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公開番号2025147921
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-07
出願番号2024048434
出願日2024-03-25
発明の名称センサ素子、ガスセンサ、および素子本体の製造方法
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 20060101AFI20250930BHJP(測定;試験)
要約【課題】センサ素子における素子本体の強度を高くする。
【解決手段】センサ素子101は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するためのものである。センサ素子101は、酸素イオン伝導性の固体電解質を主成分とする固体電解質体103を有する素子本体102、を備える。固体電解質体103は、酸化ケイ素、酸化ナトリウム、酸化鉄の少なくともいずれかである添加剤を含み、添加剤の含有割合が0.004wt%以上である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
被測定ガス中の特定ガス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を主成分とする固体電解質体を有する素子本体、
を備え、
前記固体電解質体は、酸化ケイ素、酸化ナトリウム、酸化鉄の少なくともいずれかである添加剤を含み、前記添加剤の含有割合が０．００４ｗｔ％以上である、
センサ素子。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
請求項１に記載のセンサ素子であって、
前記固体電解質体は、前記添加剤の含有割合が０．０５５ｗｔ％以下であり、
前記センサ素子は、前記素子本体の内部に設けられ通電により発熱するヒータを更に備える、
センサ素子。
【請求項３】
請求項２に記載のセンサ素子であって、
前記固体電解質体は、前記添加剤の含有割合が０．０４０ｗｔ％以下である、
センサ素子。
【請求項４】
請求項１～３のいずれか１項に記載のセンサ素子であって、
前記素子本体は、前記被測定ガスを導入して流通させる被測定ガス流通部と、前記被測定ガス流通部に設けられた内側電極と、前記素子本体の外面に設けられた外側電極と、を有する、
センサ素子。
【請求項５】
請求項１～３のいずれか１項に記載のセンサ素子であって、
前記固体電解質体は、前記固体電解質を主成分とする複数の固体電解質層を有し、前記複数の固体電解質層のうち少なくとも１つの層が、前記添加剤の含有割合が０．００４ｗｔ％以上である、
センサ素子。
【請求項６】
請求項１～３のいずれか１項に記載のセンサ素子を備えたガスセンサ。
【請求項７】
酸素イオン伝導性の固体電解質を主成分とする固体電解質体を有する素子本体を備えた被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するためのセンサ素子における素子本体の製造方法であって、
前記固体電解質を主成分とするスラリーを準備する第１工程と、
前記スラリーを用いて焼成前固体電解質体を有する焼成前素子本体を形成する第２工程と、
前記焼成前素子本体を焼成して前記素子本体を得る第３工程と、
を含み、
前記固体電解質体は、酸化ケイ素、酸化ナトリウム、酸化鉄の少なくともいずれかである添加剤を含み、前記添加剤の含有割合が０．００４ｗｔ％以上であり、
前記スラリーは、少なくとも前記第３工程における焼成後に前記添加剤となる添加剤原料を含んでいる、
素子本体の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ素子、ガスセンサ、および素子本体の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気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、酸素イオン伝導性の固体電解質を主成分とする複数の固体電解質層を有する素子本体を備えている。素子本体は、被測定ガスを導入して流通させるガス流通部と、ガス流通部内および素子本体の外面に設けられた複数の電極と、素子本体に埋設されたヒータとを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１９／１８８６１３号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、こうしたセンサ素子において、素子本体の強度が低いことにより微小なクラックが生じると、センサ素子の特性に影響を与える場合があった。そのため、素子本体の強度を高めることが望まれている。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、センサ素子における素子本体の強度を高くすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した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を主成分とする固体電解質体を有する素子本体、
を備え、
前記固体電解質体は、酸化ケイ素、酸化ナトリウム、酸化鉄の少なくともいずれかである添加剤を含み、前記添加剤の含有割合が０．００４ｗｔ％以上である、
ものである。
【０００８】
このセンサ素子は、固体電解質体における添加剤の含有割合が０．００４ｗｔ％以上であることで、固体電解質体の強度が高くなるため、素子本体の強度を高くすることができる。発明者らは、このことを実験や解析などにより確認した。ここで、主成分とは含有割合（ｗｔ％）が最も多い成分を言う。
【０００９】
［２］上述したセンサ素子（前記［１］に記載のセンサ素子）において、前記固体電解質体は、前記添加剤の含有割合が０．０５５ｗｔ％以下であり、前記センサ素子は、前記素子本体の内部に設けられ通電により発熱するヒータを更に備えていてもよい。こうすれば、添加剤により固体電解質体の導電性が高くなりすぎることを抑制でき、ヒータに通電したときのヒータからのリーク電流を抑制できる。したがって、添加剤の含有割合が０．００４ｗｔ％以上０．０５５ｗｔ％以下であることで、素子本体の強度の向上とリーク電流の抑制とを両立できる。
【００１０】
［３］上述したセンサ素子（前記［２］に記載のセンサ素子）において、前記固体電解質体は、前記添加剤の含有割合が０．０４０ｗｔ％以下であってもよい。こうすれば、リーク電流をより抑制できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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