气体传感器制造技术

气体传感器100对被测定气体中的特定气体浓度进行检测，该气体传感器具备：元件主体(各层1～6)，其包含氧离子传导性的固体电解质层，且在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；以及1个以上的泵单元(21、50、41)，它们具有内侧电极(22、51、44)和外侧泵电极23，并从内侧电极(22、51、44)的周围向外侧泵电极23的周围进行氧的吸出，内侧电极(22、51、44)配设于被测定气体流通部且含有具有催化活性的贵金属，外侧泵电极23配设于元件主体的外侧的在被测定气体中暴露的部分。1个以上的泵单元中的至少1个泵单元(测定用泵单元41)通过使反复通断的泵电流Ip2在测定电极44与外侧泵电极23之间流通而进行氧的吸出。44与外侧泵电极23之间流通而进行氧的吸出。44与外侧泵电极23之间流通而进行氧的吸出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体传感器


[0001]本专利技术涉及气体传感器。

技术介绍

[0002]以往，已知对汽车的废气等被测定气体中的NOx等特定气体的浓度进行检测的气体传感器。例如，专利文献1中记载有如下气体传感器，该气体传感器具备多个氧离子传导性的固体电解质层的层叠体、主泵单元及测定用泵单元。主泵单元具备：内侧泵电极，其配设于层叠体的内部的被测定气体流通部；以及外侧泵电极，其配设于层叠体的外部。测定用泵单元具备测定电极及外侧泵电极，该测定电极配设于被测定气体流通部。该气体传感器对NOx浓度进行检测的情况下，首先，利用主泵单元进行被测定气体流通部的氧的吸出或朝向被测定气体流通部的氧的吸入，由此对被测定气体流通部内的氧浓度进行调整。然后，对氧浓度调整后的被测定气体中的NOx进行还原，并利用测定用泵单元将通过还原而生成的氧吸出。基于此时在测定用泵单元中流通的泵电流而对被测定气体中的NOx的浓度进行检测。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特开2015－200642号公报

技术实现思路

[0006]不过，气体传感器的泵单元具备的电极具有例如对使得氧实现离子化的反应进行催化的催化活性(催化性能)。但是，存在该电极的催化活性随着气体传感器的使用而降低(失活)等催化活性发生变化的情形。若催化活性发生变化，则存在例如特定气体浓度的检测灵敏度降低等气体传感器产生问题的情形。
[0007]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，抑制电极的催化活性随着气体传感器的使用而变化。
[0008]本专利技术为了实现上述主要目的而采用以下手段。
[0009]本专利技术的气体传感器是对被测定气体中的特定气体浓度进行检测的气体传感器，其中，具备：
[0010]元件主体，该元件主体包含氧离子传导性的固体电解质层，且在内部设置有供所述被测定气体导入并使其流通的被测定气体流通部；以及
[0011]1个以上的泵单元，这些泵单元具有内侧电极和外侧电极，并从所述内侧电极的周围向该外侧电极的周围进行氧的吸出，该内侧电极配设于所述被测定气体流通部且含有具有催化活性的贵金属，该外侧电极配设于所述元件主体的外侧的、在所述被测定气体中暴露的部分，
[0012]所述1个以上的泵单元中的至少1个泵单元使反复通断的泵电流在所述内侧电极与所述外侧电极之间流通而进行氧的所述吸出。
[0013]该气体传感器具备1个以上的泵单元。并且，其中的至少1个泵单元使反复通断的泵电流在所述内侧电极与所述外侧电极之间流通而从内侧电极的周围向该外侧电极的周围进行氧的吸出。通过这样使反复通断的泵电流(以下称为断续的泵电流)在泵单元中流通，与使连续的泵电流在泵单元中流通的情形相比，能够抑制伴随着气体传感器的使用的内侧电极的催化活性的变化。可以认为其理由如下。使泵电流在内侧电极与外侧电极之间流通而从内侧电极周围进行氧的吸出的情况下，在内侧电极的内部，周围的氧变成氧离子，该氧离子变为电子的载体而趋向外侧电极。该过程中，该泵电流为连续的电流的情况下，同时发生内侧电极中的一部分贵金属氧化的反应和氧化后的贵金属被还原而释放出氧离子的反应。然后，这两个反应达到平衡状态而使得内侧电极中的一部分贵金属始终处于氧化的状态。氧化后的贵金属与氧化前相比容易蒸发，因此，内侧电极中的贵金属容易随着气体传感器的使用而减少，从而内侧电极的催化活性会发生变化。与此相对，考虑采用断续的泵电流的情形且使得断续的泵电流以与连续的泵电流相同的平均电流的方式流通的情形。这种情况下，接通时在内侧电极流通的泵电流变为大于连续的电流的值。由此，与使得连续的泵电流流通的情形相比，断续的泵电流接通时，内侧电极的内部的氧更多地实现离子化而趋向外侧电极，因此，内侧电极的内部的氧浓度降低。在这样使得内侧电极的内部的氧浓度较低的状态下，难以发生上述的内侧电极中的贵金属氧化，或者不如说是氧化后的贵金属发生还原。由此，能够抑制上述内侧电极中的贵金属随着气体传感器的使用而减少。另外，在泵电流断开时，内侧电极中几乎没有电流流通，因此，难以发生上述的内侧电极中的贵金属氧化。作为以上结果，可以认为：无论是接通时还是断开时，内侧电极中的贵金属的氧化均得以抑制，因此，能够抑制内侧电极的催化活性随着气体传感器的使用而变化。
[0014]本专利技术的气体传感器可以构成为，作为所述1个以上的泵单元，具备：主泵单元，该主泵单元中，作为所述内侧电极而具有在所述被测定气体流通部中的第一内部空腔配设的内侧主泵电极，且具有作为所述外侧电极的外侧主泵电极，进行该第一内部空腔的氧的吸出；辅助泵单元，该辅助泵单元中，作为所述内侧电极而具有在设置于所述被测定气体流通部中的所述第一内部空腔的下游侧的第二内部空腔配设的内侧辅助泵电极，且具有作为所述外侧电极的外侧辅助泵电极，进行该第二内部空腔的氧的吸出；以及测定用泵单元，该测定用泵单元中，作为所述内侧电极而具有在设置于所述被测定气体流通部中的所述第二内部空腔的下游侧的测定室配设的内侧测定电极，且具有作为所述外侧电极的外侧测定电极，进行源自所述特定气体且在所述测定室中生成的氧的吸出，所述主泵单元、所述辅助泵单元及测定用泵单元中的至少1个泵单元使反复通断的所述泵电流在所述内侧电极与所述外侧电极之间流通而进行该内侧电极周围的氧的吸出。据此，主泵单元、辅助泵单元及测定用泵单元中，使得断续的泵电流流通而执行动作的泵单元能够抑制内侧电极的催化活性随着气体传感器的使用而变化。
[0015]这种情况下，所述测定用泵单元可以构成为，使反复通断的所述泵电流、即测定用泵电流在所述内侧测定电极与所述外侧测定电极之间流通而进行氧的所述吸出。换言之，可以使主泵单元、所述辅助泵单元及测定用泵单元中的至少测定用泵单元利用断续的泵电流而执行动作。据此，能够抑制内侧测定电极的催化活性随着气体传感器的使用而变化。此处，内侧测定电极的催化活性的变化与例如内侧主泵电极及内侧辅助泵电极的催化活性的变化相比，对气体传感器中的特定气体浓度的检测灵敏度带来的影响较大。因此，通过抑制
内侧测定电极的催化活性变化，容易抑制检测灵敏度降低。
[0016]这种情况下，本专利技术的气体传感器可以具备：基准电极，该基准电极配设于所述元件主体的内部，导入有作为所述特定气体浓度的检测基准的基准气体；测定用电压检测机构，该测定用电压检测机构对所述基准电极与所述内侧测定电极之间的测定用电压进行检测；测定用泵单元控制机构，在因所述测定用泵电流的接通而使得所述测定用电压发生变化的第一期间、和因所述测定用泵电流的断开而使得所述测定用电压的所述变化与所述第一期间相比收敛的第二期间中，该测定用泵单元控制机构基于该第二期间中的所述测定用电压而对所述测定用泵电流进行控制，以使得所述测定室内的氧浓度达到规定的低浓度；以及特定气体浓度检测机构，该特定气体浓度检测机构基于所述测定用泵电流而对所述被测定气体中的所述特定气体浓度进行检测。此处，第二期间中与第一期间中相比，测定用泵电流对测定用电压带来的影响变小。因此，基于该第二期间中的测定用电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种气体传感器，其对被测定气体中的特定气体浓度进行检测，所述气体传感器的特征在于，具备：元件主体，该元件主体包含氧离子传导性的固体电解质层，且在内部设置有供所述被测定气体导入并使其流通的被测定气体流通部；以及1个以上的泵单元，这些泵单元具有内侧电极和外侧电极，并从所述内侧电极的周围向该外侧电极的周围进行氧的吸出，该内侧电极配设于所述被测定气体流通部且含有具有催化活性的贵金属，该外侧电极配设于所述元件主体的外侧的在所述被测定气体中暴露的部分，所述1个以上的泵单元中的至少1个泵单元通过使反复通断的泵电流在所述内侧电极与所述外侧电极之间流通而进行氧的所述吸出。2.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，作为所述1个以上的泵单元，具有：主泵单元，该主泵单元中，作为所述内侧电极而具有在所述被测定气体流通部中的第一内部空腔配设的内侧主泵电极，且具有作为所述外侧电极的外侧主泵电极，进行该第一内部空腔的氧的吸出；辅助泵单元，该辅助泵单元中，作为所述内侧电极而具有在设置于所述被测定气体流通部中的所述第一内部空腔的下游侧的第二内部空腔配设的内侧辅助泵电极，且具有作为所述外侧电极的外侧辅助泵电极，进行该第二内部空腔的氧的吸出；以及测定用泵单元，该测定用泵单元中，作为所述内侧电极而具有在设置于所述被测定气体流通部中的所述第二内部空腔的下游侧的测定室配设的内侧测定电极，且具有作为所述外侧电极的外侧测定电极，进行源自所述特定气体且在所述测定室中生成的氧的吸出，所述主泵单元、所述辅助泵单元及测定用泵单元中的至少1个泵单元通过使反复通断的所述泵电流在所述内侧电极与所述外侧电极之间流通而进行该内侧电极周围的氧的吸出。3.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：关谷高幸，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：