气体传感器及其制造方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种热应力得到缓和并且耐热循环性强，能够长时间稳定地使用的气体传感器。作为实现上述目的方法，提供一种基于被施加电压时的电流值或者电阻值检测出氧浓度的氧传感器1，其中，在配置于元件主体10的电极12a、12b的边缘部和元件的面与面相接的棱线之间，形成有间隙D1～D6。由于这些间隙成为与传感器主体的热膨胀·收缩伴随的电极材料的膨胀·收缩的释放部，因此能够避免元件主体10的棱部分处的热应力的集中，在氧传感器中能够缓和热应力。由此，能够抑制元件中产生裂纹，能够长期稳定地使用气体传感器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体传感器及其制造方法
本专利技术，涉及一种对被测气氛中的气体浓度、例如氧浓度进行检测的气体传感器及其制造方法。
技术介绍
作为检测氧浓度的检测元件，已知存在由各种材料构成的氧传感器。作为使用陶瓷烧结体的氧传感器的材料组成，例如专利文献1中公开了一种使用将LnBa2Cu3O7-δ与Ln2BaCuO5(Ln为稀土类元素)进行混合得到的复合陶瓷的氧传感器。氧传感器中使用的陶瓷烧结体，其组分是多孔的，其在特性上，比铝基板材更脆弱。另外，具有线状体的元件形状的氧传感器，具有对该元件的两端部进行涂覆形成为帽状的端面电极。因此，在元件形状为棱柱状的情况下，例如如图15所示，端面电极是在元件的两端部各自的5个面(a1～a5、b1～b5)上进行涂覆而成的。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2007－85816号(专利第4714867号)公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题使用陶瓷烧结体的氧传感器，使用当被施加电压时线状材料的一部分会发红发热的热点现象来检测氧浓度。因此，在像上述那样采用在元件端部的5个面上设置端面电极的结构的情况下，工作时的发热导致的在电极部处产生的热应力无处释放，在电极部处元件恶化快速进展，存在在电极部容易产生裂纹、电极剥离等问题。即，如图15中用虚线箭头F示意性地表示的，在元件的轴方向以及与轴方向正交的方向上，电极材料会膨胀和收缩，特别地，在设置于元件端部的5个面的端面电极彼此相接的部分(图15的用粗线表示的部分，也称作棱部)施加有应力，这些棱部处的热应力的载荷变大。因此，存在裂纹集中于端面电极的棱部产生的问题。另外，现有的氧传感器，其电极的制作方法，采用将线状元件的端部浸入电极糊料中而对电极材料进行涂覆的浸入方法，该方法不仅生产性差，并且为了充分确保元件与引线(导线)相接的面积，需要在浸渍液中较深或者范围较大地浸渍，容易产生不均匀，并且控制也容易变得复杂。因此，存在将传感器元件固定在中空的管内时，无法获得中空结构的稳定性的问题。可以认为，上述问题点，对于不是棱柱状的传感器元件，例如圆柱状的传感器元件也同样适用，在以覆盖圆柱状的元件的侧面端部和端面的方式涂覆电极材料从而设置端面电极的情况下，在该侧面端部和端面相接的棱部处，也容易产生裂纹。本专利技术，为了解决上述技术问题而提出，其目的在于，在氧传感器等气体传感器中，防止在电极部产生裂纹、电极剥离等。解决技术问题的方法作为实现了上述目的，并解决了上述技术问题的一方面，具有如下结构。即，本专利技术的气体传感器，检测出当在传感器元件上施加电压时电流值或电阻值的变化作为气体浓度，并且由陶瓷烧结体形成，其特征在于，在所述传感器元件的轴方向上的两端设置有一对电极部，该一对电极部避开所述传感器元件的相邻的面彼此相接的部位而形成。例如特征在于，所述传感器元件由棱柱状的线状体形成，所述一对电极部分别形成于构成所述线状体的多个面中的任意一个面上。例如特征在于，所述电极部，形成于所述线状体的同一侧面上的轴方向一侧端部和轴方向另一侧端部，或者形成于第1侧面上的轴方向一侧端部和与该第1侧面相对的第2侧面上的轴方向另一侧端部，或者形成于第1侧面上的轴方向一侧端部和与该第1侧面相邻的第3侧面上的轴方向另一侧端部，或者形成于一侧端面与另一侧端面。另外，例如特征在于，所述传感器元件由圆柱状的线状体形成，所述电极部形成于所述线状体的侧面上的轴方向一侧端部和轴方向另一侧端部，或者形成于一侧端面与另一侧端面上。另外，例如特征在于，形成于所述线状体的侧面上的轴方向一侧端部和轴方向另一侧端部的所述电极部，在轴方向上具有一定的宽度并且形成为在该一侧端部和该另一侧端部各自的圆周方向上连续地环绕，或者，在轴方向上具有一定的宽度，并且形成为具有在所述圆周方向上中途切断的中断部且围绕所述圆周方向。进一步例如特征在于，在所述电极部上连接有沿所述传感器元件的轴方向或沿与该轴方向正交的方向延伸的一对电极导线。本专利技术的气体传感器的制造方法，是制造检测出当在传感器元件上施加电压时电流值或电阻值的变化作为气体浓度，并且由陶瓷烧结体形成的气体传感器的制造方法，其特征在于，具备：由混合所述传感器元件的原料而形成的浆料制造第1生片的步骤；制作印刷有电极的第2生片的步骤；将所述第2生片置于最上层或者置于最上层和最下层并且与多个所述第1生片一起层叠形成层叠体的步骤；将所述层叠体切断成规定尺寸并进行烧制，制造所述电极在轴方向上成对配置的由线状体形成的传感器元件的步骤，其中，在所述电极的边缘部与所述线状体的边缘部之间设有间隙。本专利技术的气体传感器的制造方法，是制造检测出当在传感器元件上施加电压时电流值或电阻值的变化作为气体浓度，并且由陶瓷烧结体形成的气体传感器的制造方法，其特征在于，具备：由混合所述传感器元件的原料而形成的浆料制造生片的步骤；层叠多个所述生片形成层叠体的步骤；在所述层叠体的最上表面上的一侧端部和最下表面上的另一侧端部上印刷电极的步骤；将所述层叠体切断成规定尺寸并进行烧制，制造所述电极在轴方向上成对配置的由线状体形成的传感器元件的步骤，其中，在所述电极的边缘部与所述线状体的边缘部之间设有间隙。专利技术的效果根据本专利技术，能够避免在气体传感器元件的棱部处的热应力集中而将热应力缓释，能够提供耐热循环性强的气体传感器。附图说明图1(a)是本专利技术的实施方式例的氧传感器的外观立体图，图1(b)是平面图。图2是实施例1的氧传感器的外观立体图。图3是实施例2的氧传感器的外观立体图。图4是实施例3的氧传感器的外观立体图，图4(a)示出了电极导线沿着传感器元件的轴方向延伸的示例，图4(b)示出了电极导线沿着与传感器元件的轴方向正交的方向延伸的示例。图5是实施例4的氧传感器的外观立体图，图5(a)示出了电极导线沿传感器元件的轴方向延伸的示例，图5(b)示出了电极导线沿着与传感器元件的轴方向正交的方向延伸的示例。图6是实施例5的氧传感器的外观立体图。图7是实施例6的氧传感器的外观立体图，图7(a)示出了电极导线沿传感器元件的轴方向延伸的示例，图7(b)示出了电极导线沿着与传感器元件的轴方向正交的方向延伸的示例。图8是实施例7的氧传感器的外观立体图。图9是示出实施方式例的氧传感器的第1制造方法中的制造步骤的流程图。图10是示出在两个端部印刷有电极部的生片的图。图11是示出将印刷有电极的生片置于最上层且由多个生片制作层叠体的状态的图。图12是示出实施方式例的氧传感器的第2制造方法中的制造步骤的流程图。图13是示出层叠多个生片以制作层叠体的状态的图。图14是示出在最上表面的一侧端部和最下表面的另一侧端部上形成电极部的层叠体的图。图15是示出了在5个面上设有端面电极的现有氧传感器的外观，并且适应性地示出热膨胀导致的热应力的图。具体实施方式以下，参照附图详细说明本专利技术的实施方式例。这里，作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体传感器，由陶瓷烧结体形成，检测出当在传感器元件上施加电压时电流值或电阻值的变化作为气体浓度，其特征在于，/n在所述传感器元件的轴方向上的两端设置有一对电极部，该一对电极部避开所述传感器元件的相邻的面彼此相接的部位而形成。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180323 JP 2018-0573021.一种气体传感器，由陶瓷烧结体形成，检测出当在传感器元件上施加电压时电流值或电阻值的变化作为气体浓度，其特征在于，
在所述传感器元件的轴方向上的两端设置有一对电极部，该一对电极部避开所述传感器元件的相邻的面彼此相接的部位而形成。


2.如权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述传感器元件由棱柱状的线状体形成，所述一对电极部分别形成于构成所述线状体的多个面中的任意一个面上。


3.如权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，所述电极部，
形成于所述线状体的同一侧面上的轴方向一侧端部和轴方向另一侧端部，或者
形成于第1侧面上的轴方向一侧端部和与该第1侧面相对的第2侧面上的轴方向另一侧端部，或者
形成于第1侧面上的轴方向一侧端部和与该第1侧面相邻的第3侧面上的轴方向另一侧端部，或者
形成于一侧端面与另一侧端面。


4.如权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，
所述传感器元件由圆柱状的线状体形成，
所述电极部形成于所述线状体的侧面上的轴方向一侧端部和轴方向另一侧端部，或者形成于一侧端面与另一侧端面上。


5.如权利要求4所述的气体传感器，其特征在于，形成于所述线状体的侧面上的轴方向一侧端部和轴方向另一侧端部的所述电极部，
在轴方向上具有一定的宽度并且形成为在该一侧端部和该另一侧端部各自的圆周方向上连续地环绕，或者

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤千佳，高桥健，田中哲郎，井口宪一，
申请(专利权)人：兴亚株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP