(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線部と、７００℃以上９００℃以下の温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位長さあたりの抵抗値が前記直線部と比べて低い屈曲部と、を有する発熱体と、
前記発熱体を囲むセラミックス体と、
を備え、
前記セラミックス体は、長手方向と短手方向とを有する板状体であり、
前記発熱体は、折り返し方向が前記短手方向に沿うように複数回折り返されながら全体として前記長手方向に沿って折り返されるように引き回され、前記短手方向に沿った折り返しのピッチが密な領域と粗な領域とが前記長手方向に沿ってそれぞれ１以上設けられており、
前記発熱体は、前記屈曲部の一部として、前記１以上の密な領域のうち該発熱体の発熱時に該１以上の密な領域の中で最も高温になる最高温度領域内に存在し折り返しの頂点が前記短手方向に互いに対向する折り返し部である第１屈曲部を有し、
前記最高温度領域の温度は、発熱時の前記１以上のピッチが粗な領域の各々の温度よりも高く、
前記第１屈曲部は、前記温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位長さあたりの抵抗値が前記直線部と比べて低い、
セラミックスヒータ。
【請求項２】
前記第１屈曲部の単位長さあたりの抵抗値を単位抵抗値Ｒａ１［μΩ／ｍｍ］とし、前記直線部の単位長さあたりの抵抗値を単位抵抗値Ｒ２［μΩ／ｍｍ］としたときに、前記温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒ２が値０．８７以下である、
請求項１に記載のセラミックスヒータ。
【請求項３】
前記温度範囲の少なくともいずれかの温度における前記単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒ２が値０．８０以下である、
請求項２に記載のセラミックスヒータ。
【請求項４】
前記第１屈曲部は、前記直線部と比べて長さ方向に垂直な断面積が大きい、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のセラミックスヒータ。
【請求項５】
前記発熱体は、帯状であり、
前記第１屈曲部は、厚さが前記直線部の厚さ以上である、
請求項４に記載のセラミックスヒータ。
【請求項６】
前記第１屈曲部の長さ方向に垂直な断面積Ｓ１［ｍｍ2］と前記直線部の長さ方向に垂直な断面積Ｓ２［ｍｍ2］との断面積比Ｓ２／Ｓａ１が値０．８７以下である、
請求項４又は５に記載のセラミックスヒータ。
【請求項７】
前記断面積比Ｓ２／Ｓａ１が値０．８０以下である、
請求項６に記載のセラミックスヒータ。
【請求項８】
前記第１屈曲部は、前記直線部と比べて前記温度範囲の少なくともいずれかの温度における体積抵抗率が低い、
請求項１〜７のいずれか１項に記載のセラミックスヒータ。
【請求項９】
前記温度範囲の少なくともいずれかの温度において、前記第１屈曲部の体積抵抗率ρａ１［μΩ・ｃｍ］と前記直線部の体積抵抗率ρ２［μΩ・ｃｍ］との比である体積抵抗率比ρａ１／ρ２が値０．８７以下である、
請求項８に記載のセラミックスヒータ。
【請求項１０】
前記温度範囲の少なくともいずれかの温度における前記体積抵抗率比ρａ１／ρ２が値０．８０以下である、
請求項９に記載のセラミックスヒータ。
【請求項１１】
直線部と、７００℃以上９００℃以下の温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位長さあたりの抵抗値が前記直線部と比べて低い屈曲部と、を有する発熱体と、
前記発熱体を囲むセラミックス体と、
を備え、
前記セラミックス体は、長手方向と短手方向とを有する板状体であり、
前記発熱体は、折り返し方向が前記短手方向に沿うように複数回折り返されながら全体として前記長手方向に沿って折り返されるように引き回され、前記短手方向に沿った折り返しのピッチが密な領域と粗な領域とが前記長手方向に沿ってそれぞれ１以上設けられており、
前記発熱体は、前記屈曲部の一部として、前記１以上の密な領域のうち該発熱体の発熱時に該１以上の密な領域の中で最も高温になる最高温度領域内に存在し折り返しの頂点が前記短手方向に互いに対向する折り返し部である第１屈曲部と、前記最高温度領域内に存在し該第１屈曲部よりも前記短手方向で外側に存在する第３屈曲部と、を有し、
前記最高温度領域の温度は、発熱時の前記１以上のピッチが粗な領域の各々の温度よりも高く、
前記第１屈曲部は、前記温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位長さあたりの抵抗値が前記第３屈曲部と比べて低い、
セラミックスヒータ。
【請求項１２】
前記第１屈曲部の単位長さあたりの抵抗値を単位抵抗値Ｒａ１［μΩ／ｍｍ］とし、前記第３屈曲部の単位長さあたりの抵抗値を単位抵抗値Ｒａ３［μΩ／ｍｍ］としたときに、前記温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒａ３が値０．８７以下である、
請求項１１に記載のセラミックスヒータ。
【請求項１３】
前記温度範囲の少なくともいずれかの温度における前記単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒａ３が値０．８０以下である、
請求項１２に記載のセラミックスヒータ。
【請求項１４】
前記第１屈曲部は、前記第３屈曲部と比べて長さ方向に垂直な断面積が大きい、
請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のセラミックスヒータ。
【請求項１５】
前記発熱体は、帯状であり、
前記第１屈曲部は、厚さが前記第３屈曲部の厚さ以上である、
請求項１４に記載のセラミックスヒータ。
【請求項１６】
前記第１屈曲部の長さ方向に垂直な断面積Ｓａ１［ｍｍ2］と前記第３屈曲部の長さ方向に垂直な断面積Ｓａ３［ｍｍ2］との断面積比Ｓａ３／Ｓａ１が値０．８７以下である、
請求項１４又は１５に記載のセラミックスヒータ。
【請求項１７】
前記断面積比Ｓａ３／Ｓａ１が値０．８０以下である、
請求項１６に記載のセラミックスヒータ。
【請求項１８】
前記第１屈曲部は、前記第３屈曲部と比べて前記温度範囲の少なくともいずれかの温度における体積抵抗率が低い、
請求項１１〜１７のいずれか１項に記載のセラミックスヒータ。
【請求項１９】
前記温度範囲の少なくともいずれかの温度において、前記第１屈曲部の体積抵抗率ρａ１［μΩ・ｃｍ］と前記第３屈曲部の体積抵抗率ρａ３［μΩ・ｃｍ］との比である体積抵抗率比ρａ１／ρａ３が値０．８７以下である、
請求項１８に記載のセラミックスヒータ。
【請求項２０】
前記温度範囲の少なくともいずれかの温度における前記体積抵抗率比ρａ１／ρａ３が値０．８０以下である、
請求項１９に記載のセラミックスヒータ。
【請求項２１】
請求項１〜２０のいずれか１項に記載のセラミックスヒータを備え、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子。
【請求項２２】
請求項２１に記載のセンサ素子を備えたガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックスヒータ，センサ素子及びガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セラミックスヒータとしては、セラミックスシートと、セラミックスシートの長手方向に複数回折り返して形成したヒータパターンとを有するものが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載のヒータパターンは、長手方向に沿って形成された直線導体部と、直線導体部同士を連結する折り返し導体部とを備えている。また、短手方向に沿った直線部と直線部同士を連結する折り返し部とを備えたパターンを有するものも知られている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４８２６４６１号公報
【特許文献２】特許第３５７１４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このようなセラミックスヒータでは、発熱体を構成する導体が高温で酸化することなどにより、発熱体が劣化して断線する場合があった。特に、ヒータパターンの折り返し部分などの屈曲部は、直線部と比べて熱膨張による応力の影響も受けやすいため、直線部と比べて劣化による断線等が生じやすい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、発熱体の屈曲部の劣化を抑制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】
本発明のセラミックスヒータは、
直線部と、７００℃以上９００℃以下の温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位長さあたりの抵抗値が前記直線部と比べて低い屈曲部と、を有する発熱体と、
前記発熱体を囲むセラミックス体と、
を備えたものである。
【０００８】
このセラミックスヒータは、発熱体が直線部と屈曲部とを有している。そして、屈曲部は、７００℃以上９００℃以下の温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位長さあたりの抵抗値が直線部と比べて低くなっている。これにより、７００℃〜９００℃の少なくともいずれかの温度において、屈曲部は直線部と比べて発熱密度（単位長さあたりの発熱量）が小さくなり、温度が上昇しにくくなる。高温になるほど発熱体は劣化しやすくなるため、直線部と比べて屈曲部の温度が上昇しにくいことで、屈曲部の劣化を抑制できる。
【０００９】
本発明のセラミックスヒータにおいて、前記屈曲部の単位長さあたりの抵抗値を単位抵抗値Ｒ１［μΩ／ｍｍ］とし、前記直線部の単位長さあたりの抵抗値を単位抵抗値Ｒ２［μΩ／ｍｍ］としたときに、前記温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２が値０．８７以下としてもよい。こうすれば、屈曲部の劣化を抑制する効果がより高まる。この場合において、前記温度範囲の少なくともいずれかの温度における前記単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２が値０．８０以下であることが好ましい。
【００１０】
本発明のセラミックスヒータにおいて、前記屈曲部は、前記直線部と比べて長さ方向に垂直な断面積が大きくてもよい。こうすれば、屈曲部の単位長さあたりの抵抗値が直線部と比べて低くなりやすい。この場合において、前記発熱体は、帯状であり、前記屈曲部は、厚さが前記直線部の厚さ以上であってもよい。また、前記屈曲部の長さ方向に垂直な断面積Ｓ１［ｍｍ2］と前記直線部の長さ方向に垂直な断面積Ｓ２［ｍｍ2］との断面積比Ｓ２／Ｓ１が値０．８７以下であることが好ましい。こうすれば、上述した温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２が値０．８７以下になりやすい。また、前記断面積比Ｓ２／Ｓ１が値０．８０以下であることがより好ましい。
【００１１】
本発明のセラミックスヒータにおいて、前記屈曲部は、前記直線部と比べて前記温度範囲の少なくともいずれかの温度における体積抵抗率が低くてもよい。こうすれば、屈曲部の単位長さあたりの抵抗値が直線部と比べて低くなりやすい。この場合において、前記温度範囲の少なくともいずれかの温度において、前記屈曲部の体積抵抗率ρ１［μΩ・ｃｍ］と前記直線部の体積抵抗率ρ２［μΩ・ｃｍ］との比である体積抵抗率比ρ１／ρ２が値０．８７以下であることが好ましい。こうすれば、上述した温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２が値０．８７以下になりやすい。また、前記温度範囲の少なくともいずれかの温度における前記体積抵抗率比ρ１／ρ２が値０．８０以下であることがより好ましい。
【００１２】
本発明のセラミックスヒータにおいて、前記セラミックス体は、長手方向と短手方向とを有する板状体であり、前記発熱体は、前記直線部として、前記短手方向に沿って並んでおり長さ方向が前記長手方向に沿った４以上の前記直線部を有し、前記発熱体は、前記屈曲部として、前記短手方向に隣り合う直線部同士を前記長手方向の一端側で接続する複数の一端側屈曲部と、前記短手方向に隣り合う直線部同士を前記長手方向の他端側で接続する１以上の他端側屈曲部と、を有していてもよい。
【００１３】
本発明のセラミックスヒータにおいて、前記セラミックス体は、長手方向と短手方向とを有する板状体であり、前記発熱体は、折り返し方向が前記短手方向に沿うように複数回折り返されながら全体として前記長手方向に沿って折り返されるように引き回され、前記短手方向に沿った折り返しのピッチが密な領域と粗な領域とが前記長手方向に沿ってそれぞれ１以上設けられており、前記発熱体は、前記屈曲部の一部として、前記１以上の密な領域のうち該発熱体の発熱時に最も高温になる最高温度領域内に存在し折り返しの頂点が前記短手方向に互いに対向する折り返し部である第１屈曲部を有し、前記第１屈曲部は、前記温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位長さあたりの抵抗値が前記直線部と比べて低くてもよい。ここで、第１屈曲部は、互いに対向する第１屈曲部間での熱伝達などにより、最高温度領域の中で局所的に高温になりやすい。そのため、屈曲部の中でも第１屈曲部は特に高温になりやすく、劣化しやすい。一方、直線部は、第１屈曲部と比べると高温になりにくい。このセラミックスヒータでは、第１屈曲部が、上述した温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位長さあたりの抵抗値が直線部と比べて低くなっているため、発熱体の最高温度領域内の局所的な加熱をより低減できる。すなわち、高温になりやすい第１屈曲部の温度上昇をより抑制できる。これにより、屈曲部の中でも特に劣化しやすい第１屈曲部の劣化を抑制できる。
【００１４】
本発明のセラミックスヒータにおいて、前記セラミックス体は、長手方向と短手方向とを有する板状体であり、前記発熱体は、折り返し方向が前記短手方向に沿うように複数回折り返されながら全体として前記長手方向に沿って折り返されるように引き回され、前記短手方向に沿った折り返しのピッチが密な領域と粗な領域とが前記長手方向に沿ってそれぞれ１以上設けられており、前記発熱体は、前記屈曲部の一部として、前記１以上の密な領域のうち該発熱体の発熱時に最も高温になる最高温度領域内に存在し折り返しの頂点が前記短手方向に互いに対向する折り返し部である第１屈曲部と、前記最高温度領域内に存在し該第１屈曲部よりも前記短手方向で外側に存在する第３屈曲部と、を有し、前記第１屈曲部は、前記温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位長さあたりの抵抗値が前記第３屈曲部と比べて低くてもよい。ここで、第１屈曲部は、互いに対向する第１屈曲部間での熱伝達などにより、最高温度領域の中で局所的に高温になりやすい。そのため、屈曲部の中でも第１屈曲部は特に高温になりやすく、劣化しやすい。一方、第３屈曲部は、第１屈曲部よりもセラミックス体の外側に位置することから、第１屈曲部と比べると高温になりにくい。このセラミックスヒータでは、第１屈曲部が、上述した温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位長さあたりの抵抗値が第３屈曲部と比べて低くなっているため、発熱体の最高温度領域内の局所的な加熱をより低減できる。すなわち、高温になりやすい第１屈曲部の温度上昇をより抑制できる。これにより、屈曲部の中でも特に劣化しやすい第１屈曲部の劣化を抑制できる。
【００１５】
本発明のセンサ素子は、
上述したいずれかの態様の本発明のセラミックスヒータを備え、
被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するものである。
【００１６】
このセンサ素子は、上述したいずれかの態様のセラミックスヒータを備えている。そのため、上述した本発明のセラミックスヒータと同様の効果、例えば発熱体の屈曲部の劣化を抑制する効果が得られる。
【００１７】
本発明のガスセンサは、
上述した本発明のセンサ素子を備えたものである。
【００１８】
このセンサ素子は、上述したいずれかの態様のセラミックスヒータを備えたセンサ素子を備えている。そのため、上述した本発明のセラミックスヒータやセンサ素子と同様の効果、例えば発熱体の屈曲部の劣化を抑制する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ガスセンサ１００の構成の一例を概略的に示した断面模式図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】変形例のヒータ７２Ａの説明図。
【図４】変形例のヒータ７２Ｂの説明図。
【図５】変形例のヒータ７２Ｃの説明図。
【図６】発熱部７６の最高温度領域（第１領域９０ａ）周辺の左右方向に沿った温度分布の概念図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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、本発明の一実施形態であるガスセンサ１００の構成の一例を概略的に示した断面模式図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。なお、ガスセンサ１００は、例えば自動車の排気ガスなどの被測定ガスにおけるＮＯｘなどの特定ガスの濃度を、センサ素子１０１により検出するものである。また、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）を左右方向とする。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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の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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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にて検出された起電力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。
【００４９】
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とを組み合わせて、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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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、ヒータコネクタ電極７１と、ヒータ７２と、スルーホール７３と、ヒータ絶縁層７４、圧力放散孔７５とを備えている。また、ヒータ部７０は、セラミックスからなる第１基板層１，第２基板層２，及び第３基板層３を備えている。ヒータ部７０は、ヒータ７２と、ヒータ７２を囲む第２基板層２及び第３基板層３を備えたセラミックスヒータとして構成されている。ヒータ７２は、図２に示すように、発熱部７６とリード部７９とを備えている。
【００５３】
ヒータコネクタ電極７１は、第１基板層１の下面に接する態様にて形成されてなる電極である。ヒータコネクタ電極７１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。
【００５４】
ヒータ７２の発熱部７６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のリード部７９は、スルーホール７３を介してヒータコネクタ電極７１と接続されており、該ヒータコネクタ電極７１を通して外部より給電されることにより発熱部７６が発熱し、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。
【００５５】
また、ヒータ７２の発熱部７６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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
ヒータ７２の発熱部７６及びリード部７９について詳細に説明する。発熱部７６は、抵抗発熱体であり、図２に示すように、両端がリード部７９に接続された帯状の一筆書き形状をしている。発熱部７６は、複数（本実施形態では３個）の屈曲部７７と、複数（本実施形態では４個）の直線部７８とを有している。複数の屈曲部７７及び複数の直線部７８は、電気的に直列に接続されている。発熱部７６は、左右対称の形状をしている。
【００５９】
複数の直線部７８は、センサ素子１０１の短手方向（左右方向）に沿って等間隔に並んでいる。複数の直線部７８は、いずれも、長さ方向がセンサ素子１０１の長手方向（前後方向）に沿っている。本実施形態では、複数の直線部７８は長さ方向が前後方向と平行になるように配設されている。複数の直線部７８のうち最も左側に位置する直線部７８は、後端が第１リード７９ａに接続されている。複数の直線部７８のうち最も右側に位置する直線部７８は、後端が第２リード７９ｂに接続されている。
【００６０】
複数の屈曲部７７の各々は、左右方向に隣り合う直線部７８同士を接続している。屈曲部７７は、隣り合う直線部７８同士の前端側（一端側）を接続する先端側屈曲部７７ａと、隣り合う直線部７８同士の後端側（他端側）を接続する後端側屈曲部７７ｂとを有している。本実施形態では、屈曲部７７は２個の先端側屈曲部７７ａと、１個の後端側屈曲部７７ｂとを有している。複数の屈曲部７７は、いずれも曲線状に屈曲しており半円の円弧状をしている。なお、屈曲部７７は、折れ線状に屈曲した形状であってもよい。
【００６１】
発熱部７６は、本実施形態では、貴金属とセラミックスとを含むサーメット（例えば、白金（Ｐｔ）とアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）とのサーメット）とした。なお、発熱部７６は、サーメットに限らず、例えば貴金属などの導電性物質を含むものであればよい。発熱部７６に用いる貴金属としては、白金，ロジウム（Ｒｈ），金（Ａｕ），パラジウム（Ｐｄ）の少なくとも１以上の金属，又はその合金などが挙げられる。
【００６２】
屈曲部７７は、使用時に発熱部７６が加熱される可能性のある温度範囲である７００℃以上９００℃以下の温度範囲の少なくともいずれかの温度において、単位長さあたりの抵抗値が直線部７８と比べて低くなっている。換言すると、屈曲部７７の単位長さあたりの抵抗値を単位抵抗値Ｒ１［μΩ／ｍｍ］とし、直線部７８の単位長さあたりの抵抗値を単位抵抗値Ｒ２［μΩ／ｍｍ］としたときに、上記の温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２が値１未満となっている。こうすることで、７００℃〜９００℃の少なくともいずれかの温度において、屈曲部７７は直線部７８と比べて発熱密度（単位長さあたりの発熱量）が小さくなり、温度が上昇しにくくなる。ここで、高温になるほど発熱部７６は酸化（例えば発熱部７６中の貴金属成分であるＰｔの酸化）などにより劣化しやすくなる。単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２を値１未満とすることで、屈曲部７７の温度上昇を抑制でき、単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２が値１以上である場合と比較して、屈曲部７７の劣化を抑制することができる。
【００６３】
なお、屈曲部７７及び直線部７８の長さ方向は、屈曲部７７及び直線部７８の軸方向，換言すると電流が流れる方向とする。また、単位抵抗値Ｒ１は、屈曲部７７の単位長さあたりの抵抗値の平均値とする。同様に、単位抵抗値Ｒ２は、直線部７８の単位長さあたりの抵抗値の平均値とする。そのため、屈曲部７７の一部に直線部７８よりも単位長さあたりの抵抗値が高い部分がある場合でも、全体として屈曲部７７の方が単位長さあたりの抵抗値が低ければよい。ただし、いずれの屈曲部７７のいずれの部分においても単位長さあたりの抵抗値が単位抵抗値Ｒ２より低いことが好ましい。また、発熱部７６は、上記の温度範囲のいずれの温度においても単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２が値１未満であることが好ましい。また、発熱部７６は、上記の温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２が、値０．８７以下であることが好ましく、値０．８０以下であることがより好ましい。また、上記の温度範囲のいずれの温度においても、単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２は値０．５以上としてもよい。
【００６４】
本実施形態では、屈曲部７７と直線部７８とは同じ材質（上述した白金を含むサーメット）とし、屈曲部７７の長さ方向に垂直な断面積Ｓ１［ｍｍ2］が、直線部７８の長さ方向に垂直な断面積Ｓ２［ｍｍ2］よりも大きくなるようにしている。すなわち、発熱部７６は、断面積比Ｓ２／Ｓ１が値１未満である。こうすることで、７００℃以上９００℃以下の温度範囲のいずれにおいても、単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２が値１未満となる。断面積比Ｓ２／Ｓ１は、値０．８７以下が好ましく、値０．８０以下がより好ましい。なお、断面積比Ｓ２／Ｓ１の調整は、例えば、屈曲部７７の幅Ｗ１を直線部７８の幅Ｗ２より大きくするか、又は屈曲部７７の厚さＤ１を直線部７８の厚さＤ２より大きくするか、の少なくとも一方により行えばよい。例えば、幅Ｗ１＞幅Ｗ２の場合、断面積比Ｓ２／Ｓ１が値１未満となるのであれば、厚さＤ１＜厚さＤ２であってもよいし、厚さＤ１＝厚さＤ２であってもよいし、厚さＤ１＞厚さＤ２であってもよい。同様に、厚さＤ１＞厚さＤ２の場合、断面積比Ｓ２／Ｓ１が値１未満となるのであれば、幅Ｗ１＜幅Ｗ２であってもよいし、幅Ｗ１＝幅Ｗ２であってもよいし、幅Ｗ１＞幅Ｗ２であってもよい。なお、断面積Ｓ１，Ｓ２の値も、単位抵抗値Ｒ１，Ｒ２と同様に屈曲部７７，直線部７８の各々の平均値とする。本実施形態では、直線部７８の断面積は、どの部分でも同じ値（＝断面積Ｓ２）とした。屈曲部７７は、直線部７８との接続部分では直線部７８と同じ断面積となり、直線部７８から離れた位置ほど断面積が大きくなるような形状とした。すなわち、複数の屈曲部７７の各々は、左右の中央部分の断面（例えば屈曲部７７ａであれば前方に最も突出した部分を通る断面）の断面積が最も大きくなるような形状とした。また、断面積比Ｓ２／Ｓ１は０．５以上としてもよい。幅Ｗ１，Ｗ２は、０．０５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下としてもよい。厚さＤ１，Ｄ２は、０．００３ｍｍ以上０．１ｍｍ以下としてもよい。
【００６５】
リード部７９は、発熱部７６の左後方に配設された第１リード７９ａと、右後方に配設された第２リード７９ｂとを有している。第１，第２リード７９ａ，７９ｂは発熱部７６への通電用のリードであり、ヒータコネクタ電極７１と接続されている。第１リード７９ａは正極リードであり、第２リード７９ｂは負極リードである。この第１，第２リード７９ａ，７９ｂ間に電圧が印加されることで発熱部７６に電流が流れ、発熱部７６が発熱する。リード部７９は、導電体であり、発熱部７６と比べて単位長さあたりの抵抗値が低くなっている。そのため、リード部７９は発熱部７６とは異なり通電時にはほとんど発熱しないようになっている。例えば、リード部７９は、発熱部７６と比べて体積抵抗率の低い材質であったり、断面積が大きかったりすることで、単位長さあたりの抵抗値が低くなっている。本実施形態では、リード部７９は、発熱部７６と比べて貴金属の割合が高いことで体積抵抗率が低くなっており、且つ、発熱部７６と比べて幅が広いことで断面積が大きくなっている。なお、リード部７９の左右方向の幅は、前方の直線部７８との接続部分では直線部７８と同じであるが、後方ほど幅が広くなっている。
【００６６】
こうして構成されたガスセンサ１００の製造方法を以下に説明する。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は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。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処理・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電極に接続されるリード線、大気導入層４８，ヒータ７２，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。ヒータ７２となるパターン形成用のペーストは、上述したヒータ７２の材質からなる原料（例えば貴金属とセラミック粒子）と、有機バインダー及び有機溶剤等を混合したものを用いる。
【００６７】
このとき、ヒータ７２となるパターンは、単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２が値１未満となるように、すなわち断面積比Ｓ２／Ｓ１が値１未満となるように形成する。例えば、幅Ｗ１＞幅Ｗ２となるようにするには、そのようなパターンを形成できるような形状のマスクを用いる。また、厚さＤ１＞厚さＤ２となるようにするには、例えば直線部７８となる部分のパターンと比べて、屈曲部７７となる部分のパターンを形成するペーストの粘度を高くしたり、屈曲部７７となる部分のパターンを形成する際の印刷回数を増やしたりする。
【００６８】
このように各種のパターンを形成したあと、グリーンシートを乾燥する。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、複数個のセンサ素子１０１を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。そして、切り分けた積層体を所定の焼成温度で焼成し、センサ素子１０１を得る。
【００６９】
このようにしてセンサ素子１０１を得ると、センサ素子１０１を組み込んだセンサ組立体を製造し、保護カバーなどを取り付けることで、ガスセンサ１００が得られる。なお、単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２が値１未満となるようにする点を除いて、上記のようなガスセンサの製造方法は公知であり、例えば国際公開２０１３／００５４９１号に記載されている。
【００７０】
こうして構成されたガスセンサ１００では、使用時に、ヒータ７２がヒータコネクタ電極７１を介して電源（例えば自動車のオルタネータ）に接続され、第１リード７９ａ，第２リード７９ｂ間に直流電圧（例えば１２〜１４Ｖ）が印加される。そして、印加された電圧により、発熱部７６に電流が流れて発熱部７６が発熱する。これにより、センサ素子１０１全体が上記固体電解質（各層１〜６）が活性化する温度（例えば、７００℃〜９００℃）に調整される。このとき、発熱部７６は高温になるが、高温になるほど発熱部７６は酸化して劣化しやすい。しかも、一般に、屈曲部は、直線部と比べて熱膨張による応力の影響を受けやすいため、直線部と比べて劣化による断線等が生じやすい。より具体的には、屈曲部は熱膨張による応力の影響で微少なクラックが発生しやすい。そして、クラックにより屈曲部の表面積が増加することで酸化が促進されたり、さらにクラックが伸展したりすることで、屈曲部は断線等が生じやすく寿命が短い傾向にある。しかし、本実施形態のヒータ部７０では、７００℃〜９００℃の少なくともいずれかの温度における単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２が値１未満となっている。これにより、７００℃〜９００℃の少なくともいずれかの温度において、屈曲部７７は直線部７８と比べてその温度での発熱密度が小さくなり、温度が上昇しにくくなる。これにより、屈曲部７７の劣化を抑制でき、屈曲部７７の寿命が長くなる。
【００７１】
ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のヒータ部７０が本発明のセラミックスヒータに相当し、ヒータ７２が発熱体に相当し、屈曲部７７が屈曲部に相当し、直線部７８が直線部に相当し、第１基板層１，第２基板層２及び第３基板層３がセラミックス体に相当する。
【００７２】
以上詳述した本実施形態のガスセンサ１００によれば、ヒータ部７０は、ヒータ７２が直線部７８と屈曲部７７とを有している。そして、屈曲部７７は、７００℃以上９００℃以下の温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位長さあたりの抵抗値が直線部と比べて低くなっている。これにより、７００℃〜９００℃の少なくともいずれかの温度において、屈曲部７７は直線部７８と比べて発熱密度が小さくなり、屈曲部７７の劣化を抑制できる。このため、屈曲部７７に例えば断線などが生じにくくなり、屈曲部７７の寿命が長くなる。また、劣化による断線等が生じやすい屈曲部７７の寿命が長くなることで、発熱部７６全体としての寿命も長くなる。
【００７３】
また、上述した温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２が値０．８７以下であることで、屈曲部７７の劣化を抑制する効果がより高まる。単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２が値０．８０以下であることで、屈曲部７７の劣化を抑制する効果がさらに高まる。屈曲部７７は、直線部７８と比べて長さ方向に垂直な断面積が大きいため、屈曲部７７の単位長さあたりの抵抗値（単位抵抗値Ｒ１）が直線部７８の単位抵抗値Ｒ２と比べて低くなりやすい。発熱部７６は、帯状であり、屈曲部７７は、厚さが直線部７８の厚さ以上になっている。断面積比Ｓ２／Ｓ１が値０．８７以下であるため、上述した温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２が値０．８７以下になりやすい。また、断面積比Ｓ２／Ｓ１が値０．８０以下であることで、上述した温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２が値０．８０以下になりやすい。
【００７４】
さらに、セラミックス体（第１基板層１，第２基板層２及び第３基板層３）は、長手方向と短手方向とを有する板状体であり、ヒータ７２は、直線部７８として、短手方向（左右方向）に沿って並んでおり長さ方向が長手方向（前後方向）に沿った４以上の直線部７８を有し、ヒータ７２は、屈曲部７７として、短手方向に隣り合う直線部７８同士を長手方向の先端側で接続する複数の先端側屈曲部７７ａと、短手方向に隣り合う直線部同士７８を長手方向の後端側で接続する１以上の後端側屈曲部７７ｂと、を有している。さらにまた、センサ素子１０１は、ヒータ部７０を備えており、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出する。ガスセンサ１００は、センサ素子１０１を備えている。
【００７５】
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。
【００７６】
例えば、上述した実施形態では、断面積比Ｓ２／Ｓ１を値１未満としたが、７００℃〜９００℃の温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２が値１未満であればよい。例えば、屈曲部７７が、直線部７８と比べて上記の温度範囲の少なくともいずれかの温度における体積抵抗率が低くてもよい。すなわち、上記の温度範囲の少なくともいずれかの温度において、屈曲部７７の体積抵抗率ρ１［μΩ・ｃｍ］と直線部７８の体積抵抗率ρ２［μΩ・ｃｍ］との比である体積抵抗率比ρ１／ρ２が値１未満であってもよい。こうしても、上記の温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２を値１未満とすることができ、屈曲部７７の劣化を抑制してヒータ７２の寿命を長くできる。上記の温度範囲の少なくともいずれかの温度において体積抵抗率比ρ１／ρ２は値０．８７以下であることが好ましく、値０．８０以下であることがより好ましい。例えば、屈曲部７７に含まれる貴金属（導体）の割合を直線部７８と比べて高くすることで、体積抵抗率ρ１を体積抵抗率ρ２より低くすることができる。あるいは、例えば直線部７８は白金を主成分とし、屈曲部７７は白金に加えて又は代えて白金よりも体積抵抗率の低い貴金属（ロジウム，金など）を添加することでも、体積抵抗率ρ１を体積抵抗率ρ２より低くすることができる。すなわち、屈曲部７７が、直線部７８には含まれず直線部７８に含まれる貴金属よりも体積抵抗率の低い貴金属を含有していてもよい。あるいは、屈曲部７７に、主成分の貴金属と比べて抵抗温度係数（単位：［％／℃］）の小さい材質を直線部７８よりも多く含有させることで、上記の温度範囲の少なくともいずれかの温度における体積抵抗率ρ１を体積抵抗率ρ２より低くすることもできる。このような抵抗温度係数の小さい材質としては、ニクロム（ニッケル（Ｎｉ）とクロム（Ｃｒ）とを含む合金），カンタル（登録商標：鉄，クロム，及びアルミニウムを含む合金），二珪化モリブデン（ＭｏＳｉ2）などが挙げられる。なお、体積抵抗率ρ１，ρ２の値も、単位抵抗値Ｒ１，Ｒ２と同様に屈曲部７７，直線部７８の各々の平均値とする。また、上記の温度範囲のいずれの温度においても、体積抵抗率比ρ１／ρ２は０．５以上としてもよい。
【００７７】
なお、ヒータ部７０において、断面積比Ｓ２／Ｓ１を値１未満とすることと、体積抵抗率比ρ１／ρ２を値１未満とすることと、を組み合わせてもよい。例えば、上記の温度範囲の少なくともいずれかの温度における断面積比Ｓ２／Ｓ１と体積抵抗率比ρ１／ρ２との積（＝単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２）が、値１未満、値０．８７以下、又は値０．８０以下となるようにしてもよい。なお、断面積比Ｓ２／Ｓ１を値１未満とする場合でも、屈曲部７７と直線部７８との材質は異なっていてもよい。
【００７８】
ヒータ部７０のヒータ７２の形状（パターン）は、上述した実施形態に限られない。ヒータ７２は、屈曲部７７と直線部７８とを有していればよい。例えば、直線部７８は長さ方向がヒータ部７０の長手方向（前後方向）に沿っていれば、平行でなくてもよい。図３は、変形例のヒータ７２Ａの説明図である。ヒータ７２Ａでは、４個の直線部７８のうち、左右の中央の２個の長さ方向は、長手方向に沿っているが、長手方向に対して傾斜している。具体的には、左から２番目の直線部７８は後方ほど左側に位置するように傾斜し、右から２番目の直線部７８は後方ほど右側に位置するように傾斜している。こうすることで、上述した図２の形状のヒータ７２と比べて、屈曲部７７の半径（曲率半径）を大きくすることができる。換言すると、屈曲部７７の曲率半径を小さくすることなく、発熱部７６の左右方向の幅を小さくすることができる。また、リード部７９は、図２とは異なり、前方の直線部７８との接続部分も直線部７８より幅が広くなっている。なお、リード部７９の形状は図２と同じとしてもよいし、図２のヒータ７２においてリード部７９の形状を図３と同じとしてもよい。このような変形例のヒータ７２Ａでも、上述した実施形態と同様の効果が得られる。例えば、７００℃〜９００℃の温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２を値１未満とすることで、屈曲部７７の劣化を抑制できる。
【００７９】
上述した実施形態では、発熱部７６は３個の屈曲部７７と４個の直線部７８とを備えていたが、これに限られない。例えば屈曲部７７は３個以上としてもよいし、１個又は２個としてもよいし、直線部７８は４個以上としてもよいし、３個以下としてもよい。直線部７８は４個以上の偶数としてもよい。先端側屈曲部７７ａ及び後端側屈曲部７７ｂの数についても、本実施形態では先端側屈曲部７７ａが２個，後端側屈曲部７７ｂが１個としたが、接続される直線部７８の数に応じて変更することができる。例えば、先端側屈曲部７７ａは１個としてもよいし、複数であれば２個以上であってもよい。後端側屈曲部７７ｂは１以上であればよい。直線部７８が２個で屈曲部７７が１個である場合、発熱部７６は後端側屈曲部７７ｂを有さなくてもよい。
【００８０】
上述した実施形態では、直線部７８は長さ方向が長手方向（前後方向）に沿っていたが、直線部７８の長さ方向がヒータ部７０の短手方向に沿っていてもよい。この場合、複数の直線部７８がヒータ部７０の長手方向に沿って並んでおり、屈曲部７７は長手方向に隣り合う直線部７８同士を短手方向の一端側や他端側で接続していてもよい。図４は、この場合の変形例のヒータ７２Ｂの説明図である。このような変形例のヒータ７２Ｂでも、上述した実施形態と同様の効果が得られる。例えば、７００℃〜９００℃の温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２を値１未満とすることで、屈曲部７７の劣化を抑制できる。
【００８１】
上述した実施形態では、屈曲部７７は直線部７８から離れた位置ほど断面積が大きくなるような形状としたが、これに限られない。例えば、屈曲部７７の断面積は、どの部分でも同じ値（＝断面積Ｓ１）としてもよい。この場合、直線部７８と屈曲部７７との接続部分に段差が生じてもよい。ただし、発熱部７６中には段差がない方が好ましいため、屈曲部７７と直線部７８とで断面積を異ならせる場合、図２のように屈曲部７７は断面積が徐々に変化する形状とすることが好ましい。また、直線部７８の断面積は、どの部分でも同じ値（＝断面積Ｓ２）としたが、これに限られない。例えば、直線部７８の中に断面積が徐々に変化する部分が存在していてもよい。また、発熱部７６が複数の屈曲部７７を有する場合、複数の屈曲部７７のうち少なくとも１つが、他の屈曲部７７とは断面積が異なっていてもよい。複数の直線部７８についても同様である。
【００８２】
上述した実施形態では、ヒータ７２は帯状としたが、これに限らず線状（例えば断面が円又は楕円）としてもよい。
【００８３】
上述した実施形態では、ヒータ部７０を備えたガスセンサ１００として説明したが、本発明はセンサ素子１０１単体としてもよいし、ヒータ部７０単体すなわちセラミックスヒータ単体としてもよい。なお、ヒータ部７０は第１基板層１，第２基板層２，第３基板層３を備えていたが、ヒータ７２を囲むセラミックス体を有すればよい。例えば、ヒータ７２の下側の層が第１基板層１及び第２基板層２の２層ではなく、１層だけであってもよい。また、ヒータ部７０はヒータ絶縁層７４を備えていたが、ヒータ７２を囲むセラミックス体（例えば第１基板層１，第２基板層２）が絶縁性を有する材質（例えば、アルミナのセラミックス）であれば、ヒータ絶縁層７４は省略してもよい。また、センサ素子１０１の大きさは、例えば前後方向の長さが２５ｍｍ以上１００ｍｍ以下、左右方向の幅が２ｍｍ以上１０ｍｍ以下、上下方向の厚さが０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下としてもよい。
【００８４】
図４に示したヒータ７２Ｂのような、直線部７８の長さ方向がヒータ部７０の短手方向に沿っている態様のヒータにおいて、ヒータの折り返しのピッチに粗密を設けてもよい。図５は、変形例のヒータ７２Ｃのの説明図である。ヒータ７２Ｃの発熱部７６は、図５に示すように、両端がリード部７９に接続された帯状のジグザグの一筆書き形状をしている。発熱部７６は、複数（図５では３２個）の屈曲部９１と、複数（図５では３１個）の直線部７８とを有している。複数の屈曲部９１及び複数の直線部７８は、電気的に直列に接続されている。発熱部７６は、センサ素子１０１の左右方向の中心軸（図５の二点鎖線）を対称軸として左右対称の形状をしている。発熱部７６のうち中心軸よりも左側の部分を左側発熱部７６ａと称し、左側発熱部７６ａと対称な右側の部分を右側発熱部７６ｂと称する。
【００８５】
左側発熱部７６ａ及び右側発熱部７６ｂは、それぞれ、折り返し方向が左右方向に沿うように屈曲部９１の部分で複数回折り返されながら、全体として前後方向に引き回されている。また、左側発熱部７６ａと右側発熱部７６ｂとは、複数の直線部７８のうち最も前方に位置する直線部７８ａにより接続されている。これにより、発熱部７６は、全体として後方から前方に向かった後に直線部７８ａ（及びこれに接続された左外側屈曲部９２ｂ，右外側屈曲部９２ｄ）の部分で後方に向けて折り返されるように引き回されている。すなわち、発熱部７６は、全体として長手方向（前後方向）に沿って１回折り返されるように引き回されている。
【００８６】
屈曲部９１は、いずれも折り返し方向が左右方向（短手方向）に沿っている折り返し部である。ここで、左側発熱部７６ａのうち左右方向でセンサ素子１０１の内側（右側）に位置する複数の屈曲部９１を左内側屈曲部９２ａと称する。左側発熱部７６ａのうち左右方向でセンサ素子１０１の外側（左側）に位置する複数の屈曲部９１を左外側屈曲部９２ｂと称する。同様に、右側発熱部７６ｂのうち左右方向でセンサ素子１０１の内側（左側）及び外側（右側）にそれぞれ位置する複数の屈曲部９１を、右内側屈曲部９２ｃ及び右外側屈曲部９２ｄと称する。発熱部７６は、左内側屈曲部９２ａ，左外側屈曲部９２ｂ，右内側屈曲部９２ｃ，及び右外側屈曲部９２ｄをそれぞれ８個ずつ有している。左内側屈曲部９２ａ及び右外側屈曲部９２ｄは、左方（短手方向の一方）から右方（短手方向の他方）に向かった後に左方に向けて折り返された折り返し部である。左外側屈曲部９２ｂ及び右内側屈曲部９２ｃは、右方から左方に向かった後に右方に向けて折り返された折り返し部である。複数の屈曲部９１は、いずれも曲線状に屈曲しており半円の円弧状をしている。なお、屈曲部９１は、折れ線状に屈曲した形状であってもよい。発熱部７６は、これらの複数の屈曲部９１と複数の直線部７８とが１つずつ交互に接続されるように配置されている。すなわち、複数の屈曲部９１の各々は、前後方向に隣り合う直線部７８同士を接続している。より具体的には、左内側屈曲部９２ａは、左側発熱部７６ａの隣り合う直線部７８同士の右端側を接続している。左外側屈曲部９２ｂは、左側発熱部７６ａの隣り合う直線部７８同士の左端側を接続している。同様に、右内側屈曲部９２ｃ及び右外側屈曲部９２ｄは、右側発熱部７６ｂの隣り合う直線部７８同士の左端側及び右端側をそれぞれ接続している。左側発熱部７６ａの複数の屈曲部９１のうち最も後方に位置する屈曲部９１（後述する第２屈曲部９６ｃ）は、後端が第１リード７９ａに接続されている。右側発熱部７６ｂの複数の屈曲部９１のうち最も後方に位置する屈曲部９１（後述する第２屈曲部９６ｆ）は、後端が第２リード７９ｂに接続されている。
【００８７】
複数の直線部７８は、センサ素子１０１の長手方向（前後方向）に沿って互いに離間して並んでいる。複数の直線部７８は、いずれも、長さ方向がセンサ素子１０１の短手方向（左右方向）に沿っている。図５のヒータ７２Ｃでは、複数の直線部７８はいずれも長さ方向が左右方向と平行になるように配設されている。なお、直線部７８の長さ方向は、直線部７８の軸方向，換言すると電流が流れる方向とする。屈曲部９１の長さ方向についても同様とする。
【００８８】
また、発熱部７６は、左右方向に沿った折り返しのピッチに粗密の変化がつけられており、このピッチの違いによって前方から後方に向かってこの順に第１〜第４領域９０ａ〜９０ｄに分かれている。第１〜第４領域９０ａ〜９０ｄの各々は、左右方向に沿った折り返しのピッチがピッチＰ１〜Ｐ４に設定されている。なお、折り返しのピッチとは、折り返しの周期であり、発熱部７６の前後方向の線幅（図５では直線部７８の線幅）と、発熱部７６のうち前後に隣り合う部分（図５では直線部７８）の前後方向の間隔（距離）と、の和である。図５のヒータ７２Ｃでは、Ｐ１＝Ｐ３＜Ｐ２＝Ｐ４とした。このように、発熱部７６は、折り返しのピッチが密な領域８８（第１，第３領域９０ａ，９０ｃ）と、折り返しのピッチが粗な領域８９（第２，第４領域９０ｂ，９０ｄ）とを有しており、これらの領域が前後方向に沿って配置されている。なお、第１領域９０ａ及び第３領域９０ｃは、互いに線幅が等しく、互いに直線部７８の前後の間隔が等しい。また、第３領域９０ｃ及び第４領域９０ｄは、互いに線幅が等しく、互いに直線部７８の前後の間隔が等しい。第１〜第４領域９０ａ〜９０ｄの各々は、互いの接続部分（互いの境界の前後）では線幅が変化しているが、それ以外の部分は同じ領域内であれば線幅は一定である。例えば、第１領域９０ａと第２領域９０ｂとにまたがる屈曲部９１ａ，９１ｄは、第１領域９０ａ側から第２領域９０ｂ側に向かうにつれて線幅が徐々に大きく（太く）なっている。第２領域９０ｂと第３領域９０ｃとにまたがる屈曲部９１ｂ，９１ｅや、第３領域９０ｃと第４領域９０ｄとにまたがる屈曲部９１ｃ，９１ｆについても同様に線幅が徐々に変化する形状をしている。
【００８９】
発熱部７６は、このように前後方向に沿って１以上の密な領域８８と１以上の粗な領域８９とを有することで、発熱時のセンサ素子１０１の前後方向の温度分布が調整されている。図５のヒータ７２Ｃでは、前後方向に沿って第１〜第４領域９０ａ〜９０ｄの各々の周辺（各層１〜６のうち各領域９０ａ〜９０ｄの上下に位置する部分）の平均温度を比較すると、第１領域９０ａの周辺が最も高温となり、第２領域９０ｂ，第３領域９０ｃ，第４領域９０ｄの順に周辺の温度が低くなっている。なお、基本的には折り返しのピッチが密である領域の周辺ほど高温になる傾向にあるが、図５のヒータ７２Ｃでは、第３領域９０ｃの周辺は第２領域９０ｂの周辺よりやや低温になっている。これは、第３領域９０ｃは第１領域９０ａよりも占有面積が小さい（前後方向の長さが小さい）ことや、第２領域９０ｂの周辺は第１領域９０ａによっても加熱されることなどが理由である。また、発熱部７６の発熱時には密な領域８８のうち第１領域９０ａの温度（平均温度）が第３領域９０ｃの温度（平均温度）よりも高温になり、発熱部７６のうち第１領域９０ａの温度（平均温度）が最も高温になることから、第１領域９０ａを最高温度領域と称する。なお、密な領域８８（第１領域９０ａ，第３領域９０ｃ）のうちどの領域が最高温度領域であるかの判断は、発熱部７６全体の平均温度が７００℃〜９００℃になるように調整した状態での各領域の平均温度に基づいて行うものとする。
【００９０】
また、発熱部７６の密な領域８８及び粗な領域８９は、内側ポンプ電極２２，補助ポンプ電極５１，及び測定電極４４との位置関係が調整されている。これについて説明する。図５では、内側ポンプ電極２２を発熱部７６に向けて厚さ方向（ここでは下方向）に投影した領域である内側ポンプ電極投影領域Ａｐを一点鎖線枠で示している。同様に、補助ポンプ電極５１及び測定電極４４をそれぞれ発熱部７６に投影した内側補助ポンプ電極投影領域Ａｑ，測定電極投影領域Ａｍも一点鎖線枠で示している。なお、図１に示すように、測定電極４４の真上には補助ポンプ電極５１の天井電極部５１ａが存在する。そのため、図５における内側補助ポンプ電極投影領域Ａｑと測定電極投影領域Ａｍとは重複しており、より具体的には測定電極投影領域Ａｍが内側補助ポンプ電極投影領域Ａｑに含まれている。図５からわかるように、密な領域８８の第１領域９０ａは、内側ポンプ電極投影領域Ａｐと少なくとも一部が重複するように位置している。換言すると、第１領域９０ａの少なくとも一部が内側ポンプ電極２２と上下に対向する（内側ポンプ電極２２の真下に位置する）ように配設されている。また、図５では、内側ポンプ電極投影領域Ａｐは第１領域９０ａに含まれるように位置している。粗な領域８９の第２領域９０ｂは、内側補助ポンプ電極投影領域Ａｑと重複するように位置しており、内側補助ポンプ電極投影領域Ａｑのうち測定電極投影領域Ａｍよりも前方の部分は第２領域９０ｂに含まれている。密な領域８８の第３領域９０ｃは、測定電極投影領域Ａｍと少なくとも一部が重複するように位置しており、図５のヒータ７２Ｃでは測定電極投影領域Ａｍが第３領域９０ｃの前後にはみ出すように両者が重複している。
【００９１】
このように、密な領域８８及び粗な領域８９と、内側ポンプ電極２２，補助ポンプ電極５１，及び測定電極４４との位置関係が調整されていることで、各電極やその周辺の温度分布が調整されている。上述したように、発熱部７６の発熱時には、第１領域９０ａの周辺が最も高温となり、第２領域９０ｂ，第３領域９０ｃ，第４領域９０ｄの順に周辺の温度が低くなる。そのため、内側ポンプ電極２２，補助ポンプ電極５１，測定電極４４の温度をそれぞれ温度Ｔｐ，Ｔｑ，Ｔｍ［℃］とすると、温度Ｔｐ＞温度Ｔｑ＞温度Ｔｍとなっている。なお、測定電極投影領域Ａｍが密な領域８８の第３領域９０ｃと重複していることで、温度Ｔｍは温度Ｔｑよりも低いものの、その差はわずかであり、温度Ｔｍが低くなりすぎないようになっている。なお、密な領域８８や粗な領域８９の折り返しのピッチは、発熱部７６の発熱時の温度Ｔｐ，Ｔｑ，Ｔｍを所望の値にするように定めることができる。特にこれに限定するものではないが、密な領域８８のピッチＰ１，Ｐ３はそれぞれ例えば０．４ｍｍ〜０．７ｍｍであり、粗な領域８９のピッチＰ２，Ｐ４はそれぞれ例えば０．７ｍｍ〜０．９ｍｍである。
【００９２】
また、発熱部７６は、屈曲部９１の一部として、第１屈曲部９５，第２屈曲部９６，第３屈曲部９７を有している。ここで、第１屈曲部９５とは、最高温度領域（第１領域９０ａ）内に存在し折り返しの頂点が左右方向に互いに対向する屈曲部９１（折り返し部）である。すなわち、第１屈曲部９５は、第１領域９０ａ内で互いに対向する第１屈曲部９５ａ，９５ｃと、第１屈曲部９５ｂ，９５ｄとの４個の屈曲部９１である。また、第２屈曲部９６とは、粗な領域８９内に存在し折り返しの頂点が左右方向に互いに対向する屈曲部９１（折り返し部）である。すなわち、第２屈曲部９６は、第２領域９０ｂ内で互いに対向する第２屈曲部９６ａ，９６ｄと、第４領域９０ｄ内で互いに対向する第２屈曲部９６ｂ，９６ｅと、第２屈曲部９６ｃ，９６ｆとの６個の屈曲部９１である。また、第３屈曲部９７とは、最高温度領域（第１領域９０ａ）内に存在し第１屈曲部９５よりも短手方向（左右方向）で外側に存在する屈曲部９１（折り返し部）である。すなわち、第３屈曲部９７は、左外側屈曲部９２ｂのうち第１領域９０ａ内に存在する３つの屈曲部９１と、右外側屈曲部９２ｄのうち第１領域９０ａ内に存在する３つの屈曲部９１と、の６個の屈曲部９１である。なお、密な領域８８と粗な領域８９とにまたがっている（密な領域８８及び粗な領域８９の両方と重複している）屈曲部９１は、第１屈曲部９５及び第２屈曲部９６のいずれにも含めないものとする。すなわち、第１，第２領域９０ａ，９０ｂにまたがる屈曲部９１ａ，９１ｄと、第２，第３領域９０ｂ，９０ｃにまたがる屈曲部９１ｂ，９１ｅと、第３，第４領域９０ｃ，９０ｄにまたがる屈曲部９１ｃ，９１ｆは、第１屈曲部９５にも第２屈曲部９６にも含めない。一方、第３屈曲部９７に関しては、最高温度領域（第１領域９０ａ）とそれ以外の領域とにまたがっている屈曲部９１についても、第１屈曲部９５よりも短手方向（左右方向）で外側に存在する屈曲部９１であれば、第３屈曲部９７に含めるものとする。また、図５のヒータ７２Ｃでは、密な領域８８のうち最高温度領域（第１領域９０ａ）内に存在する第１屈曲部９５同士の距離Ｘ１［ｍｍ］が、粗な領域８９内に存在する第２屈曲部９６同士の距離Ｘ２［ｍｍ］と等しくなっている。ただし、ヒータ７２Ｃは、Ｘ１＝Ｘ２である場合に限らず、Ｘ１＞Ｘ２であってもよいし、Ｘ１＜Ｘ２であってもよい。なお、図５のヒータ７２Ｃでは、第１屈曲部９５ａ，９５ｃ間の距離と、第１屈曲部９５ｂ，９５ｄ間の距離とはいずれも等しい値（＝距離Ｘ１）とした。同様に、第２屈曲部９６ａ，９６ｄ間の距離と、第２屈曲部９６ｂ，９６ｅ間の距離と、第２屈曲部９６ｃ，９６ｆ間の距離とはいずれも等しい値（＝距離Ｘ２）とした。ただし、例えば第１屈曲部９５ａ，９５ｃ間の距離と、第１屈曲部９５ｂ，９５ｄ間の距離とが異なるなど、複数の第１屈曲部９５の各々の対向する距離が一定でないような場合には、各々の対向する距離の平均値を距離Ｘ１とする。距離Ｘ２についても同様とする。また、図５のヒータ７２Ｃでは、第１屈曲部９５及び第２屈曲部９６のいずれにも含まれない屈曲部９１ａ〜９１ｆについても、互いに対向する距離は距離Ｘ２（＝距離Ｘ１）に等しいものとした。距離Ｘ１，Ｘ２は、例えば、それぞれ０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ未満としてもよい。
【００９３】
この変形例のヒータ７２Ｃでは、第１屈曲部９５の幅Ｗａ１［ｍｍ］が直線部７８の幅Ｗ２よりも大きくなっていることで第１屈曲部９５の単位長さ当たりの抵抗値を変化させている。この変形例のヒータ７２Ｃでは、７００℃以上９００℃以下の温度範囲の少なくともいずれかの温度において、第１屈曲部９５の単位長さあたりの抵抗値である単位抵抗値Ｒａ１［μΩ／ｍｍ］が、直線部７８の単位長さあたりの抵抗値である単位抵抗値Ｒ２［μΩ／ｍｍ］よりも低くなっている。換言すると、上記の温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒ２が値１未満となっている。こうすることで、７００℃〜９００℃の少なくともいずれかの温度において、第１屈曲部９５は直線部７８と比べて発熱密度（単位長さあたりの発熱量）が小さくなる。詳細は後述するが、このように単位抵抗値Ｒａ１が単位抵抗値Ｒ２よりも低い（すなわち単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒ２が値１未満）ことで、最高温度領域（第１領域９０ａ）内で高温になりやすい第１屈曲部９５の温度上昇を抑制でき、屈曲部９１の中でも特に劣化しやすい第１屈曲部９５の劣化を抑制できる。なお、図５のヒータ７２Ｃでは、第１屈曲部９５以外の屈曲部９１（第３屈曲部９７も含む）については、各領域内において直線部７８と断面積（太さ及び線幅）が同じであり、単位長さあたりの抵抗値も同じとした。ただし、上述した実施形態で説明したように単位抵抗値Ｒ１及び単位抵抗値Ｒ２は、それぞれ屈曲部９１及び直線部７８の単位長さあたりの抵抗値の平均値である。そのため、図５のヒータ７２Ｃにおいても、第１屈曲部９５の単位抵抗値Ｒａ１が直線部７８の単位抵抗値Ｒ２より低いことで、Ｒ１＜Ｒ２（単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２が値１未満）を満たしている。
【００９４】
なお、単位抵抗値Ｒａ１は、第１屈曲部９５の単位長さあたりの抵抗値の平均値とする。そのため、第１屈曲部９５の一部に直線部７８よりも単位長さあたりの抵抗値が高い部分がある場合でも、全体として第１屈曲部９５の方が単位長さあたりの抵抗値が低ければよい。ただし、いずれの第１屈曲部９５のいずれの部分においても単位長さあたりの抵抗値が単位抵抗値Ｒ２より低いことが好ましい。また、発熱部７６は、上記の温度範囲のいずれの温度においても単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒ２が値１未満であることが好ましい。また、発熱部７６は、上記の温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒ２が、値０．８７以下であることが好ましく、値０．８０以下であることがより好ましい。また、上記の温度範囲のいずれの温度においても、単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒ２は値０．５以上としてもよい。また、図５のヒータ７２Ｃでは、帯状のヒータ７２Ｃの第１屈曲部９５の幅Ｗａ１を直線部７８の幅Ｗ２よりも大きくする（太くする）ことで、第１屈曲部９５の断面積Ｓａ１［ｍｍ2］を直線部７８の断面積Ｓ２よりも大きく（断面積比Ｓ２／Ｓａ１が値１未満）し、これにより単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒ２を値１未満としている。断面積Ｓａ１は、第１屈曲部９５の各々の長さ方向に垂直な断面積である。断面積比Ｓ２／Ｓａ１を調整して単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒ２を値１未満とすることで、７００℃以上９００℃以下の温度範囲のいずれにおいても、単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒ２が値１未満となる。断面積比Ｓ２／Ｓａ１は、値０．８７以下が好ましく、値０．８０以下がより好ましい。なお、図５のヒータ７２Ｃでは、幅Ｗａ１を幅Ｗ２より大きくすることで断面積比Ｓ２／Ｓａ１を調整しているが、幅Ｗａ１を幅Ｗ２より大きくするか、又は第１屈曲部９５の厚さＤａ１を直線部７８の厚さＤ２より大きくするか、の少なくとも一方により断面積比Ｓ２／Ｓａ１を調整すればよい。断面積Ｓａ１の値も、単位抵抗値Ｒａ１と同様に第１屈曲部９５の平均値とする。第１屈曲部９５は、直線部７８との接続部分では直線部７８（及び第３屈曲部９７）と同じ断面積となり、直線部７８から離れた位置ほど断面積が大きく（ここでは幅Ｗａ１が大きく）なるような形状とした。すなわち、複数の第１屈曲部９５の各々は、前後の中央部分の断面（例えば第１屈曲部９５ａ，９５ｂであれば右方に最も突出した部分を通る断面）の断面積が最も大きくなるような形状とした。なお、第１屈曲部９５と直線部７８との接続部分に段差が生じるようにして、第１屈曲部９５の断面積がどの部分でも同じ値（＝断面積Ｓａ１）となるようにしてもよい。また、断面積比Ｓ２／Ｓａ１は値０．５以上としてもよい。幅Ｗａ１は、０．０５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下としてもよい。厚さＤａ１は、０．００３ｍｍ以上０．１ｍｍ以下としてもよい。
【００９５】
こうして構成された変形例のヒータ７２Ｃを備えたガスセンサ１００では、発熱部７６の折り返しのピッチの粗密が調整されていることで、使用時（発熱部７６の発熱時）に、上述した各電極の温度は温度Ｔｐ＞温度Ｔｑ＞温度Ｔｍとなる。ここで、内側ポンプ電極２２の周辺は、主ポンプセル２１による第１内部空所２０内の酸素濃度の調整前の被測定ガスがガス導入口１０側から流入するため、酸素濃度が高い。そのため、主ポンプセル２１が多量の酸素を汲み出せるように、温度Ｔｐを温度Ｔｑ，Ｔｍよりも高温にして、内側ポンプ電極２２及びその周辺の固体電解質層をより活性化させている。一方、補助ポンプ電極５１及び測定電極４４の周辺は、内側ポンプ電極２２の周辺と比較すると酸素濃度が低い。そのため、例えば被測定ガス中の水や二酸化炭素の還元などにより水素や一酸化炭素が生じる場合があり、これらがＮＯｘ中の酸素と化学反応してしまい測定精度が低下する場合がある。そして、このような特定ガス（ＮＯｘ）以外の成分の還元は、高温になるほど生じやすい。そのため、温度Ｔｑ，Ｔｍを温度Ｔｐより低くすることで、このような測定精度の低下を抑制できるようにしている。
【００９６】
このように、変形例のヒータ７２Ｃを備えたヒータ部７０では、センサ素子１０１の前後方向については密な領域８８及び粗な領域８９（第１〜第４領域９０ａ〜９０ｄ）を設けることで意図的に温度分布を生じさせている。これとは別に、第１〜第４領域９０ａ〜９０ｄの各々の領域の中でも、温度分布が生じる場合がある。例えば、一般的に、発熱部７６の温度は、左内側屈曲部９２ａ及び右内側屈曲部９２ｃの方が左外側屈曲部９２ｂ及び右外側屈曲部９２ｄよりも高温になりやすい。互いに対向する左内側屈曲部９２ａ及び右内側屈曲部９２ｃ間で熱伝達が生じることや、左内側屈曲部９２ａ及び右内側屈曲部９２ｃの方が左外側屈曲部９２ｂ及び右外側屈曲部９２ｄよりもセンサ素子１０１の左右の内側に位置することなどが理由である。そのため、一般的に、左内側屈曲部９２ａ及び右内側屈曲部９２ｃのうち特に第１屈曲部９５は、最高温度領域（第１領域９０ａ）内でさらに局所的に高温になりやすい。すなわち、屈曲部９１の中でも第１屈曲部９５は特に高温になりやすく、劣化しやすい。一方、直線部７８は、第１屈曲部９５と比べると高温になりにくい。変形例のヒータ７２Ｃでは、第１屈曲部９５が、上述した温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位長さあたりの抵抗値が直線部７８と比べて低くなっている（単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒ２が値１未満）。そのため、ヒータ７２Ｃの最高温度領域（第１領域９０ａ）内の局所的な加熱をより低減できる。すなわち、高温になりやすい第１屈曲部９５の温度上昇をより抑制できる。これにより、屈曲部９１の中でも特に劣化しやすい第１屈曲部９５の劣化を抑制できる。また、劣化による断線等が生じやすい第１屈曲部９５の寿命が長くなることで、ヒータ７２Ｃ全体としての寿命も長くなる。図６は、発熱部７６の最高温度領域（第１領域９０ａ）周辺の左右方向に沿った温度分布の概念図である。図６の右側は、図５のうち第１領域９０ａの周辺を示した図であり、図６の左側は、図６の右側に示したＢ−Ｂ線に沿った第３基板層３（図１参照）の上面の温度分布のグラフである。図６のグラフに示すように、単位抵抗値Ｒａ１＝単位抵抗値Ｒ２である場合（グラフの太破線）には、第１屈曲部９５周辺すなわちセンサ素子１０１の左右の中央部分が局所的に加熱されて高温になりやすい。一方、変形例のヒータ７２Ｃのように単位抵抗値Ｒａ１が単位抵抗値Ｒ２より低い場合（グラフの太実線）には、第１屈曲部９５周辺の温度低下が他の部分の温度低下よりも大きくなり、局所的な加熱が低減される。
【００９７】
なお、図５のヒータ７２Ｃでは、断面積比Ｓ２／Ｓａ１を値１未満としたが、第１屈曲部９５及び直線部７８の体積抵抗率を調整することで単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒ２を値１未満にしてもよい。例えば、７００℃〜９００℃の少なくともいずれかの温度において、第１屈曲部９５の体積抵抗率ρａ１［μΩ・ｃｍ］と直線部７８の体積抵抗率ρ２との比である体積抵抗率比ρａ１／ρ２が値１未満であってもよい。こうしても、上記の温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒ２を値１未満とすることができる。上記の温度範囲の少なくともいずれかの温度において体積抵抗率比ρａ１／ρ２は値０．８７以下であることが好ましく、値０．８０以下であることがより好ましい。なお、体積抵抗率ρａ１と体積抵抗率ρ２との調整は、上述した体積抵抗率ρ１と体積抵抗率ρ２との調整と同様にして行うことができる。なお、体積抵抗率ρａ１の値も、単位抵抗値Ｒａ１と同様に第１屈曲部９５の平均値とする。また、上記の温度範囲のいずれの温度においても、体積抵抗率比ρａ１／ρ２は値０．５以上としてもよい。
【００９８】
また、図５のヒータ７２Ｃでは、第１屈曲部９５の幅Ｗａ１が第３屈曲部９７の幅Ｗａ３［ｍｍ］よりも大きくなっている。これにより、ヒータ７２Ｃは、７００℃〜９００℃の少なくともいずれかの温度における単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒａ３が値１未満となっている。ここで、単位抵抗値Ｒａ３［μΩ／ｍｍ］は、第３屈曲部９７の単位長さあたりの抵抗値である。このように、第１屈曲部９５が、上述した温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位長さあたりの抵抗値が第３屈曲部９７と比べて低いことによっても、第１屈曲部９５の劣化を抑制できる。一般的に、第１屈曲部９５は、上述したように最高温度領域（第１領域９０ａ）の中で局所的に高温になりやすく、劣化しやすい。一方、第３屈曲部９７は、第１屈曲部よりもヒータ部７０の外側に位置することから、第１屈曲部９５と比べると高温になりにくい。そのため、単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒａ３を値１未満とすることで、最高温度領域（第１領域９０ａ）内の局所的な加熱をより低減できる。すなわち、高温になりやすい第１屈曲部９５の温度上昇をより抑制できる。これにより、単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒ２を値１未満とする場合と同様に、屈曲部９１の中でも特に劣化しやすい第１屈曲部９５の劣化を抑制でき、ヒータ７２Ｃ全体としての寿命も長くなる。なお、単位抵抗値Ｒａ３は、第３屈曲部９７の単位長さあたりの抵抗値の平均値とする。また、図５のヒータ７２Ｃでは、上述した温度範囲の少なくともいずれかの温度において、単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒ２が値１未満であることと、単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒａ３が値１未満であることと、を共に満たしているが、両者の少なくとも一方を満たしていれば、第１屈曲部９５の劣化を抑制する効果は得られる。例えば、複数の屈曲部９１のいずれについても、第１領域９０ａ〜第４領域９０ｄの同じ領域内の直線部７８よりも単位長さあたりの抵抗値を同じように低くした場合、単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒ２は値１未満になり且つ単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒａ３は値１となる（第１屈曲部９５及び第３屈曲部９７の単位抵抗値が同じ）こともありうる。そのような場合でも、単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒ２が値１である場合と比べて第１屈曲部９５の劣化を抑制する効果は得られる。
【００９９】
なお、単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒ２を値１未満とする場合と同様に、単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒａ３を値１未満とする場合には、例えば、第１屈曲部９５の断面積Ｓａ１を第３屈曲部９７の断面積Ｓａ３［ｍｍ2］よりも大きく（断面積比Ｓａ３／Ｓａ１が値１未満）すればよい。断面積比Ｓａ３／Ｓａ１を値１未満とする場合には、第１屈曲部９５の幅Ｗａ１を第３屈曲部９７の幅Ｗａ３より大きくするか、又は第１屈曲部９５の厚さＤａ１を第３屈曲部９７の厚さＤａ３より大きくするか、の少なくとも一方を行えばよい。あるいは、上述した温度範囲の少なくともいずれかの温度において、第１屈曲部９５の体積抵抗率ρａ１と第３屈曲部９７の体積抵抗率ρａ３［μΩ・ｃｍ］との比である体積抵抗率比ρａ１／ρａ３を値１未満とすることで、単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒａ３を値１未満としてもよい。断面積Ｓａ３の値や体積抵抗率ρａ３の値も、上述した単位抵抗値Ｒａ３と同様に第３屈曲部９７の平均値とする。図５のヒータ７２Ｃでは、第３屈曲部９７の断面積は、どの部分でも同じ値（＝断面積Ｓａ３）とした。
【０１００】
単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒａ３，断面積比Ｓａ３／Ｓａ１，体積抵抗率比ρａ１／ρａ３の好ましい態様や値（数値範囲）については、単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒ２を値１未満とする場合において説明したものと同様の態様や値（数値範囲）を適用することができる。例えば、第１屈曲部９５の一部に第３屈曲部９７よりも単位長さあたりの抵抗値が高い部分がある場合でも、全体として第１屈曲部９５の方が単位長さあたりの抵抗値が低ければよい。また、いずれの第１屈曲部９５のいずれの部分においても単位長さあたりの抵抗値が単位抵抗値Ｒａ３より低いことが好ましい。また、発熱部７６は、上記の温度範囲のいずれの温度においても単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒａ３が値１未満であることが好ましい。また、発熱部７６は、上記の温度範囲の少なくともいずれかの温度における単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒａ３が、値０．８７以下であることが好ましく、値０．８０以下であることがより好ましい。また、上記の温度範囲のいずれの温度においても、単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒａ３は値０．５以上としてもよい。断面積比Ｓａ３／Ｓａ１，体積抵抗率比ρａ１／ρａ３についても同様である。幅Ｗａ３は、０．０５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下としてもよい。厚さＤａ３は、０．００３ｍｍ以上０．１ｍｍ以下としてもよい。
【０１０１】
なお、上述したように、図５のヒータ７２Ｃでは、第１屈曲部９５以外の屈曲部９１（第３屈曲部９７も含む）については、各領域内において直線部７８と断面積（太さ及び線幅）が同じであり、単位長さあたりの抵抗値も同じとした。ただし、第１屈曲部９５以外の屈曲部９１についても単位長さあたりの抵抗値が単位抵抗値Ｒ２より低くなるようにする（例えば屈曲部９１を直線部７８よりも太くする）ことが好ましい。こうすれば、第１屈曲部９５以外の屈曲部９１についても劣化を抑制できる。また、第１屈曲部９５以外の屈曲部９１（第３屈曲部９７も含む）について単位長さあたりの抵抗値が単位抵抗値Ｒ２より低くなるようにしつつ（例えば直線部７８よりも太くする）、第１屈曲部９５については第３屈曲部９７よりもさらに単位長さあたりの抵抗値が低くなるように（例えば第３屈曲部９７よりも太くする）してもよい。こうすれば、屈曲部９１全体の劣化を抑制しつつ、最高温度領域（第１領域９０ａ）内の局所的な加熱を抑制して、第１屈曲部９５については劣化をより抑制できる。
【０１０２】
なお、上述した実施形態における単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２を値１未満とする場合と同様に、図５のヒータ７２Ｃにおいて単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒ２を値１未満とする場合には、断面積比Ｓ２／Ｓａ１を値１未満とすることと、体積抵抗率比ρａ１／ρ２を値１未満とすることと、を組み合わせてもよい。同様に、図５のヒータ７２Ｃにおいて単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒａ３を値１未満とする場合には、断面積比Ｓａ３／Ｓａ１を値１未満とすることと、体積抵抗率比ρａ１／ρａ３を値１未満とすることと、を組み合わせてもよい。また、単位抵抗値Ｒａ１と単位抵抗値Ｒ２との関係と同様に、単位抵抗値Ｒａ１は、最高温度領域（第１領域９０ａ）内に存在し第１屈曲部９５の直近の直線部７８（図５では８個の直線部７８）の単位長さあたりの抵抗値である単位抵抗値Ｒａ４［μΩ／ｍｍ］よりも低くてもよい。なお、第１屈曲部９５の直近の直線部７８とは、第１屈曲部９５に直接接続されている直線部７８を意味する。なお、単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒ２を値１未満とすることに代えて単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒａ４を値１未満としてもよいし、単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒ２を値１未満とすることに加えて、単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒａ４を値１未満としてもよい。
【０１０３】
図５の変形例のヒータ７２Ｃでは、発熱部７６の密な領域８８及び粗な領域８９は、内側ポンプ電極２２，補助ポンプ電極５１，及び測定電極４４との位置関係が図５に示したように調整されていたが、特にこれに限られない。温度Ｔｐ＞温度Ｔｑ＞温度Ｔｍとなるようにした点についても、特にこれに限られない。ただし、最高温度領域（第１領域９０ａ）の少なくとも一部が内側ポンプ電極投影領域Ａｐと重複していることが好ましい。
【０１０４】
図５に示したヒータ７２Ｃのパターンと比べて屈曲部９１及び直線部７８の数を増減させてもよい。この場合、発熱部７６は、屈曲部９１として、２以上の第１屈曲部９５（互いに対向する１対以上の第１屈曲部９５）と、２以上の第２屈曲部９６（互いに対向する１対以上の第２屈曲部９６）と、を少なくとも有していればよい。単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒａ３を値１未満とする場合には、発熱部７６は１以上の第３屈曲部９７を有していればよく、複数の第３屈曲部９７を有していてもよい。また、左側発熱部７６ａと右側発熱部７６ｂとは対称でなくてもよい。
【０１０５】
密な領域８８及び粗な領域８９（第１〜第４領域９０ａ〜９０ｄ）の配置についても、図５のヒータ７２Ｃに限られない。例えば、第３領域９０ｃのピッチＰ３がピッチＰ２，Ｐ４と等しいなど、第１領域９０ａ以外は全て粗な領域８９であってもよい。なお、このように密な領域８８が１つしか存在しない場合、その領域が最高温度領域となる。また、図５のヒータ７２Ｃでは発熱部７６は密な領域８８及び粗な領域８９をそれぞれ２つずつ有していたが、ヒータの折り返しのピッチに粗密を設ける場合には、発熱部７６は１以上の密な領域８８と１以上の粗な領域８９とを有していればよい。また、図５のヒータ７２Ｃでは、密な領域８８は粗な領域８９と比べて線幅及び前後方向の間隔のいずれも小さくなっているが、密な領域８８は粗な領域８９と比べて折り返しのピッチが密（ピッチが小さい）であればよい。すなわち、密な領域８８は粗な領域８９と比べて線幅及び前後方向の間隔の少なくとも一方が小さくなっていればよい。
【０１０６】
図５のヒータ７２Ｃでは、直線部７８は長さ方向がヒータ部７０の短手方向（左右方向）と平行としたが、長さ方向が短手方向に沿っていれば、平行でなくてもよい。例えば、直線部７８の長さ方向が短手方向から傾斜（ただし４５°未満）していてもよい。
【実施例】
【０１０７】
以下には、センサ素子を具体的に作製した例を実施例として説明する。実験例２〜９，１１〜１８が本発明の実施例に相当し、実験例１，１０が比較例に相当する。また、実験例１Ａが比較例に相当し、実験例２Ａが本発明の実施例に相当する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【０１０８】
［実験例１〜９］
上述した実施形態のガスセンサ１００の製造方法に従って、図１，２に示したセンサ素子１０１を作製して実験例１〜９とした。実験例１〜９は、屈曲部７７の幅Ｗ１を変えることで断面積比Ｓ２／Ｓ１を以下の表１に示すように種々変更した点以外は、同じ構成とした。センサ素子１０１の大きさは、前後方向の長さが６７．５ｍｍ、左右方向の幅が４．２５ｍｍ、上下方向の厚さが１．４５ｍｍとした。実験例１の屈曲部７７の幅Ｗ１及び直線部７８の幅Ｗ２はいずれも０．２５ｍｍとした。また、実験例１の屈曲部７７の厚さＤ１及び直線部７８の厚さＤ２はいずれも０．０１ｍｍとした。なお、センサ素子１０１を作製するにあたり、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。ヒータ部７０の発熱部７６用の導電性ペーストは、以下のように調整した。アルミナ粒子を４質量％，Ｐｔを９６質量％、及び溶媒としてのアセトンを所定量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２０質量％を、ブチルカルビトール８０質量％に溶解させて得た有機バインダー液を、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。なお、実験例１は、屈曲部７７と直線部７８とで同じ導電性ペーストを用いており、７００℃〜９００℃のいずれの温度においても、体積抵抗率比ρ１／ρ２は値１である。実験例２〜９についても同様である。
【０１０９】
［実験例１０〜１８］
体積抵抗率比ρ１／ρ２を以下の表１に示すように種々変更した点以外は実験例１と同様にして、実験例１０〜１８のセンサ素子１０１を作製した。なお、体積抵抗率比ρ１／ρ２の変更は、屈曲部７７のＰｔの含有割合を変えることにより行った。なお、実験例１０〜１８の幅Ｗ１，Ｗ２及び厚さＤ１，Ｄ２はいずれも実験例１と同じであり、実験例１０〜１８の断面積比Ｓ２／Ｓ１はいずれも値１．００である。また、実験例１０及び実験例１は、断面積比Ｓ２／Ｓ１の値及び体積抵抗率比ρ１／ρ２の値が同じである。
【０１１０】
なお、実験例１０〜１８の体積抵抗率ρ１の測定は、以下のように作製したテストピースを用いて行った。まず、焼成後に第２基板層２となるセラミックスグリーンシート上に、ヒータ絶縁層７４となる絶縁性ペーストを印刷した。次に、実験例１０〜１８の各々と同じ条件で作製した屈曲部７７用の導電性ペーストを、絶縁性ペースト上に直方体形状に印刷した。その後、実験例１０〜１８と同じ条件で焼成して、直方体形状の発熱部を形成し、実験例１０〜１８の各々のテストピースを得た。そして、直方体形状の発熱部に抵抗値測定用リードを取り付けて、テストピースを電気炉で７００℃〜９００℃に加熱し、この状態で発熱部の抵抗値を測定した。そして、直方体形状の発熱部の長さ及び断面積と測定した抵抗値とに基づいて、体積抵抗率ρ１を算出した。体積抵抗率ρ２についても、同様にテストピースを用いて測定した抵抗値から算出した。なお、実験例１０〜１８の体積抵抗率比ρ１／ρ２の値は、７００℃〜９００℃の範囲ではほとんど変化しなかった。
【０１１１】
［評価試験］
実験例１〜１８について、発熱部７６の耐久性（寿命）を評価した。具体的には、発熱部７６の温度の平均値が所定温度になるようにリード部７９に電圧を印加してヒータ７２に通電した。そして、その状態で２０００時間以内に発熱部７６に断線が生じるか否かを判定した。２０００時間を超えて断線が生じなかった場合を「Ａ（優，実用レベル以上）」とし、１０００時間を超えて２０００時間以内に断線が生じた場合を「Ｂ（良，実用レベル）」とし、１０００時間以内に断線が生じた場合を「Ｃ（不可，実用レベル未満）」とした。発熱部７６の平均温度を７００℃，７５０℃，８００℃，８５０℃，９００℃とした場合について、それぞれ発熱部７６の耐久性を評価した。発熱部７６の温度の調整は、リード部７９に印加する電圧を変えることで行った。また、発熱部７６の温度は、センサ素子１０１の下面の温度を放射温度計により測定することで、間接的に測定した。評価試験の結果を表１に示す。表１には、各実験例の単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２，断面積比Ｓ２／Ｓ１，及び体積抵抗率比ρ１／ρ２の値も示した。単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２の値は、断面積比Ｓ２／Ｓ１と体積抵抗率比ρ１／ρ２との積として算出した。
【０１１２】
【表１】
0006796359.tif 000002
【０１１３】
表１に示すように、単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２の値が小さいほど、発熱部７６の断線が生じにくくなる傾向が見られた。単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２の値が小さいほど、より高い温度でも発熱部７６の断線が生じにくくなる傾向が見られた。また、単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２が値０．８７以下である実験例４〜９，１３〜１８では、７００℃〜９００℃のいずれの温度においても評価がＡ（優）又はＢ（良）であった。単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２が値０．８０以下である実験例６〜９，１５〜１８では、７００℃〜９００℃のいずれの温度においても評価がＡ（優）であった。なお、評価がＢ（良）又はＣ（不可）である実験例では、いずれも屈曲部７７に断線が生じていた。また、実験例１〜９と実験例１０〜１８との比較から、単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２の値が同じであれば、断面積比Ｓ２／Ｓ１を変化させた場合と体積抵抗率比ρ１／ρ２を変化させた場合とで、同じ結果が得られることがわかった。なお、屈曲部７７の厚さＤ１を変えることで断面積比Ｓ２／Ｓ１を変化させた場合も、実験例１〜９と同じ結果になった。
【０１１４】
［実験例１Ａ，２Ａ］
上述した実施形態のガスセンサ１００の製造方法に従って、図５に示したヒータ７２Ｃを備えたセンサ素子１０１を作製して実験例１Ａ，２Ａとした。ただし、実験例１Ａでは、第１屈曲部９５の幅Ｗａ１は第１領域９０ａ内の直線部７８や第３屈曲部９７と同じ線幅とし、厚さも同じとした。これにより、実験例１Ａでは、単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２を値１．００とし、単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒ２を値１．２９とし、単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒａ３を値１．００とした。なお、実験例１Ａでは、発熱部７６のうち密な領域８８の線幅はいずれも０．２６ｍｍとし、粗な領域８９の線幅はいずれも０．４１ｍｍとした（密な領域８８と粗な領域８９との接続部分を除く）。折り返しのピッチＰ１，Ｐ３はいずれも０．５６ｍｍとした。折り返しのピッチＰ２，Ｐ４はいずれも０．８２ｍｍとした。実験例２Ａは、第１屈曲部９５の幅Ｗａ１を０．４６ｍｍとして、図５のように第１屈曲部９５の線幅を太くした点以外は、実験例１Ａと同様とした。これにより、実験例２Ａでは、単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２を値０．９２とし、単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒ２を値０．７３とし、単位抵抗値比Ｒａ１／Ｒａ３を値０．５７とした。
【０１１５】
［評価試験］
実験例１Ａ，２Ａについて、ヒータ７２Ｃの発熱時の温度及び耐久性（寿命）を評価した。具体的には、リード部７９に１２Ｗの電圧を印加してヒータ７２Ｃに通電した。そして、電圧印加後３分以上経過し、センサ素子１０１の温度が安定した状態における最高温度領域（第１領域９０ａ）の温度分布を測定した。第１領域９０ａの温度分布は、センサ素子１０１の下面のうち第１領域９０ａの直下の矩形の領域の温度を放射温度計により測定することで間接的に測定し、測定結果から最高温度，平均温度，最小温度，及び最高温度と平均温度との差を導出した。また、耐久性の評価として、ヒータ７２Ｃに電圧を印加した状態で、２０００時間以内に発熱部７６に断線が生じるか否かを判定した。２０００時間を超えて断線が生じなかった場合を「Ａ（優，実用レベル以上）」とし、１０００時間を超えて２０００時間以内に断線が生じた場合を「Ｂ（良，実用レベル）」とし、１０００時間以内に断線が生じた場合を「Ｃ（不可，実用レベル未満）」とした。
【０１１６】
実験例１Ａ，２Ａの単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２，Ｒａ１／Ｒ２，Ｒａ１／Ｒａ３，第１領域９０ａの温度分布（最高温度，平均温度，最小温度，最高温度と平均温度との差），及び耐久性の評価を、表２にまとめて示す。
【０１１７】
【表２】
0006796359.tif 000003
【０１１８】
表２に示すように、単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２，Ｒａ１／Ｒ２，Ｒａ１／Ｒａ３の値が１未満である実験例２Ａは耐久性の評価がＡ（優）であった。一方、これらの値が１以上である実験例１Ａは耐久性の評価がＣ（不可）であった。このことから、第１屈曲部９５の単位抵抗値Ｒａ１を小さくする（及びそれにより単位抵抗値比Ｒ１／Ｒ２，Ｒａ１／Ｒ２，及びＲａ１／Ｒａ３を小さくする）ことで、ヒータ７２Ｃ全体としての寿命を延ばすことができていると考えられる。なお、実験例１Ａでは、第１屈曲部９５に断線が生じていた。また、実験例２Ａは、実験例１Ａと比べて、最高温度領域（第１領域９０ａ）内の最高温度が低くなっており、最高温度と平均値との差も小さくなっていた。一方で、最高温度領域内の最小温度は、実験例１Ａと２Ａとでほとんど差はなかった。すなわち、実験例２Ａでは、最高温度領域のうち第１屈曲部９５の局所的な加熱を低減できていた。このことから、実験例２Ａでは、特に劣化しやすい第１屈曲部９５の劣化を抑制できており、これにより第１屈曲部９５の劣化を抑制してヒータ７２Ｃの寿命を長くできていると考えられる。
【符号の説明】
【０１１９】
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、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、２３  外側ポンプ電極、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、４３  基準ガス導入空間、４４  測定電極、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、５２  可変電源、７０  ヒータ部、７１  ヒータコネクタ電極、７２，７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ  ヒータ、７３  スルーホール、７４  ヒータ絶縁層、７５  圧力放散孔、７６  発熱部、７６ａ  左側発熱部、７６ｂ  右側発熱部、７７  屈曲部、７７ａ  先端側屈曲部、７７ｂ  後端側屈曲部、７８，７８ａ  直線部、７９  リード部、７９ａ，７９ｂ  第１，第２リード、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、８８  密な領域、８９  粗な領域、９０ａ〜９０ｄ  第１〜第４領域、９１，９１ａ〜９１ｆ  屈曲部、９２ａ  左内側屈曲部、９２ｂ  左外側屈曲部、９２ｃ  右内側屈曲部、９２ｄ  右外側屈曲部、９５，９５ａ〜９５ｄ  第１屈曲部、９６，９６ａ〜９６ｆ  第２屈曲部、９７  第３屈曲部、１００  ガスセンサ、１０１  センサ素子、Ａｍ  測定電極投影領域、Ａｐ  内側ポンプ電極投影領域、Ａｑ  内側補助ポンプ電極投影領域。
【図１】
0006796359.tif 000004
【図２】
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【図３】
0006796359.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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