[发明专利]传感器元件、气体传感器和气体传感器单元

说明书

本发明提供能够提高泵单元中的电极的氧分解活性并且能够抑制电极从固体电解质体剥离的传感器元件、气体传感器和气体传感器单元。一种传感器元件，其具有测量室、包括固体电解质体、暴露于测量室的内侧电极和配置在测量室的外部的外侧电极的用来调整氧浓度泵单元；及能够产生与测量室内的氧浓度相应的电压的基准单元，至少一电极含有贵金属和固体电解质体的成分，且在沿厚度方向观察该至少一电极的剖面的情况下，该至少一电极具有贵金属区域、固体电解质体区域以及贵金属和固体电解质体的成分共存的共存区域，在至少一电极的剖面中，用{共存区域/(贵金属区域+固体电解质体区域+共存区域)}表示的共存区域的面积比率SR为15.5％以上且小于30％。

技术领域

本发明涉及传感器元件、气体传感器和气体传感器单元。

背景技术

伴随着加强对从汽车等的内燃机排出的废气的限制，要求降低废气中的氮氧化物(NOx)的量。因此，近年来，正在推进开发一种能够直接测量废气中的NOx浓度的NOx传感器。NOx传感器具有NOx传感器元件，该NOx传感器元件具有泵单元和NOx浓度检测单元，该泵单元是通过在氧化锆等具有氧离子传导性的固体电解质体的表面形成一对电极来做成的。

NOx传感器利用泵单元对与包含NOx的待测气体空间相连通的测量室内的氧进行抽出或抽入。此时，控制泵单元，以使测量室内为规定的氧浓度。并且，利用检测单元检测氧浓度被控制(调整)后的待测气体的NOx浓度。

上述结构的NOx传感器中，仅是将电极设于固体电解质体，因此，NOx传感器元件(检测元件)的电极不够具有活性，无法获得充分的感应特性。

因此，提出了一种在泵单元的一对电极间施加电压并实施老化处理来使氧分解活性提高的技术(参照专利文献1)。该技术中，通过在电极的沿着厚度方向的剖面中使包含电极所含的贵金属和固体电解质体的成分的混合区域的比率为30％以上，能够使氧分解活性提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第6382162号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而存在这样的问题：由于混合区域的结合性较差，因此，当混合区域过多时，电极容易从固体电解质体剥离。而且，在对流向泵单元的电流进行反馈控制以使基准单元的电位为一定的情况下，基准单元的电极与包含混合区域的泵单元的电极之间的响应性差变大，还可能导致振荡。

另一方面，当混合区域过少时，会存在下述等不良情况：电极的内部电阻在低温时上升，泵单元的电压(Vp1)变高，导致将废气中的测量对象成分分解。

本发明即是鉴于上述背景来做成的，其目的在于，提供能够提高泵单元中的电极的氧分解活性并且能够抑制电极从固体电解质体剥离的传感器元件、气体传感器和气体传感器单元。

用于解决问题的方案