JP7124644B2 - gas sensor element - Google Patents
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Description
本発明は、被測定ガスに含まれる特定ガスを検出するガスセンサ素子に関する。 The present invention relates to a gas sensor element that detects a specific gas contained in a gas to be measured.
従来から、内燃機関の排気系に設置されるガスセンサを用いて、内燃機関の燃焼制御や排ガス浄化装置等の制御が行われている。かかるガスセンサは、酸素イオン伝導性の固体電解質層を有するガスセンサ素子を備え、固体電解質層の表面に形成した電極を介して酸素イオンが移動することを利用して、排ガス中の特定ガス(例えば、酸素、NOx等)の濃度を検出するように構成されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a gas sensor installed in an exhaust system of an internal combustion engine has been used to control combustion of the internal combustion engine, control of an exhaust gas purifier, and the like. Such a gas sensor includes a gas sensor element having an oxygen ion-conducting solid electrolyte layer, and utilizes the movement of oxygen ions through an electrode formed on the surface of the solid electrolyte layer to detect a specific gas (e.g., oxygen, NOx, etc.).
例えば、特許文献1には、それぞれ固体電解質層の表面に設けられた一対の電極からなり、被測定ガス中の酸素濃度を調整するポンプセルと、被測定ガス中のNOx濃度を検出するセンサセルと、を備えるガスセンサ素子が開示されている。ガスセンサ素子の内部には、被測定ガスが取り込まれる被測定ガス室が設けられ、ポンプセル及びセンサセルの一対の電極は、それぞれ一方が被測定ガス室に面するように配置される。
For example,
上記構成のガスセンサ素子において、被測定ガス室へのガス導入口には、拡散抵抗層が設けられており、被測定ガスは所定の拡散抵抗を有して、被測定ガス室へ導入される。このとき、応答性を向上させるために拡散抵抗を小さくすると、一方で、ガスセンサ素子の検出精度が低下しやすくなる。そのため、特許文献1では、応答性と検出精度とを両立させるために、拡散抵抗層における拡散長さと断面積の比と、被測定ガス室における拡散長さと断面積の比との積が、所定範囲となるように、ガスセンサ素子の寸法を規定している。
In the gas sensor element configured as described above, a diffusion resistance layer is provided at the gas inlet to the gas chamber to be measured, and the gas to be measured has a predetermined diffusion resistance and is introduced into the gas chamber to be measured. At this time, if the diffusion resistance is reduced in order to improve the responsiveness, on the other hand, the detection accuracy of the gas sensor element tends to decrease. Therefore, in
上記構成のガスセンサ素子は、通常、ヒータを内蔵しており、各セルが活性化温度以上となるように通電が制御されている。ところが、ヒータ通電時に、例えば、固体電解質層との間に被測定ガス室が設けられる絶縁体層において、温度が不均一となりやすく、熱応力による素子割れが生じやすくなることが判明した。これに対して、例えば、被測定ガス室の幅を縮小することで、温度分布を小さくすることが検討されているが、小型化により被測定ガス室へのガス導入口も小さくなるために、拡散抵抗層からのガス取り込み量が減少して、検出精度が低下するおそれがあった。 The gas sensor element having the above structure usually has a built-in heater, and the energization is controlled so that each cell has a temperature equal to or higher than the activation temperature. However, it has been found that when the heater is energized, for example, in the insulator layer between which the gas chamber to be measured is provided between the solid electrolyte layer, the temperature tends to become non-uniform, and the element cracks easily occur due to thermal stress. On the other hand, for example, it has been studied to narrow the temperature distribution by reducing the width of the gas chamber to be measured. There is a risk that the amount of gas taken in from the diffusion resistance layer will decrease, resulting in a decrease in detection accuracy.
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、熱応力による素子割れを抑制すると共に、ガス取り込み量の低下を抑制して、良好な検出性能を維持可能なガスセンサ素子を提供しようとするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a gas sensor element capable of suppressing element cracking due to thermal stress, suppressing a decrease in gas intake, and maintaining good detection performance. It is.
本発明の一態様は、
被測定ガスが導入される被測定ガス室(2)と、
上記被測定ガス室へのガス導入口に配置される多孔質の拡散抵抗層(21)と、
上記被測定ガス室の底壁(2a)を構成する酸素イオン伝導性の固体電解質層(11)と、
上記被測定ガス室の側壁(2b)及び頂壁(2c)を構成する絶縁体層(12)と、
上記底壁の表面に配置される酸素検出電極(31)を有する酸素検出セル(3)と、
発熱体(41)を備えるヒータ(4)と、を有しており、
上記被測定ガス室は、上記底壁と平行な面内において、上記被測定ガス室内におけるガス流れ方向Xと直交する方向を幅方向Yとし、上記ガス流れ方向の上流側端部における上記底壁の幅で表される上記被測定ガス室の幅W1と、上記拡散抵抗層のガス導入側端面(21a)における幅W2とが、W1<W2の関係にあると共に、上記ガス流れ方向の上流側端部における上記被測定ガス室の高さh1と、上記拡散抵抗層の高さh2とは、h1>h2の関係にある、ガスセンサ素子(1)にある。
本発明の他の一態様は、
被測定ガスが導入される被測定ガス室(2)と、
上記被測定ガス室へのガス導入口に配置される多孔質の拡散抵抗層(21)と、
上記被測定ガス室の底壁(2a)を構成する酸素イオン伝導性の固体電解質層(11)と、
上記被測定ガス室の側壁(2b)及び頂壁(2c)を構成する絶縁体層(12)と、
上記底壁の表面に配置される酸素検出電極(31)を有する酸素検出セル(3)と、
発熱体(41)を備えるヒータ(4)と、を有しており、
上記被測定ガス室は、上記底壁と平行な面内において、上記被測定ガス室内におけるガス流れ方向Xと直交する方向を幅方向Yとし、上記底壁の幅で表される上記被測定ガス室の幅W1と、上記拡散抵抗層の幅W2とが、W1<W2の関係にあり、
上記底壁と平行な面内において、上記拡散抵抗層のガス導入側端面(21a)における上記幅方向の両角部(211、212)と、上記被測定ガス室のガス導入側の開口における上記幅方向の両角部(111、112)とを、それぞれ結んだ線分の延長線(L1、L2)の交点(P)が、上記酸素検出電極の上記幅方向の中央位置を通る線分(L3)上に位置する、ガスセンサ素子(1)にある。
One aspect of the present invention is
a measured gas chamber (2) into which the measured gas is introduced;
a porous diffusion resistance layer (21) arranged at a gas introduction port to the gas chamber to be measured;
an oxygen ion conductive solid electrolyte layer (11) forming the bottom wall (2a) of the gas chamber to be measured;
an insulating layer (12) forming the sidewall (2b) and the top wall (2c) of the gas chamber to be measured;
an oxygen sensing cell (3) having an oxygen sensing electrode (31) disposed on the surface of said bottom wall;
a heater (4) comprising a heating element (41);
The measured gas chamber has a width direction Y in a plane parallel to the bottom wall, and a direction perpendicular to the gas flow direction X in the measured gas chamber. The width W1 of the gas chamber to be measured and the width W2 of the end surface (21a) of the diffusion resistance layer on the gas introduction side have a relationship of W1<W2, and the width W1<W2 of the gas flow direction upstream side of the gas flow direction. The gas sensor element (1) has a relationship of h1>h2 between the height h1 of the gas chamber to be measured and the height h2 of the diffusion resistance layer at the end .
Another aspect of the present invention is
a measured gas chamber (2) into which the measured gas is introduced;
a porous diffusion resistance layer (21) arranged at a gas introduction port to the gas chamber to be measured;
an oxygen ion conductive solid electrolyte layer (11) forming the bottom wall (2a) of the gas chamber to be measured;
an insulating layer (12) forming the sidewall (2b) and the top wall (2c) of the gas chamber to be measured;
an oxygen sensing cell (3) having an oxygen sensing electrode (31) disposed on the surface of said bottom wall;
a heater (4) comprising a heating element (41);
The measured gas chamber has a width direction Y in a plane parallel to the bottom wall, and a direction perpendicular to a gas flow direction X in the measured gas chamber. The width W1 of the chamber and the width W2 of the diffusion resistance layer have a relationship of W1<W2,
In the plane parallel to the bottom wall, both corners (211, 212) in the width direction of the end face (21a) of the diffusion resistance layer on the gas introduction side and the width of the opening of the gas chamber to be measured on the gas introduction side The intersection (P) of the extension lines (L1, L2) of the line segments connecting both corners (111, 112) of the direction is the line segment (L3) passing through the center position of the oxygen detection electrode in the width direction. Located above, in the gas sensor element (1).
上記ガスセンサ素子は、被測定ガス室へのガス導入口となる拡散抵抗層の幅W2が、被測定ガス室の底壁の幅W1よりも大きいので、例えば、被測定ガス室の幅を縮小した場合においても、被測定ガス室へ取り込まれる被測定ガスの量を確保して、酸素検出セルの検出精度の低下を抑制することができる。また、幅方向に大きくすることで、被測定ガスが酸素検出電極の全体へ良好に導入されやすくなり、高さ方向に大きくする場合よりも製造工程における潰れ等のおそれが小さい。 In the gas sensor element, the width W2 of the diffusion resistance layer serving as the gas introduction port to the gas chamber to be measured is larger than the width W1 of the bottom wall of the gas chamber to be measured. Even in this case, it is possible to secure the amount of the gas to be measured that is taken into the gas chamber to be measured, and to suppress the deterioration of the detection accuracy of the oxygen detection cell. In addition, by increasing the width, the gas to be measured can be easily introduced into the entire oxygen detecting electrode, and the risk of crushing during the manufacturing process is smaller than when the electrode is increased in the height direction.
したがって、上記態様によれば、熱応力による素子割れを抑制すると共に、ガス取り込み量の低下を抑制して、良好な検出性能を維持可能なガスセンサ素子を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
Therefore, according to the above aspect, it is possible to provide a gas sensor element capable of suppressing element cracking due to thermal stress, suppressing a decrease in gas intake, and maintaining good detection performance.
It should be noted that the symbols in parentheses described in the claims and the means for solving the problems indicate the corresponding relationship with the specific means described in the embodiments described later, and limit the technical scope of the present invention. not a thing
(実施形態1)
以下に、ガスセンサ素子の実施形態1について、図1~図6を参照しながら説明する。
図1、図2に基本構造を示す本形態のガスセンサ素子1は、積層型のセンサ素子であり、図3に示すガスセンサSに内蔵されて、被測定ガスに含まれる特定ガス濃度を検出する。被測定ガスは、例えば、内燃機関から排出される排ガスであり、ガスセンサSは、内燃機関の排ガス通路に設置されて、ガスセンサ素子1により、排ガスに含まれる特定ガス濃度、例えば、酸素濃度、空燃比、NOx濃度等を検出する。
(Embodiment 1)
The
図1、図2において、ガスセンサ素子1は、
被測定ガスが導入される被測定ガス室2と、
被測定ガス室2へのガス導入口に配置される多孔質の拡散抵抗層21と、
被測定ガス室2の底壁2aを構成する酸素イオン伝導性の固体電解質層11と、
被測定ガス室2の側壁2b及び頂壁2cを構成する絶縁体層12と、
底壁11aの表面に配置される酸素検出電極(例えば、酸素ポンプ電極31)を有する酸素検出セル(例えば、酸素ポンプセル3)と、
発熱体41を備えるヒータ4と、を有している。
In FIGS. 1 and 2, the
a measured
a porous
an oxygen ion conductive
an
an oxygen detection cell (eg, oxygen pump cell 3) having an oxygen detection electrode (eg, oxygen pump electrode 31) disposed on the surface of bottom wall 11a;
and a
ここで、被測定ガス室2は、上記底壁と平行な面内において、被測定ガス室2内におけるガス流れ方向Xと直交する方向を幅方向Yとしており、底壁2aの幅で表される被測定ガス室2の幅W1と、拡散抵抗層21の幅W2とは、W1<W2の関係にある(例えば、図1上図参照)。拡散抵抗層21のガス導入側の端面21aは、ガスセンサ素子1の外表面に位置して排ガスに晒され、ガス導出側の端面21bは、被測定ガス室2に面して位置する。
Here, in the plane parallel to the bottom wall of the measured
このとき、ガスセンサ素子1は、排ガスの取り込み口となる拡散抵抗層21の幅W2が、ガス流れ方向Xの下流側に位置する被測定ガス室2の幅W1より大きいので、拡散抵抗層21からの排ガスの取り込み量を容易に確保できる。そして、底壁2aに形成される酸素ポンプセル3の酸素ポンプ電極31の表面に、幅方向Yの全体から排ガスが導入されるので、ポンピング作用が促進されて、検出精度を高めることが可能になる。
At this time, in the
このようなガスセンサ素子1は、固体電解質層11を挟んで絶縁体層12とヒータ4とが積層配置された積層型素子として構成することができる(例えば、図2参照)。
被測定ガス室2は、固体電解質層11に、側壁2b及び頂壁2cとなる凹部が形成された絶縁体層12が積層されて構成されている。積層方向Z(例えば、図1下図における上下方向)において、拡散抵抗層21は、絶縁体層12と底壁2aとの間に配置されて、底壁2aから立ち上がる側壁2bの一部を構成している。
好ましくは、ガス流れ方向Xの上流側端部における被測定ガス室の高さh1と、拡散抵抗層21の高さh2とは、h1>h2の関係にあるとよい。
Such a
The
Preferably, the height h1 of the measured gas chamber at the upstream end in the gas flow direction X and the height h2 of the
酸素検出セルは、例えば、酸素のポンピング作用を有する酸素ポンプセル3として構成することができる。酸素ポンプセル3は、固体電解質層11の表面に、酸素検出電極としての酸素ポンプ電極31と図示しない基準電極とを有し、両電極間に電圧が印加されて、被測定ガス室2から酸素を排出し又は被測定ガス室2に酸素を導入するように、酸素をポンピングする。その際に流れるポンプ電流は、被測定ガス室2内の酸素濃度に応じた限界電流特性を示し、排ガスの空燃比(A/F)と相関を有することから、この関係を利用して排ガス中の空燃比を検出することが可能となる。
The oxygen detection cell can be configured, for example, as an
また、被測定ガス室2内に、酸素ポンプセル3を含む複数のセルを配置したガスセンサ素子1とすることもできる。
例えば、後述するように、NOxセンサ等にガスセンサSを適用する場合には、酸素ポンプセル3に加えて、NOx等の特定ガスを検出するためのセンサセル5が設けられる(例えば、図4参照)。センサセル5は、底壁11aの表面に配置されるセンサ電極51を有し、センサ電極51は、ガス流れ方向Xにおいて、酸素ポンプ電極31の下流側に配置される。このとき、酸素ポンプセル3は、被測定ガス室2に導入される排ガス中の酸素をポンピングして、下流側のセンサセル5に導入される排ガス中の酸素濃度を調整する。
Further, the
For example, as will be described later, when the gas sensor S is applied to a NOx sensor or the like, a
次に、ガスセンサ素子1及びガスセンサSの詳細構成について説明する。
図3において、ガスセンサSは、ガスセンサ素子1が保持される筒状のハウジング101と、ハウジング101に固定される素子カバー102及び大気側カバー103と、ガスセンサ素子1に接続される制御回路部104とを有する。ガスセンサ素子1は、ハウジング101の内側に収容される筒状のインシュレータ105に挿通保持され、ハウジング101から突出する先端側(例えば、図3の下端側)は、ハウジング101の先端側に固定される素子カバー102内に収容される。また、ハウジング101から突出する基端側(例えば、図3の上端側)は、ハウジング101の基端側に固定される大気側カバー103内に収容される。
Next, detailed configurations of the
3, the gas sensor S comprises a
ガスセンサ素子1は、ガスセンサSの軸方向を長手方向(例えば、図3の上下方向)とする細長い板状体であり、先端側の端部内に、被測定ガス室2となる空間部(図略)が形成される。ガスセンサSは、素子カバー102で覆われたガスセンサ素子1の先端側が、排ガスに晒されるように、図示しない排ガス通路壁に挿通固定される。素子カバー102は、例えば、容器状の内側カバー102aと外側カバー102bからなる二重カバー構造で、それぞれの側壁に形成される通気孔102cを通過して、排ガスが内部に導入され、ガスセンサ素子1に到達する。
The
ガスセンサ素子1の基端側には、リード部106の一端側が接続されており、リード部106の他端側は、制御回路部104に接続されている。制御回路部104は、ガスセンサ素子1の酸素ポンプセル3等への通電を制御すると共に、ガスセンサ素子1からの出力に基づいて、酸素濃度等の特定ガス濃度を算出するための検出制御回路と、ヒータ4への通電を制御して、ガスセンサ素子1を所定温度に制御するためのヒータ制御回路等を備えている。
One end of
制御回路部104は、ガスセンサSからの検出結果に基づいて、内燃機関の制御を行う図示しない電子制御装置(ECU)と一体に設けられていてもよいし、別体に設けられて、ECUからの制御信号に基づいてガスセンサ素子1の各部への通電を行い、又は特定ガス濃度を算出してECUへ出力する構成としてもよい。
The
図4、図5は、ガスセンサ素子1の詳細構成例であり、ここでは、排ガス中のNOx濃度を検討するための、NOxセンサ素子として構成されている。NOxセンサ素子は、ガスセンサ素子1の内部に、酸素ポンプセル3に加えて、センサセルとしてのNOxセンサセル5及びモニタセル6を備える3セル構造となっている。被測定ガス室2の底壁2aとなる固体電解質層11の表面には、酸素ポンプセル3の酸素ポンプ電極31と、NOxセンサセル5のセンサ電極51及びモニタセル6のモニタ電極61が配置される。
4 and 5 show a detailed configuration example of the
ガスセンサ素子1は、複数の平板状のセラミックス層を積層した直方体形状のセラミックス積層体からなる。複数のセラミックス層は、固体電解質層11と、その一方の表面に積層される絶縁体層12、及び、他方の表面に積層されるヒータ側絶縁体層13であり、これらセラミックス層を概略同等の外形形状に成形し、積層して焼成することにより、一体化されたセラミックス積層体が得られる。
固体電解質層11は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質からなり、例えば、イットリア等の安定化剤を固溶させた安定化ジルコニア又は部分安定化ジルコニア等のジルコニア系固体電解質にて構成することができる。
絶縁体層12、ヒータ側絶縁体層13は、被測定ガスの透過性を有しない絶縁材料からなり、例えば、アルミナ等にて構成することができる。
The
The
The
ガスセンサ素子1の内部には、固体電解質層11の一方の表面側に、被測定ガス室2が配置され、多孔質の拡散抵抗層21を介して排ガスが導入される。被測定ガス室2は、固体電解質層11と絶縁体層12との間に設けられる扁平な直方体形状のチャンバ状空間部であり、被測定ガス室2の長手方向及び短手方向は、ガスセンサ素子1の長手方向及び短手方向と一致する。
Inside the
固体電解質層11の他方の表面側には、基準ガス室7とヒータ4が、この順に積層配置される。基準ガス室7は、固体電解質層11とヒータ側絶縁体層13との間に設けられるダクト状空間部であり、積層方向Zにおいて、被測定ガス室2と対向する位置から、基端側へ向けて、長手方向に延びている。基準ガス室5には、図示しない基端側の開口部から、基準ガスとなる大気が導入される。
A
ヒータ4は、ヒータ側絶縁体層13の一部をなすヒータ基体層42と、ヒータ基体層42内に埋設される発熱体41を有する。発熱体41は、被測定ガス室2の形成位置に対応して設けられ、発熱体41の基端側にヒータリード43が接続される。ヒータ4は、ヒータリード43を介して発熱体41に通電することにより、固体電解質層11の表面に電極が配置される酸素ポンプセル3等を加熱可能となっている。
The
拡散抵抗層21は、ガスセンサ素子1の先端部に埋設され、ガス導入側の端面である先端側端面21aが、ガスセンサ素子1の先端面と面一に位置すると共に、ガス導出側の端面である基端側端面21bが、被測定ガス室2に面するように位置して、被測定ガス室2へのガス導入口を構成する。
このとき、被測定ガス室2の内部におけるガス流れ方向Xは、被測定ガス室2及びガスセンサ素子1の長手方向となり、ガス流れ方向Xと直交する方向が、被測定ガス室2の幅方向(すなわち、短手方向)Yとなる。排ガスは、被測定ガス室2の先端側の拡散抵抗層21を通過して、そのまま長手方向(例えば、図4、図5の左右方向)に、ガス流れ方向Xの上流側から下流側へ向けて流れる。
The
At this time, the gas flow direction X inside the
固体電解質層11は、被測定ガス室2の底壁2aを構成し、絶縁体層12は、被測定ガス室2の側壁2b及び頂壁2cを構成する。絶縁体層12は二層構造で、積層方向Zにおいて、ガスセンサ素子1の最外層となる第1絶縁体層12aは、被測定ガス室2に面する表面が、被測定ガス室2の頂壁2cとなる。第1絶縁体層12aと固体電解質層11との間に配置される第2絶縁体層12bは、被測定ガス室2に対応する位置に矩形の打ち抜き孔を有し、打ち抜き孔の内壁が被測定ガス室2の側壁2bとなっている。
The
また、固体電解質層11は、基準ガス室7の頂壁7cを構成し、ヒータ側絶縁体層13は、基準ガス室7の底壁7a及び側壁7bを構成する。ヒータ側絶縁体層13は二層構造で、ヒータ4を構成するヒータ基体層42と、固体電解質層11とヒータ基体層42との間に配置される第3絶縁体層13aを有する。第3絶縁体層13aには、基準ガス室7に対応する位置に、基端側に開口する打ち抜き溝が形成され、打ち抜き溝の内壁が、基準ガス室7の側壁7bとなる。ヒータ基体層42は、基準ガス室7に面する表面が、基準ガス室7の底壁7aとなっている。
The
被測定ガス室2の底壁2aとなる固体電解質層11の表面には、ガス流れ方向Xの上流側に、酸素ポンプセル3の酸素ポンプ電極31が配置され、その下流側に、NOxセンサセル5のセンサ電極51とモニタセル6のモニタ電極61とが、幅方向Yに並設されている。酸素ポンプ電極31と、センサ電極51及びモニタ電極61は、いずれも、ガス流れ方向Xを長手方向、幅方向Yを短手方向とする長方形状で、センサ電極51及びモニタ電極61は、概略同一形状となっている。
なお、酸素ポンプ電極31の電極面積は、センサ電極51及びモニタ電極61に対して十分大きく、酸素ポンプ電極31の長手方向長L11は、センサ電極51及びモニタ電極61の長手方向長L21よりも長い。短手方向長も同様である。これにより、同一の被測定ガス室2の上下流に、酸素ポンプ電極とセンサ電極51及びモニタ電極61とが配置される1チャンバ構造において、酸素ポンプセル3による酸素濃度の調整が良好になされる。
On the surface of the
The electrode area of the
一方、基準ガス室7の頂壁7cとなる固体電解質層11の表面には、これら酸素ポンプ電極31、センサ電極51及びモニタ電極61に対向する位置に、共通の基準電極71が配置される。これにより、固体電解質層11を挟んで対向する、一対の酸素ポンプ電極31及び基準電極71からなる酸素ポンプセル3が形成される。同様に、固体電解質層11と一対のセンサ電極51及び基準電極71からなるNOxセンサセル5、及び、固体電解質層11と一対のモニタ電極61及び基準電極71からなるモニタセル6が形成される。
On the other hand, on the surface of the
固体電解質層11の表面には、酸素ポンプ電極31の基端側に接続されるポンプ電極リード32が形成され、固体電解質層11の基端側へ延びている。同様に、センサ電極51及びモニタ電極61の基端側に、センサ電極リード52及びモニタ電極リード62が接続されて、固体電解質層11の基端側へ延びている。図示しない基準電極71も同様である。
A
酸素ポンプ電極31及び基準電極71は、貴金属を主成分とする電極材からなる。好適には、酸素ポンプ電極31を、NOxの分解活性の低い電極、例えば、PtとAuを含有する多孔質サーメット電極として、排ガス中のNOxの分解を抑制するとよい。このとき、酸素ポンプセル3の一対の電極間に所定の電圧を印加することにより、酸素ポンプ電極31に達した排ガス中の酸素が還元されて酸素イオンとなり、固体電解質層11を透過して、基準電極71側へ排出される。このポンピング作用により、被測定ガス室2に面する酸素ポンプ電極31側から、基準ガス室7に面する基準電極71側へ酸素を排出して、酸素ポンプセル3を通過する排ガス中の酸素濃度を、NOxセンサセル5におけるNOx検出に適した濃度に調整する。
The
センサ電極51及びモニタ電極61は、貴金属を主成分とする電極材からなる。好適には、センサ電極51を、排ガス中のNOxに対する分解活性が高い電極、例えば、PtとRhを含有する多孔質サーメット電極とし、モニタ電極61を、NOxの分解活性の低い電極、例えば、PtとAuを含有する多孔質サーメット電極とするとよい。酸素ポンプセル3、NOxセンサセル5、モニタセル6の共通電極となる基準電極71は、例えば、Ptを主成分とする多孔質サーメット電極からなる。
The
このとき、NOxセンサセル5の一対の電極間に所定の電圧を印加することにより、NOxセンサセル5に達した排ガス中の酸素及びNOxが、センサ電極51上で分解され、ポンピング作用により酸素イオンが固体電解質層11を透過して、基準電極71側へ排出される。その際に流れる電流は、排ガス中に含まれる酸素及びNOx濃度に基づくものとなる。
一方、モニタセル6では、モニタ電極61上に達した酸素が分解されて基準電極71側へ排出され、その際に流れる電流は排ガス中に残留する酸素に基づくものとなる。
モニタセル6は、被測定ガス室2内において、NOxセンサセル5とガス流れ方向Xの同等位置にあるので、NOxセンサセル5とモニタセル6における出力の差分から、NOx濃度を精度よく算出することができる。また、モニタセル6の出力に基づいて、酸素ポンプセル3を通過後の残留酸素濃度が所望の値となるように、酸素ポンプセル3の印加電圧を制御するようにしてもよい。
At this time, by applying a predetermined voltage between the pair of electrodes of the
On the other hand, in the
Since the
NOxセンサセル5及びモニタセル6は、ここでは、電圧を印加した時に一対の電極間を流れるポンプ電流を検出するようにしたが、一対の電極間に発生する起電力を検出するようにしてもよい。
Although the
ここで、拡散抵抗層21は、被測定ガス室2の幅方向Yに細長い直方体形状であり、ガス流れ方向Xの長さに対して、積層方向Zにおける長さが短い扁平な断面形状を有している。拡散抵抗層21は、ガスセンサ素子1の先端部において、固体電解質層11と絶縁体層12の第2絶縁体層12bとの間に埋設されており、被測定ガス室2の多孔質の側壁2bとなって、被測定ガス室2へのガス導入口を構成する。
Here, the
拡散抵抗層21の幅W2は、幅方向Yにおける拡散抵抗層21の長さであり、上記図1に示したように、被測定ガス室2の幅W1に対して、W1<W2の関係にある。なお、被測定ガス室2の幅W1は、幅方向Yにおける底壁2aの長さ、すなわち、幅方向Yにおける側壁2b間の距離で表される。本形態において、被測定ガス室2は直方体形状であるので、積層方向Zにおける断面形状は一定(すなわち、底壁2aと同一形状の長方形状)であり、被測定ガス室2の幅W1は、積層方向Z又はガス流れ方向Xの位置によらず、概略一定となっている。
拡散抵抗層21の幅W2は、ガスセンサ素子1の幅W3以下の範囲で、適宜設定される。ガスセンサ素子1の幅W3は、底壁2aと平行な面内における、ガスセンサ素子1の幅方向Yの長さである。
The width W2 of the
The width W2 of the
また、拡散抵抗層21は、ガス流れ方向Xの上流側の端部において底壁2aに接して位置し、底壁2aから立ち上がる側壁2bの一部を構成する。このとき、上記図1に示したように、拡散抵抗層21の高さh2は、ガス流れ方向Xの上流側の端部における被測定ガス室2の高さh1に対して、h1>h2の関係にある。なお、被測定ガス室2の高さh1は、底壁2aと頂壁2cとの間の距離であり、本形態では、被測定ガス室2において、幅方向Y又はガス流れ方向Xの位置によらず、概略一定となっている。
The
拡散抵抗層21は、絶縁体層12と同様の絶縁材料にて構成することができ、所定の拡散抵抗となるように気孔率が調整される。このとき、幅方向Yにおいて、拡散抵抗層21の幅W2を、被測定ガス室2の幅W1よりも大きくすることで、拡散抵抗層21を通過した排ガスを、被測定ガス室2の先端側から幅方向Yの全体に、十分な量で取り込むことができる。また、積層方向Zにおいて、拡散抵抗層21の高さh2を、被測定ガス室2の高さh1よりも低くすることで、拡散抵抗層21が、被測定ガス室2の底壁2aに近接して位置し、底壁2aの表面に配置される酸素ポンプ電極31の近傍を、排ガスが通過しやすくなる。
The
したがって、被測定ガス室2へのガス取り込み量を確保すると共に、酸素ポンプセル3の全体を効率よく利用して、所望の酸素濃度に調整することができ、下流側に位置するNOxセンサセル5によるNOx検出精度を向上させることができる。また、排ガスの拡散距離が短くなるのでNOx応答性が向上する。
これにより、ヒータ4による加熱時の熱応力を緩和するために、例えば、被測定ガス室2の幅W1を小さくした場合においても、拡散抵抗層21の幅W2を大きくすることで、ガス取り込み量を維持し、素子割れを抑制しながら、良好な検出性能を実現可能となる。
Therefore, the amount of gas taken into the
As a result, even when the width W1 of the measured
なお、被測定ガス室2の幅W1が従来よりも小さくなることにより、酸素ポンプセル3の酸素ポンプ電極31や、NOxセンサセル5のセンサ電極51及びモニタセル6のモニタ電極61の幅も小さくなる場合には、リード部を含む電極部のインピーダンスが大きく変化しないようにすることが望ましい。例えば、各電極の幅が小さくなることで、電極面積が小さくなる場合には、各電極に接続される電極リードの幅が相対的に大きくなるように設定して、所定の電極インピーダンスに調整することが可能である。
When the width W1 of the
具体的には、図6に示すように、被測定ガス室2の底部2aとなる固体電解質層11の表面には、先端側に酸素ポンプ電極31が配置され、その基端側に、酸素ポンプ電極31よりも電極面積の小さいセンサ電極51及びモニタ電極61が配置される。また、酸素ポンプ電極31の基端側の側縁部に接続されるポンプ電極リード32は、センサ電極51及びモニタ電極61の側方を基端側へ延び、センサ電極51に接続されるセンサ電極リード52及びモニタ電極61に接続されるモニタ電極リード62と、所定の絶縁距離を有して、平行に配置される。
このとき、センサ電極リード52及びモニタ電極リード62は、概略同等の幅を有し、ポンプ電極リード32の幅W4と、センサ電極リード52及びモニタ電極61の幅W5とは、W4>W5の関係にある。
Specifically, as shown in FIG. 6, an
At this time, the
同様に、基準ガス室7の頂部7cとなる固体電解質層11の表面には、先端側に基準電極71が配置され、その基端側に基準電極リード72が配置される。この場合も、基準電極71の幅が小さくなるのに対して、相対的に基準電極リード72の幅が大きくなるように設定され、ここでは、基準電極71と基準電極リード72の幅W6が、概略同等となっている。
基準電極リード72の幅W6と、ポンプ電極リード32の幅W4と、センサ電極リード52及びモニタ電極61の幅W5とは、W6>W4>W5の関係にある。
Similarly, on the surface of the
The width W6 of the
(実施形態2)
ガスセンサ素子に係る実施形態2について、図7を参照して説明する。
上記実施形態1では、ガスセンサ素子1を、3セル構造のNOxセンサ素子として構成したが、本形態では、1セル構造の空燃比センサ素子として構成している。ガスセンサ素子1及びガスセンサ素子1を用いたガスセンサSの基本構成は、上記実施形態1と同様であり、以下、相違点を中心に説明する。
なお、実施形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
(Embodiment 2)
A second embodiment of the gas sensor element will be described with reference to FIG.
In
Note that, of the reference numerals used in the second and subsequent embodiments, the same reference numerals as those used in the previous embodiments represent the same components as those in the previous embodiments, unless otherwise specified.
図7に示すように、本形態において、ガスセンサ素子1は、酸素ポンプセル3を備える1セル構造となっており、被測定ガス室2の底壁2aとなる固体電解質層11の一方の表面には、先端側に酸素ポンプセル3の酸素ポンプ電極31が配置される。上記実施形態1と同様に、固体電解質層11の他方の表面は、図示しない基準ガス室7の頂壁7cを構成し、酸素ポンプ電極31の対向位置に基準電極71が配置される。
As shown in FIG. 7, in this embodiment, the
この構成において、酸素ポンプセル3の一対の電極間に電圧が印加されることにより、拡散抵抗層21を介して被測定ガス室2に取り込まれる排ガス中の酸素が、酸素ポンプ電極31側から基準電極71側へポンピングされ、又は、基準電極71側から酸素ポンプ電極31側へ酸素がポンピングされる。このときに流れるポンプ電流は、排ガスの空燃比に応じて変化するので、これを酸素ポンプセル3の出力として検出することで、空燃比を検出することができる。
In this configuration, when a voltage is applied between the pair of electrodes of the
本形態においても、拡散抵抗層21の幅W2は、被測定ガス室2の幅W1よりも大きく、W1<W2の関係にある。また、拡散抵抗層21の幅W2は、ガスセンサ素子1の幅W3よりも小さく、W2<W3の関係にある。
また、拡散抵抗層21は、固体電解質層11の底壁2aに接して配置され、上述したように、拡散抵抗層21の高さh2は、被測定ガス室2の高さh1に対して、h1>h2の関係にある(例えば、図1参照)。
Also in this embodiment, the width W2 of the
The
具体的には、後述する試験例1に示すように、拡散抵抗層21の幅W2と被測定ガス室2の幅W1との差W2-W1は、0.5mmより大きく(すなわち、W2-W1>0.5mm)、好適には、0.6mm以上であるとよい(すなわち、W2-W1≧0.6mm)。このように、拡散抵抗層21の幅W2が被測定ガス室2の幅W1よりも大きいとき、拡散抵抗層21への様々な角度からのガス流れに対して、拡散抵抗層21の両端側から被測定ガス室2の内部への流れが形成されることで、十分なガス取り込み量を確保できる。
Specifically, as shown in Test Example 1 described later, the difference W2-W1 between the width W2 of the
好適には、底壁2aの表面と平行な断面を示す図7中に、仮想線を用いて示すように、拡散抵抗層21の大きさや配置は、被測定ガス室2の酸素ポンプ電極31と所定の関係となるように設定されるのがよい。具体的には、拡散抵抗層21のガス導入側の端面21aにおける幅方向Yの両角部211、212と、被測定ガス室2のガス導入側の開口における幅方向Yの両角部111、112とを、それぞれ結んだとき、それら線分の延長線L1、L2の交点Pが、酸素ポンプ電極31の幅方向Yの中央位置を通る線分L3上に位置する。
すなわち、延長線L1は、幅方向Yの一方の側において、拡散抵抗層21のガス導入側の角部211と、被測定ガス室2の開口端となる角部111を通る線分であり、延長線L2は、幅方向Yの他方の側において、拡散抵抗層21のガス導入側の角部212と、被測定ガス室2の開口端となる角部112を通る線分である。
Preferably, the size and arrangement of the
That is, the extension line L1 is a line segment that passes through the
より好適には、交点Pが、酸素ポンプ電極31のガス流れ方向Xにおける中央位置Cよりも上流側に位置するのがよい。
このように、拡散抵抗層21の幅W2を、被測定ガス室2の幅W1よりも大きくすることで、例えば、延長線L1、L2の方向からも排ガスが導入されることになり、ガス取り込み量の増加に寄与する。また、その際に、交点Pが線分L3上に位置することで、酸素ポンプ電極31の中で、最も酸素排出能力の高い(すなわち、温度が高い)場所に、導入される排ガスが集まる構成となる。さらに、交点Pが中央位置Cよりも上流側で交わるようにすることで、酸素排出に用いられる電極面積を大きくして、酸素ポンプセル3を有効に機能させることができるので、空燃比検出特性を安定化させることができる。
More preferably, the intersection point P is located on the upstream side of the central position C of the
By making the width W2 of the
(試験例1)
上記実施形態2の構成のガスセンサ素子1について、被測定ガス室2の幅W1又は拡散抵抗層21の幅W2を変更した複数の試験用素子を作製して、素子割れや検出特性との関係を調べた。
まず、被測定ガス室2の幅W1と拡散抵抗層21の幅W2との差を変更したものを複数用意し、それぞれについて、試験用のモデルガスを用いて空燃比の検出試験を行った。被測定ガス室2の幅W1は一定とし(W1≦2.5mm)、拡散抵抗層21の幅W2を、これらの差W2-W1が0mm~0.74mmの範囲となるように変更したときの試験結果を、図8に比較して示した。空燃比の検出試験は、各試験用素子について、それぞれ所定回数行い、モデルガスの空燃比に対する検出ばらつきの割合を算出して、その平均値をA/F検出精度(単位:%)とした。
(Test example 1)
For the
First, a plurality of samples were prepared by changing the difference between the width W1 of the
図8に明らかなように、W2-W1が0mmから0.2mmとなることで、A/F検出精度が向上している。W2-W1がより大きくなるほど、A/F検出精度が向上し、特に、W2-W1が0.5mmより大きい範囲で(例えば、0.52mm、0.74mm)、A/F検出精度がより向上している。したがって、好適には、W2-W1は0.5mmより大きくなるように、より好ましくは、0.6mm以上となるようにするとよい。 As is clear from FIG. 8, the A/F detection accuracy is improved by changing W2-W1 from 0 mm to 0.2 mm. The larger W2-W1 is, the more the A/F detection accuracy is improved, especially in the range where W2-W1 is larger than 0.5 mm (eg, 0.52 mm, 0.74 mm), the A/F detection accuracy is further improved. is doing. Therefore, W2-W1 is preferably greater than 0.5 mm, more preferably 0.6 mm or greater.
また、表1に示すように、被測定ガス室2の幅W1を0.5mm~3.5mmの範囲で変更したものを用意し(すなわち、試験用素子1~9)、それぞれについて、ヒータ4を用いた加熱試験を行って、素子割れの有無を調べた。ガスセンサ素子1の幅W3は一定(例えば、4.2mm)とした。
加熱試験は、静止大気中で、試験用素子1~9のヒータ4に電圧を印加して(例えば、14V、5秒間)、試験用素子を昇温させることにより行った。加熱試験終了後に、各試験用素子を染色液に浸漬させる染色試験を行い、素子割れの有無を目視により判断した結果を、表1に併記した。
Further, as shown in Table 1, the width W1 of the
The heating test was performed by applying a voltage (for example, 14 V for 5 seconds) to the
表1に明らかなように、被測定ガス室2の幅W1が2.5mm以下の試験用素子1~7には、素子割れが発生しなかった。これに対して、被測定ガス室2の幅W1が2.5mmより大きい試験用素子8~9には、素子割れが見られた。これは、ガスセンサ素子1をヒータ4により加熱する際に、被測定ガス室2の室壁を構成する絶縁体層12への熱伝達に差が生じるためであり、被測定ガス室2の幅W1が大きくなると、熱応力によって素子割れが生じやすくなるものと推測される。
したがって、好適には、被測定ガス室2の幅W1を0.5mm~2.5mmの範囲に設定することで、熱伝達の差による熱応力を緩和して、素子割れを抑制する効果が得られる。
As is clear from Table 1, no element cracks occurred in the
Therefore, by setting the width W1 of the
図9は、表1のように、被測定ガス室2の幅W1が小さくなるのに伴い、拡散抵抗層21の幅W2を小さくしたときの、拡散抵抗層21の幅W2と、A/F検出精度の関係を示したものである。図示されるように、拡散抵抗層21の幅W2が1.5mm以上の範囲においては、被測定ガス室2の幅W1によらず、良好なA/F検出精度が得られている。
したがって、拡散抵抗層21の幅W2は、好適には、1.5mmを下限とし、ガスセンサ素子1の幅W3を上限(例えば、4.2mm)とする範囲において、被測定ガス室2の幅W1よりも大きくなるように設定されるのがよい。
As shown in Table 1, FIG. 9 shows the width W2 of the
Therefore, the width W2 of the
図10は、拡散抵抗層21の高さh2と、A/F検出精度との関係を示したものである。図示されるように、拡散抵抗層21の高さh2が0.005mm~0.05mmの範囲において、良好なA/F検出精度が得られている。これは、拡散抵抗層21の高さh2が0.005mmより低い範囲では、拡散抵抗層21から被測定ガス室2へのガス取り込み量が不十分となるためと推測される。また、0.05mmより高い範囲においても、ガスセンサ素子1を製造する際の積層工程において、多孔質の拡散抵抗層21が潰れやすくなるためと推測され、被測定ガス室2へのガス取り込み量が不十分となると、A/F検出精度が得られないおそれがある。
FIG. 10 shows the relationship between the height h2 of the
図11は、拡散抵抗層21の高さh2と、A/F検出精度及びA/F応答性との関係を、それぞれ示したものである。A/F応答性は、試験用のモデルガスを用いて空燃比の検出試験を行い、基準ガスから所定の空燃比のモデルガスに切り替えたときに、試験用素子において所定の空燃比が検出されるまでの応答時間で評価した。
図示されるように、拡散抵抗層21の高さh2が0.04mm以下の範囲において、良好なA/F応答性が得られており、拡散抵抗層21の高さh2が低くなるにつれて、A/F応答性が向上する傾向が見られる。これは、拡散抵抗層21の高さh2が高くなると、被測定ガス室2に導入される排ガスが、底壁2aに配置される酸素ポンプ電極31の表面と接触しにくくなるためと推測され、0.04mmより高くなると、A/F応答性が急減している。
FIG. 11 shows the relationship between the height h2 of the
As shown, good A/F responsiveness is obtained when the height h2 of the
したがって、好適には、拡散抵抗層21の高さh2が0.05mm以下となる範囲、より好適には、0.04mm以下となる範囲で、被測定ガス室2へのガス取り込み量が確保できるように、拡散抵抗層21の幅W1等を、適宜設定することが望ましい。
Therefore, it is preferable that the height h2 of the
なお、ガスセンサ素子1を、上記実施形態1に示したNOxセンサ素子として構成した場合においても、NOx検出特性について、同様の傾向が見られる。すなわち、拡散抵抗層21の高さh2がある高さより低くなると、ガス取り込み量が不十分となってNOx検出精度が低下し、ある高さより高くなると、NOxセンサセルまでのガス拡散距離が長くなり、NOx応答性が低下しやすくなる。
特に、NOxセンサ素子の場合には、空燃比センサ素子よりも高い検出精度(例えば、ppmオーダー)が要求されることから、拡散抵抗層21の高さh2の好適な範囲をより狭くし、例えば、0.010mm~0.03mmの範囲とするのがよい。これにより、NOx検出精度とNOx応答性を両立させて、良好な検出性能が得られる。
Even when the
In particular, in the case of the NOx sensor element, higher detection accuracy (for example, ppm order) is required than that of the air-fuel ratio sensor element. , 0.010 mm to 0.03 mm. As a result, both NOx detection accuracy and NOx responsiveness can be achieved, and excellent detection performance can be obtained.
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。
例えば、上記実施形態では、ガスセンサ素子1を内燃機関の排気系に設置されるガスセンサSへの適用例としたが、被測定ガスは、内燃機関の排ガスに限らず、種々のガス中の特定ガス成分の検出に使用することができる。また、上記実施形態では、3セル構造のガスセンサ素子1を、排ガスに含まれるNOxを検出するNOxセンサ素子として説明したが、特定ガス成分はNOxに限らず、SOxその他であってもよい。
The present invention is not limited to the above embodiments, and can be applied to various embodiments without departing from the scope of the invention.
For example, in the above embodiment, the
1 ガスセンサ素子
11 固体電解質層
12 絶縁体層
2 被測定ガス室
21 拡散抵抗層
3 酸素ポンプセル
31 酸素ポンプ電極(酸素検出電極)
4 ヒータ
5 センサセル
51 センサ電極
1
4
Claims (7)
上記被測定ガス室へのガス導入口に配置される多孔質の拡散抵抗層(21)と、
上記被測定ガス室の底壁(2a)を構成する酸素イオン伝導性の固体電解質層(11)と、
上記被測定ガス室の側壁(2b)及び頂壁(2c)を構成する絶縁体層(12)と、
上記底壁の表面に配置される酸素検出電極(31)を有する酸素検出セル(3)と、
発熱体(41)を備えるヒータ(4)と、を有しており、
上記被測定ガス室は、上記底壁と平行な面内において、上記被測定ガス室内におけるガス流れ方向Xと直交する方向を幅方向Yとし、上記ガス流れ方向の上流側端部における上記底壁の幅で表される上記被測定ガス室の幅W1と、上記拡散抵抗層のガス導入側端面(21a)における幅W2とが、W1<W2の関係にあると共に、上記ガス流れ方向の上流側端部における上記被測定ガス室の高さh1と、上記拡散抵抗層の高さh2とは、h1>h2の関係にある、ガスセンサ素子(1)。 a measured gas chamber (2) into which the measured gas is introduced;
a porous diffusion resistance layer (21) arranged at a gas introduction port to the gas chamber to be measured;
an oxygen ion conductive solid electrolyte layer (11) forming the bottom wall (2a) of the gas chamber to be measured;
an insulating layer (12) forming the sidewall (2b) and the top wall (2c) of the gas chamber to be measured;
an oxygen sensing cell (3) having an oxygen sensing electrode (31) disposed on the surface of said bottom wall;
a heater (4) comprising a heating element (41);
The measured gas chamber has a width direction Y in a plane parallel to the bottom wall, and a direction perpendicular to the gas flow direction X in the measured gas chamber. The width W1 of the gas chamber to be measured and the width W2 of the end surface (21a) of the diffusion resistance layer on the gas introduction side have a relationship of W1<W2, and the width W1<W2 of the gas flow direction upstream side of the gas flow direction. A gas sensor element (1) , wherein the height h1 of the gas chamber to be measured and the height h2 of the diffusion resistance layer at the end have a relationship of h1>h2 .
上記拡散抵抗層は、上記ガス流れ方向の上流側端部において、上記絶縁体層と上記底壁との間に配置されて、上記底壁から立ち上がる上記側壁の一部を構成する、請求項1に記載のガスセンサ素子。 The gas chamber to be measured is constructed by stacking the insulator layer on the solid electrolyte layer, the insulator layer having the side wall and the concave portion serving as the top wall.
2. The diffusion resistance layer is disposed between the insulator layer and the bottom wall at the upstream end in the gas flow direction, and constitutes part of the side wall rising from the bottom wall. The gas sensor element according to .
上記被測定ガス室へのガス導入口に配置される多孔質の拡散抵抗層(21)と、
上記被測定ガス室の底壁(2a)を構成する酸素イオン伝導性の固体電解質層(11)と、
上記被測定ガス室の側壁(2b)及び頂壁(2c)を構成する絶縁体層(12)と、
上記底壁の表面に配置される酸素検出電極(31)を有する酸素検出セル(3)と、
発熱体(41)を備えるヒータ(4)と、を有しており、
上記被測定ガス室は、上記底壁と平行な面内において、上記被測定ガス室内におけるガス流れ方向Xと直交する方向を幅方向Yとし、上記底壁の幅で表される上記被測定ガス室の幅W1と、上記拡散抵抗層の幅W2とが、W1<W2の関係にあり、
上記底壁と平行な面内において、上記拡散抵抗層のガス導入側端面(21a)における上記幅方向の両角部(211、212)と、上記被測定ガス室のガス導入側の開口における上記幅方向の両角部(111、112)とを、それぞれ結んだ線分の延長線(L1、L2)の交点(P)が、上記酸素検出電極の上記幅方向の中央位置を通る線分(L3)上に位置する、ガスセンサ素子(1)。 a measured gas chamber (2) into which the measured gas is introduced;
a porous diffusion resistance layer (21) arranged at a gas introduction port to the gas chamber to be measured;
an oxygen ion conductive solid electrolyte layer (11) forming the bottom wall (2a) of the gas chamber to be measured;
an insulating layer (12) forming the sidewall (2b) and the top wall (2c) of the gas chamber to be measured;
an oxygen sensing cell (3) having an oxygen sensing electrode (31) disposed on the surface of said bottom wall;
a heater (4) comprising a heating element (41);
The measured gas chamber has a width direction Y in a plane parallel to the bottom wall, and a direction perpendicular to a gas flow direction X in the measured gas chamber. The width W1 of the chamber and the width W2 of the diffusion resistance layer have a relationship of W1<W2,
In the plane parallel to the bottom wall, both corners (211, 212) in the width direction of the end face (21a) of the diffusion resistance layer on the gas introduction side and the width of the opening of the gas chamber to be measured on the gas introduction side The intersection (P) of the extension lines (L1, L2) of the line segments connecting both corners (111, 112) of the direction is the line segment (L3) passing through the center position of the oxygen detection electrode in the width direction. Overlying, gas sensor element (1) .
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