JPS6131960A - 酸素分圧測定装置 - Google Patents
酸素分圧測定装置Info
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- JPS6131960A JPS6131960A JP59153027A JP15302784A JPS6131960A JP S6131960 A JPS6131960 A JP S6131960A JP 59153027 A JP59153027 A JP 59153027A JP 15302784 A JP15302784 A JP 15302784A JP S6131960 A JPS6131960 A JP S6131960A
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- Japan
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- gas
- measured
- oxygen partial
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
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- Pathology (AREA)
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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。
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、浸炭炉や焼入炉等の熱処理炉の雰囲気中の酸
素分圧測定等に用いられる固体電解質に設置する電極並
びにリード線の耐久性を向上させた、酸素分圧測定装置
に関するものである。
素分圧測定等に用いられる固体電解質に設置する電極並
びにリード線の耐久性を向上させた、酸素分圧測定装置
に関するものである。
（従来の技術）
従来、固体電解質を用いて酸素分圧を測定する酸素分圧
測定装置において、固体電解質に設置する被測定側の電
極は、白金、金、ロジウム、パラジウム等の貴金属を固
体電解質表面にメッキあるいは塗布焼付等の手段により
設置したり、前記貴金属よりなるネット状の電極を固体
電解質に押え付けたり、前記貴金属線を固体電解質に縛
り付けたり、高温で酸素イオン導電性を有する固体電解
質と貴金属の混合体よりなる電極を固体電解質と一体構
造に設置されたりしていた。
測定装置において、固体電解質に設置する被測定側の電
極は、白金、金、ロジウム、パラジウム等の貴金属を固
体電解質表面にメッキあるいは塗布焼付等の手段により
設置したり、前記貴金属よりなるネット状の電極を固体
電解質に押え付けたり、前記貴金属線を固体電解質に縛
り付けたり、高温で酸素イオン導電性を有する固体電解
質と貴金属の混合体よりなる電極を固体電解質と一体構
造に設置されたりしていた。
また被測定側電極よりの出力は、電極に接続されたリー
ド線により外部に取り出され、このリード線は前記責合
−を固体電解質にそわせてメッキあるいは塗布焼付の手
段により設置されたり、前記貴金属線を用いて設置され
るものであった。さらに被測定側の電極やリード線の保
護としてポーラスなセラミックコーティングを付したり
、リード線の保護として絶縁管に収納したりしていた。
ド線により外部に取り出され、このリード線は前記責合
−を固体電解質にそわせてメッキあるいは塗布焼付の手
段により設置されたり、前記貴金属線を用いて設置され
るものであった。さらに被測定側の電極やリード線の保
護としてポーラスなセラミックコーティングを付したり
、リード線の保護として絶縁管に収納したりしていた。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、電極とリードの接合部は、直接被測定ガ
スに晒されるものであったため、浸炭炉や焼入炉等の炉
内雰囲気中の酸素分圧を測定する場合、その寿命が非常
に短くなる欠点がある。
スに晒されるものであったため、浸炭炉や焼入炉等の炉
内雰囲気中の酸素分圧を測定する場合、その寿命が非常
に短くなる欠点がある。
浸炭炉や焼入炉等の高温炉内雰囲気中には、未分解のＣ
Ｈ，やＣＯ等が存在し、この未分解状態で存在するＣＯ
やＣＨ４等は非常に不安定であり、被測定側電極やリー
ド線に接触するとこれらの部材が触媒能を有する貴金属
よりなるために、短時間に分解してススを析出する。こ
のススの析出が電極やリードの表面及び粒界面で生じ、
被測定側電極やリードの結晶粒界を破壊し、電極やリー
ド線に損耗を生じさせ、直接被測定ガスに晒される電極
およびリード線等の部分が短期間でな（なったり、断線
してしまうためであった。さらに電極ゆリード線の保護
用のセラミックコーティングは、電極やリードの粒界破
壊による電極リード線の微細化に対する保持力が弱いた
めに、大きな効果は上げられないものであった。
Ｈ，やＣＯ等が存在し、この未分解状態で存在するＣＯ
やＣＨ４等は非常に不安定であり、被測定側電極やリー
ド線に接触するとこれらの部材が触媒能を有する貴金属
よりなるために、短時間に分解してススを析出する。こ
のススの析出が電極やリードの表面及び粒界面で生じ、
被測定側電極やリードの結晶粒界を破壊し、電極やリー
ド線に損耗を生じさせ、直接被測定ガスに晒される電極
およびリード線等の部分が短期間でな（なったり、断線
してしまうためであった。さらに電極ゆリード線の保護
用のセラミックコーティングは、電極やリードの粒界破
壊による電極リード線の微細化に対する保持力が弱いた
めに、大きな効果は上げられないものであった。
本発明の目的は、従来のこの様な欠点を解決するために
なされたものであり、ススの析出しやすい雰囲気中でも
長期間にわたり安定して雰囲気中の酸素分圧を測定出来
る、耐久性に冨んだ酸素分圧測定装置を提供することに
ある。
なされたものであり、ススの析出しやすい雰囲気中でも
長期間にわたり安定して雰囲気中の酸素分圧を測定出来
る、耐久性に冨んだ酸素分圧測定装置を提供することに
ある。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、有底円筒形の固体電解質の閉端部を、被測定
ガスに晒される第１電極を介して、固体電解質の外周に
位置する保護管の先端に設置された支持体に押え付ける
様に構成される酸素分圧測定装置において、第１電極よ
りのリード線を固体電解質の閉端部と第１電極の接触部
より支持体および絶縁管を通して外部へ取り出すことに
より直接被測定ガスに晒されない様構成することを特徴
とするものである。
ガスに晒される第１電極を介して、固体電解質の外周に
位置する保護管の先端に設置された支持体に押え付ける
様に構成される酸素分圧測定装置において、第１電極よ
りのリード線を固体電解質の閉端部と第１電極の接触部
より支持体および絶縁管を通して外部へ取り出すことに
より直接被測定ガスに晒されない様構成することを特徴
とするものである。
（作 用）
本発明の更に詳しい構造を一興体例を示す第１図（Ａ）
、 （Ｂ）に基いて説明すれば、ジルコニア等よりなる
有底円筒形の固体電解質３は、その周囲を耐熱性保護管
５で覆われ、保護管５は炉壁１６に取付けられる様取付
金具１５に気密に接続されている。
、 （Ｂ）に基いて説明すれば、ジルコニア等よりなる
有底円筒形の固体電解質３は、その周囲を耐熱性保護管
５で覆われ、保護管５は炉壁１６に取付けられる様取付
金具１５に気密に接続されている。
保護管５の先端部近傍には、第１図゛（Ｂ）に示すよう
に炉内雰囲気ガスのサンプリング用のサンプリング口８
が設置されている。保護管５の先端内側゛には、耐熱性
セメント等よりなる支持体６が充填され、その上に被測
定ガスに晒される第１電極１が設置される。固体電解質
３は、スプリング１２により前記第１電極１に押し付け
られる。第１電極ｌよりの貴金属よりなるリード線９は
、固体電解質３と第１電極１の接触部中心付近で第１電
極１と支持体６の接触部より、支持体６と耐熱性絶縁管
７を通してリード取出口１８より外部へ取り出される。
に炉内雰囲気ガスのサンプリング用のサンプリング口８
が設置されている。保護管５の先端内側゛には、耐熱性
セメント等よりなる支持体６が充填され、その上に被測
定ガスに晒される第１電極１が設置される。固体電解質
３は、スプリング１２により前記第１電極１に押し付け
られる。第１電極ｌよりの貴金属よりなるリード線９は
、固体電解質３と第１電極１の接触部中心付近で第１電
極１と支持体６の接触部より、支持体６と耐熱性絶縁管
７を通してリード取出口１８より外部へ取り出される。
耐熱性絶縁管７の先端１９は支持体６に埋まっており、
後端２０は雰囲気ガスがススを析出しない十分温度の下
がった所に位置している。
後端２０は雰囲気ガスがススを析出しない十分温度の下
がった所に位置している。
０リング１４は、炉内雰囲気ガスが炉外へもれ出さない
様に取付金具１５と固体電解質３の間を密封している。
様に取付金具１５と固体電解質３の間を密封している。
固体電解質３の内側には、空気等の基準ガスを基準ガス
取入口１１より固体電解質３の先端内壁部の第２電極２
まで送入するための基準ガス管４が設置されている。ス
プリング１３は基準ガス管４を押し付け、基準ガス管４
は、第２電極２を固体電解質３の閉端部内壁に押し付け
ている。第２電極２よりのリード線１０は、リード取出
口１７より外部へ取出される。リード取出口１７．１８
は、シリコン等の充填剤により密封される。
取入口１１より固体電解質３の先端内壁部の第２電極２
まで送入するための基準ガス管４が設置されている。ス
プリング１３は基準ガス管４を押し付け、基準ガス管４
は、第２電極２を固体電解質３の閉端部内壁に押し付け
ている。第２電極２よりのリード線１０は、リード取出
口１７より外部へ取出される。リード取出口１７．１８
は、シリコン等の充填剤により密封される。
以上の様に構成された酸素分圧測定装置では、被測定ガ
スは、サンプリング口８を通して流入し、第１電極に接
触する。基準ガスは基準ガス取入口１１より基準ガス管
４を通して送入され、第２電極に接触する。この結果、
被測定ガスと基準ガスの酸素分圧差に応じた出力が、リ
ード綿９，１０間に出力されるものである。被測定側の
リード線は、固体電解質３と第１電極１の接触部中心付
近で第１電極１と支持体６の接触部より支持体６と耐熱
性絶縁管７を通してリード取出口１８より外部へ取出さ
れる構造となっていて、直接被測定ガスに晒されないた
め、被測定ガスのスス析出による粒界破壊を生じないも
のである。また、第１電極は固体電解質の外周方向から
被測定ガスに接触し、徐々に粒界破壊され損耗してゆく
が、前述のり一ド取出部まで損耗が進まない限り酸素分
圧の測定が可能となるものである。
スは、サンプリング口８を通して流入し、第１電極に接
触する。基準ガスは基準ガス取入口１１より基準ガス管
４を通して送入され、第２電極に接触する。この結果、
被測定ガスと基準ガスの酸素分圧差に応じた出力が、リ
ード綿９，１０間に出力されるものである。被測定側の
リード線は、固体電解質３と第１電極１の接触部中心付
近で第１電極１と支持体６の接触部より支持体６と耐熱
性絶縁管７を通してリード取出口１８より外部へ取出さ
れる構造となっていて、直接被測定ガスに晒されないた
め、被測定ガスのスス析出による粒界破壊を生じないも
のである。また、第１電極は固体電解質の外周方向から
被測定ガスに接触し、徐々に粒界破壊され損耗してゆく
が、前述のり一ド取出部まで損耗が進まない限り酸素分
圧の測定が可能となるものである。
また第１電極１は、ジルコニア等よりなる固体電解質と
貴金属の混合体の焼結体よりなるのが好ましい。これは
固体電解質と貴金属の混合体の焼結体よりなる電極が、
貴金属の保持力にすぐれ粒界破壊をおこしにくく、リー
ド取出部まで電極損耗が進みにくくなるためである。
貴金属の混合体の焼結体よりなるのが好ましい。これは
固体電解質と貴金属の混合体の焼結体よりなる電極が、
貴金属の保持力にすぐれ粒界破壊をおこしにくく、リー
ド取出部まで電極損耗が進みにくくなるためである。
なお焼結体は、焼成前の原料固体電解質粉体と貴金属た
とえば白金の粉体を一定比率で混合し、プレス等により
所期の形状に成形後焼成し作製されるものである。固体
電解質の粉体は平均粒径が６μｍ以下、貴金属の粉体は
平均兼径が８μｍ以下のものを使用することが好ましい
。これは、これらの粉体の粒径が大きいと焼結体の焼き
しまりが悪くなり、白金粉体の保持力が低下するためで
ある。
とえば白金の粉体を一定比率で混合し、プレス等により
所期の形状に成形後焼成し作製されるものである。固体
電解質の粉体は平均粒径が６μｍ以下、貴金属の粉体は
平均兼径が８μｍ以下のものを使用することが好ましい
。これは、これらの粉体の粒径が大きいと焼結体の焼き
しまりが悪くなり、白金粉体の保持力が低下するためで
ある。
さらに固体電解質の粉体と貴金属粉体の混合比率は固体
電解質粉体１モルに対して貴金属粉体０．２から１．５
モル程度が好ましいものである。これは、固体電解質粉
体の量が多いと貴金属の粉体の保持力は強くなるが、電
極の活性度が低下し応答性が悪くなったり、出力が低下
したりするためである。
電解質粉体１モルに対して貴金属粉体０．２から１．５
モル程度が好ましいものである。これは、固体電解質粉
体の量が多いと貴金属の粉体の保持力は強くなるが、電
極の活性度が低下し応答性が悪くなったり、出力が低下
したりするためである。
その逆に、貴金属粉体の量が多いと電極の活性度は良く
なるが、貴金属粉体の保持力が低下し電極の寿命が短く
なるためである。
なるが、貴金属粉体の保持力が低下し電極の寿命が短く
なるためである。
（実施例）
ジルコニアを固体電解質として使用し、従来の酸素分圧
測定装置と、本発明の第１図に示す構成の電極として固
体電解質と貴金属の焼結体を用いない酸素分圧測定装置
と、同様の構成で電極として固体電解質と貴金属の焼結
体を用いる酸素分圧測定装置を作製した。これら３種類
の酸素分圧測定装置の寿命を同一の連続浸炭炉で同時に
計測して、その寿命を調べた。結果を第１表に示す。
測定装置と、本発明の第１図に示す構成の電極として固
体電解質と貴金属の焼結体を用いない酸素分圧測定装置
と、同様の構成で電極として固体電解質と貴金属の焼結
体を用いる酸素分圧測定装置を作製した。これら３種類
の酸素分圧測定装置の寿命を同一の連続浸炭炉で同時に
計測して、その寿命を調べた。結果を第１表に示す。
第 １ 表
第１表から明らかなように、従来品はリード線が被測定
ガスにより劣化し２ケ月しかもたないのに対し、本発明
の酸素分圧測定装置は焼結体を用いない場合でも１．５
年、焼結体を用いた場合は２．５年もの寿命を得ること
ができた。
ガスにより劣化し２ケ月しかもたないのに対し、本発明
の酸素分圧測定装置は焼結体を用いない場合でも１．５
年、焼結体を用いた場合は２．５年もの寿命を得ること
ができた。
（発明の効果）
以上詳細に説明したところから明らかなように、本発明
の酸素分圧測定装置によれば、リード線が被測定ガスと
接触せず、その寿命を飛躍的に伸ばすとともに、第１電
極として固体電解質と貴金属の混合体の焼結体を用いた
ものでは電極損耗が進みにくく、より一層寿命を伸ばす
ことができる。
の酸素分圧測定装置によれば、リード線が被測定ガスと
接触せず、その寿命を飛躍的に伸ばすとともに、第１電
極として固体電解質と貴金属の混合体の焼結体を用いた
ものでは電極損耗が進みにくく、より一層寿命を伸ばす
ことができる。
また本発明は、ＳＯＸ等の腐蝕性ガスが多量に含まれる
様な燃焼排ガス中の酸素分圧を計測する場合にも適用で
きるものであって工業上極めて有用なものである。
様な燃焼排ガス中の酸素分圧を計測する場合にも適用で
きるものであって工業上極めて有用なものである。
第１図（Ａ）、 （Ｂ）は本発明の酸素分圧測定装置の
一興体例を模式的に示す断面図および外観を示した線図
である。 ■・・・第１電極 ２・・・第２電極３・・・
固体電解質 ４・・・基準ガス管５・・・保護管
６・・・支持体７・・・絶縁管
８・・・サンプリング口９．１０・・・リード線
１１・・・基準ガス取入口１２、１３・・・スプリ
ング １４・・・０リング１５・・・取付金具
１６・・・炉壁１７、１８・・・リード取出口
１９・・・絶縁管先端２０・・・絶縁管後端
一興体例を模式的に示す断面図および外観を示した線図
である。 ■・・・第１電極 ２・・・第２電極３・・・
固体電解質 ４・・・基準ガス管５・・・保護管
６・・・支持体７・・・絶縁管
８・・・サンプリング口９．１０・・・リード線
１１・・・基準ガス取入口１２、１３・・・スプリ
ング １４・・・０リング１５・・・取付金具
１６・・・炉壁１７、１８・・・リード取出口
１９・・・絶縁管先端２０・・・絶縁管後端
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、有底円筒形の固体電解質の閉端部を、被測定ガスに
晒される第１電極を介して、固体電解質の外周に位置す
る保護管の先端に設置された支持体に押え付ける様に構
成される酸素分圧測定装置において、第１電極よりのリ
ード線を第１電極と支持体との接触部より支持体および
絶縁管を通して外部へ取出すことによりリード線が直接
被測定ガスに晒されない様構成したことを特徴とする酸
素分圧測定装置。 ２、前記第１電極が高温で酸素イオン導電性を有する固
体電解質と貴金属の混合体の焼結体よりなる特許請求の
範囲第１項記載の酸素分圧測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59153027A JPS6131960A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 酸素分圧測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59153027A JPS6131960A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 酸素分圧測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6131960A true JPS6131960A (ja) | 1986-02-14 |
| JPH0426430B2 JPH0426430B2 (ja) | 1992-05-07 |
Family
ID=15553362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59153027A Granted JPS6131960A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 酸素分圧測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6131960A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0272966U (ja) * | 1988-11-24 | 1990-06-04 | ||
| JPH0272967U (ja) * | 1988-11-25 | 1990-06-04 |
-
1984
- 1984-07-25 JP JP59153027A patent/JPS6131960A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0272966U (ja) * | 1988-11-24 | 1990-06-04 | ||
| JPH0272967U (ja) * | 1988-11-25 | 1990-06-04 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0426430B2 (ja) | 1992-05-07 |
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