JPS5811724B2 - 高温用感温素子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は約３００℃以上、特に８００℃以上で苛酷な条
件下で使用される、アンプなどの不用な高温用感温素子
に関する。

従来このような感温素子としては、特に自動車用の排ガ
ス浄化触媒用の温度検知素子が知られており、感温材料
としての安定性はある程度評価されている。

しかしながら素子としてのコストが高い、構造上導電線
やその接合部が断線し易い、感温材料である焼結セラミ
ック中に埋設した電極部の欠損が多い、電極用に使用す
る白金電極が高価である、などの欠点があり、その改良
が望まれていた。

本発明はこのような欠点の改善された高温用感温素子を
提供するものであり、上述のように自動車用として限定
されることなく、広く一般に適用されるものである。

以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

本発明による高温用感温素子は、基本的には第１図およ
び第２図に示すように、耐熱性絶縁体１１上に、一対の
導電体１２と該導電体１２の一方の端部に接続される電
極１３と他方の端部な短絡する感温材料１４とを設置し
、その上に全体を被覆するように耐熱性絶縁保護体１５
が設けられている。

このような素子は次のようにして形成される。

すなわち焼成すれば絶縁体となる成形体を作り、その上
に収縮率のほぼ合致した耐熱性の一対の導電ペイントを
印刷し、これを不活性ガス中で焼成した後、形成された
導電体の一端に電極を接続し、他端を短絡するように感
温素子材料を溶射し、それらの上に絶縁保護皮膜として
さらに絶縁体を溶射し、必要であれば９００℃の温度で
空気中に保持し、アニールした後高温用感温素子として
完成する。

他の方法としてはすでに焼結した耐熱性絶縁体の上に耐
熱性の導電ペイントを塗布する等して焼成するから、焼
結した耐熱性絶縁体上にスバツタリングや蒸着法などに
よって直接に導電体を付着せしめた後、前述と同様の工
程を経て高温用感温素子を完成する。

本発明における耐熱性絶縁体として、例えばアルミナ、
マグネシア、ムライトなどの感温材料より抵抗の高い材
料を使用し、感温材料としては、従来より知られている
スピネル系酸化物、プロブスカイト系酸化物、ジルコニ
ア系酸化物などの材料を適用する。

このような感温材料は室温では１０１０Ωｃｍ以上あっ
ても１０００℃程度の温度では１Ωｃｍにも低下するし
、またＢ定数として知られる抵抗変化率は１００００°
Ｋに及ぶ。

従って上述の耐熱性絶縁体の抵抗としては、これに対し
て十分高ければ、例えば１００倍もあれば十分である。

また実際には、高温にさらされる部分は感温材料が設置
された個所であって、他の部分の温度はさらに低温であ
るため、絶縁体の抵抗の幾分低くても問題は生じない。

本発明によるこのような感温素子は、その一体化された
構造からも明白であるように、信頼性が高く、寿命が長
いといった特徴が認められた。

感温素子で見られる故障は感温材料の接地部であり、従
来の感温素子においては感温材料であるセラミック材中
に埋設された高価な白金電極の欠損は非常に大きく、さ
らに他の接合部での故障が数多く発見されたのに対し、
本発明による感温素子ではその数は極く少なく、その優
秀さが認められた。

さらに従来では埋設電極強度に問題があり、歩留りが悪
い上に、感温素子を組立てる工程がその複雑な構造のゆ
えに非常に多く、かく煩雑であるため非常に高価につい
ていたのに対し、本発明による感温材料の接地部の接合
は、歩留りが殆んど１００％であり、かつ簡単な構造で
あるため工程が単純で短かく、また高価な白金を使用せ
ずに済み、大巾なコストダウンが可能となるなど、生産
面においても優れた特徴を有している。

次に限定的でない本発明の実施例を挙げて説明する。

実施例 ｌ 生のアルミナシート（巾５ｍｍ、長さ１００ｒｒ。

厚さ２ｍｍ）上にタングステン電極ペイントを印刷法で
形成した後、温度１６５０℃、グリーンガス中で焼成し
、焼き付は後、形成された導電体の一端を短絡するよう
に感温材料を溶射した。

感温材料としては、スピネル型の材料（Ａ１５Ｏ１２，
５モル％、ＭｇＯ５０，６％／％、Ｃｒ２０３２７．４
モ／％、Ｆｅ２Ｏ３！３．５モル％より成る粒体ンを、
マスクを通して８００Ａ、３５Ｖの電流、電圧をかけ、
酸素ガス１０％を送入しながら、Ｎ２ガスを主プラズマ
ガスとして使用して溶射した。

溶射の厚さは約２５０μｍであった。

さらにタングステン導電体を保護するためにＴｉＯ２５
％を含むアルミナ材を表面に溶射し、７３０μｍの保護
皮膜を形成した。

この時同時にタングステン導電体の他端にＮｉで溶着し
た電極の固定を行なった。

溶射時の熱応力を緩和するために、感温材料のある先端
部分のみを９００℃で１０分焼鈍し、炉冷した後に特性
を調べた。

この素子のＢ定数は８５０〜９５０℃間で１００００’
に以上あり、自動車の排ガス中での１０５０℃、６００
時間に及ぶ耐熱試験後の抵抗及びＢ定数の変化は２．８
％以下であった。

さらに１ｍの高さからのコンクリート床上への落下テス
トにおいても、端部のチッピングの生じたものが散見さ
れたものの、特性の変化を生じたものは認められなかっ
た。

実施例 ２ 実施列ｌの生のアルミナシートを温度１６５０℃で焼成
した後、スパッタリングによってＣｒ−Ａｕの導電体を
形成した。

次に実施例１と同様に感温材料を溶射し、電極を形成し
、さらに保護皮膜を被せた後、９５０℃で焼鈍を行なっ
たところ、実施例４と全く同じ特性を得、また排ガス中
での寿命や、落下テストでも実施ＪＩの特性との有意差
は認められなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明による高温用感温素子の構
造を示す側面断面図および平面断面図である。 １１・・・耐熱性絶縁体、１２導電体、１３・・・電極
、１４・・・感温材料、１５・・・耐熱性絶縁保護体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 焼成後に絶縁体となる成形体に耐熱導電ペイントを
   塗布して少なくとも一対の導電体を形成する過程と、こ
   れを不活性ガス中で焼成する過程と、前記導電体間に感
   温材料を溶射する過程と、前記導電体のそれぞれに電極
   端子を接続する過程と、前記導電体および感温材料に絶
   縁保護皮膜を溶射する過程とを有することを特徴とする
   高温用感温素子の製造方法。 ２ 絶縁焼結体の上に少なくとも一対の導電体を形成す
   る過程と、前記導電体間に感温材料を溶射する過程と、
   前記導電体のそれぞれに電極端子を接続する過程と、前
   記導電体および感温材料に絶縁皮膜を溶射する過程とを
   有することを特徴とする高温用感温素子の製造方法。