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气体 传感器

阅读：857发布：2020-05-11

专利汇可以提供气体传感器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种气体传感器，气体传感器 (10)具有：结构体(14)，其由氧离子传导性的固体电解质构成；气体导入路(16)，其形成于结构体(14)，被测定气体导入至该气体导入路；主调整室(18a)，其与气体导入路(16)连通；以及测定室(20)，其与主调整室(18a)连通，在气体导入路(16)与主调整室(18a)之间具有：缓冲空间(34)，其与气体导入路(16)连通；以及至少2个扩散速度控制部(30A、30B)，它们与缓冲空间(34)连通，各扩散速度控制部(30A、30B)的宽度Wb1、Wb2小于气体导入路(16)、缓冲空间(34)以及主调整室(18a)的各自的宽度Wa、Wc、Wd。，下面是气体传感器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种气体传感器(10)，其中，具有：
结构体(14)，该结构体由氧离子传导性的固体电解质构成；
气体导入路(16)，该气体导入路形成于所述结构体(14)，被测定气体导入至该气体导入路；
主空腔(18a)，该主空腔与所述气体导入路(16)连通；以及
测定空腔(20)，该测定空腔与所述主空腔(18a)连通，
在所述气体导入路(16)与所述主空腔(18a)之间具有：缓冲空间(34)，该缓冲空间与所述气体导入路(16)连通；以及至少2个扩散速度控制部(30A、30B)，该至少2个扩散速度控制部与所述缓冲空间(34)连通，
各所述扩散速度控制部(30A、30B)的宽度Wb1、Wb2小于所述气体导入路(16)、所述缓冲空间(34)以及所述主空腔(18a)的各自的宽度Wa、Wc、Wd。
2.根据权利要求1所述的气体传感器(10)，其中，
从所述气体导入路(16)朝向所述主空腔(18a)而设置有第一扩散速度控制部(30A)、所述缓冲空间(34)以及第二扩散速度控制部(30B)。
3.根据权利要求2所述的气体传感器(10)，其中，
所述第一扩散速度控制部(30A)的宽度Wb1与所述缓冲空间(34)的宽度Wc的比Wb1/Wc为0.35≤Wb1/Wc≤0.90，或者，所述第二扩散速度控制部(30B)的宽度Wb2与所述缓冲空间(34)的宽度Wc的比Wb2/Wc为0.35≤Wb2/Wc≤0.90。
4.根据权利要求2所述的气体传感器(10)，其中，
所述第一扩散速度控制部(30A)的宽度Wb1与所述气体导入路(16)的宽度Wa的比Wb1/Wa为0.35≤Wb1/Wa≤0.90。
5.根据权利要求4所述的气体传感器(10)，其中，
所述第一扩散速度控制部(30A)的宽度Wb1与所述缓冲空间(34)的宽度Wc的比Wb1/Wc为0.35≤Wb1/Wc≤0.90，或者，所述第二扩散速度控制部(30B)的宽度Wb2与所述缓冲空间(34)的宽度Wc的比Wb2/Wc为0.35≤Wb2/Wc≤0.90。
6.根据权利要求2所述的气体传感器(10)，其中，
所述第二扩散速度控制部(30B)的宽度Wb2与所述主空腔(18a)的宽度Wd的比Wb2/Wd为
0.35≤Wb2/Wd≤0.90。
7.根据权利要求1所述的气体传感器(10)，其中，
所述缓冲空间(34)的长度L1与从所述结构体(14)的前端至所述主空腔(18a)为止的长度L2的比L1/L2为20％≤L1/L2≤50％。
8.根据权利要求1所述的气体传感器(10)，其中，
所述气体导入路(16)的温度为600℃以上。

说明书全文

气体传感器

技术领域

[0001] 本发明涉及使用了氧离子传导性的固体电解质的气体传感器。

背景技术

[0002] 以往，提出了对尾气之类的在存有氧的环境下共存的氮氧化物(NO)、氨(NH3)等被测定气体的浓度进行测定的气体传感器(参照日本特许第5749781号公报、日本特许第4931074号公报以及日本特许第5253165号公报)。

[0003] 关于日本特许第5749781号公报的气体传感器，如该文献的图3所示，构成为从气体导入孔至主泵电极而包括：导入路，被测定气体导入至该导入路；缓冲空间，其用于减弱排气压力脉动的影响；1个扩散层，其对气体进行节流；以及空腔，主泵电极形成于该空腔。但是，由于仅具有1个扩散层，因此，通过导入路而进入的中毒物质很少在中途被捕集而是进入内部，从而有可能导致主泵电极中毒而使得气体检测精度降低。

[0004] 另外，如果主泵电极的铂蒸发并从气体导入孔排出，则该排出的铂会附着于保护罩内，其结果，NH3气体有时在保护罩内分解而导致NH3的检测性降低。

[0005] 因此，关于日本特许第4931074号公报中记载的气体传感器，如该文献的图4所示，在扩散速度控制部与内侧电极之间的测定室的至少1个壁面形成供液态中毒物质贮存的捕集部。在形成于上述壁面的凹陷有底的空隙填充多孔质物质而形成该捕集部。

[0006] 关于日本特许第5253165号公报中记载的气体传感器，如该文献的图1所示，在固体电解质内部的供被测定气体流通的气体流通部的远离检测电极的上游侧形成有由对有害物质进行捕集(捕捉)的多孔质体形成的有害物质捕集层。具体而言，有害物质捕集层形成于：从外部空间向内部空腔导入被测定气体的气体导入口；以及在扩散阻力部之间形成的缓冲空间。

发明内容

[0007] 然而，日本特许第4931074号公报中记载的气体传感器需要在测定室的至少1个壁面形成对液态中毒物质进行捕集的捕集部，并且，需要在形成于上述壁面的凹陷有底的空隙填充多孔质物质而形成捕集部，因此，结构有可能变得复杂、大型化、制造过程也有可能变得复杂。

[0008] 日本特许第5253165号公报中记载的气体传感器需要在气体导入口和缓冲空间分别形成有害物质捕集层，另外，为了确保被测定气体的流通，需要利用气孔率为40％以上80％以下的氧化铝多孔质体形成有害物质捕集层。因此，气体传感器的结构有可能变得复杂、大型化，制造过程也有可能变得复杂。

[0009] 本发明的目的在于提供一种气体传感器，其无需形成供液态中毒物质贮存的捕集部或有害物质捕集层等，能够以简单的结构抑制主泵电极中毒而抑制气体检测精度降低。

[0010] 本发明的方案具有：结构体，其由氧离子传导性的固体电解质构成；气体导入路，其形成于所述结构体，被测定气体导入至该气体导入路；主空腔，其与所述气体导入路连通；以及测定空腔，其与所述主空腔连通，在所述气体导入路与所述主空腔之间具有：缓冲空间，其与所述气体导入路连通；以及至少2个扩散速度控制部，它们与所述缓冲空间连通，各所述扩散速度控制部的宽度小于所述气体导入路、所述缓冲空间及所述主空腔的各自的宽度。

[0011] 根据上述方案的气体传感器，无需形成供液态中毒物质贮存的捕集部或有害物质捕集层等，能够以简单的结构抑制主泵电极中毒，从而能够抑制气体检测精度降低。

[0012] 根据参照附图而说明的以下实施方式的说明，能够容易地了解上述目的、特征及优点。

附图说明

[0013] 图1是表示本实施方式所涉及的气体传感器的一结构例的截面图。

[0014] 图2是示意性地表示气体传感器的结构图。

[0015] 图3是示意性地示出气体传感器中的第一条件下的氧浓度调整室内的反应和测定室内的反应的说明图。

[0016] 图4是示意性地示出气体传感器中的第二条件下的氧浓度调整室内的反应和测定室内的反应的说明图。

[0017] 图5是示意性地示出气体传感器中的第三条件下的氧浓度调整室内的反应和测定室内的反应的说明图。

[0018] 图6是图1中的VI－VI线上的截面图。

[0019] 图7A是图6中的VIIA－VIIA线上的截面图，图7B是图6中的VIIB－VIIB线上的截面图。

[0020] 图8是表示第一实施例和第二实施例的详细内容及判定结果的表1。

[0021] 图9是表示第三实施例和第四实施例的详细内容及判定结果的表2。

具体实施方式

[0022] 以下，列举本发明的优选实施方式并参照附图而详细地进行说明。此外，本说明书中，表示数值范围的“～”包含其前后记载的数值作为下限或上限。

[0023] 如图1及图2所示，本实施方式所涉及的气体传感器10具有传感器元件12。传感器元件12具有：结构体14，其由氧离子传导性的固体电解质构成；气体导入路16，其形成于上述结构体14，被测定气体通过开口16a而导入至该气体导入路16；氧浓度调整室18，其形成于结构体14内、且与气体导入路16连通；以及测定室(测定空腔)20，其形成于结构体14内、且与氧浓度调整室18连通。

[0024] 氧浓度调整室18具有：主调整室(主空腔)18a，其与气体导入路16连通；以及副调整室18b，其与主调整室18a连通。测定室20与副调整室18b连通。

[0025] 具体而言，传感器元件12的结构体14构成为：第一基板层22a、第二基板层22b、第三基板层22c、第一固体电解质层24、隔离层26、以及第二固体电解质层28这六层在附图中自下侧开始按照所述顺序而层叠。各层分别由氧化锆(ZrO2)等氧离子传导性固体电解质层构成。

[0026] 在传感器元件12的前端部侧、且在第二固体电解质层28的下表面与第一固体电解质层24的上表面之间具备气体导入路16、第一扩散速度控制部30A、缓冲空间34、第二扩散速度控制部30B、主调整室18a、第三扩散速度控制部30C、副调整室18b以及测定室20。其中，气体导入路16、第一扩散速度控制部30A、缓冲空间34、第二扩散速度控制部30B、主调整室18a、第三扩散速度控制部30C、以及副调整室18b以按照上述顺序连通的方式相邻地形成。
还将从气体导入路16至测定室20的部位称为气体流通部。

[0027] 气体导入路16、缓冲空间34、主调整室18a、副调整室18b以及测定室20是以将隔离层26挖空的方式而设置的内部空间。缓冲空间34、主调整室18a、副调整室18b、以及测定室20均形成为：各自的上部由第二固体电解质层28的下表面区划而成，各自的下部由第一固体电解质层24的上表面区划而成，各自的侧部由隔离层26的侧面区划而成。

[0028] 另外，如图1所示，在第三基板层22c的上表面与隔离层26的下表面之间、且在比气体流通部更远离前端侧的位置处设置有基准气体导入空间38。基准气体导入空间38是如下内部空间，该内部空间的上部由隔离层26的下表面区划而成，该内部空间的下部由第三基板层22c的上表面区划而成，该内部空间的侧部由第一固体电解质层24的侧面区划而成。例如氧或大气作为基准气体而导入至基准气体导入空间38。

[0029] 气体导入路16是相对于外部空间而开口的部位，被测定气体通过该气体导入路16而从外部空间进入传感器元件12内。

[0030] 第一扩散速度控制部30A是对从气体导入路16进入的被测定气体施加规定的扩散阻力的部位。

[0031] 设置缓冲空间34的目的在于：消除因外部空间中的被测定气体的压力变化(被测定气体为汽车的尾气的情况下，是排气压力的脉动)而产生的被测定气体的浓度变化。

[0032] 第二扩散速度控制部30B是对从缓冲空间34向主调整室18a导入的被测定气体施加规定的扩散阻力的部位。

[0033] 主调整室18a设置成用于对通过气体导入路16而导入的被测定气体中的氧分压进行调整的空间。主泵单元40工作而对该氧分压进行调整。

[0034] 主泵单元40是构成为包括主内侧泵电极42、外侧泵电极44、以及由上述电极夹持的氧离子传导性的固体电解质的电化学泵单元。主内侧泵电极42设置于：区划出主调整室18a的第一固体电解质层24的上表面、第二固体电解质层28的下表面、以及隔离层26的侧面各自的大致整个面。外侧泵电极44以暴露于外部空间中的方式而设置于第二固体电解质层
28的上表面的与主内侧泵电极42对应的区域。主内侧泵电极42和外侧泵电极44由能减弱针对被测定气体中的NOx成分的还原能力的材料构成。例如，形成为：俯视大致呈矩形的多孔质金属陶瓷电极(例如含有0.1wt％～30.0wt％的Au的Pt等贵金属与ZrO2的金属陶瓷电极)。

[0035] 主泵单元40构成为：利用配备于传感器元件12外部的第一可变电源46施加泵电压Vp0而使得泵电流Ip0在外侧泵电极44与主内侧泵电极42之间流通，由此，能够将主调整室18a内的氧吸出到外部空间，或者能够将外部空间的氧吸入至主调整室18a内。

[0036] 另外，传感器元件12具有作为电化学传感器单元的第一氧分压检测传感器单元50。该第一氧分压检测传感器单元50构成为包括：主内侧泵电极42；由第三基板层22c的上表面和第一固体电解质层24夹持的基准电极48；以及由上述电极夹持的氧离子传导性的固体电解质。基准电极48是由与外侧泵电极44等同样的多孔质金属陶瓷构成的俯视大致呈矩形的电极。另外，在基准电极48的周围设置有基准气体导入层52，该基准气体导入层52由多孔质氧化铝构成、且与基准气体导入空间38连通。即，基准气体导入空间38的基准气体经由基准气体导入层52而导入至基准电极48的表面。在第一氧分压检测传感器单元50因主调整室18a内的气氛与基准气体导入空间38的基准气体之间的氧浓度差而在主内侧泵电极42与基准电极48之间产生电动势V0。

[0037] 在第一氧分压检测传感器单元50产生的电动势V0根据主调整室18a中存在的气氛的氧分压而发生变化。传感器元件12利用上述电动势V0而对主泵单元40的第一可变电源46进行反馈控制。由此，能够根据主调整室18a的气氛的氧分压而对由第一可变电源46施加于主泵单元40的泵电压Vp0进行控制。

[0038] 第三扩散速度控制部30C是如下部位：对在主调整室18a通过主泵单元40的动作而对氧浓度(氧分压)进行控制之后的被测定气体施加规定的扩散阻力，并将该被测定气体向副调整室18b导入。

[0039] 副调整室18b设置成用于进行下述处理的空间，即，预先在主调整室18a对氧浓度(氧分压)进行调整，然后，针对通过第三扩散速度控制部30C而导入的被测定气体，进一步利用辅助泵单元54对其氧分压进行调整。由此，能够高精度地将副调整室18b内的氧浓度保持恒定，因此，该气体传感器10能够实现高精度的NOx浓度的测定。

[0040] 辅助泵单元54是电化学泵单元，其构成为包括辅助泵电极56、外侧泵电极44、以及第二固体电解质层28，其中，辅助泵电极56设置于第二固体电解质层28下表面的、面对副调整室18b的大致整个区域。

[0041] 此外，关于辅助泵电极56，也与主内侧泵电极42同样地利用能减弱针对被测定气体中的NOx成分的还原能力的材料而形成。

[0042] 辅助泵单元54构成为：对辅助泵电极56与外侧泵电极44之间施加所需的电压Vp1，由此，能够将副调整室18b内的气氛中的氧吸出到外部空间，或者能够将氧从外部空间吸入至副调整室18b内。

[0043] 另外，为了控制副调整室18b内的气氛中的氧分压，电化学传感器单元、即辅助泵控制用的第二氧分压检测传感器单元58构成为包括辅助泵电极56、基准电极48、第二固体电解质层28、隔离层26以及第一固体电解质层24。

[0044] 此外，辅助泵单元54利用第二可变电源60进行泵送，基于由上述第二氧分压检测传感器单元58检测出的电动势V1而对该第二可变电源60的电压进行控制。由此，副调整室18b内的气氛中的氧分压被控制至实质上对NOx的测定没有影响的较低的分压。

[0045] 另外，与此同时，辅助泵单元54的泵电流Ip1用于对第一氧分压检测传感器单元50的电动势V0的控制。具体而言，以下述方式对泵电流Ip1进行控制：作为控制信号而将泵电流Ip1输入至第一氧分压检测传感器单元50并对其电动势V0进行控制，由此，使得从第三扩散速度控制部30C导入至副调整室18b内的被测定气体中的氧分压的梯度始终恒定。在将气体传感器10用作NOx传感器时，通过主泵单元40和辅助泵单元54的作用而高精度地将副调整室18b内的氧浓度保持为各条件下的规定值。

[0046] 第四扩散速度控制部30D是如下部位：对在副调整室18b通过辅助泵单元54的动作而对氧浓度(氧分压)进行控制之后的被测定气体施加规定的扩散阻力，并将该被测定气体向测定室20导入。

[0047] 主要通过在测定室20内设置的测定用泵单元61的动作而进行NOx浓度的测定。测定用泵单元61是构成为包括测定电极62、外侧泵电极44、第二固体电解质层28、隔离层26、以及第一固体电解质层24的电化学泵单元。测定电极62是如下多孔质金属陶瓷电极：直接设置于测定室20内的、例如第一固体电解质层24的上表面，且由与主内侧泵电极42相比能够提高被测定气体中的NOx成分的还原能力的材料构成。测定电极62还作为对测定电极62上的气氛中存在的NOx进行还原的NOx还原催化剂而发挥作用。

[0048] 测定用泵单元61能够将因测定电极62的周围(测定室20内)的气氛中的氮氧化物分解而产生的氧吸出，从而能够作为测定泵电流Ip2、即传感器输出而检测出其生成量。

[0049] 另外，为了检测测定电极62的周围(测定室20内)的氧分压，电化学传感器单元、即测定用泵控制用的第三氧分压检测传感器单元66构成为包括第一固体电解质层24、测定电极62、以及基准电极48。基于由第三氧分压检测传感器单元66检测出的第二电动势V2而控制第三可变电源68。

[0050] 导入到副调整室18b内的被测定气体在氧分压被控制的状况下通过第四扩散速度控制部30D而到达测定室20内的测定电极62。测定电极62的周围的被测定气体中的氮氧化物被还原而生成氧。并且，该生成的氧由测定用泵单元61进行泵送。此时，对第三可变电源68的第二电压Vp2进行控制，以使得由第三氧分压检测传感器单元66检测出的第二电动势V2恒定。在测定电极62的周围生成的氧的量与被测定气体中的氮氧化物的浓度成正比例。
因此，能够利用测定用泵单元61的测定泵电流Ip2而对被测定气体中的氮氧化物浓度进行计算。即，测定用泵单元61构成对测定室20内的特定成分(NO)的浓度进行测定的特定成分测定机构。

[0051] 另外，该气体传感器10具有电化学性的传感器单元70。该传感器单元70具有第二固体电解质层28、隔离层26、第一固体电解质层24、第三基板层22c、外侧泵电极44以及基准电极48。能够利用由该传感器单元70获得的电动势Vref而对传感器外部的被测定气体中的氧分压进行检测。

[0052] 此外，在传感器元件12中，以由第二基板层22b和第三基板层22c从上下方夹持的方式形成有加热器72。通过在第一基板层22a的下表面设置的未图示的加热器电极从外部对加热器72供电而使之发热。加热器72发热而能够提高构成传感器元件12的固体电解质的氧离子传导性。加热器72埋设于缓冲空间34至氧浓度调整室18的整个区域，能够将传感器元件12的包括气体导入路16在内的规定位置加热到600℃以上的规定温度并保温。此外，出于获得相对于第二基板层22b及第三基板层22c的电绝缘性的目的，在加热器72的上下表面形成由氧化铝等构成的加热器绝缘层74(以下，也将加热器72、加热器电极、加热器绝缘层74统称为加热器部)。

[0053] 此外，如图2示意性所示，气体传感器10具有氧浓度控制机构100、温度控制机构102、条件设定机构104以及浓度计算机构106。氧浓度控制机构100对氧浓度调整室18内的氧浓度进行控制。温度控制机构102对传感器元件12的温度进行控制。条件设定机构104将氧浓度调整室18的氧浓度以及传感器元件12的温度中的至少一方设定为与导入的被测定气体的目标成分的种类相应的条件。浓度计算机构106基于在与目标成分的种类相应的多个条件下获得的各传感器输出而对多种各不相同的目标成分的浓度进行计算。

[0054] 此外，氧浓度控制机构100、温度控制机构102、条件设定机构104以及浓度计算机构106构成为包括具有例如1个或多个CPU(中央处理单元)和存储装置等的1个以上的电子电路。电子电路是如下软件功能部：由CPU执行例如存储于存储装置的程序而实现规定的功能。当然，也可以由与功能匹配地将多个电子电路连接而成的FPGA(Field-Programmable Gate Array)等集成电路构成。

[0055] 气体传感器10因具备上述的氧浓度控制机构100、温度控制机构102、条件设定机构104以及浓度计算机构106而能够测定NO、NO2及NH3的各自的浓度。

[0056] 氧浓度控制机构100基于由条件设定机构104设定的条件和第一氧分压检测传感器单元50(参照图1)中产生的电动势V0而对第一可变电源46进行反馈控制，由此，将氧浓度调整室18内的氧浓度调整为符合上述条件的浓度。

[0057] 温度控制机构102基于由条件设定机构104设定的条件和来自对传感器元件12的温度进行测量的温度传感器(未图示)的测量值而对加热器72进行反馈控制，由此，将传感器元件12的温度调整为符合上述条件的温度。

[0058] 对于将NO2全部转化为NO但不会使NO分解的条件，条件设定机构104将其设定为第一条件，另外，对于将NO2的一部分转化为NO但不会使NO分解的条件，条件设定机构104将其设定为第二条件，此外，对于将NH3的一部分转化为NO并使得NO的一部分分解的条件，条件设定机构104将其设定为第三条件。

[0059] 首先，在设定为第一条件的情况下，如图3所示，在氧浓度调整室18内，NO未被分解而仍保持NO的状态不变。NO2发生2NO2→2NO+O2的分解反应。NH3通过4NH3+5O2→4NO+6H2O的氧化反应而被氧化为NO。因此，NO从氧浓度调整室18进入测定室20内，NO2及NH3未进入测定室20内。在测定室20内，发生NO→(1/2)N2+(1/2)O2的分解反应，其中，O2被吸出，由此，作为传感器输出(测定泵电流Ip2)而进行检测。

[0060] 在设定为第二条件的情况下，如图4所示，在氧浓度调整室18内，NO未被分解而仍保持NO的状态不变。关于NO2，例如80％的NO2通过2NO2→2NO+O2的分解反应而分解为NO，剩余的20％的NO2未被分解。NH3通过4NH3+5O2→4NO+6H2O的氧化反应而被氧化为NO。因此，NO和NO2从氧浓度调整室18进入测定室20内。在测定室20内，发生NO→(1/2)N2+(1/2)O2的分解反应和NO2→(1/2)N2+O2的分解反应。其中，O2被吸出，由此，作为传感器输出(测定泵电流Ip2)而进行检测。这种情况下，由进入测定室20内的NO2携带多余的氧离子，与第一条件、第三条件相比，传感器输出增大。

[0061] 在设定为第三条件的情况下，如图5所示，在氧浓度调整室18内，关于NO，例如20％的NO通过(1/2)N2+(1/2)O2的分解反应而被分解，剩余的80％的NO未被分解。NO2发生2NO2→2NO+O2的分解反应，同时，分解反应中生成的NO的20％也通过(1/2)N2+(1/2)O2的分解反应而被分解。关于NH3，例如90％的NH3通过4NH3+5O2→4NO+6H2O的氧化反应而被氧化为NO，剩余的10％的NH3未被氧化。此处，通过氧化反应生成的NO的20％也通过(1/2)N2+(1/2)O2的分解反应而被分解。

[0062] 因此，NO和NH3从氧浓度调整室18进入测定室20内。在测定室20内，发生NO→(1/2)N2+(1/2)O2的分解反应和NH3+(3/2)NO→(3/2)H2O+(5/4)N2的分解反应。这种情况下，测定室20内的NO因NH3的分解而被消耗，与第一条件及第二条件相比，传感器输出降低。

[0063] 并且，第一条件下的传感器输出IP1、第一条件下的与NO浓度对应的传感器输出(NO)、与NO2浓度对应的传感器输出(NO2)以及与NH3浓度对应的传感器输出(NH3)的第一关系式(1)如下。

[0064] IP1＝NO+0.9NO2+1.1NH3+OS1……(1)

[0065] 同样地，第二条件下的传感器输出IP2、第二条件下的与NO浓度对应的传感器输出(NO)、与NO2浓度对应的传感器输出(NO2)以及与NH3浓度对应的传感器输出(NH3)的第二关系式(2)如下。

[0066] IP2＝NO+1.12NO2+1.1NH3+OS2……(2)

[0067] 同样地，第三条件下的传感器输出IP3、第三条件下的与NO浓度对应的传感器输出(NO)、与NO2浓度对应的传感器输出(NO2)以及与NH3浓度对应的传感器输出(NH3)的第三关系式(3)如下。

[0068] IP3＝0.9NO+0.8NO2+0.72NH3+OS3……(3)

[0069] 偏移电流OS1、OS2及OS3均为常数，因此，通过解第一关系式(1)、第二关系式(2)及第三关系式(3)的三元联立方程式，能够计算出混合有NO、NO2及NH3的被测定气体中的NO浓度、NO2浓度及NH3浓度。

[0070] 此外，关于第一条件、第二条件及第三条件的详细内容，可以参照国际公开第2017/222001号。

[0071] 上述例子中，给出了对混合有NO、NO2及NH3的被测定气体中的NO浓度、NO2浓度及NH3浓度进行检测的例子，当然也可以仅检测NO浓度、或者仅检测NO2浓度、或者仅检测NH3浓度。

[0072] 并且，如图6～图7B所示，对于本实施方式所涉及的气体传感器10而言，第一扩散速度控制部30A、第二扩散速度控制部30B、第三扩散速度控制部30C、第四扩散速度控制部30D均设置为上下2条横长的狭缝。

[0073] 第一扩散速度控制部30A的宽度Wb1及第二扩散速度控制部30B的宽度Wb2均小于气体导入路16的宽度Wa、缓冲空间34的宽度Wc以及主调整室18a的宽度Wd。各宽度Wa、Wb1、Wb2、Wc及Wd是指：在将气体传感器10的长度方向设为x方向时沿着气体传感器10的短边方向(y方向)的长度。

[0074] 由此，在气体导入路16的宽度方向上的两个端部分别形成第一空间110a，同样地，在缓冲空间34的宽度方向上的两个端部还分别形成第二空间110b。因上述第一空间110a及第二空间110b的存在而使得从外部导入的中毒物质容易捕集至第一空间110a或第二空间110b，能够抑制主内侧泵电极42中毒，从而能够抑制气体检测精度降低。另外，从主内侧泵电极42蒸发的铂也容易捕集至第一空间110a及第二空间110b，因此，能够减少附着于保护罩(未图示)内的铂的量，从而能够抑制NH3气体的检测能力降低。

[0075] 即，本实施方式所涉及的气体传感器10无需形成供液态中毒物质贮存的捕集部或有害物质捕集层等，能够以简单的结构抑制主内侧泵电极42中毒，从而能够抑制气体检测精度降低。

[0076] 实施例

[0077] 对于实施例1～7以及比较例1及2所涉及的气体传感器，实施基于发动机的中毒试验(第一实施例)、以及NH3干扰性的试验(第二实施例)。

[0078] 另外，对于实施例11～17以及比较例11及12所涉及的气体传感器，实施基于发动机的中毒试验(第三实施例)、以及NH3干扰性的试验(第四实施例)。

[0079] [第一实施例及第二实施例]

[0080] ＜实施例1～7、比较例1及2的详细内容＞

[0081] 图8的表1中示出了实施例1～7、比较例1及2的详细内容。

[0082] [第一实施例]

[0083] (试验方法)

[0084] 使实施例1～7以及比较例1及2所涉及的气体传感器在含有模拟中毒物质的成分(ZnDTP：0.25cc/升)的500℃的尾气中暴露100小时，并对此后的泵电流Ip0进行测定。

[0085] (判定方法)

[0086] A：泵电流Ip0的灵敏度变化率处于5％以内。

[0087] B：泵电流Ip0的灵敏度变化率大于5％且处于10％以内。

[0088] C：泵电流Ip0的灵敏度变化率为10％以上。

[0089] [第二实施例]

[0090] (试验方法)

[0091] 对于实施例1～7以及比较例1及2所涉及的气体传感器在大气中实施3000小时的驱动，然后，确认气体传感器的NH3干扰性(NH3检测性)的变化。

[0092] (判定方法)

[0093] A：变化率处于10％以内。

[0094] B：变化率大于10％且处于20％以内。

[0095] C：变化率大于20％。

[0096] 图8的表1中示出了第一实施例及第二实施例的判定结果。根据表1的结果，关于实施例1～6，第一实施例及第二实施例的判定结果均为“A”。关于实施例7，第一实施例及第二实施例的判定结果均为“B”。与此相对，关于比较例1及2，第一实施例及第二实施例的判定结果均为“C”。

[0097] ＜考察1＞

[0098] 根据上述的第一实施例及第二实施例的判定结果而推导出以下结论。

[0099] (a)第一扩散速度控制部30A的宽度Wb1与气体导入路16的宽度Wa的比Wb1/Wa优选为0.35≤Wb1/Wa≤0.94，更优选为0.35≤Wb1/Wa≤0.90。在Wb1/Wa小于0.35的情况下，产生裂纹的风险提升。在Wb1/Wa大于0.94的情况下，无法将中毒物质、煤烟充分捕集至第一空间110a及第二空间110b。

[0100] (b)第一扩散速度控制部30A的宽度Wb1与缓冲空间34的宽度Wc的比Wb1/Wc优选为0.35≤Wb1/Wc≤0.93，更优选为0.35≤Wb1/Wc≤0.90。在Wb1/Wc小于0.35的情况下，产生裂纹的风险上升。在Wb1/Wc大于0.93的情况下，无法将中毒物质、煤烟充分捕集到第一空间
110a及第二空间110b。

[0101] (c)第二扩散速度控制部30B的宽度Wb2与缓冲空间34的宽度Wc的比Wb2/Wc优选为0.35≤Wb2/Wc≤0.96，更优选为0.35≤Wb2/Wc≤0.90。在Wb2/Wc小于0.35的情况下，产生裂纹的风险提升。在Wb2/Wc大于0.96的情况下，无法将中毒物质、煤烟充分捕集至第一空间
110a及第二空间110b。

[0102] (d)第二扩散速度控制部30B的宽度Wb2与主调整室18a的宽度Wd的比Wb2/Wd优选为0.35≤Wb2/Wd≤0.92，更优选为0.35≤Wb2/Wd≤0.90。在Wb2/Wd小于0.35的情况下，产生裂纹的风险提升。在Wb2/Wd大于0.92的情况下，无法充分捕集因主调整室18a的主内侧泵电极42 气化而产生的铂。

[0103] [第三实施例及第四实施例]

[0104] ＜实施例11～17、比较例11及12的详细内容＞

[0105] 图9的表2中示出了实施例11～17、比较例11及12的详细内容。

[0106] [第三实施例]

[0107] (试验方法)

[0108] 使实施例11～17以及比较例11及12所涉及的气体传感器在含有模拟中毒物质的成分(ZnDTP：0.25cc/升)的500℃的尾气中暴露100小时，并对此后的泵电流Ip0进行测定。

[0109] (判定方法)

[0110] A：泵电流Ip0的灵敏度变化率处于5％以内。

[0111] B：泵电流Ip0的灵敏度变化率大于5％且处于10％以内。

[0112] C：泵电流Ip0的灵敏度变化率为10％以上。

[0113] [第四实施例]

[0114] (试验方法)

[0115] 对于实施例11～17以及比较例11及12所涉及的气体传感器在大气中实施3000小时的驱动，然后确认气体传感器的NH3干扰性(NH3检测性)的变化。

[0116] (判定方法)

[0117] A：变化率处于10％以内。

[0118] B：变化率大于10％且处于20％以内。

[0119] C：变化率大于20％。

[0120] 图9的表2中示出了第三实施例及第四实施例的判定结果。根据表2的结果，关于实施例13～15，第三实施例及第四实施例的判定结果均为“A”。关于实施例11、12、16及17，第三实施例及第四实施例的判定结果均为“B”。与此相对，关于比较例11及12，第三实施例及第四实施例的判定结果均为“C”。

[0121] ＜考察2＞

[0122] 根据上述的第三实施例及第四实施例的判定结果而推导出以下结论。

[0123] 即，缓冲空间34的长度L1与从气体导入路16的开口16a(结构体14的前端)至主调整室18a为止的长度L2的比L1/L2优选处于20％～50％的范围，更优选为30％～40％。在L1/L2小于20％的情况下，无法充分捕集中毒物质、煤烟。在L1/L2大于50％的情况下，产生裂纹的风险提升。

[0124] [根据实施方式获得的发明]

[0125] 以下，对根据上述实施方式而能够掌握的发明进行记载。

[0126] [1]本实施方式所涉及的气体传感器10具有：结构体14，该结构体由氧离子传导性的固体电解质构成；气体导入路16，该气体导入路形成于结构体14，被测定气体导入至该气体导入路；主调整室18a，该主调整室与气体导入路16连通；以及测定空腔20，该测定空腔与主调整室18a连通，在气体导入路16与主调整室18a之间具有：缓冲空间34，该缓冲空间与气体导入路16连通；以及至少2个扩散速度控制部(第一扩散速度控制部30A、第二扩散速度控制部30B)，该至少2个扩散速度控制部与缓冲空间34连通，第一扩散速度控制部30A及第二扩散速度控制部30B的宽度Wb1、Wb2小于气体导入路16、缓冲空间34及主调整室18a的各自的宽度Wa、Wc、Wd。

[0127] 由此，无需形成供液态中毒物质贮存的捕集部或有害物质捕集层等，能够以简单的结构抑制主泵电极中毒，从而能够抑制气体检测精度降低。

[0128] [2]本实施方式中，可以形成为：从气体导入路16朝向主调整室18a而设置有第一扩散速度控制部30A、缓冲空间34以及第二扩散速度控制部30B。

[0129] [3]本实施方式中，优选地，第一扩散速度控制部30A的宽度Wb1与气体导入路16的宽度Wa的比Wb1/Wa为0.35≤Wb1/Wa≤0.90。

[0130] [4]本实施方式中，优选地，第一扩散速度控制部30A的宽度Wb1与缓冲空间34的宽度Wc的比Wb1/Wc为0.35≤Wb1/Wc≤0.90，或者，第二扩散速度控制部30B的宽度Wb2与缓冲空间34的宽度Wc的比Wb2/Wc为0.35≤Wb2/Wc≤0.90。

[0131] [5]本实施方式中，优选地，第二扩散速度控制部30B的宽度Wb2与主调整室18a的宽度Wd的比Wb2/Wd为0.35≤Wb2/Wd≤0.90。

[0132] [6]本实施方式中，优选地，缓冲空间34的长度L1与从结构体14的前端至主调整室18a为止的长度L2的比L1/L2为20％≤L1/L2≤50％。

[0133] [7]本实施方式中，优选地，气体导入路16的温度为600℃以上。

[0134] 如上所述，虽然列举出优选的实施方式而对本发明进行了说明，但是，本发明并不限定于上述实施方式，当然可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种改变。

[0135] 另外，在实施本发明时，可以在无损于本发明的思想的范围内附加作为汽车用零部件的用于提高可靠性的诸机构。

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