JPS61162740A - 酸素センサ中間組立体 - Google Patents
酸素センサ中間組立体Info
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- JPS61162740A JPS61162740A JP376085A JP376085A JPS61162740A JP S61162740 A JPS61162740 A JP S61162740A JP 376085 A JP376085 A JP 376085A JP 376085 A JP376085 A JP 376085A JP S61162740 A JPS61162740 A JP S61162740A
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- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
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- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
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- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- 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、ガス成分又はその濃度を検出するためのガス
検出器に関するものである。
検出器に関するものである。
［従来技術１
従来より大気中のガスの存在、あるいはその濃度を検出
するためのガス検出器の１つとしてガス検出素子ＩＣ８
ｎ ０２．７ｎ ｏ、Ｔｉ Ｏｚ、ｃｏ 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
化するといった特性を利用してガスを検出するものがあ
る。そして近年この種のガス検出器においては、その構
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等の素子及びその
電極を厚膜印刷するといった、パイプリッド技術を応用
したものが開発されつつある。
するためのガス検出器の１つとしてガス検出素子ＩＣ８
ｎ ０２．７ｎ ｏ、Ｔｉ Ｏｚ、ｃｏ 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
化するといった特性を利用してガスを検出するものがあ
る。そして近年この種のガス検出器においては、その構
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等の素子及びその
電極を厚膜印刷するといった、パイプリッド技術を応用
したものが開発されつつある。
ところで従来より、例えば内燃機関の排気中の酸素濃度
を測定するごとく、カーボン等の導電性の粒子の浮遊す
る雰囲気にてガス検出器を使用するような場合があった
。しかし従来のガス検出器は、その素子やその導線がセ
ラミック基板の表面に露出しているため、カーボン等の
堆積によりショートし、測定結果が信頼できなくなるこ
とがありた。
を測定するごとく、カーボン等の導電性の粒子の浮遊す
る雰囲気にてガス検出器を使用するような場合があった
。しかし従来のガス検出器は、その素子やその導線がセ
ラミック基板の表面に露出しているため、カーボン等の
堆積によりショートし、測定結果が信頼できなくなるこ
とがありた。
又、ガス検出器は、この検出器を把持するためのハウジ
ング内に納められ、所定の個所にスペーサにて固定され
るのであるが、スペーサはセラミック基板面に当接する
よう取り付けられるので、取付作業時にスペーサが素子
に接触し、素子を傷つけてしまうといった問題もあった
。
ング内に納められ、所定の個所にスペーサにて固定され
るのであるが、スペーサはセラミック基板面に当接する
よう取り付けられるので、取付作業時にスペーサが素子
に接触し、素子を傷つけてしまうといった問題もあった
。
［発明の目的］
そこで本発明は、セラミック基板上に素子を有するガス
検出器を、カーボン等の導電性浮遊粒子の存在する雰囲
気にて使用してもショート等の検出異常を起こすことの
ないガス検出器を提供することを目的としている。
検出器を、カーボン等の導電性浮遊粒子の存在する雰囲
気にて使用してもショート等の検出異常を起こすことの
ないガス検出器を提供することを目的としている。
［発明の構成］
かかる目的を達するための本発明の構成は、測定ガスの
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
出素子と該素子の温度依存性を補償するサーミスタ素子
と両素子に接続している導電体とが表面に設けられた第
１の絶縁性セラミック層と、 上記第１の絶縁性セラミック層上に、少なくとも上記導
電体の測定ガス側に露出される部分を覆うとともに上記
ガス検出素子の測定ガス側に露出される部分の一部又は
全部を□露出せしめて積層される第２の絶縁性セラミッ
ク層と、 を備えたことを特徴とするガフ検出器を要旨としている
。
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
出素子と該素子の温度依存性を補償するサーミスタ素子
と両素子に接続している導電体とが表面に設けられた第
１の絶縁性セラミック層と、 上記第１の絶縁性セラミック層上に、少なくとも上記導
電体の測定ガス側に露出される部分を覆うとともに上記
ガス検出素子の測定ガス側に露出される部分の一部又は
全部を□露出せしめて積層される第２の絶縁性セラミッ
ク層と、 を備えたことを特徴とするガフ検出器を要旨としている
。
［実施例］
以下、本発明のガス検出器を内燃ＩＩ関排気中の酸素濃
度を検出する酸素センサに適用した場合を例にとり、本
発明の実施例として□図面と共に説明する。
度を検出する酸素センサに適用した場合を例にとり、本
発明の実施例として□図面と共に説明する。
第１因（イ）、（ロ）は本麹明の第１実施例の酸素セン
サの部分破断図である。ただし、（ロ）は（イ）の右方
向から見た部分破断図である。図において１はセラミッ
ク基板としての第１の絶縁性セラミック層１ａ上にガス
検出素子としての酸素ガス検出素子２及びサーミス“り
素子３を備えるとともに上記両素子以外の部分を覆うた
め第１の絶縁性セラミック層１ａ上に重ねた第２の絶縁
性セラミック層１ｂ、１０．１ｄを備えた酸素濃度を検
出するためのガス検出器、４はガス検出器１を把持する
と共に本センサを内燃機関に取り付けるための筒状に形
成された主体金具、５は主体金具４の内燃機関側先端部
４ａに取り付けられ、ガス検出器１を保護するた漬のプ
ロテクタ、６は主体金具４と共にガス検出器１を把持す
るための内筒であり、ガス検出器１はスペーサ７、充填
粉末８及びガラスシール９を介して主体金具４及び内筒
６にて把持され□ている。また主体金具４の外周には内
燃機関取付１のねじ部４ｂが刻設されており、内燃機関
壁面当接部分には排気が漏れないようガスケット１０が
設けちれている。
サの部分破断図である。ただし、（ロ）は（イ）の右方
向から見た部分破断図である。図において１はセラミッ
ク基板としての第１の絶縁性セラミック層１ａ上にガス
検出素子としての酸素ガス検出素子２及びサーミス“り
素子３を備えるとともに上記両素子以外の部分を覆うた
め第１の絶縁性セラミック層１ａ上に重ねた第２の絶縁
性セラミック層１ｂ、１０．１ｄを備えた酸素濃度を検
出するためのガス検出器、４はガス検出器１を把持する
と共に本センサを内燃機関に取り付けるための筒状に形
成された主体金具、５は主体金具４の内燃機関側先端部
４ａに取り付けられ、ガス検出器１を保護するた漬のプ
ロテクタ、６は主体金具４と共にガス検出器１を把持す
るための内筒であり、ガス検出器１はスペーサ７、充填
粉末８及びガラスシール９を介して主体金具４及び内筒
６にて把持され□ている。また主体金具４の外周には内
燃機関取付１のねじ部４ｂが刻設されており、内燃機関
壁面当接部分には排気が漏れないようガスケット１０が
設けちれている。
ここで充填粉末８は滑石及びガラスの１：１の混合幼木
からなり、ガス検出器１を内筒６内に固定するためのも
の、ガラスシール９は低融点ガラスからなり、検出ガス
の漏れを防止すると共にガス検出ｌ１１１の端子を保護
するためのものである。
からなり、ガス検出器１を内筒６内に固定するためのも
の、ガラスシール９は低融点ガラスからなり、検出ガス
の漏れを防止すると共にガス検出ｌ１１１の端子を保護
するためのものである。
１１は内筒６を覆うように主体金具４に取り付けられる
外筒、１２はシリコンゴムからなるシ−ル材であって、
リード線１３．１４．１５と、第２図に示すガラスシー
ル９より突出されたガス検出器１からの端子２１．２２
．２３との接続部を絶縁保護するためのものである。ま
たこのリード１１１３．１４．１５と端子２１．２２．
２３との接続は、第３図に示す如く、予め外筒１１内に
シール材１２及びリード１１３．１４．１５を納めると
共に、各リード線１３．１４．１５の先端に加締金具２
４．２５．２６を接続し、その後加締金具２４．２５−
．２６を端子２１．２２．２３と加締接続することによ
って行なわれる。
外筒、１２はシリコンゴムからなるシ−ル材であって、
リード線１３．１４．１５と、第２図に示すガラスシー
ル９より突出されたガス検出器１からの端子２１．２２
．２３との接続部を絶縁保護するためのものである。ま
たこのリード１１１３．１４．１５と端子２１．２２．
２３との接続は、第３図に示す如く、予め外筒１１内に
シール材１２及びリード１１３．１４．１５を納めると
共に、各リード線１３．１４．１５の先端に加締金具２
４．２５．２６を接続し、その後加締金具２４．２５−
．２６を端子２１．２２．２３と加締接続することによ
って行なわれる。
次に本実施例のガス検出器１は第４図乃至第９図に示す
如き手順に従って作成される。間第４図乃至第９図にお
いて、くイ）は本ガス検出器１の組立て工程における正
面図、（０）及び（ハ）はその断面図を夫々示している
。またこの第４図乃至第９図はガス検出器１の製造工程
を説明するためのものであることから、解り易くするた
めに各部の寸法は第１図に示すガス検出器と対応させて
おらず、後述の第１０乃至第１８図についても同様であ
る。
如き手順に従って作成される。間第４図乃至第９図にお
いて、くイ）は本ガス検出器１の組立て工程における正
面図、（０）及び（ハ）はその断面図を夫々示している
。またこの第４図乃至第９図はガス検出器１の製造工程
を説明するためのものであることから、解り易くするた
めに各部の寸法は第１図に示すガス検出器と対応させて
おらず、後述の第１０乃至第１８図についても同様であ
る。
ここで上記第４図乃至第９図の各図において、３０．３
１．３２．３３は平均粒径１．５μｌのＡｊＬｚＯｓ９
２重量％、５ｉＯｚ４重量％、ＣａＯ２重量％及びＭｏ
Ｏ２重量％からなる混合粉末１００重量部に対してブチ
ラール樹脂１２重量部及びジブチルフタレート（ＤＢＰ
）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形成されたグリーンシー
トであり、この内、グリーンシート３０は第１の絶縁性
セラミック層１ａとなるものであり、グリーンシート３
１．３２．３３は各々第２の絶縁性セラミック層１ｂ、
ｌｃ、 １ｄとなるものである。
１．３２．３３は平均粒径１．５μｌのＡｊＬｚＯｓ９
２重量％、５ｉＯｚ４重量％、ＣａＯ２重量％及びＭｏ
Ｏ２重量％からなる混合粉末１００重量部に対してブチ
ラール樹脂１２重量部及びジブチルフタレート（ＤＢＰ
）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形成されたグリーンシー
トであり、この内、グリーンシート３０は第１の絶縁性
セラミック層１ａとなるものであり、グリーンシート３
１．３２．３３は各々第２の絶縁性セラミック層１ｂ、
ｌｃ、 １ｄとなるものである。
グリーンシート３０は厚さ１−、グリーンシート３１は
厚さ０．２−転グリーンシート３２及び８３は厚さ０．
８＋ｕｅに予め作成されたものである。
厚さ０．２−転グリーンシート３２及び８３は厚さ０．
８＋ｕｅに予め作成されたものである。
また３４乃至４０はＰｔに対し７％のＡ皇２０３を添加
した白金ペーストで厚膜中−したパターンであって導電
体に相当し、３４．３５．３６は検出素子２又はサーミ
スタ素子３の電極となる電極パターン、３７は検出素子
２を加熱するためのヒータとなる発熱抵抗体パターン、
３８．３９．４０は発熱抵抗体パターン３７、検出素子
２又サーミスタ素子３に電源を印加あるいは検出信号を
抽…するための電極端子パターンである。
した白金ペーストで厚膜中−したパターンであって導電
体に相当し、３４．３５．３６は検出素子２又はサーミ
スタ素子３の電極となる電極パターン、３７は検出素子
２を加熱するためのヒータとなる発熱抵抗体パターン、
３８．３９．４０は発熱抵抗体パターン３７、検出素子
２又サーミスタ素子３に電源を印加あるいは検出信号を
抽…するための電極端子パターンである。
本ガス検出１１の製造は、第４図（イ）及びそのＡ−Ａ
線端面図（ロ）に示す如く、まず第１の絶縁性セラミッ
ク層１ａとなるグリーンシート３０上に上記３４乃至４
０の各パターンを白金ベーストで厚膜印刷することによ
り始められ、次いで第５図（イ）及びそのＢ−Ｂ線端面
図（ロ）に示す如く、電極パターン３６の先端部分と電
極パターン３５の中央部分とにかけて、チタン酸バリウ
ムや各種スピネル系セラミック材料のペーストにてサー
ミスタ素子用のバタニン４１を厚膜中−する。更に電極
端子パターン３８．．３９．４０上に直径０．２１１の
白金リード１４２．４３．４４が夫々配設される。
線端面図（ロ）に示す如く、まず第１の絶縁性セラミッ
ク層１ａとなるグリーンシート３０上に上記３４乃至４
０の各パターンを白金ベーストで厚膜印刷することによ
り始められ、次いで第５図（イ）及びそのＢ−Ｂ線端面
図（ロ）に示す如く、電極パターン３６の先端部分と電
極パターン３５の中央部分とにかけて、チタン酸バリウ
ムや各種スピネル系セラミック材料のペーストにてサー
ミスタ素子用のバタニン４１を厚膜中−する。更に電極
端子パターン３８．．３９．４０上に直径０．２１１の
白金リード１４２．４３．４４が夫々配設される。
次に第６図（イ）、そのＣ−Ｃ線端面図（ロ）及びＤ−
Ｄ線端面図（ハ）から明らかな如く、第２の絶縁性セラ
ミック１ｂとなるグリーンシート３１には電極パターン
３４．３５の先端部とサーミスタ素子のパターン４１と
が各々露出するよう打ち扱きによって開口４５．４６が
形成され、電極パターン３４．３５の先端部とサーミス
タ素子パターン４１の一部とを除く全てのパターンを覆
うべく、グリーンシート３０上にグリーンシート３１が
積層熱圧着さ、れる。
Ｄ線端面図（ハ）から明らかな如く、第２の絶縁性セラ
ミック１ｂとなるグリーンシート３１には電極パターン
３４．３５の先端部とサーミスタ素子のパターン４１と
が各々露出するよう打ち扱きによって開口４５．４６が
形成され、電極パターン３４．３５の先端部とサーミス
タ素子パターン４１の一部とを除く全てのパターンを覆
うべく、グリーンシート３０上にグリーンシート３１が
積層熱圧着さ、れる。
続いて第７図（イ）及びそのＥ−Ｅ線端面図（ロ）に示
す如く、上記作成された積層体のグリーンシート３１上
に上記開口４６と一致する開口４７を有する第２の絶、
緑性セラミック層１Ｃとなるグリーンシート３２が積層
熱圧着され、更に第８図（イ）及びそのＦ−Ｆ線端面図
（ロ）に示す如くグリーンシート３２上に第２の絶縁性
セラミック層１ｄとなるグリーンシート３３が階段状に
積層熱圧着される。
す如く、上記作成された積層体のグリーンシート３１上
に上記開口４６と一致する開口４７を有する第２の絶、
緑性セラミック層１Ｃとなるグリーンシート３２が積層
熱圧着され、更に第８図（イ）及びそのＦ−Ｆ線端面図
（ロ）に示す如くグリーンシート３２上に第２の絶縁性
セラミック層１ｄとなるグリーンシート３３が階段状に
積層熱圧着される。
このようにして、白金リード＄１１４２．４３．４４の
一部が突出され、電極パターン３４．３５の先端部とサ
ーミスタ素子パターン４１の一部とが露出された階段状
の積層板が作成されると、今度はこの積層板を１５００
℃の大気中に２時間放置することによって焼成される。
一部が突出され、電極パターン３４．３５の先端部とサ
ーミスタ素子パターン４１の一部とが露出された階段状
の積層板が作成されると、今度はこの積層板を１５００
℃の大気中に２時間放置することによって焼成される。
その後第９図（イ）及びそのＧ−Ｇ線端面図（０）に示
す如く、上記焼成されたセラミック基板の間口４５にガ
ス検出素子２を設けることとなるのであるが、このガス
検出素子２は平均粒径１２μ−のＴｉ ０２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
ルカルピトール［２−（２−ブトキシエトキシ）エタノ
ールの商品名］中で混合し３００ボイズに粘１８１整し
たＴｔ ０２ペーストを、開口４５を充塞しかつ電極パ
ターン３４．３５の先端に被着するよう厚膜印刷した後
、１２００℃の大気中に１時間故置して焼き付けること
によって形成される。尚、このガス検出素子２のシート
３１外表面からの突出部分の突出寸法は前記積層焼結さ
れたグリーンシート３２の厚さより小さくされており０
．３ｍｎ＋ｍｎ上なっている。
す如く、上記焼成されたセラミック基板の間口４５にガ
ス検出素子２を設けることとなるのであるが、このガス
検出素子２は平均粒径１２μ−のＴｉ ０２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
ルカルピトール［２−（２−ブトキシエトキシ）エタノ
ールの商品名］中で混合し３００ボイズに粘１８１整し
たＴｔ ０２ペーストを、開口４５を充塞しかつ電極パ
ターン３４．３５の先端に被着するよう厚膜印刷した後
、１２００℃の大気中に１時間故置して焼き付けること
によって形成される。尚、このガス検出素子２のシート
３１外表面からの突出部分の突出寸法は前記積層焼結さ
れたグリーンシート３２の厚さより小さくされており０
．３ｍｎ＋ｍｎ上なっている。
このようにして作成されたガス検出＠１の外部に突出さ
れた白金リード線４２．４３．４４と端子２１．２２．
２３との接続は、第１０図に示す如く、厚さ０．３ｍｓ
のニッケル板にエツチング加工によって一体形成された
端子２１．２２．２３を、白金リード線４２．４３．４
４に夫々配設し、溶接することによって行なわれる。尚
、この端子２１．２２．２３が一体形成されたニッケル
板はガス検出器１が主体金具４に固定され、その後ガス
検出器１の基板の一部及び白金リード線４２゜４３．４
４と端子２１．２２．２３との接合部分がガラスシール
９によって保護され、内筒６内に固定された後に所定の
長さに切断される。また、第１０図における（イ）は本
ガス検出器１の正面図、（ロ）はその右側面図を示して
いる二′以上説明した如く、本実施例においては、導電
体である電極パターン３４．３５．３６、電極端子パタ
ーン４０．３８．３９及びヒータが全て、ＡｉｚＯａを
主成分とする絶縁性のセラミック層３１、ガス検出素子
２及びサーミスタ素子３で覆われているため、検出器の
表面にカーボンが付着してもショートや検出異常を生じ
ない。又、サーミスタ素子３（４１）が完全にガス検出
素子２とｕＡｉｚｏｓ’にて隔離されているため、ガス
検出素子２にｐｔ含有液を浸透させ、触媒効果により、
その感度を向上させようとした場合に、Ｐｔのサーミス
タ素子３への移行が防止される。そのため、サーミスタ
素子３の特性がｐｔにより影響を受けるのを防止するこ
とができる。更に、サーミスタ素子３は開口４６．４７
により、ガス検出器焼成−にトリミングして抵抗値を調
整することが可能である。又、トリミングの後、開口４
６．４７をガラスあるいはガラスとセラミックとからな
るポーラスフィルタで封止してもよい。サーミスタ素子
３の抵抗値のバラツキを許容範囲に納めることができれ
ば、開口４６．４７を設けないグリーンシート３１．３
２を用いることもできる。ガス検出器１の検出素子２側
基板面が階段状に形成されてｌ、Ｘると、第１１図に示
すようにスペーサ７を本ガス検出器１に取り付ける際に
はグリーンシート３２が焼成された第２め絶縁性セラミ
ック層１０とグリーンシート３３が焼成された第２の絶
縁性セラミックｌ１１ｄとの段差部分にて確実に位置決
めが行なえるようにな菖。また本ガス検出！１１のスペ
ーサ７嵌合部分く層部分）は、検出素子２の部分の厚み
以上の幅寸法を有するので、検出−子２を一つけること
なく取□付けることができるようになる。従って本ガス
検出器１の主体金具４取付作業の作業効率は向上され、
検出素子２の損傷も防止できることとなる。
れた白金リード線４２．４３．４４と端子２１．２２．
２３との接続は、第１０図に示す如く、厚さ０．３ｍｓ
のニッケル板にエツチング加工によって一体形成された
端子２１．２２．２３を、白金リード線４２．４３．４
４に夫々配設し、溶接することによって行なわれる。尚
、この端子２１．２２．２３が一体形成されたニッケル
板はガス検出器１が主体金具４に固定され、その後ガス
検出器１の基板の一部及び白金リード線４２゜４３．４
４と端子２１．２２．２３との接合部分がガラスシール
９によって保護され、内筒６内に固定された後に所定の
長さに切断される。また、第１０図における（イ）は本
ガス検出器１の正面図、（ロ）はその右側面図を示して
いる二′以上説明した如く、本実施例においては、導電
体である電極パターン３４．３５．３６、電極端子パタ
ーン４０．３８．３９及びヒータが全て、ＡｉｚＯａを
主成分とする絶縁性のセラミック層３１、ガス検出素子
２及びサーミスタ素子３で覆われているため、検出器の
表面にカーボンが付着してもショートや検出異常を生じ
ない。又、サーミスタ素子３（４１）が完全にガス検出
素子２とｕＡｉｚｏｓ’にて隔離されているため、ガス
検出素子２にｐｔ含有液を浸透させ、触媒効果により、
その感度を向上させようとした場合に、Ｐｔのサーミス
タ素子３への移行が防止される。そのため、サーミスタ
素子３の特性がｐｔにより影響を受けるのを防止するこ
とができる。更に、サーミスタ素子３は開口４６．４７
により、ガス検出器焼成−にトリミングして抵抗値を調
整することが可能である。又、トリミングの後、開口４
６．４７をガラスあるいはガラスとセラミックとからな
るポーラスフィルタで封止してもよい。サーミスタ素子
３の抵抗値のバラツキを許容範囲に納めることができれ
ば、開口４６．４７を設けないグリーンシート３１．３
２を用いることもできる。ガス検出器１の検出素子２側
基板面が階段状に形成されてｌ、Ｘると、第１１図に示
すようにスペーサ７を本ガス検出器１に取り付ける際に
はグリーンシート３２が焼成された第２め絶縁性セラミ
ック層１０とグリーンシート３３が焼成された第２の絶
縁性セラミックｌ１１ｄとの段差部分にて確実に位置決
めが行なえるようにな菖。また本ガス検出！１１のスペ
ーサ７嵌合部分く層部分）は、検出素子２の部分の厚み
以上の幅寸法を有するので、検出−子２を一つけること
なく取□付けることができるようになる。従って本ガス
検出器１の主体金具４取付作業の作業効率は向上され、
検出素子２の損傷も防止できることとなる。
１２図〈イ）に示した一路に相当するので、リード線１
３．１５間に加−用の電源を印加することによって発熱
抵抗体パターン３７を加熱し、検出素子２を活性化させ
、リード１１４．１５間の抵抗値Ｒｔとリード線１３．
１４間の抵抗値Ｒａを検出し、両者Ｒｔ 、Ｒａよりガ
ス検出素子２とす素子２の抵抗値をサーミスタ素子３の
抵抗値にて補正することによって濃度補償した酸素濃度
が検出できるようになる。第１２図（ロ）は、ガス検出
素子２とサーミスタ素子３との空燃比による抵抗値を温
度を変えて検出したグラフを表わす。各温度ｔ１〜ｔ３
における斜口の曲線がガス検出素子２の抵抗−であり、
水平な直線がサーミスタ素子３の抵抗値である。これか
られかるごとく、温度の変化を生じても、両抵抗値の相
対的関係はほぼ同一であり、サーミスタ素子３の抵抗値
にて補正すれば、温度補償は可能であることを示す。
３．１５間に加−用の電源を印加することによって発熱
抵抗体パターン３７を加熱し、検出素子２を活性化させ
、リード１１４．１５間の抵抗値Ｒｔとリード線１３．
１４間の抵抗値Ｒａを検出し、両者Ｒｔ 、Ｒａよりガ
ス検出素子２とす素子２の抵抗値をサーミスタ素子３の
抵抗値にて補正することによって濃度補償した酸素濃度
が検出できるようになる。第１２図（ロ）は、ガス検出
素子２とサーミスタ素子３との空燃比による抵抗値を温
度を変えて検出したグラフを表わす。各温度ｔ１〜ｔ３
における斜口の曲線がガス検出素子２の抵抗−であり、
水平な直線がサーミスタ素子３の抵抗値である。これか
られかるごとく、温度の変化を生じても、両抵抗値の相
対的関係はほぼ同一であり、サーミスタ素子３の抵抗値
にて補正すれば、温度補償は可能であることを示す。
次に本発明の第２実施例について説明する。本実施例に
おいては、ガス検出器のみ異なり、他は第１実施例と同
じである。本実施例中のガス検出器５１をその組立手順
により説明する。
おいては、ガス検出器のみ異なり、他は第１実施例と同
じである。本実施例中のガス検出器５１をその組立手順
により説明する。
ガス検出器５１は第１３図乃至第１８図に示す如き手順
に従って作成される。間第１３図乃至第１８図において
、（イ）は本ガス検出器５１の組立て工程における正面
図、（ロ）及び（ハ）はその断面図を夫々示している。
に従って作成される。間第１３図乃至第１８図において
、（イ）は本ガス検出器５１の組立て工程における正面
図、（ロ）及び（ハ）はその断面図を夫々示している。
ここで上記第１３図乃至第１８図の各図において、グリ
ーンシート８０乃至８３は第１実施例のグリーンシート
３０乃至３３と全く同じ組成で同じ工程にて同じ厚さに
形成されたものである。この内、グリーンシート８０は
第１の絶縁性セラミック層８０ａとなるものであり、グ
リーンシート８１．８２．８３は各々第２の絶縁性セラ
ミック層８１ａ 、８２ａ 、８３ａとなるものである
。更に各パターン８４乃至９０も第１実施例の各パター
ン３４乃至４０と全く同じ組成で同じ工程にて形成され
たものである。
ーンシート８０乃至８３は第１実施例のグリーンシート
３０乃至３３と全く同じ組成で同じ工程にて同じ厚さに
形成されたものである。この内、グリーンシート８０は
第１の絶縁性セラミック層８０ａとなるものであり、グ
リーンシート８１．８２．８３は各々第２の絶縁性セラ
ミック層８１ａ 、８２ａ 、８３ａとなるものである
。更に各パターン８４乃至９０も第１実施例の各パター
ン３４乃至４０と全く同じ組成で同じ工程にて形成され
たものである。
本ガス検出器５１の製造は、第１３図（イ）及びそのＨ
−Ｈ１ｌ端面図（ロ）に示す如く、まず第１の絶縁性セ
ラミック層８０ａとなるグリーンシート８０上に上記８
４乃至９０の各パターンを白金ペーストで厚膜印刷する
ことにより始められ、次いで第１４図（イ）及びそのｔ
−ｉ線端面図゛（ロ）に示す如く、電極パターン８６の
先端部分と電極パターン８５の中央部分とにかけて、チ
タン酸バリウムや各種スピネル系セラミック材料のペー
ストにてサーミスタ素子用のパターン９１を厚膜印刷す
る。更に電極端子パターン８８．８９゜９０上に直径０
．２１１１１の白金リード線９２．９３゜９４が夫々配
設される。
−Ｈ１ｌ端面図（ロ）に示す如く、まず第１の絶縁性セ
ラミック層８０ａとなるグリーンシート８０上に上記８
４乃至９０の各パターンを白金ペーストで厚膜印刷する
ことにより始められ、次いで第１４図（イ）及びそのｔ
−ｉ線端面図゛（ロ）に示す如く、電極パターン８６の
先端部分と電極パターン８５の中央部分とにかけて、チ
タン酸バリウムや各種スピネル系セラミック材料のペー
ストにてサーミスタ素子用のパターン９１を厚膜印刷す
る。更に電極端子パターン８８．８９゜９０上に直径０
．２１１１１の白金リード線９２．９３゜９４が夫々配
設される。
次に第１５図（イ）、そのＪ−Ｊ線端面図（ロ）及びに
−に線端面図（ハ）から明らかな如く、第２の絶縁性セ
ラミック！！１８１ａとなるグリーンシート８１には電
極パターン８４．８５の先端部とサーミスタ素子のパタ
ーン９１との両者が露出するよう打ち抜きによって開口
９５が形成され、電極パターン８４．８５の先端部とサ
ーミスタ素子パターン９１の一部とを除く全てのパター
ンを覆うべく、グリーンシート８０上にグリーンシート
８１が積層熱圧着される。
−に線端面図（ハ）から明らかな如く、第２の絶縁性セ
ラミック！！１８１ａとなるグリーンシート８１には電
極パターン８４．８５の先端部とサーミスタ素子のパタ
ーン９１との両者が露出するよう打ち抜きによって開口
９５が形成され、電極パターン８４．８５の先端部とサ
ーミスタ素子パターン９１の一部とを除く全てのパター
ンを覆うべく、グリーンシート８０上にグリーンシート
８１が積層熱圧着される。
続いて第１６図（イ）及びそのし−ＬＪ端面図（０）に
示す如く、上記作成された積層体のグリーンシート８１
上に第２の絶縁性セラミックＩｔ！８２ａとなるグリー
ンシート８２が積層熱圧着され、更に第１７図（イ）及
びそのＭ−Ｍｌｉｌ面端（ロ）に示す如くグリーンシー
ト８２上に第２の絶縁性セラミック１１８３ａとなるグ
リーンシート８３が階段状に積層熱圧着される。
示す如く、上記作成された積層体のグリーンシート８１
上に第２の絶縁性セラミックＩｔ！８２ａとなるグリー
ンシート８２が積層熱圧着され、更に第１７図（イ）及
びそのＭ−Ｍｌｉｌ面端（ロ）に示す如くグリーンシー
ト８２上に第２の絶縁性セラミック１１８３ａとなるグ
リーンシート８３が階段状に積層熱圧着される。
このようにして、白金リード線９２．９３．９４の一部
が突出され、電極パターン８４．８５の先端部とサーミ
スタ素子パターン９１の一部とが露出された階段状の積
層板が作成されると、今度はこの積層板を１！５００℃
の大気中に２時間放置することによって焼成される。
が突出され、電極パターン８４．８５の先端部とサーミ
スタ素子パターン９１の一部とが露出された階段状の積
層板が作成されると、今度はこの積層板を１！５００℃
の大気中に２時間放置することによって焼成される。
その模第１８図（イ）及びそのＮ−Ｎ線端面図（ロ）に
示す如く、上記焼成されたセラミック基板の開口９５と
露出しているグリーンシート８１の全面にガス検出素子
９７を設けることとなる。
示す如く、上記焼成されたセラミック基板の開口９５と
露出しているグリーンシート８１の全面にガス検出素子
９７を設けることとなる。
このガス検出素子９７は第１実施例と同じ組成のペース
トを用い、開口９５を充塞しかつ電極パターン８４．８
５の先端と焼成後サーミスタ素子９８となるサーミスタ
素子パターン９１の一部とに被着し、更にグリーンシー
ト８１の露出している部分に被着するよう厚膜印刷した
後、１２００℃の大気中に１時間放置して焼き付けるこ
とによって形成される。尚、このガス検出素子９７のシ
ート８１外表面からの盛り上りの厚さは前記ＷＩ層焼結
されたグリーンシート８２の厚さより小さくされており
０．３１−以下となっている。
トを用い、開口９５を充塞しかつ電極パターン８４．８
５の先端と焼成後サーミスタ素子９８となるサーミスタ
素子パターン９１の一部とに被着し、更にグリーンシー
ト８１の露出している部分に被着するよう厚膜印刷した
後、１２００℃の大気中に１時間放置して焼き付けるこ
とによって形成される。尚、このガス検出素子９７のシ
ート８１外表面からの盛り上りの厚さは前記ＷＩ層焼結
されたグリーンシート８２の厚さより小さくされており
０．３１−以下となっている。
このようにして作成されたガス検出器５１の外部に突出
された白金リード線９２．９３．９４と端子２１，２２
．２３との接続は第１実施例と同様になされる。本実施
例の酸素センサは第１実施例とはＰｔ浸透防止及び焼成
後のトリミングの効果を除いては同様な効果を有するこ
とに加えて、開口９５が１つであり、その充塞工程−が
簡素化されるという効果も生ずる。
された白金リード線９２．９３．９４と端子２１，２２
．２３との接続は第１実施例と同様になされる。本実施
例の酸素センサは第１実施例とはＰｔ浸透防止及び焼成
後のトリミングの効果を除いては同様な効果を有するこ
とに加えて、開口９５が１つであり、その充塞工程−が
簡素化されるという効果も生ずる。
上述した両実施例とも第２の絶縁性セラミック層は３１
１から構成されているが、１つの層のみでもカーボン等
の付着によるショートや検出異常防止には十分効果を発
揮する。
１から構成されているが、１つの層のみでもカーボン等
の付着によるショートや検出異常防止には十分効果を発
揮する。
〔発明の効果］
以上詳述した如く、本発明のガス検出器においては、ガ
ス検出素子及びサーミスタ素子の導電体の露出部分が絶
縁性のセラミック層で覆われている。そのため、表面に
導電性粒子が堆積しても各素子の導電体がショートする
ことなく、温度補償をした正確な検出値を得ることがで
きる。
ス検出素子及びサーミスタ素子の導電体の露出部分が絶
縁性のセラミック層で覆われている。そのため、表面に
導電性粒子が堆積しても各素子の導電体がショートする
ことなく、温度補償をした正確な検出値を得ることがで
きる。
第１図乃至第１２図は本発明のガス検出器が内燃ｍ関排
気中の酸素濃度を検出する酸素センサに適用された第１
実施例を示しており、第１図（イ）は本酸素センサの構
造全体の正面部分破断図、（０）はその右側面部分破断
図、第２図は内筒内に固定されたガス検出器の端子部分
の部分破断図、第３図はその端子に接続されるリード線
の外筒取付構造の部分破断図、第４図乃至第９図はガス
検出器１の組立て手順を示し、各図において夫々（イ）
は正面図、（０）及び（ハ）は端面図、第１０図はガス
検出器１の端子の接続を示し、（イ）は正面図、（０）
は右側面図、第１１図はガス検出器１にスペーサ７を取
付けた斜視図、第１２ｖＡ（イ）は本実施例の回路図、
（ロ）はサーミスタ素子３による温度補償を示すグラフ
、第１３図乃至第１８図は本発明のガス検出器が内燃１
１１１１排気中の酸素濃度を検出する酸素センサに適用
された第２の実施例のガス検出器５１の組立て手順を示
し、各図において夫々（イ）は正面図、（ロ）及び（ハ
）は端面図を表わす。 ２．９７ ・・・ガス検出素子 ３．９８ ・・・サーミスタ素子 １ａ、８０ａ・・・第１の絶縁性セラミック層３０．８
０・・・焼結後筒１の絶縁性セラミック層となるグリー
ンシート ｌｂ、１ｃ、１ｄ、８１ａ、８２ａ、８３ａ・・・第２
の絶縁性セラミック層 ３１．３２．３３．８１，８２．８３ ・・・焼結後筒２の絶縁性セラミック層となるグリーン
シート ３４．３５．３６．８４，８５．８６ ・・・電極パターン ３８．３９．４０，８８，８９．９０ ・・・電極端子パターン ３７．８７・・・ヒータ
気中の酸素濃度を検出する酸素センサに適用された第１
実施例を示しており、第１図（イ）は本酸素センサの構
造全体の正面部分破断図、（０）はその右側面部分破断
図、第２図は内筒内に固定されたガス検出器の端子部分
の部分破断図、第３図はその端子に接続されるリード線
の外筒取付構造の部分破断図、第４図乃至第９図はガス
検出器１の組立て手順を示し、各図において夫々（イ）
は正面図、（０）及び（ハ）は端面図、第１０図はガス
検出器１の端子の接続を示し、（イ）は正面図、（０）
は右側面図、第１１図はガス検出器１にスペーサ７を取
付けた斜視図、第１２ｖＡ（イ）は本実施例の回路図、
（ロ）はサーミスタ素子３による温度補償を示すグラフ
、第１３図乃至第１８図は本発明のガス検出器が内燃１
１１１１排気中の酸素濃度を検出する酸素センサに適用
された第２の実施例のガス検出器５１の組立て手順を示
し、各図において夫々（イ）は正面図、（ロ）及び（ハ
）は端面図を表わす。 ２．９７ ・・・ガス検出素子 ３．９８ ・・・サーミスタ素子 １ａ、８０ａ・・・第１の絶縁性セラミック層３０．８
０・・・焼結後筒１の絶縁性セラミック層となるグリー
ンシート ｌｂ、１ｃ、１ｄ、８１ａ、８２ａ、８３ａ・・・第２
の絶縁性セラミック層 ３１．３２．３３．８１，８２．８３ ・・・焼結後筒２の絶縁性セラミック層となるグリーン
シート ３４．３５．３６．８４，８５．８６ ・・・電極パターン ３８．３９．４０，８８，８９．９０ ・・・電極端子パターン ３７．８７・・・ヒータ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 測定ガスの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素子の温度依存性を補償する
サーミスタ素子と両素子に接続している導電体とが表面
に設けられた第１の絶縁性セラミック層と、 上記第１の絶縁性セラミック層上に、少なくとも上記導
電体の測定ガス側に露出される部分を覆うとともに上記
ガス検出素子の測定ガス側に露出される部分の一部又は
全部を露出せしめて積層される第２の絶縁性セラミック
層と、 を備えたことを特徴とするガス検出器。 ２ 第２の絶縁性セラミック層が１つの孔を有し、ガス
検出素子とサーミスタ素子とが上記孔の部分に配置され
た特許請求の範囲第１項記載のガス検出器。 ３ 第２の絶縁性セラミック層が２つの孔を有し、第１
の孔の部分にガス検出素子が配置され、第２の孔の部分
にサーミスタ素子が配置された特許請求の範囲第１項記
載のガス検出器。 ４ 第１の孔が第２の孔に対して第２の絶縁性セラミッ
ク層の先側に位置して設けられ、第２の絶縁性セラミッ
ク層が第２の孔の周辺部分で他の部分よりも厚くされた
特許請求の範囲第３項記載のガス検出器。 ５ 第２の孔がガラス又はセラミックの保護層にて封鎖
された特許請求の範囲第３項又は第４項記載のガス検出
器。 ６ 第１の絶縁性セラミック層がガス検出素子の近傍に
厚膜ヒータを有する特許請求の範囲第１項乃至第５項の
いずれかに記載のガス検出器。 ７ 上記両絶縁性セラミック層がアルミナからなる特許
請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか記載のガス検出
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60003760A JPH0617885B2 (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 酸素センサ中間組立体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60003760A JPH0617885B2 (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 酸素センサ中間組立体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61162740A true JPS61162740A (ja) | 1986-07-23 |
| JPH0617885B2 JPH0617885B2 (ja) | 1994-03-09 |
Family
ID=11566130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60003760A Expired - Lifetime JPH0617885B2 (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 酸素センサ中間組立体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0617885B2 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57194345A (en) * | 1981-05-25 | 1982-11-29 | Nippon Soken Inc | Gas component detector |
| JPS5926046A (ja) * | 1982-08-04 | 1984-02-10 | Fuigaro Giken Kk | ガス検出素子 |
| JPS60113548U (ja) * | 1984-01-06 | 1985-08-01 | 日本特殊陶業株式会社 | ガス検出器 |
| JPH0444627A (ja) * | 1990-06-11 | 1992-02-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁気記録媒体 |
-
1985
- 1985-01-11 JP JP60003760A patent/JPH0617885B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57194345A (en) * | 1981-05-25 | 1982-11-29 | Nippon Soken Inc | Gas component detector |
| JPS5926046A (ja) * | 1982-08-04 | 1984-02-10 | Fuigaro Giken Kk | ガス検出素子 |
| JPS60113548U (ja) * | 1984-01-06 | 1985-08-01 | 日本特殊陶業株式会社 | ガス検出器 |
| JPH0444627A (ja) * | 1990-06-11 | 1992-02-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁気記録媒体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0617885B2 (ja) | 1994-03-09 |
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