KR102523749B1

KR102523749B1 - Gas sensor unit and gas detecting method

Info

Publication number: KR102523749B1
Application number: KR1020200010455A
Authority: KR
Inventors: 쇼타로 모리모토; 준지 나카타니
Original assignee: 제이텍트 써모 시스템 코퍼레이션
Priority date: 2019-02-22
Filing date: 2020-01-29
Publication date: 2023-04-20
Also published as: KR20200102925A; TW202032119A; JP7217169B2; TWI754861B; JP2020134397A

Abstract

(과제) 상온에서 결로를 발생시키는 가스를 측정하는 가스 센서 유닛, 및, 가스 검출 방법에 있어서, 센서 소자의 균열을 보다 확실히 억제한다.
(해결 수단) 가스 센서 유닛(1)은, 가스 센서(9)와, 건조 가스 공급부(6)를 가지고 있다. 가스 센서(9)는, 상온에서 결로를 발생시키는 가스(예를 들면, 과열 수증기)에 노출되는 소자(13)를 갖고 이 가스의 예를 들면 산소 농도를 검출한다. 건조 가스 공급부(6)는, 소자(13)를 건조시키는 건조 가스를 소자(13)에 공급한다.(Problem) In a gas sensor unit that measures a gas that causes dew condensation at room temperature and a gas detection method, cracking of a sensor element is more reliably suppressed.
(Solution) The gas sensor unit 1 has a gas sensor 9 and a dry gas supply unit 6 . The gas sensor 9 has an element 13 exposed to a gas (eg, superheated steam) that causes dew condensation at room temperature, and detects, for example, the oxygen concentration of this gas. The dry gas supply unit 6 supplies a dry gas for drying the element 13 to the element 13 .

Description

Gas sensor unit and gas detection method {GAS SENSOR UNIT AND GAS DETECTING METHOD}

본 발명은, 가스 센서 유닛, 및, 가스 검출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a gas sensor unit and a gas detection method.

가스 농도 등을 측정하는 가스 센서가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).A gas sensor that measures gas concentration or the like is known (for example, see Patent Literature 1).

일본국 특허공개 2018-180002호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2018-180002

예를 들면, 과열 수증기 등, 수분 함유량이 많아서 상온에서 결로를 발생시키는 가스가 알려져 있다. 이와 같이, 상온에서 결로를 발생시키는 가스를 측정하는 센서로서, 지르코니아 등의 세라믹을 이용한 센서가 알려져 있다. 이러한 센서는, 소자로부터 얻어지는 기전력에 의해, 가스 농도를 측정한다. 또, 이러한 센서는, 센서의 성질상, 센서에 내장된 히터에서 예를 들면 500℃ 이상으로 가열된 상태로 가스 농도를 측정하는 경우가 있다.For example, a gas having a high moisture content, such as superheated steam, that causes dew condensation at room temperature is known. In this way, as a sensor for measuring a gas that causes dew condensation at room temperature, a sensor using a ceramic such as zirconia is known. Such a sensor measures the gas concentration by the electromotive force obtained from the element. In addition, such a sensor may measure the gas concentration in a state heated to, for example, 500° C. or higher by a heater incorporated in the sensor due to the nature of the sensor.

그러나, 상온에서 결로를 발생시키는 가스를 측정하는 센서 소자에 균열이 발생하는 경우가 있다. 이 균열은, 결로에 의해 센서 소자에 부착되어 있던 수분이, 상술한 센서 내의 히터로의 통전에 의해 증발함으로써, 센서 소자에 큰 응력이 발생하는 것 등에 기인하여 생긴다.However, cracks may occur in a sensor element that measures a gas that causes dew condensation at room temperature. This crack occurs due to, for example, large stress occurring in the sensor element when moisture adhering to the sensor element due to dew condensation evaporates by energizing the heater in the sensor described above.

본 발명은, 상기 사정을 감안함으로써, 상온에서 결로를 발생시키는 가스를 측정하는 가스 센서 유닛, 및, 가스 검출 방법에 있어서, 센서 소자의 균열을 보다 확실히 억제하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to more reliably suppress cracking of a sensor element in a gas sensor unit that measures a gas that generates dew condensation at normal temperature and a gas detection method by taking the above circumstances into account.

(1) 상기 과제를 해결하기 위해서, 이 발명의 어느 국면에 따른 가스 센서 유닛은, 상온에서 결로를 발생시키는 가스에 노출되는 소자를 갖고 상기 가스에 대해 검출하기 위한 가스 센서와, 상기 소자를 건조시키는 건조 가스를 상기 소자에 공급하기 위한 건조 가스 공급부를 구비하고 있다.(1) In order to solve the above problems, a gas sensor unit according to any aspect of the present invention has a device exposed to a gas that causes dew condensation at room temperature and has a gas sensor for detecting the gas, and drying the device and a dry gas supply unit for supplying dry gas to the device.

이 구성에 의하면, 건조 가스에 의해 가스 센서의 소자를 건조할 수 있다. 따라서, 가스 센서에 부착된 수분에 기인하여 소자에 균열이 생기는 것을 보다 확실히 억제할 수 있다.According to this configuration, the element of the gas sensor can be dried with the dry gas. Therefore, it is possible to more reliably suppress cracks in the element due to moisture adhering to the gas sensor.

(2) 상기 건조 가스 공급부는, 상기 소자에 상기 건조 가스를 내뿜는 노즐을 가지고 있는 경우가 있다.(2) The dry gas supply unit may have a nozzle for blowing the dry gas to the element.

이 구성에 의하면, 건조 가스에 의해 소자가 건조되는 정도를 보다 확실히 높게 할 수 있다.According to this configuration, the degree of drying of the element by the drying gas can be increased more reliably.

(3) 상기 건조 가스 공급부는, 가열된 상기 건조 가스를 공급하도록 구성되어 있는 경우가 있다.(3) The dry gas supply unit may be configured to supply the heated dry gas.

이 구성에 의하면, 건조 가스가 소자를 건조시키는 능력을 보다 높게 할 수 있다.According to this configuration, the ability of the drying gas to dry the element can be made higher.

(4) 상기 건조 가스 공급부는, 상기 건조 가스를 가열하는 건조 가스 히터를 포함하고, 상기 건조 가스 히터는, 상기 소자에 공급되기 전의 상기 건조 가스를 상기 건조 가스의 이슬점 온도보다 높은 온도가 되도록 가열하는 경우가 있다.(4) The dry gas supply unit includes a dry gas heater that heats the dry gas, and the dry gas heater heats the dry gas before being supplied to the device to a temperature higher than a dew point temperature of the dry gas. There are times when

이 구성에 의하면, 건조 가스에 의해, 소자 주위의 분위기에 있어서의 수분의 비율을 현격히 적게 할 수 있다.According to this configuration, the proportion of moisture in the atmosphere around the element can be significantly reduced by the dry gas.

(5) 상기 소자는, 상기 가스의 특성에 따른 기전력을 출력하도록 구성되어 있고, 상기 가스 센서 유닛은, 상기 소자를 가열하는 소자 히터를 더 구비하고, 상기 소자 히터는, 상기 건조 가스 공급부로부터의 상기 건조 가스의 공급 개시부터 소정 시간 경과 후에 가열 동작이 개시되도록 구성되어 있는 경우가 있다.(5) The element is configured to output an electromotive force according to the characteristics of the gas, the gas sensor unit further includes an element heater for heating the element, the element heater is In some cases, the heating operation is started after a lapse of a predetermined time from the start of supply of the dry gas.

이 구성에 의하면, 소자가 충분히 건조된 후, 소자 히터의 가열 동작이 개시되어 소자에 의한 가스 측정이 행해진다. 이로 인해, 소자 히터의 동작에 따른 소자의 균열을 보다 확실히 억제할 수 있다.According to this configuration, after the element is sufficiently dried, the heating operation of the element heater is started and gas measurement is performed by the element. Thus, cracking of the element due to the operation of the element heater can be more reliably suppressed.

(6) 상기 소자는, 상기 가스의 특성에 따른 기전력을 출력하도록 구성되어 있고, 상기 가스 센서 유닛은, 상기 소자가 건조 상태에 있는지의 여부를 검출하기 위한 센서와, 상기 소자를 가열하는 소자 히터를 더 구비하고, 상기 센서에 의해 상기 소자가 건조 상태에 있다고 검출된 후에, 상기 소자 히터에 의한 가열 동작이 개시되도록 구성되어 있는 경우가 있다.(6) The element is configured to output an electromotive force according to the characteristics of the gas, and the gas sensor unit includes a sensor for detecting whether the element is in a dry state, and an element heater for heating the element. In some cases, a heating operation by the element heater is started after the sensor detects that the element is in a dry state.

이 구성에 의하면, 소자가 건조 상태에 있는 것이 확인된 후에, 소자 히터의 가열 동작이 개시된다. 따라서, 소자에 수분이 부착된 상태로 소자가 가열되는 것에 기인하는 소자의 균열을 보다 확실히 억제할 수 있다.According to this configuration, the heating operation of the element heater is started after confirming that the element is in a dry state. Therefore, it is possible to more reliably suppress cracking of the element due to heating of the element in a state where moisture adheres to the element.

(7) 상기 가스 센서 유닛은, 상기 가스가 통과하는 가스관 내의 공간과는 별도의 공간을 형성하여 상기 소자를 수용한 챔버와, 상기 챔버 내로 상기 가스관으로부터 상기 가스를 도입하기 위한 도입관과, 상기 도입관에 의한 상기 챔버로의 상기 가스의 도입 동작의 온과 오프를 전환하는 전환부를 더 가지고 있는 경우가 있다.(7) The gas sensor unit includes: a chamber accommodating the element by forming a space separate from a space in the gas pipe through which the gas passes; an inlet pipe for introducing the gas from the gas pipe into the chamber; In some cases, a switching unit for switching ON and OFF of the operation of introducing the gas into the chamber through the introduction tube is provided.

이 구성에 의하면, 소자는, 챔버에 수용되어 있다. 그리고, 예를 들면, 가스 센서에 의한 가스 측정이 필요할 때에는, 도입관에 의해, 가스를 챔버에 도입할 수 있다. 한편, 예를 들면, 가스 센서에 의한 가스 측정이 행해지지 않을 때에는, 가스를 챔버에 도입하지 않도록 할 수 있다. 그 결과, 예를 들면, 오염된 가스가 가스관을 통과할 때에는 소자가 가스에 노출되지 않도록 하는 한편, 청정한 가스가 가스관을 통과할 때에 소자를 가스에 노출시킬 수 있다. 이와 같이, 필요할 때에만 소자에 가스를 노출시킬 수 있으므로, 소자에 대한 부하를 보다 작게 할 수 있다.According to this configuration, the element is accommodated in the chamber. And, for example, when gas measurement by a gas sensor is required, gas can be introduced into the chamber by an inlet tube. On the other hand, for example, when gas measurement by a gas sensor is not performed, gas may not be introduced into the chamber. As a result, for example, it is possible to expose the device to gas when a clean gas passes through the gas pipe, while not allowing the device to be exposed to the gas when a contaminated gas passes through the gas pipe. In this way, since the gas can be exposed to the element only when necessary, the load on the element can be reduced.

(8) 상기 과제를 해결하기 위해서, 이 발명의 어느 국면에 따른 가스 검출 방법은, 상온에서 결로를 발생시키는 가스에 노출되는 소자를 갖고 상기 가스에 대해 검출하기 위한 가스 센서의 상기 소자에, 상기 소자를 건조시키는 건조 가스를 공급한 후, 상기 가스 센서에 의한 검출 동작을 개시한다.(8) In order to solve the above problem, a gas detection method according to any aspect of the present invention has an element exposed to a gas that causes condensation at room temperature, and in the element of a gas sensor for detecting the gas, After supplying a dry gas for drying the element, detection operation by the gas sensor is started.

이 구성에 의하면, 건조 가스에 의해 가스 센서의 소자를 건조할 수 있다. 따라서, 센서에 부착된 수분에 기인하여 소자에 균열이 생기는 것을 보다 확실히 억제할 수 있다.According to this configuration, the element of the gas sensor can be dried with the dry gas. Therefore, it is possible to more reliably suppress cracks in the element due to moisture adhering to the sensor.

본 발명에 의하면, 상온에서 결로를 발생시키는 가스를 측정할 때에 있어서의 센서 소자의 균열을 보다 확실히 억제할 수 있다.ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, cracking of a sensor element at the time of measuring the gas which causes dew condensation at normal temperature can be suppressed more reliably.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 가스 센서 유닛 및 가스관을 나타내는 모식도이다.
도 2는, 가스 센서 유닛에 있어서의 과열 수증기의 산소 농도 검출 동작의 일례를 설명하기 위한 플로차트이다.
도 3은, 가스 센서 유닛에 있어서의 과열 수증기의 산소 농도 검출 동작의 일례를 설명하기 위한 플로차트이다.
도 4는, 가스 센서 유닛에 있어서의 과열 수증기의 산소 농도 검출 동작의 일례를 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 5(a)는, 가스 센서 유닛이 과열 수증기의 산소 농도의 검출 동작을 행하지 않은 상태를 설명하기 위한 도면이며, 도 5(b)는, 가스 센서 유닛이 과열 수증기의 산소 농도의 검출 동작을 행하고 있는 상태를 설명하기 위한 도면이다.1 is a schematic diagram showing a gas sensor unit and a gas pipe according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart for explaining an example of an operation of detecting the oxygen concentration of superheated steam in the gas sensor unit.
3 is a flowchart for explaining an example of an operation of detecting the oxygen concentration of superheated steam in the gas sensor unit.
4 is a timing chart for explaining an example of the operation of detecting the oxygen concentration of superheated steam in the gas sensor unit.
Fig. 5(a) is a diagram for explaining a state in which the gas sensor unit does not detect the oxygen concentration of the superheated steam, and Fig. 5(b) shows the gas sensor unit detecting the oxygen concentration of the superheated steam. It is a drawing for explaining the current state.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated, referring drawings.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 가스 센서 유닛(1) 및 가스관(2)을 나타내는 모식도이다. 또한, 도 1에 있어서, 실선의 화살표는, 요소간의 기계적인 접속을 나타내고 있다. 또, 도 1에 있어서, 파선의 화살표는, 요소간의 전기적인 접속을 나타내고 있다. 도 1을 참조하여, 가스 센서 유닛(1)은, 상온에서 결로를 발생시키는 가스에 대해 검출하기 위해 설치되어 있다. 이러한 가스로서, 본 실시 형태에서는, 과열 수증기를 예로 설명한다. 또한, 가스 센서 유닛(1)에서 검출되는 가스는, 상온에서 결로를 발생시키는 가스이면 되고, 질소 가스, 공기, 및, 수분이 많은 가스로서의 습식 가스를 예시할 수 있다.1 is a schematic diagram showing a gas sensor unit 1 and a gas pipe 2 according to an embodiment of the present invention. In Fig. 1, solid arrows indicate mechanical connections between elements. In Fig. 1, arrows of broken lines indicate electrical connections between elements. Referring to Fig. 1, the gas sensor unit 1 is installed to detect a gas that causes dew condensation at room temperature. As such a gas, superheated steam is described as an example in this embodiment. The gas detected by the gas sensor unit 1 may be a gas that causes dew condensation at room temperature, and examples thereof include nitrogen gas, air, and wet gas as a gas having a high moisture content.

본 실시 형태에서는, 가스 센서 유닛(1)은, 과열 수증기 중의 산소 농도를 검출하도록 구성되어 있다. 또한, 가스 센서 유닛(1)은, 상온에서 결로를 발생시키는 가스에 있어서의 산소 이외의 성분을 검출하도록 구성되어 있어도 된다.In this embodiment, the gas sensor unit 1 is configured to detect the oxygen concentration in superheated steam. Further, the gas sensor unit 1 may be configured to detect components other than oxygen in a gas that causes dew condensation at room temperature.

본 실시 형태에서는, 가스 센서 유닛(1)은, 한창 가스관(2)을 통과하고 있을 때의, 상온에서 결로를 발생시키는 과열 수증기의 산소 농도를 검출한다. 가스관(2)은, 예를 들면, 열처리 장치의 열처리실(피처리물이 열처리 시에 배치되는 방, 도시하지 않음)에 접속되어 있다. 그리고, 가스관(2)은, 열처리실로부터 배출된 가스를, 도시하지 않은 배기구로 유도한다. 도 1에서는, 가스관(2)이 직선관인 상태를 모식적으로 나타내고 있다. 가스관(2)에, 가스 센서 유닛(1)이 접속되어 있다. 본 실시 형태에서는, 가스 센서 유닛(1)은, 열처리 장치에서 피처리물의 열처리가 행해지지 않을 때에, 과열 수증기의 산소 농도를 측정한다. 상기 피처리물로서, 세라믹, 전자 부품, 반도체, 및, 금속 부품을 예시할 수 있다.In the present embodiment, the gas sensor unit 1 detects the oxygen concentration of superheated steam that causes dew condensation at room temperature while passing through the gas pipe 2. The gas pipe 2 is connected to, for example, a heat treatment chamber (a room in which an object to be treated is disposed during heat treatment, not shown) of a heat treatment apparatus. Then, the gas pipe 2 guides the gas discharged from the heat treatment chamber to an exhaust port (not shown). 1 schematically shows a state in which the gas pipe 2 is a straight pipe. A gas sensor unit 1 is connected to the gas pipe 2 . In this embodiment, the gas sensor unit 1 measures the oxygen concentration of superheated steam when the heat treatment of the target object is not performed in the heat treatment device. As the object to be processed, ceramics, electronic parts, semiconductors, and metal parts can be exemplified.

가스 센서 유닛(1)은, 계측부(3), 도입관(4), 전환부(5), 건조 가스 공급부(6), 제어부(7)를 가지고 있다.The gas sensor unit 1 has a measurement unit 3, an inlet pipe 4, a switching unit 5, a dry gas supply unit 6, and a control unit 7.

계측부(3)는, 과열 수증기 중의 산소 농도를 검출하는 부분이다. 계측부(3)는, 가스관(2)을 통과하는 과열 수증기로부터 추출된 일부의 과열 수증기에 대해서 산소 농도를 계측한다.The measurement part 3 is a part which detects the oxygen concentration in superheated steam. The measuring unit 3 measures the oxygen concentration of a part of the superheated steam extracted from the superheated steam passing through the gas pipe 2 .

계측부(3)는, 챔버(8), 가스 센서(9), 챔버 히터(10), 건조 검출 센서(11)를 가지고 있다.The measuring unit 3 has a chamber 8, a gas sensor 9, a chamber heater 10, and a dryness detection sensor 11.

챔버(8)는, 과열 수증기가 통과하는 가스관(2) 내의 공간과는 별도의 공간을 형성하고 있다. 챔버(8)는, 가스관(2)으로부터 이격된 개소에서 과열 수증기의 산소 농도를 계측하기 위해 설치되어 있다. 챔버(8)는, 중공의 용기 형상으로 형성되어 있고, 가스 센서(9)의 후술하는 소자(13) 및 소자 히터(14), 챔버 히터(10), 건조 검출 센서(11)를 수용하고 있다. 챔버(8) 내에서, 가스 센서(9)가 과열 수증기의 산소 농도를 계측한다.The chamber 8 forms a space separate from the space in the gas pipe 2 through which superheated steam passes. The chamber 8 is provided to measure the oxygen concentration of superheated steam at a location away from the gas pipe 2. The chamber 8 is formed in the shape of a hollow container and accommodates an element 13 of the gas sensor 9 described later, an element heater 14, a chamber heater 10, and a dryness detection sensor 11. . Within the chamber 8, a gas sensor 9 measures the oxygen concentration of the superheated steam.

가스 센서(9)는, 센서 본체(12), 소자(13), 소자 히터(14)를 가지고 있다.The gas sensor 9 has a sensor body 12, an element 13, and an element heater 14.

센서 본체(12)는, 챔버(8)의 외측, 예를 들면 챔버(8)의 상면에 설치되어 있다. 또, 센서 본체(12)는, 소자(13)로부터의 전기신호를 수취하도록 구성되어 있다. 센서 본체(12)로부터 소자(13)가 연장되어 있다.The sensor body 12 is installed outside the chamber 8, for example, on the upper surface of the chamber 8. In addition, the sensor main body 12 is configured to receive electrical signals from the element 13 . An element 13 extends from the sensor body 12 .

소자(13)는, 과열 수증기(상온에서 결로를 발생시키는 가스)에 노출되는 부분으로서 설치되어 있다. 소자(13)는, 예를 들면 기둥 형상으로 형성되어 있고, 본 실시 형태에서는, 상하로 연장되어 있다. 소자(13)는, 본 실시 형태에서는, 지르코니아 등의 세라믹을 포함하고 있다. 소자(13)는, 챔버(8) 내에 배치되어 있다. 소자(13)는, 과열 수증기 중의 산소 농도(가스의 특성)에 따른 기전력을 센서 본체(12)에 출력하도록 구성되어 있다.The element 13 is provided as a portion exposed to superheated steam (a gas that causes dew condensation at room temperature). The element 13 is formed in a columnar shape, for example, and extends vertically in the present embodiment. The element 13 is made of ceramic such as zirconia in this embodiment. Element 13 is arranged in chamber 8 . The element 13 is configured to output an electromotive force corresponding to the oxygen concentration (a characteristic of the gas) in the superheated steam to the sensor body 12.

소자(13)에는, 소자 히터(14)가 설치되어 있다. 소자 히터(14)는, 예를 들면, 전열 히터이며, 소자(13) 내에 매설되고 있고, 센서 본체(12)로부터 전력이 공급되도록 구성되어 있다. 소자 히터(14)는, 센서 본체(12)로부터 전력이 공급됨으로써, 소자(13)를 소정의 온도(예를 들면, 섭씨 약 700℃)로 가열한다. 소자(13)는, 당해 소자(13)의 특성상, 상기 소정의 온도 정도의 고온일 때에, 과열 수증기 중의 산소 농도에 따른 기전력을 출력하는 것이 가능하다. 따라서, 소자 히터(14)에 의해 소자(13)를 가열함으로써, 소자(13)에 의한 산소 농도의 검출이 가능해진다. 소자(13)에 인접하여, 챔버 히터(10)가 설치되어 있다.An element heater 14 is installed in the element 13 . The element heater 14 is, for example, an electric heater, is embedded in the element 13, and is configured so that power is supplied from the sensor body 12. The element heater 14 heats the element 13 to a predetermined temperature (for example, about 700° C.) by being supplied with electric power from the sensor body 12 . The element 13 is capable of outputting an electromotive force corresponding to the oxygen concentration in the superheated steam when the element 13 is at a high temperature of about the predetermined temperature due to the characteristics of the element 13 . Therefore, by heating the element 13 with the element heater 14, the detection of the oxygen concentration by the element 13 becomes possible. Adjacent to the element 13, a chamber heater 10 is installed.

챔버 히터(10)는, 챔버(8) 내의 분위기를 가열하기 위해 설치되어 있다. 챔버 히터(10)는, 예를 들면, 전열 히터이다. 챔버 히터(10)는, 챔버(8) 내의 소자(13) 주위를 가열함으로써, 소자(13)에 대한 결로에 의해 소자(13)에 부착된 수분을 증발시킴과 더불어, 소자(13) 주위의 분위기를 건조시킨다. 챔버 히터(10)는, 건조 가스 공급부(6)의 일부로서 파악할 수도 있고, 건조 가스 공급부(6)와는 별도의 요소로서도 파악할 수 있다. 챔버 히터(10)는, 예를 들면, 소자(13) 주위에 배치된 1 또는 복수의 발열부를 가지고 있다. 챔버 히터(10)는, 챔버(8) 내의 분위기를 예를 들면 200℃까지 가열한다. 챔버 히터(10)에 의한 챔버(8) 내의 분위기의 가열 온도는, 소자 히터(14)에 의한 소자(13)의 가열 온도보다 낮다.The chamber heater 10 is installed to heat the atmosphere in the chamber 8 . The chamber heater 10 is, for example, an electric heater. The chamber heater 10 heats the periphery of the element 13 in the chamber 8, thereby evaporating moisture adhering to the element 13 due to dew condensation on the element 13, and the surroundings of the element 13. dry the atmosphere. The chamber heater 10 can be grasped as a part of the dry gas supply unit 6 or as a separate element from the dry gas supply unit 6 . The chamber heater 10 has one or a plurality of heating parts arranged around the element 13, for example. The chamber heater 10 heats the atmosphere in the chamber 8 to, for example, 200°C. The heating temperature of the atmosphere in the chamber 8 by the chamber heater 10 is lower than the heating temperature of the element 13 by the element heater 14 .

건조 검출 센서(11)는, 소자(13)가 건조 상태에 있는지의 여부를 검출하기 위한 센서이며, 소자(13)의 온도를 측정하기 위해 챔버(8) 내에 배치되어 있다. 건조 검출 센서(11)는, 예를 들면, 열전대를 이용하여 형성되어 있고, 챔버(8) 내의 분위기 온도를 계측한다. 즉, 본 실시 형태에서는, 건조 상태 검출 센서(11)는, 온도 검출을 통해서 소자(13)의 건조 상태를 검출한다. 챔버(8) 내에 있어서의 건조 검출 센서(11)의 배치 장소는 특별히 한정되지 않지만, 소자(13) 근방에 배치되어 있는 것이, 소자(13)의 온도를 보다 정확하게 파악할 수 있다는 점에서 바람직하다. 또한, 건조 검출 센서(11)는, 소자(13) 내에 배치되어 있어도 된다.The dryness detection sensor 11 is a sensor for detecting whether or not the element 13 is in a dry state, and is disposed in the chamber 8 to measure the temperature of the element 13. The dryness detection sensor 11 is formed using, for example, a thermocouple, and measures the ambient temperature in the chamber 8 . That is, in this embodiment, the dry state detection sensor 11 detects the dry state of the element 13 through temperature detection. The place where the dryness detection sensor 11 is placed in the chamber 8 is not particularly limited, but it is preferable to arrange it near the element 13 in view of being able to grasp the temperature of the element 13 more accurately. In addition, the dryness detection sensor 11 may be disposed within the element 13 .

상기의 구성을 갖는 계측부(3)의 챔버(8)는, 도입관(4)에 접속되어 있다. 도입관(4)은, 과열 수증기가 통과하는 가스관(2)으로부터 분기하여 연장되어 있고, 가스관(2)으로부터 챔버(8) 내로 과열 수증기를 도입하기 위한 관이다.The chamber 8 of the measurement unit 3 having the above configuration is connected to the inlet tube 4 . The inlet pipe 4 branches and extends from the gas pipe 2 through which superheated steam passes, and is a pipe for introducing superheated steam from the gas pipe 2 into the chamber 8 .

본 실시 형태에서는, 도입관(4)은, 가스관(2)과 챔버(8)를 접속하는 제1 관(41)과, 챔버(8)에 접속되어 도시하지 않은 배기구로 챔버(8) 내의 기체를 배출하기 위한 제2 관(42)을 가지고 있다.In this embodiment, the inlet pipe 4 is connected to the first pipe 41 connecting the gas pipe 2 and the chamber 8 and the chamber 8 to an exhaust port (not shown) for gas in the chamber 8. It has a second pipe 42 for discharging.

가스관(2)에서의 가스의 흐름 방향에 대한 제1 관(41) 및 제2 관(42)에 있어서의 기체의 흐름 방향은, 특별히 한정되지 않는다. 가스관(2) 내의 과열 수증기는, 제1 관(41)을 통과하여 챔버(8) 내로 도입된다. 본 실시 형태에서는, 제2 관(42)에, 전환부(5)가 설치되어 있다. 전환부(5)는, 도입관(4)에 의한 챔버(8)로의 과열 수증기의 도입 동작의 온과 오프를 전환하는 부분이다. 전환부(5)는, 본 실시 형태에서는, 펌프이며, 제2 관(42)에 장착되어 있다. 펌프로서, 다이아프램 펌프 등의 용적 이송식 펌프나, 축류 펌프 등의 터보형 펌프를 예시할 수 있다. 펌프는, 본 실시 형태에서는, 전동 모터를 가지고 있고, 전동 모터의 회전에 의해 펌프의 다이아프램이나 임펠러가 구동된다. 이로 인해, 과열 수증기가 가스관(2)으로부터 제1 관(41)을 통과하여 챔버(8)로 도입된다.The gas flow direction in the first pipe 41 and the second pipe 42 relative to the gas flow direction in the gas pipe 2 is not particularly limited. Superheated steam in the gas pipe 2 is introduced into the chamber 8 through the first pipe 41 . In this embodiment, the switching part 5 is provided in the 2nd pipe|tube 42. The switching unit 5 is a unit that switches ON and OFF of the operation of introducing superheated steam into the chamber 8 through the introduction tube 4 . The switching unit 5 is a pump in this embodiment and is attached to the second pipe 42 . As the pump, volumetric transfer pumps such as diaphragm pumps and turbo pumps such as axial flow pumps can be exemplified. The pump has an electric motor in this embodiment, and the diaphragm and impeller of the pump are driven by rotation of the electric motor. Due to this, superheated steam is introduced into the chamber 8 from the gas pipe 2 through the first pipe 41 .

또한, 전환부(5)는, 도입관(4)에 의한 과열 수증기의 도입 동작의 온과 오프를 전환할 수 있으면 되고, 구체적인 구성은 한정되지 않는다. 예를 들면, 전환부(5)는, 상술한 펌프와, 제1 관(41) 또는 제2 관(42)에 설치되는 개폐밸브를 가지고 있어도 된다. 이 경우, 개폐밸브는, 가스관(2)으로부터 과열 수증기를 챔버(8)로 도입할 때에는 열리며, 가스관(2)으로부터 챔버(8)로 과열 수증기를 통과시키지 않을 때에는 닫힌다.In addition, the switching part 5 should just be able to switch ON and OFF of the operation|movement of introducing superheated steam by the introduction pipe 4, and a specific structure is not limited. For example, the switching unit 5 may have the pump described above and an on-off valve installed on the first pipe 41 or the second pipe 42 . In this case, the on-off valve opens when superheated steam is introduced from the gas pipe 2 into the chamber 8, and closes when the superheated steam does not pass from the gas pipe 2 to the chamber 8.

또, 본 실시 형태에서는, 건조 가스 공급부(6)가, 계측부(3)의 챔버(8) 내의 소자(13)를 향해, 소자(13)를 건조시키는 건조 가스를 공급한다. 건조 가스로서, 질소 가스 등의 불활성 가스를 예시할 수 있다. 또한, 건조 가스는, 소자(13)를 건조시키는 것이 가능한 가스이면 되고, 구체적인 조성은 한정되지 않는다.Moreover, in this embodiment, the dry gas supply part 6 supplies the dry gas which dries the element 13 toward the element 13 in the chamber 8 of the measurement part 3. As the dry gas, an inert gas such as nitrogen gas can be exemplified. In addition, the drying gas may be any gas capable of drying the element 13, and the specific composition is not limited.

건조 가스 공급부(6)는, 건조 가스관(21), 노즐(22), 건조 가스 히터(23), 개폐밸브(24)를 가지고 있다.The dry gas supply unit 6 has a dry gas pipe 21, a nozzle 22, a dry gas heater 23, and an on/off valve 24.

건조 가스관(21)은, 건조 가스가 통과하는 관이다. 건조 가스관(21)의 일단은, 건조 가스를 모은 탱크 등의 건조 가스 공급원(25)에 접속되어 있다. 또한, 건조 가스 공급원(25)은, 예를 들면, 외기 도입부와, 이 외기 도입부에 의해 도입된 외기(공기)를 압축하는 압축기를 갖는 구성 등이어도 된다. 건조 가스관(21)의 타단은, 챔버(8)에 접속되어 있고, 건조 가스 공급원(25)으로부터의 건조 가스를 챔버(8) 내에 공급한다. 건조 가스관(21)의 타단에, 노즐(22)이 설치되어 있다.The dry gas pipe 21 is a pipe through which dry gas passes. One end of the dry gas pipe 21 is connected to a dry gas supply source 25, such as a tank holding dry gas. Further, the dry gas supply source 25 may have, for example, a configuration including an outside air introduction unit and a compressor for compressing the outside air (air) introduced by the outside air introduction unit. The other end of the dry gas pipe 21 is connected to the chamber 8 and supplies dry gas from the dry gas supply source 25 into the chamber 8 . A nozzle 22 is installed at the other end of the dry gas pipe 21 .

노즐(22)은, 소자(13)에 직접 건조 가스를 내뿜기 위해 설치되어 있다. 노즐(22)은, 챔버(8) 내에 배치되어 있다. 노즐(22)의 선단(토출구)은, 소자(13)를 향하고 있다. 이 구성에 의해, 노즐(22)은, 건조 가스를 소자(13)의 외주부를 향해 내뿜는다. 건조 가스관(21)의 도중에, 건조 가스 히터(23) 및 개폐밸브(24)가 설치되어 있다.Nozzle 22 is provided to blow dry gas directly to element 13 . The nozzle 22 is disposed within the chamber 8 . The tip (discharge port) of the nozzle 22 faces the element 13 . With this configuration, the nozzle 22 blows the dry gas toward the outer periphery of the element 13 . In the middle of the dry gas pipe 21, a dry gas heater 23 and an on/off valve 24 are installed.

건조 가스 히터(23)는, 건조 가스관(21) 내에서 건조 가스를 가열하기 위해 설치되어 있다. 건조 가스 히터(23)는, 예를 들면, 전열 히터이다. 건조 가스 히터(23)가 설치되어 있음으로써, 건조 가스 공급부(6)는, 가열된 건조 가스를 공급한다. 건조 가스 히터(23)는, 건조 가스의 가열 시, 소자(13)에 공급되기 전의 건조 가스를, 건조 가스의 이슬점 온도보다 높은 온도가 되도록 가열하도록 구성되어 있다. 건조 가스 히터(23)는, 건조 가스를 예를 들면 200℃까지 가열한다.The dry gas heater 23 is installed to heat the dry gas in the dry gas pipe 21 . The dry gas heater 23 is, for example, an electric heater. By providing the dry gas heater 23, the dry gas supply part 6 supplies the heated dry gas. The dry gas heater 23 is configured to heat the dry gas before being supplied to the element 13 to a temperature higher than the dew point temperature of the dry gas when heating the dry gas. The dry gas heater 23 heats the dry gas to, for example, 200°C.

개폐밸브(24)는, 건조 가스관(21)을 개폐하기 위해 설치되어 있다. 개폐밸브(24)는, 예를 들면, 전자 밸브이며, 지령 신호가 주어짐으로써, 개폐 동작을 행한다. 개폐밸브(24)는, 예를 들면, 건조 가스관(21)을 전개(全開) 상태와 전폐(全閉) 상태로 전환한다. 또한, 개폐밸브(24)는, 건조 가스관(21)을 개폐할 수 있으면 되고, 전자 밸브 이외의 밸브에 의해 구성되어 있어도 된다.An on-off valve 24 is provided to open and close the dry gas pipe 21 . The on-off valve 24 is, for example, an electromagnetic valve, and opens and closes when a command signal is given. The on-off valve 24 switches the dry gas pipe 21 between an open state and a fully closed state, for example. In addition, the on-off valve 24 should just be able to open and close the dry gas pipe 21, and may be comprised by valves other than a solenoid valve.

또한, 건조 가스관(21)에, 건조 가스를 챔버(8)로 보내기 위한 펌프가 설치되어 있어도 된다.In addition, a pump for sending dry gas to the chamber 8 may be installed in the dry gas pipe 21 .

제어부(7)는, 소정의 입력 신호에 의거하여, 소정의 출력 신호를 출력하는 구성을 가지며, 예를 들면, 안전 프로그래머블 컨트롤러 등을 이용하여 형성할 수 있다. 안전 프로그래머블 컨트롤러란, JIS(일본공업규격) C 0508-1의 SIL2 또는 SIL3의 안전 기능을 가진 공적으로 인증된 프로그래머블 컨트롤러를 말한다. 또한, 가열 제어부(7)는, CPU(Central Processing Unit), RAM(Random Access Memory) 및 ROM(Read Only Memory)을 포함하는 컴퓨터 등을 이용하여 형성되어 있어도 된다.The controller 7 has a structure that outputs a predetermined output signal based on a predetermined input signal, and can be formed using, for example, a safety programmable controller or the like. A safety programmable controller is a publicly certified programmable controller with safety functions of SIL2 or SIL3 of JIS (Japanese Industrial Standards) C 0508-1. Moreover, the heating control part 7 may be formed using the computer etc. which contain a CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), and ROM (Read Only Memory).

본 실시 형태에서는, 제어부(7)는, 계측부(3)의 가스 센서(9), 챔버 히터(10), 전환부(5)(펌프), 및, 건조 검출 센서(11)에 전기적으로 접속되어 있다. 본 실시 형태에서는, 제어부(7)는, 가스 센서(9) 중 센서 본체(12)에 접속되어 있고, 이 센서 본체(12)를 통해, 소자(13) 및 소자 히터(14)에 접속되어 있다. 또, 제어부(7)는, 건조 가스 공급부(6)의 건조 가스 히터(23), 및, 개폐밸브(24)에 전기적으로 접속되어 있다.In this embodiment, the controller 7 is electrically connected to the gas sensor 9, the chamber heater 10, the switching unit 5 (pump), and the dryness detection sensor 11 of the measurement unit 3. there is. In this embodiment, the control unit 7 is connected to the sensor body 12 of the gas sensor 9, and is connected to the element 13 and the element heater 14 via the sensor body 12. . Further, the control unit 7 is electrically connected to the dry gas heater 23 of the dry gas supply unit 6 and the on/off valve 24 .

제어부(7)는, 센서 본체(12)에 접속되어 있고, 과열 수증기 중에 있어서의 산소 농도를 소자(13)가 검출한 결과를 수신한다. 또, 제어부(7)는, 소자 히터(14)의 온/오프를 제어한다. 또, 제어부(7)는, 챔버 히터(10)의 온/오프를 제어한다. 또, 제어부(7)는, 건조 검출 센서(11)에 있어서의 온도 측정 결과를 나타내는 신호를 수신한다. 또, 제어부(7)는, 전환부(5)의 온/오프를 제어함으로써, 가스관(2)으로부터 챔버(8)로의 과열 수증기의 도입의 온/오프를 제어한다. 또, 제어부(7)는, 건조 가스 공급부(6)의 건조 가스 히터(23)의 온/오프를 제어함과 더불어, 개폐밸브(24)의 온/오프 동작을 제어한다.The control unit 7 is connected to the sensor body 12 and receives the result of the element 13 detecting the oxygen concentration in the superheated steam. Also, the controller 7 controls on/off of the element heater 14 . Also, the controller 7 controls on/off of the chamber heater 10 . In addition, the control unit 7 receives a signal indicating the temperature measurement result in the dryness detection sensor 11 . Further, the controller 7 controls on/off of introduction of superheated steam from the gas pipe 2 to the chamber 8 by controlling the on/off of the switching unit 5. In addition, the controller 7 controls on/off operation of the on/off valve 24 as well as controlling on/off of the dry gas heater 23 of the dry gas supply unit 6 .

다음으로, 가스 센서 유닛(1)에 있어서의 과열 수증기의 산소 농도 검출 동작의 일례를 설명한다. 도 2 및 도 3은, 가스 센서 유닛(1)에 있어서의 과열 수증기의 산소 농도 검출 동작의 일례를 설명하기 위한 플로차트이다. 도 4는, 가스 센서 유닛(1)에 있어서의 과열 수증기의 산소 농도 검출 동작의 일례를 설명하기 위한 타이밍 차트이다. 이하에서는, 플로차트를 참조하면서 설명하는 경우, 플로차트 이외의 도면도 적절히 참조하면서 설명한다. 이 플로차트에서는, 가스 센서(9)에 의한 과열 수증기의 산소 농도 검출 동작 전후의 쌍방에 있어서, 결로 억제용 건조 가스가, 챔버(8) 내의 소자(13)에 공급된다.Next, an example of an operation of detecting the oxygen concentration of superheated steam in the gas sensor unit 1 will be described. 2 and 3 are flowcharts for explaining an example of an operation of detecting the oxygen concentration of superheated steam in the gas sensor unit 1. 4 is a timing chart for explaining an example of an operation of detecting the oxygen concentration of superheated steam in the gas sensor unit 1. As shown in FIG. Hereinafter, when explaining with reference to flowcharts, it will be described while appropriately referring to drawings other than flowcharts. In this flow chart, both before and after the operation of detecting the oxygen concentration of superheated steam by the gas sensor 9, the dry gas for suppressing condensation is supplied to the element 13 in the chamber 8.

도 1~도 4를 참조하여, 가스 센서 유닛(1)에 있어서의 과열 수증기의 산소 농도 검출 동작은, 예를 들면, 작업원이 터치 패널 등의 도시하지 않은 조작반(操作盤)을 조작함으로써 개시된다. 조작반은, 제어부(7)에 접속되어 있다. 과열 수증기의 산소 농도 검출 지령이 조작반으로부터 제어부(7)로 출력되면, 제어부(7)는, 챔버 히터(10)를 온으로 한다(단계 S1). 그리고, 제어부(7)는, 챔버 히터(10)를 온으로 하는 것과 동일한 타이밍, 또는, 챔버 히터(10)를 온으로 한 직후에, 건조 가스 히터(23)를 온으로 함과 더불어, 개폐밸브(24)를 연다(단계 S2). 즉, 제어부(7)는, 건조 가스의 가열을 개시함과 더불어, 챔버(8) 내로의 건조 가스의 공급을 개시한다. 이로 인해, 챔버(8) 내를 가열 건조시키는 처리가 개시된다.1 to 4, the operation of detecting the oxygen concentration of the superheated steam in the gas sensor unit 1 is started, for example, by a worker operating an operation panel (not shown) such as a touch panel. do. The operation panel is connected to the control unit 7 . When the command for detecting the oxygen concentration of superheated steam is output from the operation panel to the control unit 7, the control unit 7 turns on the chamber heater 10 (step S1). Then, the controller 7 turns on the dry gas heater 23 at the same timing as turning on the chamber heater 10 or immediately after turning on the chamber heater 10, and also turns on the opening/closing valve. (24) is opened (step S2). That is, the controller 7 starts supplying the dry gas into the chamber 8 as well as starting the heating of the dry gas. Thus, the process of heating and drying the inside of the chamber 8 is started.

제어부(7)는, 챔버 히터(10) 및 건조 가스 히터(23)의 온도가 각각의 소정 온도에 도달할 때까지 대기한다(단계 S3에서 NO). 이 때, 제어부(7)는, 챔버 히터(10) 및 건조 가스 히터(23)가 온으로 되고 나서 소정 시간 경과할 때까지를 타이머로 측정함으로써, 챔버 히터(10) 및 건조 가스 히터(23)의 온도가 소정 온도에 도달했다고 판정해도 된다. 또, 제어부(7)는, 건조 검출 센서(11)에 의한 챔버(8) 내의 측정 온도를 참조하여, 이 측정 온도가 소정치에 도달함으로써, 챔버 히터(10) 및 건조 가스 히터(23)의 온도가 소정 온도에 도달했다고 판정해도 된다. 환언하면, 제어부(7)는, 건조 검출 센서(11)에 의해 소자(13)가 건조 상태에 있다고 검출된 후에, 소자 히터(14)에 의한 가열 동작이 개시되도록 구성되어 있어도 된다.The controller 7 waits until the temperatures of the chamber heater 10 and the dry gas heater 23 reach their respective predetermined temperatures (NO in step S3). At this time, the control unit 7 measures with a timer until a predetermined time elapses after the chamber heater 10 and the dry gas heater 23 are turned on, so that the chamber heater 10 and the dry gas heater 23 It may be determined that the temperature of has reached a predetermined temperature. In addition, the control unit 7 refers to the temperature measured in the chamber 8 by the dryness detection sensor 11, and when the measured temperature reaches a predetermined value, the temperature of the chamber heater 10 and the dry gas heater 23 It may be determined that the temperature has reached a predetermined temperature. In other words, the controller 7 may be configured so that the heating operation by the element heater 14 is started after the dryness detection sensor 11 detects that the element 13 is in a dry state.

제어부(7)는, 챔버 히터(10) 및 건조 가스 히터(23)의 온도가 소정 온도에 도달했다고 판정하면(단계 S3에서 YES), 또한 소정 시간 대기한다(단계 S4). 즉, 제어부(7)는, 챔버(8) 내의 건조 가스를 포함하는 가스, 및, 소자(13)가 충분히 건조될 때까지, 대기한다.When determining that the temperatures of the chamber heater 10 and the dry gas heater 23 have reached the predetermined temperature (YES in step S3), the controller 7 waits for a predetermined time (step S4). That is, the controller 7 waits until the gas containing the dry gas in the chamber 8 and the element 13 are sufficiently dried.

그리고, 제어부(7)는, 단계 S4에서 소정 시간 대기한 후, 건조 가스 히터(23)를 오프로 함과 더불어, 개폐밸브(24)를 닫는다(단계 S5). 즉, 제어부(7)는, 건조 가스 공급부(6)로부터의 건조 가스의 공급을 정지한다.Then, after waiting for a predetermined time in step S4, the controller 7 turns off the dry gas heater 23 and closes the on-off valve 24 (step S5). That is, the control unit 7 stops the supply of dry gas from the dry gas supply unit 6 .

다음으로, 제어부(7)는, 소자 히터(14)로의 전력 공급을 온으로 한다(단계 S6). 이로 인해, 소자 히터(14)는, 가열 동작이 개시되어 소자(13)를 가열하고, 소자(13)는, 산소 농도 검출에 적합한 온도(예를 들면, 약 700℃)까지 가열된다. 소자(13)는, 이 적정 온도까지 가열되면, 챔버(8) 내의 가스 중의 산소 농도에 따른 기전력을 출력한다. 또한, 소자 히터(14)로의 전력 공급(소자(13)의 가열)이 개시될 때까지, 챔버(8) 내의 소자(13)는, 가열된 건조 가스, 및, 챔버 히터(10)에 의해 충분히 수분이 증발되어 있다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 소자 히터(14)는, 건조 가스 공급부(6)로부터의 건조 가스의 공급 개시부터 소정 시간 경과 후(단계 S6의 타이밍)에, 전력 공급이 개시된다.Next, the controller 7 turns on power supply to the element heater 14 (step S6). As a result, the element heater 14 starts a heating operation to heat the element 13, and the element 13 is heated to a temperature suitable for oxygen concentration detection (eg, about 700°C). When the element 13 is heated to this appropriate temperature, it outputs an electromotive force corresponding to the oxygen concentration in the gas in the chamber 8. Further, until power supply to the element heater 14 (heating of the element 13) is started, the element 13 in the chamber 8 is sufficiently heated by the heated drying gas and the chamber heater 10. Moisture is evaporated. In this way, in the present embodiment, power supply to the element heater 14 is started after a lapse of a predetermined time from the start of supply of the dry gas from the dry gas supply unit 6 (timing in step S6).

제어부(7)는, 가스 센서(9)로의 전력 공급이 개시되고 나서 소정 시간 동안, 대기한다(단계 S7). 즉, 제어부(7)는, 소자 히터(14)로의 전력 공급 개시(및 소자 히터(14)에 의한 소자(13)의 가열 개시) 후, 소자(13)가 소자 히터(14)에 의해 충분히 가열될 때까지, 대기한다(단계 S7).The control unit 7 waits for a predetermined time after power supply to the gas sensor 9 is started (step S7). That is, the controller 7 determines that the element 13 is sufficiently heated by the element heater 14 after the start of power supply to the element heater 14 (and the start of heating the element 13 by the element heater 14). It waits until it is done (step S7).

그리고, 제어부(7)는, 단계 S7에서의 대기 후, 전환부(5)의 펌프를 구동함으로써, 가스관(2)으로부터 챔버(8) 내로의 과열 수증기의 도입을 개시한다(단계 S8). 전환부(5)에 의한, 가스관(2)으로부터 챔버(8)로의 과열 수증기의 도입이 행해지지 않을 때, 가스관(2) 내의 모든 가스가, 도 5(a)의 굵은 선으로 나타내는 바와 같이, 가스관(2)을 통과한다. 즉, 가스관(2) 내의 가스는, 도입관(4)으로는 흐르지 않는다. 한편, 가스관(2)으로부터 챔버(8) 내로의 과열 수증기의 도입이 개시되면, 도 5(b)의 굵은 선으로 나타내는 바와 같이, 가스관(2)을 흐르는 가스의 일부는, 가스관(2)으로부터 도입관(4)을 통과하여 챔버(8) 내에 도입된다. 그리고, 챔버(8) 내에 도입된 과열 수증기는, 챔버(8)로부터 제2 관(42)으로 흘러 외부로 배출된다. 그리고, 제어부(7)는, 과열 수증기의 도입 개시(단계 S8)와 동일한 타이밍, 또는, 과열 수증기의 도입 직후에, 소자(13)로부터 센서 본체(12)를 통한 산소 농도 검출 결과의 수신을 개시한다(단계 S9).Then, after standing by in step S7, the controller 7 starts introduction of superheated steam from the gas pipe 2 into the chamber 8 by driving the pump of the switching unit 5 (step S8). When superheated steam is not introduced from the gas pipe 2 to the chamber 8 by the switching unit 5, all the gases in the gas pipe 2 are discharged, as indicated by the thick line in FIG. 5(a). It passes through the gas pipe (2). That is, the gas in the gas pipe 2 does not flow into the inlet pipe 4 . On the other hand, when the introduction of superheated steam from the gas pipe 2 into the chamber 8 is started, as indicated by the thick line in FIG. It passes through the inlet tube 4 and is introduced into the chamber 8. Then, the superheated steam introduced into the chamber 8 flows from the chamber 8 to the second pipe 42 and is discharged to the outside. Then, the control unit 7 starts receiving the oxygen concentration detection result from the element 13 via the sensor main body 12 at the same timing as the introduction of the superheated steam (step S8) or immediately after the introduction of the superheated steam. (Step S9).

이와 같이, 가스 센서(9)의 소자(13)의 온도가 소정 온도로 되어 있고, 또한, 가스관(2)으로부터 과열 수증기가 챔버(8)로 도입됨으로써, 소자(13)는, 과열 수증기 중에 있어서의 산소 농도에 따른 기전력을, 센서 본체(12)를 통해 제어부(7)에 출력한다. 이 산소 농도 검출 결과는, 제어부(7)에 의해, 예를 들면, 상술한 제어반에 표시된다.In this way, when the temperature of the element 13 of the gas sensor 9 is at a predetermined temperature and superheated steam is introduced into the chamber 8 from the gas pipe 2, the element 13 is The electromotive force according to the oxygen concentration of is output to the control unit 7 through the sensor body 12 . The oxygen concentration detection result is displayed by the control unit 7 on, for example, the control panel described above.

다음으로, 제어부(7)는, 가스 센서(9)에 의한 산소 농도의 측정을 정지하는 지령(정지 지령)이 발령되어 있는지의 여부를 판정한다(단계 S10). 정지 지령은, 예를 들면, 작업원이 조작반을 조작함으로써 조작반으로부터 제어부(7)에 주어져도 된다. 또, 정지 지령은, 예를 들면, 가스 센서(9)에 의한 산소 농도 검출치가, 소정치 이하 또는 이 소정치와는 별도의 소정치 이상이 됨으로써, 제어부(7) 자신이 발령해도 된다. 제어부(7)는, 정지 지령이 발령되면(단계 S10에서 YES), 가스 센서(9)에 의한 계측의 정지 준비를 행한다(단계 S11~S16).Next, the controller 7 determines whether or not a command to stop measuring the oxygen concentration by the gas sensor 9 (stop command) has been issued (step S10). The stop command may be given to the control unit 7 from the operation panel by a worker operating the operation panel, for example. The stop command may be issued by the control unit 7 itself, for example, when the oxygen concentration detected by the gas sensor 9 becomes equal to or less than a predetermined value or equal to or greater than a predetermined value different from the predetermined value. When a stop command is issued (YES in step S10), the control unit 7 prepares for stopping measurement by the gas sensor 9 (steps S11 to S16).

구체적으로는, 우선, 제어부(7)는, 소자(13)로부터 출력되는, 산소 농도 검출 결과의 수신을 정지하고, 또한, 소자 히터(14)로의 전력 공급을 오프로 함과 더불어, 도입관(4)에 설치된 전환부(5)의 펌프의 구동을 정지한다(단계 S11). 이로 인해, 가스 센서(9)에 의한 산소 농도의 측정이 종료된다. 소자 히터(14)의 가열 동작이 정지되므로, 소자(13)의 온도는, 자연히 저하된다. 또한, 가스관(2)으로부터 도입관(4)으로의 과열 수증기의 도입이 정지된다.Specifically, first, the control unit 7 stops reception of the oxygen concentration detection result output from the element 13, and further turns off power supply to the element heater 14, and also turns off the inlet pipe ( The driving of the pump of the switching unit 5 installed in 4) is stopped (step S11). This ends the measurement of the oxygen concentration by the gas sensor 9 . Since the heating operation of the element heater 14 is stopped, the temperature of the element 13 naturally decreases. In addition, introduction of superheated steam from the gas pipe 2 to the inlet pipe 4 is stopped.

그리고, 소자 히터(14)의 전원 오프 및 챔버(8)로의 과열 수증기의 도입 정지와 동시 또는 소자 히터(14)의 전원 오프 등의 직후에, 챔버(8) 내를 건조시키는 처리가 행해진다. 구체적으로는, 제어부(7)는, 건조 가스 히터(23)를 온으로 함과 더불어, 개폐밸브(24)를 연다(단계 S12). 즉, 제어부(7)는, 건조 가스의 가열을 개시함과 더불어, 챔버(8)로의 건조 가스의 공급을 개시한다. 이로 인해, 챔버(8) 내를 건조시키는 처리가 개시된다.Then, at the same time as the power supply of the element heater 14 is turned off and the introduction of superheated steam into the chamber 8 is stopped, or immediately after the power supply of the element heater 14 is turned off, a process of drying the inside of the chamber 8 is performed. Specifically, the controller 7 opens the on-off valve 24 while turning on the dry gas heater 23 (step S12). That is, the controller 7 starts supplying the dry gas to the chamber 8 while starting heating the dry gas. With this, the process of drying the inside of the chamber 8 is started.

다음으로, 제어부(7)는, 건조 가스 히터(23)의 온도가 소정 온도에 도달할 때까지 대기한다(단계 S13에서 NO). 이 때, 제어부(7)는, 건조 가스 히터(23)가 온으로 되고 나서 소정 시간 경과할 때까지를 타이머로 측정함으로써, 건조 가스 히터(23)의 온도가 소정 온도에 도달했다고 판정해도 된다. 또, 제어부(7)는, 건조 검출 센서(11)에 의한 챔버(8) 내의 측정 온도를 참조하여, 이 측정 온도가 소정치에 도달함으로써, 건조 가스 히터(23)의 온도가 소정 온도에 도달했다고 판정해도 된다.Next, the controller 7 waits until the temperature of the dry gas heater 23 reaches a predetermined temperature (NO in step S13). At this time, the controller 7 may determine that the temperature of the dry gas heater 23 has reached a predetermined temperature by measuring with a timer until a predetermined time elapses after the dry gas heater 23 is turned on. In addition, the controller 7 refers to the temperature measured in the chamber 8 by the dryness detection sensor 11, and when the measured temperature reaches a predetermined value, the temperature of the dry gas heater 23 reaches the predetermined temperature. You can decide that you did.

제어부(7)는, 건조 가스 히터(23)의 온도가 소정 온도에 도달했다고 판정하면(단계 S13에서 YES), 또한 소정 시간 대기한다(단계 S14). 즉, 제어부(7)는, 챔버(8) 내의 분위기, 및, 소자(13)가 충분히 건조될 때까지, 대기한다.When determining that the temperature of the dry gas heater 23 has reached the predetermined temperature (YES in step S13), the controller 7 waits for a predetermined time (step S14). That is, the controller 7 waits until the atmosphere in the chamber 8 and the element 13 are sufficiently dried.

그리고, 제어부(7)는, 단계 S14에서 소정 시간 대기한 후, 건조 가스 히터(23)를 오프로 함과 더불어, 개폐밸브(24)를 닫는다(단계 S15). 즉, 제어부(7)는, 건조 가스 공급부(6)로부터의 건조 가스의 공급을 정지한다. 단계 S15의 처리와 동시, 또는, 단계 S15의 처리 직후에, 제어부(7)는, 챔버 히터(10)를 오프로 함으로써(단계 S16), 가스 센서(9)의 정지 동작이 완료된다.Then, after waiting for a predetermined time in step S14, the controller 7 turns off the dry gas heater 23 and closes the on-off valve 24 (step S15). That is, the control unit 7 stops the supply of dry gas from the dry gas supply unit 6 . Simultaneously with the process of step S15 or immediately after the process of step S15, the control part 7 turns off the chamber heater 10 (step S16), and the stop operation of the gas sensor 9 is completed.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 가스 센서 유닛(1)은, 가스 센서(9)의 소자(13)에 건조 가스를 공급한 후, 가스 센서(9)에 의한, 과열 수증기의 산소 농도의 검출 동작을 개시할 수 있다. 이 구성에 의하면, 건조 가스에 의해 가스 센서(9)의 소자(13)를 건조할 수 있다. 따라서, 가스 센서(9)에 부착된 수분에 기인하여 소자(13)에 균열이 생기는 것을 보다 확실히 억제할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, the gas sensor unit 1 supplies the dry gas to the element 13 of the gas sensor 9, and then the oxygen concentration of the superheated water vapor by the gas sensor 9 The detection operation of can be initiated. According to this configuration, the element 13 of the gas sensor 9 can be dried with the dry gas. Therefore, it is possible to more reliably suppress cracks in the element 13 due to moisture adhering to the gas sensor 9 .

또, 본 실시 형태에 의하면, 건조 가스 공급부(6)는, 소자(13)에 건조 가스를 내뿜는 노즐(22)을 가지고 있다. 이 구성에 의하면, 건조 가스에 의해 소자(13)가 건조되는 정도를 보다 확실히 높게 할 수 있다.Moreover, according to this embodiment, the dry gas supply part 6 has the nozzle 22 which blows dry gas to the element 13. According to this configuration, the degree to which the element 13 is dried by the drying gas can be increased more reliably.

또, 본 실시 형태에 의하면, 건조 가스 공급부(6)는, 가열된 건조 가스를 공급한다. 이 구성에 의하면, 건조 가스가 소자(13)를 건조시키는 능력을 보다 높게 할 수 있다.Moreover, according to this embodiment, the dry gas supply part 6 supplies the heated dry gas. According to this configuration, the ability of the drying gas to dry the element 13 can be increased.

또, 본 실시 형태에 의하면, 건조 가스 히터(23)는, 소자(13)에 공급되기 전의 건조 가스를 건조 가스의 이슬점 온도보다 높은 온도가 되도록 가열할 수 있다. 이 구성에 의하면, 건조 가스에 의해, 소자(13) 주위의 분위기에 있어서의 수분의 비율을 현격히 적게 할 수 있다.Further, according to the present embodiment, the dry gas heater 23 can heat the dry gas before being supplied to the element 13 to a temperature higher than the dew point temperature of the dry gas. According to this configuration, the percentage of moisture in the atmosphere around the element 13 can be significantly reduced by the dry gas.

또, 본 실시 형태에 의하면, 소자(13)는, 과열 수증기 중의 산소 농도에 따른 기전력을 출력하도록 구성되어 있다. 그리고, 소자 히터(14)는, 건조 가스 공급부(6)로부터의 건조 가스의 공급 개시(단계 S2)부터 소정 시간 경과 후에 전력 공급됨으로써 가열 동작(단계 S6)이 개시된다. 이 구성에 의하면, 소자(13)가 충분히 건조된 후, 소자 히터(14)의 가열 동작이 개시되어 소자(13)에 의한 산소 농도의 측정이 행해진다. 이로 인해, 소자 히터(14)의 동작에 따른 소자(13)의 균열을 보다 확실히 억제할 수 있다.Moreover, according to this embodiment, element 13 is comprised so that electromotive force according to the oxygen concentration in superheated steam may be output. Then, the element heater 14 is supplied with power after a lapse of a predetermined time from the start of supply of the dry gas from the dry gas supply unit 6 (step S2), and the heating operation (step S6) is started. According to this configuration, after the element 13 is sufficiently dried, the heating operation of the element heater 14 is started, and the element 13 measures the oxygen concentration. For this reason, cracking of the element 13 accompanying the operation of the element heater 14 can be more reliably suppressed.

또, 본 실시 형태에 의하면, 소자(13)는, 과열 수증기 중의 산소 농도의 특성에 따른 기전력을 출력하도록 구성되어 있다. 그리고, 건조 검출 센서(11)에 의해 소자(13)가 건조 상태에 있다고 검출된 후에, 소자 히터(14)에 의한 가열 동작이 개시되는 경우가 있다. 이 구성에 의하면, 소자(13)가 건조 상태에 있는 것이 확인된 후에, 소자 히터(14)의 가열 동작이 개시된다. 따라서, 소자(13)에 수분이 부착된 상태로 소자(13)가 가열되는 것에 기인하는 소자(13)의 균열을 보다 확실히 억제할 수 있다.Moreover, according to this embodiment, element 13 is comprised so that electromotive force according to the characteristic of the oxygen concentration in superheated steam may be output. After the dryness detection sensor 11 detects that the element 13 is in a dry state, the heating operation by the element heater 14 is started in some cases. According to this configuration, after it is confirmed that the element 13 is in a dry state, the heating operation of the element heater 14 is started. Therefore, cracking of the element 13 due to heating of the element 13 in a state where moisture adheres to the element 13 can be suppressed more reliably.

또, 본 실시 형태에 의하면, 소자(13)는, 챔버(8)에 수용되어 있다. 그리고, 예를 들면, 가스 센서(9)에 의한 산소 농도 측정이 필요할 때에는, 도입관(4)에 의해, 과열 수증기를 챔버(8)에 도입할 수 있다. 한편, 예를 들면, 가스 센서(9)에 의한 산소 농도 측정이 행해지지 않을 때에는, 과열 수증기를 챔버(8)에 도입하지 않도록 할 수 있다. 그 결과, 예를 들면, 오염된 과열 수증기가 가스관(2)을 통과할 때에는 소자(13)가 과열 수증기에 노출되지 않도록 하는 한편, 청정한 과열 수증기가 가스관(2)을 통과할 때에 소자(13)를 가스에 노출시킬 수 있다. 이와 같이, 필요할 때에만 소자(13)에 가스를 노출시킬 수 있으므로, 소자(13)에 대한 부하를 보다 작게 할 수 있다.Also, according to this embodiment, the element 13 is housed in the chamber 8 . And, for example, when oxygen concentration measurement by the gas sensor 9 is required, superheated steam can be introduced into the chamber 8 through the inlet pipe 4. On the other hand, for example, when the oxygen concentration measurement by the gas sensor 9 is not performed, superheated water vapor can be prevented from being introduced into the chamber 8 . As a result, for example, when polluted superheated steam passes through the gas pipe 2, the element 13 is not exposed to the superheated steam, while when clean superheated steam passes through the gas pipe 2, the element 13 may be exposed to gas. In this way, since the element 13 can be exposed to gas only when necessary, the load on the element 13 can be reduced.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명했으나, 본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되지 않는다. 본 발명은, 특허 청구의 범위에 기재한 한에 있어서 여러가지 변경이 가능하다. 또한, 본 발명은, 가스 센서(9)와, 이 가스 센서(9)에 건조 가스를 공급하는 구성(예를 들면, 건조 가스 공급부(6))을 가지고 있으면 되고, 다른 구성은 없어도 된다.As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment. Various changes are possible to this invention as long as it described in the claim. In addition, this invention should just have the gas sensor 9 and the structure which supplies dry gas to this gas sensor 9 (for example, the dry gas supply part 6), and there is no need for another structure.

본 발명은, 가스 센서 유닛, 및, 가스 검출 방법으로서, 널리 적용할 수 있다.The present invention can be widely applied as a gas sensor unit and a gas detection method.

1 가스 센서 유닛
2 가스관
4 도입관
5 전환부
6 건조 가스 공급부
7 제어부
8 챔버
9 가스 센서
11 건조 검출 센서(소자가 건조 상태에 있는지의 여부를 검출하기 위한 센서)
13 소자
14 소자 히터
22 노즐
23 건조 가스 히터1 gas sensor unit
2 gas pipe
4 inlet pipe
5 transition
6 Dry gas supply
7 Control
8 chamber
9 gas sensor
11 Dry detection sensor (sensor for detecting whether or not the element is in a dry state)
13 elements
14 element heater
22 nozzle
23 dry gas heater

Claims

A gas sensor having an element exposed to a gas that causes condensation at room temperature and an element heater for heating the element and detecting the gas;
a heater disposed away from the gas sensor in the periphery of the gas sensor and heating and drying the atmosphere around the element;
a drying gas supply unit for supplying a drying gas for drying the device to the device;
A switching unit for switching between a state in which the element is exposed to the gas and a state in which the element is not exposed to the gas;
The heater continues to heat the atmosphere while the gas sensor is performing the gas detection operation before performing the gas detection operation,
The gas sensor unit of claim 1 , wherein the element heater heats the element to a temperature at which detection of the gas is possible while the gas sensor is performing a detection operation of the gas.

The method of claim 1,
and after the supply of the dry gas to the element by the dry gas supply unit is stopped, the switching unit switches the element to a state in which it is exposed to the gas.

According to claim 1 or claim 2,
The gas sensor unit of claim 1 , wherein the dry gas supply section performs an operation of supplying the dry gas to the element after the detection operation of the gas by the element is stopped.

Having an element exposed to a gas that causes condensation at room temperature, and an element heater for heating the element, and supplying a dry gas for drying the element to the element of a gas sensor for detecting the gas, then the element is switched from a state in which the element is not exposed to the gas to a state in which the element is exposed to the gas, and a detection operation by the gas sensor is started, and is disposed around the gas sensor at a distance from the gas sensor; Using a heater that heats and dries the atmosphere around the element, while the gas sensor is performing the gas detection operation before performing the gas detection operation, the atmosphere is continuously heated, and the element is A gas detection method comprising: heating the element to a temperature at which the detection of the gas is possible while the gas sensor is performing a detection operation of the gas by using an element heater that heats the element.

The method of claim 4,
After the supply of the drying gas to the device is stopped, the device is switched to a state in which it is exposed to the gas.

According to claim 4 or claim 5,
A gas detection method comprising: performing an operation of supplying the dry gas to the element after the detection operation of the gas by the element is stopped.

A gas sensor having an element exposed to a gas that causes condensation at room temperature and an element heater for heating the element and detecting the gas;
a heater disposed away from the gas sensor in the periphery of the gas sensor and heating and drying the atmosphere around the element;
A drying gas supply unit for supplying the drying gas as a gas separate from the gas to the device as a drying gas for drying the device;
The heater continues to heat the atmosphere while the gas sensor is performing the gas detection operation before performing the gas detection operation,
The gas sensor unit of claim 1 , wherein the element heater heats the element to a temperature at which detection of the gas is possible while the gas sensor is performing a detection operation of the gas.

The method of claim 7,
The dry gas supply unit is configured to supply an inert gas as the dry gas,
Further comprising a chamber that forms a space separate from a space in the gas pipe through which the gas passes and is connected to the gas pipe to accommodate the element;
The gas sensor unit, wherein the dry gas supply unit supplies the dry gas to the element in the chamber.

An element exposed to a gas that causes condensation at room temperature, an element heater for heating the element, and a dry gas for drying the element in the element of a gas sensor for detecting the gas, separate from the gas After supplying the dry gas as gas, a detection operation by the gas sensor is started, and a heater disposed around the gas sensor away from the gas sensor and heating and drying the atmosphere around the element is used. Thus, the gas sensor continuously heats the atmosphere before performing the gas detection operation and while performing the gas detection operation, and uses an element heater for heating the element, so that the gas sensor detects the gas. A gas detection method comprising heating the element to a temperature at which detection of the gas is possible while performing a gas detection operation.

The method of claim 9,
The element is accommodated in a chamber forming a space separate from a space in a gas pipe through which the gas passes, and an inert gas as the drying gas is supplied into the chamber, and then a detection operation by the gas sensor is started. detection method.