JP6602257B2 - Gas sensor element - Google Patents
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Description
本発明は、例えば燃焼器や内燃機関等の燃焼ガスや排気ガス中に含まれる特定ガス濃度を検出するのに好適に用いられるガスセンサ素子に関する。 The present invention relates to a gas sensor element suitably used for detecting a specific gas concentration contained in combustion gas or exhaust gas of a combustor or an internal combustion engine, for example.
従来から、内燃機関の排気ガス中の特定ガス濃度(例えば、窒素酸化物(NOx)の濃度)を検出するガスセンサ(NOxセンサ)が用いられている(特許文献1)。一般的なNOxセンサは、第1ポンプセル、酸素濃度検知セル、及び第2ポンプセルを主に備えたガスセンサ素子を有している。
このうち第1ポンプセル1100は、図9に示すように、固体電解質層1110と、固体電解質層1110の両面にそれぞれ対向して配置された一対の電極1120,1130とを有している。電極1120はガスセンサ素子の内部空間に露出して酸素のポンピングを行う。
Conventionally, a gas sensor (NOx sensor) that detects a specific gas concentration (for example, a concentration of nitrogen oxide (NOx)) in exhaust gas of an internal combustion engine has been used (Patent Document 1). A general NOx sensor has a gas sensor element mainly including a first pump cell, an oxygen concentration detection cell, and a second pump cell.
Among these, the
又、第2ポンプセル1300は、図10に示すように、固体電解質層1310と、固体電解質層1310の一方の面(同一面)に離間して積層された一対の電極1320,1330とを有している。電極1330はガスセンサ素子の内部空間に露出してNOx濃度を検知する一方、電極1320は基準室内に露出して基準電極となっている。又、各電極1320,1330は絶縁層1400にて仕切られている。
第2ポンプセル1300は、他のセル(第1ポンプセル1100、酸素濃度検知セル)と位置的に干渉しないよう、その設置スペースが限られるため、固体電解質層1310の同一面上に各電極1320,1330を配置することでセルをコンパクトにすることができる。
As shown in FIG. 10, the
Since the installation space of the
ところで、固体電解質層1110の両面に一対の電極1120,1130をそれぞれ対向配置する第1ポンプセル1100の場合、電極1120,1130間を流れる電流経路Bは、電極1120,1130の重なり領域を断面積とし、固体電解質層1110の厚み方向に流れる。そのため、固体電解質層1110の厚みが薄いほど、セルの内部抵抗が減少し、省電力となり、酸素ポンプの制御の精度が向上すると共に、固体電解質層の材料削減にもなる。
しかしながら、第2ポンプセル1300のように固体電解質層1310の同一面上に各電極1320,1330を配置した場合、電極1320,1330間を流れる電流経路Cは、固体電解質体1310の厚み方向を断面積とするように横方向に流れる。このため、固体電解質層1310の厚みが薄いほど、セルの内部抵抗が増大して検出精度や応答性が劣るという問題がある。一方で、固体電解質層1310の厚みを厚くするとコストアップに繋がる。
By the way, in the case of the
However, when the
そこで、本発明は、固体電解質体の同一面に一対の電極を積層したセルにおける内部抵抗を低減し、セルの特性を向上できると共に、コストダウンが図られたガスセンサ素子の提供を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a gas sensor element that can reduce internal resistance in a cell in which a pair of electrodes are stacked on the same surface of a solid electrolyte body, improve cell characteristics, and reduce costs.
上記課題を解決するため、本発明のガスセンサ素子は、固体電解質体と、該固体電解質体の同一面に離間して配置された一対の電極とを有するセルを少なくとも1つ備えるガスセンサ素子において、前記固体電解質体は、前記一対の電極同士の対向部のうち最短距離となる領域の少なくとも一部を跨ぎ、前記一対の電極と重なる前記固体電解質体の最大厚みよりも厚い凸部を有し、前記凸部は、前記領域のすべてに形成されていると共に、前記一対の電極にそれぞれ接し、前記一対の電極のうち一方の電極は、孤立した小空間としての基準酸素室に面していることを特徴とする。
このガスセンサ素子によれば、一対の電極同士の対向部を跨いで凸部を設けることで、一対の電極間の固体電解質体の断面積が増大し、ひいては固体電解質体の比抵抗が低下するので、セルの特性(例えば、検出精度や応答性)を向上させることができる。又、固体電解質層の全体を厚くする必要が無いので、コストダウンを実現できる。
In order to solve the above-mentioned problem, a gas sensor element of the present invention is a gas sensor element comprising at least one cell having a solid electrolyte body and a pair of electrodes arranged on the same surface of the solid electrolyte body. solid electrolyte body straddles at least a portion of the region to be a shortest distance of the opposing portion between the pair of electrodes, have a thicker convex portion than the maximum thickness of the solid electrolyte body overlapping with the pair of electrodes, wherein Protrusions are formed in all of the regions and are in contact with the pair of electrodes, respectively, and one electrode of the pair of electrodes faces a reference oxygen chamber as an isolated small space. Features.
According to this gas sensor element, by providing a projecting portion across the facing portion between a pair of electrodes, the cross-sectional area of the solid electrolyte body between the pair of electrodes increases, and as a result, the specific resistance of the solid electrolyte body decreases. The cell characteristics (for example, detection accuracy and responsiveness) can be improved. In addition, since it is not necessary to increase the thickness of the entire solid electrolyte layer, the cost can be reduced.
又、このガスセンサ素子によれば、凸部を上記領域のすべてに形成することで、固体電解質体の断面積を確実に増大させることができる。又、凸部が一対の電極にそれぞれ接していると、凸部を通る一対の電極間の電流経路を確実に生じさせて固体電解質体の比抵抗をより一層低下させることができる。
Moreover, according to this gas sensor element, the cross-sectional area of a solid electrolyte body can be increased reliably by forming a convex part in all the said area | regions. Further, when the convex portions are in contact with the pair of electrodes, a current path between the pair of electrodes passing through the convex portions can be reliably generated, and the specific resistance of the solid electrolyte body can be further reduced.
本発明のガスセンサ素子において、前記固体電解質体と前記一対の電極との積層方向から見て、前記凸部は前記一対の電極の一部に重なっていてもよい。
このガスセンサ素子によれば、凸部を印刷等で固体電解質体上に形成する場合に、印刷ズレ等で凸部の形成領域がズレても、凸部が一対の電極に確実に接するので、固体電解質体の比抵抗をより一層低下させることができる。
In the gas sensor element of the present invention, when viewed from the stacking direction of the solid electrolyte body and the pair of electrodes, the convex portion may overlap a part of the pair of electrodes.
According to this gas sensor element, when the convex portion is formed on the solid electrolyte body by printing or the like, even if the convex formation region is displaced due to printing misalignment or the like, the convex portion is surely in contact with the pair of electrodes. The specific resistance of the electrolyte body can be further reduced.
この発明によれば、固体電解質体の同一面に一対の電極を積層したセルにおける内部抵抗を低減し、セルの特性を向上できると共に、コストダウンが図られる。 According to the present invention, the internal resistance in a cell in which a pair of electrodes are stacked on the same surface of the solid electrolyte body can be reduced, the cell characteristics can be improved, and the cost can be reduced.
以下、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るガスセンサ(NOxセンサ)1の縦断面図(軸線AXに沿って切断した断面図)、図2はガスセンサ1が有するガスセンサ素子10の軸線AXに沿う断面図、図3はIp2セル130の部分拡大断面図、図4はIp2セル130の部分拡大上面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view (a sectional view cut along an axis AX) of a gas sensor (NOx sensor) 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view along an axis AX of a
ガスセンサ1は、測定対象ガスである排ガス(被測定ガス)中の特定ガス(NOx)の濃度を検出可能なガスセンサ素子10を備え、内燃機関の排気管(図示なし)に装着されて使用されるNOxセンサである。このガスセンサ1は、排気管に固定するためのネジ部21が外表面の所定位置に形成された筒状の主体金具20を備える。ガスセンサ素子10は、軸線AX方向に延びる細長板状をなし、主体金具20の内側に保持されている。
さらに詳しくは、ガスセンサ1は、ガスセンサ素子10の後端部10k(図1において上端の部位)が挿入される挿入孔62を有する保持部材60と、この保持部材60の内側に保持された6個の端子部材とを備える。なお、図1では、6個の端子部材のうち2個の端子部材(具体的には、端子部材75,76)のみを図示している。
The
More specifically, the
ガスセンサ素子10の後端部10kには、平面視矩形状の合計6個の電極端子部14、17(図1では2個のみ図示)が形成され、各電極端子部14,17には、それぞれ、前述の端子部材が電気的に接続している。例えば、電極端子部14には、端子部材75の素子当接部75bが弾性的に当接して電気的に接続している。また、電極端子部17には、端子部材76の素子当接部76bが弾性的に当接して電気的に接続している。
さらに、6個の端子部材(端子部材75,76など)には、それぞれ、異なるリード線71が電気的に接続されている。例えば、図1に示すように、端子部材75のリード線把持部77によって、リード線71の芯線が加締められて把持される。また、端子部材76のリード線把持部78によって、他のリード線71の芯線が加締められて把持される。
A total of six
Furthermore,
主体金具20は、軸線AX方向に貫通する貫通孔23を有する筒状部材である。この主体金具20は、径方向内側に突出する形態で貫通孔23の一部を構成する棚部25を有している。主体金具20は、ガスセンサ素子10の先端部10sを自身の先端側外部(図1において下方)に突出させると共に、ガスセンサ素子10の後端部10kを自身の後端側外部(図1において上方)に突出させた状態で、ガスセンサ素子10を貫通孔23内に保持している。
また、主体金具20の貫通孔23の内部には、環状のセラミックホルダ42、滑石粉末を環状に充填してなる2つの滑石リング43,44、及びセラミックスリーブ45が配置されている。詳細には、ガスセンサ素子10の径方向周囲を取り囲む状態で、セラミックホルダ42、滑石リング43,44、及びセラミックスリーブ45が、この順に、主体金具20の軸線方向先端側(図1において下端側)から軸線方向後端側(図1において上端側)にわたって重ねて配置されている。
The
Further, an annular
また、セラミックホルダ42と主体金具20の棚部25との間には、金属カップ41が配置されている。また、セラミックスリーブ45と主体金具20のカシメ部22との間には、加締リング46が配置されている。なお、主体金具20のカシメ部22が、加締リング46を介してセラミックスリーブ45を先端側に押し付けるように、加締められている。
主体金具20の先端部20bには、ガスセンサ素子10の先端部10sを覆うように、複数の孔を有する金属製(具体的にはステンレス)の外部プロテクタ31及び内部プロテクタ32が、溶接によって取り付けられている。一方、主体金具20の後端部には、外筒51が溶接によって取り付けられている。外筒51は、軸線AX方向に延びる筒状をなし、ガスセンサ素子10を包囲している。
Further, a
A metal (specifically, stainless steel)
保持部材60は、絶縁性材料(具体的にはアルミナ)からなり、軸線AX方向に貫通する挿入孔62を有する筒状部材である。挿入孔62内には、前述した6個の端子部材(端子部材75,76など)が配置されている。保持部材60の後端部には、径方向外側に突出する鍔部65が形成されている。保持部材60は、鍔部65が内部支持部材53に当接する態様で、内部支持部材53に保持されている。なお、内部支持部材53は、外筒51のうち径方向内側に向けて加締められた加締部51gにより、外筒51に保持されている。
保持部材60の後端面61上には、絶縁部材90が配置されている。絶縁部材90は、電気絶縁性材料(具体的にはアルミナ)からなり、円筒状をなす。この絶縁部材90には、軸線AX方向に貫通する貫通孔91が合計6個形成されている。この貫通孔91には、前述した端子部材のリード線把持部(リード線把持部77,78など)が配置されている。
The holding
An insulating
また、外筒51のうち軸線方向後端部(図1において上端部)に位置する後端開口部51cの径方向内側には、フッ素ゴムからなる弾性シール部材73が配置されている。この弾性シール部材73には、軸線AX方向に延びる円筒状の挿通孔73cが、合計6個形成されている。各々の挿通孔73cは、弾性シール部材73の挿通孔面73b(円筒状の内壁面)によって構成されている。各々の挿通孔73cには、リード線71が1本ずつ挿通されている。各々のリード線71は、弾性シール部材73の挿通孔73cを通じて、ガスセンサ1の外部に延出している。弾性シール部材73は、外筒51の後端開口部51cを径方向内側に加締めることで径方向に弾性圧縮変形し、これにより、挿通孔面73bとリード線71の外周面71bとを密着させて、挿通孔面73bとリード線71の外周面71bとの間を水密に封止している。
Further, an
一方、図2に示すように、ガスセンサ素子10は、絶縁層115と、三つの複合層201、202、203と、複合層201、202の間に配置された絶縁体140とを備え、これらがこの順に積層方向に積層された構造を有する。複合層201、202、203は、それぞれ絶縁層181、182、183に設けられた貫通孔に、固体電解質体111、121、131を充填してなる。
さらに、ガスセンサ素子10には、複合層203の裏面側に、ヒータ161が積層されている。なお、図2において、絶縁層115側を「表面側」と説明し、ヒータ161側を「裏面側」と説明する。このヒータ161は、アルミナを主体とする板状の絶縁体162、163と、その間に埋設されたヒータパターン164(Ptを主体としている)とを備えている。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
Further, a heater 161 is laminated on the
固体電解質体111、121、131は、固体電解質であるジルコニアからなり、酸素イオン伝導性を有する。絶縁体140には貫通孔が形成され、この貫通孔140hが二つの複合層201、202の層間に形成された第1空間150となる。
さらに、複合層203のうち固体電解質体131が埋め込まれた部位の一部がくり抜かれ、固体電解質体131が露出した第2空間160となる。
そして、積層方向に第1空間150と第2空間160の間に配置された複合層202の固体電解質体121には、積層方向に貫通孔が形成され、この貫通孔を介して第1空間150と第2空間160とが連通している。このようにして、第1空間150に導入された被測定ガスは、軸線AX方向に沿って流れた後、積層方向に沿って第2空間160に導入される。被測定ガスの導入方向(流れ方向)を符号Fで示す。
The
Further, a part of the
A through hole is formed in the
なお、第1空間150の側方(図2の紙面表及び裏方向)にガス透過性及び透水性を有する第1多孔質体(図示せず)が設けられており、第1空間150は第1多孔質体を通じてガスセンサ素子10の外部と連通し、被測定ガスを導入可能になっている。第1多孔質体は、ガスセンサ素子10の外部との仕切りとして、第1空間150内への排ガスの単位時間あたりの流通量を制限する。
A first porous body (not shown) having gas permeability and water permeability is provided on the side of the first space 150 (the front and back directions in FIG. 2). A gas to be measured can be introduced by communicating with the outside of the
固体電解質体111の表面側には、多孔質のIp1+電極112が設けられている。また、固体電解質体111の裏面側には、多孔質のIp1−電極113が設けられている。この固体電解質体111、Ip1+電極112、及びIp1−電極113によって、Ip1セル110を構成している。
また、Ip1+電極112とIp1+リード112rの表面側には、アルミナ等からなる絶縁層115が積層され、絶縁層115の先端側にIp1+電極112を取り囲む略矩形の貫通孔が設けられ、この貫通孔に多孔質層190が埋設されている。このようにして、多孔質層190を介してIp1+電極112と外部との間でガスが出入可能になっている。
このIp1セル110は、Ip1+電極112、Ip1−電極113間に流すポンプ電流Ip1に応じて、Ip1+電極112の接する雰囲気(ガスセンサ素子10の外部の雰囲気)とIp1−電極113の接する雰囲気(第1空間150内の雰囲気)との間で酸素の汲み出し及び汲み入れ(いわゆる酸素ポンピング)を行う。
On the surface side of the solid electrolyte body 111, a porous Ip1 + electrode 112 is provided. A porous Ip1-
In addition, an insulating
In this Ip1 cell 110, the atmosphere in contact with the Ip1 + electrode 112 (atmosphere outside the gas sensor element 10) and the atmosphere in contact with the Ip1-electrode 113 (first atmosphere) according to the pump current Ip1 flowing between the Ip1 + electrode 112 and the Ip1-
固体電解質体121は、絶縁体140を挟んで、固体電解質体111と積層方向に対向するように配置されている。固体電解質体121の表面側には多孔質のVs−電極122が設けられている。より詳細には、Vs−電極122は、第1空間150内において、Ip1−電極113よりも被測定ガスの導入方向Fの下流側に設けられている。
また、固体電解質体121の裏面側のうちVs−電極122と対向する部位には、多孔質のVs+電極123が設けられている。ここで、上述のように複合層203のうち固体電解質体131が埋め込まれた部位の一部がくり抜かれ、Vs+電極123はこのくり抜き部位に配置されている。
この固体電解質体121、Vs−電極122、及びVs+電極123によって、Vsセル120を構成している。このVsセル120は、主として、固体電解質体121により隔てられた雰囲気(電極122の接する第1空間150内の雰囲気と、電極123の接する後述する基準酸素室170内の雰囲気)間の酸素分圧差に応じて起電力を発生する。
The
In addition, a porous Vs +
The
固体電解質体131は、固体電解質体121と積層方向に対向するように配置されている。固体電解質体131の同一面(表面)側には、多孔質のIp2+電極132と多孔質のIp2−電極133が軸線AX方向に離間して設けられている。
Ip2+電極132とVs+電極123との間には、孤立した小空間としての基準酸素室170が形成されている。この基準酸素室170は、上述の複合層203のくり抜き部位と、固体電解質体121との積層方向の隙間により構成され、さらに第2空間160との間が絶縁体145で仕切られている。なお、基準酸素室170内には、セラミックス製の多孔質体が配置されている。
また、Ip2−電極133は、上述の複合層203のくり抜き部位にて、第2空間160内に配置されている。
The
A
Further, the Ip2-
固体電解質体131、Ip2+電極132、及びIp2−電極133によって、窒素酸化物(NOx)濃度を検知するためのIp2セル130を構成している。このIp2セル130は、第2空間160内で分解されたNOx由来の酸素(酸素イオン)を、固体電解質体131を通じて、基準酸素室170に移動させる。このとき、電極132及び電極133の間には、第2空間160内に導入された排ガス(被測定ガス)に含まれる窒素酸化物の濃度に応じた電流が流れる。
ここで、Ip2+電極132、Ip2−電極133が特許請求の範囲の「一対の電極」に相当する。又、Ip2セル130がそれぞれ特許請求の範囲の「セル」に相当する。
The
Here, the Ip2 +
ここで、本実施形態のガスセンサ1によるNOx濃度検知について、簡単に説明する。
ガスセンサ素子10の固体電解質体111、121、131は、ヒータパターン164の昇温に伴い加熱され、活性化する。これにより、Ip1セル110、Vsセル120、及びIp2セル130が動作するようになる。
排気通路(図示なし)内を流通する排ガス(測定対象ガス)は、第1多孔質体による流通量の制限を受けつつ第1空間150内に導入される。このとき、Vsセル120には、Vs+電極123側からVs−電極122側へ微弱な電流Icpが流されている。このため、排ガス中の酸素は、負極側となる第1空間150内のVs−電極122から電子を受け取ることができ、酸素イオンとなって固体電解質体121内を流れ、基準酸素室170内に移動する。つまり、Vs−電極122、Vs+電極123間で電流Icpが流されることによって、第1空間150内の酸素が基準酸素室170内に送り込まれる。
Here, the NOx concentration detection by the
The
Exhaust gas (measurement target gas) flowing through an exhaust passage (not shown) is introduced into the
第1空間150内に導入された排ガスの酸素濃度が所定値より薄い場合、Ip+電極112側が負極となるようにIp1セル110に電流Ip1を流し、ガスセンサ素子10の外部から第1空間150内へ酸素の汲み入れを行う。一方、第1空間150内に導入された排ガスの酸素濃度が所定値より濃い場合、Ip−電極113側が負極となるようにIp1セル110に電流Ip1を流し、第1空間150内からガスセンサ素子10外部へ酸素の汲み出しを行う。
このように、第1空間150において酸素濃度が調整された被測定ガスは、第2空間160内に導入される。第2空間160内でIp2−電極133と接触した被測定ガス中の特定ガス成分(NOx成分)は、Ip2−電極133、Ip2+電極132間に電圧Vp2を印加されることで、Ip2−電極133上で窒素と酸素に分解(還元)され、分解された酸素は、酸素イオンとなって固体電解質体131内を流れ、基準酸素室170内に移動する。この際、Ip2セル130を流れる電流Ip2を検出し、その電流値に基づいて、被測定ガス中のNOx濃度を検知することができる。
When the oxygen concentration of the exhaust gas introduced into the
Thus, the gas to be measured whose oxygen concentration is adjusted in the
次に、図3、図4を参照し、固体電解質体131の凸部131pについて説明する。
図3に示すように、固体電解質体131は、一対の電極132,133同士の対向部を跨ぎ、厚みt1の凸部131pを一体に有している。この厚みt1は、一対の電極132,133と重なる固体電解質体131の最大厚みt0よりも厚い、なお、図3の例では、凸部131pは固体電解質体131の電極132,133側(表面側)に突出している。又、凸部131pの積層方向の高さは、第2空間160及び基準酸素室170の積層方向の高さより低く、凸部131pの表面側に、第2空間160と基準酸素室170の間を仕切る絶縁層145が積層されている。
又、図4に示すように、凸部131pは、一対の電極132,133同士の対向部のうち、矢印で示す最短距離となる領域Rの少なくとも一部(図4の例では領域Rのすべてに加え、領域Rの周辺まで)を跨ぐように形成されている。なお、各電極132,133から後端側へ向かって、それぞれリード132L.133Lが延びている。
Next, the
As shown in FIG. 3, the
Further, as shown in FIG. 4, the
このように、一対の電極132,133同士の対向部を跨いで凸部131pを設けることで、図3に示すように、一対の電極132,133とそれぞれ重なる固体電解質体131(厚みt0の部位)を通る通常の電流経路Cの他、一対の電極132,133の側面から凸部131pを通る電流経路Dが生じる。このため、一対の電極132,133間の固体電解質体131の断面積が増大し、ひいては固体電解質体131の比抵抗が低下するので、Ip2セル130の検出精度や応答性を向上させることができる。又、固体電解質層131のうち、一対の電極132,133とそれぞれ重なる部位全体を厚くする必要が無いので、コストダウンを実現できる。
固体電解質体131の比抵抗を確実に低下する観点から、厚みt1≧1.2×t0であることが好ましい。厚みt1の上限は特に制限されないが、例えば第2空間160や基準酸素室170の高さ未満が上限となる。
Thus, by providing the
From the viewpoint of reliably reducing the specific resistance of the
図5は、凸部131pの形成方法の一例を示す分解斜視図である。まず、絶縁層1831を含む複合層203の固体電解質体131の上(表面側)に、一対の電極132,133及びそれらのリード132L,133Lをペースト印刷する。次に、領域Rを覆うように、凸部131pをペースト印刷する。
さらに、一対の電極132,133及び凸部131pの段差を埋めるように、絶縁層1832をペースト印刷する。絶縁層1832に設けられた貫通孔1832hの開口寸法は、固体電解質体131の外形よりも小さく、固体電解質体131の外周部分を覆い、貫通孔1832hが第2空間160や基準酸素室170を形成する上記「くり抜き部位」に相当する。
次に、絶縁層1832の上(表面側)に絶縁層1833をペースト印刷する。絶縁層1833は、凸部131pの上(表面側)を覆う絶縁層145を含んでいる。
その後、さらにガスセンサ素子10の他の部位を適宜積層し、全体を焼成することで、絶縁層1831、1832、1833が絶縁層183になる。
FIG. 5 is an exploded perspective view showing an example of a method of forming the
Further, the insulating
Next, the insulating
Thereafter, other portions of the
なお、凸部131pを通る電流経路Dを確実に生じさせて固体電解質体131の比抵抗を低下させるためには、図3に示すように、凸部131pと電極132が丁度接するような形態が好ましい。一方、凸部131pを固体電解質体131に積層するようにペースト印刷すると製造が容易となるが、図6に示すように、印刷ズレにより凸部131pが電極133と接しない場合がある。この場合、凸部131pが電極133と接する場合に比べると、凸部131pを通る電流経路Dによる寄与が少なくなる傾向にある。
そこで、図3に示すように、固体電解質体131と一対の電極132,133との積層方向から見て、凸部131pが電極133の一部(電極132との対向部の少なくとも一部)に重なりLを有して重なるようにすれば、印刷ズレが生じても凸部131pと電極133(132)とを確実に接しさせることができるので好ましい。なお、凸部131pと電極1332においても同様である。
In order to reduce the specific resistance of the
Therefore, as shown in FIG. 3, when viewed from the stacking direction of the
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、凸部131pが領域Rのすべてに形成されていたが、図7に示すように、領域Rの一部に凸部231pを形成してもよい。又、図7の例では凸部231pと電極232が接しているが、凸部231pと各電極232、233が接していなくてもよい。なお、図7の例では、Ip2セル230の各電極232、233は、軸線AX方向に交差する方向に離間している。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but extends to various modifications and equivalents included in the spirit and scope of the present invention.
For example, in the above embodiment, the
又、上記実施形態では、凸部131pが固体電解質体131の電極132,133側(表面側)に突出していたが、図8に示すように、凸部331pが固体電解質体331の電極332,333と反対側(裏面側)に突出してもよい。図8の例では、一対の電極332,333とそれぞれ重なる固体電解質体331(厚みt0の部位)を通る通常の電流経路Cの他、電流経路Cよりも裏面側の固体電解質体331(厚みt1の部位)を通る電流経路Dが生じる。そして、これにより一対の電極332,333間の固体電解質体331の断面積が増大し、ひいては固体電解質体331の比抵抗が低下することになる。
又、図8の例でも、積層方向から見て、凸部331pが電極333の一部(電極332との対向部の少なくとも一部)に重なりLを有して重なっている。
In the above embodiment, the
Also in the example of FIG. 8, the
又、上記実施形態では、凸部131pを固体電解質体131上にペースト印刷したが、凸部131pの形成方法はこれに限られない。又、凸部と、(凸部以外の)固体電解質体とは同じ組成であってもよく、例えば凸部に固体電解質体よりも酸素イオン伝導性の高い材料を用いてもよい。
又、本発明が適用されるセルは、Ip2セル130に限らず、固体電解質体の同一面に一対の電極が積層する限り、Ip1セル110やVsセル120に適用してもよい。なお、Ip1セルに本発明を適用すると、特に大電流でIp1セルに通電する際、酸素ポンプの制御を精度良く行える。又、Vsセル120に本発明を適用すると、Ip2セル130と同様に検知対象のガスの検出精度や応答性が向上する。
又、NOxセンサに限らず、少なくとも1つのセルを有する例えば酸素センサ、アンモニアセンサに適用可能である。
Moreover, in the said embodiment, although the
The cell to which the present invention is applied is not limited to the
Further, the present invention is not limited to the NOx sensor, and can be applied to, for example, an oxygen sensor or an ammonia sensor having at least one cell.
10 ガスセンサ素子
130、230、330 セル(第2ポンプセル)
131、231、331 固体電解質体
131p、231p、331p 凸部
132、232、332 一対の電極(Ip2+電極)
133、232、333 一対の電極(Ip2−電極)
R 一対の電極同士の対向部のうち最短距離となる領域
L 凸部と電極との重なり
t0 固体電解質体の最大厚み
t1 凸部の厚み
10
131, 231, 331
133, 232, 333 Pair of electrodes (Ip2-electrode)
R The region of the shortest distance between the opposed portions of the pair of electrodes L The overlap between the convex portion and the electrode t0 The maximum thickness of the solid electrolyte body t1 The thickness of the convex portion
Claims (2)
前記固体電解質体は、前記一対の電極同士の対向部のうち最短距離となる領域の少なくとも一部を跨ぎ、前記一対の電極と重なる前記固体電解質体の最大厚みよりも厚い凸部を有し、
前記凸部は、前記領域のすべてに形成されていると共に、前記一対の電極にそれぞれ接し、
前記一対の電極のうち一方の電極は、孤立した小空間としての基準酸素室に面していることを特徴とするガスセンサ素子。 In a gas sensor element comprising at least one cell having a solid electrolyte body and a pair of electrodes disposed on the same surface of the solid electrolyte body,
The solid electrolyte body, straddling at least a part of the region to be a shortest distance of the opposing portion between the pair of electrodes, have a thicker convex portion than the maximum thickness of the solid electrolyte body overlapping the pair of electrodes,
The convex portions are formed in all of the regions and are in contact with the pair of electrodes,
One electrode of the pair of electrodes faces a reference oxygen chamber as an isolated small space .
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