[发明专利]气体传感器元件用固体电解质体及其制造方法以及气体传感器元件

说明书

由包含稳定剂的氧化锆制成的固体电解质粒子(2)所构成的气体传感器元件用固体电解质体(1)，具有在集合了许多上述固体电解质粒子的固体电解质相(M)中分散有金属氧化物粒子(3)的结构，在上述固体电解质相中，彼此相邻的2个上述固体电解质粒子在它们的粒子界面(21)之间没有晶界杂质层，上述粒子界面彼此直接接触。

相关申请的相互参照

本申请基于2016年11月15日提出的日本专利申请第2016－222320号，将该专利申请的全部内容通过参照引入本说明书。

技术领域

本发明涉及用于检测特定气体成分的气体传感器元件中采用的气体传感器元件用固体电解质体及其制造方法、以及采用其的气体传感器元件。

背景技术

在内燃机的排气系统等中，配置有用于对排放气体中的氧浓度、空燃比等进行检测的气体传感器，并将检测结果向内燃机的燃烧控制系统反馈。这样的气体传感器具备利用了氧化物离子传导性的固体电解质体的气体传感器元件，例如，在固体电解质体的内外表面设置一对电极，使其中的一方暴露于排放气体，根据在一对电极间产生的电动势来检测氧浓度。

近年来，车辆引擎的排放气体限制变得严格，要求进一步提高燃料效率。例如，对于抑制排放而言，起动时的燃烧控制是重要的，通过使气体传感器早期动作，能够改善起动时的燃烧性。但是，在排放气体温度较低的起动时，若为了早期激活气体传感器元件而急速升温，则有可能固体电解质体产生应力而发生破裂等。

另外，混合动力车、怠速停止(idle stop)车反复再起动，从而加热器的耗电增大，成为燃料效率恶化的重要因素。因此，希望通过提高气体传感器元件的低温动作性来防止固体电解质体的损伤，抑制燃料效率恶化并且提高起动时的燃烧控制性。

专利文献1公开了一种气体传感器用固体电解质，其通过在使用了氧化钇的氧化锆的晶界使氧化铝分散而形成。固体电解质中，氧化钇的含量为氧化锆的2～10mol％，氧化铝的含量相对于固体电解质的整体为5～25质量％，相对密度为93％以上。此外，通过将氧化锆和氧化铝的平均粒径规定为规定的关系、并使比氧化锆小的氧化铝均匀地分散，从而控制氧化锆的晶界电阻和晶内电阻，提高离子传导性和抗热震性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利第4724772号公报

发明内容

气体传感器元件通过固体电解质体的离子传导性的提高，从而气体传感器元件的检测灵敏度提高，能够在元件温度更低的状态下检测出特定气体成分。在专利文献1的结构下，已经明确了：由于在作为固体电解质的氧化锆的晶界处分散绝缘性的氧化铝，因此离子传导性的提高存在极限，无法获得期望的低温起动性。

本发明的目的在于，提供一种气体传感器元件用的固体电解质体及其制造方法、以及采用该固体电解质体的气体传感器，该固体电解质体使离子传导性进一步提高，能够实现更低温度下的动作，并且升温时的抗热震性优异。

本发明的一实施方式的气体传感器元件用固体电解质体，含有由包含稳定剂的氧化锆构成的固体电解质粒子、以及金属氧化物粒子，具有在集合了许多上述固体电解质粒子的固体电解质相中分散有上述金属氧化物粒子的结构，在上述固体电解质相中，彼此相邻的2个上述固体电解质粒子在它们的粒子界面之间没有晶界杂质层，上述粒子界面彼此直接接触。

本发明的另一实施方式的气体传感器元件用固体电解质体的制造方法，是上述气体传感器元件用固体电解质体的制造方法，具备以下工序：粉碎工序，对上述固体电解质粒子的原料进行粉碎；浆料化工序，向粉碎后的原料粉末混合溶剂而做成浆料状；过滤工序，对得到的浆料进行离心分离，使杂质和上述溶剂一起从上述原料粉末分离；混合工序，向分离后的上述原料粉末添加上述金属氧化物粒子；以及成型工序，使包含上述原料粉末和上述金属氧化物粒子的混合粉末成型而成为成型体。