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公開番号2024136538
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-04
出願番号2023047683
出願日2023-03-24
発明の名称ガスセンサ素子
出願人日本碍子株式会社
代理人個人
主分類G01N 27/419 20060101AFI20240927BHJP(測定;試験)
要約【課題】測定空間における脈動の、素子基体の内部空間における被測定ガスの圧力への影響を、より効果的に抑制する。
【解決手段】本発明の一側面に係るガスセンサにおいて、内部空間のガス導入口の側に設けられる1以上のスリットのうちの少なくとも1つのスリットは、縦方向の開口幅の平均が3μm以下である幅狭部分を含む。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
表面に開口したガス導入口から被測定ガスが内部空間へと導入される素子基体と、
前記内部空間に配設された測定電極と、
を備え、
前記内部空間において前記ガス導入口の側には１以上のスリットが設けられ、
前記ガス導入口に平行な断面において、
前記１以上のスリットのそれぞれは横長形状に形成されており、
前記１以上のスリットのそれぞれの縦方向の開口幅の平均は、３μｍ以上であり、
前記１以上のスリットのうちの少なくとも１つのスリットは、１以上の幅狭部分を含み、
前記断面において、前記１以上の幅狭部分のそれぞれの前記縦方向の開口幅の平均は、３μｍ以下である、
ガスセンサ素子。
続きを表示（約 550 文字）【請求項２】
前記断面における、前記１以上の幅狭部分の横方向の長さの合計は、前記断面における、前記１以上の幅狭部分を含むスリット全体の前記横方向の長さの２５％以上、５０％以下である、
請求項１に記載のガスセンサ素子。
【請求項３】
前記断面における、前記１以上の幅狭部分を含むスリットの、前記１以上の幅狭部分以外の部分である幅広部分の前記縦方向の開口幅の平均は、１０μｍ以下である、
請求項１または２に記載のガスセンサ素子。
【請求項４】
前記１以上のスリットは、それぞれ、前記１以上の幅狭部分を含む、
請求項１または２に記載のガスセンサ素子。
【請求項５】
前記断面において、前記１以上の幅狭部分は、それぞれ、前記縦方向の開口幅が一定である、
請求項１または２に記載のガスセンサ素子。
【請求項６】
前記１以上のスリットのうちの少なくとも１つのスリットは、前記幅狭部分を１つ含む、
請求項１または２に記載のガスセンサ素子。
【請求項７】
前記断面において、前記幅狭部分は、前記幅狭部分を含むスリットの、横方向における中央に配置される、
請求項６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 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の排気ガス等の被測定ガスにおける酸素やＮＯ
x
などの特定ガスの濃度を検出するガスセンサ素子について、例えば、以下の構成を備えるものが知られている。すなわち、表面に開口したガス導入口から被測定ガスが内部空間へと導入される素子基体と、前記内部空間に配設された測定電極（検出電極）と、を備え、前記内部空間において前記ガス導入口の側に１以上のスリットが設けられたガスセンサ素子が知られている。
【０００３】
ここで、上述のガスセンサ素子を備えるガスセンサが配置される測定空間（例えば、排気管）における被測定ガスの圧力の急激な変動に合わせて、素子基体の内部空間における被測定ガスの圧力までもが急激に変動してしまうと、以下の問題が発生する。すなわち、ガスセンサ素子のセンサ出力（センサ信号）が、素子基体の内部空間における被測定ガスの圧力変動に影響を受けて変動してしまい、ガスセンサが特定ガスの濃度を精緻に測定できなくなる可能性がある。なお、ガスセンサが配置される排気管などの測定空間における被測定ガスの圧力の変動は「脈動」とも呼ばれる。上述のとおり、排気管などの測定空間における脈動によって、素子基体の内部空間における被測定ガスの圧力が変動すると、特定ガスの濃度の精緻な測定が困難となり得るため、係る脈動の影響を抑制するための様々な試みがなされている。例えば、下掲の特許文献１には、以下の構成を備えることで、被測定ガス中に発生する排気圧の脈動の影響を回避して、測定電極（検出電極）での測定精度の向上を実現するガスセンサ（ガスセンサ素子）が開示されている。すなわち、外部空間からガス導入口を介して所定の拡散抵抗の基に前記被測定ガスを導入するためのスリットで形成された拡散律速手段について、その断面形状を形成する１因子の寸法を、所定の大きさ以下としたガスセンサ（ガスセンサ素子）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０００－０２８５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本件発明者らは、特許文献１に開示されるような従来のガスセンサ素子について、測定空間における脈動の、素子基体の内部空間における被測定ガスの圧力への影響を、より効果的に抑制する方法を検討し、以下の事象を特定した。
【０００６】
図８は、従来のガスセンサ素子におけるスリットの断面形状を説明する図である。具体的には、図８は、従来のガスセンサ素子の素子基体９９の、ガス導入口に平行な断面の構成を模式的に示す。素子基体９９は、それぞれが酸素イオン伝導性の固体電解質層である層４－６を含む長尺な直方体形状であり、表面に開口したガス導入口から被測定ガスが内部空間へと導入される。素子基体９９の内部空間において、ガス導入口の側には１以上のスリットが設けられ、図８に示す例では、スリットＯＳｌ（１）およびスリットＯＳｌ（２）が設けれている。具体的には、スリットＯＳｌ（１）は、層５のくり抜かれたスペースを架橋する第一架橋部５３ａの上面と層６の下面との間に設けられた、横長形状の開口である。また、スリットＯＳｌ（２）は、第一架橋部５３ａの下面と層４の上面との間に設けられた、横長形状の開口である。そして、スリットＯＳｌ（１）およびスリットＯＳｌ（２）のそれぞれについて、縦方向（紙面上下方向）の開口幅は一定であり、例えば、横方向（紙面左右方向）に沿って、縦方向の開口幅が一定である。すなわち、スリットＯＳｌ（１）およびスリットＯＳｌ（２）は、それぞれ、縦方向の開口幅が一定である、横長形状の開口として形成されている。なお、以下の説明において、スリットＯＳｌ（１）およびスリットＯＳｌ（２）のそれぞれを区別する必要がない場合には、単に「スリットＯＳｌ」と記載することがある。また、複数のスリットＯＳｌのそれぞれを区別する場合には、「ＯＳｌ」の後に「（１）」、「（２）」、「（３）」、・・・、「（ｎ）」、「（ｎ＋１）」を付して、それぞれを区別する。「ｎ」は「１」以上の整数とする。
【０００７】
図８を用いて説明してきたように、従来のガスセンサ素子には、「ガス導入口に平行な断面において、横長形状の開口であって、縦方向の開口幅が一定である」スリットＯＳｌが、素子基体９９の内部空間のガス導入口の側に、１つ以上形成されている。
【０００８】
本件発明者らは、従来のガスセンサ素子について、素子基体の内部空間のガス導入口の側に形成された、上述の「ガス導入口に平行な断面において、横長形状の開口であって、縦方向の開口幅が一定である」スリットについて検討を重ね、以下の知見を得た。すなわち、本件発明者らは、内部空間のガス導入口の側に形成されるスリットの形状（特に、断面形状）を工夫することで、測定空間における脈動の、前記内部空間における被測定ガスの圧力への影響を、より効果的に抑制できることを確認した。
【０００９】
本発明は、一側面では、このような事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、測定空間における脈動の、素子基体の内部空間における被測定ガスの圧力への影響を、より効果的に抑制したガスセンサ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。
（【００１１】以降は省略されています）

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