JP2011075582A - Method for selecting oxygen sensor for oxygen copper - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for selecting an oxygen sensor for copper having a high measurement accuracy to measure an oxygen partial pressure and an oxygen concentration of a fused oxygen copper and a copper alloy. <P>SOLUTION: When the predicted oxygen concentration of an oxygen-free copper or a copper alloy is about 0.5 ppm, that is, the level of an oxygen partial pressure is at a level of 10<SP>-13</SP>, either of Fe/FeO and Mo/MoO<SB>2</SB>is selected as a reference electrode. When the predicted oxygen concentration of an oxygen-free copper or a copper alloy is about 0.005 ppm, that is, the level of oxygen partial pressure is at a level of 10<SP>-17</SP>, Cr/Cr<SB>2</SB>O<SB>3</SB>is selected as a reference electrode. When the predicted oxygen concentration of copper is about 150 ppm, that is, the level of oxygen partial pressure is presumably at a level of 10<SP>-8</SP>, Ni/NiO is selected as a reference electrode. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、酸素銅用酸素センサの選択方法に関するものである。   The present invention relates to a method for selecting an oxygen sensor for oxygen copper.

従来から、一般的な銅の溶融液中の酸素分圧や或いは酸素濃度を、安定化ジルコニアを固体電解質とした濃淡電池型の酸素センサプローブにより、リアルタイムでインライン測定する技術が確立されており、銅の溶解プロセスにおいて有効に利用されている。   Conventionally, technology for in-line measurement of oxygen partial pressure or oxygen concentration in a general copper melt with a concentration cell type oxygen sensor probe using stabilized zirconia as a solid electrolyte in real time has been established. It is effectively used in the copper melting process.

ところで、無酸素銅では、一般的な銅の溶融液に比較して、極低濃度(10ppm以下)の酸素が溶け込んでおり、この酸素分圧或いは酸素濃度の測定ができれば、無酸素銅の製造における品質管理が向上できるため好ましい。   By the way, in oxygen-free copper, oxygen of extremely low concentration (10 ppm or less) is dissolved as compared with a general copper melt, and if this oxygen partial pressure or oxygen concentration can be measured, production of oxygen-free copper is possible. It is preferable because quality control can be improved.

しかし、従来は、酸素濃度が比較的高い一般的な銅又は銅合金の溶融液を測定する場合と比較して、無酸素銅は、酸素濃度が極低濃度であるために高精度に溶融液中の酸素分圧や酸素濃度を測定することがむずかしく、その酸素濃度や、酸素分圧を測定することは不可能と考えられていたためか、測定例はほとんど見当たらない。   However, compared with the case of measuring a conventional copper or copper alloy melt with a relatively high oxygen concentration, oxygen-free copper has a very low oxygen concentration, so it is highly accurate. It is difficult to measure the oxygen partial pressure and oxygen concentration in it, and it is considered impossible to measure the oxygen concentration and oxygen partial pressure, so there are hardly any measurement examples.

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、溶融酸素銅や銅合金の酸素分圧や酸素濃度を測定するために、測定精度が良い銅用酸素センサを選択する方法を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to such problems existing in the prior art. An object of the present invention is to provide a method for selecting an oxygen sensor for copper with high measurement accuracy in order to measure the oxygen partial pressure and oxygen concentration of molten oxygen copper and copper alloys.

上記の目的を達成するために、
請求項1の発明は、測定対象の酸素銅又は銅合金の酸素分圧のレベルを、製造条件から予測し、そのレベルと、測定温度における銅用酸素センサの基準極の平衡酸素分圧との大きさの比較に基づいて、銅用酸素センサを選択することを特徴とする銅用酸素センサの選択方法を要旨とするものである。
To achieve the above objective,
The invention of claim 1 predicts the oxygen partial pressure level of the oxygen copper or copper alloy to be measured from the manufacturing conditions, and the level and the equilibrium oxygen partial pressure of the reference electrode of the oxygen sensor for copper at the measurement temperature. The gist of the method for selecting a copper oxygen sensor is to select a copper oxygen sensor based on a comparison of sizes.

本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
請求項1によれば、溶融酸素銅や銅合金の酸素分圧や酸素濃度を測定するために、測定精度が良い銅用酸素センサを選択することができる。
According to the present invention, the following effects can be exhibited.
According to claim 1, in order to measure the oxygen partial pressure and oxygen concentration of molten oxygen copper or a copper alloy, it is possible to select a copper oxygen sensor with good measurement accuracy.

(a)は酸素センサを示す概略正面図、(b)は酸素センサプローブとホルダーとを分解して示す概略正面図、(c)は演算器を示す概略背面図。(A) is a schematic front view which shows an oxygen sensor, (b) is a schematic front view which decomposes | disassembles and shows an oxygen sensor probe and a holder, (c) is a schematic rear view which shows a calculator. (a)は第1実施形態における酸素センサプローブの要部を破断して示す正面図、(b)は(a)の状態でキャップを取り外したときの側面図。(A) is the front view which fractures | ruptures and shows the principal part of the oxygen sensor probe in 1st Embodiment, (b) is a side view when a cap is removed in the state of (a). 酸素センサ素子を拡大して示す断面図。Sectional drawing which expands and shows an oxygen sensor element. 酸素分圧と酸素濃度との関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between oxygen partial pressure and oxygen concentration. 溶融液中への酸素センサプローブの浸漬時間と起電力及び温度との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the immersion time of an oxygen sensor probe in a melt, electromotive force, and temperature. 他の実施形態の酸素センサの概略断面図。The schematic sectional drawing of the oxygen sensor of other embodiment. 溶融液中への酸素センサプローブの浸漬時間と起電力及び温度との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the immersion time of an oxygen sensor probe in a melt, electromotive force, and temperature.

(第1実施形態)
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1(a)は本実施形態における固体電解質型の酸素センサを示す概略正面図、(b)は酸素センサプローブとホルダーとを分解して示す概略正面図、(c)は演算器を示す概略背面図である。これらの図に示すように、酸素センサは、円柱状の酸素センサプローブ11と、該酸素センサプローブ11を収容保持する有底円筒状のホルダー12と、一端が酸素センサプローブ11に接続された接続ケーブル13と、該接続ケーブル13の他端にコネクター14を介して接続された演算器15とにより構成されている。本実施形態の酸素センサプローブ11は、消耗型(使い切り用)のセンサプローブである。
(First embodiment)
Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1A is a schematic front view showing a solid electrolyte type oxygen sensor in the present embodiment, FIG. 1B is a schematic front view showing an exploded view of an oxygen sensor probe and a holder, and FIG. 1C is a schematic view showing a computing unit. It is a rear view. As shown in these drawings, the oxygen sensor includes a columnar oxygen sensor probe 11, a bottomed cylindrical holder 12 that accommodates and holds the oxygen sensor probe 11, and a connection in which one end is connected to the oxygen sensor probe 11. The cable 13 and an arithmetic unit 15 connected to the other end of the connection cable 13 via a connector 14 are configured. The oxygen sensor probe 11 of this embodiment is a consumable (use-up) sensor probe.

酸素センサプローブ11は、測定対象媒体である溶融無酸素銅又は溶融銅合金の溶融液中に浸漬されて酸素分圧又は酸素濃度を測定するようになっている。演算器15は四角箱状に形成され、その表面には温度表示部16及び濃度又は分圧表示部17が設けられている。演算器15の裏面には濃度、分圧表示切換部18及び電源スイッチ19が設けられている。そして、演算器15は、酸素センサプローブ11からの信号に基づいて酸素濃度を演算し又は酸素分圧とを演算して表示するようになっている。   The oxygen sensor probe 11 is immersed in a molten liquid of molten oxygen-free copper or molten copper alloy, which is a measurement target medium, and measures oxygen partial pressure or oxygen concentration. The computing unit 15 is formed in a square box shape, and a temperature display unit 16 and a concentration or partial pressure display unit 17 are provided on the surface thereof. On the back surface of the calculator 15, a concentration / partial pressure display switching unit 18 and a power switch 19 are provided. The calculator 15 calculates the oxygen concentration based on the signal from the oxygen sensor probe 11 or calculates and displays the oxygen partial pressure.

次に、酸素センサプローブ11について詳細に説明する。図2(a)は酸素センサプローブ11の要部を破断して示す正面図、(b)は(a)の状態でキャップ30を取り外したときの側面図である。図3は酸素センサプローブ11を示す断面図である。これらの図に示すように、酸素センサプローブ11の先端部11aには円筒状のセラミックスベース20が配設され、そのセラミックスベース20のほぼ中心部には導線よりなる+側素線21と−側素線22とが先端部で接合されることにより円弧状に形成された熱電対23が設けられている。この熱電対23は石英管24内に配設され、保護されている。+側素線21と−側素線22とを有する熱電対23及び石英管24により温度測定部が構成されている。+側素線21は白金にロジウム13質量%が含有された合金で形成され、−側素線22は白金で形成されている。   Next, the oxygen sensor probe 11 will be described in detail. FIG. 2A is a front view showing a principal part of the oxygen sensor probe 11 in a broken state, and FIG. 2B is a side view when the cap 30 is removed in the state of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the oxygen sensor probe 11. As shown in these drawings, a cylindrical ceramic base 20 is disposed at the distal end portion 11a of the oxygen sensor probe 11, and a positive side wire 21 and a negative side made of a conductive wire are provided at almost the center of the ceramic base 20. A thermocouple 23 formed in an arc shape is provided by joining the element wire 22 at the tip. The thermocouple 23 is disposed in the quartz tube 24 and protected. The thermocouple 23 having the + side strand 21 and the − side strand 22 and the quartz tube 24 constitute a temperature measuring unit. The + side strand 21 is made of an alloy containing 13% by mass of rhodium in platinum, and the − side strand 22 is made of platinum.

該熱電対23の側方位置には酸素センサ素子25が熱電対23より高くなるように突設されている。+側素線21、−側素線22は接続ケーブル13を介して、演算器15に接続されている。熱電対23を挟んで酸素センサ素子25と反対側の位置には、接続電極26が酸素センサ素子25とほぼ同じ高さになるように突設されている。接続電極26は、接続ケーブル13を介して演算器15に電気的に接続されている。接続電極26は、接続部材に相当する。   An oxygen sensor element 25 protrudes from a side position of the thermocouple 23 so as to be higher than the thermocouple 23. The + side strand 21 and the − side strand 22 are connected to the computing unit 15 via the connection cable 13. A connection electrode 26 protrudes at a position opposite to the oxygen sensor element 25 across the thermocouple 23 so as to be almost the same height as the oxygen sensor element 25. The connection electrode 26 is electrically connected to the calculator 15 via the connection cable 13. The connection electrode 26 corresponds to a connection member.

図3に示すように、酸素センサ素子25は、溶融金属中に置かれる有底円筒状の固体電解質管27内に基準極として機能する基準物質28が収容されて構成されている。基準物質28は、図示しないリード線が接続され、接続ケーブル13を介して、演算器15に接続されている。前記リード線及び接続ケーブル13は、接続部材に相当する。   As shown in FIG. 3, the oxygen sensor element 25 is configured such that a reference material 28 functioning as a reference electrode is accommodated in a bottomed cylindrical solid electrolyte tube 27 placed in a molten metal. The reference material 28 is connected to a lead wire (not shown), and is connected to the computing unit 15 via the connection cable 13. The lead wire and the connection cable 13 correspond to a connection member.

そして、測定対象媒体である無酸素銅又は銅合金が測定極となり、その測定極に接続電極26から電気信号が送られるようになっている。
これらの熱電対23、酸素センサ素子25及び接続電極26を覆うように有蓋円筒状をなす銅製のキャップ30がセラミックスベース20に取付け固定されている。該キャップ30先端部の中心には貫通孔31が透設され、貫通孔31を介してキャップ30の外部と内部とが連通されている。この貫通孔31により、無酸素銅又は銅合金の溶融液中に、酸素センサプローブ11を漬けたときに、キャップ30内に溶融液が侵入可能である。
And the oxygen-free copper or copper alloy which is a measuring object medium becomes a measurement pole, and an electric signal is sent from the connection electrode 26 to the measurement pole.
A copper cap 30 having a covered cylindrical shape is attached and fixed to the ceramic base 20 so as to cover the thermocouple 23, the oxygen sensor element 25, and the connection electrode 26. A through hole 31 is formed through the center of the tip of the cap 30, and the outside and the inside of the cap 30 communicate with each other through the through hole 31. The through hole 31 allows the melt to enter the cap 30 when the oxygen sensor probe 11 is immersed in the melt of oxygen-free copper or copper alloy.

(固定電解質)
前記固体電解質管27に使用される固体電解質としては9モル%のマグネシア(MgO)がドープされたジルコニア(ZrO2)が用いられる。
(Fixed electrolyte)
As the solid electrolyte used for the solid electrolyte tube 27, zirconia (ZrO 2 ) doped with 9 mol% magnesia (MgO) is used.

本実施形態においては、ジルコニア固体電解質は、酸素イオンの電導体として機能し、ジルコニア固体電解質を、溶融無酸素銅又は溶融銅合金に接触させることにより、基準極と溶融する溶融無酸素銅又は溶融銅合金中の酸素分圧の差によって、起電力が発生する。ジルコニア(ZrO2)単体を用いた場合、酸素濃淡電池の起電力は生ずることはないが、上記酸化物であるマグネシア(MgO)を添加することにより、酸素濃淡電池の起電力が発生する。 In the present embodiment, the zirconia solid electrolyte functions as an oxygen ion conductor, and is brought into contact with molten oxygen-free copper or molten copper alloy so that the molten oxygen-free copper or molten metal melts with the reference electrode. An electromotive force is generated due to a difference in oxygen partial pressure in the copper alloy. When zirconia (ZrO 2 ) is used alone, no electromotive force is generated in the oxygen concentration cell, but by adding magnesia (MgO), which is the oxide, an electromotive force is generated in the oxygen concentration cell.

(基準極)
本実施形態の基準物質28としては、下記のCr/Cr系、Fe/FeO系、Mo/MoO系のいずれかの金属と該金属の酸化物との混合物が用いられ、その質量比は、金属:金属酸化物=9:1とされている。
(Reference electrode)
As the reference material 28 of the present embodiment, a mixture of any of the following Cr / Cr 2 O 3 , Fe / FeO, and Mo / MoO 2 metals and an oxide of the metal is used, and its mass The ratio is set to metal: metal oxide = 9: 1.

(1) クロム(Cr)と酸化クロム(Cr
(2) Fe(鉄)と酸化鉄(FeO)
(3) Mo(モリブデン)とMoO(酸化モリブデン)
これらの金属及び金属酸化物は、いずれも、無酸素銅又は銅合金の溶融温度である1000℃〜1500℃では、溶融しないものが選択されており、測定温度においては常に固相を呈する。ちなみに、クロムの融点は1905℃、鉄は1535℃、モリブデンは2622℃である。
(1) Chromium (Cr) and chromium oxide (Cr 2 O 3 )
(2) Fe (iron) and iron oxide (FeO)
(3) Mo (molybdenum) and MoO 2 (molybdenum oxide)
As for these metals and metal oxides, those that do not melt are selected at 1000 ° C. to 1500 ° C., which is the melting temperature of oxygen-free copper or copper alloy, and always exhibit a solid phase at the measurement temperature. Incidentally, the melting point of chromium is 1905 ° C, iron is 1535 ° C, and molybdenum is 2622 ° C.

いずれの基準極を使用するか、すなわち、いずれの基準極を備えた酸素センサプローブ11を使用するかは、無酸素銅又は銅合金中に含まれていると予測される酸素濃度のレベル、すなわち、酸素分圧のレベルに応じて決定される。   Which reference electrode is used, that is, which oxygen sensor probe 11 with which reference electrode is used depends on the level of oxygen concentration expected to be contained in oxygen-free copper or copper alloy, that is, , Determined according to the level of oxygen partial pressure.

この予測される酸素濃度の値(予測値)は厳密なものではなく、無酸素銅又は銅合金の製造条件である製造工程において、溶融温度、溶融時間、或いは、混合する他の金属の混合割合等に基づいて予測される値であって、大きさのレベルを示すものである。なお、精錬工程で作られる粗銅は酸素濃度が0.2%以下であり、この後、電気銅を経てタフピッチ銅にされた場合、酸素濃度は0.02%程度となっている。このタフピッチ銅の溶融銅に対して酸素をさらに取り除いたものが無酸素銅となる。従って、無酸素銅の酸素濃度のレベルを予測することは容易にできる。又、過去の無酸素銅又は銅合金の製造工程における、溶融温度、溶融時間、或いは、混合する他の金属の混合割合等の製造実績をデータベース化したものから、予測値を選択してもよい。   This predicted value of oxygen concentration (predicted value) is not exact, and in the manufacturing process that is the manufacturing condition of oxygen-free copper or copper alloy, the melting temperature, the melting time, or the mixing ratio of other metals to be mixed It is a value predicted based on the above, and indicates a level of size. Note that the crude copper produced in the refining process has an oxygen concentration of 0.2% or less. After that, when the copper is made tough pitch copper through electrolytic copper, the oxygen concentration is about 0.02%. Oxygen-free copper is obtained by further removing oxygen from the tough pitch copper molten copper. Therefore, it is easy to predict the oxygen concentration level of oxygen-free copper. In addition, a predicted value may be selected from a database of manufacturing results such as melting temperature, melting time, or mixing ratio of other metals to be mixed in the past manufacturing process of oxygen-free copper or copper alloy. .

次に、いずれの基準極を選択するかを具体的に説明する。
表1は、1150℃における金属/金属酸化物の平衡酸素分圧を示す。
Next, which reference pole is selected will be specifically described.
Table 1 shows the equilibrium oxygen partial pressure of the metal / metal oxide at 1150 ° C.

Figure 2011075582
なお、表1において、「Ni/NiO」は、酸素濃度が10ppm以下ではなく、一般の溶融銅の酸素分圧、又は酸素濃度の測定の場合に使用されている従来の基準極である。
Figure 2011075582
In Table 1, “Ni / NiO” is not the oxygen concentration of 10 ppm or less, but is a conventional reference electrode used in the measurement of the oxygen partial pressure or oxygen concentration of general molten copper.

表2は、各金属/金属酸化物を固体基準極とし、1150℃において、銅中の酸素濃度が異なる場合の酸素センサの起電力を示している。   Table 2 shows the electromotive force of the oxygen sensor when each metal / metal oxide is a solid reference electrode and the oxygen concentration in copper is different at 1150 ° C.

Figure 2011075582

表2に示すように、無酸素銅又は銅合金中の酸素濃度が、150ppm、0.5ppm、0.005ppmの場合における酸素分圧(すなわち、前述した酸素分圧のレベル)は、それぞれ10−8atm、10−13atm、10−17atmである(図4参照)。
Figure 2011075582

As shown in Table 2, when the oxygen concentration in the oxygen-free copper or copper alloy is 150 ppm, 0.5 ppm, or 0.005 ppm, the oxygen partial pressure (that is, the above-mentioned oxygen partial pressure level) is 10 − 8 atm, 10 −13 atm, 10 −17 atm (see FIG. 4).

表1に示した、金属/金属酸化物の平衡酸素分圧と対比すると、Fe/FeOは、1.97×10−13、Mo/MoOは、4.88×10−13であるため、銅中の酸素濃度0.5ppmの10−13のレベルと同じ程度であることが分かる。このため、銅中の酸素濃度が0.5ppmを含むレベルでは、Fe/FeO又はMo/MoOを基準極として選ぶと、起電力が小さくなることが分かる。 Compared with the equilibrium oxygen partial pressure of metal / metal oxide shown in Table 1, Fe / FeO is 1.97 × 10 −13 and Mo / MoO 2 is 4.88 × 10 −13 . it is found that as much as 10 -13 level of oxygen concentration 0.5ppm in copper. For this reason, it is understood that when the oxygen concentration in copper includes 0.5 ppm, the electromotive force is reduced when Fe / FeO or Mo / MoO 2 is selected as the reference electrode.

又、表1に示した、金属/金属酸化物の平衡酸素分圧と対比すると、Cr/Crは、1.64×10−19であるため、銅中の酸素濃度0.005ppmの10−17のレベルに近い程度であることが分かる。このため、銅中の酸素濃度0.005ppmを含む小さなレベルでは、このCr/Crを基準極として選ぶと、起電力が小さくなることが分かる。 Further, when compared with the equilibrium oxygen partial pressure of the metal / metal oxide shown in Table 1, Cr / Cr 2 O 3 is 1.64 × 10 −19 , so the oxygen concentration in copper is 0.005 ppm. It turns out that it is a grade close | similar to the level of 10-17 . For this reason, it can be seen that, at a small level including an oxygen concentration of 0.005 ppm in copper, when this Cr / Cr 2 O 3 is selected as the reference electrode, the electromotive force is reduced.

そして、無酸素銅又は銅合金中の酸素濃度が、150ppm、0.5ppm、0.005ppmの場合、各金属/金属酸化物の組み合わせを基準極とした場合、酸素センサの起電力は、表2の通りとなる。   When the oxygen concentration in the oxygen-free copper or copper alloy is 150 ppm, 0.5 ppm, or 0.005 ppm, when the combination of each metal / metal oxide is used as a reference electrode, the electromotive force of the oxygen sensor is shown in Table 2. It becomes as follows.

このように、測定温度(例えば、1150℃)における測定極の予測される酸素分圧のレベル(すなわち、酸素濃度のレベル)と、基準極の平衡酸素分圧が同じ程度、もしくは近いレベルのものを選択することにより、起電力の絶対値が小さい基準極を選択できることになる。   As described above, the predicted oxygen partial pressure level (that is, the oxygen concentration level) of the measurement electrode at the measurement temperature (eg, 1150 ° C.) and the equilibrium oxygen partial pressure of the reference electrode are the same or close to each other. By selecting, a reference electrode having a small absolute value of electromotive force can be selected.

ここで、酸素センサ素子25の起電力の絶対値をできるだけ小さくするのが良い理由を述べる。
この理由は、酸素センサ素子25の起電力が大きくなると、固体電解質中において、酸素濃度が濃い方から薄い方に電気化学的な漏れ(短絡)が生じるためである。又、酸素濃度差が大きいと、酸素センサのガスライン(酸素センサプローブ11内において、空気が存在する空間域をいう)等から、溶融液中にガスの漏れの影響があり、測定を開始してから(すなわち、溶融銅に漬けてから)の起電力が一定とならずに安定せず、測定精度が悪くなる。
Here, the reason why the absolute value of the electromotive force of the oxygen sensor element 25 should be as small as possible is described.
This is because, when the electromotive force of the oxygen sensor element 25 increases, electrochemical leakage (short circuit) occurs in the solid electrolyte from the thicker oxygen concentration to the thinner oxygen concentration. In addition, if the oxygen concentration difference is large, there is an influence of gas leakage in the melt from the gas line of the oxygen sensor (which means a space area where air exists in the oxygen sensor probe 11), and measurement is started. After that (that is, after being immersed in molten copper), the electromotive force is not constant and stable, and the measurement accuracy is deteriorated.

一方、基準極と測定極(無酸素銅又は銅合金)とが同じ程度(レベル)の濃度のものを用いると、発生する起電力が小さくなり、前述した電気化学的な漏れや、ガスラインからの漏れの影響を小さくでき、測定開始してからの起電力が安定するため、早期に測定ができる。   On the other hand, if the reference electrode and the measurement electrode (oxygen-free copper or copper alloy) have the same concentration (level), the generated electromotive force is reduced, and the above-described electrochemical leakage or gas line The effect of leakage can be reduced, and the electromotive force after the start of measurement is stabilized, so that measurement can be performed early.

0.5ppmの場合は、測定する起電力の絶対値は、Fe/FeOと、Mo/MoOが同じ程度のレベルであり、これらの起電力の絶対値が、Cr/Crよりも小さいため、この2つのいずれかを基準極とする酸素センサが選択される。 In the case of 0.5 ppm, the absolute value of the electromotive force to be measured is the same level of Fe / FeO and Mo / MoO 2 , and the absolute value of these electromotive forces is higher than that of Cr / Cr 2 O 3. Since it is small, an oxygen sensor having either of the two as a reference electrode is selected.

又、0.005ppmの場合、Cr/Crが他の基準極よりも絶対値が小さいため、Cr/Crを基準極とする酸素センサが選択される。
なお、無酸素銅ではない一般の銅の場合、150ppmの酸素濃度の場合には、基準極としては、Ni/NiOの起電力の絶対値が小さいため、Cr/Crを基準極とする酸素センサがよい。
In the case of 0.005 ppm, since Cr / Cr 2 O 3 has a smaller absolute value than other reference electrodes, an oxygen sensor using Cr / Cr 2 O 3 as a reference electrode is selected.
In the case of general copper that is not oxygen-free copper, when the oxygen concentration is 150 ppm, since the absolute value of the electromotive force of Ni / NiO is small as the reference electrode, Cr / Cr 2 O 3 is used as the reference electrode. An oxygen sensor is good.

(接続電極26)
接続電極26は、本実施形態では、モリブデンからなるがこの材質に限定されるものではない。接続電極26は、無酸素銅又は銅合金とは反応又は溶解しないものを選択すればよい。
(Connection electrode 26)
The connection electrode 26 is made of molybdenum in this embodiment, but is not limited to this material. The connection electrode 26 may be selected from those that do not react or dissolve with oxygen-free copper or copper alloy.

次に、酸素センサプローブ11の原理について説明する。
固体電解質管27の両側に存在する基準極と測定極中における酸素濃度又は酸素分圧が異なる場合、基準極と測定極との間に発生する起電力Eは下記に示すネルンストの式に基づいて算出される。
Next, the principle of the oxygen sensor probe 11 will be described.
When the oxygen concentration or oxygen partial pressure in the reference electrode and the measurement electrode existing on both sides of the solid electrolyte tube 27 is different, the electromotive force E generated between the reference electrode and the measurement electrode is based on the Nernst equation shown below. Calculated.

Figure 2011075582
但し、Eは理論起電力、Rは気体定数、Fはファラデー定数及びTは絶対温度を表す。又、
Figure 2011075582
However, E represents a theoretical electromotive force, R represents a gas constant, F represents a Faraday constant, and T represents an absolute temperature. or,

Figure 2011075582
は基準極側における酸素濃度又は酸素分圧を表す。
Figure 2011075582
Represents the oxygen concentration or oxygen partial pressure on the reference electrode side.

Figure 2011075582
は測定極側における酸素濃度又は酸素分圧を表す。
Figure 2011075582
Represents the oxygen concentration or oxygen partial pressure on the measurement electrode side.

このネルンストの式を用いることにより、一方の酸素濃度又は酸素分圧と温度が既知の場合には、発生した起電力から他方の酸素濃度又は酸素分圧を演算することができる。従って、酸素センサプローブ11としての機能を果たすことができる。   By using this Nernst equation, when one oxygen concentration or oxygen partial pressure and temperature are known, the other oxygen concentration or oxygen partial pressure can be calculated from the generated electromotive force. Therefore, the function as the oxygen sensor probe 11 can be achieved.

(実施形態の作用)
さて、例えば、無酸素銅又は銅合金の溶融液中の酸素濃度を測定する場合には、酸素センサプローブ11を溶融液の方へ向け、そのキャップ30部分を溶融液中へ漬ける。その状態で、酸素センサ素子25において起電力(E)が測定されると共に、熱電対23によって溶融液の温度(T)(すなわち、測定温度)が測定される。又、固体電解質管27の一方の側における酸素濃度は既知である。従って、酸素センサプローブ11の演算器15において、前記ネルンストの式に基づき溶融液中の酸素濃度が演算され、濃度又は分圧表示部17に表示される。又、溶融液の温度は熱電対23によって測定され、演算器15で演算されて温度表示部16に表示される。
(Operation of the embodiment)
For example, when measuring the oxygen concentration in the melt of oxygen-free copper or copper alloy, the oxygen sensor probe 11 is directed toward the melt and the cap 30 portion is immersed in the melt. In this state, the oxygen sensor element 25 measures the electromotive force (E), and the thermocouple 23 measures the temperature (T) of the melt (that is, the measured temperature). The oxygen concentration on one side of the solid electrolyte tube 27 is known. Accordingly, the calculator 15 of the oxygen sensor probe 11 calculates the oxygen concentration in the melt based on the Nernst equation and displays it on the concentration or partial pressure display unit 17. The temperature of the melt is measured by the thermocouple 23, calculated by the calculator 15, and displayed on the temperature display unit 16.

以上詳述した第1実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
・ 第1実施形態では、測定極である無酸素銅や銅合金の予測される酸素濃度、すなわち、酸素分圧のレベルに応じて、酸素センサ素子25の起電力の絶対値を小さくする基準極が選択されるため、電気化学的な漏れや、ガスラインからの漏れの影響を小さくできる。この結果、早期に起電力が安定するため、早期に測定ができる。
According to the first embodiment described in detail above, the following effects are exhibited.
In the first embodiment, the reference electrode that reduces the absolute value of the electromotive force of the oxygen sensor element 25 according to the predicted oxygen concentration of the oxygen-free copper or copper alloy that is the measurement electrode, that is, the oxygen partial pressure level. Is selected, the influence of electrochemical leakage and leakage from the gas line can be reduced. As a result, since the electromotive force is stabilized early, measurement can be performed early.

・ 例えば、予測される無酸素銅や銅合金の酸素濃度が、0.5ppm程度の場合、すなわち、酸素分圧のレベルが10−13のレベルの場合は、Fe/FeOと、Mo/MoOのいずれかを基準極とすれば、酸素センサの起電力の絶対値を小さくできる。この結果、早期に起電力が安定するため、早期に測定ができる。 For example, when the predicted oxygen concentration of oxygen-free copper or copper alloy is about 0.5 ppm, that is, when the oxygen partial pressure level is 10-13 , Fe / FeO and Mo / MoO 2 If any of these is used as a reference electrode, the absolute value of the electromotive force of the oxygen sensor can be reduced. As a result, since the electromotive force is stabilized early, measurement can be performed early.

・ 又、予測される無酸素銅や銅合金の酸素濃度が、0.005ppm程度の場合、酸素分圧のレベルが10−17のレベルの場合は、Cr/Crを基準極とすれば、酸素センサの起電力の絶対値を小さくできる。この結果、早期に起電力が安定するため、早期に測定ができる。 - In addition, the oxygen concentration in the oxygen-free copper or copper alloy is expected, by the case of the order of 0.005 ppm, when the level of the oxygen partial pressure of 10 -17 level, the Cr / Cr 2 O 3 as a reference electrode For example, the absolute value of the electromotive force of the oxygen sensor can be reduced. As a result, since the electromotive force is stabilized early, measurement can be performed early.

・ 又、表2に示すように銅の酸素濃度が、150ppm程度と予測される場合、すなわち酸素分圧のレベルが10−8のレベルと予測される場合は、Ni/NiOを基準極として選択すれば、銅用酸素センサの起電力の絶対値を小さくできる。この結果、早期に起電力が安定するため、早期に測定ができる。 ・ In addition, as shown in Table 2, when the oxygen concentration of copper is predicted to be about 150 ppm, that is, when the oxygen partial pressure level is predicted to be 10 −8 , Ni / NiO is selected as the reference electrode. Then, the absolute value of the electromotive force of the oxygen sensor for copper can be reduced. As a result, since the electromotive force is stabilized early, measurement can be performed early.

・ 図5は、Ni/NiO、Cr/Crをそれぞれ基準極として、Ni/NiOを比較例1とし、Cr/Crを、実施例1として無酸素銅の溶融液に浸したときの経過時間と、起電力の測定試験の結果を示している。なお、測定温度は1150℃である。 FIG. 5 shows Ni / NiO and Cr / Cr 2 O 3 as reference electrodes, Ni / NiO as Comparative Example 1, and Cr / Cr 2 O 3 as Example 1 immersed in an oxygen-free copper melt. The elapsed time and the electromotive force measurement test results are shown. The measurement temperature is 1150 ° C.

同図に示すように、比較例1では、測定開始してから起電力が安定していないことが分かり、その結果、測定精度が悪いことが分かる。一方、実施例1では、早期に起電力が安定するため、早期に安定した起電力を測定できる。   As shown in the figure, in Comparative Example 1, it can be seen that the electromotive force is not stable after the measurement is started, and as a result, the measurement accuracy is poor. On the other hand, in Example 1, since the electromotive force is stabilized early, it is possible to measure the electromotive force stabilized early.

(第2実施形態)
次に、本発明を具体化した第2実施形態を図6、図7を参照して説明する。図6は、ガスを基準極とする酸素センサ150を構成する酸素センサの概略構成を示す説明図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an oxygen sensor that constitutes the oxygen sensor 150 using gas as a reference electrode.

酸素センサ150は、演算器110、接続端子120、酸素センサ素子125、温度センサ140を備えている。図6において、酸素センサ素子125は、外殻チューブ126と、内殻チューブ134を備えている。外殻チューブ126は、アルミナからなる。外殻チューブ126の先端は、固体電解質127にて、閉塞されている。該固体電解質127は、外殻チューブ126の軸心方向に沿ってその先端側へ延出されている。固体電解質は、本実施形態では、9モル%のマグネシア(MgO)がドープされたジルコニア(ZrO2)が用いられる。 The oxygen sensor 150 includes a computing unit 110, a connection terminal 120, an oxygen sensor element 125, and a temperature sensor 140. In FIG. 6, the oxygen sensor element 125 includes an outer shell tube 126 and an inner shell tube 134. The outer tube 126 is made of alumina. The tip of the outer shell tube 126 is closed with a solid electrolyte 127. The solid electrolyte 127 extends to the tip side along the axial direction of the outer shell tube 126. In this embodiment, zirconia (ZrO 2 ) doped with 9 mol% magnesia (MgO) is used as the solid electrolyte.

固体電解質127の上部と、外殻チューブ126の先端は、アルミナからなるキャップ128にて覆われている。さらに、外殻チューブ126の下端部の一部と、キャップ128と、固体電解質127の下端周面は、アルミナセメントからなる覆い部材129にて覆われている。固体電解質127の下端面は、露出されている。又、キャップ128の下端面と、固体電解質127と、覆い部材129とにより囲まれる空間、及び、キャップ128の上端面と、外殻チューブ126と、覆い部材129とにより囲まれる空間は、グラスシール130,131によりシールされている。   The upper part of the solid electrolyte 127 and the tip of the outer tube 126 are covered with a cap 128 made of alumina. Furthermore, a part of the lower end portion of the outer shell tube 126, the cap 128, and the lower end peripheral surface of the solid electrolyte 127 are covered with a covering member 129 made of alumina cement. The lower end surface of the solid electrolyte 127 is exposed. Further, the space surrounded by the lower end surface of the cap 128, the solid electrolyte 127, and the covering member 129, and the space surrounded by the upper end surface of the cap 128, the outer shell tube 126, and the covering member 129 are glass seals. Sealed by 130 and 131.

外殻チューブ126内の空間に臨む固体電解質127の上面には、多孔質の白金電極132が形成されている。外殻チューブ126内には、電導性の内殻チューブ134が挿入配置されている。内殻チューブ134は、本実施形態ではステンレスに形成されている。内殻チューブ134の下端は、白金電極132に接するように配置されており、白金電極132内は基準極となるガスが導入される。そして、導入されたガスは、白金電極132内を通って、外殻チューブ126と内殻チューブ134との間の空間を介して、外部へ導出される。又、白金電極132は、内殻チューブ134と接することにより、電気的に接続されている。白金電極132、外殻チューブ126は接続部材に相当する。   A porous platinum electrode 132 is formed on the upper surface of the solid electrolyte 127 facing the space in the outer shell tube 126. An electrically conductive inner shell tube 134 is inserted and disposed in the outer shell tube 126. In this embodiment, the inner shell tube 134 is formed of stainless steel. The lower end of the inner shell tube 134 is disposed in contact with the platinum electrode 132, and a gas serving as a reference electrode is introduced into the platinum electrode 132. Then, the introduced gas passes through the platinum electrode 132 and is led out through the space between the outer shell tube 126 and the inner shell tube 134. The platinum electrode 132 is electrically connected by being in contact with the inner shell tube 134. The platinum electrode 132 and the outer shell tube 126 correspond to connection members.

又、酸素センサ素子125の内殻チューブ134は、演算器110に対して電気的に接続されており、酸素センサ素子125の検出信号を演算器110に入力可能である。演算器110は、第1実施形態の演算器15と同一構成であるため、その詳細な説明を省略する。   Further, the inner tube 134 of the oxygen sensor element 125 is electrically connected to the calculator 110, and a detection signal of the oxygen sensor element 125 can be input to the calculator 110. Since the calculator 110 has the same configuration as the calculator 15 of the first embodiment, a detailed description thereof is omitted.

接続端子120は、アルミナからなるチューブ121を備えている。チューブ121の下端は、導電性のキャップ122により閉塞されている。本実施形態では、キャップ122は、グラファイトからなる。又、チューブ121内には、導電性ロッド123が挿入されており、キャップ122に対して電気的に接続されている。導電性ロッド123は、演算器110に対して電気的に接続されている。そして、図6に示すように、接続端子120は溶融銅Dに漬けることが可能である。   The connection terminal 120 includes a tube 121 made of alumina. The lower end of the tube 121 is closed with a conductive cap 122. In the present embodiment, the cap 122 is made of graphite. A conductive rod 123 is inserted into the tube 121 and is electrically connected to the cap 122. The conductive rod 123 is electrically connected to the calculator 110. As shown in FIG. 6, the connection terminal 120 can be immersed in the molten copper D.

導電性ロッド123,キャップ122は接続部材に相当する。
又、温度センサ140は、図示しない熱電対からなり、耐熱材にて覆われて、溶融銅Dに漬けることが可能である。温度センサ140は、演算器110に温度検出信号の入力が可能である。
The conductive rod 123 and the cap 122 correspond to connection members.
The temperature sensor 140 is made of a thermocouple (not shown), is covered with a heat-resistant material, and can be immersed in the molten copper D. The temperature sensor 140 can input a temperature detection signal to the computing unit 110.

さて、第2実施形態の基準極について説明する。
本実施形態の基準物質である基準極としては、下記のH/O/Ar系、CO/CO/Ar系の混合ガスが用いられる。
Now, the reference electrode of the second embodiment will be described.
As the reference electrode, which is the reference material of the present embodiment, the following H 2 / O 2 / Ar-based and CO / CO 2 / Ar-based mixed gases are used.

(1) 4%H−0.5%O−95.5%Ar(以下、混合ガスAという)
(2) 10%CO−0.1%CO−89.9%Ar(以下、混合ガスBという)
いずれの基準極を使用するか、すなわち、いずれの基準極を備えた酸素センサ素子125を使用するかは、無酸素銅又は銅合金中に含まれていると予測される酸素濃度のレベル、すなわち、酸素分圧のレベルに応じて決定される。
(1) 4% H 2 -0.5% O 2 -95.5% Ar (hereinafter referred to as mixed gas A)
(2) 10% CO-0.1% CO 2 -89.9% Ar (hereinafter referred to as mixed gas B)
Which reference electrode is used, that is, which oxygen sensor element 125 with which reference electrode is used, is the level of oxygen concentration expected to be contained in oxygen-free copper or copper alloy, that is, , Determined according to the level of oxygen partial pressure.

この酸素濃度の値(予測値)は、第1実施形態と同様に予測される。
次に、いずれの基準極を選択するかを具体的に説明する。
表3は、1150℃における混合ガスの平衡酸素分圧を示す。
The value of oxygen concentration (predicted value) is predicted in the same manner as in the first embodiment.
Next, which reference pole is selected will be specifically described.
Table 3 shows the equilibrium oxygen partial pressure of the mixed gas at 1150 ° C.

Figure 2011075582
表4は、各混合ガスを基準極とし、1150℃において、銅中の酸素濃度が異なる場合の酸素センサの起電力を示している。
Figure 2011075582
Table 4 shows the electromotive force of the oxygen sensor when the oxygen concentration in copper is different at 1150 ° C. with each mixed gas as a reference electrode.

Figure 2011075582
なお、表4において、「基準極の空気」は、酸素濃度が10ppm以下ではなく、一般の溶融銅の酸素分圧、又は酸素濃度の測定の場合に使用されている従来の基準極である。
Figure 2011075582
In Table 4, “air of reference electrode” is a conventional reference electrode that is used in the measurement of the oxygen partial pressure or oxygen concentration of general molten copper, not the oxygen concentration of 10 ppm or less.

表4に示すように、無酸素銅又は銅合金中の酸素濃度が、150ppm、0.5ppm、0.005ppmの場合における酸素分圧(すなわち、前述した酸素分圧のレベル)は、それぞれ10−8atm、10−13atm、10−17atmである。 As shown in Table 4, when the oxygen concentration in the oxygen-free copper or copper alloy is 150 ppm, 0.5 ppm, or 0.005 ppm, the oxygen partial pressure (that is, the above-mentioned oxygen partial pressure level) is 10 − 8 atm, 10 −13 atm, 10 −17 atm.

表3に示した、混合ガスの平衡酸素分圧と対比すると、混合ガスAは、4.36×10−14であるため、混合ガスBよりも、銅中の酸素濃度0.5ppmの10−13のレベルと混合ガスBよりも近いレベルであることが分かる。このため、銅中の酸素濃度が0.5ppmを含むレベルでは、混合ガスAを基準極として選ぶと、起電力が小さくなることが分かる。 Shown in Table 3, when compared with the equilibrium oxygen partial pressure of the mixed gas, the mixed gas A are the 4.36 × 10 -14, than the mixed gas B, 10 of the oxygen concentration 0.5ppm in copper - It can be seen that the level of 13 is closer to the mixed gas B. For this reason, it is understood that when the oxygen concentration in copper includes 0.5 ppm, the electromotive force is reduced when the mixed gas A is selected as the reference electrode.

又、表3に示した、混合ガスの平衡酸素分圧と対比すると、混合ガスBは、5.62×10−18であるため、銅中の酸素濃度0.005ppmの10−17のレベルに近い程度であることが分かる。このため、銅中の酸素濃度0.005ppmを含むレベルでは、混合ガスBを基準極として選ぶと、起電力が小さくなることが分かる。 In contrast to the equilibrium oxygen partial pressure of the mixed gas shown in Table 3, since the mixed gas B is 5.62 × 10 −18 , the oxygen concentration in copper is 10 −17 level with 0.005 ppm. It turns out that it is a near degree. For this reason, it can be seen that the electromotive force is reduced when the mixed gas B is selected as the reference electrode at a level including an oxygen concentration of 0.005 ppm in copper.

そして、無酸素銅又は銅合金中の酸素濃度が、150ppm、0.5ppm、0.005ppmの場合、空気、混合ガスA,Bを基準極とした場合、酸素センサの起電力は、表4の通りとなる。   When the oxygen concentration in the oxygen-free copper or copper alloy is 150 ppm, 0.5 ppm, or 0.005 ppm, the electromotive force of the oxygen sensor is as shown in Table 4 when air and the mixed gases A and B are used as reference electrodes. Street.

このように、測定温度(例えば、1150℃)における測定極の予測される酸素分圧のレベル(すなわち、酸素濃度のレベル)と、基準極の平衡酸素分圧が同じ程度、もしくは近いレベルのものを選択することにより、起電力の絶対値が小さい基準極を選択できることになる。   As described above, the predicted oxygen partial pressure level (that is, the oxygen concentration level) of the measurement electrode at the measurement temperature (eg, 1150 ° C.) and the equilibrium oxygen partial pressure of the reference electrode are the same or close to each other. By selecting, a reference electrode having a small absolute value of electromotive force can be selected.

以上詳述した第2実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
・ 第2実施形態においても、第1実施形態と同様に測定極である無酸素銅や銅合金の予測される酸素濃度のレベルに応じて、酸素センサ素子25の起電力の絶対値を小さくする基準極が選択されるため、電気化学的な漏れや、ガスラインからの漏れの影響を小さくできる。この結果、早期に起電力が安定するため、早期に測定ができる。
According to the second embodiment described in detail above, the following effects are exhibited.
In the second embodiment, as in the first embodiment, the absolute value of the electromotive force of the oxygen sensor element 25 is reduced according to the predicted oxygen concentration level of the oxygen-free copper or copper alloy that is the measurement electrode. Since the reference electrode is selected, the influence of electrochemical leakage and leakage from the gas line can be reduced. As a result, since the electromotive force is stabilized early, measurement can be performed early.

・ 例えば、無酸素銅や銅合金の酸素濃度のレベルが、0.5ppm程度の場合は、混合ガスAを基準極とすれば、酸素センサの起電力の絶対値を小さくできる。この結果、早期に起電力が安定するため、早期に測定ができる。   For example, when the oxygen concentration level of oxygen-free copper or copper alloy is about 0.5 ppm, the absolute value of the electromotive force of the oxygen sensor can be reduced by using the mixed gas A as a reference electrode. As a result, since the electromotive force is stabilized early, measurement can be performed early.

・ 又、無酸素銅や銅合金の酸素濃度のレベルが、0.005ppm程度の場合は、混合ガスBを基準極とすれば、酸素センサの起電力の絶対値を小さくできる。この結果、早期に起電力が安定するため、早期に測定ができる。   If the oxygen concentration level of oxygen-free copper or copper alloy is about 0.005 ppm, the absolute value of the electromotive force of the oxygen sensor can be reduced by using the mixed gas B as a reference electrode. As a result, since the electromotive force is stabilized early, measurement can be performed early.

・ 又、表4に示すように予測される銅中の酸素濃度が、150ppm程度と予測される場合、すなわち、酸素分圧のレベルが10−8のレベルと予測される場合は、空気を基準極として選択すれば、酸素センサの起電力の絶対値を小さくできる。この結果、早期に起電力が安定するため、早期に測定ができる。 ・ Also, as shown in Table 4, when the predicted oxygen concentration in copper is predicted to be about 150 ppm, that is, when the oxygen partial pressure level is predicted to be 10 −8 , air is used as a reference. If selected as the pole, the absolute value of the electromotive force of the oxygen sensor can be reduced. As a result, since the electromotive force is stabilized early, measurement can be performed early.

・ 図7は、空気、混合ガスAをそれぞれ基準極として、空気を比較例2とし、混合ガスAを、実施例2として無酸素銅の溶融液に浸したときの経過時間と、起電力の測定試験の結果を示している。なお、測定温度は1150℃である。なお、比較例2では、図7に示すように、経過時間が、0.8h〜1.4hの間は、空気に代えて混合ガスAを供給した場合であり、この間は、実施例2と同様の起電力の測定ができたことを示している。   FIG. 7 shows the elapsed time and the electromotive force when air and mixed gas A are respectively used as reference electrodes, air is set as Comparative Example 2, and mixed gas A is immersed in an oxygen-free copper melt as Example 2. The result of the measurement test is shown. The measurement temperature is 1150 ° C. In Comparative Example 2, as shown in FIG. 7, the elapsed time is between 0.8 h and 1.4 h when the mixed gas A is supplied instead of air. It shows that the same electromotive force measurement was possible.

そして、比較例2においては、図7に示すように、空気(図7ではAir基準)と記載されている区間では、いずれも、測定された起電力は、測定開始から右下がりに変位しており、起電力が安定していないことが分かり、その結果、測定精度が悪いことが分かる。一方、実施例2では、早期に起電力が安定するため、早期に安定した起電力を測定できる。   In Comparative Example 2, as shown in FIG. 7, the measured electromotive force is shifted downward from the start of measurement in the section described as air (air reference in FIG. 7). It can be seen that the electromotive force is not stable, and as a result, the measurement accuracy is poor. On the other hand, in Example 2, since the electromotive force is stabilized early, it is possible to measure the electromotive force stabilized early.

・ 第2実施形態では、固体電解質127の外殻チューブ126内の空間に臨む面には、多孔質の白金電極132を備え、白金電極132に対して、内殻チューブ134から基準極である混合ガスを導入するようにした。この結果、多孔質の電極内に混合ガスが入りこみ、混合ガスと固体電解質との酸素イオンの伝導を行い易くすることができる。   -In 2nd Embodiment, the surface which faces the space in the outer shell tube 126 of the solid electrolyte 127 is equipped with the porous platinum electrode 132, and the mixing which is a reference electrode from the inner shell tube 134 with respect to the platinum electrode 132 Gas was introduced. As a result, the mixed gas enters the porous electrode, and it is easy to conduct oxygen ions between the mixed gas and the solid electrolyte.

なお、本発明の実施形態は前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように変更してもよい。
・ 前記実施形態及び前記実施例では、測定温度は、1150℃としたが、この温度に限定するものではなく、無酸素銅、又は銅合金の溶融温度の範囲内、1000℃〜1500℃の範囲内であればよい。
In addition, embodiment of this invention is not limited to the said embodiment, You may change as follows.
-In the said embodiment and the said Example, although the measurement temperature was 1150 degreeC, it is not limited to this temperature, The range of 1000 degreeC-1500 degreeC within the range of the melting temperature of oxygen free copper or a copper alloy If it is in.

・ 第1実施形態において、Cr/Cr系、Fe/FeO系、Mo/MoO系の各成分の混合割合を変更すること。
・ 第2実施形態において、H/O/Ar系、CO/CO/Ar系の混合ガスのそれぞれ成分の混合割合を変更すること。
· In the first embodiment, Cr / Cr 2 O 3 system, Fe / FeO system, changing the mixing ratio of the components of Mo / MoO 2 system.
In the second embodiment, H 2 / O 2 / Ar system, CO / CO 2 / each Ar-based mixed gas of varying the mixing ratio of the components.

13…接続ケーブル(接続部材)、
26…接続電極(接続部材)、
27…固体電解質管(固体電解質)、
28…基準物質(基準極)。
13: Connection cable (connection member),
26: Connection electrode (connection member),
27 ... Solid electrolyte tube (solid electrolyte),
28: Reference material (reference electrode).

Claims (1)

測定対象の酸素銅又は銅合金の酸素分圧のレベルを、製造条件から予測し、そのレベルと、測定温度における銅用酸素センサの基準極の平衡酸素分圧との大きさの比較に基づいて、銅用酸素センサを選択することを特徴とする銅用酸素センサの選択方法。   The oxygen partial pressure level of the oxygen copper or copper alloy to be measured is predicted from the manufacturing conditions, and based on a comparison between the level and the equilibrium oxygen partial pressure of the reference electrode of the oxygen sensor for copper at the measurement temperature. A method for selecting a copper oxygen sensor, comprising: selecting a copper oxygen sensor.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05312777A (en) * 1992-05-06 1993-11-22 Nisshin Steel Co Ltd Oxygen sensor using zirconia containing ytterbium oxide
JPH10213563A (en) * 1997-01-29 1998-08-11 Toray Ind Inc Solid electrolyte element and oxygen concentration measuring device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05312777A (en) * 1992-05-06 1993-11-22 Nisshin Steel Co Ltd Oxygen sensor using zirconia containing ytterbium oxide
JPH10213563A (en) * 1997-01-29 1998-08-11 Toray Ind Inc Solid electrolyte element and oxygen concentration measuring device

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