(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つが固体電解質体である複数の板状体を積層した積層体と、該積層体の一端部側の部位における該固体電解質体の他の板状体との積層面に、該固体電解質体に接して配置された複数の電極と、該積層体の他端部側の部位において積層方向に対向位置する表面と裏面の少なくとも何れか一方の面上において外部に露出して配置された複数の端子部と、該積層体に対して、該複数の電極と該複数の端子部とをそれぞれ接続するように配置された複数のリード部とが、焼結によって一体化されてなり、且つ該複数のリード部の少なくとも一つのものにおける該端子部との接続側の部位が、該積層体の側面において外部に露出させられて該積層体の積層方向に延びるように位置せしめられて、該端子部に接続せしめられた側面導通部とされたガスセンサ素子において、
前記端子部と前記リード部の前記側面導通部とが、それぞれ、貴金属粉末とアルミナ粉末とを混合して得られる導電性材料を用いて、形成されていることを特徴とするガスセンサ素子。
【請求項２】
前記端子部と前記側面導通部のそれぞれが、２〜４０μｍの範囲内の厚さを有する薄膜にて構成されている請求項１に記載のガスセンサ素子。
【請求項３】
前記導電性材料が、容積比で、貴金属粉末／アルミナ粉末＝９５／５〜４０／６０の組成を有している請求項１又は請求項２に記載のガスセンサ素子。
【請求項４】
前記導電性材料が、容積比で、貴金属粉末／アルミナ粉末＝９０／１０〜４０／６０の組成を有している請求項１又は請求項２に記載のガスセンサ素子。
【請求項５】
前記導電性材料に含まれる前記アルミナ粉末が、１０〜８０ｍ2 ／ｇの範囲内のＢＥＴ比表面積を有している請求項１乃至請求項４のうちの何れか１項に記載のガスセンサ素子。
【請求項６】
前記積層体の表面と裏面のうち、前記複数の端子部が形成される面において、かかる面と該複数の端子部との間に、アルミナ粉末からなる絶縁層が更に積層形成され、且つ該絶縁層が、該積層体と前記電極と前記端子部と前記リード部と共に焼結により一体化されることによって、緻密な構造とされている請求項１乃至請求項５のうちの何れか１項に記載のガスセンサ素子。
【請求項７】
前記絶縁層を形成する前記アルミナ粉末が、１０〜８０ｍ2 ／ｇの範囲内のＢＥＴ比表面積を有している請求項６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、ガスセンサ素子に係り、特に、少なくとも一つが固体電解質体である板状体が積層されると共に、かかる固体電解質体に複数の電極が形成されてなる積層型のガスセンサ素子の改良された構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、固体電解質体のイオン伝導性を利用し、濃淡電池の原理に基づいて、被測定ガス雰囲気中の所定のガス成分の濃度（分圧）を測定するようしたガスセンサ素子が、知られている。例えば、高温において酸素イオン伝導性を有するジルコニア（ＺｒＯ2 ）等の固体電解質体を用いると共に、この固体電解質体に対して、それに接触するように複数の電極を設けて、自動車用内燃機関の排気ガスや、工業炉、ボイラー等から排出される燃焼排ガス中の酸素濃度（分圧）を測定するようにしたものや、ジルコニア等の固体電解質体に接触するように設けられる電極の材料として、特に、ＮＯｘ（窒素酸化物）還元性乃至は分解性を有するＰｔやＲｈ等の貴金属材料を選択、使用することによって、排気ガス中や燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度（分圧）を測定可能としたもの等が、それである。また、その他、ジルコニア以外の各種のイオン伝導性を有する固体電解質体を用いて、被測定ガス雰囲気中の水素ガスや炭酸ガス、炭化水素ガス、ＳＯｘ（硫黄酸化物）ガス、水蒸気等のそれぞれの濃度（分圧）を測定するようにしたものも、一般に知られている。
【０００３】
ところで、このような固体電解質体を用いたガスセンサ素子の一種として、少なくとも一つが固体電解質体である複数の板状体を積層した積層体と、この積層体の一端部側の部位における固体電解質体の他の板状体との積層面に、固体電解質体に接して配置された複数の電極と、積層体の他端部側の部位において積層方向に対向位置する表面と裏面の少なくとも何れか一方の面上において外部に露出して配置された複数の端子部と、積層体に対して、複数の電極と複数の端子部とをそれぞれ接続するように配置された複数のリード部とが、焼結によって一体化されてなる、所謂積層型のガスセンサがある。
【０００４】
具体的には、この積層型ガスセンサ素子のうち、例えばＮＯｘセンサ素子は、下記特許文献１等に示されるように、ジルコニア等の複数の固体電解質体を含む所定長さの板状体の複数が積層、一体化せしめられて、長さ方向の一端部が検知部とされる一方、他端部がコネクタ部とされた素子本体（積層体）を有している。そして、この素子本体の検出部の内部に、被測定ガスが拡散律速手段を通じて導かれる第一の被測定ガス室と、かかる第一の被測定ガス室内の雰囲気が拡散律速通路を通じて導入される第二の被測定ガス室と、大気中に連通せしめられた第一の大気室と、大気を基準ガスとして導入する第二の大気室と、第一の被測定ガス室に対して酸素をポンピングするポンプセルと、第二の被測定ガス室内の雰囲気の酸素濃度（分圧）を監視するモニタセルと、第二の被測定ガス室内の雰囲気中のＮＯｘ濃度を検出するセンサセルとが、それぞれ設けられている。
【０００５】
また、かかる検出部に設けられた３個の電気化学的セルのうち、ポンプセルは、検出部に位置する一つの固体電解質体の端部部位と、かかる固体電解質体の他の板状体との積層面（固体電解質体の両面）に対して、第一の大気室内と第一の被測定ガス室内とにそれぞれ露呈せしめられた状態で、固体電解質体に接触するように設けられた一対の電極とによって構成されている。モニタセルは、検出部に位置する別の固体電解質体の端部部位と、かかる固体電解質体の他の板状体との積層面（固体電解質体の両面）に対して、第二の被測定ガス室内と第二の大気室内とにそれぞれ露呈せしめられた状態で、固体電解質体に接触するように設けられた一対の電極とによって構成されている。センサセルも、モニタセルが設けられた固体電解質体の検出部側の端部部位と、かかる固体電解質体の他の板状体との積層面（固体電解質体の両面）に対して、第二の被測定ガス室内と第二の大気室内とにそれぞれ露呈せしめられた状態で、固体電解質体に接触するように設けられた一対の電極とによって構成されている。そして、センサセルを構成する一対の電極のうち、第二の被測定ガス室内に露呈せしめられた電極が、ＮＯｘの還元乃至は分解触媒として機能せしめられ得るように構成されている。
【０００６】
一方、素子本体のコネクタ部には、その表面と裏面の両面上に、複数の端子部がそれぞれ形成されており、それら各端子部が、素子本体内において検出部とコネクタ部との間に延びる複数のリード部を介して、３個の電気化学的セルの各電極に対して電気的に接続されている。
【０００７】
かくして、かくの如き構造とされた積層型ガスセンサ素子にあっては、モニタセルにて検出される酸素濃度が、モニタセルにおける一対の電極に接続された端子部を通じて外部に取り出され、そして、この酸素濃度に基づいて、ポンプセルにおける一対の電極に対して、それに接続された端子部から所定の電圧が印加せしめられることで、ポンプセルによる酸素のポンピング作用にて、第二の被測定ガス室内の被測定ガス雰囲気中の酸素濃度が所望の値に制御されるようになる。また、そのような状態下において、第二の被測定ガス室内の被測定ガス雰囲気中のＮＯｘが還元され、その際に生成する酸素が、センサセルにて第二の大気室にポンプアウトされる。そして、このとき、センサセルの一対の電極間に流れるポンプ電流値が、ポンプセルにおける一対の電極に接続される端子部に接続された電流計にて測定されることにより、その測定値に基づいて、被測定ガス雰囲気中のＮＯｘの濃度が求められるようになっているのである。
【０００８】
このような構造を有する積層型のガスセンサ素子においては、それまで一般的であった構造のもの、即ち、有底円筒状の固体電解質を用いてなる構造のものに比して、上記の如き複雑な構造の固体電解質体内への組込易さが十分に高められて、その生産性の向上と共に低コスト化が図られ、更にはコンパクト化が有利に達成され得るといった数々の利点が得られるのである。
【０００９】
ところが、かかる従来の積層型ガスセンサ素子にあっては、例えば、下記特許文献２に記載される如く、積層体の他端側における複数の端子部の形成部分、つまりコネクタ部が、センサ本体のセンサ素子収納部の内部に対して、そこに設けられた、外部電源や所定の測定装置等に電気的に接続される複数の接続端子間に、押圧ばね等にて押圧せしめられつつ、挿入され、それによって、複数の端子部と複数の接続端子とが相互に接触せしめられて、それらの間の電気的導通が確保された状態で、センサ本体に組み付けられるようになっている。そのため、ガスセンサ素子のセンサ本体への組付の際に、外部に露出して設けられた端子部の一部が、接続端子にて削られる等して、コネクタ部から剥がれ落ちてしまい、その結果、端子部において導通不良が生ずるといった懸念があったのである。
【００１０】
また、従来の積層型ガスセンサ素子では、一般に、コネクタ部に対して、固体電解質体の電極形成面から、複数の端子部が形成される素子本体の表面又は裏面に向かって延びる貫通孔、所謂スルーホールが形成され、このスルーホールを通じて、リード部が、固体電解質体の電極形成面から、素子本体の表面又は裏面に向かって延出せしめられて、それら電極と端子部とが、リード部を介して接続されるようになっているのであるが（例えば、下記特許文献１参照）、このようなスルーホールを利用した電極と端子部との接続構造を採用する場合、電極や端子部の個数が増えると、それに伴ってスルーホールが不可避的に増加し、それによって、ガスセンサ素子全体の強度が低下するといった不具合が惹起されることとなる。
【００１１】
そこで、近年では、リード部における端子部との接続側部位を、素子本体におけるコネクタ部の側面に対して、外部に露出するように設けて、これを側面導通部とすると共に、この側面導通部に対して、固体電解質体の電極形成面に設けられたリード部の電極との接続側部位を接続することで、電極と端子部とを、側面導通部を有するリード部を介して相互に接続するようにした構造が、考えられている（例えば、下記特許文献３参照）。このような電極と端子部との接続構造によれば、スルーホールの数をゼロとするか若しくは有利に減らすことが出来、その結果として、スルーホールの形成によるガスセンサ素子の強度低下を有利に防止することが可能となる。
【００１２】
しかしながら、かくの如き側面導通部を備えたリード部による電極と端子部との接続構造を採用するガスセンサ素子にあっては、側面導通部が、端子部と同様に、外部に露出して設けられているため、コネクタ部のセンサ素子収納部への挿入に際して、端子部だけではなく、側面導通部の一部までもが、接続端子にて削られる等して、コネクタ部から剥がれ落ちてしまい、それによって、端子部に加えて、リード部でも導通不良が発生する恐れがあったのである。
【００１３】
【特許文献１】特開２００４−９３１９９号公報
【特許文献２】実公平６−３７３２６号公報
【特許文献３】特開平７−１９０８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ここにおいて、本発明は、上述せる如き事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、積層型のガスセンサ素子において、外部に露出して設けられた端子部や側面導通部の剥離強さが有利に高められ得て、ガスセンサ本体への組付時における端子部や側面導通部の剥離に起因する導通不良の発生が有利に防止され得るようにした新規な構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
そして、かかる課題の解決のために、本発明者等は、様々な検討を重ねる過程において、端子部や側面導通部の形成する導電性材料の組成について、着目した。従来のガスセンサ素子においては、一般に、端子部や側面導通部が、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の貴金属粉末とジルコニア粉末との混合物からなる導電性材料を用いて形成されたサーメットにて構成されている。そこで、本発明者等は、そのようなサーメットのセラミックス成分として、ジルコニア粉末以外のセラミックス粉末を貴金属粉末と混合せしめて、導電性材料を得、これを焼成して、サーメットとすることによって、端子部や側面導通部の固体電解質体との密着性を高めることを着想したのである。
【００１６】
そして、かかる着想を基に更に鋭意研究を重ねた結果、貴金属粉末とアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末との混合物からなる導電性材料を用いて、サーメットを構成することで、端子部や側面導通部の固体電解質体との密着強度を飛躍的に高め得ることを、見出したのである。なお、かかる密着強度の向上は、貴金属粉末とアルミナ粉末との混合物からなる導電性材料が、貴金属粉末とジルコニア粉末との混合物からなる導電性材料よりも優れた焼結性を発揮することによるものと考えられる。
【００１７】
すなわち、本発明は、かくの如き知見に基づいて完成されたものであって、その要旨とするところは、少なくとも一つが固体電解質体である複数の板状体を積層した積層体と、該積層体の一端部側の部位における該固体電解質体の他の板状体との積層面に、該固体電解質体に接して配置された複数の電極と、該積層体の他端部側の部位において積層方向に対向位置する表面と裏面の少なくとも何れか一方の面上において外部に露出して配置された複数の端子部と、該積層体に対して、該複数の電極と該複数の端子部とをそれぞれ接続するように配置された複数のリード部とが、焼結によって一体化されてなり、且つ該複数のリード部の少なくとも一つのものにおける該端子部との接続側の部位が、該積層体の側面において外部に露出させられて該積層体の積層方向に延びるように位置せしめられて、該端子部に接続せしめられた側面導通部とされたガスセンサ素子において、前記端子部と前記リード部の前記側面導通部とが、それぞれ、貴金属粉末とアルミナ粉末とを混合して得られる導電性材料を用いて、形成されていることを特徴とするガスセンサ素子にある。
【発明の効果】
【００１８】
そして、この本発明に従うガスセンサ素子にあっては、外部に露出せしめられる複数の端子部のそれぞれが、貴金属粉末とアルミナ粉末の混合物からなる導電性材料を用いて形成されているところから、各端子部の固体電解質体との密着強度が、より十分に高められ得、それによって、各端子部の固体電解質体に対する剥離強さが、効果的に向上せしめられ得る。
【００１９】
従って、かくの如き本発明に従うガスセンサ素子においては、ガスセンサ本体への組付時における端子部の剥離が未然に防がれ得て、この端子部の剥離に起因する導通不良の発生が、有利に防止され得る。そして、その結果、ガスセンサとして構成された状態下において、複数の端子部が設けられたコネクタ部における電気的導通が極めて安定的に確保され得、以て、被測定ガス雰囲気中の所定のガス濃度の測定精度が効果的に安定化され得ると共に、かかる測定精度の信頼性が飛躍的に高められ得ることとなるのである。
【発明の態様】
【００２０】
ところで、本発明は、少なくとも、以下に列挙する如き各種の態様において、好適に実施され得るものである。
【００２１】
（１） 少なくとも一つが固体電解質体である複数の板状体を積層した積層体と、該積層体の一端部側の部位における該固体電解質体の他の板状体との積層面に、該固体電解質体に接して配置された複数の電極と、該積層体の他端部側の部位において積層方向に対向位置する表面と裏面の少なくとも何れか一方の面上に、外部に露出して配置された複数の端子部と、該積層体に対して、該複数の電極と該複数の端子部とをそれぞれ接続するように配置された複数のリード部とが、焼結により一体化されて構成されたガスセンサ素子において、前記複数の端子部が、貴金属粉末とアルミナ粉末とを混合して得られる導電性材料を用いてそれぞれ形成されていることを特徴とするガスセンサ素子。
【００２２】
（２）  上記せる態様（１）において、前記端子部が、２〜４０μｍの範囲内の厚さを有する薄膜にて構成されていること。
【００２３】
この本態様によれば、端子部が適度な厚さの薄膜とされて、端子部における抵抗値の安定化が有利に図られ得ると共に、例えばセンサ素子収納部内への挿入によるガスセンサ本体への組付時に、端子部とガスセンサ本体との間に生ずる摺動抵抗が効果的に抑えられ得て、端子部の剥離が有利に防止され得る。従って、端子部における導通不良の発生が、より確実に防止され得、以て、被測定ガス雰囲気中の所定のガス濃度を更に正確に且つ安定的に測定し得るガスセンサが、確実に得られることとなる。
【００２４】
（３）  少なくとも一つが固体電解質体である複数の板状体を積層した積層体と、該積層体の一端部側の部位における該固体電解質体の他の板状体との積層面に、該固体電解質体に接して配置された複数の電極と、該積層体の他端部側の部位において積層方向に対向位置する表面と裏面の少なくとも何れか一方の面上において外部に露出して配置された複数の端子部と、該積層体に対して、該複数の電極と該複数の端子部とをそれぞれ接続するように配置された複数のリード部とが、焼結によって一体化されてなり、且つ該複数のリード部の少なくとも一つのものにおける該端子部との接続側の部位が、該積層体の側面において外部に露出して位置せしめられた側面導通部とされたガスセンサ素子において、前記複数の端子部と前記複数のリード部の前記側面導通部のうちの少なくとも何れか一方が、貴金属粉末とアルミナ粉末とを混合して得られる導電性材料を用いてそれぞれ形成されていることを特徴とするガスセンサ素子。
【００２５】
この本態様においては、外部に露出せしめられる複数の端子部や複数の側面導通部が、貴金属粉末とアルミナ粉末の混合物からなる導電性材料を用いて形成されているところから、各端子部の固体電解質体との密着強度や各側面導通部の固体電解質体との密着強度が、より十分に高められ得、それによって、各端子部の固体電解質体に対する剥離強さや各側面導通部の固体電解質体に対する剥離強さが、効果的に向上せしめられ得る。
【００２６】
従って、このような本態様によれば、ガスセンサ本体への組付時における端子部や側面導通部の剥離が有効に阻止され得て、かかる端子部や側面導通部の剥離に起因する導通不良の発生が、有利に防止され得る。そして、その結果、ガスセンサとして構成された状態下において、端子部や側面導通部が設けられたコネクタ部における電気的導通が極めて効果的に安定化され得、以て、被測定ガス雰囲気中の所定のガス濃度の測定精度が効果的に安定化され得ると共に、かかる測定精度における信頼性が飛躍的に高められ得ることとなるのである。
【００２７】
（４）  上記せる態様（３）において、前記端子部と前記側面導通部のそれぞれが、２〜４０μｍの範囲内の厚さを有する薄膜にて構成されていること。
【００２８】
この本態様によれば、端子部と側面導通部とが、共に適度な厚さとされて、それら端子部や側面導通部における抵抗値の安定化が有利に図られ得ると共に、例えばセンサ素子収納部内への挿入によるガスセンサ本体への組付時に、端子部とガスセンサ本体との間や側面導通部とガスセンサ本体との間に生ずる摺動抵抗が効果的に抑えられ得て、端子部や側面導通部の剥離が有利に防止され得る。従って、端子部や側面導通部における導通不良の発生が、より確実に防止され得、以て、被測定ガス雰囲気中の所定のガス濃度を更に正確に且つ安定的に測定し得るガスセンサが、確実に得られることとなる。
【００２９】
（５）  上記せる態様（１）乃至態様（４）のうちの何れか一つにおいて、前記導電性材料が、容積比で、貴金属粉末／アルミナ粉末＝９５／５〜４０／６０の組成を有していること。この本態様によれば、導電性材料中に、アルミナ粉末が適度な量において含有せしめられ、それによって、端子部や側面導通部における導電性を十分に確保しつつ、それら端子部や側面導通部の固体電解質体に対する密着強度が効果的に高められ得る。
【００３０】
（６）  上記せる態様（１）乃至態様（５）のうちの何れか一つにおいて、前記導電性材料に含まれる前記アルミナ粉末が、１０〜８０ｍ2 ／ｇの範囲内のＢＥＴ比表面積を有していること。このような本態様によれば、アルミナ粉末と貴金属材料とがより均一に混合せしめられた状態で、導電性材料が構成され得ると共に、かかる導電性材料の焼結性が有利に高められ、以て、かかる導電性材料からなる端子部や側面導通部の固体電解質体に対する密着強度、更には剥離強さが、効果的に高められ得ることとなる。
【００３１】
（７）  上記せる態様（１）乃至態様（６）のうちの何れか一つにおいて、前記積層体の表面と裏面のうち、前記複数の端子部が形成される面において、かかる面と該複数の端子部との間に、アルミナ粉末からなる絶縁層が更に積層形成され、且つ該絶縁層が、該積層体と前記電極と前記端子部と前記リード部と共に焼結により一体化されることによって、緻密な構造とされていること。この本態様においては、複数の端子部同士の間での短絡が有利に防止され得るだけでなく、各端子部の固体電解質体に対する密着強度、更には剥離強さが、効果的に向上され得る。
【００３２】
（８）  上記せる態様（７）において、前記絶縁層を形成する前記アルミナ粉末が、１０〜８０ｍ2 ／ｇの範囲内のＢＥＴ比表面積を有していること。このような本態様によれば、絶縁層の焼結性が有利に高められて、かかる絶縁層が、更に一層効果的に緻密化され得る。そして、その結果として、端子部の固体電解質体に対する密着強度、更には剥離強さが、効果的に高められ得ることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。
【００３４】
先ず、図１及び図２には、本発明に従うガスセンサ素子の一実施形態に係るＮＯｘ（窒素酸化物）センサ素子が、その縦断面形態と分解斜視形態とにおいて、それぞれ概略的に示されている。それらの図において、１は、細長な長尺の板状体形状を呈するセンサ素子であって、このセンサ素子１は、緻密な気密の酸素イオン伝導性の板状体からなる複数の固体電解質体４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅを含み、且つそれらの板状体が上下方向において相互に積層せしめられてなる積層体５を備えた一体的な積層構造を有している。また、かかるセンサ素子１にあっては、その長さ方向一端側の先端側部位が、被測定ガス雰囲気中のＮＯｘ成分の濃度（分圧）を検出する検出部２とされている一方、それとは反対の基部側部位が、図示しないＮＯｘセンサのセンサ本体に取り付けられるコネクタ部３とされている。なお、各固体電解質体４ａ〜４ｅは、何れも、ジルコニア磁器等の公知の酸素イオン伝導性の固体電解質材料を用いて、形成される。
【００３５】
そして、このセンサ素子１の検出部２内には、それぞれ矩形形状の平面形態を呈する第一の内部空所６と第二の内部空所８とが、後者をセンサ素子１の先端側に位置せしめた状態で、別個に並んで配設されていると共に、それら第一及び第二の内部空所６，８とは独立した形態において、基準空気導入通路１０が、センサ素子１の長手方向に延びるように設けられている。また、この基準空気導入通路１０は、センサ素子１のコネクタ部３側の端部において開口し、大気に連通せしめられている。なお、ここでは、第一、第二の内部空所６，８及び基準空気導入通路１０は、固体電解質体４ｂに形成された対応する空所が上下の固体電解質体４ａ，４ｃにて覆蓋されることによって、略同一平面上に位置する状態において形成されている。
【００３６】
また、そのような第一の内部空所６を上方から覆蓋する固体電解質体４ａ部分には、それを板厚方向に貫通する貫通孔が設けられ、この貫通孔にて、第一の内部空所６を外部の空間に連通せしめる第一の拡散律速通路１２が形成されている。これにより、第一の拡散律速通路１２を通じて所定の拡散抵抗の下に、外部の雰囲気が、第一の内部空所６内に導かれるようになっている。更に、第一の内部空所６と第二の内部空所８との間に位置する固体電解質体４ｂ部分には、それら二つの内部空所６，８を連通せしめる第二の拡散律速通路１４が設けられており、この第二の拡散律速通路１４を通じて、第一の内部空所６内の雰囲気が、所定の拡散抵抗の下に、第二の内部空所８内に導き入れられるようになっている。
【００３７】
また、固体電解質体４ａの固体電解質体４ｂとの積層面（下面）において、第一の内部空所６内に露呈する部分には、それに接して、薄膜状の内側電極１６が設けられている。更に、固体電解質体４ａの積層面とは反対側の外面（上面）において内側電極１６と対応する部位には、それに接するように、薄膜状の外側電極１８が設けられている。そして、それら内側及び外側電極１６，１８と固体電解質体４ａとによって、第一の電気化学的ポンプセル（ポンプセル）が構成されている。なお、これら内側電極１６と外側電極１８は、被測定ガス中のＮＯｘ成分に対する還元／分解能力を弱めた、或いは還元／分解能力のない、例えば、Ｐｔとジルコニアとからなる多孔質サーメット電極にて構成されている。
【００３８】
さらに、固体電解質体４ｃの固体電解質体４ｂとの積層面（上面）において、第一の内部空所６内に露呈する部分には、それに接して、薄膜状の測定電極２０が設けられている。また、かかる固体電解質体４ｃの積層面における基準空気導入通路１０内に露呈する部分には、それに接して、薄膜状の基準電極２２が設けられている。そして、それら測定電極２０と基準電極２２と固体電解質体４ｃとによって、電気化学的センサセル（モニタセル）が構成されている。なお、この測定電極２０と基準電極２２も、前記内側電極１６や外側電極１８と同様に、被測定ガス中のＮＯｘ成分に対する還元／分解能力を弱めた、或いは還元／分解能力のない、例えば、Ｐｔとジルコニアとからなる多孔質サーメット電極にて構成されている。
【００３９】
更にまた、固体電解質体４ｃの固体電解質体４ｂとの積層面において、第二の内部空所８内に露呈する部分には、それに接して、薄膜状の内部ポンプ電極２４が設けられている。この内部ポンプ電極２４は、例えば、ＮＯｘを還元／分解可能な貴金属たるＲｈとセラミックスとしてのジルコニアとからなる多孔質サーメットにて構成されており、それによって、第二の内部空所８内の雰囲気中に存在するＮＯｘを還元／分解せしめ得るＮＯｘ還元触媒として機能せしめられ得るようになっている。そして、このような内部ポンプ電極２４と前記基準電極２２と固体電解質体４ｃとによって、第二の電気化学的ポンプセル（センサセル）が構成されているのである。
【００４０】
一方、センサ素子１のコネクタ部３には、複数の端子部２６〜３８が、外部に露呈して、設けられている。即ち、互いに積層された複数の固体電解質体４ａ〜４ｅのうち、最上位に位置する固体電解質体４ａの基部側部位における固体電解質体４ｂとの積層面とは反対側の外面（上面）に、薄膜形態を呈するＩ字状又はＬ字状の複数（ここでは４個）の端子部２６，２８，３０，３２が設けられており、また、それらのうちの最下位に位置する固体電解質体４ｅの基部側部位における固体電解質体４ｄとの積層面とは反対側の外面（下面）にも、薄膜形態を呈するＩ字状又はＬ字状の複数（ここでは３個）の端子部３４，３６，３８が設けられている。
【００４１】
なお、ここでは、複数の端子部２６〜３８がそれぞれ設けられる固体電解質体４ａ，４ｅの各外面上に、薄膜状の電気絶縁層４０，４２が、それぞれ、直接に１個ずつ設けられている。これにより、それら各電気絶縁層４０，４２が、各固体電解質体４ａ，４ｅと各端子部２６〜３８との間に介在せしめられて、固体電解質体４ａを通じての４個の端子部２６〜３２同士の短絡や、固体電解質体４ｅを通じての３個の端子部３４〜３８同士の短絡が、それぞれ阻止されるようになっている。
【００４２】
そして、センサ素子１の検出部２内に設けられた前記５個の電極１６〜２４のうち、外側電極１８が、固体電解質体４ａの外面上に、その長さ方向に連続して延びるように形成された薄膜状のリード部４４を介して、固体電解質体４ａの外面上に設けられた４個の端子部２６〜３２のうちの１個の端子部２６に接続されている一方、内側電極１６と測定電極２０と基準電極２２とが、残りの３個の端子部２８〜３２のそれぞれのものに対して、固体電解質体４ａ，４ｃの固体電解質体４ｂとの積層面上に、その長さ方向に連続して延びるように形成された薄膜状のリード部４６，４８，５０を介して、それぞれ接続されている。更に、内部ポンプ電極２４は、固体電解質体４ｃの固体電解質体４ｂとの積層面上に、その長さ方向に連続して延びるように形成された薄膜状のリード部５２を介して、固体電解質体４ｅの外面上に設けられた３個の端子部３４〜３８のうちの１個の端子部３４に接続されている。
【００４３】
また、ここでは、特に、外側電極１８を除く４個の電極１６，２０〜２４と各端子部２８〜３６とをそれぞれ接続する４個のリード部４６〜５２が、各固体電解質体４ａ，４ｃの基部側部分において幅方向に屈曲して、延出せしめられ、且つかかる屈曲して延出する部分の先端部位に、固体電解質体４ａの外面側や固体電解質体４ｅの外面側、つまりセンサ素子１の上面や下面に向かって延出する側面導通部５４，５６，５８，６０がそれぞれ設けられている。そして、図３及び図４に示されるように、それら各側面導通部５４〜６０が、センサ素子１（積層体５）のコネクタ部３の側面において外部に露出して位置せしめられて、それぞれの先端において、各端子部２８〜３４に接続されているのである。
【００４４】
さらに、図１及び図２に示されるように、かかるセンサ素子１内には、多孔質のアルミナからなる２個の絶縁性セラミックス層６２ａ，６２ｂが、固体電解質体４ｃ，４ｅに挟まれ且つかかる固体電解質体４ｃ，４ｅと固体電解質体４ｄとにて三方が囲まれた形態において、一体的に積層されている。そして、これら２個の絶縁性セラミックス層６２ａ，６２ｂの間には、ヒータエレメント６４が挟まれて、位置せしめられており、以て、かかるヒータエレメント６４が、センサ素子１の内部に埋設された構造とされている。
【００４５】
また、このヒータエレメント６４は、発熱部６６と２個のリード部６８ａ，６８ｂとを有して、構成されている。そして、発熱部６６が、センサ素子１の検出部２において、第二の内部空所８の形成部位に対応位置せしめられている一方、２個のリード部６８ａ，６８ｂは、センサ素子１のコネクタ部３側に延出せしめられて、固体電解質体４ｅの外面上に設けられた前記３個の端子部３４〜３８のうちの２個の端子部３６，３８に対して、それぞれ接続されている。
【００４６】
さらに、かかるヒータエレメント６４の２個のリード部６８ａ，６８ｂも、前記４個の電極１６，２０〜２４と４個の端子部２８〜３４とをそれぞれ接続する４個のリード部４６〜５２と同様に、センサ素子１のコネクタ部３において幅方向に屈曲せしめられると共に、その先端部に、センサ素子１の下面に向かって延出する側面導通部７０ａ，７０ｂがそれぞれ設けられている。そして、図４に示されるように、それら各側面導通部７０ａ，７０ｂが、センサ素子１（積層体５）のコネクタ部３の側面において外部に露出して位置せしめられて、それぞれの先端において、各端子部３６，３８に接続されている。
【００４７】
なお、かくの如き積層構造を有するセンサ素子１は、従来と同様に、例えば、未焼成の固体電解質体４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｅに対して、各電極１６〜２４と各端子部２６〜３８と各リード部４４〜５２と各側面導通部５４〜６０，７１ａ，７０ｂと各電気絶縁層４０，４２と各絶縁性セラミックス層６２ａ，６２ｂとヒータエレメント６４とを、スクリーン印刷法等によって印刷形成した後、かかる未焼成の固体電解質体４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｅと未焼成の固体電解質体４ｄとをそれぞれ積層し、その後、この積層物を焼成する（焼結せしめる）ことにより、それら全てを一体化すること等によって、容易に得られることとなる。
【００４８】
かくして、かくの如きセンサ素子１にあっては、従来と同様に、例えば、ＮＯｘセンサのセンサ本体におけるセンサ素子収納部（図示せず）に対して、コネクタ部３において挿入されて、組み付けられることで、複数の端子部２６〜３８が、それぞれ所定の回路に接続され、また、かかるセンサ本体への組付状態下で、検出部２において、被測定ガス存在空間内に配置されることによって、被測定ガスが、第一の拡散律速通路１２を通って、所定の拡散抵抗の下に、第一の内部空所６内に導き入れられるようになっている。
【００４９】
そして、端子部２６，２８を通じて、前記第一の電気化学的ポンプセルの内側電極１６と外側電極１８との間に、外部の可変電源７２にて所望の電圧が印加せしめられて、所定の方向に電流を流されることにより、第一の内部空所６内の雰囲気中の酸素が外部の被測定ガス存在空間に汲み出され、或いは、それとは逆に、外部の被測定ガス存在空間から酸素を第一の内部空所６内に汲み入れられ得るようになっている。
【００５０】
また、第一の内部空所６内の雰囲気と基準空気導入通路１０内の基準空気との間の酸素濃度（分圧）差に基づいて、前記電気化学的センサセルの測定電極２０と基準電極２２との間に発生する起電力が、端子部３０，３２から取り出されて、電位差計７４にて測定されることにより、かかる第一の内部空所６内の雰囲気中の酸素濃度（分圧）が検出されるようになっている。そして、この電位差計７４にて検出された第一の内部空所６内の雰囲気中の酸素濃度の値に基づいて、可変電源７２の電圧が制御され、以て第一の内部空所６内の雰囲気中の酸素濃度が一定の値に保持され得るように構成されている。
【００５１】
さらに、第二の電気化学的ポンプセルの内部ポンプ電極２４と基準電極２２との間に、端子部３４，３２を通じて、定電圧電源７６にて一定電圧が印加せしめられることによって、第二の内部空所８内の雰囲気中の酸素が基準空気導入通路１０内に汲み出されるようになっている。また、第二の内部空所８内の雰囲気中に存在するＮＯｘは、ＮＯｘ還元触媒として機能せしめられる内部ポンプ電極２４にて、還元せしめられるようになっている。なお、定電圧電源７６は、第二の拡散律速通路１４による制限されたＮＯｘ流入下において、第二の電気化学的ポンプセルによるＮＯｘ分解時に生成した酸素のポンピングに対して限界電流を与える大きさの電圧を印加せしめ得るようになっている。
【００５２】
従って、かかるセンサ素子１にあっては、第一の拡散律速通路１２を通じて、第一の内部空所６内に導かれた被測定ガス雰囲気中の酸素分圧（酸素濃度）が、電気化学的センサセルと第一の電気化学的ポンプセルとの協働作用により、ＮＯｘが還元されない、例えば１．０１Ｐａ（１０-6atm ）程度の低い値に制御されるようになっている。そして、この酸素分圧が制御された第一の内部空所６内の雰囲気が、第二の拡散律速通路１４を通じて、第二の内部空所８内に導かれて、かかる雰囲気中のＮＯｘが、内部ポンプ電極２４にて還元され、その際に生成する酸素が、第二の電気化学的セルのポンピング作用により、第二の内部空所８内から基準空気導入通路１０内に汲み出される。そしてまた、このとき、第二の内部空所８内の雰囲気中の酸素分圧が一定に制御されているため、第二の電気化学的セルの内部ポンプ電極２４と基準電極２２との間に、ＮＯｘの濃度に比例したポンプ電流が流されるようになっている。
【００５３】
そうして、このような内部ポンプ電極２４と基準電極２２との間に流れるポンプ電流が、端子部３４，３２から取り出されて、電流計７８によって測定され、そして、この測定値に基づいて、被測定ガス雰囲気中のＮＯｘの濃度が求められるようになっているのである。
【００５４】
ところで、このような構造とされた本実施形態のセンサ素子１にあっては、特に、ＮＯｘセンサのセンサ本体におけるセンサ素子収納部に内挿されて、センサ本体に組み付けられる際に、センサ素子収納部の内面に接触するコネクタ部３の上面や下面、或いは側面において外部に露呈して形成された全ての端子部２６〜３８と、外側電極１８を除く４個の電極１６，２０〜２４に接続されたリード部４６〜５２における側面導通部５４〜６０と、ヒータエレメント６４のリード部６８ａ，６８ｂにおける側面導通部７０ａ，７０ｂとが、検出部２に設けられた各電極１６〜２４の形成材料とは異なる、貴金属粉末とアルミナ粉末とを混合して得られる導電性材料を用いて形成されている。そして、この貴金属粉末とアルミナ粉末とを混合して得られる導電性材料は、検出部２に設けられた各電極１６〜２４の形成材料たる貴金属粉末とジルコニア粉末とを混合して得られる導電性材料に比して、優れた焼結性が発揮される。
【００５５】
それ故、そのような導電性材料を用いて、各固体電解質体４ａ〜４ｅと一体焼成せしめられることにより形成される各端子部２６〜３８と各側面導通部５４〜６０，６８ａ，６８ｂにおいては、固体電解質体４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｅに対する密着強度が、より十分に高められ得、以て、固体電解質体４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｅに対する剥離強さも、効果的に向上せしめられ得るようになるのである。なお、ここでは、リード部４６〜５２のうちの側面導通部５４〜６０，６８ａ，６８ｂを除く部位と、外側電極１８に接続されたリード部４４の全体は、各電極１６〜２４を形成する材料と同様な導電性材料を用いて形成されている。
【００５６】
ここにおいて、かくの如き各端子部２６〜３８と各側面導通部５４〜６０，６８ａ，６８ｂとを形成する導電性材料に含まれる貴金属粉末としては、各電極１６〜２４の形成材料に含まれるものと同様な貴金属粉末が用いられる。即ち、例えば、Ｐｔ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｕ，Ｈｇ等の貴金属の単体や、そのような貴金属の中から選択された複数種類のものの合金等からなるものが用いられるのである。
【００５７】
また、かかる導電性材料に含まれるアルミナ粉末には、好ましくは１０〜８０ｍ2 ／ｇの範囲内のＢＥＴ比表面積を有するものが、用いられる。何故なら、８０ｍ2 ／ｇを越えるＢＥＴ比表面積を有するアルミナ粉末を用いる場合、アルミナ粉末が小さ過ぎるために、貴金属粉末との均一な混合が難しく、それらアルミナ粉末と貴金属粉末との混合が不均一となってしまい易い。そして、そうなると、そのような導電性材料が焼成されてなる各端子部２６〜３８と各側面導通部５４〜６０，６８ａ，６８ｂとにおいて、固体電解質体４ａ，４ｃ，４ｅに対する密着強度にバラツキが生じ、それによって、固体電解質体４ａ，４ｃ，４ｅに対する剥離強さが低下してしまう恐れが大きくなるからである。また、ＢＥＴ比表面積が１０ｍ2 ／ｇ未満の大きなアルミナ粉末を用いる場合には、貴金属粉末と混合して得られる導電性材料の焼結性が低下してしまい、そのために、かかる導電性材料が焼成されてなる各端子部２６〜３８と各側面導通部５４〜６０，６８ａ，６８ｂとにおいて、固体電解質体４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｅに対する密着強度、更には剥離強さを十分に高いレベルで確保することが困難となるといった懸念が生ずるからである。
【００５８】
さらに、そのような各端子部２６〜３８と各側面導通部５４〜６０，６８ａ，６８ｂとを形成する導電性材料は、貴金属粉末とアルミナ粉末の組成が、容積比で、貴金属粉末／アルミナ粉末＝９５／５〜４０／６０とされていることが、望ましい。導電性材料中に、容積比で、アルミナ粉末が６０％を越える量において含有せしめられ、且つ貴金属粉末が４０％を下回る量において含有せしめられる場合には、そのような導電性材料を焼成して得られる各端子部２６〜３８と各側面導通部５４〜６０，６８ａ，６８ｂとにおける抵抗値が増大して、導電性が低下する恐れがある。一方、導電性材料中に、容積比で、アルミナ粉末が５％を下回る量において含有せしめられ、且つ貴金属粉末が９５％を越える量において含有せしめられる場合には、アルミナ粉末の添加効果が小さくなるため、そのような導電性材料を焼成して得られる各端子部２６〜３８と各側面導通部５４〜６０，６８ａ，６８ｂの固体電解質体４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｅに対する密着性、更には剥離強さが低くなる懸念が生ずる。
【００５９】
従って、各端子部２６〜３８と各側面導通部５４〜６０，６８ａ，６８ｂとを形成する導電性材料にあっては、安定した導電性と、固体電解質体４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｅに対する十分な密着性、更には高い剥離強さとをバランス良く確保する上において、容積比で、貴金属粉末／アルミナ粉末＝９５／５〜４０／６０の組成を有していることが、好ましいのである。
【００６０】
また、かくの如き貴金属粉末とアルミナ粉末とを混合した導電性材料からなる各端子部２６〜３８と各側面導通部５４〜６０，６８ａ，６８ｂは、前述せるように、例えばスクリーン印刷手法により、固体電解質体４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｅに対して、薄膜形態をもって形成されるものであるが、その厚さが、好適には２〜４０μｍの範囲内の値とされる。
【００６１】
何故なら、各端子部２６〜３８と各側面導通部５４〜６０，６８ａ，６８ｂのそれぞれの厚さが２μｍを下回る場合には、余りにも薄いために、それら各端子部２６〜３８と各側面導通部５４〜６０，６８ａ，６８ｂとにおける抵抗値が不安定なものとなって、安定した導通性を確保することが困難となる恐れがあるからであり、また、厚さが４０μｍを越えるようになると、今度は厚過ぎるため、センサ本体のセンサ素子収納部へのコネクタ部３の内挿時に、各端子部２６〜３８及び各側面導通部５４〜６０，６８ａ，６８ｂとセンサ素子収納部の内面との間に過大な摺動抵抗が生じて、それら各端子部２６〜３８及び各側面導通部５４〜６０，６８ａ，６８ｂがコネクタ部３の上下面及び側面から剥離してしまう恐れが大きくなるからである。
【００６２】
さらに、本実施形態のセンサ素子１におけるコネクタ部３には、前述せるように、固体電解質体４ａの上面と、そこに設けられた４個の端子部２６〜３２との間、及び固体電解質体４ｅの下面と、そこに設けられた３個の端子部３４〜３８との間に、それぞれ、薄膜状の電気絶縁層４０，４２が設けられているが、ここでは、それらの電気絶縁層４０，４２が、何れも、アルミナ粉末からなる薄膜層が固体電解質体４ａ，４ｅと一体焼成されることにより、緻密な構造とされたセラミックス層にて、構成されている。
【００６３】
これにより、かかるセンサ素子１においては、貴金属粉末とアルミナ粉末とを混合した導電性材料からなる各端子部２６〜３８と固体電解質体４ａ，４ｅと電気絶縁層４０，４２との一体焼成に際して、各端子部２６〜３８と電気絶縁層４０，４２とが、それぞれのアルミナ粉末同士間で、より強固に結合され、以て、各端子部２６〜３８が、固体電解質体４ａ，４ｅに対して、各電気絶縁層４０，４２を介して、更に一層強固に密着され得るようになる。
【００６４】
また、このような電気絶縁層４０，４２を形成するアルミナ粉末としては、１０〜８０ｍ2 ／ｇの範囲内のＢＥＴ比表面積を有するものが、好適に用いられる。何故なら、そのような範囲内のＢＥＴ比表面積を有するアルミナ粉末は、かかる範囲外のＢＥＴ比表面積を有するアルミナ粉末に比して、焼結性において優れるものであり、それ故に、電気絶縁層４０，４２の構造が、より一層緻密なものとされて、各端子部２６〜３８の固体電解質体４ａ，４ｅに対する密着強度、更には剥離強さが、更に効果的に高められ得ることとなるからである。
【００６５】
なお、かかる電気絶縁層４０，４２の厚さは、特に限定されるものではないものの、十分な絶縁性を確保し、しかも、センサ本体のセンサ素子収納部へのコネクタ部３の内挿時に、各端子部２６〜３８及び各側面導通部５４〜６０，６８ａ，６８ｂとセンサ素子収納部の内面との間に過大な摺動抵抗が生ずることを防止する上において、５〜４０μｍ程度の範囲内の値とされていることが、望ましい。
【００６６】
このように、本実施形態のセンサ素子１では、コネクタ部３の上面と下面と側面とにおいて外部に露呈する各端子部２６〜３８と各側面導通部５４〜６０，６８ａ，６８ｂが、貴金属粉末とアルミナ粉末とを混合してなる導電性材料を用いて形成されていることによって、それらの各端子部２６〜３８と各側面導通部５４〜６０，６８ａ，６８ｂの固体電解質体４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｅに対する密着強度、更には剥離強さが効果的に高められているところから、例えば、コネクタ部３において、センサ本体のセンサ素子収納部に内挿されて、センサ本体に組み付けられる際に、各端子部２６〜３８と各側面導通部５４〜６０，６８ａ，６８ｂの剥離が未然に防がれ得て、かかる剥離に起因する導通不良の発生が、有利に防止され得る。
【００６７】
従って、かくの如き本実施形態に係るセンサ素子１にあっては、センサ本体に組み付けられて、ＮＯｘセンサとして構成された状態下において、各端子部２６〜３８と各側面導通部５４〜６０，６８ａ，６８ｂが設けられたコネクタ部３における電気的導通が極めて安定的に確保され得る。そして、その結果として、被測定ガス雰囲気中の所定のガス濃度の測定精度が効果的に安定化され得ると共に、かかる測定精度の信頼性が飛躍的に高められ得ることとなるのである。
【００６８】
また、かかるセンサ素子１においては、各端子部２６〜３８と各側面導通部５４〜６０，６８ａ，６８ｂを形成する導電性材料における貴金属粉末とアルミナ粉末との組成や、それら各端子部２６〜３８と各側面導通部５４〜６０，６８ａ，６８ｂのそれぞれの厚さが、それぞれ特定の範囲内の値とされ、しかも、かかる導電性材料に含まれるアルミナ粉末として、所定範囲内のＢＥＴ比表面積を有するものが用いられていることで、各端子部２６〜３８と各側面導通部５４〜６０，６８ａ，６８ｂの固体電解質体４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｅに対する密着強度及び剥離強さが、より一層効果的に高められ得る。
【００６９】
そして、それに加えて、各端子部２６〜３８が、コネクタ部３において、アルミナ粉末からなる緻密な構造の電気絶縁層４０，４２を介して、固体電解質体４ａ，４ｅの各外面上に設けられていることにより、各端子部２６〜３８の固体電解質体４ａ，４ｅに対する密着強度及び剥離強さが、より一層効果的に高められ得る。
【００７０】
従って、本実施形態では、かくして得られる各端子部２６〜３８と各側面導通部５４〜６０，６８ａ，６８ｂの固体電解質体４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｅに対する密着強度及び剥離強さの向上作用によっても、コネクタ部３における電気的導通の安定化が、より有利に確保され得て、被測定ガス雰囲気中の所定のガス濃度の測定精度の安定化と信頼性の向上が、更に一層有効に図られ得ることとなるのである。
【００７１】
ところで、本実施形態では、本発明を、被測定ガス中のＮＯｘの濃度を測定するのに使用されるＮＯｘセンサに組み付けられて、使用されるＮＯｘセンサ素子に適用したものの具体例が示されていたが、本発明は、被測定ガス中のＮＯｘ以外のガス、例えば、水素ガスや炭酸ガス、炭化水素ガス、ＳＯｘガス、水蒸気等の濃度を測定するのに使用されるガスセンサに組み付けられて、使用されるガスセンサ素子に対しても、有利に適用可能であることは、言うまでもないところである。
【００７２】
また、ＮＯｘセンサ素子に適用される場合にあっても、固体電解質体の形状や個数、或いは固体電解質体に設けられる電極やリード部の形状や個数等も、例示されたものに、特に限定されるものではない。
【００７３】
さらに、前記実施形態では、全ての端子部２６〜３８と全ての側面導通部５４〜６０，６８ａ，６８ｂとが、貴金属粉末とアルミナ粉末とを混合してなる導電性材料を用いて形成されていたが、一つの電極に接続されるリード部の側面導通部と端子部のうちの少なくとも何れか一方が、貴金属粉末とアルミナ粉末とを混合してなる導電性材料を用いて形成されておれば良い。それによって、それら側面導通部や端子部の固体電解質への密着強度や剥離強さの低下に起因した固体電解質からの剥離、更には導通不良の発生が、有利に防止され得ることとなる。
【００７４】
更にまた、電極と端子部とを接続するリード部の一部若しくは全部が、公知のスルーホール構造をもって形成されていても、何等差し支えないのである。
【００７５】
以上、本発明の具体的な構成について詳述してきたが、これはあくまでも例示に過ぎないのであって、本発明は、各種の形態において実施され得るものである。従って、当業者の知識に基づいて採用される本発明についての種々なる変更、修正、改良に係る各種の実施の形態が、何れも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、本発明の範疇に属するものであることが、理解されるべきである。
【実施例】
【００７６】
以下に、本発明の代表的な実施例を示し、本発明の特徴を更に明確にすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によっても、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。
【００７７】
＜実施例１＞
先ず、供試用のガスセンサ素子として、図１乃至図４に示される如き構造を有し、全ての端子部と全てのリード部における側面導通部とが、Ｐｔ粉末と、ＢＥＴ比表面積が１０ｍ2 ／ｇであるアルミナ粉末とを、容積比で、Ｐｔ粉末／アルミナ粉末＝９０／１０の組成となるように混合して得られる導電性材料を用いて形成されたＮＯｘセンサ素子を準備した。そして、これを供試品１とした。
【００７８】
なお、この供試品１のＮＯｘセンサ素子においては、内部ポンプ電極を、ＮＯｘの還元／分解触媒として機能する、Ｐｔとジルコニアからなる多孔質サーメットにて構成する一方、内側電極と外側電極と測定電極と基準電極とリード部における側面導通部以外の部分とを、ＮＯｘに対する還元／分解能力を弱めた、或いは還元／分解能力のない、Ｐｔとジルコニアとからなる多孔質サーメットにて構成した。そして、電極、リード部、端子部、及び側面導通部の全てのものの厚さを１０〜３０μｍとした。
【００７９】
また、かかる供試品１とは別の供試用のガスセンサ素子として、全ての端子部と側面導通部とが、Ｐｔ粉末とアルミナ粉末とを、容積比で、Ｐｔ粉末／アルミナ粉末＝８５／１５の組成となるように混合して得られた導電性材料を用いて形成される以外、供試品１と同様な構造及び構成を有するＮＯｘセンサ素子を準備し、このＮＯｘセンサ素子を供試品２とした。
【００８０】
さらに、それら供試品１や供試品２とは更に別の供試用のガスセンサ素子として、全ての端子部と側面導通部とが、Ｐｔ粉末とアルミナ粉末とを、容積比で、Ｐｔ粉末／アルミナ粉末＝６０／４０の組成となるように混合して得られた導電性材料を用いて形成される以外、供試品１や供試品２と同様な構造及び構成を有するＮＯｘセンサ素子を準備し、このＮＯｘセンサ素子を供試品３とした。
【００８１】
また、比較のために、全ての端子部と側面導通部とが、Ｐｔ粉末とジルコニア粉末とを、容積比で、Ｐｔ粉末／ジルコニア粉末＝６０／４０の組成となるように混合して得られた導電性材料を用いて形成される以外、供試品１、供試品２、及び供試品３と同様な構造及び構成を有するＮＯｘセンサ素子を準備し、このＮＯｘセンサ素子を比較品１とした。
【００８２】
そして、かくして準備された供試品１〜３と比較品１の４個のＮＯｘセンサ素子のそれぞれにおける側面導通部の剥離強さを調べるために、それら各ＮＯｘセンサ素子に対して、以下に示す如き剥離試験を、下記の手順に従って、それぞれ実施した。
【００８３】
すなわち、先ず、図５に示されるように、水平方向に延びる案内レール１００が上面に設けられた基台１０２と、この基台１０２上に、案内レール１００に跨って位置せしめられて、案内レール１００に案内されつつ、水平方向にスライド移動可能とされると共に、移動方向一方側の端面において、ＮＯｘセンサ素子をクランプ可能に構成されたサンプル固定治具１０４と、基台１０２上に、位置固定に立設された支持部材１０６と、基台１０２から上方に所定距離を隔てた位置において、支持部材１０６に対して、鉛直方向への移動は許容されるものの、水平方向への移動が阻止されるように支持された超硬刃１０８と、超硬刃１０８に対して任意の荷重を負荷せしめ得る構造をもって、支持部材１０６上に設けられた荷重負荷機構１１０とを含んで構成された試験装置を準備した。
【００８４】
次いで、供試品１のＮＯｘセンサ素子１を、側面導通部が形成される側面が上下に位置せしめられるように、横向きに配した状態で、検出部２側の端部において、測定装置のサンプル固定治具１０４に対して、一体移動可能にクランプさせて、固定した。
【００８５】
その後、供試品１のＮＯｘセンサ素子１の側面導通部が形成される側面に、超硬刃１０８の先端を接触させると共に、荷重負荷機構１１０にて、予め設定された荷重を超硬刃１０８に負荷せしめた。これにより、供試品１のＮＯｘセンサ素子１の側面導通部が形成される側面に対して、超硬刃１０８の先端を、予め設定された荷重に基づく押圧力をもって、押圧接触させた。このとき、超硬刃１０８の先端が、ＮＯｘセンサ素子１のコネクタ部３と検出部２との中間部分のうち、側面導通部の延長線上に位置する部分に接触せしめられるようにした。
【００８６】
その後、かかる状態から、サンプル固定治具１０４を、供試品１のＮＯｘセンサ素子１と共に、基台１０２上を、案内レール１００に沿って、ＮＯｘセンサ素子１の固定側とは反対側の方向（図５に矢印で示す方向）にゆっくりとスライド移動させた。これにより、側面導通部が、超硬刃１０８の先端にて、所定の押圧力で押圧されつつ、引っ掻かれるようにした。
【００８７】
そして、供試品１のＮＯｘセンサ素子１の側面に対する超硬刃１０８の先端の接触状態が解消される位置（図５において二点鎖線で示される位置）まで、サンプル固定治具１０４がスライド移動せしめられたら、その時点で、サンプル固定治具１０４のスライド移動を停止せしめた。その後、供試品１のＮＯｘセンサ素子１の側面に設けられた側面導通部が、超硬刃１０８による引っ掻きにより、側面から剥離せしめられたか否かを目視にて確認し、また、剥離が確認された場合には、側面導通部と端子部との間の電気抵抗値の増加の有無を調べた。
【００８８】
そして、このように、超硬刃１０８に負荷せしめられる荷重値に基づく押圧力をもって、押圧接触せしめた状態で、サンプル固定治具１０４と供試品１のＮＯｘセンサ素子１とを共にスライド移動させて、側面導通部を超硬刃１０８の先端にて引っ掻かいた後、側面導通部の剥離の有無と電気抵抗値の増加の有無とを調べる一連の操作を、荷重機構１０６にて超硬刃１０８に負荷せしめられる荷重値を徐々に増加させながら、繰り返し実施した。そうして、超硬刃１０８に負荷せしめられる荷重値、換言すれば、超硬刃１０８から側面導通部に対して作用せしめられる押圧力と、かかる超硬刃１０８による引っ掻きにより剥離せしめられる側面導通部と端子部との間の電気抵抗値の増加が発生する確率との関係を調べた。その結果を図６に示した。なお、図６のグラフにおける横軸の「荷重値」は、超硬刃１０８に負荷せしめられる荷重値を示しており、また、縦軸の「剥離発生率」は、超硬刃１０８による引っ掻きにより剥離せしめられる側面導通部と端子部との間の電気抵抗値の増加の発生する確率（百分率）を示している。
【００８９】
次に、上記せる如き供試品１のＮＯｘセンサ素子に対する剥離試験と同様にして、供試品２と供試品３の各ＮＯｘセンサ素子と、比較品１のＮＯｘセンサ素子とに対する剥離試験を、それぞれ実施した。それらの結果を、図６に併せて示した。
【００９０】
かかる図６から明らかなように、荷重値が同一の値であるとき、供試品１〜供試品３のＮＯｘセンサ素子のそれぞれにおける剥離発生率が、比較品１のＮＯｘセンサ素子の荷重値に比して、明らかに小さな値となっていることが認められる。例えば、荷重値が８０ｇのときの各ＮＯｘセンサ素子における剥離発生率を比較した場合、比較品１のＮＯｘセンサでは、それが１２％程度であるのに対して、供試品１のＮＯｘセンサ素子では０．４５％程度で、供試品２のＮＯｘセンサ素子では０．２７％程度、供試品３のＮＯｘセンサ素子に至っては０．１％程度の極めて小さな値となっている。
【００９１】
これは、ＮＯｘセンサ素子において、端子部とリード部における側面導通部とが、Ｐｔ粉末とアルミナ粉末とを混合して得られる導電性材料を用いて形成され、且つかかる導電性材料のＰｔ粉末とアルミナ粉末の組成が本発明において規定される範囲内とされることによって、端子部と側面導通部の剥離強さが効果的に高められ得ることを、如実に示しているのである。
【００９２】
＜実施例２＞
先ず、供試用のガスセンサ素子として、前記実施例１で準備された供試品１〜３と比較品１の４個のＮＯｘセンサ素子を準備した。また、それらとは別に、全ての端子部と側面導通部とが、Ｐｔ粉末のみからなる導電性材料を用いて形成される以外、供試品１〜３及び比較品１と同様な構造及び構成を有するＮＯｘセンサ素子を準備し、このＮＯｘセンサ素子を比較品２とした。
【００９３】
次いで、かくして準備された供試品１〜３と比較品１及び２の５個のＮＯｘセンサ素子のそれぞれにおける側面導通部の固体電解質体に対する密着強度を調べるために、それら各ＮＯｘセンサ素子に対する密着強度測定試験を、公知のセバスチャン法（「薄膜ハンドブック」日本学術振興会・薄膜第１３１委員会編［オーム社］参照）に従って、下記の手順で、それぞれ実施した。
【００９４】
すなわち、先ず、供試品１のＮＯｘセンサ素子を所定の大きさに切断して、側面導通部が側面に設けられてなる試験片を作製した後、この試験片の側面導通部に、銅製で、直径：１．３ｍｍのスタッドピンを、エポキシ系接着剤にて接着した。その後、オートグラフを用いて、試験片とスタッドピンとを引き剥がし、側面導通部が剥離したときの強度を測定した。
【００９５】
次に、上記せる如き供試品１のＮＯｘセンサ素子に対する密着強度試験と同様にして、供試品２及び供試品３の各ＮＯｘセンサ素子と、比較品１及び比較品２の各ＮＯｘセンサ素子とに対する密着強度試験を、それぞれ実施した。
【００９６】
そして、供試品１〜３の各ＮＯｘセンサ素子に対する密着強度試験の結果と、比較比２のＮＯｘセンサ素子に対する密着強度試験の結果とに基づいて、端子部と側面導通部とがＰｔ粉末とアルミナ粉末とを混合して得られる導電性材料を用いて形成されたＮＯｘセンサ素子における導電性材料中のＰｔ量（Ｐｔ粉末とアルミナ粉末の組成）と側面導通部の密着強度との関係を調べた。その結果を図７に示した。
【００９７】
また、その一方で、比較品１のＮＯｘセンサ素子に対する密着強度試験の結果と、比較比２のＮＯｘセンサ素子に対する密着強度試験の結果とに基づいて、端子部と側面導通部とがＰｔ粉末とジルコニア粉末とを混合して得られる導電性材料を用いて形成されたＮＯｘセンサ素子における導電性材料中のＰｔ量（Ｐｔ粉末とジルコニア粉末の組成）と側面導通部の密着強度との関係を調べた。その結果を図７に併せて示した。なお、図７におけるＦ(ｔ)は、累積破壊確率を示す。
【００９８】
かかる図７から明らかなように、端子部とリード部における側面導通部とがＰｔ粉末とジルコニア粉末とを混合して得られる導電性材料を用いて形成されたＮＯｘセンサ素子Ａにおいては、かかる導電性材料中のＰｔ粉末の含有量の減少、つまりジルコニア粉末の含有量の増加に伴って、側面導通部の固体電解質体に対する密着強度が、導電性材料をＰｔ粉末のみで構成したときの値から、徐々に減少することが認められる。これに対して、端子部とリード部における側面導通部とがＰｔ粉末とアルミナ粉末とを混合して得られる導電性材料を用いて形成されたＮＯｘセンサ素子Ｂにあっては、かかる導電性材料中のＰｔ粉末の含有量の減少、つまりアルミナ粉末の含有量の増加に拘わらず、側面導通部の固体電解質体に対する密着強度が、導電性材料をＰｔ粉末のみで構成したときと略同一の値に維持されることが認められる。
【００９９】
これによって、端子部とリード部における側面導通部とがＰｔ粉末とアルミナ粉末とを混合して得られる導電性材料を用いて形成されたＮＯｘセンサ素子Ａが、かかる導電性材料のＰｔ粉末とアルミナ粉末の組成に拘わらず、端子部や側面導通部の固体電解質体に対する密着強度において、端子部とリード部における側面導通部とがＰｔ粉末とジルコニア粉末とを混合して得られる導電性材料を用いて形成されたＮＯｘセンサ素子Ｂよりも十分に優れたものであることが、明確に認識され得る。
【０１００】
＜実施例３＞
先ず、Ｐｔ粉末に対して、下記表１に示されたＢＥＴ比表面積を有するアルミナ粉末を、容積比で、下記表１に示される組成（下記表１には、アルミナ粉末量のみを示す）となるように混合して得られた導電性材料を用いて、端子部と側面導通部とが形成される以外、前記実施例１で準備された供試品１と同様な構造及び構成を有する１１個のＮＯｘセンサ素子を、供試用のガスセンサ素子として、準備した。そして、それら１１個のＮＯｘセンサ素子を、下記表１に示されるように、それぞれ、供試品４〜１４とした。また、比較のために、前記実施例１で準備された比較品１のＮＯｘセンサ素子を準備した。
【０１０１】
【表１】
0004628920.tif 000002
【０１０２】
次に、準備された供試品４〜１４と比較品１の１２個のＮＯｘセンサ素子を用い、それらに対する剥離試験を、前記実施例１と同様にして、実施した。そして、それら各ＮＯｘセンサ素子に対する剥離試験のそれぞれの結果から、各ＮＯｘセンサ素子において、剥離発生率が０．１％となったときの荷重値の値をそれぞれ調べた。その結果を下記表２に示した。
【０１０３】
【表２】
0004628920.tif 000003
【０１０４】
かかる表２の結果から明らかなように、端子部とリード部における側面導通部とが、Ｐｔ粉末と、本発明において規定される範囲内のＢＥＴ比表面積を有するアルミナ粉末とを混合して得られる導電性材料を用いて形成され、且つかかる導電性材料のＰｔ粉末とアルミナ粉末の組成が本発明において規定される範囲内とされることによって、それら端子部と側面導通部の剥離強さが、Ｐｔ粉末とジルコニア粉末とからなる導電性材料を用いて形成される端子部や側面導通部の剥離強さよりも、効果的に高められ得るのである。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明に従うガスセンサ素子の一実施形態の要部を示す断面拡大説明図である。
【図２】図１に示されたガスセンサ素子の分解斜視説明図である。
【図３】図１に示されたガスセンサ素子におけるコネクタ部の右側面を示す部分拡大説明図である。
【図４】図１に示されたガスセンサ素子におけるコネクタ部の左側面を示す部分拡大説明図である。
【図５】実施例で供試品と比較品に対して実施された剥離試験に使用される試験装置を示す正面説明図である。
【図６】実施例で供試品と比較品に対して実施された剥離試験によって求められた荷重値と剥離発生率との関係を示すグラフである。
【図７】実施例で供試品と比較品に対して実施された密着強度試験によって求められたＰｔ量と密着強度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０６】
１  センサ素子                        ２  検出部
３  コネクタ部                        ４  固体電解質体
１６  内側電極                        １８  外側電極
２０  測定電極                        ２２  基準電極
２４  内部ポンプ電極
２６，２８，３０，３２，３４，３６，３８  端子部
４０，４２  電気絶縁層
４４，４６，４８，５０，５２，６８  リード部
５４，５６，５８，６０，７０  側面導通部
【図１】
0004628920.tif 000004
【図２】
0004628920.tif 000005
【図３】
0004628920.tif 000006
【図４】
0004628920.tif 000007
【図５】
0004628920.tif 000008
【図６】
0004628920.tif 000009
【図７】
0004628920.tif 000010