JPH08240557A - Heater element for oxygen concentration detector - Google Patents

Heater element for oxygen concentration detector

Info

Publication number
JPH08240557A
JPH08240557A JP7070759A JP7075995A JPH08240557A JP H08240557 A JPH08240557 A JP H08240557A JP 7070759 A JP7070759 A JP 7070759A JP 7075995 A JP7075995 A JP 7075995A JP H08240557 A JPH08240557 A JP H08240557A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heater element
oxygen concentration
heat generating
concentration detector
heat
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.)
Pending
Application number
JP7070759A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Tsuruta
忠志 鶴田
Naoto Miwa
直人 三輪
Toshitaka Saito
利孝 斎藤
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.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
Priority to JP7070759A priority Critical patent/JPH08240557A/en
Publication of JPH08240557A publication Critical patent/JPH08240557A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide a heater element for oxygen concentration detector which can heat and retain a detection element to an element activation temperature at a lower temperature and has a long life. CONSTITUTION: A heater element is provided with an electrical heating part 11 provided at a tip part and a support part 12 for supporting the electrical heating part 11, the electrical heating part 11 is provided with an electrical heating body 13 and a covering body for covering the periphery, and the support part 12 is provided with a lead wire 14 connected to the electrical heating body 13 and a support member 120 for covering the periphery of the lead wire 14. The support member 120 consists of a material with a smaller thermal conductivity than that of the covering body at the electrical heating part 11 and the covering body at the electrical heating part 11 is provided with a recessed and projecting part 111 for cooling on the surface.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は,自動車エンジンの空燃
比制御等に用いられる酸素濃度検出器用のヒータ素子に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heater element for an oxygen concentration detector used for air-fuel ratio control of an automobile engine.

【0002】[0002]

【従来技術】従来,自動車エンジン等からの排気ガスを
効率良く浄化するために,酸素濃度検出器により,排気
ガス中の酸素濃度を計測して,エンジン内における空気
と燃料の混合比率を調整することが行われている。かか
る酸素濃度検出器としては,例えば,酸素濃度によって
起電力を発生するジルコニア等の酸素イオン伝導性酸化
物(固体電解質)を略試験管形状に加工した検出素子を
使用するものがある(特開平4−157358号)。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to efficiently purify exhaust gas from an automobile engine or the like, an oxygen concentration detector measures the oxygen concentration in the exhaust gas and adjusts the mixing ratio of air and fuel in the engine. Is being done. As such an oxygen concentration detector, for example, there is one that uses a detection element obtained by processing an oxygen ion conductive oxide (solid electrolyte) such as zirconia that generates an electromotive force depending on the oxygen concentration into a substantially test tube shape (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 10 (1999) -31977). 4-157358).

【0003】上記酸素濃度検出器は,ある特定の温度雰
囲気で作動するため,酸素濃度の検出に当たって,検出
素子を素子活性温度に加熱保持する必要がある。そし
て,その加熱手段であるヒータ素子は,上記検出素子の
内部に配置してある。
Since the oxygen concentration detector operates in an atmosphere of a certain temperature, it is necessary to heat and maintain the detection element at the element activation temperature in detecting the oxygen concentration. The heater element as the heating means is arranged inside the detection element.

【0004】図6,図7に示すごとく,上記ヒータ素子
9は,アルミナよりなる中軸91と,その外周に巻き付
けたセラミックシート92とにより構成されている。上
記中軸91は,図6に示すごとく,中空の棒状形であっ
て,その外周に二ヶ所,リード線94を配置するための
リード線保持部910が設けてある。上記セラミックシ
ート92は,中軸91と対面する面に発熱体921と該
発熱体921より延設されたリード部922とが設けて
ある。これを焼成して上記ヒータ素子9を形成する。
As shown in FIGS. 6 and 7, the heater element 9 is composed of a center shaft 91 made of alumina and a ceramic sheet 92 wound around the outer periphery thereof. As shown in FIG. 6, the center rod 91 is in the shape of a hollow rod, and is provided with lead wire holding portions 910 for arranging the lead wires 94 at two locations on the outer circumference thereof. The ceramic sheet 92 is provided with a heating element 921 and a lead portion 922 extending from the heating element 921 on the surface facing the central shaft 91. This is fired to form the heater element 9.

【0005】なお,上記リード線保持部910には,リ
ード線94が設けてあり,該リード線94はロー付けに
より,上記リード部922に接続されている(後述の図
7参照)。また,上記リード線94は図示しない外部に
設けられた電源と電気的に導通している。そして,上記
電源により,発熱体921に電気が供給され,ヒータ素
子9が発熱する。
The lead wire holding portion 910 is provided with a lead wire 94, and the lead wire 94 is connected to the lead portion 922 by brazing (see FIG. 7 described later). The lead wire 94 is electrically connected to a power source provided outside (not shown). Then, electricity is supplied to the heating element 921 by the power source, and the heater element 9 generates heat.

【0006】[0006]

【解決しようとする課題】しかしながら,上記従来のヒ
ータ素子9は,ヒータ素子9から損失する熱が大きいた
め,検出素子への伝熱効率が悪い。このため,検出素子
を素子活性温度に保持するためには,ヒータ素子9の温
度を,該ヒータ素子9の耐熱限界を越えて高くせねばな
らない。
However, since the conventional heater element 9 has a large heat loss from the heater element 9, the efficiency of heat transfer to the detection element is poor. For this reason, in order to keep the detection element at the element activation temperature, the temperature of the heater element 9 must be raised above the heat resistance limit of the heater element 9.

【0007】この場合には,ヒータ素子9における,発
熱体921等が断線し,ヒータ素子9の寿命が短くな
る,又はヒータ素子9が損傷する等の問題が生じるおそ
れがある。
In this case, the heating element 921 or the like in the heater element 9 may be broken, and the life of the heater element 9 may be shortened, or the heater element 9 may be damaged.

【0008】本発明は,かかる問題点に鑑み,より低温
で検出素子を素子活性温度に加熱,保持することがで
き,かつ長寿命の,酸素濃度検出器用のヒータ素子を提
供しようとするものである。
In view of the above problems, the present invention is intended to provide a heater element for an oxygen concentration detector which can heat and hold the detecting element at the element activation temperature at a lower temperature and has a long life. is there.

【0009】[0009]

【課題の解決手段】本発明は,酸素濃度を検出するため
の検出素子と,該検出素子の中に内挿配置するヒータ素
子とを有し,該ヒータ素子は,先端部に設けた発熱部と
該発熱部を支持する支持部とを有し,上記発熱部は発熱
体とその周囲に被覆した被覆体を有し,上記支持部には
上記発熱体と連結するリード線と該リード線の周囲を被
覆する支持部材を有してなり,上記支持部材は,発熱部
における被覆体よりも熱伝導率が小さい材料を用いてな
り,また,上記発熱部の被覆体は表面に放熱用凹凸部を
有していることを特徴とする酸素濃度検出器用のヒータ
素子にある。
According to the present invention, there is provided a detection element for detecting oxygen concentration, and a heater element inserted in the detection element. And a supporting part for supporting the heat generating part, the heat generating part has a heat generating body and a coating body surrounding the heat generating part, and the support part has a lead wire connected to the heat generating body and the lead wire. The support member covers the surroundings, and the support member is made of a material having a thermal conductivity smaller than that of the covering member in the heat generating portion. And a heater element for an oxygen concentration detector.

【0010】本発明において最も注目すべきことは,支
持部における支持部材は,発熱部における被覆体よりも
熱伝導率が小さいこと,また上記被覆体は表面に放熱用
凹凸部を有していることである。上記支持部は,例えば
内部に空気導入用,リード線配線用の貫通穴を有するパ
イプ形状の部材である。あるいは,上記支持部は,これ
らの貫通穴を有しない中実の棒状部材である。
What is most noticeable in the present invention is that the supporting member in the supporting portion has a smaller thermal conductivity than the covering member in the heat generating portion, and the covering member has a heat dissipation uneven portion on the surface. That is. The support portion is a pipe-shaped member having through holes for introducing air and lead wire wiring inside, for example. Alternatively, the supporting portion is a solid rod-shaped member that does not have these through holes.

【0011】また,上記発熱体は,カンタル(珪化モリ
ブデン),エレマ,シリコニット(炭化珪素),タング
ステンカーバイド,タングステン,白金等により構成さ
れている。そして,上記発熱体は,例えば,後述する被
覆体中に埋設され,発熱部と一体に形成することができ
る。あるいは,上記発熱体は上記支持部の下端におい
て,リード線と接続された発熱線を,支持部材の外周に
巻き付けることにより形成することができる。
The heating element is made of kanthal (molybdenum silicide), elema, siliconite (silicon carbide), tungsten carbide, tungsten, platinum or the like. The heating element can be embedded in, for example, a cover described later and can be formed integrally with the heating section. Alternatively, the heating element can be formed by winding a heating wire connected to a lead wire around the outer periphery of the supporting member at the lower end of the supporting portion.

【0012】上記支持部及び発熱部は,別々の部材とし
て製造した後,無機系接着剤を用いて接合することがで
きる。かかる無機系接着剤としては,アルミナ系のアロ
ンセラミック,スミセラム等を用いることができる。ま
た,上述のごとく発熱線を巻付けた支持部材を発熱体と
する場合には,該発熱体の周囲に,後述の被覆体を配置
し,発熱部としてもよい。
The supporting part and the heat generating part may be manufactured as separate members and then bonded together using an inorganic adhesive. As such an inorganic adhesive, alumina-based Aron ceramic, Sumiceram, or the like can be used. Further, when the support member wound with the heating wire as described above is used as the heating element, a covering body described later may be arranged around the heating element to serve as the heating section.

【0013】次に,上記支持部の外径は発熱部の外径よ
りも小さいことが好ましい。これにより,支持部の表面
積に対する発熱部の表面積の割合を増大させることがで
き,発熱部より発生した熱が支持部に伝熱する量を抑制
し,効率良く検出素子を加熱保持することができる。
Next, the outer diameter of the supporting portion is preferably smaller than the outer diameter of the heat generating portion. Thereby, the ratio of the surface area of the heat generating portion to the surface area of the supporting portion can be increased, the amount of heat generated by the heat generating portion transferred to the supporting portion can be suppressed, and the detection element can be efficiently heated and held. .

【0014】上記支持部材としては,例えば,ステアタ
イト(k=2.51W/mK),フォルステライト(k
=3.35W/mK),ジルコン(ZrSiO4 )(k
=5.02W/mK),石英ガラス(k=1.26W/
mK)等を用いることができる。
Examples of the supporting member include steatite (k = 2.51 W / mK) and forsterite (k).
= 3.35 W / mK), zircon (ZrSiO 4 ) (k
= 5.02 W / mK), quartz glass (k = 1.26 W /
mK) or the like can be used.

【0015】また,上記支持部材としては,例えば,気
孔率が6%〜50%の多孔質アルミナ焼結体を用いるこ
とができる。上記気孔率が6%未満の場合には,支持部
の熱伝導率が高くなり,発熱部より支持部へと容易に熱
が伝導し,検出素子を効率良く加熱できないおそれがあ
る。一方,上記気孔率が50%をこえた場合には,支持
部の機械的強度が低下し,ヒータ素子が衝撃,振動等に
より破損し易くなるおそれがある。なお,より好ましく
は,上記気孔率の下限を8%,上限を30%とする。
As the supporting member, for example, a porous alumina sintered body having a porosity of 6% to 50% can be used. If the porosity is less than 6%, the thermal conductivity of the supporting portion becomes high, heat is easily conducted from the heat generating portion to the supporting portion, and the detection element may not be efficiently heated. On the other hand, if the porosity exceeds 50%, the mechanical strength of the supporting portion is reduced, and the heater element may be easily damaged by impact, vibration, or the like. More preferably, the lower limit of the porosity is 8% and the upper limit thereof is 30%.

【0016】また,上記被覆体としては,例えば,窒化
珪素(k=12.56W/mK)を用いることができ
る。また,上記被覆体としては,例えば,気孔率6%未
満の緻密なアルミナ焼結体を用いることが好ましい。上
記気孔率が6%以上である場合には,発熱部の熱伝導率
が低いため,発熱表面の伝熱が悪くなり,検出素子への
熱伝導の効率が悪くなるおそれがある。
As the coating, for example, silicon nitride (k = 12.56 W / mK) can be used. Further, as the covering body, for example, a dense alumina sintered body having a porosity of less than 6% is preferably used. When the porosity is 6% or more, since the heat conductivity of the heat generating portion is low, the heat transfer on the heat generating surface is deteriorated, and the efficiency of heat conduction to the detection element may be deteriorated.

【0017】上記被覆体はキャップであることが好まし
い。そして,上記発熱体において,上述の無機系接着剤
により,キャップを接着する。
The cover is preferably a cap. Then, in the heating element, the cap is bonded by the above-mentioned inorganic adhesive.

【0018】上記キャップは,上述した窒化珪素又は気
孔率6%未満の緻密なアルミナ焼結体により構成され,
その表面には放熱用凹凸部が設けてある。これにより,
発熱体表面に放熱用凹凸部を容易に形成することがで
き,ヒータから検出素子へ熱を効率よく伝えることがで
きる。また,上記キャップは,放熱性向上のため,表面
に放熱用凹凸部を設けることが好ましい。
The cap is made of the above-mentioned silicon nitride or a dense alumina sintered body having a porosity of less than 6%,
An uneven portion for heat dissipation is provided on the surface. By this,
It is possible to easily form the heat dissipation unevenness on the surface of the heating element and efficiently transfer heat from the heater to the detection element. Further, in order to improve heat dissipation, it is preferable that the cap has a heat dissipation uneven portion on its surface.

【0019】上記被覆体は粒径10μm以上の大粒子
と,粒径0.5μm以下の小粒子とからなるセラミック
粒子を含有した混合物を,発熱体の周囲に付着すること
により構成されていることが好ましい。
The coating body is formed by adhering a mixture containing ceramic particles composed of large particles having a particle size of 10 μm or more and small particles having a particle size of 0.5 μm or less to the periphery of the heating element. Is preferred.

【0020】上記セラミック粒子は,例えば,上述した
窒化珪素又は気孔率6%未満の緻密なアルミナ焼結体に
より構成されている。そして,上記混合物は,上記セラ
ミック粒子,上述の無機接着剤とを混合することにより
得ることができる。そして,上記混合物を発熱体の周囲
に付着させた後,例えば温度を高め乾燥させることによ
り,被覆体を形成することができる。これにより,発熱
体表面に放熱用凹凸部有する被覆体を容易に形成するこ
とができる。
The ceramic particles are made of, for example, the above-mentioned silicon nitride or a dense alumina sintered body having a porosity of less than 6%. Then, the mixture can be obtained by mixing the ceramic particles and the inorganic adhesive. Then, after the above mixture is attached to the periphery of the heating element, the coating can be formed by, for example, raising the temperature and drying. This makes it possible to easily form a covering body having a heat-dissipating uneven portion on the surface of the heating element.

【0021】[0021]

【作用及び効果】本発明の酸素濃度検出器用のヒータ素
子は,発熱部と支持部とよりなり,該支持部を構成する
支持部材は,発熱部を被覆する被覆体よりも熱伝導率が
小さく,かつ,上記被覆体は表面に放熱用凹凸部を有し
ている。
The heater element for the oxygen concentration detector of the present invention comprises a heat generating part and a supporting part, and the supporting member constituting the supporting part has a smaller thermal conductivity than the covering body covering the heat generating part. Moreover, the coating has a heat-dissipating uneven portion on the surface.

【0022】一般に,ヒータ素子より発せられた熱は,
その一部が発熱部より支持部へと伝導され,検出素子の
加熱に用いられることなく,ヒータ素子から損失する。
これに対して,本発明においては,支持部材の熱伝導率
を小さくしているので,発熱部において発生させた熱を
支持部へ伝導させ難くすることができる。よって,熱が
より効率良く検出素子に伝導され,ヒータ素子の温度を
あまり高温にすることなく,すみやかに検出素子を素子
活性温度まで加熱することができる。
Generally, the heat generated by the heater element is
A part of it is conducted from the heat generating part to the supporting part and is not used for heating the detection element, but is lost from the heater element.
On the other hand, in the present invention, since the thermal conductivity of the supporting member is made small, it is possible to make it difficult to conduct the heat generated in the heat generating portion to the supporting portion. Therefore, heat is more efficiently conducted to the detection element, and the detection element can be quickly heated to the element activation temperature without raising the temperature of the heater element to a very high temperature.

【0023】また,上記放熱用凹凸部により,発熱部の
表面積が増大するため,より効率良く検出素子を加熱す
ることができ,ヒータ素子の温度をあまり高温にするこ
となく,すみやかに検出素子を素子活性温度まで加熱す
ることができる。また,上述の理由により,ヒータ素子
が低温であっても,検出素子を素子活性温度に保持する
ことができる。このため,ヒータ素子のオーバーヒート
等が起こらず,該ヒータ素子の寿命が長くなる。
Further, since the surface area of the heat generating portion is increased by the heat dissipation uneven portion, the detecting element can be heated more efficiently, and the detecting element can be promptly heated without raising the temperature of the heater element too much. It can be heated to the element activation temperature. Further, for the above-mentioned reason, the detection element can be kept at the element activation temperature even if the heater element has a low temperature. Therefore, overheating of the heater element does not occur and the life of the heater element is extended.

【0024】上記のごとく,本発明によれば,より低温
で検出素子を素子活性温度に加熱,保持することがで
き,かつ長寿命の,酸素濃度検出器用のヒータ素子を提
供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a heater element for an oxygen concentration detector which can heat and hold the detecting element at the element activation temperature at a lower temperature and has a long life.

【0025】[0025]

【実施例】【Example】

実施例1 本発明の実施例にかかる酸素濃度検出器用のヒータ素子
につき,図1,図2を用いて説明する。図1及び図2に
示すごとく,本例のヒータ素子1は,先端部に設けた発
熱部11と該発熱部11を支持する支持部12とを有す
る。上記発熱部11は発熱体13とその周囲に被覆した
被覆体110を有し,上記支持部12には上記発熱体1
3と連結するリード線14と該リード線14の周囲を被
覆する支持部材120を有してなる。
Example 1 A heater element for an oxygen concentration detector according to an example of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 1 and 2, the heater element 1 of the present example has a heat generating portion 11 provided at the tip and a supporting portion 12 that supports the heat generating portion 11. The heat generating part 11 has a heat generating body 13 and a coating 110 surrounding the heat generating body 13, and the supporting part 12 has the heat generating body 1
It has a lead wire 14 that is connected to the lead wire 3 and a support member 120 that covers the circumference of the lead wire 14.

【0026】上記支持部材120は,発熱部11におけ
る被覆体110よりも熱伝導率が小さい材料を用いてな
る。即ち,上記被覆体110は熱伝導率34W/mKで
ある緻密なアルミナ焼結体よりなり,一方支持部材12
0は熱伝導率20W/mKである気孔率15%の多孔質
アルミナ焼結体よりなる。
The support member 120 is made of a material having a thermal conductivity smaller than that of the cover 110 in the heat generating portion 11. That is, the cover 110 is made of a dense alumina sintered body having a thermal conductivity of 34 W / mK, while the support member 12
No. 0 is made of a porous alumina sintered body having a thermal conductivity of 20 W / mK and a porosity of 15%.

【0027】次に,上記発熱部11の被覆体110は表
面に放熱用凹凸部111を有している。上記発熱部11
は,内部にタングステンよりなる発熱体13を有してな
り,該発熱体13の上部で,上記支持部12内に設けら
れたニッケル製のリード線14と電気的に接続されてい
る。
Next, the coating 110 of the heat-generating portion 11 has a heat-radiating uneven portion 111 on its surface. The heat generating part 11
Has a heating element 13 made of tungsten therein, and is electrically connected to a lead wire 14 made of nickel provided in the supporting portion 12 above the heating element 13.

【0028】また,上記発熱部11は,タングステンの
線をアルミナで覆い囲むように形成したものを焼成する
ことによりつくられたものである。そして,支持部12
とは別体として構成され,支持部12の下端に無機系接
着剤により接着されている。また,上記発熱部11にお
いても,上記支持部12の内部に設けられた空気導入穴
129と連結するように空気導入穴119が設けてあ
る。
The heat generating portion 11 is made by firing a tungsten wire formed by surrounding it with alumina. And the support part 12
It is configured as a separate body and is adhered to the lower end of the support portion 12 with an inorganic adhesive. Further, also in the heat generating portion 11, an air introducing hole 119 is provided so as to be connected to an air introducing hole 129 provided inside the supporting portion 12.

【0029】上記支持部12は,その内部にリード線1
4が配置されており,後述する検出素子29の大気室2
90に空気を導入するための空気導入穴129を設けた
パイプ状部材である。また上記支持部12の外径は発熱
部11の外径よりも小さい。
The supporting portion 12 has a lead wire 1 inside thereof.
4 is arranged in the atmosphere chamber 2 of the detection element 29 described later.
90 is a pipe-shaped member provided with an air introduction hole 129 for introducing air. The outer diameter of the support portion 12 is smaller than the outer diameter of the heat generating portion 11.

【0030】また,上記支持部12の上端には,後述す
る検出素子29にヒータ素子1を固定配置するためのホ
ルダ15を設けてある。上記ホルダ15は,ニッケルよ
りなり,その中央にヒータ素子1を挿入配置するための
挿入穴150を有する環状部材である。また,上記ホル
ダ15は後述する検出素子29の内側電極292よりの
出力を外部に導出するためのリード部159を有してい
る。
A holder 15 for fixing the heater element 1 to a detection element 29, which will be described later, is provided at the upper end of the support portion 12. The holder 15 is an annular member made of nickel and having an insertion hole 150 for inserting and arranging the heater element 1 in the center thereof. Further, the holder 15 has a lead portion 159 for leading out an output from an inner electrode 292 of the detection element 29 described later.

【0031】図2に本例の酸素濃度検出器2を示す。上
記酸素濃度検出器2は,酸素濃度を検出するための検出
素子29と,該検出素子29の中に内挿配置する上記ヒ
ータ素子1とを有している。上記ヒータ素子1は,検出
素子29の内部に設けられた大気室290内に配置され
ている。上記検出素子29は,コップ型の固体電解質2
99よりなり,該固体電解質299の外側には外側電極
291が,大気室290内には内側電極292が設けて
ある。
FIG. 2 shows the oxygen concentration detector 2 of this example. The oxygen concentration detector 2 has a detection element 29 for detecting the oxygen concentration, and the heater element 1 inserted in the detection element 29. The heater element 1 is arranged in the atmosphere chamber 290 provided inside the detection element 29. The detection element 29 is a cup-type solid electrolyte 2
An outer electrode 291 is provided outside the solid electrolyte 299, and an inner electrode 292 is provided inside the atmosphere chamber 290.

【0032】上記ヒータ素子1は,上記ホルダ15を検
出素子29の上端に係止することにより固定されてい
る。また,上記ホルダ15の下端には,金属リング15
5が配置されている。上記金属リング155を介して,
上記内側電極292と,ホルダ15に設けたリード部1
59とが電気的に接続されている。
The heater element 1 is fixed by locking the holder 15 on the upper end of the detection element 29. The metal ring 15 is attached to the lower end of the holder 15.
5 are arranged. Through the metal ring 155,
The inner electrode 292 and the lead portion 1 provided on the holder 15
59 is electrically connected.

【0033】上記検出素子29は,酸素濃度検出器1に
おけるハウジング10に対して固定されている。なお,
上記ハウジング10の下端には被測定ガス室210を構
成する被測定ガス側カバー211,212が,該ハウジ
ング20の上端には大気側カバー22が設けてある。
The detection element 29 is fixed to the housing 10 of the oxygen concentration detector 1. In addition,
At the lower end of the housing 10, the measured gas side covers 211 and 212 forming the measured gas chamber 210 are provided, and at the upper end of the housing 20, an atmosphere side cover 22 is provided.

【0034】次に,本例における作用効果につき説明す
る。本例のヒータ素子1は,支持部材120が被覆体1
10よりも熱伝導率が小さく,かつ,上記被覆体110
には,表面に放熱用凹凸部111を設けてある。従っ
て,発熱部11より発せられた熱は,支持部12へ伝導
し難い。よって,ヒータ素子1の熱を損失することな
く, 効率良く検出素子29を素子活性温度まで加熱する
ことができる。
Next, the function and effect of this example will be described. In the heater element 1 of this example, the support member 120 has the cover 1
The thermal conductivity is smaller than 10 and the coating 110
Is provided with a heat dissipation uneven portion 111 on the surface. Therefore, it is difficult for the heat generated by the heat generating portion 11 to be transferred to the support portion 12. Therefore, the detection element 29 can be efficiently heated to the element activation temperature without losing the heat of the heater element 1.

【0035】また,上記放熱用凹凸部111により,発
熱部11の表面積が増大する。更に,上記支持部12の
外径は発熱部11の外径よりも小さいため,支持部12
の表面積に対する発熱部11の表面積の割合が増大す
る。このため,ヒータ素子1の温度を低温に保ちつつ,
速やかに検出素子29を素子活性温度まで加熱すること
ができる。更に,上記ヒータ素子1が低温であるため,
該ヒータ素子1はオーバーヒートし難く,長寿命であ
る。
Further, the surface area of the heat generating portion 11 is increased by the heat dissipating uneven portion 111. Further, since the outer diameter of the supporting portion 12 is smaller than the outer diameter of the heat generating portion 11, the supporting portion 12
The ratio of the surface area of the heat-generating part 11 to the surface area of is increased. Therefore, while keeping the temperature of the heater element 1 low,
The detection element 29 can be quickly heated to the element activation temperature. Furthermore, since the heater element 1 has a low temperature,
The heater element 1 is hard to overheat and has a long life.

【0036】従って,本例によれば,より低温で検出素
子を素子活性温度に加熱,保持することができ,かつ長
寿命の,酸素濃度検出器用のヒータ素子を提供すること
ができる。
Therefore, according to this example, it is possible to provide a heater element for an oxygen concentration detector, which can heat and hold the detecting element at the element activation temperature at a lower temperature and has a long life.

【0037】実施例2 本例は,図3に示すごとく,検出素子を素子活性温度ま
で加熱するに当たって必要なヒータ素子の温度を,比較
例と共にテストする。本実施例にかかるヒータ素子は,
実施例1に示したヒータ素子1と同じもので,実施例1
と同様に検出素子29に組み付けた。
Example 2 In this example, as shown in FIG. 3, the temperature of the heater element required for heating the detection element to the element activation temperature is tested together with the comparative example. The heater element according to this embodiment is
Same as the heater element 1 shown in the first embodiment,
The detection element 29 was assembled in the same manner as in.

【0038】また,比較例は,従来例として,図6,図
7に示したヒータ素子9を,実施例1と同様の検出素子
29に組み付けたものである。この時,中軸91及びセ
ラミックシート92は焼成により気孔率2%の緻密なア
ルミナ焼結体となる。また,発熱体921は白金,リー
ド線94及び検出素子へのホルダはニッケルより構成さ
れている。そして,上記テストに際しては,本実施例及
び比較例のヒータ素子にそれぞれ通電し,検出素子が温
度700℃に達した状態における,それぞれのヒータ素
子の温度を測定する。その結果を図3に示す。
In the comparative example, as a conventional example, the heater element 9 shown in FIGS. 6 and 7 is assembled to the detection element 29 similar to that of the first embodiment. At this time, the center shaft 91 and the ceramic sheet 92 are fired into a dense alumina sintered body having a porosity of 2%. The heating element 921 is made of platinum, and the lead wire 94 and the holder for the detection element are made of nickel. In the above test, the heater elements of this example and the comparative example are energized to measure the temperature of each heater element when the temperature of the detection element reaches 700 ° C. The result is shown in FIG.

【0039】図3に示すごとく,検出素子を700℃に
加熱保持するには,本実施例の温度は1055℃,比較
例の温度は1100℃が必要である。よって,両者の温
度差ΔTは45℃で,比較例の温度がより高い。
As shown in FIG. 3, in order to heat and hold the detecting element at 700 ° C., the temperature of this embodiment is 1055 ° C. and the temperature of the comparative example is 1100 ° C. Therefore, the temperature difference ΔT between the two is 45 ° C., and the temperature of the comparative example is higher.

【0040】上記のごとく,比較例のヒータ素子は,検
出素子を700℃まで加熱するために,本発明のヒータ
素子よりも45℃も高く加熱する必要がある。そのた
め,ヒータ素子がオーバーヒートして破損するおそれが
ある。このことにより,本実施例にかかるヒータ素子
は,比較例より耐久性において優れ,長寿命であること
がわかる。
As described above, the heater element of the comparative example needs to be heated as much as 45 ° C. higher than the heater element of the present invention in order to heat the detecting element to 700 ° C. Therefore, the heater element may be overheated and damaged. From this, it can be seen that the heater element according to this example is superior to the comparative example in durability and has a long life.

【0041】実施例3 本例は,図4に示すごとく,発熱部11に放熱用凹凸部
161を有するキャップ16が配置されたヒータ素子1
である。上記ヒータ素子1における発熱部11は,発熱
体13とその周囲に被覆した被覆体160を有し,上記
被覆体160は表面に放熱用凹凸部161を設けたキャ
ップ16である。
Embodiment 3 In this embodiment, as shown in FIG. 4, the heater element 1 in which the cap 16 having the uneven portion 161 for heat dissipation is arranged on the heat generating portion 11 is arranged.
Is. The heating portion 11 of the heater element 1 has a heating element 13 and a coating 160 covering the heating element 13, and the coating 160 is a cap 16 having a heat-releasing uneven portion 161 on its surface.

【0042】上記発熱体13は,支持部12の下端にお
いて,リード線14と接続された発熱線135を支持部
材120の外周に巻付けることにより構成されている。
上記発熱体13の周囲には,無機系接着剤168にてキ
ャップ16が接着されている。
The heating element 13 is constructed by winding a heating wire 135 connected to the lead wire 14 around the outer periphery of the supporting member 120 at the lower end of the supporting portion 12.
A cap 16 is adhered to the periphery of the heating element 13 with an inorganic adhesive 168.

【0043】上記キャップ16は,窒化珪素を底面が閉
止した筒形状に加工し,その表面に放熱用凹凸部161
を設けることにより構成されている。また,上記キャッ
プ16の下端部には,上記支持部12に設けてある空気
導入穴129と連通する空気導通穴169が設けてあ
る。その他は,実施例1と同様である。
The cap 16 is formed by processing silicon nitride into a cylindrical shape having a closed bottom surface, and the heat radiation uneven portion 161 is formed on the surface thereof.
Is provided. Further, the lower end portion of the cap 16 is provided with an air conduction hole 169 which communicates with an air introduction hole 129 provided in the support portion 12. Others are the same as in the first embodiment.

【0044】本例におけるヒータ素子1は,発熱部11
の表面に放熱用凹凸部161を容易に形成できる。ま
た,上記キャップ16を放射率の高い材質で形成するこ
とで効果的に伝熱できる。その他は実施例1と同様の作
用効果を有する。
The heater element 1 in this example includes a heating portion 11
It is possible to easily form the heat dissipation uneven portion 161 on the surface of the. Further, the cap 16 is made of a material having a high emissivity so that heat can be effectively transferred. Others have the same effects as those of the first embodiment.

【0045】実施例4 本例は,図5に示すごとく,大小のセラミック粒子を発
熱体13の周囲に設けたヒータ素子1である。上記ヒー
タ素子1における発熱部11は,発熱体13とその周囲
に被覆した被覆体170を有する。上記被覆体170
は,粒径10μm以上の大粒子171と,粒径0.5μ
m以下の小粒子172とからなるセラミック粒子を含有
した混合物を,上記発熱体13の周囲に付着させること
により構成されている。
Example 4 This example is a heater element 1 in which large and small ceramic particles are provided around a heating element 13, as shown in FIG. The heat generating portion 11 of the heater element 1 has a heat generating body 13 and a covering body 170 covering the periphery thereof. The cover 170
Is a large particle 171 having a particle size of 10 μm or more and a particle size of 0.5 μm.
It is configured by adhering a mixture containing ceramic particles composed of small particles 172 of m or less to the periphery of the heating element 13.

【0046】なお,上記発熱体13は,実施例3と同様
に,支持部12の下端において,リード線14と接続さ
れた発熱線135を支持部材120の外周に巻付けるこ
とにより構成されている。
The heating element 13 is constructed by winding the heating wire 135 connected to the lead wire 14 around the outer periphery of the supporting member 120 at the lower end of the supporting portion 12, as in the third embodiment. .

【0047】上記被覆体170について,以下に説明す
る。即ち,上記混合物の付着に当たって,まず上記セラ
ミック粒子以外に,無機系接着剤とを含有した懸濁液を
準備する。そして,上記懸濁液を,上記発熱体13の周
囲に付着させた後,最高温度150℃に至るまで段階的
に昇温,乾燥させる。これにより,被覆体170が形成
される。
The cover 170 will be described below. That is, in attaching the mixture, first, a suspension containing an inorganic adhesive in addition to the ceramic particles is prepared. Then, after the suspension is attached to the periphery of the heating element 13, the temperature is gradually raised to a maximum temperature of 150 ° C. and dried. As a result, the cover 170 is formed.

【0048】なお,上記混合物は,上記支持部12にお
ける空気導入穴129を塞がぬように,発熱体13に付
着させる。そして,被覆体170の下端部に空気導入穴
129と連通した空気導入穴179を形成する。
The mixture is adhered to the heating element 13 so as not to block the air introduction hole 129 in the supporting portion 12. Then, an air introduction hole 179 communicating with the air introduction hole 129 is formed at the lower end of the cover 170.

【0049】本例におけるヒータ素子1は,上記のごと
く大小のセラミック粒子の混合物により被覆体が形成さ
れている。そのため,放熱用凹凸部を有する発熱部の形
成が容易である。その他は実施例1と同様の作用効果を
有する。
The heater element 1 in this example has a coating formed of a mixture of large and small ceramic particles as described above. Therefore, it is easy to form the heat generating portion having the heat dissipation uneven portion. Others have the same effects as those of the first embodiment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1における,ヒータ素子の断面図。FIG. 1 is a sectional view of a heater element according to a first embodiment.

【図2】実施例1における,酸素濃度検出器の要部断面
図。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the oxygen concentration detector according to the first embodiment.

【図3】実施例2における,ヒータ温度を示す線図。FIG. 3 is a diagram showing a heater temperature in the second embodiment.

【図4】実施例3における,ヒータ素子の断面図。FIG. 4 is a sectional view of a heater element according to a third embodiment.

【図5】実施例4における,ヒータ素子の断面図。FIG. 5 is a sectional view of a heater element according to the fourth embodiment.

【図6】従来例における,ヒータ素子の展開説明図。FIG. 6 is a development explanatory diagram of a heater element in a conventional example.

【図7】従来例における,ヒータ素子の斜視図。FIG. 7 is a perspective view of a heater element in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1...ヒータ素子, 11...発熱部, 110,160,170...被覆体, 111...放熱用凹凸部, 12...支持部, 120...支持部材, 13...発熱体, 2...酸素濃度検出器, 29...検出素子, 1. . . Heater element, 11. . . Heat generating part, 110, 160, 170. . . Coating, 111. . . Heat dissipation uneven portion, 12. . . Support part, 120. . . Support member, 13. . . Heating element, 2. . . Oxygen concentration detector, 29. . . Detection element,

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸素濃度を検出するための検出素子と,
該検出素子の中に内挿配置するヒータ素子とを有し,該
ヒータ素子は,先端部に設けた発熱部と該発熱部を支持
する支持部とを有し,上記発熱部は発熱体とその周囲に
被覆した被覆体を有し,上記支持部には上記発熱体と連
結するリード線と該リード線の周囲を被覆する支持部材
を有してなり,上記支持部材は,発熱部における被覆体
よりも熱伝導率が小さい材料を用いてなり,また,上記
発熱部の被覆体は表面に放熱用凹凸部を有していること
を特徴とする酸素濃度検出器用のヒータ素子。
1. A detection element for detecting oxygen concentration,
A heater element inserted in the detection element, the heater element having a heat generating portion provided at a tip portion and a supporting portion supporting the heat generating portion, and the heat generating portion is a heat generating body. A cover member covering the periphery thereof, the support portion having a lead wire connected to the heating element and a support member covering the periphery of the lead wire, wherein the support member is a coating member in the heating portion. A heater element for an oxygen concentration detector, which is made of a material having a thermal conductivity lower than that of a body, and the coating of the heat generating portion has a heat-radiating uneven portion on the surface.
【請求項2】 請求項1において,上記支持部の外径は
発熱部の外径よりも小さいことを特徴とする酸素濃度検
出器用のヒータ素子。
2. The heater element for an oxygen concentration detector according to claim 1, wherein the outer diameter of the support portion is smaller than the outer diameter of the heat generating portion.
【請求項3】 請求項1又は2において,上記支持部材
は,ステアタイト,フォルステライト,ジルコン,石英
ガラス又は気孔率6〜50%の多孔質アルミナ焼結体の
いずれか一種であることを特徴とする酸素濃度検出器用
のヒータ素子。
3. The support member according to claim 1, wherein the support member is any one of steatite, forsterite, zircon, quartz glass, and a porous alumina sintered body having a porosity of 6 to 50%. Heater element for oxygen concentration detector.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれか一項において,
上記被覆体は,窒化珪素又は気孔率6%未満の緻密なア
ルミナ焼結体のいずれか一種であることを特徴とする酸
素濃度検出器用のヒータ素子。
4. The method according to claim 1, wherein
A heater element for an oxygen concentration detector, wherein the coating is one of silicon nitride and a dense alumina sintered body having a porosity of less than 6%.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれか一項において,
上記被覆体は,キャップであることを特徴とする酸素濃
度検出器用のヒータ素子。
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
A heater element for an oxygen concentration detector, wherein the cover is a cap.
【請求項6】 請求項1〜4のいずれか一項において,
上記被覆体は,粒径10μm以上の大粒子と粒径0.5
μm以下の小粒子とからなるセラミック粒子を含有した
混合物を,発熱体の周囲に付着することにより構成され
ていることを特徴とする酸素濃度検出器用のヒータ素
子。
6. The method according to any one of claims 1 to 4,
The above-mentioned coating has a large particle size of 10 μm or more and a particle size of 0.5.
A heater element for an oxygen concentration detector, characterized in that it is constituted by adhering a mixture containing ceramic particles composed of small particles of not more than μm to the periphery of a heating element.
JP7070759A 1995-03-03 1995-03-03 Heater element for oxygen concentration detector Pending JPH08240557A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7070759A JPH08240557A (en) 1995-03-03 1995-03-03 Heater element for oxygen concentration detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7070759A JPH08240557A (en) 1995-03-03 1995-03-03 Heater element for oxygen concentration detector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08240557A true JPH08240557A (en) 1996-09-17

Family

ID=13440766

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7070759A Pending JPH08240557A (en) 1995-03-03 1995-03-03 Heater element for oxygen concentration detector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08240557A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116609415A (en) * 2023-03-13 2023-08-18 连云港感瓷电子科技有限公司 Oxygen sensor for monitoring exhaust emission
US11933757B2 (en) 2014-10-30 2024-03-19 Denso Corporation Gas sensor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11933757B2 (en) 2014-10-30 2024-03-19 Denso Corporation Gas sensor
CN116609415A (en) * 2023-03-13 2023-08-18 连云港感瓷电子科技有限公司 Oxygen sensor for monitoring exhaust emission
CN116609415B (en) * 2023-03-13 2024-01-30 连云港感瓷电子科技有限公司 Oxygen sensor for monitoring exhaust emission

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2002289407A (en) Temperature sensor and its manufacturing method
JP2004171834A (en) Heating device
US4528086A (en) Oxygen sensor with heater
WO2008103867A1 (en) Gas sensor apparatus for automotive exhaust gas applications
JP2010032237A (en) Temperature sensor
EP0220067B1 (en) Sensor incorporating a heater
JPH08240557A (en) Heater element for oxygen concentration detector
JPH118049A (en) Molten metal heating heater and assembling method thereof
US4935118A (en) Self heated sensor package
JP3128325B2 (en) Small electric furnace for optical fiber processing
JP2004198360A (en) Gas sensor
JP2004125202A (en) Electric resistance furnace
JP7003748B2 (en) Zirconia Oxygen Sensor Parts and Zirconia Oxygen Sensor
US5868497A (en) Thermocouple for use in an apparatus for manufacturing a semiconductor device
JP2001068254A (en) Ceramic heater
US20040084441A1 (en) Resistance-heating element, and electric resistance furnace using the same
JP3954985B2 (en) Electric furnace
JP4762539B2 (en) Gas sensor
JP2703012B2 (en) Radiant tube
JP3855448B2 (en) Air-fuel ratio sensor
JPH0425808Y2 (en)
JPH0534543U (en) Temperature sensor
JP2001074687A (en) Oxygen sensor
JP7339753B2 (en) Wafer mounting structure, wafer mounting apparatus and base structure using wafer mounting structure
WO2020111196A1 (en) Heater