[发明专利]气体传感器元件及气体传感器

说明书

一种具备固体电解质体(20)、测量电极膜(31)和测量气体取入口(15)的气体传感器元件(10)以及具备该气体传感器元件的气体传感器。测量电极膜(31)具有贵金属区域(311)、固体电解质区域(312)和混合区域(313)。混合区域(313)是贵金属和固体电解质相混合的区域。测量电极膜(31)具有存在于第1区域(315)内的混合区域(313)的平均厚度(Dsubgt;1/subgt;)比在沿着测量气体的取入方向(Dsubgt;G/subgt;)的方向上存在于比第1区域(315)靠近测量电极膜(31)的中心(Osubgt;1/subgt;)的区域内的混合区域(313)的平均厚度大的分布构造。第1区域(315)是从测量气体取入口(15)侧的电极端(314)到沿着测量气体的取入方向(Dsubgt;G/subgt;)的方向上的测量电极膜(31)的全长(L)的1/4的区域。

技术领域

本公开涉及气体传感器元件及气体传感器。

背景技术

例如在从内燃机排出的废气的检测中，使用具备气体传感器元件的气体传感器。气体传感器元件具备具有氧离子传导性的固体电解质体、设在固体电解质体的一个面上的测量电极膜和设在固体电解质体的另一个面上的基准电极膜。测量电极膜包含Pt等的贵金属粒子和具有氧离子传导性的固体电解质粒子。

在专利文献1中，公开了具有贵金属、固体电解质、以及贵金属及固体电解质相互混入的混合区域的气体传感器用电极。通过在电极中形成混合区域，贵金属区域、固体电解质区域和测量气体的气相区域的三相界面增大，所以电极的活性变高。结果，电极界面电阻变小，能够抑制传感器输出的偏差(离差)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-122878号公报

发明内容

测量电极膜的混合区域带来三相界面的增大，另一方面也带来静电电容的增大。静电电容的增大可能成为对于例如废气中的空燃比的切换的响应性那样、对于测量气体的变化的响应性下降的原因。因而，在气体传感器的响应性上有进一步改善的余地。

本公开的目的是提供一种电极活化时间短、响应性良好的气体传感器元件及气体传感器。

本公开的一技术方案是一种气体传感器元件，具有：固体电解质体；测量电极膜，形成在上述固体电解质体的主面上，被暴露在测量气体中；以及测量气体取入口，导入上述测量气体；上述测量电极膜具有由贵金属构成的贵金属区域、由固体电解质构成的固体电解质区域、以及上述贵金属和上述固体电解质相混入的混合区域；上述测量电极膜具有如下的分布构造：存在于从上述测量气体取入口侧的电极端到沿着上述测量气体的取入方向的方向上的上述测量电极膜的全长L的1/4的第1区域内的上述混合区域的平均厚度D₁，比在沿着上述取入方向的方向上存在于比上述第1区域更靠近上述测量电极膜的中心的区域内的上述混合区域的平均厚度大。

本公开的另一技术方案是一种具备上述气体传感器元件的气体传感器。

上述气体传感器元件的测量电极膜具有贵金属和固体电解质相混入的混合区域。混合区域使作为贵金属、固体电解质和测量气体的反应部分的三相界面的量增大。结果，测量气体的电极活化时间变短，气体传感器元件能够较早地检测测量气体。

进而，测量电极膜在混合区域的厚度中具有分布，存在于位于测量气体取入口侧的第1区域内的混合区域的平均厚度D₁，比存在于比第1区域靠近中心的区域内的混合区域的厚度大。即，在测量电极中，在三相界面的量中形成有分布，测量气体取入口侧的三相界面的量较多。测量气体被从测量气体取入口向气体传感器元件内导入，所以沿着取入方向穿过测量电极膜上。此时，在上述结构的气体传感器元件中，在混合区域的厚度较大的测量气体取入口侧的电极端，电极反应充分地进行，通过电极反应而氧被消耗后的测量气体从电极端向沿着取入方向的方向穿过。因而，即使具有分布构造，电极活化也被维持得充分高。