JP2001266639A - 金属抵抗体及び該金属抵抗体を有するヒータ並びに該ヒータを備えるガスセンサ - Google Patents
金属抵抗体及び該金属抵抗体を有するヒータ並びに該ヒータを備えるガスセンサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 特定の金属を含有する金属抵抗体、この金属
抵抗体を発熱体として有するヒータ、及びこのヒータを
備えるガスセンサを提供する。 【解決手段】 タングステン及びモリブデンのうちの少
なくとも一方と、白金族元素のうちの少なくとも１種と
からなる金属抵抗体２を得る。白金族元素としては、ル
テニウム、ロジウム及びイリジウム、特に、ルテニウム
が好ましい。タングステン等とルテニウム等との合計量
を１００質量％とした場合に、ルテニウム等は０．５質
量％以上、特に０．５〜５０質量％であることが好まし
い。また、発熱体は、抵抗体ペーストをセラミックグリ
ーンシートに塗布した後、一体に焼成することにより形
成することができ、セラミック基体１としては、アルミ
ナ及びステアタイト等を使用することができる。
抵抗体を発熱体として有するヒータ、及びこのヒータを
備えるガスセンサを提供する。 【解決手段】 タングステン及びモリブデンのうちの少
なくとも一方と、白金族元素のうちの少なくとも１種と
からなる金属抵抗体２を得る。白金族元素としては、ル
テニウム、ロジウム及びイリジウム、特に、ルテニウム
が好ましい。タングステン等とルテニウム等との合計量
を１００質量％とした場合に、ルテニウム等は０．５質
量％以上、特に０．５〜５０質量％であることが好まし
い。また、発熱体は、抵抗体ペーストをセラミックグリ
ーンシートに塗布した後、一体に焼成することにより形
成することができ、セラミック基体１としては、アルミ
ナ及びステアタイト等を使用することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、タングステン及び
モリブデンのうちの少なくとも一方と、他の特定の金属
とからなる金属抵抗体、及びこの金属抵抗体を発熱体と
して有するヒータに関する。また、本発明は、このヒー
タを備えるガスセンサに関する。本発明のヒータは、車
両用の各種センサ、或いはディーゼルエンジンのグロー
プラグの加熱、及び半導体基板の加熱の他、石油ファン
ヒータ等における石油の気化等の加熱源などとして利用
することができる。更に、本発明のガスセンサは、酸素
センサ等、車両用の各種センサとして使用することがで
きる。
モリブデンのうちの少なくとも一方と、他の特定の金属
とからなる金属抵抗体、及びこの金属抵抗体を発熱体と
して有するヒータに関する。また、本発明は、このヒー
タを備えるガスセンサに関する。本発明のヒータは、車
両用の各種センサ、或いはディーゼルエンジンのグロー
プラグの加熱、及び半導体基板の加熱の他、石油ファン
ヒータ等における石油の気化等の加熱源などとして利用
することができる。更に、本発明のガスセンサは、酸素
センサ等、車両用の各種センサとして使用することがで
きる。
【０００２】
【従来の技術】タングステン等の融点の高い金属を含む
導電体は、高温環境に対応した導電体として利用されて
いる。しかし、タングステン等の高融点の物質は、抵抗
温度係数が大きく、低温環境下と高温環境下では抵抗値
が大きく変化する。そのため、大電流を流したり、高精
度の電圧調整が必要とされる金属抵抗体として利用され
ることはなかった。更に、この金属抵抗体を発熱体とし
て利用する場合には、昇温とともに発熱体の抵抗値が上
昇し、それによって電流値が急激に減少するため、昇温
速度が低下し、ある温度以上に昇温させることができな
かった。
導電体は、高温環境に対応した導電体として利用されて
いる。しかし、タングステン等の高融点の物質は、抵抗
温度係数が大きく、低温環境下と高温環境下では抵抗値
が大きく変化する。そのため、大電流を流したり、高精
度の電圧調整が必要とされる金属抵抗体として利用され
ることはなかった。更に、この金属抵抗体を発熱体とし
て利用する場合には、昇温とともに発熱体の抵抗値が上
昇し、それによって電流値が急激に減少するため、昇温
速度が低下し、ある温度以上に昇温させることができな
かった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点に鑑み、高温まで使用可能で、抵抗温度係数の小さい
金属抵抗体を供給することを目的とする。また、それを
用いた抵抗値精度が良く昇温特性の良い発熱体を供給す
ることを目的とする。更に、その発熱体を用いた昇温特
性の良いヒータ、及びそのヒータを用いた昇温特性の良
いガスセンサを供給することを目的とする。
点に鑑み、高温まで使用可能で、抵抗温度係数の小さい
金属抵抗体を供給することを目的とする。また、それを
用いた抵抗値精度が良く昇温特性の良い発熱体を供給す
ることを目的とする。更に、その発熱体を用いた昇温特
性の良いヒータ、及びそのヒータを用いた昇温特性の良
いガスセンサを供給することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、出願人は、第１金属成分としてタングステン及びモ
リブデンを含有する金属抵抗体に、白金族元素のうちの
少なくとも１種からなる第２金属成分を含有させた。
に、出願人は、第１金属成分としてタングステン及びモ
リブデンを含有する金属抵抗体に、白金族元素のうちの
少なくとも１種からなる第２金属成分を含有させた。
【０００５】白金族元素は、元素周期表の８、９及び１
０族の第５及び６周期の元素であり、ルテニウム、ロジ
ウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム及び白金で
ある。これらの元素は融点が高くタングステン及びモリ
ブデンと組み合わせることによって、金属抵抗体の抵抗
温度係数を下げる働きに優れている。抵抗温度係数を低
下させる作用を考えると、白金族元素のうちではルテニ
ウムがより好ましい。
０族の第５及び６周期の元素であり、ルテニウム、ロジ
ウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム及び白金で
ある。これらの元素は融点が高くタングステン及びモリ
ブデンと組み合わせることによって、金属抵抗体の抵抗
温度係数を下げる働きに優れている。抵抗温度係数を低
下させる作用を考えると、白金族元素のうちではルテニ
ウムがより好ましい。
【０００６】第１金属成分としてタングステンを使用
し、第２金属成分としてルテニウムを用いた場合は、ル
テニウムを０．５〜５０質量％含有させることにより、
抵抗温度係数を約０．４×１０3〜２．５×１０3ｐｐｍ
／℃の間で調整することができる。一方、第１金属成分
としてモリブデンを使用した場合も、ルテニウムを含有
させることにより抵抗温度係数を十分に小さくすること
ができるが、タングステンの場合と比べて抵抗温度係数
がやや大きくなる傾向にある。これらの金属抵抗体を発
熱体に用いると、抵抗温度係数が小さく、昇温速度の大
きい発熱体を製造することができる。
し、第２金属成分としてルテニウムを用いた場合は、ル
テニウムを０．５〜５０質量％含有させることにより、
抵抗温度係数を約０．４×１０3〜２．５×１０3ｐｐｍ
／℃の間で調整することができる。一方、第１金属成分
としてモリブデンを使用した場合も、ルテニウムを含有
させることにより抵抗温度係数を十分に小さくすること
ができるが、タングステンの場合と比べて抵抗温度係数
がやや大きくなる傾向にある。これらの金属抵抗体を発
熱体に用いると、抵抗温度係数が小さく、昇温速度の大
きい発熱体を製造することができる。
【０００７】金属抵抗体を利用する場合には、基体に配
設する形態にすることが望ましい。金属抵抗体は脆い性
質を有するので、それ自体によって支持すると機械的衝
撃に対して弱い。そこで、基体に配設することで、機械
的衝撃に対して強くすることができる。これは金属抵抗
体を発熱体として利用した場合も同様である。
設する形態にすることが望ましい。金属抵抗体は脆い性
質を有するので、それ自体によって支持すると機械的衝
撃に対して弱い。そこで、基体に配設することで、機械
的衝撃に対して強くすることができる。これは金属抵抗
体を発熱体として利用した場合も同様である。
【０００８】金属抵抗体を３００℃以上の高温下や、湿
度の高い環境下で使用する場合は、金属抵抗体の酸化を
防止するため、金属抵抗体が基体の内部に埋設されてい
ることが好ましい。一方、電子部品配線パターン等で使
用する場合など、使用環境温度が３００℃以下とか、比
較的湿度の低い環境で使用する場合には、基体の表面に
配設してもよい。一方、金属抵抗体をヒータに用いる発
熱体として利用する場合には、酸化を防止するために発
熱体は基体に埋設されていることが望ましい。
度の高い環境下で使用する場合は、金属抵抗体の酸化を
防止するため、金属抵抗体が基体の内部に埋設されてい
ることが好ましい。一方、電子部品配線パターン等で使
用する場合など、使用環境温度が３００℃以下とか、比
較的湿度の低い環境で使用する場合には、基体の表面に
配設してもよい。一方、金属抵抗体をヒータに用いる発
熱体として利用する場合には、酸化を防止するために発
熱体は基体に埋設されていることが望ましい。
【０００９】また、金属抵抗体をヒータに用いる発熱体
として利用する場合には、発熱体の抵抗温度係数は２．
５×１０3ｐｐｍ／℃以下であることが望ましい。抵抗
温度係数が２．５×１０3ｐｐｍ／℃以下であれば、温
度上昇にともなう抵抗値変化がヒータの昇温に影響する
度合いを十分に軽減することができる。
として利用する場合には、発熱体の抵抗温度係数は２．
５×１０3ｐｐｍ／℃以下であることが望ましい。抵抗
温度係数が２．５×１０3ｐｐｍ／℃以下であれば、温
度上昇にともなう抵抗値変化がヒータの昇温に影響する
度合いを十分に軽減することができる。
【００１０】また、金属抵抗体をヒータに用いる発熱体
として利用する場合には、基体としてセラミックスを用
いることが望ましい。セラミックスは融点が高く高温に
おいて機械的強度が大きいからである。基体の主成分で
あるセラミックスとしては、アルミナ、ステアタイト及
びムライトのうちの少なくとも１種を主成分とすること
が望ましい。これらの物質は融点が高く、熱伝導度も比
較的大きくヒータに適しているだけでなく、タングステ
ン及びモリブデンと同時に焼成してもそれら金属と反応
せず、また、良好な気密状態で発熱体を埋設することが
できる。
として利用する場合には、基体としてセラミックスを用
いることが望ましい。セラミックスは融点が高く高温に
おいて機械的強度が大きいからである。基体の主成分で
あるセラミックスとしては、アルミナ、ステアタイト及
びムライトのうちの少なくとも１種を主成分とすること
が望ましい。これらの物質は融点が高く、熱伝導度も比
較的大きくヒータに適しているだけでなく、タングステ
ン及びモリブデンと同時に焼成してもそれら金属と反応
せず、また、良好な気密状態で発熱体を埋設することが
できる。
【００１１】尚、セラミックスを基体として用いた場合
には、金属抵抗体を印刷などで未焼成な状態のセラミッ
クス上に形成し、同時焼成することで金属抵抗体を基体
に配設するという製造方法が効率的で望ましいが、その
場合、同時焼成中に金属抵抗体がセラミックス中に拡散
しないことが重要である。例えば、白金族元素の代わり
にレニウムを用いると、レニウムはセラミックス中に拡
散して基体の表面を黒ずませたりする。しかし、白金族
元素はセラミックスと同時焼成してもセラミックス中に
拡散しないので、レニウムのような問題は起きないので
望ましい。
には、金属抵抗体を印刷などで未焼成な状態のセラミッ
クス上に形成し、同時焼成することで金属抵抗体を基体
に配設するという製造方法が効率的で望ましいが、その
場合、同時焼成中に金属抵抗体がセラミックス中に拡散
しないことが重要である。例えば、白金族元素の代わり
にレニウムを用いると、レニウムはセラミックス中に拡
散して基体の表面を黒ずませたりする。しかし、白金族
元素はセラミックスと同時焼成してもセラミックス中に
拡散しないので、レニウムのような問題は起きないので
望ましい。
【００１２】ヒータの形態としては、芯材の周りに発熱
体を配設したシート状の基体を巻回した形のものが考え
られる。このようなヒータは、発熱体を形成する基体が
シート状であるため、発熱体を印刷などで基体に対して
面状に形成することができ、発熱面積が広く効率的に発
熱するヒータとすることができる一方、基体を支持する
部材として別途芯材を用いているため、それ単体では機
械的強度が小さいシート状の基体の機械的強度を高める
ことができる。このようなヒータを検出素子の加熱用に
用いたガスセンサは、ヒータの高速な昇温特性を利用し
て、電源投入から検出素子が活性になるまでの時間を短
くすることができ、活性化速度の大きいガスセンサとす
ることができる。
体を配設したシート状の基体を巻回した形のものが考え
られる。このようなヒータは、発熱体を形成する基体が
シート状であるため、発熱体を印刷などで基体に対して
面状に形成することができ、発熱面積が広く効率的に発
熱するヒータとすることができる一方、基体を支持する
部材として別途芯材を用いているため、それ単体では機
械的強度が小さいシート状の基体の機械的強度を高める
ことができる。このようなヒータを検出素子の加熱用に
用いたガスセンサは、ヒータの高速な昇温特性を利用し
て、電源投入から検出素子が活性になるまでの時間を短
くすることができ、活性化速度の大きいガスセンサとす
ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明のヒー
タを更に詳しく説明する。本発明のヒータは、特に、セ
ラミックスを基体とするセラミックヒータであり、平板
状等、種々の形状のものとすることができるが、ここで
は一例として丸棒状のセラミックヒータの構造及び製造
方法について説明する。
タを更に詳しく説明する。本発明のヒータは、特に、セ
ラミックスを基体とするセラミックヒータであり、平板
状等、種々の形状のものとすることができるが、ここで
は一例として丸棒状のセラミックヒータの構造及び製造
方法について説明する。
【００１４】［１］セラミックヒータの構造 図１は、丸棒状セラミックヒータを側面からみた一部を
破断した縦断面図（ａ）及びそのＡ−Ａ横断面図（ｂ）
である。このセラミックヒータＨは、碍管３（芯材）の
周りに巻回されたセラミック基体１に、主成分がタング
ステンである金属抵抗体２が埋設されている。金属抵抗
体として作用するのは先端部（図の左側）の発熱部２１
であり、これにリード部２３ａが接続されている。リー
ド部の末端部（図の右側）の外面には外部から電力を供
給する端子部２４ａが形成されており、リード部の末端
部と端子部とは基体に穿設されたスルーホール１ａ１に
より接続されている。基体及び碍管はアルミナを主成分
とするセラミックスからなり、このセラミックヒータは
未焼成の段階で一体に形成され、同時焼成されている。
以下、その製造方法について図２を参照して説明する。
破断した縦断面図（ａ）及びそのＡ−Ａ横断面図（ｂ）
である。このセラミックヒータＨは、碍管３（芯材）の
周りに巻回されたセラミック基体１に、主成分がタング
ステンである金属抵抗体２が埋設されている。金属抵抗
体として作用するのは先端部（図の左側）の発熱部２１
であり、これにリード部２３ａが接続されている。リー
ド部の末端部（図の右側）の外面には外部から電力を供
給する端子部２４ａが形成されており、リード部の末端
部と端子部とは基体に穿設されたスルーホール１ａ１に
より接続されている。基体及び碍管はアルミナを主成分
とするセラミックスからなり、このセラミックヒータは
未焼成の段階で一体に形成され、同時焼成されている。
以下、その製造方法について図２を参照して説明する。
【００１５】［２］セラミックヒータの製造方法 図２に示すのは、セラミックヒータを構成する各部品を
解かり易く分解して示したものである。 （１）焼成によりセラミック基板１ａ、１ｂとなるグリ
ーンシートの作製Ａｌ2Ｏ3粉末（純度；９９．９％、平
均粒径；１．５μｍ）と、焼結助剤であるＳｉＯ2粉末
（純度；９９．９％、平均粒径；１．４μｍ）、ＣａＯ
となるＣａＣＯ3粉末（純度；９９．９％、平均粒径；
３．２μｍ）、ＭｇＯとなるＭｇＣＯ3粉末（純度；９
９．９％、平均粒径；４．１μｍ）及び必要に応じて微
量添加されるＹ2Ｏ3等の粉末と、を所定の量比で混合し
た配合物１００質量部に対して、ポリビニルブチラール
を１０質量部、ジブチルフタレートを５質量部、メチル
エチルケトンとトルエンとを合計で７０質量部添加し、
ボールミルによって混合してスラリーとした後、減圧脱
泡した。
解かり易く分解して示したものである。 （１）焼成によりセラミック基板１ａ、１ｂとなるグリ
ーンシートの作製Ａｌ2Ｏ3粉末（純度；９９．９％、平
均粒径；１．５μｍ）と、焼結助剤であるＳｉＯ2粉末
（純度；９９．９％、平均粒径；１．４μｍ）、ＣａＯ
となるＣａＣＯ3粉末（純度；９９．９％、平均粒径；
３．２μｍ）、ＭｇＯとなるＭｇＣＯ3粉末（純度；９
９．９％、平均粒径；４．１μｍ）及び必要に応じて微
量添加されるＹ2Ｏ3等の粉末と、を所定の量比で混合し
た配合物１００質量部に対して、ポリビニルブチラール
を１０質量部、ジブチルフタレートを５質量部、メチル
エチルケトンとトルエンとを合計で７０質量部添加し、
ボールミルによって混合してスラリーとした後、減圧脱
泡した。
【００１６】このスラリーを使用し、ドクターブレード
法によって、焼成後、セラミック基板１aとなる厚さ
０．２ｍｍの一のグリーンシート、及びセラミック基板
１ｂとなる厚さ０．０５ｍｍの他のグリーンシートを作
製した。尚、厚さ０．０５ｍｍのグリーンシートは非常
に破損し易いため、他の部材と圧着するまではポリエス
テルフィルムを貼着した状態で取り扱った。
法によって、焼成後、セラミック基板１aとなる厚さ
０．２ｍｍの一のグリーンシート、及びセラミック基板
１ｂとなる厚さ０．０５ｍｍの他のグリーンシートを作
製した。尚、厚さ０．０５ｍｍのグリーンシートは非常
に破損し易いため、他の部材と圧着するまではポリエス
テルフィルムを貼着した状態で取り扱った。
【００１７】（２）金属抵抗体パターン用ペーストの調
合 タングステン粉末（純度；９９．９％、平均粒径；０．
２μｍ）に、表１に記載の金属粉末等を配合し配合物と
した。この配合物１００質量部に対して、樹脂系バイン
ダを６質量部、トルエンを１００質量部及びブチルカル
ビトールを７０質量部添加し、ポットで混合した後、減
圧脱泡し、トルエンを除去して、金属抵抗体パターンを
調合した。尚、表１の各種金属粉末の純度はそれぞれ９
９．９％以上であり、平均粒径は１．４〜１０μｍであ
る。
合 タングステン粉末（純度；９９．９％、平均粒径；０．
２μｍ）に、表１に記載の金属粉末等を配合し配合物と
した。この配合物１００質量部に対して、樹脂系バイン
ダを６質量部、トルエンを１００質量部及びブチルカル
ビトールを７０質量部添加し、ポットで混合した後、減
圧脱泡し、トルエンを除去して、金属抵抗体パターンを
調合した。尚、表１の各種金属粉末の純度はそれぞれ９
９．９％以上であり、平均粒径は１．４〜１０μｍであ
る。
【００１８】（３）金属抵抗体パターンの形成 （２）で調合した金属抵抗体パターン用ペーストを、厚
膜印刷法によって、一のグリーンシートの一表面に印刷
し、焼成後、発熱部２１及びリード部２３ａ、２３ｂ並
びに末端部２２ａ、２２ｂとなる厚さ２５μｍのパター
ンを形成して、乾燥させた。続いて、このグリーンシー
トの所定位置に穿設されたスルーホール１ａ１、１ａ２
の内側にも（２）の金属抵抗体パターン用ペーストを塗
布して乾燥させた。続いて、このグリーンシートの他表
面のスルーホールの上面に、（２）の金属抵抗体パター
ン用ペーストを印刷して、焼成後、端子部２４ａ、２４
ｂとなるパターンを形成し、乾燥させた。
膜印刷法によって、一のグリーンシートの一表面に印刷
し、焼成後、発熱部２１及びリード部２３ａ、２３ｂ並
びに末端部２２ａ、２２ｂとなる厚さ２５μｍのパター
ンを形成して、乾燥させた。続いて、このグリーンシー
トの所定位置に穿設されたスルーホール１ａ１、１ａ２
の内側にも（２）の金属抵抗体パターン用ペーストを塗
布して乾燥させた。続いて、このグリーンシートの他表
面のスルーホールの上面に、（２）の金属抵抗体パター
ン用ペーストを印刷して、焼成後、端子部２４ａ、２４
ｂとなるパターンを形成し、乾燥させた。
【００１９】（４）未焼成成形体の作製 一のグリーンシートの金属抵抗体パターンが形成された
面に、他のグリーンシートを重ね合わせ、これらを圧着
装置によって加熱状態で加圧して圧着し積層体を形成し
た。その後、積層体の他のグリーンシート側の全面に各
グリーンシートと同組成のアルミナペーストを塗布し、
この塗布面が接合するように、焼成後、碍管３となるア
ルミナを主成分とした仮焼体に積層体を巻き付け、その
外周を押圧して焼成によりセラミックヒータとなる未焼
成成形体を作製した。
面に、他のグリーンシートを重ね合わせ、これらを圧着
装置によって加熱状態で加圧して圧着し積層体を形成し
た。その後、積層体の他のグリーンシート側の全面に各
グリーンシートと同組成のアルミナペーストを塗布し、
この塗布面が接合するように、焼成後、碍管３となるア
ルミナを主成分とした仮焼体に積層体を巻き付け、その
外周を押圧して焼成によりセラミックヒータとなる未焼
成成形体を作製した。
【００２０】（５）未焼成成形体の焼成 （４）で作製した未焼成成形体を２５０℃に加熱して脱
脂し、次いで、水素炉を用いて、１５５０℃で９０分間
保持して焼成した。このようにして、金属抵抗体、セラ
ミック基体及び碍管を一体に形成した。その後、端子部
２４ａ、２４ｂにニッケルメッキを施し、リード線引き
出し用端子（図示せず）をロー材によって接合してセラ
ミックヒータを得た。
脂し、次いで、水素炉を用いて、１５５０℃で９０分間
保持して焼成した。このようにして、金属抵抗体、セラ
ミック基体及び碍管を一体に形成した。その後、端子部
２４ａ、２４ｂにニッケルメッキを施し、リード線引き
出し用端子（図示せず）をロー材によって接合してセラ
ミックヒータを得た。
【００２１】［３］セラミックヒータの評価 ［２］で製造したセラミックヒータを、０℃と１００℃
の恒温槽中、大気雰囲気下で抵抗値を測定し、温度と抵
抗値との相関より、それぞれの抵抗値から以下の関係式
を用いて１００℃における抵抗温度係数（αt）を求め
た。 αt＝（Ｒ100−Ｒ0）／［Ｒ0×（１００−０）］ Ｒ100；１００℃における抵抗値、Ｒ0；０℃における抵
抗値 また、発熱部においてセラミックヒータを切断し、その
断面（図１におけるＡ−Ａ断面）を観察してセラミック
基体が黒色に変化しているか否か、即ち、汚れの有無を
評価した。これら抵抗温度係数と汚れの有無（○は汚れ
がない、×は汚れがある。）を表１に併記する。
の恒温槽中、大気雰囲気下で抵抗値を測定し、温度と抵
抗値との相関より、それぞれの抵抗値から以下の関係式
を用いて１００℃における抵抗温度係数（αt）を求め
た。 αt＝（Ｒ100−Ｒ0）／［Ｒ0×（１００−０）］ Ｒ100；１００℃における抵抗値、Ｒ0；０℃における抵
抗値 また、発熱部においてセラミックヒータを切断し、その
断面（図１におけるＡ−Ａ断面）を観察してセラミック
基体が黒色に変化しているか否か、即ち、汚れの有無を
評価した。これら抵抗温度係数と汚れの有無（○は汚れ
がない、×は汚れがある。）を表１に併記する。
【００２２】
【表１】
【００２３】表１の結果によれば、実施例１〜１１では
抵抗温度係数は０．４３×１０3〜２．５５×１０3ｐｐ
ｍ／℃と、いずれも比較例１のタングステンのみの場合
と比べて十分に小さくなっていることが分かる。特に、
ルテニウムを５質量％含有する実施例２では抵抗温度係
数は１．２３×１０3ｐｐｍ／℃、２０質量％含有する
実施例３では抵抗温度係数は０．９３×１０3ｐｐｍ／
℃と小さく、ルテニウムが抵抗温度係数を低下させる作
用に優れていることが裏付けられている。尚、ルテニウ
ム、イリジウム、ロジウムなどの白金族元素を用いた場
合は、レニウムを用いたものに比べてセラミック中への
金属の拡散は認められなかった。
抵抗温度係数は０．４３×１０3〜２．５５×１０3ｐｐ
ｍ／℃と、いずれも比較例１のタングステンのみの場合
と比べて十分に小さくなっていることが分かる。特に、
ルテニウムを５質量％含有する実施例２では抵抗温度係
数は１．２３×１０3ｐｐｍ／℃、２０質量％含有する
実施例３では抵抗温度係数は０．９３×１０3ｐｐｍ／
℃と小さく、ルテニウムが抵抗温度係数を低下させる作
用に優れていることが裏付けられている。尚、ルテニウ
ム、イリジウム、ロジウムなどの白金族元素を用いた場
合は、レニウムを用いたものに比べてセラミック中への
金属の拡散は認められなかった。
【００２４】［４］ガスセンサへの組み付け ［２］で製造したセラミックヒータを組み付けたガスセ
ンサＳを図３に示す。このガスセンサは先端を閉じた中
空の固体電解質素子４の中空部にセラミックヒータＨを
内蔵したものであり、セラミックヒータ先端の発熱部が
固体電解質素子を加熱する。本発明のセラミックヒータ
を組み付けたガスセンサは、セラミックヒータの昇温が
早いので固体電解質素子も早期に昇温して活性化する。
そのため、電源を投入してからセンサ出力が得られるま
での時間を短くすることができる。特に、このガスセン
サを自動車の空燃比制御に用いた場合には、センサ出力
が早期に得られるため、空燃比制御を早く開始でき、エ
ンジン始動時の有害ガスの排出を低減することができ
る。
ンサＳを図３に示す。このガスセンサは先端を閉じた中
空の固体電解質素子４の中空部にセラミックヒータＨを
内蔵したものであり、セラミックヒータ先端の発熱部が
固体電解質素子を加熱する。本発明のセラミックヒータ
を組み付けたガスセンサは、セラミックヒータの昇温が
早いので固体電解質素子も早期に昇温して活性化する。
そのため、電源を投入してからセンサ出力が得られるま
での時間を短くすることができる。特に、このガスセン
サを自動車の空燃比制御に用いた場合には、センサ出力
が早期に得られるため、空燃比制御を早く開始でき、エ
ンジン始動時の有害ガスの排出を低減することができ
る。
【００２５】
【発明の効果】本発明の金属抵抗体は、ヒータとして有
用である。このヒータは特に金属抵抗体とセラミック基
材とが一体に形成されてなるセラミックヒータであり、
所定の温度にまで急速に昇温させることができるととも
に、金属抵抗体に含有される特定の金属成分の拡散によ
るセラミック基材の汚れを生ずることもない。また、こ
のセラミックヒータを組み付けた本発明のガスセンサ
は、センサ出力が早期に得られ、空燃比制御を早く開始
することができる。
用である。このヒータは特に金属抵抗体とセラミック基
材とが一体に形成されてなるセラミックヒータであり、
所定の温度にまで急速に昇温させることができるととも
に、金属抵抗体に含有される特定の金属成分の拡散によ
るセラミック基材の汚れを生ずることもない。また、こ
のセラミックヒータを組み付けた本発明のガスセンサ
は、センサ出力が早期に得られ、空燃比制御を早く開始
することができる。
【図１】セラミックヒータを側面からみた一部を破断し
た縦断面図（ａ）及びＡ−Ａ横断面図（ｂ）である。
た縦断面図（ａ）及びＡ−Ａ横断面図（ｂ）である。
【図２】セラミックヒータを展開し、分解した状態を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図３】セラミックヒータを組み込んだガスセンサの模
式図である。
式図である。
Ｈ；セラミックヒータ、１；セラミック基体、１ａ、１
ｂ；セラミック基板、１ａ１、１ａ２；スルーホール、
２；金属抵抗体、２１；発熱部、２２ａ、２２ｂ；リー
ド部、２３ａ、２３ｂ；末端部、２４ａ、２４ｂ；端子
部、３；碍管、４；固体電解質素子、Ｓ；ガスセンサ。
ｂ；セラミック基板、１ａ１、１ａ２；スルーホール、
２；金属抵抗体、２１；発熱部、２２ａ、２２ｂ；リー
ド部、２３ａ、２３ｂ；末端部、２４ａ、２４ｂ；端子
部、３；碍管、４；固体電解質素子、Ｓ；ガスセンサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｃ 7/00 Ｈ０５Ｂ 3/10 Ｃ Ｈ０５Ｂ 3/10 3/12 Ａ 3/12 3/18 3/18 3/36 3/36 Ｇ０１Ｎ 27/58 Ｂ (72)発明者 水谷 昭夫 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 (72)発明者 濱村 淳一 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 (72)発明者 末松 義朗 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 Ｆターム(参考） 2G004 BB01 BJ02 BJ03 BM07 3K034 AA02 AA04 AA12 AA14 AA15 AA16 AA22 AA34 AA37 BA06 BB06 BC17 CA02 CA14 CA22 CA27 CA32 GA02 GA10 HA01 JA01 JA06 3K092 PP16 PP20 QA01 QB02 QB24 QB45 QB62 QB74 QB75 QB76 QC02 QC19 QC33 QC38 QC52 RA02 RD09 RD25 RD34 RD39 RD47 TT30 UA09 UB01 VV16 5E033 AA23 BA03 BB03 BC01 BD02 BE01 BG02 BG04 5G301 AA18 AA22 AA30 AB08 AB20 AD08
Claims (12)
- 【請求項１】 タングステン及びモリブデンのうちの少
なくとも一方からなる第１金属成分と、白金族元素のう
ちの少なくとも１種からなる第２金属成分とを含有する
ことを特徴とする金属抵抗体。 - 【請求項２】 上記白金族元素がルテニウム、ロジウム
及びイリジウムである請求項１記載の金属抵抗体。 - 【請求項３】 上記第１金属成分と上記第２金属成分と
の合計量を１００質量％とした場合に、上記第２金属成
分が０．５質量％以上である請求項１又は２記載の金属
抵抗体。 - 【請求項４】 絶縁性の基体に配設されている請求項１
乃至３のうちのいずれか１項に記載の金属抵抗体。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のうちのいずれか１項に
記載の金属抵抗体を発熱体として有することを特徴とす
るヒータ。 - 【請求項６】 上記発熱体の抵抗温度係数が２．５×１
０3ｐｐｍ／℃以下である請求項５記載のヒータ。 - 【請求項７】 上記発熱体が絶縁性の基体に配設されて
いる請求項５又は６記載のヒータ。 - 【請求項８】 上記発熱体は上記基体に埋設されている
請求項７記載のヒータ。 - 【請求項９】 上記基体がセラミックスを主成分とする
請求項７又は８記載のヒータ。 - 【請求項１０】 上記セラミックスがアルミナ、ステア
タイト及びムライトのうちの少なくとも１種を主成分と
する請求項９記載のヒータ。 - 【請求項１１】 上記基体は芯材に巻回されている請求
項７乃至１０のうちのいずれか１項に記載のヒータ。 - 【請求項１２】 請求項５乃至１１のうちのいずれか１
項に記載のヒータを備えることを特徴とするガスセン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000074631A JP2001266639A (ja) | 2000-03-16 | 2000-03-16 | 金属抵抗体及び該金属抵抗体を有するヒータ並びに該ヒータを備えるガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000074631A JP2001266639A (ja) | 2000-03-16 | 2000-03-16 | 金属抵抗体及び該金属抵抗体を有するヒータ並びに該ヒータを備えるガスセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001266639A true JP2001266639A (ja) | 2001-09-28 |
Family
ID=18592641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000074631A Pending JP2001266639A (ja) | 2000-03-16 | 2000-03-16 | 金属抵抗体及び該金属抵抗体を有するヒータ並びに該ヒータを備えるガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001266639A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013239379A (ja) * | 2012-05-16 | 2013-11-28 | Kyocera Corp | 二次電池用固体電解質および二次電池 |
| WO2014034834A1 (ja) * | 2012-08-31 | 2014-03-06 | 京セラ株式会社 | ヒータ |
| WO2024043350A1 (ja) * | 2022-08-25 | 2024-02-29 | 国立大学法人東北大学 | 組成物、及び、抵抗発熱体 |
-
2000
- 2000-03-16 JP JP2000074631A patent/JP2001266639A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013239379A (ja) * | 2012-05-16 | 2013-11-28 | Kyocera Corp | 二次電池用固体電解質および二次電池 |
| WO2014034834A1 (ja) * | 2012-08-31 | 2014-03-06 | 京セラ株式会社 | ヒータ |
| WO2024043350A1 (ja) * | 2022-08-25 | 2024-02-29 | 国立大学法人東北大学 | 組成物、及び、抵抗発熱体 |
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