(57)【要約】【課題】安定した精製力を発揮し、しかも精製処理能力の増大を図ることができる酸素ポンプを提供する。【解決手段】酸素イオン伝導性を有する固体電解質筒状体３０と、固体電解質筒状体３０の内面及び外面に配置される電極と、固体電解質筒状体３０を加熱する加熱手段３１を備えた酸素ポンプである。複数本の固体電解質筒状体３０を、そのガス流量を同一とする流量制御機構Ｍを介して、所定ピッチで並設した。【選択図】図１
2008150260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素イオン伝導性を有する固体電解質筒状体と、この固体電解質筒状体の内面及び外面に配置される電極と、固体電解質筒状体を加熱する加熱手段を備えた酸素ポンプにおいて、
複数本の固体電解質筒状体を、そのガス流量を同一とする流量制御機構を介して、所定ピッチで並設したことを特徴とする酸素ポンプ。
【請求項２】
流量制御機構は、ガス流入用管が接続されるガス分岐管と、ガス分岐管から各固体電解質筒状体にガスを供給する分岐路と、ガス流出用管が接続されるガス合流管と、各固体電解質筒状体からガス合流管に供給する合流路とを備え、ガス流入用管から固体電解質筒状体までの上流側流路と、固体電解質筒状体からガス流出用管までの下流側流路とにおいて、流路長さを相違させるとともに、固体電解質筒状体毎の上流側流路と下流側流路との合計長さを一定にしたことを特徴とする請求項１の酸素ポンプ。
【請求項３】
流量制御機構は、ガス流入用管が接続されるガス分岐管と、ガス分岐管から各固体電解質筒状体にガスを供給する分岐路と、ガス流出用管が接続されるガス合流管と、各固体電解質筒状体からガス合流管に供給する合流路とを備え、ガス流入用管から各固体電解質筒状体を経由してガス流出用管に至る経路の配管抵抗が、各固体電解質筒状体の間で等しくなるようにガス分岐管、分岐路、ガス合流管、合流路の流路形状、寸法を調製したことを特徴とする請求項１の酸素ポンプ。
【請求項４】
複数の固体電解質筒状体を一鉛直面上に所定ピッチで配設したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの酸素ポンプ。
【請求項５】
複数の固体電解質筒状体にて柱状の固体電解質筒状体束を構成したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの酸素ポンプ。
【請求項６】
加熱手段を平面状のヒータにて構成するとともに、この平面状のヒータにて固体電解質筒状体をサンドイッチ状に挟んだことを特徴とする請求項４又は請求項５の酸素ポンプ。
【請求項７】
前記加熱手段は固体電解質筒状体を包囲状に巻設する電熱線からなることを特徴とする請求項４又は請求項５の酸素ポンプ。
【請求項８】
固体電解質筒状体を上下方向に沿って配設して、固体電解質筒状体に下方からガスを流入することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかの酸素ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、固体電解質を含む電気化学的な酸素ポンプを有する酸素分圧制御装置により、酸素分圧を制御した雰囲気ガスを用いて、単結晶試料等を作成する方法が知られている（特許文献１）。
【０００３】
図３に示す酸素分圧制御装置は、バルブ２を通った不活性ガスの流量を設定値に制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３と、このマスフローコントローラ３を通った不活性ガスを目的の酸素分圧に制御可能な電気化学的な酸素ポンプ４と、酸素ポンプ４で制御された不活性ガスの酸素分圧をモニタして試料育成装置などの次工程（装置）に供給する供給ガス用の酸素センサ５を有する。
【０００４】
さらにこの装置は、所望の酸素分圧値を設定する酸素分圧設定部６と、酸素センサ５によるモニタ値を酸素分圧設定部６による設定値と比較して酸素ポンプ４から送り出される不活性ガスの酸素分圧を所定値に制御する酸素分圧制御部７と、酸素センサ５によるモニタ値を表示する酸素分圧表示部８を備える。なお、通常、不活性ガス中の酸素分圧は１０-４ａｔｍ程度である。
【０００５】
電気化学的な酸素ポンプ４は、図４に示すように、酸素イオン伝導性を有する固体電解質筒状体４ａの内外両面に白金よりなる電極４ｂ、４ｃを形成している。固体電解質筒状体４ａは、例えばジルコニア系の固体電解質で、図示しないヒーターで６００℃程度に加熱される。固体電解質筒状体４ａの一方の開口から他方の開口に向けて軸方向に不活性ガスを供給する。不活性ガスは、例えばＡｒ＋Ｏ２（１０−４ａｔｍ）である。内外両面の電極４ｂ、４ｃ間に直流電源Ｅの直流電圧を印加する。外面の電極４ｃに＋極を印加し、内面の電極４ｂに−極を印加して電流Ｉを流すと、固体電解質筒状体４ａ内を流れる不活性ガス中の酸素分子（Ｏ２）が電気的に還元されてイオン（Ｏ２−）化され、固体電解質を通して再び酸素分子（Ｏ２）として固体電解質筒状体４ａの外部に放出される。固体電解質筒状体４ａの外部に放出された酸素分子は、空気等の補助ガスと共に排気される。固体電解質筒状体４ａに供給されたＡｒ＋Ｏ２（１０−４ａｔｍ）の不活性ガスは、酸素分子が低減されて目的の酸素分圧に制御された処理済みガス（精製ガス）となり、次工程（装置）に給送される。
【０００６】
なお、図４の酸素ポンプ４は、固体電解質筒状体４ａの内外両面の電極４ｂ、４ｃ間に上記と逆極性の直流電圧を印加してポンプ動作を行わせることも可能である。すなわち、外面の電極４ｃに−極を印加し、内面の電極４ｂに＋極を印加すると、固体電解質筒状体４ａの外面に沿って流れる空気などのガス中の酸素分子（Ｏ２）が電気的に還元されてイオン（Ｏ２−）化され、固体電解質を通して再び酸素分子（Ｏ２）として固体電解質筒状体４ａの内部に放出される。この場合、固体電解質筒状体４ａの内部を流れる不活性ガスの酸素分圧が上昇して、外部に給送される。
【０００７】
このような酸素ポンプにより酸素分圧を制御したガスを供給すれば、結晶育成、合金化、熱処理、半導体製造工程などが酸素分圧を制御した不活性ガスなどの雰囲気下で行うことができる。
【特許文献１】特開２００２−３２６８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図４に示す酸素ポンプでは、１本の円形パイプ状の固体電解質筒状体を使用している。すなわち、この１本の固体電解質筒状体の内部空間に軸方向に被処理ガスを流し、固体電解質筒状体内を流れる間に固体電解質隔壁内外でイオン導電のポンプ作用を行う。
【０００９】
しかし、固体電解質筒状体を使用するものでは、ガスポンプが処理できるガス流量は、被処理ガスと固体電解質筒状体内外面との接触面積に比例する。従って、ガス流量を増大させるため（処理能力を増大させるため）には、被処理ガスと固体電解質筒状体外面との接触面積を増大させる必要がある。
【００１０】
接触面積を増大させるためには、固体電解質筒状体を長くすることや、パイプ径を大きくすることが考えられる。酸素イオン伝導性固体電解質を有効に利用するためには、酸素ポンプの抵抗値をできる限り低くして、酸素ポンプの酸素透過能力を高くすることが必要である。酸素ポンプの抵抗値には、固体電解質の形状（表面積と厚さ）、電極膜、リード端子などが影響する。この中で固体電解質の形状は表面積が大きく、薄いほど抵抗値は小さくなる。すなわち、筒状体を考えると、その直径と長さが大きく、厚みの薄い形状がよい。しかし、固体電解質筒状体を製造する容易さや、加熱・高温保持状態で使用される固体電解質筒状体の強度を考慮すると、直径と長さと厚みには限界がある。また、パイプ径を大きくするほど、固体電解質筒状体の中心部を流れる被処理ガスのイオン伝導反応が急減して、結果的に中心部を流れる被処理ガスが反応なしで素通りすることになり、酸素分圧などの制御精度が低下する。このようなことから、固体電解質筒状体のパイプ径を単純に大きくするには自ずと限界がある。従って、上記の方法で被処理ガスと固体電解質筒状体との接触面積を増大するには限界がある。そのため、ガスポンプが実質的有効に処理できるガス流量が制限され、酸素分圧を制御したガスを供給する用途が制限されていた。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みて、安定した精製力を発揮し、しかも精製処理能力の増大を図ることができる酸素ポンプを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の酸素ポンプは、酸素イオン伝導性を有する固体電解質筒状体と、この固体電解質筒状体の内面及び外面に配置される電極と、固体電解質筒状体を加熱する加熱手段を備えた酸素ポンプにおいて、複数本の固体電解質筒状体を、ガス流量を同一とする流量制御機構を介して、所定ピッチで並設したものである。
【００１３】
本発明の酸素ポンプによれば、複数本の固体電解質筒状体を所定ピッチで並設したので、ガス処理能力の向上を図ることができる。しかも、流量制御機構にて各固体電解質筒状体のガス流量が同一であるので、各固体電解質筒状体におけるガス処理能力が同一となる。
【００１４】
流量制御機構は、ガス流入用管が接続されるガス分岐管と、ガス分岐管から各固体電解質筒状体にガスを供給する分岐路と、ガス流出用管が接続されるガス合流管と、各固体電解質筒状体からガス合流管に供給する合流路とを備え、ガス流入用管から固体電解質筒状体までの上流側流路と、固体電解質筒状体からガス流出用管までの下流側流路とにおいて、流路長さを相違させるとともに、固体電解質筒状体毎の上流側流路と下流側流路との合計長さを一定にしたものである。
【００１５】
ガス流入用管から固体電解質筒状体までの上流側流路と、固体電解質筒状体からガス流出用管までの下流側流路とにおいて、流路長さを相違させるとともに、固体電解質筒状体毎の上流側流路と下流側流路との合計長さを一定としたことによって、各固体電解質筒状体のガス流量の同一化の精度を向上することができる。
【００１６】
別の流量制御機構は、ガス流入用管が接続されるガス分岐管と、ガス分岐管から各固体電解質筒状体にガスを供給する分岐路と、ガス流出用管が接続されるガス合流管と、各固体電解質筒状体からガス合流管に供給する合流路とを備え、ガス分岐管、分岐路、ガス合流管、合流路の流路形状、寸法を調製したことにより、ガス流入用管から各固体電解質筒状体を経由してガス流出用管に至る経路の配管抵抗が各固体電解質筒状体の間で等しくなるようにしたものである。
【００１７】
ガス分岐管、分岐路、ガス合流管、合流路の流路形状、寸法を調製したことにより、ガス流入用管から各固体電解質筒状体を経由してガス流出用管に至る経路の配管抵抗が各固体電解質筒状体の間で等しくなるようにしたことによって、各固体電解質筒状体のガス流量の同一化の精度を向上することができる。
【００１８】
複数の固体電解質筒状体を一鉛直面上に所定ピッチで配設したり、複数の固体電解質筒状体にて柱状の固体電解質筒状体束を構成したりてもよい。また、加熱手段を平面状のヒータにて構成して、固体電解質筒状体をサンドイッチ状に挟んだり、加熱手段を、固体電解質筒状体を包囲状に巻設する電熱線にて構成したりすることができる。なお、複数の固体電解質筒状体にて柱状の固体電解質筒状体束を構成する場合、複数の固体電解質筒状体を円周方向に沿って配設すればよい。
【００１９】
ところで、固体電解質筒状体の軸方向への伸縮が許容されれば、熱膨張等で、固体電解質の一部や電極の一部がはがれるおそれがある。そこで、固体電解質筒状体に下方からガスが流入するようにすれば、上方から処理済みガスが流出することになるので、固体電解質等の剥がれたものは下方に留まって、処理済みのガス供給側へ流出させない。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、ガス処理能力の向上を図ることができ、しかも、各固体電解質筒状体におけるガス処理能力が同一となる。このため、目標の酸素分圧に制御された高品質の精製ガスを一度に大量に精製することができる。また、流量制御機構を設けることによって、各固体電解質筒状体のガス流量の同一化の精度を向上することができる。
【００２１】
平面状のヒータにて、固体電解質筒状体をサンドイッチ状に挟むことができ、コンパクトな酸素ポンプを構成することができる。特に、サンドイッチ状に挟む場合、複数の固体電解質筒状体を一鉛直面上に所定ピッチで配設するようにすれば、コンパクト化を一層図ることができ、この酸素ポンプを使用する酸素分圧制御装置への組み込み性が向上する。しかも、複数の固体電解質筒状体を備えるので、精製能力の向上を図ることができる。
【００２２】
複数の固体電解質筒状体にて柱状の固体電解質筒状体束を構成すれば、加熱手段としてこの固体電解質筒状体束の外周側に配置されて外周を包囲状とする電熱線（ヒータ）、内周側に配置されて内周を包囲状とする電熱線（ヒータ）、又は外周側と内周側の両者を包囲状とする電熱線（ヒータ）を使用することができる。このため、固体電解質筒状体束の各固体電解質筒状体をより効率よく加熱することができ、しかも、複数の固体電解質筒状体を備えるので、精製能力の向上を図ることができる。
【００２３】
固体電解質筒状体に下方からガスを供給することによって、剥がれたものはこの下方に留まって、処理済みのガス供給側へ流出させない。このため、純粋な精製ガスを供給することができ、ガス供給側の試料作成室等での作業が安定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下本発明の実施の形態を図１と図２に基づいて説明する。本発明に係る酸素ポンプは、酸素イオン伝導性を有する固体電解質筒状体３０と、この固体電解質筒状体３０の内面及び外面に配置される電極（図示省略）と、固体電解質筒状体３０を加熱する加熱手段３１を備える。この場合、固体電解質筒状体３０の内面及び外面に白金めっき等を施して、電極を構成する。この酸素ポンプは、複数本（図例では５本）の固体電解質筒状体３０を有し、各固体電解質筒状体３０は断熱構造体３５に包囲されている。なお、各固体電解質筒状体３０と断熱構造体３５とは図示省略のケーシング内に収容されている。
【００２５】
断熱構造体３５は、断熱材からなる半割体３７、３７を備え、半割体３７、３７の合わせ面３７ａ、３７ａ間に所定寸の隙間４０が形成される。すなわち、この隙間４０を、固体電解質筒状体３０の外径寸法よりも僅かに大きく設定し、隙間４０に固体電解質筒状体３０を半割体３７に接触しないように配置する。
【００２６】
ここで、断熱材とは、熱エネルギーの移動を遮断する材料であり、無機質のものと有機質のものがある。一般に温度の高い場合には無機質材料が，温度の低い場合には有機質材料が使用される。無機質断熱材としては，セラミック繊維・ガラス繊維・アスベストなどを用いる繊維質断熱材，ケイ酸カルシウム・炭酸マグネシウムなどを用いる粉末質断熱材，パーライト・泡ガラスなどによる多孔質断熱材がある。このため、固体電解質筒状体３０は６００℃程度に加熱手段３１にて加熱されるので、この温度に対応できるものから選択できる。
【００２７】
また、各合わせ面３７ａ、３７ａに、矩形状の凹所４１，４１が設けられ、凹所４１，４１にて形成される空間４２に、加熱手段３１を構成する一対のヒータ４３、４３が配置されている。なお、凹所４１、４１にはカバー材３９が装着される。このように、この酸素ポンプは、複数の固体電解質筒状体３０を一鉛直面上に所定ピッチで配設するとともに、加熱手段３１を構成する平面状のヒータ４３，４３にて、複数の固体電解質筒状体３０にて構成された筒状体群２９をサンドイッチ状に挟むことになる。
【００２８】
各々のヒータ４３は、図示省略の温度検出器（例えば熱電温度計）が付設され、ヒータ４３の温度が監視される。ここで、熱電温度計とは熱電対を使った温度計である。すなわち、測温接点をヒータ側（ヒータ自体又はヒータを支持している図示省略の支持体）に接続し、この測温接点と基準接点との間の起電力を測ることになる。
【００２９】
各固体電解質筒状体３０は、その上端側及び下端側が合流路５５及び分岐部５６を介して前記図示省略のケーシングに取付けられている。すなわち、ケーシングには、その上部と下部に空間部が設けられ、この空間部に突出した固体電解質筒状体３０の上下端にはそれぞれ連結用管継手５９、６０が付設されている。また、上方の空間部にはガス合流管６１が配置され、下方の空間部にはガス分岐管６２が配置される。そして、このガス合流管６１に、合流路５５を介して連結用管継手５９が連結され、ガス分岐管６２に、分岐部５６を介して連結用管継手６０が連結される。
【００３０】
合流路５５及び分岐路５６はフレキシブル管であって、蛇腹管からなる本体５５ａ、５６ａと、連結用管継手５９、６０に接続される接続部５５ｂ、５６ｂと、ガス合流管６１又はガス分岐管６２に接続される接続部５５ｃ、５６ｃとからなる。また、図２に示すように、本体５５ａ、５６ａはループ状に形成される。
【００３１】
ガス合流管６１及びガス分岐管６２は、それぞれ、その長手方向に延びる軸心孔６６と、この軸心孔６６に連通される複数（この場合、固体電解質筒状体３０に対応して５個）の連結部６７とが形成されている。なお、連結部６７は軸心孔６６に沿って所定ピッチ（一定ピッチ）に配置される。そして、ガス合流管６１の各連結部６７に合流路５５が接続され、ガス分岐管６２の各連結部６７に分岐路５６が接続される。
【００３２】
ガス合流管６１はケーシングの上壁に固着されるとともに、その軸心孔６６に連通されるガス流出用管６８が接続される。この場合、合流管６１の軸心孔６６はケーシングの一方の側壁側（図１における右側）に開口し、この開口部がケーシングの一方の側壁に固定される前記ガス流出用管６８に連結される。
【００３３】
ガス分岐管６２はケーシング３４の下壁に固着されるとともに、その軸心孔６６に連通されるガス流入用管６９が接続される。この場合、分岐管６２の軸心孔６６はケーシングの他方の側壁側（図１における左側）に開口し、この開口部がケーシングの一方の側壁に固定される前記ガス流入用管６９に連結される。このため、ガス流入用管６９は、分岐管６２から他方の側壁側へ突出した後、一方の側壁側へＵターンすることになる。
【００３４】
この場合、下方の連結管６９から分岐管６２及び分岐路５６を介して、下方から固体電解質筒状体３０にガスが流入し、酸素分子が低減されて目的の酸素分圧に制御された処理済みガス（精製ガス）となり、この処理済みガスがこの固体電解質筒状体３０の上方から、合流路５５及び合流管６１を介して上方の連結管６８へ流出する。
【００３５】
ところで、本発明の酸素ポンプは、一方の側壁側の固体電解質筒状体３０Ａへ流入するガスは、他方の側壁側の開口部から分岐管６２に入って、この分岐管６２の軸心孔６６を一方の側壁側へ流れた後、流入することになる。そして、この固体電解質筒状体３０Ａを流れた精製されたガスは、合流路５５を介して合流管６１の軸心孔６６の開口側へ流入して、ガス流出用管６８を介して酸素センサ側に流出する。また、他方の側壁側の固体電解質筒状体３０Ｅへ流入するガスは、他方の側壁側の開口部から分岐管６２に入って、他方の側壁側の転結部６７から分岐路５６を介して流入し、この固体電解質筒状体３０Ｅで精製されたガスが合流管６１の軸心孔６６の他方の側壁側の連結部６７に流入して、この軸心孔６６を開口側へ流れ、ガス流出用管６９を介して酸素センサ側に流出する。
【００３６】
すなわち、この酸素ポンプでは、ガス分岐管６２から各固体電解質筒状体３０にガスを供給する分岐路５６と、ガス流入用管６９が接続されるガス分岐管６２と、ガス流出用管６８が接続されるガス合流管６１と、各固体電解質筒状体３０からガス合流管６１に供給する合流路５５と、ガス流入用管６９と、ガス流出用管６８とを備えた流量制御機構Ｍが構成される。この流量制御機構Ｍによって、ガス流入用管６９から固体電解質筒状体３０までの上流側流路７６と、固体電解質筒状体３０からガス流出用管６８までの下流側流路７７とにおいて、流路長さを相違させるとともに、固体電解質筒状体毎の上流側流路と下流側流路との合計長さを一定にした。
【００３７】
したがって、流量制御機構Ｍによって、酸素ポンプでは、並設される固体電解質筒状体３０毎に、上流側と下流側とで流路の長さを相違させ、この酸素ポンプ内を流れ込んで、分岐した後、合流するガスの流路の長さを一致させている。このため、各固体電解質筒状体３０を流れるガスの流量が同一となって、各固体電解質筒状体３０の処理能力が同一となっている。
【００３８】
別の流量制御機構Ｍとして、ガス分岐管６２、分岐路５６、ガス合流管６１、合流路５５の流路形状、寸法を調製したことにより、ガス流入用管６９から各固体電解質筒状体３０を経由してガス流出用管６８に至る経路の配管抵抗が各固体電解質筒状体３０の間で等しくなるようにするものであってもよい。この場合、各固体電解質筒状体３０を流れるガスの流量が同一となって、各固体電解質筒状体３０の処理能力が同一となっている。
【００３９】
本発明によれば、上下方向に沿って配設される複数本の固体電解質筒状体３０を鉛直面上に所定ピッチで並設したので、ガス処理能力の向上を図ることができる。しかも、流量制御機構Ｍにて各固体電解質筒状体３０のガス流量を同一としたので、各固体電解質筒状体３０におけるガス処理能力が同一となる。このため、目標の酸素分圧に制御された高品質の精製ガスを一度に大量に精製することができる。
【００４０】
ガス流入用管６９から固体電解質筒状体３０までの上流側流路７６と、固体電解質筒状体３０からガス流出用管６８までの下流側流路７７とにおいて、流路長さを相違させるとともに、固体電解質筒状体３０毎の上流側流路７６と下流側流路７７との合計長さを一定としたことによって、もしくは、ガス分岐管６２、分岐路５６、ガス合流管６１、合流路５５の流路形状、寸法を調製したことにより、ガス流入用管６９から各固体電解質筒状体３０を経由してガス流出用管６８に至る経路の配管抵抗が各固体電解質筒状体３０の間で等しくなるようにしたことによって、各固体電解質筒状体３０のガス流量の同一化の精度を向上することができる。
【００４１】
ところで、熱膨張等で、固体電解質の一部や電極の一部がはがれるおそれがある。しかしながら、このような場合でも、本発明では、固体電解質筒状体３０に下方からガスが流入するので、上方から処理済みガスが流出することになって、固体電解質等の剥がれたものはこの下方に留まって、処理済みのガス供給側へ流出させない。このため、純粋な精製ガスを供給することができ、ガス供給側の試料作成室等での作業が安定する。
【００４２】
ところで、前記実施形態では、加熱手段３１として平面状のヒータ４３を使用したが、平面状のヒータ４３を使用せずに、固体電解質筒状体３０を包囲状とする電熱線（ヒータを用いてもよい。この場合、複数のリング状の電熱線を軸方向に沿って所定ピッチで配置したものであっても、１本の電熱線を固体電解質筒状体３０の周り螺旋状（コイル状）に巻設したものであってもよい。このように、包囲状とする電熱線を用いれば、固体電解質筒状体３０を全周方向から加熱することができ、効率のよい加熱が可能となる。
【００４３】
また、前記実施形態では、各固体電解質筒状体３０を一鉛直面上に配設しているが、他の実施形態として、複数の固体電解質筒状体３０にて柱状の固体電解質筒状体束を構成してもよい。この場合、複数の固体電解質筒状体３０を円周方向に沿って配設したり、複数本を束ねるように配設したりすることができる。また、円周方向に沿って配設する場合、複数の同心円上に配設したものであってもよい。
【００４４】
複数の固体電解質筒状体３０にて柱状の固体電解質筒状体束を構成すれば、加熱手段３１としてこの固体電解質筒状体束の外周側に配置されて外周を包囲状とする電熱線（ヒータ）、内周側に配置されて内周を包囲状とする電熱線（ヒータ）、又は外周側と内周側の両者を包囲状とする電熱線（ヒータ）を使用することができる。このため、固体電解質筒状体束の各固体電解質筒状体３０をより効率よく加熱することができ、しかも、複数の固体電解質筒状体を備えるので、精製能力の向上を図ることができる。
【００４５】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、固体電解質筒状体３０の数の増減は任意であるが、多すぎると、装置全体が大型化し、少なすぎると処理能力の向上を図ることができない。このため、固体電解質筒状体３０の径寸法や長さ寸法等によって相違するが、図例のように５本程度が好ましい。また、各固体電解質筒状体３０を一鉛直面上に配設することなく、円周方向に沿って配設したり、束ねるように配設したりしてもよく、鉛直面上に配設する場合でも、定ピッチでなく、不等ピッチでもよい。さらには、上下方向に沿って配設することなく、水平方向等に沿って配設してもよい。実施形態では、下方の分岐管６２に接続されるガス流入用管６９側を長くしているが、上方の合流管６１に接続されるガス流出用管６９側を長くしてもよい。さらに実施形態では、ガスが下方のガス流入用管６９から流入して各固体電解質筒状体３０にて処理された後、上方のガス流出用管６９から流出するものであるが、逆に、ガスが上方の連結管から流入して各固体電解質筒状体３０にて処理された後、下方のガス流入用管６９から流出するものであってもよい。
【００４６】
加熱手段３１のヒータ４３として、前記実施形態では固体電解質筒状体３０をサンドイッチ状に挟んだものであったが、前面側と後面側とのいずれか一方に配置するものであってもよい。また、複数の固体電解質筒状体３０にて柱状の固体電解質筒状体束を構成したものに対する加熱手段３１に、平面状のヒータ４３を使用してもよく、この場合であっても、２枚の平面状のヒータ４３でサンドイッチ状に挟んでも、一枚の平面状のヒータ４３を前面側と後面側とのいずれか一方に配置するものであってもよく、さらには、４枚の平面状のヒータ４３で、固体電解質筒状体束を前後左右の４方向を包囲するように配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態を示す酸素ポンプの内部の要部正面図である。
【図２】前記酸素ポンプの断面側面図である。
【図３】従来の酸素分圧制御装置の簡略図である。
【図４】酸素ポンプの原理の説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
３０   固体電解質筒状体
３１   加熱手段
５５   合流路
５６   分岐路
６１   ガス合流管
６２   ガス分岐管
６８   ガス流出用管
６９   ガス流入用管
７６   上流側流路
７７   下流側流路
Ｍ     流量制御機構
【図１】
2008150260.tif 000003
【図２】
2008150260.tif 000004
【図３】
2008150260.tif 000005
【図４】
2008150260.tif 000006