CN111380939B

CN111380939B - 传感器元件及气体传感器

Info

Publication number: CN111380939B
Application number: CN201911217526.4A
Authority: CN
Inventors: 冈本拓; 生驹信和; 中曾根修
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2018-12-25
Filing date: 2019-12-03
Publication date: 2024-05-07
Anticipated expiration: 2039-12-03
Also published as: US20200200700A1; JP2020101493A; US11391690B2; JP7122958B2; CN111380939A; DE102019008220A1

Abstract

传感器元件(101)用于以极限电流方式检测富燃料气氛的被测定气体中的特定气体浓度，传感器元件具备：层叠体(各层(1～6))，在其内部设有将被测定气体导入并使其流通的被测定气体流通部；主泵单元(21)，其具有配置于第一内部空腔(20)的内侧泵电极(22)，用于调整第一内部空腔(20)的氧浓度；测定电极(44)，其配置于第三内部空腔(61)；以及基准电极(42)，其配置于层叠体的内部，作为特定气体浓度的检测基准的基准气体导入至该基准电极。内侧泵电极(22)含有Pt和Au，利用X射线光电子分光法(XPS)测定所得的Au/Pt比(＝Au露出的部分的面积/Pt露出的部分的面积)为0.3以上0.63以下。

Description

传感器元件及气体传感器

技术领域

本发明涉及传感器元件及气体传感器。

背景技术

以往，已知对燃烧气体等被测定气体中的NOx等特定气体的浓度进行检测的极限电流式气体传感器。例如，专利文献1中记载有如下气体传感器，该气体传感器具备：多个氧离子传导性的固体电解质层的层叠体；泵电极，其构成层叠体的内部空腔的氧分压调整用的电化学泵单元；以及测定电极，其配置于层叠体的内部。在利用该气体传感器检测NOx的浓度的情况下，首先，使用泵电极而调整内部空腔中的被测定气体的氧浓度。然后，氧浓度调整后的被测定气体中的NOx被还原，基于与还原后的氧浓度相应地在测定电极流通的电流而检测被测定气体中的NOx的浓度。另外，专利文献1中记载有如下内容：泵电极中存在的Pt粒子的表面的Au的存在比(Au存在比)为0.01以上0.3以下。专利文献1中还记载有如下内容：由此能够使得泵电极中的催化活性适当地降低，从而能够减少氧分压调整用的电化学泵单元中的NOx的还原或分解的现象，由此能够获得充分的测定精度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第5323752号公报

发明内容

但是，目前对于作为被测定气体而使用富燃料气氛的气体这一点研究得不够深入。本发明的发明人进行了调查，结果判明：在对富燃料气氛的被测定气体中的特定气体的浓度进行测定时，有时专利文献1中记载的Au存在比的泵电极的测定精度会降低。

本发明是为了解决上述课题而完成的，其主要目的在于，抑制被测定气体为富燃料气氛时的特定气体浓度的测定精度降低。

本发明为了实现上述主要目的而采用了以下手段。

本发明的传感器元件用于通过极限电流方式对富燃料气氛的被测定气体中的特定气体浓度进行检测，其中，

所述传感器元件具备：

层叠体，该层叠体具有层叠的氧离子传导性的多个固体电解质层，在其内部设置有将所述被测定气体导入并使其流通的被测定气体流通部；

调整用泵单元，该调整用泵单元具有在所述被测定气体流通部中的氧浓度调整室配置的调整用泵电极，且用于对该氧浓度调整室的氧浓度进行调整；

测定电极，该测定电极配置于在所述被测定气体流通部中的所述氧浓度调整室的下游侧设置的测定室；以及

基准电极，该基准电极配置于所述层叠体的内部，作为所述特定气体浓度的检测基准的基准气体导入至该基准电极，

所述调整用泵电极含有Pt和Au，利用X射线光电子分光法(XPS)测定所得的Au/Pt比(＝Au露出的部分的面积/Pt露出的部分的面积)为0.3以上0.63以下。

可以利用该传感器元件且例如以如下方式检测特定气体浓度。首先，使调整用泵单元执行动作，从而在氧浓度调整室对导入至被测定气体流通部内的被测定气体的氧浓度进行调整。由此，调整后的被测定气体到达测定室。然后，基于基准电极与测定电极之间的测定用电压而获取与源自特定气体且在测定室产生的氧相应的检测值，基于获取到的检测值对被测定气体中的特定气体浓度进行检测。关于“源自特定气体且在测定室产生的氧”，例如，在特定气体为氧化物的情况下，其是使得特定气体本身在测定室还原时所生成的氧；在特定气体为非氧化物的情况下，其是使得特定气体转化为氧化物后的气体在测定室还原时所生成的氧。并且，当以如上方式检测特定气体浓度时，因调整用泵电极的Au/Pt比为0.3以上而能够抑制被测定气体为富燃料气氛时的特定气体浓度的测定精度降低。可以认为其理由如下。由于富燃料气氛的被测定气体的氧分压较小，所以，可以认为：在特定气体为氧化物的情况下，特定气体本身容易因调整用泵电极中的Pt的催化活性而发生还原，在特定气体为非氧化物的情况下，特定气体转化后的氧化物容易因调整用泵电极中的Pt的催化活性而发生还原。以下，将上述还原称为“特定气体等的还原”。并且，可以认为：如果在氧浓度调整室中发生上述特定气体等的还原，则源自特定气体且在测定室产生的氧减少，从而导致特定气体浓度的测定精度降低。对此，本发明的传感器元件中，将调整用泵电极的Au/Pt比设为0.3以上，因Au的存在而充分抑制Pt的催化活性。由此，可以认为：被测定气体为富燃料气氛时的氧浓度调整室中的特定气体等的还原被充分抑制，从而特定气体浓度的检测精度的降低得到抑制。另外，如果调整用泵电极的Au/Pt比过大，则有时调整用泵单元的泵送能力降低而无法适当地调整氧浓度调整室的氧浓度，或者，为了提高泵送能力而需要对调整用泵单元施加较高的电压。对此，本发明的传感器元件中，因调整用泵电极的Au/Pt比为0.63以下而能够抑制调整用泵单元的泵送能力降低。

本发明的传感器元件中，可以形成为，所述层叠体具备3个以上的电极，这些电极配置于所述被测定气体流通部、且包括所述调整用泵电极及所述测定电极，在配置于所述被测定气体流通部的所述3个以上的电极中，所述调整用泵电极配置于最上游侧。此处，在配置于被测定气体流通部的多个电极中，当调整用泵电极配置于最上游侧时，无法在比调整用泵电极更靠上游侧的位置调整被测定气体的氧浓度。因此，如果存在于上述位置的调整用泵电极的Au/Pt比较小，则被测定气体为富燃料气氛时容易在氧浓度调整室使得特定气体等发生还原。因此，通过将存在于上述位置的调整用泵电极的Au/Pt比设为0.3以上，能够更可靠地抑制被测定气体为富燃料气氛时的特定气体浓度的测定精度降低。

本发明的传感器元件中，可以形成为，具备辅助泵单元，该辅助泵单元具有在所述被测定气体流通部中的所述氧浓度调整室的下游侧的辅助调整室配置的辅助泵电极、且用于调整该辅助调整室的氧浓度，所述辅助泵电极含有Pt和Au，利用X射线光电子分光法(XPS)测定所得的Au/Pt比(Au/Pt比＝Au露出的部分的面积/Pt露出的部分的面积)小于所述调整用泵电极的Au/Pt比。此处，即便在被测定气体为富燃料气氛的情况下，氧浓度调整后的被测定气体也到达在氧浓度调整室的下游侧配置的辅助调整室。因此，与氧浓度调整室相比，辅助调整室中更难以发生上述特定气体等的还原。因此，即便辅助泵电极的Au/Pt比为小于调整用泵电极的值，在被测定气体为富燃料气氛时，特定气体浓度的测定精度也难以降低。并且，通过将辅助泵电极的Au/Pt设为较小，能够提高辅助泵单元的泵送能力。这种情况下，辅助泵电极的Au/Pt比可以为0.3以下，也可以小于0.3。辅助泵电极的Au/Pt比可以为0.01以上。

本发明的传感器元件中，所述调整用泵电极的所述Au/Pt比可以超过0.3。另外，所述特定气体浓度可以为NOx浓度或氨浓度。

本发明的传感器元件可以是用于检测汽油发动机的废气中的所述特定气体浓度的传感器元件。汽油发动机的废气比较容易变为富燃料的气氛，因此，使用本发明的传感器元件的意义重大。

本发明的气体传感器具备：

上述任一方案的本发明的传感器元件；

调整用泵单元控制机构，该调整用泵单元控制机构以使得所述氧浓度调整室的氧浓度达到目标浓度的方式使所述调整用泵单元执行动作；

测定用电压检测机构，该测定用电压检测机构对所述基准电极与所述测定电极之间的测定用电压进行检测；以及

特定气体浓度检测机构，该特定气体浓度检测机构基于所述测定用电压而获取与源自所述特定气体且在所述测定室产生的氧相应的检测值，基于该检测值对所述被测定气体中的所述特定气体浓度进行检测。

该气体传感器具备上述任一方案的传感器元件。因此，该气体传感器能够获得与上述的本发明的传感器元件同样的效果，例如抑制被测定气体为富燃料气氛时的特定气体浓度的测定精度降低的效果。

此处，所述特定气体浓度检测机构可以基于所述测定用电压，以使得所述测定室内的氧浓度达到规定的低浓度的方式将源自所述特定气体且在所述测定室产生的氧从所述测定室向外部吸出，并获取进行该吸出时流通的测定用泵电流作为所述检测值。另外，在传感器元件具备所述辅助泵单元的情况下，本发明的气体传感器可以具备辅助泵单元控制机构，该辅助泵单元控制机构以使得所述辅助调整室的氧浓度达到目标浓度的方式使所述辅助泵单元执行动作。

附图说明

图1是气体传感器100的截面示意图。

图2是示出控制装置90与各单元之间的电连接关系的框图。

图3是传感器元件201的截面示意图。

图4是示出实验例1～6的各例中的被测定气体的A/F与Ip2相对灵敏度之间的关系的曲线图。

图5是示出实验例1～6的各例中的泵电压Vp0与泵电流Ip0之间的关系的曲线图。

具体实施方式

接下来，利用附图对本发明的实施方式进行说明。图1是概要地示出作为本发明的一个实施方式的气体传感器100的结构的一例的截面示意图。图2是示出控制装置90与各单元之间的电连接关系的框图。该气体传感器100安装于例如内燃机的废气管等配管。气体传感器100以内燃机的废气为被测定气体而对被测定气体中的NOx、氨等特定气体的浓度进行检测。在本实施方式中，作为特定气体浓度，气体传感器100对NOx浓度进行测定。气体传感器100具备：呈长条的长方体形状的传感器元件101；传感器元件101所具备的各单元21、41、50、80～83；可变电源24、46、52；以及对整个气体传感器100进行控制的控制装置90。

传感器元件101是如下元件：具有六个层从附图中的下侧开始按以下顺序层叠而成的层叠体，所述六个层分别是含有氧化锆(ZrO₂)等氧离子传导性固体电解质的第一基板层1、第二基板层2、第三基板层3、第一固体电解质层4、隔离层5以及第二固体电解质层6。另外，形成这六个层的固体电解质是致密的气密性的固体电解质。例如以如下方式制造该传感器元件101：对与各层对应的陶瓷生片进行规定的加工以及电路图案的印刷等，然后，使它们层叠，进而进行烧成而使它们实现一体化。

在传感器元件101的前端部侧(图1的左端部侧)、且在第二固体电解质层6的下表面与第一固体电解质层4的上表面之间，以按顺序连通的方式而相邻地形成有气体导入口10、第一扩散速度控制部11、缓冲空间12、第二扩散速度控制部13、第一内部空腔20、第三扩散速度控制部30、第二内部空腔40、第四扩散速度控制部60以及第三内部空腔61。

气体导入口10、缓冲空间12、第一内部空腔20、第二内部空腔40以及第三内部空腔61是以将隔离层5挖空的方式而设置的传感器元件101内部空间，其中，该传感器元件101内部空间的上部由第二固体电解质层6的下表面区划而成，该传感器元件101内部空间的下部由第一固体电解质层4的上表面区划而成，该传感器元件101内部空间的侧部由隔离层5的侧面区划而成。

第一扩散速度控制部11、第二扩散速度控制部13以及第三扩散速度控制部30均设置成2条横长的(具有以与附图垂直的方向为长度方向的开口)狭缝。另外，第四扩散速度控制部60设置成作为与第二固体电解质层6的下表面之间的间隙而形成的1条横长的(具有以与附图垂直的方向为长度方向的开口)狭缝。此外，还将气体导入口10至第三内部空腔61的部位称为被测定气体流通部。

另外，在比被测定气体流通部更远离前端侧的位置设置有基准气体导入空间43，该基准气体导入空间43位于第三基板层3的上表面与隔离层5的下表面之间，该基准气体导入空间43的侧部由第一固体电解质层4的侧面区划而成。例如，大气作为进行NOx浓度的测定时的基准气体而向基准气体导入空间43导入。

大气导入层48是由多孔质陶瓷构成的层，基准气体通过基准气体导入空间43而向大气导入层48导入。另外，大气导入层48形成为将基准电极42覆盖。

基准电极42是以由第三基板层3的上表面和第一固体电解质层4夹持的方式而形成的电极，如上所述，在其周围设置有与基准气体导入空间43连通的大气导入层48。另外，如后所述，可以利用基准电极42对第一内部空腔20内、第二内部空腔40内、以及第三内部空腔61内的氧浓度(氧分压)进行测定。基准电极42形成为多孔质金属陶瓷电极(例如Pt与ZrO₂的金属陶瓷电极)。

在被测定气体流通部，气体导入口10是相对于外部空间而开口的部位，被测定气体通过该气体导入口10而从外部空间进入传感器元件101内。第一扩散速度控制部11是对从气体导入口10进入的被测定气体施加规定的扩散阻力的部位。缓冲空间12是为了将从第一扩散速度控制部11导入的被测定气体向第二扩散速度控制部13导入而设置的空间。第二扩散速度控制部13是对从缓冲空间12向第一内部空腔20导入的被测定气体施加规定的扩散阻力的部位。在被测定气体从传感器元件101外部向第一内部空腔20内导入时，因外部空间中的被测定气体的压力变化(被测定气体为汽车的尾气的情况下，是排气压力的脉动)而从气体导入口10急剧地进入传感器元件101内部的被测定气体并非直接向第一内部空腔20导入，而是在通过第一扩散速度控制部11、缓冲空间12、第二扩散速度控制部13而将被测定气体的浓度变化消除之后再向第一内部空腔20导入。由此，向第一内部空腔20导入的被测定气体的压力变化达到几乎可以忽视的程度。第一内部空腔20设置成用于对通过第二扩散速度控制部13而导入的被测定气体中的氧分压进行调整的空间。主泵单元21工作而对该氧分压进行调整。

主泵单元21是构成为包括内侧泵电极22、外侧泵电极23、以及由这些电极夹持的第二固体电解质层6的电化学泵单元，其中，内侧泵电极22具有在第二固体电解质层6的下表面的、面对第一内部空腔20的大致整个区域设置的顶部电极部22a，外侧泵电极23以暴露于外部空间中的方式而设置于第二固体电解质层6的上表面的、与顶部电极部22a对应的区域。

内侧泵电极22形成为：跨越区划出第一内部空腔20的上下的固体电解质层(第二固体电解质层6及第一固体电解质层4)、以及形成侧壁的隔离层5。具体而言，在形成第一内部空腔20顶面的第二固体电解质层6的下表面形成有顶部电极部22a，另外，在形成第一内部空腔20底面的第一固体电解质层4的上表面形成有底部电极部22b，并且，侧部电极部(省略图示)以将上述顶部电极部22a和底部电极部22b连接的方式形成于构成第一内部空腔20的两个侧壁部的隔离层5的侧壁面(内表面)，并在该侧部电极部的配置部位配置成隧道形态的构造。

内侧泵电极22和外侧泵电极23形成为多孔质金属陶瓷电极(例如，Au及Pt与ZrO₂的金属陶瓷电极)。此外，利用能减弱针对被测定气体中的NOx成分的还原能力的材料而形成与被测定气体接触的内侧泵电极22。

对于主泵单元21而言，对内侧泵电极22与外侧泵电极23之间施加所需的泵电压Vp0而使得泵电流Ip0沿着正向或者负向在内侧泵电极22与外侧泵电极23之间流通，由此，能够将第一内部空腔20内的氧吸出到外部空间，或者能够将外部空间的氧吸入至第一内部空腔20。

另外，为了检测第一内部空腔20的气氛中的氧浓度(氧分压)，电化学传感器单元、即主泵控制用氧分压检测传感器单元80构成为包括内侧泵电极22、第二固体电解质层6、隔离层5、第一固体电解质层4、第三基板层3以及基准电极42。

通过测定主泵控制用氧分压检测传感器单元80的电动势V0而能够获知第一内部空腔20内的氧浓度(氧分压)。此外，以使得电动势V0达到目标值的方式对可变电源24的泵电压Vp0进行反馈控制，由此控制泵电流Ip0。由此，第一内部空腔20内的氧浓度能够保持为规定的恒定值。

第三扩散速度控制部30是下述部位：对在第一内部空腔20通过主泵单元21的动作对氧浓度(氧分压)进行控制之后的被测定气体施加规定的扩散阻力，并将该被测定气体导入至第二内部空腔40。

第二内部空腔40设置成用于进行下述处理的空间：对于预先在第一内部空腔20中调整了氧浓度(氧分压)之后通过第三扩散速度控制部30而导入的被测定气体，利用辅助泵单元50进一步对氧分压进行调整。由此，能够高精度地使得第二内部空腔40内的氧浓度保持恒定，因此，该气体传感器100能够实现高精度的NOx浓度的测定。

辅助泵单元50是构成为包括具有顶部电极部51a的辅助泵电极51、外侧泵电极23(并不局限于外侧泵电极23，只要是传感器元件101的外侧的适当电极即可)、以及第二固体电解质层6的辅助性电化学泵单元，其中，顶部电极部51a设置于第二固体电解质层6下表面的、面对第二内部空腔40的大致整个区域。

该辅助泵电极51以与此前的设置于第一内部空腔20内的内侧泵电极22同样的隧道形态的构造而配置于第二内部空腔40内。即，形成如下隧道形态的构造：在形成第二内部空腔40顶面的第二固体电解质层6形成有顶部电极部51a，另外，在形成第二内部空腔40底面的第一固体电解质层4形成有底部电极部51b，并且，将上述顶部电极部51a和底部电极部51b连结的侧部电极部(省略图示)分别在形成第二内部空腔40侧壁的隔离层5的两个壁面形成。此外，关于辅助泵电极51，也与内侧泵电极22同样地利用能减弱针对被测定气体中的NOx成分的还原能力的材料而形成。

对于辅助泵单元50而言，对辅助泵电极51与外侧泵电极23之间施加所需的电压Vp1，由此，能够将第二内部空腔40内的气氛中的氧吸出到外部空间，或者能够从外部空间将氧吸入至第二内部空腔40内。

另外，为了控制第二内部空腔40内的气氛中的氧分压，电化学传感器单元、即辅助泵控制用氧分压检测传感器单元81构成为包括辅助泵电极51、基准电极42、第二固体电解质层6、隔离层5、第一固体电解质层4以及第三基板层3。

此外，辅助泵单元50利用可变电源52进行泵送，其中，基于由上述辅助泵控制用氧分压检测传感器单元81检测出的电动势V1而对可变电源52的电压进行控制。由此，第二内部空腔40内的气氛中的氧分压被控制至实质上对NOx的测定没有影响的较低的分压。

另外，与此同时，将其泵电流Ip1用于对主泵控制用氧分压检测传感器单元80的电动势的控制。具体而言，泵电流Ip1作为控制信号而输入至主泵控制用氧分压检测传感器单元80并对其电动势V0进行控制，由此，将从第三扩散速度控制部30导入至第二内部空腔40内的被测定气体中的氧分压的梯度控制为始终恒定。在作为NOx传感器而使用时，通过主泵单元21和辅助泵单元50的作用而将第二内部空腔40内的氧浓度保持为约0.001ppm左右的恒定值。

第四扩散速度控制部60是下述部位：对在第二内部空腔40通过辅助泵单元50的动作而控制了氧浓度(氧分压)之后的被测定气体施加规定的扩散阻力，并将该被测定气体向第三内部空腔61导入。第四扩散速度控制部60承担对向第三内部空腔61流入的NOx的量进行限制的作用。

第三内部空腔61设置成用于进行下述处理的空间：针对预先在第二内部空腔40中调整了氧浓度(氧分压)之后通过第四扩散速度控制部60而导入的被测定气体，对被测定气体中的氮氧化物(NOx)的浓度进行测定。关于NOx浓度的测定，主要在第三内部空腔61中通过测定用泵单元41的动作而进行。

测定用泵单元41在第三内部空腔61内进行被测定气体中的NOx浓度的测定。测定用泵单元41是构成为包括测定电极44、外侧泵电极23、第二固体电解质层6、隔离层5以及第一固体电解质层4的电化学泵单元，其中，测定电极44设置于第一固体电解质层4的上表面的、面对第三内部空腔61的部位。测定电极44是由与内侧泵电极22相比而提高了针对被测定气体中的NOx成分的还原能力的材料构成的多孔质金属陶瓷电极。测定电极44还作为对第三内部空腔61内的气氛中存在的NOx进行还原的NOx还原催化剂而发挥作用。

对于测定用泵单元41而言，能够将因测定电极44的周围的气氛中的氮氧化物分解而产生的氧吸出，从而能够将其生成量作为泵电流Ip2而进行检测。

另外，为了对测定电极44的周围的氧分压进行检测，电化学传感器单元、即测定用泵控制用氧分压检测传感器单元82构成为包括第一固体电解质层4、第三基板层3、测定电极44以及基准电极42。基于由测定用泵控制用氧分压检测传感器单元82检测出的电动势V2而对可变电源46进行控制。

导入至第二内部空腔40内的被测定气体在氧分压被控制的状况下通过第四扩散速度控制部60而到达第三内部空腔61内的测定电极44。测定电极44的周围的被测定气体中的氮氧化物被还原(2NO→N₂+O₂)而生成氧。并且，利用测定用泵单元41对该生成的氧进行泵送，此时，对可变电源46的电压Vp2进行控制，以使得由测定用泵控制用氧分压检测传感器单元82检测出的电动势V2恒定。在测定电极44的周围生成的氧的量与被测定气体中的氮氧化物的浓度成正比例，因此，利用测定用泵单元41中的泵电流Ip2而对被测定气体中的氮氧化物浓度进行计算。

另外，如果将测定电极44、第一固体电解质层4、第三基板层3以及基准电极42组合而构成作为电化学传感器单元的氧分压检测机构，则能够检测出与因测定电极44的周围的气氛中的NOx成分的还原而产生的氧的量和基准大气中含有的氧的量之差相应的电动势，由此，还能够求出被测定气体中的NOx成分的浓度。

另外，电化学传感器单元83构成为包括第二固体电解质层6、隔离层5、第一固体电解质层4、第三基板层3、外侧泵电极23以及基准电极42，能够利用借助该传感器单元83而获得的电动势Vref对传感器外部的被测定气体中的氧分压进行检测。

在具有这样的结构的气体传感器100中，通过使主泵单元21和辅助泵单元50工作而将氧分压始终保持为恒定的低值(实质上对NOx的测定没有影响的值)的被测定气体向测定用泵单元41供给。因此，基于如下泵电流Ip2而能够获知被测定气体中的NOx浓度，与被测定气体中的NOx的浓度大致成正比例地、利用测定用泵单元41将因NOx的还原而生成的氧吸出而使得泵电流Ip2流通。

此外，传感器元件101具备加热器部70，该加热器部70承担着对传感器元件101进行加热并保温的温度调整作用，以便提高固体电解质的氧离子传导性。加热器部70具备加热器连接电极71、加热器72、通孔73、加热器绝缘层74以及压力释放孔75。

加热器连接电极71是以与第一基板层1的下表面接触的方式形成的电极。通过将加热器连接电极71与外部电源连接而能够从外部向加热器部70供电。

加热器72是以由第二基板层2和第三基板层3从上下方夹持的方式而形成的电阻体。加热器72借助通孔73而与加热器连接电极71连接，并通过该加热器连接电极71从外部供电而发热，由此对形成传感器元件101的固体电解质进行加热和保温。

另外，加热器72埋设于第一内部空腔20至第三内部空腔61的整个区域，能够将传感器元件101整体调整为使得上述固体电解质活化的温度。

加热器绝缘层74是在加热器72的上下表面由氧化铝等绝缘体形成的绝缘层。形成加热器绝缘层74的目的在于：获得第二基板层2与加热器72之间的电绝缘性、以及第三基板层3与加热器72之间的电绝缘性。

压力释放孔75是设置成将第三基板层3及大气导入层48贯穿、且与基准气体导入空间43连通的部位，形成压力释放孔75的目的在于：使得伴随着加热器绝缘层74内的温度升高的内压的升高缓和。

内侧泵电极22及辅助泵电极51是含有Pt和Au的电极。更具体而言，内侧泵电极22是由含有作为贵金属的Pt及Au、以及具有氧离子导电性的氧化物(此处为ZrO₂)的金属陶瓷构成的电极。对于内侧泵电极22及辅助泵电极51而言，各自的贵金属成分与氧化锆的体积比率例如为5：5～8：2。

对于内侧泵电极22而言，利用X射线光电子分光法(XPS)测定所得的Au/Pt比(＝Au露出的部分的面积/Pt露出的部分的面积)为0.3以上0.63以下。Au/Pt比越大，意味着内侧泵电极22中存在的Pt粒子中的由Au覆盖的部分的面积越大。可以利用导电性浆糊形成内侧泵电极22，例如对Au涂覆于Pt的粉末而成的涂覆粉末、氧化锆粉末、以及粘合剂进行混合而制作该导电性浆糊。另外，通过适当地对涂覆粉末中的Pt与Au的重量比例进行变更而能够调整内侧泵电极22的Au/Pt比。

控制装置90是具备CPU92及存储器94等的微处理器。控制装置90中输入有：由主泵控制用氧分压检测传感器单元80检测出的电动势V0、由辅助泵控制用氧分压检测传感器单元81检测出的电动势V1、由测定用泵控制用氧分压检测传感器单元82检测出的电动势V2、由传感器单元83检测出的电动势Vref、由主泵单元21检测出的泵电流Ip0、由辅助泵单元50检测出的泵电流Ip1、以及由测定用泵单元41检测出的泵电流Ip2。另外，控制装置90将控制信号向可变电源24、46、52输出而对主泵单元21、测定用泵单元41及辅助泵单元50进行控制。

控制装置90对可变电源24的泵电压Vp0进行反馈控制，以使得电动势V0达到目标值(称为目标值V0＊)(即，使得第一内部空腔20的氧浓度达到目标浓度)。因此，泵电流Ip0根据被测定气体的氧浓度或被测定气体的空燃比(A/F)及空气过剩率λ(＝向内燃机供给的空气的量/理论上所需的最少空气量)而发生变化。

另外，控制装置90对可变电源52的电压Vp1进行反馈控制，以使得电动势V1变为恒定值(称为目标值V1＊)(即，使得第二内部空腔40的氧浓度达到实质上对NOx的测定没有影响的规定的低氧浓度)。与此同时，控制装置90基于泵电流Ip1而设定电动势V0的目标值V0＊(反馈控制)，以使得借助电压Vp1而流通的泵电流Ip1变为恒定值(称为目标值Ip1＊)。由此，使得从第三扩散速度控制部30导入至第二内部空腔40内的被测定气体中的氧分压的梯度始终恒定。另外，第二内部空腔40内的气氛中的氧分压被控制至实质上对NOx的测定没有影响的低分压。目标值V0＊设定为使得第一内部空腔20的氧浓度变为高于0％且较低的氧浓度的值。

此外，控制装置90对可变电源46的电压Vp2进行反馈控制，以使得电动势V2变为恒定值(称为目标值V2＊)(即，使得第三内部空腔61内的氧浓度达到规定的低浓度)。由此，将氧从第三内部空腔61内吸出以使得被测定气体中的NOx在第三内部空腔61被还原而生成的氧实质上变为零。而且，控制装置90获取泵电流Ip2作为与源自特定气体(此处为NOx)且在第三内部空腔61产生的氧相应的检测值，并基于该泵电流Ip2而对被测定气体中的NOx浓度进行计算。这样，将进行源自于导入至传感器元件101内的被测定气体中的特定气体的氧的吸出、并基于吸出的氧量(本实施方式中，基于泵电流Ip2)而对特定气体浓度进行检测的方式称为极限电流方式。

在存储器94中存储有：表示泵电流Ip2与NOx浓度之间的对应关系的关系式(例如一次函数式)、映射等。这种关系式或映射可以预先通过实验而求出。

以下，对这样构成的气体传感器100的使用例进行说明。控制装置90的CPU92处于对上述各泵单元21、41、50进行控制、从上述各传感器单元80～83获取各电压V0、V1、V2、Vref的状态。在该状态下，如果从气体导入口10导入被测定气体，则被测定气体通过第一扩散速度控制部11、缓冲空间12及第二扩散速度控制部13而到达第一内部空腔20。接下来，在第一内部空腔20及第二内部空腔40内，由主泵单元21及辅助泵单元50对被测定气体的氧浓度进行调整，调整后的被测定气体到达第三内部空腔61。而且，CPU92基于获取到的泵电流Ip2和存储于存储器94中的对应关系而对被测定气体中的NOx浓度进行检测。

这样，当CPU92利用传感器元件101检测NOx浓度时，在本实施方式中，如上所述，内侧泵电极22的Au/Pt比为0.3以上，从而能够抑制被测定气体为富燃料气氛(空气过剩率λ＜1)时的NOx浓度的测定精度降低。能够想到其理由如下。由于富燃料气氛的被测定气体的氧分压较小，所以，如果将富燃料气氛的被测定气体向第一内部空腔20导入，则NOx会在到达第三内部空腔61之前因内侧泵电极22中的Pt的催化活性而在第一内部空腔20内发生还原。还能想到如下理由：在被测定气体为富燃料气氛的情况下，由于被测定气体中作为未燃成分而存在烃(HC)、一氧化碳等，所以，这些未燃成分与NOx发生反应而使得NOx在第一内部空腔20内更容易被还原。并且，还能想到如下理由：如果在第一内部空腔20内发生上述NOx的还原，则源自NOx且在第三内部空腔61产生的氧会减少，从而NOx浓度的测定精度会降低。对此，在本实施方式的传感器元件101中，内侧泵电极22的Au/Pt比为0.3以上，从而因Au的存在而能充分抑制Pt的催化活性。由此，可以认为：被测定气体为富燃料气氛时的第一内部空腔20内的NOx的还原被充分抑制，从而能够抑制NOx浓度的检测精度降低。

此处，在到达第一内部空腔20的被测定气体为贫燃料气氛的情况下，控制装置90基本上以将氧从第一内部空腔20吸出的方式对主泵单元21进行控制。这种情况下，不仅第一内部空腔20内的氧分子被吸出，有时NOx发生还原而将NOx中的氧也吸出。为了抑制伴随着该氧的吸出的NOx的还原，只要将Au/Pt比设为0.01以上0.3以下即可。与此相对，在到达第一内部空腔20的被测定气体为富燃料气氛的情况下，控制装置90以将氧向第一内部空腔20吸入的方式对主泵单元21进行控制，因此，不会发生伴随着上述氧的吸出的NOx的还原。可以认为：取而代之、且与主泵单元21的动作无关地因内侧泵电极22中的Pt的催化活性而发生上述的第一内部空腔20内的NOx的还原。并且，为了抑制因上述理由而引起的NOx的还原，有时将Au/Pt比设为0.01以上0.3以下也不够，需要将Au/Pt比设为0.3以上。以往，对作为被测定气体而采用富燃料气氛的气体这一点研究得不够深入，因此，本发明的发明人此次率先获得了上述见解。

这样，本实施方式的传感器元件101能够抑制被测定气体为富燃料气氛(空气过剩率λ＜1)时的NOx浓度的测定精度降低，因此，特别适合于对富燃料气氛的被测定气体中的NOx浓度进行测定的情况。另外，本实施方式的传感器元件101也可以用于被测定气体并非富燃料气氛时的NOx浓度的测定。因此，本实施方式的传感器元件101并不局限于“在测定时始终为富燃料气氛的被测定气体”，还适合于“在测定时有可能变为富燃料气氛的被测定气体”的NOx浓度的测定。例如，在汽油发动机中，多数情况下废气在理论空燃比附近变化，所以，被测定气体始终为富燃料气氛或者频繁变为富燃料气氛。因此，本实施方式的传感器元件101适合于汽油发动机的废气中的NOx浓度的检测。另外，被测定气体的A/F越小(空气过剩率λ越小)，越容易发生上述的第一内部空腔20内的NOx的还原，因此，采用内侧泵电极22的Au/Pt比为0.3以上的本实施方式的传感器元件101的意义重大。例如，传感器元件101还适合于A/F为13.5以下(空气过剩率λ为0.918以下)的被测定气体中的NOx浓度的检测。被测定气体的A/F可以为11以上(空气过剩率λ为0.748以上)。

内侧泵电极22的Au/Pt比越大，越能够抑制上述的第一内部空腔20内的NOx的还原。根据该观点，优选内侧泵电极22的Au/Pt比超过0.3，更优选超过0.35。另外，内侧泵电极22的Au/Pt比可以超过0.5。

另外，如果内侧泵电极22的Au/Pt比过大，则有时主泵单元21的泵送能力降低而无法适当地调整第一内部空腔20的氧浓度，或者，为了提高泵送能力而需要施加较高的泵电压Vp0。对此，在本实施方式的传感器元件101中，内侧泵电极22的Au/Pt比设为0.63以下，由此能够抑制主泵单元21的泵送能力降低。

辅助泵电极51的Au/Pt比可以与内侧泵电极22同样地设为0.3以上0.63以下，不过，优选小于内侧泵电极22的Au/Pt比。此处，即便在被测定气体为富燃料气氛的情况下，氧浓度被调整后的被测定气体也会到达在第一内部空腔20的下游侧配置的第二内部空腔40。更具体而言，利用主泵单元21将氧吸入之后的被测定气体到达第二内部空腔40。因此，与第一内部空腔20相比，在第二内部空腔40难以发生上述的NOx的还原。因此，即便辅助泵电极51的Au/Pt比为小于内侧泵电极22的值，也难以发生被测定气体为富燃料气氛时的NOx浓度的测定精度降低的情况。并且，将辅助泵电极51的Au/Pt设为较小而能够使得辅助泵单元50的泵送能力变得较高。辅助泵电极51的Au/Pt比更优选为0.3以下，进一步优选小于0.3。另外，辅助泵电极51的Au/Pt比可以为0.01以上。

此处，对本实施方式的构成要素与本发明的构成要素之间的对应关系进行明确。本实施方式中的第一基板层1、第二基板层2、第三基板层3、第一固体电解质层4、隔离层5以及第二固体电解质层6这6个层按顺序层叠而成的层叠体相当于本发明中的层叠体，第一内部空腔20相当于氧浓度调整室，内侧泵电极22相当于调整用泵电极，主泵单元21相当于调整用泵单元，第三内部空腔61相当于测定室，测定电极44相当于测定电极，基准电极42相当于基准电极。另外，第二内部空腔40相当于辅助调整室，辅助泵电极51相当于辅助泵电极，辅助泵单元50相当于辅助泵单元。此外，CPU92及可变电源24相当于调整用泵单元控制机构，CPU92相当于特定气体浓度检测机构，测定用泵控制用氧分压检测传感器单元82相当于测定用电压检测机构，泵电流Ip2相当于检测值。

根据以上说明的本实施方式的气体传感器100，内侧泵电极22的Au/Pt比为0.3以上，因此，能够抑制被测定气体为富燃料气氛时的NOx浓度的测定精度降低。另外，内侧泵电极22的Au/Pt比为0.63以下，因此，能够抑制主泵单元21的泵送能力降低。

另外，传感器元件101的层叠体(各层1～6)具备：在被测定气体流通部配置的3个以上的电极(此处为内侧泵电极22、辅助泵电极51以及测定电极44这3个电极)。并且，在这些电极中，内侧泵电极22配置于最上游侧。此处，在配置于被测定气体流通部的多个电极中，当内侧泵电极22配置于最上游侧时，无法在比内侧泵电极22更靠上游侧的位置对被测定气体的氧浓度进行调整。因此，如果存在于该位置的内侧泵电极22的Au/Pt较小，则在被测定气体为富燃料气氛时容易在第一内部空腔20内发生NOx的还原。因此，通过将存在于该位置的内侧泵电极22的Au/Pt比设为0.3以上，能够更可靠地抑制被测定气体为富燃料气氛时的NOx浓度的测定精度降低。

此外，辅助泵电极51的Au/Pt比小于内侧泵电极22的Au/Pt比，因此，能够使辅助泵单元50的泵送能力变得较高。进而，汽油发动机的废气比较容易变为富燃料的气氛，因此，为了检测该废气中的NOx浓度而采用传感器元件101的意义重大。

此外，本发明并未受到上述实施方式的任何限定，当然，只要属于本发明的技术范围则可以以各种方式来实施。

上述实施方式中，气体传感器100检测出NOx浓度而作为特定气体浓度，但并不局限于此，也可以将其他氧化物浓度设为特定气体浓度。在特定气体为氧化物的情况下，与上述实施方式相同，在第三内部空腔61使得特定气体自身还原时产生氧，因此，CPU92能够获取与该氧相应的检测值而检测出特定气体浓度。另外，特定气体也可以是氨等非氧化物。在特定气体为非氧化物的情况下，通过将特定气体转化为氧化物(例如，如果是氨，则转化为NO)，使得在第三内部空腔61对转化后的气体进行还原时产生氧，因此，CPU92能够获取与该氧相应的检测值而检测出特定气体浓度。例如，在到达第一内部空腔20的被测定气体为富燃料气氛的情况下，控制装置90以将氧向第一内部空腔20吸入的方式控制主泵单元21，因此，吸入至第一内部空腔20的氧和氨发生反应而能够将氨转化为NO。然后，根据基本上与NOx浓度的测定相同的原理对氨浓度进行检测。另外，可以认为：即使在这种情况下，当被测定气体为富燃料气氛时，氨通过转化而生成的NO也容易因内侧泵电极22中的Pt的催化活性而发生还原。对此，将内侧泵电极22的Au/Pt比设为0.3以上，从而，与上述实施方式同样地充分抑制了第一内部空腔20内的NO的还原，能够抑制氨浓度的测定精度降低。

上述实施方式中，主泵单元21及辅助泵单元50均包含外侧泵电极23作为构成要素，但并不局限于此。即，外侧泵电极23兼用作主泵单元21所具备的调整用外侧电极、以及辅助泵单元50所具备的辅助外侧电极，但并不局限于此。可以在层叠体(各层1～6)的外侧的暴露于被测定气体中的部分分别设置调整用外侧电极和辅助外侧电极。

上述实施方式中，气体传感器100的传感器元件101具备第一内部空腔20、第二内部空腔40以及第三内部空腔61，但并不局限于此。例如，也可以如图3的传感器元件201那样不具备第三内部空腔61。在图3所示的变形例的传感器元件201中，在第二固体电解质层6的下表面与第一固体电解质层4的上表面之间，以按以下顺序连通的方式而相邻地形成有气体导入口10、第一扩散速度控制部11、缓冲空间12、第二扩散速度控制部13、第一内部空腔20、第三扩散速度控制部30以及第二内部空腔40。另外，测定电极44配置于第二内部空腔40内的第一固体电解质层4的上表面。测定电极44由第四扩散速度控制部45覆盖。第四扩散速度控制部45是由氧化铝(Al₂O₃)等陶瓷多孔体构成的膜。与上述实施方式的第四扩散速度控制部60相同，第四扩散速度控制部45承担对向测定电极44流入的NOx的量进行限制的作用。另外，第四扩散速度控制部45还作为测定电极44的保护膜而发挥作用。辅助泵电极51的顶部电极部51a形成至测定电极44的正上方。即便是该结构的传感器元件201，也能够与上述实施方式同样地基于例如泵电流Ip2而对NOx浓度进行检测。这种情况下，测定电极44的周围作为测定室而发挥作用。

实施例

以下，作为实施例而对具体制作传感器元件的例子进行说明。实验例3～5相当于本发明的实施例，实验例1、2、6相当于比较例。此外，本发明并不限定于以下实施例。

[实验例1～6的传感器元件的制作]

作为实验例1～6而制作图1所示的传感器元件101。实验例1～6中，除了使内侧泵电极22的Au/Pt比的值不同这一点以外，以同样的方式进行制作。首先，对添加有4mol％的作为稳定剂的三氧化二钇的氧化锆粒子、有机粘合剂以及有机溶剂进行混合，并通过流延成型的方式进行成型，由此准备好6块陶瓷生片。在该生片预先形成多个用于印刷时或层叠时的定位的片材孔、所需的通孔等。另外，将用于形成各电极的导电性浆糊的图案印刷至各生片。然后，按照规定的顺序对6块生片进行层叠，并施加规定的温度、压力条件而使它们压接。由这样得到的压接体切出传感器元件101的大小的未烧成层叠体。然后，对切出的未烧成层叠体进行烧成而获得传感器元件101。通过将对Pt的粉末涂覆Au而得到的涂覆粉末、氧化锆粉末、以及粘合剂混合而制作内侧泵电极22用的导电性浆糊。通过适当地对涂覆粉末中的Pt与Au的重量比例进行变更而使得内侧泵电极22的Au/Pt比在实验例1～6之间不同。对于辅助泵电极51用的导电性浆糊也同样地进行制作。辅助泵电极51用的导电性浆糊在实验例1～6之间通用。

[Au/Pt比的测定]

制作多个实验例1的传感器元件101，将其中的一部分(3个)切断而使得内侧泵电极22的表面在外部暴露，利用X射线光电子分光法(XPS)测定内侧泵电极22的Au/Pt比。根据Au和Pt的检测峰值的峰值强度并利用相对灵敏度系数法而对Au/Pt比进行计算。作为相对灵敏度系数而使用原子相对灵敏度系数(ARSF)。将测定出的3个内侧泵电极22的Au/Pt比的平均值作为实验例1的内侧泵电极22的Au/Pt比。对于实验例2～6也同样地测定Au/Pt比。Au/Pt比的测定条件如下。

测定装置：Physical Electronics Inc.公司制的QuanteraS；

X射线源：单色化Al(1486.6eV)；

检测区域：100μmφ；

检测深度：约4nm～5nm

分光器：静电半球型能量分析仪

取出角：45°

X射线与分光器之间的角度：90°

检测光谱(检测峰值)：Au4f、Pt4f

关于内侧泵电极22的Au/Pt比的测定结果，实验例1的测定结果为0，实验例2的测定结果为0.21，实验例3的测定结果为0.3，实验例4的测定结果为0.47，实验例5的测定结果为0.63，实验例6的测定结果为1。另外，同样地测定辅助泵电极51的Au/Pt比，其结果，实验例1～6的结果均为0.20。

[评价试验1：测定精度的评价]

将实验例1的传感器元件101与上述的控制装置90、可变电源24、46、52连接，与上述实施方式同样地利用控制装置90对传感器元件101进行驱动。然后，对使得向传感器元件101的气体导入口10导入之前的被测定气体的A/F发生各种变化时的泵电流Ip2进行测定。对于被测定气体使用试样气体。对于试样气体而言，作为基础气体而使用氮，作为特定气体成分而使用500ppm的NO，水分浓度设为3体积％。并且，作为燃料气体而使用乙烯气体(C₂H₄)，通过使试样气体中的乙烯气体浓度和氧浓度发生各种变更而对试样气体的A/F进行各种变更。试样气体的温度设为250℃，并使其以200L/min的流量在直径为20mm的配管内流通。在试样气体开始流通且泵电流Ip2充分稳定之后进行泵电流Ip2的测定。另外，作为被测定气体而使用A/F不同的10种试样气体，并对与各A/F对应的泵电流Ip2进行测定。利用HORIBA公司制的MEXA－760λ对A/F进行测定。然后，将被测定气体的A/F为15.27时的泵电流Ip2的值设为100，并导出使得测定出的泵电流Ip2实现相对化的值(称为Ip2相对灵敏度)。关于实验例2～6，也以同样的方法导出Ip2相对灵敏度。关于实验例1～6，表1中分别示出了内侧泵电极22的Au/Pt比和与被测定气体的A/F对应的Ip2相对灵敏度。另外，图4是表示实验例1～6的各实验例的被测定气体的A/F与Ip2相对灵敏度之间的关系的曲线图。Ip2相对灵敏度相对于100的变化越大，意味着NOx浓度的测定精度越低。表1中还一并记载了根据A/F进行换算而得到的空气过剩率λ(＝(A/F)/14.7)。图4中也在括弧内一并记载了与A/F为14.7及13.5时对应的空气过剩率λ。

表1

根据表1及图4可知，在被测定气体为理论空燃比(A/F＝14.7、λ＝1)或贫燃料气氛(A/F＞14.7、λ＞1)的情况下，实验例1～5的Ip2相对灵敏度均为100或接近100的值，即便A/F(及λ)发生变化，也未发现测定精度降低。与此相对，在被测定气体为富燃料气氛(A/F＜14.7、λ＜1)的区域，内侧泵电极22的Au/Pt比小于0.3的实验例1、2中，A/F(及λ)越小，Ip2相对灵敏度越低，NOx浓度的测定精度越低。与此相对，内侧泵电极22的Au/Pt比为0.3以上的实验例3～5中，在富燃料气氛的区域，即便A/F(及λ)减小，也几乎未发现Ip2相对灵敏度降低的情况，NOx浓度的测定精度仍旧较高。另外，实验例1中，在被测定气体的A/F为14.7以下(λ为1以下)的区域发现了NOx浓度的测定精度降低的情况，不过，实验例2中，在被测定气体的A/F为13.5以下(λ为0.918以下)的区域开始发现NOx浓度的测定精度降低的情况。另外，通过实验例1、2的比较发现如下趋势，即，内侧泵电极22的Au/Pt比越小，被测定气体为富燃料气氛时的NOx浓度的测定精度越大幅降低。

另外，内侧泵电极22的Au/Pt比为1的实验例6中，无论被测定气体为富燃料气氛、理论空燃比的气氛、贫燃料气氛中的哪一种，当A/F(及λ)发生变化时，Ip2相对灵敏度都发生变化。为了对此进行进一步调查，以如下方式对实验例1～6的传感器元件101的主泵单元21的泵送能力进行了评价。

[评价试验2：主泵单元的泵送能力的评价]

准备基础气体为氮、氧浓度为1体积％、水分浓度为3％的试样气体作为被测定气体，并将其向实验例1的传感器元件101的气体导入口10导入。被测定气体的温度设为250℃，并使其以200L/min的流量在直径为20mm的配管内流通。对使得在该状态下由可变电源24施加的主泵单元21的泵电压Vp0在0.02V～0.6V之间进行各种变更时的、在主泵单元21流通的泵电流Ip0进行测定。关于实验例2～6，也同样地测定泵电流Ip0。关于实验例1～6，表2及图5中分别示出了内侧泵电极22的Au/Pt比、以及泵电压Vp0与泵电流Ip0之间的关系。

表2

根据表2及图5可知，内侧泵电极22的Au/Pt比为0.63以下的实验例1～5中，至少在泵电压Vp0为0.4V以上的区域，泵电流Ip0均大致恒定。这意味着：主泵单元21能够将被测定气体中的氧充分吸出而使得泵电流Ip0形成为极限电流。与此相对，内侧泵电极22的Au/Pt比超过0.63的实验例6中，在泵电压Vp0为0.02V～0.6V的范围内，泵电流Ip0未形成极限电流。这意味着：实验例6中的主泵单元21的泵送能力较低。如果主泵单元21的泵送能力较低，则在被测定气体为贫燃料气氛的情况下无法将第一内部空腔20的氧充分吸出，泵电流Ip2高于与被测定气体中的NOx浓度对应的准确的值。另外，如果主泵单元21的泵送能力较低，则在被测定气体为富燃料气氛的情况下无法将氧向第一内部空腔20充分吸入，泵电流Ip2低于与被测定气体中的NOx浓度对应的准确的值。可以认为：因此而导致如实验例6如图4所示，被测定气体的A/F(及λ)越大，Ip2相对灵敏度越大(A/F及λ越小，Ip2相对灵敏度越小)。根据该结果可知，内侧泵电极22的Au/Pt比优选为0.63以下。

本申请以2018年12月25日申请的日本专利申请第2018－240983号为基气体传感器的制造产业等。

产业上的可利用性

本发明可以用于对燃烧气体等被测定气体中的NOx等特定气体的浓度进行检测的极限电流式气体传感器的制造产业等。

Claims

1.一种传感器元件，其用于通过极限电流方式对富燃料气氛的被测定气体中的特定气体浓度进行检测，其特征在于，

所述传感器元件具备：

所述调整用泵电极含有Pt和Au，利用X射线光电子分光法XPS测定所得的Au／Pt比超过0.3且为0.63以下，由此，能够更可靠地抑制被测定气体为富燃料气氛时的特定气体浓度的测定精度的降低，其中，Au／Pt比＝Au露出的部分的面积／Pt露出的部分的面积，

所述传感器元件具备辅助泵单元，该辅助泵单元具有在所述被测定气体流通部中的所述氧浓度调整室的下游侧的辅助调整室配置的辅助泵电极，且用于对该辅助调整室的氧浓度进行调整，

所述辅助泵电极含有Pt和Au，利用X射线光电子分光法XPS测定所得的Au／Pt比小于所述调整用泵电极的Au／Pt比，其中，Au／Pt比＝Au露出的部分的面积／Pt露出的部分的面积。

2.根据权利要求1所述的传感器元件，其特征在于，

所述层叠体具备3个以上的电极，这些电极配置于所述被测定气体流通部、且包括所述调整用泵电极以及所述测定电极，

在配置于所述被测定气体流通部的所述3个以上的电极中，所述调整用泵电极配置于最上游侧。

3.根据权利要求1所述的传感器元件，其特征在于，

所述特定气体浓度为NOx浓度或氨浓度。

4.根据权利要求1所述的传感器元件，其特征在于，

所述传感器元件用于对汽油发动机的废气中的所述特定气体浓度进行检测。

5.一种气体传感器，其特征在于，

所述气体传感器具备：

权利要求1～4中任一项所述的传感器元件；

特定气体浓度检测机构，该特定气体浓度检测机构基于所述测定用电压而获取与源自所述特定气体且在所述测定室产生的氧相应的检测值，基于该检测值而对所述被测定气体中的所述特定气体浓度进行检测。