JPH10160593A - 温度センサ素子 - Google Patents
温度センサ素子Info
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- JPH10160593A JPH10160593A JP31822096A JP31822096A JPH10160593A JP H10160593 A JPH10160593 A JP H10160593A JP 31822096 A JP31822096 A JP 31822096A JP 31822096 A JP31822096 A JP 31822096A JP H10160593 A JPH10160593 A JP H10160593A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 感熱膜を支持する支持体を改良して、１１０
０℃程度以上の高温に耐え、抵抗値の経時変化の小さい
信頼性の高い温度センサ素子を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 高融点酸化物を含む鉄ークロムーアルミ
ニウム合金からなる支持体上に電気絶縁膜を儲け、その
上に感熱膜および一対の電極膜を設け、これらを電気絶
縁膜で被覆した温度センサ素子。電極材料には、イリジ
ウムまたはイリジウムー白金合金を用いる。
０℃程度以上の高温に耐え、抵抗値の経時変化の小さい
信頼性の高い温度センサ素子を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 高融点酸化物を含む鉄ークロムーアルミ
ニウム合金からなる支持体上に電気絶縁膜を儲け、その
上に感熱膜および一対の電極膜を設け、これらを電気絶
縁膜で被覆した温度センサ素子。電極材料には、イリジ
ウムまたはイリジウムー白金合金を用いる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、種々の物体の温度
測定用の温度センサ素子に関するものであり、特に耐熱
性、耐熱衝撃性、熱応答性、および信頼性の優れた温度
センサ素子に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、大気汚染防止の観点から、自動車
エンジンの排気ガスはできる限り浄化して大気中に放出
することが要求されている。そのために排気系統に触媒
コンバータを取り付けて排気ガスを無害なガスに浄化し
ている。その場合に浄化効率、すなわち触媒性能を高め
るには、触媒温度を正確に測定する必要がある。そのた
め、自動車エンジンの排気温度測定用の温度センサ素子
は、耐熱性、耐熱衝撃性に優れ、熱応答が速い信頼性の
高いものであることが必要である。 【０００３】この種の温度センサ素子の一つとして、次
のような構成のものが提案されている。すなわち、耐熱
性合金からなる平板状の支持体を用い、その表面にＡｌ
2Ｏ
3からなる電気絶縁膜を設ける。そして、その電気絶縁
膜の上に、直線性の電気抵抗ー温度特性を示す感熱膜、
および感熱膜に接触する一対の白金薄膜からなる電極を
設け、これらの上に、電極のリード線接続部分を除いて
Ａｌ 2Ｏ3からなる電気絶縁膜を設け、さらにこれらの多
層膜を覆うように耐熱ステンレス鋼製のカバーを支持体
に結合した構成のものである。前記支持体には、例えば
鉄、クロムおよびアルミニウムからなる合金を、また感
熱膜にはアルミニウム、鉄、クロムの複合組成の酸化物
をそれぞれ用いている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】触媒コンバータを自動
車エンジンの排気側直下に配置した形式の排気ガス浄化
システムにおいては、温度センサは自動車エンジンの種
類や自動車の運転状況により、従来以上に高温に加熱さ
れる状況になる。従って、温度センサには、従来以上に
高い耐熱特性が求められる。このような排気ガス浄化シ
ステムに上記の温度センサを配置すると、温度センサの
熱応答特性は幾分向上する。その反面、高温化により、
温度センサ素子が例えば１１００℃以上に長時間熱せら
れると、その上に感熱膜が形成される上記の鉄ークロム
ーアルミニウム合金からなる支持体材料に、微細組織の
変化に伴い形状変化が生じる。それにより、感熱膜にク
ラックが発生し、白金薄膜の電極の断線を引き起こした
り、白金電極の白金が感熱膜内に拡散して電極が細く痩
せたりする問題があった。これは、センサの信頼性の面
で大きな問題であった。 【０００５】本発明は、このような従来の問題点を解消
するもので、耐熱性に優れ、抵抗値の経時変化の小さい
信頼性の高い温度センサ素子を提供することを目的とす
る。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明の温度センサ素子
は、鉄とクロムとアルミニウムからなり、かつ高融点の
金属酸化物を含む合金材料からなる支持体、支持体の表
面に形成された耐熱性酸化物からなる電気絶縁膜、前記
電気絶縁膜上に形成された感熱膜および感熱膜に接触す
る一対の高融点貴金属製電極、並びに前記感熱膜および
電極を電極のリード取り出し部を除いて被覆した酸化物
からなる電気絶縁膜を具備するものである。 【０００７】 【発明の実施の形態】本発明では、支持体として、高融
点の金属酸化物を含み、鉄とクロムとアルミニウムから
なる合金材料を用いることを特徴とする。ここで、合金
材料としては、Ｃｒが２２〜２６ｗｔ％、Ａｌが１〜４
ｗｔ％、残部Ｆｅの組成のものが好ましい。また、高融
点の金属酸化物は、酸化イットリウムおよび酸化ジルコ
ニウムからなる群より選択された少なくとも一種が好ま
しい。この高融点金属酸化物の含有量は、０．１ｗｔ％
以上０．６ｗｔ％以下が適当である。また、電極の材料
は、イリジウムまたはイリジウムと白金の合金が好適に
用いられる。支持体表面に設ける電気絶縁膜、および感
熱膜等を被覆する電気絶縁膜には、Ａｌ2Ｏ3が好適に用
いられる。本発明の温度センサ素子は、耐熱性金属から
なる断面逆Ｕ字型のカバーを支持体上の膜を覆うように
支持体に被覆し、支持体と接合するのが好ましい。 【０００８】 【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 《実施例１》図１は本実施例の温度センサ素子１１の斜
視図であり、図２はその断面図、図３は分解斜視図であ
る。これらの図において、説明の便宜上各要素のサイ
ズ、形状は必ずしも正確に表されていない。このセンサ
素子１１は、０．３％の酸化イットリウムを含み、鉄と
クロムとアルミニウム（クロム２４％、アルミニウム４
％、残部鉄）からなる耐熱合金製の幅５ｍｍ、長さ２５
ｍｍ、厚み０．８ｍｍの長方形の金属製支持体１２上
に、各要素を製膜して多層に積層し、それらを覆うよう
に耐熱ステンレス鋼製のカバー１８を支持体に結合した
ものである。すなわち、支持体１２の上面全面には厚み
１．０μｍのＡｌ2Ｏ3からなる電気絶縁膜１３が形成さ
れ、絶縁膜１３の表面には、アルミニウムとクロムと鉄
の複合組成のコランダム型結晶構造の酸化物からなる厚
み２．０μｍの感熱膜１４が形成され、さらに感熱膜１
４の上にはイリジウムの薄膜からなる一対の電極１５、
１６が形成されている。 【０００９】図４に電極１５、１６の形状および配置関
係を示す。電極１５、１６は、それぞれ幅２．０ｍｍ、
長さ５．０ｍｍの電極部と、この電極部に連なる幅１．
５ｍｍ、長さ１５．０ｍｍのリード部からできており、
電極部の間隔を０．１ｍｍにして向かい合うように感熱
膜上に配置されている。電極の厚みは０．５μｍであ
る。この電極の上には、電極のリード部の端部を長さ
３．０ｍｍだけ除いて電極全体を覆うように、幅５．０
ｍｍ、長さ２２．０ｍｍ、厚み２．０μｍのＡｌ2Ｏ3膜
からなる高電気絶縁性で電極保護を兼ねた電気絶縁膜１
７が形成されている。カバー１８は、これらの多層膜
を、電極１５と１６のリード線接続部分を露出させ、他
端を支持体１２の端に揃えて被覆するように、支持体１
２に結合されている。カバー１８は、断面が逆Ｕ字型
で、上部平面部の大きさが幅５．８ｍｍ、長さ２１．０
ｍｍであり、肉厚は０．４ｍｍである。 【００１０】上記の温度センサ素子１１は、以下のよう
にして製造した。まず、電気絶縁膜１３は、プラズマＭ
ＯＣＶＤ法によって形成した。すなわち、アルミニウム
アセチルアセトナートを加熱し気化させた原料ガスを窒
素をキャリアガスとして、反応ガスの酸素とともにプラ
ズマＣＶＤ装置内へ導入した。一方、装置内では、基板
温度を１０００℃とし、１．０Ｐａの真空度に保ちなが
ら、１３．５６ＭＨｚの高周波の印加によってプラズマ
を発生させた。こうして、熱ＣＶＤ反応を起こさせ、支
持体１２の表面に膜厚み１．０μｍのＡｌ2Ｏ3からなる
電気絶縁膜１３を形成した。続いて、同じプラズマＭＯ
ＣＶＤ法によって感熱膜１４を形成した。この場合、原
料ガスには、アルミニウムアセチルアセトナートの蒸
気、クロムアセチルアセトナートの蒸気、および鉄アセ
チルアセトナートの蒸気の混合ガスを、それぞれのキャ
リアガスはに窒素を、また反応ガスには酸素をそれぞれ
用いた。こうして、前記電気絶縁膜１３の表面に、アル
ミニウムとクロムと鉄の複合組成（原子比０．８０：
０．１４：０．０６）のコランダム型結晶構造の酸化物
からなる厚み２．０μｍの感熱膜１４を形成した。 【００１１】続いて、イリジウムをターゲットに用いた
ＲＦマグネトロンスパッタ法により、基板温度４００℃
において、スパッタガスにアルゴンガスを用い、１．０
Ｐａの真空度に保ちながら、スパッタリングを行って、
膜厚み０．５μｍのイリジウム薄膜からなる電極１５と
電極１６を形成した。さらに、電気絶縁膜１３と同様に
して、プラズマＭＯＣＶＤ法により、所定の位置に厚み
１．０μｍのＡｌ2Ｏ
3からなる上部電気絶縁膜１７を形成した。最後にカバ
ー１８を各膜を覆うように支持体１２に被覆し、溶接に
よって支持体と接合し、温度センサ素子を完成させた。 【００１２】図５は、上記の温度センサ素子を用いた温
度センサ２０の構成を示す。この温度センサは、白金の
リード線２５、２６を貫通させた電気絶縁碍子２１を内
蔵する耐熱性金属からなるハウジング２３、および同じ
く電気絶縁碍子２２を内蔵し、ハウジング２３を固定し
た耐熱性金属からなるフランジ２４から構成されている
。ハウジング２３は、その先端の開口部に温度センサ素
子１１を装着し、素子１１の電極１５、１６の端部にリ
ード線２５、２６を接続する。リード線２５、２６は、
電気絶縁碍子２１、２２を貫通し、機器に接続される。
金属製フランジ２４は、温度センサを測定対象物に取り
付ける役目をもっている。 【００１３】温度センサの耐熱性は、温度センサ素子１
１の先端を１１５０℃に保持された高温恒温槽に一定時
間保持するエージングの後、室温まで冷却し、次に９０
０℃の恒温槽に入れ、９００℃における抵抗値出力を測
定し、その初期値からの変化の程度から求めた。抵抗値
出力は、温度センサの２本のリード線をセンサ温度検
出回路に接続し、そのセンサ温度検出回路の出力端子に
レコーダを接続して記録した。本実施例の温度センサの
測定結果は、初期値は、電気抵抗値に換算して１２．５
ｋΩであった。そして、エージング１０時間後、１００
時間後、３００時間後、および１０００時間後の出力の
初期値に対する比は、それぞれ０．９８、１．０１、１
．００および０．９９であった。このように本実施例の
温度センサは、１１５０℃で長時間エージングしても、
特性の変化は殆どないことがわかった。 【００１４】《実施例２》支持体２の材料に、０．６％
の酸化イットリウムを含み、鉄とクロムとアルミニウム
（クロム２４％、アルミニウム４％、残部鉄）からなる
耐熱合金を用い、電極５、６にイリジウム（５０％）ー
白金（５０％）の合金を用いた他は実施例１と全く同様
にして、温度センサ素子を作製し、その温度センサ素子
を用いて温度センサを作製した。実施例１と同様にして
、９００℃における抵抗値出力を測定した。本実施例の
温度センサの初期値は１２．３ｋΩであり、エージング
１０時間後、１００時間後、３００時間後、および１０
００時間後の出力の初期値に対する比は、それぞれ１．
００、１．０１、０．９９および０．９９であった。 【００１５】《実施例３》電極５および６の材料にイリ
ジウム（３０％）ー白金（７０％）の合金を用いた他は
実施例１と全く同様にして、温度センサ素子を作製し、
その温度センサ素子を用いて温度センサを作製した。実
施例１と同様にして、９００℃における抵抗値出力を測
定した。本実施例の温度センサの初期値は１２．３ｋΩ
であり、エージング１０時間後、１００時間後、３００
時間後、および１０００時間後の出力の初期値に対する
比は、それぞれ１．００、０．９９、０．９８および０
．９９であった。 【００１６】《実施例４》
支持体２の材料に、０．１％の酸化イットリウムを含み
、鉄とクロムとアルミニウム（クロム２４％、アルミニ
ウム４％、残部鉄）からなる耐熱合金を用いた他は実施
例１と全く同様にして、温度センサ素子を作製し、この
温度センサ素子を用いて温度センサを作製した。実施例
１と同様にして、９００℃における抵抗値出力を測定し
た。本実施例の温度センサの初期値は１２．８ｋΩであ
り、エージング１０時間後、１００時間後、３００時間
後、および１０００時間後の出力の初期値に対する比は
、それぞれ１．００、０．９９、０．９８および０．９
９であった。 【００１７】《実施例５》支持体２の材料に、０．３５
％の酸化ジルコニウムを含み、鉄とクロムとアルミニウ
ム（クロム２４％、アルミニウム４％、残部鉄）からな
る耐熱合金を用いた他は実施例１と全く同様にして、温
度センサ素子を作製し、この温度センサ素子を用いて温
度センサを作製した。実施例１と同様にして、９００℃
における抵抗値出力を測定した。本実施例の温度センサ
の初期値は１２．３ｋΩであり、エージング１０時間後
、１００時間後、３００時間後、および１０００時間後
の出力の初期値に対する比は、それぞれ１．００、１．
００、１．０１および１．０１であった。 【００１８】《実施例６》支持体２の材料に、０．１８
％の酸化ジルコニウムを含み、鉄とクロムとアルミニウ
ム（クロム２４％、アルミニウム４％、残部鉄）からな
る耐熱合金を用いた他は実施例１と全く同様にして、温
度センサ素子を作製し、この温度センサ素子を用いて温
度センサを作製した。実施例１と同様にして、９００℃
における抵抗値出力を測定した。本実施例の温度センサ
の初期値は１２．４ｋΩであり、エージング１０時間後
、１００時間後、３００時間後、および１０００時間後
の出力の初期値に対する比は、それぞれ１．００、０．
９９、１．０１および０．９９であった。 【００１９】
《実施例７》支持体２の材料に、０．１２％の酸化イッ
トリウムと０．０８％の酸化ジルコニウムを含み、鉄と
クロムとアルミニウム（クロム２４％、アルミニウム４
％、残部鉄）からなる耐熱合金を用いた他は実施例１と
全く同様にして、温度センサ素子を作製し、この温度セ
ンサ素子を用いて温度センサを作製した。実施例１と同
様にして、９００℃における抵抗値出力を測定した。本
実施例の温度センサの初期値は１２．３ｋΩであり、エ
ージング１０時間後、１００時間後、３００時間後、お
よび１０００時間後の出力の初期値に対する比は、それ
ぞれ１．００、０．９８、１．００および０．９９であ
った。 【００２０】《比較例１》支持体の材料に、鉄とクロム
とアルミニウム（クロム２４％、アルミニウム４％、鉄
残り組成）からなる耐熱合金を用いた他は実施例１と全
く同様にして、温度センサ素子１０１を作製し、この温
度センサ素子を用いて温度センサ２００を作製した。実
施例１と同様にして、９００℃における抵抗値出力を測
定した。本比較例の温度センサ２００の初期値は１２．
７ｋΩであり、エージング１０時間後、１００時間後の
出力の初期値に対する比は、それぞれ１．０１、および
１．８３であった。また、１１５０℃でエージング３０
０時間後、および１０００時間後においては、抵抗値が
計測機器の測定範囲を越え、出力が測定できなかった。 【００２１】《比較例２》電極５および６の材料に白金
を用いた他は実施例１と全く同様にして、温度センサ素
子を作製し、この温度センサ素子を用いて温度センサを
作製した。実施例１と同様にして、９００℃における抵
抗値出力を測定した。本比較例の温度センサの初期値は
、１２．１ｋΩであり、エージング１０時間後、１００
時間後、および３００時間後の出力の初期値に対する比
は、それぞれ１．０５、０．７０、および０．０３であ
った。また、１１５０℃でエージング１０００時間後に
おいては、抵抗値が計測機器の測定範囲を越え、出力が
測定できなかった。 【００２２】 【発明の効果】以上のように本発明は、感熱膜および電
極を支持する支持体に、高融点酸化物を含む鉄ークロム
ーアルミニウム合金を用いることにより、高温に曝され
た場合においても、支持体の形状変化が起こらないない
。そのため、感熱膜のクラック等の損傷はなく、耐熱性
に優れ、抵抗値の経時変化の小さい信頼性の高い温度セ
ンサ素子を得ることができる。また、感熱膜に接触して
設ける電極に、イリジウムまたはイリジウムと白金の合
金材料からなる薄膜を用いることにより、高温に曝され
た場合においても、電極材料の感熱膜への拡散が起こら
ず、耐熱性、抵抗値の経時変化の小さい信頼性の高い温
度センサ素子を得ることができる。
測定用の温度センサ素子に関するものであり、特に耐熱
性、耐熱衝撃性、熱応答性、および信頼性の優れた温度
センサ素子に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、大気汚染防止の観点から、自動車
エンジンの排気ガスはできる限り浄化して大気中に放出
することが要求されている。そのために排気系統に触媒
コンバータを取り付けて排気ガスを無害なガスに浄化し
ている。その場合に浄化効率、すなわち触媒性能を高め
るには、触媒温度を正確に測定する必要がある。そのた
め、自動車エンジンの排気温度測定用の温度センサ素子
は、耐熱性、耐熱衝撃性に優れ、熱応答が速い信頼性の
高いものであることが必要である。 【０００３】この種の温度センサ素子の一つとして、次
のような構成のものが提案されている。すなわち、耐熱
性合金からなる平板状の支持体を用い、その表面にＡｌ
2Ｏ
3からなる電気絶縁膜を設ける。そして、その電気絶縁
膜の上に、直線性の電気抵抗ー温度特性を示す感熱膜、
および感熱膜に接触する一対の白金薄膜からなる電極を
設け、これらの上に、電極のリード線接続部分を除いて
Ａｌ 2Ｏ3からなる電気絶縁膜を設け、さらにこれらの多
層膜を覆うように耐熱ステンレス鋼製のカバーを支持体
に結合した構成のものである。前記支持体には、例えば
鉄、クロムおよびアルミニウムからなる合金を、また感
熱膜にはアルミニウム、鉄、クロムの複合組成の酸化物
をそれぞれ用いている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】触媒コンバータを自動
車エンジンの排気側直下に配置した形式の排気ガス浄化
システムにおいては、温度センサは自動車エンジンの種
類や自動車の運転状況により、従来以上に高温に加熱さ
れる状況になる。従って、温度センサには、従来以上に
高い耐熱特性が求められる。このような排気ガス浄化シ
ステムに上記の温度センサを配置すると、温度センサの
熱応答特性は幾分向上する。その反面、高温化により、
温度センサ素子が例えば１１００℃以上に長時間熱せら
れると、その上に感熱膜が形成される上記の鉄ークロム
ーアルミニウム合金からなる支持体材料に、微細組織の
変化に伴い形状変化が生じる。それにより、感熱膜にク
ラックが発生し、白金薄膜の電極の断線を引き起こした
り、白金電極の白金が感熱膜内に拡散して電極が細く痩
せたりする問題があった。これは、センサの信頼性の面
で大きな問題であった。 【０００５】本発明は、このような従来の問題点を解消
するもので、耐熱性に優れ、抵抗値の経時変化の小さい
信頼性の高い温度センサ素子を提供することを目的とす
る。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明の温度センサ素子
は、鉄とクロムとアルミニウムからなり、かつ高融点の
金属酸化物を含む合金材料からなる支持体、支持体の表
面に形成された耐熱性酸化物からなる電気絶縁膜、前記
電気絶縁膜上に形成された感熱膜および感熱膜に接触す
る一対の高融点貴金属製電極、並びに前記感熱膜および
電極を電極のリード取り出し部を除いて被覆した酸化物
からなる電気絶縁膜を具備するものである。 【０００７】 【発明の実施の形態】本発明では、支持体として、高融
点の金属酸化物を含み、鉄とクロムとアルミニウムから
なる合金材料を用いることを特徴とする。ここで、合金
材料としては、Ｃｒが２２〜２６ｗｔ％、Ａｌが１〜４
ｗｔ％、残部Ｆｅの組成のものが好ましい。また、高融
点の金属酸化物は、酸化イットリウムおよび酸化ジルコ
ニウムからなる群より選択された少なくとも一種が好ま
しい。この高融点金属酸化物の含有量は、０．１ｗｔ％
以上０．６ｗｔ％以下が適当である。また、電極の材料
は、イリジウムまたはイリジウムと白金の合金が好適に
用いられる。支持体表面に設ける電気絶縁膜、および感
熱膜等を被覆する電気絶縁膜には、Ａｌ2Ｏ3が好適に用
いられる。本発明の温度センサ素子は、耐熱性金属から
なる断面逆Ｕ字型のカバーを支持体上の膜を覆うように
支持体に被覆し、支持体と接合するのが好ましい。 【０００８】 【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 《実施例１》図１は本実施例の温度センサ素子１１の斜
視図であり、図２はその断面図、図３は分解斜視図であ
る。これらの図において、説明の便宜上各要素のサイ
ズ、形状は必ずしも正確に表されていない。このセンサ
素子１１は、０．３％の酸化イットリウムを含み、鉄と
クロムとアルミニウム（クロム２４％、アルミニウム４
％、残部鉄）からなる耐熱合金製の幅５ｍｍ、長さ２５
ｍｍ、厚み０．８ｍｍの長方形の金属製支持体１２上
に、各要素を製膜して多層に積層し、それらを覆うよう
に耐熱ステンレス鋼製のカバー１８を支持体に結合した
ものである。すなわち、支持体１２の上面全面には厚み
１．０μｍのＡｌ2Ｏ3からなる電気絶縁膜１３が形成さ
れ、絶縁膜１３の表面には、アルミニウムとクロムと鉄
の複合組成のコランダム型結晶構造の酸化物からなる厚
み２．０μｍの感熱膜１４が形成され、さらに感熱膜１
４の上にはイリジウムの薄膜からなる一対の電極１５、
１６が形成されている。 【０００９】図４に電極１５、１６の形状および配置関
係を示す。電極１５、１６は、それぞれ幅２．０ｍｍ、
長さ５．０ｍｍの電極部と、この電極部に連なる幅１．
５ｍｍ、長さ１５．０ｍｍのリード部からできており、
電極部の間隔を０．１ｍｍにして向かい合うように感熱
膜上に配置されている。電極の厚みは０．５μｍであ
る。この電極の上には、電極のリード部の端部を長さ
３．０ｍｍだけ除いて電極全体を覆うように、幅５．０
ｍｍ、長さ２２．０ｍｍ、厚み２．０μｍのＡｌ2Ｏ3膜
からなる高電気絶縁性で電極保護を兼ねた電気絶縁膜１
７が形成されている。カバー１８は、これらの多層膜
を、電極１５と１６のリード線接続部分を露出させ、他
端を支持体１２の端に揃えて被覆するように、支持体１
２に結合されている。カバー１８は、断面が逆Ｕ字型
で、上部平面部の大きさが幅５．８ｍｍ、長さ２１．０
ｍｍであり、肉厚は０．４ｍｍである。 【００１０】上記の温度センサ素子１１は、以下のよう
にして製造した。まず、電気絶縁膜１３は、プラズマＭ
ＯＣＶＤ法によって形成した。すなわち、アルミニウム
アセチルアセトナートを加熱し気化させた原料ガスを窒
素をキャリアガスとして、反応ガスの酸素とともにプラ
ズマＣＶＤ装置内へ導入した。一方、装置内では、基板
温度を１０００℃とし、１．０Ｐａの真空度に保ちなが
ら、１３．５６ＭＨｚの高周波の印加によってプラズマ
を発生させた。こうして、熱ＣＶＤ反応を起こさせ、支
持体１２の表面に膜厚み１．０μｍのＡｌ2Ｏ3からなる
電気絶縁膜１３を形成した。続いて、同じプラズマＭＯ
ＣＶＤ法によって感熱膜１４を形成した。この場合、原
料ガスには、アルミニウムアセチルアセトナートの蒸
気、クロムアセチルアセトナートの蒸気、および鉄アセ
チルアセトナートの蒸気の混合ガスを、それぞれのキャ
リアガスはに窒素を、また反応ガスには酸素をそれぞれ
用いた。こうして、前記電気絶縁膜１３の表面に、アル
ミニウムとクロムと鉄の複合組成（原子比０．８０：
０．１４：０．０６）のコランダム型結晶構造の酸化物
からなる厚み２．０μｍの感熱膜１４を形成した。 【００１１】続いて、イリジウムをターゲットに用いた
ＲＦマグネトロンスパッタ法により、基板温度４００℃
において、スパッタガスにアルゴンガスを用い、１．０
Ｐａの真空度に保ちながら、スパッタリングを行って、
膜厚み０．５μｍのイリジウム薄膜からなる電極１５と
電極１６を形成した。さらに、電気絶縁膜１３と同様に
して、プラズマＭＯＣＶＤ法により、所定の位置に厚み
１．０μｍのＡｌ2Ｏ
3からなる上部電気絶縁膜１７を形成した。最後にカバ
ー１８を各膜を覆うように支持体１２に被覆し、溶接に
よって支持体と接合し、温度センサ素子を完成させた。 【００１２】図５は、上記の温度センサ素子を用いた温
度センサ２０の構成を示す。この温度センサは、白金の
リード線２５、２６を貫通させた電気絶縁碍子２１を内
蔵する耐熱性金属からなるハウジング２３、および同じ
く電気絶縁碍子２２を内蔵し、ハウジング２３を固定し
た耐熱性金属からなるフランジ２４から構成されている
。ハウジング２３は、その先端の開口部に温度センサ素
子１１を装着し、素子１１の電極１５、１６の端部にリ
ード線２５、２６を接続する。リード線２５、２６は、
電気絶縁碍子２１、２２を貫通し、機器に接続される。
金属製フランジ２４は、温度センサを測定対象物に取り
付ける役目をもっている。 【００１３】温度センサの耐熱性は、温度センサ素子１
１の先端を１１５０℃に保持された高温恒温槽に一定時
間保持するエージングの後、室温まで冷却し、次に９０
０℃の恒温槽に入れ、９００℃における抵抗値出力を測
定し、その初期値からの変化の程度から求めた。抵抗値
出力は、温度センサの２本のリード線をセンサ温度検
出回路に接続し、そのセンサ温度検出回路の出力端子に
レコーダを接続して記録した。本実施例の温度センサの
測定結果は、初期値は、電気抵抗値に換算して１２．５
ｋΩであった。そして、エージング１０時間後、１００
時間後、３００時間後、および１０００時間後の出力の
初期値に対する比は、それぞれ０．９８、１．０１、１
．００および０．９９であった。このように本実施例の
温度センサは、１１５０℃で長時間エージングしても、
特性の変化は殆どないことがわかった。 【００１４】《実施例２》支持体２の材料に、０．６％
の酸化イットリウムを含み、鉄とクロムとアルミニウム
（クロム２４％、アルミニウム４％、残部鉄）からなる
耐熱合金を用い、電極５、６にイリジウム（５０％）ー
白金（５０％）の合金を用いた他は実施例１と全く同様
にして、温度センサ素子を作製し、その温度センサ素子
を用いて温度センサを作製した。実施例１と同様にして
、９００℃における抵抗値出力を測定した。本実施例の
温度センサの初期値は１２．３ｋΩであり、エージング
１０時間後、１００時間後、３００時間後、および１０
００時間後の出力の初期値に対する比は、それぞれ１．
００、１．０１、０．９９および０．９９であった。 【００１５】《実施例３》電極５および６の材料にイリ
ジウム（３０％）ー白金（７０％）の合金を用いた他は
実施例１と全く同様にして、温度センサ素子を作製し、
その温度センサ素子を用いて温度センサを作製した。実
施例１と同様にして、９００℃における抵抗値出力を測
定した。本実施例の温度センサの初期値は１２．３ｋΩ
であり、エージング１０時間後、１００時間後、３００
時間後、および１０００時間後の出力の初期値に対する
比は、それぞれ１．００、０．９９、０．９８および０
．９９であった。 【００１６】《実施例４》
支持体２の材料に、０．１％の酸化イットリウムを含み
、鉄とクロムとアルミニウム（クロム２４％、アルミニ
ウム４％、残部鉄）からなる耐熱合金を用いた他は実施
例１と全く同様にして、温度センサ素子を作製し、この
温度センサ素子を用いて温度センサを作製した。実施例
１と同様にして、９００℃における抵抗値出力を測定し
た。本実施例の温度センサの初期値は１２．８ｋΩであ
り、エージング１０時間後、１００時間後、３００時間
後、および１０００時間後の出力の初期値に対する比は
、それぞれ１．００、０．９９、０．９８および０．９
９であった。 【００１７】《実施例５》支持体２の材料に、０．３５
％の酸化ジルコニウムを含み、鉄とクロムとアルミニウ
ム（クロム２４％、アルミニウム４％、残部鉄）からな
る耐熱合金を用いた他は実施例１と全く同様にして、温
度センサ素子を作製し、この温度センサ素子を用いて温
度センサを作製した。実施例１と同様にして、９００℃
における抵抗値出力を測定した。本実施例の温度センサ
の初期値は１２．３ｋΩであり、エージング１０時間後
、１００時間後、３００時間後、および１０００時間後
の出力の初期値に対する比は、それぞれ１．００、１．
００、１．０１および１．０１であった。 【００１８】《実施例６》支持体２の材料に、０．１８
％の酸化ジルコニウムを含み、鉄とクロムとアルミニウ
ム（クロム２４％、アルミニウム４％、残部鉄）からな
る耐熱合金を用いた他は実施例１と全く同様にして、温
度センサ素子を作製し、この温度センサ素子を用いて温
度センサを作製した。実施例１と同様にして、９００℃
における抵抗値出力を測定した。本実施例の温度センサ
の初期値は１２．４ｋΩであり、エージング１０時間後
、１００時間後、３００時間後、および１０００時間後
の出力の初期値に対する比は、それぞれ１．００、０．
９９、１．０１および０．９９であった。 【００１９】
《実施例７》支持体２の材料に、０．１２％の酸化イッ
トリウムと０．０８％の酸化ジルコニウムを含み、鉄と
クロムとアルミニウム（クロム２４％、アルミニウム４
％、残部鉄）からなる耐熱合金を用いた他は実施例１と
全く同様にして、温度センサ素子を作製し、この温度セ
ンサ素子を用いて温度センサを作製した。実施例１と同
様にして、９００℃における抵抗値出力を測定した。本
実施例の温度センサの初期値は１２．３ｋΩであり、エ
ージング１０時間後、１００時間後、３００時間後、お
よび１０００時間後の出力の初期値に対する比は、それ
ぞれ１．００、０．９８、１．００および０．９９であ
った。 【００２０】《比較例１》支持体の材料に、鉄とクロム
とアルミニウム（クロム２４％、アルミニウム４％、鉄
残り組成）からなる耐熱合金を用いた他は実施例１と全
く同様にして、温度センサ素子１０１を作製し、この温
度センサ素子を用いて温度センサ２００を作製した。実
施例１と同様にして、９００℃における抵抗値出力を測
定した。本比較例の温度センサ２００の初期値は１２．
７ｋΩであり、エージング１０時間後、１００時間後の
出力の初期値に対する比は、それぞれ１．０１、および
１．８３であった。また、１１５０℃でエージング３０
０時間後、および１０００時間後においては、抵抗値が
計測機器の測定範囲を越え、出力が測定できなかった。 【００２１】《比較例２》電極５および６の材料に白金
を用いた他は実施例１と全く同様にして、温度センサ素
子を作製し、この温度センサ素子を用いて温度センサを
作製した。実施例１と同様にして、９００℃における抵
抗値出力を測定した。本比較例の温度センサの初期値は
、１２．１ｋΩであり、エージング１０時間後、１００
時間後、および３００時間後の出力の初期値に対する比
は、それぞれ１．０５、０．７０、および０．０３であ
った。また、１１５０℃でエージング１０００時間後に
おいては、抵抗値が計測機器の測定範囲を越え、出力が
測定できなかった。 【００２２】 【発明の効果】以上のように本発明は、感熱膜および電
極を支持する支持体に、高融点酸化物を含む鉄ークロム
ーアルミニウム合金を用いることにより、高温に曝され
た場合においても、支持体の形状変化が起こらないない
。そのため、感熱膜のクラック等の損傷はなく、耐熱性
に優れ、抵抗値の経時変化の小さい信頼性の高い温度セ
ンサ素子を得ることができる。また、感熱膜に接触して
設ける電極に、イリジウムまたはイリジウムと白金の合
金材料からなる薄膜を用いることにより、高温に曝され
た場合においても、電極材料の感熱膜への拡散が起こら
ず、耐熱性、抵抗値の経時変化の小さい信頼性の高い温
度センサ素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における温度センサ素子の斜
視図である。 【図２】同温度センサ素子の断面図である。 【図３】同温度センサ素子の分解斜視図である。 【図４】同温度センサ素子の電極の平面図である。 【図５】同温度センサ素子を用いた温度センサの断面図
である。 【符号の説明】 １１ 温度センサ素子 １２ 支持体 １３ 電気絶縁膜 １４ 感熱膜 １５、１６ 電極 １７ 電気絶縁膜 １８ カバー ２０ 温度センサ ２１、２２ 電気絶縁碍子 ２３ ハウジング ２４ フランジ ２５、２６ リード線
視図である。 【図２】同温度センサ素子の断面図である。 【図３】同温度センサ素子の分解斜視図である。 【図４】同温度センサ素子の電極の平面図である。 【図５】同温度センサ素子を用いた温度センサの断面図
である。 【符号の説明】 １１ 温度センサ素子 １２ 支持体 １３ 電気絶縁膜 １４ 感熱膜 １５、１６ 電極 １７ 電気絶縁膜 １８ カバー ２０ 温度センサ ２１、２２ 電気絶縁碍子 ２３ ハウジング ２４ フランジ ２５、２６ リード線
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 高山 良一
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 鉄とクロムとアルミニウムからなり、か
つ高融点の金属酸化物を含む合金材料からなる支持体、
支持体の表面に形成された耐熱性酸化物からなる電気絶
縁膜、前記電気絶縁膜上に形成された感熱膜および感熱
膜に接触する一対の高融点貴金属製電極、並びに前記感
熱膜および電極を電極のリード取り出し部を除いて被覆
した酸化物からなる電気絶縁膜を具備することを特徴と
する温度センサ素子。 - 【請求項２】 高融点の金属酸化物が、酸化イットリウ
ムおよび酸化ジルコニウムからなる群より選択された少
なくとも一種である請求項１記載の温度センサ素子。 - 【請求項３】 高融点の金属酸化物の含有量が０．１ｗ
ｔ％以上０．６ｗｔ％以下である請求項２記載の温度セ
ンサ素子。 - 【請求項４】 電極がイリジウムまたはイリジウムと白
金の合金からなる請求項１記載の温度センサ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31822096A JPH10160593A (ja) | 1996-11-28 | 1996-11-28 | 温度センサ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31822096A JPH10160593A (ja) | 1996-11-28 | 1996-11-28 | 温度センサ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10160593A true JPH10160593A (ja) | 1998-06-19 |
Family
ID=18096780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31822096A Pending JPH10160593A (ja) | 1996-11-28 | 1996-11-28 | 温度センサ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10160593A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102040191B1 (ko) * | 2018-11-23 | 2019-11-04 | 한국항공우주연구원 | 온도 센서 장치 및 그 제조 방법 |
-
1996
- 1996-11-28 JP JP31822096A patent/JPH10160593A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102040191B1 (ko) * | 2018-11-23 | 2019-11-04 | 한국항공우주연구원 | 온도 센서 장치 및 그 제조 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050208 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050708 |