JPH0660884B2 - 湿度測定装置 - Google Patents
湿度測定装置Info
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- JPH0660884B2 JPH0660884B2 JP58172623A JP17262383A JPH0660884B2 JP H0660884 B2 JPH0660884 B2 JP H0660884B2 JP 58172623 A JP58172623 A JP 58172623A JP 17262383 A JP17262383 A JP 17262383A JP H0660884 B2 JPH0660884 B2 JP H0660884B2
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- oxygen ion
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- 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
- G01N27/404—Cells with anode, cathode and cell electrolyte on the same side of a permeable membrane which separates them from the sample fluid, e.g. Clark-type oxygen sensors
- G01N27/4045—Cells with anode, cathode and cell electrolyte on the same side of a permeable membrane which separates them from the sample fluid, e.g. Clark-type oxygen sensors for gases other than oxygen
-
- 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
- G01N27/4065—Circuit arrangements specially adapted therefor
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、湿度を電気的に測定する装置に関するもの
である。
である。
従来の技術 従来、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）やカルシ
ア安定化ジルコニア（ＣＳＺ）などの固体電解質を使用
して湿度を測定する装置が知られている。その一例を第
４図に示してある。ここに示す例は、ボイラ１に使用さ
れる湿度測定装置２であり、この湿度測定装置２は、ガ
スの入口３と出口４とが形成された凾体５と、この凾体
５の内部を２室に区分するジルコニア固体電解質体６を
基本構成要素とする。ジルコニア固体電解質体６の内壁
面には陰極７が、外壁面には陽極８が形成されており、
これらの電極７，８はリード線９により電圧計１０に接
続されている。
ア安定化ジルコニア（ＣＳＺ）などの固体電解質を使用
して湿度を測定する装置が知られている。その一例を第
４図に示してある。ここに示す例は、ボイラ１に使用さ
れる湿度測定装置２であり、この湿度測定装置２は、ガ
スの入口３と出口４とが形成された凾体５と、この凾体
５の内部を２室に区分するジルコニア固体電解質体６を
基本構成要素とする。ジルコニア固体電解質体６の内壁
面には陰極７が、外壁面には陽極８が形成されており、
これらの電極７，８はリード線９により電圧計１０に接
続されている。
また凾体５には、一方の部屋１１から他方の部屋１２へ
ガスを導く導管１３が設けられており、この導管１３の
途中には、ガスを吸引するポンプ１４とガス中の水蒸気
を取り除く乾燥器１５、ならびにガスを加熱するヒータ
１６が設けられている。
ガスを導く導管１３が設けられており、この導管１３の
途中には、ガスを吸引するポンプ１４とガス中の水蒸気
を取り除く乾燥器１５、ならびにガスを加熱するヒータ
１６が設けられている。
この湿度測定装置２によれば、ポンプ１４により入口３
から導入されたガスは、部屋１１に入り、乾燥器１５、
ヒータ１６を通って部屋１２に導かれ、出口４から排出
される。ガスは、乾燥器１５を通ることにより水蒸気を
吸収され、続くヒータ１６により低下したガス温度が元
に戻される。したがって、部屋１１のガスと部屋１２の
ガスとの差は、水蒸気の有無だけとなる。
から導入されたガスは、部屋１１に入り、乾燥器１５、
ヒータ１６を通って部屋１２に導かれ、出口４から排出
される。ガスは、乾燥器１５を通ることにより水蒸気を
吸収され、続くヒータ１６により低下したガス温度が元
に戻される。したがって、部屋１１のガスと部屋１２の
ガスとの差は、水蒸気の有無だけとなる。
ところで、ジルコニア固体電解質は、酸素イオンを透過
させる作用を行い、ジルコニア固体電解質体６の内外に
おける酸素分圧の差により起電力を生じる。また、この
起電力は酸素分圧のみでなく、水蒸気圧にも影響され
る。すなわち、部屋１１における酸素分圧をＰO2′、水
蒸気分圧をＰH2O′、部屋１２における酸素分圧をＰ
O2、水蒸気分圧をＰH2Oとすると、起電力Ｅは次式で表
される。
させる作用を行い、ジルコニア固体電解質体６の内外に
おける酸素分圧の差により起電力を生じる。また、この
起電力は酸素分圧のみでなく、水蒸気圧にも影響され
る。すなわち、部屋１１における酸素分圧をＰO2′、水
蒸気分圧をＰH2O′、部屋１２における酸素分圧をＰ
O2、水蒸気分圧をＰH2Oとすると、起電力Ｅは次式で表
される。
Ｅ＝RT／4F・l n(ＰO2′＋ＰH2O′）／ (ＰO2′＋ＰH2O′) …（１） ここで、Ｒは気体定数、Ｔは温度（Ｋ）、Ｆはファラデ
ィー定数である。
ィー定数である。
従来の湿度測定装置によれば、（１）式において、Ｐ
O2′＝ＰO2であり、ＰH2O＝０であるため、起電力Ｅを
測定することにより水蒸気分圧（湿度）を知ることがで
きる。
O2′＝ＰO2であり、ＰH2O＝０であるため、起電力Ｅを
測定することにより水蒸気分圧（湿度）を知ることがで
きる。
発明が解決しようとする問題点 この従来の湿度測定装置によれば、５００〜８００℃の
高温におけるガスの湿度を測定することができるもの
の、次のような問題がある。
高温におけるガスの湿度を測定することができるもの
の、次のような問題がある。
（イ）ポンプ、乾燥器などの付帯設備を必要とするた
め、コスト高となり、かつ場所をとる。
め、コスト高となり、かつ場所をとる。
（ロ）ガスが部屋１１から部屋１２に流入するのに１０
秒程かかるため、応答遅れがあり、測定に時間がかか
る。
秒程かかるため、応答遅れがあり、測定に時間がかか
る。
また従来、１つの酸素イオン透過性固体電解質を挟んで
２対の電極を設け、それぞれの電極間にそれぞれ異なる
電圧を印加し、その際に各電極間に流れる電流が湿度に
よって異なることにより、その電流差から湿度を測定す
る装置が、特開昭５３−３７０９７号公報に記載されて
いる。この装置によれば、上述したような不都合は生じ
ないが、測定精度が悪い問題があった。
２対の電極を設け、それぞれの電極間にそれぞれ異なる
電圧を印加し、その際に各電極間に流れる電流が湿度に
よって異なることにより、その電流差から湿度を測定す
る装置が、特開昭５３−３７０９７号公報に記載されて
いる。この装置によれば、上述したような不都合は生じ
ないが、測定精度が悪い問題があった。
すなわち一方の電極間には、酸素ガスがイオン化して固
体電解質の内部を移動することによる電流を測定するた
めに低電圧を印加し、また他方の電極間には、酸素ガス
と水蒸気が分解して生じた酸素との両方がイオン化して
固体電解質の内部を流れる電流を測定するために若干高
い電圧を印加するが、酸素ガスは、低電圧側の電極間だ
けでなく高電圧側の電極間においてもイオン化して固体
電解質を透過するから、低電圧側の電極間でイオン化す
るべき酸素ガスの量が少なくなり、酸素ガス濃度が低く
現れる。すなわち水蒸気は高電圧の電極側のみで分解さ
れるので、水蒸気量に応じた電流値は正確に現れるが、
所定量の測定ガス中に含まれる酸素ガスは、各電極側に
分割されてイオン化され、しかもその分割割合を知るこ
とができないので、酸素ガス濃度を正確に知ることがで
きず、結局、差を求めるための一方の電流値が不正確で
あるから、正確な湿度を測定することができないのであ
る。
体電解質の内部を移動することによる電流を測定するた
めに低電圧を印加し、また他方の電極間には、酸素ガス
と水蒸気が分解して生じた酸素との両方がイオン化して
固体電解質の内部を流れる電流を測定するために若干高
い電圧を印加するが、酸素ガスは、低電圧側の電極間だ
けでなく高電圧側の電極間においてもイオン化して固体
電解質を透過するから、低電圧側の電極間でイオン化す
るべき酸素ガスの量が少なくなり、酸素ガス濃度が低く
現れる。すなわち水蒸気は高電圧の電極側のみで分解さ
れるので、水蒸気量に応じた電流値は正確に現れるが、
所定量の測定ガス中に含まれる酸素ガスは、各電極側に
分割されてイオン化され、しかもその分割割合を知るこ
とができないので、酸素ガス濃度を正確に知ることがで
きず、結局、差を求めるための一方の電流値が不正確で
あるから、正確な湿度を測定することができないのであ
る。
この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、５
００〜８００℃の高温中の湿度でも正確に測定すること
のできる装置を提供することを目的とするものである。
００〜８００℃の高温中の湿度でも正確に測定すること
のできる装置を提供することを目的とするものである。
問題点を解決するための手段 この発明は、上記の目的を達成するために、内部を２つ
の空間に郭定しかつそれぞれの空間を形成する外側壁の
少なくとも一部分を酸素イオン透過性固体電解質で形成
した酸素イオン透過体と、前記各酸素イオン透過性固体
電解質の各空間側の内壁面に設けた陰極と、酸素イオン
透過性固体電解質の外壁面において前記２つの陰極と相
対向する位置に設けた２つの陽極と、一方の一対の陰極
および陽極の間に、酸素ガスのイオン化による拡散電流
を流しかつ水蒸気の影響を受けない範囲の電圧を印加す
る電源と、他方の一対の陰極および陽極の間に、酸素ガ
スのイオン化および水蒸気の分解による酸素のイオン化
による拡散電流を流す前記電圧より高い電圧でかつ前記
固体電解質を分解しない範囲の電圧を印加する他の電源
と、これら両一対の電極の間に流れる電流を測定してそ
の電流値の差を求めるための２つの電流計とからなり、
上記酸素イオン透過体には、２つの空間の各々に開口す
る同一形状のガス拡散律速孔を設けたことを特徴とする
ものである。
の空間に郭定しかつそれぞれの空間を形成する外側壁の
少なくとも一部分を酸素イオン透過性固体電解質で形成
した酸素イオン透過体と、前記各酸素イオン透過性固体
電解質の各空間側の内壁面に設けた陰極と、酸素イオン
透過性固体電解質の外壁面において前記２つの陰極と相
対向する位置に設けた２つの陽極と、一方の一対の陰極
および陽極の間に、酸素ガスのイオン化による拡散電流
を流しかつ水蒸気の影響を受けない範囲の電圧を印加す
る電源と、他方の一対の陰極および陽極の間に、酸素ガ
スのイオン化および水蒸気の分解による酸素のイオン化
による拡散電流を流す前記電圧より高い電圧でかつ前記
固体電解質を分解しない範囲の電圧を印加する他の電源
と、これら両一対の電極の間に流れる電流を測定してそ
の電流値の差を求めるための２つの電流計とからなり、
上記酸素イオン透過体には、２つの空間の各々に開口す
る同一形状のガス拡散律速孔を設けたことを特徴とする
ものである。
作 用 この発明の湿度測定装置では、互いに独立して設けられ
た空間のそれぞれに、酸素イオン透過性固体電解質を挟
んだ一対の電極が設けられており、またそれぞれの空間
に、それぞれのガス拡散律速孔から測定しようとするガ
スが導入される。一方の一対の電極には、酸素濃度を測
定するための低電圧を印加し、また他方の一対の電極に
は、水蒸気の分解によって生じた酸素をも含む濃度を測
定するために若干高い電圧を印加する。したがって低電
圧を印加した電極間では、酸素ガスのみがイオン化する
ことによる電流が流れ、これに対して他方の電極間に
は、酸素ガスおよび水蒸気が分解した酸素のそれぞれが
イオン化することによる電流が流れる。そしてこれらの
各電極は、互いに独立した空間に設けられた酸素イオン
透過性固体電解質を挟み、かつ独立した電源から給電さ
れているから、低電圧を印加した電極を設けてある空間
内の酸素ガスが他方の空間内に流れたり、またその空間
内の高電圧を印加した電極間で前記酸素ガスがイオン化
して流れるなどのことは生じない。すなわち酸素ガス濃
度と水蒸気濃度とを、互いに独立した空間内でかつ実質
的に同一条件下で測定するから、酸素ガス濃度を正確に
知ることができ、その結果、湿度の測定精度が向上す
る。
た空間のそれぞれに、酸素イオン透過性固体電解質を挟
んだ一対の電極が設けられており、またそれぞれの空間
に、それぞれのガス拡散律速孔から測定しようとするガ
スが導入される。一方の一対の電極には、酸素濃度を測
定するための低電圧を印加し、また他方の一対の電極に
は、水蒸気の分解によって生じた酸素をも含む濃度を測
定するために若干高い電圧を印加する。したがって低電
圧を印加した電極間では、酸素ガスのみがイオン化する
ことによる電流が流れ、これに対して他方の電極間に
は、酸素ガスおよび水蒸気が分解した酸素のそれぞれが
イオン化することによる電流が流れる。そしてこれらの
各電極は、互いに独立した空間に設けられた酸素イオン
透過性固体電解質を挟み、かつ独立した電源から給電さ
れているから、低電圧を印加した電極を設けてある空間
内の酸素ガスが他方の空間内に流れたり、またその空間
内の高電圧を印加した電極間で前記酸素ガスがイオン化
して流れるなどのことは生じない。すなわち酸素ガス濃
度と水蒸気濃度とを、互いに独立した空間内でかつ実質
的に同一条件下で測定するから、酸素ガス濃度を正確に
知ることができ、その結果、湿度の測定精度が向上す
る。
実施例 つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説明する。第
１図において、符号３１は酸素イオン透過体であり、そ
の内部に閉じられた２つの空間３６ａ，３６ｂが形成さ
れた円筒状とされている。また、この２つの空間３６
ａ，３６ｂはそれぞれ酸素イオン透過体３１に設けられ
たガス拡散律速孔３４ａ，３４ｂにより外部と連通され
ている。この２つのガス拡散律速孔３４ａ，３４ｂは、
径、長さを同じにすることが必要である。また、酸素イ
オン透過体３１は酸素イオン透過性固体電解質から形成
される。酸素イオン透過体３１としては、酸素イオン透
過性固体電解質としてのジルコニウム、ハフニウム、ト
リウムの酸化物質に、カルシウム、マグネシウムの酸化
物、またはイットリウム、イッテルビウム、ガドリニウ
ムなどの希土類の酸化物を固溶させた緻密な焼結体を用
いることができる。このうち、酸化ジルコニウム（ジル
コニア）に酸化イットリウム（イットリア）を固溶させ
たもの（イットリア安定化ジルコニア）が良く用いられ
る。
１図において、符号３１は酸素イオン透過体であり、そ
の内部に閉じられた２つの空間３６ａ，３６ｂが形成さ
れた円筒状とされている。また、この２つの空間３６
ａ，３６ｂはそれぞれ酸素イオン透過体３１に設けられ
たガス拡散律速孔３４ａ，３４ｂにより外部と連通され
ている。この２つのガス拡散律速孔３４ａ，３４ｂは、
径、長さを同じにすることが必要である。また、酸素イ
オン透過体３１は酸素イオン透過性固体電解質から形成
される。酸素イオン透過体３１としては、酸素イオン透
過性固体電解質としてのジルコニウム、ハフニウム、ト
リウムの酸化物質に、カルシウム、マグネシウムの酸化
物、またはイットリウム、イッテルビウム、ガドリニウ
ムなどの希土類の酸化物を固溶させた緻密な焼結体を用
いることができる。このうち、酸化ジルコニウム（ジル
コニア）に酸化イットリウム（イットリア）を固溶させ
たもの（イットリア安定化ジルコニア）が良く用いられ
る。
酸素イオン透過体３１の２つの空間３６ａ，３６ｂの内
壁面の各々には陰極３２ａ，３２ｂが設けられている。
この陰極３２ａ，３２ｂの材料としては、白金、パラジ
ウム、銀等を用いることができる。また、酸素イオン透
過体３１へ陰極３２ａ，３２ｂを形成するには、電極材
料の粉末をペースト状にして酸素イオン透過体３１上に
塗布し焼付ける、あるいはこれらの材料をスパッタリン
グ、真空蒸着、化学メッキ等により付着させることによ
り行う。
壁面の各々には陰極３２ａ，３２ｂが設けられている。
この陰極３２ａ，３２ｂの材料としては、白金、パラジ
ウム、銀等を用いることができる。また、酸素イオン透
過体３１へ陰極３２ａ，３２ｂを形成するには、電極材
料の粉末をペースト状にして酸素イオン透過体３１上に
塗布し焼付ける、あるいはこれらの材料をスパッタリン
グ、真空蒸着、化学メッキ等により付着させることによ
り行う。
また、酸素イオン透過体３１の外壁面において、前記陰
極３２ａ，３２ｂと相対向する位置にはそれぞれ陽極３
３ａ，３３ｂが形成されている。この陽極３３ａ，３３
ｂの材料、形成法は上記陰極３２ａ，３２ｂの場合と同
じである。
極３２ａ，３２ｂと相対向する位置にはそれぞれ陽極３
３ａ，３３ｂが形成されている。この陽極３３ａ，３３
ｂの材料、形成法は上記陰極３２ａ，３２ｂの場合と同
じである。
３５は蓋体であり、この蓋体３５と酸素イオン透過体３
１により２つの空間３６ａ，３６ｂが郭定される。この
蓋体３５のに材質は、酸素イオン透過体３１と同じであ
ることが望ましいが、熱膨張係数が近い他のセラミッ
ク、例えばアルミナ、ムライト、ホルステライトでもよ
い。また、蓋体３５には、４つの電極取出口４１ａ，４
１ｂ，４１ｃ，４１ｄが設けられており、蓋体３５はガ
ラス４２により酸素イオン透過体３１に固着されてい
る。
１により２つの空間３６ａ，３６ｂが郭定される。この
蓋体３５のに材質は、酸素イオン透過体３１と同じであ
ることが望ましいが、熱膨張係数が近い他のセラミッ
ク、例えばアルミナ、ムライト、ホルステライトでもよ
い。また、蓋体３５には、４つの電極取出口４１ａ，４
１ｂ，４１ｃ，４１ｄが設けられており、蓋体３５はガ
ラス４２により酸素イオン透過体３１に固着されてい
る。
上記陰極３２ａ，３２ｂと陽極３３ａ，３３ｂとは白金
などからなるリード線３７により電源３８ａ，３８ｂに
接続される。このとき陰極３２ａは電源３８ａの陰極
に、陽極３３ａは電源３８ａの陽極に接続され、陰極３
２ｂは電源３８ｂの陰極に、陽極３３ｂは電源３８ｂの
陽極に接続される。
などからなるリード線３７により電源３８ａ，３８ｂに
接続される。このとき陰極３２ａは電源３８ａの陰極
に、陽極３３ａは電源３８ａの陽極に接続され、陰極３
２ｂは電源３８ｂの陰極に、陽極３３ｂは電源３８ｂの
陽極に接続される。
また、上記電極の間に流れる限界電流を測定するための
電流計３９ａ，３９ｂが設けられている。
電流計３９ａ，３９ｂが設けられている。
かかる湿度測定装置は次のようにして製造することがで
きる。
きる。
ジルコニアとイットリアなどからなる原材料粉末を、金
型で第１図に示す如く内部に２室３６ａ，３６ｂを有す
る略円筒状に加圧成形し、次いでドリル加工によりガス
拡散律速孔３４ａ，３４ｂを開ける。なお、このガス拡
散律速孔３４ａ，３４ｂは、成形時に高温で焼失する細
い棒を埋め込むことにより形成してもよく、また、焼成
後穿孔してもよい。その後、１５００℃以上で焼成する
ことにより酸素イオン透過体３１を得る。
型で第１図に示す如く内部に２室３６ａ，３６ｂを有す
る略円筒状に加圧成形し、次いでドリル加工によりガス
拡散律速孔３４ａ，３４ｂを開ける。なお、このガス拡
散律速孔３４ａ，３４ｂは、成形時に高温で焼失する細
い棒を埋め込むことにより形成してもよく、また、焼成
後穿孔してもよい。その後、１５００℃以上で焼成する
ことにより酸素イオン透過体３１を得る。
次に、酸素イオン透過体３１の内外壁面に、スパッタリ
ング、電気メッキ等により電極３２ａ，３２ｂ，３３
ａ，３３ｂを形成する。次いで、上記電極の各々に白金
等からなるリード線３７を熱圧着する。
ング、電気メッキ等により電極３２ａ，３２ｂ，３３
ａ，３３ｂを形成する。次いで、上記電極の各々に白金
等からなるリード線３７を熱圧着する。
続いて、４つの電極取出口４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４
１ｄを有する蓋体３５を被せ、軟化点が８００℃以上の
ガラス４２を用い，酸素イオン透過体３１と蓋体３５と
を封着するとともに、電極取出口４１ａ，４１ｂ，４１
ｃ，４１ｄもガラスによって封着する。このようにし
て、湿度測定装置を製造することができる。
１ｄを有する蓋体３５を被せ、軟化点が８００℃以上の
ガラス４２を用い，酸素イオン透過体３１と蓋体３５と
を封着するとともに、電極取出口４１ａ，４１ｂ，４１
ｃ，４１ｄもガラスによって封着する。このようにし
て、湿度測定装置を製造することができる。
かかる湿度測定装置により湿度を求めるには、一方の電
極３２ａ，３３ａ間に第１の一定電圧を印加して酸素ガ
ス濃度に比例した第１の限界電流を測定し、また他の電
極３２ｂ，３３ｂ間に第１の一定電圧とは異なる第２の
一定電圧を印加して第２の限界電流を測定する。そし
て、この第１の限界電流と第２の限界電流との電流差が
湿度に比例することを利用して、予め求められた上記電
流差と水蒸気濃度との関係から湿度を求める。
極３２ａ，３３ａ間に第１の一定電圧を印加して酸素ガ
ス濃度に比例した第１の限界電流を測定し、また他の電
極３２ｂ，３３ｂ間に第１の一定電圧とは異なる第２の
一定電圧を印加して第２の限界電流を測定する。そし
て、この第１の限界電流と第２の限界電流との電流差が
湿度に比例することを利用して、予め求められた上記電
流差と水蒸気濃度との関係から湿度を求める。
この原理を第２図、第３図を用いて説明する。
前述したイットリアで安定化したジルコニアを挟んで電
極を取り付け、これを５００℃以上の一定温度に保持
し、その電極の間に０〜２Ｖの電圧を走印すると第２図
に示すような電流が流れる。第２図からも判るように、
ある電圧以上では電流が一定となる領域（α）が現れ、
さらに、電圧が上昇すると電流も増加し、その後再び電
流が一定となる領域（β）が現れる。この第１回目の一
定電流（限界電流）から第２回目の一定電流への電流の
増加は、本発明者等により第３図に示す如く水蒸気量に
比例していることが確かめられた。
極を取り付け、これを５００℃以上の一定温度に保持
し、その電極の間に０〜２Ｖの電圧を走印すると第２図
に示すような電流が流れる。第２図からも判るように、
ある電圧以上では電流が一定となる領域（α）が現れ、
さらに、電圧が上昇すると電流も増加し、その後再び電
流が一定となる領域（β）が現れる。この第１回目の一
定電流（限界電流）から第２回目の一定電流への電流の
増加は、本発明者等により第３図に示す如く水蒸気量に
比例していることが確かめられた。
そこで、まず（α）の領域において適当な第１の一定電
流を設定し、または（β）領域において適当な第２の一
定電圧を測定し、これらの電圧をそれぞれ印加して測定
した第１の限界電流と第２の限界電流との差から、例え
ば第３図に示す関係に基づき水蒸気濃度が求められる。
なお、第３図は測定温度が７００℃、第１の一定電圧が
０．７Ｖ、第２の一定電圧が１．２Ｖのときの水蒸気濃
度と電流差との関係を示す。
流を設定し、または（β）領域において適当な第２の一
定電圧を測定し、これらの電圧をそれぞれ印加して測定
した第１の限界電流と第２の限界電流との差から、例え
ば第３図に示す関係に基づき水蒸気濃度が求められる。
なお、第３図は測定温度が７００℃、第１の一定電圧が
０．７Ｖ、第２の一定電圧が１．２Ｖのときの水蒸気濃
度と電流差との関係を示す。
上記の（α）領域および（β）領域を生じさせる電圧
は、測定時の温度によって若干異なるが、（α）領域と
しては、０．２５〜０．９Ｖ、（β）領域としては１．
１〜１．５Ｖが適当である。
は、測定時の温度によって若干異なるが、（α）領域と
しては、０．２５〜０．９Ｖ、（β）領域としては１．
１〜１．５Ｖが適当である。
したがって第１図に示す湿度測定装置では、電極３２
ａ，３３ａ間に上記（α）領域にある第１の一定電圧を
印加すると同時に、電極３２ｂ，３３ｂ間に上記（β）
領域にある第２の一定電圧を印加することにより、それ
ぞれに流れる限界電流が瞬時に測定でき、その限界電流
の差から第３図の関係により即座に湿度を求めることが
できる。なお、本装置を第３図の関係が予め記憶された
換算器またはマイコン等に接続することにより、瞬時に
湿度をデジタル表示することができる。
ａ，３３ａ間に上記（α）領域にある第１の一定電圧を
印加すると同時に、電極３２ｂ，３３ｂ間に上記（β）
領域にある第２の一定電圧を印加することにより、それ
ぞれに流れる限界電流が瞬時に測定でき、その限界電流
の差から第３図の関係により即座に湿度を求めることが
できる。なお、本装置を第３図の関係が予め記憶された
換算器またはマイコン等に接続することにより、瞬時に
湿度をデジタル表示することができる。
発明の効果 以上の説明から明らかなようにこの発明の湿度測定装置
によれば、酸素イオン透過性固体電解質に一対の電極を
取り付けたセンサを、被測定ガスが同一条件で供給され
る互いに独立した空間の内部に設け、かつそれぞれに独
立した電源から電圧を印加する構成としたので、低電圧
を印加した電極側でイオン化されるべき酸素ガスが他方
の電極側に分割されてイオン化されることがなく、した
がって酸素ガス濃度を正確に測定するために、これに基
づいた温度測定精度が従来なく向上する。またこの発明
の装置では、湿度を瞬時に測定することができるととも
に、ポンプ、乾燥器等の付帯設備を必要とせず、非常に
コンパクト化されていて、取扱いが容易であり、かつ大
幅なコスト低減が図れる等，実用上優れた効果を奏す
る。
によれば、酸素イオン透過性固体電解質に一対の電極を
取り付けたセンサを、被測定ガスが同一条件で供給され
る互いに独立した空間の内部に設け、かつそれぞれに独
立した電源から電圧を印加する構成としたので、低電圧
を印加した電極側でイオン化されるべき酸素ガスが他方
の電極側に分割されてイオン化されることがなく、した
がって酸素ガス濃度を正確に測定するために、これに基
づいた温度測定精度が従来なく向上する。またこの発明
の装置では、湿度を瞬時に測定することができるととも
に、ポンプ、乾燥器等の付帯設備を必要とせず、非常に
コンパクト化されていて、取扱いが容易であり、かつ大
幅なコスト低減が図れる等，実用上優れた効果を奏す
る。
第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図は酸
素イオン透過性固体電解質に一対の電極を取り付けたセ
ンサにおける印加電圧と電流値との関係を示す線図、第
３図は電流差と水蒸気濃度との関係を示す線図、第４図
は従来の湿度測定装置の断面図である。 ３１……酸素イオン透過体、３２ａ，３２ｂ……陰極、
３３ａ，３３ｂ……陽極、３４ａ，３４ｂ……ガス拡散
律速孔、３６ａ，６ｂ……空間、３８ａ，３８ｂ……電
源、３９ａ，３９ｂ……電流計。
素イオン透過性固体電解質に一対の電極を取り付けたセ
ンサにおける印加電圧と電流値との関係を示す線図、第
３図は電流差と水蒸気濃度との関係を示す線図、第４図
は従来の湿度測定装置の断面図である。 ３１……酸素イオン透過体、３２ａ，３２ｂ……陰極、
３３ａ，３３ｂ……陽極、３４ａ，３４ｂ……ガス拡散
律速孔、３６ａ，６ｂ……空間、３８ａ，３８ｂ……電
源、３９ａ，３９ｂ……電流計。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 7235−2Ｊ Ｇ０１Ｎ 27/46 ３２５ Ｎ 7235−2Ｊ ３２５ Ｈ 7363−2Ｊ ３２７ Ｅ
Claims (1)
- 【請求項１】内部を２つの空間に郭定しかつそれぞれの
空間を形成する外側壁の少なくとも一部分を酸素イオン
透過性固体電解質で形成した酸素イオン透過体と、 前記各酸素イオン透過性固体電解質の各空間側の内壁面
に設けた陰極と、 酸素イオン透過性固体電解質の外壁面において前記２つ
の陰極と相対向する位置に設けた２つの陽極と、 一方の一対の陰極および陽極の間に、酸素ガスのイオン
化による拡散電流を流しかつ水蒸気の影響を受けない範
囲の電圧を印加する電源と、 他方の一対の陰極および陽極の間に、酸素ガスのイオン
化および水蒸気の分解による酸素のイオン化による拡散
電流を流す前記電圧より高い電圧でかつ前記固体電解質
を分解しない範囲の電圧を印加する他の電源と、 これら両一対の電極の間に流れる電流を測定してその電
流値の差を求めるための２つの電流計とからなり、 上記酸素イオン透過体には、２つの空間の各々に開口す
る同一形状のガス拡散律速孔を設けたことを特徴とする
湿度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58172623A JPH0660884B2 (ja) | 1983-09-19 | 1983-09-19 | 湿度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58172623A JPH0660884B2 (ja) | 1983-09-19 | 1983-09-19 | 湿度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6064243A JPS6064243A (ja) | 1985-04-12 |
| JPH0660884B2 true JPH0660884B2 (ja) | 1994-08-10 |
Family
ID=15945304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58172623A Expired - Lifetime JPH0660884B2 (ja) | 1983-09-19 | 1983-09-19 | 湿度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0660884B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009298657A (ja) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Toyota Motor Corp | 改質システム |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62150151A (ja) * | 1985-12-24 | 1987-07-04 | Fujikura Ltd | 気体濃度測定方法 |
| JPS6326568A (ja) * | 1986-07-18 | 1988-02-04 | Chino Corp | ガス濃度センサ |
| JPH0664005B2 (ja) * | 1986-07-18 | 1994-08-22 | 株式会社チノー | 複合ガスセンサ |
| JPH0676990B2 (ja) * | 1986-09-30 | 1994-09-28 | 日本碍子株式会社 | 高温ガス中の二酸化炭素および水分測定装置 |
| JPS6412362A (en) * | 1987-07-06 | 1989-01-17 | Canon Kk | Electronic equipment |
| JPS6438645A (en) * | 1987-08-04 | 1989-02-08 | Fujikura Ltd | Method for measuring concentration of gas |
| IT1267582B1 (it) * | 1994-09-09 | 1997-02-07 | Zanussi Grandi Impianti Spa | Forno dotato di dispositivo perfezionato di misura dell'umidita' |
| JP5021697B2 (ja) * | 2009-06-05 | 2012-09-12 | 日本特殊陶業株式会社 | ガス濃度湿度検出装置 |
| JP2013250164A (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-12 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ制御装置 |
| JP7407008B2 (ja) * | 2020-02-10 | 2023-12-28 | ローム株式会社 | ガス濃度測定システム及びガス濃度測定方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2631819A1 (de) * | 1976-07-15 | 1978-01-19 | Bbc Brown Boveri & Cie | Verfahren und vorrichtung zum bestimmen des gehaltes an molekularem und/oder gebundenem sauerstoff in gasen |
-
1983
- 1983-09-19 JP JP58172623A patent/JPH0660884B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009298657A (ja) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Toyota Motor Corp | 改質システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6064243A (ja) | 1985-04-12 |
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