JPH04268448A - Gas sensor - Google Patents

Gas sensor

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Publication number
JPH04268448A
JPH04268448A JP3050746A JP5074691A JPH04268448A JP H04268448 A JPH04268448 A JP H04268448A JP 3050746 A JP3050746 A JP 3050746A JP 5074691 A JP5074691 A JP 5074691A JP H04268448 A JPH04268448 A JP H04268448A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cap
stem
gas sensor
sensor
sensor element
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3050746A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takafumi Kajima
孝文 鹿嶋
Katsuaki Nakamura
中村 克明
Atsunari Ishibashi
石橋 功成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a gas sensor by using a joint material which enables a stem and a cap to be joined at a low cost as well as in the atmospheric air. CONSTITUTION:A gas sensor has a sensor element 4 which is sealed up into a sealing member made up of a stem 2 comprising ceramics and a cap 6 comprising a porous ceramics. The stem 2 and the cap 6 are joined by a joint material with an expansion coefficent thereof approximate thereto. The joint material is an inorganic adhesion 7 which contains at least an inorganic oxide and presents acidity or alkalescence. The gas sensor 1 thus obtained allows the joining of the stem 2 and the cap 6 firmly in the atmospheric air and under a temperature of room temperature to about 150 deg.C without affecting a lead 5 and the sensor element 4 adversely thereby achieving a reduction in cost with higher workability.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は、ガスセンサに関する
ものであり、更に詳しくはガスセンサの封入部材である
ステムとキャップを無機接着剤で接合したガスセンサに
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas sensor, and more particularly to a gas sensor in which a stem and a cap, which are enclosing members of the gas sensor, are bonded together with an inorganic adhesive.

【0002】0002

【従来の技術】近年、様々なガスセンサが提案され実用
化されてきている。なかでも、固体電解質を用いた限界
電流式の酸素センサは、純粋なジルコニア(ZrO2)
にイットリア(Y2O3)、マグネシア(MgO)、カ
ルシア(CaO)等の2価または3価の金属酸化物を数
mol%程度固溶させて、低温までホタル石型立方晶を
保持させたもので、広範囲の酸素分圧の検知が可能、応
答速度が速い、起電力が安定、高温雰囲気中で使用可能
等の様々な特徴があるために、地下室等の密室における
酸欠事故防止、溶鋼中の酸素濃度測定、エンジンやボイ
ラー等の燃焼管理、公害計測用等様々な目的に適合した
センサである。
2. Description of the Related Art In recent years, various gas sensors have been proposed and put into practical use. Among them, a limiting current type oxygen sensor using a solid electrolyte is made of pure zirconia (ZrO2).
A divalent or trivalent metal oxide such as yttria (Y2O3), magnesia (MgO), or calcia (CaO) is dissolved in a solid solution of several mol% to maintain a fluorite-shaped cubic crystal structure even at low temperatures. It has various features such as being able to detect a wide range of oxygen partial pressures, fast response speed, stable electromotive force, and can be used in high-temperature atmospheres. This sensor is suitable for a variety of purposes, including concentration measurement, combustion management for engines and boilers, and pollution measurement.

【0003】この酸素センサは、一般に酸素濃度を検知
するセンサ素子が封入部材の内部に封入され、該封入部
材はセラミックスからなるステムと多孔質セラミックス
からなるキャップにより構成されており、前記ステムと
キャップは、これらと膨張係数が近似した非晶質ガラス
(接合材料)により接合されている。
[0003] In general, in this oxygen sensor, a sensor element for detecting oxygen concentration is sealed inside an enclosure member, and the enclosure member is composed of a stem made of ceramic and a cap made of porous ceramic. is bonded with amorphous glass (bonding material) whose expansion coefficient is similar to that of these.

【0004】前記ステムの材料としては、アルミナ(A
l2O3)等のセラミックスが好適に用いられる。また
、キャップは通気性を有する多孔質セラミックスが主に
用いられ、材料としては大量生産において取り扱いが極
めて容易であり、かつ、耐熱性に優れているAl2O3
やステアタイト((Mg3Si4O10(OH)2)等
が好適に用いられる。なお、前記酸素センサの構造を防
爆構造とする必要の無い場合には、キャップの替わりに
ステンレス製のメッシュカバーを用いることもある。
[0004] The material of the stem is alumina (A
Ceramics such as 12O3) are preferably used. In addition, the cap is mainly made of porous ceramics that have air permeability, and the material is Al2O3, which is extremely easy to handle in mass production and has excellent heat resistance.
or steatite ((Mg3Si4O10(OH)2), etc. are preferably used. Note that if the structure of the oxygen sensor does not need to be explosion-proof, a stainless steel mesh cover may be used instead of the cap. be.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の酸素
センサにおいては、ステムとキャップとの接合にこれら
と膨張係数が近似した非晶質ガラスを用いるのが一般的
であるが、この非晶質ガラスを用いて接合する場合、少
なくとも400℃程度まで加熱して前記非晶質ガラスを
溶融させる必要がある。この場合、大気中で加熱すると
センサ素子を保持しているステムピンが酸化されてしま
うために、窒素(N2)等の不活性ガスを用いて中性雰
囲気中で加熱するのが一般的である。
[Problems to be Solved by the Invention] Incidentally, in the above-mentioned oxygen sensor, it is common to use amorphous glass, which has a coefficient of expansion similar to that of the stem and cap, to join the stem and cap. When joining using glass, it is necessary to heat the amorphous glass to at least about 400° C. to melt the amorphous glass. In this case, since the stem pin holding the sensor element will be oxidized if heated in the atmosphere, it is common to heat it in a neutral atmosphere using an inert gas such as nitrogen (N2).

【0006】しかし、中性雰囲気中において加熱する場
合には、常時N2ガスを流し続ける必要があるためにラ
ンニングコストがかかり高コストになるという欠点があ
った。また、この場合、N2ガス中の酸素(O2)濃度
をppmのオーダーで制御する必要があり、このO2濃
度の制御が極めて難しいという問題もあった。したがっ
て、酸素センサのメーカーにおいては、O2濃度制御を
する必要がなく、できれば大気中において加熱すること
により強固に接合することができ、しかも低コストであ
る様な接合材料を探索することが極めて重要な開発テー
マになっていた。
[0006] However, when heating in a neutral atmosphere, there is a drawback that running costs are high because it is necessary to keep N2 gas flowing at all times. Further, in this case, it is necessary to control the oxygen (O2) concentration in the N2 gas on the order of ppm, and there is also the problem that controlling the O2 concentration is extremely difficult. Therefore, it is extremely important for oxygen sensor manufacturers to search for bonding materials that do not require O2 concentration control, can be bonded firmly by heating in the atmosphere, and are low-cost. It became a development theme.

【0007】この発明は、上記の事情に鑑みてなされた
ものであって、大気中においてしかも低コストでステム
とキャップとを接合することのできる接合材料を用いた
ガスセンサを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a gas sensor using a bonding material that allows a stem and a cap to be bonded in the atmosphere at low cost.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は次の様なガスセンサを採用した。すなわ
ち、センサ素子が、セラミックスからなるステムと多孔
質セラミックスからなるキャップにより構成される封入
部材の内部に封入され、前記ステムとキャップは、これ
らと膨張係数が近似した接合材料により接合されるガス
センサにおいて、前記接合材料は、少なくとも無機酸化
物を含有し酸性または弱アルカリ性を呈する無機接着剤
であることを特徴としている。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention employs the following gas sensor. That is, in a gas sensor, a sensor element is enclosed within an enclosure member constituted by a stem made of ceramics and a cap made of porous ceramics, and the stem and cap are joined by a joining material whose expansion coefficient is similar to that of the stem and cap. The bonding material is characterized in that it is an inorganic adhesive that contains at least an inorganic oxide and exhibits acidity or weak alkalinity.

【0009】[0009]

【作用】この発明のガスセンサにおいては、ステムとキ
ャップとを接合する接合材料として、少なくとも無機酸
化物を含有し酸性または弱アルカリ性を呈する無機接着
剤を用いることにより、ステムとキャップとを接合する
工程において大気中での加熱・接合が可能になり、従来
の様にN2ガスの使用やO2濃度制御をする必要がなく
なる。
[Operation] In the gas sensor of the present invention, the step of joining the stem and the cap is by using an inorganic adhesive containing at least an inorganic oxide and exhibiting acidity or weak alkalinity as a joining material for joining the stem and the cap. Heating and bonding in the atmosphere becomes possible, and there is no need to use N2 gas or control O2 concentration as in the past.

【0010】0010

【実施例】図1は、この発明のガスセンサの一実施例で
ある酸素センサ1を示す正断面図である。この酸素セン
サ1は、ステム2に垂直に設けられた4本のステムピン
3,… のそれぞれの先端部3aに、センサ素子4のリ
ード線5がそれぞれ接続されており、センサ素子4は通
気性を有する多孔質セラミック製のキャップ6により覆
われている。該キャップ6は、無機接着剤7によりステ
ム2に接合されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a front sectional view showing an oxygen sensor 1 which is an embodiment of the gas sensor of the present invention. In this oxygen sensor 1, the lead wires 5 of the sensor element 4 are connected to the tips 3a of four stem pins 3, etc. provided perpendicularly to the stem 2, and the sensor element 4 has air permeability. It is covered with a cap 6 made of porous ceramic. The cap 6 is bonded to the stem 2 with an inorganic adhesive 7.

【0011】上記の無機接着剤7は、例えば、Al2O
3,SiO2等の無機酸化物を含有し、酸性または弱ア
ルカリ性を呈するものである。
[0011] The above-mentioned inorganic adhesive 7 is, for example, Al2O
3. Contains inorganic oxides such as SiO2 and exhibits acidity or weak alkalinity.

【0012】次に、各種の無機接着剤を用いてステム2
とキャップ6とを接合した実験結果について説明する。 表1に実験に用いた無機接着剤の組成比及び特性を、ま
た、表2に実験結果を示す。
Next, the stem 2 is attached using various inorganic adhesives.
The results of an experiment in which the cap 6 and the cap 6 were joined will be explained. Table 1 shows the composition ratio and properties of the inorganic adhesive used in the experiment, and Table 2 shows the experimental results.

【表1】[Table 1]

【表2】 ここでは、ステム2は材質がAl2O3,ステアタイト
((Mg3Si4O10(OH)2)等のものを、また
、キャップ6は通気性を有する多孔質Al2O3のもの
を用いた。また、加熱条件は110℃にて30分間とし
た。
[Table 2] Here, the stem 2 was made of materials such as Al2O3 and steatite ((Mg3Si4O10(OH)2), and the cap 6 was made of porous Al2O3 with air permeability. The conditions were 110°C for 30 minutes.

【0013】表2から明らかな様に、No.A(弱アル
カリ性の無機接着剤を用いたもの)及びNo.B(酸性
の無機接着剤を用いたもの)では、ステム2とキャップ
6との接合は極めて強固であった。また、リード線5の
脆化は全くみられず、センサの特性についても異常は全
く認められなかった。しかし、No.C〜No.F(強
アルカリ性の無機接着剤を用いたもの)では、ステム2
とキャップ6との接合は強固であったが、リード線5の
表面は光沢を失っており脆化が激しかった。この場合、
センサの特性についても支障が生じた。
As is clear from Table 2, No. A (using a weakly alkaline inorganic adhesive) and No. In case B (using an acidic inorganic adhesive), the bond between the stem 2 and the cap 6 was extremely strong. Furthermore, no embrittlement was observed in the lead wire 5, and no abnormality was observed in the characteristics of the sensor. However, No. C~No. For F (using strong alkaline inorganic adhesive), stem 2
Although the bond between the lead wire 5 and the cap 6 was strong, the surface of the lead wire 5 had lost its luster and was severely brittle. in this case,
Problems also arose regarding sensor characteristics.

【0014】上記の結果から、本発明の酸性または弱ア
ルカリ性を呈する無機接着剤は、大気中において110
℃30分間という低温の加熱条件の元でステム2とキャ
ップ6とを強固に接合し、リード線5の脆化も全く無く
、センサの特性についても異常が全く認められないこと
がわかった。
[0014] From the above results, the acidic or weakly alkaline inorganic adhesive of the present invention has a
It was found that the stem 2 and the cap 6 were firmly joined under the low-temperature heating conditions of 30 minutes at °C, there was no embrittlement of the lead wire 5, and no abnormalities were observed in the characteristics of the sensor.

【0015】以上説明した様に、上記一実施例によれば
、Al2O3,SiO2等の無機酸化物を含有し、酸性
または弱アルカリ性を呈する無機接着剤を用いてステム
2とキャップ6とを接合することとしたので、大気中か
つ室温〜150℃程度の温度下において、リード線5及
びセンサ素子4に悪影響を与えることなくステムとキャ
ップとを強固に接合することができる。したがって、汎
用の乾燥器等を用いて簡単に行うことができ、作業性も
向上し、コストダウンを図ることができる。また、従来
の様な中性雰囲気炉が必要なくなり、N2ガスの供給や
O2濃度制御も不要になる。以上により、作業性を向上
させコストダウンを図ることができるガスセンサを提供
することが可能になる。
As explained above, according to the above embodiment, the stem 2 and the cap 6 are bonded using an inorganic adhesive that contains an inorganic oxide such as Al2O3 or SiO2 and is acidic or weakly alkaline. Therefore, the stem and the cap can be firmly joined in the atmosphere at a temperature of about room temperature to 150° C. without adversely affecting the lead wire 5 and the sensor element 4. Therefore, it can be easily carried out using a general-purpose dryer or the like, improving workability and reducing costs. Further, there is no need for a conventional neutral atmosphere furnace, and there is no need to supply N2 gas or control O2 concentration. The above makes it possible to provide a gas sensor that can improve workability and reduce costs.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上詳細に説明した様に、この発明のガ
スセンサによれば、センサ素子が、セラミックスからな
るステムと多孔質セラミックスからなるキャップにより
構成される封入部材の内部に封入され、前記ステムとキ
ャップは、これらと膨張係数が近似した接合材料により
接合されるガスセンサにおいて、前記接合材料は、少な
くとも無機酸化物を含有し酸性または弱アルカリ性を呈
する無機接着剤であることとしたので、大気中かつ室温
〜150℃程度の温度下において、リード線及びセンサ
素子に悪影響を与えることなくステムとキャップとを強
固に接合することができる。したがって、汎用の乾燥器
等を用いて簡単に行うことができ、作業性も向上し、コ
ストダウンを図ることができる。また、従来の様な中性
雰囲気炉が必要なくなり、N2ガスの供給やO2濃度制
御も不要になる。以上により、作業性を向上させコスト
ダウンを図ることができるガスセンサを提供することが
可能になる。
As described in detail above, according to the gas sensor of the present invention, the sensor element is enclosed within an enclosure member composed of a stem made of ceramics and a cap made of porous ceramics, and In a gas sensor in which the cap and cap are bonded using a bonding material with a similar expansion coefficient to these, the bonding material is an inorganic adhesive that contains at least an inorganic oxide and exhibits acidity or weak alkalinity, so that Moreover, the stem and the cap can be firmly joined at temperatures ranging from room temperature to about 150° C. without adversely affecting the lead wires and the sensor element. Therefore, it can be easily carried out using a general-purpose dryer or the like, improving workability and reducing costs. Further, there is no need for a conventional neutral atmosphere furnace, and there is no need to supply N2 gas or control O2 concentration. The above makes it possible to provide a gas sensor that can improve workability and reduce costs.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の一実施例である酸素センサの概略構成
図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an oxygen sensor that is an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  酸素センサ 2  ステム 3  ステムピン 4  センサ素子 5  リード線 6  キャップ 7  無機接着剤 1 Oxygen sensor 2 Stem 3 Stem pin 4 Sensor element 5 Lead wire 6 Cap 7 Inorganic adhesive

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  センサ素子が、セラミックスからなる
ステムと多孔質セラミックスからなるキャップにより構
成される封入部材の内部に封入され、前記ステムとキャ
ップは、これらと膨張係数が近似した接合材料により接
合されるガスセンサにおいて、前記接合材料は、少なく
とも無機酸化物を含有し酸性または弱アルカリ性を呈す
る無機接着剤であることを特徴とするガスセンサ。
1. A sensor element is enclosed within an enclosure member constituted by a stem made of ceramics and a cap made of porous ceramics, and the stem and the cap are joined by a joining material having a coefficient of expansion similar to that of the stem and the cap. A gas sensor characterized in that the bonding material is an inorganic adhesive containing at least an inorganic oxide and exhibiting acidity or weak alkalinity.
JP3050746A 1991-02-22 1991-02-22 Gas sensor Withdrawn JPH04268448A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006126160A (en) * 2004-03-30 2006-05-18 Citizen Watch Co Ltd Outer casing for gas sensor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006126160A (en) * 2004-03-30 2006-05-18 Citizen Watch Co Ltd Outer casing for gas sensor
JP4578990B2 (en) * 2004-03-30 2010-11-10 シチズンホールディングス株式会社 Exterior structure for gas sensor

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