JPH04290955A - 可燃性ガス濃度分析装置 - Google Patents

可燃性ガス濃度分析装置

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JPH04290955A
JPH04290955A JP3078381A JP7838191A JPH04290955A JP H04290955 A JPH04290955 A JP H04290955A JP 3078381 A JP3078381 A JP 3078381A JP 7838191 A JP7838191 A JP 7838191A JP H04290955 A JPH04290955 A JP H04290955A
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Akira Nagashima
朗 永島
Akihiro Muroguchi
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、被測定ガス中のCOガ
ス濃度等の可燃性ガス濃度を測定するために用いられる
可燃性ガス濃度分析装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、被測定ガス中のCOガス濃度等の
可燃性ガス濃度を測定する装置として、図7に示すよう
に、酸素イオン伝導性を有する固体電解質体21の一方
の側に基準ガスにさらされる基準電極22を設け、他方
の側に被測定ガスにさらされるそれぞれ触媒能の異なる
第1の電極23および第2の電極24を設け、基準電極
22と第1の電極23との間と、基準電極22と第2の
電極23との間にそれぞれ発生する起電力E1 とE2
 の差により、COガス濃度等の可燃性ガス濃度を測定
するよう構成したものが、例えば特開昭60−6165
4号公報において知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た構成の可燃性ガス濃度分析装置においては、触媒能の
異なる2種類の電極を必要とし製造工程が複雑となると
ともに、一方の電極の触媒能を低くする必要があるため
、触媒能を低くした電極では出力の安定性が悪くなり、
また経時変化が大きくなる問題があった。さらに、異な
る触媒能の電極間の特性を一定にすることが難しいため
、装置間の出力特性の差が大きくなる問題もあった。
【0004】本発明の目的は上述した課題を解消して、
出力特性が良好で装置間の出力特性差の少ない可燃性ガ
ス濃度分析装置を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の可燃ガス濃度分
析装置は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質体と、
この固体電解質体の一方の側に設けた基準ガスにさらさ
れる基準電極と、この固体電解質体の他方の側に設けた
被測定ガスにさらされる第1電極および第2電極と、こ
の第1電極を可燃性ガスにより電極が被毒現象をおこす
温度に制御するための第1のヒータと、この第2電極を
可燃性ガスにより電極が被毒現象をおこさない温度に制
御するための第2のヒータとからなり、基準電極と第1
の電極との間に発生する第1の起電力と基準電極と第2
の電極との間に発生する第2の起電力との差に基づいて
被測定ガス中の可燃性ガス濃度を測定することを特徴と
するものである。
【0006】また、本発明の可燃ガス濃度分析装置は、
酸素イオン伝導性を有する第1および第2の固体電解質
体と、第1の固体電解質の一方の側に設けた基準ガスに
さらされる第1の基準電極および第2の固体電解質の一
方の側に設けた基準ガスにさらされる第2の基準電極と
、該第1の固体電解質体の他方の側に設けた被測定ガス
にされされる第1電極および該第2の固体電解質体の他
方の側に設けた被測定ガスにされされる第2電極と、こ
の第1電極を可燃性ガスにより電極が被毒現象をおこす
温度に制御するための第1のヒータと、この第2電極を
可燃性ガスにより電極が被毒現象をおこさない温度に制
御するための第2のヒータとからなり、第1の基準電極
と第1の電極との間に発生する第1の起電力と第2の基
準電極と第2の電極との間に発生する第2の起電力との
差に基づいて被測定ガス中の可燃性ガス濃度を測定する
ことを特徴とするものである。
【0007】
【作用】上述した構成において、同じ触媒能の貴金属か
ら第1電極および第2電極を構成できるため、製造が簡
単となるとともに、触媒能を低くする必要がないため、
出力の安定性が良好となり、また経時変化をほとんどな
くすことができる。また、第1電極および第2電極の触
媒能は一定で温度を制御することにより起電力差を求め
ているため、装置間の出力特性の差をほとんどなくすこ
とができる。
【0008】ここで、第1電極と第2電極との温度を制
御することにより、第1電極をCOガス等の可燃性ガス
により被毒させるとともに、第2電極を被毒させないよ
う制御できるのは、以下の理由による。ジルコニア式酸
素分析装置で使用する電極はPt等の貴金属触媒がよく
使用されるとともに、一般に650℃以上に加熱され使
用されている。この場合、被測定ガス中に可燃性ガスこ
こではCOガスが含まれると、高温に加熱されることと
電極が触媒により構成されるため、被測定ガス中のO2
 とCOとが反応(CO+1/2O2 →CO2 )し
、CO2 となってしまい、この分だけ指示値が低下す
る。すなわち、O2 :5%、CO:1%、N2 :残
の場合、正常の状態でもO2 の指示は4.5%(5ー
1/2×1)となる。この状態の一例を図5に示す。
【0009】しかし、電極の加熱温度を下げると、上記
理論に従わなくなるいわゆる触媒のCO被毒現象が生ず
る。すなわち、COーO2反応はLangmuir−H
inshelwoodによると、r=K・PCO・PO
2/(1+Ka・PCO)2 で与えられる。ここで、
r:反応速度、K:反応速度定数、Ka:吸着平衡定数
、PCO:CO分圧、PO2:O2 分圧であり、Ka
は温度が高くなるに従い小さな値になる。温度が低くな
りKaが無視できないほど大きい値となったとき、rは
PCOによりおおきくなり触媒上の見かけのCO濃度が
増す現象が生ずるため、触媒上にO2 が少ない状態と
なってしまう。この状態の一例を図6に示す。
【0010】従って、可燃性ガスここではCOガス濃度
に応じてO2の指示値の差が一定に変化するため、この
指示値の差すなわち本発明では、基準電極と第1の電極
との間に発生する第1の起電力と基準電極と第2の電極
との間に発生する第2の起電力との差に基づいて被測定
ガス中の可燃性ガス濃度を測定することにより、CO等
の可燃性ガスの濃度を測定することができる。なお、以
上の説明ではCOガスを例にとって説明したが、その他
の被毒現象を起こす、H2、Cn Hm でも同様の理
論によりその濃度を測定することができる。
【0011】
【実施例】図1は本発明の可燃性ガス分析装置の一例の
構成を示す図である。図1に示す例において、1は酸素
イオン伝導性を有するジルコニアからなる有底円筒状の
固体電解質体、2は有底円筒状の固体電解質体の内面に
設けた基準ガスにさらされる基準電極、3は同じく有底
円筒状の固体電解質体1の外面に設けた被測定ガスにさ
らされるPt等の貴金属からなる第1電極、4は同じく
有底円筒状の固体電解質体1の外面に設けた被測定ガス
にさらされる第1電極3と同一の触媒からなる第2電極
、5は第1電極3の温度を制御するため第1のヒータ、
6は第2電極4の温度を制御するための第2のヒータで
ある。
【0012】上述した構成の可燃ガス分析装置において
は、可燃ガスにより被毒させる必要のある第1電極3の
温度を低く(CO濃度の測定にあっては550℃程度の
温度)第1のヒータ5により制御するとともに、可燃ガ
スにより被毒させない第2電極4の温度を高く(CO濃
度の測定にあっては650℃程度の温度)第2のヒータ
6により制御する。この状態で、基準電極2に空気等の
基準ガスを供給するとともに、第1電極3および第2電
極4に可燃性ガスを含有する被測定ガスを供給すること
により、基準電極2と第1電極3との間の第1の起電力
E1 と基準電極2と第2電極3との間の第2の起電力
E2 を測定し、これらの起電力の差すなわちE1 ー
E2 より予め求めた校正曲線から可燃性ガスの濃度を
求めている。
【0013】図2は本発明の可燃性ガス分析装置の他の
例の構成を示す図である。図2に示す例では、有底円筒
状の2つの固体電解質体1ー1と1ー2を準備し、それ
ぞれの固体電解質体1ー1と1ー2の外面に基準電極2
ー1と2ー2を設け、それぞれの固体電解質体1ー1と
1ー2の内面に第1電極3と第2電極4を設け、これら
の固体電解質体1ー1と1ー2とを別個に保護管7に第
1のヒータおよび第2のヒータとともに取り付けて本発
明の可燃性ガス分析装置を構成している。本例では、基
準電極2ー1と第1電極3との間の起電力E1と基準電
極2ー2と第2電極4との間の起電力E2との差から、
可燃性ガスの濃度を測定することができる。
【0014】実際の校正曲線の一例として、図1に示す
装置においてCO濃度を測定するための校正曲線の一例
を図3および図4に示す。なお、第1電極3の温度は5
50℃で第2電極4の温度は650℃とした。図3に示
した例においては、理論通り動作するE2 よりO2 
濃度を求め、E1 ーE2 の差と組み合わせることに
より、CO濃度を求めることができる。図4に示した例
では、理論通り動作するE2 よりO2 濃度を求め、
E1 より求めたO2 濃度との濃度差と組み合わせる
ことにより、CO濃度を求めることができる。
【0015】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく、幾多の変形、変更が可能である。例えば
、上述した実施例ではCO濃度の測定を例にとって説明
したが、その他の可燃性ガスでも同様の結果が得られる
ことはいうまでもない。
【0016】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、同じ触媒から第1電極および第2電極を構成
し、それらの温度を制御することにより可燃ガスの濃度
を測定できるようにしたため、同じ触媒能の貴金属から
第1電極および第2電極を構成できるため、製造が簡単
となるとともに、触媒能を低くする必要がないため、出
力の安定性が良好となり、また経時変化をほとんどなく
すことができる。また、第1電極および第2電極の触媒
能は一定で温度を制御することにより起電力差を求めて
いるため、装置間の出力特性の差をほとんどなくすこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の可燃性ガス濃度分析装置の一例の構成
を示す図である。
【図2】本発明の可燃ガス濃度分析装置の他の例の構成
を示す図である。
【図3】本発明におけるCO濃度測定時の校正曲線の一
例を示すグラフである。
【図4】本発明におけるCO濃度測定時の校正曲線の他
の例を示すグラフである。
【図5】高温における従来の酸素分析装置における酸素
濃度検出値と実際の値との不一致を説明するためのグラ
フである。
【図6】低温における従来の酸素分析装置における酸素
濃度検出値と高温における従来の酸素分析装置の値との
不一致を説明するためのグラフである。
【図7】従来の可燃性ガス濃度分析装置の一例の構成を
示す図である。
【符号の説明】
1  固体電解質体 2  基準電極 3  第1電極 4  第2電極 5  第1のヒータ 6  第2のヒータ 7  保護管

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  酸素イオン伝導性を有する固体電解質
    体と、この固体電解質体の一方の側に設けた基準ガスに
    さらされる基準電極と、この固体電解質体の他方の側に
    設けた被測定ガスにさらされる第1電極および第2電極
    と、この第1電極を可燃性ガスにより電極が被毒現象を
    おこす温度に制御するための第1のヒータと、この第2
    電極を可燃性ガスにより電極が被毒現象をおこさない温
    度に制御するための第2のヒータとからなり、基準電極
    と第1の電極との間に発生する第1の起電力と基準電極
    と第2の電極との間に発生する第2の起電力との差に基
    づいて被測定ガス中の可燃性ガス濃度を測定することを
    特徴とする可燃性ガス濃度分析装置。
  2. 【請求項2】  酸素イオン伝導性を有する第1および
    第2の固体電解質体と、第1の固体電解質の一方の側に
    設けた基準ガスにさらされる第1の基準電極および第2
    の固体電解質の一方の側に設けた基準ガスにさらされる
    第2の基準電極と、該第1の固体電解質体の他方の側に
    設けた被測定ガスにされされる第1電極および該第二の
    固体電解質体の他方の側に設けた被測定ガスにされされ
    る第2電極と、この第1電極を可燃性ガスにより電極が
    被毒現象をおこす温度に制御するための第1のヒータと
    、この第2電極を可燃性ガスにより電極が被毒現象をお
    こさない温度に制御するための第2のヒータとからなり
    、第1の基準電極と第1の電極との間に発生する第1の
    起電力と第2の基準電極と第2の電極との間に発生する
    第2の起電力との差に基づいて被測定ガス中の可燃性ガ
    ス濃度を測定することを特徴とする可燃性ガス濃度分析
    装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0903576A3 (en) * 1997-09-22 2001-01-03 NGK Spark Plug Co. Ltd. Gas sensor

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0903576A3 (en) * 1997-09-22 2001-01-03 NGK Spark Plug Co. Ltd. Gas sensor
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