JPS6366450A - ガス検出器の製造方法 - Google Patents

ガス検出器の製造方法

Info

Publication number
JPS6366450A
JPS6366450A JP21207786A JP21207786A JPS6366450A JP S6366450 A JPS6366450 A JP S6366450A JP 21207786 A JP21207786 A JP 21207786A JP 21207786 A JP21207786 A JP 21207786A JP S6366450 A JPS6366450 A JP S6366450A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
layer
electrodes
electrode pattern
sensitive
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.)
Granted
Application number
JP21207786A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH07107523B2 (ja
Inventor
Keizo Furusaki
圭三 古崎
Mineji Nasu
峰次 那須
Toshitaka Matsuura
松浦 利孝
Akio Takami
高見 昭雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP61212077A priority Critical patent/JPH07107523B2/ja
Publication of JPS6366450A publication Critical patent/JPS6366450A/ja
Publication of JPH07107523B2 publication Critical patent/JPH07107523B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、特定のガス成分の濃度に応じて抵抗値の変化
する感ガス性の金属酸化物を用いて、周囲のガスを検出
するガス検出器およびその製造方法に関するものである
[従来の技術] 従来、この種のガス検出器として、例えば、第10図に
断面で示すような酸素センサがある。
すなわち、酸素センナ50は、セラミック基板52上に
1対の電極54 a !  54 bを形成し、上記基
板52上に、窓部58を有するセラミック禎層板60を
積層し、さらに、@fffi54a、  54bを歿い
、かつ、窓部58を塞ぐようにT i O2を主成分と
する感ガス層62を積層したものであり、周囲のM案分
圧に応じて変化する感ガス層の電気抵抗を電極間で検出
するものである。
さらに、上記従来のvi累センサでは、感ガス層の検出
レベルが、同一ガス濃度であっても温度によって変動す
ることから、これを補償する手段として、セラミック基
板にヒータを設けている。
そして、酸素センサに別体のサーミスタによる検出温度
により該センサを所定温度になるようにヒータの通電量
を制御するものが知られている。
[発明が解決しようとする問題点] しかし、上記従来の技術においては、酸素センサと別体
に組み込まれたサーミスタを用いているために、部品点
数が増加し、構成も複雑になり、製造面倒であるという
問題点があった。
本発明は、上記従来の技術の問題点を解決するためにな
されたもので、部品点数が少なく、簡単な構成で、かつ
、製造の容易なガス検出器およびその製造方法を提供す
ることを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 上記問題点を解決するためになされた第1の本発明は、 複数のTtj、極と、 これらの電極を覆い、怒ガス性金属酸化物を含み、ガス
成分および/またはガス濃度に応じて電気抵抗が変化す
る多孔質の怒ガス層と、を備え、 上記感ガス層の一部を焼結して温度検出素子を設けたこ
とを特徴とするガス検出器を要旨とする。
また、上記ガス検出器を製造する第2の本発明は、 少なくとも3つの電極を設け、 これらの電極のうち2つの電極にまたがって該両電極を
感ガス性金属酸化物で覆い、加熱焼成することで温度検
出素子を形成し、 上記電極の一部および/または他の電極にまたがって該
両電極を上記感ガス性金属酸化物と同一材料で覆って、
上記温度検出素子の加熱焼成より焼結を少なくする条件
にて加熱焼成することで怒ガス層を形成することを特徴
とするガス検出器の製造方法を要旨とする。
さらに、他の製造方法としての第3の本発明は、複数の
電極を設け、 感ガス性金属酸化物を含み、ガス成分および/またはガ
ス温度に応じて電気抵抗が変化する多孔質の感ガス層に
よって上記複数の電極を覆い、感ガス層の一部を温度検
出素子に変えるように・上記電極間に通電することを特
徴とするガス検出器の製造方法を要旨とする。
ここで、上記電極としては、焼成する際に、十分耐え得
る導電体であればよいが、通常、銀、金または白金族と
主成分としたものが用いられる。
感ガス層に用いられる遷移金属酸化物としては、検出す
るガス成分に応じてその物質が変化されるのであるが、
通常用いられるものとしてTi03SnOz、Coo、
ZnO,Nb2O5,Cr20tが挙げられ、本発明に
おいてもこれらのうちのいずれか1つまたは2つ以上の
組合せの物質を用いることが好ましい。
また、感ガス層を保護することを目的として、感ガス層
あるいは上層に重ねて、コート層を設けてもよい、この
コート層は、感ガス性金属酸化物に対する鉛等の有毒物
質を吸着捕獲し、有毒′?A貫が感ガス層に達すること
を防ぐ。コート層の材質としては、熱的に安定な材質で
あれば特に限定はなく、例えば、アルミナ、マグネシア
スピネル、ジルコニア等を用いることができる。
上記の惑ガス層の一部を形成する手段の1つとして、第
2の発明では、感ガス層と同じ感ガス性の金属酸化物の
加熱焼成条件を変えることで温度検出素子を形成し、ま
た、第3発明では、感ガス層内の電極間に通電すること
で感ガス層の一部を焼成して、温度検出素子を形成する
[作用] 本発明のガス検出器において、惑ガス層中にガスが接触
すると、このガス濃度に応じて怒ガス層の電気的抵抗が
変化し、この抵抗変化を電極間で検出し、ガス濃度の変
化を計測する。
さらに、本発明のガス検出器の怒ガス層の一部が温度検
出素子に形成されているので、この温度検出素子からの
検出温度に基づいて、例えば、ガス検出器に一体化して
形成したヒータへの通Ttit。
を制御してガス検出器の温度を所定温度に設定する温度
補償を行える。
そして、感ガス層の一部を温度検出素子に形成する手法
として、感ガス性金属酸化物を加熱焼成することに着目
して、まず、第2の発明では、感ガス性の金属酸化物の
焼成温度、および時間を変えて怒ガス層と温度検出素子
を形成し、また、第3の発明では通電による加熱により
感ガス層の一部を焼結させて温度検出素子を形成してい
る。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、感ガス層の一部
に温度検出素子を形成しているので、部品点数が少なく
、かつ、簡単な構成でガス検出器の温度補償機能を付加
することができる。
しかも、ガス検出素子の製造方法において、一部の怒ガ
ス層を、惑ガス層の加熱焼成条件を変えて加熱焼成する
ことにより温度検出素子を形成し、また、通電により加
熱焼成することで温度検出素子を形成しているので製造
も容易である。
[実施例] 本発明の実施例を図面を用いて説明する。なお、説明上
各図の縮尺は異なる。
まず、本発明の一実施例を第1図によって説明する。
本実施例は、感ガス層としてT i O2を使用した酸
素ガス検出器10である。
第1図の部分破断した斜視図に示すように、セラミック
基板12上には、端子13a、13b。
13c、’13eで白金リード1!14a、14b。
14 c、  14 eに接続された電極パターン16
a。
16b、16C1および熱抵抗電極パターン16e等の
電極パターン16が形成され、さらに上記セラミック基
板12上および電極パターン16上にセラミック基板1
2と一体化されたセラミツク8!層板18が積層されて
いる。
このセラミック積層板18には、窓部20が形成されて
おり、この窓部20内には、T i O2を主成分とす
る感ガスNi25および温度検出素子層24が形成され
ている(第2図)、この感ガス層25および温度検出素
子N24と、上記セラミック基板12との間に両者の剣
術を防ぐ球形造粒粒子22が介在している。
また、上記怒ガスlI25および温度検出素子層24上
には、Ag2O3からなるコート層26が形成されてい
る。
次に、上記酸素ガス検出器10の製造工程を第3図ない
し第7図にしたがって説明する。
■ アルミナ92vt%、マグネシア3vt%、および
焼結助剤(シリカ、カルシア等)5wt%をボットミル
にて20時間混合する。そのfL 該混合物に有機バイ
ンダーとしてポリビニールブチラール12wt%、フタ
ル酸ジブチル4vt%を添加し、溶剤としてメチルエチ
ルケトン、トルエン等を加えた。さらにボットミルで1
5時間混合してスラリーとし、ドクターブレード法によ
り基板用およびII用ダグリーンシート12A18Aを
形成する。
上記グリーンシートの形状は、基板用グリーンシート1
2Aで47.8mmX4.0mmX0゜8mm’、積層
用グリーンシート18Aで47.8mmX4.0mmX
0. 26mm’である。そして、上記II層用グリー
ンシート18Aに3. 05mrnX2.0mmの窓部
20を形成する。
■ 次に、白金黒とスポンジ状白金とを、2:1の比率
に調合し、他に上記■で用いたグリーンシートの材料混
合物を10vt%添加し、ブチルカルピトール、エトセ
ル等の溶剤を加えて、電極用ペーストとする。
■ 次に、■で調整した電極用ペーストを用い厚膜印刷
により、基板用グリーンシート12A上に電極パターン
16を形成する。電極パターン16として、上述したよ
うに、電極パターン16a。
16b、16c、および感ガス1!25および温度検出
素子/!24を加熱するためのヒータとなる熱抵抗電極
パターン16eと、上記パターン16の各端子となる端
子パターン13a、13b、13c、13eを形成する
(第2図(イ)(ロ))。
■ その後、上記端子パターン13a、13b。
13 c、  13 eに、直径0.2mmの白金リー
ド1114a、14b、14c、14eをそれぞれ接続
する(第4図(イ) (ロ))。
■ 次に、上記基板用グリーンシート12A上にfIN
用グリグリーンシート18A層熱圧着して積層体を形成
する。このとき、該f1M用グリーンシート18Aの窓
部20には、電極パターン16a、16b、16cの先
端が露出している。そして、窓部20中に■で調整した
グリーンシートと同一の材料からなる80〜150メツ
シユの球形造粒粒子(2次粒子)22を分散付着させて
から、上記積層体を1500℃で大気とほぼ同一雰囲気
中にて2時間焼成することで一体となったセラミック基
板12およびセラミック積層板18を形成する(第5図
(イ)(ロ))。
上述のように球形造粒粒子22を分散付着させて焼成す
ると、各粒子22が、セラミック基板12上に分散して
凹凸面を形成する。
■ 次に、セラミック積層板18の窓部20内に、T 
i O2を主成分とする怒ガス性の金属酸化物を充填お
よび焼成して温度検出素子層24および感ガスJi25
形成するのであるが、まず、TiO2ペーストを調整す
る。
すなわち、大気中1200°Cで1時間仮焼した平均粒
径1.2μmのT i O2粉末90重量部に対して、
触媒として白金黒10重量部を加え、さらに、バインダ
ーとして、3重量%のエチルセルロースを2重量部だけ
添加し、これらをプチ力ルビトニル(2−(2−ブトキ
シエトキシ)エタノールの商品名)中で混合し、300
ボイズの粘度にしてT i O2ペーストを調整する。
そして、このTiO2ペーストを、第2図に示すように
、窓部20内の電極パターン16cの図示右側半分から
陰極側の電極パターン16a上の全面にわたって50〜
500μm厚脱塗布する。
続いて、これご大気中で1450℃で2時間焼成して温
度検出素子1124を形成する。
次に、上記T i O2ペーストと同一のものを、電極
パターン16cの半分から図示左側の電極パターン16
b上の全面にわたって50〜500A1m厚膜塗布し、
大気中にて1200℃で1時間焼成することで感ガス層
25を形成する(第6図(イ)(ロ))、このときの焼
成時間は1時間で上記温度検出素子層24の焼成より死
時間である。
■ 次に、上記感ガスff120上に、コート/g26
用のAQ203からなるペーストを塗布した後に、上記
工程を終えた積層体を1200℃の大気中に1時間放置
して焼成する(第7図(イ) (ロ))。
次に、上記■の代わりに、以下の工程を行なうことによ
り温度検出素子層24を形成することができる。なお、
他の工程は上記実施例とほぼ同様である。
すなわち、まず、■と同一のT i O2ペーストを、
3つの電極パターン16 a、  16 b+  16
 c上に50〜500μm厚WA塗布する。そして、大
気中において1200℃で1時間焼成する。
次に、プロパンバーナの管内に該積層体を挿入し、該バ
ーナをλ;0.9の空燃比、ガス温度800℃の雰囲気
に調整し、電極パターン16a。
16c間に交流20Vを30秒間印加する。これにより
、電極パターン間の自己通電発熱により感ガス層を焼結
して一部を温度検出素子層に形成する。
次に、上記製造方法にて形成した酸素センナについて、
その怒ガス機能および温度検出機能を以下の試験により
実証した。
上記試料を酸素センサに組み立てた後に、プロパンガス
バーナの排ガス中に5該試料をさらす。
このプロパンガスバーナは、排気温が350℃で、かつ
1秒毎に空気燃料比が燃料過剰(以下リッチという、空
気燃料比λ=0.9)と燃料不足(以下リーンという、
λ=1.1)との間で変化するよう制御するとともに、
排気温度を350℃から900℃まで変化させる。そし
て、第8図の回路図に示すように、上記白金リード!1
3a、13bv  13 cから各電極パターン16 
a、  16 b。
16cの電圧をモニターする。この各電極間の抵接値を
第9図に示す、第9図において、曲線AおよびBは電極
パターン16b、16a間におけるλ=1.1およびλ
=0.9での抵抗値であり、これは恣ガスJi25の抵
抗値を示し、曲線CおよびDは電極間パターン16a、
16a間におけるλ=1.1およびλ=0.9での抵抗
値であり、これは温度検出素子層24の抵抗値を示す。
同図から明らかなように、温度検出素子!24の抵抗値
(曲線C9曲!ID)は、怒ガス層25の抵抗値(曲線
A1曲tiB)とほぼ同一の温度依存性を有して変化し
、しかも、λ=1.1とλ=0゜9でさほど変わらない
ので、温度検出機能を有する。
なお、上記実施例において、第1の製造方法によれば、
温度検出素子7m24を焼結する条件(時間、温度)な
変えることにより、一方、第2の製造方法によれば、通
電時間および電圧を変えることにより、温度検出素子を
所望の抵抗値に変えることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は発明の一実施例の部分的に破断して示す斜視図
、第2図は同実施例の要部を示す断面図、第3図ないし
第7図は実施例の製造の説明図、第8図は同実施例にお
ける回路図、第9C?Iは酸素センサを特性を示すグラ
フ、第10図は従来の酸素センサを示す断面図である。 10・・・酸素センサ(ガス検出器)、12・・・セラ
ミック基板、 16a、16b、16cm ・・検出用電極パターン、 16e・・・熱抵抗電極パターン、 18・・・セラミック積層板。 20・・ ・窓部、 24・・・温度検出素子層 25・・・感ガス層、

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 複数の電極と、 これらの電極を覆い、感ガス性金属酸化物を含み、ガス
    成分および/またはガス濃度に応じて電気抵抗が変化す
    る多孔質の感ガス層と、 を備え、 上記感ガス層の一部を焼結して温度検出素子を設けたこ
    とを特徴とするガス検出器。 2 少なくとも3つの電極を設け、 これらの電極のうち2つの電極にまたがって該両電極を
    感ガス性金属酸化物で覆い、加熱焼成することで温度検
    出素子を形成し、 上記電極の一部および/または他の電極にまたがって該
    両電極を上記感ガス性金属酸化物と同一材料で覆って、
    上記温度検出素子の加熱焼成より焼結を少なくする条件
    にて加熱焼成することで感ガス層を形成することを特徴
    とするガス検出器の製造方法。 3 複数の電極を設け、 感ガス性金属酸化物を含み、ガス成分および/またはガ
    ス濃度に応じて電気抵抗が変化する多孔質の感ガス層に
    よって上記複数の電極を覆い、感ガス層の一部を温度検
    出素子に変えるように上記電極間に通電することを特徴
    とするガス検出器の製造方法。
JP61212077A 1986-09-09 1986-09-09 ガス検出器の製造方法 Expired - Fee Related JPH07107523B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61212077A JPH07107523B2 (ja) 1986-09-09 1986-09-09 ガス検出器の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61212077A JPH07107523B2 (ja) 1986-09-09 1986-09-09 ガス検出器の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6366450A true JPS6366450A (ja) 1988-03-25
JPH07107523B2 JPH07107523B2 (ja) 1995-11-15

Family

ID=16616480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61212077A Expired - Fee Related JPH07107523B2 (ja) 1986-09-09 1986-09-09 ガス検出器の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07107523B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007064908A (ja) * 2005-09-02 2007-03-15 Ritsumeikan 半導体式薄膜ガスセンサ
JP2007315979A (ja) * 2006-05-26 2007-12-06 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 出力の温度依存性の無い抵抗型酸素センサ素子

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55162046A (en) * 1979-06-05 1980-12-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Temperature compensating element for oxygen concentration detector
JPS5739341A (en) * 1980-08-22 1982-03-04 Toyota Motor Corp Oxygen sensor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55162046A (en) * 1979-06-05 1980-12-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Temperature compensating element for oxygen concentration detector
JPS5739341A (en) * 1980-08-22 1982-03-04 Toyota Motor Corp Oxygen sensor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007064908A (ja) * 2005-09-02 2007-03-15 Ritsumeikan 半導体式薄膜ガスセンサ
JP2007315979A (ja) * 2006-05-26 2007-12-06 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 出力の温度依存性の無い抵抗型酸素センサ素子

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07107523B2 (ja) 1995-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4453397A (en) Gas detecting sensor
US7329844B2 (en) Prismatic ceramic heater for heating gas sensor element, prismatic gas sensor element in multilayered structure including the prismatic ceramic heater, and method for manufacturing the prismatic ceramic heater and prismatic gas sensor element
US4462890A (en) Oxygen sensing element having barrier layer between ceramic substrate and solid electrolyte layer
JPS6193944A (ja) ガス検出素子
JPH0437944B2 (ja)
JPS6213622B2 (ja)
Debeda-Hickel et al. Influence of the densification parameters on screen-printed component properties
US4857275A (en) Thick-film gas-sensitive element
JP2002286680A (ja) 積層型ガスセンサ素子の製造方法及び積層型ガスセンサ素子
JPH04303753A (ja) 電気化学的素子
JPH03149791A (ja) セラミックヒータ
JPS6366450A (ja) ガス検出器の製造方法
JPH07113618B2 (ja) 酸素ガス検出器
JP4166403B2 (ja) ガスセンサ素子及びこれを備えるガスセンサ
JPH07113619B2 (ja) ガス検出器
JPH055305B2 (ja)
JP2529547B2 (ja) ガス検出器
JPH03103760A (ja) ガス検知器
JPH03293551A (ja) ガス検出器
JPS61167857A (ja) 酸素ガスセンサ−
JPH07107522B2 (ja) ガス検出器
JPH03237348A (ja) ガス検出器
JPS6034064B2 (ja) 積層型膜構造酸素センサ
JP2529546B2 (ja) ガス検出器
JPH01212342A (ja) ガス検出器およびその製造法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees