气体传感器及其制造方法技术

本发明专利技术的目的在于，提供一种能够使得传感器元件中的热点的产生部固定的气体传感器。为了实现该目的，传感器元件12，通过选用从正极(+)的电极侧朝向负极(－)的电极侧，其截面面积均匀地或阶段性地增大的形状，能够将欲向负电极侧移动的热点向低电阻侧引导。由此，能够使得热点的产生位置，是与形成于传感器元件12的两端部的一对电极13、15的距离大致相等的位置，可避免热点的热对电极部的损伤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体传感器及其制造方法
本专利技术，涉及一种对被测气氛中的气体浓度、例如氧浓度进行检测的气体传感器及其制造方法。
技术介绍
作为检测氧浓度的检测元件，已知存在由各种材料形成的氧传感器。例如，作为使用陶瓷烧结体的氧传感器的材料组成，已知一种使用将LnBa2Cu3O7-δ与Ln2BaCuO5(Ln为稀土类元素)进行混合得到的复合陶瓷的氧传感器(专利文献1)。使用陶瓷烧结体的氧传感器，利用当被施加电压时线状材料(传感器元件)的一部分会发红发热的热点现象，检测氧浓度。这样的热点式的氧传感器，具有进入氧传感器元件的晶体结构中的O2-离子向正电极侧移动的特性。另一方面，具有此时产生的热点，向O2-离子减少的负电极侧移动的特性。由于存在上述特性，因此无法对氧传感器元件中的热点产生的位置进行控制，在专利文献2中，将在由线状体等形成的传感器元件上设置的颈缩部作为热点部，由此使得热点在传感器元件的特定位置产生。另外，专利文献3，使得元件的中央部成为颈缩状，以减小该部分的截面面积，从而使得该部分的电阻值比其他的部分更大，使得热点在该颈缩部出现。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2007－85816号(专利第4714867号)公报专利文献2：日本特开平10-73549号公报专利文献3：日本特开2000-19143号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题上述现有的热点式氧传感器，具有截面面积一致的细长的长方体形状，或者具有在元件的中央部具有颈缩部的细长的长方体状的形状。在这样的传感器原材料中，存在如果发出高热的热点在接近负电极的位置产生，那么该电极材料会显著恶化的问题。另外，像专利文献2、3那样，为了使得热点在元件的特定位置产生，或者为了确保热点在元件的特定位置的出现而在元件中设置颈缩部，会在线状体的传感器元件上形成脆弱部，传感器元件的强度会降低。进一步，设置颈缩部不仅传感器元件的制造步骤会变复杂，并且会成为使用该传感器元件的氧传感器恶化、耐久性降低的原因。本专利技术，为了解决上述技术问题而提出，其目的在于，提供一种没有形成脆弱部，能够固定热点的产生部位的气体传感器。解决技术问题的方法作为实现上述目的，并解决了上述技术问题的一方面，具有如下结构。即，本专利技术是一种气体传感器，由陶瓷烧结体形成，检测出在传感器元件上施加电压时电流值或电阻值的变化作为气体浓度，其特征在于，所述传感器元件，具有从形成于长度方向上的两端的一对电极部的一个电极侧到另一个电极侧，截面面积发生变化的形状。例如特征在于，从所述一个电极侧到所述另一个电极侧，所述截面面积均匀地或阶段性地增大或减少。例如特征在于，所述传感器元件的厚度不变，而从所述一个电极侧到所述另一个电极侧，宽度均匀地或阶段性地增大或减少。例如特征在于，所述传感器元件，从所述一个电极侧到所述另一个电极侧，厚度和宽度都均匀地或阶段性地增大或减少。例如特征在于，将所述一对电极部中的在所述传感器元件的截面面积较大一侧形成的电极部用作负电极，并且将在该截面面积较小一侧形成的电极部用作正电极。进一步例如特征在于，所述负电极与所述正电极的电极尺寸大致相等，或者该负电极的电极尺寸大于该正电极的电极尺寸。另外，例如特征在于，所述负电极和所述正电极双方在所述传感器元件的同一表面侧形成，或者该负电极与该正电极中的任意一个在该传感器元件的上表面侧形成，且另一个在该传感器元件的下表面侧形成。本专利技术的气体传感器的制造方法，是制造由陶瓷烧结体形成并且检测出在传感器元件上施加电压时电流值或电阻值的变化作为气体浓度的气体传感器的制造方法，其特征在于，具备：由混合所述传感器元件的原材料而形成的浆料制造生片的步骤；对所述生片进行冲裁，制作形成有规定直径的冲压孔的环状的第1生片的步骤；制作沿着所述第1生片的所述冲压孔的周缘部和片材的环形外周缘部形成有带状的电极的第2生片的步骤；将所述第2生片置于最上层并且在与多个所述第1生片同轴的状态进行层叠制作环状层叠体的步骤；沿着以所述环状层叠体的轴为中心绕圆周方向每次旋转一定角度而得到的在该环状层叠体的直径方向上的多条虚拟线，切断该层叠体的步骤；对通过所述切断得到的单片的传感器元件进行烧制后，在长度方向上的两端部形成一对电极的步骤。例如特征在于，在所述环状层叠体的切断步骤中，将该层叠体以其轴为中心绕圆周方向每次旋转一定角度，并且与该旋转同步地，将配置在该层叠体的上方的切割部垂直向下地移动规定距离切断该层叠体，或者，将所述环状层叠体固定，将配置在该层叠体的上方的切割部一边以该层叠体的轴为中心绕圆周方向每次旋转一定角度，一边垂直向下地移动规定距离，由此切断该层叠体。进一步，本专利技术的气体传感器的制造方法，是制造由陶瓷烧结体形成并且检测出在传感器元件上施加电压时电流值或电阻值的变化作为气体浓度的气体传感器的制造方法，其特征在于，具备：由混合所述传感器元件的原材料而形成的浆料制造长条状的生片的步骤；在横切所述生片的长度方向的方向上以规定间隔以之字状切断该生片，制作俯视呈大致梯形形状的单片的传感器元件的步骤；对所述单片的传感器元件进行烧制，并在长度方向的两端部形成一对电极的步骤。专利技术的效果根据本专利技术，可以固定气体传感器中的热点的产生位置，能够防止热点导致的电极部的恶化等。附图说明图1是本专利技术的实施方式例的氧传感器的外观立体图。图2是以时间序列示出本实施方式例的氧传感器的制造步骤的流程图。图3是示出与图2的各制造步骤对应的部件的加工状态等的图。图4是示出与图2的各制造步骤对应的部件的加工状态等的图。图5是示出变形例1的传感器元件的制作例的图。图6是示出变形例2的传感器元件的外观立体图。图7是平视观察变形例3的传感器元件的图。图8示出从生片中冲裁出变形例3的传感器元件的图案的一示例。图9是示出变形例4的传感器元件的外观立体图。具体实施方式以下，参照附图详细说明本专利技术的实施方式例。这里，作为气体传感器列举氧传感器为例进行说明。图1是本专利技术的实施方式例的氧传感器的外观立体图。需要说明的是，虽然氧传感器，具有在由耐热玻璃形成的圆筒形的玻璃管等管状体内部收纳传感器元件的结构，但是本文中，省略了管状体。如图1所示的本实施方式例的氧传感器10，具备：传感器元件12，在该传感器元件12的长度方向上的两端部相对而形成的一对电极13、15，分别与该电极13、15连接的引线17、19。传感器元件12，具有一个电极侧的元件截面面积不同于另一个电极侧的元件截面面积的形状。具体地，具有从正极(+)侧的电极13朝向负极(－)侧的电极15，传感器元件12的截面面积均匀地增大的形状。这里，沿着图1的A－A′向视线切断传感器元件12得到的负极侧的截面面积S1，与沿着B－B′向视线切断传感器元件12得到的正极侧的截面面积S2的比例，例如为1.5：1～2：1。传感器元件12，例如由混合L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体传感器，由陶瓷烧结体形成，检测出在传感器元件上施加电压时电流值或电阻值的变化作为气体浓度，其特征在于，/n所述传感器元件，具有从形成于长度方向上的两端的一对电极部的一个电极侧到另一个电极侧，截面面积发生变化的形状。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180323 JP 2018-0573031.一种气体传感器，由陶瓷烧结体形成，检测出在传感器元件上施加电压时电流值或电阻值的变化作为气体浓度，其特征在于，
所述传感器元件，具有从形成于长度方向上的两端的一对电极部的一个电极侧到另一个电极侧，截面面积发生变化的形状。


2.如权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，从所述一个电极侧到所述另一个电极侧，所述截面面积均匀地或阶段性地增大或减少。


3.如权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，所述传感器元件的厚度不变，而从所述一个电极侧到所述另一个电极侧，宽度均匀地或阶段性地增大或减少。


4.如权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，所述传感器元件，从所述一个电极侧到所述另一个电极侧，厚度和宽度都均匀地或阶段性地增大或减少。


5.如权利要求1～4中任一项所述的气体传感器，其特征在于，将所述一对电极部中的在所述传感器元件的截面面积较大一侧形成的电极部用作负电极，并且将在该截面面积较小一侧形成的电极部用作正电极。


6.如权利要求5所述的气体传感器，其特征在于，
所述负电极与所述正电极的电极尺寸大致相等，或者
该负电极的电极尺寸大于该正电极的电极尺寸。


7.如权利要求5或6所述的气体传感器，其特征在于，
所述负电极和所述正电极双方在所述传感器元件的同一表面侧形成，或者
该负电极与该正电极中的任一个在该传感器元件的上表面侧形成，且另一个在该传感器元件的下表面侧形成。


8.一种气体传感器的制造方法，所述气体传感器由陶瓷烧结体形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中哲郎，井口宪一，高桥健，伊藤千佳，
申请(专利权)人：兴亚株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP