水分を除去する除湿器、
１８はポンプ１６の吸込口１６ａとガス採取管１
４のガス溜室８外へ突出した端部とを接続する導
管、１９はポンプ１６の吐出口１６ｂと除湿器１
７のガス流入口１７ａとを接続する導管、２０は
除湿器１７のガス流出口１７ｂとガス注入管１５
のジルコニアエレメント１０外へ突出した端部と
を接続する導管である。２１は本体取付台４に固
定された枠体、２２は枠体２１のカバー、２３は
端子台で、除湿器１７は枠体２１内において酸素
濃度検出器１３の端部に固定され、ポンプ１６お
よび端子台２３はいずれも枠体２１に取り付けら
れている。２４は炉壁２を除く上述の各部材から
なる水分測定装置である。
る。第１図は本発明による水分測定装置の第１実
施例の概略構成図、第２図は第１図の原理説明図
である。両図において１は炉壁２によつてとり囲
まれた空所内に存在する酸素と水蒸気とを含む測
定ガス、３は内面にめねじが設けられた円筒状ス
カート３ａの一端にフランジ３ｂを固定した支持
部材で、この支持部材３はフランジ３ｂによつて
円板状本体取付台４に固定され、スカート３ａに
は、少なくとも一個の細孔６が貫設されたカバー
７で一端が閉鎖された円筒状筒体５の他端が螺着
されている。８は本体取付台４と筒体５とカバー
７とでとり囲まれたガス溜室で、ガス溜室８は本
体取付台４を炉壁２に装着することにより測定ガ
ス１の雰囲気内に配置され、このガス溜室８の先
端にはカバー７をおおうように多孔質フイルタ９
が設けられている。１０は底部の外面および内面
にそれぞれ測定電極１１、比較電極１２が設けら
れた有底円筒状の固体電解質素子、たとえばジル
コニアエレメントで、このジルコニアエレメント
１０は底部がガス溜室８内にあるようにして本体
取付台４に貫通、固定されており、１３は電極１
１および１２とジルコニアエレメント１０とから
なる固体電解質式酸素濃度検出器である。固体電
解質式酸素濃度検出器１３は、平板状の固体電解
質製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設けた固体電解質素子を磁器
製の支持体、たとえば円筒内に固定するなどして
電解質素子と支持体とで比較電極が内面に存在す
る袋状に形成し、この袋状形状の開口部が本体取
付台４からガス溜室８外に突出するようになされ
たものであつてもよい。１４は一端１４ａが測定
電極１１に対向するようにしてかつこの測定電極
１１の近傍に配設され、他端がガス溜室８外に突
出するようにして本体取付台４に貫設されたガス
採取管、１５は一端が比較電極１２近傍において
該電極１２に対向するようにして、ジルコニアエ
レメント１０の底部とは反対側の端部に設けた蓋
１０ａに貫設されたガス注入管、１６はポンプ、
１７は貫流するガスから水分を除去する除湿器、
１８はポンプ１６の吸込口１６ａとガス採取管１
４のガス溜室８外へ突出した端部とを接続する導
管、１９はポンプ１６の吐出口１６ｂと除湿器１
７のガス流入口１７ａとを接続する導管、２０は
除湿器１７のガス流出口１７ｂとガス注入管１５
のジルコニアエレメント１０外へ突出した端部と
を接続する導管である。２１は本体取付台４に固
定された枠体、２２は枠体２１のカバー、２３は
端子台で、除湿器１７は枠体２１内において酸素
濃度検出器１３の端部に固定され、ポンプ１６お
よび端子台２３はいずれも枠体２１に取り付けら
れている。２４は炉壁２を除く上述の各部材から
なる水分測定装置である。
この水分測定装置２４は上記のように構成され
ているので、ポンプ１６を動作させると、測定ガ
ス１がフイルタ９で除塵された後細孔６を通つて
ガス溜室８に導入されて測定電極１１に接触する
と共に、この測定ガスの一部はガス採取管１４に
よつてその一端１４ａから採取されて導管１８、
ポンプ１６、導管１９を順次通つて除湿器１７に
導かれて除湿され、除湿された乾燥ガスは導管２
０、ガス注入管１５を順次通つて比較電極１２に
接触させられた後蓋１０ａに設けた貫通孔１０ｂ
および図示していない導管を順次通つて大気へ排
出される。すなわちこの場合測定電極１１には水
蒸気を含む測定ガスが接触し、比較電極１２には
乾燥ガスが接触するので両電極間には測定ガス中
の水蒸気濃度に応じた起電力が現れる。２５は上
記のようにして乾燥ガスを比較電極１２の部分に
供給する、ガス採取管１４、導管１８、ポンプ１
６、導管１９、除湿器１７、導管２０、ガス注入
管１５からなる比較ガス供給機構である。
ているので、ポンプ１６を動作させると、測定ガ
ス１がフイルタ９で除塵された後細孔６を通つて
ガス溜室８に導入されて測定電極１１に接触する
と共に、この測定ガスの一部はガス採取管１４に
よつてその一端１４ａから採取されて導管１８、
ポンプ１６、導管１９を順次通つて除湿器１７に
導かれて除湿され、除湿された乾燥ガスは導管２
０、ガス注入管１５を順次通つて比較電極１２に
接触させられた後蓋１０ａに設けた貫通孔１０ｂ
および図示していない導管を順次通つて大気へ排
出される。すなわちこの場合測定電極１１には水
蒸気を含む測定ガスが接触し、比較電極１２には
乾燥ガスが接触するので両電極間には測定ガス中
の水蒸気濃度に応じた起電力が現れる。２５は上
記のようにして乾燥ガスを比較電極１２の部分に
供給する、ガス採取管１４、導管１８、ポンプ１
６、導管１９、除湿器１７、導管２０、ガス注入
管１５からなる比較ガス供給機構である。
上述したように測定ガス１はポンプ１６によつ
て吸引されてフイルタ９を通つた後ガス溜室８に
流入する。このガス溜室８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
９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、本発
明によるガス溜室８は、第３図に示すように内径
Ｄを約35mm程度、長さ寸法ｌ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７に
設けられた細孔６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。
従つて、ポンプ１６の１分間の吸気能力が約200
c.c.程度であるにもかかわらず、ガス溜室８のガス
置換期間を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８を、ジルコニアエレメ
ント１０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短時間内の変動がガス溜室８
内においては平均化され、この結果、直接測定電
極１１に接触する測定ガスの電極接触時刻とガス
採取管１４によつて採取されて除湿された後比較
電極１２に接触する乾燥ガスの電極接触時刻との
時間的ずれを無視できて、確実で安定した水分測
定が可能となる。
て吸引されてフイルタ９を通つた後ガス溜室８に
流入する。このガス溜室８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
９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、本発
明によるガス溜室８は、第３図に示すように内径
Ｄを約35mm程度、長さ寸法ｌ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７に
設けられた細孔６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。
従つて、ポンプ１６の１分間の吸気能力が約200
c.c.程度であるにもかかわらず、ガス溜室８のガス
置換期間を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８を、ジルコニアエレメ
ント１０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短時間内の変動がガス溜室８
内においては平均化され、この結果、直接測定電
極１１に接触する測定ガスの電極接触時刻とガス
採取管１４によつて採取されて除湿された後比較
電極１２に接触する乾燥ガスの電極接触時刻との
時間的ずれを無視できて、確実で安定した水分測
定が可能となる。
本発明者等の調査によれば、第１図ないし第３
図に示すガス溜室８を装着した水分測定装置２４
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８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８が装着されないとき
は、酸素濃度の変動は約10％にも達し、水分測定
は不可能となるから、このガス溜室８の装着は極
めて有効である。なお、第１および第２図に示し
たフイルタ９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８
の効果を特に有するものではない。
図に示すガス溜室８を装着した水分測定装置２４
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８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８が装着されないとき
は、酸素濃度の変動は約10％にも達し、水分測定
は不可能となるから、このガス溜室８の装着は極
めて有効である。なお、第１および第２図に示し
たフイルタ９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８
の効果を特に有するものではない。
また上述の実施例では、ガス採取管１４の一端
１４ａを測定電極１１の近傍でかつこの測定電極
１１に対向するように配置した。したがつてこの
場合、ポンプ１６によつて細孔６からガス溜室８
内に導入された測定ガスは前記一端１４ａに対向
する測定電極の近傍に強制的にかつ急速に導か
れ、一部は測定電極１１に接触し一部はガス採取
管１４内に吸引される。故にこのようにガス採取
管１４が構成された水分測定装置２４においては
精度の良い測定が行われるうえ、さらにガス溜室
８に流入する測定ガスが細孔６を通過した後では
応答速度の早い測定が行われるので、したがつて
測定ガス中の酸素濃度の短時間内の変動を平均化
しようとするガス溜室８の存在にもとづく水分測
定の応答速度の低下が、ガス採取管１４の前述の
構成によつて補償されることになる。
１４ａを測定電極１１の近傍でかつこの測定電極
１１に対向するように配置した。したがつてこの
場合、ポンプ１６によつて細孔６からガス溜室８
内に導入された測定ガスは前記一端１４ａに対向
する測定電極の近傍に強制的にかつ急速に導か
れ、一部は測定電極１１に接触し一部はガス採取
管１４内に吸引される。故にこのようにガス採取
管１４が構成された水分測定装置２４においては
精度の良い測定が行われるうえ、さらにガス溜室
８に流入する測定ガスが細孔６を通過した後では
応答速度の早い測定が行われるので、したがつて
測定ガス中の酸素濃度の短時間内の変動を平均化
しようとするガス溜室８の存在にもとづく水分測
定の応答速度の低下が、ガス採取管１４の前述の
構成によつて補償されることになる。
第５図は本発明による水分測定装置の第２実施
例の原理説明図で、第２図と異なる所は、第２図
のガス採取管１４に対応するガス採取管２６のガ
ス溜室８内にある端部２６ａを測定電極１１に対
向させないで、単にこの電極１１の近傍に配置す
るだけにした点である。ガス採取管２６をこのよ
うに構成してもその奏する作用ならびに効果が第
２図のガス採取管１４のそれらと同様であること
は説明するまでもなく明らかである。
例の原理説明図で、第２図と異なる所は、第２図
のガス採取管１４に対応するガス採取管２６のガ
ス溜室８内にある端部２６ａを測定電極１１に対
向させないで、単にこの電極１１の近傍に配置す
るだけにした点である。ガス採取管２６をこのよ
うに構成してもその奏する作用ならびに効果が第
２図のガス採取管１４のそれらと同様であること
は説明するまでもなく明らかである。
上述したように本発明においては、固体電解質
式酸素濃度検出器を用いて測定ガス中の水蒸気濃
度を測定する水分測定装置を、測定ガスが細孔か
ら流入するようにしたガス溜室と、両面の各々に
測定電極と比較電極とが設けられた固体電解質素
子を有し、ガス溜室に流入した測定ガスが測定電
極に接触するようにガス溜室内に配設された固体
電解質式酸素濃度検出器と、ガス溜室に一端を挿
入したガス採取管を介してガス溜室内の測定ガス
を採取し、この測定ガスから水蒸気を除去した乾
燥ガスを比較ガスとして前記酸素濃度検出器の比
較電極部に供給する比較ガス供給機構とで構成
し、さらにガス採取管のガス溜室内にある端部を
酸素濃度検出器の測定電極近傍に配置したので、
このような水分測定装置においては、ガス溜室外
の測定ガス中の酸素濃度の比較的短時間内におけ
る変動が、ガス溜室のタンク効果によつてこのガ
ス溜室内では平均化されて抑制される結果、酸素
濃度検出器の測定電極に測定ガスが接触する時刻
とこの測定ガスが比較ガス供給機構によつて乾燥
されて前記検出器の比較電極に接触する時刻との
間の時間的ずれにもとづく水分測定の誤差が極め
て小さくなる効果があり、また、ガス採取管を介
して行われるガス採取動作によつて、測定ガスが
ガス溜室の細孔を通過した後では急速に酸素濃度
検出器の測定電極近傍に導かれて一部は測定電極
に接触し一部はガス採取管に吸引される結果、濃
度検出器の比較電極に接触する比較ガスは測定電
極に接触する測定ガスから水蒸気を除いた乾燥ガ
スとなるので精度のよい測定が行える効果がある
うえ、さらにガス溜室内では測定ガスが流動して
応答速度の速い測定が行われるので、ガス溜室の
タンク効果に起因する水分測定の応答速度の低下
が改善される効果がある。
式酸素濃度検出器を用いて測定ガス中の水蒸気濃
度を測定する水分測定装置を、測定ガスが細孔か
ら流入するようにしたガス溜室と、両面の各々に
測定電極と比較電極とが設けられた固体電解質素
子を有し、ガス溜室に流入した測定ガスが測定電
極に接触するようにガス溜室内に配設された固体
電解質式酸素濃度検出器と、ガス溜室に一端を挿
入したガス採取管を介してガス溜室内の測定ガス
を採取し、この測定ガスから水蒸気を除去した乾
燥ガスを比較ガスとして前記酸素濃度検出器の比
較電極部に供給する比較ガス供給機構とで構成
し、さらにガス採取管のガス溜室内にある端部を
酸素濃度検出器の測定電極近傍に配置したので、
このような水分測定装置においては、ガス溜室外
の測定ガス中の酸素濃度の比較的短時間内におけ
る変動が、ガス溜室のタンク効果によつてこのガ
ス溜室内では平均化されて抑制される結果、酸素
濃度検出器の測定電極に測定ガスが接触する時刻
とこの測定ガスが比較ガス供給機構によつて乾燥
されて前記検出器の比較電極に接触する時刻との
間の時間的ずれにもとづく水分測定の誤差が極め
て小さくなる効果があり、また、ガス採取管を介
して行われるガス採取動作によつて、測定ガスが
ガス溜室の細孔を通過した後では急速に酸素濃度
検出器の測定電極近傍に導かれて一部は測定電極
に接触し一部はガス採取管に吸引される結果、濃
度検出器の比較電極に接触する比較ガスは測定電
極に接触する測定ガスから水蒸気を除いた乾燥ガ
スとなるので精度のよい測定が行える効果がある
うえ、さらにガス溜室内では測定ガスが流動して
応答速度の速い測定が行われるので、ガス溜室の
タンク効果に起因する水分測定の応答速度の低下
が改善される効果がある。
第１図は本発明による水分測定装置の第１実施
例の概略構成図、第２図は第１図の原理説明図、
第３図は第１図および第２図におけるガス溜室の
概略構成図で、同図Ａは正面断面図、同図Ｂは同
図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図は本発明による水
分測定装置の第２実施例の原理説明図である。 １……測定ガス、６……細孔、８……ガス溜
室、１０……固体電解質素子としてのジルコニア
素子、１１……測定電極、１２……比較電極、１
３……酸素濃度検出器、１４，２６……ガス採取
管、２４……水分測定装置、２５……比較ガス供
給機構。
例の概略構成図、第２図は第１図の原理説明図、
第３図は第１図および第２図におけるガス溜室の
概略構成図で、同図Ａは正面断面図、同図Ｂは同
図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図は本発明による水
分測定装置の第２実施例の原理説明図である。 １……測定ガス、６……細孔、８……ガス溜
室、１０……固体電解質素子としてのジルコニア
素子、１１……測定電極、１２……比較電極、１
３……酸素濃度検出器、１４，２６……ガス採取
管、２４……水分測定装置、２５……比較ガス供
給機構。
Claims (1)
- １ 酸素と水蒸気とを含む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
一個の細孔を有するガス溜室と、両面にそれぞれ
測定電極および比較電極が設けられた固体電解質
素子を有し、前記ガス溜室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前記ガス溜室
内に配置された固体電解質式酸素濃度検出器と、
前記ガス溜室内に一端が突出するように前記ガス
溜室の壁に貫設したガス採取管を介して前記ガス
溜室内の前記測定ガスを採取し、この測定ガスか
ら前記水蒸気を除去した乾燥ガスを比較ガスとし
て前記固体電解質式酸素濃度検出器の比較電極部
に供給する比較ガス供給機構とを備え、前記ガス
採取管の前記一端を前記測定電極近傍に配設し、
前記固体電解質式酸素濃度検出器により前記測定
ガス中の前記水蒸気の濃度を測定することを特徴
とする水分測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58217210A JPS60108743A (ja) | 1983-11-18 | 1983-11-18 | 水分測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58217210A JPS60108743A (ja) | 1983-11-18 | 1983-11-18 | 水分測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60108743A JPS60108743A (ja) | 1985-06-14 |
| JPH0414303B2 true JPH0414303B2 (ja) | 1992-03-12 |
Family
ID=16700587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58217210A Granted JPS60108743A (ja) | 1983-11-18 | 1983-11-18 | 水分測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60108743A (ja) |
-
1983
- 1983-11-18 JP JP58217210A patent/JPS60108743A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60108743A (ja) | 1985-06-14 |
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