JP2017116275A - Solid electrolyte sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体電解質をセンサ素子としてガス濃度を測定する固体電解質センサに関するものである。 The present invention relates to a solid electrolyte sensor for measuring a gas concentration using a solid electrolyte as a sensor element.
固体電解質をセンサ素子として、水素ガス、酸素ガス、炭酸ガス、水蒸気などのガス濃度を測定する固体電解質センサが種々提案されており、本出願人も過去に複数の提案を行っている(例えば、特許文献1〜3参照)。固体電解質センサは、同一イオンの濃度差により電位差が生じる濃淡電池の原理を使用したものであり、固体電解質を挟んだ二つの空間で測定対象のガス濃度が異なる場合に、固体電解質に生じる起電力を測定する。一方の空間のガス濃度が既知であれば、ネルンストの式により、測定された起電力と測定環境の温度から他方の空間におけるガス濃度を知ることができる。
Various solid electrolyte sensors for measuring gas concentrations of hydrogen gas, oxygen gas, carbon dioxide gas, water vapor and the like using a solid electrolyte as a sensor element have been proposed, and the present applicant has also made a plurality of proposals in the past (for example,
従って、固体電解質センサでは、固体電解質によって二つの空間が仕切られている必要があり、上記の従来技術では、筒状の部材の一端を固体電解質のセンサ素子によって閉塞することにより有底筒状体とし、或いは、センサ素子自体を有底筒状体とすることにより、二つの空間を仕切っている。そして、有底筒状体の内部と外部のそれぞれにおいて固体電解質に電極を設け、電極間の電位差を測定する。電極は、一般的に、白金、金、ニッケル、パラジウム等の金属の薄膜であり、例えば、金属ペーストを固体電解質に塗布した後、加熱処理することにより形成される。或いは、電解めっき、PVD法、CVD法によって、膜状の電極が形成される。 Therefore, in the solid electrolyte sensor, it is necessary that the two spaces are partitioned by the solid electrolyte. In the above-described prior art, the bottomed cylindrical body is formed by closing one end of the cylindrical member with the sensor element of the solid electrolyte. Alternatively, the two spaces are partitioned by making the sensor element itself a bottomed cylindrical body. Then, electrodes are provided on the solid electrolyte inside and outside the bottomed cylindrical body, and the potential difference between the electrodes is measured. The electrode is generally a thin film of a metal such as platinum, gold, nickel, and palladium, and is formed, for example, by applying a metal paste to a solid electrolyte and then performing a heat treatment. Alternatively, a film-like electrode is formed by electrolytic plating, PVD method, or CVD method.
ところが、上記のように形成された膜状の電極は、剥離しやすいという難点がある。特に、有底筒状体の内部側の電極(内側電極)が剥離すると、修復や再形成の作業が困難であるという問題があった。電極が固体電解質から剥離してしまえば当然ながら電位差の測定はできず、電極が固体電解質から剥離しかけていれば、接触不良により電位差を安定的に測定できないという不具合を生じる。 However, the film-like electrode formed as described above has a drawback that it is easily peeled off. In particular, when the electrode (inner electrode) on the inner side of the bottomed cylindrical body is peeled off, there is a problem that it is difficult to perform repair or re-formation. If the electrode peels off from the solid electrolyte, the potential difference cannot be measured. If the electrode is peeled off from the solid electrolyte, the potential difference cannot be stably measured due to poor contact.
そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、電極の剥離によって電位差の測定に不具合が生じるおそれが低減されている固体電解質センサの提供を、課題とするものである。 Therefore, in view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a solid electrolyte sensor in which the possibility of causing a problem in measuring a potential difference due to electrode peeling is reduced.
上記の課題を解決するため、本発明にかかる固体電解質センサは、
「固体電解質をセンサ素子とする固体電解質センサであって、
筒状のプローブ本体と、
該プローブ本体が一端側で閉塞されることにより形成された有底筒状体の少なくとも底部を構成しているセンサ素子と、
前記底部の内側で前記センサ素子の表面に設けられている内側電極と
該内側電極との間で前記センサ素子に生じる起電力を検出するための外側電極と、
前記有底筒状体の内部に挿入されている長棒状部材と、
該長棒状部材を前記底部に向かって付勢している付勢部材と
を具備する」ものである。
In order to solve the above problems, a solid electrolyte sensor according to the present invention is:
“A solid electrolyte sensor using a solid electrolyte as a sensor element,
A cylindrical probe body;
A sensor element constituting at least the bottom of the bottomed cylindrical body formed by closing the probe body on one end side;
An inner electrode provided on the surface of the sensor element inside the bottom and an outer electrode for detecting an electromotive force generated in the sensor element between the inner electrode;
A long rod-shaped member inserted into the bottomed cylindrical body;
And a biasing member that biases the long bar-shaped member toward the bottom portion ”.
センサ素子が「プローブ本体が一端側で閉塞されることにより形成された有底筒状体の少なくとも底部を構成している」態様としては、センサ素子がプローブ本体の一端側を直接的に閉塞している態様、プローブ本体を一端側で閉塞している部材の一部がセンサ素子で構成されている態様、センサ素子が筒状のホルダの一端を閉塞するように保持されており、そのホルダがプローブ本体に挿入された状態でプローブ本体の内周面とホルダの外周面との間がシールされている態様、を例示することができる。なお、センサ素子の形状としては、平板状、柱状、有底筒状を例示することができ、有底筒状の場合のセンサ素子の開口は、有底筒状体の内側の空間に向かって開放していても、外側の空間に向かって開放していてもよい。 As an aspect in which the sensor element “configures at least the bottom of the bottomed cylindrical body formed by closing the probe body on one end side”, the sensor element directly closes one end side of the probe body. A mode in which a part of a member closing the probe main body on one end side is constituted by a sensor element, the sensor element is held so as to close one end of a cylindrical holder, and the holder An example in which the space between the inner peripheral surface of the probe main body and the outer peripheral surface of the holder is sealed while being inserted into the probe main body can be exemplified. In addition, as a shape of a sensor element, flat shape, a column shape, and a bottomed cylinder shape can be illustrated, and the opening of the sensor element in the case of a bottomed cylinder shape is toward the space inside the bottomed cylindrical body. Even if it opens, it may open toward the outer space.
「長棒状部材」は、中実または中空の部材とすることができる。また、「長棒状部材」は、単一の部材で構成されていても、複数の部材を連結して構成されていてもよい。 The “long bar-like member” can be a solid or hollow member. In addition, the “long bar-like member” may be constituted by a single member or may be constituted by connecting a plurality of members.
本構成では、長棒状部材が付勢部材によって有底筒状体の底部に向かって押し付けられている。そして、有底筒状体の底部の内側には、内側電極が設けられている。従って、長棒状部材の底部側の端部(以下、「長棒状部材の先端」と称することがある)が、常に内側電極に圧接されている。これにより、内側電極は、長棒状部材によって常時センサ素子に向かって押された状態にあるため、内側電極の剥離が抑制される。また、仮に、内側電極の一部が剥離しかけても、長棒状部材の先端によってセンサ素子に押し付けられているため、内側電極とセンサ素子との接触が維持される。 In this configuration, the long bar member is pressed toward the bottom of the bottomed tubular body by the biasing member. And the inner side electrode is provided inside the bottom part of a bottomed cylindrical body. Therefore, the end on the bottom side of the long bar-like member (hereinafter sometimes referred to as “the tip of the long bar-like member”) is always in pressure contact with the inner electrode. Thereby, since the inner electrode is in a state of being constantly pushed toward the sensor element by the long bar-like member, peeling of the inner electrode is suppressed. Even if a part of the inner electrode is peeled off, the inner electrode is kept in contact with the sensor element because it is pressed against the sensor element by the tip of the long bar-shaped member.
本発明にかかる固体電解質センサは、上記構成において、「前記長棒状部材は、熱電対及びリード線の少なくとも一方を支持している」ものとすることができる。 The solid electrolyte sensor according to the present invention may be configured so that “the long bar-shaped member supports at least one of a thermocouple and a lead wire” in the above configuration.
本構成では、固体電解質センサによる測定のために必要な部材を支持する構成が、内側電極をセンサ素子に向かって押し付ける部材を兼ねている。従って、電極の剥離によって電位差の測定に不具合が生じるおそれを低減するという目的の作用効果を、簡易かつ無駄のない構成によって実現することができる。 In this configuration, the configuration that supports a member necessary for measurement by the solid electrolyte sensor also serves as a member that presses the inner electrode toward the sensor element. Therefore, it is possible to realize an effect of the purpose of reducing the possibility of causing a problem in the measurement of the potential difference due to electrode peeling with a simple and lean configuration.
加えて、電極が膜状である場合、リード線を電極に固定することは難しい。これに対し、長棒状部材にリード線を支持させた本構成では、リード線を内側電極に固定しなくても、長棒状部材によってリード線を内側電極に圧接させることができる。 In addition, when the electrode is film-like, it is difficult to fix the lead wire to the electrode. On the other hand, in the present configuration in which the lead wire is supported by the long bar-like member, the lead wire can be pressed against the inner electrode by the long bar-like member without fixing the lead wire to the inner electrode.
本発明にかかる固体電解質センサは、上記構成において、「前記長棒状部材は、ヒータである」ものとすることができる。 The solid electrolyte sensor according to the present invention may be configured such that “the long bar-shaped member is a heater” in the above configuration.
本構成では、内側電極をセンサ素子に向かって押し付ける部材が、センサ素子を加熱するヒータを兼ねている。ヒータを備えることにより、センサ素子の温度を一定に保つ制御が可能となる。上記のように、固体電解質をセンサ素子とするガス濃度の検出は、温度依存性を有するため、センサ素子の温度が変動していると正確な検出ができない。従って、本構成では、電極の剥離によって電位差の測定に不具合が生じるおそれを低減するという目的で設けた長棒状部材を、ヒータとするという簡易かつ無駄のない構成によって、ガス濃度をより正確に検出できるという、更なる作用効果を得ることができる。 In this configuration, the member that presses the inner electrode toward the sensor element also serves as a heater that heats the sensor element. By providing the heater, it is possible to control the temperature of the sensor element to be constant. As described above, detection of gas concentration using a solid electrolyte as a sensor element has temperature dependence, and therefore cannot be accurately detected if the temperature of the sensor element varies. Therefore, in this configuration, the gas concentration can be detected more accurately by a simple and lean configuration in which a long bar-shaped member provided for the purpose of reducing the possibility of potential failure in measuring the potential difference due to electrode peeling is used as a heater. The further effect of being able to be obtained can be obtained.
以上のように、本発明の効果として、電極の剥離によって電位差の測定に不具合が生じるおそれが低減されている固体電解質センサを、提供することができる。 As described above, as an effect of the present invention, it is possible to provide a solid electrolyte sensor in which the possibility of causing a problem in measuring the potential difference due to electrode peeling is reduced.
以下、本発明の第一実施形態〜第四実施形態である固体電解質センサ1〜4について説明する。ここでは、気相中のガス濃度を測定する固体電解質センサに、本発明を適用した場合を例示する。
Hereinafter, the
固体電解質センサ1〜4は、何れも、固体電解質をセンサ素子10とする固体電解質センサであって、筒状のプローブ本体20と、プローブ本体20が一端側で閉塞されることにより形成された有底筒状体30の少なくとも底部を構成しているセンサ素子10と、有底筒状体30の底部の内側でセンサ素子10の表面に設けられている内側電極12と、内側電極12との間でセンサ素子10に生じる起電力を検出するための外側電極11と、有底筒状体30の内部に挿入されている長棒状部材と、長棒状部材を有底筒状体30の底部に向かって付勢している付勢部材とを、具備している。そして、付勢部材は、長棒状部材において外方に突出しているフランジ部と、長棒状部材を挿通させた状態でプローブ本体20に固定される固定プレートと、フランジ部と固定プレートとの間に圧縮または引き伸ばされた状態で介装された弾性体とから構成されている。
Each of the
まず、第一実施形態の固体電解質センサ1について、図1乃至図4を用いて説明する。固体電解質センサ1では、付勢部材は、長棒状部材40において外方に突出しているフランジ部45と、長棒状部材40を挿通させた状態でプローブ本体20に固定される固定プレート70と、フランジ部45と固定プレート70との間に介装された弾性体とから構成されている。そして、固体電解質センサ1では、弾性体は圧縮コイルバネ50である。固定プレート70は、フランジ部45より長棒状部材40の上端側にあり、圧縮コイルバネ50を圧縮しつつ長棒状部材40をプローブ本体20に固定している。
First, the
より詳細に説明すると、筒状のプローブ本体20は径が単一の円筒状の主筒部21と、主筒部21の一端に設けられた椀状の拡開筒部22と、主筒部21の他端に筒状連結部23を介して連結された、主筒部21より径の小さな円筒状である縮径筒部24とを備えている。本実施形態では、拡開筒部22、主筒部21、筒状連結部23、及び縮径筒部24のうち、少なくとも拡開筒部22及び主筒部21は、導電性を有する金属製である。また、拡開筒部22と主筒部21との境界には、主筒部21の開口に沿って開口縁部26が形成されており、開口縁部26には複数のネジ孔27が形成されている。
More specifically, the
また、拡開筒部22には、基準ガスまたは測定ガスを導入するためのガス導入口28と、配線用の複数の端子が設けられた端子台91を嵌め込むための配線用孔部29が設けられている。
Further, the expanded
センサ素子10は有底筒状であり、その開口がプローブ本体20の内部側で開放するように、縮径筒部24の内部に取り付けられており、縮径筒部24の内周面とセンサ素子10の外周面との間はシール部材95によって気密に封止されている。つまり、プローブ本体20と、プローブ本体20の一端側で縮径筒部24を閉塞しているセンサ素子10及びシール部材95によって、有底筒状体30が形成されている。そして、有底筒状体30の底部であるセンサ素子10において、その有底筒状の底部の内側に、内側電極12が設けられている。
The
一方、外側電極11は、センサ素子10における底部の外側に設けられている。この外側電極11に一端が接続されたリード線61aは、縮径筒部24及び筒状連結部23の内部を通り、導電性の主筒部21に接続されている。また、主筒部21の拡開筒部22側の端部からは、主筒部21を介してリード線61aと電気的に接続されるリード線61bが延びており、このリード線61bは端子台91の端子の一つに接続されている。
On the other hand, the
本実施形態の長棒状部材40は、一端から他端まで貫通する孔部を複数有する細長い円柱状の部材であり、アルミナ等の電気絶縁性の材料で形成されている。長棒状部材40は、有底筒状体30の内部に挿入されており、先端がセンサ素子10に達していると共に、他端は拡開筒部22と主筒部21との境界を越えて拡開筒部22の内部まで延びている。
The long bar-shaped
長棒状部材40の複数の孔部のうちの二つには、熱電対60を構成する二本の金属線がそれぞれ挿通されており、熱電対60の熱接点部は長棒状部材40の先端から突出している。また、熱電対60を構成する二本の金属線の他端は、長棒状部材40の拡開筒部22側の端部からそれぞれ引き出され、端子台91の端子の二つにそれぞれ接続されている。
Two metal wires constituting the
長棒状部材40の孔部の他の一つには、リード線62が挿入されており、その一端は長棒状部材40の先端から突出するように長棒状部材40に固定されていると共に、他端は長棒状部材40の拡開筒部22側の端部から引き出されて、端子台91の端子の一つに接続されている。
A
フランジ部45は、長棒状部材40を挿通させた環状の部材で構成されており、拡開筒部22と主筒部21との境界より低い位置で、長棒状部材40に固定されている。なお、フランジ部45は、長棒状部材40と一体の構成であってもよい。
The
固定プレート70は、略長方形の平板状であり、長棒状部材40が通過可能な貫通孔部71が穿設されている。また、固定プレート70には、プローブ本体20の開口縁部26に架け渡された際にネジ孔27と一致する位置に、留めネジ用孔部72が貫設されている。そして、長棒状部材40には、フランジ部45より拡開筒部22側で圧縮コイルバネ50が挿通されている。圧縮コイルバネ50の外径は、フランジ部45を通過できない大きさである。
The fixed
更に、長棒状部材40には、圧縮コイルバネ50より拡開筒部22側で、貫通孔部71を介して固定プレート70が挿通されている。貫通孔部71の内径は、圧縮コイルバネ50の外径より小さく設定されている。そして、圧縮コイルバネ50を圧縮した状態で、留めネジ用孔部72に挿入された留めネジ99がネジ孔27に留め付けられることによって、固定プレート70がプローブ本体20に固定されている。
Further, a fixing
本構成では、圧縮コイルバネ50を圧縮しつつ固定プレート70がプローブ本体20に固定されていることにより、フランジ部45が圧縮コイルバネ50によって有底筒状体30の底部に向かって付勢されており、これに伴い、フランジ部45が一体化された長棒状部材40が有底筒状体30の底部に押し付けられている。その結果、長棒状部材40の先端から突出している熱電対60及びリード線62によって、常に内側電極12がセンサ素子10に向けて押し付けられている。これにより、内側電極12がセンサ素子10の表面から剥離することが抑制される。また、仮に、内側電極12の一部がセンサ素子10の表面から剥離しかけても、長棒状部材40の先端から突出している熱電対60及びリード線62が、内側電極12をセンサ素子10に押し付けているため、内側電極12とセンサ素子10との接触が維持される。
In this configuration, the
また、測定環境の温度の変動により、固体電解質センサ1を構成する部材が熱膨張及び熱収縮しても、圧縮コイルバネ50が伸縮することにより、長棒状部材40の先端から突出している熱電対60及びリード線62が、内側電極12をセンサ素子10に押し付けている状態が維持される。
Further, even if the members constituting the
特に本実施形態では、固体電解質センサによる測定のために何れも必要な部材である熱電対60、及び、内側電極12に接続されるリード線62が、長棒状部材40に支持されている。そのため、電極の剥離によって電位差の測定に不具合が生じるおそれを低減するという目的の作用効果が、簡易かつ無駄のない構成によって実現されている。
In particular, in this embodiment, the long bar-
加えて、長棒状部材40が有底筒状体30の底部に押し付けられていることにより、リード線62を内側電極12に固定することを要することなく、長棒状部材40に支持されたリード線62の端部が内側電極12に圧接されていると共に、熱電対60の熱接点をセンサ素子10に固定することを要することなく、長棒状部材40に支持された熱電対60の熱接点がセンサ素子10に圧接されている。
In addition, since the long bar-shaped
本構成の固体電解質センサでは、ガス導入口28に接続されたチューブ92を介して、有底筒状体30の内部空間に基準ガスまたは測定ガスの一方を導入して内側電極12に接触させ、基準ガスまたは測定ガスの他方を外側電極11に接触させる。そして、外側電極に接続されたリード線61a,61bと内側電極に接続されたリード線62を介して、センサ素子10に生じた起電力を測定すると共に、熱電対60によってセンサ素子10の温度を測定することにより、測定ガスにおける測定対象ガスの濃度を検出することができる。
In the solid electrolyte sensor of the present configuration, one of the reference gas or the measurement gas is introduced into the inner space of the bottomed
次に、第二実施形態の固体電解質センサ2について、図5及び図6を用いて説明する。ここで、固体電解質センサ2において固体電解質センサ1と同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。第二実施形態の固体電解質センサ2も第一実施形態の固体電解質センサ1と同様に、弾性体は圧縮コイルバネ50である。相違する点は、長棒状部材40b及びフランジ部の構成である。第二実施形態の長棒状部材40bは、熱電対60及びリード線62を支持している点では第一実施形態の長棒状部材40と同様であるが、第一実施形態の長棒状部材40が単一の部材で構成されていたのに対し、第二実施形態の長棒状部材40bは複数の部材から構成されている。
Next, the
具体的に長棒状部材40bは、導電性の材料で形成された管状部材41と、アルミナ等の電気絶縁性の材料で形成された管状部材42とが、管状部材42より大径で管状の連結金具43によって連結されたものであり、連結金具43がフランジ部を構成している。この長棒状部材40bは、管状部材41が長棒状部材40bの先端側となるように、有底筒状体30に挿入されている。熱電対60の熱接点部及びリード線62の一端は、それぞれガラスチューブなど電気絶縁性の被覆が施された上で、先端が長棒状部材40bの先端から突出した状態で管状部材41に固定されている。熱電対60を構成する金属線の他端及びリード線62の他端は、第一実施形態と同様に、端子台91の端子に接続されている。
Specifically, the long rod-shaped
そして、第二実施形態では、圧縮コイルバネ50と連結金具43との間に、アルミナ等の電気絶縁性の材料で形成された円環状の絶縁リング80が介装されている。絶縁リング80の孔部は管状部材42より大径で、且つ、連結金具43を通過しない大きさである。そして、固体電解質センサ2の付勢部材は、長棒状部材において外方に突出しているフランジ部としての連結金具43と、長棒状部材40bを挿通させた状態でプローブ本体20に固定される固定プレート70と、連結金具43と固定プレート70との間に介装された弾性体としての圧縮コイルバネ50とから構成されている。そして、固定プレート70がフランジ部としての連結金具43より長棒状部材40bの上端側にあり、圧縮コイルバネ50を圧縮しつつプローブ本体20に固定されている点は、第一実施形態と同様である。固定プレート70が圧縮コイルバネ50を圧縮しつつプローブ本体20に固定されていることにより、絶縁リング80を介して連結金具43が、圧縮コイルバネ50によって有底筒状体30の底部に向かって付勢されており、これに伴い、連結金具43が一体化された長棒状部材40bが有底筒状体30の底部に押し付けられている。
In the second embodiment, an annular insulating
なお、絶縁リング80を有することにより、固定プレート70及び圧縮コイルバネ50が、金属など導電性の材料で形成されていたとしても、外側電極11と電気的に接続されたプローブ本体20と、内側電極12に接続されたリード線62とが、管状部材41、連結金具43、圧縮コイルバネ50、及び固定プレート70を介して短絡することが防止されている。
In addition, even if the fixing
このような構成の固体電解質センサ2においても、固体電解質センサ1と同様に、内側電極12の剥離を抑制し、内側電極12とセンサ素子10との良好な接触を維持している長棒状部材40bが、固体電解質センサ2による測定のために必要な部材である熱電対60及びリード線62を支持する部材を兼ねている。
Also in the
なお、図5及び図6では、リード線62が管状部材41の内部に挿入されている態様を例示しているが、リード線62は管状部材41の外周面に巻き付けるように配することもできる。その場合、リード線61aとリード線62との短絡することを防止するために、リード線61aを電気絶縁性の材料で被覆する。
5 and 6 exemplify a mode in which the
次に、第三実施形態の固体電解質センサについて説明する。第三実施形態は、第一実施形態または第二実施形態の圧縮コイルバネ50を、スポンジやゴムなどの弾性材料で円筒状に形成された弾性円筒体50bに置換した構成である。第一実施形態の固体電解質センサ1において圧縮コイルバネ50を弾性円筒体50bに置換した場合の要部構成を、図7に例示する。
Next, the solid electrolyte sensor of the third embodiment will be described. In the third embodiment, the
つまり、第三実施形態の付勢部材は、長棒状部材40において外方に突出しているフランジ部45と、長棒状部材40を挿通させた状態でプローブ本体20に固定される固定プレート70と、フランジ部45と固定プレート70との間に介装された弾性体とから構成されており、弾性体は弾性円筒体50bである。固定プレート70は、フランジ部45より長棒状部材40の上端側にあり、弾性円筒体50bを圧縮しつつプローブ本体20に固定されている。
That is, the biasing member of the third embodiment includes a
このような構成によっても、弾性円筒体50bを圧縮しつつ固定プレート70がプローブ本体20に固定されていることにより、長棒状部材40がセンサ素子10に向かって押し付けられた状態となるため、第一実施形態及び第二実施形態と同様の作用効果を得ることができる。なお、第三実施形態の長棒状部材として、第二実施形態の長棒状部材40bと同様の構成を採用する場合、弾性円筒体50bが電気絶縁体であれば絶縁リング80は不要である。
Even with such a configuration, since the fixing
次に、第四実施形態の固体電解質センサについて、図8を用いて説明する。第四実施形態の付勢部材は、長棒状部材40において外方に突出しているフランジ部45cと、長棒状部材40を挿通させた状態でプローブ本体20に固定される固定プレート70cと、フランジ部45cと固定プレート70との間に介装された弾性体とから構成されており、弾性体は輪状のゴム体50cである。
Next, the solid electrolyte sensor of the fourth embodiment will be described with reference to FIG. The biasing member of the fourth embodiment includes a
第一実施形態〜第三実施形態固定において、固定プレート70は、フランジ部より長棒状部材の上端側にあり、弾性体を圧縮しつつプローブ本体20に固定されていたのに対し、第四実施形態では、フランジ部45cの方が固定プレート70cより長棒状部材40の上端側で長棒状部材40に固定されており、弾性体としてのゴム体50cを引き伸ばしつつ、固定プレート70cがプローブ本体20に固定される。
In the first embodiment to the third embodiment fixing, the fixing
ここで、固定プレート70cとフランジ部45cには、それぞれ対応する位置に切り込み部48,78が設けられており、ここにゴム体50cが引掛けられることにより、固定プレート70cとフランジ部45cとの間にゴム体50cが保持される。
Here, the fixing
このような構成によっても、ゴム体50cが引き伸ばされた状態で固定プレート70cがプローブ本体20に固定されることにより、フランジ部45cがゴム体50cによって固定プレート70cに向かって常に引っ張られており、フランジ部45cと一体化された長棒状部材40がセンサ素子10に向かって押し付けられた状態となる。これにより、第四実施形態によっても、第一実施形態〜第三実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
Even in such a configuration, the fixing
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。 The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements can be made without departing from the scope of the present invention as described below. And design changes are possible.
例えば、上記の実施形態では、気相におけるガス濃度を測定する固体電解質センサに、本発明を適用した場合を例示したが、これに限定されず、液相におけるガス濃度を測定する固体電解質センサに本発明を適用することができる。その場合、外側電極11を液相に接触させる。液相が溶融金属である場合、外側電極はセンサ素子の表面に設けられる構成に限定されず、センサ素子には接することなく液相に浸漬される構成であっても良い。
For example, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to the solid electrolyte sensor that measures the gas concentration in the gas phase is exemplified, but the present invention is not limited to this, and the solid electrolyte sensor that measures the gas concentration in the liquid phase is exemplified. The present invention can be applied. In that case, the
また、上記の実施形態では、長棒状部材40,40bが熱電対60及びリード線62を支持する部材を兼ねている場合を例示したが、長棒状部材40は専ら内側電極12をセンサ素子10に押し付けるための部材であっても、センサ素子10を加熱するためのヒータを兼ねている部材であってもよい。
Further, in the above embodiment, the case where the long bar-shaped
更に、上記では、プローブ本体20の一端側をセンサ素子10が直接的に閉塞している場合を例示したが、図9に示すように、センサ素子10が筒状のホルダ98の端部を閉塞する状態でホルダ98に保持されており、そのホルダ98がプローブ本体20の内部に挿入された状態で、プローブ本体20の内周面とホルダ98の外周面との間がシール部材96で封止されている構成の固体電解質センサ5とすることができる。この場合、プローブ本体20、ホルダ98、センサ素子10、及び、シール部材96によって、有底筒状体30が構成されている。
Further, in the above, the case where the
1,2,5 固体電解質センサ
10 センサ素子
11 外側電極
12 内側電極
20 プローブ本体
30 有底筒状体
40,40b 長棒状部材
43 連結金具(付勢部材)
45,45c フランジ部(付勢部材)
50 圧縮コイルバネ(弾性体)(付勢部材)
50b 弾性円筒体(弾性体)(付勢部材)
50c ゴム体(弾性体)(付勢部材)
60 熱電対
70,70c 固定プレート(付勢部材)
1, 2, 5
45, 45c Flange (Biasing member)
50 Compression coil spring (elastic body) (biasing member)
50b Elastic cylindrical body (elastic body) (biasing member)
50c Rubber body (elastic body) (biasing member)
60
Claims (3)
筒状のプローブ本体と、
該プローブ本体が一端側で閉塞されることにより形成された有底筒状体の少なくとも底部を構成しているセンサ素子と、
前記有底筒状体の底部における内側で前記センサ素子の表面に設けられている内側電極と
該内側電極との間で前記センサ素子に生じる起電力を検出するための外側電極と、
前記有底筒状体の内部に挿入されている長棒状部材と、
該長棒状部材を前記底部に向かって付勢している付勢部材と
を具備することを特徴とする固体電解質ガスセンサ。 A solid electrolyte sensor using a solid electrolyte as a sensor element,
A cylindrical probe body;
A sensor element constituting at least the bottom of the bottomed cylindrical body formed by closing the probe body on one end side;
An inner electrode provided on the surface of the sensor element on the inner side of the bottom of the bottomed cylindrical body, and an outer electrode for detecting an electromotive force generated in the sensor element between the inner electrode;
A long rod-shaped member inserted into the bottomed cylindrical body;
A solid electrolyte gas sensor comprising: an urging member that urges the long bar-shaped member toward the bottom.
ことを特徴とする請求項1に記載の固体電解質ガスセンサ。 The solid electrolyte gas sensor according to claim 1, wherein the long bar-shaped member supports at least one of a thermocouple and a lead wire.
ことを特徴とする請求項1に記載の固体電解質ガスセンサ。 The solid electrolyte gas sensor according to claim 1, wherein the long bar-shaped member is a heater.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015248563A JP2017116275A (en) | 2015-12-21 | 2015-12-21 | Solid electrolyte sensor |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108362743A (en) * | 2018-04-03 | 2018-08-03 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | Low-temperature resistivity measuring device and its installation method |
JP7445379B2 (en) | 2017-10-10 | 2024-03-07 | 東京窯業株式会社 | solid electrolyte sensor |
-
2015
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