JPS6326339B2 - - Google Patents
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- JPS6326339B2 JPS6326339B2 JP55125639A JP12563980A JPS6326339B2 JP S6326339 B2 JPS6326339 B2 JP S6326339B2 JP 55125639 A JP55125639 A JP 55125639A JP 12563980 A JP12563980 A JP 12563980A JP S6326339 B2 JPS6326339 B2 JP S6326339B2
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- Japan
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Classifications
-
- 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
- G01N27/411—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing of liquid metals
- G01N27/4115—Composition or fabrication of the electrodes and coatings thereon, e.g. catalysts
- G01N27/4117—Reference electrodes or reference mixtures
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- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は溶融金属の溶存酸素量測定装置におけ
る消耗型固体電解質セルに関するものである。
る消耗型固体電解質セルに関するものである。
溶融金属の溶存酸素量測定装置は例えば第１図
に示す様に支持体２と、該支持体２に固定された
電極４、固体電解質セル９及び温度測定素子５を
有する。
に示す様に支持体２と、該支持体２に固定された
電極４、固体電解質セル９及び温度測定素子５を
有する。
電極４及び固体電解質セル９は各々リード線１
７，２０により測定回路に接続されて一対になつ
て溶融金属の溶存酸素量を測定する。
７，２０により測定回路に接続されて一対になつ
て溶融金属の溶存酸素量を測定する。
該固体電解質セル９の固体電解質内には基準の
酸素分圧を呈するための基準物質が封入される
が、従来においては筒状に形成された固体電解質
内に粉末の基準物質を所定量封入する方法でこれ
を行つていた。
酸素分圧を呈するための基準物質が封入される
が、従来においては筒状に形成された固体電解質
内に粉末の基準物質を所定量封入する方法でこれ
を行つていた。
しかし固体電解質セル９の起電力を伝達するリ
ード線２０を固体電解質内に挿入した状態で粉末
の基準物質を封入しなければならないため、封入
作業を迅速且つ正確に行うには特別の設備又は熟
練を必要とするものであつた。
ード線２０を固体電解質内に挿入した状態で粉末
の基準物質を封入しなければならないため、封入
作業を迅速且つ正確に行うには特別の設備又は熟
練を必要とするものであつた。
このため基準物質の封入量及び封入密度にばら
つきが生じ易く、この場合測定の際に該基準物質
の熱化学反応によつて呈する固体電解質内の酸素
分圧の基準値自体及び基準値に到るまでの時間に
ばらつきが生じることになる。
つきが生じ易く、この場合測定の際に該基準物質
の熱化学反応によつて呈する固体電解質内の酸素
分圧の基準値自体及び基準値に到るまでの時間に
ばらつきが生じることになる。
これは直ちに酸素量測定の測定精度及び応答性
のばらつきとなつて表れる。
のばらつきとなつて表れる。
本発明は以上の従来の問題を解決し封入量及び
封入密度のばらつきがなく基準物質の封入作業を
容易に行うことの出来る固体電解質セルの提供を
目的とし、以下本発明の固体電解質セルを図面に
示す実施例に従い説明する。
封入密度のばらつきがなく基準物質の封入作業を
容易に行うことの出来る固体電解質セルの提供を
目的とし、以下本発明の固体電解質セルを図面に
示す実施例に従い説明する。
第２図は本発明の固体電解質セルを示し、該固
体電解質セル９はMgO等で安定化させたZrO2等
からなり筒状容器に成型された固体電解質１０を
有する。
体電解質セル９はMgO等で安定化させたZrO2等
からなり筒状容器に成型された固体電解質１０を
有する。
この固体電解質１０は消耗品として酸素量を測
定する時間内における測定に耐える寸法及び形状
にされ、例えば外径5.5mm、内径3.5mm、全長35mm
の円筒容器にされる。
定する時間内における測定に耐える寸法及び形状
にされ、例えば外径5.5mm、内径3.5mm、全長35mm
の円筒容器にされる。
該固体電解質１０内には溶融金属への浸漬時に
溶融金属により加熱され基準の酸素分圧を呈する
金属と該金属酸化物とからなる基準物質１１が収
納される。
溶融金属により加熱され基準の酸素分圧を呈する
金属と該金属酸化物とからなる基準物質１１が収
納される。
該基準物質１１の組成は、例えばMoとMoO3
の混合物からなり、両者の比率は応答性、起電力
指示特性等を考慮して決定される。
の混合物からなり、両者の比率は応答性、起電力
指示特性等を考慮して決定される。
すなわちMoO3が多い場合には、測定時の溶融
金属の温度における比熱はMoO3が大きいため、
基準物質１１の温度上昇速度は遅くなり応答性が
悪くなる。
金属の温度における比熱はMoO3が大きいため、
基準物質１１の温度上昇速度は遅くなり応答性が
悪くなる。
逆に余りMoO3が少い場合（極端にはMoのみ
の場合）には、安定した起電力指示特性が確保出
来ないという他の問題を生じる。
の場合）には、安定した起電力指示特性が確保出
来ないという他の問題を生じる。
これらを考慮し例えばMoとMoO3の比率は重
量比で95：５が適当である。
量比で95：５が適当である。
又基準物質１１として前述のMoとMoO3の混
合物以外にCrとCrO3の混合物を用いても良い。
合物以外にCrとCrO3の混合物を用いても良い。
このCrとCrO3の混合物の場合には測定時の溶
融金属の温度において焼結収縮現象が生じ易いた
め、添加剤を混入する等の配慮が望ましい。
融金属の温度において焼結収縮現象が生じ易いた
め、添加剤を混入する等の配慮が望ましい。
基準物質１１の組成は以上の通りであるが、本
発明の固体電解質セル９においては前記組成の粉
末は予め成型固化されると共にリード線２０と一
体にされた状態で固体電解質１０内の先端部に収
納される。
発明の固体電解質セル９においては前記組成の粉
末は予め成型固化されると共にリード線２０と一
体にされた状態で固体電解質１０内の先端部に収
納される。
基準物質１１とリード線２０を一体にする方法
として、基準物質１１をリード線２０と共に成型
固化する方法と、まず基準物質１１を成型固化し
た後に中心に穴を開け（最初から穴を空けた状態
で成型固化させても良い）該穴にリード線２０を
挿入し固定材料等で両者を一体にする方法とがあ
る。
として、基準物質１１をリード線２０と共に成型
固化する方法と、まず基準物質１１を成型固化し
た後に中心に穴を開け（最初から穴を空けた状態
で成型固化させても良い）該穴にリード線２０を
挿入し固定材料等で両者を一体にする方法とがあ
る。
成型固化方法とは例えば５〜100μ（実用上は
10μ程度）のMoとMoO3の粉末を固体電解質１０
の内径よりやや小型の成型モールドに充填し、加
圧機により固化させるものである。
10μ程度）のMoとMoO3の粉末を固体電解質１０
の内径よりやや小型の成型モールドに充填し、加
圧機により固化させるものである。
この成型固化された基準物質１１の形状は特に
限定するものでなく加圧成型に適した形状で良い
（例えば円柱、四角柱、六角柱等）。
限定するものでなく加圧成型に適した形状で良い
（例えば円柱、四角柱、六角柱等）。
又成型固化に際しては基準の酸素分圧を発生す
るについて幣害とならないバインダーを混合し成
型固化を補助しても良い。
るについて幣害とならないバインダーを混合し成
型固化を補助しても良い。
リード線２０は成型固化された基準物質１１と
一体にされることは前述の通りであるが、リード
線２０の先端が成型固化された基準物質１１から
突出する様にしておく。
一体にされることは前述の通りであるが、リード
線２０の先端が成型固化された基準物質１１から
突出する様にしておく。
これは基準物質１１が固体電解質１０内に収納
された際に、リード線２０の先端を固体電解質１
０の出来るだけ先端付近の内壁面に接触させ、固
体電解質１０を酸素濃淡電池として絶縁の心配な
く機能させるためである。
された際に、リード線２０の先端を固体電解質１
０の出来るだけ先端付近の内壁面に接触させ、固
体電解質１０を酸素濃淡電池として絶縁の心配な
く機能させるためである。
更にこの場合の２つのことに注意すべきであ
る。
る。
第１にリード線２０の固体電解質１０内壁面へ
の接触位置については、溶融金属の温度が正確に
伝えられる出来るだけ先端付近にすることが望ま
しい。
の接触位置については、溶融金属の温度が正確に
伝えられる出来るだけ先端付近にすることが望ま
しい。
これは例えば固体電解質１０が長さ35mmの円筒
容器であつた場合、溶融金属に該固体電解質１０
を浸漬した際先端部と基部の温度差が10℃になる
ことがあるからである。
容器であつた場合、溶融金属に該固体電解質１０
を浸漬した際先端部と基部の温度差が10℃になる
ことがあるからである。
第２にリード線２０の先端の基準物質１１から
の突出長さについては、余り長くすると固体電解
質１０内の先端部に大きな隙間１４が形成されて
溶融金属から伝わる熱による基準物質１１の温度
上昇が若干遅れることになるので、出来るだけ短
くすることが望ましい。
の突出長さについては、余り長くすると固体電解
質１０内の先端部に大きな隙間１４が形成されて
溶融金属から伝わる熱による基準物質１１の温度
上昇が若干遅れることになるので、出来るだけ短
くすることが望ましい。
以上のことに注意してリード線２０を成型固化
された基準物質１１と一体にすることになる。
された基準物質１１と一体にすることになる。
一方リード線２０の材質であるが電極４と同一
にして両者間に熱起電力が生じることを防止して
補正を不要にすることが望ましい。
にして両者間に熱起電力が生じることを防止して
補正を不要にすることが望ましい。
又リード線２０は成型固化された基準物質１１
を固体電解質１０内に挿入する際に該基準物質１
１を支持する機能をも有するため、その線径は例
えば0.5〜0.8mm程度以上にすることが望ましい。
を固体電解質１０内に挿入する際に該基準物質１
１を支持する機能をも有するため、その線径は例
えば0.5〜0.8mm程度以上にすることが望ましい。
次に測定時の溶融金属の温度において不活性な
材質の固定材１２が基準物質１１の端面から固体
電解質１０の開口部近くまで延びて固体電解質１
０内に収納される。
材質の固定材１２が基準物質１１の端面から固体
電解質１０の開口部近くまで延びて固体電解質１
０内に収納される。
この固定材１２は円筒状に構成され、その中心
に設けられた穴１３を前記リード線２０が貫通す
る。
に設けられた穴１３を前記リード線２０が貫通す
る。
固定材１２は固体電解質１０内の残存空気を減
少させ一定量とすると共に成型固化された基準物
質１１を固体電解質１０内の先端部に位置決めし
て安定した基準酸素分圧を呈するための条件を確
保するものである。
少させ一定量とすると共に成型固化された基準物
質１１を固体電解質１０内の先端部に位置決めし
て安定した基準酸素分圧を呈するための条件を確
保するものである。
固体電解質１０は基準物質１１、リード線２０
及び固定材１２が収納された状態で、その開口部
において耐火セメント等からなる密封材１５で密
封される。
及び固定材１２が収納された状態で、その開口部
において耐火セメント等からなる密封材１５で密
封される。
すなわち固体電解質１０の内部は密封材１５に
より外気と遮断されることになる。
より外気と遮断されることになる。
本発明の固体電解質セルの構成は以上の通りで
あり、その組立方法を次に説明する。
あり、その組立方法を次に説明する。
まず基準物質１１を前述の方法で成型固化させ
る訳であるがその際リード線２０を基準物質１１
と一体にしておくことは前述の通りである。
る訳であるがその際リード線２０を基準物質１１
と一体にしておくことは前述の通りである。
次に固化した基準物質１１をリード線２０と共
に固体電解質１０内に、挿入して基準物質１１を
固体電解質１０内の先端部に位置決めするととも
にリード線２０の先端を固体電解質１０の内壁面
に確実に接触させる。
に固体電解質１０内に、挿入して基準物質１１を
固体電解質１０内の先端部に位置決めするととも
にリード線２０の先端を固体電解質１０の内壁面
に確実に接触させる。
次にリード線２０を穴１３に通した状態で、固
定材１２を固体電解質１０内に挿入する。
定材１２を固体電解質１０内に挿入する。
固定材１２が基準物質１１に接触した後更に該
固定材１２を固体電解質１０内に押込み、リード
線２０の先端を固体電解質１０の内壁面に押付け
確実に密着させる。
固定材１２を固体電解質１０内に押込み、リード
線２０の先端を固体電解質１０の内壁面に押付け
確実に密着させる。
この際基準物質１１とリード線２０の接合がゆ
るい場合は、固定材１２の押込みにより基準物質
１１が固体電解質１０内を先端方向に滑動するこ
とになるがこれは別に差支えない。
るい場合は、固定材１２の押込みにより基準物質
１１が固体電解質１０内を先端方向に滑動するこ
とになるがこれは別に差支えない。
すなわちリード線２０と基準物質１１は、基準
物質１１の固体電解質１０内への挿入時に一体化
にされていれば良く、挿入後は分離されてもかま
わない。
物質１１の固体電解質１０内への挿入時に一体化
にされていれば良く、挿入後は分離されてもかま
わない。
本発明の固体電解質セルは以上の構成、組立方
法において次の効果を有する。
法において次の効果を有する。
(1) 本発明の溶融金属の溶存酸素量測定装置にお
ける消耗型固体電解質セルは特許請求の範囲に
記載した構成であり特に基準物質１１は予め成
型固化されリード線２０と一体にされているた
め固体電解質１０内への封入作業は極めて容易
である。
ける消耗型固体電解質セルは特許請求の範囲に
記載した構成であり特に基準物質１１は予め成
型固化されリード線２０と一体にされているた
め固体電解質１０内への封入作業は極めて容易
である。
(2) 本発明の溶融金属の溶存酸素量測定装置にお
ける消耗型固体電解質セルは同上の構成であ
り、特に基準物質１１は予め成型固化されてい
るため封入量及び封入密度を正確にすることが
出来、その結果酸素量測定の測定精度及び応答
性のばらつきがほとんど生じない。
ける消耗型固体電解質セルは同上の構成であ
り、特に基準物質１１は予め成型固化されてい
るため封入量及び封入密度を正確にすることが
出来、その結果酸素量測定の測定精度及び応答
性のばらつきがほとんど生じない。
第１図は溶融金属の酸素量測定装置の一部断面
側面図、第２図は本発明の消耗型固体電解質セル
の縦断面図。 １：酸素量測定装置、２：支持体、３：保護キ
ヤツプ、４：電極、５：温度測定素子、９：固体
電解質セル、１０：固体電解質、１１：基準物
質、１２：固定材、１３：穴、１４：隙間、１
５：密封材、１７，１８，１９，２０：リード
線。
側面図、第２図は本発明の消耗型固体電解質セル
の縦断面図。 １：酸素量測定装置、２：支持体、３：保護キ
ヤツプ、４：電極、５：温度測定素子、９：固体
電解質セル、１０：固体電解質、１１：基準物
質、１２：固定材、１３：穴、１４：隙間、１
５：密封材、１７，１８，１９，２０：リード
線。
Claims (1)
- １ 筒状容器に形成された固体電解質１０と、該
固体電解質１０内の先端部に収納された基準の酸
素分圧を呈する金属と金属酸化物からなる予め成
型固化された基準物質１１と、該基準物質１１の
端面から固体電解質１０の開口部まで延びて固体
電解質１０内に収納された固定材１２と、固体電
解質１０の先端付近の内壁面に一端が接触し他端
が固体電解質１０の開口部から外部に導かれ前記
固体電解質１０内への挿入時に前記基準物質１１
と一体にされたリード線２０と、固体電解質１０
の開口部を密封する密封材１５とからなる溶触金
属の溶存酸素量測定装置における消耗型固体電解
質セル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55125639A JPS5749853A (en) | 1980-09-09 | 1980-09-09 | Consumptive type solid electrolyte cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55125639A JPS5749853A (en) | 1980-09-09 | 1980-09-09 | Consumptive type solid electrolyte cell |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5749853A JPS5749853A (en) | 1982-03-24 |
| JPS6326339B2 true JPS6326339B2 (ja) | 1988-05-30 |
Family
ID=14914999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55125639A Granted JPS5749853A (en) | 1980-09-09 | 1980-09-09 | Consumptive type solid electrolyte cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5749853A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0347626Y2 (ja) * | 1989-03-20 | 1991-10-11 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0632614Y2 (ja) * | 1985-10-14 | 1994-08-24 | 東京窯業株式会社 | 溶融金属用水素センサ−のセンサ−素子 |
-
1980
- 1980-09-09 JP JP55125639A patent/JPS5749853A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0347626Y2 (ja) * | 1989-03-20 | 1991-10-11 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5749853A (en) | 1982-03-24 |
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