JPH0112190Y2 - - Google Patents
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- JPH0112190Y2 JPH0112190Y2 JP6346981U JP6346981U JPH0112190Y2 JP H0112190 Y2 JPH0112190 Y2 JP H0112190Y2 JP 6346981 U JP6346981 U JP 6346981U JP 6346981 U JP6346981 U JP 6346981U JP H0112190 Y2 JPH0112190 Y2 JP H0112190Y2
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- sensor element
- main body
- heater
- support case
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Description
【考案の詳細な説明】
この考案は、燃焼排ガスのような被測定ガス中
のO2濃度を検出するために使用される酸素濃度
検出器、とくにジルコニアにセンサエレメントを
有する酸素濃度検出器に関するもので、焼結品で
あるために耐衝撃強度の大きくないセンサエレメ
ントを落下などに耐え得るように支持するように
した酸素濃度検出器を提供することを目的として
いる。[Detailed description of the invention] This invention relates to an oxygen concentration detector used to detect the O 2 concentration in a gas to be measured such as combustion exhaust gas, particularly an oxygen concentration detector having a sensor element made of zirconia. An object of the present invention is to provide an oxygen concentration detector in which a sensor element, which is a sintered product and therefore does not have high impact resistance, is supported so as to be able to withstand falling.
つぎにこの考案の一実施例について図面を参照
して説明する。図中の符号１は本体、２は本体１
に取付けられたセンサ、３はこのセンサ２を覆う
ように本体１に着脱可能に取付けられた保護ケー
スをそれぞれ示す。 Next, an embodiment of this invention will be described with reference to the drawings. In the figure, 1 is the main body, 2 is the main body 1
3 indicates a protective case detachably attached to the main body 1 so as to cover the sensor 2.
保護ケース３は、一端が閉じられ、周壁に任意
の大きさの窓が形成された金属の円筒からなる外
筒１１と、この外筒１１の内周面に沿つて配置さ
れた網筒１２と、この網筒１２内に挿入された複
数のリング１３とからなり、網筒１２は外筒１１
とリング１３との間ではさみつけられることによ
つて所定の位置に保持されている。この例では、
網筒１２は、約70メツシユの金属網を２重に巻い
た構造を有し、したがつてその目開きは、最も大
きい部分でも可燃ガスの消炎距離よりも充分に小
さくなつている。すなわち網筒１２は、外部の被
測定ガスがセンサ２に向けて流通するのは許容す
るが、火炎の流出は阻止するような機能を有して
いる。そして円筒１１の基端部は、本体１の一方
の端面に形成された孔内に着脱可能に挿入され、
必要に応じて設けられた止ネジ１４によつて固定
されている。 The protective case 3 includes an outer cylinder 11 made of a metal cylinder with one end closed and a window of an arbitrary size formed in the peripheral wall, and a mesh cylinder 12 arranged along the inner peripheral surface of the outer cylinder 11. , a plurality of rings 13 inserted into this mesh tube 12, and the mesh tube 12 is connected to the outer tube 11.
and the ring 13 to hold it in place. In this example,
The mesh tube 12 has a structure in which a metal mesh of approximately 70 meshes is wound twice, so that the opening of the mesh is sufficiently smaller than the extinguishing distance of the combustible gas even at its largest portion. That is, the mesh tube 12 has a function of allowing external gas to be measured to flow toward the sensor 2, but preventing flame from flowing out. The base end of the cylinder 11 is removably inserted into a hole formed in one end surface of the main body 1,
It is fixed by a set screw 14 provided as necessary.
またセンサ２は、一端が封止された円筒状をな
すセンサエレメント１５と、このセンサエレメン
ト１５内に挿入されたヒータエレメント１６とか
らなつている。センサエレメント１５は、ジルコ
ニアを主体とする材料で構成されたもので、その
内面および外面にはそれぞれ金属の電極１７およ
び１８が設けられ、その各々の一端はセンサエレ
メント１５の開放端部に達している。このセンサ
エレメント１５は、従来のものと同等であるので
その詳細な説明は省略するが、O2を含有するガ
スと接触したとき、その酸素分圧に対応した起電
力を電極１７および１８間に発生し、したがつて
この起電力の大きさを測定することによつて、被
測定ガスのO2濃度を測定することができる。 The sensor 2 also includes a cylindrical sensor element 15 with one end sealed and a heater element 16 inserted into the sensor element 15. The sensor element 15 is made of a material mainly composed of zirconia, and has metal electrodes 17 and 18 provided on its inner and outer surfaces, respectively, one end of each of which reaches the open end of the sensor element 15. There is. This sensor element 15 is equivalent to a conventional one, so a detailed explanation thereof will be omitted, but when it comes into contact with a gas containing O 2 , an electromotive force corresponding to the oxygen partial pressure is generated between the electrodes 17 and 18. Therefore, by measuring the magnitude of this electromotive force, the O 2 concentration of the gas to be measured can be measured.
センサエレメント１５の起電力はその温度に依
存して変化するので、測定にあたつてセンサエレ
メント１５を所望の一定温度、たとえば700℃に
安定に保持することが必要である。このセンサエ
レメント１５の加熱は、その内部に挿入されたヒ
ータエレメント１６によつて行われる。ヒータエ
レメント１６は、セラミツクの円筒で構成された
ボビン１９の外周にヒータ２０をらせん状に巻く
とともに、先端にボビン１９の温度を検出するた
めの温度検出素子、たとえば熱電対２１を配置す
ることによつて構成され、さらにボビン１９の外
周面上には、たとえばセラミツクの粉末を塗布し
たのち焼成することによつて形成された絶縁層２
２が設けられている。この絶縁層２２は、ヒータ
２０がセンサエレメント１５の内側電極１７と電
気的に接触するのを防止するためのもので、ヒー
タ２０の外側に位置する絶縁性のパイプによつて
構成することもできる。 Since the electromotive force of the sensor element 15 changes depending on its temperature, it is necessary to stably maintain the sensor element 15 at a desired constant temperature, for example 700° C., during measurement. The sensor element 15 is heated by a heater element 16 inserted therein. In the heater element 16, a heater 20 is spirally wound around the outer periphery of a bobbin 19 made of a ceramic cylinder, and a temperature detection element, such as a thermocouple 21, for detecting the temperature of the bobbin 19 is arranged at the tip. Further, on the outer circumferential surface of the bobbin 19, an insulating layer 2 is formed by applying ceramic powder and firing it, for example.
2 is provided. This insulating layer 22 is for preventing the heater 20 from electrically contacting the inner electrode 17 of the sensor element 15, and can also be constituted by an insulating pipe located outside the heater 20. .
さらにヒータエレメント１６は、適当な間隔で
配置されたリング２３を有している。このリング
２３は、ヒータ２０が形成しているらせんの外側
に嵌着されたもので、したがつてヒータエレメン
ト１６がセンサエレメント１５の中心孔内に挿入
された状態で、ヒータ２０の最外端とセンサエレ
メント１５の内面との間に、少なくともリング２
３の肉厚に相当する間隙が形成される。この間隙
は、センサエレメント１５の軸心が水平になるよ
うな姿勢で使用された場合でも、ボビン１９の自
重でヒータ２０がセンサエレメント１５の内面に
押しつけられるという状態が生じるのを防止する
のに役立ち、この状態で起るヒータ２０の断線が
有効に防止される。 Furthermore, the heater element 16 has rings 23 arranged at suitable intervals. This ring 23 is fitted on the outside of the spiral formed by the heater 20, so that when the heater element 16 is inserted into the center hole of the sensor element 15, the outermost end of the heater 20 and the inner surface of the sensor element 15, at least the ring 2
A gap corresponding to the wall thickness of 3 is formed. This gap prevents the heater 20 from being pressed against the inner surface of the sensor element 15 due to the weight of the bobbin 19 even when the sensor element 15 is used in a position where its axis is horizontal. This effectively prevents the heater 20 from breaking in this state.
熱電対２１は、この例ではボビン１９の先端か
ら突出した位置に設けられ、ボビン１９には接触
していないが、センサエレメント１５の封止端に
位置し、そしてセンサエレメント１５には接触し
ていないため、対流による冷却の影響はなく、高
温側であるボビン１９の温度を正確に検出する。 In this example, the thermocouple 21 is provided at a position protruding from the tip of the bobbin 19, and is not in contact with the bobbin 19, but is located at the sealed end of the sensor element 15, and is not in contact with the sensor element 15. Therefore, there is no effect of cooling due to convection, and the temperature of the bobbin 19, which is on the high temperature side, is accurately detected.
一方、センサエレメント１５の基端部は、円筒
状をなす支持ケース２４内に同軸的に突入し、こ
の両者間に注入されたセメント２５によつて支持
ケース２４に固定されている。この支持ケース２
４は、本体１に形成された孔内にその後端から挿
入され、この孔の段部にガスケツト２６を介して
当接している。本体１に対する支持ケース２４の
固定は、後で述べる端子板２８との間に設けられ
たスプリング２７の押圧力によつてなされる。 On the other hand, the base end of the sensor element 15 coaxially protrudes into the cylindrical support case 24 and is fixed to the support case 24 by cement 25 injected between the two. This support case 2
4 is inserted from its rear end into a hole formed in the main body 1, and abuts against the stepped portion of the hole via a gasket 26. The support case 24 is fixed to the main body 1 by the pressing force of a spring 27 provided between the support case 24 and a terminal plate 28, which will be described later.
端子板２８は、セラミツクなどで構成された円
板状のもので、この例では６本のピン２９が植設
されている。各ピン２９には、センサエレメント
２の電極１７および１８にそれぞれ接続されたリ
ード線３０，３１と、ヒータ２０の両端と、熱電
対２１の２本のリード線とがそれぞれ接続されて
いる。端子板２８は、これらの接続が完了したの
ち、本体１の孔内にその後端から段部と接触する
まで挿入され、本体１に取付ネジ３２によつて固
定されたキヤツプ３３との間でＯリング３４を介
して保持される。キヤツプ３３には、図示しない
コネクタを挿入するための開口３５が形成され、
このコネクタを介して各ピン２９が外部回路と接
続されるようになつている。 The terminal plate 28 is a disc-shaped member made of ceramic or the like, and in this example, six pins 29 are implanted therein. Lead wires 30 and 31 connected to electrodes 17 and 18 of sensor element 2, both ends of heater 20, and two lead wires of thermocouple 21 are connected to each pin 29, respectively. After these connections are completed, the terminal plate 28 is inserted into the hole of the main body 1 from its rear end until it comes into contact with the stepped portion, and is connected to the cap 33 fixed to the main body 1 by the mounting screw 32. It is held via a ring 34. The cap 33 is formed with an opening 35 for inserting a connector (not shown).
Each pin 29 is connected to an external circuit via this connector.
さらに本体１の前端部外周面には、たとえば
PT１と呼称されている規格のテーパーネジ３６
が設けられている。このテーパーネジ３６は、ボ
イラや炉の測定点に設けられた取付孔に本体１を
ねじ込むことによつて取付けるために使用される
もので、この操作を容易にするために、好ましく
は本体１の後端部周面に、レンチとの係合のため
のレンチ溝（図示せず）が形成される。なお符号
３７は、本体１の中心に設けた孔の内部を外部に
連通させるために放射方向に延びるように形成さ
れた複数、この例では４個の通気孔を示す。この
通気孔３７は、センサエレメント１５内の高温の
空気を対流によつて外部に排出するためのもので
ある。 Further, on the outer peripheral surface of the front end of the main body 1, for example,
Standard taper screw 36 called PT1
is provided. This tapered screw 36 is used to attach the main body 1 by screwing it into a mounting hole provided at a measuring point of a boiler or furnace. A wrench groove (not shown) for engagement with a wrench is formed on the peripheral surface of the rear end. Note that the reference numeral 37 indicates a plurality of vent holes, four in this example, which are formed to extend in the radial direction in order to communicate the inside of the hole provided at the center of the main body 1 with the outside. This vent hole 37 is for discharging high temperature air within the sensor element 15 to the outside by convection.
以上のようにこの考案の酸素濃度検出器におい
ては、センサエレメント１５は、本体１に直接に
固定されるのではなくて、センサエレメント１５
に支持ケース２４を固着し、この支持ケース２４
を本体１の孔に設けた段部にガスケツト２６を介
して当接するようにスプリング２７によつて押圧
することによつて所定の位置に固定されている。
このガスケツト２７の材料として、たとえばカー
ボンフアイバからなる布を使用すれば、本体１と
支持ケース２４およびセンサエレメント１５との
間に適度なクツシヨン性が得られるために、落下
などによう衝撃を吸収してセンサエレメント１５
を破損から保護する効果が得られ、また耐熱性の
問題も生じない。 As described above, in the oxygen concentration detector of this invention, the sensor element 15 is not directly fixed to the main body 1, but the sensor element 15 is
A support case 24 is fixed to the support case 24.
It is fixed in a predetermined position by being pressed by a spring 27 so as to come into contact with a step provided in the hole of the main body 1 via a gasket 26.
If a cloth made of carbon fiber, for example, is used as the material for this gasket 27, appropriate cushioning properties can be obtained between the main body 1, the support case 24, and the sensor element 15, so that it can absorb shocks such as those caused by dropping. sensor element 15
The effect of protecting the material from damage is obtained, and there are no problems with heat resistance.
図はこの考案の一実施例による酸素濃度検出器
の縦断面図である。
１……本体、２……センサ、３……保護ケー
ス、１１……外筒、１２……網筒、１３……リン
グ、１５……センサエレメント、１６……ヒータ
エレメント、１７，１８……電極、１９……ボビ
ン、２０……ヒータ、２１……熱電対、２２……
絶縁層、２３……リング、２４……支持ケース、
２５……セメント、２６……ガスケツト、２７…
…スプリング、２８……端子板、２９……ピン、
３０，３１……リード線、３３……キヤツプ、３
４……Ｏリング、３６……テーパーネジ、３７…
…通気孔。
The figure is a longitudinal sectional view of an oxygen concentration detector according to an embodiment of this invention. 1...Body, 2...Sensor, 3...Protective case, 11...Outer tube, 12...Mesh tube, 13...Ring, 15...Sensor element, 16...Heater element, 17, 18... Electrode, 19...Bobbin, 20...Heater, 21...Thermocouple, 22...
Insulating layer, 23... ring, 24... support case,
25...Cement, 26...Gasket, 27...
... Spring, 28 ... Terminal board, 29 ... Pin,
30, 31... Lead wire, 33... Cap, 3
4...O-ring, 36...Taper screw, 37...
...vents.
Claims (1)
よび外面にそれぞれ電極を設けたジルコニアから
なるセンサエレメントと、このセンサエレメント
の後端部に取付けられた支持ケースと、この支持
ケースを介して上記センサエレメントを支持する
本体と、上記センサエレメントの中心孔内に挿入
されたヒータエレメントと、上記センサエレメン
トを保護するための保護ケースとを備え、上記支
持ケースは、中心孔内に上記センサエレメントの
後端部が挿入された筒状をなし、上記センサエレ
メントにセメントによつて一体的に結合され、か
つ前端で上記本体の孔に設けた段部にガスケツト
を介して当接するようにスプリングによつて押圧
されることによつて上記センサエレメントを上記
本体に固定していることを特徴とする酸素濃度検
出器。 A sensor element made of zirconia that has a pipe shape with a sealed tip and has electrodes on its inner and outer surfaces, a support case attached to the rear end of this sensor element, and a The support case includes a main body that supports the sensor element, a heater element inserted into the center hole of the sensor element, and a protective case that protects the sensor element. It has a cylindrical shape with a rear end inserted, is integrally connected to the sensor element with cement, and has a spring so that the front end comes into contact with a step provided in the hole of the main body via a gasket. An oxygen concentration detector characterized in that the sensor element is fixed to the main body by being pressed against the sensor element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6346981U JPH0112190Y2 (en) | 1981-04-30 | 1981-04-30 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6346981U JPH0112190Y2 (en) | 1981-04-30 | 1981-04-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57175049U JPS57175049U (en) | 1982-11-05 |
| JPH0112190Y2 true JPH0112190Y2 (en) | 1989-04-10 |
Family
ID=29859590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6346981U Expired JPH0112190Y2 (en) | 1981-04-30 | 1981-04-30 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0112190Y2 (en) |
-
1981
- 1981-04-30 JP JP6346981U patent/JPH0112190Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57175049U (en) | 1982-11-05 |
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