JPH0552899B2 - - Google Patents
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- JPH0552899B2 JPH0552899B2 JP60146158A JP14615885A JPH0552899B2 JP H0552899 B2 JPH0552899 B2 JP H0552899B2 JP 60146158 A JP60146158 A JP 60146158A JP 14615885 A JP14615885 A JP 14615885A JP H0552899 B2 JPH0552899 B2 JP H0552899B2
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
＜産業上の利用分野＞
本発明は流体中の特定成分を計測する装置に関
するものである。
するものである。
＜従来の技術＞
気体中の水分を計測する方法としては従来LiCl
を用いたデユーセル、セラミツクス半導体を用い
た湿度計、マイクロ波水分計等がある。
を用いたデユーセル、セラミツクス半導体を用い
た湿度計、マイクロ波水分計等がある。
＜発明が解決しようとする問題点＞
しかしながら、上記従来装置におけるLiClデユ
ーセルは、 形状が大きく応答が遅い、 セラミツクス半導体による室温計は精度、感
度が悪い、 マイクロ波水分計は計測システムが複雑であ
る。
ーセルは、 形状が大きく応答が遅い、 セラミツクス半導体による室温計は精度、感
度が悪い、 マイクロ波水分計は計測システムが複雑であ
る。
等の問題がある。
＜問題点を解決するための手段＞
本発明は上記問題点に鑑みて成されたもので、
構成が簡単で安定な水分測定を行うことを目的と
し、その構成上の特徴は、一方の側に電極が形成
され他方の側の少なくとも一方に多孔質層が形成
された陽イオン導電性固体電解質及び陰イオン導
電性固体電解質と、前記多孔質層に形成した側を
挟んで接触させこれらイオン導電性固体電解質の
外周を気密に固定して収納し前記多孔質層が位置
する部分に流体の流入口及び排出口が形成された
筒体と、該筒体に収納された前記２種類のイオン
導電性固体電解質を所定の温度に加熱するヒータ
と、前記流体の流入口から測定流体を流入させて
前記多孔質層に前記測定流体を流通させ前記陽イ
オン導電性固体電解質と陰イオン導電性固体電解
質間に前記測定流体中の目的成分の濃度に関連し
て発生するイオンを前記電極側に移動させる手段
とを具備し、前記イオンの移動による発生する電
気信号を前記電極を介して検出するように構成し
たことを特徴とするものである。
構成が簡単で安定な水分測定を行うことを目的と
し、その構成上の特徴は、一方の側に電極が形成
され他方の側の少なくとも一方に多孔質層が形成
された陽イオン導電性固体電解質及び陰イオン導
電性固体電解質と、前記多孔質層に形成した側を
挟んで接触させこれらイオン導電性固体電解質の
外周を気密に固定して収納し前記多孔質層が位置
する部分に流体の流入口及び排出口が形成された
筒体と、該筒体に収納された前記２種類のイオン
導電性固体電解質を所定の温度に加熱するヒータ
と、前記流体の流入口から測定流体を流入させて
前記多孔質層に前記測定流体を流通させ前記陽イ
オン導電性固体電解質と陰イオン導電性固体電解
質間に前記測定流体中の目的成分の濃度に関連し
て発生するイオンを前記電極側に移動させる手段
とを具備し、前記イオンの移動による発生する電
気信号を前記電極を介して検出するように構成し
たことを特徴とするものである。
＜作用＞
陽イオン導電性固体電解質と陰イオン導電性固
体電解質の間を流体が通過する際、流体に含まれ
る２つのイオンからなる物質が導電性固体電解質
によりイオン単体に分離され、電解またはイオン
の濃度差によりがイオンが移動し電気信号が発生
する。この電気信号の強さは流体に含まれる２つ
のイオンからなる物質の量に比例する。
体電解質の間を流体が通過する際、流体に含まれ
る２つのイオンからなる物質が導電性固体電解質
によりイオン単体に分離され、電解またはイオン
の濃度差によりがイオンが移動し電気信号が発生
する。この電気信号の強さは流体に含まれる２つ
のイオンからなる物質の量に比例する。
＜実施例＞
第１図は本発明の一実施例を示すもので、例え
ば空気中に含まれる水分の量を検出する導電性固
体電解質を用いた分析装置の断面図である。図に
おいて１は陽（水素）イオン導電性固体電解質
（例えばWO3系のプロトン導電体等）、２は陰
（酸素）イオン導電性固体電解質（例えば安定化
ジルコニアやSrをドープしたLaCoO3やＹをドー
プしたZrO2等）、３は例えば陽（水素）イオン導
電性固体電解質１を多孔質としたものでこの多孔
質部を挟んで２つのイオン導電性固体電解質が接
触している。４は電極としてのパラジウム、５は
電極としての多孔質白金である。６は筒体でこの
筒体６の外壁には内部に貫通する流体流入口７、
および流体排出口８が形成さており、水素イオン
導電性固体電解質１の多孔質層がこの流体流入口
７、流体排出口８の間に位置するように配置され
ている。なお２つのイオン導電性固体電解質１，
２の外周は筒体６の内周に気密に固定されてい
る。９は電源で電極４および５にリード線１１を
介して接続され、所定の電圧が印加されている。
１０はリード線の途中に接続された電流計、１２
はイオン導電性固体電解質１，２を所定の温度
（この例では800〜1000℃）に維持するために筒体
６の外周に巻き回されたヒータ、１３はヒータ用
電源である。
ば空気中に含まれる水分の量を検出する導電性固
体電解質を用いた分析装置の断面図である。図に
おいて１は陽（水素）イオン導電性固体電解質
（例えばWO3系のプロトン導電体等）、２は陰
（酸素）イオン導電性固体電解質（例えば安定化
ジルコニアやSrをドープしたLaCoO3やＹをドー
プしたZrO2等）、３は例えば陽（水素）イオン導
電性固体電解質１を多孔質としたものでこの多孔
質部を挟んで２つのイオン導電性固体電解質が接
触している。４は電極としてのパラジウム、５は
電極としての多孔質白金である。６は筒体でこの
筒体６の外壁には内部に貫通する流体流入口７、
および流体排出口８が形成さており、水素イオン
導電性固体電解質１の多孔質層がこの流体流入口
７、流体排出口８の間に位置するように配置され
ている。なお２つのイオン導電性固体電解質１，
２の外周は筒体６の内周に気密に固定されてい
る。９は電源で電極４および５にリード線１１を
介して接続され、所定の電圧が印加されている。
１０はリード線の途中に接続された電流計、１２
はイオン導電性固体電解質１，２を所定の温度
（この例では800〜1000℃）に維持するために筒体
６の外周に巻き回されたヒータ、１３はヒータ用
電源である。
上記構成において、流体流入口７から失印方向
に空気を流入させると空気は陽（水素）イオン導
電性固体電解質で形成された多孔質層３を通過し
ていくが、空気中に含まれる水分が酸素イオン電
解質層２との境界面に接触すると電離が行われ、
水素イオンと酸素イオンに解離する。解離したイ
オンは電界が印加された電極４，５の方へそれぞ
れ移動し、これらの電極間に流れる電流の量を電
流計１０で検出する。この電流の量は空気中に含
まれる水分の量を比例する。なお、水分以外の成
分例えばN2ガスや酸素ガス（O2）として存在す
る成分は流体排出口から排出される。
に空気を流入させると空気は陽（水素）イオン導
電性固体電解質で形成された多孔質層３を通過し
ていくが、空気中に含まれる水分が酸素イオン電
解質層２との境界面に接触すると電離が行われ、
水素イオンと酸素イオンに解離する。解離したイ
オンは電界が印加された電極４，５の方へそれぞ
れ移動し、これらの電極間に流れる電流の量を電
流計１０で検出する。この電流の量は空気中に含
まれる水分の量を比例する。なお、水分以外の成
分例えばN2ガスや酸素ガス（O2）として存在す
る成分は流体排出口から排出される。
第２図は上記多孔質層とした水素イオン導電性
固体電解質と酸素イオン導電性固体電解質層との
境界面における電離が行われる状態を模式的に示
す図である。矢印方向から空気が流れてくるとそ
の空気は含まれている水分（H2O）２つのイオ
ン導電性固体電解質層が接する(イ)、(ロ)、(ハ)の個所
でH2O→2H+＋O2-に解離し、水素イオン導電性
固体電解質１側ではH-イオンが負電極４からe-
を受取つてＨとなり、この水素原子が結合して水
素分子（H2）となる。この水素分子は筒体６の
外部へ放出される。一方酸素イオン導電性固体電
解質２側ではO2-が正電極５に対してe-を放出
し、その酸素原子が結合して酸素分子（O2）と
なる。その酸素分子は筒体６の外部へ放出され
る。上記２つのイオン導電性固体電解質が解離す
る解離量（電流量）は空気が含む水分量に比例す
る。
固体電解質と酸素イオン導電性固体電解質層との
境界面における電離が行われる状態を模式的に示
す図である。矢印方向から空気が流れてくるとそ
の空気は含まれている水分（H2O）２つのイオ
ン導電性固体電解質層が接する(イ)、(ロ)、(ハ)の個所
でH2O→2H+＋O2-に解離し、水素イオン導電性
固体電解質１側ではH-イオンが負電極４からe-
を受取つてＨとなり、この水素原子が結合して水
素分子（H2）となる。この水素分子は筒体６の
外部へ放出される。一方酸素イオン導電性固体電
解質２側ではO2-が正電極５に対してe-を放出
し、その酸素原子が結合して酸素分子（O2）と
なる。その酸素分子は筒体６の外部へ放出され
る。上記２つのイオン導電性固体電解質が解離す
る解離量（電流量）は空気が含む水分量に比例す
る。
第３図は上記分析装置にバイアス電圧を印加し
ておき、空気中の水分量によつて発生する電流が
異なる状態を示すもので、曲線Ａは水分の量が多
い場合、曲線Ｂは水分の量が少ない場合を示して
いる。この様な曲線を既知の水分を含む空気であ
らかじめ作成しておき、未知の空気の電気出力と
比較することにより水分の量を測定することがで
きる。
ておき、空気中の水分量によつて発生する電流が
異なる状態を示すもので、曲線Ａは水分の量が多
い場合、曲線Ｂは水分の量が少ない場合を示して
いる。この様な曲線を既知の水分を含む空気であ
らかじめ作成しておき、未知の空気の電気出力と
比較することにより水分の量を測定することがで
きる。
第４図は他の実施例を示すもので、第１図と同
一要素には同一符号を付して重複する説明は省略
するが、２０は電極４，５にリード線１１を介し
て接続された抵抗、２１は抵抗２０の両端に接続
された電圧計である。この実施例においては電極
４，５と筒体６で囲まれた室(イ)、(ロ)を真空状態ま
たは解離すべき成分以外のガス（例えば水分の測
定に対してはN2ガス等）をバルブ２２を介して
交換可能に封入したものである。
一要素には同一符号を付して重複する説明は省略
するが、２０は電極４，５にリード線１１を介し
て接続された抵抗、２１は抵抗２０の両端に接続
された電圧計である。この実施例においては電極
４，５と筒体６で囲まれた室(イ)、(ロ)を真空状態ま
たは解離すべき成分以外のガス（例えば水分の測
定に対してはN2ガス等）をバルブ２２を介して
交換可能に封入したものである。
上記の構成によれば、流体流入口７から流入し
た空気に含まれる水分は、陽（水素）イオン導電
性固体電解質と陰（酸素）イオン導電性固体電解
質の間を通過する際イオン単体に解離される。こ
の場合２つのイオン導電性固体電解質が接触して
いる所はイオンの密度が濃くこの接触個所より離
れた所ではイオンの濃度が薄くなる。その結果２
つのイオン導電性固体電解質のそれぞれの中でイ
オン濃度の勾配が発生し、その濃度差によりイオ
ンが移動し電気信号が発生する。この電気信号を
抵抗２０の両端に設けた電圧計により検出する。
その場合、電流の強さは空気中に含まれる水分の
量に比例する。なお、室(イ)には水素、室(ロ)には酸
素が排出され、その量が増加するに従つてイオン
濃度勾配が形成されにくくなり水分計として精度
が低下するが、室(イ)、(ロ)の中のN2ガスはバルブ
２２を介して精度に影響しない程度に適宜交換す
る。
た空気に含まれる水分は、陽（水素）イオン導電
性固体電解質と陰（酸素）イオン導電性固体電解
質の間を通過する際イオン単体に解離される。こ
の場合２つのイオン導電性固体電解質が接触して
いる所はイオンの密度が濃くこの接触個所より離
れた所ではイオンの濃度が薄くなる。その結果２
つのイオン導電性固体電解質のそれぞれの中でイ
オン濃度の勾配が発生し、その濃度差によりイオ
ンが移動し電気信号が発生する。この電気信号を
抵抗２０の両端に設けた電圧計により検出する。
その場合、電流の強さは空気中に含まれる水分の
量に比例する。なお、室(イ)には水素、室(ロ)には酸
素が排出され、その量が増加するに従つてイオン
濃度勾配が形成されにくくなり水分計として精度
が低下するが、室(イ)、(ロ)の中のN2ガスはバルブ
２２を介して精度に影響しない程度に適宜交換す
る。
なお、上記実施例においては、測定対象を空気
に含まれる水分として説明したが、導電性固体電
解質を適当に選択することにより、各種の流体に
含まれる成分を選択的に分析することができる。
に含まれる水分として説明したが、導電性固体電
解質を適当に選択することにより、各種の流体に
含まれる成分を選択的に分析することができる。
＜発明の効果＞
以上、実施例とともに具体的に説明したように
本発明によれば、一方の側に電極が形成され他方
の側の少なくとも一方の多孔質層が形成された陽
イオン導電性固体電解質及び陰イオン導電性固体
電解質と、前記多孔質層に形成した側を挟んで接
触させこれら導電固体電解質の外周を気密に固定
して収納し前記多孔質層が位置する部分に流体の
流入口及び排出口が形成された筒体と、該筒体に
収納された前記２種類の導電性固体電解質を所定
の温度に加熱するヒータと、前記流体の流入口か
ら測定流体を流入させて前記多孔質層に前記測定
流体を流通させ前記陽イオン導電性固体電解質と
陰イオン導電性固体電解質間に前記測定流体中の
目的成分の濃度の関連して発生するイオンを前記
電極側に移動させる手段とを具備して、前記イオ
ンの移動により発生する電気信号を前記電極を介
して検出するように構成したので原理が単純とな
り、装置全体を小形化することが可能となり、目
的成分に対して高い選択性を有した分析装置を実
現することができる。
本発明によれば、一方の側に電極が形成され他方
の側の少なくとも一方の多孔質層が形成された陽
イオン導電性固体電解質及び陰イオン導電性固体
電解質と、前記多孔質層に形成した側を挟んで接
触させこれら導電固体電解質の外周を気密に固定
して収納し前記多孔質層が位置する部分に流体の
流入口及び排出口が形成された筒体と、該筒体に
収納された前記２種類の導電性固体電解質を所定
の温度に加熱するヒータと、前記流体の流入口か
ら測定流体を流入させて前記多孔質層に前記測定
流体を流通させ前記陽イオン導電性固体電解質と
陰イオン導電性固体電解質間に前記測定流体中の
目的成分の濃度の関連して発生するイオンを前記
電極側に移動させる手段とを具備して、前記イオ
ンの移動により発生する電気信号を前記電極を介
して検出するように構成したので原理が単純とな
り、装置全体を小形化することが可能となり、目
的成分に対して高い選択性を有した分析装置を実
現することができる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成説明図、、
第２図は２つのイオン導電性固体電解質層の境界
面で電離が行われる状態を模式的に示す図、第３
図は分析装置に印加するバイアス電圧と空気中の
水分により発生する電流の関係を示す図、第４図
は他の実施例を示す図である。 １……陽（水素）イオン導電性固体電解質、２
……陰（酸素）イオン導電性固体電解質、３……
多孔質水素イオン導電性固体電解質、４……パラ
ジウム、５……多孔質白金、６……筒体、７……
流体流入口、８……流体排出口、９……電源、１
０……電流型、１２……ヒータ。
第２図は２つのイオン導電性固体電解質層の境界
面で電離が行われる状態を模式的に示す図、第３
図は分析装置に印加するバイアス電圧と空気中の
水分により発生する電流の関係を示す図、第４図
は他の実施例を示す図である。 １……陽（水素）イオン導電性固体電解質、２
……陰（酸素）イオン導電性固体電解質、３……
多孔質水素イオン導電性固体電解質、４……パラ
ジウム、５……多孔質白金、６……筒体、７……
流体流入口、８……流体排出口、９……電源、１
０……電流型、１２……ヒータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一方の側に電極が形成され他方の側の少なく
とも一方に多孔質層が形成された陽イオン導電性
固体電解質及び陰イオン導電性固体電解質と、前
記多孔質層に形成した側を挟んで接触させこれら
イオン導電性固体電解質の外周を気密に固定して
収納し前記多孔質層が位置する部分に流体の流入
口及び排出口が形成された筒体と、該筒体に収納
された前記２種類のイオン導電性固体電解質を所
定の温度に加熱するヒータと、前記流体の流入口
から測定流体を流入させて前記多孔質層に前記測
定流体を流通させ前記陽イオン導電性固体電解質
と陰イオン導電性固体電解質間に前記測定流体中
の目的成分の濃度に関連して発生するイオンを前
記電極側に移動させる手段とを具備し、前記イオ
ンの移動により発生する電気信号を前記電極を介
して検出するように構成したことを特徴とするイ
オン導電性固体電解質を用いた分析装置。 ２ 前記イオンを移動させる手段として前記２種
類の導電性固体電解質に形成した電極間に所定の
電圧を印加する電源を備えたことを特徴とする特
許請求の範囲第(1)項記載のイオン導電性固体電解
質を用いた分析装置。 ３ 前記イオンを移動させる手段として前記２種
類のイオン固体電解質の電極を設けた側を分析さ
れるべき成分以外の真空状態で含むガスで満た
し、測定成分から解離したイオンをガスの濃淡差
を利用して移動させることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のイオン導電性固体電解質を用
いた分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60146158A JPS626152A (ja) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | イオン導電性固体電解質を用いた分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60146158A JPS626152A (ja) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | イオン導電性固体電解質を用いた分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS626152A JPS626152A (ja) | 1987-01-13 |
| JPH0552899B2 true JPH0552899B2 (ja) | 1993-08-06 |
Family
ID=15401440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60146158A Granted JPS626152A (ja) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | イオン導電性固体電解質を用いた分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS626152A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7569128B2 (en) * | 2004-12-14 | 2009-08-04 | Mocon, Inc. | Coulometric water vapor sensor |
-
1985
- 1985-07-03 JP JP60146158A patent/JPS626152A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS626152A (ja) | 1987-01-13 |
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