JP2708915B2 - ガス検出センサ - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の目的 [産業上の利用分野] 本発明は、被測定ガス中のガス成分及び/又はその濃
度を検出するガス検出センサに関する。
度を検出するガス検出センサに関する。
[従来の技術] 従来、この種のガス検出センサ、例えば酸素センサ
は、通常、第6図に示すように、センサ素子が形成され
たセラミックス基板P1と、金属製(SUS系)のハウジン
グP2とを有し、次のようにしてセラミックス基板P1をハ
ウジングP2内に固定している。
は、通常、第6図に示すように、センサ素子が形成され
たセラミックス基板P1と、金属製(SUS系)のハウジン
グP2とを有し、次のようにしてセラミックス基板P1をハ
ウジングP2内に固定している。
センサ出力を伝達するための白金リード線P3を有する
セラミックス基板P1は、この白金リード線P3と接続され
た銅あるいはステンレスなどの金属リード線P4ととも
に、ハウジングP2内に格納され、セラミックス基板P1,
白金リード線P3及び金属リード線P4の周囲を覆うように
耐熱性ガラス5が充填されている。
セラミックス基板P1は、この白金リード線P3と接続され
た銅あるいはステンレスなどの金属リード線P4ととも
に、ハウジングP2内に格納され、セラミックス基板P1,
白金リード線P3及び金属リード線P4の周囲を覆うように
耐熱性ガラス5が充填されている。
即ち、従来のセンサは、セラミックス基板P2,白金リ
ード線P3及び金属リード線P4の周囲をPbOを主成分とす
る耐熱性のガラスP5で覆って、白金リード線P3及び金属
リード線P4やセラミックス基板P1上の図示しない白金系
ペースト相互の絶縁、延いては正確なセンサ検出結果の
出力に不可欠な1MΩ以上の絶縁特性と気密性とを有する
ガラス層を備え、更にそのガラスP5と接触して金属製の
ハウジングP2が覆うという構成となっている(特開昭60
−211345号公報)。
ード線P3及び金属リード線P4の周囲をPbOを主成分とす
る耐熱性のガラスP5で覆って、白金リード線P3及び金属
リード線P4やセラミックス基板P1上の図示しない白金系
ペースト相互の絶縁、延いては正確なセンサ検出結果の
出力に不可欠な1MΩ以上の絶縁特性と気密性とを有する
ガラス層を備え、更にそのガラスP5と接触して金属製の
ハウジングP2が覆うという構成となっている(特開昭60
−211345号公報)。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記従来のガス検出センサでは下記の
ような問題があり未だ十分ではなかった。
ような問題があり未だ十分ではなかった。
即ち、この様な技術では、センサが高温で熱サイクル
を受けると、ハウジングP2に直に接しているガラスP5の
熱膨張係数がステンレス製のハウジングP2より約5×10
-6/℃程度小さいために、ガラスP5に大きな熱応力がか
かり、このガラスP5にクラックが発生する。このため、
排ガスの漏洩(リーク)が生じて、酸素センサの検出精
度が低下する。
を受けると、ハウジングP2に直に接しているガラスP5の
熱膨張係数がステンレス製のハウジングP2より約5×10
-6/℃程度小さいために、ガラスP5に大きな熱応力がか
かり、このガラスP5にクラックが発生する。このため、
排ガスの漏洩(リーク)が生じて、酸素センサの検出精
度が低下する。
又、上記したガラスP5は、PbOを約50重量%以上含有
しその融点が500℃からせいぜい650℃の非結晶質のガラ
スであるために、内燃機関の排気系における設置位置
が、燃焼室から離れた比較的排ガス温度の低い位置(上
記ガラスP5の温度が約400℃前後となる位置)に制限さ
れる。
しその融点が500℃からせいぜい650℃の非結晶質のガラ
スであるために、内燃機関の排気系における設置位置
が、燃焼室から離れた比較的排ガス温度の低い位置(上
記ガラスP5の温度が約400℃前後となる位置)に制限さ
れる。
従って、酸素センサを燃焼室の近傍に配置して燃焼直
後の排ガス中の酸素濃度を検出し、その検出結果を用い
て混合気の理論空燃比制御の精度を向上させようとして
も、このような位置に酸素センサを配置することによ
り、ハウジングP2内における上記ガラスP5の温度が約50
0℃以上の高温に達することになるため、ガラスの軟化
を招き、その絶縁抵抗が1MΩを大きく下回る。この結
果、ガラスP5に絶縁被覆された白金リード線P3及び金属
リード線P4やペースト相互の間に電流リークが発生し、
排ガス中の正確の酸素濃度等を得ることができず、上記
した空燃比制御の精度向上を図ることができないでい
る。
後の排ガス中の酸素濃度を検出し、その検出結果を用い
て混合気の理論空燃比制御の精度を向上させようとして
も、このような位置に酸素センサを配置することによ
り、ハウジングP2内における上記ガラスP5の温度が約50
0℃以上の高温に達することになるため、ガラスの軟化
を招き、その絶縁抵抗が1MΩを大きく下回る。この結
果、ガラスP5に絶縁被覆された白金リード線P3及び金属
リード線P4やペースト相互の間に電流リークが発生し、
排ガス中の正確の酸素濃度等を得ることができず、上記
した空燃比制御の精度向上を図ることができないでい
る。
本発明は、上記課題を解決するためになされ、高温環
境下の使用に耐えうるガス検出センサを提供することを
目的とする。
境下の使用に耐えうるガス検出センサを提供することを
目的とする。
発明の構成 [課題を解決するための手段] かかる目的を達成するために、本発明の採用した手段
は、 周囲のガス成分及び/又はそのガス濃度に応じて電気
的特性が変化するセンサ素子を有する基板と、 該センサ素子を被測定ガス中に配置可能に、該基板を
格納するハウジングとを有し、 該ハウジングにおける前記基板を、セラミックス材層
にて気密に固定したガス検出センサであって、 前記セラミックス材層は、 ZnO,B2O3,SiO2,MgOからなるガラス組成と、750℃〜90
0℃の結晶化温度と、前記ハウジングの熱膨張係数より
小さくその差が2〜3×10-6/℃以下の熱膨張係数とを
備えた結晶化ガラス層であること をその要旨とする。
は、 周囲のガス成分及び/又はそのガス濃度に応じて電気
的特性が変化するセンサ素子を有する基板と、 該センサ素子を被測定ガス中に配置可能に、該基板を
格納するハウジングとを有し、 該ハウジングにおける前記基板を、セラミックス材層
にて気密に固定したガス検出センサであって、 前記セラミックス材層は、 ZnO,B2O3,SiO2,MgOからなるガラス組成と、750℃〜90
0℃の結晶化温度と、前記ハウジングの熱膨張係数より
小さくその差が2〜3×10-6/℃以下の熱膨張係数とを
備えた結晶化ガラス層であること をその要旨とする。
ここで、上記結晶化ガラス層におけるガラス組成にお
けるZnO,B2O3,SiO2,MgO等の重量比はハウジング自身の
熱膨張係数にあわせて適宜決定すればよい。
けるZnO,B2O3,SiO2,MgO等の重量比はハウジング自身の
熱膨張係数にあわせて適宜決定すればよい。
又、上記結晶化温度で焼結した場合その熱膨張係数を
4.7×10-6〜5.3×10-6/℃と小さな値にすることが好ま
しい。この場合、ハウジングをアルミナ質から形成すれ
ば、上記結晶化ガラスの膨張係数をアルミナ質のハウジ
ングの熱膨張係数より2〜3×10-6/℃以下の範囲で小
さくすることができる。又、アルミナ質のハウジングで
あれば、耐熱性に優れるとともに結晶化ガラスに対する
なじみがよく、好適である。
4.7×10-6〜5.3×10-6/℃と小さな値にすることが好ま
しい。この場合、ハウジングをアルミナ質から形成すれ
ば、上記結晶化ガラスの膨張係数をアルミナ質のハウジ
ングの熱膨張係数より2〜3×10-6/℃以下の範囲で小
さくすることができる。又、アルミナ質のハウジングで
あれば、耐熱性に優れるとともに結晶化ガラスに対する
なじみがよく、好適である。
更に、結晶化ガラス層にて基板を気密に固定する範囲
を、基板だけでなくセンサ素子の出力を伝達するための
リード線,電極線の周囲をも覆う程度とすると、クラッ
クが一層生じ難く好適である。
を、基板だけでなくセンサ素子の出力を伝達するための
リード線,電極線の周囲をも覆う程度とすると、クラッ
クが一層生じ難く好適である。
又、センサ素子としては、従来使用されている種々の
ものでよく、例えば、酸素ガス検出センサとするなら
ば、SnO2,TiO2等の遷移金属酸化物を用いたり、ZrO2系
等の酸素イオン伝導性固体電解質体を用いればよい。こ
の際、出力特性を向上させるためにヒータを併用するこ
とも何等差し支えない。
ものでよく、例えば、酸素ガス検出センサとするなら
ば、SnO2,TiO2等の遷移金属酸化物を用いたり、ZrO2系
等の酸素イオン伝導性固体電解質体を用いればよい。こ
の際、出力特性を向上させるためにヒータを併用するこ
とも何等差し支えない。
[作用] 上記構成を有する本発明のガス検出センサは、ハウジ
ング内にセンサ素子を有する基板を格納し、この基板を
結晶化ガラス層にて気密に固定している。しかも、結晶
化ガラス層をなす結晶化ガラスは、ZnO,B2O3,SiO2,MgO
からなるガラス組成と、750℃〜900℃の結晶化温度と、
ハウジングの熱膨張係数より小さくその差が2〜3×10
-6/℃以下の熱膨張係数とを備えている。
ング内にセンサ素子を有する基板を格納し、この基板を
結晶化ガラス層にて気密に固定している。しかも、結晶
化ガラス層をなす結晶化ガラスは、ZnO,B2O3,SiO2,MgO
からなるガラス組成と、750℃〜900℃の結晶化温度と、
ハウジングの熱膨張係数より小さくその差が2〜3×10
-6/℃以下の熱膨張係数とを備えている。
従って、センサが高温の熱サイクルを受けた場合で
も、ハウジングより僅かに小さい熱膨張係数に基づい
て、結晶化ガラス層とハウジングとの伸縮を略等しくし
て結晶化ガラス層にかかる熱応力を緩和し、結晶化ガラ
ス層にクラックが生じることを防止する。
も、ハウジングより僅かに小さい熱膨張係数に基づい
て、結晶化ガラス層とハウジングとの伸縮を略等しくし
て結晶化ガラス層にかかる熱応力を緩和し、結晶化ガラ
ス層にクラックが生じることを防止する。
又、結晶化ガラス層を上記ガラス組成で高温で結晶化
させて形成するるので、高温環境下における絶縁抵抗を
大きな値のまま維持する。
させて形成するるので、高温環境下における絶縁抵抗を
大きな値のまま維持する。
この結果、結晶化ガラス層の温度が約500℃を越える
位置にガス検出センサを設置しても、基板を気密に固定
する結晶化ガラス層におけるクラックの発生及び絶縁性
の低下を回避し、ガス検出センサ出力を被測定ガス中の
ガス成分及び/又はそのガス濃度に応じて正確に得るこ
とができる。
位置にガス検出センサを設置しても、基板を気密に固定
する結晶化ガラス層におけるクラックの発生及び絶縁性
の低下を回避し、ガス検出センサ出力を被測定ガス中の
ガス成分及び/又はそのガス濃度に応じて正確に得るこ
とができる。
[実施例] 次に、本発明に係るガス検出センサを内燃機関の排ガ
ス中の空燃比を検出する空燃比センサに適用した実施例
について、図面に基づき説明する。第1図は実施例の空
燃比センサの概要断面図である。尚、以下の説明に当た
っては、空燃比センサにおける空燃比検出素子,電極,
リード線等の構成は、周知のものであるとともに本発明
の要旨と直接関係無いので、その説明を省略する。
ス中の空燃比を検出する空燃比センサに適用した実施例
について、図面に基づき説明する。第1図は実施例の空
燃比センサの概要断面図である。尚、以下の説明に当た
っては、空燃比センサにおける空燃比検出素子,電極,
リード線等の構成は、周知のものであるとともに本発明
の要旨と直接関係無いので、その説明を省略する。
図示するように、空燃比センサ1は、ジルコニアーイ
ットリア系の空燃比検出素子板2、この検出素子板2に
アルミナ質のセメント3で接着・固定されたアルミナ質
のヒータ4、図示しない内燃機関に取り付けるための主
体金具6、主体金具6の下端に固定されたプロテクタ8
等を備え、次のようにして製造される。
ットリア系の空燃比検出素子板2、この検出素子板2に
アルミナ質のセメント3で接着・固定されたアルミナ質
のヒータ4、図示しない内燃機関に取り付けるための主
体金具6、主体金具6の下端に固定されたプロテクタ8
等を備え、次のようにして製造される。
先ず、筒状に成形したアルミナを1600℃で焼成して、
上記検出素子板2を格納する内筒14を焼結する。こうし
て焼結したアルミナ質の内筒14は、6〜8×10-6/℃の
熱膨張係数を有する。
上記検出素子板2を格納する内筒14を焼結する。こうし
て焼結したアルミナ質の内筒14は、6〜8×10-6/℃の
熱膨張係数を有する。
次に、セメント3で接着した空燃比検出素子板2とヒ
ータ4とをアルミナ質の固定リング18に差込み、各々の
リード線20,22をスポット溶接にて対応する電極線20a,2
2aに接続する。そして、固定リング18とともに、内筒14
内に挿入する。そして、内筒14内の固定リング18の上に
滑石及び/又はアルミナとガラスからなる混合粉末を充
填した層25を形成する。尚、この層25を省略してもよ
い。
ータ4とをアルミナ質の固定リング18に差込み、各々の
リード線20,22をスポット溶接にて対応する電極線20a,2
2aに接続する。そして、固定リング18とともに、内筒14
内に挿入する。そして、内筒14内の固定リング18の上に
滑石及び/又はアルミナとガラスからなる混合粉末を充
填した層25を形成する。尚、この層25を省略してもよ
い。
次いで、ZnO:60重量%,B2O3:25重量%,SiO2:10重量
%,MgO:5重量%の重量比で各組成物を調合し、約150μ
mの平均粒径に粉砕して得られたガラス組成粉末を、固
定リング18上面から各電極線20a,22a末端が埋没するま
で、内筒14内に充填し、約800℃×1時間焼成して、結
晶化ガラス層24を焼成する。この結晶化ガラス層24は、
内筒14の熱膨張係数(6〜8×10-6/℃)より小さい5
×10-6/℃の熱膨張係数を有する。尚、各成分の組成
は、種々調整可能であり、熱膨張係数を4.7×10-6〜5.3
×10-6/℃程度とするのであれば、例えばZnOを55〜65重
量%,B2O3を20〜30重量%,SiO2を5〜15重量%,MgOを2
〜8重量%とすればよい。もとより、この組成に限るも
のではなく、結晶化ガラス層24と内筒14の熱膨張係数の
差が、2〜3×10-6/℃以下の範囲となるような各成分
の調整は本発明に内包される。
%,MgO:5重量%の重量比で各組成物を調合し、約150μ
mの平均粒径に粉砕して得られたガラス組成粉末を、固
定リング18上面から各電極線20a,22a末端が埋没するま
で、内筒14内に充填し、約800℃×1時間焼成して、結
晶化ガラス層24を焼成する。この結晶化ガラス層24は、
内筒14の熱膨張係数(6〜8×10-6/℃)より小さい5
×10-6/℃の熱膨張係数を有する。尚、各成分の組成
は、種々調整可能であり、熱膨張係数を4.7×10-6〜5.3
×10-6/℃程度とするのであれば、例えばZnOを55〜65重
量%,B2O3を20〜30重量%,SiO2を5〜15重量%,MgOを2
〜8重量%とすればよい。もとより、この組成に限るも
のではなく、結晶化ガラス層24と内筒14の熱膨張係数の
差が、2〜3×10-6/℃以下の範囲となるような各成分
の調整は本発明に内包される。
次に、主体金具6内に、充填粉末(滑石に水ガラスを
数%加えた粉末)10,ステンレス性のリングスペーサ12
を介して、空燃比検出素子板2の格納済みの内筒14を気
密に組付ける。この際、主体金具6と内筒14のテーパ部
には、気密性を維持するために板パッキン23が配置され
る。また、主体金具6上端には、外筒16も同時に組付け
る。
数%加えた粉末)10,ステンレス性のリングスペーサ12
を介して、空燃比検出素子板2の格納済みの内筒14を気
密に組付ける。この際、主体金具6と内筒14のテーパ部
には、気密性を維持するために板パッキン23が配置され
る。また、主体金具6上端には、外筒16も同時に組付け
る。
こうして、排ガス中の空燃比を検出する空燃比検出素
子板2を内筒14内に、結晶化ガラス層24にて気密に固定
した空燃比センサ1ができあがる。尚、外筒16の上端開
口部には、図示しないゴム製のキャップ及び金属製保護
キャップが嵌合される。
子板2を内筒14内に、結晶化ガラス層24にて気密に固定
した空燃比センサ1ができあがる。尚、外筒16の上端開
口部には、図示しないゴム製のキャップ及び金属製保護
キャップが嵌合される。
次に、上記空燃比センサ1の高温環境下における絶縁
特性と気密特性について、説明する。
特性と気密特性について、説明する。
比較品としては、空燃比センサ1における結晶化ガラ
ス層24に替えてPbOを主成分とする耐熱性の非結晶質ガ
ラスを、また空燃比センサ1におけるアルミナ質の内筒
14に替えて11×10-6/℃の熱膨張係数のステンレス製の
内筒を使用し、上記非結晶質ガラスにて空燃比検出素子
板2を気密に固定した以下のセンサA,Bを用いた。
ス層24に替えてPbOを主成分とする耐熱性の非結晶質ガ
ラスを、また空燃比センサ1におけるアルミナ質の内筒
14に替えて11×10-6/℃の熱膨張係数のステンレス製の
内筒を使用し、上記非結晶質ガラスにて空燃比検出素子
板2を気密に固定した以下のセンサA,Bを用いた。
センサAは、PbOを70〜80重量%含有し、8.5×10-6/
℃の熱膨張係数と低融点(約500℃)の特性を有するガ
ラス層を備える。
℃の熱膨張係数と低融点(約500℃)の特性を有するガ
ラス層を備える。
センサBは、PbOを約60重量%含有し、7×10-6/℃の
熱膨張係数と中融点(約650℃)の特性を有するガラス
層を備える。
熱膨張係数と中融点(約650℃)の特性を有するガラス
層を備える。
(実験1:絶縁特性の測定) 上記各センサを、第2図に示すように、ファン31,ヒ
ータ32を有する電気炉33の恒温室34内に入れ、各センサ
のガラス部温度と、各センサの電極線20a,22a間にDC50V
の電圧を印加して得られる抵抗値との関係を測定した。
その結果を第3図に示す。尚、各センサのガラス部温度
は、図示しない熱電対で測定した恒温室34内温度から換
算した。
ータ32を有する電気炉33の恒温室34内に入れ、各センサ
のガラス部温度と、各センサの電極線20a,22a間にDC50V
の電圧を印加して得られる抵抗値との関係を測定した。
その結果を第3図に示す。尚、各センサのガラス部温度
は、図示しない熱電対で測定した恒温室34内温度から換
算した。
第3図に示すように、センサAでは、その抵抗値は、
ガラス部温度が330℃以上となると、正確なセンサ検出
結果を出力するためや金属リード線等の相互の絶縁に不
可欠な絶縁抵抗値である1MΩを下回ってしまう。また、
センサBでは、絶縁抵抗値は、ガラス部温度が450℃以
上となると、1MΩを下回ってしまう。これに対して、実
施例のセンサでは、その抵抗値を、ガラス部温度が550
℃となるまで、1MΩ以上の抵抗値のまま維持することが
できる。
ガラス部温度が330℃以上となると、正確なセンサ検出
結果を出力するためや金属リード線等の相互の絶縁に不
可欠な絶縁抵抗値である1MΩを下回ってしまう。また、
センサBでは、絶縁抵抗値は、ガラス部温度が450℃以
上となると、1MΩを下回ってしまう。これに対して、実
施例のセンサでは、その抵抗値を、ガラス部温度が550
℃となるまで、1MΩ以上の抵抗値のまま維持することが
できる。
つまり、実施例の空燃比センサ1によれば、550℃ま
での高温環境下で、好適な絶縁特性を維持したまま使用
することができる。
での高温環境下で、好適な絶縁特性を維持したまま使用
することができる。
(実験2:気密特性の測定) 各センサを第2図に示す電気炉33の恒温室34に入れて
高温環境下に置き、その後、第4図に示すように、15kg
/cm2の圧力を維持した圧力室41に主体金具6を介して取
り付け、センサ上端と水銀又は水を用いたU字管圧力計
42の一端とを配管43で連結した。この状態で、常温大気
圧における水銀柱又は水柱の推移を測定し、その結果
を、高温室内温度(450,500,600,650,700℃)と当該温
度の炉内でのセンサの処理時間との関係を示す第5図の
グラフに記入した。第5図のグラフ中に、各センサを識
別する記号の肩に符号*が付してあるものは、空気が圧
力室41からセンサを経てU字管圧力計42に流入し、1cc/
minの圧力差(センサからのエアリーク)が観察された
ことを示す。
高温環境下に置き、その後、第4図に示すように、15kg
/cm2の圧力を維持した圧力室41に主体金具6を介して取
り付け、センサ上端と水銀又は水を用いたU字管圧力計
42の一端とを配管43で連結した。この状態で、常温大気
圧における水銀柱又は水柱の推移を測定し、その結果
を、高温室内温度(450,500,600,650,700℃)と当該温
度の炉内でのセンサの処理時間との関係を示す第5図の
グラフに記入した。第5図のグラフ中に、各センサを識
別する記号の肩に符号*が付してあるものは、空気が圧
力室41からセンサを経てU字管圧力計42に流入し、1cc/
minの圧力差(センサからのエアリーク)が観察された
ことを示す。
第5図に示すように、センサA,Bとも、450℃の高温環
境下に200時間置かれても、センサからのエアリークは
観察されず、500℃の高温環境下に僅かな時間(0.5〜5
時間)置かれただけで、センサからのエアリークの発生
が観察されている。これに対して、実施例のセンサで
は、比較品のセンサより高温の600℃の高温環境下に500
時間置かれた場合や、650℃の高温環境下に50時間置か
れた場合でも、センサからのエアリークは観察されず、
700℃の高温環境下に0.5〜10時間置かれた場合に、初め
てセンサからのエアリークの発生が観察されている。
境下に200時間置かれても、センサからのエアリークは
観察されず、500℃の高温環境下に僅かな時間(0.5〜5
時間)置かれただけで、センサからのエアリークの発生
が観察されている。これに対して、実施例のセンサで
は、比較品のセンサより高温の600℃の高温環境下に500
時間置かれた場合や、650℃の高温環境下に50時間置か
れた場合でも、センサからのエアリークは観察されず、
700℃の高温環境下に0.5〜10時間置かれた場合に、初め
てセンサからのエアリークの発生が観察されている。
つまり、実施例の空燃比センサ1によれば、600℃ま
での高温環境下で長期間にわたり使用されても、結晶化
ガラス層24にクラックは発生せず、気密特性を好適なま
ま維持することができる。
での高温環境下で長期間にわたり使用されても、結晶化
ガラス層24にクラックは発生せず、気密特性を好適なま
ま維持することができる。
これらの実験結果から、本実施例の空燃比センサ1に
よれば、従来のセンサの設置位置より排ガス温度が高い
位置にセンサの設置が可能となるので、焼焼直後の排ガ
ス中の空燃比を検出した結果を混合気の理論空燃比制御
のパラメータとして使用できる。このため、空燃比制御
の精度を一層向上させることができる。
よれば、従来のセンサの設置位置より排ガス温度が高い
位置にセンサの設置が可能となるので、焼焼直後の排ガ
ス中の空燃比を検出した結果を混合気の理論空燃比制御
のパラメータとして使用できる。このため、空燃比制御
の精度を一層向上させることができる。
しかも、ガラス部温度が500℃〜600℃と高温になる位
置に設置しても、空燃比検出素子板2を内筒14内に固定
する結晶化ガラス層24は高い絶縁性と気密性とを共に維
持しているので、空燃比の測定結果の信頼性の向上をも
たらすことができる。
置に設置しても、空燃比検出素子板2を内筒14内に固定
する結晶化ガラス層24は高い絶縁性と気密性とを共に維
持しているので、空燃比の測定結果の信頼性の向上をも
たらすことができる。
更に、本実施例では、結晶化ガラス層24を各リード線
20,22のスポット溶接部のみならず各電極線の末端周辺
にまで生成したので、スポット溶接部の剥離回避やリー
ド線,電極線に強固に固定することができる。
20,22のスポット溶接部のみならず各電極線の末端周辺
にまで生成したので、スポット溶接部の剥離回避やリー
ド線,電極線に強固に固定することができる。
以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこ
うした実施例に何等限定されるものではなく、その要旨
を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得る
ことは勿論である。
うした実施例に何等限定されるものではなく、その要旨
を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得る
ことは勿論である。
例えば、SnO2,TiO2等の遷移金属酸化物を検出素子に
用いた酸素センサに適用できることは勿論である。又、
空燃比検出素子板2を気密に固定する際に、上記した結
晶化ガラス層と滑石等からなる充填粉末層とを共に形成
するよう構成することもできる。
用いた酸素センサに適用できることは勿論である。又、
空燃比検出素子板2を気密に固定する際に、上記した結
晶化ガラス層と滑石等からなる充填粉末層とを共に形成
するよう構成することもできる。
発明の効果 以上実施例を含めて詳述したように、本発明のガス検
出センサによれば、センサ素子を有する基板のハウジン
グへの固定を、ZnO,B2O3,SiO2,MgOからなるガラス組成
と、750℃〜900℃の結晶化温度と、前記ハウンジグの熱
膨張係数より小さくその差が2〜3×10-6/℃以下の熱
膨張係数とを備えた結晶化ガラス層により気密に行うの
で、この結晶化ガラス層の特性に基づいて、結晶化ガラ
ス層におけるクラックの発生及び絶縁抵抗値の1MΩ以下
への低下を回避して、高温環境下であっても高い気密性
と好適な絶縁特性を維持することができる。
出センサによれば、センサ素子を有する基板のハウジン
グへの固定を、ZnO,B2O3,SiO2,MgOからなるガラス組成
と、750℃〜900℃の結晶化温度と、前記ハウンジグの熱
膨張係数より小さくその差が2〜3×10-6/℃以下の熱
膨張係数とを備えた結晶化ガラス層により気密に行うの
で、この結晶化ガラス層の特性に基づいて、結晶化ガラ
ス層におけるクラックの発生及び絶縁抵抗値の1MΩ以下
への低下を回避して、高温環境下であっても高い気密性
と好適な絶縁特性を維持することができる。
この結果、ガス検出センサの高温環境位置への設置を
可能とし、従来得ることのできなかった高温被測定ガス
中のガス成分及び/又はそのガス濃度を得ることができ
る。また、高温環境下のセンサ出力の信頼性を向上させ
ることもできる。
可能とし、従来得ることのできなかった高温被測定ガス
中のガス成分及び/又はそのガス濃度を得ることができ
る。また、高温環境下のセンサ出力の信頼性を向上させ
ることもできる。
第1図は実施例の空燃比センサの概略断面図、第2図は
センサの絶縁特性を測定する方法を説明するための説明
図、第3図は高温環境下における温度とセンサの電極線
間に所定の電圧を印加した場合に得られる抵抗値との関
係のグラフ、第4図はセンサの気密特性を測定する方法
を説明するための説明図、第5図はセンサからのエアリ
ークの有無を高温環境下におけるセンサの加熱処理時間
と温度との関係において測定したグラフ、第6図は従来
の酸素センサを一部破断して示す説明図である。 1……空燃比センサ、2……空燃比検出素子板 4……ヒータ、6……主体金具 14……内筒、23……板パッキン 24……結晶化ガラス層
センサの絶縁特性を測定する方法を説明するための説明
図、第3図は高温環境下における温度とセンサの電極線
間に所定の電圧を印加した場合に得られる抵抗値との関
係のグラフ、第4図はセンサの気密特性を測定する方法
を説明するための説明図、第5図はセンサからのエアリ
ークの有無を高温環境下におけるセンサの加熱処理時間
と温度との関係において測定したグラフ、第6図は従来
の酸素センサを一部破断して示す説明図である。 1……空燃比センサ、2……空燃比検出素子板 4……ヒータ、6……主体金具 14……内筒、23……板パッキン 24……結晶化ガラス層
Claims (1)
- 【請求項1】周囲のガス成分及び/又はそのガス濃度に
応じて電気的特性が変化するセンサ素子を有する基板
と、 該センサ素子を被測定ガス中に配置可能に、該基板を格
納するハウジングとを有し、 該ハウジングにおける前記基板を、セラミックス材層に
て気密に固定したガス検出センサであって、 前記セラミックス材層は、 ZnO,B2O3,SiO2,MgOからなるガラス組成と、750℃〜900
℃の結晶化温度と、前記ハウジングの熱膨張係数より小
さくその差が2〜3×10-6/℃以下の熱膨張係数とを備
えた結晶化ガラス層であること を特徴とするガス検出センサ。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1306251A JP2708915B2 (ja) | 1989-11-25 | 1989-11-25 | ガス検出センサ |
US07/598,018 US5228975A (en) | 1989-11-25 | 1990-10-11 | Gas sensor having hermetic and electrically insulating seal in housing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1306251A JP2708915B2 (ja) | 1989-11-25 | 1989-11-25 | ガス検出センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03167461A JPH03167461A (ja) | 1991-07-19 |
JP2708915B2 true JP2708915B2 (ja) | 1998-02-04 |
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ID=17954822
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1306251A Expired - Fee Related JP2708915B2 (ja) | 1989-11-25 | 1989-11-25 | ガス検出センサ |
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---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1989
- 1989-11-25 JP JP1306251A patent/JP2708915B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1990
- 1990-10-11 US US07/598,018 patent/US5228975A/en not_active Expired - Lifetime
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