JPH033900B2 - - Google Patents
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- JPH033900B2 JPH033900B2 JP57126555A JP12655582A JPH033900B2 JP H033900 B2 JPH033900 B2 JP H033900B2 JP 57126555 A JP57126555 A JP 57126555A JP 12655582 A JP12655582 A JP 12655582A JP H033900 B2 JPH033900 B2 JP H033900B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- heat
- detector
- ceramic insulator
- 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.)
- Expired - Lifetime
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
- G01K7/04—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples the object to be measured not forming one of the thermoelectric materials
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
本発明は検知器に関するものである。更に詳し
くは本発明は感ガス特性、感温特性がよく応答性
と共に耐久性にもすぐれた検知器に係わるもので
ある。 感ガス検知器や感熱検知器は、工業用あるいは
家庭用の燃料機器や自動車エンジン部における適
切な燃料の供給や有害な燃料廃ガスの発生を制御
する機器として重要な役割を果するものであり、
最近では広く汎用されるようになつた。しかし
て、該検知器を自動車エンジンの排ガス用のもの
を例にとれば感熱素子ができるだけ速く排ガス温
度に追随し、かつ、真のガス温に近い値が示され
ることが重要である。又、感ガス素子の場合も、
エンジン始動後、排ガスにより温められ活性温度
にいち早く到達するものほど早く作動して正しい
値を示すこととなる。すなわち、このことは、排
ガス組成をフイードバツクコントロールする場合
にはいち早く作動することにより、排ガス用の浄
化触媒を有効に働かせて有害な排ガスの排出の防
止を可能にするものである。一方、感ガス、感熱
検知器は、それら自体が燃焼設備から排出直後の
高温ガス雰囲気中に曝露させるものである故、上
記のような苛酷な条件下における応答性が優れて
いることのほかに、耐久性も併せて、具備するも
のであることが要求されるが、両要件を共に満足
するものは得られていないのが現状である。 本発明は叙上の事情に鑑み、耐久性に富み定常
状態における感熱、感ガス特性のみならず、非常
時例えばエンジン始動直後における応答性特性の
改善された感熱ならび感ガス検知器を得べく種々
検討の結果、感ガスならびに感熱素子と、それに
具備される電極線を特定の材料から選択するとと
もに、その電極線を貫通させるセラミツク碍管の
材料を特定の材料から選択することにより、応答
性のみならかず、耐久性についても満足しうる検
知器を見出すに到つたものである。すなわち、本
発明は感ガス素子又は感熱素子と、これに接続す
る電極線を貫通させたセラミツク碍管とからなる
検知器において、該セラミツク碍管が、ジルコニ
ア、フオルステライト、及びステアタイトから選
ばれた材料であり、該電極線がニツケル、ニツケ
ル合金、及びステンレスから選ばれた材料であ
り、更に、電極線とセラミツク碍管とを耐熱性接
着剤で接合させて構造よりなる検知器を要旨する
ものである。 以下、本発明を図面に基いて説明する。 第１図イ，ロは本発明に係る熱電体素子を備え
た感熱検知器の一例で一部を断面で表わした側面
図及び長手方向に対する直角断面図である。１は
セラミツク碍管であり、これには貫通孔が設けら
れ２本の電極線が２２が貫通している。電極線２
２とセラミツク碍管１との間には耐熱性接着剤３
を介在させ、電極線２２はそれぞれ貫通孔内に固
定される。４は電極線２２の先端に設けられる熱
電対素子で検知される熱雰囲気に応じて例えば
PR熱電体素子、CC熱電対素子、CRC熱電対素
子、C0O−Al2O3熱電対素子、ZrO2等のサーミス
ター、CA熱電対素子、IC熱電対素子等、その他
公知のものから選択したものが取り付けられる。
５は熱雰囲気下にある燃焼排ガスの排出管などに
固定させるための金属固定具である。上記におい
てセラミツク碍管１は、熱雰囲気に曝露したとき
雰囲気から感熱、感ガス素子へ移動する熱量を奪
い去らないようにするためには、ある程度熱伝導
率が低い材料からなるものが要求され、又、取り
扱いの容易さ、耐久性を向上させる目的からも、
強度が1000Kg／cm2以上のものが要求される。 しかして、後記の材質の電極線と結合させるた
めには、両者の間に熱歪によつて作用する熱応力
を最小にする必要から熱膨脹係数が85×10-7・
C-1以上の材質のものがよく、そのような条件に
副う材料としてジルコニア、フオルステライナ、
ステアタイトが適しており、この中でも特に、フ
オルステライトはセラミツク碍管用の材料として
コスト面、および性能の点で最も優れている。電
極線２２の材質としては熱雰囲気に耐える耐熱性
を備えるものとして、ニツケル、ニツケル合金ス
テンレス線があげられる。この中でもステンレス
線がコスト的に最も有利である。耐熱性接着剤３
としては通常用いられるガラス封止剤（水ガラス
セメント）、セラミツクセメント、のほか、電極
線上にニツケル、または銅メツキを施しその酸化
膜を潤滑層として利用する方法をとつてもよい。
耐熱接着剤３を設けることにより、電極線２２の
セラミツク碍管１に対する保持固定を確実にする
ことができて、両者間の空隙を除き、気密性のよ
い、検知器をうることができると共に、振動下に
おける検知器の使用において、電極の揺動を防止
し、素子の機械的破損を防止できる。さらに又、
金属電極自身を被倹ガスの侵害から防止する機能
を果するものである。 第２図イ，ロは本発明に係る感ガス素子を備え
た感ガス素子検知器の一例で、一部を断面で表わ
した側面図、及び検知器先端にとりつけられる感
ガス素子の側面図である。図において、第１図と
番号の一致するものは同図と同一の意味を持つ。
７は感ガス素子であり、検知されるべき排出ガス
の成分に応じて電気抵抗の変化する金属酸化物半
導体が適用される。例えば自動車排ガスや、工場
における燃焼設備からの排ガス中の酸素検出に
は、酸化チタン、酸化コバルトを主体としたセラ
ミツク焼結体、該ガス中の炭化水素ガスや一散化
炭素の検出には酸化錫、酸化亜鉛を主体としたセ
ラミツク焼結体に、白金電極８を埋没したものが
用いられ、電極線２２と溶接されて、セラミツク
碍管１に取付けられる。なお６はセラミツク碍管
１ならびに感ガス素子７を保護するための、雰囲
気ガス出入孔６ａを設けたプロテクターである。
そのほかセラミツク碍管１の材料、電極線２の材
質については第１図の感熱検知器の場合と変ると
ころはない。 本発明は以上のべたように、感熱又は感ガス素
子を出力応答性がよく、熱応力の小さな特定の材
料範囲のセラミツク碍管に設け、該碍管内には、
セラミツク碍管と組合わせた場合に耐久性を相乗
的に発揮する特定の材質範囲の電極線を備え、さ
らに該セラミツク碍管と電極線との間にはその耐
久性を助勢する作用をなす耐熱性接着剤を充填し
て電極線のセラミツク碍管への固定化をはかつた
検知器であり、応答性を耐久性において、従来公
知の検知器に較べてはるかに優れたものであり、
その工業的利用価値は大である。 次に本発明を実施例によつて説明するが本発明
はその要旨を越ない限り以下の実施例に限定され
ることはない。 実施例 １ 下記の第１表に掲げた材料を用い0.8φの貫通孔
を２本設けた直径が5φの円柱状セラミツク碍管
生地を成型後、第１表に示す温度に焼成して第１
図に示すようなセラミツク碍管１を得た。このセ
ラミツク碍管の各貫通孔にCA熱電対を挿入し、
接続する電極ニツケル線１を貫通孔内において耐
熱性接着剤３として水ガラスセメントにより固定
し、更にその先端にCA熱電対素子４を取り付け、
基部を金属固定具５に水ガラスセメントで固定
し、金属固定具５を介して、燃焼装置におけるガ
ス燃焼筒（図示せず）内に、締め付けて固定し、
排ガス雰囲気中に曝露し温度を検出した。検温は
セラミツク碍管を用いない検出器によつて測定し
たときの温度320℃を基準にして行つた。又、排
ガス検温途中における200℃に到達するまでに要
した時間を比較した。この結果を第１表に示す。
くは本発明は感ガス特性、感温特性がよく応答性
と共に耐久性にもすぐれた検知器に係わるもので
ある。 感ガス検知器や感熱検知器は、工業用あるいは
家庭用の燃料機器や自動車エンジン部における適
切な燃料の供給や有害な燃料廃ガスの発生を制御
する機器として重要な役割を果するものであり、
最近では広く汎用されるようになつた。しかし
て、該検知器を自動車エンジンの排ガス用のもの
を例にとれば感熱素子ができるだけ速く排ガス温
度に追随し、かつ、真のガス温に近い値が示され
ることが重要である。又、感ガス素子の場合も、
エンジン始動後、排ガスにより温められ活性温度
にいち早く到達するものほど早く作動して正しい
値を示すこととなる。すなわち、このことは、排
ガス組成をフイードバツクコントロールする場合
にはいち早く作動することにより、排ガス用の浄
化触媒を有効に働かせて有害な排ガスの排出の防
止を可能にするものである。一方、感ガス、感熱
検知器は、それら自体が燃焼設備から排出直後の
高温ガス雰囲気中に曝露させるものである故、上
記のような苛酷な条件下における応答性が優れて
いることのほかに、耐久性も併せて、具備するも
のであることが要求されるが、両要件を共に満足
するものは得られていないのが現状である。 本発明は叙上の事情に鑑み、耐久性に富み定常
状態における感熱、感ガス特性のみならず、非常
時例えばエンジン始動直後における応答性特性の
改善された感熱ならび感ガス検知器を得べく種々
検討の結果、感ガスならびに感熱素子と、それに
具備される電極線を特定の材料から選択するとと
もに、その電極線を貫通させるセラミツク碍管の
材料を特定の材料から選択することにより、応答
性のみならかず、耐久性についても満足しうる検
知器を見出すに到つたものである。すなわち、本
発明は感ガス素子又は感熱素子と、これに接続す
る電極線を貫通させたセラミツク碍管とからなる
検知器において、該セラミツク碍管が、ジルコニ
ア、フオルステライト、及びステアタイトから選
ばれた材料であり、該電極線がニツケル、ニツケ
ル合金、及びステンレスから選ばれた材料であ
り、更に、電極線とセラミツク碍管とを耐熱性接
着剤で接合させて構造よりなる検知器を要旨する
ものである。 以下、本発明を図面に基いて説明する。 第１図イ，ロは本発明に係る熱電体素子を備え
た感熱検知器の一例で一部を断面で表わした側面
図及び長手方向に対する直角断面図である。１は
セラミツク碍管であり、これには貫通孔が設けら
れ２本の電極線が２２が貫通している。電極線２
２とセラミツク碍管１との間には耐熱性接着剤３
を介在させ、電極線２２はそれぞれ貫通孔内に固
定される。４は電極線２２の先端に設けられる熱
電対素子で検知される熱雰囲気に応じて例えば
PR熱電体素子、CC熱電対素子、CRC熱電対素
子、C0O−Al2O3熱電対素子、ZrO2等のサーミス
ター、CA熱電対素子、IC熱電対素子等、その他
公知のものから選択したものが取り付けられる。
５は熱雰囲気下にある燃焼排ガスの排出管などに
固定させるための金属固定具である。上記におい
てセラミツク碍管１は、熱雰囲気に曝露したとき
雰囲気から感熱、感ガス素子へ移動する熱量を奪
い去らないようにするためには、ある程度熱伝導
率が低い材料からなるものが要求され、又、取り
扱いの容易さ、耐久性を向上させる目的からも、
強度が1000Kg／cm2以上のものが要求される。 しかして、後記の材質の電極線と結合させるた
めには、両者の間に熱歪によつて作用する熱応力
を最小にする必要から熱膨脹係数が85×10-7・
C-1以上の材質のものがよく、そのような条件に
副う材料としてジルコニア、フオルステライナ、
ステアタイトが適しており、この中でも特に、フ
オルステライトはセラミツク碍管用の材料として
コスト面、および性能の点で最も優れている。電
極線２２の材質としては熱雰囲気に耐える耐熱性
を備えるものとして、ニツケル、ニツケル合金ス
テンレス線があげられる。この中でもステンレス
線がコスト的に最も有利である。耐熱性接着剤３
としては通常用いられるガラス封止剤（水ガラス
セメント）、セラミツクセメント、のほか、電極
線上にニツケル、または銅メツキを施しその酸化
膜を潤滑層として利用する方法をとつてもよい。
耐熱接着剤３を設けることにより、電極線２２の
セラミツク碍管１に対する保持固定を確実にする
ことができて、両者間の空隙を除き、気密性のよ
い、検知器をうることができると共に、振動下に
おける検知器の使用において、電極の揺動を防止
し、素子の機械的破損を防止できる。さらに又、
金属電極自身を被倹ガスの侵害から防止する機能
を果するものである。 第２図イ，ロは本発明に係る感ガス素子を備え
た感ガス素子検知器の一例で、一部を断面で表わ
した側面図、及び検知器先端にとりつけられる感
ガス素子の側面図である。図において、第１図と
番号の一致するものは同図と同一の意味を持つ。
７は感ガス素子であり、検知されるべき排出ガス
の成分に応じて電気抵抗の変化する金属酸化物半
導体が適用される。例えば自動車排ガスや、工場
における燃焼設備からの排ガス中の酸素検出に
は、酸化チタン、酸化コバルトを主体としたセラ
ミツク焼結体、該ガス中の炭化水素ガスや一散化
炭素の検出には酸化錫、酸化亜鉛を主体としたセ
ラミツク焼結体に、白金電極８を埋没したものが
用いられ、電極線２２と溶接されて、セラミツク
碍管１に取付けられる。なお６はセラミツク碍管
１ならびに感ガス素子７を保護するための、雰囲
気ガス出入孔６ａを設けたプロテクターである。
そのほかセラミツク碍管１の材料、電極線２の材
質については第１図の感熱検知器の場合と変ると
ころはない。 本発明は以上のべたように、感熱又は感ガス素
子を出力応答性がよく、熱応力の小さな特定の材
料範囲のセラミツク碍管に設け、該碍管内には、
セラミツク碍管と組合わせた場合に耐久性を相乗
的に発揮する特定の材質範囲の電極線を備え、さ
らに該セラミツク碍管と電極線との間にはその耐
久性を助勢する作用をなす耐熱性接着剤を充填し
て電極線のセラミツク碍管への固定化をはかつた
検知器であり、応答性を耐久性において、従来公
知の検知器に較べてはるかに優れたものであり、
その工業的利用価値は大である。 次に本発明を実施例によつて説明するが本発明
はその要旨を越ない限り以下の実施例に限定され
ることはない。 実施例 １ 下記の第１表に掲げた材料を用い0.8φの貫通孔
を２本設けた直径が5φの円柱状セラミツク碍管
生地を成型後、第１表に示す温度に焼成して第１
図に示すようなセラミツク碍管１を得た。このセ
ラミツク碍管の各貫通孔にCA熱電対を挿入し、
接続する電極ニツケル線１を貫通孔内において耐
熱性接着剤３として水ガラスセメントにより固定
し、更にその先端にCA熱電対素子４を取り付け、
基部を金属固定具５に水ガラスセメントで固定
し、金属固定具５を介して、燃焼装置におけるガ
ス燃焼筒（図示せず）内に、締め付けて固定し、
排ガス雰囲気中に曝露し温度を検出した。検温は
セラミツク碍管を用いない検出器によつて測定し
たときの温度320℃を基準にして行つた。又、排
ガス検温途中における200℃に到達するまでに要
した時間を比較した。この結果を第１表に示す。
【表】
【表】
以上の結果から明らかとおり、本発明品は、温
度に対する応答性が比較例のものに比べ速いこと
が分る。 実施例 ２ 粒径が1μの酸化チタンに白金黒を５重量％混
合したチタニア原料に、直径0.3φ、長さ８mmの
PR13％電極８を埋設し、サイズが２×４×1tの
第２図に示すような形状に成形して1200℃で１時
間焼成して同図に示す感ガス素子７を得た。上記
PR電極の端部に長さ80mm、直径0.6φのニツケル
線２を溶液し、実施例１の場合と同様の各種材料
からなるセラミツク碍管１の貫通孔に通し、耐熱
性接着剤３としてセラミツクリン酸セメントで固
定した。そして基部をセラミツクリン酸セメント
で金属固定具１５に固定し、更に、セラミツク碍
管及び感ガス素子を覆うようにプロテクター６を
接合し、第３図に示すような感ガス検知器を作成
した。これを金属固定具５を介して燃焼装置にお
けるガス燃焼筒（図示せず）内に締め付けて固定
し、温度320℃、CO含有量が0.5％の排ガス雰囲
気中に曝露した。このとき、第３図ロに示す電気
回路により出力を測定し、これと応答時間との関
係を調査した。この結果を第４図のグラフで示
す。因みに同図において番号は、前記の実施例１
における第１表と同一の番号を意味する。この結
果から明らかなように本発明品は比較的に比べて
著しく出力に対する応答性が優れていることが分
る。 実施例 ３ 実施例２と同一の感ガス素子を用い、次の第２
表に示す各種電極線及びセラミツク材料からなる
セラミツク碍管を用いて実施例２と同タイプの感
ガス検知器を作成した。この検知器の感ガス素子
部分をバーナーで850℃に加熱し、次に圧縮空気
で200℃に冷却し、これを５分毎に反覆して、電
極線とセラミツク碍管との熱歪による電極線の切
数の発生するまでのサイクル数をカウントした。
この結果を第２表に示す。
度に対する応答性が比較例のものに比べ速いこと
が分る。 実施例 ２ 粒径が1μの酸化チタンに白金黒を５重量％混
合したチタニア原料に、直径0.3φ、長さ８mmの
PR13％電極８を埋設し、サイズが２×４×1tの
第２図に示すような形状に成形して1200℃で１時
間焼成して同図に示す感ガス素子７を得た。上記
PR電極の端部に長さ80mm、直径0.6φのニツケル
線２を溶液し、実施例１の場合と同様の各種材料
からなるセラミツク碍管１の貫通孔に通し、耐熱
性接着剤３としてセラミツクリン酸セメントで固
定した。そして基部をセラミツクリン酸セメント
で金属固定具１５に固定し、更に、セラミツク碍
管及び感ガス素子を覆うようにプロテクター６を
接合し、第３図に示すような感ガス検知器を作成
した。これを金属固定具５を介して燃焼装置にお
けるガス燃焼筒（図示せず）内に締め付けて固定
し、温度320℃、CO含有量が0.5％の排ガス雰囲
気中に曝露した。このとき、第３図ロに示す電気
回路により出力を測定し、これと応答時間との関
係を調査した。この結果を第４図のグラフで示
す。因みに同図において番号は、前記の実施例１
における第１表と同一の番号を意味する。この結
果から明らかなように本発明品は比較的に比べて
著しく出力に対する応答性が優れていることが分
る。 実施例 ３ 実施例２と同一の感ガス素子を用い、次の第２
表に示す各種電極線及びセラミツク材料からなる
セラミツク碍管を用いて実施例２と同タイプの感
ガス検知器を作成した。この検知器の感ガス素子
部分をバーナーで850℃に加熱し、次に圧縮空気
で200℃に冷却し、これを５分毎に反覆して、電
極線とセラミツク碍管との熱歪による電極線の切
数の発生するまでのサイクル数をカウントした。
この結果を第２表に示す。
【表】
以上の結果から明らかなように、本発明のセラ
ミツク碍管と電極線との組み合わせよりなる検知
器は比較例に比べて、熱歪みが少なく、従つて断
線発生が少なくて耐久性に優れていることが分
る。
ミツク碍管と電極線との組み合わせよりなる検知
器は比較例に比べて、熱歪みが少なく、従つて断
線発生が少なくて耐久性に優れていることが分
る。
第１図イは一部を断面で表わした本発明の感熱
検知器の一例の側面図、ロ図はイ図のＡ−A′線
における断面図、第２図イは一部を断面で表わし
た本発明の感ガス検知器の一例の側面図、ロは図
はイ図における感ガス素子の電極線の接合状態を
示す側面図、第３図は第２図イの感ガス検知器の
出力と応答性との関係を示すグラフで、第４図は
そのときの電気回路図である。 １……セラミツク碍管、２……電極線、３……
耐熱性接着剤、４……熱電対素子、５……金属固
定具、６……プロテクター、７……感ガス素子、
８……白金電極。
検知器の一例の側面図、ロ図はイ図のＡ−A′線
における断面図、第２図イは一部を断面で表わし
た本発明の感ガス検知器の一例の側面図、ロは図
はイ図における感ガス素子の電極線の接合状態を
示す側面図、第３図は第２図イの感ガス検知器の
出力と応答性との関係を示すグラフで、第４図は
そのときの電気回路図である。 １……セラミツク碍管、２……電極線、３……
耐熱性接着剤、４……熱電対素子、５……金属固
定具、６……プロテクター、７……感ガス素子、
８……白金電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 感ガス素子又は感熱素子と、これに接続する
電極線を貫通させたセラミツク碍管とからなる検
知器において、該セラミツク碍管が、ジルコニ
ア、フオルステライト及びステアタイトから選ば
れた材料であり、該電極線がニツケル、ニツケル
合金、及びステンレスから選ばれた材料であり、
更に電極線とセラミツク碍管とを耐熱性接着剤で
接合させた構造よりなることを特徴とする検知
器。 ２ 感ガス素子が、検知されるべきガスの種類に
応じて電気抵抗の変化する金属酸化物半導体から
なる特許請求の範囲第１項記載の検知器。 ３ 感熱素子が、検知されるべき雰囲気温度に応
じて電気抵抗の変化するサーミスターからなる特
許請求の範囲第１項記載の検知器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12655582A JPS5915848A (ja) | 1982-07-19 | 1982-07-19 | 検知器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12655582A JPS5915848A (ja) | 1982-07-19 | 1982-07-19 | 検知器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5915848A JPS5915848A (ja) | 1984-01-26 |
| JPH033900B2 true JPH033900B2 (ja) | 1991-01-21 |
Family
ID=14938061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12655582A Granted JPS5915848A (ja) | 1982-07-19 | 1982-07-19 | 検知器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5915848A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5656685A (en) * | 1979-10-15 | 1981-05-18 | Hitachi Ltd | Electrostrictive substrate |
-
1982
- 1982-07-19 JP JP12655582A patent/JPS5915848A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5915848A (ja) | 1984-01-26 |
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