DE112016000736T5 - Gassensor - Google Patents

Gassensor Download PDF

Info

Publication number
DE112016000736T5
DE112016000736T5 DE112016000736.1T DE112016000736T DE112016000736T5 DE 112016000736 T5 DE112016000736 T5 DE 112016000736T5 DE 112016000736 T DE112016000736 T DE 112016000736T DE 112016000736 T5 DE112016000736 T5 DE 112016000736T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
solid electrolyte
spacer
substrate
electrolyte substrate
gas chamber
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
DE112016000736.1T
Other languages
English (en)
Other versions
DE112016000736B4 (de
Inventor
Shigekazu HIDAKA
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.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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 Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority claimed from PCT/JP2016/053752 external-priority patent/WO2016129578A1/ja
Publication of DE112016000736T5 publication Critical patent/DE112016000736T5/de
Application granted granted Critical
Publication of DE112016000736B4 publication Critical patent/DE112016000736B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • G01N27/416—Systems
    • 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
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3271—Amperometric enzyme electrodes for analytes in body fluids, e.g. glucose in blood
    • G01N27/3272—Test elements therefor, i.e. disposable laminated substrates with electrodes, reagent and channels
    • 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
    • G01N27/4073—Composition or fabrication of the solid electrolyte
    • G01N27/4074—Composition or fabrication of the solid electrolyte for detection of gases other than oxygen
    • 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
    • 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
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/10—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame
    • G01M15/102—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame by monitoring exhaust gases
    • G01M15/104—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame by monitoring exhaust gases using oxygen or lambda-sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/10—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame
    • G01M15/102—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame by monitoring exhaust gases
    • G01M15/106—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame by monitoring exhaust gases using pressure sensors
    • 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
    • G01N33/0011—Sample conditioning
    • G01N33/0016—Sample conditioning by regulating a physical variable, e.g. pressure or temperature

Landscapes

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

Abstract

Vorgesehen wird ein Gassensor, der zusätzlich zur Vermeidung einer Rissbildung in einer Gegenplatte, eine Temperaturverteilung (Temperaturdifferenz) in einer Messgaskammer verringert. Der Gassensor (1) besteht aus Materialien bzw. Elementen, die ein Festelektrolytsubstrat (2), das eine Sauerstoffionenleitfähigkeit aufweist, eine Gegenplatte (3) aus Keramik, die so angeordnet ist, dass sie einer ersten Oberfläche (201) des Festelektrolytsubstrats (2) gegenüberliegt, einen ersten Abstandshalter (51) aus Keramik, der zwischen der Gegenplatte (3) und dem Festelektrolytsubstrat gehalten wird, ein Heizsubstrat (4) aus Keramik, das so angeordnet ist, dass es einer zweiten Oberfläche 202 des Festelektrolytsubstrats gegenüberliegt, und einen zweiten Abstandshalter 52 aus Keramik enthält, der zwischen dem Heizsubstrat (4) und dem Festelektrolytsubstrat (2) gehalten wird. Bei der Gegenplatte (3) ist die Sinterdichte eines Innenabschnitts (31), der mit der Messgaskammer (101) in Kontakt kommt bzw. in Kontakt steht, um 0,8 bis 5,0% niedriger als die Sinterdichte eines Außenabschnitts (32), der mit dem ersten Abstandshalter (51) in Kontakt kommt bzw. steht.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Die vorliegende Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-25776 , eingereicht am 12. Februar 2015, sowie auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-197 908 , eingereicht am 5. Oktober 2015 und beansprucht deren Priorität, wobei der gesamte Inhalt der beiden Prioritätsanmeldungen durch Bezugnahme hierin mit aufgenommen ist.
  • TECHNISCHE GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Gassensor, der durch Schichtung einer Gegenplatte und einem Heizsubstrat auf einem Festelektrolytsubstrat ausgebildet wird.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Ein Gassensor, der beispielsweise die Konzentration einer spezifischen Gaskomponente wie etwa NOx oder dergleichen erfasst, wird durch das Layering bzw. Schichtung eines Festelektrolytsubstrats, dessen Oberfläche mit Elektroden versehen ist, einer Gegenplatte und einem ersten Abstandshalter, der eine Messgaskammer ausbildet, einen zweiten Abstandshalter, der eine Referenzgaskammer ausbildet, und einem Heizsubstrat, das das Festelektrolytsubstrat erwärmt, ausgebildet. Die Messgaskammer ist zwischen dem Festelektrolytsubstrat und der Gegenplatte ausgebildet und von dem ersten Abstandshalter umgeben, und die Referenzgaskammer ist zwischen dem Festelektrolytsubstrat ausgebildet und von dem zweiten Abstandshalter umgeben.
  • Darüber hinaus wird die Temperatur der Messgaskammer in Richtung des Heizsubstrats höher, wenn das Festelektrolytsubstrat durch das Heizsubstrat erwärmt wird. Die Temperaturverteilung innerhalb der Messgaskammer hat einen Einfluss auf die Erfassungsgenauigkeit bei der Erfassung der Konzentration eines spezifischen Gases. Daher wurden Maßnahmen ergriffen, den Einfluss aufgrund der Temperaturverteilung zu verringern.
  • Beispielsweise beschreibt das Patentdokument 1 einen Gassensor, der durch Schichtung eines Heizelements auf einem Laminat aus Festelektrolytschichten, die mit einer Messelektrode und einer Referenzelektrode vorgesehen sind, ausgebildet. Darüber hinaus ist die Referenzelektrode, die näher an dem Heizelement als an der Messelektrode positioniert ist, durch eine Referenzgaszuführschicht, die aus einem porösen Material besteht, abgedeckt. Im Ergebnis wird es der von dem Heizelement stammenden Wärme erschwert, zu der Referenzelektrode zu gelangen, so dass die Temperaturdifferenz zwischen der Referenzelektrode und der Messelektrode klein und damit die Änderungen in der elektromotorischen Kraft, die zwischen der Referenzelektrode und der Messelektrode auftritt, minimal gehalten werden kann.
  • STAND DER TECHNIK
  • PATENTLITERATUR
  • Patentdokument 1
    • Japanische Patentanmeldung Nr. 2012-211 863
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Bei der Verwendung eines Gassensors wird ein Teil der Wärme von dem Heizsubstrat an den zweiten Abstandshalter, dem Festelektrolytsubstrat und dem ersten Abstandshalter mittels Wärmeleitung übertragen. Dabei ist leichter den mit dem ersten Abstandshalter überlappenden Abschnitt der Gegenplatte zu erwärmen als den mit der Messgaskammer in Kontakt stehenden Abschnitt, da der Abschnitt der Gegenplatte, der mit der Messgaskammer in Kontakt steht, durch die Wärmeabstrahlung nach außen abgekühlt wird. Daher wird der Abschnitt der Gegenplatte, der in Kontakt mit der Messkammer steht, durch den Abschnitt der Gegenplatte, die mit dem ersten Abstandshalter überlappt, gezogen und erfährt so eine Zugspannung. In einigen Fällen ist es sogar möglich, dass ein Riss entlang der Grenzfläche zwischen diesen beiden Abschnitten auftritt. Dieses Problem der Rissbildung lässt sich auch nicht mit der technischen Lehre gemäß dem Patentdokument 1 vermeiden.
  • Um das Auftreten der Rissbildung in der Gegenplatte zu vermeiden, ist es eine Möglichkeit, die Dicke der Gegenplatte zu vergrößern. In diesem Fall tritt jedoch ein anderes Problem dahingehend auf, dass Wärme von dem Heizelement durch die Gegenplatte absorbiert wird, und so die Aktivierungszeit des Gassensors sich vergrößert.
  • Unter Berücksichtigung des zuvor beschriebenen technischen Hintergrunds, ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Gassensor zu schaffen, der die Temperaturverteilung (Temperaturdifferenz) in der Messgaskammer verringert und dabei das Auftreten der Rissbildung in der Gegenplatte erschwert.
  • Eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung ist ein Gassensor, der Folgendes enthält: ein Festelektrolytsubstrat, das eine Sauerstoffionenleitfähigkeit aufweist; eine keramische Gegenplatte, die so angeordnet ist, dass sie einer ersten Oberfläche des Festelektrolytsubstrats gegenüberliegt; einen keramischen ersten Abstandshalter, der zwischen der Gegenplatte und dem Festelektrolytsubstrat gehalten wird und eine Messgaskammer zwischen der Gegenplatte und dem Festelektrolytsubstrat ausbildet, um eine Messgasströmung zu ermöglichen; ein Heizsubstrat, das mit einer Wärme erzeugenden Schicht vorgesehen wird, die Wärme durch elektrische Leitung erzeugt und die so angeordnet ist, dass sie einer zweiten Oberfläche des Festelektrolytsubstrats gegenüberliegt; und einen keramischen zweiten Abstandshalter, der zwischen dem Wärmesubstrat und dem Festelektrolytsubstrat gehalten wird und der eine Referenzgaskammer zwischen dem Heizsubstrat und dem Festelektrolytsubstrat ausbildet, um eine Referenzgasströmung zu ermöglichen; wobei die Sinterdichte eines Innenabschnitts der Gegenplatte, der eine Fläche enthält, die in Kontakt mit der Messgaskammer steht, 0,8 bis 5 % niedriger als die Sinterdichte eines Außenabschnitts der Gegenplatte ist, der eine Fläche enthält, die in Kontakt mit dem ersten Abstandshalter steht.
  • Der Innenabschnitt kann ebenso die gesamte Fläche (Abschnitt) der Gegenplatte sein, die mit der Messgaskammer in Kontakt steht, oder kann Teil der Fläche sein, die mit der Messgaskammer in Kontakt steht. Darüber hinaus kann der Innenabschnitt die gesamte Fläche der Gegenplatte sein, die in Kontakt mit der Messgaskammer kommt, und ein Teil der Fläche, die in Kontakt mit dem ersten Abstandshalter (Abschnitt, der mit dem ersten Abstandshalter überlappt) steht.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 ist eine beispielhafte Querschnittsansicht, die das Sensorelement gemäß einer Ausführungsform zeigt.
  • 2 ist eine beispielhafte Querschnittsansicht eines Schnitts II-II in 1 und stellt das Sensorelement gemäß einer Ausführungsform dar.
  • 3 ist eine beispielhafte Querschnittsansicht eines Schnitts III-III in 1 und stellt das Sensorelement gemäß einer Ausführungsform dar.
  • 4 ist eine beispielhafte Ansicht, die die Sensoreinheit gemäß einer Ausführungsform darstellt, wie sie in Richtung des Pfeils X in 1 gesehen wird.
  • 5 ist eine beispielhafte Querschnittsansicht, die einen Zustand illustriert, bei dem ein Sensorelementlaminat zwischen einer ersten Form und einer zweiten Form platziert ist und bei dem ein Sintern durchgeführt wird.
  • 6 ist eine beispielhafte Querschnittsansicht, die mit dem Schnitt II-II in 1 korrespondiert und ein anderes Sensorelement gemäß einer Ausführungsform darstellt.
  • 7 ist eine beispielhafte Querschnittsansicht, die mit dem Schnitt II-II in 1 korrespondiert, und ein anderes Sensorelement gemäß einer Ausführungsform darstellt.
  • 8 ist eine beispielhafte Querschnittsansicht, die mit dem Schnitt II-II in 1 korrespondiert, und ein anderes Sensorelement gemäß einer Ausführungsform darstellt.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • Eine bevorzugte Ausführungsform des Gassensors wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
  • Der Gassensor 1 der Ausführungsform, die in 1 bis 3 dargestellt ist, enthält ein Festelektrolytsubstrat 2, das eine Sauerstoff-Ionen-Leitfähigkeit aufweist, eine Gegenplatte 3, die aus Keramik hergestellt ist, einen ersten Abstandshalter 51, der aus Keramik hergestellt ist, ein Heizsubstrat 4, das aus Keramik hergestellt ist und einen zweiten Abstandshalter 52, der aus Keramik hergestellt ist.
  • Die Gegenplatte 3 ist gegenüberliegend einer ersten Oberfläche 201 des Festelektrolytsubstrats 2 angeordnet. Der erste Abstandshalter 51 ist zwischen der Gegenplatte 3 und dem Festelektrolytsubstrat 2 angeordnet, und eine Messgaskammer 101, die es einem Messgas (einem zu messenden Gas) G ermöglicht, hineinzuströmen, ist zwischen der Gegenplatte 3 und dem Festelektrolytsubstrat 2 ausgebildet. Das Heizsubstrat 4 weist eine Wärmeerzeugungsschicht 41 an ihrem Innenabschnitt auf, die eine Wärme durch elektrische Leitung erzeugt, und ist gegenüberliegend einer zweiten Oberfläche 202 des Festelektrolytsubstrats 2 angeordnet. Der zweite Abstandshalter 52 ist zwischen dem Heizsubstrat 4 und dem Festelektrolytsubstrat 2 gehalten, und eine Referenzgaskammer 102, die einem Referenzgas A das Hineinströmen ermöglicht, ist zwischen dem Heizsubstrat 4 und dem Festelektrolytsubstrat 2 ausgebildet. Wie in 1, 2 und 4 dargestellt, ist die Sinterdichte des Innenabschnitts 31, der in der Fläche der Gegenplatte 3 lokalisiert ist, der in Kontakt mit der Messgaskammer 101 steht (in anderen Worten, der Abschnitt benachbart zu der Messgaskammer 101) um 0,8 bis 4,0 % niedriger, als die Sinterdichte des Außenabschnitts 32, der in einer Fläche lokalisiert ist, die in Kontakt mit dem ersten Abstandshalter 51 (in anderen Worten, dem mit dem ersten Abstandshalter 51 überlappenden Abschnitt) steht. Bei der vorliegenden Offenbarung entsprechen die nummerische Angaben in den Bereichsausdrücke (i.e. „x bis y“) nummerischen Grenzwerten der jeweiligen Bereiche.
  • Im Folgenden wird der Gassensor 1 gemäß dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1 bis 8 im Detail erläutert.
  • Das Festelektrolytsubstrat 2, die Gegenplatte 3, der erste Abstandshalter 51, das Heizsubstrat 4 und der zweite Abstandshalter 52 bilden ein Sensorelement 10 des Gassensors 1.
  • Das Sensorelement 10 wird über einen Isolator durch ein Gehäuse unterstützt, und eine Abdeckung, die das Sensorelement 10 abdeckt, ist an dem Gehäuse angebracht. Der Gassensor 1, der unter Verwendung eines Sensorelements 10, eines Isolators, eines Gehäuses und einer Abdeckung ausgebildet ist, wird in einer Abgasleitung einer Maschine mit interner Verbrennung angeordnet. Der Gassensor 1, der das durch die Abgasleitung strömende Abgas als ein Messgas (ein zu messendes Gas) G aufnimmt, wird zum Erfassen der Konzentration von NOx (in anderen Worten Stickstoffoxid) als eine spezifische Gaskomponente in dem Abgas verwendet.
  • Wie in den 1 bis 3 dargestellt, wird eine Pumpelektrode 21, die zum Einstellen der Sauerstoffkonzentration in dem Messgas G verwendet wird, eine Überwachungselektrode 22, die zum Messen der verbleibenden Sauerstoffkonzentration in dem Messgas G nach Einstellen der Sauerstoffkonzentration an der Pumpelektrode 21 verwendet wird, und eine Sensorelektrode 23, die zum Erfassen der NOx-Konzentration in dem Messgas G nach Einstellen der Sauerstoffkonzentration an der Pumpelektrode 21 verwendet wird, auf der ersten Oberfläche des Festelektrolytsubstrats 2 vorgesehen. Eine Referenzelektrode 24, die einem Referenzgas A, beispielsweise atmosphärisches Gas, ausgesetzt ist, wird auf der zweiten Oberfläche 202 des Festelektrolytsubstrats 2 an einer Position vorgesehen, die auf der gegenüberliegenden Seite von der Position ist, bei der die Pumpelektrode 21, die Überwachungselektrode 22 und die Sensorelektrode 23 vorgesehen sind. Die Referenzelektrode 24 kann ebenso separat auf der gegenüberliegenden Seite von der Seite vorgesehen werden, auf welcher die Pumpelektrode 21, die Überwachungselektrode 22 und die Sensorelektrode 23 vorgesehen sind.
  • Die Pumpelektrode 21 und die Überwachungselektrode 22 sind aus einem Material hergestellt, das die Aktivität bezüglich Sauerstoff anzeigt und die Sensorelektrode 23 ist aus einem Material hergestellt, das die Aktivität bzgl. Sauerstoff und NOx anzeigt.
  • Wie in 1 und 2 dargestellt, wird eine variable Spannung zur Konstanthaltung der Sauerstoffkonzentration in dem Messgas G zwischen die Pumpelektrode 21 und die Referenzelektrode 24 durch ein Spannungsanlegemittel via dem Festelektrolytsubstrat angelegt. Eine vorbestimmte Spannung zum Anzeigen einer Grenzstromcharakteristik wird zwischen der Überwachungselektrode 22 und der Referenzelektrode 24 und zwischen der Sensorelektrode 23 und der Referenzelektrode 24 durch bzw. über das Festelektrolytsubstrat 2 angelegt.
  • Eine Pumpzelle wird durch die Pumpelektrode 21, die Referenzelektrode 24 und das Festelektrolytsubstrat 2, das dazwischen gehalten wird, ausgebildet. Über dies wird eine Überwachungszelle durch die Überwachungselektrode 22, die Referenzelektrode 24 und das Festelektrolytsubstrat, das dazwischen gehalten ist, ausgebildet. Ferner wird eine Sensorzelle durch die Sensorelektrode 22, die Referenzelektrode 24 und das Festelektrolytsubstrat, das dazwischen gehalten ist, ausgebildet.
  • In der Überwachungszelle wird die verbleibende Sauerstoffkonzentration in dem Messgas G durch Messen des Sauerstoffionenstroms, der zwischen der Überwachungselektrode 22 und der Referenzelektrode 24 durch bzw. über das Festelektrolytsubstrat 2 mittels eines Erfassungsmittel 62 für elektrischen Strom bestimmt. In der Sensorzelle wird die Summe der NOx-Konzentration und der verbleibenden Sauerstoffkonzentration in dem Messgas G durch Messen des Sauerstoffionenstroms, der zwischen der Sensorelektrode 23 und der Referenzelektrode 24 über das Festelektrolytsubstrat 2 fließt, durch ein Erfassungsmittel 63 für elektrischen Strom bestimmt. Anschließend wird die NOx-Konzentration in dem Messgas G durch Subtrahieren des Sauerstoffionenstroms in der Überwachungszelle von dem Sauerstoffionenstrom in der Sensorzelle bestimmt.
  • Wie in 1 und 3 dargestellt, ist ein Gaseinlass 511 zum Leiten des Messgases G in die Messgaskammer 101 an der Spitzenendsektion des Sensorelements 10 vorgesehen. Der Gaseinlass 511 ist an der Spitzenendsektion des ersten Abstandhalters 51 vorgesehen, und ein poröses Material 512 ist in dem Gaseinlass 511 als ein Diffusionswiderstand angeordnet, wenn das Messgas G in die Messgaskammer 101 geleitet wird.
  • Das Messgas G strömt von der Spitzenendseite, an der der Gaseinlass vorgesehen ist, in Richtung der Basisendseite in die Messgaskammer 101. Die Pumpelektrode 21 ist an einer Position angeordnet, die nahe dem Gaseinlass 511 ist, und die Überwachungselektrode 22 und die Sensorelektrode 23 sind in der horizontalen Richtung B Seite an Seite weiter auf der stromabwärtigen Seite der Messgasströmung in der Messkammer 101 angeordnet, als die Pumpelektrode 21.
  • Das Referenzgas A wird von der Basisendseite des zweiten Abstandhalters 52 in die Referenzgaskammer 102 geführt. Das Heizsubstrat 4 umschließt aus allen Richtungen bzw. vollständig eine Wärmeerzeugungsschicht 41, die Joule-Wärme durch elektrische Leitung erzeugt.
  • Das Festelektrolytsubstrat 2 besteht aus Materialien, das Yttrium-stabilisiertes Zirkonium enthält, und die Gegenplatte 2, der erste Abstandshalter 51, der zweite Abstandshalter 52 und das Heizsubstrat 4 bestehen aus Materialien, die Aluminiumoxid enthalten, das eine Isolationseigenschaft aufweist. Das Isolationsmaterial der Gegenplatte 3 und dergleichen, kann neben Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid, Kordierit, Mullit, Steatit, Forsterit und dergleichen sein.
  • Die Gegenplatte 3, das Heizsubstrat 4, der erste Abstandshalter 51 und der zweite Abstandshalter 52 sind gesinterte Körper, die durch Sintern (Erhitzen) eines Materials mit keramischen Partikeln, einem Lösungsmittel und einem Binder bei einer spezifischen Temperatur erzielt werden. Bei den gesinterten Körpern werden die Keramikpartikel aneinander durch Entfernen des Lösungsmittels und des Binders und Verringern des Volumens gebunden. Die jeweiligen Sinterdichten des Außenabschnitts der Gegenplatte 3, des Heizsubstrats 4, des ersten Abstandshalters 51 und des zweiten Abstandshalters 52 liegen innerhalb des Bereichs von 95 bis 100%. Im Ergebnis ist es damit möglich, eine ausreichende Stärke des Außenabschnitts 32 des Heizsubstrats 4, des ersten Abstandshalters 51 und des zweiten Abstandshalters 52 aufrechtzuerhalten.
  • Wenn die Sinterdichte 100% beträgt, wurde die gesamte Menge an Lösungsmittel und Binder entfernt und es sind lediglich die aneinander gebundenen keramischen Partikel verblieben, wobei alle keramischen Partikel sich in einem vollständig reduzierten Zustand befinden. Wenn die Sinterdichte beispielsweise 95% beträgt, spricht man davon, dass in diesem Fall die Schüttdichte bzw. Rohdichte 5% weniger als die Schüttdichte (kg/m3) für den Fall beträgt, bei welchem die Sinterdichte 100% ist.
  • Bei der Herstellung des Sensorelements 10, wie in 5 dargestellt, wird ein Laminat (mit anderen Worten das Sensorelement 10) durch Schichtung von jeweiligen Keramikschichten einer Festelektrolytschicht, die das Festelektrolytsubstrat 2, die Gegenplatte 3, das Heizsubstrat 4, den ersten Abstandshalter 51 und den zweiten Abstandshalter 52 enthalten, ausgebildet. Über dies wird zum Ausüben von Druck auf das Laminat eine erste Form 71 und eine zweite Form 72 verwendet. Eine konkave Sektion 711 zum Verringern des Drucks ist in der ersten Form 71 an einer Stelle ausgebildet, die dem Innenabschnitt 31 der Gegenplatte 3 gegenüberliegt.
  • Das Laminat wird dann zwischen der ersten Form 71 und der zweiten Form 72 angeordnet, Druck wird auf das Laminat ausgeübt, das Laminat wird in dem unter Druck stehenden Zustand erhitzt und das Laminat wird gesintert. Zu diesem Zeitpunkt ist der Druck, der auf den Innenabschnitt 31 der Gegenplatte 3, der der konkaven Sektion 711 der ersten Form 71 gegenüberliegt, ausgeübt wird geringer als der Druck, der auf den Außenabschnitt der Gegenplatte 3 ausgeübt wird. Im Ergebnis wird der Abstand zwischen den Partikeln der Keramikpartikel des Innenabschnitts 31 größer als der Abstand zwischen den Partikeln der Keramikpartikel des Außenabschnitts 32. Mit anderen Worten ist es dadurch, dass während des Sinterns der Druck, der auf den Innenabschnitt ausgeübt wird, kleiner eingestellt wird, als der Druck, der auf den Außenabschnitt ausgeübt wird, möglich, den Grad an engen Kontakt bzw. den Abstand zwischen den Keramikpartikeln zu verringern und die Sinterdichte des Innenabschnitts kleiner als die Sinterdichte des Außenabschnitts einzustellen.
  • Schichten 73, die vollständig durch Verdampfen während des Sinterns des Laminats entfernt werden, werden in dem Raum platziert, der die Messgaskammer 101 ausbildet, bzw. in dem Raum, der die Referenzgaskammer 102 ausbildet.
  • Wenn als nächstes das Laminat erwärmt wird und das Lösungsmittel und der Binder verdampfen, wird der Abstand zwischen den Partikeln der Keramikpartikel des Innenabschnitts 32 in einem größeren Zustand aufrechterhalten, als der Abstand zwischen den Partikeln der Keramikpartikel des Außenabschnitts 32. Im Ergebnis wird, wenn das Laminat gesintert wird, die Sinterdichte des Innenabschnitts 31 der Gegenplatte 3 so ausgebildet, dass sie 0,8 bis 5% weniger beträgt, als die Sinterdichte des Außenabschnitts 32 der Gegenplatte 3. Auf diese Weise ist die Schrumpfrate des Innenabschnitts 31 während des Sinterns geringer, als die des Außenabschnitts 32, wodurch ein Abschnitt mit einer groben Sinterdichte ausgebildet wird.
  • Wie in 4 dargestellt, ist der Innenabschnitt 31 der Gegenplatte 3 in dieser Ausführungsform ein Abschnitt, der mit der Messgaskammer 101 in Kontakt steht. Überdies ist der Innenabschnitt 31 der Gegenplatte 3 der Gesamtabschnitt der Gegenplatte 3, der die Messkammer 101 ausbildet, oder in anderen Worten, der gesamte Abschnitt, der nicht mit dem ersten Abstandshalter 51 überlappt. Andererseits ist der Außenabschnitt 32 der Gegenplatte 3 dieser Ausführungsform der Abschnitt, der mit dem ersten Abstandshalter in Kontakt kommt bzw. steht. Überdies ist der Außenabschnitt 32 der Gegenplatte 3 der gesamte Abschnitt der Gegenplatte 3, der den ersten Abstandshalter überlappt, oder in anderen Worten ist der gesamte Abschnitt, der nicht die Messgaskammer 101 ausbildet. Der Außenabschnitt 32 ist in einem Zustand ausgebildet, dass er das Äußere des Innenabschnitts vollständig umgibt.
  • Bei der Gegenplatte dieser Ausführungsform ist die Breite in der Horizontalrichtung B der Messgaskammer 101 die gleiche, wie die Breite in der horizontalen Richtung B des Innenabschnitts 31.
  • Bei dem Sensorelement 10 ist die Richtung, in welcher die Spitzenendseite und die Basisendseite positioniert sind die Längenrichtung, die Richtung, in welche das Festelektrolytsubstrat 2, die Gegenplatte 3, der erste Abstandshalter 51, das Wärmesubstrat 4 und der zweite Abstandshalter 52 geschichtet sind, die Schichtungsrichtung T und die Horizontalrichtung B die Richtung, die orthogonal zu der Längenrichtung L und der Schichtungsrichtung T ist.
  • Der Innenabschnitt der Gegenplatte 3 kann ebenso folgende Konfiguration aufweisen.
  • Wie in 6 dargestellt, kann der Innenabschnitt 31 als Teil der Fläche der Gegenplatte 3 angenommen bzw. aufgefasst werden, die in Kontakt mit der Messgaskammer 101 steht, und der Außenabschnitt 32 kann als der verbleibende Teil der Gegenplatte 3 angenommen bzw. aufgefasst werden, der mit der Messgaskammer 101 in Kontakt steht und dem Teil der Gegenplatte, die mit dem ersten Abstandshalter 51 in Kontakt steht. In diesem Fall kann die Breite W1 in der horizontalen Richtung B des Innenabschnitts 31 innerhalb des Bereichs von nicht weniger als 0,8W, aber weniger als 1,0W liegen, wenn die Breite in der horizontalen Richtung W der Messgaskammer 101 als W angenommen bzw. aufgefasst wird.
  • Des Weiteren kann der Innenabschnitt 31, wie in 7 dargestellt, als die gesamte Fläche aufgefasst werden, die mit der Messgaskammer 101 in Kontakt steht, und ein Teil der Fläche der Gegenplatte 3, die mit dem ersten Abstandshalter 51 in Kontakt steht, und der Außenabschnitt 32 kann als die verbleibende Fläche der Gegenplatte 3 aufgefasst werden, die mit dem ersten Abstandshalter 51 in Kontakt steht. In diesem Fall liegt die Breite W1 in der horizontalen Richtung B des Innenabschnitts 31 innerhalb des Bereichs von größer als 1,0W, aber nicht größer als 1,5W, wenn die Breite in der horizontalen Richtung W der Messgaskammer 101 als W angenommen wird.
  • Im Fall der 7 kann die Gegenplatte 3, wie in 8 dargestellt, durch einen Innenabschnitt 31A ausgebildet sein, der an der Innenseite positioniert ist, sowie durch einen Außenabschnitt 32A, der an der Außenseite des Innenabschnitts 31A positioniert ist und der eine Dicke aufweist, die geringer als die des Innenabschnitts 32A ist. Der Außenabschnitt 32A ist so ausgebildet, dass die Dicke derart verringert ist, dass die Oberfläche, die dem ersten Abstandshalter 51 gegenüberliegt, sich der Außenoberfläche 301 der Gegenplatte 300 annähert. Darüber hinaus kann die Ecke des Innenabschnitts 31A an der Seite, die dem ersten Abstandshalter 51 gegenüberliegt, so ausgebildet sein, dass sie eine geneigte Oberfläche 311 aufweist, und die Ecksektion des ersten Abstandshalters 51 kann auf der Seite, die dem Innenabschnitt 31 gegenüberliegt, so ausgebildet sein, dass sie eine geneigte Oberfläche 513 aufweist, die der geneigten Oberfläche 311 gegenüberliegt. In diesem Fall ist es möglich, die Grenzfläche zwischen der Gegenplatte 3 und dem ersten Abstandshalter 51 zu vergrößern, und den Prozentsatz des Innenabschnitts 31A mit grober Sinterdichte zu erhöhen.
  • Der Gassensor 1 in dieser Ausführungsform ist derart ausgebildet, dass eine Belastung in der Gegenplatte 3 durch partielles Ändern der Sinterdichte (Erhitzungsdichte) der Gegenplatte absichtlich erzeugt wird.
  • Genauer gesagt sind der Innenabschnitt 31 und der Außenabschnitt 33 in der Gegenplatte 3 vorgesehen und die Sinterdichte des Innenabschnitts 31 beträgt 0,8% bis 5% weniger als die Sinterdichte des Außenabschnitts 32. Dadurch, dass die Sinterdichte des Innenabschnitts 31 geringer ist als die Sinterdichte des Außenabschnitts 32, ist es möglich, ein Sensorelement 10 in einem Zustand auszubilden, in welchem eine Druckbelastung von dem Innenabschnitt 31 zu dem Außenabschnitt 32 ausgeübt wird.
  • Im Ergebnis ist es auch bei einer thermischen Belastung beim Durchführen des Sinterns des Sensorelements 10 möglich, einen Zustand konstant aufrechtzuerhalten, bei welchem eine Druckbelastung in der Endsektion der Fläche der Gegenplatte 3 erzeugt wird, die in Kontakt mit der Messgaskammer 10 steht (mit anderen Worten, der Grenzfläche zwischen Innenabschnitt 31 und Außenabschnitt 32). Die Stärke bzw. Widerstandskraft des keramischen Materials gegenüber eine Druckbelastung ist merklich größer als die Stärke bzw. Widerstandskraft des Keramikmaterials gegen eine Zugbelastung. Daher ist es möglich, das Auftreten einer Rissbildung in der Endsektion der Fläche der Gegenplatte 3, die in Kontakt mit der Messgaskammer 101 steht, zu erschweren.
  • Darüber hinaus wird die Wärmedämmung durch den Innenabschnitt 31 aufgrund der niedrigen Sinterdichte des Innenabschnitts 31 verbessert. Im Ergebnis wird die Ableitung der Wärme des durch die Heizschicht 41 des Heizsubstrats 41 erwärmt Messgases G, von dem Innenabschnitt 31 zu der Außenseite des Sensorelements 10 weitgehend eingeschränkt bzw. vermieden. Darüber hinaus wird die Temperaturverteilung in der Messgaskammer verringert bzw. vergleichmäßigt, wodurch es möglich wird, die Erfassungsgenauigkeit der Gaskonzentration durch den Gassensor 1 zu verbessern.
  • Daher ist es bei dem Gassensor 1 dieser Ausführungsform zusätzlich zur erschwerten Rissbildung in der Gegenplatte 3 möglich, die Temperaturverteilung (oder in anderen Worten die Temperaturdifferenz) in der Messgaskammer 101 zu verringern bzw. zu vergleichmäßigen.
  • (Bestätigungstest)
  • In diesem Bestätigungstest wurde ein Test durchgeführt, um die Stärke bzw. Widerstandskraft der Gegenplatte 3 und die NOx-Sensitivität des Gassensors 1 zu überprüfen, wenn die Differenz zwischen der Sinterdichte des Innenabschnitts 31 der Gegenplatte 3 und der Sinterdichte des Außenabschnitts 32 der Gegenplatte 3 (bezeichnet als Sinterdichtedifferenz (%)), und die Breite W1 in der Horinzontalrichtung B des Innenabschnitts 31 bezüglich der Breite W in der Horizontalrichtung der Messgaskammer 101 geändert werden.
  • Bei diesem Bestätigungstest wurde ein Test anhand der Testproben 1 bis 9 durchgeführt, welche eine Sinterdichtedifferenz innerhalb des Bereichs von 0,8% bis 5% aufwiesen, sowie eine Breite W1 in der Horizontalrichtung B des Innenabschnitts 31 innerhalb des Bereichs von 0,8W bis 1,5W. Zu Vergleichszwecken wurde überdies ein Testen mit Vergleichsmesswerten 1 bis 5 durchgeführt, welche eine Sinterdichtedifferenz sowie eine Breite W1 in der Horizontalrichtung B des Innenabschnitts 31 aufwiesen, die außerhalb der angegebenen Bereiche lagen.
  • Die Stärke bzw. Widerstandskraft wurde durch das Durchführen eines Zerstörungstests mittels thermischen Schock (mit anderen Worten, ein Rissbildungsbestätigungstest), sowie einem Überprüfen, ob in dem Endabschnitt der Fläche der Gegenplatte, die in Kontakt mit der Messgaskammer 101 steht, eine Rissbildung auftrat oder nicht. Dieser Zerstörungstest wurde basierend auf dem Charpy-Wirkungstest durchgeführt, und der Charpy-Wirkungswert (Charpy impact value), der die erforderliche Menge an Energie darstellt, wenn der Endabschnitt der Fläche, die in Kontakt mit der Messgaskammer 101 des Sensorelements 10 steht, bricht, wurde bestimmt. Mit diesem Charpy-Wirkungswert als einem Index, wurde anschließend eine Evaluation der Stärke bzw. Widerstandskraft des Sensorelements durchgeführt. Bei dieser Stärkenevaluation wurden Proben, bei welchem bei dem Zerstörungstest keine Rissbildung auftrat, und bei denen in einem Überlastzustand, wenn der Charpy-Wert groß war, so dass absichtlich eine Rissbildung auftrat, als "exzellent" evaluiert, Proben, bei denen bei dem Zerstörungstest keine Rissbildung auftrat, und die in einem Überlastzustand, wenn der Charpy-Wert klein war, wenn eine Rissbildung absichtlich herbeigeführt wurde, wurden als "gut" evaluiert, und schließlich Proben, bei denen eine Rissbildung in dem Zerstörungstest auftrat, wurden als "schlecht" evaluiert.
  • Die NOx-Sensitivität wurde durch Bestimmen, ob die Messgenauigkeit zum Messen der NOx-Konzentration aufgrund der innerhalb der Messgaskammer 101 herrschenden Temperaturverteilung abgefallen ist, überprüft. Bei der Evaluation der NOx-Sensitivität, wurden Proben, bei denen kein Abfall in der NOx-Sensitivität beim Testen auftrat, und bei denen in einem Überlastzustand die erforderliche Energie groß war, wenn die NOx-Sensitivität absichtlich verringert wurde, mit "exzellent" evaluiert; Proben, bei denen kein Abfall der NOx-Sensitivität beim Testen auftrat, und bei denen im Überlastzustand die erforderliche Energie klein war, wenn die NOx-Sensitivität absichtlich verringert wurde, wurden mit "gut" evaluiert und Proben, bei welchen die NOx-Sensitivität sich beim Testen verringert hat, wurden mit "schlecht" evaluiert.
  • Die Sinterdichtedifferenz und die Breite W1 in der horizontalen Richtung B des Innenabschnitts 31 der Testproben 1 bis 9 und der Vergleichsmesswerte 1 bis 5 sowie die Ergebnisse der durchgeführten Bestätigungstests werden in der Tabelle 1 aufgelistet. [Tabelle 1]
    Struktur Evaluation
    Sinterdichtedifferenz (%) Breite W1 des Innenabschnitts Stärkentest NOx-Sensitivitätstest
    Testprobe 1 0,8 0,8W gut gut
    Testprobe 2 1,0 0,8W exzellent exzellent
    Testprobe 3 3,0 0,8W exzellent exzellent
    Testprobe 4 4,0 0,8W gut exzellent
    Testprobe 5 5,0 0,8W gut exzellent
    Testprobe 6 0,8 1,0W gut exzellent
    Testprobe 7 0,8 1,4W gut exzellent
    Testprobe 8 0,8 1,5W gut exzellent
    Testprobe 9 5,0 1,5W gut exzellent
    Vergleichsprobe 1 keine keine schlecht schlecht
    Vergleichsprobe 2 0,7 0,8W schlecht schlecht
    Vergleichsprobe 3 6,0 0,8W schlecht exzellent
    Vergleichsprobe 4 0,8 0,7W schlecht schlecht
    Vergleichsprobe 5 0,8 1,6W schlecht exzellent
  • Für die Testproben 2 und 3 mit einer Sinterdichtedifferenz von 1,0% oder 3% und einer Breite W1 in der Horizontalrichtung des Innenabschnitts von 0,8W, sind die Stärke und die NOx-Sensitivität jeweils "exzellent". Aus diesem Ergebnis ist ersichtlich, dass bezüglich Stärke und NOx-Sensitivität eine Sinterdichtedifferenz von 1,0 bis 3,0% bevorzugt ist.
  • Überdies ist für die Testproben 1 und 4 bis 9 mit einer Sinterdichtedifferenz von 0,8%, 4% oder 5% und einer Breite W1 in der Horizontalrichtung W des Innenabschnitts 31 von 0,8W, 1,0W, 1,4W und 1,5W, die Stärke "gut" und die NOx-Sensitivität "exzellent". Aus diesem Ergebnis ist ersichtlich, dass bei einer Sinterdichtedifferenz im Bereich von 0,8% bis 5% und einer Breite W1 der Horizontalrichtung W des Innenabschnitts 31 im Bereich von 0,8W bis 1,5W sowohl die Stärke als auch die NOx-Sensitivität exzellent sind.
  • Andererseits wurde für die Vergleichsprobe 1 ohne Sinterdifferenz (mit anderen Worten 0%) und keinen Innenabschnitt 31 (d.h. die Breite W1 in der Horizontalrichtung W1 des Innenabschnitts 31 beträgt 0) und für die Vergleichsproben 2 bis 5 mit einer Sinterdichtedifferenz von weniger als 0,8% oder mehr als 5,0%, oder einer Breite W1 in der Horizontalrichtung W des Innenabschnitts, die weniger als 0,8W beträgt, die Stärke und/oder NOx-Sensitivität "schlecht". Aus diesem Ergebnis ist ersichtlich, dass, wenn die Sinterdichtedifferenz weniger als 0,8% oder mehr als 5,0% beträgt, oder wenn die Breite W1 in der Horizontalrichtung D des Innenabschnitts 31 weniger als 0,8W oder mehr als 1,5W beträgt, die Möglichkeit besteht, dass eine Rissbildung in dem Endabschnitt der Fläche der Gegenplatte 3 auftritt, die in Kontakt mit der Messgaskammer 101 steht, oder dass die Möglichkeit besteht, dass die Erfassungsgenauigkeit beim Erfassen der NOx-Konzentration sich verringert.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Gassensor
    10
    Sensorelement
    101
    Messgaskammer
    102
    Referenzgaskammer
    2
    Festelektrolytsubstrat
    201
    Erste Oberfläche
    202
    Zweite Oberfläche
    3
    Gegenplatte
    31
    Innenabschnitt
    32
    Außenabschnitt
    4
    Heizsubstrat
    41
    Wärmeerzeugungsschicht
    51
    erster Abstandshalter
    52
    zweiter Abstandshalter
    G
    Messgas
    A
    Referenzgas

Claims (3)

  1. Gassensor (1) aufweisend: ein Festelektrolytsubstrat (2), das eine Sauerstoffionenleitfähigkeit aufweist; eine Gegenplatte (3), hergestellt aus Keramik, die so angeordnet ist, dass sie einer ersten Oberfläche (201) des Festelektrolytsubstrats (2) gegenüberliegt; einen ersten Abstandshalter (51), hergestellt aus Keramik, der zwischen der Gegenplatte (3) und dem Festelektrolytsubstrat (2) gehalten wird und eine Messgaskammer (101) zwischen der Gegenplatte (3) und dem Festelektrolytsubstrat (2) ausbildet, um ein Strömen eines Messgases (G) zu ermöglichen; ein Heizsubstrat (4), hergestellt aus Keramik, das in einer Wärmeerzeugungsschicht (41) vorgesehen ist, die eine Wärme durch elektrisches Leiten erzeugt und die so angeordnet ist, dass sie einer zweiten Oberfläche (202) des Festelektrolytsubstrats (2) gegenüberliegt; und einen zweiten Abstandshalter (52), hergestellt aus Keramik, der zwischen dem Heizsubstrat (4) und dem Festelektrolytsubstrat (2) gehalten wird und der eine Referenzgaskammer (102) zwischen dem Heizsubstrat und dem Festelektrolytsubstrat (2) ausbildet, um ein Strömen eines Referenzgases A zu ermöglichen; wobei die Sinterdichte eines Innenabschnitts (31) der Gegenplatte (3), der eine Fläche enthält, die in Kontakt mit der Messgaskammer steht, 0,8 bis 5,0% weniger beträgt, als die Sinterdichte eines Außenabschnitts (32) der Gegenplatte (3), der eine Fläche enthält, die mit dem ersten Abstandshalter (51) in Kontakt steht.
  2. Gassensor gemäß Anspruch 1, wobei die Sinterdichte des Außenabschnitts 95 bis 100% beträgt.
  3. Gassensor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Breite (W1) des Innenabschnitts in einem Bereich von 0,8 bis 1,5W liegt, wenn die Breite der Messgaskammer als W angenommen wird.
DE112016000736.1T 2015-02-12 2016-02-09 Gassensor Active DE112016000736B4 (de)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015025776 2015-02-12
JP2015-025776 2015-02-12
JP2015-197908 2015-10-05
JP2015197908A JP6418120B2 (ja) 2015-02-12 2015-10-05 ガスセンサ
PCT/JP2016/053752 WO2016129578A1 (ja) 2015-02-12 2016-02-09 ガスセンサ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE112016000736T5 true DE112016000736T5 (de) 2017-11-23
DE112016000736B4 DE112016000736B4 (de) 2024-06-06

Family

ID=56761248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112016000736.1T Active DE112016000736B4 (de) 2015-02-12 2016-02-09 Gassensor

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10247697B2 (de)
JP (1) JP6418120B2 (de)
CN (1) CN107209147B (de)
DE (1) DE112016000736B4 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6418120B2 (ja) 2015-02-12 2018-11-07 株式会社デンソー ガスセンサ

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61172054A (ja) * 1985-01-25 1986-08-02 Ngk Spark Plug Co Ltd 酸素ガスセンサ−
US4828671A (en) * 1988-03-30 1989-05-09 Westinghouse Electric Corp. Unitary self-referencing combined dual gas sensor
US4902401A (en) * 1989-01-25 1990-02-20 Westinghouse Electric Corp. Dual gas sensor having solid electrolyte contained in an oxide matrix
JP3692623B2 (ja) * 1996-05-20 2005-09-07 株式会社デンソー セラミック積層体及びその製造方法
WO1998012550A1 (fr) 1996-09-17 1998-03-26 Kabushiki Kaisha Riken Capteur de gaz
JP4453166B2 (ja) * 2000-06-19 2010-04-21 株式会社デンソー 積層型ガスセンサ素子及びその製造方法
JP3843881B2 (ja) * 2001-05-31 2006-11-08 株式会社デンソー ガス濃度センサのヒータ制御装置
JP2003149199A (ja) * 2001-11-16 2003-05-21 Nissan Motor Co Ltd ガスセンサ
DE10337573B4 (de) 2003-08-14 2006-02-09 Robert Bosch Gmbh Sensorelement
JP2009145235A (ja) * 2007-12-14 2009-07-02 Denso Corp ガスセンサのヒータ制御装置
JP2009150719A (ja) * 2007-12-19 2009-07-09 Toyota Motor Corp Ｎｏｘセンサ
JP5158009B2 (ja) 2009-04-30 2013-03-06 株式会社デンソー ガスセンサ素子及びその製造方法、並びにガスセンサ
DE102009047697A1 (de) * 2009-12-09 2011-06-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung einer Gasspezies
JP5322965B2 (ja) 2010-02-02 2013-10-23 日本碍子株式会社 ガスセンサ及びその製造方法
JP5425833B2 (ja) 2011-03-31 2014-02-26 日本碍子株式会社 ガスセンサ
DE102011017711A1 (de) * 2011-04-28 2012-10-31 Robert Bosch Gmbh Sensorelement zur Erfassung einer Eigenschaft eines Gases in einem Messgasraum
JP5403017B2 (ja) * 2011-08-30 2014-01-29 株式会社デンソー セラミックヒータ及びそれを用いたガスセンサ素子
JP6418120B2 (ja) 2015-02-12 2018-11-07 株式会社デンソー ガスセンサ

Also Published As

Publication number Publication date
JP6418120B2 (ja) 2018-11-07
JP2016153777A (ja) 2016-08-25
US10247697B2 (en) 2019-04-02
US20180031519A1 (en) 2018-02-01
CN107209147A (zh) 2017-09-26
CN107209147B (zh) 2019-08-27
DE112016000736B4 (de) 2024-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102019005990A1 (de) Sensorelement
DE102015114091A1 (de) Gassensorelement und Gassensor
DE102019001790A1 (de) Gassensor
DE112014005698T5 (de) Gassensor zum Erfassen einer Konzentration einer spezifischen Gaskomponente
DE102019005986A1 (de) Sensorelement
DE102009020841A1 (de) Gassensor und Verfahren zum Herstellen desselben
DE102016225567A1 (de) Ammoniak-Gassensor und Verfahren zur Messung der Konzentration von Ammoniakgas
DE102021001577A1 (de) Gassensor
DE102019005350A1 (de) Sensorelement
DE112019000038T5 (de) Sensorelement und gassensor
DE102019001576A1 (de) Gassensor
DE102017005381A1 (de) Gassensor
DE102011078887B4 (de) Gassensorelement und Gassensor
DE112016000736B4 (de) Gassensor
DE112019000036T5 (de) Gassensor
DE102019001574A1 (de) Gassensor
DE102019001514A1 (de) Sensorelement und Gassensor
DE102018004596A1 (de) Verfahren zur Untersuchung einer in einem Gassensorelement bereitgestellten Elektrode
DE112018004731T5 (de) Gassensorelement und Gassensor
DE102016215881A1 (de) Verfahren zur Durchführung eines Erholungsprozesses von Gassensoren
DE102006054505A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Konzentration eines Stoffes in einem Gas
DE10058643A1 (de) Heizeinrichtung
DE112020001614T5 (de) Sensorelement für Gassensor
DE112020001680T5 (de) Sensorelement eines Gassensors
DE112020001640T5 (de) Sensorelement eines Gassensors

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: G01N0027416000

Ipc: G01N0027409000

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division