JPH0619088Y2 - Continuous oxygen measuring device in high temperature atmosphere - Google Patents

Continuous oxygen measuring device in high temperature atmosphere

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JPH0619088Y2
JPH0619088Y2 JP10314488U JP10314488U JPH0619088Y2 JP H0619088 Y2 JPH0619088 Y2 JP H0619088Y2 JP 10314488 U JP10314488 U JP 10314488U JP 10314488 U JP10314488 U JP 10314488U JP H0619088 Y2 JPH0619088 Y2 JP H0619088Y2
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sensor
sensor unit
gas
main body
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憲一 五明
好久 川本
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KAWASO ELECTRIC INDUSTRIAL KABUSHIKI KAISHA
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  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は高温雰囲気中の酸素濃度を連続的に測定する装
置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to an apparatus for continuously measuring oxygen concentration in a high temperature atmosphere.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ガス中の酸素を連続的に測定するには吸引管によりガス
を吸引採取し外部に設けられたセンサーで酸素濃度を測
定する方法が一般的に知られている。
In order to continuously measure the oxygen in the gas, a method is generally known in which the gas is sucked and collected by a suction pipe and the oxygen concentration is measured by a sensor provided outside.

これは固体電解質の内外壁に電極を設置し、該固体電解
質内に標準極を設け、該固体電解質内外壁間に酸素濃度
差を起こし、これにより発生する電位差から酸素濃度を
測定するものである。
This is to install an electrode on the inner and outer walls of a solid electrolyte, to provide a standard electrode in the solid electrolyte, to cause an oxygen concentration difference between the inner and outer walls of the solid electrolyte, and to measure the oxygen concentration from the potential difference generated thereby. .

通常、ガスの場合、固体電解質への伝熱が小さいのでヒ
ーター等の加熱手段により固体電解質を加熱・昇温させ
るのが一般的である。
Usually, in the case of gas, since heat transfer to the solid electrolyte is small, it is common to heat and raise the temperature of the solid electrolyte by a heating means such as a heater.

〔考案が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the device]

高温炉、例えばタンディシュにおいて、タンディシュ容
器と溶鋼湯面との間に形成される空間内の高温雰囲気
(約600〜1,400℃)中の酸素濃度を測定しよう
とする場合、センサー部を該雰囲気中に露出して測定す
ると次のような問題点があった。
In a high-temperature furnace, such as a tundish, when measuring the oxygen concentration in a high-temperature atmosphere (about 600 to 1,400 ° C.) in the space formed between the tundish container and the molten steel surface, the sensor part is set to the atmosphere. When exposed and measured inside, there were the following problems.

センサー部へのガスの対流熱移動が小さいため真の作
動温度が把握できず測定誤差が生じ正確な酸素濃度の測
定が困難となる。
Since the convective heat transfer of gas to the sensor part is small, the true operating temperature cannot be grasped and a measurement error occurs, making it difficult to measure the oxygen concentration accurately.

(約1,550℃)、炉壁等周囲物の温度は雰囲気温
度と異なるが、それら周囲物からの輻射熱がセンサー部
に達することにより正確なガス温度が把握できず測定誤
差が生じ正確な酸素濃度の測定が困難となる。
(Approximately 1,550 ° C), the temperature of the surrounding objects such as the furnace wall is different from the ambient temperature, but since the radiant heat from these surrounding objects reaches the sensor part, the accurate gas temperature cannot be grasped and the measurement error occurs and the accurate oxygen It becomes difficult to measure the concentration.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

本考案者は、上記課題について、高温雰囲気中のガス
を積極的に吸引しつつセンサー部を通過せしめることに
より解決できることを知見した。また、上記課題につ
いて、センサー部を輻射シールドにより囲繞し、センサ
ー部に対し周囲物からの輻射熱による影響を与えないよ
うにすることにより解決できることを知見した。
The present inventor has found that the above problem can be solved by positively sucking gas in a high temperature atmosphere and passing the gas through the sensor unit. Further, it has been found that the above problems can be solved by surrounding the sensor unit with a radiation shield so that the sensor unit is not affected by the radiant heat from surrounding objects.

ところで、酸素測定装置において前記のような高温雰囲
気中のガスを吸引する吸引構造を構成するに際しては、
構造の複雑化を招来することが不可避であり、このため
構成部品を組付を困難ならしめることが予想される。こ
の点について、本考案者は、装置の構成部品をユニット
化し、センサーユニットと外殻ユニットを構成すること
により、装置の組付を容易ならしめることができること
を知見した。
By the way, when configuring the suction structure for sucking the gas in the high temperature atmosphere as described above in the oxygen measuring device,
It is inevitable that the structure will be complicated, and it is expected that assembly of the component parts will be difficult. In this regard, the present inventor has found that the assembly of the device can be facilitated by unitizing the component parts of the device and configuring the sensor unit and the outer shell unit.

更に、高温雰囲気中のガスを連続的に吸引する場合、装
置自体が高温化し、各部の歪みや電極線への悪影響を及
ぼすことが懸念される。この点について、本考案者は、
前記ユニット化した外殻ユニットを冷却することによ
り、長時間の運転に際しても装置を正常な状態に保つこ
とができることを知見した。
Further, when the gas in the high temperature atmosphere is continuously sucked, there is a concern that the temperature of the device itself rises, which may adversely affect the distortion of each part and the electrode wire. In this regard, the inventor
It was found that by cooling the unitized outer shell unit, the device can be kept in a normal state even during long-term operation.

而して、本考案が上記課題を解決するための手段として
構成したところは、センサーユニットと、該センサーユ
ニットを挿入保護する外殻ユニットとから成り:前記セ
ンサーユニットは,外部電極と内部電極の間に固体電解
質を介在せしめたセンサー部と、該センサー部から延長
して電極線を収納保護する保護管と、該保護管の尾端部
に設けられたターミナル部を含む頭部とを備えて成り:
前記外殻ユニットは、前記センサーユニットの頭部を固
着する固着部と、前記保護管を収納保護する筒状本体部
と、該筒状本体部より挿出されたセンサー部の先端を囲
繞する輻射シールドとを備え;更に、外殻ユニットは、
前記輻射シールドの開口部からセンサー部を通過し筒状
本体部を経由して吸引機構に連通されるガス吸引路と、
該ガス吸引路から隔絶されて筒状本体部を冷却する冷媒
路とを構成して成る点にある。
Therefore, the present invention is configured as a means for solving the above-mentioned problems, which is composed of a sensor unit and an outer shell unit which inserts and protects the sensor unit: the sensor unit includes an external electrode and an internal electrode. A sensor part having a solid electrolyte interposed therebetween, a protective tube extending from the sensor part for accommodating and protecting the electrode wire, and a head part including a terminal part provided at the tail end of the protective tube are provided. Reality:
The outer shell unit includes a fixing portion for fixing the head portion of the sensor unit, a tubular main body portion for housing and protecting the protection tube, and radiation surrounding the tip of the sensor portion inserted from the tubular main body portion. And a shield;
A gas suction passage that passes through the sensor portion from the opening of the radiation shield and is communicated with the suction mechanism via the tubular main body portion,
A refrigerant passage for cooling the cylindrical main body portion, which is isolated from the gas suction passage, is formed.

〔実施例〕〔Example〕

以下本考案の高温雰囲気中連続酸素測定装置を図面に示
す実施例に従い説明する。
A continuous oxygen measuring apparatus in a high temperature atmosphere according to the present invention will be described below with reference to an embodiment shown in the drawings.

第1図において、高温雰囲気中連続酸素測定装置は、セ
ンサーユニットAと、該センサーユニットAを挿入保護
する外殻ユニットBと、該外殻ユニットBに連結された
吸引機構ユニットCとから成る。
In FIG. 1, the continuous oxygen measuring apparatus in a high temperature atmosphere comprises a sensor unit A, an outer shell unit B for inserting and protecting the sensor unit A, and a suction mechanism unit C connected to the outer shell unit B.

(センサーユニットAの構成) センサーユニットAは、第1図及び第2図に示すよう
に、先端にセンサー部1を有し、該センサー部1から延
長して電極線を収納保護する保護管2を設け、該保護管
2の尾端部にターミナル部3を含む頭部4を設けてい
る。
(Structure of Sensor Unit A) As shown in FIGS. 1 and 2, the sensor unit A has a sensor portion 1 at its tip, and a protective tube 2 extending from the sensor portion 1 for accommodating and protecting the electrode wire. And a head portion 4 including a terminal portion 3 is provided at the tail end portion of the protective tube 2.

前記センサー部1は、MgO等で安定化させたZrO
等の固体電解質から成る先端閉塞管状の固体電解質管5
を有する。該固体電解質管5の内部には標準極(図示せ
ず)として金属とその金属の酸化物との混合物、例え
ば、Mo−MoOの基準物質が封入される(標準極と
しては公知の様に空気極を使用してもよい)。固体電解
質管5内には白金線等の内部電極6が当接しており、該
内部電極6は、保護管2内に収納されたアルミナ質絶縁
管7を通じてターミナル部3に延長接続されている。固
体電解質管5の外壁には白金線等の外部電極8が電気的
に接触せしめられており、該外部電極8も、保護管2内
に収納されたアルミナ質絶縁管9を通じてターミナル部
3に延長接続されている。図示の実施例ではR熱電対線
の一極(白金線)を温接点部から延長させ、固体電解質
管5の外壁に巻回し取付けている。この場合、固体電解
質管5の温度も測定される。
The sensor unit 1 is made of ZrO 2 stabilized with MgO or the like.
End closed tubular solid electrolyte tube 5 made of solid electrolyte such as
Have. A mixture of a metal and an oxide of the metal, for example, a reference material of Mo—MoO 2 is enclosed as a standard electrode (not shown) inside the solid electrolyte tube 5 (as known as a standard electrode). You may use the air electrode). An internal electrode 6 such as a platinum wire is in contact with the solid electrolyte tube 5, and the internal electrode 6 is extendedly connected to the terminal portion 3 through an alumina insulating tube 7 housed in the protective tube 2. An external electrode 8 such as a platinum wire is electrically contacted with the outer wall of the solid electrolyte tube 5, and the external electrode 8 is also extended to the terminal portion 3 through an alumina insulating tube 9 housed in the protective tube 2. It is connected. In the illustrated embodiment, one electrode (platinum wire) of the R thermocouple wire is extended from the hot junction portion and wound around and attached to the outer wall of the solid electrolyte tube 5. In this case, the temperature of the solid electrolyte tube 5 is also measured.

前記保護管2は、両端開放状の高気密性磁製保護管から
成り、前記一対のアルミナ質絶縁管7、9を挿通すると
共に、先端部において、前記センサー部1を構成する固
体電解質管5を突出状に保持する。好ましくは、一対の
アルミナ質絶縁管7、9の先端部と固体電解質管5とを
保護管2の先端部内において封止栓10及び耐火セメン
ト11等により固定している。尚、高気密性磁製保護管
とは、例えば、アルミナ保護管のように高温状態(約
1,200〜1,400℃)において内部電極線6及び
外部電極線8(図示の実施例の場合、熱電対素線)の劣
化を促進させるような金属蒸気をそれ自体発生しない高
温状態で安定したものである。尚、約1,200℃以下
の温度においては、保護管2としてステンレス管を使用
しても安定性を得ることができる。
The protection tube 2 is made of a highly airtight porcelain protection tube whose both ends are open. The protection tube 2 is inserted through the pair of alumina insulation tubes 7 and 9 and has a solid electrolyte tube 5 that constitutes the sensor section 1 at the tip. Is held in a protruding shape. Preferably, the tip ends of the pair of alumina insulating tubes 7 and 9 and the solid electrolyte tube 5 are fixed in the tip portion of the protective tube 2 by a sealing plug 10 and a refractory cement 11. The high airtight porcelain protective tube means, for example, an internal electrode wire 6 and an external electrode wire 8 (in the illustrated embodiment, in a high temperature state (about 1200 to 1400 ° C.) like an alumina protective tube. , Thermocouple wire) is stable in a high temperature state where it does not generate metal vapor itself that promotes deterioration of the thermocouple wire. At a temperature of about 1,200 ° C. or less, stability can be obtained even if a stainless steel tube is used as the protective tube 2.

保護管2の尾端部は、頭部4のフランジ付スリーブ12
に挿入固着されている。
The tail end of the protective tube 2 is provided with a flanged sleeve 12 of the head 4.
Inserted and fixed in.

頭部4は、ターミナル部3を収納保持する端子箱13を
備え、該端子箱13を前記フランジ付スリーブ12の尾
部に固着している。該端子箱13とスリーブ12のフラ
ンジ12aとの間には、内ねじ14aを備えた固着環1
4が外挿入されている。この固着環14は、後述するよ
うに、センサーユニットAを外殻ユニットBに固着する
ために用いられる。
The head portion 4 is provided with a terminal box 13 that houses and holds the terminal portion 3, and the terminal box 13 is fixed to the tail portion of the flanged sleeve 12. Between the terminal box 13 and the flange 12a of the sleeve 12, a fixing ring 1 having an internal screw 14a is provided.
4 is inserted outside. The fixing ring 14 is used for fixing the sensor unit A to the outer shell unit B as described later.

(外殻ユニットの構成) 外殻ユニットBは、第1図に示すように、上記センサー
ユニットAの頭部4を固着する固着部15と、上記保護
管2を収容保護する筒状本体部16と、該筒状本体部1
6より挿出されたセンサー部1の先端を囲繞する輻射シ
ールド17とを備えている。
(Structure of Outer Shell Unit) As shown in FIG. 1, the outer shell unit B includes a fixing portion 15 for fixing the head portion 4 of the sensor unit A and a cylindrical main body portion 16 for accommodating and protecting the protective tube 2. And the tubular body 1
And a radiation shield 17 surrounding the tip of the sensor unit 1 inserted from 6.

固着部15は、筒状本体部16の尾端に固着された筒体
から成り、該固着部15の尾端外周に、上記センサーユ
ニットAの頭部4に設けられた固着環14の内ねじ14
aを着脱自在に螺着するための外ねじ15aを形成して
いる。
The fixing portion 15 is composed of a cylindrical body fixed to the tail end of the tubular main body portion 16, and the inner thread of the fixing ring 14 provided on the head 4 of the sensor unit A is provided on the outer periphery of the tail end of the fixing portion 15. 14
An external screw 15a for detachably attaching a is formed.

筒状本体部16は、それぞれステンレス管により形成さ
れた内管18と、中管19と、外管20の三重管を構成
し、内管18と中管19の間に送り路21を、中管19
と外管20の間に戻り路22を形成し、両路21、22
により冷媒路23を構成している。即ち、内管18と外
管20とは先端部において閉塞状に連結される反面、中
管19は先端を内外管18,20の間にて自由端とな
し、前記送り路21から戻り路22に連なる折返路24
を構成しており、従って、送り路21内を圧送される冷
媒は、折返路24を経て戻り路22へと圧送される。筒
状本体部16の尾端近傍部において、前記送り路21に
連通するインレットポート25が中管19に設けられ、
また、前記戻り路22に連通するアウトレットポート2
6が外管20に設けられている。尚、アウトレットポー
ト26に近傍する戻り路22には、外管20を膨出せし
めることにより熱膨張差の緩和と圧力補償のためのベロ
ーズ空間27が形成されている。
The tubular main body portion 16 constitutes a triple pipe of an inner pipe 18, a middle pipe 19, and an outer pipe 20 each formed of a stainless steel pipe, and a feed passage 21 is formed between the inner pipe 18 and the middle pipe 19. Tube 19
A return path 22 is formed between the outer tube 20 and the outer tube 20,
The refrigerant passage 23 is constituted by. That is, while the inner pipe 18 and the outer pipe 20 are connected in a closed shape at the tips, the middle pipe 19 has the tip as a free end between the inner and outer pipes 18 and 20, and the feed passage 21 to the return passage 22. Return road 24 leading to
Therefore, the refrigerant pressure-fed in the feed path 21 is pressure-fed to the return path 22 via the return path 24. An inlet port 25 communicating with the feed passage 21 is provided in the middle pipe 19 in the vicinity of the tail end of the tubular main body 16.
Also, the outlet port 2 communicating with the return path 22.
6 is provided on the outer tube 20. A bellows space 27 for relaxing the difference in thermal expansion and compensating the pressure by bulging the outer pipe 20 is formed in the return path 22 near the outlet port 26.

前記輻射シールド17は、第1図及び第3図に示すよう
に、それぞれ耐火物により形成された内チューブ28、
中チューブ29、外チューブ30の三重構造とされてい
る。耐火物としては、例えば、高純度アルミナ(Al
の99.5%以上)や窒化珪素、又はシリコンカー
バイト等が用いられる。内チューブ28と中チューブ2
9は、尾端をカラー32により保持され、両チューブ2
8、29の間に両端が開口された吸引補助路31を形成
している。中チューブ29の尾端外周にはステンレス製
のガイド筒33が嵌着されており、該ガイド筒33のフ
ランジ33aに外チューブ30の端部を固着することに
より、該外チューブ30をフランジ33aより前方の区
域において中チューブ29の外周に間隔をおいて同心状
に位置せしめている。これにより、輻射シールド17
は、前記ガイド筒33を筒状本体部16の開口端に差込
み、耐火セメントを介して接着することにより組付けら
れるものであり、輻射シールドユニットDを構成してい
る。
The radiation shield 17 is, as shown in FIGS. 1 and 3, an inner tube 28 made of a refractory material,
It has a triple structure of the middle tube 29 and the outer tube 30. As the refractory material, for example, high-purity alumina (Al 2
O 3 99.5% or more), silicon nitride, silicon carbide, or the like is used. Inner tube 28 and middle tube 2
9 has a tail end held by a collar 32, and both tubes 2
Between 8 and 29, a suction auxiliary passage 31 having both ends opened is formed. A guide tube 33 made of stainless steel is fitted around the tail end of the middle tube 29. By fixing the end portion of the outer tube 30 to the flange 33a of the guide tube 33, the outer tube 30 is separated from the flange 33a. In the front area, they are positioned concentrically on the outer periphery of the middle tube 29 with a space therebetween. As a result, the radiation shield 17
Is assembled by inserting the guide cylinder 33 into the open end of the cylindrical main body 16 and adhering it through refractory cement, and constitutes a radiation shield unit D.

而して、センサーユニットAを外殻ユニットBに挿着し
た状態で、筒状本体部16の先端から挿出されたセンサ
ー部1は、輻射シールド17により囲繞される。この状
態で、外殻ユニットBとセンサーユニットAとの間に
は、ガス吸引路34が形成される。即ち、ガス吸引路3
4は、輻射シールド17の内チューブ28の開口部35
からセンサー部1を通過し筒状本体部16の内管18内
を経由して前記固着部15内に至り、固着部15に設け
られた吸引ポート36に連通する。尚、輻射シールド1
7の先端部には除塵のためのステンレス網等からなるフ
ィルタ37が固着されており、図例の場合、該フィルタ
37の周縁部を中チューブ29と外チューブ30の間の
空隙に挿着している。
Thus, with the sensor unit A inserted in the outer shell unit B, the sensor unit 1 inserted from the tip of the tubular main body unit 16 is surrounded by the radiation shield 17. In this state, the gas suction passage 34 is formed between the outer shell unit B and the sensor unit A. That is, the gas suction path 3
4 is an opening 35 of the inner tube 28 of the radiation shield 17.
From the sensor unit 1 to the inside of the fixing unit 15 via the inner tube 18 of the cylindrical main body unit 16 and communicates with the suction port 36 provided in the fixing unit 15. Radiation shield 1
A filter 37 made of stainless steel mesh or the like is attached to the tip of the filter 7 for dust removal. In the case of the illustrated example, the peripheral edge of the filter 37 is inserted into the space between the inner tube 29 and the outer tube 30. ing.

(吸引機構ユニットの構成) 吸引機構ユニットCは、第1図に示すように、前記吸引
ポート36に連結されるベンチュリユニット38と該ベ
ンチュリユニット38に連結されるエジェクタユニット
39とから成る。
(Structure of Suction Mechanism Unit) As shown in FIG. 1, the suction mechanism unit C includes a venturi unit 38 connected to the suction port 36 and an ejector unit 39 connected to the venturi unit 38.

ベンチュリユニット38は、吸引ポート36からエジェ
クタユニット39に至るガス流量を制御する差圧タップ
40を有するベンチュリ管41を構成し、該ベンチュリ
管41の一端を外殻ユニットBの吸引ポート36に継手
42により、他端をエジェクタユニット39のインレッ
トポート43に継手44により、それぞれ連通連結して
いる。
The venturi unit 38 constitutes a venturi pipe 41 having a differential pressure tap 40 for controlling the gas flow rate from the suction port 36 to the ejector unit 39, and one end of the venturi pipe 41 is connected to the suction port 36 of the outer shell unit B by a joint 42. The other end is connected to the inlet port 43 of the ejector unit 39 by a joint 44.

エジェクタユニット39は、前記インレットポート43
に交差する方向において、一端にエジェクタノズル45
を、他端にアウトレットポート46を配置している。
The ejector unit 39 has the inlet port 43.
The ejector nozzle 45 at one end in the direction intersecting with
And an outlet port 46 is arranged at the other end.

(その他の図示構成) 第1図に示すように、外殻ユニットBは、筒状本体部1
6の長手方向中途部に取付用フランジ47aを固着し、
該取付用フランジ47aと筒状本体部16の先端との間
において、外管20を断熱チューブ47bにより被覆し
ている。断熱チューブ47bは、例えば、アルミナ・シ
リカから成るセラミックファイバ(商品名:カオウー
ル)により形成されている。
(Other Illustrated Configurations) As shown in FIG. 1, the outer shell unit B has a cylindrical main body 1
6. Attach the mounting flange 47a to the middle portion in the longitudinal direction of 6,
The outer tube 20 is covered with a heat insulating tube 47b between the mounting flange 47a and the tip of the tubular main body 16. The heat insulating tube 47b is formed of, for example, a ceramic fiber made of alumina / silica (trade name: Kaowool).

また、外殻ユニットBの尾端側には、カバー部材48が
取付けられている。このカバー部材48は、一側部の開
口から、上記冷媒路23のインレットポート43とアウ
トレットポート26並びにガス吸引路34の吸引ポート
36を突出せしめた状態で、外殻ユニットBの外周を包
囲し、該カバー部材48の一端部を外管20に固着した
環体49に支持せしめている。
A cover member 48 is attached to the tail end side of the outer shell unit B. The cover member 48 surrounds the outer periphery of the outer shell unit B in a state where the inlet port 43 and the outlet port 26 of the refrigerant passage 23 and the suction port 36 of the gas suction passage 34 are projected from the opening on one side. An end portion of the cover member 48 is supported by a ring body 49 fixed to the outer tube 20.

〔実施例の作用〕[Operation of Example]

上記実施例に基づく高温雰囲気中連続酸素測定装置は、
例えば、第4図に示すように、連続鋳造装置のタンディ
ッシュ50内の高温雰囲気中の酸素を測定するために用
いられる。
The high-temperature atmosphere continuous oxygen measuring device based on the above embodiment,
For example, as shown in FIG. 4, it is used to measure oxygen in the high temperature atmosphere in the tundish 50 of the continuous casting apparatus.

センサーユニットAと外殻ユニットBと吸引機構ユニッ
トCとを組付けた装置は、外殻ユニットBの先端部をタ
ンディッシュ50の蓋51を挿通せしめて、該タンディ
ッシュ50内の高温雰囲気中に挿入され、取付用フラン
ジ47aを蓋51に固着することにより固定される。図
示省略しているが、溶鋼52の湯面には、溶鋼表面の酸
化防止及び保温のため焼もみ等が載せられている。タン
ディッシュ50の湯面上方の空間53は、蓋51により
密閉された高温雰囲気を成し、窒素、アルゴン等の不活
性ガスの供給により、不活性雰囲気とされ、溶鋼の酸化
防止が行われている。
In the device in which the sensor unit A, the outer shell unit B and the suction mechanism unit C are assembled, the tip of the outer shell unit B is inserted into the lid 51 of the tundish 50, and the tundish 50 is exposed to a high temperature atmosphere. It is inserted and fixed by fixing the attachment flange 47a to the lid 51. Although illustration is omitted, the molten metal 52 has a burnt surface or the like placed on the molten metal surface to prevent oxidation of the molten steel surface and keep it warm. The space 53 above the molten metal surface of the tundish 50 forms a high-temperature atmosphere sealed by the lid 51, and is made an inert atmosphere by supplying an inert gas such as nitrogen or argon to prevent the molten steel from being oxidized. There is.

外殻ユニットBにおける冷媒路23のアウトレットポー
ト26と、吸引機構ユニットCにおけるエジェクタユニ
ット39のエジェクタノズル45とは、連通管54によ
り連結される。また、冷媒路23のインレットポート2
5は、コンプレッサ又はエアーポンプ等のエアー供給源
55の吐出口に連結されている。尚、センサーユニット
Aの電極線は、ターミナル部3を経て起電力表示器56
に連絡されている。
The outlet port 26 of the refrigerant passage 23 in the outer shell unit B and the ejector nozzle 45 of the ejector unit 39 in the suction mechanism unit C are connected by a communication pipe 54. Further, the inlet port 2 of the refrigerant passage 23
Reference numeral 5 is connected to a discharge port of an air supply source 55 such as a compressor or an air pump. The electrode wire of the sensor unit A passes through the terminal portion 3 and the electromotive force indicator 56.
Have been contacted.

而して、エアー供給源55から窒素等の冷却エアーを圧
送すると、冷媒路23のインレットポート25から送り
路21に圧送されたエアーは、送り路21より折返路2
4を経て戻り路22を通過し、アウトレットポート26
より連結路54を介して吸引機構ユニットCのエジェク
タノイズ45より噴出する。噴出したエアーはエジェク
タユニット39のアウトレットポート46より排出され
るが、循環路57を設けて再度エアー供給源55に戻さ
れるようにしても良い。
When cooling air such as nitrogen is pressure-fed from the air supply source 55, the air pressure-fed from the inlet port 25 of the refrigerant path 23 to the feed path 21 is returned from the feed path 21 to the return path 2.
4 through return route 22 to outlet port 26
The ejector noise 45 of the suction mechanism unit C ejects through the connecting path 54. The jetted air is discharged from the outlet port 46 of the ejector unit 39, but a circulation path 57 may be provided to return it to the air supply source 55 again.

前記エジェクタノズル45からエアーが噴射されるに際
し、吸引機構ユニットCは、エジェクタユニット39に
対してベンチュリユニット38側を負圧とし、これによ
りガス吸引路34を介して輻射シールド17の開口部3
5よりタンディッシュ空間53内の雰囲気ガスを吸引す
る。開口部35から吸引されたガスはセンサー部1を通
過してガス吸引路34に導かれ吸引機構ユニットCのア
ウトレットポート46からエアーと共に排出される。同
時に、輻射シールド17の吸引補助路31からもガスが
吸引され、吸引ガス流量を増加せしめる。この際、開口
部35及び吸引補助路31にはフィルタ37が設けられ
ているので、焼もみ等の塵芥が侵入することはない。
When air is ejected from the ejector nozzle 45, the suction mechanism unit C makes the venturi unit 38 side a negative pressure with respect to the ejector unit 39, whereby the opening 3 of the radiation shield 17 is passed through the gas suction passage 34.
From 5, the atmospheric gas in the tundish space 53 is sucked. The gas sucked from the opening 35 passes through the sensor unit 1, is guided to the gas suction passage 34, and is discharged from the outlet port 46 of the suction mechanism unit C together with air. At the same time, the gas is also sucked from the suction auxiliary passage 31 of the radiation shield 17 to increase the suction gas flow rate. At this time, since the filter 37 is provided in the opening 35 and the suction auxiliary passage 31, dust such as burning will not enter.

従って、タンディッシュ空間53内の雰囲気ガスは、吸
引されつつ高速で連続してセンサー部1を通過するの
で、雰囲気中のガスが大きく対流してセンサー部1に接
し、真のガス温度を把握することができ、正確な酸素濃
度測定を可能とする。
Therefore, since the atmospheric gas in the tundish space 53 continuously passes through the sensor unit 1 at high speed while being sucked, the gas in the atmosphere largely convects to come into contact with the sensor unit 1 and grasp the true gas temperature. This enables accurate oxygen concentration measurement.

また、従来のようにセンサー部が高温雰囲気中に露出す
る場合は、溶鋼湯面又は炉壁からの輻射熱がガス温度測
定誤差として生じ、その結果、酸素濃度測定誤差の原因
となっていたのに対し、上記のように、センサー部1
は、輻射シールド17に囲繞されているので、輻射熱に
よる影響を受けることがなく、正確な酸素濃度測定を行
うことができる。
Further, when the sensor is exposed to a high temperature atmosphere as in the conventional case, the radiant heat from the molten steel surface or the furnace wall is generated as a gas temperature measurement error, which results in an oxygen concentration measurement error. On the other hand, as described above, the sensor unit 1
Is surrounded by the radiation shield 17, it is possible to perform accurate oxygen concentration measurement without being affected by radiant heat.

更に、上記実施例においては、エアー供給源55から圧
送されるエアーが冷媒路23を通過するに際し、外殻ユ
ニットBの筒状本体部16を好適に冷却するので、各ユ
ニットの取付個所に歪みを生じたり、センサーユニット
Aの電極線を劣化することもなく、長時間の連続運転が
可能になる。
Further, in the above-described embodiment, when the air pressure-fed from the air supply source 55 passes through the refrigerant passage 23, the tubular main body portion 16 of the outer shell unit B is suitably cooled, so that the mounting points of the respective units are distorted. It is possible to continuously operate for a long period of time without causing any deterioration or deterioration of the electrode wire of the sensor unit A.

本考案者による実験の結果によれば、従来の固体電解質
セル露出型のセンサーを用い、1,200℃の空気中の
酸素量(約21%)を測定した場合、センサー部へ伝わ
るガス温度が±30℃の場合、起電力値は±12mVの
誤差を生じ、酸素量にして±30%の測定誤差を生じた
のに対して、本考案の装置を使用した場合、測定誤差を
ほとんど見ることができなかった。
According to the result of the experiment by the present inventor, when a conventional solid electrolyte cell exposure type sensor is used to measure the oxygen amount (about 21%) in the air at 1,200 ° C., the gas temperature transmitted to the sensor unit is In the case of ± 30 ° C, the electromotive force value causes an error of ± 12 mV, and a measurement error of ± 30% in oxygen amount occurs, whereas when the device of the present invention is used, the measurement error should be almost seen. I couldn't.

以上、図示の実施例に基づいて本考案を説明したが、本
考案は、実用新案登録請求の範囲に基づき種々の設計変
更や構成の付加を行うことが可能である。例えば、上記
実施例では、冷媒路23のアウトレットポート26をエ
ジェクタノズル45に連結することにより、冷媒路23
とガス吸引路34とを一系統に構成し、経済的に有利と
したものを説明したが、冷媒路23とガス吸引路34を
別個の独立系統のものに構成しても良い。即ち、冷媒路
23に窒素等のエアーを圧送するエアー供給源55を設
ける一方、ガス吸引路34を作動させるためのエジェク
タノズル45に別個独立のエアー供給源を連結したり、
又は吸引ポート36に吸引ポンプ等を連結することによ
り独立系統を構成することが自由である。この場合、冷
媒路23は、インレットポート25とアウトレットポー
ト26とを循環器に連結して、独立した空冷又は水冷系
統を構成することができる。
The present invention has been described above based on the illustrated embodiments, but the present invention can make various design changes and additions of configurations based on the scope of claims for utility model registration. For example, in the above embodiment, by connecting the outlet port 26 of the refrigerant passage 23 to the ejector nozzle 45, the refrigerant passage 23
The gas suction passage 34 and the gas suction passage 34 are configured as one system to be economically advantageous, but the refrigerant passage 23 and the gas suction passage 34 may be configured as separate independent systems. That is, while an air supply source 55 for pumping air such as nitrogen is provided in the refrigerant passage 23, a separate and independent air supply source is connected to the ejector nozzle 45 for operating the gas suction passage 34,
Alternatively, an independent system can be freely configured by connecting a suction pump or the like to the suction port 36. In this case, the refrigerant passage 23 can form an independent air cooling or water cooling system by connecting the inlet port 25 and the outlet port 26 to the circulator.

また、上記実施例では、外殻ユニットBと、吸引機構ユ
ニットCとを独立ユニットにしたものを示したが、吸引
機構ユニットCを予め外殻ユニットBに不可分に組込ん
だ構成としても良い。
Further, in the above embodiment, the outer shell unit B and the suction mechanism unit C are shown as independent units, but the suction mechanism unit C may be inseparably incorporated in the outer shell unit B in advance.

更に、上記はタンディッシュについて説明したが、転
炉、コークス炉、加熱炉等、高温炉の高温雰囲気中の酸
素濃度測定に広く使用することができる。
Furthermore, although the above describes the tundish, it can be widely used for measuring the oxygen concentration in the high temperature atmosphere of a high temperature furnace such as a converter, a coke oven, a heating furnace and the like.

〔考案の効果〕[Effect of device]

本考案は、以上のように構成した結果、次の技術的効果
を奏する。
As a result of being configured as described above, the present invention has the following technical effects.

(1)ガス吸引路により、測定すべき高温雰囲気中のガス
を積極的に吸引してセンサー部を連続的に通過せしめる
ものであるから、高温雰囲気中のガスのセンサー部に対
する対流熱移動が容易に行われ、ガスの真の温度を把握
し、これにより酸素濃度の正確な測定を行うことができ
る。
(1) The gas suction path positively sucks the gas in the high temperature atmosphere to be measured and allows it to continuously pass through the sensor section, so it is easy to move the convection heat of the gas in the high temperature atmosphere to the sensor section. The true temperature of the gas is grasped and the oxygen concentration can be accurately measured.

(2)輻射シールドにより、センサー部を高温雰囲気中の
周囲物による輻射熱から遮断せしめるものであるから、
これら輻射熱の影響による温度測定誤差を生じることが
なく、以て、酸素濃度の正確な測定を可能にできる。
(2) Since the radiation shield shields the sensor from radiant heat from surrounding objects in a high temperature atmosphere,
It is possible to accurately measure the oxygen concentration without causing a temperature measurement error due to the influence of the radiant heat.

(3)外殻ユニット筒状本体部を冷却する冷媒路を構成す
ることにより、長時間の測定に充分耐えることができ
る。
(3) Outer shell unit By constructing the refrigerant passage for cooling the cylindrical main body, it is possible to sufficiently withstand long-term measurement.

(4)ガス吸引路と冷媒路とを備えた複雑構造としつつ
も、これらの複雑構造は全て外殻ユニットに具備せし
め、一方、該外殻ユニットとは別にセンサーユニットを
構成し、このセンサーユニットを外殻ユニットに着脱自
在に挿入し収納することにより装置の組付けを行うよう
にしているので、その組付作業及び分解洗浄作業が簡単
容易であり、また、センサーユニットのみの交換を行う
ことができる。
(4) While having a complicated structure including a gas suction passage and a refrigerant passage, all of these complicated structures are provided in the outer shell unit, while a sensor unit is configured separately from the outer shell unit. Since the device is assembled by removably inserting it into the outer shell unit and storing it, assembly work and disassembly and cleaning work are easy and easy, and only the sensor unit must be replaced. You can

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本考案装置の1つの実施例を一部破断して示す
断面図、第2図は同実施例のセンサーユニットを取出し
た状態を一部省略して示す拡大断面図、第3図は第1図
のIII−III線拡大断面図、第4図は同実施例に係る装置
の使用例を示す説明図である。 A……センサーユニット、B……外殻ユニット、C……
吸引機構ユニット、D……輻射シールドユニット、1…
…センサー部、2……保護管、3……ターミナル部、4
……頭部、5……固体電解質管、6、8……電極、14
……固着環、15……固着部、16……筒状本体部、1
7……輻射シールド、23……冷媒路、31……吸引補
助路、34……ガス吸引路、35……開口部、37……
フィルタ、38……ベンチュリユニット、39……エジ
ェクタユニット。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the device of the present invention partially broken away, FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a state where a sensor unit of the embodiment is taken out, and a part thereof is omitted, and FIG. FIG. 3 is an enlarged sectional view taken along the line III-III in FIG. 1, and FIG. 4 is an explanatory view showing a usage example of the apparatus according to the embodiment. A ... Sensor unit, B ... Outer shell unit, C ...
Suction mechanism unit, D ... Radiation shield unit, 1 ...
… Sensor, 2 …… Protective tube, 3 …… Terminal, 4
...... Head, 5 …… Solid electrolyte tube, 6,8 …… Electrode, 14
…… Fixing ring, 15 …… Fixing part, 16 …… Cylindrical body part, 1
7 ... Radiation shield, 23 ... Refrigerant passage, 31 ... Suction auxiliary passage, 34 ... Gas suction passage, 35 ... Opening portion, 37 ...
Filter, 38 ... Venturi unit, 39 ... Ejector unit.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】センサーユニットと、該センサーユニット
を挿入保護する外殻ユニットとから成り: 前記センサーユニットは,外部電極と内部電極の間に固
体電解質を介在せしめたセンサー部(1)と、該センサー
部から延長して電極線を収納保護する保護管(2)と、該
保護管の尾端部に設けられたターミナル部(3)を含む頭
部(4)とを備えて成り: 前記外殻ユニットは、前記センサーユニットの頭部を固
着する固着部(15)と、前記保護管を収納保護する筒状本
体部(16)と、該筒状本体部より挿出されたセンサー部の
先端を囲繞する輻射シールド(17)とを備え;更に、外殻
ユニットは、前記輻射シールドの開口部からセンサー部
を通過し筒状本体部を経由して吸引機構に連通されるガ
ス吸引路(34)と、該ガス吸引路から隔絶されて筒状本体
部を冷却する冷媒路(23)とを構成して成る:ことを特徴
とする高温雰囲気中連続酸素測定装置。
1. A sensor unit and an outer shell unit for inserting and protecting the sensor unit: The sensor unit includes a sensor unit (1) in which a solid electrolyte is interposed between an external electrode and an internal electrode, and The protective tube (2) extending from the sensor section to store and protect the electrode wire and the head section (4) including the terminal section (3) provided at the tail end of the protective tube are provided: The shell unit includes a fixing portion (15) for fixing the head of the sensor unit, a tubular main body (16) for housing and protecting the protective tube, and a tip of the sensor portion inserted from the tubular main body. A radiation shield (17) surrounding the gas shield passage (17); and the outer shell unit further includes a gas suction path (34) passing through the sensor portion from the opening of the radiation shield and communicating with the suction mechanism via the tubular main body portion. ), And a refrigerant passage that is isolated from the gas suction passage and cools the cylindrical main body ( 23) and a continuous oxygen measuring device in a high-temperature atmosphere.
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「計装」1978年9月号,第25〜29頁

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