JPS58166254A - 成分濃度測定装置 - Google Patents

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】 本発明は、カルジャ（Ｃａｂ）、イットリ１（Ｙ２Ｏり
等で安定化されたジルコニア磁器を用いて、測定ガス中
の酸素濃度及び水分濃度を測定する成分濃度測定装置に
関する。

従来から、第１図に示すような酸素濃度計が知られてい
る。この図において、１はジルコニアパイプ、２は金属
製パイプ、３はパイプ２に固定されたヒータ、４は断熱
材、５及び６はジルコニアパイプ１の両、ｍに接着され
た電極、７は信号処理部、８は受信計である。上記パイ
プ２、ヒータ３、断熱材４及び図示しないｔｉ度センサ
や調節部は恒温槽を構成し、これによって、ジルコニア
パイプ１は一定温度（約７００℃）に保たれている。こ
の濃度計において、ジルコニアパイプ１の内部め測定ガ
ス導入部へに測定ガスＱｘが導入され、ジルコニアパイ
プ１とパイプ２で形成される基準ガス導入部Ｂに基準ガ
スＧａ　　（通常は空気）が導入されると、両ガス中の
酸素濃度差に基づき、ネルンストの式（後述の（１）式
）で知られる起電力Ｅが、電極５及び６の間に生じ、こ
れに対応した信号が信号処理部７に送られる。信号処理
部７は、所定の演算を行い、受信計８に酸素濃度〔ｖ０
１％〕を指示・配録させる。

Ｅ＝＝　（’ＲＴ／ｎ　Ｆ）　Ｉｎ（Ｐ’ｘ　／Ｐａ　
）−（１）但し、Ｒ・・・ガス定数　Ｔ・・・絶対ａ１
度ｎ・・・４　　　　Ｆ・・・ファラデ一定数Ｐｘ・・
・測定ガス中の酸素濃度 ［ｖｏ１％Ｉ Ｐａ・・・基準ガス中の酸素濃洩 ［ｖｏ１％１ ところで、工業分析の分野、例えば、煙道等の排ガス成
分測定では、ドライベース＃ＩＩ本濃度、ウェットベー
ス酸素濃度及び水分濃度の同時測定が強く望まれている
。

しかし、従来のジルコニア酸素計では、１−述のように
、測定ガス中の酸素濃度しか測定することができないの
で、上記要求に応えるには、他の分析計を同時に使用す
る必要が生じ、極めて煩雑であるという問題があった。

本発明は、この問題に鑑みてなされたもので、その目的
は、ドライベー支酸素濃度、ウェットベース酸素濃度及
び水分濃度の同時一定が司能な成分濃度測定装置を鋳単
な構成で実現りることにある。

以下、図面を参照し本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明の一実施例を示す説明図である（第１図
と同一部分には同一符号を付した）。

第２図において、１１は試験管形ジルコニア、１２及び
１３は電極で、試験管形ジルコニア１１は先端部（電極
の固定部）がバイブ２に挿入配置されている。１４はフ
ィルタ１５を介して測定ガス採取箇所に連通する管路、
１６は外部信号によ、−）で制御される流路切換弁、１
７は管路１４と切換弁１６とを結ぶ管路、１８は管路１
４と切換弁１６とを除湿器１９を介して連通する管路、
２０は切換弁１６とジルコニア１１の内部の測定ガス導
入部Ａとを連通する管路、２１はジルコニア１１の測定
ガス導入部Ａと排気先とを連通する管路、２２は管路２
１に設置されるエジェクタである。尚、ジルコニア１１
の開口部は、蓋２３で閉塞されている。又、ジルコニア
１１の外側の基準ガス導入部Ｂは大気雰囲気下にある。

２４は増幅音、２５は演粋制御部である。増幅器２４は
、電極１２と１３との間の起電ツノを増幅した信号Ｅを
演算制御部２５に出力するｂのである。又、演算制御部
２５は、切換弁１６を切り換えるための制御信号を出力
すると共に、増幅器２４の出力信号Ｅを入力して、後述
する所定の演算を行い、受信計（図示せず）にウェット
へ−ス酸素濃度信号Ｅ３、ドライベース酸素濃縦信号Ｅ
４及び水分濃、度信号Ｅ５を出力するものである。

次に、上記構成の成分濃度測定装置の動作について説明
する。

ヒータ３等で構成される恒温槽によって、ジルコニア１
１は所定の一定轡度に保持されている。この状態で、エ
ジェクタ２２が駆動され、且つ、演算制御部２５から切
換弁１６の切換操作が行われると、採取箇所→フィルタ
１５÷管路１４→管路１７→切換弁１６→管路２ｏ→ジ
ルコニア１１の測定ガス導入部Ａ−＋管路２１−÷エジ
ェクタ２２→排気先の第１の経路で流れる＊！８（ウェ
ット流路と呼ぶ）と、採取箇所→フィルタ１５→管路１
４→管路１８→除湿器１９→管路１８→管路２０→ジル
コニア１１の測定ガス導入部Ａ→管路２１→エジェクタ
２２→排気先の第２の経路で流れる流路（以下、ドライ
流路と呼ぶ）とが交互に構成される。このため、ジルコ
ニア１１の測定ガス導入部Ａには、除湿しない生の測定
ガスと、除湿器１９で除湿した測定ガスとが交互に導入
され、ジルコニア１１の外側の基準ガス導入部Ｂには、
大気が常に導入されている。

従って、電極１２と１３の闇には、ろエツト流路時にお
ける起電力及びドライ流路時における起電力が生じ、こ
れに対応する増幅器２４の出力信号Ｅ＝Ｅｓ及びＥ＝Ｅ
２は、（２）式及び（３）式で示される。

Ｅｓ　＝Ｋｌｎ（Ｐｘ　ｓ　／２１’）・・・、＜２＞
Ｅ２−Ｋｌｎ（Ｐｘ　ｔ　／２１　）　−（３）但し、
Ｋ−ＲＴ／ｎ　Ｆ・・・定数 ｐｘ１・・・除湿しない測定ガス中の酸素濃［［ｖｏ１
％］ Ｐｘ２・・・除湿した測定ガス中の１Ｍ東濃度［ｖ０１
％Ｊ ところで、除湿しない測定ガスの体積Ｖ中に含まれる酸
素―及び水分量がＶＯ及びＶＷであるとすると、上記の
各酸素濃度Ｐ×１及びＰｘ２、並びに水分濃度Ｈ［ｖｏ
１％１の関係は（４）式乃至（６）式となる。

ｐｘ　Ｉ　＝ＶＯ／’Ｖ−（４） ＰＸ　２　＝ＶＯ／Ｖ−Ｖｌ＃−（５）Ｈ＝　ｖｗ／　
Ｖ・・・（６） 又、（４）式乃至（６）式から（７）式が求められる。

Ｈ＝１−　（Ｐｘ　１　／Ｐｘ　２　）・・・（７）こ
のため、演算制御部２５は、ウェット流路構成時に入力
される信号Ｅ１をｊｊ＜−ルド（保持）すると共に、ド
ライ流路構成時に入力される信号Ｅ２をホールドし、信
号Ｅ＋　、Ｅ２を直線化して、Ｐｘ　１　、　ＰＸ　２
の値に比例した信号Ｅｓ。

Ｅ４を出力すると共に、この直線化した低号ト３、Ｅ４
を用いて、（７）式がらＨを求めこれに比例した信＠Ｅ
５を出力する。従って、信号Ｅ１はウェットベース酸素
濃度信号、信号Ｅ４はドライベース酸素濃度信号、信号
Ｅ５は水分濃度信号となる。

尚、本発明は水分濃度Ｈを求める演算式を（７）式に限
定するものではなく、次式に基づく演算を行ってもよい
。

２　　Ｅｌ −Ｋ　（ＩｎＰｘ　２−１ｎ２１−１ｎＰｘ　、　＋ｌ
ｎ２１　）＝　Ｋ　（１ｎＰｘ　２　１ｎＰｘ　ｔ　）
＝Ｋｌｎ（Ｐｘ　２　／ＰＸ　ｔ　） ＼ 、’、　　Ｈ＝１−ｅ（Ｅｔ　　Ｅ２／Ｋ）以上説明し
たように、本発明による成分濃度測定′＠置は、１個の
ジルコニア磁器の隔壁で仕切られた測定ガス導入部に、
除湿しない測定ガス及び除湿した測定ガスを交互に切り
換えて導入するようになっていやので、簡単な構成であ
りながら、ドライベース酸素濃度信号、ウェットベース
酸素濃度信号及び水分濃度信号を同時に得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のジルコニア酸素■の説明図、第２図は本
発明による成分濃度測定装置の一実施例を示す説明図で
ある。 ２・・・金属−バイブ　　３川ヒータ ４・・・断熱材 １１・・・試験管形ジルコニア（隔壁）１２．１３・・
・電極 １４．１７．１８，２０．２１・・・管路１５・・・フ
ィルタ　　　１６・・・切換弁１９・・・除湿器　　　
　２２・・・ニジＩクタ２３・・・蓋　　　　　　２４
・・・信号増幅器２５・・・演棒制一部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ジルコニア磁器の隔壁で仕切られた測定ガス導入部及び
   基準ガス導入部にそれぞれ測定ガス及び基準ガスを満た
   し前記ジルコニア磁器の隔壁における酸素濃度差に基づ
   く起電力から成分濃度を求める成分濃度測定装置におい
   て、前記測定ガス導入部に除湿しない測定ガスと除湿し
   た測定ガスを交互に導入し、これら測定ガス尋人時の前
   記起電力から、ドライベース酸素濃度信号、ウェットベ
   ース酸素濃度信号及び水分濃度信号を得るようにした成
   分濃度測定装置。