JPH0476065B2 - - Google Patents
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- JPH0476065B2 JPH0476065B2 JP58238171A JP23817183A JPH0476065B2 JP H0476065 B2 JPH0476065 B2 JP H0476065B2 JP 58238171 A JP58238171 A JP 58238171A JP 23817183 A JP23817183 A JP 23817183A JP H0476065 B2 JPH0476065 B2 JP H0476065B2
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- metal casing
- solid electrolyte
- electrode
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- electrolyte body
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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
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
Landscapes
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- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はガス、石油機器等の不完全燃焼の検知
に使用される燃焼センサの改良に係り、特に電極
の電気的接触手段に関するものである。
に使用される燃焼センサの改良に係り、特に電極
の電気的接触手段に関するものである。
従来例の構成とその問題点
従来、この種の燃焼センサは第１図に示すよう
に構成されている。すなわち、円筒状をした酸素
イオン導電性固体電解質体２の内外面に外面電極
１、内面電極３を設け、外面電極１はインシユレ
ーター６で押圧されたグラフアイト粉末５によつ
て金属ケーシング４に導通が取られ、上記インシ
ユレーター６は金属ケーシング４の端部でかしめ
られている。そして、内面電極３は固体電解質２
の外面まで導かれ、この部分でリード線９とハン
ダ７で結合され外部に導通が取られている。ま
た、このハンダ付部と固体電解質体２はセラミツ
ク接着剤８で固定されている。
に構成されている。すなわち、円筒状をした酸素
イオン導電性固体電解質体２の内外面に外面電極
１、内面電極３を設け、外面電極１はインシユレ
ーター６で押圧されたグラフアイト粉末５によつ
て金属ケーシング４に導通が取られ、上記インシ
ユレーター６は金属ケーシング４の端部でかしめ
られている。そして、内面電極３は固体電解質２
の外面まで導かれ、この部分でリード線９とハン
ダ７で結合され外部に導通が取られている。ま
た、このハンダ付部と固体電解質体２はセラミツ
ク接着剤８で固定されている。
この構成によつて内面電極３が触れる気体と外
面電極１が触れる気体とに酸素濃度差が存在し、
しかも固体電解質２が400℃以上の高温の場合に
電圧を発生し、これによつて被測定ガスの酸素濃
度を検知するが、外面のガスが内面に侵入しない
ように固体電解質体２の先端はセラミツク接着剤
１０によつて封止されている。
面電極１が触れる気体とに酸素濃度差が存在し、
しかも固体電解質２が400℃以上の高温の場合に
電圧を発生し、これによつて被測定ガスの酸素濃
度を検知するが、外面のガスが内面に侵入しない
ように固体電解質体２の先端はセラミツク接着剤
１０によつて封止されている。
この場合、燃焼機器に使用されるとセラミツク
接着剤１０の部分は800℃以上になり、グラフア
イト粉末５の部分は300℃以上の高温になる。こ
のグラフアイト粉末５は500℃以上になると急激
な参加消耗を示すが、300℃〜400℃においても微
視的には酸化消耗を起こしている。従つて、長時
間の高温状態の酸化雰囲気中では外面電極１と接
するグラフアイト粉末５の表面、そして金属ケー
シング４と接するグラフアイト粉末５の表面が酸
化消耗することによつてそれらのグラフアイト粉
末５との面圧が低下し、接触抵抗が増加して信頼
性があるとはいえないものであつた。
接着剤１０の部分は800℃以上になり、グラフア
イト粉末５の部分は300℃以上の高温になる。こ
のグラフアイト粉末５は500℃以上になると急激
な参加消耗を示すが、300℃〜400℃においても微
視的には酸化消耗を起こしている。従つて、長時
間の高温状態の酸化雰囲気中では外面電極１と接
するグラフアイト粉末５の表面、そして金属ケー
シング４と接するグラフアイト粉末５の表面が酸
化消耗することによつてそれらのグラフアイト粉
末５との面圧が低下し、接触抵抗が増加して信頼
性があるとはいえないものであつた。
発明の目的
本発明はこのような従来の欠点を除去するもの
で、長時間の酸化高温雰囲気中において高い信頼
性を有する外面電極との電気的接触を手段をもつ
燃焼センサを実現しようとするものである。
で、長時間の酸化高温雰囲気中において高い信頼
性を有する外面電極との電気的接触を手段をもつ
燃焼センサを実現しようとするものである。
発明の構成
この目的を達成するために本発明は、導電性の
耐熱性粉末の他にこの粉末中に配置された耐熱性
のバネ材を併用することによつて外面電極の導通
を金属ケーシングに確実に取るようにしたもので
ある。具体的には金属ケーシング内に、ほぼＷ字
形のバネ材を設けるとともに、このＷ字形のバネ
材の両端は金属ケーシングの内面に圧接させ、下
面凹部は固体電解質体の外面の外面電極に圧接さ
せたものである。
耐熱性粉末の他にこの粉末中に配置された耐熱性
のバネ材を併用することによつて外面電極の導通
を金属ケーシングに確実に取るようにしたもので
ある。具体的には金属ケーシング内に、ほぼＷ字
形のバネ材を設けるとともに、このＷ字形のバネ
材の両端は金属ケーシングの内面に圧接させ、下
面凹部は固体電解質体の外面の外面電極に圧接さ
せたものである。
この構成によつて導電性の耐熱性粉末の表面が
長時間の酸化高温雰囲気中において酸化消耗を発
生しても、粉末中に配置されたバネ材のバネ力に
より粉末自体に圧縮力が負荷されているので、粉
末の酸化消耗による電気的接触部の面圧が低下す
ることはなく、接触抵抗は増加しない。また、バ
ネ材自体によつても直接外面電極および金属ケー
シングに接触させることによつて導通が取られる
ので、高い信頼性を有することになる。
長時間の酸化高温雰囲気中において酸化消耗を発
生しても、粉末中に配置されたバネ材のバネ力に
より粉末自体に圧縮力が負荷されているので、粉
末の酸化消耗による電気的接触部の面圧が低下す
ることはなく、接触抵抗は増加しない。また、バ
ネ材自体によつても直接外面電極および金属ケー
シングに接触させることによつて導通が取られる
ので、高い信頼性を有することになる。
実施例の説明
以下、本発明の一実施例を第２図、第３図の図
面を用いて説明する。なお、第２図および第３図
中、第１図と同一部品については同一番号を付し
ている。
面を用いて説明する。なお、第２図および第３図
中、第１図と同一部品については同一番号を付し
ている。
図において、SUS430からなる金属ケーシング
４に白金の内面電極３、外面電極１を具備したジ
ルコニア固体電解質体２とグラフアイト粉末５の
リング状成形物を挿入する。この固体電解質体２
は外径が４mm、厚み0.8mm、長さ50mmであるが、
この外面と内径が12mmの金属ケーシング４の内面
との間にSUS631でなる厚み0.2mm、巾１mmの板材
でできたバネ材１１を圧入し、アルミナでできた
インシユレーター６を置いて上部から圧縮し、バ
ネ材１１をグラフアイト粉末５中に配置する。そ
して、インシユレーター６は金属ケーシング４に
よつてかしめられ、内面電極３とリード線９がハ
ンダ７で結合された部分はアルミナ系のセラミツ
ク接着剤８で固体電解質体２とともに固定され
る。また、固体電解質２の先端もまたアルミナ系
のセラミツク接着剤１０で封止されている。
４に白金の内面電極３、外面電極１を具備したジ
ルコニア固体電解質体２とグラフアイト粉末５の
リング状成形物を挿入する。この固体電解質体２
は外径が４mm、厚み0.8mm、長さ50mmであるが、
この外面と内径が12mmの金属ケーシング４の内面
との間にSUS631でなる厚み0.2mm、巾１mmの板材
でできたバネ材１１を圧入し、アルミナでできた
インシユレーター６を置いて上部から圧縮し、バ
ネ材１１をグラフアイト粉末５中に配置する。そ
して、インシユレーター６は金属ケーシング４に
よつてかしめられ、内面電極３とリード線９がハ
ンダ７で結合された部分はアルミナ系のセラミツ
ク接着剤８で固体電解質体２とともに固定され
る。また、固体電解質２の先端もまたアルミナ系
のセラミツク接着剤１０で封止されている。
本構造のセンサを燃焼機器に装着した場合、金
属ケーシング４外の固体電解質体２は燃焼雰囲気
中に挿入されるので、セラミツク接着剤１０の部
分は最高900℃、グラフアイト粉末５の部分は最
高400℃という温度分布になる。そして、ここで
使用されたバネ材１１の材質SUS631はクリープ
強度（1000hr.0.01％）が430℃で30Kg／mm2なので
バネ力は充分保たれ、電気的接触を実現できる。
また、バネ材１１と外面電極１、バネ材１１と金
属ケーシング４の内面との間にグラフアイト粉末
５が介在しても、介在するグラフアイト粉末５を
常にバネ力で押圧するので、長時間の高温酸化雰
囲気中でのグラフアイト粉末５の微視的酸化消耗
による電気的接触部の面圧低下を防ぎ、安定した
接触抵抗を示す。第４図に本構造と第１図の従来
構造の外面電極１の400℃大気中放置テストにお
ける導通抵抗値（外面電極自体の抵抗を含む）を
示すが、この結果を見ても本構造の特性Ａは従来
構造の特性Ｂよりはるかに高い信頼性を有するこ
とがわかる。
属ケーシング４外の固体電解質体２は燃焼雰囲気
中に挿入されるので、セラミツク接着剤１０の部
分は最高900℃、グラフアイト粉末５の部分は最
高400℃という温度分布になる。そして、ここで
使用されたバネ材１１の材質SUS631はクリープ
強度（1000hr.0.01％）が430℃で30Kg／mm2なので
バネ力は充分保たれ、電気的接触を実現できる。
また、バネ材１１と外面電極１、バネ材１１と金
属ケーシング４の内面との間にグラフアイト粉末
５が介在しても、介在するグラフアイト粉末５を
常にバネ力で押圧するので、長時間の高温酸化雰
囲気中でのグラフアイト粉末５の微視的酸化消耗
による電気的接触部の面圧低下を防ぎ、安定した
接触抵抗を示す。第４図に本構造と第１図の従来
構造の外面電極１の400℃大気中放置テストにお
ける導通抵抗値（外面電極自体の抵抗を含む）を
示すが、この結果を見ても本構造の特性Ａは従来
構造の特性Ｂよりはるかに高い信頼性を有するこ
とがわかる。
そして、バネ材１１として形状的には種々考え
られるが、本実施例の第３図に示すほぼＷ字形の
形状にするととともに、その両端を金属ケーシン
グ４の内面に圧接させ、下面凹部を外面電極１に
圧接させると、金属ケーシング４に対するバネ圧
と外面電極１に対するバネ圧が相互に強められる
という効果が得られる。また、バネ材１１として
高耐熱性のインコネル702を使用すると、約500℃
までバネ性が保たれさらに信頼性が高くなる。
られるが、本実施例の第３図に示すほぼＷ字形の
形状にするととともに、その両端を金属ケーシン
グ４の内面に圧接させ、下面凹部を外面電極１に
圧接させると、金属ケーシング４に対するバネ圧
と外面電極１に対するバネ圧が相互に強められる
という効果が得られる。また、バネ材１１として
高耐熱性のインコネル702を使用すると、約500℃
までバネ性が保たれさらに信頼性が高くなる。
発明の効果
以上のように、本発明の外面電極の電気的接触
手段によれば、電気的接触材として導電性の粉末
とともにこの中にバネ材を配置することによつ
て、導電性粉末以外にバネ材によつても外面電極
の導通をとり、またバネ材のバネ力により導電性
粉末の酸化消耗による接触抵抗の増加を防ぎ、高
温雰囲気で安定した信頼性の高い電気的接触状態
を保つものである。
手段によれば、電気的接触材として導電性の粉末
とともにこの中にバネ材を配置することによつ
て、導電性粉末以外にバネ材によつても外面電極
の導通をとり、またバネ材のバネ力により導電性
粉末の酸化消耗による接触抵抗の増加を防ぎ、高
温雰囲気で安定した信頼性の高い電気的接触状態
を保つものである。
第１図は従来の燃焼センサの半断面正面図、第
２図は本発明の一実施例による燃焼センサの半断
面正面図、第３図は第２図のＡ−Ａ線の断面図、
第４図は従来構造と本実施例との導通性能の比較
実験結果を示す図である。 １……外面電極、２……固体電解質体、３……
内面電極、４……金属ケーシング、５……導電性
粉末（グラフアイト粉末）、６……インシユレー
ター、７……ハンダ、８……セラミツク接着剤、
９……リード線、１０……セラミツク接着剤、１
１……バネ材。
２図は本発明の一実施例による燃焼センサの半断
面正面図、第３図は第２図のＡ−Ａ線の断面図、
第４図は従来構造と本実施例との導通性能の比較
実験結果を示す図である。 １……外面電極、２……固体電解質体、３……
内面電極、４……金属ケーシング、５……導電性
粉末（グラフアイト粉末）、６……インシユレー
ター、７……ハンダ、８……セラミツク接着剤、
９……リード線、１０……セラミツク接着剤、１
１……バネ材。
Claims (1)
- １ 内・外面に内面電極と外面電極を夫々設けた
円筒状の酸素イオン導電性固体電解質体と、この
固体電解質体の先端を封止した封止体と、この固
体電解質体の後端側において前記外面電極の外周
を覆つた金属ケーシングと、この金属ケーシング
内に充填された導電性の粉体と、前記内面電極に
接続されたリード線とを備え、前記金属ケーシン
グ内に、ほぼＷ字形のバネ材を設けるとともに、
このＷ字形のバネ材の両端は金属ケーシングの内
面に圧接させ、下面凹部は固体電解質体の外面の
外面電極に圧接させた燃焼センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58238171A JPS60129658A (ja) | 1983-12-16 | 1983-12-16 | 燃焼センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58238171A JPS60129658A (ja) | 1983-12-16 | 1983-12-16 | 燃焼センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60129658A JPS60129658A (ja) | 1985-07-10 |
| JPH0476065B2 true JPH0476065B2 (ja) | 1992-12-02 |
Family
ID=17026230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58238171A Granted JPS60129658A (ja) | 1983-12-16 | 1983-12-16 | 燃焼センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60129658A (ja) |
-
1983
- 1983-12-16 JP JP58238171A patent/JPS60129658A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60129658A (ja) | 1985-07-10 |
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