JPS60187854A - 酸素濃度測定装置 - Google Patents
酸素濃度測定装置Info
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- JPS60187854A JPS60187854A JP59042110A JP4211084A JPS60187854A JP S60187854 A JPS60187854 A JP S60187854A JP 59042110 A JP59042110 A JP 59042110A JP 4211084 A JP4211084 A JP 4211084A JP S60187854 A JPS60187854 A JP S60187854A
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- gas
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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
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/411—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing of liquid metals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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- G01N27/4065—Circuit arrangements specially adapted therefor
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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】
（イ）この発明の技術分野
この発明は酸素濃度測定装置に関し、さらに詳しくは：
金属や含金（以下、金属等という）またはそれらの化合
物や、ガス中の酸素濃度を測定するのに好適な装置に関
する。
金属や含金（以下、金属等という）またはそれらの化合
物や、ガス中の酸素濃度を測定するのに好適な装置に関
する。
（ロ）従来技術とその欠点
近年、金属等が各種機能材料や電子材料として注目され
るようになってきたが、そのような材料においてはほと
ｌνど例外なく不純物の挙動が問題になる。酸素をはじ
めとする成分についても同様で、その濃度を測定するた
めのいろいろな装置が使用されている。
るようになってきたが、そのような材料においてはほと
ｌνど例外なく不純物の挙動が問題になる。酸素をはじ
めとする成分についても同様で、その濃度を測定するた
めのいろいろな装置が使用されている。
そのような、金属等に含まれている酸素の濃度を測定す
る装置には、酸素濃度を絶対値として測定するものと、
相対値として測定するものがある。
る装置には、酸素濃度を絶対値として測定するものと、
相対値として測定するものがある。
しかしながら、絶対値として測定するものは、操作が繁
雑であるばかりか、測定値がまるまでに著しく時間がか
かる。一方、相対値として測定するものの−例としては
、金属等に含まれている酸素を炭素と反応させて一酸化
炭素となし、ざらに適当な試薬を使用して二酸化炭素と
した後、その二酸化炭素量を赤外線吸収または熱伝導に
よって測定するようにしたものが用いられている。この
従来の装置は、相対値を与えるものであるから常に標準
試料を必要とする。だから、測定値は標準試料の調整や
測定上の誤差を含む。また、標準試料の調整が回動であ
るような低酸素濃度域では測定値に信頼性がない。
雑であるばかりか、測定値がまるまでに著しく時間がか
かる。一方、相対値として測定するものの−例としては
、金属等に含まれている酸素を炭素と反応させて一酸化
炭素となし、ざらに適当な試薬を使用して二酸化炭素と
した後、その二酸化炭素量を赤外線吸収または熱伝導に
よって測定するようにしたものが用いられている。この
従来の装置は、相対値を与えるものであるから常に標準
試料を必要とする。だから、測定値は標準試料の調整や
測定上の誤差を含む。また、標準試料の調整が回動であ
るような低酸素濃度域では測定値に信頼性がない。
（ハ）この発明の目的
この発明の目的は、従来の装置の上記欠点を解決し、迅
速な絶対値測定が可能であるばかりか、低酸素濃度域に
おいても測定精度の高い酸素濃度測定装置を提供するに
ある。
速な絶対値測定が可能であるばかりか、低酸素濃度域に
おいても測定精度の高い酸素濃度測定装置を提供するに
ある。
（ニ）この発明の構成
上記目的を達成づるために、この発明に８３いては、キ
ャリアガスの導入口と、減圧吸引口と、試料導入口を有
する閉ガス流路に、ガス循環用ポンプと、固体電解質を
用いた電気化学的酸素ポンプが直列に配置され、かつ前
記酸素ポンプはリード線を備え、そのリード線は、電圧
印加手段と、電流測定手段および／または電気量測定手
段に接続されていることを特徴とする酸素濃度測定装置
が提供される。また、この発明においては、上記目的を
達成するために、キャリアガスの導入口と、減圧吸引口
と、試料導入口を有する閉ガス流路に、ガス循環用ポン
プと、固体電解質を用いた電気化学的酸素ポンプが直列
に配置され、ガスの循環方向に対して前記試料導入口の
下流側で、かつ前記酸素ポンプよりも上流側の前記ガス
流路には試料溶解炉が配置され、かつ前記酸素ポンプは
リード線を備え、そのリード線は、電圧印加手段と、電
流測定手段および／または電気量測定手段に接続されて
いることを特徴とする酸素濃度測定装置が提供される。
ャリアガスの導入口と、減圧吸引口と、試料導入口を有
する閉ガス流路に、ガス循環用ポンプと、固体電解質を
用いた電気化学的酸素ポンプが直列に配置され、かつ前
記酸素ポンプはリード線を備え、そのリード線は、電圧
印加手段と、電流測定手段および／または電気量測定手
段に接続されていることを特徴とする酸素濃度測定装置
が提供される。また、この発明においては、上記目的を
達成するために、キャリアガスの導入口と、減圧吸引口
と、試料導入口を有する閉ガス流路に、ガス循環用ポン
プと、固体電解質を用いた電気化学的酸素ポンプが直列
に配置され、ガスの循環方向に対して前記試料導入口の
下流側で、かつ前記酸素ポンプよりも上流側の前記ガス
流路には試料溶解炉が配置され、かつ前記酸素ポンプは
リード線を備え、そのリード線は、電圧印加手段と、電
流測定手段および／または電気量測定手段に接続されて
いることを特徴とする酸素濃度測定装置が提供される。
この発明の装置の一実施態様を、金属等に含まれている
酸素の濃度を測定する場合について説明するに、第１図
（一部断面を含む概略正面図）において、ガラスや金属
などの管からなり、かつ全体として閉ループをなすガス
流路１には、ガス循環用ポンプ２と、固体電解質を用い
た電気化学的酸素ポンプ（以下、酸素ポンプという）３
が直列に配置されている。酸素ポンプ３は、矢印で示す
ガスの循環方向に対してガス循環用ポンプ２よりも上流
側に設けられている。
酸素の濃度を測定する場合について説明するに、第１図
（一部断面を含む概略正面図）において、ガラスや金属
などの管からなり、かつ全体として閉ループをなすガス
流路１には、ガス循環用ポンプ２と、固体電解質を用い
た電気化学的酸素ポンプ（以下、酸素ポンプという）３
が直列に配置されている。酸素ポンプ３は、矢印で示す
ガスの循環方向に対してガス循環用ポンプ２よりも上流
側に設けられている。
上記ガス循環用流路１には、ガスの循環方向に対して上
記ガス循環用ポンプ２の下流側に、弁４を有するキャリ
アガス導入兼減圧吸引用配管５が接続されている。この
配管５は、切換弁（図示せず）を介して、一端がキャリ
アガス供給源および減圧源くいずれも図示せず）に接続
され、また他端は上記ガス流路１に開口してキャリアガ
ス導入口および減圧吸引口を形成している。
記ガス循環用ポンプ２の下流側に、弁４を有するキャリ
アガス導入兼減圧吸引用配管５が接続されている。この
配管５は、切換弁（図示せず）を介して、一端がキャリ
アガス供給源および減圧源くいずれも図示せず）に接続
され、また他端は上記ガス流路１に開口してキャリアガ
ス導入口および減圧吸引口を形成している。
配管５の下流側において、ガス流路１に試料注入管６が
接続されている。この試料注入管６は、一端がゴム栓７
で封止され、他端がガス流路１に開口している。また、
上記ゴム栓７には試料注入棒８が挿通されている。
接続されている。この試料注入管６は、一端がゴム栓７
で封止され、他端がガス流路１に開口している。また、
上記ゴム栓７には試料注入棒８が挿通されている。
ガス流路１には、ガスの循環方向に対して上記試料注入
管６よりも下流側で、かつ上記酸素ポンプ３よりも上流
側に試料溶解炉１０が配置されている。この試料溶解炉
１０は、シリカなどの耐熱材料からなる０字管状の試料
溶解管９と、加熱炉１１からなっている。
管６よりも下流側で、かつ上記酸素ポンプ３よりも上流
側に試料溶解炉１０が配置されている。この試料溶解炉
１０は、シリカなどの耐熱材料からなる０字管状の試料
溶解管９と、加熱炉１１からなっている。
ガスの循環方向に対して上記試料溶解炉１０の下流側に
は、冷却用の水ジャケット１２が、ガス流路１を取り囲
むように、必要に応じて配置される。
は、冷却用の水ジャケット１２が、ガス流路１を取り囲
むように、必要に応じて配置される。
上述した酸素ポンプ３は、加熱炉３８と、この加熱炉３
８内に収容された、第２図に示すような円筒状の固体電
解質３１を備えている。この固体電解質３１は、ジルコ
ニアに安定化剤としてカルシア、マグネシア、イツトリ
アなどの酸化物を固溶させたもので、酸素イオン伝導性
を有している。
８内に収容された、第２図に示すような円筒状の固体電
解質３１を備えている。この固体電解質３１は、ジルコ
ニアに安定化剤としてカルシア、マグネシア、イツトリ
アなどの酸化物を固溶させたもので、酸素イオン伝導性
を有している。
酸化物の固溶量は、カルシアにあっては５〜１５モル％
、マグネシアにあっては６〜１０モル％、イツトリアに
あっては４〜１２モル％程度である。
、マグネシアにあっては６〜１０モル％、イツトリアに
あっては４〜１２モル％程度である。
もっとも、異なる２種類の酸化物が５〜２０モル％の範
囲で固溶していてもよい。また、ドリアにイツトリアを
４〜２５モル％固溶させてなる固体電解質を使用するこ
ともできる。なｉＪ３、上記固体電解質３１の内部には
、シリカなどの耐熱材料からなり、かつ内部を減圧した
整流筒３９が入れられ−Ｃいる。
囲で固溶していてもよい。また、ドリアにイツトリアを
４〜２５モル％固溶させてなる固体電解質を使用するこ
ともできる。なｉＪ３、上記固体電解質３１の内部には
、シリカなどの耐熱材料からなり、かつ内部を減圧した
整流筒３９が入れられ−Ｃいる。
上記固体電解質３１の内外両面には、多孔質電極３２．
３３が設けられている。内側の電極３２の一部は、固体
電解質３１の長手方向両端に向かって帯状に延び、さら
にその端部を折り返して固体電解質３１の外面の一部ま
で延びている。これら多孔質電極３２．３ｓＧよ、固体
電解質３１の表面に白金ペースｉ〜などを塗布し、焼き
付りることによって形成されたものである。
３３が設けられている。内側の電極３２の一部は、固体
電解質３１の長手方向両端に向かって帯状に延び、さら
にその端部を折り返して固体電解質３１の外面の一部ま
で延びている。これら多孔質電極３２．３ｓＧよ、固体
電解質３１の表面に白金ペースｉ〜などを塗布し、焼き
付りることによって形成されたものである。
上記電極３２には、リード線３５．３７が、また電極３
３にはリード線３４．３６がそれぞれ接続されている。
３にはリード線３４．３６がそれぞれ接続されている。
しかして、リード線３４．３５間には電圧印加手段とし
ての可変直流電源（図示せず）が接続され、またその可
変直流電源と直列に、電流測定手段としての電流計（図
示せず）が接続されている。一方、リード線３６．３７
間には電圧ｉｔ ＜図示せず）が接続されている。
ての可変直流電源（図示せず）が接続され、またその可
変直流電源と直列に、電流測定手段としての電流計（図
示せず）が接続されている。一方、リード線３６．３７
間には電圧ｉｔ ＜図示せず）が接続されている。
ところで、固体電解質酸素濃淡電池の起電力Ｅは次式で
表わされる。
表わされる。
Ｅ−（Ｒ１−／４Ｆ）σｎ（Ｐｉ／Ｐ２）ただし、Ｒ：
気体定数 Ｔ：固体電解質の絶対温度 Ｆ：ファラデ一定数 １〕１：固体電解質の一方の側の酸素 分圧 １）２：固体電解質の他方の側の酸素 分圧 かかる固体型、解買酸素濃淡電池はまた、上式から明ら
か′なように、いわゆる酸素ポンプとしても作用するも
のである。刀なわら、これに電圧を印加すると、その電
圧の大きざおよび極性に応じて、固体電解質の一方の側
（または他方の側）から他方の側（または一方の側）に
酸素が移動する。この発明においては、かかる酸素ポン
プの原理を応用する。
気体定数 Ｔ：固体電解質の絶対温度 Ｆ：ファラデ一定数 １〕１：固体電解質の一方の側の酸素 分圧 １）２：固体電解質の他方の側の酸素 分圧 かかる固体型、解買酸素濃淡電池はまた、上式から明ら
か′なように、いわゆる酸素ポンプとしても作用するも
のである。刀なわら、これに電圧を印加すると、その電
圧の大きざおよび極性に応じて、固体電解質の一方の側
（または他方の側）から他方の側（または一方の側）に
酸素が移動する。この発明においては、かかる酸素ポン
プの原理を応用する。
上述した装置の作用を説明するに、まず試料溶解管９を
、加熱炉１１によって測定したい金属等の融点以上の温
度に加熱する。同様に、酸素ポンプ３の加熱炉３８を運
転し、固体電解質３１を５００〜１３００℃に加熱して
おく。
、加熱炉１１によって測定したい金属等の融点以上の温
度に加熱する。同様に、酸素ポンプ３の加熱炉３８を運
転し、固体電解質３１を５００〜１３００℃に加熱して
おく。
次に、弁４を開き、減圧源を運転してガス流路１内を減
圧する。この減圧の程度は、可能な限り高いほうがよい
。
圧する。この減圧の程度は、可能な限り高いほうがよい
。
ガス流路１内の減圧が終わると、減圧源を切り離し、配
管５を介してガス流路１内にキャリアガスを導入し、弁
４を閉じる。つまり、ガス流路１内をキャリアガスで置
換するわけである。キレリアガスとしては、０．０１〜
１０％の水素を含むアルゴンガスを使用する。
管５を介してガス流路１内にキャリアガスを導入し、弁
４を閉じる。つまり、ガス流路１内をキャリアガスで置
換するわけである。キレリアガスとしては、０．０１〜
１０％の水素を含むアルゴンガスを使用する。
次に、ポンプ２を運転し、ガス流路１内のキャリアガス
を循環させる。循環速度は０．０１〜１００リットル／
分程度でよい。同時に、酸素ポンプ３のリード線３６．
３７間の起電力が、キサ１ノアガス中の十分に低い酸素
分圧に相当づ°る一定起電力値Ｅ２になるようにリード
線３４．３５間に雷ｒｒ：を印加する一ｒのｊＩ■緋け
ると一酵素ボンプ３のポンプ機能によってガス流路１内
の酸素が固体電解質３１外に排出され、リード線３４．
３５に流れる電流は時間の経過とともに急激に減少し、
やがて一定値１００となる。
を循環させる。循環速度は０．０１〜１００リットル／
分程度でよい。同時に、酸素ポンプ３のリード線３６．
３７間の起電力が、キサ１ノアガス中の十分に低い酸素
分圧に相当づ°る一定起電力値Ｅ２になるようにリード
線３４．３５間に雷ｒｒ：を印加する一ｒのｊＩ■緋け
ると一酵素ボンプ３のポンプ機能によってガス流路１内
の酸素が固体電解質３１外に排出され、リード線３４．
３５に流れる電流は時間の経過とともに急激に減少し、
やがて一定値１００となる。
次に、試料注入棒８を押し込み、０．００１〜１０（］
程度の金属等の試料１３（第１図）を試料溶解管９内に
落し、溶融させる。すると、試料１３中の酸素がガス中
の水素と反応してＨ２０ガスとなり、放出される。この
Ｈ２０ガスは、酸素ポンプ３に運ばれ、整流筒３９に導
かれて固体電解質３１の内面で電気化学的に分解されて
再び水素となる。この時発生した酸素は、酸素ポンプ３
のポンプ機能によって固体電解質３１外に排出される。
程度の金属等の試料１３（第１図）を試料溶解管９内に
落し、溶融させる。すると、試料１３中の酸素がガス中
の水素と反応してＨ２０ガスとなり、放出される。この
Ｈ２０ガスは、酸素ポンプ３に運ばれ、整流筒３９に導
かれて固体電解質３１の内面で電気化学的に分解されて
再び水素となる。この時発生した酸素は、酸素ポンプ３
のポンプ機能によって固体電解質３１外に排出される。
したがって、このときリード線３４．３５に流れる電流
の時間変化を電流計で読み取り、解析すれば、落下させ
た試料１３の質量との関係からその中の酸素濃度を知る
ことができる。なお、試料の溶融に伴ってその蒸気が発
生する場合には、水ジャケット１２でこれを捕集する。
の時間変化を電流計で読み取り、解析すれば、落下させ
た試料１３の質量との関係からその中の酸素濃度を知る
ことができる。なお、試料の溶融に伴ってその蒸気が発
生する場合には、水ジャケット１２でこれを捕集する。
”リード線３４．３５を流れる電流に対応した、固体
電解質３１を流れる電流とその電流成分の時間ｔに関す
る変化の様子を第３図に示す。固体電解質３１には、上
述した電圧Ｅ２に対応した、時間ｔに依存しない一定の
電子電流ＩＸ６が常に流れている。固体電解質３１から
放出される酸素によるイオン電流は、上記測定条件下で
は事実上時間ｔに依存せず、一定とみなしてよく、また
大気中からガス流路１内にわずかに漏洩してくる酸素の
排出に伴うイオン電流も時間ｔに依存せず、一定である
。したがって、これら２つの寄与により測定中に常時流
れているイオン電流をｌ ′ｉｏｎとすると、測定の間
に常に固体電解質３１に流れる電流は、 ［ｏｏ＝ ＩＸｅ＋ ｌ−１ｏｎ となる。
電解質３１を流れる電流とその電流成分の時間ｔに関す
る変化の様子を第３図に示す。固体電解質３１には、上
述した電圧Ｅ２に対応した、時間ｔに依存しない一定の
電子電流ＩＸ６が常に流れている。固体電解質３１から
放出される酸素によるイオン電流は、上記測定条件下で
は事実上時間ｔに依存せず、一定とみなしてよく、また
大気中からガス流路１内にわずかに漏洩してくる酸素の
排出に伴うイオン電流も時間ｔに依存せず、一定である
。したがって、これら２つの寄与により測定中に常時流
れているイオン電流をｌ ′ｉｏｎとすると、測定の間
に常に固体電解質３１に流れる電流は、 ［ｏｏ＝ ＩＸｅ＋ ｌ−１ｏｎ となる。
かかる状態で試料が投入され、酸素が放出されると、時
間ｔ１後に電流は急激に立ち上がるが、酸素ポンプ３の
ポンプ機能によって酸素が排出されるのに伴い時間ｔ２
後には速やかにもとの値■■にもどる。ここで、固体電
解質３１の平均酸素イオン輸率をτｉｏｎとづると、理
論的に次式が成立する。
間ｔ１後に電流は急激に立ち上がるが、酸素ポンプ３の
ポンプ機能によって酸素が排出されるのに伴い時間ｔ２
後には速やかにもとの値■■にもどる。ここで、固体電
解質３１の平均酸素イオン輸率をτｉｏｎとづると、理
論的に次式が成立する。
ｔ ｉｏｎ ＝ Ｉ ｉｏｎ ／ （Ｉ ｉｏｎ ＋
Ｉ ｅ ）ただし、１ｉｏｎ：ガス流路１内から固体電
解質３１を通って系外に排出 される酸素によって流れる イオン電流 ｌｅ：イオン電流１ｉｏｎに依存する 電子電流 したがって、使用に際して王ｉｏｎ〜１の条件下で酸素
ポンプ３を作動させると、一定電流（ｌＩＩｌｏＯから
増大した電流はすべて試料１３中の酸素によるものとみ
なせる。しかして、そのときのイオン電流１ ｉｏｎに
よる電気量Ｑｉｏｎは、試料１３から発生した酸素量を
Ｘグラム、ファラデ一定数をＦ、酸素の原子量をＭとす
ると、 Ｑｉｏｎ ＝ｘ −２Ｆ／Ｍ＝戸ｌ１ｏｎ ｄｔＣ。
Ｉ ｅ ）ただし、１ｉｏｎ：ガス流路１内から固体電
解質３１を通って系外に排出 される酸素によって流れる イオン電流 ｌｅ：イオン電流１ｉｏｎに依存する 電子電流 したがって、使用に際して王ｉｏｎ〜１の条件下で酸素
ポンプ３を作動させると、一定電流（ｌＩＩｌｏＯから
増大した電流はすべて試料１３中の酸素によるものとみ
なせる。しかして、そのときのイオン電流１ ｉｏｎに
よる電気量Ｑｉｏｎは、試料１３から発生した酸素量を
Ｘグラム、ファラデ一定数をＦ、酸素の原子量をＭとす
ると、 Ｑｉｏｎ ＝ｘ −２Ｆ／Ｍ＝戸ｌ１ｏｎ ｄｔＣ。
となり、これから試料１３中の酸素濃度を知ることがで
きるわけである。なお、正確にいうと、一定電流ＩＯｏ
の中にはＩ −ｉｏｎと関係づけられる電子電流１−ｅ
が含まれているが、Ｉ −ｉｏｎが事実上一定である限
りこのｌ−ｅもまた一定であり、上述した解析には全く
影響しない。また、モ１ｏｎ＝１の条件下で酸素ポンプ
を使用する限り、ｔ”ｅはＩ−ｉｏｎにくらべて無視で
きるので第３図には示していない。
きるわけである。なお、正確にいうと、一定電流ＩＯｏ
の中にはＩ −ｉｏｎと関係づけられる電子電流１−ｅ
が含まれているが、Ｉ −ｉｏｎが事実上一定である限
りこのｌ−ｅもまた一定であり、上述した解析には全く
影響しない。また、モ１ｏｎ＝１の条件下で酸素ポンプ
を使用する限り、ｔ”ｅはＩ−ｉｏｎにくらべて無視で
きるので第３図には示していない。
上記実施態様においては、キャリアガスとして水素を含
むアルゴンガスを使用したが、０．０１〜１００％の一
酸化炭素ガス、二酸化炭素ガスでもよく、その他の還元
性ガスを含むアルゴンガスを使用してもよく、アルゴン
ガスのみでもよい。
むアルゴンガスを使用したが、０．０１〜１００％の一
酸化炭素ガス、二酸化炭素ガスでもよく、その他の還元
性ガスを含むアルゴンガスを使用してもよく、アルゴン
ガスのみでもよい。
また、アルゴンガスを他の不活性ガスとすることもでき
る。
る。
また、上記実施態様においては、リード線３４．３５間
に電流計を接続し、それらリード線３４．３５を流れる
電流を読み取って解析する場合について説明したが、電
流計と直列にクーロメータを接続し、電気量を読み取っ
て解析するようにしてもよい。この場合、一定電流１ｏ
ｏによる電気量をＪ＋＆ｌ：）＋ノゝしよｔ１化２ ｈ
ｉ−１’にナノ±Ｗ謙り表らば、電流計は不要である
。
に電流計を接続し、それらリード線３４．３５を流れる
電流を読み取って解析する場合について説明したが、電
流計と直列にクーロメータを接続し、電気量を読み取っ
て解析するようにしてもよい。この場合、一定電流１ｏ
ｏによる電気量をＪ＋＆ｌ：）＋ノゝしよｔ１化２ ｈ
ｉ−１’にナノ±Ｗ謙り表らば、電流計は不要である
。
さらに、上記実施態様においては、リード線３６．３７
間に電圧計を接続し、酸素ポンプの起電力を常時読み取
れるようにしているが、その必要は必ずしもない。すな
わち、起電力は必要に応じてチェックづることでもよい
。
間に電圧計を接続し、酸素ポンプの起電力を常時読み取
れるようにしているが、その必要は必ずしもない。すな
わち、起電力は必要に応じてチェックづることでもよい
。
さらにまた、この発明においては、上記可変直流電源に
代えてポテンショスタットを使用し、リード線３４．３
５および３６．７をそのボテンシミスタットに接続し、
さらにリード線３４．３５間に上述したように電流測定
手段Ｊ３よび／または電気量測定手段を接続し、ポテン
ショスタットにフィードバックされるリード線３ ｅ
、３７間の起電力が所定の一定値になるように、ポテン
ショスタットによりリード線３４．３５間の印加電圧を
制御するようにしてもよい。
代えてポテンショスタットを使用し、リード線３４．３
５および３６．７をそのボテンシミスタットに接続し、
さらにリード線３４．３５間に上述したように電流測定
手段Ｊ３よび／または電気量測定手段を接続し、ポテン
ショスタットにフィードバックされるリード線３ ｅ
、３７間の起電力が所定の一定値になるように、ポテン
ショスタットによりリード線３４．３５間の印加電圧を
制御するようにしてもよい。
また、測定にある程度の誤差を認めるならば、リード線
３ｅ、３ｒそのものを省略してもよい。
３ｅ、３ｒそのものを省略してもよい。
ずなわち、リード線３４．３５のみを設け、それＡＩＩ
−Ｗ１！ＱＪ５ｃＦ！ｌＬ”’ＮＧＲ１ガ■壬ＦｊＪ−
！流測定手段および／または電気量測定手段を接続する
ようにしてもよい。この場合、電圧側は必要ならば可変
直流電源に並列に接続づ′る。
−Ｗ１！ＱＪ５ｃＦ！ｌＬ”’ＮＧＲ１ガ■壬ＦｊＪ−
！流測定手段および／または電気量測定手段を接続する
ようにしてもよい。この場合、電圧側は必要ならば可変
直流電源に並列に接続づ′る。
以上にＪ５いては、金属等に含まれている酸素のＩ！度
を測定する場合について説明したが、この発明の装置に
よれば、全く同様にしてガス中の酸素濃度を測定するこ
とができる。ただし、その場合は試料注入器として一定
量のガス試料を注入づることができるものを使用する。
を測定する場合について説明したが、この発明の装置に
よれば、全く同様にしてガス中の酸素濃度を測定するこ
とができる。ただし、その場合は試料注入器として一定
量のガス試料を注入づることができるものを使用する。
試料溶解炉は必要でない。
（ボ）この発明の効果
この発明の装置は、閉ガス流路を採用し、その閉ガス流
路にリード線を備えた酸素ポンプを配置しているから、
ガス流路側における固体電解質と電極との界面の酸素化
学ポテンシャルを常時一定に保つことができるようにな
り、しかもその状態で試料を投入するから、固体電解質
が示す電子伝導性、固体電解質そのものから放出される
酸素や大気中から漏洩してくる酸素の影響を受けないで
酸素濃度を測定することができる。そのため、測定Ｍ度
が高く、１１）０ｍ以下の酸素Ｉａ度でも容易に測定す
ることができる。また、標準試料を全く必要とせず、酸
素濃度の絶対値を測定することができる。さらに、上記
ガス流路に試料導入口を開口させるどともに、ガスの循
環り向に対して上記試料導入口よりも下流側で、かつ上
記酸素ポンプよりも上流側に試料溶解炉を配置しており
、気相を介して上記酸素ポンプを運転できるから応答速
度も早い。しかも、酸素ポンプの作動温度とは独立に試
料の溶解温度を設定できるから、測定可能な試料の種類
が増大する。
路にリード線を備えた酸素ポンプを配置しているから、
ガス流路側における固体電解質と電極との界面の酸素化
学ポテンシャルを常時一定に保つことができるようにな
り、しかもその状態で試料を投入するから、固体電解質
が示す電子伝導性、固体電解質そのものから放出される
酸素や大気中から漏洩してくる酸素の影響を受けないで
酸素濃度を測定することができる。そのため、測定Ｍ度
が高く、１１）０ｍ以下の酸素Ｉａ度でも容易に測定す
ることができる。また、標準試料を全く必要とせず、酸
素濃度の絶対値を測定することができる。さらに、上記
ガス流路に試料導入口を開口させるどともに、ガスの循
環り向に対して上記試料導入口よりも下流側で、かつ上
記酸素ポンプよりも上流側に試料溶解炉を配置しており
、気相を介して上記酸素ポンプを運転できるから応答速
度も早い。しかも、酸素ポンプの作動温度とは独立に試
料の溶解温度を設定できるから、測定可能な試料の種類
が増大する。
第１図は、この発明の装置の一実施態様を金属等の酸素
濃度を測定する場合について示す、一部所面を含む概略
正面図、第２図は、上記第１図に示した、固体電解質を
用いた電気化学的酸素ポンプを示す概略縦断面図、第３
図は、上記酸素ポンプに発生り゛る電流ｌの時間ｔに対
する変化を示すグラフである。 １：ガス流路
濃度を測定する場合について示す、一部所面を含む概略
正面図、第２図は、上記第１図に示した、固体電解質を
用いた電気化学的酸素ポンプを示す概略縦断面図、第３
図は、上記酸素ポンプに発生り゛る電流ｌの時間ｔに対
する変化を示すグラフである。 １：ガス流路
Claims (2)
- （１） キャリアガスの導入口と、減圧吸引口と、試料
導入口を有する閉ガス流路に、ガス循環用ポンプと、固
体電解質を用いた電気化学的酸素ポンプが直列に配置さ
れ、かつ前記酸素ポンプはリード線を備え、そのリード
線は、電圧印加手段と、電流測定手段および／または電
気量測定手段に接続されていることを特徴とする酸素濃
度測定装置。 - （２） キャリアガスの導入口と、減圧吸引口と、試料
導入口を有する閉カス流路に、ガス循環用ポンプと、固
体電解質を用いた電気化学的酸素ポンプが直列に配置さ
れ、−ガスの循環方向に対して前記試料導入口の下流側
で、かつ前記酸素ポンプよりも上流側の前記ガス流路に
は試料溶解炉が配置され、かつ前記酸素ポンプはリード
線を備え、そのリード線は、電圧印加手段と、電流測定
手段および／または電気量測定手段に接続されているこ
とを特徴どり”る酸素濃度測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59042110A JPS60187854A (ja) | 1984-03-07 | 1984-03-07 | 酸素濃度測定装置 |
| US06/803,288 US4786395A (en) | 1984-03-07 | 1985-03-06 | Oxygen analyzer |
| PCT/JP1985/000111 WO1990005911A1 (en) | 1984-03-07 | 1985-03-06 | Method and apparatus for analyzing oxygen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59042110A JPS60187854A (ja) | 1984-03-07 | 1984-03-07 | 酸素濃度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60187854A true JPS60187854A (ja) | 1985-09-25 |
| JPH0417387B2 JPH0417387B2 (ja) | 1992-03-25 |
Family
ID=12626814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59042110A Granted JPS60187854A (ja) | 1984-03-07 | 1984-03-07 | 酸素濃度測定装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4786395A (ja) |
| JP (1) | JPS60187854A (ja) |
| WO (1) | WO1990005911A1 (ja) |
Cited By (7)
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| JPS6271841A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-02 | Toray Ind Inc | 酸素分析方法 |
| JPS6271839A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-02 | Toray Ind Inc | 酸素分析装置 |
| JPS6278101A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-10 | Toray Ind Inc | 酸素ポンプ |
| JPS6280550A (ja) * | 1985-10-03 | 1987-04-14 | Toray Ind Inc | 電気化学的分析装置 |
| JPS62138745A (ja) * | 1985-12-13 | 1987-06-22 | Toray Ind Inc | 酸素分析装置の酸素ポンプ電極再生方法 |
| WO2005111270A1 (ja) * | 2004-05-19 | 2005-11-24 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 酸素分圧制御装置及び酸素分圧制御用固体電解質の使用方法 |
| JP2010216017A (ja) * | 2010-06-10 | 2010-09-30 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | 酸素分圧制御装置及び酸素分圧制御用固体電解質の回復方法 |
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| US5007992A (en) * | 1989-05-15 | 1991-04-16 | Weber Daniel K | Method and apparatus for removing oxygen from a semiconductor processing reactor |
| US5338623A (en) * | 1992-02-28 | 1994-08-16 | Ceramatec, Inc. | Series tubular design for solid electrolyte oxygen pump |
| US5750279A (en) * | 1992-02-28 | 1998-05-12 | Air Products And Chemicals, Inc. | Series planar design for solid electrolyte oxygen pump |
| DE102007004147A1 (de) * | 2007-01-22 | 2008-07-24 | Heraeus Electro-Nite International N.V. | Verfahren zum Beeinflussen der Eigenschaften von Gusseisen sowie Sauerstoffsensor |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3081250A (en) * | 1958-02-24 | 1963-03-12 | Cons Electrodynamics Corp | Electrode structure |
| US3051643A (en) * | 1959-03-16 | 1962-08-28 | Bergson Gustav | Measuring apparatus |
| US3699032A (en) * | 1969-06-20 | 1972-10-17 | Univ Ohio | Devices for the control of agents in fluids |
| US3661724A (en) * | 1970-04-02 | 1972-05-09 | Beckman Instruments Inc | Closed loop hygrometry |
| NL7105976A (ja) * | 1971-04-30 | 1972-11-01 | ||
| BE787397A (fr) * | 1971-08-12 | 1973-02-12 | Siderurgie Fse Inst Rech | Chambre de degazage |
| JPS5315397B2 (ja) * | 1972-05-02 | 1978-05-24 | ||
| US3843489A (en) * | 1973-05-01 | 1974-10-22 | Westinghouse Electric Corp | Method of determining surface area and meter therefor |
| US4169769A (en) * | 1976-11-08 | 1979-10-02 | Thermo-Lab Instruments, Inc. | Method for conveying a gas sample through an analyzer chamber |
| US4128458A (en) * | 1977-10-25 | 1978-12-05 | Obiaya Joseph O | Combustible element and oxygen concentration sensor |
| JPS5543433A (en) * | 1978-09-25 | 1980-03-27 | Toshiba Corp | Alkali metal vapor concentration measuring unit |
| US4539086A (en) * | 1983-08-31 | 1985-09-03 | Japan Storage Battery Company Limited | Oxygen concentration controlling method and system |
-
1984
- 1984-03-07 JP JP59042110A patent/JPS60187854A/ja active Granted
-
1985
- 1985-03-06 US US06/803,288 patent/US4786395A/en not_active Expired - Fee Related
- 1985-03-06 WO PCT/JP1985/000111 patent/WO1990005911A1/ja unknown
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| JPS6271841A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-02 | Toray Ind Inc | 酸素分析方法 |
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| JP2005331339A (ja) * | 2004-05-19 | 2005-12-02 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 酸素分圧制御装置及び酸素分圧制御用固体電解質の回復方法 |
| US8097138B2 (en) | 2004-05-19 | 2012-01-17 | National Institute Of Agrobiological Sciences | Oxygen partial pressure control apparatuses and methods of using solid electrolytes for oxygen partial pressure control |
| JP2010216017A (ja) * | 2010-06-10 | 2010-09-30 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | 酸素分圧制御装置及び酸素分圧制御用固体電解質の回復方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1990005911A1 (en) | 1990-05-31 |
| US4786395A (en) | 1988-11-22 |
| JPH0417387B2 (ja) | 1992-03-25 |
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