[发明专利]气体传感器元件及气体传感器

说明书

本发明提供一种低温下的灵敏度及响应性优异的气体传感器元件及气体传感器。气体传感器元件(1)具有由氧离子传导性的ZrO₂系陶瓷形成的固体电解质体(2)、分别设在固体电解质体(2)上的一方的表面(21)和另一方的表面(22)上的基准气体侧电极(3)及被测气体侧电极(4)，气体传感器具备该气体传感器元件(1)。基准气体侧电极3及被测气体侧电极4形成在夹着固体电解质体(2)彼此相对置的位置上，均由贵金属或贵金属合金形成。在固体电解质体(2)与基准气体侧电极(3)之间，形成有贵金属或贵金属合金与ZrO₂系陶瓷混杂而成的平均厚度800nm以下的混合层。

本申请基于2015年3月6日提出的日本专利申请第2015-44446号主张优先权，在此引用其记载内容。

技术领域

本发明涉及具有固体电解质体、基准气体侧电极和被测气体侧电极的气体传感器元件、及具备该气体传感器元件的气体传感器。

背景技术

以往，为了对从汽车发动机等内燃机排出的排气进行净化，在内燃机的下游侧设有排气净化装置。排气净化装置具备用于净化排气的三元催化剂和检测排气中的空气过剩率(λ)的气体传感器。排气净化装置中，通过将通过三元催化剂后的排气的空气过剩率(λ)作为传感器输出反馈至内燃机的控制部(发动机控制装置：ECU)，控制内燃机的运转条件以使得三元催化剂有效地发挥作用，由此进行排气的净化。

一般来讲，气体传感器具备气体传感器元件及用于对该气体传感器元件进行加热的加热器等，气体传感器元件具有氧离子传导性的固体电解质体、基准气体侧电极和被测气体侧电极。气体传感器中为了得到充分的传感器输出，需要将气体传感器元件的温度提高至规定温度以上。因此，利用加热器对气体传感器元件进行加热。另一方面，近年来，对节省油耗、节省电力的要求越来越高，要求尽量抑制利用加热器对气体传感器的加热。因此，从降低排放物(emission)和节省电力的观点出发，一直在要求开发即使在低温下也能确实检测排气组成作为传感器输出、并可将传感器输出反馈给ECU的气体传感器，即低温下的响应性优异的气体传感器。

迄今为止，作为气体传感器元件，在开发例如具备由氧离子传导性的固体电解质形成的基板、设在该基板上的一对金属陶瓷电极、和通过电镀形成在该金属陶瓷电极的表面上的铂层的氧浓度检测器(专利文献1)。在这样的气体传感器元件中，通过由电镀形成在金属陶瓷电极的表面上的铂层，可提高被测气体侧电极及基准气体侧电极的活性。

除此以外，作为响应性高的气体传感器，还有专利文献2所述的气体传感器。专利文献2所述的气体传感器具备固体电解质体和基准气体电极，基准气体电极具有电极表层和电极中间层。具体地讲，在固体电解质体与电极表层之间设有电极中间层。在这样的构成中，通过由贵金属和氧化锆的混合材料形成电极中间层，从而提高气体传感器的响应性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-133931号公报

专利文献2：日本特开2007-121173号公报

发明内容

但是，上述的专利文献1所述的气体传感器元件例如在200～300℃的低温下的灵敏度及响应性不充分。通过在金属陶瓷电极的表面上形成铂层，虽使铂的比表面积增加，反应速度提高，但因低温时铂本身的活性下降而使传感器输出(灵敏度)及响应性都降低。此外，专利文献2所述的气体传感器元件的中间层的厚度为1000nm。这样的厚度大的中间层阻碍气体的扩散，使气体扩散阻力增加，因此低温下的传感器输出及响应性下降。

本公开是鉴于上述背景而完成的，目的是提供低温下的灵敏度及响应性优异的气体传感器元件及气体传感器。