[发明专利]气体传感器元件

说明书

本发明涉及气体传感器元件。本发明的目的在于提供具备连续覆水时的防水性提高的多孔保护层的气体传感器元件。本发明涉及气体传感器元件，是将在两侧具备至少一对电极的固体电解质体与包含发热源的发热体层叠而形成检测部，在该检测部的周围形成多孔保护层而成的气体传感器元件，其中，上述多孔保护层由包含氧化铝的骨料和包含二氧化硅的涂覆料形成，上述多孔保护层的相对于上述骨料和上述涂覆料的合计重量的上述涂覆料的重量浓度x(重量％)和气孔率y(％)满足下述的式(1)y≤0.0058x²‑1.2666x+68(1)，上述多孔保护层的100nm以下的细孔径的细孔容积为0.02mL/g以下。

技术领域

本发明涉及例如在车辆中搭载来检测废气中的氧或NOx浓度的气体传感器元件。

背景技术

在各种产业界中，用于减轻环境影响负荷的各种尝试正在世界范围内进行，其中，在汽车产业中，用于油耗性能优异的汽油发动机车以及混合动力车或电动汽车等所谓的环保汽车的普及和其性能的进一步提高的开发正在日复一日地进行。

车辆的排出气体的净化和油耗性能的提高通过用气体传感器检测排出气体等被测气体中的氧或NOx浓度，精密地控制燃料喷射量和吸入空气量来进行。

就构成该气体传感器的气体传感器元件的基本构成而言，可以列举出将在两侧具备一对电极的固体电解质体和包含发热源的发热体层叠而构成检测部，在该检测部的周围形成有多孔保护层的气体传感器元件。

由于气体传感器在400～850℃左右的高温状态下检测废气中的氧或NOx浓度，因此该废气中的水滴(冷凝水)与构成气体传感器的气体传感器元件碰撞时，有时发生部分急冷引起的热冲击，其功能降低。

为了消除该课题，在气体传感器元件中在检测部的周围配置具有防水性的多孔保护层。

其中，作为与具备具有防水性的多孔保护层的气体传感器元件有关的现有技术，例如，在专利文献1中公开了一种气体传感器元件，其具备热导率λ处于0.2～5W/mK的范围、热导率λ(W/mK)和密度ρ (g/m³)和比热Cp(J/gK)之积即λCpρ处于5.3×10⁵～2.1×10⁷WJ/m⁴K²的范围的多孔保护层。

专利文献1的多孔保护层的防水性是通过膜沸腾现象(莱顿弗罗斯特现象)获得的。所谓莱顿弗罗斯特现象，是指在水滴接触高温的多孔保护层的表面时，水滴的表面瞬时蒸发，利用蒸发的水蒸气在多孔保护层的表面与水滴之间形成阻断层(蒸气膜)的现象。由于该莱顿弗罗斯特现象，即使在水滴附着于多孔保护层的表面的情况下，水滴也瞬时地从多孔保护层的表面分离，这即意味着多孔保护层取得了防水性。

但是，对于专利文献1中公开的这样的、具备具有防水性的多孔保护层的气体传感器元件而言，在废气中的冷凝水连续流到高温的气体传感器元件的同一部位的情况下(连续覆水)，有时多孔保护层的防水性不充分。例如，专利文献1中所公开的气体传感器元件的多孔保护层显示出热导率随着温度的降低而降低的 PTC(Positive TemperatureCoefficient)特性，因此在由于连续覆水而使多孔保护层的温度降低的情况下，其热导率降低，难以形成莱顿弗罗斯特现象产生的蒸汽膜，其结果防水性降低，发生对于气体传感器元件的大的热冲击。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-29360号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上所述，对于现有的具备具有防水性的多孔保护层的气体传感器元件而言，由于连续覆水时的温度降低，防水性降低，有时发生对气体传感器元件的大的热冲击。因此，本发明的目的在于提供具备连续覆水时的防水性提高的多孔保护层的气体传感器元件。

用于解决课题的手段