JPS6383661A - 固体電解質を用いた湿度測定方法 - Google Patents
固体電解質を用いた湿度測定方法Info
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- JPS6383661A JPS6383661A JP61227960A JP22796086A JPS6383661A JP S6383661 A JPS6383661 A JP S6383661A JP 61227960 A JP61227960 A JP 61227960A JP 22796086 A JP22796086 A JP 22796086A JP S6383661 A JPS6383661 A JP S6383661A
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は気体中に含まれる水分の量、すなわち絶対湿度
を測定する方法に関するものである。
を測定する方法に関するものである。
（従来の技術）
気体中の湿度を測定する計器類には種々あり、新しい湿
度センサも開発されているが、これら従来の湿度センサ
はほとんどすべて相対湿度を測定するものであり、絶対
湿度を測定するものとしては僅かに水の赤外線吸収スペ
クトルを利用した赤外線吸収湿度計が知られている。
度センサも開発されているが、これら従来の湿度センサ
はほとんどすべて相対湿度を測定するものであり、絶対
湿度を測定するものとしては僅かに水の赤外線吸収スペ
クトルを利用した赤外線吸収湿度計が知られている。
（発明が解決しようとする問題点）
水の赤外線吸収スペクトルを利用した測定方法による場
合は比較的低濃度（ρｐｍｆ＋ＪＩ域）の水蒸気の測定
は精度よく行ない得るが、パーセントオーダの水蒸気の
濃度測定はほとんど行ない得ないのが実情である。
合は比較的低濃度（ρｐｍｆ＋ＪＩ域）の水蒸気の測定
は精度よく行ない得るが、パーセントオーダの水蒸気の
濃度測定はほとんど行ない得ないのが実情である。
（問題点を解決するための手段及び作用）本発明はこの
ような状況の下に種々検討の結果なされたもので、水素
イオン伝導性と酸素イオン伝導性とを合わせ持つ固体電
解質を用いて、酸素イオン伝導性のみを選択的に利用し
て湿度を測定する方法を提供するものである。例えばＢ
ａＣｅＯ３の如きペロプスカイト型酸化物からなる固体
電解質を用い、その両面に多孔性電極を設け、さらに、
アノード側に気体拡散制御層を設け、両電極間に直流電
圧を印加したとき酸素イオンをキャリヤとする電流が飽
和した限界電流から絶対湿度を検出するものである。
ような状況の下に種々検討の結果なされたもので、水素
イオン伝導性と酸素イオン伝導性とを合わせ持つ固体電
解質を用いて、酸素イオン伝導性のみを選択的に利用し
て湿度を測定する方法を提供するものである。例えばＢ
ａＣｅＯ３の如きペロプスカイト型酸化物からなる固体
電解質を用い、その両面に多孔性電極を設け、さらに、
アノード側に気体拡散制御層を設け、両電極間に直流電
圧を印加したとき酸素イオンをキャリヤとする電流が飽
和した限界電流から絶対湿度を検出するものである。
（実施例）
第１図は、本発明による湿度測定に用いた湿度センサ素
子の断面図であり、１は水素イオン輸率及び酸素イオン
輸率が共に１である水素イオン伝導性と酸素イオン伝導
性とを合わせ持つ、例えばＢａＣｅＯ３（Ｄ如きペロプ
スカイト型酸化物からなる固体電解質であり、この両面
に多孔質なる白金製電極を設け、その一方をアノード２
、他方をカソード３とし、気体拡散制御層として微小孔
４が形成されたキャップ５がアノード２を蔽うように固
体電解質１に接合されたものであり、本発明による湿度
測定方法は上記の如き湿度センサを用いて湿度を測定す
るものである。
子の断面図であり、１は水素イオン輸率及び酸素イオン
輸率が共に１である水素イオン伝導性と酸素イオン伝導
性とを合わせ持つ、例えばＢａＣｅＯ３（Ｄ如きペロプ
スカイト型酸化物からなる固体電解質であり、この両面
に多孔質なる白金製電極を設け、その一方をアノード２
、他方をカソード３とし、気体拡散制御層として微小孔
４が形成されたキャップ５がアノード２を蔽うように固
体電解質１に接合されたものであり、本発明による湿度
測定方法は上記の如き湿度センサを用いて湿度を測定す
るものである。
この原理を述べると、被測定気体中においてアノード２
とカソード３との間に直流電圧を印加すると、各電極上
では次の反応が起こる。
とカソード３との間に直流電圧を印加すると、各電極上
では次の反応が起こる。
カソード ＨｚＯ＋２ｅ−−’８２ ＋Ｏ”−＋１
）アノード Ｈ２０→１八Ｑ２＋’ｌＨ”
ｆ２１しかし、アノードでのＨｔＯの分解は気体拡散制
御層としてのキャップ５の微小孔４によって抑制される
ので酸素イオン（Ｏ２−）に比して水素イオン（Ｈ゛）
は無視できるほど少なくなる。従って、はとんど酸素イ
オン（Ｏｌ−）のみの電荷の移動により電流が流れ、印
加電圧を高くすると第２図に示す如く上記の出力電流は
増大し、電極の三相界面への水分の拡散量が限界に達す
ると出力電流は飽和するに至る。この飽和した電流を限
界電流と呼ぶが、この限界電流値ｒＬは第３図に示す如
く絶対湿度と比例関係にある。従って、この関係をあら
かじめ求めておけば測定した限界電流値から絶対湿度を
知ることができる。
）アノード Ｈ２０→１八Ｑ２＋’ｌＨ”
ｆ２１しかし、アノードでのＨｔＯの分解は気体拡散制
御層としてのキャップ５の微小孔４によって抑制される
ので酸素イオン（Ｏ２−）に比して水素イオン（Ｈ゛）
は無視できるほど少なくなる。従って、はとんど酸素イ
オン（Ｏｌ−）のみの電荷の移動により電流が流れ、印
加電圧を高くすると第２図に示す如く上記の出力電流は
増大し、電極の三相界面への水分の拡散量が限界に達す
ると出力電流は飽和するに至る。この飽和した電流を限
界電流と呼ぶが、この限界電流値ｒＬは第３図に示す如
く絶対湿度と比例関係にある。従って、この関係をあら
かじめ求めておけば測定した限界電流値から絶対湿度を
知ることができる。
前述の如く酸素が存在しない雰囲気中では印加電圧が第
２図における■。以下では水が電気分解しないので出力
電流が観察されず、従って、■。
２図における■。以下では水が電気分解しないので出力
電流が観察されず、従って、■。
以上の電圧を印加して測定する。なお、理論的にはＶ、
＃１．Ｉ Ｖであることが知られている。
＃１．Ｉ Ｖであることが知られている。
酸素を含む雰囲気中では酸素が酸素イオンとなる電圧と
、水が分解して酸素イオンが発生する電圧は異なるので
、第４図の如く二段の平坦部をもつ電流特性となる。酸
素が存在するとカソード側では次の反応が起こる。
、水が分解して酸素イオンが発生する電圧は異なるので
、第４図の如く二段の平坦部をもつ電流特性となる。酸
素が存在するとカソード側では次の反応が起こる。
カソード ’／ｚ Ｏｘ ＋２ｅ−−’ Ｏ”−（
３１第４図において（１）の領域は上記の反応（３）に
より酸素イオンが発生する領域であり、（ＩＩ）の領域
はこの反応（３）に水が分解して酸素イオンが発生する
前記の反応口）が加わる領域である。従って、この場合
は印加電圧を切り替えることによって二段の飽和電流を
測定してその差へ■、を限界電流値として求め、第３図
の関係から絶対湿度を知ることができる。従って、前記
の酸素を含まない雰囲気中の湿度の測定は、上記の酸素
を含む雰囲気中での測定における酸素が０である場合と
して測定すればよい。
３１第４図において（１）の領域は上記の反応（３）に
より酸素イオンが発生する領域であり、（ＩＩ）の領域
はこの反応（３）に水が分解して酸素イオンが発生する
前記の反応口）が加わる領域である。従って、この場合
は印加電圧を切り替えることによって二段の飽和電流を
測定してその差へ■、を限界電流値として求め、第３図
の関係から絶対湿度を知ることができる。従って、前記
の酸素を含まない雰囲気中の湿度の測定は、上記の酸素
を含む雰囲気中での測定における酸素が０である場合と
して測定すればよい。
ところで、本実施例では、アノード面への気体拡散制限
手段として、微小孔が形成されたキャップをカソード上
に被冠させているが、気体拡散を制御する手段としては
種々の実施例を用いることが可能である。例えば、多孔
質セラミックなどでカソード全面あるいは一部を覆って
もよいし、アノード上に薄板を若干の間隙をもたせて載
置し、その間隙の気体拡散制御作用を利用したものなど
、アノード面への気体拡散を制限する手段をすべて含む
ものである。
手段として、微小孔が形成されたキャップをカソード上
に被冠させているが、気体拡散を制御する手段としては
種々の実施例を用いることが可能である。例えば、多孔
質セラミックなどでカソード全面あるいは一部を覆って
もよいし、アノード上に薄板を若干の間隙をもたせて載
置し、その間隙の気体拡散制御作用を利用したものなど
、アノード面への気体拡散を制限する手段をすべて含む
ものである。
（発明の効果）
ペロプスカイト型酸化物よりなる固体電解質はほとんど
大部分のものが水素イオンと酸素イオン両方の伝導性を
有するものが多く、本発明においてはこのような固体電
解質を用いるので材料の選択が容易で、また、従来の赤
外線吸収スペクトルを利用する方法ではｐｐｍ領域の絶
対湿度しか精度よく測定できなかったが、本発明では数
％以下の絶対湿度を精度よく測定することができる。
大部分のものが水素イオンと酸素イオン両方の伝導性を
有するものが多く、本発明においてはこのような固体電
解質を用いるので材料の選択が容易で、また、従来の赤
外線吸収スペクトルを利用する方法ではｐｐｍ領域の絶
対湿度しか精度よく測定できなかったが、本発明では数
％以下の絶対湿度を精度よく測定することができる。
第１図は本発明による湿度測定に用いる湿度センサ素子
の断面図、第２図は本発明に係る湿度センサの印加電圧
と出力電流との関係を示すグラフ、第３図は同じく限界
電流値と絶対湿度との関係を示すグラフ、第４図は同し
く酸素を含む雰囲気中での印加電圧と出力電流との関係
を示すグラフである。 １：固体電解質、２ニアノード、３：カソード、４：微
小孔、５：気体拡散制御層としてのキャップ。 代理人 弁理士 竹 内 ９ 第１図 第 ２図 Ｅ’Ｆカロ勾１万Ｅ
の断面図、第２図は本発明に係る湿度センサの印加電圧
と出力電流との関係を示すグラフ、第３図は同じく限界
電流値と絶対湿度との関係を示すグラフ、第４図は同し
く酸素を含む雰囲気中での印加電圧と出力電流との関係
を示すグラフである。 １：固体電解質、２ニアノード、３：カソード、４：微
小孔、５：気体拡散制御層としてのキャップ。 代理人 弁理士 竹 内 ９ 第１図 第 ２図 Ｅ’Ｆカロ勾１万Ｅ
Claims (2)
- （１）水素イオン伝導性と酸素イオン伝導性とを合わせ
持った固体電解質の両面に多孔性電極を設け、その一方
をアノード、他方をカソードとし、アノードを蔽う気体
拡散制御層を設けて、両電極間に直流電圧を印加し、雰
囲気中に含まれる水分がカソード上で電気分解すること
により生ずる酸素イオン（Ｏ＾２＾−）をキャリヤとす
る出力電流により湿度を検出することを特徴とする固体
電解質を用いた湿度測定方法。 - （２）水素イオン伝導性と酸素イオン伝導性とを合わせ
持った固体電解質がＢａＣｅＯ＿３の如きペロブスカイ
ト型酸化物である特許請求の範囲第１項記載の固体電解
質を用いた湿度測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61227960A JPS6383661A (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | 固体電解質を用いた湿度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61227960A JPS6383661A (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | 固体電解質を用いた湿度測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6383661A true JPS6383661A (ja) | 1988-04-14 |
Family
ID=16868953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61227960A Pending JPS6383661A (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | 固体電解質を用いた湿度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6383661A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0677741A3 (en) * | 1994-04-12 | 1996-05-01 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Oxygen sensor. |
| EP1635171A3 (en) * | 1998-04-06 | 2009-09-09 | Panasonic Corporation | Hydrocarbon sensor |
-
1986
- 1986-09-29 JP JP61227960A patent/JPS6383661A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0677741A3 (en) * | 1994-04-12 | 1996-05-01 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Oxygen sensor. |
| EP1635171A3 (en) * | 1998-04-06 | 2009-09-09 | Panasonic Corporation | Hydrocarbon sensor |
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