(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表裏面に配設される導電層の導通を図るためのスルーホールが形成された固体電解質層を備える積層型ガスセンサ素子において、少なくとも該スルーホールの内壁面及び端縁は絶縁層により被覆されている積層型ガスセンサ素子であって、
上記スルーホールの孔径は１．５ｍｍ以下であり、
上記絶縁層のうち、上記固体電解質層の表裏面に形成される部位の厚さおよび上記スルーホールの開口端部に形成される最も厚みの薄い部位の厚さが、上記スルーホールの内壁面に形成され、上記固体電解質層の表裏面を延長した２つの面から等距離に位置する部位の厚さよりも厚く形成されていることを特徴とする積層型ガスセンサ素子。
【請求項２】
上記絶縁層の厚さは５μｍ以上である請求項１記載の積層型ガスセンサ素子。
【請求項３】
上記固体電解質層の被測定ガスに向けられる前端から、上記スルーホールの該前端に最も近い位置までの長手方向に平行な距離が４０ｍｍ以下である請求項１又は２記載の積層型ガスセンサ素子。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の積層型ガスセンサ素子の製造方法であって、焼成されて上記固体電解質層となる未焼成固体電解質シートの表裏面に、焼成されて上記絶縁層となる絶縁層用ペーストを塗布し、乾燥させて塗膜を形成させた後、該塗膜及び上記未焼成固体電解質シートを貫通する上記スルーホールを設け、その後、少なくともスルーホールの内壁面及び端縁を被覆するように該絶縁層用ペーストを更に塗布して乾燥させる工程を備えることを特徴とする積層型ガスセンサ素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の積層型ガスセンサ素子を備えることを特徴とするガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の内燃機関から排出される排ガス中の特定成分を検出するためのガスセンサに関し、そのガスセンサを構成する積層型ガスセンサ素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、酸素センサ、ＨＣセンサ、ＮＯｘセンサ等、測定対象となるガス中の被検出成分を検出するためのガスセンサに使用されるガスセンサ素子として、長手方向に形成された層を複数積層してなる積層型ガスセンサ素子（以下、単に「素子」ともいう）が知られている。このような素子は、固体電解質により形成される層（以下、単に「固体電解質層」ともいう）であって、その表裏面に導電層が配設される層を少なくとも有する形態で構成されている。一般に、固体電解質層はジルコニアを主成分として構成され、このような固体電解質層は、特定の温度域（２００℃近辺）以下の温度では十分な絶縁性を有する。
ところで、固体電解質層の表裏面に導電層を配し、各々の導電層の表裏面を導通する必要がある場合は、この層にスルーホールを設け、スルーホール内に導電層を形成することにより導通することができる。その際、固体電解質層自体は導電層に対して絶縁層の役目を果たすことになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、固体電解質層の温度が特定の温度域を超えると固体電解質の絶縁性が低下し、導電層に対して十分な絶縁性は保持できなくなる。従って、固体電解質層の表裏面に配設される導電層間に漏れ電流が流れ、導電層間にてショートが発生することがある。更に、固体電解質層内に大きな漏れ電流が流れることがあると、その電荷の移動に際して固体電解質（ジルコニア）の酸素が放出され、固体電解質層内で酸素の供給がされ難い部分においては黒化が生じ、固体電解質層の耐久性を悪化させる原因となる。
【０００４】
ところで、ガスセンサにおいては素子の前方側が内燃機関の排気管内に位置するように取り付けられ（即ち、前方側が測定対象となるガスに向けられ）、更に素子自体もヒータを備えることにより強制加熱される構造が一般に採用されている関係上、素子の前方側はかなり高温域に曝されるものである。しかし、これまでの素子では、その前端から、スルーホールの該前端に最も近い位置までの長さ方向に平行な向きの距離は、通常、４５ｍｍ以上であった。
【０００５】
このため、素子前方側が高温になったとしても、スルーホールまでの間の熱引きによりスルーホール近傍の温度は抑えられ、スルーホール近傍の固体電解質層は絶縁性を保持することができた。また、ガスセンサの設置場所を適宜選択することにより、スルーホール近傍の固体電解質層の温度を低く保持することもできた。しかし、素子を設置することのできる場所は、近年限定される傾向にある。更に、排ガス規制の強化等により、排気量の小さい内燃機関、例えば、２輪自動車においてもガスセンサを設置する必要が生じ、ガスセンサ自身をより小型化することが要求され、ひいては積層型ガスセンサ素子にも小型化が要求されてきている。その一方で、素子（固体電解質層）に設けられるスルーホール近傍の絶縁性が不十分である場合に、黒化等の不具合の発生が起き易いという問題が懸念される。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決するものであり、温度条件により制限されているガスセンサの設置場所を拡充することができ、更に、ガスセンサ自体を小型化することができる積層型ガスセンサ素子を提供することを目的とする。更に、このような積層型ガスセンサ素子を確実に、安定して製造することのできる製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本第１発明の積層型ガスセンサ素子は、表裏面に配設される導電層の導通を図るためのスルーホールが形成された固体電解質層を備える積層型ガスセンサ素子において、少なくとも該スルーホールの内壁面及び端縁は絶縁層により被覆されており、
上記スルーホールの孔径は１．５ｍｍ以下であり、
上記絶縁層のうち、上記固体電解質層の表裏面に形成される部位の厚さおよび上記スルーホールの開口端部に形成される最も厚みの薄い部位の厚さが、上記スルーホールの内壁面に形成され、上記固体電解質層の表裏面を延長した２つの面から等距離に位置する部位の厚さよりも厚く形成されていることを特徴とする。
【０００８】
上記「固体電解質層」としては、その表裏面に導電層として抵抗発熱体及び抵抗発熱体に電圧を印加するための通電端子を備えるものを挙げることができる。更に、基準電極及び検知電極が表裏面に配設された固体電解質層を挙げることができる。尚、この固体電解質層は固体電解質が有する酸素イオン導電性を利用する目的は有しても有さなくてもよい。上記「スルーホール」は、固体電解質層の表裏面でこれら導体層の導通を図る目的で形成された孔である。
【０００９】
そして、上記「絶縁層」は、少なくともスルーホールの内壁面及び端縁を覆う形態で形成されている。これにより、スルーホール近傍における絶縁性を高め、固体電解質層内に流れる漏れ電流の影響による黒化等を有効に抑制することができる。この絶縁層の組成は特に限定されず、アルミナ、ムライト等絶縁性に優れた材料を主成分とする組成により構成することができる。
【００１０】
上記「内壁面」（Ｌ）とは、固体電解質層（２３ｂ）の長さ方向の表裏面を各々延長した面（Ｔ１及びＴ２）に挟まれるスルーホール（２３１）内の面である。上記「端縁」とは固体電解質層（２３ｂ）の長さ方向の表裏面を各々延長した面（Ｔ１及びＴ２）と内壁面（Ｐ）との接する線（Ｌ１及びＬ２）である。
尚、スルーホールの開口部を形成している固体電解質層の開口線の部分の形状は角形状、曲面形状及び傾斜形状等いずれであってもよく、以下ではこの固体電解質部分を「スルーホール開口端部」（Ｋ）という（括弧内図１参照、但し、図１は２３１に対してスルーホールの各開口部を含む形態の断面をとった場合の図である。更に、図３における固体電解質層１１のスルーホール１１１においても同様である）。
【００１１】
この絶縁層の厚さは、第２発明のように、５μｍ以上（より好ましくは１０μｍ以上）であることが好ましい。この厚さが５μｍ未満であると、高温において絶縁層を介した上での固体電解質層と導電層との間の絶縁性を十分に保持することができないことがある。尚、固体電解質層のスルーホール開口端部における絶縁層は薄くなりがちであり、特に、スルーホールの開口端部が角形状を成している場合は、絶縁層が途切れてしまう可能性がある。そこで、スルーホールの内壁面及び端部に形成される絶縁層の厚さを５μｍ以上（より好ましくは１０μｍ以上）とすることによって、確実に絶縁性を保持できる。尚、ここでいう「厚さを５μｍ以上とする」とは、スルーホールに対して各開口部を含む形態の断面をとり、固体電解質層と絶縁層との両方の表面に接する仮想円を形成した場合に、何れの仮想円の直径も５μｍ以上であることをいう。
【００１２】
第１発明のようにスルーホールの内壁面及び端縁に絶縁層を備え、更に、第２発明のように絶縁層の厚さが５μｍ以上であれば、例えば、温度４５０℃以上（更には５５０℃以上）において、通常のバッテリー電圧１４Ｖが導電層に印加された場合にも十分な絶縁性を保持することができる。
【００１３】
このような素子は、第３発明のように、固体電解質層の被測定ガスに向けられる前端から、スルーホールの前端に最も近い位置までの長手方向に平行な距離が４０ｍｍ以下（更には３５ｍｍ以下）である素子においてより効果的である。即ち、この距離が４０ｍｍ以下である場合は、高温に曝される素子前端付近からスルーホールまでの間の距離が小さいため十分な熱引きが得られず、スルーホール近傍が高温になる。このため、スルーホール内にも絶縁層が必須となるからである。
【００１４】
本発明の素子は、どの様な方法により製造されてもよいが、例えば、焼成されて絶縁層となるペースト（以下、単に「絶縁層用ペースト」という）を、未焼成固体電解質シートの表面及び裏面より各１回ずつ塗布しつつ、この絶縁層用ペーストをスルーホールの内壁面に流下させることによりスルーホールの内壁面及び端部に塗着、乾燥させ、スルーホールの内壁面及び端縁を絶縁層用ペーストにより被覆できる（以下、単に「方法１」という）。但し、この方法１で製造した場合、焼成後において固体電解質層のスルーホール開口端部は５μｍ以上の厚さで絶縁層により被覆されない場合があり、得られる素子は絶縁不良を生じることがある。
【００１５】
更に、より絶縁不良の発生率が低く、好ましい製造方法として、絶縁層用ペーストを表裏面から各々２回以上塗布する（以下、単に「方法２」という）ことにより、スルーホールの内壁面及び端部近傍（スルーホール開口端部を含む）における膜厚を十分に厚くして絶縁性を確保することができる。この方法２は、スルーホールの孔径が焼成前において２．０ｍｍ以上である場合には有効である。しかし、未焼成固体電解質シートは焼成により８０％程度収縮するため、焼成後において孔径が１．５ｍｍ以下となるような孔径のスルーホールに対して絶縁層用ペーストを厚塗りし、更に、その絶縁層用ペーストからなる塗膜上に焼成後に導電層となる導電層用ペーストを被覆した場合、焼成時の収縮によりスルーホールの孔径が小さくなり、このスルーホール内が詰まることがある。そのため、焼成時における導電層と固体電解質層との熱膨張差を緩和させることができずにクラックを生じることがある。
【００１６】
このため、特に好ましい製造方法として、第４発明を挙げることができる。この製造方法は、焼成されて上記固体電解質層となる未焼成固体電解質シートの表裏面に、焼成されて上記絶縁層となる絶縁層用ペーストを塗布し、乾燥させて塗膜を形成させた後、該塗膜及び上記未焼成固体電解質シートを貫通する上記スルーホールを設け、その後、少なくともスルーホールの内壁面及び端縁を被覆するように該絶縁層用ペーストを更に塗布して乾燥させる工程を備えることを特徴とする。
【００１７】
この方法（以下、単に「方法３」という）によると、スルーホールを形成する前の未焼成固体電解質シートの表裏面に絶縁層用ペーストを各１回ずつ塗布し、その後スルーホールを形成する。その後、２回目の絶縁層用ペーストの塗布を上下面両方から１回ずつ行う。この方法では、スルーホール開口端部にも十分な絶縁層用ペーストによる層厚を確保することができ、また、焼成時の収縮によりスルーホール内が詰まることもなく、固体電解質層にクラックを生じることがない。この方法３によると、製造工程に要する工程数も少なく生産性がよい。また、この方法３によると、特に、第１発明のようにその孔径が１．５ｍｍ以下（通常０．４ｍｍ以上）のスルーホールであってもクラックを生じることがない。
【００１８】
また、方法１、方法２及び方法３のいずれにおいても、塗布の方法は限定されず、印刷（スクリーン印刷等）による塗布を行うことができる。また、上記のように塗布する面とは反対側のスルーホール開口部より減圧することにより絶縁層用ペーストの流下を補助することができる。更に、絶縁層用ペーストの性状を調整することにより、同ペーストの流下を、スルーホールの内壁面中央付近で留めることができる。このため、スルーホール形成後に、未焼成固体電解質シートの表面側及び裏面側から１回ずつ絶縁層用ペーストを塗布すれば、スルーホールの内壁面中央付近で絶縁層用ペーストは薄く重なった状態で塗着される。
【００１９】
前記方法１により形成される焼成後における絶縁層は、図２（ａ）で示した場合、固体電解質層表面に形成される絶縁層の厚さＤ１は１０〜２０μｍ程度であり、スルーホール開口端部における最も薄い絶縁層の厚さＤ２は０μｍを超えて１０μｍ以下程度であり、スルーホールの内壁面に形成され、固体電解質層表裏面を延長した２つの面から等距離にある絶縁層の厚さＤ３は５〜１０μｍ程度である。
【００２０】
また、前記方法２により形成される絶縁層を図２（ｂ）で示した場合、Ｄ１は２０〜４０μｍ程度であり、Ｄ２は１０〜２０μｍ程度であり、Ｄ３は１５〜２５μｍ程度である。即ち、方法１により形成される絶縁層よりも厚みが全体に厚くなる。但し、この方法２では、スルーホールの孔径が大きく、このスルーホール内にて絶縁層及び導電層による詰まりがないことが前提である。
【００２１】
また、前記方法３により形成される絶縁層を図１で示した場合、Ｄ１は２０〜４０μｍとすることができ、Ｄ２は１０〜２０μｍとすることができ、Ｄ３は５〜１０μｍとすることができる。即ち、方法１に比べるとＤ３の厚みはほぼ同じであるが、Ｄ１及びＤ２は厚みを増すことができる。更に、方法２と比べると、Ｄ３を小さくできる。尚、方法１〜方法３で形成された絶縁層の厚さＤ１〜Ｄ３は、同様な方法で形成されるスルーホールを挟む反対部分等でも同様な厚さとなる。
【００２２】
本第５発明のガスセンサは、第１発明〜第３発明のいずれかに記載の積層型ガスセンサ素子を備えることを特徴とする。
本発明のガスセンサの形態は特に限定されないが、例えば、主体金具内に、素子を配設し、前方側に配置される検知部を排気管内等に突出するように、主体金具の外表面に形成された取付ねじ部により螺設し、被測定ガス（排気ガス）に曝して使用することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の積層型ガスセンサ素子を実施例により更に詳しく説明する。
１．素子の構造
図３は、本発明の素子の一例である酸素センサ素子Ａの分解斜視図である。素子Ａは酸素濃淡電池部１及びヒータ部２から構成される。
このうち酸素濃淡電池部１は、酸素イオン伝導性を有する酸素濃淡電池用固体電解質層１１を有し、酸素濃淡電池用固体電解質層１１の一端（図５における主体金具３の先端より突出する部分）寄りの表裏面には検知電極１３ａの電極部１３１ａ及び基準電極１３ｂの電極部１３１ｂが接して配設されている。検知電極１３ａ及び基準電極１３ｂの各々には、酸素濃淡電池用固体電解質層１１の長手方向にリード部１３２ａ及び１３２ｂがそれぞれ延設されて、検知部Ｘを構成している。但し、これらの各リード部１３２ａ及び１３２ｂは酸素濃淡電池用固体電解質体１１と、酸素濃淡電池部第１絶縁層１２ａ及び酸素濃淡電池部第２絶縁層１２ｂにより絶縁されている。尚、リード部１３２ａの末端は信号取出し用端子１３３ａである。また、リード部１３２ｂの末端は酸素濃淡電池用固体電解質層１１、酸素濃淡電池部第１絶縁層１２ａ及び酸素濃淡電池部第２絶縁層１２ｂを貫通する酸素濃淡電池部スルーホール１１１を介して、信号取出し用端子１４と導通される。検知電極１３ａ全体、基準電極１３ｂ全体、信号取出し端子１４は各々本発明にいう導体層である。
【００２４】
一方、ヒータ部２は、高融点金属又は導電性セラミック等から構成される抵抗発熱体２１を備え、この抵抗発熱体２１は、絶縁性アルミナ系セラミック等からなるヒータ部第１絶縁層２２ａ及びヒータ部第２絶縁層２２ｂに挟持され、更に、ジルコニア等から構成されるヒータ部第１本体層２３ａ及びヒータ部第２本体層２３ｂに挟持され、更に、絶縁性アルミナ系セラミック等からなるヒータ部第３絶縁層２４ａ及びヒータ部第４絶縁層２４ｂとにより挟持される多層構造を呈する。この抵抗発熱体２１は、ヒータ部第４絶縁層２４ｂ、ヒータ部第２本体層２３ｂ及びヒータ部第３絶縁層２２ｂを貫通するヒータ部スルーホール２３１及び２３１’を介してヒータ部通電端子２５及び２５’と導通されている。尚、抵抗発熱体２１、ヒータ部通電端子２５及び２５’は、本発明でいう導体層である。
【００２５】
２．ガスセンサの構造
図５は、本発明のガスセンサのうち酸素濃度を検出でき、λ型酸素センサと通称される酸素センサＢの一例の断面図である。
素子Ａは、その前方側が主体金具３の先端より突出するように挿通され、ガラス封着材層４１により絶縁性ホルダ４０内に固定される。この絶縁性ホルダ４０は、タルクリング５１と加締めリング５２を介して、主体金具３の後端部を加締めることにより固定されている。また、主体金具３の前方側には、排気ガスを導入するための孔が設けられた二重のプロテクタ６１、６２が配設されている。主体金具３の後方側にはケーシング７が配設され、ケーシング７の末端（図中上部）にはゴム製グロメット８が配設され、素子Ａに通ずるリード線９が貫通・固定されている。酸素センサＢは、素子Ａの検知部Ｘが形成されている部分が排気管（図示せず）内に突出するように、取付ねじ部３１により排気管に取り付けられる。
【００２６】
３．素子の製造
▲１▼酸素濃淡電池部となる第１組立体の作製
ジルコニア粉末を有機バインダとともに混練した生素地を用いて酸素濃淡電池用固体電解質層１１となる未焼成固体電解質シートを形成した。このシートの検知電極１３１ａ及び基準電極１３１ｂに対応する部位を除く表裏面に、アルミナを主成分とする絶縁層用ペーストにより、酸素濃淡電池部絶縁層１２ａ及び１２ｂとなるパターンを印刷・乾燥させた。更に、白金を主成分とする導電層用ペーストを所定の形状に印刷・乾燥させて、検知電極１３ａの電極部１３１ａ、基準電極１３ｂの電極部１３１ｂ、リード部１３２ａ、１３２ｂ、信号取出し用端子１４となる未焼成の導電層を印刷・乾燥させた。
【００２７】
尚、酸素濃淡電池部絶縁層１２ａ、１２ｂ、基準電極１３ａ、検知電極１３ｂ、信号取出し用端子１４及びヒータ部スルーホール１１１は、下記方法３により形成した。即ち、酸素濃淡電池部スルーホール１１１の端縁及び内壁面は絶縁されている。
【００２８】
▲２▼ヒータ部となる第２組立体の作製
次いで、ヒータ部第２本体層２３ｂとなる、上述の▲１▼と同様の未焼成固体電解質シートであり、スルーホール２３１及び２３１’となる穴が形成されたシートに、下記方法１、方法２及び方法４によりヒータ部第２絶縁層２２ｂ、ヒータ部第４絶縁層２４ｂ、ヒータ部通電端子２５及び２５’、抵抗発熱体２１となる層を印刷・乾燥し、更に、ヒータ部第１絶縁層２２ａとなる層を印刷・乾燥し、ヒータ部第１本体層２３ａとなる上述の▲１▼と同様の未焼成固体電解質シートを積層・圧着し、第２組立体を得た。
【００２９】
また、ヒータ部第２本体層２３ｂとなる、上述の▲１▼と同様の未焼成固体電解質シートであり、スルーホールが形成されていないシートに、下記方法３によりヒータ部第２絶縁層２２ｂ、ヒータ部第４絶縁層２４ｂ、ヒータ部通電端子２５及び２５’、抵抗発熱体２１となる層を印刷・乾燥し、更に、ヒータ部第１絶縁層２２ａとなる層を印刷・乾燥し、ヒータ部第１本体層２３ａとなる上述の▲１▼と同様の未焼成固体電解質シートを積層・圧着し、第２組立体を得た。即ち、ヒータ部スルーホール２３１、２３１’内の絶縁層は４種類の方法により形成した。尚、方法４は本発明の範囲外の製造方法であり、本発明の範囲外の素子を得る。
【００３０】
方法１
未焼成固体電解質シートの所定位置にスルーホールを孔設した。その後、表裏面に各々絶縁層用ペーストをスクリーン印刷した。但し、その際、各々印刷面に対向するスルーホール開口部より減圧することにより、スルーホールの内壁面及びスルーホール開口端部にも絶縁層用ペーストを塗着さた。次いで、乾燥させた。即ち、絶縁層用ペーストはスルーホール内壁面及びスルーホール開口端部に１層のみ塗着される。
【００３１】
方法２
方法１により塗着された絶縁層用ペーストが印刷・乾燥された表裏面に、更に、対向するスルーホール開口部より減圧しながら絶縁層用ペーストを同様な方法で加刷し、乾燥させた。即ち、絶縁層用ペーストはスルーホール内壁面及びスルーホール開口端部に２層塗着される。
【００３２】
方法３
スルーホールの形成されていない未焼成固体電解質シートの表裏面に絶縁層用ペーストを各々スクリーン印刷し、乾燥させた。その後、絶縁層用ペーストが印刷された未焼成固体電解質シートの所定位置にスルーホールを孔設した。次いで、方法１と同様に減圧しながら表裏面に各々絶縁層用ペーストをスクリーン印刷し、乾燥させた。即ち、絶縁層用ペーストはスルーホール内壁面には１層のみ塗着され、スルーホール開口端部であり、且つ固体電解質層の表裏面上の部分には２層塗着される。
【００３３】
方法４
未焼成固体電解質シートの表裏面に絶縁層用ペーストをスクリーン印刷する際に減圧せず、スルーホール内壁面に絶縁層用ペーストを塗着させず、表裏面のみ塗着させ、乾燥させた。
【００３４】
▲３▼組立、脱脂、及び焼成
第２組立体にヒータ部第３絶縁層２４ａとなる層を印刷・乾燥し、第１組立体に積層・圧着して積層体を得た。そして、上記積層体はシート当たりに素子Ａとなる組立体が５本形成されているので、これを所定寸法に切断して、組立体を得た。次いで、得られた組立体を大気雰囲気下、４５０℃で１時間保持して脱脂した。その後、１５００℃で１時間焼成し、素子Ａを得た。
【００３５】
尚、素子は表１に示すように、ヒータ部スルーホール２３１及び２３１’の孔径が異なる２種類を作製し、更に、方法１〜方法４の各々を用いて７種類を作製した。また、各種類の素子は２０個ずつ作製した。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
▲４▼得られた素子の寸法
図４は、▲１▼〜▲３▼で得られた素子の検知部Ｘにおける縦断面図である。素子幅「Ｗ」：４．５ｍｍ、酸素濃淡電池用固体電解質層１１の厚さ「Ｄ４」：０．４ｍｍ、酸素濃淡電池部第１絶縁層１２ｂ及びヒータ部第３絶縁層２４ａの合計厚さ「Ｄ５」：０．０４ｍｍ、ヒータ部第１本体層２３ａの厚さ「Ｄ６」：０．４ｍｍ、ヒータ部第１絶縁層２２ａ及びヒータ部第２絶縁層２２ｂの合計厚さ「Ｄ６」：０．０７ｍｍ、ヒータ部第２本体層２３ｂの厚さ「Ｄ８」：０．４ｍｍ、ヒータ部第４絶縁層厚２４ｂの厚さ「Ｄ９」：０．０３ｍｍ、酸素濃淡電池部第２絶縁層１２ａの厚さ「Ｄ１０」：０．０２ｍｍ、酸素濃淡電池部スルーホール孔径：１．６ｍｍ、素子前端からスルーホールへの層方向に平行な向きの距離（尚、ヒータ部スルーホール孔径の値については後述する）：３５ｍｍである。
【００３８】
４．素子の評価
３．で得られた７種類の素子を用い、焼成によるスルーホール近傍におけるクラックの発生の有無と、通電による黒化の発生率を評価した。
クラックについては、得られた７種類の素子を４０倍双眼顕微鏡にて目視検査して評価した。１個でもクラックの発生が認められた場合は、表１に「有り」と評価し、全く認められなかった場合は「無し」と評価した。また、黒化については、作製した７種類各々２０個の素子をそれぞれ図５に示すようなガスセンサとして組立、得られたガスセンサを７５０℃の擬似排気ガス中に曝し、ヒータ部２に１４Ｖの電圧を印加して５００時間放置した。５００時間経過後、ガスセンサを分解し、目視により素子の表面の黒化の発生を評価し、黒化の発生率として表１に併記した。
【００３９】
表１より、ヒータ部スルーホール内を絶縁していない素子Ｎｏ７では焼成によるクラックは生じなかったものの、全てのガスセンサにおいて黒化を生じた。また、方法１により形成された素子Ｎｏ１及びＮｏ２では、焼成によるクラックは生じなかったものの、３５〜４０％の確率で黒化を生じた。更に、方法２により形成された素子Ｎｏ４では、スルーホールの孔径が小さいために全ての素子でクラックを生じた。これに対して、方法２により形成された素子Ｎｏ３、方法３により形成された素子Ｎｏ５、Ｎｏ６では、クラック及び黒化を全くは生じることなく優れた素子及びガスセンサを得ることができた。
【００４０】
【発明の効果】
本第１発明によると、温度条件によらず設置場所を広く選択することができ、高温に曝される場合であっても黒化を生じることのない小型の積層型ガスセンサ素子を得ることができる。また、第４発明によると、このような積層型ガスセンサ素子を安定して得ることができる。また、第５発明によると、設置場所の選択性が広く、高い耐久性を備えるガスセンサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法３により形成されたガスセンサ素子のスルーホール近傍の拡大断面図である。
【図２】本発明の方法１又は２により形成されたガスセンサ素子のスルーホール近傍の拡大断面図である。
【図３】本発明のガスセンサ素子の分解斜視図である。
【図４】本発明のガスセンサ素子の縦断面図である。
【図５】本発明のガスセンサの断面図である。
【符号の説明】
Ａ；酸素センサ素子、１；酸素濃淡電池部、１１；酸素濃淡電池用固体電解質層、１２ａ；酸素濃淡電池部第１絶縁層、１２ｂ；酸素濃淡電池部第２絶縁層、１３ａ；検知電極、１３ｂ；基準電極、２；ヒータ部、２１；抵抗発熱体、２２ａ；ヒータ部第１絶縁層、２２ｂ；ヒータ部第２絶縁層、２３ａ；ヒータ部第１本体層、２３ｂ；ヒータ部第２本体層、２４ａ；ヒータ部第３絶縁層、２４ｂ；ヒータ部第４絶縁層、Ｂ；ガスセンサ、３；主体金具、Ｐ；内壁面、Ｌ１、Ｌ２；端縁。
【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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