JPS6111642Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はアルカリ金属蒸気圧検出装置に係り、
特に試料ガス中の全アルカリ金属蒸気濃度を検出
可能にしたアルカリ金属蒸気圧検出装置に関す
る。

試料ガス中のアルカリ金属蒸気圧検出装置とし
ては、従来、特公昭49−7198号公報に詳述されて
いるようにβ−アルミナ磁器を電解質として用い
たものが知られている。この検出装置はβ−アル
ミナ磁器の表面に、たとえばナトリウム蒸気が接
触すると、これがイオン化し、このイオンがβ−
アルミナ磁器中を伝導してイオン電流が流れるこ
とを利用し、上記イオン電流からナトリウム蒸気
圧を検出するようにしている。また、この装置の
使い方として基準蒸気との間の化学ポテンシヤル
の差による起電力を測定し蒸気圧を検出する方式
も考えられている。

しかしながら、従来のこの種の検出装置にあつ
ては次のような問題があつた。すなわち、検出系
に導かれるアルカリ金属蒸気は、通常、完全な蒸
気状態である場合が少なく、ミストとの混合状態
の場合が多い。上述したβ−アルミナ磁器を用い
た検出装置は、完全なアルカリ金属蒸気圧しか検
出できないので、たとえば、試料ガス中に含まれ
るナトリウムミストとナトリウム蒸気との合計し
た濃度を求めんとする場合には使用できない欠点
があつた。

本考案は、このような事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、β−アルミナ磁
器の耐久性の向上化を図りながら試料ガス中の全
アルカリ金属を蒸気化してその蒸気圧を検出でき
るアルカリ金属蒸気圧検出装置を提供することに
ある。

以下、本考案の詳細を図示の実施例によつて説
明する。

図中１は矢印２で示す方向へ試料ガスが通流す
る試料ガス流路であり、このガス流路１にはタン
ク３が直列に介在させてある。タンク３のたとえ
ば上壁には孔４が設けてあり、この孔４には有底
筒状に形成された仕切り筒５が気密に挿着されて
いる。上記仕切り筒５は組成がたとえばNa₂O−
11Al₂O₃のβ−アルミナ磁器で形成されており、
その底壁側がタンク３内に位置するように挿着さ
れている。そして仕切筒５の外周面には導電線を
たとえばコイル状に巻回してなる電極６が密着し
て取り付けてあり、この電極６はリード線７の一
端側に接続され、上記リード線７の他端側はタン
ク３の上壁を気密に貫通して設けられ絶縁部材８
内を気密に貫通して外部端子９に接続されてい
る。前記仕切り筒５のタンク３外に位置する開口
端は、蓋体１０によつて気密に閉塞されており、
この蓋体１０および仕切り筒５で囲まれた空間１
１内には基準アルカリ金属流体、たとえばナトリ
ウム蒸気が封入されている。また、仕切り筒５の
内周面には導電線をコイル状にした電極１２が密
着して取り付けてあり、この電極１２はリード線
１３の一端側に接続されている。上記リード線１
３の他端側は前記蓋体１０を気密に貫通して設け
られた絶縁部材１４を気密に貫通して外部端子１
５に接続されている。さらに仕切り筒５内には、
空間１１内の温度を検出する熱電対１６と、空間
１１内を加熱するコイル状のヒータ１７とが設け
てあり、これらヒータ１７および熱電対１６は蓋
体１０を気密に貫通して温度制御回路１８に接続
されている。温度制御回路１８は熱電対１６の出
力に基いて仕切り筒５の温度がアルカリ金属ミス
トの消滅する温度以上のある一定温度を保つよう
に前記ヒータ１７の入力を制御するように構成さ
れている。なお図中１９はタンク３内を通流する
ガスの温度を検出する熱電対を示し、また２０は
外部端子９，１５間の電位差を検出する電圧計を
示し、また２１は圧力計を示している。

次に上記のように構成された装置の作用をナト
リウム蒸気圧を検出する場合の例で説明する。

まず、ガス流路１に試料ガスを通流させる。次
に、電圧計２０および熱電対１６の出力を監視し
ながらヒータ１７への供給電流を徐々に増加させ
る。このとき、電圧計２０によつて検出される電
位差Ｅは、 Ｅ＝（RT／Ｆ）ln（Ｒ／P₂）………(1) となる。ただし、Ｒは気体定数、Ｔは絶対温
度、Ｆはフアラデー定数、P₁は空間１１内のナト
リウム蒸気圧、P₂は測定蒸気圧である。

上記のようにヒータ１７への供給電流を徐々に
増加させると、仕切り筒５の温度が上昇し、また
Ｅも増加する。このとき熱電対１６によつて検出
される仕切り筒５の温度を横軸にプロツトし、Ｅ
を縦軸にプロツトする。通常、試料ガス中にはナ
トリウム蒸気ばかりかナトリウムミストも含まれ
ているので、仕切り筒５の温度がある温度以上に
なるとミスト分が仕切り筒５からの熱供給を受け
て完全に蒸気化し、その結果、P₂が増加する。こ
のため、その温度を境にしてＥの上昇勾配も変化
する。そして、Ｅの上昇勾配の変曲点温度を確認
し、この変曲点温度より所定だけ高い一定温度と
なるように温度制御回路１８の制御温度を設定
し、連続検出に移行させる。この温度では、前述
の如くミストは完全に蒸気化しているので、(1)式
におけるP₂は試料ガス中の全ナトリウムの蒸気圧
となり、ここに正確なナトリウム蒸気圧の連続検
出が可能となる。

なおタンク３内のガス温度は熱電対１９によつ
て検出されるので、この温度T₁などからガス密
度が判明し、これらからこのときのナトリウム蒸
気濃度を知ることができる。

そして、この場合には、特に、仕切り筒５の近
傍にヒータ１７を設けるとともに熱電対１６の出
力を入力として温度制御回路１８でヒータ１７の
入力を制御し、このヒータ１７で仕切り筒５を加
熱するようにしているので、仕切り筒５の温度を
不必要に高めない条件、つまり仕切り筒５の耐久
性を考慮に入れた条件で、仕切り筒５の各部を一
様にナトリウムミストの消滅する温度以上の一定
温度に保持でき、温度むらの発生を防止できるの
で、全てのナトリウムミストを確実に蒸発させる
ことができる。したがつて、仕切り筒５の耐久性
を考慮した条件で全ナトリウム蒸気圧を高精度に
検出できる。

なお、上述した実施例では、ヒータ１７を仕切
り筒５内に設けているが、仕切り筒５の外側でか
つ近傍に設けてもよい。また、空間１１に封入さ
れる基準アルカリ金属流体は気体に限らず液体で
もよい。また、ナトリウム蒸気圧の検出だけに限
らず、セシウム、カリウム等のアルカリ金属蒸気
圧の検出に使用できる。また仕切り筒５の容器壁
を貫通する部分をαアルミナで形成してもよい。

以上詳述したように本考案によれば試料ガス中
の全アルカリ金属濃度を測定するときなどに誤差
のない、しかも装置の耐久性を考慮に入れた測定
の実施に寄与し得るアルカリ金属蒸気圧検出装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

図は本考案の一実施例の構成説明図である。 １……試料ガス流路、３……タンク、５……仕
切り筒、６，１２……電極、１７……ヒータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 試料ガス流路を通流するガスに一方の表面が接
   触するように配設されアルカリ金属イオンだけを
   通すことが可能なβ−アルミナ磁器製の仕切り壁
   と、この仕切り壁の他方の面側に設けられた部屋
   と、この部屋内に封入された基準アルカリ金属流
   体と、前記仕切り壁の両面間電位差を取出す手段
   と、前記仕切り壁の近傍に設けられた電気ヒータ
   と、前記仕切り壁の温度を検出する温度検出器
   と、この温度検出器で検出された前記仕切り壁の
   温度をアルカリ金属ミストの消滅する温度以上の
   一定温度にすべく電気ヒータの電流を制御する温
   度制御回路とを具備してなることを特徴とするア
   ルカリ金属蒸気圧検出装置。