JPS626152A - イオン導電性固体電解質を用いた分析装置 - Google Patents
イオン導電性固体電解質を用いた分析装置Info
- Publication number
- JPS626152A JPS626152A JP60146158A JP14615885A JPS626152A JP S626152 A JPS626152 A JP S626152A JP 60146158 A JP60146158 A JP 60146158A JP 14615885 A JP14615885 A JP 14615885A JP S626152 A JPS626152 A JP S626152A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid electrolyte
- moisture
- air
- ions
- fluid
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- Granted
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
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】
・ぐ産業上の利用分野〉
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。
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Ｌ＋ＣＩを用
いたデユーセル、セラミックス半導体を用いた湿度計、
マイクロ波水分ｉ！１等がある。
いたデユーセル、セラミックス半導体を用いた湿度計、
マイクロ波水分ｉ！１等がある。
〈発明が解決しようとする問題点〉
上記従来装置において、ＬｉＣ／デユーセルは形状が大
きく応答が遅い、セラミックス半導体による湿度計は精
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。
きく応答が遅い、セラミックス半導体による湿度計は精
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。
く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
単で安定な成分測定を行うことを目的とし、その構成上
の特徴は、陽イオン固体電解質と陰イオン固体電解質の
少なくとも一方の一部を多孔質層に形成し、前記２１ｉ
１１類の固体電解質を多孔質層に形成した側を挟んで接
触させ、前記多孔質層に測定流体を流通させ前記陽イオ
ン固体電解質と陰・７オン固体電解質間に電気信号が発
生するように構成し、電気信号発生手段として２種類の
固体電解質間に電圧を印加し、電気分解の原理により電
気信号を発生させ、または固体電解質側を真空状態を含
むガスで満たし、測定成分を多孔質層側から測定成分の
濃淡差を利用して浸透させることにより電気信号を発生
させたものである。
単で安定な成分測定を行うことを目的とし、その構成上
の特徴は、陽イオン固体電解質と陰イオン固体電解質の
少なくとも一方の一部を多孔質層に形成し、前記２１ｉ
１１類の固体電解質を多孔質層に形成した側を挟んで接
触させ、前記多孔質層に測定流体を流通させ前記陽イオ
ン固体電解質と陰・７オン固体電解質間に電気信号が発
生するように構成し、電気信号発生手段として２種類の
固体電解質間に電圧を印加し、電気分解の原理により電
気信号を発生させ、または固体電解質側を真空状態を含
むガスで満たし、測定成分を多孔質層側から測定成分の
濃淡差を利用して浸透させることにより電気信号を発生
させたものである。
く作用〉
陽イオン固体電解質と陰イオン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
が固体電解質によりイオン単体に分離され、電界または
イオンのｓｉ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。
通過する際、流体に含まれる２つのイオンからなる物質
が固体電解質によりイオン単体に分離され、電界または
イオンのｓｉ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−１１は陽（水素）イ
オン固体電解質（例えばＷ Ｏｓ系のプロトン導電体等
）、２は陰（酸ｌＡ）イオン固体電解質（例えば安定化
ジルコニアや３ｒをドープしたＬ ａ ＣＯＯ３やＹを
ドープしたＺｒＯ２等）、３は例えばｗＪ（水素）イオ
ン固体電解′Ｒ１を多孔質層としたものでこの多孔質層
を挟んで２つの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ずる流
体流入ロア、および流体排出口８が形成されてａ３す、
水素イオン固体電解質１の多孔質層がこの流体流入ロア
、流体排出口８の間に位置するように配置されている。
に含まれる水分の量を検出する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−１１は陽（水素）イ
オン固体電解質（例えばＷ Ｏｓ系のプロトン導電体等
）、２は陰（酸ｌＡ）イオン固体電解質（例えば安定化
ジルコニアや３ｒをドープしたＬ ａ ＣＯＯ３やＹを
ドープしたＺｒＯ２等）、３は例えばｗＪ（水素）イオ
ン固体電解′Ｒ１を多孔質層としたものでこの多孔質層
を挟んで２つの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ずる流
体流入ロア、および流体排出口８が形成されてａ３す、
水素イオン固体電解質１の多孔質層がこの流体流入ロア
、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。
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１１１を介して接続
され、所定の電圧が印加されている。１２はリード線の
途中に接続された電流Ｂ１．１２は固体電Ｗ質１．２を
所定のｍａ（この例では８００〜１０００℃）に維持す
るために筒体６の外周に嵜ぎ回されたヒータ、１３はヒ
ータ用電源である。。
され、所定の電圧が印加されている。１２はリード線の
途中に接続された電流Ｂ１．１２は固体電Ｗ質１．２を
所定のｍａ（この例では８００〜１０００℃）に維持す
るために筒体６の外周に嵜ぎ回されたヒータ、１３はヒ
ータ用電源である。。
上記構成において、流体流入ロアから矢印方向に空気を
流入さぼると空気は囚（水素）イオン固体電解質で形成
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Ｎ流の量を電流！１
１１０で検出する。このＷｌ流の量は空気中に含まれる
水分の量に比例する。なお、水分以外の成分例えばＮ２
ガスや酸素ガス（０２）として存在する成分は流体排出
口８から排出される。
流入さぼると空気は囚（水素）イオン固体電解質で形成
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Ｎ流の量を電流！１
１１０で検出する。このＷｌ流の量は空気中に含まれる
水分の量に比例する。なお、水分以外の成分例えばＮ２
ガスや酸素ガス（０２）として存在する成分は流体排出
口８から排出される。
第２図は」−記多孔質層とした水素固体型解質と酸素固
体電解質層との境界面にＪ３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
とその空気に含まれている水分（Ｎ２０は）２つの固体
電解ｇｍが接する（イ）。
体電解質層との境界面にＪ３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
とその空気に含まれている水分（Ｎ２０は）２つの固体
電解ｇｍが接する（イ）。
（ロ）、（ハ）の箇所で８２０−２８” ＋０２−に解
離し、水素イオン固体電解ｗｉ側ではＨ＋イオンが負電
極４からｅ−イオンを受取ってＨとなり、この水素原子
が結合して水素分子（Ｎ２）となる。この水素分子は筒
体６の外部へ放出される。
離し、水素イオン固体電解ｗｉ側ではＨ＋イオンが負電
極４からｅ−イオンを受取ってＨとなり、この水素原子
が結合して水素分子（Ｎ２）となる。この水素分子は筒
体６の外部へ放出される。
一方酸素イオン固体電解質２側では０２−が正電極５に
対してｅ−を放出し、この酸素原子が結合して酸素分子
（０２）となる。この酸素分子は筒体６の外部へ放出さ
れる。上記２つのイオン固体電解質が解離する解離量（
ｆｌ流量）は空気が含む水分量に比例する。
対してｅ−を放出し、この酸素原子が結合して酸素分子
（０２）となる。この酸素分子は筒体６の外部へ放出さ
れる。上記２つのイオン固体電解質が解離する解離量（
ｆｌ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って発生する電流が異なる状態を示
すもので、曲ｍＡ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。
空気中の水分量によって発生する電流が異なる状態を示
すもので、曲ｍＡ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−要素に
は同一符号を付して重？Ｉする説明は省略するが、２０
は電極４，５にリード１ｓ１１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。
は同一符号を付して重？Ｉする説明は省略するが、２０
は電極４，５にリード１ｓ１１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。
上記構成によれば、流体流入ロアから流入した空気に含
まれる水分は、ｌ１１（水Ｍ）イオン固体電解質と陰（
酸素）イオン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箇所より離れた所では
イオンのｌａ、が薄くなる。その結果２つの固体電解質
のそれぞれの中でイオン濃度の勾配が発生し、その１１
１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。この電圧の強さは空気中に含まれる水分の量に比例
する。なＪ５、室（イ）には水素、室（０）には酸素が
排出され、その量が増加するに従ってイＡン濃度勾配が
形成されにくくなり水分計としての精度が低下するが、
室（イ）、（ロ）の中のＮ２ガスはバルブ２２を介して
１１度に影響しない程度に適宜交換する。
まれる水分は、ｌ１１（水Ｍ）イオン固体電解質と陰（
酸素）イオン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箇所より離れた所では
イオンのｌａ、が薄くなる。その結果２つの固体電解質
のそれぞれの中でイオン濃度の勾配が発生し、その１１
１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。この電圧の強さは空気中に含まれる水分の量に比例
する。なＪ５、室（イ）には水素、室（０）には酸素が
排出され、その量が増加するに従ってイＡン濃度勾配が
形成されにくくなり水分計としての精度が低下するが、
室（イ）、（ロ）の中のＮ２ガスはバルブ２２を介して
１１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、測定対争を空気中に含ま
れる水分として説明したが、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。また、測定流体は気体に限ること
なく液体であってもよい。
れる水分として説明したが、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。また、測定流体は気体に限ること
なく液体であってもよい。
〈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の
分析＠置は２種類の固体電解質の少なくとも一方を多孔
質層として接合し、２つの固体電解質間に目的成分の１
１度に関連した電気信号が発生するようにしたので原理
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する分析装置を実現
することができる。
分析＠置は２種類の固体電解質の少なくとも一方を多孔
質層として接合し、２つの固体電解質間に目的成分の１
１度に関連した電気信号が発生するようにしたので原理
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する分析装置を実現
することができる。
第１図は本発明の一実施例を示ず構成説明図、第２図は
２つの固体電解質の境界面で１！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・・・ｌ１ｉｉ（水素）イオン固体電解質、２・・・
陰（酸素）−イオン固体電解質、３・・・多孔質層（水
素イオン固体電解１！！ｔ） 、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、１０・・・電
流計、１２・・・ヒータ。 第１図 １、６灸粂イオン關Ｉ苓雷１〒質 １１．
リード棉２ 水嶽イオン固（＄ｔＭｑｆ
／２： じ−７３：ｆｆ？Ｌ質層 ／
３： ｃ−７ｍｔＪ４：ｔｉラジフム ５ ろりｔＶ白金 ６、冒（冬 ７ 流（杢邊へ口 ８゛ ；Ｌ佳７４Ｆ：を口 ９ ｔＲ。 ｌＯを逢ｚ１ 第２図 第３図 第４図 １ 紋牟イズン１０イ七トを門＊
ｚｏｏｓ匹Ｊ九２、水系イオン副停を
所質 ２１．電１１３ り只ノイ屑
２ｚ： ハ゛ルフ゛４：
／ｌ’５シ゛クム （
イ）、Ｃロン、 ｉｓ： ｙ７＊ｔ＜１白金 ６、情４ｉＰ− ７シ梵ｌ→先入口 ８ 流Ｕシ１イトエ口 １１ リード桿 ｔｚ：Ｔ−−；ｙ １３ に−７１８６源
２つの固体電解質の境界面で１！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・・・ｌ１ｉｉ（水素）イオン固体電解質、２・・・
陰（酸素）−イオン固体電解質、３・・・多孔質層（水
素イオン固体電解１！！ｔ） 、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、１０・・・電
流計、１２・・・ヒータ。 第１図 １、６灸粂イオン關Ｉ苓雷１〒質 １１．
リード棉２ 水嶽イオン固（＄ｔＭｑｆ
／２： じ−７３：ｆｆ？Ｌ質層 ／
３： ｃ−７ｍｔＪ４：ｔｉラジフム ５ ろりｔＶ白金 ６、冒（冬 ７ 流（杢邊へ口 ８゛ ；Ｌ佳７４Ｆ：を口 ９ ｔＲ。 ｌＯを逢ｚ１ 第２図 第３図 第４図 １ 紋牟イズン１０イ七トを門＊
ｚｏｏｓ匹Ｊ九２、水系イオン副停を
所質 ２１．電１１３ り只ノイ屑
２ｚ： ハ゛ルフ゛４：
／ｌ’５シ゛クム （
イ）、Ｃロン、 ｉｓ： ｙ７＊ｔ＜１白金 ６、情４ｉＰ− ７シ梵ｌ→先入口 ８ 流Ｕシ１イトエ口 １１ リード桿 ｔｚ：Ｔ−−；ｙ １３ に−７１８６源
Claims (3)
- （１）陽イオン固体電解質と陰イオン固体電解質の少な
くとも一方の一部を多孔質層に形成し、前記２種類の固
体電解質を多孔質層に形成した側を挟んで接触させ、前
記多孔質層に測定流体を流通させ、前記陽イオン固体電
解質と陰イオン固体電解質間に測定流体中の目的成分の
濃度に関連した電気信号が発生するように構成したこと
を特徴とする固体電解質を用いた分析装置。 - （２）前記２種類の固体電解質間に電圧を印加し、測定
流体中の目的成分の濃度に関連した電気信号を発生させ
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固体電
解質を用いた分析装置。 - （３）前記２種類の固体電解質側を分析されるべき成分
以外の真空状態を含むガスで満たし、測定成分を多孔質
層側から測定成分の濃淡差を利用して浸透させることに
より、測定流体中の目的成分の濃度に関連した電気信号
を発生させたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の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 true JPS626152A (ja) | 1987-01-13 |
| JPH0552899B2 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) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006171000A (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Mocon Inc | 水蒸気センサー |
-
1985
- 1985-07-03 JP JP60146158A patent/JPS626152A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006171000A (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Mocon Inc | 水蒸気センサー |
| JP4529140B2 (ja) * | 2004-12-14 | 2010-08-25 | モコン・インコーポレーテッド | 水蒸気センサー |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0552899B2 (ja) | 1993-08-06 |
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