JPH0227619B2 - - Google Patents

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JPH0227619B2
JPH0227619B2 JP56114961A JP11496181A JPH0227619B2 JP H0227619 B2 JPH0227619 B2 JP H0227619B2 JP 56114961 A JP56114961 A JP 56114961A JP 11496181 A JP11496181 A JP 11496181A JP H0227619 B2 JPH0227619 B2 JP H0227619B2
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JP
Japan
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flame
film
sensor
perovskite
heat
Prior art date
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JP56114961A
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English (en)
Other versions
JPS5816124A (ja
Inventor
Naomasa Sunano
Naotatsu Asahi
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Hitachi Ltd
Shinei KK
Original Assignee
Hitachi Ltd
Shinei KK
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Publication date
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Priority to DE8282106505T priority patent/DE3275409D1/de
Priority to US06/399,858 priority patent/US4608232A/en
Priority to EP82106505A priority patent/EP0070551B1/en
Priority to CA000407632A priority patent/CA1191897A/en
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Publication of JPH0227619B2 publication Critical patent/JPH0227619B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/003Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)
  • Control Of Combustion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は燃焼機器に装着された燃焼室内の燃焼
状態(完全、不完全、失火)を可逆的に検出感応
するための焔内ガス(主として酸素濃度)感応体
と温度感応体の複合機能によつてガスセンサーの
出力補正をすることができるフレームセンサーに
関する。 従来より、ガス、石油等の燃焼機器の不完全燃
焼及び失火検知にはジルコニア酸素濃淡電池方式
が多く提案され又電気抵抗方式もN型、P型の両
方が提案されている。前者は酸素分圧の差による
起電力を発生させる方式であるため基準酸素圧設
定が必要でそのため焔内への設置に特別の工夫が
必要で且つ価格高になつた。又後者ではペロブス
カイト型酸化物(P型、USP―3951603、特開50
−110385、特開55−132941等)及びN型(Oxid.
Met.USA12巻2号183〜190 1978年:Z、Phys、
Chem、Neue、Folge103巻115〜124 1976年:J.
E.Chem.Soc.,USA,pp1443〜1446,1977年度)
が周知である。 本発明の目的は、同一基体上にガスセンサーと
高温度抵抗センサー(以下温度センサーと云う)
とを形成し、ガスセンサーの出力を同一条件下で
測定した温度センサーの出力で補正することので
きるフレームセンサーを提供することである。本
発明の他の目的は、従来のペロブスカイト型酸化
物膜の欠点をカバーするために、新たな複合酸化
物膜を重ねて定着する事によつて、長期耐久力を
持たせることである。ガスセンサーと温度センサ
ーはそれぞれ別々の機能素子として考えられてい
た。これ等を一体に結合し複数の機能を持たせれ
ば、それだけ無駄が無く低価格につながる。又受
け入れ側に於ても簡単化されコストダウンにな
る。所が、フレーム焔内では高温高湿高化学活性
のため、従来のまゝでは耐久力のある実用センサ
ーを提供する事は困難であつた。例えばペロブス
カイト型酸化物膜を例に取ると膜面を露出する必
要性のため、又その融点の高い事等から、基盤に
強く付着せず、膜が容易に剥れ、これを改善する
ために種々な不活性ガラスが提案されている。膜
が強力に付着する事は出来ても、その電気的性質
の大巾な変化又は長期安定性、耐久力等改善し得
なかつた。又高温用センサーに例を取つてみても
同様で、露出したまゝで焔内に長期間さらすと、
その電気抵抗値に経時変化を起こし、密封しなけ
ればならなかつた。ペロブスカイト型酸化物膜の
剥れをなくするために、又その電気抵抗の安定性
と経時変化を少くするために、新たに作つたガラ
ス粉末{SiO2(80%)、B2O3(12.7%)、Na2O3(3.4
%)、Al2O3(2.3%)、F2O3(0.03%)、K2O(0.04
%)}を良く水洗して、ペロブスカイト粉末と混
合し、これを既に定着しているペロブスカイト膜
(少量のガラス粉末を含む)上に重ねて定着保護
コートすれば、安定で耐久力のある経時変化の認
められない皮膜が形成でる事が判明した。上記新
らしく形成された皮膜の性質は第5図に示す様に
二つの抵抗急変ゾーンが存在する事が見出され、
センサー機能アツプにつながつた。 以下本発明を図面を用いて説明する。 第1図は本発明によるフレームセンサーの図面
で、aはガス(主として酸素濃度)に感応する側
のセンサー平面(基体の一方面)、bは温度に感
応する側のセンサー平面(基盤の他の面)を示
す。第2図は第1図aの―に沿つた側面断面
図、第3図は第2図の―に沿つた感応体近傍
の拡大断面図である。図に於て1は耐熱磁器体、
2,2′は固定ピン挿入穴、3,3′,3″はリー
ドピン挿入穴、4,4′,4″,4は白金電極
膜、5はペロブスカイト型酸化物主成分膜、8は
そのペロブスカイト酸化物と不活性ガラスの混合
膜、6,6′,6″,6は銀を含む耐熱金属膜リ
ード、7はサーミスター膜、9,10,11は耐
熱金属リードピン、9′A,9′B,10′,1
1″はロウ付け半田材である。 第4図は本発明のフレームセンサーの応用例
で、5,7,9,10,11は第1図の通りで、
Aはそのフレームセンサー素体、Bは耐熱金属ケ
ース、Dは耐熱金属ピン、Hは耐熱セメント、K
は耐熱磁器絶縁支持体、N1,N2は取り付け(他
の装置へ)穴、Sは耐熱金属ネツト、Rは空間で
ある。 第5図は本発明のペロブスカイト型酸化物膜の
焔中(700℃〜800℃)に於ける特性を示すもの
で、横軸に空燃比(A)を取り縦軸にその抵抗値
(Rp)を取ると、X,Yで示す急変ゾーンを有す
る。 第6図は本発明のペロブスカイト型酸化物膜の
焔中に於ける性質を示すもので、横軸に焔温度
(℃)を取り縦軸にその抵抗値(Rp)を取つた場
合、その空燃比(A)をパラメーターとした結果で、
曲線a〜kはそれぞれA=1.0,1.2,1.24,125,
1.255,1.26,1.27,1.30,1.35,1.40及び空気中
又はA<1.0を示す。 第7図は後述の酸化物サーミスター膜を用いた
温度センサーの特性を示すもので、横軸に焔温度
(℃)、縦軸に該センサーの抵抗値(Rs)を取つ
た場合の関係を示すグラフである。 第8図は本発明のフレームセンサーの応用電気
回路例を示す等価回路で、Eは電源、R1,R2
固定抵抗、ICは変換回路サーキツト、L1,L2
負荷、9,10,11は第1図のリードピン延長
上の位置を示すものである。 第1図に於てアルミナ磁器体1の表面に二対の
白金電極膜4,4′,4″,4を約1350℃で焼着
した後、4″,4間には重量%でLa2O3(26.5
%)、Cr2O3(10.4%)、SnO2(21.5%)、TiO2(11.8
%)、CuO(9.1%)、Bi2O3(2%)、SiO2(6.3%)、
CaCO3(8.2%)、Al2O3(4.3%)から成る焼成物の
微粉末を良く洗滌した後1300℃〜1350℃で空気中
で焼着させ高温サーミスター特性を有する酸化物
サーミスター膜7を形成させる(酸化物サーミス
ター膜7の代りに白金焼着抵抗膜であつてもよ
い。)この様な膜の温度感応物は露出したまゝの
状態で焔中(1100℃以下)にさらしても、その経
時変化は認められる程起こらない。次に白金電極
膜4,4′間には先ず初めに重量%でSiO2(80
%)、B2O3(12.7%)、Na2O3(3.4%)、Al2O3(2.3
%)、Fe2O3(0.03%)、K2O(0.04%)、その他1.53
%から成る良く水洗されたガラス粉末と良く水洗
されたペロブスカイト酸化物(例えばLaNiO3
粉末とを良く混合し、その重量%比は、ガラス粉
末の方で3%〜10%が良好で、これを大気圧下で
1150℃〜1200℃で焼着し、ペロブスカイト型酸化
物膜5を定着した後、更にその膜上に前記ペロブ
スカイト酸化物に不活性ガラス粉末を20〜30重量
%配合したものを塗布し、大気圧下で1150℃〜
1200℃で焼着し保護膜8を形成させる。この様に
して形成したフレーム感応物は1050℃以下の焔内
で長期間安定でその性質にほとんど変化を起さな
い。酸化物サーミスター膜7の特性は第7図に示
す様であり、又ペロブスカイト型酸化物膜5の特
性は第5図、第6図に示す様である。具体的なフ
レームセンサーに組み立てるために、リード引出
しが必要でその実施例として、パラジウム銀膜
6,6′,6″,6を焼着形成し、この一端を耐
熱金属リードピン9,10,11とロウ付け半田
(水素焔中)9′A,9′B,10′,11′する。
こゝまで出来上つたものをセンサー素体と呼ぶ事
にすると、第4図の様に素体Aは耐熱磁器絶縁支
持体Kではさんで耐熱金属ピンDによつて金属ケ
ースBに挿入固定され、更に耐熱セメントHで充
填固化(常温固化)密着する事ができる。 この様に実施されたフレームセンサーの動作実
測例を示す。プロパン燃焼焔中に於てそのペロブ
スカイト型酸化物膜5の特性は第5図に示す様に
空燃比1.2近傍でその電気抵抗値は約3桁急増加
し、完全燃焼域で徐々に最高値に達するが、空燃
比が更に小さくなつて、0.95近傍になるとその値
は再び逆に急転(約3桁)し、不完全燃焼カーボ
ンを検知する事を示すものでありその応答は可逆
的で、X点での応答速度はミリ秒単位であるが、
Y点のそれは分単位である。一方更にもう一つの
別の機能を持つ酸化物サーミスター膜7の特性は
第7図に示す様に空燃比とは全く関係無く焔内温
度のみに依存し、その特性は温度の逆数に対し指
数凾数で表わされる。 効果として、一体になつた2つのセンサーであ
る事は、先ず取付け容易簡単で低価格の他にガス
センサーの2つの急変ゾーンの空気過剰か不足か
のどちらのゾーンであるかという判別ができる。
ペロブスカイト酸化物膜上に更に重ねてペロブス
カイト酸化物と不活性ガラスの混合膜を形成させ
る事は次の第1表に示す様に寿命(耐久力)向上
の効果をもたらす。
【表】 ペロブスカイト型酸化物の特性は第5図に示す
様に、空燃比0.95近傍でN型の抵抗急変点が存在
するので、ガスセンサーの抵抗値の高いゾーンだ
けに於て完全燃焼しているという情報になり、燃
焼効率向上に重要な役割を果すことができる。従
つて、この様なセンサーを例えば第8図に示す様
な等価回路で応用制御装置を考えていけば、その
応用範囲は極めて広い。同図に於てEは電源、
R1,R2は固定抵抗、ICは変換回路機能、L1L2
負荷、RPはペロブスカイト型酸化物膜の電気抵
抗値で、フレーム焔内に設置されておるもので、
その燃焼状態に対応して第5図、第6図の様な特
性でその電気抵抗値が可逆的に変化し、RSは酸
化物サーミスター膜の電気抵抗値で、第7図の様
に温度の逆数に対応して直線で可逆的に変化し、
従つてRS,RP変化に対応したプログラムからL1
L2を作動せしめる事ができる。 本発明によれば、新しい機能、フレームの温度
と燃焼状態(主として酸素濃度)を同時に検出で
き、ガス感応部電気抵抗値の高いゾーンに於ての
み完全燃焼している事がそのまゝ検出できる。抵
抗急変ゾーンが低空燃比域か又は高空燃比域かの
判定はもう一つの温度センサーの値(燃焼焔温度
の変化を伴う)で容易に判別できる。 ペロブスカイト酸化物膜上に不活性ガラス―ペ
ロブスカイト酸物膜を形成すると、第1表に示す
様に、焔内における耐久寿命の性能は格段にアツ
プする。なお第1表の数字は初期抵抗値を100と
した場合の変化割合を示す。
【図面の簡単な説明】
第1図a,bは本発明の一実施例によるフレー
ムセンサーの主要部の上下平面図、第2図は第1
図aの―断面図、第3図は第2図の―断
面図、第4図は本発明の一実施例によるフレーム
センサーの全体構造を示す断面図、第5図はペロ
ブスカイト型酸化物の膜の焔中特性を示すグラ
フ、第6図は種々の空燃比におけるペロブスカイ
ト型酸化物の焔温度と抵抗値の関係を示すグラ
フ、第7図は本発明のフレームセンサーに設けら
れた温度センサーの焔中特性を示すグラフ、第8
図は本発明のフレームセンサーの応用例を示す電
気回路図である。 1……絶縁基体、4,4′,4″,4……白金
電極、6,6′,6″,6……導体、5……ペロ
ブスカイト型酸化物膜、7……サーミスタ膜、8
……ペロブスカイト―不活性ガラス膜。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 耐熱絶縁基体の表裏面にそれぞれ一対ずつ設
    けられた耐熱金属電極膜と、前記一方の面に設け
    た電極間にペロブスカイト型酸化膜からなるガス
    センサーと、他方の面に設けた電極間にサーミス
    ター特性を有する抵抗膜からなる温度センサーが
    焼着されており、 前記ペロブスカイト型酸化膜の表面には、ペロ
    ブスカイト型酸化物に不活性ガラスが20〜30重量
    %配合された混合物からなる保護膜が焼着されて
    おり、 前記ガスセンサーと前記温度センサーは前記耐
    熱絶縁基体の先端部に対向して設けられているこ
    とを特徴とするフレームセンサー。
JP11496181A 1981-07-21 1981-07-21 フレ−ムセンサ− Granted JPS5816124A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11496181A JPS5816124A (ja) 1981-07-21 1981-07-21 フレ−ムセンサ−
DE8282106505T DE3275409D1 (en) 1981-07-21 1982-07-19 Method of manufacturing a gas sensor
US06/399,858 US4608232A (en) 1981-07-21 1982-07-19 Gas sensor
EP82106505A EP0070551B1 (en) 1981-07-21 1982-07-19 Method of manufacturing a gas sensor
CA000407632A CA1191897A (en) 1981-07-21 1982-07-20 Gas sensor

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JP11496181A JPS5816124A (ja) 1981-07-21 1981-07-21 フレ−ムセンサ−

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JPS5816124A JPS5816124A (ja) 1983-01-29
JPH0227619B2 true JPH0227619B2 (ja) 1990-06-19

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5821758B2 (ja) * 1976-08-27 1983-05-02 タケダ理研工業株式会社 多チヤネル選択装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5821758B2 (ja) * 1976-08-27 1983-05-02 タケダ理研工業株式会社 多チヤネル選択装置

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