含氧气体制备装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制备含氧气体的含氧气体制备装置，该含氧气体在载气中含有预定浓度的氧气。
【背景技术】
[0002]在气体精制、半导体制备工艺、通过无氧化炉进行的钢铁.金属等的热处理、特殊金属焊接、食品包装等领域，使用高纯度气体。在氩气、氮气、氦气等高纯度气体中，需要以ppb的等级正确测定氧气浓度。在这种情况下，需要ppb水平的氧气浓度的校准气体。然而，氧气浓度小于Ippm的校准气体在市场上没有销售。因此，在现场，通过像日本专利第4406392号公报公开的那样的含氧气体制备装置制备气体。
[0003]日本专利第4406392号公报中公开的含氧气体制备装置构成为，使载气依次从载气主流路、除氧机构、流量控制机构通过后导入到氧气生成机构。根据在该文献中公开的含氧气体制备装置，存在于载气内的氧气被除氧机构去除，从而制备氧气浓度为零的载气。
[0004]然而，上述的含氧气体制备装置由于具备除氧机构，所以装置整体大型化、高重量化。另外，需要定期更换在除氧机构中填充的金属铜等。另一方面，含氧气体制备装置有时用于在发动机、锅炉、工业用炉等设备机器中设置的氧传感器的校准。因此，希望有一种小型、轻量、且便携的含氧气体制备装置。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，提供一种小型且轻量的含氧气体制备装置。
[0006]为了解决上述课题，根据本发明的第一方式，提供一种含氧气体制备装置，制备在载气中含有预定浓度的氧气的含氧气体。含氧气体制备装置具备:载气流动的气体流路；被设置于气体流路、生成氧气的氧气生成部；相对于氧气生成部可切换地连接的电压仪和恒流电源；以及对氧气生成部进行控制的控制部。当向气体流路导入载气时，控制部将氧气生成部连接到电压仪，从而使氧气生成部作为氧传感器发挥作用，监视氧气生成部的单元电动势，由电压仪取得单元电动势的监视完成时的监视电压值，根据由监视电压值计算出的载气氧浓度与设定氧气浓度之差来设定泵浦电流。并且，控制部将氧气生成部的连接对象从电压仪切换到恒流电源，从而使氧气生成部作为氧气泵发挥作用，将通过泵浦电流而由氧气生成部生成的氧气混合到载气，从而制备被控制为设定氧气浓度的含氧气体。
【附图说明】
[0007]图1是表示将本发明的含氧气体制备装置应用于气体分析装置的校准的构成的示意图。
[0008]图2是表示含氧气体制备装置的概要结构的框图。
[0009]图3是表示含氧气体制备装置的显示部和操作部的示意图。
[0010]图4是表示通过含氧气体制备装置进行的暖机处理的流程图。
[0011]图5是表示通过含氧气体制备装置进行的校准处理的流程图。
[0012]图6是表示含氧气体制备装置的其他应用例的框图。
【具体实施方式】
[0013]参照图1?图5，说明含氧气体制备装置的一实施方式。
[0014]如图1所示，含氧气体制备装置20用于气体分析装置10的校准。气体分析装置10被安装到发动机、锅炉、工业用炉等的排气管。在排气管内的烟道K中流过作为被测定气体的排气G3。气体分析装置10对排气G3中含有的O2气体等检测气体进行检测以及分析。
[0015]气体分析装置10具备检测部101和与检测部101电气连接的分析仪102。检测部101对排气G3中含有的检测气体的浓度进行检测。检测部101被插入以及固定到烟道K内。分析仪102被设置于烟道K的外部。分析仪102经由通信线100与含氧气体制备装置20连接。
[0016]在检测部101内固定有气体传感器41。在气体传感器41的顶端安装有供给含氧气体的校准气体供给用配管71。在气体传感器41的内部设置有高温作动型的气体传感器元件。气体传感器元件将氧离子传导性固体电解质形成为板状或棒状。在校准气体供给用配管71上连接有制备预定浓度的含氧气体G2的含氧气体制备装置20。含氧气体制备装置20经由压力调整阀80与氮气瓶81连接。作为载气Gl的氮气从氮气瓶81供给到含氧气体制备装置20。
[0017]含氧气体制备装置20向从氮气瓶81供给的氮气Gl内供给氧气，从而制备N2-O2的含氧气体G2。含氧气体G2从含氧气体制备装置20经由校准气体供给用配管71供给到气体传感器41的顶端，作为校准气体使用。
[0018]如图2所示，含氧气体制备装置20制备在载气Gl中含有预定浓度的氧气的含氧气体G2。含氧气体制备装置20具备作为载气Gl的流路的气体流路Fl、对载气Gl的流量进行调整的流量调整部2、以及生成氧气的氧气生成部3。电磁阀Pl在气体流路Fl上设置于流量调整部2的上游侧。电磁阀P2在气体流路Fl上设置于氧气生成部3的下游侧。
[0019]含氧气体制备装置20具备电压仪4、恒流电源5、控制部6、显示部7以及操作部8。电压仪4以及恒流电源5可电切换地与氧气生成部3连接。控制部6对流量调整部2、氧气生成部3、电磁阀P1、P2等进行控制。显示部7以及操作部8与控制部6连接。
[0020]流量调整部2是质量流量控制器(Mass Flow Controller:MFC)。质量流量控制器根据电信号使流量控制阀工作，将载气Gl的流量始终调整为设定流量。
[0021]氧气生成部3作为氧气传感器发挥作用，并且作为氧气供给泵发挥作用。氧气生成部3具备筒状体(锆管)31、氧气生成单元(cell)34、以及设置于氧气生成单元34的外侧的加热器35。筒状体31由固体电解质材料构成，并且与气体流路Fl连通。氧气生成单元34由配置于筒状体31的内表面的内侧电极32和配置于筒状体31的外表面的外侧电极33构成。氧气生成单元34在与电压仪4连接的情况下作为浓淡电池型的氧气传感器发挥作用。氧气生成单元34在与恒流电源5连接的情况下作为氧气泵发挥作用。
[0022]如图3所示，显示部7具备5位以及3位的七段显示器7a和通过点亮而表示状态的状态表示LED7b。5位的七段显示器7a显示生成氧气浓度和装置内的信道数据。3位的七段显示器7a显示模式表示和信道号码。状态表示LED7b具备“POWER”、“READY”、“ALARM”的各LED。“POWER”表示向装置供电的电源处于接通状态。“READY”表示载气的置换已完成。“ALARM”表示装置处于异常状态。
[0023]操作部8具备4个预置按钮(preset button) 8a和I个M按钮8b。预置按钮8a在生成了预定的氧气浓度时被操作。M按钮8b在产生了人设(manual)的氧气浓度时被操作。另外，操作部8具备在模式变更时被操作的“MODE”按钮8c、进行自动校准动作时被操作的“AUT0CAL”按钮8d、以及取消各操作时被操作的CLEAR按钮8e。此外，操作部8具备在数值变更时被操作的上下左右键8f和在数值输入的确定以及各动作的开始.停止时被操作的“ENTER”按钮8g。操作部8相当于选择部。
[0024]接着，参照图4，说明含氧气体制备装置20的暖机处理。
[0025]如图4所示，含氧气体制备装置20在电源开关被接通时开始暖机(步骤S11)。也就是说，控制部6使显示部7的“POWER”的LED点亮。控制部6使设置于装置内部的排气风扇作动，使加热器35工作，从而使氧气生成单元34升温。另外，控制部6使电磁阀P1、P2全开。此外，控制部6将流量调整部2的电源接通，并且为了气体吹扫(gas purge)，而将流量调整部2全开10秒钟。然后，流量调整部2开始进行流量调整动作。
[0026]而且，控制部6使氧气生成部3与电压仪4电气连接，开始单元电动势的测定。与电压仪4连接的氧气生成部3作为氧传感器发挥作用。控制部6开始与分析仪102进行通信。当氧气生成单元34升温至850°C以上时，控制部6开始单元电动势的监视(步骤S12)。将在从含氧气体