지르코니아식 산소농도계 측정원리

측정 원리

양면에 전극 가공을 한 지르코니아 세라믹에는 고온하에서 한편의 전극부에서 산소분자를 이온화하고, 다른 편의 전극부에서 산소이온을 산소분자로 되돌리는 성질을 갖고 있습니다.
이 성질(이온전도)의 정도는 지르코니아 세라믹의 양측에 있는 가스의 산소분압의 차이가 클수록 커집니다.
이 때 양 전극 사이에서 전자의 수수가 이루어져, 이온전도의 정도(지르코니아 세라믹의 양끝의 산소분압 차)는 양 전극간의 기전력의 크기로써 취출할 수 있습니다.

1그림

ジルコニア概要

ジルコニア概要

지금, 1그림에서 A측에 산소농도가 일정한 가스(보통은 대기)를 기준가스(PR)로 하여 두고, B측에 산소농도를 측정하고자 하는 가스(PM)를 두면, 산소농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이온 전도가 일어납니다.

이 때의 양측에서의 전기화학반응은 1식과 같고, 이온 전도에 수반되는 기전력은, 2식의 네른스트의 이론식을 따릅니다.

1식

1식

2식

2식

기전력은 지르코니아 센서의 온도와 기준가스(PR)의 산소농도에 의해 변화하기 때문에, 실제로는 항온로 안에 지르코니아 센서를 두고, 기준가스로는 일반적으로 대기를 사용합니다.

도레이 지르코니아 센서에서는 500℃ 부근에서부터 표와 같이 네른스트의 논리식 대로 안정적인 기전력을 얻을 수 있습니다.

사용상의 일반적인 유의사항

지르코니아식 산소농도계는, 일반적으로는 800℃ 부근(당사는 700℃)의 고온하에서 동작을 합니다. 따라서 아래와 같은 상황에서는 측정 불가 및 센서 수명에 영향을 미칠 수 있으므로 유의하시기 바랍니다.

  1. 산소계의 설치분위기가 방폭지역에서는 사용할 수 없습니다.
  2. 가연성 가스(예를 들면 메탄, 알코올, 일산화탄소 등)이 혼입되면 연소반응을 일으켜 측정 오차가 생깁니다.
  3. 유기성 실리카(sealin재 등에는 사용)는 센서열화를 일으킵니다. (폐사의 지견으로는 본 원인에 의한 열화가 가장 많은 것으로 추정하고 있습니다.)
  4. 부식성 가스(불소계 가스, 염소계 가스, 황산계 가스 등), 피독성물질 (Si, Pb, P, Zn, Sn, 등)이 포함되면 센서가 열화될 수 있습니다.
  5. 일산화탄소처럼 열 칼로리가 높은 물질이 단속적으로 혼입되면 열이력을 받아 백금 전극의 박리 등으로 센서 불량을 일으킵니다.
  6. NOx, SOx등의 부식성 가스가 다량으로 혼입되면 백금전극의 박리 등으로 센서 불량을 일으킵니다.
  7. 프레온 가스는 고온화로 산소와 불가해한 반응을 일으켜 측정 오차를 일으킬 가능성이 있습니다.
  8. 물방울・더스트・미스트는, 센서의 파손 ・짧은 수명 및 오차의 원인이 됩니다.
  9. 일반적으로 폐루프(순환)사용에서의 사용은 전용기기 이외에는 불가능합니다.
    과잉압력에 의해 센서가 파손될 가능성이 있습니다.

이러한 것들이 포함된 가스를 측정하는 경우에는 미리 제거한 후에, 산소계로 흘려 보내십시오. 제거방법에 대해서는 구입 전에 담당 영업사원에게 상담하시기 바랍니다.

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산소농도계
고・중농도측정형 LC-750H
클린 가스(clean gas)용 샘플링 장비 내장형  LC-750H/PC-110
더티 가스(dirty gas)용 샘플링 장비 내장형 LC-750H/PC-111
중・저농도 측정형 LC-750L
클린 가스용 샘플링 장비 내장형 LC-750L/PC-120
연구・실험용, 고성능형 LC-850K・KS・KD
연구・실헝용. 고성능형 LC-860
범용형 LC-300
저농도 측정. 장비 내장용 LC-450D
저농도 측정. 장비 내장용 LC-450A
소성 ・N2 리플로(reflow) 용도 RF-30
소성・N2 리플로(reflow)용도 RF-400
센서 분리형・진공증착용도 SW/LD-300
식품포장용 산소농도계 LC-450F
가스 치환 포장 발취 검사용도 LC-750F
포장기 내장용 산소농도계 LF-200
연소관리용도 SE-740/SE-740D
연소관리용도 SE-730/SE-730D
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