本发明专利技术提供具有高耐被水性的传感器元件。对被测定气体中的测定对象气体进行检测的传感器元件(101)包括：元件主体(101a)，其包含氧离子传导性固体电解质层(1、2、3、4、5、6)；以及保护层(91)，其将所述元件主体(101a)的表面的至少一部分被覆，该传感器元件(101)的特征在于，所述保护层(91)由内部具有气孔的多孔体构成，所述保护层(91)的所述气孔构成为，与所述元件主体(101a)的表面垂直的厚度方向上的气孔长度(Lt)相对于与该厚度方向垂直的面方向上的气孔长度(Lf)的比值(Lt/Lf)为0.6～0.9。上的气孔长度(Lf)的比值(Lt/Lf)为0.6～0.9。上的气孔长度(Lf)的比值(Lt/Lf)为0.6～0.9。
【技术实现步骤摘要】
传感器元件
[0001]本专利技术涉及一种对被测定气体中的测定对象气体进行检测的气体传感器的传感器元件。
技术介绍
[0002]气体传感器用于汽车尾气等被测定气体中的对象气体成分(氧O2、氮氧化物NOx、氨NH3、烃HC、二氧化碳CO2等)的检测及浓度的测定。例如，对汽车尾气中的对象气体成分的浓度进行测定，基于该测定值，对搭载于汽车的尾气净化系统进行优化控制。
[0003]作为这样的气体传感器，已知有：具备使用了氧化锆(ZrO2)等氧离子传导性固体电解质的传感器元件的气体传感器。另外，已知这样的气体传感器中在传感器元件的表面形成多孔质保护层。
[0004]例如，日本特开2016－065852中公开了如下内容，即，利用等离子体喷镀，使氧化铝等粉末喷镀材料附着于传感器元件的表面，从而形成多孔质保护层。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特开2016－065852
技术实现思路
[0008]关于具备使用了固体电解质的传感器元件的气体传感器，在进行测定对象气体的测定时(通常驱动时)，传感器元件达到高温(例如800℃左右)。如果在气体传感器的通常驱动时水溅到传感器元件上，则存在如下问题，即，通过水分的附着而导致仅有高温状态的传感器元件的表面快速变冷，因其热冲击，使得传感器元件的内部结构发生开裂。
[0009]另外，根据对汽车尾气限制的强化，要求搭载于汽车的气体传感器在汽车的发动机刚启动之后对尾气中的测定对象气体进行测定。然而，在发动机刚启动之后，尾气配管内部会存在着更多的凝结水。因此，水溅到高温状态的传感器元件上的风险会升高。
[0010]在这样的状况下，要求进一步抑制：水溅到高温状态的传感器元件上(被水)时在传感器元件的内部结构发生开裂。即，当务之急是提高传感器元件的耐被水性。
[0011]因此，本专利技术的目的在于，提供一种具有高耐被水性的传感器元件。
[0012]本专利技术的专利技术人进行了潜心研究，结果发现，在传感器元件的表面的至少一部分形成有多孔质的保护层，且使所述保护层的气孔成为在所述保护层的厚度方向上较薄且在面方向上扩展的形状(所谓的扁平形状)，由此传感器元件的耐被水性得以提高。
[0013]本专利技术包括以下专利技术。
[0014](1)一种传感器元件，其对被测定气体中的测定对象气体进行检测，包括：
[0015]元件主体，该元件主体包含氧离子传导性固体电解质层；以及
[0016]保护层，该保护层将所述元件主体的表面的至少一部分被覆，
[0017]所述传感器元件的特征在于，
[0018]所述保护层由在内部具有气孔的多孔体构成，
[0019]所述保护层的所述气孔构成为：与所述元件主体的表面垂直的厚度方向上的气孔长度(Lt)相对于与该厚度方向垂直的面方向上的气孔长度(Lf)的比值(Lt/Lf)为0.6～0.9。
[0020](2)根据上述(1)中记载的传感器元件，其特征在于，
[0021]所述保护层的厚度为100μm～500μm。
[0022](3)根据上述(1)或(2)中记载的传感器元件，其特征在于，
[0023]所述保护层的气孔率为10体积％～40体积％。
[0024](4)根据上述(1)中记载的传感器元件，其特征在于，
[0025]所述保护层包括：表面层、以及形成为比所述表面层更靠内侧的内层，
[0026]所述内层具有比所述表面层高的气孔率。
[0027](5)根据上述(4)中记载的传感器元件，其特征在于，
[0028]所述保护层的所述内层的厚度为300μm～700μm。
[0029](6)根据上述(4)或(5)中记载的传感器元件，其特征在于，所述保护层的所述表面层的厚度为100μm～300μm。
[0030](7)根据上述(4)～(6)中的任一项中记载的传感器元件，其特征在于，
[0031]所述保护层的所述内层的气孔率为40体积％～70体积％。
[0032](8)根据上述(1)～(7)中的任一项中记载的传感器元件，其特征在于，
[0033]所述元件主体包括：
[0034]长条板状的基体部，该基体部包含层叠着的多个氧离子传导性固体电解质层；
[0035]被测定气体流通部，该被测定气体流通部由所述基体部的长度方向上的一个端部形成；
[0036]至少1个内侧电极，该至少1个内侧电极配设于所述被测定气体流通部的内表面；以及
[0037]外侧电极，该外侧电极配设成借助所述多个固体电解质层中的至少1个而与所述电极接触。
[0038](9)一种传感器元件的制造方法，其是上述(1)～(8)中的任一项中记载的传感器元件的制造方法，其特征在于，包括以下工序：
[0039]在元件主体的表面的至少一部分涂布包含造孔材料的保护层形成用组合物从而形成涂布层的工序、
[0040]对所述涂布层进行加压的工序、以及
[0041]对加压后的所述涂布层进行脱脂从而得到由多孔体构成的保护层的工序。
[0042]专利技术效果
[0043]根据本专利技术，能够提供一种具有高耐被水性的传感器元件。
附图说明
[0044]图1是表示传感器元件101的概要构成的一例的立体图。
[0045]图2是包括沿着图1的II－II线的传感器元件101的截面示意图在内的、表示具备传感器元件101的气体传感器100的概要构成的一例的长度方向上的垂直截面示意图。
[0046]图3中，(i)是沿着图1的III－III线的截面示意图，且是与传感器元件101的长度方向正交的垂直截面示意图，(ii)是(i)的多孔质保护层91a的放大截面示意图，且是表示将多孔质保护层91a的XZ平面的截面处的气孔形状简化的一例的示意图。
[0047]图4中，(A)是表示将涂布后的多孔质保护层91a的截面处的气孔前驱体H的形状简化的一例的示意图，(B)是表示将加压后的多孔质保护层91a的截面处的气孔前驱体H的形状简化的一例的示意图。
[0048]符号说明
[0049]1…
第一基板层，2
…
第二基板层，3
…
第三基板层，4
…
第一固体电解质层，5
…
隔离层，6
…
第二固体电解质层，10
…
气体导入口，11
…
第一扩散速度控制部，12
…
缓冲空间，13
…
第二扩散速度控制部，15
…
被测定气体流通部，20
…
第一内部空腔，21
…
主泵单元，22
…
内侧主泵电极，22a
…
(内侧主泵电极的)顶部电极部，22b
…
(内侧主泵电极的)底部电极部，23
…
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种传感器元件，其对被测定气体中的测定对象气体进行检测，所述传感器元件包括：元件主体，该元件主体包含氧离子传导性固体电解质层；以及保护层，该保护层将所述元件主体的表面的至少一部分被覆，其特征在于，所述保护层由在内部具有气孔的多孔体构成，所述保护层的所述气孔构成为：与所述元件主体的表面垂直的厚度方向上的气孔长度(Lt)相对于与该厚度方向垂直的面方向上的气孔长度(Lf)的比值(Lt/Lf)为0.6～0.9。2.根据权利要求1所述的传感器元件，其特征在于，所述保护层的厚度为100μm～500μm。3.根据权利要求1或2所述的传感器元件，其特征在于，所述保护层的气孔率为10体积％～40体积％。4.根据权利要求1所述的传感器元件，其特征在于，所述保护层包括：表面层、以及形成为比所述表面层更靠内侧的内层，所述内层具有：比所述表面层高的气孔率。5.根据权利要求4所述的传感器元件，其特征在于，所述保护层的所述内层的厚度为300μm～700μm。6.根据权利要求4或5所述的传感...
【专利技术属性】
技术研发人员：大西谅，涩谷薰，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：
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