氣體傳感器的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及對含有氧的氣體所包含的規(guī)定氣體成分的濃度進行測定的氣體傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]例如，在下述專利文獻1中公開了具備具有氧離子傳導性的2個固體電解質(zhì)體的、對汽車的排氣所包含的NOx的濃度進行測定的氣體傳感器。2個固體電解質(zhì)體分別為片狀，在其厚度方向上對置。在2片固體電解質(zhì)體之間有空間存在，該空間成為供氣體(排氣)導入的氣體室。各個固體電解質(zhì)體具有暴露于氣體的表面以及與其相反側(cè)的暴露于大氣等基準氣體的表面。
[0003]各個固體電解質(zhì)體在其兩面形成有電極。由2個固體電解質(zhì)體中的一方(以下，也稱作第1固體電解質(zhì)體)以及在其兩面形成的電極形成栗單元。此外，由另一方的固體電解質(zhì)體(以下，也稱作第2固體電解質(zhì)體)以及在其兩面形成的電極形成監(jiān)測單元與傳感器單元。這些栗單元、監(jiān)測單元以及傳感器單元的功能互不相同。利用這3個單元對氣體所包含的NOx等規(guī)定氣體成分的濃度進行測定。
[0004]此外，所述氣體傳感器具備分別將所述第1固體電解質(zhì)體與第2固體電解質(zhì)體加熱至活性溫度的加熱器。該加熱器以與第1固體電解質(zhì)體的對置于第2固體電解質(zhì)體的面的相反側(cè)的面對置的方式配置。在加熱器與第1固體電解質(zhì)體之間有空間存在，該空間成為供所述基準氣體導入的基準氣體室。
[0005]在先技術(shù)文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2004-108788號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明所要解決的課題
[0009]然而，在所述氣體傳感器中，由于在從加熱器至第2固體電解質(zhì)體之間存在所述基準氣體室、第1固體電解質(zhì)體以及所述氣體室，從加熱器至第2固體電解質(zhì)體的距離變長。因此，有氣體傳感器容易大型化這一問題。
[0010]此外，由于在所述氣體傳感器中，從加熱器至第2固體電解質(zhì)體的距離較長，因此難以將第2固體電解質(zhì)體的溫度保持為一定。即，第2固體電解質(zhì)體的溫度產(chǎn)生不均勻。因此，存在由第2固體電解質(zhì)體構(gòu)成的監(jiān)測單元、傳感器單元的溫度的不均勻增大，而不能得到規(guī)定氣體成分的濃度的期望的測定精度的情況。此外，還有因加熱器與第2固體電解質(zhì)體存在距離，用于將第2固體電解質(zhì)體加熱至期望的溫度的加熱器的耗電較大這一問題。
[0011]本發(fā)明鑒于所述問題而作成，提供一種能夠減小多個單元各自的溫度不均勻，降低加熱器的耗電，且能夠?qū)崿F(xiàn)小型化的氣體傳感器。
[0012]用于解決課題的手段
[0013]本發(fā)明的一方式為對含有氧的氣體所包含的規(guī)定氣體成分的濃度進行測定的氣體傳感器，該氣體傳感器具有:
[0014]氣體室，供所述氣體導入；
[0015]基準氣體室，供基準氣體導入；
[0016]—個板狀的固體電解質(zhì)體，具有氧離子傳導性，且配置于所述氣體室與所述基準氣體室之間，該固體電解質(zhì)體具有面向所述氣體室的第1主面以及面向所述基準氣體室的第2主面；
[0017]多個電極，形成于所述固體電解質(zhì)體的第1主面；
[0018]基準電極，形成于所述固體電解質(zhì)體的第2主面；
[0019]栗電極，是形成于所述固體電解質(zhì)體的第1主面的所述電極之一，與所述固體電解質(zhì)體的一部分及所述基準電極一起構(gòu)成對所述氣體中的氧濃度進行調(diào)整的栗單元；
[0020]傳感器電極，是形成于所述固體電解質(zhì)體的第1主面的所述電極之一，與所述固體電解質(zhì)體的一部分及所述基準電極一起構(gòu)成輸出與由所述栗單元調(diào)整了氧的濃度后的所述氣體中的規(guī)定氣體成分的濃度相應的信號的傳感器單元;以及
[0021]具有規(guī)定厚度的板狀的加熱器，隔著所述氣體室或所述基準氣體室與所述固體電解質(zhì)體對置配置，并對所述固體電解質(zhì)體進行加熱，
[0022]所述栗電極與所述傳感器電極的最短距離相對于所述固體電解質(zhì)體的厚度的比率為3以上。
[0023]發(fā)明效果
[0024]S卩，通過使栗電極與傳感器電極的最短距離相對于固體電解質(zhì)體的厚度變大，從而滿足使比率為3以上這一條件。由此栗電極與傳感器電極之間的電阻增大，電流從栗電極向傳感器電極的泄露降低。由此，在栗單元中確保需要的電流的流動。此外，通過使固體電解質(zhì)體的厚度相對于栗電極與傳感器電極的最短距離變小從而滿足使比率為3以上這一條件。由此，栗電極與構(gòu)成栗單元的基準電極之間的電阻減小，由此，電流從栗電極向傳感器電極的泄露降低，從而能夠抑制泄露電流向傳感器單元的流入。因此，規(guī)定氣體成分的濃度的測定的精度得到提高。
[0025]像這樣，通過設所述栗電極與所述傳感器電極的最短距離相對于所述固體電解質(zhì)體的厚度的比率為3以上，能夠僅通過1個固體電解質(zhì)體形成:多個電極，形成于該固體電解質(zhì)體的第1主面;栗單元，通過形成于固體電解質(zhì)體的第2主面的基準電極來調(diào)整氣體中的氧濃度；以及傳感器單元，輸出與由該栗單元調(diào)整了氧的濃度后的所述氣體中的規(guī)定氣體成分的濃度相應的信號。
[0026]由此，在固體電解質(zhì)體與加熱器之間僅介有氣體室與基準氣體室的某一方。因此，能夠縮短栗單元以及傳感器單元與加熱器的距離，變得容易利用加熱器對栗單元以及傳感器單元進行加熱。此外，能夠減小氣體傳感器整體的厚度，能夠使氣體傳感器小型化。
[0027 ]如以上所述，根據(jù)本申請，提供規(guī)定氣體成分的濃度測定的精度高的氣體傳感器。
【附圖說明】
[0028]圖1為實施例1中的氣體傳感器的剖視圖。
[0029]圖2為圖1的I1-1I剖視圖。
[0030]圖3為圖1的II1-1II剖視圖。
[0031 ]圖4為實施例1中的氣體傳感器的分解立體圖。
[0032]圖5為實施例2中的氣體傳感器的剖視圖。
[0033]圖6為實施例3中的氣體傳感器的剖視圖。
[0034]圖7(a)為表示關(guān)于固體電解質(zhì)體的厚度相對于栗電極與傳感器電極的最短距離的比率的實驗結(jié)果的表格。
[0035]圖7(b)為表示關(guān)于固體電解質(zhì)體的厚度相對于栗電極與傳感器電極的最短距離的比率的實驗結(jié)果的曲線圖。
【具體實施方式】
[0036](實施例1)
[0037]使用圖1?圖4來對實施例1的氣體傳感器1進行說明。氣體傳感器1用于對含有氧的氣體g所包含的規(guī)定氣體成分的濃度進行測定。如圖1所示，氣體傳感器1具備:氣體室7、基準氣體室8、板狀的固體電解質(zhì)體2 (2p、2m、2s)、栗電極30、監(jiān)測電極40、傳感器電極50、基準電極80、以及具有規(guī)定厚度的板狀的加熱器6。向氣體室7導入含有氧的氣體g，向基準氣體室8導入基準氣體。
[0038]固體電解質(zhì)體2設于氣體室7與基準氣體室8之間。固體電解質(zhì)體2是由氧化鋯、氧化鈰等具有氧離子傳導性的材料構(gòu)成的板狀體。
[0039]如圖1所示，固體電解質(zhì)體2具有規(guī)定的厚度d，并具有隔著該厚度d互相對置的第1主面21以及第2主面22。栗電極30、監(jiān)測電極40以及傳感器電極50形成于固體電解質(zhì)體2中的暴露于氣體室7的第1主面21。此外，基準電極80形成于固體電解質(zhì)體2中的暴露于基準氣體室8的第2主面22。
[0040]在這里，固體電解質(zhì)體2的厚度d是指在固體電解質(zhì)體2的長度方向上測定了5處的厚度時的平均值。
[0041]加熱器6除了對栗電極30、監(jiān)測電極40、傳感器電極50以及固體電解質(zhì)體2加熱以外還對基準電極80加熱，以使其上升到固體電解質(zhì)體2的活性所需的規(guī)定溫度。另外，固體電解質(zhì)體2的活性，表示固體電解質(zhì)體2達到了氧、NOx的濃度的測定所需的溫度，表示NOx濃度的測定具有將NOx分解為氧離子與氮離子的作用。
[0042]由固體電解質(zhì)體2、栗電極30以及基準電極80形成對氣體g中的氧濃度進行調(diào)整的栗單元3。此外，如圖3所示，由固體電解質(zhì)體2、監(jiān)測電極40以及基準電極80，形成對利用栗單元3調(diào)整了氧濃度后的氣體g中的氧濃度進行檢測的監(jiān)測單元4。進一步，如圖1、圖3所示，由固體電解質(zhì)體2、傳感器電極50以及基準電極80，形成對利用栗單元3調(diào)整了氧濃度后的氣體g中的規(guī)定氣體成分的濃度進行檢測的傳感器單元5。具體而言，傳感器單元5輸出表示規(guī)定氣體成分的濃度的信號。
[0043]加熱器6隔著基準氣體室8與固體電解質(zhì)體