JP7089949B2 - ガスセンサ - Google Patents
ガスセンサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP7089949B2 JP7089949B2 JP2018110486A JP2018110486A JP7089949B2 JP 7089949 B2 JP7089949 B2 JP 7089949B2 JP 2018110486 A JP2018110486 A JP 2018110486A JP 2018110486 A JP2018110486 A JP 2018110486A JP 7089949 B2 JP7089949 B2 JP 7089949B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cross
- gas
- end side
- rear end
- solid electrolyte
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
前記センサ素子は、
酸素イオンの伝導性を有する固体電解質体(31)と、
前記固体電解質体における、検出対象ガス(G)に晒される第1主面(301)であって前記センサ素子の長尺方向(L)の先端側位置に設けられた検出電極(311)と、
前記固体電解質体における、基準ガス(A)に晒される第2主面(302)であって前記長尺方向の先端側位置に設けられた基準電極(312)と、
前記固体電解質体の前記第1主面に積層された第1絶縁体(33A)と、
前記固体電解質体の前記第2主面に積層された第2絶縁体(33B)と、
前記第1絶縁体内又は前記第2絶縁体内に埋設され、前記検出電極及び前記基準電極に対向する位置に配置された、通電によって発熱する発熱部(341)、及び前記発熱部の、前記長尺方向の後端側に繋がるリード部(342)を有する発熱体(34)と、
前記第1絶縁体における、前記固体電解質体の前記第1主面に隣接する位置であって、前記検出電極が配置された位置に形成されたガス室(35)と、
前記ガス室に連通して前記第1絶縁体に設けられ、前記ガス室へ前記検出対象ガスを所定の拡散速度で導入するための拡散抵抗部(32)と、
前記第2絶縁体における、前記固体電解質体の前記第2主面に隣接する位置であって、前記長尺方向の後端開口部(360)から前記基準電極の配置位置まで形成され、前記後端開口部から前記基準ガスが導入される基準ガスダクト(36)と、を備え、
前記基準電極の前記長尺方向の後端位置(312A)における、前記基準ガスダクトの前記長尺方向に直交する横断面の断面積(S1)は、前記後端開口部における、前記基準ガスダクトの前記横断面の断面積(S2)の0.2倍以上1倍未満であり、
前記センサ素子は、前記長尺方向における前記基準電極の前記後端位置の近傍又は後端側に、前記横断面の断面積が変化する素子境界部(24)を有し、
前記素子境界部よりも前記長尺方向の先端側に位置する先端側素子部(22)の前記横断面の断面積(S3)は、前記固体電解質体と前記第1絶縁体及び前記第2絶縁体との積層方向(D)において、前記先端側素子部における前記第2絶縁体の外側面(330)が、前記素子境界部よりも前記長尺方向の後端側に位置する後端側素子部(23)における前記第2絶縁体の外側面(330)よりも前記固体電解質体に近いことによって、前記後端側素子部の前記横断面の断面積(S4)よりも小さい、ガスセンサにある。
<実施形態1>
本形態のガスセンサ1は、図1~図5に示すように、長尺板形状のセンサ素子2を備える。センサ素子2は、固体電解質体31、検出電極311、基準電極312、絶縁体33A,33B、発熱体34及び基準ガスダクト36を備える。固体電解質体31は、活性化温度において酸素イオンの伝導性を有するものである。検出電極311は、固体電解質体31における、検出対象ガスGに晒される第1主面301であってセンサ素子2の長尺方向Lの先端側L1の位置に設けられている。基準電極312は、固体電解質体31における、基準ガスAに晒される第2主面302であって長尺方向Lの先端側L1の位置に設けられている。
(内燃機関)
ガスセンサ1は、車両の内燃機関(エンジン)の排気管等に配置され、排気管を流れる排ガスを検出対象ガスGとして、検出対象ガスGにおける酸素濃度等を検出するために用いられる。ガスセンサ1は、排ガスにおける酸素濃度、未燃ガス濃度等に基づいて、内燃機関における空燃比を求める空燃比センサとして用いることができる。また、ガスセンサ1は、空燃比センサ以外にも、酸素濃度を求める種々の用途として用いることができる。
図3及び図4に示すように、センサ素子2は、固体電解質体31に、絶縁体33A,33B及び発熱体34が積層された積層タイプのものである。固体電解質体31は、ジルコニア系酸化物からなり、ジルコニアを主成分とし(50質量%以上含有し)、希土類金属元素又はアルカリ土類金属元素によってジルコニアの一部を置換させた安定化ジルコニア又は部分安定化ジルコニアからなる。固体電解質体31を構成するジルコニアの一部は、イットリア、スカンジア又はカルシアによって置換することができる。
図3及び図5に示すように、基準ガスダクト36は、センサ素子2の長尺方向Lに直交する横断面の断面積が、長尺方向Lにおいて変化して形成されたものである。基準ガスダクト36は、基準電極312の後端位置312Aよりも長尺方向Lの後端側L2の位置に、横断面の断面積が変化するダクト境界部363を有する。本形態において、基準ガスダクト36における、ダクト境界部363よりも長尺方向Lの先端側L1に位置する部分を先端側ダクト部361といい、基準ガスダクト36における、ダクト境界部363よりも長尺方向Lの後端側L2に位置する部分を後端側ダクト部362という。
図1に示すように、ガスセンサ1は、センサ素子2等の他に、センサ素子2を保持する第1インシュレータ42、第1インシュレータ42を保持するハウジング41、第1インシュレータ42に連結された第2インシュレータ43、第2インシュレータ43に保持されてセンサ素子2に接触する接点端子44を備える。また、ガスセンサ1は、ハウジング41の先端側L1の部分に装着された先端側カバー45、ハウジング41の後端側L2の部分に装着されて第2インシュレータ43、接点端子44等を覆う後端側カバー46、接点端子44に繋がるリード線48を後端側カバー46に保持するためのブッシュ47等を備える。
センサ素子2の製造においては、固体電解質体31、各絶縁体33A,33B、拡散抵抗部32、発熱体34等を積層して積層体とし、この積層体を加熱して焼結する。検出電極311及び基準電極312は、白金、固体電解質、溶媒等を含有するペースト材料を固体電解質体31に印刷(塗布)し、センサ素子2の積層体を焼結する際に、白金及び固体電解質が焼結されて形成される。
本形態のガスセンサ1においては、基準電極312の長尺方向Lの後端位置312Aを含む先端側ダクト部361の横断面の断面積は、後端開口部360を含む後端側ダクト部362の横断面の断面積の0.2倍以上1倍未満である。この構成により、基準電極312への基準ガスAの導入量を適切に確保するとともに、センサ素子2の伝熱性を高めることができる。
先端側ダクト部361の基準電極312の後端位置312Aにおける横断面の断面積S1は、後端側ダクト部362の後端開口部360における横断面の断面積S2の0.2倍以上としている。この断面積の比S1/S2が0.2倍未満である場合には、基準電極312への基準ガスAの導入量を十分に維持することが難しくなる。「0.2倍以上」という値は、次の理由に基づいて求められる。
本形態は、実施形態1とは異なるセンサ素子2の形態について示す。
図8に示すように、基準電極312の後端位置312Aを含む先端側ダクト部361の幅方向Wの幅は、後端開口部360を含む後端側ダクト部362の幅方向Wの幅よりも小さく形成することができる。先端側ダクト部361の横断面の断面積は、先端側ダクト部361の幅方向Wの幅が後端側ダクト部362の幅方向Wの幅よりも小さいことによって、後端側ダクト部362の横断面の断面積よりも小さくなる。
本形態も、実施形態1とは異なるセンサ素子2の形態について示す。
図9に示すように、センサ素子2の先端部の積層方向Dの厚みは、後端部の積層方向Dの厚みに比べて小さくすることができる。具体的には、センサ素子2は、長尺方向Lにおける基準電極312の後端位置312Aの近傍又は後端側L2に、横断面の断面積が変化する素子境界部24を有していてもよい。素子境界部24よりも長尺方向Lの先端側L1に位置する先端側素子部22の横断面の断面積S3は、素子境界部24よりも長尺方向Lの後端側L2に位置する後端側素子部23の横断面の断面積S4よりも小さくすることができる。
本形態も、実施形態1とは異なるセンサ素子2の形態について示す。
図10に示すように、発熱体34は、第1絶縁体33Aの内部に埋設することもできる。これにより、発熱体34の発熱部341を検出電極311及び基準電極312により近い位置に配置することができる。そのため、発熱体34によって固体電解質体31等を加熱する際の消費電力をさらに低減させることができ、発熱体34によるセンサ素子2のさらなる早期活性化を図ることができる。また、発熱体34を第1絶縁体33Aの内部に埋設する場合においても、センサ素子2の先端部における第2絶縁体33Bに切欠き部221を形成することができ、切欠き部221を形成しないこともできる。
本確認試験においては、基準ガスダクト36に先端側ダクト部361及び後端側ダクト部362が形成されていない従来のセンサ素子(比較品)と、実施形態1に示したセンサ素子2(実施品1)、及び実施形態3に示した、発熱体34が第2絶縁体33Bの内部に埋設され、第2絶縁体33Bに切欠き部221が形成されたセンサ素子2(実施品2)、及び実施形態4に示した、発熱体34が第1絶縁体33Aの内部に埋設されたセンサ素子2(実施品3)について、発熱体34に必要とされる消費電力の比較を行った。
2 センサ素子
31 固体電解質体
311 検出電極
312 基準電極
312A 後端位置
33A,33B 絶縁体
34 発熱体
36 基準ガスダクト
360 後端開口部
Claims (1)
- 長尺板形状のセンサ素子(2)を備えるガスセンサ(1)において、
前記センサ素子は、
酸素イオンの伝導性を有する固体電解質体(31)と、
前記固体電解質体における、検出対象ガス(G)に晒される第1主面(301)であって前記センサ素子の長尺方向(L)の先端側位置に設けられた検出電極(311)と、
前記固体電解質体における、基準ガス(A)に晒される第2主面(302)であって前記長尺方向の先端側位置に設けられた基準電極(312)と、
前記固体電解質体の前記第1主面に積層された第1絶縁体(33A)と、
前記固体電解質体の前記第2主面に積層された第2絶縁体(33B)と、
前記第1絶縁体内又は前記第2絶縁体内に埋設され、前記検出電極及び前記基準電極に対向する位置に配置された、通電によって発熱する発熱部(341)、及び前記発熱部の、前記長尺方向の後端側に繋がるリード部(342)を有する発熱体(34)と、
前記第1絶縁体における、前記固体電解質体の前記第1主面に隣接する位置であって、前記検出電極が配置された位置に形成されたガス室(35)と、
前記ガス室に連通して前記第1絶縁体に設けられ、前記ガス室へ前記検出対象ガスを所定の拡散速度で導入するための拡散抵抗部(32)と、
前記第2絶縁体における、前記固体電解質体の前記第2主面に隣接する位置であって、前記長尺方向の後端開口部(360)から前記基準電極の配置位置まで形成され、前記後端開口部から前記基準ガスが導入される基準ガスダクト(36)と、を備え、
前記基準電極の前記長尺方向の後端位置(312A)における、前記基準ガスダクトの前記長尺方向に直交する横断面の断面積(S1)は、前記後端開口部における、前記基準ガスダクトの前記横断面の断面積(S2)の0.2倍以上1倍未満であり、
前記センサ素子は、前記長尺方向における前記基準電極の前記後端位置の近傍又は後端側に、前記横断面の断面積が変化する素子境界部(24)を有し、
前記素子境界部よりも前記長尺方向の先端側に位置する先端側素子部(22)の前記横断面の断面積(S3)は、前記固体電解質体と前記第1絶縁体及び前記第2絶縁体との積層方向(D)において、前記先端側素子部における前記第2絶縁体の外側面(330)が、前記素子境界部よりも前記長尺方向の後端側に位置する後端側素子部(23)における前記第2絶縁体の外側面(330)よりも前記固体電解質体に近いことによって、前記後端側素子部の前記横断面の断面積(S4)よりも小さい、ガスセンサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018110486A JP7089949B2 (ja) | 2018-06-08 | 2018-06-08 | ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018110486A JP7089949B2 (ja) | 2018-06-08 | 2018-06-08 | ガスセンサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019211436A JP2019211436A (ja) | 2019-12-12 |
JP7089949B2 true JP7089949B2 (ja) | 2022-06-23 |
Family
ID=68845164
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018110486A Active JP7089949B2 (ja) | 2018-06-08 | 2018-06-08 | ガスセンサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7089949B2 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002174620A (ja) | 2000-12-07 | 2002-06-21 | Denso Corp | ガスセンサ素子及びガスセンサ |
JP2002340845A (ja) | 2001-05-17 | 2002-11-27 | Denso Corp | ガスセンサ素子及びその製造方法 |
JP2007255985A (ja) | 2006-03-22 | 2007-10-04 | Denso Corp | ガスセンサ素子 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991002245A1 (en) * | 1989-08-08 | 1991-02-21 | Nippondenso Co., Ltd. | Oxygen sensor |
-
2018
- 2018-06-08 JP JP2018110486A patent/JP7089949B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002174620A (ja) | 2000-12-07 | 2002-06-21 | Denso Corp | ガスセンサ素子及びガスセンサ |
JP2002340845A (ja) | 2001-05-17 | 2002-11-27 | Denso Corp | ガスセンサ素子及びその製造方法 |
JP2007255985A (ja) | 2006-03-22 | 2007-10-04 | Denso Corp | ガスセンサ素子 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019211436A (ja) | 2019-12-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3855483B2 (ja) | 積層型空燃比センサ素子 | |
JP6909706B2 (ja) | ガスセンサ | |
JP6752184B2 (ja) | ガスセンサ素子およびガスセンサ | |
WO2021166549A1 (ja) | ガスセンサ素子 | |
JP3631582B2 (ja) | ガスセンサ | |
JP7122935B2 (ja) | 二酸化炭素検出装置 | |
WO2020137180A1 (ja) | ガスセンサ素子及びガスセンサ | |
JP7011923B2 (ja) | ガスセンサ | |
JP7138055B2 (ja) | ガスセンサ | |
JP2002139468A (ja) | ガスセンサ | |
JP7089949B2 (ja) | ガスセンサ | |
JP6542687B2 (ja) | ガスセンサユニット | |
JP7089988B2 (ja) | ガスセンサ素子 | |
JP2017203696A (ja) | ガスセンサ | |
JP7068132B2 (ja) | ガスセンサ | |
WO2020195079A1 (ja) | ガスセンサ | |
WO2020195080A1 (ja) | ガスセンサ | |
US20190391109A1 (en) | Gas sensor | |
JP7102322B2 (ja) | ガスセンサ | |
WO2020039942A1 (ja) | ガスセンサ素子 | |
WO2020095821A1 (ja) | ガスセンサ | |
JP7452477B2 (ja) | ガス濃度検出装置 | |
JP7186131B2 (ja) | ガスセンサ | |
JP2004239688A (ja) | 空燃比検出装置 | |
JP2004245680A (ja) | ガスセンサ素子の製造方法およびガスセンサ素子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210317 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220216 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220222 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220420 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220517 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220613 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7089949 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |