检测特定气体成分的浓度的气体传感器

摘要

气体传感器具备固体电解质体、气体室、基准气体室、泵单元、监视器单元以及传感器单元。在泵电极、监视器电极以及传感器电极设置于固体电解质体的位置中，与气体的流动方向正交的宽度方向(W)上的气体室的空间宽度(W0)一定。在将泵电极的宽度设为W1时，监视器电极与传感器电极之间的间隙(S)的宽度方向(W)的中心位置(O2)相对于泵电极的宽度方向的中心位置(O1)的偏离量ΔX1具有ΔX1≤1/4W1的关系。并且，距离泵电极的宽度方向(W)的中心位置(O1)的、监视器电极的侧面的位置以及传感器电极的侧面的位置ΔY1具有ΔY1≤1/2W1的关系。

说明书

技术领域

本申请涉及气体传感器，详细地讲涉及检测气体中的特定气体成分的 浓度的气体传感器。

背景技术

检测特定气体成分的浓度的气体传感器配置于引擎的排气管等排出废 气的部位，检测废气中包含的氮氧化物(NOx)、碳化氢(HC)等的浓度。

例如，特开2002－310987号公报所公开的气体传感器元件中，对固体 电解质体设置一对电极，形成氧泵单元、氧监视器单元以及传感器单元， 检测向内部空间导入的气体中的特定气体成分的浓度。此外，上述专利文 献的气体传感器元件中，为了不受内部空间内的氧浓度的影响来检测特定 气体成分的浓度，使从向内部空间导入气体的气体导入口到氧监视器单元 的电极和传感器单元的电极的、气体流动的上游侧端部位置为止的距离等 同。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2002－310987号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，为了提高基于气体传感器的特定气体成分浓度的检测精度，仅 使内部空间中的气体流动方向的氧监视器单元的电极以及传感器单元的电 极的位置等同是不够的。即，在内部空间中的与气体流动方向正交的宽度 方向上，氧监视器单元的电极以及传感器单元的电极的配置位置相对于氧 泵单元的电极的配置位置偏离的情况下，气体与氧监视器单元的电极及传 感器单元的电极的接触方式不同。在该情况下，在氧监视器单元的电极和 传感器单元的电极中将气体中的残留氧进行分解的量不同，不能提高基于 气体传感器的特定气体成分浓度的检测精度。

此外，在具备加热器的气体传感器中，氧监视器单元的电极以及传感 器单元的电极的配置位置相对于加热器中的发热部在宽度方向上偏离的情 况下，电子传导对氧监视器单元的电极和传感器单元的电极的影响不同。 在该情况下，也不能提高基于气体传感器的特定气体成分浓度的检测精度。

本申请是鉴于该背景而作出的，要提供能够提高特定气体成分浓度的 检测精度的气体传感器。

用于解决问题的手段

本申请的一个方式是一种气体传感器，对含有氧的气体中的规定的气 体成分的浓度进行测定，其特征在于，具备：

板状的固体电解质体，具有氧离子传导性；

气体室，形成于该固体电解质体的第1主面一侧，被导入上述气体；

基准气体室，形成于上述固体电解质体的第2主面一侧，被导入基准 气体；

泵电极，设置于上述固体电解质体的上述第1主面；

监视器电极，设置于上述固体电解质体的上述第1主面，位于比设有 上述泵电极的位置靠上述气体的流动方向的下游侧；

传感器电极，设置于上述固体电解质体的上述第1主面，相对于设有 上述监视器电极的位置，排列在与上述流动方向垂直的方向上；

基准电极，设置于上述固体电解质体的上述第2主面；以及

加热器，隔着上述气体室或上述基准气体室而与上述固体电解质体对 置地配置，对该固体电解质体进行加热；

通过上述泵电极、上述基准电极以及上述固体电解质体的一部分形成 对上述气体中的氧浓度进行调整的泵单元；

通过上述监视器电极、上述基准电极以及上述固体电解质体的一部分 形成监视器单元，该监视器单元基于在上述监视器电极与上述基准电极之 间流过的氧离子电流，对上述气体室中的氧浓度进行检测；

通过上述传感器电极、上述基准电极以及上述固体电解质体的一部分 形成传感器单元，该传感器单元用于基于在上述传感器电极与上述基准电 极之间流过的氧离子电流，对上述气体室中的上述规定的气体成分的浓度 进行检测；

在上述泵电极、上述监视器电极以及上述传感器电极设置于上述固体 电解质体的位置中，与上述流动方向正交的宽度方向上的上述气体室的空 间宽度一定；

在将上述泵电极的宽度设为W1时，在上述宽度方向上，上述监视器 电极与上述传感器电极之间的间隙的中心位置相对于上述泵电极的中心位 置的偏离量ΔX1具有ΔX1≤1/4W1的关系，并且，距离上述泵电极的中心 位置的、上述监视器电极的侧面的位置以及上述传感器电极的侧面的位置 ΔY1具有ΔY1≤1/2W1的关系。

本申请的其他方式是一种气体传感器，对含有氧的气体中的规定的气 体成分的浓度进行测定，其特征在于，具备：

板状的固体电解质体，具有氧离子传导性；

气体室，形成于该固体电解质体的第1主面一侧，被导入上述气体；

基准气体室，形成于上述固体电解质体的第2主面一侧，被导入基准 气体；

泵电极，设置于上述固体电解质体的上述第1主面；

监视器电极，设置于上述固体电解质体的上述第1主面，位于比设有 上述泵电极的位置靠上述气体的流动方向的下游侧；

传感器电极，设置于上述固体电解质体的上述第1主面，相对于设有 上述监视器电极的位置，排列在与上述流动方向垂直的方向上；

基准电极，设置于上述固体电解质体的上述第2主面；以及

加热器，隔着上述气体室或上述基准气体室而与上述固体电解质体对 置地配置，对该固体电解质体进行加热；

通过上述泵电极、上述基准电极以及上述固体电解质体的一部分，形 成对上述气体中的氧浓度进行调整的泵单元；

通过上述监视器电极、上述基准电极以及上述固体电解质体的一部分 形成监视器单元，该监视器单元基于在上述监视器电极与上述基准电极之 间流过的氧离子电流，对上述气体室中的氧浓度进行检测；

通过上述传感器电极、上述基准电极以及上述固体电解质体的一部分 形成传感器单元，该传感器单元用于基于在上述传感器电极与上述基准电 极之间流过的氧离子电流，对上述气体室中的上述规定的气体成分的浓度 进行检测；

在上述泵电极、上述监视器电极以及上述传感器电极设置于上述固体 电解质体的位置中，与上述流动方向正交的宽度方向上的上述气体室的空 间宽度一定；

上述加热器具有绝缘体、以及埋设于该绝缘体且通过通电而发热的发 热部，该发热部被设置成与设有上述泵电极、上述监视器电极以及上述传 感器电极的上述固体电解质体的平面区域整体的投影位置对应；

在将上述发热部的上述宽度方向的整体宽度设为W2时，在上述宽度 方向上，上述监视器电极与上述传感器电极之间的间隙的中心位置相对于 上述发热部的中心位置的偏离量ΔX2具有ΔX2≤1/4W2的关系，并且，距 离上述发热部的中心位置的、上述监视器电极的侧面的位置以及上述传感 器电极的侧面的位置ΔY2具有ΔY2≤1/2W2的关系。

本申请又一其他方式是一种气体传感器，对含有氧的气体中的规定的 气体成分的浓度进行测定，其特征在于，具备：

板状的固体电解质体，具有氧离子传导性；

气体室，形成于该固体电解质体的第1主面一侧，被导入上述气体；

基准气体室，形成于上述固体电解质体的第2主面一侧，被导入基准 气体；

泵电极，设置于上述固体电解质体的上述第1主面；

监视器电极，设置于上述固体电解质体的上述第1主面，位于比设有 上述泵电极的位置靠上述气体的流动方向的下游侧；

传感器电极，设置于上述固体电解质体的上述第1主面，相对于设有 上述监视器电极的位置，排列在与上述流动方向垂直的方向上；

基准电极，设置于上述固体电解质体的上述第2主面；以及

加热器，隔着上述气体室或上述基准气体室而与上述固体电解质体对 置地配置，对该固体电解质体进行加热；

通过上述泵电极、上述基准电极以及上述固体电解质体的一部分形成 对上述气体中的氧浓度进行调整的泵单元；

通过上述监视器电极、上述基准电极以及上述固体电解质体的一部分 形成监视器单元，该监视器单元基于在上述监视器电极与上述基准电极之 间流过的氧离子电流，对上述气体室中的氧浓度进行检测；

通过上述传感器电极、上述基准电极以及上述固体电解质体的一部分 形成传感器单元，该传感器单元用于基于在上述传感器电极与上述基准电 极之间流过的氧离子电流，对上述气体室中的上述规定的气体成分的浓度 进行检测；

上述气体室由配置有上述泵电极的第1气体室、配置有上述监视器电 极及上述传感器电极的第2气体室、以及位于上述第1气体室与上述第2 气体室之间的窄小空间形成；

上述窄小空间的宽度方向上的空间宽度比上述第1气体室的上述宽度 方向上的空间宽度以及上述第2气体室的上述宽度方向上的空间宽度窄；

在上述宽度方向上，上述监视器电极与上述传感器电极之间的间隙的 中心位置相对于上述窄小空间的中心位置的偏离量ΔX3具有ΔX3≤1/4W3 的关系。

发明效果

在上述一个方式的气体传感器中，将泵电极、监视器电极、传感器电 极以及基准电极设置于相同的固体电解质体。并且，在固体电解质体设有 泵电极、监视器电极以及传感器电极的位置的、气体室的空间宽度一定。 在这样的气体传感器的构造中，监视器电极与传感器电极之间的间隙的宽 度方向的中心位置相对于泵电极的宽度方向的中心位置的偏离量ΔX1的规 定较为重要。具体而言，在将泵电极的宽度设为W1时，偏离量ΔX1具有 ΔX1≤1/4W1(表示0.25W1)的关系。此外，相对于泵电极的中心位置 的、监视器电极以及传感器电极的各侧面的位置ΔY1具有ΔY1≤1/2W1的 关系。

由此，能够决定偏离量ΔX1、以及相对于中心位置的各侧面的位置Δ Y1的允许范围。并且，能够使得穿过泵电极的配置位置之后的气体与监视 器电极及传感器电极尽可能等同地接触。因此，能够使得在监视器电极与 传感器电极中，对气体中的残留氧进行分解的量尽可能等同。

因此，根据上述一个方式的气体传感器，能够提高特定气体成分浓度 的检测精度。

在上述其他方式的气体传感器中，气体传感器的基本构造也与上述一 个方式的气体传感器相同。在上述其他方式的气体传感器中，在与加热器 的发热部的关系中，决定监视器电极以及传感器电极的宽度方向上的偏离 量的允许范围。具体而言，规定监视器电极与传感器电极之间的间隙的宽 度方向的中心位置相对于发热部的宽度方向的中心位置的偏离量ΔX2的允 许范围。并且，在将发热部的宽度方向的整体宽度设为W2时，偏离量Δ X2具有ΔX2≤1/4W2(表示0.25W2。)的关系。此外，相对于发热部的 中心位置的监视器电极以及传感器电极的各侧面的位置ΔY2具有ΔY2≤ 1/2W2的关系。

由此，能够决定偏离量ΔX2、以及相对于中心位置的各侧面的位置Δ Y2的允许范围。并且，能够使得依赖于固体电解质体的温度的来自发热部 的电子传导的影响在监视器电极和传感器电极中尽可能等同地产生。另外， 如果监视器电极和传感器电极分别受电子传导的影响，则在监视器单元以 及传感器单元中分别流过微小的电流。该微小的电流在求取传感器单元中 的氧离子电流与监视器单元中的氧离子电流的差量从而求出特定气体成分 浓度时能够相互抵消。并且，能够将该微小的电流对特定气体成分浓度的 检测带来的影响基本上消除。

因此，通过上述其他方式的气体传感器也能够提高特定气体成分浓度 的检测精度。

另外，上述一个方式的气体传感器的结构与上述其他方式的气体传感 器的结构能够同时应用于相同的气体传感器。

在上述又一其他方式的气体传感器中，关于在配置有泵电极的第1气 体室与配置有监视器电极以及传感器电极的第2气体室之间形成有窄小空 间的情况，进行监视器电极与传感器电极之间的间隙的宽度方向的中心位 置相对于窄小空间的宽度方向的中心位置的偏离量ΔX3的规定。并且，在 将窄小空间的宽度方向上的空间宽度设为W3时，偏离量ΔX3具有ΔX3≤ 1/4W3的关系。

由此，能够决定偏离量ΔX3的允许范围。并且，能够使得从泵电极的 配置位置穿过窄小空间之后的气体与监视器电极和传感器电极尽可能等同 地接触。因此，能够使得在监视器电极和传感器电极中，对气体中的残留 氧进行分解的量尽可能等同。

因此，根据上述又一其他方式的气体传感器也能够提高特定气体成分 浓度的检测精度。

附图说明

在附图中：

图1是表示实施例1所涉及的气体传感器的剖视图。

图2是实施例1所涉及的图1的II－II剖视图。

图3是实施例1所涉及的图1的III－III剖视图。

图4是实施例1所涉及的图1的IV－IV剖视图。

图5是表示实施例1所涉及的偏离量ΔX1与基于气体传感器的特定气 体成分浓度的检测误差比之间的关系的图表。

图6是表示实施例1所涉及的距离泵电极的宽度方向的中心位置的、 监视器电极或传感器电极的侧面的位置ΔY1与基于气体传感器的特定气体 成分浓度的检测误差比之间的关系的图表。

图7是表示实施例2所涉及的气体传感器的图，相当于图1的III－III 剖视图。

图8是表示实施例2所涉及的偏离量ΔX2与基于气体传感器的特定气 体成分浓度的检测误差比之间的关系的图表。

图9是表示实施例2所涉及的相对于泵电极的宽度方向的中心位置的、 监视器电极或传感器电极的侧面的位置ΔY2与基于气体传感器的特定气体 成分浓度的检测误差比之间的关系的图表。

图10是表示实施例2所涉及的其他气体传感器的图，相当于图1的III －III剖视图。

图11是表示实施例3所涉及的气体传感器的图，相当于图1的III－III 剖视图。

图12是表示实施例3所涉及的偏离量ΔX3与基于气体传感器的特定 气体成分浓度的检测误差比之间的关系的图表。

图13是表示实施例4所涉及的气体传感器的剖视图。

图14是实施例4所涉及的图13的XIV－XIV剖视图。

图15是表示实施例5所涉及的气体传感器的剖视图。

图16是实施例5所涉及的图15的XVI－XVI剖视图。

具体实施方式

对上述的气体传感器中的优选的实施方式进行说明。

上述一个方式的气体传感器中的偏离量ΔX1及距离中心位置的各侧面 的位置ΔY1、上述其他方式的气体传感器中的偏离量ΔX2及相对于中心位 置的各侧面的位置ΔY2、以及上述又一其他方式的气体传感器中的偏离量 ΔX3，理想的是设为0(零)，但在气体传感器的制造上难以设为0。因此， 意义在于规定偏离量ΔX1的允许范围(ΔX1≤1/4W1)、偏离量ΔX2的允 许范围(ΔX2≤1/4W2)以及偏离量ΔX3的允许范围(ΔX3≤1/4W3)。

此外，上述其他方式的气体传感器以及上述又一其他方式的气体传感 器中，能够具有上述一个方式的气体传感器中示出的偏离量ΔX1的关系(Δ X1≤1/4W1)以及距离中心位置的各侧面的位置ΔY1的关系(ΔY1≤ 1/2W1)。

此外，上述又一其他方式的气体传感器中，能够具有上述其他方式的 气体传感器中示出的偏离量ΔX2的关系(ΔX2≤1/4W2)以及相对于中心 位置的各侧面的位置ΔY2的关系(ΔY2≤1/2W2)。

在上述一个方式的气体传感器中，上述固体电解质体的第1主面上的 上述泵电极在气体的流动方向上排列设置有两个以上的情况下，在ΔX1≤ 1/4W1的关系中使用的W1能够设为位于气体的流动方向的最下游侧的泵 电极的宽度。此外，在该情况下，在ΔY1≤1/2W1的关系中使用的上述泵 电极的宽度方向上的中心位置能够设为位于气体的流动方向的最下游侧的 泵电极的中心位置。

此外，在上述一个方式的气体传感器中，在上述固体电解质体的第1 主面上的泵电极的在气体的流动方向上的下游侧设有用于控制泵单元的作 为其他泵电极的泵控制电极的情况下，在ΔX1≤1/4W1的关系中使用的W1 能够设为泵控制电极的宽度。此外，在该情况下，在ΔY1≤1/2W1的关系 中使用的上述泵电极的宽度方向上的中心位置能够设为泵控制电极的中心 位置。

此外，在上述一个方式以及其他方式的气体传感器中，优选的是，在 与上述宽度方向正交的厚度方向上，从上述泵电极的表面到上述发热部的 表面的距离、从上述监视器电极的表面到上述发热部的表面的距离、以及 从上述传感器电极的表面到上述发热部的表面的距离大致相同。

在该情况下，能够使泵电极、监视器电极以及传感器电极从加热器的 发热部受到的电子传导的影响尽可能等同。因此，能够将泵电极、监视器 电极以及传感器电极的温度容易地控制为最优的温度，能够提高基于气体 传感器的特定气体成分浓度的检测精度。

另外，通过使平板状的固体电解质体相对于平板状的加热器以及加热 部层叠，能够容易地使上述各距离相同。

此外，优选的是，在上述宽度方向上，上述监视器电极的宽度与上述 传感器电极的宽度大致相同，在上述流动方向上，从上述泵电极的下游侧 端面到上述监视器电极的上游侧端面的距离与从上述泵电极的下游侧端面 到上述传感器电极的上游侧端面的距离大致相同。

在该情况下，能够使穿过泵电极的配置位置之后的气体与监视器单元 的电极及传感器单元的电极尽可能等同地接触。

此外，在上述一个方式、其他方式以及又一其他方式的气体传感器中， 优选的是，上述泵电极的宽度W1与上述发热部的整体宽度W2具有W1≤ W2的关系。

在该情况下，在气体传感器的宽度方向上的温度分布中能够尽可能减 少温度的不均匀，并且减少发热部的电子传导对监视器电极和传感器电极 带来的影响差。

实施例

(实施例1)

以下，参照附图对气体传感器所涉及的实施例进行说明。

实施例1的气体传感器1对含有氧的气体G中的规定的气体成分的浓 度进行测定。气体传感器1如图1、图2所示，具备固体电解质体2、扩散 电阻体3、气体室101、基准气体室102、泵单元41、监视器单元42、传感 器单元43以及加热器6。

固体电解质体2具有氧离子传导性，形成为平板形状。扩散电阻体3 由使气体G的流速降低并使其以规定的流量穿过的多孔质体形成。气体室 101形成于作为固体电解质体2的一个表面的第1主面201一侧，形成为被 导入穿过扩散电阻体3的气体G的空间。基准气体室102形成于作为固体 电解质体2的另一个表面的第2主面202一侧，形成为被导入基准气体A 的空间。在固体电解质体2的第2主面202，设有暴露于作为基准气体A 的大气中的基准电极24。

泵单元41在固体电解质体2的第1主面201具有暴露于气体G中的泵 电极21。泵单元41构成为向泵电极21与基准电极24之间施加电压而对气 体室101中的气体G中的氧浓度进行调整。

监视器单元42在固体电解质体2的第1主面201的、气体G的流动方 向F上的比泵电极21的配置位置靠下游侧的位置上，具有暴露于气体G的 监视器电极22。监视器单元42构成为基于在监视器电极22与基准电极24 之间流过的氧离子电流，检测气体室101中的气体G中的氧浓度。

传感器单元43在固体电解质体2的第1主面201的、与气体G的流动 方向F垂直的方向上与监视器电极22的配置位置排列的位置上，具有暴露 于气体G中的传感器电极23。传感器单元43用于基于在传感器电极23与 基准电极24之间流过的氧离子电流、检测气体室101中的气体G中的特定 气体成分浓度。

加热器6对固体电解质体2进行加热，隔着基准气体室102而与固体 电解质体(2)对置地配置。

如图2、图3所示，气体室101被固体电解质体2、层叠于固体电解质 体2的绝缘体51、52以及扩散电阻体3包围而形成。在泵电极21、监视器 电极22以及传感器电极23设置于固体电解质体2的位置上，与气体G的 流动方向F正交的宽度方向W上的气体室101的空间宽度W0一定。

如图3所示，在将泵电极21的宽度设为W1时，监视器电极22与传 感器电极23之间的间隙S的宽度方向W的中心位置O2相对于泵电极21 的宽度方向W的中心位置O1的偏离量ΔX1具有ΔX1≤1/4W1的关系。此 外，距离泵电极21的宽度方向W的中心位置O1的、监视器电极22的侧 面221的位置以及传感器电极23的侧面231的位置ΔY1具有ΔY1≤1/2W1 的关系。

以下，参照图1～图6对实施例1的气体传感器1进行详细说明。

本例的气体传感器1以配置在罩内的状态用在汽车的排气管内。此外， 气体G是穿过排气管的废气，气体传感器1用于检测废气中的作为特定气 体成分的NOx(氮氧化物)的浓度。

固体电解质体2是具有氧离子传导性的氧化锆基板。泵电极21、监视 器电极22以及传感器电极23以一定的厚度设置于固体电解质体2的暴露 于气体G中的一侧的第1主面201。基准电极24以一定的厚度设置于固体 电解质体2的暴露于基准气体A中的一侧的第2主面202。本例的基准电 极24在固体电解质体2中设置在泵电极21、监视器电极22以及传感器电 极23所处的区域整体的背面侧的位置。基准电极24除了对泵电极21、监 视器电极22以及传感器电极23的整体设置一个之外，还可以在泵电极21、 监视器电极22以及传感器电极23各自的背面侧的位置上分散地设置三个。

优选的是基准电极24相对在固体电解质体2的第1主面201形成有泵 电极21、监视器电极22以及传感器电极23的区域的大致整个面，隔着固 体电解质体2而对置地形成。换言之，优选的是，在将基准电极24在厚度 方向T上投影的区域内，大致包含泵电极21、监视器电极22以及传感器电 极23的整体。

如图1、图2所示，在固体电解质体2的气体G侧的第1主面201，层 叠有扩散电阻体3、以及由氧化铝构成的作为平板状的基板的第1绝缘体 51。在扩散电阻体3以及第1绝缘体51的表面，层叠有由氧化铝构成的作 为平板状的基板的第2绝缘体52。扩散电阻体3配置在气体传感器1的作 为气体G的流动方向F的长度方向的上游侧端部。第1绝缘体51在固体电 解质体2的气体G侧的第1主面201，以将泵电极21、监视器电极22以及 传感器电极23从三方包围的方式设置在长度方向的下游侧端部以及宽度方 向W的两侧的端部。对气体室101而言，在固体电解质体2与第2绝缘体 52之间，通过扩散电阻体3以及第1绝缘体51将固体电解质体2的气体G 侧的第1主面201的四方包围而形成。在泵电极21、监视器电极22以及传 感器电极23设置于固体电解质体2的位置上，气体室101的与流动方向F 以及宽度方向W正交的厚度方向T上的空间高度一定。

如图1、图2所示，在固体电解质体2的基准气体A侧的第2主面202 上，层叠有由氧化铝构成的作为平板状的基板的第3绝缘体53。第3绝缘 体53在固体电解质体2的基准气体A侧的第2主面202，以将基准电极24 从三方包围的方式配置在长度方向的上游侧端部以及宽度方向W的两侧的 端部。

此外，加热器6对固体电解质体2进行加热，并且对设置于固体电解 质体2的泵电极21、监视器电极22以及传感器电极23进行加热。加热器 6形成为平板状，层叠于第3绝缘体53。加热器6具有层叠于第3绝缘体 53的表面的第4绝缘体61、以及设置于第4绝缘体61且进行通电的通电 体62。第4绝缘体61通过2片绝缘板611来夹入通电体62。

基准气体室102是在固体电解质体2与第4绝缘体61之间，通过第3 绝缘体53将固体电解质体2的基准气体A侧的第2主面202的、上游侧端 部以及宽度方向W的两侧的端部的三方包围而形成的。

如图4所示，通电体62具有与外部的通电单元连接的一对电极部621、 以及将该一对电极部621彼此相连且通过对一对电极部621施加的电压而 通电并发热的发热部622。

发热部622的截面积比电极部621的截面积小。并且，发热部622的 每单位长度的电阻值比电极部621的每单位长度的电阻值大。因此，在从 一对电极部621向通电体62通电时，通过焦耳热，主要是发热部622发热。 并且，通过发热部622的发热，泵电极21、监视器电极22以及传感器电极 23升温至期望的工作温度。

在使发热部622的膜厚与电极部621的膜厚相同的情况下，发热部622 的图案线宽度形成为电极部621的图案线宽度的例如1/4左右的宽度。通过 使发热部622的膜厚比电极部621的膜厚小，或者使构成发热部622的材 料的电阻率比构成电极部621的材料的电阻率大，也能够使发热部622的 电阻值比电极部621的电阻值大。此外，发热部622的电阻值可以通过配 合使图案线宽度、膜厚、材料的组成等不同的手法，来使其比电极部621 的电阻值大。

发热部622的电阻值占通电体62整体的电阻值的50％以上的比例。发 热部622设置在设有泵电极21、监视器电极22以及传感器电极23的固体 电解质体2的平面区域整体在厚度方向T上向第4绝缘体61的表面投影的 位置。

如图1所示，加热器6的第4绝缘体61以及通电体62相对于固体电 解质体2平行地配置，通电体62相对于泵电极21、监视器电极22以及传 感器电极23平行地配置。并且，在气体传感器1的与流动方向F以及宽度 方向W正交的厚度方向T上，从泵电极21的表面到发热部622的表面的 距离D1、从监视器电极22的表面到发热部622的表面的距离D2、以及从 传感器电极23的表面到发热部622的表面的距离D3大致等同。由此，能 够使泵电极21、监视器电极22以及传感器电极23各自接近于发热部622。 另外，从泵电极21的表面到发热部622的表面的距离D1、从监视器电极 22的表面到发热部622的表面的距离D2、以及从传感器电极23的表面到 发热部622的表面的距离D3也可以有些不同，更具体而言在±10％内可以 不同。

此外，包含泵电极21的泵单元41与包含监视器电极22的监视器单元 42以及包含传感器电极23的传感器单元43相比流过更多的氧离子电流。 因此，将发热部622的发热中心偏向泵电极21侧来配置，以使得与监视器 电极22以及传感器电极23相比，泵电极21稍微容易被加热。由此，泵电 极21的温度变得比监视器电极22的温度以及传感器电极23的温度高一些。

这样，通过加热器6的发热部622，能够将泵电极21、监视器电极22 以及传感器电极23的温度分别容易地控制为最优的温度。

在气体传感器1的宽度方向W上，监视器电极22的宽度A1与传感器 电极23的宽度A2大致等同。此外，本例的监视器电极22的面积与传感器 电极23的面积大致等同。另外，监视器电极22的宽度A1与传感器电极 23的宽度A2也可以有些不同，更具体而言在±10％内可以不同。此外， 监视器电极22的面积与传感器电极23的面积也可以有些不同，更具体而 言在±10％内可以不同。

泵电极21的下游侧端面与宽度方向W平行，监视器电极22以及传感 器电极23的上游侧端面也与宽度方向W平行。并且，在气体传感器1的 流动方向F上，从泵电极21的下游侧端面到监视器电极22的上游侧端面 的距离B1与从泵电极21的下游侧端面到传感器电极23的上游侧端面的距 离B2大致等同。另外，从泵电极21的下游侧端面到监视器电极22的上游 侧端面的距离B1与从泵电极21的下游侧端面到传感器电极23的上游侧端 面的距离B2也可以有些不同，更具体而言在±10％内可以不同。

监视器电极22是不对气体G中的特定气体成分(NOx)进行分解的电 极，传感器电极23是能够对气体G中的特定气体成分进行分解的电极。在 监视器单元42中，依赖于氧浓度来检测氧离子电流，另一方面，在传感器 单元43中，依赖于氧浓度以及NOx浓度来检测氧离子电流。并且，在气 体传感器1中，通过从由传感器单元43检测的氧离子电流减去由监视器单 元42检测的氧离子电流，来检测气体G中的特定气体成分的浓度。

本例的气体传感器1具有将泵电极21、监视器电极22、传感器电极23 以及基准电极24的全部设置于相同固体电解质体2、并使气体室101的空 间宽度W0一定的特殊的构造。并且，该特殊的构造的气体传感器1中， 使气体室101中的，相对于穿过泵电极21的配置位置之后的气体G的流动 的、监视器电极22和传感器电极23的配置条件尽可能等同。

在这样的气体传感器1的构造中，监视器电极22与传感器电极23之 间的间隙S的宽度方向W的中心位置O2相对于泵电极21的宽度方向W 的中心位置O1的偏离量ΔX1的规定较为重要。具体而言，在将泵电极21 的宽度设为W1时，偏离量ΔX1具有ΔX1≤1/4W1的关系。此外，相对于 泵电极21的宽度方向W的中心位置O1的、监视器电极22的侧面221的 位置以及传感器电极23的侧面231的位置ΔY1具有ΔY1≤1/2W1的关系。 换言之，监视器电极22的侧面221的位置与泵电极21的侧面211的位置 相同或位于比泵电极21的侧面211的位置靠内侧的位置，传感器电极23 的侧面231的位置与泵电极21的侧面211的位置相同或位于比泵电极21 的侧面211的位置靠内侧的位置。

由此，能够决定偏离量ΔX1、以及距离中心位置O1的各侧面221、231 的位置ΔY1的允许范围。并且，能够使穿过泵电极21的配置位置之后的 气体G与监视器电极22及传感器电极23尽可能等同地接触。因此，能够 使得在监视器电极22和传感器电极23中，对气体G中的残留氧进行分解 的量尽可能等同。

因此，根据实施例1的气体传感器1，能够提高特定气体成分浓度的检 测精度。

此外，通过使上述距离B1与上述距离B2相同，能够使监视器电极22 与传感器电极23的气体G中的残留氧的分解量等同。此外，如果该距离 B1以及距离B2双方足够长，则监视器电极22和传感器电极23产生的、 气体G中的残留氧的影响变小。但是，如果距离B1以及距离B2双方足够 长，则导致气体传感器1在长度方向上变长，对响应性延迟等其他特性带 来不良影响。因此，优选的是将距离B1及距离B2在0.1～3.0mm的范 围内决定。

图5中表示偏离量ΔX1与基于气体传感器1的特定气体成分浓度的检 测误差比之间的关系。该图中，以偏离量ΔX1为0(零)的情况的检测误 差为基准值(1倍)，表示偏离量ΔX1变化时的检测误差相对于基准值的增 加比(倍)。此外，表示气体G的氧浓度为20％的情况。如该图所示，可 知从偏离量ΔX1超过1/8W1的附近开始检测误差逐渐增加，从偏离量Δ X1超过1/4W1的附近开始检测误差急剧增加。

例如，可以认为如果监视器电极22位于宽度方向W的中心侧、传感 器电极23位于宽度方向W的外侧，则与传感器电极23相比，监视器电极 22的气体G中的残留氧容易更多地分解。在该情况下，通过残留氧，监视 器单元42和传感器单元43中流过的氧离子电流的量不同，气体传感器1 的检测误差变大。

如果监视器电极22以及传感器电极23的宽度方向W的宽度减小至小 于泵电极21的宽度方向W的宽度的1/4，则偏离量ΔX1在满足ΔY1≤ 1/2W1的关系的范围内被允许至1/4W1以下。因此，偏离量ΔX1优选的是 具有ΔX1≤1/4W1的关系，更优选的是具有ΔX1≤1/8W1的关系。

图6中表示距离泵电极21的宽度方向W的中心位置O1的、监视器电 极22或传感器电极23的侧面221、231的位置ΔY1与基于气体传感器1 特定气体成分浓度的检测误差比之间的关系。该图中，以监视器电极22的 侧面221的位置与泵电极21的侧面211的位置相同的情况的检测误差为基 准值(1倍)，表示侧面221、231的位置ΔY1变化时的检测误差相对于基 准值的增加比(倍)。此外，表示气体G的氧浓度为20％的情况。如该图 所示，可知从距离中心位置O1的侧面221、231的位置ΔY1超过1/2W1 的附近开始检测误差增加。其理由应与上述偏离量ΔX1的情况相同。因此， 可以说优选的是，距离中心位置O1的侧面221、231的位置ΔY1具有Δ Y1≤1/2W1的关系。

(实施例2)

在实施例2的气体传感器1中，将监视器电极22与传感器电极23之 间的间隙S的中心位置的偏离量ΔX2通过与加热器6中的发热部622的关 系来规定。

具体而言，如图7所示，在将发热部622的宽度方向W的整体宽度设 为W2时，在气体传感器1的宽度方向W上，监视器电极22与传感器电极 23之间的间隙S的中心位置O4相对于发热部622的中心位置O3的偏离量 ΔX2具有ΔX2≤1/4W2的关系。

此外，在气体传感器1的宽度方向W上，相对于发热部622的中心位 置O3的、监视器电极22的侧面221的位置以及传感器电极23的侧面231 的位置ΔY2具有ΔY2≤1/2W2的关系。换言之，监视器电极22的侧面221 的位置与发热部622的侧面623的位置相同或位于比热部622的侧面623 的位置靠内侧的位置，传感器电极23的侧面231的位置与发热部622的侧 面623的位置相同或比发热部622的侧面623的位置靠内侧的位置(参照 图6)。

在此，本例的加热器6的构造与上述实施例1的图4所示的构造相同。 并且，如该图所示，泵电极21的中心位置O1和发热部622的中心位置O3 都处于气体传感器1的宽度方向W的中心位置。

此外，泵电极21的宽度方向W的宽度W1与发热部622的宽度方向 W的整体宽度W2具有W1≤W2的关系。由此，能够在气体传感器1的宽 度方向W上的温度分布中尽可能减少温度的不均匀，并且减小发热部622 的电子传导对监视器电极22和传感器电极23带来的影响的差。

本例的气体传感器1也具有与上述实施例1的情况相同的特殊的构造。 并且，在该特殊的构造的气体传感器1中，使监视器电极22和传感器电极 23相对于加热器6的发热部622的配置位置的配置条件尽可能等同。具体 而言，在这样的特殊的构造的气体传感器1中，偏离量ΔX2具有ΔX2≤ 1/4W2的关系，距离中心位置O3的、各侧面221、231的位置ΔY2具有Δ Y2≤1/2W2的关系。

由此，能够决定偏离量ΔX2、以及相对于中心位置O3的各侧面221、 231的位置ΔY2的允许范围。并且，能够使得依赖于固体电解质体2的温 度的来自发热部622的电子传导的影响在监视器电极22和传感器电极23 中尽可能等同地产生。另外，如果监视器电极22和传感器电极23分别受 到电子传导的影响，则在监视器单元42以及传感器单元43中分别流过微 小的电流。该微小的电流能够在求取传感器单元43中的氧离子电流与监视 器单元42中的氧离子电流的差量而求出特定气体成分浓度时相互抵消。并 且，能够将该微小的电流对特定气体成分浓度的检测带来的影响基本上消 除。

因此，根据本例的气体传感器1，也能够提高特定气体成分浓度的检测 精度。

此外，优选的是本例的气体传感器1也具有上述实施例1所示的ΔX1 ≤1/4W1的关系以及ΔY1≤1/2W1的关系。

实施例2的气体传感器1的其他结构以及图中的标号与上述实施例1 相同，实施例2的其他作用效果与上述实施例1相同。

图8中表示偏离量ΔX2与基于气体传感器1的特定气体成分浓度的检 测误差比之间的关系。该图中，以偏离量ΔX2为0(零)的情况的检测误 差为基准值(1倍)，表示偏离量ΔX2变化时的检测误差相对于基准值的增 加比(倍)。此外，表示气体G的氧浓度为20％的情况。如该图所示，可 知从偏离量ΔX2超过1/8W2的附近开始检测误差逐渐增加，从偏离量Δ X2超过1/4W2的附近开始检测误差急剧增加。

例如，认为如果监视器电极22位于宽度方向W的中心侧，传感器电 极23位于宽度方向W的外侧，则监视器电极22与传感器电极23相比温 度变高，监视器电极22比传感器电极23更强地受电子传导的影响。在该 情况下，电子传导所引起的微小的电流不能将对传感器单元43中的氧离子 电流带来的影响和对监视器单元42中的氧离子电流带来的影响相互抵消， 气体传感器1的检测误差变大。

如果监视器电极22以及传感器电极23的宽度方向W的宽度减小至小 于发热部622的宽度方向W的宽度的1/4，则偏离量ΔX2在满足ΔY2≤ 1/2W2的关系的范围内允许至1/4W2以下。因此，可以说，偏离量ΔX2优 选的是具有ΔX2≤1/4W2的关系，更优选的是具有ΔX2≤1/8W2的关系。

图9中表示距离发热部622的宽度方向W的中心位置O3的、监视器 电极22或传感器电极23的侧面221、231的位置ΔY2与基于气体传感器1 的特定气体成分浓度的检测误差比之间的关系。该图中，以监视器电极22 的侧面221的位置与发热部622的侧面623的位置相同的情况的检测误差 为基准值(1倍)，表示侧面221、231的位置ΔY2变化时的检测误差相对 于基准值的增加比(倍)。

此外，在该图中，表示气体G的氧浓度为20％的情况。如该图所示， 可知侧面221、231的位置ΔY2从超过1/2W2附近开始检测误差增加。认 为其理由与上述偏离量ΔX2的情况相同。因此，可以说优选的是侧面的位 置ΔY2具有ΔY2≤1/2W2的关系。

另外，发热部622只要在气体传感器1的宽度方向W上大致对称地形 成即可。发热部622的中心位置O3相当于宽度方向W的对称线。发热部 622例如能够以图10所示的图案形成。在该情况下，作用效果也与上述实 施例2相同。

(实施例3)

实施例3表示如图11所示气体室101由配置有泵电极21的第1气体 室103、配置有监视器电极22以及传感器电极23的第2气体室104、位于 第1气体室103与第2气体室104之间的窄小空间105形成的情况。

窄小空间105的宽度方向W上的空间宽度W3比第1气体室103的宽 度方向W上的空间宽度W0’、以及第2气体室104的宽度方向W上的空 间宽度W0”窄。第1气体室103的空间宽度W0’与第2气体室104的空 间宽度W0”大致相同。

在实施例3的气体传感器1中，使相对于穿过气体室101中的窄小空 间105之后的气体G的流动的、监视器电极22和传感器电极23的配置条 件尽可能等同。并且，在气体传感器1的宽度方向W上，监视器电极22 与传感器电极23之间的间隙S的中心位置O6相对于窄小空间105的中心 位置O5的偏离量ΔX3具有ΔX3≤1/4W3的关系。由此，能够决定偏离量 ΔX3的允许范围。并且，能够使得从泵电极21的配置位置穿过窄小空间 105之后的气体G与监视器电极22及传感器电极23尽可能等同地接触。 因此，能够使得在监视器电极22和传感器电极23中，对气体G中的残留 氧进行分解的量尽可能等同。

因此，根据本例的气体传感器1，也能够提高特定气体成分浓度的检测 精度。

此外，本例的气体传感器1也优选的是具有上述实施例1所示的ΔX1 ≤1/4W1的关系以及ΔY1≤1/2W1的关系。进而，优选的是具有上述实施 例2所示的ΔX2≤1/4W2的关系以及ΔY2≤1/2W2的关系。

实施例3的气体传感器1的其他结构以及图中的标号与上述实施例1、 2相同，本例的其他作用效果与上述实施例1、2相同。

图12中表示偏离量ΔX3与基于气体传感器1的特定气体成分浓度的 检测误差比之间的关系。在该图中，以偏离量ΔX3为0(零)的情况的检 测误差为基准值(1倍)，表示偏离量ΔX3变化时的检测误差相对于基准值 的增加比(倍)。此外，表示气体G的氧浓度为20％的情况。如该图所示， 可知从偏离量ΔX3超过1/8W3的附近开始检测误差逐渐增加，从偏离量Δ X3超过1/4W3的附近开始检测误差急剧增加。

例如，认为如果监视器电极22位于窄小空间105的宽度方向W的中 心侧，并且传感器电极23位于宽度方向W的外侧，则与传感器电极23相 比，监视器电极22对气体G中的残留氧更容易较多地分解。在该情况下， 通过残留氧而流过监视器单元42和传感器单元43的氧离子电流的量不同， 因此气体传感器1的检测误差变大。

因此，可以说，偏离量ΔX3优选的是具有ΔX3≤1/4W3的关系，更优 选的是具有ΔX3≤1/8W3的关系。

(实施例4)

实施例4表示如图13、图14所示，气体传感器1除了上述实施例1的 结构以外还具有第2泵单元45的情况。

第2泵单元45在固体电解质体2的气体室101侧的第1主面201具有 暴露于气体G中的第2泵电极25。第2泵电极25在固体电解质体2的第1 主面201中配置在泵电极21与监视器电极22及传感器电极23之间。另外， 泵单元41中的泵电极21作为第1泵电极。

第2泵单元45构成为向第2泵电极25与基准电极24之间施加电压而 对气体室101中的气体G中的氧浓度进行调整。在气体室101中，通过第 1泵单元41和第2泵单元45，以2个阶段调整气体G中的氧浓度。

在本例的气体传感器1中，对于气体室101中的气体G中的氧浓度， 首先通过泵单元41进行调整，然后通过第2泵单元45进一步精密地进行 调整。因此，能够将到达监视器电极22以及传感器电极23的气体G中的 氧浓度更精密地进行控制，能够进一步减小气体传感器1的检测误差。

在本例的气体传感器1中，到达监视器电极22以及传感器电极23的 气体G中的氧浓度最终由第2泵单元45进行调整，第2泵电极25的宽度 方向W的中心位置成为O1。并且，在将第2泵电极25的宽度设为W1时， 监视器电极22与传感器电极23之间的间隙S的宽度方向W的中心位置 O2的偏离量ΔX1具有ΔX1≤1/4W1的关系。此外，相对于第2泵电极25 的宽度方向W的中心位置O1、监视器电极22的侧面221的位置以及传感 器电极23的侧面231的位置ΔY1具有ΔY1≤1/2W1的关系。

换言之，监视器电极22的侧面221的位置与第2泵电极25的侧面251 的位置相同或位于比第2泵电极25的侧面251的位置靠内侧的位置，传感 器电极23的侧面231的位置与第2泵电极25的侧面251的位置相同或位 于比第2泵电极25的侧面251的位置靠内侧的位置。

在本例中，能够使得穿过第2泵电极25的配置位置之后的气体G与监 视器电极22及传感器电极23尽可能等同地接触。因此，在监视器电极22 和传感器电极23中，能够使对气体G中的残留氧进行分解的量尽可能等同。

实施例4的气体传感器1的其他结构以及图中的标号与上述实施例1、 2相同，实施例4的其他作用效果与上述实施例1、2相同。

(实施例5)

实施例5表示如图15、图16所示，气体传感器1除了上述实施例1的 结构以外还具有泵控制单元46的情况。

泵控制单元46在固体电解质体2的气体室101侧的第1主面201具有 暴露于气体G中的泵控制电极26。泵控制电极26在固体电解质体2的第1 主面201中配置在泵电极21与监视器电极22及传感器电极23之间。

泵控制单元46构成为根据在泵控制电极26与基准电极24之间产生的 电动势，来检测气体室101中的气体G中的氧浓度。在本例的气体传感器 1中，对于气体室101中的气体G中的氧浓度，通过对泵单元41进行控制 以使在泵控制单元46中产生的电动势成为规定值从而来进行调整。泵控制 电极26在气体G的流动方向上配置在配置有监视器电极22以及传感器电 极23的位置的紧前的位置。因此，在本例中，能够将到达监视器电极22 以及传感器电极23的气体G中的氧浓度更精密地控制，能够进一步减小气 体传感器1中的检测误差。

在本例的气体传感器1中，到达监视器电极22以及传感器电极23的 气体G中的氧浓度最终由泵控制单元46进行调整，泵控制电极26的宽度 方向W的中心位置成为O1。并且，在将泵控制电极26的宽度设为W1时， 监视器电极22与传感器电极23之间的间隙S的宽度方向W的中心位置 O2的偏离量ΔX1具有ΔX1≤1/4W1的关系。此外，相对于泵控制电极26 的宽度方向W的中心位置O1的、监视器电极22的侧面221的位置以及传 感器电极23的侧面231的位置ΔY1具有ΔY1≤1/2W1的关系。

在实施例5中，能够使得穿过泵控制电极26的配置位置之后的气体G 与监视器电极22及传感器电极23尽可能等同地接触。因此，在监视器电 极22和传感器电极23中，能够使对气体G中的残留氧进行分解的量尽可 能等同。

实施例5的气体传感器1的其他结构以及图中的标号与上述实施例1、 2相同，本例的其他作用效果与上述实施例1、2相同。

附图标记说明

1气体传感器

101气体室

102基准气体室

103第1气体室

104第2气体室

105窄小空间

2固体电解质体

21泵电极

22监视器电极

23传感器电极

24基准电极

3扩散电阻体

41泵单元

42监视器单元

43传感器单元

6加热器

61绝缘体

62通电体

622发热部

G气体

A基准气体

S间隙