BR102019001964A2 - elemento sensor de gás e método para produzir o elemento sensor de gás - Google Patents
elemento sensor de gás e método para produzir o elemento sensor de gás Download PDFInfo
- Publication number
- BR102019001964A2 BR102019001964A2 BR102019001964A BR102019001964A BR102019001964A2 BR 102019001964 A2 BR102019001964 A2 BR 102019001964A2 BR 102019001964 A BR102019001964 A BR 102019001964A BR 102019001964 A BR102019001964 A BR 102019001964A BR 102019001964 A2 BR102019001964 A2 BR 102019001964A2
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- protective layer
- porous protective
- porous
- layer
- coating material
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 143
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 73
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 44
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 44
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 33
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 27
- 238000010411 cooking Methods 0.000 claims description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 51
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 103
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 64
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 23
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 description 21
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 230000004044 response Effects 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 5
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 5
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 5
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 4
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 4
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 4
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 2
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 2
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 2
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000410 antimony oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000003292 diminished effect Effects 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N oxoantimony Chemical compound [Sb]=O VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
- G01N27/4075—Composition or fabrication of the electrodes and coatings thereon, e.g. catalysts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
- F01N11/007—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring oxygen or air concentration downstream of the exhaust apparatus
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/4067—Means for heating or controlling the temperature of the solid electrolyte
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
- G01N27/4071—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases using sensor elements of laminated structure
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
- G01N27/4077—Means for protecting the electrolyte or the electrodes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
- G01N27/409—Oxygen concentration cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
"elemento sensor de gás e método para produzir o elemento sensor de gás". a presente invenção refere-se a um elemento sensor de gás (100, 100a, 101) que compreende uma camada protetora com repelência melhorada da água ao derramar continuamente a água, que é um elemento sensor de gás (100, 100a, 101) compreendendo uma porção de detecção (10) tendo uma pilha de um corpo de eletrólito sólido e um corpo gerador de calor, o corpo de eletrólito sólido tendo pelo menos um par de eletrodos (4) em seus lados opostos e o corpo gerador de calor incluindo uma fonte geradora de calor e uma camada protetora porosa (20, 20a) formada em torno da porção de detecção (10), em que a camada protetora porosa (20, 20a) é formada a partir de um agregado contendo alumina e um material de revestimento contendo sílica, e na camada protetora porosa (20, 20a), a concentração de peso x% em peso do material de revestimento em relação ao peso total do agregado e do material de revestimento, e a porosidade y%, satisfazem a seguinte fórmula (1): y = 0,0058x2 - 1,2666x + 68 (1) e na camada protetora porosa (20, 20a), o volume de poros dos poros tendo um diâmetro de poro 100 nm ou menos é 0,02 ml/g ou menos.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para ELEMENTO SENSOR DE GÁS E MÉTODO PARA PRODUZIR O ELEMENTO SENSOR DE GÁS.
Campo Técnico [001] A presente divulgação refere-se a um elemento sensor de gás que é montado em um veículo, por exemplo, e detecta a concentração de oxigênio ou NOx no gás de exaustão.
Antecedentes da Técnica [002] Em uma variedade de indústrias, uma variedade de tentativas tem sido feita em todo o mundo para reduzir impactos ambientais e encargos. Em particular, na indústria automobilística, o desenvolvimento para promover a disseminação não só de veículos com motor a gasolina eficientes em combustível, mas também veículos ecológicos, tais como veículos híbridos ou veículos elétricos, bem como melhorar ainda mais o desempenho de tais veículos tem avançado dia a dia.
[003] A purificação de gás de exaustão e aperfeiçoamento do desempenho da economia de combustível de veículos têm sido conduzidos pela detecção da concentração de oxigênio ou NOx em um gás alvo de medição, como gás de exaustão, usando um sensor de gás e controlando precisamente o consumo de óleo combustível e a quantidade de ar de admissão.
[004] Uma configuração básica exemplificativa de um elemento sensor de gás que constitui tal sensor de gás inclui uma porção de detecção, que tem uma pilha de um corpo de eletrólito sólido tendo um par de eletrodos em lados opostos do mesmo e um corpo gerador de calor, incluindo uma fonte geradora de calor e uma camada protetora porosa formada em torno da porção de detecção.
[005] Um sensor de gás detecta a concentração de oxigênio ou NOx no gás de exaustão em uma temperatura tão elevada como cerca de 400°C a 850°C. Assim, se as gotículas de água (i sto é, água con
Petição 870190010210, de 31/01/2019, pág. 53/100
2/21 densada) no gás de exaustão colidem com o elemento sensor de gás que constitui o sensor de gás, choque térmico pode ser gerado devido à têmpera parcial, e a função do sensor de gás pode ser diminuída.
[006] A fim de eliminar essa preocupação, uma camada protetora porosa, tendo repelência de água, é fornecida em torno da porção de detecção do elemento sensor de gás.
[007] Aqui, como técnica convencional em relação a um elemento sensor de gás compreendendo uma camada protetora porosa tendo repelência à água, por exemplo, a Literatura de Patente 1 divulga um elemento sensor de gás que compreende uma camada protetora porosa, em que a condutividade térmica λ está na faixa de 0,2 a 5 W/mK, e o produto λCpρ da condutividade térmica λ (W/mK), a densidade ρ (g/m3) e o calor específico Cp (J/gK) está na faixa de 5,3 x 105 a 2,1 x 107WJ/m4K2.
[008] A repelência de água da camada protetora porosa descrita na Literatura de Patente 1 é obtida pelo fenômeno de Leidenfrost. O fenômeno de Leidenfrost é um fenômeno pelo qual a superfície de uma gota de água é imediatamente evaporada, quando a gota de água é permitida entrar em contato com a superfície de uma camada protetora porosa em uma temperatura elevada, e uma camada de bloqueio (filme de vapor) é formado entre a superfície da camada protetora porosa e a gotícula de água devido ao vapor de água evaporado. De acordo com esse fenômeno de Leidenfrost, mesmo em um caso em que as gotas de água aderem à superfície de uma camada protetora porosa, as gotas de água são imediatamente separadas da superfície da camada protetora porosa, e isso significa que a camada protetora porosa tem repelência à água.
[009] No entanto, no caso de um elemento sensor de gás que compreende uma camada protetora porosa tendo repelência à água, conforme descrito na Literatura de Patentes 1, quando a água conden
Petição 870190010210, de 31/01/2019, pág. 54/100
3/21 sada contida no gás de exaustão é continuamente derramada em um local no elemento sensor de gás em temperatura elevada, a repelência de água da camada protetora porosa não é suficiente, em alguns casos. Por exemplo, a camada protetora porosa do elemento sensor de gás divulgado na Literatura de Patente 1 apresenta características de PTC (Positive Temperature Coefficient), pelo que a condutividade térmica diminui com uma diminuição na temperatura. Consequentemente, quando a temperatura da camada protetora porosa é diminuída pelo derramamento contínuo de água, sua condutividade térmica é diminuída, e um filme do vapor dificilmente é formado de acordo com o fenômeno de Leidenfrost. Como resultado, a repelência de água é reduzida, e um grande choque térmico em direção ao elemento sensor de gás é assim gerado.
Lista de citações
Literatura de Patente [0010] Literatura de Patente 1: JP 2016-29360 A
Sumário da Invenção
Problema Técnico [0011] Como descrito acima, no caso de um sensor convencional de gás que compreende uma camada protetora porosa com repelência de água, a repelência de água é reduzida devido à diminuição da temperatura com o derramamento contínuo de água e, como resultado, um choque térmico em direção ao elemento sensor de gás é gerado em alguns casos. Assim, a presente divulgação fornece um elemento sensor de gás que compreende uma camada protetora porosa com melhor repelência de água, quando água é continuamente derramada sobre a camada protetora porosa.
Solução para o Problema [0012] Como um resultado de estudos intensos dirigidos para o alcance do objeto antes mencionado, os presentes inventores desco
Petição 870190010210, de 31/01/2019, pág. 55/100
4/21 briram que características de NTC (Coeficiente de Temperatura Negativo), pelas quais a condutividade térmica aumenta com uma diminuição na temperatura, podem ser transmitidas para a camada protetora porosa de um elemento sensor de gás, controlando a concentração de peso de um material de revestimento e a porosidade na camada protetora porosa do elemento sensor de gás para satisfazer uma expressão relacional predeterminada e a repelência de água é aperfeiçoada com o derramamento contínuo de água, completando assim a presente divulgação. Especificamente, a essência da presente divulgação é como segue.
(1) Um elemento sensor de gás compreendendo:
- uma porção de detecção tendo uma pilha de um corpo de eletrólito sólido e um corpo gerador de calor, o corpo de eletrólito sólido tendo pelo menos um par de eletrodos em seus lados opostos e o corpo gerador de calor incluindo uma fonte geradora de calor; e
- uma camada protetora porosa formada em torno da porção de detecção, em que
- a camada protetora porosa é formada a partir de um agregado contendo alumina e um material de revestimento contendo sílica, e
- na camada protetora porosa, a concentração de peso x% em peso do material de revestimento em relação ao peso total do agregado e do material de revestimento, e a porosidade y%, satisfazem a seguinte fórmula (1):
y < 0,0058x2 - 1,2666x + 68 (1) e, na camada protetora porosa, o volume de poros de poros tendo um diâmetro de poros de 100 nm ou menos é 0,02 ml/g ou menos.
(2) O elemento sensor de gás de acordo com o acima (1), em que a concentração em peso do material de revestimento na camada protetora porosa é de 10% em peso ou mais.
Petição 870190010210, de 31/01/2019, pág. 56/100
5/21 (3) O elemento sensor de gás de acordo com o (1) ou (2) acima, em que a porosidade da camada protetora porosa é de 25% ou mais.
(4) Um método para produzir o elemento sensor de gás de acordo com qualquer um dos acima de (1) a (3), compreendendo:
- a formação de uma camada protetora porosa de um agregado contendo alumina e um material de revestimento contendo sílica, em torno da porção de detecção; e
- o cozimento da camada protetora porosa formada a 1000° C ou superior.
Efeitos Vantajosos da Invenção [0013] De acordo com a presente divulgação, pode ser fornecido um elemento sensor de gás compreendendo uma camada protetora porosa com repelência de água aperfeiçoada mediante derramamento contínuo de água.
Breve Descrição dos Desenhos [0014] A figura 1 é um diagrama esquemático ilustrando uma modalidade de um elemento sensor de gás da presente divulgação;
[0015] A figura 2 é um diagrama que mostra a relação entre temperatura e condutividade térmica, no que diz respeito às camadas protetoras porosas do Exemplo 1 e do Exemplo Comparativo 1;
[0016] A figura 3 é um diagrama que mostra a relação entre a concentração de peso da sílica e porosidade, nas camadas protetoras porosas do Exemplo 1 e Exemplos Comparativos 1 e 2;
[0017] A figura 4 é um diagrama que mostra os resultados dos testes de repelência de água realizados nas camadas protetoras porosas do Exemplo 1 e Exemplos Comparativos 1 e 2;
[0018] A figura 5 é um diagrama que mostra a relação entre a concentração de peso de sílica e resistência à ligação no Exemplo;
[0019] A figura 6 é um diagrama que mostra a relação entre a po
Petição 870190010210, de 31/01/2019, pág. 57/100
6/21 rosidade de uma camada protetora porosa e o valor característico de resposta no Exemplo;
[0020] A figura 7A é um diagrama que mostra uma fotografia SEM da camada protetora porosa do Exemplo 1 e a figura 7B é um diagrama mostrando uma fotografia SEM da camada protetora porosa do Exemplo Comparativo 3;
[0021] A figura 8 é um diagrama que mostra a relação entre o diâmetro do poro e o volume de poro volume, nas camadas protetoras porosas do Exemplo 1 e do Exemplo Comparativo 3;
[0022] A figura 9 é um diagrama esquemático ilustrando uma modalidade de um elemento sensor de gás da presente divulgação; e [0023] A figura 10 é um diagrama ampliado mostrando uma porção de extremidade de uma modalidade de um elemento sensor de gás da presente divulgação.
Descrição de Modalidades [0024] Daqui em diante, a presente divulgação será descrita em detalhes.
[0025] No elemento sensor de gás da presente divulgação, um corpo de eletrólito sólido, tendo pelo menos um par de eletrodos em seus lados opostos, e um corpo gerador de calor, incluindo uma fonte geradora de calor, são laminados um no outro para formar uma porção de detecção e uma camada protetora porosa é formada em torno dessa porção de detecção.
[0026] A figura 1 é um diagrama esquemático ilustrando uma modalidade de um elemento sensor de gás da presente divulgação. Um elemento sensor de gás 100, mostrado na figura 1, em geral, inclui uma porção de detecção 10 que detecta a concentração de oxigênio ou NOX no gás de exaustão e uma camada protetora porosa 20 que protege a periferia da porção de detecção 10 contra umidade no gás de exaustão e, assim, suprime a geração de uma diminuição em saí
Petição 870190010210, de 31/01/2019, pág. 58/100
7/21 das que, de outro modo, ocorreriam devido a uma queda de temperatura da porção de detecção 10 resultante da umidade que alcança a porção de detecção 10 e também captura substâncias tóxicas e semelhantes no gás de exaustão que passa através dela.
[0027] A porção de detecção 10 geralmente inclui uma camada de eletrólito sólido 3, que tem, em seus lados opostos, um par de eletrodos 4, incluindo um eletrodo 41 no lado do gás alvo de medição e um eletrodo 42 no lado do gás de referência, uma camada de resistência porosa difusiva 2 que circunda o eletrodo 41 no lado do gás alvo de medição 8, uma camada de blindagem 1 que define o espaço do gás alvo de medição 8 juntamente com a camada de resistência porosa difusiva 2, uma camada protetora de espaço de gás de referência 5 que circunda o eletrodo 42 no lado do gás de referência através de um espaço de gás de referência 9, e uma fonte geradora de calor 6 e um substrato de fonte geradora de calor 7.
[0028] A fonte geradora de calor 6 inclui um aquecedor que é um corpo gerador de calor e forma uma região de aquecimento do elemento sensor de gás 100, de modo a que seja controlado pelo calor para atingir a sua temperatura de ativação.
[0029] A porção de detecção 10 tem, na forma de seção transversal mostrada no desenho, porções de canto que são cortadas em formas cônicas. Com essas porções recortadas, a espessura da camada protetora porosa 20 nas porções correspondentes da porção de detecção 10 é assegurada.
[0030] A camada de eletrólito sólido 3 é formada de zircônia e o eletrodo 41 no lado do gás alvo de medição e o eletrodo 42 no lado do gás de referência são formados, cada um, de platina. Além disso, a camada de blindagem 1 e a camada protetora de espaço de gás de referência 5 exibem, cada uma delas, uma estrutura interna impermeável a gás e são formadas de alumina.
Petição 870190010210, de 31/01/2019, pág. 59/100
8/21 [0031] Tensão na qual a diferença de concentração de oxigênio e a corrente têm uma correlação linear é aplicada através do par de eletrodos 4, e um gás alvo de medição é feito entrar em contato com o eletrodo 41 no lado do gás alvo de medição, enquanto um gás de referência, tal como ar, é feito contatar o eletrodo 42 no lado do gás de referência. Então, o valor da corrente gerada entre os eletrodos de acordo com cada diferença de concentração de oxigênio é medido, de modo que a relação ar - combustível do motor do veículo possa ser identificada com base na corrente medida.
[0032] A camada de resistência difusiva porosa 2 é fornecida em uma posição que define o espaço de gás alvo de medição 8 em torno do eletrodo 41 no lado do gás alvo de medição para suprimir a quantidade do gás alvo de medição introduzido no eletrodo 41 no lado do gás alvo de medição, e está configurado para introduzir mais gás hidrogênio, gás monóxido de carbono, gás oxigênio e similares do gás de exaustão, que foram introduzidos via a camada protetora porosa 20 em torno da porção de detecção 10, no espaço de gás alvo de medição 8 através da camada de resistência difusiva porosa 2. Além disso, como mostrado na figura 10, a camada protetora porosa da presente descrição, que satisfaz a fórmula atrás mencionada (1), também pode ser aplicada a um elemento sensor de gás tendo uma estrutura na qual um orifício de introdução é disposto em uma porção final do elemento sensor de gás. A figura 10 é um diagrama ampliado que mostra uma porção de extremidade de uma modalidade de um elemento sensor de gás da presente divulgação. Na figura 10, um orifício de introdução de gás 103 está disposto em uma porção de extremidade de um elemento sensor de gás 101. Desde que uma camada protetora porosa 20A (uma camada superior 20Aa e uma camada inferior 20Ab) é formada em uma porção inferior da porção de extremidade do elemento sensor de gás 101, está distante da porção geradora de calor, e as
Petição 870190010210, de 31/01/2019, pág. 60/100
9/21 sim, o calor dificilmente atinge a camada protetora porosa, e a temperatura dificilmente é aumentada. Como um resultado, devido a uma diminuição na temperatura mediante derramamento contínuo de água, a repelência da água é reduzida facilmente. Pela adoção da camada protetora porosa da presente divulgação, essa deficiência é compensada e repelência de água favorável é obtida.
[0033] A camada protetora porosa 20 é uma camada porosa, que opcionalmente tem partículas de catalisador de metal nobre (não mostradas) suportadas na sua superfície. As partículas de catalisador de metal nobre na camada protetora porosa 20 podem ser distribuídas por toda a região da camada protetora porosa 20, ou também podem ser distribuídas apenas na sua região lateral correspondente à camada de resistência difusiva porosa 2 nas proximidades do eletrodo 41 no lado gás alvo de medição. Alternativamente, a quantidade de partículas de catalisador de metal nobre que são suportadas na camada protetora porosa 20 podem ser distribuídas de tal modo que uma quantidade relativamente maior de partículas de catalisador de metal nobre é suportada em uma região correspondente à camada de resistência difusiva porosa 2, por exemplo. Aqui, como as partículas de catalisador de metal nobre, platina, paládio ou ródio podem ser usados sozinhos, ou uma liga contendo dois ou mais de paládio, ródio e platina pode ser usada.
[0034] A camada protetora porosa 20 pode ter uma estrutura de camada única, como mostrado na figura 1. Por outro lado, a camada protetora porosa 20 também pode ter uma estrutura laminada de duas camadas, como mostrado na figura 9, em que a camada protetora porosa 20A é composta por uma camada inferior 20Ab em contato com a porção de detecção 10 localizada dentro do elemento sensor de gás 100A e uma camada superior 20Aa em contato com o seu exterior. Nesse caso, uma vez que a camada protetora porosa da presente
Petição 870190010210, de 31/01/2019, pág. 61/100
10/21 descrição que satisfaz a fórmula (1) atrás mencionada tem uma excelente repelência de água, é, de preferência, aplicada à camada superior 20Aa. Além disso, a camada inferior 20Ab pode ser usada como uma camada de supressão de envenenamento. Quando a porosidade dessa camada de supressão de envenenamento é estabelecida em um nível menor que a da camada superior 20Aa, a camada de supressão de envenenamento torna-se uma camada porosa tendo uma área de superfície específica que é maior do que a da camada superior 20Aa, e assim, as propriedades de captura de veneno da camada de supressão de envenenamento podem ser asseguradas. Em uma modalidade preferida, a camada protetora porosa 20A, tendo uma estrutura laminada de duas camadas consiste de uma camada inferior 20Ab usada como uma camada de supressão de envenenamento e uma camada superior 20Aa à qual a camada protetora porosa da presente divulgação é aplicada.
[0035] O elemento sensor de gás da presente descrição é caracterizado pelo fato de a camada protetora porosa apresentar características de NTC. A seguir, a camada protetora porosa será descrita.
[0036] A camada protetora porosa é formada a partir de um agregado contendo alumina (AbOa) e um material de revestimento contendo sílica (SiO2). Um número de agregados contendo alumina são ligados um ao outro pelo material de revestimento contendo sílica, que serve como um ligante, pelo que uma camada protetora porosa é formada.
[0037] O tipo de alumina contida no agregado não é particularmente limitado, e qualquer uma dentre a-alumina, y-alumina e θ-alumina pode ser usada. O agregado pode conter componentes que não sejam alumina, desde que satisfaçam a fórmula (1) atrás mencionada. Exemplos desses outros componentes incluem espinélio, carboneto de silício e nitreto de alumínio. De preferência, o agregado consiste de
Petição 870190010210, de 31/01/2019, pág. 62/100
11/21 alumina.
[0038] O material de revestimento pode conter outros componentes além da sílica, desde que satisfaçam a fórmula (1) atrás mencionada. Exemplos desses outros componentes incluem titânia, zircônia, óxido de antimônio e óxido de zinco. De preferência, o material de revestimento consiste de sílica.
[0039] Na camada protetora porosa, o volume de poros dos poros tendo um diâmetro de poro de 100 nm ou menos é 0,02 mL/g ou menos. Ao diminuir os poros com um diâmetro de poro de 100 nm ou menos, que é o curso livre médio ou menos, em que as moléculas gasosas mal se movem, a condutividade térmica pode ser melhorada. Aqui, o termo diâmetro dos poros é usado para significar um diâmetro de poro (diâmetro médio dos poros) obtido pela medição de acordo com um método de adsorção de gás método, um método de intrusão de mercúrio e semelhantes. O volume dos poros (também referido como volume de poro integrado) de poros com um diâmetro de poro de 100 nm ou menos pode ser obtido por um método de adsorção de gás, um método de intrusão de mercúrio e semelhantes. Após a produção de uma camada protetora porosa, um material de revestimento é derretido por cozimento a uma temperatura de 1000°C ou ma is, e preferencialmente 1100°C ou mais, de modo que o volume de poros com um diâmetro de poro de 100 nm ou menos pode ser ajustado em 0,02 mL/g ou menos. Além disso, fundindo o material de revestimento, a resistência da camada protetora porosa é melhorada.
[0040] Na camada protetora porosa, a concentração de peso x% em peso do material de revestimento com relação ao peso total do agregado e o material de revestimento e a porosidade y% da camada protetora porosa satisfazem a fórmula (1) a seguir:
y < 0.0058x2 - 1.2666x + 68 (1) [0041] Além disso, a porosidade não é 0% (y / 0)
Petição 870190010210, de 31/01/2019, pág. 63/100
12/21 [0042] A camada protetora porosa que satisfaz a fórmula (1) acima exibe características de NTC. Na presente divulgação, as características de NTC significam que a condutividade térmica aumenta com uma diminuição na temperatura. Uma vez que a camada protetora porosa da presente divulgação exibe características de NTC, ela pode exibir repelência de água favorável, mesmo quando água condensada contida no gás de exaustão é derramada continuamente sobre a mesma.
[0043] O mecanismo repelente de água de uma camada protetora porosa que satisfaz a fórmula (1) acima descrita e exibe características de NTC, mediante derramamento contínuo de água será descrito abaixo. Especificamente, quando água condensada no gás de exaustão é derramada continuamente sobre a camada protetora porosa de um elemento sensor de gás em uma temperatura elevada, a temperatura da camada protetora porosa é diminuída. A capacidade de fornecimento de calor (fluxo de calor) da camada protetora porosa é aumentada em proporção a sua condutividade térmica. Uma vez que a condutividade térmica da camada protetora porosa exibindo características de NTC é aumentada com uma diminuição na temperatura, a capacidade de fornecimento de calor é aumentada. Quando a capacidade de fornecimento de calor da camada protetora porosa é aumentada, um filme de vapor é formado facilmente de acordo com o fenômeno de Leidenfrost. Desse modo, a camada protetora porosa exibe repelência de água favorável. Portanto, mesmo quando água é derramada continuamente na camada protetora porosa, a repelência de água da camada protetora porosa não é diminuída e choque térmico dirigido ao elemento sensor de gás pode ser reduzido. Como tal, a camada protetora porosa exibindo características de NTC exibe excelente repelência de água em uma baixa temperatura, quando em comparação com uma camada protetora exibindo características de NTC, pelo que a conduti
Petição 870190010210, de 31/01/2019, pág. 64/100
13/21 vidade térmica é diminuída com uma diminuição na temperatura.
[0044] A concentração de peso x de um material de revestimento para o peso total de um agregado e um material de revestimento em uma em uma camada protetora porosa é, de preferência, 10% em peso ou mais e, mais preferivelmente, 10% em peso a 35% em peso. Quando a concentração de peso do material de revestimento que age para ligar agregados uns aos outros é de 10% em peso ou mais, a alta resistência da camada protetora porosa é assegurada. Por outro lado, quando é 35% em peso ou menos, um estado em que o material de revestimento é uniformemente disperso na camada protetora pode ser mantido.
[0045] Além disso, a porosidade y da camada protetora porosa é, de preferência, 25% ou mais e mais preferivelmente 25% a 55%. Quando a porosidade da camada protetora porosa é de 25% ou mais, a permeabilidade ao gás de exaustão torna-se suficientemente alta e, assim, a característica de resposta da saída do sensor para uma mudança na atmosfera do gás de exaustão torna-se suficientemente alta. Por outro lado, quando é 55% ou menos, uma redução na resistência da camada protetora porosa pode ser suprimida.
[0046] A presente divulgação também inclui um método para produzir um elemento sensor de gás compreendendo a camada protetora porosa acima descrita. O método para produzir o elemento sensor de gás da presente divulgação compreende: formar uma camada protetora porosa de um agregado contendo alumina e um material de revestimento contendo sílica, em torno de uma porção de detecção; e cozimento da camada protetora porosa formada a 1000°C o u superior.
[0047] Na formação de uma camada protetora porosa, a camada protetora porosa pode ser formada, por exemplo, por um método de imersão, um método de moldagem que fornece uma boa precisão dimensional de espessura de filme ou um método de pulverização térmi
Petição 870190010210, de 31/01/2019, pág. 65/100
14/21 ca que é adequado para produzir uma camada compacta. O método de imersão ou o método de pulverização térmica é selecionado, dependendo da porosidade da camada protetora porosa.
[0048] Quando a camada protetora porosa é formada pelo método de imersão, por exemplo, uma operação para imergir uma porção de detecção em suspensão contendo um agregado e um material de revestimento e para removê-lo da pasta e depois secá-lo, é repetido várias vezes até que uma camada tendo uma espessura predeterminada possa ser obtida. A pasta contendo um agregado e um material de revestimento, por exemplo é obtida dispersando-se um agregado e um material de revestimento em um solvente (água, etc.), utilizando-se, opcionalmente, um dispersor (álcool polivinílico - PVA), etc.). A alumina servindo como um agregado pode ser usada, por exemplo, na forma de pós de alumina. Enquanto isso, a sílica que serve como material de revestimento pode ser usada em forma cristalina ou uma forma amorfa. De preferência, é utilizada sílica amorfa. Quando sol de sílica é usado como essa sílica, a fim de definir a concentração de peso de um material de revestimento na camada protetora porosa obtida, por exemplo, a 20% em peso, aproximadamente 38,5% em peso do sol de sílica é necessário porque o sol de sílica é uma solução aquosa de 40% em peso da sílica.
[0049] Quando a camada protetora porosa é formada pelo método de pulverização térmica, por exemplo, pós mistos ou suspensões contendo um agregado e um material de revestimento são derretidos ou são convertidos para um estado próximo a esse estado fundido, em uma alta temperatura, e o resultante é, então, pulverizado para uma porção de detecção, de modo a formar uma camada protetora porosa. [0050] No cozimento da camada protetora porosa, a camada protetora porosa assim formada é cozida. A temperatura de cozimento é de 1000°C ou superior e, de preferência, de 1100°C ou superior. A
Petição 870190010210, de 31/01/2019, pág. 66/100
15/21 temperatura de cozimento é, por exemplo, de 1000°C a 1200°C, de um modo preferido, de 1050°C a 1150°C, e mais preferiv elmente 1100°C. Quando a temperatura de cozimento é de 1000°C ou su perior, o material de revestimento (sílica) é fundido, e o volume de poros dos poros com um diâmetro de poro de 100 nm ou menos pode ser definido em 0,02 mL/g ou menos. Assim, a condutividade térmica e a resistência da camada protetora porosa são melhoradas, em comparação com o caso de cozimento da camada protetora porosa em uma temperatura inferior a 1000°C, na qual um material de revestimento não é completamente derretido. O tempo de cozimento pode ser selecionado, conforme apropriado, dependendo da temperatura de cozimento. O tempo de cozimento é geralmente de 0,5 a 2 horas.
Exemplos [0051] Daqui em diante, a presente divulgação será descrita em mais detalhes nos Exemplo e Exemplos Comparativos seguintes. No entanto, esses exemplos não pretendem limitar o âmbito da presente divulgação.
1. Produção de camada protetora porosa [0052] Uma camada protetora porosa foi produzida utilizando alumina (AbO3) como agregado e também usando sílica (SiO2) como material de revestimento, e a camada protetora porosa produzida foi em seguida, disposta em torno da porção de detecção de um elemento sensor de gás, de modo a produzir o elemento sensor de gás mostrado na figura 1. Aqui, a alumina usada como um agregado exibiu características de NTC. A sílica usada como material de revestimento exibiu características de NTC e influenciou a porosidade. Assim, as camadas protetoras porosas do Exemplo 1 e dos Exemplos Comparativos1 e 2, em que a relação dos componentes entre alumina e sílica, e a porosidade foram alteradas, foram produzidas e uma expressão relacional necessária para transmitir as características de NTC para a camada
Petição 870190010210, de 31/01/2019, pág. 67/100
16/21 protetora porosa foi obtida.
Exemplo 1 [0053] Pós de alumina (diâmetro médio das partículas: 10 pm) e pós de sílica (diâmetro médio das partículas: 15 nm) foram dispersos em água, utilizando um dispersor, para gerar a pasta. A concentração de peso do teor de sólidos da sílica em relação ao peso total dos teores de sólidos de alumina e sílica na pasta foi estabelecida em 21% em peso. De acordo com o método de imersão, 60 mg da pasta gerada foram deixados aderir ao redor da porção de detecção de um elemento sensor de gás, e foram, então, cozidos na atmosfera a 1100°C por 2 - 12 horas para produzir uma camada protetora porosa. A porosidade da camada protetora porosa foi medida em 37% de acordo com o método de intrusão de mercúrio.
Exemplo Comparativo 1 [0054] Pós de sílica (diâmetro médio das partículas: 10 nm) foram dispersos em água, usando um dispersor, para gerar pasta. De acordo com o método de imersão, 60 mg da pasta gerada foram permitidos aderir em torno da porção de detecção de um elemento sensor de gás, e foi, então, cozido na atmosfera a 1100° C por 4 horas para produzir uma camada protetora porosa. A porosidade da camada protetora porosa era de 0,7%.
Exemplo Comparativo 2 [0055] Uma camada protetora porosa foi produzida da mesma maneira que a do Exemplo 1, com a exceção de que as quantidades de alumina e sílica na pasta foram alteradas de modo que a concentração de peso do teor de sólidos de sílica em relação ao peso total dos teores de sólidos de alumina e sílica na pasta foram fixados em 22% em peso e que a porosidade da camada porosa foi fixada em 49%.
2. Avaliação das propriedades condutoras térmicas
Petição 870190010210, de 31/01/2019, pág. 68/100
17/21 [0056] As camadas protetoras porosas do Exemplo 1 e Exemplos Comparativos 1 e 2 foram medidas em termos da relação entre a temperatura e a condutividade térmica. A figura 2 mostra a relação entre temperatura e condutividade térmica, no que diz respeito às camadas protetoras porosas do Exemplo 1 e do Exemplo Comparativo 1. Como mostrado na figura 2, a camada protetora porosa do Exemplo 1 exibia características de NTC, pelas quais a condutividade foi aumentada com uma diminuição na temperatura. Em contraste, a camada protetora porosa do Exemplo Comparativo 1 exibiu características de PTC, pelas quais a condutividade diminuiu com a diminuição da temperatura. Além disso, a camada protetora porosa do Exemplo Comparativo 2 exibiu características de PTC, embora não seja mostrado nas figuras. [0057] Subsequentemente, uma expressão relacional necessária para transmitir as características de NTC para a camada protetora porosa foi obtida. Como descrito acima, considera-se que a proporção de componentes entre a alumina usada como um agregado e a sílica usada como material de revestimento a camada protetora porosa e a porosidade da camada protetora porosa têm uma influência na transmissão de características de NTC à camada protetora porosa. Assim, dos resultados obtidos pela confirmação das propriedades condutoras térmicas das camadas do Exemplo 1 e Exemplos Comparativos 1 e 2, uma expressão relacional (fórmula (1) entre a concentração de peso da sílica utilizada como material de revestimento na camada protetora e a porosidade da camada protetora porosa, necessária para conferir características de NTC à camada protetora porosa, foi obtida. A figura 3 mostra a relação entre a concentração de peso da sílica e a porosidade nas camadas protetoras porosas do Exemplo 1 e Exemplos Comparativos 1 e 2. Como mostrado na figura 3, quando a concentração de peso x% em peso do material de revestimento em relação ao peso total do agregado e do material de revestimento na camada pro
Petição 870190010210, de 31/01/2019, pág. 69/100
18/21 tetora porosa, e a porosidade y% da camada protetora porosa, satisfez a seguinte fórmula (1):
y < 0,0058x2 - 1,2666x + 68 (1) o material exibiu características de NTC.
3. Avaliação da repelência de água [0058] Com relação às camadas protetoras porosas do Exemplo 1 e Exemplos Comparativos 1 e 2, gotículas de água (quantidade pingada: 2 pL) foram continuamente adicionadas gota a gota na superfície de uma camada protetora porosa em uma temperatura elevada (700° C) e o número de repelência de água foi, então, medido. A figura 4 mostra os resultados de testes com repelentes de água realizados nas camadas protetoras porosas do Exemplo 1 e dos Exemplos 1 e 2. Como mostrado na figura 4, o número de repelência de água contínua da camada protetora porosa do Exemplo 1 exibindo características de NTC foi significativamente aumentado, em comparação com as camadas de protetoras porosas dos Exemplos Comparativos 1 e 2 exibindo características de PTC. Assim, foi demonstrado que, quando a concentração de peso x% em peso de um material de revestimento e a porosidade y% de uma camada protetora porosa são controlados para satisfazer a fórmula (1) descrita acima, de modo que é permitido que a camada protetora porosa exiba as características do NTC, a repelência da água da camada protetora porosa após derramamento contínuo de água é significativamente melhorada em comparação com a camada protetora porosa exibindo características de PTC.
4. Relação entre concentração de peso de sílica e resistência de ligação [0059] Elementos sensores de gás, nos quais a concentração de peso da sílica em relação ao peso total dos conteúdos de sólidos de alumina e sílica na pasta foi alterada, de modo que a concentração de peso de sílica em uma camada protetora porosa foi alterada, foram
Petição 870190010210, de 31/01/2019, pág. 70/100
19/21 produzidos da mesma maneira que a do Exemplo 1 acima descrito. A resistência de ligação entre a camada protetora porosa e um material de base de elemento constituído principalmente com alumina foi medida. A concentração de peso da sílica foi fixada em 2,8% em peso, 5,8% em peso, 12,1% em peso, ou 19,1% em peso. A figura 5 mostra a relação entre a concentração de peso de sílica e a resistência de ligação. Como mostrado na figura 5, foi demonstrado que a resistência de ligação estável da camada protetora porosa é assegurada em uma faixa na qual a concentração em peso de sílica na camada protetora porosa é de 10% em peso ou mais.
5. Relação entre porosidade e valor característico da resposta [0060] Elementos sensores de gás, nos quais a porosidade de uma camada protetora porosa foi alterada, foram produzidos da mesma maneira que a do Exemplo 1. A porosidade da camada protetora porosa foi definida em 10%, 35% ou 69%. Quando a porosidade era 30% ou menos, o método de pulverização térmica foi aplicado em vez de o método de imersão.
[0061] Com relação às camadas protetoras porosas produzidas, o valor da característica de resposta da saída do sensor, quando a atmosfera de gás de exaustão foi amplamente alterada, foi medido sob um ambiente de gás de exaustão em uma máquina real do motor. A figura 6 mostra a relação entre a porosidade de uma camada protetora porosa e o valor característico de resposta. Deve ser notado que a sensibilidade da resposta se torna melhor, à medida que o valor da característica de resposta é aumentado. Como mostrado na figura 6, foi demonstrado que a permeabilidade dos gases de exaustão torna-se características de resposta suficientemente altas e favoráveis da saída do sensor para uma mudança no gás de exaustão são asseguradas em uma faixa em que a porosidade da camada protetora porosa é de 25% ou mais.
Petição 870190010210, de 31/01/2019, pág. 71/100
20/21
6. Influência da temperatura de cozimento [0062] A influência da temperatura de cozimento na produção de uma camada protetora porosa foi examinada. Uma camada protetora porosa, que foi formada de acordo com o método de imersão e foi, então, cozida em 1100° C (Exemplo 1) e foi comparada com uma camada protetora porosa, que foi formada de acordo com o método de imersão e foi, então, cozida em 900° C (Exemplo Comparativo 3). A camada protetora porosa do Exemplo Comparativo 3 foi produzida do mesmo modo que a do Exemplo 1, com a exceção de que a temperatura de cozimento foi mudada para 900° C. Fotografias de microscópio eletrônico de varredura (SEM) de camadas protetoras porosas do Exemplo 1 e do Exemplo Comparativo 3 são mostradas nas figuras 7. A figura 7A mostra uma fotografia de SEM da camada protetora porosa do Exemplo 1 e a figura 7B mostra uma fotografia de SEM da camada protetora porosa do Exemplo Comparativo 3. Além disso, a figura 8 mostra a relação entre diâmetro de poros e volume de poros, que foram medidos de acordo com um método de adsorção de gás, nas camadas protetoras porosas do Exemplo 1 e do Exemplo Comparativo
3. Da figura 7A, figura 7B e figura 8 foi verificado que partículas de sílica usadas como o material de revestimento foram derretidas na camada protetora porosa do Exemplo 1 cozidas em 1100° C e que o volume de poros com um diâmetro de poros de 100 nm ou menos era 0,02 ml/g ou menos. Por outro lado, na camada protetora porosa do Exemplo Comparativo 3 cozida em 900° C, partículas de sílica usadas como o material de revestimento não foram derretidas suficientemente e o volume de poros de poros com um diâmetro de poro de 100 nm ou menos era significativamente maior do que aquele na camada protetora porosa do Exemplo 1.
Petição 870190010210, de 31/01/2019, pág. 72/100
21/21
Relação de Sinais de Referência
Camada de blindagem
Camada de resistência difusiva porosa
Camada de eletrólito sólido
Par de eletrodos
Eletrodo no lado do gás alvo de medição
Eletrodo no lado do gás de referência
Camada protetora do espaço de gás de referência
Fonte geradora de calor (aquecedor)
Substrato da fonte geradora de calor
Espaço de gás alvo de medição
Espaço de gás de referência
Porção de detecção
Camada protetora porosa
Camada superior
Camada inferior
101 Elemento sensor de gás
Orifício de introdução de gás
Claims (4)
- REIVINDICAÇÕES1. Elemento sensor de gás (100, 100A, 101) caracterizado pelo fato de compreender:- uma porção de detecção (10) tendo uma pilha de um corpo de eletrólito sólido e um corpo gerador de calor, o corpo de eletrólito sólido tendo pelo menos um par de eletrodos (4) em seus lados opostos e o corpo gerador de calor incluindo uma fonte geradora de calor; e- uma camada protetora porosa (20, 20A) formada em torno da porção de detecção (10), em que- a camada protetora porosa (20, 20A) é formada a partir de um agregado contendo alumina e um material de revestimento contendo sílica, e- na camada protetora porosa (20, 20A), a concentração de peso x% em peso do material de revestimento em relação ao peso total do agregado e do material de revestimento, e a porosidade y%, satisfazem a seguinte fórmula (1):y < 0,0058x2 - 1,2666x + 68 (1) e- na camada protetora porosa (20, 20A), o volume de poros dos poros tendo um diâmetro de poro 100 nm ou menos é 0,02 ml/g ou menos.
- 2. Elemento sensor de gás (100, 100A, 101) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a concentração de peso do material de revestimento na camada protetora porosa (20, 20A) ser 10% em peso ou mais.
- 3. Elemento sensor de gás (100, 100A, 101), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a porosidade da camada protetora porosa (20, 20A) ser 25% ou mais.
- 4. Método para produzir o elemento sensor de gás (100, 100A, 101), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3,Petição 870190010210, de 31/01/2019, pág. 74/1002/2 caracterizado pelo fato de compreender:- a formação de uma camada protetora porosa (20, 20A) de um agregado contendo alumina e um material de revestimento contendo sílica, em torno da porção de detecção (10); e- o cozimento da camada protetora porosa (20, 20A) formada a 1000°C ou superior.Petição 870190010210, de 31/01/2019, pág. 75/100
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018019006A JP6919996B2 (ja) | 2018-02-06 | 2018-02-06 | ガスセンサ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR102019001964A2 true BR102019001964A2 (pt) | 2019-08-27 |
Family
ID=67309002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BR102019001964A BR102019001964A2 (pt) | 2018-02-06 | 2019-01-31 | elemento sensor de gás e método para produzir o elemento sensor de gás |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10837939B2 (pt) |
| JP (1) | JP6919996B2 (pt) |
| CN (1) | CN110118813B (pt) |
| BR (1) | BR102019001964A2 (pt) |
| DE (1) | DE102019100199A1 (pt) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7349944B2 (ja) * | 2020-03-19 | 2023-09-25 | 日本碍子株式会社 | センサ素子及びガスセンサ |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57200850A (en) | 1981-06-04 | 1982-12-09 | Ngk Insulators Ltd | Detector for oxygen concentration |
| JP2005351741A (ja) * | 2004-06-10 | 2005-12-22 | Hitachi Ltd | 酸素濃度検出素子 |
| JP5005745B2 (ja) * | 2009-09-04 | 2012-08-22 | 日本特殊陶業株式会社 | 積層型ガスセンサ素子、積層型ガスセンサ素子を備えたガスセンサ、及び、積層型ガスセンサ素子の製造方法 |
| JP5182321B2 (ja) * | 2010-05-13 | 2013-04-17 | 株式会社デンソー | ガスセンサ素子、及び、これを内蔵したガスセンサ |
| JP5387555B2 (ja) * | 2010-09-27 | 2014-01-15 | 株式会社デンソー | ガスセンサ素子及びガスセンサ |
| JP6079328B2 (ja) * | 2013-03-14 | 2017-02-15 | トヨタ自動車株式会社 | ガスセンサおよびその製造方法 |
| CN104890325B (zh) * | 2014-03-03 | 2017-02-08 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种热电材料或热电器件用保护涂层 |
| JP6444764B2 (ja) * | 2014-03-28 | 2018-12-26 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサの製造方法及びガスセンサ |
| JP6475074B2 (ja) * | 2014-07-18 | 2019-02-27 | トヨタ自動車株式会社 | ガスセンサ素子 |
| JP6885760B2 (ja) * | 2016-03-30 | 2021-06-16 | 日本碍子株式会社 | センサ素子及びガスセンサ |
| JP6485411B2 (ja) * | 2016-06-14 | 2019-03-20 | トヨタ自動車株式会社 | 排気センサの制御装置 |
-
2018
- 2018-02-06 JP JP2018019006A patent/JP6919996B2/ja active Active
-
2019
- 2019-01-07 DE DE102019100199.4A patent/DE102019100199A1/de active Pending
- 2019-01-21 CN CN201910055687.1A patent/CN110118813B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2019-01-24 US US16/256,680 patent/US10837939B2/en active Active
- 2019-01-31 BR BR102019001964A patent/BR102019001964A2/pt not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20190242848A1 (en) | 2019-08-08 |
| US10837939B2 (en) | 2020-11-17 |
| JP6919996B2 (ja) | 2021-08-18 |
| CN110118813A (zh) | 2019-08-13 |
| CN110118813B (zh) | 2021-05-07 |
| JP2019138641A (ja) | 2019-08-22 |
| DE102019100199A1 (de) | 2019-08-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6475074B2 (ja) | ガスセンサ素子 | |
| US7886578B2 (en) | Sensor element for particle sensors and method for operating the sensor element | |
| KR102311971B1 (ko) | 그래핀-산화주석 나노 복합체의 제조 방법 및 그래핀-산화주석 나노 복합체 | |
| US20070151851A1 (en) | Gas sensor element | |
| JP5218602B2 (ja) | ガスセンサ素子及びその製造方法、並びにガスセンサ | |
| JPH05502719A (ja) | ガス組成検出用の抵抗測定センサおよびこの抵抗測定センサの製造方法 | |
| JPS5848846A (ja) | 酸素濃度センサ | |
| JP6305576B2 (ja) | 測定ガス空間内の測定ガスの少なくとも１つの特性を検知するためのセンサ素子 | |
| JP2018031732A (ja) | ガスセンサおよびガスセンサによるガス濃度測定方法 | |
| BR102019001964A2 (pt) | elemento sensor de gás e método para produzir o elemento sensor de gás | |
| US10648388B2 (en) | Method for controlling an internal combustion engine having an exhaust system component including a self-healing ceramic material | |
| JP6079328B2 (ja) | ガスセンサおよびその製造方法 | |
| JP7235890B2 (ja) | センサ素子 | |
| JP2003107047A (ja) | ガス濃度検出素子 | |
| US20200323040A1 (en) | Electrical resistor, honeycomb structure, and electric heating catalytic device | |
| Kim et al. | SnO 2 nanowire gas sensors for detection of ppb level NOx gas | |
| US20210356423A1 (en) | Exhaust sensor | |
| JP2019138634A (ja) | ガスセンサ素子 | |
| JP2847979B2 (ja) | 酸化物半導体ガスセンサ | |
| JP6386805B2 (ja) | 粒子状物質検出センサ素子及びこれを用いた粒子状物検出センサ | |
| WO2017022407A1 (ja) | 排ガス浄化フィルタ | |
| WO2021131545A1 (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
| KR102518560B1 (ko) | 측정 가스 챔버 내의 측정 가스의 적어도 하나의 특성을 검출하기 위한 센서 요소 | |
| JPS6122282Y2 (pt) | ||
| JP2002357580A (ja) | 湿度センサ及びセンサ素子の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B03A | Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette] | ||
| B08F | Application dismissed because of non-payment of annual fees [chapter 8.6 patent gazette] |
Free format text: REFERENTE A 5A ANUIDADE. |
|
| B08K | Patent lapsed as no evidence of payment of the annual fee has been furnished to inpi [chapter 8.11 patent gazette] |
Free format text: EM VIRTUDE DO ARQUIVAMENTO PUBLICADO NA RPI 2759 DE 21-11-2023 E CONSIDERANDO AUSENCIA DE MANIFESTACAO DENTRO DOS PRAZOS LEGAIS, INFORMO QUE CABE SER MANTIDO O ARQUIVAMENTO DO PEDIDO DE PATENTE, CONFORME O DISPOSTO NO ARTIGO 12, DA RESOLUCAO 113/2013. |