(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体電解質体と、該固体電解質体の同一面に離間して配置された一対の電極とを有するセルを少なくとも１つ備えるガスセンサ素子において、
前記固体電解質体は、前記一対の電極同士の対向部のうち最短距離となる領域の少なくとも一部を跨ぎ、前記一対の電極と重なる前記固体電解質体の最大厚みよりも厚い凸部を有し、
前記凸部は、前記領域のすべてに形成されていると共に、前記一対の電極にそれぞれ接し、
前記一対の電極のうち一方の電極は、孤立した小空間としての基準酸素室に面していることを特徴とするガスセンサ素子。
【請求項２】
前記固体電解質体と前記一対の電極との積層方向から見て、前記凸部は前記一対の電極の一部に重なる請求項１又に記載のガスセンサ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば燃焼器や内燃機関等の燃焼ガスや排気ガス中に含まれる特定ガス濃度を検出するのに好適に用いられるガスセンサ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関の排気ガス中の特定ガス濃度（例えば、窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度）を検出するガスセンサ（ＮＯｘセンサ）が用いられている（特許文献１）。一般的なＮＯｘセンサは、第１ポンプセル、酸素濃度検知セル、及び第２ポンプセルを主に備えたガスセンサ素子を有している。
このうち第１ポンプセル１１００は、図９に示すように、固体電解質層１１１０と、固体電解質層１１１０の両面にそれぞれ対向して配置された一対の電極１１２０，１１３０とを有している。電極１１２０はガスセンサ素子の内部空間に露出して酸素のポンピングを行う。
【０００３】
又、第２ポンプセル１３００は、図１０に示すように、固体電解質層１３１０と、固体電解質層１３１０の一方の面（同一面）に離間して積層された一対の電極１３２０，１３３０とを有している。電極１３３０はガスセンサ素子の内部空間に露出してＮＯｘ濃度を検知する一方、電極１３２０は基準室内に露出して基準電極となっている。又、各電極１３２０，１３３０は絶縁層１４００にて仕切られている。
第２ポンプセル１３００は、他のセル（第１ポンプセル１１００、酸素濃度検知セル）と位置的に干渉しないよう、その設置スペースが限られるため、固体電解質層１３１０の同一面上に各電極１３２０，１３３０を配置することでセルをコンパクトにすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２２１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、固体電解質層１１１０の両面に一対の電極１１２０，１１３０をそれぞれ対向配置する第１ポンプセル１１００の場合、電極１１２０，１１３０間を流れる電流経路Ｂは、電極１１２０，１１３０の重なり領域を断面積とし、固体電解質層１１１０の厚み方向に流れる。そのため、固体電解質層１１１０の厚みが薄いほど、セルの内部抵抗が減少し、省電力となり、酸素ポンプの制御の精度が向上すると共に、固体電解質層の材料削減にもなる。
しかしながら、第２ポンプセル１３００のように固体電解質層１３１０の同一面上に各電極１３２０，１３３０を配置した場合、電極１３２０，１３３０間を流れる電流経路Ｃは、固体電解質体１３１０の厚み方向を断面積とするように横方向に流れる。このため、固体電解質層１３１０の厚みが薄いほど、セルの内部抵抗が増大して検出精度や応答性が劣るという問題がある。一方で、固体電解質層１３１０の厚みを厚くするとコストアップに繋がる。
【０００６】
そこで、本発明は、固体電解質体の同一面に一対の電極を積層したセルにおける内部抵抗を低減し、セルの特性を向上できると共に、コストダウンが図られたガスセンサ素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明のガスセンサ素子は、固体電解質体と、該固体電解質体の同一面に離間して配置された一対の電極とを有するセルを少なくとも１つ備えるガスセンサ素子において、前記固体電解質体は、前記一対の電極同士の対向部のうち最短距離となる領域の少なくとも一部を跨ぎ、前記一対の電極と重なる前記固体電解質体の最大厚みよりも厚い凸部を有し、前記凸部は、前記領域のすべてに形成されていると共に、前記一対の電極にそれぞれ接し、前記一対の電極のうち一方の電極は、孤立した小空間としての基準酸素室に面していることを特徴とする。
このガスセンサ素子によれば、一対の電極同士の対向部を跨いで凸部を設けることで、一対の電極間の固体電解質体の断面積が増大し、ひいては固体電解質体の比抵抗が低下するので、セルの特性（例えば、検出精度や応答性）を向上させることができる。又、固体電解質層の全体を厚くする必要が無いので、コストダウンを実現できる。
【０００８】
又、このガスセンサ素子によれば、凸部を上記領域のすべてに形成することで、固体電解質体の断面積を確実に増大させることができる。又、凸部が一対の電極にそれぞれ接していると、凸部を通る一対の電極間の電流経路を確実に生じさせて固体電解質体の比抵抗をより一層低下させることができる。
【０００９】
本発明のガスセンサ素子において、前記固体電解質体と前記一対の電極との積層方向から見て、前記凸部は前記一対の電極の一部に重なっていてもよい。
このガスセンサ素子によれば、凸部を印刷等で固体電解質体上に形成する場合に、印刷ズレ等で凸部の形成領域がズレても、凸部が一対の電極に確実に接するので、固体電解質体の比抵抗をより一層低下させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、固体電解質体の同一面に一対の電極を積層したセルにおける内部抵抗を低減し、セルの特性を向上できると共に、コストダウンが図られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るガスセンサ（ＮＯｘセンサ）の軸線方向に沿う断面図である。
【図２】ガスセンサ素子の軸線方向に沿う断面図である。
【図３】Ｉｐ２セルの部分拡大断面図である。
【図４】Ｉｐ２セルの部分拡大上面図である。
【図５】固体電解質体の凸部の形成方法の一例を示す分解斜視図である。
【図６】Ｉｐ２セルの別の例を示す部分拡大断面図である。
【図７】Ｉｐ２セルのさらに別の例を示す部分拡大上面図である。
【図８】Ｉｐ２セルのさらに別の例を示す部分拡大断面図である。
【図９】従来のＮＯｘセンサのＩｐ１セルの部分拡大断面図である。
【図１０】従来のＮＯｘセンサのＩｐ２セルの部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るガスセンサ（ＮＯｘセンサ）１の縦断面図（軸線ＡＸに沿って切断した断面図）、図２はガスセンサ１が有するガスセンサ素子１０の軸線ＡＸに沿う断面図、図３はＩｐ２セル１３０の部分拡大断面図、図４はＩｐ２セル１３０の部分拡大上面図である。
【００１３】
ガスセンサ１は、測定対象ガスである排ガス（被測定ガス）中の特定ガス（ＮＯｘ）の濃度を検出可能なガスセンサ素子１０を備え、内燃機関の排気管（図示なし）に装着されて使用されるＮＯｘセンサである。このガスセンサ１は、排気管に固定するためのネジ部２１が外表面の所定位置に形成された筒状の主体金具２０を備える。ガスセンサ素子１０は、軸線ＡＸ方向に延びる細長板状をなし、主体金具２０の内側に保持されている。
さらに詳しくは、ガスセンサ１は、ガスセンサ素子１０の後端部１０ｋ（図１において上端の部位）が挿入される挿入孔６２を有する保持部材６０と、この保持部材６０の内側に保持された６個の端子部材とを備える。なお、図１では、６個の端子部材のうち２個の端子部材（具体的には、端子部材７５，７６）のみを図示している。
【００１４】
ガスセンサ素子１０の後端部１０ｋには、平面視矩形状の合計６個の電極端子部１４、１７（図１では２個のみ図示）が形成され、各電極端子部１４，１７には、それぞれ、前述の端子部材が電気的に接続している。例えば、電極端子部１４には、端子部材７５の素子当接部７５ｂが弾性的に当接して電気的に接続している。また、電極端子部１７には、端子部材７６の素子当接部７６ｂが弾性的に当接して電気的に接続している。
さらに、６個の端子部材（端子部材７５，７６など）には、それぞれ、異なるリード線７１が電気的に接続されている。例えば、図１に示すように、端子部材７５のリード線把持部７７によって、リード線７１の芯線が加締められて把持される。また、端子部材７６のリード線把持部７８によって、他のリード線７１の芯線が加締められて把持される。
【００１５】
主体金具２０は、軸線ＡＸ方向に貫通する貫通孔２３を有する筒状部材である。この主体金具２０は、径方向内側に突出する形態で貫通孔２３の一部を構成する棚部２５を有している。主体金具２０は、ガスセンサ素子１０の先端部１０ｓを自身の先端側外部（図１において下方）に突出させると共に、ガスセンサ素子１０の後端部１０ｋを自身の後端側外部（図１において上方）に突出させた状態で、ガスセンサ素子１０を貫通孔２３内に保持している。
また、主体金具２０の貫通孔２３の内部には、環状のセラミックホルダ４２、滑石粉末を環状に充填してなる２つの滑石リング４３，４４、及びセラミックスリーブ４５が配置されている。詳細には、ガスセンサ素子１０の径方向周囲を取り囲む状態で、セラミックホルダ４２、滑石リング４３，４４、及びセラミックスリーブ４５が、この順に、主体金具２０の軸線方向先端側（図１において下端側）から軸線方向後端側（図１において上端側）にわたって重ねて配置されている。
【００１６】
また、セラミックホルダ４２と主体金具２０の棚部２５との間には、金属カップ４１が配置されている。また、セラミックスリーブ４５と主体金具２０のカシメ部２２との間には、加締リング４６が配置されている。なお、主体金具２０のカシメ部２２が、加締リング４６を介してセラミックスリーブ４５を先端側に押し付けるように、加締められている。
主体金具２０の先端部２０ｂには、ガスセンサ素子１０の先端部１０ｓを覆うように、複数の孔を有する金属製（具体的にはステンレス）の外部プロテクタ３１及び内部プロテクタ３２が、溶接によって取り付けられている。一方、主体金具２０の後端部には、外筒５１が溶接によって取り付けられている。外筒５１は、軸線ＡＸ方向に延びる筒状をなし、ガスセンサ素子１０を包囲している。
【００１７】
保持部材６０は、絶縁性材料（具体的にはアルミナ）からなり、軸線ＡＸ方向に貫通する挿入孔６２を有する筒状部材である。挿入孔６２内には、前述した６個の端子部材（端子部材７５，７６など）が配置されている。保持部材６０の後端部には、径方向外側に突出する鍔部６５が形成されている。保持部材６０は、鍔部６５が内部支持部材５３に当接する態様で、内部支持部材５３に保持されている。なお、内部支持部材５３は、外筒５１のうち径方向内側に向けて加締められた加締部５１ｇにより、外筒５１に保持されている。
保持部材６０の後端面６１上には、絶縁部材９０が配置されている。絶縁部材９０は、電気絶縁性材料（具体的にはアルミナ）からなり、円筒状をなす。この絶縁部材９０には、軸線ＡＸ方向に貫通する貫通孔９１が合計６個形成されている。この貫通孔９１には、前述した端子部材のリード線把持部（リード線把持部７７，７８など）が配置されている。
【００１８】
また、外筒５１のうち軸線方向後端部（図１において上端部）に位置する後端開口部５１ｃの径方向内側には、フッ素ゴムからなる弾性シール部材７３が配置されている。この弾性シール部材７３には、軸線ＡＸ方向に延びる円筒状の挿通孔７３ｃが、合計６個形成されている。各々の挿通孔７３ｃは、弾性シール部材７３の挿通孔面７３ｂ（円筒状の内壁面）によって構成されている。各々の挿通孔７３ｃには、リード線７１が１本ずつ挿通されている。各々のリード線７１は、弾性シール部材７３の挿通孔７３ｃを通じて、ガスセンサ１の外部に延出している。弾性シール部材７３は、外筒５１の後端開口部５１ｃを径方向内側に加締めることで径方向に弾性圧縮変形し、これにより、挿通孔面７３ｂとリード線７１の外周面７１ｂとを密着させて、挿通孔面７３ｂとリード線７１の外周面７１ｂとの間を水密に封止している。
【００１９】
一方、図２に示すように、ガスセンサ素子１０は、絶縁層１１５と、三つの複合層２０１、２０２、２０３と、複合層２０１、２０２の間に配置された絶縁体１４０とを備え、これらがこの順に積層方向に積層された構造を有する。複合層２０１、２０２、２０３は、それぞれ絶縁層１８１、１８２、１８３に設けられた貫通孔に、固体電解質体１１１、１２１、１３１を充填してなる。
さらに、ガスセンサ素子１０には、複合層２０３の裏面側に、ヒータ１６１が積層されている。なお、図２において、絶縁層１１５側を「表面側」と説明し、ヒータ１６１側を「裏面側」と説明する。このヒータ１６１は、アルミナを主体とする板状の絶縁体１６２、１６３と、その間に埋設されたヒータパターン１６４（Ｐｔを主体としている）とを備えている。
【００２０】
固体電解質体１１１、１２１、１３１は、固体電解質であるジルコニアからなり、酸素イオン伝導性を有する。絶縁体１４０には貫通孔が形成され、この貫通孔１４０ｈが二つの複合層２０１、２０２の層間に形成された第１空間１５０となる。
さらに、複合層２０３のうち固体電解質体１３１が埋め込まれた部位の一部がくり抜かれ、固体電解質体１３１が露出した第２空間１６０となる。
そして、積層方向に第１空間１５０と第２空間１６０の間に配置された複合層２０２の固体電解質体１２１には、積層方向に貫通孔が形成され、この貫通孔を介して第１空間１５０と第２空間１６０とが連通している。このようにして、第１空間１５０に導入された被測定ガスは、軸線ＡＸ方向に沿って流れた後、積層方向に沿って第２空間１６０に導入される。被測定ガスの導入方向（流れ方向）を符号Ｆで示す。
【００２１】
なお、第１空間１５０の側方（図２の紙面表及び裏方向）にガス透過性及び透水性を有する第１多孔質体（図示せず）が設けられており、第１空間１５０は第１多孔質体を通じてガスセンサ素子１０の外部と連通し、被測定ガスを導入可能になっている。第１多孔質体は、ガスセンサ素子１０の外部との仕切りとして、第１空間１５０内への排ガスの単位時間あたりの流通量を制限する。
【００２２】
固体電解質体１１１の表面側には、多孔質のＩｐ１＋電極１１２が設けられている。また、固体電解質体１１１の裏面側には、多孔質のＩｐ１−電極１１３が設けられている。この固体電解質体１１１、Ｉｐ１＋電極１１２、及びＩｐ１−電極１１３によって、Ｉｐ１セル１１０を構成している。
また、Ｉｐ１＋電極１１２とＩｐ１＋リード１１２ｒの表面側には、アルミナ等からなる絶縁層１１５が積層され、絶縁層１１５の先端側にＩｐ１＋電極１１２を取り囲む略矩形の貫通孔が設けられ、この貫通孔に多孔質層１９０が埋設されている。このようにして、多孔質層１９０を介してＩｐ１＋電極１１２と外部との間でガスが出入可能になっている。
このＩｐ１セル１１０は、Ｉｐ１＋電極１１２、Ｉｐ１−電極１１３間に流すポンプ電流Ｉｐ１に応じて、Ｉｐ１＋電極１１２の接する雰囲気（ガスセンサ素子１０の外部の雰囲気）とＩｐ１−電極１１３の接する雰囲気（第１空間１５０内の雰囲気）との間で酸素の汲み出し及び汲み入れ（いわゆる酸素ポンピング）を行う。
【００２３】
固体電解質体１２１は、絶縁体１４０を挟んで、固体電解質体１１１と積層方向に対向するように配置されている。固体電解質体１２１の表面側には多孔質のＶｓ−電極１２２が設けられている。より詳細には、Ｖｓ−電極１２２は、第１空間１５０内において、Ｉｐ１−電極１１３よりも被測定ガスの導入方向Ｆの下流側に設けられている。
また、固体電解質体１２１の裏面側のうちＶｓ−電極１２２と対向する部位には、多孔質のＶｓ＋電極１２３が設けられている。ここで、上述のように複合層２０３のうち固体電解質体１３１が埋め込まれた部位の一部がくり抜かれ、Ｖｓ＋電極１２３はこのくり抜き部位に配置されている。
この固体電解質体１２１、Ｖｓ−電極１２２、及びＶｓ＋電極１２３によって、Ｖｓセル１２０を構成している。このＶｓセル１２０は、主として、固体電解質体１２１により隔てられた雰囲気（電極１２２の接する第１空間１５０内の雰囲気と、電極１２３の接する後述する基準酸素室１７０内の雰囲気）間の酸素分圧差に応じて起電力を発生する。
【００２４】
固体電解質体１３１は、固体電解質体１２１と積層方向に対向するように配置されている。固体電解質体１３１の同一面（表面）側には、多孔質のＩｐ２＋電極１３２と多孔質のＩｐ２−電極１３３が軸線ＡＸ方向に離間して設けられている。
Ｉｐ２＋電極１３２とＶｓ＋電極１２３との間には、孤立した小空間としての基準酸素室１７０が形成されている。この基準酸素室１７０は、上述の複合層２０３のくり抜き部位と、固体電解質体１２１との積層方向の隙間により構成され、さらに第２空間１６０との間が絶縁体１４５で仕切られている。なお、基準酸素室１７０内には、セラミックス製の多孔質体が配置されている。
また、Ｉｐ２−電極１３３は、上述の複合層２０３のくり抜き部位にて、第２空間１６０内に配置されている。
【００２５】
固体電解質体１３１、Ｉｐ２＋電極１３２、及びＩｐ２−電極１３３によって、窒素酸化物（ＮＯｘ）濃度を検知するためのＩｐ２セル１３０を構成している。このＩｐ２セル１３０は、第２空間１６０内で分解されたＮＯｘ由来の酸素（酸素イオン）を、固体電解質体１３１を通じて、基準酸素室１７０に移動させる。このとき、電極１３２及び電極１３３の間には、第２空間１６０内に導入された排ガス（被測定ガス）に含まれる窒素酸化物の濃度に応じた電流が流れる。
ここで、Ｉｐ２＋電極１３２、Ｉｐ２−電極１３３が特許請求の範囲の「一対の電極」に相当する。又、Ｉｐ２セル１３０がそれぞれ特許請求の範囲の「セル」に相当する。
【００２６】
ここで、本実施形態のガスセンサ１によるＮＯｘ濃度検知について、簡単に説明する。
ガスセンサ素子１０の固体電解質体１１１、１２１、１３１は、ヒータパターン１６４の昇温に伴い加熱され、活性化する。これにより、Ｉｐ１セル１１０、Ｖｓセル１２０、及びＩｐ２セル１３０が動作するようになる。
排気通路（図示なし）内を流通する排ガス（測定対象ガス）は、第１多孔質体による流通量の制限を受けつつ第１空間１５０内に導入される。このとき、Ｖｓセル１２０には、Ｖｓ＋電極１２３側からＶｓ−電極１２２側へ微弱な電流Ｉｃｐが流されている。このため、排ガス中の酸素は、負極側となる第１空間１５０内のＶｓ−電極１２２から電子を受け取ることができ、酸素イオンとなって固体電解質体１２１内を流れ、基準酸素室１７０内に移動する。つまり、Ｖｓ−電極１２２、Ｖｓ＋電極１２３間で電流Ｉｃｐが流されることによって、第１空間１５０内の酸素が基準酸素室１７０内に送り込まれる。
【００２７】
第１空間１５０内に導入された排ガスの酸素濃度が所定値より薄い場合、Ｉｐ＋電極１１２側が負極となるようにＩｐ１セル１１０に電流Ｉｐ１を流し、ガスセンサ素子１０の外部から第１空間１５０内へ酸素の汲み入れを行う。一方、第１空間１５０内に導入された排ガスの酸素濃度が所定値より濃い場合、Ｉｐ−電極１１３側が負極となるようにＩｐ１セル１１０に電流Ｉｐ１を流し、第１空間１５０内からガスセンサ素子１０外部へ酸素の汲み出しを行う。
このように、第１空間１５０において酸素濃度が調整された被測定ガスは、第２空間１６０内に導入される。第２空間１６０内でＩｐ２−電極１３３と接触した被測定ガス中の特定ガス成分（ＮＯｘ成分）は、Ｉｐ２−電極１３３、Ｉｐ２＋電極１３２間に電圧Ｖｐ２を印加されることで、Ｉｐ２−電極１３３上で窒素と酸素に分解（還元）され、分解された酸素は、酸素イオンとなって固体電解質体１３１内を流れ、基準酸素室１７０内に移動する。この際、Ｉｐ２セル１３０を流れる電流Ｉｐ２を検出し、その電流値に基づいて、被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検知することができる。
【００２８】
次に、図３、図４を参照し、固体電解質体１３１の凸部１３１ｐについて説明する。
図３に示すように、固体電解質体１３１は、一対の電極１３２，１３３同士の対向部を跨ぎ、厚みｔ１の凸部１３１ｐを一体に有している。この厚みｔ１は、一対の電極１３２，１３３と重なる固体電解質体１３１の最大厚みｔ０よりも厚い、なお、図３の例では、凸部１３１ｐは固体電解質体１３１の電極１３２，１３３側（表面側）に突出している。又、凸部１３１ｐの積層方向の高さは、第２空間１６０及び基準酸素室１７０の積層方向の高さより低く、凸部１３１ｐの表面側に、第２空間１６０と基準酸素室１７０の間を仕切る絶縁層１４５が積層されている。
又、図４に示すように、凸部１３１ｐは、一対の電極１３２，１３３同士の対向部のうち、矢印で示す最短距離となる領域Ｒの少なくとも一部(図４の例では領域Ｒのすべてに加え、領域Ｒの周辺まで)を跨ぐように形成されている。なお、各電極１３２，１３３から後端側へ向かって、それぞれリード１３２Ｌ．１３３Ｌが延びている。
【００２９】
このように、一対の電極１３２，１３３同士の対向部を跨いで凸部１３１ｐを設けることで、図３に示すように、一対の電極１３２，１３３とそれぞれ重なる固体電解質体１３１（厚みｔ０の部位）を通る通常の電流経路Ｃの他、一対の電極１３２，１３３の側面から凸部１３１ｐを通る電流経路Ｄが生じる。このため、一対の電極１３２，１３３間の固体電解質体１３１の断面積が増大し、ひいては固体電解質体１３１の比抵抗が低下するので、Ｉｐ２セル１３０の検出精度や応答性を向上させることができる。又、固体電解質層１３１のうち、一対の電極１３２，１３３とそれぞれ重なる部位全体を厚くする必要が無いので、コストダウンを実現できる。
固体電解質体１３１の比抵抗を確実に低下する観点から、厚みｔ１≧１．２×ｔ０であることが好ましい。厚みｔ１の上限は特に制限されないが、例えば第２空間１６０や基準酸素室１７０の高さ未満が上限となる。
【００３０】
図５は、凸部１３１ｐの形成方法の一例を示す分解斜視図である。まず、絶縁層１８３１を含む複合層２０３の固体電解質体１３１の上（表面側）に、一対の電極１３２，１３３及びそれらのリード１３２Ｌ，１３３Ｌをペースト印刷する。次に、領域Ｒを覆うように、凸部１３１ｐをペースト印刷する。
さらに、一対の電極１３２，１３３及び凸部１３１ｐの段差を埋めるように、絶縁層１８３２をペースト印刷する。絶縁層１８３２に設けられた貫通孔１８３２ｈの開口寸法は、固体電解質体１３１の外形よりも小さく、固体電解質体１３１の外周部分を覆い、貫通孔１８３２ｈが第２空間１６０や基準酸素室１７０を形成する上記「くり抜き部位」に相当する。
次に、絶縁層１８３２の上（表面側）に絶縁層１８３３をペースト印刷する。絶縁層１８３３は、凸部１３１ｐの上（表面側）を覆う絶縁層１４５を含んでいる。
その後、さらにガスセンサ素子１０の他の部位を適宜積層し、全体を焼成することで、絶縁層１８３１、１８３２、１８３３が絶縁層１８３になる。
【００３１】
なお、凸部１３１ｐを通る電流経路Ｄを確実に生じさせて固体電解質体１３１の比抵抗を低下させるためには、図３に示すように、凸部１３１ｐと電極１３２が丁度接するような形態が好ましい。一方、凸部１３１ｐを固体電解質体１３１に積層するようにペースト印刷すると製造が容易となるが、図６に示すように、印刷ズレにより凸部１３１ｐが電極１３３と接しない場合がある。この場合、凸部１３１ｐが電極１３３と接する場合に比べると、凸部１３１ｐを通る電流経路Ｄによる寄与が少なくなる傾向にある。
そこで、図３に示すように、固体電解質体１３１と一対の電極１３２，１３３との積層方向から見て、凸部１３１ｐが電極１３３の一部（電極１３２との対向部の少なくとも一部）に重なりＬを有して重なるようにすれば、印刷ズレが生じても凸部１３１ｐと電極１３３（１３２）とを確実に接しさせることができるので好ましい。なお、凸部１３１ｐと電極１３３２においても同様である。
【００３２】
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、凸部１３１ｐが領域Ｒのすべてに形成されていたが、図７に示すように、領域Ｒの一部に凸部２３１ｐを形成してもよい。又、図７の例では凸部２３１ｐと電極２３２が接しているが、凸部２３１ｐと各電極２３２、２３３が接していなくてもよい。なお、図７の例では、Ｉｐ２セル２３０の各電極２３２、２３３は、軸線ＡＸ方向に交差する方向に離間している。
【００３３】
又、上記実施形態では、凸部１３１ｐが固体電解質体１３１の電極１３２，１３３側（表面側）に突出していたが、図８に示すように、凸部３３１ｐが固体電解質体３３１の電極３３２，３３３と反対側（裏面側）に突出してもよい。図８の例では、一対の電極３３２，３３３とそれぞれ重なる固体電解質体３３１（厚みｔ０の部位）を通る通常の電流経路Ｃの他、電流経路Ｃよりも裏面側の固体電解質体３３１（厚みｔ１の部位）を通る電流経路Ｄが生じる。そして、これにより一対の電極３３２，３３３間の固体電解質体３３１の断面積が増大し、ひいては固体電解質体３３１の比抵抗が低下することになる。
又、図８の例でも、積層方向から見て、凸部３３１ｐが電極３３３の一部（電極３３２との対向部の少なくとも一部）に重なりＬを有して重なっている。
【００３４】
又、上記実施形態では、凸部１３１ｐを固体電解質体１３１上にペースト印刷したが、凸部１３１ｐの形成方法はこれに限られない。又、凸部と、（凸部以外の）固体電解質体とは同じ組成であってもよく、例えば凸部に固体電解質体よりも酸素イオン伝導性の高い材料を用いてもよい。
又、本発明が適用されるセルは、Ｉｐ２セル１３０に限らず、固体電解質体の同一面に一対の電極が積層する限り、Ｉｐ１セル１１０やＶｓセル１２０に適用してもよい。なお、Ｉｐ１セルに本発明を適用すると、特に大電流でＩｐ１セルに通電する際、酸素ポンプの制御を精度良く行える。又、Ｖｓセル１２０に本発明を適用すると、Ｉｐ２セル１３０と同様に検知対象のガスの検出精度や応答性が向上する。
又、ＮＯｘセンサに限らず、少なくとも１つのセルを有する例えば酸素センサ、アンモニアセンサに適用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１０    ガスセンサ素子
１３０、２３０、３３０    セル（第２ポンプセル）
１３１、２３１、３３１    固体電解質体
１３１ｐ、２３１ｐ、３３１ｐ    凸部
１３２、２３２、３３２    一対の電極（Ｉｐ２＋電極）
１３３、２３２、３３３    一対の電極（Ｉｐ２−電極）
Ｒ    一対の電極同士の対向部のうち最短距離となる領域
Ｌ    凸部と電極との重なり
ｔ０    固体電解質体の最大厚み
ｔ１    凸部の厚み
【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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