传感器元件和传感器的制造方法
【专利摘要】本发明提供传感器元件和传感器，减少用于对传感器元件进行加热的消耗电力、并且能够抑制针对探测部的基准电极的大气供给量的不足的传感器元件以及具有这种传感器元件的传感器。空燃比传感器(1)中的气体传感器元件(7)具有大气导入部(307b)。大气导入部(307b)中的导入部截面形状的高宽比为0.0800以下，而且，导入部截面形状的截面积为0.147mm2以下，能够减少用于对气体传感器元件(7)进行加热的加热器消耗电力。大气导入部(307b)中的导入部截面形状的高宽比为0.0082以上，而且，导入部截面形状的截面积为0.015mm2以上，从而能够抑制针对第1电极部(308a)的大气供给量的不足。
【专利说明】传感器元件和传感器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及对包含在测定对象气体中的特定气体进行检测的传感器元件和具有 这种传感器元件的传感器。
【背景技术】
[0002] 作为具有对包含在测定对象气体中的特定气体进行检测的传感器元件的传感器 的一例，公知有如下的氧传感器：设置于内燃机的排气系统，对排出气体中的氧浓度进行检 测而利用于内燃机的燃烧控制。该氧传感器例如具有筒状的主体配件和保持在该主体配件 上的板形状的传感器元件。
[0003] 作为传感器元件，公知有具有设置在长度方向的前端侧的探测部和导入大气的大 气导入部的元件（专利文献1)。
[0004] 探测部具有暴露在测定对象气体中的测定电极、配置在大气导入部上的基准电 极、分别与测定电极和基准电极接触的板状的固体电解质体。
[0005] 传感器元件根据接触于测定电极的测定对象气体中的特定气体（氧）的浓度、与 接触于基准电极的大气中的特定气体（氧）的浓度之间的浓度比例，隔着固体电解质体而 在测定电极与基准电极之间产生电动势。该电动势能够作为用于探测特定气体的气体探测 信号来利用。
[0006] 另外，传感器元件是利用加热器等将固体电解质体加热到活性化温度从而成为能 够检测特定气体的活性化状态。
[0007] 并且，在专利文献1中，公开有如下的传感器元件：气体响应性优秀，能够实现基 于加热器的急速升温，对于重复的急速升温强度高。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1:日本特开2005-049115号公报
[0011] 但是，上述现有的传感器元件存在如下问题：虽然能够实现基于加热器的急速升 温等，但是用于对传感器元件进行加热的消耗电力（加热器的消耗电力）变大。
[0012] 也就是说，在传感器元件中大气导入部形成得大时，传感器元件整体的热容量变 大，传热效率降低，因此为了实现急速升温而加热器的消耗电力变大。
[0013] 另外，作为消除这种问题的方法，虽然考虑缩小大气导入部的方法，但是当大气导 入部过小时，存在针对探测部的基准电极的大气供给量不足的问题。
【发明内容】
[0014] 因此，本发明的目的在于，提供如下的传感器元件和具有这种传感器元件的传感 器：减少用于对传感器元件进行加热的消耗电力，并且能够抑制针对探测部的基准电极的 大气供给量的不足。
[0015] 本发明提供一种传感器元件，形成为在长度方向上延伸的板形状，对包含在测定 对象气体中的特定气体进行检测，传感器元件具有：探测部，设置于传感器元件中的长度方 向的前端侧；以及大气导入部，具有开口部，形成为从开口部连接到探测部的形成位置的在 长度方向上延伸的长孔，从开口部导入大气，探测部具有暴露在测定对象气体中的测定电 极、配置于大气导入部的基准电极、分别与测定电极和基准电极接触的板状的固体电解质 体。
[0016] 另外，其特征在于，在从与传感器元件的长度方向垂直的截面观察时的基准电极 的配置位置上的大气导入部的导入部截面形状中，导入部截面形状的高宽比为0. 0082? 0. 0800的范围内，导入部截面形状的截面积为0. 015?0. 147 [mm2]的范围内。
[0017] 在后述的表1的测定结果中，如从实施例3与比较例3的比较可知，大气导入部中 的导入部截面形状的截面积为〇. 147 [mm2]以下，从而能够抑制作为传感器元件整体的热容 量的增大，传热效率提高，因此能够减少用于对传感器元件进行加热的消耗电力。而且，如 从实施例9与比较例1的比较可知，导入部截面形状的高宽比为0. 0800以下，从而能够抑 制作为传感器元件整体的热容量的增大，传热效率提高，因此能够减少用于对传感器元件 进行加热的消耗电力。
[0018] 另外，在后述的表1的测定结果中，如实施例7与比较例4的比较可知，大气导入 部中的导入部截面形状的截面积为0.015[mm2]以上，从而能够充分地导入大气，能够抑制 针对基准电极的大气供给量的不足。而且，如从实施例1与比较例2的比较可知，导入部截 面形状的高宽比为〇. 0082以上，从而能够充分导入大气，能够抑制针对基准电极的大气供 给量的不足。
[0019] 如果是导入部截面形状中的截面积、高宽比被如上所述规定的传感器元件，则能 够使减少用于对传感器元件进行加热的消耗电力、和抑制针对基准电极的大气供给量的不 足同时成立。
[0020] 由此，根据本发明的传感器元件，能够减少用于对传感器元件进行加热的消耗电 力，并且针对探测部的基准电极能够充分地供给大气。
[0021] 接着，在上述传感器元件中，能够采用如下结构：导入部截面形状中的与固体电解 质体的板面垂直的高度尺寸为0. 015?0. 080 [mm]的范围内。
[0022] 在后述的表1的测定结果中，如实施例3、6、9与比较例1的比较可知，大气导入部 中的导入部截面形状的高度尺寸为〇. 080 [mm]以下，从而能够抑制作为传感器元件整体的 热容量的增大，传热效率提高，能够减少用于对传感器元件进行加热的消耗电力。
[0023] 另外，如从实施例1、4、7可知，大气导入部中的导入部截面形状的高度为 0. 015 [mm]以上，从而能够充分地导入大气，能够抑制针对基准电极的大气供给量的不足。
[0024] 如果是导入部截面形状中的高度被如上所述规定的传感器元件，则能够使减少用 于对传感器元件进行加热的消耗电力、和抑制针对基准电极的大气供给量的不足同时成 立。
[0025] 由此，根据本发明的传感器元件，能够减少用于对传感器元件进行加热的消耗电 力，并且针对探测部的基准电极能够充分地供给大气。
[0026] 接着，在上述传感器元件中，在从传感器元件中的与长度方向垂直的截面观察时 的、探测部的形成位置中的传感器元件的元件截面形状中，能够采用如下结构：元件截面形 状的高宽比为〇. 111?〇. 400的范围内，元件截面形状的截面积为0. 80?4. 32 [mm2]的范 围内。
[0027] 在后述的表2的测定结果中，如从实施例11与比较例11的比较可知，传感器元件 中的元件截面形状的截面积为4. 32 [mm2]以下，从而能够抑制作为传感器元件整体的热容 量的增大，传热效率提高，因此能够减少用于对传感器元件进行加热的消耗电力。而且，如 实施例17、20与比较例14的比较可知，元件截面形状的高宽比为0. 400以下，从而能够抑 制作为传感器元件整体的热容量的增大，传热效率提高，因此能够减少用于对传感器元件 进行加热的消耗电力。
[0028] 另外，在后述的表2的测定结果中，如实施例21与比较例15的比较可知，传感器 元件中的元件截面形状的截面积为0. 80 [mm2]以上，从而能够确保传感器元件的强度，能够 抑制传感器元件的破损。而且，如实施例13与比较例13的比较可知，元件截面形状的高宽 比为0. 111以上，从而能够确保传感器元件的强度，能够抑制传感器元件的破损。
[0029] 如果是元件截面形状中的截面积、高宽比被如上所述规定的传感器元件，则能够 减少用于对传感器元件进行加热的消耗电力，并且，确保传感器元件的强度而能够抑制传 感器元件的破损。
[0030] 由此，根据本发明的传感器元件，能够减少用于对传感器元件进行加热的消耗电 力，并且确保传感器元件的强度而能够抑制传感器元件的破损。
[0031] 接着，在上述传感器元件中，能够采用如下的结构：元件截面形状中的与该传感器 元件的板面平行的宽度尺寸为2. 0?3. 6 [mm]的范围内。
[0032] 在后述的表2的测定结果中，如从实施例11、12、13与比较例11、12的比较可知， 传感器元件中的元件截面形状的宽度尺寸为3. 6 [mm]以下，从而能够抑制作为传感器元件 整体的热容量的增大，传热效率提高，因此能够减少用于对传感器元件进行加热的消耗电 力。
[0033] 另外，如从实施例20、21可知，传感器元件中的元件截面形状的宽度尺寸为 2. 0 [mm]以上，从而能够确保传感器元件的强度，能够抑制传感器元件的破损。
[0034] 如果是元件截面形状中的宽度尺寸被如上所述规定的传感器元件，则能够减少用 于对传感器元件进行加热的消耗电力，并且，确保传感器元件的强度而能够抑制传感器元 件的破损。
[0035] 由此，根据本发明的传感器元件，能够减少用于对传感器元件进行加热的消耗电 力，并且确保传感器元件的强度而能够抑制传感器元件的破损。
[0036] 另外，在上述传感器元件中，能够采用如下结构：基准电极中的与固体电解质体 的板面垂直的高度尺寸为〇.〇〇2[mm]以上，而且，是从导入部截面形状的高度尺寸减去了 0.005 [mm]的差分值以下。
[0037] 也就是说，在基准电极中，如果其高度尺寸为从导入部截面形状的高度尺寸减去 了 0.005[_]的差分值以下，则能够确保与大气导入部的内表面中的相对于基准电极的形 成面的相对面之间的间隙。如上所述，在基准电极与相对面之间确保间隙，从而能够大幅确 保基准电极中的与大气接触的面积，能够可靠地形成以大气中的特定气体浓度为基准的基 准电极。
[0038] 另外，在基准电极中，如果其高度尺寸为0.002[_]以上，则能够确保与特定气体 的反应所需的体积，能够发挥作为在与测定电极之间产生电动势的电极的功能。
[0039] 由此，根据本发明的传感器元件，能够大幅确保基准电极中的与大气接触的面积， 并且能够在测定电极与基准电极之间产生与特定气体对应的电动势。
[0040] 另外，本发明提供传感器，具有：传感器元件，对包含在测定对象气体中的特定气 体进行检测；加热器，形成为在长度方向上延伸的板形状，至少对探测部进行加热；以及筒 状的主体配件，保持传感器元件，其特征在于，传感器元件为上述任意一个传感器元件。
[0041] 如上所述，具有上述任意一个传感器元件的传感器，具有至少元件截面形状中的 截面积、高宽比被如上所述规定的传感器元件，因此与上述传感器元件同样，能够使减少用 于对传感器元件进行加热的消耗电力、和确保传感器元件的强度而抑制传感器元件的破损 同时成立。
[0042] 而且，具有元件截面形状中的高度尺寸被如上所述规定的传感器元件，从而本发 明的传感器与该传感器元件同样，能够使减少用于对传感器元件进行加热的消耗电力、和 确保传感器元件的强度而抑制传感器元件的破损同时成立。
[0043] 由此，根据本发明的传感器，能够减少用于对传感器元件进行加热的消耗电力，并 且对探测部的基准电极充分地供给大气。
[0044] 根据本发明的传感器元件或传感器，能够减少用于对传感器元件进行加热的消耗 电力，并且针对探测部的基准电极能够充分地供给大气。
【专利附图】
【附图说明】
[0045]图1是表示空燃比传感器的内部结构的剖面图。
[0046] 图2是表示气体传感器元件的外观的立体图。
[0047] 图3是分解示出气体传感器元件的立体图。
[0048] 图4是表示气体传感器元件的图2中的B-B视端面的端面图。
[0049] 图5是与气体传感器元件的基材的制造方法有关的说明图。
[0050] 图6是示出气体传感器元件的制造中途阶段的说明图。
【具体实施方式】
[0051] 以下，使用附图对应用了本发明的实施方式进行说明。
[0052] 另外，在以下所示的实施方式中，作为例子举出作为气体传感器一种的氧传感器 中的空燃比传感器。具体地讲，为了在汽车和各种内燃机中的空燃比反馈控制中使用，组装 有对成为测定对象的排出气体中的特定气体（氧）进行检测的气体传感器元件（检测元 件），并且作为例子举出安装在内燃机的排气管上的空燃比传感器而进行说明。
[0053] [1?第1实施方式]
[0054] [1-1?整体结构]
[0055] 根据图1对使用了本实施方式的气体传感器元件的空燃比传感器的整体的结构 进行说明。图1是表示空燃比传感器的内部结构的剖面图。
[0056] 如图1所示，本实施方式中的空燃比传感器1具有：筒状的主体配件5,在外表面 形成有用于固定于排气管的螺钉部3;在轴线方向（空燃比传感器1的长度方向：图1的上 下方向）上延伸的板状形状的气体传感器元件7;以包围气体传感器元件7的径向周围的 方式配置的筒状的陶瓷套筒9 ;绝缘接点部件13 (分离器13)，以在轴线方向上贯通的插通 孔11的内壁面包围气体传感器元件7的后端部的周围的状态配置；以及在气体传感器元件 7与分离器13之间配置的多个（在图1中仅图示两个）连接端子15。
[0057] 如后所述，气体传感器元件7具有：在长度方向上延伸的板状的元件部71(以下， 也称为氧泵单元71);同样在长度方向上延伸的板状的加热器73 ;以及覆盖元件部71和加 热器73的前端侧（后述的图2的左侧）的保护层17。元件部71和加热器73的前端侧是 面向作为测定对象的气体的探测部70。另外，在气体传感器元件7中，在后端侧（图1的上 方：长度方向后端部）的外表面中的具有正背位置关系的第1主面21和第2主面23上形 成有电极焊盘25、27、31、33(详细地讲，参照后述的图2、图3)。
[0058] 连接端子15分别与气体传感器元件7的电极焊盘25、27、31、33电连接，并且还与 从外部配置到传感器内部的引线35电连接，形成在连接有引线35的外部设备与电极焊盘 25、27、31、33之间流过的电流的电流路径。
[0059] 主体配件5具有在轴线方向上贯通的贯通孔37,构成为具有向贯通孔37的径向内 侧突出的架部39的大致筒状形状。该主体配件5构成为，在将气体导入部322比贯通孔37 的前端更配置于前端侧、将电极焊盘25、27、31、33比贯通孔37的后端更配置于后端侧的状 态下，对插通到贯通孔37的气体传感器元件7进行保持。
[0060] 另外，在包围气体传感器元件7的径向周围的状态下，环状形状的陶瓷支架41、滑 石环43、滑石环45以及上述陶瓷套筒9以该顺序从前端侧到后端侧层压在主体配件5的贯 通孔37的内部。
[0061]在该陶瓷套筒9与主体配件5的后端部47之间配置有嵌缝填料49,另一方面，在 陶瓷支架41与主体配件5的架部39之间，配置有用于保持滑石环43和陶瓷支架41的金 属支架51。另外，主体配件5的后端部47被嵌缝为隔着嵌缝填料49将陶瓷套筒9推压到 前端侧。
[0062] 而且，在主体配件5的前端部53的外周，通过焊接等而安装有覆盖气体传感器元 件7的突出部分的金属制（例如，不锈钢等）的双重构造的保护器55。
[0063] 另一方面，在主体配件5的后端侧外周固定有外筒57。另外，在外筒57的后端侧 的开口部上配置有索环61，该索环61中形成有分别与各电极焊盘25、27、31、33电连接的5 根引线35(图1中图示了 3根）插通的引线插通孔59。
[0064] 另外，在分离器13的外周形成有突出部63,突出部63通过保持部件65而固定于 外筒57。
[0065] [1-2?气体传感器元件的结构]
[0066] 接着，根据图2?图4详细地说明气体传感器元件7的结构。
[0067]图2是表示气体传感器元件7的外观的立体图。另外，在图2中，用虚线表示保护 层17的内部结构。
[0068] 图3是分解示出气体传感器元件7的立体图。另外，下述说明的关系上，在图3中 省略了保护层17的图示。
[0069] 图4是表示气体传感器元件7的图2中的B-B视端面的端面图。
[0070] 如图2所示，气体传感器元件7具有在轴线方向（图2的左右方向）上延伸的板 状形状的元件部71 (氧泵单元71)、同样在轴线方向上延伸的板状形状的加热器73、覆盖元 件部71和加热器73的前端侧（图2的左方：长度方向前端部）的保护层17。元件部71和 加热器73的前端侧是面向作为测定对象的气体的探测部70。
[0071]探测部70具有用于导入排气（测定对象气体）的气体导入部322 (参照图4)。探 测部70在其内部具有经由气体导入部322导入排气的气体测定室316 (参照图4)。
[0072] 如图3所示，气体传感器元件7是由遮蔽层312、扩散限速部315、元件部71、绝缘 层307、加热器73层压而构成。
[0073] 加热器73具有以氧化铝为主体的第1基体301和第2基体303、夹在第1基体 301与第2基体303之间的以钼为主体的发热体302。发热体302具有位于前端侧的发热 部302a、从发热部302a沿着第1基体301的长度方向延伸的一对加热器导线部302b。并 且，加热器导线部302b的末端经由设置于第1基体301的加热器侧通孔301a而与电极焊 盘31、33电连接。
[0074] 元件部71具有第1固体电解质体309、形成于该第1固体电解质体309的两面的 第1电极308、第2电极310而形成。第1电极308具有第1电极部308a、从该第1电极部 308a沿着第1固体电解质体309的长度方向而延伸的第1引线部308b而形成。第2电极 310具有第2电极部310a、从该第2电极部310a沿着第1固体电解质体309的长度方向而 延伸的第2引线部310b而形成。并且，第1引线部308b的末端经由设置于第1固体电解 质体309上的第1通孔309a而与电极焊盘25电连接。第2引线部310b的后端部作为电 极焊盘27而具备。
[0075] 第1固体电解质体309由在氧化锆（ZrO2)中作为稳定化剂添加氧化钇（Y2O3)或 氧化钙（CaO)而成的部分稳定化氧化锆烧结体构成。
[0076] 发热体302、第1电极308、第2电极310、电极焊盘25、27以及电极焊盘31、33能 够由钼族元素形成。作为形成这些的优选的钼族元素，能够例举Pt、Rh、Pd等，对于这些能 够单独使用其一种，也能够并用两种以上。
[0077] 并且，在加热器73与元件部71之间形成有绝缘层307。绝缘层307具有绝缘部 307a和大气导入部307b。关于绝缘层307,只要是具有绝缘性的陶瓷烧结体则不特别限定， 例如，能够例举氧化铝或莫来石等氧化物类陶瓷。
[0078] 大气导入部307b在绝缘层307的后端侧具有开口部307c，形成为从开口部307c 连接到探测部70(详细地讲，第1电极部308a)的形成位置的沿着长度方向的长孔。大气 导入部307b通过开口部307c与外部连通，从开口部307c导入大气。另外，如图4所示，大 气导入部307b中的与气体传感器元件7的长度方向垂直的截面形状、且第1电极部308a 的配置位置中的导入部截面形状为四边形。另外，大气导入部307b的导入部截面形状为由 第2基体303、绝缘部307a、第1固体电解质体309围绕的区域，是包含第1电极部308a的 截面形状。
[0079] 另外，在第1固体电解质体309的表面，以覆盖第2电极310的第2电极部310a 的方式设置有气体测定室316 (参照图4)，气体测定室316通过扩散限速部315而被覆盖。 而且，在扩散限速部315的表面中的与第1固体电解质体309相反一侧的面上层压有遮蔽 层 312。
[0080] 扩散限速部315是由氧化铝构成的多孔质体，不与遮蔽层312和第1固体电解质 体309接触的四个侧面露出到后述的空间部323。扩散限速部315中的该露出部分成为气 体传感器元件7的探测部70中的用于导入排气（测定对象气体）的气体导入部322。
[0081] 也就是说，气体传感器元件7的探测部70中的气体导入部322朝向不同的四个方 向形成。
[0082] 在探测部70中的遮蔽层312和气体导入部322 (扩散限速部315)的外侧，设置有 由多孔质状的氧化铝形成的保护层17。
[0083] 保护层17以从扩散限速部315分开的状态覆盖气体导入部322的方式形成。具 体地讲，保护层17在与探测部70相对的内表面中的与气体导入部322相对的部分上具有 空间部323。由此，在保护层17与扩散限速部315之间存在有空间部323,保护层17与扩 散限速部315成为彼此分开的状态。
[0084] 也就是说，气体传感器元件7构成为，排气（测定对象气体）经由保护层17和空 间部323到达气体导入部322之后，该排气经由扩散限速部315而导入到气体测定室316。
[0085] 另外，关于气体传感器元件7,在保护层17与扩散限速部315之间存在有空间部 323,以保护层17与扩散限速部315彼此分开的状态构成，因此当在保护层17上附着有水 时，能够抑制水通过所谓的毛细现象从保护层17浸透到扩散限速部315。
[0086] 另外，保护层17由扩散阻力比扩散限速部315小的多孔质材料构成。
[0087] [1-3?气体传感器的制造方法]
[0088] 对本实施方式的空燃比传感器1的制造方法进行说明。
[0089] 在制造气体传感器元件7时，首先，使成为气体传感器元件7的材料的各种层压材 料、即成为元件部71的第1固体电解质体309的未烧制固体电解质片和成为绝缘层307的 绝缘部307a、加热器73的第1基体301以及第2基体303的未烧制绝缘片等成为层压状 态，得到未压接层压体。另外，在该未压接层压体上形成有成为电极焊盘25、27、31、33的未 烧制电极焊盘等。
[0090] 其中，例如，在形成未烧制固体电解质片时，首先，对于以氧化锆为主体的陶瓷粉 末，除了氧化铝粉末和缩丁醛树脂等以外，还混合混合溶剂（甲苯和甲乙酮），生成浆料。并 且，通过刮刀法使该浆料成为片状，通过使混合溶剂挥发而制作未烧制固体电解质片。
[0091] 另外，在形成未烧制绝缘片时，首先，对于以氧化铝为主体的陶瓷粉末，除了缩丁 醛树脂和苯二甲酸正丁酯以外，还混合混合溶剂（甲苯和甲乙酮），生成浆料。并且，通过刮 刀法使该浆料成为片状，通过使混合溶剂挥发而制作未烧制绝缘片。
[0092] 另外，例如，关于绝缘层307的绝缘部307a，在将其高度尺寸（厚度尺寸）形成得 更小时，不限定于基于刮刀法的使用了未烧制绝缘片的制造方法，也可以采用使用了丝网 印刷的制造方法。也就是说，通过丝网印刷对上述浆料进行印刷，从而成为与基于刮刀法的 片相比厚度尺寸更小的片而能够进行层压。
[0093] 另外，在如大气导入部307b那样在烧制后成为空洞的区域上，配置通过烧制而升 华或燃烧消失的插入体（例如，以碳为主体的浆糊等）。
[0094] 而且，在形成未烧制的扩散限速部时，首先，生成通过湿式混合而分散了100质 量％的氧化铝粉末和塑化剂的浆料。塑化剂由缩丁醛树脂和DBP构成。使用该浆料，在烧 制后成为扩散限速部315的部位上形成未烧制的扩散限速部。
[0095]并且，以IMPa对该未压接层压体进行加压，从而得到如图5所示的被压接的成型 体 141。
[0096]图5是与气体传感器元件的基材的制造方法有关的说明图，表示从气体传感器元 件的基材中的从加热器侧观察时的外观而不是从元件部侧观察时的外观。
[0097] 并且，以预定的大小切断通过加压得到的成型体141，从而得到大小与气体传感器 元件7的元件部71和加热器73大致一致的多个（例如10个）的未烧制层压体。
[0098] 之后，对该未烧制层压体进行去树脂，而且在烧制温度1500°C下进行1小时的正 式烧制，得到如图6所示的烧制层压体143。该烧制层压体143为气体传感器元件7的元件 部71和加热器73。图6是示出气体传感器元件的制造中途阶段的说明图。
[0099] 在如上所述得到烧制层压体143之后，进行用于以扩散限速部315的扩散阻力 (扩散限速部特性）成为预定的目标值的方式进行调整的修整作业。作为修整作业，具体地 讲，进行针对多孔质部的修整液的涂布作业和多孔质部的削掉作业等。
[0100] 在如上所述得到烧制层压体143之后，在该烧制层压体143的前端侧的周围，形成 在烧制后成为具有空间部323的保护层17 (参照图4)的未烧制保护层。
[0101] 具体地讲，首先，以覆盖扩散限速部315露出的气体导入部322的方式，印刷以碳 为主体的浆糊。也就是说，对于在烧制后成为空间部323的部位，印刷以碳为主体的浆糊。 [0102] 之后，制作包括尖晶石粉末、二氧化钛且剩余部分为氧化铝溶胶的浆料，使用该浆 料，在烧制层压体143的前端侧在全周上形成未烧制保护层。作为此时的形成手段，使用喷 射和涂布等。
[0103] 之后，对形成有该未烧制保护层的烧制层压体143,在烧制温度KKKTC下，进行3 小时烧制时间的热处理，碳挥发，从而得到形成有保护层17的气体传感器元件7,该保护层 17具有空间部323。
[0104] 在如上所述得到了气体传感器元件7之后，进行将气体传感器元件7组装到主体 配件5的组装工序。
[0105] 即，在该工序中，将通过上述制造方法制作的气体传感器元件7插入到金属支架 51，而且通过陶瓷支架41、滑石环43固定气体传感器元件7并制作组装体。之后，将该组装 体固定于主体配件5,使气体传感器元件7的轴线方向后端部侧插通到滑石环45、陶瓷套筒 9,并且将这些插入到主体配件5。
[0106] 并且，将陶瓷套筒9嵌缝到主体配件5的后端部47,制作下部组合体。另外，在下 部组合体上预先安装有保护器55。
[0107] 另一方面，组装外筒57、分离器13、索环61等，制作上部组合体。并且，将下部组 合体与上部组合体接合，得到空燃比传感器1。
[0108] [1-4.测定]
[0109] 接着，对在将气体传感器元件7中的大气导入部307b的导入部截面形状变更为一 些图案时测定了加热器消耗电力、通气量的第1测定的测定结果进行说明。
[0110] 另外，大气导入部307b的导入部截面形状为大气导入部307b中的与气体传感器 元件7的长度方向垂直的截面形状，且是第1电极部308a的配置位置上的截面形状。
[0111] 在该测定中，作为本发明的实施例使用9种类的气体传感器元件，作为比较例使 用了 4种类的气体传感器元件。
[0112] 在各气体传感器元件中的大气导入部307b中，将第1电极部308a的配置位置（形 成区域）上的导入部截面形状的厚度尺寸（高度尺寸）、宽度尺寸、高宽比、截面积分别示出 在[表1]，并且示出关于9种类的实施例和4种类的比较例的测定结果。
[0113] 【表1】
[0114]
【权利要求】
1. 一种传感器元件，形成为在长度方向上延伸的板形状，对包含在测定对象气体中的 特定气体进行检测，该传感器元件的特征在于，具有： 探测部，设置于该传感器元件中的所述长度方向的前端侧；W及 大气导入部，具有开口部，形成为从该开口部连接到所述探测部的形成位置的在长度 方向上延伸的长孔，从该开口部导入大气， 所述探测部具有暴露在所述测定对象气体中的测定电极、配置于所述大气导入部的基 准电极、分别与所述测定电极和所述基准电极接触的板状的固体电解质体， 在从与该传感器元件的所述长度方向垂直的截面观察时的、所述基准电极的配置位置 上的所述大气导入部的导入部截面形状中， 所述导入部截面形状的高宽比为0. 0082?0. 0800的范围内， 所述导入部截面形状的截面积为0. 015?0. 147平方毫米的范围内。
2. 根据权利要求1所述的传感器元件，其特征在于， 所述导入部截面形状中的与所述固体电解质体的板面垂直的高度尺寸为0. 015? 0.080毫米的范围内。
3. 根据权利要求1所述的传感器元件，其特征在于， 在从与该传感器元件中的所述长度方向垂直的截面观察时的、所述探测部的形成位置 中的所述传感器元件的元件截面形状中， 所述元件截面形状的高宽比为0. 111?0. 400的范围内， 所述元件截面形状的截面积为0. 80?4. 32平方毫米的范围内。
4. 根据权利要求3所述的传感器元件，其特征在于， 所述元件截面形状中的与所述传感器元件的板面平行的宽度尺寸为2. 0?3. 6毫米的 范围内。
5. 根据权利要求2所述的传感器元件，其特征在于， 在从与该传感器元件中的所述长度方向垂直的截面观察时的、所述探测部的形成位置 中的所述传感器元件的元件截面形状中， 所述元件截面形状的高宽比为0. 111?0. 400的范围内， 所述元件截面形状的截面积为0. 80?4. 32平方毫米的范围内。
6. 根据权利要求5所述的传感器元件，其特征在于， 所述元件截面形状中的与所述传感器元件的板面平行的宽度尺寸为2. 0?3. 6毫米的 范围内。
7. 根据权利要求1至6中的任意一项所述的传感器元件，其特征在于， 所述基准电极中的与所述固体电解质体的板面垂直的高度尺寸为0. 002毫米W上，而 且，是从所述导入部截面形状的所述高度尺寸减去了 0. 005毫米的差分值W下。
8. -种传感器，具有： 传感器元件，对包含在测定对象气体中的特定气体进行检测； 加热器，形成为在长度方向上延伸的板形状，至少对所述探测部进行加热；W及 筒状的主体配件，保持所述传感器元件， 所述传感器元件为权利要求1至7中的任意一项所述的传感器元件。
【文档编号】G01N27/409GK104345081SQ201410384015
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2013年8月9日
【发明者】大矢诚二 申请人:日本特殊陶业株式会社
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