JP2000058233A - 加熱素子および加熱素子の制御装置 - Google Patents
加熱素子および加熱素子の制御装置Info
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- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 21
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
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- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 2
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- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
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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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 加熱素子の加熱時間を短縮し、ゾンデをより
迅速に制御可能状態にすることである。 【解決手段】 ヒータ路（２）の抵抗材料の正の温度係
数（αＴ２）を、給電線路（３，４）の少なくとも一部
分（Ｃ）の材料の正の温度係数（αＴ３，αＴ４）より
も小さくする。
迅速に制御可能状態にすることである。 【解決手段】 ヒータ路（２）の抵抗材料の正の温度係
数（αＴ２）を、給電線路（３，４）の少なくとも一部
分（Ｃ）の材料の正の温度係数（αＴ３，αＴ４）より
も小さくする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排ガス
中の酸素濃度を測定するためのゾンデに対する加熱素子
であって、前記ゾンデは長手方向にプレート状であり、
加熱素子の一方の端部に構成されたヒータ路と給電線路
とを有し、該給電線路はヒータ路と加熱電流を供給する
ために電気的に接続されており、かつ加熱素子の他方の
端部まで導かれている形式の加熱素子、およびこの加熱
素子の制御装置に関する。
中の酸素濃度を測定するためのゾンデに対する加熱素子
であって、前記ゾンデは長手方向にプレート状であり、
加熱素子の一方の端部に構成されたヒータ路と給電線路
とを有し、該給電線路はヒータ路と加熱電流を供給する
ために電気的に接続されており、かつ加熱素子の他方の
端部まで導かれている形式の加熱素子、およびこの加熱
素子の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の加熱素子はＤＥ４４２０９４４
Ａ１から公知である。公知の加熱素子は有利には長手方
向にプレート状のセラミック基板からなり、このセラミ
ック基板は、このセラミック基板の近傍に配置された少
なくとも１つの抵抗加熱部材と、この抵抗加熱部材に接
続された、有利には長手方向にテープ状の２つ電気接続
導体を備えている。この２つの電気接続導体は、抵抗加
熱部材の２つの接点箇所からセラミック基板の他方の端
部に配置された接続端子へ伸長している。公知の加熱素
子で重要なことは、抵抗加熱部材と電気接続線路とが別
個のユニットとして構成されており、異なる材料から成
ることである。すなわち、接続線路は抵抗加熱部材より
も、その抵抗値において小さな正の温度係数を有してい
る。
Ａ１から公知である。公知の加熱素子は有利には長手方
向にプレート状のセラミック基板からなり、このセラミ
ック基板は、このセラミック基板の近傍に配置された少
なくとも１つの抵抗加熱部材と、この抵抗加熱部材に接
続された、有利には長手方向にテープ状の２つ電気接続
導体を備えている。この２つの電気接続導体は、抵抗加
熱部材の２つの接点箇所からセラミック基板の他方の端
部に配置された接続端子へ伸長している。公知の加熱素
子で重要なことは、抵抗加熱部材と電気接続線路とが別
個のユニットとして構成されており、異なる材料から成
ることである。すなわち、接続線路は抵抗加熱部材より
も、その抵抗値において小さな正の温度係数を有してい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、加熱
素子の加熱時間を短縮し、ゾンデをより迅速に制御可能
状態にすることである。
素子の加熱時間を短縮し、ゾンデをより迅速に制御可能
状態にすることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によ
り、ヒータ路の抵抗材料の正の温度係数は、給電線路の
少なくとも一部分の材料の正の温度係数よりも小さいよ
うに構成して解決される。
り、ヒータ路の抵抗材料の正の温度係数は、給電線路の
少なくとも一部分の材料の正の温度係数よりも小さいよ
うに構成して解決される。
【０００５】
【発明の実施の形態】ヒータ路の抵抗材料の正の温度係
数を、給電線路の少なくとも一部の抵抗材料の正の温度
係数よりも小さくすることによって、ゾンデ電極に対向
するヒータ路が格段に急速に加熱される。なぜなら加熱
フェーズの始めに、高い電流がこのヒートゾーンを通り
ゾンデ電極の領域で流れ、この電流がこのことによりこ
の領域を急速に加熱するからである。後方のゾーンが次
第に加熱されると、すなわち前方のヒータ路に接続され
た給電線路の部分が次第に加熱されると、電流は自動的
に絞られる。
数を、給電線路の少なくとも一部の抵抗材料の正の温度
係数よりも小さくすることによって、ゾンデ電極に対向
するヒータ路が格段に急速に加熱される。なぜなら加熱
フェーズの始めに、高い電流がこのヒートゾーンを通り
ゾンデ電極の領域で流れ、この電流がこのことによりこ
の領域を急速に加熱するからである。後方のゾーンが次
第に加熱されると、すなわち前方のヒータ路に接続され
た給電線路の部分が次第に加熱されると、電流は自動的
に絞られる。
【０００６】本発明では加熱電流を自動的に絞るため
に、２つの給電線路に、または択一的に給電線路の一方
にだけ、比較的高い温度係数を有する部分を設けること
ができる。
に、２つの給電線路に、または択一的に給電線路の一方
にだけ、比較的高い温度係数を有する部分を設けること
ができる。
【０００７】この加熱素子のレイアウトおよび材料にお
けるその他の構造的詳細は、前記ＤＥ４４２０９４４Ａ
１に示された公知の加熱素子と同じ形式にすることがで
きる。従って構造的詳細についてはここでは述べない。
けるその他の構造的詳細は、前記ＤＥ４４２０９４４Ａ
１に示された公知の加熱素子と同じ形式にすることがで
きる。従って構造的詳細についてはここでは述べない。
【０００８】本発明の加熱素子を使用する制御装置で
は、加熱中に正の温度係数を有する給電線路の材料抵抗
が、比較的に小さな温度係数を有するヒータ路の抵抗材
料の抵抗よりも大きく上昇することによって、ヒータ路
を流れる加熱電流が徐々に絞られるようになる。その結
果、始めは大きな電流が電流回路を流れ、引き続き電流
は自動的に絞られる。
は、加熱中に正の温度係数を有する給電線路の材料抵抗
が、比較的に小さな温度係数を有するヒータ路の抵抗材
料の抵抗よりも大きく上昇することによって、ヒータ路
を流れる加熱電流が徐々に絞られるようになる。その結
果、始めは大きな電流が電流回路を流れ、引き続き電流
は自動的に絞られる。
【０００９】加熱素子の電流回路を流れる電流が、この
電流の温度補償が達成されれば、その強度が絞られても
近似的に一定に留まることは当業者には明白である。
電流の温度補償が達成されれば、その強度が絞られても
近似的に一定に留まることは当業者には明白である。
【００１０】
【実施例】図１では、加熱素子１の例としてのレイアウ
トが平面図に示されている。加熱素子１は、長手方向に
プレート状のセラミック基板７の中、またはその上に配
置されている。加熱素子はその前方領域Ｂには、ゾンデ
電力に対向しかつメアンダ状に延在するヒータ路２を有
し、後方端部Ａに続く領域には一対の給電線路３，４を
有する。ヒータ路は比較的小さな正の温度係数αＴ２を
有する抵抗材料からなる。また、給電線路の抵抗材料
は、ヒータ路２の温度係数αＴ２を基準にして、比較的
に高い温度係数αＴ３ないしαＴ４を有する。給電線路
３，４は、接続箇所５と６の端部Ａに終端している。
トが平面図に示されている。加熱素子１は、長手方向に
プレート状のセラミック基板７の中、またはその上に配
置されている。加熱素子はその前方領域Ｂには、ゾンデ
電力に対向しかつメアンダ状に延在するヒータ路２を有
し、後方端部Ａに続く領域には一対の給電線路３，４を
有する。ヒータ路は比較的小さな正の温度係数αＴ２を
有する抵抗材料からなる。また、給電線路の抵抗材料
は、ヒータ路２の温度係数αＴ２を基準にして、比較的
に高い温度係数αＴ３ないしαＴ４を有する。給電線路
３，４は、接続箇所５と６の端部Ａに終端している。
【００１１】温度係数αＴ３とαＴ４は基本的に同じで
あるが、必ずしも同じである必要はなく単に次に関係が
当てはまればよい。
あるが、必ずしも同じである必要はなく単に次に関係が
当てはまればよい。
【００１２】αＴ３，αＴ４＞αＴ２ 実施例ではαＴ３はαＴ４と同じ大きさである。
【００１３】さらに、給電線路３と４の、比較的に高い
温度係数αＴ３ないしαＴ４を有する抵抗材料は、必ず
しも給電線路の全長にわたる必要はない。しかし重要な
ことは、ヒータ路２の温度係数よりも高い温度係数を有
する給電線路３，４の部分がヒータ路２に続いているこ
とである。これは長さＣによって示されている。
温度係数αＴ３ないしαＴ４を有する抵抗材料は、必ず
しも給電線路の全長にわたる必要はない。しかし重要な
ことは、ヒータ路２の温度係数よりも高い温度係数を有
する給電線路３，４の部分がヒータ路２に続いているこ
とである。これは長さＣによって示されている。
【００１４】しかし製造を簡単にするため、給電線路３
と４をその全長ｌにわって、比較的に高い温度係数を有
する抵抗材料から作製すると有利である。
と４をその全長ｌにわって、比較的に高い温度係数を有
する抵抗材料から作製すると有利である。
【００１５】図１に示された加熱素子の構成は、所要の
温度係数を有する２つの異なる抵抗層をセラミック基板
７の表面にプリントし、引き続き焼結することにより製
造すると特に有利である。
温度係数を有する２つの異なる抵抗層をセラミック基板
７の表面にプリントし、引き続き焼結することにより製
造すると特に有利である。
【００１６】図２には、図１の加熱素子の等価回路が示
されている。ここでは、比較的に小さな温度係数αＴ２
を有するヒータ路２の抵抗と、比較的高い温度係数αＴ
３，αＴ４（αＴ３とαＴ４は同じにすることができ
る）を有する給電線路３，４の抵抗とが電流回路にまと
められた抵抗として示されている。
されている。ここでは、比較的に小さな温度係数αＴ２
を有するヒータ路２の抵抗と、比較的高い温度係数αＴ
３，αＴ４（αＴ３とαＴ４は同じにすることができ
る）を有する給電線路３，４の抵抗とが電流回路にまと
められた抵抗として示されている。
【００１７】ヒータ路２の抵抗の加熱によって引き起こ
される、抵抗３，４の温度経過によって、加熱フェーズ
の始めには比較的大きな電流が加熱素子を流れ、領域Ｂ
を迅速に加熱するようになる。抵抗３，４、ないし給電
線路３，４の比較的に高い温度係数を有する部分が次第
に加熱されるに伴い、電流は自動的に絞られる。従って
別の電流制御手段は必要ない。
される、抵抗３，４の温度経過によって、加熱フェーズ
の始めには比較的大きな電流が加熱素子を流れ、領域Ｂ
を迅速に加熱するようになる。抵抗３，４、ないし給電
線路３，４の比較的に高い温度係数を有する部分が次第
に加熱されるに伴い、電流は自動的に絞られる。従って
別の電流制御手段は必要ない。
【００１８】図２に示した電流回路に印加される電圧Ｕ
は実質的に一定に留まることを述べておく。また加熱素
子１を、例えば自動車の排ガス中の酸素濃度を検出する
ための酸素ゾンデに対するゾンデヒータとして使用でき
ることを述べておく。
は実質的に一定に留まることを述べておく。また加熱素
子１を、例えば自動車の排ガス中の酸素濃度を検出する
ための酸素ゾンデに対するゾンデヒータとして使用でき
ることを述べておく。
【図１】本発明による個々の加熱素子のレイアウトを示
す平面図である。
す平面図である。
【図２】図１に示された本発明の加熱素子の等価回路で
ある。
ある。
１ 加熱素子 ２ ヒータ路 ３，４ 給電線路
Claims (6)
- 【請求項１】 内燃機関の排ガス中の酸素濃度を測定す
るためのゾンデに対する加熱素子であって、 前記ゾンデは長手方向にプレート状であり、 加熱素子（１）の一方の端部（Ｂ）に構成されたヒータ
路（２）と給電線路（３，４）とを有し、 該給電線路はヒータ路（２）と加熱電流を供給するため
に電気的に接続されており、かつ加熱素子（１）の他方
の端部（Ａ）まで導かれている形式の加熱素子におい
て、 ヒータ路（２）の抵抗材料の正の温度係数（αＴ２）
は、給電線路（３，４）の少なくとも一部分（Ｃ）の材
料の正の温度係数（αＴ３，αＴ４）よりも小さい、こ
とを特徴とする加熱素子。 - 【請求項２】 ヒータ路（２）はメアンダ状に構成され
ており、 １つまたは２つの給電線路（３，４）の、比較的に高い
温度係数を有する前記部分は、ヒータ路（２）の領域に
直接続いている、請求項１記載の加熱素子。 - 【請求項３】 ２つの給電線路（３，４）はその全長に
わたって、ヒータ路（２）の抵抗材料に対して高い温度
係数を有する抵抗材料からなる、請求項１または２記載
の加熱素子。 - 【請求項４】 前記の部分は給電線路（３，４）の一方
にだけ設けられている、請求項１または２記載の加熱素
子。 - 【請求項５】 請求項１から４までのいずれか１項記載
の加熱素子に加熱中に流れる加熱電流を徐々に減少する
ための制御装置においてヒータ路（２）は、ヒータ路
（２）への１つまたは２つの給電線路（３，４）の少な
くとも一部を形成する抵抗材料よりも高い正の温度係数
（αＴ２）を有する抵抗を形成する、ことを特徴とする
制御装置。 - 【請求項６】 動作中に給電線路（３，４）には実質的
に一定の電圧が供給される、請求項５記載の制御装置
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19833862.7 | 1998-07-28 | ||
| DE19833862A DE19833862A1 (de) | 1998-07-28 | 1998-07-28 | Heizelement für Lambda-Sonden |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000058233A true JP2000058233A (ja) | 2000-02-25 |
Family
ID=7875527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11210851A Pending JP2000058233A (ja) | 1998-07-28 | 1999-07-26 | 加熱素子および加熱素子の制御装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6153861A (ja) |
| JP (1) | JP2000058233A (ja) |
| KR (1) | KR20000011970A (ja) |
| DE (1) | DE19833862A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3921327B2 (ja) * | 2000-04-14 | 2007-05-30 | 京セラ株式会社 | セラミックヒータ及びその製造方法 |
| DE10052948A1 (de) * | 2000-10-25 | 2002-05-08 | Dittrich Elektronic Gmbh & Co | Heizelement |
| US6658916B2 (en) * | 2000-12-15 | 2003-12-09 | Delphi Technologies, Inc. | Oxygen sensor for multiple port applications |
| DE10359569A1 (de) * | 2003-12-18 | 2005-07-28 | Robert Bosch Gmbh | Keramischer Schichtverbund |
| DE102013211793A1 (de) * | 2013-06-21 | 2014-12-24 | Robert Bosch Gmbh | Sensorelement mit Leiterbahn und Referenzgaskanal |
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|---|---|---|---|---|
| US31367A (en) * | 1861-02-12 | Improvement in cultivators | ||
| JPS57192855A (en) * | 1981-05-25 | 1982-11-27 | Ngk Insulators Ltd | Oxygen concentration detector |
| JPS57200844A (en) * | 1981-06-04 | 1982-12-09 | Ngk Insulators Ltd | Oxygen concentration detector |
| US4512871A (en) * | 1983-05-09 | 1985-04-23 | Ngk Insulators, Ltd. | Oxygen sensor with heater |
| JPS61109289A (ja) * | 1984-11-01 | 1986-05-27 | 日本碍子株式会社 | セラミツクヒ−タおよびその製造方法 |
| DE3727469A1 (de) * | 1987-08-18 | 1989-03-09 | Tuerk & Hillinger Gmbh | Elektrisches heiztorpedo mit temperaturregelung |
| GB2209650B (en) * | 1987-09-05 | 1991-07-03 | Frederick William Bloore | Heating tape |
| DE3820918A1 (de) * | 1988-06-21 | 1989-12-28 | Siemens Ag | Heizvorrichtung mit wenigstens zwei einzelnen ptc-heizelementen und selbstregelnder temperaturstabilisierung |
| JP2745225B2 (ja) * | 1989-02-15 | 1998-04-28 | 自動車機器株式会社 | デイーゼルエンジン用グロープラグ |
| JPH0814376B2 (ja) * | 1989-09-11 | 1996-02-14 | 自動車機器株式会社 | 自己温度制御型グロープラグ |
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| US5444219A (en) * | 1990-09-24 | 1995-08-22 | U.S. Philips Corporation | Temperature sensing device and a temperature sensing circuit using such a device |
| DE4040258C2 (de) * | 1990-12-17 | 1997-01-30 | Braun Ag | Elektrische Heizeinheit mit PTC-Heizkörpern, insbesondere für Haarpflegegeräte |
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| JPH08273815A (ja) * | 1995-03-31 | 1996-10-18 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 自己制御型セラミックヒーター |
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| KR100219756B1 (ko) * | 1996-12-16 | 1999-09-01 | 명호근 | 급속 가열형 세라믹 글로우 플러그 |
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| JPH112153A (ja) * | 1997-04-16 | 1999-01-06 | Toyota Motor Corp | 吸気酸素センサのヒータ制御装置 |
-
1998
- 1998-07-28 DE DE19833862A patent/DE19833862A1/de not_active Withdrawn
-
1999
- 1999-07-26 JP JP11210851A patent/JP2000058233A/ja active Pending
- 1999-07-26 KR KR1019990030318A patent/KR20000011970A/ko not_active Application Discontinuation
- 1999-07-28 US US09/362,934 patent/US6153861A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6153861A (en) | 2000-11-28 |
| DE19833862A1 (de) | 2000-02-03 |
| KR20000011970A (ko) | 2000-02-25 |
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