气体传感器制造技术

本发明专利技术提供一种能够在对置板难以产生裂纹，而且能够减小被测定气体室中的温度分布(温度差)的气体传感器。气体传感器(1)具备：具有氧离子传导性的固体电解质基板(2)；与固体电解质基板(2)的第1表面(201)相对地配置的陶瓷制的对置板(3)；夹在对置板(3)与固体电解质基板(2)之间的陶瓷制的第1隔板(51)；与固体电解质基板(2)的第2表面(202)相对地配置的陶瓷制的加热基板(4)；及夹在加热基板(4)与固体电解质基板(2)之间的陶瓷制的第2隔板(52)。对置板(3)中的与被测定气体室(101)接触的内侧部分(31)的烧结密度比对置板(3)中的与第1隔板(51)接触的外侧部分(32)的烧结密度低0.8～5.0％。

Gas sensor

The present invention provides a gas sensor that is difficult to generate cracks on an opposing plate and can reduce the temperature distribution (temperature difference) in a gas chamber to be measured. The gas sensor (1) includes a solid electrolyte substrate having oxygen ion conductivity of the substrate (2); and (2) solid electrolyte first surface (201) arranged opposite to the ceramic opposed plate (3); in the opposed plate (3) substrate with solid electrolyte (2) between the ceramic first diaphragm (51); the substrate and the solid electrolyte (2) of the second surface (202) arranged opposite to the ceramic heating substrate (4); and in heating the substrate (4) substrate with solid electrolyte (2) between the ceramic plate (52) second. In the opposed plate (3), the sintered density of the inner portion (31) contacted with the gas chamber (101) is lower than the sintered density of the outer portion () in contact with the first separator (51) in the opposed plate (3), which is 0.8 to 5% lower than the sintering density of the outer part (32).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请基于2015年2月12日提出的日本专利申请第2015-25776号及2015年10月5日提出的日本专利申请第2015-197908号，在此引用其记载内容。
本专利技术涉及通过在固体电解质基板上层叠对置板及加热基板而形成的气体传感器。
技术介绍
例如，检测NOx等特定气体成分的浓度的气体传感器通过层叠表面设有电极的固体电解质基板、形成被测定气体室的对置板及第1隔板、形成基准气体室的第2隔板、对固体电解质基板进行加热的加热基板而形成。被测定气体室在固体电解质基板与对置板之间通过被第1隔板围住而形成，基准气体室在固体电解质基板与加热基板之间通过被第2隔板围住而形成。此外，在通过加热基板对固体电解质基板进行加热时，被测定气体室的温度越是接近加热基板的部分越成为高的温度。该被测定气体室中的温度分布影响到特定气体成分的浓度的检测精度。因而，一直在想办法缓和该温度分布造成的影响。例如，专利文献1中，记载了关于在设有测定电极及基准电极的固体电解质层的层叠体上层叠加热器而形成的气体传感器。此外，通过多孔质体即基准气体导入层来被覆与测定电极相比更靠近加热器的基准电极。由此，来自加热器的热难以传递给基准电极，从而减小基准电极与测定电极的温度差，减小基准电极与测定电极之间产生的电动势的偏差。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012-211863号公报
技术实现思路
可是，在气体传感器的使用中，加热基板的热通过导热而传递到第2隔板、固体电解质基板及第1隔板。而且，在对置板中，与和被测定气体室接触的部分相比，与第1隔板重合的部分更容易被加热。此外，对置板中的与被测定气体室接触的部分容易因向外部的散热而被冷却。因此，对置板中的与被测定气体室接触的部分被对置板中的与第1隔板重合的部分拉伸，对与被测定气体室接触的部分作用拉伸应力。而且，根据情况，有在两者的边界位置产生裂纹的顾虑。即使通过专利文献1，也不能解决该裂纹问题。再者，为了防止在对置板上产生裂纹，可考虑加大对置板的厚度。可是，在此种情况下，出现加热器的热被对置板夺走，气体传感器的活性时间变长的其它问题。本专利技术是鉴于这样的背景而完成的，其目的是提供能够在对置板上难以产生裂纹，而且能够减小被测定气体室中的温度分布(温度差)的气体传感器。本专利技术的一个方案涉及一种气体传感器，其具备：具有氧离子传导性的固体电解质基板；与该固体电解质基板的第1表面相对地配置的陶瓷制的对置板；夹在该对置板与所述固体电解质基板之间、且在该对置板与该固体电解质基板之间形成用于使被测定气体流入的被测定气体室的陶瓷制的第1隔板；内部设有通过通电而发热的发热层、且与所述固体电解质基板的第2表面相对地配置的陶瓷制的加热基板；夹在该加热基板与所述固体电解质基板之间、且在该加热基板与该固体电解质基板之间形成用于使基准气体流入的基准气体室的陶瓷制的第2隔板，所述对置板中的包含与所述被测定气体室接触的区域的内侧部分的烧结密度比包含与所述第1隔板接触的区域的外侧部分的烧结密度低0.8～5.0％。内侧部分可以是对置板中的与被测定气体室接触的区域(部分)的全体，也可以是对置板中的与被测定气体室接触的区域的一部分。此外，内侧部分也可以是对置板中的与被测定气体室接触的区域的全体及对置板中的与第1隔板接触的区域(与第1隔板重合的部分)的一部分。附图说明图1是表示实施方式涉及的传感器元件的剖面说明图。图2是表示实施方式涉及的传感器元件的图，是图1的II-II线的剖面说明图。图3是表示实施方式涉及的传感器元件的图，是图1的III-III线的剖面说明图。图4是表示实施方式涉及的从图1的箭头X的方向看的传感器元件的说明图。图5是表示在第1模具与第2模具之间夹入实施方式涉及的传感器元件的层叠体进行烧结的状态的剖面说明图。图6是表示实施方式涉及的其它传感器元件的图，是相当于图1的II-II线剖面的说明图。图7是表示实施方式涉及的其它传感器元件的图，是相当于图1的II-II线剖面的说明图。图8是表示实施方式涉及的其它传感器元件的图示，是相当于图1的II-II线剖面的说明图。具体实施方式参照附图对上述的气体传感器中的优选的实施方式进行说明。本方式的气体传感器1如图1～图3所示的那样，具备具有氧离子传导性的固体电解质基板2、陶瓷制的对置板3、陶瓷制的第1隔板51、陶瓷制的加热基板4及陶瓷制的第2隔板52。对置板3与固体电解质基板2的第1表面201相对地配置。第1隔板51夹在对置板3与固体电解质基板2之间，且在对置板3与固体电解质基板2之间形成用于使被测定气体G流入的被测定气体室101。加热基板4在内部具有通过通电而发热的发热层41，且与固体电解质基板2的第2表面202相对地配置。第2隔板52夹在加热基板4与固体电解质基板2之间，且在加热基板4与固体电解质基板2之间形成用于使基准气体A流入的基准气体室102。如图1、图2、图4所示的那样，对置板3中的位于与被测定气体室101接触的区域(即，与被测定气体室101邻接的部分)的内侧部分31的烧结密度比位于与第1隔板51接触的区域(即，与第1隔板51重合的部分)的外侧部分32的烧结密度低0.8～5.0％。再者，本专利技术中，“数值～数值”的表现包含边界的数值。以下，参照图1～图8对本方式的气体传感器1进行详细说明。由固体电解质基板2、对置板3、第1隔板51、加热基板4及第2隔板52构成气体传感器1的传感器元件10。传感器元件10经由绝缘子保持在壳中，壳上安装有覆盖传感器元件10的盖。另外，将用传感器元件10、绝缘子、壳及盖构成的气体传感器1配置在内燃机的排气管中。气体传感器1被用于以通过排气管的排气作为被测定气体G，检测排气中的作为特定气体成分的NOx(即氮氧化物)的浓度。如图1～图3所示的那样，在固体电解质基板2的第1表面201上，设有用于调整被测定气体G中的氧浓度的泵电极21、用于检测在泵电极21中调整了氧浓度后的被测定气体G中的残存氧浓度的监测电极22、用于检测在泵电极21中调整了氧浓度后的被测定气体G中的NOx浓度的传感电极23。在固体电解质基板2的第2表面202上，在设置有泵电极21、监测电极22及传感电极23的位置的相反侧的位置上，设有暴露于大气即基准气体A下的基准电极24。基准电极24也能分别设在设置有泵电极21、监测电极22及传感电极23的位置的相反侧。泵电极21及监测电极22由对氧显示出活性的材料构成，传感电极23由对氧及NOx显示出活性的材料构成。如图1、图2所示的那样，在泵电极21与基准电极24之间，通过电压外加装置61经由固体电解质基板2外加用于使被测定气体G中的氧浓度成为恒定的可变电压。在监测电极22与基准电极24之间、及传感电极23与基准电极24之间，经由固体电解质基板2外加用于显示极限电流特性的规定的电压。通过泵电极21、基准电极24和夹在它们之间的固体电解质基板2形成泵单元。此外，通过监测电极22、基准电极24和夹在它们之间的固体电解质基板2形成监测单元。此外，通过传感电极23、基准电极24和夹在它们之间的固体电解质基板2形成传感器单元。在监测单元中，通过电流检测装置62，测定经由固体电解质基板2在监测电极22与基准电极24之间流动的氧离子电流，由此可求出被测定气体G本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体传感器(1)，其具备：固体电解质基板(2)，其具有氧离子传导性；陶瓷制的对置板(3)，其与该固体电解质基板的第1表面(201)相对地配置；陶瓷制的第1隔板(51)，其夹在该对置板与所述固体电解质基板之间，在该对置板与该固体电解质基板之间形成用于使被测定气体(G)流入的被测定气体室(101)；陶瓷制的加热基板(4)，在其内部设有通过通电而发热的发热层(41)，与所述固体电解质基板的第2表面(202)相对地配置；和陶瓷制的第2隔板(52)，其夹在该加热基板与所述固体电解质基板之间，在该加热基板与该固体电解质基板之间形成用于使基准气体(A)流入的基准气体室(102)；所述对置板中的包含与所述被测定气体室接触的区域的内侧部分(31)的烧结密度比包含与所述第1隔板接触的区域的外侧部分(32)的烧结密度低0.8～5.0％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.12 JP 2015-025776;2015.10.05 JP 2015-197901.一种气体传感器(1)，其具备：固体电解质基板(2)，其具有氧离子传导性；陶瓷制的对置板(3)，其与该固体电解质基板的第1表面(201)相对地配置；陶瓷制的第1隔板(51)，其夹在该对置板与所述固体电解质基板之间，在该对置板与该固体电解质基板之间形成用于使被测定气体(G)流入的被测定气体室(101)；陶瓷制的加热基板(4)，在其内部设有通过通电而发热的发热层(41)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：日高重和，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本;JP