[发明专利]气体传感器元件及气体传感器

说明书

传感器元件(101)用于对气体中的规定成分的浓度进行检测。该传感器元件(101)具备：传感器元件主体(101a)，其具备氧离子传导性的固体电解质层；外侧泵电极(23)，其配置于作为传感器元件主体(101a)的表面之一的上表面；以及多孔质保护层(91)，其设置成至少将外侧泵电极(23)覆盖。在多孔质保护层(91)与传感器元件主体(101a)之间设置有空间层(93)。空间层(93)包括多孔质保护层(91)与外侧泵电极(23)之间的第一空间层。多孔质保护层(91)的内表面中的与外侧泵电极(23)对置的区域的最大高度粗糙度Rz为50μm以下。

技术领域

本发明涉及气体传感器元件及气体传感器。

背景技术

以往，已知如下气体传感器，该气体传感器具备对汽车的废气等被测定气体中的NOx等规定成分的浓度进行检测的传感器元件。专利文献1中公开了一种气体传感器，在该气体传感器中，多孔质保护层设置为将在传感器元件的表面配置的外侧电极覆盖，在多孔质保护层与外侧电极之间设置有空间层。还进行了如下说明：由此能够利用空间层对多孔质保护层的厚度方向上的热传导进行隔绝，因此，水附着于多孔质保护层的表面时的传感器元件的冷却得到抑制，耐浸水性(日语：耐被水性)得以提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016－188853号公报

发明内容

上述气体传感器元件的通常驱动时的温度为高温(例如800℃等)，从而期望进一步抑制因水分的附着而骤冷所导致的传感器元件的裂纹。

本发明是为了解决上述课题而完成的，其主要目的在于提高气体传感器元件的耐浸水性。

本发明的气体传感器元件用于对气体中的规定成分的浓度进行检测，其特征在于，具备：

元件主体，该元件主体具备氧离子传导性的固体电解质层；

多孔质保护层，该多孔质保护层设置成至少将作为所述元件主体的表面的局部位置的、在使用时变为高温的规定位置覆盖；以及

第一空间层，该第一空间层设置于所述多孔质保护层与所述规定位置之间，

所述多孔质保护层的内表面中的与所述规定位置对置的区域的最大高度粗糙度Rz为50μm以下。

该气体传感器元件中，多孔质保护层设置为将元件主体的表面的规定位置覆盖，在多孔质保护层与规定位置之间设置有第一空间层。由此，多孔质保护层的厚度方向上的热传导因第一空间层而隔绝。因此，水附着于多孔质保护层的表面时的元件主体的冷却得到抑制。另外，多孔质保护层的内表面(元件主体侧的面)中的与规定位置对置的区域的最大高度粗糙度Rz为50μm以下而构成光滑面。因此，从元件主体的规定位置散发的热容易被多孔质保护层的内表面反射而返回至元件主体，从而能够实现高度保温效果。因此，气体传感器元件的耐浸水性得以提高。

应予说明，如果多孔质保护层的内表面中的与规定位置对置的区域的最大高度粗糙度超过50μm，则该区域的表面积增加，因此，从元件主体散发的热被多孔质保护层吸收而难以返回至元件主体。因此，无法充分实现元件主体的保温效果。

本发明的气体传感器元件中，所述多孔质保护层的内表面中的与所述规定位置对置的区域的最大高度粗糙度Rz优选为40μm以下。据此，上述保温效果进一步提高，因此，元件主体的耐浸水性进一步提高。

本发明的气体传感器元件中，所述第一空间层的厚度偏差优选为20％以下。第一空间层的隔热性能取决于第一空间层的厚度，不过，如果厚度偏差为20％以下，则第一空间层的较厚部分和较薄部分的隔热性能不会产生较大的差异。应予说明，厚度偏差是：在与第一面垂直的方向上测定所得的厚度的偏差。另外，第一空间层的厚度并未特别限定，优选为10μm以上200μm以下，更优选为50μm以上100μm以下。