[发明专利]气体传感器

权利要求书

1.一种气体传感器，其是具备由氧离子传导性的固体电解质构成的传感器元件的、能够确定被测定气体中的NOx浓度的极限电流型的气体传感器，其特征在于，

所述传感器元件具有：

气体导入口，被测定气体从外部空间导入至该气体导入口；

第一内部空腔，该第一内部空腔在规定的扩散阻力下与所述气体导入口连通；

第二内部空腔，该第二内部空腔在规定的扩散阻力下与所述第一内部空腔连通；

主泵单元，该主泵单元是构成为包括内侧泵电极、外侧泵电极、以及存在于所述内侧泵电极与所述外侧泵电极之间的所述固体电解质的电化学泵单元，所述内侧泵电极设置为面对所述第一内部空腔，所述外侧泵电极设置于所述传感器元件的表面；

测定电极，该测定电极设置为面对所述第二内部空腔，并且，由施加有规定的扩散阻力的多孔质保护膜覆盖，作为针对NOx的还原催化剂而发挥作用；

大气导入层，大气作为基准气体而从所述传感器元件的外部导入至该大气导入层；

基准电极，该基准电极被所述大气导入层覆盖；以及

测定泵单元，该测定泵单元是构成为包括所述测定电极、所述外侧泵电极、以及存在于所述测定电极与所述外侧泵电极之间的所述固体电解质的电化学泵单元，

所述气体传感器还具备浓度确定机构，该浓度确定机构基于所述测定泵单元中在所述测定电极与所述外侧泵电极之间流通的NOx电流的大小而确定所述NOx浓度，

所述主泵单元配置构成为：当向所述内侧泵电极与所述外侧泵电极之间施加有规定的主泵电压时，将所述第一内部空腔内的氧吸出，将导入至所述第一内部空腔的所述被测定气体中的氧吸出而使得所述第一内部空腔的所述被测定气体的氧分压降低，

所述测定泵单元配置构成为：当向所述内侧泵电极与所述外侧泵电极之间施加有规定的泵电压，将所述测定电极附近的氧吸出，将到达所述测定电极附近的所述被测定气体中的NOx在所述测定电极处被还原而生成的氧吸出，

所述内侧泵电极具有如下平面形状，该平面形状通过面积相对较大的前端部和面积相对较小的后端部这2个部分在所述传感器元件的长度方向上从所述被测定气体的上游侧开始按该顺序连接而成，

所述前端部的宽度大于所述后端部的宽度，

所述前端部的长度为所述内侧泵电极在所述长度方向上的总长度的15％以上75％以下，

所述内侧泵电极在所述长度方向上的总长度为所述第一内部空腔在所述长度方向上的长度的60％以上，

所述内侧泵电极的平面面积为所述第一内部空腔的平面面积的60％以上，

所述内侧泵电极的平面面积为5mm²以上。

2.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，

所述主泵单元的电阻为150Ω以下，

从所述气体导入口至所述内侧泵电极的扩散阻力为200cm^-1以上1000cm^-1以下。

3.根据权利要求1或2所述的气体传感器，其特征在于，

所述传感器元件还具有：

主泵控制用传感器单元，该主泵控制用传感器单元是构成为包括所述内侧泵电极、所述基准电极、以及存在于所述内侧泵电极与所述基准电极之间的所述固体电解质的电化学传感器单元；

辅助泵单元，该辅助泵单元是构成为包括辅助泵电极、所述外侧泵电极、以及存在于所述辅助泵电极与所述外侧泵电极之间的所述固体电解质的电化学泵单元，所述辅助泵电极设置为面对所述第二内部空腔；

辅助泵控制用传感器单元，该辅助泵控制用传感器单元是构成为包括所述辅助泵电极、所述基准电极、以及存在于所述辅助泵电极与所述基准电极之间的所述固体电解质的电化学传感器单元；以及

测定泵控制用传感器单元，该测定泵控制用传感器单元是构成为包括所述测定电极、所述基准电极、以及存在于所述测定电极与所述基准电极之间的所述固体电解质的电化学传感器单元，

在所述主泵单元将存在于所述第一内部空腔的所述被测定气体中的氧吸出时，与所述主泵控制用传感器单元中在所述内侧泵电极与所述基准电极之间产生的电动势相应的所述主泵电压被施加于所述内侧泵电极与所述外侧泵电极之间，

所述辅助泵单元配置构成为：当与所述辅助泵控制用传感器单元中在所述辅助泵电极与所述基准电极之间产生的电动势相应的泵电压施加于所述辅助泵电极与所述外侧泵电极之间时，将导入至所述第二内部空腔的所述被测定气体中的氧吸出，

利用所述辅助泵单元将氧吸出而使得氧分压进一步低于所述第一内部空腔的氧分压的所述被测定气体到达所述测定电极，

在所述测定泵单元将所述测定电极处产生的氧吸出时，与所述测定泵控制用传感器单元中在所述测定电极与所述基准电极之间产生的电动势相应的泵电压被施加于所述测定电极与所述外侧泵电极之间。