[发明专利]传感器元件

说明书

本发明提供无论被测定气体中的氧浓度如何都能够保持高NOx检测精度的传感器元件。传感器元件(101)在长度方向具有规定的长度(L)的内侧氧泵电极(22、51)包含区域(A)和区域(B)，区域(A)包含靠近气体导入口(10)的一侧的电极端部且在长度方向具有规定的长度(L_A)，区域(B)包含远离气体导入口的一侧的电极端部且在长度方向具有规定的长度(L_B)。内侧氧泵电极中包含的金属材料包含使分解NOx的催化活性降低的活性降低金属，区域(A)的金属材料中的活性降低金属的含有率高于区域(B)中的含有率，区域(A)的长度方向的长度(L_A)相对于内侧氧泵电极的长度方向的长度(L)的比率(L_A/L)为15％～90％。

技术领域

本发明涉及一种使用氧离子传导性的固体电解质的传感器元件。

背景技术

气体传感器用于汽车的尾气等被测定气体中的作为对象的气体成分(氧O₂、氮氧化物NOx、氨NH₃、烃HC、二氧化碳CO₂等)的检测、浓度的测定。例如，已经对汽车的尾气中的作为对象的气体成分浓度进行测定，并基于其测定值而对搭载于汽车的尾气净化系统进行优化控制。

作为这样的气体传感器，已知有具备使用氧化锆(ZrO₂)等氧离子传导性的固体电解质的传感器元件的气体传感器。气体传感器通过利用固体电解质的氧离子传导性，对与被测定气体中的作为对象的气体成分的浓度对应的电动势、电流值进行检测来检测该气体成分，而且测定浓度。

例如，日本专利第3050781号公报中公开了一种气体传感器，利用第一电化学泵单元和第二电化学泵单元而控制为实质上不影响被测定气体成分量的测定的低氧分压值，检测与由被测定气体成分的还原或分解所生成的氧对应的电流值。即，预先利用第一电化学泵单元和第二电化学泵单元而除去氧，对来自作为对象的气体成分(例如氮氧化物NOx)的氧进行检测。

另外，日本专利第3050781号公报中公开了氮氧化物(NOx)的浓度与被检测的上述电流值之间存在线性关系(图5)。

日本特开2014－209128号公报和日本特开2014－190940号公报中公开了一种NOx传感器。公开了如下内容：该NOx传感器具有用于调节氧浓度的主泵单元和辅助泵单元，作为主泵单元的内侧泵电极，例如，使用含有1％Au的Pt与氧化锆的金属陶瓷电极。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3050781号公报

专利文献2：日本特开2014－209128号公报

专利文献3：日本特开2014－190940号公报

发明内容

以往的气体传感器中，例如，像日本特开2014－209128号公报那样，将被测定气体从传感器元件的长度方向的一个端部的气体导入口向传感器元件内部的空间导入。然后，利用主泵单元和辅助泵单元将被测定气体中的氧分压控制为实质上不影响测定电极中对测定对象气体(例如，NOx)进行测定的低氧分压。该状态下，测定泵单元中，由NOx的分解而生成的氧以电流值的形式被检测到。即，将被测定气体中的氧与NOx分离，然后，检测由NOx生成的氧。

这样的气体传感器中，要求在主泵单元和辅助泵单元中不使NOx分解。因此，配设于传感器元件内部的空间的内表面的构成主泵单元和辅助泵单元中的一电极的泵电极由不使NOx分解的材质形成。作为不使NOx分解的材质，一直使用在Pt中添加有Au的金属材料(日本特开2014－209128号公报，日本特开2014－190940号公报)。

然而，被测定气体中存在高浓度的氧的情况下，构成主泵单元的泵电极中，NOx会分解，其结果，可知有时NOx的检测精度会降低。