JP6948984B2 - センサ素子及びガスセンサ - Google Patents

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。

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。

特開平１１−２４８６７５号公報

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。

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。

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（ｍ^３）と、前記連通路の外面に露出した部位の断面積Ｓｃ（ｍ^２）との間で、Ｖ/Ｓｃ≦０．００３（ｍ）の関係を満たすことを特徴とする。

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。

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。

本発明のガスセンサは、前記センサ素子を有する。

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。

本発明の実施形態にかかるガスセンサの断面図である。 センサ素子の模式分解斜視図である。 センサ素子の幅方向に沿う模式断面図である。 測定室及び連通路の斜視図である。 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。 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。 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。 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。 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

図４に戻り、測定室１７１の体積Ｖ（ｍ^３）と、連通路１７３の外面に露出した部位の断面積Ｓｃ（ｍ^２）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。

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。

なお、断面積Ｓｃ（ｍ^２）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。

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。

測定室１７１の体積Ｖ＝０．１４１（ｍ^３）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。

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

Claims (3)

1. 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（ｍ^３）と、前記連通路の外面に露出した部位の断面積Ｓｃ（ｍ^２）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。
2. 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。
3. 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。

Images