传感器元件及气体传感器制造技术

本发明专利技术提供传感器元件及气体传感器。传感器元件用于被测定气体中的规定气体成分的浓度的测定。传感器元件具备：具有氧离子传导性的固体电解质。长边方向上，在传感器元件的一个端部形成有气体导入口。在传感器元件的内部形成有内部空腔。在气体导入口与内部空腔之间形成有扩散速度控制部。扩散速度控制部包括在长边方向上排列的第一及第二扩散速度控制部。第一扩散速度控制部包括第一开口部。第二扩散速度控制部包括第二开口部。第一开口部的周长与第一开口部的长边方向上的长度之积除以第一开口部的截面积得到的值、和第二开口部的周长与第二开口部的长边方向上的长度之积除以第二开口部的截面积得到的值之和为75以上。第二开口部的截面积得到的值之和为75以上。第二开口部的截面积得到的值之和为75以上。

【技术实现步骤摘要】
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]日本特许第3701124号公报(专利文献1)公开一种气体传感器。该气体传感器构成为：对被测定气体中的NOx浓度进行测定。该气体传感器具备传感器元件，该传感器元件的主成分为具有氧离子传导性的固体电解质。
[0003]该传感器元件中形成有第一室和与第一室连通的第二室，该第一室构成为：从外部空间经由扩散速度控制部而导入被测定气体。在第二室内形成有NOx浓度测定用的检测电极。该气体传感器中，通过包括在第一室内形成的内侧泵电极和在第一室外形成的外侧泵电极的主泵单元来调节第一室内的氧浓度。
[0004]即，该气体传感器中，向检测电极供给将氧分压保持在低值的被测定气体，基于该被测定气体，对NOx浓度进行测定(参见专利文献1)。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特许第3701124号公报

技术实现思路

[0008]包括传感器元件的气体传感器安装于例如发动机的排气管。因此，传感器元件受到由发动机的动作所带来的动压的影响。上述专利文献1所公开的传感器元件中，通过对扩散速度控制部的结构下功夫来抑制动压的影响。然而，对抑制动压的影响有效的结构也存在缺点。
[0009]本专利技术是为了解决上述问题而实施的，其目的在于，提供能够抑制由发动机的动作所带来的动压的影响、且抑制由扩散速度控制部的结构所带来的缺点的传感器元件及气体传感器。
[0010]本专利技术的某一方案所涉及的传感器元件用于被测定气体中的规定气体成分的浓度的测定。传感器元件具备：具有氧离子传导性的固体电解质。传感器元件在俯视下具有长边及短边。长边方向上，在传感器元件的一个端部形成有用于从传感器元件的外部空间向传感器元件的内部引入被测定气体的气体导入口。在传感器元件的内部形成有被导入经由气体导入口而引入的被测定气体的内部空腔。在气体导入口与内部空腔之间形成有扩散速度控制部。扩散速度控制部包括在长边方向上排列的第一及第二扩散速度控制部。第一扩散速度控制部包括第一开口部。第二扩散速度控制部包括第二开口部。第一开口部的周长与第一开口部的长边方向上的长度之积除以第一开口部的截面积得到的值、和第二开口部的周长与第二开口部的长边方向上的长度之积除以第二开口部的截面积得到的值之和为75以上。
[0011]本专利技术的专利技术人发现：如果第一开口部的周长与第一开口部的长边方向上的长度
之积除以第一开口部的截面积得到的值、和第二开口部的周长与第二开口部的长边方向上的长度之积除以第二开口部的截面积得到的值之和为75以上，则无论第一及第二开口部各自的形状如何，都能够抑制传感器元件中由发动机的动作所带来的动压的影响。本专利技术所涉及的传感器元件中，第一开口部的周长与第一开口部的长边方向上的长度之积除以第一开口部的截面积得到的值、和第二开口部的周长与第二开口部的长边方向上的长度之积除以第二开口部的截面积得到的值之和为75以上。因此，根据该传感器元件，无论第一及第二开口部的形状如何，都能够抑制由发动机的动作所带来的动压的影响。即，根据该传感器元件，通过对第一及第二开口部的形状下工夫，能够抑制由发动机的动作所带来的动压的影响，并且，能够抑制有可能因第一及第二扩散速度控制部的结构而产生的其他缺点。
[0012]上述传感器元件可以为：具备泵单元，泵单元具备：内侧泵电极，该内侧泵电极形成在内部空腔内；以及外侧泵电极，该外侧泵电极形成在与内部空腔不同的空间中，泵单元构成为：通过向内侧泵电极与外侧泵电极之间施加电压而将内部空腔内的氧汲出。
[0013]上述传感器元件可以为：上述和为180以下。
[0014]上述传感器元件可以为：第一开口部的形状和第二开口部的形状彼此不同。
[0015]作为扩散速度控制部的形状，可以采用各种形状。本专利技术的专利技术人发现：根据扩散速度控制部的形状，优点及缺点不同。本专利技术所涉及的传感器元件中，第一开口部的形状和第二开口部的形状彼此不同。即，根据该传感器元件，通过考虑各形状的优点及缺点来确定第一开口部及第二开口部各自的形状，能够满足所需求的传感器元件的规格。
[0016]上述传感器元件可以为：第一及第二开口部中的一者由在传感器元件的厚度方向上排列的2个狭缝构成，第一及第二开口部中的另一者由在长边方向上延伸的孔构成，关于该孔，短边方向上的孔的长度相对于厚度方向上的孔的长度的比例为0.3以上2.0以下。
[0017]例如，从抑制由发动机的动作所带来的动压的影响的观点出发，包括在传感器元件的厚度方向上排列的2个狭缝的结构(也称为“狭缝结构”。)与包括在长边方向上延伸的孔的结构(也称为“冲孔结构”。)相比有利。另一方面，冲孔结构可以通过例如使用模具进行冲孔来实现，因此，从抑制制造上的偏差的观点出发，与狭缝结构相比有利。另外，通常传感器元件利用加热器进行加热，冲孔结构的空气层(热传导率较低)较少，因此，从加热器的加热效率的观点出发，与狭缝结构相比有利。本专利技术所涉及的传感器元件中，第一及第二开口部中的一者包括沿着长边方向的孔，第一及第二开口部中的另一者包括在传感器元件的厚度方向上排列的2个狭缝。因此，根据该传感器元件，能够融合狭缝结构及冲孔结构这两者的优点。
[0018]上述传感器元件可以为：第一开口部的周长与第一开口部的长边方向上的长度之积除以第二开口部的周长与第二开口部的长边方向上的长度之积得到的值大于10或小于0.1。
[0019]即，该传感器元件中，第一开口部的形状和第二开口部的形状相差较大。因此，根据该传感器元件，能够融合第一及第二开口部各自的形状的优点。
[0020]本专利技术的另一方案所涉及的气体传感器具备上述传感器元件。
[0021]专利技术效果
[0022]根据本专利技术，能够提供可抑制发动机的动压依赖性、且抑制由扩散速度控制部的结构所带来的缺点的传感器元件及气体传感器。
附图说明
[0023]图1是示意性地表示气体传感器的构成的一例的剖视简图。
[0024]图2是示意性地表示气体传感器的平面的一部分的图。
[0025]图3是示意性地表示图2的III－III截面的图。
[0026]图4是示意性地表示图2的IV－IV截面的图。
[0027]图5是示意性地表示包括3室结构的传感器元件的气体传感器的构成的一例的剖视简图。
[0028]图6是示意性地表示第一变形例中的传感器元件的截面的图。
[0029]图7是示意性地表示第二变形例中的传感器元件的截面的图。
[0030]图8是示意性地表示第三变形例中的传感器元件的截面的图。
[0031]图9是示意性地表示第四变形例中的传感器元件的截面的图。
[0032]图10是用于说明动压测定的方法的图。
[0033]图11是示意性地表示由发动机的动作所带来的动压的情况的图。
[0034]图12是示意性地表示气体传感器中的I本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种传感器元件，其用于被测定气体中的规定气体成分的浓度的测定，所述传感器元件的特征在于，所述传感器元件具备：具有氧离子传导性的固体电解质，所述传感器元件在俯视下具有长边及短边，所述长边方向上，在所述传感器元件的一个端部形成有用于从所述传感器元件的外部空间向所述传感器元件的内部引入所述被测定气体的气体导入口，在所述传感器元件的内部形成有被导入经由所述气体导入口而引入的所述被测定气体的内部空腔，在所述气体导入口与所述内部空腔之间形成有扩散速度控制部，所述扩散速度控制部包括在所述长边方向上排列的第一扩散速度控制部及第二扩散速度控制部，所述第一扩散速度控制部包括第一开口部，所述第二扩散速度控制部包括第二开口部，所述第一开口部的周长与所述第一开口部的所述长边方向上的长度之积除以所述第一开口部的截面积得到的值、和所述第二开口部的周长与所述第二开口部的所述长边方向上的长度之积除以所述第二开口部的截面积得到的值之和为75以上。2.根据权利要求1所述的传感器元件，其特征在于，所述传感器元件具备泵单元，所述泵单元具备：内侧泵电极，该内侧泵电极形成在所述内部空腔内；外...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈本拓，近藤裕一郎，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：