JP2015169459A - ガスセンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】酸素イオン伝導性の固体電解質からなる複数の層1〜6を接合してなるセンサ素子101を用いて構成され、被測定ガス中の所定のガス成分の濃度を、ガス成分を還元することにより固体電解質内を流れる電流に基づいて特定するガスセンサ100が、ガス成分に対する還元能を有する測定電極44が設けられる内部空所80を備え、複数の層1〜6のうち内部空所80の底面をなす層4と内部空所の側面をなす層5とを接合する層間接合層91が、内部空所80に突出してなるようにした。
【選択図】図2
Description
図1は、本発明の実施の形態に係るガスセンサ100の構造を模式的に示す、長手方向に沿った断面図である。本実施の形態に係るガスセンサ100は、被測定ガス中の所定の測定対象ガス成分を検出し、その濃度を求めるためのものである。その要部たるセンサ素子101は、酸素イオン伝導性固体電解質であるジルコニアを主成分とするセラミックスを構造材料として構成されてなる。なお、以下においては、測定対象ガス成分がNOxガスである場合を例として説明を行う。
図2ないし図4は、センサ素子101の第3内部空所80の近傍の部分詳細図である。図2(a)、図3(a)、および図4(a)は長手方向の部分断面図であり、図2(b)、図3(b)、および図4(b)は測定電極44の上面を含む部分平面図である。
まず、図2に示す第1の態様では、層間接合層91は、第3内部空所80の側面81から第3内部空所80へと突出するものの、測定電極44とは離隔する態様にて形成されてなる。例えば、図2(a)においては、センサ素子101の長手方向において対向する第3内部空所80の側面81a、81bよりも、層間接合層91の端部91aおよび91bの方が測定電極44の外周端部44aに近い位置にある。また、図2(b)からわかるように、センサ素子101の短手方向において対向する第3内部空所80の側面81c、81dと層間接合層91との関係も同様である。
次に、図3に示す第2の態様では、層間接合層91は、第3内部空所80の側面81から第3内部空所80へと突出し、さらには測定電極44とちょうど接触する態様にて形成されてなる。例えば、図3(a)においては、層間接合層91の端部91aおよび91bが測定電極44の外周端部44aと接触している。また、図3(b)からわかるように、センサ素子101の短手方向において対向する第3内部空所80の側面81c、81dと層間接合層91との関係も同様である。
さらに、図4に示す第3の態様では、層間接合層91は、平面視において第3内部空所80の側面81よりも内側に入り込み、さらには、測定電極44の外周部分に重畳して当該部分を覆う態様にて形成されてなる。例えば、図4(a)においては、層間接合層91の端部91aおよび91bが測定電極44の外周端部44aを覆っている。また、図4(b)からわかるように、センサ素子101の短手方向において対向する第3内部空所80の側面81c、81dと層間接合層91との関係も同様である。
一方、図5に示すのは、従来の層間接合層91の形成態様の一例として、層間接合層91の端部と第3内部空所80の側面とが平面視で同一位置となることを想定して層間接合層91用の接着用ペーストを塗布した場合の、センサ素子101の第3内部空所80の近傍の部分詳細図である。
層間接合層91を第1の態様にて設けたセンサ素子101と従来の態様にて設けたセンサ素子とについて、ライトオフ時間を測定した。なお、本実施例においては、ガスセンサの起動後、第3内部空所80内の残留酸素濃度の飽和値よりも10ppm高い濃度値に達した時間を、ライトオフ時間と定義する。
層間接合層91を第2の態様にて設けたセンサ素子101を6個用意するとともに、層間接合層91を従来の態様にて設けたセンサ素子を4個用意し、全てについて、ライトオフ時間を測定した。
2 第2基板層
3 第3基板層
4 第1固体電解質層
5 スペーサ層
6 固体電解質層
10 ガス導入口
11 拡散律速部
12 緩衝空間
13 拡散律速部
20 内部空所
21 主ポンプセル
22 内側ポンプ電極
23 外側ポンプ電極
24 可変電源
30 拡散律速部
40 内部空所
41 測定センサセル
42 基準電極
43 基準ガス導入空間
44 測定電極
44a リード線
44a 外周端部
45 拡散律速部
46 可変電源
47 測定ポンプセル
48 基準ガス導入層
50 補助ポンプセル
51 補助ポンプ電極
52 可変電源
60 酸素分圧検出センサセル
61 酸素分圧検出センサセル
70 ヒータ
72 ヒータ絶縁層
80 内部空所
81(81a、81b、81c、8d) (第3内部空所80の)側面
91、92 層間接合層
91a、91b (層間接合層91の)端部
100 ガスセンサ
101 センサ素子
MC マイクロキャビティ
Claims (5)
- 酸素イオン伝導性の固体電解質からなる複数の層を接合してなるセンサ素子を用いて構成され、被測定ガス中の所定のガス成分の濃度を、前記ガス成分を還元することにより前記固体電解質内を流れる電流に基づいて特定するガスセンサであって、
前記ガス成分に対する還元能を有する測定電極が設けられる内部空所を備え、
前記複数の層のうち、前記内部空所の底面をなす第1の層と前記内部空所の側面をなす第2の層とを接合する層間接合層が、前記内部空所に突出してなる、
ことを特徴とするガスセンサ。 - 請求項1に記載のガスセンサであって、
前記センサ素子が、
外部空間と所定の拡散抵抗の下で連通する第1の内部空所と、
前記第1の内部空所と所定の拡散抵抗の下で連通する第2の内部空所と、
前記測定電極が備わる前記内部空所であり、前記第2の内部空所と所定の拡散抵抗の下で連通する第3の内部空所と、
を備えることを特徴とするガスセンサ。 - 請求項1または請求項2に記載のガスセンサであって、
前記層間接合層が前記測定電極と離隔してなる、
ことを特徴とするガスセンサ。 - 請求項1または請求項2に記載のガスセンサであって、
前記層間接合層の端部が前記測定電極の外周端部と接触してなる、
ことを特徴とするガスセンサ。 - 請求項1または請求項2に記載のガスセンサであって、
前記層間接合層が前記測定電極の外周部分に重畳してなる、
ことを特徴とするガスセンサ。
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