JP6342553B2

JP6342553B2 - Gas sensor

Info

Publication number: JP6342553B2
Application number: JP2017126703A
Authority: JP
Inventors: 充伸中藤; 水谷　圭吾; 圭吾水谷; 貴司荒木; 祐介藤堂
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2017-06-28
Publication date: 2018-06-13
Anticipated expiration: 2034-11-20
Also published as: JP2016212119A; JP6525487B2; JP2017167166A; JP2018124294A; JP6169763B2

Description

本発明は、ガス中の特定ガス成分の濃度を検出するガスセンサに関する。 The present invention relates to a gas sensor that detects the concentration of a specific gas component in a gas.

特定ガス成分の濃度を検出するガスセンサは、エンジンの排気管等の排ガスを排気する部位に配置され、排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭化水素（ＨＣ）等の濃度を検出している。
例えば、特許文献１のガスセンサ素子においては、固体電解質体に一対の電極を設けて、酸素ポンプセル、酸素モニタセル及びセンサセルを形成し、内部空間に導入されたガス中の特定ガス成分の濃度を検出している。また、特許文献１のガスセンサ素子においては、内部空間内の酸素濃度の影響を受けずに特定ガス成分の濃度を検出するために、内部空間にガスを導入するガス導入口から、酸素モニタセルの電極とセンサセルの電極との、ガス流れの上流側端部位置までの距離が同等となるようにしている。 A gas sensor that detects the concentration of a specific gas component is disposed in a portion that exhausts exhaust gas such as an exhaust pipe of an engine, and detects the concentration of nitrogen oxide (NOx), hydrocarbon (HC), etc. contained in the exhaust gas. .
For example, in the gas sensor element of Patent Document 1, a pair of electrodes is provided on a solid electrolyte body to form an oxygen pump cell, an oxygen monitor cell, and a sensor cell, and the concentration of a specific gas component in the gas introduced into the internal space is detected. ing. Further, in the gas sensor element of Patent Document 1, in order to detect the concentration of a specific gas component without being affected by the oxygen concentration in the internal space, an electrode of the oxygen monitor cell is introduced from a gas inlet for introducing gas into the internal space. And the electrode of the sensor cell are made equal to the upstream end position of the gas flow.

特開２００２−３１０９８７号公報JP 2002-310987 A

しかしながら、ガスセンサによる特定ガス成分濃度の検出精度を向上させるためには、内部空間におけるガス流れ方向の酸素モニタセルの電極及びセンサセルの電極の位置を同等にするだけでは不十分である。すなわち、内部空間のガスの流れ方向において、酸素ポンプセルの電極の配置位置に対して、酸素モニタセルの電極及びセンサセルの電極の配置位置が僅かにずれた場合には、酸素モニタセルの電極とセンサセルの電極とへのガスの接触の仕方が異なることになる。この場合には、酸素モニタセルの電極とセンサセルの電極においてガス中の残留酸素を分解する量が異なることになり、ガスセンサによる特定ガス成分濃度の検出精度を向上させることはできない。 However, in order to improve the detection accuracy of the specific gas component concentration by the gas sensor, it is not sufficient to make the positions of the electrodes of the oxygen monitor cell and the sensor cell in the gas flow direction in the internal space equal. That is, in the gas flow direction of the internal space, when the positions of the oxygen monitor cell electrode and the sensor cell electrode are slightly shifted from the position of the oxygen pump cell electrode, the oxygen monitor cell electrode and the sensor cell electrode The way of gas contact with and will be different. In this case, the amount of decomposition of residual oxygen in the gas differs between the electrode of the oxygen monitor cell and the electrode of the sensor cell, and the detection accuracy of the specific gas component concentration by the gas sensor cannot be improved.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、特定ガス成分濃度の検出精度を向上させることができるガスセンサを提供しようとして得られたものである。 The present invention has been made in view of such a background, and has been obtained in order to provide a gas sensor capable of improving the detection accuracy of a specific gas component concentration.

本発明の一態様は、酸素を含むガス（Ｇ）における、特定ガス成分の濃度を測定するガスセンサ（１）であって、
酸素イオン伝導性を有する板状の固体電解質体（２）と、
該固体電解質体（２）の第１主面（２０１）の側に形成されて上記ガス（Ｇ）が導入されるガス室（１０１）と、
上記固体電解質体（２）の第２主面（２０２）の側に形成されて基準ガス（Ａ）が導入される基準ガス室（１０２）と、
上記固体電解質体（２）の上記第１主面（２０１）に設けられたポンプ電極（２１）と、
上記固体電解質体（２）の上記第１主面（２０１）に設けられ、上記ポンプ電極（２１）が設けられた位置よりも上記ガス（Ｇ）の流れ方向（Ｆ）の下流側に位置するセンサ電極（２３）と、
上記固体電解質体（２）の上記第１主面（２０１）に設けられるとともに、上記流れ方向（Ｆ）において、上記ポンプ電極（２１）と上記センサ電極（２３）との間に位置するポンプ制御電極（２６）と、
上記固体電解質体（２）の上記第２主面（２０２）に設けられた基準電極（２４）と、
上記ガス室（１０１）又は上記基準ガス室（１０２）を介して上記固体電解質体（２）に対向して配置され、該固体電解質体（２）を加熱するヒータ（６）と、を備え、
上記ポンプ電極（２１）と上記基準電極（２４）と上記固体電解質体（２）の一部とによって、上記ポンプ電極（２１）と上記基準電極（２４）との間に電圧が印加されることにより、上記ガス室（１０１）における上記ガス（Ｇ）中の酸素濃度を調整するポンプセル（４１）が形成されており、
上記センサ電極（２３）と上記基準電極（２４）と上記固体電解質体（２）の一部とによって、上記センサ電極（２３）と上記基準電極（２４）との間に流れる酸素イオン電流に基づいて上記ガス室（１０１）における上記特定ガス成分の濃度を検出するためのセンサセル（４３）が形成されており、
上記ポンプ制御電極（２６）と上記基準電極（２４）と上記固体電解質体（２）の一部とによって、上記ポンプ制御電極（２６）と上記基準電極（２４）との間に発生する起電力から、上記ガス室（１０１）における上記ガス（Ｇ）中の酸素濃度を検出するポンプ制御セル（４６）が形成されている、ガスセンサにある。 One aspect of the present invention is a gas sensor (1) for measuring the concentration of a specific gas component in a gas (G) containing oxygen,
A plate-like solid electrolyte body (2) having oxygen ion conductivity;
A gas chamber (101) formed on the first main surface (201) side of the solid electrolyte body (2) and introduced with the gas (G);
A reference gas chamber (102) formed on the second main surface (202) side of the solid electrolyte body (2) and into which the reference gas (A) is introduced;
A pump electrode (21) provided on the first main surface (201) of the solid electrolyte body (2);
It is provided on the first main surface (201) of the solid electrolyte body (2), and is located on the downstream side in the flow direction (F) of the gas (G) from the position where the pump electrode (21) is provided. A sensor electrode (23);
Pump control provided on the first main surface (201) of the solid electrolyte body (2) and positioned between the pump electrode (21) and the sensor electrode (23) in the flow direction (F). An electrode (26);
A reference electrode (24) provided on the second main surface (202) of the solid electrolyte body (2);
A heater (6) arranged to face the solid electrolyte body (2) via the gas chamber (101) or the reference gas chamber (102) and heating the solid electrolyte body (2),
A voltage is applied between the pump electrode (21) and the reference electrode (24) by the pump electrode (21), the reference electrode (24), and a part of the solid electrolyte body (2). Thus, a pump cell (41) for adjusting the oxygen concentration in the gas (G) in the gas chamber (101) is formed,
Based on the oxygen ion current flowing between the sensor electrode (23) and the reference electrode (24) by the sensor electrode (23), the reference electrode (24), and a part of the solid electrolyte body (2). A sensor cell (43) for detecting the concentration of the specific gas component in the gas chamber (101),
Electromotive force generated between the pump control electrode (26) and the reference electrode (24) by the pump control electrode (26), the reference electrode (24), and a part of the solid electrolyte body (2). To the gas sensor in which the pump control cell (46) for detecting the oxygen concentration in the gas (G) in the gas chamber (101) is formed.

上記一態様のガスセンサにおいては、ポンプ電極、ポンプ制御電極、センサ電極及び基準電極を、同じ固体電解質体に設けている。そして、ポンプ制御セルは、ポンプ制御電極と基準電極との間に発生する起電力から、ガス室におけるガス中の酸素濃度を検出するよう構成されている。ポンプ制御セルにより、センサ電極に到達するガス中の酸素濃度をより精密に制御することができ、ガスセンサにおける検出誤差をより小さくすることができる。
それ故、上記一態様のガスセンサによれば、特定ガス成分濃度の検出精度を向上させることができる。 In the gas sensor of the above aspect, the pump electrode, the pump control electrode, the sensor electrode, and the reference electrode are provided on the same solid electrolyte body. The pump control cell is configured to detect the oxygen concentration in the gas in the gas chamber from the electromotive force generated between the pump control electrode and the reference electrode. With the pump control cell, the oxygen concentration in the gas reaching the sensor electrode can be controlled more precisely, and the detection error in the gas sensor can be further reduced.
Therefore, according to the gas sensor of the above aspect, it is possible to improve the detection accuracy of the specific gas component concentration.

実施例１にかかる、ガスセンサを示す断面図。1 is a cross-sectional view showing a gas sensor according to Example 1. FIG. 実施例１にかかる、図１のII−II断面図。II-II sectional drawing of FIG. 1 concerning Example 1. FIG. 実施例１にかかる、図１のIII−III断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 実施例１にかかる、図１のIV−IV断面図。1. IV-IV sectional drawing of FIG. 実施例１にかかる、ずれ量ΔＸ１と、ガスセンサによる特定ガス成分濃度の検出誤差の比との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between deviation | shift amount (DELTA) X1 concerning Example 1, and the ratio of the detection error of the specific gas component density | concentration by a gas sensor. 実施例１にかかる、ポンプ電極の幅方向の中心位置からの、モニタ電極又はセンサ電極の側面の位置ΔＹ１と、ガスセンサによる特定ガス成分濃度の検出誤差の比との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between position (DELTA) Y1 of the side surface of a monitor electrode or a sensor electrode from the center position of the width direction of a pump electrode concerning Example 1, and the ratio of the detection error of the specific gas component density | concentration by a gas sensor. 実施例２にかかる、ガスセンサを示す図で、図１のIII−III断面相当図。FIG. 3 is a diagram illustrating a gas sensor according to a second embodiment, and is a cross-sectional view corresponding to the section III-III in FIG. 1. 実施例２にかかる、ずれ量ΔＸ２と、ガスセンサによる特定ガス成分濃度の検出誤差の比との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between deviation | shift amount (DELTA) X2 concerning Example 2, and ratio of the detection error of the specific gas component density | concentration by a gas sensor. 実施例２にかかる、ポンプ電極の幅方向の中心位置からの、モニタ電極又はセンサ電極の側面の位置ΔＹ２と、ガスセンサによる特定ガス成分濃度の検出誤差の比との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between position (DELTA) Y2 of the side surface of a monitor electrode or a sensor electrode from the center position of the width direction of a pump electrode concerning Example 2, and the ratio of the detection error of the specific gas component density | concentration by a gas sensor. 実施例２にかかる、他のガスセンサを示す図で、図１のIII−III断面相当図。FIG. 3 is a diagram illustrating another gas sensor according to the second embodiment, and is a cross-sectional view corresponding to the section III-III in FIG. 1. 実施例３にかかる、ガスセンサを示す図で、図１のIII−III断面相当図。FIG. 3 is a diagram illustrating a gas sensor according to a third embodiment and is a cross-sectional view corresponding to the section III-III in FIG. 1. 実施例３にかかる、ずれ量ΔＸ３と、ガスセンサによる特定ガス成分濃度の検出誤差の比との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between deviation | shift amount (DELTA) X3 concerning Example 3, and ratio of the detection error of the specific gas component density | concentration by a gas sensor. 実施例４にかかる、ガスセンサを示す断面図。Sectional drawing which shows the gas sensor concerning Example 4. FIG. 実施例４にかかる、図１３のXIV−XIV断面図。The XIV-XIV sectional view of Drawing 13 concerning Example 4. FIG. 実施例５にかかる、ガスセンサを示す断面図。Sectional drawing which shows the gas sensor concerning Example 5. FIG. 実施例５にかかる、図１５のXVI−XVI断面図。XVI-XVI sectional drawing of FIG. 15 concerning Example 5. FIG.

上述したガスセンサにおける好ましい実施の形態につき説明する。
上記ガスセンサにおいては、上記幅方向に直交する厚み方向において、上記ポンプ電極の表面から上記発熱部の表面までの距離、上記モニタ電極の表面から上記発熱部の表面までの距離、及び上記センサ電極の表面から上記発熱部の表面までの距離は、略同一であることが好ましい。
この場合には、ヒータの発熱部から、ポンプ電極、モニタ電極及びセンサ電極が受ける電子伝導の影響を極力同等にすることができる。そのため、ポンプ電極、モニタ電極及びセンサ電極の温度を、容易に最適な温度に制御することができ、ガスセンサによる特定ガス成分濃度の検出精度を向上させることができる。
なお、平板状のヒータ及び加熱部に対して平板状の固体電解質体を積層することにより、上記各距離を容易に同じにすることができる。 A preferred embodiment of the gas sensor described above will be described.
In the gas sensor, in the thickness direction orthogonal to the width direction, the distance from the surface of the pump electrode to the surface of the heat generating part, the distance from the surface of the monitor electrode to the surface of the heat generating part, and the sensor electrode The distance from the surface to the surface of the heat generating portion is preferably substantially the same.
In this case, the influence of the electron conduction that the pump electrode, the monitor electrode, and the sensor electrode receive from the heat generating portion of the heater can be made as equal as possible. Therefore, the temperature of the pump electrode, the monitor electrode, and the sensor electrode can be easily controlled to the optimum temperature, and the detection accuracy of the specific gas component concentration by the gas sensor can be improved.
In addition, each said distance can be easily made the same by laminating | stacking a flat solid electrolyte body with respect to a flat heater and a heating part.

また、上記幅方向において、上記モニタ電極の幅と上記センサ電極の幅とは、略同一であることが好ましい。
また、上記流れ方向において、上記ポンプ電極の下流側端面から上記モニタ電極の上流側端面までの距離と、上記ポンプ電極の下流側端面から上記センサ電極の上流側端面までの距離とは、同じである。この場合には、ポンプ電極の配置位置を通過した後のガスが、モニタセルの電極とセンサセルの電極とに、極力同等に接触するようにすることができる。 In the width direction, the width of the monitor electrode and the width of the sensor electrode are preferably substantially the same.
In the flow direction, the distance from the downstream end face of the pump electrode to the upstream end face of the monitor electrode is the same as the distance from the downstream end face of the pump electrode to the upstream end face of the sensor electrode. is there. In this case, the gas after passing through the arrangement position of the pump electrode can be brought into contact with the electrode of the monitor cell and the electrode of the sensor cell as much as possible.

また、上記一態様、他の態様及びさらに他の態様のガスセンサにおいては、上記ポンプ電極の幅Ｗ１と上記発熱部の全体幅Ｗ２とは、Ｗ１≦Ｗ２の関係を有していることが好ましい。
この場合には、ガスセンサの幅方向における温度分布を極力減らし、発熱部による電子伝導がモニタ電極とセンサ電極とに与える影響の差を減らすことができる。 In the gas sensor according to the one aspect, the other aspect, and still another aspect, it is preferable that the pump electrode width W1 and the heat generating portion overall width W2 have a relationship of W1 ≦ W2.
In this case, the temperature distribution in the width direction of the gas sensor can be reduced as much as possible, and the difference in the influence of the electron conduction by the heat generating part on the monitor electrode and the sensor electrode can be reduced.

（実施例１）
以下に、ガスセンサにかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
本例のガスセンサ１は、酸素を含むガスＧにおける、特定ガス成分の濃度を測定するものである。ガスセンサ１は、図１、図２に示すごとく、固体電解質体２、拡散抵抗体３、ガス室１０１、基準ガス室１０２、ポンプセル４１、モニタセル４２、センサセル４３及びヒータ６を備えている。
固体電解質体２は、酸素イオン伝導性を有しており、平板形状に形成されている。拡散抵抗体３は、ガスＧの流速を低下させて所定の流量で通過させる多孔質体から形成されている。ガス室１０１は、固体電解質体２の一方の表面である第１主面２０１の側に形成されており、拡散抵抗体３を通過するガスＧが導入される空間として形成されている。基準ガス室１０２は、固体電解質体２の他方の表面である第２主面２０２の側に形成されており、基準ガスＡが導入される空間として形成されている。固体電解質体２の第２主面２０２には、基準ガスＡとしての大気に曝される基準電極２４が設けられている。 Example 1
Hereinafter, embodiments of the gas sensor will be described with reference to the drawings.
The gas sensor 1 of this example measures the concentration of a specific gas component in the gas G containing oxygen. As shown in FIGS. 1 and 2, the gas sensor 1 includes a solid electrolyte body 2, a diffusion resistor 3, a gas chamber 101, a reference gas chamber 102, a pump cell 41, a monitor cell 42, a sensor cell 43, and a heater 6.
The solid electrolyte body 2 has oxygen ion conductivity and is formed in a flat plate shape. The diffusion resistor 3 is formed of a porous body that reduces the flow rate of the gas G and allows it to pass at a predetermined flow rate. The gas chamber 101 is formed on the first main surface 201 side, which is one surface of the solid electrolyte body 2, and is formed as a space into which the gas G that passes through the diffusion resistor 3 is introduced. The reference gas chamber 102 is formed on the second main surface 202 side, which is the other surface of the solid electrolyte body 2, and is formed as a space into which the reference gas A is introduced. A reference electrode 24 that is exposed to the atmosphere as the reference gas A is provided on the second main surface 202 of the solid electrolyte body 2.

ポンプセル４１は、固体電解質体２の第１主面２０１に、ガスＧに曝されるポンプ電極２１を有している。ポンプセル４１は、ポンプ電極２１と基準電極２４との間に電圧を印加して、ガス室１０１におけるガスＧ中の酸素濃度を調整するよう構成されている。
モニタセル４２は、固体電解質体２の第１主面２０１であって、ガスＧの流れ方向Ｆにおけるポンプ電極２１の配置位置よりも下流側の位置に、ガスＧに曝されるモニタ電極２２を有している。モニタセル４２は、モニタ電極２２と基準電極２４との間に流れる酸素イオン電流に基づいて、ガス室１０１におけるガスＧ中の酸素濃度を検出するよう構成されている。 The pump cell 41 has the pump electrode 21 exposed to the gas G on the first main surface 201 of the solid electrolyte body 2. The pump cell 41 is configured to adjust the oxygen concentration in the gas G in the gas chamber 101 by applying a voltage between the pump electrode 21 and the reference electrode 24.
The monitor cell 42 has the monitor electrode 22 exposed to the gas G on the first main surface 201 of the solid electrolyte body 2 at a position downstream of the arrangement position of the pump electrode 21 in the flow direction F of the gas G. doing. The monitor cell 42 is configured to detect the oxygen concentration in the gas G in the gas chamber 101 based on the oxygen ion current flowing between the monitor electrode 22 and the reference electrode 24.

センサセル４３は、固体電解質体２の第１主面２０１であって、ガスＧの流れ方向Ｆに垂直な方向においてモニタ電極２２の配置位置と並ぶ位置に、ガスＧに曝されるセンサ電極２３を有している。センサセル４３は、センサ電極２３と基準電極２４との間に流れる酸素イオン電流に基づいて、ガス室１０１におけるガスＧ中の特定ガス成分濃度を検出するために用いられる。
ヒータ６は、固体電解質体２を加熱するものであり、基準ガス室１０２を介して固体電解質体（２）に対向して配置されている。
図２、図３に示すごとく、ガス室１０１は、固体電解質体２、固体電解質体２に積層された絶縁体５１，５２及び拡散抵抗体３によって囲まれて形成されている。ポンプ電極２１、モニタ電極２２及びセンサ電極２３が固体電解質体２に設けられた位置において、ガスＧの流れ方向Ｆに直交する幅方向Ｗにおける、ガス室１０１の空間幅Ｗ０は一定になっている。 The sensor cell 43 has the sensor electrode 23 exposed to the gas G at a position on the first main surface 201 of the solid electrolyte body 2 and aligned with the arrangement position of the monitor electrode 22 in a direction perpendicular to the flow direction F of the gas G. Have. The sensor cell 43 is used for detecting a specific gas component concentration in the gas G in the gas chamber 101 based on an oxygen ion current flowing between the sensor electrode 23 and the reference electrode 24.
The heater 6 heats the solid electrolyte body 2 and is disposed so as to face the solid electrolyte body (2) via the reference gas chamber 102.
As shown in FIGS. 2 and 3, the gas chamber 101 is surrounded by the solid electrolyte body 2, the insulators 51 and 52 stacked on the solid electrolyte body 2, and the diffusion resistor 3. At the position where the pump electrode 21, the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 are provided on the solid electrolyte body 2, the space width W0 of the gas chamber 101 in the width direction W perpendicular to the flow direction F of the gas G is constant. .

図３に示すごとく、ポンプ電極２１の幅方向Ｗの中心位置Ｏ１に対する、モニタ電極２２とセンサ電極２３との隙間Ｓの幅方向Ｗの中心位置Ｏ２のずれ量ΔＸ１は、ポンプ電極２１の幅をＷ１としたとき、ΔＸ１≦１／４Ｗ１の関係を有している。また、ポンプ電極２１の幅方向Ｗの中心位置Ｏ１からの、モニタ電極２２の側面２２１の位置及びセンサ電極２３の側面２３１の位置ΔＹ１は、ΔＹ１≦１／２Ｗ１の関係を有している。 As shown in FIG. 3, the shift amount ΔX1 of the center position O2 in the width direction W of the gap S between the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 with respect to the center position O1 in the width direction W of the pump electrode 21 is the width of the pump electrode 21. When W1, ΔX1 ≦ 1 / 4W1 is satisfied. Further, the position of the side surface 221 of the monitor electrode 22 and the position ΔY1 of the side surface 231 of the sensor electrode 23 from the center position O1 in the width direction W of the pump electrode 21 have a relationship of ΔY1 ≦ 1 / 2W1.

以下に、本例のガスセンサ１につき、図１〜図６を参照して詳説する。
本例のガスセンサ１は、カバー内に配置された状態で、自動車の排気管内において使用される。また、ガスＧは排気管を通過する排ガスであり、ガスセンサ１は、排ガス中の特定ガス成分としてのＮＯｘ（窒素酸化物）の濃度を検出するために用いられる。
固体電解質体２は、酸素イオン伝導性を有するジルコニアの基板である。ポンプ電極２１、モニタ電極２２及びセンサ電極２３は、固体電解質体２における、ガスＧに曝される側の第１主面２０１に一定の厚みで設けられている。基準電極２４は、固体電解質体２における、基準ガスＡに曝される側の第２主面２０２に一定の厚みで設けられている。本例の基準電極２４は、固体電解質体２においてポンプ電極２１、モニタ電極２２及びセンサ電極２３が位置する領域の全体の裏側の位置に設けられている。基準電極２４は、ポンプ電極２１、モニタ電極２２及びセンサ電極２３の全体に対して１つ設ける以外にも、ポンプ電極２１、モニタ電極２２及びセンサ電極２３のそれぞれの裏側の位置に分散させて、３つ設けることもできる。 Hereinafter, the gas sensor 1 of this example will be described in detail with reference to FIGS.
The gas sensor 1 of this example is used in an exhaust pipe of an automobile in a state where the gas sensor 1 is disposed in a cover. The gas G is exhaust gas passing through the exhaust pipe, and the gas sensor 1 is used to detect the concentration of NOx (nitrogen oxide) as a specific gas component in the exhaust gas.
The solid electrolyte body 2 is a zirconia substrate having oxygen ion conductivity. The pump electrode 21, the monitor electrode 22, and the sensor electrode 23 are provided with a constant thickness on the first main surface 201 on the side exposed to the gas G in the solid electrolyte body 2. The reference electrode 24 is provided on the second main surface 202 of the solid electrolyte body 2 on the side exposed to the reference gas A with a constant thickness. The reference electrode 24 of this example is provided at a position on the back side of the entire region where the pump electrode 21, the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 are located in the solid electrolyte body 2. In addition to providing one reference electrode 24 for the entire pump electrode 21, monitor electrode 22, and sensor electrode 23, the reference electrode 24 is dispersed at positions on the back side of each of the pump electrode 21, the monitor electrode 22, and the sensor electrode 23, Three can also be provided.

基準電極２４は、固体電解質体２の第１主面２０１にポンプ電極２１、モニタ電極２２及びセンサ電極２３が形成された領域のほぼ全面に対して、固体電解質体２を挟んで対向して形成されていることが望ましい。言い換えれば、基準電極２４を厚み方向Ｔに投影した領域内に、ポンプ電極２１、モニタ電極２２及びセンサ電極２３の全体がほぼ含まれていることが望ましい。 The reference electrode 24 is formed so as to face the entire surface of the first main surface 201 of the solid electrolyte body 2 where the pump electrode 21, the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 are formed with the solid electrolyte body 2 interposed therebetween. It is desirable that In other words, it is desirable that the pump electrode 21, the monitor electrode 22, and the sensor electrode 23 are almost entirely included in the region where the reference electrode 24 is projected in the thickness direction T.

図１、図２に示すごとく、固体電解質体２のガスＧ側の第１主面２０１には、拡散抵抗体３と、アルミナからなる平板状の基板である第１の絶縁体５１とが積層されている。拡散抵抗体３及び第１の絶縁体５１の表面には、アルミナからなる平板状の基板である第２の絶縁体５２が積層されている。拡散抵抗体３は、ガスセンサ１におけるガスＧの流れ方向Ｆとなる長手方向の上流側端部に配置されている。第１の絶縁体５１は、固体電解質体２のガスＧ側の第１主面２０１において、ポンプ電極２１、モニタ電極２２及びセンサ電極２３を三方から囲むように、長手方向の下流側端部及び幅方向Ｗの両側の端部に設けられている。ガス室１０１は、固体電解質体２と第２の絶縁体５２との間において、拡散抵抗体３及び第１の絶縁体５１によって、固体電解質体２のガスＧ側の第１主面２０１の四方が囲まれて形成されている。ポンプ電極２１、モニタ電極２２及びセンサ電極２３が固体電解質体２に設けられた位置において、ガス室１０１の、流れ方向Ｆ及び幅方向Ｗに直交する厚み方向Ｔにおける空間高さは一定になっている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the diffusion resistor 3 and the first insulator 51, which is a flat substrate made of alumina, are laminated on the first main surface 201 on the gas G side of the solid electrolyte body 2. Has been. On the surfaces of the diffusion resistor 3 and the first insulator 51, a second insulator 52, which is a flat substrate made of alumina, is laminated. The diffusion resistor 3 is disposed at the upstream end in the longitudinal direction, which is the flow direction F of the gas G in the gas sensor 1. In the first main surface 201 on the gas G side of the solid electrolyte body 2, the first insulator 51 includes a downstream end portion in the longitudinal direction so as to surround the pump electrode 21, the monitor electrode 22, and the sensor electrode 23 from three sides. It is provided at both end portions in the width direction W. The gas chamber 101 is disposed between the solid electrolyte body 2 and the second insulator 52 on the four sides of the first main surface 201 on the gas G side of the solid electrolyte body 2 by the diffusion resistor 3 and the first insulator 51. Is surrounded by. At the position where the pump electrode 21, the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 are provided on the solid electrolyte body 2, the spatial height of the gas chamber 101 in the thickness direction T perpendicular to the flow direction F and the width direction W is constant. Yes.

図１、図２に示すごとく、固体電解質体２の基準ガスＡ側の第２主面２０２には、アルミナからなる平板状の基板である第３の絶縁体５３が積層されている。第３の絶縁体５３は、固体電解質体２の基準ガスＡ側の第２主面２０２において、基準電極２４を三方から囲むように、長手方向の上流側端部及び幅方向Ｗの両側の端部に設けられている。
また、ヒータ６は、固体電解質体２を加熱するとともに、固体電解質体２に設けられたポンプ電極２１、モニタ電極２２及びセンサ電極２３を加熱する。ヒータ６は、平板状に形成されており、第３の絶縁体５３に積層されている。ヒータ６は、第３の絶縁体５３の表面に積層された第４の絶縁体６１と、第４の絶縁体６１に設けられ、通電が行われる通電体６２とを有している。第４の絶縁体６１は、２枚の絶縁プレート６１１によって通電体６２を挟み込んでいる。 As shown in FIGS. 1 and 2, a third insulator 53, which is a flat substrate made of alumina, is laminated on the second main surface 202 of the solid electrolyte body 2 on the reference gas A side. The third insulator 53 includes an upstream end in the longitudinal direction and ends on both sides in the width direction W so as to surround the reference electrode 24 from three sides on the second main surface 202 on the reference gas A side of the solid electrolyte body 2. Provided in the department.
The heater 6 heats the solid electrolyte body 2 and heats the pump electrode 21, the monitor electrode 22, and the sensor electrode 23 provided on the solid electrolyte body 2. The heater 6 is formed in a flat plate shape and is stacked on the third insulator 53. The heater 6 includes a fourth insulator 61 laminated on the surface of the third insulator 53, and an energizer 62 provided on the fourth insulator 61 and energized. The fourth insulator 61 sandwiches the energizing body 62 between two insulating plates 611.

基準ガス室１０２は、固体電解質体２と第４の絶縁体６１との間において、第３の絶縁体５３によって、固体電解質体２の基準ガスＡ側の第２主面２０２の、上流側端部及び幅方向Ｗの両側の端部の三方が囲まれて形成されている。
図４に示すごとく、通電体６２は、外部の通電手段が接続される一対の電極部６２１と、該一対の電極部６２１同士を繋ぎ、一対の電極部６２１に印加される電圧によって通電されて発熱する発熱部６２２とを有している。 The reference gas chamber 102 is located between the solid electrolyte body 2 and the fourth insulator 61 by the third insulator 53, on the upstream end of the second main surface 202 on the reference gas A side of the solid electrolyte body 2. And the three sides of the both ends in the width direction W are surrounded.
As shown in FIG. 4, the energization body 62 is energized by a voltage applied to the pair of electrode portions 621, connecting the pair of electrode portions 621 to which an external energization means is connected, and the pair of electrode portions 621. And a heat generating portion 622 that generates heat.

発熱部６２２の断面積は、電極部６２１の断面積よりも小さい。そして、発熱部６２２の単位長さ当たりの抵抗値は、電極部６２１の単位長さ当たりの抵抗値よりも大きい。そのため、一対の電極部６２１から通電体６２へ通電するときには、ジュール熱により主に発熱部６２２が発熱する。そして、発熱部６２２の発熱によって、ポンプ電極２１、モニタ電極２２及びセンサ電極２３が所望の作動温度まで昇温される。 The cross-sectional area of the heat generating part 622 is smaller than the cross-sectional area of the electrode part 621. The resistance value per unit length of the heat generating part 622 is larger than the resistance value per unit length of the electrode part 621. Therefore, when the energization body 62 is energized from the pair of electrode portions 621, the heat generating portion 622 mainly generates heat due to Joule heat. The pump electrode 21, the monitor electrode 22, and the sensor electrode 23 are heated to a desired operating temperature by the heat generated by the heat generating unit 622.

発熱部６２２の膜厚と電極部６２１の膜厚とを同じにする場合には、発熱部６２２のパターン線幅は、電極部６２１のパターン線幅に比べて、例えば１／４程度の幅に形成される。発熱部６２２の膜厚を電極部６２１の膜厚よりも小さくすること、又は発熱部６２２を構成する材料の比抵抗を、電極部６２１を構成する材料の比抵抗よりも大きくすることによっても、発熱部６２２の抵抗値を電極部６２１の抵抗値よりも大きくすることができる。また、発熱部６２２の抵抗値は、パターン線幅、膜厚、材料の組成等を異ならせる手法を合わせて、電極部６２１の抵抗値よりも大きくすることができる。
発熱部６２２の抵抗値は、通電体６２の全体の抵抗値における５０％以上の割合を占める。発熱部６２２は、ポンプ電極２１、モニタ電極２２及びセンサ電極２３が設けられた固体電解質体２の平面領域の全体が、第４の絶縁体６１の表面に厚み方向Ｔに投影された位置に設けられている。 When the film thickness of the heat generating part 622 and the film thickness of the electrode part 621 are the same, the pattern line width of the heat generating part 622 is, for example, about 1/4 of the pattern line width of the electrode part 621. It is formed. Also, by making the film thickness of the heat generating part 622 smaller than the film thickness of the electrode part 621, or by making the specific resistance of the material forming the heat generating part 622 larger than the specific resistance of the material forming the electrode part 621, The resistance value of the heat generating part 622 can be made larger than the resistance value of the electrode part 621. Further, the resistance value of the heat generating portion 622 can be made larger than the resistance value of the electrode portion 621 by combining the method of varying the pattern line width, film thickness, material composition, and the like.
The resistance value of the heat generating part 622 occupies a ratio of 50% or more in the entire resistance value of the current-carrying body 62. The heat generating portion 622 is provided at a position where the entire planar area of the solid electrolyte body 2 provided with the pump electrode 21, the monitor electrode 22, and the sensor electrode 23 is projected on the surface of the fourth insulator 61 in the thickness direction T. It has been.

図１に示すごとく、ヒータ６の第４の絶縁体６１及び通電体６２は、固体電解質体２に対して平行に配置されており、通電体６２は、ポンプ電極２１、モニタ電極２２及びセンサ電極２３に対して平行に配置されている。そして、ガスセンサ１の流れ方向Ｆ及び幅方向Ｗに直交する厚み方向Ｔにおいて、ポンプ電極２１の表面から発熱部６２２の表面までの距離Ｄ１、モニタ電極２２の表面から発熱部６２２の表面までの距離Ｄ２、及びセンサ電極２３の表面から発熱部６２２の表面までの距離Ｄ３はほぼ同等になっている。これにより、ポンプ電極２１、モニタ電極２２及びセンサ電極２３のそれぞれを発熱部６２２に接近させることができる。なお、ポンプ電極２１の表面から発熱部６２２の表面までの距離Ｄ１、モニタ電極２２の表面から発熱部６２２の表面までの距離Ｄ２、及びセンサ電極２３の表面から発熱部６２２の表面までの距離Ｄ３は、若干異なっていてもよく、より具体的には±１０％までは異なっていてもよい。 As shown in FIG. 1, the fourth insulator 61 and the energizing body 62 of the heater 6 are arranged in parallel to the solid electrolyte body 2, and the energizing body 62 includes the pump electrode 21, the monitor electrode 22, and the sensor electrode. 23 is arranged in parallel with respect to 23. Then, in the thickness direction T perpendicular to the flow direction F and the width direction W of the gas sensor 1, the distance D 1 from the surface of the pump electrode 21 to the surface of the heat generating part 622, and the distance from the surface of the monitor electrode 22 to the surface of the heat generating part 622. D2 and the distance D3 from the surface of the sensor electrode 23 to the surface of the heat generating part 622 are substantially equal. Thereby, each of the pump electrode 21, the monitor electrode 22, and the sensor electrode 23 can be brought close to the heat generating part 622. The distance D1 from the surface of the pump electrode 21 to the surface of the heat generating part 622, the distance D2 from the surface of the monitor electrode 22 to the surface of the heat generating part 622, and the distance D3 from the surface of the sensor electrode 23 to the surface of the heat generating part 622 May be slightly different, more specifically up to ± 10%.

また、ポンプ電極２１を含むポンプセル４１には、モニタ電極２２を含むモニタセル４２及びセンサ電極２３を含むセンサセル４３に比べて多くの酸素イオン電流が流れる。そのため、モニタ電極２２及びセンサ電極２３に比べてポンプ電極２１が若干加熱されやすくなるよう、発熱部６２２の発熱中心をポンプ電極２１側に偏って配置している。これにより、ポンプ電極２１の温度が、モニタ電極２２の温度及びセンサ電極２３の温度に比べて若干高くなるようにしている。
こうして、ヒータ６の発熱部６２２によって、ポンプ電極２１、モニタ電極２２及びセンサ電極２３の温度を、それぞれ容易に最適な温度に制御することができる。 Further, a larger amount of oxygen ion current flows through the pump cell 41 including the pump electrode 21 than the monitor cell 42 including the monitor electrode 22 and the sensor cell 43 including the sensor electrode 23. For this reason, the heat generation center of the heat generating portion 622 is arranged so as to be biased toward the pump electrode 21 so that the pump electrode 21 is slightly heated more easily than the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23. Thereby, the temperature of the pump electrode 21 is made slightly higher than the temperature of the monitor electrode 22 and the temperature of the sensor electrode 23.
Thus, the temperatures of the pump electrode 21, the monitor electrode 22, and the sensor electrode 23 can be easily controlled to optimum temperatures by the heat generating portion 622 of the heater 6.

ガスセンサ１の幅方向Ｗにおいて、モニタ電極２２の幅Ａ１とセンサ電極２３の幅Ａ２とは、ほぼ同等になっている。また、本例のモニタ電極２２の面積とセンサ電極２３の面積とは、ほぼ同等になっている。なお、モニタ電極２２の幅Ａ１とセンサ電極２３の幅Ａ２とは、若干異なっていてもよく、より具体的には±１０％までは異なっていてもよい。また、モニタ電極２２の面積とセンサ電極２３の面積とは、若干異なっていてもよく、より具体的には±１０％までは異なっていてもよい。
ポンプ電極２１の下流側端面は、幅方向Ｗに平行になっており、モニタ電極２２及びセンサ電極２３の上流側端面も、幅方向Ｗに平行になっている。そして、ガスセンサ１の流れ方向Ｆにおいて、ポンプ電極２１の下流側端面からモニタ電極２２の上流側端面までの距離Ｂ１と、ポンプ電極２１の下流側端面からセンサ電極２３の上流側端面までの距離Ｂ２とは、ほぼ同等になっている。なお、ポンプ電極２１の下流側端面からモニタ電極２２の上流側端面までの距離Ｂ１と、ポンプ電極２１の下流側端面からセンサ電極２３の上流側端面までの距離Ｂ２とは、若干異なっていてもよく、より具体的には±１０％までは異なっていてもよい。 In the width direction W of the gas sensor 1, the width A1 of the monitor electrode 22 and the width A2 of the sensor electrode 23 are substantially equal. Further, the area of the monitor electrode 22 and the area of the sensor electrode 23 in this example are substantially equal. The width A1 of the monitor electrode 22 and the width A2 of the sensor electrode 23 may be slightly different, more specifically, may be different up to ± 10%. Further, the area of the monitor electrode 22 and the area of the sensor electrode 23 may be slightly different, more specifically, may be different up to ± 10%.
The downstream end surface of the pump electrode 21 is parallel to the width direction W, and the upstream end surfaces of the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 are also parallel to the width direction W. In the flow direction F of the gas sensor 1, a distance B 1 from the downstream end surface of the pump electrode 21 to the upstream end surface of the monitor electrode 22 and a distance B 2 from the downstream end surface of the pump electrode 21 to the upstream end surface of the sensor electrode 23. Is almost the same. The distance B1 from the downstream end face of the pump electrode 21 to the upstream end face of the monitor electrode 22 and the distance B2 from the downstream end face of the pump electrode 21 to the upstream end face of the sensor electrode 23 may be slightly different. Well, more specifically, it may be different up to ± 10%.

モニタ電極２２は、ガスＧ中の特定ガス成分（ＮＯｘ）を分解しない電極であり、センサ電極２３は、ガスＧ中の特定ガス成分を分解可能な電極である。モニタセル４２においては、酸素濃度に依存して酸素イオン電流が検出される一方、センサセル４３においては、酸素濃度及びＮＯｘ濃度に依存して酸素イオン電流が検出される。そして、ガスセンサ１においては、センサセル４３によって検出される酸素イオン電流から、モニタセル４２によって検出される酸素イオン電流が差し引かれることにより、ガスＧ中の特定ガス成分の濃度が検出される。 The monitor electrode 22 is an electrode that does not decompose the specific gas component (NOx) in the gas G, and the sensor electrode 23 is an electrode that can decompose the specific gas component in the gas G. The monitor cell 42 detects the oxygen ion current depending on the oxygen concentration, while the sensor cell 43 detects the oxygen ion current depending on the oxygen concentration and the NOx concentration. In the gas sensor 1, the concentration of the specific gas component in the gas G is detected by subtracting the oxygen ion current detected by the monitor cell 42 from the oxygen ion current detected by the sensor cell 43.

本例のガスセンサ１は、ポンプ電極２１、モニタ電極２２、センサ電極２３及び基準電極２４の全てを同じ固体電解質体２に設けており、ガス室１０１の空間幅Ｗ０を一定にした特殊な構造を有するものである。そして、この特殊な構造のガスセンサ１において、ガス室１０１における、ポンプ電極２１の配置位置を通過した後のガスＧの流れに対する、モニタ電極２２とセンサ電極２３との配置条件をできるだけ同等にしている。 The gas sensor 1 of the present example has a special structure in which the pump electrode 21, the monitor electrode 22, the sensor electrode 23, and the reference electrode 24 are all provided in the same solid electrolyte body 2, and the space width W0 of the gas chamber 101 is constant. It is what you have. In the gas sensor 1 having this special structure, the arrangement conditions of the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 are made as equal as possible with respect to the flow of the gas G after passing through the arrangement position of the pump electrode 21 in the gas chamber 101. .

このようなガスセンサ１の構造においては、ポンプ電極２１の幅方向Ｗの中心位置Ｏ１に対する、モニタ電極２２とセンサ電極２３との隙間Ｓの幅方向Ｗの中心位置Ｏ２のずれ量ΔＸ１の規定が重要となる。具体的には、ずれ量ΔＸ１は、ポンプ電極２１の幅をＷ１としたとき、ΔＸ１≦１／４Ｗ１の関係を有している。また、ポンプ電極２１の幅方向Ｗの中心位置Ｏ１に対する、モニタ電極２２の側面２２１の位置及びセンサ電極２３の側面２３１の位置ΔＹ１は、ΔＹ１≦１／２Ｗ１の関係を有している。言い換えれば、モニタ電極２２の側面２２１の位置は、ポンプ電極２１の側面２１１の位置と同じ又はポンプ電極２１の側面２１１の位置よりも内側に位置しており、センサ電極２３の側面２３１の位置は、ポンプ電極２１の側面２１１の位置と同じ又はポンプ電極２１の側面２１１の位置よりも内側に位置している。 In such a structure of the gas sensor 1, it is important to define the amount of deviation ΔX1 of the center position O2 in the width direction W of the gap S between the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 with respect to the center position O1 in the width direction W of the pump electrode 21. It becomes. Specifically, the deviation amount ΔX1 has a relationship of ΔX1 ≦ 1 / 4W1, where the width of the pump electrode 21 is W1. The position of the side surface 221 of the monitor electrode 22 and the position ΔY1 of the side surface 231 of the sensor electrode 23 with respect to the center position O1 of the pump electrode 21 in the width direction W have a relationship of ΔY1 ≦ 1 / 2W1. In other words, the position of the side surface 221 of the monitor electrode 22 is the same as the position of the side surface 211 of the pump electrode 21 or inside the position of the side surface 211 of the pump electrode 21, and the position of the side surface 231 of the sensor electrode 23 is The position is the same as the position of the side surface 211 of the pump electrode 21 or the inside of the position of the side surface 211 of the pump electrode 21.

これにより、ずれ量ΔＸ１、及び中心位置Ｏ１からの各側面２２１，２３１の位置ΔＹ１の許容範囲を定めることができる。そして、ポンプ電極２１の配置位置を通過した後のガスＧが、モニタ電極２２とセンサ電極２３とにできるだけ同等に接触するようにすることができる。そのため、モニタ電極２２とセンサ電極２３とにおいて、ガスＧ中の残留酸素を分解する量をできるだけ同等にすることができる。
それ故、本例のガスセンサ１によれば、特定ガス成分濃度の検出精度を向上させることができる。 Thereby, the tolerance | permissible_range of deviation | shift amount (DELTA) X1 and position (DELTA) Y1 of each side surface 221,231 from center position O1 can be defined. The gas G after passing through the arrangement position of the pump electrode 21 can be brought into contact with the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 as equally as possible. Therefore, the amount of decomposition of residual oxygen in the gas G can be made as equal as possible in the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23.
Therefore, according to the gas sensor 1 of this example, the detection accuracy of the specific gas component concentration can be improved.

また、上記距離Ｂ１と上記距離Ｂ２を同じにすることにより、モニタ電極２２とセンサ電極２３とにおける、ガスＧ中の残留酸素の分解量が同等になるようにすることができる。また、この距離Ｂ１及び距離Ｂ２の両方が十分に長くなると、モニタ電極２２とセンサ電極２３とに生じる、ガスＧ中の残留酸素の影響が小さくなる。ただし、ただし、距離Ｂ１及び距離Ｂ２の両方が十分に長くなると、ガスセンサ１が長手方向に長くなってしまい、応答性遅延など他特性に対して悪影響を及ぼす。そのため、距離Ｂ１及距離Ｂ２は、０．１〜３．０ｍｍの範囲内で決定することが好ましい。 Further, by making the distance B1 and the distance B2 the same, the decomposition amount of the residual oxygen in the gas G at the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 can be made equal. Further, when both the distance B1 and the distance B2 are sufficiently long, the influence of the residual oxygen in the gas G generated at the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 is reduced. However, if both the distance B1 and the distance B2 become sufficiently long, the gas sensor 1 becomes long in the longitudinal direction, which adversely affects other characteristics such as response delay. Therefore, it is preferable to determine the distance B1 and the distance B2 within a range of 0.1 to 3.0 mm.

図５には、ずれ量ΔＸ１と、ガスセンサ１による特定ガス成分濃度の検出誤差の比との関係を示す。同図においては、ずれ量ΔＸ１が０（ゼロ）の場合の検出誤差を基準値（１倍）として、ずれ量ΔＸ１が変化したときの検出誤差の基準値に対する増加比（倍）を示す。また、ガスＧの酸素濃度が２０％の場合について示す。同図に示すごとく、ずれ量ΔＸ１が１／８Ｗ１を超える付近から検出誤差は徐々に増加し、ずれ量ΔＸ１が１／４Ｗ１を超える付近から検出誤差は急激に増加していることがわかる。 FIG. 5 shows the relationship between the deviation amount ΔX1 and the ratio of the detection error of the specific gas component concentration by the gas sensor 1. In this figure, the detection error when the deviation amount ΔX1 is 0 (zero) is defined as a reference value (1 time), and the increase ratio (times) of the detection error with respect to the reference value when the deviation amount ΔX1 changes is shown. The case where the oxygen concentration of the gas G is 20% is shown. As shown in the figure, it can be seen that the detection error gradually increases from the vicinity where the displacement amount ΔX1 exceeds 1 / 8W1, and the detection error increases rapidly from the vicinity where the displacement amount ΔX1 exceeds 1 / 4W1.

例えば、モニタ電極２２が幅方向Ｗの中心側に位置し、センサ電極２３が幅方向Ｗの外側に位置することになると、ガスＧ中の残留酸素は、センサ電極２３に比べてモニタ電極２２の方がより多く分解しやすくなると考えられる。この場合、残留酸素によってモニタセル４２とセンサセル４３とに流れる酸素イオン電流の量が異なり、ガスセンサ１による検出誤差が大きくなる。
ずれ量ΔＸ１は、モニタ電極２２及びセンサ電極２３の幅方向Ｗの幅が、ポンプ電極２１の幅方向Ｗの幅の１／４未満まで小さくなれば、ΔＹ１≦１／２Ｗ１の関係が満たされる範囲で１／４Ｗ１以下まで許容される。このことより、ずれ量ΔＸ１は、ΔＸ１≦１／４Ｗ１の関係を有していることが好ましく、ΔＸ１≦１／８Ｗ１の関係を有していることがさらに好ましいといえる。 For example, when the monitor electrode 22 is positioned on the center side in the width direction W and the sensor electrode 23 is positioned outside the width direction W, the residual oxygen in the gas G is greater than that of the sensor electrode 23. It is thought that it becomes easier to decompose more. In this case, the amount of oxygen ion current flowing between the monitor cell 42 and the sensor cell 43 differs depending on the residual oxygen, and the detection error by the gas sensor 1 increases.
The shift amount ΔX1 is a range in which the relationship ΔY1 ≦ 1 / 2W1 is satisfied when the width in the width direction W of the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 is reduced to less than ¼ of the width in the width direction W of the pump electrode 21. Is allowed up to 1 / 4W1 or less. From this, it can be said that the deviation amount ΔX1 preferably has a relationship of ΔX1 ≦ 1 / 4W1, and more preferably has a relationship of ΔX1 ≦ 1 / 8W1.

図６には、ポンプ電極２１の幅方向Ｗの中心位置Ｏ１からの、モニタ電極２２又はセンサ電極２３の側面２２１，２３１の位置ΔＹ１と、ガスセンサ１による特定ガス成分濃度の検出誤差の比との関係を示す。同図においては、モニタ電極２２の側面２２１の位置がポンプ電極２１の側面２１１の位置と同じ場合の検出誤差を基準値（１倍）として、側面２２１，２３１の位置ΔＹ１が変化したときの検出誤差の基準値に対する増加比（倍）を示す。また、ガスＧの酸素濃度が２０％の場合について示す。同図に示すごとく、中心位置Ｏ１からの側面２２１，２３１の位置ΔＹ１が、１／２Ｗ１を超える付近から検出誤差は増加していることがわかる。この理由は、上記ずれ量ΔＸ１の場合と同様に考える。このことより、中心位置Ｏ１からの側面２２１，２３１の位置ΔＹ１は、ΔＹ１≦１／２Ｗ１の関係を有していることが好ましいといえる。 FIG. 6 shows the position ΔY1 of the side surfaces 221 and 231 of the monitor electrode 22 or the sensor electrode 23 from the center position O1 of the pump electrode 21 in the width direction W and the ratio of the detection error of the specific gas component concentration by the gas sensor 1. Show the relationship. In this figure, the detection error when the position of the side surface 221 of the monitor electrode 22 is the same as the position of the side surface 211 of the pump electrode 21 is taken as a reference value (1 time), and the detection when the position ΔY1 of the side surfaces 221 and 231 changes. Indicates the increase ratio (times) of the error relative to the reference value. The case where the oxygen concentration of the gas G is 20% is shown. As shown in the figure, it can be seen that the detection error increases from the vicinity where the position ΔY1 of the side surfaces 221 and 231 from the center position O1 exceeds 1 / 2W1. The reason for this is considered in the same manner as in the case of the deviation amount ΔX1. From this, it can be said that the position ΔY1 of the side surfaces 221 and 231 from the center position O1 preferably has a relationship of ΔY1 ≦ 1 / 2W1.

（実施例２）
本例のガスセンサ１においては、モニタ電極２２とセンサ電極２３との隙間Ｓの中心位置のずれ量ΔＸ２を、ヒータ６における発熱部６２２との関係で規定している。
具体的には、図７に示すごとく、ガスセンサ１の幅方向Ｗにおいて、発熱部６２２の中心位置Ｏ３に対する、モニタ電極２２とセンサ電極２３との隙間Ｓの中心位置Ｏ４のずれ量ΔＸ２は、発熱部６２２の幅方向Ｗの全体幅をＷ２としたとき、ΔＸ２≦１／４Ｗ２の関係を有している。 (Example 2)
In the gas sensor 1 of this example, the shift amount ΔX2 of the center position of the gap S between the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 is defined by the relationship with the heat generating part 622 in the heater 6.
Specifically, as shown in FIG. 7, in the width direction W of the gas sensor 1, the deviation amount ΔX2 of the center position O4 of the gap S between the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 with respect to the center position O3 of the heat generating part 622 is generated by heat. When the overall width of the portion 622 in the width direction W is W2, the relationship is ΔX2 ≦ 1 / 4W2.

また、ガスセンサ１の幅方向Ｗにおいて、発熱部６２２の中心位置Ｏ３からの、モニタ電極２２の側面２２１の位置及びセンサ電極２３の側面２３１の位置ΔＹ２は、ΔＹ２≦１／２Ｗ２の関係を有している。言い換えれば、モニタ電極２２の側面２２１の位置は、発熱部６２２の側面６２３の位置と同じ又は発熱部６２２の側面６２３の位置よりも内側に位置しており、センサ電極２３の側面２３１の位置は、発熱部６２２の側面６２３の位置と同じ又は発熱部６２２の側面６２３の位置よりも内側に位置している（図６参照）。 Further, in the width direction W of the gas sensor 1, the position of the side surface 221 of the monitor electrode 22 and the position ΔY2 of the side surface 231 of the sensor electrode 23 from the center position O3 of the heat generating portion 622 have a relationship of ΔY2 ≦ 1 / 2W2. ing. In other words, the position of the side surface 221 of the monitor electrode 22 is the same as the position of the side surface 623 of the heat generating part 622 or inside the position of the side surface 623 of the heat generating part 622, and the position of the side surface 231 of the sensor electrode 23 is The position is the same as the position of the side surface 623 of the heat generating portion 622 or the position inside the position of the side surface 623 of the heat generating portion 622 (see FIG. 6).

ここで、本例のヒータ６の構造は、上記実施例１の図４に示したものと同じである。そして、同図に示したように、ポンプ電極２１の中心位置Ｏ１と、発熱部６２２の中心位置Ｏ３とは、いずれもガスセンサ１の幅方向Ｗの中心位置にある。
また、ポンプ電極２１の幅方向Ｗの幅Ｗ１と発熱部６２２の幅方向Ｗの全体幅Ｗ２とは、Ｗ１≦Ｗ２の関係を有している。これにより、ガスセンサ１の幅方向Ｗにおける温度分布を極力減らし、発熱部６２２による電子伝導がモニタ電極２２とセンサ電極２３とに与える影響の差を減らすことができる。 Here, the structure of the heater 6 of this example is the same as that shown in FIG. As shown in the figure, the center position O1 of the pump electrode 21 and the center position O3 of the heat generating part 622 are both at the center position in the width direction W of the gas sensor 1.
Further, the width W1 of the pump electrode 21 in the width direction W and the overall width W2 of the heat generating portion 622 in the width direction W have a relationship of W1 ≦ W2. Thereby, the temperature distribution in the width direction W of the gas sensor 1 can be reduced as much as possible, and the difference in the influence of the electron conduction by the heat generating part 622 on the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 can be reduced.

本例のガスセンサ１も、上記実施例１の場合と同様の特殊な構造を有するものである。そして、この特殊な構造のガスセンサ１において、ヒータ６の発熱部６２２の配置位置に対する、モニタ電極２２とセンサ電極２３との配置条件をできるだけ同等にしている。具体的には、このような特殊な構造のガスセンサ１において、ずれ量ΔＸ２がΔＸ２≦１／４Ｗ２の関係を有し、中心位置Ｏ３からの各側面２２１，２３１の位置ΔＹ２がΔＹ２≦１／２Ｗ２の関係を有している。 The gas sensor 1 of this example also has a special structure similar to that of the first embodiment. In the gas sensor 1 having this special structure, the arrangement conditions of the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 with respect to the arrangement position of the heat generating portion 622 of the heater 6 are made as equal as possible. Specifically, in the gas sensor 1 having such a special structure, the shift amount ΔX2 has a relationship of ΔX2 ≦ 1 / 4W2, and the positions ΔY2 of the side surfaces 221 and 231 from the center position O3 are ΔY2 ≦ 1 / 2W2. Have the relationship.

これにより、ずれ量ΔＸ２、及び中心位置Ｏ３からの各側面２２１，２３１の位置ΔＹ２の許容範囲を定めることができる。そして、固体電解質体２の温度に依存する、発熱部６２２からの電子伝導の影響が、モニタ電極２２とセンサ電極２３とにできるだけ同等に生じるようにすることができる。なお、モニタ電極２２とセンサ電極２３とがそれぞれ電子伝導の影響を受けると、モニタセル４２及びセンサセル４３にそれぞれ微小な電流が流れることになる。この微小な電流の検出は、センサセル４３における酸素イオン電流とモニタセル４２における酸素イオン電流との差分を取って特定ガス成分濃度を求める際に、互いに打ち消し合うことができる。そして、この微小な電流が特定ガス成分濃度の検出に与える影響をほとんどなくすことができる。
それ故、本例のガスセンサ１によっても、特定ガス成分濃度の検出精度を向上させることができる。 Thereby, the tolerance | permissible_range of deviation | shift amount (DELTA) X2 and position (DELTA) Y2 of each side surface 221 and 231 from center position O3 can be defined. Then, the influence of the electron conduction from the heat generating portion 622 depending on the temperature of the solid electrolyte body 2 can be caused to occur as equally as possible on the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23. Note that if the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 are affected by electron conduction, a minute current flows through the monitor cell 42 and the sensor cell 43, respectively. The detection of this minute current can cancel each other when the difference between the oxygen ion current in the sensor cell 43 and the oxygen ion current in the monitor cell 42 is taken to determine the specific gas component concentration. And the influence which this minute electric current has on the detection of the specific gas component concentration can be almost eliminated.
Therefore, the detection accuracy of the specific gas component concentration can be improved also by the gas sensor 1 of the present example.

また、本例のガスセンサ１も、上記実施例１に示したΔＸ１≦１／４Ｗ１の関係及びΔＹ１≦１／２Ｗ１の関係を有していることが好ましい。
本例のガスセンサ１のその他の構成及び図中の符号は上記実施例１と同様であり、本例のその他の作用効果は、上記実施例１と同様である。 Moreover, it is preferable that the gas sensor 1 of this example also has the relationship of ΔX1 ≦ 1 / 4W1 and the relationship of ΔY1 ≦ 1 / 2W1 shown in the first embodiment.
Other configurations of the gas sensor 1 of the present example and the reference numerals in the drawing are the same as those of the first embodiment, and other functions and effects of the present example are the same as those of the first embodiment.

図８には、ずれ量ΔＸ２と、ガスセンサ１による特定ガス成分濃度の検出誤差の比との関係を示す。同図においては、ずれ量ΔＸ２が０（ゼロ）の場合の検出誤差を基準値（１倍）として、ずれ量ΔＸ２が変化したときの検出誤差の基準値に対する増加比（倍）を示す。また、ガスＧの酸素濃度が２０％の場合について示す。同図に示すごとく、ずれ量ΔＸ２が１／８Ｗ２を超える付近から検出誤差は徐々に増加し、ずれ量ΔＸ２が１／４Ｗ２を超える付近から検出誤差は急激に増加していることがわかる。 FIG. 8 shows the relationship between the deviation amount ΔX2 and the ratio of the detection error of the specific gas component concentration by the gas sensor 1. In this figure, the detection error when the deviation amount ΔX2 is 0 (zero) is defined as a reference value (1 time), and the increase ratio (times) of the detection error with respect to the reference value when the deviation amount ΔX2 changes is shown. The case where the oxygen concentration of the gas G is 20% is shown. As shown in the figure, it can be seen that the detection error gradually increases from the vicinity where the shift amount ΔX2 exceeds 1 / 8W2, and the detection error increases rapidly from the vicinity where the shift amount ΔX2 exceeds 1 / 4W2.

例えば、モニタ電極２２が幅方向Ｗの中心側に位置し、センサ電極２３が幅方向Ｗの外側に位置することになると、モニタ電極２２の方がセンサ電極２３に比べて温度が高くなり、電子伝導の影響を、センサ電極２３に比べてモニタ電極２２が強く受けることになると考えられる。この場合、電子伝導による微小な電流が、センサセル４３における酸素イオン電流に与える影響と、モニタセル４２における酸素イオン電流に与える影響とを互いに打ち消し合うことができず、ガスセンサ１による検出誤差が大きくなる。
ずれ量ΔＸ２は、モニタ電極２２及びセンサ電極２３の幅方向Ｗの幅が、発熱部６２２の幅方向Ｗの幅の１／４未満まで小さくなれば、ΔＹ２≦１／２Ｗ２の関係が満たされる範囲で１／４Ｗ２以下まで許容される。このことより、ずれ量ΔＸ２は、ΔＸ２≦１／４Ｗ２の関係を有していることが好ましく、ΔＸ２≦１／８Ｗ２の関係を有していることがさらに好ましいといえる。 For example, when the monitor electrode 22 is positioned on the center side in the width direction W and the sensor electrode 23 is positioned outside the width direction W, the temperature of the monitor electrode 22 is higher than that of the sensor electrode 23, and the electron It is considered that the monitor electrode 22 is more strongly affected by the conduction than the sensor electrode 23. In this case, the influence of a minute current due to electron conduction on the oxygen ion current in the sensor cell 43 and the influence on the oxygen ion current in the monitor cell 42 cannot be canceled out, and the detection error by the gas sensor 1 increases.
The shift amount ΔX2 is a range in which the relationship of ΔY2 ≦ 1 / 2W2 is satisfied when the width in the width direction W of the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 is reduced to less than ¼ of the width in the width direction W of the heat generating portion 622. Is allowed up to 1 / 4W2. From this, it can be said that the deviation amount ΔX2 preferably has a relationship of ΔX2 ≦ 1 / 4W2, and more preferably has a relationship of ΔX2 ≦ 1 / 8W2.

図９には、発熱部６２２の幅方向Ｗの中心位置Ｏ３からのモニタ電極２２又はセンサ電極２３の側面２２１，２３１の位置ΔＹ２と、ガスセンサ１による特定ガス成分濃度の検出誤差の比との関係を示す。同図においては、モニタ電極２２の側面２２１の位置が発熱部６２２の側面６２３の位置と同じ場合の検出誤差を基準値（１倍）として、側面２２１，２３１の位置ΔＹ２が変化したときの検出誤差の基準値に対する増加比（倍）を示す。 FIG. 9 shows the relationship between the position ΔY2 of the side surfaces 221 and 231 of the monitor electrode 22 or the sensor electrode 23 from the center position O3 in the width direction W of the heat generating portion 622 and the ratio of the detection error of the specific gas component concentration by the gas sensor 1. Indicates. In this figure, the detection error when the position of the side surface 221 of the monitor electrode 22 is the same as the position of the side surface 623 of the heat generating portion 622 is taken as a reference value (1 time), and detection is performed when the position ΔY2 of the side surfaces 221 and 231 changes. Indicates the increase ratio (times) of the error relative to the reference value.

また、同図においては、ガスＧの酸素濃度が２０％の場合について示す。同図に示すごとく、側面２２１，２３１の位置ΔＹ２が、１／２Ｗ２を超える付近から検出誤差は増加していることがわかる。この理由は、上記ずれ量ΔＸ２の場合と同様に考える。このことより、側面の位置ΔＹ２は、ΔＹ２≦１／２Ｗ２の関係を有していることが好ましいといえる。
なお、発熱部６２２は、ガスセンサ１の幅方向Ｗにおいて略対称に形成されていればよい。発熱部６２２の中心位置Ｏ３は、幅方向Ｗの対称線に相当する。発熱部６２２は、例えば、図１０に示すようなパターンで形成することができる。この場合においても、作用効果は上記実施例２と同様である。 Moreover, in the same figure, it shows about the case where the oxygen concentration of gas G is 20%. As shown in the figure, it can be seen that the detection error increases from the vicinity where the position ΔY2 of the side surfaces 221 and 231 exceeds 1 / 2W2. The reason for this is considered in the same manner as in the case of the shift amount ΔX2. From this, it can be said that the side surface position ΔY2 preferably has a relationship of ΔY2 ≦ 1 / 2W2.
In addition, the heat generation part 622 should just be formed substantially symmetrically in the width direction W of the gas sensor 1. The center position O3 of the heat generating portion 622 corresponds to a symmetry line in the width direction W. The heat generating part 622 can be formed in a pattern as shown in FIG. 10, for example. Even in this case, the function and effect are the same as those of the second embodiment.

（実施例３）
本例は、図１１に示すごとく、ガス室１０１が、ポンプ電極２１が配置された第１ガス室１０３と、モニタ電極２２及びセンサ電極２３が配置された第２ガス室１０４と、第１ガス室１０３と第２ガス室１０４との間に位置する狭小空間１０５とによって形成された場合について示す。
狭小空間１０５の幅方向Ｗにおける空間幅Ｗ３は、第１ガス室１０３の幅方向Ｗにおける空間幅Ｗ０’、及び第２ガス室１０４の幅方向Ｗにおける空間幅Ｗ０’’に比べて狭くなっている。第１ガス室１０３の空間幅Ｗ０’と第２ガス室１０４の空間幅Ｗ０’’とはほぼ同じである。 (Example 3)
In this example, as shown in FIG. 11, the gas chamber 101 includes a first gas chamber 103 in which the pump electrode 21 is disposed, a second gas chamber 104 in which the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 are disposed, and a first gas. A case will be described in which a narrow space 105 located between the chamber 103 and the second gas chamber 104 is formed.
The space width W3 in the width direction W of the narrow space 105 is narrower than the space width W0 ′ in the width direction W of the first gas chamber 103 and the space width W0 ″ in the width direction W of the second gas chamber 104. Yes. The space width W0 ′ of the first gas chamber 103 and the space width W0 ″ of the second gas chamber 104 are substantially the same.

本例のガスセンサ１においては、ガス室１０１における狭小空間１０５を通過した後のガスＧの流れに対する、モニタ電極２２とセンサ電極２３との配置条件をできるだけ同等にしている。そして、ガスセンサ１の幅方向Ｗにおいて、狭小空間１０５の中心位置Ｏ５に対する、モニタ電極２２とセンサ電極２３との隙間Ｓの中心位置Ｏ６のずれ量ΔＸ３は、ΔＸ３≦１／４Ｗ３の関係を有している。これにより、ずれ量ΔＸ３の許容範囲を定めることができる。そして、ポンプ電極２１の配置位置から狭小空間１０５を通過した後のガスＧが、モニタ電極２２とセンサ電極２３とにできるだけ同等に接触するようにすることができる。そのため、モニタ電極２２とセンサ電極２３とにおいて、ガスＧ中の残留酸素を分解する量をできるだけ同等にすることができる。
それ故、本例のガスセンサ１によっても、特定ガス成分濃度の検出精度を向上させることができる。 In the gas sensor 1 of this example, the arrangement conditions of the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 are made as equal as possible with respect to the flow of the gas G after passing through the narrow space 105 in the gas chamber 101. In the width direction W of the gas sensor 1, the deviation amount ΔX3 of the central position O6 of the gap S between the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 with respect to the central position O5 of the narrow space 105 has a relationship of ΔX3 ≦ 1 / 4W3. ing. Thereby, the tolerance | permissible_range of deviation | shift amount (DELTA) X3 can be defined. Then, the gas G after passing through the narrow space 105 from the position where the pump electrode 21 is disposed can come into contact with the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 as equally as possible. Therefore, the amount of decomposition of residual oxygen in the gas G can be made as equal as possible in the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23.
Therefore, the detection accuracy of the specific gas component concentration can be improved also by the gas sensor 1 of the present example.

また、本例のガスセンサ１も、上記実施例１に示したΔＸ１≦１／４Ｗ１の関係及びΔＹ１≦１／２Ｗ１の関係を有していることが好ましい。さらに、上記実施例２に示したΔＸ２≦１／４Ｗ２の関係及びΔＹ２≦１／２Ｗ２の関係を有していることが好ましい。
本例のガスセンサ１のその他の構成及び図中の符号は上記実施例１、２と同様であり、本例のその他の作用効果は、上記実施例１、２と同様である。 Moreover, it is preferable that the gas sensor 1 of this example also has the relationship of ΔX1 ≦ 1 / 4W1 and the relationship of ΔY1 ≦ 1 / 2W1 shown in the first embodiment. Furthermore, it is preferable to have the relationship of ΔX2 ≦ 1 / 4W2 and the relationship of ΔY2 ≦ 1 / 2W2 shown in the second embodiment.
Other configurations of the gas sensor 1 of this example and the reference numerals in the figure are the same as those of the first and second embodiments, and the other functions and effects of this example are the same as those of the first and second embodiments.

図１２には、ずれ量ΔＸ３と、ガスセンサ１による特定ガス成分濃度の検出誤差の比との関係を示す。同図においては、ずれ量ΔＸ３が０（ゼロ）の場合の検出誤差を基準値（１倍）として、ずれ量ΔＸ３が変化したときの検出誤差の基準値に対する増加比（倍）を示す。また、ガスＧの酸素濃度が２０％の場合について示す。同図に示すごとく、ずれ量ΔＸ３が１／８Ｗ３を超える付近から検出誤差は徐々に増加し、ずれ量ΔＸ３が１／４Ｗ３を超える付近から検出誤差は急激に増加していることがわかる。 FIG. 12 shows the relationship between the deviation amount ΔX3 and the ratio of the detection error of the specific gas component concentration by the gas sensor 1. In the figure, the detection error when the deviation amount ΔX3 is 0 (zero) is defined as a reference value (1 time), and the increase ratio (times) of the detection error with respect to the reference value when the deviation amount ΔX3 changes is shown. The case where the oxygen concentration of the gas G is 20% is shown. As shown in the figure, it can be seen that the detection error gradually increases from the vicinity where the shift amount ΔX3 exceeds 1 / 8W3, and the detection error increases rapidly from the vicinity where the shift amount ΔX3 exceeds 1 / 4W3.

例えば、モニタ電極２２が狭小空間１０５の幅方向Ｗの中心側に位置し、センサ電極２３が幅方向Ｗの外側に位置することになると、ガスＧ中の残留酸素は、センサ電極２３に比べてモニタ電極２２の方がより多く分解しやすくなると考えられる。この場合、残留酸素によってモニタセル４２とセンサセル４３とに流れる酸素イオン電流の量が異なり、ガスセンサ１による検出誤差が大きくなる。
このことより、ずれ量ΔＸ３は、ΔＸ３≦１／４Ｗ３の関係を有していることが好ましく、ΔＸ３≦１／８Ｗ３の関係を有していることがさらに好ましいといえる。 For example, when the monitor electrode 22 is positioned on the center side in the width direction W of the narrow space 105 and the sensor electrode 23 is positioned outside the width direction W, the residual oxygen in the gas G is larger than that of the sensor electrode 23. It is considered that the monitor electrode 22 is more easily decomposed. In this case, the amount of oxygen ion current flowing between the monitor cell 42 and the sensor cell 43 differs depending on the residual oxygen, and the detection error by the gas sensor 1 increases.
From this, it can be said that the deviation amount ΔX3 preferably has a relationship of ΔX3 ≦ 1 / 4W3, and more preferably has a relationship of ΔX3 ≦ 1 / 8W3.

（実施例４）
本例は、図１３、図１４に示すごとく、ガスセンサ１が上記実施例１の構成に加えて、第２ポンプセル４５を有している場合について示す。
第２ポンプセル４５は、固体電解質体２のガス室１０１側の第１主面２０１に、ガスＧに曝される第２ポンプ電極２５を有している。第２ポンプ電極２５は、固体電解質体２の第１主面２０１において、ポンプ電極２１とモニタ電極２２及びセンサ電極２３との間に配置されている。なお、ポンプセル４１におけるポンプ電極２１が第１ポンプ電極となる。 Example 4
In this example, as shown in FIGS. 13 and 14, the gas sensor 1 has a second pump cell 45 in addition to the configuration of the first embodiment.
The second pump cell 45 has a second pump electrode 25 exposed to the gas G on the first main surface 201 of the solid electrolyte body 2 on the gas chamber 101 side. The second pump electrode 25 is disposed between the pump electrode 21, the monitor electrode 22, and the sensor electrode 23 on the first main surface 201 of the solid electrolyte body 2. The pump electrode 21 in the pump cell 41 serves as the first pump electrode.

第２ポンプセル４５は、第２ポンプ電極２５と基準電極２４との間に電圧を印加して、ガス室１０１におけるガスＧ中の酸素濃度を調整するよう構成されている。ガス室１０１においては、第１ポンプセル４１と第２ポンプセル４５とによって、２段階にガスＧ中の酸素濃度が調整される。
本例のガスセンサ１においては、ガス室１０１におけるガスＧ中の酸素濃度は、始めにポンプセル４１によって調整され、その後、第２ポンプセル４５によってさらに精密に調整される。そのため、モニタ電極２２及びセンサ電極２３に到達するガスＧ中の酸素濃度を、より精密に制御することができ、ガスセンサ１の検出誤差をより小さくすることができる。 The second pump cell 45 is configured to adjust the oxygen concentration in the gas G in the gas chamber 101 by applying a voltage between the second pump electrode 25 and the reference electrode 24. In the gas chamber 101, the oxygen concentration in the gas G is adjusted in two stages by the first pump cell 41 and the second pump cell 45.
In the gas sensor 1 of this example, the oxygen concentration in the gas G in the gas chamber 101 is first adjusted by the pump cell 41, and then adjusted more precisely by the second pump cell 45. Therefore, the oxygen concentration in the gas G reaching the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 can be controlled more precisely, and the detection error of the gas sensor 1 can be further reduced.

本例のガスセンサ１においては、モニタ電極２２及びセンサ電極２３に到達するガスＧ中の酸素濃度は、最終的に第２ポンプセル４５によって調整されており、第２ポンプ電極２５の幅方向Ｗの中心位置がＯ１となる。そして、第２ポンプ電極２５の幅をＷ１としたとき、モニタ電極２２とセンサ電極２３との隙間Ｓの幅方向Ｗの中心位置Ｏ２のずれ量ΔＸ１は、ΔＸ１≦１／４Ｗ１の関係を有している。また、第２ポンプ電極２５の幅方向Ｗの中心位置Ｏ１に対する、モニタ電極２２の側面２２１の位置及びセンサ電極２３の側面２３１の位置ΔＹ１は、ΔＹ１≦１／２Ｗ１の関係を有している。
言い換えれば、モニタ電極２２の側面２２１の位置は、第２ポンプ電極２５の側面２５１の位置と同じ又は第２ポンプ電極２５の側面２５１の位置よりも内側に位置しており、センサ電極２３の側面２３１の位置は、第２ポンプ電極２５の側面２５１の位置と同じ又は第２ポンプ電極２５の側面２５１の位置よりも内側に位置している。 In the gas sensor 1 of this example, the oxygen concentration in the gas G reaching the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 is finally adjusted by the second pump cell 45, and the center of the second pump electrode 25 in the width direction W is adjusted. The position is O1. When the width of the second pump electrode 25 is W1, the deviation amount ΔX1 of the center position O2 in the width direction W of the gap S between the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 has a relationship of ΔX1 ≦ 1 / 4W1. ing. Further, the position of the side surface 221 of the monitor electrode 22 and the position ΔY1 of the side surface 231 of the sensor electrode 23 with respect to the center position O1 of the second pump electrode 25 in the width direction W have a relationship of ΔY1 ≦ 1 / 2W1.
In other words, the position of the side surface 221 of the monitor electrode 22 is the same as the position of the side surface 251 of the second pump electrode 25 or is located inside the position of the side surface 251 of the second pump electrode 25, and the side surface of the sensor electrode 23. The position of 231 is the same as the position of the side surface 251 of the second pump electrode 25 or inside the position of the side surface 251 of the second pump electrode 25.

本例においては、第２ポンプ電極２５の配置位置を通過した後のガスＧが、モニタ電極２２とセンサ電極２３とにできるだけ同等に接触するようにすることができる。そのため、モニタ電極２２とセンサ電極２３とにおいて、ガスＧ中の残留酸素を分解する量をできるだけ同等にすることができる。
本例のガスセンサ１のその他の構成及び図中の符号は上記実施例１、２と同様であり、本例のその他の作用効果は、上記実施例１、２と同様である。 In this example, the gas G after passing through the arrangement position of the second pump electrode 25 can be brought into contact with the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 as equally as possible. Therefore, the amount of decomposition of residual oxygen in the gas G can be made as equal as possible in the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23.
Other configurations of the gas sensor 1 of this example and the reference numerals in the figure are the same as those of the first and second embodiments, and the other functions and effects of this example are the same as those of the first and second embodiments.

（実施例５）
本例は、図１５、図１６に示すごとく、ガスセンサ１が上記実施例１の構成に加えて、ポンプ制御セル４６を有している場合について示す。
ポンプ制御セル４６は、固体電解質体２のガス室１０１側の第１主面２０１に、ガスＧに曝されるポンプ制御電極２６を有している。ポンプ制御電極２６は、固体電解質体２の第１主面２０１において、ポンプ電極２１とモニタ電極２２及びセンサ電極２３との間に配置されている。 (Example 5)
In this example, as shown in FIGS. 15 and 16, the gas sensor 1 has a pump control cell 46 in addition to the configuration of the first embodiment.
The pump control cell 46 has the pump control electrode 26 exposed to the gas G on the first main surface 201 of the solid electrolyte body 2 on the gas chamber 101 side. The pump control electrode 26 is disposed between the pump electrode 21, the monitor electrode 22, and the sensor electrode 23 on the first main surface 201 of the solid electrolyte body 2.

ポンプ制御セル４６は、ポンプ制御電極２６と基準電極２４との間に発生する起電力から、ガス室１０１におけるガスＧ中の酸素濃度を検出するよう構成されている。本例のガスセンサ１においては、ガス室１０１におけるガスＧ中の酸素濃度は、ポンプ制御セル４６に発生する起電力が所定の値になるようにポンプセル４１を制御することによって調整される。ポンプ制御電極２６は、ガスＧの流れ方向において、モニタ電極２２及びセンサ電極２３が配置された位置の直前の位置に配置されている。そのため、本例においては、モニタ電極２２及びセンサ電極２３に到達するガスＧ中の酸素濃度をより精密に制御することができ、ガスセンサ１における検出誤差をより小さくすることができる。 The pump control cell 46 is configured to detect the oxygen concentration in the gas G in the gas chamber 101 from the electromotive force generated between the pump control electrode 26 and the reference electrode 24. In the gas sensor 1 of this example, the oxygen concentration in the gas G in the gas chamber 101 is adjusted by controlling the pump cell 41 so that the electromotive force generated in the pump control cell 46 becomes a predetermined value. The pump control electrode 26 is disposed at a position immediately before the position at which the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 are disposed in the gas G flow direction. Therefore, in this example, the oxygen concentration in the gas G reaching the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 can be controlled more precisely, and the detection error in the gas sensor 1 can be further reduced.

本例のガスセンサ１においては、モニタ電極２２及びセンサ電極２３に到達するガスＧ中の酸素濃度は、最終的にポンプ制御セル４６によって調整されており、ポンプ制御電極２６の幅方向Ｗの中心位置がＯ１となる。そして、ポンプ制御電極２６の幅をＷ１としたとき、モニタ電極２２とセンサ電極２３との隙間Ｓの幅方向Ｗの中心位置Ｏ２のずれ量ΔＸ１は、ΔＸ１≦１／４Ｗ１の関係を有している。また、ポンプ制御電極２６の幅方向Ｗの中心位置Ｏ１に対する、モニタ電極２２の側面２２１の位置及びセンサ電極２３の側面２３１の位置ΔＹ１は、ΔＹ１≦１／２Ｗ１の関係を有している。 In the gas sensor 1 of this example, the oxygen concentration in the gas G reaching the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 is finally adjusted by the pump control cell 46, and the center position of the pump control electrode 26 in the width direction W Becomes O1. When the width of the pump control electrode 26 is W1, the deviation amount ΔX1 of the center position O2 in the width direction W of the gap S between the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 has a relationship of ΔX1 ≦ 1 / 4W1. Yes. In addition, the position of the side surface 221 of the monitor electrode 22 and the position ΔY1 of the side surface 231 of the sensor electrode 23 with respect to the center position O1 of the pump control electrode 26 in the width direction W have a relationship of ΔY1 ≦ 1 / 2W1.

本例においては、ポンプ制御電極２６の配置位置を通過した後のガスＧが、モニタ電極２２とセンサ電極２３とにできるだけ同等に接触するようにすることができる。そのため、モニタ電極２２とセンサ電極２３とにおいて、ガスＧ中の残留酸素を分解する量をできるだけ同等にすることができる。
本例のガスセンサ１のその他の構成及び図中の符号は上記実施例１、２と同様であり、本例のその他の作用効果は、上記実施例１、２と同様である。 In this example, the gas G after passing through the position where the pump control electrode 26 is disposed can come into contact with the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23 as equally as possible. Therefore, the amount of decomposition of residual oxygen in the gas G can be made as equal as possible in the monitor electrode 22 and the sensor electrode 23.
Other configurations of the gas sensor 1 of this example and the reference numerals in the figure are the same as those of the first and second embodiments, and the other functions and effects of this example are the same as those of the first and second embodiments.

１ガスセンサ
１０１ガス室
１０２基準ガス室
２固体電解質体
２１ポンプ電極
２２モニタ電極
２３センサ電極
２４基準電極
２６ポンプ制御電極
３拡散抵抗体
４１ポンプセル
４２モニタセル
４３センサセル
４６ポンプ制御セル
６ヒータ
６１絶縁体
６２通電体
６２２発熱部
Ｇガス
Ａ基準ガス
Ｓ隙間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas sensor 101 Gas chamber 102 Reference gas chamber 2 Solid electrolyte body 21 Pump electrode 22 Monitor electrode 23 Sensor electrode 24 Reference electrode 26 Pump control electrode 3 Diffusion resistor 41 Pump cell 42 Monitor cell 43 Sensor cell 46 Pump control cell 6 Heater 61 Insulator 62 Energization Body 622 Heating part G Gas A Reference gas S Gap

Claims

A gas sensor (1) for measuring a concentration of a specific gas component in a gas (G) containing oxygen,
A plate-like solid electrolyte body (2) having oxygen ion conductivity;
A gas chamber (101) formed on the first main surface (201) side of the solid electrolyte body (2) and introduced with the gas (G);
A reference gas chamber (102) formed on the second main surface (202) side of the solid electrolyte body (2) and into which the reference gas (A) is introduced;
A pump electrode (21) provided on the first main surface (201) of the solid electrolyte body (2);
It is provided on the first main surface (201) of the solid electrolyte body (2), and is located on the downstream side in the flow direction (F) of the gas (G) from the position where the pump electrode (21) is provided. A sensor electrode (23);
Pump control provided on the first main surface (201) of the solid electrolyte body (2) and positioned between the pump electrode (21) and the sensor electrode (23) in the flow direction (F). An electrode (26);
A reference electrode (24) provided on the second main surface (202) of the solid electrolyte body (2);
A heater (6) arranged to face the solid electrolyte body (2) via the gas chamber (101) or the reference gas chamber (102) and heating the solid electrolyte body (2),
A voltage is applied between the pump electrode (21) and the reference electrode (24) by the pump electrode (21), the reference electrode (24), and a part of the solid electrolyte body (2). Thus, a pump cell (41) for adjusting the oxygen concentration in the gas (G) in the gas chamber (101) is formed,
Based on the oxygen ion current flowing between the sensor electrode (23) and the reference electrode (24) by the sensor electrode (23), the reference electrode (24), and a part of the solid electrolyte body (2). A sensor cell (43) for detecting the concentration of the specific gas component in the gas chamber (101),
Electromotive force generated between the pump control electrode (26) and the reference electrode (24) by the pump control electrode (26), the reference electrode (24), and a part of the solid electrolyte body (2). From the gas sensor, a pump control cell (46) for detecting an oxygen concentration in the gas (G) in the gas chamber (101) is formed.

The oxygen concentration in the gas (G) in the gas chamber (101) controls the applied voltage of the pump cell (41) so that the electromotive force generated in the pump control cell (46) becomes a predetermined value. Gas sensor (1) according to claim 1, adjusted by

In the solid electrolyte body (2), the reference electrode (24) is formed on the first main surface (201) where the pump electrode (21), the pump control electrode (26), and the sensor electrode (23) are located. Provided on the second main surface (202) located on the back side of the entire region,
The gas sensor (1) according to claim 1 or 2, wherein the reference electrode (24) in the pump cell (41), the pump control cell (46) and the sensor cell (43) is integrally formed.

Monitor electrodes (on the first main surface (201) of the solid electrolyte body (2) and arranged in a direction perpendicular to the flow direction (F) with respect to the position where the sensor electrode (23) is provided. 22)
Based on the oxygen ion current flowing between the monitor electrode (22) and the reference electrode (24) by the monitor electrode (22), the reference electrode (24), and a part of the solid electrolyte body (2). A monitor cell (42) for detecting the oxygen concentration in the gas chamber (101) is formed,
The concentration of the specific gas component is detected by subtracting the oxygen ion current detected by the monitor cell (42) from the oxygen ion current detected by the sensor cell (43). The gas sensor (1) according to 1 or 2.

In the position where the pump electrode (21), the pump control electrode (26), the monitor electrode (22) and the sensor electrode (23) are provided in the solid electrolyte body (2), the flow direction (F) The gas sensor (1) according to claim 4, wherein the space width (W0) of the gas chamber (101) in the orthogonal width direction (W) is constant.

The gas sensor (1) according to claim 4 or 5, wherein an area of the monitor electrode (22) and an area of the sensor electrode (23) are the same.

In the solid electrolyte body (2), the reference electrode (24) is the first electrode where the pump electrode (21), the pump control electrode (26), the monitor electrode (22) and the sensor electrode (23) are located. Provided on the second main surface (202) located on the back side of the entire region of the one main surface (201),
The reference electrode (24) in the pump cell (41), the pump control cell (46), the monitor cell (42), and the sensor cell (43) is integrally formed. The gas sensor (1) according to one item.

The center position (W) of the gap (S) between the monitor electrode (22) and the sensor electrode (23) with respect to the center position (O1) in the width direction (W) of the pump control electrode (26) ( The deviation amount (ΔX1) of O2) has a relationship of ΔX1 ≦ 1 / 4W1, where W1 is the width of the pump control electrode (26). Gas sensor (1).

The position of the side surface (221) of the monitor electrode (22) and the position (ΔY1) of the side surface (231) of the sensor electrode (23) with respect to the center position (O1) in the width direction (W) of the pump control electrode (26). ) Is a gas sensor (1) according to any one of claims 4 to 8, having a relationship of ΔY1 ≤ 1 / 2W1, where W1 is the width of the pump control electrode (26).