JPS5826802B2 - 高温用感温素子 - 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得るものである。

以十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図に示
すように、耐熱導電線、電極部と感温材料との接地部を
兼ねた耐熱金属体１１の少なくとも２本を耐熱酸化物絶
縁体１２に埋設すると同時に→体向に結合し、その一方
の端部の露出部に感温材料１３を溶射して構成される。

耐熱金属体１１としては、例えばハステロイ、ニクロム
、カンタルの耐熱性合金や、高価であるが白金の被覆を
施した金属体を使用できる。

耐熱酸化物絶縁体１２としては、アルミナ、マグネシア
、ムライトなどを、また感温材料としては、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。

感温材料は、室温で１０１０Ωα以上あっても、ｉ ｏ
ｏｏ℃程度の温度では１Ωαまでにも抵抗が低下するの
で、これより十分に抵抗が高げれば、耐熱酸化物絶縁体
は特に高抵抗のものでなくとも十分に使用に耐える。

さらに高温になるのは感温材料の溶射された一端だけで
あるため、低温での抵抗が幾分低くとも問題が少ないこ
とが予想される。

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。

本発明による感温素子で見られた故障は感温材料の接地
部であるが、従来のセラミック中に埋設された電極部の
欠損に比べれば、遥かに小さく、他の欠点は一掃された
。

さらに従来例では埋設電極強度に問題があり、歩留りが
悪い上に、高温素子に組立てる工程が多く、高価につい
ていたが、本発明によれば、感温材料の接地部の接合は
、歩留りは殆ど１００％であり、かつ工程が単純で短い
ため、大巾なコストダウンが可能となった。

第２図は本発明による感温素子の別の実施例を示す。

この構造では、感温材料２３は２本の耐熱金属体２１に
接地するように耐熱酸化物絶縁体重に埋め込まれて構成
されている。

また熱応答性は幾分劣化するが、第３図に示すように感
温材料の部分を劣悪な雰囲気から保護するために、保護
皮膜３４を設けることは有用である。

特にジルコニア系材料のように酸素分圧依存性を示すも
のには必要である。

第４図には、本発明による感温素子のさらに別の実施例
を示す。

少なくとも２つの穴を有する耐熱酸化物絶縁体４２の該
穴の中に導電部を構成する耐熱金属体４１を通し、その
一端に電極４５を設け、絶縁体４２に固定する。

他端に感温材料椙を溶射し、耐熱金属体４１を接地し固
定する。

さらに必要に応じて保護皮膜４４を設ける。

これらの変化した構造のものは、第１図に示したような
基本的な構造の高温素子と同様に優れた特徴を有する。

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−１ 経１．５ｔｉｔφ、長さ６０ｍのニクロム線を２００メ
ツシユのアルミナ細粒でサンドブラストして表面を荒し
た上に、平均３０μｍのアルミナ粉をプラズマ溶射した
。

プラズマとしてＡｒ Ｎ２混合ガスを用い、プラズマ
電流を８０ＯＡとし、７０ｎの溶射距離においた２本の
前記ニクロム線上に直経が６關楕円柱となるように２本
のニクロム線をその中間軸心を中心にして回転させ、数
分間溶射を行なった。

一端の露出したニクロム線端（（１３ｍｍ）に、感温材
料を約２５０μｍ厚にプラズマ溶射し、さらに保護皮膜
として厚さ１關のアルミナの膜を作成した。

スピネル型の材料Ａ１２０３８．６モ＃％、Ｍｇｏ ５
０．７モル％、Ｃｒ２０３２７．１モル％、Ｆ ｅ２０
３１３．６モ／ｌ／％より成る組成）やＺｒ１０２系材
料（Ｙ２Ｏ２を９モル％含む材料）を用いた。

溶射時のストレスを排除するために８００℃で２時間ア
ニールした後、炉冷し、特性を調べた。

これらの素子のＢ定数は８５０〜９５０℃間で１０００
０°に以上あり、自動車排ガス中での１０５０℃、６０
０時間に及ぶ耐熱試験後のＢ定数及び抵抗の変化は±３
％以下であった。

さらに１０Ｇの加わる耐震耐熱テスト１０万回後も特性
の変化は殆ど認められなかった。

従来品の耐震テストでは、導電部や接地部などの接合部
が応力に弱い構造のため、５０％位のものが破損してい
た。

実施例 ２ 経１．６ｍ１１にの２つの穴を有する長さ５０１ｔ１直
経６ｎのアルミナパイプ中に経１．５ ｍｓ、長さ６５
ｍｍのカンタル線を挿通し、一端を電極部としてアルミ
ナセメントで固定し、他端に感温材料を溶射した。

感温材料は実施例１と同じである。この時、溶射面は実
施例１と同様に幾分荒らしてあり、かつカンタル線の先
端部分に白金メッキを施した。

さらに保護皮膜としてアルミナを溶射し、第４図に示す
ような素子を作成した。

実施例１と同様の試験をしたところ、殆ど同じ特性を示
し、信頼性も同様に高かった。

このような高信頼性、とりわけ端子の結合強度の向上は
、溶射による物理的結合強度（嵌合強度）が化学的結合
力に相乗した効果をもたらすことによると考えられる。

また、本実施例のように端子部に穴があり、その中にま
で溶射した材料が侵入しているのが見受けられ、これが
さらに結合強度を向上させていると推測される。

すなわち、溶射により一体化された高温用感温素子は安
定性に優れ、機械的応力や熱的応力に強い耐性をもち、
従来品におけるような端子などでの問題がなく、簡単な
構造を有する優れた素子である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による高温用感温素子の基本的な構造を
示す斜視図、第２図〜第４図はその変形例を示すそれぞ
れ別の実施例の斜視図および断面図である。 １１．２１，４１・・・・・・耐熱金属体、１２，２２
゜４２・・・・・・耐熱酸化物絶縁体、１３，２３，４
３・・・・・・感温材料、４４・・・・・・保護皮膜、
４５・・・・・・電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも２本の耐熱金属体の少なくとも電極部と
   感温材料の接地部とを除いた部分を耐熱酸化物絶縁体で
   密封一体化し、前記接地部を短絡するように感温材料を
   溶射してなる高温用感温素子。 ２ 感温材料は、その上に溶射された絶縁皮膜により保
   護されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の高温用感温素子。 ３ 絶縁パイン沖に設けた少なくとも２本の穴に耐熱導
   電線を挿通し、該耐熱導電線の一端に電極端子を接続し
   て前記絶縁パイプに固定し、他端を短絡するように感温
   材料を溶射して前記絶縁パイプに固着してなる高温用感
   温素子。 ４ 感温材料は、その上に溶射された絶縁皮膜により保
   護されていることを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載の高温用感温素子。