JPH11211717A - 溶融金属中の水素溶解量測定用センサプローブ - Google Patents
溶融金属中の水素溶解量測定用センサプローブInfo
- Publication number
- JPH11211717A JPH11211717A JP10011620A JP1162098A JPH11211717A JP H11211717 A JPH11211717 A JP H11211717A JP 10011620 A JP10011620 A JP 10011620A JP 1162098 A JP1162098 A JP 1162098A JP H11211717 A JPH11211717 A JP H11211717A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen gas
- hydrogen
- molten metal
- measurement
- gas chamber
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 溶融金属とセンサとの接触を防止するととも
に目詰まりをおさえた蓋部材を有する溶融金属中の水素
溶解量測定用センサプローブを提供すること。 【解決手段】 溶融金属が接触する端面に開口する内部
空間をもつ支持体と、この支持体の開口を閉じ、接触す
る溶融金属が内部空間に浸入するのを阻止する通気性の
蓋部材と、内部空間を蓋部材側の測定水素ガス室６１と
基準水素ガス室６２とに隔て、測定水素ガス室の水素ガ
ス分圧と基準水素ガス室の水素ガス分圧と水素ガス分圧
差に基づく電位を発生するセンサと、を有し、この支持
体が測定水素ガス室にガスを導入するガス導入路５をも
つことを特徴とする。
に目詰まりをおさえた蓋部材を有する溶融金属中の水素
溶解量測定用センサプローブを提供すること。 【解決手段】 溶融金属が接触する端面に開口する内部
空間をもつ支持体と、この支持体の開口を閉じ、接触す
る溶融金属が内部空間に浸入するのを阻止する通気性の
蓋部材と、内部空間を蓋部材側の測定水素ガス室６１と
基準水素ガス室６２とに隔て、測定水素ガス室の水素ガ
ス分圧と基準水素ガス室の水素ガス分圧と水素ガス分圧
差に基づく電位を発生するセンサと、を有し、この支持
体が測定水素ガス室にガスを導入するガス導入路５をも
つことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は例えば溶融金属中の
水素濃度を測定するための溶融金属中の水素溶解量測定
用センサプローブに関する。
水素濃度を測定するための溶融金属中の水素溶解量測定
用センサプローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、さまざまな先端技術分野への金属
材料の応用が進むにつれて高機能、高特性な材料が要求
されてきている。このため、製造工程等における品質管
理においても高い水準の要求がなされている。特に、金
属材料では、溶解、精錬、鋳造といった工程における溶
融状態での品質管理が重要となっている。
材料の応用が進むにつれて高機能、高特性な材料が要求
されてきている。このため、製造工程等における品質管
理においても高い水準の要求がなされている。特に、金
属材料では、溶解、精錬、鋳造といった工程における溶
融状態での品質管理が重要となっている。
【０００３】金属材料の品質管理については、温度、成
分組成、不純物といったものの制御にくわえて水素ガス
量を管理することが重要となっている。金属材料は溶融
状態と固体状態とでは水素の溶解度に大きな差があるた
めである。つまり、金属材料を溶融状態からそのまま凝
固させると、溶解していた水素が放出され、凝固した金
属中で気泡として残り、金属材料の品質の低下をまね
く。このような不良を防ぐために、溶融金属の脱ガス処
理とともに水素溶解量の管理が行われている。
分組成、不純物といったものの制御にくわえて水素ガス
量を管理することが重要となっている。金属材料は溶融
状態と固体状態とでは水素の溶解度に大きな差があるた
めである。つまり、金属材料を溶融状態からそのまま凝
固させると、溶解していた水素が放出され、凝固した金
属中で気泡として残り、金属材料の品質の低下をまね
く。このような不良を防ぐために、溶融金属の脱ガス処
理とともに水素溶解量の管理が行われている。
【０００４】溶融金属中の水素溶解量の管理のために
も、水素量を測定することが求められている。溶融金属
中の水素溶解量の測定は、高温でプロトン導電性を示す
固体電解質ＳｒＣｅ0.95Ｙｂ0.05Ｏ3-xを用いてガルバ
ニ電池式の水素センサを構成し、この水素センサの水素
活量差によって生じる起電力から求める方法により行わ
れている。
も、水素量を測定することが求められている。溶融金属
中の水素溶解量の測定は、高温でプロトン導電性を示す
固体電解質ＳｒＣｅ0.95Ｙｂ0.05Ｏ3-xを用いてガルバ
ニ電池式の水素センサを構成し、この水素センサの水素
活量差によって生じる起電力から求める方法により行わ
れている。
【０００５】このような水素溶解量測定用センサプロー
ブには、開放端側に多孔質フィルタを嵌合した一端が閉
じた筒形状のセンサを支持体にはめ込んだ特開平７−２
００８２号に記載の水素溶解量測定用センサプローブ
や、一端が閉じた筒形状のセンサを支持体にはめ込み、
このセンサと溶融金属とが接しないようにセラミックフ
ァイバを充填した特開平７−２００８３号に記載の水素
溶解量測定用センサプローブや、一端が閉じた筒形状の
センサを支持体にはめ込み、このセンサと溶融金属とが
接しないようにセラミックファイバを充填し、この支持
体の外周面に金属皮膜を有する特開平７−２００８４号
に記載の水素溶解量測定用センサプローブなどがある。
ブには、開放端側に多孔質フィルタを嵌合した一端が閉
じた筒形状のセンサを支持体にはめ込んだ特開平７−２
００８２号に記載の水素溶解量測定用センサプローブ
や、一端が閉じた筒形状のセンサを支持体にはめ込み、
このセンサと溶融金属とが接しないようにセラミックフ
ァイバを充填した特開平７−２００８３号に記載の水素
溶解量測定用センサプローブや、一端が閉じた筒形状の
センサを支持体にはめ込み、このセンサと溶融金属とが
接しないようにセラミックファイバを充填し、この支持
体の外周面に金属皮膜を有する特開平７−２００８４号
に記載の水素溶解量測定用センサプローブなどがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
水素溶解量測定用センサプローブでは、溶融金属がセン
サ部と直接接触しないようにもうけられた多孔質フィル
タ、セラミックファイバ等の蓋部材が溶融金属により目
詰まりをおこし、水素の透過量が減少し水素溶解量の測
定に支障をきたすという問題を有していた。
水素溶解量測定用センサプローブでは、溶融金属がセン
サ部と直接接触しないようにもうけられた多孔質フィル
タ、セラミックファイバ等の蓋部材が溶融金属により目
詰まりをおこし、水素の透過量が減少し水素溶解量の測
定に支障をきたすという問題を有していた。
【０００７】本発明は上記実状に鑑みてなされたもので
あり、溶融金属とセンサとの接触を防止するとともに目
詰まりをおさえた蓋部材を有する溶融金属中の水素溶解
量測定用センサプローブを提供することを課題とする。
あり、溶融金属とセンサとの接触を防止するとともに目
詰まりをおさえた蓋部材を有する溶融金属中の水素溶解
量測定用センサプローブを提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
として本発明者は、センサ側から溶融金属側にガスを蓋
部材内に通過させることで目詰まりを防止できることを
見出した。すなわち、本発明のセンサプローブは、溶融
金属が接触する端面に開口する内部空間をもつ支持体
と、この支持体の開口を閉じ、接触する溶融金属が内部
空間に浸入するのを阻止する通気性の蓋部材と、内部空
間を蓋部材側の測定水素ガス室と基準水素ガス室とに隔
て、測定水素ガス室の水素ガス分圧と基準水素ガス室の
水素ガス分圧との水素ガス分圧差に基づく電位を発生す
るセンサと、を有し、この支持体が測定水素ガス室にガ
スを導入するガス導入路をもつことを特徴とする。
として本発明者は、センサ側から溶融金属側にガスを蓋
部材内に通過させることで目詰まりを防止できることを
見出した。すなわち、本発明のセンサプローブは、溶融
金属が接触する端面に開口する内部空間をもつ支持体
と、この支持体の開口を閉じ、接触する溶融金属が内部
空間に浸入するのを阻止する通気性の蓋部材と、内部空
間を蓋部材側の測定水素ガス室と基準水素ガス室とに隔
て、測定水素ガス室の水素ガス分圧と基準水素ガス室の
水素ガス分圧との水素ガス分圧差に基づく電位を発生す
るセンサと、を有し、この支持体が測定水素ガス室にガ
スを導入するガス導入路をもつことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】支持体は、センサを保持するもの
であり、溶融金属の高温に耐えられるだけでなく、セン
サで発生した電位を変化させない絶縁材質が用いられ
る。たとえば、セラミック絶縁材等である。基準水素ガ
ス室は、水素ガス濃度が既知で一定とされるガス室であ
る。このガス室内の水素ガス濃度を一定とするために、
水素ガス濃度が一定な基準ガスが導入される。ここで、
基準水素ガス室は、一部が大気中に開口したガス室や、
密閉されたガス室とすることができる。
であり、溶融金属の高温に耐えられるだけでなく、セン
サで発生した電位を変化させない絶縁材質が用いられ
る。たとえば、セラミック絶縁材等である。基準水素ガ
ス室は、水素ガス濃度が既知で一定とされるガス室であ
る。このガス室内の水素ガス濃度を一定とするために、
水素ガス濃度が一定な基準ガスが導入される。ここで、
基準水素ガス室は、一部が大気中に開口したガス室や、
密閉されたガス室とすることができる。
【００１０】測定水素ガス室は、溶融金属から放出され
る水素ガスが導入されるガス室である。蓋部材は、溶融
金属が内部空間に浸入しセンサと接触することによるセ
ンサの劣化を防ぐものである。このため、蓋部材の形態
については、栓やフィルタのように開口をふさぎ内部空
間を空洞とする形態や、内部空間全体に蓋部材を充填す
る形態等の様々な形態を用いることができる。この蓋部
材には溶融金属は通過せずにガスは透過する材質が用い
られる。
る水素ガスが導入されるガス室である。蓋部材は、溶融
金属が内部空間に浸入しセンサと接触することによるセ
ンサの劣化を防ぐものである。このため、蓋部材の形態
については、栓やフィルタのように開口をふさぎ内部空
間を空洞とする形態や、内部空間全体に蓋部材を充填す
る形態等の様々な形態を用いることができる。この蓋部
材には溶融金属は通過せずにガスは透過する材質が用い
られる。
【００１１】蓋部材は、平均孔径が３０μｍ以下の炭化
珪素質よりなることが好ましい。炭化珪素質は溶融金属
との濡れ性のわるい材質であるため、溶融金属が蓋部材
に付着して内部空間に浸入することが防止される。ま
た、平均孔径を３０μｍ以下とすることで確実に溶融金
属の浸入を防止できる。蓋部材はセラミックファイバよ
りなることが好ましい。セラミックファイバは、溶融金
属の浸入を防止するとともに溶融金属から放出される水
素を内部空間の測定水素ガス室に充満させることができ
る材質が用いられる。たとえば、アルミナファイバ等で
ある。
珪素質よりなることが好ましい。炭化珪素質は溶融金属
との濡れ性のわるい材質であるため、溶融金属が蓋部材
に付着して内部空間に浸入することが防止される。ま
た、平均孔径を３０μｍ以下とすることで確実に溶融金
属の浸入を防止できる。蓋部材はセラミックファイバよ
りなることが好ましい。セラミックファイバは、溶融金
属の浸入を防止するとともに溶融金属から放出される水
素を内部空間の測定水素ガス室に充満させることができ
る材質が用いられる。たとえば、アルミナファイバ等で
ある。
【００１２】センサは、ペロブスカイト型プロトン導電
性固体電解質よりなり、発生した電位を測定する手段と
して多孔質電極よりなる電極がもうけられていることが
好ましい。ペロブスカイト型プロトン導電性固体電解質
は、ＳｒＣｅ0.95Ｙｂ0.05Ｏ 3-x、ＢａＣｅ0.9Ｎｂ0.1
Ｏ3-x、ＣａＺｒ0.9Ｉｎ0.1Ｏ3-x等の組成を有する。ま
た、このセンサで発生した電位を測定するための電極
は、センサが水素ガスと接触できるように多孔質電極が
用いられる。多孔質電極は、Ｐｔ、Ｎｉ、または酸化物
導電体等から形成できる。
性固体電解質よりなり、発生した電位を測定する手段と
して多孔質電極よりなる電極がもうけられていることが
好ましい。ペロブスカイト型プロトン導電性固体電解質
は、ＳｒＣｅ0.95Ｙｂ0.05Ｏ 3-x、ＢａＣｅ0.9Ｎｂ0.1
Ｏ3-x、ＣａＺｒ0.9Ｉｎ0.1Ｏ3-x等の組成を有する。ま
た、このセンサで発生した電位を測定するための電極
は、センサが水素ガスと接触できるように多孔質電極が
用いられる。多孔質電極は、Ｐｔ、Ｎｉ、または酸化物
導電体等から形成できる。
【００１３】ガス導入路は測定水素ガス室にガスを導入
するものである。ガス導入路は、一端が測定水素ガス室
で開口していればガス導入路は支持体内のどこを通って
もかまわない。つまり、ガス導入路を支持体内で基準水
素ガス室と平行にもうける形態や、基準水素ガス室中に
パイプを挿通させガス導入路とする形態等とすることが
できる。
するものである。ガス導入路は、一端が測定水素ガス室
で開口していればガス導入路は支持体内のどこを通って
もかまわない。つまり、ガス導入路を支持体内で基準水
素ガス室と平行にもうける形態や、基準水素ガス室中に
パイプを挿通させガス導入路とする形態等とすることが
できる。
【００１４】センサで発生した電位を測定する電極から
のびるリード線で、測定水素ガス室面にもうけられた電
極につながるリード線はガス導入路内を、基準水素ガス
室面にもうけられた電極につながるリード線は基準水素
ガス室内を、通ることが好ましい。測定水素ガス室面に
もうけられた電極につながるリード線がガス導入路内を
通ることは、溶融金属によるリード線への影響をおさえ
ることができる。
のびるリード線で、測定水素ガス室面にもうけられた電
極につながるリード線はガス導入路内を、基準水素ガス
室面にもうけられた電極につながるリード線は基準水素
ガス室内を、通ることが好ましい。測定水素ガス室面に
もうけられた電極につながるリード線がガス導入路内を
通ることは、溶融金属によるリード線への影響をおさえ
ることができる。
【００１５】測定水素ガス室に導入されるガスは、溶融
金属と接する蓋部材を透過して溶融金属に放出される。
また、センサのキャリブレーションに用いることができ
る。このため、測定水素ガス室に導入されるガスは、多
量に溶解したり、反応するというような溶融金属への影
響がないガスが導入される。このため、ガス導入路から
測定水素ガス室に導入されるガスは不活性ガスあるいは
不活性ガスと水素ガスの混合ガスであることが好まし
い。 （測定原理）一般に、溶融金属中の水素濃度とその溶融
金属に接した気相中の水素分圧との間には平衡関係が成
り立ち、数１で示されるジーベルト則が成り立つことが
知られている。
金属と接する蓋部材を透過して溶融金属に放出される。
また、センサのキャリブレーションに用いることができ
る。このため、測定水素ガス室に導入されるガスは、多
量に溶解したり、反応するというような溶融金属への影
響がないガスが導入される。このため、ガス導入路から
測定水素ガス室に導入されるガスは不活性ガスあるいは
不活性ガスと水素ガスの混合ガスであることが好まし
い。 （測定原理）一般に、溶融金属中の水素濃度とその溶融
金属に接した気相中の水素分圧との間には平衡関係が成
り立ち、数１で示されるジーベルト則が成り立つことが
知られている。
【００１６】
【数１】Ｓ＝Ｋ（ＰH2）1/2 なお、Ｓは水素の平衡溶解度、Ｋは定数、ＰH2は溶融金
属に接した気相中の水素分圧である。数１より、溶融金
属に接した気相中の水素分圧ＰH2を測定することで溶融
金属中に溶解している水素濃度Ｓを求めることができ
る。また、定数Ｋは、ヘンリー則が適用できる低濃度域
では数２の値をとる。
属に接した気相中の水素分圧である。数１より、溶融金
属に接した気相中の水素分圧ＰH2を測定することで溶融
金属中に溶解している水素濃度Ｓを求めることができ
る。また、定数Ｋは、ヘンリー則が適用できる低濃度域
では数２の値をとる。
【００１７】
【数２】Ｋ＝Ｃｅｘｐ〔−ΔＨ／（２ＲＴ）〕 ここで、Ｃは定数、ΔＨは水素の溶解熱である。一般
に、溶融金属中の水素濃度は、その溶融金属と接した気
相中の水素分圧と溶融金属の温度とに依存し、その水素
分圧および溶融金属の温度の依存性はジーベルト則とヘ
ンリー則に従う。このため、水素濃度Ｓは数３に示され
る。
に、溶融金属中の水素濃度は、その溶融金属と接した気
相中の水素分圧と溶融金属の温度とに依存し、その水素
分圧および溶融金属の温度の依存性はジーベルト則とヘ
ンリー則に従う。このため、水素濃度Ｓは数３に示され
る。
【００１８】
【数３】 ｌｏｇＳ＝Ａ−（Ｂ／Ｔ）＋（１／２）ｌｏｇ（ＰH2） ここで、ＡおよびＢは金属の組成に依存した定数であ
る。数３より水素濃度Ｓは、溶融金属の温度および溶融
金属と接した気相中の水素分圧に依存している。このた
め、溶融金属と接した気相中の水素分圧を求めること
で、溶融金属中の水素濃度を求めることができる。
る。数３より水素濃度Ｓは、溶融金属の温度および溶融
金属と接した気相中の水素分圧に依存している。このた
め、溶融金属と接した気相中の水素分圧を求めること
で、溶融金属中の水素濃度を求めることができる。
【００１９】一般に、プロトン導電性固体電解質の隔壁
により二つに分けられたガス室に水素分圧の異なる水素
ガスを導入すると、プロトン導電性固体電解質隔壁によ
り分けられたガス室の高水素分圧側を負極として起電力
が生じる。このプロトン導電性固体電解質を隔壁に用い
た水素濃淡電池の起電力は、数４で示される理論起電力
と非常によく一致することがことが知られている。
により二つに分けられたガス室に水素分圧の異なる水素
ガスを導入すると、プロトン導電性固体電解質隔壁によ
り分けられたガス室の高水素分圧側を負極として起電力
が生じる。このプロトン導電性固体電解質を隔壁に用い
た水素濃淡電池の起電力は、数４で示される理論起電力
と非常によく一致することがことが知られている。
【００２０】
【数４】 Ｅ＝（ＲＴ／２Ｆ）ｌｎ〔ＰH2（１）／ＰH2（２）〕 なお、Ｅは起電力（Ｖ）、Ｒは気体定数、Ｆはファラデ
ー定数、Ｔは絶対温度（Ｋ）、ＰH2（１）は負極側の高
水素分圧、ＰH2（２）は正極側の低水素分圧である。
ー定数、Ｔは絶対温度（Ｋ）、ＰH2（１）は負極側の高
水素分圧、ＰH2（２）は正極側の低水素分圧である。
【００２１】ここで、数４における起電力Ｅが測定され
るとプロトン導電性固体電解質隔壁に隔てられた二つの
ガス室の水素分圧の比が求まり、そのうち片方のガス室
の水素分圧を既知としておけば、他方のガス室に導入さ
れた溶融金属に接する気相中の水素分圧が求められる。
この溶融金属に接する気相中の水素分圧から数３を用い
て溶融金属に含まれる水素濃度が求められる。
るとプロトン導電性固体電解質隔壁に隔てられた二つの
ガス室の水素分圧の比が求まり、そのうち片方のガス室
の水素分圧を既知としておけば、他方のガス室に導入さ
れた溶融金属に接する気相中の水素分圧が求められる。
この溶融金属に接する気相中の水素分圧から数３を用い
て溶融金属に含まれる水素濃度が求められる。
【００２２】
【実施例】以下、本発明を実施例を用いて説明する。本
発明の実施例は、図１の断面図に示されるように、一端
がなめらかな曲面を描くように閉じられた円筒形状のセ
ンサ１と、センサ１の開いた端部が突出した状態で閉じ
た端部が内挿固定される基準ガス室６２とガス導入路５
とを有する主軸部２と、センサ１の挿入された主軸部１
の先端面に接合された円筒形状のスリーブ部３と、スリ
ーブ部３の開口する先端にセンサ１の開口部と接触しな
いようにはめ込まれた多孔質フィルタ４と、主軸部２の
先端面とスリーブ部３と多孔質フィルタ４とに囲まれた
測定水素ガス室６１と、センサ１の外面の基準ガス室面
にもうけられた基準極７２と、センサ１の測定水素ガス
室面にもうけられた測定極７１と、ガス導入路５を通り
測定極７１と外部の信号出力装置とを接続する測定リー
ド線８１と、基準ガス室６２を通り基準極７２と外部の
信号出力装置とを接続する基準リード線８２と、からな
る溶融金属中の水素溶解量測定用センサプローブであ
る。
発明の実施例は、図１の断面図に示されるように、一端
がなめらかな曲面を描くように閉じられた円筒形状のセ
ンサ１と、センサ１の開いた端部が突出した状態で閉じ
た端部が内挿固定される基準ガス室６２とガス導入路５
とを有する主軸部２と、センサ１の挿入された主軸部１
の先端面に接合された円筒形状のスリーブ部３と、スリ
ーブ部３の開口する先端にセンサ１の開口部と接触しな
いようにはめ込まれた多孔質フィルタ４と、主軸部２の
先端面とスリーブ部３と多孔質フィルタ４とに囲まれた
測定水素ガス室６１と、センサ１の外面の基準ガス室面
にもうけられた基準極７２と、センサ１の測定水素ガス
室面にもうけられた測定極７１と、ガス導入路５を通り
測定極７１と外部の信号出力装置とを接続する測定リー
ド線８１と、基準ガス室６２を通り基準極７２と外部の
信号出力装置とを接続する基準リード線８２と、からな
る溶融金属中の水素溶解量測定用センサプローブであ
る。
【００２３】センサ１はペロブスカイト型プロトン導電
性固体電解質であるＣａＺｒ0.9Ｉｎ0.1Ｏ3-xよりな
り、センサ１にもうけられた基準極７２および測定極７
１はプラチナ多孔質電極を焼き付けて形成されている。
基準極７２および測定極７１の信号を導出する測定リー
ド線８１および基準リード線８２はＰｔ線よりなる。主
軸部２およびスリーブ部３はアルミナ絶縁材で形成さ
れ、主軸部２とスリーブ部３との接合部は主軸部２の先
端面の円周部とスリーブ部３の円筒の内面の接合端部と
に段がもうけてあり、段にあわせてはめ合いにより接合
される。さらに、この接合部はセラミック接着剤で接合
されている。
性固体電解質であるＣａＺｒ0.9Ｉｎ0.1Ｏ3-xよりな
り、センサ１にもうけられた基準極７２および測定極７
１はプラチナ多孔質電極を焼き付けて形成されている。
基準極７２および測定極７１の信号を導出する測定リー
ド線８１および基準リード線８２はＰｔ線よりなる。主
軸部２およびスリーブ部３はアルミナ絶縁材で形成さ
れ、主軸部２とスリーブ部３との接合部は主軸部２の先
端面の円周部とスリーブ部３の円筒の内面の接合端部と
に段がもうけてあり、段にあわせてはめ合いにより接合
される。さらに、この接合部はセラミック接着剤で接合
されている。
【００２４】多孔質フィルタ４は平均孔径が１５μｍの
炭化珪素質よりなり、スリーブ部３の開口した端部に嵌
合され、セラミック接着剤で接合されている。本実施例
のセンサプローブは、多孔質フィルタの嵌合された先端
部を溶融金属に浸すことで溶融金属中の水素溶解量が測
定できる。実際の測定として、たとえば溶融アルミニウ
ム中の水素溶解量を測定する時には、基準水素ガス室に
導入される基準ガスは１％水素ガスが、測定水素ガス室
に導入されるガスは窒素ガスが用いられる。
炭化珪素質よりなり、スリーブ部３の開口した端部に嵌
合され、セラミック接着剤で接合されている。本実施例
のセンサプローブは、多孔質フィルタの嵌合された先端
部を溶融金属に浸すことで溶融金属中の水素溶解量が測
定できる。実際の測定として、たとえば溶融アルミニウ
ム中の水素溶解量を測定する時には、基準水素ガス室に
導入される基準ガスは１％水素ガスが、測定水素ガス室
に導入されるガスは窒素ガスが用いられる。
【００２５】測定水素ガス室に導入されるガスの導入
は、たとえば数時間で終了するような短時間での測定で
は、測定開始時のセンサプローブ挿入時と測定終了時の
センサプローブ取り出し時とに行われる。また、連続測
定のように長時間にわたる測定の場合では、たとえば１
２時間毎のように一定時間毎に導入される。また、導入
されるガスは、導入圧力が１〜５ｋｇ／ｃｍ2で、導入
量が０．５〜３ｌ／ｍｉｎの範囲で導入される。
は、たとえば数時間で終了するような短時間での測定で
は、測定開始時のセンサプローブ挿入時と測定終了時の
センサプローブ取り出し時とに行われる。また、連続測
定のように長時間にわたる測定の場合では、たとえば１
２時間毎のように一定時間毎に導入される。また、導入
されるガスは、導入圧力が１〜５ｋｇ／ｃｍ2で、導入
量が０．５〜３ｌ／ｍｉｎの範囲で導入される。
【００２６】
【発明の効果】本発明の溶融金属中の水素溶解量測定用
センサプローブは、蓋部材のセンサ側から外方へガスを
透過させることで蓋部材の目詰まりをおさえることがで
きる。また、この蓋部材を透過するガスは、センサのキ
ャリブレーションに用いることができる。さらに、測定
極からの信号を導出するリード線をガス導入路に挿通さ
せることで、従来のセンサプローブ外面を通す場合と比
較して酸化物の付着や溶融金属の熱や応力からの影響が
減り長寿命となる。
センサプローブは、蓋部材のセンサ側から外方へガスを
透過させることで蓋部材の目詰まりをおさえることがで
きる。また、この蓋部材を透過するガスは、センサのキ
ャリブレーションに用いることができる。さらに、測定
極からの信号を導出するリード線をガス導入路に挿通さ
せることで、従来のセンサプローブ外面を通す場合と比
較して酸化物の付着や溶融金属の熱や応力からの影響が
減り長寿命となる。
【図１】 本実施例の溶融金属中の水素溶解量測定用セ
ンサプローブの断面を示す図である。
ンサプローブの断面を示す図である。
１…センサ ２…主軸部 ３…スリーブ部 ４…多孔質フィルタ ５…ガス導入路 ６１…測定水素ガス室 ６２…基準水素ガス室 ７１…測定極 ７２…基準極 ８１…測定リード線 ８２…基準リード線
Claims (7)
- 【請求項１】 溶融金属が接触する端面に開口する内部
空間をもつ支持体と、該支持体の該開口を閉じ、接触す
る溶融金属が該内部空間に浸入するのを阻止する通気性
の蓋部材と、該内部空間を該蓋部材側の測定水素ガス室
と基準水素ガス室とに隔て、該測定水素ガス室の水素ガ
ス分圧と該基準水素ガス室の水素ガス分圧との水素ガス
分圧差に基づく電位を発生するセンサと、を有する溶融
金属中の水素溶解量測定用センサプローブであって、 前記支持体は前記測定水素ガス室にガスを導入するガス
導入路をもつことを特徴とする溶融金属中の水素溶解量
測定用センサプローブ。 - 【請求項２】 前記蓋部材は平均孔径が３０μｍ以下の
炭化珪素質よりなることを特徴とする請求項１記載の溶
融金属中の水素溶解量測定用センサプローブ。 - 【請求項３】 前記蓋部材はセラミックファイバよりな
ることを特徴とする請求項１記載の溶融金属中の水素溶
解量測定用センサプローブ。 - 【請求項４】 前記センサは、ペロブスカイト型プロト
ン導電性固体電解質よりなり、発生した電位を検出する
ための多孔質電極よりなる電極が測定水素ガス室面と基
準水素ガス室面とにもうけられていることを特徴とする
請求項１記載の溶融金属中の水素溶解量測定用センサプ
ローブ。 - 【請求項５】 前記測定水素ガス室面にもうけられた電
極につながるリード線は前記ガス導入路内を、前記基準
水素ガス室面にもうけられた電極につながるリード線は
前記基準水素ガス室内を通ることを特徴とする請求項４
記載の溶融金属中の水素溶解量測定用センサプローブ。 - 【請求項６】 前記ガス導入路から前記測定水素ガス室
に導入されるガスは、不活性ガスであることを特徴とす
る請求項１記載の溶融金属中の水素溶解量測定用センサ
プローブ。 - 【請求項７】 前記ガス導入路から前記測定水素ガス室
に導入されるガスは、不活性ガスと水素ガスの混合ガス
であることを特徴とする請求項１記載の溶融金属中の水
素溶解量測定用センサプローブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10011620A JPH11211717A (ja) | 1998-01-23 | 1998-01-23 | 溶融金属中の水素溶解量測定用センサプローブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10011620A JPH11211717A (ja) | 1998-01-23 | 1998-01-23 | 溶融金属中の水素溶解量測定用センサプローブ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11211717A true JPH11211717A (ja) | 1999-08-06 |
Family
ID=11782974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10011620A Pending JPH11211717A (ja) | 1998-01-23 | 1998-01-23 | 溶融金属中の水素溶解量測定用センサプローブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11211717A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100848623B1 (ko) * | 2001-12-13 | 2008-07-28 | 주식회사 포스코 | 용강중의 수소성분 채집분석 장치 및 그 방법 |
| JP2015509604A (ja) * | 2012-03-14 | 2015-03-30 | コリア アドバンスド インスティチュート オブ サイエンス アンド テクノロジィ | 固体酸素イオン伝導体と固体水素イオン伝導体の接合構造を有する溶融金属中の水素測定センサ |
| CN106770518A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-05-31 | 东北大学 | 一种用于铝及铝合金熔体中的定氢装置及方法 |
-
1998
- 1998-01-23 JP JP10011620A patent/JPH11211717A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100848623B1 (ko) * | 2001-12-13 | 2008-07-28 | 주식회사 포스코 | 용강중의 수소성분 채집분석 장치 및 그 방법 |
| JP2015509604A (ja) * | 2012-03-14 | 2015-03-30 | コリア アドバンスド インスティチュート オブ サイエンス アンド テクノロジィ | 固体酸素イオン伝導体と固体水素イオン伝導体の接合構造を有する溶融金属中の水素測定センサ |
| CN106770518A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-05-31 | 东北大学 | 一种用于铝及铝合金熔体中的定氢装置及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6036841A (en) | Method for measuring nitrogen oxide | |
| US3773641A (en) | Means for determining the oxygen content of liquid metals | |
| US5439579A (en) | Sensor probe for measuring hydrogen concentration in molten metal | |
| US10598629B2 (en) | Sensor and measurement method for measuring hydrogen content in metal melt | |
| JP5922804B2 (ja) | 固体酸素イオン伝導体と固体水素イオン伝導体の接合構造を有する溶融金属中の水素測定センサ | |
| JPH0212053A (ja) | 一体２ガスセンサー | |
| US20090139876A1 (en) | Apparatus and Method for Measuring Hydrogen Concentration | |
| US4313799A (en) | Oxygen sensor and method for determining the oxygen activity in molten glass | |
| JPH11211717A (ja) | 溶融金属中の水素溶解量測定用センサプローブ | |
| Narita et al. | Solid state CO2 sensor using an electrolyte in the system Li2CO3-Li3PO4-Al2O3 | |
| JPH0829375A (ja) | 溶融金属中の水素溶解量測定用センサ | |
| JPH0720082A (ja) | 溶融金属中の水素溶解量測定用センサプローブ | |
| JP2003075393A (ja) | 隔膜型電極 | |
| US20050029100A1 (en) | Solid-state electrochemical hydrogen probe for the measurement of hydrogen content in the molten aluminum | |
| JP2895020B2 (ja) | 固体表層からの放出ガス測定方法 | |
| JP2004177163A (ja) | ガルバニ電池式溶存酸素センサ | |
| JPH06273374A (ja) | 溶融金属中の水素溶解量測定用センサプローブ及び水素濃度測定方法 | |
| JP2578542B2 (ja) | 溶融金属中の水素溶解量測定用センサプローブ | |
| JPH0829379A (ja) | 溶融金属中の水素溶解量測定用センサ | |
| JPH0835947A (ja) | 溶融金属中の水素溶解量測定用センサ | |
| JPH0720084A (ja) | 溶融金属中の水素溶解量測定用センサプローブ | |
| JP2530076B2 (ja) | 溶融金属中の水素溶解量測定用センサプロ―ブ及びその使用方法 | |
| JPH07225212A (ja) | 溶融金属中の水素溶解量測定用センサプローブ | |
| JP7265007B2 (ja) | 固体基準物質及び水素ガスセンサ | |
| JPH0720083A (ja) | 溶融金属中の水素溶解量測定用センサプローブ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041228 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071127 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080319 |