JP2011242237A - Gas sensor element and gas sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、たとえば車両に搭載されて排気ガス中の酸素濃度を検出するガスセンサとこれを構成するガスセンサ素子に関するものである。 The present invention relates to a gas sensor that is mounted on a vehicle and detects an oxygen concentration in exhaust gas, for example, and a gas sensor element constituting the gas sensor.
各種産業界においては、環境影響負荷低減に向けた様々な取り組みが世界規模でおこなわれており、中でも、自動車産業においては、燃費性能に優れたガソリンエンジン車は勿論のこと、ハイブリッド車や電気自動車等のいわゆるエコカーの普及およびそのさらなる性能向上に向けた開発が日々進められている。 Various industries are making various efforts to reduce environmental impact on a global scale. Among them, in the automobile industry, not only gasoline engine cars with excellent fuel efficiency, but also hybrid cars and electric cars. The development of the so-called eco-cars such as the above and the further improvement of their performance is being carried out every day.
車両の燃費性能の測定に関しては、排気ガス等の被測定ガス中の酸素濃度をガスセンサにて検知し、大気中の酸素を基準ガスとしてこの酸素濃度との差を求めることによっておこなわれている。 The measurement of the fuel consumption performance of a vehicle is performed by detecting the oxygen concentration in a gas to be measured such as exhaust gas with a gas sensor and obtaining the difference from this oxygen concentration using oxygen in the atmosphere as a reference gas.
このガスセンサは、700℃以上もの高温雰囲気下で排気ガス中の酸素濃度を検知することから、この排気ガス中の水滴がガスセンサを構成するガスセンサ素子の素子本体に衝突すると部分急冷による熱衝撃が生じ、温度変化に伴う体積変化によってこの素子本体に被水割れが発生し、センシング機能が損なわれるといった課題を有している。 Since this gas sensor detects the oxygen concentration in the exhaust gas in a high temperature atmosphere of 700 ° C. or higher, if a water droplet in the exhaust gas collides with the element body of the gas sensor element constituting the gas sensor, a thermal shock due to partial quenching occurs. Further, there is a problem that the element body is subject to water cracking due to the volume change accompanying the temperature change, and the sensing function is impaired.
この課題に対して、たとえば特許文献1で開示のガスセンサ素子においては、アルミナからなる多孔質保護層で素子の周囲を包囲して水滴の衝突を抑制することとしている。
In response to this problem, for example, in the gas sensor element disclosed in
このようにガスセンサ素子の周囲に多孔質保護層を設けることでその耐被水性は向上するものの、本発明者等によれば、被水割れによって多孔質保護層に一度クラックが生じてしまうと、このクラックはその進行方向を変えずに素子本体内にまで進展し易いことが特定されている。 Although the water resistance is improved by providing a porous protective layer around the gas sensor element in this way, according to the present inventors, once the porous protective layer is cracked due to water cracking, It has been specified that this crack easily propagates into the element body without changing its traveling direction.
そこで、特許文献2に開示の技術を適用し、素子本体の弾性率(ヤング率)よりも小さな弾性率の中間層を素子本体と保護層の間に介在させることにより、クラックが素子本体に伝播するのを抑止するといったアプローチが考えられる。
Therefore, by applying the technique disclosed in
しかし、このアプローチのように単に素子本体に対して相対的に低弾性率の中間層を設けただけでは、クラックをこの中間層内に留めて素子本体への進展を確実に抑止することはできないとの知見が本発明者等によって得られている。 However, simply by providing an intermediate layer having a relatively low elastic modulus with respect to the element body as in this approach, the crack cannot be retained in the intermediate layer and the progress to the element body cannot be reliably suppressed. These findings have been obtained by the present inventors.
したがって、その被水割れによる保護層内に生じ得るクラックの発生を許容しながら、このクラックの素子本体への進展を確実に抑止できるガスセンサ素子とこれを備えたガスセンサの開発が当該技術分野において切望されている。 Accordingly, development of a gas sensor element and a gas sensor having the gas sensor element that can surely suppress the progress of the crack to the element body while allowing the generation of cracks that may occur in the protective layer due to the water cracking is anxious in the art. Has been.
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、被水割れによる保護層内に生じ得るクラックの発生を許容しながら、このクラックの素子本体への進展を抑止することのできるガスセンサ素子とこれを備えたガスセンサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and a gas sensor element capable of suppressing the progress of cracks to the element body while allowing the generation of cracks that may occur in the protective layer due to water cracking. An object of the present invention is to provide a gas sensor provided with this.
前記目的を達成すべく、本発明によるガスセンサ素子は、固体電解質体とその両側の一対の電極とからなる検知部と、発熱源が発熱体の内部に埋設されてなる加熱部と、が積層されて素子本体を形成し、該素子本体の周囲に保護層が形成されてなるガスセンサ素子であって、前記素子本体と前記保護層の間に緩衝層が介在しており、該緩衝層のヤング率が該素子本体のヤング率の1/4以下となっているものである。 In order to achieve the above-mentioned object, a gas sensor element according to the present invention includes a detection unit composed of a solid electrolyte body and a pair of electrodes on both sides thereof, and a heating unit in which a heat generation source is embedded in the heating element. A gas sensor element in which an element body is formed and a protective layer is formed around the element body, wherein a buffer layer is interposed between the element body and the protective layer, and the Young's modulus of the buffer layer Is less than 1/4 of the Young's modulus of the element body.
本発明のガスセンサ素子は、素子本体と保護層の間にこの素子本体のヤング率の1/4以下のヤング率を有する緩衝層を介在させたものであり、この緩衝層により、保護層に生じてその内部を進展した亀裂をこの緩衝層内でその進展方向を変化させ、素子本体に向かう方向と異なる方向へ亀裂の進行を誘導することで素子本体への亀裂の進展を回避することのできるものである。 In the gas sensor element of the present invention, a buffer layer having a Young's modulus equal to or less than 1/4 of the Young's modulus of the element body is interposed between the element body and the protective layer. By changing the direction of the crack that has propagated inside the buffer layer, the progress of the crack in the element body can be avoided by inducing the progress of the crack in a direction different from the direction toward the element body. Is.
ガスセンサ素子を構成する素子本体と、その周囲の保護層、より具体的には、素子本体を構成する検知部と加熱部、およびその周囲の保護層は、検知部の電極を除いてほぼすべての構成部材がセラミックスから構成されており、しかもこのセラミックスは一般にアルミナである。 The element body constituting the gas sensor element and the protective layer around it, more specifically, the detection part and the heating part constituting the element body, and the protective layer around it are almost all except for the electrode of the detection part. The constituent member is made of ceramic, and this ceramic is generally alumina.
そこで、たとえば素子本体のセラミックスからなる構成部材がすべてアルミナからなると仮定することもでき、このアルミナのヤング率の1/4のヤング率を有する緩衝層を素子本体と保護層の間に介在させればよいことになる。 Therefore, for example, it can be assumed that the constituent members made of ceramics of the element body are all made of alumina, and a buffer layer having a Young's modulus ¼ of the Young's modulus of this alumina is interposed between the element body and the protective layer. It will be good.
なお、素子本体を形成するそれぞれの構成部材の素材をアルミナで代表させることができない場合、すなわち、多様なセラミックス素材から各構成部材が形成されている場合には、検知部と加熱部を形成するそれぞれのセラミックス素材のヤング率の中で最も低いヤング率を素子本体のヤング率に規定し、この規定されたヤング率の1/4のヤング率を有する緩衝層を設けるようにすればよい。 When the material of each constituent member forming the element body cannot be represented by alumina, that is, when each constituent member is formed from various ceramic materials, the detection unit and the heating unit are formed. The lowest Young's modulus of each ceramic material is defined as the Young's modulus of the element body, and a buffer layer having a Young's modulus ¼ of the defined Young's modulus may be provided.
ここで、緩衝層のヤング率を素子本体のヤング率の1/4以下とすることにより、保護層から緩衝内に進展してきた亀裂の進行方向を素子本体へ向かう方向とは異なる方向へ変化させ、この緩衝層内で亀裂が留まるようにその進行方向を誘導できる理由を以下に述べる。 Here, by setting the Young's modulus of the buffer layer to ¼ or less of the Young's modulus of the element body, the progress direction of the crack that has propagated from the protective layer into the buffer is changed to a direction different from the direction toward the element body. The reason why the traveling direction can be induced so that cracks remain in the buffer layer will be described below.
たとえばセラミックス内における亀裂は、そのエネルギ解放率G(亀裂が一定長さ進展する際に解放されるひずみエネルギ量)が最大となる方向へ進展する傾向にある。 For example, cracks in ceramics tend to progress in a direction in which the energy release rate G (the amount of strain energy released when the crack progresses for a certain length) is maximized.
このときのエネルギ解放率Gは一般に、ヤング率E、応力拡大係数K、亀裂が進行するなす角度θの関数である以下の2式で表すことができる。 The energy release rate G at this time can be generally expressed by the following two equations that are functions of the Young's modulus E, the stress intensity factor K, and the angle θ formed by the progress of the crack.
上式1,2より、進行角度θによってエネルギ解放率Gは変化し、θが0度のとき、すなわち緩衝層から素子本体へ直進するときにGは最大となり、θが大きくなるにつれてGは低下する(したがって、なす角度θが90度のときにエネルギ解放率が最も大きくなることから、亀裂はこの方向へ進行し難い)。
From the
そのため、亀裂の進行を素子本体からそらす方向へ誘導するには、緩衝層内で亀裂が素子本体に対して垂直に進行してきた場合(θが0度の場合であって、素子本体へ直進する方向)で、かつこのときに90度の方向へ亀裂の進行方向を誘導する場合が進行方向制御として最も厳しい条件となる。なぜなら、素子本体に対して任意の傾斜角度で亀裂が進行してきた場合には、この進行方向を素子本体方向からそらすに当たり、この進行方向をそらすに要する角度は90度未満となるからである。 Therefore, in order to guide the progress of the crack in the direction of diverting from the element main body, when the crack has progressed perpendicular to the element main body in the buffer layer (in the case where θ is 0 degree, it proceeds straight to the element main body. Direction) and at this time, the case where the progress direction of the crack is guided to a direction of 90 degrees is the most severe condition for the control of the traveling direction. This is because when the crack has progressed at an arbitrary inclination angle with respect to the element body, the angle required to divert the advancing direction from the element body direction is less than 90 degrees.
そして、上式1,2より、エネルギ解放率Gはヤング率Eに反比例する。そして、なす角度θが90度のときのGは、θが0度のときのGの1/4となることが分かる(式2のθに0度、90度をそれぞれ代入してh1(0)、h2(90)をもとめ、これらを式1に代入する)。
From the
したがって、緩衝層のヤング率を素子本体のヤング率の1/4以下にしておくことで、緩衝層内を進行する亀裂の進行方向が素子本体へ向かう方向として想定され得る0度〜90度のすべての進行方向の場合において、常にGを最大とする条件を設定できることになるのである。 Therefore, by setting the Young's modulus of the buffer layer to ¼ or less of the Young's modulus of the element body, the progressing direction of the crack traveling in the buffer layer can be assumed as a direction toward the element body of 0 ° to 90 °. In all the traveling directions, a condition that always maximizes G can be set.
また、本発明の検証によれば、前記素子本体のヤング率がアルミナのヤング率で規定される場合に、緩衝層が窒化ホウ素もしくはアルミナとシリカの混合材のいずれか一方から形成されている形態の場合に、素子本体と緩衝層の間に上記ヤング率比が満足されることが実証されている。 Further, according to the verification of the present invention, when the Young's modulus of the element body is defined by the Young's modulus of alumina, the buffer layer is formed of either one of boron nitride or a mixture of alumina and silica. In this case, it has been demonstrated that the Young's modulus ratio is satisfied between the element body and the buffer layer.
そして、この検証では、ガスセンサ素子に対して滴下される排気ガス中の水滴の最大量である1μL(マイクロリットル)までの範囲の滴下量において、保護層内で被水割れが生じてこの内部を進展し、さらに緩衝層内を進展する亀裂が素子本体へ到達しないことが実証されている。 And in this verification, in the dripping amount in the range up to 1 μL (microliter) which is the maximum amount of water droplets in the exhaust gas dripped to the gas sensor element, water cracking occurs in the protective layer and the inside It has been demonstrated that the crack that has developed and further propagated in the buffer layer does not reach the element body.
上記する本発明のガスセンサ素子を備えたガスセンサによれば、ガスセンサ素子の素子本体が排気ガス中の水滴によって被水割れを生じることが効果的に抑止されることから、耐久性に優れたガスセンサとなる。 According to the gas sensor including the gas sensor element of the present invention described above, since the element main body of the gas sensor element is effectively suppressed from being subjected to water cracking due to water droplets in the exhaust gas, the gas sensor having excellent durability and Become.
以上の説明から理解できるように、本発明のガスセンサ素子とこれを具備するガスセンサによれば、素子本体と保護層の間に素子本体のヤング率の1/4以下のヤング率を備えた緩衝層を介在させることにより、被水割れによって保護層内を進展し、さらに緩衝層内を進展する亀裂の進行方向を素子本体へ向かう方向からそらして素子本体へ到達しないように誘導することができ、もって素子本体のセンシング機能維持を保証できることから、耐久性に優れたガスセンサとなる。 As can be understood from the above description, according to the gas sensor element of the present invention and the gas sensor including the gas sensor element, the buffer layer having a Young's modulus equal to or less than 1/4 of the Young's modulus of the element body between the element body and the protective layer. By interposing, it can be guided in the protective layer by water cracking, and further guide the direction of crack progressing in the buffer layer away from the direction toward the element body so as not to reach the element body, Therefore, since the maintenance of the sensing function of the element body can be guaranteed, the gas sensor is excellent in durability.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は、本発明のガスセンサ素子を説明した模式図であり、その横断面を示したものである。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view illustrating a gas sensor element of the present invention, and shows a cross section thereof.
図1で示すガスセンサ素子100は、排気ガス中の酸素濃度を検知する素子本体10と、この素子本体10の周囲を排気ガス中の水分から防護して、この水分(水滴)が素子本体10に到達してこれが被水割れするのを抑制する保護層20と、これら素子本体10と保護層20の間に介在して保護層20内を進行してきた亀裂の進行方向を素子本体10側からそらして誘導する緩衝層30と、から大略構成されている。
A
素子本体10は検知部3と加熱部6から構成されており、検知部3は、不図示の一対の電極で挟持される固体電解質体2と、その一方側に配されて一方の電極に被測定ガスを透過させる多孔質の拡散抵抗体1から構成され、加熱部6は、セラミックスからなる発熱体4と、その内部にある発熱源であるヒータ5から構成される。
The
なお、素子本体10は、図示する横断面形状において、その隅角部がテーパー状に切欠かれており、この切欠きによって、素子本体10の当該箇所における保護層20の厚みを保証している。
In addition, the element
不図示の一対の電極に対し、酸素濃度差と電流がリニアな相間を有する電圧を印加し、一方の電極に被測定ガスを接触させ、他方の電極には大気等の基準ガスを接触させ、双方の酸素濃度差に応じて電極間に生じる電流値を測定し、測定電流に基づいて車両エンジンの空燃比を特定することができる。 A voltage having an oxygen concentration difference and a linear phase is applied to a pair of electrodes (not shown), a measurement gas is brought into contact with one electrode, and a reference gas such as the atmosphere is brought into contact with the other electrode, A current value generated between the electrodes can be measured according to the difference in oxygen concentration between the two, and the air-fuel ratio of the vehicle engine can be specified based on the measured current.
図示するガスセンサ素子100がたとえば絶縁素材の碍子を介してハウジング内に固定され、このハウジングの先端に素子カバーが設けられてガスセンサが形成される。
A
ここで、検知部3を構成する固体電解質体2や拡散抵抗体1、加熱部6を構成する発熱体4はいずれもアルミナから形成されているのが一般的である。
Here, the
一方、緩衝層30は、素子本体10のヤング率、すなわち、構成するセラミックス素材の構成部材のほぼすべてがアルミナからなる場合は、このアルミナのヤング率(およそ400GPa)の1/4以下のヤング率を有するセラミックスから形成される。具体的には、窒化ホウ素(ヤング率が50GPa程度)や、アルミナとシリカの混合材(双方の混合割合でヤング率が変化するが、40〜100GPaの範囲)などから形成することができる。
On the other hand, the
ここで、保護層内で進行する亀裂は、仮に緩衝層が素子本体と同程度かそれ以上の大きさのヤング率を有している場合にはその進行方向を変えることなく素子本体に向かって進行することになる。 Here, the crack progressing in the protective layer is directed toward the element body without changing the traveling direction if the buffer layer has a Young's modulus of the same size or larger than that of the element body. Will progress.
一方、緩衝層30が素子本体10のヤング率の1/4以下のヤング率を有する場合には、図2aで示すように保護層20内を進行し、さらに緩衝層30内を素子本体10に向かって進行してきた亀裂Kは(進行方向:X1)、図2bで示すように、緩衝層30内でその進行方向:θを90度変更するように誘導され、素子本体10に衝突することなく緩衝層30内を進行する(進行方向:X2)。
On the other hand, when the
このように緩衝層30内で亀裂の進行方向が素子本体10へ向かう方向からそらされるように誘導されることで、仮に保護層20内で被水割れが生じて亀裂が緩衝層30内へ進展した場合でも、この亀裂を素子本体には到達させないようにすることができ、少なくともガスセンサ素子100のセンシング機能は維持することができる。
In this way, by guiding the progress direction of the crack in the
ここで、上記する素子本体10および緩衝層30のヤング率の関係を図3を参照して以下に説明する。ここで、図3aは、誘導された亀裂の進行方向のなす角度θを模擬した図であり、図3bは、進行方向のなす角度と見かけ靭性比(割れ難さの比)の関係を示したグラフである。
Here, the relationship between the Young's modulus of the
緩衝層内を進行する亀裂に対して、亀裂のその後の進行方向のなす角度θによって、その方向への進行のし難さが決定される。たとえば、図3aで示すように、保護層および緩衝層内をX1方向に進行してきた亀裂Kに対しては、図3bで示すように、亀裂のその後の進行方向のなす角度が0度の方向、すなわち、そのままの進行方向で素子本体へ向かう方向へ亀裂は進み易い(図3bで、割れ難さは1である)。 With respect to a crack traveling in the buffer layer, the angle θ formed by the subsequent traveling direction of the crack determines the difficulty of traveling in that direction. For example, as shown in FIG. 3a, for a crack K that has progressed in the X1 direction in the protective layer and the buffer layer, as shown in FIG. 3b, the angle formed by the subsequent progress direction of the crack is 0 °. That is, the crack is likely to proceed in the direction toward the element body in the traveling direction as it is (in FIG. 3b, the cracking difficulty is 1).
その一方で、図2bで示すように、進行する亀裂が緩衝層内でその進行方向を90度方向に方向変更して進行するには、図3bを参照すれば、0度の場合よりもおよそ2倍もこの方向へ進行し難いことが分かる。 On the other hand, as shown in FIG. 2b, in order for the progressing crack to progress in the buffer layer by changing its traveling direction to the 90 degree direction, referring to FIG. It can be seen that it is difficult to travel in this direction twice as much.
亀裂は最も割れ易い方向へ進展することから、亀裂の進行方向の上流側となる緩衝層と下流側となる素子本体の材質や構造が一様の場合には亀裂は緩衝層から素子本体へ直進する可能性が高い(上記する進行方向のなす角度が0度で最も進行し易いため)。 Since the crack progresses in the direction that is most likely to crack, if the material and structure of the buffer layer upstream and the element body downstream are uniform, the crack advances straight from the buffer layer to the element body. (Because the angle formed by the above-mentioned traveling direction is 0 degree, it is most likely to proceed).
これに対して、緩衝層内で亀裂の進行方向を90度曲げて誘導させるためには、この90度方向が亀裂にとって最も進行し易い状態を形成しておけばよく、そのためには、図3bより、この緩衝層の靭性(割れ難さ)を素子本体の靭性の1/2に調整すればよい。
ここで、既述するエネルギ解放率の式を以下に記載する。
On the other hand, in order to bend and induce the crack propagation direction by 90 degrees in the buffer layer, it is only necessary to form a state in which the 90 degree direction is most likely to proceed for the crack. Therefore, the toughness (hardness of cracking) of this buffer layer may be adjusted to ½ of the toughness of the element body.
Here, the formula of the energy release rate mentioned above is described below.
一方、図3bで示す見かけ靭性比を示すグラフは以下の式3に基づくものであり、靭性(割れ難さ)は以下の式4で表すことができる。
On the other hand, the graph showing the apparent toughness ratio shown in FIG. 3B is based on the following
ここで、KIθCはなす角度がθ度の方向の靭性であり、KIはなす角度が0度(直進)の靭性であり、Eはヤング率である。 Here, a direction of toughness K AishitaC release angle θ of a toughness K I speak angle of 0 degrees (straight), E is the Young's modulus.
上記するように、緩衝層内における進行方向のなす角度θが90度のときの見かけ靭性比がおよそ2であることより、この緩衝層内で亀裂を90度の方向に進行させ易くするためには、この緩衝層のヤング率を上記するように素子本体の1/2とすればよいことになる。 As described above, since the apparent toughness ratio when the angle θ formed by the traveling direction in the buffer layer is 90 degrees is approximately 2, in order to facilitate the progress of cracks in the buffer layer in the direction of 90 degrees. Therefore, the Young's modulus of the buffer layer may be ½ of the element body as described above.
一方、上記する式4より、靭性はヤング率の平方根に比例することを勘案すれば、緩衝層のヤング率が素子本体のそれの1/4以下であれば亀裂を緩衝層内で90度方向に誘導できることとなる。
On the other hand, from the
そして、既述するように、図2で示すように保護層20内で素子本体10に対して垂直に亀裂が進行してきて、これを緩衝層30内で90度方向へ誘導する場合が亀裂誘導にとって最も厳しい条件であることから、緩衝層のヤング率を素子本体のそれの1/4以下としておくことにより、あらゆる方向で進行してきた亀裂に対しても、この緩衝層内で亀裂の進行方向を素子本体へ向かう方向と異なる方向へ誘導することが可能となる。
As described above, when the crack progresses perpendicular to the
[素子本体の割れの有無と、割れた場合における滴下量と割れ確率を求めた実験とその結果]
本発明者等は、駆動温度がおよそ700℃のガスセンサ素子に対して水滴を滴下し、割れが生じなければ水滴量を増やすようにし、ガスセンサ素子に対して滴下される排気ガス中の水滴の最大量である1μL(マイクロリットル)までの範囲でこの実験を繰り返した。
[Experiment and results of determining the presence of cracks in the element body, the amount of dripping and the probability of cracking when cracked]
The present inventors dropped water droplets on a gas sensor element having a driving temperature of approximately 700 ° C., and increased the amount of water droplets if no cracking occurred. This experiment was repeated in a large amount up to 1 μL (microliter).
ここで、素子本体の各構成部材および保護層のヤング率はアルミナの400GPaに設定し、緩衝層を備えていない従来構造のものを比較例1、緩衝層がアルミナからなるもの(ヤング率が400GPaで素子本体のヤング率の1/4より大きいもの)を比較例2、緩衝層がジルコニアからなるもの(ヤング率が210GPaで素子本体のヤング率の1/4より大きいもの)を比較例3、緩衝層が窒化ホウ素からなるもの(ヤング率が50GPaで素子本体のヤング率の1/4以下のもの)を実施例1、緩衝層がアルミナとシリカの混合材からなるもの(ヤング率が40〜100GPaで素子本体のヤング率の1/4以下のもの)を実施例2として、各比較例、実施例ともに10基のテストピースに対して上記実験をおこなった。
実験結果を以下の表1および図4に示す。なお、表中の数字はテストピースの数である。
The experimental results are shown in Table 1 below and FIG. The numbers in the table are the number of test pieces.
表1および図4より、比較例1〜3の各テストピースは、0.1〜0.7の滴下量範囲で素子本体に亀裂が到達する一方で、実施例1,2はいずれも、ガスセンサ素子に対して滴下される排気ガス中の水滴の最大量である1μL(マイクロリットル)までの範囲において、素子本体へ亀裂が到達しないことが実証されている。 From Table 1 and FIG. 4, each of the test pieces of Comparative Examples 1 to 3 has cracks reaching the element body in the drop amount range of 0.1 to 0.7, while Examples 1 and 2 are both gas sensors. It has been demonstrated that cracks do not reach the element body in the range up to 1 μL (microliter), which is the maximum amount of water droplets in the exhaust gas dripped onto the element.
なお、素子本体がアルミナやジルコニア(ヤング率が210GPa)、炭化ケイ素(ヤング率が380GPa)からなる場合に、それらのヤング率の1/4以下のヤング率である窒化ホウ素やシリカ(ヤング率が80GPa)、シリカとアルミナの混合材、ガラス質中にこれらの無機化合物を分散析出させた素材などから緩衝層を形成してもよい。 In addition, when the element body is made of alumina, zirconia (Young's modulus is 210 GPa), or silicon carbide (Young's modulus is 380 GPa), boron nitride or silica (Young's modulus is less than 1/4 of the Young's modulus). 80 GPa), a mixed material of silica and alumina, a buffer layer made of a material in which these inorganic compounds are dispersed and precipitated in glass, or the like may be formed.
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.
1…拡散抵抗体、2…固体電解質体、3…検知部、4…発熱体、5…発熱源(ヒータ)、6…加熱部、10…素子本体、20…保護層、30…緩衝層、100…ガスセンサ素子、K…保護層および緩衝層を進行する亀裂、K’…緩衝層内で進行方向が変化された後の亀裂
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記素子本体と前記保護層の間に緩衝層が介在しており、該緩衝層のヤング率が該素子本体のヤング率の1/4以下となっているガスセンサ素子。 A detection unit composed of a solid electrolyte body and a pair of electrodes on both sides of the solid electrolyte body and a heating unit in which a heat source is embedded inside the heat generation body are laminated to form an element body, and a protection is provided around the element body A gas sensor element in which a layer is formed,
A gas sensor element in which a buffer layer is interposed between the element body and the protective layer, and the Young's modulus of the buffer layer is ¼ or less of the Young's modulus of the element body.
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