JP2021124382A - Gas sensor - Google Patents

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Abstract

To provide a gas sensor, with which the accuracy of measuring an NOx concentration hardly decreases even when used in a high temperature range for a long time under high oxygen concentrations.SOLUTION: The gas sensor is constituted so as to measure the concentration of a prescribed gas component in a measurement object gas. The gas sensor includes a sensor element. The main component of the sensor element is a solid electrolyte having oxygen icon conductivity. In the sensor element, a first internal void is formed that is constructed so as to introduce the measurement object gas from an external space. The sensor element includes a first pump cell and a heat generation part. The first pump cell includes an inside pump electrode and an outside pump electrode. The inside pump electrode includes a first electrode part far from the heat generation part and a second electrode part close to the heat generation part. At least one portion of the second electrode part is covered with a porous material.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ガスセンサに関し、特に、被測定ガスにおける所定ガス成分の濃度を測定するように構成されたガスセンサに関する。 The present invention relates to a gas sensor, and more particularly to a gas sensor configured to measure the concentration of a predetermined gas component in a gas to be measured.

特開2014−209128号公報(特許文献1)は、ガスセンサを開示する。このガスセンサは、被測定ガスにおけるNOx濃度を測定するように構成されている。このガスセンサはセンサ素子を備え、該センサ素子の主成分は酸素イオン伝導性を有する固体電解質である。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-209128 (Patent Document 1) discloses a gas sensor. This gas sensor is configured to measure the NOx concentration in the gas to be measured. This gas sensor includes a sensor element, and the main component of the sensor element is a solid electrolyte having oxygen ion conductivity.

このセンサ素子においては、外部空間から被測定ガスを導入するように構成された第1内部空所と、第1内部空所に連通した第2内部空所とが形成されている。第2内部空所内には、NOx濃度の測定に用いられる測定電極が形成されている。このガスセンサにおいては、第1内部空所内に形成された内側ポンプ電極と、第1内部空所外に形成された外側ポンプ電極とを含む主ポンプセルによって、第1内部空所内の酸素濃度が調節される。 In this sensor element, a first internal vacant space configured to introduce the gas to be measured from the external space and a second internal vacant space communicating with the first internal vacant space are formed. A measurement electrode used for measuring the NOx concentration is formed in the second internal space. In this gas sensor, the oxygen concentration in the first internal space is regulated by the main pump cell including the inner pump electrode formed in the first internal space and the outer pump electrode formed outside the first internal space. NS.

すなわち、このガスセンサにおいては、酸素分圧が低い値に保たれた被測定ガスが測定電極に供給され、該被測定ガスに基づいてNOx濃度が測定される(特許文献1参照)。 That is, in this gas sensor, a gas to be measured whose oxygen partial pressure is kept at a low value is supplied to the measurement electrode, and the NOx concentration is measured based on the gas to be measured (see Patent Document 1).

特開2014−209128号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-209128

上記特許文献1に開示されているガスセンサにおいては、第1内部空所におけるNOxの分解を抑制するために、内側ポンプ電極に金(Au)が添加されている。第1内部空所におけるNOxの分解が抑制されることによって、測定電極に到達するNOx量の低減が抑制されるため、NOx濃度の測定を高精度に行なうことができる。 In the gas sensor disclosed in Patent Document 1, gold (Au) is added to the inner pump electrode in order to suppress the decomposition of NOx in the first internal space. By suppressing the decomposition of NOx in the first internal space, the reduction of the amount of NOx reaching the measurement electrode is suppressed, so that the NOx concentration can be measured with high accuracy.

しかしながら、本発明者(ら)は、特許文献1に開示されているようなガスセンサを高酸素濃度下において高温域で長時間使用すると、NOx濃度の測定精度が徐々に低下することを見出した。 However, the present inventors have found that when a gas sensor as disclosed in Patent Document 1 is used for a long time in a high temperature region under a high oxygen concentration, the measurement accuracy of the NOx concentration gradually decreases.

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、高酸素濃度下において高温域で長時間使用してもNOx濃度の測定精度が低下しにくいガスセンサを提供することである。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a gas sensor in which the measurement accuracy of NOx concentration does not easily decrease even when used for a long time in a high temperature region under high oxygen concentration. It is to be.

本発明に従うガスセンサは、被測定ガスにおける所定ガス成分の濃度を測定するように構成されている。ガスセンサは、センサ素子を備える。センサ素子の主成分は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質である。センサ素子においては、外部空間から被測定ガスを導入するように構成された第1内部空所が形成されている。センサ素子は、第1ポンプセルと、発熱部とを備える。発熱部は、発熱するように構成されている。第1ポンプセルは、内側ポンプ電極と、外側ポンプ電極とを備える。内側ポンプ電極は、第1内部空所内に形成されており、金(Au)を含む。外側ポンプ電極は、第1内部空所とは異なる空間に形成されている。第1ポンプセルは、内側ポンプ電極及び外側ポンプ電極の間に電圧を印加することによって第1内部空所内の酸素を汲み出すように構成されている。内側ポンプ電極は、発熱部から遠い第1電極部と、発熱部に近い第2電極部とを備える。第2電極部の少なくとも一部分は、多孔体によって覆われている。 A gas sensor according to the present invention is configured to measure the concentration of a predetermined gas component in the gas to be measured. The gas sensor includes a sensor element. The main component of the sensor element is a solid electrolyte having oxygen ion conductivity. In the sensor element, a first internal space is formed so as to introduce the gas to be measured from the external space. The sensor element includes a first pump cell and a heat generating portion. The heat generating portion is configured to generate heat. The first pump cell includes an inner pump electrode and an outer pump electrode. The inner pump electrode is formed in the first internal void and contains gold (Au). The outer pump electrode is formed in a space different from the first internal space. The first pump cell is configured to pump oxygen in the first internal space by applying a voltage between the inner pump electrode and the outer pump electrode. The inner pump electrode includes a first electrode portion far from the heat generating portion and a second electrode portion close to the heat generating portion. At least a part of the second electrode portion is covered with a porous body.

仮に、ガスセンサにおいて、第2電極部が多孔体によって覆われていないとする。この場合に、ガスセンサを高酸素濃度下において高温域で長時間使用すると、内側ポンプ電極の白金(Pt)が酸化してPtO2になって蒸発するとともに、内側ポンプ電極に含まれるAuも蒸発することを本発明者(ら)は見出した。内側ポンプ電極に含まれるAuの量が減少すると、第1内部空所においてNOxが分解されやすくなる。第1内部空所において分解されるNOxの量が増加すると、測定電極に到達するNOxの量が減少する。すなわち、このようなガスセンサにおいては、継続的な使用を通じて内側ポンプ電極に含まれるAuの量が減少する程、NOx濃度の測定精度が低下する(NOxに対する感度変化が大きくなる。)。 It is assumed that the second electrode portion of the gas sensor is not covered with the porous body. In this case, when the gas sensor is used for a long time in a high temperature region under a high oxygen concentration, platinum (Pt) of the inner pump electrode is oxidized to PtO 2 and evaporates, and Au contained in the inner pump electrode also evaporates. The present inventors have found that. When the amount of Au contained in the inner pump electrode is reduced, NOx is easily decomposed in the first internal space. As the amount of NOx decomposed in the first internal void increases, the amount of NOx reaching the measurement electrode decreases. That is, in such a gas sensor, as the amount of Au contained in the inner pump electrode decreases through continuous use, the measurement accuracy of the NOx concentration decreases (the change in sensitivity to NOx increases).

また、内側ポンプ電極から蒸発したAuは、測定電極に付着し得る。NOx濃度を測定するためには、測定電極の周囲の窒素酸化物が還元される必要がある。測定電極にAuが付着すると、測定電極の周囲の窒素酸化物の還元が抑制されるため、NOx濃度の測定精度が低下する。 Further, Au evaporated from the inner pump electrode may adhere to the measurement electrode. In order to measure the NOx concentration, the nitrogen oxides around the measuring electrode need to be reduced. When Au adheres to the measuring electrode, the reduction of nitrogen oxides around the measuring electrode is suppressed, so that the measurement accuracy of the NOx concentration is lowered.

例えば、内側ポンプ電極に含まれるAuの量を減らすと、NOxに対する感度変化は抑制される。しかしながら、この場合には、高酸素濃度下で第1ポンプセルに印加する電圧が上昇したときに、第1内部空所においてNOxがより分解されやすくなる。その結果、NOx濃度の測定精度が低下する。 For example, reducing the amount of Au contained in the inner pump electrode suppresses the change in sensitivity to NOx. However, in this case, when the voltage applied to the first pump cell under high oxygen concentration rises, NOx is more likely to be decomposed in the first internal space. As a result, the measurement accuracy of the NOx concentration is lowered.

また、本発明者(ら)は、内側ポンプ電極において、発熱部に近い第2電極部においてよりAuが蒸発しやすいことを見出した。したがって、例えば、第2電極部を設けないようにすることによって、NOxに対する感度変化を抑制する案が考えられる。しかしながら、この場合には、内側ポンプ電極の面積が減少するため、第1内部空所内の酸素濃度を適切に調節するために、第1ポンプセルに印加する電圧を上げる必要が生じる。その結果、第1内部空所においてNOxがより分解されやすくなり、NOx濃度の測定精度が低下する。 Further, the present inventors have found that Au is more likely to evaporate in the second electrode portion near the heat generating portion in the inner pump electrode. Therefore, for example, it is conceivable to suppress the change in sensitivity to NOx by not providing the second electrode portion. However, in this case, since the area of the inner pump electrode is reduced, it is necessary to increase the voltage applied to the first pump cell in order to appropriately adjust the oxygen concentration in the first internal space. As a result, NOx is more easily decomposed in the first internal space, and the measurement accuracy of the NOx concentration is lowered.

本発明に従うガスセンサにおいては、第2電極部の少なくとも一部分が、多孔体によって覆われている。したがって、このガスセンサによれば、第2電極部におけるAuの蒸発が抑制されるため、NOx濃度の測定精度の低下を抑制することができる。 In the gas sensor according to the present invention, at least a part of the second electrode portion is covered with a porous body. Therefore, according to this gas sensor, since the evaporation of Au at the second electrode portion is suppressed, it is possible to suppress a decrease in the measurement accuracy of the NOx concentration.

上記ガスセンサにおいて、多孔体は、多孔質のアルミナであってもよい。 In the gas sensor, the porous body may be porous alumina.

上記ガスセンサにおいて、多孔体の最大厚みをAとし、多孔体の気孔率をBとした場合に、A/Bは、0.1以上、10.0以下であってもよい。 In the gas sensor, when the maximum thickness of the porous body is A and the porosity of the porous body is B, the A / B may be 0.1 or more and 10.0 or less.

上記ガスセンサにおいて、上記A/Bは、0.5以上、10.0以下であってもよい。 In the gas sensor, the A / B may be 0.5 or more and 10.0 or less.

上記ガスセンサにおいて、多孔体の気孔率は、5%以上、50%以下であってもよい。 In the gas sensor, the porosity of the porous body may be 5% or more and 50% or less.

上記ガスセンサにおいて、多孔体の最大厚みは、5μm以上、50μm以下であってもよい。 In the gas sensor, the maximum thickness of the porous body may be 5 μm or more and 50 μm or less.

上記ガスセンサにおいて、センサ素子においては、第1内部空所に連通する第2内部空所が形成されており、センサ素子は、第2ポンプセルをさらに備え、第2ポンプセルは、第2内部空所内に形成された補助ポンプ電極と、外側ポンプ電極とを備え、第2ポンプセルは、補助ポンプ電極及び外側ポンプ電極の間に電圧を印加することによって第2内部空所内の酸素を汲み出すように構成されており、補助ポンプ電極は、発熱部から遠い第3電極部と、発熱部に近い第4電極部とを備え、第4電極部の少なくとも一部分は、多孔体によって覆われていてもよい。 In the gas sensor, in the sensor element, a second internal vacant space communicating with the first internal vacant space is formed, the sensor element further includes a second pump cell, and the second pump cell is in the second internal vacant space. The auxiliary pump electrode formed and the outer pump electrode are provided, and the second pump cell is configured to pump out oxygen in the second internal space by applying a voltage between the auxiliary pump electrode and the outer pump electrode. The auxiliary pump electrode includes a third electrode portion far from the heat generating portion and a fourth electrode portion close to the heat generating portion, and at least a part of the fourth electrode portion may be covered with a porous body.

このガスセンサにおいては、第4電極部の少なくとも一部分が、多孔体によって覆われている。したがって、このガスセンサによれば、第4電極部におけるAuの蒸発が抑制されるため、NOx濃度の測定精度の低下を抑制することができる。 In this gas sensor, at least a part of the fourth electrode portion is covered with a porous body. Therefore, according to this gas sensor, since the evaporation of Au at the fourth electrode portion is suppressed, it is possible to suppress a decrease in the measurement accuracy of the NOx concentration.

本発明によれば、高酸素濃度下において高温域で長時間使用してもNOx濃度の測定精度が低下しにくいガスセンサを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a gas sensor in which the measurement accuracy of NOx concentration does not easily decrease even if it is used for a long time in a high temperature region under a high oxygen concentration.

ガスセンサの構成の一例を概略的に示した断面模式図である。It is sectional drawing which showed typically an example of the structure of a gas sensor. 仮に底部電極部が多孔質層によって覆われていない場合に生じる現象を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the phenomenon which occurs when the bottom electrode part is not covered with a porous layer. ガスセンサにおける第1内部空所周囲の拡大図である。It is an enlarged view around the 1st internal vacancy in a gas sensor. 3室構造のセンサ素子を含むガスセンサの構成の一例を概略的に示した断面模式図である。It is sectional drawing which showed typically an example of the structure of the gas sensor including the sensor element of a three-chamber structure.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are designated by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

[1.ガスセンサの概略構成]
図1は、ガスセンサ100の構成の一例を概略的に示した断面模式図である。センサ素子101は、それぞれがジルコニア(ZrO2)等の酸素イオン伝導性固体電解質層からなる第1基板層1と、第2基板層2と、第3基板層3と、第1固体電解質層4と、スペーサ層5と、第2固体電解質層6との6つの層が、図面視で下側からこの順に積層された構造を有する素子である。また、これら6つの層を形成する固体電界質は緻密な気密のものである。係るセンサ素子101は、例えば、各層に対応するセラミックスグリーンシートに所定の加工および回路パターンの印刷などを行った後にそれらを積層し、さらに、焼成して一体化させることによって製造される。
[1. Outline configuration of gas sensor]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of the gas sensor 100. The sensor element 101 includes a first substrate layer 1, a second substrate layer 2, a third substrate layer 3, and a first solid electrolyte layer 4, each of which is composed of an oxygen ion conductive solid electrolyte layer such as zirconia (ZrO2). , The element has a structure in which six layers of the spacer layer 5 and the second solid electrolyte layer 6 are laminated in this order from the lower side in the drawing. Further, the solid electric field quality forming these six layers is dense and airtight. The sensor element 101 is manufactured, for example, by performing predetermined processing, printing of a circuit pattern, or the like on a ceramic green sheet corresponding to each layer, laminating them, and further firing and integrating them.

センサ素子101の一先端部であって、第2固体電解質層6の下面と第1固体電解質層4の上面との間には、ガス導入口10と、第1拡散律速部11と、緩衝空間12と、第2拡散律速部13と、第1内部空所20と、第3拡散律速部30と、第2内部空所40とが、この順に連通する態様にて隣接形成されてなる。 A gas introduction port 10, a first diffusion rate-determining portion 11, and a buffer space between the lower surface of the second solid electrolyte layer 6 and the upper surface of the first solid electrolyte layer 4, which is one tip of the sensor element 101. 12, the second diffusion rate-determining unit 13, the first internal space 20, the third diffusion rate-determining unit 30, and the second internal space 40 are formed adjacent to each other in this order.

ガス導入口10と、緩衝空間12と、第1内部空所20と、第2内部空所40とは、スペーサ層5をくり抜いた態様にて設けられた上部を第2固体電解質層6の下面で、下部を第1固体電解質層4の上面で、側部をスペーサ層5の側面で区画されたセンサ素子101内部の空間である。 The gas inlet 10, the buffer space 12, the first internal space 20, and the second internal space 40 are provided with the spacer layer 5 hollowed out so that the upper portion is the lower surface of the second solid electrolyte layer 6. The lower part is the upper surface of the first solid electrolyte layer 4, and the side part is the space inside the sensor element 101 partitioned by the side surface of the spacer layer 5.

第1拡散律速部11と、第2拡散律速部13と、第3拡散律速部30とはいずれも、2本の横長の(図面に垂直な方向に開口が長手方向を有する)スリットとして設けられる。なお、ガス導入口10から第2内部空所40に至る部位をガス流通部とも称する。 The first diffusion rate-determining section 11, the second diffusion rate-determining section 13, and the third diffusion rate-determining section 30 are all provided as two horizontally long slits (openings have a longitudinal direction in the direction perpendicular to the drawing). .. The portion from the gas introduction port 10 to the second internal vacant space 40 is also referred to as a gas distribution section.

また、ガス流通部よりも先端側から遠い位置には、第3基板層3の上面と、スペーサ層5の下面との間であって、側部を第1固体電解質層4の側面で区画される位置に基準ガス導入空間43が設けられている。基準ガス導入空間43には、NOx濃度の測定を行う際の基準ガスとして、例えば大気が導入される。 Further, at a position far from the tip side of the gas flow portion, the side portion is partitioned between the upper surface of the third substrate layer 3 and the lower surface of the spacer layer 5 by the side surface of the first solid electrolyte layer 4. A reference gas introduction space 43 is provided at such a position. For example, the atmosphere is introduced into the reference gas introduction space 43 as a reference gas for measuring the NOx concentration.

大気導入層48は、多孔質アルミナからなる層であって、大気導入層48には基準ガス導入空間43を通じて基準ガスが導入されるようになっている。また、大気導入層48は、基準電極42を被覆するように形成されている。 The atmosphere introduction layer 48 is a layer made of porous alumina, and the reference gas is introduced into the atmosphere introduction layer 48 through the reference gas introduction space 43. Further, the atmosphere introduction layer 48 is formed so as to cover the reference electrode 42.

基準電極42は、第3基板層3の上面と第1固体電解質層4とに挟まれる態様にて形成される電極であり、上述のように、その周囲には、基準ガス導入空間43につながる大気導入層48が設けられている。また、後述するように、基準電極42を用いて第1内部空所20内や第2内部空所40内の酸素濃度(酸素分圧)を測定することが可能となっている。 The reference electrode 42 is an electrode formed so as to be sandwiched between the upper surface of the third substrate layer 3 and the first solid electrolyte layer 4, and as described above, the reference electrode 42 is connected to the reference gas introduction space 43 around the reference electrode 42. An air introduction layer 48 is provided. Further, as will be described later, it is possible to measure the oxygen concentration (oxygen partial pressure) in the first internal space 20 and the second internal space 40 using the reference electrode 42.

ガス流通部において、ガス導入口10は、外部空間に対して開口してなる部位であり、該ガス導入口10を通じて外部空間からセンサ素子101内に被測定ガスが取り込まれるようになっている。 In the gas distribution section, the gas introduction port 10 is a portion that is open to the external space, and the gas to be measured is taken into the sensor element 101 from the external space through the gas introduction port 10.

第1拡散律速部11は、ガス導入口10から取り込まれた被測定ガスに対して、所定の拡散抵抗を付与する部位である。 The first diffusion rate-determining unit 11 is a portion that imparts a predetermined diffusion resistance to the gas to be measured taken in from the gas introduction port 10.

緩衝空間12は、第1拡散律速部11より導入された被測定ガスを第2拡散律速部13へと導くために設けられた空間である。 The buffer space 12 is a space provided for guiding the gas to be measured introduced from the first diffusion rate-determining unit 11 to the second diffusion rate-determining unit 13.

第2拡散律速部13は、緩衝空間12から第1内部空所20に導入される被測定ガスに対して、所定の拡散抵抗を付与する部位である。 The second diffusion rate-determining unit 13 is a portion that imparts a predetermined diffusion resistance to the gas to be measured introduced from the buffer space 12 into the first internal space 20.

被測定ガスが、センサ素子101外部から第1内部空所20内まで導入されるにあたって、外部空間における被測定ガスの圧力変動(被測定ガスが自動車の排気ガスの場合であれば排気圧の脈動)によってガス導入口10からセンサ素子101内部に急激に取り込まれた被測定ガスは、直接第1内部空所20へ導入されるのではなく、第1拡散律速部11、緩衝空間12、第2拡散律速部13を通じて被測定ガスの濃度変動が打ち消された後、第1内部空所20へ導入されるようになっている。これによって、第1内部空間へ導入される被測定ガスの濃度変動はほとんど無視できる程度のものとなる。 When the gas to be measured is introduced from the outside of the sensor element 101 to the inside of the first internal space 20, the pressure fluctuation of the gas to be measured in the external space (if the gas to be measured is the exhaust gas of an automobile, the pulsation of the exhaust pressure). ) Suddenly taken into the inside of the sensor element 101 from the gas introduction port 10), the gas to be measured is not directly introduced into the first internal space 20, but the first diffusion rate-determining unit 11, the buffer space 12, and the second. After the fluctuation in the concentration of the gas to be measured is canceled through the diffusion rate-determining unit 13, the gas is introduced into the first internal space 20. As a result, the concentration fluctuation of the gas to be measured introduced into the first internal space becomes almost negligible.

第1内部空所20は、第2拡散律速部13を通じて導入された被測定ガス中の酸素分圧を調整するための空間として設けられている。係る酸素分圧は、主ポンプセル21が作動することによって調整される。 The first internal space 20 is provided as a space for adjusting the oxygen partial pressure in the gas to be measured introduced through the second diffusion rate-determining unit 13. The oxygen partial pressure is adjusted by operating the main pump cell 21.

主ポンプセル21は、第1内部空所20に面する第2固体電解質層6の下面のほぼ全面に設けられた天井電極部22aを有する内側ポンプ電極22と、第2固体電解質層6の上面の天井電極部22aと対応する領域に外部空間に露出する態様にて設けられた外側ポンプ電極23と、これらの電極に挟まれた第2固体電解質層6とによって構成されてなる電気化学的ポンプセルである。 The main pump cell 21 has an inner pump electrode 22 having a ceiling electrode portion 22a provided on substantially the entire lower surface of the lower surface of the second solid electrolyte layer 6 facing the first internal space 20, and an upper surface of the second solid electrolyte layer 6. An electrochemical pump cell composed of an outer pump electrode 23 provided in a region corresponding to the ceiling electrode portion 22a so as to be exposed to an external space, and a second solid electrolyte layer 6 sandwiched between these electrodes. be.

内側ポンプ電極22は、第1内部空所20を区画する上下の固体電解質層(第2固体電解質層6および第1固体電解質層4)、および、側壁を与えるスペーサ層5にまたがって形成されている。具体的には、第1内部空所20の天井面を与える第2固体電解質層6の下面には天井電極部22aが形成され、また、底面を与える第1固体電解質層4の上面には底部電極部22bが形成され、そして、それら天井電極部22aと底部電極部22bとを接続するように、側部電極部(図示省略)が第1内部空所20の両側壁部を構成するスペーサ層5の側壁面(内面)に形成されて、該側部電極部の配設部位においてトンネル形態とされた構造において配設されている。 The inner pump electrode 22 is formed so as to straddle the upper and lower solid electrolyte layers (second solid electrolyte layer 6 and first solid electrolyte layer 4) that partition the first internal space 20 and the spacer layer 5 that provides the side wall. There is. Specifically, a ceiling electrode portion 22a is formed on the lower surface of the second solid electrolyte layer 6 that provides the ceiling surface of the first internal space 20, and a bottom portion is formed on the upper surface of the first solid electrolyte layer 4 that provides the bottom surface. A spacer layer in which electrode portions 22b are formed, and side electrode portions (not shown) form both side wall portions of the first internal space 20 so as to connect the ceiling electrode portions 22a and the bottom electrode portions 22b. It is formed on the side wall surface (inner surface) of No. 5 and is arranged in a structure in the form of a tunnel at the arrangement portion of the side electrode portion.

内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23とは、多孔質サーメット電極(例えば、Auを1%含むPtとZrO2とのサーメット電極)として形成される。なお、被測定ガスに接触する内側ポンプ電極22は、被測定ガス中のNOx成分に対する還元能力を弱めた材料を用いて形成される。 The inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23 are formed as a porous cermet electrode (for example, a cermet electrode of Pt containing 1% Au and ZrO 2 ). The inner pump electrode 22 that comes into contact with the gas to be measured is formed by using a material having a weakened reducing ability for the NOx component in the gas to be measured.

主ポンプセル21においては、内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間に所望のポンプ電圧Vp0を印加して、内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間に正方向あるいは負方向にポンプ電流Ip0を流すことにより、第1内部空所20内の酸素を外部空間に汲み出し、あるいは、外部空間の酸素を第1内部空所20に汲み入れることが可能となっている。 In the main pump cell 21, a desired pump voltage Vp0 is applied between the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23, and a pump current is applied in the positive or negative direction between the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23. By flowing Ip0, the oxygen in the first internal space 20 can be pumped into the external space, or the oxygen in the external space can be pumped into the first internal space 20.

なお、底部電極部22b上には、多孔質層29が形成されている。すなわち、ガスセンサ100において、底部電極部22bは、多孔質層(多孔体)29によって覆われている。多孔質層29は、アルミナ(Al23)を主成分とする多孔体にて構成される膜である。底部電極部22bが多孔質層29によって覆われている理由については、後程詳しく説明する。 A porous layer 29 is formed on the bottom electrode portion 22b. That is, in the gas sensor 100, the bottom electrode portion 22b is covered with the porous layer (porous body) 29. The porous layer 29 is a film composed of a porous body containing alumina (Al 2 O 3) as a main component. The reason why the bottom electrode portion 22b is covered with the porous layer 29 will be described in detail later.

また、第1内部空所20における雰囲気中の酸素濃度(酸素分圧)を検出するために、内側ポンプ電極22と、第2固体電解質層6と、スペーサ層5と、第1固体電解質層4と、第3基板層3と、基準電極42によって、電気化学的なセンサセル、すなわち、主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル80が構成されている。 Further, in order to detect the oxygen concentration (oxygen partial pressure) in the atmosphere in the first internal space 20, the inner pump electrode 22, the second solid electrolyte layer 6, the spacer layer 5, and the first solid electrolyte layer 4 are used. The third substrate layer 3 and the reference electrode 42 constitute an electrochemical sensor cell, that is, an oxygen partial pressure detection sensor cell 80 for controlling a main pump.

主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル80における起電力V0を測定することで第1内部空所20内の酸素濃度(酸素分圧)がわかるようになっている。さらに、起電力V0が一定となるようにVp0をフィードバック制御することでポンプ電流Ip0が制御されている。これによって、第1内部空所内20内の酸素濃度は所定の一定値に保つことができる。 By measuring the electromotive force V0 in the oxygen partial pressure detection sensor cell 80 for controlling the main pump, the oxygen concentration (oxygen partial pressure) in the first internal space 20 can be known. Further, the pump current Ip0 is controlled by feedback-controlling Vp0 so that the electromotive force V0 becomes constant. As a result, the oxygen concentration in the first internal space 20 can be maintained at a predetermined constant value.

第3拡散律速部30は、第1内部空所20で主ポンプセル21の動作により酸素濃度(酸素分圧)が制御された被測定ガスに所定の拡散抵抗を付与して、該被測定ガスを第2内部空所40に導く部位である。 The third diffusion rate-determining unit 30 imparts a predetermined diffusion resistance to the gas to be measured whose oxygen concentration (oxygen partial pressure) is controlled by the operation of the main pump cell 21 in the first internal space 20, and applies the gas to be measured. It is a part leading to the second internal space 40.

第2内部空所40は、第3拡散律速部30を通じて導入された被測定ガス中の窒素酸化物(NOx)濃度の測定に係る処理を行うための空間として設けられている。NOx濃度の測定は、主として、補助ポンプセル50により酸素濃度が調整された第2内部空所40において、さらに、測定用ポンプセル41の動作によりNOx濃度が測定される。 The second internal space 40 is provided as a space for performing a process related to the measurement of the nitrogen oxide (NOx) concentration in the gas to be measured introduced through the third diffusion rate-determining unit 30. The NOx concentration is mainly measured in the second internal space 40 whose oxygen concentration is adjusted by the auxiliary pump cell 50, and further by the operation of the measurement pump cell 41.

第2内部空所40では、あらかじめ第1内部空所20において酸素濃度(酸素分圧)が調整された後、第3拡散律速部を通じて導入された被測定ガスに対して、さらに補助ポンプセル50による酸素分圧の調整が行われるようになっている。これにより、第2内部空所40内の酸素濃度を高精度に一定に保つことができるため、係るガスセンサ100においては精度の高いNOx濃度測定が可能となる。 In the second internal space 40, the oxygen concentration (oxygen partial pressure) is adjusted in advance in the first internal space 20, and then the auxiliary pump cell 50 is used for the gas to be measured introduced through the third diffusion rate-determining unit. The oxygen partial pressure is adjusted. As a result, the oxygen concentration in the second internal space 40 can be kept constant with high accuracy, so that the gas sensor 100 can measure the NOx concentration with high accuracy.

補助ポンプセル50は、第2内部空所40に面する第2固体電解質層6の下面の略全体に設けられた天井電極部51aを有する補助ポンプ電極51と、外側ポンプ電極23(外側ポンプ電極23に限られるものではなく、センサ素子101と外側の適当な電極であれば足りる)と、第2固体電解質層6とによって構成される、補助的な電気化学的ポンプセルである。 The auxiliary pump cell 50 includes an auxiliary pump electrode 51 having a ceiling electrode portion 51a provided on substantially the entire lower surface of the second solid electrolyte layer 6 facing the second internal space 40, and an outer pump electrode 23 (outer pump electrode 23). It is an auxiliary electrochemical pump cell composed of a sensor element 101 and an appropriate electrode on the outside) and a second solid electrolyte layer 6.

係る補助ポンプ電極51は、先の第1内部空所20内に設けられた内側ポンプ電極22と同様なトンネル形態とされた構造において、第2内部空所40内に配設されている。つまり、第2内部空所40の天井面を与える第2固体電解質層6に対して天井電極部51aが形成され、また、第2内部空所40の底面を与える第1固体電解質層4には、底部電極部51bが形成され、そして、それらの天井電極部51aと底部電極部51bとを連結する側部電極部(図示省略)が、第2内部空所40の側壁を与えるスペーサ層5の両壁面にそれぞれ形成されたトンネル形態の構造となっている。 The auxiliary pump electrode 51 is arranged in the second internal space 40 in a structure having a tunnel shape similar to that of the inner pump electrode 22 provided in the first internal space 20. That is, the ceiling electrode portion 51a is formed on the second solid electrolyte layer 6 that provides the ceiling surface of the second internal space 40, and the first solid electrolyte layer 4 that provides the bottom surface of the second internal space 40 is formed. , The bottom electrode portion 51b is formed, and the side electrode portion (not shown) connecting the ceiling electrode portion 51a and the bottom electrode portion 51b provides a side wall of the second internal space 40 of the spacer layer 5. It has a tunnel-like structure formed on both walls.

なお、補助ポンプ電極51についても、内側ポンプ電極22と同様に、被測定ガス中のNOx成分に対する還元能力を弱めた材料を用いて形成される。 The auxiliary pump electrode 51 is also formed by using a material having a weakened reducing ability for the NOx component in the gas to be measured, similarly to the inner pump electrode 22.

補助ポンプセル50においては、補助ポンプ電極51と外側ポンプ電極23との間に所望の電圧Vp1を印加することにより、第2内部空所40内の雰囲気中の酸素を外部空間に汲み出し、あるいは、外部空間から第2内部空所40内に汲み入れることが可能となっている。 In the auxiliary pump cell 50, by applying a desired voltage Vp1 between the auxiliary pump electrode 51 and the outer pump electrode 23, oxygen in the atmosphere in the second internal space 40 is pumped out to the external space or outside. It is possible to pump from the space into the second internal space 40.

また、第2内部空所40内における雰囲気中の酸素分圧を制御するために、補助ポンプ電極51と、基準電極42と、第2固体電解質層6と、スペーサ層5と、第1固体電解質層4と、第3基板層3とによって電気化学的なセンサセル、すなわち、補助ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル81が構成されている。 Further, in order to control the oxygen partial pressure in the atmosphere in the second internal space 40, the auxiliary pump electrode 51, the reference electrode 42, the second solid electrolyte layer 6, the spacer layer 5, and the first solid electrolyte are used. The layer 4 and the third substrate layer 3 constitute an electrochemical sensor cell, that is, an oxygen partial pressure detection sensor cell 81 for controlling an auxiliary pump.

なお、この補助ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル81にて検出される起電力V1に基づいて電圧制御される可変電源52にて、補助ポンプセル50がポンピングを行う。これにより第2内部空所40内の雰囲気中の酸素分圧は、NOxの測定に実質的に影響がない低い分圧にまで制御されるようになっている。 The auxiliary pump cell 50 pumps with the variable power supply 52 whose voltage is controlled based on the electromotive force V1 detected by the auxiliary pump control oxygen partial pressure detection sensor cell 81. As a result, the partial pressure of oxygen in the atmosphere in the second internal space 40 is controlled to a low partial pressure that does not substantially affect the measurement of NOx.

また、これとともに、そのポンプ電流Ip1が、主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル80の起電力の制御に用いられるようになっている。具体的には、ポンプ電流Ip1は、制御信号として主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル80に入力され、その起電力V0が制御されることにより、第3拡散律速部30から第2内部空所40内に導入される被測定ガス中の酸素分圧の勾配が常に一定となるように制御されている。NOxセンサとして使用する際は、主ポンプセル21と補助ポンプセル50との働きによって、第2内部空所40内での酸素濃度は約0.001ppm程度の一定の値に保たれる。 At the same time, the pump current Ip1 is used to control the electromotive force of the oxygen partial pressure detection sensor cell 80 for controlling the main pump. Specifically, the pump current Ip1 is input to the oxygen partial pressure detection sensor cell 80 for controlling the main pump as a control signal, and the electromotive force V0 is controlled, so that the third diffusion rate-determining unit 30 to the second internal space are vacant. The gradient of the oxygen partial pressure in the gas to be measured introduced into the 40 is controlled to be always constant. When used as a NOx sensor, the oxygen concentration in the second internal space 40 is maintained at a constant value of about 0.001 ppm by the action of the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50.

測定用ポンプセル41は、第2内部空所40内において、被測定ガス中のNOx濃度の測定を行う。測定用ポンプセル41は、第2内部空所40に面する第1固体電解質層4の上面であって第3拡散律速部30から離間した位置に設けられた測定電極44と、外側ポンプ電極23と、第2固体電解質層6と、スペーサ層5と、第1固体電解質層4とによって構成された電気化学的ポンプセルである。 The measurement pump cell 41 measures the NOx concentration in the gas to be measured in the second internal space 40. The measuring pump cell 41 includes a measuring electrode 44 provided on the upper surface of the first solid electrolyte layer 4 facing the second internal space 40 and at a position separated from the third diffusion rate controlling portion 30, and an outer pump electrode 23. , A second solid electrolyte layer 6, a spacer layer 5, and a first solid electrolyte layer 4.

測定電極44は、多孔質サーメット電極である。測定電極44は、第2内部空所40内の雰囲気中に存在するNOxを還元するNOx還元触媒としても機能する。さらに、測定電極44は、第4拡散律速部45によって被覆されてなる。 The measuring electrode 44 is a porous cermet electrode. The measurement electrode 44 also functions as a NOx reduction catalyst that reduces NOx existing in the atmosphere in the second internal space 40. Further, the measurement electrode 44 is covered with the fourth diffusion rate-determining portion 45.

第4拡散律速部45は、アルミナ(Al23)を主成分とする多孔体にて構成される膜である。第4拡散律速部45は、測定電極44に流入するNOxの量を制限する役割を担うとともに、測定電極44の保護膜としても機能する。 The fourth diffusion rate-determining unit 45 is a film composed of a porous body containing alumina (Al 2 O 3) as a main component. The fourth diffusion rate-determining unit 45 plays a role of limiting the amount of NOx flowing into the measurement electrode 44, and also functions as a protective film of the measurement electrode 44.

測定用ポンプセル41においては、測定電極44の周囲の雰囲気中における窒素酸化物の分解によって生じた酸素を汲み出して、その発生量をポンプ電流Ip2として検出することができる。 In the measurement pump cell 41, oxygen generated by the decomposition of nitrogen oxides in the atmosphere around the measurement electrode 44 can be pumped out, and the amount of oxygen generated can be detected as the pump current Ip2.

また、測定電極44の周囲の酸素分圧を検出するために、第2固体電解質層6と、スペーサ層5と、第1固体電解質層4と、第3基板層3と、測定電極44と、基準電極42とによって電気化学的なセンサセル、すなわち、測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル82が構成されている。測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル82にて検出された起電力V2に基づいて可変電源46が制御される。 Further, in order to detect the oxygen partial pressure around the measurement electrode 44, the second solid electrolyte layer 6, the spacer layer 5, the first solid electrolyte layer 4, the third substrate layer 3, the measurement electrode 44, and the like. The reference electrode 42 constitutes an electrochemical sensor cell, that is, an oxygen partial pressure detection sensor cell 82 for controlling a measuring pump. The variable power supply 46 is controlled based on the electromotive force V2 detected by the oxygen partial pressure detection sensor cell 82 for controlling the measurement pump.

第2内部空所40内に導かれた被測定ガスは、酸素分圧が制御された状況下で第4拡散律速部45を通じて測定電極44に到達することとなる。測定電極44の周囲の被測定ガス中の窒素酸化物は還元されて(2NO→N2+O2)酸素を発生する。そして、この発生した酸素は測定用ポンプセル41によってポンピングされることとなるが、その際、測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル82にて検出された制御電圧V2が一定となるように可変電源の電圧Vp2が制御される。測定電極44の周囲において発生する酸素の量は、被測定ガス中の窒素酸化物の濃度に比例するものであるから、測定用ポンプセル41におけるポンプ電流Ip2を用いて被測定ガス中の窒素酸化物濃度が算出されることとなる。 The gas to be measured guided into the second internal space 40 reaches the measurement electrode 44 through the fourth diffusion rate-determining unit 45 under the condition that the oxygen partial pressure is controlled. Nitrogen oxides in the gas to be measured around the measurement electrode 44 are reduced (2NO → N 2 + O 2 ) to generate oxygen. Then, the generated oxygen is pumped by the measurement pump cell 41, and at that time, a variable power source is used so that the control voltage V2 detected by the measurement pump control oxygen partial pressure detection sensor cell 82 becomes constant. The voltage Vp2 of is controlled. Since the amount of oxygen generated around the measurement electrode 44 is proportional to the concentration of nitrogen oxides in the gas to be measured, the nitrogen oxides in the gas to be measured are used by using the pump current Ip2 in the measurement pump cell 41. The concentration will be calculated.

また、測定電極44と、第1固体電解質層4と、第3基板層3と、基準電極42とを組み合わせて、電気化学的センサセルとして酸素分圧検出手段を構成するようにすれば、測定電極44の周りの雰囲気中のNOx成分の還元によって発生した酸素の量と基準大気に含まれる酸素の量との差に応じた起電力を検出することができ、これによって被測定ガス中のNOx成分の濃度を求めることも可能である。 Further, if the measurement electrode 44, the first solid electrolyte layer 4, the third substrate layer 3, and the reference electrode 42 are combined to form an oxygen partial pressure detecting means as an electrochemical sensor cell, the measurement electrode The electromotive force corresponding to the difference between the amount of oxygen generated by the reduction of the NOx component in the atmosphere around 44 and the amount of oxygen contained in the reference atmosphere can be detected, thereby detecting the NOx component in the gas to be measured. It is also possible to determine the concentration of.

また、第2固体電解質層6と、スペーサ層5と、第1固体電解質層4と、第3基板層3と、外側ポンプ電極23と、基準電極42とから電気化学的なセンサセル83が構成されており、このセンサセル83によって得られる起電力Vrefによりセンサ外部の被測定ガス中の酸素分圧を検出可能となっている。 Further, the electrochemical sensor cell 83 is composed of the second solid electrolyte layer 6, the spacer layer 5, the first solid electrolyte layer 4, the third substrate layer 3, the outer pump electrode 23, and the reference electrode 42. The electromotive force Vref obtained by the sensor cell 83 makes it possible to detect the partial pressure of oxygen in the gas to be measured outside the sensor.

このような構成を有するガスセンサ100においては、主ポンプセル21と補助ポンプセル50とを作動させることによって酸素分圧が常に一定の低い値(NOxの測定に実質的に影響がない値)に保たれた被測定ガスが測定用ポンプセル41に与えられる。したがって、被測定ガス中のNOxの濃度に略比例して、NOxの還元によって発生する酸素が測定用ポンプセル41より汲み出されることによって流れるポンプ電流Ip2に基づいて、被測定ガス中のNOx濃度を知ることができるようになっている。 In the gas sensor 100 having such a configuration, the oxygen partial pressure is always kept at a constant low value (a value that does not substantially affect the measurement of NOx) by operating the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50. The gas to be measured is supplied to the measurement pump cell 41. Therefore, the NOx concentration in the gas to be measured is determined based on the pump current Ip2 that flows when oxygen generated by the reduction of NOx is pumped out from the measurement pump cell 41 in substantially proportional to the concentration of NOx in the gas to be measured. You can know it.

さらに、センサ素子101は、固体電解質の酸素イオン伝導性を高めるために、センサ素子101を加熱して保温する温度調整の役割を担うヒータ部70を備えている。ヒータ部70は、ヒータ電極71と、ヒータ72と、スルーホール73と、ヒータ絶縁層74と、圧力放散孔75とを備えている。 Further, the sensor element 101 includes a heater unit 70 that plays a role of temperature adjustment for heating and keeping the sensor element 101 warm in order to increase the oxygen ion conductivity of the solid electrolyte. The heater unit 70 includes a heater electrode 71, a heater 72, a through hole 73, a heater insulating layer 74, and a pressure dissipation hole 75.

ヒータ電極71は、第1基板層1の下面に接する態様にて形成されてなる電極である。ヒータ電極71を外部電源と接続することによって、外部からヒータ部70へ給電することができるようになっている。 The heater electrode 71 is an electrode formed so as to be in contact with the lower surface of the first substrate layer 1. By connecting the heater electrode 71 to an external power source, power can be supplied to the heater unit 70 from the outside.

ヒータ72は、第2基板層2と第3基板層3とに上下から挟まれた態様にて形成される電気抵抗体である。ヒータ72は、スルーホール73を介してヒータ電極71と接続されており、該ヒータ電極71を通して外部より給電されることにより発熱し、センサ素子101を形成する固体電解質の加熱と保温を行う。 The heater 72 is an electric resistor formed in a manner of being sandwiched between the second substrate layer 2 and the third substrate layer 3 from above and below. The heater 72 is connected to the heater electrode 71 via a through hole 73, and generates heat when power is supplied from the outside through the heater electrode 71 to heat and retain heat of the solid electrolyte forming the sensor element 101.

また、ヒータ72は、第1内部空所20から第2内部空所40の全域に渡って埋設されており、センサ素子101全体を上記固体電解質が活性化する温度に調整することが可能となっている。 Further, the heater 72 is embedded in the entire area from the first internal space 20 to the second internal space 40, and the entire sensor element 101 can be adjusted to a temperature at which the solid electrolyte is activated. ing.

ヒータ絶縁層74は、ヒータ72の上下面に、アルミナ等の絶縁体によって形成されてなる絶縁層である。ヒータ絶縁層74は、第2基板層2とヒータ72との間の電気的絶縁性、および、第3基板層3とヒータ72との間の電気的絶縁性を得る目的で形成されている。 The heater insulating layer 74 is an insulating layer formed on the upper and lower surfaces of the heater 72 by an insulator such as alumina. The heater insulating layer 74 is formed for the purpose of obtaining electrical insulation between the second substrate layer 2 and the heater 72 and electrical insulation between the third substrate layer 3 and the heater 72.

圧力放散孔75は、第3基板層3を貫通し、基準ガス導入空間43に連通するように設けられてなる部位であり、ヒータ絶縁層74内の温度上昇に伴う内圧上昇を緩和する目的で形成されてなる。 The pressure dissipation hole 75 is a portion provided so as to penetrate the third substrate layer 3 and communicate with the reference gas introduction space 43, and for the purpose of alleviating the increase in internal pressure due to the temperature rise in the heater insulating layer 74. It is formed.

[2.底部電極部が多孔質層(多孔体)によって覆われている理由]
上述のように、ガスセンサ100においては、内側ポンプ電極22のうち底部電極部22bが多孔質層29によって覆われている。すなわち、内側ポンプ電極22のうち、ヒータ部70から遠い天井電極部22aは多孔質層29によって覆われておらず、ヒータ部70に近い底部電極部22bは多孔質層29によって覆われている。以下、底部電極部22bが多孔質層29によって覆われている理由について説明する。
[2. The reason why the bottom electrode is covered with a porous layer (porous material)]
As described above, in the gas sensor 100, the bottom electrode portion 22b of the inner pump electrode 22 is covered with the porous layer 29. That is, of the inner pump electrodes 22, the ceiling electrode portion 22a far from the heater portion 70 is not covered with the porous layer 29, and the bottom electrode portion 22b close to the heater portion 70 is covered with the porous layer 29. Hereinafter, the reason why the bottom electrode portion 22b is covered with the porous layer 29 will be described.

図2は、仮に底部電極部22bが多孔質層29によって覆われていない場合に生じる現象を説明するための図である。図2を参照して、仮に、ガスセンサ100において、内側ポンプ電極22のうち底部電極部22bが多孔質層29によって覆われていないとする。この場合に、このようなガスセンサを高酸素濃度下において高温域で長時間使用すると、内側ポンプ電極22の白金(Pt)が酸化してPtO2になって蒸発するとともに、内側ポンプ電極22に含まれるAuも蒸発することを本発明者(ら)は見出した。特に、本発明者(ら)は、内側ポンプ電極22のうちヒータ部70(図1)に近い底部電極部22bにおいてよりAuが蒸発しやすいことを見出した。 FIG. 2 is a diagram for explaining a phenomenon that occurs when the bottom electrode portion 22b is not covered with the porous layer 29. With reference to FIG. 2, it is assumed that in the gas sensor 100, the bottom electrode portion 22b of the inner pump electrode 22 is not covered with the porous layer 29. In this case, when such a gas sensor is used for a long time in a high temperature region under a high oxygen concentration, platinum (Pt) of the inner pump electrode 22 is oxidized to PtO 2 and evaporated, and is contained in the inner pump electrode 22. The present inventors have found that Au also evaporates. In particular, the present inventors have found that Au is more likely to evaporate at the bottom electrode portion 22b of the inner pump electrode 22 near the heater portion 70 (FIG. 1).

内側ポンプ電極22に含まれるAuの量が減少すると、第1内部空所20においてNOxが分解されやすくなる。第1内部空所20において分解されるNOxの量が増加すると、測定電極44に到達するNOxの量が減少する。すなわち、このようなガスセンサにおいては、継続的な使用を通じて内側ポンプ電極22に含まれるAuの量が減少する程、NOx濃度の測定精度が低下する(NOxに対する感度変化が大きくなる。)。 When the amount of Au contained in the inner pump electrode 22 is reduced, NOx is easily decomposed in the first internal space 20. As the amount of NOx decomposed in the first internal space 20 increases, the amount of NOx reaching the measurement electrode 44 decreases. That is, in such a gas sensor, as the amount of Au contained in the inner pump electrode 22 decreases through continuous use, the measurement accuracy of the NOx concentration decreases (the change in sensitivity to NOx increases).

また、内側ポンプ電極22から蒸発したAuは、測定電極44に付着し得る。NOx濃度を測定するためには、測定電極44の周囲の窒素酸化物が還元される必要がある。測定電極44にAuが付着すると、測定電極44の周囲の窒素酸化物の還元が抑制されるため、NOx濃度の測定精度が低下する。 Further, Au evaporated from the inner pump electrode 22 may adhere to the measurement electrode 44. In order to measure the NOx concentration, the nitrogen oxides around the measuring electrode 44 need to be reduced. When Au adheres to the measurement electrode 44, the reduction of nitrogen oxides around the measurement electrode 44 is suppressed, so that the measurement accuracy of the NOx concentration is lowered.

本実施の形態に従うガスセンサ100においては、内側ポンプ電極22のうち底部電極部22bが多孔質層29によって覆われている。したがって、底部電極部22bにおけるAuの蒸発が抑制される。また、仮に底部電極部22bにおいて蒸発したAuは、多孔質層29に捕捉される可能性が高くなる。その結果、ガスセンサ100によれば、内側ポンプ電極22に含まれるAu量の減少が抑制されるとともに測定電極44に付着するAu量が抑制されるため、NOx濃度の測定精度の低下を抑制することができる。 In the gas sensor 100 according to the present embodiment, the bottom electrode portion 22b of the inner pump electrode 22 is covered with the porous layer 29. Therefore, the evaporation of Au in the bottom electrode portion 22b is suppressed. Further, the Au evaporated at the bottom electrode portion 22b is more likely to be captured by the porous layer 29. As a result, according to the gas sensor 100, the decrease in the amount of Au contained in the inner pump electrode 22 is suppressed and the amount of Au adhering to the measurement electrode 44 is suppressed, so that the decrease in the measurement accuracy of the NOx concentration is suppressed. Can be done.

[3.多孔質層の構造]
図3は、ガスセンサ100における第1内部空所20周囲の拡大図である。図3を参照して、多孔質層29は、底部電極部22bの上面全体上に形成されている。上述のように、多孔質層29は、アルミナを主成分とする多孔体にて構成される膜である。
[3. Structure of porous layer]
FIG. 3 is an enlarged view of the periphery of the first internal space 20 in the gas sensor 100. With reference to FIG. 3, the porous layer 29 is formed on the entire upper surface of the bottom electrode portion 22b. As described above, the porous layer 29 is a film composed of a porous body containing alumina as a main component.

多孔質層29の最大厚みAは、好ましくは、5μm以上、50μm以下である。なお、最大厚みAとは、多孔質層29のうち最も厚みが大きい部分における厚みのことをいう。 The maximum thickness A of the porous layer 29 is preferably 5 μm or more and 50 μm or less. The maximum thickness A refers to the thickness of the thickest portion of the porous layer 29.

また、多孔質層29の気孔率Bは、好ましくは、5%以上、50%以下である。なお、気孔率Bは、評価対象物のSEM(走査電子顕微鏡)像に対し公知の画像処理手法(二値化処理など)を適用することで求められる。 The porosity B of the porous layer 29 is preferably 5% or more and 50% or less. The porosity B is obtained by applying a known image processing method (binarization treatment or the like) to the SEM (scanning electron microscope) image of the evaluation target object.

また、多孔質層29の最大厚みをAとし、多孔質層29の気孔率をBとした場合に、A/Bは、好ましくは、0.1以上、10.0以下であり、より好ましくは、0.5以上、10.0以下であり、さらに好ましくは、5.0以上、10.0以下である。 Further, when the maximum thickness of the porous layer 29 is A and the porosity of the porous layer 29 is B, the A / B is preferably 0.1 or more and 10.0 or less, more preferably. , 0.5 or more and 10.0 or less, and more preferably 5.0 or more and 10.0 or less.

[4.特徴]
以上のように、本実施の形態に従うガスセンサ100においては、内側ポンプ電極22のうち底部電極部22bが多孔質層29によって覆われている。したがって、ガスセンサ100の使用中において、底部電極部22bにおけるAuの蒸発が抑制される。また、仮に底部電極部22bにおいて蒸発したAuは、多孔質層29に捕捉される可能性が高くなる。その結果、ガスセンサ100によれば、内側ポンプ電極22に含まれるAu量の減少が抑制されるとともに測定電極44に付着するAu量が抑制されるため、NOx濃度の測定精度の低下を抑制することができる。
[4. feature]
As described above, in the gas sensor 100 according to the present embodiment, the bottom electrode portion 22b of the inner pump electrode 22 is covered with the porous layer 29. Therefore, during the use of the gas sensor 100, the evaporation of Au at the bottom electrode portion 22b is suppressed. Further, the Au evaporated at the bottom electrode portion 22b is more likely to be captured by the porous layer 29. As a result, according to the gas sensor 100, the decrease in the amount of Au contained in the inner pump electrode 22 is suppressed and the amount of Au adhering to the measurement electrode 44 is suppressed, so that the decrease in the measurement accuracy of the NOx concentration is suppressed. Can be done.

なお、ガスセンサ100は、本発明における「ガスセンサ」の一例であり、センサ素子101は、本発明における「センサ素子」の一例である。第1内部空所20は、本発明における「第1内部空所」の一例であり、主ポンプセル21は、本発明における「第1ポンプセル」の一例であり、ヒータ部70は、本発明における「発熱部」の一例である。内側ポンプ電極22は、本発明における「内側ポンプ電極」の一例であり、外側ポンプ電極23は、本発明における「外側ポンプ電極」の一例である。天井電極部22aは、本発明における「第1電極部」の一例であり、底部電極部22bは、本発明における「第2電極部」の一例である。多孔質層29は、本発明における「多孔体」の一例である。 The gas sensor 100 is an example of the "gas sensor" in the present invention, and the sensor element 101 is an example of the "sensor element" in the present invention. The first internal space 20 is an example of the "first internal space" in the present invention, the main pump cell 21 is an example of the "first pump cell" in the present invention, and the heater unit 70 is the "first internal space" in the present invention. This is an example of a "heat generating part". The inner pump electrode 22 is an example of the “inner pump electrode” in the present invention, and the outer pump electrode 23 is an example of the “outer pump electrode” in the present invention. The ceiling electrode portion 22a is an example of the "first electrode portion" in the present invention, and the bottom electrode portion 22b is an example of the "second electrode portion" in the present invention. The porous layer 29 is an example of the “porous material” in the present invention.

第2内部空所40は、本発明における「第2内部空所」の一例であり、補助ポンプセル50は、本発明における「第2ポンプセル」の一例である。補助ポンプ電極51は、本発明における「補助ポンプ電極」の一例である。天井電極部51aは、本発明における「第3電極部」の一例であり、底部電極部51bは、本発明における「第4電極部」の一例である。 The second internal space 40 is an example of the "second internal space" in the present invention, and the auxiliary pump cell 50 is an example of the "second pump cell" in the present invention. The auxiliary pump electrode 51 is an example of the “auxiliary pump electrode” in the present invention. The ceiling electrode portion 51a is an example of the "third electrode portion" in the present invention, and the bottom electrode portion 51b is an example of the "fourth electrode portion" in the present invention.

[5.変形例]
以上、実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。以下、変形例について説明する。
[5. Modification example]
Although the embodiments have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the embodiments. Hereinafter, a modified example will be described.

(5−1)
上記実施の形態に従うガスセンサ100において、センサ素子101には、第1内部空所20と、第2内部空所40とが形成されていた。すなわち、センサ素子101は、2室構造であった。しかしながら、センサ素子101は、必ずしも2室構造である必要はない。たとえば、センサ素子101は、3室構造であってもよい。
(5-1)
In the gas sensor 100 according to the above embodiment, the sensor element 101 is formed with a first internal space 20 and a second internal space 40. That is, the sensor element 101 had a two-chamber structure. However, the sensor element 101 does not necessarily have to have a two-chamber structure. For example, the sensor element 101 may have a three-chamber structure.

図4は、3室構造のセンサ素子101Xを含むガスセンサ100Xの構成の一例を概略的に示した断面模式図である。図4に示されるように、第2内部空所40(図1)を第5拡散律速部60でさらに2室に分け、第2内部空所40Xと第3内部空所61とを作成してもよい。この場合、第2内部空所40Xに補助ポンプ電極51Xを配置し、第3内部空所61に測定電極44Xを配置してもよい。また3室構造にする場合には、第4拡散律速部45を省略してもよい。 FIG. 4 is a schematic cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of the gas sensor 100X including the sensor element 101X having a three-chamber structure. As shown in FIG. 4, the second internal space 40 (FIG. 1) is further divided into two chambers by the fifth diffusion rate-determining unit 60, and the second internal space 40X and the third internal space 61 are created. May be good. In this case, the auxiliary pump electrode 51X may be arranged in the second internal space 40X, and the measurement electrode 44X may be arranged in the third internal space 61. Further, in the case of a three-chamber structure, the fourth diffusion rate-determining unit 45 may be omitted.

(5−2)
上記実施の形態に従うガスセンサ100においては、底部電極部22b上にのみ多孔質層29が形成され、天井電極部22a上には多孔質層29が形成されていなかった。しかしながら、多孔質層29の形成位置はこれに限定されない。たとえば、底部電極部22b上に加えて、天井電極部22a上にも多孔質層29が形成されてもよい。さらに底部電極部51b上に多孔質層29が形成されてもよいし、天井電極部51a上にも多孔質層29が形成されてもよい。
(5-2)
In the gas sensor 100 according to the above embodiment, the porous layer 29 was formed only on the bottom electrode portion 22b, and the porous layer 29 was not formed on the ceiling electrode portion 22a. However, the formation position of the porous layer 29 is not limited to this. For example, the porous layer 29 may be formed on the ceiling electrode portion 22a in addition to the bottom electrode portion 22b. Further, the porous layer 29 may be formed on the bottom electrode portion 51b, or the porous layer 29 may be formed on the ceiling electrode portion 51a.

たとえば、底部電極部51bが多孔質層29によって覆われたガスセンサによれば、底部電極部51bにおけるAuの蒸発が抑制されるため、NOx濃度の測定精度の低下をさらに抑制することができる。 For example, according to the gas sensor in which the bottom electrode portion 51b is covered with the porous layer 29, the evaporation of Au in the bottom electrode portion 51b is suppressed, so that the decrease in the measurement accuracy of the NOx concentration can be further suppressed.

(5−3)
上記実施の形態に従うガスセンサ100においては、多孔質層29が、底部電極部22bの上面全体上に形成されていた。しかしながら、多孔質層29は、必ずしも底部電極部22bの上面全体上に形成されていなくてもよい。たとえば、多孔質層29は、底部電極部22bの上面の一部上に形成されているだけであってもよい。この場合には、底部電極部22bの上面のうち、酸素濃度の高い部分及び高温部の少なくとも一方が覆われていることが望ましい。すなわち、底部電極部22bの上面のうち、ガス導入口10寄りの部分が、多孔質層29によって覆われていることが望ましい。例えば、底部電極部22bのうちガス導入口10寄りの先端部分から底部電極部22bの面積の半分となる部分までの領域が多孔質層29によって覆われていればよい。
(5-3)
In the gas sensor 100 according to the above embodiment, the porous layer 29 is formed on the entire upper surface of the bottom electrode portion 22b. However, the porous layer 29 does not necessarily have to be formed on the entire upper surface of the bottom electrode portion 22b. For example, the porous layer 29 may only be formed on a part of the upper surface of the bottom electrode portion 22b. In this case, it is desirable that at least one of the high oxygen concentration portion and the high temperature portion of the upper surface of the bottom electrode portion 22b is covered. That is, it is desirable that the portion of the upper surface of the bottom electrode portion 22b near the gas introduction port 10 is covered with the porous layer 29. For example, the region of the bottom electrode portion 22b from the tip portion near the gas introduction port 10 to a portion that is half the area of the bottom electrode portion 22b may be covered with the porous layer 29.

(5−4)
上記実施の形態に従うガスセンサ100においては、多孔質層29の主成分がアルミナであった。しかしながら、多孔質層29の主成分は必ずしもアルミナである必要はない。多孔質層29の主成分は、たとえば、スピネル、ジルコニア、コージェライト又はチタニア等であってもよい。
(5-4)
In the gas sensor 100 according to the above embodiment, the main component of the porous layer 29 was alumina. However, the main component of the porous layer 29 does not necessarily have to be alumina. The main component of the porous layer 29 may be, for example, spinel, zirconia, cordierite, titania or the like.

[6.実施例等]
(6−1.実施例1−24及び比較例1)
実施例1−24となる複数のガスセンサ100を作成した。具体的には、まず、次に説明する方法により、センサ素子101を作成した。
[6. Examples, etc.]
(6-1. Examples 1-24 and Comparative Example 1)
A plurality of gas sensors 100 according to Examples 1-24 were created. Specifically, first, the sensor element 101 was created by the method described below.

ジルコニア等の酸素イオン伝導性固体電解質をセラミックス成分として含む6枚の未焼成のセラミックスグリーンシートを用意した。なお、各セラミックスグリーンシートは、安定化剤のイットリアを4mol%添加したジルコニア粒子と有機バインダーと有機溶剤とを混合し、テープ成形により成形した。このグリーンシートには、印刷時や積層時の位置決めに用いるシート穴や必要なスルーホール等を予め複数形成しておいた。 Six unfired ceramic green sheets containing an oxygen ion conductive solid electrolyte such as zirconia as a ceramic component were prepared. Each ceramic green sheet was formed by mixing zirconia particles to which yttria, a stabilizer was added in an amount of 4 mol%, an organic binder, and an organic solvent, and tape molding. A plurality of sheet holes and necessary through holes used for positioning during printing and laminating are formed in advance on this green sheet.

また、スペーサ層5となるグリーンシートにはガス流通部となる空間を予め打ち抜き処理等によって設けておいた。そして、第1基板層1と、第2基板層2と、第3基板層3と、第1固体電解質層4と、スペーサ層5と、第2固体電解質層6のそれぞれに対応して、各セラミックスグリーンシートに種々のパターンを形成するパターン印刷処理及び乾燥処理を行なった。 Further, the green sheet serving as the spacer layer 5 is provided with a space serving as a gas distribution section in advance by punching or the like. Then, corresponding to each of the first substrate layer 1, the second substrate layer 2, the third substrate layer 3, the first solid electrolyte layer 4, the spacer layer 5, and the second solid electrolyte layer 6, respectively. A pattern printing process and a drying process were performed to form various patterns on the ceramic green sheet.

形成されたパターンは、具体的には、上述した各電極、各電極に接続されるリード線、底部電極部22b上に形成される多孔質層29(主成分がアルミナであり、微量のシリカを含む)、大気導入層48、ヒータ部70等のパターンであった。パターン印刷は、それぞれの形成対象に要求される特性に応じて用意したパターン形成用ペーストを、公知のスクリーン印刷技術を利用してグリーンシート上に塗布することにより行なった。乾燥処理についても、公知の乾燥手段を用いて行なった。パターン印刷及び乾燥が終わると、各層に対応するグリーンシート同士を積層及び接着するための接着用ペーストの印刷及び乾燥処理を行なった。 Specifically, the formed pattern includes the above-mentioned electrodes, lead wires connected to the electrodes, and a porous layer 29 formed on the bottom electrode portion 22b (main component is alumina, and a small amount of silica is used. Included), the atmosphere introduction layer 48, the heater section 70, and the like. The pattern printing was performed by applying a pattern forming paste prepared according to the characteristics required for each formation target onto a green sheet using a known screen printing technique. The drying treatment was also carried out using a known drying means. After the pattern printing and drying were completed, the adhesive paste for laminating and adhering the green sheets corresponding to each layer was printed and dried.

そして、接着用ペーストを形成したグリーンシートをシート穴により位置決めしつつ所定の順序に積層して、所定の温度・圧力条件を加えることで圧着させ、一つの積層体とする圧着処理を行なった。こうして得られた積層体は、複数個のセンサ素子101を包含したものであった。その積層体を切断してセンサ素子101の大きさに切り分けた。そして、切り分けた積層体を所定の焼成温度で焼成し、センサ素子101を得た。このようにして得られたセンサ素子101を組み込むことによって、ガスセンサ100を得た。 Then, the green sheets on which the adhesive paste was formed were laminated in a predetermined order while being positioned by the sheet holes, and crimped by applying predetermined temperature and pressure conditions to form a single laminated body. The laminate thus obtained included a plurality of sensor elements 101. The laminate was cut and cut into the size of the sensor element 101. Then, the cut laminate was fired at a predetermined firing temperature to obtain a sensor element 101. By incorporating the sensor element 101 thus obtained, the gas sensor 100 was obtained.

実施例1−24の各ガスセンサ100の違いは、底部電極部22b上に形成されている多孔質層29の最大厚みA及び気孔率Bのみであった。なお、気孔率Bの調整は、多孔質層29に添加される増孔剤の量を調整することによって行なった。比較例1におけるガスセンサは、実施例1−24におけるガスセンサ100において多孔質層29が省略されているものであった。実施例1−24及び比較例1の特徴を以下の表1に示す。 The only difference between the gas sensors 100 of Examples 1-24 was the maximum thickness A and porosity B of the porous layer 29 formed on the bottom electrode portion 22b. The porosity B was adjusted by adjusting the amount of the pore-increasing agent added to the porous layer 29. In the gas sensor in Comparative Example 1, the porous layer 29 was omitted in the gas sensor 100 in Examples 1-24. The features of Examples 1-24 and Comparative Example 1 are shown in Table 1 below.

Figure 2021124382
(6−2.評価試験)
実施例1−24及び比較例1に関し、ディーゼルエンジンを用いた耐久試験を行ない、試験前後における各ガスセンサのNOxに対する感度変化を評価した。具体的には、以下のように試験を行った。実施例1−24及び比較例1のガスセンサを自動車の排ガス管の配管に取り付けた。そして、ヒータ72に通電して温度を800℃とし、センサ素子101を加熱した。この状態で、エンジン回転数1500−3500rpm、負荷トルク0−350N・mの範囲で構成した40分間の運転パターンを、3000時間が経過するまで繰り返した。なお、そのときのガス温度は200℃−600℃、NOx濃度は0−1500ppmとした。耐久試験前後のガスセンサをNOx濃度500ppmのモデルガス装置に取り付け、初期と耐久後とでのNOxの感度変化率を測定した。
Figure 2021124382
(6-2. Evaluation test)
With respect to Examples 1-24 and Comparative Example 1, a durability test using a diesel engine was performed, and the change in sensitivity of each gas sensor to NOx before and after the test was evaluated. Specifically, the test was conducted as follows. The gas sensors of Examples 1-24 and Comparative Example 1 were attached to the piping of the exhaust gas pipe of an automobile. Then, the heater 72 was energized to set the temperature to 800 ° C., and the sensor element 101 was heated. In this state, a 40-minute operation pattern composed of an engine speed of 1500-3500 rpm and a load torque of 0-350 Nm was repeated until 3000 hours had passed. The gas temperature at that time was 200 ° C.-600 ° C., and the NOx concentration was 0-1500 ppm. A gas sensor before and after the durability test was attached to a model gas device having a NOx concentration of 500 ppm, and the rate of change in NOx sensitivity between the initial stage and after the durability test was measured.

NOxの感度変化率が±5%以内である場合の判定結果を「A」とし、NOxの感度変化率が±5%よりも大きく±10%以内である場合の判定結果を「B」とした。また、NOxの感度変化率が±10%よりも大きく±15%以内である場合の判定結果を「C」とし、NOxの感度変化率が±15%よりも大きい場合の判定結果を「D」とした。 The judgment result when the sensitivity change rate of NOx was within ± 5% was defined as “A”, and the judgment result when the sensitivity change rate of NOx was greater than ± 5% and within ± 10% was defined as “B”. .. Further, the judgment result when the sensitivity change rate of NOx is larger than ± 10% and within ± 15% is defined as “C”, and the judgment result when the sensitivity change rate of NOx is larger than ± 15% is “D”. And said.

表1に示されるように、実施例12,17,18の判定結果が「A」となり、実施例2−11,13−16,23,24の判定結果が「B」となり、実施例1,19−22の判定結果が「C」となった。一方、比較例1の判定結果は「D」となった。このように、底部電極部22b上に多孔質層29を形成することによって、ガスセンサ100におけるNOxの感度変化率が抑制されることを確認することができた。 As shown in Table 1, the determination results of Examples 12, 17, and 18 are "A", the determination results of Examples 2-11, 13-16, 23, 24 are "B", and Examples 1 and 1. The judgment result of 19-22 was "C". On the other hand, the determination result of Comparative Example 1 was "D". In this way, it was confirmed that the rate of change in the sensitivity of NOx in the gas sensor 100 was suppressed by forming the porous layer 29 on the bottom electrode portion 22b.

1 第1基板層、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 第2固体電解質層、10 ガス導入口、11 第1拡散律速部、12 緩衝空間、13 第2拡散律速部、20 第1内部空所、21 主ポンプセル、22 内側ポンプ電極、22a,51a,51aX 天井電極部、22b,51b,51bX 底部電極部、23 外側ポンプ電極、29 多孔質層、30 第3拡散律速部、40,40X 第2内部空所、41 測定用ポンプセル、42 基準電極、43 基準ガス導入空間、44,44X 測定電極、45 第4拡散律速部、46,52 可変電源、48 大気導入層、50 補助ポンプセル、51,51X 補助ポンプ電極、60 第5拡散律速部、61 第3内部空所、70 ヒータ部、71 ヒータ電極、72 ヒータ、73 スルーホール、74 ヒータ絶縁層、75 圧力放散孔、80 主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル、81 補助ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル、82 測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル、83 センサセル、100 ガスセンサ、101 センサ素子。 1 1st substrate layer, 2 2nd substrate layer, 3 3rd substrate layer, 4 1st solid electrolyte layer, 5 spacer layer, 6 2nd solid electrolyte layer, 10 gas inlet, 11 1st diffusion rate controlling part, 12 buffer Space, 13 2nd diffusion rate control part, 20 1st internal space, 21 main pump cell, 22 inner pump electrode, 22a, 51a, 51aX ceiling electrode part, 22b, 51b, 51bX bottom electrode part, 23 outer pump electrode, 29 porous Layer, 30 3rd diffusion rate control section, 40, 40X 2nd internal space, 41 measurement pump cell, 42 reference electrode, 43 reference gas introduction space, 44, 44X measurement electrode, 45 4th diffusion rate control section, 46, 52 Variable power supply, 48 atmosphere introduction layer, 50 auxiliary pump cell, 51, 51X auxiliary pump electrode, 60 5th diffusion rate control part, 61 3rd internal space, 70 heater part, 71 heater electrode, 72 heater, 73 through hole, 74 heater Insulation layer, 75 pressure dissipation holes, 80 main pump control oxygen partial pressure detection sensor cell, 81 auxiliary pump control oxygen partial pressure detection sensor cell, 82 measurement pump control oxygen partial pressure detection sensor cell, 83 sensor cell, 100 gas sensor, 101 sensor element.

Claims (7)

被測定ガスにおける所定ガス成分の濃度を測定するように構成されたガスセンサであって、
センサ素子を備え、
前記センサ素子の主成分は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質であり、
前記センサ素子においては、外部空間から前記被測定ガスを導入するように構成された第1内部空所が形成されており、
前記センサ素子は、第1ポンプセルと、発熱するように構成された発熱部とを備え、
前記第1ポンプセルは、
前記第1内部空所内に形成されており、金(Au)を含む内側ポンプ電極と、
前記第1内部空所とは異なる空間に形成された外側ポンプ電極とを備え、
前記第1ポンプセルは、前記内側ポンプ電極及び前記外側ポンプ電極の間に電圧を印加することによって、前記第1内部空所内の酸素を汲み出すように構成されており、
前記内側ポンプ電極は、前記発熱部から遠い第1電極部と、前記発熱部に近い第2電極部とを備え、
前記第2電極部の少なくとも一部分は、多孔体によって覆われている、ガスセンサ。
A gas sensor configured to measure the concentration of a predetermined gas component in the gas to be measured.
Equipped with a sensor element
The main component of the sensor element is a solid electrolyte having oxygen ion conductivity.
In the sensor element, a first internal vacant space configured to introduce the gas to be measured is formed from an external space.
The sensor element includes a first pump cell and a heat generating portion configured to generate heat.
The first pump cell is
An inner pump electrode formed in the first internal space and containing gold (Au), and
It is provided with an outer pump electrode formed in a space different from the first internal space.
The first pump cell is configured to pump out oxygen in the first internal space by applying a voltage between the inner pump electrode and the outer pump electrode.
The inner pump electrode includes a first electrode portion far from the heat generating portion and a second electrode portion close to the heat generating portion.
A gas sensor in which at least a part of the second electrode portion is covered with a porous body.
前記多孔体は、多孔質のアルミナである、請求項1に記載のガスセンサ。 The gas sensor according to claim 1, wherein the porous body is porous alumina. 前記多孔体の最大厚みをAとし、前記多孔体の気孔率をBとした場合に、A/Bは、0.1以上、10.0以下である、請求項1又は請求項2に記載のガスセンサ。 The first or second aspect of the present invention, wherein when the maximum thickness of the porous body is A and the porosity of the porous body is B, the A / B is 0.1 or more and 10.0 or less. Gas sensor. 前記A/Bは、0.5以上、10.0以下である請求項3に記載のガスセンサ。 The gas sensor according to claim 3, wherein the A / B is 0.5 or more and 10.0 or less. 前記多孔体の気孔率は、5%以上、50%以下である、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のガスセンサ。 The gas sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the porosity of the porous body is 5% or more and 50% or less. 前記多孔体の最大厚みは、5μm以上、50μm以下である、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のガスセンサ。 The gas sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein the maximum thickness of the porous body is 5 μm or more and 50 μm or less. 前記センサ素子においては、前記第1内部空所に連通する第2内部空所が形成されており、
前記センサ素子は、第2ポンプセルをさらに備え、
前記第2ポンプセルは、
前記第2内部空所内に形成された補助ポンプ電極と、
前記外側ポンプ電極とを備え、
前記第2ポンプセルは、前記補助ポンプ電極及び前記外側ポンプ電極の間に電圧を印加することによって、前記第2内部空所内の酸素を汲み出すように構成されており、
前記補助ポンプ電極は、前記発熱部から遠い第3電極部と、前記発熱部に近い第4電極部とを備え、
前記第4電極部の少なくとも一部分は、多孔体によって覆われている、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のガスセンサ。
In the sensor element, a second internal vacant space communicating with the first internal vacant space is formed.
The sensor element further comprises a second pump cell.
The second pump cell is
With the auxiliary pump electrode formed in the second internal space,
With the outer pump electrode
The second pump cell is configured to pump out oxygen in the second internal space by applying a voltage between the auxiliary pump electrode and the outer pump electrode.
The auxiliary pump electrode includes a third electrode portion far from the heat generating portion and a fourth electrode portion close to the heat generating portion.
The gas sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein at least a part of the fourth electrode portion is covered with a porous body.
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