JP7075817B2 - ガスセンサ - Google Patents
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Description
酸素イオン導電性の第1固体電解質体(21)及び第2固体電解質体(22)を用いたセンサ素子(2)を有するガスセンサ(1)であって、
上記センサ素子は、
第1固体電解質体(21)の表面(211、212)に形成される第1検出電極(31)及び第1基準電極(32)を有し、少なくとも上記第1検出電極が被測定ガスに晒されることにより、アンモニア濃度に応じた混成電位信号を出力する混成電位式の第1センサ部(3)と、
第2固体電解質体(22)の表面(221、222)に形成される第2検出電極(41)及び第2基準電極(42)を有し、上記第2検出電極が、被測定ガス室(23)に導入される被測定ガスに晒されることにより、NOx濃度に応じた電流信号を出力する第2センサ部(4)と、
通電により発熱する発熱部(51)を有して、上記第1センサ部及び上記第2センサ部を加熱するヒータ(5)と、が積層されて構成されていると共に、
上記第1固体電解質体と上記第2固体電解質体との間に、基準ガスが導入される基準ガス室(24)を備え、
上記第1センサ部は、上記基準ガス室に面する上記第1固体電解質体の表面(212)に、上記第1基準電極を備え、上記基準ガス室と反対側の上記第1固体電解質体の表面(211)に、上記第1検出電極を備えて、上記第1検出電極と上記第1基準電極との電位差に基づく混成電位信号を出力するものであり、
上記第1センサ部及び上記第2センサ部は、
上記発熱部の発熱中心(5A)と上記第1検出電極の電極中心(3A)との距離d1と、上記発熱中心と上記第2検出電極の電極中心(4A)との距離d2とが、d1>d2の関係にある、ガスセンサにある。
本発明の他の一態様は、
酸素イオン導電性の第1固体電解質体(21)及び第2固体電解質体(22)を用いたセンサ素子(2)を有するガスセンサ(1)であって、
上記センサ素子は、
第1固体電解質体(21)の表面(211、212)に形成される第1検出電極(31)及び第1基準電極(32)を有し、少なくとも上記第1検出電極が被測定ガスに晒されることにより、アンモニア濃度に応じた混成電位信号を出力する混成電位式の第1センサ部(3)と、
第2固体電解質体(22)の表面(221、222)に形成される第2検出電極(41)及び第2基準電極(42)を有し、上記第2検出電極が、被測定ガス室(23)に導入される被測定ガスに晒されることにより、NOx濃度に応じた電流信号を出力する第2センサ部(4)と、
通電により発熱する発熱部(51)を有して、上記第1センサ部及び上記第2センサ部を加熱するヒータ(5)と、が積層されて構成されており、
上記第1センサ部及び上記第2センサ部は、
上記発熱部の発熱中心(5A)と上記第1検出電極の電極中心(3A)との距離d1と、上記発熱中心と上記第2検出電極の電極中心(4A)との距離d2とが、d1>d2の関係にあると共に、
上記センサ素子の積層方向(X)において、上記第1検出電極及び上記第2検出電極は、上記発熱部と少なくとも一部が重なる位置にある、ガスセンサにある。
本発明のさらに他の一態様は、
酸素イオン導電性の第1固体電解質体(21)及び第2固体電解質体(22)を用いたセンサ素子(2)を有するガスセンサ(1)であって、
上記センサ素子は、
第1固体電解質体(21)の表面(211、212)に形成される第1検出電極(31)及び第1基準電極(32)を有し、少なくとも上記第1検出電極が被測定ガスに晒されることにより、アンモニア濃度に応じた混成電位信号を出力する混成電位式の第1センサ部(3)と、
第2固体電解質体(22)の表面(221、222)に形成される第2検出電極(41)及び第2基準電極(42)を有し、上記第2検出電極が、被測定ガス室(23)に導入される被測定ガスに晒されることにより、NOx濃度に応じた電流信号を出力する第2センサ部(4)と、
通電により発熱する発熱部(51)を有して、上記第1センサ部及び上記第2センサ部を加熱するヒータ(5)と、が積層されて構成されており、
上記第1センサ部及び上記第2センサ部は、
上記発熱部の発熱中心(5A)と上記第1検出電極の電極中心(3A)との距離d1と、上記発熱中心と上記第2検出電極の電極中心(4A)との距離d2とが、d1>d2の関係にあると共に、
上記第1センサ部において、上記第1検出電極と上記第1基準電極とは、上記第1固体電解質体を挟んで対向して位置しており、かつ、上記第1基準電極の面積は、上記第1検出電極の面積よりも大きい、ガスセンサにある。
本発明のさらに他の一態様は、
酸素イオン導電性の第1固体電解質体(21)及び第2固体電解質体(22)を用いたセンサ素子(2)を有するガスセンサ(1)であって、
上記センサ素子は、
第1固体電解質体(21)の表面(211、212)に形成される第1検出電極(31)及び第1基準電極(32)を有し、少なくとも上記第1検出電極が被測定ガスに晒されることにより、アンモニア濃度に応じた混成電位信号を出力する混成電位式の第1センサ部(3)と、
第2固体電解質体(22)の表面(221、222)に形成される第2検出電極(41)及び第2基準電極(42)を有し、上記第2検出電極が、被測定ガス室(23)に導入される被測定ガスに晒されることにより、NOx濃度に応じた電流信号を出力する第2センサ部(4)と、
通電により発熱する発熱部(51)を有して、上記第1センサ部及び上記第2センサ部を加熱するヒータ(5)と、が積層されて構成されており、
上記第1センサ部及び上記第2センサ部は、
上記発熱部の発熱中心(5A)と上記第1検出電極の電極中心(3A)との距離d1と、上記発熱中心と上記第2検出電極の電極中心(4A)との距離d2とが、d1>d2の関係にあると共に、
上記被測定ガス室は、上記第2固体電解質体を挟んで上記第1センサ部と反対側に配置されており、上記センサ素子は、ガス拡散層(43)を介して上記被測定ガス室に導入される被測定ガス中の酸素濃度を調整する酸素ポンプ部(6)を備え、
上記第2検出電極は、上記被測定ガス室に面する上記第2固体電解質体の表面(221)に配置されており、上記第2センサ部は、上記被測定ガス室と反対側の上記第2固体電解質体の表面(222)に、上記第2基準電極を備えて、上記第2検出電極と上記第2基準電極との間に流れる酸素イオン電流信号を出力するものである、ガスセンサにある。
本発明のさらに他の一態様は、
酸素イオン導電性の第1固体電解質体(21)及び第2固体電解質体(22)を用いたセンサ素子(2)を有するガスセンサ(1)であって、
上記センサ素子は、
第1固体電解質体(21)の表面(211、212)に形成される第1検出電極(31)及び第1基準電極(32)を有し、少なくとも上記第1検出電極が被測定ガスに晒されることにより、アンモニア濃度に応じた混成電位信号を出力する混成電位式の第1センサ部(3)と、
第2固体電解質体(22)の表面(221、222)に形成される第2検出電極(41)及び第2基準電極(42)を有し、上記第2検出電極が、被測定ガス室(23)に導入される被測定ガスに晒されることにより、NOx濃度に応じた電流信号を出力する第2センサ部(4)と、
通電により発熱する発熱部(51)を有して、上記第1センサ部及び上記第2センサ部を加熱するヒータ(5)と、が積層されて構成されており、
上記第1センサ部及び上記第2センサ部は、
上記発熱部の発熱中心(5A)と上記第1検出電極の電極中心(3A)との距離d1と、上記発熱中心と上記第2検出電極の電極中心(4A)との距離d2とが、d1>d2の関係にあると共に、
上記センサ素子は、上記被測定ガス室への被測定ガスの導入口となる表面に、酸化触媒層(7)を有すると共に、上記第2センサ部において、アンモニアの酸化により生成されたNOxの濃度を検出する、ガスセンサにある。
本発明のさらに他の一態様は、
酸素イオン導電性の第1固体電解質体(21)及び第2固体電解質体(22)を用いたセンサ素子(2)を有するガスセンサ(1)であって、
上記センサ素子は、
第1固体電解質体(21)の表面(211、212)に形成される第1検出電極(31)及び第1基準電極(32)を有し、少なくとも上記第1検出電極が被測定ガスに晒されることにより、アンモニア濃度に応じた混成電位信号を出力する混成電位式の第1センサ部(3)と、
第2固体電解質体(22)の表面(221、222)に形成される第2検出電極(41)及び第2基準電極(42)を有し、上記第2検出電極が、被測定ガス室(23)に導入される被測定ガスに晒されることにより、NOx濃度に応じた電流信号を出力する第2センサ部(4)と、
通電により発熱する発熱部(51)を有して、上記第1センサ部及び上記第2センサ部を加熱するヒータ(5)と、が積層されて構成されており、
上記第1センサ部及び上記第2センサ部は、
上記発熱部の発熱中心(5A)と上記第1検出電極の電極中心(3A)との距離d1と、上記発熱中心と上記第2検出電極の電極中心(4A)との距離d2とが、d1>d2の関係にあると共に、
上記第1検出電極は、上記ヒータによって400℃~600℃に加熱される位置に配置されており、上記第2検出電極は、上記ヒータによって600℃~800℃に加熱される位置に配置されている、ガスセンサにある。
また、ヒータの発熱中心と第1検出電極との距離が、第2センサ部の第2電極との距離よりも遠くなるように配置されているので、第1センサ部の方が第2センサ部よりも温度が低くなる。非平衡反応に基づく電位を検出する混成電位式では、作動温度が高くなると平衡反応に近づいてセンサ出力が低下する傾向にあるが、第1センサ部の作動温度を第2センサ部よりも低くすることができるので、検出感度が向上する。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
以下、ガスセンサに係る実施形態1について、図1~図13を参照して説明する。
図1に示すように、本形態のガスセンサ1は、酸素イオン導電性の第1固体電解質体21及び第2固体電解質体22を用いたセンサ素子2を有する。センサ素子2は、被測定ガス中の特定ガス成分濃度を検出するものであり、アンモニア濃度に応じた混成電位信号を出力する混成電位式の第1センサ部3と、NOx濃度に応じた電流信号を出力する第2センサ部4と、ヒータ5と、が積層されて構成されている。
第2センサ部4は、第2固体電解質体22の表面に形成される第2検出電極41及び第2基準電極42を有し、第2検出電極41が、被測定ガス室23に導入される被測定ガスに晒されることにより、NOx濃度に応じた電流信号を出力する。
被測定ガスは、例えば、内燃機関から排出される排ガスであり、後述するように、ガスセンサ1は、内燃機関の排ガス通路に取り付けられて、尿素SCRシステム等の排ガス浄化システムの一部を構成することができる。
図1に主要部構成を示すセンサ素子2は、排ガス中のアンモニア濃度を検出するための第1センサ部3、排ガス中のNOx濃度を検出するための第2センサ部4及びヒータ5が、この順序で積層された積層型の素子構造を有する。センサ素子2は、さらに、第2センサ部4におけるNOx濃度の検出に先立ち、排ガス中の酸素濃度を調整するための酸素ポンプ部6を有する。
本形態では、センサ素子2の積層方向をX方向とし、X方向と直交するセンサ素子2の長手方向を、Y方向とする。また、第1センサ部3及び第2センサ部4が配置されるX方向の一端側を、センサ素子2の先端側とし、その反対側を、基端側とする。
本形態では、第1検出電極31と第1基準電極32とは、X方向において、第1固体電解質体21を挟んで対向する位置にあり、概略同一形状である。
(1)2NH3+3O2-⇔N2+3H2O+6e-
(2)O2+4e-⇔2O2-
このように、第2センサ部4は、限界電流式センサの検出原理に基づいて、排ガス中のNOxの分解により生じる酸素イオン電流信号を出力する。
ヒータ5は、第2絶縁性基板52内に、発熱部51と、発熱部51に接続されるリード部53とが埋設されて構成されている。通電経路となるリード部53は、Y方向の先端側に位置する発熱部51から基端側へ延びており、図示しない通電用端子を介して、外部のセンサ制御部10に接続される。発熱部51は、X方向において、被測定ガス室23と重なるように配置されている。
限界電流式センサを用いた第2センサ部4、酸素ポンプ部6の作動温度は、例えば、600℃~800℃の範囲であることが望ましい。
図5に示す構成の評価用の試験装置と、ガスセンサ1の第1センサ部3に相当するテストピースPを用いて、アンモニアの検出を行い、検出される混成電位の温度依存性を調べた。結果を図6に示す。テストピースPは、以下のようにして作製した。まず、厚さ1mmの酸素イオン導電性の固体電解質体P1を用意し、その厚さ方向の端面(すなわち、図の下端面)に、第1検出電極31を、反対側の端面(すなわち、図の上端面)に、第1基準電極32を形成した。
第1センサ部3の第1固体電解質体21に相当する固体電解質体P1は、イットリア安定化ジルコニア(以下、YSZと称する)からなり、第1検出電極31は、Au-YSZ電極、第1基準電極32は、Pt-YSZ電極からなる。第1基準電極32は、PtとYSZの体積比を、Pt:YSZ=80:20とし、直径φ8mmとなるように印刷形成した後、大気雰囲気下、1200℃×2時間、焼成して形成した。第1検出電極31は、AuとYSZの体積比を、Au:YSZ=80:20とし、直径φ8mmとなるように印刷形成した後、大気雰囲気下、850℃×2時間、焼成することで形成し、評価用のテストピースPとした。
図7は、450℃における検出電位の時間変化の計測例であり、検出電位は、ある時点において基準電位から急減した後、安定する。このとき、基準電位から検出電位が安定するまでの変化量を、検出電位変化100%とし、その10%変化時点から90%変化時点までの時間を、検出電位変化時間とする。図8に、各温度における検出電位変化時間を、比較して示した。
上記図2、図3に示したように、上記実施形態1の構成において、第1センサ部3は、第2センサ部4よりも温度が低くなる位置にある。したがって、好適には、ヒータ5への通電時に、第1検出電極31の電極中心3Aが、400℃~600℃となる位置に配置され、第2検出電極41の電極中心4Aが、700℃~850℃となる位置に配置されるように、例えば、発熱中心5Aと電極中心3Aとの距離d1、又は電極中心4Aとの距離d2を調整するのがよい。
図9に示す構成の試験用センサ素子2Sと、図10に示す構成の参照用センサ素子2Srefを用いて、アンモニアの検出を行い、検出される混成電位の酸素依存性を比較した。結果を図11に示す。
図9において、試験用センサ素子2Sは、実施形態1のセンサ素子2における第1センサ部3とヒータ5とが積層され、第2センサ部4が省略された構成となっている。具体的には、第1センサ部3を構成する第1固体電解質体21、基準ガス室24を構成する第1絶縁性基板25及びヒータ5を構成する第2絶縁性基板52が、この順に積層された試験用センサ素子2Sを、以下のようにして製造した。
YSZグリーンシートには、予め、第1絶縁性基板25側の表面に、第1基準電極32となるPt-YSZ電極が印刷形成されている。
セラミックスグリーンシートの積層体は、第2絶縁性基板52を構成する複数のセラミックス基板となるセラミックスグリーンシートが積層されたものであり、予め、ヒータ5の発熱体51及びリード部53を構成するヒータパターンHが埋設形成されている。第1絶縁性基板25、第2絶縁性基板52となるセラミックスグリーンシートは、アルミナからなる。
このようにして、第1検出電極31と第1基準電極32の両方が、非測定ガス雰囲気に晒される、参照用センサ素子2Srefを作製した。
この試験装置に、被測定ガスとして、N2ベースの所定濃度O2と、N2ベースの100ppmNH3との混合ガスを供給したときの、試験用センサ素子2Sと、参照用センサ素子2Srefによる検出電位を比較した。O2濃度は、5%、10%、20%とし、被測定ガス流量は、2000ml/min、被測定ガス温度は、250℃、素子温度は、500℃とした。なお、素子温度は、第1検出電極31が配置される固体電解質体21の温度とした。
ガスセンサに係る実施形態2について、図14を参照して説明する。
本形態のガスセンサ1は、上記実施形態1のセンサ素子2と、第1センサ部3の電極配置が異なっている。それ以外のセンサ素子2の基本構成と、センサ制御部10の構成及びその基本作動は、上記実施形態1と同様であり、図示及び説明を省略する。
なお、実施形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
そして、本形態の配置とすることで、第1センサ部3の第1検出電極は、第2センサ部4及びヒータ5から、より離れた位置となる。すなわち、発熱中心5Aと電極中心3Aとの距離d1と、発熱中心5Aと電極中心4Aとの距離d2とは、d1>d2の関係にあり、その差は、上記実施形態1の構成よりも大きい。
あるいは、図16に変形例として示すように、第1基準電極32と第1検出電極31と同じ形状として対向させた配置とし、X方向において、酸素ポンプ部6の両電極61、62と重なる位置にあってもよい。
いずれの場合も、発熱中心5Aと電極中心3Aとの距離d1と、発熱中心5Aと電極中心4Aとの距離d2とは、d1>d2の関係にあり、その差は、上記実施形態1の構成よりも大きい。
ガスセンサに係る実施形態3について、図17を参照して説明する。
本形態のガスセンサ1は、上記実施形態1のセンサ素子2と、第1センサ部3の電極配置が異なっている。それ以外のセンサ素子2の基本構成と、センサ制御部10の構成及びその基本作動は、上記実施形態1と同様であり、以下、相違点を中心に説明する。
その場合には、図19に変形例として示すように、X方向において、第1検出電極31の一部が、被測定ガス室23と重なるように配置されていてもよい。
いずれの場合も、発熱中心5Aと電極中心3Aとの距離d1と、発熱中心5Aと電極中心4Aとの距離d2とは、d1>d2の関係にあり、その差は、上記実施形態1の構成よりも大きい。
ガスセンサに係る実施形態4について、図20を参照して説明する。
本形態のガスセンサ1は、上記実施形態2のセンサ素子2と同様の構成において、さらに、センサ素子2の表面に、保護層及び酸化触媒層を形成している。具体的には、第1センサ部3を保護する第1保護層33と、第2センサ部4を保護すると共に、酸化触媒層を兼ねる第2保護層7が形成されている。この場合には、第2センサ部4は、アンモニアが酸化されたNOxを検出することができ、アンモニア検出部として機能する。
第1センサ部3の電極配置以外のセンサ素子2の基本構成と、センサ制御部10の構成及びその基本作動は、上記実施形態1と同様であり、以下、相違点を中心に説明する。
また、第1保護層33、第2保護層7を設けない構成において、例えば、排ガスの導入口となるガス拡散層43が、酸化触媒層を兼ねる構成としてもよい。
2 センサ素子
21 第1固体電解質体
22 第2固体電解質体
3 第1センサ部
31 第1検出電極
32 第1基準電極
4 第2センサ部
5 ヒータ
51 発熱部
Claims (16)
- 酸素イオン導電性の第1固体電解質体(21)及び第2固体電解質体(22)を用いたセンサ素子(2)を有するガスセンサ(1)であって、
上記センサ素子は、
第1固体電解質体(21)の表面(211、212)に形成される第1検出電極(31)及び第1基準電極(32)を有し、少なくとも上記第1検出電極が被測定ガスに晒されることにより、アンモニア濃度に応じた混成電位信号を出力する混成電位式の第1センサ部(3)と、
第2固体電解質体(22)の表面(221、222)に形成される第2検出電極(41)及び第2基準電極(42)を有し、上記第2検出電極が、被測定ガス室(23)に導入される被測定ガスに晒されることにより、NOx濃度に応じた電流信号を出力する第2センサ部(4)と、
通電により発熱する発熱部(51)を有して、上記第1センサ部及び上記第2センサ部を加熱するヒータ(5)と、が積層されて構成されていると共に、
上記第1固体電解質体と上記第2固体電解質体との間に、基準ガスが導入される基準ガス室(24)を備え、
上記第1センサ部は、上記基準ガス室に面する上記第1固体電解質体の表面(212)に、上記第1基準電極を備え、上記基準ガス室と反対側の上記第1固体電解質体の表面(211)に、上記第1検出電極を備えて、上記第1検出電極と上記第1基準電極との電位差に基づく混成電位信号を出力するものであり、
上記第1センサ部及び上記第2センサ部は、
上記発熱部の発熱中心(5A)と上記第1検出電極の電極中心(3A)との距離d1と、上記発熱中心と上記第2検出電極の電極中心(4A)との距離d2とが、d1>d2の関係にある、ガスセンサ。 - 酸素イオン導電性の第1固体電解質体(21)及び第2固体電解質体(22)を用いたセンサ素子(2)を有するガスセンサ(1)であって、
上記センサ素子は、
第1固体電解質体(21)の表面(211、212)に形成される第1検出電極(31)及び第1基準電極(32)を有し、少なくとも上記第1検出電極が被測定ガスに晒されることにより、アンモニア濃度に応じた混成電位信号を出力する混成電位式の第1センサ部(3)と、
第2固体電解質体(22)の表面(221、222)に形成される第2検出電極(41)及び第2基準電極(42)を有し、上記第2検出電極が、被測定ガス室(23)に導入される被測定ガスに晒されることにより、NOx濃度に応じた電流信号を出力する第2センサ部(4)と、
通電により発熱する発熱部(51)を有して、上記第1センサ部及び上記第2センサ部を加熱するヒータ(5)と、が積層されて構成されており、
上記第1センサ部及び上記第2センサ部は、
上記発熱部の発熱中心(5A)と上記第1検出電極の電極中心(3A)との距離d1と、上記発熱中心と上記第2検出電極の電極中心(4A)との距離d2とが、d1>d2の関係にあると共に、
上記センサ素子の積層方向(X)において、上記第1検出電極及び上記第2検出電極は、上記発熱部と少なくとも一部が重なる位置にある、ガスセンサ。 - 上記センサ素子は、上記基準ガス室が構成される第1絶縁性基板(25)を挟んで、上記第1固体電解質体と上記第2固体電解質体とが積層され、上記基準ガス室と反対側において、上記第2固体電解質体に上記ヒータが積層されて構成されており、
上記ヒータは、上記第2固体電解質体に積層される第2絶縁性基板(52)の内部に、上記発熱部と上記発熱部に接続されるリード部(53)とが埋設されて構成されている、請求項1に記載のガスセンサ。 - 上記センサ素子の積層方向(X)において、上記第1検出電極及び上記第2検出電極は、上記発熱部と少なくとも一部が重なる位置にある、請求項1又は3に記載のガスセンサ。
- 上記センサ素子の積層方向(X)において、上記第1検出電極は、上記第2検出電極と重ならない位置にあり、上記第2検出電極は上記発熱部と少なくとも一部が重なる位置にある、請求項1又は3に記載のガスセンサ。
- 上記センサ素子の長手方向(Y)において、上記第1検出電極の電極中心は、上記第2検出電極の電極中心よりも上記センサ素子の先端側又は基端側にずれて配置されている、請求項1~5のいずれか1項に記載のガスセンサ。
- 上記第1センサ部において、上記第1検出電極と上記第1基準電極とは、上記第1固体電解質体を挟んで対向して位置しており、かつ、上記第1基準電極の面積は、上記第1検出電極の面積よりも大きい、請求項1~6のいずれか1項に記載のガスセンサ。
- 上記被測定ガス室は、上記第2固体電解質体を挟んで上記第1センサ部と反対側に配置されており、上記センサ素子は、ガス拡散層(43)を介して上記被測定ガス室に導入される被測定ガス中の酸素濃度を調整する酸素ポンプ部(6)を備え、
上記第2検出電極は、上記被測定ガス室に面する上記第2固体電解質体の表面(221)に配置されており、上記第2センサ部は、上記被測定ガス室と反対側の上記第2固体電解質体の表面(222)に、上記第2基準電極を備えて、上記第2検出電極と上記第2基準電極との間に流れる酸素イオン電流信号を出力するものである、請求項1~7のいずれか1項に記載のガスセンサ。 - 上記酸素ポンプ部は、上記第2センサ部と上記ガス拡散層との間において、上記被測定ガス室に面する上記第2固体電解質体の表面に配置されるポンプ電極(61)と、上記被測定ガス室と反対側の上記第2固体電解質体の表面に配置される第3基準電極(62)と、を備えている、請求項8に記載のガスセンサ。
- 上記センサ素子は、上記被測定ガス室への被測定ガスの導入口となる表面に、酸化触媒層(7)を有すると共に、上記第2センサ部において、アンモニアの酸化により生成されたNOxの濃度を検出する、請求項1~9のいずれか1項に記載のガスセンサ。
- 上記センサ素子は、上記第1検出電極の外側の表面に形成される第1保護層(33)と、上記第1保護層の形成部位を除く表面に形成されると共に上記酸化触媒層を兼ねる第2保護層を備えている、請求項10に記載のガスセンサ。
- 上記第1検出電極は、上記ヒータによって400℃~600℃に加熱される位置に配置されており、上記第2検出電極は、上記ヒータによって600℃~800℃に加熱される位置に配置されている、請求項1~11のいずれか1項に記載のガスセンサ。
- 酸素イオン導電性の第1固体電解質体(21)及び第2固体電解質体(22)を用いたセンサ素子(2)を有するガスセンサ(1)であって、
上記センサ素子は、
第1固体電解質体(21)の表面(211、212)に形成される第1検出電極(31)及び第1基準電極(32)を有し、少なくとも上記第1検出電極が被測定ガスに晒されることにより、アンモニア濃度に応じた混成電位信号を出力する混成電位式の第1センサ部(3)と、
第2固体電解質体(22)の表面(221、222)に形成される第2検出電極(41)及び第2基準電極(42)を有し、上記第2検出電極が、被測定ガス室(23)に導入される被測定ガスに晒されることにより、NOx濃度に応じた電流信号を出力する第2センサ部(4)と、
通電により発熱する発熱部(51)を有して、上記第1センサ部及び上記第2センサ部を加熱するヒータ(5)と、が積層されて構成されており、
上記第1センサ部及び上記第2センサ部は、
上記発熱部の発熱中心(5A)と上記第1検出電極の電極中心(3A)との距離d1と、上記発熱中心と上記第2検出電極の電極中心(4A)との距離d2とが、d1>d2の関係にあると共に、
上記第1センサ部において、上記第1検出電極と上記第1基準電極とは、上記第1固体電解質体を挟んで対向して位置しており、かつ、上記第1基準電極の面積は、上記第1検出電極の面積よりも大きい、ガスセンサ。 - 酸素イオン導電性の第1固体電解質体(21)及び第2固体電解質体(22)を用いたセンサ素子(2)を有するガスセンサ(1)であって、
上記センサ素子は、
第1固体電解質体(21)の表面(211、212)に形成される第1検出電極(31)及び第1基準電極(32)を有し、少なくとも上記第1検出電極が被測定ガスに晒されることにより、アンモニア濃度に応じた混成電位信号を出力する混成電位式の第1センサ部(3)と、
第2固体電解質体(22)の表面(221、222)に形成される第2検出電極(41)及び第2基準電極(42)を有し、上記第2検出電極が、被測定ガス室(23)に導入される被測定ガスに晒されることにより、NOx濃度に応じた電流信号を出力する第2センサ部(4)と、
通電により発熱する発熱部(51)を有して、上記第1センサ部及び上記第2センサ部を加熱するヒータ(5)と、が積層されて構成されており、
上記第1センサ部及び上記第2センサ部は、
上記発熱部の発熱中心(5A)と上記第1検出電極の電極中心(3A)との距離d1と、上記発熱中心と上記第2検出電極の電極中心(4A)との距離d2とが、d1>d2の関係にあると共に、
上記被測定ガス室は、上記第2固体電解質体を挟んで上記第1センサ部と反対側に配置されており、上記センサ素子は、ガス拡散層(43)を介して上記被測定ガス室に導入される被測定ガス中の酸素濃度を調整する酸素ポンプ部(6)を備え、
上記第2検出電極は、上記被測定ガス室に面する上記第2固体電解質体の表面(221)に配置されており、上記第2センサ部は、上記被測定ガス室と反対側の上記第2固体電解質体の表面(222)に、上記第2基準電極を備えて、上記第2検出電極と上記第2基準電極との間に流れる酸素イオン電流信号を出力するものである、ガスセンサ。 - 酸素イオン導電性の第1固体電解質体(21)及び第2固体電解質体(22)を用いたセンサ素子(2)を有するガスセンサ(1)であって、
上記センサ素子は、
第1固体電解質体(21)の表面(211、212)に形成される第1検出電極(31)及び第1基準電極(32)を有し、少なくとも上記第1検出電極が被測定ガスに晒されることにより、アンモニア濃度に応じた混成電位信号を出力する混成電位式の第1センサ部(3)と、
第2固体電解質体(22)の表面(221、222)に形成される第2検出電極(41)及び第2基準電極(42)を有し、上記第2検出電極が、被測定ガス室(23)に導入される被測定ガスに晒されることにより、NOx濃度に応じた電流信号を出力する第2センサ部(4)と、
通電により発熱する発熱部(51)を有して、上記第1センサ部及び上記第2センサ部を加熱するヒータ(5)と、が積層されて構成されており、
上記第1センサ部及び上記第2センサ部は、
上記発熱部の発熱中心(5A)と上記第1検出電極の電極中心(3A)との距離d1と、上記発熱中心と上記第2検出電極の電極中心(4A)との距離d2とが、d1>d2の関係にあると共に、
上記センサ素子は、上記被測定ガス室への被測定ガスの導入口となる表面に、酸化触媒層(7)を有すると共に、上記第2センサ部において、アンモニアの酸化により生成されたNOxの濃度を検出する、ガスセンサ。 - 酸素イオン導電性の第1固体電解質体(21)及び第2固体電解質体(22)を用いたセンサ素子(2)を有するガスセンサ(1)であって、
上記センサ素子は、
第1固体電解質体(21)の表面(211、212)に形成される第1検出電極(31)及び第1基準電極(32)を有し、少なくとも上記第1検出電極が被測定ガスに晒されることにより、アンモニア濃度に応じた混成電位信号を出力する混成電位式の第1センサ部(3)と、
第2固体電解質体(22)の表面(221、222)に形成される第2検出電極(41)及び第2基準電極(42)を有し、上記第2検出電極が、被測定ガス室(23)に導入される被測定ガスに晒されることにより、NOx濃度に応じた電流信号を出力する第2センサ部(4)と、
通電により発熱する発熱部(51)を有して、上記第1センサ部及び上記第2センサ部を加熱するヒータ(5)と、が積層されて構成されており、
上記第1センサ部及び上記第2センサ部は、
上記発熱部の発熱中心(5A)と上記第1検出電極の電極中心(3A)との距離d1と、上記発熱中心と上記第2検出電極の電極中心(4A)との距離d2とが、d1>d2の関係にあると共に、
上記第1検出電極は、上記ヒータによって400℃~600℃に加熱される位置に配置されており、上記第2検出電極は、上記ヒータによって600℃~800℃に加熱される位置に配置されている、ガスセンサ。
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