JPS61240155A - 酸素濃度センサ及び該センサを用いた酸素濃度検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、サンプリング装置によシ採取された測定ガス
中の酸素濃度を測定する酸素イオン透過性固体電解質を
用いた酸素濃度センサ及びこのセンサを用い九醗素濃度
検出器に関する。

現在、鉄鋼、窯業、セメント、石油化学、電子材料等の
種々工業分野に於いて各種ガス中の酸素濃度を測定する
事が必要とされている。例えば加熱炉、均熱炉、焼鈍炉
、浸炭炉、焼却炉等に於ける燃焼排ガスがその代表例と
して挙げられる。これらの燃焼施設において酸素濃度を
測定し燃焼管理を行う事は経済上あるいは公害防止上極
めて重要である。

又、工業プロセス制御、居住環境管理、生化学分野、医
療分野等に於いても酸素濃度の測定は必要不可欠なもの
である。

〔従来の技術〕

一般的な酸素濃度検出器を第５図に示す。ガスサンｆ−
リング装置１から送られてくる測定ガスは酸素イオン透
過性固体電解質ノやイブ３の内外面に白金多孔質電極４
，５を取付けた検出素子９に通される。このとき固体電
解質が酸素イオン透過性を示す温度、一般的には５００
℃以上までにヒーター７で加熱される。大気にさらされ
ている電極５と測定ガスにさらされている電極４との間
に酸素濃度差によυネルンストの弐に従って電位差が発
生し酸素濃度を測定できる。

この種の酸素濃度検出器は検出素子９の両端にガス導管
２を接続する際、接続部が高温にならない様に電気炉８
端より電解質パイプ３を長くつき出して製作されている
。又電解質ノ９イブはセラミックスの為割れ易く支持体
６を介して厳重に電気炉に固定されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の酸素濃度検出器には幾つかの欠点がある。検出素
子が大きくなる為この種の酸素濃度検出器を用いた可搬
型酸素計においては小型。

軽量化を進める事が困難である。

検出素子に接続されているガス導管は一般に伸縮性を持
った有機質パイプが使用されており素子の伝熱くよる劣
化が避られない。又０リングを用いて金属ノ母イデと接
続する方法も提案されているが構成部品が多くしかも重
量が増加してしまうという欠点がある。

その他長い検出素子が割れる事を防ぐ為検出素子と電気
炉が厳重に固定されているのでメンテナンスあるいは部
品交換が極めて煩雑であり相当経済性がそこなわれてい
る。

本発明の目的は従来のこの様な欠点を解決する為、酸素
濃度検出センサーを検出素子とガス導管及び測定室を一
体化し九簡単な構成とすることｋよシ、小型軽量化を図
ると共に１上記センサーを容易に着脱できる構成の酸素
濃度検出器を提供するものである。

〔問題点を解決する之めの手段〕

本発明の酸素濃度センサはジルコニヤ等の酸素イオン透
過性固体電解質よりなるコツプ状素子本体の開口端部に
、ガスの拡散を律速する拡散律速孔を有するプラグを設
けると共に、該素子本体の内面とそれに対応する外面に
電極を配設してなる酸素濃度検出素子に、被測定ガスを
該素子に導く耐熱ガス導管を接合すると共に、この導管
内に上記プラグとの間で測定室を形成する通気性緩衝材
を設けてなるもので、検出素子とガス導管及び測定室を
一体化したコンパクトな構造となっている。

また酸素濃度検出器は、上記酸素濃度センサと、このセ
ンサが挿入される該センサと別体の加熱炉と、上記セン
サのガス導管をサンプリング配管に接続する簡易コネク
タとからなるもので、セ／すが容易に着脱できる構造と
なっている。

更に詳しく本発明の実施例に基づいて説明する。

〔実施例〕

酸素濃度検出センサの第１の実施例を７Ｊ１図に示す。

この検出上ンサ１０は、検出素子１１にガス導管２１を
接続して構成されている。検出素子１ノは、コツプ状酸
素イオン透過性固体電解質の検出素子本＃−１２の内外
面に多孔性白金電極１４．１５を取付けると共に、開口
端部にガスの拡散律速孔１３ａを有し且つ内側電極１４
に接続される白金リード線をプリントしたプラグ１３を
配して構成されている。ガス導管２１は、セラミ、クス
裂の耐熱管で、検出素子１１との接続端部に通気性の多
孔質セラミ、クス又はセラミ、クスファイバーの緩衝材
２６を入れ、この緩衝材の左側は隔ｔｍｚｚＶｃより上
下に仕切られている。ガス導管２１は、検出素子１１１
／Ｃ耐熱性接着剤２７で接合されている・ガス導管２１
には、リード線１６．１７がプリントされ、素子電極１
４．１５と接続されている。

こうして、緩衝材２６とプラグＩ３との間に測定室２８
を形成し、ガス導管２ノの上側流路２３から入った被測
定ガスは通気性緩衝材２６を通って測定室２８に入り、
下側流路２４から排出される。

尚、プラグ１３、セラミックスガス導管２１及び耐熱接
着剤２７は固体電解質の素子本体１２とできるだけ熱膨
張係数の近い材質であることが望ましい。またガス導管
２１の断面形状はこれをＯリング等でシール機能を持た
せたコネクタに接続させるため、円形であることが好ま
しい。

次に、第２の実施例を第２図に示す。検出素子１１の構
造は上記第１の実施例と同じであるが、ガス導管２１内
に隔壁２２を設けることなく、緩衝材２６の手前にガス
出口２５を設け、ガス流路２９だけとして構成を簡単に
したものである。

酸素濃度検出器の実施例を第３図に示す。これは、上記
第２実施例の酸素濃度センサ１０／と、このセンサが挿
入される該センサと別体の加熱炉３０と、センサのガス
導管２１をサンプリング配管１９に接続する簡易コネク
タ４０とから構成されている。加熱炉３０は、センサの
検出素子１１を所定の温度に加熱するもので、ヒータ３
１を断熱材３２で囲んで構成されている。

簡易コネクタ４０は、接続管がワンタッチで着脱できる
Ｑ　ＩＪソング使用したもので、例えば、ニック・ムア
ーカンノヤ二製のニュー拳テ、シ。

ワンユニオンコネクタである。センサの電極リードＲ１
６ａｌｌは、着脱自在なりリップ１８を介して、計器２
０の配線に接続されている。

そして、センサ１０’をコネクタ４０から抜き出せる余
裕を加熱炉３ｏの炉心空間に持たせて、コネクタ及び加
熱炉を図示しない本本構造に固定することにより、セン
サ１０′を簡単〈交換できるようになっている。

１に４図に１第１実施例のセンサ１０が接続される簡易
コネクタの他の例を示す。このコネクタ４１はユニオン
ティーで、その内部にセンサの隔壁２２に合致する仕切
壁４２が設けられている。

〔発明の効果〕

本発明の酸素濃度センサは上記のようなもので、検出素
子、ガス導管及び測定室を一体化したコンノ４クトな構
成であシ、小型、軽量化を図ることができる。また酸素
濃度検出器は、上記の小型、軽量のセンサを使用するこ
とにより全体構成を小型、軽量にすることができ、且つ
従来のようなガス導管の劣化による事故を解消すること
ができる。その上センサの交換を極めて容易に行うこと
ができるため、メイテナンス時間を大幅に短縮すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の酸素濃度センサの一実施例を示す縦断
面図、第２図は他の実施例の縦断面図、第３図は本発明
の酸素濃度検出器の一実施例を示す縦断面図、第４図は
他のコネクタに接続されたセンサの縦断面図、第５図は
従来の酸素濃度検出器の縦断面図である。 １０　、７０’・・・酸素濃度センサ、１１・・・検出
素子、１２・・・検出素子本体、１３・・・プラグ、１
３ｍ・・・拡散律速孔、１４．１５・・・電極、２Ｉ・
・・ガス導管、２６・・・緩衝材１．？３・・・測定室
、３０・・・加熱炉、４０．４１・・・コネクタ。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第３図 ４ｚ 第Ｓ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ジルコニア等の酸素イオン透過性固体電解質よりな
   るコップ状素子本体の開口端部に、ガスの拡散を律速す
   る拡散律速孔を有するプラグを設けると共に、該素子本
   体の内面とそれに対応する外面に電極を配設してなる酸
   素濃度検出素子に、被測定ガスを該素子に導く耐熱ガス
   導管を接合すると共に、この導管内に上記プラグとの間
   で測定室を形成する通気性緩衝材を設けてなる酸素濃度
   センサ。 ２）上記酸素濃度センサと、このセンサが挿入される該
   センサと別体の加熱炉と、上記センサのガス導管をサン
   プリング配管に接続する簡易コネクタとからなる酸素濃
   度検出器。