CN108693215A - 气体传感器 - Google Patents

气体传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN108693215A
CN108693215A CN201810268623.5A CN201810268623A CN108693215A CN 108693215 A CN108693215 A CN 108693215A CN 201810268623 A CN201810268623 A CN 201810268623A CN 108693215 A CN108693215 A CN 108693215A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
electrode
oxygen
measured
electric current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810268623.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108693215B (zh
Inventor
渡边悠介
石川哲也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Publication of CN108693215A publication Critical patent/CN108693215A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108693215B publication Critical patent/CN108693215B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • G01N27/4071—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
    • 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
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes
    • G01N27/419—Measuring voltages or currents with a combination of oxygen pumping cells and oxygen concentration cells
    • 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
    • G01N27/4072—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases using sensor elements of laminated structure characterized by the diffusion barrier
    • 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
    • G01N27/41—Oxygen pumping cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Abstract

本发明涉及一种气体传感器。在气体传感器(100)中，基准气体调整泵单元(90)使控制电流(氧吸入电流)(Ip3)流通并向基准电极(42)的周围进行氧的吸入，因此，能够弥补基准电极(42)周围的氧浓度的降低。另外，大气导入层(48)的极限电流值Q相对于氧吸入电流的平均值P的比值Q/P为0.8～10。由此，能够将基准电极(42)周围的氧浓度维持为适当的值，因此，能够将NOx气体浓度的检测精度维持为较高水平。

Description

气体传感器
技术领域
本发明涉及气体传感器。
背景技术
以往，已知对汽车的废气等被测定气体中的NOx等特定气体的浓度进行检测的气体传感器。例如，在专利文献1中记载有如下气体传感器，该气体传感器具备：层叠体，该层叠体层叠有多层氧离子传导性的固体电解质层；基准电极，该基准电极形成于层叠体的内部，基准气体(例如大气)从基准气体导入空间导入至该基准电极；测定电极，该测定电极配设于层叠体的内部的被测定气体流通部；以及被测定气体侧电极，该被测定气体侧电极配设于层叠体中的暴露于被测定气体中的部分。该气体传感器基于基准电极与测定电极之间所产生的电动势而对被测定气体中的特定气体的浓度进行检测。另外，该气体传感器具备基准气体调整单元，该基准气体调整单元使控制电流在基准电极与被测定气体侧电极之间流通，并向基准电极的周围进行氧的吸入。专利文献1中记载有如下内容：该基准气体调整单元向基准电极的周围进行氧的吸入，由此，在基准电极周围的基准气体的氧浓度暂时降低的情况下能够弥补氧浓度的降低，从而能够抑制特定气体浓度的检测精度降低。此外，基准电极周围的基准气体的氧浓度降低的情形例如是指：被测定气体略微侵入至基准气体导入空间内的情形。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015－200643号公报
发明内容
不过，在将被测定气体侧电极周围的氧向基准电极的周围吸入的情况下，无论氧的吸入量过多还是过少，特定气体的检测精度都会降低，但是，针对用于将其检测精度维持为较高水平的对策并未进行充分研究。
本发明是鉴于上述课题而完成的，其主要目的在于将特定气体浓度的检测精度维持为较高水平。
为了达成上述主要目的，本发明采用以下方法。
本发明的气体传感器具备：
层叠体，该层叠体具有层叠的多个氧离子传导性的固体电解质层，并在内部设置有供被测定气体导入且使其流通的被测定气体流通部；
测定电极，该测定电极配设于所述被测定气体流通部的内周面上；
被测定气体侧电极，该被测定气体侧电极配设于所述层叠体中的暴露于所述被测定气体中的部分；
基准电极，该基准电极配设于所述层叠体的内部；
多孔质的基准气体导入层，该基准气体导入层供成为所述被测定气体的特定气体浓度的检测基准的基准气体导入并使其向所述基准电极流通；
检测单元，该检测单元基于所述基准电极与所述测定电极之间所产生的电动势而对所述被测定气体的特定气体浓度进行检测；以及
基准气体调整单元，该基准气体调整单元使氧吸入电流在所述基准电极与所述被测定气体侧电极之间流通，从所述被测定气体侧电极的周围向所述基准电极的周围进行氧的吸入，
当将所述氧吸入电流的平均值设为P、将从所述基准电极的周围向所述被测定气体侧电极的周围吸出氧时的所述基准气体导入层的极限电流值设为Q时，比值Q/P为0.8～10。
该气体传感器中，使氧吸入电流在基准电极与被测定气体侧电极之间流通，由此，向基准电极的周围进行氧的吸入。由此，能够弥补例如被测定气体侵入到基准气体导入层内等情况下的基准电极周围的氧浓度的降低。另外，基准气体导入层的极限电流值Q相对于氧吸入电流的平均值P的比值Q/P为0.8～10。在此，氧吸入电流的平均值P与从被测定气体侧电极的周围向基准电极的周围吸入的氧的量具有相关关系。基准气体导入层的极限电流值Q与基准气体导入层的扩散阻力具有相关关系。通过将两者的比值Q/P设定为0.8～10，能够将基准电极周围的氧浓度维持为适当的值，因此，能够将特定气体浓度的检测精度维持为较高的水平。
本发明的气体传感器中，优选地，所述氧吸入电流的平均值P为1～30μA。如果平均值P处于该范围内，则容易将特定气体浓度的检测精度维持为较高水平，从而为优选方式。
本发明的气体传感器中，优选地，所述基准气体导入层的极限电流值Q为5～30μA。如果极限电流值Q处于该范围内，则容易将特定气体浓度的检测精度维持为较高水平，从而为优选方式。
本发明的气体传感器中，所述基准气体导入层可以从所述层叠体中的、设置有所述被测定气体流通部的入口的前端部的相反侧的后端部设置至超过所述基准电极的位置。由此，与从层叠体的后端部向内侧方向设置空穴并以较大幅度在该空穴中露出的方式设置基准气体导入层的情形相比，中毒物质(污染物质)难以进入基准气体导入层。
本发明的气体传感器中，所述基准气体调整单元可以使以规定的周期接通切断的电流作为所述氧吸入电流而在所述基准电极与所述被测定气体侧电极之间流通，并向所述基准电极的周围进行氧的吸入，所述检测单元可以在所述氧吸入电流切断的期间对所述被测定气体中的特定气体浓度进行检测。由此，在对被测定气体中的特定气体浓度进行检测时，氧吸入电流切断，因此，能够抑制特定气体浓度的检测精度因氧吸入电流而降低。
附图说明
图1是气体传感器100的纵向剖视图。
图2是概要地示出传感器元件101的结构的一例的剖视示意图。
图3是示出大气导入层248周围的结构的剖视示意图。
图4是变形例的传感器元件201的剖视示意图。
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是作为本发明的一个实施方式的气体传感器100的纵向剖视图。图2是概要地示出气体传感器100所具备的传感器元件101的结构的一例的剖视示意图。其中，传感器元件101呈长条的长方体形状，将该传感器元件101的长度方向(图2中的左右方向)设为前后方向，并将传感器元件101的厚度方向(图2中的上下方向)设为上下方向。另外，将传感器元件101的宽度方向(与前后方向及上下方向垂直的方向)设为左右方向。此外，图1所示的气体传感器的构造是众所周知的，例如在国际公开2013/005491号中有所记载。
如图1所示，气体传感器100具备：传感器元件101；保护罩130，其对传感器元件101的前端侧进行保护；以及传感器组装体140，其包含与传感器元件101导通的连接器150。如图所示，该气体传感器100安装于例如车辆的废气管等配管190，用于对作为被测定气体的废气中所含有的NOx、O2等特定气体的浓度进行测定。本实施方式中，气体传感器100测定NOx浓度作为特定气体浓度。
保护罩130具备：有底筒状的内侧保护罩131，其将传感器元件101的前端覆盖；以及有底筒状的外侧保护罩132，其将上述内侧保护罩131覆盖。在内侧保护罩131以及外侧保护罩132形成有用于使被测定气体在保护罩130内流通的多个孔。传感器元件室133形成为由内侧保护罩131包围的空间，传感器元件101的前端配置于该传感器元件室133内。
传感器组装体140具备：元件封闭体141，其对传感器元件101进行封入固定；螺母147、外筒148，它们安装于元件封闭体141；以及连接器150，其与在传感器元件101的后端的表面(上下表面)形成的未图示的连接器电极(图2中仅示出了后述的加热器连接器电极71)接触而与这些电极电连接。
元件封闭体141具备：筒状的主体金属件142；筒状的内筒143，其与主体金属件142同轴地焊接固定；以及陶瓷支承件144a～144c、压粉体145a、145b、金属环146，它们被封入于主体金属件142以及内筒143的内侧的贯通孔内。传感器元件101位于元件封闭体141的中心轴上，并在前后方向上将元件封闭体141贯通。在内筒143形成有：缩径部143a，其用于将压粉体145b向内筒143的中心轴方向按压；以及缩径部143b，其用于借助金属环146而将陶瓷支承件144a～144c、压粉体145a、145b向前方按压。压粉体145a、145b在主体金属件142及内筒143与传感器元件101之间被来自缩径部143a、143b的按压力压缩，由此，压粉体145a、145b将保护罩130内的传感器元件室133与外筒148内的空间149之间封闭，并且将传感器元件101固定。
螺母147与主体金属件142同轴地固定、并在外周面形成有外螺纹部。螺母147的外螺纹部插入于固定用部件191内，该固定用部件191焊接于配管190、并在内周面设置有内螺纹部。由此，气体传感器100以气体传感器100中的传感器元件101的前端、保护罩130的部分突出至配管190内的状态而固定于配管190。
外筒148将内筒143、传感器元件101以及连接器150的周围覆盖，与连接器150连接的多根导线155从后端向外部引出。该导线155借助连接器150而与传感器元件101的各电极(后述)导通。外筒148与导线155的间隙由橡胶塞157封闭。外筒148内的空间149由基准气体(本实施方式中为大气)充满。传感器元件101的后端配置于该空间149内。
如图2所示，传感器元件101是具有层叠体的元件，在附图中自下侧开始按顺序分别对由氧化锆(ZrO2)等氧离子传导性固体电解质层构成的第一基板层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层进行层叠而形成上述层叠体。另外，形成这6层的固体电解质是致密的气密性固体电解质。以如下方式制造这样的传感器元件101：例如对与各层相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，对它们进行层叠，进而进行烧成而使它们实现一体化。
在传感器元件101的一端(图2的左侧)且是第二固体电解质层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相邻形成有气体导入口10、第一扩散速度限制部11、缓冲空间12、第二扩散速度限制部13、第一内部空腔20、第三扩散速度限制部30、第二内部空腔40、第四扩散速度限制部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内部的空间，它们的上部由第二固体电解质层6的下表面区隔，它们的下部由第一固体电解质层4的上表面区隔，它们的侧部由隔离层5的侧面区隔。
第一扩散速度限制部11、第二扩散速度限制部13以及第三扩散速度限制部30均设置成2条横长的(开口所具有的长度方向处于与附图垂直的方向上)狭缝。另外，第四扩散速度限制部60设置成1条横长的(开口所具有的长度方向处于与附图垂直的方向上)狭缝，该狭缝形成为与第二固体电解质层6的下表面之间的间隙。此外，还将从气体导入口10至第三内部空腔61的部位称为被测定气体流通部。
在第三基板层3的上表面与第一固体电解质层4的下表面之间设置有大气导入层48。大气导入层48是由例如氧化铝等陶瓷构成的多孔质体。大气导入层48的后端面为入口部48c，该入口部48c在传感器元件101的后端面露出。入口部48c在图1的空间149内露出(参照图1)。进行NOx浓度的测定时的基准气体从该入口部48c向大气导入层48导入。基准气体在本实施方式中设为大气(图1的空间149内的气氛)。另外，大气导入层48形成为将基准电极42覆盖。该大气导入层48对从入口部48c导入的基准气体施加规定的扩散阻力，并且将该基准气体向基准电极42导入。
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，在其周围设置有大气导入层48。基准电极42直接形成于第三基板层3的上表面，与第三基板层3的上表面接触的部分以外的部分被大气导入层48覆盖。另外，如后所述，可以使用基准电极42来测定第一内部空腔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)。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)。并不特别限定于此，基准电极42的前后方向长度例如为0.2～2mm，左右方向宽度例如为0.2～2.5mm，厚度例如为5～30mm。
在被测定气体流通部中，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而从外部空间进入至传感器元件101内。第一扩散速度限制部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限制部11导入的被测定气体向第二扩散速度限制部13引导而设置的空间。第二扩散速度限制部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。当被测定气体从传感器元件101外部导入至第一内部空腔20内时，因外部空间中的被测定气体的压力变动(被测定气体为汽车的废气的情况下，是排气压力的脉动)而从气体导入口10急剧地进入至传感器元件101内部的被测定气体，未被直接向第一内部空腔20导入，而是在通过第一扩散速度限制部11、缓冲空间12、第二扩散速度限制部13将被测定气体的浓度变动消除之后向第一内部空腔20导入。由此，向第一内部空腔20导入的被测定气体的浓度变动为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限制部13而导入的被测定气体中的氧分压进行调整的空间。通过使主泵单元21工作而对这样的氧分压进行调整。
主泵单元21是构成为包括内侧泵电极22、外侧泵电极23以及被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具有在面对第一内部空腔20的第二固体电解质层6的下表面的大致整个面设置的顶部电极部22a，外侧泵电极23以在外部空间(图1中的传感器元件室133)露出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跨设形成于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以及第一固体电解质层4)、以及构成侧壁的隔离层5。具体而言，在构成第一内部空腔20的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，在构成底面的第一固体电解质层4的上表面直接形成有底部电极部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)，从而，在该侧部电极部的配设部位配设成隧道形态的构造。
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(例如含有1％的Au的Pt与ZrO2的金属陶瓷电极)。此外，使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。
在主泵单元21中，对内侧泵电极22与外侧泵电极23之间施加所期望的泵电压Vp0，使泵电流Ip0沿着正方向或者负方向在内侧泵电极22与外侧泵电极23之间流通，由此，能够将第一内部空腔20内的氧吸出至外部空间、或者将外部空间的氧吸入至第一内部空腔20。
另外，为了对第一内部空腔20的气氛中的氧浓度(氧分压)进行检测，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以及基准电极42。
通过对主泵控制用氧分压检测传感器单元80的电动势V0进行测定，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恒定的方式对可变电源25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。
第三扩散速度限制部30是对在第一内部空腔20通过主泵单元21的动作而对氧浓度(氧分压)进行了控制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二内部空腔40导入的部位。
第二内部空腔40设置成用于进行下述处理的空间：在预先在第一内部空腔20中对氧浓度(氧分压)进行调整之后，进一步利用辅助泵单元50对通过第三扩散速度限制部30而导入的被测定气体进行氧分压的调整。由此，能够以高精度将第二内部空腔40内的氧浓度保持为恒定，因此，能够在这样的气体传感器100中进行高精度的NOx浓度的测定。
辅助泵单元50是构成为包括如下部件的辅助性的电化学泵单元：辅助泵电极51，其具有顶部电极部51a，该顶部电极部51a设置于面对第二内部空腔40的第二固体电解质层6的下表面的大致整体；外侧泵电极23(不限于外侧泵电极23，只要是传感器元件101的外侧的适当的电极即可)；以及第二固体电解质层6。
这样的辅助泵电极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，相对于构成第二内部空腔40的顶面的第二固体电解质层6形成有顶部电极部51a，另外，在构成第二内部空腔40的底面的第一固体电解质层4的上表面直接形成有底部电极部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)形成为在构成第二内部空腔40的侧壁的隔离层5的两个壁面分别形成的隧道形态的构造。此外，关于辅助泵电极51，也与内侧泵电极22同样地使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。
在辅助泵单元50中，对辅助泵电极51与外侧泵电极23之间施加所期望的电压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、或者从外部空间将氧吸入到第二内部空腔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以及第一固体电解质层4。
此外，辅助泵单元50利用基于由该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而控制电压的可变电源52进行泵送。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，其泵电流Ip1用于控制主泵控制用氧分压检测传感器单元80的电动势。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，通过控制其电动势V0而将从第三扩散速度限制部30导入第二内部空腔40内的被测定气体中的氧分压的梯度控制为始终恒定。在用作NOx传感器时，第二内部空腔40内的氧浓度因主泵单元21和辅助泵单元50的作用而保持为约0.001ppm左右的恒定的值。
第四扩散速度限制部60是对在第二内部空腔40中通过辅助泵单元50的动作而被控制了氧浓度(氧分压)的被测定气体施加规定的扩散阻力、且将该被测定气体向第三内部空腔61导入的部位。第四扩散速度限制部60承担限制向第三内部空腔61流入的NOx的量的作用。
第三内部空腔61设置成如下空间：在预先在第二内部空腔40中对氧浓度(氧分压)进行调整之后，对通过第四扩散速度限制部60而导入的被测定气体进行与被测定气体中的氮氧化物(NOx)浓度的测定相关的处理。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NOx浓度的测定。
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是构成为包括如下部件的电化学泵单元：测定电极44，其直接设置于面对第三内部空腔61的第一固体电解质层4的上表面；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。测定电极44是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内的气氛中所存在的NOx进行还原的NOx还原催化剂而发挥功能。
在测定用泵单元41中，能够将因测定电极44周围的气氛中的氮氧化物分解而产生的氧吸出，从而能够将其产生量作为泵电流Ip2而进行检测。
另外，为了对测定电极44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、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限制部60而到达第三内部空腔61的测定电极44。测定电极44周围的被测定气体中的氮氧化物被还原(2NO→N2+O2)而产生氧。并且，该产生的氧被测定用泵单元41进行泵送，此时，将可变电源46的电压Vp2控制为：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的周围所产生的氧的量与被测定气体中的氮氧化物的浓度成比例，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，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，能够利用通过该传感器单元83而得到的电动势Vref而对传感器外部的被测定气体中的氧分压进行检测。
此外，电化学基准气体调整泵单元90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。该基准气体调整泵单元90借助由与外侧泵电极23和基准电极42之间连接的电源电路92所施加的控制电压Vp3而使控制电流(氧吸入电流)Ip3流通，由此进行泵送。由此，基准气体调整泵单元90从外侧泵电极23周围的空间(图1中的传感器元件室133)向基准电极42的周围进行氧的吸入。
在具有这样的结构的气体传感器100中，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)的被测定气体供给至测定用泵单元41。因此，基于与被测定气体中的NOx的浓度大致成比例、且通过因NOx的还原而产生的氧从测定用泵单元41吸出而流通的泵电流Ip2，能够获知被测定气体中的NOx浓度。
此外，传感器元件101具备加热器部70，该加热器部70承担对传感器元件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具备加热器连接器电极71、加热器72、通孔73、加热器绝缘层74、压力释放孔75以及导线76。
加热器连接器电极71是以与第一基板层1的下表面接触的方式而形成的电极。通过将加热器连接器电极71与外部电源连接，能够从外部向加热器部70供电。
加热器72是以被第二基板层2和第三基板层3从上下侧夹持的方式而形成的电阻体。加热器72借助导线76及通孔73而与加热器连接器电极71连接，因通过该加热器连接器电极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的上下表面包含由氧化铝等绝缘体形成的多孔质氧化铝的绝缘层。以获得第二基板层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之间的电绝缘性为目的而形成加热器绝缘层74。
压力释放孔75是设置成将第三基板层3及大气导入层48贯通的部位，且以缓和与加热器绝缘层74内的温度的升高相伴的内压的升高为目的而形成。
此外，图2中示出的可变电源25、46、52等借助实际上在传感器元件101内形成的未图示的导线、图1中的连接器150以及导线155而与各电极连接。
接下来，以下，对这样的气体传感器100的制造方法的一例进行说明。首先，准备含有氧化锆等氧离子传导性固体电解质作为陶瓷成分的6个未烧成的陶瓷生片。在该生片预先形成多个用于印刷时、层叠时的定位的片材孔、必要的通孔等。另外，预先通过冲孔处理等而在构成隔离层5的生片设置出成为被测定气体流通部的空间。然后，与第一基板层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分别对应地对各陶瓷生片进行形成各种图案的图案印刷处理、干燥处理。具体而言，形成的图案例如为上述的各电极、与各电极连接的导线、大气导入层48、加热器部70等的图案。通过如下方式进行图案印刷：利用公知的丝网印刷技术将根据各形成对象所要求的特性而准备的图案形成用浆糊涂布于生片上。关于干燥处理，也采用公知的干燥方法而进行。当图案印刷、干燥结束时，进行用于对与各层相对应的生片彼此进行层叠、粘接的粘接用浆糊的印刷、干燥处理。然后，利用片材孔对形成有粘接用浆糊的生片进行定位，并且按规定的顺序进行层叠并施加规定的温度、压力条件而对其进行压接，由此进行使它们形成为一个层叠体的压接处理。这样得到的层叠体包含多个传感器元件101。将该层叠体切断并分割成传感器元件101的大小。然后，以规定的烧成温度对分割的层叠体进行烧成，由此得到传感器元件101。
当以该方式得到传感器元件101时，制造组装有传感器元件101的传感器组装体140(参照图1)并安装保护罩130、橡胶塞157等，由此得到气体传感器100。此外，这种气体传感器的制造方法是公知的，例如记载于国际公开2013/005491号中。
在此，对基准气体调整泵单元90所发挥的作用进行详细说明。被测定气体从图1所示的传感器元件室133向传感器元件101中的气体导入口10等被测定气体流通部导入。另一方面，图1所示的空间149内的基准气体(大气)向传感器元件101中的大气导入层48导入。并且，该传感器元件室133和空间149由传感器组装体140(特别是压粉体145a、145b)区划出、且封闭为使得气体不会彼此流通。但是，在被测定气体侧的压力暂时增大时等，有时被测定气体会略微侵入到空间149内。由此，如果基准电极42周围的氧浓度暂时降低，则基准电极42的电位、亦即基准电位会发生变化。由此，例如测定用泵控制用氧分压检测传感器单元82的电动势V2等以基准电极42为基准的电动势会发生变化，从而被测定气体中的NOx浓度的检测精度会降低。基准气体调整泵单元90能发挥抑制这样的检测精度降低的作用。基准气体调整泵单元90对基准电极42与外侧泵电极23之间施加控制电压Vp3而使得控制电流(氧吸入电流)Ip3流通，由此，从外侧泵电极23周围向基准电极42周围进行氧的吸入。由此，在被测定气体如上所述那样使得基准电极42周围的氧浓度暂时降低的情况下，能够弥补减少的氧，从而能够抑制NOx浓度的检测精度降低。
本实施方式中，进行如下设计：当将控制电流(氧吸入电流)Ip3的平均值设为P[μA]、将从基准电极42的周围向外侧泵电极23的周围吸出时的大气导入层48的极限电流设为Q[μA]时，使得比值Q/P达到0.8～10。通过将该比值Q/P设定为0.8～10，能够将基准电极42周围的氧浓度维持为适当的值，因此，能够将NOx浓度的检测精度维持为较高水平。
控制电流(氧吸入电流)Ip3的平均值P如下。即，在利用电源电路92周期性地施加接通切断的脉冲电压作为控制电压Vp3的情况下，将对电压接通时流通的控制电流(氧吸入电流)Ip3乘以占空比[％]所得到的值作为平均值P。另一方面，在利用电源电路92施加直流电压作为控制电压Vp的情况下，将施加电压的过程中流通的控制电流(氧吸入电流)Ip3作为平均值P。氧吸入电流的平均值P与从外侧泵电极23的周围向基准电极42的周围吸入的氧的量具有相关关系，平均值P越高，吸入的氧的量越多。该平均值P并未特别限定，优选为1～30[μA]。
大气导入层48的极限电流Q的测定方法如下。首先，在大气中配置传感器元件101，对加热器72通电，将传感器元件101加热至规定的驱动温度(例如800℃)。可变电源25、46、52以及电源电路92均处于未施加电压的状态。在传感器元件101的温度稳定之后，利用电源电路92对外侧泵电极23与基准电极42之间施加控制电压Vp3，以便从基准电极42的周围向外侧泵电极23的周围进行氧的吸出。此时，对两个电极23、42之间流通的控制电流(氧吸出电流)Ip3进行测定。控制电压Vp3设为直流电压。然后，当逐渐提高控制电压Vp3时，控制电流(氧吸出电流)Ip3也逐渐提高，但是，最终即便提高控制电压Vp3，控制电流(氧吸出电流)Ip3也不再提高而是到达上限。将此时的上限称为极限电流Q。从大气导入层48的入口部48c导入的大气的流量取决于大气导入层48的扩散阻力。因此，极限电流Q与大气导入层48的扩散阻力具有相关关系，扩散阻力越大，极限电流Q的值越小。另外，极限电流Q并未特别限定，优选为5～30[μA]。可以对极限电流Q进行如下调整：使大气导入层48中所使用的多孔质材料的气孔率发生变化，或者，使大气导入层48在前后方向上的长度发生变化，或者，使利用与前后方向正交的面将大气导入层48切断时的截面积发生变化。
如果控制电流(氧吸入电流)Ip3的平均值P过大，则吸入的氧的量过多，从而检测出的特定气体浓度有可能变为比实际值小的值。反之，如果平均值P过小，则吸入的氧的量过少，从而检测出的特定气体浓度有可能变为比实际值大的值。如果大气导入层48的扩散阻力较高，则吸入至基准电极42的周围的氧过度滞留，从而基准电极42周围的氧浓度有可能变得过高。反之，如果大气导入层48的扩散阻力较低，则吸入至基准电极42的周围的氧不会充分滞留而是向外部流出，因此，难以将基准电极42周围的氧浓度维持为适当的值。本实施方式中，将比值Q/P设定为0.8～10，因此，能够较好地保持这些参数的平衡。
在此，明确本实施方式的构成要素和本发明的构成要素的对应关系。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相当于本发明中的层叠体，测定电极44相当于测定电极，外侧泵电极23相当于被测定气体侧电极，基准电极42相当于基准电极，大气导入层48相当于基准气体导入层。另外，测定用泵单元41相当于检测单元，基准气体调整泵单元90相当于基准气体调整单元。
根据以上详细叙述的本实施方式的气体传感器100，由于基准气体调整泵单元90向基准电极42的周围进行氧的吸入，因此，能够弥补基准电极42周围的氧浓度的降低。另外，将大气导入层48的极限电流值Q相对于控制电流(氧吸入电流)Ip3的平均值P的比值Q/P设定为0.8～10，由此能够将基准电极42周围的氧浓度维持为适当的值，因此，能够将NOx浓度的检测精度维持为较高水平。
另外，控制电流(氧吸入电流)Ip3的平均值P优选为1～30μA。另外，极限电流值Q优选为5～30μA。由此，容易将NOx浓度的检测精度维持为较高水平。
此外，多孔质的大气导入层48在传感器元件101中的、设置有气体导入口10的前端面的相反侧的后端面具备入口部48c，该大气导入层48从该入口部48c设置至超过基准电极42的位置。因此，例如，与图3所示那样从传感器元件101的后端面向内侧方向设置空穴43、且使得多孔质的大气导入层248的上表面在该空穴43中露出的情形相比，中毒物质(污染物质)难以进入大气导入层48。此外，空穴43形成为从后端面侧对被第三基板层3和隔离层5夹持的第一固体电解质层4进行切割而得到的形状。
此外，本发明未受到上述实施方式的任何限定，只要属于本发明的技术范围，当然可以以各种方式而实施。
例如，在上述实施方式中，作为控制电流(氧吸入电流)Ip3，基准气体调整泵单元90使以规定的周期接通切断的脉冲电流在基准电极42与外侧泵电极23之间流通，由此向基准电极42的周围进行氧的吸入，测定用泵单元41可以在控制电流(氧吸入电流)Ip3切断的期间对被测定气体中的NOx气体浓度进行检测。由此，在对被测定气体中的NOx气体浓度进行检测时，控制电流(氧吸入电流)Ip3被切断，因此，能够抑制NOx浓度的检测精度因控制电流(氧吸入电流)Ip3而降低。此外，即便在控制电流(氧吸入电流)Ip3切断的期间内，也因基准电极42与外侧泵电极23之间的电容等而使得电流值未必变为零。
在上述实施方式中，可以采用图3中示出的大气导入层248来代替大气导入层48。在该情况下，虽然如上所述那样与大气导入层48相比而中毒物质容易进入，但是通过将比值Q/P设定为0.8～10，能够获得将NOx浓度的检测精度维持为较高水平的效果。
在上述实施方式中，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、第三内部空腔61，但并不局限于此。例如，可以如上述的图4中的传感器元件201那样设为不具备第三内部空腔61。图4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，以按顺序连通的方式相邻形成有气体导入口10、第一扩散速度限制部11、缓冲空间12、第二扩散速度限制部13、第一内部空腔20、第三扩散速度限制部30以及第二内部空腔40。另外，测定电极44配设于第二内部空腔40内的第一固体电解质层4的上表面。测定电极44由第四扩散速度限制部45覆盖。第四扩散速度限制部45是由氧化铝(Al2O3)等陶瓷多孔体构成的膜。与上述实施方式中的第四扩散速度限制部60相同，第四扩散速度限制部45承担限制向测定电极44流入的NOx的量的作用。另外，第四扩散速度限制部45还作为测定电极44的保护膜而发挥功能。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。即便是这种结构的传感器元件201，也与上述实施方式相同，能够利用测定用泵单元41对NOx浓度进行检测。
在上述实施方式中，作为测定用泵单元41的外侧电极的外侧泵电极23兼用作基准气体调整泵单元90的被测定气体侧电极，但并不局限于此。可以使测定用泵单元41的外侧电极和基准气体调整泵单元90的被测定气体侧电极分别形成于传感器元件101的外表面。另外，基准气体调整泵单元90的被测定气体侧电极只要配设于传感器元件101中的暴露于被测定气体中的部分即可，配设位置并不局限于外表面。例如被测定气体侧电极可以配设于被测定气体流通部内。
在上述实施方式中，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检测出的控制电压(电动势)V2恒定，并利用此时的泵电流Ip2对被测定气体中的氮氧化物浓度进行计算，但并不局限于此，只要基于基准电极42与测定电极44之间的电压而对被测定气体中的特定浓度进行检测即可。例如，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组合而构成氧分压检测单元作为电化学传感器单元，则能够检测出与因测定电极44周围的气氛中的NOx成分的还原而产生的氧的量和基准气体中含有的氧的量的差值相应的电动势，由此，能够求出被测定气体中的NOx成分的浓度。在该情况下，该电化学传感器单元相当于本发明中的检测单元。
在上述实施方式中，基准电极42直接形成于第三基板层3的上表面，但并不局限于此。例如，基准电极42也可以直接形成于第一固体电解质层4的下表面。
在上述实施方式中，基准气体设为大气，但并不局限于此，只要是成为被测定气体中的特定气体的浓度检测基准的气体即可。例如，空间149中可以充满预先调整为规定的氧浓度(＞被测定气体的氧浓度)的气体作为基准气体。
在上述实施方式中，传感器元件101对被测定气体中的NOx浓度进行检测，但并不局限于此，只要对被测定气体中的特定气体的浓度进行检测即可。例如，可以对被测定气体中的氧浓度进行检测。
实施例
以下，作为实施例，对具体制作气体传感器的例子进行说明。此外，本发明并不限定于以下实施例。
[实验例1]
通过上述制造方法制作图1、图2所示的气体传感器100而作为实验例1。此外，在制作传感器元件101时，生片通过对添加有4mol％的作为稳定剂的氧化钇的氧化锆粒子、有机粘合剂以及有机溶剂进行混合并通过流延成型进行成型而成。作为图1中的压粉体145a、145b，对滑石粉末进行成型而获得。预先按照上述测定方法对大气导入层48的极限电流Q进行了测定，结果为30μA。基准气体调整泵单元90的电源电路92所施加的控制电压Vp3设为周期T为10msec、接通时间Ton为6.0msec、切断时间Toff为4.0msec的脉冲电压(占空比为60％)。电源电路92所施加的控制电压Vp3设定成：在电压接通时，使得向基准电极42流通的氧吸入电流Ip3达到30μA。氧吸入电流Ip3的平均值为18μA(＝30μA×60％)。
[实验例2～26]
除了将控制电流(氧吸入电流)Ip3的平均值P、大气导入层48的极限电流Q以及比值Q/P设为表1中示出的值以外，与实验例1同样地制作气体传感器100而作为实验例2～26。
[检测精度的评价]
将实验例1的气体传感器安装于配管。然后，对加热器72通电，使温度达到800℃，对传感器元件101进行加热。对于电源电路92，将控制电压Vp3设为上述脉冲电压。在该状态下，准备了将基础气体设为氮、氧浓度为10％、NOx浓度为500ppm的试样气体，将该试样气体作为被测定气体并使其在配管中流动。将该状态维持20分钟，并对其间的电动势Vref进行了测定。对于实验例2～26，也同样地进行测定。
呈现出如下趋势：基准电极42周围的氧浓度越高于大气的氧浓度，电动势Vref越随着时间的经过而自测定开始时的值起升高。并且，呈现出如下趋势：电动势Vref越升高，泵电流Ip2越小于准确的值(相当于500ppm的NOx浓度的值)。另一方面，呈现出如下趋势：基准电极42周围的氧浓度越低于大气的氧浓度，电动势Vref越随着时间的经过而自测定开始时的值起降低。并且，呈现出如下趋势：电动势Vref越降低，泵电流Ip2越大于准确的值。
于是，在将测定开始时的电动势Vref的值设为100％、且即便经过了20分钟而测定的电动势Vref也收敛于规定范围(80％以上且120％以下)内时，判定为NOx浓度的检测精度较高(“A”)。在直至经过了20分钟为止的期间内而测定的电动势Vref升高为高于规定范围的上限时，判定为NOx浓度的检测精度较低(“B”)。在直至经过了20分钟为止的期间内而测定的电动势Vref降低为低于规定范围的下限时，判定为NOx浓度的检测精度较低(“C”)。
表1中示出了上述评价试验的结果。如表1所示，在比值Q/P为0.8～10的情况下，评价均为“A”，NOx浓度的检测精度较高(实验例1、10～23)。另一方面，在比值Q/P为0.7以下的情况下，评价为“B”，NOx浓度的检测精度较低(实验例2～9)。可以认为这是因为：基准电极42周围的氧浓度与大气相比而过高。另外，在比值Q/P为15以上的情况下，评价为“C”，NOx浓度的检测精度较低(实验例24～26)。可以认为这是因为：基准电极42周围的氧浓度与大气相比而过低。
表1
其中，实验例1、10～23相当于本发明的实施例，实验例2～9、24～26相当于比较例。
本申请以2017年3月31日申请的日本专利申请第2017－070703号为主张优先权的基础，通过引用而将其全部内容包含于本说明书中。
产业上的可利用性
本发明能够用于对汽车的废气等被测定气体中的NOx等特定气体的浓度进行检测的气体传感器。

Claims (5)

1.一种气体传感器，其中，
所述气体传感器具备：
层叠体，该层叠体具有层叠的多个氧离子传导性的固体电解质层，并在内部设置有供被测定气体导入并使其流通的被测定气体流通部；
测定电极，该测定电极配设于所述被测定气体流通部的内周面上；
被测定气体侧电极，该被测定气体侧电极配设于所述层叠体中的暴露于所述被测定气体中的部分；
基准电极，该基准电极配设于所述层叠体的内部；
多孔质的基准气体导入层，该基准气体导入层供成为所述被测定气体的特定气体浓度的检测基准的基准气体导入并使其向所述基准电极流通；
检测单元，该检测单元基于所述基准电极与所述测定电极之间所产生的电动势而对所述被测定气体的特定气体浓度进行检测；以及
基准气体调整单元，该基准气体调整单元使氧吸入电流在所述基准电极与所述被测定气体侧电极之间流通，从所述被测定气体侧电极的周围向所述基准电极的周围进行氧的吸入，
当将所述氧吸入电流的平均值设为P、将从所述基准电极的周围向所述被测定气体侧电极的周围吸出氧时的所述基准气体导入层的极限电流值设为Q时，比值Q/P为0.8～10。
2.根据权利要求1所述的气体传感器，其中，
所述氧吸入电流的平均值P为1～30μA。
3.根据权利要求1或2所述的气体传感器，其中，
所述基准气体导入层的极限电流值Q为5～30μA。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的气体传感器，其中，
所述基准气体导入层从所述层叠体中的、设置有所述被测定气体流通部的入口的前端部的相反侧的后端部设置至超过所述基准电极的位置。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的气体传感器，其中，
所述基准气体调整单元使以规定的周期接通切断的电流作为所述氧吸入电流而在所述基准电极与所述被测定气体侧电极之间流通，并向所述基准电极的周围进行氧的吸入，
所述检测单元在所述氧吸入电流切断的期间对所述被测定气体中的特定气体浓度进行检测。
CN201810268623.5A 2017-03-31 2018-03-29 气体传感器 Active CN108693215B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-070703 2017-03-31
JP2017070703A JP6804369B2 (ja) 2017-03-31 2017-03-31 ガスセンサ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108693215A true CN108693215A (zh) 2018-10-23
CN108693215B CN108693215B (zh) 2022-09-02

Family

ID=63524475

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810268623.5A Active CN108693215B (zh) 2017-03-31 2018-03-29 气体传感器

Country Status (4)

Country Link
US (2) US20180284053A1 (zh)
JP (1) JP6804369B2 (zh)
CN (1) CN108693215B (zh)
DE (1) DE102018002576B4 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108693237A (zh) * 2017-03-30 2018-10-23 日本碍子株式会社 传感器元件及气体传感器
CN110907522A (zh) * 2019-12-03 2020-03-24 湖北丹瑞新材料科技有限公司 提高氮氧传感器测量精度方法
CN111307909A (zh) * 2018-12-12 2020-06-19 日本碍子株式会社 气体传感器
CN113439208A (zh) * 2019-02-26 2021-09-24 日本碍子株式会社 传感器元件及气体传感器
CN113447554A (zh) * 2020-03-26 2021-09-28 日本碍子株式会社 传感器元件及气体传感器

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6804367B2 (ja) * 2017-03-30 2020-12-23 日本碍子株式会社 センサ素子及びガスセンサ
JP6804369B2 (ja) 2017-03-31 2020-12-23 日本碍子株式会社 ガスセンサ
JP7169242B2 (ja) * 2019-03-29 2022-11-10 日本碍子株式会社 ガスセンサ及びガスセンサの制御方法
JP7349936B2 (ja) 2020-03-02 2023-09-25 日本碍子株式会社 ガスセンサ
JP2024022007A (ja) 2022-08-05 2024-02-16 日本碍子株式会社 ガスセンサ及びガスセンサの基準電位のずれの把握方法

Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4626337A (en) * 1984-05-07 1986-12-02 Nippondenso Co., Ltd. Oxygen sensor
US4655901A (en) * 1983-08-09 1987-04-07 Ngk Insulators, Ltd. Oxygen sensor element
US4824548A (en) * 1986-03-17 1989-04-25 Ngk Insulators, Ltd. Electrochemical gas sensor
US4909922A (en) * 1988-06-02 1990-03-20 Ngk Insulators, Ltd. Heater-built-in oxygen sensor
US5496461A (en) * 1993-09-30 1996-03-05 Robert Bosch Gmbh Electrochemical sensor for determining the oxygen content in gases
JP2000137016A (ja) * 1998-11-02 2000-05-16 Denso Corp ガスセンサ素子
US6432289B1 (en) * 1995-02-01 2002-08-13 Denso Corporation Oxygen concentration detector
US20090120791A1 (en) * 2006-07-12 2009-05-14 Ngk Insulators, Ltd. Gas sensor and nitrogen oxide sensor
JP2009180669A (ja) * 2008-01-31 2009-08-13 Toyota Motor Corp 空燃比センサ
US20090242404A1 (en) * 2008-03-28 2009-10-01 Ngk Insulators, Ltd. Gas sensor
US20110056270A1 (en) * 2006-12-29 2011-03-10 Goetz Reinhardt Sensor element having an inner anode
US20130180854A1 (en) * 2012-01-17 2013-07-18 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Correction coefficient setting method of gas concentration detection apparatus, gas concentration detection apparatus and gas sensor
CN103620397A (zh) * 2011-07-04 2014-03-05 日本碍子株式会社 气体传感器的组装方法、气体传感器的组装装置、被环绕安装构件的环绕安装方法、及筒状体的环绕安装方法
JP2014190940A (ja) * 2013-03-28 2014-10-06 Ngk Insulators Ltd ポンプセルの内部電極の製法及びポンプセル
US20150276659A1 (en) * 2014-03-31 2015-10-01 Ngk Insulators, Ltd. Gas sensor
WO2016002793A1 (ja) * 2014-06-30 2016-01-07 株式会社デンソー ガスセンサ
US20160002793A1 (en) * 2013-03-01 2016-01-07 General Electric Company Compositions and methods for inhibiting corrosion in gas turbine air compressors
WO2016111345A1 (ja) * 2015-01-08 2016-07-14 株式会社デンソー ＮＯｘセンサ
US20160327512A1 (en) * 2014-01-07 2016-11-10 Robert Bosch Gmbh Method and device for monitoring the capability of an exhaust-gas analyzer probe to measure rich gas
US20170003249A1 (en) * 2014-01-07 2017-01-05 Robert Bosch Gmbh Method and device for diagnosing the measuring ability of an exhaust gas sensor

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6623618B1 (en) * 1997-12-22 2003-09-23 Ngk Insulators, Ltd. Gas sensor and method for controlling the same
JPH11211693A (ja) * 1998-01-30 1999-08-06 Ngk Insulators Ltd 空燃比測定方法及び空燃比測定装置
DE10145804B4 (de) * 2001-09-17 2007-06-06 Robert Bosch Gmbh Stickoxidsensor mit unterdrückter Sauerstoffabhängigkeit des NO↓X↓-Signals
JP2008085940A (ja) * 2006-09-29 2008-04-10 Sharp Corp テレビジョン受像機
JP4918516B2 (ja) * 2007-03-20 2012-04-18 日立オートモティブシステムズ株式会社 酸素センサ
JP2017070703A (ja) 2015-10-06 2017-04-13 美智子 ▲高▼橋 混合詮活用の蓋マット置き台
JP6804367B2 (ja) * 2017-03-30 2020-12-23 日本碍子株式会社 センサ素子及びガスセンサ
JP6761774B2 (ja) * 2017-03-30 2020-09-30 日本碍子株式会社 センサ素子及びガスセンサ
JP6804369B2 (ja) 2017-03-31 2020-12-23 日本碍子株式会社 ガスセンサ
JP6769910B2 (ja) * 2017-03-31 2020-10-14 日本碍子株式会社 ガスセンサ
JP6769909B2 (ja) * 2017-03-31 2020-10-14 日本碍子株式会社 ガスセンサ

Patent Citations (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4655901A (en) * 1983-08-09 1987-04-07 Ngk Insulators, Ltd. Oxygen sensor element
US4626337A (en) * 1984-05-07 1986-12-02 Nippondenso Co., Ltd. Oxygen sensor
US4824548A (en) * 1986-03-17 1989-04-25 Ngk Insulators, Ltd. Electrochemical gas sensor
US4943330A (en) * 1986-03-17 1990-07-24 Ngk Insulators, Ltd. Method of manufacturing an electrochemical device
US4909922A (en) * 1988-06-02 1990-03-20 Ngk Insulators, Ltd. Heater-built-in oxygen sensor
US5496461A (en) * 1993-09-30 1996-03-05 Robert Bosch Gmbh Electrochemical sensor for determining the oxygen content in gases
US6432289B1 (en) * 1995-02-01 2002-08-13 Denso Corporation Oxygen concentration detector
JP2000137016A (ja) * 1998-11-02 2000-05-16 Denso Corp ガスセンサ素子
US20090120791A1 (en) * 2006-07-12 2009-05-14 Ngk Insulators, Ltd. Gas sensor and nitrogen oxide sensor
US20110056270A1 (en) * 2006-12-29 2011-03-10 Goetz Reinhardt Sensor element having an inner anode
JP2009180669A (ja) * 2008-01-31 2009-08-13 Toyota Motor Corp 空燃比センサ
US20090242404A1 (en) * 2008-03-28 2009-10-01 Ngk Insulators, Ltd. Gas sensor
US20140102170A1 (en) * 2011-07-04 2014-04-17 Ngk Insulators, Ltd. Method for assembling gas sensor, and gas sensor assembly apparatus
CN103620397A (zh) * 2011-07-04 2014-03-05 日本碍子株式会社 气体传感器的组装方法、气体传感器的组装装置、被环绕安装构件的环绕安装方法、及筒状体的环绕安装方法
US20130180854A1 (en) * 2012-01-17 2013-07-18 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Correction coefficient setting method of gas concentration detection apparatus, gas concentration detection apparatus and gas sensor
US20160002793A1 (en) * 2013-03-01 2016-01-07 General Electric Company Compositions and methods for inhibiting corrosion in gas turbine air compressors
JP2014190940A (ja) * 2013-03-28 2014-10-06 Ngk Insulators Ltd ポンプセルの内部電極の製法及びポンプセル
US20160327512A1 (en) * 2014-01-07 2016-11-10 Robert Bosch Gmbh Method and device for monitoring the capability of an exhaust-gas analyzer probe to measure rich gas
US20170003249A1 (en) * 2014-01-07 2017-01-05 Robert Bosch Gmbh Method and device for diagnosing the measuring ability of an exhaust gas sensor
US20150276659A1 (en) * 2014-03-31 2015-10-01 Ngk Insulators, Ltd. Gas sensor
JP2015200643A (ja) * 2014-03-31 2015-11-12 日本碍子株式会社 ガスセンサ
WO2016002793A1 (ja) * 2014-06-30 2016-01-07 株式会社デンソー ガスセンサ
JP2016027312A (ja) * 2014-06-30 2016-02-18 株式会社デンソー ガスセンサ
WO2016111345A1 (ja) * 2015-01-08 2016-07-14 株式会社デンソー ＮＯｘセンサ

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108693237A (zh) * 2017-03-30 2018-10-23 日本碍子株式会社 传感器元件及气体传感器
CN108693237B (zh) * 2017-03-30 2022-08-09 日本碍子株式会社 传感器元件及气体传感器
CN111307909A (zh) * 2018-12-12 2020-06-19 日本碍子株式会社 气体传感器
CN111307909B (zh) * 2018-12-12 2024-02-02 日本碍子株式会社 气体传感器
CN113439208A (zh) * 2019-02-26 2021-09-24 日本碍子株式会社 传感器元件及气体传感器
CN110907522A (zh) * 2019-12-03 2020-03-24 湖北丹瑞新材料科技有限公司 提高氮氧传感器测量精度方法
CN113447554A (zh) * 2020-03-26 2021-09-28 日本碍子株式会社 传感器元件及气体传感器
CN113447554B (zh) * 2020-03-26 2024-05-14 日本碍子株式会社 传感器元件及气体传感器

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018002576B4 (de) 2024-03-21
US20180284053A1 (en) 2018-10-04
CN108693215B (zh) 2022-09-02
DE102018002576A1 (de) 2018-10-04
US11885764B2 (en) 2024-01-30
US20210310982A1 (en) 2021-10-07
JP2018173320A (ja) 2018-11-08
JP6804369B2 (ja) 2020-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108693215A (zh) 气体传感器
US10788444B2 (en) Gas sensor
CN108693226B (zh) 传感器元件及气体传感器
CN108693237A (zh) 传感器元件及气体传感器
JP6401644B2 (ja) ガスセンサ
CN108693236B (zh) 气体传感器
US9804139B2 (en) Sensor element and gas sensor
EP3064936B1 (en) Sensor element and gas sensor
CN108693227A (zh) 气体传感器
CN107941885A (zh) 气体传感器
CN111307909B (zh) 气体传感器
EP2930503B1 (en) Sensor element and gas sensor
JP6934511B2 (ja) センサ素子及びガスセンサ
CN113219037A (zh) 气体传感器
JP7399769B2 (ja) センサ素子及びガスセンサ
US11525802B2 (en) Gas sensor and sensor element
JP2020126051A (ja) ガスセンサ
JP2017181069A (ja) センサ素子のライトオフ異常判定方法及びガスセンサの製造方法
US20230091237A1 (en) Sensor element and gas sensor
US11536687B2 (en) Sensor element and gas sensor
CN113466307A (zh) 气体传感器系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant