JPH0552801A - 酸素センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 浸炭や無酸化処理等の炉内雰囲気の計測・制
御に用いられる酸素センサに関し、炭素の付着による弊
害の無い酸素センサを実現することを目的とする。 【構成】 検出部先端に設けた計測対象雰囲気導入用兼
バーンアウト用気孔９，２１を覆うように炭素析出防止
用キャタリストを入れた金網２０を設け、また更に該気
孔とは別の方向において計測対象雰囲気を導入でき且つ
バーンアウト用エアを該検出部に排気させる気孔を設け
たもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、酸素センサに関し、特
に浸炭や無酸化処理等の炉内雰囲気の計測・制御に用い
られる酸素センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来から用いられている酸素セン
サの検出部断面を示したもので、概略的にはジルコニア
の一端を炉の雰囲気に晒し、他端を参照エア（通常の大
気）に晒すことにより両端の酸素濃度差によってイオン
となった酸素の移動が発生し、両端電極間で起電力とな
って現れるものである。

【０００３】このため、まずジルコニアエレメント１
（図３（Ａ）では一部のみ断面で示している）の内部端
と突出部分とに白金電極２を付け、この白金電極２とコ
イル状に接触するように内部電極３が設けられている。
この内部電極３は参照エアが存在するエア通路４内に置
かれており、このエア通路４は同図（Ｂ）に示すエア孔
１１に繋がっている。この参照エア孔１１は内部電極３
と図示のようにアルミナ管６内において平行に配置され
ている。

【０００４】また、アルミナ管５の外周にはセラミック
フィルタ７が設けられており、このセラミックフィルタ
７の更に外周に保護管として機能する外部電極８が設け
られている。この外部電極８には気孔９が開けられてい
ると共にジルコニアエレメント１の先端部を固定するた
めに別の保護管としての外部電極１０が嵌め込まれてい
る。尚、１２はこの炉内温度を計測するための熱電対で
あり、この酸素センサは温度計測もできるようになって
いる。

【０００５】このような酸素センサにおいては、基準と
なる大気が参照エア孔１１から与えられエア通路４を介
して内部電極３に触れるようになっており、この内部電
極３は更に白金電極２と接触している。この白金電極２
と接触しているジルコニアエレメント１は外部電極８の
気孔９及びセラミックフィルタ７を透過する計測対象雰
囲気としての炉内雰囲気と接触している。

【０００６】従って、炉内雰囲気の酸素濃度と大気の酸
素濃度とに僅かな差が発生しても、両電極３−８間に電
位差が生じ、これにより炉内の酸素分圧を計測すること
が出来る。

【０００７】しかしながら、このような酸素センサを長
時間使用すると、炉内雰囲気はＣＯ及び炭化水素系ガス
を含んでいるため、ＣＯの場合には、

【化１】 による反応で固形物の炭素（Ｃ）となり、また炭化水素
系ガスの場合には、

【化２】 による反応で同様に固形物の炭素（Ｃ）となり、これが
気孔９を通ってセラミックフィルタ７の内部へ浸入し、
更にはジルコニアエレメント１の表面を覆ってしまい、
正しい酸素濃度の検出を不能にしてしまう。

【０００８】そこで、図３（Ａ）に示すように、定期的
にセラミックフィルタ７からバーンアウトエアを送り込
み気孔９から排出させることにより、固形物の炭素（ス
ス）のバーンアウトを実施していた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の酸素センサはジルコニアエレメント１の先端部が
袋小路になっているため、炭素の付着が著しく多い場合
には充分にバーンアウトを行えず、時には分解して清掃
しなければならないという問題があった。

【００１０】従って本発明は、炭素の付着による弊害の
無い酸素センサを実現することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る酸素センサ
では、検出部先端に設けた計測対象雰囲気導入用兼バー
ンアウト用気孔を覆うように炭素析出防止用キャタリス
トを入れた金網を設けたことを特徴としている。

【００１２】また、本発明では、上記の気孔とは別の方
向において雰囲気を導入でき且つバーンアウト用エアを
排気させる気孔を該検出部先端に設けてもよい。

【００１３】

【作用】本発明においては、まず、計測対象となる雰囲
気は酸素センサの検出部先端に設けた雰囲気導入用兼バ
ーンアウト用気孔から導入されるが、このとき該気孔を
覆うように設けられた金網中のキャタリストにより該雰
囲気中のＣＯや炭化水素系ガスの分解による炭素（Ｃ）
の析出を防止することができる。

【００１４】また、本発明では、万が一、炭素が析出し
てバーンアウトを行う必要が生じたようなときには、上
記の気孔からバーンアウトエアを排気できると共にこの
気孔とは別に検出部先端に設けた計測対象雰囲気導入用
兼バーンアウト用気孔からもバーンアウトエアを別方向
に排気させることができ、バーンアウトを効率良く行う
ことができることとなる。

【００１５】

【実施例】図１は本発明に係る酸素センサの検出部の一
実施例を示したもので、この実施例では、酸素センサの
検出部先端に設けた計測対象雰囲気導入用兼バーンアウ
ト用気孔９を覆うように炭素析出防止用キャタリストを
入れた金網２０を設けている。この場合、金網２０は酸
素センサの検出部先端にただ嵌め込むだけでよい。

【００１６】この金網２０は、図２（Ｂ）に示すように
外側金網２０ａと内側金網２０ｂとで構成されており、
これら両方の金網２０ａ，２０ｂの間には、Ｎｉ（ニッ
ケル）触媒の市販のキャタリスト２２が入れられてい
る。この金網２０は正面から見ると同図（Ａ）に示すよ
うな形状をしており、例えば線径約１φでピッチが約５
mmの耐熱性（耐熱性温度は約1000°C)金網を用いてい
る。

【００１７】また、図１に示すように、上記の気孔９の
吸入・排気方向Ａとは別の方向Ｂにおいて雰囲気を導入
でき且つバーンアウト用エアを排気させる気孔２１が検
出部先端を成す保護管１０内に設けられている。その他
の構成は図３に示した従来例と同様のものを用いること
ができる。

【００１８】このような酸素センサを炉に用いた場合、
炉内雰囲気は金網２０及びこの中のキャタリスト２２を
透過して外部電極８の雰囲気導入気孔９及び２１からセ
ンサ内に導入されるが、このとき、Ｎｉでできているキ
ャタリスト２２は炭化水素系ガスを吸熱型リアクション
ガス（主成分はＣＯが２４％でＨ₂ が２９％）に分解す
るものとして用いられるものであるため、炉内雰囲気中
のＣＯや炭化水素系ガスの分解による炭素（Ｃ）の析出
を防止する効果がある。

【００１９】従って、気孔９から吸入された雰囲気は炭
素に分解され難くなり、セラミックフィルタ７やジルコ
ニアエレメント１の表面の汚損は極めて少なくなる。

【００２０】また、炭素が僅かづつであっても析出して
バーンアウトを行う必要が生じるまで堆積したようなと
きには、気孔９だけでなく気孔２１からもバーンアウト
エアを排気できる。この場合、バーンアウトの方向がＡ
及びＢの異なった方向であるため、ジルコニアエレメン
ト１の表面及びセラミックフィルタ７内の炭素を効率良
く除去することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明に係る酸素センサで
は、検出部先端に設けた計測対象雰囲気導入用兼バーン
アウト用気孔を覆うように炭素析出防止用キャタリスト
を入れた金網を設け、また更に該気孔とは別の方向にお
いて計測対象雰囲気を導入でき且つバーンアウト用エア
を排気させる気孔を該検出部先端に設けたので、ＣＯや
炭化水素系ガスの分解による炭素の析出を防止すること
ができ、クリーンな酸素センサが実現されると共に、万
が一、炭素の汚損があってもバーンアウトを効率良く行
うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る酸素センサの検出部の一実施例を
示した側面断面図である。

【図２】本発明に係る酸素センサに用いられるキャタリ
スト入り金網の実施例を示した図である。

【図３】従来例を示した断面図である。

【符号の説明】

１ ジルコニアエレメント ２ 白金電極 ３ 内部電極 ７ セラミックフィルタ ８ 外部電極 ９，２１ 計測対象雰囲気導入用兼バーンアウト用気孔 １１ 参照エア孔 ２０ 金網 ２２ キャタリスト 図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出部先端に設けた計測対象雰囲気導入
   用兼バーンアウト用気孔を覆うように炭素析出防止用キ
   ャタリストを入れた金網を設けたことを特徴とする酸素
   センサ。
2. 【請求項２】 該気孔とは別の方向において計測対象雰
   囲気を導入でき且つバーンアウト用エアを排気させる気
   孔を該検出部先端に設けたことを特徴とする請求項１に
   記載の酸素センサ。