气体传感器元件及气体传感器制造技术

本发明专利技术提供不易发生由测定对象气体的温度降低引起的气体检测精度的降低的气体传感器元件及气体传感器。本公开的一个方式是一种检测测定对象气体中包含的特定气体的气体传感器元件，其具备固体电解质体、基准电极、测定电极及气体限制层。对于气体限制层中的与测定电极接触的部位的厚度尺寸WA、气体限制层中的与固体电解质体接触的部位的厚度尺寸WB以及测定电极的厚度尺寸WC，满足WB＞WA且WB－WA＞WC的条件。具有这样的气体限制层的气体传感器元件能够增大气体限制层的热容量，而不会阻碍测定对象气体到达测定电极。该气体传感器元件即使在测定对象气体的温度降低的情况下，也能够减少气体传感器元件的温度变化量，由此能够减少气体检测精度的降低。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体传感器元件及气体传感器
本公开涉及气体传感器元件及气体传感器。
技术介绍
作为检测测定对象气体中包含的特定气体的气体传感器元件，存在具备有底筒状的固体电解质体以及夹入固体电解质体的一对电极(测定电极(外侧电极)、基准电极(内侧电极)的气体传感器元件，并且存在具备这样的气体传感器元件的气体传感器。作为这样的气体传感器元件，提出了一种具备保护层(气体限制层)的气体传感器元件，该保护层(气体限制层)覆盖测定电极且使测定对象气体透过，并且该保护层(气体限制层)的元件前端的厚度尺寸形成得比元件侧面的厚度尺寸大(专利文献1)。这样的气体传感器元件为低成本，并且防水性及响应性优异。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010－151575号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题但是，在上述气体传感器元件中，在测定对象气体(例如，废气等)的温度降低的情况下，存在气体传感器元件(详细而言，为固体电解质体的前端部、测定电极、基准电极)的温度降低、导致气体传感器元件的活化状态下降而使气体检测精度降低的可能性。这样的气体检测精度的降低在具备用于加热气体传感器元件的加热器的气体传感器中也有可能发生。另外，在如无加热器结构的气体传感器那样通过来自测定对象气体的热传导来使气体传感器元件处于活化状态的结构的情况下，由于测定对象气体的温度降低，气体传感器元件的温度降低而使气体检测精度降低的可能性变高。因此，本公开的目的在于，提供不易发生由测定对象气体的温度降低引起的气体检测精度的降低的气体传感器元件及气体传感器。用于解决课题的技术方案本公开的一个方式是一种检测测定对象气体中包含的特定气体的气体传感器元件，具备固体电解质体、基准电极、测定电极及气体限制层。固体电解质体形成为前端封闭且后端开口的有底筒状，并构成为包含氧化锆。基准电极形成于固体电解质体的前端侧的内表面。测定电极形成于固体电解质体的前端侧的外表面。气体限制层形成为接触并覆盖测定电极，并且接触并覆盖固体电解质体的至少一部分。在该气体传感器元件中，对于气体限制层中的与测定电极接触的部位的厚度尺寸WA、气体限制层中的与固体电解质体接触的部位的厚度尺寸WB以及测定电极的厚度尺寸WC，满足WB＞WA且WB－WA＞WC的条件。在满足上述条件的气体限制层中，与固体电解质体接触的部位的厚度尺寸WB比与测定电极接触的部位的厚度尺寸WA和测定电极的厚度尺寸WC的合计值大(WB＞WA+WC)。这样的气体限制层在与测定电极接触的部位处能够维持使测定对象气体透过的特性，并且在与固体电解质体接触的部位处，较之于与测定电极接触的部位，能够增大热容量。具有这样的气体限制层的气体传感器元件能够增大气体限制层的热容量，而不会阻碍测定对象气体到达测定电极。即，该气体传感器元件即使在测定对象气体的温度降低的情况下，也能够通过气体限制层的热容量来减少气体传感器元件的温度变化量。因此，该气体传感器元件能够减少由测定对象气体的温度降低的影响引起的自身的温度变化量，而不会阻碍测定对象气体到达测定电极，因此能够减少气体检测精度的降低。另外，此处的“厚度尺寸”意味着与固体电解质体的表面垂直的方向的尺寸。例如，厚度尺寸WA是气体限制层中的与测定电极接触的部位的从内表面到外表面的尺寸，是与固体电解质体的表面垂直的方向的尺寸。厚度尺寸WB是气体限制层中的与固体电解质体接触的部位的从内表面到外表面的尺寸，是与固体电解质体的表面垂直的方向的尺寸。厚度尺寸WC是测定电极的从内表面到外表面的尺寸，是与固体电解质体的表面垂直的方向的尺寸。接着，在上述气体传感器元件中，气体限制层也可以形成为接触并覆盖固体电解质体中的比测定电极靠后端侧的区域的至少一部分。这样的气体限制层能够使固体电解质体中的比测定电极靠后端侧的区域的热容量增大。由此，即使在测定对象气体的温度降低的情况下，也能够减少固体电解质体中的比测定电极靠后端侧的区域的温度变化量，并且在固体电解质体中后端侧区域的热量传递到测定电极的形成区域，从而能够减少测定电极的形成区域的温度变化量。因此，该气体传感器元件能够进一步减少由测定对象气体的温度降低的影响引起的自身的温度变化量，由此能够减少气体检测精度的降低。接着，在上述的气体传感器元件中，固体电解质体也可以在自身的外表面中的比测定电极靠后端侧的区域具备向径向外侧突出的突出部。气体限制层也可以形成为至少覆盖固体电解质体的比测定电极靠后端侧的外表面中的、比测定电极与突出部之间的特定位置靠前端侧的区域。该气体限制层中的与固体电解质体接触的部位至少形成于比特定位置靠前端侧的预定区域，因此能够通过气体限制层减少该预定区域中的气体传感器元件的温度变化量。由此，即使在测定对象气体的温度降低的情况下，也能够减少固体电解质体的预定区域的温度变化量，并且在固体电解质体中预定区域的热量传递到测定电极的形成区域，从而能够减少测定电极的形成区域的温度变化量。因此，该气体传感器元件能够进一步减少由测定对象气体的温度降低的影响引起的自身的温度变化量，由此能够减少气体检测精度的降低。接着，在上述具备突出部的气体传感器元件中，特定位置也可以是在将固体电解质体的外表面的从测定电极到突出部的尺寸设为100％值的情况下相当于23％值以上的位置。根据后述的试验结果(图5、6等)，通过将特定位置设定为相当于23％值以上的位置，能够减少随着测定对象气体的温度降低而产生的气体传感器元件的温度变化量。另外，特定位置也可以设定为相当于50％值以上的位置。而且，也可以将特定位置设定为相当于100％值的位置，气体限制层构成为覆盖固体电解质体的外表面中的从测定电极到突出部的全部。接着，在上述气体传感器元件中，气体限制层的热传导率也可以为固体电解质体的热传导率以下。通过具备这样的气体限制层，能够减少测定对象气体的温度降低时的固体电解质体的温度变化量，由此能够抑制由测定对象气体的温度降低引起的气体检测精度的降低。接着，在上述气体传感器元件中，还可以具备催化剂层，该催化剂层形成为覆盖气体限制层中的至少前端侧，并含有贵金属催化剂。在该气体传感器元件中，由于具备催化剂层，到达测定电极的测定对象气体中的至少一部分在催化剂层中发生气体平衡反应，从而促进测定电极中的气体平衡反应。由此，即使在固体电解质体的活化状态下降的情况下，也能够进行气体检测，因此能够提高气体检测精度。本公开的另一个方式是一种气体传感器，具备检测测定对象气体中包含的特定气体的气体传感器元件，所述气体传感器具备上述中的任一气体传感器元件作为气体传感器元件。该气体传感器与上述的气体传感器元件同样地，能够减少由测定对象气体的温度降低的影响引起的自身的温度变化量，而不会阻碍测定对象气体到达测定电极，因此能够减少气体检测精度的降低。另外，气体传感器也可以是不具备用于加热气体传感器元件的加热器的无加热器结构。附图说明图1是表示在轴线O方向上剖切气体传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体传感器元件，检测测定对象气体中包含的特定气体，其中，所述气体传感器元件具备：/n固体电解质体，形成为前端封闭且后端开口的有底筒状，并构成为包含氧化锆；/n基准电极，形成于所述固体电解质体的前端侧的内表面；/n测定电极，形成于所述固体电解质体的前端侧的外表面；及/n气体限制层，形成为接触并覆盖所述测定电极，且接触并覆盖所述固体电解质体的至少一部分，/n对于所述气体限制层中的与所述测定电极接触的部位的厚度尺寸WA、所述气体限制层中的与所述固体电解质体接触的部位的厚度尺寸WB以及所述测定电极的厚度尺寸WC，满足WB＞WA且WB－WA＞WC的条件。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180214 JP 2018-0242811.一种气体传感器元件，检测测定对象气体中包含的特定气体，其中，所述气体传感器元件具备：
固体电解质体，形成为前端封闭且后端开口的有底筒状，并构成为包含氧化锆；
基准电极，形成于所述固体电解质体的前端侧的内表面；
测定电极，形成于所述固体电解质体的前端侧的外表面；及
气体限制层，形成为接触并覆盖所述测定电极，且接触并覆盖所述固体电解质体的至少一部分，
对于所述气体限制层中的与所述测定电极接触的部位的厚度尺寸WA、所述气体限制层中的与所述固体电解质体接触的部位的厚度尺寸WB以及所述测定电极的厚度尺寸WC，满足WB＞WA且WB－WA＞WC的条件。


2.根据权利要求1所述的气体传感器元件，其中，
所述气体限制层形成为接触并覆盖所述固体电解质体中的比所述测定电极靠后端侧的区域的至少一部分。


3.根据权利要求1或2所述的气体传感器元件，其中，
所述固体电解质体在自身...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹下实香，中川惠介，中尾敬，大冢茂弘，
申请(专利权)人：日本特殊陶业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP