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JP2013140175A - Gas sensor - Google Patents

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JP2013140175A
JP2013140175A JP2013053046A JP2013053046A JP2013140175A JP 2013140175 A JP2013140175 A JP 2013140175A JP 2013053046 A JP2013053046 A JP 2013053046A JP 2013053046 A JP2013053046 A JP 2013053046A JP 2013140175 A JP2013140175 A JP 2013140175A
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JP
Japan
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gas
electrode
solid electrolyte
sensor
measurement
Prior art date
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Pending
Application number
JP2013053046A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Ito
伊藤  隆
Sosai Ri
相宰 李
Masanobu Kito
賢信 鬼頭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
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Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Priority to JP2013053046A priority Critical patent/JP2013140175A/en
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  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas sensor that can suppress a change in sensor output associated with a change in temperature of a sensor element or a gas to be measured, and can further suppress a reduction in measurement accuracy due to the change in sensor output.SOLUTION: A sensor element comprises: a reference electrode 42 that is disposed at a first principal surface side of a predetermined solid electrolyte layer and is brought into contact with a reference gas serving as a reference of oxygen concentration when a predetermined gas component is measured; and a measuring electrode 44 that is disposed at a second principal surface side of the solid electrolyte layer and can reduce an oxide gas component in the predetermined gas. As viewed from a thickness direction of the solid electrolyte layer, centers of gravity of the measuring electrode 44 and the reference electrode 42 are separated from each other in a width direction while a sensor output that sets a potential difference between the reference electrode 42 and the measuring electrode 44 to a control index is being obtained. When a former area is represented by S1 and an area of an overlapping region is represented by S2, an overlapping ratio R=(S2/S1)×100 is set to be 10 or greater and 77 or less.

Description

本発明は、窒素酸化物(NOx)センサのような被測定ガス中の酸化物気体の濃度を測定するガスセンサや酸素センサにおいて、被測定ガス中の所定ガス成分を検出するセンサ素子を有するガスセンサに関する。   The present invention relates to a gas sensor or an oxygen sensor that measures the concentration of oxide gas in a gas to be measured, such as a nitrogen oxide (NOx) sensor, and a gas sensor having a sensor element that detects a predetermined gas component in the gas to be measured. .

従来、被測定ガス中の所望のガス成分の濃度を知るために、各種の測定装置が用いられている。例えば、燃焼ガス等の被測定ガス中のNOx濃度を測定する装置として、ジルコニア(ZrO)等の酸素イオン伝導性を有する固体電解質層上にPt電極およびRh電極を形成したセンサ素子(以下、単に素子とも称する)を有するガスセンサが公知である(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。 Conventionally, various measuring devices are used to know the concentration of a desired gas component in the gas to be measured. For example, a sensor element (hereinafter referred to as a Pt electrode and a Rh electrode) formed on a solid electrolyte layer having oxygen ion conductivity such as zirconia (ZrO 2 ) as an apparatus for measuring the NOx concentration in a measurement gas such as combustion gas. A gas sensor having a simple structure is also known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

特開平8−271476号公報JP-A-8-271476 特開2004−37473号公報JP 2004-37473 A

特許文献1および特許文献2に記載されるようなガスセンサを用いて被測定ガス中のNOx成分の濃度を測定するにあたって、センサ素子は、これを構成する固体電解質の酸素イオン伝導性が活性化する温度に加熱されることとなる。所定の温度に加熱されたセンサ素子において、固体電解質層上に形成されてなる測定電極によりNOxが還元され、これによって発生する酸素量に比例する電流等がセンサ出力として検出される。そして、検出されたセンサ出力に基づいて被測定ガス中のNOx成分の濃度が求められることとなる。   In measuring the concentration of the NOx component in the gas to be measured using the gas sensor as described in Patent Document 1 and Patent Document 2, the sensor element activates the oxygen ion conductivity of the solid electrolyte constituting the sensor element. It will be heated to temperature. In the sensor element heated to a predetermined temperature, NOx is reduced by the measurement electrode formed on the solid electrolyte layer, and a current proportional to the amount of oxygen generated thereby is detected as the sensor output. Then, the concentration of the NOx component in the gas to be measured is obtained based on the detected sensor output.

一方、このようなガスセンサを用いて行う所定ガス成分の濃度測定において、従来、センサ素子の加熱等によって、すなわち、センサ素子自体の温度や素子内部の被測定ガスの温度の上昇によって、センサ出力が低下するという問題がある。そして、センサ出力の低下はガスセンサの測定精度の低下につながることとなる。   On the other hand, in the measurement of the concentration of a predetermined gas component performed using such a gas sensor, the sensor output is conventionally increased by heating the sensor element, that is, by increasing the temperature of the sensor element itself or the temperature of the gas to be measured inside the element. There is a problem of lowering. And the fall of a sensor output will lead to the fall of the measurement accuracy of a gas sensor.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、センサ素子や被測定ガスの温度変化に伴うセンサ出力の変化を抑制し、該センサ出力の変化による測定精度の低下を抑制することのできるガスセンサを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and can suppress a change in sensor output accompanying a temperature change of a sensor element or a gas to be measured, and can suppress a decrease in measurement accuracy due to the change in the sensor output. An object is to provide a gas sensor.

上記課題を解決するため、請求項1の発明は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質を主成分として構成されるセンサ素子を有し、前記センサ素子を前記固体電解質の活性化する温度に加熱し保温したうえで、前記固体電解質の酸素イオン伝導性を利用して、被測定ガス中の所定ガス成分の濃度に応じて前記固体電解質を流れる電流を検出するガスセンサであって、前記センサ素子は、所定の固体電解質層の第1主面側に設けられ、前記所定ガス成分の濃度測定に際して、酸素濃度の基準とする基準ガスと接触する基準電極と、前記固体電解質層の第2主面側に設けられ、前記所定ガス中の酸化物気体成分を還元可能な測定電極と、を備え、前記基準電極と前記測定電極との電位差を制御指標としたセンサ出力が得られるとともに、前記固体電解質層の厚さ方向から見たときに、前記測定電極と前記基準電極とは、互いの重心が幅方向にずれており、前記固体電解質層の厚さ方向から見た前記測定電極の面積をS1とし、前記固体電解質層の厚さ方向から見て前記基準電極が前記測定電極と重なっている領域の面積をS2として、前記重なりの程度を表すパラメータである重なり率Rを、
R=(S2/S1)×100
で定義したとき、前記重なり率Rが10以上77以下である、ことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention of claim 1 has a sensor element composed mainly of a solid electrolyte having oxygen ion conductivity, and the sensor element is heated to a temperature at which the solid electrolyte is activated. A gas sensor that detects the current flowing through the solid electrolyte according to the concentration of a predetermined gas component in the gas to be measured using the oxygen ion conductivity of the solid electrolyte after being kept warm, and the sensor element includes: A reference electrode provided on the first main surface side of the predetermined solid electrolyte layer and in contact with a reference gas used as a reference for oxygen concentration when measuring the concentration of the predetermined gas component; and on the second main surface side of the solid electrolyte layer Provided with a measurement electrode capable of reducing an oxide gas component in the predetermined gas, a sensor output using a potential difference between the reference electrode and the measurement electrode as a control index is obtained, and the solid When viewed from the thickness direction of the electrolyte layer, the measurement electrode and the reference electrode have their centroids shifted in the width direction, and the area of the measurement electrode viewed from the thickness direction of the solid electrolyte layer Is defined as S1, and the area of the region where the reference electrode overlaps the measurement electrode when viewed from the thickness direction of the solid electrolyte layer is defined as S2, and the overlapping rate R, which is a parameter representing the degree of overlapping,
R = (S2 / S1) × 100
The overlap rate R is 10 or more and 77 or less.

請求項2の発明は、請求項1に記載のガスセンサであって、前記重なり率Rが50以上77以下である、ことを特徴とする。   A second aspect of the present invention is the gas sensor according to the first aspect, wherein the overlap rate R is 50 or more and 77 or less.

請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載のガスセンサにおいて、前記所定のガス成分が窒素酸化物であり、前記センサ素子がジルコニアを主成分として構成されることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the gas sensor according to the first or second aspect, the predetermined gas component is nitrogen oxide, and the sensor element is mainly composed of zirconia.

請求項1ないし請求項3の発明によれば、測定電極と基準電極との位置が重なるようにするので、測定電極と基準電極との温度差を小さくすることができる。これにより、電極間の温度差によって発生する熱起電力を小さくすることができるので、該熱起電力によるセンサ出力への影響を低減することができる。すなわち、熱起電力による測定精度の低下を抑制することができる。   According to the first to third aspects of the invention, since the positions of the measurement electrode and the reference electrode are overlapped, the temperature difference between the measurement electrode and the reference electrode can be reduced. Thereby, since the thermoelectromotive force generated due to the temperature difference between the electrodes can be reduced, the influence of the thermoelectromotive force on the sensor output can be reduced. That is, a decrease in measurement accuracy due to thermoelectromotive force can be suppressed.

ガスセンサ100の構成を概略的に示す断面模式図である。2 is a schematic cross-sectional view schematically showing the configuration of the gas sensor 100. FIG. 図1におけるI−II断面の形態を模式的に示す部分説明図である。It is a partial explanatory view showing typically the form of the I-II section in Drawing 1. 測定電極44と基準電極42との重なりの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of overlap with the measurement electrode 44 and the reference electrode. 実施例において得られた重なり率Rと熱起電力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the overlapping rate R and thermoelectromotive force which were obtained in the Example.

<ガスセンサの構成>
図1は、本発明に係るガスセンサの一例であるガスセンサ100の構成を概略的に示す断面模式図である。ガスセンサ100は、測定対象とするガス(被測定ガス)中の所定のガス成分を検出し、さらにはその濃度を測定するためのものである。本実施の形態においては、ガスセンサ100が窒素酸化物(NOx)を検出対象成分とするNOxセンサである場合を例として説明を行う。係るガスセンサ100は、被測定ガス中の所定ガス成分の検出に用いる、ジルコニア(ZrO)等の酸素イオン伝導性を有する固体電解質からなるセンサ素子101を有する。
<Configuration of gas sensor>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing a configuration of a gas sensor 100 which is an example of a gas sensor according to the present invention. The gas sensor 100 detects a predetermined gas component in the gas to be measured (measurement gas) and further measures the concentration thereof. In the present embodiment, the case where the gas sensor 100 is a NOx sensor using nitrogen oxide (NOx) as a detection target component will be described as an example. The gas sensor 100 includes a sensor element 101 made of a solid electrolyte having oxygen ion conductivity, such as zirconia (ZrO 2 ), used for detection of a predetermined gas component in the gas to be measured.

図1に例示するセンサ素子101は、それぞれが酸素イオン伝導性を有する固体電解質からなる第1基板層1と、第2基板層2と、第3基板層3と、第1固体電解質層4と、スペーサ層5と、第2固体電解質層6との6つの層が、図面視で下側からこの順に積層(図面視で上下方向、つまり、各固体電解質層に垂直な方向を積層方向とも称する)された構造を有する、長尺の板状体形状の素子である。また、これら6つの層は固体電解質によって緻密に形成されている。係るセンサ素子101は、例えば、各層に対応するセラミックスグリーンシートに所定の加工や回路パターンの印刷などを行った後にそれらを積層し一体化させ、さらに、素子単位にカットして焼成することによって製造される。   A sensor element 101 illustrated in FIG. 1 includes a first substrate layer 1, a second substrate layer 2, a third substrate layer 3, and a first solid electrolyte layer 4 each made of a solid electrolyte having oxygen ion conductivity. The six layers of the spacer layer 5 and the second solid electrolyte layer 6 are laminated in this order from the lower side in the drawing (the vertical direction in the drawing, that is, the direction perpendicular to each solid electrolyte layer is also referred to as the lamination direction). This is a long plate-like element having the above-described structure. These six layers are densely formed by a solid electrolyte. The sensor element 101 is manufactured, for example, by performing predetermined processing or circuit pattern printing on a ceramic green sheet corresponding to each layer, stacking and integrating them, and further cutting and firing the element unit. Is done.

センサ素子101の一端部(素子先端部)であって、第2固体電解質層6の下面と第1固体電解質層4の上面との間には、ガス導入口10と、第1拡散律速部11と、緩衝空間12と、第2拡散律速部13と、第1内部空所20と、第3拡散律速部30と、第2内部空所40とがこの順に、連通する態様にて隣接形成されてなる。ガス導入口10と、緩衝空間12と、第1内部空所20と、第2内部空所40とは、スペーサ層5をくり抜いた態様にて設けられた上部を第2固体電解質層6の下面で、下部を第1固体電解質層4の上面で、側部をスペーサ層5の側面で区画された内部空間である。第1拡散律速部11と第2拡散律速部13と、第3拡散律速部30とはいずれも、2本の横長の(図面に垂直な方向に開口が長手方向を有する)スリットとして設けられる。なお、ガス導入口10から第2内部空所40に至る部位をガス流通部とも称する。   A gas inlet 10 and a first diffusion rate-determining unit 11 are provided at one end (element tip) of the sensor element 101 between the lower surface of the second solid electrolyte layer 6 and the upper surface of the first solid electrolyte layer 4. The buffer space 12, the second diffusion rate limiting part 13, the first internal space 20, the third diffusion rate limiting part 30, and the second internal space 40 are formed adjacent to each other in this order. It becomes. The gas introduction port 10, the buffer space 12, the first internal space 20, and the second internal space 40 are provided on the lower surface of the second solid electrolyte layer 6 with the upper portion provided in a state in which the spacer layer 5 is cut out. The lower part is an internal space partitioned by the upper surface of the first solid electrolyte layer 4 and the side part by the side surface of the spacer layer 5. Each of the first diffusion rate controlling unit 11, the second diffusion rate controlling unit 13, and the third diffusion rate controlling unit 30 is provided as two horizontally long slits (the opening has a longitudinal direction in a direction perpendicular to the drawing). In addition, the site | part from the gas inlet 10 to the 2nd internal space 40 is also called a gas distribution part.

また、センサ素子101の他端部(素子他端部)であって、ガス流通部よりも素子先端部より遠い位置には、第3基板層3の上面とスペーサ層5の下面との間であって、側部を第1固体電解質層4の側面で区画される位置に基準ガス導入空間43が設けられている。基準ガス導入空間43には、NOx濃度の測定を行う際の基準ガスとして例えば大気が導入される。   Further, the other end of the sensor element 101 (the other end of the element) is located farther from the tip of the element than the gas flow part, and is between the upper surface of the third substrate layer 3 and the lower surface of the spacer layer 5. In addition, a reference gas introduction space 43 is provided at a position where the side portion is partitioned by the side surface of the first solid electrolyte layer 4. For example, the atmosphere is introduced into the reference gas introduction space 43 as a reference gas when measuring the NOx concentration.

大気導入層48は、多孔質アルミナからなる層であって、大気導入層48には基準ガス導入空間43を通じて基準ガスが導入されるようになっている。   The atmosphere introduction layer 48 is a layer made of porous alumina, and the reference gas is introduced into the atmosphere introduction layer 48 through the reference gas introduction space 43.

基準電極42は、第1固体電解質層4の下面(第1主面)と第3基板層3の上面とに挟まれる態様にて形成されてなる電極である。基準電極42の周囲には、基準ガス導入空間43につながる大気導入層48が設けられており、これにより、基準電極42には、基準ガスが導入されるようになっている。また、後述するように、基準電極42を用いて第1内部空所20や第2内部空所40内の酸素濃度(酸素分圧)を測定することが可能となっている。   The reference electrode 42 is an electrode formed in such a manner that it is sandwiched between the lower surface (first main surface) of the first solid electrolyte layer 4 and the upper surface of the third substrate layer 3. An air introduction layer 48 connected to the reference gas introduction space 43 is provided around the reference electrode 42, and thereby, the reference gas is introduced into the reference electrode 42. Further, as will be described later, the oxygen concentration (oxygen partial pressure) in the first internal space 20 and the second internal space 40 can be measured using the reference electrode 42.

ガス流通部において、ガス導入口10は、外部空間に対して開口してなる部位であり、該ガス導入口10を通じて外部空間からセンサ素子101内に被測定ガスが取り込まれるようになっている。   In the gas circulation part, the gas inlet 10 is a part opened to the external space, and the gas to be measured is taken into the sensor element 101 from the external space through the gas inlet 10.

第1拡散律速部11は、ガス導入口10から取り込まれた被測定ガスに対して所定の拡散抵抗を付与する部位である。   The first diffusion rate-determining unit 11 is a part that imparts a predetermined diffusion resistance to the measurement gas taken in from the gas inlet 10.

緩衝空間12は、第1拡散律速部11より導入された被測定ガスを第2拡散律速部13へと導くために設けられた空間である。   The buffer space 12 is a space provided to guide the gas to be measured introduced from the first diffusion rate controlling unit 11 to the second diffusion rate controlling unit 13.

第2拡散律速部13は、緩衝空間12から第1内部空所20に導入される被測定ガスに対して所定の拡散抵抗を付与する部位である。   The second diffusion rate limiting unit 13 is a part that provides a predetermined diffusion resistance to the gas to be measured introduced from the buffer space 12 into the first internal space 20.

被測定ガスが、センサ素子101外部から第1内部空所20内まで導入されるにあたって、外部空間における被測定ガスの圧力変動(被測定ガスが自動車の排気ガスの場合であれば排気圧の脈動)によってガス導入口10からセンサ素子101内部に急激に取り込まれた被測定ガスは、直接第1内部空所20へ導入されるのではなく、第1拡散律速部11、緩衝空間12、第2拡散律速部13を通じて被測定ガスの圧力変動が打ち消された後、第1内部空所20へ導入されるようになっている。これによって、第1内部空所20へ導入される被測定ガスの圧力変動、すなわち濃度変動はほとんど無視できる程度のものとなる。   When the gas to be measured is introduced from the outside of the sensor element 101 to the inside of the first internal space 20, the pressure fluctuation of the gas to be measured in the external space (exhaust pressure pulsation if the gas to be measured is an automobile exhaust gas) ), The gas to be measured that is suddenly taken into the sensor element 101 from the gas inlet 10 is not directly introduced into the first internal space 20, but the first diffusion control unit 11, the buffer space 12, the second After the pressure fluctuation of the gas to be measured is canceled through the diffusion control unit 13, the gas is introduced into the first internal space 20. As a result, the pressure fluctuation of the gas to be measured introduced into the first internal space 20, that is, the concentration fluctuation becomes almost negligible.

第1内部空所20は、第2拡散律速部13を通じて導入された被測定ガス中の酸素濃度(酸素分圧)を調整するための空間として設けられている。係る酸素濃度は、主ポンプセル21が作動することによって調整される。   The first internal space 20 is provided as a space for adjusting the oxygen concentration (oxygen partial pressure) in the gas to be measured introduced through the second diffusion rate limiting unit 13. The oxygen concentration is adjusted by operating the main pump cell 21.

主ポンプセル21は、第1内部空所20に面する第2固体電解質層6の下面ほぼ全面に設けられた天井電極部22aを有する内側ポンプ電極22と、第2固体電解質層6の上面の天井電極部22aと対応する領域に外部空間に露出する態様にて設けられた外側ポンプ電極23と、これらの電極に挟まれた第2固体電解質層6とによって構成されてなる電気化学的ポンプセルである。   The main pump cell 21 includes an inner pump electrode 22 having a ceiling electrode portion 22 a provided on substantially the entire lower surface of the second solid electrolyte layer 6 facing the first internal space 20, and a ceiling on the upper surface of the second solid electrolyte layer 6. This is an electrochemical pump cell formed by an outer pump electrode 23 provided in a manner exposed to the external space in a region corresponding to the electrode portion 22a, and a second solid electrolyte layer 6 sandwiched between these electrodes. .

内側ポンプ電極22は、第1内部空所20を区画する上下の固体電解質(第2固体電解質層6および第1固体電解質層4)、および側壁を与えるスペーサ層5にまたがって形成されている。具体的には、第1内部空所20の天井面を与える第2固体電解質層6の下面には天井電極部22aが形成され、また、底面を与える第1固体電解質層4の上面には底部電極部22bが形成され、そして、それら天井電極部22aと底部電極部22bとを接続するように側部電極部22c(図示省略)が第1内部空所20の両側面部を構成するスペーサ層5の側壁面(内面)に形成されて、側部電極部22cの配設部位においてトンネル形態とされた構造において配設されている。   The inner pump electrode 22 is formed across the upper and lower solid electrolytes (the second solid electrolyte layer 6 and the first solid electrolyte layer 4) that define the first internal space 20, and the spacer layer 5 that provides the side walls. Specifically, a ceiling electrode portion 22a is formed on the lower surface of the second solid electrolyte layer 6 that provides the ceiling surface of the first internal space 20, and a bottom portion is formed on the upper surface of the first solid electrolyte layer 4 that provides the bottom surface. The electrode portion 22b is formed, and the side electrode portion 22c (not shown) forms both side surfaces of the first internal space 20 so as to connect the ceiling electrode portion 22a and the bottom electrode portion 22b. Are formed on the side wall surface (inner surface) of the side electrode portion 22c, and are disposed in a tunnel-shaped structure at the portion where the side electrode portion 22c is disposed.

内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23とは、多孔質サーメット電極(Auを1%含むPtとZrOとのサーメット電極)として形成される。なお、被測定ガスに接触する内側ポンプ電極22は、被測定ガス中のNO成分に対する還元能力を弱めた、あるいは、還元能力のない材料を用いて形成される。 The inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23 are formed as porous cermet electrodes (cermet electrodes of Pt and ZrO 2 containing 1% of Au). The inner pump electrode 22 in contact with the gas to be measured is formed using a material that has weakened or has no reducing ability with respect to the NO component in the measured gas.

主ポンプセル21においては、内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間に、センサ素子101の外部に備わる可変電源24により所望のポンプ電圧Vp0を印加して、内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間に正方向あるいは負方向にポンプ電流Ip0を流すことにより、第1内部空所20内の酸素を外部空間に汲み出しあるいは外部空間の酸素を第1内部空所20に汲み入れることが可能となっている。   In the main pump cell 21, a desired pump voltage Vp 0 is applied between the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23 by a variable power supply 24 provided outside the sensor element 101, so that the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23. It is possible to pump oxygen in the first internal space 20 into the external space or pump oxygen in the external space into the first internal space 20 by flowing the pump current Ip0 in the positive or negative direction between It has become.

また、第1内部空所20における雰囲気中の酸素濃度を検出するために内側ポンプ電極22と、第2固体電解質層6と、スペーサ層5と、第1固体電解質層4と、第3基板層3と、基準電極42とによって、電気化学的なセンサセル、すなわち、主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル80が構成されている。   In order to detect the oxygen concentration in the atmosphere in the first internal space 20, the inner pump electrode 22, the second solid electrolyte layer 6, the spacer layer 5, the first solid electrolyte layer 4, and the third substrate layer 3 and the reference electrode 42 constitute an electrochemical sensor cell, that is, an oxygen partial pressure detecting sensor cell 80 for main pump control.

主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル80においては、該センサセルで発生する起電力V0を測定することで第1内部空所20内の酸素濃度がわかるようになっている。さらに、測定した起電力V0の値が一定となるようにポンプ電圧Vp0をフィードバック制御することで、ポンプ電流Ip0を制御することができる。これによって、第1内部空所20内の酸素濃度は所定の一定値に保たれている。   In the main pump control oxygen partial pressure detection sensor cell 80, the oxygen concentration in the first internal space 20 can be determined by measuring the electromotive force V0 generated in the sensor cell. Further, the pump current Ip0 can be controlled by feedback controlling the pump voltage Vp0 so that the measured value of the electromotive force V0 is constant. As a result, the oxygen concentration in the first internal space 20 is maintained at a predetermined constant value.

第3拡散律速部30は、第1内部空所20で主ポンプセル21の動作により酸素濃度(酸素分圧)が制御された被測定ガスに所定の拡散抵抗を付与して、該測定ガスを第2内部空所40に導く部位である。   The third diffusion control unit 30 gives a predetermined diffusion resistance to the gas under measurement whose oxygen concentration (oxygen partial pressure) is controlled by the operation of the main pump cell 21 in the first internal space 20, and the measurement gas is supplied to 2 A part that leads to the internal space 40.

第2内部空所40は、第3拡散律速部30を通じて導入された被測定ガス中の窒素酸化物(NOx)濃度の測定に係る処理を行うための空間として設けられる。NOx濃度の測定は、補助ポンプセル50により酸素濃度が調整された第2内部空所40内において、測定用ポンプセル41の動作により行われる。   The second internal space 40 is provided as a space for performing a process related to the measurement of the nitrogen oxide (NOx) concentration in the gas to be measured introduced through the third diffusion control unit 30. The measurement of the NOx concentration is performed by the operation of the measurement pump cell 41 in the second internal space 40 in which the oxygen concentration is adjusted by the auxiliary pump cell 50.

補助ポンプセル50は、第2内部空所40に面する第2固体電解質層6の下面の略全体に設けられた天井電極部51aを有する補助ポンプ電極51と、外側ポンプ電極23(外側ポンプ電極23に限られるものではなく、センサ素子101外側の適当な電極であれば足りる)と、第2固体電解質層6とによって構成される、補助的な電気化学的ポンプセルである。   The auxiliary pump cell 50 includes an auxiliary pump electrode 51 having a ceiling electrode portion 51a provided on substantially the entire lower surface of the second solid electrolyte layer 6 facing the second internal space 40, and an outer pump electrode 23 (outer pump electrode 23). The auxiliary electrochemical pump cell is constituted by the second solid electrolyte layer 6 and a suitable electrode outside the sensor element 101 is sufficient.

係る補助ポンプ電極51は、先の第1内部空所20内に設けられた内側ポンプ電極22と同様なトンネル形態とされた構造において、第2内部空所40内に配設されている。つまり、第2内部空所40の天井面を与える第2固体電解質層6に対して天井電極部51aが形成され、また、第2内部空所40の底面を与える第1固体電解質層4には、底部電極部51bが形成され、そして、それらの天井電極部51aと底部電極部51bとを連結する側部電極部51c(図示省略)が、第2内部空所40の側壁を与えるスペーサ層5の両側面にそれぞれ形成されたトンネル形態の構造となっている。   The auxiliary pump electrode 51 is disposed in the second internal space 40 in the same tunnel configuration as the inner pump electrode 22 provided in the first internal space 20. That is, the ceiling electrode portion 51 a is formed on the second solid electrolyte layer 6 that provides the ceiling surface of the second internal space 40, and the first solid electrolyte layer 4 that provides the bottom surface of the second internal space 40 is formed on the first solid electrolyte layer 4. The bottom electrode part 51b is formed, and the side electrode part 51c (not shown) connecting the ceiling electrode part 51a and the bottom electrode part 51b provides a side wall of the second internal space 40. It has a tunnel-type structure formed on both sides of the.

なお、補助ポンプ電極51についても、内側ポンプ電極22と同様に、被測定ガス中のNOx成分に対する還元能力を弱めた、あるいは、還元能力のない材料を用いて形成される。   Note that the auxiliary pump electrode 51 is also formed using a material having a reduced reduction ability or no reduction ability with respect to the NOx component in the gas to be measured, like the inner pump electrode 22.

補助ポンプセル50においては、補助ポンプ電極51と外側ポンプ電極23との間に、センサ素子101外部に備わる可変電源46を通じて所望の電圧Vp1を印加することにより、第2内部空所40内の雰囲気中の酸素を外部空間に汲み出し、あるいは、外部空間から第2内部空所40内に汲み入れることが可能となっている。   In the auxiliary pump cell 50, a desired voltage Vp1 is applied between the auxiliary pump electrode 51 and the outer pump electrode 23 through the variable power supply 46 provided outside the sensor element 101, thereby allowing the atmosphere in the second internal space 40 to be maintained. The oxygen can be pumped into the external space, or can be pumped into the second internal space 40 from the external space.

また、第2内部空所40内における雰囲気中の酸素分圧を制御するために、補助ポンプ電極51と、基準電極42と、第2固体電解質層6と、スペーサ層5と、第1固体電解質層4と、第3基板層とによって電気化学的なセンサセル、すなわち、補助ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル81が構成されている。   Further, in order to control the oxygen partial pressure in the atmosphere in the second internal space 40, the auxiliary pump electrode 51, the reference electrode 42, the second solid electrolyte layer 6, the spacer layer 5, and the first solid electrolyte. The layer 4 and the third substrate layer constitute an electrochemical sensor cell, that is, an auxiliary pump control oxygen partial pressure detection sensor cell 81.

なお、この補助ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル81にて検出される起電力V1に基づいて電圧制御される可変電源52にて、補助ポンプセル50がポンピングを行う。これにより第2内部空所40内の雰囲気中の酸素分圧は、NOxの測定に実質的に影響がない低い分圧にまで制御されるようになっている。   The auxiliary pump cell 50 performs pumping by the variable power source 52 that is voltage-controlled based on the electromotive force V1 detected by the auxiliary pump control oxygen partial pressure detection sensor cell 81. Thereby, the oxygen partial pressure in the atmosphere in the second internal space 40 is controlled to a low partial pressure that does not substantially affect the measurement of NOx.

また、これとともに、そのポンプ電流Ip1が、主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル80の起電力の制御に用いられるようになっている。具体的には、ポンプ電流Ip1は、制御信号として主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル80に入力され、その起電力V0が制御されることにより、第3拡散律速部30から第2内部空所40内に導入される被測定ガス中の酸素分圧の勾配が常に一定となるように制御されている。NOxセンサとして使用する際は、主ポンプセル21と補助ポンプセル50との働きによって、第2内部空所40内での酸素濃度は約0.001ppm程度の一定の値に保たれる。   At the same time, the pump current Ip1 is used to control the electromotive force of the oxygen partial pressure detection sensor cell 80 for main pump control. Specifically, the pump current Ip1 is input as a control signal to the main pump control oxygen partial pressure detection sensor cell 80, and the electromotive force V0 is controlled, so that the third diffusion rate limiting unit 30 controls the second internal space. The gradient of the oxygen partial pressure in the gas to be measured introduced into the gas 40 is controlled so as to be always constant. When used as a NOx sensor, the oxygen concentration in the second internal space 40 is maintained at a constant value of about 0.001 ppm by the action of the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50.

測定用ポンプセル41は、第2内部空所40内において、被測定ガス中のNOx濃度の測定を行う。測定用ポンプセル41は、第2内部空所40に面する第1固体電解質層4の上面(第2主面)であって第3拡散律速部30から離間した位置に設けられた測定電極44と、外側ポンプ電極23と、第2固体電解質層6と、スペーサ層5と、第1固体電解質層4とによって構成された電気化学的ポンプセルである。   The measurement pump cell 41 measures the NOx concentration in the gas to be measured in the second internal space 40. The measurement pump cell 41 includes an upper surface (second main surface) of the first solid electrolyte layer 4 facing the second internal space 40 and a measurement electrode 44 provided at a position separated from the third diffusion rate limiting unit 30. This is an electrochemical pump cell constituted by the outer pump electrode 23, the second solid electrolyte layer 6, the spacer layer 5, and the first solid electrolyte layer 4.

測定電極44は平面視ほぼ矩形状の多孔質サーメット電極である。測定電極44は、第2内部空所40内の雰囲気中に存在するNOxを還元するNOx還元触媒としても機能する。さらに、測定電極44は、第4拡散律速部45によって被覆されてなる。   The measurement electrode 44 is a porous cermet electrode having a substantially rectangular shape in plan view. The measurement electrode 44 also functions as a NOx reduction catalyst that reduces NOx present in the atmosphere in the second internal space 40. Further, the measurement electrode 44 is covered with a fourth diffusion rate controlling part 45.

第4拡散律速部45は、アルミナ(Al)を主成分とする多孔体にて構成される膜である。第4拡散律速部45は、測定電極44に流入するNOxの量を制限する役割を担うとともに、測定電極44の保護層としても機能する。 The fourth diffusion rate-determining part 45 is a film composed of a porous body mainly composed of alumina (Al 2 O 3 ). The fourth diffusion control unit 45 plays a role of limiting the amount of NOx flowing into the measurement electrode 44 and also functions as a protective layer for the measurement electrode 44.

測定用ポンプセル41においては、測定電極44の周囲の雰囲気中における窒素酸化物の分解によって生じた酸素を汲み出して、その発生量をポンプ電流Ip2(ポンプ電流Ip2は、ガスセンサ100において得られるセンサの出力の1つであり、以下、測定用ポンプセル41において、測定電極44の周囲の酸素を汲み出すことにより発生する電流Ip2を、センサ出力Ip2とも称する)として検出することができる。   In the measurement pump cell 41, oxygen generated by the decomposition of nitrogen oxides in the atmosphere around the measurement electrode 44 is pumped out, and the generated amount is pump current Ip 2 (the pump current Ip 2 is an output of the sensor obtained in the gas sensor 100. Hereinafter, in the measurement pump cell 41, the current Ip2 generated by pumping out oxygen around the measurement electrode 44 can also be detected as a sensor output Ip2.

また、測定電極44の周囲の酸素分圧を検出するために、第2固体電解質層6と、スペーサ層5と、第1固体電解質層4と、第3基板層3と、測定電極44と、基準電極42とによって電気化学的なセンサセル、すなわち、測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル82が構成されている。測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル82にて検出された起電力V2(以下、制御電圧V2とも称する)に基づいて可変電源46が制御される。   Further, in order to detect the oxygen partial pressure around the measurement electrode 44, the second solid electrolyte layer 6, the spacer layer 5, the first solid electrolyte layer 4, the third substrate layer 3, the measurement electrode 44, An electrochemical sensor cell, that is, an oxygen partial pressure detecting sensor cell 82 for controlling a measurement pump is constituted by the reference electrode 42. The variable power source 46 is controlled based on an electromotive force V2 (hereinafter also referred to as a control voltage V2) detected by the measurement pump control oxygen partial pressure detection sensor cell 82.

第2内部空所40内に導かれた被測定ガスは、酸素分圧が制御された状況下で第4拡散律速部45を通じて測定電極44に到達することとなる。測定電極44の周囲の被測定ガス中の窒素酸化物は還元されて(2NO→N+O)酸素を発生する。そして、発生した酸素は測定用ポンプセル41によってポンピングされることとなるが、その際、測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル82にて検出された制御電圧V2が一定となるように可変電源46の電圧Vp2が制御される。測定電極44の周囲において発生する酸素の量は、被測定ガス中の窒素酸化物の濃度に比例するものであるから、測定用ポンプセル41におけるポンプ電流Ip2を用いて被測定ガス中の窒素酸化物濃度が算出されることとなる。 The gas to be measured introduced into the second internal space 40 reaches the measurement electrode 44 through the fourth diffusion rate-determining unit 45 under the condition where the oxygen partial pressure is controlled. Nitrogen oxide in the gas to be measured around the measurement electrode 44 is reduced (2NO → N 2 + O 2 ) to generate oxygen. The generated oxygen is pumped by the measurement pump cell 41. At this time, the variable power source 46 is set so that the control voltage V2 detected by the measurement pump control oxygen partial pressure detection sensor cell 82 becomes constant. The voltage Vp2 is controlled. Since the amount of oxygen generated around the measurement electrode 44 is proportional to the concentration of nitrogen oxide in the gas to be measured, the nitrogen oxide in the gas to be measured using the pump current Ip2 in the measurement pump cell 41. The concentration will be calculated.

また、第2固体電解質層6と、スペーサ層5と、第1固体電解質層4と、第3基板層3と、外側ポンプ電極23と、基準電極42とから電気化学的なセンサセル83が構成されている。このセンサセル83によって得られるVrefによりセンサ素子101外部の被測定ガス中の酸素濃度を検出可能となっている。   The second solid electrolyte layer 6, the spacer layer 5, the first solid electrolyte layer 4, the third substrate layer 3, the outer pump electrode 23, and the reference electrode 42 constitute an electrochemical sensor cell 83. ing. The oxygen concentration in the measurement gas outside the sensor element 101 can be detected by Vref obtained by the sensor cell 83.

このような構成を有するガスセンサ100においては、主ポンプセル21と補助ポンプセル50とを作動させることによって酸素分圧が常に一定の低い値(NOxの測定に実質的に影響がない値)に保たれた被測定ガスが測定用ポンプセル41に与えられる。したがって、被測定ガス中のNOxの濃度に略比例して、NOxの還元によって発生する酸素が測定用ポンプセル41より汲み出されることによって流れるポンプ電流Ip2に基づいて、被測定ガス中のNOx濃度を知ることができるようになっている。   In the gas sensor 100 having such a configuration, by operating the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50, the oxygen partial pressure is always kept at a constant low value (a value that does not substantially affect the measurement of NOx). A gas to be measured is supplied to the measurement pump cell 41. Therefore, the NOx concentration in the measurement gas is determined based on the pump current Ip2 that flows when oxygen generated by the reduction of NOx is pumped out of the measurement pump cell 41 in proportion to the NOx concentration in the measurement gas. You can know.

さらに、センサ素子101は、固体電解質の酸素イオン伝導性を高めるために、センサ素子101を加熱して保温する温度調整の役割を担うヒータ部70を備えている。ヒータ部70は、ヒータ電極71と、ヒータ72と、スルーホール73と、ヒータ絶縁層74と、圧力放散孔75とを備えている。   Furthermore, the sensor element 101 includes a heater unit 70 that plays a role of temperature adjustment for heating and maintaining the sensor element 101 in order to increase the oxygen ion conductivity of the solid electrolyte. The heater unit 70 includes a heater electrode 71, a heater 72, a through hole 73, a heater insulating layer 74, and a pressure dissipation hole 75.

ヒータ電極71は、第1基板層1の下面に接する態様にて形成されてなる電極である。ヒータ電極71を外部電源と接続することによって、外部からヒータ部70へ給電することができるようになっている。   The heater electrode 71 is an electrode formed so as to be in contact with the lower surface of the first substrate layer 1. By connecting the heater electrode 71 to an external power source, power can be supplied to the heater unit 70 from the outside.

ヒータ72は、第2基板層2と第3基板層3とに上下から挟まれる態様にて形成される電気抵抗体である。ヒータ72は、スルーホール73を介してヒータ電極71と接続されており、該ヒータ電極71を通して外部より給電されることにより発熱し、センサ素子101を形成する固体電解質の加熱と保温を行う。   The heater 72 is an electrical resistor that is formed in such a manner that it is sandwiched between the second substrate layer 2 and the third substrate layer 3 from above and below. The heater 72 is connected to the heater electrode 71 through the through-hole 73, generates heat when power is supplied from outside through the heater electrode 71, and heats and keeps the solid electrolyte forming the sensor element 101.

また、ヒータ72は、第1内部空所20から第2内部空所40の全域に渡って埋設されており、センサ素子101全体を上記固体電解質が活性化する温度に調整することが可能となっている。   The heater 72 is embedded over the entire area from the first internal space 20 to the second internal space 40, and the entire sensor element 101 can be adjusted to a temperature at which the solid electrolyte is activated. ing.

ヒータ絶縁層74は、ヒータ72の上下面に、アルミナ等の絶縁体によって形成されてなる絶縁層である。ヒータ絶縁層74は、第2基板層2とヒータ72との間の電気的絶縁性、および、第3基板層3とヒータ72との間の電気的絶縁性を得る目的で形成されている。   The heater insulating layer 74 is an insulating layer formed on the upper and lower surfaces of the heater 72 by an insulator such as alumina. The heater insulating layer 74 is formed for the purpose of obtaining electrical insulation between the second substrate layer 2 and the heater 72 and electrical insulation between the third substrate layer 3 and the heater 72.

圧力放散孔75は、第3基板層3を貫通し、基準ガス導入空間43に連通するように設けられてなる部位であり、ヒータ絶縁層74内の温度上昇に伴う圧力上昇を緩和する目的で形成されている。   The pressure dissipating hole 75 is a portion that is provided so as to penetrate the third substrate layer 3 and communicate with the reference gas introduction space 43, and is for the purpose of alleviating the pressure rise accompanying the temperature rise in the heater insulating layer 74. Is formed.

<測定電極と基準電極の位置関係>
次に、測定電極44と基準電極42との位置関係ついて説明する。センサ素子101においては、上述したように、固体電解質の活性化等を目的としてセンサ素子101を加熱して保温するためのヒータ部70が形成されている。また、センサ素子101の一先端部には被測定ガスをセンサ素子101内部に取り込むためのガス導入口10が、他端部には大気等の基準ガスが取り込まれる基準ガス導入空間43が設けられている。このように、センサ素子101は、ヒータ部70の動作により所定の温度に加熱される一方で、ヒータ72の温度よりも通常低い温度である素子外部の被測定ガスや大気等の基準ガスとの接触がある。センサ素子101においては、ヒータ72や素子内部の被測定ガスの温度の違いによって、温度分布には偏り(温度勾配)が生じることとなる。
<Positional relationship between measurement electrode and reference electrode>
Next, the positional relationship between the measurement electrode 44 and the reference electrode 42 will be described. In the sensor element 101, as described above, the heater unit 70 for heating and keeping the sensor element 101 for the purpose of activating the solid electrolyte is formed. Further, a gas introduction port 10 for taking in the gas to be measured into the sensor element 101 is provided at one end of the sensor element 101, and a reference gas introduction space 43 for taking in a reference gas such as the atmosphere is provided at the other end. ing. As described above, the sensor element 101 is heated to a predetermined temperature by the operation of the heater unit 70, while it is connected to a gas to be measured outside the element that is normally lower than the temperature of the heater 72 and a reference gas such as the atmosphere. There is contact. In the sensor element 101, the temperature distribution is biased (temperature gradient) due to the temperature difference of the heater 72 and the gas to be measured inside the element.

さらに、センサ素子101は、ジルコニア等を主成分とする固体電解質層(第1基板層1、第2基板層2、第3基板層3、第1固体電解質層4、スペーサ層5、および、第2固体電解質層6)、貴金属等の成分が含まれる測定電極44や基準電極42等の各電極、アルミナ等の絶縁体によって構成されるヒータ絶縁層74、さらにはセンサ素子101内部に形成される空間部(第1内部空所20や第2内部空所40、基準ガス導入空間43)などにより構成されており、これらの熱伝導率の違いもセンサ素子101内部の温度分布に偏りが生じる原因となっている。   Further, the sensor element 101 includes a solid electrolyte layer (first substrate layer 1, second substrate layer 2, third substrate layer 3, first solid electrolyte layer 4, spacer layer 5, 2 solid electrolyte layer 6), each electrode such as measurement electrode 44 and reference electrode 42 containing components such as noble metal, heater insulating layer 74 made of an insulator such as alumina, and further formed inside sensor element 101. This is constituted by a space (the first internal space 20, the second internal space 40, the reference gas introduction space 43), etc., and the difference in these thermal conductivities causes a bias in the temperature distribution inside the sensor element 101. It has become.

そして、素子内部の温度分布の偏りによって、各電極間(例えば、測定電極44と基準電極42との間)には温度差が生じることとなる。さらに、各電極間に生じた温度差によって、該電極間には熱起電力が生じる。   A temperature difference is generated between the electrodes (for example, between the measurement electrode 44 and the reference electrode 42) due to the deviation of the temperature distribution inside the element. Furthermore, a thermoelectromotive force is generated between the electrodes due to a temperature difference generated between the electrodes.

制御電圧V2は、測定電極44近傍の酸素濃度と基準ガス導入空間43より取り込まれ大気導入層48を通じて基準電極42に到達した(基準ガス)酸素濃度との差によって生じる起電力である。測定電極44近傍と基準電極42周囲との酸素濃度差が大きければ制御電圧V2は大きな値となり、該酸素濃度差が小さければ制御電圧V2は小さな値となる。そして、制御電圧V2が一定になるように可変電源46の電圧Vp2が制御され、測定用ポンプセル41によるポンピングが行われる。   The control voltage V2 is an electromotive force generated by the difference between the oxygen concentration in the vicinity of the measurement electrode 44 and the oxygen concentration taken from the reference gas introduction space 43 and reaching the reference electrode 42 through the atmosphere introduction layer 48 (reference gas). If the difference in oxygen concentration between the vicinity of the measurement electrode 44 and the periphery of the reference electrode 42 is large, the control voltage V2 becomes a large value, and if the difference in oxygen concentration is small, the control voltage V2 becomes a small value. Then, the voltage Vp2 of the variable power supply 46 is controlled so that the control voltage V2 becomes constant, and pumping by the measurement pump cell 41 is performed.

測定電極44と基準電極42との間に熱起電力が生じていると、測定電極44と基準電極42との間の酸素濃度差による起電力に、熱起電力が加わった電圧が制御電圧V2として検出されることとなる。このように検出された制御電圧V2は熱によって発生した起電力を含んでいるので、可変電源46によって電圧を一定にすると酸素濃度差によって生じる起電力は本来制御される起電力より低くなる。つまり測定電極44と基準電極42間の酸素濃度差は小さくなる。従って第2内部空所40では本来制御される酸素濃度より高くなる。そして、第2内部空所40の酸素濃度が高い状態では、NOxの還元反応が抑制されることとなる。特に、測定電極44近傍においては酸素濃度が高いので、NOxの還元反応が抑制されることとなる。また、制御電圧V2のうち熱起電力の割合が大きくなるにつれて、測定電極44におけるNOxの還元反応は抑制される程度は増すこととなる。   When a thermoelectromotive force is generated between the measurement electrode 44 and the reference electrode 42, the voltage obtained by adding the thermoelectromotive force to the electromotive force due to the oxygen concentration difference between the measurement electrode 44 and the reference electrode 42 is the control voltage V2. Will be detected. Since the detected control voltage V2 includes an electromotive force generated by heat, when the voltage is made constant by the variable power source 46, the electromotive force generated by the oxygen concentration difference becomes lower than the electromotive force that is originally controlled. That is, the oxygen concentration difference between the measurement electrode 44 and the reference electrode 42 is reduced. Therefore, the oxygen concentration in the second internal space 40 is higher than the originally controlled oxygen concentration. When the oxygen concentration in the second internal space 40 is high, the NOx reduction reaction is suppressed. In particular, since the oxygen concentration is high in the vicinity of the measurement electrode 44, the reduction reaction of NOx is suppressed. Further, as the ratio of the thermoelectromotive force in the control voltage V2 increases, the degree to which the NOx reduction reaction at the measurement electrode 44 is suppressed increases.

以上のように、測定電極44と基準電極42との間に生じる熱起電力によってNOxの還元反応が抑制されるため、センサ出力(ポンプ電流Ip2)が低下してしまうので、センサの測定精度が低下してしまうこととなる。   As described above, since the reduction reaction of NOx is suppressed by the thermoelectromotive force generated between the measurement electrode 44 and the reference electrode 42, the sensor output (pump current Ip2) is reduced, so that the measurement accuracy of the sensor is improved. It will fall.

このようなセンサ出力の低下、および、センサ出力の低下による測定精度の低下を抑制するため、本発明においては、測定電極44と基準電極42との相対位置を好適なものとしている。すなわち、固体電解質層の積層方向からセンサ素子101を見たとき(第1基板層1側あるいは第2固体電解質層6側からセンサ素子101を見たとき)、測定電極44と基準電極42とが所定の程度の重なり(以下、単に重なりとも称する)有するように、これらの電極を配してなる。   In order to suppress such a decrease in sensor output and a decrease in measurement accuracy due to a decrease in sensor output, the relative position between the measurement electrode 44 and the reference electrode 42 is suitable in the present invention. That is, when the sensor element 101 is viewed from the stacking direction of the solid electrolyte layer (when the sensor element 101 is viewed from the first substrate layer 1 side or the second solid electrolyte layer 6 side), the measurement electrode 44 and the reference electrode 42 are These electrodes are arranged so as to have a predetermined degree of overlap (hereinafter also simply referred to as overlap).

図2は、測定電極44と基準電極42との重なりの様子を例示すべく示す、ガスセンサ100の図1におけるI−II断面説明図である。図2においては、第2固体電解質層6の上面に垂直な方向から見た、スペーサ層5に形成されてなる第2内部空所40を概略的に示している。また、図2では、第3基板層3と第1固体電解質層4とに挟まれる位置に形成される基準電極42を点線で示している。なお、第2内部空所40内の第4拡散律速部45および補助ポンプ電極51については図示を省略している。図2において示すように、係る実施の形態においては、測定電極44の面積より基準電極42の面積が大きい場合を例として説明する。   FIG. 2 is a cross-sectional explanatory diagram of the gas sensor 100 taken along the line I-II in FIG. 1 to illustrate the state of overlap between the measurement electrode 44 and the reference electrode 42. FIG. 2 schematically shows the second internal space 40 formed in the spacer layer 5 as viewed from the direction perpendicular to the upper surface of the second solid electrolyte layer 6. In FIG. 2, the reference electrode 42 formed at a position sandwiched between the third substrate layer 3 and the first solid electrolyte layer 4 is indicated by a dotted line. Note that the illustration of the fourth diffusion rate controlling part 45 and the auxiliary pump electrode 51 in the second internal space 40 is omitted. As shown in FIG. 2, in this embodiment, a case where the area of the reference electrode 42 is larger than the area of the measurement electrode 44 will be described as an example.

図2に示すように、係るセンサ素子101においては、基準電極42と測定電極44とが重なりを有するように配設されてなる。図中の領域D1は、素子の積層方向からみたときの測定電極44と基準電極42とが重っている領域(重なり領域)を示す。重なり領域D1は、測定電極44に全面に対する重なりを示す。   As shown in FIG. 2, in the sensor element 101, the reference electrode 42 and the measurement electrode 44 are arranged so as to overlap each other. A region D1 in the figure indicates a region (overlapping region) where the measurement electrode 44 and the reference electrode 42 overlap when viewed from the stacking direction of the elements. The overlapping region D1 indicates the overlapping of the measurement electrode 44 with respect to the entire surface.

なお、センサ素子101の幅方向に関しては、基準電極42と測定電極44とが重なりを有していれば、幅方向にずれても該電極間の熱起電力値の変化は小さいことが発明者によって確認されている。   Regarding the width direction of the sensor element 101, if the reference electrode 42 and the measurement electrode 44 have an overlap, the change in the thermoelectromotive force value between the electrodes is small even if the reference electrode 42 and the measurement electrode 44 are shifted in the width direction. Has been confirmed by.

図2に示すように、測定電極44と基準電極42との重なりを有している構成、すなわち、重なり領域D1の面積が0ではない構成においては、測定電極44と基準電極42との温度差が、電極に重なりがない場合と比較してより小さくなるため熱起電力は抑制される。すなわち、熱起電力に起因したセンサ精度の低下を抑制することができる。   As shown in FIG. 2, in the configuration in which the measurement electrode 44 and the reference electrode 42 are overlapped, that is, in the configuration in which the area of the overlap region D1 is not 0, the temperature difference between the measurement electrode 44 and the reference electrode 42 However, the thermoelectromotive force is suppressed because it is smaller than the case where the electrodes do not overlap. That is, a decrease in sensor accuracy due to the thermoelectromotive force can be suppressed.

このように、本発明においては、測定電極44と基準電極42とが重なりを有するような位置に配設することによって、電極間の温度差をより小さくすることで熱起電力を小さなものとし、センサ出力変化を抑制している。   Thus, in the present invention, the thermoelectromotive force is reduced by reducing the temperature difference between the electrodes by disposing the measurement electrode 44 and the reference electrode 42 at a position where they overlap each other. Sensor output change is suppressed.

ここで、重なりの程度を示すパラメータ量として重なり率をR定義する。重なり率Rは、測定電極44の面積を面積S1とし、基準電極42において測定電極44と重なっている領域(重なり領域)の面積を面積S2として、以下の(式1)で定義される値である。   Here, R is defined as a parameter amount indicating the degree of overlap. The overlap rate R is a value defined by the following (formula 1), where the area of the measurement electrode 44 is the area S1, and the area of the reference electrode 42 that overlaps the measurement electrode 44 (overlap area) is the area S2. is there.

R=(S2/S1)×100 ・・・(式1)
すなわち、重なり率Rは、測定電極44の面積S1のうち基準電極42と重なっている領域の面積の割合を表す量であるといえる。例えば、係るセンサ素子101においては、図2に示す測定電極44と基準電極42との位置関係においては、重なり率Rは100%となる。
R = (S2 / S1) × 100 (Formula 1)
That is, it can be said that the overlapping rate R is an amount representing the ratio of the area of the area overlapping the reference electrode 42 in the area S1 of the measuring electrode 44. For example, in the sensor element 101, the overlapping rate R is 100% in the positional relationship between the measurement electrode 44 and the reference electrode 42 shown in FIG.

係るガスセンサ100において、高精度で所定ガス成分の濃度測定を行うためには、熱起電力は10mV程度以下であることが好ましい。そして、熱起電力が10mV以下であるためには、重なり率が約10%以上であることが好適である。より好ましくは、重なり率が50%以上であり、この場合、熱起電力は2mV程度になる。さらに好ましくは、重なり率が100%とすることである(図2に示すような位置関係に対応)。   In such a gas sensor 100, in order to measure the concentration of a predetermined gas component with high accuracy, the thermoelectromotive force is preferably about 10 mV or less. And in order that thermoelectromotive force is 10 mV or less, it is suitable that an overlapping rate is about 10% or more. More preferably, the overlapping rate is 50% or more, and in this case, the thermoelectromotive force is about 2 mV. More preferably, the overlap rate is 100% (corresponding to the positional relationship as shown in FIG. 2).

なお、センサ素子101の厚さ方向に関しても、測定電極44と基準電極42との位置は近い方が温度差は小さくなることが確認されている。しかしながら、基準電極42を被覆する絶縁層(大気導入層48)や基準電極42自体の厚さ、さらには、測定用ポンプセル41を形成するために測定電極44と基準電極42との間には固体電解質の層を形成する必要があること等の制約があるため、これらと温度分布の関係を考慮したうえで厚さ方向の位置関係を決定する必要がある。   In addition, regarding the thickness direction of the sensor element 101, it has been confirmed that the temperature difference becomes smaller as the measurement electrode 44 and the reference electrode 42 are closer to each other. However, the insulating layer (atmosphere introduction layer 48) covering the reference electrode 42, the thickness of the reference electrode 42 itself, and a solid between the measurement electrode 44 and the reference electrode 42 to form the measurement pump cell 41 are solid. Since there are restrictions such as the need to form an electrolyte layer, it is necessary to determine the positional relationship in the thickness direction in consideration of the relationship between these and the temperature distribution.

なお、基準電極42を基準ガス導入空間43側に移動させた場合や、基準電極42を大きくした場合は、センサの測定精度が低下することが発明者によって確認されている。   In addition, when the reference electrode 42 is moved to the reference gas introduction space 43 side or when the reference electrode 42 is enlarged, the inventors have confirmed that the measurement accuracy of the sensor is lowered.

以上のような構成のガスセンサ100においては、センサ素子101内部の温度分布の偏りによって生じる電極間の熱起電力を、電極の位置を好適なものとすることで抑制し、素子の温度上昇によって生じる素子内部の温度分布によるセンサ出力の影響を低減することができる。これにより、係るガスセンサ100においては、高い精度で所定ガスの濃度測定を行うことができるようになっている。   In the gas sensor 100 having the above-described configuration, the thermoelectromotive force between the electrodes caused by the uneven temperature distribution inside the sensor element 101 is suppressed by making the position of the electrodes suitable, and is caused by the temperature rise of the element. The influence of the sensor output due to the temperature distribution inside the element can be reduced. As a result, the gas sensor 100 can measure the concentration of the predetermined gas with high accuracy.

<測定電極と基準電極との位置関係の別の例>
次に、測定電極44と基準電極42との位置関係の別の態様について説明する。図3は、測定電極44と基準電極42との重なりの様子を例示すべく示す図である。図3は、図1に示すガスセンサ100において、測定電極44と基準電極42との位置が図1および図2に示すものとは異なる態様のI−II断面図を示す。図3においては、基準電極42の位置が異なる以外は図1および図2に示すものと同様の構成である。
<Another example of the positional relationship between the measurement electrode and the reference electrode>
Next, another aspect of the positional relationship between the measurement electrode 44 and the reference electrode 42 will be described. FIG. 3 is a diagram illustrating the overlapping state of the measurement electrode 44 and the reference electrode 42 as an example. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line I-II in the gas sensor 100 shown in FIG. 1 in which the positions of the measurement electrode 44 and the reference electrode 42 are different from those shown in FIGS. 1 and 2. 3 is the same as that shown in FIGS. 1 and 2 except that the position of the reference electrode 42 is different.

図3においても、図2に示したのと同様、基準電極42と測定電極44とが重なりを有するように配設されてなる。図中の領域D2は、素子の積層方向から見たときの測定電極44と基準電極42とが重なっている領域を示す。図3においても、測定電極44の面積より基準電極42の面積が大きく、重なり領域D2は、測定電極44の第2固体電解質層6側の面の一部領域となっている。   Also in FIG. 3, as shown in FIG. 2, the reference electrode 42 and the measurement electrode 44 are arranged so as to overlap each other. A region D2 in the figure indicates a region where the measurement electrode 44 and the reference electrode 42 overlap when viewed from the stacking direction of the elements. Also in FIG. 3, the area of the reference electrode 42 is larger than the area of the measurement electrode 44, and the overlapping region D <b> 2 is a partial region of the surface of the measurement electrode 44 on the second solid electrolyte layer 6 side.

図3に示すような重なりの態様であっても、測定電極44と基準電極42とは、重なりを有しているので、素子内部の温度分布の偏りによってこれら電極間に生じる温度差を低減することができる。   Even in the overlap mode as shown in FIG. 3, the measurement electrode 44 and the reference electrode 42 have an overlap, so that the temperature difference generated between these electrodes due to the bias of the temperature distribution inside the element is reduced. be able to.

<変形例>
係る実施の形態においては、ヒータ72(およびこれを含むヒータ部70)が一体形成されているセンサ素子101について説明したが、本発明の適用はこれに限られるものではない。本発明は、ヒータが別体に形成されているセンサ素子についても適用可能であり、この場合においても、ヒータの加熱および保温により測定電極と基準電極との間の温度差および該温度差に起因した熱起電力を低減し、該熱起電力によるセンサ出力への影響を抑制することができる。
<Modification>
In this embodiment, the sensor element 101 in which the heater 72 (and the heater unit 70 including the heater 72) is integrally formed has been described. However, the application of the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to a sensor element in which a heater is formed separately. Even in this case, the temperature difference between the measurement electrode and the reference electrode due to heating and heat retention of the heater, and the temperature difference. Thus, the influence of the thermoelectromotive force on the sensor output can be suppressed.

また、測定電極44および基準電極42が平面矩形状のサーメット電極である場合について説明したが、これらの電極の形状は平面矩形状に限られるものではない。   Moreover, although the case where the measurement electrode 44 and the reference electrode 42 are planar rectangular cermet electrodes has been described, the shape of these electrodes is not limited to a planar rectangular shape.

また、NOx濃度を測定するガスセンサ100(およびセンサ素子101)について説明したが、本発明の適用はNOxを濃度測定の対象ガス成分とする場合に限られるものではなく、酸素および酸化物気体を濃度測定の対象ガス成分とする場合においても適用可能である。この場合についても、上述した実施の形態と同様に、熱起電力に起因した測定精度の低下を抑制することができる。   Further, the gas sensor 100 (and sensor element 101) for measuring the NOx concentration has been described. However, the application of the present invention is not limited to the case where NOx is a target gas component for concentration measurement, and oxygen and oxide gases are concentrated. The present invention can also be applied to the case where the measurement target gas component is used. Also in this case, similarly to the embodiment described above, it is possible to suppress a decrease in measurement accuracy due to the thermoelectromotive force.

また、測定電極44の面積が基準電極42の面積よりも小さい場合について説明したが、測定電極44と基準電極42との面積の大小関係はこれに限られるものではない。   Further, although the case where the area of the measurement electrode 44 is smaller than the area of the reference electrode 42 has been described, the size relationship between the measurement electrode 44 and the reference electrode 42 is not limited thereto.

(実施例)
実施例として、空間にガスセンサ100を配し、ヒータ部70によってセンサ素子101を約800℃に加熱し保温したうえで、測定電極44と基準電極42との間に生じる熱起電力の値を測定した。なお、熱起電力の測定は、複数のガスセンサ100(試験センサ1ないし8)に対して行った。全ての試験センサを乾燥空気8L/minの条件下で試験した。
(Example)
As an example, the gas sensor 100 is disposed in the space, the sensor element 101 is heated to about 800 ° C. by the heater unit 70, and the value of the thermoelectromotive force generated between the measurement electrode 44 and the reference electrode 42 is measured. did. The thermoelectromotive force was measured for a plurality of gas sensors 100 (test sensors 1 to 8). All test sensors were tested under dry air conditions of 8 L / min.

熱起電力の測定には、測定電極44と基準電極42との位置関係が以下に示すものを用いた。基準電極42の重心は、ガス導入口10側の素子先端部から基準ガス導入空間43側の素子他端部へ長手方向に8.0mmの位置にある。また、基準電極42の積層方向から見た面積は6.0×10−3cmである。測定電極44の重心は、ガス導入口10側の素子先端部から基準ガス導入空間43側の素子他端部へ長手方向に8.05mmの位置にある。すなわち基準電極42の重心は、測定電極44の重心位置からガス導入口10側の素子先端部側の長手方向に0.05mmの位置にある(以後、重心位置Cと表記する)。測定電極44の積層方向からみた面積は4.0×10−3cmである。また、基準電極42と測定電極44との重なり領域の面積は3.1×10−3cmであり、すなわち、重なり率Rが77%であるセンサ素子を用いて試験を行った。なお、測定電極44と基準電極42の重心位置との幅方向の距離は1.3mmの範囲内であるものを用いた。 For the measurement of the thermoelectromotive force, the positional relationship between the measurement electrode 44 and the reference electrode 42 shown below was used. The center of gravity of the reference electrode 42 is at a position of 8.0 mm in the longitudinal direction from the tip of the element on the gas inlet 10 side to the other end of the element on the reference gas introduction space 43 side. The area of the reference electrode 42 viewed from the stacking direction is 6.0 × 10 −3 cm 2 . The center of gravity of the measurement electrode 44 is located at a position of 8.05 mm in the longitudinal direction from the tip of the element on the gas inlet 10 side to the other end of the element on the reference gas introduction space 43 side. That is, the center of gravity of the reference electrode 42 is located at a position of 0.05 mm from the center of gravity of the measurement electrode 44 in the longitudinal direction on the element tip side on the gas inlet 10 side (hereinafter referred to as the center of gravity position C). The area of the measurement electrode 44 viewed from the stacking direction is 4.0 × 10 −3 cm 2 . The area of the overlapping region between the reference electrode 42 and the measuring electrode 44 was 3.1 × 10 −3 cm 2, that is, the test was performed using a sensor element having an overlapping rate R of 77%. The distance in the width direction between the measurement electrode 44 and the center of gravity of the reference electrode 42 was within a range of 1.3 mm.

(比較例)
一方、比較例としては、実施例と同様に、空間にガスセンサ100を配し、ヒータ部70によってセンサ素子101を約800℃に加熱し保温したうえで、基準電極42の重心位置を測定電極44の重心から素子のガス導入口10側へ長手方向に1.2mm、4.0mm(以後、重心位置B、Cと表記する)移動させたときの各位置における基準電極42と測定電極44の間の熱起電力の値を測定した。熱起電力の測定は、実施例に係る試験センサ1ないし8と同様のものを用いて行った。また、実施例と同様に試験センサを乾燥空気8L/minの条件下で試験した。
(Comparative example)
On the other hand, as a comparative example, similarly to the embodiment, the gas sensor 100 is arranged in the space, the sensor element 101 is heated to about 800 ° C. by the heater unit 70, and the center of gravity of the reference electrode 42 is measured. Between the reference electrode 42 and the measurement electrode 44 at each position when moved 1.2 mm and 4.0 mm in the longitudinal direction from the center of gravity of the element to the gas inlet 10 side of the element (hereinafter referred to as the center of gravity positions B and C). The value of thermoelectromotive force was measured. The thermoelectromotive force was measured using the same test sensors 1 to 8 according to the examples. Moreover, the test sensor was tested on the conditions of dry air 8L / min similarly to the Example.

(実施例と比較例の比較)
上述のような試験センサ1ないし8において測定した、測定電極44と、基準電極42の重心位置A、B、C間に生じる熱起電力の結果を表1として示す。
(Comparison of Example and Comparative Example)
Table 1 shows the results of the thermoelectromotive force generated between the measurement electrodes 44 and the center of gravity positions A, B, and C of the measurement electrodes 44 and the reference electrodes 42 measured by the test sensors 1 to 8 as described above.

Figure 2013140175
Figure 2013140175

表1は、試験センサ1〜8について、測定電極44と基準電極42の重心位置A、B、Cの間の熱起電力と、測定電極44の重心から基準電極42の重心位置A、B、Cの距離との関係を示す表である。また、測定電極44については、基準電極42との重なりがあるため、重なり率Rについても示しており、重なり率Rは77.0%である。   Table 1 shows, for the test sensors 1 to 8, the thermoelectromotive force between the center positions A, B, and C of the measurement electrode 44 and the reference electrode 42 and the center positions A, B, It is a table | surface which shows the relationship with the distance of C. Since the measurement electrode 44 overlaps with the reference electrode 42, the overlap rate R is also shown, and the overlap rate R is 77.0%.

表1に示すように、測定電極44の重心をガス導入口10側の長手方向へ移動させるにつれて、これら電極間に生じる熱起電力の値は大きくなることが確認できた。すなわち、第1内部空所20から第2内部空所40に至る領域において、測定電極44からの位置が遠くなるほど徐々に熱起電力の値が大きくなっていくことが確認された。   As shown in Table 1, it was confirmed that the value of the thermoelectromotive force generated between these electrodes increases as the center of gravity of the measurement electrode 44 is moved in the longitudinal direction on the gas inlet 10 side. That is, it was confirmed that in the region from the first internal space 20 to the second internal space 40, the value of the thermoelectromotive force gradually increases as the position from the measurement electrode 44 increases.

また、測定電極44と基準電極42の重心位置Aとの間(重なり率77.0%)に生じる熱起電力の大きさは、測定電極44の重心位置B、Cの間に生じる熱起電力の大きさに比べて非常に小さなものとなっている。特に、重なりを有している測定電極44と基準電極42との間生じる熱起電力は、10mV程度以下となった。ガスセンサにおいて高い測定精度を得るためには、測定電極44と基準電極42との間に生じる熱起電力の大きさが10mV程度以下であることが望ましい。   The magnitude of the thermoelectromotive force generated between the measurement electrode 44 and the center of gravity position A of the reference electrode 42 (overlap ratio 77.0%) is the thermoelectromotive force generated between the center of gravity positions B and C of the measurement electrode 44. It is very small compared to the size of. In particular, the thermoelectromotive force generated between the measurement electrode 44 and the reference electrode 42 having an overlap was about 10 mV or less. In order to obtain high measurement accuracy in the gas sensor, it is desirable that the magnitude of the thermoelectromotive force generated between the measurement electrode 44 and the reference electrode 42 is about 10 mV or less.

表2は、上述の表1にて示した結果のうち、測定電極44と基準電極42の重心位置A、B、Cの間に生じる熱起電力の結果を抜き出し、試験センサ1ないし8の熱起電力の平均値を算出した値を示す。   Table 2 extracts the result of the thermoelectromotive force generated between the gravity center positions A, B, and C of the measurement electrode 44 and the reference electrode 42 from the results shown in Table 1 above, and the heat of the test sensors 1 to 8 is extracted. The value which calculated the average value of the electromotive force is shown.

Figure 2013140175
Figure 2013140175

表2に示すように、試験センサ1ないし8の熱起電力の平均値は基準電極42の重心位置Bでは12mV、基準電極42の重心位置Aでは1.5mVである。一方、上述したように、測定電極44と基準電極と42とは重なり率Rが77.0%である。   As shown in Table 2, the average value of the thermoelectromotive force of the test sensors 1 to 8 is 12 mV at the centroid position B of the reference electrode 42 and 1.5 mV at the centroid position A of the reference electrode 42. On the other hand, as described above, the measurement electrode 44 and the reference electrode 42 have an overlap rate R of 77.0%.

図4は、上記の重なり率Rと熱起電力の平均値との関係を示す図である。重なり率Rが0%の基準電極42の重心位置Bと測定電極44の間の熱起電力の平均値と比較して、重なり率Rが77.0%の基準電極42の重心位置Aと測定電極44の間の熱起電力の平均値の方が小さくなることが確認された。また、重なり率が大きくなるにともなって熱起電力の値は徐々に減少していくことが発明者によって確認されている。   FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the overlap ratio R and the average value of the thermoelectromotive force. Compared with the average value of the thermoelectromotive force between the center of gravity position B of the reference electrode 42 having an overlap rate R of 0% and the measurement electrode 44, the position of the center of gravity A of the reference electrode 42 having an overlap rate R of 77.0% is measured. It was confirmed that the average value of the thermoelectromotive force between the electrodes 44 was smaller. Further, the inventors have confirmed that the value of the thermoelectromotive force gradually decreases as the overlap ratio increases.

1 第1基板層
2 第2基板層
3 第3基板層
4 第1固体電解質層
5 スペーサ層
6 第2固体電解質層
41 測定用ポンプセル
42 基準電極
44 測定電極
70 ヒータ部
100 ガスセンサ
101 センサ素子
Ip2 ポンプ電流
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st board | substrate layer 2 2nd board | substrate layer 3 3rd board | substrate layer 4 1st solid electrolyte layer 5 Spacer layer 6 2nd solid electrolyte layer 41 Pump cell for measurement 42 Reference electrode 44 Measuring electrode 70 Heater part 100 Gas sensor 101 Sensor element Ip2 pump Current

Claims (3)

酸素イオン伝導性を有する固体電解質を主成分として構成されるセンサ素子を有し、前記センサ素子を前記固体電解質の活性化する温度に加熱し保温したうえで、前記固体電解質の酸素イオン伝導性を利用して、被測定ガス中の所定ガス成分の濃度に応じて前記固体電解質を流れる電流を検出するガスセンサであって、
前記センサ素子は、
所定の固体電解質層の第1主面側に設けられ、前記所定ガス成分の濃度測定に際して、酸素濃度の基準とする基準ガスと接触する基準電極と、
前記固体電解質層の第2主面側に設けられ、前記所定ガス中の酸化物気体成分を還元可能な測定電極と、
を備え、
前記基準電極と前記測定電極との電位差を制御指標としたセンサ出力が得られるとともに、
前記固体電解質層の厚さ方向から見たときに、前記測定電極と前記基準電極とは、互いの重心が幅方向にずれており、
前記固体電解質層の厚さ方向から見た前記測定電極の面積をS1とし、前記固体電解質層の厚さ方向から見て前記基準電極が前記測定電極と重なっている領域の面積をS2として、前記重なりの程度を表すパラメータである重なり率Rを、
R=(S2/S1)×100
で定義したとき、前記重なり率Rが10以上77以下である、
ことを特徴とするガスセンサ。
It has a sensor element composed mainly of a solid electrolyte having oxygen ion conductivity, and the sensor element is heated to a temperature at which the solid electrolyte is activated and kept warm, and then the oxygen ion conductivity of the solid electrolyte is increased. A gas sensor that detects a current flowing through the solid electrolyte according to a concentration of a predetermined gas component in a gas to be measured,
The sensor element is
A reference electrode provided on a first main surface side of a predetermined solid electrolyte layer, and in contact with a reference gas serving as a reference for oxygen concentration when measuring the concentration of the predetermined gas component;
A measurement electrode provided on the second main surface side of the solid electrolyte layer and capable of reducing an oxide gas component in the predetermined gas;
With
While obtaining a sensor output using the potential difference between the reference electrode and the measurement electrode as a control index,
When viewed from the thickness direction of the solid electrolyte layer, the measurement electrode and the reference electrode, the center of gravity of each other is shifted in the width direction,
The area of the measurement electrode viewed from the thickness direction of the solid electrolyte layer is S1, and the area of the region where the reference electrode overlaps the measurement electrode when viewed from the thickness direction of the solid electrolyte layer is S2. The overlapping rate R, which is a parameter representing the degree of overlapping,
R = (S2 / S1) × 100
When defined by the above, the overlapping rate R is 10 or more and 77 or less,
A gas sensor characterized by that.
請求項1に記載のガスセンサであって、
前記重なり率Rが50以上77以下である、
ことを特徴とするガスセンサ。
The gas sensor according to claim 1,
The overlap ratio R is 50 or more and 77 or less,
A gas sensor characterized by that.
請求項1または請求項2に記載のガスセンサにおいて、
前記所定のガス成分が窒素酸化物であり、前記センサ素子がジルコニアを主成分として構成されることを特徴とするガスセンサ。
The gas sensor according to claim 1 or 2,
The gas sensor, wherein the predetermined gas component is nitrogen oxide, and the sensor element is mainly composed of zirconia.
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