(57)【要約】【課題】導電性ペーストを効率よく乾燥する。【解決手段】１以上のセラミックスグリーンシートを有し少なくとも一部が導電性ペースト１９５で被覆されたグリーン構造体１０９に対して、０．８μｍ〜４μｍの波長領域にピーク波長を有する赤外線を照射して導電性ペースト１９５を乾燥させる。また、赤外線を照射しながら排気ファンを用いて冷却ガスによりグリーン構造体１０９を冷却する。貫通孔２７１を有する載置部材２７０上に、グリーン構造体１０９側（上側）からみて導電性ペースト１９５の少なくとも一部が貫通孔２７１が存在する領域と重複するようにグリーン構造体１０９を載置した状態で、赤外線を照射しながら貫通孔２７１内に冷却ガスを流通させる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上のセラミックスグリーンシートを有し少なくとも一部が導電性ペーストで被覆されたグリーン構造体に対して、０．８μｍ〜４μｍの波長領域にピーク波長を有する赤外線を照射して前記導電性ペーストを乾燥させる乾燥工程、
を含む導電性ペーストの乾燥方法。
【請求項２】
前記乾燥工程では、前記赤外線を照射しながら冷却ガスにより前記グリーン構造体を冷却する、
請求項１に記載の導電性ペーストの乾燥方法。
【請求項３】
前記乾燥工程では、貫通孔を有する載置部材上に、前記グリーン構造体側からみて前記導電性ペーストの少なくとも一部が前記貫通孔が存在する領域と重複するように前記グリーン構造体を載置した状態で、前記赤外線を照射しながら前記貫通孔内に冷却ガスを流通させる、
請求項２に記載の導電性ペーストの乾燥方法。
【請求項４】
前記グリーン構造体は、長尺な直方体形状であり、
前記乾燥工程では、前記載置部材上に、複数の前記グリーン構造体が各々のグリーン構造体側からみて前記導電性ペーストの少なくとも一部が前記貫通孔が存在する領域と重複するように載置し且つ前記グリーン構造体の長手方向に垂直な方向に沿って該複数のグリーン構造体を隙間を空けて載置した状態で、前記赤外線を照射する、
請求項３に記載の導電性ペーストの乾燥方法。
【請求項５】
前記グリーン構造体は、複数のセラミックスグリーンシートの積層体を切断して切り出された長尺な直方体形状をしており、且つ切断面の少なくとも一部が前記導電性ペーストで被覆されている、
請求項３又は４に記載の導電性ペーストの乾燥方法。
【請求項６】
前記乾燥工程では、赤外線ヒーターを用い、該赤外線ヒーターの出力Ｐ［Ｗ］と赤外線の照射時間Ｔ［ｓｅｃ］とが下記式（１），（２）を共に満たすように前記赤外線を照射する、
Ｔ≧（−２０／１３）Ｐ＋３８０      式（１）
Ｔ≧（−２／３）Ｐ＋（５９６／３）  式（２）
請求項１〜５のいずれか１項に記載の導電性ペーストの乾燥方法。
【請求項７】
前記乾燥工程では、前記導電性ペーストを含む前記グリーン構造体の一部の領域に前記赤外線を照射する、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の導電性ペーストの乾燥方法。
【請求項８】
前記乾燥工程では、前記導電性ペーストを密閉しない状態で、前記赤外線を照射する、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の導電性ペーストの乾燥方法。
【請求項９】
１以上のセラミックスグリーンシートを有するグリーン構造体を用意する準備工程と、前記準備工程の後、前記グリーン構造体の少なくとも一部を導電性ペーストで被覆する被覆工程と、
前記被覆工程の後、前記グリーン構造体に対して、０．８μｍ〜４μｍの波長領域にピーク波長を有する赤外線を照射して前記導電性ペーストを乾燥させる乾燥工程と、
前記乾燥工程の後、前記グリーン構造体を焼成してセラミックス部品を得る焼成工程と、
を含むセラミックス部品の製造方法。
【請求項１０】
１以上のセラミックスグリーンシートを有する直方体形状のグリーン構造体の上面の少なくとも一部を導電性ペーストで被覆する第１被覆装置と、
前記グリーン構造体の上面に対して、０．８μｍ〜４μｍの波長領域にピーク波長を有する赤外線を照射する第１乾燥装置と、
前記グリーン構造体の上下を反転させる反転装置と、
前記グリーン構造体の前記反転後の上面の少なくとも一部を導電性ペーストで被覆する第２被覆装置と、
前記グリーン構造体の前記反転後の上面に対して、０．８μｍ〜４μｍの波長領域にピーク波長を有する赤外線を照射する第２乾燥装置と、
前記第１印刷装置，前記第１乾燥装置，前記反転装置，前記第２印刷装置，前記第２乾燥装置にこの順で前記グリーン構造体を搬送する搬送装置と、
を備えた乾燥システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾燥方法、セラミックス部品の製造方法、及び乾燥システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セラミックス製の基体と、基体に形成された電極などの導電体と、を有するセラミックス部品が知られている。例えば特許文献１には、このようなセラミックス部品の一種であり被測定ガス中の所定のガスの濃度を検出するセンサ素子の製造方法が記載されている。具体的には、まず、複数のグリーンシートを用意し、用意したグリーンシートに対して電極などの所定のパターンを印刷し、パターンを乾燥する。続いて、パターンが印刷されたグリーンシートを所定の順序で重ね合わせ、加圧して積層体とする。そして、積層体をセンサ素子個々の単位にカットした後に焼成して、センサ素子を得る。また、特許文献２には、電極などのパターンを印刷後に乾燥する方法として、熱風乾燥を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２２５４３４号公報
【特許文献２】特開２０１１−２４７７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、導電性ペーストからなる電極などのパターンを熱風乾燥する場合、熱風を逃がさないために密閉された空間を設ける必要があり、空間全体を加熱するため乾燥時間が長くなるという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、導電性ペーストを効率よく乾燥することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の乾燥方法は、
１以上のセラミックスグリーンシートを有し少なくとも一部が導電性ペーストで被覆されたグリーン構造体に対して、０．８μｍ〜４μｍの波長領域にピーク波長を有する赤外線を照射して前記導電性ペーストを乾燥させる乾燥工程、
を含むものである。
【０００８】
この乾燥方法では、０．８μｍ〜４μｍの波長領域にピーク波長を有する赤外線を照射して、導電性ペーストを乾燥させる。ここで、波長０．８μｍ〜４μｍの赤外線（近赤外線）は、導電性ペーストに含まれる水や溶剤などの分子中の水素結合を切断する能力に優れている。そのため、本発明の乾燥方法では、例えば熱風乾燥を行う場合と比較して、短時間で効率よく乾燥を行うことができる。
【０００９】
本発明の乾燥方法において、前記乾燥工程では、前記赤外線を照射しながら冷却ガスにより前記グリーン構造体を冷却してもよい。こうすれば、赤外線の照射に伴うグリーン構造体の過熱による不具合を抑制することができる。過熱による不具合としては、例えば、乾燥工程でグリーンシートが部分的に焼成されてしまうことによる後の焼成工程での焼成むらや反りの発生が挙げられる。
【００１０】
この場合において、前記乾燥工程では、貫通孔を有する載置部材上に、前記グリーン構造体側からみて前記導電性ペーストの少なくとも一部が前記貫通孔が存在する領域と重複するように前記グリーン構造体を載置した状態で、前記赤外線を照射しながら前記貫通孔内に冷却ガスを流通させてもよい。こうすれば、載置部材の貫通孔によって冷却ガスを導電性ペースト付近に集中的に流通させることができるため、効率よくグリーン構造体を冷却できる。
【００１１】
この場合において、前記グリーン構造体は、長尺な直方体形状であり、前記乾燥工程では、前記載置部材上に、複数の前記グリーン構造体が各々のグリーン構造体側からみて前記導電性ペーストの少なくとも一部が前記貫通孔が存在する領域と重複するように載置し且つ前記グリーン構造体の長手方向に垂直な方向に沿って該複数のグリーン構造体を隙間を空けて載置した状態で、前記赤外線を照射してもよい。こうすれば、長尺な直方体形状のグリーン構造体を長手方向に垂直な方向に沿って隙間を空けて並べるため、隙間に冷却ガスを流通させて複数のグリーン構造体を同時に効率よく冷却しつつ導電性ペーストを乾燥できる。したがって、複数のグリーン構造体の導電性ペーストをまとめて効率よく乾燥することができる。
【００１２】
載置部材を用いる態様の本発明の乾燥方法において、前記グリーン構造体は、複数のセラミックスグリーンシートの積層体を切断して切り出された長尺な直方体形状をしており、且つ切断面の少なくとも一部が前記導電性ペーストで被覆されていてもよい。ここで、グリーン構造体の切断面を導電性ペーストで被覆する場合、積層体の切り出し前に導電性ペーストで被覆することはできず、積層体からの切り出し後に導電性ペーストによる被覆や乾燥を行うことになる。上述した貫通孔を有する載置部材を用いた乾燥方法は、この場合の乾燥に適している。
【００１３】
本発明の乾燥方法において、前記乾燥工程では、赤外線ヒーターを用い、該赤外線ヒーターの出力Ｐ［Ｗ］と赤外線の照射時間Ｔ［ｓｅｃ］とが下記式（１），（２）を共に満たすように前記赤外線を照射してもよい。こうすれば、導電性ペーストを十分乾燥できる。なお、この式（１），（２）を共に満たす範囲でなるべく照射時間Ｔを小さくすれば、なるべく乾燥時間を短くしつつ導電性ペーストを十分乾燥することができる。
【００１４】
Ｔ≧（−２０／１３）Ｐ＋３８０      式（１）
Ｔ≧（−２／３）Ｐ＋（５９６／３）  式（２）
【００１５】
本発明の乾燥方法において、前記乾燥工程では、前記導電性ペーストを含む前記グリーン構造体の一部の領域に前記赤外線を照射してもよい。こうすれば、導電性ペーストがない不要な領域に赤外線を照射することを抑制でき、グリーン構造体の過熱を抑制することができる。
【００１６】
本発明の乾燥方法において、前記乾燥工程では、前記導電性ペーストを密閉しない状態で、前記赤外線を照射してもよい。本発明の乾燥方法では、赤外線を用いて乾燥を行うため空間全体を加熱する必要がなく、密閉する必要がない。密閉しない状態で乾燥工程を行うことで、例えばグリーン構造体の炉内（密閉空間）への搬出入などが不要になり、作業効率が向上する。
【００１７】
本発明のセラミックス部品の製造方法は、
１以上のセラミックスグリーンシートを有するグリーン構造体を用意する準備工程と、前記準備工程の後、前記グリーン構造体の少なくとも一部を導電性ペーストで被覆する被覆工程と、
前記被覆工程の後、前記グリーン構造体に対して、０．８μｍ〜４μｍの波長領域にピーク波長を有する赤外線を照射して前記導電性ペーストを乾燥させる乾燥工程と、
前記乾燥工程の後、前記グリーン構造体を焼成してセラミックス部品を得る焼成工程と、
を含むものである。
【００１８】
この製造方法では、上述した本発明の乾燥方法と同様に、乾燥工程において０．８μｍ〜４μｍの波長領域にピーク波長を有する赤外線を照射して、導電性ペーストを乾燥させる。そのため、例えば熱風乾燥を行う場合と比較して、短時間で効率よく乾燥を行うことができる。したがって、効率よくセラミックス部品を製造することができる。なお、このセラミックス部品の製造方法の各工程において、上述した乾燥方法の種々の態様を採用してもよいし、上述した乾燥方法に対応する工程を追加してもよい。
【００１９】
本発明の乾燥システムは、
１以上のセラミックスグリーンシートを有する直方体形状のグリーン構造体の上面の少なくとも一部を導電性ペーストで被覆する第１被覆装置と、
前記グリーン構造体の上面に対して、０．８μｍ〜４μｍの波長領域にピーク波長を有する赤外線を照射する第１乾燥装置と、
前記グリーン構造体の上下を反転させる反転装置と、
前記グリーン構造体の前記反転後の上面の少なくとも一部を導電性ペーストで被覆する第２被覆装置と、
前記グリーン構造体の前記反転後の上面に対して、０．８μｍ〜４μｍの波長領域にピーク波長を有する赤外線を照射する第２乾燥装置と、
前記第１印刷装置，前記第１乾燥装置，前記反転装置，前記第２印刷装置，前記第２乾燥装置にこの順で前記グリーン構造体を搬送する搬送装置と、
を備えたものである。
【００２０】
この乾燥システムでは、上述した本発明の乾燥方法と同様に、第１乾燥装置や第２乾燥装置が０．８μｍ〜４μｍの波長領域にピーク波長を有する赤外線を照射して、導電性ペーストを乾燥させる。そのため、例えば熱風乾燥を行う場合と比較して、短時間で効率よく乾燥を行うことができる。また、この乾燥システムでは、グリーン構造体の上面について導電性ペーストの被覆及び乾燥を行った後、反転装置がグリーン構造体の上下を反転させ、反転後の上面（反転前の下面）について導電性ペーストの被覆及び乾燥を行う。そのため、直方体形状のグリーン構造体の両面（２面）の導電性ペーストの被覆及び乾燥を自動的に行うことができる。なお、この乾燥システムにおいて、上述した乾燥方法の種々の態様を採用してもよいし、上述した乾燥方法の各機能を実現するような構成を追加してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ガスセンサ１００の断面模式図。
【図２】図１のＡ視図。
【図３】センサ素子１０１の上部コネクタパッド９１周辺を第３面１０１ｃ側から見た斜視図。
【図４】センサ素子１０１の上部コネクタパッド９１周辺を第４面１０１ｄ側から見た斜視図。
【図５】乾燥システム２００の構成の概略を示す説明図。
【図６】載置部材２７０の斜視図。
【図７】載置部材２７０にグリーン構造体１０９を載置した様子を示す上面図。
【図８】図５の赤外線ヒーター２２０のＣ−Ｃ断面図。
【図９】載置部材２７０に載置された反転後のグリーン構造体１０９を示す拡大上面図。
【図１０】出力Ｐ，照射時間Ｔに対する乾燥状態の評価をプロットしたグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明のセラミックス部品の一実施形態であるセンサ素子１０１を備えたガスセンサ１００の断面模式図である。図２は、図１のＡ視図である。図３は、センサ素子１０１の上部コネクタパッド９１周辺を第３面１０１ｃ側から見た斜視図である。図４は、センサ素子１０１の上部コネクタパッド９１周辺を第４面１０１ｄ側から見た斜視図である。なお、図１のセンサ素子１０１の断面は、図２のＢ−Ｂ断面図に相当する。
【００２３】
このガスセンサ１００は、被測定ガス中の特定ガス（本実施形態ではＮＯｘ）の濃度を検出するセンサ素子１０１を備えている。センサ素子１０１は長尺な直方体形状をしており、このセンサ素子１０１の長手方向（図１の左右方向）を前後方向とし、センサ素子１０１の厚み方向（図１の上下方向）を上下方向とする。また、センサ素子１０１の幅方向（前後方向及び上下方向に垂直な方向）を左右方向（図２の上下方向）とする。センサ素子１０１は直方体であるため、図１〜４に示すように、センサ素子１０１の固体電解質層の外表面として、第１面１０１ａ（上面），第２面１０１ｂ（下面），第３面１０１ｃ（左側面），第４面１０１ｄ（右側面），第５面１０１ｅ（前端面），第６面１０１ｆ（後端面）、の６面を有している。
【００２４】
センサ素子１０１は、それぞれがジルコニア（ＺｒＯ2）等の酸素イオン伝導性固体電解質層からなる第１基板層１と、第２基板層２と、第３基板層３と、第１固体電解質層４と、スペーサ層５と、第２固体電解質層６との６つの層が、図面視で下側からこの順に積層された構造を有する素子である。また、これら６つの層を形成する固体電解質は緻密な気密のものである。係るセンサ素子１０１は、例えば、各層に対応するセラミックスグリーンシートに所定の加工および回路パターンの印刷などを行った後にそれらを積層し、さらに、焼成して一体化させることによって製造される。
【００２５】
センサ素子１０１の一先端部であって、第２固体電解質層６の下面と第１固体電解質層４の上面との間には、ガス導入口１０と、第１拡散律速部１１と、緩衝空間１２と、第２拡散律速部１３と、第１内部空所２０と、第３拡散律速部３０と、第２内部空所４０とが、この順に連通する態様にて隣接形成されてなる。
【００２６】
ガス導入口１０と、緩衝空間１２と、第１内部空所２０と、第２内部空所４０とは、スペーサ層５をくり抜いた態様にて設けられた上部を第２固体電解質層６の下面で、下部を第１固体電解質層４の上面で、側部をスペーサ層５の側面で区画されたセンサ素子１０１内部の空間である。
【００２７】
第１拡散律速部１１と、第２拡散律速部１３と、第３拡散律速部３０とはいずれも、２本の横長の（図面に垂直な方向に開口が長手方向を有する）スリットとして設けられる。なお、ガス導入口１０から第２内部空所４０に至る部位をガス流通部とも称する。
【００２８】
また、ガス流通部よりも先端側から遠い位置には、第３基板層３の上面と、スペーサ層５の下面との間であって、側部を第１固体電解質層４の側面で区画される位置に基準ガス導入空間４３が設けられている。基準ガス導入空間４３には、ＮＯｘ濃度の測定を行う際の基準ガスとして、例えば大気が導入される。
【００２９】
大気導入層４８は、多孔質セラミックスからなる層であって、大気導入層４８には基準ガス導入空間４３を通じて基準ガスが導入されるようになっている。また、大気導入層４８は、基準電極４２を被覆するように形成されている。
【００３０】
基準電極４２は、第３基板層３の上面と第１固体電解質層４とに挟まれる態様にて形成される電極であり、上述のように、その周囲には、基準ガス導入空間４３につながる大気導入層４８が設けられている。また、後述するように、基準電極４２を用いて第１内部空所２０内や第２内部空所４０内の酸素濃度（酸素分圧）を測定することが可能となっている。
【００３１】
ガス流通部において、ガス導入口１０は、外部空間に対して開口してなる部位であり、該ガス導入口１０を通じて外部空間からセンサ素子１０１内に被測定ガスが取り込まれるようになっている。第１拡散律速部１１は、ガス導入口１０から取り込まれた被測定ガスに対して、所定の拡散抵抗を付与する部位である。緩衝空間１２は、第１拡散律速部１１より導入された被測定ガスを第２拡散律速部１３へと導くために設けられた空間である。第２拡散律速部１３は、緩衝空間１２から第１内部空所２０に導入される被測定ガスに対して、所定の拡散抵抗を付与する部位である。被測定ガスが、センサ素子１０１外部から第１内部空所２０内まで導入されるにあたって、外部空間における被測定ガスの圧力変動（被測定ガスが自動車の排気ガスの場合であれば排気圧の脈動）によってガス導入口１０からセンサ素子１０１内部に急激に取り込まれた被測定ガスは、直接第１内部空所２０へ導入されるのではなく、第１拡散律速部１１、緩衝空間１２、第２拡散律速部１３を通じて被測定ガスの濃度変動が打ち消された後、第１内部空所２０へ導入されるようになっている。これによって、第１内部空所２０へ導入される被測定ガスの濃度変動はほとんど無視できる程度のものとなる。第１内部空所２０は、第２拡散律速部１３を通じて導入された被測定ガス中の酸素分圧を調整するための空間として設けられている。係る酸素分圧は、主ポンプセル２１が作動することによって調整される。
【００３２】
主ポンプセル２１は、第１内部空所２０に面する第２固体電解質層６の下面のほぼ全面に設けられた天井電極部２２ａを有する内側ポンプ電極２２と、第２固体電解質層６の上面の天井電極部２２ａと対応する領域に外部空間に露出する態様にて設けられた外側ポンプ電極２３と、これらの電極に挟まれた第２固体電解質層６とによって構成されてなる電気化学的ポンプセルである。
【００３３】
内側ポンプ電極２２は、第１内部空所２０を区画する上下の固体電解質層（第２固体電解質層６および第１固体電解質層４）、および、側壁を与えるスペーサ層５にまたがって形成されている。具体的には、第１内部空所２０の天井面を与える第２固体電解質層６の下面には天井電極部２２ａが形成され、また、底面を与える第１固体電解質層４の上面には底部電極部２２ｂが形成され、そして、それら天井電極部２２ａと底部電極部２２ｂとを接続するように、側部電極部（図示省略）が第１内部空所２０の両側壁部を構成するスペーサ層５の側壁面（内面）に形成されて、該側部電極部の配設部位においてトンネル形態とされた構造において配設されている。
【００３４】
内側ポンプ電極２２と外側ポンプ電極２３とは、多孔質サーメット電極（例えば、Ａｕを１％含むＰｔとＺｒＯ2とのサーメット電極）として形成される。なお、被測定ガスに接触する内側ポンプ電極２２は、被測定ガス中のＮＯｘ成分に対する還元能力を弱めた材料を用いて形成される。
【００３５】
主ポンプセル２１においては、内側ポンプ電極２２と外側ポンプ電極２３との間に所望のポンプ電圧Ｖｐ０を印加して、内側ポンプ電極２２と外側ポンプ電極２３との間に正方向あるいは負方向にポンプ電流Ｉｐ０を流すことにより、第１内部空所２０内の酸素を外部空間に汲み出し、あるいは、外部空間の酸素を第１内部空所２０に汲み入れることが可能となっている。
【００３６】
また、第１内部空所２０における雰囲気中の酸素濃度（酸素分圧）を検出するために、内側ポンプ電極２２と、第２固体電解質層６と、スペーサ層５と、第１固体電解質層４と、第３基板層３と、基準電極４２によって、電気化学的なセンサセル、すなわち、主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８０が構成されている。
【００３７】
主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８０における起電力Ｖ０を測定することで第１内部空所２０内の酸素濃度（酸素分圧）がわかるようになっている。さらに、起電力Ｖ０が一定となるように可変電源２４のポンプ電圧Ｖｐ０をフィードバック制御することでポンプ電流Ｉｐ０が制御されている。これによって、第１内部空所内２０内の酸素濃度は所定の一定値に保つことができる。
【００３８】
第３拡散律速部３０は、第１内部空所２０で主ポンプセル２１の動作により酸素濃度（酸素分圧）が制御された被測定ガスに所定の拡散抵抗を付与して、該被測定ガスを第２内部空所４０に導く部位である。
【００３９】
第２内部空所４０は、第３拡散律速部３０を通じて導入された被測定ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）濃度の測定に係る処理を行うための空間として設けられている。ＮＯｘ濃度の測定は、主として、補助ポンプセル５０により酸素濃度が調整された第２内部空所４０において、さらに、測定用ポンプセル４１の動作によりＮＯｘ濃度が測定される。
【００４０】
第２内部空所４０では、あらかじめ第１内部空所２０において酸素濃度（酸素分圧）が調整された後、第３拡散律速部３０を通じて導入された被測定ガスに対して、さらに補助ポンプセル５０による酸素分圧の調整が行われるようになっている。これにより、第２内部空所４０内の酸素濃度を高精度に一定に保つことができるため、係るガスセンサ１００においては精度の高いＮＯｘ濃度測定が可能となる。
【００４１】
補助ポンプセル５０は、第２内部空所４０に面する第２固体電解質層６の下面の略全体に設けられた天井電極部５１ａを有する補助ポンプ電極５１と、外側ポンプ電極２３（外側ポンプ電極２３に限られるものではなく、センサ素子１０１と外側の適当な電極であれば足りる）と、第２固体電解質層６とによって構成される、補助的な電気化学的ポンプセルである。
【００４２】
係る補助ポンプ電極５１は、先の第１内部空所２０内に設けられた内側ポンプ電極２２と同様なトンネル形態とされた構造において、第２内部空所４０内に配設されている。つまり、第２内部空所４０の天井面を与える第２固体電解質層６に対して天井電極部５１ａが形成され、また、第２内部空所４０の底面を与える第１固体電解質層４には、底部電極部５１ｂが形成され、そして、それらの天井電極部５１ａと底部電極部５１ｂとを連結する側部電極部（図示省略）が、第２内部空所４０の側壁を与えるスペーサ層５の両壁面にそれぞれ形成されたトンネル形態の構造となっている。なお、補助ポンプ電極５１についても、内側ポンプ電極２２と同様に、被測定ガス中のＮＯｘ成分に対する還元能力を弱めた材料を用いて形成される。
【００４３】
補助ポンプセル５０においては、補助ポンプ電極５１と外側ポンプ電極２３との間に所望の電圧Ｖｐ１を印加することにより、第２内部空所４０内の雰囲気中の酸素を外部空間に汲み出し、あるいは、外部空間から第２内部空所４０内に汲み入れることが可能となっている。
【００４４】
また、第２内部空所４０内における雰囲気中の酸素分圧を制御するために、補助ポンプ電極５１と、基準電極４２と、第２固体電解質層６と、スペーサ層５と、第１固体電解質層４と、第３基板層３とによって電気化学的なセンサセル、すなわち、補助ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８１が構成されている。
【００４５】
なお、この補助ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８１にて検出される起電力Ｖ１に基づいて電圧制御される可変電源５２にて、補助ポンプセル５０がポンピングを行う。これにより第２内部空所４０内の雰囲気中の酸素分圧は、ＮＯｘの測定に実質的に影響がない低い分圧にまで制御されるようになっている。
【００４６】
また、これとともに、そのポンプ電流Ｉｐ１が、主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８０の起電力の制御に用いられるようになっている。具体的には、ポンプ電流Ｉｐ１は、制御信号として主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８０に入力され、その起電力Ｖ０が制御されることにより、第３拡散律速部３０から第２内部空所４０内に導入される被測定ガス中の酸素分圧の勾配が常に一定となるように制御されている。ＮＯｘセンサとして使用する際は、主ポンプセル２１と補助ポンプセル５０との働きによって、第２内部空所４０内での酸素濃度は約０．００１ｐｐｍ程度の一定の値に保たれる。
【００４７】
測定用ポンプセル４１は、第２内部空所４０内において、被測定ガス中のＮＯｘ濃度の測定を行う。測定用ポンプセル４１は、第２内部空所４０に面する第１固体電解質層４の上面であって第３拡散律速部３０から離間した位置に設けられた測定電極４４と、外側ポンプ電極２３と、第２固体電解質層６と、スペーサ層５と、第１固体電解質層４とによって構成された電気化学的ポンプセルである。
【００４８】
測定電極４４は、多孔質サーメット電極である。測定電極４４は、第２内部空所４０内の雰囲気中に存在するＮＯｘを還元するＮＯｘ還元触媒としても機能する。さらに、測定電極４４は、第４拡散律速部４５によって被覆されてなる。
【００４９】
第４拡散律速部４５は、セラミックス多孔体にて構成される膜である。第４拡散律速部４５は、測定電極４４に流入するＮＯｘの量を制限する役割を担うとともに、測定電極４４の保護膜としても機能する。測定用ポンプセル４１においては、測定電極４４の周囲の雰囲気中における窒素酸化物の分解によって生じた酸素を汲み出して、その発生量をポンプ電流Ｉｐ２として検出することができる。
【００５０】
また、測定電極４４の周囲の酸素分圧を検出するために、第１固体電解質層４と、第３基板層３と、測定電極４４と、基準電極４２とによって電気化学的なセンサセル、すなわち、測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８２が構成されている。測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８２にて検出された起電力Ｖ２に基づいて可変電源４６が制御される。
【００５１】
第２内部空所４０内に導かれた被測定ガスは、酸素分圧が制御された状況下で第４拡散律速部４５を通じて測定電極４４に到達することとなる。測定電極４４の周囲の被測定ガス中の窒素酸化物は還元されて（２ＮＯ→Ｎ2＋Ｏ2）酸素を発生する。そして、この発生した酸素は測定用ポンプセル４１によってポンピングされることとなるが、その際、測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８２にて検出された制御電圧Ｖ２が一定となるように可変電源４６の電圧Ｖｐ２が制御される。測定電極４４の周囲において発生する酸素の量は、被測定ガス中の窒素酸化物の濃度に比例するものであるから、測定用ポンプセル４１におけるポンプ電流Ｉｐ２を用いて被測定ガス中の窒素酸化物濃度が算出されることとなる。
【００５２】
また、測定電極４４と、第１固体電解質層４と、第３基板層３と基準電極４２を組み合わせて、電気化学的センサセルとして酸素分圧検出手段を構成するようにすれば、測定電極４４の周りの雰囲気中のＮＯｘ成分の還元によって発生した酸素の量と基準大気に含まれる酸素の量との差に応じた起電力を検出することができ、これによって被測定ガス中のＮＯｘ成分の濃度を求めることも可能である。
【００５３】
また、第２固体電解質層６と、スペーサ層５と、第１固体電解質層４と、第３基板層３と、外側ポンプ電極２３と、基準電極４２とから電気化学的なセンサセル８３が構成されており、このセンサセル８３によって得られる起電力Ｖｒｅｆによりセンサ外部の被測定ガス中の酸素分圧を検出可能となっている。
【００５４】
このような構成を有するガスセンサ１００においては、主ポンプセル２１と補助ポンプセル５０とを作動させることによって酸素分圧が常に一定の低い値（ＮＯｘの測定に実質的に影響がない値）に保たれた被測定ガスが測定用ポンプセル４１に与えられる。したがって、被測定ガス中のＮＯｘの濃度に略比例して、ＮＯｘの還元によって発生する酸素が測定用ポンプセル４１より汲み出されることによって流れるポンプ電流Ｉｐ２に基づいて、被測定ガス中のＮＯｘ濃度を知ることができるようになっている。
【００５５】
さらに、センサ素子１０１は、固体電解質の酸素イオン伝導性を高めるために、センサ素子１０１を加熱して保温する温度調整の役割を担うヒータ部７０を備えている。ヒータ部７０は、ヒータ７２と、ヒータ絶縁層７４と、圧力放散孔７５と、を備えている。
【００５６】
ヒータ７２は、第２基板層２と第３基板層３とに上下から挟まれた態様にて形成される電気抵抗体である。ヒータ７２は、外部より給電されることにより発熱し、センサ素子１０１を形成する固体電解質の加熱と保温を行う。
【００５７】
また、ヒータ７２は、第１内部空所２０から第２内部空所４０の全域に渡って埋設されており、センサ素子１０１全体を上記固体電解質が活性化する温度に調整することが可能となっている。
【００５８】
ヒータ絶縁層７４は、ヒータ７２の上下面に、アルミナ等の絶縁体によって形成されてなる絶縁層である。ヒータ絶縁層７４は、第２基板層２とヒータ７２との間の電気的絶縁性、および、第３基板層３とヒータ７２との間の電気的絶縁性を得る目的で形成されている。
【００５９】
圧力放散孔７５は、第３基板層３を貫通し、基準ガス導入空間４３に連通するように設けられてなる部位であり、ヒータ絶縁層７４内の温度上昇に伴う内圧上昇を緩和する目的で形成されてなる。
【００６０】
また、センサ素子１０１の第６面１０１ｆ側（後端側）には、上部コネクタパッド９１，下部コネクタパッド９２，側面導通部９５が配設されている。上部コネクタパッド９１は、第１面１０１ａの後端側に配設され、センサ素子１０１と外部とを電気的に導通するためのコネクタ電極として機能する。上部コネクタパッド９１は、複数（本実施形態では４個）配設されており、具体的にはセンサ素子１０１の左側から順に第１〜第４上部コネクタパッド９１ａ〜９１ｄが配設されている。下部コネクタパッド９２は、第２面１０１ｂの後端側に配設され、センサ素子１０１と外部とを電気的に導通するためのコネクタ電極として機能する。下部コネクタパッド９２は、複数（本実施形態では４個）配設されており、具体的にはセンサ素子１０１の左側から順に第１〜第４下部コネクタパッド９２ａ〜９２ｄが配設されている。側面導通部９５は、第３，第４面１０１ｃ，１０１ｄの後端側に配設され、センサ素子１０１内部の各電極等と上部コネクタパッド９１，下部コネクタパッド９２とを電気的に導通するリード線の一部として機能する。側面導通部９５は、複数（本実施形態では５個）配設されている。具体的には、第３面１０１ｃに第１，第２側面導通部９５ａ，９５ｂが配設されており（図３）、第４面１０１ｄに第３〜第５側面導通部９５ｃ〜９５ｅが配設されている（図４）。
【００６１】
上部コネクタパッド９１及び下部コネクタパッド９２と各電極等との接続について説明する。第１上部コネクタパッド９１ａは、第２側面導通部９５ｂ及び測定電極リード線４４ａを介して、測定電極４４と電気的に導通している。なお、測定電極リード線４４ａは、測定電極４４から第３面１０１ｃまでに亘って第１固体電解質層４とスペーサ層５との間に配設され、第３面１０１ｃ側の端部（図３の破線部参照）が第２側面導通部９５ｂと接続されている。第２側面導通部９５ｂは、測定電極リード線４４ａと第１上部コネクタパッド９１ａとを接続している。
【００６２】
第２上部コネクタパッド９１ｂは、第２固体電解質層６の第１面１０１ａに配設された外側ポンプ電極用リード線２３ａを介して、外側ポンプ電極２３と電気的に導通している。
【００６３】
第３上部コネクタパッド９１ｃは、補助ポンプ電極リード線５１ｄ，第５側面導通部９５ｅ，及び補助ポンプ電極リード線５１ｃを介して、補助ポンプ電極５１と電気的に導通している。なお、補助ポンプ電極リード線５１ｃは、補助ポンプ電極５１から第４面１０１ｄまでに亘ってスペーサ層５と第２固体電解質層６との間に配設され、第４面１０１ｄ側の端部（図４の破線部参照）が第５側面導通部９５ｅと接続されている。第５側面導通部９５ｅは、補助ポンプ電極リード線５１ｃと第１面１０１ａに配設された補助ポンプ電極リード線５１ｄとを接続している。
【００６４】
第４上部コネクタパッド９１ｄは、第４側面導通部９５ｄ及び内側ポンプ電極リード線２２ｃを介して、内側ポンプ電極２２と電気的に導通している。なお、内側ポンプ電極リード線２２ｃは、内側ポンプ電極２２から第４面１０１ｄまでに亘ってスペーサ層５と第２固体電解質層６との間に配設され、第４面１０１ｄ側の端部（図４の破線部参照）が第４側面導通部９５ｄと接続されている。第４側面導通部９５ｄは、内側ポンプ電極リード線２２ｃと第４上部コネクタパッド９１ｄとを接続している。
【００６５】
第１下部コネクタパッド９２ａは、第１側面導通部９５ａ及びヒータ用リード線７６ｂを介して、ヒータ７２と電気的に導通している。なお、ヒータ用リード線７６ｂは、ヒータ７２から第３面１０１ｃまでに亘って第２基板層２と第３基板層３との間に配設され、第３面１０１ｃ側の端部（図３の破線部参照）が第１側面導通部９５ａと接続されている。第１側面導通部９５ａは、ヒータ用リード線７６ｂと第１下部コネクタパッド９２ａとを接続している。
【００６６】
第２下部コネクタパッド９２ｂは、スルーホール７３及びヒータ用リード線７６ａを介してヒータ７２と接続されている（図１参照）。第３下部コネクタパッド９２ｃも、第２下部コネクタパッド９２ｂと同様に、図示しないスルーホール及びヒータ用リード線を介してヒータ７２と接続されている。
【００６７】
第４下部コネクタパッド９２ｄは、第３側面導通部９５ｃ及び基準電極リード線４２ａを介して、基準電極４２と電気的に導通している。なお、基準電極リード線４２ａは、基準電極４２から第４面１０１ｄまでに亘って第３基板層３と第１固体電解質層４との間に配設され、第４面１０１ｄ側の端部（図４の破線部参照）が第３側面導通部９５ｃと接続されている。第３側面導通部９５ｃは、基準電極リード線４２ａと第４下部コネクタパッド９２ｄとを接続している。
【００６８】
センサ素子１０１は、これらの上部コネクタパッド９１，下部コネクタパッド９２，側面導通部９５などを介して、外部から各電極（内側ポンプ電極２２，外側ポンプ電極２３，基準電極４２，測定電極４４，補助ポンプ電極５１）に電圧又は電流を印加したり各電極の電圧や電流を測定したりすることができるようになっている。上述した可変電源２４，可変電源４６，可変電源５２による電圧の印加や、ポンプ電流Ｉｐ１，起電力Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２の検出なども、実際は上部コネクタパッド９１や下部コネクタパッド９２を介して行われる。また、ヒータ７２は、上述したように第１〜第３下部コネクタパッド９２ａ〜９２ｃと電気的に導通しており、この第１〜第３下部コネクタパッド９２ａ〜９２ｃを外部電源と接続することによって、外部からヒータ部７０へ給電することができるようになっている。
【００６９】
側面導通部９５は、例えば、白金等の貴金属又はタングステン、モリブデン等の高融点金属などの材質を含んでいる。また、側面導通部９５は、上述した各電極と同様に多孔質サーメットとしてもよい。また、第１〜第５側面導通部９５ａ〜９５ｄは、各々が導通する電極等と同じ材質からなるものとしてもよい。本実施形態では、側面導通部９５は、ＰｔとＺｒＯ2とのサーメットとした。上部コネクタパッド９１，下部コネクタパッド９２，及び各リード線についても、側面導通部９５と同様の材質を用いることができる。また、特にこれに限定するものではないが、上部コネクタパッド９１，下部コネクタパッド９２，側面導通部９５，各リード線の厚みは、例えば５〜５０μｍである。
【００７０】
次に、こうしたガスセンサ１００のセンサ素子１０１の製造方法の一例を以下に説明する。本実施形態のセンサ素子１０１の製造方法は、
１以上のセラミックスグリーンシートを有するグリーン構造体１０９（後述する図５，９参照）を用意する準備工程と、
準備工程の後、グリーン構造体１０９の少なくとも一部を焼成後に側面導通部９５となる導電性ペースト１９５（後述する図９，１０参照）で被覆する被覆工程と、
被覆工程の後、グリーン構造体１０９に対して、０．８μｍ〜４μｍの波長領域にピーク波長を有する赤外線を照射して導電性ペースト１９５を乾燥させる乾燥工程と、
乾燥工程の後、グリーン構造体１０９を焼成してセンサ素子１０１を得る焼成工程と、
を含む。
【００７１】
まず、準備工程について説明する。準備工程では、まず、ジルコニアなどの酸素イオン伝導性固体電解質をセラミックス成分として含む６枚の未焼成のセラミックスグリーンシートを用意する。このグリーンシートには、印刷時や積層時の位置決めに用いるシート穴や必要なスルーホール等を予め複数形成しておく。また、スペーサ層５となるグリーンシートにガス流通部となる空間を予め打ち抜き処理などによって設けておく。第１固体電解質層４となるグリーンシートにも、同様に基準ガス導入空間４３となる空間を設けておく。そして、第１基板層１と、第２基板層２と、第３基板層３と、第１固体電解質層４と、スペーサ層５と、第２固体電解質層６のそれぞれに対応して、各セラミックスグリーンシートに種々のパターンを形成するパターン印刷・乾燥処理を行う。形成するパターンは、具体的には、例えば上述した各電極や各リード線、大気導入層４８，ヒータ部７０，上部コネクタパッド９１，下部コネクタパッド９２などのパターンである。パターン印刷は、それぞれの形成対象に要求される特性に応じて用意したパターン形成用ペーストを、公知のスクリーン印刷技術を利用してグリーンシート上に塗布することにより行う。乾燥処理についても、公知の乾燥手段を用いて行う。パターン印刷・乾燥が終わると、各層に対応するグリーンシート同士を積層・接着するための接着用ペーストの印刷・乾燥処理を行う。そして、接着用ペーストを形成したグリーンシートをシート穴により位置決めしつつ所定の順序に積層して、所定の温度・圧力条件を加えることで圧着させ、一つの積層体とする圧着処理を行う。こうして得られた積層体は、焼成後にセンサ素子１０１となるグリーン構造体１０９を複数包含したものである。その積層体を切断してセンサ素子１０１の大きさに切り分けることで、複数のグリーン構造体１０９を得る。このグリーン構造体１０９は、積層体の切断面（第３，第４面１０１ｃ，１０ｄ）に形成する必要のあるパターン以外のパターンは、いずれも印刷及び乾燥済みの状態となっている。より具体的には、グリーン構造体１０９には、焼成後に側面導通部９５（第１〜第５側面導通部９５ａ〜９５ｅ）となる導電性ペースト１９５（第１〜第５導電性ペースト１９５ａ〜１９５ｅ，詳しくは後述）は形成されていないが、それ以外の上部コネクタパッド９１，下部コネクタパッド９２，各電極及び各リード線等は、印刷及び乾燥済みの状態になっている。
【００７２】
次に、被覆工程及び乾燥工程について説明する。本実施形態では、乾燥システム２００を用いて被覆工程及び乾燥工程を行う。図５は、乾燥システム２００の構成の概略を示す説明図である。図６は、載置部材２７０の斜視図である。図７は、載置部材２７０にグリーン構造体１０９を載置した様子を示す上面図である。図８は、図５の赤外線ヒーター２２０のＣ−Ｃ断面図である。図９は、載置部材２７０に載置された反転後のグリーン構造体１０９を示す拡大上面図である。なお、乾燥システム２００の説明においては、左右方向、前後方向及び上下方向は、図５〜図９に示した通りとする。
【００７３】
乾燥システム２００は、載置部材２７０に載置されたグリーン構造体１０９を前方から後方へ搬送して被覆工程及び乾燥工程を自動的に行うグリーン構造体処理ラインとして構成されている。乾燥システム２００は、第１印刷装置２０１（本発明の第１被覆装置に相当）と、第１検査装置２０３と、第１乾燥装置２１１と、反転装置２４０と、第２印刷装置２０２（本発明の第２被覆装置に相当）と、第２検査装置２０４と、を備えており、これらの装置は搬送方向に沿ってこの順で配置されている。また、乾燥システム２００は、搬送装置２５０と、制御装置２６０と、を備えている。搬送装置２５０は、複数（本実施形態では５個）のベルトコンベア（第１〜第５ベルトコンベア２５１ａ〜２５１ｅ）を備えており、これらはこの順で連続的に配置されている。第１〜第５ベルトコンベア２５１ａ〜２５１ｅの各々は、前後両端のローラー２５２，２５２と、このローラー２５２，２５２に掛け渡され掛け渡された左右一対のベルト２５３，２５３（図５下段の拡大斜視図参照）と、を備えている。載置部材２７０は、このベルト２５３上に配置されて第１〜第５ベルトコンベア２５１ａ〜２５１ｅによって前方から後方へ搬送される。第１ベルトコンベア２５１ａは、第１印刷装置２０１及び第１検査装置２０３の前後における載置部材２７０の搬送を行う。第２ベルトコンベア２５１ｂは、第１乾燥装置２１１の前後における載置部材２７０の搬送を行う。第３ベルトコンベア２５１ｃは、反転装置２４０の前後における載置部材２７０の搬送を行う。第４ベルトコンベア２５１ｄは、第２印刷装置２０２及び第２検査装置２０４の前後における載置部材２７０の搬送を行う。第５ベルトコンベア２５１ｅは、第２乾燥装置２１２の前後における載置部材２７０の搬送を行う。
【００７４】
載置部材２７０は、例えば金属からなる略平板状の部材である。載置部材２７０は、アルミニウムやＳＵＳなどの赤外線の反射率が高い材質とすることが好ましい。載置部材２７０は、図６に示す向きでベルト２５３上に配置されて搬送される。載置部材２７０は、貫通孔２７１，２７２と、凹部２７３と、複数の突出部２７４と、複数の突出部２７５と、を備えている。貫通孔２７１は載置部材２７０の左側端部付近に形成され、貫通孔２７２は載置部材２７０の右側端部付近に形成されている。貫通孔２７１，２７２は、いずれも載置部材２７０を上下に貫通しており、長手方向が前後方向に沿った角丸の長方形状に開口している。凹部２７３は、長手方向が前後方向に沿った角丸の長方形状をしており、左右方向で貫通孔２７１と貫通孔２７２との間に形成されている。突出部２７４は、左右方向で貫通孔２７１と凹部２７３との間に配設され、前後方向に沿って複数の突出部２７４が等間隔に配設されている。図６の拡大図に示すように、隣り合う突出部２７４同士の間には溝２７８が形成されている。溝２７８は、隣り合う突出部２７４の対向する側部２７６，２７６と、その間の底部２７７とで形成されている。本実施形態では、突出部２７４は４６個配設されており、これにより４５個の溝２７８が形成されている。突出部２７５は、左右方向で貫通孔２７２と凹部２７３との間に配設されている点以外は突出部２７４と同様に複数（本実施形態では４６個）配設されている。この複数の突出部２７５により、溝２７８と同様に複数（４５個）の溝２７９が形成されている。複数の溝２７８の各々は、右方の溝２７９と１対１に対応しており、対応する溝２７８，２７９同士は前後方向の位置が同じになっている。この対応する溝２７８，２７９間に跨がるようにグリーン構造体１０９が載置されることで（図７参照）、載置部材２７０はグリーン構造体１０９を溝２７８，２７９の側部及び底部で支持可能になっている。そのため、本実施形態では、載置部材２７０は、４５本のグリーン構造体１０９の各々を長手方向が左右方向に沿うように並べ、且つ複数のグリーン構造体１０９を前後方向に等間隔に載置可能である。グリーン構造体１０９の間隔，すなわち突出部２７４，２７５の前後方向の幅は、例えば１ｍｍ以上である。上限は特に限定しないが、幅が大きすぎると品質への影響はないものの処理数が減るため、３ｍｍ以下が好ましい。なお、載置部材２７０は、前後対称及び左右対称の形状をしている。また、載置部材２７０は、前後左右の中央を通る上下方向の軸を回転軸として、２回対称の形状をしている。
【００７５】
第１印刷装置２０１は、載置部材２７０に載置されたグリーン構造体１０９の上面の少なくとも一部を導電性ペースト１９５で被覆する装置である。本実施形態では、第１印刷装置２０１は、乾燥及び焼成後に側面導通部９５となる導電性ペースト１９５のパターンをグリーン構造体１０９に塗布する公知のスクリーン印刷機として構成されている。第２印刷装置２０２は、反転装置２４０により上下が反転された後のグリーン構造体１０９に対してスクリーン印刷を行う点以外は、第１印刷装置２０１と同様の装置として構成されている。
【００７６】
第１検査装置２０３は、第１印刷装置２０１によって印刷された導電性ペースト１９５のパターンの検査を行う装置である。第１検査装置２０３は、下方を撮像可能なカメラを備えている。第１検査装置２０３は、例えば以下のように検査処理を行う。まず、第１検査装置２０３は、載置部材２７０に載置されたグリーン構造体１０９が下方を通過する際にその上面を撮像する。次に、得られた画像データから導電性ペースト１９５の位置や形状を検出する。そして、予め記憶された導電性ペースト１９５の基準位置や基準形状との比較を行って、異常の有無を検査する。載置部材２７０に載置された複数のグリーン構造体１０９のいずれかに異常がある場合には、異常と判定されたグリーン構造体１０９を特定する情報（例えば載置部材２７０上の位置など）を制御装置２６０に出力する。第２検査装置２０４は、第２印刷装置２０２によって印刷された導電性ペースト１９５のパターンの検査を行う点以外は、第１検査装置２０３と同様の装置として構成されている。
【００７７】
第１乾燥装置２１１は、第１印刷装置２０１が印刷した導電性ペースト１９５を乾燥する装置である。この第１乾燥装置２１１は、０．８μｍ〜４μｍの波長領域にピーク波長を有する赤外線を照射する赤外線ヒーター２２０と、赤外線ヒーター２２０の右側及び左側にそれぞれ配置され下方に開口した排気ダクト２１５，２１６と、排気ダクト２１５，２１６を介してグリーン構造体１０９周辺の雰囲気（本実施形態では大気）を上方に吸引して排気する排気ファン２１７と、を備えている。
【００７８】
赤外線ヒーター２２０は、発熱体であるフィラメント２２３を管２２４が囲むように形成されたヒーター本体２２２と、このヒーター本体２２２の全体を覆う略直方体形状のケーシング２３０と、を備えている。赤外線ヒーター１０は、フィラメント２２３の長手方向が前後方向に沿うように配置され、フィラメント２２３からみて保護板２３４に向かう方向（下方向）に配置されたグリーン構造体１０９に対して、赤外線を放射する。
【００７９】
ヒーター本体２２２は、本実施形態ではハロゲンヒーターとして構成されているものとした。フィラメント２２３は、加熱すると赤外線を放射する発熱体であり、本実施形態ではＷ（タングステン）製とした。なおフィラメント２２３の材料としては、他にＮｉ−Ｃｒ合金，Ｍｏ，Ｔａ，及びＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金などを挙げることができる。フィラメント２２３の前後方向の両端には、ケーシング２３０の外部に配置された図示しない電力供給源から電力が供給される。管２２４は、円筒状の管であり、０．８μｍ〜４μｍの赤外線を透過する材料（例えば、石英）で形成されている。管２２４の内部は、アルゴンガスにハロゲンガスを添加した雰囲気となっている。
【００８０】
ケーシング２３０は、下方に開口してヒーター本体２２２の上及び左右を覆うケーシング本体２３１と、ケーシング本体２３１の下面に配設された反射板２３２と、ケーシング本体２３１の下方の開口を塞いでヒーター本体２２２の下方を覆う保護板２３４と、を備えている。保護板２３４は、０．８μｍ〜４μｍの赤外線を透過する材料（例えばガラスなど）で形成されている。
【００８１】
反射板２３２は、ケーシング本体２３１のうちヒーター本体２２２が配置された空間２３８に露出する面（下面）に配設されている。反射板２３２は、例えばＳＵＳ３０４やアルミニウムなどの金属で形成され、前後方向に垂直な断面が楕円の弧、円弧等の曲線形状となっている。本実施形態では、フィラメント２２３からの赤外線を下方の一部の領域に向けて集中的に反射するように（図８の破線矢印参照）、反射板２３２の曲面形状やフィラメント２２３の配置が定められているものとした。これにより、赤外線ヒーター２２０は、載置部材２７０及びグリーン構造体１０９のうち図７，図８に示す赤外線照射領域２２８に赤外線を照射し、それ以外の部分には赤外線を照射しないようになっている。
【００８２】
赤外線ヒーター２３０は、冷却機構を有するものが好ましい。本実施形態では、ケーシング本体２３１内部に形成された冷媒流路２３７内に外部から第１冷媒（例えば水などの液体）を流通させると共に、空間２３８内に外部から第２冷媒（例えば空気などの気体）を流通させることで、赤外線ヒーター２３０を冷却可能とした。
【００８３】
こうして構成された第１乾燥装置２１１は、赤外線ヒーター２２０により導電性ペースト１９５に赤外線を照射しつつ、排気ファン２１７及び排気ダクト２１５，２１６を用いて冷却ガス（雰囲気の流れであり、本実施形態では大気）によりグリーン構造体１０９を冷却する。第２乾燥装置２１２は、第２印刷装置２０２が印刷した導電性ペースト１９５を乾燥する点以外は、第１乾燥装置２１１と同様の構成をしている。なお、第１，第２乾燥装置２１１，２１２は、いずれもグリーン構造体１０９及び導電性ペースト１９５を密閉しない状態（本実施形態では大気雰囲気）で、導電性ペースト１９５に赤外線を照射する。
【００８４】
反転装置２４０は、載置部材２７０に載置されたグリーン構造体１０９の上下を反転させて別の載置部材２７０に載置する装置である。反転装置２４０は、第１，第２アーム２４１，２４２と、前後一対の第１挟持部２４３と、前後一対の第２挟持部２４４と、回転軸２４５と、支持部２４６と、昇降装置２４７と、昇降部材２４８と、を備えている。第１アーム２４１は、例えばシリンダやスライダなどのアクチュエータにより前後方向に伸縮可能に構成されている。第１アーム２４１の前後両端には、それぞれ第１挟持部２４３が接続されている。一対の第１挟持部２４３は、第１アーム２４１の伸縮によって載置部材２７０を前後方向から挟んでこれを挟持する。第２アーム２４２は、第１アーム２４１と同様に前後方向に伸縮可能に構成され、回転軸２４５を挟んで第１アーム２４１とは反対側（図５では下側）に配置されている。第２アーム２４２の前後両端には、それぞれ第２挟持部２４４が接続されている。一対の第２挟持部２４４は、第２アーム２４２の伸縮によって載置部材２７０を前後方向から挟んでこれを挟持する。回転軸２４５は、左右方向に沿った軸であり、支持部２４６によって回転（自転）可能に支持されている。回転軸２４５が図示しないサーボモータによって回転すると、これに伴って第１，第２アーム２４１，２４２、第１，第２挟持部２４３，２４４も回転する。昇降装置２４７は、昇降部材２４８を昇降させる機構である。昇降部材２４８は、一対のベルト２５３の左右方向の中央に配置されており、昇降装置２４７によって上下に昇降する。昇降部材２４８は、左右方向の幅が一対のベルト２５３の左右方向の間隔よりも小さくなっており、昇降部材２４８が昇降することで、ベルト２５３に支持されて直上を通過する載置部材２７０を昇降させる。昇降部材２４８は、上面に図示しない位置決めピンを有している。この位置決めピンが載置部材２７０図示しない位置決め孔に挿入されることで、昇降部材２４８は載置部材２７０を常に同じ位置で保持できるようになっている。
【００８５】
制御装置２６０は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサーとして構成されている。制御装置２６０は、第１，第２印刷装置２０１，２０２、第１，第２検査装置２０３，２０４，第１，第２乾燥装置２１１，２１２の排気ファン２１７，赤外線ヒーター２２０、反転装置２４０、及び搬送装置２５０の各ベルトコンベア２５１の図示しない駆動モータにと信号や情報の入出力を行って、これらを制御，管理する。また、制御装置２６０は、図示しないタッチパネルなどの表示操作部を備えており、作業者からの指示を入力したり作業者に情報を出力したりする。
【００８６】
こうして構成された乾燥システム２００の動作及びそれによる被覆工程及び乾燥工程について説明する。まず、作業者は、制御装置２６０に処理開始を指示し、これを受けた制御装置２６０は搬送装置２５０を駆動させる。また、作業者は、上述したように載置部材２７０の複数の溝２７８，溝２７９に準備工程で得た複数（４５本）のグリーン構造体１０９を載置し、第１ベルトコンベア２５１ａの前端のベルト２５３上に載置して順次搬送させていく。なお、作業者は、図７中段の拡大図に示すように、複数のグリーン構造体１０９のいずれも第３面１０１ｃが上面になり且つ第６面１０１ｆが左面になるように配置する。
【００８７】
複数のグリーン構造体１０９を載置した載置部材２７０が第１印刷装置２０１に搬送されると、第１印刷装置２０１は、複数のグリーン構造体１０９の上面（第３面１０１ｃ）に対してスクリーン印刷により導電性ペーストを塗布し導電性ペースト１９５を形成する被覆工程を行う（図７下段参照）。より具体的には、グリーン構造体１０９の未焼成第１下部コネクタパッド１９２ａと未焼成ヒータ用リード線１７６ｂとを接続するように第１導電性ペースト１９５ａを形成する。また、未焼成第１上部コネクタパッド１９１ａと未焼成測定電極リード線１４４ａとを接続するように第２導電性ペースト１９５ｂを形成する。なお、未焼成第１下部コネクタパッド１９２ａは、焼成後に第１下部コネクタパッド９２ａとなる導電性ペースト（乾燥後の導電性ペースト）である。未焼成測定電極リード線１４４ａ等についても同様であり、焼成後の構成要素の符号に値１００を加え且つ名称に未焼成を付すことで、個別の説明を省略する。また、第１，第２導電性ペースト１９５ａ，１９５ｂは、焼成後に第１，第２側面導通部９５ａ，９５ｂとなるものである。
【００８８】
なお、導電性ペースト１９５は、例えば上述した側面導通部９５の材料となる粉末をアセトンなどの溶媒に分散させたものを用いる。導電性ペースト１９５には、焼結助剤を添加することが好ましい。また、側面導通部９５を多孔質とする場合には、造孔材を添加することが好ましい。焼結助剤としては、例えば二酸化珪素，炭酸カルシウム，アルミナなどが挙げられる。造孔材としては、焼結時に消失する材料を用いることができ、例えばテオブロミン，アクリル樹脂などが挙げられる。造孔材の粒径や添加量は、例えば側面導通部９５の気孔率に応じて適宜調整する。また、側面導通部９５の厚みに応じて、導電性ペースト１９５の粘度を適宜調整する。
【００８９】
被覆工程が行われた後のグリーン構造体１０９は、第１検査装置２０３の下方を通過する際に導電性ペースト１９５（第１，第２導電性ペースト１９５ａ，１９５ｂ）及びその周辺が撮像されて、上述した検査処理が行われる。検査処理の結果は制御装置２６０の記憶部に記憶される。なお、制御装置２６０は、撮像時に第１ベルトコンベア２５１ａによる搬送を停止させてもよい。
【００９０】
検査処理が行われた後のグリーン構造体１０９は、第２ベルトコンベア２５１ｂによって第１乾燥装置２１１まで搬送される。制御装置２６０は、グリーン構造体１０９を載置した載置部材２７０が第１乾燥装置２１１の真下である所定位置（図５，８参照）まで搬送されると第２ベルトコンベア２５１ｂを停止する。また、制御装置２６０は、赤外線ヒーター２２０を制御してヒーター本体２２２に通電して赤外線を照射させると共に、排気ファン２１７を制御して排気ダクト２１５，２１６の下方の雰囲気を吸引させて、第１乾燥装置２１１に乾燥工程を行わせる。この乾燥工程により、導電性ペースト１９５（第１，第２導電性ペースト１９５ａ，１９５ｂ）を乾燥させる。
【００９１】
ここで、乾燥工程における第１乾燥装置２１１とグリーン構造体１０９との位置関係について説明する。図７，図８に示すように、赤外線ヒーター２２０が赤外線を照射する赤外線照射領域２２８は、上面視で貫通孔２７１を含む載置部材２７０の左側の一部の領域となっている。赤外線照射領域２２８が乾燥対象である導電性ペースト１９５を全て含むように、ベルト２５３に対する赤外線ヒーター２２０の位置や反射板２３２の形状、載置部材２７０上のグリーン構造体１０９の位置などは予め定められている。また、本実施形態では、貫通孔２７１はフィラメント２２３の真下に位置し、排気ダクト２１５，２１６の開口の左右方向の中間に位置するようになっている。ここで、赤外線ヒーター２２０は上述したように０．８μｍ〜４μｍの波長領域にピーク波長を有する赤外線を照射する。波長０．８μｍ〜４μｍの赤外線（近赤外線）は、導電性ペースト１９５に含まれる水や溶剤などの分子中の水素結合を切断する能力に優れている。また、アセトンなどの溶剤は近赤外線を比較的吸収しやすい。そのため、赤外線照射領域２２８内に配置された導電性ペースト１９５は、例えば熱風乾燥を行う場合と比較して、短時間で効率よく水分や溶剤が除去され、効率よく乾燥される。なお、グリーン構造体１０９のうち導電性ペースト１９５が形成されていない領域には赤外線を照射する必要がないため、そのような領域（例えば、図７におけるグリーン構造体１０９の右側半分など）は赤外線照射領域２２８から外れるようにしておくことが好ましい。赤外線ヒーター２２０とグリーン構造体１０９との上下方向の距離（本実施形態では、保護板２３４とグリーン構造体１０９との距離）は、特にこれに限定するものではないが、例えば１０ｍｍ〜８０ｍｍである。
【００９２】
また、導電性ペースト１９５の少なくとも一部が、グリーン構造体１０９側から見て（＝上面視で）貫通孔２７１が存在する領域と重複するように、グリーン構造体１０９が載置部材２７０に載置されていることが好ましい。本実施形態では、導電性ペースト１９５（第１，第２導電性ペースト１９５ａ，１９５ｂ）がいずれも上面視で貫通孔２７１が存在する領域内に位置するように、グリーン構造体１０９が載置されている（図７下段参照）。ここで、図８に示すように貫通孔２７１が排気ダクト２１５，２１６の下方に位置する状態で排気ファン２１７が吸引を行うと、吸引により貫通孔２７１を上方に通過する冷却ガス（大気）の流れが生じる（図８の白抜き矢印参照）。そのため、グリーン構造体１０９のうち上面視で貫通孔２７１が存在する領域内に位置する部分は、冷却ガスが集中的に流れるため、効率よく冷却される。赤外線照射領域２２８や、乾燥対象である導電性ペースト１９５及びその周辺は赤外線ヒーター２２０からの赤外線で過熱する場合があるが、これらが貫通孔２７１と重複するように配置されていることで、過熱を抑制することができる。排気ダクト２１５，２１６の排気の風速が小さいと冷却効果が小さく、風速が大きすぎると乾燥時間が長くなるため、排気ダクト２１５，２１６の吸引口における風速を０．５ｍ／ｓｅｃ〜１０ｍ／ｓｅｃとすることが好ましい。
【００９３】
なお、乾燥工程における赤外線ヒーター２２０の出力Ｐ［Ｗ］及び赤外線の照射時間Ｔ［ｓｅｃ］は、予め制御装置２６０に記憶されている。制御装置２６０は、記憶された値に基づいてフィラメント２２３に出力Ｐの電力を通電すると共に排気ファン２１７による吸気を行う。そして、制御装置２６０は、照射時間Ｔ経過後にフィラメント２２３への通電を停止して第２ベルトコンベア２５１ｂにより乾燥後のグリーン構造体１０９を反転装置２４０に向けて搬送させる。この出力Ｐ［Ｗ］と照射時間Ｔ［ｓｅｃ］とは、下記式（１），（２）を共に満たすことが好ましい。
【００９４】
Ｔ≧（−２０／１３）Ｐ＋３８０      式（１）
Ｔ≧（−２／３）Ｐ＋（５９６／３）  式（２）
【００９５】
乾燥工程が行われた後のグリーン構造体１０９は、反転装置２４０によって上下が反転される。反転装置２４０がグリーン構造体１０９を反転させる際の動作について説明する。まず、第１挟持部２４３，２４３は予め載置部材２７０を上下逆の状態で挟持している。そして、図７に示すように複数のグリーン構造体１０９を載置した載置部材２７０が反転装置２４０の昇降部材２４８の直上まで搬送されると、昇降装置２４７が昇降部材２４８を上昇させ、載置部材２７０を第２挟持部２４４，２４４と同じ高さまで上昇させる。これにより、複数のグリーン構造体１０９が上下２枚の載置部材２７０で挟まれた状態になる（図５の右下拡大図参照）。より具体的には、昇降部材２４８によって上昇した載置部材２７０に載置されている複数のグリーン構造体１０９の上部が、第１挟持部２４３に挟持された載置部材２７０の溝２７８，２７９内に挿入される。次に、第２アーム２４２が縮むことで第２挟持部２４４，２４４が互いに接近する方向に移動し、上昇した載置部材２７０を前後から挟んでこれを挟持する。続いて、昇降部材２４８を下降させ、上下２枚の載置部材２７０の距離を保ったまま、回転軸２４５が１８０°回転する。これにより、第１アーム２４１，第２アーム２４２や上下２枚の載置部材２７０及びグリーン構造体１０９は上下が反転した状態になる。その後、昇降部材２４８を上昇させると共に一対の第１挟持部２４３，２４３を互いに離間する方向（前後方向）に移動して、第１挟持部２４３に挟持されていた載置部材２７０及びこれに載置されたグリーン構造体１０９を昇降部材２４８の上面に載置する。そして、昇降部材２４８を下降させることで、載置部材２７０及びこれに載置された複数のグリーン構造体１０９をベルト２５３上に載置する。以上により、載置部材２７０に載置されていたグリーン構造体１０９は、上下が反転した状態で別の載置部材２７０（予め第１挟持部２４３，２４３に挟持されていた載置部材２７０）に載置されて、ベルト２５３上に戻されることになる。これにより、乾燥が行われた第３面１０１ｃ（反転前の上面）は下面となり、第４面１０１ｄが上面となる（図９参照）。なお、次に別の載置部材２７０が昇降部材２４８の直上に搬送されてきたときには、上述した動作と上下逆の動作を行う。すなわち、搬送された載置部材２７０を第１挟持部２４３，２４３が挟持し、予め第２挟持部２４４，２４４に挟持されていた載置部材２７０上にグリーン構造体１０９が上下反転して載置されて、ベルト２５３上に戻される。
【００９６】
反転装置２４０で反転された後のグリーン構造体１０９は、第２印刷装置２０２，第２検査装置２０４，第２乾燥装置２１２に順次搬送されて、上述した被覆工程及び乾燥工程と同様に導電性ペースト１９５の印刷や乾燥が行われる。まず、第２印刷装置２０２は、複数のグリーン構造体１０９の上面（第４面１０１ｄ）に対してスクリーン印刷により導電性ペーストを塗布し導電性ペースト１９５を形成する被覆工程を行う（図９下段参照）。より具体的には、グリーン構造体１０９の未焼成第４下部コネクタパッド１９２ｄと未焼成基準電極リード線４２ａとを接続するように第３導電性ペースト１９５ｃを形成する。また、未焼成第４上部コネクタパッド１９１ｄと未焼成内側ポンプ電極リード線２２ｃとを接続するように第４導電性ペースト１９５ｄを形成する。また、未焼成補助ポンプ電極リード線１５１ｃ，１５１ｄを接続するように第５導電性ペースト１９５ｅを形成する。第３〜第５導電性ペースト１９５ｃ〜１９５ｅは、焼成後に第３〜第５側面導通部９５ｃ〜１９５ｅとなるものである。
【００９７】
続いて、第２検査装置２０４により導電性ペースト１９５（第３〜第５側面導通部９５ｃ〜１９５ｅ）の検査処理が行われる。そして、第２乾燥装置２１２によって導電性ペースト１９５（第３〜第５側面導通部９５ｃ〜１９５ｅ）を乾燥する乾燥工程が行われる。なお、第２乾燥装置２１２の赤外線照射領域や乾燥工程時の貫通孔２７１及びグリーン構造体１０９との位置関係は、第１乾燥装置２１１の場合と同じとした。ただし、図９に示すように、第４面１０１ｄには第３，第４導電性ペースト１９５ｃ，１９５ｄの他に第５導電性ペースト１９５ｅも形成されている。第３，第４導電性ペースト１９５ｃ，１９５ｄは図７に示した第１，第２導電性ペースト１９５ａ，１９５ｂと同様に上面視で貫通孔２７１が存在する領域内に位置しているが、第５導電性ペースト１９５ｅは上面視で貫通孔２７１が存在する領域と重複していない。また、上記式（１），（２）を共に満たすように乾燥工程を行うことが好ましいのは第２乾燥装置２１２の場合も同様である。なお、第１乾燥装置２１１と第２乾燥装置２１２とで出力Ｐ［Ｗ］と照射時間Ｔ［ｓｅｃ］とが同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００９８】
第２乾燥装置２１２による乾燥工程が終了すると、制御装置２６０はベルトコンベア２５１ｅを制御して乾燥システム２００から載置部材２７０を搬出する。以上の処理により、準備工程で用意されたグリーン構造体１０９の第３，第４面１０１ｃ，１０１ｄの各々に対して被覆工程及び乾燥工程が行われて、導電性ペースト１９５（第１〜第５導電性ペースト１９５ａ〜１９５ｅの形成及び乾燥が行われる。
【００９９】
乾燥システム２００による上記の被覆工程及び乾燥工程の後、作業者は、第１検査装置２０３及び第２検査装置２０４の検査結果に基づいて、異常と判定されたグリーン構造体１０９を取り除く。そして異常と判定されなかったグリーン構造体１０９を所定の焼成温度で焼成する。これにより、各グリーンシートや未焼成の上部コネクタパッド９１，下部コネクタパッド９２，各電極及び各リード線等が焼成され、導電性ペースト１９５（第１〜第５導電性ペースト１９５ａ〜１９５ｅ）も焼成されて上述した側面導通部９５（第１〜第５側面導通部９５ａ〜９５ｅ）となり、センサ素子１０１を得る。このようにしてセンサ素子１０１を得ると、所定のハウジングに収容してガスセンサ１００の本体（図示せず）に組み込むことで、ガスセンサ１００が得られる。
【０１００】
以上詳述した本実施形態の第１，第２乾燥装置２１１，２１２における乾燥方法では０．８μｍ〜４μｍの波長領域にピーク波長を有する赤外線を照射して、グリーン構造体１０９の一部を被覆する導電性ペースト１９５を乾燥させる。波長０．８μｍ〜４μｍの赤外線（近赤外線）を用いることで、例えば熱風乾燥を行う場合と比較して、短時間で効率よく乾燥を行うことができる。なお、例えば熱風乾燥をバッチ炉内で行う場合、バッチ炉のサイズが比較的大きいため乾燥システム２００のラインに組み込みにくい、炉内の場所による温度差が発生しやすいという問題がある。本実施形態では、赤外線ヒーター２２０を用いることで、炉内にグリーン構造体１０９を搬入する必要がなく開放状態で乾燥を行うことができ、上記のような問題が生じにくい。また、熱風乾燥をバッチ炉内で行う場合、バッチ炉にグリーン構造体１０９を搬出入する際に内部の温度が低下するため乾燥に適した温度に上昇するまで待ち時間が生じるという問題がある。本実施形態では、赤外線ヒーター２２０は通電後に比較的短時間で使用可能になるため、待ち時間が長くなりにくくラインへの組み込みに適している。また、本実施形態では、導電性ペースト１９５は焼成後に多孔質サーメットとなるものとした。一方、グリーン構造体１０９のセラミックスグリーンシートは焼成後にセラミックスとなるものである。一般に、多孔質サーメットはセラミックスよりも色が黒く、波長０．８μｍ〜４μｍの赤外線の吸収率が高い傾向にある。そのため、フィラメント２２３から照射された赤外線は導電性ペースト１９５で効率よく吸収される一方、グリーン構造体１０９の本体（セラミックスグリーンシート）には比較的吸収されない。この色の違いにより、導電性ペースト１９５を効率よく乾燥しつつグリーン構造体１０９の本体については過熱が抑制される。また、例えばバッチ炉内で熱風乾燥を行う場合、特に短時間で乾燥を行うためには乾燥温度を高温にする必要があり、素子母体（グリーン構造体１０９本体）への影響が出る場合がある。本実施形態では、グリーン構造体１０９の加熱が抑制されることで、そのような影響を抑制できる。
【０１０１】
また、第１，第２乾燥装置２１１，２１２による乾燥工程では、赤外線を照射しながら排気ファン２１７を用いて冷却ガスによりグリーン構造体１０９を冷却する。これにより、赤外線の照射に伴うグリーン構造体１０９の過熱による不具合を抑制することができる。過熱による不具合としては、例えば、乾燥工程でグリーン構造体１０９のグリーンシートが部分的に焼成されてしまうことによる後の焼成工程での焼成むらや反りの発生が挙げられる。グリーン構造体１０９の温度が８０℃以下となるように冷却すると、上記の焼成工程での不具合を抑制できるため好ましい。
【０１０２】
さらに、第１，第２乾燥装置２１１，２１２による乾燥工程では、貫通孔２７１を有する載置部材２７０上に、グリーン構造体１０９側（上側）からみて導電性ペースト１９５の少なくとも一部が貫通孔２７１が存在する領域と重複するようにグリーン構造体１０９を載置した状態で、赤外線を照射しながら貫通孔２７１内に冷却ガスを流通させる。これにより、載置部材２７０の貫通孔２７１によって冷却ガスを導電性ペースト１９５付近に集中的に流通させることができるため、効率よくグリーン構造体１９５を冷却できる。
【０１０３】
そして、グリーン構造体１０９は、長尺な直方体形状である。そして、第１，第２乾燥装置２１１，２１２による乾燥工程では、載置部材２７０上に、複数のグリーン構造体１０９が各々のグリーン構造体１０９側(上側）からみて導電性ペースト１９５の少なくとも一部が貫通孔２７１が存在する領域と重複するように載置し且つグリーン構造体１０９の長手方向に垂直な方向（前後方向）に沿って複数のグリーン構造体１０９を隙間を空けて載置した状態で、赤外線を照射する。このように、長尺な直方体形状のグリーン構造体１０９を長手方向に垂直な方向に沿って隙間を空けて並べるため、隙間に冷却ガスを流通させて複数のグリーン構造体１０９を同時に効率よく冷却しつつ導電性ペースト１９５を乾燥できる。したがって、複数のグリーン構造体１０９の導電性ペースト１９５をまとめて効率よく乾燥することができる。
【０１０４】
また、グリーン構造体１０９は、複数のセラミックスグリーンシートの積層体を切断して切り出された長尺な直方体形状をしており、且つ切断面（第３，第４面１０１ｃ，１０１ｄ）の少なくとも一部が導電性ペースト１９５で被覆されている。ここで、グリーン構造体１０９の切断面を導電性ペースト１９５で被覆する場合、積層体の切り出し前に導電性ペースト１９５で被覆することはできず、積層体からの切り出し後に導電性ペースト１９５による被覆や乾燥を行うことになる。上述した貫通孔２７１を有する載置部材２７０を用いた乾燥方法は、この場合の乾燥に適している。
【０１０５】
さらにまた、第１，第２乾燥装置２１１，２１２による乾燥工程では、赤外線ヒーター２２０を用い、赤外線ヒーター２２０の出力Ｐ［Ｗ］と赤外線の照射時間Ｔ［ｓｅｃ］とが上記式（１），（２）を共に満たすように赤外線を照射する。これにより、導電性ペースト１９５を十分乾燥できる。なお、この式（１），（２）を共に満たす範囲でなるべく照射時間Ｔを小さくすれば、なるべく乾燥時間を短くしつつ導電性ペースト１９５を十分乾燥することができる。照射時間Ｔの上限は特に限定しないが、長すぎると単位時間当たりの処理数が小さくなるため、例えば、照射時間Ｔは２５０［ｓｅｃ］以下としてもよい。また、式（１），（２）に出力Ｐを代入したときのＴの値のうち大きい方をＴｍｉｎとして、照射時間Ｔ≦Ｔｍｉｎ＋１００［ｓｅｃ］としてもよい。
【０１０６】
そしてまた、第１，第２乾燥装置２１１，２１２による乾燥工程では、導電性ペースト１９５を含むグリーン構造体１０９の一部の領域である赤外線照射領域２２８に赤外線を照射する。これにより、導電性ペースト１９５がない不要な領域に赤外線を照射することを抑制でき、グリーン構造体１０９の過熱を抑制することができる。また、導電性ペースト１９５が存在する一部の領域にのみ赤外線を照射することで、赤外線ヒーター２２０の出力を比較的小さくしても乾燥を十分行うことができる。
【０１０７】
そしてまた、第１，第２乾燥装置２１１，２１２による乾燥工程では、導電性ペースト１９５を密閉しない状態で、赤外線を照射する。本発明の乾燥方法では、赤外線を用いて乾燥を行うため空間全体を加熱する必要がなく、密閉する必要がない。密閉しない状態で乾燥工程を行うことで、例えばグリーン構造体１９５の炉内（密閉空間）への搬出入などが不要になり、作業効率が向上する。
【０１０８】
そしてまた、乾燥システム２００では、グリーン構造体１０１の上面について導電性ペースト１９５の被覆及び乾燥を行った後、反転装置２４０がグリーン構造体１０９の上下を反転させ、反転後の上面（反転前の下面）について導電性ペースト１９５の被覆及び乾燥を行う。そのため、直方体形状のグリーン構造体１０９の両面（２面）の導電性ペースト１９５の被覆及び乾燥を自動的に行うことができる。
【０１０９】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【０１１０】
例えば、上述した実施形態では、図５に示した乾燥システム２００を用いて被覆工程及び乾燥工程を行うものとしたが、これに限られない。例えば、乾燥システム２００において第１，第２検査装置２０３，２０４を備えないものとし、検査処理を省略してもよい。また、乾燥システム２００が反転装置２４０を備えないものとし、グリーン構造体１０９の上下の反転を作業者が行ってもよい。また、乾燥システム２００において反転装置２４０及び第２印刷装置２０２，第２検査装置２０４，第２乾燥装置２１２を省略して、グリーン構造体１０９の１面についての被覆工程及び乾燥工程を行うシステムとし、これを用いて被覆工程や乾燥工程を行ってもよい。あるいは、搬送装置２５０を備えず各装置間のグリーン構造体１０９の搬送を作業者が行ってもよい。また、第１，第２印刷装置２０１，２０２はスクリーン印刷によりグリーン構造体１０９を導電性ペースト１９５で被覆する装置としたが、被覆する方法はスクリーン印刷に限られない。例えば、グラビア印刷、ドクターブレードなどの方法を用いて被覆を行ってもよい。反転装置２４０は図５に示した装置に限らず、グリーン構造体１０９の上下の反転を行うことができればよい。例えばグリーン構造体１０９を１つずつ反転させてもよい。
【０１１１】
第１，第２乾燥装置２１１，２１２についても、０．８μｍ〜４μｍの波長領域にピーク波長を有する赤外線を照射して、導電性ペーストを乾燥させる装置であれば、どのような装置でもよい。例えば、第１，第２乾燥装置２１１，２１２の少なくとも一方が反射板２３２を備えていなくてもよい。また、第１，第２乾燥装置２１１，２１２の少なくとも一方が排気ダクト２１５，排気ダクト２１６，排気ファン２１７を備えず、赤外線照射中の冷却を行わなくてもよい。あるいは、赤外線照射領域２２８の中にグリーン構造体１０９全体が含まれていてもよい。
【０１１２】
上述した実施形態では、図６，７に示した載置部材２７０上にグリーン構造体１０９を載置して乾燥工程を行ったが、これに限られない。例えば、載置部材２７０が貫通孔貫通孔２７２を有しなくてもよいし、貫通孔２７１を有しなくてもよい。貫通孔２７１を有しない場合、例えばグリーン構造体１０９の上面に向けて冷却ガスを送風してグリーン構造体１０９を冷却してもよい。また、貫通孔２７１の形状は角丸の長方形状に限らず、貫通孔であればよい。また、載置部材２７０に複数のグリーン構造体１０９を載置したが、これに限らずグリーン構造体１０９を１本ずつ載置して乾燥工程を行ってもよい。
【０１１３】
上述した実施形態では、グリーン構造体１０９の積層体からの切断面である第３，第４面１０１ｃ，１０１ｄを被覆する導電性ペースト１９５を乾燥する際に０．８μｍ〜４μｍの波長領域にピーク波長を有する赤外線を照射したが、これに限られない。例えば、積層する前のグリーンシートに形成された電極やリード線等の導電性ペーストのパターンの乾燥に、あるいは、切断前の積層体の状態で、電極やリード線等の導電性ペーストのパターンの乾燥に、０．８μｍ〜４μｍの波長領域にピーク波長を有する赤外線を用いてもよい。
【０１１４】
上述した実施形態では、第１乾燥装置２１１は１つの赤外線ヒーター２２０（フィラメント２２３）を備えるものとしたが、複数の赤外線ヒーター２２０を備えていてもよい。この場合、出力Ｐ［Ｗ］は複数の赤外線ヒーター２２０の合計出力とする。
【０１１５】
上述した実施形態では、セラミックス部品としてのセンサ素子１０１を製造する場合について説明したが、１以上のセラミックスグリーンシートを有し少なくとも一部が導電性ペーストで被覆されたグリーン構造体を乾燥した後に焼成して得られるセラミックス部品であれば、これに限られない。
【実施例】
【０１１６】
以下には、本発明の乾燥方法を具体的に実施した例を実施例として説明する。実験例２，７〜９，１１，１４，１５，２０，２１，２３、２４，２７〜２９，３２〜３４，３８，３９，４１〜４６，４８，５０が本発明の実施例に相当し、それ以外が比較例に相当する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【０１１７】
［実験例１〜５０］
上述した実施形態の第１乾燥装置２１１を用いて本発明の乾燥方法を行い、出力Ｐ［Ｗ］と照射時間Ｔ［ｓｅｃ］とを表１に示すように種々変更した場合の導電性ペーストの乾燥状態を調べ、実験例１〜５０とした。なお、排気ファン２１７による吸引の風速は排気ダクト２１５，２１６の吸引口で２ｍ／ｓｅｃとした。乾燥時の保護板２３４とグリーン構造体１０９との上下方向の距離は、３０ｍｍとした。また、フィラメント２２３からの赤外線のピーク波長は約１μｍであった。
【０１１８】
測定対象のグリーン構造体及び導電性ペーストは、以下のように作製した。まず、６枚のセラミックスグリーンシートを積層した積層体を作製し、積層体を切断してグリーン構造体を作製した。グリーン構造体は、前後方向の長さが７０ｍｍ、左右方向の幅が６ｍｍ、上下方向の厚さが１．５ｍｍとした。６枚のセラミックスグリーンシートは、安定化剤のイットリアを４ｍｏｌ％添加したジルコニア粒子と有機バインダーと有機溶剤とを混合し、テープ成形により成形した。なお、グリーン構造体の内部の電極等のパターンは形成しなかった。
【０１１９】
次に、グリーン構造体のうち積層体から切り出した切断面に、スクリーン印刷により導電性ペーストのパターンを印刷して、切断面の一部を導電性ペーストで被覆した。導電性ペーストは、以下のように調整した。安定化剤のイットリアを４ｍｏｌ％添加したジルコニア粒子に、Ｐｔ、及び粒径０．３μｍの造孔材（アルミナ）、及び溶媒としてのアセトンを所定量を加えて予備混合を行い予備混合液を得た。ポリビニルブチラール１５質量％を、酢酸ジエチレングリコールブチルエーテル８５質量％に溶解させて得た有機バインダー液を、予備混合液中のイットリア部分安定化ジルコニアと造孔材との合計体積に対して５０体積％の割合となるように、予備混合液に添加して混合した後、適宜ブチルカルビトールを添加して粘度を調整することにより、導電性ペーストを得た。印刷後の導電性ペーストの厚みは１５μｍ、大きさは１ｍｍ×１．５ｍｍの長方形とした。
【０１２０】
実験例１〜５０の乾燥を行った後、導電性ペーストの乾燥状態を調べ、乾燥十分（○），乾燥不十分（△），未乾燥（×）、の三段階の評価を行った。評価は、評価用シート（紙製及びＰＥＴ製）を一定圧力で導電性ペーストに押し付け、評価用シート側に導電性ペーストの材料成分が付着したか否かで行った。全く付着しなかった場合を乾燥十分、わずかに付着した場合を乾燥不十分、多く付着した場合を未乾燥、と評価した。表１に、実験例１〜５０の出力Ｐ［Ｗ］，照射時間Ｔ［ｓｅｃ］，及び乾燥状態の評価結果をまとめて示した。また、図１０は、出力Ｐ，照射時間Ｔに対する乾燥状態の評価をプロットしたグラフである。照射時間Ｔはフィラメント２２３に通電を開始した時刻からの時間として測定した。なお、フィラメント２２３は通電開始とほぼ同時に設定した出力Ｐで安定した。
【０１２１】
【表１】
2019163931.tif 000003
【０１２２】
図１０に示すように、出力Ｐが高いほど、また照射時間Ｔが大きいほど、乾燥状態が十分となる傾向が見られた。また、実験例１〜５０の結果より、乾燥状態が不十分又は未乾燥とならない下限の直線として２本の直線Ａ，Ｂを図１０のグラフに作図した。直線Ａ，Ｂの式は以下の式（Ａ），（Ｂ）のようになった。図１０から分かるように、直線Ａ，Ｂのいずれよりも照射時間Ｔが大きい領域（図１０の斜線領域であり、直線Ａ，Ｂの一部も含む）であれば、乾燥状態は十分であり、出力Ｐ及び照射時間Ｔの好ましい組み合わせであることがわかった。上述した式（１），（２）は、この領域を表す式である。なお、実験例１〜５０のいずれにおいても、乾燥工程におけるグリーン構造体の温度は８０℃を超えることはなかった。また、実験例１〜５０について、照射時間Ｔの長短によるグリーン構造体の温度差はわずかであった。グリーン構造体を冷却しながら赤外線を照射することで、グリーン構造体の温度上昇が十分抑制されていると考えられる。
【０１２３】
Ｔ＝（−２０／１３）Ｐ＋３８０      式（Ａ）
Ｔ＝（−２／３）Ｐ＋（５９６／３）  式（Ｂ）
【０１２４】
［実験例５１］
バッチ炉にグリーン構造体を搬入し、８０℃の熱風で導電性ペーストの乾燥を行った点以外は、実験例１〜５１と同様にして導電性ペーストを乾燥させた。実験例５１では、乾燥が十分となるまでに２０分と長時間を要した。
【符号の説明】
【０１２５】
１  第１基板層、２  第２基板層、３  第３基板層、４  第１固体電解質層、５  スペーサ層、６  第２固体電解質層、６ａ  上側最接近部、１０  ガス導入口、１１ 第１拡散律速部、１２  緩衝空間、１３  第２拡散律速部、２０  第１内部空所、２１  主ポンプセル、２２  内側ポンプ電極、２２ａ  天井電極部、２２ｂ 底部電極部、２２ｃ  内側ポンプ電極リード線、２３  外側ポンプ電極、２３ａ  外側ポンプ電極リード線、２４  可変電源、３０  第３拡散律速部、４０  第２内部空所、４１  測定用ポンプセル、４２   基準電極、４２ａ  基準電極リード線、４３  基準ガス導入空間、４４  測定電極、４４ａ  測定電極リード線、４５  第４拡散律速部、４６  可変電源、４８  大気導入層、５０  補助ポンプセル、５１  補助ポンプ電極、５１ａ  天井電極部、５１ｂ  底部電極部、５１ｃ，５１ｄ  補助ポンプ電極リード線、５２  可変電源、６１  第３内部空所、７０  ヒータ部、７２  ヒータ、７３  スルーホール、７４  ヒータ絶縁層、７５  圧力放散孔、７６ａ，７６ｂ  ヒータ用リード線、８０  主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル、８１  補助ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル、８２  測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル、８３  センサセル、９１  上部コネクタパッド、９１ａ〜９１ｄ  第１〜第４上部コネクタパッド、９２  下部コネクタパッド、９２ａ〜９２ｄ  第１〜第４下部コネクタパッド、９５  側面導通部、９５ａ〜９５ｅ  第１〜第５側面導通部、１００，３００  ガスセンサ、１０１  センサ素子、１０１ａ〜１０１ｆ  第１面〜第６面、１０９  グリーン構造体、１２２ｃ  未焼成内側ポンプ電極リード線、１４２ａ  未焼成基準電極リード線、１５１ｄ  未焼成補助ポンプ電極リード線、１４４ａ  未焼成測定電極リード線，１７６ｂ  未焼成ヒータ用リード線，１９１ａ，１９１ｄ  未焼成第１，第４上部コネクタパッド，１９２ａ，１９２ｄ  未焼成第１，第４下部コネクタパッド、１９５  導電性ペースト、１９５ａ〜１９５ｅ  第１〜第５導電性ペースト、２００  乾燥システム、２０１，２０２  第１，第２印刷装置、２０３，２０４  第１，第２検査装置、２１１，２１２  第１，第２乾燥装置、２１５，２１６  排気ダクト、２１７  排気ファン、２２０  赤外線ヒーター、２２２  ヒーター本体、２２３  フィラメント、２２４  管、２２８  赤外線照射領域、２３０  ケーシング、２３１  ケーシング本体、２３２  反射板、２３４  保護板、２３７  冷媒流路、２３８  空間、２４０  反転装置、２４１，２４２  第１，第２アーム、２４３，２４４  第１，第２挟持部、２４５  回転軸、２４６  支持部、２４７  昇降装置、２４８  昇降部材、２５０  搬送装置、２５１ａ〜２５１ｅ  第１〜第５ベルトコンベア、２５２  ローラー、２５３  ベルト、２６０  制御装置、２７０  載置部材、２７１，２７２  貫通孔、２７３  凹部、２７４，２７５  突出部、２７６  側部、２７７  底部、２７８，２７９  溝。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【手続補正書】
【提出日】令和1年6月19日(2019.6.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上のセラミックスグリーンシートを有し少なくとも一部が導電性ペーストで被覆されたグリーン構造体に対して、０．８μｍ〜４μｍの波長領域にピーク波長を有する赤外線を照射して前記導電性ペーストを乾燥させる乾燥工程、
を含み、
前記乾燥工程では、前記赤外線を照射しながら冷却ガスにより前記グリーン構造体を冷却する、
導電性ペーストの乾燥方法。
【請求項２】
前記乾燥工程では、貫通孔を有する載置部材上に、前記グリーン構造体側からみて前記導電性ペーストの少なくとも一部が前記貫通孔が存在する領域と重複するように前記グリーン構造体を載置した状態で、前記赤外線を照射しながら前記グリーン構造体周辺の雰囲気を吸引することで前記貫通孔内に冷却ガスを流通させる、
請求項１に記載の導電性ペーストの乾燥方法。
【請求項３】
前記乾燥工程では、前記吸引を行うための排気ダクトの吸引口における風速を０．５ｍ／ｓｅｃ〜１０ｍ／ｓｅｃとする、
請求項２に記載の導電性ペーストの乾燥方法。
【請求項４】
前記乾燥工程では、貫通孔を有する載置部材上に、前記グリーン構造体側からみて前記導電性ペーストの少なくとも一部が前記貫通孔が存在する領域と重複するように前記グリーン構造体を載置した状態で、前記赤外線を照射しながら前記貫通孔内に冷却ガスを流通させ、
前記乾燥工程では、赤外線ヒーターを用い、前記貫通孔が該赤外線ヒーターのフィラメントの真下に位置する状態で、前記赤外線の照射を行う、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性ペーストの乾燥方法。
【請求項５】
前記乾燥工程では、貫通孔を有する載置部材上に、前記グリーン構造体側からみて前記導電性ペーストの少なくとも一部が前記貫通孔が存在する領域と重複するように前記グリーン構造体を載置した状態で、前記赤外線を照射しながら前記貫通孔内に冷却ガスを流通させ、
前記乾燥工程では、赤外線ヒーターを用い、該赤外線ヒーターと前記グリーン構造体との距離を１０ｍｍ〜８０ｍｍとする、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電性ペーストの乾燥方法。
【請求項６】
前記グリーン構造体は、長尺な直方体形状であり、
前記乾燥工程では、前記載置部材上に、複数の前記グリーン構造体が各々のグリーン構造体側からみて前記導電性ペーストの少なくとも一部が前記貫通孔が存在する領域と重複するように載置し且つ前記グリーン構造体の長手方向に垂直な方向に沿って該複数のグリーン構造体を隙間を空けて載置した状態で、前記赤外線を照射する、
請求項２〜５のいずれか１項に記載の導電性ペーストの乾燥方法。
【請求項７】
前記グリーン構造体は、複数のセラミックスグリーンシートの積層体を切断して切り出された長尺な直方体形状をしており、且つ切断面の少なくとも一部が前記導電性ペーストで被覆されている、
請求項２〜６のいずれか１項に記載の導電性ペーストの乾燥方法。
【請求項８】
前記乾燥工程では、赤外線ヒーターを用い、該赤外線ヒーターの出力Ｐ［Ｗ］と赤外線の照射時間Ｔ［ｓｅｃ］とが下記式（１），（２）を共に満たすように前記赤外線を照射する、
Ｔ≧（−２０／１３）Ｐ＋３８０      式（１）
Ｔ≧（−２／３）Ｐ＋（５９６／３）  式（２）
請求項１〜７のいずれか１項に記載の導電性ペーストの乾燥方法。
【請求項９】
前記乾燥工程では、前記導電性ペーストを含む前記グリーン構造体の一部の領域に前記赤外線を照射する、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の導電性ペーストの乾燥方法。
【請求項１０】
前記乾燥工程では、前記導電性ペーストを密閉しない状態で、前記赤外線を照射する、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の導電性ペーストの乾燥方法。
【請求項１１】
１以上のセラミックスグリーンシートを有するグリーン構造体を用意する準備工程と、前記準備工程の後、前記グリーン構造体の少なくとも一部を導電性ペーストで被覆する被覆工程と、
前記被覆工程の後、前記グリーン構造体に対して、０．８μｍ〜４μｍの波長領域にピーク波長を有する赤外線を照射して前記導電性ペーストを乾燥させる乾燥工程と、
前記乾燥工程の後、前記グリーン構造体を焼成してセラミックス部品を得る焼成工程と、
を含み、
前記乾燥工程では、前記赤外線を照射しながら冷却ガスにより前記グリーン構造体を冷却する、
セラミックス部品の製造方法。
【請求項１２】
１以上のセラミックスグリーンシートを有する直方体形状のグリーン構造体の上面の少なくとも一部を導電性ペーストで被覆する第１被覆装置と、
前記グリーン構造体の上面に対して、０．８μｍ〜４μｍの波長領域にピーク波長を有する赤外線を照射する第１乾燥装置と、
前記グリーン構造体の上下を反転させる反転装置と、
前記グリーン構造体の前記反転後の上面の少なくとも一部を導電性ペーストで被覆する第２被覆装置と、
前記グリーン構造体の前記反転後の上面に対して、０．８μｍ〜４μｍの波長領域にピーク波長を有する赤外線を照射する第２乾燥装置と、
前記第１被覆装置，前記第１乾燥装置，前記反転装置，前記第２被覆装置，前記第２乾燥装置にこの順で前記グリーン構造体を搬送する搬送装置と、
を備え、
前記第１乾燥装置と前記第２乾燥装置との少なくとも一方は、前記赤外線を照射しながら冷却ガスにより前記グリーン構造体を冷却する、
乾燥システム。