JP6367708B2 - Gas sensor element and gas sensor - Google Patents

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Description

本発明は、測定対象ガス中に含まれる特定ガスを検出するためのガスセンサ素子およびガスセンサ素子を備えたガスセンサに関する。   The present invention relates to a gas sensor element for detecting a specific gas contained in a measurement target gas and a gas sensor including the gas sensor element.

測定対象ガス(例えば排気ガス等)に含まれる特定ガス(例えばNOx等)を検出するためのガスセンサ素子、およびそのようなガスセンサ素子を備えるガスセンサが知られている。   A gas sensor element for detecting a specific gas (for example, NOx or the like) contained in a measurement target gas (for example, exhaust gas) and a gas sensor including such a gas sensor element are known.

ガスセンサ素子は、板型の固体電解質体と、固体電解質体の外面に形成される一対の電極部と、を有するセルを備えている。
例えば、NOxを検出するガスセンサ素子は、セルとして、第1ポンプセル、第2ポンプセルなどを備えている(例えば、特許文献1)。
The gas sensor element includes a cell having a plate-type solid electrolyte body and a pair of electrode portions formed on the outer surface of the solid electrolyte body.
For example, a gas sensor element that detects NOx includes, as cells, a first pump cell, a second pump cell, and the like (for example, Patent Document 1).

第1ポンプセルは、測定対象ガス(排気ガス等)における酸素の汲み入れおよび汲み出し(ポンピング)を行い、測定対象ガスの酸素濃度を調整する。そして、第2ポンプセルには、酸素濃度が調整された測定対象ガスに含まれるNOx濃度に応じた第2ポンピング電流が流れる。この第2ポンピング電流に基づいて測定対象ガスにおけるNOx濃度を判定できる。   The first pump cell adjusts the oxygen concentration of the measurement target gas by pumping and pumping (pumping) oxygen in the measurement target gas (exhaust gas or the like). Then, a second pumping current corresponding to the NOx concentration contained in the measurement target gas whose oxygen concentration is adjusted flows through the second pump cell. The NOx concentration in the measurement target gas can be determined based on the second pumping current.

なお、ガスセンサ素子におけるセルの構成としては、一対の電極部が固体電解質体を挟むように、一方の電極部と他方の電極部とがそれぞれ固体電解質体の異なる面に配置される構成や、一対の電極部がそれぞれ固体電解質体の同一面における異なる位置に配置される構成などが挙げられる(例えば、特許文献2)。   In addition, as a structure of the cell in a gas sensor element, one electrode part and the other electrode part are each arrange | positioned on a different surface of a solid electrolyte body so that a pair of electrode part may pinch | interpose a solid electrolyte body, The electrode part of each is arrange | positioned at the position which differs in the same surface of a solid electrolyte body, respectively (for example, patent document 2).

特開2010−122187号公報JP 2010-122187 A 特表2003−508750号公報Special table 2003-508750 gazette

しかし、一対の電極部がそれぞれ固体電解質体の同一面における異なる位置に配置される構成のセルにおいては、一対の電極部が固体電解質体を挟むように配置される構成のセルに比べて、一対の電極部の間に流れる電流が小さくなる虞がある。   However, in a cell having a configuration in which the pair of electrode portions are disposed at different positions on the same surface of the solid electrolyte body, the pair of electrode portions is compared with a cell having a configuration in which the pair of electrode portions are disposed so as to sandwich the solid electrolyte body. There is a possibility that the current flowing between the electrode portions of the first and second electrode portions becomes small.

つまり、一対の電極部が固体電解質体を挟むように配置される構成のセルでは、主に固体電解質体を挟んで対向する電極部面積が固体電解質体におけるイオンの移動に関与する領域となる。従って、一対の電極部同士における固体電解質体の厚み方向に直交する方向の距離を近づけることで、固体電解質体を介して一対の電極部同士が重なる面積を大きくすることができる。これにより、固体電解質体におけるイオンの移動に関与する領域を大きく確保できるため、一対の電極部の間に流れる電流を大きくすることが可能である。   That is, in a cell having a configuration in which a pair of electrode portions are arranged so as to sandwich the solid electrolyte body, the area of the electrode portions opposed to each other with the solid electrolyte body interposed therebetween is a region involved in the movement of ions in the solid electrolyte body. Therefore, the area where a pair of electrode part overlaps via a solid electrolyte body can be enlarged by making the distance of the direction orthogonal to the thickness direction of a solid electrolyte body in a pair of electrode part close. Thereby, since a large region related to the movement of ions in the solid electrolyte body can be secured, it is possible to increase the current flowing between the pair of electrode portions.

これに対して、一対の電極部がそれぞれ固体電解質体の同一面に配置される構成のセルでは、主に、固体電解質体のうち一対の電極部の近傍領域がイオンの移動に関与する領域となるが、電極部同士を重ねることはできない。そのため、一対の電極部同士の距離を近づけたとしても、固体電解質体におけるイオンの移動に関与する領域を大きく確保するこ
とが難しい。このような構成においては、一対の電極部の間に流れる電流が小さくなる虞がある。また、一対の電極部間の距離がセンサ毎にばらつく場合、一対の電極部の間に流れる電流の大きさがばらつくことになり、センサ毎にガス検出精度にばらつきが発生する虞がある。
On the other hand, in a cell having a configuration in which a pair of electrode portions are arranged on the same surface of the solid electrolyte body, a region in the vicinity of the pair of electrode portions of the solid electrolyte body mainly includes a region involved in ion migration. However, the electrode portions cannot be overlapped with each other. Therefore, even if the distance between the pair of electrode portions is reduced, it is difficult to ensure a large region related to the movement of ions in the solid electrolyte body. In such a configuration, the current flowing between the pair of electrode portions may be small. Moreover, when the distance between a pair of electrode parts varies for every sensor, the magnitude | size of the electric current which flows between a pair of electrode parts will vary, and there exists a possibility that variation may occur in gas detection accuracy for every sensor.

とりわけ、例えばNOxを検知するためのガスセンサ素子においては、NOx濃度に応じて第2ポンプセルに流れる第2ポンピング電流が微少である。このため、第2ポンプセルが、一対の電極部がそれぞれ固体電解質体の同一面に配置される構成となる場合には、第2ポンピング電流の検出精度が低下して、NOx検出精度が低下する虞がある。   In particular, in a gas sensor element for detecting NOx, for example, the second pumping current flowing through the second pump cell in accordance with the NOx concentration is very small. For this reason, when the second pump cell has a configuration in which the pair of electrode portions are respectively disposed on the same surface of the solid electrolyte body, the detection accuracy of the second pumping current is lowered, and the NOx detection accuracy may be lowered. There is.

なお、一対の電極部がそれぞれ固体電解質体の同一面に配置される構成のセルは、一対の電極部が固体電解質体を挟むように配置される構成のセルに比べて、固体電解質体と一対の電極部との積層方向寸法を小さくすることができるという利点がある。   Note that a cell having a configuration in which a pair of electrode portions is disposed on the same surface of the solid electrolyte body is compared with a cell having a configuration in which the pair of electrode portions are disposed so as to sandwich the solid electrolyte body. There is an advantage that the dimension in the stacking direction with the electrode portion can be reduced.

そこで、本発明は、一対の電極部がそれぞれ固体電解質体の同一面に配置される構成のセルを備えるガスセンサ素子であって、特定ガスの検出精度の低下を抑制できるガスセンサ素子を提供すること、およびそのようなガスセンサ素子を備えるガスセンサを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a gas sensor element including a cell having a configuration in which a pair of electrode portions are respectively disposed on the same surface of a solid electrolyte body, and can provide a gas sensor element capable of suppressing a decrease in detection accuracy of a specific gas. And it aims at providing a gas sensor provided with such a gas sensor element.

本発明の第1の局面におけるガスセンサ素子は、第1測定室と、第2測定室と、第1ポンプセルと、第2ポンプセルと、を有する。
第1測定室は、測定対象ガスが導入される。第2測定室は、第1測定室において酸素の汲み出し又は汲み入れが行われた測定対象ガスが導入される。
The gas sensor element according to the first aspect of the present invention includes a first measurement chamber, a second measurement chamber, a first pump cell, and a second pump cell.
A gas to be measured is introduced into the first measurement chamber. In the second measurement chamber, a measurement target gas into which oxygen has been pumped or pumped in the first measurement chamber is introduced.

第1ポンプセルは、固体電解質体と、該固体電解質体上に形成される一対の第1電極と、を有する。一対の第1電極のうち一方の電極は、第1測定室に露出している。第1ポンプセルは、第1測定室に導入された測定対象ガスに対する酸素の汲み出し又は汲み入れを行う。   The first pump cell has a solid electrolyte body and a pair of first electrodes formed on the solid electrolyte body. One electrode of the pair of first electrodes is exposed to the first measurement chamber. The first pump cell pumps or pumps oxygen into the measurement target gas introduced into the first measurement chamber.

第2ポンプセルは、固体電解質体と、該固体電解質体上に形成される一対の第2電極と、を有する。一対の第2電極のうち一方の電極は、第2測定室に露出すると共に、一対の第2電極のうち他方の電極は、第2測定室の外部に設けられる。第2ポンプセルは、第2測定室に導入された測定対象ガス中の特定ガス濃度に応じた第2ポンピング電流が流れるように構成されている。   The second pump cell has a solid electrolyte body and a pair of second electrodes formed on the solid electrolyte body. One electrode of the pair of second electrodes is exposed to the second measurement chamber, and the other electrode of the pair of second electrodes is provided outside the second measurement chamber. The 2nd pump cell is constituted so that the 2nd pumping current according to the specific gas concentration in the measuring object gas introduced into the 2nd measurement chamber may flow.

一対の第2電極における一方の電極および他方の電極は、いずれも前記第2ポンプセルを形成する固体電解質体の同一面に形成されている。一方の電極が中央側に配置される中央電極として備えられるとともに、他方の電極が中央電極の周囲領域における少なくとも一部に配置される周囲電極として備えられる。   One electrode and the other electrode of the pair of second electrodes are both formed on the same surface of the solid electrolyte body forming the second pump cell. One electrode is provided as a central electrode disposed on the center side, and the other electrode is provided as a peripheral electrode disposed in at least a part of the peripheral region of the central electrode.

中央電極は、その輪郭の内側に導電性材料が隙間無く配置されて形成されている。周囲電極は、中央電極の重心を挟むように配置された2つの仮想点と、2つの仮想点どうしをつなぐ連結領域と、を備える。   The central electrode is formed by arranging a conductive material inside the contour without any gap. The peripheral electrode includes two virtual points arranged so as to sandwich the center of gravity of the center electrode, and a connection region connecting the two virtual points.

このように、第2ポンプセルにおける一対の第2電極が、上述のような中央電極および周囲電極で構成されることで、一対の第2電極がそれぞれ矩形形状に形成されて単に隣接して配置される構成と比べて、一対の第2電極どうしの距離に製造バラツキが生じがたくなる。つまり、中央電極の重心と周囲電極における2つの仮想点との相対的な位置関係が特定されると共に、周囲電極が連結領域を有することにより、中央電極と周囲電極との距
離が一定範囲内となるため、一対の第2電極どうしの距離に製造バラツキが生じがたくなる。
As described above, the pair of second electrodes in the second pump cell is configured by the central electrode and the surrounding electrodes as described above, so that the pair of second electrodes are each formed in a rectangular shape and are simply arranged adjacent to each other. Compared to the configuration, manufacturing variations are less likely to occur in the distance between the pair of second electrodes. In other words, the relative positional relationship between the center of gravity of the central electrode and the two virtual points in the peripheral electrode is specified, and the peripheral electrode has a connection region, so that the distance between the central electrode and the peripheral electrode is within a certain range. Therefore, manufacturing variations are unlikely to occur in the distance between the pair of second electrodes.

とりわけ、第2ポンピング電流は微少電流であることから、一対の第2電極どうしの距離の製造バラツキを抑えることで、第2ポンピング電流の検出誤差を低減できるため、第2ポンプセルにおけるガス検出精度の低下を抑制できる。   In particular, since the second pumping current is a very small current, the detection error of the second pumping current can be reduced by suppressing the manufacturing variation of the distance between the pair of second electrodes. Reduction can be suppressed.

また、中央電極の周囲領域における少なくとも一部に周囲電極が配置される構成であるため、ガスセンサ素子の全体における部位毎に温度勾配が生じたとしても、中央電極と周囲電極との温度差が生じがたくなる。このため、ガスセンサ素子の全体における部位毎に温度勾配が生じたとしても、その温度勾配に起因する第2ポンピング電流の検出誤差を低減できるため、第2ポンプセルにおけるガス検出精度の低下を抑制できる。   In addition, since the surrounding electrode is arranged in at least a part of the surrounding area of the central electrode, even if a temperature gradient occurs in each part of the entire gas sensor element, a temperature difference occurs between the central electrode and the surrounding electrode. I get tired. For this reason, even if a temperature gradient is generated for each part in the entire gas sensor element, the detection error of the second pumping current due to the temperature gradient can be reduced, so that a decrease in gas detection accuracy in the second pump cell can be suppressed.

さらに、中心電極は、その輪郭の内側に導電性材料が隙間無く配置されて形成されているため、同じ大きさの輪郭において導電性材料の隙間を有する構成の電極に比べて、有効な電極面積(導電性材料の面積)を大きく確保できる。このように有効な電極面積を大きく確保することで、中心電極の配置領域における単位面積あたりの第2ポンピング電流を大きくすることができ、第2ポンプセルにおけるガス検出精度の低下を抑制できる。さらに、このような中心電極を備えることで有効な電極面積を大きく確保できるため、中心電極の大型化を抑制でき、ガスセンサ素子の大型化も抑制できる。   Furthermore, the center electrode is formed with a conductive material disposed without any gap inside the contour, so that the effective electrode area is larger than an electrode having a gap of the conductive material in the same size contour. A large (area of conductive material) can be secured. By ensuring a large effective electrode area in this way, it is possible to increase the second pumping current per unit area in the central electrode arrangement region, and to suppress a decrease in gas detection accuracy in the second pump cell. Further, by providing such a center electrode, a large effective electrode area can be secured, so that an increase in size of the center electrode can be suppressed and an increase in size of the gas sensor element can also be suppressed.

よって、このガスセンサ素子によれば、一対の電極部がそれぞれ固体電解質体の同一面に配置される構成のセルを備える場合においても、特定ガスの検出精度の低下を抑制できる。   Therefore, according to this gas sensor element, even when a pair of electrode parts are each provided with the cell of the structure arrange | positioned on the same surface of a solid electrolyte body, the fall of the detection precision of specific gas can be suppressed.

なお、周囲電極は、中央電極の周囲を切れ目無く完全に取り囲むように形成してもよい。その場合、中央電極と外部機器とを電気的に接続するための信号経路については、固体電解質体の同一面ではなく、例えば、固体電解質体を厚さ方向に貫通するスルーホールを経由して固体電解質体の裏面に繋がるように形成してもよい。   Note that the peripheral electrode may be formed so as to completely surround the periphery of the center electrode. In that case, the signal path for electrically connecting the central electrode and the external device is not the same surface of the solid electrolyte body, for example, it is solid via a through hole penetrating the solid electrolyte body in the thickness direction. You may form so that it may connect with the back surface of an electrolyte body.

上述のガスセンサ素子は、第1測定室と第2測定室との間に配置されるセラミック層部材を備えてもよい。そして、セラミック層部材は、第1測定室と第2測定室とを繋ぐ貫通孔であって、第1測定室から第2測定室に導入される測定対象ガスが通過する貫通孔を備えてもよい。さらに、中央電極は、その少なくとも一部が第2測定室の内面のうち貫通孔に対向する領域に含まれるように形成されてもよい。   The gas sensor element described above may include a ceramic layer member disposed between the first measurement chamber and the second measurement chamber. The ceramic layer member is a through hole that connects the first measurement chamber and the second measurement chamber, and includes a through hole through which the measurement target gas introduced from the first measurement chamber to the second measurement chamber passes. Good. Furthermore, the central electrode may be formed so that at least a part thereof is included in a region facing the through hole in the inner surface of the second measurement chamber.

このような構成のガスセンサ素子は、第2測定室に導入される測定対象ガスが中央電極に触れやすくなり、第2ポンプセルにおけるガス検出精度を向上できる。
なお、「貫通孔に対向する領域」とは、換言すれば、貫通孔を貫通方向(測定対象ガスの流入方向)に投影した領域であり、この領域は、貫通孔から流入した測定対象ガスが到達しやすい領域である。
In the gas sensor element having such a configuration, the measurement target gas introduced into the second measurement chamber can easily touch the center electrode, and the gas detection accuracy in the second pump cell can be improved.
In addition, the “region facing the through hole” is, in other words, a region in which the through hole is projected in the through direction (inflow direction of the measurement target gas), and this region is where the measurement target gas flowing from the through hole is projected. It is an area that is easy to reach.

上述のガスセンサ素子においては、中央電極は、固体電解質体のうち第2測定室に面する領域の輪郭から離間して配置されてもよい。
このような構成のガスセンサ素子は、固体電解質体のうち第2測定室に面する領域の輪郭に中央電極が接する構成に比べて、ガスセンサ素子の製造時に、中央電極の電極位置に製造誤差が生じても、中央電極の一部(特に、端部)が第2測定室に露出しない状態となるのを抑制できる。つまり、中央電極の電極位置に製造誤差が生じても、第2測定室に露出する中央電極の面積に誤差が生じるのを抑制できるとともに、第2ポンピング電流に誤差が生じるのを抑制できる。
In the gas sensor element described above, the central electrode may be arranged away from the contour of the region facing the second measurement chamber in the solid electrolyte body.
In the gas sensor element having such a configuration, a manufacturing error occurs in the electrode position of the central electrode when the gas sensor element is manufactured, compared to a structure in which the central electrode is in contact with the outline of the region facing the second measurement chamber of the solid electrolyte body. However, it can suppress that a part (especially edge part) of a center electrode will be in the state which is not exposed to a 2nd measurement chamber. That is, even if a manufacturing error occurs in the electrode position of the central electrode, it is possible to suppress an error in the area of the central electrode exposed to the second measurement chamber and to suppress an error in the second pumping current.

よって、このガスセンサ素子によれば、第2ポンピング電流に誤差が生じるのを抑制できるため、第2ポンプセルにおけるガス検出精度の低下を抑制できる。
上述のガスセンサ素子においては、中央電極と外部機器とを電気的に接続するための信号経路を備えてもよい。そして、周囲電極は、中央電極を部分的に取り囲むように形成され、信号経路は、中央電極の周囲領域のうち周囲電極が配置されていない領域を通過するように配置されてもよい。
Therefore, according to this gas sensor element, since it is possible to suppress an error from occurring in the second pumping current, it is possible to suppress a decrease in gas detection accuracy in the second pump cell.
The gas sensor element described above may include a signal path for electrically connecting the central electrode and an external device. The peripheral electrode may be formed so as to partially surround the central electrode, and the signal path may be disposed so as to pass through a region where the peripheral electrode is not disposed in the peripheral region of the central electrode.

このような構成のガスセンサ素子においては、固体電解質体のうち中央電極および周囲電極を形成する面に対して、中央電極と外部機器とを電気的に接続するための信号経路を配置することができる。   In the gas sensor element having such a configuration, a signal path for electrically connecting the central electrode and an external device can be arranged on the surface of the solid electrolyte body where the central electrode and the peripheral electrode are formed. .

上述のガスセンサ素子においては、中央電極は、円形状または楕円形状であってもよく、周囲電極は、円環状であってもよい。
このような構成のガスセンサ素子においては、周囲電極が円環状であるため、周囲電極が中央電極の周囲領域を途切れることなく包囲できる。また、中央電極が円形状または楕円形状であることで、中央電極の外周形状が周囲電極の内周形状と類似する形状となり、中央電極と周囲電極との間隔が中央電極の外周全体にわたり一定にし易くなり、中央電極の外周全体をイオンの移動に寄与する領域として使用できる。
In the gas sensor element described above, the central electrode may be circular or elliptical, and the surrounding electrode may be annular.
In the gas sensor element having such a configuration, since the surrounding electrode has an annular shape, the surrounding electrode can surround the surrounding area of the central electrode without interruption. In addition, since the central electrode has a circular shape or an elliptical shape, the outer peripheral shape of the central electrode is similar to the inner peripheral shape of the peripheral electrode, and the distance between the central electrode and the peripheral electrode is constant over the entire outer periphery of the central electrode. It becomes easy and the whole outer periphery of a center electrode can be used as an area | region which contributes to the movement of ion.

本発明の別の局面のガスセンサは、測定対象ガスに含まれる特定ガスを検出するガスセンサ素子を備えるガスセンサであって、ガスセンサ素子として、上述のいずれかのガスセンサ素子を備える。   A gas sensor according to another aspect of the present invention is a gas sensor including a gas sensor element that detects a specific gas contained in a measurement target gas, and includes any of the gas sensor elements described above as the gas sensor element.

このように、上述のいずれかのガスセンサ素子を備えるガスセンサは、一対の電極部がそれぞれ固体電解質体の同一面に配置される構成のセルを備える場合においても、特定ガスの検出精度の低下を抑制できる。   As described above, the gas sensor including any one of the gas sensor elements described above suppresses a decrease in the detection accuracy of the specific gas even when the pair of electrode portions includes cells each configured to be disposed on the same surface of the solid electrolyte body. it can.

本発明のガスセンサ素子およびガスセンサによれば、一対の電極部がそれぞれ固体電解質体の同一面に配置される構成のセルを備える場合においても、特定ガスの検出精度の低下を抑制できる。   According to the gas sensor element and the gas sensor of the present invention, it is possible to suppress a decrease in the detection accuracy of a specific gas even when the pair of electrode portions includes cells each configured to be disposed on the same surface of the solid electrolyte body.

実施形態のNOxセンサを軸方向に沿って破断した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which fractured | ruptured the NOx sensor of embodiment along the axial direction. ガスセンサ素子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a gas sensor element. ガスセンサ素子を分解して示す斜視図である。It is a perspective view which decomposes | disassembles and shows a gas sensor element. ガスセンサ素子の先端側における内部構造を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the internal structure in the front end side of a gas sensor element. 第2ポンピングセルにおける一対の電極(中央第2ポンプ電極部および周囲第2ポンプ電極部)の形状を表した拡大説明図である。It is expansion explanatory drawing showing the shape of a pair of electrode (a center 2nd pump electrode part and a surrounding 2nd pump electrode part) in a 2nd pumping cell. 第2実施形態の第2ガスセンサ素子の先端側における内部構造を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the internal structure in the front end side of the 2nd gas sensor element of 2nd Embodiment. (a)は、第1変形形態の第2ポンプセルにおける一対の電極(中央電極および周囲電極)の形状を表した拡大説明図であり、(b)は、第2変形形態の第2ポンプセルにおける一対の電極(中央電極および周囲電極)の形状を表した拡大説明図であり、(c)は、第3変形形態の第2ポンプセルにおける一対の電極(中央電極および周囲電極)の形状を表した拡大説明図である。(A) is an expansion explanatory view showing the shape of a pair of electrodes (center electrode and surrounding electrode) in the 2nd pump cell of the 1st modification, and (b) is a pair in the 2nd pump cell of the 2nd modification. It is expansion explanatory drawing showing the shape of the electrode (center electrode and surrounding electrode) of this, (c) is an expansion showing the shape of a pair of electrodes (center electrode and surrounding electrode) in the 2nd pump cell of a 3rd modification. It is explanatory drawing.

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
なお、以下に示す実施形態では、ガスセンサの一種であるNOxセンサ1を例に挙げる。具体的には、自動車や各種内燃機関における排気管に装着されるガスセンサであって、測定対象となる排気ガス中の特定ガス(窒素酸化物:NOx)を検出するガスセンサ素子(検出素子)が組み付けられて構成されるNOxセンサ1を例に挙げて説明する。
Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.
In the embodiment described below, the NOx sensor 1 which is a kind of gas sensor is taken as an example. Specifically, a gas sensor mounted on an exhaust pipe of an automobile or various internal combustion engines, which is assembled with a gas sensor element (detection element) for detecting a specific gas (nitrogen oxide: NOx) in the exhaust gas to be measured. An explanation will be given by taking the NOx sensor 1 constructed as an example.

[1.第1実施形態]
[1−1.全体構成]
本実施形態のガスセンサ素子が使用されるNOxセンサの全体の構成について、図1に基づいて説明する。図1は、NOxセンサの内部構成を表す断面図である。図1では、図面下方向がNOxセンサの先端側であり、図面上方向がNOxセンサの後端側である。
[1. First Embodiment]
[1-1. overall structure]
The overall configuration of the NOx sensor in which the gas sensor element of this embodiment is used will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the internal configuration of the NOx sensor. In FIG. 1, the downward direction in the drawing is the front end side of the NOx sensor, and the upward direction in the drawing is the rear end side of the NOx sensor.

図1に示す様に、本実施形態におけるNOxセンサ1は、排気管に固定するためのネジ部3が外表面に形成された筒状の主体金具5と、軸線O方向(NOxセンサ1の長手方向:図1の上下方向)に延びる板状形状のガスセンサ素子7と、ガスセンサ素子7の径方向周囲を取り囲むように配置される筒状のセラミックスリーブ9と、軸線O方向に貫通する挿通孔11の内壁面がガスセンサ素子7の後端部の周囲を取り囲む状態で配置される第1セパレータ13と、ガスセンサ素子7と第1セパレータ13との間に配置される6個(図1には2個のみ図示)の接続端子15と、を備えている。   As shown in FIG. 1, the NOx sensor 1 in this embodiment includes a cylindrical metal shell 5 having a screw portion 3 formed on the outer surface for fixing to an exhaust pipe, and an axis O direction (longitudinal direction of the NOx sensor 1). Direction: vertical direction in FIG. 1) a plate-like gas sensor element 7, a cylindrical ceramic sleeve 9 disposed so as to surround the periphery of the gas sensor element 7 in the radial direction, and an insertion hole 11 penetrating in the direction of the axis O The first separator 13 is disposed with its inner wall surface surrounding the rear end of the gas sensor element 7, and six are disposed between the gas sensor element 7 and the first separator 13 (two in FIG. 1). Only the connection terminal 15 is shown.

ガスセンサ素子7は、後に詳述する様に、長手方向に伸びる直方体形状(板型形状)に形成されており、その先端側に、測定対象ガスに含まれる特定ガス(ここではNOx)を検出する検知部17を備える。また、ガスセンサ素子7は、後端側(図1の上方:長手方向後端部)の外表面のうち表裏の位置関係となる第1主面21および第2主面23に、電極パッド125,126,127,128,129,130(詳細は、図2,図3参照)が形成されている。   As will be described in detail later, the gas sensor element 7 is formed in a rectangular parallelepiped shape (plate shape) extending in the longitudinal direction, and detects a specific gas (in this case, NOx) included in the measurement target gas at the tip side thereof. A detection unit 17 is provided. Further, the gas sensor element 7 has electrode pads 125, on the first main surface 21 and the second main surface 23 that are in a positional relationship of the front and back of the outer surface on the rear end side (upper side in FIG. 1: rear end portion in the longitudinal direction). 126, 127, 128, 129, and 130 (refer to FIGS. 2 and 3 for details) are formed.

ガスセンサ素子7の電極パッド125,126,127,128,129,130には、それぞれ異なる接続端子15が電気的に接続されるとともに、接続端子15は、外部からセンサの内部に配設されるリード線35に電気的に接続されている。これにより、リード線35が接続される外部機器と電極パッド125,126,127,128,129,130との間に流れる電流の電流経路が形成される。   Different connection terminals 15 are electrically connected to the electrode pads 125, 126, 127, 128, 129, and 130 of the gas sensor element 7, respectively, and the connection terminals 15 are leads arranged inside the sensor from the outside. It is electrically connected to the line 35. As a result, a current path for the current flowing between the external device to which the lead wire 35 is connected and the electrode pads 125, 126, 127, 128, 129, 130 is formed.

主体金具5は、軸線O方向に貫通する貫通孔37を有し、貫通孔37の径方向内側に突出する棚部39を有する略筒状形状に構成されている。この主体金具5は、検知部17を貫通孔37の先端よりも先端側に配置し、電極パッド125,126,127,128,129,130を貫通孔37の後端よりも後端側に配置する状態で、貫通孔37に挿通されたガスセンサ素子7を保持するよう構成されている。   The metal shell 5 has a through-hole 37 that penetrates in the direction of the axis O, and has a substantially cylindrical shape having a shelf 39 that protrudes radially inward of the through-hole 37. In the metal shell 5, the detection unit 17 is disposed on the front end side with respect to the front end of the through hole 37, and the electrode pads 125, 126, 127, 128, 129 and 130 are disposed on the rear end side with respect to the rear end of the through hole 37. In this state, the gas sensor element 7 inserted through the through hole 37 is held.

また、主体金具5の貫通孔37の内部には、ガスセンサ素子7の径方向周囲を取り囲む状態で、環状形状のセラミックホルダ41、滑石リング43、滑石リング45、及び上述のセラミックスリーブ9が、この順に先端側から後端側にかけて積層されている。   Further, inside the through hole 37 of the metal shell 5, an annular ceramic holder 41, a talc ring 43, a talc ring 45, and the above-described ceramic sleeve 9 are provided so as to surround the periphery of the gas sensor element 7 in the radial direction. They are laminated in order from the front end side to the rear end side.

このセラミックスリーブ9と主体金具5の後端部47との間には、加締パッキン49が配置され、一方、セラミックホルダ41と主体金具5の棚部39との間には、滑石リング43,45やセラミックホルダ41を保持するための金属ホルダ51が配置されている。なお、主体金具5の後端部47は、加締パッキン49を介してセラミックスリーブ9を先端側に押し付けるように、加締められている。   A caulking packing 49 is disposed between the ceramic sleeve 9 and the rear end portion 47 of the metal shell 5, while a talc ring 43, between the ceramic holder 41 and the shelf 39 of the metal shell 5 is provided. 45 and a metal holder 51 for holding the ceramic holder 41 are arranged. Note that the rear end portion 47 of the metal shell 5 is crimped so as to press the ceramic sleeve 9 toward the front end side via a crimping packing 49.

更に、主体金具5の先端部53の外周には、ガスセンサ素子7の突出部分を覆う金属製(例えば、ステンレスなど)の二重構造とされたプロテクタ55が溶接等によって取り付
けられている。
Further, a metal double protector 55 (for example, stainless steel) covering the protruding portion of the gas sensor element 7 is attached to the outer periphery of the distal end portion 53 of the metal shell 5 by welding or the like.

一方、主体金具5の後端側外周には、外筒57が固定されている。また、外筒57の後端側の開口部には、6個のリード線挿通孔61(図1では2個のみ図示)が形成されたグロメット59が配置されている。6個のリード線挿通孔61には、電極パッド125,126,127,128,129,130にそれぞれ電気的に接続される6本のリード線35(図1では2本が図示)が挿通される。   On the other hand, an outer cylinder 57 is fixed to the outer periphery on the rear end side of the metal shell 5. Further, a grommet 59 in which six lead wire insertion holes 61 (only two are shown in FIG. 1) is formed in the opening on the rear end side of the outer cylinder 57. Six lead wires 35 (two are shown in FIG. 1) electrically connected to the electrode pads 125, 126, 127, 128, 129, and 130, respectively, are inserted into the six lead wire insertion holes 61. The

なお、第1セパレータ13の外周には、鍔部63が形成されており、鍔部63は、保持部材65を介して外筒57に固定されている。また、第1セパレータ13の後端側には、第1セパレータ13とグロメット59との間で挟持される第2セパレータ67が配置されている。接続端子15の後端側は、第2セパレータ67の内部に挿入されている。   A flange 63 is formed on the outer periphery of the first separator 13, and the flange 63 is fixed to the outer cylinder 57 via a holding member 65. A second separator 67 that is sandwiched between the first separator 13 and the grommet 59 is disposed on the rear end side of the first separator 13. The rear end side of the connection terminal 15 is inserted into the second separator 67.

[1−2.ガスセンサ素子の構成]
次に、本実施形態の要部であるガスセンサ素子7の構成について、図2〜図4に基づいて詳細に説明する。
[1-2. Configuration of gas sensor element]
Next, the structure of the gas sensor element 7 which is the principal part of this embodiment is demonstrated in detail based on FIGS.

図2は、ガスセンサ素子7の外観を表す斜視図である。図2では、図面下方向がガスセンサ素子7の先端側であり、図面上方向がガスセンサ素子7の後端側である。
図2に示す様に、ガスセンサ素子7は、長手方向(Y軸方向)に延びる長尺の板材である。なお、図2において、長手方向がガスセンサの軸線O方向に沿う形態となる。また図2のZ軸方向は、長手方向に垂直な積層方向であり、X軸方向は、長手方向及び積層方向に垂直な幅方向である。
FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the gas sensor element 7. In FIG. 2, the downward direction in the drawing is the front end side of the gas sensor element 7, and the upward direction in the drawing is the rear end side of the gas sensor element 7.
As shown in FIG. 2, the gas sensor element 7 is a long plate material extending in the longitudinal direction (Y-axis direction). In FIG. 2, the longitudinal direction is along the direction of the axis O of the gas sensor. 2 is a stacking direction perpendicular to the longitudinal direction, and the X-axis direction is a width direction perpendicular to the longitudinal direction and the stacking direction.

ガスセンサ素子7は、長手方向に伸びる直方体形状(板型形状)に形成されており、長手方向に伸びる板状の素子部71と、同じく長手方向に延びる板状のヒータ73と、が積層されて構成されている。ガスセンサ素子7は、その先端側に、測定対象ガスに含まれる特定ガスを検出する検知部17を備える。   The gas sensor element 7 is formed in a rectangular parallelepiped shape (plate shape) extending in the longitudinal direction, and a plate-like element portion 71 extending in the longitudinal direction and a plate-like heater 73 extending in the longitudinal direction are laminated. It is configured. The gas sensor element 7 includes a detection unit 17 that detects a specific gas contained in the measurement target gas on the tip side.

図3は、ガスセンサ素子7を分解した斜視図である。図3において、図面左方向がガスセンサ素子7の先端側であり、図面右方向がガスセンサ素子7の後端側である。図4は、ガスセンサ素子7の先端側における内部構造を表す説明図である。図4に示す説明図は、ガスセンサ素子7をその長手方向と平行な面で切断した部分の端面図(切断部端面図)であって、素子部71およびヒータ73の積層状態を表した端面図である。図4において、図面左方向がガスセンサ素子7の先端側であり、図面右方向がガスセンサ素子7の後端側である。また、図4では、ガスセンサ素子7の長手方向における中間位置の図示を省略するとともに、ガスセンサ素子7と外部機器(制御部30)との電気的な接続状態を模式的に表している。   FIG. 3 is an exploded perspective view of the gas sensor element 7. In FIG. 3, the left direction in the drawing is the front end side of the gas sensor element 7, and the right direction in the drawing is the rear end side of the gas sensor element 7. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the internal structure on the distal end side of the gas sensor element 7. The explanatory view shown in FIG. 4 is an end view (cut end view) of a portion of the gas sensor element 7 cut along a plane parallel to its longitudinal direction, and shows an end view showing the stacked state of the element portion 71 and the heater 73. It is. In FIG. 4, the left direction in the drawing is the front end side of the gas sensor element 7, and the right direction in the drawing is the rear end side of the gas sensor element 7. Further, in FIG. 4, illustration of an intermediate position in the longitudinal direction of the gas sensor element 7 is omitted, and an electrical connection state between the gas sensor element 7 and an external device (control unit 30) is schematically shown.

ガスセンサ素子7は、図3に分解して示す様に、積層方向の一方の側(図3の上側)に配置されて、長手方向に伸びる板状の素子部71と、素子部71の反対側(裏側)に配置されて、同じく長手方向に延びる板状のヒータ73と、を備える。   3, the gas sensor element 7 is disposed on one side in the stacking direction (upper side in FIG. 3) and has a plate-like element portion 71 extending in the longitudinal direction, and the opposite side of the element portion 71. A plate-like heater 73 disposed on the back side and extending in the longitudinal direction.

このうち、素子部71は、絶縁体84e、第1固体電解質体81a、絶縁体84a、第2固体電解質体82a、絶縁体84b、第3固体電解質体83aをこの順に積層した構造を有する。また、ヒータ73は、絶縁体84c、84dをこの順に積層した構造を有する。これらの各層は、ガスセンサ素子7の長手方向に対して垂直方向に積層されている。また、各固体電解質体81a,82a,83aは、ガスセンサ素子7の長手方向に延びる板状である。   Among these, the element part 71 has the structure which laminated | stacked the insulator 84e, the 1st solid electrolyte body 81a, the insulator 84a, the 2nd solid electrolyte body 82a, the insulator 84b, and the 3rd solid electrolyte body 83a in this order. The heater 73 has a structure in which insulators 84c and 84d are stacked in this order. Each of these layers is laminated in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the gas sensor element 7. Each solid electrolyte body 81 a, 82 a, 83 a has a plate shape extending in the longitudinal direction of the gas sensor element 7.

第1固体電解質体81aと第2固体電解質体82aとの間には、第1測定室86が形成されている。第1測定室86の先端側領域は、2つの第1拡散抵抗体85aを介して外部に繋がっている。第1拡散抵抗体85aを介して外部から外気である測定対象ガス(排気ガス)がガスセンサ素子7の内部に導入される。第1測定室86は、その後端側領域において、第2固体電解質体82aに形成される貫通孔88aを介して、絶縁体84bに形成される第2測定室88に繋がっている。   A first measurement chamber 86 is formed between the first solid electrolyte body 81a and the second solid electrolyte body 82a. The front end side region of the first measurement chamber 86 is connected to the outside via two first diffusion resistors 85a. A measurement target gas (exhaust gas), which is outside air, is introduced into the gas sensor element 7 from the outside through the first diffusion resistor 85a. In the rear end region, the first measurement chamber 86 is connected to the second measurement chamber 88 formed in the insulator 84b through a through hole 88a formed in the second solid electrolyte body 82a.

2つの絶縁体84c、84dの間には、タングステン等の導体によって形成された発熱抵抗体105が備えられている。発熱抵抗体105は、ヒータ73の一部として備えられている。   A heating resistor 105 formed of a conductor such as tungsten is provided between the two insulators 84c and 84d. The heating resistor 105 is provided as a part of the heater 73.

ヒータ73は、外部から供給された電力によって発熱抵抗体105が発熱することで、ガスセンサ素子7(特に、素子部71)を所定の活性温度に昇温し、固体電解質体の酸素イオンの伝導性を高めて動作を安定化させるために用いられる。   The heater 73 heats up the gas sensor element 7 (in particular, the element unit 71) to a predetermined activation temperature when the heating resistor 105 generates heat by electric power supplied from the outside, and conducts oxygen ions in the solid electrolyte body. Is used to stabilize the operation.

第1実施形態では、固体電解質体81a、82a、83aは、それぞれ、酸素イオン伝導性を有するジルコニアを主成分に用いて形成されている。絶縁体84a〜84eはアルミナを主成分に用いて形成されており、気体等の流体の透過(流通)を防止できる程度に密に形成されている。第1拡散抵抗体85aは、アルミナ等の多孔質物質を用いて形成され、気体の流通が可能になっている。なお、主成分とは「セラミック層中の主材料の含有量が50wt%以上であること」を指し、例えば、固体電解質体は、ジルコニアが50wt%以上含有されている。固体電解質体と絶縁体との8つの層のうちの6つの層84e、81a、82a、83a、84c、84dは、それぞれ、原材料のシートを用いて形成されている(例えば、ジルコニアやアルミナ等のセラミックのシート)。2つの絶縁体84a、84bは、セラミックシート上へのスクリーン印刷によって形成されている。そして、焼成前の各層を積層して得られる積層体を焼成することによって、ガスセンサ素子7が形成される。   In the first embodiment, the solid electrolyte bodies 81a, 82a, and 83a are each formed using zirconia having oxygen ion conductivity as a main component. The insulators 84a to 84e are formed using alumina as a main component, and are formed dense enough to prevent permeation (circulation) of fluid such as gas. The first diffusion resistor 85a is formed using a porous material such as alumina, and gas can be circulated. The main component means that “the content of the main material in the ceramic layer is 50 wt% or more”. For example, the solid electrolyte body contains 50 wt% or more of zirconia. Six layers 84e, 81a, 82a, 83a, 84c, 84d of the eight layers of the solid electrolyte body and the insulator are each formed using a raw material sheet (for example, zirconia, alumina, or the like). Ceramic sheet). The two insulators 84a and 84b are formed by screen printing on a ceramic sheet. And the gas sensor element 7 is formed by baking the laminated body obtained by laminating | stacking each layer before baking.

また、素子部71は、第1ポンピングセル81と、酸素濃度検出セル82と、第2ポンピングセル83と、を有している。
第1ポンピングセル81は、第1固体電解質体81aと、これを挟持するように配置された一対の電極(内側第1電極部81c、外側第1電極部81b)とを備えている。内側第1電極部81cは第1測定室86に面している。内側第1電極部81c及び外側第1電極部81bはいずれも白金を主成分にして形成されている。外側第1電極部81bは、絶縁体84eのうちの外側第1電極部81bと対向する部分に埋め込まれた多孔質部81d(例えば、アルミナ)により覆われている。多孔質部81dは、ガス(例えば、酸素)が通過可能に構成されている。
The element unit 71 includes a first pumping cell 81, an oxygen concentration detection cell 82, and a second pumping cell 83.
The first pumping cell 81 includes a first solid electrolyte body 81a and a pair of electrodes (an inner first electrode portion 81c and an outer first electrode portion 81b) arranged so as to sandwich the first solid electrolyte body 81a. The inner first electrode portion 81 c faces the first measurement chamber 86. The inner first electrode portion 81c and the outer first electrode portion 81b are both formed mainly of platinum. The outer first electrode portion 81b is covered with a porous portion 81d (for example, alumina) embedded in a portion of the insulator 84e that faces the outer first electrode portion 81b. The porous portion 81d is configured to allow gas (for example, oxygen) to pass therethrough.

酸素濃度検出セル82は、第2固体電解質体82aと、これを挟持するように配置された検知電極部82b及び基準電極部82cとを備えている。検知電極部82b及び基準電極部82cはいずれも白金を主成分として形成されている。   The oxygen concentration detection cell 82 includes a second solid electrolyte body 82a, and a detection electrode portion 82b and a reference electrode portion 82c arranged so as to sandwich the second solid electrolyte body 82a. Each of the detection electrode part 82b and the reference electrode part 82c is formed mainly of platinum.

絶縁体84bのうち基準電極部82cに接する部分には、絶縁体84bの厚さ方向に貫通する空間部分としての基準酸素室87が形成されている。基準酸素室87は、絶縁体84bの厚さ方向に見たときの断面形状がC字形状に形成されると共に、その内部の第3固体電解質体83aに面する領域に多孔質部87aが配置され、その他の領域が空洞として形成されている。また、絶縁体84bのうち基準酸素室87の内側領域には、絶縁体84bの厚さ方向に貫通する空間部分としての第2測定室88が形成されている。   A reference oxygen chamber 87 as a space portion penetrating in the thickness direction of the insulator 84b is formed in a portion of the insulator 84b in contact with the reference electrode portion 82c. The reference oxygen chamber 87 has a C-shaped cross section when viewed in the thickness direction of the insulator 84b, and a porous portion 87a is disposed in a region facing the third solid electrolyte body 83a therein. The other regions are formed as cavities. In addition, a second measurement chamber 88 as a space portion penetrating in the thickness direction of the insulator 84b is formed in an inner region of the reference oxygen chamber 87 in the insulator 84b.

酸素濃度検出セル82に予め定められた微弱な一定値の電流を流すことにより、酸素が
酸素濃度検出セル82を介して第1測定室86から基準酸素室87に送り込まれる。そして、基準酸素室87の酸素濃度は、所定の濃度に維持される。これにより、基準酸素室87は、酸素濃度の基準として利用される。
By passing a predetermined weak constant current through the oxygen concentration detection cell 82, oxygen is sent from the first measurement chamber 86 to the reference oxygen chamber 87 via the oxygen concentration detection cell 82. The oxygen concentration in the reference oxygen chamber 87 is maintained at a predetermined concentration. Thereby, the reference oxygen chamber 87 is used as a reference for the oxygen concentration.

第2ポンピングセル83は、第3固体電解質体83aと、第3固体電解質体83aのうち第2測定室88に面した表面に配置された一対の電極(中央第2ポンプ電極部83b、周囲第2ポンプ電極部83c)とを備えている。中央第2ポンプ電極部83b及び周囲第2ポンプ電極部83cはいずれも白金を主成分として形成されている。なお、周囲第2ポンプ電極部83cは、第3固体電解質体83aのうち絶縁体84bに対向する面に形成されると共に、絶縁体84bの基準酸素室87に対応する領域に配置される。周囲第2ポンプ電極部83cは、基準電極部82cに対向するように基準酸素室87に面している。中央第2ポンプ電極部83bは、第3固体電解質体83aのうち絶縁体84bに対向する面に形成されると共に、絶縁体84bの第2測定室88に対応する領域に配置される。   The second pumping cell 83 includes a third solid electrolyte body 83a and a pair of electrodes (a central second pump electrode portion 83b, a peripheral second electrode) disposed on the surface of the third solid electrolyte body 83a facing the second measurement chamber 88. 2 pump electrode portion 83c). The central second pump electrode portion 83b and the surrounding second pump electrode portion 83c are both formed mainly of platinum. The peripheral second pump electrode portion 83c is formed on the surface of the third solid electrolyte body 83a that faces the insulator 84b, and is disposed in a region corresponding to the reference oxygen chamber 87 of the insulator 84b. The surrounding second pump electrode portion 83c faces the reference oxygen chamber 87 so as to face the reference electrode portion 82c. The central second pump electrode portion 83b is formed on the surface of the third solid electrolyte body 83a that faces the insulator 84b, and is disposed in a region corresponding to the second measurement chamber 88 of the insulator 84b.

各電極部81b、81c、82b、82c、83b、83cは、電極反応を良好に維持するために、気体を内部に流通可能な程度の多孔質状に形成されている。すなわち、測定対象ガスの気体(酸素やNOx等の気相)と電極部(触媒相)と固体電解質体(酸素イオン伝導相)とが接する三相界面を良好に形成する程度の多孔質状に形成されている。   Each electrode part 81b, 81c, 82b, 82c, 83b, 83c is formed in a porous shape to the extent that gas can be circulated therein in order to maintain the electrode reaction well. That is, it is porous enough to satisfactorily form a three-phase interface where the gas of the measurement target gas (gas phase such as oxygen or NOx), the electrode part (catalyst phase) and the solid electrolyte body (oxygen ion conduction phase) are in contact Is formed.

絶縁体84eの後端側外表面には、3つの電極パッド125,126,127が形成されている。また、絶縁体84dの後端側外表面には、3つの電極パッド128,129,130が形成されている。各電極パッド125,126,127,128,129,130は、例えば、絶縁体84e,84dに、Pt等のメタライズインクを印刷し焼成することで形成される。   Three electrode pads 125, 126, and 127 are formed on the outer surface on the rear end side of the insulator 84e. In addition, three electrode pads 128, 129, and 130 are formed on the outer surface on the rear end side of the insulator 84d. Each electrode pad 125, 126, 127, 128, 129, 130 is formed, for example, by printing and baking a metallized ink such as Pt on insulators 84e, 84d.

各電極部81b、81c、82b、82c、83b、83cおよび発熱抵抗体105は、配線ユニットL1〜L6によって、対応する電極パッド125,126,127,128,129,130と電気的に接続されている。   Each electrode part 81b, 81c, 82b, 82c, 83b, 83c and the heating resistor 105 are electrically connected to the corresponding electrode pads 125, 126, 127, 128, 129, 130 by the wiring units L1 to L6. Yes.

詳細には、第1電極パッド125は、第1配線ユニットL1によって外側第1電極部81bと電気的に接続される。第2電極パッド126は、第2配線ユニットL2によって基準電極部82cと電気的に接続される。第3電極パッド127は、第3配線ユニットL3によって内側第1電極部81c、検知電極部82b、中央第2ポンプ電極部83bに電気的に接続される。第4電極パッド130は、第4配線ユニットL4によって周囲第2ポンプ電極部83cに電気的に接続される。第1ヒータ用電極パッド128は、第1ヒータ用配線ユニットL5によって発熱抵抗体105に電気的に接続される。第2ヒータ用電極パッド129は、第2ヒータ用配線ユニットL6によって発熱抵抗体105に電気的に接続される。配線ユニットL1〜L6は、白金を主成分とし、セラミック(例えば、アルミナ)が含まれるペーストを印刷することで設けられている。   Specifically, the first electrode pad 125 is electrically connected to the outer first electrode portion 81b by the first wiring unit L1. The second electrode pad 126 is electrically connected to the reference electrode portion 82c by the second wiring unit L2. The third electrode pad 127 is electrically connected to the inner first electrode part 81c, the detection electrode part 82b, and the central second pump electrode part 83b by the third wiring unit L3. The fourth electrode pad 130 is electrically connected to the surrounding second pump electrode portion 83c by the fourth wiring unit L4. The first heater electrode pad 128 is electrically connected to the heating resistor 105 by the first heater wiring unit L5. The second heater electrode pad 129 is electrically connected to the heating resistor 105 by the second heater wiring unit L6. The wiring units L1 to L6 are provided by printing a paste containing platinum as a main component and ceramic (for example, alumina).

第1配線ユニットL1は、第1リード部90bと第1スルーホール導体部95aとを有する。第1リード部90bは、第1固体電解質体81aに沿って外側第1電極部81bから長手方向に延びる。詳細には、第1リード部90bは、外側第1電極部81bから後端側に向かって長手方向に沿って延びる。第1スルーホール導体部95aは、絶縁体84eを積層方向に貫通する貫通孔H15によって形成される。詳細には、第1スルーホール導体部95aは、貫通孔H15の内表面に導体を形成することで作成される。第1スルーホール導体部95aは、一端が第1電極パッド125と接続されるとともに、他端が第1リード部90bと接続される。   The first wiring unit L1 has a first lead portion 90b and a first through-hole conductor portion 95a. The first lead portion 90b extends in the longitudinal direction from the outer first electrode portion 81b along the first solid electrolyte body 81a. Specifically, the first lead portion 90b extends along the longitudinal direction from the outer first electrode portion 81b toward the rear end side. The first through-hole conductor portion 95a is formed by a through hole H15 that penetrates the insulator 84e in the stacking direction. Specifically, the first through-hole conductor portion 95a is created by forming a conductor on the inner surface of the through hole H15. The first through-hole conductor part 95a has one end connected to the first electrode pad 125 and the other end connected to the first lead part 90b.

第2配線ユニットL2は、第2リード部91cと、第2スルーホール導体部95bと、
を有する。第2リード部91cは、第2固体電解質体82aに沿って基準電極部82cから後端側に向かって長手方向に延びる。第2スルーホール導体部95bは、絶縁体84e,第1固体電解質体81a、絶縁体84a,第2固体電解質体82aを積層方向に貫通する貫通孔H16,H26,H36,H46によって形成される。詳細には、第2スルーホール導体部95bは、貫通孔H16,H26,H36,H46の内表面に導体を形成することで作成される。第2スルーホール導体部95bは、一端が第2電極パッド126と接続され、他端が第2リード部91cと接続される。
The second wiring unit L2 includes a second lead portion 91c, a second through-hole conductor portion 95b,
Have The second lead portion 91c extends in the longitudinal direction from the reference electrode portion 82c toward the rear end side along the second solid electrolyte body 82a. The second through-hole conductor portion 95b is formed by through holes H16, H26, H36, and H46 that penetrate the insulator 84e, the first solid electrolyte body 81a, the insulator 84a, and the second solid electrolyte body 82a in the stacking direction. Specifically, the second through-hole conductor portion 95b is created by forming a conductor on the inner surface of the through holes H16, H26, H36, and H46. The second through-hole conductor portion 95b has one end connected to the second electrode pad 126 and the other end connected to the second lead portion 91c.

第3配線ユニットL3は、第3リード部90cと、第4リード部91bと、第5リード部93bと、第3スルーホール導体部95cと、を有する。第3リード部90cは、第1固体電解質体81aに沿って内側第1電極部81cから後端側に向かって長手方向に延びる。第4リード部91bは、第2固体電解質体82aに沿って検知電極部82bから後端側に向かって長手方向に延びる。第5リード部93bは、第3固体電解質体83aに沿って中央第2ポンプ電極部83bから後端側に向かって長手方向に延びる。第3スルーホール導体部95cは、絶縁体84e,第1固体電解質体81a,絶縁体84a,第2固体電解質体82a,絶縁体84bを積層方向に貫通する貫通孔H17,H27,H37,H47,H57によって形成される。詳細には、第3スルーホール導体部95cは、貫通孔H17,H27,H37,H47,H57の内表面に導体を形成することで作成される。第3スルーホール導体部95cは、一端が第3電極パッド127と接続され、その中間部分が第3リード部90cと第4リード部91bに接続され、他端が第5リード部93bに接続される。   The third wiring unit L3 includes a third lead portion 90c, a fourth lead portion 91b, a fifth lead portion 93b, and a third through-hole conductor portion 95c. The third lead portion 90c extends in the longitudinal direction from the inner first electrode portion 81c toward the rear end side along the first solid electrolyte body 81a. The fourth lead portion 91b extends in the longitudinal direction from the detection electrode portion 82b toward the rear end side along the second solid electrolyte body 82a. The fifth lead portion 93b extends in the longitudinal direction from the central second pump electrode portion 83b toward the rear end side along the third solid electrolyte body 83a. The third through-hole conductor portion 95c includes through holes H17, H27, H37, H47, which penetrate the insulator 84e, the first solid electrolyte body 81a, the insulator 84a, the second solid electrolyte body 82a, and the insulator 84b in the stacking direction. Formed by H57. Specifically, the third through-hole conductor portion 95c is created by forming a conductor on the inner surface of the through holes H17, H27, H37, H47, and H57. The third through-hole conductor portion 95c has one end connected to the third electrode pad 127, an intermediate portion connected to the third lead portion 90c and the fourth lead portion 91b, and the other end connected to the fifth lead portion 93b. The

上記のように、内側第1電極部81c、検知電極部82b、中央第2ポンプ電極部83bは、共通の第3電極パッド127に電気的に接続されている。そして、第3電極パッド127は、制御部30のグランド電位に接続されている。   As described above, the inner first electrode portion 81c, the detection electrode portion 82b, and the central second pump electrode portion 83b are electrically connected to the common third electrode pad 127. The third electrode pad 127 is connected to the ground potential of the control unit 30.

第4配線ユニットL4は、第6リード部93cと、第4スルーホール導体部95dと、を有する。第6リード部93cは、第3固体電解質体83aに沿って周囲第2ポンプ電極部83cから後端側に向かって長手方向に延びる。第4スルーホール導体部95dは、第3固体電解質体83a,絶縁体84c,絶縁体84dを積層方向に貫通する貫通孔H66,H76,H86によって形成される。詳細には、第4スルーホール導体部95dは、貫通孔H66,H76,H86の内表面に導体を形成することで作成される。第4スルーホール導体部95dは、一端が第4電極パッド130と接続され、他端が第6リード部93cに接続される。   The fourth wiring unit L4 includes a sixth lead portion 93c and a fourth through-hole conductor portion 95d. The sixth lead portion 93c extends in the longitudinal direction from the surrounding second pump electrode portion 83c toward the rear end side along the third solid electrolyte body 83a. The fourth through-hole conductor portion 95d is formed by through holes H66, H76, and H86 that penetrate the third solid electrolyte body 83a, the insulator 84c, and the insulator 84d in the stacking direction. Specifically, the fourth through-hole conductor portion 95d is created by forming a conductor on the inner surfaces of the through holes H66, H76, and H86. The fourth through-hole conductor portion 95d has one end connected to the fourth electrode pad 130 and the other end connected to the sixth lead portion 93c.

第1ヒータ用配線ユニットL5は、第1ヒータ用リード部94aと、第1ヒータ用スルーホール導体部96aと、を有する。第1ヒータ用リード部94aは、発熱抵抗体105から後端側に向かって長手方向に沿って延びる。第1ヒータ用スルーホール導体部96aは、絶縁体84dを積層方向に貫通する貫通孔H88によって形成される。詳細には、第1ヒータ用スルーホール導体部96aは、貫通孔H88の内表面に導体を形成することで作成される。第1ヒータ用スルーホール導体部96aは、一端が第1ヒータ用リード部94aに接続され、他端が第1ヒータ用電極パッド128に接続される。   The first heater wiring unit L5 includes a first heater lead portion 94a and a first heater through-hole conductor portion 96a. The first heater lead portion 94a extends along the longitudinal direction from the heating resistor 105 toward the rear end side. The first heater through-hole conductor 96a is formed by a through-hole H88 that penetrates the insulator 84d in the stacking direction. Specifically, the first heater through-hole conductor portion 96a is created by forming a conductor on the inner surface of the through hole H88. The first heater through-hole conductor 96a has one end connected to the first heater lead 94a and the other end connected to the first heater electrode pad 128.

第2ヒータ用配線ユニットL6は、第2ヒータ用リード部94bと、第2ヒータ用スルーホール導体部96bと、を有する。第2ヒータ用リード部94bは、発熱抵抗体105から後端側に向かって長手方向に沿って延びる。第2ヒータ用スルーホール導体部96bは、絶縁体84dを積層方向に貫通する貫通孔H89によって形成される。詳細には、第2ヒータ用スルーホール導体部96bは、貫通孔H89の内表面に導体を形成することで作成される。第2ヒータ用スルーホール導体部96bは、一端が第2ヒータ用リード部94bに接続され、他端が第2ヒータ用電極パッド129に接続される。ここで、第1ヒー
タ用リード部94aは電流が流入するプラス端子であり、第2ヒータ用リード部94bは電流が流出するマイナス端子である。
The second heater wiring unit L6 includes a second heater lead portion 94b and a second heater through-hole conductor portion 96b. The second heater lead portion 94b extends along the longitudinal direction from the heating resistor 105 toward the rear end side. The second heater through-hole conductor 96b is formed by a through hole H89 that penetrates the insulator 84d in the stacking direction. Specifically, the second heater through-hole conductor portion 96b is created by forming a conductor on the inner surface of the through hole H89. The second heater through-hole conductor 96b has one end connected to the second heater lead 94b and the other end connected to the second heater electrode pad 129. Here, the first heater lead 94a is a plus terminal through which current flows, and the second heater lead 94b is a minus terminal through which current flows.

[1−3.ガスセンサ素子の動作]
次に、ガスセンサ素子7の動作の一例について説明する。
まず、エンジンの始動によって制御部30が起動すると、制御部30は、ヒータ73に電力を供給する。ヒータ73は、第1ポンピングセル81、酸素濃度検出セル82、第2ポンピングセル83を活性化温度まで加熱する。そして、各セル81〜83が活性化温度まで加熱されると、制御部30は、第1ポンピングセル81に電流(第1ポンピング電流Ip1)を流す。これにより、第1ポンピングセル81は、第1固体電解質体81aを介して内側第1電極部81cと外側第1電極部81bとの間で酸素を移動させることで、第1測定室86に流入した測定対象ガス(排気ガス)における酸素の汲み入れおよび汲み出しを行う。
[1-3. Operation of gas sensor element]
Next, an example of the operation of the gas sensor element 7 will be described.
First, when the control unit 30 is activated by starting the engine, the control unit 30 supplies power to the heater 73. The heater 73 heats the first pumping cell 81, the oxygen concentration detection cell 82, and the second pumping cell 83 to the activation temperature. When each of the cells 81 to 83 is heated to the activation temperature, the control unit 30 causes a current (first pumping current Ip1) to flow through the first pumping cell 81. Accordingly, the first pumping cell 81 flows into the first measurement chamber 86 by moving oxygen between the inner first electrode portion 81c and the outer first electrode portion 81b via the first solid electrolyte body 81a. The oxygen in the measured gas (exhaust gas) is pumped in and out.

制御部30は、酸素濃度検出セル82の電極間電圧(端子間電圧)が一定電圧V1(例えば425mV)になるように、第1ポンピングセル81に通電する第1ポンピング電流Ip1を制御する。酸素濃度検出セル82の電圧は、基準酸素室87の酸素濃度を基準として、検知電極部82bにおける酸素濃度に応じた値となる。この制御によって、第1測定室86の内部の酸素濃度は、NOxが分解しない程度に調整される。   The control unit 30 controls the first pumping current Ip1 energized in the first pumping cell 81 so that the interelectrode voltage (interterminal voltage) of the oxygen concentration detection cell 82 becomes a constant voltage V1 (for example, 425 mV). The voltage of the oxygen concentration detection cell 82 is a value corresponding to the oxygen concentration in the detection electrode portion 82b with reference to the oxygen concentration in the reference oxygen chamber 87. By this control, the oxygen concentration in the first measurement chamber 86 is adjusted to the extent that NOx is not decomposed.

第1測定室86にて酸素濃度が調整された測定対象ガスは、第2測定室88に向かってさらに流れる。制御部30は、第2ポンピングセル83に電極間電圧(端子間電圧)を印加する。この電圧は、測定対象ガス中のNOxガスが酸素と窒素ガスに分解する程度の一定電圧に設定されている(酸素濃度検出セル82の制御電圧の値より高い電圧、例えば450mV)。これにより、測定対象ガス中のNOxが、窒素と酸素に分解される。   The measurement target gas whose oxygen concentration is adjusted in the first measurement chamber 86 further flows toward the second measurement chamber 88. The control unit 30 applies an interelectrode voltage (interterminal voltage) to the second pumping cell 83. This voltage is set to a constant voltage such that the NOx gas in the measurement target gas is decomposed into oxygen and nitrogen gas (a voltage higher than the control voltage value of the oxygen concentration detection cell 82, for example, 450 mV). Thereby, NOx in the measurement target gas is decomposed into nitrogen and oxygen.

NOxの分解により生じた酸素を第2測定室88から汲み出すように、第2ポンピングセル83に電流(第2ポンピング電流Ip2)が流れ、制御部30は、第2ポンピング電流Ip2を検出する。第2ポンピング電流Ip2とNOx濃度の間には比例関係があるので、第2ポンピング電流Ip2の電流値を検出することによって測定対象ガス中のNOx濃度を検出することができる。   A current (second pumping current Ip2) flows through the second pumping cell 83 so that oxygen generated by the decomposition of NOx is pumped from the second measurement chamber 88, and the control unit 30 detects the second pumping current Ip2. Since there is a proportional relationship between the second pumping current Ip2 and the NOx concentration, the NOx concentration in the measurement target gas can be detected by detecting the current value of the second pumping current Ip2.

なお、ガスセンサ素子7は、接続端子15およびリード線35を介して、外部機器(制御部30)に接続される。制御部30は、ヒータ73に発熱用の電力を供給するとともに、素子部71の各セル(第1ポンピングセル81,酸素濃度検出セル82,第2ポンピングセル83)との間で信号を送受信することによって、ガスセンサ素子7を制御する。なお、第1実施形態では、制御部30は、オペアンプ等を用いて形成された電子回路として備えられる。制御部30は、CPUやメモリなどを有するコンピュータを用いて形成してもよい。   The gas sensor element 7 is connected to an external device (control unit 30) via the connection terminal 15 and the lead wire 35. The control unit 30 supplies electric power for heat generation to the heater 73 and transmits / receives a signal to / from each cell (first pumping cell 81, oxygen concentration detection cell 82, second pumping cell 83) of the element unit 71. Thus, the gas sensor element 7 is controlled. In the first embodiment, the control unit 30 is provided as an electronic circuit formed using an operational amplifier or the like. The control unit 30 may be formed using a computer having a CPU, a memory, and the like.

[1−4.第2ポンプセルの構成]
第2ポンピングセル83は、上述したように、第3固体電解質体83aと、第3固体電解質体83aのうち第2測定室88に面した表面に配置された一対の電極(中央第2ポンプ電極部83b、周囲第2ポンプ電極部83c)とを備えている。
[1-4. Configuration of second pump cell]
As described above, the second pumping cell 83 includes the third solid electrolyte body 83a and a pair of electrodes (central second pump electrode) disposed on the surface of the third solid electrolyte body 83a facing the second measurement chamber 88. Part 83b and surrounding second pump electrode part 83c).

図3および図4から判るように、中央第2ポンプ電極部83bおよび周囲第2ポンプ電極部83cは、いずれも第3固体電解質体83aの同一面に形成されている。また、中央第2ポンプ電極部83bは、中央側に配置される中央電極として備えられるとともに、周囲第2ポンプ電極部83cは、中央第2ポンプ電極部83bの周囲領域における少なくとも一部に配置される周囲電極として備えられる。   As can be seen from FIGS. 3 and 4, the central second pump electrode portion 83 b and the surrounding second pump electrode portion 83 c are both formed on the same surface of the third solid electrolyte body 83 a. The central second pump electrode portion 83b is provided as a central electrode disposed on the central side, and the peripheral second pump electrode portion 83c is disposed in at least a part of the peripheral region of the central second pump electrode portion 83b. Provided as a surrounding electrode.

ここで、図5に、中央第2ポンプ電極部83bおよび周囲第2ポンプ電極部83cの形状を表した拡大説明図を示す。
中央第2ポンプ電極部83bは、円形に形成されている。また、中央第2ポンプ電極部83bは、その輪郭の内側に導電性材料(白金を主成分とする導電性材料)が隙間無く配置されて形成されている。
Here, FIG. 5 is an enlarged explanatory view showing the shapes of the central second pump electrode portion 83b and the surrounding second pump electrode portion 83c.
The center second pump electrode portion 83b is formed in a circular shape. In addition, the central second pump electrode portion 83b is formed by arranging a conductive material (a conductive material containing platinum as a main component) inside the outline without a gap.

周囲第2ポンプ電極部83cは、環状形状の一部に切り欠きを有する形状(C字形状)であり、中央第2ポンプ電極部83bを取り囲むように配置されている。周囲第2ポンプ電極部83cは、中央第2ポンプ電極部83bの重心83dを挟むように配置された2つの仮想点83eと、2つの仮想点83eどうしをつなぐ連結領域83fと、を備える。   The surrounding second pump electrode portion 83c has a shape (C shape) having a notch in a part of the annular shape, and is disposed so as to surround the central second pump electrode portion 83b. The surrounding second pump electrode portion 83c includes two virtual points 83e arranged so as to sandwich the center of gravity 83d of the central second pump electrode portion 83b, and a connection region 83f that connects the two virtual points 83e.

つまり、周囲第2ポンプ電極部83cは、中央第2ポンプ電極部83bの周囲全周(360度)のうち、少なくとも180度以上の領域を取り囲むように配置されている。特に、本実施形態の周囲第2ポンプ電極部83cは、270度以上の領域を取り囲むように配置されている。   That is, the surrounding second pump electrode portion 83c is arranged so as to surround a region of at least 180 degrees or more of the entire circumference (360 degrees) around the central second pump electrode portion 83b. In particular, the peripheral second pump electrode portion 83c of the present embodiment is disposed so as to surround a region of 270 degrees or more.

また、図4に示すように、中央第2ポンプ電極部83bは、その少なくとも一部が第2測定室88の内面のうち貫通孔88aに対向する領域に含まれるように形成されている。貫通孔88aは、第2固体電解質体82aを板厚方向に貫通して形成されており、第1測定室86と第2測定室88とを繋ぐとともに、第1測定室86から第2測定室88に導入される測定対象ガスのガス流路を形成する。   As shown in FIG. 4, the central second pump electrode portion 83 b is formed so that at least a part thereof is included in a region facing the through hole 88 a on the inner surface of the second measurement chamber 88. The through hole 88a is formed so as to penetrate the second solid electrolyte body 82a in the plate thickness direction, and connects the first measurement chamber 86 and the second measurement chamber 88, and from the first measurement chamber 86 to the second measurement chamber. A gas flow path for the gas to be measured introduced into 88 is formed.

さらに、第2ポンピングセル83の中央第2ポンプ電極部83bは、図4に示すように、第3固体電解質体83aのうち第2測定室88に面する領域(第3固体電解質体83aのうち第2測定室88の内壁面を形成する領域)の輪郭から離間して配置されている。換言すれば、中央第2ポンプ電極部83bは、絶縁体84bから離間して配置されている。なお、絶縁体84bは、第2測定室88の内壁面のうち、第3固体電解質体83aにより形成される内壁面に隣接する内壁面を形成している。   Further, as shown in FIG. 4, the central second pump electrode portion 83b of the second pumping cell 83 has a region facing the second measurement chamber 88 in the third solid electrolyte body 83a (out of the third solid electrolyte body 83a). The second measurement chamber 88 is disposed away from the outline of the region forming the inner wall surface of the second measurement chamber 88. In other words, the central second pump electrode portion 83b is disposed away from the insulator 84b. The insulator 84b forms an inner wall surface adjacent to the inner wall surface formed by the third solid electrolyte body 83a among the inner wall surfaces of the second measurement chamber 88.

[1−5.効果]
以上説明したように、本実施形態のNOxセンサ1におけるガスセンサ素子7は、第2ポンピングセル83における一対の電極として、中央第2ポンプ電極部83bおよび周囲第2ポンプ電極部83cを備えている。
[1-5. effect]
As described above, the gas sensor element 7 in the NOx sensor 1 of the present embodiment includes the central second pump electrode portion 83 b and the surrounding second pump electrode portion 83 c as a pair of electrodes in the second pumping cell 83.

中央第2ポンプ電極部83bおよび周囲第2ポンプ電極部83cは、いずれも第3固体電解質体83aの同一面に形成されている。中央第2ポンプ電極部83bは、中央電極として備えられるとともに、周囲第2ポンプ電極部83cは、中央第2ポンプ電極部83bの周囲領域の一部に配置される周囲電極として備えられる。   The central second pump electrode portion 83b and the surrounding second pump electrode portion 83c are all formed on the same surface of the third solid electrolyte body 83a. The central second pump electrode portion 83b is provided as a central electrode, and the peripheral second pump electrode portion 83c is provided as a peripheral electrode disposed in a part of the peripheral region of the central second pump electrode portion 83b.

第2ポンピングセル83における一対の電極が、中央第2ポンプ電極部83bおよび周囲第2ポンプ電極部83cで構成されることで、一対の電極がそれぞれ矩形形状に形成されて単に隣接して配置される構成と比べて、一対の電極どうしの距離に製造バラツキが生じがたくなる。つまり、中央第2ポンプ電極部83bの重心83dと周囲第2ポンプ電極部83cの2つの仮想点83eとの相対的な位置関係が特定されると共に、周囲第2ポンプ電極部83cが2つの仮想点83eどうしをつなぐ連結領域83fを有することにより、中央第2ポンプ電極部83bと周囲第2ポンプ電極部83cとの距離が一定範囲内となる。このため、中央第2ポンプ電極部83bと周囲第2ポンプ電極部83cとの距離に製造バラツキが生じがたくなる。   The pair of electrodes in the second pumping cell 83 is configured by the central second pump electrode portion 83b and the surrounding second pump electrode portion 83c, so that the pair of electrodes are each formed in a rectangular shape and are simply arranged adjacent to each other. Compared to the configuration, manufacturing variation is less likely to occur between the pair of electrodes. That is, the relative positional relationship between the center of gravity 83d of the central second pump electrode portion 83b and the two virtual points 83e of the peripheral second pump electrode portion 83c is specified, and the peripheral second pump electrode portion 83c has two virtual points. By having the connection region 83f that connects the points 83e, the distance between the central second pump electrode portion 83b and the surrounding second pump electrode portion 83c is within a certain range. For this reason, it is difficult for manufacturing variation to occur in the distance between the central second pump electrode portion 83b and the surrounding second pump electrode portion 83c.

とりわけ、第2ポンピングセル83に流れる第2ポンピング電流Ip2は微少電流であることから、中央第2ポンプ電極部83bと周囲第2ポンプ電極部83cとの距離の製造バラツキを抑えることで、第2ポンピング電流Ip2の検出誤差を低減できるため、第2ポンピングセル83におけるガス検出精度(NOx検出精度)の低下を抑制できる。   In particular, since the second pumping current Ip2 flowing through the second pumping cell 83 is a very small current, it is possible to suppress the manufacturing variation in the distance between the central second pump electrode portion 83b and the surrounding second pump electrode portion 83c. Since the detection error of the pumping current Ip2 can be reduced, a decrease in gas detection accuracy (NOx detection accuracy) in the second pumping cell 83 can be suppressed.

また、中央第2ポンプ電極部83bの周囲領域における少なくとも一部に周囲第2ポンプ電極部83cが配置される構成であるため、ガスセンサ素子7の全体における部位毎に温度勾配が生じたとしても、中央第2ポンプ電極部83bと周囲第2ポンプ電極部83cとの温度差が生じがたくなる。このため、ガスセンサ素子7の全体における部位毎に温度勾配が生じたとしても、その温度勾配に起因する第2ポンピング電流Ip2の検出誤差を低減できるため、第2ポンピングセル83におけるガス検出精度(NOx検出精度)の低下を抑制できる。   In addition, since the peripheral second pump electrode portion 83c is arranged in at least a part of the peripheral region of the central second pump electrode portion 83b, even if a temperature gradient occurs for each part in the entire gas sensor element 7, A temperature difference between the central second pump electrode portion 83b and the surrounding second pump electrode portion 83c is unlikely to occur. For this reason, even if a temperature gradient occurs for each part in the entire gas sensor element 7, the detection error of the second pumping current Ip2 caused by the temperature gradient can be reduced, so that the gas detection accuracy (NOx) in the second pumping cell 83 is reduced. Decrease in detection accuracy can be suppressed.

さらに、中央第2ポンプ電極部83bは、その輪郭の内側に導電性材料が隙間無く配置されて形成されているため、同じ大きさの輪郭において導電性材料の隙間を有する構成の電極に比べて、有効な電極面積(導電性材料の面積)を大きく確保できる。このように有効な電極面積を大きく確保することで、中央第2ポンプ電極部83bの配置領域における単位面積あたりの第2ポンピング電流Ip2を大きくすることができ、第2ポンピングセル83におけるガス検出精度(NOx検出精度)の低下を抑制できる。さらに、このような中央第2ポンプ電極部83bを備えることで有効な電極面積を大きく確保できるため、中央第2ポンプ電極部83bの大型化を抑制でき、ガスセンサ素子7の大型化も抑制できる。   Furthermore, since the central second pump electrode portion 83b is formed with the conductive material arranged without a gap inside the contour, compared to an electrode having a gap of the conductive material in the contour of the same size. A large effective electrode area (area of the conductive material) can be secured. By ensuring a large effective electrode area in this way, the second pumping current Ip2 per unit area in the arrangement region of the central second pump electrode portion 83b can be increased, and the gas detection accuracy in the second pumping cell 83 can be increased. A decrease in (NOx detection accuracy) can be suppressed. Furthermore, since the effective second electrode area can be ensured by providing such a central second pump electrode portion 83b, an increase in size of the central second pump electrode portion 83b can be suppressed, and an increase in size of the gas sensor element 7 can also be suppressed.

よって、ガスセンサ素子7によれば、一対の電極部(中央第2ポンプ電極部83bおよび周囲第2ポンプ電極部83c)がそれぞれ第3固体電解質体83aの同一面に配置される構成のセル(第2ポンピングセル83)を備える場合においても、特定ガス(NOx)の検出精度の低下を抑制できる。   Therefore, according to the gas sensor element 7, a pair of electrode portions (the central second pump electrode portion 83b and the surrounding second pump electrode portion 83c) are arranged on the same surface of the third solid electrolyte body 83a (first cell). Even when the two pumping cells 83) are provided, it is possible to suppress a decrease in the detection accuracy of the specific gas (NOx).

また、ガスセンサ素子7は、第1測定室86と第2測定室88との間に配置される第2固体電解質体82a(セラミック層部材)を備えており、第2固体電解質体82aは、第1測定室86と第2測定室88とを繋ぐ貫通孔88aであって、第1測定室86から第2測定室88に導入される測定対象ガスが通過する貫通孔88aを備えている。そして、中央第2ポンプ電極部83bは、その少なくとも一部が第2測定室88の内面のうち貫通孔88aに対向する領域に含まれるように形成されている。   The gas sensor element 7 includes a second solid electrolyte body 82a (ceramic layer member) disposed between the first measurement chamber 86 and the second measurement chamber 88. The second solid electrolyte body 82a A through-hole 88a that connects the first measurement chamber 86 and the second measurement chamber 88, and includes a through-hole 88a through which the measurement target gas introduced from the first measurement chamber 86 into the second measurement chamber 88 passes. The central second pump electrode portion 83b is formed so that at least a part thereof is included in a region of the inner surface of the second measurement chamber 88 facing the through hole 88a.

このような構成のガスセンサ素子7は、第2測定室88に導入される測定対象ガス(排気ガス)が中央第2ポンプ電極部83bに触れやすくなり、第2ポンピングセル83におけるガス検出精度(NOx検出精度)を向上できる。   In the gas sensor element 7 having such a configuration, the measurement target gas (exhaust gas) introduced into the second measurement chamber 88 can easily touch the central second pump electrode portion 83b, and the gas detection accuracy (NOx) in the second pumping cell 83 is increased. Detection accuracy).

さらに、第2ポンピングセル83の中央第2ポンプ電極部83bは、第3固体電解質体83aのうち第2測定室88に面する領域(第3固体電解質体83aのうち第2測定室88の内壁面を形成する領域)の輪郭から離間して配置されている。つまり、中央第2ポンプ電極部83bは、絶縁体84bから離間して配置されている。   Further, the central second pump electrode portion 83b of the second pumping cell 83 is a region facing the second measurement chamber 88 in the third solid electrolyte body 83a (inside the second measurement chamber 88 of the third solid electrolyte body 83a). The wall is formed at a distance from the outline of the region forming the wall. In other words, the central second pump electrode portion 83b is disposed away from the insulator 84b.

このような構成のガスセンサ素子7は、第3固体電解質体83aのうち第2測定室88に面する領域の輪郭に中央第2ポンプ電極部が接する構成に比べて、ガスセンサ素子の製造時に、中央第2ポンプ電極部83bの電極位置に製造誤差が生じても、中央第2ポンプ電極部83bの一部(特に、端部)が第2測定室88に露出しない状態となるのを抑制できる。換言すれば、中央第2ポンプ電極部83bの一部(特に、端部)が絶縁体84bと第3固体電解質体83aとの間に挟まれるのを抑制できる。   The gas sensor element 7 having such a configuration is more centralized at the time of manufacturing the gas sensor element than the configuration in which the central second pump electrode portion is in contact with the contour of the region facing the second measurement chamber 88 in the third solid electrolyte body 83a. Even if a manufacturing error occurs in the electrode position of the second pump electrode portion 83 b, it is possible to prevent a part (particularly, an end portion) of the central second pump electrode portion 83 b from being exposed to the second measurement chamber 88. In other words, it is possible to suppress a part (particularly, an end portion) of the central second pump electrode portion 83b from being sandwiched between the insulator 84b and the third solid electrolyte body 83a.

つまり、ガスセンサ素子7は、中央第2ポンプ電極部83bの電極位置に製造誤差が生じても、第2測定室88に露出する中央第2ポンプ電極部83bの面積に誤差が生じるのを抑制できるとともに、第2ポンピング電流Ip2に誤差が生じるのを抑制できる。   That is, the gas sensor element 7 can suppress the occurrence of an error in the area of the central second pump electrode portion 83b exposed to the second measurement chamber 88 even if a manufacturing error occurs in the electrode position of the central second pump electrode portion 83b. At the same time, the occurrence of an error in the second pumping current Ip2 can be suppressed.

よって、ガスセンサ素子7によれば、第2ポンピング電流Ip2に誤差が生じるのを抑制できるため、第2ポンピングセル83におけるガス検出精度(NOx検出精度)の低下を抑制できる。   Therefore, according to the gas sensor element 7, since it can suppress that an error arises in the 2nd pumping current Ip2, the fall of the gas detection accuracy (NOx detection accuracy) in the 2nd pumping cell 83 can be suppressed.

本実施形態のNOxセンサ1は、このようなガスセンサ素子7を備えているため、一対の電極部(中央第2ポンプ電極部83bおよび周囲第2ポンプ電極部83c)がそれぞれ第3固体電解質体83aの同一面に配置される構成のセル(第2ポンピングセル83)を備える場合においても、特定ガス(NOx)の検出精度の低下を抑制できる。   Since the NOx sensor 1 of the present embodiment includes the gas sensor element 7 as described above, the pair of electrode portions (the central second pump electrode portion 83b and the surrounding second pump electrode portion 83c) are each a third solid electrolyte body 83a. Even when a cell (second pumping cell 83) configured to be disposed on the same surface is provided, it is possible to suppress a decrease in detection accuracy of the specific gas (NOx).

[1−6.特許請求の範囲との対応関係]
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
NOxセンサ1がガスセンサの一例に相当し、ガスセンサ素子7がガスセンサ素子の一例に相当し、第1測定室86が第1測定室の一例に相当し、第2測定室88が第2測定室の一例に相当する。
[1-6. Correspondence with Claims]
Here, the correspondence of the words in the claims and the present embodiment will be described.
The NOx sensor 1 corresponds to an example of a gas sensor, the gas sensor element 7 corresponds to an example of a gas sensor element, the first measurement chamber 86 corresponds to an example of a first measurement chamber, and the second measurement chamber 88 corresponds to an example of a second measurement chamber. It corresponds to an example.

第1ポンピングセル81が第1ポンプセルの一例に相当し、外側第1電極部81bおよび内側第1電極部81cが一対の第1電極の一例に相当する。
第2ポンピングセル83が第2ポンプセルの一例に相当し、中央第2ポンプ電極部83bおよび周囲第2ポンプ電極部83cが一対の第2電極の一例に相当する。中央第2ポンプ電極部83bが中央電極の一例に相当し、周囲第2ポンプ電極部83cが周囲電極の一例に相当し、周囲第2ポンプ電極部83cの仮想点83eが仮想点の一例に相当し、周囲第2ポンプ電極部83cの連結領域83fが連結領域の一例に相当する。
The first pumping cell 81 corresponds to an example of a first pump cell, and the outer first electrode portion 81b and the inner first electrode portion 81c correspond to an example of a pair of first electrodes.
The second pumping cell 83 corresponds to an example of a second pump cell, and the central second pump electrode portion 83b and the surrounding second pump electrode portion 83c correspond to an example of a pair of second electrodes. The central second pump electrode portion 83b corresponds to an example of the central electrode, the peripheral second pump electrode portion 83c corresponds to an example of the peripheral electrode, and the virtual point 83e of the peripheral second pump electrode portion 83c corresponds to an example of the virtual point. And the connection area | region 83f of the surrounding 2nd pump electrode part 83c is equivalent to an example of a connection area | region.

第2固体電解質体82aがセラミック層部材の一例に相当し、貫通孔88aが貫通孔の一例に相当する。
[2.他の実施形態]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
The second solid electrolyte body 82a corresponds to an example of a ceramic layer member, and the through hole 88a corresponds to an example of a through hole.
[2. Other Embodiments]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is possible to implement in various aspects.

例えば、上記実施形態では、中央第2ポンプ電極部83bの少なくとも一部が第2測定室88の内面のうち貫通孔88aに対向する領域に含まれる構成のガスセンサ素子7について説明したが、本発明のガスセンサ素子はこのような構成に限られることはない。また、上記実施形態では、酸素濃度検出セル82の基準電極部82cが基準酸素室87のうち周囲第2ポンプ電極部83cに対向する領域の全体に配置される構成のガスセンサ素子7について説明したが、本発明のガスセンサ素子はこのような構成に限られることはない。   For example, in the above-described embodiment, the gas sensor element 7 having a configuration in which at least a part of the center second pump electrode portion 83b is included in the region facing the through hole 88a in the inner surface of the second measurement chamber 88 has been described. The gas sensor element is not limited to such a configuration. In the above embodiment, the gas sensor element 7 having a configuration in which the reference electrode portion 82c of the oxygen concentration detection cell 82 is disposed in the entire region of the reference oxygen chamber 87 that faces the surrounding second pump electrode portion 83c has been described. The gas sensor element of the present invention is not limited to such a configuration.

具体的には、図6に示す第2実施形態の第2ガスセンサ素子107のように、中央第2ポンプ電極部83bが貫通孔(変形貫通孔188a)に対向する領域に含まれないように配置される構成であってもよい。なお、変形貫通孔188aは、変形第2固体電解質体182aを板厚方向に貫通して形成されており、第2測定室88の後端側に繋がる位置に形成されている。このような構成であっても、測定対象ガスを第2測定室88に導入でき、中央第2ポンプ電極部83bおよび周囲第2ポンプ電極部83cを備える第2ポンピングセル83によって、特定ガス(NOx)を検出できる。   Specifically, as in the second gas sensor element 107 of the second embodiment shown in FIG. 6, the central second pump electrode portion 83b is arranged not to be included in the region facing the through hole (deformed through hole 188a). It may be configured. The deformed through hole 188a is formed so as to penetrate the deformed second solid electrolyte body 182a in the plate thickness direction, and is formed at a position connected to the rear end side of the second measurement chamber 88. Even in such a configuration, the measurement target gas can be introduced into the second measurement chamber 88, and the second pumping cell 83 including the central second pump electrode portion 83b and the surrounding second pump electrode portion 83c allows the specific gas (NOx). ) Can be detected.

また、第2ガスセンサ素子107のように、酸素濃度検出セルの基準電極部(変形基準電極部182c)が基準酸素室87のうち周囲第2ポンプ電極部83cに対向する領域の一部に配置される構成であってもよい。なお、変形検知電極部182bおよび変形基準電極部182cは、上述の検知電極部82bおよび基準電極部82cのような円形状ではなく、半円形状に形成されている。また、変形検知電極部182bおよび変形基準電極部182cは、第3固体電解質体83aのうち、第2ガスセンサ素子107の長手方向における中央第2ポンプ電極部83bの重心83dよりも先端側の領域に配置されている。このような構成であっても、基準酸素室87の酸素濃度を所定濃度に維持するための酸素濃度検知セルを実現できる。   Further, like the second gas sensor element 107, the reference electrode portion (deformed reference electrode portion 182c) of the oxygen concentration detection cell is disposed in a part of the reference oxygen chamber 87 in a region facing the surrounding second pump electrode portion 83c. It may be a configuration. In addition, the deformation | transformation detection electrode part 182b and the deformation | transformation reference electrode part 182c are formed in semicircle shape instead of the circular shape like the above-mentioned detection electrode part 82b and the reference electrode part 82c. Further, the deformation detection electrode part 182b and the deformation reference electrode part 182c are located in the region of the third solid electrolyte body 83a on the tip side from the center of gravity 83d of the central second pump electrode part 83b in the longitudinal direction of the second gas sensor element 107. Has been placed. Even with such a configuration, an oxygen concentration detection cell for maintaining the oxygen concentration of the reference oxygen chamber 87 at a predetermined concentration can be realized.

なお、第2ガスセンサ素子107は、ガスセンサ素子7のうち、第2固体電解質体82aに代えて変形第2固体電解質体182aを備え、検知電極部82bに代えて変形検知電極部182bを備え、基準電極部82cに代えて変形基準電極部182cを備えることで構成されている。第2ガスセンサ素子107は、変形素子部171とヒータ73とが積層されて構成されている。   The second gas sensor element 107 includes, in the gas sensor element 7, a modified second solid electrolyte body 182a instead of the second solid electrolyte body 82a, a deformation detection electrode section 182b instead of the detection electrode section 82b, and a reference Instead of the electrode portion 82c, a deformation reference electrode portion 182c is provided. The second gas sensor element 107 is configured by laminating a deformation element portion 171 and a heater 73.

次に、第2ポンプセルにおける一対の第2電極は、中央第2ポンプ電極部83bおよび周囲第2ポンプ電極部83cのような構成に限られることはない。
例えば、図7(a)に示す第1変形形態のように、第2ポンプセルにおける一対の第2電極は、円形ではなく矩形の変形中央電極部183bと、変形中央電極部183bの周囲に配置される変形周囲電極部183cと、で構成してもよい。矩形の変形中央電極部183bを用いることで、円形の場合よりも中央電極の面積を大きく確保できる場合には、このような構成を採ることで、有効な電極面積(導電性材料の面積)を大きく確保でき、単位面積あたりの第2ポンピング電流Ip2を大きくできるため、特定ガス(NOx)の検出精度の低下を抑制できる。
Next, the pair of second electrodes in the second pump cell is not limited to the configuration of the central second pump electrode portion 83b and the surrounding second pump electrode portion 83c.
For example, as in the first modification shown in FIG. 7A, the pair of second electrodes in the second pump cell are disposed around the deformed central electrode part 183b and the deformed center electrode part 183b which are not circular but rectangular. And a deformed peripheral electrode portion 183c. When the area of the central electrode can be secured larger than that of the circular shape by using the rectangular deformed central electrode portion 183b, an effective electrode area (area of the conductive material) can be obtained by adopting such a configuration. A large amount can be secured and the second pumping current Ip2 per unit area can be increased, so that a decrease in the detection accuracy of the specific gas (NOx) can be suppressed.

また、図7(b)に示す第2変形形態のように、第2ポンプセルにおける一対の第2電極は、第1実施形態の中央第2ポンプ電極部83bとはリード部との接続位置が異なる第2変形中央電極部283bと、第1実施形態の周囲第2ポンプ電極部83cとはリード部との接続位置が異なる第2変形周囲電極部283cと、で構成してもよい。第2変形周囲電極部283cは、環状形状の一部に切り欠きを有する形状(C字形状)であり、その端部がリード部(第6リード部93c)に接続されている。つまり、中央電極および周囲電極のそれぞれにおけるリード部との接続位置は、特定の位置に限られることはなく、任意の位置に設定することができる。   Further, as in the second modification shown in FIG. 7B, the pair of second electrodes in the second pump cell is different from the central second pump electrode portion 83b of the first embodiment in the connection position with the lead portion. You may comprise the 2nd deformation | transformation center electrode part 283b and the 2nd deformation | transformation surrounding electrode part 283c from which the connection position with a lead part differs from the surrounding 2nd pump electrode part 83c of 1st Embodiment. The second deformation peripheral electrode portion 283c has a shape (C shape) having a notch in a part of the annular shape, and an end portion thereof is connected to the lead portion (sixth lead portion 93c). In other words, the connection position of each of the center electrode and the peripheral electrode with the lead portion is not limited to a specific position, and can be set to an arbitrary position.

さらに、図7(c)に示す第3変形形態のように、第2ポンプセルにおける一対の第2電極は、矩形の第3変形中央電極部383bと、第3変形中央電極部383bの周囲のうち3辺に対応する領域に配置される第3変形周囲電極部383cと、で構成してもよい。つまり、周囲電極は、第3変形中央電極部383bの4辺全てに対応する領域に配置される構成に限られることはなく、中央電極(第3変形中央電極部383b)の重心83dを挟むように配置された2つの仮想点83eと、2つの仮想点83eどうしをつなぐ連結領域83fと、を備える構成であれば、任意の構成を採ることができる。   Further, as in the third modified embodiment shown in FIG. 7C, the pair of second electrodes in the second pump cell is formed of a rectangular third modified central electrode portion 383b and a periphery of the third modified central electrode portion 383b. You may comprise with the 3rd deformation | transformation surrounding electrode part 383c arrange | positioned at the area | region corresponding to 3 sides. That is, the peripheral electrode is not limited to the configuration arranged in the region corresponding to all four sides of the third modified central electrode portion 383b, and sandwiches the center of gravity 83d of the central electrode (third modified central electrode portion 383b). Any configuration can be adopted as long as the configuration includes two virtual points 83e arranged in the region and a connection region 83f that connects the two virtual points 83e.

さらに図示はしないが、第2ポンプセルにおける一対の第2電極は、中央電極と、中央電極の周囲を切れ目無く完全に取り囲むように形成された周囲電極と、で構成してもよい。この場合、中央電極のリード部(信号経路)は、固体電解質体を厚さ方向に貫通するスルーホールを介して固体電解質体の裏面に繋がるように形成してもよい。   Further, although not shown, the pair of second electrodes in the second pump cell may be constituted by a central electrode and a peripheral electrode formed so as to completely surround the periphery of the central electrode. In this case, the lead portion (signal path) of the central electrode may be formed so as to be connected to the back surface of the solid electrolyte body through a through hole penetrating the solid electrolyte body in the thickness direction.

また、第1実施形態のガスセンサ素子7においては、基準酸素室87は、その内部のうち第3固体電解質体83aに面する領域に多孔質部87aが配置され、その他の領域が空
洞として形成される構成であるが、基準酸素室の内部全体に多孔質部が配置される構成であっても良い。
Further, in the gas sensor element 7 of the first embodiment, the reference oxygen chamber 87 has a porous portion 87a disposed in a region facing the third solid electrolyte body 83a in the inside thereof, and other regions are formed as cavities. However, a configuration in which the porous portion is disposed throughout the reference oxygen chamber may be used.

さらに、第1実施形態のガスセンサ素子7は、周囲電極(周囲第2ポンプ電極部83c)の全体が基準酸素室87の内部に露出する構成であるが、周囲電極の一部が基準酸素室の内部に露出する構成であってもよい。例えば、基準酸素室を第2ガスセンサ素子107の変形基準電極部182cに対応する領域(中央第2ポンプ電極部83bの重心83dよりも先端側の領域)に形成して、周囲電極(周囲第2ポンプ電極部83c)のうち一部がその基準酸素室の内部に露出し、その他の部分が絶縁体84bと第3固体電解質体83aとの間に挟まれる構成であっても良い。   Further, the gas sensor element 7 of the first embodiment has a configuration in which the entire surrounding electrode (the surrounding second pump electrode portion 83c) is exposed inside the reference oxygen chamber 87, but a part of the surrounding electrode is the reference oxygen chamber. The structure exposed inside may be sufficient. For example, the reference oxygen chamber is formed in a region corresponding to the deformed reference electrode portion 182c of the second gas sensor element 107 (a region on the tip side of the center of gravity 83d of the central second pump electrode portion 83b), and the peripheral electrode (the peripheral second electrode). A part of the pump electrode part 83c) may be exposed inside the reference oxygen chamber, and the other part may be sandwiched between the insulator 84b and the third solid electrolyte body 83a.

1…NOxセンサ、7…ガスセンサ素子、30…制御部、71…素子部、73…ヒータ、81…第1ポンピングセル、81a…第1固体電解質体、81b…外側第1電極部、81c…内側第1電極部、81d…多孔質部、82…酸素濃度検出セル、82a…第2固体電解質体、82b…検知電極部、82c…基準電極部、83…第2ポンピングセル、83a…第3固体電解質体、83b…中央第2ポンプ電極部、83c…周囲第2ポンプ電極部、83d…重心、83e…仮想点、83f…連結領域、86…第1測定室、87…基準酸素室、87a…多孔質部、88…第2測定室、88a…貫通孔、107…第2ガスセンサ素子、171…変形素子部、182a…変形第2固体電解質体、182b…変形検知電極部、182c…変形基準電極部、183b…変形中央電極部、183c…変形周囲電極部、188a…変形貫通孔、283b…第2変形中央電極部、283c…第2変形周囲電極部、383b…第3変形中央電極部、383c…第3変形周囲電極部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... NOx sensor, 7 ... Gas sensor element, 30 ... Control part, 71 ... Element part, 73 ... Heater, 81 ... 1st pumping cell, 81a ... 1st solid electrolyte body, 81b ... Outside 1st electrode part, 81c ... Inside 1st electrode part, 81d ... Porous part, 82 ... Oxygen concentration detection cell, 82a ... 2nd solid electrolyte body, 82b ... Detection electrode part, 82c ... Reference electrode part, 83 ... 2nd pumping cell, 83a ... 3rd solid Electrolyte body, 83b ... center second pump electrode part, 83c ... peripheral second pump electrode part, 83d ... center of gravity, 83e ... virtual point, 83f ... connection region, 86 ... first measurement chamber, 87 ... reference oxygen chamber, 87a ... Porous part, 88 ... second measurement chamber, 88a ... through hole, 107 ... second gas sensor element, 171 ... deformation element part, 182a ... deformed second solid electrolyte body, 182b ... deformation detection electrode part, 182c ... deformation reference electrode Part 183b ... Deformed central electrode part, 183c ... Deformed peripheral electrode part, 188a ... Deformed through-hole, 283b ... Second modified central electrode part, 283c ... Second modified peripheral electrode part, 383b ... Third modified central electrode part, 383c ... First 3 deformation surrounding electrode part.

Claims (6)

測定対象ガスが導入される第1測定室と、
前記第1測定室において酸素の汲み出し又は汲み入れが行われた前記測定対象ガスが導入される第2測定室と、
固体電解質体、及び該固体電解質体上に形成される一対の第1電極を有し、前記一対の第1電極のうち一方の電極が前記第1測定室に露出して、前記第1測定室に導入された前記測定対象ガスに対する酸素の汲み出し又は汲み入れを行う第1ポンプセルと、
固体電解質体、及び該固体電解質体上に形成される一対の第2電極を有し、前記一対の第2電極のうち一方の電極が前記第2測定室に露出すると共に、他方の電極が前記第2測定室の外部に設けられ、前記第2測定室に導入された前記測定対象ガス中の特定ガス濃度に応じた第2ポンピング電流が流れる第2ポンプセルと、
を有するガスセンサ素子であって、
前記一対の第2電極における前記一方の電極および前記他方の電極は、いずれも前記第2ポンプセルを形成する固体電解質体の同一面に形成されており、前記一方の電極が中央側に配置される中央電極として備えられるとともに、前記他方の電極が前記中央電極の周囲領域における少なくとも一部に配置される周囲電極として備えられ、
前記中央電極は、その輪郭の内側に導電性材料が隙間無く配置されて形成されており、
前記周囲電極は、前記中央電極の重心を挟むように配置された2つの仮想点と、前記2つの仮想点どうしをつなぐ連結領域と、を備え、
前記特定ガス濃度は、NOx濃度である、
ガスセンサ素子。
A first measurement chamber into which a measurement target gas is introduced;
A second measurement chamber into which the measurement target gas into which oxygen has been pumped or pumped in the first measurement chamber is introduced;
A solid electrolyte body and a pair of first electrodes formed on the solid electrolyte body, wherein one electrode of the pair of first electrodes is exposed to the first measurement chamber; A first pump cell for pumping or pumping oxygen to the measurement target gas introduced in
A solid electrolyte body and a pair of second electrodes formed on the solid electrolyte body, wherein one electrode of the pair of second electrodes is exposed to the second measurement chamber, and the other electrode is A second pump cell provided outside the second measurement chamber and through which a second pumping current according to a specific gas concentration in the measurement target gas introduced into the second measurement chamber flows;
A gas sensor element comprising:
The one electrode and the other electrode of the pair of second electrodes are both formed on the same surface of the solid electrolyte body forming the second pump cell, and the one electrode is disposed on the center side. Provided as a central electrode, and the other electrode is provided as a peripheral electrode disposed in at least a part of a peripheral region of the central electrode,
The central electrode is formed by arranging a conductive material inside the contour without a gap,
The peripheral electrode includes two virtual points arranged so as to sandwich the center of gravity of the central electrode, and a connection region connecting the two virtual points ,
The specific gas concentration is a NOx concentration.
Gas sensor element.
前記第1測定室と前記第2測定室との間に配置されるセラミック層部材を備えており、
前記セラミック層部材は、前記第1測定室と前記第2測定室とを繋ぐ貫通孔であって、前記第1測定室から前記第2測定室に導入される前記測定対象ガスが通過する貫通孔を備えており、
前記中央電極は、その少なくとも一部が前記第2測定室の内面のうち前記貫通孔に対向する領域に含まれるように形成されている、
請求項1に記載のガスセンサ素子。
A ceramic layer member disposed between the first measurement chamber and the second measurement chamber;
The ceramic layer member is a through hole that connects the first measurement chamber and the second measurement chamber, and the through hole through which the measurement target gas introduced from the first measurement chamber into the second measurement chamber passes. With
The central electrode is formed so that at least a part thereof is included in a region facing the through hole in the inner surface of the second measurement chamber.
The gas sensor element according to claim 1.
前記中央電極は、前記第2ポンプセルの前記固体電解質体のうち前記第2測定室に面する領域の輪郭から離間して配置されている、
請求項1または請求項2に記載のガスセンサ素子。
The central electrode is disposed away from the outline of the region facing the second measurement chamber in the solid electrolyte body of the second pump cell .
The gas sensor element according to claim 1 or 2.
前記中央電極と外部機器とを電気的に接続するための信号経路を備えており、
前記周囲電極は、前記中央電極を部分的に取り囲むように形成され、
前記信号経路は、前記中央電極の周囲領域のうち前記周囲電極が配置されていない領域を通過するように配置される、
請求項1から請求項3のうちいずれか1項に記載のガスセンサ素子。
A signal path for electrically connecting the central electrode and an external device;
The peripheral electrode is formed to partially surround the central electrode;
The signal path is disposed so as to pass through a region where the peripheral electrode is not disposed in a peripheral region of the central electrode.
The gas sensor element according to any one of claims 1 to 3.
前記中央電極は、円形状または楕円形状であり、
前記周囲電極は、円環状である、
請求項1から請求項3のうちいずれか1項に記載のガスセンサ素子。
The central electrode is circular or elliptical,
The surrounding electrode is annular.
The gas sensor element according to any one of claims 1 to 3.
測定対象ガスに含まれる特定ガスを検出するガスセンサ素子を備えるガスセンサであって、
前記ガスセンサ素子として、請求項1から請求項5のうちいずれか1項に記載のガスセンサ素子を備えること、
を特徴とするガスセンサ。
A gas sensor including a gas sensor element for detecting a specific gas contained in a measurement target gas,
As the gas sensor element, comprising the gas sensor element according to any one of claims 1 to 5,
A gas sensor.
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