气体传感器元件及气体传感器制造技术

传感器元件(101)用于对气体中的规定成分的浓度进行检测。该传感器元件(101)具备：传感器元件主体(101a)，其具备氧离子传导性的固体电解质层；外侧泵电极(23)，其配置于作为传感器元件主体(101a)的表面之一的上表面；以及多孔质保护层(91)，其设置成至少将外侧泵电极(23)覆盖。在多孔质保护层(91)与传感器元件主体(101a)之间设置有空间层(93)。空间层(93)包括多孔质保护层(91)与外侧泵电极(23)之间的第一空间层。多孔质保护层(91)的内表面中的与外侧泵电极(23)对置的区域的最大高度粗糙度Rz为50μm以下。

【技术实现步骤摘要】
气体传感器元件及气体传感器
本专利技术涉及气体传感器元件及气体传感器。
技术介绍
以往，已知如下气体传感器，该气体传感器具备对汽车的废气等被测定气体中的NOx等规定成分的浓度进行检测的传感器元件。专利文献1中公开了一种气体传感器，在该气体传感器中，多孔质保护层设置为将在传感器元件的表面配置的外侧电极覆盖，在多孔质保护层与外侧电极之间设置有空间层。还进行了如下说明：由此能够利用空间层对多孔质保护层的厚度方向上的热传导进行隔绝，因此，水附着于多孔质保护层的表面时的传感器元件的冷却得到抑制，耐浸水性(日语：耐被水性)得以提高。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2016－188853号公报
技术实现思路
上述气体传感器元件的通常驱动时的温度为高温(例如800℃等)，从而期望进一步抑制因水分的附着而骤冷所导致的传感器元件的裂纹。本专利技术是为了解决上述课题而完成的，其主要目的在于提高气体传感器元件的耐浸水性。本专利技术的气体传感器元件用于对气体中的规定成分的浓度进行检测，其特征在于，具备：元件主体，该元件主体具备氧离子传导性的固体电解质层；多孔质保护层，该多孔质保护层设置成至少将作为所述元件主体的表面的局部位置的、在使用时变为高温的规定位置覆盖；以及第一空间层，该第一空间层设置于所述多孔质保护层与所述规定位置之间，所述多孔质保护层的内表面中的与所述规定位置对置的区域的最大高度粗糙度Rz为50μm以下。该气体传感器元件中，多孔质保护层设置为将元件主体的表面的规定位置覆盖，在多孔质保护层与规定位置之间设置有第一空间层。由此，多孔质保护层的厚度方向上的热传导因第一空间层而隔绝。因此，水附着于多孔质保护层的表面时的元件主体的冷却得到抑制。另外，多孔质保护层的内表面(元件主体侧的面)中的与规定位置对置的区域的最大高度粗糙度Rz为50μm以下而构成光滑面。因此，从元件主体的规定位置散发的热容易被多孔质保护层的内表面反射而返回至元件主体，从而能够实现高度保温效果。因此，气体传感器元件的耐浸水性得以提高。应予说明，如果多孔质保护层的内表面中的与规定位置对置的区域的最大高度粗糙度超过50μm，则该区域的表面积增加，因此，从元件主体散发的热被多孔质保护层吸收而难以返回至元件主体。因此，无法充分实现元件主体的保温效果。本专利技术的气体传感器元件中，所述多孔质保护层的内表面中的与所述规定位置对置的区域的最大高度粗糙度Rz优选为40μm以下。据此，上述保温效果进一步提高，因此，元件主体的耐浸水性进一步提高。本专利技术的气体传感器元件中，所述第一空间层的厚度偏差优选为20％以下。第一空间层的隔热性能取决于第一空间层的厚度，不过，如果厚度偏差为20％以下，则第一空间层的较厚部分和较薄部分的隔热性能不会产生较大的差异。应予说明，厚度偏差是：在与第一面垂直的方向上测定所得的厚度的偏差。另外，第一空间层的厚度并未特别限定，优选为10μm以上200μm以下，更优选为50μm以上100μm以下。本专利技术的气体传感器元件中，所述固体电解质层优选为氧化锆层，所述多孔质保护层优选为多孔质氧化铝层。本专利技术的气体传感器元件中，所述规定位置可以设为设置有外侧电极的位置，该外侧电极是用于利用固体电解质层的氧离子传导性而对规定成分进行检测的电极组之一。该外侧电极设置于使用时容易变为高温且容易产生裂纹的位置，因此，提高耐浸水性的意义重大。上述气体传感器元件中，可以形成为，所述元件主体为长条的长方体形状，在所述元件主体中的包括长度方向上的一个端面在内的末端部设置有所述电极组，所述多孔质保护层设置成将所述末端部的表面覆盖，在所述多孔质保护层与所述末端部的表面之间存在包括所述第一空间层在内的空间层。据此，隔着空间层并利用多孔质保护层而将元件主体的末端部的表面覆盖，该元件主体设置有用于利用固体电解质层的氧离子传导性而对规定成分进行检测的电极组(包括外侧电极在内)，因此，对于规定成分的检测发挥重要作用的元件主体的末端部的耐浸水性得以提高。本专利技术的气体传感器元件中，所述规定位置可以设为将作为从外部空间向所述元件主体的内部引入所述气体的空间的气体流通部投影至所述元件主体的表面而得到的位置。将气体流通部投影至元件主体的表面而得到的位置是在使用时容易变为高温且容易产生裂纹的位置，因此，提高耐浸水性的意义重大。应予说明，将气体流通部投影至元件主体的表面而得到的位置中可以包含外侧电极。本专利技术的气体传感器具备上述任一方案的气体传感器元件。因此，该气体传感器能够实现与上述的本专利技术的气体传感器元件同样的效果，例如气体传感器元件的耐浸水性得以提高。本专利技术的气体传感器可以具备：对所述气体传感器元件进行固定的固定部件；以及将所述气体传感器元件的长度方向上的一端覆盖的保护罩。附图说明图1是气体传感器100的纵截面图。图2是示意性地表示传感器元件101的结构的一例的立体图。图3是图2的A－A截面图。图4是图3的局部放大图。图5是最大高度粗糙度Rz的说明图。图6是使用等离子枪170的等离子喷镀的说明图。图7是表示通过对传感器元件主体101a进行等离子喷镀而制作多孔质保护层91之后的情况的截面图。图8是表示因多孔质保护层91与传感器元件主体101a之间的热膨胀差而形成空间层93时的情况的截面图。图9是表示气体流通部投影至传感器元件主体101a的表面而得到的部位的截面图。图10是传感器元件201的截面图。具体实施方式接下来，利用附图对本专利技术的实施方式进行说明。图1是作为本专利技术的一实施方式的气体传感器100的纵截面图，图2是示意性地表示传感器元件101的结构的一例的立体图，图3是图2的A－A截面图，图4是图3的局部放大图，图5是最大高度粗糙度Rz的说明图。另外，图1所示的气体传感器100的构造是公知的，例如在日本特开2012－210637号公报中有所记载。气体传感器100具备：传感器元件101；保护罩110，其将传感器元件101的长度方向上的一端(图1中的下端)覆盖而予以保护；元件密封体120，其对传感器元件101进行封入固定；以及螺母130，其安装于元件密封体120。如图所示，该气体传感器100安装于例如车辆的废气管等配管140，用于对作为被测定气体的废气中含有的特定气体(本实施方式中为NOx)的浓度进行测定。传感器元件101具备：传感器元件主体101a；以及多孔质保护层91，其将传感器元件主体101a覆盖。保护罩110具备：有底筒状的内侧保护罩111，其将传感器元件101的一端覆盖；以及有底筒状的外侧保护罩112，其将上述内侧保护罩111覆盖。在内侧保护罩111及外侧保护罩112形成有用于使被测定气体在保护罩110内流通的多个孔。传感器元件101的一端配置于由内侧保护罩111包围的空间内。元件密封体120具备：圆筒状的主体配件122；陶瓷制的保持件124，其封入主体配件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体传感器元件，其用于对气体中的规定成分的浓度进行检测，/n所述气体传感器元件的特征在于，具备：/n元件主体，该元件主体具备氧离子传导性的固体电解质层；/n多孔质保护层，该多孔质保护层设置成至少将作为所述元件主体的表面的局部位置的、在使用时变为高温的规定位置覆盖；以及/n第一空间层，该第一空间层设置于所述多孔质保护层与所述规定位置之间，/n所述多孔质保护层的内表面中的与所述规定位置对置的区域的最大高度粗糙度Rz为50μm以下。/n

【技术特征摘要】
20190226 JP 2019-0333511.一种气体传感器元件，其用于对气体中的规定成分的浓度进行检测，
所述气体传感器元件的特征在于，具备：
元件主体，该元件主体具备氧离子传导性的固体电解质层；
多孔质保护层，该多孔质保护层设置成至少将作为所述元件主体的表面的局部位置的、在使用时变为高温的规定位置覆盖；以及
第一空间层，该第一空间层设置于所述多孔质保护层与所述规定位置之间，
所述多孔质保护层的内表面中的与所述规定位置对置的区域的最大高度粗糙度Rz为50μm以下。


2.根据权利要求1所述的气体传感器元件，其特征在于，
所述多孔质保护层的内表面中的与所述规定位置对置的区域的最大高度粗糙度Rz为40μm以下。


3.根据权利要求1或2所述的气体传感器元件，其特征在于，
所述第一空间层的厚度偏差为20％以下。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的气体传感器元件，其特征在于，
所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：大西谅，渡边悠介，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP