JP2005135793A - Ceramic heater and lamination type gas sensor element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セラミックヒータ、及び、セラミックヒータを備えるガスセンサ素子に関し、特に、セラミック基板を介して発熱パターンとマイグレーションパターンが形成されたセラミックヒータ、及び、このようなセラミックヒータを備える積層型ガスセンサ素子に関する。 The present invention relates to a ceramic heater and a gas sensor element including the ceramic heater, and more particularly to a ceramic heater in which a heat generation pattern and a migration pattern are formed via a ceramic substrate, and a multilayer gas sensor element including such a ceramic heater. .
従来より、セラミック基板を介して発熱パターンとマイグレーションパターンが形成されたセラミックヒータが知られている。例えば、図6にその構成を示すセラミックヒータ901が挙げられる。このセラミックヒータ901は、ヒータ表面901Bとヒータ裏面901Cを有する略矩形の板形状をなす。セラミックヒータ901は、3層のセラミック基板(ヒータ表面901B側から表面側セラミック基板903、中央セラミック基板905、裏面側セラミック基板907)が積層されている。
Conventionally, a ceramic heater in which a heat generation pattern and a migration pattern are formed via a ceramic substrate is known. For example, there is a
このうち中央セラミック基板905の裏面905C(中央セラミック基板905と裏面側セラミック基板907の層間)には、主としてPtからなる発熱パターン911が形成されている。この発熱パターン911は、中央セラミック基板905の基端側(図中右側)に形成された一対の正電極部913及び負電極部914を有し、正電極部913から中央セラミック基板905の先端側(図中左側)に向かって軸線方向に延び、先端側を経由して基端側に戻り、負電極部914に繋がる形状(パターン形状)をなしており、通電時に発熱する。なお、発熱パターン911は、先端側に配置される蛇行状の発熱部915と、発熱部915の両基端から軸線方向に沿って延びる一対のリード部928a,928bとを有し、発熱部915の急速昇温を実現するために、発熱部915の線幅をリード部928a,928bの線幅よりも細くして単位長さ当たりの抵抗値が小さくなるように形成されている。
Among them, a
一方、中央セラミック基板905の表面905B(表面側セラミック基板903と中央セラミック基板905の層間)には、主としてPtからなるマイグレーションパターン921が形成されている。このマイグレーションパターン921を図7にも示す。マイグレーションパターン921は、発熱パターン911とおよそ対向する形で形成されている。具体的には、マイグレーションパターン921は、中央セラミック基板905の基端側(図6中右側、図7中下側)に形成された第1端部923と、中央セラミック基板905の先端と第1端部923の間に形成された第2端部924とを有し、第1端部923から中央セラミック基板905の先端側に軸線方向に向かって延び、先端側を経由して基端側に戻り、第2端部924に繋がる形状をなしている。なお、マイグレーションパターン921は、上述したように発熱パターン911とおよそ対向する形で形成されており、発熱部915と対向するマイグレ先端部925と、リード部928a,928bと対向しつつマイグレ先端部925よりも線幅の太い一対のマイグレリード部929a,929bとを有する。
また、この中央セラミック基板905の表面905Bには、中央セラミック基板905の基端側に形成された第3端部926と、この第3端部926から中央セラミック基板905の先端側に延びるリード部927が形成されている。
On the other hand, a
Further, on the
発熱パターン911の負電極部914とマイグレーションパターン921の第1端部923は、中央セラミック基板905を貫通して形成された第1スルーホール導体931を介して電気的に接続されている。従って、マイグレーションパターン921は、通電時に発熱パターン911の負電極部914と同電位になる。
また、発熱パターン911の正電極部913と第3端部926も、中央セラミック基板905を貫通して形成された第2スルーホール導体932を介して電気的に接続されている。従って、第3端部926及びリード部927は、通電時に発熱パターン911の正電極部913と同電位になる。
The
Further, the
表面側セラミック基板903と中央セラミック基板905の層間には、図6に示すように、マイグレーションパターン921の第1端部923に電気的に接続し、セラミックヒータ901の基端から外部に延びる負電極外部端子941と、第3端部926に電気的に接続し、セラミックヒータ901の基端から外部に延びる正電極外部端子942が設けられている。
As shown in FIG. 6, a negative electrode that is electrically connected to the
ところで、一般に、セラミックヒータ901は、その通電時に、発熱パターン911中のイオン化しやすい成分が直流電界及び高熱により低電位方向へ移動して局部的に高濃度となり、また、移動したイオン化成分が低電位側の低温部で移動困難となり酸化物や炭化物として蓄積しやすい。その結果、発熱パターン911に断線を引き起こす恐れがある。
しかし、上記のセラミックヒータ901には、発熱パターン911が形成された中央セラミック基板905の反対面(表面905B)にこれとほぼ同形状のマイグレーションパターン921が形成されているため、発熱パターン911中に存在するイオン化しやすい成分の低電位側への移動が抑制され、発熱パターン911の断線を効果的に防止できる。
なお、このようなマイグレーションパターン921の技術に関連する文献として、例えば、特許文献1が挙げられる。
By the way, in general, when the
However, in the
As a document related to the technology of such a
発熱パターン911及びマイグレーションパターン921は、セラミック基板903,905,907と同時焼成するなどして形成されることから、多孔質の構造をなす。このため、水分がセラミックヒータ901の端部からマイグレーションパターン921自身の内部に侵入することがある。このような水分は、ヒータを通電したときに、先端付近で加熱され一部が水蒸気となる。そうすると、その圧力によって、マイグレーションパターン921中の水分がセラミックヒータ901の基端側に押し出される。このとき、マイグレ先端部925の両基端の一方と繋がると共に、第1端部923に繋がるマイグレリード部929aにおいては、マイグレ先端部925から押し出された水分が第1端部923から外部へ放出されることになる。
The
しかしながら、マイグレ先端部925の両基端の他方と繋がると共に、第2端部924に繋がるマイグレリード部929bにおいては、マイグレ先端部925から押し出された水分が、第2端部924がリード部927と繋がっていないために外部へ逃げることができず、第2端部924付近に溜まる。そして、このような水分が加熱されて水蒸気となると、第2端部924付近の圧力が上がって第2端部924付近が破裂し、ひいては、セラミックヒータ901の亀裂(破壊)を招く。
However, in the
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、使用時におけるマイグレーションパターンを起点にした破壊を抑制できるセラミックヒータ及びこのようなセラミックヒータを備える積層型ガスセンサ素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the current situation, and an object of the present invention is to provide a ceramic heater capable of suppressing breakage starting from a migration pattern at the time of use, and a multilayer gas sensor element including such a ceramic heater. To do.
その解決手段は、第1主面と第2主面を有し、先端から基端に向かって軸線方向に延びる板状の第1セラミック基板と、前記第1主面に形成され、前記基端側に正電極部と負電極部とを有し、前記正電極部から前記先端側に延び、前記先端側を経由して前記基端側に戻り、前記負電極部に繋がる形状をなす発熱パターンと、前記第2主面に形成され、前記基端側に第1端部を、前記第1端部と自身の先端との間に第2端部を有し、前記第1端部から前記先端側に延び、前記先端側を経由して前記基端側に戻り、前記第2端部に繋がる形状をなすマイグレーションパターンであって、通電時に前記正電極部よりも負電位とされるマイグレーションパターンと、前記第2主面に積層され、前記マイグレーションパターンを覆う板状の第2セラミック基板と、を備えるセラミックヒータであって、前記マイグレーションパターンには、前記第2端部と、前記第1端部から前記先端側に向かって軸線方向に延びる部分とを結ぶバイパスリード部が形成されていることを特徴とするセラミックヒータである。 The solution includes a plate-like first ceramic substrate having a first main surface and a second main surface and extending in the axial direction from the front end to the base end, and the base end formed on the first main surface. A heating pattern having a positive electrode portion and a negative electrode portion on the side, extending from the positive electrode portion to the distal end side, returning to the proximal end side via the distal end side, and connecting to the negative electrode portion And a first end on the base end side, a second end between the first end and the tip of the first end, and the first end to the first end A migration pattern that extends to the distal end side, returns to the proximal end side through the distal end side, and is connected to the second end portion, and has a negative potential rather than the positive electrode portion when energized. And a plate-like second ceramic laminated on the second main surface and covering the migration pattern. And a bypass lead portion that connects the second end portion and a portion extending in the axial direction from the first end portion toward the tip end side. It is the ceramic heater characterized by the above-mentioned.
本発明のセラミックヒータは、発熱パターンの他に、発熱パターンの断線を防止するためのマイグレーションパターンを有する。このうち、マイグレーションパターンは、従来技術で例示したものと同様に、第1端部と第2端部とこれらを繋ぐ部分を有するが、これらの他に、第2端部と、第1端部から先端側に軸線方向に向かって延びる部分とを結ぶバイパスリード部をも有する。
従来技術のマイグレーションパターンでは、前述したように、第2端部がセラミック基板に被覆されると共に第2主面上の途中で途切れるように位置するため、先端側から第2端部に延びる部分に押し出された水分が外部へ逃げられず、それが加熱されて水蒸気となって第2端部付近が破裂し、セラミックヒータの亀裂(破壊)を招く。
しかし、本発明では、マイグレーションパターンの一部として、第2端部と、第1端部と先端側を繋ぐ部分とを結ぶバイパスリード部が形成されているので、マイグレーションパターンに水分が侵入したとしても、先端側から第2端部に延びる部分に侵入した水分は、第2端部からバイパスリード部を通じて、第1端部と先端側を繋ぐ部分に戻り、さらに、第1端部から外部へ放出される。従って、マイグレーションパターン内に侵入した水分は、全て放出される。このため、マイグレーションパターン内に侵入した水分が原因となる使用時の第2端部付近の破裂を防止し、セラミックヒータの破壊を防止できる。
In addition to the heat generation pattern, the ceramic heater of the present invention has a migration pattern for preventing disconnection of the heat generation pattern. Among these, the migration pattern has a first end portion, a second end portion, and a portion connecting them, similarly to those exemplified in the prior art, but besides these, the second end portion and the first end portion And a bypass lead portion connecting the portion extending in the axial direction from the tip end side to the tip end side.
In the migration pattern of the prior art, as described above, the second end is covered with the ceramic substrate and positioned so as to be interrupted in the middle of the second main surface, so that the portion extending from the tip side to the second end is formed. The extruded water cannot escape to the outside, and it is heated to become water vapor, and the vicinity of the second end is ruptured, leading to cracking (breaking) of the ceramic heater.
However, in the present invention, as a part of the migration pattern, a bypass lead portion that connects the second end portion and the portion connecting the first end portion and the tip end side is formed, so that moisture has entered the migration pattern. However, the moisture that has entered the portion extending from the distal end side to the second end portion returns from the second end portion to the portion connecting the first end portion and the distal end side through the bypass lead portion, and further from the first end portion to the outside. Released. Therefore, all moisture that has entered the migration pattern is released. For this reason, it is possible to prevent rupture near the second end portion during use due to moisture that has entered the migration pattern, and to prevent destruction of the ceramic heater.
さらに、上記のセラミックヒータであって、前記第2端部と前記バイパスリード部は、いずれも前記第1セラミック基板の中央よりも前記先端側に形成されていることを特徴とするセラミックヒータとすると良い。 Furthermore, in the ceramic heater described above, the second end portion and the bypass lead portion are both formed on the tip side from the center of the first ceramic substrate. good.
本発明によれば、第2端部と、先端側から第2端部に移動してきた水分を第1端部側に逃がすバイパスリード部が、セラミック基板の中央よりも先端側に形成されている。このように第2端部とバイパスリード部をセラミック基板の先端側に設けることにより、バイパスリード部を用いる場合でも、マイグレーションパターンを形成する電極材料の使用量を低減することができ、安価でかつ信頼性の高いセラミックヒータを得ることができる。 According to the present invention, the second end portion and the bypass lead portion that allows the moisture that has moved from the tip end side to the second end portion to escape to the first end portion side are formed on the tip side from the center of the ceramic substrate. . By providing the second end portion and the bypass lead portion on the tip side of the ceramic substrate in this manner, even when the bypass lead portion is used, the amount of electrode material used to form the migration pattern can be reduced, and it is inexpensive. A highly reliable ceramic heater can be obtained.
さらに、上記のいずれかに記載のセラミックヒータであって、前記バイパスリード部は、前記第2端部から前記基端側に向かって延びて、前記第1端部から前記先端側に向かって軸線方向に延びる部分に接続されていることを特徴とするセラミックヒータとすると良い。 Furthermore, in the ceramic heater according to any one of the above, the bypass lead portion extends from the second end portion toward the proximal end side, and is an axis line from the first end portion toward the distal end side. The ceramic heater is preferably connected to a portion extending in the direction.
セラミックヒータは、発熱パターンが正電極部から先端側に延び、先端側を経由して負電極部に繋がる形状をなすことから、先端側が加熱されやすく、マイグレーションパターン内に侵入した水分も、先端側から水蒸気となる傾向がある。従って、マイグレーションパターン内に侵入した水分は、先端側から基端側に向けて移動する。このような現象を踏まえ、本発明では、バイパスリード部が第2端部から基端側に向けて形成されているため、マイグレーションパターン内に侵入した水分は、第2端部からバイパスリード部を通じて第1端部へ逃げやすい。従って、第2端部付近の破裂をより効果的に防止できる。 The ceramic heater has a shape in which the heat generation pattern extends from the positive electrode part to the tip side and is connected to the negative electrode part via the tip side, so the tip side is easily heated, and moisture that has penetrated into the migration pattern is also on the tip side. Tends to be water vapor. Therefore, moisture that has entered the migration pattern moves from the distal end side toward the proximal end side. Based on such a phenomenon, in the present invention, since the bypass lead portion is formed from the second end portion toward the proximal end side, moisture that has entered the migration pattern passes through the bypass lead portion from the second end portion. Easy to escape to the first end. Therefore, rupture near the second end can be more effectively prevented.
さらに、上記のいずれかに記載のセラミックヒータであって、前記発熱パターンの負電極部と前記マイグレーションパターンの第1端部は、電気的に接続されていることを特徴とするセラミックヒータとすると良い。 Furthermore, the ceramic heater according to any one of the above, wherein the negative electrode portion of the heat generation pattern and the first end portion of the migration pattern are electrically connected. .
本発明によれば、発熱パターンの負電極部とマイグレーションパターンの第1端部が電気的に接続されている。このように両者を接続することで、マイグレーションパターンを、発熱パターンの正電極部よりも、容易に負電位とすることができる。 According to the present invention, the negative electrode portion of the heat generation pattern and the first end portion of the migration pattern are electrically connected. By connecting the two in this way, the migration pattern can be easily set to a negative potential as compared with the positive electrode portion of the heat generation pattern.
また、他の解決手段は、上記のいずれかに記載のセラミックヒータと、一対の電極層が形成された固体電解質層を少なくとも備え、前記セラミックヒータに積層されたガス検出素子と、を備えることを特徴とする積層型ガスセンサ素子である。 According to another aspect of the invention, there is provided a ceramic heater according to any one of the above, and a gas detection element including at least a solid electrolyte layer in which a pair of electrode layers is formed and stacked on the ceramic heater. This is a feature of a stacked gas sensor element.
本発明の積層型ガスセンサ素子は、上記のセラミックヒータを備えるため、マイグレーションパターン内に侵入した水分が原因となる第2端部付近の破裂を防止し、セラミックヒータの破壊を防止できる。従って、信頼性の高い積層型ガスセンサ素子とすることができる。
なお、積層型ガスセンサ素子は、上記の要件を満たすものであれば、いかなる種類のものでもよく、例えば、酸素センサ素子や全領域空燃比センサ素子、NOxセンサ素子などが挙げられる。また、積層型セラミック素子は、セラミックヒータとガス検出素子とを焼成一体化して得たものでも、貼り合わせ層(例えばセメント)を介して焼成後のセラミックヒータ及びガス検出素子を貼り合わせて得たものでもよい。
Since the multilayer gas sensor element of the present invention includes the ceramic heater described above, it is possible to prevent the vicinity of the second end caused by moisture that has entered the migration pattern, and to prevent the ceramic heater from being destroyed. Therefore, a highly reliable stacked gas sensor element can be obtained.
The laminated gas sensor element may be of any type as long as it satisfies the above requirements, and examples thereof include an oxygen sensor element, a full-range air-fuel ratio sensor element, and a NOx sensor element. Moreover, even if the multilayer ceramic element was obtained by firing and integrating a ceramic heater and a gas detection element, it was obtained by pasting the fired ceramic heater and gas detection element through a bonding layer (for example, cement). It may be a thing.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態のセラミックヒータ101の斜視図を図1に、また、セラミックヒータ101の構成を図2に示す。この軸線方向に延びるセラミックヒータ101は、積層型のNOxセンサ素子に利用されるものである。セラミックヒータ101は、ヒータ表面101Bとヒータ裏面101Cを有する約45mm(軸線方向の長さ)×約3.6mm(幅)×約1.2mm(厚さ)の略矩形の板形状をなす。セラミックヒータ101は、3層のセラミック基板、即ち、ヒータ表面101B側から、表面側セラミック基板103(第2セラミック基板)、中央セラミック基板105(第1セラミック基板)、及び、裏面側セラミック基板107が積層されている。これらのセラミック基板103,105,107は、主としてアルミナからなる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
A perspective view of the
このうち中央セラミック基板105の裏面105C(第1主面)、即ち、中央セラミック基板105と裏面側セラミック基板107の層間には、主としてPtからなる多孔質状の発熱パターン111が形成されている。この発熱パターン111は、中央セラミック基板105の基端側(図2中右側)に形成された一対の正電極部113及び負電極部114を有し、正電極部113から中央セラミック基板105の先端側(図2中左側)に向かって軸線方向に延び、先端側を経由して基端側に戻り、負電極部114に繋がる形状(パターン形状)をなしており、通電により発熱する。なお、発熱パターン111は、先端側に配置される蛇行状の発熱部115と、発熱部115の両基端から軸線方向に沿って延びる一対のリード部116a,116bとを有し、発熱部115の急速昇温を図るべく発熱部115の線幅をリード部116a,116bの線幅よりも細くして単位長さ当たりの抵抗値が小さくなるように形成されている。
Among these, a porous
一方、中央セラミック基板105の表面105B(第2主面)、即ち、表面側セラミック基板103と中央セラミック基板105の層間には、主としてPtからなる多孔質状のマイグレーションパターン121が形成されている。このマイグレーションパターン121を図3にも示す。マイグレーションパターン121は、発熱パターン111とおよそ対向する形で形成されている。具体的には、マイグレーションパターン121は、中央セラミック基板105の基端側(図2中右側、図3中下側)に形成された第1端部123と、中央セラミック基板105の先端と第1端部123との間(具体的には軸線方向の中央より先端側の位置)に形成された第2端部124とを有し、第1端部123から中央セラミック基板105の先端側に軸線方向に向かって延び、先端側を経由して基端側に戻り、第2端部124に繋がる形状をなしている。なお、マイグレーションパターン121は、上述したように発熱パターン111とおよそ対向する形で形成されており、発熱部115と対向するマイグレ先端部125と、リード部116a,116bと対向しつつマイグレ先端部125よりも線幅の太い一対のマイグレリード部129a,129bとを有する。
On the other hand, a
ところで、本実施形態では、第2端部124から延び、第1端部124から先端側に延びるマイグレリード部129aに接続するバイパスリード部128を有する。このバイパスリード部128は、中央セラミック基板105の軸線方向の中央より先端側に形成され、第2端部124から基端側に向かって延びている。
また、中央セラミック基板105の表面105Bには、中央セラミック基板105の基端側に形成された第3端部126と、この第3端部126から中央セラミック基板105の先端側に向かって延びるリード部127が形成されている。なお、このリード部127と上述した第2端部124とは、電気的に非接続の状態で形成されている。
By the way, in this embodiment, it has the bypass
Further, on the
発熱パターン111の負電極部114とマイグレーションパターン121の第1端部123は、中央セラミック基板105を貫通して形成された第1スルーホール導体131を介して電気的に接続されている。従って、マイグレーションパターン121は、バイパスリード部128も含め、通電時に発熱パターン111の負電極部114と同電位になる。
また、発熱パターン111の正電極部113と第3端部126も、中央セラミック基板105を貫通して形成された第2スルーホール導体132を介して電気的に接続されている。従って、第3端部126及びリード部127は、通電時に発熱パターン111の正電極部113と同電位になる。
The
Further, the
また、表面側セラミック基板103と中央セラミック基板105の層間には、図1及び図2に示すように、マイグレーションパターン121の第1端部123に電気的に接続し、セラミックヒータ101の基端から外部に延びる負電極外部端子141と、第3端部126に電気的に接続し、セラミックヒータ101の基端から外部に延びる正電極外部端子142が設けられている。
In addition, between the surface side
このようなセラミックヒータ101は、マイグレーションパターン121に、第2端部124と、第1端部123から先端側に延びるマイグレリード部129aとを結ぶバイパスリード部128を有するので、正電極外部端子141、負電極外部端子142間に電圧を印加してヒータ先端部が加熱されたとき、第1端部123を介して多孔質状のマイグレーションパターン121自身内に侵入した水分は、マイグレ先端部125からマイグレリード部129b、第2端部124、バイパスリード部128を通じてマイグレリード部129aに戻り、さらに、第1端部123から外部へ放出される。従って、マイグレーションパターン121内に侵入した水分が原因となる第2端部124付近の破裂を防止し、セラミックヒータ101の破壊を防止できる。
Such a
また、本実施形態では、バイパスリード部128が第2端部124から基端側に向けて形成されているため、マイグレーションパターン121内に侵入した水分は、第2端部124からバイパスリード部128を通じてマイグレリード部129aそして第1端部123へ逃げやすい。従って、第2端部124付近の破裂をより効果的に防止できる。
また、本実施形態では、発熱パターン111の負電極部114とマイグレーションパターン121の第1端部123が電気的に接続しているので、マイグレーションパターン121を、発熱パターン111の正電極部113よりも、容易に負電位とすることができる。
なお、このセラミックヒータ101は、セラミックヒータの公知の製造方法に基づいて製造することができる。
In the present embodiment, since the
In the present embodiment, since the
The
次いで、上記セラミックヒータ101を有するNOxセンサ素子201について説明する。本実施形態のNOxガスセンサ素子201の模式的な斜視図を図4に、また、NOxガスセンサ素子201の先端付近の部分拡大断面図を図5に示す。このNOxガスセンサ素子201は、積層型のセンサ素子であり、略直方体形状をなす。NOxガスセンサ素子201は、上述したセラミックヒータ101と、このヒータ裏面101Cに接合された板状のガス検出素子211とを備える。
Next, the
このうちガス検出素子211は、ジルコニア固体電解質層を複数積層して形成されるものであり、特開2000−258388号などに開示される従来公知の構造及び測定原理を有し、窒素酸化物(NOx)濃度を検出するものである。
即ち、図5に示すように、ガス検出素子211は、被測定ガスとしての自動車の排ガスが、第1拡散通路213、第1室215、及び、第2拡散通路217を順次経由して第2室219へ至るように、ジルコニアシート221,223,225とアルミナ絶縁層227,229とを交互に積層して構成されている。これらの積層によって構成されるガス検出素子211の隣接位置(図中上方)には、このガス検出素子211を加熱して活性化させるため、上述したセラミックヒータ101が配設されている。
Among these, the
That is, as shown in FIG. 5, the
セラミックヒータ101に最も近接して配置された図中上方のジルコニアシート221の両面には、このジルコニアシート221に第1酸素イオンポンプセル231を構成すべく、多孔質電極231a,231bが設けられている。第1拡散通路213、第1室215及びアルミナ絶縁層227を挟んで図中上方のジルコニアシート221に積層された図中中央のジルコニアシート223には、第2拡散通路217が形成され、その第2拡散通路217近傍のジルコニアシート223の両面には、酸素濃度測定セル233を構成すべく、多孔質電極233a,233bが設けられている。更に、第2室219及びアルミナ絶縁層229を挟んで図中中央のジルコニアシート223に積層された図中下方のジルコニアシート225には、第2室219との対向面及びアルミナ絶縁層229との対向面に、第2酸素イオンポンプセル235を構成すべく、多孔質電極235a,235bが設けられている。なお、第1拡散通路213及び第2拡散通路217は、拡散抵抗を有する拡散抵抗部を意味する。
このNOxガスセンサ素子201も、ガスセンサ素子の公知の製造方法に基づいて製造することができる。本実施形態では、セラミックヒータ101とガス検出素子211を別々に製造(焼成)した後、貼り合わせ層(セメント)を介して両者を接合している。
The NOx
このようなNOxガスセンサ素子201は、前述のセラミックヒータ101を備えるため、そのマイグレーションパターン121内に侵入した水分が原因となる第2端部124付近の破裂を防止し、セラミックヒータ101の破壊を防止できる。従って、信頼性の高いガスセンサ素子201とすることができる。
Since such a NOx
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態のNOxガスセンサ素子201では、セラミックヒータ101とガス検出素子211を別々に製造(焼成)した後に両者を接合してるが、セラミックヒータ101とガス検出素子211を同時焼成することにより製造しても良い。
In the above, the present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that the present invention can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof. .
For example, in the NOx
101 セラミックヒータ
103 表面側セラミック基板(第2セラミック基板)
105 中央セラミック基板(第1セラミック基板)
105B (中央セラミック基板の)表面(第2主面)
105C (中央セラミック基板の)裏面(第1主面)
107 裏面側セラミック基板
111 発熱パターン
113 (発熱パターンの)正電極部
114 (発熱パターンの)負電極部
121 マイグレーションパターン
123 (マイグレーションパターンの)第1端部
124 (マイグレーションパターンの)第2端部
128 (マイグレーションパターンの)バイパスリード部
201 ガスセンサ素子
211 ガス検出素子
101
105 Central ceramic substrate (first ceramic substrate)
105B (center ceramic substrate) surface (second main surface)
105C (center ceramic substrate) back surface (first main surface)
107 Back side
Claims (5)
前記第1主面に形成され、前記基端側に正電極部と負電極部とを有し、前記正電極部から前記先端側に延び、前記先端側を経由して前記基端側に戻り、前記負電極部に繋がる形状をなす発熱パターンと、
前記第2主面に形成され、前記基端側に第1端部を、前記第1端部と自身の先端との間に第2端部を有し、前記第1端部から前記先端側に延び、前記先端側を経由して前記基端側に戻り、前記第2端部に繋がる形状をなすマイグレーションパターンであって、通電時に前記正電極部よりも負電位とされるマイグレーションパターンと、
前記第2主面に積層され、前記マイグレーションパターンを覆う板状の第2セラミック基板と、
を備えるセラミックヒータであって、
前記マイグレーションパターンには、前記第2端部と、前記第1端部から前記先端側に向かって軸線方向に延びる部分とを結ぶバイパスリード部が形成されている
ことを特徴とするセラミックヒータ。 A plate-like first ceramic substrate having a first main surface and a second main surface and extending in the axial direction from the front end toward the base end;
Formed on the first main surface, having a positive electrode portion and a negative electrode portion on the proximal end side, extending from the positive electrode portion to the distal end side, and returning to the proximal end side via the distal end side A heat generation pattern having a shape connected to the negative electrode portion;
Formed on the second main surface, having a first end on the base end side, a second end between the first end and the tip of the first end, and from the first end to the tip side A migration pattern having a shape connected to the second end portion via the distal end side and connected to the second end portion, wherein the migration pattern has a negative potential than the positive electrode portion when energized,
A plate-like second ceramic substrate laminated on the second main surface and covering the migration pattern;
A ceramic heater comprising:
The ceramic heater, wherein the migration pattern includes a bypass lead portion connecting the second end portion and a portion extending in the axial direction from the first end portion toward the tip end side.
前記第2端部と前記バイパスリード部は、いずれも前記第1セラミック基板の中央よりも前記先端側に形成されている
ことを特徴とするセラミックヒータ。 The ceramic heater according to claim 1,
The ceramic heater according to claim 2, wherein both the second end portion and the bypass lead portion are formed on the tip side from the center of the first ceramic substrate.
前記バイパスリード部は、前記第2端部から前記基端側に向かって延びて、前記第1端部から前記先端側に向かって軸線方向に延びる部分に接続されている
ことを特徴とするセラミックヒータ。 The ceramic heater according to claim 1 or 2,
The ceramic wherein the bypass lead portion extends from the second end portion toward the proximal end side and is connected to a portion extending in the axial direction from the first end portion toward the distal end side. heater.
前記発熱パターンの負電極部と前記マイグレーションパターンの第1端部は、電気的に接続されている
ことを特徴とするセラミックヒータ。 The ceramic heater according to any one of claims 1 to 3,
The ceramic heater, wherein the negative electrode portion of the heat generation pattern and the first end portion of the migration pattern are electrically connected.
一対の電極層が形成された固体電解質層を少なくとも備え、前記セラミックヒータに積層されたガス検出素子と、
を備えることを特徴とする積層型ガスセンサ素子。 The ceramic heater according to any one of claims 1 to 4,
A gas detection element comprising at least a solid electrolyte layer formed with a pair of electrode layers, and laminated on the ceramic heater;
A laminated gas sensor element comprising:
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---|---|---|---|
JP2003371676A JP2005135793A (en) | 2003-10-31 | 2003-10-31 | Ceramic heater and lamination type gas sensor element |
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---|---|---|---|---|
JP2010112740A (en) * | 2008-11-04 | 2010-05-20 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Ceramic heater, gas sensor element and gas sensor |
JP2021111495A (en) * | 2020-01-09 | 2021-08-02 | 株式会社クラベ | Heater unit and applied article thereof |
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2003
- 2003-10-31 JP JP2003371676A patent/JP2005135793A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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