JP2974847B2 - サーミスタセンサ - Google Patents
サーミスタセンサInfo
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- JP2974847B2 JP2974847B2 JP4091835A JP9183592A JP2974847B2 JP 2974847 B2 JP2974847 B2 JP 2974847B2 JP 4091835 A JP4091835 A JP 4091835A JP 9183592 A JP9183592 A JP 9183592A JP 2974847 B2 JP2974847 B2 JP 2974847B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温酸化雰囲気下にて
使用されるサーミスタセンサに関する。本発明のサーミ
スタセンサは、温度センサ、酸素センサ等に利用され
る。
使用されるサーミスタセンサに関する。本発明のサーミ
スタセンサは、温度センサ、酸素センサ等に利用され
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の温度センサにおいて、耐熱金属チ
ューブ内にサーミスタを保持、組付する構造として、金
属チューブを酸化処理し、絶縁性粉末を充填するか、又
は絶縁パイプ内に収納する等の組付構造をとり、高温下
における金属チューブの酸化が原因となるチューブ内の
酸素欠乏による影響を緩和する手段がとられていた。
ューブ内にサーミスタを保持、組付する構造として、金
属チューブを酸化処理し、絶縁性粉末を充填するか、又
は絶縁パイプ内に収納する等の組付構造をとり、高温下
における金属チューブの酸化が原因となるチューブ内の
酸素欠乏による影響を緩和する手段がとられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】こうした酸素欠乏によ
る影響は、サーミスタ材料の低酸素分圧下での酸化数の
変化（即ち、還元）を生じる。しかも、一旦この金属チ
ューブの表面に酸化皮膜が形成されても、高温下に曝さ
れる度にその皮膜の更に内側の金属組織の酸化が引き続
き進行する為、高温下では常に金属チューブ内の酸欠状
態が引き起こされることになる。従って、サーミスタ材
料は変質し、その変質の影響として肝心の抵抗値が変化
してしまうという問題が避けられなかった。
る影響は、サーミスタ材料の低酸素分圧下での酸化数の
変化（即ち、還元）を生じる。しかも、一旦この金属チ
ューブの表面に酸化皮膜が形成されても、高温下に曝さ
れる度にその皮膜の更に内側の金属組織の酸化が引き続
き進行する為、高温下では常に金属チューブ内の酸欠状
態が引き起こされることになる。従って、サーミスタ材
料は変質し、その変質の影響として肝心の抵抗値が変化
してしまうという問題が避けられなかった。
【０００４】本発明は、上記欠点を克服するものであ
り、高温時の金属チューブ内の酸化による酸欠状態を緩
和させ、サーミスタの抵抗変化を軽減できるサーミスタ
センサを提供することを目的とする。
り、高温時の金属チューブ内の酸化による酸欠状態を緩
和させ、サーミスタの抵抗変化を軽減できるサーミスタ
センサを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、耐久性に
優れたサーミスタセンサについて鋭意検討を重ねた結
果、所定の酸素放出セラミック体を配置することによ
り、酸欠状態を緩和させ、サーミスタの抵抗変化を軽減
できることを見出して、本発明を完成するに至ったので
ある。即ち、本発明は、金属チューブ内にサーミスタを
備えるサーミスタセンサにおいて、１０００℃にて酸素
欠乏雰囲気に酸素を放出することができる金属酸化物焼
結体からなる酸素放出セラミック体を上記サーミスタか
ら離間して配置することを特徴とする。
優れたサーミスタセンサについて鋭意検討を重ねた結
果、所定の酸素放出セラミック体を配置することによ
り、酸欠状態を緩和させ、サーミスタの抵抗変化を軽減
できることを見出して、本発明を完成するに至ったので
ある。即ち、本発明は、金属チューブ内にサーミスタを
備えるサーミスタセンサにおいて、１０００℃にて酸素
欠乏雰囲気に酸素を放出することができる金属酸化物焼
結体からなる酸素放出セラミック体を上記サーミスタか
ら離間して配置することを特徴とする。
【０００６】上記「金属酸化物」は、Ｆｅ2Ｏ3、Ｃｕ2
Ｏ、ＮｉＯ及びＣｏＯのうちの少なくとも一つとするこ
とができる。即ち、それらを単独で用いてもよいし、そ
の２種以上を混合してもよい。また、この酸化物を成形
し焼結してなる「焼結体」を用いるのは、上記金属酸化
物を単に粉末状として使用する場合にはこの金属酸化物
がサーミスタの線と線との間のショート又は抵抗低下の
原因となるが、これを成形して焼結した焼結体を用いれ
ば、粉末の場合とは異なり上記の欠点が生じないからで
ある。さらに、本発明においてはこの酸素放出セラミッ
ク体を上記サーミスタから「離間して」配置する。すな
わち、金属酸化物とサーミスタとが直接接触することは
ないので、サーミスタの線と線との間のショート又は抵
抗低下を確実に防止することができる。上記「酸素放出
セラミック体」の形状、大きさ、配置方法、配置場所等
は、本発明の範囲内で種々選択できる。例えば、その形
状及び配置方法等としては、図１に示すようにサーミス
タの先端側に板状の酸素放出セラミック体（板状体）又
は蓋状の酸素放出セラミック体（蓋状体）を配置しても
よいし、図３に示すように底付筒状の酸素放出セラミッ
ク体（底付筒状体）２ａをサーミスタ１の全体を取り囲
むように配置してもよい。また図４に示すような円板状
の酸素放出セラミック体２ｂとし、これを円板状のサー
ミスタ１ｂの片側面側又は両側面側に耐熱無機質系接着
剤２１ｂを用いて貼付する構造とすることもできる。な
お、図４に示す構造では、耐熱無機質系接着剤２１ｂに
よりサーミスタ１ｂと酸素放出セラミック体２ｂとが隔
てられている。
Ｏ、ＮｉＯ及びＣｏＯのうちの少なくとも一つとするこ
とができる。即ち、それらを単独で用いてもよいし、そ
の２種以上を混合してもよい。また、この酸化物を成形
し焼結してなる「焼結体」を用いるのは、上記金属酸化
物を単に粉末状として使用する場合にはこの金属酸化物
がサーミスタの線と線との間のショート又は抵抗低下の
原因となるが、これを成形して焼結した焼結体を用いれ
ば、粉末の場合とは異なり上記の欠点が生じないからで
ある。さらに、本発明においてはこの酸素放出セラミッ
ク体を上記サーミスタから「離間して」配置する。すな
わち、金属酸化物とサーミスタとが直接接触することは
ないので、サーミスタの線と線との間のショート又は抵
抗低下を確実に防止することができる。上記「酸素放出
セラミック体」の形状、大きさ、配置方法、配置場所等
は、本発明の範囲内で種々選択できる。例えば、その形
状及び配置方法等としては、図１に示すようにサーミス
タの先端側に板状の酸素放出セラミック体（板状体）又
は蓋状の酸素放出セラミック体（蓋状体）を配置しても
よいし、図３に示すように底付筒状の酸素放出セラミッ
ク体（底付筒状体）２ａをサーミスタ１の全体を取り囲
むように配置してもよい。また図４に示すような円板状
の酸素放出セラミック体２ｂとし、これを円板状のサー
ミスタ１ｂの片側面側又は両側面側に耐熱無機質系接着
剤２１ｂを用いて貼付する構造とすることもできる。な
お、図４に示す構造では、耐熱無機質系接着剤２１ｂに
よりサーミスタ１ｂと酸素放出セラミック体２ｂとが隔
てられている。
【０００７】
【作用】温度センサ等が１０００℃近辺又はそれ以上の
高温下において使用されると、たとえ金属チューブ表面
に酸化皮膜が形成されても、その皮膜の更に内側の金属
組織の酸化進行が生ずる為、高温下では常に酸欠を引き
起こすこととなる。本発明のサーミスタセンサにおいて
は、金属チューブ内に所定の金属酸化物焼結体からなる
酸素放出セラミック体を、サーミスタからは離間して配
置する。この酸素放出セラミック体は、上記のような高
温下における酸素欠乏雰囲気に、所定の酸素分圧に基づ
いて酸素を一部放出する。例えば、Ｆｅ2Ｏ3では１００
０℃にて１０-5ａｔｍ、Ｃｕ2Ｏでは１０-7ａｔｍ、Ｎ
ｉＯでは１０-10ａｔｍ程度の酸素分圧が平衡定数から
得られる。これにより、金属チューブ内の酸欠状態を緩
和させることができるので、サーミスタの抵抗変化を軽
減できる。
高温下において使用されると、たとえ金属チューブ表面
に酸化皮膜が形成されても、その皮膜の更に内側の金属
組織の酸化進行が生ずる為、高温下では常に酸欠を引き
起こすこととなる。本発明のサーミスタセンサにおいて
は、金属チューブ内に所定の金属酸化物焼結体からなる
酸素放出セラミック体を、サーミスタからは離間して配
置する。この酸素放出セラミック体は、上記のような高
温下における酸素欠乏雰囲気に、所定の酸素分圧に基づ
いて酸素を一部放出する。例えば、Ｆｅ2Ｏ3では１００
０℃にて１０-5ａｔｍ、Ｃｕ2Ｏでは１０-7ａｔｍ、Ｎ
ｉＯでは１０-10ａｔｍ程度の酸素分圧が平衡定数から
得られる。これにより、金属チューブ内の酸欠状態を緩
和させることができるので、サーミスタの抵抗変化を軽
減できる。
【０００８】特に、サーミスタの材料として、上記酸素
放出セラミック体を構成する金属酸化物よりも低い酸素
分圧を有する金属酸化物、例えばＦｅＯ、ＳｎＯ2、Ｆ
ｅ3Ｏ4、ＭｎＯ、Ｖ2Ｏ5、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ａｌ
2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯを用いることにより、酸欠雰囲気
時に上記酸素放出セラミック体（酸化物焼結体）の方が
サーミスタよりも優先的に酸素を放出することとなるの
で、生じる酸欠状態を緩和してサーミスタ材料の変質を
抑制することができる。
放出セラミック体を構成する金属酸化物よりも低い酸素
分圧を有する金属酸化物、例えばＦｅＯ、ＳｎＯ2、Ｆ
ｅ3Ｏ4、ＭｎＯ、Ｖ2Ｏ5、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ａｌ
2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯを用いることにより、酸欠雰囲気
時に上記酸素放出セラミック体（酸化物焼結体）の方が
サーミスタよりも優先的に酸素を放出することとなるの
で、生じる酸欠状態を緩和してサーミスタ材料の変質を
抑制することができる。
【０００９】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。本発明のサーミスタセンサは、図１（要部拡大断面
図）及び図２（全体図）に示すように、サーミスタ１の
先端側近傍に、このサーミスタ１から離間して酸素放出
セラミック体２を配置する。このサーミスタ１は球状で
あり、その材質はＦｅＯ、Ｆｅ3Ｏ4、ＴｉＯ2又はＡｌ2
Ｏ3からなる焼結体である。一方、酸素放出セラミック
体２は円板状（直径；４ｍｍφ、厚さ；２ｍｍ）又は蓋
状（窪みの深さ；約４〜６ｍｍ）であり、Ｆｅ2Ｏ3、Ｃ
ｕ2Ｏ又はＮｉＯの各粉末を成形し、次いで焼結して得
られた焼結体である。
る。本発明のサーミスタセンサは、図１（要部拡大断面
図）及び図２（全体図）に示すように、サーミスタ１の
先端側近傍に、このサーミスタ１から離間して酸素放出
セラミック体２を配置する。このサーミスタ１は球状で
あり、その材質はＦｅＯ、Ｆｅ3Ｏ4、ＴｉＯ2又はＡｌ2
Ｏ3からなる焼結体である。一方、酸素放出セラミック
体２は円板状（直径；４ｍｍφ、厚さ；２ｍｍ）又は蓋
状（窪みの深さ；約４〜６ｍｍ）であり、Ｆｅ2Ｏ3、Ｃ
ｕ2Ｏ又はＮｉＯの各粉末を成形し、次いで焼結して得
られた焼結体である。
【００１０】そして、この酸素放出セラミック体２の周
辺にはＭｇＯセメント３が充填されており、これらは、
図１及び図２に示すように、内筒パイプ（材質；ＳＵＳ
３１０Ｓ、厚さ；０．３５〜１．２５ｍｍ）４、金属
チューブ（材質；インコネル６０１、外径；６．１ｍｍ
φ、厚さ；０．６５ｍｍ）５が順次被覆配置され、更に
その内部にシース（材質；ＳＵＳ ３１０Ｓ）６が内設
されており、これらが所定位置（１２は八角カシメ部、
１３は丸型カシメ部、１４は六角カシメ部）で加締めら
れ、一体化されている。尚、図中、７はフランジ（材
質；ＳＵＳ ３０４）、８は六角締付ナット、９ａ、９
ｂは一対のリード線（被覆；テフロン、芯線；ニッケル
メッキ軟銅線）、１０は補助リング（材質；シリコンゴ
ム）、１１は混合編組チューブ（ガラス及びステンレス
編組製）、１５はＴＩＧ溶接部、１６は抵抗溶接部を示
す。
辺にはＭｇＯセメント３が充填されており、これらは、
図１及び図２に示すように、内筒パイプ（材質；ＳＵＳ
３１０Ｓ、厚さ；０．３５〜１．２５ｍｍ）４、金属
チューブ（材質；インコネル６０１、外径；６．１ｍｍ
φ、厚さ；０．６５ｍｍ）５が順次被覆配置され、更に
その内部にシース（材質；ＳＵＳ ３１０Ｓ）６が内設
されており、これらが所定位置（１２は八角カシメ部、
１３は丸型カシメ部、１４は六角カシメ部）で加締めら
れ、一体化されている。尚、図中、７はフランジ（材
質；ＳＵＳ ３０４）、８は六角締付ナット、９ａ、９
ｂは一対のリード線（被覆；テフロン、芯線；ニッケル
メッキ軟銅線）、１０は補助リング（材質；シリコンゴ
ム）、１１は混合編組チューブ（ガラス及びステンレス
編組製）、１５はＴＩＧ溶接部、１６は抵抗溶接部を示
す。
【００１１】本発明のサーミスタセンサを、例えば１０
００℃の高温の排ガス雰囲気下に置くと、Ｆｅ2Ｏ3は１
０-5ａｔｍ、Ｃｕ2Ｏは１０-7ａｔｍ、ＮｉＯは１０-10
ａｔｍ程度の酸素分圧が平衡定数から得られる。この平
衡定数及び酸素分圧は、「図７．７ 酸化物生成の標準
自由エネルギーと温度との関係」〔「固体の熱力学」
（コロナ社）第８８〜８９頁〕に示すグラフから得られ
る。尚、１２００℃になると、上記各金属酸化物の酸素
分圧はそれぞれ約１０-3、約１０-5、約１０-8ａｔｍ程
度となる。従って、このような高温下においては、酸素
放出セラミック体２から酸素が放出されるので還元雰囲
気を緩和させることができ、そのため長期間の使用にお
いてもサーミスタの変質とそれによる抵抗変化を抑制す
ることができる。
００℃の高温の排ガス雰囲気下に置くと、Ｆｅ2Ｏ3は１
０-5ａｔｍ、Ｃｕ2Ｏは１０-7ａｔｍ、ＮｉＯは１０-10
ａｔｍ程度の酸素分圧が平衡定数から得られる。この平
衡定数及び酸素分圧は、「図７．７ 酸化物生成の標準
自由エネルギーと温度との関係」〔「固体の熱力学」
（コロナ社）第８８〜８９頁〕に示すグラフから得られ
る。尚、１２００℃になると、上記各金属酸化物の酸素
分圧はそれぞれ約１０-3、約１０-5、約１０-8ａｔｍ程
度となる。従って、このような高温下においては、酸素
放出セラミック体２から酸素が放出されるので還元雰囲
気を緩和させることができ、そのため長期間の使用にお
いてもサーミスタの変質とそれによる抵抗変化を抑制す
ることができる。
【００１２】尚、本発明においては、前記具体的実施例
に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範
囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、
サーミスタの種類、形状若しくは大きさ、サーミスタ周
辺の充填材料、又は使用温度等は、公知のものを種々変
更使用できる。例えば、上記充填物は上記ＭｇＯセメン
トに限らず、他種セメント又は粉末（アルミナ、ムライ
ト、シリカ、ジルコニア等）を用いることもできる。
に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範
囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、
サーミスタの種類、形状若しくは大きさ、サーミスタ周
辺の充填材料、又は使用温度等は、公知のものを種々変
更使用できる。例えば、上記充填物は上記ＭｇＯセメン
トに限らず、他種セメント又は粉末（アルミナ、ムライ
ト、シリカ、ジルコニア等）を用いることもできる。
【００１３】
【発明の効果】以上より、本発明のサーミスタセンサに
おいては、使用する素子の組付が簡単で且つ耐久性に優
れる、大変実用的なものである。
おいては、使用する素子の組付が簡単で且つ耐久性に優
れる、大変実用的なものである。
【図１】本実施例に係わるサーミスタセンサを示す要部
拡大断面図である。
拡大断面図である。
【図２】本実施例に係わるサーミスタセンサの全体を示
す説明図である。
す説明図である。
【図３】酸素放出セラミック体の形状を底付筒状体とし
た場合のサーミスタセンサを示す要部拡大断面図であ
る。
た場合のサーミスタセンサを示す要部拡大断面図であ
る。
【図４】円板状のサーミスタの片側面側又は両側面側に
酸素放出セラミック体を貼付した状態を示す説明断面図
である。
酸素放出セラミック体を貼付した状態を示す説明断面図
である。
１；サーミスタ、２；酸素放出セラミック体、３；Ｍｇ
Ｏセメント、４；内筒パイプ、５；金属チューブ、６；
シース。
Ｏセメント、４；内筒パイプ、５；金属チューブ、６；
シース。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 恭平 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 (56)参考文献 特開 昭57−201826（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−108977（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01K 7/22 G01N 27/00
Claims (3)
- 【請求項１】 金属チューブ内にサーミスタを備えるサ
ーミスタセンサにおいて、１０００℃にて酸素欠乏雰囲
気に酸素を放出することができる金属酸化物焼結体から
なる酸素放出セラミック体を上記サーミスタから離間し
て配置することを特徴とするサーミスタセンサ。 - 【請求項２】 上記金属酸化物は、Ｆｅ2Ｏ3、Ｃｕ
2Ｏ、ＮｉＯ及びＣｏＯのうちの少なくとも一つである
請求項１記載のサーミスタセンサ。 - 【請求項３】 上記酸素放出セラミック体は、上記サー
ミスタの先端側に配置される蓋状体、上記サーミスタの
先端側及び周囲を取り囲むように配置される底付筒状
体、又は上記サーミスタの少なくとも一側面に貼付され
る板状体である請求項１又は２記載のサーミスタセン
サ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4091835A JP2974847B2 (ja) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | サーミスタセンサ |
| BR9300842A BR9300842A (pt) | 1992-03-17 | 1993-03-16 | Estrutura de montagem de sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4091835A JP2974847B2 (ja) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | サーミスタセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05264368A JPH05264368A (ja) | 1993-10-12 |
| JP2974847B2 true JP2974847B2 (ja) | 1999-11-10 |
Family
ID=14037656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4091835A Expired - Fee Related JP2974847B2 (ja) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | サーミスタセンサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2974847B2 (ja) |
| BR (1) | BR9300842A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6306315B1 (en) | 1998-02-27 | 2001-10-23 | Denso Corporation | Thermistor device thermistor device manufacturing method and temperature sensor |
| JP2004212269A (ja) | 2003-01-07 | 2004-07-29 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 温度センサ |
| JP5155246B2 (ja) | 2008-05-09 | 2013-03-06 | 日本特殊陶業株式会社 | 温度センサ |
| JP5198934B2 (ja) | 2008-05-09 | 2013-05-15 | 日本特殊陶業株式会社 | 温度センサ |
-
1992
- 1992-03-17 JP JP4091835A patent/JP2974847B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-03-16 BR BR9300842A patent/BR9300842A/pt not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05264368A (ja) | 1993-10-12 |
| BR9300842A (pt) | 1993-09-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |