JP5530950B2 - ガスセンサ素子とガスセンサ - Google Patents
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Description
(式2)0.1<L1/L2<0.8
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検知部10と、この検知部10に積層される発熱部20と、これら検知部10および発熱部20の周囲を排気ガス中の水分から防護して、この水分が検知部10または発熱部20に到達して検知部10または発熱部20が被水割れするのを抑制するとともに、被毒物質である鉛や硫黄をトラップする多孔質保護層30から大略構成されている。
図2で示すガスセンサ素子100Aは、ガスセンサ素子100に比して多孔質保護層30に形成される密閉空間領域を遮蔽層1の側方にまで広げたものである。
図3で示すガスセンサ素子100Bは、ガスセンサ素子100Aと同様に多孔質拡散抵抗層2に対応する領域から遮蔽層1の一部に亘る領域の密閉空間30bを有するものであるが、多孔質保護層30Aの全ての領域の厚みが同一の厚みtに形成されたものである。図2で示すガスセンサ素子100Aでは、密閉空間30bに対応する多孔質保護層箇所の厚みが他の領域の厚みに比して密閉空間30bの分だけ薄くなり、この領域が構造弱部となって素子の耐久性を低下させ得るという課題を有している。これに対し、ガスセンサ素子100Bのように全ての領域の厚みを同一もしくは略同一とした多孔質保護層30Aを設けることにより、構造弱部が解消されて上記課題が生じ得ないガスセンサ素子となる。
図4で示すガスセンサ素子100Cは、ガスセンサ素子100Aにおける密閉空間30bよりもさらにその空間範囲を拡大し、多孔質保護層30において多孔質拡散抵抗層2から遮蔽層1に亘る全領域をカバーする密閉空間30cが形成されたものである。
図5で示すガスセンサ素子100Dは、多孔質保護層30に密閉空間が設けられる代わりに、多孔質保護層30において、その多孔質拡散抵抗層2との界面から多孔質保護層30を貫通して外部に臨む開放空間30dを有するものである。
図6で示すガスセンサ素子100Eは、多孔質保護層30の多孔質拡散抵抗層2に対応する箇所に空間を設ける代わりに、当該箇所の比表面積を他の領域に比して相対的に低くしたものであり(低比表面積領域30e)、この構成によっても所望箇所へのHC成分の吸着量を低減でき、もってコールドシュート低減効果を奏することができる。
図7で示すガスセンサ素子100Fは、後述する実験結果より、多孔質保護層の各エリアのコールドシュート寄与率が特定されていることから、各エリアの厚み寸法比率を規定し、もって多孔質保護層の寸法形状を規定してコールドシュート低減を図ろうとする実施の形態である。コールドシュート寄与率の最も高い多孔質拡散抵抗層2に対応する箇所の厚みをL1、遮蔽層1に対応する箇所の厚みをL2、発熱部20に対応する箇所の厚みをL3とした際に、以下の2式のいずれかを満足する寸法形状の多孔質保護層30を有するものとする。
0.1<L1/L2<0.8 ・・・・・・・・・(2)
本発明者等は、図8で示すようにガスセンサ素子をモデル化し、その多孔質保護層を大きく3つのエリア、具体的には、多孔質拡散抵抗層に対応するエリアA(エリアAは2箇所存在する)、遮蔽層に対応するエリアB、その他残りのエリアCに分割した。
Claims (6)
- 被測定ガス側電極と基準ガス側電極からなる一対の電極を両側に備えた固体電解質層と、被測定ガス側電極を被測定ガス空間を介して包囲する多孔質拡散抵抗層と、多孔質拡散抵抗層とともに被測定ガス空間を画成する遮蔽層と、基準ガス側電極を基準ガス空間を介して包囲する基準ガス空間保護層と、から構成される検知部と、
前記検知部に積層して発熱源を具備する発熱部と、
前記検知部および前記発熱部を包囲する多孔質保護層と、からガスセンサ素子が構成されており、
前記多孔質保護層のうち、少なくとも前記多孔質拡散抵抗層に対応する箇所には空間が設けてあるガスセンサ素子。 - 前記空間は、その周囲が多孔質保護層と多孔質拡散抵抗層で包囲された密閉空間である請求項1に記載のガスセンサ素子。
- 前記密閉空間が、前記多孔質保護層の前記多孔質拡散抵抗層に対応する箇所から前記遮蔽層に対応する箇所に亘って設けられている請求項2に記載のガスセンサ素子。
- 前記検知部と前記発熱部と前記密閉空間の外周の前記多孔質保護層が略同一の厚みを有している請求項1〜3のいずれかに記載のガスセンサ素子。
- 前記空間は、前記多孔質拡散抵抗層から前記多孔質保護層を貫通して外部に臨む開放空間である請求項1に記載のガスセンサ素子。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のガスセンサ素子を備えたガスセンサ。
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