JPS6342459A - 気体濃度測定方法 - Google Patents
気体濃度測定方法Info
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- JPS6342459A JPS6342459A JP61186209A JP18620986A JPS6342459A JP S6342459 A JPS6342459 A JP S6342459A JP 61186209 A JP61186209 A JP 61186209A JP 18620986 A JP18620986 A JP 18620986A JP S6342459 A JPS6342459 A JP S6342459A
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- Pending
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- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
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- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 19
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Landscapes
- 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】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、被測定気体中に含有される水分濃度を求める
気体濃度測定方法に関するものである。
気体濃度測定方法に関するものである。
〈従来の技術〉
本出願人は、被測定気体中に複数の異種気体が含まれて
いる場合、その含有気体の濃度を、固体電解質の酸素イ
オン導電板を用いた限界電流方式の酸素センサーを用い
て、測定する方法を既に提案している（特願昭６０−２
０２１６９．６０−２９１５６９．６０−２９１５７０
．６０−２９１５７１．６０−２９１５７２．６０−２
９１５７３．６ｌ−１９０８４）。
いる場合、その含有気体の濃度を、固体電解質の酸素イ
オン導電板を用いた限界電流方式の酸素センサーを用い
て、測定する方法を既に提案している（特願昭６０−２
０２１６９．６０−２９１５６９．６０−２９１５７０
．６０−２９１５７１．６０−２９１５７２．６０−２
９１５７３．６ｌ−１９０８４）。
ここで、限界電流方式の酸素センサーとは、酸素イオン
導電性を有する固体電解質に対して、酸素分子（イオン
）供給を制限する（或いは拡散を律速する）手段を設け
たセンサーを総称するものであって、両面に電極が形成
された固体電解質に、外気の間の微小な気体流通口が開
けられた中空カプセルを被冠し、該気体流通口の気体拡
散抵抗によって生ずる限界電流特性を利用するもの、或
いは拡散抵抗を生じる気体流通口の代わりに多孔質物質
（微細な貫通孔を多数有する物質、例えばセラミック）
を上記カプセルの一部に設けたもの、固体電解質の一面
或いは両面、又は該固体電解質全体を包囲するように多
孔質体を形成したもの、固体電解質面の電極上に拡散制
御層を設は更にその上に拡散を阻止する層を形成したも
の、僅かな間隙を持たせた少なくともどちらか一方が両
面に電極が形成された固体電解質の板を並べその間隙に
よる気体の拡散抵抗作用を利用したもの、一端部が閉塞
された筒状の固体電解質の内外面に電極が設けられ、そ
の一方の電極側に前述の如き拡散制御体を設けたタイプ
等、固体電解質の酸素イオン移送現象を制限（律速）す
ることによって濃度を測定する方式のセンサーを総て含
むものとする。
導電性を有する固体電解質に対して、酸素分子（イオン
）供給を制限する（或いは拡散を律速する）手段を設け
たセンサーを総称するものであって、両面に電極が形成
された固体電解質に、外気の間の微小な気体流通口が開
けられた中空カプセルを被冠し、該気体流通口の気体拡
散抵抗によって生ずる限界電流特性を利用するもの、或
いは拡散抵抗を生じる気体流通口の代わりに多孔質物質
（微細な貫通孔を多数有する物質、例えばセラミック）
を上記カプセルの一部に設けたもの、固体電解質の一面
或いは両面、又は該固体電解質全体を包囲するように多
孔質体を形成したもの、固体電解質面の電極上に拡散制
御層を設は更にその上に拡散を阻止する層を形成したも
の、僅かな間隙を持たせた少なくともどちらか一方が両
面に電極が形成された固体電解質の板を並べその間隙に
よる気体の拡散抵抗作用を利用したもの、一端部が閉塞
された筒状の固体電解質の内外面に電極が設けられ、そ
の一方の電極側に前述の如き拡散制御体を設けたタイプ
等、固体電解質の酸素イオン移送現象を制限（律速）す
ることによって濃度を測定する方式のセンサーを総て含
むものとする。
本発明は、上記一連の発明に関連してなされたものであ
り、限界電流方式の酸素センサーの電圧−電流特性曲線
の２段階平坦領域の発現現象を利用してなされたもので
ある。
り、限界電流方式の酸素センサーの電圧−電流特性曲線
の２段階平坦領域の発現現象を利用してなされたもので
ある。
〈発明の概要〉
本発明の特徴とする点は、酸素、窒素、炭酸ガス及び水
分の含有された被測定気体に対して、固体電解質を用い
た限界電流方式の酸素センサーにより電圧−電流特性曲
線を求めると共に、前記被測定気体を除湿した後、この
除湿被測定気体に対して、前記と同様固体電解質を用い
た限界電流方式の酸素センサーにより電圧−電流特性曲
線を求め、これらの両電圧−電流特性曲線の第１平坦部
同志の限界電流値の差から、又は第２平坦部同志の限界
電流値の差から、前記水分濃度を得る気体濃度測定方法
にある。
分の含有された被測定気体に対して、固体電解質を用い
た限界電流方式の酸素センサーにより電圧−電流特性曲
線を求めると共に、前記被測定気体を除湿した後、この
除湿被測定気体に対して、前記と同様固体電解質を用い
た限界電流方式の酸素センサーにより電圧−電流特性曲
線を求め、これらの両電圧−電流特性曲線の第１平坦部
同志の限界電流値の差から、又は第２平坦部同志の限界
電流値の差から、前記水分濃度を得る気体濃度測定方法
にある。
以下、か＼る本発明方法を図面により詳説する。
第１図は固体電解質を用いた限界電流方式の酸素センサ
ーによる電圧−電流特性曲線を示したものである。尚、
ここで用いたセンサーは両面に電極が形成された固体電
解質板に、外気の間の微小な気体流通口が開けられた中
空カプセルを被冠し、該気体流通口の気体拡散抵抗によ
って生ずる限界電流特性を利用した構造のものである。
ーによる電圧−電流特性曲線を示したものである。尚、
ここで用いたセンサーは両面に電極が形成された固体電
解質板に、外気の間の微小な気体流通口が開けられた中
空カプセルを被冠し、該気体流通口の気体拡散抵抗によ
って生ずる限界電流特性を利用した構造のものである。
この第１図において、電圧−電流特性曲線ｌは酸素、窒
素、炭酸ガス及び水分の含有された被測定気体に対する
曲線であり、又電圧−電流特性曲線２はこの被測定気体
を除湿した後（水分除去後）、この除湿被測定気体に対
する曲線である。
素、炭酸ガス及び水分の含有された被測定気体に対する
曲線であり、又電圧−電流特性曲線２はこの被測定気体
を除湿した後（水分除去後）、この除湿被測定気体に対
する曲線である。
いずれの曲線の場合も、センサーの印加電圧を上昇させ
ていくと、先ず、酸素の存在による第１平坦部３，４が
現れ、次に、炭酸ガス及び水分中の酸素原子の存在、又
は炭酸ガス中の酸素原子の存在による第２平坦部５．６
が現れる。ここで、除湿被測定気体の第１平坦部４が除
湿前の被測定気体の第１平坦部３より高いのは除湿被測
定気体側の方が水分の存在しない分だけ酸素モル分率が
大きいからと、推論され、又、逆に除湿前の被測定気体
の第２平坦部５が除湿被測定気体の第２平坦部６より高
いのは反応に関与する酸素原子の量（炭酸ガス＋水分）
が多いがらと、推論される。
ていくと、先ず、酸素の存在による第１平坦部３，４が
現れ、次に、炭酸ガス及び水分中の酸素原子の存在、又
は炭酸ガス中の酸素原子の存在による第２平坦部５．６
が現れる。ここで、除湿被測定気体の第１平坦部４が除
湿前の被測定気体の第１平坦部３より高いのは除湿被測
定気体側の方が水分の存在しない分だけ酸素モル分率が
大きいからと、推論され、又、逆に除湿前の被測定気体
の第２平坦部５が除湿被測定気体の第２平坦部６より高
いのは反応に関与する酸素原子の量（炭酸ガス＋水分）
が多いがらと、推論される。
従って、低い電圧■１を印加すれば、各第１平坦部３．
４の限界電流値ＩＬ□及びＩＬＩ゛が得られ、高い電圧
■２を印加すれば、各第２平坦部５，６の限界電流値Ｔ
ＬＺ及びＴＬ２″が得られる。
４の限界電流値ＩＬ□及びＩＬＩ゛が得られ、高い電圧
■２を印加すれば、各第２平坦部５，６の限界電流値Ｔ
ＬＺ及びＴＬ２″が得られる。
これらの各限界電流において、本発明者等が、限界電流
値ＩＬＩとＩＬＩ“の差電流ΔＩＬＩ＝（ＩＬ＋’
ＩＬＩ）、及び限界電流ＩＬ２とＩ Ｌ！’ の差電
流ΔＩＬＺ＝ （ＩＬＺ ＩＬ２°）を求め、水分濃
度（湿度）との相関関係を調べたところ、第２図（Ａ）
、（Ｂ）に示したように両者の間には比例関係があるこ
とが分かった。但し、横軸は絶対湿度である。
値ＩＬＩとＩＬＩ“の差電流ΔＩＬＩ＝（ＩＬ＋’
ＩＬＩ）、及び限界電流ＩＬ２とＩ Ｌ！’ の差電
流ΔＩＬＺ＝ （ＩＬＺ ＩＬ２°）を求め、水分濃
度（湿度）との相関関係を調べたところ、第２図（Ａ）
、（Ｂ）に示したように両者の間には比例関係があるこ
とが分かった。但し、横軸は絶対湿度である。
このことから、予め差電流値ΔＩＬいΔｒＬｚに対応す
る水分濃度を求めておけば、当該差電流値ΔＩＬＩ、Δ
ＩＬ２から直ちに水分濃度を求めることができる。
る水分濃度を求めておけば、当該差電流値ΔＩＬＩ、Δ
ＩＬ２から直ちに水分濃度を求めることができる。
尚、実際の測定において、差電流値ΔＩＬいΔ■１□は
水分の分解による酸素の絶対量に起因して生ずる値（絶
対湿度）であるのに対して、ある気体に存在する水分量
は温度よって異なる（飽和水蒸気量の温度による変化）
。一方、一般の水分濃度（相対湿度）は気体温度との関
係で相対的に求められる値である。従って、相対湿度を
求めるには、温度を測定し、その温度での水蒸気の飽和
蒸気圧を求め、この値により絶対湿度を換算しなければ
ならない。これを数式化すると次の如くである。
水分の分解による酸素の絶対量に起因して生ずる値（絶
対湿度）であるのに対して、ある気体に存在する水分量
は温度よって異なる（飽和水蒸気量の温度による変化）
。一方、一般の水分濃度（相対湿度）は気体温度との関
係で相対的に求められる値である。従って、相対湿度を
求めるには、温度を測定し、その温度での水蒸気の飽和
蒸気圧を求め、この値により絶対湿度を換算しなければ
ならない。これを数式化すると次の如くである。
〈実施例〉
拡散孔を有するカプセル型の酸素センサーを用いて、測
定温度（気体温度）５０℃で、種々の湿度のサンプル気
体（予め所定の湿度が設定された気体）について、実測
したところ、第１表（第１平坦部同志の限界電流の差Δ
ＩＬＩから水分濃度を求めた場合）、第２表（第２平坦
部同志の限界電流の差ΔＩＬ！から水分濃度を求めた場
合）の如くであった。
定温度（気体温度）５０℃で、種々の湿度のサンプル気
体（予め所定の湿度が設定された気体）について、実測
したところ、第１表（第１平坦部同志の限界電流の差Δ
ＩＬＩから水分濃度を求めた場合）、第２表（第２平坦
部同志の限界電流の差ΔＩＬ！から水分濃度を求めた場
合）の如くであった。
第 １ 表（測定温度５０℃）
第 ２ 表（測定温度５０℃）
上記第１表、及び第２表から、ΔＩＬいΔｒＬｚと実測
値とがよく対応していることが分かる。
値とがよく対応していることが分かる。
尚、本発明を実施するに当たっては、特願昭６０−２０
２１６９に示される如く複数の内部電極に異なる電圧を
印加してもよいし、或いは又２個のセンサーを並列にし
て用いてもよい。
２１６９に示される如く複数の内部電極に異なる電圧を
印加してもよいし、或いは又２個のセンサーを並列にし
て用いてもよい。
〈発明の効果〉
以上の説明から明らかなように本発明の気体濃度測定方
法によれば、除湿前の被測定気体と除湿被測定気体にお
ける固体電解質を用いた限界電流方式の酸素センサーに
よる両電圧−電流特性曲線の第１平坦部、又は第２平坦
部同志の差から、水分濃度（湿度）を簡単且つ迅速に測
定することができる。
法によれば、除湿前の被測定気体と除湿被測定気体にお
ける固体電解質を用いた限界電流方式の酸素センサーに
よる両電圧−電流特性曲線の第１平坦部、又は第２平坦
部同志の差から、水分濃度（湿度）を簡単且つ迅速に測
定することができる。
第１図は本発明方法を説明するための限界電流方式の酸
素センサーにおける除湿前の被測定気体と除湿被測定気
体に対する両電圧−電流特性曲線を示したグラフ、第２
図（Ａ）、（Ｂ）は限界電流値間の各差電流値Δ■、い
Δｔｔ、ｚと水分濃度との関係を示したグラフである。 図中、 １・・・除湿前の被測定気体 の電圧−電流特性曲線、 ２・・・除湿被測定気体 の電圧−電流特性曲線、 ３．４・・・第１平坦部、 ５．６・・・第２平坦部、 特許出願人 藤倉電線株式会社ゝ（、／ 第１図 ｉ［ ｖＩ Ｖ２
印力０唄辷日二第２図（Ａ） 第２図（Ｂ） 束会町（刈
素センサーにおける除湿前の被測定気体と除湿被測定気
体に対する両電圧−電流特性曲線を示したグラフ、第２
図（Ａ）、（Ｂ）は限界電流値間の各差電流値Δ■、い
Δｔｔ、ｚと水分濃度との関係を示したグラフである。 図中、 １・・・除湿前の被測定気体 の電圧−電流特性曲線、 ２・・・除湿被測定気体 の電圧−電流特性曲線、 ３．４・・・第１平坦部、 ５．６・・・第２平坦部、 特許出願人 藤倉電線株式会社ゝ（、／ 第１図 ｉ［ ｖＩ Ｖ２
印力０唄辷日二第２図（Ａ） 第２図（Ｂ） 束会町（刈
Claims (2)
- （１）、酸素、窒素、炭酸ガス及び水分の含有された被
測定気体に対して、固体電解質を用いた限界電流方式の
酸素センサーにより電圧−電流特性曲線を求めると共に
、前記被測定気体を除湿した後、この除湿被測定気体に
対して、前記と同様固体電解質を用いた限界電流方式の
酸素センサーにより電圧−電流特性曲線を求め、これら
の両電圧−電流特性曲線の第１平坦部同志の限界電流値
の差から前記水分濃度を得ることを特徴とする気体濃度
測定方法。 - （２）、酸素、窒素、炭酸ガス及び水分の含有された被
測定気体に対して、固体電解質を用いた限界電流方式の
酸素センサーにより電圧−電流特性曲線を求めると共に
、前記被測定気体を除湿した後、この除湿被測定気体に
対して、前記と同様固体電解質を用いた限界電流方式の
酸素センサーにより電圧−電流特性曲線を求め、これら
の両電圧−電流特性曲線の第２平坦部同志の限界電流値
の差から前記水分濃度を得ることを特徴とする気体濃度
測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61186209A JPS6342459A (ja) | 1986-08-08 | 1986-08-08 | 気体濃度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61186209A JPS6342459A (ja) | 1986-08-08 | 1986-08-08 | 気体濃度測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6342459A true JPS6342459A (ja) | 1988-02-23 |
Family
ID=16184278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61186209A Pending JPS6342459A (ja) | 1986-08-08 | 1986-08-08 | 気体濃度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6342459A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0701388A3 (en) * | 1994-09-09 | 1996-11-13 | Zanussi Grandi Impianti Spa | Improved moisture sensor and stove equipped with this |
-
1986
- 1986-08-08 JP JP61186209A patent/JPS6342459A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0701388A3 (en) * | 1994-09-09 | 1996-11-13 | Zanussi Grandi Impianti Spa | Improved moisture sensor and stove equipped with this |
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