[发明专利]气体传感器

说明书

技术领域

本发明涉及具有用于检测在测量对象气体中含有的特定气体的浓度的检测元件的气体传感器。

背景技术

以往，为了检测被检测气体中的特定气体的浓度而使用的气体传感器的检测元件由氧化锆等陶瓷构成，且通过由一对电极夹入封闭了前端的有底筒状的固体电解质体来形成。一对电极由铂或铂合金等构成。并且，在一对电极上分别电连接有向外部进行检测元件的输出的一对引线。为了加热固体电解质体并使其活化，在检测元件的前端侧且内侧，配置有在自身的前端部具有通过通电而发热的发热电阻体的加热器。

这种检测元件，检测在机动车等内燃机中吸排气的气体中的特定的气体成分(例如，氧气等)。例如，在对从机动车等内燃机的发动机排出的排气气体中的氧气进行检测的氧气传感器中，暴露在排气气体中的测量电极、与暴露在成为基准的气体(通常为大气)中的基准电极成为一对电极，以夹住形成为有底筒状的固体电解质体的方式形成在固体电解质体的表面。固体电解质体的前端侧暴露在排气气体中。另外，固体电解质体通过加热器而被加热，从而活化。该检测元件根据被固体电解质体隔开的排气气体与基准气体(大气)的氧气分压的差，基于在两电极间产生的电动势，检测排气气体中的氧气，通过一对引线向外部输出。

具有这种构造的气体传感器，即使在不能从加热器得到充分的热量而固体电解质体的一部分成为非活性的情况下，也要求检测元件的输出不会受到该影响。而且，对于气体传感器还要求具有如下所述的高耐久性：即使电极部通过加热器的加热而升华，也能承受由该升华引起的电极部的消耗。并且，公开有如下所述的气体传感器：使在固体电解质体的外周面设置的测量电极，在检测元件的前端侧沿固体电解质体的外圆周方向绕一周，越朝向检测元件的后端侧，越使外圆周方向上的测量电极的形成范围缩小，而且在固体电解质体的前端侧的内周壁抵接加热器(例如，参照专利文献1)。根据在专利文献1中记载的发明，虽然在固体电解质体的前端侧抵接加热器因此成为高温区域，但是越从该高温区域离开，电极的形成范围变得越小。因此，在检测元件向外部输出时，能够减小从固体电解质体的非活性部位受到的影响。同时，在固体电解质体的成为高温部位的前端侧，测量电极的形成范围大，能够承受由升华引起的消耗。因此，气体传感器对于热量具有高耐久性。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2003-322631号公报

此处，期望检测元件的输出恒定，要求将已活化的固体电解质体的温度控制成恒定。作为该控制方法，公知有如下所述的方法：设置在气体传感器外部的外部控制装置通过使电流流过固体电解质体，从而检测并控制其温度。具体地讲，外部控制装置通过一对电极使固体电解质体通电，检测固体电解质体的电阻值。并且，根据该电阻值来检测固体电解质体的温度。根据检测到的固体电解质体的温度与期望的温度之间的差，外部控制装置调整针对发热电阻体的通电，对加热器所进行的加热进行加减。由此，固体电解质体的温度成为期望的温度，而且维持该状态。

但是，在记载于专利文献1的发明中，如图14所示的、包含与自身的半径方向平行的平面的固体电解质体61的剖视图，在固体电解质体61中的、与加热器100的抵接部(图14中为点Q)附近和不是附近的部位上，由于在加热器100中的、与形成有加热器图案的发热部之间的距离上存在差，因此在加热器的加热时有时在温度上升中出现差异。特别是，在与检测元件6接触的被检测气体的温度低时，固体电解质体61中的不与加热器100抵接的部位的温度不能充分地上升，产生温度差。另一方面，固体电解质体61的温度是通过由在一对电极上通电而流过的电流检测的电阻值来计算。也就是说，通过夹入在一对电极的固体电解质体61的区域中的合成电阻值来决定温度。但是，在检测电极63D形成在固体电解质体61的全周时，由于将不与加热器100抵接的固体电解质体61的区域也包括在内通电，因此计算出的温度比加热器100抵接部的温度低。即，在与检测元件6接触的被检测气体的温度低时，即使外部控制装置检测该电流值，也存在不能高精度地进行固体电解质体61的温度控制的顾虑。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供如下所述的气体传感器：具有对于热量的高耐久性，在检测元件的输出时，不受非活性的固体电解质体的影响，并且不会受被检测气体的温度左右，能够高精度地进行固体电解质体的温度控制。