JP3257161B2 - 温度センサ - Google Patents
温度センサInfo
- Publication number
- JP3257161B2 JP3257161B2 JP18373793A JP18373793A JP3257161B2 JP 3257161 B2 JP3257161 B2 JP 3257161B2 JP 18373793 A JP18373793 A JP 18373793A JP 18373793 A JP18373793 A JP 18373793A JP 3257161 B2 JP3257161 B2 JP 3257161B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- resistant
- temperature sensor
- temperature
- resistant cap
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は例えば自動車の排気ガス
対策の触媒の温度検知に使用する温度センサに関するも
のである。
対策の触媒の温度検知に使用する温度センサに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】近年環境問題や燃費向上等の要求から、
排気ガス対策用触媒の温度を正確に測定する必要があ
る。そのために温度センサの抵抗値の経時変化率を±２
０％以内に抑えなくてはならない。
排気ガス対策用触媒の温度を正確に測定する必要があ
る。そのために温度センサの抵抗値の経時変化率を±２
０％以内に抑えなくてはならない。
【０００３】従来、３００〜７００℃の温度を検知し、
１０００℃の耐熱性を有する温度センサに用いるサーミ
スタ素子の材料として、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ）2Ｏ4系材料
が用いられていた。
１０００℃の耐熱性を有する温度センサに用いるサーミ
スタ素子の材料として、Ｍｇ（Ａｌ，Ｃｒ）2Ｏ4系材料
が用いられていた。
【０００４】図２はサーミスタの斜視図である。サーミ
スタ素子１に白金パイプ２ａ，２ｂを挿入後、焼成して
サーミスタを得ていた。このサーミスタを図１に示す触
媒温度検知用の温度センサに組み込む。前記白金パイプ
２ａ，２ｂは、耐熱性金属であるＳＵＳ３１０Ｓからな
る耐熱パイプ３を貫通させたリード線４ａ，４ｂと溶接
している。そして金属製の耐熱キャップ５を耐熱パイプ
３とレーザー溶接させることによりサーミスタを密閉し
ている。また耐熱パイプ３には絶縁物質６、例えばＭｇ
Ｏを充填している。
スタ素子１に白金パイプ２ａ，２ｂを挿入後、焼成して
サーミスタを得ていた。このサーミスタを図１に示す触
媒温度検知用の温度センサに組み込む。前記白金パイプ
２ａ，２ｂは、耐熱性金属であるＳＵＳ３１０Ｓからな
る耐熱パイプ３を貫通させたリード線４ａ，４ｂと溶接
している。そして金属製の耐熱キャップ５を耐熱パイプ
３とレーザー溶接させることによりサーミスタを密閉し
ている。また耐熱パイプ３には絶縁物質６、例えばＭｇ
Ｏを充填している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成では、
高温になると耐熱キャップ５を構成する金属原子が耐熱
キャップ５内の酸素と結合し、耐熱キャップ５内の酸素
分圧を下げていた。そのためにサーミスタ素子１から酸
素が放出され、平衡を保とうとしていた。また、耐熱キ
ャップ５から水素や一酸化炭素等の還元性のガスが発生
し、サーミスタ素子１に吸着し、酸素を奪い、水にな
り、耐熱キャップ５内に残留していた。このようにサー
ミスタ素子１の酸素が失われるため構造が変化してしま
っていた。
高温になると耐熱キャップ５を構成する金属原子が耐熱
キャップ５内の酸素と結合し、耐熱キャップ５内の酸素
分圧を下げていた。そのためにサーミスタ素子１から酸
素が放出され、平衡を保とうとしていた。また、耐熱キ
ャップ５から水素や一酸化炭素等の還元性のガスが発生
し、サーミスタ素子１に吸着し、酸素を奪い、水にな
り、耐熱キャップ５内に残留していた。このようにサー
ミスタ素子１の酸素が失われるため構造が変化してしま
っていた。
【０００６】また、耐熱金属の耐熱温度は１０００℃で
あるが、１０００℃〜室温の冷熱サイクル、あるいは１
０００℃以上にて使用すると耐熱キャップ５の酸化膜が
剥離し、耐熱キャップ５内の酸素を奪って再び酸化膜を
つくるという繰り返しにより、耐熱キャップ５の腐食が
進んでいた。その結果、抵抗値の経時変化率を±２０％
以内に抑えることができないという問題点を有してい
た。本発明は上記従来の問題点を解決するもので、１０
００℃〜室温の冷却サイクルや、１０００℃以上で繰り
返し使用しても、抵抗値の経時変化が±２０％以内であ
る温度センサを提供することを目的とするものである。
あるが、１０００℃〜室温の冷熱サイクル、あるいは１
０００℃以上にて使用すると耐熱キャップ５の酸化膜が
剥離し、耐熱キャップ５内の酸素を奪って再び酸化膜を
つくるという繰り返しにより、耐熱キャップ５の腐食が
進んでいた。その結果、抵抗値の経時変化率を±２０％
以内に抑えることができないという問題点を有してい
た。本発明は上記従来の問題点を解決するもので、１０
００℃〜室温の冷却サイクルや、１０００℃以上で繰り
返し使用しても、抵抗値の経時変化が±２０％以内であ
る温度センサを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の温度センサは、サーミスタ素子を（化２）
で表される物質を用いて形成したものである。
に、本発明の温度センサは、サーミスタ素子を（化２）
で表される物質を用いて形成したものである。
【０００８】
【化２】
【０００９】
【作用】上記構成により、コランダム構造をとる高抵抗
Ａｌ2Ｏ3にＰ型伝導のＣｒ2Ｏ3とＮ型伝導のＦｅ2Ｏ3を
固溶させ、同一結晶構造中にＰ型とＮ型を混在させかつ
粒界にＭｇＦｅ2Ｏ4を析出させることにより、１１００
℃の高温において低酸素分圧下及び還元雰囲気下で酸素
が奪われても抵抗値の経時変化を抑制することができ
る。
Ａｌ2Ｏ3にＰ型伝導のＣｒ2Ｏ3とＮ型伝導のＦｅ2Ｏ3を
固溶させ、同一結晶構造中にＰ型とＮ型を混在させかつ
粒界にＭｇＦｅ2Ｏ4を析出させることにより、１１００
℃の高温において低酸素分圧下及び還元雰囲気下で酸素
が奪われても抵抗値の経時変化を抑制することができ
る。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について図と表を参照
しながら説明する。サーミスタ素子の構成材料及び耐熱
部材に熱処理を行う以外は従来と同じであるので同じ図
１を用いて説明する。なお白金パイプ２ａ，２ｂ、リー
ド線４ａ，４ｂにより電気引出線を構成している。
しながら説明する。サーミスタ素子の構成材料及び耐熱
部材に熱処理を行う以外は従来と同じであるので同じ図
１を用いて説明する。なお白金パイプ２ａ，２ｂ、リー
ド線４ａ，４ｂにより電気引出線を構成している。
【００１１】（実施例１）以下本発明の第１の実施例を
説明する。
説明する。
【００１２】アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化第２クロム
（Ｃｒ2Ｏ3）、酸化第２鉄（Ｆｅ2Ｏ3）、酸化マグネシ
ウム（ＭｇＯ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）を（表
１）に示す組成になるように所定量秤量し試料Ｎｏ．１
〜１７を作成した。
（Ｃｒ2Ｏ3）、酸化第２鉄（Ｆｅ2Ｏ3）、酸化マグネシ
ウム（ＭｇＯ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）を（表
１）に示す組成になるように所定量秤量し試料Ｎｏ．１
〜１７を作成した。
【００１３】
【表１】
【００１４】まず試料Ｎｏ．１をボールミルにて１６時
間混合し、１２００℃で仮焼した後、再びボールミルで
１８時間粉砕し、乾燥後１０重量％のＰＶＡ（ポリビニ
ルアルコール）水溶液を８重量％添加して造粒を行い、
前述の図２に示す形状に成形し、白金パイプ２ａ，２ｂ
を挿入した後１６００℃で焼成してサーミスタを得た。
試料Ｎｏ．２〜１７についても同様にして製造した。
間混合し、１２００℃で仮焼した後、再びボールミルで
１８時間粉砕し、乾燥後１０重量％のＰＶＡ（ポリビニ
ルアルコール）水溶液を８重量％添加して造粒を行い、
前述の図２に示す形状に成形し、白金パイプ２ａ，２ｂ
を挿入した後１６００℃で焼成してサーミスタを得た。
試料Ｎｏ．２〜１７についても同様にして製造した。
【００１５】このように得られたサーミスタを従来と同
様にして図１に示す触媒温度検知用の温度センサに組み
込んで、３００℃，６００℃，９００℃における抵抗値
を測定した。また９００℃，１０００時間の密閉耐久試
験後、３００℃における抵抗値を測定し変化率を求め、
（表１）に示した。
様にして図１に示す触媒温度検知用の温度センサに組み
込んで、３００℃，６００℃，９００℃における抵抗値
を測定した。また９００℃，１０００時間の密閉耐久試
験後、３００℃における抵抗値を測定し変化率を求め、
（表１）に示した。
【００１６】抵抗値の経時変化率は （密閉耐久試験後の抵抗値−初期抵抗値）／初期抵抗値
×１００（％） を用いて算出した。
×１００（％） を用いて算出した。
【００１７】（表１）の試料Ｎｏ．１３のようにＭｇを
添加しない場合、Ｆｅ成分が増加しｙ／（ｘ＋ｙ）の値
が０．６を越えると抵抗変化率が−３０％と大きい。し
かし、Ｍｇを添加することによりｙ／（ｘ＋ｙ）が０．
８まで安定化を図ることができる。Ｍｇが無い場合Ｆｅ
は高温下で耐久性に劣り、還元雰囲気において酸素を奪
われやすいＦｅ3Ｏ4が粒界に析出し、そのためＰ型とＮ
型のバランスがとれなくなるからであり、Ｆｅ成分が多
くなるとクラックを生じることもある。しかしＭｇを添
加することにより酸素を奪われにくく耐熱性に優れたＭ
ｇＦｅ2Ｏ4が粒界に析出し抵抗変化率を抑制することが
できる。しかし、ｙ／（ｘ＋ｙ）の値が０．８を越える
と従来と同様の理由で抵抗値変化率が大きくなる。
添加しない場合、Ｆｅ成分が増加しｙ／（ｘ＋ｙ）の値
が０．６を越えると抵抗変化率が−３０％と大きい。し
かし、Ｍｇを添加することによりｙ／（ｘ＋ｙ）が０．
８まで安定化を図ることができる。Ｍｇが無い場合Ｆｅ
は高温下で耐久性に劣り、還元雰囲気において酸素を奪
われやすいＦｅ3Ｏ4が粒界に析出し、そのためＰ型とＮ
型のバランスがとれなくなるからであり、Ｆｅ成分が多
くなるとクラックを生じることもある。しかしＭｇを添
加することにより酸素を奪われにくく耐熱性に優れたＭ
ｇＦｅ2Ｏ4が粒界に析出し抵抗変化率を抑制することが
できる。しかし、ｙ／（ｘ＋ｙ）の値が０．８を越える
と従来と同様の理由で抵抗値変化率が大きくなる。
【００１８】試料Ｎｏ．１７のようにＦｅ成分が全く含
まれていないと、Ｎ型が存在せず、抵抗値変化率は大き
くなる。
まれていないと、Ｎ型が存在せず、抵抗値変化率は大き
くなる。
【００１９】また、Ｃａは焼結助剤として働きクロム量
が多い場合、緻密化を図るのに効果があるが、Ｎｏ．８
に示すように５％を越えると逆にポーラスになり抵抗変
化率が大きくなる。
が多い場合、緻密化を図るのに効果があるが、Ｎｏ．８
に示すように５％を越えると逆にポーラスになり抵抗変
化率が大きくなる。
【００２０】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
について説明する。
について説明する。
【００２１】図１に示す耐熱キャップ５と耐熱パイプ３
は窒素中（酸素分圧は１Ｐａ）で、１０００℃，１時間
の熱処理後、温度センサとして組み立てた。
は窒素中（酸素分圧は１Ｐａ）で、１０００℃，１時間
の熱処理後、温度センサとして組み立てた。
【００２２】組立後、１０００℃にて１０時間保持し、
５分間で室温へ冷却する試験を１０回繰り返した。その
後耐熱キャップ５に形成された酸化膜の写真を５００倍
に拡大して撮影したものを図３に示す。また比較例とし
て窒素中にて熱処理を行わなかった耐熱キャップ５に形
成された酸化膜の写真を図４に示す。
５分間で室温へ冷却する試験を１０回繰り返した。その
後耐熱キャップ５に形成された酸化膜の写真を５００倍
に拡大して撮影したものを図３に示す。また比較例とし
て窒素中にて熱処理を行わなかった耐熱キャップ５に形
成された酸化膜の写真を図４に示す。
【００２３】図３，図４において５が耐熱キャップで、
７が酸化膜である。熱処理をした方の酸化膜７は膜厚が
約１０μｍで緻密であるが、未処理の方は膜厚が４０μ
ｍで亀裂８が入っており、剥離を起こしている。酸化膜
をＸＭＡ（Ｘ線マイクロ分析）により組成分析を行った
結果を（表２）に示す。
７が酸化膜である。熱処理をした方の酸化膜７は膜厚が
約１０μｍで緻密であるが、未処理の方は膜厚が４０μ
ｍで亀裂８が入っており、剥離を起こしている。酸化膜
をＸＭＡ（Ｘ線マイクロ分析）により組成分析を行った
結果を（表２）に示す。
【００２４】
【表２】
【００２５】熱処理をした方は試料Ｎｏ．１８に示すよ
うにほとんどが母材との密着性の良いクロムの酸化膜で
あるのに対し、未処理の場合剥離した膜をＮｏ．１９、
剥離後の母材表面をＮｏ．２０に示すが、鉄の割合が多
いことがわかり、また鉄が多い酸化膜は母材との密着性
が悪いことがわかる。
うにほとんどが母材との密着性の良いクロムの酸化膜で
あるのに対し、未処理の場合剥離した膜をＮｏ．１９、
剥離後の母材表面をＮｏ．２０に示すが、鉄の割合が多
いことがわかり、また鉄が多い酸化膜は母材との密着性
が悪いことがわかる。
【００２６】熱処理の時、酸素分圧が１０００Ｐａを越
えると鉄の酸化が促進される。また下限を規定しないの
は、処理中に析出した金属クロムはその後の高温雰囲気
にてクロムの酸化膜を形成するためである。また１１０
０℃を越えると母材の蒸発が起こり８００℃未満では鉄
だけが酸化されるために高温酸化雰囲気にすると酸化膜
の剥離が発生する。
えると鉄の酸化が促進される。また下限を規定しないの
は、処理中に析出した金属クロムはその後の高温雰囲気
にてクロムの酸化膜を形成するためである。また１１０
０℃を越えると母材の蒸発が起こり８００℃未満では鉄
だけが酸化されるために高温酸化雰囲気にすると酸化膜
の剥離が発生する。
【００２７】また本実施例では酸素分圧のコントロール
を窒素によって行ったが、水蒸気と水素、二酸化炭素、
一酸化炭素と炭素の平衡分圧を利用してもあるいは真空
中でも同様の酸素分圧を実現でき同様の効果があること
は言うまでもない。
を窒素によって行ったが、水蒸気と水素、二酸化炭素、
一酸化炭素と炭素の平衡分圧を利用してもあるいは真空
中でも同様の酸素分圧を実現でき同様の効果があること
は言うまでもない。
【００２８】また本実施例では耐熱キャップ５と耐熱パ
イプ３をＳＵＳ３１０Ｓで形成したが、クロムを２０％
以上含有するＳＵＳ系の材料でも同様の効果がある。
イプ３をＳＵＳ３１０Ｓで形成したが、クロムを２０％
以上含有するＳＵＳ系の材料でも同様の効果がある。
【００２９】
【発明の効果】以上のように本発明の温度センサはサー
ミスタ素子にコランダム構造をとる高抵抗Ａｌ2Ｏ3にＰ
型伝導のＣｒ2Ｏ3と、Ｎ型伝導のＦｅ2Ｏ3を混在させ、
さらにＭｇ，Ｃａを添加している。そのため高温下でサ
ーミスタ素子が酸素を失っても、抵抗値の経時変化率を
±２０％以内に抑えることができ、かつＭｇ，Ｃａ無添
加の場合よりＦｅの含有量を多くすることができる。
ミスタ素子にコランダム構造をとる高抵抗Ａｌ2Ｏ3にＰ
型伝導のＣｒ2Ｏ3と、Ｎ型伝導のＦｅ2Ｏ3を混在させ、
さらにＭｇ，Ｃａを添加している。そのため高温下でサ
ーミスタ素子が酸素を失っても、抵抗値の経時変化率を
±２０％以内に抑えることができ、かつＭｇ，Ｃａ無添
加の場合よりＦｅの含有量を多くすることができる。
【００３０】またクロムを２０％以上含有する金属製の
耐熱キャップと耐熱パイプを高温、低酸素分圧下で熱処
理をすることにより、１０００℃〜室温の冷熱サイクル
による熱衝撃や、１０００℃以上の高温下においても、
酸化膜の剥離を防ぎ、耐腐食性の向上した優れた信頼性
を有する温度センサを提供することができる。
耐熱キャップと耐熱パイプを高温、低酸素分圧下で熱処
理をすることにより、１０００℃〜室温の冷熱サイクル
による熱衝撃や、１０００℃以上の高温下においても、
酸化膜の剥離を防ぎ、耐腐食性の向上した優れた信頼性
を有する温度センサを提供することができる。
【図１】本発明の一実施例及び従来の触媒温度検知用セ
ンサの断面図
ンサの断面図
【図２】本発明の一実施例及び従来の触媒温度検知用温
度センサに組み込むサーミスタの斜視図
度センサに組み込むサーミスタの斜視図
【図３】本発明の一実施例における触媒温度検知用温度
センサの耐熱キャップの断面図
センサの耐熱キャップの断面図
【図４】従来の触媒温度検知用温度センサの耐熱キャッ
プの断面図
プの断面図
１ サーミスタ素子 ２ａ，２ｂ 白金パイプ ３ 耐熱パイプ ４ａ，４ｂ リード線 ５ 耐熱キャップ ６ 絶縁物質
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 剛 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 畑 拓興 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−276530（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−135496（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01C 7/00 - 7/22 G01K 7/00 - 7/40 H01L 35/14
Claims (3)
- 【請求項１】 金属製の耐熱パイプと、この耐熱パイプ
の一端部に被せた金属製の耐熱キャップと、この耐熱キ
ャップ内に設けたサーミスタ素子と、このサーミスタ素
子に一方を接続し、他方は前記耐熱パイプの他端部から
外部に引き出した電気引出線とを備え、前記サーミスタ
素子は（化１）で表される物質を用いて形成した温度セ
ンサ。 【化１】 - 【請求項２】 耐熱パイプと耐熱キャップの少なくとも
一方は、酸素分圧１０００Ｐａ以下、８００℃以上１１
００℃以下の雰囲気で熱処理をしたものである請求項１
に記載の温度センサ。 - 【請求項３】 耐熱パイプと、耐熱キャップの少なくと
も一方は、窒素中で熱処理されたものである請求項２記
載の温度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18373793A JP3257161B2 (ja) | 1993-07-26 | 1993-07-26 | 温度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18373793A JP3257161B2 (ja) | 1993-07-26 | 1993-07-26 | 温度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0737707A JPH0737707A (ja) | 1995-02-07 |
| JP3257161B2 true JP3257161B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=16141096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18373793A Expired - Fee Related JP3257161B2 (ja) | 1993-07-26 | 1993-07-26 | 温度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3257161B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0680053B1 (en) * | 1994-04-27 | 1997-07-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | A temperature sensor |
-
1993
- 1993-07-26 JP JP18373793A patent/JP3257161B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0737707A (ja) | 1995-02-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2904066B2 (ja) | 温度センサ及びその製造方法 | |
| US4040929A (en) | Oxygen sensor having thin film electrolyte | |
| EP0101249A2 (en) | Gas sensor | |
| KR970705012A (ko) | 온도센서 소자와 그것을 가지는 온도센서 및 온도센서 소자의 제조방법 | |
| US5698267A (en) | Method for fabricating high-activity electrodes for exhaust gas sensors | |
| JP3257161B2 (ja) | 温度センサ | |
| JP2017167136A (ja) | アンモニアセンサ用検出電極及びアンモニアセンサ | |
| EP0002375B1 (en) | Oxygen sensor for use in engine fuel control systems | |
| JPH04303753A (ja) | 電気化学的素子 | |
| JPS62500955A (ja) | 熱気体中の酸素分圧の測定のための検知器および方法 | |
| JP2985561B2 (ja) | 温度センサ | |
| JP4155632B2 (ja) | 溶融金属中の溶存水素センサ | |
| US4231254A (en) | Rare earth or yttrium, transition metal oxide thermistors | |
| JP2985589B2 (ja) | 温度センサ | |
| JPH0147740B2 (ja) | ||
| JP7473753B1 (ja) | 温度センサ素子および温度センサ | |
| JP2985562B2 (ja) | 温度センサ | |
| JP3296092B2 (ja) | 窒素酸化物センサ | |
| JPH053897B2 (ja) | ||
| JPS6295805A (ja) | サ−ミスタ | |
| JPS6116936B2 (ja) | ||
| JP3003567B2 (ja) | 温度検出装置 | |
| JPS6287848A (ja) | 窒素酸化物検出器 | |
| JP2970190B2 (ja) | サーミスタ用酸化物半導体 | |
| JP2904002B2 (ja) | 温度センサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071207 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081207 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081207 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091207 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |