JPS59197847A - スモーク濃度センサ - Google Patents
スモーク濃度センサInfo
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- JPS59197847A JPS59197847A JP7358683A JP7358683A JPS59197847A JP S59197847 A JPS59197847 A JP S59197847A JP 7358683 A JP7358683 A JP 7358683A JP 7358683 A JP7358683 A JP 7358683A JP S59197847 A JPS59197847 A JP S59197847A
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- Japan
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- electrode
- substrate
- smoke
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/041—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body
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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】
本発明はディーゼル機関などの内燃機関の排気中に残在
する微粒炭素(以下「スモーク」という)を検出するス
モークセンサに関する。
する微粒炭素(以下「スモーク」という)を検出するス
モークセンサに関する。
不完全燃焼時のディーゼル機関の排気中には、一般にス
モークと呼ばれる微粒炭素が存在し、これが環境汚染の
原因となっていることは知られている。この様な有害物
質を除去するために各種排気浄化装置及びこれらと連動
するガスセンサやスモークセンサが提案されている。セ
ンサとしては例えば基板上に触媒を設置しその触媒を挟
んで電極を配置し、電極間にカーボンが付着することに
よって生じる抵抗値の変化を検出する感知機(特開昭5
5−30690)や熱電対の一方もしくは抵抗線の一方
に触媒層を形成し、該触媒層上で起こる一酸化炭素の酸
化反応に伴う発熱に対応する起電力もしくは抵抗値の変
化を検出するガスセンサ(特開昭55−106346、
同55−106347、同55−106349及び同5
5−1.06350)が提案されているが、いずれも低
温活性及び応答性に劣っているうえに、触媒中に貴金属
を含有していることもあるので高価格である欠点を有し
ている。本発明は上記の情勢に鑑みて成されたもので、
電極間にスモークが堆積することによって生じる抵抗値
の変化を検出するものであるが、基板に発熱体を付ける
ことにより低温活性及び応答性が向上し、更に付着した
炭素を触媒を無くして焼き切ることかできる為、構造の
簡単化及び原価の低減を可能ならしめたものである。
モークと呼ばれる微粒炭素が存在し、これが環境汚染の
原因となっていることは知られている。この様な有害物
質を除去するために各種排気浄化装置及びこれらと連動
するガスセンサやスモークセンサが提案されている。セ
ンサとしては例えば基板上に触媒を設置しその触媒を挟
んで電極を配置し、電極間にカーボンが付着することに
よって生じる抵抗値の変化を検出する感知機(特開昭5
5−30690)や熱電対の一方もしくは抵抗線の一方
に触媒層を形成し、該触媒層上で起こる一酸化炭素の酸
化反応に伴う発熱に対応する起電力もしくは抵抗値の変
化を検出するガスセンサ(特開昭55−106346、
同55−106347、同55−106349及び同5
5−1.06350)が提案されているが、いずれも低
温活性及び応答性に劣っているうえに、触媒中に貴金属
を含有していることもあるので高価格である欠点を有し
ている。本発明は上記の情勢に鑑みて成されたもので、
電極間にスモークが堆積することによって生じる抵抗値
の変化を検出するものであるが、基板に発熱体を付ける
ことにより低温活性及び応答性が向上し、更に付着した
炭素を触媒を無くして焼き切ることかできる為、構造の
簡単化及び原価の低減を可能ならしめたものである。
本発明の要旨とするところは1.耐熱性及び電気絶縁性
を有する基板の表面に一対の電極を形成し、両電極間を
検出部とし、該基板の裏面及び/又は内部に発熱体を形
成し、該基板の電極及び検出部を除く表面及び裏面を気
密な絶縁物質によって被覆したことを特徴とするスモー
クセンサに存する。
を有する基板の表面に一対の電極を形成し、両電極間を
検出部とし、該基板の裏面及び/又は内部に発熱体を形
成し、該基板の電極及び検出部を除く表面及び裏面を気
密な絶縁物質によって被覆したことを特徴とするスモー
クセンサに存する。
以下図面に従って説明する。
第1図(a)、 (b)及び(C)はそれぞれ本発明
のスモークセンサの一実施例を示す正面図、背面図及び
側面図である。平板状基板1の表面の一端に一対の電極
2を形成し、他端に設けた電極用端子3と接続する。電
極間を検出部4とするので電極形状は、電極間にスモー
クが堆積した際に生しる電気抵抗の変化を通市の電子回
路により容易に検出できる程度となるように線間隔及び
線長を考慮した櫛形とする。検出部の反対面すなわち基
板を介して電極2と相対する部分に発熱体5を蛇行型に
形成し、他端に設けた発熱体用端子6と接続する。前記
スモークが検出部4以外の部分に付着し、その部分の短
絡による検出精度の劣化を防止するため、基板1の電極
2、検出部4、電極用端子3及び発熱体用端子6を除く
表面に保護膜7.8を形成する。
のスモークセンサの一実施例を示す正面図、背面図及び
側面図である。平板状基板1の表面の一端に一対の電極
2を形成し、他端に設けた電極用端子3と接続する。電
極間を検出部4とするので電極形状は、電極間にスモー
クが堆積した際に生しる電気抵抗の変化を通市の電子回
路により容易に検出できる程度となるように線間隔及び
線長を考慮した櫛形とする。検出部の反対面すなわち基
板を介して電極2と相対する部分に発熱体5を蛇行型に
形成し、他端に設けた発熱体用端子6と接続する。前記
スモークが検出部4以外の部分に付着し、その部分の短
絡による検出精度の劣化を防止するため、基板1の電極
2、検出部4、電極用端子3及び発熱体用端子6を除く
表面に保護膜7.8を形成する。
基板材料は、電気絶縁性耐熱材料であればよく、例えば
アルミナ、窒化珪素、へりリアなどがある。
アルミナ、窒化珪素、へりリアなどがある。
電極材料及び発熱体材料は、Pt、 Ph、 Au。
Ag及びPdなどの貴金属粉又はW、Ta、及びMoな
どの耐熱金属粉を含むペーストをスクリーン印刷したも
のがよい。
どの耐熱金属粉を含むペーストをスクリーン印刷したも
のがよい。
保護膜は電気絶縁性及び耐熱性に優れた無機質粉末、好
ましくは基板と同質の粉末を含むベースI・を印刷する
ことによって形成し得る。ただし、本発明においてスモ
ークが検出部4以外の部分に付着するのを防止する手段
は、上述の如き保護膜に限定されるものではなく、基板
1と同材質からなるシートを圧着することによって設げ
られる保護板であっても良く、要するに気密な絶縁物質
で被覆することによって検出部4以外の部分にスモーク
が付着するのを防止することができれば良いのである。
ましくは基板と同質の粉末を含むベースI・を印刷する
ことによって形成し得る。ただし、本発明においてスモ
ークが検出部4以外の部分に付着するのを防止する手段
は、上述の如き保護膜に限定されるものではなく、基板
1と同材質からなるシートを圧着することによって設げ
られる保護板であっても良く、要するに気密な絶縁物質
で被覆することによって検出部4以外の部分にスモーク
が付着するのを防止することができれば良いのである。
発熱体の形状は使用の態様によって異なるが、検出部に
堆積したスモークを焼き切る為に検出部4が400°C
〜600°Cとなるように膜厚及び線密度を選定するの
が望ましい。検出部の温度が400°Cに満たないとス
モークを焼き切ることが困難になり、600℃を超える
と電極間の抵抗変化が小さくなり、これを検出するのが
困雛になるからである。特記すべきは、第2図に拡大し
て示すように保護膜7は電極形成表面に対して段差9を
生しることになるが、この段差9には電極形成表面と比
べて発熱体からの熱が伝わりにくいのでスモークが堆積
しやすい。そこで、これを防止するために、発熱体をそ
の中央部5aの如く段差9をも加熱し得るように形成す
ることである。
堆積したスモークを焼き切る為に検出部4が400°C
〜600°Cとなるように膜厚及び線密度を選定するの
が望ましい。検出部の温度が400°Cに満たないとス
モークを焼き切ることが困難になり、600℃を超える
と電極間の抵抗変化が小さくなり、これを検出するのが
困雛になるからである。特記すべきは、第2図に拡大し
て示すように保護膜7は電極形成表面に対して段差9を
生しることになるが、この段差9には電極形成表面と比
べて発熱体からの熱が伝わりにくいのでスモークが堆積
しやすい。そこで、これを防止するために、発熱体をそ
の中央部5aの如く段差9をも加熱し得るように形成す
ることである。
第3図の発熱体の中央部5bのように局部的に発熱体の
密度を高くすれば、上記防止効果が顕著である。
密度を高くすれば、上記防止効果が顕著である。
尚、検出部の温度制御は、発熱体に白金ペーストを使用
する場合は、白金の抵抗温度特性を予め調べておき、発
熱体の抵抗が一定となる様に電流量を制御することによ
っても可能であるが、基板上の検出部付近に熱電対又は
サーミスターを設置すれば一層正確であり、しかも自在
に所望の温度に変更することもできる。
する場合は、白金の抵抗温度特性を予め調べておき、発
熱体の抵抗が一定となる様に電流量を制御することによ
っても可能であるが、基板上の検出部付近に熱電対又は
サーミスターを設置すれば一層正確であり、しかも自在
に所望の温度に変更することもできる。
以下実施例を述べる。
実施例
平均粒径1μmのアルミナ粉末90重量%、シリカ5重
量%、マグネシア5重量%、全無機粉末に対し10重量
部のアクリル酸エステル樹脂、同8重量部の可塑剤及び
同少量の分散剤を有機溶剤中で混合し泥漿とし、ドクタ
ーブレード法によってシート状に成形後、6mx30m
mx1mの長方形に切断し、白金ペーストを用いて片面
に線巾、線間隔共に0.5mmの電極と電極用端子と印
刷し、裏面に上記電極が占める面積より広い面積を加熱
できるように同じペーストで発熱体及び発熱体用端子を
印刷し、次いで前記シートに用いた無機粉末と同質の粉
末100重量部及びプチカルピドールア0重量部からな
るペースI・を電極及び検出部及び両端子部を除く面に
塗布し、大気中温度1600°C1保持時間1時間の条
件で焼成することによって第1図に示すスモークセンサ
を製作した。
量%、マグネシア5重量%、全無機粉末に対し10重量
部のアクリル酸エステル樹脂、同8重量部の可塑剤及び
同少量の分散剤を有機溶剤中で混合し泥漿とし、ドクタ
ーブレード法によってシート状に成形後、6mx30m
mx1mの長方形に切断し、白金ペーストを用いて片面
に線巾、線間隔共に0.5mmの電極と電極用端子と印
刷し、裏面に上記電極が占める面積より広い面積を加熱
できるように同じペーストで発熱体及び発熱体用端子を
印刷し、次いで前記シートに用いた無機粉末と同質の粉
末100重量部及びプチカルピドールア0重量部からな
るペースI・を電極及び検出部及び両端子部を除く面に
塗布し、大気中温度1600°C1保持時間1時間の条
件で焼成することによって第1図に示すスモークセンサ
を製作した。
このセンサの性能をエンジンの排気中で試験するために
、第4図に示すように電極用リード線10及び発熱体用
リード線11をそれぞれセンサの電極用端子3及び発熱
体用端子6にロー付した後、センサを複数の通気孔12
を有する金属製保護管13に挿入し、無機質接着剤14
で固定した。次にロー何部が隠れるように耐熱性絶縁充
填剤15を注入し固着後、シリコンゴムチューブ16を
保護管13の出口付近17に装入し、出口付近17を加
締減径することによって、出力用リード線10および入
力用リード線11を固定した。
、第4図に示すように電極用リード線10及び発熱体用
リード線11をそれぞれセンサの電極用端子3及び発熱
体用端子6にロー付した後、センサを複数の通気孔12
を有する金属製保護管13に挿入し、無機質接着剤14
で固定した。次にロー何部が隠れるように耐熱性絶縁充
填剤15を注入し固着後、シリコンゴムチューブ16を
保護管13の出口付近17に装入し、出口付近17を加
締減径することによって、出力用リード線10および入
力用リード線11を固定した。
」二記センサをスモーク量5%温度300度の排気を出
すディーゼルエンジンの排気管Aとスモーク量70%、
温度300度の排気を出すディーゼルエンジンの排気管
Bとの両方の排気管が合流する部分に取り付け、排気管
A及びBのそれぞれに取り付けた弁を開閉することによ
ってセンサに接触する排気の種類が変わるようにした。
すディーゼルエンジンの排気管Aとスモーク量70%、
温度300度の排気を出すディーゼルエンジンの排気管
Bとの両方の排気管が合流する部分に取り付け、排気管
A及びBのそれぞれに取り付けた弁を開閉することによ
ってセンサに接触する排気の種類が変わるようにした。
センサの発熱体には検出部4の温度が500 ”cとな
るように通電した。センサがスモーク量5%の排気に暴
されているときは電極間の抵抗は100’OKΩであっ
たが、スモーク量70%の排気に暴されるように弁をす
ばやく切り換えると電極間の抵抗は3〜5秒の後のIO
KΩに低下した。再びスモーク量5%の排気に暴される
ように弁を切り換えると電極間の抵抗は1分の後に10
0OKΩに増大した。排気温度が500 ’cの場合も
応答時間はかわらなかった。
るように通電した。センサがスモーク量5%の排気に暴
されているときは電極間の抵抗は100’OKΩであっ
たが、スモーク量70%の排気に暴されるように弁をす
ばやく切り換えると電極間の抵抗は3〜5秒の後のIO
KΩに低下した。再びスモーク量5%の排気に暴される
ように弁を切り換えると電極間の抵抗は1分の後に10
0OKΩに増大した。排気温度が500 ’cの場合も
応答時間はかわらなかった。
比較例
比較のために特開昭55−30690号公報に記載の感
知機と同一のものを製作し、実施例と同様に排気管に取
り付け、抵抗が変化する時間を測定したが、スモーク量
70%の排気に暴されたときに付着したスモークが弁を
切り換えた後も剥離せず、抵抗は低下したままであった
、そこで排気温度を500℃に設定することによって、
ようやくスモーク量の変化に対応して電気抵抗が変化す
るようになったが、その応答時間は5〜10分であった
・ ツ」二のように本発明のスモークセンサは低温活性及び
応答性に優れているので、排気中スモークの減少に有用
であり、且つ簡単な工程で廉価に製造し得るものである
。
知機と同一のものを製作し、実施例と同様に排気管に取
り付け、抵抗が変化する時間を測定したが、スモーク量
70%の排気に暴されたときに付着したスモークが弁を
切り換えた後も剥離せず、抵抗は低下したままであった
、そこで排気温度を500℃に設定することによって、
ようやくスモーク量の変化に対応して電気抵抗が変化す
るようになったが、その応答時間は5〜10分であった
・ ツ」二のように本発明のスモークセンサは低温活性及び
応答性に優れているので、排気中スモークの減少に有用
であり、且つ簡単な工程で廉価に製造し得るものである
。
第1図(a>、 (b)、及び(C)はそれぞれ本発
明スモークセンサの一実施例を示す正面図、背面図及び
側面図、第2図は第1図■部付近拡大図、第3図は本発
明スモークセンサの他の実施例を示す背面図、第4図は
本発明スモークセンサを金属製保護管に挿入固着したと
ごろを示す断面図である。 1・・・・・・基板、2・・・・・・電極、4・・・・
・・検出部、5・・・・・・発熱体、7.8・・・・・
・保護膜特許出願人 日本特殊陶業株式会社 代表者 I」・用修次 265 第1図 (η (シ)
(C,)梱3図 第2図 第4図 手続補正書(自発) 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 1、事件の表示 昭和58年 特許願 第73586号 2、発明の名称 スモークセンサ 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 郵便番号 467−91 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 4、補正の対象 明細書中、発明の詳細な説明の間及び図面の簡単な説明
細書第3W第14行目〜15行目中、γ″′ 「電極2を形成し、他端に設けた電極用端子3二」を「
電極2.2を形成し、他端に設けた電極用端子3.3と
」に訂正します。 2、同第3頁下から第1行目中、 「電極2」を「電極2,2」に訂正します。 3、同第4頁第1行目中、 「発熱体用端子6」を「発熱体用端子6,6」に訂正し
ます。 4、同第4頁第4行目〜5行目中、 「基板1の電極2、検出部4、電極用端子3及び発熱体
用端子6を」も「基板1の電極2,2、検出部4、電極
用端子3.3及び発熱体用端子、6を」に訂正します。 同第4頁第9行目中、 PhJをrRhJに訂正します。 6、同第7頁第7行目〜9行目を下記に訂正します。 及び発熱体用リード線11をそれぞれセンサ電極用端子
3.′3及び発熱体用端子6,6に一付した後、センサ
を複数の通気孔12,12゜・・・12を有する金属製
保護管」 7、同第8頁第4行目、第6行目、89行目及び下から
4行目中、 「排気に暴」を「排気に晒」に訂正します。 g、同第8頁12行目と13行目の間に下記の文章を挿
入しまず。 1次に、排気管Aから出る排気のスモーク量を2%に固
定し、排気管Bから出る排気のスモーク1Mを5%、2
0%及び70%のいずれかに固定し、検出部4の温度を
300°Cに設定したセンサの電極間抵抗の経時変化を
測定した結果を第5図において曲線a、b及びCとして
示す。 図中、斜線部分はセンサを排気管Bがら出る排気に晒し
た時間帯であり、その他の部分は前記切換弁の操作によ
りセンサを排気管Aから出る排気に晒した時間帯であり
、曲線a、b及びCはそれぞれ」二記斜線部分の時間弗
にセンサを晒した排気のスモーク量が5%、20%及び
70%の場合の抵抗経時変化を表わす。検出部4の温度
を500 ’C又は700°Cに設定することを除く外
は300°Cに設定した場合と同し手順で測定した抵抗
経時変化を第6図又は第7図に示第6図に示すように検
出部4の温度を500°Cとした場合は、抵抗変化量が
大きく、回復時間も短いので、検出精度に優れているこ
とがわかる。これに対し、第5図に示すように検出部4
の温度を300°Cとした場合は、一旦堆積したスモー
クを焼き切ることが困難であるため相当時間経過後も抵
抗値が回復せず、他方第7図に示すように上記温度を7
00°Cとした場合は、抵抗変化量が小さいので、いず
れの場合も検出精度に劣っていることがわかる。」 9、同第9頁第15行目を下記に訂正します。 「第5図、第6図及び第7図はそれぞれ検出部の温度を
300°C1500°C及び700℃に設定した場合の
電極間抵抗の経時変化を示す図である。」 10、第1図(a)、 (b)、 (c)、 4す
を別紙に訂正します。 11、第5図、6図、7図を別紙の通り追加します。 以上 第1図 (と)(b)(C−) 第ざ図 第6図 第7図 /λ3ケダ 刺・ヤ時閏C/、J)
明スモークセンサの一実施例を示す正面図、背面図及び
側面図、第2図は第1図■部付近拡大図、第3図は本発
明スモークセンサの他の実施例を示す背面図、第4図は
本発明スモークセンサを金属製保護管に挿入固着したと
ごろを示す断面図である。 1・・・・・・基板、2・・・・・・電極、4・・・・
・・検出部、5・・・・・・発熱体、7.8・・・・・
・保護膜特許出願人 日本特殊陶業株式会社 代表者 I」・用修次 265 第1図 (η (シ)
(C,)梱3図 第2図 第4図 手続補正書(自発) 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 1、事件の表示 昭和58年 特許願 第73586号 2、発明の名称 スモークセンサ 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 郵便番号 467−91 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 4、補正の対象 明細書中、発明の詳細な説明の間及び図面の簡単な説明
細書第3W第14行目〜15行目中、γ″′ 「電極2を形成し、他端に設けた電極用端子3二」を「
電極2.2を形成し、他端に設けた電極用端子3.3と
」に訂正します。 2、同第3頁下から第1行目中、 「電極2」を「電極2,2」に訂正します。 3、同第4頁第1行目中、 「発熱体用端子6」を「発熱体用端子6,6」に訂正し
ます。 4、同第4頁第4行目〜5行目中、 「基板1の電極2、検出部4、電極用端子3及び発熱体
用端子6を」も「基板1の電極2,2、検出部4、電極
用端子3.3及び発熱体用端子、6を」に訂正します。 同第4頁第9行目中、 PhJをrRhJに訂正します。 6、同第7頁第7行目〜9行目を下記に訂正します。 及び発熱体用リード線11をそれぞれセンサ電極用端子
3.′3及び発熱体用端子6,6に一付した後、センサ
を複数の通気孔12,12゜・・・12を有する金属製
保護管」 7、同第8頁第4行目、第6行目、89行目及び下から
4行目中、 「排気に暴」を「排気に晒」に訂正します。 g、同第8頁12行目と13行目の間に下記の文章を挿
入しまず。 1次に、排気管Aから出る排気のスモーク量を2%に固
定し、排気管Bから出る排気のスモーク1Mを5%、2
0%及び70%のいずれかに固定し、検出部4の温度を
300°Cに設定したセンサの電極間抵抗の経時変化を
測定した結果を第5図において曲線a、b及びCとして
示す。 図中、斜線部分はセンサを排気管Bがら出る排気に晒し
た時間帯であり、その他の部分は前記切換弁の操作によ
りセンサを排気管Aから出る排気に晒した時間帯であり
、曲線a、b及びCはそれぞれ」二記斜線部分の時間弗
にセンサを晒した排気のスモーク量が5%、20%及び
70%の場合の抵抗経時変化を表わす。検出部4の温度
を500 ’C又は700°Cに設定することを除く外
は300°Cに設定した場合と同し手順で測定した抵抗
経時変化を第6図又は第7図に示第6図に示すように検
出部4の温度を500°Cとした場合は、抵抗変化量が
大きく、回復時間も短いので、検出精度に優れているこ
とがわかる。これに対し、第5図に示すように検出部4
の温度を300°Cとした場合は、一旦堆積したスモー
クを焼き切ることが困難であるため相当時間経過後も抵
抗値が回復せず、他方第7図に示すように上記温度を7
00°Cとした場合は、抵抗変化量が小さいので、いず
れの場合も検出精度に劣っていることがわかる。」 9、同第9頁第15行目を下記に訂正します。 「第5図、第6図及び第7図はそれぞれ検出部の温度を
300°C1500°C及び700℃に設定した場合の
電極間抵抗の経時変化を示す図である。」 10、第1図(a)、 (b)、 (c)、 4す
を別紙に訂正します。 11、第5図、6図、7図を別紙の通り追加します。 以上 第1図 (と)(b)(C−) 第ざ図 第6図 第7図 /λ3ケダ 刺・ヤ時閏C/、J)
Claims (2)
- (1)耐熱性および電気絶縁性を有する基板の表面に一
対の電極を形成し、両電極間を検出部とし、該基板の裏
面及び/又は内部に発熱体を形成し、該基板の電極及び
検出部を除く表面及び裏面を気密な絶縁物質によって被
覆したことを特徴とするスモークセンサ。 - (2)発熱体が電極、検出部及び検出部近傍の絶縁物質
を加熱し得るように形成又は埋設されている特許請求の
範囲第1項記載のスモークセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7358683A JPS59197847A (ja) | 1983-04-25 | 1983-04-25 | スモーク濃度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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