(57)【要約】      （修正有）【課題】センサ素子の強度を維持した状態で、発熱体からセンサ素子の外部への放熱を抑制することができるガスセンサを提供する。【解決手段】センサ素子２は、固体電解質体３１、一対の電極３１１，３１２、絶縁体３３Ａ，３３Ｂ及び発熱体３４を備える。絶縁体３３Ａ，３３Ｂは、固体電解質体３１に隣接して積層されて、気体を通過させない緻密セラミック材料からなる第１絶縁部３３１と、第１絶縁部３３１の積層方向Ｄの外側に積層されて、第１絶縁部３３１よりも気孔率が高い多孔質セラミック材料からなる第２絶縁部３３２とを有する。第２絶縁部３３２は、ガス室側絶縁体３３Ａの、センサ素子２の長尺方向Ｌの先端側Ｌ１に位置する表面部位に形成された凹部３３３に配置されている。【選択図】図３
2020064005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺形状のセンサ素子（２）を有するガスセンサ（１）において、
前記センサ素子は、
板状の固体電解質体（３１）と、
前記固体電解質体における、両表面（３０１，３０２）の互いに重なる位置に設けられた一対の電極（３１１，３１２）と、
前記固体電解質体の積層方向（Ｄ）に積層された絶縁体（３３Ａ，３３Ｂ）と、
前記絶縁体における、一対の前記電極に重なる位置に埋設された発熱部（３４１）及び前記発熱部に繋がる一対のリード部（３４２）を有する発熱体（３４）と、を備え、
前記絶縁体は、
前記固体電解質体に隣接して積層されて、気体を通過させない緻密セラミック材料からなる第１絶縁部（３３１）と、
前記第１絶縁部の前記積層方向の外側に積層されて、前記第１絶縁部よりも気孔率が高い多孔質セラミック材料からなる第２絶縁部（３３２）と、を有し、
前記第１絶縁部の、前記センサ素子の長尺方向（Ｌ）の先端側（Ｌ１）に位置する表面部位であって、前記積層方向から見て前記発熱部に重なる部位には、前記第１絶縁部の表面から凹んだ凹部（３３３）が形成されており、
前記第２絶縁部は、前記凹部に配置されている、ガスセンサ。
【請求項２】
前記絶縁体の前記第１絶縁部は、前記固体電解質体の前記積層方向の両表面に積層されており、
前記凹部は、前記両表面に積層された前記第１絶縁部のそれぞれに形成されており、
前記第２絶縁部は、前記凹部のそれぞれに配置されている、請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記絶縁体には、
前記固体電解質体の前記積層方向の第１表面（３０１）に積層され、拡散抵抗部（３２）を介して検出対象ガス（Ｇ）が導入されるとともに前記一対の電極のうちの検出電極（３１１）を収容するガス室（３５）が前記第１表面に隣接して形成されたガス室側絶縁体（３３Ａ）と、
前記固体電解質体の前記積層方向の第２表面（３０２）に積層され、大気（Ａ）が導入されるとともに前記一対の電極のうちの大気電極（３１２）を収容する大気ダクト（３６）が前記第２表面に隣接して形成されたダクト側絶縁体（３３Ｂ）とがあり、
前記第２絶縁部には、
前記ガス室側絶縁体の前記第１絶縁部の、前記長尺方向の先端側に位置する部位に形成された前記凹部に配置されて、前記発熱部を前記積層方向から覆うものと、
前記ダクト側絶縁体の前記第１絶縁部の、前記長尺方向の先端側に位置する部位に形成された前記凹部に配置されて、前記発熱部を前記積層方向から覆うものとがある、請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記第２絶縁部は、
前記積層方向において前記第１絶縁部に隣接して積層された内側絶縁部（３３４）と、
前記内側絶縁部の前記積層方向の外側に隣接して積層され、前記内側絶縁部よりも気孔率が高い外側絶縁部（３３５）と、を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記第２絶縁部内には、空洞（３３７）が形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ素子を有するガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスセンサは、例えば、内燃機関の排気管に配置され、排気管を流れる排ガスを検出対象ガスとして、検出対象ガスにおける空燃比、又は酸素、ＮＯｘ、アンモニア等の特定ガス成分の濃度を検出するために用いられる。ガスセンサのセンサ素子は、酸素イオンの伝導性を有する固体電解質体と、固体電解質体の両表面における互いに重なる位置に設けられた一対の電極とを有する。また、固体電解質体に積層された絶縁体には、通電によって発熱する発熱体が埋設されている。また、発熱体における発熱部は、固体電解質体と絶縁体との積層方向において、一対の電極に重なる位置に配置されている。そして、発熱部から発生する熱によって、一対の電極及び一対の電極間に挟まれた固体電解質体の部分を活性温度に加熱している。
【０００３】
また、ガスセンサにおいては、ヒータの無駄な放熱を抑制して、消費電力を低減する工夫がなされている。例えば、特許文献１の酸素センサにおいては、センサ素子に積層されてセンサ素子を加熱するヒータの表面を、多孔質体によって覆うことが記載されている。そして、多孔質体を断熱材として作用させることにより、ヒータから発生する熱が酸素センサの外部へ逃げにくくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２６０１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の酸素センサにおいては、多孔質体がセンサ素子及びヒータのほぼ全長に亘って設けられている。そのため、ヒータから発生する熱が酸素センサの外部へ逃げにくいものの、酸素センサ（センサ素子）の強度が低下するといった課題が生じる。そのため、センサ素子の強度を維持した状態で、発熱体からセンサ素子の外部への放熱を抑制するためには更なる工夫が必要とされる。
【０００６】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、センサ素子の強度を維持した状態で、発熱体からセンサ素子の外部への放熱を抑制することができるガスセンサを提供しようとして得られたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、長尺形状のセンサ素子（２）を有するガスセンサ（１）において、
前記センサ素子は、
板状の固体電解質体（３１）と、
前記固体電解質体における、両表面（３０１，３０２）の互いに重なる位置に設けられた一対の電極（３１１，３１２）と、
前記固体電解質体の積層方向（Ｄ）に積層された絶縁体（３３Ａ，３３Ｂ）と、
前記絶縁体における、一対の前記電極に重なる位置に埋設された発熱部（３４１）及び前記発熱部に繋がる一対のリード部（３４２）を有する発熱体（３４）と、を備え、
前記絶縁体は、
前記固体電解質体に隣接して積層されて、気体を通過させない緻密セラミック材料からなる第１絶縁部（３３１）と、
前記第１絶縁部の前記積層方向の外側に積層されて、前記第１絶縁部よりも気孔率が高い多孔質セラミック材料からなる第２絶縁部（３３２）と、を有し、
前記第１絶縁部の、前記センサ素子の長尺方向（Ｌ）の先端側（Ｌ１）に位置する表面部位であって、前記積層方向から見て前記発熱部に重なる部位には、前記第１絶縁部の表面から凹んだ凹部（３３３）が形成されており、
前記第２絶縁部は、前記凹部に配置されている、ガスセンサにある。
【発明の効果】
【０００８】
前記一態様のガスセンサのセンサ素子においては、緻密セラミック材料からなる第１絶縁部と、多孔質セラミック材料からなる第２絶縁部との配置の仕方に工夫をしている。具体的には、第１絶縁部の長尺方向の先端側に位置する表面部位であって、積層方向から見て発熱部に重なる部位には、第１絶縁部の表面から凹んだ凹部が形成されている。そして、第２絶縁部は、凹部内に配置されている。
【０００９】
つまり、前記一態様のガスセンサのセンサ素子の絶縁体の外側表面においては、長尺方向の先端側に位置する、発熱部の積層方向に重なる表面部位に、多孔質セラミック材料からなる第２絶縁部が配置されている。また、絶縁体の外側表面における残りの表面部位には、緻密セラミック材料からなる第１絶縁部が配置されている。発熱体において、実際に発熱する部位は発熱部であり、発熱部によって、一対の電極及び一対の電極間に挟まれた固体電解質体の部分が加熱される。そして、センサ素子においては、発熱部の積層方向に重なる表面部位に第２絶縁部が配置されていることにより、発熱部の周辺において、発熱部からセンサ素子の外部への放熱を抑制することができる。
【００１０】
また、センサ素子において、発熱部に繋がる一対のリード部の一部等の積層方向に重なる表面部位には、第１絶縁部が配置されていることにより、センサ素子の強度の低下を抑制することができる。
【００１１】
それ故、前記一態様のガスセンサによれば、センサ素子の強度を維持した状態で、発熱体からセンサ素子の外部への放熱を抑制することができる。
【００１２】
なお、本発明の一態様において示す各構成要素のカッコ書きの符号は、実施形態における図中の符号との対応関係を示すが、各構成要素を実施形態の内容のみに限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１にかかる、ガスセンサを示す断面図。
【図２】実施形態１にかかる、積層前のセンサ素子を示す斜視図。
【図３】実施形態１にかかる、センサ素子を示す断面図。
【図４】実施形態１にかかる、センサ素子を示す、図３のIV−IV断面図。
【図５】実施形態１にかかる、センサ素子を示す、図３のV−V断面図。
【図６】実施形態１にかかる、他のセンサ素子を示す、図３のIV−IV断面相当図。
【図７】実施形態１にかかる、他のセンサ素子を示す、図６のVII−VII断面図。
【図８】実施形態２にかかる、センサ素子を示す、図３のIV−IV断面相当図。
【図９】実施形態２にかかる、センサ素子を示す、図８のIX−IX断面図。
【図１０】実施形態３にかかる、センサ素子を示す、図３のIV−IV断面相当図。
【図１１】実施形態３にかかる、他のセンサ素子を示す、図３のIV−IV断面相当図。
【図１２】実施形態３にかかる、他のセンサ素子を示す、図３のIV−IV断面相当図。
【図１３】実施形態４にかかる、センサ素子を示す、図３のIV−IV断面相当図。
【図１４】実施形態４にかかる、センサ素子を示す、図１３のXIV−XIV断面図。
【図１５】実施形態４にかかる、他のセンサ素子を示す、図３のIV−IV断面相当図。
【図１６】実施形態４にかかる、他のセンサ素子を示す、図３のIV−IV断面相当図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
前述したガスセンサにかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
＜実施形態１＞
本形態のガスセンサ１は、図１〜図５に示すように、長尺形状のセンサ素子２を有する。センサ素子２は、板状の固体電解質体３１、一対の電極３１１，３１２、絶縁体３３Ａ，３３Ｂ及び発熱体３４を備える。一対の電極３１１，３１２は、固体電解質体３１における、両表面の互いに重なる位置に設けられている。絶縁体３３Ａ，３３Ｂは、固体電解質体３１の積層方向Ｄに積層されている。発熱体３４は、絶縁体３３Ａにおける、一対の電極３１１，３１２に重なる位置に埋設された発熱部３４１と、発熱部３４１に繋がる一対の発熱体リード部（リード部）３４２とを有する。
【００１５】
図２及び図３に示すように、絶縁体３３Ａ，３３Ｂは、固体電解質体３１に隣接して積層されて、気体を通過させない性質を有する緻密セラミック材料からなる第１絶縁部３３１と、第１絶縁部３３１の積層方向Ｄの外側に積層されて、第１絶縁部３３１よりも気孔率が高い多孔質セラミック材料からなる第２絶縁部３３２とを有する。ガス室側絶縁体３３Ａの、センサ素子２の長尺方向Ｌの先端側Ｌ１に位置する表面部位であって、積層方向Ｄから見て発熱部３４１に重なる部位には、ガス室側絶縁体３３Ａの表面から凹んだ凹部３３３が形成されている。第２絶縁部３３２は、凹部３３３に配置されている。
【００１６】
以下に、本形態のガスセンサ１について詳説する。
（ガスセンサ１）
図１に示すように、ガスセンサ１は、車両の内燃機関（エンジン）の排気管７の取付口７１に配置され、排気管７を流れる排ガスを検出対象ガスＧとして、検出対象ガスＧにおける酸素濃度等を検出するために用いられる。ガスセンサ１は、排ガスにおける酸素濃度、未燃ガス濃度等に基づいて、内燃機関における空燃比を求める空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）として用いることができる。また、ガスセンサ１は、空燃比センサ以外にも、酸素濃度を求める種々の用途として用いることができる。
【００１７】
排気管７には、排ガス中の有害物質を浄化するための触媒が配置されており、ガスセンサ１は、排気管７における排ガスの流れ方向において、触媒の上流側又は下流側のいずれに配置することもできる。また、ガスセンサ１は、排ガスを利用して内燃機関が吸入する空気の密度を高める過給機の吸入側の配管に配置することもできる。また、ガスセンサ１を配置する配管は、内燃機関から排気管７に排気される排ガスの一部を、内燃機関の吸気管に再循環させる排気再循環機構における配管とすることもできる。
【００１８】
空燃比センサは、理論空燃比と比べて空気に対する燃料の割合が多い燃料リッチの状態から、理論空燃比と比べて空気に対する燃料の割合が少ない燃料リーンの状態まで定量的に連続して空燃比を検出することができるものである。空燃比センサにおいては、拡散抵抗部（拡散律速部）３２によって、ガス室３５へ導かれる検出対象ガスＧの拡散速度が絞られる際に、一対の電極としての検出電極３１１と大気電極３１２との間に、酸素イオン（Ｏ2-）の移動量に応じた電流が出力される限界電流特性を示すための所定の電圧が印加される。
【００１９】
空燃比センサにおいて、燃料リーン側の空燃比を検出する際には、検出対象ガスＧに含まれる酸素が、イオンとなって検出電極３１１から固体電解質体３１を介して大気電極３１２へ移動する際に生じる電流を検出する。また、空燃比センサにおいて、燃料リッチ側の空燃比を検出する際には、検出対象ガスＧに含まれる未燃ガス（炭化水素、一酸化炭素、水素等）を反応させるために、大気電極３１２から固体電解質体３１を介して検出電極３１１へイオンとなった酸素が移動し、未燃ガスと酸素とが反応する際に生じる電流を検出する。
【００２０】
（他のガスセンサ１）
ガスセンサ１は、空燃比センサとする以外にも、検出対象ガスＧの組成から求められるエンジンの空燃比が、理論空燃比に対して燃料リッチ側にあるのか燃料リーン側にあるのかをＯＮ−ＯＦＦで判別する酸素センサとしてもよい。酸素センサにおいては、大気Ａと検出対象ガスＧとの酸素濃度の差によって、大気電極３１２と検出電極３１１との間に生じる起電力が検出され、この起電力が所定の閾値を超えているか否かのセンサ出力が出力される。
【００２１】
また、ガスセンサ１は、ＮＯｘ（窒素酸化物）等の特定ガス成分の濃度を検出するセンサとしてもよい。ＮＯｘセンサにおいては、検出電極３１１に接触する検出対象ガスＧの流れの上流側に、電圧の印加によって検出電極３１１から大気電極３１２へ酸素をポンピングするポンプ電極が配置される。大気電極３１２はポンプ電極に対して固体電解質体３１を介して対向する位置にも形成される。
【００２２】
（センサ素子２）
図２〜図４に示すように、本形態のセンサ素子２は、長尺の長方形状に形成されており、固体電解質体３１、一対の電極としての検出電極３１１及び大気電極３１２、ガス室側絶縁体３３Ａ、ダクト側絶縁体３３Ｂ、ガス室３５、大気ダクト３６及び発熱体３４を備える。センサ素子２は、固体電解質体３１に、絶縁体３３Ａ，３３Ｂ及び発熱体３４が積層された積層タイプのものである。
【００２３】
本形態において、センサ素子２の長尺方向Ｌとは、センサ素子２が長尺形状に延びる方向のことをいう。また、長尺方向Ｌに直交し、固体電解質体３１と絶縁体３３Ａ，３３Ｂとが積層された方向、換言すれば、固体電解質体３１、絶縁体３３Ａ，３３Ｂ及び発熱体３４が積層された方向を、積層方向Ｄという。また、長尺方向Ｌと積層方向Ｄとに直交する方向を、幅方向Ｗという。また、センサ素子２の長尺方向Ｌにおいて、検知部２１が形成された側を先端側Ｌ１といい、先端側Ｌ１の反対側を後端側Ｌ２という。
【００２４】
（固体電解質体３１、検出電極３１１及び大気電極３１２）
図３及び図４に示すように、固体電解質体３１は、所定の活性温度において、酸素イオン（Ｏ2-）の伝導性を有するものである。検出電極３１１は、固体電解質体３１における、検出対象ガスＧが接触する第１表面３０１に設けられており、大気電極３１２は、固体電解質体３１における、大気Ａが接触する第２表面３０２に設けられている。検出電極３１１と大気電極３１２とは、センサ素子２の長尺方向Ｌの先端側Ｌ１の部位において、固体電解質体３１を介して互いに対向している。センサ素子２の長尺方向Ｌの先端側Ｌ１の部位には、検出電極３１１及び大気電極３１２と、これらの電極３１１，３１２の間に挟まれた固体電解質体３１の部分とによる検知部２１が形成されている。ガス室側絶縁体３３Ａは、固体電解質体３１の第１表面３０１に積層されており、ダクト側絶縁体３３Ｂは、固体電解質体３１の第２表面３０２に積層されている。
【００２５】
固体電解質体３１は、ジルコニア系酸化物からなり、ジルコニアを主成分とし（５０質量％以上含有し）、希土類金属元素又はアルカリ土類金属元素によってジルコニアの一部を置換させた安定化ジルコニア又は部分安定化ジルコニアからなる。固体電解質体３１を構成するジルコニアの一部は、イットリア、スカンジア又はカルシアによって置換することができる。
【００２６】
検出電極３１１及び大気電極３１２は、酸素に対する触媒活性を示す貴金属としての白金、及び固体電解質体３１との共材としてのジルコニア系酸化物を含有している。共材は、固体電解質体３１にペースト状の電極材料を印刷（塗布）して両者を焼成する際に、電極材料によって形成される検出電極３１１及び大気電極３１２と固体電解質体３１との結合強度を維持するためのものである。
【００２７】
図３に示すように、検出電極３１１及び大気電極３１２には、これらの電極３１１，３１２をガスセンサ１の外部と電気接続するための電極リード部３１３が接続されており、この電極リード部３１３は、長尺方向Ｌの後端側Ｌ２の部位まで引き出されている。
【００２８】
（ガス室３５）
図３及び図４に示すように、固体電解質体３１の第１表面３０１には、ガス室側絶縁体３３Ａと固体電解質体３１とに囲まれたガス室３５が隣接して形成されている。ガス室３５は、ガス室側絶縁体３３Ａにおける、検出電極３１１を収容する位置に形成されている。ガス室３５は、ガス室側絶縁体３３Ａと拡散抵抗部３２と固体電解質体３１とによって閉じられた空間部として形成されている。排気管７内を流れる排ガスである検出対象ガスＧは、拡散抵抗部３２を通過してガス室３５内に導入される。
【００２９】
（拡散抵抗部３２）
本形態の拡散抵抗部３２は、ガス室３５の長尺方向Ｌの先端側Ｌ１に隣接して形成されている。拡散抵抗部３２は、ガス室側絶縁体３３Ａにおいて、ガス室３５の長尺方向Ｌの先端側Ｌ１に隣接して開口された導入口内に配置されている。拡散抵抗部３２は、アルミナ等の多孔質の金属酸化物によって形成されている。ガス室３５に導入される検出対象ガスＧの拡散速度（流量）は、検出対象ガスＧが拡散抵抗部３２における気孔を透過する速度が制限されることによって決定される。
【００３０】
拡散抵抗部３２は、ガス室３５の幅方向Ｗの両側に隣接して形成してもよい。この場合には、拡散抵抗部３２は、ガス室側絶縁体３３Ａにおいて、ガス室３５の幅方向Ｗの両側に隣接して開口された導入口内に配置される。なお、拡散抵抗部３２は、多孔質体を用いて形成する以外にも、ガス室３５に連通された小さな貫通穴であるピンホールを用いて形成することもできる。
【００３１】
（大気ダクト３６）
図３及び図４に示すように、固体電解質体３１の第２表面３０２には、ダクト側絶縁体３３Ｂと固体電解質体３１とに囲まれた大気ダクト３６が隣接して形成されている。大気ダクト３６は、ダクト側絶縁体３３Ｂにおける、大気電極３１２を収容する位置からセンサ素子２の後端位置まで形成されている。センサ素子２の長尺方向Ｌの後端位置には、大気ダクト３６の後端開口部３６１が形成されている。大気ダクト３６は、後端開口部３６１から固体電解質体３１を介してガス室３５と対向する位置まで形成されている。大気ダクト３６には、後端開口部３６１から大気Ａが導入される。
【００３２】
大気ダクト３６における、長尺方向Ｌに直交する断面の断面積は、ガス室３５における、長尺方向Ｌに直交する断面の断面積よりも大きい。また、大気ダクト３６の積層方向Ｄの厚み（幅）は、ガス室３５の積層方向Ｄの厚み（幅）よりも大きい。大気ダクト３６の断面積、厚み、体積等が、ガス室３５の断面積、厚み、体積等よりも大きいことにより、検出電極３１１における未燃ガスを反応させるための、大気Ａ中の酸素を、大気ダクト３６から検出電極３１１へ十分に供給することができる。
【００３３】
（発熱体３４）
図３〜図５に示すように、発熱体３４は、ガス室３５を形成するガス室側絶縁体３３Ａ内に埋設されており、通電によって発熱する発熱部３４１と、発熱部３４１に繋がる発熱体リード部３４２とを有する。発熱部３４１は、固体電解質体３１と各絶縁体３３Ａ，３３Ｂとの積層方向Ｄにおいて、少なくとも一部が検出電極３１１及び大気電極３１２に重なる位置に配置されている。
【００３４】
また、発熱体３４は、通電によって発熱する発熱部３４１と、発熱部３４１の、長尺方向Ｌの後端側Ｌ１に繋がる一対の発熱体リード部３４２とを有する。発熱部３４１は、直線部分及び曲線部分によって蛇行する線状の導体部によって形成されている。本形態の発熱部３４１の直線部分は、長尺方向Ｌに平行に形成されている。発熱体リード部３４２は、直線状の導体部によって形成されている。発熱部３４１の単位長さ当たりの抵抗値は、発熱体リード部３４２の単位長さ当たりの抵抗値よりも大きい。発熱体リード部３４２は、長尺方向Ｌの後端側Ｌ２の部位まで引き出されている。発熱体３４は、導電性を有する金属材料を含有している。
【００３５】
本形態の発熱部３４１は、発熱体３４における長尺方向Ｌの先端側Ｌ１の位置において、長尺方向Ｌに蛇行する形状に形成されている。なお、発熱部３４１は、幅方向Ｗに蛇行して形成されていてもよい。発熱部３４１は、長尺方向Ｌに直交する積層方向Ｄにおいて、検出電極３１１及び大気電極３１２に対向する位置に配置されている。発熱体リード部３４２からの通電によって発熱部３４１が発熱することにより、検出電極３１１、大気電極３１２、及び固体電解質体３１における、各電極３１１，３１２の間に挟まれた部分が目標とする温度に加熱される。
【００３６】
発熱部３４１の断面積は、発熱体リード部３４２の断面積よりも小さく、発熱部３４１の単位長さ当たりの抵抗値は、発熱体リード部３４２の単位長さ当たりの抵抗値よりも高い。この断面積とは、発熱部３４１及び発熱体リード部３４２が延びる方向に直交する面の断面積のことをいう。そして、一対の発熱体リード部３４２に電圧が印加されると、発熱部３４１がジュール熱によって発熱し、この発熱によって、検知部２１の周辺が加熱される。
【００３７】
（絶縁体３３Ａ，３３Ｂ）
図３及び図４に示すように、絶縁体３３Ａ，３３Ｂには、ガス室側絶縁体３３Ａとダクト側絶縁体３３Ｂとがある。ガス室側絶縁体３３Ａは、固体電解質体３１の積層方向Ｄの第１表面３０１に積層されており、かつガス室３５を形成するとともに発熱体３４を埋設するものである。ダクト側絶縁体３３Ｂは、固体電解質体３１の積層方向Ｄの第２表面３０２に積層されており、かつ大気ダクト３６を形成するものである。ガス室３５は、ガス室側絶縁体３３Ａの、固体電解質体３１の第１表面３０１に隣接する部位に形成されており、大気ダクト３６は、ダクト側絶縁体３３Ｂの、固体電解質体３１の第２表面３０２に隣接する部位に形成されている。
【００３８】
本形態の第２絶縁部３３２は、ガス室側絶縁体３３Ａの第１絶縁部３３１の、長尺方向Ｌの先端側Ｌ１に位置する部位に形成された凹部３３３に配置されている。凹部３３３は、第１絶縁部３３１の長尺方向Ｌの先端から発熱部３４１の長尺方向Ｌの基端よりも基端側Ｌ２まで、第１絶縁部３３１の幅方向Ｗの全体において形成されている。そして、第２絶縁部３３２は、第１絶縁部３３１の幅方向Ｗの全体において形成されている。なお、図示は省略するが、凹部３３３及び第２絶縁部３３２は、第１絶縁部３３１の、幅方向Ｗの両端部付近を除く中央部付近にのみ形成されていてもよい。
【００３９】
図３に示すように、第１絶縁部３３１における、凹部３３３が形成された先端側Ｌ１の部位の、固体電解質体３１の第１表面３０１から第１絶縁部３３１の外側表面までの厚みは、第１絶縁部３３１における、凹部３３３が形成されていない基端側Ｌ２の部位の、固体電解質体３１の第１表面３０１から第１絶縁部３３１の外側表面までの厚みに比べて薄い。第１絶縁部３３１の外側表面における、第１絶縁部３３１の先端側Ｌ１の部位と第１絶縁部３３１の基端側Ｌ２の部位との間には、段差面３３０が形成されている。段差面３３０は、発熱部３４１の基端よりも基端側Ｌ２に位置して形成されている。第１絶縁部３３１の凹部３３３は、発熱体３４を埋設する第１絶縁部３３１の絶縁プレートの積層方向Ｄの外側における、長尺方向Ｌの基端側Ｌ２の部位に対して、別の絶縁プレートを積層することによって形成されている。
【００４０】
第２絶縁部３３２は、凹部３３３の全体に配置されており、第２絶縁部３３２の外側表面は、第１絶縁部３３１の外側表面と同一面を形成している。センサ素子２の積層方向Ｄの外側表面（最も外側の表面）における第１絶縁部３３１と第２絶縁部３３２との間には、段差はほとんど形成されていない。また、凹部３３３に配置された第２絶縁部３３２は、ガス室側絶縁体３３Ａの第１絶縁部３３１に埋設された発熱部３４１の全体を積層方向Ｄから覆っている。
【００４１】
ガス室側絶縁体３３Ａ及びダクト側絶縁体３３Ｂにおける第１絶縁部３３１は、検出対象ガスＧ、大気Ａ等の気体が透過することができない緻密体として形成されている。第１絶縁部３３１には、気体が通過することができる気孔がほとんど形成されていない。第１絶縁部３３１は、アルミナ（酸化アルミニウム）等のセラミック粒子が焼成されたことによって、セラミック粒子間に隙間がほとんど形成されていない状態にある。緻密セラミック材料は、セラミック粒子間に隙間がほとんど形成されていないセラミック材料とすることができる。
【００４２】
ガス室側絶縁体３３Ａにおける第２絶縁部３３２は、検出対象ガスＧ、大気Ａ等の気体が透過することができる多孔質体として形成されている。第２絶縁部３３２には、気体が透過することができる多数の気孔が形成されている。第２絶縁部３３２における気孔は、アルミナ（酸化アルミニウム）等のセラミック粒子が焼成されたときに、セラミック粒子間に形成された隙間によって構成されている。多孔質セラミック材料は、セラミック粒子間に隙間が形成されたセラミック材料とすることができる。
【００４３】
各絶縁体３３Ａ，３３Ｂにおける各絶縁部３３１，３３２は、アルミナ以外にも、固体電解質体３１との接合強度が保たれる種々の金属酸化物によって形成することができる。各絶縁部３３１，３３２は、ジルコニア（二酸化ジルコニウム）等を含有する絶縁性のセラミック材料によって構成することもできる。
【００４４】
第２絶縁部３３２を構成する多孔質セラミック材料の気孔率は、第１絶縁部３３１を構成する緻密セラミック材料の気孔率よりも高い。気孔率とは、各絶縁部３３１，３３２の単位体積当たりに占める気孔の割合のことをいう。気孔率は、各絶縁部３３１，３３２の断面の単位面積当たりに占める気孔の割合に基づいて求めることができる。気孔率は、例えば、各絶縁部３３１，３３２を切断した断面を、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）によって観察することによって求めることができる。例えば、各絶縁部３３１，３３２を所定の間隔で切断した１０〜１００箇所の切断面についての単位面積当たりの断面気孔率を測定し、全体の気孔率は、複数の断面気孔率の平均に基づいて求めることができる。また、気孔率は、各絶縁部３３１，３３２における気体の透過量に基づいて求めることもできる。
【００４５】
例えば、第１絶縁部３３１の気孔率は、０〜１体積％未満とすることができ、第２絶縁部３３２の気孔率は、１〜２０体積％とすることができる。気孔率が１体積％未満であることにより、第１絶縁体３３１を気体が透過することができなくなる。また、気孔率が２０体積％超過になると、第２絶縁部３３２の強度が低下するおそれがある。
【００４６】
また、例えば、第２絶縁部３３２を構成する多孔質セラミック材料に形成された気孔（空隙）は、１〜１０μｍの大きさの範囲内に形成することができる。気孔の大きさは、気孔の長さを種々の方向から観察した場合に、最大となる長さのこととする。気孔の大きさが１μｍ未満になると、センサ素子２の製造コストが増大するおそれがある。気孔の大きさが１０μｍ超過になると、第２絶縁部３３２の強度が低下するおそれがある。
【００４７】
また、第１絶縁部３３１と第２絶縁部３３２とは、同質のセラミック材料によって構成することができ、異なるセラミック材料によって構成することもできる。第１絶縁部３３１と第２絶縁部３３２とを同質のセラミック材料によって構成する場合には、第２絶縁部３３２の密度は、第１絶縁部３３１の密度よりも低くなる。
【００４８】
（多孔質層３７）
図１に示すように、センサ素子２の長尺方向Ｌの先端側Ｌ１の部位の全周には、検出電極３１１に対する被毒物質、排気管７内に生じる凝縮水等を捕獲するための多孔質層３７が設けられている。多孔質層３７は、アルミナ等の多孔質のセラミック（金属酸化物）によって形成されている。多孔質層３７の気孔率は、拡散抵抗部３２の気孔率よりも大きく、多孔質層３７を透過することができる検出対象ガスＧの流量は、拡散抵抗部３２を透過することができる検出対象ガスＧの流量よりも多い。
【００４９】
（ガスセンサ１の他の構成）
図１に示すように、ガスセンサ１は、センサ素子２の他に、センサ素子２を保持する第１インシュレータ４２、第１インシュレータ４２を保持するハウジング４１、第１インシュレータ４２に連結された第２インシュレータ４３、第２インシュレータ４３に保持されてセンサ素子２に接触する接点端子４４を備える。また、ガスセンサ１は、ハウジング４１の先端側Ｌ１の部分に装着されてセンサ素子２の先端側Ｌ１の部分を覆うガス側カバー４５、ハウジング４１の後端側Ｌ２の部分に装着されて第２インシュレータ４３、接点端子４４等を覆う大気側カバー４６、接点端子４４に繋がるリード線４８を大気側カバー４６に保持するためのブッシュ４７等を備える。
【００５０】
センサ素子２の先端側Ｌ１の部分及びガス側カバー４５は、内燃機関の排気管７内に配置される。ガス側カバー４５には、検出対象ガスＧとしての排ガスを通過させるためのガス通過孔４５１が形成されている。ガス側カバー４５は、二重構造のものとすることができ、一重構造のものとすることもできる。ガス側カバー４５のガス通過孔４５１からガス側カバー４５内に流入する検出対象ガスＧとしての排ガスは、センサ素子２の多孔質層３７及び拡散抵抗部３２を通過して検出電極３１１へと導かれる。
【００５１】
大気側カバー４６は、内燃機関の排気管７の外部に配置される。大気側カバー４６には、大気側カバー４６内へ大気Ａを導入するための大気導入孔４６１が形成されている。大気導入孔４６１には、液体を通過させない一方、気体を通過させるフィルタ４６２が配置されている。大気導入孔４６１から大気側カバー４６内に導入される大気Ａは、大気側カバー４６内の隙間及び大気ダクト３６を通過して大気電極３１２へと導かれる。
【００５２】
接点端子４４は、検出電極３１１及び大気電極３１２の各電極リード部３１３、発熱体３４の発熱体リード部３４２のそれぞれに接続されるよう、第２インシュレータ４３に複数配置されている。また、リード線４８は、接点端子４４のそれぞれに接続されている。
【００５３】
図１に示すように、ガスセンサ１におけるリード線４８は、ガスセンサ１におけるガス検出の制御を行うセンサ制御装置６に電気接続される。センサ制御装置６は、エンジンにおける燃焼運転を制御するエンジン制御装置と連携してガスセンサ１における電気制御を行うものである。センサ制御装置６には、検出電極３１１と大気電極３１２との間に流れる電流を測定する測定回路６１、検出電極３１１と大気電極３１２との間に電圧を印加する印加回路６２等が形成されている。なお、センサ制御装置６は、エンジン制御装置内に構築してもよい。
【００５４】
センサ制御装置６には、発熱体３４に通電を行うための通電回路も形成されている。センサ素子２における、検出電極３１１、大気電極３１２、及び検出電極３１１と大気電極３１２との間に挟まれた固体電解質体３１の部分の温度は、発熱体３４への通電量によって所定の活性温度になるよう制御される。
【００５５】
（センサ素子２の製造方法）
センサ素子２を製造する際には、固体電解質体３１を構成するシート、各第１絶縁部３３１を構成するシート等を、積層するとともに接着層を介して接着する。また、固体電解質体３１を構成するシートには、一対の電極３１１，３１２を構成するペースト材料を印刷（塗布）し、ガス室側絶縁体３３Ａの第１絶縁部３３１を構成するシートには、発熱体３４を構成するペースト材料を印刷（塗布）する。また、第１絶縁部３３１を構成するシートには、第２絶縁部３３２を構成するシートを積層する。そして、各シート、各ペースト材料によって形成されたセンサ素子２の中間体を、所定の焼成温度において焼成して、センサ素子２を形成する。
【００５６】
（作用効果）
本形態のガスセンサ１のセンサ素子２においては、緻密セラミック材料からなる第１絶縁部３３１と、多孔質セラミック材料からなる第２絶縁部３３２との配置の仕方に工夫をしている。具体的には、第１絶縁部３３１の長尺方向Ｌの先端側Ｌ１に位置する積層方向Ｄの表面部位であって、積層方向Ｄから見て発熱部３４１に重なる部位には、第１絶縁部３３１の表面から凹んだ凹部３３３が形成されている。そして、第２絶縁部３３２は、凹部３３３内に配置されており、発熱部３４１の全体を積層方向Ｄから覆っている。
【００５７】
つまり、本形態のセンサ素子２のガス室側絶縁体３３Ａの外側表面においては、長尺方向Ｌの先端側Ｌ１に位置する、発熱部３４１の積層方向Ｄに重なる表面部位に、多孔質セラミック材料からなる第２絶縁部３３２が配置されている。また、ガス室側絶縁体３３Ａの外側表面における残りの表面部位には、緻密セラミック材料からなる第１絶縁部３３１が配置されている。
【００５８】
発熱体３４において、実際に発熱する部位は発熱部３４１であり、発熱部３４１によって、検出電極３１１及び大気電極３１２、並びに検出電極３１１と大気電極３１２との間に挟まれた固体電解質体３１の部分が加熱される。そして、センサ素子２においては、発熱部３４１の周辺の温度が最も高くなり、発熱部３４１の周辺が、温度を維持したい部位となる。
【００５９】
本形態のセンサ素子２においては、発熱部３４１の積層方向Ｄに重なる表面部位に第２絶縁部３３２が配置されていることにより、第２絶縁部３３２の多孔質セラミック材料に含まれる気孔によって、第２絶縁部３３２における伝熱性が低下する。これにより、発熱部３４１の周辺において、発熱部３４１からセンサ素子２の外部への放熱を抑制することができる。
【００６０】
また、第２絶縁部３３２は、第１絶縁部３３１の全長には設けられておらず、第１絶縁部３３１の長尺方向Ｌの先端側Ｌ１の部分を置き換える状態で設けられている。そして、第２絶縁部３３２の長尺方向Ｌの基端側Ｌ２には、第１絶縁部３３１が隣接して設けられている。換言すれば、センサ素子２のガス室側絶縁体３３Ａの基端側Ｌ２の部位の表面には第１絶縁部３３１が配置されていることにより、センサ素子２の強度の低下を抑制することができる。
【００６１】
また、本形態の第２絶縁部３３２は、発熱体３４が埋設されたガス室側絶縁体３３Ａに設けられている。センサ素子２の積層方向Ｄにおける一対の外側表面においては、発熱体３４の発熱部３４１が配置された側の外側表面の温度が、反対側の外側表面の温度よりも高くなる。そのため、センサ素子２の積層方向Ｄにおける、より高温に加熱される側の外側表面に第２絶縁部３３２を設けることにより、センサ素子２から外部への放熱がより効果的に抑制される。
【００６２】
それ故、本形態のガスセンサ１によれば、センサ素子２の強度を維持した状態で、発熱体３４からセンサ素子２の外部への放熱を抑制することができる。
【００６３】
また、第２絶縁部３３２は、多孔質セラミック材料によって構成されていることにより、第１絶縁部３３１に比べて熱容量が小さい。そのため、センサ素子２の絶縁体３３Ａ，３３Ｂにおける第２絶縁部３３２の割合が多くなるほど、発熱体３４に通電を行うために要する消費電力が低減され、センサ素子２を活性化させるための時間、換言すれば、一対の電極３１１，３１２及び一対の電極３１１，３１２間に挟まれた固体電解質体３１の部分を活性化させるための時間が短縮される。
【００６４】
なお、図６及び図７に示すように、発熱体３４は、ダクト側絶縁体３３Ｂに埋設することもできる。この場合には、第２絶縁部３３２は、発熱体３４が埋設されたダクト側絶縁体３３Ｂを構成する第１絶縁部３３１の表面に配置することができる。この場合にも、発熱体３４がガス室側絶縁体３３Ａに埋設された場合と同様の作用効果を奏することができる。また、図６に示すように、第２絶縁部３３２は、ダクト側絶縁体３３Ｂを構成する第１絶縁部３３１の表面だけでなく、ガス室側絶縁体３３Ａを構成する第１絶縁部３３１の表面に配置することもできる。
【００６５】
一方、比較品としてのガスセンサにおいて、センサ素子２における全長に亘って第２絶縁部３３２が設けられている場合には、発熱部３４１が設けられた長尺方向Ｌの部位の周辺だけでなく、発熱部３４１が設けられていない長尺方向Ｌの部位の周辺においても、センサ素子２の外部への放熱が抑制される。しかし、センサ素子２の一対の発熱体リード部３４２が設けられた基端側Ｌ２の部位においては、先端側Ｌ１の部位に必要とされる活性温度までは加熱される必要がなく、センサ素子２の外部への放熱を抑制するメリットがほとんどない。そのため、第２絶縁部３３２は、センサ素子２の長尺方向Ｌの先端側Ｌ１の部位に設けることで十分であり、センサ素子２の長尺方向Ｌの基端側Ｌ２の部位にまで設ける場合には、センサ素子２の強度が低下する要因となる。
【００６６】
本形態のセンサ素子２においては、ガス室側絶縁体３３Ａの一部が第２絶縁部３３２によって形成されていることにより、発熱体３４の発熱部３４１の発熱によって、検知部２１を構成する各電極３１１，３１２等の温度を所定の作動温度（活性温度）にするために要する、発熱体３４への通電のための電力を低減させることができる。具体的には、各電極３１１，３１２等の温度を７５０℃に維持する際に、発熱部３４１の発熱に要する電力は、第２絶縁部３３２が第１絶縁部３３１に置き換えられた場合に比べて、約１５％低減されることが分かった。
【００６７】
＜実施形態２＞
本形態は、図８及び図９に示すように、ガス室側絶縁体３３Ａだけでなく、ダクト側絶縁体３３Ｂにも第２絶縁部３３２を配置した場合について示す。第１絶縁部３３１は、固体電解質体３１の積層方向Ｄの両表面３０１，３０２に積層されており、凹部３３３は、両表面３０１，３０２に積層された第１絶縁部３３１のそれぞれに形成されており、第２絶縁部３３２は、凹部３３３のそれぞれに配置されている、
【００６８】
本形態の第２絶縁部３３２は、ガス室側絶縁体３３Ａの第１絶縁部３３１の、長尺方向Ｌの先端側Ｌ１に位置する部位に形成された凹部３３３と、ダクト側絶縁体３３Ｂの第１絶縁部３３１の、長尺方向Ｌの先端側Ｌ１に位置する部位に形成された凹部３３３とに配置されている。換言すれば、第２絶縁部３３２は、センサ素子２の積層方向Ｄの両側の外側表面における先端側Ｌ１の部位に配置されている。ガス室側絶縁体３３Ａにおける第２絶縁部３３２とダクト側絶縁体３３Ｂにおける第２絶縁部３３２とは、発熱部３４１の全体を積層方向Ｄから覆っている。
【００６９】
本形態においては、第２絶縁部３３２がセンサ素子２の積層方向Ｄの両側の最表面に配置されていることにより、センサ素子２の中間体を焼成してセンサ素子２を製造する際の、各絶縁体３３Ａ，３３Ｂにおける収縮率ができるだけ等しくなるようにすることができる。これにより、製造後のセンサ素子２が積層方向Ｄに反る等の変形の発生を抑制することができる。
【００７０】
また、本形態のガスセンサ１における、その他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。
【００７１】
＜実施形態３＞
本形態は、図１０に示すように、第１絶縁部３３１に、気孔率が互いに異なる複数層の第２絶縁部３３２が積層された場合について示す。本形態の第２絶縁部３３２は、センサ素子２の積層方向Ｄにおいて第１絶縁部３３１に隣接して積層された内側絶縁部３３４と、内側絶縁部３３４の積層方向Ｄの外側に隣接して積層されて、内側絶縁部３３４よりも気孔率が高い外側絶縁部３３５とによって構成されている。本形態の内側絶縁部３３４及び外側絶縁部３３５は、発熱体３４が埋設されたガス室側絶縁体３３Ａの表面に配置されている。
【００７２】
内側絶縁部３３４の気孔率は、第１絶縁部３３１の気孔率よりも高い。内側絶縁部３３４の気孔率は、１〜１５体積％とすることができ、より好ましくは、３〜１２体積％とすることができる。外側絶縁部３３５の気孔率は、内側絶縁部３３４の気孔率よりも高いことを前提として、５〜２０体積％とすることができ、より好ましくは、８〜１５体積％とすることができる。第１絶縁部３３１の気孔率は、実施形態１の場合と同様である。
【００７３】
セラミック材料における、熱による、体積の膨張又は長さの伸びの割合を示す熱膨張係数は、物体の気孔率が増加するほど小さくなる傾向にある。そのため、複数の物体間の気孔率を近づけることにより、物体間の熱膨張係数を近づけることができる。また、物体間の熱膨張係数の差が大きいほど、物体間の界面においては、大きな応力が生じ、界面の剥離が生じやすくなる。
【００７４】
本形態においては、第１絶縁部３３１に隣接して積層された内側絶縁部３３４の気孔率を、第１絶縁部３３１の気孔率に近くし、内側絶縁部３３４に隣接して積層された外側絶縁部３３５の気孔率を、内側絶縁部３３４の気孔率に近くすることができる。つまり、第２絶縁部３３２の気孔率が、第１絶縁部３３１から離れるに従って段階的に高くなるようにすることができる。これにより、第１絶縁部３３１と第２絶縁部３３２との界面に生じる熱膨張係数の差をできるだけ小さくすることができる。そのため、第１絶縁部３３１と第２絶縁部３３２との間に熱応力が生じにくくすることができ、第１絶縁部３３１と第２絶縁部３３２との界面に剥離が生じにくくすることができる。
【００７５】
また、外側絶縁部３３５は、内側絶縁部３３４に比べて熱膨張係数が小さいため、センサ素子２が加熱された際に、外側絶縁部３３５の長尺方向Ｌへの伸び量は、内側絶縁部３３４の長尺方向Ｌへの伸び量よりも小さくなる。センサ素子２が加熱された際に、外側絶縁部３３５が形成された積層方向Ｄの部位の、長尺方向Ｌの全長における伸び量と、内側絶縁部３３４が形成された積層方向Ｄの部位の、長尺方向Ｌの全長における伸び量とを揃えるために、以下の構成にすることができる。
【００７６】
すなわち、センサ素子２においては、外側絶縁部３３５の長尺方向Ｌの長さを、内側絶縁部３３４の長尺方向Ｌの長さよりも短くするとともに、外側絶縁部３３５の長尺方向Ｌの基端側Ｌ２に隣接する第１絶縁部３３１の長尺方向Ｌの長さを、内側絶縁部３３４の長尺方向Ｌの基端側Ｌ２に隣接する第１絶縁部３３１の長尺方向Ｌの長さを長くすることができる。
【００７７】
換言すれば、外側絶縁部３３５の長尺方向Ｌへの伸び量が少ない分、外側絶縁部３３５の積層方向Ｄの形成部位においては、センサ素子２の全長に占める、第１絶縁部３３１の割合を多くして、外側絶縁部３３５の基端側Ｌ２に隣接する第１絶縁部３３１の長尺方向Ｌへの伸び量を多くする。また、内側絶縁部３３４の長尺方向Ｌへの伸び量が多い分、内側絶縁部３３４の積層方向Ｄの形成部位においては、センサ素子２の全長に占める、第１絶縁部３３１の割合を少なくして、内側絶縁部３３４の基端側Ｌ２に隣接する第１絶縁部３３１の長尺方向Ｌへの伸び量を少なくする。
【００７８】
これにより、外側絶縁部３３５と内側絶縁部３３４との界面に熱膨張係数の差による熱応力が作用しにくくして、外側絶縁部３３５と内側絶縁部３３４との界面に剥離が生じにくくすることができる。なお、外側絶縁部３３５及び内側絶縁部３３４は、長尺方向Ｌの先端から基端側Ｌ２に向けて形成されている。
【００７９】
また、図１１に示すように、内側絶縁部３３４及び外側絶縁部３３５は、ガス室側絶縁体３３Ａの表面だけでなく、ダクト側絶縁体３３Ｂの表面に配置することもできる。
【００８０】
また、図１２に示すように、第２絶縁部３３２は、気孔率が互いに異なる３層以上に形成し、積層方向Ｄの外側に位置するものほど気孔率が高くなるようにすることができる。例えば、内側絶縁部３３４と外側絶縁部３３５との間には、内側絶縁部３３４よりも気孔率が高いとともに外側絶縁部３３５よりも気孔率が低い中間絶縁部３３６を形成することができる。中間絶縁部３３６は、内側絶縁部３３４と外側絶縁部３３５との気孔率の差を緩和するものであり、中間絶縁部３３６があることによって、絶縁部３３４，３３５，３３６間の界面に作用する熱応力を緩和することができる。また、中間絶縁部３３６は、さらに気孔率が互いに異なる複数の絶縁部の層として形成されていてもよい。絶縁部３３４，３３５，３３６は、ガス室側絶縁体３３Ａに形成するだけでなく、ダクト側絶縁体３３Ｂに形成してもよい。
【００８１】
また、本形態のガスセンサ１における、その他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。
【００８２】
＜実施形態４＞
本形態は、図１３及び図１４に示すように、第２絶縁部３３２に、多数の気孔を形成する以外に、セラミック材料の固体部分が除かれた空洞３３７が形成された場合について示す。空洞３３７は、第２絶縁部３３２における、第１絶縁部３３１と対面する表面から第２絶縁部３３２内に凹む状態で形成されている。空洞３３７は、第１絶縁部３３１を構成する緻密セラミック材料と、第２絶縁部３３２を構成する多孔質セラミック材料とによって囲まれている。本形態の空洞３３７が形成された第２絶縁部３３２は、発熱体３４が埋設されたガス室側絶縁体３３Ａの表面に配置されている。
【００８３】
空洞３３７の長尺方向Ｌの長さは、発熱部３４１の長尺方向Ｌの長さよりも大きく、空洞３３７の幅方向Ｗの幅は、発熱部３４１の幅方向Ｗの幅よりも大きい。そして、センサ素子２を積層方向Ｄから見た場合に、空洞３３７は、発熱部３４１の全体に対して重なる位置に形成されている。
【００８４】
空洞３３７の積層方向Ｄの厚みは、０．０１〜０．１ｍｍの範囲内にある。空洞３３７を０．０１ｍｍ未満の厚みに形成することは難しく、空洞３３７を０．０１ｍｍ未満の厚み形成しようとすると、空洞３３７が閉塞されるおそれがある。一方、空洞３３７の厚みを０．１ｍｍ超過にすると、第２絶縁部３３２の強度が低下するおそれがある。
【００８５】
空洞３３７が形成されていることにより、第２絶縁部３３２における伝熱性をより低下させることができる。そして、発熱部３４１からセンサ素子２の外部への放熱をより効果的に抑制することができる。
【００８６】
また、図１５に示すように、空洞３３７が形成された第２絶縁部３３２は、ガス室側絶縁体３３Ａの表面だけでなく、ダクト側絶縁体３３Ｂの表面に配置することもできる。
【００８７】
また、図１６に示すように、空洞３３７は、第２絶縁部３３２の内部において、第２絶縁部３３２を構成する多孔質セラミック材料によって囲まれた状態で形成することもできる。この場合には、空洞３３７によって、中空形状の第２絶縁部３３２が形成される。
【００８８】
また、本形態のガスセンサ１における、その他の構成、作用効果等については、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の場合と同様である。
【００８９】
本発明は、各実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態を構成することが可能である。また、本発明は、様々な変形例、均等範囲内の変形例等を含む。さらに、本発明から想定される様々な構成要素の組み合わせ、形態等も本発明の技術思想に含まれる。
【符号の説明】
【００９０】
１  ガスセンサ
２  センサ素子
３１  固体電解質体
３１１，３１２  電極
３３Ａ，３３Ｂ  絶縁体
３３１  第１絶縁部
３３２  第２絶縁部
３３３  凹部
３４  発熱体
３４１  発熱部
【図１】
2020064005.tif 000003
【図２】
2020064005.tif 000004
【図３】
2020064005.tif 000005
【図４】
2020064005.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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