JP2018013403A - Oxygen sensor - Google Patents
Oxygen sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018013403A JP2018013403A JP2016142842A JP2016142842A JP2018013403A JP 2018013403 A JP2018013403 A JP 2018013403A JP 2016142842 A JP2016142842 A JP 2016142842A JP 2016142842 A JP2016142842 A JP 2016142842A JP 2018013403 A JP2018013403 A JP 2018013403A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxygen sensor
- oxygen
- sensor element
- oxygen concentration
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
Description
本発明は、被測定雰囲気中の酸素濃度を検知する酸素センサに関する。 The present invention relates to an oxygen sensor that detects an oxygen concentration in an atmosphere to be measured.
従来より、例えば内燃機関等の排気ガス中の酸素濃度の検知、ボイラの燃焼管理のための酸素濃度の検知、室内の酸欠防止のための酸素濃度検知等、様々な態様での酸素濃度検知の要求があり、その酸素濃度の検出方法として、ガルバニ電池式、ジルコニア固体電解質方式、磁気式、波長可変半導体レーザ分光式等が知られている。 Conventionally, for example, detection of oxygen concentration in exhaust gas of an internal combustion engine, detection of oxygen concentration for boiler combustion management, detection of oxygen concentration for prevention of oxygen deficiency in the room, etc. As a method for detecting the oxygen concentration, a galvanic cell type, a zirconia solid electrolyte type, a magnetic type, a wavelength tunable semiconductor laser spectroscopic type, and the like are known.
これらのうちガルバニ電池式は、電解液を満たした容器内に鉛（Ｐｂ）等の卑金属からなる陽極と金（Ａｕ）等の貴金属からなる陰極を置き、これらを隔膜によって外部と遮断し、その隔膜を通過した酸素が電解液に溶けることによる化学反応により酸素濃度に比例して流れる電流を測定して、酸素濃度を求めている。 Among these, the galvanic cell type has an anode made of a base metal such as lead (Pb) and a cathode made of a noble metal such as gold (Au) in a container filled with an electrolytic solution, and these are shielded from the outside by a diaphragm. The oxygen concentration is obtained by measuring the current flowing in proportion to the oxygen concentration by a chemical reaction caused by the oxygen passing through the diaphragm being dissolved in the electrolyte.
また、ジルコニア式には濃淡電池式と限界電流式があり、濃淡電池式は、高温に加熱したジルコニア素子が酸素イオンを伝導するという性質をもとに、酸素イオンの移動により素子の両面間に発生する、ネルンストの法則による温度を係数とする起電力を利用しており、限界電流式は、加熱したジルコニア素子の陰極側の酸素流入を制限すると印加電圧を増加させても電流値が一定になる領域があり、その限界電流が酸素濃度に比例することを利用している。 In addition, the zirconia type has a density cell type and a limiting current type, and the density cell type is based on the property that a zirconia element heated to a high temperature conducts oxygen ions, so that oxygen ions move between both sides of the element. The generated electromotive force with temperature as a coefficient according to Nernst's law is used, and the limiting current equation makes the current value constant even when the applied voltage is increased by limiting the oxygen inflow on the cathode side of the heated zirconia element. It is used that the limiting current is proportional to the oxygen concentration.
一方、上述した検出方法とは異なる方式で酸素濃度等を検出する素子も知られている。例えば特許文献１は、希土類元素を含む酸化物超伝導体を感知素子として、その感知素子が配置された雰囲気中の湿度を検出する技術を開示している。また、特許文献２は、被測定ガスが流入する管体に設けた、希土類元素を含む酸化物超伝導体からなる線材に流れる電流値より、その被測定ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサを開示している。 On the other hand, an element that detects an oxygen concentration or the like by a method different from the above-described detection method is also known. For example, Patent Literature 1 discloses a technique for detecting humidity in an atmosphere where a sensing element is arranged using an oxide superconductor containing a rare earth element as the sensing element. Patent Document 2 discloses an oxygen sensor for detecting an oxygen concentration in a measurement gas from a current value flowing in a wire made of an oxide superconductor containing a rare earth element, which is provided in a pipe into which the measurement gas flows. Is disclosed.
上述したガルバニ式の酸素センサーは、構造の簡便さから携帯形、可搬形の酸素計に適するも、一般環境に近い雰囲気（常温）での使用に限定され、さらには、定期的に電解液を交換する必要があり、隔膜が破れやすく信頼性が低いという問題がある。また、ジルコニア式のセンサーは、素子を高温加熱するためのヒーターと、適温に加熱した素子熱を放熱させないための断熱材が必須となり、構造が複雑になるだけでなく、測定ガス中に可燃性ガスが含まれていると測定誤差が生じるという問題がある。特に、限界電流式の場合、酸素濃度が比較的高い領域にしか適用できないことに加えて、測定ガス中に塵や埃が含まれていると陰極側の気体拡散孔が詰まり、測定不能になるという問題がある。 The galvanic oxygen sensor described above is suitable for portable and portable oxygen meters because of its simple structure, but is limited to use in an atmosphere (normal temperature) close to the general environment. There is a problem that the diaphragm needs to be replaced, and the diaphragm is easily broken and the reliability is low. In addition, the zirconia sensor requires a heater to heat the element at a high temperature and a heat insulator to prevent the element heat heated to an appropriate temperature from being dissipated, which not only complicates the structure but also flammable in the measurement gas. If gas is contained, there is a problem that measurement errors occur. In particular, in the case of the limiting current type, in addition to being applicable only to a region where the oxygen concentration is relatively high, if the measurement gas contains dust or dust, the gas diffusion hole on the cathode side is clogged, making measurement impossible. There is a problem.
特許文献１等に記載された酸化物超伝導体からなる素子は、電流を流すことで発熱する自己発熱型のセンサ素子であるため、ジルコニア式で必須となるヒーターや断熱材を必要としないが、センサ素子を設置する環境によっては、センサ素子周囲からの放熱（これを便宜上、熱引けとも言う。）が発生しやすく、酸素濃度測定の基準となる電流値が変わるという問題がある。例えば、センサ素子を机や壁等の構造体に接触させた状態で設置した場合、その接触点を通してセンサ素子から構造体へ熱が奪われ、それによりセンサ素子に流れる電流が増加する。その結果、素子を構造体に接触等しない状態で設置した場合に比べて、酸素濃度が高濃度側にシフトする現象が生じ、真の酸素濃度値が得られないという問題がある。 Since the element made of an oxide superconductor described in Patent Document 1 is a self-heating sensor element that generates heat when a current is passed, it does not require a heater or a heat insulating material that is essential in the zirconia type. Depending on the environment in which the sensor element is installed, there is a problem in that heat radiation from the sensor element periphery (this is also referred to as heat sink for convenience) is likely to occur, and the current value serving as a reference for oxygen concentration measurement changes. For example, when the sensor element is installed in contact with a structure such as a desk or a wall, heat is taken from the sensor element to the structure through the contact point, thereby increasing the current flowing through the sensor element. As a result, there is a problem that the oxygen concentration shifts to a higher concentration side and a true oxygen concentration value cannot be obtained as compared with the case where the element is not in contact with the structure.
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、酸素濃度測定時における酸素センサ素子の周囲からの他の構造体との接触による放熱を発生させにくい構造を有する酸素センサを提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a structure that hardly generates heat due to contact with other structures from the periphery of the oxygen sensor element during oxygen concentration measurement. An oxygen sensor is provided.
上記の目的を達成し、上述した課題を解決する一手段として以下の構成を備える。すなわち、本発明の酸素センサは、希土類元素を含む酸化物超伝導体からなり、両端に通気孔を有するガラス管内に収容された酸素センサ素子と、前記酸素センサ素子の近傍に配置された感温素子と、前記酸素センサ素子より導出され外部電源に接続された一対のリード線と、前記酸素センサ素子と前記感温素子を収容する外装ケーシングと、を備え、前記酸素センサ素子は前記外装ケーシングの対向する壁面間に懸架され、該外装ケーシングの内部空間に位置することを特徴とする。 The following configuration is provided as means for achieving the above object and solving the above-described problems. That is, the oxygen sensor of the present invention is composed of an oxide superconductor containing a rare earth element, and has an oxygen sensor element housed in a glass tube having air holes at both ends, and a temperature sensitive sensor disposed in the vicinity of the oxygen sensor element. An oxygen sensor element, and a pair of lead wires derived from the oxygen sensor element and connected to an external power source, and an outer casing that houses the oxygen sensor element and the temperature sensitive element. It is suspended between opposing wall surfaces and is located in the internal space of the exterior casing.
例えば、前記一対のリード線は前記酸素センサ素子の両端部に接続され、該一対のリード線により該酸素センサ素子が懸架されることを特徴とする。 For example, the pair of lead wires are connected to both ends of the oxygen sensor element, and the oxygen sensor element is suspended by the pair of lead wires.
また、本発明の酸素センサは、希土類元素を含む酸化物超伝導体からなり、両端に通気孔を有するガラス管内に収容された酸素センサ素子と、前記酸素センサ素子の近傍に配置された感温素子と、前記酸素センサ素子より導出され外部電源に接続された一対のリード線と、前記酸素センサ素子と前記感温素子を収容する外装ケーシングと、を備え、前記酸素センサ素子は前記外装ケーシング内部の中心に向けて突出した少なくとも１本のフレーム部材で保持され、該外装ケーシングの内部空間に位置することを特徴とする。 Further, the oxygen sensor of the present invention comprises an oxide superconductor containing a rare earth element, and an oxygen sensor element housed in a glass tube having air holes at both ends, and a temperature sensitive element disposed in the vicinity of the oxygen sensor element. An oxygen sensor element, and a pair of lead wires derived from the oxygen sensor element and connected to an external power source, and an outer casing that houses the oxygen sensor element and the temperature sensitive element. It is hold | maintained by the at least 1 frame member protruded toward the center of this, and is located in the interior space of this exterior casing, It is characterized by the above-mentioned.
例えば、前記酸素センサ素子は前記フレーム部材の先端部で支持されていることを特徴とする。 For example, the oxygen sensor element is supported by a tip portion of the frame member.
上記発明において、例えば前記外装ケーシングの対向する所定の壁面に複数の通気孔を設けたことを特徴とする。さらには、例えば前記外装ケーシングは熱伝導率が１Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下である低熱伝導率材料からなることを特徴とする。 In the invention described above, for example, a plurality of air holes are provided in a predetermined wall surface facing the outer casing. Further, for example, the outer casing is made of a low thermal conductivity material having a thermal conductivity of 1 W · m −1 · K −1 or less.
本発明によれば、設置環境による酸素センサ素子に対する熱引けの影響を排除した構造を有する酸素センサを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the oxygen sensor which has a structure which excluded the influence of the heat sink with respect to the oxygen sensor element by installation environment can be provided.
以下、本発明に係る実施の形態例について添付図面を参照して詳細に説明する。
＜第１の実施の形態例＞
図１は、本発明の第１の実施の形態例に係る酸素濃度検出センサの外観斜視図であり、図２は、酸素濃度検出センサの分解斜視図であって、一部を破断して内部構造を示している。また、図３（ａ）は、図１のＡ−Ａ’矢視線に沿って酸素濃度検出センサを切断した断面図であり、図３（ｂ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ’矢視線に沿って酸素濃度検出センサを切断したときの断面図である。
Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is an external perspective view of an oxygen concentration detection sensor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the oxygen concentration detection sensor, with a part broken away and the inside The structure is shown. 3A is a cross-sectional view of the oxygen concentration detection sensor cut along the line AA ′ in FIG. 1, and FIG. 3B is a cross-sectional view along BB ′ in FIG. It is sectional drawing when an oxygen concentration detection sensor is cut | disconnected along an arrow line.
図１および図２に示すように、第１の実施の形態例に係る酸素濃度検出センサ１は、それぞれ上面部が開放された箱型の上部外装ケース７と下部外装ケース９を、それら開放面同士を突き合わせることで、幅、高さ、奥行きそれぞれが例えば４ｃｍの立方体形状を有する。これら上部・下部外装ケース７，９で構成された外装ケーシング８の内部空間の中心部には、ホルダー２に搭載された酸素センサ５が、後述するフレームで保持された状態で配置されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the oxygen concentration detection sensor 1 according to the first embodiment includes a box-shaped upper outer case 7 and a lower outer case 9 each having an open upper surface. By abutting each other, each of the width, height, and depth has a cubic shape of 4 cm, for example. An oxygen sensor 5 mounted on the holder 2 is disposed in the center of the internal space of the outer casing 8 constituted by the upper and lower outer cases 7 and 9 while being held by a frame to be described later.
上部・下部外装ケース７，９は熱伝導率の低い樹脂（例えば、アクリル樹脂等）からなり、図１、図２等に示すように上部外装ケース７の対向する側面７ａ，７ｂと、下部外装ケース９の対向する側面９ａ，９ｂそれぞれに複数の通気孔１１ａ，１１ｂ，１３ａ，１３ｂが設けられている。これらの通気孔を通して、酸素濃度の測定対象（被測定ガス等の気体）が酸素濃度検出センサ１の内部に流入する。 The upper and lower outer cases 7 and 9 are made of a resin having a low thermal conductivity (for example, acrylic resin), and as shown in FIGS. 1 and 2, the side surfaces 7 a and 7 b facing the upper outer case 7, and the lower outer case A plurality of vent holes 11a, 11b, 13a, 13b are provided on the side surfaces 9a, 9b facing the case 9, respectively. Through these vent holes, an oxygen concentration measurement object (a gas such as a gas to be measured) flows into the oxygen concentration detection sensor 1.
なお、図２において、上部外装ケース７の内部構成を示すため、通気孔１１ａの格子の図示を一部省略している。また、図１、図２等に示す例では、通気孔が幾何学的に配した格子により形成された形状となっているが、通気孔の形状は、例えば、円形、楕円形、縦方向スリット、横方向スリット、あるいはこれらを組み合わせた形状としてもよい。 In FIG. 2, in order to show the internal configuration of the upper exterior case 7, a part of the lattice of the vent holes 11 a is omitted. In the example shown in FIGS. 1 and 2, etc., the ventilation holes are formed by a geometrically arranged lattice. The shape of the ventilation holes may be, for example, a circle, an ellipse, or a longitudinal slit. , A horizontal slit, or a combination of these.
上部外装ケース７の内部には、ホルダー２に搭載された酸素センサ５を上方向から覆って保持する上部保持部１２と、上部保持部１２の上面側にそれと一体に形成された温度センサ収容部１５とが設けられている。温度センサ収容部１５には、一対の被覆電線（リード線）１４が接続された温度センサ１０が収容される。また、下部外装ケース９の内部には、酸素センサ５を下方向から覆って保持する下部保持部２２が設けられている。 Inside the upper exterior case 7 are an upper holding part 12 that covers and holds the oxygen sensor 5 mounted on the holder 2 from above, and a temperature sensor housing part that is formed integrally with the upper holding part 12 on the upper surface side thereof. 15 are provided. The temperature sensor housing portion 15 houses the temperature sensor 10 to which a pair of covered electric wires (lead wires) 14 are connected. Further, a lower holding portion 22 that covers and holds the oxygen sensor 5 from below is provided inside the lower exterior case 9.
上部保持部１２は、上部外装ケース７の対向する側面７ｃ，７ｄの上縁部中央からケースの中心部に向かって水平方向に延出する水平フレーム１７，１８と連結し、それら水平フレームの先端部で支持されている。一方、温度センサ収容部１５は、上部外装ケース７の底面７ｅの中央からケースの内部空間の中心部に向かって垂直方向に延出する垂直フレーム１９と連結し、その垂直フレームの先端部で支持されている。また、下部保持部２２は、下部外装ケース９の対向する側面９ｃ，９ｄの上縁部中央からケースの中心部に向かって水平方向に延出する水平フレーム２７，２８と連結するとともに、下部外装ケース９の底面９ｅの中央からケースの内部空間の中心部に向かって垂直方向に延出する垂直フレーム２９と連結し、これらのフレームの先端部で支持されている。 The upper holding portion 12 is connected to horizontal frames 17 and 18 that extend in the horizontal direction from the center of the upper edge of the opposite side surfaces 7c and 7d of the upper exterior case 7 toward the center of the case, and the tips of the horizontal frames Supported by the department. On the other hand, the temperature sensor housing portion 15 is connected to a vertical frame 19 that extends in the vertical direction from the center of the bottom surface 7e of the upper exterior case 7 toward the center of the internal space of the case, and is supported by the tip of the vertical frame. Has been. The lower holding portion 22 is connected to horizontal frames 27 and 28 extending in the horizontal direction from the center of the upper edge of the opposite side surfaces 9c and 9d of the lower outer case 9 toward the center of the case, and the lower outer case 22 The case 9 is connected to a vertical frame 29 that extends in the vertical direction from the center of the bottom surface 9e of the case 9 toward the center of the internal space of the case, and is supported by the leading ends of these frames.
これらの水平フレームと垂直フレームの形状は、角棒状、丸棒状、あるいは平板状のいずれであっても良いが、酸素センサを収容する上記の上部・下部保持部１２，２２を支持するために必要な機械的な支持強度を有するとともに、熱引けを抑える観点からは、その断面積を可能な限り小さくする。 The shape of the horizontal frame and the vertical frame may be any of a square bar shape, a round bar shape, or a flat plate shape, but is necessary to support the upper and lower holding parts 12 and 22 that accommodate the oxygen sensor. From the standpoint of having a high mechanical support strength and suppressing thermal shrinkage, the cross-sectional area is made as small as possible.
図３（ｂ）に示すように、上部外装ケース７と下部外装ケース９の開放面同士を突き合わせると、水平フレーム１７，２７それぞれの長手方向の最外面同士が密着状態となって１本の水平フレームを形成する。同様に水平フレーム１８，２８も相互に密着して１本の水平フレームを形成する。そして、上部保持部１２と下部保持部２２により形成された空間内に、ホルダー２に搭載された酸素センサ５が収容され、保持される。よって、本実施の形態例に係る酸素濃度検出センサ１は、水平方向に延びる２本のフレームと、垂直方向に延びる２本のフレームの計４本の内部フレームによって酸素センサ５等が保持される構造を有する。 As shown in FIG. 3 (b), when the open surfaces of the upper exterior case 7 and the lower exterior case 9 are brought into contact with each other, the outermost surfaces in the longitudinal direction of the horizontal frames 17 and 27 are in close contact with each other. Form a horizontal frame. Similarly, the horizontal frames 18 and 28 are in close contact with each other to form one horizontal frame. Then, the oxygen sensor 5 mounted on the holder 2 is accommodated and held in the space formed by the upper holding portion 12 and the lower holding portion 22. Therefore, in the oxygen concentration detection sensor 1 according to the present embodiment, the oxygen sensor 5 and the like are held by a total of four internal frames, two frames extending in the horizontal direction and two frames extending in the vertical direction. It has a structure.
ホルダー２は、絶縁性の板状部材からなる基板４と、基板４の両端部に配置され、それぞれの中央部が湾曲した一対の金属片３ａ，３ｂとを備える。そして、金属片３ａ，３ｂの湾曲部に酸素センサ５の端部それぞれを差し込むことで、酸素センサ５がホルダー２に固定される。また、ホルダー２からは、はんだ等により金属片３ａ，３ｂと電気的に接続された一対の被覆電線（リード線）６が引き出されている。 The holder 2 includes a substrate 4 made of an insulating plate-like member, and a pair of metal pieces 3a and 3b disposed at both ends of the substrate 4 and curved at the center. The oxygen sensor 5 is fixed to the holder 2 by inserting the end portions of the oxygen sensor 5 into the curved portions of the metal pieces 3a and 3b. Further, from the holder 2, a pair of covered electric wires (lead wires) 6 that are electrically connected to the metal pieces 3 a and 3 b with solder or the like are drawn out.
図４は、酸素センサ５の外観斜視図である。酸素センサ５はヒーターを必要としない自己発熱型のセンサであり、後述するように電源に接続して電流が流れることで、酸素センサ素子２０の中央部が約９００℃の高温で発熱し、その発熱箇所（ホットスポットとも呼ばれる。）を酸素濃度の検出部としている。そのため酸素センサ５は、例えば耐熱ガラスからなる円筒形のガラス管２３の内部に酸素センサ素子２０を収容した構造を有し、ガラス管２３の両端には、例えば銅（Ｃｕ）等からなる金属製の導電キャップ（口金とも言う。）２１ａ，２１ｂが嵌着されている。 FIG. 4 is an external perspective view of the oxygen sensor 5. The oxygen sensor 5 is a self-heating sensor that does not require a heater. As will be described later, the oxygen sensor 5 generates heat at a high temperature of about 900 ° C. when it is connected to a power source and a current flows. An exothermic part (also called a hot spot) is used as an oxygen concentration detector. Therefore, the oxygen sensor 5 has a structure in which an oxygen sensor element 20 is accommodated in a cylindrical glass tube 23 made of, for example, heat-resistant glass, and a metal tube made of, for example, copper (Cu) is provided at both ends of the glass tube 23. Conductive caps (also referred to as caps) 21a and 21b are fitted.
酸素センサ素子２０の両端部には、例えば銀（Ａｇ）ペーストからなる電極（図４には不図示）が形成され、それらの電極と導電キャップ２１ａ，２１ｂとが電気的に接続されるとともに、酸素センサ素子２０がガラス管２３に接触しないように、酸素センサ素子２０の長手方向がガラス管２３の軸方向となるように配置されている。また、導電キャップ２１ａ，２１ｂの端面には通気孔２５ａ，２５ｂが設けられており、ガラス管２３内の酸素センサ素子２０が、通気孔２５ａ，２５ｂから流入した酸素濃度の測定対象とする気体に晒される構造になっている。 At both ends of the oxygen sensor element 20, electrodes (not shown in FIG. 4) made of, for example, silver (Ag) paste are formed, and these electrodes and the conductive caps 21a and 21b are electrically connected, The oxygen sensor element 20 is arranged such that the longitudinal direction of the oxygen sensor element 20 is the axial direction of the glass tube 23 so that the oxygen sensor element 20 does not contact the glass tube 23. In addition, vent holes 25a and 25b are provided in the end faces of the conductive caps 21a and 21b, and the oxygen sensor element 20 in the glass tube 23 is used as a gas to be measured for oxygen concentration flowing in from the vent holes 25a and 25b. It has an exposed structure.
酸素センサ５の外形寸法（サイズ）は、例えばガラス管の直径が５ｍｍ、長さが２０ｍｍ、通気孔の径が２．５ｍｍである。また、酸素センサ素子２０は、例えば長さが５ｍｍである。このような寸法とすることで、例えばガラス管の通気孔を介して酸素センサ素子の交換が可能となる。 The outer dimensions (size) of the oxygen sensor 5 are, for example, a glass tube having a diameter of 5 mm, a length of 20 mm, and a vent hole having a diameter of 2.5 mm. The oxygen sensor element 20 has a length of 5 mm, for example. By setting it as such a dimension, replacement | exchange of an oxygen sensor element is attained through the ventilation hole of a glass tube, for example.
酸素センサ５は、希土類元素を含む酸化物超伝導体、例えばＬｎＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-δからなる。ここで、Ｌｎは希土類元素（例えば、Ｓｃ（スカンジウム）、Ｙ（イットリウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｎｄ（ネオジム）、Ｓｍ（サマリウム）、Ｅｕ（ユウロピウム）、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｈｏ（ホルミウム）、Ｅｒ（エルビウム）、Ｔｍ（ツリウム）、Ｙｂ（イッテルビウム）、Ｌｕ（ルテチウム）等）であり、δは酸素欠陥（０〜１）を表している。 The oxygen sensor 5 is made of an oxide superconductor containing a rare earth element, for example, LnBa 2 Cu 3 O 7-δ . Here, Ln is a rare earth element (for example, Sc (scandium), Y (yttrium), La (lanthanum), Nd (neodymium), Sm (samarium), Eu (europium), Gd (gadolinium), Dy (dysprosium), Ho (holmium), Er (erbium), Tm (thulium), Yb (ytterbium), Lu (lutetium) and the like, and δ represents an oxygen defect (0 to 1).
上記のように第１の実施の形態例に係る酸素濃度検出センサは、保持部に収容した自己発熱型の酸素センサを、通気孔を設けた熱伝導率の低い材料からなる外装ケース内において２本の水平フレームと２本の垂直フレームの計４本の内部フレームにより保持して、酸素センサを外装ケーシングの内部空間のほぼ中心部に位置させる構造とした。酸素センサは外装ケーシングの内部であれば収容位置はいずれでもよいが、特に中央部に収容するのは好適である。これにより、酸素センサの保持部と外装ケーシングとの物理的な接触を可能な限り排除でき、酸素センサが酸素濃度検出センサを設置した環境からの温度影響を受けにくくなるので、酸素濃度の測定時に周囲の構造体によってセンサ素子から熱が奪われてセンサ素子に流れる電流が増加するのを防止できる。 As described above, in the oxygen concentration detection sensor according to the first embodiment, the self-heating oxygen sensor housed in the holding portion is replaced with 2 in the outer case made of a material having a low thermal conductivity provided with a vent hole. The structure is such that the oxygen sensor is positioned almost at the center of the internal space of the outer casing by being held by a total of four internal frames, one horizontal frame and two vertical frames. The oxygen sensor may be stored in any position as long as it is inside the outer casing, but it is particularly preferable to store it in the center. This eliminates as much physical contact as possible between the holding part of the oxygen sensor and the outer casing, and the oxygen sensor is less susceptible to temperature effects from the environment where the oxygen concentration detection sensor is installed. It is possible to prevent an increase in the current flowing through the sensor element due to the heat deprived from the sensor element by the surrounding structure.
よって、センサ素子周囲からの放熱（熱引け）を抑止してセンサ素子における酸素濃度測定の基準となる電流値の変化を回避できるので、センサ素子の設置環境・外部環境の変化によらずに測定対象とする雰囲気の酸素濃度を正確に測定することができる。 Therefore, it is possible to prevent changes in the current value that serves as a reference for measuring the oxygen concentration in the sensor element by suppressing heat dissipation (heat shrinkage) from the surroundings of the sensor element, so measurement is possible regardless of changes in the sensor element installation environment or external environment. It is possible to accurately measure the oxygen concentration of the target atmosphere.
また、酸素濃度検出センサの外装ケーシングにおいて、対向する２側面に複数の通気孔を設け、他の２側面、および上面側と底面側には通気孔を設けない構造としたので、例えば酸素濃度検出センサを土壌中に埋設してもケース内部に土壌が入り込まず、ケース内部への気流の通路を確保しながら土壌中の酸素濃度の測定が可能となる。 In addition, the outer casing of the oxygen concentration detection sensor has a structure in which a plurality of air holes are provided on two opposite side surfaces and no air holes are provided on the other two side surfaces, and the upper surface side and the bottom surface side. Even if the sensor is embedded in the soil, the soil does not enter the case, and it is possible to measure the oxygen concentration in the soil while ensuring a passage of airflow into the case.
なお、外装ケースに適する熱伝導率の低い材質として、アクリル樹脂等の具体例を挙げたがこれに限定するものではない。例えば木材や羊毛、シリコーンなど熱伝導率が１Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1未満程度の材質からなるケースであれば本発明の実施において好適である。 In addition, although specific examples, such as an acrylic resin, were given as a material with low heat conductivity suitable for an exterior case, it is not limited to this. For example, a case made of a material having a thermal conductivity of less than 1 W · m −1 · K −1 such as wood, wool, or silicone is suitable in the practice of the present invention.
＜第２の実施の形態例＞
上述した第１の実施の形態例に係る酸素濃度検出センサは、酸素センサとそれを収容する保持部を２本の水平フレームと２本の垂直フレームの計４本の内部フレームで支持する構造としたが、第２の実施の形態例に係る酸素濃度検出センサは、センサ素子周囲からの放熱（熱引け）をさらに抑えるという観点に立ち、外装ケーシングの側面および上面側から酸素センサの保持部に至るフレーム数を減らした構造を有する。
<Second Embodiment>
The oxygen concentration detection sensor according to the first embodiment described above has a structure in which an oxygen sensor and a holding portion for housing the oxygen sensor are supported by a total of four internal frames, two horizontal frames and two vertical frames. However, the oxygen concentration detection sensor according to the second embodiment is from the side surface and the upper surface side of the outer casing to the holding portion of the oxygen sensor from the viewpoint of further suppressing heat dissipation (heat shrinkage) from the sensor element periphery. It has a structure with a reduced number of frames.
具体的には、第２の実施の形態例に係る酸素濃度検出センサの実施例１として、図示を省略するが、例えば、図２、図３（ａ）等に示す構造を有する酸素濃度検出センサ１において、垂直フレームを除去し、水平フレーム１７，２７からなる水平フレームと、水平フレーム１８，２８からなる水平フレームの計２本の水平フレームで、酸素センサ５とそれを収容する保持部を支持する構造としてもよい。また、同じく図示を省略するが、実施例２として、例えば図２、図３（ａ）等に示す酸素濃度検出センサ１において、水平フレームを除去し、垂直フレーム１９，２９の計２本の垂直フレームで、酸素センサ５とそれを収容する保持部を支持する構造としてもよい。 Specifically, although not shown as Example 1 of the oxygen concentration detection sensor according to the second embodiment, for example, an oxygen concentration detection sensor having the structure shown in FIG. 2, FIG. 1, the vertical frame is removed, and the oxygen sensor 5 and the holding portion for housing the oxygen sensor 5 are supported by a total of two horizontal frames including a horizontal frame including the horizontal frames 17 and 27 and a horizontal frame including the horizontal frames 18 and 28. It is good also as a structure to do. Although not shown in the drawings, as the second embodiment, for example, in the oxygen concentration detection sensor 1 shown in FIGS. 2 and 3A, the horizontal frame is removed, and a total of two vertical frames 19 and 29 are provided. It is good also as a structure which supports the oxygen sensor 5 and the holding | maintenance part which accommodates it with a flame | frame.
また、第２の実施の形態例に係る酸素濃度検出センサの実施例３として、内部フレームの数をさらに減らした構造とすることもできる。図５は、実施例３に係る酸素濃度検出センサを、その一部を破断して内部構造を示す斜視図である。図５に示すように実施例３に係る酸素濃度検出センサ３０は、上述した第１の実施の形態例に係る酸素濃度検出センサと同様、箱型の上部外装ケース３７と下部外装ケース３９を、それらの開放面同士を突き合わせてなる立方体形状を有する。 Further, as Example 3 of the oxygen concentration detection sensor according to the second embodiment, a structure in which the number of internal frames is further reduced can be employed. FIG. 5 is a perspective view showing the internal structure of a part of the oxygen concentration detection sensor according to the third embodiment, with a part thereof broken. As shown in FIG. 5, the oxygen concentration detection sensor 30 according to Example 3 includes a box-shaped upper outer case 37 and a lower outer case 39, similar to the oxygen concentration detection sensor according to the first embodiment described above. It has a cubic shape formed by abutting these open surfaces.
酸素濃度検出センサ３０において、ホルダー２に搭載された酸素センサ５を収容する保持部３２は、下部外装ケース３９の底面３９ｅの中央から、上部・下部外装ケース３７，３９で形成された外装ケーシング３８の内部空間の中心に向かって垂直方向に延出する垂直フレーム５９のみと連結し、その垂直フレームの先端部で支持されている。これにより酸素センサ５は、保持部３２に収容された状態でケースの内部空間の中心に位置する。なお、垂直フレーム５９は、その形状が例えば棒状であり、保持部３２からの集中荷重に耐える機械的強度を有する。 In the oxygen concentration detection sensor 30, the holding portion 32 that accommodates the oxygen sensor 5 mounted on the holder 2 is an outer casing 38 formed by upper and lower outer cases 37, 39 from the center of the bottom surface 39 e of the lower outer case 39. It is connected to only the vertical frame 59 extending in the vertical direction toward the center of the inner space, and is supported at the tip of the vertical frame. As a result, the oxygen sensor 5 is located in the center of the internal space of the case while being accommodated in the holding portion 32. The vertical frame 59 has, for example, a bar shape, and has a mechanical strength that can withstand concentrated loads from the holding portion 32.
このように第２の実施の形態例に係る酸素濃度検出センサは、２本の水平フレームのみで酸素センサの保持部を支持する構造、あるいは２本の垂直フレームのみで酸素センサの保持部を支持する構造、あるいはケーシングの底部から垂直に延びる１本の内部フレームのみで酸素センサの保持部を支持する構造を有する。これにより酸素センサの保持部と物理的に接触する構造物（ここでは、内部フレーム）を可能な限り削減して、センサ素子周囲からの放熱（熱引け）をさらに抑えた酸素濃度検出センサを提供できる。 As described above, the oxygen concentration detection sensor according to the second embodiment has a structure in which the holding unit of the oxygen sensor is supported by only two horizontal frames, or the holding unit of the oxygen sensor is supported by only two vertical frames. Or a structure that supports the holding portion of the oxygen sensor with only one inner frame extending vertically from the bottom of the casing. As a result, a structure (in this case, an internal frame) that makes physical contact with the oxygen sensor holding part is reduced as much as possible to provide an oxygen concentration detection sensor that further suppresses heat dissipation from the surroundings of the sensor element. it can.
＜第３の実施の形態例＞
上述した第１の実施の形態例に係る酸素濃度検出センサ１では、酸素センサの保持部を４本の内部フレームで支持する構造とし、第２の実施の形態例に係る酸素濃度検出センサ３０では、垂直方向に延出する１本の内部フレームのみで酸素センサの保持部を支持する構造としたが、内部フレームのない構造とすることも可能である。
<Third Embodiment>
In the oxygen concentration detection sensor 1 according to the first embodiment described above, the holding portion of the oxygen sensor is supported by four internal frames, and in the oxygen concentration detection sensor 30 according to the second embodiment, Although the structure in which the holding portion of the oxygen sensor is supported by only one inner frame extending in the vertical direction, a structure without an inner frame is also possible.
図６は、本発明の第３の実施の形態例に係る酸素濃度検出センサの斜視図であり、ここでも一部を破断して内部構造を示している。図６に示す本実施の形態例に係る酸素濃度検出センサ４０は、箱型の上部外装ケース４７と下部外装ケース４９を、それらの開放面同士を突き合わせてなる立方体形状を有する。そして、これら上部・下部外装ケース４７，４９により外装ケーシング４８が構成される。 FIG. 6 is a perspective view of an oxygen concentration detection sensor according to a third embodiment of the present invention, and here also shows a partially broken internal structure. The oxygen concentration detection sensor 40 according to this embodiment shown in FIG. 6 has a cubic shape in which a box-shaped upper outer case 47 and a lower outer case 49 are abutted with each other. The upper and lower outer cases 47 and 49 constitute an outer casing 48.
酸素濃度検出センサ４０において、酸素センサ５はホルダー２に搭載され、保持部４２内に保持されている。ホルダー２を構成する基板４４は絶縁性の板状部材からなり、その両端部には、ホルダー２上の金属片３ａ，３ｂと導通する矩形の電極４ａ，４ｂが形成されている。 In the oxygen concentration detection sensor 40, the oxygen sensor 5 is mounted on the holder 2 and held in the holding portion 42. The substrate 44 constituting the holder 2 is made of an insulating plate-like member, and rectangular electrodes 4a and 4b that are electrically connected to the metal pieces 3a and 3b on the holder 2 are formed at both ends thereof.
電極４ａには、所定長の導線（電極コード）５１ａの一方端がはんだ等で接続され、その他方端は上部・下部外装ケース４７，４９の境界部に形成された孔部５３を貫通して、外装ケーシングの外部に引き出されている。同様に電極４ｂにも所定長の導線（電極コード）５１ｂの一方端がはんだ等で接続され、他方端が上部・下部外装ケース４７，４９の境界部にある孔部５４を貫通して、外装ケースの外部に引き出されている。 One end of a predetermined length of conductive wire (electrode cord) 51a is connected to the electrode 4a with solder or the like, and the other end passes through a hole 53 formed at the boundary between the upper and lower exterior cases 47 and 49. It is pulled out of the exterior casing. Similarly, one end of a predetermined length of conductive wire (electrode cord) 51b is also connected to the electrode 4b with solder or the like, and the other end passes through the hole 54 at the boundary between the upper and lower exterior cases 47 and 49, It is pulled out of the case.
そこで、上部・下部外装ケース４７，４９の孔部５３，５４を貫通させた導線５１ａと導線５１ｂそれぞれの他方端を、外装ケーシング４８から離れる方向に水平方向に引き、保持部４２を外装ケーシング４８の内部空間の中心に位置させてから、各々の導線を孔部５３，５４に係止する。このようにすることで、酸素濃度検出センサ４０において、保持部４２が内部フレームによる支持のない状態で外装ケーシング４８の対向する２側面間に懸架される。 Therefore, the other ends of the lead wires 51a and 51b penetrating the holes 53 and 54 of the upper and lower outer cases 47 and 49 are pulled in the horizontal direction away from the outer casing 48, and the holding portion 42 is pulled out of the outer casing 48. After being positioned at the center of the interior space, the respective conductors are locked in the holes 53 and 54. By doing so, in the oxygen concentration detection sensor 40, the holding portion 42 is suspended between two opposing side surfaces of the outer casing 48 without being supported by the inner frame.
なお、保持部４２を外装ケーシング４８の側壁面間に懸架する方法は、上述した導線５１ａ，５１ｂによる懸架に限定されない。例えば、保持部４２の端部に、その長手方向に延びる線材を接続し、その線材により保持部４２を懸架する構成としてもよい。これにより、懸架に伴う導線５１ａ，５１ｂの機械的な負担等を回避できる。 In addition, the method of suspending the holding | maintenance part 42 between the side wall surfaces of the exterior casing 48 is not limited to the suspension by conducting wire 51a, 51b mentioned above. For example, it is good also as a structure which connects the wire extended in the longitudinal direction to the edge part of the holding | maintenance part 42, and suspends the holding | maintenance part 42 with the wire. Thereby, the mechanical burden etc. of conducting wire 51a, 51b accompanying suspension can be avoided.
上述したように本実施の形態例に係る酸素濃度検出センサでは、酸素センサを搭載したホルダーを保持する保持部を外装ケースの内部フレームによって支持せず、ホルダーの両端に接続されるとともに外装ケーシングの対向する２側面の間に渡した導線によって保持部を懸架する構成としたことで、センサ素子に対する熱引けの発生を抑止できる。その結果、熱引けに起因していた自己発熱型のセンサ素子における電流値変化を回避して、測定雰囲気中の酸素濃度を正確に計測できる。 As described above, in the oxygen concentration detection sensor according to the present embodiment, the holding unit that holds the holder on which the oxygen sensor is mounted is not supported by the inner frame of the outer case, and is connected to both ends of the holder and By adopting a configuration in which the holding portion is suspended by the conductive wire passed between the two opposing side surfaces, it is possible to suppress the occurrence of heat shrinkage with respect to the sensor element. As a result, it is possible to accurately measure the oxygen concentration in the measurement atmosphere while avoiding a change in the current value in the self-heating type sensor element caused by the thermal contraction.
次に、上述した実施の形態例に係る酸素濃度検出センサにおける熱引けの影響を確認するための実験結果について説明する。図７は、ホルダーに固定した酸素センサ素子を用意し、その酸素センサ素子によって外装ケースのない状態で酸素濃度を測定した結果と、その酸素センサ素子を図２等に示すような内部フレームを設けた外装ケースに収納して酸素濃度を測定した結果とを対比して示している。 Next, experimental results for confirming the influence of heat shrinkage in the oxygen concentration detection sensor according to the above-described embodiment will be described. FIG. 7 shows the result of preparing an oxygen sensor element fixed to a holder, measuring the oxygen concentration with the oxygen sensor element without an outer case, and providing the oxygen sensor element with an internal frame as shown in FIG. The results are shown in comparison with the results of measuring the oxygen concentration in the outer case.
ここでは、熱引けの発生の有無を確認するため、外装ケースのない酸素センサ素子と外装ケースに入れた酸素センサ素子それぞれによって、大気中において１００秒間、酸素濃度を測定した後、それらの酸素センサ素子を金属フレームに固定した。図７に示すように、外装ケースのない酸素センサ素子は、金属フレームによる熱引けの影響を受けて、酸素濃度の表示が高濃度側へ約４％シフトした。一方、外装ケースに入れた酸素センサ素子は、金属フレームに固定しても熱引けの影響を受けずに安定した状態で大気中の酸素濃度を測定できることが判明した。 Here, in order to confirm the presence or absence of heat shrinkage, after measuring the oxygen concentration in the atmosphere for 100 seconds by each of the oxygen sensor element without the outer case and the oxygen sensor element put in the outer case, the oxygen sensors The element was fixed to a metal frame. As shown in FIG. 7, the oxygen sensor element without the outer case was affected by the heat sink due to the metal frame, and the display of the oxygen concentration shifted about 4% to the high concentration side. On the other hand, it has been found that the oxygen sensor element placed in the outer case can measure the oxygen concentration in the atmosphere in a stable state without being affected by thermal contraction even when fixed to a metal frame.
次に、本実施の形態例に係る酸素濃度検出センサを使用して酸素濃度を検出する酸素濃度検出装置の一構成例について説明する。図８に示すように酸素濃度検出装置７０は、測定対象雰囲気における酸素濃度のセンサ部として機能する酸素濃度検出センサ１と、酸素濃度計測部８１とを備える。 Next, a configuration example of an oxygen concentration detection apparatus that detects an oxygen concentration using the oxygen concentration detection sensor according to the present embodiment will be described. As shown in FIG. 8, the oxygen concentration detection device 70 includes an oxygen concentration detection sensor 1 that functions as a sensor unit for the oxygen concentration in the measurement target atmosphere, and an oxygen concentration measurement unit 81.
上述したように酸素濃度検出センサ１は、低熱伝導率の樹脂からなる外装ケース内に酸素センサ５と温度センサ１０を収容してなる。酸素濃度計測部８１に設けた電源８３により、リード線６を介して酸素センサ５に所定の電圧が印加されると、酸素センサ５には、そのセンサ周囲の酸素濃度に応じた電流Ｉが流れる。電流Ｉは電流計８４で計測され、その計測結果が電流値検出信号として制御部８５に送られる。 As described above, the oxygen concentration detection sensor 1 includes the oxygen sensor 5 and the temperature sensor 10 housed in an exterior case made of a resin having low thermal conductivity. When a predetermined voltage is applied to the oxygen sensor 5 via the lead wire 6 by the power supply 83 provided in the oxygen concentration measuring unit 81, a current I corresponding to the oxygen concentration around the sensor flows through the oxygen sensor 5. . The current I is measured by the ammeter 84 and the measurement result is sent to the control unit 85 as a current value detection signal.
一方、温度センサ１０は、図２、図３等に示すように酸素センサ５の上部近傍に位置しており、内部フレーム１９の一方端と接続する温度センサ収容部１５に収容され、温度センサ収容部１５そのものの温度を計測する。その温度計測値は、温度検出信号としてリード線１４を介して制御部８５に送られる。 On the other hand, the temperature sensor 10 is located in the vicinity of the upper portion of the oxygen sensor 5 as shown in FIGS. 2, 3, etc., and is housed in a temperature sensor housing portion 15 connected to one end of the internal frame 19. The temperature of the part 15 itself is measured. The measured temperature value is sent to the control unit 85 via the lead wire 14 as a temperature detection signal.
制御部８５は、電源投入時に酸素センサ５の周辺の温度を温度センサ１０で測定し、その温度を初期値として得ておく。そして、制御部８５は、酸素センサ５に流れた電流値を示す上記の電流値検出信号をもとに測定対象とする雰囲気の酸素濃度を測定する際、初期値とデータ測定時における温度計測値とに基づいて酸素濃度測定値を補正する。 The controller 85 measures the temperature around the oxygen sensor 5 with the temperature sensor 10 when the power is turned on, and obtains the temperature as an initial value. Then, when the control unit 85 measures the oxygen concentration of the atmosphere to be measured based on the current value detection signal indicating the current value flowing through the oxygen sensor 5, the initial value and the temperature measurement value at the time of data measurement are measured. Based on the above, the measured oxygen concentration value is corrected.
すなわち、上述した第１および第２の実施の形態例に係る酸素濃度検出センサでは、酸素センサの保持部を支持する内部フレームの本数を最小に抑えているので、発熱型のセンサ素子から熱が奪われにくい構造となっている。しかし、センサ素子からの熱引けを完全に抑止することは難しく、フレーム構造等に起因する熱引けにより初期値から変化が発生した場合には、その熱が温度センサ収容部１５に伝導し、温度センサ収容部１５そのものの温度が異なることが想定される。 That is, in the oxygen concentration detection sensor according to the first and second embodiments described above, the number of internal frames that support the holding portion of the oxygen sensor is minimized, so that heat is generated from the heat-generating sensor element. It has a structure that is difficult to take away. However, it is difficult to completely suppress the thermal contraction from the sensor element, and when a change occurs from the initial value due to the thermal contraction caused by the frame structure or the like, the heat is conducted to the temperature sensor accommodating portion 15 and the temperature It is assumed that the temperature of the sensor housing 15 itself is different.
そこで制御部８５は、温度センサ１０による温度計測値が初期値と異なる場合、酸素濃度検出センサ１の内部フレームによって、その温度差に相当する熱が酸素センサ５のセンサ素子から奪われ、酸素濃度測定の基準となる電流値が変化したと判断する。そして制御部８５は、高濃度側にシフトした酸素濃度を真の濃度値に戻すための演算を行い、その温度差に相当する分だけ酸素濃度を下げる補正をして測定誤差を低減する。このようにして得られた酸素濃度値は、表示部８７に数値として可視表示される。 Therefore, when the temperature measurement value by the temperature sensor 10 is different from the initial value, the control unit 85 takes heat corresponding to the temperature difference from the sensor element of the oxygen sensor 5 by the internal frame of the oxygen concentration detection sensor 1, and the oxygen concentration It is determined that the current value used as a measurement reference has changed. Then, the control unit 85 performs a calculation for returning the oxygen concentration shifted to the high concentration side to a true concentration value, and corrects the oxygen concentration by an amount corresponding to the temperature difference to reduce the measurement error. The oxygen concentration value thus obtained is visually displayed as a numerical value on the display unit 87.
本発明は上記の実施の形態例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記第１および第２の実施の形態例に係る酸素濃度検出センサでは、酸素センサ５をホルダー２に搭載しているが、ホルダー２による熱引けを考慮してホルダー２を省略した構成としてもよい。また、上記各実施の形態例に係る酸素濃度検出センサの外装ケーシングの形状は立方体形状に限定されず、例えば球形、三角柱等であってもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, in the oxygen concentration detection sensors according to the first and second embodiments described above, the oxygen sensor 5 is mounted on the holder 2, but the holder 2 is omitted in consideration of heat sinking by the holder 2. Also good. Further, the shape of the outer casing of the oxygen concentration detection sensor according to each of the above embodiments is not limited to a cubic shape, and may be, for example, a spherical shape or a triangular prism.
さらに、上記第３の実施の形態例に係る酸素濃度検出センサにおいて、ホルダー２に搭載された酸素センサ５を保持部４２で保持した状態で懸架しているが、保持部４２を用いない状態で懸架してもよい。より具体的には、酸素センサを構成するガラス管の内部に酸素センサ素子を収容し、そのガラス管の両端それぞれに接続した導線によってガラス管を外装ケーシングの壁面間に懸架してもよい。あるいは、酸素センサ素子をガラス管に収容せずに、そのセンサ素子の両端それぞれに導線を接続して、その導線によって酸素センサ素子そのものを外装ケーシングの壁面間に懸架する構成としてもよい。こうすることで、保持部による熱引けを無視でき、温度センサによる温度計測も不要となり、対象とする雰囲気の酸素濃度をより正確に測定できる。 Furthermore, in the oxygen concentration detection sensor according to the third embodiment, the oxygen sensor 5 mounted on the holder 2 is suspended while being held by the holding portion 42, but without using the holding portion 42. You may suspend it. More specifically, the oxygen sensor element may be housed in a glass tube constituting the oxygen sensor, and the glass tube may be suspended between the wall surfaces of the outer casing by conducting wires connected to both ends of the glass tube. Or it is good also as a structure which does not accommodate an oxygen sensor element in a glass tube, connects a conducting wire to each both ends of the sensor element, and suspends the oxygen sensor element itself between the wall surfaces of an exterior casing with the conducting wire. By so doing, heat shrinkage due to the holding portion can be ignored, temperature measurement using a temperature sensor is not required, and the oxygen concentration of the target atmosphere can be measured more accurately.
また、さらなる変形例として、図９（ａ）に示す酸素濃度検出センサ９０のように、酸素センサ素子Ｃに接続された導線９６を外装ケーシング９７の上面９３の中央部に設けた孔部９１を貫通させ、酸素センサ素子Ｃを外装ケーシング９７の上面９３から垂直下方に吊るして、外装ケーシング９７の内部空間の中心部に位置させるようにしてもよい。 Further, as a further modification, a hole 91 in which a conductive wire 96 connected to the oxygen sensor element C is provided in the central portion of the upper surface 93 of the outer casing 97 as in the oxygen concentration detection sensor 90 shown in FIG. The oxygen sensor element C may be hung vertically downward from the upper surface 93 of the outer casing 97 so as to be positioned at the center of the inner space of the outer casing 97.
図９（ｂ）は、酸素センサ素子Ｃをより詳細に示しており、ここでは、酸素センサ素子９５の両端部に、例えば銀（Ａｇ）ペーストからなる電極９５ａ，９５ｂを形成し、それらの電極に一対の導線９６の端部を接続している。また、図９（ｃ）に示す例では、Ｕ字状に曲げた酸素センサ素子９９の両端部に電極９９ａ，９９ｂを形成して、それらの電極に一対の導線９６の端部を接続している。 FIG. 9B shows the oxygen sensor element C in more detail. Here, electrodes 95a and 95b made of, for example, silver (Ag) paste are formed at both ends of the oxygen sensor element 95, and these electrodes are formed. The end portions of the pair of conductive wires 96 are connected to each other. In the example shown in FIG. 9C, electrodes 99a and 99b are formed at both ends of the oxygen sensor element 99 bent into a U-shape, and the ends of a pair of conductors 96 are connected to these electrodes. Yes.
図９に示す変形例は、上述した実施の形態例に係る酸素濃度検出センサとは異なり、酸素濃度検出センサ９０に内部フレームのみならず、酸素センサを保持する保持部も設けない構成としたので、それらによる熱引けを想定する必要がない。よって、酸素センサ素子が測定対象とする気体に直接、晒されるので、その雰囲気の酸素濃度をより正確に測定できる。 9 differs from the oxygen concentration detection sensor according to the above-described embodiment in that the oxygen concentration detection sensor 90 is not provided with a holding portion for holding the oxygen sensor as well as the internal frame. It is not necessary to assume the heat sink by them. Therefore, since the oxygen sensor element is directly exposed to the gas to be measured, the oxygen concentration in the atmosphere can be measured more accurately.
１，３０，４０，９０ 酸素濃度検出センサ
２ ホルダー
３ａ，３ｂ 金属片
４ａ，４ｂ 電極
５ 酸素センサ
７，３７，４７ 上部外装ケース
８，３８，４８，９７ 外装ケーシング
９，３９，４９ 下部外装ケース
１０ 温度センサ
１１ａ，１１ｂ，１３ａ，１３ｂ，２５ａ，２５ｂ 通気孔
１２ 上部保持部
１４ 被覆電線（リード線）
１５ 温度センサ収容部
１７，１８，２７，２８ 水平フレーム
１９，２９，５９ 垂直フレーム
２０，９５，９９ 酸素センサ素子
２１ａ，２１ｂ 導電キャップ
２２ 下部保持部
２３ ガラス管
４２ 保持部
５１ａ，５１ｂ 導線（電極コード）
５３，５４ 孔部
７０ 酸素濃度検出装置
８１ 酸素濃度計測部
８３ 電源
８４ 電流計
８５ 制御部
1, 30, 40, 90 Oxygen concentration detection sensor 2 Holder 3a, 3b Metal piece 4a, 4b Electrode 5 Oxygen sensor 7, 37, 47 Upper exterior case 8, 38, 48, 97 Exterior casing 9, 39, 49 Lower exterior case 10 Temperature Sensors 11a, 11b, 13a, 13b, 25a, 25b Ventilation Hole 12 Upper Holding Part 14 Covered Electric Wire (Lead Wire)
15 Temperature sensor housing part 17, 18, 27, 28 Horizontal frame 19, 29, 59 Vertical frame 20, 95, 99 Oxygen sensor element 21a, 21b Conductive cap 22 Lower holding part 23 Glass tube 42 Holding part 51a, 51b Conductor (electrode) code)
53, 54 Hole 70 Oxygen Concentration Detector 81 Oxygen Concentration Measurement Unit 83 Power Supply 84 Ammeter 85 Control Unit
Claims (6)
前記酸素センサ素子の近傍に配置された感温素子と、
前記酸素センサ素子より導出され外部電源に接続された一対のリード線と、
前記酸素センサ素子と前記感温素子を収容する外装ケーシングと、
を備え、
前記酸素センサ素子は前記外装ケーシングの対向する壁面間に懸架され、該外装ケーシングの内部空間に位置することを特徴とする酸素センサ。 An oxygen sensor element made of an oxide superconductor containing a rare earth element, and housed in a glass tube having air holes at both ends;
A temperature sensing element disposed in the vicinity of the oxygen sensor element;
A pair of lead wires derived from the oxygen sensor element and connected to an external power source;
An outer casing that houses the oxygen sensor element and the temperature sensing element;
With
2. The oxygen sensor according to claim 1, wherein the oxygen sensor element is suspended between opposing wall surfaces of the outer casing and is located in an internal space of the outer casing.
前記酸素センサ素子の近傍に配置された感温素子と、
前記酸素センサ素子より導出され外部電源に接続された一対のリード線と、
前記酸素センサ素子と前記感温素子を収容する外装ケーシングと、
を備え、
前記酸素センサ素子は前記外装ケーシング内部の中心に向けて突出した少なくとも１本のフレーム部材で保持され、該外装ケーシングの内部空間に位置することを特徴とする酸素センサ。 An oxygen sensor element made of an oxide superconductor containing a rare earth element, and housed in a glass tube having air holes at both ends;
A temperature sensing element disposed in the vicinity of the oxygen sensor element;
A pair of lead wires derived from the oxygen sensor element and connected to an external power source;
An outer casing that houses the oxygen sensor element and the temperature sensing element;
With
The oxygen sensor is characterized in that the oxygen sensor element is held by at least one frame member protruding toward the center inside the outer casing, and is located in the inner space of the outer casing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016142842A JP6732579B2 (en) | 2016-07-20 | 2016-07-20 | Oxygen sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016142842A JP6732579B2 (en) | 2016-07-20 | 2016-07-20 | Oxygen sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018013403A true JP2018013403A (en) | 2018-01-25 |
| JP6732579B2 JP6732579B2 (en) | 2020-07-29 |
Family
ID=61020093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016142842A Active JP6732579B2 (en) | 2016-07-20 | 2016-07-20 | Oxygen sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6732579B2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019151358A1 (en) * | 2018-01-31 | 2019-08-08 | Koa株式会社 | Oxygen sensor element |
| JP2019132843A (en) * | 2018-01-31 | 2019-08-08 | Koa株式会社 | Oxygen sensor element |
| JP2019132741A (en) * | 2018-01-31 | 2019-08-08 | Koa株式会社 | Oxygen sensor element |
| WO2019156107A1 (en) * | 2018-02-09 | 2019-08-15 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | Refrigerant detection device and air conditioner |
| DE112019005360T5 (en) | 2018-11-29 | 2021-07-08 | Koa Corporation | GAS SENSOR AND MANUFACTURING METHOD FOR IT |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS581155U (en) * | 1981-06-26 | 1983-01-06 | 松下電工株式会社 | gas detection element |
| JPS6341732A (en) * | 1986-08-08 | 1988-02-23 | Sharp Corp | Microwave oven |
| JPH1073549A (en) * | 1996-08-30 | 1998-03-17 | Tokyo Gas Co Ltd | Self-heating type oxygen sensor |
| JPH11142358A (en) * | 1997-11-10 | 1999-05-28 | Tokyo Gas Co Ltd | Self-heating type oxygen sensor and its manufacture |
| JP2000055857A (en) * | 1998-08-03 | 2000-02-25 | Tokyo Gas Co Ltd | Oxygen sensor element |
| JP2002539442A (en) * | 1999-03-17 | 2002-11-19 | テー・エー・エム！テクニシェ・エントビクルンゲン・ウント・メニジメント・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | Sensor and detection method for gas and smoke contained in air |
| JP2007085816A (en) * | 2005-09-21 | 2007-04-05 | Nagaoka Univ Of Technology | Oxygen sensor |
-
2016
- 2016-07-20 JP JP2016142842A patent/JP6732579B2/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS581155U (en) * | 1981-06-26 | 1983-01-06 | 松下電工株式会社 | gas detection element |
| JPS6341732A (en) * | 1986-08-08 | 1988-02-23 | Sharp Corp | Microwave oven |
| JPH1073549A (en) * | 1996-08-30 | 1998-03-17 | Tokyo Gas Co Ltd | Self-heating type oxygen sensor |
| JPH11142358A (en) * | 1997-11-10 | 1999-05-28 | Tokyo Gas Co Ltd | Self-heating type oxygen sensor and its manufacture |
| JP2000055857A (en) * | 1998-08-03 | 2000-02-25 | Tokyo Gas Co Ltd | Oxygen sensor element |
| JP2002539442A (en) * | 1999-03-17 | 2002-11-19 | テー・エー・エム！テクニシェ・エントビクルンゲン・ウント・メニジメント・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | Sensor and detection method for gas and smoke contained in air |
| JP2007085816A (en) * | 2005-09-21 | 2007-04-05 | Nagaoka Univ Of Technology | Oxygen sensor |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019151358A1 (en) * | 2018-01-31 | 2019-08-08 | Koa株式会社 | Oxygen sensor element |
| JP2019132843A (en) * | 2018-01-31 | 2019-08-08 | Koa株式会社 | Oxygen sensor element |
| JP2019132741A (en) * | 2018-01-31 | 2019-08-08 | Koa株式会社 | Oxygen sensor element |
| JP2019174440A (en) * | 2018-01-31 | 2019-10-10 | Koa株式会社 | Oxygen sensor element |
| CN111670360A (en) * | 2018-01-31 | 2020-09-15 | 兴亚株式会社 | Oxygen sensor element |
| JP7085714B2 (en) | 2018-01-31 | 2022-06-17 | Koa株式会社 | Oxygen sensor element |
| JP7290215B2 (en) | 2018-01-31 | 2023-06-13 | Koa株式会社 | oxygen sensor element |
| WO2019156107A1 (en) * | 2018-02-09 | 2019-08-15 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | Refrigerant detection device and air conditioner |
| JP2019138556A (en) * | 2018-02-09 | 2019-08-22 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | Refrigerant detection device and air conditioner |
| JP7332273B2 (en) | 2018-02-09 | 2023-08-23 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | air conditioner |
| DE112019005360T5 (en) | 2018-11-29 | 2021-07-08 | Koa Corporation | GAS SENSOR AND MANUFACTURING METHOD FOR IT |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6732579B2 (en) | 2020-07-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6732579B2 (en) | Oxygen sensor | |
| US3546086A (en) | Device for oxygen measurement | |
| US8377276B2 (en) | High temperature and high pressure reference electrode and method to eliminate the formation of gas bubbles in liquid-filled tubes | |
| JPS6122260B2 (en) | ||
| JP4316007B2 (en) | Pirani vacuum gauge | |
| JP4801099B2 (en) | Method and apparatus for providing an electrochemical sensor operable at high temperatures | |
| TW305023B (en) | ||
| US20090139876A1 (en) | Apparatus and Method for Measuring Hydrogen Concentration | |
| JP6725142B2 (en) | Sensor probe and method of using the same | |
| WO2015083298A1 (en) | Water level sensor | |
| JP4783095B2 (en) | Hydrogen gas detection element and hydrogen gas detection device | |
| US8287705B2 (en) | Temperature compensation for ion-selective electrodes | |
| WO2017046427A1 (en) | Sensor for monitoring corrosion by means of measurements of electrochemical impedance and noise and of resistance to polarisation and use of same | |
| US20120006097A1 (en) | Method and apparatus for monitoring gas concentration | |
| KR101666572B1 (en) | Hot sensor package | |
| JP2004170421A (en) | Zircalloy tipped ecp sensor electrode | |
| JP6663799B2 (en) | Liquid level sensor | |
| JP6029301B2 (en) | Hydrogen concentration measuring instrument and control system | |
| KR101928478B1 (en) | Electrochemical gas sensor having flexible curved electrode | |
| JP2020046366A (en) | Oxygen sensor device | |
| JP2002267628A (en) | Electrochemical measuring method and instrument therefor | |
| CN109997035B (en) | Exhaust method of oxygen sensor | |
| JP3161803B2 (en) | Differential scanning calorimeter | |
| RU17987U1 (en) | HYDROGEN ANALYZER IN GAS MIXTURES | |
| CN111183356B (en) | Systems and methods for improved baseline stability for electrochemical sensors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190607 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200421 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200609 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200708 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6732579 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |