JPH0244207Y2

JPH0244207Y2 -

Info

Publication number: JPH0244207Y2
Application number: JP1982080261U
Authority: JP
Priority date: 1982-05-31
Filing date: 1982-05-31
Publication date: 1990-11-22
Also published as: JPS58182151U

Description

【考案の詳細な説明】この考案は、固体電解質からなる酸素イオン導
電板を用いた固体電解質酸素計に関するものであ
る。

従来、被測定ガス中の酸素ガス濃度を測定する
ための酸素計の一例として、第１図に示す固体電
解質酸素計が知られている。

この固体電解質酸素計１は、ジルコニア
（ZrO₂）に安定剤（CaOあるいはY₂O₃など）を
固溶させて形成した固体電解質からなる酸素イオ
ン導電板（以下導電板と略す）２の両面に、白金
あるいは銀などからなる電極３，３を取り付け、
かつ、この導電板２の一方の面に、所定内径の孔
４が形成された覆い５を接着剤などによつて固定
し、この覆い５と導電板２とによつて隔離室Ｒを
形成し、さらに、前記両電極３，３間にリード線
Ｃを介して電源Ｂ、電流計Ａ、電圧計Ｖを接続し
た構成となつている。

このように構成された固体電解質酸素計１によ
つて被測定ガスＧ中の酸素濃度を測定するには、
前記導電板２に電圧を加え、そのときに生じる限
界電流を測定することによつて行なわれる。

すなわち、固体電解質からなる導電板２に電圧
を加えて強制的に電流を流すと、導電板２の作用
により、被測定ガスＧ中の酸素イオンが移動拡散
させられる現象が生じる。そして前記導電板２に
加える電圧を増加させると、前記覆い５の孔４の
部分での酸素イオンの拡散が飽和状態になると同
時に、導電板２を流れる電流が一定の値（すなわ
ち限界電流）となる。この限界電流は、被測定ガ
スＧの酸素分圧や前記孔４の形状などに基づき得
られ、次式で求めることができる。

Ｉ＝4FD₀S／RTlP₀ 但し、Ｉ：限界電流Ｆ：フアラデー定数 D₀：酸素の拡散係数Ｒ：気体定数Ｔ：絶対温度Ｓ：孔の開口面積ｌ：孔の奥行長さ P₀：酸素分圧（被測定ガスの）したがつて前記限界電流Ｉを測定すれば被測定ガ
スＧ中の酸素分圧P₀（すなわち酸素濃度）を測定
することができる。

ところで、前述した固体電解質酸素計１にあつ
ては、固体電解質の作用を確実に行なわせるため
あるいは安定した作用を行なわせるために、数百
度〜800℃以上の雰囲気中で使用しなければなら
ないので、次のような問題が生じるおそれがあ
る。

まず第１に、導電板２の熱伸縮量と、導電板２
に覆い５を固定している接着剤の熱伸縮量とに差
が生じ、この結果、導電板２と覆い５との間の気
密性が阻害されてしまう。

第２に、接着剤が熱を受けて劣化してしまう。

このような問題点が生じると、固体電解質酸素
計１の精度や耐久性の低下を招き易いため、その
対策が必要である。

この考案は前述した諸事情を考慮してなされた
もので、その目的は、高温の雰囲気中での使用に
おいても、導電板と覆いとの間の気密性を維持し
て測定精度の低下を防止するとともに、長期使用
を可能とした固体電解質酸素計を提供することに
ある。

以下、この考案を第２図および第３図に示す一
実施例に基づき説明する。なお、以下の説明中、
第１図と共通する部分については同一符号を用
い、説明を簡略化する。

この実施例の固体電解質酸素計１は、第２図に
示すように、貫通孔６を有する支持筒７の内周面
に段部８を形成し、前記貫通孔内に、固体電解質
からなりかつ両面に電極３が取り付けられた酸素
イオン導電板２を挿入してその外周縁部を前記段
部に係止し、また、前記貫通孔内に、つり鐘状の
覆い５をその開口部から挿入して、前記酸素イオ
ン導電板の外周縁部に当接させることにより、前
記酸素イオン導電板の外周縁部を前記段部と覆い
とに気密に圧接させて、この覆いと前記固体電解
質との間に隔離室Ｒを形成するとともに、この隔
離室を前記覆いの頂部に形成した孔４を介して外
部へ連通させた構成となつている。

次いでこれらの詳細について説明すれば、前記
導電板２は第３図に示すように、円板に形成され
ており、その両面には電極３，３が取り付けられ
ている。

また、前記支持筒７は耐熱性材料で形成されて
おり、内部の貫通孔６には、大径の第１の孔６ａ
と、この第１の孔６ａに連続した小径の第２の孔
６ｂが形成されている。

そして、前記第１の孔６ａは、前記導電板２の
外径と同等かあるいは若干大きな内径に形成され
ており、この大径の第１の孔６ａと前記小径の第
２の孔６ｂとの境に、前記段部８が形成されてい
る。

さらに、前記覆い５は、前記支持筒７の第１の
孔６ａ内に嵌合させられるようになつており、か
つ、この覆い５の外径は、支持筒７に嵌合した際
に、締りばねによつて固定されるように、第１の
孔６ａの内径よりも僅かに大きく形成されてい
る。

そして、この一実施例に示す固体電解質酸素計
１を組立てるには、まず支持筒７の第１の孔６ａ
内に導電板２を挿入して段部８に係止させ、次い
で前記第１の孔６ａ内に、覆い５を圧入嵌合す
る。

以上の操作によつて導電板２が第２図に示すよ
うに、支持筒７の段部８と覆い５の下面（第２図
中の下方）とによつて挾まれて固定されるととも
に、導電板２の両側面の周縁部に段部８と覆い５
とがそれぞれ圧着されて、第１の孔６ａ（すなわ
ち覆い５の内部）と第２の孔６ｂとが気密に隔離
される。また、覆い５と導電板２とに熱伸縮差が
生じたとしても、両者の接触面が圧着状態を維持
しつつ相互に摺動することにより、前記熱伸縮を
許容できるとともに、気密性を常時維持すること
ができる。

一方、第４図はこの考案の他の実施例を示すも
ので、覆い５の外周部に雄螺子５ａを形成し、ま
た、支持筒７の第１の孔６ａの内周に雌螺子６ｃ
を形成し前記覆い５を支持筒７に螺着によつて固
定するようになつている。

このような構成にすることによつて、覆い５の
着脱を容易にして、保守、点検を簡便にすること
ができる。

以上説明したように、この考案に係わる固体電
解質酸素計は、導電板を覆いによつて支持筒内の
段部に押し付けて固定するようにしたから、導電
板に覆いを圧着させることによつて両者の接触部
を気密にすることができるとともに、この気密性
を維持しつつ導電板と覆いとの熱伸縮差を許容す
ることができる。

したがつて、高温の雰囲気中で使用しても測定
精度の低下を招くことはなく、かつ、長期使用が
可能となる。

しかも、支持筒と、導電板と、つり鐘状の覆い
との３部材によつて構成されるものであるから、
簡素な構造となるばかりでなく、覆いの装着、焼
結工程が省け、組立操作が非常に簡単になるた
め、組立に要する工数の大幅な削減が達成され、
コストダウンと量産性の向上などの優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

図面中、第１図は従来の固体電解質酸素計の一
例を示す縦断面側面図、第２図および第３図はこ
の考案の一実施例を示すもので、第２図は縦断面
側面図、第３図は一部を断面した分解斜視図、第
４図はこの考案の他の実施例を示す縦断面側面図
である。１……固体電解質酸素計、２……導電板（酸素
イオン）、３……電極、４……孔、５……覆い、
５ａ……雄螺子、６……貫通孔、６ａ……第１の
孔、６ｂ……第２の孔、６ｃ……雌螺子、７……
支持筒、８……段部、Ａ……電流計、Ｂ……電
源、Ｃ……リード線、Ｖ……電圧計、Ｒ……隔離
室。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

貫通孔６を有する支持筒７の内周面に段部８を
形成し、前記貫通孔内に、固体電解質からなりか
つ両面に電極３が取り付けられた酸素イオン導電
板２を挿入してその外周縁部を前記段部に係止
し、また、前記貫通孔内に、つり鐘状の覆い５を
その開口部から挿入して、前記酸素イオン導電板
の外周縁部に当接させることにより、前記酸素イ
オン導電板の外周縁部を前記段部と覆いとに気密
に圧接させて、この覆いと前記固体電解質との間
に隔離室Ｒを形成するとともに、この隔離室を前
記覆いの頂部に形成した孔４を介して外部へ連通
させてなることを特徴とする固体電解質酸素計。