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公開番号2024105982
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-07
出願番号2023010012
出願日2023-01-26
発明の名称ガスセンサ素子
出願人株式会社デンソー
代理人弁理士法人あいち国際特許事務所
主分類G01N 27/41 20060101AFI20240731BHJP(測定;試験)
要約【課題】特定部位の高精度な温度検出を可能とするガスセンサ素子を提供すること。
【解決手段】酸素イオン伝導性を有する固体電解質体2と、固体電解質体2を加熱するヒータ5と、固体電解質体2に設けられたセンサ電極31及び基準ガス側電極32と、固体電解質体2、センサ電極31及び基準ガス側電極32の少なくとも一つに印刷された熱電対4と、を有するガスセンサ素子1。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
酸素イオン伝導性を有する固体電解質体（２）と、
上記固体電解質体を加熱するヒータ（５）と、
上記固体電解質体に設けられた被測定ガス側電極（３１、３３、３４）及び基準ガス側電極（３２）と、
上記固体電解質体、上記被測定ガス側電極及び上記基準ガス側電極の少なくとも一つに印刷された熱電対（４）と、
を有するガスセンサ素子（１）。
続きを表示（約 620 文字）【請求項２】
上記被測定ガス側電極として、被測定ガス中の測定対象である特定ガスに対して活性を有するセンサ電極を有し、該センサ電極と、上記基準ガス側電極と、上記固体電解質体における上記センサ電極と上記基準ガス側電極との間に酸素イオンを伝導させる部位と、によってセンサセル（３）が構成されており、上記熱電対の測温接点（４１）は、上記センサセルに印刷されている、請求項１に記載のガスセンサ素子。
【請求項３】
上記熱電対の測温接点は、上記センサ電極又は上記基準ガス側電極に、配置されている、請求項２に記載のガスセンサ素子。
【請求項４】
上記ヒータに印加される電力と上記センサセルの温度との関係に基づいて上記ヒータを制御することができるよう構成されたガス検出システムに用いられるガスセンサ素子である、請求項２又は３に記載のガスセンサ素子。
【請求項５】
上記センサ電極に面したチャンバ（７１）内の酸素をポンピングする機能を備えたポンプセル（３０）を有し、上記ポンプセルのインピーダンスに基づいて、上記ヒータを制御することができるよう構成されたガス検出システムに用いられるガスセンサ素子である、請求項２又は３に記載のガスセンサ素子。
【請求項６】
上記固体電解質体を含めた複数のセラミック層を積層してなる積層型のガスセンサ素子である、請求項１又は２に記載のガスセンサ素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスセンサ素子に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気系等において、被測定ガス中の特定ガス成分の濃度を検出するガスセンサが搭載されている。かかるガスセンサに組み込まれたガスセンサ素子として、酸素イオン伝導性を有する固体電解質体と、該固体電解質体に設けられた被測定ガス側電極及び基準ガス側電極と、素子を加熱するヒータとを備えたものがある。
【０００３】
ガスセンサ素子は、特定ガス成分濃度の検出精度を高めるためには、適切な活性温度に制御される必要がある。それゆえ、ヒータを制御することによって、ガスセンサ素子の温度を所定の温度に制御している。例えば、特許文献１に開示されているように、ガスセンサ素子は、素子温度とインピーダンスとの間に所定の関係である基本特性がある。この基本特性に基づいて、ヒータをフィードバック制御することが、特許文献１には記載されている。この場合においても、ガスセンサ素子の基本特性を把握すべく、事前にガスセンサ素子の所定の部位の温度と、当該温度におけるインピーダンスとを、測定する必要がある。それゆえ、ガスセンサ素子の所定の部位の温度を測定する手段が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００３－５０２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ガスセンサ素子における所定の部位の温度を測定する具体的手段について、特許文献１には何ら開示されていない。特許文献１には、熱電対を取り付けて素子温度を実測することが記載されているが、通常の熱電対をガスセンサ素子に取り付けることができても、所望の位置に精度よく取り付けることは、極めて困難である。そうすると、ガスセンサ素子における特定部位の温度を精度よく検出することが困難となる。
【０００６】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、特定部位の高精度な温度検出を可能とするガスセンサ素子を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質体（２）と、
上記固体電解質体を加熱するヒータ（５）と、
上記固体電解質体に設けられた被測定ガス側電極（３１、３３、３４）及び基準ガス側電極（３２）と、
上記固体電解質体、上記被測定ガス側電極及び上記基準ガス側電極の少なくとも一つに印刷された熱電対（４）と、
を有するガスセンサ素子（１）にある。
【発明の効果】
【０００８】
上記ガスセンサ素子は、上記固体電解質体、上記被測定ガス側電極及び上記基準ガス側電極の少なくとも一つに印刷された熱電対を有する。それゆえ、固体電解質体、センサ電極及び基準ガス側電極の少なくとも一つにおける特定部位の温度を精度よく検出することができる。すなわち、印刷された熱電対は、その配置を精度よく行うことができる。これにより、特定部位の温度を精度よく検出することができる。
【０００９】
以上のごとく、上記態様によれば、特定部位の高精度な温度検出を可能とするガスセンサ素子を提供することができる。
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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施形態１における、長手方向に沿ったガスセンサ素子の断面説明図であり、図２のＩ－Ｉ線矢視断面図。
図１のII－II線矢視断面図。
（ａ）図１のIIIａ－IIIａ線矢視断面図、（ｂ）図１のIIIｂ－IIIｂ線矢視断面図、。
実施形態１における、熱電対の平面説明図。
一般的な熱電対をガスセンサ素子におけるセンサセル付近の部位に接触させた状態の断面説明図。
実施形態２における、ヒータ電力とセンサセルの温度との関係を概略的に示す線図。
実施形態３における、長手方向に沿ったガスセンサ素子の断面説明図。
図７のVIII－VIII線矢視断面図。
実施形態３における、センサセルの温度およびポンプセルの温度と、ポンプセルのインピーダンスとの関係を概略的に示す線図。
実施形態３における、ヒータ電力の制御システムを説明する説明図。
実施形態４における、長手方向に沿ったガスセンサ素子の断面説明図。
一般的な熱電対をガスセンサ素子における基準ガス側電極に接触させた状態の断面説明図。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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