(57)【要約】【課題】高精度ＥＧＲセンサを提供することを目的とする。また、該センサによりＥＧＲ流量を制御する再循環システムを提供する。【解決手段】流体の流量を測定する素子部と、該素子部の入出力信号を制御する回路部より構成され、加熱温度３５０℃以上，７００℃以下で制御されるガス流量計であって、該素子部の表面に形成されている保護コートが、排気ガス中に含まれるＰＭ成分の付着を防止する温度まで加熱可能な耐熱温度を有するガラスであることを特徴とするガス流量計である。【選択図】図１
2007285738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定ガスの流れの中に配設した発熱抵抗体に流れる電流値に基づいてガスの質量流量を検出するガス流量計において、
前記発熱抵抗体は、電気絶縁性の基体と、前記基体上に形成された金属抵抗体と、ガラスからなる保護コートとを有する発熱部と、
該発熱部の両側に電気接続するリード部と、該リード部を外部回路と電気接続する固定部を有し、
前記発熱抵抗体は、加熱温度が３５０℃以上，７００℃以下の範囲内で制御されることを特徴とするガス流量計。
【請求項２】
車両用内燃機関の排気ガスの還流量を測定するためのガス流量計であって、
被測定ガスの流れの中に配設した発熱抵抗体を有し、
前記発熱抵抗体は、電気絶縁性の基体と、前記基体上に形成された金属抵抗体と、ガラスからなる保護コートとを有する発熱部と、該発熱部の両側に電気接続するリード部と、該リード部を外部回路と電気接続する固定部を有し、
該保護コートは酸化物換算で、ＳｉＯ2を１０〜７０ｗｔ％含有し、少なくともＢ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3，アルカリ金属酸化物，アルカリ土類酸化物，ＺｒＯ2，ＺｎＯ 、希土類酸化物より選ばれた酸化物を、Ａｌ2Ｏ3を３０ｗｔ％以下、Ｂ2Ｏ3を５０ｗｔ％以下、アルカリ金属酸化物を４０ｗｔ％以下、アルカリ土類酸化物を４０ｗｔ％以下、ＺｒＯ2 を２０ｗｔ％以下、ＺｎＯを４０ｗｔ％以下、希土類酸化物を３０ｗｔ％以下含有した組成を有するガラスであることを特徴とする排気ガス還流量の測定用流量計。
【請求項３】
車両用内燃機関の排気ガスの還流量を測定するためのガス流量計であって、
被測定ガスの流れの中に配設した発熱抵抗体を有し、
前記発熱抵抗体は、電気絶縁性の基体と、前記基体上に形成された金属抵抗体と、ガラスからなる保護コートとを有する発熱部と、該発熱部の両側に電気接続するリード部と、該リード部を外部回路と電気接続する固定部を有し、
該保護コートは酸化物換算で、ＰｂＯを２０〜７０ｗｔ％、ＳｉＯ2 を１０〜４０ｗｔ％含有し、少なくともＡｌ2Ｏ3，Ｂ2Ｏ3，アルカリ金属酸化物，アルカリ土類金属酸化物，ＺｒＯ2 ，ＺｎＯ，希土類酸化物より選ばれた酸化物を、Ａｌ2Ｏ3を３０ｗｔ％以下、Ｂ2Ｏ3を２０ｗｔ％以下、アルカリ金属酸化物を２０ｗｔ％以下、アルカリ土類金属酸化物を２０ｗｔ％以下、ＺｒＯ2 を１０ｗｔ％以下、ＺｎＯを１０ｗｔ％以下、希土類酸化物を３０ｗｔ％以下含有するガラスであることを特徴とする排気ガス還流量の測定用流量計。
【請求項４】
請求項２または３に記載された排気ガス還流量の測定用流量計であって、
前記保護コートの転移点が４５０℃より高く、熱膨張係数が５０〜８０×１０-7／℃であることを特徴とする排気ガス還流量の測定用流量計。
【請求項５】
請求項２または３に記載された排気ガス還流量の測定用流量計であって、
前記保護コートのガラスの転移点が４５０℃より高いことを特徴とする流量計。
【請求項６】
請求項２または３に記載された排気ガス還流量の測定用流量計であって、
前記保護コートのガラスの熱膨張係数が５０〜８０×１０-7／℃であることを特徴とする流量計。
【請求項７】
排気ガスを吸気に還流する排気ガス再循環システムであって、
排気側から吸気側に還流する配管に前記請求項２または３に記載の流量計を配置したことを特徴とする排気ガス再循環システム。
【請求項８】
請求項７に記載された排気ガス再循環システムであって、
前記ガス流量計からの流量情報を用い吸気側に還流する排気ガス量を調整する流量調整バルブ制御装置を有することを特徴とする排気ガス再循環システム。
【請求項９】
請求項７に記載された排気ガス再循環システムであって、
前記配管内に還流した排気ガスを冷却する冷却装置を有し、
前記冷却装置の上流側及び下流に前記ガス流量計を設けることを特徴とする排気ガス再循環システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流量計測用センサ素子および該素子を用いた流量計、さらに流量計を用いた排気ガス再循環システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
被測定ガスの流量の測定を長期間にわたり行う場合、長期間にわたり決められた制度を維持して動作することが望まれる。しかし被測定ガスにはいろいろな成分がまたは物質が含まれていたりして、正確な測定を長期間維持することがむずかしくなる。例えば一例として内燃機関の排気ガス再循環システムの排気ガス流量を測定する場合を以下述べる。
【０００３】
排気ガス再循環（Exhaust Gas Recirculation 以下ＥＧＲと略記）システムは、自動車などの内燃機関から排出された排気ガスを吸気側に戻すシステムであり、排気ガス中に含まれる比熱比の小さなＣＯ2 ガス成分を吸気に混合することにより、燃焼温度を低下させて排気ガス中のＮＯX量の低減を図るものである。ＮＯX量を低減するためには、ＥＧＲ量を精度よく制御する必要がある。ガソリンエンジンにおいては、例えば、排気ガス再循環流量を正確に制御しないと望ましてトルク出力が得られないあるいは適切な空燃比制御が行えないなどの問題がある。また例えば、デイーゼルエンジンの場合、過剰なＥＧＲ量は排ガス中のすす（Particulate Molecule以下ＰＭと略記）の増加をもたらすため、ＰＭの発生を抑制しつつＮＯX量を削減するためには高精度なＥＧＲ量の制御が必要である。
【０００４】
また例えば、現行のＥＧＲは、吸気側の空気量を測定するエアフローセンサやスロットルの開度情報など吸気側の情報を基にＥＧＲ量を推定する間接方式で制御を行っている。この方法では、定常的な状態での制御は可能であるが、過渡的な運転モードにて高精度な制御を行うことはできず、今後益々厳しくなる国内外の排気ガス規制を達成するにはより正確に排気ガス還流量を測定できることが望まれる。そのため、ＥＧＲ制御が必要とされる運転モードにて高精度にＥＧＲ制御を行うために、ＥＧＲ量を直接計測するガス流量計の開発が必要となる。
【０００５】
吸気側の空気量を測定するエアフローセンサについて、たとえば、特開昭５９−104513号公報（特許文献１）にその基本構造が記載されている。特開２００２−１３９６０号公報（特許文献２）に、排気ガス流を計測するガス流量計について、ガス流の温度より高い温度に加熱された素子を用いたガス流量計が記載されている。
【０００６】
また、特開平２−１１４１２６号公報（特許文献３）には、ＺｒＯ2 を含有するガラスを表面に被覆したセンサについて、特開平５−２７３０２０号公報（特許文献４）には最表面に窒化ホウ素を形成したセンサについて、特開２００３−１６３１０５号公報（特許文献５）には、ＴｉＯ2 とガラスとの混合部材で保護コートを形成したセンサについて記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開昭５９−１０４５１３号公報
【特許文献２】特開２００２−１３９６０号公報
【特許文献３】特開平２−１１４１２６号公報
【特許文献４】特開平５−２７３０２０号公報
【特許文献５】特開２００３−１６３１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
被測定ガスの流量を長期間にわたり、必要とされる精度を計測できることが必要である。例えば、ＥＧＲ流量を直接計測する素子の場合では、排気ガス中に含まれるＰＭが素子表面に付着して測定精度を劣化させるという問題があった。また、高温にすることにより、保護コート層が劣化するという問題もあった。
【０００９】
本発明の課題は必要とされる測定精度を維持できる流量計測素子あるいは流量計、あるいは車両用の排気ガス再循環システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための、本発明の特徴は、以下の通りである。
【００１１】
本発明のガス流量計は、被測定ガスの流れの中に配設した発熱抵抗体に流れる電流値に基づいてガスの質量流量を検出するガス流量計において、前記発熱抵抗体が、電気絶縁性の基体上に金属抵抗体を形成し、ガラスによる保護コートしてなる発熱部と、該発熱部の両側に電気接続するリード部と、該リード部をガス流路に固定するとともに外部回路と電気接続する固定部より構成される。上記課題を解決するための本発明の特徴は、前記発熱抵抗体の加熱温度を３５０℃以上７００℃以下の範囲内で制御することにある。また、他の本発明の特徴は、該保護コートを酸化物換算で、ＳｉＯ2 を１０〜７０ｗｔ％含有し、少なくともＢ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3，アルカリ金属酸化物，アルカリ土類酸化物，ＺｒＯ2 ，
ＺｎＯ，希土類酸化物より選ばれた酸化物を、Ａｌ2Ｏ3を３０ｗｔ％以下、Ｂ2Ｏ3を５０ｗｔ％以下、アルカリ金属酸化物を４０ｗｔ％以下，アルカリ土類酸化物を４０ｗｔ％以下，ＺｒＯ2 を２０ｗｔ％以下，ＺｎＯを４０ｗｔ％以下，希土類酸化物を３０ｗｔ％以下含有した組成を有するガラスとすることにある。
【００１２】
図３に示すように、抵抗発熱体の温度の上昇に伴い、付着量は低下しており、３５０℃以上に加熱した場合、ほとんど付着していない。このため、発熱抵抗体は３５０℃以上に加熱することが必要である。またカーボンを主成分とする付着物の場合、６００℃まで加熱することにより、ほとんど除去することが可能であり、７００℃以上であればより好ましい。これ以上の温度に加熱しても、同様の効果が得られるが、過度の加熱は発熱抵抗体や流量計の寿命や長期安定性を損なうため、発熱抵抗体の加熱温度としては、３５０℃以上，７００℃以下が好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＥＧＲ流量を精度よく制御することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のガス流量計は、被測定ガスの流路中に設置され、発熱抵抗体に流れる電流値に基づきガスの質量流量を検出するガス流量計であって、発熱抵抗体と発熱を制御する制御部とを有する。発熱抵抗体は、発熱部と、該発熱部に電気的に接続されるリード部よりなる。発熱部は、電気絶縁性の基体（電気絶縁基体）上に金属抵抗体が形成され、表面を保護するガラスのコート層を有する構造である。金属抵抗体の端部は、リードに溶接等で電気的に接続される。前記制御部は前記発熱抵抗体の金属抵抗体の温度を、３５０℃以上，７００℃以下で制御する。前記ガス流量計は固定部によりガス流路に固定され、固定部は、リード部を制御部等の外部回路と電気的に接続するものでもよい。
【００１５】
該保護コートは、酸化物換算で、ＳｉＯ2 を１０〜７０ｗｔ％含有し、さらにＢ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3，アルカリ金属酸化物，アルカリ土類酸化物，ＺｒＯ2 ，ＺｎＯ，希土類酸化物より選ばれた酸化物を添加して作成するものである。
【００１６】
上記各成分は、Ａｌ2Ｏ3は３０ｗｔ％以下、Ｂ2Ｏ3は５０ｗｔ％以下、アルカリ金属酸化物は４０ｗｔ％以下、アルカリ土類酸化物は４０ｗｔ％以下、ＺｒＯ2 は２０ｗｔ％以下、ＺｎＯは４０ｗｔ％以下、希土類酸化物は３０ｗｔ％以下とすることが好ましい。
【００１７】
また、他の該保護コートは、酸化物換算で、ＰｂＯを２０〜７０ｗｔ％、ＳｉＯ2 を
１０〜４０ｗｔ％含有し、さらにＡｌ2Ｏ3，Ｂ2Ｏ3，アルカリ金属酸化物，アルカリ土類金属酸化物，ＺｒＯ2 ，ＺｎＯ，希土類酸化物より選ばれた酸化物を添加して作成するものである。
【００１８】
上記各成分は、Ａｌ2Ｏ3を３０ｗｔ％以下、Ｂ2Ｏ3を２０ｗｔ％以下、アルカリ金属酸化物を２０ｗｔ％以下、アルカリ土類金属酸化物を２０ｗｔ％以下、ＺｒＯ2 を１０wt％以下、ＺｎＯを１０ｗｔ％以下、希土類酸化物を３０ｗｔ％以下とすることが好ましい。
【００１９】
熱膨張係数は使用環境下での温度条件によるクラックの発生を防止する値にする必要がある。具体的には、熱膨張係数を５０〜８０×１０-7／℃とすることがよい。
【００２０】
また、本発明の排気ガスを吸気に還流する排気ガス再循環システムは、前記の本発明のガス流量計を用いて排気側から吸気側に還流した流体の流量を計測することを特徴とする。
【００２１】
該計測量に基づき、流量調整バルブの制御を行って吸気側に還流する排気ガス量を調整することが好ましい。
【００２２】
また、排気ガス再循環システムに還流した排気ガスを冷却する冷却装置を有する場合、冷却装置で排気ガスを冷却する際に、排気ガス中のＰＭ成分他が固化して冷却装置に付着し、目詰まりを起こして流量が低下することがある。冷却装置の前後の流量を計測することにより、目詰まりの程度を計測することが可能となる。
【００２３】
図１は本発明で提示している代表的な素子１の断面図である。素子１は中空形状を有する電気絶縁基体５の両端にリード２を接合材６で接合固定されている。また電気絶縁基体５の表面には金属抵抗体４が所定の抵抗値になるように巻かれており、金属抵抗体４の両端はリード２に接合されている。表面には金属抵抗体４，接合材６およびリード２を保護する保護コート３が形成されている。なお、本構造は素子の一例であり、この構造に限定されるものではない。
【００２４】
図２には本発明で提示しているガス流量計の構成の一例を示す。図１の素子を用いたガス流量計７の断面である。ガス流量計７は素子２つを１組として、一方は流体温度を測定する素子９として、一方は流量測定素子８として、被測定流体を通過させる流体流路内に設置されている。素子８は素子９に対して常に一定の温度差に保たれるように常時加熱されており、制御回路１０により定温度制御されている。流量測定はこの素子８から熱伝導で流体に奪われた熱量を電気信号に変換することにより行う。
【００２５】
図３には、本発明で提示しているガス流量計の抵抗発熱体の加熱温度と、素子表面に付着したカーボンの付着量との関係を示す。ここに示すように、抵抗発熱体の温度の上昇に伴い、付着量は低下しており、３５０℃以上に加熱した場合、ほとんど付着していない。このため、発熱抵抗体は３５０℃以上に加熱することが必要である。
【００２６】
またカーボンを主成分とする付着物の場合、６００℃まで加熱することにより、ほとんど除去することが可能であり、７００℃以上であればより好ましい。これ以上の温度に加熱しても、同様の効果が得られるが、過度の加熱は発熱抵抗体や流量計の寿命や長期安定性を損なうため、発熱抵抗体の加熱温度としては、３５０℃以上，７００℃以下が好ましい。
【００２７】
本発明のＥＧＲセンサーは、エアフローセンサーと同様の原理で、発熱体の温度を常に排気ガスの温度より一定温度（制御温度α）分だけ高く保つように通電加熱し、この供給電力量から流量を計測するものである。このため発熱体の加熱温度は排気ガスの温度と制御温度αから決められ、例えば、制御温度αを３５０℃に設定した場合、排気ガスの温度が１００℃なら１００＋３５０＝４５０℃、３００℃なら３００＋３５０＝６５０℃まで加熱する。
【００２８】
図４はガス流量計７を用いたＥＧＲシステムの構成である。内燃機関１３で燃焼された排気ガスがＥＧＲクーラ１５で冷却されたのち、ＥＧＲバルブ１４にてＥＧＲ量を制御して再び内燃機関１３の吸気側に戻され燃焼に再利用される。現行のＥＧＲ量の制御は、例えば吸気側のエアフローセンサ１１および電制スロットル１２の開度情報などから、EGR量を推定して制御を行っている。この方法では定常的な状態での制御は可能であるが、過渡的な状況では高精度な制御を行うことが出来ない。そこで図４等に記載のように、EGR流路にガス流量計７を設置し、この装置で検出した値でＥＧＲバルブ１４の制御を行うことにより、過渡的な状況においても高精度な制御を行うことが可能となる。
【００２９】
ガス流量計７の設置位置は、ＥＧＲクーラ１５の下流側（吸気側）、ＥＧＲバルブの上流側が最適であるが、目的に応じＥＧＲクーラの上流側やＥＧＲバルブの下流側に設置してもよい。また、複数の流量計を設置して各装置の流量を測定することができる。
【００３０】
設置位置は、流量計に用いる部材の耐熱温度を考慮して設定する必要がある。高温の排気ガスにより劣化する樹脂部材などが用いられている場合は、ＥＧＲクーラ１５の下流側（吸気側）に設置した方が好ましいが、そのような制約がない場合は、排気側の任意の位置に設置可能である。また、排気ガスの主通路から分流して設けてもよい。
【００３１】
なお、従来の流量計に比べ、本発明の流量計は耐熱性に優れているため、吸気側の流量測定に適用すれば、高温に加熱することにより吸気側のガスに含まれる汚損物質による汚損物質の付着を抑制することが可能であり、吸気側の流量測定の精度向上にも有効である。
【００３２】
電気絶縁基体５はアルミナ、石英などの絶縁性無機材や金属材料の表面に絶縁性無機材を形成した材料が好ましい。電気絶縁基体５は円筒形状，平板形状や多角形形状が採用可能であるが、円筒形状であることが両端にリードを挿入して接合できるので好ましい。
【００３３】
円筒形状の場合、外径は０.１mm〜１.０mm，長さ１.０〜５.０mmであることが好ましく、特に外径は０.３mm〜０.７mm，長さ２.０〜３.０mmであることがより好ましい。
【００３４】
リード２，金属抵抗体４には白金，イリジウム，ロジウム，パラジウム，金，銀などの貴金属およびこれらの合金、およびこれら貴金属とニッケル、コバルトなどの非貴金属との合金を用いることができる。さらに、非貴金属材料表面に貴金属を形成した材料を用いることもできる。
【００３５】
リード２の断面形状は円形形状や楕円形状，平板形状や多角形状などの線とすることができ、特に円形，楕円形状であることが好ましい。上記のようにリード２を電気絶縁基体５の両端に挿入する場合、リード２の断面寸法は電気絶縁基体５の内径より小さくする必要がある。
【００３６】
金属抵抗体４は電気絶縁基体の表面に設置されるが、電気絶縁基体の表面に線材を巻線形成する方法のほか、スパッタリング，物理蒸着法（ＰＶＤ），化学蒸着法（ＣＶＤ）またはメッキなどの方法を用いて電気絶縁基体の表面に膜を形成する方法により製造できる。
【００３７】
なお電気絶縁基体と金属抵抗体が直接接する必要はなく、その間に応力緩和層や反応抑制層などの中間層を形成することもできる。このような中間層の形成は膜の場合に限らず、線材の場合にも同様に形成することができる。
【００３８】
金属抵抗体を線材で形成する場合、電気絶縁基体の表面に金属線材を巻線形成するが、その抵抗値は線材の材質，直径および巻線の長さにより所定の値になるように調整を行う。線材の直径は金属抵抗体の材質や直径、巻線時の線材に負荷される張力などにより異なるが、０.１〜１００μｍ であることが好ましく、さらに１０〜５０μｍであることがより好ましい。
【００３９】
金属抵抗体を膜で形成する場合、スパイラル状や蛇行形状など電気絶縁基体の形状に適した形状で形成することできる。抵抗値は膜の材質、形成した形状およびその厚さなどにより所定の値になるように調整を行うことができる。膜の厚さは、形成方法，材質，形状などにより異なるが、０.１〜１００μｍが好ましい。
【００４０】
接合材６はガラス、あるいはアルミナ，ジルコニアなどのセラミックスをガラスに混合したものが用いられる。これらのガラスやセラミックスにテルピネオール，スクリーンオイル，ブチルカルビトールなどの溶媒を混合してペーストを作成し、リード及び、又は電気絶縁基体に塗布焼成してリードと電気絶縁基体の接合を行うことができる。
【００４１】
ガラスの例としては、非晶質又は結晶質のホウケイ酸ガラス，アルミナケイ酸ガラス，アルミナホウケイ酸ガラス，アルカリガラス，亜鉛系ガラス，マグネシア系ガラス，鉛系ガラス，燐酸系ガラスなどが挙げられる。セラミックスの例としてはアルミナ，ジルコニアなどが挙げられる。また溶媒やエチルセルロースのようなバインダーの量によりペーストの粘度を調整することが可能である。
【００４２】
本発明の素子は吸気や排気ガスの流量を測定することを目的としているが、特に排気ガス中に設置した場合、排気ガス中に含まれるＰＭが素子の表面に付着し、測定精度の劣化をもたらす。このため、素子を３５０℃以上に通電加熱してＰＭの付着を抑制することが必要であるが、従来エアフローセンサに用いられている保護コートでは、耐熱温度が不十分である。
【００４３】
３５０℃以上に加熱しても安定して流量を測定するためには、保護コート層の耐熱性を向上させる必要がある。そのため、保護コート３をガラスで形成する場合には、ガラス材の転移点を４００℃以上とする必要があり、長期的信頼性のためには４５０℃以上とすることが好ましい。ガラス材の熱膨張係数は電気絶縁基体や金属抵抗体，リードなどとの関係から、５０〜８０／℃とする必要があり、特に５５〜７０／℃とすることが好ましい。
【００４４】
保護コート３にはガラスや、必要に応じガラスにセラミックや金属を複合した無機材が用いられる。保護コートは、前記無機材にテルピネオール、ブチルカルビトールなどの有機溶媒を加えてペースト化したものを塗布焼成して形成することができる。ペーストの粘度を溶媒や混合するバインダーの量により調整することが可能であり、バインダーとしてはエチルセルロースが挙げられる。ペーストを作製する際の粉砕したガラスの粒径は100μｍ以下がよく、５０μｍ以下であればより好ましい。これは１００μｍより大きいと、焼成する際にガラスが十分に軟化せず、焼成後の保護コートに凹凸を生じるためである。
【００４５】
焼成温度を接合材６に用いる材料の軟化温度以下、かつ１１００℃以下とすることが好ましい。接合材６に用いる材料の軟化温度以上の温度で焼成を行うと接合材６が軟化して、素子がその形状を保つことができなくなるためである。また、１１００℃より高い温度では接合材６または保護コート３のガラスに含まれる金属イオンが金属抵抗体４に拡散して抵抗温度係数が変化するからである。さらに、１１００℃より高い温度ではリード２や金属抵抗体４の強度が低下して断線や破損の原因となる可能性もある。
【００４６】
保護コートの厚さは、０.５μｍ〜１０００μｍであることが好ましい。これは、０.５μｍより小さいと金属抵抗体を十分にコートすることができないためであり、１０００
μｍより大きいと、測定感度が低下するためである。
【００４７】
以下、保護コートに用いるガラスの組成に関して説明する。
（１）ＰｂＯを含まないガラスの場合
ＳｉＯ2 量は１０重量％以上，７０重量％以下が好ましく、さらに２０重量％以上，
４０重量％以下であればより好ましい。これは、１０重量％以下では転移点が４５０℃より小さくなるためであり、７０重量％以上では焼成温度が１１００℃より高くなるためである。
【００４８】
Ａｌ2Ｏ3はガラスの転移点を上昇させる効果があるが、その量は３０重量％以下が好ましい。これは、３０重量％より大きいと焼成温度が１１００℃より高くなるためである。
【００４９】
Ｂ2Ｏ3はガラスの高温粘性を低下させる効果があるが、その量は５０重量％以下が好ましい。これは、５０重量％より大きいと転移点が４５０℃より低くなるためである。
【００５０】
アルカリ金属酸化物やアルカリ土類酸化物はガラスの高温粘性を低下させ、熱膨張係数を大きくする効果があるが、その量は４０重量％以下が好ましい。これは４０重量％より大きいと転移点が４５０℃より小さくなるためである。
【００５１】
ＺｒＯ2やＺｎＯはガラスの耐環境耐久性を向上させる効果があるが、ＺｒＯ2は２０重量％以下、ＺｎＯは４０重量％以下が好ましい。これは各々の量より大きいと熱膨張係数が５０×１０-7／℃より小さくなるためである。
【００５２】
希土類酸化物の添加はガラスの転移点を上昇させる効果があるが、その量は２０重量％以下が好ましく、さらに１０重量％以下であればより好ましい。これは２０重量％より大きいと保護コートを形成する際の焼成温度が１１００℃より大きくなるためである。
（２）ＰｂＯを含むガラスの場合
ＰｂＯ量は２０重量％以上，７０重量％以下が好ましく、さらに４５重量％以上、６０重量％以下であればより好ましい。これは２０重量％未満では保護コートを形成する際の焼成温度が１０００℃より高くなるためであり、７０重量％より大きいと転移点が４５０℃より小さくなるためである。
【００５３】
ＳｉＯ2 はガラスの転移点を上昇させる効果があるが、その量は１０重量％以上、４０重量％以下が好ましく、さらに２０重量％以上，３０重量％以下であればより好ましい。これは１０重量％未満では転移点が４５０℃より小さくなるためであり、４０重量％より大きいと熱膨張係数が５０×１０-7／℃より小さくなるためである。
【００５４】
Ａｌ2Ｏ3はガラスの転移点を上昇させる効果があるが、その量は３０重量％以下、さらに３重量％以上，１５重量％以下であればより好ましい。これは３０重量％より大きいと、保護コートを形成する際の焼成温度が１１００℃より大きくなるためである。
【００５５】
Ｂ2Ｏ3はガラスの高温粘性を低下させる効果があるが、その量は２０重量％以下が好ましい。これは２０重量％より大きいと転移点が４５０℃より小さくなるためである。
【００５６】
アルカリ金属酸化物やアルカリ土類酸化物はガラスの高温粘性を低下させ、熱膨張係数を大きくする効果があるが、その量は２０重量％以下が好ましい。これは２０重量％より大きいと転移点が４５０℃より小さくなるためである。
【００５７】
ＺｒＯ2 やＺｎＯはガラスの耐環境耐久性を向上させる効果があるが、その添加量は
１０重量％以下が好ましい。これは１０重量％より大きいと熱膨張係数が５０×１０-7／℃より小さくなるためである。
【００５８】
希土類酸化物の添加はガラスの転移点を上昇させる効果があるが、その量は３０重量％以下が好ましく、さらに２０重量％以下であればより好ましい。これは３０重量％より大きいと保護コートを形成する際の焼成温度が１１００℃より大きくなるためである。
【００５９】
（実施例）
（実施例１）
次に、本発明の素子の作成方法について、具体的に説明する。
【００６０】
ガラス材は下記の方法により作成した。
【００６１】
定められた量の原料粉末を白金製のるつぼに秤量して入れ、混合した後、電気炉中で、組成により１０００〜１６００℃に加熱して溶解した。原料が十分に溶解した後、白金製の撹拌羽をガラス融液に挿入し約４０分撹拌した。その後撹拌羽を取り出し２０分静置した後、黒鉛製の治具にガラス融液を流し込んで急冷することにより、重量約１００ｇのガラスブロックを得た。その後、各ガラスを再加熱し、１〜２℃／分の冷却速度で徐冷することにより歪とり処理を行った。
【００６２】
得られたガラスブロックより、４×４×１５mmの試験片を切り出し、熱膨張係数及び転移点の測定を行った。また、得られたガラスブロックを粉砕し、得られた粉末に有機溶媒を混合してガラスペーストを作製した。このガラスペーストを、保護コートを形成していない素子１に塗布焼成して焼成温度を求めた。
【００６３】
表１−（１），表１−（２），表１−（３）にはＰｂＯを含まないガラス組成の実施例を示す。実施例１から１３にはＳｉＯ2量を、実施例１４から２０にはＡｌ2Ｏ3 量を、実施例２１から２７にはＢ2Ｏ3量を、実施例２８から３４にはＫ2Ｏ 量を、実施例３５から４２にはＢａＯ量を、実施例４３から４８にはＺｒＯ2 量を、実施例４９から５５には
ＺｎＯ量を、実施例５６から６１にはＧｄ2Ｏ3量を変化させたガラス組成を示す。
【００６４】
ここに示すように、ＳｉＯ2 を１０〜７０ｗｔ％、Ａｌ2Ｏ3を３０ｗｔ％以下、Ｂ2Ｏ3を５０ｗｔ％以下、アルカリ金属酸化物を４０ｗｔ％以下、アルカリ土類酸化物を４０
ｗｔ％以下、ＺｒＯ2 を２０ｗｔ％以下、ＺｎＯを４０ｗｔ％以下、希土類酸化物を３０ｗｔ％以下の組成範囲において、転移点が４５０℃より高く、保護コートの形成温度が
１１００℃以下であり、熱膨張係数が５０〜８０×１０-7／℃のガラスが得られた。
【００６５】
【表１−（１）】
2007285738.tif 000003
【００６６】
【表１−（２）】
2007285738.tif 000004
【００６７】
【表１−（３）】
2007285738.tif 000005
【００６８】
表２−（１），表２−（２），表２−（３）にはＰｂＯを含むガラス組成に実施例を示す。実施例６２から７４にはＰｂＯ量を、実施例７５から８３にはＳｉＯ2 量を、実施例８４から９１にはＡｌ2Ｏ3量を、実施例９２から９７にはＢ2Ｏ3量を、実施例９８から
１０３にはＫ2Ｏ 量を、実施例１０４から１０９にはＢａＯ量を、実施例１１０から１１３にはＺｒＯ2 量を、実施例１１４から１１７にはＺｎＯ量を、実施例１１８から１２２にはＧｄ2Ｏ3量を変化させたガラス組成を示す。
【００６９】
ここに示すように、ＰｂＯを２０〜７０ｗｔ％、ＳｉＯ2を１０〜４０ｗｔ％、Ａl2Ｏ3を３０ｗｔ％以下、Ｂ2Ｏ3を２０ｗｔ％以下、アルカリ金属酸化物を２０ｗｔ％以下、アルカリ土類金属酸化物を２０ｗｔ％以下、ＺｒＯ2 を１０ｗｔ％以下、ＺｎＯを１０wt％以下、希土類酸化物を３０ｗｔ％以下の組成範囲において、転移点が４５０℃より高く、保護コートの形成温度が１０００℃以下であり、熱膨張係数が５０〜８０×１０-7／℃のガラスが得られた。
【００７０】
【表２−（１）】
2007285738.tif 000006
【００７１】
【表２−（２）】
2007285738.tif 000007
【００７２】
【表２−（３）】
2007285738.tif 000008
【００７３】
（実施例２）
以下、本発明材を用いたＥＧＲシステムについて説明する。従来方法では、エアフローセンサ１１および電制スロットル１２の開度情報をもとにＥＧＲ量を推定する間接方式でＥＧＲ量の制御を行っていた。これに対して、図４に本発明材を用いたＥＧＲシステムの構成図のように、本発明材を用いたガス流量計７をＥＧＲクーラ１５とＥＧＲバルブ１４の間に配置して流量測定を行い、ＥＧＲ量の制御を行った。従来方法に比べ、同様の走行条件（状態），運転モードで、ＮＯｘ量を１／１０以下に、ＰＭ量を１／５０以下に低減することが可能であった。
【００７４】
従来例の素子及び本発明の素子を用いて、ガス流量計７への排気ガスに含まれるＰＭの付着を防止する通電加熱の試験を行った。
【００７５】
従来例の場合、加熱温度３００℃では表面にＰＭが付着し、流量測定装置の測定感度は経時的に劣化して測定ができなくなった。一方、加熱温度を３５０℃まで上昇するとＰＭの付着は防止されたが、使用中に保護コートにクラックが発生破損し測定不能となった。
【００７６】
これに対して、本発明材を用いた場合、過熱温度３５０℃にてＰＭは付着せず、また特性劣化も観察されなかった。
【００７７】
ＥＧＲクーラ１５は排気ガスの冷却を行うことを目的に設置されている。このＥＧＲクーラ１５が排気ガスのＰＭにより目詰まりすると、内燃機関１３に安定してＥＧＲガスを供給できなくなる。図５に示すように本発明材を用いたガス流量計７をＥＧＲクーラ１５の前後に配置して排気ガス流量の測定を行うことにより、ＥＧＲクーラの目詰まり状況の検知を行うことが可能である。
【００７８】
ＥＧＲバルブ１４は内燃機関１３へ供給するＥＧＲ量の調整を行っている。このＥＧＲバルブ１４に排気ガスのＰＭが付着すると、供給量の精度が低下する。そのため、図６に示すようにＥＧＲバルブ１４の前後に本発明材を用いたガス流量計７を配置して排気ガス流量の測定を行い、バルブの開閉情報と併せてＥＧＲバルブ１４に付着したＰＭの検知を行うことが可能である。
【００７９】
以上より、本発明はＥＧＲシステムの高精度制御に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】素子１の断面図。
【図２】ガス流量計７の断面図。
【図３】カーボン堆積量と発熱体の加熱温度との関係図。
【図４】ＥＧＲシステムの構成図。
【図５】ＥＧＲシステムの構成図。
【図６】ＥＧＲシステムの構成図。
【符号の説明】
【００８１】
１，８，９…素子、２…リード、３…保護コート、４…金属抵抗体、５…電気絶縁基体、６…接合材、７…ガス流量計、１０…制御回路、１１…エアフローセンサ、１２…電制スロットル、１３…内燃機関、１４…ＥＧＲバルブ、１５…ＥＧＲクーラ、１６…固定部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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