JPS5828657A - 抵抗式ガスセンサ - Google Patents
抵抗式ガスセンサInfo
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- JPS5828657A JPS5828657A JP11333881A JP11333881A JPS5828657A JP S5828657 A JPS5828657 A JP S5828657A JP 11333881 A JP11333881 A JP 11333881A JP 11333881 A JP11333881 A JP 11333881A JP S5828657 A JPS5828657 A JP S5828657A
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- Japan
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- resistance
- gas sensor
- arm
- catalyst layer
- pair
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- 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
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/14—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature
- G01N27/16—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature caused by burning or catalytic oxidation of surrounding material to be tested, e.g. of gas
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、抵抗式ガスセンサの構造に関する。
自動車のエンジン、特にディーゼルエンジンから排出さ
れる排気ガス中のＣＯ濃度の検出には、従来から抵抗式
ガスセンナが用いられている。抵抗式ガスセンサとは、
セラミック婢を用いて標準用と検知用の一対の腕部を有
する二股状の基板を形成し、この基板の前記腕部の表面
に線状の抵抗を形成せしめ、検知用の腕部の抵抗には触
媒層を被覆したものをセンサ素子として有するものであ
り、該検知用の腕部の触媒層が排気ガスと接触し、排気
ガス中のＣＯが触媒層によって酸化される際の反応熱化
よる抵抗の変化を標準用の腕部の抵抗と対比させて出力
として取出すことによってＣＯ濃度を検知するものであ
る。このような抵抗式ガスセンサにおいては、応答速度
と基板形状とは密接な関係があり、応答速度を大きくす
るためには抵抗を形成した前記腕部すなわち素子受感部
の熱容量を小さくしなければならないが、他方で強度的
な問題が生じるので、応答性が良好でかつ実車での耐久
強度をもったセンナの製作は非常に困難であった。
れる排気ガス中のＣＯ濃度の検出には、従来から抵抗式
ガスセンナが用いられている。抵抗式ガスセンサとは、
セラミック婢を用いて標準用と検知用の一対の腕部を有
する二股状の基板を形成し、この基板の前記腕部の表面
に線状の抵抗を形成せしめ、検知用の腕部の抵抗には触
媒層を被覆したものをセンサ素子として有するものであ
り、該検知用の腕部の触媒層が排気ガスと接触し、排気
ガス中のＣＯが触媒層によって酸化される際の反応熱化
よる抵抗の変化を標準用の腕部の抵抗と対比させて出力
として取出すことによってＣＯ濃度を検知するものであ
る。このような抵抗式ガスセンサにおいては、応答速度
と基板形状とは密接な関係があり、応答速度を大きくす
るためには抵抗を形成した前記腕部すなわち素子受感部
の熱容量を小さくしなければならないが、他方で強度的
な問題が生じるので、応答性が良好でかつ実車での耐久
強度をもったセンナの製作は非常に困難であった。
本発明は上記従来の問題を鑑みてなされたもので、セン
サ素子の素子受感部の熱容量を小さくして応答速度を大
きくシ、かつ、実車耐久試験でも十分に耐え得る強度を
もたせた抵抗式ガスセンサを提供することを目的とする
。
サ素子の素子受感部の熱容量を小さくして応答速度を大
きくシ、かつ、実車耐久試験でも十分に耐え得る強度を
もたせた抵抗式ガスセンサを提供することを目的とする
。
本発明抵抗ガスセンサは、標準用と検知用σ一対の腕部
を有し該腕部表面に抵抗を形成し、検知用腕部の抵抗形
成側に触媒層を設けてなる薄肉の素子受感部シートと、
骸素子受感部シートを前記一対の腕部の部分を残して一
体的に支持する補強枠とからなるセンナ素子を有するこ
とを％像とする。
を有し該腕部表面に抵抗を形成し、検知用腕部の抵抗形
成側に触媒層を設けてなる薄肉の素子受感部シートと、
骸素子受感部シートを前記一対の腕部の部分を残して一
体的に支持する補強枠とからなるセンナ素子を有するこ
とを％像とする。
以下、本発明の一実施例を図面に従って説明する。
第１図ないし第５図に示すセンナ素子１は、長方形のセ
ラミック基板の先端部に長孔１ａを設けること−こよっ
て一対の腕部１ｂ、１ｂ′を形成せしめた薄肉の素子受
感部シー）１ｃと、該素子受感部シー）ＩＣの一対の腕
部１ｂ、１ｂ’の部分を開放させる形状の長孔１ｄを有
する補強枠１ｅとからなる。素子受感部シー）１ｃと補
強枠１Ｃを形成するためのセラミックとしては、ｓＬ石
質、シャモット、アルミナ質、クロム質、ホルステライ
ト質、スピネル質、クロム・マグネシア質、マグネシア
・クロム質、カーボランダム質、ジルコン質、ジルコニ
ア質、チタン質コージライト等のセラミックで、望まし
くは熱膨張率の低いかつ耐熱性の材料である。なお、こ
れらの例示は本発明を限定するものではない。
ラミック基板の先端部に長孔１ａを設けること−こよっ
て一対の腕部１ｂ、１ｂ′を形成せしめた薄肉の素子受
感部シー）１ｃと、該素子受感部シー）ＩＣの一対の腕
部１ｂ、１ｂ’の部分を開放させる形状の長孔１ｄを有
する補強枠１ｅとからなる。素子受感部シー）１ｃと補
強枠１Ｃを形成するためのセラミックとしては、ｓＬ石
質、シャモット、アルミナ質、クロム質、ホルステライ
ト質、スピネル質、クロム・マグネシア質、マグネシア
・クロム質、カーボランダム質、ジルコン質、ジルコニ
ア質、チタン質コージライト等のセラミックで、望まし
くは熱膨張率の低いかつ耐熱性の材料である。なお、こ
れらの例示は本発明を限定するものではない。
第１図に示すように、素子受感部シート１Ｃの表面には
、線状の抵抗２ａ、 ２ｂがそれぞれ１回以上図中左右
方向に往復させた形状で形成されている。抵抗２ａ、２
ｂは５〜２００Ωの抵抗値を有し、白金、白金−ロジウ
ム尋の耐蝕性、耐熱性を有する材料を用いることが望ま
しい。
、線状の抵抗２ａ、 ２ｂがそれぞれ１回以上図中左右
方向に往復させた形状で形成されている。抵抗２ａ、２
ｂは５〜２００Ωの抵抗値を有し、白金、白金−ロジウ
ム尋の耐蝕性、耐熱性を有する材料を用いることが望ま
しい。
抵抗２ａ、２ｂは抵抗式ガスセンサの受感部として機能
するものであるが、同時に発熱体をも兼ね、特に触媒層
上でのガス反応に活性化エネルギーを供給するものであ
る。
するものであるが、同時に発熱体をも兼ね、特に触媒層
上でのガス反応に活性化エネルギーを供給するものであ
る。
抵抗２ｍ、２ｂを形成した腕部の表面には、上記のよう
なセラミックからなるコーティング層５が形成され、排
気ガス中に含まれるカーボンが抵抗２ｍ、２ｂ上に析出
して抵抗２Ｂ、２ｂが岐路することを防止している。コ
ーティング膚３は、第３図に示すように、粒度５００〜
５００メツシュ程度の緻密なセラミック粒子からなる厚
さ５〜１５＃の緻密層３ｍと、少なくとも抵抗２ｂ部分
の緻密層３ａの表向および腕部１ ｂ’のｌＩｋ向に形
成される粒度１５０〜５００メツシユＳｔの粗大なセラ
ミック粒子からなる厚さ１０〜２００μの粗大層３ｂと
から構成される。さらに検知用腕部１ ｂ’の表裏面の
粗大層３ｂ上番こは触媒層４が形成される。コーティン
グ層３の表層を粗大ｊｌ１５ｂとすれば、触媒層４との
密着性が向上する。触媒層４としては、排気ガス中に含
まれるＣＯと良好に触媒反応を起こすことができる白金
、ロジウムパラジウム、白金−ロジウム轡の白金系触媒
を用いることが望ましい。
なセラミックからなるコーティング層５が形成され、排
気ガス中に含まれるカーボンが抵抗２ｍ、２ｂ上に析出
して抵抗２Ｂ、２ｂが岐路することを防止している。コ
ーティング膚３は、第３図に示すように、粒度５００〜
５００メツシュ程度の緻密なセラミック粒子からなる厚
さ５〜１５＃の緻密層３ｍと、少なくとも抵抗２ｂ部分
の緻密層３ａの表向および腕部１ ｂ’のｌＩｋ向に形
成される粒度１５０〜５００メツシユＳｔの粗大なセラ
ミック粒子からなる厚さ１０〜２００μの粗大層３ｂと
から構成される。さらに検知用腕部１ ｂ’の表裏面の
粗大層３ｂ上番こは触媒層４が形成される。コーティン
グ層３の表層を粗大ｊｌ１５ｂとすれば、触媒層４との
密着性が向上する。触媒層４としては、排気ガス中に含
まれるＣＯと良好に触媒反応を起こすことができる白金
、ロジウムパラジウム、白金−ロジウム轡の白金系触媒
を用いることが望ましい。
上記触媒は、望ましくは前記のようなセラミックに５〜
１０重量Ｘ程度の担持量で担持させた厚さ２０〜３００
μの廟に形成させるのがよい。
１０重量Ｘ程度の担持量で担持させた厚さ２０〜３００
μの廟に形成させるのがよい。
このようにして得た厚みイの素子受感部シー）１ｃを、
厚み口の補強枠１Ｃに第１図および第２図の如く両抵抗
２．．２ｂの部分を残してはり合わせ、同時焼成するこ
とによって一体化したセンナ素子１を得る。
厚み口の補強枠１Ｃに第１図および第２図の如く両抵抗
２．．２ｂの部分を残してはり合わせ、同時焼成するこ
とによって一体化したセンナ素子１を得る。
発明の如く構成することにより、従来のセンナ素子に相
当する素子受感部シー）１ｃの厚みイを例えばα１ｇＩ
ｍのように従来よりも薄くすることができる。また補強
枠１ｅの厚み口は、例えばα４■程度である。
当する素子受感部シー）１ｃの厚みイを例えばα１ｇＩ
ｍのように従来よりも薄くすることができる。また補強
枠１ｅの厚み口は、例えばα４■程度である。
上記構成のセンナ素子１は、第４図および第５図に示す
ような抵抗式ガスセンサの７１ウジング５内に収容され
ており、抵抗２ａの一端に接続する端子５ｍをリード線
６鳳に接続し、抵抗２ｂの一端１こ接続する端子５ｂを
リート線６ｂに接続し、そして抵抗２ａ、２ｂの他端の
両方に接続する端子５Ｃをリード＠６ｃに接続して、そ
れらの導出端を第６図に示す如く抵抗２ａ。
ような抵抗式ガスセンサの７１ウジング５内に収容され
ており、抵抗２ａの一端に接続する端子５ｍをリード線
６鳳に接続し、抵抗２ｂの一端１こ接続する端子５ｂを
リート線６ｂに接続し、そして抵抗２ａ、２ｂの他端の
両方に接続する端子５Ｃをリード＠６ｃに接続して、そ
れらの導出端を第６図に示す如く抵抗２ａ。
２ｂが可変抵抗８とともに電圧Ｅの介在するブリッジ回
路を形成するように接続せしめる。なお、ブリッジ回路
において、可変抵抗８を適宜調整して回路の平衡が保た
れるようにし、また素子受感部シー）１ｃの温度が２５
０〜５００Ｃ＆ｉ［になるように印加電圧が調整されて
いる。
路を形成するように接続せしめる。なお、ブリッジ回路
において、可変抵抗８を適宜調整して回路の平衡が保た
れるようにし、また素子受感部シー）１ｃの温度が２５
０〜５００Ｃ＆ｉ［になるように印加電圧が調整されて
いる。
なお、第４図および第５図において、９はす−ドワ（−
Ｙ、１ Ｇ ハ９− ）’線６ｍ、 ６ｂ、 ６ｃのコ
ネクタ、１１は複数の排気ガス通風孔１１ａ１・−を有
するルーパー、１２は筒状のインシュレータ、１３は容
器、１４はハウジング５と容器１３との間に介装された
パッキンヮッシ旭１５は筒状のプロテクションカバー、
１６はハウジング５と容器１３との間隙に充填されたリ
ングタルク、１７はリングタルク１６を押えるリングパ
ッド、１８はハウジング５上端部とプロテクションカバ
ー１５の下端部との間隙に介装されたスペーサリング、
１９は容器１５上端に固定された筒状のインシュレータ
、２０はリヤカバー、２１はリードワイヤ９をかしめに
よって固定したリードワイヤストッパ、２２はリヤカバ
ー２０とリードワイヤ２１間介装されたラバーチューブ
、２５は抵抗式ガスセンサをエンジン排気ガス管に取り
付けるためのフランジである。
Ｙ、１ Ｇ ハ９− ）’線６ｍ、 ６ｂ、 ６ｃのコ
ネクタ、１１は複数の排気ガス通風孔１１ａ１・−を有
するルーパー、１２は筒状のインシュレータ、１３は容
器、１４はハウジング５と容器１３との間に介装された
パッキンヮッシ旭１５は筒状のプロテクションカバー、
１６はハウジング５と容器１３との間隙に充填されたリ
ングタルク、１７はリングタルク１６を押えるリングパ
ッド、１８はハウジング５上端部とプロテクションカバ
ー１５の下端部との間隙に介装されたスペーサリング、
１９は容器１５上端に固定された筒状のインシュレータ
、２０はリヤカバー、２１はリードワイヤ９をかしめに
よって固定したリードワイヤストッパ、２２はリヤカバ
ー２０とリードワイヤ２１間介装されたラバーチューブ
、２５は抵抗式ガスセンサをエンジン排気ガス管に取り
付けるためのフランジである。
次に、上記構成の抵抗式ガスセンサの作用を述べる。
抵抗式ガスセンナをエンジン排気側の適当な箇所に取り
付けて排気ガスと接触するように配置し、そしてリード
線６Ｂ、４ｂ、６ｃから端子５ａ、 ５ｂ、 ５ｃを介
して抵抗２ｍ、２ｂに標準電圧を印加することによって
、ＣＯの触媒反応が容易に起こる程度にまでセンサ素子
１の抵抗２１゜２ｂ部分を加熱する。加熱温度は、排気
ガス中のＨＣおよびＣＯが自燃しない程度の温度範囲で
ある。
付けて排気ガスと接触するように配置し、そしてリード
線６Ｂ、４ｂ、６ｃから端子５ａ、 ５ｂ、 ５ｃを介
して抵抗２ｍ、２ｂに標準電圧を印加することによって
、ＣＯの触媒反応が容易に起こる程度にまでセンサ素子
１の抵抗２１゜２ｂ部分を加熱する。加熱温度は、排気
ガス中のＨＣおよびＣＯが自燃しない程度の温度範囲で
ある。
排気ガスがセンサ素子１に接触すると、検知用抵抗２ｂ
を有する腕部分では、触媒層４で排気ガス中のＣＯが反
応してＣＯ鵞となりその反応熱により温度上昇が起こる
が、標準用腕部では触媒層４が存在しないために反応熱
による温度上昇が起こらず基準温度に維持される。した
がって検知用腕部１ｂ′の抵抗２ｂと標準用腕部１ｂの
抵抗２ｍとの抵抗値に差が生じる。抵抗値の差が生じる
と、第６図に示したブリッジ回路の平衡が破れて出力電
圧が変化する。この出力電圧の変化がリード＠６ａ、６
ｂ、６Ｃから引き出され、センナ出力として検知される
。
を有する腕部分では、触媒層４で排気ガス中のＣＯが反
応してＣＯ鵞となりその反応熱により温度上昇が起こる
が、標準用腕部では触媒層４が存在しないために反応熱
による温度上昇が起こらず基準温度に維持される。した
がって検知用腕部１ｂ′の抵抗２ｂと標準用腕部１ｂの
抵抗２ｍとの抵抗値に差が生じる。抵抗値の差が生じる
と、第６図に示したブリッジ回路の平衡が破れて出力電
圧が変化する。この出力電圧の変化がリード＠６ａ、６
ｂ、６Ｃから引き出され、センナ出力として検知される
。
第８図には、本発明実施例センナと比較例セン４−（第
７図参照）の応答性の実験評価結果を示す、第８図のグ
ラフにおいて、上段には空燃比えの経時毎の切り変え信
号を表わし、中段および下段には、横薯肇間（分または
秒）、縦軸にセンナ出力（ｍＶ）の関係を示す比較例と
実施例の結果を示す。実験は、モデルガス中に２次空気
を吹き込んで空燃比をλ−１からλ＝４に強制的に変化
させた場合の応答性を検知した。
７図参照）の応答性の実験評価結果を示す、第８図のグ
ラフにおいて、上段には空燃比えの経時毎の切り変え信
号を表わし、中段および下段には、横薯肇間（分または
秒）、縦軸にセンナ出力（ｍＶ）の関係を示す比較例と
実施例の結果を示す。実験は、モデルガス中に２次空気
を吹き込んで空燃比をλ−１からλ＝４に強制的に変化
させた場合の応答性を検知した。
なお、第７図に示した比較例センナは、従来の二股（突
き出し）型のセンナ素子１′すなわち標準用と検知用の
一対の腕部１′ａ、１′ｂを有する二股状の基板１′ｃ
の表面に線状の抵抗２′ａ。
き出し）型のセンナ素子１′すなわち標準用と検知用の
一対の腕部１′ａ、１′ｂを有する二股状の基板１′ｃ
の表面に線状の抵抗２′ａ。
２′ｂを形成し、検知用の腕部１’ｌ）の抵抗２′ｂに
は触媒層（図示時）を被接してなるセンナ素子１′を有
し、かつ素子受感部のセラミックスの厚 −さが少な
くともα５■までのものである。第７図中第４図と同じ
符号を付したものは本発明実施例と同様な構成である。
は触媒層（図示時）を被接してなるセンナ素子１′を有
し、かつ素子受感部のセラミックスの厚 −さが少な
くともα５■までのものである。第７図中第４図と同じ
符号を付したものは本発明実施例と同様な構成である。
応答性は、第８図から明らかなように、従来のセンナ（
比較例）では追従可能な周波数が（ＬＤ５Ｈｚが限度で
あるのに対し、本発明実施例センチでは（１２〜（１５
Ｈｚまで追従可能となった。
比較例）では追従可能な周波数が（ＬＤ５Ｈｚが限度で
あるのに対し、本発明実施例センチでは（１２〜（１５
Ｈｚまで追従可能となった。
以上説明したように本発明に係る抵抗式ガスセンナは、
標準用と検知用の一対の腕部に抵抗を形成して検知用腕
部の抵抗形成側に触媒層を設けてなる薄肉の素子受感部
シートを、一対の腕部の部分を残して補強棒に一体的に
支持したセンナ素子を有するので、従来の抵抗式ガスセ
ンサに比べてセンナ素子の素子受感部の熱容量を小さく
して応答速度を大きくでき、しかも補強棒によって実車
耐久試験でも十分に耐え得る強度を有することができる
という誠に優れた利点を奏するものである。
標準用と検知用の一対の腕部に抵抗を形成して検知用腕
部の抵抗形成側に触媒層を設けてなる薄肉の素子受感部
シートを、一対の腕部の部分を残して補強棒に一体的に
支持したセンナ素子を有するので、従来の抵抗式ガスセ
ンサに比べてセンナ素子の素子受感部の熱容量を小さく
して応答速度を大きくでき、しかも補強棒によって実車
耐久試験でも十分に耐え得る強度を有することができる
という誠に優れた利点を奏するものである。
第１図は抵抗式ガスセンナ素子を示す正面図、第２図は
第１図のＩ−璽線に沿う断面図、第５図は第１図のＩ−
１＠に沿う断面図、第４図は本発明抵抗式ガスセンサの
一実施例を示す断面図、 第５図は第４図の抵抗式ガスセンサの外観図、第６図は
第４図の抵抗式ガスセンサの回路図、第７図は比較例セ
ンナを示す断面図、 第８図は本発明抵抗式ガスセンサと比較例センサにおけ
る空燃比を変えた場合のセンナ出力と時間との関係を示
すグラフである。 図中、 １・・・センサ素子 １Ｃ−・・素子受感部シート１
ｅ・・・補強枠 ２ａ・・・標準用抵抗２ｂ・・・
検知用抵抗 ４８０．触媒層（ばか１名） 卆１ Ｎ ■ 第２図 第３図
第１図のＩ−璽線に沿う断面図、第５図は第１図のＩ−
１＠に沿う断面図、第４図は本発明抵抗式ガスセンサの
一実施例を示す断面図、 第５図は第４図の抵抗式ガスセンサの外観図、第６図は
第４図の抵抗式ガスセンサの回路図、第７図は比較例セ
ンナを示す断面図、 第８図は本発明抵抗式ガスセンサと比較例センサにおけ
る空燃比を変えた場合のセンナ出力と時間との関係を示
すグラフである。 図中、 １・・・センサ素子 １Ｃ−・・素子受感部シート１
ｅ・・・補強枠 ２ａ・・・標準用抵抗２ｂ・・・
検知用抵抗 ４８０．触媒層（ばか１名） 卆１ Ｎ ■ 第２図 第３図
Claims (1)
- （１）標準用と検知用の一対の腕部を有し該腕部表面に
抵抗を形成し、検知用腕部の抵抗形成側に触媒層を設け
てなる薄肉の素子受感部シートと、該素子受感部シート
を前記一対の腕部の部分を残して一体的に支持する補強
枠とからなるセンナ素子を有することを特徴とする抵抗
式ガスセンナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11333881A JPS5828657A (ja) | 1981-07-20 | 1981-07-20 | 抵抗式ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11333881A JPS5828657A (ja) | 1981-07-20 | 1981-07-20 | 抵抗式ガスセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5828657A true JPS5828657A (ja) | 1983-02-19 |
Family
ID=14609708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11333881A Pending JPS5828657A (ja) | 1981-07-20 | 1981-07-20 | 抵抗式ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5828657A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63165745A (ja) * | 1986-09-09 | 1988-07-09 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガス検出器 |
-
1981
- 1981-07-20 JP JP11333881A patent/JPS5828657A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63165745A (ja) * | 1986-09-09 | 1988-07-09 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガス検出器 |
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