JP2019203844A - Sensor element and gas sensor - Google Patents

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Abstract

To provide a sensor element and a gas sensor for reducing an output variation in a sensor following a pressure change in gas to be measured.SOLUTION: A sensor element includes: a detection cell in which a detection electrode and a first counter electrode are provided in a solid electrolyte; a pump cell in which a pump electrode and a second counter electrode are provided on the solid electrolyte; a measurement chamber 171 that is formed between the detection cell and the pump cell and allows the detection electrode and the pump electrode to face; and a communication path 173 for allowing the measurement chamber to communicate with the outside. In the sensor element, a porous body is filled into the measurement chamber, the communication path is allowed to be hollow, a part having a sectional area equal to or less than (Sm/2) relative to the maximum sectional area Sm of the measurement chamber is set to be the communication path when seen from a direction F toward the measurement chamber from the communication path, and a volume V (m) of the measurement chamber and a sectional area Sc (m) of a part exposed to an outer surface of the communication path satisfy a relationship of V/Sc≤0.003 (m).SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、センサ素子、及びセンサ素子を備えたガスセンサに関する。   The present invention relates to a sensor element and a gas sensor including the sensor element.

従来から、自動車等の内燃機関に用いるガスセンサにおいて、センサ素子に外部に連通する中空な測定ガス空間を設け、一対の電極のうち一方の電極を測定ガス空間に臨ませ、さらに測定ガス空間に多孔質材料を充填した構成が知られている（特許文献１）。そして、外部の被測定ガスが通路を介して測定ガス空間に導入され、上記電極によって被測定ガス中の特定ガス濃度を測定することができる。   Conventionally, in a gas sensor used in an internal combustion engine such as an automobile, a hollow measurement gas space communicating with the outside is provided in the sensor element, one electrode of the pair of electrodes faces the measurement gas space, and the measurement gas space is porous. A configuration filled with a material is known (Patent Document 1). Then, an external measurement gas is introduced into the measurement gas space through the passage, and the specific gas concentration in the measurement gas can be measured by the electrode.

特開平１１−２４８６７５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-248675

ところで、例えば排気管にガスセンサを取り付けた場合、センサ素子の測定ガス空間に導入される被測定ガスの圧力ＰＧが変化し（動的圧力変化）、図８に示すようにセンサ出力が変動するという問題がある。具体的には、理論的なセンサ出力Ｔ１が被測定ガスの圧力ＰＧの変動に追随した波形であるのに対し、センサ出力にオーバーシュートＵ１が生じる。
これは、センサ出力が検出対象である特定ガス成分の濃度におおむね比例するが、外部の被測定ガスの圧力が変動すると、測定ガス空間と外部との圧力差を解消しようとして測定ガス空間に流入又は流出する被測定ガスが異常拡散する。そして、被測定ガスが外部から測定ガス空間に流入する際の異常拡散によって測定ガス空間内の特定ガス成分の量（濃度）が変化し、オーバーシュートＵ１が生じると考えられる。 By the way, for example, when a gas sensor is attached to the exhaust pipe, the pressure PG of the gas to be measured introduced into the measurement gas space of the sensor element changes (dynamic pressure change), and the sensor output changes as shown in FIG. There's a problem. Specifically, the theoretical sensor output T1 is a waveform that follows the fluctuation of the pressure PG of the gas to be measured, whereas an overshoot U1 occurs in the sensor output.
This is because the sensor output is roughly proportional to the concentration of the specific gas component to be detected, but if the pressure of the external gas under measurement fluctuates, it will flow into the measurement gas space in an attempt to eliminate the pressure difference between the measurement gas space and the outside. Alternatively, the measured gas that flows out diffuses abnormally. Then, it is considered that the amount (concentration) of the specific gas component in the measurement gas space changes due to abnormal diffusion when the measurement gas flows into the measurement gas space from the outside, and an overshoot U1 occurs.

又、被測定ガスの圧力の変動によるセンサ出力の変動である静的圧力変化においても、被測定ガスの圧力が増加するとセンサ出力も増加するという問題があり、ガスが通る経路が密なほど静的圧力変化に対する出力変化は大きくなる。一方、この経路が粗であると、被測定ガスの圧力変動による出力変化が少ない（つまり静的圧力依存性が低い）。
従って、図９に示すように、センサ出力が小さいと、オーバーシュートＵ２の変動が相対的に目立ってしまい、センサ特性がさらに劣ってしまう。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、被測定ガスの動的圧力変化及び静的圧力変化に伴うセンサの出力変動を低減したセンサ素子及びガスセンサを提供することを目的とする。 In addition, even in the static pressure change, which is a change in sensor output due to a change in the pressure of the gas to be measured, there is a problem that the sensor output increases as the pressure of the gas to be measured increases. The output change with respect to the dynamic pressure change becomes large. On the other hand, if this path is rough, the output change due to pressure fluctuation of the gas to be measured is small (that is, the static pressure dependence is low).
Therefore, as shown in FIG. 9, when the sensor output is small, the fluctuation of the overshoot U2 becomes relatively conspicuous, and the sensor characteristics are further deteriorated.
The present invention has been made in view of the present situation, and an object of the present invention is to provide a sensor element and a gas sensor in which output fluctuations of a sensor due to dynamic pressure change and static pressure change of a gas to be measured are reduced. .

本発明のセンサ素子は、検知電極及び第１対向電極が固体電解質体上に設けられる検知セルと、ポンプ電極及び第２対向電極が固体電解質体上に設けられるポンプセルと、前記検知電極及び前記ポンプ電極が臨む測定室と、前記測定室と外部とを連通する連通路と、を有するセンサ素子であって、前記測定室に多孔質体が充填され、前記連通路は空洞をなし、前記連通路から前記測定室へ向かう方向から見たとき、前記測定室の最大断面積Ｓｍに対し、（Ｓｍ/２）以下の断面積を有する部分が前記連通路とされ、前記測定室の体積Ｖ（ｍ３）と、前記連通路の外面に露出した部位の断面積Ｓｃ（ｍ２）との間で、Ｖ/Ｓｃ≦０．００３（ｍ）の関係を満たすことを特徴とする。 The sensor element of the present invention includes a detection cell in which the detection electrode and the first counter electrode are provided on the solid electrolyte body, a pump cell in which the pump electrode and the second counter electrode are provided on the solid electrolyte body, the detection electrode, and the pump A sensor element having a measurement chamber facing an electrode, and a communication path communicating the measurement chamber with the outside, wherein the measurement chamber is filled with a porous body, the communication path forms a cavity, and the communication path When viewed from the direction toward the measurement chamber, the portion having a cross-sectional area of (Sm / 2) or less with respect to the maximum cross-sectional area Sm of the measurement chamber is defined as the communication path, and the volume V (m of the measurement chamber) 3 ) and the cross-sectional area Sc (m 2 ) of the portion exposed on the outer surface of the communication path, the relationship of V / Sc ≦ 0.003 (m) is satisfied.

測定室に導入される被測定ガスの圧力が変化すると、センサ出力にオーバーシュートが生じる（動的圧力変化）。又、連通路が密なほど被測定ガスの圧力の変動によるセンサ出力の変動が大きくなり、オーバーシュートの変動も相対的に目立ってセンサ特性が劣る。
そこで、動的圧力変化に対しては、測定室に多孔質体を充填することでこれらの有効体積を低減し、圧力変化時に測定室に急激に出入りするガス量を低減することで、オーバーシュートを低減できる。測定室に多孔質体を充填する理由は、測定室を物理的に小さく形成するのは製造上困難であるためである。
又、静的圧力変化に対しては、外部の被測定ガスが連通路でなるべく律速されずに測定室に導入されるようにすると、センサ出力が上昇する。このため、測定室の体積Ｖに対し、断面積Ｓｃを相対的に大きくする。 When the pressure of the gas to be measured introduced into the measurement chamber changes, an overshoot occurs in the sensor output (dynamic pressure change). Also, the denser the communication path, the greater the variation in the sensor output due to the variation in the pressure of the gas to be measured.
Therefore, for dynamic pressure changes, the effective volume is reduced by filling the measurement chamber with a porous material, and the amount of gas that suddenly enters and exits the measurement chamber when the pressure changes is reduced. Can be reduced. The reason why the measurement chamber is filled with the porous body is that it is difficult to manufacture the measurement chamber physically small.
For static pressure changes, if the external gas to be measured is introduced into the measurement chamber without being limited by the communication path as much as possible, the sensor output increases. For this reason, the cross-sectional area Sc is relatively increased with respect to the volume V of the measurement chamber.

本発明のセンサ素子において、前記多孔質体の気孔率が５０％以下であってもよい。
このセンサ素子によれば、測定室の有効体積をより低減できる。 In the sensor element of the present invention, the porosity of the porous body may be 50% or less.
According to this sensor element, the effective volume of the measurement chamber can be further reduced.

本発明のガスセンサは、前記センサ素子を有する。   The gas sensor of the present invention has the sensor element.

この発明によれば、被測定ガスの圧力変化に伴うセンサの出力変動を低減することができる。   According to the present invention, it is possible to reduce fluctuations in the output of the sensor that accompany changes in the pressure of the gas to be measured.

本発明の実施形態にかかるガスセンサの断面図である。It is sectional drawing of the gas sensor concerning embodiment of this invention. センサ素子の模式分解斜視図である。It is a model exploded perspective view of a sensor element. センサ素子の幅方向に沿う模式断面図である。It is a schematic cross section along the width direction of the sensor element. 測定室及び連通路の斜視図である。It is a perspective view of a measurement chamber and a communicating path. 測定室と連通路の断面積が連続的に変化している場合の斜視図である。It is a perspective view in case the cross-sectional area of a measurement chamber and a communicating path is changing continuously. 本実施形態のセンサ素子により、被測定ガスの圧力変化に伴うセンサの出力変動を低減した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which reduced the output fluctuation of the sensor accompanying the pressure change of to-be-measured gas by the sensor element of this embodiment. センサ素子のＶ/Ｓｃを種々変化させたときの、検知精度の誤差を示す図である。It is a figure which shows the error of a detection accuracy when V / Sc of a sensor element is changed variously. 被測定ガスの圧力変化によるセンサ出力のオーバーシュートを示す図である。It is a figure which shows the overshoot of the sensor output by the pressure change of to-be-measured gas. センサ出力自体が低下したときの、被測定ガスの圧力変動によるセンサ出力への影響を示す図である。It is a figure which shows the influence on the sensor output by the pressure fluctuation of to-be-measured gas when sensor output itself falls.

本発明の実施形態について、図１〜図４に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態にかかるガスセンサ１の断面図、図２はセンサ素子１９の模式分解斜視図、図３はセンサ素子１９の幅方向に沿う模式断面図、図４は測定室及び連通路の斜視図である。   An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 is a cross-sectional view of a gas sensor 1 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic exploded perspective view of a sensor element 19, FIG. 3 is a schematic cross-sectional view along the width direction of the sensor element 19, and FIG. It is a perspective view of a communicating path.

図１において、ガスセンサ（全領域空燃比ガスセンサ）１は、センサ素子１９と、軸線Ｏ方向に貫通してセンサ素子１９を挿通させる貫通孔３２を有するホルダ（セラミックホルダ）３０と、セラミックホルダ３０の径方向周囲を取り囲む主体金具１１と、を備えている。
センサ素子１９のうち、検知部２２が形成された先端寄り部位が、セラミックホルダ３０より先端に突出している。このように貫通孔３２を通されたセンサ素子１９は、セラミックホルダ３０の後端面側（図示上側）に配置されたシール材（本例では滑石）４１を、絶縁材からなるスリーブ４３、リングワッシャ４５を介して先後方向に圧縮することによって、主体金具１１の内側において先後方向に気密を保持して固定されている。
なお、センサ素子１９の後端１９ｅを含む後端寄り部位はスリーブ４３及び主体金具１１より後方に突出しており、その後端寄り部位に形成された各センサパッド部１３〜１５及びヒータパッド部１６，１７に、シール材８５を通して外部に引き出された各リード線７１の先端に設けられた端子金具７５が圧接され、電気的に接続されている。また、このセンサパッド部１３〜１５及びヒータパッド部１６，１７を含むセンサ素子１９の後端寄り部位は、外筒８１でカバーされている。以下、さらに詳細に説明する。 In FIG. 1, a gas sensor (full-range air-fuel ratio gas sensor) 1 includes a sensor element 19, a holder (ceramic holder) 30 having a through hole 32 that penetrates the sensor element 19 through the axis O direction, and a ceramic holder 30. And a metal shell 11 surrounding the periphery in the radial direction.
Of the sensor element 19, a portion closer to the tip where the detection unit 22 is formed protrudes from the ceramic holder 30 to the tip. The sensor element 19 having passed through the through hole 32 in this way has a sealing material 41 (talc in this example) disposed on the rear end face side (the upper side in the figure) of the ceramic holder 30, a sleeve 43 made of an insulating material, and a ring washer. By compressing in the front-rear direction via 45, the airtightness is fixed in the front-rear direction inside the metal shell 11 and fixed.
The rear end portion including the rear end 19e of the sensor element 19 protrudes rearward from the sleeve 43 and the metal shell 11, and the sensor pad portions 13 to 15 and the heater pad portion 16, formed at the rear end portion, The terminal fitting 75 provided at the tip of each lead wire 71 drawn out to the outside through the sealing material 85 is pressed and electrically connected to 17. The rear end portion of the sensor element 19 including the sensor pad portions 13 to 15 and the heater pad portions 16 and 17 is covered with an outer cylinder 81. This will be described in more detail below.

センサ素子１９は軸線Ｏ方向に延びると共に、測定対象に向けられる先端側（図示下側）に、被測定ガス側電極１５５等（図２参照）からなり被検出ガス中の特定ガス成分を検出する検知部２２を備えた帯板状（板状）をなしている。センサ素子１９の横断面は、先後において一定の大きさの長方形（矩形）をなし、セラミック（固体電解質等）を主体として細長いものとして形成されている。
このセンサ素子１９は、固体電解質（部材）の先端寄り部位に検知部２２をなす一対の電極１５３、１５５（図２参照）が配置され、これに連なり後端寄り部位には、検知用出力取り出し用のリード線７１接続用のセンサパッド部１４，１５（図２参照）が露出形成されている。 The sensor element 19 extends in the direction of the axis O, and includes a measured gas side electrode 155 and the like (see FIG. 2) on the front end side (lower side in the drawing) directed toward the measurement target, and detects a specific gas component in the detected gas. It has a strip shape (plate shape) provided with the detection unit 22. The cross section of the sensor element 19 has a rectangular shape (rectangular shape) of a certain size, and is formed as an elongated body mainly made of ceramic (solid electrolyte or the like).
The sensor element 19 is provided with a pair of electrodes 153 and 155 (see FIG. 2) forming the detection unit 22 at a position near the front end of the solid electrolyte (member). The sensor pad portions 14 and 15 (see FIG. 2) for connecting the lead wire 71 are exposed.

本例では、センサ素子１９の先端寄り部位内部に、酸素をポンピングするポンプセル層１６１（図２参照）が設けられており、後端寄り部位には、ポンプセル制御用のリード線７１接続用のセンサパッド部１３、１５（図２参照）が露出形成されている。
また、本例では、センサ素子１９のうち、固体電解質（部材）に積層状に形成されたセラミック材の先端寄り部位内部にヒータ層１４５（図２参照））が設けられており、後端寄り部位には、ヒータ電圧印加用のリード線７１接続用のヒータパッド部１６，１７（図２参照）が露出形成されている。
なお、これらセンサパッド部１３〜１５、ヒータパッド部１６，１７は縦長矩形に形成され、例えばセンサ素子１９の後端寄り部位において、図２に示すように帯板の幅広面にセンサパッド部１３〜１５が３つ横に並び、反対面にヒータパッド部１６，１７が２つ横に並んでいる。
さらに、センサ素子１９の検知部２２に、アルミナ又はスピネル等からなる多孔質の保護層２３が被覆されている。 In this example, a pump cell layer 161 (see FIG. 2) for pumping oxygen is provided in a portion near the tip of the sensor element 19, and a sensor for connecting a lead wire 71 for pump cell control is provided in the portion near the rear end. Pad portions 13 and 15 (see FIG. 2) are exposed.
Further, in this example, a heater layer 145 (see FIG. 2) is provided inside the sensor element 19 in a portion near the front end of the ceramic material formed in a laminated form on the solid electrolyte (member), and is closer to the rear end. Heater pad portions 16 and 17 (see FIG. 2) for connecting a lead wire 71 for applying a heater voltage are exposed and formed at the portion.
The sensor pad portions 13 to 15 and the heater pad portions 16 and 17 are formed in a vertically long rectangle. For example, at a portion near the rear end of the sensor element 19, as shown in FIG. ˜15 are arranged side by side, and two heater pad portions 16 and 17 are arranged side by side on the opposite surface.
Further, a porous protective layer 23 made of alumina or spinel is coated on the detection unit 22 of the sensor element 19.

主体金具１１は、先後において同心異径の筒状をなし、先端側が小径で、後述するプロテクタ５１、６１を外嵌して固定するための円筒状の円環状部（以下、円筒部ともいう）１２を有し、その後方（図示上方）の外周面には、それより大径をなす、エンジンの排気管への固定用のネジ３３が設けられている。そして、その後方には、このネジ３３によってセンサ１をねじ込むための多角形部１４を備えている。また、この多角形部１４の後方には、ガスセンサ１の後方をカバーする保護筒（外筒）８１を外嵌して溶接する円筒部１１ｅが連設され、その後方には外径がそれより小さく薄肉のカシメ用円筒部３６を備えている。なお、このカシメ用円筒部３６は、図１では、カシメ後のために内側に曲げられている。なお、多角形部１４の下面には、ねじ込み時におけるシール用のガスケット２１が取着されている。
一方、主体金具１１は、軸線Ｏ方向に貫通する内孔１８を有している。内孔１８の内周面は後端側から先端側に向かって径方向内側に先細るテーパ状の段部１１ｄを有している。 The metal shell 11 has a cylindrical shape with concentric and different diameters at the front and back, a small diameter at the tip side, and a cylindrical annular portion (hereinafter also referred to as a cylindrical portion) for externally fitting and fixing protectors 51 and 61 to be described later. 12 and a screw 33 for fixing to the exhaust pipe of the engine having a larger diameter is provided on the outer peripheral surface at the rear (upper side in the drawing). In addition, a polygonal portion 14 for screwing the sensor 1 with the screw 33 is provided at the rear thereof. In addition, a cylindrical portion 11e that externally fits and welds a protective cylinder (outer cylinder) 81 that covers the rear of the gas sensor 1 is connected to the rear of the polygonal portion 14, and an outer diameter is provided behind the cylindrical portion 11e. A small and thin caulking cylindrical portion 36 is provided. The caulking cylindrical portion 36 is bent inward in FIG. 1 for after caulking. A gasket 21 for sealing at the time of screwing is attached to the lower surface of the polygonal portion 14.
On the other hand, the metal shell 11 has an inner hole 18 penetrating in the axis O direction. The inner peripheral surface of the inner hole 18 has a tapered step portion 11d that tapers radially inward from the rear end side toward the front end side.

主体金具１１の内側には、絶縁性セラミック（例えばアルミナ）からなり、概略短円筒状に形成されたセラミックホルダ３０が配置されている。セラミックホルダ３０は、先端に向かって先細りのテーパ状に形成された先端向き面３０ａを有している。そして、先端向き面３０ａの外周寄りの部位が段部１１ｄに係止されつつ、セラミックホルダ３０が後端側からシール材４１で押圧されることで主体金具１１内にセラミックホルダ３０が位置決めされ、かつ隙間嵌めされている。
一方、貫通孔３２は、セラミックホルダ３０の中心に設けられると共に、センサ素子１９が略隙間なく通るように、センサ素子１９の横断面とほぼ同一の寸法の矩形の開口とされている。 A ceramic holder 30 made of an insulating ceramic (for example, alumina) and formed in a substantially short cylindrical shape is disposed inside the metal shell 11. The ceramic holder 30 has a tip-facing surface 30a formed in a tapered shape that tapers toward the tip. Then, the ceramic holder 30 is positioned in the metal shell 11 by pressing the ceramic holder 30 from the rear end side with the sealing material 41 while the portion near the outer periphery of the front-facing surface 30a is locked to the step portion 11d. And the gap is fitted.
On the other hand, the through-hole 32 is provided at the center of the ceramic holder 30 and is a rectangular opening having substantially the same dimensions as the cross section of the sensor element 19 so that the sensor element 19 passes through with almost no gap.

センサ素子１９は、セラミックホルダ３０の貫通孔３２に通され、センサ素子１９の先端をセラミックホルダ３０及び主体金具１１の先端１２ａよりも先方に突出させている。
一方、センサ素子１９の先端部位は、本形態では、２層構造からなり、共にそれぞれ通気孔（穴）５６、６７を有する有底円筒状のプロテクタ（保護カバー）５１，６１で覆われている。このうち内側のプロテクタ５１の後端が、主体金具１１の円筒部１２に外嵌され、溶接されている。なお、通気孔５６はプロテクタ５１の後端側で周方向において例えば８箇所設けられている。一方プロテクタ５１の先端側にも、周方向において例えば４箇所、排出穴５３が設けられている。
また、外側のプロテクタ６１は、内側のプロテクタ５１に外嵌して、同時に円筒部１２に溶接されている。外側のプロテクタ６１の通気孔６７は、先端寄り部位に、周方向において例えば８箇所設けられており、また、プロテクタ６１先端の底部中央にも排出孔６９が設けられている。 The sensor element 19 is passed through the through hole 32 of the ceramic holder 30, and the tip of the sensor element 19 is protruded further forward than the tip 12 a of the ceramic holder 30 and the metal shell 11.
On the other hand, the tip portion of the sensor element 19 has a two-layer structure in this embodiment, and is covered with bottomed cylindrical protectors (protective covers) 51 and 61 each having vent holes (holes) 56 and 67, respectively. . Of these, the rear end of the inner protector 51 is externally fitted and welded to the cylindrical portion 12 of the metal shell 11. For example, eight vent holes 56 are provided in the circumferential direction on the rear end side of the protector 51. On the other hand, for example, four discharge holes 53 are provided in the circumferential direction on the front end side of the protector 51.
The outer protector 61 is externally fitted to the inner protector 51 and is welded to the cylindrical portion 12 at the same time. The vent holes 67 of the outer protector 61 are provided, for example, at eight locations in the circumferential direction near the tip, and a discharge hole 69 is also provided at the bottom center of the protector 61 tip.

又、図１に示すように、センサ素子１９の後端寄り部位に形成された各センサパッド部１３〜１５及びヒータパッド部１６，１７には、外部にシール材８５を通して引き出された各リード線７１の先端に設けられた各端子金具７５がそのバネ性により圧接され、電気的に接続されている。そして、この圧接部を含む各端子金具７５は、本例ガスセンサ１では、外筒８１内に配置された絶縁性のセパレータ９１内に設けられた各収容部内に、それぞれ対向配置で設けられている。なお、セパレータ９１は、外筒８１内にカシメ固定された保持部材８２を介して径方向及び先端側への動きが規制されている。そして、この外筒８１の先端部を、主体金具１１の後端寄り部位の円筒部１１ｅに外嵌して溶接することで、ガスセンサ１の後方が気密状にカバーされている。
なお、リード線７１は外筒８１の後端部の内側に配置されたシール材（例えばゴム）８５を通されて外部に引き出されており、外筒８１の小径筒部８３を縮径カシメしてこのシール材８５を圧縮することにより、この部位の気密が保持されている。 Further, as shown in FIG. 1, each lead wire led out through a sealing material 85 to the sensor pad portions 13 to 15 and the heater pad portions 16 and 17 formed near the rear end of the sensor element 19. Each terminal fitting 75 provided at the tip of 71 is pressed by its spring property and is electrically connected. And in this example gas sensor 1, each terminal metal fitting 75 containing this press-contact part is each provided in opposing arrangement | positioning in each accommodating part provided in the insulating separator 91 arrange | positioned in the outer cylinder 81. As shown in FIG. . In addition, the movement of the separator 91 in the radial direction and the distal end side is restricted via a holding member 82 that is caulked and fixed in the outer cylinder 81. The rear end of the gas sensor 1 is covered in an airtight manner by fitting the front end portion of the outer cylinder 81 to the cylindrical portion 11e near the rear end of the metal shell 11 and welding it.
The lead wire 71 is drawn out through a sealing material (for example, rubber) 85 disposed on the inner side of the rear end portion of the outer cylinder 81, and the small-diameter cylindrical portion 83 of the outer cylinder 81 is reduced in diameter. By compressing the lever sealing material 85, the airtightness of this part is maintained.

因みに、外筒８１の軸線Ｏ方向の中央よりやや後端側には、先端側が径大の段部８１ｄが形成され、この段部８１ｄの内面がセパレータ９１の後端を先方に押すように支持する。一方、セパレータ９１はその外周に形成されたフランジ９３を外筒８１の内側に固定された保持部材８２の上に支持させられており、段部８１ｄと保持部材８２とによってセパレータ９１が軸線Ｏ方向に保持されている。   Incidentally, a stepped portion 81d having a large diameter at the tip end side is formed on the rear end side slightly from the center in the axis O direction of the outer cylinder 81, and the inner surface of the stepped portion 81d is supported so as to push the rear end of the separator 91 forward. To do. On the other hand, the flange 91 formed on the outer periphery of the separator 91 is supported on a holding member 82 fixed to the inside of the outer cylinder 81, and the separator 91 is moved in the direction of the axis O by the step portion 81 d and the holding member 82. Is held in.

次に、図２〜図３を参照し、センサ素子１９の構成について説明する。
センサ素子１９は厚さ方向（積層方向）に、図２の上方から順に、第１セラミック層１８０、第２セラミック層１６０、第３セラミック層１７０、第４セラミック層１５０及びヒータ層１４５を積層してなる。各層１４５、１５０〜１８０は、アルミナ等の絶縁性セラミックからなり、外形寸法（少なくとも幅及び長さ）の等しい矩形板状をなしている。 Next, the configuration of the sensor element 19 will be described with reference to FIGS.
The sensor element 19 is formed by laminating a first ceramic layer 180, a second ceramic layer 160, a third ceramic layer 170, a fourth ceramic layer 150, and a heater layer 145 in order from the top in FIG. It becomes. Each of the layers 145 and 150 to 180 is made of an insulating ceramic such as alumina and has a rectangular plate shape having the same external dimensions (at least width and length).

第１セラミック層１８０は、先端側（図２の左側）に矩形状に開口する貫通部１８１ｈを有し、貫通部１８１ｈに埋め込まれるように多孔質層１８２が配置されている。第１セラミック層１８０は以下の第２セラミック層１６０を保護して覆い、多孔質層１８２は第２セラミック層１６０におけるポンプ電極１６３を覆っている。
多孔質層１８２は外部に露出しており、多孔質層１８２を介してポンプ電極１６３と外部との間で酸素の汲み出し及び汲み入れが可能となっている。 The first ceramic layer 180 has a penetrating portion 181h that opens in a rectangular shape on the tip side (left side in FIG. 2), and the porous layer 182 is disposed so as to be embedded in the penetrating portion 181h. The first ceramic layer 180 protects and covers the following second ceramic layer 160, and the porous layer 182 covers the pump electrode 163 in the second ceramic layer 160.
The porous layer 182 is exposed to the outside, and oxygen can be pumped and pumped between the pump electrode 163 and the outside via the porous layer 182.

第２セラミック層１６０は、矩形板状の固体電解質体１６２を備えたポンプセル層１６１と、固体電解質体１６２の表裏面にそれぞれ設けられた上述のポンプ電極１６３及び対向電極１６５とを備えている。セル層１６１の先端側（図２の左側）には矩形状に開口する貫通部１６１ｈが設けられ、貫通部１６１ｈに埋め込まれるように固体電解質体１６２が配置されている。なお、ポンプ電極１６３はポンプ電極部１６３Ｅ、及び、当該ポンプ電極部１６３Ｅから後端側へ向かって延びるリード部１６３Ｌからなり、対向電極１６５は対向電極部１６５Ｅ、及び、当該対向電極部１６５Ｅから後端側へ向かって延びるリード部１６５Ｌからなる。
固体電解質体１６２，ポンプ電極１６３及び対向電極１６５は、後述する測定室１７１内の被測定ガス中の酸素の汲み出し及び汲み入れを行う酸素ポンプセル（第２セラミック層）１６０を構成し、対向電極１６５は測定室１７１に臨み、ポンプ電極１６３は多孔質層１８２を介して外部に連通している。 The second ceramic layer 160 includes a pump cell layer 161 including a rectangular plate-shaped solid electrolyte body 162, and the above-described pump electrode 163 and counter electrode 165 provided on the front and back surfaces of the solid electrolyte body 162. A penetrating portion 161h that opens in a rectangular shape is provided on the tip side (left side in FIG. 2) of the cell layer 161, and a solid electrolyte body 162 is disposed so as to be embedded in the penetrating portion 161h. The pump electrode 163 includes a pump electrode portion 163E and a lead portion 163L extending from the pump electrode portion 163E toward the rear end side. The counter electrode 165 includes a counter electrode portion 165E and a rear portion from the counter electrode portion 165E. The lead portion 165L extends toward the end side.
The solid electrolyte body 162, the pump electrode 163, and the counter electrode 165 constitute an oxygen pump cell (second ceramic layer) 160 that pumps and pumps oxygen in a gas to be measured in a measurement chamber 171 to be described later, and the counter electrode 165. Faces the measurement chamber 171, and the pump electrode 163 communicates with the outside through the porous layer 182.

リード部１６３Ｌは、第１セラミック層１８０に設けられたスルーホールを介してセンサパッド部１３と電気的に接続されている。又、リード部１６５Ｌは、セル層１６１、第１セラミック層１８０に設けられたスルーホールを介してセンサパッド部１５と電気的に接続されている。
そして、測定室１７１内の酸素濃度に応じ、ポンプ電極１６３及び対向電極１６５の間に流れる電流の方向及び大きさがセンサパッド部１３、１５を介して２本のリード線７１から外部装置によって制御され、酸素がポンピングされる。 The lead portion 163L is electrically connected to the sensor pad portion 13 through a through hole provided in the first ceramic layer 180. The lead portion 165L is electrically connected to the sensor pad portion 15 through through holes provided in the cell layer 161 and the first ceramic layer 180.
Then, the direction and magnitude of the current flowing between the pump electrode 163 and the counter electrode 165 are controlled by the external device from the two lead wires 71 via the sensor pad portions 13 and 15 according to the oxygen concentration in the measurement chamber 171. And oxygen is pumped.

第３セラミック層１７０の先端側（図２の左側）には測定室１７１が矩形状に開口している。又、第３セラミック層１７０の長辺側の両側面には、測定室１７１を外部と区画する連通路１７３が配置されている。一方、測定室１７１の先端側と後端側には、測定室１７１の側壁をなすセラミック絶縁層１７５が配置されている。
測定室１７１は連通路１７３を介して外部と連通しており、測定室１７１のすべてに多孔質体が充填されている。
測定室１７１及び連通路１７３については後述する。 A measurement chamber 171 is opened in a rectangular shape on the tip side (left side in FIG. 2) of the third ceramic layer 170. Further, on both side surfaces on the long side of the third ceramic layer 170, communication passages 173 that divide the measurement chamber 171 from the outside are arranged. On the other hand, a ceramic insulating layer 175 forming a side wall of the measurement chamber 171 is disposed on the front end side and the rear end side of the measurement chamber 171.
The measurement chamber 171 communicates with the outside via the communication passage 173, and the entire measurement chamber 171 is filled with a porous body.
The measurement chamber 171 and the communication path 173 will be described later.

第４セラミック層１５０は、矩形板状の固体電解質体１５２を備えたセル層１５１と、固体電解質体１５２の表裏面にそれぞれ設けられた基準ガス側電極１５３及び被測定ガス側電極１５５とを備えている。セル層１５１の先端側（図２の左側）には矩形状に開口する貫通部１５１ｈが設けられ、貫通部１５１ｈに埋め込まれるように固体電解質体１５２が配置されている。なお、基準ガス側電極１５３は基準ガス側電極部１５３Ｅ、及び、当該基準ガス側電極部１５３Ｅから後端側へ向かって延びるリード部１５３Ｌからなり、被測定ガス側電極１５５は被測定ガス側電極部１５５Ｅ、及び、当該被測定ガス側電極部１５５Ｅから後端側へ向かって延びるリード部１５５Ｌからなる。
固体電解質体１５２，基準ガス側電極１５３及び被測定ガス側電極１５５は、被測定ガス中の酸素濃度の検知セル（第４セラミック層）１５０を構成し、被測定ガス側電極部１５５Ｅは測定室１７１に臨んでいる。一方、基準ガス側電極部１５３Ｅは、リード部１５３Ｌ、スルーホールを介して外部に通気する。 The fourth ceramic layer 150 includes a cell layer 151 including a rectangular plate-shaped solid electrolyte body 152, and a reference gas side electrode 153 and a measured gas side electrode 155 provided on the front and back surfaces of the solid electrolyte body 152, respectively. ing. A penetrating portion 151h that opens in a rectangular shape is provided on the distal end side (left side in FIG. 2) of the cell layer 151, and a solid electrolyte body 152 is disposed so as to be embedded in the penetrating portion 151h. The reference gas side electrode 153 includes a reference gas side electrode portion 153E and a lead portion 153L extending from the reference gas side electrode portion 153E toward the rear end, and the measured gas side electrode 155 is the measured gas side electrode. And a lead portion 155L extending from the measured gas side electrode portion 155E toward the rear end side.
The solid electrolyte body 152, the reference gas side electrode 153, and the measured gas side electrode 155 constitute a detection cell (fourth ceramic layer) 150 for the oxygen concentration in the measured gas, and the measured gas side electrode portion 155E is a measurement chamber. 171 is approaching. On the other hand, the reference gas side electrode portion 153E vents to the outside through the lead portion 153L and the through hole.

リード部１５３Ｌは、セル層１５１、第３セラミック層１７０、第２セラミック層１６０及び第１セラミック層１８０に設けられたスルーホールを介してセンサパッド部１４と電気的に接続されている。又、リード部１５５Ｌは、第３セラミック層１７０、第２セラミック層１６０及び第１セラミック層１８０に設けられたスルーホールを介してセンサパッド部１５と電気的に接続されている。
そして、基準ガス側電極１５３及び被測定ガス側電極１５５の検出信号が、センサパッド部１４，１５から２本のリード線７１を介して外部に出力され、酸素濃度が検出される。 The lead portion 153L is electrically connected to the sensor pad portion 14 through through holes provided in the cell layer 151, the third ceramic layer 170, the second ceramic layer 160, and the first ceramic layer 180. The lead portion 155L is electrically connected to the sensor pad portion 15 through through holes provided in the third ceramic layer 170, the second ceramic layer 160, and the first ceramic layer 180.
Then, detection signals of the reference gas side electrode 153 and the measured gas side electrode 155 are output to the outside from the sensor pad portions 14 and 15 via the two lead wires 71, and the oxygen concentration is detected.

なお、センサ素子１９においては、検知セル（第４セラミック層）１５０の電極間に生じる電圧（起電力）が所定の値（例えば、４５０ｍＶ）となるように、酸素ポンプセル（第２セラミック層）１６０の電極間に流れる電流の方向及び大きさが調整され、酸素ポンプセル１６０に流れる電流に応じた被測定ガス中の酸素濃度をリニアに検出する酸素センサ素子を構成する。
すなわち、測定室１７１に臨む被測定ガス側電極部１５５Ｅが特許請求の範囲の「検知電極」に相当し、固体電解質体１５２が特許請求の範囲の「固体電解質体」に相当し、基準ガス側電極部１５３Ｅが特許請求の範囲の「第１対向電極」に相当する。又、測定室１７１に臨む対向電極部１６５Ｅが特許請求の範囲の「ポンプ電極」に相当し、固体電解質体１６２が特許請求の範囲の「固体電解質体」に相当し、ポンプ電極部１６３Ｅが特許請求の範囲の「第２対向電極」に相当する。 In the sensor element 19, the oxygen pump cell (second ceramic layer) 160 is set so that the voltage (electromotive force) generated between the electrodes of the detection cell (fourth ceramic layer) 150 becomes a predetermined value (for example, 450 mV). The direction and magnitude of the current flowing between the electrodes are adjusted to constitute an oxygen sensor element that linearly detects the oxygen concentration in the gas to be measured corresponding to the current flowing in the oxygen pump cell 160.
That is, the gas side electrode portion 155E to be measured facing the measurement chamber 171 corresponds to the “detection electrode” in the claims, the solid electrolyte body 152 corresponds to the “solid electrolyte body” in the claims, and the reference gas side The electrode portion 153E corresponds to a “first counter electrode” in the claims. The counter electrode portion 165E facing the measurement chamber 171 corresponds to the “pump electrode” in the claims, the solid electrolyte body 162 corresponds to the “solid electrolyte body” in the claims, and the pump electrode portion 163E is the patent. This corresponds to the “second counter electrode” in the claims.

ヒータ層１４５は、第１層１４５ａ、第２層１４５ｂ、及び第１層１４５ａと第２層１４５ｂの間に配置される発熱体１４６を備えている。第１層１４５ａは第４セラミック層１５０と対向している。発熱体１４６は、蛇行状のパターンを有する発熱部１４６ｍ、及び発熱部１４６ｍの両端から後端側に延びる２つのリード部１４６Ｌを備えている。
各リード部１４６Ｌは、第２層１４５ｂに設けられたスルーホールを介してヒータパッド部１６，１７と電気的に接続されている。そして、２本のリード線７１を介してヒータパッド部１６，１７から発熱体１４６に通電することで、発熱体１４６が発熱し、固体電解質体１５２，１６２を活性化する。 The heater layer 145 includes a first layer 145a, a second layer 145b, and a heating element 146 disposed between the first layer 145a and the second layer 145b. The first layer 145 a faces the fourth ceramic layer 150. The heating element 146 includes a heating part 146m having a meandering pattern and two lead parts 146L extending from both ends of the heating part 146m to the rear end side.
Each lead portion 146L is electrically connected to the heater pad portions 16 and 17 through through holes provided in the second layer 145b. Then, when the heater element 146 is energized through the two lead wires 71 from the heater pads 16 and 17, the heater element 146 generates heat and activates the solid electrolyte bodies 152 and 162.

次に、図４を参照し、測定室１７１及び連通路１７３の構成について説明する。
図４に示すように、測定室１７１は略直方体状をなし、測定室１７１の幅方向両端に、測定室１７１よりも小さく略直方体状の連通路１７３がそれぞれ接続されている。
ここで、センサ素子１９の外面に露出した連通路１７３から測定室１７１へ向かう方向Ｆから見たとき、測定室１７１の最大断面積Ｓｍに対し、（Ｓｍ/２）以下の断面積Ｓｘを有する部分が連通路１７３とされる。
本例では、方向Ｆから見て測定室１７１と連通路１７３の断面積がそれぞれ一定であり、かつ測定室１７１と連通路１７３とは断面積が異なるので、測定室１７１と連通路１７３とを簡単に区別できる。一方、例えば図５のように、測定室１７１と連通路１７３の断面積が連続的に変化している場合、両者の境界が明確ではない。そこで、測定室１７１の最大断面積Ｓｍの半分（Ｓｍ/２）である断面積の部位を、測定室１７１と連通路１７３との境界とみなすこととする。 Next, the configuration of the measurement chamber 171 and the communication path 173 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4, the measurement chamber 171 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and communication channels 173 having a substantially rectangular parallelepiped shape smaller than the measurement chamber 171 are connected to both ends of the measurement chamber 171 in the width direction.
Here, when viewed from the direction F toward the measurement chamber 171 from the communication path 173 exposed on the outer surface of the sensor element 19, the cross-sectional area Sx is (Sm / 2) or less with respect to the maximum cross-sectional area Sm of the measurement chamber 171. The portion is a communication path 173.
In this example, the cross-sectional areas of the measurement chamber 171 and the communication path 173 are constant when viewed from the direction F, and the measurement chamber 171 and the communication path 173 have different cross-sectional areas. Easy to distinguish. On the other hand, when the cross-sectional areas of the measurement chamber 171 and the communication path 173 continuously change as shown in FIG. 5, for example, the boundary between them is not clear. Therefore, a portion having a cross-sectional area that is half (Sm / 2) of the maximum cross-sectional area Sm of the measurement chamber 171 is regarded as a boundary between the measurement chamber 171 and the communication path 173.

次に、測定室１７１に多孔質体が充填されている理由について説明する。
図８に示したように、被測定ガスの圧力変化（動的圧力変化）により、センサ出力がオーバーシュートするが、その原因は測定室１７１に流入又は流出する被測定ガスの異常拡散に伴い、測定室１７１内の特定ガス成分の量（濃度）ｎが変化するものである。
ここで、気体の状態方程式によれば、特定ガス成分の量（濃度）ｎの変化量Δｎ＝ＰＶ/ＲＴであるから、測定室１７１の体積Ｖを小さくするほど、Δｎ、ひいてはオーバーシュートを低減できることになる。
但し、測定室１７１を物理的に小さく形成するのは製造上困難であるので、測定室１７１に多孔質体を充填することで、測定室１７１の体積Ｖ（有効体積）は、多孔質体の気孔部分のみに低減される。この点からは、多孔質体の気孔率が５０％以下であると、測定室１７１の体積Ｖをより低減できるので好ましい。 Next, the reason why the measurement chamber 171 is filled with the porous body will be described.
As shown in FIG. 8, the sensor output overshoots due to the pressure change (dynamic pressure change) of the gas to be measured. The cause of this is the abnormal diffusion of the gas to be measured flowing into or out of the measurement chamber 171. The amount (concentration) n of the specific gas component in the measurement chamber 171 changes.
Here, according to the state equation of gas, since the change amount Δn = PV / RT of the amount (concentration) n of the specific gas component, Δn and thus overshoot decrease as the volume V of the measurement chamber 171 decreases. It will be possible.
However, since it is difficult in manufacturing to form the measurement chamber 171 physically small, the volume V (effective volume) of the measurement chamber 171 is made to be equal to that of the porous body by filling the measurement chamber 171 with the porous body. It is reduced only to the pores. From this point, it is preferable that the porosity of the porous body is 50% or less because the volume V of the measurement chamber 171 can be further reduced.

図４に戻り、測定室１７１の体積Ｖ（ｍ３）と、連通路１７３の外面に露出した部位の断面積Ｓｃ（ｍ２）との間で、Ｖ/Ｓｃ≦０．００３（ｍ）の関係を満たす。この理由について説明する。
連通路１７３が密なほど被測定ガスの圧力変動によるセンサ出力の変動（静的圧力変化）の影響が大きくなり、図９に示すように、オーバーシュートの変動が相対的に目立ってセンサ特性が劣る。
そこで、外部の被測定ガスが連通路１７３でなるべく律速されずに測定室１７１に導入されるようにする。このため、(i)連通路１７３を空洞として粗とすることと、(ii)測定室１７１の体積Ｖに対し、断面積Ｓｃを相対的に大きくすることで、外部の被測定ガスが測定室１７１に導入され易くなる。
これにより、図６に示すように、被測定ガスの圧力ＰＧの変動前後のセンサ出力Ｔ３の差Ｓ３が減少し、被測定ガスの圧力変動の影響が小さくなる。又、センサ出力が上昇するので、オーバーシュートＵ３の変動が相対的に小さくなり、センサ性能が向上する。 Returning to FIG. 4, V / Sc ≦ 0.003 (m) between the volume V (m 3 ) of the measurement chamber 171 and the cross-sectional area Sc (m 2 ) of the portion exposed on the outer surface of the communication path 173. Satisfy the relationship. The reason for this will be described.
As the communication path 173 is denser, the influence of the sensor output fluctuation (static pressure fluctuation) due to the pressure fluctuation of the gas to be measured becomes larger. As shown in FIG. Inferior.
Therefore, the external gas to be measured is introduced into the measurement chamber 171 without being limited by the communication path 173 as much as possible. For this reason, (i) roughening the communication passage 173 as a hollow, and (ii) making the cross-sectional area Sc relatively large with respect to the volume V of the measurement chamber 171, the gas to be measured outside is measured in the measurement chamber. 171 is easily introduced.
As a result, as shown in FIG. 6, the difference S3 of the sensor output T3 before and after the fluctuation of the pressure PG of the measured gas is reduced, and the influence of the pressure fluctuation of the measured gas is reduced. Further, since the sensor output increases, the fluctuation of the overshoot U3 becomes relatively small, and the sensor performance is improved.

Ｖ/Ｓｃ＞０．００３（ｍ）であると、外部の被測定ガスが連通路１７３で律速され、センサ出力が低下する。
なお、体積Ｖに対し、次元の異なる断面積Ｓｃを比較対象とする理由は、オーバーシュートは体積Ｖに依存し、体積Ｖを小さくするほどオーバーシュートも低減されるものの、設計上、オーバーシュートがゼロになることはなく、オーバーシュートによってセンサの検知性能が悪化するが、オーバーシュートが及ぼすセンサの検知性能への影響を断面積Ｓｃの大小によってある程度制御することができるためである。
以上のようにして、動的圧力変化及び静的圧力変化の影響を共に低減し、被被測定ガスの圧力変化に伴うセンサの出力変動を低減することができる。 When V / Sc> 0.003 (m), the external gas to be measured is rate-controlled in the communication path 173, and the sensor output decreases.
The reason why the cross-sectional areas Sc having different dimensions with respect to the volume V are to be compared is that the overshoot depends on the volume V, and the overshoot is reduced as the volume V is reduced. This is because the detection performance of the sensor deteriorates due to overshoot without being zero, but the influence of the overshoot on the detection performance of the sensor can be controlled to some extent by the size of the cross-sectional area Sc.
As described above, it is possible to reduce both the influence of the dynamic pressure change and the static pressure change, and to reduce the output fluctuation of the sensor accompanying the pressure change of the gas to be measured.

なお、断面積Ｓｃ（ｍ２）は大きいほどセンサ特性が向上する点では良いが、あまり大きくなると、酸素ポンピングに要する電力が大きくなって固体電解質体の破損に繋がるおそれがある。 The larger the cross-sectional area Sc (m 2 ), the better the sensor characteristics are improved. However, if the cross-sectional area Sc (m 2 ) is too large, the electric power required for oxygen pumping may increase and the solid electrolyte body may be damaged.

本発明のガスセンサは、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、適宜にその構造、構成を設計変更して具体化できる。
例えば測定室及び連通路の形状は上記実施形態に限定されない。また、センサ素子としては、酸素の濃度を測定するものに限定されず、窒素酸化物（ＮＯｘ）又は炭化水素（ＨＣ）等の濃度を測定するものを用いてもよい。
又、例えば測定室及び測定室に連通する別の室（つまり、２室）を有するＮＯｘセンサ等にも本発明を適用可能である。 The gas sensor of the present invention can be embodied by appropriately changing the structure and configuration without departing from the gist of the present invention.
For example, the shape of the measurement chamber and the communication path is not limited to the above embodiment. The sensor element is not limited to one that measures the concentration of oxygen, but may be one that measures the concentration of nitrogen oxide (NOx) or hydrocarbon (HC).
Further, the present invention can be applied to, for example, a NOx sensor having a measurement chamber and another chamber (that is, two chambers) communicating with the measurement chamber.

測定室１７１の体積Ｖ＝０．１４１（ｍ３）とし、連通路１７３の断面積Ｓｃを種々変化させて図２に示すセンサ素子１９を製造した。
なお、測定室１７１に、気孔率４５％の多孔質体を充填した。この多孔質体は、アルミナ粒子とチタニア粒子と焼失性カーボンを含むペーストを測定室１７１に充填して焼成することで形成した。
得られたガスセンサ１において、酸素濃度２０％の被測定ガスを用いて出力のオーバーシュートを測定した。
得られた結果を図７に示す。Ｖ/Ｓｃ≦０．００３（ｍ）の場合、検知精度の誤差が基準値を下回り、オーバーシュートによるセンサ検知性能の悪化を抑制できたことがわかる。
なお、図７の「センサ検知精度の誤差（％）」は、図６のオーバーシュートＵ３からセンサ出力Ｔ３を差し引いた値（オーバーシュート分）を、基準値（大気圧下のセンサ出力）で除した値（％）である。 The sensor element 19 shown in FIG. 2 was manufactured by setting the volume V of the measurement chamber 171 to 0.141 (m 3 ) and changing the cross-sectional area Sc of the communication passage 173 in various ways.
Note that the measurement chamber 171 was filled with a porous body having a porosity of 45%. This porous body was formed by filling the measurement chamber 171 with a paste containing alumina particles, titania particles, and burnt carbon and firing the paste.
In the obtained gas sensor 1, the output overshoot was measured using a gas to be measured having an oxygen concentration of 20%.
The obtained results are shown in FIG. In the case of V / Sc ≦ 0.003 (m), it can be seen that the detection accuracy error was below the reference value, and the deterioration of the sensor detection performance due to overshoot could be suppressed.
The “error (%) of sensor detection accuracy” in FIG. 7 is obtained by dividing the value obtained by subtracting the sensor output T3 from the overshoot U3 in FIG. 6 (overshoot) by the reference value (sensor output under atmospheric pressure). Value (%).

１ ガスセンサ
１９ センサ素子
１５０ 検知セル（第４セラミック層）
１５２，１６２ 固体電解質体
１５３Ｅ 第１対向電極
１５５Ｅ 検知電極
１６０ ポンプセル（第２セラミック層）
１６３Ｅ 第２対向電極
１６５Ｅ ポンプ電極
１７１ 測定室
１７３ 連通路
Ｆ 連通路から測定室へ向かう方向 1 Gas sensor 19 Sensor element 150 Detection cell (fourth ceramic layer)
152, 162 Solid electrolyte body 153E First counter electrode 155E Detection electrode 160 Pump cell (second ceramic layer)
163E Second counter electrode 165E Pump electrode 171 Measurement chamber 173 Communication path F Direction from communication path to measurement chamber

Claims (3)

検知電極及び第１対向電極が固体電解質体上に設けられる検知セルと、ポンプ電極及び第２対向電極が固体電解質体上に設けられるポンプセルと、
前記検知セル及び前記ポンプセルの間に形成され、前記検知電極及び前記ポンプ電極が臨む測定室と、
前記測定室と外部とを連通する連通路と、
を有するセンサ素子であって、
前記測定室に多孔質体が充填され、
前記連通路は空洞をなし、
前記連通路から前記測定室へ向かう方向から見たとき、前記測定室の最大断面積Ｓｍに対し、（Ｓｍ/２）以下の断面積を有する部分が前記連通路とされ、
前記測定室の体積Ｖ（ｍ３）と、前記連通路の外面に露出した部位の断面積Ｓｃ（ｍ２）との間で、Ｖ/Ｓｃ≦０．００３（ｍ）の関係を満たすことを特徴とするセンサ素子。 A detection cell in which the detection electrode and the first counter electrode are provided on the solid electrolyte body; a pump cell in which the pump electrode and the second counter electrode are provided on the solid electrolyte body;
A measurement chamber formed between the detection cell and the pump cell, facing the detection electrode and the pump electrode;
A communication path communicating the measurement chamber and the outside;
A sensor element comprising:
The measurement chamber is filled with a porous body,
The communication passage is hollow,
When viewed from the direction from the communication path toward the measurement chamber, a portion having a cross-sectional area of (Sm / 2) or less with respect to the maximum cross-sectional area Sm of the measurement chamber is defined as the communication path.
V / Sc ≦ 0.003 (m) is satisfied between the volume V (m 3 ) of the measurement chamber and the cross-sectional area Sc (m 2 ) of the portion exposed on the outer surface of the communication path. A characteristic sensor element. 前記多孔質体の気孔率が５０％以下である請求項１記載のセンサ素子。   The sensor element according to claim 1, wherein the porosity of the porous body is 50% or less. 請求項１又は２に記載のセンサ素子を有するガスセンサ。   A gas sensor comprising the sensor element according to claim 1.
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