JPH0221744B2 - - Google Patents
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- JPH0221744B2 JPH0221744B2 JP58225561A JP22556183A JPH0221744B2 JP H0221744 B2 JPH0221744 B2 JP H0221744B2 JP 58225561 A JP58225561 A JP 58225561A JP 22556183 A JP22556183 A JP 22556183A JP H0221744 B2 JPH0221744 B2 JP H0221744B2
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- gas
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明はガスセンサに関し、詳しくはガスセン
サのガス検出素子を加熱するヒータを備えたヒー
タ付きガスセンサに関するものである。
サのガス検出素子を加熱するヒータを備えたヒー
タ付きガスセンサに関するものである。
［従来技術］
従来より大気中のガスの存在、あるいはその濃
度を検出するためのガスセンサの１つとしてガス
検出素子にSnO2，ZnO，TiO2，C0O等の酸化物
半導体を用い、ガスが接触した場合にその電気抵
抗が変化といつた特性を利用してガスを検出する
ものがある。またこの種のガスセンサにおいて
は、上記ガス検出素子の活性を高める為、あるい
は汚れを取り除く為にガス検出素子加熱用のヒー
タが備えられることが多い。
度を検出するためのガスセンサの１つとしてガス
検出素子にSnO2，ZnO，TiO2，C0O等の酸化物
半導体を用い、ガスが接触した場合にその電気抵
抗が変化といつた特性を利用してガスを検出する
ものがある。またこの種のガスセンサにおいて
は、上記ガス検出素子の活性を高める為、あるい
は汚れを取り除く為にガス検出素子加熱用のヒー
タが備えられることが多い。
ところで、近年上記ガス検出素子においては、
構造を簡単にし、生産性の向上を図る為に絶縁性
のセラミツク材からなる基板上にガス検出素子及
びその電極を厚膜印刷するといつた、ハイブリツ
ド技術を応用したものが開発されつつある。そし
てこの場合には同じ基板上に厚膜ヒータを設ける
ことによつて、ヒータ及びガス検出素子を一体形
成することも可能となる。
構造を簡単にし、生産性の向上を図る為に絶縁性
のセラミツク材からなる基板上にガス検出素子及
びその電極を厚膜印刷するといつた、ハイブリツ
ド技術を応用したものが開発されつつある。そし
てこの場合には同じ基板上に厚膜ヒータを設ける
ことによつて、ヒータ及びガス検出素子を一体形
成することも可能となる。
ところが、このようにセラミツク基板上にヒー
タ及びガス検出素子を一体形成した場合には、ヒ
ータに加熱用の電源を印加するとその高電圧側か
らガス検出素子の電極側にリーク電流が発生し易
くなることから、そのリーク電流を防止すると共
にヒータを保護する為に、厚膜印刷されたヒータ
や電極の上から更に保護用のセラミツク材からな
るシートを覆いその全てを一体形成するといつた
ことも考えられている。
タ及びガス検出素子を一体形成した場合には、ヒ
ータに加熱用の電源を印加するとその高電圧側か
らガス検出素子の電極側にリーク電流が発生し易
くなることから、そのリーク電流を防止すると共
にヒータを保護する為に、厚膜印刷されたヒータ
や電極の上から更に保護用のセラミツク材からな
るシートを覆いその全てを一体形成するといつた
ことも考えられている。
一方、上記ガス検出素子によるガスの検出は、
通常、ガス検出素子に所定電圧を印加し、その電
流変化を検出することによつて行なわれている
が、ヒータに印加する電圧とガス検出素子に印加
する電圧が異なることから２個の異なる電源が必
要となつていた。そこで近年、電源を１つにする
ために、分圧抵抗を用いてヒータに印加される電
源を分圧し、ガス検出素子用の電源とするといつ
たことも考えられており、上述した如く、厚膜印
刷によつてヒータとガス検出素子とが一体形成す
るような場合には当然分圧抵抗も厚膜印刷によつ
て設けることとなる。
通常、ガス検出素子に所定電圧を印加し、その電
流変化を検出することによつて行なわれている
が、ヒータに印加する電圧とガス検出素子に印加
する電圧が異なることから２個の異なる電源が必
要となつていた。そこで近年、電源を１つにする
ために、分圧抵抗を用いてヒータに印加される電
源を分圧し、ガス検出素子用の電源とするといつ
たことも考えられており、上述した如く、厚膜印
刷によつてヒータとガス検出素子とが一体形成す
るような場合には当然分圧抵抗も厚膜印刷によつ
て設けることとなる。
しかしながら、このようにしてガス検出素子に
電圧を印加した場合、ヒータと分圧抵抗の抵抗値
は必らずしも一定とはならないことから、分圧さ
れた電圧値も所定電圧となるとは限らず、信頼性
のない検出結果が得られるといつた問題がある。
電圧を印加した場合、ヒータと分圧抵抗の抵抗値
は必らずしも一定とはならないことから、分圧さ
れた電圧値も所定電圧となるとは限らず、信頼性
のない検出結果が得られるといつた問題がある。
［発明の目的］
そこで本発明は、ガス検出素子、ヒータ及び分
圧抵抗をセラミツク基板上に一体形成し、ヒータ
の高電圧側からのリーク電流を防止すると共に、
分圧抵抗値を調整可能にすることによつて、検出
結果にばらつきがなく、信頼性の高いヒータ付き
ガスセンサを提供することを目的としている。
圧抵抗をセラミツク基板上に一体形成し、ヒータ
の高電圧側からのリーク電流を防止すると共に、
分圧抵抗値を調整可能にすることによつて、検出
結果にばらつきがなく、信頼性の高いヒータ付き
ガスセンサを提供することを目的としている。
［発明の構成］
かかる目的を達するための本発明の構成は、
ガス成分及びその濃度によつて電気抵抗値の変
化するガス検出素子と、該ガス検出素子を加熱す
るヒータとをセラミツク材からなる基板の同一面
上に設けると共に、 上記ヒータに印加される印加電圧を分圧し、上
記ガス検出素子の印加電圧とする分圧抵抗を、上
記基板のガス検出素子及びヒータと同一面上にお
いて、該ヒータの発熱の少ない部所で、かつ該ヒ
ータへの該印加電圧の低電圧側に設け、 更に、上記ヒータのうち、上記分圧抵抗の少な
くとも一部を除いた部分を覆うセラミツク層を設
けたことを特徴とするヒータ付きガスセンサを要
旨としている。
化するガス検出素子と、該ガス検出素子を加熱す
るヒータとをセラミツク材からなる基板の同一面
上に設けると共に、 上記ヒータに印加される印加電圧を分圧し、上
記ガス検出素子の印加電圧とする分圧抵抗を、上
記基板のガス検出素子及びヒータと同一面上にお
いて、該ヒータの発熱の少ない部所で、かつ該ヒ
ータへの該印加電圧の低電圧側に設け、 更に、上記ヒータのうち、上記分圧抵抗の少な
くとも一部を除いた部分を覆うセラミツク層を設
けたことを特徴とするヒータ付きガスセンサを要
旨としている。
［実施例］
以下に本発明を一実施例を挙げて図面と共に説
明する。
明する。
第１図は本実施例のヒータ付きガスセンサの断
面図を示しており、本センサは各種燃焼機器の排
気中の酸素濃度を検出するためのヒータ付きガス
センサである。
面図を示しており、本センサは各種燃焼機器の排
気中の酸素濃度を検出するためのヒータ付きガス
センサである。
図において１はセラミツク基板上にガス検出素
子及びヒータを備えたガス検出部、３はガス検出
部１を把持すると共に、本センサをガス検出対象
となる燃焼機器に取り付けるための筒状に形成さ
れた主体金具、５は主体金具３の燃焼機器側先端
部３ａに取り付けられ、ガス検出部１を保護する
ためのプロテクタを表わしている。主体金具３の
周囲には燃焼機器取付け用の雄ねじ部３ｂが刻設
されており、中空部にはスペーサ７、充填粉末
９、及びガラスシール１１を介して検出部１が把
持されている。ここで充填粉末９は滑石及びガラ
スの１：１の混合粉末であり、ガラスシール１１
は低融点ガラスにより600℃でシールし検出ガス
の漏れを防止すると共に検出部１の各端子１ａな
いし１ｃを固定するためのものである。そして検
出部１の各端子１ａないし１ｃは出力取り出し用
リード線１３ａないし１３ｃに夫々ろう付によつ
て接続され、検出信号及び電源電圧を外部へ入・
出力するようされている。また１５は、主体金具
３にろう付によつて固定された外筒１７内に嵌入
され、加締１７ａにより固定されたシリコンゴム
栓であつて、上記端子１ａないし１ｃと出力取り
出し用リード線１３ａないし１３ｃとの接続部を
絶縁保護すると共にセンサ内への水や油の浸入を
防止するためのものである。
子及びヒータを備えたガス検出部、３はガス検出
部１を把持すると共に、本センサをガス検出対象
となる燃焼機器に取り付けるための筒状に形成さ
れた主体金具、５は主体金具３の燃焼機器側先端
部３ａに取り付けられ、ガス検出部１を保護する
ためのプロテクタを表わしている。主体金具３の
周囲には燃焼機器取付け用の雄ねじ部３ｂが刻設
されており、中空部にはスペーサ７、充填粉末
９、及びガラスシール１１を介して検出部１が把
持されている。ここで充填粉末９は滑石及びガラ
スの１：１の混合粉末であり、ガラスシール１１
は低融点ガラスにより600℃でシールし検出ガス
の漏れを防止すると共に検出部１の各端子１ａな
いし１ｃを固定するためのものである。そして検
出部１の各端子１ａないし１ｃは出力取り出し用
リード線１３ａないし１３ｃに夫々ろう付によつ
て接続され、検出信号及び電源電圧を外部へ入・
出力するようされている。また１５は、主体金具
３にろう付によつて固定された外筒１７内に嵌入
され、加締１７ａにより固定されたシリコンゴム
栓であつて、上記端子１ａないし１ｃと出力取り
出し用リード線１３ａないし１３ｃとの接続部を
絶縁保護すると共にセンサ内への水や油の浸入を
防止するためのものである。
次に本発明にかかる主要な部分であるガス検出
部１を、第２図に示すイないしホの作成手順に従
つて説明する。尚、図における２１及び２３は平
均粒径1.5μmのAl2O392重量％、SiO24重量％、
CaO2重量％及びMgO2重量％からなる混合粉末
100重量部に対してブチラール樹脂12重量部及び
ジブチルフタレート６重量部を添加し、有機溶剤
中で混合してスラリーとし、ドクタープレートを
用いて予め形成されたグリーンシートであり、グ
リーンシート２１は厚さ１mm、グリーンシート２
３は厚さ0.2mmに形成されている。
部１を、第２図に示すイないしホの作成手順に従
つて説明する。尚、図における２１及び２３は平
均粒径1.5μmのAl2O392重量％、SiO24重量％、
CaO2重量％及びMgO2重量％からなる混合粉末
100重量部に対してブチラール樹脂12重量部及び
ジブチルフタレート６重量部を添加し、有機溶剤
中で混合してスラリーとし、ドクタープレートを
用いて予め形成されたグリーンシートであり、グ
リーンシート２１は厚さ１mm、グリーンシート２
３は厚さ0.2mmに形成されている。
まずイに示す如く、グリーンシート２１上にヒ
ータパターン２５、ガス検出素子用電極パターン
２７及び２９、分圧抵抗用パターン３１、分圧抵
抗値のモニター用パターン３３、及び端子１ａな
いし１ｃ接続用の電極３５ａないし３５ｃがPt
に対し７％のAl2O3を添加した白金ペーストで厚
膜印刷される。
ータパターン２５、ガス検出素子用電極パターン
２７及び２９、分圧抵抗用パターン３１、分圧抵
抗値のモニター用パターン３３、及び端子１ａな
いし１ｃ接続用の電極３５ａないし３５ｃがPt
に対し７％のAl2O3を添加した白金ペーストで厚
膜印刷される。
次にロに示す如く、上記電極３５ａないし３５
ｃ上に各端子１ａないし１ｃが配設された後、ハ
に示す如くグリーンシート２３が上に被せられ、
熱圧着される。尚、グリーンシート２３はハから
明らかなように、ガス検出素子用パターン２７及
び２９の先端部と、分圧抵抗用パターン３１及び
モニター用パターン３３との部分が露出するよ
う、夫々開口３７、開口３９が打ち抜きによつて
設けられている。そしてこのままの状態で1500℃
の大気中に２時間放置することによつてガス検出
素子用の電極、ヒータ、分圧抵抗を備えたセラミ
ツク基板が焼結される。
ｃ上に各端子１ａないし１ｃが配設された後、ハ
に示す如くグリーンシート２３が上に被せられ、
熱圧着される。尚、グリーンシート２３はハから
明らかなように、ガス検出素子用パターン２７及
び２９の先端部と、分圧抵抗用パターン３１及び
モニター用パターン３３との部分が露出するよ
う、夫々開口３７、開口３９が打ち抜きによつて
設けられている。そしてこのままの状態で1500℃
の大気中に２時間放置することによつてガス検出
素子用の電極、ヒータ、分圧抵抗を備えたセラミ
ツク基板が焼結される。
次に分圧抵抗により分圧される電圧値を調整す
ることとなるのであるが、この調整は例えばヒー
タに所定電圧を印加し、上記モニター用パターン
３３における電圧値を確認しつつ、分圧抵抗用パ
ターン３１を削ることによつて行なえばよい。つ
まり端子１ｃをプラス、端子１ａをマイナスとし
て所定の電圧、例えば14Vを印加し、ガス検出素
子に所望の電圧、例えば1Vが印加されるように、
即ち、モニター用パターン３３と端子１ａ間が
1Vとなるよう分圧抵抗用パターン３１をニに示
す如く削ればよい。
ることとなるのであるが、この調整は例えばヒー
タに所定電圧を印加し、上記モニター用パターン
３３における電圧値を確認しつつ、分圧抵抗用パ
ターン３１を削ることによつて行なえばよい。つ
まり端子１ｃをプラス、端子１ａをマイナスとし
て所定の電圧、例えば14Vを印加し、ガス検出素
子に所望の電圧、例えば1Vが印加されるように、
即ち、モニター用パターン３３と端子１ａ間が
1Vとなるよう分圧抵抗用パターン３１をニに示
す如く削ればよい。
このようにして分圧抵抗用パターン３１の調整
が終えられると、次にホに示す如く開口３７にガ
ス検出素子４１を形成し、ガス検出部１が完成さ
れる。ここでガス検出素子４１は平均粒径1.2μm
のTiO2粉末100モル部に対し１モル部の白金ブラ
ツクを添加し、更に全粉末に対して３重量％のエ
チルセルロースを添加し、ブチカルビトール中で
混合し300ポイズに粘度調整したTiO2ペースト
を、開口３７を充塞しかつガス検出素子用電極パ
ターン２７及び２９の先端に被着するよう厚膜印
刷した後1200℃の大気中にて１時間焼結させるこ
とによつて得られ、ガス検出部１が完成されるこ
ととなる。
が終えられると、次にホに示す如く開口３７にガ
ス検出素子４１を形成し、ガス検出部１が完成さ
れる。ここでガス検出素子４１は平均粒径1.2μm
のTiO2粉末100モル部に対し１モル部の白金ブラ
ツクを添加し、更に全粉末に対して３重量％のエ
チルセルロースを添加し、ブチカルビトール中で
混合し300ポイズに粘度調整したTiO2ペースト
を、開口３７を充塞しかつガス検出素子用電極パ
ターン２７及び２９の先端に被着するよう厚膜印
刷した後1200℃の大気中にて１時間焼結させるこ
とによつて得られ、ガス検出部１が完成されるこ
ととなる。
なお、上記のように作製されたヒータ付きガス
センサを用いて、各種燃焼機器の排気中の酸素温
度を実際に検出するときには、端子１ｃをプラ
ス、端子１ａをマイナスとして、所定の電圧を印
可し、端子１ｂから出力される電圧信号に基づい
て酸素濃度の検出を行えばよい。
センサを用いて、各種燃焼機器の排気中の酸素温
度を実際に検出するときには、端子１ｃをプラ
ス、端子１ａをマイナスとして、所定の電圧を印
可し、端子１ｂから出力される電圧信号に基づい
て酸素濃度の検出を行えばよい。
以上の如く作成されたガス検出部１において
は、ガス検出素子４１に印加される電圧が必ず所
定の電圧値となることから、本センサによる検出
結果は信頼性の高いものとなり、また分圧抵抗は
ヒータの発熱の影響の少ない低電圧側に設け、そ
の分圧抵抗とモニター用のパターン以外は、セラ
ミツク材により覆われていることから、リーク電
流の発生も防止でき、ヒータを保護することもで
きる。更に、ガスセンサの組立て時において第１
図に示すガラスシール１１部分に上記分圧抵抗調
整用の開口３９を配設し、開口３９内にガラスシ
ール１１を埋設するようにすれば分圧抵抗やモニ
ター用パターンを保護することもできる。
は、ガス検出素子４１に印加される電圧が必ず所
定の電圧値となることから、本センサによる検出
結果は信頼性の高いものとなり、また分圧抵抗は
ヒータの発熱の影響の少ない低電圧側に設け、そ
の分圧抵抗とモニター用のパターン以外は、セラ
ミツク材により覆われていることから、リーク電
流の発生も防止でき、ヒータを保護することもで
きる。更に、ガスセンサの組立て時において第１
図に示すガラスシール１１部分に上記分圧抵抗調
整用の開口３９を配設し、開口３９内にガラスシ
ール１１を埋設するようにすれば分圧抵抗やモニ
ター用パターンを保護することもできる。
さらに、グリーンシート２１の同一面上に、ヒ
ータパターン２５と、ガス検出素子用電極パター
ン２７及び２９、分圧抵抗用パターン３１、モニ
ター用パターン３３、端子１ａ，１ｂ，１ｃ及び
電極３５ａ，３５ｂが集積化されているので、ガ
ス検出部１を小形にかつ薄手に成形できると共に
その作製も容易になる。
ータパターン２５と、ガス検出素子用電極パター
ン２７及び２９、分圧抵抗用パターン３１、モニ
ター用パターン３３、端子１ａ，１ｂ，１ｃ及び
電極３５ａ，３５ｂが集積化されているので、ガ
ス検出部１を小形にかつ薄手に成形できると共に
その作製も容易になる。
尚、上述の実施例においては、分圧抵抗の調整
を、モニター用のパターンを設けその分圧された
電圧値を確認しながら行なうようにしているが、
ガス検出素子を焼結させた後、その検出結果をモ
ニターしながら調整するようにしてもよい。その
場合には上記モニター用パターンは不要になるこ
とはいうまでもないことである。
を、モニター用のパターンを設けその分圧された
電圧値を確認しながら行なうようにしているが、
ガス検出素子を焼結させた後、その検出結果をモ
ニターしながら調整するようにしてもよい。その
場合には上記モニター用パターンは不要になるこ
とはいうまでもないことである。
［発明の効果］
以上詳述した如く、本発明のガスセンサにおい
ては、ヒータ用電源を分圧する分圧抵抗を調整可
能とし、ガス検出素子に印加される電圧を所定の
電圧に設定できるようにしている。従つて本発明
のガスセンサを用いた場合の検出結果は信頼性の
高いものとなる。また分圧抵抗をヒータの低電圧
側に設け、ヒータをセラミツク材により覆うこと
から、ヒータの高電圧側からのリーク電流も防止
できヒータ自身も保護することができるようにな
る。
ては、ヒータ用電源を分圧する分圧抵抗を調整可
能とし、ガス検出素子に印加される電圧を所定の
電圧に設定できるようにしている。従つて本発明
のガスセンサを用いた場合の検出結果は信頼性の
高いものとなる。また分圧抵抗をヒータの低電圧
側に設け、ヒータをセラミツク材により覆うこと
から、ヒータの高電圧側からのリーク電流も防止
できヒータ自身も保護することができるようにな
る。
基板の同一面上に、ガス検出素子、ヒータ、及
び分圧抵抗を設けたので、ガスセンサを小形かつ
薄手に成形できると共にその作製も容易となる。
び分圧抵抗を設けたので、ガスセンサを小形かつ
薄手に成形できると共にその作製も容易となる。
第１図は本発明の実施例のガスセンサを示す断
面図、第２図は本実施例のガスセンサにおけるガ
ス検出部の作成手順を示す側面図及びＡ−Ａ線断
面図である。 １……ガス検出部、３１……分圧抵抗用パター
ン、３３……モニター用パターン、３９……開
口、４１……ガス検出素子。
面図、第２図は本実施例のガスセンサにおけるガ
ス検出部の作成手順を示す側面図及びＡ−Ａ線断
面図である。 １……ガス検出部、３１……分圧抵抗用パター
ン、３３……モニター用パターン、３９……開
口、４１……ガス検出素子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ガス成分及びその濃度によつて電気抵抗値の
変化するガス検出素子と、該ガス検出素子を加熱
するヒータとをセラミツク材からなる基板の同一
面上に設けると共に、 上記ヒータに印加される印加電圧を分圧し、上
記ガス検出素子の印加電圧とする分圧抵抗を、上
記基板のガス検出素子及びヒータと同一面上にお
いて、該ヒータの発熱の少ない部所で、かつ該ヒ
ータへの印加電圧の低電圧側に設け、 更に、上記ヒータのうち、上記分圧抵抗の少な
くとも一部を除いた部分を覆うセラミツク層を設
けたことを特徴とするヒータ付きガスセンサ。 ２ ヒータのうちセラミツク層が設けられていな
い分圧抵抗部が、ガラス材により覆われたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のヒータ付
きガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22556183A JPS60117140A (ja) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | ヒ−タ付きガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22556183A JPS60117140A (ja) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | ヒ−タ付きガスセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60117140A JPS60117140A (ja) | 1985-06-24 |
| JPH0221744B2 true JPH0221744B2 (ja) | 1990-05-16 |
Family
ID=16831224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22556183A Granted JPS60117140A (ja) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | ヒ−タ付きガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60117140A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS625165A (ja) * | 1985-07-02 | 1987-01-12 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 厚膜型ガス感応体素子とその製法 |
| JPH0569669U (ja) * | 1992-09-18 | 1993-09-21 | 日本特殊陶業株式会社 | センサの検出部構造 |
| KR100493144B1 (ko) * | 1997-12-26 | 2005-08-04 | 삼성전기주식회사 | 산소센서및그제조방법 |
| JP2003114210A (ja) * | 2001-07-31 | 2003-04-18 | Denso Corp | ガスセンサ |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57198855A (en) * | 1981-06-01 | 1982-12-06 | Nec Corp | Gas detector |
| JPS5892946A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-02 | Nippon Soken Inc | ガス成分検出器 |
-
1983
- 1983-11-30 JP JP22556183A patent/JPS60117140A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57198855A (en) * | 1981-06-01 | 1982-12-06 | Nec Corp | Gas detector |
| JPS5892946A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-02 | Nippon Soken Inc | ガス成分検出器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60117140A (ja) | 1985-06-24 |
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