JP5977414B2 - Gas sensor element and gas sensor - Google Patents

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Description

本発明は、ガスセンサ素子、及び、これを備えたガスセンサに関する。   The present invention relates to a gas sensor element and a gas sensor including the same.

従来、自動車エンジンなどの内燃機関の排気通路に取り付けられ、排気ガス(測定対象ガス)中のNOx(窒素酸化物)濃度を検知するガスセンサが知られている(特許文献1,2参照)。特許文献1,2には、このガスセンサを構成するガスセンサ素子として、酸素イオン伝導性を有する板状の固体電解質体と、上記固体電解質体の表面側または裏面側に設けられた第1電極と、上記第1電極に接続された第1リードと、上記固体電解質体の表面側または裏面側に設けられた第2電極と、上記第1電極と対向して配置された測定室(第2室)であって測定対象ガスが導入される測定室と、上記第2電極と対向して配置された基準酸素室とを備えるガスセンサ素子が記載されている。このガスセンサ素子は、上記測定室内に導入された上記測定対象ガスに含まれるNOx由来の酸素イオンが、上記固体電解質体を通じて上記測定室から上記基準酸素室に移動することで、上記NOx由来
の酸素濃度に応じた電流が上記第1電極と上記第2電極との間に流れるように構成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, gas sensors that are attached to an exhaust passage of an internal combustion engine such as an automobile engine and detect NOx (nitrogen oxide) concentration in exhaust gas (measurement target gas) are known (see Patent Documents 1 and 2). In Patent Documents 1 and 2, as a gas sensor element constituting this gas sensor, a plate-shaped solid electrolyte body having oxygen ion conductivity, a first electrode provided on the front surface side or the back surface side of the solid electrolyte body, A first lead connected to the first electrode, a second electrode provided on the front surface side or the back surface side of the solid electrolyte body, and a measurement chamber (second chamber) disposed to face the first electrode A gas sensor element including a measurement chamber into which a measurement target gas is introduced and a reference oxygen chamber disposed to face the second electrode is described. In this gas sensor element, oxygen ions derived from NOx contained in the measurement target gas introduced into the measurement chamber move from the measurement chamber to the reference oxygen chamber through the solid electrolyte body, whereby oxygen derived from the NOx. A current corresponding to the concentration is configured to flow between the first electrode and the second electrode.

特許文献1,2では、酸素ポンプ性能を確保するために、第1電極を多孔質に形成している。その結果、第1電極は、酸素透過性となる。一方、電気導通性を向上させるためには、単位面積当たりの充填度合を高くことが好ましく、そのために、第1リードを緻密に形成している。その結果、第1リードは、非酸素透過性となる。   In Patent Documents 1 and 2, the first electrode is formed to be porous in order to ensure oxygen pump performance. As a result, the first electrode becomes oxygen permeable. On the other hand, in order to improve electrical conductivity, it is preferable to increase the degree of filling per unit area, and for this purpose, the first leads are densely formed. As a result, the first lead is non-oxygen permeable.

特許第4165652号公報Japanese Patent No. 4165552 特開2010−122187号公報JP 2010-122187 A

ところで、特許文献1の図4には、第1電極として、測定室(第2室)内に配置された第1電極が記載されている。さらに、第1リードとして、測定室内において第1電極に重なりあうようにして接続する第1リードが記載されている。
ところが、第1電極と第1リードが、上述したような、酸素透過性の第1電極と非酸素透過性の第1リードとの組み合わせの場合には、次のような不具合が発生する虞があった。つまり、第1電極のうち、第1リードに重なる部位(以下、接続部ともいう)において、酸素ポンプ性能が低下し、測定対象ガス中のNOx濃度を検知する検知精度が低下する虞があった。
By the way, in FIG. 4 of patent document 1, the 1st electrode arrange | positioned in a measurement chamber (2nd chamber) is described as a 1st electrode. Further, as the first lead, a first lead connected to overlap the first electrode in the measurement chamber is described.
However, when the first electrode and the first lead are a combination of the oxygen permeable first electrode and the non-oxygen permeable first lead as described above, the following problems may occur. there were. That is, in the portion of the first electrode that overlaps the first lead (hereinafter also referred to as a connection portion), the oxygen pump performance may be reduced, and the detection accuracy for detecting the NOx concentration in the measurement target gas may be reduced. .

一方、上述の問題を考慮し、第1電極の一部を測定室に露出しない位置(測定室の外側)まで延ばすことで、接続部を、測定室に露出しない位置(測定室の外側)に配置することが考えられる。これにより、「接続部が測定室内に配置されることで酸素ポンプ性能が低下し、測定対象ガス中のNOx濃度を検知する検知精度が低下する」ことを抑制することができる。   On the other hand, in consideration of the above-mentioned problem, by extending a part of the first electrode to a position where the first electrode is not exposed to the measurement chamber (outside of the measurement chamber), the connection portion is moved to a position where it is not exposed to the measurement chamber (outside the measurement chamber) It is possible to arrange. Thereby, it can suppress that "the oxygen pump performance falls because a connection part is arrange | positioned in a measurement chamber, and the detection accuracy which detects NOx density | concentration in measurement object gas falls".

ところが、接続部を上記測定室に露出しない位置に配置したとしても、次のような不具合が発生する虞があった。上述のガスセンサでは、測定対象ガス中のNOx濃度を検知するための通常制御を開始する前に、一定時間、第1電極と第2電極との間に一定電流を流すことで、ガスセンサ素子の内部に溜まっている酸素を、測定室を通じて基準酸素室に移動させる(汲み出す)制御を行うことが要求される。ガスセンサ素子の内部(詳細には、測定室や第1電極の内部)に溜まっている酸素の影響を受けることなく、外部から導入される測定対象ガス中のNOx濃度(NOx由来の酸素濃度)を適切に検出できるようにするためである。   However, even if the connecting portion is disposed at a position where it is not exposed to the measurement chamber, there is a possibility that the following problem may occur. In the gas sensor described above, a constant current is allowed to flow between the first electrode and the second electrode for a certain period of time before starting the normal control for detecting the NOx concentration in the measurement target gas. It is required to perform control to move (pump out) oxygen accumulated in the gas to the reference oxygen chamber through the measurement chamber. The NOx concentration (oxygen concentration derived from NOx) in the measurement target gas introduced from the outside without being affected by the oxygen accumulated inside the gas sensor element (specifically, inside the measurement chamber or the first electrode) This is to enable proper detection.

しかしながら、第1電極の接続部を測定室に露出しない位置(閉塞された位置)に配置していると、接続部内に溜まっている(吸着している)酸素を速やかに汲み出すことができない虞があった。このため、測定対象ガス中のNOx濃度を検知するための通常制御を開始した後も、接続部内に多くの酸素が残留してしまい、通常制御中に、この残留酸素が少しずつ測定室内に時間をかけて移動してゆく現象が生じる虞があった。このように、接続部内の残留酸素が長時間にわたって測定室内に供給される影響で、制御を開始してからセンサ出力(固体電解質体を通じて測定室から基準酸素室に酸素イオンが移動することによって第1電極と第2電極との間を流れる電流値、これに対応するNOx濃度)が安定するまでに、長時間を要してしまう虞があった。すなわち、測定対象ガス中のNOx濃度を適切に検出できる状態になるまでに、長時間を要してしまう虞があった。   However, if the connection portion of the first electrode is disposed at a position where it is not exposed to the measurement chamber (closed position), there is a possibility that oxygen accumulated (adsorbed) in the connection portion cannot be quickly pumped out. was there. For this reason, even after starting the normal control for detecting the NOx concentration in the measurement target gas, a large amount of oxygen remains in the connection portion, and during the normal control, this residual oxygen is little by little in the measurement chamber. There was a possibility that the phenomenon of moving over the time of the occurrence of. As described above, the residual oxygen in the connection portion is supplied to the measurement chamber over a long period of time, so that the sensor output (the first oxygen ion moves from the measurement chamber to the reference oxygen chamber through the solid electrolyte body after the control is started). It may take a long time for the current value flowing between the first electrode and the second electrode, and the corresponding NOx concentration) to stabilize. That is, it may take a long time before the NOx concentration in the measurement target gas can be properly detected.

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、酸素透過性の第1電極と、これに接続された非酸素透過性の第1リードとを備えるガスセンサ素子において、第1電極の酸素ポンプ性能を低下させることなく、短時間で測定対象ガス中のNOx濃度を適切に検出できる状態になるガスセンサ素子、及びこれを備えたガスセンサを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and in a gas sensor element including an oxygen permeable first electrode and a non-oxygen permeable first lead connected thereto, oxygen of the first electrode is provided. An object of the present invention is to provide a gas sensor element that can appropriately detect the NOx concentration in the measurement target gas in a short time without deteriorating the pump performance, and a gas sensor including the gas sensor element.

素イオン伝導性を有する板状の固体電解質体と、上記固体電解質体の表面側または裏面側に設けられた酸素透過性の第1電極と、上記第1電極に接続された非酸素透過性の第1リードと、上記固体電解質体の表面側または裏面側に設けられた酸素透過性の第2電極と、上記第1電極と対向して配置された測定室であって、測定対象ガスが導入される測定室と、を備え、上記測定室内に導入された上記測定対象ガスに含まれるNOx(窒素酸化物)由来の酸素イオンが、上記固体電解質体を通じて上記測定室から上記測定室外の移動先に移動することで、上記NOx由来の酸素濃度に応じた電流が上記第1電極と上記第2電極との間を流れるように構成されてなるガスセンサ素子において、上記第1電極は、上記測定室に露出する露出部と、上記測定室に露出しない位置に配置されて、上記第1リードと接続する接続部であって、当該第1電極の中で上記測定室から最も離れた位置に配置された部位を含む接続部と、を有し、上記接続部全体が、上記測定室からの距離が1.0mm以内の領域内に位置してなるガスセンサ素子が好ましいA plate-shaped solid electrolyte body having oxygen ion conductivity, a first electrode of the solid electrolyte body surface or oxygen permeability provided on the back surface side of the non-oxygen permeability which is connected to the first electrode The first lead, the oxygen permeable second electrode provided on the front surface side or the back surface side of the solid electrolyte body, and a measurement chamber disposed opposite to the first electrode, wherein the measurement target gas is A measurement chamber to be introduced, and oxygen ions derived from NOx (nitrogen oxide) contained in the measurement target gas introduced into the measurement chamber are moved from the measurement chamber to the outside of the measurement chamber through the solid electrolyte body. In the gas sensor element configured to move in advance so that a current corresponding to the oxygen concentration derived from NOx flows between the first electrode and the second electrode, the first electrode has the measurement An exposed portion exposed to the chamber; Is disposed not to be exposed to serial measurement chamber position, a connecting portion connecting with the first lead, and a connecting portion including a portion that is disposed farthest from the measuring chamber in the first electrode A gas sensor element in which the entire connection portion is located in a region within a distance of 1.0 mm from the measurement chamber is preferable .

上述のガスセンサ素子は、酸素透過性の第1電極と、この第1電極に接続された非酸素透過性の第1リードとを備えている。このうち、第1電極は、測定室に露出する露出部と、測定室に露出しない位置(測定室の外側)に配置されて第1リードと接続する接続部とを有している。この接続部は、測定室の外側で第1リードと接続させるために、第1電極を測定室から離れる方向に延長して形成されるため、第1電極のうちで測定室から最も離れた位置に配置された部位を含むThe gas sensor element includes an oxygen permeable first electrode and a non-oxygen permeable first lead connected to the first electrode. Among these, the 1st electrode has the exposed part exposed to a measurement chamber, and the connection part arrange | positioned in the position (outside of a measurement chamber) which is not exposed to a measurement chamber, and connects with a 1st lead | read | reed. Since this connection portion is formed by extending the first electrode in a direction away from the measurement chamber in order to connect to the first lead outside the measurement chamber, the position farthest from the measurement chamber among the first electrodes. The site | part arrange | positioned in is included .

このような構成のガスセンサ素子では、従来、接続部内に溜まっている(吸着している)酸素を速やかに汲み出すことができない虞があった。このため、測定対象ガス中のNOx濃度を検知するための通常制御を開始した後も、接続部内に多くの酸素が残留しており、通常制御中に、この残留酸素が少しずつ測定室内に移動してゆく現象が生じる虞があった。この影響で、制御を開始してからセンサ出力が安定するまでに、長時間を要してしまう虞があった。すなわち、測定対象ガス中のNOx濃度を適切に検出できる状態になるまでに、長時間を要してしまう虞があった。   In the gas sensor element having such a configuration, conventionally, there is a possibility that oxygen accumulated (adsorbed) in the connection portion cannot be pumped out quickly. For this reason, even after starting normal control to detect the NOx concentration in the gas to be measured, a large amount of oxygen remains in the connection, and this residual oxygen gradually moves into the measurement chamber during normal control. There is a possibility that a phenomenon will occur. Due to this influence, it may take a long time from the start of control until the sensor output is stabilized. That is, it may take a long time before the NOx concentration in the measurement target gas can be properly detected.

これに対し、上述のガスセンサ素子では、接続部全体を、上記測定室からの距離が1.0mm以内の領域内に配置している。これにより、接続部内に溜まっている酸素を速やかに汲み出すことが可能となり、制御を開始してからセンサ出力が安定するまでの時間を短くすることが可能となる。すなわち、短時間で、測定対象ガス中のNOx濃度を適切に検出できる状態になる。   On the other hand, in the gas sensor element described above, the entire connection portion is disposed in a region whose distance from the measurement chamber is within 1.0 mm. As a result, oxygen accumulated in the connection portion can be quickly pumped out, and the time from the start of control to the stabilization of the sensor output can be shortened. That is, the NOx concentration in the measurement target gas can be appropriately detected in a short time.

しかも、上述のガスセンサ素子では、第1電極が、上記測定室に露出しない位置において第1リードと接続している。このため、前述の特許文献1(特許第4165652号公報)と異なり、「接続部が測定室内に配置されることで、酸素ポンプ性能が低下し、測定対象ガス中のNOx濃度を検知する検知精度が低下する」ことを抑制することができる。
なお、NOx由来の酸素イオンが測定室から測定室外に移動する「移動先」としては、例えば、当該測定室とは異なるガスセンサ素子の内部空間(例えば、後述する基準酸素室、他の測定室)、ガスセンサ素子外の空間(例えば、ガスセンサ素子が接して測定対象ガスが流通する空間、ガスセンサ素子が接して大気が流通する空間)が挙げられる。
In addition, in the gas sensor element described above, the first electrode is connected to the first lead at a position where it is not exposed to the measurement chamber. For this reason, unlike the above-mentioned Patent Document 1 (Japanese Patent No. 4165552), “the detection accuracy of detecting the NOx concentration in the measurement target gas due to the oxygen pump performance being lowered due to the connection portion being arranged in the measurement chamber” Can be suppressed.
In addition, as a “movement destination” where oxygen ions derived from NOx move from the measurement chamber to the outside of the measurement chamber, for example, an internal space of the gas sensor element different from the measurement chamber (for example, a reference oxygen chamber described later, another measurement chamber) And a space outside the gas sensor element (for example, a space in which the gas sensor element is in contact and the measurement target gas is circulated, and a space in which the gas sensor element is in contact and the atmosphere is circulated).

さらに、上記のガスセンサ素子であって、前記第2電極と対向して配置された基準酸素室、を備え、前記測定室外の前記移動先は、上記基準酸素室であるガスセンサ素子とすると良い。
すなわち、酸素イオン伝導性を有する板状の固体電解質体と、上記固体電解質体の表面側または裏面側に設けられた酸素透過性の第1電極と、上記第1電極に接続された非酸素透過性の第1リードと、上記固体電解質体の表面側または裏面側に設けられた酸素透過性の第2電極と、上記第1電極と対向して配置された測定室であって、測定対象ガスが導入される測定室と、上記第2電極と対向して配置された基準酸素室と、を備え、上記測定室内に導入された上記測定対象ガスに含まれるNOx(窒素酸化物)由来の酸素イオンが、上記固体電解質体を通じて上記測定室から上記基準酸素室に移動することで、上記NOx由来の酸素濃度に応じた電流が上記第1電極と上記第2電極との間を流れるように構成されてなるガスセンサ素子において、上記第1電極は、上記測定室に露出する露出部と、上記測定室に露出しない位置に配置されて、上記第1リードと接続する接続部であって、当該第1電極の中で上記測定室から最も離れた位置に配置された部位を含む接続部と、を有し、上記接続部全体が、上記測定室からの距離が1.0mm以内の領域内に位置してなるガスセンサ素子とすると良い。
上述のガスセンサ素子を用いることで、測定対象ガス中のNOx濃度を適切に検出することができる。
Furthermore, the gas sensor element may include a reference oxygen chamber disposed to face the second electrode, and the destination outside the measurement chamber may be the gas sensor element that is the reference oxygen chamber.
That is, a plate-shaped solid electrolyte body having oxygen ion conductivity, an oxygen permeable first electrode provided on the front surface side or the back surface side of the solid electrolyte body, and a non-oxygen permeable material connected to the first electrode A measurement chamber disposed opposite to the first electrode, a gas to be measured, and an oxygen permeable second electrode provided on the front or back side of the solid electrolyte body NOx (nitrogen oxide) -derived oxygen contained in the measurement target gas introduced into the measurement chamber, and a reference oxygen chamber disposed opposite to the second electrode. The ion is moved from the measurement chamber to the reference oxygen chamber through the solid electrolyte body so that a current corresponding to the oxygen concentration derived from NOx flows between the first electrode and the second electrode. In the gas sensor element The first electrode is an exposed portion that is exposed to the measurement chamber and a connection portion that is disposed at a position that is not exposed to the measurement chamber and is connected to the first lead. A gas sensor element comprising: a connection portion including a portion disposed at a position farthest from the measurement chamber; and the entire connection portion is located within a region having a distance of 1.0 mm or less from the measurement chamber. Good.
By using the gas sensor element described above, it is possible to appropriately detect the NOx concentration in the measurement target gas.

さらに、上記いずれかのガスセンサ素子であって、前記固体電解質体の表面上または裏面上に形成された絶縁層を有し、前記第1電極の一部と前記第1リードは、上記絶縁層上に形成されてなり、上記第1電極の前記露出部は、上記絶縁層を貫通する貫通孔を通じて、上記固体電解質体と接触する接触部を含み、上記第1電極の前記接続部は、上記絶縁層上において、上記第1リードと接続してなるガスセンサ素子とすると良い。   Further, the gas sensor element according to any one of the above, further comprising an insulating layer formed on the front surface or the back surface of the solid electrolyte body, wherein a part of the first electrode and the first lead are on the insulating layer. The exposed portion of the first electrode includes a contact portion that contacts the solid electrolyte body through a through-hole penetrating the insulating layer, and the connecting portion of the first electrode includes the insulating portion. A gas sensor element connected to the first lead on the layer is preferable.

上述のガスセンサ素子では、第1電極の露出部(第1電極のうち測定室に露出する部位)は、絶縁層の貫通孔を通じて、固体電解質体と接触する接触部を有している。一方、第1リードは、絶縁層上に形成している(これにより、固体電解質体と接触させないようにしている)。また、第1電極の接続部は、絶縁層上において、第1リードと接続している。従って、上述のガスセンサ素子では、第1電極の接続部を、測定室に露出しない位置に配置すると共に、固体電解質体と接触させないようにしている。   In the gas sensor element described above, the exposed portion of the first electrode (the portion of the first electrode exposed to the measurement chamber) has a contact portion that contacts the solid electrolyte body through the through hole of the insulating layer. On the other hand, the first lead is formed on the insulating layer (this prevents contact with the solid electrolyte body). The connecting portion of the first electrode is connected to the first lead on the insulating layer. Therefore, in the gas sensor element described above, the connection portion of the first electrode is disposed at a position where it is not exposed to the measurement chamber and is not brought into contact with the solid electrolyte body.

これにより、上述のガスセンサでは、第1電極の接触部のみを、実際に感応部として機能させることができ、検知対象であるNOx濃度を精度良く検知することが可能となる。なお、第1リードは、第1電極とは電気特性が異なるため、第1リードやこれと接続した接続部の一部が固体電解質体と接触する構成とした場合は、ガス濃度を精度良く検知することができないことがある。   Thereby, in the above-mentioned gas sensor, only the contact portion of the first electrode can actually function as a sensitive portion, and the NOx concentration as the detection target can be detected with high accuracy. Since the first lead has different electrical characteristics from the first electrode, the gas concentration can be accurately detected when the first lead and a part of the connecting portion connected thereto are in contact with the solid electrolyte body. There are things you can't do.

本発明の一態様は、酸素イオン伝導性を有する板状の固体電解質体と、上記固体電解質体の表面側または裏面側に設けられた酸素透過性の第1電極と、上記第1電極に接続された非酸素透過性の第1リードと、上記固体電解質体の表面側または裏面側に設けられた酸素透過性の第2電極と、上記第1電極と対向して配置された測定室であって、測定対象ガスが導入される測定室と、を備え、上記測定室内に導入された上記測定対象ガスに含まれるNOx由来の酸素イオンが、上記固体電解質体を通じて上記測定室から上記測定室外の移動先に移動することで、上記NOx由来の酸素濃度に応じた電流が上記第1電極と上記第2電極との間を流れるように構成されてなるガスセンサ素子において、上記第1電極は、上記測定室内に配置されてなり、上記ガスセンサ素子は、上記固体電解質体の表面上または裏面上に形成された絶縁層を有し、上記第1電極の一部と上記第1リードは、上記絶縁層上に形成されてなり、上記第1電極は、上記絶縁層を貫通する貫通孔を通じて、上記固体電解質体と接触する接触部と、上記測定室内で且つ上記絶縁層上において、上記第1リードと接続する接続部と、を有するガスセンサ素子である。 One embodiment of the present invention is a plate-shaped solid electrolyte body having oxygen ion conductivity, an oxygen-permeable first electrode provided on the front surface side or the back surface side of the solid electrolyte body, and connected to the first electrode A non-oxygen permeable first lead, an oxygen permeable second electrode provided on the front surface side or the back surface side of the solid electrolyte body, and a measurement chamber disposed to face the first electrode. A measurement chamber into which the measurement target gas is introduced, and oxygen ions derived from NOx contained in the measurement target gas introduced into the measurement chamber are passed from the measurement chamber to the outside of the measurement chamber through the solid electrolyte body. In the gas sensor element configured to move between the first electrode and the second electrode by moving to the destination, a current corresponding to the oxygen concentration derived from NOx flows between the first electrode and the second electrode. It is not placed in the measurement chamber The gas sensor element has an insulating layer formed on the front surface or the back surface of the solid electrolyte body, and a part of the first electrode and the first lead are formed on the insulating layer, The first electrode includes a contact portion that contacts the solid electrolyte body through a through-hole penetrating the insulating layer, and a connection portion that is connected to the first lead in the measurement chamber and on the insulating layer. A gas sensor element.

上述のガスセンサ素子は、酸素透過性の第1電極と、この第1電極に接続された非酸素透過性の第1リードとを備えている。このうち、第1電極は、その全体が測定室内に配置されている(第1電極の表面または裏面の全体が測定室に露出している)。さらに、接続部は、測定室内で第1リードと接続している。   The gas sensor element includes an oxygen permeable first electrode and a non-oxygen permeable first lead connected to the first electrode. Of these, the entire first electrode is disposed in the measurement chamber (the entire front or back surface of the first electrode is exposed in the measurement chamber). Further, the connection portion is connected to the first lead in the measurement chamber.

このような構成とすることで、接続部内に溜まっている酸素を速やかに汲み出すことが可能となり、制御を開始してからセンサ出力が安定するまでの時間を短くすることが可能となる。すなわち、短時間で、測定対象ガス中のNOx濃度を適切に検出できる状態になる。   With such a configuration, it is possible to quickly draw out oxygen accumulated in the connection portion, and it is possible to shorten the time from the start of control until the sensor output is stabilized. That is, the NOx concentration in the measurement target gas can be appropriately detected in a short time.

しかも、上述のガスセンサ素子では、第1電極の接続部が、絶縁層上において、第1リードと接続している(これにより、固体電解質体と接触させないようにしている)。従って、接続部が測定室内に配置されていても、接続部が第1電極の酸素ポンプ性能に影響を及ぼすことがない(第1電極の酸素ポンプ性能を低下させることがない)。このため、測定対象ガス中のNOx濃度を検知する検知精度が低下することを抑制できる。   Moreover, in the gas sensor element described above, the connection portion of the first electrode is connected to the first lead on the insulating layer (this prevents contact with the solid electrolyte body). Therefore, even if the connection portion is arranged in the measurement chamber, the connection portion does not affect the oxygen pump performance of the first electrode (the oxygen pump performance of the first electrode is not deteriorated). For this reason, it can suppress that the detection precision which detects NOx density | concentration in measuring object gas falls.

さらに、上記のガスセンサ素子であって、前記第2電極と対向して配置された基準酸素室、を備え、前記測定室外の前記移動先は、上記基準酸素室であるガスセンサ素子とすると良い。
すなわち、酸素イオン伝導性を有する板状の固体電解質体と、上記固体電解質体の表面側または裏面側に設けられた酸素透過性の第1電極と、上記第1電極に接続された非酸素透過性の第1リードと、上記固体電解質体の表面側または裏面側に設けられた酸素透過性の第2電極と、上記第1電極と対向して配置された測定室であって、測定対象ガスが導入される測定室と、上記第2電極と対向して配置された基準酸素室と、を備え、上記測定室内に導入された上記測定対象ガスに含まれるNOx由来の酸素イオンが、上記固体電解質体を通じて上記測定室から上記基準酸素室に移動することで、上記NOx由来の酸素濃度に応じた電流が上記第1電極と上記第2電極との間を流れるように構成されてなるガスセンサ素子において、上記第1電極は、上記測定室内に配置されてなり、上記ガスセンサ素子は、上記固体電解質体の表面上または裏面上に形成された絶縁層を有し、上記第1電極の一部と上記第1リードは、上記絶縁層上に形成されてなり、上記第1電極は、上記絶縁層を貫通する貫通孔を通じて、上記固体電解質体と接触する接触部と、上記測定室内で且つ上記絶縁層上において、上記第1リードと接続する接続部と、を有するガスセンサ素子とすると良い。
上述のガスセンサ素子を用いることで、測定対象ガス中のNOx濃度を適切に検出することができる。
Furthermore, the gas sensor element may include a reference oxygen chamber disposed to face the second electrode, and the destination outside the measurement chamber may be the gas sensor element that is the reference oxygen chamber.
That is, a plate-shaped solid electrolyte body having oxygen ion conductivity, an oxygen permeable first electrode provided on the front surface side or the back surface side of the solid electrolyte body, and a non-oxygen permeable material connected to the first electrode A measurement chamber disposed opposite to the first electrode, a gas to be measured, and an oxygen permeable second electrode provided on the front or back side of the solid electrolyte body And a reference oxygen chamber disposed to face the second electrode, and oxygen ions derived from NOx contained in the measurement target gas introduced into the measurement chamber are the solids. A gas sensor element configured such that a current corresponding to the oxygen concentration derived from NOx flows between the first electrode and the second electrode by moving from the measurement chamber to the reference oxygen chamber through the electrolyte body. In the first power Is arranged in the measurement chamber, and the gas sensor element has an insulating layer formed on the front surface or the back surface of the solid electrolyte body, and a part of the first electrode and the first lead are The first electrode is formed on the insulating layer, and the first electrode is connected to the solid electrolyte body through a through-hole penetrating the insulating layer, and the first electrode is formed in the measurement chamber and on the insulating layer. A gas sensor element having a connection portion connected to one lead is preferable.
By using the gas sensor element described above, it is possible to appropriately detect the NOx concentration in the measurement target gas.

また、本発明の他の態様は、上記いずれかのガスセンサ素子、を備えるガスセンサである。
このガスセンサは、前述のいずれかのガスセンサ素子を有している。このため、このガスセンサでは、第1電極の酸素ポンプ性能を低下させることなく、短時間で測定対象ガス中のNOx濃度を適切に検出できる状態にすることが可能となる。
Moreover, the other aspect of this invention is a gas sensor provided with one of the said gas sensor elements.
This gas sensor has any of the gas sensor elements described above. For this reason, in this gas sensor, it becomes possible to make it possible to appropriately detect the NOx concentration in the measurement target gas in a short time without deteriorating the oxygen pump performance of the first electrode.

参考形態及び実施形態にかかるガスセンサの断面図である。It is sectional drawing of the gas sensor concerning a reference form and embodiment . 参考形態及び実施形態にかかるガスセンサ素子の斜視図である。It is a perspective view of the gas sensor element concerning a reference form and embodiment . 図2のB−B断面図である。It is BB sectional drawing of FIG. ガスセンサ素子を構成する各層を示す斜視図である。It is a perspective view which shows each layer which comprises a gas sensor element. 図4のE部の拡大図である。It is an enlarged view of the E section of FIG. 図4のF部の拡大図である。It is an enlarged view of the F section of FIG. Ip2−電極の接続部の位置を示す図であり、図3のC矢視図である。It is a figure which shows the position of the connection part of Ip2-electrode, and is C arrow line view of FIG. ガスセンサ素子の性能評価試験の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the performance evaluation test of a gas sensor element. ガスセンサ素子の性能評価試験の結果を示す他の図である。It is another figure which shows the result of the performance evaluation test of a gas sensor element. 実施形態にかかるガスセンサ素子について、Ip2−電極の接続部の位置 を示す図である。Gas sensor element according to the embodiment, shows the position of the connection portion of Ip2- electrode.

参考形態)
まず、参考形態を、図面を参照しつつ説明する。
図1は、参考形態にかかるガスセンサ1の縦断面図(軸線AXに沿って切断した断面図)である。図2は、参考形態にかかるガスセンサ素子10の斜視図である。図3は、図2のB−B断面図であり、ガスセンサ素子10の内部構造を示している。図4は、ガスセンサ素子10を構成する各層を示す斜視図であり、積層方向(図4において上下方向)について積層順に並べて示している。図5は、図4のE部の拡大図であり、図6は、図4のF部の拡大図である。
( Reference form)
First, reference forms will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view (a cross-sectional view cut along an axis AX) of a gas sensor 1 according to a reference embodiment. FIG. 2 is a perspective view of the gas sensor element 10 according to the reference embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2 and shows the internal structure of the gas sensor element 10. FIG. 4 is a perspective view showing each layer constituting the gas sensor element 10 and shows the stacking direction (vertical direction in FIG. 4) in the stacking order. 5 is an enlarged view of a portion E in FIG. 4, and FIG. 6 is an enlarged view of a portion F in FIG.

ガスセンサ1は、測定対象ガスである排ガス中のNOx(窒素酸化物)の濃度を検出可能なガスセンサ素子10を備え、内燃機関の排気管(図示なし)に装着されて使用されるNOxセンサである(図1参照)。このガスセンサ1は、排気管に固定するためのネジ部21が外表面の所定位置に形成された筒状の主体金具20を備える。ガスセンサ素子10は、軸線AX方向に延びる細長板状をなし、主体金具20の内側に保持されている(図1、図2参照)。   The gas sensor 1 includes a gas sensor element 10 that can detect the concentration of NOx (nitrogen oxide) in exhaust gas that is a measurement target gas, and is a NOx sensor that is used by being mounted on an exhaust pipe (not shown) of an internal combustion engine. (See FIG. 1). This gas sensor 1 includes a cylindrical metal shell 20 in which a screw portion 21 for fixing to an exhaust pipe is formed at a predetermined position on the outer surface. The gas sensor element 10 has an elongated plate shape extending in the direction of the axis AX, and is held inside the metal shell 20 (see FIGS. 1 and 2).

さらに詳しくは、ガスセンサ1は、ガスセンサ素子10の後端部10k(図1において上端の部位)が挿入される挿入孔62を有する保持部材60と、この保持部材60の内側に保持された6個の端子部材とを備える。なお、図1では、6個の端子部材のうち2個の端子部材(具体的には、端子部材75,76)のみを図示している。   More specifically, the gas sensor 1 includes a holding member 60 having an insertion hole 62 into which the rear end portion 10k (the upper end portion in FIG. 1) of the gas sensor element 10 is inserted, and six pieces held inside the holding member 60. Terminal members. In FIG. 1, only two terminal members (specifically, terminal members 75 and 76) out of the six terminal members are illustrated.

ガスセンサ素子10の後端部10k(図2において右端部)には、平面視矩形状の電極端子部が合計6個形成されている。詳細には、ガスセンサ素子10の第1面10aに、電極端子部13,14,15が形成され、第2面10bに、電極端子部16,17,18が形成されている。電極端子部13〜18には、それぞれ、前述の端子部材が弾性的に当接して電気的に接続している(図1参照)。具体的には、各々の端子部材の先端側に位置する素子当接部が、電極端子部13〜18のいずれかに弾性的に当接する。例えば、電極端子部14には、端子部材75の素子当接部75bが弾性的に当接して電気的に接続している。また、電極端子部17には、端子部材76の素子当接部76bが弾性的に当接して電気的に接続している(図1参照)。   A total of six electrode terminal portions having a rectangular shape in plan view are formed at the rear end portion 10k (right end portion in FIG. 2) of the gas sensor element 10. Specifically, electrode terminal portions 13, 14, and 15 are formed on the first surface 10a of the gas sensor element 10, and electrode terminal portions 16, 17, and 18 are formed on the second surface 10b. The above-described terminal members are in elastic contact with and electrically connected to the electrode terminal portions 13 to 18, respectively (see FIG. 1). Specifically, the element contact portion located on the tip side of each terminal member elastically contacts any one of the electrode terminal portions 13 to 18. For example, the element contact portion 75 b of the terminal member 75 is elastically contacted and electrically connected to the electrode terminal portion 14. Further, the element contact portion 76b of the terminal member 76 is elastically contacted and electrically connected to the electrode terminal portion 17 (see FIG. 1).

さらに、6個の端子部材(端子部材75,76など)には、それぞれ、異なるリード線71が電気的に接続されている。具体的には、端子部材の後端部に位置するリード線把持部によって、リード線71の芯線が把持されることで、端子部材にリード線71が電気的に接続される。例えば、図1に示すように、端子部材75のリード線把持部77によって、リード線71の芯線が把持されることで、端子部材75にリード線71が電気的に接続される。また、端子部材76のリード線把持部78によって、他のリード線71の芯線が把持されることで、端子部材76に他のリード線71が電気的に接続される。   Furthermore, different lead wires 71 are electrically connected to the six terminal members (terminal members 75, 76, etc.), respectively. Specifically, the lead wire 71 is electrically connected to the terminal member by gripping the core wire of the lead wire 71 by the lead wire gripping portion located at the rear end portion of the terminal member. For example, as shown in FIG. 1, the lead wire 71 is electrically connected to the terminal member 75 by gripping the core wire of the lead wire 71 by the lead wire gripping portion 77 of the terminal member 75. Further, the lead wire gripping portion 78 of the terminal member 76 grips the core wire of the other lead wire 71, whereby the other lead wire 71 is electrically connected to the terminal member 76.

主体金具20は、軸線AX方向に貫通する貫通孔23を有する筒状部材である。この主体金具20は、径方向内側に突出する形態で貫通孔23の一部を構成する棚部25を有している。主体金具20は、ガスセンサ素子10の先端部10sを自身の先端側外部(図1において下方)に突出させると共に、ガスセンサ素子10の後端部10kを自身の後端側外部(図1において上方)に突出させた状態で、ガスセンサ素子10を貫通孔23内に保持している。   The metal shell 20 is a cylindrical member having a through hole 23 that penetrates in the direction of the axis AX. The metal shell 20 has a shelf 25 that constitutes a part of the through hole 23 in a form protruding radially inward. The metal shell 20 projects the front end portion 10s of the gas sensor element 10 to the outside of its front end side (downward in FIG. 1), and the rear end portion 10k of the gas sensor element 10 to the outside of its rear end side (upward in FIG. 1). The gas sensor element 10 is held in the through hole 23 in a state where the gas sensor element 10 is protruded to the inside.

また、主体金具20の貫通孔23の内部には、環状のセラミックホルダ42、滑石粉末を環状に充填してなる2つの滑石リング43,44、及びセラミックスリーブ45が配置されている。詳細には、ガスセンサ素子10の径方向周囲を取り囲む状態で、セラミックホルダ42、滑石リング43,44、及びセラミックスリーブ45が、この順に、主体金具20の軸線方向先端側(図1において下端側)から軸線方向後端側(図1において上端側)にわたって重ねて配置されている。   Further, an annular ceramic holder 42, two talc rings 43 and 44 formed by annularly filling talc powder, and a ceramic sleeve 45 are disposed inside the through hole 23 of the metal shell 20. Specifically, the ceramic holder 42, the talc rings 43 and 44, and the ceramic sleeve 45 are arranged in this order in the axial direction front end side (lower end side in FIG. 1) of the metal shell 20 in a state of surrounding the gas sensor element 10 in the radial direction. To the rear end side in the axial direction (upper end side in FIG. 1).

また、セラミックホルダ42と主体金具20の棚部23との間には、金属カップ41が配置されている。また、セラミックスリーブ45と主体金具20のカシメ部22との間には、加締リング46が配置されている。なお、主体金具20のカシメ部22が、加締リング46を介してセラミックスリーブ45を先端側に押し付けるように、加締められている。   A metal cup 41 is disposed between the ceramic holder 42 and the shelf 23 of the metal shell 20. A caulking ring 46 is disposed between the ceramic sleeve 45 and the caulking portion 22 of the metal shell 20. The caulking portion 22 of the metal shell 20 is crimped so as to press the ceramic sleeve 45 against the distal end side via the crimping ring 46.

主体金具20の先端部20bには、ガスセンサ素子10の先端部10sを覆うように、複数の孔を有する金属製(具体的にはステンレス)の外部プロテクタ31及び内部プロテクタ32が、溶接によって取り付けられている。一方、主体金具20の後端部には、外筒51が溶接によって取り付けられている。外筒51は、軸線AX方向に延びる筒状をなし、ガスセンサ素子10を包囲している。   A metal (specifically, stainless steel) external protector 31 and an internal protector 32 having a plurality of holes are attached to the distal end portion 20b of the metal shell 20 by welding so as to cover the distal end portion 10s of the gas sensor element 10. ing. On the other hand, an outer cylinder 51 is attached to the rear end portion of the metal shell 20 by welding. The outer cylinder 51 has a cylindrical shape extending in the direction of the axis AX and surrounds the gas sensor element 10.

保持部材60は、絶縁性材料(具体的にはアルミナ)からなり、軸線AX方向に貫通する挿入孔62を有する筒状部材である。挿入孔62内には、前述した6個の端子部材(端子部材75,76など)が配置されている(図1参照)。保持部材60の後端部には、径方向外側に突出する鍔部65が形成されている。保持部材60は、鍔部65が内部支持部材53に当接する態様で、内部支持部材53に保持されている。なお、内部支持部材53は、外筒51のうち径方向内側に向けて加締められた加締部51gにより、外筒51に保持されている。   The holding member 60 is a cylindrical member made of an insulating material (specifically alumina) and having an insertion hole 62 penetrating in the direction of the axis AX. In the insertion hole 62, the six terminal members (terminal members 75, 76, etc.) described above are arranged (see FIG. 1). At the rear end portion of the holding member 60, a flange portion 65 that protrudes radially outward is formed. The holding member 60 is held by the internal support member 53 in such a manner that the collar portion 65 contacts the internal support member 53. The inner support member 53 is held by the outer cylinder 51 by a caulking portion 51g that is caulked toward the radially inner side of the outer cylinder 51.

保持部材60の後端面61上には、絶縁部材90が配置されている。絶縁部材90は、電気絶縁性材料(具体的にはアルミナ)からなり、円筒状をなす。この絶縁部材90には、軸線AX方向に貫通する貫通孔91が合計6個形成されている。この貫通孔91には、前述した端子部材のリード線把持部(リード線把持部77,78など)が配置されている。   An insulating member 90 is disposed on the rear end surface 61 of the holding member 60. The insulating member 90 is made of an electrically insulating material (specifically, alumina) and has a cylindrical shape. The insulating member 90 is formed with a total of six through holes 91 penetrating in the direction of the axis AX. In the through hole 91, the lead wire gripping portions (lead wire gripping portions 77, 78, etc.) of the terminal member described above are arranged.

また、外筒51のうち軸線方向後端部(図1において上端部)に位置する後端開口部51cの径方向内側には、フッ素ゴムからなる弾性シール部材73が配置されている(図1参照)。この弾性シール部材73には、軸線AX方向に延びる円筒状の挿通孔73cが、合計6個形成されている。各々の挿通孔73cは、弾性シール部材73の挿通孔面73b(円筒状の内壁面)によって構成されている。各々の挿通孔73cには、リード線71が1本ずつ挿通されている。各々のリード線71は、弾性シール部材73の挿通孔73cを通じて、ガスセンサ1の外部に延出している。弾性シール部材73は、外筒51の後端開口部51cを径方向内側に加締めることで径方向に弾性圧縮変形し、これにより、挿通孔面73bとリード線71の外周面71bとを密着させて、挿通孔面73bとリード線71の外周面71bとの間を水密に封止している。   Further, an elastic seal member 73 made of fluororubber is arranged on the radially inner side of the rear end opening 51c located at the rear end portion in the axial direction (the upper end portion in FIG. 1) of the outer cylinder 51 (FIG. 1). reference). The elastic seal member 73 is formed with a total of six cylindrical insertion holes 73c extending in the axis AX direction. Each insertion hole 73 c is configured by an insertion hole surface 73 b (cylindrical inner wall surface) of the elastic seal member 73. One lead wire 71 is inserted through each insertion hole 73c. Each lead wire 71 extends to the outside of the gas sensor 1 through the insertion hole 73 c of the elastic seal member 73. The elastic seal member 73 is elastically compressed and deformed in the radial direction by caulking the rear end opening 51c of the outer cylinder 51 inward in the radial direction, whereby the insertion hole surface 73b and the outer peripheral surface 71b of the lead wire 71 are brought into close contact with each other. Thus, the space between the insertion hole surface 73b and the outer peripheral surface 71b of the lead wire 71 is sealed in a watertight manner.

一方、ガスセンサ素子10は、図3に示すように、板状の固体電解質体111、121、131と、これらの間に配置された絶縁体140、145とを備え、これらが積層方向(図3において上下方向)に積層された構造を有する。さらに、ガスセンサ素子10には、固体電解質体131の裏面131c側(図3において下面側)に、ヒータ161が積層されている。このヒータ161は、アルミナを主体とする板状の絶縁体162、163と、その間に埋設されたヒータパターン164(Ptを主体としている)とを備えている(図3,6参照)。ヒータパターン164は、W字状の発熱部164dと、発熱部164dの両端にそれぞれ接続される直線状の第1リード部164b及び第2リード部164cとを備える。第1リード部164bは電極端子部16に電気的に接続され、第2リード部164cは電極端子部18に電気的に接続されている(図6参照)。   On the other hand, as shown in FIG. 3, the gas sensor element 10 includes plate-shaped solid electrolyte bodies 111, 121, 131 and insulators 140, 145 disposed therebetween, which are stacked in the stacking direction (FIG. 3). In the vertical direction). Further, in the gas sensor element 10, a heater 161 is laminated on the back surface 131 c side (the lower surface side in FIG. 3) of the solid electrolyte body 131. The heater 161 includes plate-like insulators 162 and 163 mainly composed of alumina, and a heater pattern 164 (mainly composed of Pt) embedded therebetween (see FIGS. 3 and 6). The heater pattern 164 includes a W-shaped heat generating portion 164d, and linear first lead portions 164b and second lead portions 164c connected to both ends of the heat generating portion 164d, respectively. The first lead portion 164b is electrically connected to the electrode terminal portion 16, and the second lead portion 164c is electrically connected to the electrode terminal portion 18 (see FIG. 6).

固体電解質体111、121、131は、固体電解質であるジルコニアからなり、酸素イオン伝導性を有する。固体電解質体111の表面111b側(図3において上面側)には、多孔質のIp1+電極112が設けられている。また、固体電解質体111の裏面111c側(図3において下面側)には、多孔質のIp1−電極113が設けられている。Ip1+電極112及びIp1−電極113は、Pt粉末とセラミック粉末とを含むサーメットにより形成されており、酸素透過性を有している。   The solid electrolyte bodies 111, 121, and 131 are made of zirconia, which is a solid electrolyte, and have oxygen ion conductivity. On the surface 111b side (the upper surface side in FIG. 3) of the solid electrolyte body 111, a porous Ip1 + electrode 112 is provided. A porous Ip1-electrode 113 is provided on the back surface 111c side (the lower surface side in FIG. 3) of the solid electrolyte body 111. The Ip1 + electrode 112 and the Ip1- electrode 113 are made of cermet containing Pt powder and ceramic powder, and have oxygen permeability.

なお、本参考形態では、次のようにして、Ip1+電極112及びIp1−電極113を形成している。具体的には、まず、100重量部のPt粉末と14重量部のセラミック粉末と10重量部の有機バインダー(例えば、エチルセルロース)を混合し、この混合物に対し所定量の溶媒を加えて、電極用ペーストを作製する。次いで、この電極用ペーストを固体電解質体111の表面111b側及び裏面111c側に塗工する。その後、加熱により有機バインダを消失させて、多孔質の電極112、113が形成される。 In the present reference embodiment, as follows, to form a Ip1 + electrode 112 and Ip1- electrode 113. Specifically, first, 100 parts by weight of Pt powder, 14 parts by weight of ceramic powder, and 10 parts by weight of an organic binder (for example, ethyl cellulose) are mixed, and a predetermined amount of solvent is added to the mixture to form an electrode. Make a paste. Next, this electrode paste is applied to the front surface 111 b side and the back surface 111 c side of the solid electrolyte body 111. Thereafter, the organic binder is eliminated by heating, and the porous electrodes 112 and 113 are formed.

図5に示すように、Ip1+電極112の接続部112dには、Ip1+リード116が接続されている。このIp1+リード116は、電極端子部13に電気的に接続されている。また、Ip1−電極113の接続部113dには、Ip1−リード117が接続されている。このIp1−リード117は、電極端子部15に電気的に接続されている。Ip1+リード116及びIp1−リード117は、Pt粉末とセラミック粉末とを含むサーメットにより形成されているが、Ip1+電極112及びIp1−電極113と異なり、緻密に形成されている。このため、Ip1+リード116及びIp1−リード117は、非酸素透過性となっている。   As shown in FIG. 5, the Ip1 + lead 116 is connected to the connection part 112d of the Ip1 + electrode 112. The Ip1 + lead 116 is electrically connected to the electrode terminal portion 13. In addition, an Ip1-lead 117 is connected to the connection portion 113d of the Ip1-electrode 113. The Ip1-lead 117 is electrically connected to the electrode terminal portion 15. The Ip1 + lead 116 and the Ip1-lead 117 are formed of a cermet containing Pt powder and ceramic powder, but unlike the Ip1 + electrode 112 and the Ip1-electrode 113, they are densely formed. For this reason, the Ip1 + lead 116 and the Ip1-lead 117 are non-oxygen permeable.

なお、本参考形態では、次のようにして、Ip1+リード116及びIp1−リード117を形成している。具体的には、まず、100重量部のPt粉末と18重量部のセラミック粉末と5重量部の有機バインダー(例えば、エチルセルロース)を混合し、この混合物に対し所定量の溶媒を加えて、リード用ペーストを作製する。次いで、このリード用ペーストを固体電解質体111の表面111b側及び裏面111c側に塗工する。その後、加熱により有機バインダを消失させて、リード116、117が形成される。
ところで、リード用ペーストは、前述の電極用ペーストに比べて、有機バインダーの添加量を少量(約半分の量)にしている。このように、加熱により消失して内部空孔を形成する有機バインダの添加量を少量とすることで、内部空孔の少ない緻密なリード116、117が形成される。
In the present reference embodiment, as follows, to form a Ip1 + leads 116 and Ip1- lead 117. Specifically, first, 100 parts by weight of Pt powder, 18 parts by weight of ceramic powder, and 5 parts by weight of an organic binder (for example, ethyl cellulose) are mixed, and a predetermined amount of solvent is added to the mixture, thereby leading to lead. Make a paste. Next, this lead paste is applied to the front surface 111 b side and the back surface 111 c side of the solid electrolyte body 111. Thereafter, the organic binder is eliminated by heating, and leads 116 and 117 are formed.
By the way, the lead paste has an organic binder added in a small amount (about half the amount) compared to the above-mentioned electrode paste. In this way, by reducing the amount of the organic binder added that disappears by heating to form internal vacancies, dense leads 116 and 117 with few internal vacancies are formed.

また、Ip1+電極112及びIp1+リード116の表面側(図3〜図5において上面側)には、アルミナ等からなる保護層115が積層されている。この保護層115のうちIp1+電極112と積層方向に対向する位置には、ガスセンサ素子10の外部に露出する第1多孔質体114が設けられている。この第1多孔質体114は、ガス透過性を有し、Ip1+電極112の一部と接触している。Ip1+電極112のうち第1多孔質体114と接触する部位を、接触部112bとする。   Further, a protective layer 115 made of alumina or the like is laminated on the surface side (the upper surface side in FIGS. 3 to 5) of the Ip1 + electrode 112 and the Ip1 + lead 116. A first porous body 114 exposed to the outside of the gas sensor element 10 is provided at a position facing the Ip1 + electrode 112 in the stacking direction in the protective layer 115. The first porous body 114 has gas permeability and is in contact with a part of the Ip1 + electrode 112. A portion of the Ip1 + electrode 112 that contacts the first porous body 114 is referred to as a contact portion 112b.

固体電解質体111及び電極112、113は、Ip1セル110(第1ポンプセル)を構成する(図3参照)。このIp1セル110は、電極112、113間に流すポンプ電流Ip1に応じて、電極112の接する雰囲気(ガスセンサ素子10の外部の雰囲気)と電極113の接する雰囲気(後述する第1測定室150内の雰囲気)との間で酸素の汲み出し及び汲み入れ(いわゆる酸素ポンピング)を行う。   The solid electrolyte body 111 and the electrodes 112 and 113 constitute an Ip1 cell 110 (first pump cell) (see FIG. 3). The Ip1 cell 110 has an atmosphere in contact with the electrode 112 (atmosphere outside the gas sensor element 10) and an atmosphere in contact with the electrode 113 (in a first measurement chamber 150 to be described later) according to a pump current Ip1 flowing between the electrodes 112 and 113. Pumping out and pumping oxygen (so-called oxygen pumping).

固体電解質体121は、絶縁体140を挟んで、固体電解質体111と積層方向に対向するように配置されている。固体電解質体121の表面121b側(図3において上面側)には、多孔質のVs−電極122が設けられている。また、固体電解質体121の裏面121c側(図3において下面側)には、多孔質のVs+電極123が設けられている。Vs−電極122及びVs+電極123は、Pt粉末とセラミック粉末とを含むサーメットにより形成されており、酸素透過性を有している。   The solid electrolyte body 121 is disposed so as to face the solid electrolyte body 111 in the stacking direction with the insulator 140 interposed therebetween. On the surface 121b side (upper surface side in FIG. 3) of the solid electrolyte body 121, a porous Vs-electrode 122 is provided. Further, a porous Vs + electrode 123 is provided on the back surface 121c side (the lower surface side in FIG. 3) of the solid electrolyte body 121. The Vs− electrode 122 and the Vs + electrode 123 are formed of cermet containing Pt powder and ceramic powder, and have oxygen permeability.

図5に示すように、Vs−電極122の接続部122dには、Vs−リード126が接続されている。このVs−リード126は、電極端子部15に電気的に接続されている。このVs−リード126は、Pt粉末とセラミック粉末とを含むサーメットにより形成されているが、Vs−電極122と異なり、緻密に形成されている。このため、Vs−リード126は、非酸素透過性である。一方、図5,6に示すように、Vs+電極123には、Vs+リード127が接続されている。このVs+リード127は、電極端子部14に電気的に接続されている。このVs+リード127は、Pt粉末とセラミック粉末とを含むサーメットにより形成されているが、Vs+電極123と同時に形成されるため、多孔質に形成されている。このため、Vs+リード127は、酸素透過性を有している。   As shown in FIG. 5, the Vs-lead 126 is connected to the connection portion 122 d of the Vs-electrode 122. The Vs-lead 126 is electrically connected to the electrode terminal portion 15. The Vs-lead 126 is formed of cermet containing Pt powder and ceramic powder, but unlike the Vs-electrode 122, it is formed densely. For this reason, the Vs-lead 126 is non-oxygen permeable. On the other hand, as shown in FIGS. 5 and 6, the Vs + lead 127 is connected to the Vs + electrode 123. The Vs + lead 127 is electrically connected to the electrode terminal portion 14. The Vs + lead 127 is formed of a cermet containing Pt powder and ceramic powder. Since the Vs + lead 127 is formed simultaneously with the Vs + electrode 123, the Vs + lead 127 is formed porous. For this reason, the Vs + lead 127 has oxygen permeability.

固体電解質体111と固体電解質体121との間には、ガスセンサ素子の内部空間としての第1測定室150が形成されている(図3参照)。この第1測定室150は、排気通路内を流通する排ガスが、ガスセンサ素子10内に最初に導入される内部空間であり、ガス透過性を有する第2多孔質体151を通じてガスセンサ素子10の外部と連通している。第2多孔質体151は、ガスセンサ素子10の外部との仕切りとして、第1測定室150の側方に設けられており、第1測定室150内への排ガスの単位時間あたりの流通量を制限する(図2、図5参照)。   A first measurement chamber 150 as an internal space of the gas sensor element is formed between the solid electrolyte body 111 and the solid electrolyte body 121 (see FIG. 3). The first measurement chamber 150 is an internal space in which the exhaust gas flowing through the exhaust passage is first introduced into the gas sensor element 10 and is connected to the outside of the gas sensor element 10 through the second porous body 151 having gas permeability. Communicate. The second porous body 151 is provided on the side of the first measurement chamber 150 as a partition from the outside of the gas sensor element 10, and limits the flow rate of exhaust gas per unit time into the first measurement chamber 150. (See FIGS. 2 and 5).

第1測定室150の後端側(図3において右側)には、第1測定室150と後述する第2測定室160との間の仕切りとして、排ガスの単位時間あたりの流通量を制限する第3多孔質体152が設けられている。   On the rear end side (the right side in FIG. 3) of the first measurement chamber 150, as a partition between the first measurement chamber 150 and a second measurement chamber 160 described later, a flow rate of exhaust gas per unit time is limited. A three porous body 152 is provided.

固体電解質体121及び電極122、123は、Vsセル120を構成する(図3参照)。このVsセル120は、主として、固体電解質体121により隔てられた雰囲気(電極122の接する第1測定室150内の雰囲気と、電極123の接する基準酸素室170内の雰囲気)間の酸素分圧差に応じて起電力を発生する。   The solid electrolyte body 121 and the electrodes 122 and 123 constitute a Vs cell 120 (see FIG. 3). The Vs cell 120 mainly has an oxygen partial pressure difference between the atmospheres separated by the solid electrolyte body 121 (the atmosphere in the first measurement chamber 150 in contact with the electrode 122 and the atmosphere in the reference oxygen chamber 170 in contact with the electrode 123). In response, an electromotive force is generated.

固体電解質体131は、絶縁体145を挟んで、固体電解質体121と積層方向に対向するように配置されている。固体電解質体131の表面131b側(図3において上面側)には、多孔質のIp2+電極132と多孔質のIp2−電極133が設けられている。Ip2+電極132及びIp2−電極133は、Pt粉末とセラミック粉末とを含むサーメットにより形成されており、酸素透過性を有している。   The solid electrolyte body 131 is disposed so as to face the solid electrolyte body 121 in the stacking direction with the insulator 145 interposed therebetween. On the surface 131b side (upper surface side in FIG. 3) of the solid electrolyte body 131, a porous Ip2 + electrode 132 and a porous Ip2-electrode 133 are provided. The Ip2 + electrode 132 and the Ip2- electrode 133 are made of cermet containing Pt powder and ceramic powder, and have oxygen permeability.

図6に示すように、Ip2+電極132には、Ip2+リード136が接続されている。このIp2+リード136は、電極端子部17に電気的に接続されている。このIp2+リード136は、Pt粉末とセラミック粉末とを含むサーメットにより形成されているが、Ip2+電極132と同時に形成されるため、多孔質に形成されている。このため、Ip2+リード136は、酸素透過性を有している。一方、Ip2−電極133の接続部133dには、Ip2−リード137が接続されている。このIp2−リード137は、電極端子部15に電気的に接続されている。このIp2−リード137は、Pt粉末とセラミック粉末とを含むサーメットにより形成されているが、Ip2−電極133と異なり、緻密に形成されている。このため、Ip2−リード137は、非酸素透過性である。   As shown in FIG. 6, an Ip2 + lead 136 is connected to the Ip2 + electrode 132. The Ip2 + lead 136 is electrically connected to the electrode terminal portion 17. The Ip2 + lead 136 is formed of a cermet containing Pt powder and ceramic powder. Since the Ip2 + lead 136 is formed simultaneously with the Ip2 + electrode 132, the Ip2 + lead 136 is formed porous. For this reason, the Ip2 + lead 136 has oxygen permeability. On the other hand, the Ip2-lead 137 is connected to the connection part 133d of the Ip2-electrode 133. The Ip2-lead 137 is electrically connected to the electrode terminal portion 15. The Ip2-lead 137 is formed of a cermet containing Pt powder and ceramic powder, but unlike the Ip2-electrode 133, the Ip2-lead 137 is densely formed. For this reason, the Ip2-lead 137 is non-oxygen permeable.

Ip2+電極132と対向する位置、より具体的には、Ip2+電極132とVs+電極123との間には、孤立した小空間としての基準酸素室170が形成されている(図3参照)。換言すれば、Ip2+電極132(第2電極)は、ガスセンサ素子10内に形成された基準酸素室170に面している(臨んでいる)。この基準酸素室170は、絶縁体145に形成されている開口部145bにより構成されている。なお、基準酸素室170内のうちIp2+電極132側には、セラミックス製の多孔質体が配置されている。   A reference oxygen chamber 170 as an isolated small space is formed at a position facing the Ip2 + electrode 132, more specifically, between the Ip2 + electrode 132 and the Vs + electrode 123 (see FIG. 3). In other words, the Ip2 + electrode 132 (second electrode) faces (is facing) the reference oxygen chamber 170 formed in the gas sensor element 10. The reference oxygen chamber 170 is constituted by an opening 145 b formed in the insulator 145. In the reference oxygen chamber 170, a ceramic porous body is disposed on the Ip2 + electrode 132 side.

また、Ip2−電極133と積層方向に対向する位置には、ガスセンサ素子の内部空間としての第2測定室160が形成されている。換言すれば、Ip2−電極133(第1電極)は、ガスセンサ素子10内に形成された第2測定室160に面している(臨んでいる)。この第2測定室160は、絶縁体145を積層方向に貫通する開口部145cと、固体電解質体121を積層方向に貫通する開口部125と、絶縁体140を積層方向に貫通する開口部141とにより構成されている。
第1測定室150と第2測定室160とは、ガス透過性を有する第3多孔質体152を通じて連通している。従って、第2測定室160は、第2多孔質体151、第1測定室150、及び第3多孔質体152を通じて、ガスセンサ素子10の外部と連通している。
A second measurement chamber 160 as an internal space of the gas sensor element is formed at a position facing the Ip2-electrode 133 in the stacking direction. In other words, the Ip2-electrode 133 (first electrode) faces (is facing) the second measurement chamber 160 formed in the gas sensor element 10. The second measurement chamber 160 includes an opening 145c that penetrates the insulator 145 in the laminating direction, an opening 125 that penetrates the solid electrolyte body 121 in the laminating direction, and an opening 141 that penetrates the insulator 140 in the laminating direction. It is comprised by.
The first measurement chamber 150 and the second measurement chamber 160 communicate with each other through a third porous body 152 having gas permeability. Therefore, the second measurement chamber 160 communicates with the outside of the gas sensor element 10 through the second porous body 151, the first measurement chamber 150, and the third porous body 152.

なお、本参考形態では、固体電解質体131が、「固体電解質体」に相当する。また、Ip2−電極133が、「第1電極」に相当する。また、Ip2−リード137が、「第1リード」に相当する。また、Ip2+電極132が、「第2電極」に相当する。また、第2測定室160が、「測定室」に相当する。また、基準酸素室170が、「測定室外の移動先」及び「基準酸素室」に相当する。また、接続部133dが、「接続部」に相当する。 In the present reference embodiment, the solid electrolyte body 131 corresponds to a "solid electrolyte body". Further, Ip2- electrode 133 corresponds to the "first electrode". In addition, Ip2- lead 137 corresponds to the "first lead". Further, Ip2 + electrode 132 corresponds to the "second electrode". The second measurement chamber 160 corresponds to a “ measurement chamber”. The reference oxygen chamber 170 corresponds to the "destination measuring outdoor" and "reference oxygen chamber". The connecting portion 133d corresponds to a “ connecting portion”.

固体電解質体131及び電極132、133は、NOx濃度を検知するためのIp2セル130(第2ポンプセル)を構成する。このIp2セル130は、第2測定室160内で分解されたNOx由来の酸素(酸素イオン)を、固体電解質体131を通じて、第2測定室160外の移動先である基準酸素室170に移動させる。このとき、電極132に接続されたリード136及び電極133に接続されたリード137には、第2測定室160内に導入された排ガス(測定対象ガス)に含まれるNOxの濃度に応じた電流が流れる。   The solid electrolyte body 131 and the electrodes 132 and 133 constitute an Ip2 cell 130 (second pump cell) for detecting the NOx concentration. The Ip2 cell 130 moves oxygen (oxygen ions) derived from NOx decomposed in the second measurement chamber 160 to a reference oxygen chamber 170 that is a destination outside the second measurement chamber 160 through the solid electrolyte body 131. . At this time, the lead 136 connected to the electrode 132 and the lead 137 connected to the electrode 133 have a current corresponding to the concentration of NOx contained in the exhaust gas (measurement target gas) introduced into the second measurement chamber 160. Flowing.

なお、本参考形態では、固体電解質体131の表面131b上に、アルミナ絶縁層138が形成されている。さらに、Ip2+電極132の一部及びIp2+リード136は、アルミナ絶縁層138上に形成されている。さらに、Ip2−電極133の一部及びIp2−リード137も、アルミナ絶縁層138上に形成されている(これにより、固体電解質体131と接触させないようにしている)。また、Ip2−電極133の接続部133dは、アルミナ絶縁層138上において、リード137と接続している。なお、この接続部133dは、第2測定室160の外側に位置し、且つ、Ip2−電極133のうちで第2測定室160から最も離れた位置に配置された部位を含む(図7参照)。 In this reference embodiment, an alumina insulating layer 138 is formed on the surface 131 b of the solid electrolyte body 131. Further, a part of the Ip2 + electrode 132 and the Ip2 + lead 136 are formed on the alumina insulating layer 138. Further, a part of the Ip2-electrode 133 and the Ip2-lead 137 are also formed on the alumina insulating layer 138 (this prevents contact with the solid electrolyte body 131). Further, the connection part 133 d of the Ip 2 -electrode 133 is connected to the lead 137 on the alumina insulating layer 138. Incidentally, the connecting portion 133d is located outside the second measuring chamber 160, and includes a site located farthest from the second measurement chamber 160 within the Ip2- electrode 133 (see FIG. 7) .

また、電極132は、アルミナ絶縁層138を積層方向に貫通する貫通孔138bを通じて、固体電解質体131と接触する接触部132cを有する。また、電極133のうち第2測定室160に露出する露出部133bは、アルミナ絶縁層138を積層方向に貫通する貫通孔138cを通じて、固体電解質体131と接触する接触部133cを有する(図3参照)。   In addition, the electrode 132 has a contact portion 132c that contacts the solid electrolyte body 131 through a through hole 138b that penetrates the alumina insulating layer 138 in the stacking direction. Further, the exposed portion 133b of the electrode 133 exposed to the second measurement chamber 160 has a contact portion 133c that contacts the solid electrolyte body 131 through a through hole 138c that penetrates the alumina insulating layer 138 in the stacking direction (see FIG. 3). ).

従って、本参考形態では、Ip2−電極133の接続部133dを、第2測定室160に露出しない位置に配置すると共に、固体電解質体131と接触させないようにしている。これにより、Ip2−電極133のうち接触部133cのみを、実際に感応部として機能させることができ、測定対象であるNOx濃度を精度良く検知することが可能となる。なお、リード137と電極133とは電気特性が異なるため、リードやこれと接続した接続部の一部が固体電解質体と接触する構成とした場合は、接触させない本参考形態と
比べて、ガス濃度の検知精度が劣ることになる。
Therefore, in this reference embodiment, Ip2- the connecting portion 133d of the electrodes 133, as well as arranged in a position not exposed to the second measurement chamber 160, so as not to contact with the solid electrolyte body 131. As a result, only the contact portion 133c of the Ip2-electrode 133 can actually function as a sensitive portion, and the NOx concentration as the measurement target can be detected with high accuracy. In addition, since the electrical characteristics of the lead 137 and the electrode 133 are different, when the lead and a part of the connecting portion connected to the lead are in contact with the solid electrolyte body, the gas concentration is compared with the reference embodiment in which the lead 137 and the electrode 133 are not in contact The detection accuracy of is poor.

なお、本参考形態では、露出部133bが、「露出部」に相当する。また、アルミナ絶縁層138が、「絶縁層」に相当する。また、接触部133cが、「接触部」に相当する。 In the present reference embodiment, the exposed portion 133b corresponds to the "exposed portion". The alumina insulating layer 138 corresponds to an “ insulating layer”. The contact portion 133c corresponds to a “ contact portion”.

また、本参考形態では、固体電解質体111の表面111b上に、アルミナ絶縁層118が形成されている(図3参照)。さらに、Ip1+電極112の一部及びIp1+リード116は、アルミナ絶縁層118上に形成されている。さらに、Ip1+電極112の接触部112bは、アルミナ絶縁層118を積層方向に貫通する貫通孔118bを通じて、固体電解質体111と接触する接触部112cを有する。 In this reference embodiment, the alumina insulating layer 118 is formed on the surface 111b of the solid electrolyte body 111 (see FIG. 3). Further, a part of the Ip1 + electrode 112 and the Ip1 + lead 116 are formed on the alumina insulating layer 118. Further, the contact portion 112b of the Ip1 + electrode 112 has a contact portion 112c that contacts the solid electrolyte body 111 through a through hole 118b that penetrates the alumina insulating layer 118 in the stacking direction.

さらに、固体電解質体111の裏面111c上には、アルミナ絶縁層119が形成されている。さらに、Ip1−電極113の一部及びIp1−リード117は、アルミナ絶縁層119上に形成されている。さらに、Ip1−電極113のうち第1測定室150に露出する露出部113bは、アルミナ絶縁層119を積層方向に貫通する貫通孔119bを通じて、固体電解質体111と接触する接触部113cを有する。   Further, an alumina insulating layer 119 is formed on the back surface 111 c of the solid electrolyte body 111. Further, a part of the Ip1-electrode 113 and the Ip1-lead 117 are formed on the alumina insulating layer 119. Further, the exposed portion 113b of the Ip1-electrode 113 exposed to the first measurement chamber 150 has a contact portion 113c that contacts the solid electrolyte body 111 through a through hole 119b that penetrates the alumina insulating layer 119 in the stacking direction.

さらに、本参考形態では、固体電解質体121の表面121b上に、アルミナ絶縁層128が形成されている。さらに、Vs−電極122の一部及びVs−リード126は、アルミナ絶縁層128上に形成されている。さらに、Vs−電極122のうち第1測定室150に露出する露出部122bは、アルミナ絶縁層128を積層方向に貫通する貫通孔128bを通じて、固体電解質体121と接触する接触部122cを有する。 Furthermore, in this reference embodiment, an alumina insulating layer 128 is formed on the surface 121 b of the solid electrolyte body 121. Further, a part of the Vs-electrode 122 and the Vs-lead 126 are formed on the alumina insulating layer 128. Furthermore, the exposed portion 122b of the Vs-electrode 122 exposed to the first measurement chamber 150 has a contact portion 122c that contacts the solid electrolyte body 121 through a through hole 128b that penetrates the alumina insulating layer 128 in the stacking direction.

さらに、固体電解質体121の裏面121c上には、アルミナ絶縁層129が形成されている。さらに、Vs+電極123の一部及びVs+リード127は、アルミナ絶縁層129上に形成されている。さらに、Vs+電極123は、アルミナ絶縁層129を積層方向に貫通する貫通孔129bを通じて、固体電解質体121と接触する接触部123cを有する。   Further, an alumina insulating layer 129 is formed on the back surface 121 c of the solid electrolyte body 121. Further, a part of the Vs + electrode 123 and the Vs + lead 127 are formed on the alumina insulating layer 129. Furthermore, the Vs + electrode 123 has a contact portion 123c that comes into contact with the solid electrolyte body 121 through a through-hole 129b that penetrates the alumina insulating layer 129 in the stacking direction.

また、本参考形態では、Ip2−電極133の接続部133dが、第2測定室160に露出しない位置に配置され、第2測定室160の外側でIp2−リード137と接続している(図7参照)。このため、前述の特許文献1(特許第4165652号公報)と異なり、「接続部が測定室内に配置されることで、酸素ポンプ性能が低下し、測定対象ガス中のNOx濃度を検知する検知精度が低下する」ことを抑制できる。 Further, in this preferred embodiment, Ip2- connecting portion 133d of the electrode 133 is disposed in a position not exposed to the second measurement chamber 160, and is connected to the Ip2- leads 137 outside the second measurement chamber 160 (FIG. 7 reference). For this reason, unlike the above-mentioned Patent Document 1 (Japanese Patent No. 4165552), “the detection accuracy of detecting the NOx concentration in the measurement target gas due to the oxygen pump performance being lowered due to the connection portion being arranged in the measurement chamber” Can be suppressed.

ここで、本参考形態のガスセンサ1によるNOx濃度検知について、簡単に説明する。
ガスセンサ素子10の固体電解質体111、121、131は、ヒータパターン164の昇温に伴い加熱され、活性化する。これにより、Ip1セル110、Vsセル120、及びIp2セル130が動作するようになる。
Here, the NOx concentration detected by the gas sensor 1 of this preferred embodiment will be briefly described.
The solid electrolyte bodies 111, 121, 131 of the gas sensor element 10 are heated and activated as the heater pattern 164 is heated. As a result, the Ip1 cell 110, the Vs cell 120, and the Ip2 cell 130 are operated.

排ガス(測定対象ガス)中のNOx濃度を検知するための通常制御を開始する前に、一定時間(例えば、20秒間)、電極132と電極133との間に一定電流を流すことで、ガスセンサ素子10の内部に溜まっている酸素を、第2測定室160を通じて基準酸素室170に移動させる(汲み出す)制御を行う。ガスセンサ素子10の内部(詳細には、第2測定室160や電極133の内部)に溜まっている酸素の影響を受けることなく、外部から導入される排ガス中のNOx濃度(NOx由来の酸素濃度)を適切に検出できるようにするためである。   Before starting normal control for detecting the NOx concentration in the exhaust gas (measurement target gas), a constant current is allowed to flow between the electrode 132 and the electrode 133 for a certain period of time (for example, 20 seconds). Control is performed to move (pump out) oxygen accumulated in the interior of the gas chamber 10 to the reference oxygen chamber 170 through the second measurement chamber 160. The NOx concentration in the exhaust gas introduced from outside without being affected by the oxygen accumulated in the gas sensor element 10 (specifically, in the second measurement chamber 160 and the electrode 133) (oxygen concentration derived from NOx) This is to enable proper detection.

排気通路(図示なし)内を流通する排ガス(測定対象ガス)は、第2多孔質体151による流通量の制限を受けつつ第1測定室150内に導入される。このとき、Vsセル120には、電極123側から電極122側へ微弱な電流Icpが流されている。このため、排ガス中の酸素は、負極側となる第1測定室150内の電極122から電子を受け取ることができ、酸素イオンとなって固体電解質体121内を流れ、基準酸素室170内に移動する。つまり、電極122、123間で電流Icpが流されることによって、第1測定室150内の酸素が基準酸素室170内に送り込まれる。   Exhaust gas (measurement target gas) flowing in the exhaust passage (not shown) is introduced into the first measurement chamber 150 while being restricted by the second porous body 151. At this time, a weak current Icp flows through the Vs cell 120 from the electrode 123 side to the electrode 122 side. For this reason, oxygen in the exhaust gas can receive electrons from the electrode 122 in the first measurement chamber 150 on the negative electrode side, flows as oxygen ions in the solid electrolyte body 121, and moves into the reference oxygen chamber 170. To do. That is, when the current Icp flows between the electrodes 122 and 123, oxygen in the first measurement chamber 150 is sent into the reference oxygen chamber 170.

第1測定室150内に導入された排ガスの酸素濃度が所定値より低い場合、電極112側が負極となるようにIp1セル110に電流Ip1を流し、ガスセンサ素子10の外部から第1測定室150内へ酸素の汲み入れを行う。一方、第1測定室150内に導入された排ガスの酸素濃度が所定値より高い場合、電極113側が負極となるようにIp1セル110に電流Ip1を流し、第1測定室150内からガスセンサ素子10外部へ酸素の汲み出しを行う。   When the oxygen concentration of the exhaust gas introduced into the first measurement chamber 150 is lower than a predetermined value, a current Ip1 is supplied to the Ip1 cell 110 so that the electrode 112 side becomes a negative electrode, and the gas sensor element 10 has an inside of the first measurement chamber 150. Pump oxygen into the water. On the other hand, when the oxygen concentration of the exhaust gas introduced into the first measurement chamber 150 is higher than a predetermined value, the current Ip1 is supplied to the Ip1 cell 110 so that the electrode 113 side becomes a negative electrode, and the gas sensor element 10 is supplied from the first measurement chamber 150. Pump out oxygen to the outside.

このように、第1測定室150において酸素濃度が調整された排ガスは、第3多孔質体152を通じて、第2測定室160内に導入される。第2測定室160内で電極133と接触した排ガス中のNOxは、電極132、133間に一定電圧Vp2を印加することで、電極133上で窒素と酸素に分解(還元)され、分解された酸素は、酸素イオンとなって固体電解質体131内を流れ、基準酸素室170内に移動する。このとき、第1測定室150で汲み残された残留酸素も同様に、Ip2セル130によって基準酸素室170内に移動する。これにより、Ip2セル130には、NOx由来の電流及び残留酸素由来の電流が流れる。   In this way, the exhaust gas whose oxygen concentration is adjusted in the first measurement chamber 150 is introduced into the second measurement chamber 160 through the third porous body 152. NOx in the exhaust gas in contact with the electrode 133 in the second measurement chamber 160 is decomposed (reduced) into nitrogen and oxygen on the electrode 133 by applying a constant voltage Vp2 between the electrodes 132 and 133 and decomposed. Oxygen flows as oxygen ions through the solid electrolyte body 131 and moves into the reference oxygen chamber 170. At this time, the residual oxygen remaining in the first measurement chamber 150 is similarly moved into the reference oxygen chamber 170 by the Ip2 cell 130. As a result, a current derived from NOx and a current derived from residual oxygen flow through the Ip2 cell 130.

ここで、第1測定室150で汲み残された残留酸素の濃度は、上記のように所定値に調整されているため、その残留酸素由来の電流は略一定とみなすことができ、NOx由来の電流の変動に対し影響は小さく、Ip2セル130を流れる電流は、NOx濃度に比例することとなる。従って、Ip2セル130を流れる電流Ip2を検出し、その電流値に基づいて、排ガス中のNOx濃度を検知することができる。   Here, since the concentration of the residual oxygen remaining in the first measurement chamber 150 is adjusted to a predetermined value as described above, the current derived from the residual oxygen can be regarded as substantially constant, and is derived from NOx. The influence on the current fluctuation is small, and the current flowing through the Ip2 cell 130 is proportional to the NOx concentration. Therefore, the current Ip2 flowing through the Ip2 cell 130 can be detected, and the NOx concentration in the exhaust gas can be detected based on the current value.

ところで、本参考形態のガスセンサ1では、ガスセンサ素子10が、前述のように、酸素透過性のIp2−電極133と、このIp2−電極133に接続された非酸素透過性のIp2−リード137とを備えている。このうち、電極133は、第2測定室160に露出する露出部133bと、第2測定室160に露出しない位置に配置されてリード137と接続する接続部133dとを有している。この接続部133dは、第2測定室160の外側でリード137と接続させるために、電極133を第2測定室160から離れる方向に延長して形成されるため、電極133のうちで第2測定室160から最も離れた位置に配置された部位を含む(図7参照)。 Incidentally, in the gas sensor 1 of this preferred embodiment, the gas sensor element 10 is, as mentioned above, the oxygen permeability of the Ip2- electrode 133, the Ip2- connected to the electrode 133, non-oxygen permeable Ip2- a lead 137 I have. Among these, the electrode 133 has an exposed portion 133 b exposed to the second measurement chamber 160 and a connection portion 133 d that is disposed at a position not exposed to the second measurement chamber 160 and is connected to the lead 137. The connection portion 133d is formed by extending the electrode 133 in a direction away from the second measurement chamber 160 in order to connect the lead 137 to the outside of the second measurement chamber 160. It includes a portion arranged at a position farthest from the chamber 160 (see FIG. 7).

従来、このような構成のガスセンサ素子を備えるガスセンサでは、Ip2−電極の接続部内に溜まっている酸素を速やかに汲み出すことができない虞があった。このため、測定対象ガス中のNOx濃度を検知するための通常制御を開始した後も、接続部内に多くの酸素が残留(吸着)しており、通常制御中に、この残留酸素が少しずつ測定室内に時間をかけて移動してゆく現象が生じる虞があった。このように、接続部内の残留酸素が長時間にわたって測定室内に供給される影響で、制御を開始してからセンサ出力(固体電解質体131を通じて第2測定室160から基準酸素室170に酸素イオンが移動することによって電極132と電極133との間を流れる電流値、これに対応するNOx濃度値)が安定するまでに、長時間を要してしまう虞があった。すなわち、測定対象ガス中のNOx濃度を適切に検出できる状態になるまでに、長時間を要してしまう虞があった。   Conventionally, in a gas sensor provided with such a gas sensor element, there is a possibility that oxygen accumulated in the connection portion of the Ip2-electrode cannot be quickly pumped out. Therefore, even after starting normal control to detect the NOx concentration in the measurement target gas, a large amount of oxygen remains (adsorbs) in the connection, and this residual oxygen is measured little by little during normal control. There is a possibility that a phenomenon of moving to the room over time may occur. As described above, due to the influence of residual oxygen in the connection portion being supplied into the measurement chamber for a long time, oxygen ions are transferred from the second measurement chamber 160 to the reference oxygen chamber 170 through the solid electrolyte body 131 after the control is started. There is a possibility that a long time is required until the current value flowing between the electrode 132 and the electrode 133 by the movement and the NOx concentration value corresponding thereto are stabilized. That is, it may take a long time before the NOx concentration in the measurement target gas can be properly detected.

これに対し、本参考形態のガスセンサ1では、ガスセンサ素子10において、図7に示すように、Ip2−電極133の接続部133d全体を、第2測定室160からの距離が1.0mm以内の領域A1(図7において二点鎖線K1で囲まれた領域)内に配置している。これにより、接続部133d内に溜まっている酸素を速やかに汲み出すことが可能となり、ガスセンサ1(ガスセンサ素子10)の制御を開始してからセンサ出力が安定するまでの時間を短くすることが可能となる。すなわち、短時間で、排ガス(測定対象ガス)中のNOx濃度を適切に検出できる状態になる。このことは、後述する性能評価試験の結果より明らかである。 In contrast, in the gas sensor 1 of this preferred embodiment, the gas sensor element 10, as shown in FIG. 7, the entire connection portion 133d of Ip2- electrode 133, a region distance is within 1.0mm from the second measurement chamber 160 It arrange | positions in A1 (area | region enclosed with the dashed-two dotted line K1 in FIG. 7). As a result, oxygen accumulated in the connection portion 133d can be quickly pumped out, and the time from the start of control of the gas sensor 1 (gas sensor element 10) to the stabilization of the sensor output can be shortened. It becomes. That is, the NOx concentration in the exhaust gas (measurement target gas) can be properly detected in a short time. This is clear from the result of the performance evaluation test described later.

実施形態)
次に、本発明の実施形態について説明する。なお、本実施形態のガスセンサ201は、参考形態のガスセンサ1と比較してガスセンサ素子のみが異なり、その他の部位については同様である(図1参照)。詳細には、本実施形態のガスセンサ素子210は、参考形態のガスセンサ素子10と比較して、第2測定室に対するIp2−電極の位置が異なり、その他についてはほぼ同様である。従って、ここでは、参考形態と異なる点を中心に説明し、同様な点については説明を省略または簡略化する。
(Embodiment)
Next, an embodiment of the present invention will be described. The gas sensor 201 of the present embodiment is different from the gas sensor 1 of the reference embodiment only in the gas sensor element, and the other parts are the same (see FIG. 1). Specifically, the gas sensor element 210 of the present embodiment is different from the gas sensor element 10 of the reference embodiment in the position of the Ip2-electrode with respect to the second measurement chamber, and is otherwise substantially the same. Therefore, here, it demonstrates centering on a different point from a reference form, and abbreviate | omits or simplifies description about the same point.

参考形態のガスセンサ素子10では、図7に示すように、Ip2−電極133のうち接続部133dを、第2測定室160の外側で、且つ、第2測定室160からの距離が1.0mm以内の領域A1(図7において二点鎖線K1で囲まれた領域)の内側に配置した。 In the gas sensor element 10 of the reference form, as shown in FIG. 7, the connecting portion 133d of the Ip2-electrode 133 is located outside the second measurement chamber 160 and within a distance of 1.0 mm from the second measurement chamber 160. In the region A1 (region surrounded by a two-dot chain line K1 in FIG. 7).

これに対し、本実施形態のガスセンサ素子210では、図10に示すように、Ip2−電極233を、第2測定室260内に配置している。すなわち、接続部233dを含めてIp2−電極233の全体を、第2測定室260内に配置している。これにより、接続部233dを含めたIp2−電極233の全体を、第2測定室260内に露出させている。また、Ip2−リード237は、第2測定室260内で、Ip2−電極233の接続部233dと接続している。 On the other hand, in the gas sensor element 210 of this embodiment , as shown in FIG. 10, the Ip2-electrode 233 is arranged in the second measurement chamber 260. That is, the entire Ip2-electrode 233 including the connection portion 233d is arranged in the second measurement chamber 260. Thus, the entire Ip2-electrode 233 including the connection portion 233d is exposed in the second measurement chamber 260. Further, the Ip2-lead 237 is connected to the connection part 233d of the Ip2-electrode 233 in the second measurement chamber 260.

このような構成とすることで、Ip2−電極233の接続部233d内に溜まっている酸素を速やかに汲み出すことが可能となり、制御を開始してからセンサ出力が安定するまでの時間を短くすることが可能となる。すなわち、短時間で、測定対象ガス中のNOx濃度を適切に検出できる状態になる。このことは、後述する性能評価試験の結果より明らかである。   By adopting such a configuration, it is possible to quickly pump out oxygen accumulated in the connection portion 233d of the Ip2-electrode 233, and shorten the time from the start of control until the sensor output is stabilized. It becomes possible. That is, the NOx concentration in the measurement target gas can be appropriately detected in a short time. This is clear from the result of the performance evaluation test described later.

また、固体電解質体131の表面131b上には、アルミナ絶縁層238が形成されており、Ip2−電極233は、アルミナ絶縁層238の貫通孔238cを通じて、固体電解質体131と接触する接触部233cを有している(図10参照)。一方、Ip2−リード237は、アルミナ絶縁層238上に形成されている(これにより、固体電解質体131と接触させないようにしている)。また、Ip2−電極233の接続部233dは、アルミナ絶縁層238上において、Ip2−リード237と接続している(これにより、固体電解質体131と接触させないようにしている)。   An alumina insulating layer 238 is formed on the surface 131b of the solid electrolyte body 131. The Ip2-electrode 233 has a contact portion 233c that contacts the solid electrolyte body 131 through the through hole 238c of the alumina insulating layer 238. (See FIG. 10). On the other hand, the Ip2-lead 237 is formed on the alumina insulating layer 238 (this prevents contact with the solid electrolyte body 131). Further, the connection part 233d of the Ip2-electrode 233 is connected to the Ip2-lead 237 on the alumina insulating layer 238 (this prevents the contact with the solid electrolyte body 131).

これにより、接続部233dが第2測定室260内に配置されていても、接続部233dがIp2−電極233の酸素ポンプ性能に影響を及ぼすことがない(Ip2−電極233の酸素ポンプ性能を低下させることがない)。このため、測定対象ガス中のNOx濃度を検知する検知精度が低下することを抑制できる。しかも、Ip2−電極233の接触部233cのみを、実際に感応部として機能させることができ、検知対象であるNOx濃度を精度良く検知することが可能となる。   Thereby, even if the connection part 233d is arranged in the second measurement chamber 260, the connection part 233d does not affect the oxygen pump performance of the Ip2-electrode 233 (decreasing the oxygen pump performance of the Ip2-electrode 233). Do not let them). For this reason, it can suppress that the detection precision which detects NOx density | concentration in measuring object gas falls. In addition, only the contact portion 233c of the Ip2-electrode 233 can actually function as a sensitive portion, and the NOx concentration that is the detection target can be detected with high accuracy.

なお、本実施形態では、Ip2−電極233が、特許請求の範囲に記載の「第1電極」に相当する。また、接続部233dが、特許請求の範囲に記載の「接続部」に相当する。また、Ip2−リード237が、特許請求の範囲に記載の「第1リード」に相当する。また、アルミナ絶縁層238が、特許請求の範囲に記載の「絶縁層」に相当する。また、接触部233cが、特許請求の範囲に記載の「接触部」に相当する。 In this embodiment , the Ip2-electrode 233 corresponds to a “first electrode” recited in the claims. The connecting portion 233d corresponds to a “connecting portion” recited in the claims. Further, the Ip2-lead 237 corresponds to a “first lead” recited in the claims. The alumina insulating layer 238 corresponds to the “insulating layer” recited in the claims. The contact portion 233c corresponds to a “contact portion” described in the claims.

(性能評価試験)
次に、ガスセンサ素子(ガスセンサ)の性能評価試験について説明する。
まず、Ip2−電極の接続部のうち第2測定室から最も離れている箇所から第2測定室までの距離D1(図7参照)を異ならせたガスセンサ素子を作製した。距離D1は、0〜2.0mmの範囲で、0.5mm間隔で異ならせている。次いで、各々のガスセンサ素子を用いて、ガスセンサ(図1参照)を作製した。このようにして、距離D1の異なるガスセンサを用意した。なお、距離D1=0mmのガスセンサ素子は、実施形態のガスセンサ素子210に相当し、接続部233dを含めてIp2−電極233の全体を第2測定室260内に配置した形態である。
(Performance evaluation test)
Next, the performance evaluation test of the gas sensor element (gas sensor) will be described.
First, gas sensor elements having different distances D1 (see FIG. 7) from the portion farthest from the second measurement chamber to the second measurement chamber in the connection portion of the Ip2-electrode were manufactured. The distance D1 is varied in the range of 0 to 2.0 mm at intervals of 0.5 mm. Next, a gas sensor (see FIG. 1) was produced using each gas sensor element. In this way, gas sensors having different distances D1 were prepared. The distance D1 = 0 mm of the gas sensor element corresponds to the gas sensor element 210 of the embodiment, a form in which the entirety arranged on the second measurement chamber 260 of the connecting portion 233d including Ip2- electrode 233.

次に、大気(空気)を測定対象ガスとして、各々のガスセンサについて性能評価試験を行った。具体的には、各々のガスセンサの固体電解質体を活性化させた後、各々のガスセンサを制御して、測定対象ガス中のNOx濃度を測定した。まず、一定時間(例えば、20秒間)、電極132、133間に一定電流を流す制御を行って、ガスセンサ素子の内部に溜まっている酸素を、第2測定室160を通じて基準酸素室170に移動させる(汲み出す)。なお、本明細書では、この制御を予備制御と呼ぶことにする。   Next, each gas sensor was subjected to a performance evaluation test using the atmosphere (air) as a measurement target gas. Specifically, after activating the solid electrolyte body of each gas sensor, each gas sensor was controlled to measure the NOx concentration in the measurement target gas. First, a control is performed so that a constant current flows between the electrodes 132 and 133 for a certain time (for example, 20 seconds), and oxygen accumulated in the gas sensor element is moved to the reference oxygen chamber 170 through the second measurement chamber 160. (Pump out). In the present specification, this control is referred to as preliminary control.

その後、電極132、133間に一定電圧Vp2を印加して、測定対象ガス中のNOx濃度を検知する通常制御を行う。電極132、133間に一定電圧Vp2を印加することで、第2測定室160内で電極133と接触した測定対象ガス中のNOxが、電極133上で窒素と酸素に分解(還元)され、分解された酸素は、酸素イオンとなって固体電解質体131内を流れ、基準酸素室170内に移動する。これにより、Ip2セル130には、NOx由来の電流が流れる。   Thereafter, a constant voltage Vp2 is applied between the electrodes 132 and 133 to perform normal control for detecting the NOx concentration in the measurement target gas. By applying a constant voltage Vp2 between the electrodes 132 and 133, NOx in the measurement target gas in contact with the electrode 133 in the second measurement chamber 160 is decomposed (reduced) into nitrogen and oxygen on the electrode 133, and decomposed. The generated oxygen flows as oxygen ions in the solid electrolyte body 131 and moves into the reference oxygen chamber 170. As a result, a current derived from NOx flows through the Ip2 cell 130.

本試験では、各々のガスセンサについて、制御(予備制御)を開始した時点からIp2セル130を流れる電流Ip2を検出し、その電流値に基づいて測定対象ガス中のNOx濃度(ppm)を測定した。その結果を、図8に示す。なお、本試験は、大気(空気)を測定対象ガスとしているため、NOx濃度の値が0ppm付近の値に安定したとき、出力安定状態になった、すなわち、測定対象ガス中のNOx濃度を適切に検出できる状態になったと判断できる。   In this test, the current Ip2 flowing through the Ip2 cell 130 was detected for each gas sensor from the start of control (preliminary control), and the NOx concentration (ppm) in the measurement target gas was measured based on the current value. The result is shown in FIG. In this test, since the atmosphere (air) is the measurement target gas, when the NOx concentration is stabilized at a value close to 0 ppm, the output is in a stable state, that is, the NOx concentration in the measurement target gas is set appropriately. It can be determined that it has been detected.

図8では、距離D1を0mmとしたガスセンサのデータを、細実線で示している。また、距離D1を0.5mmとしたガスセンサのデータを、破線で示している。また、距離D1を1.0mmとしたガスセンサのデータを、二点鎖線で示している。また、距離D1を1.5mmとしたガスセンサのデータを、一点鎖線で示している。また、距離D1を2.0mmとしたガスセンサのデータを、太実線で示している。
また、各々のガスセンサについて、制御を開始した時点から180秒後に検出されたNOx濃度の値を取得した。その結果を図9に示す。なお、図9では、距離D1に対するNOx濃度の値を示している。
In FIG. 8, the data of the gas sensor in which the distance D1 is 0 mm is indicated by a thin solid line. Further, the data of the gas sensor in which the distance D1 is 0.5 mm is indicated by a broken line. Moreover, the data of the gas sensor which made distance D1 1.0mm are shown with the dashed-two dotted line. In addition, the data of the gas sensor in which the distance D1 is 1.5 mm is indicated by a one-dot chain line. Moreover, the data of the gas sensor which made distance D1 2.0 mm are shown by the thick continuous line.
For each gas sensor, the value of the NOx concentration detected after 180 seconds from the start of control was obtained. The result is shown in FIG. In FIG. 9, the value of the NOx concentration with respect to the distance D1 is shown.

図8に示すように、距離D1を1.0mmよりも大きくした場合は、NOx濃度の値が0ppm付近に安定するまでに長時間を要した。具体的には、距離D1を1.5mmとした場合は、NOx濃度の値が0ppm付近に安定するまでに、約400秒を要した。なお、制御開始から180秒後に検出されたNOx濃度の値は、約1.8ppmであった(図9参照)。また、距離D1を2.0mmとした場合は、NOx濃度の値が0ppm付近に安定するまでに、約600秒を要した。なお、制御開始から180秒後に検出されたNOx濃度の値は、約4.0ppmであった(図9参照)。   As shown in FIG. 8, when the distance D1 was made larger than 1.0 mm, it took a long time for the value of the NOx concentration to stabilize in the vicinity of 0 ppm. Specifically, when the distance D1 was 1.5 mm, it took about 400 seconds until the value of the NOx concentration was stabilized near 0 ppm. The value of the NOx concentration detected after 180 seconds from the start of control was about 1.8 ppm (see FIG. 9). When the distance D1 was 2.0 mm, it took about 600 seconds for the NOx concentration value to stabilize at around 0 ppm. Note that the value of the NOx concentration detected after 180 seconds from the start of control was about 4.0 ppm (see FIG. 9).

距離D1を1.0mmよりも大きくした場合において、上述のように、出力が安定するまでに長時間を要した理由は、次のように考えることができる。距離D1を1.0mmよりも大きくすると、予備制御を行っても、Ip2−電極の接続部内に溜まっている酸素を速やかに汲み出すことができなくなると考えられる。このため、測定対象ガス中のNOx濃度を検知するための通常制御を開始した後も、接続部内に多くの酸素が残留(吸着)しており、通常制御中に、この残留酸素が少しずつ第2測定室内に移動してゆく現象が生じると考えられる。この影響で、制御を開始してからセンサ出力が安定するまでに、すなわち、測定対象ガス中のNOx濃度を適切に検出できる状態になるまでに、長時間を要してしまうと考えられる。   The reason why it takes a long time for the output to stabilize as described above when the distance D1 is greater than 1.0 mm can be considered as follows. If the distance D1 is greater than 1.0 mm, it is considered that oxygen accumulated in the connection portion of the Ip2-electrode cannot be quickly pumped out even if preliminary control is performed. For this reason, even after starting the normal control for detecting the NOx concentration in the gas to be measured, a large amount of oxygen remains (adsorbs) in the connection portion, and this residual oxygen gradually increases during the normal control. 2 It is considered that a phenomenon of moving into the measurement chamber occurs. Due to this influence, it is considered that it takes a long time until the sensor output is stabilized after the control is started, that is, until it becomes possible to appropriately detect the NOx concentration in the measurement target gas.

一方、距離D1を1.0mm以下とした場合は、図8に示すように、制御開始から180秒程度で、NOx濃度の値が0ppm付近に安定した。また、図9に示すように、距離D1を1.0mm以下とした場合では、制御開始から180秒後に検出されたNOx濃度の値が、ほぼ0ppmになった。   On the other hand, when the distance D1 was set to 1.0 mm or less, as shown in FIG. 8, the NOx concentration was stabilized around 0 ppm in about 180 seconds from the start of control. As shown in FIG. 9, when the distance D1 was 1.0 mm or less, the value of the NOx concentration detected after 180 seconds from the start of the control was almost 0 ppm.

以上の結果より、距離D1を1.0mm以下とすることで、接続部133d内に溜まっている酸素を速やかに汲み出すことが可能となり、制御を開始してから出力が安定するまでの時間を短くすることが可能となるといえる。すなわち、短時間で、測定対象ガス中のNOx濃度を適切に検出できる状態になるといえる。   From the above results, by setting the distance D1 to be 1.0 mm or less, it is possible to quickly pump out the oxygen accumulated in the connection portion 133d, and the time from the start of control until the output becomes stable is obtained. It can be said that it can be shortened. That is, it can be said that the NOx concentration in the measurement target gas can be appropriately detected in a short time.

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態では、第2測定室160内で分解されたNOx由来の酸素(酸素イオン)の移動先を、基準酸素室170としたガスセンサを例示した。しかしながら、本発明は、このようなガスセンサに限定されるものではなく、第2測定室160内で分解されたNOx由来の酸素(酸素イオン)の移動先を、基準酸素室170とは異なる第2測定室160の外部(例えば、第1測定室150、ガスセンサ素子10外の測定対象ガスが流通する空間、ガスセンサ素子10外の大気が流通する空間)としたガスセンサにも適用することができる。
In the above, until the present invention has been described with reference to exemplary type condition, the present invention is not limited to the embodiments or the like described above, without departing from the spirit thereof, rather it may be modified as appropriate Nor.
For example, in the exemplary form state, the destination of oxygen has been NOx from decomposition in the second measurement chamber 160 (oxygen ions) to illustrate the gas sensor and the reference oxygen chamber 170. However, the present invention is not limited to such a gas sensor. The destination of the NOx-derived oxygen (oxygen ions) decomposed in the second measurement chamber 160 is different from that of the reference oxygen chamber 170. The present invention can also be applied to a gas sensor outside the measurement chamber 160 (for example, the first measurement chamber 150, a space where the measurement target gas outside the gas sensor element 10 circulates, and a space where the atmosphere outside the gas sensor element 10 circulates).

1,201 ガスセンサ
10,210 ガスセンサ素子
111,121,131 固体電解質体
111b,121b,131b 固体電解質体の表面
111c,121c,131c 固体電解質体の裏面
132 Ip2+電極(第2電極)
133,233 Ip2−電極(第1電極)
133b 露出部
133c,233c 接触部
133d,233d 接続部
136 Ip2+リード
137,237 Ip2−リード(第1リード)
138,238 アルミナ絶縁層(絶縁層)
138c,238c 貫通孔
150 第1測定室
160,260 第2測定室(測定室)
170 基準酸素室
A1 第2測定室(測定室)からの距離が1.0mm以内の領域
1,201 Gas sensor 10, 210 Gas sensor element 111, 121, 131 Solid electrolyte body 111b, 121b, 131b Surface 111c, 121c, 131c of solid electrolyte body Back surface 132 Ip2 + electrode (second electrode) of solid electrolyte body
133,233 Ip2-electrode (first electrode)
133b Exposed portion 133c, 233c Contact portion 133d, 233d Connection portion 136 Ip2 + Lead 137,237 Ip2-Lead (first lead)
138,238 Alumina insulating layer (insulating layer)
138c, 238c Through-hole 150 First measurement chamber 160, 260 Second measurement chamber (measurement chamber)
170 Reference oxygen chamber A1 Area whose distance from the second measurement chamber (measurement chamber) is within 1.0 mm

Claims (3)

酸素イオン伝導性を有する板状の固体電解質体と、
上記固体電解質体の表面側または裏面側に設けられた酸素透過性の第1電極と、
上記第1電極に接続された非酸素透過性の第1リードと、
上記固体電解質体の表面側または裏面側に設けられた酸素透過性の第2電極と、
上記第1電極と対向して配置された測定室であって、測定対象ガスが導入される測定室と、を備え、
上記測定室内に導入された上記測定対象ガスに含まれるNOx由来の酸素イオンが、上記固体電解質体を通じて上記測定室から上記測定室外の移動先に移動することで、上記NOx由来の酸素濃度に応じた電流が上記第1電極と上記第2電極との間を流れるように構成されてなる
ガスセンサ素子において、
上記第1電極は、上記測定室内に配置されてなり、
上記ガスセンサ素子は、上記固体電解質体の表面上または裏面上に形成された絶縁層を有し、
上記第1電極の一部と上記第1リードは、上記絶縁層上に形成されてなり、
上記第1電極は、
上記絶縁層を貫通する貫通孔を通じて、上記固体電解質体と接触する接触部と、
上記測定室内で且つ上記絶縁層上において、上記第1リードと接続する接続部と、を有する
ガスセンサ素子。
A plate-like solid electrolyte body having oxygen ion conductivity;
An oxygen permeable first electrode provided on the front side or the back side of the solid electrolyte body;
A non-oxygen permeable first lead connected to the first electrode;
An oxygen permeable second electrode provided on the front or back side of the solid electrolyte body;
A measurement chamber disposed opposite to the first electrode, and a measurement chamber into which a measurement target gas is introduced,
The oxygen ions derived from NOx contained in the measurement target gas introduced into the measurement chamber move from the measurement chamber to a destination outside the measurement chamber through the solid electrolyte body, and thus according to the oxygen concentration derived from the NOx. In the gas sensor element configured to flow between the first electrode and the second electrode,
The first electrode is disposed in the measurement chamber,
The gas sensor element has an insulating layer formed on the front surface or the back surface of the solid electrolyte body,
A part of the first electrode and the first lead are formed on the insulating layer,
The first electrode is
A contact portion that contacts the solid electrolyte body through a through-hole penetrating the insulating layer;
A gas sensor element having a connection portion connected to the first lead in the measurement chamber and on the insulating layer.
請求項1に記載のガスセンサ素子であって、
前記第2電極と対向して配置された基準酸素室、を備え、
前記測定室外の前記移動先は、上記基準酸素室である
ガスセンサ素子。
The gas sensor element according to claim 1 ,
A reference oxygen chamber disposed opposite to the second electrode,
The gas sensor element, wherein the destination outside the measurement chamber is the reference oxygen chamber.
請求項1または請求項2に記載のガスセンサ素子、を備える
ガスセンサ。
A gas sensor comprising the gas sensor element according to claim 1 .
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