JPH0522859Y2 - - Google Patents
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- JPH0522859Y2 JPH0522859Y2 JP17915087U JP17915087U JPH0522859Y2 JP H0522859 Y2 JPH0522859 Y2 JP H0522859Y2 JP 17915087 U JP17915087 U JP 17915087U JP 17915087 U JP17915087 U JP 17915087U JP H0522859 Y2 JPH0522859 Y2 JP H0522859Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxygen concentration
- ceramic
- green sheet
- ceramic green
- heater
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本考案は抵抗検出型酸素濃度検出器の酸素濃度
検出素子に関するものである。
検出素子に関するものである。
自動車の内燃機関やボイラー等に使用される酸
素濃度検出器の素子の一つに、TiO2に代表され
るＮ型酸化物半導体を使用し、酸素濃度の変化に
対応する抵抗値の変化を検出する抵抗検出型酸素
濃度検出素子がある。この素子は、ZrO2に代表
される固体電解質を使用し、酸素濃度の濃淡差に
よる起電力を検出する濃淡電池型酸素濃度検出素
子に比べて構造が簡略であり、設計の自由度が大
きく、軽量化、感度の向上及びコストの低減等を
達成する上で有利である。
素濃度検出器の素子の一つに、TiO2に代表され
るＮ型酸化物半導体を使用し、酸素濃度の変化に
対応する抵抗値の変化を検出する抵抗検出型酸素
濃度検出素子がある。この素子は、ZrO2に代表
される固体電解質を使用し、酸素濃度の濃淡差に
よる起電力を検出する濃淡電池型酸素濃度検出素
子に比べて構造が簡略であり、設計の自由度が大
きく、軽量化、感度の向上及びコストの低減等を
達成する上で有利である。
具体的な抵抗検出型酸素濃度検出素子としては
例えば、Al2O3等のセラミツクスグリーンシー
ト、TiO2のようなＮ型酸化物半導体及びPtから
なるヒータをそれぞれスクリーン印刷することに
より厚膜を形成し、これらを積層して焼成するこ
とにより形成される厚膜積層型素子が考案されて
いる。
例えば、Al2O3等のセラミツクスグリーンシー
ト、TiO2のようなＮ型酸化物半導体及びPtから
なるヒータをそれぞれスクリーン印刷することに
より厚膜を形成し、これらを積層して焼成するこ
とにより形成される厚膜積層型素子が考案されて
いる。
又、実開昭62−37757号公報にはヒータを形成
したセラミツクスグリーンシート並びに感応部と
リード線を形成したセラミツクスグリーンシート
を、周側面に所定の大きさの開口部を設けたセラ
ミツクス製円筒支持体の外周に、前記ヒータ及び
感応部が該開口部に位置するように各グリーンシ
ートを被覆し、焼成することにより形成した抵抗
検出型酸素濃度検出素子が記載されている。第９
図ないし第１１図にこの素子の一例を示す。第９
図は酸素濃度検出素子１においてセラミツクスグ
リーンシート４，５をセラミツクス製支持体２へ
被覆する工程を示す斜視図である。図中外に、
３，１２は窓、６はリード線保護用シートを示
す。又、第１０図はヒータ７をスクリーン印刷し
てヒータ部８を形成し、同様にしてリード線１１
を形成したセラミツクスグリーンシート４の平面
図である。更に第１１図は酸化物（TiO2）半導
体９及びリード線１１を印刷して感応部１０を形
成したセラミツクスグリーンシート５の平面図で
ある。
したセラミツクスグリーンシート並びに感応部と
リード線を形成したセラミツクスグリーンシート
を、周側面に所定の大きさの開口部を設けたセラ
ミツクス製円筒支持体の外周に、前記ヒータ及び
感応部が該開口部に位置するように各グリーンシ
ートを被覆し、焼成することにより形成した抵抗
検出型酸素濃度検出素子が記載されている。第９
図ないし第１１図にこの素子の一例を示す。第９
図は酸素濃度検出素子１においてセラミツクスグ
リーンシート４，５をセラミツクス製支持体２へ
被覆する工程を示す斜視図である。図中外に、
３，１２は窓、６はリード線保護用シートを示
す。又、第１０図はヒータ７をスクリーン印刷し
てヒータ部８を形成し、同様にしてリード線１１
を形成したセラミツクスグリーンシート４の平面
図である。更に第１１図は酸化物（TiO2）半導
体９及びリード線１１を印刷して感応部１０を形
成したセラミツクスグリーンシート５の平面図で
ある。
上記従来技術において厚膜積層型素子は車載用
酸素濃度検出器としては片持式で保持する構造を
とるため排出ガス流や振動により折損することが
ある。そのため強度補強策として基板を厚くする
と軽量化及び温度の立上り特性を阻害する。又、
組み付け性においても断面が長方形のため素子を
固定するホルダーの加工が難しくなり、コストア
ツプにつながる。円筒状の素子では上記不具合が
解消されるが、セラミツクスグリーンシートを円
筒状支持体の外周に巻きつけ密着させるには専用
の圧着治具を必要とし、製造が容易ではない。
酸素濃度検出器としては片持式で保持する構造を
とるため排出ガス流や振動により折損することが
ある。そのため強度補強策として基板を厚くする
と軽量化及び温度の立上り特性を阻害する。又、
組み付け性においても断面が長方形のため素子を
固定するホルダーの加工が難しくなり、コストア
ツプにつながる。円筒状の素子では上記不具合が
解消されるが、セラミツクスグリーンシートを円
筒状支持体の外周に巻きつけ密着させるには専用
の圧着治具を必要とし、製造が容易ではない。
本考案は上記従来技術における問題点を解決す
るためのものであり、その目的とするところは製
造及び組み付けが容易でかつ昇温特性及び耐久性
に優れた抵抗検出型酸素濃度検出素子を提供する
ことにある。
るためのものであり、その目的とするところは製
造及び組み付けが容易でかつ昇温特性及び耐久性
に優れた抵抗検出型酸素濃度検出素子を提供する
ことにある。
すなわち本考案の抵抗検出型酸素濃度検出素子
は、セラミツクス製円柱状支持体に円柱軸方向に
平面部を設け、該平面部上に酸素濃度検出部、電
極及びヒータを形成したセラミツクスグリーンシ
ートを積層し焼成して、セラミツクスシートを前
記セラミツクス製円柱状支持体の平面部と一体に
形成して素子と成したことを特徴とする。
は、セラミツクス製円柱状支持体に円柱軸方向に
平面部を設け、該平面部上に酸素濃度検出部、電
極及びヒータを形成したセラミツクスグリーンシ
ートを積層し焼成して、セラミツクスシートを前
記セラミツクス製円柱状支持体の平面部と一体に
形成して素子と成したことを特徴とする。
セラミツクス製円柱状支持体はアルミナ（Al2
O3）などを用いて製造する。
O3）などを用いて製造する。
平面部は円柱状支持体の一端部又は中間部に設
ける。又は、平面部を設けるための円柱状支持体
の切り欠きの程度は、円柱軸に直交する方向の断
面の半分を切り欠いてもよいし、一部を切り欠い
てもよい。平面部の端部において円柱軸に直交す
る方向の断面形状が急変することによる応力の集
中を防ぐため、平面部の端部においてゆるやかに
断面形状が変化するようにするとよい。
ける。又は、平面部を設けるための円柱状支持体
の切り欠きの程度は、円柱軸に直交する方向の断
面の半分を切り欠いてもよいし、一部を切り欠い
てもよい。平面部の端部において円柱軸に直交す
る方向の断面形状が急変することによる応力の集
中を防ぐため、平面部の端部においてゆるやかに
断面形状が変化するようにするとよい。
セラミツクスグリーンシートとしては、円柱状
支持体に使用されるセラミツクス材料と同組成の
材料を使用すると、焼成時の歪み、割れ等を防止
することができ、有利である。例えばセラミツク
ス製円柱状支持体の材料としてAl2O3を使用する
場合、セラミツクスグリーンシートとしては、
Al2O3粉末を適当な樹脂に分散し、混練した後、
所定の厚さのシートに成形したものを使用すると
よい。
支持体に使用されるセラミツクス材料と同組成の
材料を使用すると、焼成時の歪み、割れ等を防止
することができ、有利である。例えばセラミツク
ス製円柱状支持体の材料としてAl2O3を使用する
場合、セラミツクスグリーンシートとしては、
Al2O3粉末を適当な樹脂に分散し、混練した後、
所定の厚さのシートに成形したものを使用すると
よい。
酸素濃度検出部にはTiO2，Nb2O5等のＮ型酸
化物半導等を使用し得るが、代表的にはTiO2で
ある。
化物半導等を使用し得るが、代表的にはTiO2で
ある。
酸素濃度検出部、電極及びヒータは一枚のセラ
ミツクスグリーンシートに形成してもよいし別の
セラミツクスグリーンシートに形成してもよい。
ミツクスグリーンシートに形成してもよいし別の
セラミツクスグリーンシートに形成してもよい。
一枚のセラミツクスグリーンシートを使用する
場合には同一面に酸素濃度検出部、電極及びヒー
タを形成してもよいしヒータを反対の面に形成し
てもよい。又、二枚のセラミツクスグリーンシー
トを使用して、例えば一枚の酸素濃度検出部及び
電極を形成し、他の一枚にヒータを形成してもよ
い。
場合には同一面に酸素濃度検出部、電極及びヒー
タを形成してもよいしヒータを反対の面に形成し
てもよい。又、二枚のセラミツクスグリーンシー
トを使用して、例えば一枚の酸素濃度検出部及び
電極を形成し、他の一枚にヒータを形成してもよ
い。
セラミツクスグリーンシートは酸素濃度検出部
及び電極を形成した面を外気と接触するように外
側に向けて円柱状支持体の平面部に積層し、焼成
して、セラミツクスシートをセラミツクス製円柱
状支持体の平面部と一体に形成して素子と成す。
及び電極を形成した面を外気と接触するように外
側に向けて円柱状支持体の平面部に積層し、焼成
して、セラミツクスシートをセラミツクス製円柱
状支持体の平面部と一体に形成して素子と成す。
電極及びヒータにはPtなどのリード線を接続
する。又、素子を保護するために素子にセラミツ
クス溶射コーテイングなどによる保護層を形成す
るとよい。
する。又、素子を保護するために素子にセラミツ
クス溶射コーテイングなどによる保護層を形成す
るとよい。
上記構成とすることにより、厚膜積層型素子の
利点を有しながら強度が大きく組み付けが容易で
あり、かつ円筒状素子に比べて製造が容易な酸素
濃度検出素子を得ることができる。
利点を有しながら強度が大きく組み付けが容易で
あり、かつ円筒状素子に比べて製造が容易な酸素
濃度検出素子を得ることができる。
以下の実施例において本考案を更に詳細に説明
する。なお、本考案は下記実施例に限定されるも
のではない。
する。なお、本考案は下記実施例に限定されるも
のではない。
実施例 １
第１図に本考案の酸素濃度検出素子の第１実施
例の平面図を示す。アルミナ製円柱状支持体１３
の一端に円柱軸方向に平面部１４を設け、そこに
第２図に示すように一面に酸化物（TiO2）半導
体１５及びPt電極１６をスクリーン印刷し、第
３図に示すように他面にPtヒータ１７をスクリ
ーン印刷したセラミツクスグリーンシート１８
を、酸化物半導体１５部分が被測定ガスと接する
ように外側に向けて積層、圧着した後焼成する。
第４図は上記素子の正面図、第５図は右側面図を
示す。Pt電極１６及びPtヒータ１７からのリー
ド線１９，２０の取り出しは、第４図のように円
柱状支持体１３の側面に溝を設け、ろう付けによ
り行う。このように構成した素子は排気ガスに対
して使用する場合、Pt電極１６及び酸化物半導
体１５の劣化そ防ぐため、スピネル（平均粒径25
〜75μm）粉末をセラミツク溶射コーテイングす
ることにより保護層２１（第１図、第４図及び第
５図中２点鎖線を示す）を形成する。
例の平面図を示す。アルミナ製円柱状支持体１３
の一端に円柱軸方向に平面部１４を設け、そこに
第２図に示すように一面に酸化物（TiO2）半導
体１５及びPt電極１６をスクリーン印刷し、第
３図に示すように他面にPtヒータ１７をスクリ
ーン印刷したセラミツクスグリーンシート１８
を、酸化物半導体１５部分が被測定ガスと接する
ように外側に向けて積層、圧着した後焼成する。
第４図は上記素子の正面図、第５図は右側面図を
示す。Pt電極１６及びPtヒータ１７からのリー
ド線１９，２０の取り出しは、第４図のように円
柱状支持体１３の側面に溝を設け、ろう付けによ
り行う。このように構成した素子は排気ガスに対
して使用する場合、Pt電極１６及び酸化物半導
体１５の劣化そ防ぐため、スピネル（平均粒径25
〜75μm）粉末をセラミツク溶射コーテイングす
ることにより保護層２１（第１図、第４図及び第
５図中２点鎖線を示す）を形成する。
上記において、セラミツクスグリーンシート１
８は焼成時の歪、割れ等を防ぐため円柱状支持体
１３と同一組成であるアルミナを使用することが
望ましく、アルミナ粉末に、バインダー、溶媒、
可塑剤及び解膠剤を加え混合したスラリーから主
にドクターブレード法により成形する。
８は焼成時の歪、割れ等を防ぐため円柱状支持体
１３と同一組成であるアルミナを使用することが
望ましく、アルミナ粉末に、バインダー、溶媒、
可塑剤及び解膠剤を加え混合したスラリーから主
にドクターブレード法により成形する。
実施例 ２
第６図に本考案の素子の第２実施例の正面図を
示す。本実施例は平面部１４において円柱状支持
体１３の円柱軸に直交する方向の断面形状が急変
して応力が集中しないように傾斜部２２を設けた
ものである。
示す。本実施例は平面部１４において円柱状支持
体１３の円柱軸に直交する方向の断面形状が急変
して応力が集中しないように傾斜部２２を設けた
ものである。
実施例 ３
第７図及び第８図に本考案の素子の第３実施例
の正面図及び右側面図を示す。本実施例は円柱状
支持体１３の円柱軸に直交する方向の断面を半分
よりも少なく切り欠いて平面部１４を形成するこ
とにより強度の低下を防ぐものである。
の正面図及び右側面図を示す。本実施例は円柱状
支持体１３の円柱軸に直交する方向の断面を半分
よりも少なく切り欠いて平面部１４を形成するこ
とにより強度の低下を防ぐものである。
上述の如く、本考案の酸素濃度検出素子はセラ
ミツクス製円柱状支持体に円柱軸方向に平面部を
設け、該平面部上に酸素濃度検出部、電極及びヒ
ータを形成したセラミツクスグリーンシートを積
層し焼成して、セラミツクスシートを前記セラミ
ツクス製円柱状支持体の平面部と一体に形成して
素子と成したものであるため、従来の厚膜積層型
素子の昇温特性の利点を失うことなくそれよりも
素子強度を向上させることができるので耐久性に
優れている。又、支持体が円柱状であるため、素
子を固定するホルダー側の加工がドリルによる穿
孔のみでよく、極めて簡単になる。
ミツクス製円柱状支持体に円柱軸方向に平面部を
設け、該平面部上に酸素濃度検出部、電極及びヒ
ータを形成したセラミツクスグリーンシートを積
層し焼成して、セラミツクスシートを前記セラミ
ツクス製円柱状支持体の平面部と一体に形成して
素子と成したものであるため、従来の厚膜積層型
素子の昇温特性の利点を失うことなくそれよりも
素子強度を向上させることができるので耐久性に
優れている。又、支持体が円柱状であるため、素
子を固定するホルダー側の加工がドリルによる穿
孔のみでよく、極めて簡単になる。
更に、セラミツクスグリーンシートの積層によ
つて形成する部分を必要最小限にすることがで
き、素子の支持体部分を形成するための積層及び
圧着が必要でなくなるので製造工程を簡単にでき
る。しかも従来の円筒状素子のように円筒の側面
部にセラミツクスグリーンシートを巻き付けて圧
着するよりもセラミツクスグリーンシートの密着
をより確実にかつ容易に行うことができる。
つて形成する部分を必要最小限にすることがで
き、素子の支持体部分を形成するための積層及び
圧着が必要でなくなるので製造工程を簡単にでき
る。しかも従来の円筒状素子のように円筒の側面
部にセラミツクスグリーンシートを巻き付けて圧
着するよりもセラミツクスグリーンシートの密着
をより確実にかつ容易に行うことができる。
第１図は本考案の酸素濃度検出素子の第１実施
例の平面図、第２図は第１図の素子の酸化物半導
体及びPt電極を形成したセラミツクスグリーン
シート面を示す平面図、第３図は第１図の素子の
Ptヒータを形成したセラミツクスグリーンシー
ト面を示す平面図、第４図は第１図の素子の正面
図、第５図は第１図の素子の右側面図、第６図は
本考案の素子の第２実施例の正面図、第７図は本
考案の素子の第３実施例の正面図、第８図は第７
図の素子の右側面図、第９図は従来の酸素濃度検
出素子の一例のセラミツクスグリーンシートをセ
ラミツクス製支持体へ被覆する工程を示す斜視
図、第１０図は第９図の素子のヒータ及びリード
線を形成したセラミツクスグリーンシートの平面
図、第１１図は第９図の素子の酸化物半導体及び
リード線を形成したセラミツクスグリーンシート
の平面図である。 図中、１……酸素濃度検出素子、２……セラミ
ツクス製支持体、３，１２……窓、４，５，１８
……セラミツクスグリーンシート、６……リード
線保護用シート、７，１７……ヒータ、８……ヒ
ータ部、９，１５……酸化物半導体、１０……感
応部、１１，１９，２０……リード線、１３……
円柱状支持体、１４……平面部、１６……電極、
２１……保護層、２２……傾斜部。
例の平面図、第２図は第１図の素子の酸化物半導
体及びPt電極を形成したセラミツクスグリーン
シート面を示す平面図、第３図は第１図の素子の
Ptヒータを形成したセラミツクスグリーンシー
ト面を示す平面図、第４図は第１図の素子の正面
図、第５図は第１図の素子の右側面図、第６図は
本考案の素子の第２実施例の正面図、第７図は本
考案の素子の第３実施例の正面図、第８図は第７
図の素子の右側面図、第９図は従来の酸素濃度検
出素子の一例のセラミツクスグリーンシートをセ
ラミツクス製支持体へ被覆する工程を示す斜視
図、第１０図は第９図の素子のヒータ及びリード
線を形成したセラミツクスグリーンシートの平面
図、第１１図は第９図の素子の酸化物半導体及び
リード線を形成したセラミツクスグリーンシート
の平面図である。 図中、１……酸素濃度検出素子、２……セラミ
ツクス製支持体、３，１２……窓、４，５，１８
……セラミツクスグリーンシート、６……リード
線保護用シート、７，１７……ヒータ、８……ヒ
ータ部、９，１５……酸化物半導体、１０……感
応部、１１，１９，２０……リード線、１３……
円柱状支持体、１４……平面部、１６……電極、
２１……保護層、２２……傾斜部。
Claims (1)
- セラミツクス製円柱状支持体に円柱軸方向に平
面部を設け、該平面部上に酸素濃度検出部、電極
及びヒータを形成したセラミツクスグリンシート
を積層し焼成して、セラミツクスシートを前記セ
ラミツクス製円柱状支持体の平面部と一体に形成
して素子と成したことを特徴とする抵抗検出型酸
素濃度検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17915087U JPH0522859Y2 (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17915087U JPH0522859Y2 (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0184053U JPH0184053U (ja) | 1989-06-05 |
| JPH0522859Y2 true JPH0522859Y2 (ja) | 1993-06-11 |
Family
ID=31470730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17915087U Expired - Lifetime JPH0522859Y2 (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0522859Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6811177B2 (ja) * | 2016-03-16 | 2021-01-13 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックヒータ |
-
1987
- 1987-11-25 JP JP17915087U patent/JPH0522859Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0184053U (ja) | 1989-06-05 |
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