JP2019132617A - 酸素濃度測定プローブ及び酸素濃度検出器 - Google Patents
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Abstract
Description
[2]前記管状部材の前記第2の端部は、前記固体電解質管の前記浸漬部の近傍に位置する前記[1]に記載の酸素濃度測定プローブ。
[3]前記不活性ガスは、窒素、又はアルゴンからなる前記[1]に記載の酸素濃度測定プローブ。
[4]前記[1]〜[3]のいずれか1つに記載の酸素濃度測定プローブを備える酸素濃度検出器。
本発明の実施形態に係る酸素濃度測定プローブを備えた酸素濃度検出器を以下に図を参照して詳細に説明する。
図1(a)は、本発明の実施の形態に係る酸素濃度測定プローブを備えた酸素濃度検出器の一例を示す概略断面図である。
内部電極1の材質としては、測定対象である溶融金属より融点が高く、酸素濃度測定プローブとして使用できるものであれば特に限定されないが、例えばステンレス鋼(SUS)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、白金(Pt)が挙げられる。特に外部電極7にステンレス鋼(SUS)を用いる場合は内部電極1として同じステンレス鋼(SUS)を用いれば、異種金属を使用することによる熱起電力が発生せず、好適である。酸素濃度測定プローブ10の使用時に内部電極1の表面が1000℃程度に熱せられる。白金(Pt)電極は、1000℃程度に熱せられてもその表面に酸化膜が形成されにくい。
内部電極1上に金属コーティング2を必要に応じて設けてもよい。金属コーティング2は、例えば、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)からなる貴金属又は当該貴金属の合金からなる。これらの金属を使用すれば、酸素濃度測定プローブ10の使用時に内部電極1の表面が1000℃程度に熱せられた際に金属コーティング2の表面に酸化膜が形成されないため、酸化膜が形成され、それが剥がれて隙間が生じるという問題が生じない。金属コーティング2の成膜厚さは、特に限定されないが、1μm以上2000μm以下が好ましい。
基準極3としては、例えばFe/FeO粉、Ni/NiO粉、Cr/CrO粉等の金属/金属酸化物が使用された固体酸素基準極、あるいは空気等の気体が使用された空気基準極(気体基準極)からなり、固体電解質管4の内部の酸素濃度を一定に保つ効果を持つ。なお、図1及び図2では、基準極3として固体酸素基準極が使用された場合を示す。
固体電解質管4は、当該固体電解質管4の先端部である浸漬部4aを有し、その材質としては、固体電解質(イオン導電性固体)の性質を持ち、選択的に酸素イオン(O2-)だけを通すものであればよく、例えば安定化ジルコニア(ZrO2+MgO)が好適なものとして挙げられる。
補強管5は、固体電解質管4の割れを防止するためのものであり、例えばアルミナ管が好適である。
耐火物6の材質としては、耐火セメント、が好適であり、例えばマグネシウム系セメントが好適である。
外部電極7の材質としては、酸素濃度測定プローブ10を溶融金属中に浸漬した際に溶融しない金属であればよく、例えばステンレス鋼(SUS)が好適である。内部電極1及び外部電極7ともにステンレス鋼(SUS)を使用することが最適であり、この場合、内部電極1と外部電極7との間に測定誤差の原因となる熱起電力が発生しないため、測定誤差を補正する必要が生じないメリットがある。
管状部材8の材質としては、酸素濃度測定プローブ10を溶融金属中に浸漬した際に溶融しない金属であればよく、例えばステンレス鋼(SUS)やセラミックス等からなる。管状部材8の内部には、不活性ガスが流入する。不活性ガスとしては、例えば窒素(N2)やアルゴン(Ar)からなるガスが好適である。
本発明の実施形態に係る酸素濃度検出器は、本発明の実施形態に係る上記酸素濃度測定プローブ10を備える。
2…金属コーティング
3…基準極
3A…封止材
4…固体電解質管
5…補強管
6…耐火物
7…外部電極
8,81,82,83…管状部材
10…酸素濃度測定プローブ
11…電位差計
12…接続部
13…ポンプ
14…不活性ガス源
15…制御部
16…接続チューブ
Claims (4)
- 内部電極及び外部電極と、前記内部電極と前記外部電極の間に配置され、溶融金属へ浸漬される浸漬部を有した固体電解質管と、前記外部電極の外表面に配置され、不活性ガスが流入する第1の端部と流入した不活性ガスを放出する第2の端部を有する管状部材を備える酸素濃度測定プローブ。
- 前記管状部材の前記第2の端部は、前記固体電解質管の前記浸漬部の近傍に位置する請求項1に記載の酸素濃度測定プローブ。
- 前記不活性ガスは、窒素、又はアルゴンからなる請求項1に記載の酸素濃度測定プローブ。
- 請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の酸素濃度測定プローブを備える酸素濃度検出器。
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