JPH0412419B2 - - Google Patents
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- JPH0412419B2 JPH0412419B2 JP58191446A JP19144683A JPH0412419B2 JP H0412419 B2 JPH0412419 B2 JP H0412419B2 JP 58191446 A JP58191446 A JP 58191446A JP 19144683 A JP19144683 A JP 19144683A JP H0412419 B2 JPH0412419 B2 JP H0412419B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hole
- solid electrolyte
- base
- cap
- cylinder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、壁に貫通穴を有する筒体の先端又は
その近傍に固体電解質を固定し、該固定電解質及
び貫通穴を測定ガスの流れの中に設置して筒体内
に負圧域を形成すると共に、筒体内の気体を貫通
穴を介して外部に排出するようにした酸素濃度測
定装置に関する。
その近傍に固体電解質を固定し、該固定電解質及
び貫通穴を測定ガスの流れの中に設置して筒体内
に負圧域を形成すると共に、筒体内の気体を貫通
穴を介して外部に排出するようにした酸素濃度測
定装置に関する。
従来から、固体電解質を備えた酸素濃度測定装
置として、例えば、第１図及び第２図に示すもの
がある。第１図において、酸素濃度測定装置は、
ベース１を先端に固定する筒体２と、無機質の接
着剤３で一体化される金属製フランジ４を有し、
このフランジ４を金属Ｏリング５を介在して筒体
のベース１にボルト締めで固定する試験管形ジル
コニア素子６と、ジルコニア素子６の先端壁両面
に固着する電極７及び８を介して信号を入力し、
所定の処理をし酸素濃度信号を出力する信号処理
部と（図示せず）、ジルコニア素子５を約700℃に
制御する温度制御部（図示せず）を有し、測定ガ
スの流れの中にジルコニア素子６を挿入設置し、
筒体２内からジルコニア素子６内部（電極８側）
に比較ガス（空気）を流込む構成となつている。
一方、第２図の酸素濃度測定装置は、Ｏリング１
０（有機質シール材）を介在して一体化されるね
じ部１１を有する試験管形ジルコニア素子１２
と、第１図における同様な信号処理部及び温度制
御部（いずれも図示せず）を有し、ジルコニア素
子１２の先端を炉内に挿入し、炉壁１３に設けら
れている取付口１４に有機質のシール材を介在し
てねじ部１１を螺合して固定し、ジルコニア素子
１２内部（電極８側）に比較ガス（空気）を流込
む構成となつている。尚、一般に、ジルコニア素
子１２は、Ｏリング１０（有機質シール材）の設
置箇所における温度をＯリング１０の使用温度限
度以下に抑えるために、その胴部は長くなつてい
る。
置として、例えば、第１図及び第２図に示すもの
がある。第１図において、酸素濃度測定装置は、
ベース１を先端に固定する筒体２と、無機質の接
着剤３で一体化される金属製フランジ４を有し、
このフランジ４を金属Ｏリング５を介在して筒体
のベース１にボルト締めで固定する試験管形ジル
コニア素子６と、ジルコニア素子６の先端壁両面
に固着する電極７及び８を介して信号を入力し、
所定の処理をし酸素濃度信号を出力する信号処理
部と（図示せず）、ジルコニア素子５を約700℃に
制御する温度制御部（図示せず）を有し、測定ガ
スの流れの中にジルコニア素子６を挿入設置し、
筒体２内からジルコニア素子６内部（電極８側）
に比較ガス（空気）を流込む構成となつている。
一方、第２図の酸素濃度測定装置は、Ｏリング１
０（有機質シール材）を介在して一体化されるね
じ部１１を有する試験管形ジルコニア素子１２
と、第１図における同様な信号処理部及び温度制
御部（いずれも図示せず）を有し、ジルコニア素
子１２の先端を炉内に挿入し、炉壁１３に設けら
れている取付口１４に有機質のシール材を介在し
てねじ部１１を螺合して固定し、ジルコニア素子
１２内部（電極８側）に比較ガス（空気）を流込
む構成となつている。尚、一般に、ジルコニア素
子１２は、Ｏリング１０（有機質シール材）の設
置箇所における温度をＯリング１０の使用温度限
度以下に抑えるために、その胴部は長くなつてい
る。
以上の構成において、ジルコニア素子６や１２
は、約700℃の温度下で、かつ、比較ガスと測定
ガスとをジルコニア素子等で隔離した中で、両ガ
スの酸素濃度差に対応する信号を電極７及び８を
介して出力する。そして、信号処理部は、この信
号を入力し所定の演算をして酸素濃度信号を出力
する。
は、約700℃の温度下で、かつ、比較ガスと測定
ガスとをジルコニア素子等で隔離した中で、両ガ
スの酸素濃度差に対応する信号を電極７及び８を
介して出力する。そして、信号処理部は、この信
号を入力し所定の演算をして酸素濃度信号を出力
する。
しかし、第１図の従来の装置にあつては、ジル
コニア素子６が700℃を超えると、ジルコニア素
子６とフランジ４の熱膨張差により接着剤３がひ
び割れや破損するため、比較ガスが測定電極７側
に漏出し、測定精度の低下を招く虞れがある。
又、第２図の従来の装置にあつては、ジルコニア
素子１２が長い構成となるため、コスト高となる
という問題がある。
コニア素子６が700℃を超えると、ジルコニア素
子６とフランジ４の熱膨張差により接着剤３がひ
び割れや破損するため、比較ガスが測定電極７側
に漏出し、測定精度の低下を招く虞れがある。
又、第２図の従来の装置にあつては、ジルコニア
素子１２が長い構成となるため、コスト高となる
という問題がある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、コスト高を招くことなく、測定
精度を高めた酸素濃度測定装置を提供するにあ
る。
り、その目的は、コスト高を招くことなく、測定
精度を高めた酸素濃度測定装置を提供するにあ
る。
〔発明の構成〕
上記目的を達成した本発明の酸素濃度測定装置
は、酸素濃度差のある２種のガスを遮ぎる固体電
解質を備えた酸素濃度測定装置において、該固体
電解質を先端又はその近傍に固定する筒体であつ
て、前記固体電解質の固定位置より筒体の後端側
の壁に貫通穴を有する固体電解質保持部と、比較
ガスを前記固体電解質の筒体内側の壁近傍に連続
供給する手段を備え、前記貫通穴を測定ガスの流
れの中にして前記固体電解質保持部を設置したと
き、筒体内に負圧域を作ると共に、筒体内の気体
を前記貫通穴から筒体外に排出する流れを形成す
るように構成されている。
は、酸素濃度差のある２種のガスを遮ぎる固体電
解質を備えた酸素濃度測定装置において、該固体
電解質を先端又はその近傍に固定する筒体であつ
て、前記固体電解質の固定位置より筒体の後端側
の壁に貫通穴を有する固体電解質保持部と、比較
ガスを前記固体電解質の筒体内側の壁近傍に連続
供給する手段を備え、前記貫通穴を測定ガスの流
れの中にして前記固体電解質保持部を設置したと
き、筒体内に負圧域を作ると共に、筒体内の気体
を前記貫通穴から筒体外に排出する流れを形成す
るように構成されている。
以下、図面を参照し本発明について詳しく説明
する。
する。
第３図は、本発明の一実施例を示す図である。
酸素濃度測定装置は、試験管形ジルコニア素子２
０を先端に固定する筒体であつて、ジルコニア素
子２０の固定位置より筒体の後端側の壁に貫通穴
２１（貫通穴２１にはフイルタ２２が設置されて
いる）を有するジルコニア素子保持部２３と、比
較ガスをジルコニア素子２０の筒体内側の壁近傍
に連続供給する手段２４と、ジルコニア素子２０
の先端壁両面に固着する電極７及び８を介し、該
壁両面における酸素濃度差に対応する信号及び熱
電対２５で検出するジルコニア素子２０近傍の温
度信号を入力し、所定の処理をして測定ガスの酸
素濃度信号を出力する信号処理部（図示せず）を
有する。保持部２３の先端は、ジルコニア素子２
０の設置基盤となるベース２６及びこのベース２
６にジルコニア素子２０を設置して固定する略円
筒形のキヤツプ２７で構成される。ベース２６
は、比較ガス供給手段２４を挿通する貫通穴２８
と、熱電対２５を挿通する貫通穴２９と、校正ガ
ス供給パイプ３０に結合する貫通穴３１と、ベー
ス２６の内と外を連通する貫通穴３２とを有す
る。又、キヤツプ２７は、底部に形成する貫通穴
３３と、側壁に形成する貫通穴３４及び３５を有
し、パツキング３６及び３７を介在してジルコニ
ア素子２０をベース２６に固定し、筒体２３と一
体構成となつている。この一体化は、比較ガス供
給手段２４の先端をジルコニア素子２０の中に挿
入すると共に、貫通穴２９と３４、貫通穴３１と
３５夫々を結合して行われる。この構成にあつて
は、貫通穴３２は、ジルコニア素子２０の外側
（測定ガスと接触する側）と筒体２３との連通孔
となつている。
酸素濃度測定装置は、試験管形ジルコニア素子２
０を先端に固定する筒体であつて、ジルコニア素
子２０の固定位置より筒体の後端側の壁に貫通穴
２１（貫通穴２１にはフイルタ２２が設置されて
いる）を有するジルコニア素子保持部２３と、比
較ガスをジルコニア素子２０の筒体内側の壁近傍
に連続供給する手段２４と、ジルコニア素子２０
の先端壁両面に固着する電極７及び８を介し、該
壁両面における酸素濃度差に対応する信号及び熱
電対２５で検出するジルコニア素子２０近傍の温
度信号を入力し、所定の処理をして測定ガスの酸
素濃度信号を出力する信号処理部（図示せず）を
有する。保持部２３の先端は、ジルコニア素子２
０の設置基盤となるベース２６及びこのベース２
６にジルコニア素子２０を設置して固定する略円
筒形のキヤツプ２７で構成される。ベース２６
は、比較ガス供給手段２４を挿通する貫通穴２８
と、熱電対２５を挿通する貫通穴２９と、校正ガ
ス供給パイプ３０に結合する貫通穴３１と、ベー
ス２６の内と外を連通する貫通穴３２とを有す
る。又、キヤツプ２７は、底部に形成する貫通穴
３３と、側壁に形成する貫通穴３４及び３５を有
し、パツキング３６及び３７を介在してジルコニ
ア素子２０をベース２６に固定し、筒体２３と一
体構成となつている。この一体化は、比較ガス供
給手段２４の先端をジルコニア素子２０の中に挿
入すると共に、貫通穴２９と３４、貫通穴３１と
３５夫々を結合して行われる。この構成にあつて
は、貫通穴３２は、ジルコニア素子２０の外側
（測定ガスと接触する側）と筒体２３との連通孔
となつている。
上記ジルコニア素子２０は、保持部（筒体）２
３の貫通穴２１を600〜1000℃の測定ガスの流れ
の中に位置させ、保持部２３（フランジと一体構
成の場合フランジ）を炉壁の取付口に固定して設
置される。
３の貫通穴２１を600〜1000℃の測定ガスの流れ
の中に位置させ、保持部２３（フランジと一体構
成の場合フランジ）を炉壁の取付口に固定して設
置される。
以上の構成において、ジルコニア素子２０は、
第４図で示す矢印Ｘ方向の測定ガスの流れの中に
あつて（第４図における各符号は第３図に付した
ものと同じ）、その内部は比較ガス供給手段２４
からの比較ガスで満たされる。そして、測定ガス
と比較ガスの酸素濃度差に対応する信号、即ち、
ネルンストの式に基づく信号を電極７及び８を介
して出力する。信号処理部は、この信号と熱電対
２５による信号を入力し、所定の演算をして酸素
濃度信号を出力する。
第４図で示す矢印Ｘ方向の測定ガスの流れの中に
あつて（第４図における各符号は第３図に付した
ものと同じ）、その内部は比較ガス供給手段２４
からの比較ガスで満たされる。そして、測定ガス
と比較ガスの酸素濃度差に対応する信号、即ち、
ネルンストの式に基づく信号を電極７及び８を介
して出力する。信号処理部は、この信号と熱電対
２５による信号を入力し、所定の演算をして酸素
濃度信号を出力する。
一方、保持部２３の外側を流れる測定ガスの流
れは、貫通穴２１近傍の気体をまき込んで流れる
ため、ベルヌーイの法則により保持部２３の内部
に負圧域が形成される。本考案者らの実験によれ
ば、第３図に示す測定点P1及びP2における圧力
P1及びP2と測定ガスの流速ｖの関係は第５図に
示す結果となつた。このため、この負圧域に向け
て流れ込む気体は、貫通穴２１から保持部２３の
外に向けた流れとなつて排出される。即ち、ジル
コニア素子２０内の比較ガスは、圧力測定点P1
への流れとなつて貫通穴２１から排出されると共
に、圧力測定点P2の測定ガスは、貫通穴３２や
３４（２９）を介して圧力測定点P1への流れと
なつて貫通穴２１から排出される。従つて、比較
ガスが測定電極７側に、又、測定ガスが比較電極
８側に漏出することがない。
れは、貫通穴２１近傍の気体をまき込んで流れる
ため、ベルヌーイの法則により保持部２３の内部
に負圧域が形成される。本考案者らの実験によれ
ば、第３図に示す測定点P1及びP2における圧力
P1及びP2と測定ガスの流速ｖの関係は第５図に
示す結果となつた。このため、この負圧域に向け
て流れ込む気体は、貫通穴２１から保持部２３の
外に向けた流れとなつて排出される。即ち、ジル
コニア素子２０内の比較ガスは、圧力測定点P1
への流れとなつて貫通穴２１から排出されると共
に、圧力測定点P2の測定ガスは、貫通穴３２や
３４（２９）を介して圧力測定点P1への流れと
なつて貫通穴２１から排出される。従つて、比較
ガスが測定電極７側に、又、測定ガスが比較電極
８側に漏出することがない。
尚、本発明は、上記実施例に限定するものでは
なく、保持部の貫通穴２１の数をより多く、逆に
少なくしてもよく、フイルタ２２は必要に応じて
設置すればよい。又、ジルコニア素子２０を保持
部の先端よりやや中に入れて（後端側に移動）固
定してもよい。更に、ジルコニア素子を他の固体
電解質に代えてもよい。
なく、保持部の貫通穴２１の数をより多く、逆に
少なくしてもよく、フイルタ２２は必要に応じて
設置すればよい。又、ジルコニア素子２０を保持
部の先端よりやや中に入れて（後端側に移動）固
定してもよい。更に、ジルコニア素子を他の固体
電解質に代えてもよい。
以上説明した通り、本発明の酸素濃度測定装置
によれば、壁に貫通穴を有する筒体（保持部）の
先端又はその近傍に固体電解質を固定し、該固体
電解質及び貫通穴を測定ガスの流れの中に設置し
て筒体内に負圧域を形成すると共に、筒体内の気
体を貫通穴を介して外部に排出するようにしたた
め、固体電解質の長さや形状に関係なく、又、比
較電極側と測定電極側を完全なシール構成とする
ことなく、比較ガスが測定電極側に、逆に測定ガ
スが比較電極側に漏出することを防ぐことができ
る。従つて、コスト高を招くことなく、測定精度
を高めることができる。
によれば、壁に貫通穴を有する筒体（保持部）の
先端又はその近傍に固体電解質を固定し、該固体
電解質及び貫通穴を測定ガスの流れの中に設置し
て筒体内に負圧域を形成すると共に、筒体内の気
体を貫通穴を介して外部に排出するようにしたた
め、固体電解質の長さや形状に関係なく、又、比
較電極側と測定電極側を完全なシール構成とする
ことなく、比較ガスが測定電極側に、逆に測定ガ
スが比較電極側に漏出することを防ぐことができ
る。従つて、コスト高を招くことなく、測定精度
を高めることができる。
第１図及び第２図は、従来例を示す図、第３図
は、本発明の一実施例を示す図、第４図は、測定
ガスの流れを示す図、第５図は、保持部（筒体）
内の圧力と測定ガスの流速の関係を示す図であ
る。 ７……測定電極、８……比較電極、２０……ジ
ルコニア素子、２１……筒体の壁に設けた貫通
穴、２３……保持部（筒体）、２４……比較ガス
供給手段、２６……ベース、２７……キヤツプ、
２８，２９，３１，３２，３３，３４，３５……
貫通穴、３６，３７……パツキング。
は、本発明の一実施例を示す図、第４図は、測定
ガスの流れを示す図、第５図は、保持部（筒体）
内の圧力と測定ガスの流速の関係を示す図であ
る。 ７……測定電極、８……比較電極、２０……ジ
ルコニア素子、２１……筒体の壁に設けた貫通
穴、２３……保持部（筒体）、２４……比較ガス
供給手段、２６……ベース、２７……キヤツプ、
２８，２９，３１，３２，３３，３４，３５……
貫通穴、３６，３７……パツキング。
Claims (1)
- １ 酸素濃度差のある２種類のガスを遮る固体電
解質を備えた酸素濃度測定装置において、該固体
電解質を先端又はその近傍に固定する筒体であつ
て前記固体電解質の固定位置より筒体の後端側の
壁に第１の貫通穴を有する固体電解質保持部と、
先端が前記固体電解質の内側である比較ガス側に
挿設され比較ガスを前記固体電解質の筒体内側の
壁近傍に連続供給する手段と、前記固体電解質保
持部の先端部で構成され前記固体電解質の設置基
盤となるベースと、該ベースに前記固体電解質を
設置して固定する略円筒形のキヤツプと、前記ベ
ースに設けられ前記比較ガス供給手段を挿通する
第２貫通穴と、前記ベースに設けられ熱伝対を挿
通する第３貫通穴と、前記ベースに設けられ校正
ガス供給パイプに結合するように形成された第４
貫通穴と、前記ベースに設けられ前記ベースの内
側である比較ガス側と前記ベースの外側である測
定ガス側を連通する第５貫通穴と、前記キヤツプ
の底部に設けられた第６貫通穴と、前記第３貫通
穴と前記キヤツプの内部を連通するようにして前
記キヤツプの側壁部に形成された第７貫通穴と、
前記第４貫通穴と前記キヤツプの内部を連通する
ようにして前記キヤツプの側壁部に形成された第
８貫通穴と、前記固体電解質と前記ベース及びキ
ヤツプとの間に配設され該固体電解質を前記ベー
ス及びキヤツプに密着させる第１及び第２のパツ
キンとを備え、前記第１貫通穴を測定ガスの流れ
の中において前記固体電解質保持部を設置したと
き、前記筒体内に負圧域を形成すると共に、前記
筒体内の気体を前記第１貫通穴から前記筒体の外
に排出する流れを形成することを特徴とする酸素
濃度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58191446A JPS6082849A (ja) | 1983-10-13 | 1983-10-13 | 酸素濃度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58191446A JPS6082849A (ja) | 1983-10-13 | 1983-10-13 | 酸素濃度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6082849A JPS6082849A (ja) | 1985-05-11 |
| JPH0412419B2 true JPH0412419B2 (ja) | 1992-03-04 |
Family
ID=16274754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58191446A Granted JPS6082849A (ja) | 1983-10-13 | 1983-10-13 | 酸素濃度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6082849A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6237765U (ja) * | 1985-08-24 | 1987-03-06 | ||
| JPS6358152A (ja) * | 1986-08-28 | 1988-03-12 | Ngk Insulators Ltd | 工業用酸素濃度測定装置 |
-
1983
- 1983-10-13 JP JP58191446A patent/JPS6082849A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6082849A (ja) | 1985-05-11 |
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