JP4213843B2 - 積層型ガスセンサ素子及びそれを備えるガスセンサ - Google Patents

Description

【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に含まれる特定成分を検出するためのガスセンサに関するものであり、またそのガスセンサに組み込まれる積層型ガスセンサ素子に関する。
【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特定成分を検出するためのガスセンサに組み込まれるガスセンサ素子としては、長尺状に形成されると共に、酸素イオン伝導性を有する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）が複数積層された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。
【０００３】
このような素子の一例として、実公平７−５４８２５号公報に示されているものが挙げられる。この公報技術では、固体電解質層の表裏面に検知電極及び基準電極を設けたものや、その他の固体電解質層の表面に発熱抵抗体を設けたものを積層した構造の素子が示されている。ここで、それら電極や発熱抵抗体については、外部回路接続用の外部端子と電気的な接続を図るべく、それぞれの固体電解質層の一表面（最外表面）に形成されるリード端子部と電気的に（具体的には導体リード部を介して）接続されている。なお、各リード端子部は、上記公報技術にもみられるように、素子のうちで測定対象となるガスに曝される前方側とは反対側（即ち、後端側）の一表面に対を為した形態で形成されることが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ジルコニアを主体に構成される固体電解質層は、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ものである。そして、これまでの素子については、素子自体の長手方向の距離（寸法）が４０ｍｍより大きく形成されてきたことから、素子前方側が高温になったとしても、リード端子部が形成される後方側までの間の熱引きにより、リード端子部近傍の固体電解質層の温度上昇が抑えられ、リード端子部近傍の固体電解質層は絶縁性を保持することができた。このため、リード端子部は、下地となる固体電解質層に対して直に形成されてきた。
【０００５】
しかしながら、近年排ガス規制の強化等より、排気量の小さい内燃機関、例えば二輪自動車においてもガスセンサを設置する必要性が生じ、それに伴いガスセンサ自身を小型化することが要求されている。このために、積層型ガスセンサ素子にも小型化が要求され、具体的には素子長手方向の距離（寸法）が４０ｍｍ以下のものも求められている。但し、素子は小型化されるに従って、実使用環境下において固体電解質層（素子）全体が高温域に曝され易くなり、固体電解質層全体が活性化されることになる。このことは、リード端子部が、従来のように固体電解質層に対して直に形成される場合、リード端子部近傍の固体電解質層内に漏れ電流が生じ、リード端子部間にてショートが発生するといった従来になかった問題を招くおそれがある。さらに、リード端子部近傍の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）の酸素を放出してブラックニング（黒化現象）を誘発し、素子の耐久性を悪化させる原因ともなる。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決するものであり、リード端子部近傍の固体電解質層の絶縁性を高めることができ、それによってガスセンサの小型化が可能な積層型ガスセンサ素子を提供することを目的とする。さらには、このような積層型ガスセンサ素子を用いたガスセンサ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、及び発明の効果】
本第１発明の積層型ガスセンサ素子は、ジルコニアを主体に構成される酸素濃淡電池用固体電解質層の表裏面に導体層としての検知電極及び基準電極が設けられた酸素濃淡電池部と、ジルコニアを主体に構成されるヒータ部第１本体層及びヒータ部第２本体層に、導体層としての発熱抵抗体が挟持されてなるヒータ部と、を有し、前記酸素濃淡電池部の前記基準電極側と前記ヒータ部のヒータ部第１本体層側とが向かい合うように、当該酸素濃淡電池部と前記ヒータ部とが積層された積層型ガスセンサ素子であって、前記酸素濃淡電池部における前記検知電極及び前記基準電極と、前記ヒータ部における前記発熱抵抗体とは、互いに電気的に接続されずに設けられ、前記酸素濃淡固体電解質層のうちで前記検知電極が設けられる表面には、外部端子と接触し且つ前記検知電極及び前記基準電極からの電気的出力を取り出すための一対のリード端子部である信号取出し用端子が形成され、この信号取出し用端子のそれぞれは、前記酸素濃淡固体電解質層の前記表面との間に絶縁皮膜を介した形態で形成されており、前記ヒータ部第２本体層のうちで前記発熱抵抗体が設けられる側とは反対側に位置する表面には、外部端子と接触し且つ前記発熱抵抗体に対して電圧を印加するための一対のリード端子部であるヒータ部通電端子が形成され、このヒータ部通電端子のそれぞれは、前記ヒータ部第２本体層の前記表面との間に絶縁皮膜を介した形態で形成され、さらに、前記基準電極につながるリード部の末端は、前記酸素濃淡電池用固体電解質層を貫通するスルーホールを介して前記信号取出し用端子の１つに電気的に接続される一方、前記発熱抵抗体の両端は、前記ヒータ部第２本体層を貫通する一対のスルーホールを介して前記一対のヒータ部通電端子に電気的に接続されており、それぞれの前記スルーホールの内壁面は絶縁皮膜により被覆されていることを特徴とする。
【０００８】
上記固体電解質層の一表面に形成されることになる一対の「リード端子部」とは、固体電解質層の他表面上に配設される発熱抵抗体と電気的に接続され、その発熱抵抗体に対して電圧を印加するためのものを挙げることができる。さらには、固体電解質層の表裏面に設けられる検知電極及び基準電極からの電気的出力を取り出すために、検知電極が配設される一表面に設けられる一対のリード端子部を挙げることができる。
【０００９】
また、上記発熱抵抗体、並びに検知電極及び基準電極と電気的に接続される各リード端子部が形成される固体電解質層の一表面としては、素子全体をみたときに最外表面にあたることが、リード端子部と外部回路接続用の外部端子との接続を図る上で有利となる。なお、固体電解質層は酸素イオン伝導性を有するジルコニアを主体に構成されるものであるが、本明細書において述べる「主体」とは、最も質量含有率の高いことを意味するものであって、必ずしも５０質量％以上を占めることを意味するものではない。
【００１０】
そして、本発明では、このリード端子部が下地となる固体電解質層（酸素濃淡電池用固体電解質層、ヒータ部第２本体層それぞれ）の一表面に直に形成されるのでなく、上記「絶縁皮膜」を介した形態で形成されているのが着目すべき点である。これにより、リード端子部近傍における固体電解質層の絶縁性を高めることができ、固体電解質層内に流れる漏れ電流の影響によるブラックニング等を有効に抑制することができる。また、固体電解質層の表裏面の導通を図るにあたり、スルーホールを介して導通を図る際に、スルーホールの内壁面を絶縁皮膜により被覆した上で導通を図ると良い。この構成を適用することで、スルーホール近傍の固体電解質層の絶縁性を高めることができ、リード端子部近傍の固体電解質層の絶縁性をより高めることにつながり、ブラックニング等の発生をより確実に防止することが期待できる。この絶縁皮膜の組成は特に限定されるものではなく、アルミナ、ムライト、マグネシア・アルミナスピネル等絶縁性に優れた材料を主体とする組成により構成することができるが、第２発明にあるように、アルミナを主体に構成することが好ましい。アルミナは絶縁性が非常に高く、さらにはジルコニア等に比べて熱伝導性に優れるので素子への熱衝撃を緩和させる観点からも優れる材料であるからである。
【００１１】
なお、素子が小型化されるに従い、固体電解質層の一表面に形成されるリード端子部自体の面積も縮小化されることがある。その結果、外部回路接続用の外部端子がリード端子部と接触される際に、外部端子と接触しつつもリード端子部からはみ出てしまい、そのはみ出した外部端子の一部分が固体電解質層の表面に対し直に接触することがありうる。そこで、上記絶縁皮膜は、リード端子部と固体電解質層の表面との間にのみ介挿させるのではなく、リード端子部の周囲にまで存在するよう固体電解質層の表面に形成させることが望ましい。これにより、リード端子部近傍における固体電解質層の絶縁性を確保することができる。
【００１２】
かかる第１発明のように、一対のリード端子部を絶縁皮膜を介した形態で固体電解質層の一表面に形成した積層型ガスセンサ素子を構成することで、例えば、温度４５０℃以上（さらには５５０℃以上）の環境下にて、通常の車載用電源電圧１４Ｖをリード端子部に印加した場合に、リード端子部近傍の固体電解質層は十分な絶縁性を保持することができるものとなる。
【００１３】
ところで、素子（固体電解質層）のうちで、リード端子部が形成される一表面、とりわけその一表面が素子全体をみたときに最外表面にあたるときには、その固体電解質層の一表面の長手方向両端縁に面取り部が形成されることがある。このように面取り部を形成する理由としては、素子（固体電解質層）の外側からかかる過度の曲げ応力を有効に緩和し、素子の折損などを防止して素子自体の強度を向上させるためである。この面取り部を形成するにあたっては、未焼成の固体電解質層（固体電解質シート）の一表面に、焼成されて絶縁皮膜となる絶縁性のペーストと焼成されてリード端子部となる導体ペーストを順にスクリーン印刷等にて塗着させ組立体を形成して、それら組立体の焼成前に面取り部を形成する手法が考えられる。
【００１４】
但し、本発明（第１発明）のように、固体電解質層の一表面に絶縁皮膜を介した形態でリード端子部を形成する場合、上述したように焼成前に未焼成固体電解質層に面取り部を施したのでは、焼成後において絶縁皮膜までもが面取りされることがある。すると、面取りによって形成される面では固体電解質層がむき出しとなり、リード端子部に外部回路接続用の外部端子を接触させたときに、この面取りにより固体電解質層がむき出しになった面にまで外部端子が差し掛かってしまうことがある。その結果、リード端子部を絶縁皮膜を介した形態で形成されているにも関わらず、面取りにより固体電解質がむき出しとなった面に外部端子が接触して固体電解質層内に漏れ電流が生じ、ブラックニングを誘発してしまうおそれがある。
【００１５】
そこで、このように固体電解質層の絶縁皮膜を介してリード端子部が形成されることになる一表面の長手方向両端縁に面取り部が形成される積層型ガスセンサ素子については、その面取り部上にも絶縁皮膜を形成することが好ましい。かかる構成を図ることにより、リード端子部近傍の固体電解質層の絶縁性を高めることができ、面取り部にまで外部端子が接触してしまうケースがあってもブラックニングの発生を確実に抑えることができる。また、面取り部上に絶縁皮膜を形成することで、素子（固体電解質層）の外側からかかる熱応力を緩衝する役割を果たすことも可能となる。なお、上記「面取り部」の面取り形状は特に限定されるものではなく、互いに略面一となるＣ面取り形状や、凸面状に形成されるＲ面形状等いずれであってもよいものである。
【００１６】
また、本発明における絶縁皮膜の厚さとしては、第３発明のように、１．０μｍ以上（より好ましくは５．０μｍ以上）であることが好ましい。この厚さが１．０μｍ未満であると、絶縁性を十分に保持することができない可能性があるからである。なお、この絶縁皮膜の厚さの上限としては、絶縁性を考慮すると厚い方が好ましいが、極端に厚くすると製造上、経済上の無駄が生じることから、製造工程や素子の寸法を考慮して適宜好ましい値を定めればよい。
【００１７】
さらに、第５発明のガスセンサは、第１〜第３発明のうちのいずれかに記載の積層型ガスセンサ素子であって、リード端子部近傍の固体電解質層の絶縁性が高められた積層型ガスセンサ素子を備えることを特徴とする。このガスセンサの構造や取り付け方法等は特に限定されるものではなく、例えば、素子を主体金具の内側に配置してなり、主体金具の外周面に形成される取付ねじ部を排気管等に対して素子の前方側がその排気管内等に突出するように取付け、使用することができるものを挙げることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の積層型ガスセンサ素子及びそれを組み込んだガスセンサを実施例により詳しく説明する。
１．ガスセンサの構造
図１は、本発明の積層型ガスセンサ素子が組み込まれたガスセンサであり、内燃機関の排気管に取り付けられ、排ガス中の酸素濃度の測定に使用されるλ型酸素センサと通称される酸素センサＢの一例を示した断面図である。
【００１９】
この酸素センサＢに組み込まれる積層型の酸素センサ素子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当該主体金具３に形成された挿通孔３２に挿通されると共に、挿通孔３２の内面と素子Ａの外面との間が、ガラス（例えば結晶化亜鉛シリカほう酸系ガラス）を主体に構成される封着材層４１により封着されている。主体金具３の先端部外周には、素子Ａの突出部分を覆う金属製の二重のプロテクタ６１、６２がレーザー溶接等によって固着されている。このプロテクタ６１、６２は、キャップ状を呈するもので、その先端や周囲に、排気管内を流れる排ガスをプロテクタ６１、６２内に導く通気孔６１ａ、６２ａが形成されている。一方、主体金具３の後端部は外筒７の先端部内側に挿入され、その重なり部分においては、周方向にレーザー溶接等の接合が施されている。なお、主体金具３の外周部には、酸素センサＢ（主体金具３）を排気管にねじ込んで取付けるための取付ねじ部３１が螺設されている。
【００２０】
素子Ａについては、第１コネクタ５１、長手状金属薄板５２、さらに第二コネクタ部５３及び絶縁板（図示せず）（なお、これらを総称して「外部端子」という）と、リード線９とを介して、図示しない外部回路と電気的に接続されている。また、都合４本のリード線９は、外筒７の後端側に位置するグロメット８を貫通して延びている。
【００２１】
なお、素子Ａの長手方向（軸線方向）において、封着材層４１の少なくとも一方の側に隣接する形で（本実施例では封着材層４１の検出部Ｘに近い端面側に隣接して）、多孔質無機物質（例えばタルク滑石の無機物質粉末の圧粉成形体あるいは多孔質仮焼体）で構成された緩衝層４２が形成されている。この緩衝層４２は、封着材層４１から軸方向に突出する素子Ａを外側から包むように支持し、過度の曲げ応力や熱応力が素子Ａに加わるのを抑制する役割を果たす。
【００２２】
２．積層型ガスセンサ素子の構造
次に、本発明の主要部である積層型ガスセンサ素子について、図２を用いて説明する。なお、図２は図１に示した酸素センサＢに備えられている素子Ａの分解斜視図を示すものであり、この素子Ａは酸素濃淡電池部１及びヒータ部２から構成されている。
【００２３】
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ジルコニアを主体に構成された酸素濃淡電池用固体電解質層１１を備え、酸素濃淡電池用固体電解質層１１の一端側（図１における主体金具３の先端より突出する側）の表裏面に検知電極１３１ａ及び基準電極１３１ｂが直に形成され、図１における検知部Ｘを構成している。この検知電極１３１ａ及び基準電極１３１ｂには、酸素濃淡電池用固体電解質層１１の長手方向に導体リード部１３２ａ及び１３２ｂがそれぞれ延設されている。但し、これらの各導体リード部１３２ａ及び１３２ｂは、酸素濃淡電池用固体電解質体１１の表裏面に酸素濃淡電池部第１絶縁層１２ａ及び酸素濃淡電池部第２絶縁層１２ｂを介して形成されている。なお、酸素濃淡電池部第１絶縁層１２ａ並びに酸素濃淡電池部第２絶縁層１２ｂはいずれも絶縁性に優れるアルミナを主体に構成されている。
【００２４】
導体リード部１３２ａの末端は、外部回路接続用の外部端子（図示せず）と接続されると共に、検知電極１３１ａと電気的に接続される信号取出し用端子１３３ａを構成するものである。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１５を介して、外部端子（図示せず）と接続されるための信号取出し用端子１４と接続される。なお、信号取出し用端子１３３ａ及び１４が本発明における一対のリード端子部であり、このリード端子部がそれぞれ本発明の絶縁皮膜にあたる酸素濃淡電池部第１絶縁層１２ａを介した形態で形成されている。また、検知電極１３１ａ及び基準電極１３１ｂが本発明の導体層に、酸素濃淡電池用固体電解質層１１が本発明の固体電解質層にそれぞれ相当する。
【００２５】
一方、ヒータ部２は、高融点金属（ＰｔやＰｔ合金等）あるいは導電性セラミックから構成される発熱抵抗体２１を備え、この発熱抵抗体２１は、絶縁性に優れるアルミナを主体に構成されるヒータ部第１絶縁層２２ａ及びヒータ部第２絶縁層２２ｂに挟持されている。さらに、上記絶縁層に挟持された発熱抵抗体２１は、ジルコニアを主体に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に挟持された上で、アルミナを主体とするセラミック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。
【００２６】
この発熱抵抗体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を貫通するスルーホール２６ａ及び２６ｂを介して、外部回路用の外部端子（図示せず）と接続されるヒータ部通電端子２５ａ及び２５ｂと電気的に接続されるものである。なお、ヒータ部通電端子２５ａ及び２５ｂが本発明における一対のリード端子部であり、このリード端子部がそれぞれ本発明の絶縁皮膜にあたるヒータ部第４絶縁層２４ｂを介した形態で形成されている。また、発熱抵抗体２１が本発明の導体層に、ヒータ部第２本体層２３ｂが本発明の固体電解質層にそれぞれ相当する。
【００２７】
本発明の絶縁皮膜にあたる酸素濃淡電池部第１絶縁層１２ａ、並びにヒータ部第４絶縁層２４ｂの厚さについては、１．０μｍ以上であれば、絶縁性を十分に確保する点からみて何等問題はない。なお、図３においては、素子Ａの表裏面の少なくとも一方の長手方向両縁部に形成されることになる面取り部について省略しており、この面取り部については後述する。
【００２８】
３．積層型ガスセンサ素子の製造
▲１▼酸素濃淡電池部となる第１組立体の作製
イットリアやカルシア等の安定化剤を固溶させたジルコニア粉末を、有機バインダや溶剤と共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、５個の素子を切り出すことができる大きさの未焼成固体電解質シートをドクターブレード法により形成した。このシートの検知電極１３１ａ及び基準電極１３１ｂが形成される部位を除く表裏面には、素子５個分のアルミナを主体とする絶縁用ペーストを用いて、酸素濃淡電池部絶縁層１２ａ及び１２ｂとなる塗膜を印刷・乾燥させた。その後、これら塗膜が形成された未焼成固体電解質シートの所定位置に素子５個分のスルーホール１５となる貫通孔を形成し、そのスルーホール１５の内壁面及び開口端縁までを被覆するように絶縁用ペーストを印刷・乾燥させた。
【００２９】
さらに、酸素濃淡電池部絶縁層１２ａ及び１２ｂとなる塗膜（スルーホール１５となる貫通孔上の絶縁用ペーストによる塗膜含む）上の所要領域に、白金を主成分とする導電ペーストを所定のパターンに印刷・乾燥させて、検知電極１３１ａ、基準電極１３１ｂ、リード部１３２ａ、１３２ｂ、信号取出し用端子１３３ａ、１４となる導体パターン（塗膜）を形成した。これにより、酸素濃淡電池部１となる第１組立体を得た。
【００３０】
▲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を形成し、その表裏面に上述の▲１▼と同様の絶縁用ペーストを印刷・乾燥させて、ヒータ部第３絶縁層２２ｂ及びヒータ部第４絶縁層２４ｂとなる塗膜を形成した。その後、これら塗膜が形成された未焼成固体電解質シートの所定位置に、素子５個分のスルーホール２６ａ及び２６ｂとなる貫通孔を形成し、そのスルーホール２６ａ及び２６ｂの内壁面及び開口端縁までを被覆するように絶縁用ペーストを印刷・乾燥させた。
【００３１】
さらに、ヒータ部第３絶縁層２２ｂ及びヒータ部第４絶縁層２４ｂとなる塗膜（スルーホール２６ａ及び２６ｂとなる貫通孔上の絶縁用ペーストによる塗膜含む）上の所要領域に、上述の▲１▼と同様の導電ペーストを所定のパターンに印刷・乾燥し、発熱抵抗体２１、一対のヒータ部通電端子２５ａ及び２５ｂとなる導体パターン（塗膜）を形成した。そして、ヒータ部第１絶縁層２２ａとなる層を発熱抵抗体２１となる導体パターン上に印刷し、さらにヒータ部第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・減圧圧着した。これにより、ヒータ部２となる第２組立体を得た。
【００３２】
▲３▼組立・脱脂、及び焼成工程
第２組立体にヒータ部第３絶縁層２４ａとなる層を印刷し、第１組立体を積層・減圧圧着して積層体を得た。そして、この積層体を素子Ａとなるよう切断し、５個の未焼成素子積層体を切り出した。ついで、各々の未焼成素子積層体のヒータ部第２本体層２３ｂとなる未焼成固体電解質シートのリード端子部が形成される側の一表面の長手方向両端縁に対してＣ面取りを施し、面取り部を形成した。そして、面取り部上に上述の▲１▼と同様の絶縁用ペーストを印刷・乾燥し、この未焼成素子積層体を大気雰囲気下にて、毎時２０℃で昇温して、最高温度４５０℃で１時間キープすることにより脱脂（脱バインダ処理）を行い、その後１５００℃で１時間焼成することにより素子Ａを得た。
【００３３】
図３に、上述の製造工程にて得られた素子Ａであって、ヒータ部２に形成される一対のヒータ部通電端子２５ａ、２５ｂが外部回路接続用の外部端子（具体的には外部端子を構成する長手状金属薄板５２ａ、５２ｂ）と接続されたときの状態を部分拡大図を用いて模式的に示す。この図３に示す長手状金属板５２ａ、５２ｂはリード端子部と接触すると共に、リード端子の周辺部の固体電解質層表面及び面取り部にまで接触される大きさを有するものである。
【００３４】
ここで、本実施例（本発明）にあっては、ヒータ部通電端子（リード端子部）２５ａ、２５ｂがヒータ部第４絶縁層２４ｂ（絶縁皮膜）を介した状態で形成されていると同時に、ヒータ部通電端子２５ａ、２５ｂの周辺部、面取り部２７上にまで絶縁皮膜が形成されているものである。その結果、ヒータ部通電端子２５ａ、２５ｂ近傍のヒータ部第２本体層（固体電解質層）２４ｂでは十分な絶縁性を有する素子となり、ヒータ部第２本体層の全体が活性化されることがあった場合にも絶縁皮膜にて絶縁性を保持することができる。なお、素子Ａに対する長手状金属薄板５２ａ、５２ｂとの接触を、完全に絶縁性を保持した状態で図る上で、素子のリード端子が形成される側の素子端面２８の一部もしくは全面にまで絶縁皮膜が形成されていてもよい。
【００３５】
４．素子の性能評価
上述の製造工程にて得られた５個の素子Ａを用いて、ヒータ部２への通電によるブラックニングの発生の有無を評価した。本評価は、５個の素子Ａをそれぞれ図１に示すようなガスセンサに組み込み、得られたガスセンサを７５０℃の擬似排気ガスに曝し、発熱抵抗体２１を通電すべくヒータ部通電端子２５ａ、２５ｂに１４Ｖの電圧を印加して５００時間放置することにより行った。なお、素子Ａについては、素子Ａを構成してなる固体電解質層の全体が活性化される程度の大きさ（長手方向の長さ）であるものを前提に評価を行っている。評価の結果としては、５００時間経過後にガスセンサを解体し、目視により素子Ａのヒータ部リード端子２５ａ、２５ｂ近傍のヒータ部第２本体層（固体電解質層）におけるブラックニングの発生の有無を観察したところ、いずれの素子Ａにおいてブラックニングは発生していなかった。
【００３６】
なお、積層型ガスセンサ素子にあっては、固体電解質層の表裏面の導通を図るにあたり、本実施例のように、通常スルーホールを介して行う構造が採用されることが一般的である。そして、このようにスルーホールを介して導通を図るに際しては、本実施例にも述べたように、スルーホールの内壁面及び開口端縁までを絶縁皮膜（絶縁層）により被覆した上で導通を図ることが好ましい。このような構成を適用することで、スルーホール近傍の固体電解質層の絶縁性を高めることができ、リード部端子部近傍の固体電解質層の絶縁性をより高めることにもつながり、ブラックニング等の発生をより確実に防止することが期待できる。
以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変さらして適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層型ガスセンサ素子が組み込まれたガスセンサの断面を示す模式図である。
【図２】本発明の積層型ガスセンサ素子を分解して示す斜視図である。
【図３】本発明の積層型ガスセンサ素子のヒータ部通電端子（リード端子部）が形成された部分の拡大斜視図であり、面取り部が形成された当該素子と外部端子との接続の状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
Ａ；酸素センサ素子（積層型ガスセンサ素子）、１；酸素濃淡電池部、１１；酸素濃淡電池用固体電解質層（固体電解質層）、１２ａ；酸素濃淡電池部第１絶縁層（絶縁皮膜）、１２ｂ；酸素濃淡電池部第２絶縁層、１３ａ；検知電極（導体層）、１３ｂ；基準電極（導体層）、２；ヒータ部、２１；発熱抵抗体（導体層）、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（固体電解質層）、２４ａ；ヒータ部第３絶縁層、２４ｂ；ヒータ部第４絶縁層（絶縁皮膜）、１３３ａ、１４；信号取出し用端子（リード端子部）、２５ａ、２５ｂ；ヒータ部通電端子（リード端子部）、２７；面取り部、Ｂ；酸素センサ（ガスセンサ）、５２；長手状金属薄板（外部端子）。

Claims (4)

1. ジルコニアを主体に構成される酸素濃淡電池用固体電解質層の表裏面に導体層としての検知電極及び基準電極が設けられた酸素濃淡電池部と、
   ジルコニアを主体に構成されるヒータ部第１本体層及びヒータ部第２本体層に、導体層としての発熱抵抗体が挟持されてなるヒータ部と、を有し、前記酸素濃淡電池部の前記基準電極側と前記ヒータ部のヒータ部第１本体層側とが向かい合うように、当該酸素濃淡電池部と前記ヒータ部とが積層された積層型ガスセンサ素子であって、
   前記酸素濃淡電池部における前記検知電極及び前記基準電極と、前記ヒータ部における前記発熱抵抗体とは、互いに電気的に接続されずに設けられ、
   前記酸素濃淡固体電解質層のうちで前記検知電極が設けられる表面には、外部端子と接触し且つ前記検知電極及び前記基準電極からの電気的出力を取り出すための一対のリード端子部である信号取出し用端子が形成され、この信号取出し用端子のそれぞれは、前記酸素濃淡固体電解質層の前記表面との間に絶縁皮膜を介して形態で形成されており、
   前記ヒータ部第２本体層のうちで前記発熱抵抗体が設けられる側とは反対側に位置する表面には、外部端子と接触し且つ前記発熱抵抗体に対して電圧を印加するための一対のリード端子部であるヒータ部通電端子が形成され、このヒータ部通電端子のそれぞれは、前記ヒータ部第２本体層の前記表面との間に絶縁皮膜を介した形態で形成され、
   さらに、前記基準電極につながるリード部の末端は、前記酸素濃淡電池用固体電解質層を貫通するスルーホールを介して前記信号取出し用端子の１つに電気的に接続される一方、前記発熱抵抗体の両端は、前記ヒータ部第２本体層を貫通する一対のスルーホールを介して前記一対のヒータ部通電端子に電気的に接続されており、それぞれの前記スルーホールの内壁面は絶縁皮膜により被覆されている
   ことを特徴とする積層型ガスセンサ素子。
2. 前記絶縁皮膜がアルミナを主体に構成されている請求項１記載の積層型ガスセンサ素子。
3. 上記絶縁皮膜の厚さが１．０μｍ以上である請求項１又は２に記載の積層型ガスセンサ素子。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の積層型ガスセンサ素子を、主体金具の内側に配置してなることを特徴とするガスセンサ。

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