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公開番号2025115360
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-06
出願番号2024193703
出願日2024-11-05
発明の名称センサ素子及びガスセンサ
出願人日本特殊陶業株式会社
代理人個人
主分類G01N 27/416 20060101AFI20250730BHJP(測定;試験)
要約【課題】内部空間の角部への応力集中によるクラックを抑制したセンサ素子及びガスセンサを提供する。
【解決手段】軸線AX方向に延び、内部空間10Gを有する板状のセンサ素子10であって、内部空間の軸線方向に垂直な断面を見たとき、内部空間のうちセンサ素子の外面に最も近い第1内面S1の角部には、角部から内部空間に向かって延びる突出部80が形成され、突出部の先端と第1内面との間には空隙G2が形成されてなる。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
軸線方向に延び、内部空間を有する板状のセンサ素子であって、
前記内部空間の前記軸線方向に垂直な断面を見たとき、前記内部空間のうち前記センサ素子の外面に最も近い第１内面の角部には、前記角部から前記内部空間に向かって延びる突出部が形成され、
前記突出部の先端と前記第１内面との間には空隙が形成されてなることを特徴とするセンサ素子。
続きを表示（約 370 文字）【請求項２】
前記突出部がＺｒＯ
２
を主成分とすることを特徴とする請求項１に記載のセンサ素子。
【請求項３】
前記内部空間は大気導入口に連通していることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ素子。
【請求項４】
前記第１内面と対向する第２内面から前記センサ素子の外面に向かう部位に、セルを構成する一対の電極の一方が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ素子。
【請求項５】
前記突出部が多孔質であることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ素子。
【請求項６】
板状のセンサ素子と、該センサ素子を保持する主体金具とを備えたガスセンサであって、
前記センサ素子として、請求項１又は２に記載のセンサ素子を用いるガスセンサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば燃焼器や内燃機関等の燃焼ガスや排気ガス中に含まれる特定ガスのガス濃度を検出するのに好適に用いられるセンサ素子及びガスセンサに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関の排気ガス中の特定成分（酸素等）の濃度を検出するためのガスセンサが用いられている。このガスセンサとして、自身の内部にセンサ素子を有し、センサ素子は、複数のセラミック層を積層した板状であると共に、固体電解質体と該固体電解質体に配置された一対の電極を有し、そのうち一方の電極が素子内部に開口する空気（大気）導入孔に臨む構成が知られている（特許文献１参照）。この大気導入口は、素子の内部空間に連通している。
そして、内部空間を形成する際、焼失性カーボンを含むペーストを用いるが、このペーストが焼失する際の収縮に起因して、内部空間の角部からクラックが生じることがある。そこで、この熱クラックを抑制するため、特許文献１の技術では、内部空間の周縁にセラミック層を介装させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開2021-51058号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述の熱クラックとは別の問題として、センサ素子に内部空間を設けると、センサ素子に荷重が掛かった際、内部空間の角部に応力が集中してクラックが生じるおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、内部空間の角部への応力集中によるクラックを抑制したセンサ素子及びガスセンサの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明のセンサ素子は、軸線方向に延び、内部空間を有する板状のセンサ素子であって、前記内部空間の前記軸線方向に垂直な断面を見たとき、前記内部空間のうち前記センサ素子の外面に最も近い第１内面の角部には、前記角部から前記内部空間に向かって延びる突出部が形成され、前記突出部の先端と前記第１内面との間には空隙が形成されてなることを特徴とする。
【０００７】
このセンサ素子によれば、突出部の先端と第１内面との間には空隙が形成され、突出部の先端が内部空間の内面に拘束されないので、センサ素子に曲げ等の応力が掛かった際、内部空間の角部に応力が掛かっても、突出部の先端で応力を逃がすことができる。その結果、内部空間の角部への応力集中によるクラックを抑制できる。
【０００８】
本発明のセンサ素子において、前記突出部がＺｒＯ
２
を主成分としてもよい。
突出部がＺｒＯ
２
を主成分とすると、ＺｒＯ
２
が高強度であると共に、外力に対して相転移して体積が増大するため、応力集中によるクラックをさらに抑制できる。
【０００９】
本発明のセンサ素子において、前記内部空間は大気導入口に連通していてもよい。
このセンサ素子によれば、第１内面の角部を突出部とすることで、突出部の代わりに第１内面の全面に突出部の材料が伸びる場合に比べて内部空間の体積が大きくなり、より多くの大気を導入できる。
【００１０】
本発明のセンサ素子において、前記第１内面と対向する第２内面から前記センサ素子の外面に向かう部位に、セルを構成する一対の電極の一方が配置されていてもよい。
このセンサ素子によれば、突出部が存在する第１内面側に電極を配置した場合に比べ、第２内面側では内部空間内の気流が乱れ難く、センサ出力が安定する。
（【００１１】以降は省略されています）

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