JPS60117140A - ヒ−タ付きガスセンサ - Google Patents
ヒ−タ付きガスセンサInfo
- Publication number
- JPS60117140A JPS60117140A JP22556183A JP22556183A JPS60117140A JP S60117140 A JPS60117140 A JP S60117140A JP 22556183 A JP22556183 A JP 22556183A JP 22556183 A JP22556183 A JP 22556183A JP S60117140 A JPS60117140 A JP S60117140A
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- 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
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
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】
［産業上の利用分野］
本発明はガスセンサに関し、詳しくはガスセンサのガス
検出素子を加熱づ°るヒータを備えたヒータ付きガスセ
ンサに関するものである。
検出素子を加熱づ°るヒータを備えたヒータ付きガスセ
ンサに関するものである。
［従来技術］
従来より大気中のガス９の存在、あるいはその濃度を検
出するためのガスセンサの１つとしてガス検出素子に３
ｎ ０２ 、Ｚｎ ｏ、 Ｔｉ ０２ 、Ｑｏ Ｏ等の
酸化物半導体を用い、ガスが接触した場合にその電気抵
抗が変化といった特性を利用してガスを検出するものが
ある。またこの種のガスセンサにおいては、上記ガス検
出素子の活性を高める為、あるいは汚れを取り除く為に
ガス検出素子加熱用のヒータが備えられることが多い。
出するためのガスセンサの１つとしてガス検出素子に３
ｎ ０２ 、Ｚｎ ｏ、 Ｔｉ ０２ 、Ｑｏ Ｏ等の
酸化物半導体を用い、ガスが接触した場合にその電気抵
抗が変化といった特性を利用してガスを検出するものが
ある。またこの種のガスセンサにおいては、上記ガス検
出素子の活性を高める為、あるいは汚れを取り除く為に
ガス検出素子加熱用のヒータが備えられることが多い。
ところで、近年上記ガス検出素子においては、構造を簡
単にし、生産性の向上を図る為に絶縁性のセラミック材
からなる基板上にガス検出素子及びその電極を厚膜印刷
するといった、ハイブリッド技術を応用したものが開発
されつつある。そしてこの場合には同じ基板上に厚膜ヒ
ータを設けることによって、ヒータ及びガス検出素子を
一体形成することも可能となる。
単にし、生産性の向上を図る為に絶縁性のセラミック材
からなる基板上にガス検出素子及びその電極を厚膜印刷
するといった、ハイブリッド技術を応用したものが開発
されつつある。そしてこの場合には同じ基板上に厚膜ヒ
ータを設けることによって、ヒータ及びガス検出素子を
一体形成することも可能となる。
ところが、このようにセラミック基板上にヒータ及びガ
ス検出素子を一体形成した場合には、ヒータに加熱用の
電源を印加するとその高電圧側からガス検出素子の電極
側にリーク電流が発生し易くなることから、そのリーク
電流を防止すると共にヒータを保護する為に、厚膜印刷
されたヒータや電極の上から更に保護用のセラミック材
からなるシートを覆いその全てを一体形成するといった
ことも考えられている。
ス検出素子を一体形成した場合には、ヒータに加熱用の
電源を印加するとその高電圧側からガス検出素子の電極
側にリーク電流が発生し易くなることから、そのリーク
電流を防止すると共にヒータを保護する為に、厚膜印刷
されたヒータや電極の上から更に保護用のセラミック材
からなるシートを覆いその全てを一体形成するといった
ことも考えられている。
一方、上記ガス検出素子によるガスの検出は、通常、ガ
ス検出素子に所定電圧を印加し、その電流変化を検出す
ることによって行なわ゛れているが゛、ヒータに印加づ
る電圧とガス検出素子に印加する電圧が異なることから
２個の異なる電源が必要となっていた。そこで近年、電
源を１つにするために、分圧抵抗を用いてヒータに印加
される電源を分圧し、ガス検出素子用の電源とするとい
ったことも考えられており、上述した如く、厚膜印刷に
よってヒータとガス検出素子とが一体形成するような場
合には当然分圧抵抗も厚膜印刷によって設けることとな
る。
ス検出素子に所定電圧を印加し、その電流変化を検出す
ることによって行なわ゛れているが゛、ヒータに印加づ
る電圧とガス検出素子に印加する電圧が異なることから
２個の異なる電源が必要となっていた。そこで近年、電
源を１つにするために、分圧抵抗を用いてヒータに印加
される電源を分圧し、ガス検出素子用の電源とするとい
ったことも考えられており、上述した如く、厚膜印刷に
よってヒータとガス検出素子とが一体形成するような場
合には当然分圧抵抗も厚膜印刷によって設けることとな
る。
しかしながら、このようにしてガス検出素子に電圧を印
加しｌ〔場合、ヒータと分圧抵抗の抵抗値は必らずしも
一定とはならないことから、分圧された電圧値も所定電
圧となるとは限らず、信頼性のない検出結果が得られる
といった問題がある。
加しｌ〔場合、ヒータと分圧抵抗の抵抗値は必らずしも
一定とはならないことから、分圧された電圧値も所定電
圧となるとは限らず、信頼性のない検出結果が得られる
といった問題がある。
［発明の目的］
そこで本発明は、ガス検出素子、ヒータ及び分圧抵抗を
セラミック基板上に一体形成し、ヒータの高電圧側から
のリーク電流を防止すると共に、分圧抵抗値を調整可能
にすることによって、検出結果にばらつきがなく、信頼
性の高いヒータ付きガスセンサを提供することを目的と
している。
セラミック基板上に一体形成し、ヒータの高電圧側から
のリーク電流を防止すると共に、分圧抵抗値を調整可能
にすることによって、検出結果にばらつきがなく、信頼
性の高いヒータ付きガスセンサを提供することを目的と
している。
［発明の構Ｔｆｃ］
かかる目的を達するだめの本発明の構成は、ガス成分及
びその濃度によって電気抵抗値の変化するガス検出素子
と、該ガス検出素子を加熱するヒータとをセラミック材
からなる基板上に設けると共に、 上記ヒータに印加される印加電圧を分圧し、上記ガス検
出素子の印加電圧とする゛分圧抵抗を、上記ヒータの尭
熱の影響の少ない部所で、かつ低電圧側に設け、 更に、上記ヒータのうち、上記分圧抵抗の少なくとも一
部を除いた部分′を覆うセラミック層を゛設けたことを
特徴とするヒータ付きガスセンサを要旨としている。
びその濃度によって電気抵抗値の変化するガス検出素子
と、該ガス検出素子を加熱するヒータとをセラミック材
からなる基板上に設けると共に、 上記ヒータに印加される印加電圧を分圧し、上記ガス検
出素子の印加電圧とする゛分圧抵抗を、上記ヒータの尭
熱の影響の少ない部所で、かつ低電圧側に設け、 更に、上記ヒータのうち、上記分圧抵抗の少なくとも一
部を除いた部分′を覆うセラミック層を゛設けたことを
特徴とするヒータ付きガスセンサを要旨としている。
［実施例コ
以下に本発明を一実施例を挙げて図面と共に説“明する
。
。
第１図は本実施例のヒータ付きガスセンサの断面図を示
しており、本センサは各種燃焼機器の排゛気中の酸素１
１度を検出するためのヒータ付きガスセンサである。
しており、本センサは各種燃焼機器の排゛気中の酸素１
１度を検出するためのヒータ付きガスセンサである。
図において１はセラミック基板上にガス検出素子及びヒ
ータを備えたガス検出部、３はガス検出部１を把持する
と共に、□本センサをガス検出対象となる燃焼機器に取
り付けるた′めの筒状比形成された主体金具、５は主体
金具３の燃焼機器側先端部３ａに取り付けられ、ガス検
出部１を保護するためのプロテクタを表わしている。主
体金具３の周囲には燃焼機器取付は用の雄ねじ部３ｂが
刻設ぎれており、′中空部にはスペーサ７、充填粉末９
、及びガラスシール１１を介して検出部１が把持されて
いる。ここで充填粉末９は滑石及びガラスの１：１の混
合粉末であり、ガラスシール１１は低融点ガラスにより
６００℃でシールし検出ガスの瀘れを防止すると共に検
出部１の各端子１ａないし１Ｃを一定するためのもので
ある。そして検出部１の各端子１ａないし１Ｃは出力取
り出し用リード線１３ａないし１３ｃに夫々ろう付によ
って接続され、検出信号及び電源電圧を外部へ入・出力
するようさｈ−ｃいる。また１５は、主体金具３にろう
付によって固定された外筒１７内に嵌入され、加締１７
ａにより固定されたシリコンゴム栓モあって、上記端子
１ａないし１Ｃと出力取り出し用リード線１３ａないし
１３ｃとの接続部を絶縁保護すると共にセンサ内への水
や油の浸入を防止するためのものである。
ータを備えたガス検出部、３はガス検出部１を把持する
と共に、□本センサをガス検出対象となる燃焼機器に取
り付けるた′めの筒状比形成された主体金具、５は主体
金具３の燃焼機器側先端部３ａに取り付けられ、ガス検
出部１を保護するためのプロテクタを表わしている。主
体金具３の周囲には燃焼機器取付は用の雄ねじ部３ｂが
刻設ぎれており、′中空部にはスペーサ７、充填粉末９
、及びガラスシール１１を介して検出部１が把持されて
いる。ここで充填粉末９は滑石及びガラスの１：１の混
合粉末であり、ガラスシール１１は低融点ガラスにより
６００℃でシールし検出ガスの瀘れを防止すると共に検
出部１の各端子１ａないし１Ｃを一定するためのもので
ある。そして検出部１の各端子１ａないし１Ｃは出力取
り出し用リード線１３ａないし１３ｃに夫々ろう付によ
って接続され、検出信号及び電源電圧を外部へ入・出力
するようさｈ−ｃいる。また１５は、主体金具３にろう
付によって固定された外筒１７内に嵌入され、加締１７
ａにより固定されたシリコンゴム栓モあって、上記端子
１ａないし１Ｃと出力取り出し用リード線１３ａないし
１３ｃとの接続部を絶縁保護すると共にセンサ内への水
や油の浸入を防止するためのものである。
次に本発明にかかる主要な部分であるガス検出部１を、
第２図に示す（イ）ないしくホ）の作成手順に従って説
明する。尚、図における２１及び２３は平均粒径１．５
μＩのＡｌ ２０：１９２重量％、Ｓ！Ｏｚ４重量％、
Ｃ８０２重量％及びＭｇＯ２重量％からなる混合粉末１
００重量部に対し−でブチラール樹脂１２重社部及びジ
ブチルフタレート６重量部を添加し、有機溶剤中で混合
してスラリーとし、ドクターブレードを用いて予め形成
されたグリーンシートであり、グリーンシート２１は厚
さ１ｍｌｌ１１グリーンシート２３は厚さ０．２ｍ１１
に形成されている。
第２図に示す（イ）ないしくホ）の作成手順に従って説
明する。尚、図における２１及び２３は平均粒径１．５
μＩのＡｌ ２０：１９２重量％、Ｓ！Ｏｚ４重量％、
Ｃ８０２重量％及びＭｇＯ２重量％からなる混合粉末１
００重量部に対し−でブチラール樹脂１２重社部及びジ
ブチルフタレート６重量部を添加し、有機溶剤中で混合
してスラリーとし、ドクターブレードを用いて予め形成
されたグリーンシートであり、グリーンシート２１は厚
さ１ｍｌｌ１１グリーンシート２３は厚さ０．２ｍ１１
に形成されている。
まず（イつに示す如く、グリーンシート２１上にヒータ
パターン２５、ガス検出素子用電極パターン２７及び２
９、分圧抵抗用パターン３１、分圧抵抗値のモニター用
パターン３３、及び端子１ａないし１Ｃ接続用の電極３
５ａないし３５ｃがＰｔに対し７％のＡＩ ２０３を添
加した白金ペーストで厚膜印刷される。
パターン２５、ガス検出素子用電極パターン２７及び２
９、分圧抵抗用パターン３１、分圧抵抗値のモニター用
パターン３３、及び端子１ａないし１Ｃ接続用の電極３
５ａないし３５ｃがＰｔに対し７％のＡＩ ２０３を添
加した白金ペーストで厚膜印刷される。
次に（ロ）に示す如く、上記電極３５ａないし３５ｃ上
に各端子１ａないし１Ｇが配設された後、（ハ）に示す
如くグリーンシーＩ〜２３が上に被ぜられ、熱圧着され
る。尚、グリーンシート２３は（ハ）から明らかなよう
に、ガス検出素子用パターン２７及び２９の先端部と、
分圧抵抗用パターン３１及びモニター用パターン３３と
の部分が露出するよう、夫々間口３７、開口３９が打ち
抜きによって設けられている。そしてこのままの状態で
１５００℃の大気中に２時間放置することによってガス
検出素子用の電極、ヒータ、分圧抵抗を備えたセラミッ
ク基板が焼結される。
に各端子１ａないし１Ｇが配設された後、（ハ）に示す
如くグリーンシーＩ〜２３が上に被ぜられ、熱圧着され
る。尚、グリーンシート２３は（ハ）から明らかなよう
に、ガス検出素子用パターン２７及び２９の先端部と、
分圧抵抗用パターン３１及びモニター用パターン３３と
の部分が露出するよう、夫々間口３７、開口３９が打ち
抜きによって設けられている。そしてこのままの状態で
１５００℃の大気中に２時間放置することによってガス
検出素子用の電極、ヒータ、分圧抵抗を備えたセラミッ
ク基板が焼結される。
次に分圧抵抗により分圧される電圧値を調整することと
なるのであるが、この調整は例えばヒータに所定電圧を
印加し、上記モニター用パターン３３における電圧値を
ｉＩ認しつつ、分圧抵抗用パターン３１を削ることによ
って行なえばよい。つまり端子１ａをプラス、端子１Ｃ
をマイナスとして所定の電圧、例えば１４Ｖを印加し、
ガス検出素子に所望の電圧、例えば１■が印加されるよ
う゛に、即ち、モニター用パターン３３と端子１ａ間が
１Ｖとなるよう分圧抵抗用パターン３１を（ニ）に示す
如く削ればよい。
なるのであるが、この調整は例えばヒータに所定電圧を
印加し、上記モニター用パターン３３における電圧値を
ｉＩ認しつつ、分圧抵抗用パターン３１を削ることによ
って行なえばよい。つまり端子１ａをプラス、端子１Ｃ
をマイナスとして所定の電圧、例えば１４Ｖを印加し、
ガス検出素子に所望の電圧、例えば１■が印加されるよ
う゛に、即ち、モニター用パターン３３と端子１ａ間が
１Ｖとなるよう分圧抵抗用パターン３１を（ニ）に示す
如く削ればよい。
このようにして分圧抵抗用パターン３１の調整が終えら
れると、次に（ホ）に示ｔｔＡ＜ｔｏ口３７にガス検出
素子４１を形成し、ガス検出部１が完成される。ここで
ガス検出素子４１は平均粒径１゜２μ−のＴｉ０ｚ粉末
１００モル部に対し１モル部の白金ブラックを添加し、
更に全粉末に対して３重量％のエチルセルロースを添加
し、ブチカルピトール中で混合し３００ボイズに粘度調
整したＴ：０２ペーストを、開口３７を充塞しかつガス
検出素子用電極パターン２７及び２９の先端に被着する
よう厚膜印刷した後１２００℃の大気中にて１時間焼結
させることによって得られ、ガス検出部１が完成される
こととなる。
れると、次に（ホ）に示ｔｔＡ＜ｔｏ口３７にガス検出
素子４１を形成し、ガス検出部１が完成される。ここで
ガス検出素子４１は平均粒径１゜２μ−のＴｉ０ｚ粉末
１００モル部に対し１モル部の白金ブラックを添加し、
更に全粉末に対して３重量％のエチルセルロースを添加
し、ブチカルピトール中で混合し３００ボイズに粘度調
整したＴ：０２ペーストを、開口３７を充塞しかつガス
検出素子用電極パターン２７及び２９の先端に被着する
よう厚膜印刷した後１２００℃の大気中にて１時間焼結
させることによって得られ、ガス検出部１が完成される
こととなる。
以上の如く作成されたガス検出部１においては、ガス検
出素子４１に印加される電圧が必ず所定の電圧値となる
ことから、本センサによる検出結果は信頼性の高いもの
となり、また分圧抵抗はヒータの発熱の影響の少ない低
電圧側に設け、その分圧抵抗とモニター用のパターン以
外は、セラミック材により覆われていることから、リー
ク電流の発生も防止でき、ヒータを保護することもでき
る。
出素子４１に印加される電圧が必ず所定の電圧値となる
ことから、本センサによる検出結果は信頼性の高いもの
となり、また分圧抵抗はヒータの発熱の影響の少ない低
電圧側に設け、その分圧抵抗とモニター用のパターン以
外は、セラミック材により覆われていることから、リー
ク電流の発生も防止でき、ヒータを保護することもでき
る。
３９を配設し、開口３９内にガラスレール１１を埋設す
るようにすれば分圧抵抗やモニター用パターンを保護す
ることもできる。 □ 、尚、上述の実−例においては、分圧抵抗の調整を、モ
ニター用のパターンを設けその分圧された電圧値を確認
しな赫ら行なうようにしているが、ガス検出素子を焼結
させた後、その検出結果をモニターしながら調整するよ
うにしてもよい。その場合には上記モニター用パターン
は不要になることはいうまでもないこ、とである。
るようにすれば分圧抵抗やモニター用パターンを保護す
ることもできる。 □ 、尚、上述の実−例においては、分圧抵抗の調整を、モ
ニター用のパターンを設けその分圧された電圧値を確認
しな赫ら行なうようにしているが、ガス検出素子を焼結
させた後、その検出結果をモニターしながら調整するよ
うにしてもよい。その場合には上記モニター用パターン
は不要になることはいうまでもないこ、とである。
［発明の効果］
以上詳述した如く、本発明のガスセンサにおいては、ヒ
ータ用電源を分圧する分圧抵抗を調整可能とし、ガス検
出素子に印加される電圧を所定の電圧に設定できるよう
にしている。従って本発明のガスセンサを用いｌ〔場合
の検出結果は信頼性の高いものとなる。また分圧抵抗を
ヒータの低電圧側に設け、ヒータをセラミック材により
覆うことから、ヒータの高電圧側からのリーク電流も防
止できヒータ自身も保護することができるようになる。
ータ用電源を分圧する分圧抵抗を調整可能とし、ガス検
出素子に印加される電圧を所定の電圧に設定できるよう
にしている。従って本発明のガスセンサを用いｌ〔場合
の検出結果は信頼性の高いものとなる。また分圧抵抗を
ヒータの低電圧側に設け、ヒータをセラミック材により
覆うことから、ヒータの高電圧側からのリーク電流も防
止できヒータ自身も保護することができるようになる。
第１図は本発明の実施例のガスセンサを示す断面図、第
２図は本実施例のガスセンサにおけるガス検出部の作成
手順を示す側面図及びＡ−Ａ線断面図である。 １・・・ガス検出部 ３１・・・分圧抵抗用パターン ３３・・・モニター用パターン ３９・・・開口 ４１・・・ガス検出素子 代理人 弁理士 足立 勉 第１図 ゛ 第２図
２図は本実施例のガスセンサにおけるガス検出部の作成
手順を示す側面図及びＡ−Ａ線断面図である。 １・・・ガス検出部 ３１・・・分圧抵抗用パターン ３３・・・モニター用パターン ３９・・・開口 ４１・・・ガス検出素子 代理人 弁理士 足立 勉 第１図 ゛ 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ガス成分及びその１度によって電気抵抗値の変化す
るガス検出素子と、該ガス検出素子を加熱するヒータと
をセラミック材からなる基板上に設けると共に、 上記ヒータに印加される印加電圧を分ヰし、上記ガス検
出素子の印加電圧とする分圧抵抗を、上記ヒータの発熱
の少ない部所で、かつ低電圧側に設け、 更に、上記ヒータのうち、上記分圧抵抗の少なくとも一
部を除いた部分を覆うセラミック層を設けたことを特徴
とするヒータ付きガスセンサ。 ２ ヒータのうちセラミック層が設けられていない分圧
抵抗部が、ガラス材により覆われたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のヒータ付きガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22556183A JPS60117140A (ja) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | ヒ−タ付きガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22556183A JPS60117140A (ja) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | ヒ−タ付きガスセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60117140A true JPS60117140A (ja) | 1985-06-24 |
| JPH0221744B2 JPH0221744B2 (ja) | 1990-05-16 |
Family
ID=16831224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22556183A Granted JPS60117140A (ja) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | ヒ−タ付きガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60117140A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4909066A (en) * | 1985-07-02 | 1990-03-20 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Thick-film gas sensor of a laminar structure and a method of producing the same |
| JPH0569669U (ja) * | 1992-09-18 | 1993-09-21 | 日本特殊陶業株式会社 | センサの検出部構造 |
| KR20030011662A (ko) * | 2001-07-31 | 2003-02-11 | 가부시키가이샤 덴소 | 가스 센서 |
| KR100493144B1 (ko) * | 1997-12-26 | 2005-08-04 | 삼성전기주식회사 | 산소센서및그제조방법 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57198855A (en) * | 1981-06-01 | 1982-12-06 | Nec Corp | Gas detector |
| JPS5892946A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-02 | Nippon Soken Inc | ガス成分検出器 |
-
1983
- 1983-11-30 JP JP22556183A patent/JPS60117140A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57198855A (en) * | 1981-06-01 | 1982-12-06 | Nec Corp | Gas detector |
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| JPH0569669U (ja) * | 1992-09-18 | 1993-09-21 | 日本特殊陶業株式会社 | センサの検出部構造 |
| KR100493144B1 (ko) * | 1997-12-26 | 2005-08-04 | 삼성전기주식회사 | 산소센서및그제조방법 |
| KR20030011662A (ko) * | 2001-07-31 | 2003-02-11 | 가부시키가이샤 덴소 | 가스 센서 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0221744B2 (ja) | 1990-05-16 |
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