(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを用いた処理を行う炉の内側に挿入され、両端に接触するガスの酸素濃度差に応じて起電力を発生させる固体電解質を有し、酸素濃度検出時に、該固体電解質の一端に炉内雰囲気ガスが接触すると共に、該固体電解質の他端に基準ガスが接触する酸素センサと、
前記酸素センサに接続され、前記酸素センサの校正時に、前記固体電解質の一端に校正用の基準となる酸素濃度とされた基準ガスを供給すると共に、前記固体電解質の他端に前記基準ガスより低い酸素濃度とされたスパン調整用ガスを供給するガス供給ユニットと、
前記酸素センサに接続され、前記基準ガスと前記スパン調整用ガスとの接触により生じる起電力に、設定された補正量を加算して前記起電力の校正値を算出する調整装置と、
を備え、
前記ガス供給ユニットは、前記固体電解質の他端に供給するガスを、前記基準ガスと前記スパン調整用ガスとの間で切り替えると共に、前記固体電解質の一端に供給するガスを、前記基準ガスと前記固体電解質の一端に前記炉内雰囲気ガス中の異物が付着することを抑制する保護ガスとの間で切り替える切替機構を更に有し、前記切替機構によって、前記炉内へのワークの搬入時から実行される、炉内温度を昇温させる処理の際に、前記固体電解質の一端に前記保護ガスを供給することを特徴とする酸素センサ校正システム。
【請求項２】
前記保護ガスは、不活性ガスであることを特徴とする請求項１に記載の酸素センサ校正システム。
【請求項３】
前記保護ガスは、窒素ガスであることを特徴とする請求項２に記載の酸素センサ校正システム。
【請求項４】
前記スパン調整用ガスの酸素濃度は、１０ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の酸素センサ校正システム。
【請求項５】
前記酸素センサの炉外側には、前記基準ガスを導入する第１のガス導入口が設けられ、
該第１のガス導入口と前記固体電解質との間に架け渡されるように設けられると共に、前記固体電解質の近傍に開口するガス誘導管を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の酸素センサ校正システム。
【請求項６】
前記ガス供給ユニットは、更に、前記固体電解質の一端に付着した前記炉内雰囲気ガス中の煤を燃焼させるバーンアウトエアーを供給することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の酸素センサ校正システム。
【請求項７】
前記切替機構は、更に、前記固体電解質の一端に供給するガスを、前記基準ガスと前記保護ガスと前記バーンアウトエアーとの間で切り替えるように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の酸素センサ校正システム。
【請求項８】
ガスを用いた処理を行う炉の内側に挿入され、両端に接触するガスの酸素濃度差に応じて起電力を発生させる固体電解質を内側に有し、酸素濃度検出時に、該固体電解質の一端に炉内雰囲気ガスが接触すると共に、該固体電解質の他端に基準ガスが接触する酸素センサの校正方法であって、
前記固体電解質の一端に、校正用の基準となる酸素濃度とされた基準ガスを接触させると共に、前記固体電解質の他端に、前記基準ガスより低い酸素濃度とされたスパン調整用ガスを接触させる工程と、
前記基準ガスと前記スパン調整用ガスとの接触により生じる起電力に、設定された補正量を加算して前記起電力の校正値を算出する工程と、を含み、
前記炉内へのワークの搬入時から実行される、炉内温度を昇温させる処理の際に、前記固体電解質の一端に前記炉内雰囲気ガス中の異物が付着することを抑制する保護ガスを供給することを特徴とする酸素センサの校正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素センサ校正システム及び酸素センサの校正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス浸炭処理炉等の炉内雰囲気を制御する方法として、ガス分析法、露点測定法、直接計測法などがあるが、現在、主にガス浸炭時の炉内雰囲気制御として利用されているのはガス分析法がほとんどである。
【０００３】
ガス分析法の中でも特に利用されているのが、二酸化炭素（ＣＯ２）分圧測定方法と酸素（Ｏ２）分圧測定方法である。ＣＯ２分圧測定方法は、ＣＯ２赤外線分析装置を用いて、ＣＯ２濃度の変化による赤外線吸収エネルギ量の違いを利用したものである。ＣＯ２赤外線分析装置でＣＯ２分圧を測定するためには、炉内雰囲気ガスを採取するためのポンプが必要であり、このポンプに不具合が生じたり、経路がつまり等により遮断されたりすると測定できなくなり結果として炉内雰囲気の制御が不可能となる。また、ＣＯ２赤外線分析装置自体は非常に高価であるとともに、トラブル等によるメンテナンス費用も高額になる場合が多い。
【０００４】
一方、Ｏ２分圧測定方法は、特許文献１に示したような酸素センサと呼ばれるセンサを直接炉内に挿入し、炉内雰囲気ガスに含まれる酸素の酸素（Ｏ２）分圧を、酸素濃度を介して測定することにより炉内雰囲気を制御するものである。酸素センサの構造は、固体電解質の両側に酸素分圧（酸素濃度）の異なる２つの気体を接触させた時に、固体電解質内を酸素イオンが移動し、固体電解質の境界両端において、２つの気体の酸素分圧の比に応じた起電力が生じる。生じる起電力と酸素分圧の比との間には一定の関係があるため、生じた起電力の値から炉内雰囲気ガス中のＯ２分圧を求めることができる。また求めたＯ２分圧と炉内雰囲気中の一酸化炭素（ＣＯ）の反応式とから、炉内雰囲気ガスの炭素濃度（カーボンポテンシャル、ＣＰ）を求めることができる。酸素センサはＣＯ２赤外線分析計のように炉内雰囲気を吸入するためのポンプが必要なく、直接炉内に挿入できるなど取扱が簡単であるため、今日では多くの設備に利用されている。
【０００５】
浸炭処理炉等の熱処理炉で用いられる酸素センサは、炉内雰囲気ガスのＣＰを算出して表示するように構成されたＣＰ変換器と共に、炭素濃度測定システムに組み込まれて用いられる場合が多く、算出されたＣＰの値を用いてワークに浸炭処理を施す際の浸炭度合を確認する為に用いられている。
【０００６】
酸素センサのセンサ部は炉内雰囲気ガス中に設置されているため、炉内雰囲気ガスの影響を非常に受けやすい。例えば熱処理炉などにおいて、ＣＰの高い処理を連続して行った時や炉内のバーンアウトを一定期間行わない場合には、炉内雰囲中で発生した煤がセンサ部に付着する。また、熱処理を行う際、ワークの洗浄不足等により切削油、切削粉等の残留物や洗浄剤が単体あるいは混合状態で炉内に持ち込まれ、それが高温で加熱されると蒸気化してセンサ部に付着する。センサ部に異物が付着すると、酸素濃度の測定の際、真の酸素濃度とは異なる数値が表示されたり、あるいは応答感度が鈍くなったりして、測定精度が低下する。また、異物が付着した状態のままで使用を継続すると、測定精度はさらに低下する。
【０００７】
測定精度が低い状態で測定されると、測定された値を用いて算出されるＣＰの値にも影響が生じる。つまり、炉内雰囲気ガス中のＣＰが正しく演算されないため、適正に浸炭処理されるはずのワークが適正に処理されず品質を低下させるといった問題が生じる。このような問題を生じさせないための方法として、定期的に酸素センサとは異なる方法で、炉内雰囲気ガス中のＣＰを算出し、それが酸素センサで測定した酸素分圧から演算したＣＰと一致しているか確認する方法がある。
【０００８】
その方法として一つは炉内雰囲気ガス中のＣＯ２濃度を赤外線分析計によって測定しＣＰ演算するものである。同一の炉内雰囲気ガスから測定されたものであれば、酸素分圧から演算されたＣＰと、ＣＯ２分圧から演算されたＣＰとでは同一の値が得られるため、炉内のＣＰを知るためには酸素分圧又はＣＯ２濃度のどちらを用いてもよいからである。またＣＰ変換器のインピーダンスをチェックし、内部抵抗がある一定以上の数値になったら酸素センサを交換するといった、内部抵抗の変化から簡易的に劣化度合いを知る方法も行われる。また他には、一定のＣＰとされた状態の炉内にそのＣＰ以下の炭素を含有した鋼もしくは鉄等の試験片を挿入し、試験片の表面がその炭素濃度の値になるまでの時間保持した後、炉外で徐冷させた後、試験片の組織から炉内雰囲気のＣＰが正しいか確認する方法もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０９−１３８２１６号公報
【発明の概要】
【００１０】
しかし、ＣＰ変換器のインピーダンスをチェックする方法の場合、仮にインピーダンスの異常を発見したとしても、それがセンサ部の劣化によるものなのか、或いはリード線や抵抗といった炭素濃度測定システム中における他の素子の劣化によるものなのかを明確に区分けできない場合がある。また赤外線ＣＯ２分析法を用いて校正する場合、新たに赤外線ＣＯ２分析装置を用意する必要がある。また分析するためには炉内雰囲気をサンプリングポンプ等でサンプリングするため配管の詰まりや漏れなどがある場合には分析結果にずれが生じるため十分な管理を行う必要がある。また、組織から炉内ＣＰ値を確認する方法では、その組織が所定のＣＰになっているか判断するには相当の熟練が必要であり、精度良く判断するのは難しい。
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記した問題に着目してなされたものであって、酸素センサが直接炉内に挿入された状態であっても、簡易に且つ正確に酸素センサからの出力を校正できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る酸素センサ校正システムのある態様は、ガスを用いた処理を行う炉の内側に挿入され、両端に接触するガスの酸素濃度差に応じて起電力を発生させる固体電解質を有し、酸素濃度検出時に、固体電解質の一端に炉内雰囲気ガスが接触すると共に、固体電解質の他端に基準ガスが接触する酸素センサと、この酸素センサに接続され、酸素センサの校正時に、固体電解質の一端に校正用の基準となる酸素濃度とされた基準ガスを供給すると共に、固体電解質の他端に基準ガスより低い酸素濃度とされたスパン調整用ガスを供給するガス供給ユニットと、酸素センサに接続され、基準ガスとスパン調整用ガスとの接触により生じる起電力に、設定された補正量を加算して起電力の校正値を算出する調整装置と、を備え、ガス供給ユニットは、固体電解質の他端に供給するガスを、基準ガスとスパン調整用ガスとの間で切り替えると共に、固体電解質の一端に供給するガスを、基準ガスと固体電解質の一端に炉内雰囲気ガス中の異物が付着することを抑制する保護ガスとの間で切り替える切替機構を更に有し、切替機構によって、炉内へのワークの搬入時から実行される、炉内温度を昇温させる処理の際に、固体電解質の一端に保護ガスを供給することを要旨とする。
【００１３】
また本発明に係る酸素センサの校正方法の形態は、ガスを用いた処理を行う炉の内側に挿入され、両端に接触するガスの酸素濃度差に応じて起電力を発生させる固体電解質を内側に有し、酸素濃度検出時に、該固体電解質の一端に炉内雰囲気ガスが接触すると共に、該固体電解質の他端に基準ガスが接触する酸素センサの校正方法であって固体電解質の一端に校正用の基準となる酸素濃度とされた基準ガスを接触させると共に、固体電解質の他端に、基準ガスより低い酸素濃度とされたスパン調整用ガスを接触させる工程と、基準ガスとスパン調整用ガスとの接触により生じる起電力に、設定された補正量を加算して起電力の校正値を算出する工程と、を含み、炉内へのワークの搬入時から実行される、炉内温度を昇温させる処理の際に、固体電解質の一端に炉内雰囲気ガス中の異物が付着することを抑制する保護ガスを供給することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１４】
従って、本発明に係る酸素センサ校正システム及び酸素センサの校正方法によれば、酸素センサが直接炉内に挿入された状態であっても、簡易に且つ正確に酸素センサからの出力を校正できる。
【００１５】
例えば、センサ部２に経年変化が略生じていない新品と同等の、図２に示したような酸素センサ１ａを用意し、基準ガスとしての大気を外筒６と内筒７との間の隙間Ｓに流し、スパン調整用ガスは、隙間Ｓから隔離された内筒７へ導入する。この方法であれば、大気よりも酸素濃度の低いスパン調整用ガスは炉内の撹拌ファンや炉の構造に影響されることはない。そして酸素センサを取り付けた浸炭炉の炉内温度を例えば８５０℃に保持した状態で、酸素濃度１００ｐｐｍの酸素を含有する窒素混合ガスを隙間Ｓに流し内管４に基準ガスを流した場合、酸素センサから出力される起電力は、１２０〜２２０ｍＶとなり、非常に安定しない状況であった。一方、同種のガスを同温度で内管４に流し、基準ガスを隙間Ｓに流した場合の起電力は、安定的に約１８５ｍＶであった。この値は、炉内温度８５０℃、酸素濃度１００ｐｐｍ時の理論上の起電力と合致する値である。よって炉内雰囲気ガスに影響されることなく、窒素混合ガスを安定的にセンサ部２の他端に接触させ、起電力を測定して校正に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る酸素センサ校正システムの概略を、一部を切り欠いて模式的に示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る酸素センサ校正システムで用いられる酸素センサの内側を模式的に示す一部断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る酸素センサの校正方法を熱処理プロセスの進行とともに説明する図である。
【図４】図４（ａ）は酸素センサの校正方法においてゼロ値を求める際の校正ガスの流れを模式的に示す構成図であり、図４（ｂ）はスパン値を求める際の校正ガスの流れを模式的に示す構成図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る酸素センサの校正方法を説明する、表示の起電力と真の起電力との関係を示すグラフ図である（その１）。
【図６】本発明の実施の形態に係る酸素センサの校正方法を説明する、表示の起電力と真の起電力との関係を示すグラフ図である（その２）。
【図７】本発明の実施の形態に係る酸素センサの校正方法を説明する、表示の起電力と真の起電力との関係を示すグラフ図である（その３）。
【図８】本発明の他の実施の形態に係る酸素センサ校正システムの概略を、一部を切り欠いて模式的に示す構成図である。
【図９】本発明の他の実施の形態に係る酸素センサ校正システムで用いられる酸素センサの内側を模式的に示す一部断面図である。
【図１０】図９におけるＡ−Ａ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各装置や各部材の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。また以下の説明における「左右」や「上下」の方向は、単に説明の便宜上の定義であって、本発明の技術的思想を限定するものではない。よって、例えば、紙面を９０度回転すれば「左右」と「上下」とは交換して読まれ、紙面を１８０度回転すれば「左」が「右」に、「右」が「左」になることは勿論である。
【００１８】
（酸素センサの構造）
本発明の実施の形態に係る酸素センサ１ａは、図１に示すように、鋼製のワークの浸炭処理を行う浸炭炉１０で用いられ、測定ガス導入部３ａが設けられた先端を、炉内雰囲気ガスの温度を制御する熱電対１８の先端と同位置となるように、浸炭炉１０の炉壁１２に直接挿入され取り付けられている。酸素センサ１ａの取付角度は炉壁１２の壁面に対して垂直にすることが推奨されるが、水平に配置しても良い。
【００１９】
酸素センサ１ａは、図２に示すように、本体をなす略円筒状の外筒６と、外筒６の側壁の一端側（図２中の左側）の一部を円形状に貫通して形成された測定ガス導入部３ａと、この測定ガス導入部３ａと対向して、図２の紙面に垂直方向の手前側に図示を省略した測定ガス導入部とを備える。また酸素センサ１ａは、外筒６の内側で、測定ガス導入部３ａと、略重なる位置に設けられた棒状のセンサ部２を備える。センサ部２は、長手方向の両端部の酸素濃度の差に応じて起電力を発生させる固体電解質２ａと、この固体電解質２ａの一端に取り付けられた外部電極２ｂと、固体電解質２ａの他端に取り付けられた内部電極２ｃとを有する。測定ガス導入部３ａ及びセンサ部２は、酸素センサ１ａの内側の炉内側に配置される。
【００２０】
また酸素センサ１ａは、外筒６の内側で外筒６の軸と同じ軸を有し、外筒６より小径とされた円筒状の内筒７を備える。内筒７のセンサ部２側の先端の内周面には、固体電解質２ａの他端の外周面が接触して、センサ部２の他端側が内筒７に嵌合している。内筒７の内側は、固体電解質２ａ及び内部電極２ｃに、隙間Ｓに流通するガスが接触しないように、隙間Ｓから隔離されている。また図２中では図示が省略されているが、内筒７のセンサ部２と反対側の端部において、先端側と同様に内側が隙間Ｓから隔離されている。
【００２１】
酸素センサ１ａの外筒６には、図１及び図２に示すように、炉外側に第１のガス導入口５が設けられている。図２中の２点鎖線で示すように、第１のガス導入口５を介して、ゼロ調整時に用いられる校正用の清浄空気及びスパン調整時に用いられる基準ガスとしての清浄空気がそれぞれ隙間Ｓに導入され、センサ部２の一端側に接触することとなる。
【００２２】
一方、酸素センサ１ａの内筒７の内側には、センサ部２の内部電極２ｃの炉外側（図２中の右側）の端面に対向して、この端面の近傍に一定の間隔を設けて開口する略円筒状の内管４が設けられている。内筒７は、酸素センサ１ａの中心軸に軸を重ねて配置されている。内管４のセンサ部２と反対側の端部は、図２中では図示が省略されているが、図１に示したように、酸素センサ１ａの上部の第２のガス導入口２１に連結されている。図２中の破線で示すように、第２のガス導入口２１及び内管４を介して、通常の浸炭処理時に用いられる基準ガスとしての清浄空気、ゼロ調整時に用いられる校正用の清浄空気及びスパン調整時に用いられるスパン調整用ガスとしての低酸素濃度ガスが、それぞれ内筒７の内部に導入され、センサ部２の他端側に投射され接触することとなる。
【００２３】
酸素センサ１ａは、真空、大気状態に限らずガスを用いる処理において、処理で用いられるガスを測定ガスとし、通常時には、この測定ガスに含まれる酸素の濃度を測定するために、測定ガスを固体電解質２ａの一端側に接触させると共に、他端には基準ガスとしての清浄空気を接触させて、外部電極２ｂと内部電極２ｃとの間に生じた起電力を外部に出力する。また校正時には、ゼロ値及びスパン値を測定して校正するために、校正用の清浄空気を固体電解質２ａの一端側に接触させると共に、他端には校正用の清浄空気又は低酸素濃度ガスを接触させて、外部電極２ｂと内部電極２ｃとの間に生じた起電力を外部に出力する。
【００２４】
尚、符号の付記を省略するが、図２に示すように、内部電極２ｃには内筒７の内部を通って炉外側まで伸びる導線が取り付けられている。また外部電極２ｂは金属製の外筒６に取り付けられている。そして導線の内部電極２ｃと反対側の端部と外筒６との間で、固体電解質２ａで生じた起電力が取り出されると共に、図１中の酸素センサ１ａの上部から左側に向かって伸びるように描かれた導線で示すように、取り出された起電力が酸素センサ１ａの外部へ出力するように構成されている。
【００２５】
（酸素濃度校正システムの構造）
本発明の実施の形態に係る酸素濃度校正システムは、図１に示すように、酸素センサ１ａと、図１中に破線囲みで示す、校正用のガスを供給するガス供給ユニット１３ａと、酸素センサ１ａに接続された電圧変換器２０と、を備える。尚、電圧変換器２０の後段にＣＰ変換器１９を接続することによって、通常のガスを用いた処理中の炉内雰囲気ガスのＣＰを測定する炭素濃度測定システムを構成することができる。
【００２６】
ガス供給ユニット１３ａは、スパン調整用ガスラインＬ１と清浄空気ラインＬ２とを有する。スパン調整用ガスラインＬ１は、図示を省略するが、スパン調整用ガスが高圧で充填されたボンベが、図１中の右側に示す上流側に接続されて備えると共に、この高圧ボンベの下流に位置する第１の電磁弁２３ａを備える。第１の電磁弁２３ａの下流側には第１の流量計１６ａが設けられ、第１の流量計１６ａの下流側のラインは酸素センサ１ａの第２のガス導入口２１に接続されている。スパン調整用ガスラインＬ１からはスパン調整用ガスが供給される。
【００２７】
スパン調整用ガスとしては、清浄空気よりも低酸素濃度とされた酸素を含んだ不活性ガス、例えば１０ｐｐｍ以上〜１０００ｐｐｍ以下程度の酸素を含有する窒素（Ｎ２）を用いることができる。酸素濃度が５０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下であると更に好ましい。酸素濃度が１０ｐｐｍ未満であると内部電極２ｃに接触する酸素が希薄になり、炉内雰囲気ガスの影響により正確な起電力の測定が困難となるためである。また酸素濃度が１０００ｐｐｍを超えると、ゼロ値との間隔（スパン）が短くなり、校正精度が低くなるためである。
【００２８】
またスパン調整用ガスとして、低酸素濃度の混合ガスを生成することが困難である場合、一次的に、低濃度とされた水素（Ｈ２）を不活性ガスに混合して、ガス供給ユニット１３ａから供給してもよい。このとき内管４内に導入された水素混合窒素は、センサ部２の他端側に接触する前に、内管４内の酸素と結合し、酸素濃度が低い状態となる。よって最終的にセンサ部２に接触する際には、スパン調整用ガスの酸素濃度を目標とする濃度に形成することが可能となる。
【００２９】
清浄空気ラインＬ２は、図示を省略するが、清浄空気を圧送するコンプレッサーが、図１中の右側に示す上流側に接続されて備えると共に、このコンプレッサーの下流側でコンプレッサーに接続された配管が２本に分岐するように構成され、分岐した２本のラインにそれぞれ第２の電磁弁２３ｂ及び第３の電磁弁２３ｃが設けられている。第２の電磁弁２３ｂの第３の電磁弁２３ｃと反対側は、スパン調整用ガスラインＬ１の第１の電磁弁２３ａと第１の流量計１６ａとの間に、配管等を介して接続されている。第３の電磁弁２３ｃの下流側には第２の流量計１６ｂが設けられ、第２の流量計１６ｂの下流側のラインは酸素センサ１ａの第１のガス導入口５に接続されている。清浄空気ラインＬ２からは清浄空気が供給され、清浄空気は大気と略等価な酸素濃度の酸素を含む。
【００３０】
ガス供給ユニット１３ａにおいては、第１の電磁弁２３ａ、第２の電磁弁２３ｂ及び第３の電磁弁２３ｃのそれぞれの開閉を制御することにより、固体電解質２ａの他端に供給するガスを、清浄空気とスパン調整用ガスとの間で切り替えることが可能となる。ガス供給ユニット１３ａは、第１の電磁弁２３ａ、第２の電磁弁２３ｂ、第３の電磁弁２３ｃ及びこれらの電磁弁と酸素センサ１ａとの間に接続された配管を、本発明の切替機構として備え、第１のガス導入口５と第２のガス導入口２１に供給するガスを切り替えるように構成されている。
【００３１】
電圧変換器２０は、酸素センサ１ａから入力された起電力の値に所定の補正量を設定すると共に、入力された起電力の値に加算して校正値として算出する補正装置と、入力された起電力、補正量及び校正値をそれぞれ表示する表示装置とを備える。電圧変換器２０が、本発明の調整装置に相当する。
【００３２】
電圧変換器２０の補正装置は、校正前の酸素センサ１ａの起電力の値を２点用いて、図５に示すような表示の起電力と真の起電力との対応関係を示す直線の方程式を算出し、グラフにおいて原点を通る傾きが１の直線（ｙ＝ｘ）と比較して、算出に用いた２点の値以外の他の起電力の値についても、真の起電力から乖離した量を算出し、この算出した量に対応した補正量を自動的に設定する。電圧変換器２０を用いた校正では、例えば操作者が、酸素センサ１ａから起電力の信号が入力されている状態で、電圧変換器２０の本体に設けられた図示を省略する調整用つまみを操作することで、入力された起電力の値を校正できるように構成することができる。電圧変換器２０の表示装置は、電圧変換器２０と一体である必要はなく、別の装置であってもよいし、或いはＣＰ変換器１９と一体的に構成されてもよい。
【００３３】
ＣＰ変換器１９は、例えばＣＰ変換器で構成することができる。またＣＰ変換器１９は熱電対１８にも接続されており、ＣＰ変換器１９には、電圧変換器２０からの起電力の出力と共に熱電対１８からの温度信号の出力も入力される。ＣＰ変換器１９は、ガスを用いる処理中に測定される起電力及び温度信号を用いて炉内雰囲気ガスに含まれる炭素の濃度を算出する。算出されたＣＰの値は、例えば１〜５［Ｖ］の炭素濃度信号として出力される。またＣＰ変換器１９には、浸炭度合を調整するための調節計及びＣＰを記録する記録計が接続されている。
【００３４】
通常のワークの浸炭処理では、まず、図１に示した酸素センサ校正システムが構築された浸炭炉１０内にワークが搬入される。浸炭炉１０内の温度は予め浸炭処理用に所定の温度に設定されているが、炉内温度よりも低い温度のワークが搬入されることで、図３に示すように、炉内温度は一旦低下する。そこで、炉内温度を浸炭処理用の目標温度とするために、ワークの搬入時から、ラジアントチューブ等の加熱装置を操作して、炉内温度を７５０〜１１００℃程度まで昇温させる処理が行われる。
【００３５】
ワークの加熱が開始されると、ワークに付着していた切削油や切削粉等の残留物や洗浄剤が蒸気化し、異物として炉内雰囲気ガスへ混入し始める。そして炉内雰囲気ガスが酸素センサ１ａの測定ガス導入部３ａを介して隙間Ｓに導入されることにより、異物がセンサ部２に付着することとなる。こうした異物の炉内雰囲気ガスへの混入は、熱処理プロセスでは、浸炭や焼入保持等の炉内温度を一定に保つ均熱処理よりも、熱処理の初期段階で炉内温度を大きく昇温させる昇温処理において促進されることが多い。炉内温度が目標温度に到達した後、炉内温度を一定に保ちながらワークに浸炭処理を施す。浸炭により、センサ部２に煤が付着することとなる。
【００３６】
次に、炉内雰囲気ガス中のＣＰを測定するために、図１に示した第２の電磁弁２３ｂを開放し、第３の電磁弁２３ｃ及び第１の電磁弁２３ａを閉鎖する。これにより、スパン調整用ガスラインＬ１が閉鎖されると共に、清浄空気ラインＬ２からの清浄空気が第２の電磁弁２３ｂのみを通過し酸素センサ１ａの第２のガス導入口２１を介して内管４内に送られる。内管４内に送られた清浄空気は、センサ部２の他端側に接触する。一方、浸炭炉１０内に配置されたガス導入部３ａを介して炉内雰囲気ガスがセンサ部２の一端側に接触する。これにより、固体電解質２ａの両端に酸素濃度差が生じ、酸素センサ１ａから起電力が出力される。
【００３７】
出力された起電力は、電圧変換器２０を介してＣＰ変換器１９に入力されることで、炉内雰囲気ガスのＣＰが算出される。そして算出されたＣＰに基づいて、エンリッチガスの供給量等を調整して、ワークの浸炭度合を制御する。浸炭処理の終了後、図３に示すように、炉内温度を８５０℃程度に降温させ、降温させた炉内でワークに焼入処理を施すと共に、焼入処理の終了後、ワークを炉内から搬出して後続の処理を施す。
【００３８】
浸炭炉１０内では、ワークの搬出後、酸素センサ１ａに対してバーンアウト処理を行う。具体的には、例えば図１に示した第３の電磁弁２３ｃ及び第２の電磁弁２３ｂを開放すると共に、第１の電磁弁２３ａを閉鎖する。これにより清浄空気ラインＬ２から、電磁弁２３ｃを通過した清浄空気が酸素センサ１ａの第１のガス導入口５を介して酸素センサ１ａの隙間Ｓに送られ、浸炭によりセンサ部２に付着した煤を燃焼排気する。すなわちこのときの清浄空気はバーンアウトエアーをなす。
【００３９】
（酸素センサの校正方法）
バーンアウト処理の終了後、浸炭炉１０に酸素センサ１ａを直接挿入したまま、酸素センサ１ａの校正を行う。酸素センサ１ａの校正方法は、電圧変換器２０に表示される起電力が本来ゼロとなるべきゼロ値を１点目に測定して調整するゼロ調整処理と、表示される起電力がゼロ以外の値であるスパン値を２点目に測定して調整するスパン調整処理とを含む。
【００４０】
すなわち、ゼロ値とは起電力が生じないように固体電解質２ａ両端において同酸素濃度のガスを接触させたときに酸素センサ１ａから生じる起電力であり、スパン値とは、互いに異なる酸素濃度のガスを接触させたときに酸素センサ１ａから生じるゼロ値以外の起電力である。このゼロ値及びスパン値の２点が、真の起電力とずれている場合、酸素センサ１ａから生じる起電力を表示する値が真の起電力に一致するように、酸素センサからの出力の表示を校正することになる。尚、ゼロ値及びスパン値の２点の測定は必須ではなく、スパン値の測定のみであっても校正可能ではあるが、２点を用いて校正することにより、校正精度を高めることができる。
【００４１】
まず、ゼロ調整処理では、図４（ａ）に示すように、第３の電磁弁２３ｃ及び第２の電磁弁２３ｂを開放すると共に、第１の電磁弁２３ａを閉鎖する。これにより、スパン調整用ガスラインＬ１からのスパン調整用ガスの供給が閉鎖され、清浄空気ラインＬ２からの清浄空気のみが酸素センサ１ａに供給される。第２の電磁弁２３ｂ側を通過した清浄空気は、酸素センサ１ａの第２のガス導入口２１を介して酸素センサ１ａの内管４内に送られると共に、第３の電磁弁２３ｃ側を通過した清浄空気は、酸素センサ１ａの第１のガス導入口５を介して酸素センサ１ａの隙間Ｓに送られる。隙間Ｓに送られた清浄空気はセンサ部２の固体電解質２ａの露出している一端側に接触すると共に、内管４内に送られた清浄空気はセンサ部２の他端側に接触する。
【００４２】
ゼロ調整処理においてセンサ部２の他端側に接触する清浄空気はゼロ値を求めるための基準ガスをなしており、その酸素濃度は大気と同程度の、２１×１０４ｐｐｍ程度である。このときの基準ガスの導入ガス量としては、内管４に対しては管内の容積が十分に小さいため５０〜３００ｃｃ／ｍｉｎ程度であればいくらでも構わない。一方、起電力を求めるために基準ガスと対になるガスとして、外筒６と内筒７の間の隙間Ｓに流す清浄空気のガス量については、固体電解質２ａが雰囲気ガスの影響を受けない量のガス量が必要なため内管４に導入するガスよりも多い２〜１０Ｌ／ｍｉｎ程度のガス量が必要となる。
【００４３】
隙間Ｓに送られた清浄空気と内管４内に送られた清浄空気とは、いずれも同じ酸素濃度であるので、固体電解質２ａ中の酸素イオンの移動が無くなるためにセンサ部２の両端部間で起電力は発生せず、真の起電力は０Ｖのはずである。よって、このとき酸素センサ１ａから出力され電圧変換器２０に表示される起電力が０Ｖでない場合、この酸素センサ１ａのゼロ値が、真の起電力からずれていることが確認できる。
【００４４】
次に、隙間Ｓと内管４内にそれぞれ清浄空気を流した状態のまま、電圧変換器２０の調整用つまみを操作して、電圧変換器２０の表示起電力が「−２０ｍＶ」から「０Ｖ」となるように調整する。これにより、酸素センサ１ａからの出力が「−２０ｍＶ」のときには、電圧変換器２０において、この「−２０ｍＶ」に「２０ｍＶ」の補正量を加算して、「０Ｖ」の校正値が算出されるように設定される。
【００４５】
ゼロ調整終了時点では、ゼロ値以外の点については校正のための補正量が設定されていないので、校正としては十分ではない。酸素センサ１ａの校正精度をより高めるために、続けてスパン調整処理を行う。スパン調整ではまず、図４（ｂ）に示すように、第３の電磁弁２３ｃ及び第１の電磁弁２３ａを開放すると共に、第２の電磁弁２３ｂを閉鎖する。これにより、清浄空気ラインＬ２からの清浄空気が、電磁弁２３ｃを通過して酸素センサ１ａの第１のガス導入口５を介して隙間Ｓに送られ、スパン値を求めるための基準ガスとして、センサ部２の一端側に接触する。このときの基準ガスとしての清浄空気は、ゼロ調整処理時に隙間Ｓに導入したガスと同様に、酸素濃度が大気と同程度の、２１×１０４ｐｐｍ程度であり、２〜１０Ｌ／ｍｉｎ程度のガス量で導入されることとなる。
【００４６】
またスパン調整用ガスラインＬ１から、スパン値を求めるための基準ガスより低酸素濃度、例えば１０ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下とされたスパン調整用ガスが、起電力を求めるために基準ガスと対になるガスとして第１の電磁弁２３ａを通過して酸素センサ１ａの第２のガス導入口２１を介して内管４内に送られ、センサ部２の他端側に接触する。スパン調整用ガスは、ゼロ調整処理時に内管４内に導入したガスと同様に５０〜３００ｃｃ／ｍｉｎ程度の流量で、内管４内に導入される。内管４が配置される内筒７内は隙間Ｓと隔離され、炉内雰囲気ガスからも隔離されているため、スパン調整用ガスは基準ガスより酸素濃度が低くても、安定的に内部電極２ｃに接触することが可能となる。
【００４７】
スパン調整時には、センサ部２の基準ガスが接触する端部が通常の浸炭処理時とは反対となるため、スパン調整時に測定される起電力の値は、そのままでは電圧変換器２０に表示される起電力の値が負となる。よってスパン調整用ガスを導入する際には、酸素センサ１ａと電圧変換器２０の途中の配線経路において正負が逆転するように予め電磁リレーを設けておけば、スパン調整時に、この電磁リレーを用いて酸素センサ１ａから電圧変換器２０に出力される配線を切り替えるように構成することで、浸炭処理中の測定時と同様に起電力を正の値で表示することが可能となる。
【００４８】
隙間Ｓに送られた基準ガスとしての清浄空気と、内管４内に送られたスパン調整用ガスとは、それぞれ酸素濃度が異なり、センサ部２の両端部間で一定の値、例えば約１８５ｍＶの真の起電力が生じるように構成されている。よって電圧変換器２０に表示される起電力が１８５［ｍＶ］でない場合、この酸素センサ１ａのスパン値が、真の起電力からずれていることが確認できる。
【００４９】
次に、隙間Ｓへ清浄空気を、また内管４内へスパン調整用ガスをそれぞれ流した状態のまま、電圧変換器２０の調整用つまみを操作して、電圧変換器２０の表示起電力が「２００ｍＶ」から「１８５ｍＶ」となるように、酸素センサ１ａの出力を補正する。これにより、酸素センサ１ａからの出力が「２００ｍＶ」のときには、電圧変換器２０において、この「２００ｍＶ」に「−１５ｍＶ」の補正量を加算して、「１８５ｍＶ」の校正値が算出されるように設定される。
【００５０】
また電圧変換器２０では、調整前に測定したゼロ値及びスパン値の２点から、校正前の酸素センサ１ａの、「表示の起電力」と「真の起電力」との対応関係を表す直線の方程式を算出する。そして、グラフにおいて原点を通る傾きが１の直線（ｙ＝ｘ）と比較して、ゼロ値及びスパン値の２点以外の他の表示の起電力の値についても、真の起電力との間の乖離した量を算出し、この算出した量を補正量として設定する。
【００５１】
図５〜図７に、上記した校正の流れを「表示の起電力」と「真の起電力」との対応関係を表す直線の変化で示す。図５中の、表示の起電力の変数軸をｘ軸とし、真の起電力の変数軸をｙ軸とするｘｙ軸において、実線で示した直線は、「表示の起電力」と「真の起電力」とが一致している本来の状態を示す直線（ｙ＝ｘ）である。一方、図５中に破線で示した直線は、センサ部２が経年変化等で、「表示の起電力」と「真の起電力」との間でずれが生じている状態を示す直線である。
【００５２】
図５中のＡ点（−２０，０）で例示される、ずれが生じた酸素センサ１ａの調整前のゼロ値は、原点Ｏ（０，０）から２０ｍＶ負の方向へずれていると共に、調整後のゼロ値は、図６に示すように原点Ｏと一致する。すなわちゼロ調整では、直線のｙ切片がゼロとなるように酸素センサ１ａを調整する。
【００５３】
また図５中のＢ点（２００，１８５）で例示される、センサ部２が劣化した酸素センサ１ａの調整前のスパン値は、Ｃ点（１８５，１８５）から１５ｍＶ正の方向へずれていると共に、調整後のスパン値は、図７に示すようにＣ点（１８５，１８５）と一致する。また調整後のゼロ値とスパン値の２点を通る直線が、ｙ＝ｘのグラフと一致する。すなわちゼロ調整に加えてスパン調整を行うことにより、直線の傾きが１となるように酸素センサ１ａを調整する。
【００５４】
一方、比較例にかかる酸素センサの校正方法として、上記した本発明の実施の形態に係る校正方法のスパン調整処理において、基準ガスを内管４に送ると共に、基準ガスより低酸素濃度のスパン調整用ガスを２〜１０Ｌ／ｍｉｎ程度のガス量で隙間Ｓに導入して校正を行った場合、スパン調整用ガスが固体電解質２ａの一端に安定的に接触せず、電圧変換器２０に表示される起電力が大きく変動して、校正ができなかった。この理由として通常、炉には炉内の雰囲気を均一にするために、例えば炉内撹拌ファンがついており常に回転して炉内雰囲気を攪拌しているため、浸炭処理中でなくても酸素センサ１ａの内外を流通する炉内雰囲気ガスの流れが形成されている。スパン調整用ガスを内管４内ではなく隙間Ｓに導入した場合、この炉内雰囲気ガスの流れにスパン調整用ガスが対抗するには酸素濃度が低すぎて、ゼロ値と同様の２〜１０Ｌ／ｍｉｎ程度のガス量では流量が足りず、十分に固体電解質２ａの回りを覆うことが阻害されたためである。
【００５５】
本発明の実施の形態に係る酸素センサ１ａによれば、スパン調整時に、基準ガスを外筒６と内筒７との間の隙間Ｓに流し、基準ガスよりも低酸素濃度のスパン調整用ガスは、隙間Ｓから隔離された内筒７内へ導入される。スパン調整用ガスは、酸素濃度が極めて低くても、内筒７の内側が隙間Ｓと隔離されているため、炉内雰囲気ガスに影響されることなく、安定的にセンサ部２の他端に接触するので、確実にスパン値を測定して校正に用いることができる。よって酸素センサ１ａを浸炭炉１０に直接挿入した状態のまま、簡易に且つ正確に酸素センサ１ａを校正することができる。
【００５６】
また低酸素濃度のスパン調整用ガスを固体電解質２ａの周辺で炉内雰囲気ガスと十分に置換できる能力を有する装置を別途設ける必要がないため、酸素センサ１ａや浸炭炉１０に大がかりな改造を施す必要がなく、コスト及び負担を抑制して、炉内撹拌ファンや炉内構造の影響を受けずに、きわめて低い酸素濃度のスパン調整用ガスであっても安定して導入することができる。
【００５７】
また本発明の実施の形態に係る酸素センサの校正方法では、スパン調整用ガスとして、大気中の酸素濃度（２１×１０４ｐｐｍ程度）よりも極めて低い濃度（１０ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍ程度）の酸素を含有する窒素を用いることにより、ゼロ値以外の２点目の起電力を測定するので、ゼロ値との間の間隔（スパン）を長く形成し、ゼロ値との間の間隔（スパン）が短い場合に比べて非常に有利となる。なぜなら、実際の校正作業においては、ゼロ値及びスパン値において表示の起電力を調整して、真の起電力の値に校正したとしても、寸分の違い無く完全に一致させることは非常に困難であるため、例えば傾きの値が「１」ではなく、厳密には「０．９９９９」や「１．０００２」等の僅かな誤差を含む場合も生じる。このとき、ゼロ値とスパン値との間隔（スパン）が短い場合、スパンに含まれる範囲から遠い値になるほど、図５に示したように、真の起電力（ｙ値）からのｘ方向の長さで示される表示の起電力（ｘ軸）の離間距離（乖離量）が大きくなる。そのため、ゼロ値とスパン値との間隔（スパン）が長い程、より校正精度を高めることが可能となる。
【００５８】
本発明は上記のとおり開示した実施の形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになると考えられるべきである。
【００５９】
（本発明の他の実施の形態）
例えば、本発明の他の実施の形態として、図８〜図１０に示すような酸素センサ１ｂ及びこの酸素センサ１ｂを用いた酸素濃度校正システムを構成して、酸素センサ１ｂを校正してもよい。また図８に示すように、酸素センサ１ｂに電圧変換器２０及びＣＰ変換器１９を接続して、炭素濃度測定システムを構成できる。尚、図１〜図７に示した構成と共通する部分については説明を省略し、相違する部分を中心として、以下説明する。
【００６０】
図８に示すように、酸素センサ１ｂを用いた酸素濃度校正システムのガス供給ユニット１３ｂには、第３の電磁弁２３ｃと流量計１６ｂとの間に、第４の電磁弁２３ｄ及び配管等を介して接続された保護ガスラインＬ３が設けられている。保護ガスラインＬ３は、図示を省略するが、スパン調整用ガスラインＬ１と同様に、保護ガスが高圧で充填されたボンベを、図８中の右側に示す上流側に備える。保護ガスラインＬ３は、酸素センサ１ｂに、センサ部２を異物の付着から保護するための保護ガスを供給するものである。また酸素センサ１ｂには、上記した第１のガス導入口に対応するものとして、２個の第１のガス導入口５ａ，５ｂが、外筒６にそれぞれのガス導入口の軸中心が同一直線上に位置するように設けられている。
【００６１】
ガス供給ユニット１３ｂにおける切替機構においては、第１の電磁弁２３ａ、第２の電磁弁２３ｂ及び第３の電磁弁２３ｃに加え、更に第４の電磁弁２３ｄが設けられ、４個の電磁弁のそれぞれの開閉を制御することにより、固体電解質２ａの一端に供給するガスを、清浄空気と保護ガスとバーンアウトエアーとの間で切り替えることが可能となる。
【００６２】
また酸素センサ１ｂは、図９中の上側に位置する第１のガス導入口５ａの内壁面に一方の端部の外壁面が接して嵌合すると共に、他方の端部が隙間Ｓ中に吊り下げられるように取り付けられたガス誘導管１５ａを備える。図９中の上側に示すガス誘導管１５ａは、管状或いは管状に近似した形状であり、第１のガス導入口５ａ側の端部から内筒７側へ延びると共に、隙間Ｓにおける外筒６の径方向の略中央位置でセンサ部２側へ略９０度屈曲して延びるように形成されている。ガス誘導管１５ａの屈曲部よりセンサ部２側の箇所は、外筒６の内壁面及び内筒７の外壁面に沿って平行に配置されている。ガス誘導管１５ａの第１のガス導入口５ａ側と反対側の端部の端面の位置は、内筒７の端面の位置と略同じである。
【００６３】
また酸素センサ１ｂは、図９中の上側に示したガス誘導管１５ａと同様に、図９中の下側に位置する第１のガス導入口５ｂの内壁面に一方の端部の外壁面が接して嵌合すると共に、他方の端部が隙間Ｓ中に吊り下げられるように取り付けられたガス誘導管１５ｂを備える。２本のガス誘導管１５ａ，１５ｂは、第１のガス導入口５ａ，５ｂと固体電解質２ａとの間に架け渡されるように設けられると共に、内筒７を挟み込むように配置されている。
【００６４】
２本のガス誘導管１５ａ，１５ｂは、図９中の実線矢印で示すように、酸素センサ１ｂの隙間Ｓに、清浄空気や、センサ部２を保護するための保護ガスを導入し、センサ部２に投射するために用いられる。尚、ガス誘導管の本数は２本に限定されることなく、１本であっても３本以上であってもよい。またガス誘導管の形状も円筒状に限定されず、角筒等他の形状であってもよい。
【００６５】
２本のガス誘導管１５ａ，１５ｂは、図１０に示すように、酸素センサ１ｂの隙間Ｓにおいて、外筒６に同一直線上に形成された２個の測定ガス導入部３ａ，３ｂと重ならない位置で、外筒６の中心軸を通って同一直線上に形成されている。これにより、２本のガス誘導管１５ａ，１５ｂが、図１０中の点線矢印で示すような、測定ガス導入部３ａ，３ｂと隙間Ｓとの間で流通する炉内雰囲気ガスの流れに干渉することがない。そのため２本のガス誘導管１５ａ，１５ｂが設けられていても、通常の浸炭処理中の炉内雰囲気ガスの流れが阻害されることなく、浸炭処理中のＣＰを適切に測定できる。
【００６６】
上記したように、異物の炉内雰囲気ガス中への混入は、炉内の昇温時に活発になるため、保護ガスは昇温時に、炉内雰囲気ガスよりも高圧とされた上で、２本のガス誘導管１５ａ，１５ｂを介してセンサ部２に投射される。保護ガスとしては窒素（Ｎ２）を用いることができる。窒素が用いられるのは、昇温時の炉内温度における高温領域が、通常７５０〜９８０℃程度であり、この温度領域における窒素は浸炭処理に対して略不活性とみなすことができるため、後続する浸炭処理中に炉内雰囲気ガスに混じったとしても、ワークへの影響を殆ど考慮する必要がないからである。
【００６７】
また一般の熱処理設備においては、窒素の供給設備が既に設けられていることが多いため、保護ガスとして窒素を選択する場合、既存の窒素供給設備を流用して、新たな設備投資コストを抑えることができる。尚、本発明に係る保護ガスとしては窒素に限定することなく、例えばアルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）等のいわゆる不活性ガスを用いてもよい。また炉内雰囲気ガスのＣＰを制御する必要性が低いときには、窒素の代わりに空気あるいは酸素、ＣＯ２等の酸化性ガスであっても、これらを保護ガスとして導入することができる。
【００６８】
保護ガスの導入は、例えば、図８中の第３の電磁弁２３ｃを閉鎖すると共に、第４の電磁弁２３ｄを開放することにより保護ガスラインから供給することができる。保護ガスは、電磁弁２３ｄを通過して酸素センサ１ｂの２個の第１のガス導入口５ａ，５ｂを介して２本のガス誘導管１５ａ，１５ｂにそれぞれ送られ、センサ部２に投射される。
【００６９】
このとき保護ガスは、炉内雰囲気ガスより高圧とされているため、周囲に炉内雰囲気ガスが存在していても、炉内雰囲気ガスと置換してセンサ部２を覆うことができる。そしてセンサ部２の一端側において、固体電解質２ａの表面及び外部電極２ｂに、炉内雰囲気ガス中の異物が付着することを抑制し、校正精度を高めることができる。
【００７０】
尚、この２本のガス誘導管１５ａ，１５ｂを用いて、センサ部２のバーンアウト処理を効率的に行うこともできる。具体的には、例えば、第３の電磁弁２３ｃを開放すると共に、第４の電磁弁２３ｄを閉鎖することにより、清浄空気ラインＬ２からの清浄空気を、電磁弁２３ｃを通過させ酸素センサ１ｂの２個の第１のガス導入口５ａ，５ｂを介して２本のガス誘導管１５ａ，１５ｂにそれぞれ送ることができる。２本のガス誘導管１５ａ，１５ｂに送られた清浄空気はセンサ部２に投射され、特に内筒７に覆われていないセンサ部２の一端側に付着した煤を燃焼除去するので、センサ部２の劣化を更に効率的に抑制することができる。この２本のガス誘導管１５ａ，１５ｂを用いたバーンアウト処理は、図３に示した通常のバーンアウト処理と同様に、ワークの搬出後に行えばよい。
【００７１】
そして、バーンアウト処理の終了後、上記（酸素センサの校正方法）のように、酸素センサ１ｂの校正を行う。図８〜図１０に示した酸素センサ１ｂでは、ゼロ調整時及びスパン調整時に、２本のガス誘導管１５ａ，１５ｂを用いて、センサ部２の一端側に清浄空気を投射することが可能となる。そのため、清浄空気がセンサ部２に近傍から投射されるので、センサ部２の周囲を効率よく清浄空気で覆い、酸素センサ１ｂの校正を行うことができる。また圧送する清浄空気の流量を、図１及び図２で示した酸素センサ１ａの場合より小さくしても、炉内雰囲気ガスの影響を抑えて、十分にセンサ部２に接触させることができる。
【００７２】
以上のとおり、本発明に係る酸素センサの複数の実施の形態を説明したが、本発明においては、図１〜図１２で示したそれぞれの実施の形態中の技術的思想を互いに組み合わせて構成してもよい。また本発明の実施の形態に係る酸素センサは浸炭処理で用いられるものであるが、これに限定されることなく、他の各種熱処理において酸素濃度を測定する酸素センサにも適用することができる。また本発明の酸素センサは、熱処理炉における使用に限定されず、熱処理炉以外の例えば内燃機関や測定室等で、酸素濃度を測定するために使用される酸素センサに適用することができる。以上のように、本発明は、本明細書及び図面に記載していない様々な実施の形態等を含むとともに、本発明の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００７３】
１ａ，１ｂ    酸素センサ
２    センサ部
２ａ  固体電解質
２ｂ  外部電極
２ｃ  内部電極
３ａ，３ｂ    測定ガス導入部
４    内管
５，５ａ，５ｂ    第１のガス導入口
６    外筒
７    内筒
１０  浸炭炉
１２  炉壁
１３ａ，１３ｂ  ガス供給ユニット
１５ａ，１５ｂ  ガス誘導管
１８  熱電対
１９  ＣＰ変換機
２０  電圧変換器（調整装置）
２１  第２のガス導入口
２３ａ  第１の電磁弁
２３ｂ  第２の電磁弁
２３ｃ  第３の電磁弁
２３ｄ  第４の電磁弁
１６ａ，１６ｂ  流量計
Ｌ１  スパン調整用ガスライン
Ｌ２  清浄空気ライン
Ｌ３  保護ガスライン
Ｓ    隙間
【図１】
0006470037.tif 000002
【図２】
0006470037.tif 000003
【図３】
0006470037.tif 000004
【図４】
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【図５】
0006470037.tif 000006
【図６】
0006470037.tif 000007
【図７】
0006470037.tif 000008
【図８】
0006470037.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0006470037.tif 000011