气体传感器以及传感器元件制造技术

气体传感器(100)具备：传感器元件(101)，其具有元件主体、测定电极(44)、外侧泵电极(23)、基准电极(42)以及大气导入层(48)；测定用泵单元(41)，其基于基准电极(42)与测定电极(44)之间的电压V2而检测被测定气体中的特定气体浓度；以及基准气体调整泵单元(90)，其使得控制电流Ip3在基准电极(42)与外侧泵电极(23)之间流通，从外侧泵电极(23)的周围向基准电极(42)的周围进行氧的吸入。基准电极(42)的反应电阻R1与大气导入层(48)的扩散电阻R2之比R1/R2为0.1以上2.0以下。

【技术实现步骤摘要】
气体传感器以及传感器元件
本专利技术涉及气体传感器以及传感器元件。
技术介绍
以往，已知对汽车的废气等被测定气体中的NOx等特定气体浓度进行检测的气体传感器。例如，专利文献1中记载了一种气体传感器，其具备：层叠体，其通过多个氧离子传导性的固体电解质层层叠而成；基准电极，其形成于层叠体的内部，从基准气体导入空间导入有基准气体(例如大气)；测定电极，其配设于层叠体的内部的被测定气体流通部；以及被测定气体侧电极，其配设于层叠体中的暴露于被测定气体中的部分。该气体传感器基于基准电极与测定电极之间产生的电动势而对被测定气体中的特定气体浓度进行检测。另外，该气体传感器具备基准气体调整单元，该基准气体调整单元使得控制电流在基准电极与被测定气体侧电极之间流通而在基准电极的周围进行氧的吸入。专利文献1中记载有如下内容：该基准气体调整单元在基准电极的周围进行氧的吸入，从而在基准电极周围的基准气体的氧浓度降低的情况下能够弥补氧浓度的降低，由此能够抑制特定气体浓度的检测精度下降。需要说明的是，基准电极周围的基准气体的氧浓度降低的情况例如是指被测定气体略微侵入基准气体导入空间内的情况。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2015-200643号公报
技术实现思路
但是，在将氧吸入至基准电极周围的情况下，有时氧的吸入量过多或过少。另外，有时氧过度滞留于基准电极周围、或基准电极周围的氧过度向外部泄漏。因此，有时难以将基准电极周围的氧浓度维持为适当值，从而导致特定气体浓度的检测精度下降。>本专利技术是为了解决这样的技术问题而完成的，其主要目的在于抑制特定气体浓度的检测精度下降。本专利技术为了达成上述主要目的而采用了以下方法。本专利技术的气体传感器对被测定气体中的特定气体浓度进行检测，其中，所述气体传感器具备：传感器元件，其具有元件主体、测定电极、被测定气体侧电极、基准电极以及基准气体导入部，其中，所述元件主体包括氧离子传导性的固体电解质层、且在内部设置有将所述被测定气体导入并使其流通的被测定气体流通部，所述测定电极配设于所述被测定气体流通部，所述被测定气体侧电极以与所述被测定气体接触的方式配设于所述元件主体，所述基准电极配设于所述元件主体的内部，所述基准气体导入部将作为所述被测定气体中的特定气体浓度的检测基准的基准气体导入、且使其流通至所述基准电极；检测单元，其基于所述基准电极与所述测定电极之间的电压而检测所述被测定气体中的特定气体浓度；以及基准气体调整单元，其使得氧吸入电流在所述基准电极与所述被测定气体侧电极之间流通，从所述被测定气体侧电极的周围向所述基准电极的周围进行氧的吸入，所述基准电极的反应电阻R1与所述基准气体导入部的扩散电阻R2之比R1/R2为0.1以上2.0以下。对于该气体传感器而言，使氧吸入电流在基准电极与被测定气体侧电极之间流通而在基准电极的周围进行氧的吸入。由此，能够弥补例如被测定气体侵入基准气体导入部内时等的基准电极周围的氧浓度的降低。另外，基准电极的反应电阻R1与基准气体导入部的扩散电阻R2之比R1/R2为0.1以上2.0以下。此处，基准电极的反应电阻R1与从被测定气体侧电极的周围吸入至基准电极的周围的氧的量具有相关关系。基准气体导入部的扩散电阻R2与基准电极周围的氧向外部的泄漏容易度具有相关关系。通过将二者之比R1/R2设为0.1以上2.0以下，能够将基准电极周围的氧浓度维持为适当值，因此能够抑制特定气体浓度的检测精度下降。对于本专利技术的气体传感器而言，所述比R1/R2可以为0.3以上1.0以下。如此，能够将基准电极周围的氧浓度维持为适当值的效果得以提高。比R1/R2可以为0.4以上。对于本专利技术的气体传感器而言，所述反应电阻R1可以为100Ω以上1000Ω以下。如此，容易将比R1/R2设为0.1以上2.0以下。对于本专利技术的气体传感器而言，所述扩散电阻R2可以为300Ω以上1000Ω以下。如此，容易将比R1/R2设为0.1以上2.0以下。对于本专利技术的气体传感器而言，所述基准电极的面积S1可以为1.0mm2以上。如此，容易将比R1/R2设为0.1以上。对于本专利技术的气体传感器而言，可以构成为，所述基准电极是气孔率P1为10％以上25％以下的多孔质体，所述基准气体导入部具有气孔率P2为20％以上50％以下且满足P1>P2的多孔质的基准气体导入层。如此，容易将比R1/R2设为0.1以上2.0以下。对于本专利技术的气体传感器而言，可以构成为，所述元件主体具有长度方向，所述基准气体导入部具有多孔质的基准气体导入层，所述基准气体导入层的厚度H2大于所述基准电极的厚度H1，与所述长度方向垂直的方向设为宽度方向，所述基准气体导入层的宽度W2大于所述基准电极的宽度W1。如此，容易将比R1/R2设为0.1以上2.0以下。对于本专利技术的气体传感器而言，可以构成为，所述基准气体导入部具有多孔质的基准气体导入层，所述基准电极的厚度H1为10μm以上20μm以下，所述基准气体导入层的厚度H2为15μm以上40μm以下。如此，容易将比R1/R2设为0.1以上2.0以下。对于本专利技术的气体传感器而言，可以构成为，所述元件主体具有长度方向，所述基准气体导入部具有多孔质的基准气体导入层，与所述长度方向垂直的方向设为宽度方向，所述基准电极的宽度W1为0.6mm以上2.5mm以下，所述基准气体导入层的宽度W2为1.5mm以上3.0mm以下。如此，容易将比R1/R2设为0.1以上2.0以下。对于本专利技术的气体传感器而言，可以构成为，所述传感器元件具有：测定用电压检测部，其对作为所述基准电极与所述测定电极之间的所述电压的测定用电压进行检测；测定用泵单元，其构成为包括以与所述被测定气体接触的方式配设于所述元件主体的外侧的外侧测定电极及所述测定电极；以及基准气体调整泵单元，其构成为包括所述基准电极及所述被测定气体侧电极，所述检测单元具有所述测定用泵单元、以及对该测定用泵单元进行控制的测定用泵单元控制装置，所述测定用泵单元控制装置基于所述测定用电压而对所述测定用泵单元进行控制以使得该测定用电压达到目标电压，通过该控制而获取该测定用泵单元将源自所述特定气体、且在所述测定电极的周围产生的氧从所述测定电极的周围向所述外侧测定电极的周围吸出时流通的测定用泵电流，并基于该测定用泵电流而对所述被测定气体中的特定气体浓度进行检测，或者，对所述测定用泵单元进行控制以使得所述测定用泵电流达到目标电流，基于进行该控制时的所述测定用电压而对所述被测定气体中的特定气体浓度进行检测，所述基准气体调整单元具有：所述基准气体调整泵单元；以及基准气体调整泵单元控制装置，其使得所述氧吸入电流流通至所述基准气体调整泵单元。对于本专利技术的气体传感器而言，可以构成为，所述基准气体调整单元对所述基准电极与所述被测定气体侧电极之间施加反复导通截止的控制电压而在所述基准电极的周围进行氧的吸入，所述检测单元在因所述控制电压的导通而产生的所述基准电极与所述被测定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体传感器，其对被测定气体中的特定气体浓度进行检测，其中，/n所述气体传感器具备：/n传感器元件，其具有元件主体、测定电极、被测定气体侧电极、基准电极以及基准气体导入部，其中，所述元件主体包括氧离子传导性的固体电解质层、且在内部设置有将所述被测定气体导入并使其流通的被测定气体流通部，所述测定电极配设于所述被测定气体流通部，所述被测定气体侧电极以与所述被测定气体接触的方式配设于所述元件主体，所述基准电极配设于所述元件主体的内部，所述基准气体导入部将作为所述被测定气体中的特定气体浓度的检测基准的基准气体导入、且使其流通至所述基准电极；/n检测单元，其基于所述基准电极与所述测定电极之间的电压而检测所述被测定气体中的特定气体浓度；以及/n基准气体调整单元，其使得氧吸入电流在所述基准电极与所述被测定气体侧电极之间流通，从所述被测定气体侧电极的周围向所述基准电极的周围进行氧的吸入，/n所述基准电极的反应电阻R1与所述基准气体导入部的扩散电阻R2之比R1/R2为0.1以上2.0以下。/n

【技术特征摘要】
20190327 JP 2019-0606041.一种气体传感器，其对被测定气体中的特定气体浓度进行检测，其中，
所述气体传感器具备：
传感器元件，其具有元件主体、测定电极、被测定气体侧电极、基准电极以及基准气体导入部，其中，所述元件主体包括氧离子传导性的固体电解质层、且在内部设置有将所述被测定气体导入并使其流通的被测定气体流通部，所述测定电极配设于所述被测定气体流通部，所述被测定气体侧电极以与所述被测定气体接触的方式配设于所述元件主体，所述基准电极配设于所述元件主体的内部，所述基准气体导入部将作为所述被测定气体中的特定气体浓度的检测基准的基准气体导入、且使其流通至所述基准电极；
检测单元，其基于所述基准电极与所述测定电极之间的电压而检测所述被测定气体中的特定气体浓度；以及
基准气体调整单元，其使得氧吸入电流在所述基准电极与所述被测定气体侧电极之间流通，从所述被测定气体侧电极的周围向所述基准电极的周围进行氧的吸入，
所述基准电极的反应电阻R1与所述基准气体导入部的扩散电阻R2之比R1/R2为0.1以上2.0以下。


2.根据权利要求1所述的气体传感器，其中，
所述比R1/R2为0.3以上1.0以下。


3.根据权利要求1或2所述的气体传感器，其中，
所述反应电阻R1为100Ω以上1000Ω以下。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的气体传感器，其中，
所述扩散电阻R2为300Ω以上1000Ω以下。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的气体传感器，其中，
所述基准电极的面积S1为1.0mm2以上。


6.根据权利要求1～5中任一项所述的气体传感器，其中，
所述基准电极是气孔率P1为10％以上25％以下的多孔质体，
所述基准气体导入部具有气孔率P2为20％以上50％以下、且满足P1>P2的多孔质的基准气体导入层。


7.根据权利要求1～6中任一项所述的气体传感器，其中，
所述元件主体具有长度方向，
所述基准气体导入部具有多孔质的基准气体导入层，
所述基准气体导入层的厚度H2大于所述基准电极的厚度H1，
与所述长度方向垂直的方向设为宽度方向，所述基准气体导入层的宽度W2大于所述基准电极的宽度W1。


8.根据权利要求1～7中任一项所述的气体传感器，其中，
所述基准气体导...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边悠介，岩井志帆，
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