KR0128553Y1 - 가스센서소자 - Google Patents

Abstract

본 고안은 가스의 존재를 감지하는 가스감지용 센서의 소자에 관한 것으로서, 발열및 전극겸용의 도전성 후막의 네개 단자를 기판의 한면에 모으는 것은 물론 한변에 정렬시켜 장착을 간단하게 한 가스센서 소자를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

본 고안은 가스감지용 센서소자에 있어서, 세라믹 기판(11)에 2개의 직선부(121),(122)와 하나의 곡률부(123)로 이루진 U자형 도전성 후막(12)두개가 직선부의 끝이 기판의 하변(111)에 정렬되도록 일정간격을 갖고 나란히 형성되어 있고; 그리고 한변의 길이가 상기 U자형 도전성 후막(12)의 직선부중 중앙두개의 직선부(122)의 외변(122a)사이의 거리(1₁)와 동일하고, 다른 한변의 길이는 기판의 상변(112)에서 U자형 도전성 후막의 직선부가 시작하는 부위까지의 거리(1₂)에와 동일한 크기를 갖는 사각형의 반도성 세라믹 후막(13)이 그 한변(131)은 기판의 상변(112)에 접하고, 그 맞서는 변(132)의 양단은 도전성 후막의 중앙두개의 직선부 외변에서의 직선부와 곡률부가 만나는 두점(P₁,P₂)과 만나도록 상기 도전성 후막(12)위에 형성되어 있는 가스센서 소자를 그 요지로 한다.

Description

가스센서 소자

제1도는 세라믹 기판위에 U자형 전도성 후막이 형성되어 있는 것을 나타내는 개략도.

제2도는 본 고안에 부합되는 가스센서소자의 구성도.

제3도는 본 고안의 가스센서소자와 이 소자의 삽입되는 센서소자고정치구를 나타내는 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 가스센서소자 11 : 세라믹기판

12 : U자형 전도성 후막 13 : 반도성 세라믹후막

20 : 센서소자고정치구

본 고안은 가스의 존재를 감지하는 가스감지용 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 장착이 용이한 가스센서소자에 관한 것이다.

가스의 존재를 감지해내는 가스센서는 크게 가스센서소자, 센서외피, 구동회로등 세부분으로 구성된다.

센서소자의 형태는 매우 다양하다. 일반적으로 가스감지가 시작되는 섭씨 200-300도가지 가열해주어야 하는 반도체 세라믹스를 이용하는 센서소자의 경우 대부분 열선을 감지부에 가까이 위치하게한다. 가장 고전적인 것은 절연관 내부에 열선이 있고, 그외부에 가스감지용 세라믹스를 바른 가스센서소자가 알려져 있다.

이 고전적인 가스센서소자이후에 반도성 세라믹스의 내부에 열선을 내장시키는 가스센서소자가 제안되어 실용화되고 있다.

그러나, 상기의 발열체 내장형의 경우 발열선을 만들고 그 위에 세라믹을 입히는 공정이 매우 까다로워 자동화가 쉽지 않고, 세라믹스 내부에서 나온 발열선이 금속기둥에 용접되므로 작은 충격에도 선이 끊어지는 경우가 많아 취급시 조금만 부주의해도 부량품으로 전락하는 문제점이 있다.

상기의 문제점을 보완하고자 최근에는 세라믹 기판의 한 면에 발열선을 만들고 나머지 한면에 반도성 세라믹스및 전극을 입힌 가스센서소자가 제안되어 있다.

또한, 발열선및 전극의 기능을 동시에 하도록 설계된 가스센서소자가 본 발명자에 의해 개발되어 대한민국 실용신안등록 출원제 94-13223호로 출원된 바 있다.

그러나, 상기한 최근의 가스센서소자의 경우에도 기판의 한쪽면에 모든 단자가 형성되도록 한 것은 바람직하다고 할 수 있지만, 네 귀퉁이에 단자가 배열되어 전선을 접속시키기가 쉽지 않은 문제점이 있다.

이에, 본 고안은 상기한 종래의 가스센서소자의 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 발열및 전극겸용의 전도성 후막의 네개 단자를 기판의 한면에 모으는 것은 물론 한면에 정렬시켜 장착을 간단하게 한 가스센서소자를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 고안의 대하여 설명한다.

본 고안은 일정크기의 알루미나 세라믹 기판위에 U자 형상의 전도성 막을 부착하고, 가스 감지용 반도성 세라믹 후막을 상기 막 사이에 중첩 부착함으로써 가연성가스를 검지하는 가스센서소자에 있어서, 상기 전도성 막은 직선부의 끝이 기판의 한 변에 일정간격을 갖고 나란하게 정렬되도록 소성으로 형성된 전도성 후막이고, 상기 반도성 세라믹 후막은 장변측 길이가 인접한 직선부의 외변사이의 거리와 동일하고 단변측 길이가 곡률부측 단부아 그 곡률부가 시작하는 위치까지의 거리와 동일하도록 형성되어 장변측 한변이 곡률부측 단부와 일치하고 장변측 다른 변이 직선부와 곡률부가 만나는 두점에 위치하도록 함을 특징으로 하는 가스센서 소자에 관한 것이다.

이하, 도면을 통해 본 고안을 상세히 설명한다.

본 고안의 가스센서소자는, 제1도 및 제2도에 나타난 바와같이, 세라믹 기판(11), 이 세라믹 기판(11)에 형성된 두개의 U자형 전도성 후막(12), 및 이 전도성후막(12)위에 형성된 반도성 세라믹 후막(13)으로 이루어진다.

상기 세라믹 기판(11)으로는 절연성이 우수하고 후막의 도포가 용이한 세라믹이 바람직하며, 그 대표적인 것으로는 순도 96%의 알루미나 세라믹 기판을 들 수 있다.

그리고, 이 세라믹 기판의 크기는 가로 5㎜, 세로 2.5㎜정도로 이루어지며, 물론 이러한 크기로 세라믹 기판의 크기를 제한하는 것은 아니다.

상기 U자형 전도성 후막(12)의 대표적인 것으로는 백금후막을 들 수 있으며, 이 전도성후막은 일정크기로 절단된 세라믹 기판에 패턴이 그려진 실크스크린등을 대고 인쇄함에 의하여 형성된다.

상기 실크스크린의 촘촘함은 325 mesh, 그 두께는 150 마이크로 미터정도로하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 인쇄된 후막은 1000℃정도에서 30분정도 소결된다.

상기 U자형 전도성 후막(12)은 두개의 직선부(121,122)와 하나의 곡률부(123)로 이루어지며, 상기 직선부(121,122)의 끝이 상기 세라믹 기판(11)의 한 변에 정렬되도록 형성하여야 한다.

여기서, 직선부(121,122)는 U자의 직선부에 해당되는 부위이며, 곡률부(123)는 U자의 곡선부에 해당되는 부위를 의미한다.

상기 반도성 세라믹 후막(13)의 재질로는 산화주석을 주원료로 하고 약간의 촉매가 첨가된 물질을 들 수 있으며, 이 반도성 세라믹 후막(13)의 경우에도 스크린 인쇄법등에 의해 도포되며, 900℃정도에서 약 2시간정도 소성하므로써 형성된다.

본 고안에서는 상기 반도성 세라믹 후막(13)의 형상 및 형성위치가 매우 중요하다.

즉, 상기 반도성 세라믹후막(13)은 한변의 길이가 복수개인 U자형 전도성 후막(12)의 인접한 직선부(122) 외변사이의 거리(ℓ1)와 동일하고, 다른 한변의 길이는 전도성 후막(12)의 곡률부(123)측 단부부터 직선부가 시작하는 부위까지는 거리(ℓ2)와 동일크기를 갖는 사각형이다.

상기와 같은 크기화된 반도성 세라믹 후막(13)은 한 변(131)은 전도성후막(12)의 곡률부(123)측 단부와 동일선상에 있게 되고, 상기 변(131)과 대향하는 변(132)의 양단부측 모서리는 복수개인 U자형 전도성 후막(12)의 인접한 직선부(122) 외변(122a)에서의 직선부(122)와 곡률부(123)가 만나는 두점(P₁,P₂)에 위치하도록 형성된다. 상기와 같은 위치에 반도성 세라믹 후막(13)을 형성하여야 하는 이유는 반도성 세라믹 후막의 일부만이 뜨거워지는 것을 방지하기 위함이다.

즉, 상기 반도성 세라믹 후막(13)을 복수개인 U자형 전도성 후막(12)의 인접한 직선부(122) 전체에 도포하는 경우에는 통전경로가 중앙 두개의 직선부(122)가 되어 이 연결부위만 뜨거워지게 되므로, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 고안에서는 상기와 같이 반도성 세라믹 후막(13)을 형성한 것이다.

상기와 같이 구성된 가스센서소자(10)는, 제3도에서와 같이, 센서소자 고정치구(20)에 삽입되어 사용된다.

상기 센서고정치구(20)의 몸체부(21)내에는 상기 가스센서소자(10)가 삽입될 수 있는 센서수용홀(211)이 형성되어 있고, 이 센서 수용홀(211)의 내표면에는 4개의 단자(22)가 부착되어 있어 상기 가스센서소자(10)가 삽입되면 센서소자의 U자형 전도성후막(12)과 4개의 단자(22)가 서로 접속되게 된다.

상기 4개의 단자(22)는 4가닥의 전선(23)과 접속되어 구동회로(도시되어 있지않음)와 연결된다.

상술한 바와같이, 본 고안은 장착이 용이하여 조립을 자동화시킬 수 있을 뿐만 아니라 수명이 다했을 때 쉽게 교환이 가능하여 센서소자고정치구의 재활용을 가능하게 한 가스센서소자를 제공할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 일정크기가 알루미나 세라믹 기판(11)위에 U자 형상의 전도성 막을 부착하고, 가스 감지용 반도성 세라믹 후막을 상기 막 사이에 중첩 부착함으로써 가연성가스를 검지하는 가스센서소자에 있어서, 상기 전도성 막은 직선부의 끝이 기판(11)의 한 변에 일정간격을 갖고 나란하게 정렬되도록 소성으로 형성된 전도성 후막(12)이고, 상기 반도성 세라믹 후막(13)은 장변측 길이가 인접한 직선부(122)의 외변(122a)사이의 거리(ℓ1)와 동일하고 단변측 길이가 곡률부(123)측 단부와 그 곡률부(123)가 시작하는 위치까지의 거리(ℓ2)와 동일하도록 형성되어 장변측 한변이 곡률부(123)측 단부와 일치하고 장변측 다른 변이 직선부와 곡률부가 만나는 두점(P₁,P₂)에 위치하도록 함을 특징으로 하는 가스센서 소자.