气体传感器制造技术

提供一种气体传感器，通过1个固体电解质体(2)、泵电极(30)、传感器电极(50)、基准电极(80)构成泵单元(3)以及传感器单元(5)，能够降低加热器的耗电，并且能够实现小型化。通过将泵电极(30)与传感器电极(50)的最短距离(L2)相对于固体电解质体(2)的厚度(d)的比率设为3以上，气体传感器(1)能够通过1个固体电解质体(2)、泵电极(30)、传感器电极(50)、基准电极(80)构成泵单元(3)以及传感器单元(5)，因此在固体电解质体与加热器之间仅介有气体室与基准气体室的某一方，能够减小泵单元以及传感器单元与加热器的距离，变得容易利用加热器对泵单元以及传感器单元进行加热。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对含有氧的气体所包含的规定气体成分的浓度进行测定的气体传感器。
技术介绍
例如，在下述专利文献1中公开了具备具有氧离子传导性的2个固体电解质体的、对汽车的排气所包含的NOx的浓度进行测定的气体传感器。2个固体电解质体分别为片状，在其厚度方向上对置。在2片固体电解质体之间有空间存在，该空间成为供气体(排气)导入的气体室。各个固体电解质体具有暴露于气体的表面以及与其相反侧的暴露于大气等基准气体的表面。各个固体电解质体在其两面形成有电极。由2个固体电解质体中的一方(以下，也称作第1固体电解质体)以及在其两面形成的电极形成泵单元。此外，由另一方的固体电解质体(以下，也称作第2固体电解质体)以及在其两面形成的电极形成监测单元与传感器单元。这些泵单元、监测单元以及传感器单元的功能互不相同。利用这3个单元对气体所包含的NOx等规定气体成分的浓度进行测定。此外，所述气体传感器具备分别将所述第1固体电解质体与第2固体电解质体加热至活性温度的加热器。该加热器以与第1固体电解质体的对置于第2固体电解质体的面的相反侧的面对置的方式配置。在加热器与第1固体电解质体之间有空间存在，该空间成为供所述基准气体导入的基准气体室。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2004-108788号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而，在所述气体传感器中，由于在从加热器至第2固体电解质体之间存在所述基准气体室、第1固体电解质体以及所述气体室，从加热器至第2固体电解质体的距离变长。因此，有气体传感器容易大型化这一问题。此外，由于在所述气体传感器中，从加热器至第2固体电解质体的距离较长，因此难以将第2固体电解质体的温度保持为一定。即，第2固体电解质体的温度产生不均匀。因此，存在由第2固体电解质体构成的监测单元、传感器单元的温度的不均匀增大，而不能得到规定气体成分的浓度的期望的测定精度的情况。此外，还有因加热器与第2固体电解质体存在距离，用于将第2固体电解质体加热至期望的温度的加热器的耗电较大这一问题。本专利技术鉴于所述问题而作成，提供一种能够减小多个单元各自的温度不均匀，降低加热器的耗电，且能够实现小型化的气体传感器。用于解决课题的手段本专利技术的一方式为对含有氧的气体所包含的规定气体成分的浓度进行测定的气体传感器，该气体传感器具有：气体室，供所述气体导入；基准气体室，供基准气体导入；一个板状的固体电解质体，具有氧离子传导性，且配置于所述气体室与所述基准气体室之间，该固体电解质体具有面向所述气体室的第1主面以及面向所述基准气体室的第2主面；多个电极，形成于所述固体电解质体的第1主面；基准电极，形成于所述固体电解质体的第2主面；泵电极，是形成于所述固体电解质体的第1主面的所述电极之一，与所述固体电解质体的一部分及所述基准电极一起构成对所述气体中的氧浓度进行调整的泵单元；传感器电极，是形成于所述固体电解质体的第1主面的所述电极之一，与所述固体电解质体的一部分及所述基准电极一起构成输出与由所述泵单元调整了氧的浓度后的所述气体中的规定气体成分的浓度相应的信号的传感器单元；以及具有规定厚度的板状的加热器，隔着所述气体室或所述基准气体室与所述固体电解质体对置配置，并对所述固体电解质体进行加热，所述泵电极与所述传感器电极的最短距离相对于所述固体电解质体的厚度的比率为3以上。专利技术效果即，通过使泵电极与传感器电极的最短距离相对于固体电解质体的厚度变大，从而满足使比率为3以上这一条件。由此泵电极与传感器电极之间的电阻增大，电流从泵电极向传感器电极的泄露降低。由此，在泵单元中确保需要的电流的流动。此外，通过使固体电解质体的厚度相对于泵电极与传感器电极的最短距离变小从而满足使比率为3以上这一条件。由此，泵电极与构成泵单元的基准电极之间的电阻减小，由此，电流从泵电极向传感器电极的泄露降低，从而能够抑制泄露电流向传感器单元的流入。因此，规定气体成分的浓度的测定的精度得到提高。像这样，通过设所述泵电极与所述传感器电极的最短距离相对于所述固体电解质体的厚度的比率为3以上，能够仅通过1个固体电解质体形成：多个电极，形成于该固体电解质体的第1主面；泵单元，通过形成于固体电解质体的第2主面的基准电极来调整气体中的氧浓度；以及传感器单元，输出与由该泵单元调整了氧的浓度后的所述气体中的规定气体成分的浓度相应的信号。由此，在固体电解质体与加热器之间仅介有气体室与基准气体室的某一方。因此，能够缩短泵单元以及传感器单元与加热器的距离，变得容易利用加热器对泵单元以及传感器单元进行加热。此外，能够减小气体传感器整体的厚度，能够使气体传感器小型化。如以上所述，根据本申请，提供规定气体成分的浓度测定的精度高的气体传感器。附图说明图1为实施例1中的气体传感器的剖视图。图2为图1的II-II剖视图。图3为图1的III-III剖视图。图4为实施例1中的气体传感器的分解立体图。图5为实施例2中的气体传感器的剖视图。图6为实施例3中的气体传感器的剖视图。图7(a)为表示关于固体电解质体的厚度相对于泵电极与传感器电极的最短距离的比率的实验结果的表格。图7(b)为表示关于固体电解质体的厚度相对于泵电极与传感器电极的最短距离的比率的实验结果的曲线图。具体实施方式(实施例1)使用图1～图4来对实施例1的气体传感器1进行说明。气体传感器1用于对含有氧的气体g所包含的规定气体成分的浓度进行测定。如图1所示，气体传感器1具备：气体室7、基准气体室8、板状的固体电解质体2(2p、2m、2s)、泵电极30、监测电极40、传感器电极50、基准电极80、以及具有规定厚度的板状的加热器6。向气体室7导入含有氧的气体g，向基准气体室8导入基准气体。固体电解质体2设于气体室7与基准气体室8之间。固体电解质体2是由氧化锆、氧化铈等具有氧离子传导性的材料构成的板状体。如图1所示，固体电解质体2具有规定的厚度d，并具有隔着该厚度d互相对置的第1主面21以及第2主面22。泵电极30、监测电极40以及传感器电极50形成于固体电解质体2中的暴露于气体室7的第1主面21。此外，基准电极80形成于固体电解质体2中的暴露于基准气体室8的第2主面22。在这里，固体电解质体2的厚度d是指在固体电解质体2的长度方向上测定了5处的厚度时的平均值。加热器6除了对泵电极30、监测电极40、传感器电极50本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体传感器，对含有氧的气体的规定气体成分的浓度进行测定，所述气体传感器(1)具有：气体室(7)，供所述气体导入；基准气体室(8)，供基准气体导入；一个板状的固体电解质体(2)，具有氧离子传导性，且配置于所述气体室(7)与所述基准气体室(8)之间，具有面向所述气体室(7)的第1主面以及面向所述基准气体室(8)的第2主面；多个电极(30、50)，形成于所述固体电解质体(2)的第1主面；基准电极(80)，形成于所述固体电解质体(2)的第2主面；泵电极(30)，是形成于所述固体电解质体(2)的第1主面的所述电极之一，与所述固体电解质体(2)的一部分(2p)及所述基准电极(80)一起构成对所述气体中的氧浓度进行调整的泵单元(3)；传感器电极(50)，是形成于所述固体电解质体(2)的第1主面的所述电极之一，与所述固体电解质体(2)的一部分(2s)及所述基准电极(80)一起构成传感器单元(5)，该传感器单元(5)输出与由所述泵单元(3)调整了氧的浓度后的所述气体中的规定气体成分的浓度相应的信号；以及具有规定厚度的板状的加热器(6)，隔着所述气体室(7)或所述基准气体室(8)与所述固体电解质体(2)对置配置，并对所述固体电解质体(2)进行加热，所述泵电极(30)与所述传感器电极(50)的最短距离(L2)相对于所述固体电解质体(2)的厚度(d)的比率(L2/d)为3以上。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.21 JP 2013-1711091.一种气体传感器，对含有氧的气体的规定气体成分的浓度进行测定，
所述气体传感器(1)具有：
气体室(7)，供所述气体导入；
基准气体室(8)，供基准气体导入；
一个板状的固体电解质体(2)，具有氧离子传导性，且配置于所述气体室(7)与所述基
准气体室(8)之间，具有面向所述气体室(7)的第1主面以及面向所述基准气体室(8)的第2
主面；
多个电极(30、50)，形成于所述固体电解质体(2)的第1主面；
基准电极(80)，形成于所述固体电解质体(2)的第2主面；
泵电极(30)，是形成于所述固体电解质体(2)的第1主面的所述电极之一，与所述固体
电解质体(2)的一部分(2p)及所述基准电极(80)一起构成对所述气体中的氧浓度进行调整
的泵单元(3)；
传感器电极(50)，是形成于所述固体电解质体(2)的第1主面的所述电极之一，与所述
固体电解质体(2)的一部分(2s)及所述基准电极(80)一起构成传感器单元(5)，该传感器单
元(5)输出与由所述泵单元(3)调整了氧的浓度后的所述气体中的规定气体成分的浓度相
应的信号；以及
具有规定厚度的板状的加热器(6)，隔着所述气体室(7)或所述基准气体室(8)与所述
固体电解质体(2)对置配置，并对所述固体电解质体(2)进行加热，
所述泵电极(30)与所述传感器电极(50)的最短距离(L2)相对于所述固体电解质体(2)
的厚度(d)的比率(L2/d)为3以上。
2.如权利要求1所述的气体传感器，
所述气体传感器还具备监测电极(40)，该监测电极(40)是形成于所述固体电解质体
(2)的第1主面的所述电极之一，与所述固体电解质体(2)的一部分(2m)及所述基准电极
(80)一起构成对使用所述泵单元调整了氧浓度后的所述气体中的氧浓度进行监测的监测
单元，所述气体室(7)由单一的空间形成。

【专利技术属性】
技术研发人员：荒木贵司，水谷圭吾，中藤充伸，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本;JP