气体传感器制造技术

一种气体传感器，具备：具备有底筒状的固体电解质体(3)、检测电极(4B)和基准电极(4A)的传感器元件(2)；以及用于对固体电解质体(3)进行加热的加热器。基准电极(4A)具有：在基准电极(4A)的最前端侧(L1)的位置的周向(C)的整周设置的内侧检测部(41)；在基准电极(4A)的最基端侧(L2)的位置的周向(C)的整周设置的内侧连接部(43)；以及在将内侧检测部(41)和内侧连接部(43)相连的位置的周向(C)的一部分设置的内侧导体部(42)。内侧导体部(42)的周向(C)上的形成范围随着从内侧检测部(41)朝向内侧连接部(43)而阶段性地缩小。

Gas sensor

A gas sensor comprises a sensor element (2) having a bottom barrel solid electrolyte body (3), a detection electrode (4b) and a reference electrode (4a), and a heater for heating the solid electrolyte body (3). The reference electrode (4a) has an inner detection part (41) arranged in the whole circle of the circumferential (c) position at the front most side (L1) of the reference electrode (4a); an inner connection part (43) arranged in the whole circle of the circumferential (c) position at the bottom most side (L2) of the reference electrode (4a); and an inner conductor part (42) arranged in the part of the circumferential (c) position connecting the inner detection part (41) and the inner connection part (43). The forming range on the circumferential direction (c) of the inner conductor part (42) is gradually reduced as the inner detection part (41) faces the inner connection part (43).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体传感器关联申请的相互参照本申请基于2017年4月18日提出的日本专利申请第2017-082286号并引用其记载内容。
本专利技术涉及具备传感器元件和加热器的气体传感器。
技术介绍
在内燃机的排气管中配置的气体传感器，以在排气管内流动的排放气体为检测气体(测定气体)，利用该检测气体与大气等基准气体的氧浓度差等来进行气体检测。气体传感器具有以下用途等：检测从排放气体的组成求出的内燃机的空燃比相对于理论空燃比而言处于富燃料侧还是贫燃料侧的用途，定量地检测从排放气体求出的内燃机的空燃比的用途。气体传感器中，采用在有底筒状的固体电解质体的内侧面及外侧面配置了电极的有底筒状的传感器元件、或者在板状的固体电解质体的两面配置了电极的板状的传感器元件。特别是，在有底筒状的传感器元件中，在固体电解质体的内侧，配置用于将固体电解质体及电极加热至活化温度的加热器。此外，在有底筒状的传感器元件中，设置于固体电解质体的内侧面的电极作为基准电极而暴露于大气等基准气体中，设置于固体电解质体的外侧面的电极作为检测电极而暴露于检测气体中。关于有底筒状的传感器元件中的检测电极，在固体电解质体的外侧面的周向的一部分设置来实现局部电极化是公知的。另一方面，有底筒状的传感器元件中的基准电极通常设置在固体电解质体的内侧面的周向的整周。例如，关于专利文献1的氧传感器，公开了实现检测电极的局部电极化的技术。在该氧传感器中，设置于固体电解质体的外侧面的检测电极的周向的形成范围随着从固体电解质体的前端部的加热器远离而缩小。r>现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利4198386号公报此外，在有底筒状的传感器元件中，在固体电解质体的外侧面配置的检测电极的检测部设置在固体电解质体的前端侧的位置，加热器的加热部也为了有效地加热检测部而设置在固体电解质体的前端侧的位置。此外，固体电解质体中的比检测部靠基端侧的位置保持于气体传感器的壳体。因此，在通过加热器对固体电解质体进行加热时，固体电解质体的前端侧的位置的温度高于固体电解质体的基端侧的位置的温度。此外，由于固体电解质体保持于壳体，所以还存在从固体电解质体向壳体夺热的现象。因此，还受到该向壳体的热转移的影响，固体电解质体的基端侧的位置的温度变得更低。该热转移的影响取决于构成固体电解质体的材料的热传导率及构成电极的材料的热传导率的大小。与采用陶瓷材料构成的固体电解质体相比，采用金属材料构成的电极的热传导率较高。因此，减小电极的面积对于减小热转移是有效的。气体传感器所要求的性能中，有迅速且高温地将固体电解质体加热，实现固体电解质体及电极的早期活化等。为了实现该早期活化，可以考虑不仅使检测电极局部电极化还使基准电极局部电极化从而减小向壳体的热转移产生的量。专利文献1的氧传感器，通过使检测电极局部电极化，能够缓和向壳体的热转移的影响。但是，根据采用传感器元件构成的气体传感器的用途，需要更适当地管理从传感器元件的轴向上的前端侧向基端侧的轴向的温度分布。并且，已知的是，为了实现作为目标的传感器元件的温度分布，需要对局部电极化的基准电极的形状进一步进行研究。
技术实现思路
本专利技术提供能够对基准电极的内侧导体部的形状及周向的宽度进行调整、使传感器元件的轴向的温度分布接近作为目标的温度分布的气体传感器。本专利技术的一个方案是一种气体传感器，具备：传感器元件，具有：固体电解质体，筒状的筒部的前端部被曲面状的底部封闭，具有离子传导性；检测电极，设置于所述固体电解质体的外侧面，暴露于检测气体中；以及基准电极，设置于所述固体电解质体的内侧面，暴露于基准气体中；以及加热器，前端部具有用于对所述固体电解质体进行加热的发热部，以所述前端部的前端与所述底部的内侧面接触的状态配置在所述固体电解质体的内侧；所述基准电极，具有：内侧检测部，在所述基准电极的最前端侧处的与所述发热部对置的位置上被设置于以所述筒部的中心轴线为中心的周向的整周；内侧连接部，在所述基准电极的最基端侧的位置上被设置于所述周向的整周或一部分，与内侧端子件连接；以及内侧导体部，在将所述内侧检测部和所述内侧连接部相连的位置上被设置于所述周向的一部分，与所述内侧连接部相比，所述周向上的形成范围较窄；所述内侧导体部的所述周向上的形成范围随着从所述内侧检测部朝向所述内侧连接部而阶段性地缩小或者呈锥状地缩小。专利技术效果在上述气体传感器中，对有底筒状的传感器元件的基准电极的形成方式进行了研究。基准电极具有内侧检测部、内侧连接部以及内侧导体部，内侧导体部的周向的宽度随着从内侧检测部朝向内侧连接部而阶段性地缩小或者呈锥状地缩小。另外，加热器中的设置有发热部的前端部的前端与固体电解质体的底部的内侧面接触。通过这些结构，在传感器元件和加热器被配置于壳体中的气体传感器中，能够利用发热部对基准电极的内侧检测部适当地加热，并且适当地抑制从内侧检测部经由内侧导体部和内侧连接部向传感器元件的基端侧的传热。并且，在传感器元件的沿着中心轴线的轴向的温度分布中，能够以尽可能均匀地接近适于固体电解质体和各电极的活化的较高温度的状态维持内侧检测部的周边的温度。并且，通过对基准电极的内侧导体部的形状和周向的宽度进行调整，能够使传感器元件的轴向的温度分布接近作为目标的温度分布。所述基准电极的内侧导体部的结构，在将气体传感器用于根据排放气体所接触的检测电极与大气所接触的基准电极之间的氧浓度之差来检测在检测电极与基准电极之间产生的电动势的用途的情况下特别有效。根据内侧导体部的结构，当内燃机的空燃比处于富燃料侧且接近理论空燃比的弱富区域时，表示空燃比与电动势的关系的线的梯度陡峭，能够提高弱富区域的空燃比的检测精度，详情在后述的实施方式中表述。此外，在传感器元件和气体传感器中，将设置传感器元件的底部的一侧称为前端侧，将与前端侧相反的一侧称为基端侧。根据本专利技术的一个实施方式，能够提供能够对基准电极的内侧导体部的形状及周向的宽度进行调整、使传感器元件的轴向的温度分布接近作为目标的温度分布的气体传感器。另外，本专利技术的一个实施方式中示出的各构成要素的带括号的标记表示与实施方式的图中的标记的对应关系，但是并不将各构成要素仅限于实施方式的内容。附图说明本专利技术的目的、特征、优点等通过参照附图的以下详细说明而更加明确。本专利技术的附图表示如下。图1是表示实施方式的气体传感器的截面的说明图。图2是表示实施方式的传感器元件的基准电极的形成状态的说明图。图3是表示实施方式的传感器元件的检测电极的形成状态的说明图。图4是表示实施方式的传感器元件及加热器的一部分的说明图。图5是对于实施方式的传感器元件的形成有基准电极的内侧导体部及检测电极的外侧导体部的部位，表示与传感器元件的轴向正交的方向的截面的说明图。图6是表示实施方式的另一传感器元件的基准电极的形成状态的说明图。图7是表示实施方式的从传感器元件的前端向基端侧的位置、与传感器元件的温度的关系的图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体传感器(1)，其特征在于，具备：/n传感器元件(2)，具有：固体电解质体(3)，筒状的筒部(31)的前端部被曲面状的底部(32)封闭，具有离子传导性；检测电极(4B)，设置于所述固体电解质体的外侧面(301)，暴露于检测气体(G)中；以及基准电极(4A)，设置于所述固体电解质体的内侧面(302)，暴露于基准气体(A)中；以及/n加热器(5)，前端部具有用于对所述固体电解质体进行加热的发热部(521)，以所述前端部的前端(501)与所述底部的内侧面接触的状态配置在所述固体电解质体的内侧；/n所述基准电极，具有：/n内侧检测部(41)，在所述基准电极的最前端侧(L1)处的与所述发热部对置的位置上被设置于以所述筒部的中心轴线(O)为中心的周向(C)的整周；/n内侧连接部(43)，在所述基准电极的最基端侧(L2)的位置上被设置于所述周向的整周或一部分，与内侧端子件(71)连接；以及/n内侧导体部(42)，在将所述内侧检测部和所述内侧连接部相连的位置上被设置于所述周向的一部分，与所述内侧连接部相比，所述周向上的形成范围较窄；/n所述内侧导体部的所述周向上的形成范围随着从所述内侧检测部朝向所述内侧连接部而阶段性地缩小或者呈锥状地缩小。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170418 JP 2017-0822861.一种气体传感器(1)，其特征在于，具备：
传感器元件(2)，具有：固体电解质体(3)，筒状的筒部(31)的前端部被曲面状的底部(32)封闭，具有离子传导性；检测电极(4B)，设置于所述固体电解质体的外侧面(301)，暴露于检测气体(G)中；以及基准电极(4A)，设置于所述固体电解质体的内侧面(302)，暴露于基准气体(A)中；以及
加热器(5)，前端部具有用于对所述固体电解质体进行加热的发热部(521)，以所述前端部的前端(501)与所述底部的内侧面接触的状态配置在所述固体电解质体的内侧；
所述基准电极，具有：
内侧检测部(41)，在所述基准电极的最前端侧(L1)处的与所述发热部对置的位置上被设置于以所述筒部的中心轴线(O)为中心的周向(C)的整周；
内侧连接部(43)，在所述基准电极的最基端侧(L2)的位置上被设置于所述周向的整周或一部分，与内侧端子件(71)连接；以及
内侧导体部(42)，在将所述内侧检测部和所述内侧连接部相连的位置上被设置于所述周向的一部分，与所述内侧连接部相比，所述周向上的形成范围较窄；
所述内侧导体部的所述周向上的形成范围随着从所述内侧检测部朝向所述内侧连接部而阶段性地缩小或者呈锥状地缩小。


2.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，
所述内侧检测部，与所述筒部的内侧面的前端侧的位置的整周以及所述底部的内侧面的整体相连续地设置；
所...

【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤朗，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本;JP