JPS6278101A - 酸素ポンプ - Google Patents
酸素ポンプInfo
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- JPS6278101A JPS6278101A JP21469485A JP21469485A JPS6278101A JP S6278101 A JPS6278101 A JP S6278101A JP 21469485 A JP21469485 A JP 21469485A JP 21469485 A JP21469485 A JP 21469485A JP S6278101 A JPS6278101 A JP S6278101A
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- Japan
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- tube
- flow path
- sealed
- gas flow
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- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (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】
［産業上の利用分野］
本発明は、ａＸイオン伝導性を有する固体電解質を用い
たＰｌｊ索ポンプの構造に関する。
たＰｌｊ索ポンプの構造に関する。
［従来の技術］
従来から、酸素イオン伝導性を有する固体電解質の内外
両面間に直流電圧を印加し、該印加による固体電解質中
の酸素イオン伝導によって、固体電解質内面側から外面
側に１ｌｉＯ素を１ノ１出するようにした酸素ポンプが
知られている。このような１１ｍポンプにおいては、ガ
ス流路から系外に酸素を排出するに要した酸素ポンプの
電気量と排出酸素間が一定の関係にあるので、この酸素
ポンプを用いてガス流路中にあった酸素間の測定が可能
であり、ガス流路中の酸素量分析等に酸素ポンプが応用
される。
両面間に直流電圧を印加し、該印加による固体電解質中
の酸素イオン伝導によって、固体電解質内面側から外面
側に１ｌｉＯ素を１ノ１出するようにした酸素ポンプが
知られている。このような１１ｍポンプにおいては、ガ
ス流路から系外に酸素を排出するに要した酸素ポンプの
電気量と排出酸素間が一定の関係にあるので、この酸素
ポンプを用いてガス流路中にあった酸素間の測定が可能
であり、ガス流路中の酸素量分析等に酸素ポンプが応用
される。
従来の酸素ポンプの構造は、たとえば第２図に示すよう
に構成されていた。１は酸素イオン伝導性を有する固体
電解質を示しており、固体電解質１の内側はたとえばガ
ス流路２に構成されている。
に構成されていた。１は酸素イオン伝導性を有する固体
電解質を示しており、固体電解質１の内側はたとえばガ
ス流路２に構成されている。
固体電解質１は、通常円筒状の管からも°４成され、内
外両面に電極３．４が設けられ、この間に直流電圧■が
印加される。そして、電圧印加により生じる電気化学的
ポテンシャルにより、固体電解質１中をＭ索イオンが伝
導され、ガス流路２中の酸素が系外に排出される。この
排出に要した電気量（たとえば酸素ポンプを流れる電流
ｉ）を濁り定すれば、排出酸素めが求められる。なお、
５は固体電解質１内のガス流路２に設けられた整流筒で
ある。
外両面に電極３．４が設けられ、この間に直流電圧■が
印加される。そして、電圧印加により生じる電気化学的
ポテンシャルにより、固体電解質１中をＭ索イオンが伝
導され、ガス流路２中の酸素が系外に排出される。この
排出に要した電気量（たとえば酸素ポンプを流れる電流
ｉ）を濁り定すれば、排出酸素めが求められる。なお、
５は固体電解質１内のガス流路２に設けられた整流筒で
ある。
しかしながら、上記のような酸素ポンプにおいては、酸
素ポンプの酸素排出能力を上げるためには、固体電解質
１のガス流路側電極表面積、つまり電殉３の表面積を大
きくとる必要があるが、そうすると円筒形の固体電解質
１が大きくなり、酸素ポンプ全体が大型化するという問
題がある。また、複数個のＭ索ポンプを直列または並列
に接続して排出能力を上げることも考えられるが、やは
り大型化するという問題がある。さらに、固体電解質１
内部のガス流路２の容積が大きくなり、測定目的によっ
ては望ましくない大きさになってしまうという問題もあ
る。
素ポンプの酸素排出能力を上げるためには、固体電解質
１のガス流路側電極表面積、つまり電殉３の表面積を大
きくとる必要があるが、そうすると円筒形の固体電解質
１が大きくなり、酸素ポンプ全体が大型化するという問
題がある。また、複数個のＭ索ポンプを直列または並列
に接続して排出能力を上げることも考えられるが、やは
り大型化するという問題がある。さらに、固体電解質１
内部のガス流路２の容積が大きくなり、測定目的によっ
ては望ましくない大きさになってしまうという問題もあ
る。
また、円筒管から成る固体電解質１は、通常その両側が
ガス流路２を構成する配管に接続されるため、酸素ポン
プの取外し、交換等が相当面倒であるという問題もある
。
ガス流路２を構成する配管に接続されるため、酸素ポン
プの取外し、交換等が相当面倒であるという問題もある
。
一方、第３図に示すような酸素ポンプが知られている（
日本金属学会誌、第４０巻、第１２６３〜１２７０頁）
。この図では、２個の安定化ジルコニア管で外管３−０
、内管３１を構成し外管３０を酸素ポンプとして、内管
３１を制御用の酸素分圧検出用のヒンサ（以下検出用セ
ンサと呼ぶ）として用いている。
日本金属学会誌、第４０巻、第１２６３〜１２７０頁）
。この図では、２個の安定化ジルコニア管で外管３−０
、内管３１を構成し外管３０を酸素ポンプとして、内管
３１を制御用の酸素分圧検出用のヒンサ（以下検出用セ
ンサと呼ぶ）として用いている。
外管３０と内管３１の間はアルミナ＠３２で隔てられ、
ガス流路４０ａを通り酸素ポンプ部を通過したガスが検
出用センサ部を通過し、ガス流路４０ｂを流れるように
なっている。酸素ポンプの構成としては、外管３０の先
端部の内外両面に電極３３ａ 、３３ｂが設けられ、こ
の間にＰｔリード線３８を通して直流電圧が印加され、
電圧印加により生じた電気化学的ポテンシャルにより、
外管３０の中を酸素イオンが伝導され、ガス流路４０ａ
中の酸素が系外に排出される。また、内管３１の先端内
外面にも電極３４ａ 、３４ｂが設けられ、内面電極に
はＰｔ −Ｐｔ Ｒｈ熱電対３５の先端をアルミナ管３
６を介してバネ（図示せず）で押し付け、このＰ（線を
リード線として使用している。また、このアルミナ管３
６を通して適Ｂの空気を流し、内管３１内部のｔＩ素ポ
テンシャルを一定に保ち標準極としている。したがって
、検出用センサ（内管３１）によって、ガス流路中の酸
素のうち、酸素ポンプ（外管３０）で系外に排出された
残りの酸素分圧が検出されるようになっている。
ガス流路４０ａを通り酸素ポンプ部を通過したガスが検
出用センサ部を通過し、ガス流路４０ｂを流れるように
なっている。酸素ポンプの構成としては、外管３０の先
端部の内外両面に電極３３ａ 、３３ｂが設けられ、こ
の間にＰｔリード線３８を通して直流電圧が印加され、
電圧印加により生じた電気化学的ポテンシャルにより、
外管３０の中を酸素イオンが伝導され、ガス流路４０ａ
中の酸素が系外に排出される。また、内管３１の先端内
外面にも電極３４ａ 、３４ｂが設けられ、内面電極に
はＰｔ −Ｐｔ Ｒｈ熱電対３５の先端をアルミナ管３
６を介してバネ（図示せず）で押し付け、このＰ（線を
リード線として使用している。また、このアルミナ管３
６を通して適Ｂの空気を流し、内管３１内部のｔＩ素ポ
テンシャルを一定に保ち標準極としている。したがって
、検出用センサ（内管３１）によって、ガス流路中の酸
素のうち、酸素ポンプ（外管３０）で系外に排出された
残りの酸素分圧が検出されるようになっている。
しかしながら、上記のような酸素ポンプにおいては、ガ
ス流路中の酸素量が多い場合や、ガス流速が大ぎい場合
には、ガス流路中の酸素を外管３０の酸素ポンプだけで
は、一度に系外に排出し切れない場合が生じる。
ス流路中の酸素量が多い場合や、ガス流速が大ぎい場合
には、ガス流路中の酸素を外管３０の酸素ポンプだけで
は、一度に系外に排出し切れない場合が生じる。
すなわち、上流（ガス流路４０ａ）から来るガス中の酸
素を系外に排出して、下流側（ガス流路４０ｂ）へ、十
分に低い酸素分圧状態のガスを流す能力が低下すること
になる。これは、この酸素ポンプを用いてガス流路中の
酸素量分析等に応用する場合、酸素量分析の分解能や、
感度の低下という問題につながる。
素を系外に排出して、下流側（ガス流路４０ｂ）へ、十
分に低い酸素分圧状態のガスを流す能力が低下すること
になる。これは、この酸素ポンプを用いてガス流路中の
酸素量分析等に応用する場合、酸素量分析の分解能や、
感度の低下という問題につながる。
［発明が解決しようとする問題点］
本発明は、上記のような問題点に鑑み、酸素ポンプの小
型化をはかりつつ固体電解質のガス流路側の電極表面積
を大きくとることによって酸素排出能力を増大させ、し
かも酸素ポンプの交換等を簡１１に行うことができるよ
うにすることを目的とする。
型化をはかりつつ固体電解質のガス流路側の電極表面積
を大きくとることによって酸素排出能力を増大させ、し
かも酸素ポンプの交換等を簡１１に行うことができるよ
うにすることを目的とする。
［問題点を解決するための手段］
この目的に沿う本発明の酸素ポンプは、固体電解質を用
いた２基の酸素ポンプを、片端封止形の内管と片端封止
形の外管との二重管構造として構成し、該内管と外管と
の間に前記外管の封止端近傍まで延びる仕切管を設けて
、内管と外管との間に形成されるガス流路を、前記仕切
管の端部で折り返す流路に構成したものから成っている
。
いた２基の酸素ポンプを、片端封止形の内管と片端封止
形の外管との二重管構造として構成し、該内管と外管と
の間に前記外管の封止端近傍まで延びる仕切管を設けて
、内管と外管との間に形成されるガス流路を、前記仕切
管の端部で折り返す流路に構成したものから成っている
。
［作用コ
このような酸素ポンプにおいては、２基の酸素ポンプが
片端封止形の二重管にされ内管と外管との間にガス流路
が形成されるので、小型の固体電解質でかつガス流路容
積を大とすることなく、ガス流路側電極表面積が大とさ
れ、酸素排出能力を向上させる。
片端封止形の二重管にされ内管と外管との間にガス流路
が形成されるので、小型の固体電解質でかつガス流路容
積を大とすることなく、ガス流路側電極表面積が大とさ
れ、酸素排出能力を向上させる。
［実施例コ
以下に、本発明に望ましい実施例を、図面を参照して説
明する。
明する。
第１図は、本発明の一実施例に係る酸素ポンプの断面を
示している。図面において、１０．１１は、酸素イオン
伝導性を有する材料、たとえばジルコニアにイツトリア
、カルシア、マグネシアなどの安定化剤を固溶させて成
る固体電解質を示している。固体電解質１０．１１は、
片端封止形の円筒管から成っており、外管１１の内部に
内管１０がトル人され、この間にガス流路１２が形成さ
れている。
示している。図面において、１０．１１は、酸素イオン
伝導性を有する材料、たとえばジルコニアにイツトリア
、カルシア、マグネシアなどの安定化剤を固溶させて成
る固体電解質を示している。固体電解質１０．１１は、
片端封止形の円筒管から成っており、外管１１の内部に
内管１０がトル人され、この間にガス流路１２が形成さ
れている。
この内管１０と外管１１との間には、耐熱材料たとえば
アルミナから成る円筒管の仕切管１３が設けられており
、仕切管１３は外管１１の封止端１１ａの近傍まで延び
ている。外管１１封止端１１ａと反対側端部には、ガス
人口１４が設けられ、内情１０の封Ｌｌ：端と反対側端
部にはガス出口１５が設けられ、仕切管１３はガス出口
１５まで延びている。したがって、ガス流路１２は、ガ
ス人口１４から仕切管１３端部に向かう流路１２ａと該
端部で折り返しガス出口１５へと向かう流路１２ｂとの
折り返し流路に構成されている。なお、１６．１７はシ
ール部材を示している。
アルミナから成る円筒管の仕切管１３が設けられており
、仕切管１３は外管１１の封止端１１ａの近傍まで延び
ている。外管１１封止端１１ａと反対側端部には、ガス
人口１４が設けられ、内情１０の封Ｌｌ：端と反対側端
部にはガス出口１５が設けられ、仕切管１３はガス出口
１５まで延びている。したがって、ガス流路１２は、ガ
ス人口１４から仕切管１３端部に向かう流路１２ａと該
端部で折り返しガス出口１５へと向かう流路１２ｂとの
折り返し流路に構成されている。なお、１６．１７はシ
ール部材を示している。
外管１１の封止端１１ａ近傍には、その内外面に多孔質
電極１８．１９が設けられている。また、内管１０の封
止端１０ａの近傍には、その内外面に多孔質電極２３．
２４が設けられている。この電極１８．１９．２３．２
４は、外管１１および内管１０のそれぞれの両面に、た
とえば白金ペーストを塗布し焼きつけることによって形
成される。
電極１８．１９が設けられている。また、内管１０の封
止端１０ａの近傍には、その内外面に多孔質電極２３．
２４が設けられている。この電極１８．１９．２３．２
４は、外管１１および内管１０のそれぞれの両面に、た
とえば白金ペーストを塗布し焼きつけることによって形
成される。
電極１８．１９は、リード線１８ａ、１９ａを介して、
また電極２３．２４はリード線２３ａ、２４ａを介して
、並列に酸素ポンプ用の直流電源２２に接続されており
、電極１８．１９問および２３．２４間に同一の所定の
直流電圧が印加されるように成っている。すなわち、ガ
ス流路１２に対しては、２基の酸素ポンプが直列に並ん
だ構成となっている。なお、２４は電気ωを測定するの
に使用する電流計であり、これによりガス流路１２から
固体電解質１０および１１を介して外部に排出される酸
素量を測定できるように成っている。
また電極２３．２４はリード線２３ａ、２４ａを介して
、並列に酸素ポンプ用の直流電源２２に接続されており
、電極１８．１９問および２３．２４間に同一の所定の
直流電圧が印加されるように成っている。すなわち、ガ
ス流路１２に対しては、２基の酸素ポンプが直列に並ん
だ構成となっている。なお、２４は電気ωを測定するの
に使用する電流計であり、これによりガス流路１２から
固体電解質１０および１１を介して外部に排出される酸
素量を測定できるように成っている。
なお、２５は加熱炉であり、固体電解質中の酸素イオン
伝導が所定の温度で行われるよう酸素排出部を加熱する
ものである。
伝導が所定の温度で行われるよう酸素排出部を加熱する
ものである。
上記のように構成された酸素ポンプの作用について述べ
る。
る。
ガス人口１４から流入された酸素を含むガスは、ガス流
路１２ａを通って外管封止端１１ａに至り、仕切管１３
の端部で折り返してガス流路１２ｂを通り、ガス出口１
５から送り出される。電極１８゜１９６よび２３．２４
には、直流電源２２から所定の直流電圧が印加されてお
り、固体電解質からなる外管１１および内管１０の内外
面間には、電気化学的ポテンシャルが生じている。した
がって、ガスが外管１１止端１１ａ近傍を通る際に、上
記ポテンシャルにより固体電解質１１中を酸素イオンが
伝導され、ガス中の酸素が系外に排出される。
路１２ａを通って外管封止端１１ａに至り、仕切管１３
の端部で折り返してガス流路１２ｂを通り、ガス出口１
５から送り出される。電極１８゜１９６よび２３．２４
には、直流電源２２から所定の直流電圧が印加されてお
り、固体電解質からなる外管１１および内管１０の内外
面間には、電気化学的ポテンシャルが生じている。した
がって、ガスが外管１１止端１１ａ近傍を通る際に、上
記ポテンシャルにより固体電解質１１中を酸素イオンが
伝導され、ガス中の酸素が系外に排出される。
このとき、外管１１だけでは排出しきれなかった酸素は
、ガスが内管１０の封止端１０ａの近傍を通る際に再び
排出されようとする。いわゆる、２次抽出である。
、ガスが内管１０の封止端１０ａの近傍を通る際に再び
排出されようとする。いわゆる、２次抽出である。
ガス流路１２は、内管１０と外管１１との間に形成され
るので、流路容積は小さなものとされ、仕切管１３によ
って折り返し流路とされることにより、小さな流路容積
でありながら、ガスの流れに対しては外管１１内面との
間に大ぎな表面積が形成される。したがって、外管１１
、内管１０全体は小型のものとしつつ、酸素排出のため
の電極表面積を効率よく大ぎく取ることが可能となる。
るので、流路容積は小さなものとされ、仕切管１３によ
って折り返し流路とされることにより、小さな流路容積
でありながら、ガスの流れに対しては外管１１内面との
間に大ぎな表面積が形成される。したがって、外管１１
、内管１０全体は小型のものとしつつ、酸素排出のため
の電極表面積を効率よく大ぎく取ることが可能となる。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明によるときは、固体電解質
を用いた２基の酸素ポンプを片端封止形の二重管構成に
し、内管、外管間に仕切り管を設けてガス流路を断面環
状の折り返し流路に構成したので、酸素排出のための電
極表面積を大きくとりながら固体電解質全体の小型化を
はかることができ、ガス流路容積を小として酸素排出機
能を増大することができるという効果が得られる。した
がって、これを酸素量の分析に使用すれば、分解能や感
度を向上させることができる。
を用いた２基の酸素ポンプを片端封止形の二重管構成に
し、内管、外管間に仕切り管を設けてガス流路を断面環
状の折り返し流路に構成したので、酸素排出のための電
極表面積を大きくとりながら固体電解質全体の小型化を
はかることができ、ガス流路容積を小として酸素排出機
能を増大することができるという効果が得られる。した
がって、これを酸素量の分析に使用すれば、分解能や感
度を向上させることができる。
さらに、片端封止形の二ｍ管構成であるので、酸素ポン
プの交換等が大幅に容易化されるという効宋も得られる
。
プの交換等が大幅に容易化されるという効宋も得られる
。
第１図は本発明の一実施例に係る酸素ポンプの断面図、
第２図および第３図は従来の酸素ポンプの断面図、
である。
１０・・・・・・内管
１０ａ、１１ａ・・・・・・封止端
１１・・・・・・外管
１２、１２ａ 、 １２ｂ・・・・・・ガス流路１３・
・・・・・仕切管 １４・・・・・・ガス入口 １５・・・・・・ガス出口 １８．１９・・・・・・電極 １８ａ、１９ａ・・・・・・リード線 ２２・・・・・・直流電源 ２３．２４・・・・・・電極 ２３ａ、２４−ａ・・・・・・リード線２４・・・・・
・電流計
・・・・・仕切管 １４・・・・・・ガス入口 １５・・・・・・ガス出口 １８．１９・・・・・・電極 １８ａ、１９ａ・・・・・・リード線 ２２・・・・・・直流電源 ２３．２４・・・・・・電極 ２３ａ、２４−ａ・・・・・・リード線２４・・・・・
・電流計
Claims (1)
- （１）固体電解質を用いた２基の酸素ポンプを、片端封
止形の内管と片端封止形の外管との二重管構造として構
成し、該内管と外管との間に前記外管の封止端近傍まで
延びる仕切管を設けて、内管と外管との間に形成される
ガス流路を、前記仕切管の端部で折り返す流路に構成し
たことを特徴とする酸素ポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21469485A JPS6278101A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 酸素ポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21469485A JPS6278101A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 酸素ポンプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6278101A true JPS6278101A (ja) | 1987-04-10 |
Family
ID=16660052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21469485A Pending JPS6278101A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 酸素ポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6278101A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04228402A (ja) * | 1990-05-24 | 1992-08-18 | Air Prod And Chem Inc | ガスタービン排気流れからの酸素回収法 |
| JPH04228403A (ja) * | 1990-05-24 | 1992-08-18 | Air Prod And Chem Inc | 外部燃焼エネルギー発生ガスタービン装置からの酸素回収法 |
| KR20040040800A (ko) * | 2002-11-08 | 2004-05-13 | 주식회사 옥시큐어 | 산소펌프 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60187854A (ja) * | 1984-03-07 | 1985-09-25 | Shinya Otsuka | 酸素濃度測定装置 |
-
1985
- 1985-09-30 JP JP21469485A patent/JPS6278101A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60187854A (ja) * | 1984-03-07 | 1985-09-25 | Shinya Otsuka | 酸素濃度測定装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04228402A (ja) * | 1990-05-24 | 1992-08-18 | Air Prod And Chem Inc | ガスタービン排気流れからの酸素回収法 |
| JPH04228403A (ja) * | 1990-05-24 | 1992-08-18 | Air Prod And Chem Inc | 外部燃焼エネルギー発生ガスタービン装置からの酸素回収法 |
| KR20040040800A (ko) * | 2002-11-08 | 2004-05-13 | 주식회사 옥시큐어 | 산소펌프 |
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