[发明专利]气体传感器

说明书

本发明提供一种比以往更稳定地获得优异的动作特性的气体传感器。传感器元件具有：主泵单元，其构成为包括内侧泵电极、外侧泵电极和存在于这两个电极之间的固体电解质；辅助泵单元，其构成为包括辅助泵电极、外侧泵电极和存在于这两个电极之间的固体电解质；以及测定泵单元，其构成为包括测定电极、外侧泵电极和存在于这两个电极之间的固体电解质，内侧泵电极的气孔率P1为10～25％，辅助泵电极的气孔率P2为30～50％，两个电极的厚度比为1.0～4.0，在被测定气体的氧浓度为20.5％时，主泵单元中流通的电流的电流密度为0.05mA/mm²～0.5mA/mm²。

技术领域

本发明涉及对氮氧化物(NOx)的浓度进行求解的气体传感器，特别是涉及提高其性能的技术。

背景技术

已经公知如下极限电流型的气体传感器(NOx传感器)，其采用了将氧离子传导性的固体电解质作为主要构成成分的传感器元件(例如，参见专利文献1)。对于这种气体传感器而言，在求解NOx浓度时，首先，在扩散阻力下将被测定气体导入至在传感器元件的内部设置的空腔(内部空腔)，利用例如被称为主泵单元以及辅助泵单元等的设置为两级的电化学泵单元将这样的被测定气体中的氧吸出，从而预先使得被测定气体中的氧浓度充分降低。然后，在作为还原催化剂而发挥作用的测定电极处将被测定气体中的NOx还原或分解，对于由此生成的氧，利用包括测定电极在内的、例如被称为测定泵单元等的有别于上述电化学泵单元的电化学泵单元将其吸出。并且，利用在这样的测定泵单元流通的电流(NOx电流)与NOx的浓度之间具有恒定的函数关系这一点来求解NOx的浓度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009－244117公报

发明内容

专利文献1中公开了如下方案：将在元件内部设置的主泵单元用的电极(内侧泵电极)以及辅助泵单元用的电极(辅助泵电极)的气孔率设为规定的范围，由此能够降低被测定气体中不存在NOx时在测定泵单元流通的偏移电流(因被测定气体中略微存在的O₂的分解而产生的电流)，并且，通过抑制电极内的氧浓度梯度而能够提高NOx传感器的测定精度。

然而，本发明的发明人进行潜心研究后确认到：即便气体传感器中采用专利文献1所公开的结构，有时在以下方面也存有改善的余地。

首先，能够确认：由于内侧泵电极的气孔率较高、且厚度较小，故此，当在主泵单元流通的电流的电流密度较大时，在内侧泵电极相对于由固体电解质构成的基体的剥离性、以及内侧泵电极的耐久性的方面存有改善的余地。

另外，在辅助泵电极的气孔率较低、且电极的厚度较大的情况下，有时在辅助泵电极的内部产生氧浓度梯度，偏移电流会根据使用状况而增大。

此外，能够确认：在内侧泵电极与辅助泵电极之间的气孔率差较大的情况下，根据使用状况而在各泵单元的反馈控制的控制性的方面存有改善的余地。

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，提供一种与以往相比而能够稳定地获得优异的动作特性的气体传感器。