传感器元件及气体传感器制造技术

传感器元件具备：测定电极44，其配设于被测定气体流通部9的内周面上；以及基准电极42，其在作为特定气体浓度的检测基准的基准气体中露出。传感器元件具备导入口保护层(第五保护层84e)，其将元件主体102的表面中的作为被测定气体流通部9的入口的气体导入口10、以及开设有该气体导入口10的第五面102e的至少一部分覆盖。并且，第五保护层84e所具有的第五内部空间90e的第五内周面94e(第五外侧内周面95e)的算术平均粗糙度Rap满足：8μm以上或大于保护层84中的与元件主体102之间的接合面97的算术平均粗糙度Rac中的至少一个条件。的算术平均粗糙度Rac中的至少一个条件。的算术平均粗糙度Rac中的至少一个条件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】传感器元件及气体传感器


[0001]本专利技术涉及传感器元件及气体传感器。

技术介绍

[0002]以往，已知如下气体传感器，其具备对汽车的尾气等被测定气体中的NOx等特定气体的浓度进行检测的传感器元件。关于这种气体传感器已知如下结构：具备将传感器元件的表面覆盖的保护层，此外，保护层具有空间(例如专利文献1)。专利文献1中，保护层具有露出空间，元件主体的表面在该露出空间露出。该露出空间能够抑制元件主体在水附着于保护层的表面时变凉，从而能够提高元件主体的耐浸水性。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2016－188853号公报

技术实现思路

[0006]然而，在传感器元件对被测定气体中的特定气体浓度进行检测时，即便特定气体浓度实际上未变化，检测出的特定气体浓度有时也产生偏差。
[0007]本专利技术是为了解决上述问题而完成的，其主要目的在于，抑制传感器元件检测出的特定气体浓度的偏差。
[0008]本专利技术为了实现上述主要目的而采用了以下手段。
[0009]本专利技术的传感器元件是对被测定气体中的特定气体浓度进行检测的传感器元件，其中，具备：
[0010]元件主体，该元件主体具有氧离子传导性的固体电解质体，且在该元件主体的内部设置有供被测定气体导入并使其流通的被测定气体流通部；
[0011]测定电极，该测定电极配设于所述被测定气体流通部的内周面上；
[0012]基准电极，该基准电极配设于所述元件主体，且在作为所述特定气体浓度的检测基准的基准气体中露出；以及
[0013]多孔质的保护层，该保护层将所述元件主体的表面的一部分覆盖，
[0014]所述保护层具有导入口保护层，该导入口保护层将所述元件主体的表面中的作为所述被测定气体流通部的入口的气体导入口、以及开设有该气体导入口的面的至少一部分覆盖，
[0015]所述导入口保护层具有内部空间，
[0016]所述导入口保护层的内部空间的内周面的算术平均粗糙度Rap满足：8μm以上或大于所述保护层中的与所述元件主体之间的接合面的算术平均粗糙度Rac中的至少一个条件。
[0017]该传感器元件具备：测定电极，该测定电极配设于被测定气体流通部的内周面上；以及基准电极，该基准电极在作为特定气体浓度的检测基准的基准气体中露出。该传感器
元件中，基于测定电极与基准电极之间的电压而能够对被测定气体中的特定气体浓度进行检测。另外，该传感器元件具备导入口保护层，该导入口保护层将元件主体的表面中的作为被测定气体流通部的入口的气体导入口、以及开设有该气体导入口的面的至少一部分覆盖。并且，导入口保护层所具有的内部空间的内周面的算术平均粗糙度Rap满足：8μm以上或大于所述保护层中的与所述元件主体之间的接合面的算术平均粗糙度Rac中的至少一个条件。即，导入保护层的内部空间的内周面的算术平均粗糙度Rap较大，从而内周面的凹凸较大。据此，在被测定气体从保护层的外侧经过导入口保护层的内部空间而到达气体导入口时，因内部空间的内周面的凹凸而使得内部空间内的被测定气体产生湍流，由湍流对被测定气体进行搅拌而使得被测定气体中的特定气体浓度变得均匀。因此，向被测定气体流通部内导入的被测定气体中的特定气体浓度的偏差得以抑制，所以，因特定气体浓度的偏差而引起的测定电极与基准电极之间的电压变动得以抑制。据此，能够抑制传感器元件检测出的特定气体浓度的偏差。
[0018]这种情况下，算术平均粗糙度Rap可以为100μm以下。如果算术平均粗糙度Rap大于100μm，则因导入口保护层所具有的内部空间的内周面的凹凸而导致被测定气体难以流动，被测定气体难以到达气体导入口，从而传感器元件的响应性有时会降低。如果算术平均粗糙度Rap为100μm以下，则能够抑制这样的响应性降低。所述气体导入口可以在所述导入口保护层的内部空间开口。所述导入口保护层的内部空间可以为如下露出空间，即，所述元件主体的表面在该露出空间露出。所述元件主体可以为具有长度方向的长条形状。所述元件主体可以为长条的长方体形状。
[0019]本专利技术的传感器元件可以形成为，所述算术平均粗糙度Rap为10μm以上。如果算术平均粗糙度Rap为10μm以上，则抑制传感器元件检测出的特定气体浓度的偏差的效果进一步提高。算术平均粗糙度Rap可以设为20μm以上，也可以设为30μm以上。
[0020]本专利技术的传感器元件可以形成为，所述算术平均粗糙度Rac为0.1μm以上1.0μm以下。如果算术平均粗糙度Rac为0.1μm以上，则能够确保元件主体与保护层之间的密接强度。如果算术平均粗糙度Rac为1.0μm以下，则能够确保保护层的强度。
[0021]本专利技术的传感器元件可以形成为，所述元件主体的表面具有：开设有所述气体导入口的面；以及在上述面的边处与该面接触的1个以上的相邻面，所述保护层具有将所述1个以上的相邻面的至少一部分覆盖的相邻面保护层，所述相邻面保护层具有内部空间，该内部空间与所述导入口保护层的内部空间直接连通，且内周面的算术平均粗糙度Ras满足：8μm以上或大于所述算术平均粗糙度Rac中的至少一个条件。据此，因存在相邻面保护层而能够使得元件主体的耐浸水性提高。并且，由于相邻面保护层具有内部空间，所以能够通过该内部空间而抑制从相邻面保护层的外侧趋向元件主体的相邻面保护层的厚度方向上的热传导，从而元件主体的耐浸水性进一步提高。另外，相邻面保护层的内部空间和导入口保护层的内部空间直接连通而使得相邻面保护层的内部空间变得较大，从而元件主体的耐浸水性进一步提高。此外，相邻面保护层的内部空间的内周面的算术平均粗糙度Ras满足：8μm以上或大于算术平均粗糙度Rac中的至少一个条件。即，相邻面保护层具有内周面的算术平均粗糙度Ras较大的内部空间。据此，因相邻面保护层的内部空间的凹凸而使得内部空间内的被测定气体产生湍流，被测定气体难以从导入口保护层的内部空间流入至相邻面保护层的内部空间。因此，相邻面保护层的内部空间内的被测定气体容易从气体导入口流入至被
测定气体流通部，传感器元件的响应性得到提高。即，相邻面保护层的内部空间和导入口保护层的内部空间直接连通而能够使得元件主体的耐浸水性提高，并且，使算术平均粗糙度Ras变得较大而能够抑制因两个空间直接连通而导致的响应性降低。此处，“直接连通”意味着：以不经由保护层中的气孔的方式连通。
[0022]本专利技术的传感器元件可以形成为，所述元件主体呈具有长度方向的长条形状，开设有所述气体导入口的面为所述长度方向上的端面。
[0023]这种情况下，可以形成为，所述元件主体为多个所述固体电解质体在与所述长度方向垂直的层叠方向上层叠而成的层叠体，所述元件主体的表面具有所述端面、以及在该端面的边处与该端面接触的多个相邻面，所述保护层具有将所述多个相邻面覆盖的相邻面保护层，所述相邻面保护层在将所述相邻面中的位于所述层叠方向上的两端的上表面及下表面覆盖的部分分别具有：内部空间；外侧保护层，该外侧保护层位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种传感器元件，其对被测定气体中的特定气体浓度进行检测，所述传感器元件的特征在于，具备：元件主体，该元件主体具有氧离子传导性的固体电解质体，且在该元件主体的内部设置有供被测定气体导入并使其流通的被测定气体流通部；测定电极，该测定电极配设于所述被测定气体流通部的内周面上；基准电极，该基准电极配设于所述元件主体，且在作为所述特定气体浓度的检测基准的基准气体中露出；以及多孔质的保护层，该保护层将所述元件主体的表面的一部分覆盖，所述保护层具有导入口保护层，该导入口保护层将所述元件主体的表面中的作为所述被测定气体流通部的入口的气体导入口、以及开设有该气体导入口的面的至少一部分覆盖，所述导入口保护层具有内部空间，所述导入口保护层的内部空间的内周面的算术平均粗糙度Rap满足：8μm以上或大于所述保护层中的与所述元件主体之间的接合面的算术平均粗糙度Rac中的至少一个条件。2.根据权利要求1所述的传感器元件，其特征在于，所述算术平均粗糙度Rap为10μm以上。3.根据权利要求1或2所述的传感器元件，其特征在于，所述算术平均粗糙度Rac为0.1μm以上1.0μm以下。4.根据权利要求1～3中任一项所述的传感器元件，其特征在于，所述元件主体的表面具有：开设有所述气体导入口...

【专利技术属性】
技术研发人员：长江智毅，近藤好正，小木曾裕佑，上西克尚，渡边笃，小泉文人，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：