JP7187679B2 - ガスセンサ素子及びガスセンサ - Google Patents
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Description
酸素イオン伝導性の固体電解質層を備えた素子本体と、
前記素子本体の少なくとも一部を被覆し、面方向熱伝導率λs[W/mK]と厚さ方向熱伝導率λt[W/mK]との比である熱伝導率比R(=λs/λt)が1.6以上である保護層と、
を備えたものである。
上述した実施形態のセンサ素子101の製造方法に従って、図2,3に示したセンサ素子101を作成して実験例1とした。具体的には、まず、前後方向の長さが67.5mm、左右方向の幅が4.25mm、上下方向の厚さが1.45mmの素子本体101aを作製した。なお、素子本体101aを作製するにあたり、セラミックスグリーンシートは、安定化剤のイットリアを4mol%添加したジルコニア粒子と有機バインダーと有機溶剤とを混合し、テープ成形により成形した。
所望の特性となるようそれぞれの実験例にて粉末溶射材料184の平均粒径を調整しつつ、必要に応じて造孔材を添加し、それ以外は実験例1と同様にして、実験例2~7のセンサ素子101を作製した。具体的には、実験例2では、粉末溶射材料184として、アルミナに造孔材を添加した粉末を用いた。実験例3,4では、粉末溶射材料184として、スピネルに造孔材を添加した粉末を用いた。実験例5では、粉末溶射材料184として、ジルコニアに造孔材を添加した粉末を用いた。実験例6では、粉末溶射材料184として、スピネルの粉末を用いた。実験例7では、粉末溶射材料として、アルミナの粉末を用いた。
実験例1~7のセンサ素子101について、多孔質保護層91の性能(センサ素子101の耐被水性)を評価した。具体的には、まず、ヒータ72に通電して温度を800℃とし、センサ素子101を加熱した。この状態で、大気雰囲気中で主ポンプセル21,補助ポンプセル50,主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル80,補助ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル81等を作動させて、第1内部空所内20内の酸素濃度を所定の一定値に保つように制御した。そして、ポンプ電流Ip0が安定するのを待った後、多孔質保護層91aに水滴をたらし、ポンプ電流Ip0が所定の閾値を超えた値に変化したか否かに基づいて、センサ素子101のクラックの有無を判定した。なお、水滴による熱衝撃でセンサ素子101にクラックが生じると、クラック部分を通過して第1内部空所内20内に酸素が流入しやすくなるため、ポンプ電流Ip0の値が大きくなる。そのため、ポンプ電流Ip0が実験で定められる所定の閾値を超えている場合に、水滴でセンサ素子101にクラックが生じたと判定した。また、水滴の量を徐々に増やして複数回の試験を行い、クラックが生じなかった最大の水滴の量を耐被水量とした。そして、実験例1~7のセンサ素子101を10本ずつ用意し、10本の耐被水量の平均値を実験例1~7の各々について導出した。この耐被水量の平均値が9μL未満は不良,9μL以上は良好として、実験例1~7のセンサ素子101の耐被水性を評価した。
Claims (5)
- 酸素イオン伝導性の固体電解質層を備えた素子本体と、
前記素子本体の少なくとも一部を被覆し、面方向熱伝導率λs[W/mK]と厚さ方向熱伝導率λt[W/mK]との熱伝導率比R(=λs/λt)が1.6以上である保護層と、
を備え、
前記保護層は、前記厚さ方向熱伝導率λtが0.3W/mK以上0.5W/mK以下である、
ガスセンサ素子。 - 前記保護層は、厚さが300μm以上である、
請求項1に記載のガスセンサ素子。 - 請求項1又は2に記載のガスセンサ素子であって、
前記素子本体の外側に配設された外側電極、
を備え、
前記保護層は、少なくとも前記外側電極を被覆している、
ガスセンサ素子。 - 前記素子本体は、長尺な直方体形状であり、
前記保護層は、前記素子本体のうち長手方向の一端面と、該一端面に垂直な4つの面の前記一端面側から該素子本体の前記長手方向で距離Lまでの領域と、を被覆している(ただし、0<距離L<素子本体の長手方向の長さ)、
請求項1~3のいずれか1項に記載のガスセンサ素子。 - 請求項1~4のいずれか1項に記載されたガスセンサ素子、
を備えたガスセンサ。
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