JP5851479B2 - ガス濃度検出センサー - Google Patents
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Description
先端が露出した状態でハウジングに保持され、被測定ガスの所定のガス濃度を検出可能なセンサー素子と、
前記ハウジングに固定され、前記センサー素子の先端を保護する保護カバーと、
前記保護カバーの構成要素の一つであって、前記センサー素子の先端を覆うと共に前記被測定ガスの流れを許容する内側ガス孔を有する内側カバーと、
前記保護カバーの構成要素の一つであって、前記内側カバーを覆うと共に前記被測定ガスの流れを許容するが前記内側ガス孔とは対向していない外側ガス孔を有する外側カバーと、
を備え、
前記内側カバーのうち前記内側ガス孔が設けられた部分の外径φ1と前記外側カバーのうち前記外側ガス孔が設けられた部分の内径φ2との比φ1/φ2が0.6〜0.9のものである。
図2に示すガス濃度検出センサー100を複数作製した。具体的には、ハウジング102として、内側カバー130が嵌め込まれる部分の外径が12.9mm、外側カバー140が嵌め込まれる部分の外径が14.3mmのものを用いた。また、内側カバー130として、板厚が0.3mm、胴部134の長さが12.4mm、内側ガス孔134aの径が1.5mmのものを用いた。更に、外側カバー140として、板厚が0.4mm、胴部144の長さが15mm、胴部144の内径φ2が13.8mm、外側ガス孔144aの径が2mmのものを用いた。そして、内側カバー130の胴部134の外径φ1を表1の実験例1〜10に示すように種々変更したものを作製した。ここで作製したガス濃度検出センサー100は、酸素濃度を検出するものとした。
まず、図1のようにガス濃度検出センサーを配管200に取り付けた。この状態で、エンジンの排ガスの代わりに、被測定ガスとしてバーナー燃焼によりNO濃度70ppm、ラムダ1.05に制御した基準ガスを流してセンサー出力が安定するのを待った。その後、ガス導入口を通じて酸素を基準ガス中に導入し、NO濃度70ppm、ラムダ1.35の混合ガスを流してセンサー出力が安定するのを待った。すると、センサー素子110が酸素濃淡電池として機能して起電力が発生し、センサー出力が立ち上がった。ここで、基準ガス中に酸素を導入した時点から、センサー出力がその立ち上がりの最大値の10%になるまでに要する時間t10とセンサー出力がその立ち上がりの最大値の90%になるまでに要する時間t90とを求め、その差Δt(=t90−t10)を応答時間(単位:sec)とした。この応答時間が短いほどガス濃度検出センサーの応答性が高い。
被水量は、図6に示す被水量測定装置400を用いて求めた。すなわち、被水量測定装置400として、直径28mmの2本のパイプ410,420を角度が150°となるように繋ぎ合わせ、繋ぎ目から300mmの位置に切替バルブ440を介して送風機430を接続し、繋ぎ目から送風機430とは反対側に向かって400mmの位置にガス濃度検出センサー100を配置したものを用意した。そして、繋ぎ目部分に100mlの水を蓄えた状態で、送風機430を所定の駆動条件で運転し、送風機430からパイプへ送風した。この送風によって繋ぎ目部分の水をセンサー100に向かって飛散させて、蓄えられていた水を全てパイプ420の外へ放出した。この間、センサー素子110の温度が目標値100℃になるように、内蔵されたヒーターのパワーを制御した。パワー制御値は、センサー素子110の先端に水が掛かると、温度が低下するため大きくなる。したがって、このパワー制御値が大きいほど、センサー素子110への被水量が多いといえる。なお、送風機430の所定の駆動条件とは、センサー素子110のヒーターが100℃で安定した後、切替バルブ440をバイパス440aに接続した状態で、風速約75m/sの大気の流れを作り、切替バルブ440をパイプ410に切替え、3秒間パイプ410に送風することをいう。
図5に示すガス濃度検出センサーを複数作製した。ハウジング102として、内側カバー230が嵌め込まれる部分の外径が12.9mm、外側カバー240が嵌め込まれる部分の外径が14.3mmのものを用いた。また、内側カバー230として、板厚が0.3mm、第1胴部232の長さが5.2mm、第2胴部234の長さが3.8mm、第2胴部234の外径が8.2mm、先端部236の長さが4.9mm、先端部236の下端面の径が2.4mm、長方形状の内側ガス孔232aの縦×横が1.5×0.3mm、底穴236aの径が1mmのものを用いた。更に、外側カバー240として、板厚が0.4mm、胴部242の長さが7.7mm、胴部242の内径φ2が13.8mm、先端部244の長さが9.6mm、先端部244の内径が11.2mm、外側ガス孔242a,244aの径が1mmのものを用いた。そして、内側カバー230の外径φ1を表3の実験例17〜23に示すように種々変更したものを作製した。得られた実験例17〜23のガス濃度検出センサーにつき、センサー出力の応答性を測定した。その結果を表3及び図9に示す。
Claims (3)
- 先端が露出した状態でハウジングに保持され、被測定ガスの所定のガス濃度を検出可能なセンサー素子と、
前記ハウジングに固定され、前記センサー素子の先端を保護する保護カバーと、
前記保護カバーの構成要素の一つであって、前記センサー素子の先端を覆うと共に前記被測定ガスの流れを許容する内側ガス孔を有する内側カバーと、
前記保護カバーの構成要素の一つであって、前記内側カバーを覆うと共に前記被測定ガスの流れを許容するが前記内側ガス孔とは対向していない外側ガス孔を有する外側カバーと、
を備え、
前記内側カバーのうち前記内側ガス孔が設けられた部分の外径φ1と前記外側カバーのうち前記外側ガス孔が設けられた部分の内径φ2との比φ1/φ2が0.6〜0.9であり、
前記内側カバーと前記外側カバーとの間に中間保護カバーを備えず、
前記内側カバーの底部に前記被測定ガスの流れを許容する孔が設けられていない、
ガス濃度検出センサー。 - 前記比φ1/φ2が0.67〜0.87である、
請求項1に記載のガス濃度検出センサー。 - 前記外側カバーの内径φ2が前記ハウジングの外径と略同じである、
請求項1又は2に記載のガス濃度検出センサー。
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