JPS6064243A - 湿度測定装置 - Google Patents
湿度測定装置Info
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- JPS6064243A JPS6064243A JP58172623A JP17262383A JPS6064243A JP S6064243 A JPS6064243 A JP S6064243A JP 58172623 A JP58172623 A JP 58172623A JP 17262383 A JP17262383 A JP 17262383A JP S6064243 A JPS6064243 A JP S6064243A
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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
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- 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
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、湿度測定方法およびその方法を実施するため
の湿度測定装置に関する。
の湿度測定装置に関する。
湿度センサとしては、感湿高分子を用い吸湿により電気
抵抗が変化する性質を利用した高分子センサ、ＴｉＯ２
Ｕ ｒ ＯｓやＴｉＯ２−ＭｇＣｒ０４を主成分とした
セラミック感湿センサ、吸湿による電気容量変化を利用
するキャパシタンスセンサ、サーミスタを利用し、水蒸
気の量に対応する空気の熱伝導度の変化を測るセンサ等
が知られ°ζいるが、これらはいずれも２００°Ｃ程度
までの湿度しか測定できず、数百度〜８００℃という高
温ガスの湿度を測ることができなかった。このため、例
えばボイラ等のように高温となる場所の湿度を測定する
ことは上記センサでは困難であった。
抵抗が変化する性質を利用した高分子センサ、ＴｉＯ２
Ｕ ｒ ＯｓやＴｉＯ２−ＭｇＣｒ０４を主成分とした
セラミック感湿センサ、吸湿による電気容量変化を利用
するキャパシタンスセンサ、サーミスタを利用し、水蒸
気の量に対応する空気の熱伝導度の変化を測るセンサ等
が知られ°ζいるが、これらはいずれも２００°Ｃ程度
までの湿度しか測定できず、数百度〜８００℃という高
温ガスの湿度を測ることができなかった。このため、例
えばボイラ等のように高温となる場所の湿度を測定する
ことは上記センサでは困難であった。
かかる対策の一つとして、第１図に示す湿度測定装置が
提案されている。
提案されている。
この従来の湿度測定装置を第１図に基づき説明する。図
中、■は例えばボイラで、このボイラ１の内外を貫通し
て湿度測定装置２が取り付けられている。湿度測定装置
２は、ガスの入口３と出口４が形成された画体５と、こ
の画体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１
０に接続されている。
中、■は例えばボイラで、このボイラ１の内外を貫通し
て湿度測定装置２が取り付けられている。湿度測定装置
２は、ガスの入口３と出口４が形成された画体５と、こ
の画体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１
０に接続されている。
また、画体５には、一方の部屋１１から他方の部屋１２
ヘガスを導く導管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。
ヘガスを導く導管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■５、ヒ
ータ１６を通って部屋１２に導びかれ、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。
ら導入されたガスは、部屋１１に入り、乾燥器■５、ヒ
ータ１６を通って部屋１２に導びかれ、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。
従って、部屋１１のガスと部屋１２のガスの差は、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
体電解室体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におりる酸
素分圧をＰｏ 、 ’、水蒸気分圧をＰ ）ｎｏ ’部
屋１２における酸素分圧をＰｏ７、水蒸気分圧をＰ Ｈ
２ｃ）とすると、起電力Ｅは次式で表される。
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
体電解室体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におりる酸
素分圧をＰｏ 、 ’、水蒸気分圧をＰ ）ｎｏ ’部
屋１２における酸素分圧をＰｏ７、水蒸気分圧をＰ Ｈ
２ｃ）とすると、起電力Ｅは次式で表される。
Ｅ ＝ ＲＴ／ ４Ｆ−７！ｎ （ＰＯ２’ ＋ ＰＩ
Ｉ２ ｏ’） ／（ＰＯ２＋ Ｐｔ１２ ｏ ） ・・・・（１） ここで、Ｒ気体定数、Ｔは温度（’Ｋ）、Ｆはファラデ
一定数である。
Ｉ２ ｏ’） ／（ＰＯ２＋ Ｐｔ１２ ｏ ） ・・・・（１） ここで、Ｒ気体定数、Ｔは温度（’Ｋ）、Ｆはファラデ
一定数である。
従来の湿度測定装置によれば、（１）式において、Ｐｏ
２’−Ｐｏ２であり、Ｐ）−１１０＝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（温度）を知
ることができる。
２’−Ｐｏ２であり、Ｐ）−１１０＝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（温度）を知
ることができる。
この従来の湿度測定装置によれば、５００〜８００°Ｃ
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。
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。
（イ）ポンプ、乾燥器等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。
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、応答が遅れ、測定に時間がかかる。
秒程かかるため、応答が遅れ、測定に時間がかかる。
本発明は、上記従来技術の不具合を解消するためになさ
れたもので、５００〜８００℃の高温ガス中の湿度を瞬
時に測定できる低度な湿度測定方法とその装置を提供す
ることを目的とする。
れたもので、５００〜８００℃の高温ガス中の湿度を瞬
時に測定できる低度な湿度測定方法とその装置を提供す
ることを目的とする。
かかる目的は、本発明によれば、閉じられた空間を郭定
する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、この酸素イオン透過
体の内壁面に設りた陰極と、この酸素イオン透過体の外
壁面のおいてこの陰極と相対向する位置に設けた陽極と
、 これら両電極の間に電圧を印加する電源と、これら両電
極の間に流れる電流を測定する電流ａ１とからなり、上
記酸素イオン透過体にガス拡１１に律速孔が設ＬＪられ
た酸素濃度センサを用いる湿度測定方法であって、 この酸素濃度センサに第１の一定電圧を印加して、酸素
濃度に比例した第１の限界電流を判り、次いで、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
界電流を測り、この第１の限界電流と第２の限界電流の
電流差から湿度をめる湿度測定方法によって達成される
。・・・ （第１の発明） また、かかる目的は、本考案によれば、閉じられた空間
を郭定する壁の少なくとも一部分をＭ−Ｔイオン透過性
固体電解質で形成した酸素イメン透過体と、 この酸素イオン透過体の内壁面に設りた陰極と、この酸
素イオン透過体の外壁面のおいてこの陰極と相対向する
位置に設けた陽極と、 これら両電極の間に電圧を印加する電源と、これら両電
極の間に流れる電流を測定する電流針とからなり、上記
酸素イオン透過体にガス拡散律速孔が設けられた酸素濃
度センサを用いる湿度測定方法であって、 全く同質、同形状の２個の酸素濃度センサを近接して設
け、第１の酸素濃度センサに第１の一定電圧を印加して
、酸素濃度に比例した限界電流を測ると共に、第２の酸
素濃度センサに第１の一定電圧とは異なる第２の一定電
圧を印加して限界電流を測り、この限界電流の電流差か
ら湿度をめる湿度測定方法によって達成される。・・・
（第２の発明） 更に、かかる目的は、本発明によれば、閉じられた空間
を郭定する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、 この酸素イオン透過体の２つの空間の各々の内壁面に設
けた陰極と、 この酸素イオン透過体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＆Ｊた２つの陽極と、これら両電
極の間に重圧を印可する２つの電源と、 これら両電極の間に流れる電流を測定する２つの電流針
とからなり、 上記酸素イオン透過体には、２つの空間の各々ち開口す
る同一形状のガス拡散律速孔を設りた湿度測定装置によ
って達成される。・・・ （第３の発明） なお、」−記第１の発明と第２図の発明は特許法第３８
条但し書１号の関係にあり、第２の発明と第３の発明と
第３の発明は、同３号の関係にある。
する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、この酸素イオン透過
体の内壁面に設りた陰極と、この酸素イオン透過体の外
壁面のおいてこの陰極と相対向する位置に設けた陽極と
、 これら両電極の間に電圧を印加する電源と、これら両電
極の間に流れる電流を測定する電流ａ１とからなり、上
記酸素イオン透過体にガス拡１１に律速孔が設ＬＪられ
た酸素濃度センサを用いる湿度測定方法であって、 この酸素濃度センサに第１の一定電圧を印加して、酸素
濃度に比例した第１の限界電流を判り、次いで、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
界電流を測り、この第１の限界電流と第２の限界電流の
電流差から湿度をめる湿度測定方法によって達成される
。・・・ （第１の発明） また、かかる目的は、本考案によれば、閉じられた空間
を郭定する壁の少なくとも一部分をＭ−Ｔイオン透過性
固体電解質で形成した酸素イメン透過体と、 この酸素イオン透過体の内壁面に設りた陰極と、この酸
素イオン透過体の外壁面のおいてこの陰極と相対向する
位置に設けた陽極と、 これら両電極の間に電圧を印加する電源と、これら両電
極の間に流れる電流を測定する電流針とからなり、上記
酸素イオン透過体にガス拡散律速孔が設けられた酸素濃
度センサを用いる湿度測定方法であって、 全く同質、同形状の２個の酸素濃度センサを近接して設
け、第１の酸素濃度センサに第１の一定電圧を印加して
、酸素濃度に比例した限界電流を測ると共に、第２の酸
素濃度センサに第１の一定電圧とは異なる第２の一定電
圧を印加して限界電流を測り、この限界電流の電流差か
ら湿度をめる湿度測定方法によって達成される。・・・
（第２の発明） 更に、かかる目的は、本発明によれば、閉じられた空間
を郭定する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、 この酸素イオン透過体の２つの空間の各々の内壁面に設
けた陰極と、 この酸素イオン透過体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＆Ｊた２つの陽極と、これら両電
極の間に重圧を印可する２つの電源と、 これら両電極の間に流れる電流を測定する２つの電流針
とからなり、 上記酸素イオン透過体には、２つの空間の各々ち開口す
る同一形状のガス拡散律速孔を設りた湿度測定装置によ
って達成される。・・・ （第３の発明） なお、」−記第１の発明と第２図の発明は特許法第３８
条但し書１号の関係にあり、第２の発明と第３の発明と
第３の発明は、同３号の関係にある。
従って、第２の発明か特定発明である。
次に、本発明の実施例について図面を参考にして説明す
る。
る。
第２図は、第１の発明に使用する酸素濃度センサの一例
を示す断面図、第３図は同斜視図、第４図は酸素濃度セ
ンサにおける印加電圧と電流値の関係を示すグラフ、第
５図は電流差と水蒸気濃度の関係を示すグラフである。
を示す断面図、第３図は同斜視図、第４図は酸素濃度セ
ンサにおける印加電圧と電流値の関係を示すグラフ、第
５図は電流差と水蒸気濃度の関係を示すグラフである。
第２図、第３図において、２１ば酸素イオン透過体であ
り、酸素イオン透過性固定型ｗ？質である酸化ジルコニ
ウムに酸化イソＩ・リウムを固溶さ−Ｕたもの（（Ｚｒ
Ｏ２）ｏ、９ ・（Ｙ ２０ ｓ ）ｏ、＋ ：］から
なる。この酸素イオン透過体２１の上面にはスパッタリ
ング法により円板状の陰極２２が形成され、またこの陰
極２２に対応する酸素イオン透過体２１の下面には同様
にして陽極２３が形成されている。この陰極２２と陽極
２３は白金からなる。また、酸素イオン透過体２１上に
は、上部に酸素ガス拡散用のガス拡散律速孔２４が設け
られた断面逆Ｕ字状の円筒状の蓋体２５がガラスにより
固着され、この蓋体２５と酸素イオン透過体２１により
、内部に空間２６が形成されている。さらに、陰極２２
はリード線２７により電源２８の陰極に、陽極２３は、
リード線２７により電極２８の陽極にそれぞれ接続され
ており、この電気回路中には上記電極間に流れる限界電
流を測定するだめの電流計２９と電圧計３０が接続され
ている。
り、酸素イオン透過性固定型ｗ？質である酸化ジルコニ
ウムに酸化イソＩ・リウムを固溶さ−Ｕたもの（（Ｚｒ
Ｏ２）ｏ、９ ・（Ｙ ２０ ｓ ）ｏ、＋ ：］から
なる。この酸素イオン透過体２１の上面にはスパッタリ
ング法により円板状の陰極２２が形成され、またこの陰
極２２に対応する酸素イオン透過体２１の下面には同様
にして陽極２３が形成されている。この陰極２２と陽極
２３は白金からなる。また、酸素イオン透過体２１上に
は、上部に酸素ガス拡散用のガス拡散律速孔２４が設け
られた断面逆Ｕ字状の円筒状の蓋体２５がガラスにより
固着され、この蓋体２５と酸素イオン透過体２１により
、内部に空間２６が形成されている。さらに、陰極２２
はリード線２７により電源２８の陰極に、陽極２３は、
リード線２７により電極２８の陽極にそれぞれ接続され
ており、この電気回路中には上記電極間に流れる限界電
流を測定するだめの電流計２９と電圧計３０が接続され
ている。
かかる酸素濃度センサを用いて湿度をめるには、まずこ
の酸素濃度センサに第１の一定電圧を印加して酸素濃度
に比例した第１の限界電流を測り、次いで、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
流を測る。そして、この第１の限界電流と第２の限界電
流の電流差が湿度に比例することを利用して、予めめら
れた上記電流差と水蒸気濃度の関係から湿度をめる。
の酸素濃度センサに第１の一定電圧を印加して酸素濃度
に比例した第１の限界電流を測り、次いで、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
流を測る。そして、この第１の限界電流と第２の限界電
流の電流差が湿度に比例することを利用して、予めめら
れた上記電流差と水蒸気濃度の関係から湿度をめる。
この原理を第４図、第５図を用いて説明する。
上記酸素濃度センサをヒータ等を用いて５００℃以上の
一定温度に保持し、電極に一定の周波数で０〜数■の電
圧を印ＩＩＪすると、電圧に対し第４図に示すような電
流が流れる。なお、第４図は酸素濃度センサの温度が７
００°Ｃ１測定周波数１ｍＨｚ、印加電圧０〜２■の例
を示す。第４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１回目の一定電流（限界電流）か
ら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５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。
一定温度に保持し、電極に一定の周波数で０〜数■の電
圧を印ＩＩＪすると、電圧に対し第４図に示すような電
流が流れる。なお、第４図は酸素濃度センサの温度が７
００°Ｃ１測定周波数１ｍＨｚ、印加電圧０〜２■の例
を示す。第４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１回目の一定電流（限界電流）か
ら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５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
圧を設定し、または（β）領域において適当な第２の一
定電圧を設定し、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の限界電流の差から、例えば
第５図に示す関係に基づき水蒸気濃度がめられる。なお
、第５図は酸素センサの温度が７００℃、第１の一定電
圧０゜７Ｖ、第２の一定電圧を１．２■としたときの水
蒸気濃度と電流差の関係を示す。
圧を設定し、または（β）領域において適当な第２の一
定電圧を設定し、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の限界電流の差から、例えば
第５図に示す関係に基づき水蒸気濃度がめられる。なお
、第５図は酸素センサの温度が７００℃、第１の一定電
圧０゜７Ｖ、第２の一定電圧を１．２■としたときの水
蒸気濃度と電流差の関係を示す。
上記（α）領域、（β）領域は、酸素濃度センサの温度
等により若干具なるが、（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。
等により若干具なるが、（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。
第１の発明に係る湿度測定方法は、一つの酸素センサを
用い、まず第１の一定電圧を、例えば０゜７Ｖを印加し
て第１の限界電流をはかり、続いて直く第２の一定電圧
、例えば１．２ Ｖを印可して第２の限界電流を測り、
この第１の限界電流と第２の限界電流の電流差から第５
図の関係に基づき水蒸気濃度、すなわち、湿度をめる。
用い、まず第１の一定電圧を、例えば０゜７Ｖを印加し
て第１の限界電流をはかり、続いて直く第２の一定電圧
、例えば１．２ Ｖを印可して第２の限界電流を測り、
この第１の限界電流と第２の限界電流の電流差から第５
図の関係に基づき水蒸気濃度、すなわち、湿度をめる。
なお、第５図の関係は予め換算器、マイコン等にいれて
おくことにより、即座に湿度をめることができる。
おくことにより、即座に湿度をめることができる。
第１図の発明は、一つの酸素濃度センサしか用いないた
め、従来のものに比べ応答性の点では若干の優位性しか
ないが、ポンプ、乾燥器等の付帯設備を必要としないた
め、コンパクト化が図れ、大幅なコスト低減が図れる。
め、従来のものに比べ応答性の点では若干の優位性しか
ないが、ポンプ、乾燥器等の付帯設備を必要としないた
め、コンパクト化が図れ、大幅なコスト低減が図れる。
次に、第２の発明に係る湿度測定ノコ法について説明す
る。
る。
第２の発明は、酸素濃度センサを利用する点、原理等は
第１の発明と肴≧く同しであり、異なる点は、第１の発
明が酸素濃度センサを１個しか使用しないのに対し、第
２の発明では２個の酸素濃度センサを用いる点にある。
第１の発明と肴≧く同しであり、異なる点は、第１の発
明が酸素濃度センサを１個しか使用しないのに対し、第
２の発明では２個の酸素濃度センサを用いる点にある。
すなわち、第２の発明では、第１の酸素濃度センサに上
記（α）領域にある第１の一定電圧を印可すると同時に
、第２の酸素濃度センサに（β）領域にある第２の一定
電圧を印加するものであり、それぞれに流れる限界電流
の差から第５図に基づく関係により湿度をめるものであ
る。 この第２の発明によれば、２個の酸素濃度センサ
を用いるため、瞬時に電流差、ひいては湿度をめること
ができる。また、この方法によれば、ポンプ、乾燥器等
の付帯設備を必要としないため、コンパクト化され、大
幅なコスト低減が図れる。
記（α）領域にある第１の一定電圧を印可すると同時に
、第２の酸素濃度センサに（β）領域にある第２の一定
電圧を印加するものであり、それぞれに流れる限界電流
の差から第５図に基づく関係により湿度をめるものであ
る。 この第２の発明によれば、２個の酸素濃度センサ
を用いるため、瞬時に電流差、ひいては湿度をめること
ができる。また、この方法によれば、ポンプ、乾燥器等
の付帯設備を必要としないため、コンパクト化され、大
幅なコスト低減が図れる。
次に、第３の発明に係る湿度測定装置について図面を参
考にして説明する。
考にして説明する。
第６図は第３の発明の一実施例を示す湿度測定装置の断
面図である。
面図である。
第６図において、３１は酸素イオン透過体であり、内部
に閉じられた２つの空間３（ｉａ、３ ｆｉ ｂ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に設りられ
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、長さを同し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ア、ハフニウム、セリ
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゛、またはイツトリウム、インテルビウム、
ガドリニウム等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
ムに酸化イツトリウムを固溶させたものが良く用いられ
る。
に閉じられた２つの空間３（ｉａ、３ ｆｉ ｂ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に設りられ
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、長さを同し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ア、ハフニウム、セリ
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゛、またはイツトリウム、インテルビウム、
ガドリニウム等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
ムに酸化イツトリウムを固溶させたものが良く用いられ
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。
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
料のむ）末をペースト状にして酸素イオン透過体３１上
へ塗布し焼付ける、あるいはこれらの材料をスパックリ
ング、真空蒸着、化学メッキ等により付着さ−Ｕること
により行う。
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
料のむ）末をペースト状にして酸素イオン透過体３１上
へ塗布し焼付ける、あるいはこれらの材料をスパックリ
ング、真空蒸着、化学メッキ等により付着さ−Ｕ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、３６１〕が郭定される。こ
の蓋体３５の材質は、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。
１により２つの空間３６ａ、３６１〕が郭定される。こ
の蓋体３５の材質は、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、４１ｂ
、４１Ｃ１４１ｄ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。
、４１Ｃ１４１ｄ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３２ａ、３３ｂは白金等
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ば電源３８ａの陽極に接続され、陰極３２ｂば
電源３８ｂの陰極に、陽極３３ｂは電源３３ｂの陽極に
接続される。
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ば電源３８ａの陽極に接続され、陰極３２ｂば
電源３８ｂの陰極に、陽極３３ｂは電源３３ｂの陽極に
接続される。
また、上記両電極の間に流れる限界電流を測定するため
の電流計３９２．３９ｂが設けられている。
の電流計３９２．３９ｂ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。
ジルコニアとイツトリア等からなる原料粉末を、金型で
第６図に示す如く内部に２室３６ａ、３６ｂを有する略
円筒」二に加圧成形し、次いでドリル加工によりガス拡
１１に律速孔３４ａ、３４ｂをあける。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通過体３１をｉＭる。
第６図に示す如く内部に２室３６ａ、３６ｂを有する略
円筒」二に加圧成形し、次いでドリル加工によりガス拡
１１に律速孔３４ａ、３４ｂをあける。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通過体３１をｉＭ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、３３ａ
、３３ｂを形成する。次いで、上記電極の各々に白金等
からなるリード線を熱圧着する。
ング、電気メッキ等により電極３２ａ、３２ｂ、３３ａ
、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を
封着すると共に、電極取出口４１ａ、４１ｂ、４１Ｃ１
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を
封着すると共に、電極取出口４１ａ、４１ｂ、４１Ｃ１
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れば、電極３２ａ、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」１記（β）領域にある第
２の一定電圧を印可することにより、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５
図の関係により即座に湿度をめることができる。なお、
本装置を第５図の関係が予め記憶された換算器またはラ
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。
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」１記（β）領域にある第
２の一定電圧を印可することにより、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５
図の関係により即座に湿度をめることができる。なお、
本装置を第５図の関係が予め記憶された換算器またはラ
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。
この第３の発明によれば、湿度を瞬時に測定することが
できると共に、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、取り扱いが容易で
あり、かつ大幅なコスト低減が図れる。
できると共に、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、取り扱いが容易で
あり、かつ大幅なコスト低減が図れる。
以」二述べた如く、本発明に係る湿度測定方法と湿度測
定装置は、測定肋間の短さ、コスト等において、従来よ
り優れたものであり、極めて有用なものである。
定装置は、測定肋間の短さ、コスト等において、従来よ
り優れたものであり、極めて有用なものである。
第１図は従来の湿度測定装置を示す断面図、第２図は第
１の発明に使用する酸素濃度センサの一例を示す断面図
、 第３図は同斜視図、 第４図は酸素濃度センサにおげろ印加電圧と電流値の関
係を示すグラフ、 第５図は電流差と水蒸気濃度の関係を示すグラフ、 第６図は、第３の発明に係る湿度測定装置の−２１，３
１−−−−−一酸素イオン透過体２２．３２ａ、３２
ｂ−−−一陰極（電極）２３．３３ａ、３３ ｂ−−−
一陽極（電極）２４．３４ ａ、 ３４ ｂ−−−−ガ
ス拡１校律速孔２５．３５−山蓋体 ２６．３６ａ、３６ｂ−−−−空間（部屋）２７．３７
−−−−−リード線 ３８．３８ ａ、 ３ｓ ｂ−−一電源２９．３９ ａ
、 ３ ｇ ｂ、−、、、−電流針３（１−−−−一電
圧計 ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｃｌ−、−電極取出口４
２−−−−−−ガラス 出願人 トヨタ自動十４；ダ犬会社 第１図 第２図 第３図 ２へ ０ １．０ ２，０ 印７）Ｄ覧”−（Ｖ） 第５図 木−薬翫（に） 第６図
１の発明に使用する酸素濃度センサの一例を示す断面図
、 第３図は同斜視図、 第４図は酸素濃度センサにおげろ印加電圧と電流値の関
係を示すグラフ、 第５図は電流差と水蒸気濃度の関係を示すグラフ、 第６図は、第３の発明に係る湿度測定装置の−２１，３
１−−−−−一酸素イオン透過体２２．３２ａ、３２
ｂ−−−一陰極（電極）２３．３３ａ、３３ ｂ−−−
一陽極（電極）２４．３４ ａ、 ３４ ｂ−−−−ガ
ス拡１校律速孔２５．３５−山蓋体 ２６．３６ａ、３６ｂ−−−−空間（部屋）２７．３７
−−−−−リード線 ３８．３８ ａ、 ３ｓ ｂ−−一電源２９．３９ ａ
、 ３ ｇ ｂ、−、、、−電流針３（１−−−−一電
圧計 ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｃｌ−、−電極取出口４
２−−−−−−ガラス 出願人 トヨタ自動十４；ダ犬会社 第１図 第２図 第３図 ２へ ０ １．０ ２，０ 印７）Ｄ覧”−（Ｖ） 第５図 木−薬翫（に） 第６図
Claims (3)
- （１）閉じられた空間を郭定する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、 この酸素イオン透過体の内壁面に設けた陰極と、この酸
素イオン透過体の外壁面のおいてこの陰極と相対向する
位置に設けた陽極と、 これら両電極の間に電圧を印加する電源と、これら両電
極の間に流れる電流を測定する電流計とからなり、上記
酸素イオン透過体にガス拡散律速孔が設けられた酸素濃
度センサを用いる湿度測定方法であって、 この酸素濃度センサに第１の一定重圧を印加して、酸素
濃度に比例した第１の限界電流を測り、次いで、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
界電流を測り、この第１の限界電流と第２の限界電流の
電流差から湿度をめるごとを特徴とする湿度測定方法。 - （２）閉じられた空間を郭定する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、 この酸素イオン透過体の内壁面に設けた陰極と、この酸
素イオン透過体の外壁面のおいてこの陰極と相対向する
位置に設り°た陽極と、これら両電極の間に電圧を印加
する電源と、これら両電極の間に流れる電流を測定する
電流計とからなり、上記酸素イオン透過体にガス拡散律
速孔が設けられた酸素濃度センサを用いる湿度測定方法
であって、 全く同質、同形状の２個の酸素濃度センサを近接して設
け、第１の酸素濃度センサに第１の一定電圧を印加して
、酸素濃度に比例した限界電流を測ると共に、第２の酸
素濃度センサに第１の一定電圧とは異なる第２の一定電
圧を印加して限界電流を測り、この限界電流の電流差か
ら湿度をめることを特徴とする湿度測定方法。 - （３）閉じられた空間を郭定する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、 この酸素イオン透過体の２つの空間の各々の内壁面に設
けた陰極と、 この酸素イオン透過体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置また２つの陽極と、これら両電
極の間に電圧を印可する２つの電源と、 これら両電極の間に流れる電流を測定する２つの電流計
とからなり、 上記酸素イオン透過体には、２つの空間の各々ち開口す
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 true JPS6064243A (ja) | 1985-04-12 |
| JPH0660884B2 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 (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 |
| JPS6326565A (ja) * | 1986-07-18 | 1988-02-04 | Chino Corp | 複合ガスセンサ |
| JPS6326568A (ja) * | 1986-07-18 | 1988-02-04 | Chino Corp | ガス濃度センサ |
| JPS6385351A (ja) * | 1986-09-30 | 1988-04-15 | Ngk Insulators Ltd | 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 |
| EP0701388A3 (en) * | 1994-09-09 | 1996-11-13 | Zanussi Grandi Impianti Spa | Improved moisture sensor and stove equipped with this |
| JP2010281732A (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 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 |
| US20210247352A1 (en) * | 2020-02-10 | 2021-08-12 | Rohm Co., Ltd. | Gas concentration measurement system and gas concentration measurement method |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5181857B2 (ja) * | 2008-06-13 | 2013-04-10 | トヨタ自動車株式会社 | 改質システム |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5337097A (en) * | 1976-07-15 | 1978-04-05 | Bbc Brown Boveri & Cie | Measuring method and apparatus for contents of molecular oxygen in gases and or oxygen in compounds |
-
1983
- 1983-09-19 JP JP58172623A patent/JPH0660884B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5337097A (en) * | 1976-07-15 | 1978-04-05 | Bbc Brown Boveri & Cie | Measuring method and apparatus for contents of molecular oxygen in gases and or oxygen in compounds |
Cited By (11)
| 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 |
| JPS6326565A (ja) * | 1986-07-18 | 1988-02-04 | Chino Corp | 複合ガスセンサ |
| JPS6326568A (ja) * | 1986-07-18 | 1988-02-04 | Chino Corp | ガス濃度センサ |
| JPS6385351A (ja) * | 1986-09-30 | 1988-04-15 | Ngk Insulators Ltd | 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 |
| EP0701388A3 (en) * | 1994-09-09 | 1996-11-13 | Zanussi Grandi Impianti Spa | Improved moisture sensor and stove equipped with this |
| JP2010281732A (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 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 |
| US20210247352A1 (en) * | 2020-02-10 | 2021-08-12 | Rohm Co., Ltd. | Gas concentration measurement system and gas concentration measurement method |
| US11885763B2 (en) * | 2020-02-10 | 2024-01-30 | Rohm Co., Ltd. | Gas concentration measurement system and gas concentration measurement method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0660884B2 (ja) | 1994-08-10 |
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