JPH0216443A - 素子温度測定用試験片の製造方法 - Google Patents
素子温度測定用試験片の製造方法Info
- Publication number
- JPH0216443A JPH0216443A JP63165469A JP16546988A JPH0216443A JP H0216443 A JPH0216443 A JP H0216443A JP 63165469 A JP63165469 A JP 63165469A JP 16546988 A JP16546988 A JP 16546988A JP H0216443 A JPH0216443 A JP H0216443A
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- Japan
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- temperature
- hole
- oxygen
- thermocouple
- test piece
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- Measuring Oxygen Concentration In Cells (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、酸素濃度を測定する酸素センサの、酸素検出
素子の加熱状態を測定するため素子温度測定用試験片の
製造方法に関する。
素子の加熱状態を測定するため素子温度測定用試験片の
製造方法に関する。
かかる酸素センサは、所要空燃比を実現するための制御
用検出器等に適用されるものであって、経済運転空燃比
、高負荷時空燃比を検出するポンプ素子を備えた空燃比
センサに用いたり、理論空燃比の検出に用いるため、内
が機関の排気ガスの導管等に挿入されて取付けられる。
用検出器等に適用されるものであって、経済運転空燃比
、高負荷時空燃比を検出するポンプ素子を備えた空燃比
センサに用いたり、理論空燃比の検出に用いるため、内
が機関の排気ガスの導管等に挿入されて取付けられる。
〈従来技術〉
酸素検出素子として、酸素イオン伝導性を有するジルコ
ニア等のセラミック板からなる固体電解質を用いたもの
が知られている。これは、酸素分圧が既知の基準ガスと
、酸素分圧が未知の測定ガスとを所要面に夫々接触させ
ることにより、該酸素分圧差により起電力を発生させ、
かがる起電力の測定により周知のネルンストの式から測
定ガスの酸素分圧を求める様にしたものである。
ニア等のセラミック板からなる固体電解質を用いたもの
が知られている。これは、酸素分圧が既知の基準ガスと
、酸素分圧が未知の測定ガスとを所要面に夫々接触させ
ることにより、該酸素分圧差により起電力を発生させ、
かがる起電力の測定により周知のネルンストの式から測
定ガスの酸素分圧を求める様にしたものである。
その他、遷移金属酸化物を用いて、雰囲気ガスによる電
気抵抗値の変化により検知するものもある。
気抵抗値の変化により検知するものもある。
そして、この固体電解質を積層した長尺根状検出素子を
用いた公知の酸素センサとしては、管体の内部に、酸素
イオン伝導性固体電解質からなる長尺板状酸素検出素子
の両面にヒータ板を配置して成る検出基板を絶縁保護層
で保持して配設し、検出基板の先端を絶縁保護層から露
出して検出端としたものがある。
用いた公知の酸素センサとしては、管体の内部に、酸素
イオン伝導性固体電解質からなる長尺板状酸素検出素子
の両面にヒータ板を配置して成る検出基板を絶縁保護層
で保持して配設し、検出基板の先端を絶縁保護層から露
出して検出端としたものがある。
第５図についてこの酸素センサの一例を説明する。
ｌは、六角状回動操作部２及び雄螺子部３を周設された
管状基体金具であって、上端の縮径部に、ステンレス鋼
（ＳＵＳ３０４）等からなる金属製外筒４の下端を外嵌
し、円筒溶接して連結することにより管体５が構成され
る。そして管体５内には角形孔に長尺板状の検出基板６
が内挿されたアルミナ製又はジルコニア製角抜き碍管７
が嵌挿され、該基体金具ｌ内の縮径段１ａに係止される
。
管状基体金具であって、上端の縮径部に、ステンレス鋼
（ＳＵＳ３０４）等からなる金属製外筒４の下端を外嵌
し、円筒溶接して連結することにより管体５が構成され
る。そして管体５内には角形孔に長尺板状の検出基板６
が内挿されたアルミナ製又はジルコニア製角抜き碍管７
が嵌挿され、該基体金具ｌ内の縮径段１ａに係止される
。
前記検出基板６は、固体電解質となる一〜複数枚のジル
コニア等からなる酸素検出素子８を積層し、さらに両側
面に、白金、タングステンあるいはモリブデン等の発熱
抵抗体を形成したヒータ板（アルミナｉ）９．９を配し
た検出基板からなり、その先端を検出端とすると共に、
後端を導線接続端とし、該後端から基板の所要導電路と
接続する白金電極１０を突出して、該白金電極ｌＯに、
あらかじめ耐熱導線１１を接続している。
コニア等からなる酸素検出素子８を積層し、さらに両側
面に、白金、タングステンあるいはモリブデン等の発熱
抵抗体を形成したヒータ板（アルミナｉ）９．９を配し
た検出基板からなり、その先端を検出端とすると共に、
後端を導線接続端とし、該後端から基板の所要導電路と
接続する白金電極１０を突出して、該白金電極ｌＯに、
あらかじめ耐熱導線１１を接続している。
そして、基体金具ｌ及び金属製外筒４からなる前記管体
５内に、前記検出基板６等を装着してから、滑石とガラ
ス粉末の混合物を供給し、次に、ガラスの混合粉末を供
給して溶融固化し、補強層１２と共に、封止層１３を同
時形成する。而して、検出基板６は、角抜き碍管７．補
強層１２及び封止層１３から構成される絶縁保護層１４
により保護されることとなる。
５内に、前記検出基板６等を装着してから、滑石とガラ
ス粉末の混合物を供給し、次に、ガラスの混合粉末を供
給して溶融固化し、補強層１２と共に、封止層１３を同
時形成する。而して、検出基板６は、角抜き碍管７．補
強層１２及び封止層１３から構成される絶縁保護層１４
により保護されることとなる。
かかる充填後に、前記耐熱導線１１にはリード線１５が
接続されて、該接続部を金属製外筒４の上端の拡径部で
支持されるゴムブツシュ１６により保持し、スリーブ１
７を該ゴムブツシュ１６に外嵌して、その下端を基体金
具１の上端に溶接する。そしてさらには、前記基体金具
ｌの先端に、前記検出基板６の検出端を覆う孔明き保護
筒１８が被着される。
接続されて、該接続部を金属製外筒４の上端の拡径部で
支持されるゴムブツシュ１６により保持し、スリーブ１
７を該ゴムブツシュ１６に外嵌して、その下端を基体金
具１の上端に溶接する。そしてさらには、前記基体金具
ｌの先端に、前記検出基板６の検出端を覆う孔明き保護
筒１８が被着される。
この構成からなる酸素センサは、例えば、内燃機関の排
気導管等に固定される場合には、その温度分布は、検出
端が約８５０℃、後端部が約２００℃以下となる等の急
激な温度勾配に曝されると共に、前記酸素検出素子８は
、過酷な温度衝撃を付与されることとなる。
気導管等に固定される場合には、その温度分布は、検出
端が約８５０℃、後端部が約２００℃以下となる等の急
激な温度勾配に曝されると共に、前記酸素検出素子８は
、過酷な温度衝撃を付与されることとなる。
ところでこの酸素センサに用いられる酸素検出素子８は
、温度条件により、その特性が変化する。そこで、周囲
雰囲気温度及びヒータからの加熱により、該酸素検出素
子８が、どの程度の温度となり、最適温度とするために
は、ヒータの電圧をどの程度とすべきか等を検査する必
要がある。
、温度条件により、その特性が変化する。そこで、周囲
雰囲気温度及びヒータからの加熱により、該酸素検出素
子８が、どの程度の温度となり、最適温度とするために
は、ヒータの電圧をどの程度とすべきか等を検査する必
要がある。
そこで、酸素検出素子８の加熱状態を知得するために、
従来は、第３図イ１口に示すように、該酸素検出素子８
と同様の試験用酸素検出素子２０を用意し、測定すべき
位置の側面に熱電対２２の感熱部２３を接合し、その二
本の電極ｌ１９２４ ａ 。
従来は、第３図イ１口に示すように、該酸素検出素子８
と同様の試験用酸素検出素子２０を用意し、測定すべき
位置の側面に熱電対２２の感熱部２３を接合し、その二
本の電極ｌ１９２４ ａ 。
２４ｂを、両側に配設したヒータｉ２１．２１の一方に
形成した貫通孔２５から引き出して、試験片ｐを構成し
ていた。そして、この試験片ｐを、上述の酸素センサー
と、はぼ等しい試験構造に組みつけて、周囲雰囲気を高
温とし、かつヒータ板２１．２１に電圧を印加して加熱
し、この状態で、熱電対２２からの電位差により、素子
温度を測定するようにしていた。
形成した貫通孔２５から引き出して、試験片ｐを構成し
ていた。そして、この試験片ｐを、上述の酸素センサー
と、はぼ等しい試験構造に組みつけて、周囲雰囲気を高
温とし、かつヒータ板２１．２１に電圧を印加して加熱
し、この状態で、熱電対２２からの電位差により、素子
温度を測定するようにしていた。
〈発明が解決しようとする課題〉
ところで、従来の試験片を用いた場合には、熱電対の感
熱部が、素子の側面に位置しているために、ヒータから
の輻射熱が直接照射され、酸素検出素子２０自体の温度
であるかどうかが不明であり、信頼性が低い。また、酸
素検出素子２０に対して充分に保持されていす、耐振性
が低く、内燃機関等の実際の適用箇所に取付けて検査す
ると、その振動により熱電対の脱落や剥離を生じて、試
験不能又は結果のばらつきを生じる等の欠点があった。
熱部が、素子の側面に位置しているために、ヒータから
の輻射熱が直接照射され、酸素検出素子２０自体の温度
であるかどうかが不明であり、信頼性が低い。また、酸
素検出素子２０に対して充分に保持されていす、耐振性
が低く、内燃機関等の実際の適用箇所に取付けて検査す
ると、その振動により熱電対の脱落や剥離を生じて、試
験不能又は結果のばらつきを生じる等の欠点があった。
本発明は、上述の従来構成の欠点を除去し、素子温度測
定に最適の試験片を製造し得る製造方法の提供を目的と
するものである。
定に最適の試験片を製造し得る製造方法の提供を目的と
するものである。
〈課題を解決するための手段〉
本発明は、酸素検出素子の所要検査位置に貫通孔を形成
し、該貫通孔に熱電対の感熱部を埋火し、かつその二本
の電極線を夫々別側方へ引き出して、該貫通孔に絶縁充
填材を注入すると共に、その両側面にヒータ板を微間隙
を介して配設して、基部側で接合して成る素子温度測定
用試験片の製造方法である。
し、該貫通孔に熱電対の感熱部を埋火し、かつその二本
の電極線を夫々別側方へ引き出して、該貫通孔に絶縁充
填材を注入すると共に、その両側面にヒータ板を微間隙
を介して配設して、基部側で接合して成る素子温度測定
用試験片の製造方法である。
〈作用〉
熱電対が、素子に形成した貫通孔に跨がった状態で挿入
され、かつ充填材で保持される。
され、かつ充填材で保持される。
このため、熱電対の感熱部が素子内部で、その温度に感
知するため、該熱電対により検出される温度は、素子自
体の温度となる。また、貫通孔内で素子の両側に跨がっ
て保持されているから、その保持力が強く、耐振性が良
好となる。
知するため、該熱電対により検出される温度は、素子自
体の温度となる。また、貫通孔内で素子の両側に跨がっ
て保持されているから、その保持力が強く、耐振性が良
好となる。
〈実施例〉
第１図イル二について本発明の試験片Ｐの製造方法の一
実施例を説明する。
実施例を説明する。
第１図イに示すように、まず固体電解質からなる長尺状
の試験用酸素検出基板３０の予め温度測定すべき電極面
に貫通孔３１を形成し、該検出基板３０を焼成する。
の試験用酸素検出基板３０の予め温度測定すべき電極面
に貫通孔３１を形成し、該検出基板３０を焼成する。
一方、第１図口に示すように、白金と、白金ロジウムな
どの組み合わせからなる公知の電極線３４ａ、３４ｂを
その先端な当接して溶接工を形成し、これを感熱部３３
として、熱電対３２を構成する。
どの組み合わせからなる公知の電極線３４ａ、３４ｂを
その先端な当接して溶接工を形成し、これを感熱部３３
として、熱電対３２を構成する。
次に第１図へに示すように、貫通孔３１に熱電対３２の
感熱部３３を埋入し、電極線３４ａ。
感熱部３３を埋入し、電極線３４ａ。
３４ｂを夫々別側方へ引き出し、さらに、該貫通孔３１
内にＡ１．０３系のセメント（膨張係数６×１０６〜８
ｘ １０−’）等からなる絶縁性充填材３５を注入し
て、その後高温にて熱処理をする。
内にＡ１．０３系のセメント（膨張係数６×１０６〜８
ｘ １０−’）等からなる絶縁性充填材３５を注入し
て、その後高温にて熱処理をする。
さらに第１図二に示すように、酸素検出基板３０の両側
に、０．１ｍｍ−０，２ｍ＋ａ程度の間隙を置いて、白
金、タングステンあるいはモリブデン等の発熱抵抗体を
形成したアルミナ板等からなるヒータ板３６．３６を配
設し、その間隔から前記電極線３４ａ、３４ｂを引き出
す。尚、このため電極線３４ａ、３４ｂの線径は０．２
ｍｍ以内とする必要がある。そしてさらに、その基部側
で、酸素検出基板３０との間にセメント３７．３７を供
給して酸素検出基板３０とヒータｆｆ１３６．３６とを
接合する。
に、０．１ｍｍ−０，２ｍ＋ａ程度の間隙を置いて、白
金、タングステンあるいはモリブデン等の発熱抵抗体を
形成したアルミナ板等からなるヒータ板３６．３６を配
設し、その間隔から前記電極線３４ａ、３４ｂを引き出
す。尚、このため電極線３４ａ、３４ｂの線径は０．２
ｍｍ以内とする必要がある。そしてさらに、その基部側
で、酸素検出基板３０との間にセメント３７．３７を供
給して酸素検出基板３０とヒータｆｆ１３６．３６とを
接合する。
而して、形成された試験片Ｐは、後端に角抜き碍管７を
嵌着して、上述の第５図の構成の酸素センサーに組み付
け、前記電極！ｌ３４ａ、３４ｂを、リード線１５によ
る引き出し手段と同様の方法で、外部に引き出す。そし
て、炉内で、８００℃程度の温度雰囲気中におき、さら
に前記電極線３４ａ、３４ｂに電圧を印加する。そして
、この状態で、熱電対３２から該貫通孔３１位置の温度
が検出される。
嵌着して、上述の第５図の構成の酸素センサーに組み付
け、前記電極！ｌ３４ａ、３４ｂを、リード線１５によ
る引き出し手段と同様の方法で、外部に引き出す。そし
て、炉内で、８００℃程度の温度雰囲気中におき、さら
に前記電極線３４ａ、３４ｂに電圧を印加する。そして
、この状態で、熱電対３２から該貫通孔３１位置の温度
が検出される。
第２図イは、前記試験片Ｐにあって、電極３８の根本位
置に熱電対３２を取り付けたものであって、最低温度と
なる位置の温度状態（低温活性点点）を検出する態様を
示し、第２図口は、電極３８の先端位置に熱電対３２を
取付＆Ｊたものであって、最高温度となる位置の温度状
態（高温限界点）を検出する態様を示す。
置に熱電対３２を取り付けたものであって、最低温度と
なる位置の温度状態（低温活性点点）を検出する態様を
示し、第２図口は、電極３８の先端位置に熱電対３２を
取付＆Ｊたものであって、最高温度となる位置の温度状
態（高温限界点）を検出する態様を示す。
また第３図イ１口は、同じ態様の従来構成を示す。
そして、前記第２図イ９ロ構成の熱電対３２からの検出
温度と、第３図イ１ロ構成の熱電対２２からの検出温度
とを比較したところ第４図のグラフのようになった。
温度と、第３図イ１ロ構成の熱電対２２からの検出温度
とを比較したところ第４図のグラフのようになった。
ここで、第２．３図イの態様（低温活性点の検出）にあ
っては、本発明方法によるものは７５０℃±ｌＯ℃であ
るに比して、従来のものは、７５０℃±４０℃となり、
第２．３図口の態様（高温限界点の検出）にあっては、
本考案のものは９５０℃±１５℃であるに比して、従来
のものは、９５０℃±４０℃となった。すなわち、従来
構成の試験片ｐに比して、本発明方法によって製造した
試験片Ｐは、検出温度のバラツキがきわめて小さいこと
が知得された。
っては、本発明方法によるものは７５０℃±ｌＯ℃であ
るに比して、従来のものは、７５０℃±４０℃となり、
第２．３図口の態様（高温限界点の検出）にあっては、
本考案のものは９５０℃±１５℃であるに比して、従来
のものは、９５０℃±４０℃となった。すなわち、従来
構成の試験片ｐに比して、本発明方法によって製造した
試験片Ｐは、検出温度のバラツキがきわめて小さいこと
が知得された。
尚、その他の実験で、貫通孔３１内での熱電対３２の感
熱部３３位置の中心からのずれは、検出温度のバラツキ
を招来しないことが判明した。
熱部３３位置の中心からのずれは、検出温度のバラツキ
を招来しないことが判明した。
方、貫通孔３１の内径が０．７ｍｍ以上であると、充填
材３５がうまく固まらず温度のバラツキを増加させるこ
と、熱電対３２の電極線３４ａ。
材３５がうまく固まらず温度のバラツキを増加させるこ
と、熱電対３２の電極線３４ａ。
３４ｂの線径も、０．２ｎ＋ｍを越えると、出力値の低
下や、検出温度のバラツキを生じることが夫々認められ
た。
下や、検出温度のバラツキを生じることが夫々認められ
た。
く効果〉
本発明は上述の様に、酸素検出基板３０に貫通孔３１を
形成して、熱電対３２の感熱部３３を埋入し、さらに、
該貫通孔３１に充填材３５を注入して固定し、その電極
線３４ａ、３４ｂを別異の側方から引き出すようにして
試験片ｐを製造したものであるから、酸素検出基板３０
内部の温度を検知することができて、ヒータｉ３６．３
６からの輻射熱による直接加熱を遮断できて信頼性が高
く、かつ検出温度のバラツキが小さい、さらには、熱電
対３２を酸素検出基板３０に堅固に保持しえているから
、耐振性が良好となり、内燃機関等の実際の取付は箇所
に適用しても、その振動により熱雷対３２の脱離を生ず
ることがない等の優れた効果がある。
形成して、熱電対３２の感熱部３３を埋入し、さらに、
該貫通孔３１に充填材３５を注入して固定し、その電極
線３４ａ、３４ｂを別異の側方から引き出すようにして
試験片ｐを製造したものであるから、酸素検出基板３０
内部の温度を検知することができて、ヒータｉ３６．３
６からの輻射熱による直接加熱を遮断できて信頼性が高
く、かつ検出温度のバラツキが小さい、さらには、熱電
対３２を酸素検出基板３０に堅固に保持しえているから
、耐振性が良好となり、内燃機関等の実際の取付は箇所
に適用しても、その振動により熱雷対３２の脱離を生ず
ることがない等の優れた効果がある。
第１図イル二は本発明による試験片ｐの製造工程を示す
説明図、第２図イ１口は本発明による熱電対３２の取付
は形態を示す縦断側面図、第３図イ９口は従来構成の熱
電対２２の取付は形態を示す縦断側面図、第４図は本発
明による試験片Ｐと、従来構成の試験片ｐとの温度特性
を比較して示すグラフであり、実線内領域が本発明によ
る試験片Ｐを、破線内領域が従来構成の試験片ｐの特性
を夫々示す、また第５図は酸素センサの一般的構成を示
す縦断側面図である。 ３０・・−酸素検出基板 ３１・・・貫通孔 ３２・・・熱電対 ３３・・・感熱部 ３４ａ、３４ｂ−−−電極線 ３５・・・充填材 ３６．３６・・・ヒータ扱
説明図、第２図イ１口は本発明による熱電対３２の取付
は形態を示す縦断側面図、第３図イ９口は従来構成の熱
電対２２の取付は形態を示す縦断側面図、第４図は本発
明による試験片Ｐと、従来構成の試験片ｐとの温度特性
を比較して示すグラフであり、実線内領域が本発明によ
る試験片Ｐを、破線内領域が従来構成の試験片ｐの特性
を夫々示す、また第５図は酸素センサの一般的構成を示
す縦断側面図である。 ３０・・−酸素検出基板 ３１・・・貫通孔 ３２・・・熱電対 ３３・・・感熱部 ３４ａ、３４ｂ−−−電極線 ３５・・・充填材 ３６．３６・・・ヒータ扱
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 管体の内部に、酸素イオン伝導性固体電解質からなる長
尺板状酸素検出素子の両面にヒータ板を配置して成る検
出基板を絶縁保護層で保持して配設し、該検出基板の先
端を絶縁保護層から露出して検出端とした酸素センサの
、該検出素子の温度測定に供するものであって、 酸素検出素子の所要検査位置に貫通孔を形成し、該貫通
孔に熱電対の感熱部を埋入し、かつその二本の電極線を
夫々別側方へ引き出して、該貫通孔に絶縁充填材を注入
すると共に、その両側面にヒータ板を微間隙を介して配
設して、基部側で接合して成る素子温度測定用試験片の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63165469A JPH0216443A (ja) | 1988-07-02 | 1988-07-02 | 素子温度測定用試験片の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63165469A JPH0216443A (ja) | 1988-07-02 | 1988-07-02 | 素子温度測定用試験片の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0216443A true JPH0216443A (ja) | 1990-01-19 |
Family
ID=15813007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63165469A Pending JPH0216443A (ja) | 1988-07-02 | 1988-07-02 | 素子温度測定用試験片の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0216443A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0853239A3 (en) * | 1997-01-13 | 2001-01-17 | Kabushiki Kaisha Riken | Gas sensor and heater unit |
-
1988
- 1988-07-02 JP JP63165469A patent/JPH0216443A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0853239A3 (en) * | 1997-01-13 | 2001-01-17 | Kabushiki Kaisha Riken | Gas sensor and heater unit |
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