JP2021167779A - 固体電解質センサ - Google Patents

Abstract

【課題】固体電解質のセンサ素子が強固かつ安定的にホルダに支持されている固体電解質センサを提供する。【解決手段】筒部２１を有するホルダ２０に固体電解質のセンサ素子１０が固定されることにより、第一空間Ｓ１と第二空間Ｓ２とが区画されている固体電解質センサの構成を、センサ素子が有底筒状の素子本体１１と、素子本体の開端から外方に張り出しているフランジ部１５を有しており、筒部の内部空間に素子本体を位置させた状態で、フランジ部が第一のＯリング３１を介して筒部の端面に圧接されている構成とする。【選択図】図２

Description

本発明は、固体電解質をセンサ素子としてガス濃度を検出する固体電解質センサに関するものである。

固体電解質（イオン電導性セラミックス）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検出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。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検出対象のガスの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。二つの空間のうち、第一の空間において検出対象ガスの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センサ素子の温度から、第二の空間におけるガス濃度を知ることができる。或いは、第一の空間のガス濃度を一定とした状態で、第二の空間におけるガス濃度を変化させて起電力を測定し、予めガス濃度と起電力との相関関係を調べておくことにより、ガス濃度が未知の場合の起電力の測定値から、第二の空間のガス濃度を知ることができる。

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区画されている必要がある。従来の固体電解質センサでは、筒状の支持部材（以下、「ホルダ」と称する）の一端にセンサ素子を固定し、ホルダとセンサ素子との全体を有底筒状とすることにより、二つの空間を区画している（例えば、特許文献１参照）。また、筒状のホルダの内周面にセンサ素子を固定することによっても、二つの空間を区画することができる。ホルダにセンサ素子を固定する方法としては、従来、軟化させたガラスでセンサ素子をホルダに接着してからガラスを冷却によって硬化させることにより封止層を形成する方法（例えば、特許文献２参照）、或いは、ゴム系の接着剤でセンサ素子をホルダに接着してから接着剤を経時的変化で硬化させることにより封止層を形成する方法が用いられてきた。このような封止層は、作業性よく形成できると共に、狭小な空間であっても形成し易い利点を有している。

しかしながら、このように接着によって形成された封止層は、強度が高いとは言えない。そのため、例えば、ガス濃度を検出したい被測定雰囲気が減圧されていると、センサ素子に対して被測定雰囲気に引き込まれるような力が作用し、センサ素子がホルダに対してずれることによって、封止層による封止が不完全となったり、封止層に亀裂が生じたりするおそれがあった。センサ素子とホルダとの間にごく僅かでも空隙が存在すると、二つの空間のガスが混合してしまい、正確な測定ができない。特に、二つの空間で検出対象ガスの濃度差が大きい場合は、ガスの混合による検出結果への影響が大きい。また、検出対象ガスの分子のサイズが小さいと、空隙のサイズが極めて小さい場合であっても通過し易く、ガスの混合による検出結果への影響が大きい。

特開２０１１−１７４８３２号公報 特開２０１８−０８４４８３号公報

そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、固体電解質のセンサ素子が強固かつ安定的にホルダに支持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。

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、
「筒部を有するホルダに固体電解質のセンサ素子が固定されることにより二つの空間が区画されている固体電解質センサであって、
前記センサ素子は、有底筒状の素子本体と、該素子本体の開端から外方に張り出しているフランジ部とを有しており、
前記筒部の内部空間に前記素子本体を位置させた状態で、前記フランジ部が第一のＯリングを介して前記筒部の端面に圧接されている」ものである。

本構成では、センサ素子がフランジ部を有しており、このフランジ部がホルダの筒部の端面に圧接されることにより、二つの空間が区画されている。つまり、有底筒状の素子本体の内部空間と、素子本体の外部空間であってホルダとの間の空間（及び、これに連通する空間）との二つの空間である。そして、センサ素子のフランジ部とホルダの筒部の端面との間には、Ｏリング（第一のＯリング）が介在させてあり、Ｏリングがフランジ部及びホルダの筒部の端面の双方に密着していることにより、二つの空間は気密に区画されている。

そして、センサ素子のフランジ部がホルダの筒部の端面に重ね合わされているため、有底筒状の素子本体の外部空間が被測定雰囲気であって減圧されており、センサ素子に対して被測定雰囲気に引き込むような力が作用しても、フランジ部が筒部と干渉することにより引き込まれることはなく、センサ素子がホルダに対してずれることがない。従って、センサ素が、強固かつ安定的にホルダに支持されている状態が継続する。

本発明にかかる固体電解質センサは、上記構成に加え、
「前記フランジ部に重ねられた圧接板が前記筒部の端面に固定されることによって、前記フランジ部は前記筒部の端面に圧接されており、
前記圧接板と前記フランジ部の間には、第二のＯリングが介在している」ものとすることができる。

本構成では、センサ素子のフランジ部に重ねられた圧接板によって、フランジ部がホルダの筒部の端面に圧接されている。そして、圧接板とフランジ部との間には、Ｏリング（第二のＯリング）を介在させている。これにより、圧接板によってフランジ部が押圧される力の一部がＯリングに吸収されるため、脆性材料である固体電解質で形成されたセンサ素子に、押圧力によって割れや亀裂が生じるおそれを低減することができる。

以上のように、本発明によれば、固体電解質のセンサ素子が強固かつ安定的にホルダに支持されている固体電解質センサを、提供することができる。

本発明の一実施形態である固体電解質センサにおけるセンサ素子とホルダの分解斜視図である。 （ａ）ホルダに対するセンサ素子の固定を説明する分解断面図であり、（ｂ）センサ素子がホルダに固定された状態の縦断面図である。 センサ素子が固定されているホルダに対するガス導入管の固定を説明する分解斜視図である。 ヘッド部に対するホルダ、ガス導入管、及び端子台の接続を説明する分解斜視図である。 （ａ）ヘッド部を図４とは異なる方向から見た斜視図、（ｂ）ガス導入管と一体化させる継手の一部を図４とは異なる方向から見た斜視図、（ｃ）図４の端子台を分解した斜視図、及び、（ｄ）端子台を図４とは異なる方向から見た斜視図である。 固体電解質センサを中央で切断した縦断面図である。

以下、本発明の具体的な実施形態である固体電解質センサ１について、図面を用いて説明する。固体電解質センサ１は、センサ素子１０、ホルダ２０、ガス導入管４０、ヘッド部５０、及び、端子台７０を主な構成とする。

ホルダ２０は、ステンレス鋼などの金属製であり、円筒状の筒部２１と、筒部２１の一端を閉塞する底部２２と、筒部２１の他端から外方に張り出したフランジ部２５とを備えている。筒部２１における底部２２の近傍と底部２２には、複数の通気孔２４が貫設されている。なお、通気孔２４を設ける代わりに、底部のないホルダ（フランジ部２５付きの筒部２１からなるホルダ）とすることもできる。

センサ素子１０は、有底筒状の素子本体１１と、素子本体１１の開口縁から外方に張り出したフランジ部１５とが、固体電解質によって一体形成された形状である。素子本体１１の外径はホルダ２０の筒部２１の内径より小さく、センサ素子１０のフランジ部１５の外径はホルダ２０の筒部２１の内径より大きい。そのため、ホルダ２０の筒部２１の内部空間に素子本体１１を挿入した状態で、ホルダ２０の筒部２１におけるフランジ部２５側の端面（以下、「開端面」と称する）に、センサ素子１０のフランジ部１５を当接させることができる。

センサ素子１０のフランジ部１５とホルダ２０の開端面との間には、第一のＯリング３１を介在させている。第一のＯリング３１は、内径が素子本体１１の外径より大きい。なお、ホルダ２０の開端面には、第一のＯリング３１を嵌め込むことができる第一凹部２５ｒが形成されている。

本実施形態では、第一のＯリング３１と同一のサイズの第二のＯリング３２を使用し、第一のＯリング３１と第二のＯリング３２とでセンサ素子１０のフランジ部１５を挟み込んでいる。更に、第二のＯリング３２には、円盤状の圧接板３５を当接させている。圧接板３５の外径は、Ｏリング３１，３２の外径及びセンサ素子１０のフランジ部１５の外径より大きく、中央に素子本体１１の内径と同程度の大きさの孔部３５ｈが貫設されている。また、圧接板３５において第二のＯリング３２と当接させる面には、第二のＯリング３２を嵌め込むことができ、深さが第二のＯリングの厚さより小さい第二凹部３５ｒが形成されている。更に、圧接板３５には、小型のボルト３７を通すための複数の小孔３５ｐが貫設されている。一方、ホルダ２０のフランジ２５部には、複数の小孔３５ｐに対応する位置関係で、ボルト３７の雄ネジと螺合するネジ溝２７が形成されている。

上記構成により、第二のＯリング３２に圧接板３５を当接し、圧接板３５の小孔３５ｐに通したボルト３７を、ホルダ２０のフランジ部２５のネジ溝２７に留め付けることにより、第一のＯリング３１と第二のＯリング３２とで挟み込まれたセンサ素子１０のフランジ部１５が、圧接板３５によってホルダ２０の開端面に圧接される。これにより、有底筒状のセンサ素子１０の内部空間である第一空間Ｓ１と、外部空間である第二空間Ｓ２とが区画される。センサ素子１０のフランジ部１５は第一のＯリング３１を介してホルダ２０の開端面に密着しているため、第一空間Ｓ１と第二空間Ｓ２とが気密に区画されている。ここで、第一のＯリング３１として、ガスバリア性が高く耐熱性に優れるフッ素系ゴムのＯリングを使用することにより、高温下で使用される固体電解質センサ１において、第一空間Ｓ１と第二空間Ｓ２とを極めて気密性高く区画することができる。

センサ素子１０のフランジ部１５と圧接板３５との間には、第二のＯリング３２が介在させてあるため、脆性材料であるセンサ素子１０のフランジ部１５に圧接板３５から作用する応力の一部を、第二のＯリング３２に吸収させることができ、フランジ部１５の割れや亀裂の発生を抑制しつつ、フランジ部１５をホルダ２０の開端面に十分に圧接することができる。

なお、図示は省略しているが、センサ素子１０において第一空間Ｓ１に接している表面に第一電極が設けられると共に、第二空間Ｓ２に接している表面に第二電極が設けられ、第一電極と第二電極との間に生じる起電力が測定される。

第一空間Ｓ１と第二空間Ｓ２のうち、第一空間Ｓ１が検出対象のガスの濃度が既知である基準ガスが導入される空間であり、第二空間Ｓ２がガス濃度を測定する被測定雰囲気と通気孔２４を介して連通させる空間である。そのため、固体電解質センサ１は、上記のようにセンサ素子１０が固定されているホルダ２０において、フランジ部２５より底部２２側の部分が、被測定雰囲気である工業炉の内部空間に挿入された状態で使用される。ホルダ２０の筒部２１には、工業炉の炉壁にホルダ２０を固定するための部材を更に設けることができる。

本実施形態の固体電解質センサ１では、センサ素子１０がフランジ部１５を備えており、素子本体１１をホルダ２０の内部空間に位置させた状態でフランジ部１５をホルダ２０の開端面に当接させている。そのため、仮に、被測定空間である第二空間Ｓ２が減圧されており、素子本体１１に対して第二空間Ｓ２に引き込むような力が作用しても、センサ素子１０がホルダ２０に対してずれることがなく、センサ素子１０がホルダ２０に強固かつ安定的に支持された状態が継続する。

第一空間Ｓ１には、基準ガスを導入するためのガス導入管４０が挿入される。ガス導入管４０は、ステンレス鋼などの金属製の円筒であり、ホルダ２０の筒部２１の内部空間に挿入できる径の小径部４１と、系外から固体電解質センサ１まで基準ガスを供給する一般的な配管と径を対応させた大径部４２と、小径部４１と大径部４２とを接続している継手４３とを有している。

継手４３は食い込み型継手であり、詳細な図示は省略しているが、二つの雄ネジ部が相反する方向に突出しており、それぞれの雄ネジ部を軸方向に貫通している孔部が連通している継手本体と、それぞれの雄ネジ部と螺合する雌ネジ部と、それぞれの雄ネジ部に雌ネジ部を締め込むことにより雄ネジ部の孔部に押し込まれる環状部とを有している。継手４３では二つの雄ネジ部の孔部の径は異なっており、一方の径は小径部４１の外径より僅かに大きく、他方の径は大径部４２の外径より僅かに大きい。そして、一方の雄ネジ部の孔部に小径部４１を挿入する一方で他方の雄ネジ部の孔部に大径部４２を挿入した状態で、それぞれの雄ネジ部に雌ネジ部を締め込むことにより、それぞれの環状部が縮径するように塑性変形して孔部に押し込まれ、小径部４１及び大径部４２の外周面にそれぞれ食い込む。これにより、小径部４１と大径部４２とが、継手４３を介して気密に接続される。

なお、ガス導入管４０は、小径部４１及び大径部４２の少なくとも一方を、アルミナ、ジルコニア等のセラミックス製の管とすることができる。この場合、継手４３の環状部はセラミックス製の管の外周面に食い込むことはないが、塑性変形により外周面に沿って広がり外周面に密着する。

小径部４１の途中には、小径部４１の外径より大径のストッパ４６が固着されている。そして、ストッパ４６より継手４３側で、小径部４１に圧縮コイルバネ４７が挿通されている。圧縮コイルバネ４７の径はストッパ４６より小径である。更に、圧縮コイルバネ４７より継手４３側で、固定板４５が小径部４１に挿通されている。固定板４５は圧接板３５より大径の円盤状で、中央に孔部４５ｈが貫設されており、この孔部４５ｈに小径部４１を挿通させている。この孔部４５ｈは圧縮コイルバネ４７より小径である。つまり、小径部４１において、ストッパ４６より大径部４２に接続される端部側に、圧縮コイルバネ４７と固定板４５の孔部４５ｈを通した状態で、小径部４１は継手４３によって大径部４２に接続されている。

固定板４５には、複数の小孔４５ｐが貫設されている。一方、ホルダ２０のフランジ部２５には、複数の小孔４５ｐと対応させた位置関係で、複数の雄ネジ軸２８が配置されている。雄ネジ軸２８の外径は小孔４５ｐの径より小さく、雄ネジ軸２８はフランジ部２５に対して直角に、すなわち、ホルダ２０の筒部２１の軸方向と平行に延びている。このような構成により、固定板４５の小孔４５ｐにそれぞれ雄ネジ軸２８を通し、ナット４８で留め付けることにより、ガス導入管４０がホルダ２０に固定される。この際、固定板４５とストッパ４６との間で、圧縮コイルバネ４７が少し圧縮されている状態とする。これにより、圧縮コイルバネ４７からガス導入管４０に対して、ホルダ２０の底部２２に向かって付勢する力が作用するため、小径部４１の開端を、ホルダ２０に挿入されている有底筒状の素子本体１１の底部に押し付けるように、当接させることができる。

ヘッド部５０は、ステンレス鋼などの金属製であり、ホルダ２０の筒部２１よりかなり大径の筒状部５０ａと、筒状部５０ａの側面に接続された二つの枝管とが一体化された構成である。二つの枝管のうち一方は、端子台７０が接続される端子台接続管５０ｂである。二つの枝管のうち他方は、小径のガス排出管５０ｃである。ガス導入管４０においてホルダ２０のフランジ部２５から露出している部分は、ヘッド部５０の筒状部５０ａの一方の開口である第一開口部５１ｈから挿入され、筒状部５０ａの内部空間を貫通した上で、筒状部５０ａの他方の開口である第二開口部５２ｈからヘッド部５０の外部空間に引き出されている。

第一開口部５１ｈ及び第二開口部５２ｈの開口縁からは、それぞれフランジ部５１，５２が外方へ張り出している。また、端子接続管５０ｂの開口である第三開口部５３ｈの開口縁からも、同じくフランジ部５３が外方に張り出している。

ヘッド部５０のフランジ部５１は、Ｏリング８１ｒを介してホルダ２０のフランジ部２５に当接させている。具体的には、金属製のインナーリング８１ｉの外周にＯリング８１ｒが装着された継手８１が使用されている。ホルダ２０のフランジ部２５には、インナーリング８１ｉが嵌め込まれる円形溝２６が形成されている。一方、第一開口部５１ｈの径は、インナーリング８１ｉの外径より大きくＯリング８１ｒの外径より小さい。従って、インナーリング８１ｉを円形溝２６に嵌め込むことによって継手８１をホルダ２０のフランジ部２５に支持させた状態で、フランジ部２５にヘッド部５０のフランジ部５１を重ね合わせることにより、Ｏリング８１ｒを介してフランジ部２５とフランジ部５１とが密着する。そして、重ね合わされた状態のフランジ部２５，５１をクランプ（図示を省略）で挟持すれば、ホルダ２０とヘッド部５０とが気密に接続される。

ヘッド部５０のフランジ部５２には、ガス導入管４０と一体化させている継手６０が、Ｏリング８２ｒを介して取り付けられている。具体的には、継手６０はステンレス鋼などの金属製であり、ガス導入管４０の大径部４２が挿通される筒状であって一端に雄ネジが形成されている筒部６１と、筒部６１の他端から外方に張り出しているフランジ部６５と、筒部６１の雄ネジと螺合する雌ネジを有すると共に大径部４２が挿通される大きさの孔部６２ｈが貫設されているナット部６２と、を備えている。

ガス導入管４０は、その大径部４２を継手６０の筒部６１及びナット部６２に挿通した上で、筒部６１の雄ネジにナット部６２の雌ネジを締め付けることにより、継手６０と一体化されている。その際、筒部６１の両端において、大径部４２の外周面との間にそれぞれＯリング６７，６８を嵌め込むことにより、ガス導入管４０と継手６０とが気密に一体化されている。

一方、ヘッド部５０の第二開口部５２ｈの開口縁には、フランジ部５２の面より突出するように管状部５２ｉが形成されており、この管状部５２ｉの外周にＯリング８２ｒが装着されている。継手６０のフランジ部６５は、筒部６１が延びている方とは反対側の面において、外周に沿って平らな管状平坦部６５ｆを有しており、管状平坦部６５ｆより内側は凹んでいる。管状平坦部６５ｆの内径は管状部５２ｉの外径より大きく、Ｏリング８２ｒの外径より小さい。

このような構成により、管状部５２ｉにＯリング８２ｒが装着された状態で、ガス導入管４０と一体化されている継手６０のフランジ部６５をヘッド部５０のフランジ部５２に重ね合わせると、フランジ部６５の管状平坦部６５ｆとフランジ部５２とがＯリング８２ｒを介して密着する。そして、重ね合わされた状態のフランジ部６５，５２をクランプ（図示を省略）で挟持すれば、ガス導入管４０と一体化された継手６０とヘッド部５０とが気密に接続される。

ヘッド部５０のフランジ部５３には、Ｏリング８３ｒを介して端子台７０が取り付けられている。具体的には、金属製のインナーリング８３ｉの外周にＯリング８３ｒが装着された継手８３が使用されている。端子台７０は、複数のピン７０ｐが保持されている端子台本体７１と、端子台本体７１から外方に張り出しているフランジ部７５とを有している。フランジ部７５の片面には、インナーリング８３ｉが嵌め込まれる円形溝７６が形成されている。一方、第三開口部５３ｈの径は、インナーリング８３ｉの外径より大きくＯリング８３ｒの外径より小さい。従って、インナーリング８３ｉを円形溝７６に嵌め込むことにより継手８３を端子台７０のフランジ部７５に支持させた状態で、フランジ部７５にヘッド部５０のフランジ部５３を重ね合わせることにより、Ｏリング８３ｒを介してフランジ部７５とフランジ部５３とが密着する。そして、重ね合わされた状態のフランジ部７５，５３をクランプ（図示を省略）で挟持すれば、端子台７０とヘッド部５０とが気密に接続される。

なお、端子台７０において、フランジ部７５は端子台本体７１に溶接されるなど固着されている構成とすることもできるが、本実施形態では端子台本体７１とは別体である。具体的には、端子台本体７１は、雄ネジが形成された筒状の雄ネジ部７１ｓと、雄ネジ部７１ｓと一体で外方に張り出しているフランジ部７１ｆと、雄ネジ部７１ｓの端部を閉鎖している電気絶縁性の底部７１ｂとを有しており、底部７１ｂをピン７０ｐが貫通している。ピン７０ｐと底部７１ｂ、及び、底部７１ｂと雄ネジ部７１ｓとは、樹脂系のシーリング材によって気密にシールされている。フランジ部７５は円盤状であり、雄ネジ部７１ｓの外径より僅かに大径の孔部７５ｈを有している。フランジ部７５は、Ｏリング７２を介在させた状態で雄ネジ部７１ｓを孔部７５ｈに挿通させており、雄ネジ部７１ｓにはワッシャ７３を介してナット７４が留め付けられる。ナット７４を雄ネジ部７１ｓに締め付けることにより、フランジ部７５がフランジ部７１ｆに圧接され、Ｏリング７２によって気密に封止される。従って、上記のように、フランジ部７５を第三開口部５３ｈのフランジ部５３に密着させることにより、端子台７０の全体がヘッド部５０に気密に接続される。

以上のように、ホルダ２０、ガス導入管４０と一体化された継手６０、及び、端子台７０を、それぞれヘッド部５０に接続することにより、ヘッド部５０の内部空間を第一空間Ｓ１と連通させると共に、ヘッド部５０を、ガス導入管４０及びガス排出管５０ｃのみで外部空間とつながった気密構造とすることができる。

そして、ヘッド部５０は金属製であり、ホルダ２０、継手６０、及び端子台７０との接続は、何れも金属製のフランジ部同士（フランジ部２５とフランジ部５１、フランジ部６５とフランジ部５２、フランジ部７５とフランジ部５３）を、Ｏリング８１ｒ，８２ｒ，８３ｒを介して密着させたものである。そのため、Ｏリング８１ｒ，８２ｒ，８３ｒとして、フッ素系ゴムなどガスバリア性が高い材質のＯリングを使用することにより、ヘッド部５０の気密性を非常に高めることができる。

そして、ヘッド部５０が気密構造であることにより、ガス導入管４０を介して第一空間Ｓ１に導入された基準ガスは、第一空間Ｓ１を満たした後、ヘッド部５０の内部空間に充満し、新たに導入される基準ガスの分だけ、ガス排出管５０ｃを介して外部空間に排出される。従って、本実施形態の固体電解質センサ１によれば、ガス漏れなく第一空間Ｓ１まで基準ガスを導入することができ、且つ、ガス漏れなく基準ガスを排出することができる。

なお、第一電極は有底筒状の素子本体１１における底部の内周面に設けることができ、第一電極に電気的に接続されるリード線（図示を省略）は、電気絶縁性の材料で被覆した上でガス導入管４０の小径部４１の外表面に沿って軸方向に配設することにより、圧接板３５の孔部３５ｈを介してヘッド部５０の内部空間に引き入れ、端子台７０のピン７０ｐに接続することができる。また、センサ素子１０の温度を測定するための熱電対も、同様の態様でヘッド部５０の内部空間に引き入れ、端子台７０のピン７０ｐに接続することができる。上記のように、ガス導入管４０が圧縮コイルバネ４７によって付勢されていることにより、小径部４１の端部が素子本体１１における底部に押し付けられているため、第一電極の剥離を有効に抑制して、リード線を介した起電力の測定や、熱電対を介した温度の測定を、安定して良好に行うことができる。

一方、第二電極は、センサ素子１０において素子本体１１の外表面からフランジ部１５の側面まで、白金などの電極用金属ペーストを線状に塗布し、固化させることにより形成することができる。このように形成された第一電極は、フランジ部１５の側面でリード線（図示を省略）と電気的に接続し、そのリード線を第二のＯリング３２とホルダ２０との隙間からヘッド部５０の内部空間に引き入れて、端子台７０のピン７０ｐに接続することができる。このようにすることにより、センサ素子１０をホルダ２０に対して気密に固定するために、センサ素子１０のフランジ部１５に密着させている第一のＯリング３１には影響を与えることなく、第一電極を端子台７０のピン７０ｐに接続することができる。

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。

例えば、ガス導入管４０において、ヘッド部５０から外部空間に延び出している部分（図６において一点鎖線で示した部分Ａ）、及び、ガス排出管５０ｃ（図６において二点鎖線で示した部分Ｂ）に、逆止弁を設けることができる。これらの逆止弁は、ヘッド部５０の内部空間が負圧となったときに、ガスの流通が遮断される構成であり、ボール型逆止弁を使用することができる。このような逆止弁を備える構成とすることにより、被測定雰囲気が減圧されている場合に、万一、センサ素子１０に亀裂や割れが生じればヘッド部５０の内部空間が負圧となることにより、ガス導入管４０及びガス排出管５０ｃを介したガスの流通が遮断される。これにより、センサ素子１０の亀裂や割れに起因して、被測定雰囲気である工業炉内に外気が浸入するおそれや、工業炉内のガスが系外に漏出するおそれを、効果的に低減することができる。

また、上記では、ヘッド部５０の第一開口部５１ｈがホルダ２０に気密に接続されている場合を例示したが、ヘッド部５０はホルダ２０と一体とすることもできる。つまり、ヘッド部の第一開口部５１ｈがホルダ２０の開端面に固着された構成に、相当する構成である。

更に、上記では、ヘッド部５０の第三開口部５３ｈが端子台７０に気密に接続されている場合を例示したが、ピン７０ｐがヘッド部５０の周壁を貫通するように端子台７０がヘッド部５０の周壁に固着されている構成とすることもできる。

１ 固体電解質センサ
１０ センサ素子
１１ 素子本体
１５ フランジ部
２０ ホルダ
２１ 筒部
２５ フランジ部
３１ 第一のＯリング
３２ 第二のＯリング
３５ 圧接板
Ｓ１ 第一空間
Ｓ２ 第二空間

Claims (2)

1. 筒部を有するホルダに固体電解質のセンサ素子が固定されることにより二つの空間が区画されている固体電解質センサであって、
   前記センサ素子は、有底筒状の素子本体と、該素子本体の開端から外方に張り出しているフランジ部とを有しており、
   前記筒部の内部空間に前記素子本体を位置させた状態で、前記フランジ部が第一のＯリングを介して前記筒部の端面に圧接されている
   ことを特徴とする固体電解質センサ。
2. 前記フランジ部に重ねられた圧接板が前記筒部の端面に固定されることによって、前記フランジ部は前記筒部の端面に圧接されており、
   前記圧接板と前記フランジ部の間には、第二のＯリングが介在している
   ことを特徴とする請求項１に記載の固体電解質センサ。

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