[發明專利]氣體傳感器

有效

• 申請號: 201310196902.2
• 申請日: 2013-05-24
• 公開（公告）號: CN103424453B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 磯村浩;日高克榮
• 申請（專利權）人: 日本特殊陶業株式會社
• 主分類號: G01N27/407
• 分類號: G01N27/407;G01N27/409
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 李亞,陸錦華

技術領域

本發明涉及具有用于檢測在測量對象氣體中含有的特定氣體的濃度的檢測元件的氣體傳感器。

背景技術

以往，為了檢測被檢測氣體中的特定氣體的濃度而使用的氣體傳感器的檢測元件由氧化鋯等陶瓷構成，且通過由一對電極夾入封閉了前端的有底筒狀的固體電解質體來形成。一對電極由鉑或鉑合金等構成。并且，在一對電極上分別電連接有向外部進行檢測元件的輸出的一對引線。為了加熱固體電解質體并使其活化，在檢測元件的前端側且內側，配置有在自身的前端部具有通過通電而發熱的發熱電阻體的加熱器。

這種檢測元件，檢測在機動車等內燃機中吸排氣的氣體中的特定的氣體成分(例如，氧氣等)。例如，在對從機動車等內燃機的發動機排出的排氣氣體中的氧氣進行檢測的氧氣傳感器中，暴露在排氣氣體中的測量電極、與暴露在成為基準的氣體(通常為大氣)中的基準電極成為一對電極，以夾住形成為有底筒狀的固體電解質體的方式形成在固體電解質體的表面。固體電解質體的前端側暴露在排氣氣體中。另外，固體電解質體通過加熱器而被加熱，從而活化。該檢測元件根據被固體電解質體隔開的排氣氣體與基準氣體(大氣)的氧氣分壓的差，基于在兩電極間產生的電動勢，檢測排氣氣體中的氧氣，通過一對引線向外部輸出。

具有這種構造的氣體傳感器，即使在不能從加熱器得到充分的熱量而固體電解質體的一部分成為非活性的情況下，也要求檢測元件的輸出不會受到該影響。而且，對于氣體傳感器還要求具有如下所述的高耐久性：即使電極部通過加熱器的加熱而升華，也能承受由該升華引起的電極部的消耗。并且，公開有如下所述的氣體傳感器：使在固體電解質體的外周面設置的測量電極，在檢測元件的前端側沿固體電解質體的外圓周方向繞一周，越朝向檢測元件的后端側，越使外圓周方向上的測量電極的形成范圍縮小，而且在固體電解質體的前端側的內周壁抵接加熱器(例如，參照專利文獻1)。根據在專利文獻1中記載的發明，雖然在固體電解質體的前端側抵接加熱器因此成為高溫區域，但是越從該高溫區域離開，電極的形成范圍變得越小。因此，在檢測元件向外部輸出時，能夠減小從固體電解質體的非活性部位受到的影響。同時，在固體電解質體的成為高溫部位的前端側，測量電極的形成范圍大，能夠承受由升華引起的消耗。因此，氣體傳感器對于熱量具有高耐久性。

【現有技術文獻】

【專利文獻】

【專利文獻1】日本特開2003-322631號公報

此處，期望檢測元件的輸出恒定，要求將已活化的固體電解質體的溫度控制成恒定。作為該控制方法，公知有如下所述的方法：設置在氣體傳感器外部的外部控制裝置通過使電流流過固體電解質體，從而檢測并控制其溫度。具體地講，外部控制裝置通過一對電極使固體電解質體通電，檢測固體電解質體的電阻值。并且，根據該電阻值來檢測固體電解質體的溫度。根據檢測到的固體電解質體的溫度與期望的溫度之間的差，外部控制裝置調整針對發熱電阻體的通電，對加熱器所進行的加熱進行加減。由此，固體電解質體的溫度成為期望的溫度，而且維持該狀態。

但是，在記載于專利文獻1的發明中，如圖14所示的、包含與自身的半徑方向平行的平面的固體電解質體61的剖視圖，在固體電解質體61中的、與加熱器100的抵接部(圖14中為點Q)附近和不是附近的部位上，由于在加熱器100中的、與形成有加熱器圖案的發熱部之間的距離上存在差，因此在加熱器的加熱時有時在溫度上升中出現差異。特別是，在與檢測元件6接觸的被檢測氣體的溫度低時，固體電解質體61中的不與加熱器100抵接的部位的溫度不能充分地上升，產生溫度差。另一方面，固體電解質體61的溫度是通過由在一對電極上通電而流過的電流檢測的電阻值來計算。也就是說，通過夾入在一對電極的固體電解質體61的區域中的合成電阻值來決定溫度。但是，在檢測電極63D形成在固體電解質體61的全周時，由于將不與加熱器100抵接的固體電解質體61的區域也包括在內通電，因此計算出的溫度比加熱器100抵接部的溫度低。即，在與檢測元件6接觸的被檢測氣體的溫度低時，即使外部控制裝置檢測該電流值，也存在不能高精度地進行固體電解質體61的溫度控制的顧慮。

發明內容

本發明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于，提供如下所述的氣體傳感器：具有對于熱量的高耐久性，在檢測元件的輸出時，不受非活性的固體電解質體的影響，并且不會受被檢測氣體的溫度左右，能夠高精度地進行固體電解質體的溫度控制。