JP2020165966A5 - - Google Patents

Description

本発明のガスセンサにおいて、前記基準電極は、気孔率Ｐ１が１０％以上２５％以下の多孔質体であり、前記基準ガス導入部は、気孔率Ｐ２が２０％以上５０％以下且つＰ１＜Ｐ２を満たす多孔質の基準ガス導入層を有していてもよい。こうすれば、比Ｒ１／Ｒ２を０．１以上２．０以下にしやすい。

基準電極４２は、上述したように多孔質であり、その気孔率Ｐ１が１０％以上２５％以下であってもよい。また、大気導入層４８の気孔率Ｐ２は、２０％以上５０％以下であってもよい。基準電極４２と大気導入層４８とは、Ｐ１＜Ｐ２を満たすようにしてもよい。気孔率Ｐ１が大きいほど反応抵抗Ｒ１は小さくなる傾向にあり、気孔率Ｐ１が小さいほど反応抵抗Ｒ１は大きくなる傾向にある。気孔率Ｐ２が大きいほど拡散抵抗Ｒ２は小さくなる傾向にあり、気孔率Ｐ２が小さいほど拡散抵抗Ｒ２は大きくなる傾向にある。気孔率Ｐ１，Ｐ２が上記の数値範囲の少なくともいずれかを満たすようにすることで、比Ｒ１／Ｒ２を０．１以上２．０以下に調整しやすい。気孔率Ｐ１，Ｐ２が上記の数値範囲をいずれも満たすようにしてもよい。また、気孔率Ｐ１が２５％より大きいと、基準電極４２が固体電解質層（ここでは第３基板層３）に十分に密着せずに剥離するおそれがある。気孔率Ｐ１が２５％以下であることで、基準電極４２の剥離を抑制できる。

さらに、気孔率Ｐ１が１０％以上２５％以下であり、気孔率Ｐ２が２０％以上５０％以下であり、且つ気孔率Ｐ１＜気孔率Ｐ２を満たすことで、比Ｒ１／Ｒ２を０．１以上２．０以下にしやすい。厚みＨ２＞厚みＨ１且つ幅Ｗ２＞幅Ｗ１とすることで、比Ｒ１／Ｒ２を０．１以上２．０以下にしやすい。厚みＨ１が１０μｍ以上２０μｍ以下、且つ厚みＨ２が１５μｍ以上４０μｍ以下であることで、比Ｒ１／Ｒ２を０．１以上２．０以下にしやすい。幅Ｗ１が０．６ｍｍ以上２．５ｍｍ以下、且つ幅Ｗ２が１．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることで、比Ｒ１／Ｒ２を０．１以上２．０以下にしやすい。

Claims (11)

1. 被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するガスセンサであって、
   酸素イオン伝導性の固体電解質層を含み、前記被測定ガスを導入して流通させる被測定ガス流通部が内部に設けられた素子本体と、
   前記被測定ガス流通部に配設された測定電極と、
   前記被測定ガスと接触するように前記素子本体に配設された被測定ガス側電極と、
   前記素子本体の内部に配設された基準電極と、
   前記被測定ガス中の特定ガス濃度の検出の基準となる基準ガスを導入して前記基準電極まで流通させる基準ガス導入部と、
   を有するセンサ素子と、
   前記基準電極と前記測定電極との間の電圧に基づいて前記被測定ガス中の特定ガス濃度を検出する検出手段と、
   前記基準電極と前記被測定ガス側電極との間に酸素汲み入れ電流を流して、前記被測定ガス側電極の周囲から前記基準電極の周囲に酸素の汲み入れを行う基準ガス調整手段と、
   を備え、
   前記基準電極の反応抵抗Ｒ１と前記基準ガス導入部の拡散抵抗Ｒ２との比Ｒ１／Ｒ２が、０．１以上２．０以下である、
   ガスセンサ。
2. 前記比Ｒ１／Ｒ２が０．３以上１．０以下である、
   請求項１に記載のガスセンサ。
3. 前記反応抵抗Ｒ１が１００Ω以上１０００Ω以下である、
   請求項１又は２に記載のガスセンサ。
4. 前記拡散抵抗Ｒ２が３００Ω以上１０００Ω以下である、
   請求項１～３のいずれか１項に記載のガスセンサ。
5. 前記基準電極は、面積Ｓ１が１．０ｍｍ²以上である、
   請求項１～４のいずれか１項に記載のガスセンサ。
6. 前記基準電極は、気孔率Ｐ１が１０％以上２５％以下の多孔質体であり、
   前記基準ガス導入部は、気孔率Ｐ２が２０％以上５０％以下且つＰ１＜Ｐ２を満たす多孔質の基準ガス導入層を有している、
   請求項１～５のいずれか１項に記載のガスセンサ。
7. 前記素子本体は、長手方向を有しており、
   前記基準ガス導入部は、多孔質の基準ガス導入層を有しており、
   前記基準ガス導入層の厚みＨ２が前記基準電極の厚みＨ１よりも大きく、
   前記長手方向に垂直な方向を幅方向として、前記基準ガス導入層の幅Ｗ２が前記基準電極の幅Ｗ１よりも大きい、
   請求項１～６のいずれか１項に記載のガスセンサ。
8. 前記基準ガス導入部は、多孔質の基準ガス導入層を有しており、
   前記基準電極の厚みＨ１が１０μｍ以上２０μｍ以下であり、
   前記基準ガス導入層の厚みＨ２が１５μｍ以上４０μｍ以下である、
   請求項１～７のいずれか１項に記載のガスセンサ。
9. 前記素子本体は、長手方向を有しており、
   前記基準ガス導入部は、多孔質の基準ガス導入層を有しており、
   前記長手方向に垂直な方向を幅方向として、前記基準電極の幅Ｗ１が０．６ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、前記基準ガス導入層の幅Ｗ２が１．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である、
   請求項１～８のいずれか１項に記載のガスセンサ。
10. 前記センサ素子は、前記基準電極と前記測定電極との間の前記電圧である測定用電圧を検出する測定用電圧検出部と、前記被測定ガスと接触するように前記素子本体の外側に配設された外側測定電極及び前記測定電極を含んで構成される測定用ポンプセルと、前記基準電極及び前記被測定ガス側電極を含んで構成される基準ガス調整ポンプセルと、を有しており、
    前記検出手段は、前記測定用ポンプセルと、該測定用ポンプセルを制御する測定用ポンプセル制御装置と、を有しており、
    前記測定用ポンプセル制御装置は、前記測定用電圧に基づいて、該測定用電圧が目標電圧になるように前記測定用ポンプセルを制御し、該制御により該測定用ポンプセルが前記特定ガスに由来して前記測定電極の周囲で発生する酸素を前記測定電極の周囲から前記外側測定電極の周囲に汲み出すときに流れる測定用ポンプ電流を取得し、該測定用ポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するか、又は、前記測定用ポンプ電流が目標電流になるように前記測定用ポンプセルを制御し、該制御が行われたときの前記測定用電圧に基づいて前記被測定ガス中の特定ガス濃度を検出し、
    前記基準ガス調整手段は、前記基準ガス調整ポンプセルと、該基準ガス調整ポンプセルに前記酸素汲み入れ電流を流す基準ガス調整ポンプセル制御装置と、を有している、
    請求項１～９のいずれか１項に記載のガスセンサ。
11. 被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するためのセンサ素子であって、
    酸素イオン伝導性の固体電解質層を含み、前記被測定ガスを導入して流通させる被測定ガス流通部が内部に設けられた素子本体と、
    前記被測定ガス流通部に配設された測定電極と、
    前記被測定ガスと接触するように前記素子本体に配設された被測定ガス側電極と、
    前記素子本体の内部に配設された基準電極と、
    前記被測定ガス中の特定ガス濃度の検出の基準となる基準ガスを導入して前記基準電極まで流通させる基準ガス導入部と、
    を備え、
    前記基準電極の反応抵抗Ｒ１と前記基準ガス導入部の拡散抵抗Ｒ２との比Ｒ１／Ｒ２が、０．１以上２．０以下である、
    センサ素子。