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公開番号2025116194
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-07
出願番号2025092985,2021173108
出願日2025-06-03,2021-10-22
発明の名称センサ素子
出願人日本碍子株式会社
代理人個人,個人
主分類G01N 27/416 20060101AFI20250731BHJP(測定;試験)
要約【課題】高い耐被水性を有するセンサ素子を提供する。
【解決手段】酸素イオン伝導性の固体電解質層1,2,3,4,5,6を含む素子本体101aと、前記素子本体101aの表面の少なくとも一部を被覆する保護層91と、を含むセンサ素子101であって、前記保護層91は、内部に気孔を有する多孔体からなり、前記保護層91の前記気孔は、前記素子本体101aの表面に垂直な厚み方向の気孔長さ(Lt)の、該厚み方向に垂直な面方向の気孔長さ(Lf)に対する比(Lt/Lf)が0.6～0.9である、被測定ガス中の測定対象ガスを検出するセンサ素子101。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
酸素イオン伝導性の固体電解質層を含む素子本体と、
前記素子本体の表面の少なくとも一部を被覆する保護層と、
を含むセンサ素子であって、
前記保護層は、内部に気孔を有する多孔体からなり、
前記保護層の前記気孔は、前記素子本体の表面に垂直な厚み方向の気孔長さ（Ｌｔ）の、該厚み方向に垂直な面方向の気孔長さ（Ｌｆ）に対する比（Ｌｔ／Ｌｆ）が０．６～０．９であり、
前記保護層は、厚みが１００μｍ～５００μｍであり、気孔率が１０体積％～４０体積％である、被測定ガス中の測定対象ガスを検出するセンサ素子。
続きを表示（約 380 文字）【請求項２】
前記素子本体は、
積層された酸素イオン伝導性の複数の固体電解質層を含む長尺板状の基体部と、
前記基体部の長手方向の一方の端部から形成された被測定ガス流通部と、
前記被測定ガス流通部の内表面に配設された少なくとも１つの内側電極と、
前記内側電極とは前記複数の固体電解質層の少なくとも１つを介して接するように配設された外側電極と、
を含む、請求項１に記載のセンサ素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のセンサ素子の製造方法であって、
素子本体の表面の少なくとも一部に、造孔材を含む保護層形成用組成物を塗布し、塗布層を形成する工程と、
前記塗布層を加圧する工程と、
加圧後の前記塗布層を脱脂し、多孔体からなる保護層を得る工程と、
を含む、センサ素子の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定ガス中の測定対象ガスを検出するガスセンサのセンサ素子に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
ガスセンサは、自動車の排気ガス等の被測定ガス中の対象とするガス成分（酸素Ｏ
２
、窒素酸化物ＮＯｘ、アンモニアＮＨ
３
、炭化水素ＨＣ、二酸化炭素ＣＯ
２
等）の検出や濃度の測定に使用されている。例えば、自動車の排気ガス中の対象とするガス成分濃度を測定し、その測定値に基づいて自動車に搭載されている排気ガス浄化システムを最適に制御することが行われている。
【０００３】
このようなガスセンサとしては、ジルコニア（ＺｒＯ
２
）等の酸素イオン伝導性の固体電解質を用いたセンサ素子を備えたガスセンサが知られている。また、このようなガスセンサにおいて、センサ素子の表面に多孔質保護層を形成することが知られている。
【０００４】
例えば、特開２０１６－０６５８５２には、プラズマ溶射により、アルミナ等の粉末溶射材料をセンサ素子の表面に付着させ、多孔質保護層を形成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１６－０６５８５２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
固体電解質を用いたセンサ素子を備えたガスセンサは、測定対象ガスの測定を行う際（通常駆動時）には、センサ素子が高温（例えば、８００℃程度）になっている。ガスセンサの通常駆動時にセンサ素子に水が掛かると、水分の付着によって高温状態のセンサ素子の表面のみが急速に冷え、その熱衝撃により、センサ素子の内部構造にクラックが発生するという問題がある。
【０００７】
また、自動車の排気ガス規制の強化により、自動車に搭載されるガスセンサは、自動車のエンジン始動直後から排気ガス中の測定対象ガスを測定することが求められている。しかしながら、エンジン始動直後には、排気ガス配管内部により多くの凝縮水が存在している。そのため、高温状態のセンサ素子に水が掛かるリスクが高まる。
【０００８】
このような状況下、高温状態のセンサ素子に水が掛かった（被水）場合のセンサ素子の内部構造のクラックの発生をより抑制することが求められる。すなわち、センサ素子の耐被水性の向上が急務である。
【０００９】
そこで、本発明は、高い耐被水性を有するセンサ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、鋭意検討の結果、センサ素子の表面の少なくとも一部に多孔質な保護層を形成し、かつ、前記保護層の気孔を、前記保護層の厚み方向に薄く面方向に広がった形状（いわゆる扁平形状）とすることで、センサ素子の耐被水性が向上することを見出した。
（【００１１】以降は省略されています）

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