JPS60227158A - ガスセンサ− - Google Patents
ガスセンサ−Info
- Publication number
- JPS60227158A JPS60227158A JP59083379A JP8337984A JPS60227158A JP S60227158 A JPS60227158 A JP S60227158A JP 59083379 A JP59083379 A JP 59083379A JP 8337984 A JP8337984 A JP 8337984A JP S60227158 A JPS60227158 A JP S60227158A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- heater
- sensor
- pattern
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- 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
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
- G01N27/122—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits
-
- G—PHYSICS
- 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
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
-
- G—PHYSICS
- 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
- G01N27/14—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (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】
〔技術分野〕
本発明は、ガスセンサー、詳しくはガスセンサーの感ガ
ス素子を加熱するヒータ付きのガスセンサーに関するも
のである。 〔従来技術〕 一般に、ガスセンサーとしては、接触燃焼式と半導体式
の二つに大別される。 接触燃焼式の感ガスセンサーは、白金線上に触媒を配し
、その触媒にガスを接触させた結果化ずる反応（燃焼）
熱による温度上昇を白金線の電気抵抗変化として捉え、
ガスの存在、あるいはその濃度を検出するものである。 半導体式のガスセンサーは、半導体にガスが接触した場
合、半導体の電気抵抗が変化するといった性質を利用し
てガスの存在、あるいはその温度を検知するものである
。 ５ｎＯｚ、ＺｎＯｓ ＴｌＯ２、ＣｏＯ等の酸化物半導
体を用いたガスセンサーは、その使用される温度条件、
担持触媒の種類を選択する仁とにより、特定のガスを検
出対象とするガスセンサー、例えばプロパンガスセンサ
ー、ＣＯセンサー、０２センサーあるいは三１度センサ
ーとして利用される。 そして、このようなガスセンサーには、しばしばヒータ
を付与されることが多い。その理由としては、付着した
汚れを焼き切ったり、汚れがつきに＜＜シたシ、あるい
は感ガス素子の活性を高める為に使われる。 感ガス素子の抵抗変化を検知する為には、外部電源より
既知の電圧を印加し、流れる電流を比較抵抗の電圧変化
として検知することが便利である。 従来、この感ガス素子に印加される電源電圧と、ヒータ
用に使われる電源電圧は必ずしも一致せず、２種の電源
を必要とすることが多く、それだけ装置のコストを高く
する問題があった。 例えば、自動車排ガス用０２センサーにおいては、Ｔｉ
Ｏｘ、Ｃｏｄ、 ５ｎ０２等の酸化物半導体の抵抗変化
を知ることによシ、排ガス組成が理論空燃比より高いか
または低いかを知ることができ、センサー出力（電気信
号）をエンジンシステムへフィードバックすることによ
り、排ガス組成を理論空燃比付近の狭い範囲にコントロ
ールすることを可能とし、三元触媒を効率よく働かせる
排ガス状態に空燃比をコントロールし、エンジン排ガス
をよりクリーンに保つことを可能にしている。この場合
、缶センサーは、エンジン冷間時等の排ガス温度が４０
０℃以下では安定した作動を行なわないことから、０２
センサーにヒータをつけるのが望ましいとされている。 しかるにヒータ用電源としてはバッテリー電源（１２ｖ
または２４ｖ）を流用するのが便利であり、且つヒータ
設計上望ましい。一方、０：センサー用ガス感応素子の
抵抗検出用電源は、素子の耐久性上１〜５■が望ましく
、この場合２種の電源が必要であった。 更に、以上のような抵抗変化を検出する感ガス素子を使
う場合のもう一つの問題として、感ガス素子自身の抵抗
値に温度依存性を有する点が挙げられる。即ち、測定さ
れた抵抗値にはガス濃度によるものと、温度によるもの
とが混在しており、広い温度範囲で使用する場合、セン
サーの検出精度を悪くする。この為、ガス感応素子に加
えて温度補償素子を使用し、温度依存性を小さくするこ
とがなされているが、おのずとセンサーコストは高くな
る。 〔発明の目的〕 本発明の目的社、本発明者等が開発し、先に開示した、
セラミック基板中にメタライズ技術即ち特願昭５１−８
６８６８号にて、アルミナセラミック碍管の表面に、公
知の厚膜メタライズ法によシタングステンを主体とした
ヒータパターンを印刷したアルミナグリーンテープ（ア
ルミナと有機樹脂とを混合して作ったフレキシブルテー
プ）を貼り合わせ、高温還元雰囲気下ノで焼結したセラ
ミックヒータを用いた感ガスセンサーまたは特願昭５８
−２２５５６１号にてアルミナセラミック平板中に白金
メタライズ法によりヒータパターンを印刷した基板に厚
膜の感ガス素子を施した感ガスセンサーを得るにさいし
、当該セラミックヒータのヒータパターンに直列に電圧
分割用抵抗パターンを設け、これによりセンサー用の電
圧を取り出すようにして一電源で使用できるようにする
とともに、有利に温度依存性を減じることを可能にした
ヒータ付きガスセンサーを提供することにある。 〔発明の構成〕 かかる目的を達成するための本発明ガスセンサーは、第
１接続端部から発してヒータおよび電圧分割用抵抗を経
て第２接続端部にもどるヒータ回路と該ヒータ回路のヒ
ータによって加熱される感ガス体と該ヒータ回路のヒー
タと電圧分割用抵抗との間から分岐して終端が該感ガス
体の一方の電極をなす分割電圧取出し回路と一端が眩惑
ガス体の他方の電極をなし他端は第３接続端部に至る出
力取出し回路とをそれぞれ担持したセラミック担体と、
上記セラミック担体の第１〜第３接続端部にそれぞれ接
続されたリード線とを備えたガスセンサーにおいて、少
なくとも第２接続端部に接続されるリード線を抵抗電線
とすることによシ付加的な印加電圧分割用抵抗を形成す
ることを特徴とするガスセンサーである。 〔実施例〕 以下に本発明を一実施例を挙げて図面と共に説明する。 第１図は本実施例のヒータ付きガスセンサーの破断側面
図を示しており、本センサーは各種燃焼機器の排気中の
酸素濃度を検出するためのヒータ付きガスセンサーであ
る。 図において、１はガス検出素子およびヒータ等を担持し
たセラミック板状担体、３はセラミック担体を把持する
と共に、本センサーをガス検出対象となる燃焼機器に取
り付けるための筒状に形成された主体金具、５は主体金
具３の燃焼機器側先端部３ａに取り付けられ、セラミッ
ク担体１のガス検出部を保護するためのプロテクタを示
し、プロテクタにはガスの通子孔５ａ・・・が設けられ
ている。主体金具３の周囲には燃焼機器取付は用の雄ね
じ部３ｂが刻設されており、中空部にはスペーサ７、充
填粉末９およびガラスシール１１を介してセラミック担
体１が把持されている。ここで充填粉末９は例えば滑石
およびガラスの１＝１の混合粉末であり、ガラスシール
１１は低融点ガラスによシロ００℃でシールし検出ガス
の漏れを防止すると共にセラミック担体１の各端子１ａ
ないし１ｃもあわせ固定するためのものである。そして
検出部１の各端子１ａないし１ｃは出力数シ出し用リー
ド線１３ａないし１３ｏに夫々ろう付けによって接続さ
れ、検出信号および電源電圧を外部へ入・出力するよう
されているが、後に詳述するように本発明に従い、その
うちの特定な１本（１３ｂ）は抵抗電線とされている。 また１５は主体金具３にろう付けによって固定された外
筒１７内に嵌入され、加締１７ａによ〕固定されたシリ
コンゴム栓であって、上記端子１ａないし１ｃと出力数
シ出し用リード線１３ａないし１３ｃとの接続部を絶縁
保護すると共にセンサー内への水や油の浸入を防止する
ためのものである。 次にセラミック担体１を、第２図に示す（イ）ないしく
ニ）の製作手順に従って説明する。なお、図における２
１および２３は平均粒径ｔ５μｍのＡｌｔｏｓ ９２重
量％、ＳｉＯ＊４重量％、Ｃａ０２重量％およびＭｇ０
２重量％からなる混合粉末１ｏｏ重量部に対してブチラ
ール樹脂１２重量部およびジブチルフタレート６重量部
を添加し、有機溶剤中で混合してスラリーとし、ドクタ
ーブレードを用いて予め形成されたグリーンシートであ
シ、グリーンシート２１は厚さ１闘、グリーンシート２
３は厚さく１２＋ｍに形成されている。 まず（イ）Ｋ示す如く、グリーンシート２１上にはヒー
タとなるヒータパターン２５と電圧分割用抵抗のパター
ン３１で形成され、上記ヒータパターン２５とこれに続
く電圧分割用抵抗パターン３１との直列回路すなわちヒ
ータ回路の両端は第１の接続端部を形成する接続用パタ
ーン３５ａと第２の接続端部を形成する接続用パターン
３５ｂに至っている。またヒータパターン２５と電圧分
割層抵抗パターン３１との間から分岐して他端が後述す
る感ガス体の一方の電極とされる分割電圧取出し回路パ
ターン２９、および一端が感ガス体の他方の電極とされ
他端は第３の接続端部を形成するパターン３５ｃに至る
出力取り出し回路パターン２７とが形成される。 これらのパターンはｐｔに対し７％のＡｈＯｓを添加し
た白金ペーストで厚膜印刷される。 次に（ロ）に示す如く、上記接続端部３５ａないし３５
ｃ上に、例えば短い白金線からなる各端子１ａないし１
ｃが配設された後、（ハ）に示す如くグリーンシート２
３が上に被せられ、熱圧着される。なお、グリーンシー
ト２３は（ハ）から明らかなように、パターン２７およ
び２９の先端部分が露出するよう、開口３７が打ち抜き
Ｋよって設けられている。そしてこのままの状態で１５
００℃の大気中に２時間放置することによってセラミッ
ク担体の中間製品としてのセラミック基板（ニ）が焼結
される。 次に（ホ）に示す如く、開口３７に感ガス体４１を形成
し、セラミック担体が完成される。ここで感ガス体４１
は平均粒径１２μｍのＴｌＯ２粉末１００モル部に対し
１モル部の白金ブラックを添加し、更に全粉末に対して
３重量％のエチルセルローズを添加し、ブチカルピトー
ル中で混合し３００ボイズに粘度調整したＴｌＯ２ペー
ストを、開口３７を充塞しかつパターン２７および２９
の先端に被着するよう厚膜印刷した後１２００℃の大気
中にて１時間焼結させることによって得られる。 かくして得られたセラミック担体の第２接続端部３５ｂ
に接合した端子１ｂにステンレス細線を編組みした抵抗
電線１３ｂをろう付は接合し、他の端子１ａ、ｌｃには
銅細線にッケルメッキ）のより線をリード線としてろう
付は接合した。 次に上記実施例のセンサーと本発明外の比較用センサー
とを用いて行った実験結果を述べる。 これらのセンサーの等価回路を第３図に示す。 Ｒｎはヒータ抵抗、Ｒｔは電圧分割用抵抗、Ｒｉは感ガ
ス体抵抗、Ｒａは外付定抵抗、分割用抵抗Ｒ１に接続す
るリード線の抵抗、ＢＡＴはバッテリを示す。比較用セ
ンサーはリード線としてすべて銅線を用いており、これ
らのセンサーの各値を第１表に示した。 第 １ 表 （抵抗電線（Ｒ意）の長さは約３０ｃｍ）また、これら
センサーの感ガス素子（チタニア素子）のリッチ・リー
ン時のセンサー抵抗８丁の特性を第４図に示す。 。 これらのセンサーを２ｔのＥＦＩ（電子式燃料噴射）制
御のエンジンの０２センサーによる７ンサーでは第３図
中Ｂ−Ａ間には第５図に示すように１ｖの出力が出てい
る。センサーの出力Ｖｓは排ガス温度２５０℃のとき、
排ガスがリッチの場合は約Ｑ８Ｖ、ＩＪ−ンの場合は約
Ｏｖとほぼ満足の得られる結果が得られた。また、排ガ
ス温度が高く、なると、リッチの場合の出力は約α９ｖ
と向上するもののり一ンの場合の出力が上昇し、排ガス
温度８００℃で約α４ｖとなシ、作動範囲がやや狭くな
るものの実用には耐えられる。なお、以上の実験値を第
６図（イ）中に鎖線にて示す。 上述の比較用センサーの場合では、排ガスが高温のとき
り一ン時の出力が高くなる。この理由は第４図に示すよ
うに排ガス高温時には、リーンの場合のセンサー抵抗（
第４図中破線で示す。）が固定抵抗Ｒｏ５０にΩ（実線
）に比べ低い、しかし、センサー出力は比較抵抗（固定
抵抗Ｒｏ）とセンサー抵抗との比（比較抵抗／全抵抗）
で決まる為、リーン時の出力が高くなる。 低温時には、リッチの場合のセンサー抵抗は破線のよう
に急に高くなる。これは素子の感ガス特性が急におちる
為である。このため、リッチ時の出力は２５０℃で落ち
る。 次に実施例の場合には、Ｂ−Ａ間電圧は第５図のように
なる。このセンサーをフィードバックコントロール装置
に接続する場合、第６図に示すように比較レベルを設け
、このレベルよりセンサー出力が高いか、低いかによっ
て制御出力が出される。従って実施例センサーは比較用
センサーより広い温度範囲で作動できる効果をもつ。 このような効果が出るのは次の理由による。 センサーにバッテリが接続されると、ヒータＲｉが発熱
する。このときヒータ材質がｐｔで正の温度係数を有す
る為、Ｒｉは高くなる。しかし一方同じ基板中に存在す
るＲ１も先端のヒータの上昇と共に加熱されＲ１も高く
なる。センサーにかかる電圧Ｂ−Ａ社（Ｒｔ ＋ Ｒ２
） ／ Ｒ１＋ Ｒｚ、＋ Ｒｉ＋で決まるので、比較
用センサーの場合Ｒ２夕０の為Ｒ１＋ Ｒｎが変化して
も、その比はあまり変わらないので、第５図（イ）に示
すように、排ガス温度に対してあまり変化しない。 一方、実施例センサーの場合、Ｒ２が外部リードになっ
ているため、センサ゛−先端の熱の影響をうけに＜＜、
温度に対してほぼ一定の抵抗値を示す。この為センサー
Ｋかかる電圧Ｂ−Ａはその他のＲ１＋ ＲＨが、温度上
昇と共に高くなるので、ガス温度が上昇すると共に低下
し、第５図（ロ）のようになる。 従って、この実施例センサーを使ったセンサー出力ｖＩ
Ｉ＋は第５図（ロ）と第４図の効果が相乗され、第６図
（ロ）のようになり、広い作動範囲が得られるようにな
る。 ＆は、リード以外にフィードバックコントロール装置内
におく固定抵抗でも代用できるが、＆での発熱を局部的
にせず、放熱効果をもたらす点でリード線に抵抗をもた
せる方が具合が良い。 本発明は、ｐｔメタライズを使用した平板形状の基板に
ついて例を示したが、タングステンメタライズを使用し
ても良く、更には筒状形状でも良い。
ス素子を加熱するヒータ付きのガスセンサーに関するも
のである。 〔従来技術〕 一般に、ガスセンサーとしては、接触燃焼式と半導体式
の二つに大別される。 接触燃焼式の感ガスセンサーは、白金線上に触媒を配し
、その触媒にガスを接触させた結果化ずる反応（燃焼）
熱による温度上昇を白金線の電気抵抗変化として捉え、
ガスの存在、あるいはその濃度を検出するものである。 半導体式のガスセンサーは、半導体にガスが接触した場
合、半導体の電気抵抗が変化するといった性質を利用し
てガスの存在、あるいはその温度を検知するものである
。 ５ｎＯｚ、ＺｎＯｓ ＴｌＯ２、ＣｏＯ等の酸化物半導
体を用いたガスセンサーは、その使用される温度条件、
担持触媒の種類を選択する仁とにより、特定のガスを検
出対象とするガスセンサー、例えばプロパンガスセンサ
ー、ＣＯセンサー、０２センサーあるいは三１度センサ
ーとして利用される。 そして、このようなガスセンサーには、しばしばヒータ
を付与されることが多い。その理由としては、付着した
汚れを焼き切ったり、汚れがつきに＜＜シたシ、あるい
は感ガス素子の活性を高める為に使われる。 感ガス素子の抵抗変化を検知する為には、外部電源より
既知の電圧を印加し、流れる電流を比較抵抗の電圧変化
として検知することが便利である。 従来、この感ガス素子に印加される電源電圧と、ヒータ
用に使われる電源電圧は必ずしも一致せず、２種の電源
を必要とすることが多く、それだけ装置のコストを高く
する問題があった。 例えば、自動車排ガス用０２センサーにおいては、Ｔｉ
Ｏｘ、Ｃｏｄ、 ５ｎ０２等の酸化物半導体の抵抗変化
を知ることによシ、排ガス組成が理論空燃比より高いか
または低いかを知ることができ、センサー出力（電気信
号）をエンジンシステムへフィードバックすることによ
り、排ガス組成を理論空燃比付近の狭い範囲にコントロ
ールすることを可能とし、三元触媒を効率よく働かせる
排ガス状態に空燃比をコントロールし、エンジン排ガス
をよりクリーンに保つことを可能にしている。この場合
、缶センサーは、エンジン冷間時等の排ガス温度が４０
０℃以下では安定した作動を行なわないことから、０２
センサーにヒータをつけるのが望ましいとされている。 しかるにヒータ用電源としてはバッテリー電源（１２ｖ
または２４ｖ）を流用するのが便利であり、且つヒータ
設計上望ましい。一方、０：センサー用ガス感応素子の
抵抗検出用電源は、素子の耐久性上１〜５■が望ましく
、この場合２種の電源が必要であった。 更に、以上のような抵抗変化を検出する感ガス素子を使
う場合のもう一つの問題として、感ガス素子自身の抵抗
値に温度依存性を有する点が挙げられる。即ち、測定さ
れた抵抗値にはガス濃度によるものと、温度によるもの
とが混在しており、広い温度範囲で使用する場合、セン
サーの検出精度を悪くする。この為、ガス感応素子に加
えて温度補償素子を使用し、温度依存性を小さくするこ
とがなされているが、おのずとセンサーコストは高くな
る。 〔発明の目的〕 本発明の目的社、本発明者等が開発し、先に開示した、
セラミック基板中にメタライズ技術即ち特願昭５１−８
６８６８号にて、アルミナセラミック碍管の表面に、公
知の厚膜メタライズ法によシタングステンを主体とした
ヒータパターンを印刷したアルミナグリーンテープ（ア
ルミナと有機樹脂とを混合して作ったフレキシブルテー
プ）を貼り合わせ、高温還元雰囲気下ノで焼結したセラ
ミックヒータを用いた感ガスセンサーまたは特願昭５８
−２２５５６１号にてアルミナセラミック平板中に白金
メタライズ法によりヒータパターンを印刷した基板に厚
膜の感ガス素子を施した感ガスセンサーを得るにさいし
、当該セラミックヒータのヒータパターンに直列に電圧
分割用抵抗パターンを設け、これによりセンサー用の電
圧を取り出すようにして一電源で使用できるようにする
とともに、有利に温度依存性を減じることを可能にした
ヒータ付きガスセンサーを提供することにある。 〔発明の構成〕 かかる目的を達成するための本発明ガスセンサーは、第
１接続端部から発してヒータおよび電圧分割用抵抗を経
て第２接続端部にもどるヒータ回路と該ヒータ回路のヒ
ータによって加熱される感ガス体と該ヒータ回路のヒー
タと電圧分割用抵抗との間から分岐して終端が該感ガス
体の一方の電極をなす分割電圧取出し回路と一端が眩惑
ガス体の他方の電極をなし他端は第３接続端部に至る出
力取出し回路とをそれぞれ担持したセラミック担体と、
上記セラミック担体の第１〜第３接続端部にそれぞれ接
続されたリード線とを備えたガスセンサーにおいて、少
なくとも第２接続端部に接続されるリード線を抵抗電線
とすることによシ付加的な印加電圧分割用抵抗を形成す
ることを特徴とするガスセンサーである。 〔実施例〕 以下に本発明を一実施例を挙げて図面と共に説明する。 第１図は本実施例のヒータ付きガスセンサーの破断側面
図を示しており、本センサーは各種燃焼機器の排気中の
酸素濃度を検出するためのヒータ付きガスセンサーであ
る。 図において、１はガス検出素子およびヒータ等を担持し
たセラミック板状担体、３はセラミック担体を把持する
と共に、本センサーをガス検出対象となる燃焼機器に取
り付けるための筒状に形成された主体金具、５は主体金
具３の燃焼機器側先端部３ａに取り付けられ、セラミッ
ク担体１のガス検出部を保護するためのプロテクタを示
し、プロテクタにはガスの通子孔５ａ・・・が設けられ
ている。主体金具３の周囲には燃焼機器取付は用の雄ね
じ部３ｂが刻設されており、中空部にはスペーサ７、充
填粉末９およびガラスシール１１を介してセラミック担
体１が把持されている。ここで充填粉末９は例えば滑石
およびガラスの１＝１の混合粉末であり、ガラスシール
１１は低融点ガラスによシロ００℃でシールし検出ガス
の漏れを防止すると共にセラミック担体１の各端子１ａ
ないし１ｃもあわせ固定するためのものである。そして
検出部１の各端子１ａないし１ｃは出力数シ出し用リー
ド線１３ａないし１３ｏに夫々ろう付けによって接続さ
れ、検出信号および電源電圧を外部へ入・出力するよう
されているが、後に詳述するように本発明に従い、その
うちの特定な１本（１３ｂ）は抵抗電線とされている。 また１５は主体金具３にろう付けによって固定された外
筒１７内に嵌入され、加締１７ａによ〕固定されたシリ
コンゴム栓であって、上記端子１ａないし１ｃと出力数
シ出し用リード線１３ａないし１３ｃとの接続部を絶縁
保護すると共にセンサー内への水や油の浸入を防止する
ためのものである。 次にセラミック担体１を、第２図に示す（イ）ないしく
ニ）の製作手順に従って説明する。なお、図における２
１および２３は平均粒径ｔ５μｍのＡｌｔｏｓ ９２重
量％、ＳｉＯ＊４重量％、Ｃａ０２重量％およびＭｇ０
２重量％からなる混合粉末１ｏｏ重量部に対してブチラ
ール樹脂１２重量部およびジブチルフタレート６重量部
を添加し、有機溶剤中で混合してスラリーとし、ドクタ
ーブレードを用いて予め形成されたグリーンシートであ
シ、グリーンシート２１は厚さ１闘、グリーンシート２
３は厚さく１２＋ｍに形成されている。 まず（イ）Ｋ示す如く、グリーンシート２１上にはヒー
タとなるヒータパターン２５と電圧分割用抵抗のパター
ン３１で形成され、上記ヒータパターン２５とこれに続
く電圧分割用抵抗パターン３１との直列回路すなわちヒ
ータ回路の両端は第１の接続端部を形成する接続用パタ
ーン３５ａと第２の接続端部を形成する接続用パターン
３５ｂに至っている。またヒータパターン２５と電圧分
割層抵抗パターン３１との間から分岐して他端が後述す
る感ガス体の一方の電極とされる分割電圧取出し回路パ
ターン２９、および一端が感ガス体の他方の電極とされ
他端は第３の接続端部を形成するパターン３５ｃに至る
出力取り出し回路パターン２７とが形成される。 これらのパターンはｐｔに対し７％のＡｈＯｓを添加し
た白金ペーストで厚膜印刷される。 次に（ロ）に示す如く、上記接続端部３５ａないし３５
ｃ上に、例えば短い白金線からなる各端子１ａないし１
ｃが配設された後、（ハ）に示す如くグリーンシート２
３が上に被せられ、熱圧着される。なお、グリーンシー
ト２３は（ハ）から明らかなように、パターン２７およ
び２９の先端部分が露出するよう、開口３７が打ち抜き
Ｋよって設けられている。そしてこのままの状態で１５
００℃の大気中に２時間放置することによってセラミッ
ク担体の中間製品としてのセラミック基板（ニ）が焼結
される。 次に（ホ）に示す如く、開口３７に感ガス体４１を形成
し、セラミック担体が完成される。ここで感ガス体４１
は平均粒径１２μｍのＴｌＯ２粉末１００モル部に対し
１モル部の白金ブラックを添加し、更に全粉末に対して
３重量％のエチルセルローズを添加し、ブチカルピトー
ル中で混合し３００ボイズに粘度調整したＴｌＯ２ペー
ストを、開口３７を充塞しかつパターン２７および２９
の先端に被着するよう厚膜印刷した後１２００℃の大気
中にて１時間焼結させることによって得られる。 かくして得られたセラミック担体の第２接続端部３５ｂ
に接合した端子１ｂにステンレス細線を編組みした抵抗
電線１３ｂをろう付は接合し、他の端子１ａ、ｌｃには
銅細線にッケルメッキ）のより線をリード線としてろう
付は接合した。 次に上記実施例のセンサーと本発明外の比較用センサー
とを用いて行った実験結果を述べる。 これらのセンサーの等価回路を第３図に示す。 Ｒｎはヒータ抵抗、Ｒｔは電圧分割用抵抗、Ｒｉは感ガ
ス体抵抗、Ｒａは外付定抵抗、分割用抵抗Ｒ１に接続す
るリード線の抵抗、ＢＡＴはバッテリを示す。比較用セ
ンサーはリード線としてすべて銅線を用いており、これ
らのセンサーの各値を第１表に示した。 第 １ 表 （抵抗電線（Ｒ意）の長さは約３０ｃｍ）また、これら
センサーの感ガス素子（チタニア素子）のリッチ・リー
ン時のセンサー抵抗８丁の特性を第４図に示す。 。 これらのセンサーを２ｔのＥＦＩ（電子式燃料噴射）制
御のエンジンの０２センサーによる７ンサーでは第３図
中Ｂ−Ａ間には第５図に示すように１ｖの出力が出てい
る。センサーの出力Ｖｓは排ガス温度２５０℃のとき、
排ガスがリッチの場合は約Ｑ８Ｖ、ＩＪ−ンの場合は約
Ｏｖとほぼ満足の得られる結果が得られた。また、排ガ
ス温度が高く、なると、リッチの場合の出力は約α９ｖ
と向上するもののり一ンの場合の出力が上昇し、排ガス
温度８００℃で約α４ｖとなシ、作動範囲がやや狭くな
るものの実用には耐えられる。なお、以上の実験値を第
６図（イ）中に鎖線にて示す。 上述の比較用センサーの場合では、排ガスが高温のとき
り一ン時の出力が高くなる。この理由は第４図に示すよ
うに排ガス高温時には、リーンの場合のセンサー抵抗（
第４図中破線で示す。）が固定抵抗Ｒｏ５０にΩ（実線
）に比べ低い、しかし、センサー出力は比較抵抗（固定
抵抗Ｒｏ）とセンサー抵抗との比（比較抵抗／全抵抗）
で決まる為、リーン時の出力が高くなる。 低温時には、リッチの場合のセンサー抵抗は破線のよう
に急に高くなる。これは素子の感ガス特性が急におちる
為である。このため、リッチ時の出力は２５０℃で落ち
る。 次に実施例の場合には、Ｂ−Ａ間電圧は第５図のように
なる。このセンサーをフィードバックコントロール装置
に接続する場合、第６図に示すように比較レベルを設け
、このレベルよりセンサー出力が高いか、低いかによっ
て制御出力が出される。従って実施例センサーは比較用
センサーより広い温度範囲で作動できる効果をもつ。 このような効果が出るのは次の理由による。 センサーにバッテリが接続されると、ヒータＲｉが発熱
する。このときヒータ材質がｐｔで正の温度係数を有す
る為、Ｒｉは高くなる。しかし一方同じ基板中に存在す
るＲ１も先端のヒータの上昇と共に加熱されＲ１も高く
なる。センサーにかかる電圧Ｂ−Ａ社（Ｒｔ ＋ Ｒ２
） ／ Ｒ１＋ Ｒｚ、＋ Ｒｉ＋で決まるので、比較
用センサーの場合Ｒ２夕０の為Ｒ１＋ Ｒｎが変化して
も、その比はあまり変わらないので、第５図（イ）に示
すように、排ガス温度に対してあまり変化しない。 一方、実施例センサーの場合、Ｒ２が外部リードになっ
ているため、センサ゛−先端の熱の影響をうけに＜＜、
温度に対してほぼ一定の抵抗値を示す。この為センサー
Ｋかかる電圧Ｂ−Ａはその他のＲ１＋ ＲＨが、温度上
昇と共に高くなるので、ガス温度が上昇すると共に低下
し、第５図（ロ）のようになる。 従って、この実施例センサーを使ったセンサー出力ｖＩ
Ｉ＋は第５図（ロ）と第４図の効果が相乗され、第６図
（ロ）のようになり、広い作動範囲が得られるようにな
る。 ＆は、リード以外にフィードバックコントロール装置内
におく固定抵抗でも代用できるが、＆での発熱を局部的
にせず、放熱効果をもたらす点でリード線に抵抗をもた
せる方が具合が良い。 本発明は、ｐｔメタライズを使用した平板形状の基板に
ついて例を示したが、タングステンメタライズを使用し
ても良く、更には筒状形状でも良い。
第１図は本発明のガスセンサーの実施例の要部破断側面
図、第２図は上記実施例のセラミック担体の製作過程を
説明する図、第３図は上記実施例および比較用ガスセン
サーの等節回路、第４図は上記実施例と比較用ガスセン
サーとに用いた感ガス素子の抵抗変化特性を示す図、第
５図は上記実施例および比較用ガスセンサーのＢ−Ａ間
電圧（第３図を参照）を示す図、第６図は上記実施例と
比較用ガスセンサーとのセンサー出力特性を示す図であ
る。 １・・・セラミック担体、１３ａ ＋ １３ｂ ＋ １
３ｃ・・・リード線、２５・・・ヒータ回路、３１・・
・電圧分割用抵抗、２７・・・出力取出回路、２９・・
・分割電圧取出回路、３５ａ ＋ ３５ｂ ＋ ３５ｃ
ｍ・・第１〜第３接続端部、４１・・・感ガス体 第１図 ＠２図 第３ 間 八 第４図 ＃１力”入５Ｌ７Ｌ 第５図 第６図 １作り”入温Ｌ
図、第２図は上記実施例のセラミック担体の製作過程を
説明する図、第３図は上記実施例および比較用ガスセン
サーの等節回路、第４図は上記実施例と比較用ガスセン
サーとに用いた感ガス素子の抵抗変化特性を示す図、第
５図は上記実施例および比較用ガスセンサーのＢ−Ａ間
電圧（第３図を参照）を示す図、第６図は上記実施例と
比較用ガスセンサーとのセンサー出力特性を示す図であ
る。 １・・・セラミック担体、１３ａ ＋ １３ｂ ＋ １
３ｃ・・・リード線、２５・・・ヒータ回路、３１・・
・電圧分割用抵抗、２７・・・出力取出回路、２９・・
・分割電圧取出回路、３５ａ ＋ ３５ｂ ＋ ３５ｃ
ｍ・・第１〜第３接続端部、４１・・・感ガス体 第１図 ＠２図 第３ 間 八 第４図 ＃１力”入５Ｌ７Ｌ 第５図 第６図 １作り”入温Ｌ
Claims (1)
- 第１接続端部か８発してヒータおよび電圧分割用抵抗を
経て第２接続端部にもどるヒータ回路と該ヒータ回路の
ヒータによって加熱される感ガス体と該ヒータ回路のヒ
ータと電圧分割用抵抗との間から分岐して終端が該感ガ
ス体の一方の電極をなす分割電圧取出し回路と一端が該
感ガス体の他方の電極をなし他端は第３接続端部に至る
出力取出し回路とをそれぞれ担持したセラミック担体と
、上記セラミック担体の第１〜第３接続端部にそれぞれ
接続されたリード線とを備えたガスセンサーにおいて、
少なくとも第２接続端部に接続されるリード線を抵抗電
線とすることによシ付加的な印加電圧分割用抵抗を形成
することを特徴とするガスセンサー。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59083379A JPS60227158A (ja) | 1984-04-25 | 1984-04-25 | ガスセンサ− |
| US06/726,369 US4620437A (en) | 1984-04-25 | 1985-04-23 | Gas sensor |
| DE19853515035 DE3515035A1 (de) | 1984-04-25 | 1985-04-25 | Gas-sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59083379A JPS60227158A (ja) | 1984-04-25 | 1984-04-25 | ガスセンサ− |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60227158A true JPS60227158A (ja) | 1985-11-12 |
Family
ID=13800782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59083379A Pending JPS60227158A (ja) | 1984-04-25 | 1984-04-25 | ガスセンサ− |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4620437A (ja) |
| JP (1) | JPS60227158A (ja) |
| DE (1) | DE3515035A1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4857275A (en) * | 1986-03-19 | 1989-08-15 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Thick-film gas-sensitive element |
| USRE33980E (en) * | 1986-03-19 | 1992-06-30 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Thick-film gas-sensitive element |
| US5037761A (en) * | 1987-09-03 | 1991-08-06 | Elsag International B.V. | Method of applying an automotive type oxygen sensor for use in an industrial process analyzer |
| EP0704697A1 (en) * | 1994-09-27 | 1996-04-03 | General Motors Corporation | Exhaust sensor including a ceramic tube in metal tube package |
| DE19852674A1 (de) * | 1998-11-16 | 2000-05-18 | Bosch Gmbh Robert | Dichtung für ein Sensorelement eines Gassensors und Verfahren zur Herstellung der Dichtung |
| EP2163889A1 (en) * | 1999-02-03 | 2010-03-17 | Denso Corporation | Gas concentration measuring apparatus compensating for error component of output signal |
| DE10125837B4 (de) * | 2001-05-25 | 2005-02-24 | Wma Airsense Analysentechnik Gmbh | Gasdetektor zur Erfassung von gasförmigen Verbindungen |
| WO2003102607A1 (en) * | 2002-06-04 | 2003-12-11 | Scott Technologies, Inc. | Combustible-gas measuring instrument |
| US9212971B2 (en) | 2012-08-17 | 2015-12-15 | Robert Bosch Gmbh | Oxygen sensor regeneration |
| CN109459472B (zh) * | 2018-11-07 | 2021-01-22 | 柳州国福科技有限公司 | 一种湿度传感器的加工工艺 |
| JP6976991B2 (ja) * | 2019-06-06 | 2021-12-08 | Ｎｉｓｓｈａ株式会社 | ２成分ガスの濃度比算出方法および検知対象ガスの濃度算出方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS529493A (en) * | 1975-07-11 | 1977-01-25 | Omron Tateisi Electronics Co | Gas sensing device |
| JPS56164950A (en) * | 1980-05-23 | 1981-12-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Gas detector |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1120773B (de) * | 1960-08-08 | 1961-12-28 | Richard Lottenbach | Geraet zum Nachweis von Halogengasen |
| DE3032476A1 (de) * | 1980-08-28 | 1982-04-01 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Selektiver duennschicht-gassensor hoher empfindlichkeit und stabilitaet zum nachweis und zur messung von gasfoermigen kohlenwasserstoff-verunreinigungen in der luft auf der basis von wolframoxid (wo(pfeil abwaerts)x(pfeil abwaerts))-halbleitern, sowie ein verfahren zu seiner herstellung |
| US4413502A (en) * | 1981-04-27 | 1983-11-08 | Nippon Soken, Inc. | Gas detecting sensor |
| US4535316A (en) * | 1984-03-26 | 1985-08-13 | Allied Corporation | Heated titania oxygen sensor |
-
1984
- 1984-04-25 JP JP59083379A patent/JPS60227158A/ja active Pending
-
1985
- 1985-04-23 US US06/726,369 patent/US4620437A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-04-25 DE DE19853515035 patent/DE3515035A1/de active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS529493A (en) * | 1975-07-11 | 1977-01-25 | Omron Tateisi Electronics Co | Gas sensing device |
| JPS56164950A (en) * | 1980-05-23 | 1981-12-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Gas detector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3515035C2 (ja) | 1988-06-01 |
| DE3515035A1 (de) | 1985-11-07 |
| US4620437A (en) | 1986-11-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0182485B1 (en) | Gas sensing element | |
| US4151503A (en) | Temperature compensated resistive exhaust gas sensor construction | |
| US4952903A (en) | Ceramic heater having portions connecting heat-generating portion and lead portions | |
| KR910006223B1 (ko) | 가스센서 및 그 제조방법 | |
| US5935399A (en) | Air-fuel ratio sensor | |
| WO2008134060A1 (en) | Particulate matter sensor | |
| JPS60227158A (ja) | ガスセンサ− | |
| JP2002514310A (ja) | 温度測定用センサ装置の製造方法 | |
| US4419213A (en) | Oxygen sensing element formed as laminate of thin layers on substrate provided with heater and lead wires | |
| EP0056585B1 (en) | Gas sensor having lead wires extending in insulating and hermetically sealed holder | |
| JP2012146449A (ja) | セラミックヒータと、それを備えたガスセンサ素子、ガスセンサ、並びにこれらの製造方法 | |
| EP3647777B1 (en) | Sensor substrate and sensor device | |
| US4857275A (en) | Thick-film gas-sensitive element | |
| JP2001508880A (ja) | ガスセンサの運転方法 | |
| JPS60123757A (ja) | スモ−クセンサ | |
| JP2868272B2 (ja) | センサの組付構造 | |
| JPS60158346A (ja) | ガスセンサ | |
| US4909066A (en) | Thick-film gas sensor of a laminar structure and a method of producing the same | |
| JPH0479538B2 (ja) | ||
| JP2582135B2 (ja) | 厚膜型ガス感応体素子の製造方法 | |
| JPS60117140A (ja) | ヒ−タ付きガスセンサ | |
| JPH052848Y2 (ja) | ||
| CN218584710U (zh) | 催化燃烧型气体传感器 | |
| JPH055305B2 (ja) | ||
| CN103765203B (zh) | 传感器元件的制造方法 |