JPH05203604A - 酸素濃度測定方法と装置 - Google Patents
酸素濃度測定方法と装置Info
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- JPH05203604A JPH05203604A JP3558392A JP3558392A JPH05203604A JP H05203604 A JPH05203604 A JP H05203604A JP 3558392 A JP3558392 A JP 3558392A JP 3558392 A JP3558392 A JP 3558392A JP H05203604 A JPH05203604 A JP H05203604A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡単で、寿命が長く、かつノイズの影響も少
ない酸素濃度測定装置を提供すると共に、該装置を用い
て酸素濃度を簡単、かつ迅速に測定する酸素濃度測定方
法を提供する。 【構成】 電子伝導体からなる２つの電極をジルコニア
板表面に形成してなる酸素センサをガス中に適温に加熱
して置き、低高周波数の正弦波交流を流す。回路中のイ
ンピーダンスを測定し、反応抵抗を求め、反応抵抗と相
関関係における酸素分圧を求めて酸素濃度を測定する。 【効果】 装置構造が小型、かつコンパクトにまとめら
れ、寿命および信頼性向上が図れると共に、迅速な測定
が出来、ノイズの影響も少ない。
ない酸素濃度測定装置を提供すると共に、該装置を用い
て酸素濃度を簡単、かつ迅速に測定する酸素濃度測定方
法を提供する。 【構成】 電子伝導体からなる２つの電極をジルコニア
板表面に形成してなる酸素センサをガス中に適温に加熱
して置き、低高周波数の正弦波交流を流す。回路中のイ
ンピーダンスを測定し、反応抵抗を求め、反応抵抗と相
関関係における酸素分圧を求めて酸素濃度を測定する。 【効果】 装置構造が小型、かつコンパクトにまとめら
れ、寿命および信頼性向上が図れると共に、迅速な測定
が出来、ノイズの影響も少ない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車エンジンや燃焼
炉および様々な産業分野における燃焼管理および酸欠事
故防止等に必要な酸素濃度を測定するに好適な酸素濃度
測定方法と装置に関する。
炉および様々な産業分野における燃焼管理および酸欠事
故防止等に必要な酸素濃度を測定するに好適な酸素濃度
測定方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在市販されている酸素センサとしては
ガルバニ電池式，ジルコニア酸素濃淡電池式および限界
電流式等が上げられる。ガルバニ電池式は、電解質溶液
を用いた電池の起電力が酸素濃度と相関性を持つことを
利用して形成されたものである。また、ジルコニア酸素
濃淡電池もまた酸素濃度の差によって生ずる起電力を利
用するものであるが、ガルバニ電池式の電解質溶液の替
りに固体電解質であるジルコニアを用いる。一方、限界
電流式は、酸素ポンプ作用を利用するもので、ピンホー
ル部又は多孔質部における酸素の拡散速度に対応した限
界電流から酸素濃度を求めるものである。
ガルバニ電池式，ジルコニア酸素濃淡電池式および限界
電流式等が上げられる。ガルバニ電池式は、電解質溶液
を用いた電池の起電力が酸素濃度と相関性を持つことを
利用して形成されたものである。また、ジルコニア酸素
濃淡電池もまた酸素濃度の差によって生ずる起電力を利
用するものであるが、ガルバニ電池式の電解質溶液の替
りに固体電解質であるジルコニアを用いる。一方、限界
電流式は、酸素ポンプ作用を利用するもので、ピンホー
ル部又は多孔質部における酸素の拡散速度に対応した限
界電流から酸素濃度を求めるものである。
【０００３】酸素センサに関する公知技術として、例え
ば、特開昭６１−２１２７５４号公報，特開昭６１−９
９８５５号公報，特開昭６３−１５４９５９号公報，特
開昭６１−２４７９５０号公報等が上げられる。特開昭
６１−２１２７５４号公報に開示する酸素センサは、測
定ガスと基準ガスの酸素濃度差による起電力から酸素濃
度を求める濃淡電池型のものであり、センサ材質として
ジルコニアが使用される。特開昭６１−９９８５５号公
報および特開昭６３−１５４９５９号公報に開示する酸
素センサは、酸素濃度に依存する電流を検出して酸素濃
度を求める限界電流型のものであり、センサ材質として
は前者はリン酸，アンチモン酸，リン酸ジルコニウム等
で形成される固体電解質が使用され、後者はジルコニア
・イツトリアが使用される。特開昭６１−２４７９５０
号公報に開示される酸素センサは、チタニアの電気抵抗
が酸素分圧依存性を有していることを利用して酸素濃度
を検出するものである。
ば、特開昭６１−２１２７５４号公報，特開昭６１−９
９８５５号公報，特開昭６３−１５４９５９号公報，特
開昭６１−２４７９５０号公報等が上げられる。特開昭
６１−２１２７５４号公報に開示する酸素センサは、測
定ガスと基準ガスの酸素濃度差による起電力から酸素濃
度を求める濃淡電池型のものであり、センサ材質として
ジルコニアが使用される。特開昭６１−９９８５５号公
報および特開昭６３−１５４９５９号公報に開示する酸
素センサは、酸素濃度に依存する電流を検出して酸素濃
度を求める限界電流型のものであり、センサ材質として
は前者はリン酸，アンチモン酸，リン酸ジルコニウム等
で形成される固体電解質が使用され、後者はジルコニア
・イツトリアが使用される。特開昭６１−２４７９５０
号公報に開示される酸素センサは、チタニアの電気抵抗
が酸素分圧依存性を有していることを利用して酸素濃度
を検出するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記したガルバニ電池
式の酸素センサの場合には、液体電解質を使用するため
寿命が短く、かつ高温では使いにくいという問題点があ
る。一方、特開昭６１−２１２７５４号公報に開示され
るようなジルコニア酸素濃淡電池型の酸素センサは、前
記のガルバニ電池式のものより寿命が長く、かつ高温で
の使用に適している。しかしながら、常に一つの電極を
基準ガスに曝しておく必要があるため構造が複雑で、か
つ大型になるという問題点がある。更に、特開昭６１−
９９８５５号公報および特開昭６３−１５４９５９号公
報に開示するような限界電流式の酸素センサは、基準ガ
スを必要としないためジルコニア酸素濃淡電池型よりも
小型に出来る。しかしながら、測定対称が微弱な直流電
流であるためノイズの多い場所での測定には不適であ
り、特別の工夫が必要となり高価なものとなる問題点が
ある。また、特開昭６１−２４７９５０号公報に開示す
る酸素センサも限界電流式とほぼ同様な問題点を有する
ものである。
式の酸素センサの場合には、液体電解質を使用するため
寿命が短く、かつ高温では使いにくいという問題点があ
る。一方、特開昭６１−２１２７５４号公報に開示され
るようなジルコニア酸素濃淡電池型の酸素センサは、前
記のガルバニ電池式のものより寿命が長く、かつ高温で
の使用に適している。しかしながら、常に一つの電極を
基準ガスに曝しておく必要があるため構造が複雑で、か
つ大型になるという問題点がある。更に、特開昭６１−
９９８５５号公報および特開昭６３−１５４９５９号公
報に開示するような限界電流式の酸素センサは、基準ガ
スを必要としないためジルコニア酸素濃淡電池型よりも
小型に出来る。しかしながら、測定対称が微弱な直流電
流であるためノイズの多い場所での測定には不適であ
り、特別の工夫が必要となり高価なものとなる問題点が
ある。また、特開昭６１−２４７９５０号公報に開示す
る酸素センサも限界電流式とほぼ同様な問題点を有する
ものである。
【０００５】本発明は、反応抵抗と酸素分圧とがある温
度範囲では屈曲点を有するが、その他の温度範囲ではほ
ぼ直線的関係で変化することを利用し、その温度範囲に
おけるジルコニアの前記反応抵抗を測定して酸素濃度を
測定する酸素濃度測定方法を提供すると共に、その測定
に適合すると共に、寿命が長く、小型で、かつノイズに
強い酸素濃度測定装置を提供することを目的とする。
度範囲では屈曲点を有するが、その他の温度範囲ではほ
ぼ直線的関係で変化することを利用し、その温度範囲に
おけるジルコニアの前記反応抵抗を測定して酸素濃度を
測定する酸素濃度測定方法を提供すると共に、その測定
に適合すると共に、寿命が長く、小型で、かつノイズに
強い酸素濃度測定装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、ジルコニア板の表面に電子伝導体の２
つの電極を形成してなるジルコニア型酸素センサを酸素
濃度を測定するためのガス中に置き、前記ジルコニアを
適温に加熱すると共に、前記両電極間に異なる周波数の
正弦波交流を流し、それぞれの周波数におけるインピー
ダンスを求め、低い方の周波数に対応するインピーダン
スの実数成分から高い方の周波数に対応するインピーダ
ンスの実数成分を引いて反応抵抗を求め、該反応抵抗の
値からそれと相関関係を有する酸素濃度を求めるように
した酸素濃度測定方法を特徴とすると共に、酸素を含む
ガス中に配置可能なジルコニア板および前記ジルコニア
板の表面上に配置される電子伝導体の２つの電極とから
なる酸素センサと、該電極間に異なる周波数の正弦波交
流を流す低高周波発振器と、前記ジルコニア板を適温に
加熱する加熱手段と、前記酸素センサの回路内のインピ
ーダンスを求めるための測定手段を備えてなる酸素濃度
測定装置を構成するものである。
達成するために、ジルコニア板の表面に電子伝導体の２
つの電極を形成してなるジルコニア型酸素センサを酸素
濃度を測定するためのガス中に置き、前記ジルコニアを
適温に加熱すると共に、前記両電極間に異なる周波数の
正弦波交流を流し、それぞれの周波数におけるインピー
ダンスを求め、低い方の周波数に対応するインピーダン
スの実数成分から高い方の周波数に対応するインピーダ
ンスの実数成分を引いて反応抵抗を求め、該反応抵抗の
値からそれと相関関係を有する酸素濃度を求めるように
した酸素濃度測定方法を特徴とすると共に、酸素を含む
ガス中に配置可能なジルコニア板および前記ジルコニア
板の表面上に配置される電子伝導体の２つの電極とから
なる酸素センサと、該電極間に異なる周波数の正弦波交
流を流す低高周波発振器と、前記ジルコニア板を適温に
加熱する加熱手段と、前記酸素センサの回路内のインピ
ーダンスを求めるための測定手段を備えてなる酸素濃度
測定装置を構成するものである。
【０００７】
【作用】２つの電極を形成したジルコニア板を酸素を含
むガス中に置き、適温に加熱する。周波数の異なる正弦
波交流を両電極間に流し、各周波数におけるインピーダ
ンスを求める。複素平面に表した低周波数側のインピー
ダンスの実数成分から高周波数側のインピーダンスの実
数成分を引くことにより酸素の酸化還元反応における反
応抵抗が求められる。反応抵抗と酸素濃度（酸素分圧）
との間にはほぼ直線の相関関係があるため、前記反応抵
抗の値から酸素濃度を求めることが出来る。
むガス中に置き、適温に加熱する。周波数の異なる正弦
波交流を両電極間に流し、各周波数におけるインピーダ
ンスを求める。複素平面に表した低周波数側のインピー
ダンスの実数成分から高周波数側のインピーダンスの実
数成分を引くことにより酸素の酸化還元反応における反
応抵抗が求められる。反応抵抗と酸素濃度（酸素分圧）
との間にはほぼ直線の相関関係があるため、前記反応抵
抗の値から酸素濃度を求めることが出来る。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。図１は本実施例の酸素濃度測定装置１のの概要構
造を示す。酸素濃度測定用のガスを充填したガス室２内
にはジルコニア板３が配置される。ジルコニアの表面側
には電子伝導体からなる２つの電極４，４が形成され
る。なお、ジルコニア板３と電極４，４により酸素セン
サ５が形成される。電極４，４間を結ぶ電気回路６には
低高の各種周波数の正弦波交流を発生させる低高周波発
振器７および電気回路６内をながれる電流値を計測する
電流計８（Ａで表示する）が介設される。また、両電極
間の電圧を測定する電圧計９（Ｖで表示する）が電気回
路６間に架設される。一方、ジルコニア板３を所定温度
に加熱するための加熱手段１０およびその加熱温度を調
整するコントローラ１１がジルコニア板３に連結され
る。
する。図１は本実施例の酸素濃度測定装置１のの概要構
造を示す。酸素濃度測定用のガスを充填したガス室２内
にはジルコニア板３が配置される。ジルコニアの表面側
には電子伝導体からなる２つの電極４，４が形成され
る。なお、ジルコニア板３と電極４，４により酸素セン
サ５が形成される。電極４，４間を結ぶ電気回路６には
低高の各種周波数の正弦波交流を発生させる低高周波発
振器７および電気回路６内をながれる電流値を計測する
電流計８（Ａで表示する）が介設される。また、両電極
間の電圧を測定する電圧計９（Ｖで表示する）が電気回
路６間に架設される。一方、ジルコニア板３を所定温度
に加熱するための加熱手段１０およびその加熱温度を調
整するコントローラ１１がジルコニア板３に連結され
る。
【０００９】図２はジルコニア板３と２つの電極４，４
とからなる酸素センサ５を酸素を含むガス中に置いたと
きの電気的等価回路を示す。図中、Ｒc1およびＲc2は酸
素の酸化還元反応における反応抵抗を表し、Ｃd1および
Ｃd2は電気二重層容量を表し、Ｒsはジルコニア板３の
抵抗を表す。以上の電気的等価回路に低高周波発振器７
から低周波数および高周波数の正弦波交流を流し、低高
周波数に対応する電流および電圧を電流計８および電圧
計９により測定し、電圧を電流で割ってインピーダンス
を求める。このインピーダンスの値を実数成分および虚
数成分からなる複素平面上に図示すると図３のようにな
る。すなわち、高周波数側の実数成分からはジルコニア
板３の抵抗Ｒsが求まり、低周波数側の実数成分からは
ジルコニア板３の抵抗Ｒsと酸素の酸化還元反応におけ
る反応抵抗Ｒc1とＲc2との和，すなわちＲs+Ｒc1+Ｒc2
が得られる。そのため、低周波数におけるインピーダン
スの実数成分から高周波数におけるインピーダンスの実
数成分を引くと、反応抵抗Ｒc1+Ｒc2の値が求められ
る。一方、図４の線図に示すように、酸素濃度を表示す
る酸素分圧（logＰo2/atm)とＲc1+Ｒc2で表わされる反
応抵抗（logＲ/Ω)との間にはほぼ直線の相関関係があ
る。そのため、Ｒc1+Ｒc2の反応抵抗を求めることによ
り酸素分圧を図４の線図から求めることが出来る。図４
において、実線はジルコニア板３の温度が高い場合の酸
素分圧と反応抵抗との関係を示すものであり、点線は温
度が低い場合の両者の関係を示すものである。以上の説
明によって明らかなように、本実施例の酸素濃度測定装
置１に使用される酸素センサ５はジルコニア板３と２つ
の電極４，４から形成される極めて簡単な構造のものか
らなり、また、正弦波交流を使用するためノイズに対し
強い長所を有する。
とからなる酸素センサ５を酸素を含むガス中に置いたと
きの電気的等価回路を示す。図中、Ｒc1およびＲc2は酸
素の酸化還元反応における反応抵抗を表し、Ｃd1および
Ｃd2は電気二重層容量を表し、Ｒsはジルコニア板３の
抵抗を表す。以上の電気的等価回路に低高周波発振器７
から低周波数および高周波数の正弦波交流を流し、低高
周波数に対応する電流および電圧を電流計８および電圧
計９により測定し、電圧を電流で割ってインピーダンス
を求める。このインピーダンスの値を実数成分および虚
数成分からなる複素平面上に図示すると図３のようにな
る。すなわち、高周波数側の実数成分からはジルコニア
板３の抵抗Ｒsが求まり、低周波数側の実数成分からは
ジルコニア板３の抵抗Ｒsと酸素の酸化還元反応におけ
る反応抵抗Ｒc1とＲc2との和，すなわちＲs+Ｒc1+Ｒc2
が得られる。そのため、低周波数におけるインピーダン
スの実数成分から高周波数におけるインピーダンスの実
数成分を引くと、反応抵抗Ｒc1+Ｒc2の値が求められ
る。一方、図４の線図に示すように、酸素濃度を表示す
る酸素分圧（logＰo2/atm)とＲc1+Ｒc2で表わされる反
応抵抗（logＲ/Ω)との間にはほぼ直線の相関関係があ
る。そのため、Ｒc1+Ｒc2の反応抵抗を求めることによ
り酸素分圧を図４の線図から求めることが出来る。図４
において、実線はジルコニア板３の温度が高い場合の酸
素分圧と反応抵抗との関係を示すものであり、点線は温
度が低い場合の両者の関係を示すものである。以上の説
明によって明らかなように、本実施例の酸素濃度測定装
置１に使用される酸素センサ５はジルコニア板３と２つ
の電極４，４から形成される極めて簡単な構造のものか
らなり、また、正弦波交流を使用するためノイズに対し
強い長所を有する。
【００１０】
【実験例】厚さ１．２mmのジルコニア板の表面の２箇所
に白金ペーストを塗布し、白金の導線を接続して電極を
形成して酸素センサを作る。この酸素センサを加熱手段
の１つである電気炉内に置き、酸素を含むガスを該電気
炉内に送入する。前記電気炉内の酸素濃度を市販の酸素
濃度計で測定する。なお、本実験例では、酸素分圧（lo
gＰo2/atm)が約０．００１atm乃至０．２atmのガスが使
用され、ジルコニア板は５１０℃，６０８℃，６４３
℃，７１４℃，８２５℃に加熱される。それぞれの条件
における酸素センサの回路内のインピーダンスを測定す
る。図６、図７および図８はその代表例を示すもので、
図６はジルコニア板の温度が８２５℃で周波数１Ｈzお
よび１００ＫＨzの正弦波交流を流した場合のインピー
ダンスを複素平面に表示したものであり、図７はジルコ
ニア板の温度が６４３℃で周波数が１Ｈzおよび１００
ＫＨzの場合のインピーダンスを表示したものであり、
図８はジルコニア板の温度が５１０℃で周波数が０．０
０１Ｈzおよび１０Ｈzの場合のインピーダンスを表示し
たものである。図９は図６から反応抵抗を求め、酸素分
圧（logＰo2/atm)と対応させて反応抵抗（logＲ/Ω)を
表示したものであり、図１０および図１１は図７および
図８に対応させて酸素分圧（logＰo2/atm)と反応抵抗
（logＲ/Ω)を表示したものである。図９および図１１
に示すように、ジルコニア板の温度が８２５℃および５
１０℃の場合には酸素分圧と反応抵抗はほぼ直線相関を
示し、温度が６４３℃では図１０に示すように屈曲した
関係を示す。なお、温度が７１４℃，６０８℃の場合に
ついても前記同様の測定を行う。それ等の相関直線を結
びつけると図５に示すような酸素分布と反応抵抗との関
係を示す線図Ｂが求められる。図５において、温度が６
４３℃の付近では屈曲点Ｐを有する折り曲がり形状にな
るが、温度が約７００℃以上又は５５０℃以下では酸素
分布と反応抵抗とは直線相関関係を示すことがわかる。
に白金ペーストを塗布し、白金の導線を接続して電極を
形成して酸素センサを作る。この酸素センサを加熱手段
の１つである電気炉内に置き、酸素を含むガスを該電気
炉内に送入する。前記電気炉内の酸素濃度を市販の酸素
濃度計で測定する。なお、本実験例では、酸素分圧（lo
gＰo2/atm)が約０．００１atm乃至０．２atmのガスが使
用され、ジルコニア板は５１０℃，６０８℃，６４３
℃，７１４℃，８２５℃に加熱される。それぞれの条件
における酸素センサの回路内のインピーダンスを測定す
る。図６、図７および図８はその代表例を示すもので、
図６はジルコニア板の温度が８２５℃で周波数１Ｈzお
よび１００ＫＨzの正弦波交流を流した場合のインピー
ダンスを複素平面に表示したものであり、図７はジルコ
ニア板の温度が６４３℃で周波数が１Ｈzおよび１００
ＫＨzの場合のインピーダンスを表示したものであり、
図８はジルコニア板の温度が５１０℃で周波数が０．０
０１Ｈzおよび１０Ｈzの場合のインピーダンスを表示し
たものである。図９は図６から反応抵抗を求め、酸素分
圧（logＰo2/atm)と対応させて反応抵抗（logＲ/Ω)を
表示したものであり、図１０および図１１は図７および
図８に対応させて酸素分圧（logＰo2/atm)と反応抵抗
（logＲ/Ω)を表示したものである。図９および図１１
に示すように、ジルコニア板の温度が８２５℃および５
１０℃の場合には酸素分圧と反応抵抗はほぼ直線相関を
示し、温度が６４３℃では図１０に示すように屈曲した
関係を示す。なお、温度が７１４℃，６０８℃の場合に
ついても前記同様の測定を行う。それ等の相関直線を結
びつけると図５に示すような酸素分布と反応抵抗との関
係を示す線図Ｂが求められる。図５において、温度が６
４３℃の付近では屈曲点Ｐを有する折り曲がり形状にな
るが、温度が約７００℃以上又は５５０℃以下では酸素
分布と反応抵抗とは直線相関関係を示すことがわかる。
【００１１】以上により明示されるように、本実施例の
酸素センサ５を使用する場合には、酸素分布が０．２at
m乃至０．００１atmの範囲の酸素濃度測定に対してはジ
ルコニア板３を約７００℃以上又は約５５０℃以下に加
熱し、低高の周波数の正弦波交流をガス内に配置される
酸素センサ内に流すことにより反応抵抗が求められ、予
め求めておいた反応抵抗と酸素分布との相関線図により
酸素濃度を求めることが出来る。
酸素センサ５を使用する場合には、酸素分布が０．２at
m乃至０．００１atmの範囲の酸素濃度測定に対してはジ
ルコニア板３を約７００℃以上又は約５５０℃以下に加
熱し、低高の周波数の正弦波交流をガス内に配置される
酸素センサ内に流すことにより反応抵抗が求められ、予
め求めておいた反応抵抗と酸素分布との相関線図により
酸素濃度を求めることが出来る。
【００１２】本実施例の実験例において、ジルコニア板
の板厚を１．２mmとし、電極として白金を用いたが、勿
論それに限定するものでない。また、本実施例では酸素
分布を０．００１atm乃至０．２atmの範囲について説明
したがそれに限定するものでない。また、前記実験例で
は、酸素センサを電気炉内に配置した測定例を示した
が、被測定ガスを導管で導き、酸素センサに吹き付ける
ようにして測定することも出来る。
の板厚を１．２mmとし、電極として白金を用いたが、勿
論それに限定するものでない。また、本実施例では酸素
分布を０．００１atm乃至０．２atmの範囲について説明
したがそれに限定するものでない。また、前記実験例で
は、酸素センサを電気炉内に配置した測定例を示した
が、被測定ガスを導管で導き、酸素センサに吹き付ける
ようにして測定することも出来る。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏する。 （１）本発明に使用される酸素センサは、ジルコニア板
に白金等の電子伝導体からなる２つの電極を設けた簡単
な構造のものからなり、小型、かつコンパクトにまとめ
られる。 （２）酸素濃度測定装置に使用される低高周波発振器、
加熱手段および電流計，電圧計等の測定手段はすべて一
般的なものであり、かつ前記のように酸素センサが簡単
な構造のものから形成されるため、装置全体がコンパク
トにまとめられ、かつ信頼性向上を図ることが出来る。
また寿命の向上が図れる。 （３）酸素濃度測定方法としては、ガス中に加熱状態で
置かれた酸素センサのインピーダンスを求めて反応抵抗
を演算し、予め求めておいた反応抵抗と酸素分圧との相
関関係線図から酸素濃度を求めるものであり、極めて簡
単、かつ迅速に測定出来る。 （４）酸素濃度の測定に低高周波数の正弦波交流を使用
するためノイズに強く、エラが発生しにくい。
を奏する。 （１）本発明に使用される酸素センサは、ジルコニア板
に白金等の電子伝導体からなる２つの電極を設けた簡単
な構造のものからなり、小型、かつコンパクトにまとめ
られる。 （２）酸素濃度測定装置に使用される低高周波発振器、
加熱手段および電流計，電圧計等の測定手段はすべて一
般的なものであり、かつ前記のように酸素センサが簡単
な構造のものから形成されるため、装置全体がコンパク
トにまとめられ、かつ信頼性向上を図ることが出来る。
また寿命の向上が図れる。 （３）酸素濃度測定方法としては、ガス中に加熱状態で
置かれた酸素センサのインピーダンスを求めて反応抵抗
を演算し、予め求めておいた反応抵抗と酸素分圧との相
関関係線図から酸素濃度を求めるものであり、極めて簡
単、かつ迅速に測定出来る。 （４）酸素濃度の測定に低高周波数の正弦波交流を使用
するためノイズに強く、エラが発生しにくい。
【図１】本発明の一実施例の酸素濃度測定装置の概要構
成図である。
成図である。
【図２】図１の電気的等価回路図である。
【図３】図２で求められたインピーダンスの値を複素平
面上に表示した線図である。
面上に表示した線図である。
【図４】反応抵抗と酸素分圧との関係を示す線図であ
る。
る。
【図５】各酸素濃度および各温度における酸素分圧と反
応抵抗との関係を示す実験的線図である。
応抵抗との関係を示す実験的線図である。
【図６】ジルコニア板を８２５℃で加熱し、各酸素濃度
のガス中において測定したインピーダンスを複素平面に
表示した線図である。
のガス中において測定したインピーダンスを複素平面に
表示した線図である。
【図７】ジルコニア板を６４３℃に加熱し、各酸素濃度
のガス中において測定したインピーダンスを複素平面に
表示した線図である。
のガス中において測定したインピーダンスを複素平面に
表示した線図である。
【図８】ジルコニア板を５１０℃に加熱し、各酸素濃度
のガス中において測定したインピーダンスを複素平面に
表示した線図である。
のガス中において測定したインピーダンスを複素平面に
表示した線図である。
【図９】図６の測定値から酸素分布と反応抵抗との関係
を表示した線図である。
を表示した線図である。
【図１０】図７の測定値から酸素分布と反応抵抗との関
係を表示した線図である。
係を表示した線図である。
【図１１】図８の測定値から酸素分布と反応抵抗との関
係を表示した線図である。
係を表示した線図である。
１ 酸素濃度測定装置 ２ ガス室 ３ ジルコニア板 ４ 電極 ５ 酸素センサ ６ 電気回路 ７ 低高周波発振器 ８ 電流計 ９ 電圧計 １０ 加熱手段 １１ コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河原 三郎 神奈川県川崎市多摩区堰２−８−46 (72)発明者 森 修身 神奈川県横浜市港南区港南台５−１−４− 503
Claims (3)
- 【請求項１】 ジルコニア板の表面に電子伝導体の２つ
の電極を形成してなるジルコニア型の酸素センサを酸素
濃度を測定するためのガス中に置き、前記ジルコニアを
適温に加熱すると共に、前記両電極間に異なる周波数の
正弦波交流を流し、それぞれの周波数におけるインピー
ダンスを求め、低い方の周波数に対応するインピーダン
スの実数成分から高い方の周波数に対応するインピーダ
ンスの実数成分を引いて反応抵抗を求め、該反応抵抗の
値からそれと相関関係を有する酸素濃度を求めることを
特徴とする酸素濃度測定方法。 - 【請求項２】 酸素濃度を表示する酸素分圧が０．２at
m乃至０．００１atmの範囲のガスの酸素濃度測定におい
て、前記ジルコニア板の加熱温度が７００℃以上又は５
５０℃以下である請求項１に記載の酸素濃度測定方法。 - 【請求項３】 酸素を含むガス中に配置可能なジルコニ
ア板および前記ジルコニア板の表面上に配置される電子
伝導体の２つの電極とからなる酸素センサと、該電極間
に異なる周波数の正弦波交流を流す低高周波発振器と、
前記ジルコニア板を適温に加熱する加熱手段と、前記酸
素センサの回路内のインピーダンスを求めるための測定
手段を備えることを特徴とする酸素濃度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3558392A JPH05203604A (ja) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | 酸素濃度測定方法と装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3558392A JPH05203604A (ja) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | 酸素濃度測定方法と装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05203604A true JPH05203604A (ja) | 1993-08-10 |
Family
ID=12445794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3558392A Pending JPH05203604A (ja) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | 酸素濃度測定方法と装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05203604A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008140024A1 (ja) * | 2007-05-08 | 2008-11-20 | Ideal Star Inc. | ガスセンサー、これを用いた気体計測システム、およびそのための気体検知モジュール |
| JP2012032364A (ja) * | 2010-06-28 | 2012-02-16 | Kyocera Corp | 窒素酸化物センサおよび窒素酸化物検出方法 |
| JP2012078339A (ja) * | 2010-09-10 | 2012-04-19 | Denso Corp | ガス濃度測定装置 |
| KR20170005089A (ko) | 2014-05-19 | 2017-01-11 | 도요세이칸 그룹 홀딩스 가부시키가이샤 | 흡습성 입자 |
| WO2018201201A1 (en) * | 2017-05-05 | 2018-11-08 | Royal Melbourne Institute Of Technology | Multi-gas sensing system |
-
1992
- 1992-01-27 JP JP3558392A patent/JPH05203604A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008140024A1 (ja) * | 2007-05-08 | 2008-11-20 | Ideal Star Inc. | ガスセンサー、これを用いた気体計測システム、およびそのための気体検知モジュール |
| US8381587B2 (en) | 2007-05-08 | 2013-02-26 | Ideal Star Inc. | Gas sensor, gas measuring system using the gas sensor, and gas detection module for the gas sensor |
| JP2012032364A (ja) * | 2010-06-28 | 2012-02-16 | Kyocera Corp | 窒素酸化物センサおよび窒素酸化物検出方法 |
| JP2012078339A (ja) * | 2010-09-10 | 2012-04-19 | Denso Corp | ガス濃度測定装置 |
| KR20170005089A (ko) | 2014-05-19 | 2017-01-11 | 도요세이칸 그룹 홀딩스 가부시키가이샤 | 흡습성 입자 |
| WO2018201201A1 (en) * | 2017-05-05 | 2018-11-08 | Royal Melbourne Institute Of Technology | Multi-gas sensing system |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19951003 |