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公開番号2025084349
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-03
出願番号2023198188
出願日2023-11-22
発明の名称センサ素子およびガスセンサ
出願人日本碍子株式会社
代理人弁理士法人アイテック国際特許事務所
主分類G01N 27/416 20060101AFI20250527BHJP(測定;試験)
要約【課題】特定ガスの濃度の検出精度の低下を抑制する。
【解決手段】センサ素子101は、酸素イオン伝導性の固体電解質層を有する素子本体102と、素子本体102の内部に配設された測定電極44と、内側リード部77、側面リード部78、コネクタ電極75aが測定電極44にこの順に接続された導通部74とを備える。側面リード部78は、ガス透過性を有し、側面リード部78と素子本体102の固体電解質体との接触面積は、1.10mm²以下である。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
被測定ガス中の特定ガスの濃度を検出するためのセンサ素子であって、
酸素イオン伝導性の固体電解質体を有し且つ長手方向に沿って延在する柱状であって前記長手方向に沿った両端である前端および後端と前記長手方向に沿った表面である側面とを有し且つ前記前端側が前記被測定ガスに晒される素子本体と、
前記素子本体の内部に配設された内側電極と、
前記素子本体の内部に配設され且つ前記内側電極と導通する内側導通部、前記側面に配設され且つ前記側面の前記後端側に配設されたコネクタ電極を有し且つ前記内側導通部と導通する外側導通部、を有する導通部と、
を備え、
前記外側導通部のうち前記内側導通部との接続部は、ガス透過性を有し、
前記接続部と前記固体電解質体との接触面積は、１．１０ｍｍ
2
以下である、
センサ素子。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
請求項１記載のセンサ素子であって、
前記接続部と前記固体電解質体との接触面積は、１．００ｍｍ
2
以下である、
センサ素子。
【請求項３】
請求項１または２記載のセンサ素子であって、
前記接続部と前記素子本体および前記内側導通部との接触面積は、０．２５ｍｍ
2
以上である、
センサ素子。
【請求項４】
請求項３記載のセンサ素子であって、
前記接続部と前記素子本体および前記内側導通部との接触面積は、０．４０ｍｍ
2
以上である、
センサ素子。
【請求項５】
請求項１または２記載のセンサ素子であって、
前記内側電極は、前記特定ガスの濃度の検出に用いられる測定電極である、
センサ素子。
【請求項６】
請求項１または２記載のセンサ素子であって、
前記素子本体は、複数の層を前記長手方向に直交する積層方向に積層し且つ前記固体電解質体を有する積層体であり、
前記積層体は、前記側面として、前記積層方向における両端面である第１面および第２面と、前記長手方向および前記積層方向に直交する方向の両端面である第３面および第４面とを有し、
前記内側導通部は、前記第３面または前記第４面に引き出された内側リード部を有し、
前記接続部は、前記固体電解質体に接触するように前記第３面または前記第４面に配設され且つ前記内側リード部に接続された側面リード部である、
センサ素子。
【請求項７】
請求項１または２記載のセンサ素子であって、
前記素子本体は、複数の層を前記長手方向に直交する積層方向に積層し且つ前記固体電解質体を有する積層体であり、
前記積層体は、前記側面として、前記積層方向における両端面である第１面および第２面を有し、
前記素子本体は、前記側面の前記後端側の前記第１面または前記第２面で開口する開口部を含み且つ前記複数の層のうち１以上を前記積層方向に貫通するスルーホールを有し、
前記内側導通部は、前記スルーホール内に配設されたスルーホール導体を有し、
前記接続部は、前記固体電解質体に接触し且つ前記スルーホール導体に接続された前記コネクタ電極である、
センサ素子。
【請求項８】
請求項１または２記載のセンサ素子であって、
前記センサ素子と、
前記センサ素子の前記長手方向に沿って延在する筒状であって前記長手方向に沿った両端である第２前端および第２後端を有し且つ前記センサ素子が内部に配置されるケースと、
前記ケースの前記第２後端側を封止する封止部材と、
を備えるガスセンサに用いられる、
センサ素子。
【請求項９】
請求項１または２記載のセンサ素子と、
前記センサ素子の前記長手方向に沿って延在する筒状であって前記長手方向に沿った両端である第２前端および第２後端を有し且つ前記センサ素子が内部に配置されるケースと、
前記ケースの前記第２後端側を封止する封止部材と、
を備えるガスセンサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ素子およびガスセンサに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排ガスなどの被測定ガス中のＮＯｘなどの特定ガスの濃度を検出するためのセンサ素子を備えるガスセンサが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のセンサ素子は、素子本体と内側電極と端子部とリード部とを備える。素子本体は、酸素イオン伝導性の固体電解質体を有し、且つ、長手方向に沿って延在する柱状であり、且つ、長手方向に沿った両端である前端および後端と、長手方向に沿った表面である側面とを有する。素子本体の前端側は、被測定ガスに晒される。内側電極は、素子本体の内部に配設される。端子部は、素子本体の側面の後端側に配設される。リード部は、内側電極と端子部とを接続するように配置され、素子本体の内部に配設された内側部位と、側面で素子本体から露出している側面導通部とを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第４６２８９２０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうしたセンサ素子では、センサ素子（素子本体）の外部の何らかのガスが側面導通部を通過すると、側面導通部と固体電解質体とガス（気相）との三相界面でネルンスト起電力が発生し得る。三相界面が大きい場合、ネルンスト起電力が大きくなり、これに起因して特定ガスの濃度の検出精度が低下する可能性がある。
【０００５】
本発明のセンサ素子およびガスセンサは、特定ガスの濃度の検出精度の低下を抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のセンサ素子およびガスセンサは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
［１］本発明のセンサ素子は、
被測定ガス中の特定ガスの濃度を検出するためのセンサ素子であって、
酸素イオン伝導性の固体電解質体を有し且つ長手方向に沿って延在する柱状であって前記長手方向に沿った両端である前端および後端と前記長手方向に沿った表面である側面とを有し且つ前記前端側が前記被測定ガスに晒される素子本体と、
前記素子本体の内部に配設された内側電極と、
前記素子本体の内部に配設され且つ前記内側電極と導通する内側導通部、前記側面に配設され且つ前記側面の前記後端側に配設されたコネクタ電極を有し且つ前記内側導通部と導通する外側導通部、を有する導通部と、
を備え、
前記外側導通部のうち前記内側導通部との接続部は、ガス透過性を有し、
前記接続部と前記固体電解質体との接触面積は、１．１０ｍｍ
2
以下である、
ことを要旨とする。
【０００８】
本発明のセンサ素子では、外側導通部のうち内側導通部との接続部は、ガス透過性を有し、接続部と固体電解質体との接触面積は、１．１０ｍｍ
2
以下である。これにより、センサ素子（素子本体）の外部の何らかのガスが接続部を通過しても、接続部と固体電解質体とガス（気相）との三相界面でネルンスト起電力が大きくなるのを抑制し、特定ガスの濃度の検出精度の低下を抑制することができる。発明者らは、このことを実験や解析などにより確認した。
【０００９】
［２］本発明のセンサ素子（上述の［１］に記載のセンサ素子）において、前記接続部と前記固体電解質体との接触面積は、１．００ｍｍ
2
以下であるものとしてもよい。こうすれば、被覆部と固体電解質体とガス（気相）との三相界面でネルンスト起電力が大きくなるのをより抑制することができる。
【００１０】
［３］本発明のセンサ素子（上述の［１］または［２］に記載のセンサ素子）において、前記接続部と前記素子本体および前記内側導通部との接触面積は、０．２５ｍｍ
2
以上であるものとしてもよい。こうすれば、接続部と素子本体および内側導通部との密着性を向上させることができる。発明者らは、このことを実験や解析などにより確認した。
（【００１１】以降は省略されています）

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