CN111699382A - 传感器元件及气体传感器 - Google Patents
传感器元件及气体传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111699382A CN111699382A CN201980002141.8A CN201980002141A CN111699382A CN 111699382 A CN111699382 A CN 111699382A CN 201980002141 A CN201980002141 A CN 201980002141A CN 111699382 A CN111699382 A CN 111699382A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- porous layer
- sensor element
- water intrusion
- intrusion prevention
- dense layer
- 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
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 155
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims abstract description 123
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 12
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 271
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 74
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 15
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 14
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 14
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 12
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 11
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 10
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 7
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 4
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 3
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 3
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 3
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- OAYXUHPQHDHDDZ-UHFFFAOYSA-N 2-(2-butoxyethoxy)ethanol Chemical compound CCCCOCCOCCO OAYXUHPQHDHDDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N Oxozirconium Chemical compound [Zr]=O GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N acetaldehyde Diethyl Acetal Natural products CCOC(C)OCC DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002777 acetyl group Chemical class [H]C([H])([H])C(*)=O 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- -1 oxygen ion Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000001044 red dye Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010345 tape casting Methods 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
-
- 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
-
- 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
- G01N27/4077—Means for protecting the electrolyte or the electrodes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
传感器元件20具备：元件主体60、检测部、上侧连接器电极71、将配设有上侧连接器电极71的第一面60a中的至少前端侧包覆且气孔率为10％以上的多孔质层80、以及第一水侵入抑制部91。第一水侵入抑制部91按照沿着元件主体60的长度方向将多孔质层80分割或位于比多孔质层80更靠后端侧的位置的方式配设于第一面60a，并且位于比上侧连接器电极71更靠前端侧的位置，其长度方向上的长度L为0.5mm以上。第一水侵入抑制部91至少具有：将第一面60a包覆且气孔率小于10％的第一致密层92和与第一致密层92邻接且不存在多孔质层80的第一间隙区域93中的第一致密层92，抑制水沿着长度方向的毛细现象。
Description
技术领域
本发明涉及传感器元件及气体传感器。
背景技术
以往，已知有一种传感器元件，其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(例如专利文献1)。专利文献1的传感器元件具备：层叠氧离子传导性的固体电解质层而得到的层叠体。另外，该传感器元件具备：分别配设于层叠体的上表面的、外侧泵电极、外侧泵电极用引线、连接器电极以及多孔质保护层。外侧泵电极、外侧泵电极用引线以及连接器电极依次连接而导通，连接器电极与外部电连接。多孔质保护层将外侧泵电极及外侧泵电极用引线包覆，对它们进行保护。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-014659号公报
发明内容
然而，如专利文献1的多孔质保护层那样的、多孔质层存在于传感器元件的表面的情况下，废气中的水分有时因毛细现象而在多孔质层内移动。其结果，水分到达连接器电极，有时会因水或溶于水的硫酸等成分而使连接器电极生锈或腐蚀，或者产生连接器电极间的短路。
本发明是为了解决上述课题而完成的，其主要目的在于，抑制水分经由多孔质层并到达连接器电极。
为了达成上述主要目的，本发明采用了以下手段。
本发明的传感器元件具备：
长条的元件主体，该长条的元件主体具有：沿着长度方向的两端亦即前端及后端、和沿着该长度方向的表面亦即1个以上侧面；
检测部，该检测部具有配设于所述元件主体的所述前端侧的多个电极，用于对所述被测定气体中的特定气体浓度进行检测；
连接器电极，该连接器电极在所述1个以上侧面中的任一侧面的所述后端侧配设有1个以上，用于与外部电导通；
多孔质层，该多孔质层将配设有所述连接器电极的所述侧面中的至少所述前端侧包覆且气孔率为10％以上；以及，
水侵入抑制部，该水侵入抑制部按照沿着所述长度方向将所述多孔质层分割或位于比所述多孔质层更靠所述后端侧的位置的方式配设于所述侧面，并且位于比所述连接器电极更靠所述前端侧的位置，所述长度方向上的长度L为0.5mm以上，至少具有：将所述侧面包覆且气孔率小于10％的致密层和与该致密层邻接且不存在所述多孔质层的间隙区域中的所述致密层，抑制水沿着所述长度方向的毛细现象。
该传感器元件中，在元件主体的1个以上侧面中的任一侧面，在后端侧配设有连接器电极，并配设有至少将该侧面的前端侧包覆的多孔质层。并且，该传感器元件具备水侵入抑制部，所述水侵入抑制部按照沿着长度方向将多孔质层分割或位于比多孔质层更靠后端侧的位置的方式配设于其侧面，并且位于比连接器电极更靠前端侧的位置。因此，在存在有检测部的多个电极的一侧亦即元件主体的前端侧暴露于被测定气体中的情况下，即使被测定气体中的水分因毛细现象而在多孔质层内向元件主体的后端侧移动，水分也会在到达连接器电极之前到达水侵入抑制部。并且，水侵入抑制部至少具有致密层和间隙区域中的致密层，与多孔质层不同，难以产生水沿着元件主体的长度方向的毛细现象。另外，水侵入抑制部的长度方向上的长度L为0.5mm以上，因此，可以充分抑制水分通过水侵入抑制部。由此，水侵入抑制部抑制水分通过水侵入抑制部并到达连接器电极。因此，该传感器元件中，可以抑制水分经由多孔质层并到达连接器电极。在该情况下，所述致密层的气孔率可以为8％以下，也可以为5％以下。
本发明的传感器元件中，可以为，所述致密层的所述长度方向上的长度Le为0.5mm以上。如此，仅利用水侵入抑制部中的致密层的部分就能够充分抑制水分沿着长度方向通过水侵入抑制部。
本发明的传感器元件中，可以为，所述致密层的所述长度方向上的长度Le为20mm以下。如此，例如在形成未烧成元件主体及未烧成致密层后对它们进行烧成而制作元件主体及致密层的情况下，可以抑制因未烧成元件主体与未烧成致密层在烧成时的收缩率不同而使传感器元件产生翘曲。
本发明的传感器元件中，可以为，所述致密层的所述长度方向上的长度Le为所述元件主体的所述长度方向上的长度的30％以下。如此，例如在形成未烧成元件主体及未烧成致密层后对它们进行烧成而制作元件主体及致密层的情况下，可以抑制因元件主体与致密层在烧成时的收缩率不同而使传感器元件产生翘曲。
本发明的传感器元件中，可以为，所述间隙区域的所述长度方向上的长度Lg为1mm以下。如此，间隙区域的长度Lg较小，因此，可以减少元件主体的侧面露出的部分(未被多孔质层覆盖也未被致密层覆盖的部分)。
本发明的传感器元件中，可以为，所述水侵入抑制部不具备所述间隙区域。换言之，所述水侵入抑制部的所述间隙区域的长度方向上的长度Lg可以为0mm。如此，可以进一步减少元件主体的侧面露出的部分(未被多孔质层覆盖也未被致密层覆盖的部分)。
本发明的传感器元件可以为，具备外侧引线部，所述外侧引线部配设在配设有所述连接器电极的所述侧面，且将所述多个电极中的任一电极与所述连接器电极导通，所述多孔质层将所述外侧引线部的至少一部分包覆。如此，可以利用多孔质层保护外侧引线部的至少一部分。另外，在利用多孔质层保护外侧引线部的情况下，在靠近连接器电极的位置容易存在多孔质层，因此，适用本发明的意义重大。
在该情况下，所述多孔质层可以将所述外侧引线部全部包覆，所述多孔质层也可以将所述外侧引线部中的不存在所述水侵入抑制部的所有部分包覆。另外，本发明的传感器元件可以具备外侧电极，该外侧电极是所述检测部所具有的多个电极之一，其借助所述外侧引线部与所述连接器电极导通，且配设在配设有该连接器电极的所述侧面。在该情况下，所述多孔质层可以将所述外侧电极包覆。
本发明的传感器元件中，可以为，除了存在所述水侵入抑制部的区域之外，所述多孔质层至少将配设有所述连接器电极的所述侧面中的从该侧面的所述前端到所述连接器电极的所述前端侧的端部为止的区域覆盖，所述水侵入抑制部按照沿着所述长度方向将所述多孔质层分割的方式配设于所述侧面。
本发明的传感器元件中，可以为，所述元件主体呈长方体形状，具有沿着所述长度方向的表面亦即4个所述侧面，所述连接器电极在所述4个侧面中的相互对置的第一侧面及第二侧面分别配设有1个以上，所述多孔质层分别将所述第一侧面及所述第二侧面包覆，所述水侵入抑制部分别配设于所述第一侧面及所述第二侧面。在该情况下，所述元件主体为层叠多个层而得到的层叠体，所述第一侧面及所述第二侧面可以为将所述层叠的方向作为上下方向的情况下的所述元件主体的上表面及下表面。
本发明的气体传感器具备上述任意一种方案的传感器元件。因此，该气体传感器可得到与上述的本发明的传感器元件同样的效果，例如可以抑制水分经由多孔质层并到达连接器电极的效果。
附图说明
图1是表示气体传感器10安装于配管58的情况的纵向截面图。
图2是传感器元件20的立体图。
图3是图2的A-A截面图。
图4是传感器元件20的俯视图。
图5是传感器元件20的仰视图。
图6是变形例的传感器元件20的俯视图。
图7是表示实验例1、16中的液体侵入试验时的侵入距离的时间变化的图表。
具体实施方式
接下来，使用附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本发明的一个实施方式亦即气体传感器10安装于配管58的情况的纵向截面图。图2是从右上前方观察传感器元件20而得到的立体图。图3是图2的A-A截面图。图4是传感器元件20的俯视图。图5是传感器元件20的仰视图。本实施方式中，如图2、3所示，将传感器元件20的元件主体60的长度方向作为前后方向(长度方向)，将元件主体60的层叠方向(厚度方向)作为上下方向，将与前后方向及上下方向垂直的方向作为左右方向(宽度方向)。
如图1所示，气体传感器10具备：组装体15、螺母47、外筒48、连接器50、引线55以及橡胶塞57。组装体15具备：传感器元件20、保护罩30以及元件密封体40。气体传感器10例如安装于车辆的排气管等配管58，用于对作为被测定气体的废气中所含有的NOx或O2等特定气体的浓度(特定气体浓度)进行测定。本实施方式中，气体传感器10将NOx浓度作为特定气体浓度来进行测定。传感器元件20的沿着长度方向的两端(前端、后端)中的前端侧是暴露于被测定气体中的一侧。
如图1所示，保护罩30具备：有底筒状的内侧保护罩31，其覆盖传感器元件20的前端侧；以及有底筒状的外侧保护罩32，其覆盖该内侧保护罩31。在内侧保护罩31、外侧保护罩32上分别形成有用于使被测定气体流通的多个孔。作为由内侧保护罩31所包围的空间而形成了元件室33，传感器元件20的第五面60e(前端面)配置于该元件室33内。
元件密封体40是将传感器元件20密封固定的部件。元件密封体40具备：具有主体配件42及内筒43的筒状体41、绝缘子44a～44c、压粉体45a、45b以及金属环46。传感器元件20位于元件密封体40的中心轴上，在上下方向上贯穿元件密封体40。
主体配件42为筒状的金属制部件。主体配件42形成为前侧的内径小于后侧的内径的厚壁部42a。在主体配件42中的与传感器元件20的前端相同的一侧(前侧)安装有保护罩30。主体配件42的后端与内筒43的凸缘部43a焊接。厚壁部42a的内周面的一部分形成作为台阶面的底面42b。该底面42b按压绝缘子44a以使其不会向前方冒出。
内筒43为筒状的金属制部件，在前端具有凸缘部43a。内筒43和主体配件42同轴地焊接固定。另外，在内筒43形成有缩径部43c和缩径部43d，所述缩径部43c用于在内筒43的中心轴方向上对压粉体45b进行按压，所述缩径部43d用于隔着金属环46而将绝缘子44a～44c、压粉体45a、45b向图1的下方进行按压。
绝缘子44a～44c以及压粉体45a、45b配置于筒状体41的内周面与传感器元件20之间。绝缘子44a～44c作为压粉体45a、45b的支撑体而发挥作用。作为绝缘子44a～44c的材质，可以举出例如氧化铝、块滑石、氧化锆、尖晶石、堇青石、莫来石等陶瓷；或玻璃。压粉体45a、45b例如是对粉末进行成型而得到的，其作为密封材料发挥作用。作为压粉体45a、45b的材质，除滑石之外，可以举出氧化铝粉末、氮化硼等陶瓷粉末，压粉体45a、45b可以分别包含它们中的至少任一种。压粉体45a填充于绝缘子44a、44b之间，其被绝缘子44a、44b从轴向的两侧(前后)夹持并按压。压粉体45b填充于绝缘子44b、44c之间，其被绝缘子44b、44c从轴向的两侧(前后)夹持并按压。绝缘子44a～44c、压粉体45a、45b被缩径部43d及金属环46和主体配件42的厚壁部42a的底面42b夹持并从前后按压。通过来自缩径部43c、43d的按压力，使得压粉体45a、45b在筒状体41与传感器元件20之间被压缩，从而压粉体45a、45b将保护罩30内的元件室33与外筒48内的空间49之间密封，并且将传感器元件20固定。
螺母47与主体配件42同轴地固定于主体配件42的外侧。在螺母47的外周面形成有外螺纹部。该外螺纹部被插入于固定用部件59内，该固定用部件59焊接于配管58并在内周面设有内螺纹部。由此，气体传感器10可以以气体传感器10中的传感器元件20的前端侧或保护罩30的部分突出到配管58内的状态固定于配管58。
外筒48为筒状的金属制部件，其覆盖内筒43、传感器元件20的后端侧以及连接器50。在外筒48的内侧插入有主体配件42的上部。外筒48的下端与主体配件42焊接。从外筒48的上端，将与连接器50连接的多条引线55引线到外部。连接器50与配设于传感器元件20的后端侧的表面的上侧连接器电极71及下侧连接器电极72接触而进行电连接。引线55借助该连接器50而与传感器元件20的内部的各电极64～68以及加热器69电导通。外筒48与引线55的间隙通过橡胶塞57而密封。外筒48内的空间49被基准气体充满。在空间49配置有传感器元件20的第六面60f(后端面)。
如图2～5所示，传感器元件20具备：元件主体60、检测部63、加热器69、上侧连接器电极71、下侧连接器电极72、多孔质层80以及水侵入抑制部90。元件主体60具有层叠多个(图3中为6个)氧化锆(ZrO2)等氧离子传导性固体电解质层而得到的层叠体。元件主体60呈长度方向沿着前后方向的长条的长方体形状，其具有第一面60a～第六面60f作为上下左右前后的各自的外表面。第一面60a～第四面60d为沿着元件主体60的长度方向的表面，相当于元件主体60的侧面。第五面60e为元件主体60的前端面，第六面60f为元件主体60的后端面。对于元件主体60的尺寸而言，例如长度可以为25mm～100mm，宽度可以为2mm～10mm，厚度可以为0.5mm～5mm。在元件主体60形成有被测定气体导入口61和基准气体导入口62，所述被测定气体导入口61在第五面60e呈开口而将被测定气体向自身的内部导入，所述基准气体导入口62在第六面60f呈开口而将作为特定气体浓度的检测基准的基准气体(此处为大气)向自身的内部导入。
检测部63用于对被测定气体中的特定气体浓度进行检测。检测部63具有：配设于元件主体60的前端侧的多个电极。本实施方式中，检测部63具备：配设于第一面60a的外侧电极64；和配设于元件主体60的内部的内侧主泵电极65、内侧辅助泵电极66、测定电极67以及基准电极68。内侧主泵电极65及内侧辅助泵电极66配设于元件主体60的内部的空间的内周面，具有隧道状的结构。
检测部63对被测定气体中的特定气体浓度进行检测的原理是众所周知的，因此省略详细的说明，但检测部63例如如下对特定气体浓度进行检测。检测部63基于施加在外侧电极64与内侧主泵电极65之间的电压，进行内侧主泵电极65周边的被测定气体中的氧相对于外部(元件室33)的汲出或汲入。另外，检测部63基于施加在外侧电极64与内侧辅助泵电极66之间的电压，进行内侧辅助泵电极66周边的被测定气体中的氧相对于外部(元件室33)的汲出或汲入。由此，氧浓度被调整为规定值后的被测定气体到达测定电极67周边。测定电极67作为NOx还原催化剂而发挥功能，将到达的被测定气体中的特定气体(NOx)还原。然后，检测部63将与还原后的氧浓度相对应地在测定电极67与基准电极68之间所产生的电动势或基于该电动势而在测定电极67与外侧电极64之间流动的电流产生为电信号。检测部63像这样所产生的电信号是表示与被测定气体中的特定气体浓度对应的值(能够导出特定气体浓度的值)的信号，相当于检测部63所检测到的检测值。
加热器69是配设于元件主体60内部的电阻体。加热器69通过从外部进行供电而发热，由此对元件主体60进行加热。加热器69进行形成元件主体60的固体电解质层的加热及保温，从而能够调整为固体电解质层活化的温度(例如800℃)。
上侧连接器电极71及下侧连接器电极72是：分别配设于元件主体60的侧面中的任一侧面的后端侧，用于与外部电导通的电极。上侧连接器电极71和下侧连接器电极72均未被多孔质层80包覆而是露出的。本实施方式中，作为上侧连接器电极71，4个上侧连接器电极71a～71d沿着左右方向排列而配设于第一面60a的后端侧。作为下侧连接器电极72，4个下侧连接器电极72a～72d沿着左右方向排列而配设于与第一面60a(上表面)对置的第二面60b(下表面)的后端侧。连接器电极71a～71d、72a～72d分别与检测部63的多个电极64～68以及加热器69中的任意一个电导通。本实施方式中，上侧连接器电极71a与测定电极67导通，上侧连接器电极71b与外侧电极64导通，上侧连接器电极71c与内侧辅助泵电极66导通，上侧连接器电极71d与内侧主泵电极65导通，下侧连接器电极72a～72c分别与加热器69导通，下侧连接器电极72d与基准电极68导通。上侧连接器电极71b和外侧电极64借助配设于第一面60a的外侧引线75而导通(参照图3、4)。除此之外的连接器电极借助配设于元件主体60内部的引线或通孔等与所对应的电极或加热器69导通。
多孔质层80是：将配设有上侧连接器电极71、下侧连接器电极72的元件主体60的侧面亦即第一面60a、第二面60b中的至少前端侧包覆的多孔质体。本实施方式中，多孔质层80具备：内侧多孔质层81，其分别将第一面60a、第二面60b包覆；和外侧多孔质层85，其配设于内侧多孔质层81的外侧。
内侧多孔质层81具备：将第一面60a包覆的第一内侧多孔质层83和将第二面60b包覆的第二内侧多孔质层84。除了存在第一水侵入抑制部91及上侧连接器电极71的区域之外，第一内侧多孔质层83将配设有上侧连接器电极71a～71d的第一面60a的从前端到后端为止的全部区域覆盖(参照图2～4)。第一内侧多孔质层83的左右宽度与第一面60a的左右宽度相同，第一内侧多孔质层83从第一面60a中的左端至右端将整个第一面60a包覆。因第一水侵入抑制部91的存在，第一内侧多孔质层83被分割为：沿着长度方向位于比第一水侵入抑制部91更靠前端侧的位置的前端侧部分83a、和位于比第一水侵入抑制部91更靠后端侧的位置的后端侧部分83b。第一内侧多孔质层83将外侧电极64及外侧引线75各自的至少一部分包覆。本实施方式中，如图3、4所示，第一内侧多孔质层83将外侧电极64整体包覆，并将外侧引线75中的不存在第一水侵入抑制部91的所有部分包覆。第一内侧多孔质层83发挥作为保护层的作用，例如，保护外侧电极64及外侧引线75不受被测定气体中的硫酸等成分侵害，抑制它们的腐蚀等。
除了存在第二水侵入抑制部94及下侧连接器电极72的区域之外，第二内侧多孔质层84将配设有下侧连接器电极72a～72d的第二面60b的从前端到后端为止的全部区域覆盖(参照图2、3、5)。第二内侧多孔质层84的左右宽度与第二面60b的左右宽度相同，第二内侧多孔质层84从第二面60b中的左端到右端将整个第二面60b包覆。因第二水侵入抑制部94的存在，第二内侧多孔质层84被分割为：沿着长度方向位于比第二水侵入抑制部94更靠前端侧的位置的前端侧部分84a、和位于比第二水侵入抑制部94更靠后端侧的位置的后端侧部分84b。
外侧多孔质层85将第一面60a～第五面60e包覆。关于第一面60a及第二面60b，外侧多孔质层85将内侧多孔质层81包覆从而包覆了这两个面。外侧多孔质层85的前后方向上的长度比内侧多孔质层81的前后方向上的长度短，与内侧多孔质层81不同，其仅包覆元件主体60的前端及前端附近的区域。由此，外侧多孔质层85将元件主体60中的检测部63的各电极64～68的周边部分、换言之元件主体60中的配置于元件室33内而暴露在被测定气体中的部分包覆。由此，外侧多孔质层85发挥作为保护层的作用，例如，抑制被测定气体中的水分等附着而在元件主体60产生裂缝。
多孔质层80例如由氧化铝多孔质体、氧化锆多孔质体、尖晶石多孔质体、堇青石多孔质体、氧化钛多孔质体、氧化镁多孔质体等陶瓷多孔质体构成。本实施方式中，多孔质层80由氧化铝多孔质体构成。第一内侧多孔质层83及第二内侧多孔质层84各自的厚度例如可以为5μm～40μm。外侧多孔质层85的厚度例如可以为40μm～800μm。多孔质层80的气孔率为10％以上。多孔质层80将外侧电极64和被测定气体导入口61覆盖，但只要气孔率为10％以上，被测定气体就能够通过多孔质层80。内侧多孔质层81的气孔率可以为10％～50％。外侧多孔质层85的气孔率可以为10％～85％。外侧多孔质层85的气孔率可以高于内侧多孔质层81的气孔率。
内侧多孔质层81的气孔率是使用图像(SEM图像)而如下导出的值，该图像(SEM图像)是使用扫描型电子显微镜(SEM)进行观察而得到的。首先，沿着内侧多孔质层81的厚度方向将传感器元件20切断以使内侧多孔质层81的截面为观察面，进行切截面的树脂填埋及研磨，从而制成观察用试样。接着，将SEM的倍率从1000倍设定为10000倍对观察用试样的观察面进行拍摄，从而得到内侧多孔质层81的SEM图像。接着，通过对得到的图像进行图像分析，根据图像中的像素的亮度数据的亮度分布并利用判别分析法(大津二值化)来确定阈值。之后，基于确定的阈值将图像中的各像素二值化为物体部分和气孔部分，计算出物体部分的面积和气孔部分的面积。然后，将气孔部分的面积相对于总面积(物体部分和气孔部分的合计面积)的比例作为气孔率(单位：％)导出。外侧多孔质层85的气孔率和后述的第一致密层92及第二致密层95的气孔率也是同样导出的值。
水侵入抑制部90抑制水沿着元件主体60的长度方向的毛细现象。本实施方式中，水侵入抑制部90具有第一水侵入抑制部91和第二水侵入抑制部94。第一水侵入抑制部91配设在配设有上侧连接器电极71及第一内侧多孔质层83的第一面60a。如上所述，第一水侵入抑制部91按照沿着长度方向将第一内侧多孔质层83前后分割的方式配设于第一面60a。第一水侵入抑制部91配设于比上侧连接器电极71更靠元件主体60的前端侧，亦即配设于上侧连接器电极71的前方。第一水侵入抑制部91配设于比外侧电极64更靠后方。第一水侵入抑制部91配设于比包括外侧电极64在内的检测部63所具有的多个电极64～68中的任一电极都靠后方(参照图3)。第一水侵入抑制部91配置于在前后方向与绝缘子44b重复的位置(参照图1)。换言之，第一水侵入抑制部91的从前端到后端为止的区域位于绝缘子44b的从前端到后端为止的区域内。第一水侵入抑制部91发挥如下作用，即，水分在前端侧部分83a内因毛细现象而移动到后方的情况下，抑制水分通过第一水侵入抑制部91，从而抑制水分到达上侧连接器电极71。第一水侵入抑制部91具备第一致密层92和第一间隙区域93。第一致密层92是气孔率小于10％的致密的层。第一致密层92的左右宽度与第一面60a的左右宽度相同，第一致密层92从第一面60a中的左端到右端为止将整个第一面60a包覆。第一致密层92与前端侧部分83a的后端邻接。如图4所示，第一致密层92将外侧引线75的一部分包覆。第一间隙区域93是第一面60a上的区域，并且是不存在多孔质层80及第一致密层92的区域。第一间隙区域93形成为第一致密层92的后端与后端侧部分83b的前端之间的区域。外侧引线75在存在有第一间隙区域93的部分露出。
第二水侵入抑制部94配设在配设有下侧连接器电极72及第二内侧多孔质层84的第二面60b。如上所述，第二水侵入抑制部94按照沿着长度方向将第二内侧多孔质层84前后分割的方式配设于第二面60b。第二水侵入抑制部94配设于比下侧连接器电极72更靠元件主体60的前端侧，亦即配设于下侧连接器电极72的前方。第二水侵入抑制部94配设于比外侧电极64更靠后方。第二水侵入抑制部94配设于比包括外侧电极64在内的检测部63所具有的多个电极64～68中的任一电极都靠后方(参照图3)。第二水侵入抑制部94配置于在前后方向与绝缘子44b重复的位置(参照图1)。换言之，第二水侵入抑制部94的从前端到后端为止的区域位于绝缘子44b的从前端到后端为止的区域内。第二水侵入抑制部94发挥如下作用，即，水分在前端侧部分84a内因毛细现象而移动到后方的情况下，抑制水分通过第二水侵入抑制部94，从而抑制水分到达下侧连接器电极72。第二水侵入抑制部94具备第二致密层95和第二间隙区域96。第二致密层95是气孔率小于10％的致密的层。第二致密层95的左右宽度与第二面60b的左右宽度相同，第二致密层95从第二面60b中的左端到右端为止将整个第二面60b包覆。第二致密层95与前端侧部分84a的后端邻接。第二间隙区域96是第二面60b上的区域，并且是不存在多孔质层80及第二致密层95的区域。第二间隙区域96形成为第二致密层95的后端与后端侧部分84b的前端之间的区域。
第一水侵入抑制部91及第二水侵入抑制部94各自的长度方向上的长度L(参照图4、5)为0.5mm以上。通过长度L为0.5mm以上，可以充分抑制水分通过第一水侵入抑制部91及第二水侵入抑制部94。长度L可以为5mm以上。长度L可以为25mm以下，也可以为20mm以下。应予说明，第一水侵入抑制部91的长度L和第二水侵入抑制部94的长度L在本实施方式中为相同的值，但两者也可以为不同的值。
第一致密层92及第二致密层95在气孔率小于10％这一点上与多孔质层80不同，不过，可以使用由上述的多孔质层80中所示例的材料构成的陶瓷。本实施方式中，第一致密层92及第二致密层95均为氧化铝陶瓷。第一致密层92及第二致密层95各自的厚度例如可以为5μm～40μm。第一致密层92的厚度优选为第一内侧多孔质层83的厚度以上。同样地，第二致密层95的厚度优选为第二内侧多孔质层84的厚度以上。第一致密层92及第二致密层95各自的气孔率优选为8％以下，更优选为5％以下。气孔率越小，则第一致密层92及第二致密层95越能够进一步抑制水沿着元件主体60的长度方向的毛细现象。
第一致密层92及第二致密层95各自的长度方向上的长度Le(参照图4、5)优选为0.5mm以上。由此，对于第一水侵入抑制部91及第二水侵入抑制部94而言，分别仅利用第一致密层92及第二致密层95的部分就能够充分抑制水分沿着长度方向而通过第一水侵入抑制部91及第二水侵入抑制部94。长度Le可以为5mm以上。应予说明，第一致密层92的长度Le和第二致密层95的长度Le在本实施方式中为相同的值，但两者也可以为不同的值。
第一间隙区域93及第二间隙区域96各自的长度方向上的长度Lg优选为1mm以下。如此，长度Lg较小，从而可以减少元件主体60的侧面(此处为第一面60a、第二面60b)露出的部分、亦即未被多孔质层80、第一致密层92以及第二致密层95中的任一者覆盖的部分。特别是，本实施方式中，在第一面60a配设有外侧引线75，外侧引线75在存在有第一间隙区域93的部分露出。因此，通过减小第一间隙区域93的长度Lg，可以减少外侧引线75中的未被多孔质层80或第一致密层92保护的部分。
以下，对如此构成的气体传感器10的制造方法进行说明。首先，对传感器元件20的制造方法进行说明。在制造传感器元件20时，首先，准备与元件主体60对应的多个(此处为6块)未烧成的陶瓷生片。对于各生片，根据需要利用冲孔处理等设置缺口、贯通孔或沟等，并丝网印刷电极或布线图案。另外，关于在烧成后成为第一内侧多孔质层83及第二内侧多孔质层84的未烧成多孔质层、在烧成后成为第一致密层92及第二致密层95的未烧成致密层，也利用丝网印刷将其形成在生片中的与第一面60a、第二面60b对应的面。之后，将多个生片层叠。所层叠的多个生片为在烧成后成为元件主体的未烧成元件主体，其具备未烧成多孔质层及未烧成致密层。然后，对该未烧成元件主体进行烧成，得到具备第一内侧多孔质层83、第二内侧多孔质层84、第一致密层92以及第二致密层95的元件主体60。接着，利用等离子体喷镀形成外侧多孔质层85，从而得到传感器元件20。应予说明，作为多孔质层80、第一致密层92以及第二致密层95的制造方法，除丝网印刷、等离子体喷镀之外，还可以使用凝胶注模法、浸渍等。
接下来，制造组装有传感器元件20的气体传感器10。首先，使传感器元件20在筒状体41的内部沿着轴向贯穿，并且在筒状体41的内周面与传感器元件20之间依次配置绝缘子44a、压粉体45a、绝缘子44b、压粉体45b、绝缘子44c、金属环46。接下来，按压金属环46而将压粉体45a、45b压缩，在该状态下形成缩径部43c、43d，由此制造元件密封体40，将筒状体41的内周面与传感器元件20之间密封。之后，在元件密封体40上焊接保护罩30，安装螺母47而得到组装体15。然后，准备在橡胶塞57内穿过的引线55和与其连接的连接器50，将连接器50连接于传感器元件20的后端侧。之后，将外筒48焊接固定于主体配件42，从而得到气体传感器10。
此处，在如上所述形成未烧成元件主体及未烧成致密层后对它们进行烧成而制作元件主体60、第一致密层92以及第二致密层95的情况下，第一致密层92及第二致密层95的长度Le优选为20mm以下。未烧成元件主体和未烧成致密层在烧成时的收缩率有时不同，若长度Le过长，则有时会因烧成而在传感器元件20产生翘曲。如果长度Le为20mm以下，则能够抑制烧成时的传感器元件20的翘曲。另外，第一致密层92及第二致密层95的长度Le优选为元件主体60的长度方向上的长度的30％以下。通过满足该条件也能够抑制烧成时的传感器元件20翘曲。
接下来，以下对如此构成的气体传感器10的使用例进行说明。在气体传感器10如图1那样安装于配管58的状态下，当被测定气体在配管58内流动时，被测定气体在保护罩30内流通而流入元件室33内，传感器元件20的前端侧暴露于被测定气体中。然后，被测定气体通过多孔质层80并到达外侧电极64、且从被测定气体导入口61到达传感器元件20内时，如上所述检测部63产生与该被测定气体中的NOx浓度对应的电信号。将该电信号经由上侧连接器电极71、下侧连接器电极72取出，从而基于电信号检测出NOx浓度。
此时，被测定气体中有时含有水分，该水分有时会因毛细现象而在多孔质层80内移动。该水分到达露出的上侧连接器电极71、下侧连接器电极72时，因水或溶于水的硫酸等成分，有时会使上侧连接器电极71、下侧连接器电极72生锈或腐蚀；或者产生上侧连接器电极71、下侧连接器电极72中的邻接的电极间的短路。但是，本实施方式中，即使被测定气体中的水分因毛细现象而在多孔质层80内(特别是第一内侧多孔质层83内及第二内侧多孔质层84内)向元件主体60的后端侧移动，水分也会在到达上侧连接器电极71、下侧连接器电极72之前到达第一水侵入抑制部91或第二水侵入抑制部94。并且，第一水侵入抑制部91具有：气孔率小于10％的第一致密层92和不存在多孔质层的空间亦即第一间隙区域93，均难以产生水沿着元件主体60的长度方向的毛细现象。另外，第一水侵入抑制部91的长度方向上的长度L为0.5mm以上，因此，可以充分抑制水分通过第一水侵入抑制部91。由此，第一水侵入抑制部91可以抑制水分从前端侧部分83a侧通过第一水侵入抑制部91并到达上侧连接器电极71(上侧连接器电极71a～71d)。因此，在传感器元件20中，水附着于上侧连接器电极71而导致的上述不良情况的发生得到抑制。同样地，具备第二致密层95及第二间隙区域96的第二水侵入抑制部94可以抑制水分从前端侧部分84a侧通过第二水侵入抑制部94并到达下侧连接器电极72(下侧连接器电极72a～72d)。因此，在传感器元件20中，水附着于下侧连接器电极72而导致的上述不良情况的发生得到抑制。
此处，明确本实施方式的构成要素与本发明的构成要素的对应关系。本实施方式的元件主体60相当于本发明的元件主体，检测部63相当于检测部，连接器电极71a～71d、72a～72d分别相当于连接器电极，第一面60a及第二面60b相当于配设有连接器电极的侧面，多孔质层80相当于多孔质层，第一水侵入抑制部91及第二水侵入抑制部94分别相当于水侵入抑制部。另外，外侧引线75相当于外侧引线部，外侧电极64相当于外侧电极，第一面60a相当于第一侧面，第二面60b相当于第二侧面。
根据以上详细叙述的本实施方式的传感器元件20，在元件主体60的1个以上侧面中的任一侧面(此处为第一面60a)配设有第一水侵入抑制部91，因此，可以抑制水分经由多孔质层80(此处特别为第一内侧多孔质层83)并到达上侧连接器电极71a～71d。同样地，在传感器元件20中，在元件主体60的1个以上侧面中的任一侧面(此处为第二面60b)配设有第二水侵入抑制部94，因此，可以抑制水分经由多孔质层80(此处特别为第二内侧多孔质层84)并到达下侧连接器电极72a～72d。
另外，第一致密层92、第二致密层95的长度Le为0.5mm以上，从而对于第一水侵入抑制部91、第二水侵入抑制部94而言，分别仅利用第一致密层92、第二致密层95的部分就能够充分抑制水分沿着长度方向通过水侵入抑制部90。此外，第一致密层92、第二致密层95的长度Le为20mm以下，从而可以抑制因未烧成元件主体与未烧成致密层在烧成时的收缩率不同而使传感器元件20产生翘曲。另外，第一致密层92、第二致密层95的长度Le为元件主体60的长度方向上的长度的30％以下，从而也可以抑制在传感器元件20产生翘曲。
此外，第一间隙区域93、第二间隙区域96的长度Lg为1mm以下，从而长度Lg较小，因此，可以减少元件主体60的侧面(此处为第一面60a、第二面60b)露出的部分(未被多孔质层80覆盖也未被第一致密层92、第二致密层95覆盖的部分)。
并且，传感器元件20具备外侧引线75，所述外侧引线75配设在配设有上侧连接器电极71的侧面(此处为第一面60a)，且将检测部63的多个电极中的任一电极(此处为外侧电极64)与上侧连接器电极71b导通。另外，多孔质层80(特别是第一内侧多孔质层83)将外侧引线75的至少一部分包覆。因此，可以利用多孔质层80保护外侧引线75的至少一部分。另外，在利用多孔质层80保护外侧引线75的情况下，在靠近下侧连接器电极72b的位置容易存在多孔质层(此处为第一内侧多孔质层83)，因此，利用第一水侵入抑制部91抑制水分经由第一内侧多孔质层83并到达下侧连接器电极72b的意义重大。
应予说明，本发明并不受上述实施方式的任何限定，当然只要属于本发明的技术范围就能够以各种方式来实施。
例如，上述的实施方式中，第一水侵入抑制部91具备第一致密层92和第一间隙区域93，不过，第一水侵入抑制部91至少具备第一致密层92即可。即，第一水侵入抑制部91可以不具备第一间隙区域93。换言之，第一水侵入抑制部91的长度Lg可以为0mm。将此时的传感器元件20的俯视图示于图6。通过使第一水侵入抑制部91不具备第一间隙区域93，可以进一步减少第一面60a露出的部分(未被多孔质层80覆盖也未被第一致密层92覆盖的部分)。关于第二水侵入抑制部94也是同样的。
上述的实施方式中，第一水侵入抑制部91沿着长度方向将第一内侧多孔质层83分割为前端侧部分83a和后端侧部分83b，但并不限于此。第一水侵入抑制部91也可以位于比多孔质层80更靠后端侧的位置。例如，上述的实施方式中，第一内侧多孔质层83可以不具备后端侧部分83b。该情况下，图4中配设有后端侧部分83b的部分也包括在第一间隙区域93的一部分中。关于第二水侵入抑制部94也是同样的，也可以不将第二内侧多孔质层84分割而位于比多孔质层80更靠后端侧的位置。
上述的实施方式中，第一致密层92与第一间隙区域93的前方邻接地配置，不过，第一致密层92也可以与第一间隙区域93的后方邻接地配置。关于第二水侵入抑制部94也是同样的。
上述的实施方式中，第一水侵入抑制部91、第二水侵入抑制部94分别配置于在前后方向与绝缘子44b重复的位置，但并不限于此。例如，第一水侵入抑制部91、第二水侵入抑制部94可以配置于在前后方向与绝缘子44a或绝缘子44c重复的位置，也可以配置于比金属环46更靠后方。第一水侵入抑制部91、第二水侵入抑制部94优选配置于在元件室33中没有露出的位置。
上述的实施方式中，传感器元件20可以不具备第二内侧多孔质层84，且第二面60b没有被多孔质层80包覆。该情况下，传感器元件20可以不具备第二水侵入抑制部94。水侵入抑制部配设于元件主体所具有的侧面(上述实施方式中为第一面60a～第四面60d)中的、配设有连接器电极及多孔质保护层的侧面(上述实施方式中为第一面60a、第二面60b)中的至少1个侧面即可。如此，至少在配设有水侵入抑制部的侧面可以抑制水分到达连接器电极。
上述的实施方式中，除了存在第一水侵入抑制部91及上侧连接器电极71的区域之外，第一内侧多孔质层83将第一面60a的从前端到后端为止的区域包覆，但并不限于此。例如，可以除了存在第一水侵入抑制部91的区域之外，第一内侧多孔质层83将第一面60a的从前端到上侧连接器电极71a～71d的前端侧的端部为止的区域覆盖。或者，可以除了存在第一水侵入抑制部91的区域之外，第一内侧多孔质层83至少将第一面60a的从前端到比第一水侵入抑制部91更靠后方为止的区域覆盖。关于第二内侧多孔质层84也是同样的。
上述的实施方式中，元件主体60为长方体形状，但并不限于此。例如，元件主体60可以为圆筒或圆柱状。该情况下，元件主体60具有1个侧面。
实施例
以下，将具体制作传感器元件的示例作为实施例进行说明。实验例5～7、9、10、12～14、16～18、20、21、23、24、26、27、29、30相当于本发明的实施例，实验例1～4、8、11、15、19、22、25、28、31相当于比较例。应予说明，本发明并不限于以下的实施例。
[实验例1]
除了不具备第一水侵入抑制部91、第二水侵入抑制部94以及外侧多孔质层85之外，制作与图2～5所示的传感器元件20同样的传感器元件，作为实验例1。即，实验例1中，除了配设有上侧连接器电极71、下侧连接器电极72的区域之外，第一内侧多孔质层83、第二内侧多孔质层84将第一面60a、第二面60b全部包覆。实验例1的传感器元件20如下制作。首先，准备6块陶瓷生片，该陶瓷生片是将添加了4mol％的稳定剂三氧化二钇的氧化锆颗粒与有机粘结剂和有机溶剂混合并通过流延成型进行成型得到的。在各生片上印刷各电极等的图案。另外，利用丝网印刷形成了在烧成后成为第一内侧多孔质层83及第二内侧多孔质层84的未烧成多孔质层。未烧成多孔质层是将原料粉末(氧化铝粉末)、粘结剂溶液(聚乙烯醇乙缩醛和丁基卡必醇)、溶剂(丙酮)以及造孔材料混合而制备得到的浆料。之后，对6块生片进行层叠并烧成。由此，制作了具备第一内侧多孔质层83、第二内侧多孔质层84的元件主体60，制成实验例1的传感器元件20。对于元件主体60的尺寸而言，长度为67.5mm，宽度为4.25mm，厚度为1.45mm。第一内侧多孔质层83、第二内侧多孔质层84的厚度为20μm，气孔率为30％。
[实验例2～31]
除了具备第一水侵入抑制部91、第二水侵入抑制部94之外，制作了各种与实验例1同样的传感器元件，作为实验例2～31。实验例2～31中，如表1所示分别改变第一致密层92、第二致密层95的长度Le及气孔率、第一间隙区域93、第二间隙区域96的长度Lg、第一水侵入抑制部91、第二水侵入抑制部94的长度L。应予说明，在烧成后成为第一致密层92、第二致密层95的未烧成致密层除了减少造孔材料的添加量之外，使用与实验例1的未烧成多孔质层相同的浆料。另外，实验例2～31中，通过调整造孔材料的添加量，从而调整了第一致密层92、第二致密层95的气孔率。除了实验例2～31中的实验例5之外，采用如图6所示那样、第一水侵入抑制部91不具备第一间隙区域93、第二水侵入抑制部94也不具备第二间隙区域96的方案。实验例2～31中，第一致密层92、第二致密层95的厚度均为20μm。实验例2～31中，第一水侵入抑制部91、第二水侵入抑制部94的前端均位于从元件主体60的前端起算为26mm的距离。
[液体侵入试验]
关于实验例1～31的传感器元件20，对在将元件主体60的前端侧浸于液体中时液体因毛细现象会以何种程度浸入元件主体60的后端侧进行了试验。首先，以使传感器元件20的长度方向沿着铅直方向的状态，将传感器元件20的从元件主体60的前端(第五面60e)朝向后端侧20mm的位置(以下为浸渍位置)为止的部分浸于红色检查液中。以该状态放置20小时，肉眼观察测定红色检查液以何种程度浸入比浸渍位置更靠后端侧，得到侵入距离。该侵入距离是表示在第一内侧多孔质层83、第二内侧多孔质层84内红色检查液因毛细现象从浸渍位置以何种程度移动到元件主体60的后端侧的值。经过20小时后的侵入距离小于10mm的情况下判定为非常好(A)，经过20小时后的侵入距离为10mm以上且小于20mm的情况下判定为良好(B)，经过20小时后的侵入距离为20mm以上的情况下判定为不良(F)。红色检查液使用了荣进化学制的R-3B(NT)Plus。红色检查液含有40wt％～60wt％的烃油、10wt％～20wt％的可塑性溶剂、1wt％～20wt％的乙二醇醚、12wt％～50wt％的非离子表面活性剂、以及1％～5％的偶氮系油溶性红色染料。红色检查液在20℃的密度为0.86g/cm3，密度小于水。
[传感器元件的翘曲的评价]
关于实验例1～31的传感器元件20，使用激光位移计(KEYENCE制，LK-010)对传感器元件20的厚度方向(上下方向)上的翘曲量进行了测定。关于实验例1，制作100根传感器元件20来测定翘曲量，在翘曲量为200μm以上的情况下视为发生了翘曲，对100根中的发生了翘曲的根数进行计数，计算出翘曲发生概率。关于实验例2～31，也同样地计算出翘曲发生概率。翘曲发生概率小于1％(1根都未发生翘曲)的情况下判定为非常好(A)，翘曲发生概率为1％以上且小于20％的情况下判定为良好(B)，翘曲发生概率为20％以上的情况下判定为不良(F)。
将实验例1～31各自的长度Le、第一致密层92、第二致密层95的气孔率、长度Lg、长度L、液体侵入试验的评价结果、以及传感器元件20的翘曲的评价结果归纳示于表1。另外，图7是表示实验例1、16中的液体侵入试验时的侵入距离的时间变化的图表。
表1
由图7可知，在不存在第一水侵入抑制部91、第二水侵入抑制部94的实验例1中，确认到：随着时间的经过，侵入距离变长，并且，红色检查液因毛细现象在第一内侧多孔质层83、第二内侧多孔质层84内移动到传感器元件20的后方。与此相对，在存在第一水侵入抑制部91、第二水侵入抑制部94的实验例16中，仅在第一水侵入抑制部91、第二水侵入抑制部94的前端侧的位置亦即侵入距离为6mm的位置(＝从元件主体60的前端起算为26mm的位置)为止观察到红色检查液的浸入。因此，在实验例16中确认到：第一水侵入抑制部91、第二水侵入抑制部94阻止了红色检查液因毛细现象而向后方移动。
由表1可知，长度L为0.5mm以上且第一致密层92、第二致密层95的气孔率小于10％的实验例5～7、9、10、12～14、16～18、20、21、23、24、26、27、29、30中，液体侵入试验的结果均为非常好或良好。与此相对，在长度L小于0.5mm的实验例1～4、第一致密层92、第二致密层95的气孔率为10％的实验例8、11、15、19、22、25、28、31中，液体侵入试验的结果为不良。由此确认到：如果第一水侵入抑制部91、第二水侵入抑制部94的长度L为0.5mm以上且第一致密层92、第二致密层95的气孔率小于10％，则能够利用第一水侵入抑制部91、第二水侵入抑制部94充分抑制水分因毛细现象而移动。由实验例5的结果可知，即使第一致密层92、第二致密层95的长度Le小于0.5mm，如果第一水侵入抑制部91、第二水侵入抑制部94的长度L为0.5mm以上，则也能够充分抑制水分因毛细现象而移动。另外，根据实验例6、7间和实验例12～14间等的比较可确认到：第一致密层92、第二致密层95的气孔率越小，抑制水分因毛细现象而移动的效果越高。并确认到以下趋势：第一致密层92、第二致密层95的长度Le越长，即使第二致密层92、95的气孔率较大，液体侵入试验的评价结果也难以从A下降到B。
由表1可知，在第一致密层92、第二致密层95的长度Le超过20mm的实验例29～31(＝长度Le为元件主体60的长度67.5mm的40％)中，容易发生传感器元件20的翘曲，评价结果不良。在长度Le为20mm以下(长度Le为元件主体60的长度67.5mm的30％以下)的实验例1～28中，评价结果为A或B，可确认到传感器元件20的翘曲得到抑制。另外，确认到以下趋势：长度Le越小，越难以发生传感器元件20的翘曲。
本申请将于2018年2月6日申请的日本专利申请第2018-019444号作为主张优先权的基础，并通过引用将其全部内容包含在本说明书中。
产业上的可利用性
本发明能够利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传感器元件及气体传感器。
符号说明
10气体传感器，15组装体，20传感器元件，30保护罩，31内侧保护罩，32外侧保护罩，33元件室，40元件密封体，41筒状体，42主体配件，42a厚壁部，42b底面，43内筒，43a凸缘部，43c、43d缩径部，44a～44c绝缘子，45a、45b压粉体，46金属环，47螺母，48外筒，49空间，50连接器，55引线，57橡胶塞，58配管，59固定用部件，60元件主体，60a～60f第一面～第六面，61被测定气体导入口，62基准气体导入口，63检测部，64外侧电极，65内侧主泵电极，66内侧辅助泵电极，67测定电极，68基准电极，69加热器，71、71a～71d上侧连接器电极，72、72a～72d下侧连接器电极，75外侧引线，80多孔质层，81内侧多孔质层，83第一内侧多孔质层，83a前端侧部分，83b后端侧部分，84第二内侧多孔质层，84a前端侧部分，84b后端侧部分，85外侧多孔质层，90水侵入抑制部，91第一水侵入抑制部，92第一致密层，93第一间隙区域，94第二水侵入抑制部，95第二致密层，96第二间隙区域。
Claims (9)
1.一种传感器元件，其中，具备：
长条的元件主体，该长条的元件主体具有：沿着长度方向的两端亦即前端及后端、和沿着该长度方向的表面亦即1个以上侧面；
检测部，该检测部具有配设于所述元件主体的所述前端侧的多个电极，用于对所述被测定气体中的特定气体浓度进行检测；
连接器电极，该连接器电极在所述1个以上侧面中的任一侧面的所述后端侧配设有1个以上，用于与外部电导通；
多孔质层，该多孔质层将配设有所述连接器电极的所述侧面中的至少所述前端侧包覆且气孔率为10％以上；以及，
水侵入抑制部，该水侵入抑制部按照沿着所述长度方向将所述多孔质层分割或位于比所述多孔质层更靠所述后端侧的位置的方式配设于所述侧面，并且位于比所述连接器电极更靠所述前端侧的位置，所述长度方向上的长度L为0.5mm以上，至少具有：将所述侧面包覆且气孔率小于10％的致密层和与该致密层邻接且不存在所述多孔质层的间隙区域中的所述致密层，抑制水沿着所述长度方向的毛细现象。
2.根据权利要求1所述的传感器元件，其中，
所述致密层的所述长度方向上的长度Le为0.5mm以上。
3.根据权利要求1或2所述的传感器元件，其中，
所述致密层的所述长度方向上的长度Le为20mm以下。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的传感器元件，其中，
所述间隙区域的所述长度方向上的长度Lg为1mm以下。
5.根据权利要求4所述的传感器元件，其中，
所述水侵入抑制部不具备所述间隙区域。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的传感器元件，其中，
所述传感器元件具备外侧引线部，该外侧引线部配设在配设有所述连接器电极的所述侧面，且将所述多个电极中的任一电极与所述连接器电极导通，
所述多孔质层将所述外侧引线部的至少一部分包覆。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的传感器元件，其中，
除了存在所述水侵入抑制部的区域之外，所述多孔质层至少将配设有所述连接器电极的所述侧面中的从该侧面的所述前端到所述连接器电极的所述前端侧的端部为止的区域覆盖，
所述水侵入抑制部按照沿着所述长度方向将所述多孔质层分割的方式配设于所述侧面。
8.根据权利要求1～7中任意一项所述的传感器元件，其中，
所述元件主体呈长方体形状，具有沿着所述长度方向的表面亦即4个所述侧面，
所述连接器电极在所述4个侧面中的相互对置的第一侧面及第二侧面分别配设有1个以上，
所述多孔质层分别将所述第一侧面及所述第二侧面包覆，
所述水侵入抑制部分别配设于所述第一侧面及所述第二侧面。
9.一种气体传感器，其中，
具备权利要求1～8中任意一项所述的传感器元件。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018019444 | 2018-02-06 | ||
| JP2018-019444 | 2018-02-06 | ||
| PCT/JP2019/001849 WO2019155865A1 (ja) | 2018-02-06 | 2019-01-22 | センサ素子及びガスセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111699382A true CN111699382A (zh) | 2020-09-22 |
| CN111699382B CN111699382B (zh) | 2023-05-09 |
Family
ID=67549058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201980002141.8A Active CN111699382B (zh) | 2018-02-06 | 2019-01-22 | 传感器元件及气体传感器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US11474089B2 (zh) |
| JP (2) | JP6840873B2 (zh) |
| CN (1) | CN111699382B (zh) |
| DE (1) | DE112019000038T5 (zh) |
| WO (1) | WO2019155865A1 (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112019000036T5 (de) * | 2018-02-06 | 2020-01-02 | Ngk Insulators, Ltd. | Gassensor |
| JP6808856B2 (ja) * | 2018-02-06 | 2021-01-06 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサ |
| WO2022209529A1 (ja) * | 2021-03-30 | 2022-10-06 | 日本碍子株式会社 | センサ素子及びガスセンサ |
| JPWO2022209401A1 (zh) * | 2021-03-30 | 2022-10-06 | ||
| WO2022264581A1 (ja) * | 2021-06-17 | 2022-12-22 | 日本碍子株式会社 | センサ素子及びガスセンサ |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070235332A1 (en) * | 2006-04-10 | 2007-10-11 | Denso Corporation | Structure of gas sensor ensuring adhesion of electric lead |
| US20090242404A1 (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-01 | Ngk Insulators, Ltd. | Gas sensor |
| JP2009236833A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-15 | Ngk Insulators Ltd | ガスセンサおよびＮＯｘセンサ |
| JP2012185113A (ja) * | 2011-03-08 | 2012-09-27 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ素子及びガスセンサ |
| CN104345081A (zh) * | 2013-08-09 | 2015-02-11 | 日本特殊陶业株式会社 | 传感器元件和传感器 |
| CN105699460A (zh) * | 2014-12-16 | 2016-06-22 | 日本特殊陶业株式会社 | 气体传感器元件及气体传感器 |
| JP2017106874A (ja) * | 2015-12-11 | 2017-06-15 | 株式会社デンソー | ガスセンサ |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007285961A (ja) | 2006-04-19 | 2007-11-01 | Denso Corp | ガスセンサ素子及びその製造方法 |
| JP4745361B2 (ja) * | 2008-03-28 | 2011-08-10 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサ |
| JP5275427B2 (ja) | 2010-10-26 | 2013-08-28 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
| JP5416757B2 (ja) * | 2011-02-22 | 2014-02-12 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ素子及びガスセンサ |
| JP5469123B2 (ja) * | 2011-05-16 | 2014-04-09 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサおよびその製造方法 |
| JP5496983B2 (ja) * | 2011-10-31 | 2014-05-21 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ素子及びガスセンサ |
| JP5996981B2 (ja) * | 2012-09-13 | 2016-09-21 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ素子、及びガスセンサ |
| JP5390682B1 (ja) * | 2012-11-13 | 2014-01-15 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ素子及びガスセンサ |
| BR112015021620B1 (pt) | 2013-03-12 | 2020-11-17 | Robert Bosch Gmbh | método para a fabricação de um elemento sensor eletrolítico para a detecção de pelo menos uma propriedade de um gás de medição em uma câmara de gás de medição |
| JP6359373B2 (ja) * | 2013-09-05 | 2018-07-18 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ素子及びガスセンサ |
| JP6014000B2 (ja) * | 2013-09-17 | 2016-10-25 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ素子及びガスセンサ |
| JP6181517B2 (ja) * | 2013-10-29 | 2017-08-16 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ素子、ガスセンサおよびガスセンサ素子の製造方法 |
| JP6386404B2 (ja) * | 2014-03-28 | 2018-09-05 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサの製造方法 |
| JP6573783B2 (ja) | 2014-06-09 | 2019-09-11 | 日本碍子株式会社 | センサ素子及びガスセンサ |
| JP6533426B2 (ja) * | 2014-08-25 | 2019-06-19 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ素子及びガスセンサ |
| JP6772082B2 (ja) | 2017-01-27 | 2020-10-21 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
| JP6761371B2 (ja) * | 2017-03-30 | 2020-09-23 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサ素子 |
| JP6598837B2 (ja) | 2017-11-06 | 2019-10-30 | キヤノン株式会社 | 撮像装置、撮像システム |
-
2019
- 2019-01-22 JP JP2019570654A patent/JP6840873B2/ja active Active
- 2019-01-22 DE DE112019000038.1T patent/DE112019000038T5/de active Pending
- 2019-01-22 WO PCT/JP2019/001849 patent/WO2019155865A1/ja active Application Filing
- 2019-01-22 CN CN201980002141.8A patent/CN111699382B/zh active Active
- 2019-10-21 US US16/658,340 patent/US11474089B2/en active Active
-
2021
- 2021-02-17 JP JP2021023313A patent/JP7137651B2/ja active Active
-
2022
- 2022-05-27 US US17/826,284 patent/US11692986B2/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070235332A1 (en) * | 2006-04-10 | 2007-10-11 | Denso Corporation | Structure of gas sensor ensuring adhesion of electric lead |
| US20090242404A1 (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-01 | Ngk Insulators, Ltd. | Gas sensor |
| JP2009236833A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-15 | Ngk Insulators Ltd | ガスセンサおよびＮＯｘセンサ |
| JP2012185113A (ja) * | 2011-03-08 | 2012-09-27 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ素子及びガスセンサ |
| CN104345081A (zh) * | 2013-08-09 | 2015-02-11 | 日本特殊陶业株式会社 | 传感器元件和传感器 |
| CN105699460A (zh) * | 2014-12-16 | 2016-06-22 | 日本特殊陶业株式会社 | 气体传感器元件及气体传感器 |
| JP2017106874A (ja) * | 2015-12-11 | 2017-06-15 | 株式会社デンソー | ガスセンサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11474089B2 (en) | 2022-10-18 |
| JPWO2019155865A1 (ja) | 2020-12-03 |
| US20220308031A1 (en) | 2022-09-29 |
| CN111699382B (zh) | 2023-05-09 |
| WO2019155865A1 (ja) | 2019-08-15 |
| US20200049679A1 (en) | 2020-02-13 |
| JP2021073477A (ja) | 2021-05-13 |
| DE112019000038T5 (de) | 2020-01-02 |
| JP6840873B2 (ja) | 2021-03-10 |
| JP7137651B2 (ja) | 2022-09-14 |
| US11692986B2 (en) | 2023-07-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111699382A (zh) | 传感器元件及气体传感器 | |
| CN111699383B (zh) | 气体传感器 | |
| CN111656177B (zh) | 气体传感器 | |
| CN111751431B (zh) | 传感器元件及气体传感器 | |
| CN111051870B (zh) | 气体传感器元件及气体传感器 | |
| JP2019158554A (ja) | センサ素子及びガスセンサ | |
| US20230304962A1 (en) | Gas sensor | |
| JP7284354B2 (ja) | センサ素子及びガスセンサ | |
| WO2022209401A1 (ja) | センサ素子及びガスセンサ | |
| JP7194873B1 (ja) | センサ素子及びガスセンサ | |
| US20230168221A1 (en) | Gas sensor and sensor element | |
| CN113376237B (zh) | 气体传感器 |
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 |