JP2018004349A5 - - Google Patents

Description

本発明の一態様は、酸素を含む測定ガス（Ｇ）中の特定ガス成分の濃度を測定するためのセンサ素子（１）を備えるガスセンサ（１０）であって、
上記センサ素子は、
上記測定ガスが導入される測定ガス室（３）と、
基準ガス（Ａ）が導入される第１基準ガス室（３１）及び第２基準ガス室（３２）と、
酸素イオン伝導性を有し、上記第１基準ガス室と上記測定ガス室の間に配置され、上記第１基準ガス室に面する第１主面（２１）、及び上記測定ガス室に面する第２主面（２２）を有する板状の第１固体電解質体（２Ａ）と、
酸素イオン伝導性を有し、上記測定ガス室を介して上記第１固体電解質体と対向して配置され、上記測定ガス室に面する第１主面（２３）、及び上記第２基準ガス室に面する第２主面（２４）を有する第２固体電解質体（２Ｂ）と、
上記第１固体電解質体の上記第１主面に形成された第１基準電極（４２Ａ）、上記第１固体電解質体の上記第２主面に形成された第１ポンプ電極（４１Ａ）、及び上記第１基準電極と上記第１ポンプ電極との間に挟まれた上記第１固体電解質体の一部（２０１Ａ）によって構成され、上記第１基準電極と上記第１ポンプ電極との間への通電によって上記測定ガス室内の酸素濃度を調整する第１ポンプセル（４Ａ）と、
上記第２固体電解質体の上記第１主面に形成された第２ポンプ電極（４１Ｂ）、上記第２固体電解質体の上記第２主面に形成された第２基準電極（４２Ｂ）、及び上記第２ポンプ電極と上記第２基準電極との間に挟まれた上記第２固体電解質体の一部（２０１Ｂ）によって構成され、上記第２基準電極と上記第２ポンプ電極との間への通電によって上記測定ガス室内の酸素濃度を調整する第２ポンプセル（４Ｂ）と、
上記第１固体電解質体の上記第１主面に形成された第３基準電極（５２）、上記第１固体電解質体の上記第２主面における、上記第１ポンプセルよりも上記測定ガスの流れ方向（Ｆ）の下流側に形成されたセンサ電極（５１）、及び上記第３基準電極と上記センサ電極との間に挟まれた上記第１固体電解質体の一部（２０２Ａ）によって構成され、上記第３基準電極と上記センサ電極との間に流れる電流に基づいて、上記各ポンプセルによって酸素濃度が調整された後の測定ガスにおける特定ガス成分を測定するためのセンサセル（５）と、
上記第１固体電解質体の上記第１主面又は上記第２固体電解質体の上記第２主面に対向して配置されたヒータ（６）と、を備え、
上記第１基準ガス室の上記流れ方向に直交する第１断面積（Ｓ１）を、上記第１基準ガス室の上記流れ方向の第１長さ（Ｌ１）によって除した値（Ｓ１／Ｌ１）は、上記第２基準ガス室の上記流れ方向に直交する第２断面積（Ｓ２）を、上記第２基準ガス室の上記流れ方向の第２長さ（Ｌ２）によって除した値（Ｓ２／Ｌ２）よりも、上記第１基準ガス室及び上記第２基準ガス室の上記流れ方向の全長に亘って大きい、ガスセンサにある。
本発明の他の態様は、酸素を含む測定ガス（Ｇ）中の特定ガス成分の濃度を測定するためのセンサ素子（１）を備えるガスセンサ（１０）であって、
上記センサ素子は、
上記測定ガスが導入される測定ガス室（３）と、
基準ガス（Ａ）が導入される第１基準ガス室（３１）及び第２基準ガス室（３２）と、
酸素イオン伝導性を有し、上記第１基準ガス室と上記測定ガス室の間に配置され、上記第１基準ガス室に面する第１主面（２１）、及び上記測定ガス室に面する第２主面（２２）を有する板状の第１固体電解質体（２Ａ）と、
酸素イオン伝導性を有し、上記測定ガス室を介して上記第１固体電解質体と対向して配置され、上記測定ガス室に面する第１主面（２３）、及び上記第２基準ガス室に面する第２主面（２４）を有する第２固体電解質体（２Ｂ）と、
上記第１固体電解質体の上記第１主面に形成された第１基準電極（４２Ａ）、上記第１固体電解質体の上記第２主面に形成された第１ポンプ電極（４１Ａ）、及び上記第１基準電極と上記第１ポンプ電極との間に挟まれた上記第１固体電解質体の一部（２０１Ａ）によって構成され、上記第１基準電極と上記第１ポンプ電極との間への通電によって上記測定ガス室内の酸素濃度を調整する第１ポンプセル（４Ａ）と、
上記第２固体電解質体の上記第１主面に形成された第２ポンプ電極（４１Ｂ）、上記第２固体電解質体の上記第２主面に形成された第２基準電極（４２Ｂ）、及び上記第２ポンプ電極と上記第２基準電極との間に挟まれた上記第２固体電解質体の一部（２０１Ｂ）によって構成され、上記第２基準電極と上記第２ポンプ電極との間への通電によって上記測定ガス室内の酸素濃度を調整する第２ポンプセル（４Ｂ）と、
上記第１固体電解質体の上記第１主面に形成された第３基準電極（５２）、上記第１固体電解質体の上記第２主面における、上記第１ポンプセルよりも上記測定ガスの流れ方向（Ｆ）の下流側に形成されたセンサ電極（５１）、及び上記第３基準電極と上記センサ電極との間に挟まれた上記第１固体電解質体の一部（２０２Ａ）によって構成され、上記第３基準電極と上記センサ電極との間に流れる電流に基づいて、上記各ポンプセルによって酸素濃度が調整された後の測定ガスにおける特定ガス成分を測定するためのセンサセル（５）と、
上記第１固体電解質体の上記第１主面又は上記第２固体電解質体の上記第２主面に対向して配置されたヒータ（６）と、を備え、
上記第１基準ガス室の上記流れ方向に直交する第１平均断面積（Ｓ１）を、上記第１基準ガス室の上記流れ方向の第１長さ（Ｌ１）によって除した値（Ｓ１／Ｌ１）は、上記第２基準ガス室の上記流れ方向に直交する第２平均断面積（Ｓ２）を、上記第２基準ガス室の上記流れ方向の第２長さ（Ｌ２）によって除した値（Ｓ２／Ｌ２）よりも大きく、
かつ、上記第１基準ガス室の、上記流れ方向の全長における、上記第１固体電解質体と上記第２固体電解質体との積層方向の厚みは、第２基準ガス室の、上記流れ方向の全長における上記積層方向の厚みよりも大きい、ガスセンサにある。

Claims (6)

1. 酸素を含む測定ガス（Ｇ）中の特定ガス成分の濃度を測定するためのセンサ素子（１）を備えるガスセンサ（１０）であって、
   上記センサ素子は、
   上記測定ガスが導入される測定ガス室（３）と、
   基準ガス（Ａ）が導入される第１基準ガス室（３１）及び第２基準ガス室（３２）と、
   酸素イオン伝導性を有し、上記第１基準ガス室と上記測定ガス室の間に配置され、上記第１基準ガス室に面する第１主面（２１）、及び上記測定ガス室に面する第２主面（２２）を有する板状の第１固体電解質体（２Ａ）と、
   酸素イオン伝導性を有し、上記測定ガス室を介して上記第１固体電解質体と対向して配置され、上記測定ガス室に面する第１主面（２３）、及び上記第２基準ガス室に面する第２主面（２４）を有する第２固体電解質体（２Ｂ）と、
   上記第１固体電解質体の上記第１主面に形成された第１基準電極（４２Ａ）、上記第１固体電解質体の上記第２主面に形成された第１ポンプ電極（４１Ａ）、及び上記第１基準電極と上記第１ポンプ電極との間に挟まれた上記第１固体電解質体の一部（２０１Ａ）によって構成され、上記第１基準電極と上記第１ポンプ電極との間への通電によって上記測定ガス室内の酸素濃度を調整する第１ポンプセル（４Ａ）と、
   上記第２固体電解質体の上記第１主面に形成された第２ポンプ電極（４１Ｂ）、上記第２固体電解質体の上記第２主面に形成された第２基準電極（４２Ｂ）、及び上記第２ポンプ電極と上記第２基準電極との間に挟まれた上記第２固体電解質体の一部（２０１Ｂ）によって構成され、上記第２基準電極と上記第２ポンプ電極との間への通電によって上記測定ガス室内の酸素濃度を調整する第２ポンプセル（４Ｂ）と、
   上記第１固体電解質体の上記第１主面に形成された第３基準電極（５２）、上記第１固体電解質体の上記第２主面における、上記第１ポンプセルよりも上記測定ガスの流れ方向（Ｆ）の下流側に形成されたセンサ電極（５１）、及び上記第３基準電極と上記センサ電極との間に挟まれた上記第１固体電解質体の一部（２０２Ａ）によって構成され、上記第３基準電極と上記センサ電極との間に流れる電流に基づいて、上記各ポンプセルによって酸素濃度が調整された後の測定ガスにおける特定ガス成分を測定するためのセンサセル（５）と、
   上記第１固体電解質体の上記第１主面又は上記第２固体電解質体の上記第２主面に対向して配置されたヒータ（６）と、を備え、
   上記第１基準ガス室の上記流れ方向に直交する第１断面積（Ｓ１）を、上記第１基準ガス室の上記流れ方向の第１長さ（Ｌ１）によって除した値（Ｓ１／Ｌ１）は、上記第２基準ガス室の上記流れ方向に直交する第２断面積（Ｓ２）を、上記第２基準ガス室の上記流れ方向の第２長さ（Ｌ２）によって除した値（Ｓ２／Ｌ２）よりも、上記第１基準ガス室及び上記第２基準ガス室の上記流れ方向の全長に亘って大きい、ガスセンサ。
2. 酸素を含む測定ガス（Ｇ）中の特定ガス成分の濃度を測定するためのセンサ素子（１）を備えるガスセンサ（１０）であって、
   上記センサ素子は、
   上記測定ガスが導入される測定ガス室（３）と、
   基準ガス（Ａ）が導入される第１基準ガス室（３１）及び第２基準ガス室（３２）と、
   酸素イオン伝導性を有し、上記第１基準ガス室と上記測定ガス室の間に配置され、上記第１基準ガス室に面する第１主面（２１）、及び上記測定ガス室に面する第２主面（２２）を有する板状の第１固体電解質体（２Ａ）と、
   酸素イオン伝導性を有し、上記測定ガス室を介して上記第１固体電解質体と対向して配置され、上記測定ガス室に面する第１主面（２３）、及び上記第２基準ガス室に面する第２主面（２４）を有する第２固体電解質体（２Ｂ）と、
   上記第１固体電解質体の上記第１主面に形成された第１基準電極（４２Ａ）、上記第１固体電解質体の上記第２主面に形成された第１ポンプ電極（４１Ａ）、及び上記第１基準電極と上記第１ポンプ電極との間に挟まれた上記第１固体電解質体の一部（２０１Ａ）によって構成され、上記第１基準電極と上記第１ポンプ電極との間への通電によって上記測定ガス室内の酸素濃度を調整する第１ポンプセル（４Ａ）と、
   上記第２固体電解質体の上記第１主面に形成された第２ポンプ電極（４１Ｂ）、上記第２固体電解質体の上記第２主面に形成された第２基準電極（４２Ｂ）、及び上記第２ポンプ電極と上記第２基準電極との間に挟まれた上記第２固体電解質体の一部（２０１Ｂ）によって構成され、上記第２基準電極と上記第２ポンプ電極との間への通電によって上記測定ガス室内の酸素濃度を調整する第２ポンプセル（４Ｂ）と、
   上記第１固体電解質体の上記第１主面に形成された第３基準電極（５２）、上記第１固体電解質体の上記第２主面における、上記第１ポンプセルよりも上記測定ガスの流れ方向（Ｆ）の下流側に形成されたセンサ電極（５１）、及び上記第３基準電極と上記センサ電極との間に挟まれた上記第１固体電解質体の一部（２０２Ａ）によって構成され、上記第３基準電極と上記センサ電極との間に流れる電流に基づいて、上記各ポンプセルによって酸素濃度が調整された後の測定ガスにおける特定ガス成分を測定するためのセンサセル（５）と、
   上記第１固体電解質体の上記第１主面又は上記第２固体電解質体の上記第２主面に対向して配置されたヒータ（６）と、を備え、
   上記第１基準ガス室の上記流れ方向に直交する第１平均断面積（Ｓ１）を、上記第１基準ガス室の上記流れ方向の第１長さ（Ｌ１）によって除した値（Ｓ１／Ｌ１）は、上記第２基準ガス室の上記流れ方向に直交する第２平均断面積（Ｓ２）を、上記第２基準ガス室の上記流れ方向の第２長さ（Ｌ２）によって除した値（Ｓ２／Ｌ２）よりも大きく、
   かつ、上記第１基準ガス室の、上記流れ方向の全長における、上記第１固体電解質体と上記第２固体電解質体との積層方向の厚みは、第２基準ガス室の、上記流れ方向の全長における上記積層方向の厚みよりも大きい、ガスセンサ。
3. 上記第１基準ガス室及び上記第２基準ガス室の、上記流れ方向と上記積層方向とに直交する幅方向の幅は、上記第１基準ガス室及び上記第２基準ガス室の上記流れ方向の全長に亘って一定である、請求項１又は２に記載のガスセンサ。
4. 上記値（Ｓ１／Ｌ１）は、上記値（Ｓ２／Ｌ２）の２．６倍以上７０倍以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガスセンサ。
5. 上記値（Ｓ１／Ｌ１）と上記値（Ｓ２／Ｌ２）との合計は、０．００６ｍｍ以上である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のガスセンサ。
6. 上記第１基準ガス室における、上記流れ方向の上流側端部を構成する内壁には、曲面状の角部（３５５）が形成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のガスセンサ。