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公開番号2025142454
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-01
出願番号2024041810
出願日2024-03-18
発明の名称センサ素子およびガスセンサ
出願人日本碍子株式会社
代理人弁理士法人アイテック国際特許事務所
主分類G01N 27/409 20060101AFI20250924BHJP(測定;試験)
要約【課題】センサ素子にクラックが生じるのを抑制する。
【解決手段】センサ素子20は、素子本体60と、上側、下側コネクタ電極71,72と、上側、下側多孔質層83,84と、上側、下側緻密層91,92とを備える。更に、センサ素子20は、気孔率が上側、下側多孔質層83,84よりも低く且つ上側、下側緻密層91,92よりも高く、素子本体60の前端側および後端側の一方側で上側、下側緻密層91,92と接し且つ前端側および後端側の他方側で上側、下側多孔質層83,84と接し且つ素子本体60の側面を被覆する上側、下側中間層95,96を備える。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
被測定ガス中の特定ガスの濃度を検出するためのセンサ素子であって、
長手方向に沿った両端である前端および後端、前記長手方向に沿った表面である側面を有し、前記前端側が前記被測定ガスに晒される素子本体と、
前記側面の前記後端側に配設され、外部と電気的に導通するためのコネクタ電極と、
前記側面の前後方向における一部を被覆する多孔質層と、
気孔率が前記多孔質層よりも低く、前記側面の前記前後方向における前記多孔質層とは異なる位置で且つ前記コネクタ電極よりも前記前端側を被覆する緻密層と、
気孔率が前記多孔質層よりも低く且つ前記緻密層よりも高く、前記前端側および前記後端側の一方側で前記緻密層と接し且つ前記前端側および前記後端側の他方側で前記多孔質層と接し且つ前記側面を被覆する中間層と、
を備えるセンサ素子。
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
請求項１記載のセンサ素子であって、
前記緻密層、前記中間層、前記多孔質層のうち互いに接する２層の気孔率差は、何れも２０％以下である、
センサ素子。
【請求項３】
請求項２記載のセンサ素子であって、
前記互いに接する２層の気孔率差は、何れも５％以下である、
センサ素子。
【請求項４】
請求項１記載のセンサ素子であって、
前記中間層として、気孔率が低い順に第１～第Ｎ（Ｎ≧２）中間層を有し、
前記第１～第Ｎ中間層は、前記緻密層と前記多孔質層との間にこの順に且つ隣り合う２層が互いに接するように配置されている、
センサ素子。
【請求項５】
請求項４記載のセンサ素子であって、
前記緻密層、前記第１～第Ｎ中間層、前記多孔質層のうち互いに接する２層の気孔率差は、何れも２０％以下である、
センサ素子。
【請求項６】
請求項５記載のセンサ素子であって、
前記互いに接する２層の気孔率差は、何れも５％以下である、
センサ素子。
【請求項７】
請求項１ないし６のうちの何れか１つの請求項に記載のセンサ素子であって、
各々が前記緻密層、前記中間層、前記多孔質層のうち互いに接する２層の境界部である複数の境界部のうちの少なくとも１つは、前記前端側または前記後端側への傾斜を伴って前記側面に接近するように延在している、
センサ素子。
【請求項８】
請求項７記載のセンサ素子であって、
前記複数の境界部のうちの少なくとも１つは、前記２層のうち気孔率が低い側の層の厚みが薄くなりながら前記側面に接近するように延在している、
センサ素子。
【請求項９】
請求項８記載のセンサ素子であって、
前記側面の前記前端側に配設された外側電極と、
前記側面に配設され、前記外側電極と前記コネクタ電極とを導通する外側リード部と、
を更に備えるセンサ素子。
【請求項１０】
請求項１ないし６のうちの何れか１つの請求項に記載のセンサ素子を備えるガスセンサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ素子およびガスセンサに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気ガスなどの被測定ガス中のＮＯｘなどの特定ガスの濃度を検出するためのセンサ素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のセンサ素子は、素子本体とコネクタ電極と多孔質層と緻密層とを備えている。素子本体の前端側は、被測定ガスに晒される。コネクタ電極は、素子本体の側面の後端側に配設されており、コネクタの接触部と電気的に導通される。多孔質層は、素子本体の側面の前後方向における一部に配設される。緻密層は、素子本体の側面の前後方向における多孔質層とは異なる位置で且つコネクタ電極よりも素子本体の前端側に、前後方向において多孔質層と接するように配設される。このセンサ素子では、被測定ガス中の水が多孔質層内を毛細管現象により素子本体の後端側に向かって移動した場合に、その水が緻密層内を通過しにくいことにより、水がコネクタ電極に到達するのを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開２０２２／２０９５２９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のように多孔質層と緻密層とが接するセンサ素子において、多孔質層と緻密層との気孔率差が比較的大きい場合、両者間の残留応力差が比較的大きいことによりセンサ素子にクラックが生じる懸念があった。
【０００５】
本発明のセンサ素子およびガスセンサは、センサ素子にクラックが生じるのを抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のセンサ素子およびガスセンサは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
［１］本発明のセンサ素子は、
被測定ガス中の特定ガスの濃度を検出するためのセンサ素子であって、
長手方向に沿った両端である前端および後端、前記長手方向に沿った表面である側面を有し、前記前端側が前記被測定ガスに晒される素子本体と、
前記側面の前記後端側に配設され、外部と電気的に導通するためのコネクタ電極と、
前記側面の前後方向における一部を被覆する多孔質層と、
気孔率が前記多孔質層よりも低く、前記側面の前記前後方向における前記多孔質層とは異なる位置で且つ前記コネクタ電極よりも前記前端側を被覆する緻密層と、
気孔率が前記多孔質層よりも低く且つ前記緻密層よりも高く、前記前端側および前記後端側の一方側で前記緻密層と接し且つ前記前端側および前記後端側の他方側で前記多孔質層と接し且つ前記側面を被覆する中間層と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
本発明のセンサ素子では、気孔率が多孔質層よりも低く且つ緻密層よりも高く、前端側および後端側の一方側で緻密層と接し且つ前端側および後端側の他方側で多孔質層と接し且つ側面を被覆する中間層を備える。これにより、中間層を備えずに緻密層と多孔質層とが直接に接する場合に比して、互いに接する２層の気孔率差を小さくすることができるから、互いに接する２層の残留応力差（互いに接する２層の境界部に作用する応力）を小さくすることができる。この結果、センサ素子にクラックが生じるのを抑制することができる。
【０００９】
［２］本発明のセンサ素子（上述の［１］に記載のセンサ素子）において、前記緻密層、前記中間層、前記多孔質層のうち互いに接する２層の気孔率差は、何れも２０％以下であってもよい。
【００１０】
［３］この場合（上述の［２］に記載のセンサ素子）において、前記互いに接する２層の気孔率差は、何れも５％以下であってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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