(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ部材を用いてガス混合気内のガスコンポーネントおよび／またはガス濃度を測定するための電気化学的な測定プローブであって、前記センサ部材が第１の固体電解質層（３０）と、電極面および電極リード線（３３）から成る電極（３４）と、第２の固体電解質層（４０）とを有しており、前記第１の固体電解質層（３０）にガス通路（３１）が設けられており、その結果、第１の固体電解質層（３０）と第２の固体電解質層（４０）との間に挟持されている第１の領域（５０）と、第２の固体電解質層（４０）とガス室との間の開放された第２の領域（５１）とに電極（３４）が配置されている形式のものにおいて、
電極（３４）が、前記挟持されている領域（５０）と前記開放されている領域（５１）との間の移行領域（５２）において層構造体に隣接するように構成されており、該層構造体が、前記第１の固体電解質層（３０）と第２の固体電解質層（４０）とから成っており、これらの第１の固体電解質層（３０）若しくは第２の固体電解質層（４０）内に、電極リード線（３３）を収容する切欠（６０）が設けられており、これにより前記層構造体が、ラミネートプロセス時に電極（３４）の過圧縮が防止されるように構成されていることを特徴とする、電気化学的な測定プローブ。
【請求項２】
センサ部材を用いてガス混合気内のガスコンポーネントおよび／またはガス濃度を測定するための電気化学的な測定プローブであって、前記センサ部材が第１の固体電解質層（３０）と、電極面および電極リード線（３３）から成る電極（３４）と、第２の固体電解質層（４０）とを有しており、前記第１の固体電解質層（３０）にガス通路（３１）が設けられており、その結果、第１の固体電解質層（３０）と第２の固体電解質層（４０）との間に挟持されている第１の領域（５０）と、第２の固体電解質層（４０）とガス室との間の開放された第２の領域（５１）とに電極（３４）が配置されている形式のものにおいて、
電極（３４）が、前記挟持されている領域（５０）と前記開放されている領域（５１）との間の移行領域（５２）において層構造体に隣接するように構成されており、該層構造体が、前記第１の固体電解質層（３０）と第２の固体電解質層（４０）とから成っており、電極（３４）と第１または第２の固体電解質層（３０，４０）との間に少なくとも１つのシート結合層（３５）が配置されており、電極リード線（３３）を収容するために、前記移行領域（５２）において、前記シート結合層（３５）自体が切欠かれており、これにより前記層構造体が、ラミネートプロセス時に電極（３４）の過圧縮が防止されるように構成されていることを特徴とする、電気化学的な測定プローブ。
【請求項３】
第１および／または第２の固体電解質層（３０，４０）が前記移行領域（５２）において、電極（３４）のための型打ちされた凹部（６０）を有している、請求項１記載の測定プローブ。
【請求項４】
前記移行領域（５２）において、前記切欠（６０）内に電極（３４）に隣接して別の層（６１）が配置されている、請求項１記載の測定プローブ。
【請求項５】
複数のシート結合層（３５）が設けられており、これらのシート結合層（３５）が、互いに重ねられて配置された状態で階段形状を有するようにそれぞれ切欠かれている、請求項２記載の測定プローブ。
【請求項６】
移行領域（５２）が、幅の広いガス通路（３１）を有する測定側の領域（６２）ではなく狭いガス通路（３１）を有する接続端子側の領域（６３）に設けられている、請求項１又は２記載の測定プローブ。
【請求項７】
電極（３４）が、第１の領域（５０）と第２の領域（５１）との間の制限面に沿って、ガス通路（３１）の領域における電極よりも幅広く形成されている、請求項１又は２記載の測定プローブ。
【請求項８】
印刷、およびプレスボルスタによるプレス力を使用してのラミネート結合、および焼成によってセンサ部材（１０）を製造する、請求項１から７までのいずれか１項記載の測定プローブを製造するための方法において、
電極（３４）をラミネート加工時に、該電極（３４）の過圧縮が防止されるような圧力で負荷することを特徴とする、電気化学的な測定プローブを製造するための方法。
【請求項９】
ラミネート結合時に硬質のプレスボルスタを使用する、請求項８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
背景技術
本発明は請求項１の上位概念に記載した電気化学的な測定プローブから出発する。
【０００２】
このような形式の電気化学的な測定プローブは例えば「Automotive Electonics handbook ( Wiedenmann他著、１９９４年 )、第６章、”Exhaust Gas Sensors”」により、内燃機関の排ガス分析に使用するためのものとしてすでに公知である。このような測定プローブは扁平なセンサ部材を有しており、このセンサ部材は電極を有するセラミックシートの印刷と、プレスボルスタによるプレス力を使用してのラミネート結合と、焼成とによって製造される。しかしこのセンサ部材では、ガス通路に隣接した電極がラミネート加工時にプレス力によって部分的にまたは完全に切り離されるという危険性が生じ、これにより所定の使用法が損なわれるまたは不可能である。
【０００３】
本発明の利点
請求項１の特徴部に記載した本発明による電気化学的な測定プローブは従来技術と比べて以下のような利点を有している。すなわち、電極もしくは電極リード線の過圧縮されないひいては切断されない全般的なガイドが、ガス通路とこれに隣接した固体電解質シートとの間の移行領域において十分に保証されている。
【０００４】
電極の移行領域における最適な層構造体の選択によって、ラミネートプロセスにおいてペースト状である電極を比較的僅かな圧力にさらすことが達成され、これにより、挟持されている領域において電極が過圧縮されて開放された領域に移動してしまうことは十分に防止される。したがって移行領域における電極の横断面の減少または電極の完全な分離が防止される。これにより例えば電極の電気的な抵抗に関する製造のばらつきの減少および不完全製品の減少が達成される。
【０００５】
電気化学的な測定プローブを製造するための本発明の方法によって、ラミネート結合時に電極を比較的僅かな局所的な圧力で負荷しひいては著しく圧縮することなくまた切断することなく製造することが保証されている。
【０００６】
従属請求項に記載した手段によって主請求項に記載した測定プローブの有利な改良形態が可能である。
【０００７】
図面
図面と以下に記載する説明とに基づいて本発明を詳説する。
【０００８】
図１には従来技術に基づいたセンサ部材の実施例の分解図が示されている。図２には従来技術に基づいたセンサ部材の固体電解質の平面図が示されている。図３には第１実施例に基づいた本発明によるセンサ部材の固体電解質の平面図が示されている。図４には別の実施例に基づいた本発明によるセンサ部材の固体電解質平面図が示されている。図５ａは図２のＶ−Ｖ線に沿って断面した、従来技術に基づいたセンサ部材の図である。図５ｂ〜図５ｄには図５ａの区分Ｂの本発明の実施例が示されている。
【０００９】
実施例の説明
図１には従来技術によりそれ自体公知である、ガスを分析するための電気化学式のプローブの扁平なセンサ部材１０が設けられている。このセンサ部材１０は電気的な接続端子２０と、第１の固体電解質シート３０と、電極面３２および電極リード線３３から成る参照電極としての電極３４と、シート結合層３５と、第２の固体電解質シート４０と、測定電極４１と、カバー層４２と、加熱シートとしての別の固体電解質シート２１と、第１の絶縁層２２と、加熱器２３と、別の絶縁層２４とを有している。第１の固体電解質シート３０にはガス通路３１が形成されており、このガス通路３１は接続端子側で開口を介してセンサ部材１０の外側に位置するガス室に接続している。固体電解質シート２１，３０，４０を固体電解質層としても構成することができる。
【００１０】
図２には、シート結合層３５と電極３４とを有する第２の固体電解質シート４０の面上の、図１による公知のセンサ部材の平面図が示されている。この電極３４は第１の固体電解質シート３０と第２の固体電解質シート４０との間に挟持されている第１の領域５０と、ガス通路３１と第２の固体電解質シート４０との間の開放されている第２の領域５１とに配置されている。ガス通路３１の位置は破線で示した。
【００１１】
図３には本発明の第１実施例が示されており、この第１実施例では図２による公知の構成とは異なって、電極３４の挟まれている領域５０と開放されている領域５１との間の移行領域５２においてシート結合層３５が切欠かれている。電極３４を、同様に移行領域５２において切欠かれた少なくとも１つの別のシート結合層によって取り囲こむ別の実施例も考えられる。切欠きは、複数のシート結合層の場合は階段状に配置することができる。少なくとも１つのシート結合層３５を切欠くことによって、第１の固体電解質シート３０と第２の固体電解質シート４０との間の材料の高さは移行領域５２において減じられており、これにより電極３４はラミネート加工の際に電極３４は移行領域５２において比較的わずかな圧力で負荷される。
【００１２】
図４には本発明の別の実施例の平面図が示されている。図２による公知の実施例とは異なり、第１の領域５０と第２の領域５１との間の制限面に沿った移行領域５２における電極３４が、ガス通路３１の領域における電極３４よりも著しく幅広く形成されている。これにより移行領域５２における電極３４の分離（切離れ）の危険性を減少させることができる。
【００１３】
図５ａには図１に基づいた、それ自体公知であるセンサ部材の電極３４の移行領域５２の断面図が示されている。この断面図から、電極リード線３３はガス通路３１の縁部において固体電解質シート３０，４０との間で圧縮されていて、圧縮力が高い場合には縁部によって電極リード線３３が切断され得ることが分かる。
【００１４】
図５ｂ〜図５ｄには本発明の移行領域５２の実施例が示されている。図５ｂもしくは５ｃには電極リード線３３を収容する切欠６０が第１の固体電解質層３０もしくは第２の固体電解質層４０内に設けられている。図５ｄには、電極リード線３３の他に補償層６１を有する実施例が示されている。図５ｂ〜図５ｄに示された、移行領域５２の実施例の層構造によって、ラミネートプロセスの間、電極リード線３３の過圧縮が防止される。
【００１５】
図示していない本発明の別の実施例では、切欠６０または補償層６１を段階的に構成することができる。これによりラミネート時に移行領域５２における電極３４の比較的均等な圧力分配が得られる。
【００１６】
図示していない別の実施例では、移行領域５２が、センサ部材の、ガス通路３１の特に狭い領域に設けられており、例えば図２に示したセンサ部材１０では、移行領域は幅の広いガス通路３１を有する測定側の領域６２ではなく狭いガス通路３１を有する接続端子側の領域６３において設置される。これにより、ラミネート時の移行領域における局所的な圧力が僅かとなることが達成される。
【００１７】
同様に、従属請求項に記載した手段の所望の組合せが提案されている実施例も考えられる。
【００１８】
本発明によるセンサ部材を製造するための方法に関した本発明の手段では、ラミネート時に硬質のプレスボルスタが使用され、ラミネート時にガス通路３１の領域ひいては移行領域５２における圧力の超過が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来技術に基づいたセンサ部材の実施例の分解図である。
【図２】  従来技術に基づいたセンサ部材の固体電解質の平面図である。
【図３】  第１実施例に基づいた本発明によるセンサ部材の固体電解質の平面図である。
【図４】  別の実施例に基づいた本発明によるセンサ部材の固体電解質の平面図である
【図５ａ】  図２のＶ−Ｖ線に沿って断面したセンサ部材の図である。
【図５ｂ】  図５ａの区分Ｂの本発明の１実施例である。
【図５ｃ】  図５ａの区分Ｂの本発明の１実施例である。
【図５ｄ】  図５ａの区分Ｂの本発明の１実施例である。
【符号の説明】
１０  センサ部材、  ２０  接続端子、  ２１  電解質シート、  ２２  絶縁層、  ２３  加熱器、  ２４  絶縁層、  ３０  電解質シート、  ３１  ガス通路、  ３２  電極面、  ３３  電極リード線、  ３４  電極、  ３５  シート結合層、  ４０  電解質シート、  ４１  測定電極、  ４２  カバー層、  ５０，５１  領域、  ５２  移行領域、  ６０  凹部、  ６１  補償層、  ６２  領域、  ６３  領域
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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