CN101008630A - 用于气体传感器的气体检测元件及制造该元件的方法 - Google Patents

Abstract

一种气体检测元件具有单元结构和布置在单元结构上的多孔保护层。该单元结构具有固体电解质主体、布置在固体电解质主体的一个表面上且暴露于在进气口处进入的被测量气体的气体测量电极、布置在固体电解质主体的另一个表面上且暴露于参考气体的参考气体电极、以及布置为靠近固体电解质主体的加热器。该加热器具有加热器基板和布置在加热器基板之中的加热元件。加热元件加热固体电解质主体。加热器基板具有布置于单元结构的侧角上并且邻近加热元件的侧角区域。保护层布置在进气口处以使侧角区域未被保护层所覆盖且直接暴露于被测量气体。

Description

用于气体传感器的气体检测元件及制造该元件的方法

相关申请的交叉参考

本申请基于2006年1月23日提交的在先日本专利申请2006-013986、2006年1月23日提交的在先日本专利申请2006-013987、2006年9月1日提交的在先日本专利申请2006-237330、以及2006年9月26日提交的在先日本专利申请2006-259971并且要求它们的优先权，因此它们的内容以参考的方式结合于此。

技术领域

本发明涉及一种气体检测元件，其用于布置在车辆内燃机的排气系统中的气体传感器并检测从发动机输出的被测量气体中所包含的特定成分的浓度，并且还涉及一种制造该气体检测元件的方法。

背景技术

具有气体检测元件的气体传感器布置在车辆内燃机的排气系统中。气体检测元件形成为长方体。该元件具有：具有沿着该元件的层叠方向彼此相反的上和下表面的板形固体电解质主体、布置在电解质主体的上表面上且暴露于被测量气体的气体测量电极、布置在电解质主体的下表面上且暴露于参考气体的参考气体电极、以及布置在电解质主体的下表面下面以将主体加热到主体活化温度的加热器。电解质主体具有对于氧离子的高导电率。

在这种气体检测元件中，在开始发动机的操作时，加热器将电解质主体加热到主体的活化温度以使主体活化。当从发动机输出的废气流过排气系统时，气体测量电极暴露于废气，并且，通过分解废气或参考气体获得的氧离子从一个电极至另一个电极地经过电解质主体。因此，在电极之间产生电势差。那么，从电势差就能检测出包含在废气中的特定成分(例如O₂或NO_x)的浓度。

气体检测元件还具有进气口，由此废气进入气体腔室。气体测量电极暴露于气体腔室中的废气。废气具有不利地影响气体测量电极的毒物。为了保护该电极免受毒物的影响，气体检测元件的整个外表面覆盖有多孔保护层以便用该保护层来覆盖进气口。废气可传输透过保护层。当穿过进气口的废气进入气体腔室时，废气的毒物被布置在进气口上的保护层所捕获或截留。因此，测量气体电极暴露于基本上不具有毒物的废气，因此能保护电极不受废气的毒物的影响。

为了在气体检测元件上形成保护层，气体检测元件将要暴露于废气的远端部分被浸入其中陶瓷颗粒与溶剂相混合的浆溶液(slurry solution)，并且粘着至气体检测元件的浆溶液被干燥。因此，一层陶瓷颗粒附着于气体检测元件远端部分的整个表面上。该元件的近端部分插入气体传感器的保持器，以使得近端部分不暴露于废气。该元件的远端部分和近端部分沿着垂直于层叠方向的纵向彼此间对齐。

而且，在发动机中由于燃料的燃烧产生水滴并且水滴不可避免地包含在废气中，成为湿气。在气体检测元件的检测期间，水滴与废气一起飘扬并且附着在多孔保护层的外表面上。多孔保护层具有高的保水性质，因此附着于保护层的水滴易于粘着并渗透入保护层。因此，保护层接收水的那部分的温度就被局部地降低。尤其，当水滴附着于保护层布置于加热器上的一部分并且到达加热器维持在高温下的外表面时，加热器的表面温度被迅速地降低，并且在加热器的表面上，在水接收区域和水接收区域周围的区域之间产生大的温差。因此，在加热器中产生热应力，并且加热器可能会由于这种热应力而开裂或破裂。例如，置于加热器中的加热元件意外地破裂或者与电源线断开。

更具体地，加热器形成为薄板形状并且置于气体检测元件的底部处。加热器具有加热器基板和多个埋入加热器基板的加热元件。加热元件沿着垂直于层叠方向和纵向的宽度方向在其远端部分中彼此对齐。每个加热元件沿着纵向延伸。加热器基板在宽度方向的两侧上都具有侧角区域。侧角区域布置在气体检测元件的底部侧角处。当水滴附着在保护层上正好处于加热器基板一个侧角区域上的特定区域时，在加热器基板的侧角区域上引起热应力。因为加热器基板的侧角区域布置在气体检测元件的角落处，热应力易于集中于狭窄区域。因此，加热器很可能在其侧角区域处开裂或破裂。

例如，公布的日本专利首次公开No.2003-322632公开了一种气体检测元件。在该出版物中，为了防止气体检测元件由于附着在其外表面上的水滴所引起的破裂，该元件远端部分的整个表面由多孔保护层所覆盖。然而，因为多孔保护层具有高的保水性质，附着于保护层外表面上的水滴易于渗透入保护层并到达气体检测元件的外表面从而降低气体检测元件的温度。尤其，当水滴附着于保护层处于加热器侧角区域上的特定表面区域时，热应力集中于侧角区域，并且加热器易于破裂或开裂。因此，布置于加热器的侧角区域上的保护层不能保护加热器，而是增大了加热器破裂的可能性。

为了防止附着在保护层表面上的水滴到达气体检测元件的表面，有一种想法是增厚布置在气体检测元件上的保护层。在此情况下，附着在保护层表面上的水滴沿着与保护层表面平行的方向分散在保护层中。因此，水滴不会到达气体检测元件，并且能防止气体检测元件的破裂和开裂。然而，增厚的保护层增大了气体检测元件的热容量。在此情况下，在开始发动机的操作时，需要很长时间来加热气体检测元件，并且气体检测元件的电解质主体不能迅速地达到其活化温度。因此，在开始发动机的操作时，难以准确地检测废气中所包含的特定成分的浓度，并且很可能燃料没有在发动机中完全燃烧。

发明内容

在适当考虑常规气体检测元件的缺点之下，本发明的目标是提供一种气体检测元件，其能抑制由于附着于该元件的水所导致的裂纹或破裂同时降低了该元件的热容量。

而且，本发明的目标是提供一种制造该气体检测元件的方法。

根据本发明的第一方面，所述目标通过提供一种气体检测元件而实现，该气体检测元件具有单元结构以及布置在单元结构上的多孔保护层。该单元结构具有氧离子可穿过其中且具有沿着第一方向彼此相反的两个表面的固体电解质主体、布置在固体电解质主体的一个表面上的气体测量电极、布置在固体电解质主体的另一个表面上的参考气体电极、以及布置在固体电解质主体上或靠近固体电解质主体以面对固体电解质主体的一个表面的加热器。气体测量电极暴露于在单元结构的进气口处进入的被测量气体。参考气体电极暴露于参考气体。加热器具有加热器基板和布置在加热器基板之中或之上的加热元件。加热元件加热固体电解质主体。加热器基板具有侧角区域，该侧角区域在基本上垂直于第一方向的第二方向上布置于单元结构的侧角表面上并且沿着基本上垂直第一和第二方向的第三方向延伸以沿着第二方向邻近加热元件。多孔保护层至少布置在进气口处以使气体测量电极间接地暴露于穿过多孔保护层的被测量气体，从而以使得允许加热器基板的侧角区域的至少一部分直接暴露于被测量气体。

具有这种布置的气体检测元件，假定侧角区域由多孔保护层覆盖，附着在多孔保护层上的水由于多孔保护层的保水性质而达到侧角区域。在此情况下，由加热元件所加热的侧角区域的温度就被局部地降低，因此热应力易于在侧角区域中产生。这个热应力易于集中于侧角区域中的狭窄区域上。因此，气体检测元件很可能由于热应力而开裂或破裂。

然而，在本发明中，加热器基板的侧角区域的至少一部分直接暴露于被测量气体。当水滴附着在由加热元件所加热的侧角区域的该部分时，由于莱顿弗罗斯特现象(Leidenfrost phenomenon)水滴立即从加热器基板的表面上离开，仿佛加热器基板排斥水滴一样，并且由加热元件所加热的加热器基板防止了水滴在侧角区域上扩散出去。

于是，显著地降低了侧角区域的温降，因此能显著地抑制气体检测元件的开裂和破裂。而且，因为多孔保护层没有布置在单元结构的整个表面上，能降低气体检测元件的热容量。此外，因为气体测量电极暴露于穿过多孔保护层的被测量气体，能保护气体测量电极免受被测量气体的毒物。

根据本发明的第二方面，所述目标通过提供一种气体检测元件来实现，该气体检测元件具有单元结构和布置在单元结构上的多孔保护层。该单元结构具有固体电解质主体、气体测量电极、参考气体电极以及布置在固体电解质主体上或靠近固体电解质主体以面对固体电解质主体的一个表面的加热器。加热器加热固体电解质主体。多孔保护层至少布置在进气口处以使得允许气体测量电极间接地暴露于穿过多孔保护层的被测量气体，并且以使得允许单元结构布置为相对于固体电解质主体与加热器相反的特定表面的至少一部分直接暴露于被测量气体。

具有这种布置的气体检测元件，单元结构的特定表面的一部分直接暴露于被测量气体。于是，即使水滴附着在特定表面的该部分上，由于莱顿弗罗斯特现象也能显著地抑制气体检测元件的开裂和破裂。而且，因为多孔保护层没有布置在单元结构的整个表面上，能降低气体检测元件的热容量。

根据本发明的第三方面，所述目标通过提供一种制造气体检测元件的方法来实现，所述方法包括步骤：将固体电解质主体、气体测量电极、参考气体电极以及加热器装配入单元结构，所述加热器的加热器基板的侧角区域布置在单元结构的侧角表面上；在单元结构上形成多孔保护层。形成多孔保护层的步骤包括：在加热器的加热器基板的侧角区域的至少一部分上形成由有机材料制成的掩模层，将保护层形成材料附着在单元结构的表面上以使得至少进气口和掩模层由保护层形成材料所覆盖，对保护层形成材料执行热处理以使保护层形成材料变化为多孔保护层从而使得允许气体测量电极间接地暴露于传递穿过多孔保护层的被测量气体，和从单元结构上去除掩模层和附着在掩模层上的多孔保护层以使得至少允许侧角区域的该部分直接暴露于被测量气体。

在这种方法中，侧角区域的至少一部分直接暴露于被测量气体，并且进气口由多孔保护层覆盖。于是，能可靠地制造第一方面的气体检测元件。而且，因为掩模层和附着在掩模层上的多孔保护层仅在一个步骤中从单元结构上去除，能有效地制造气体检测元件。

根据本发明的第四方面，所述目标通过提供一种制造气体检测元件的方法来实现，所述方法包括步骤：装配单元结构，和在单元结构上形成多孔保护层。形成多孔保护层的步骤包括：将保护层形成材料至少附着在单元结构的进气口上以使得加热器的加热器基板的侧角区域的至少一部分未被保护层形成材料所覆盖，和对保护层形成材料执行热处理以将附着在进气口上的保护层形成材料变化为多孔保护层从而使得允许气体测量电极间接地暴露于传递穿过多孔保护层的被测量气体，并且使得至少允许侧角区域的该部分直接暴露于被测量气体。

在这种方法中，侧角区域的至少一部分直接暴露于被测量气体，并且进气口由多孔保护层覆盖。于是，能可靠地制造第一方面的气体检测元件。

根据本发明的第五方面，所述目标通过提供一种制造气体检测元件的方法来实现，所述方法包括步骤：装配单元结构，和在单元结构上形成多孔保护层。形成多孔保护层的步骤包括：将多孔保护层附着在单元结构的进气口以及加热器的加热器基板的侧角区域的至少一部分上；去除一部分多孔保护层，其至少布置在加热器基板的侧角区域的该部分上，以使得至少允许加热器基板的侧角区域的该部分直接暴露于被测量气体，并且以使得允许气体测量电极间接地暴露于穿过多孔保护层的被测量气体；和对多孔保护层执行热处理。

在这种方法中，侧角区域的至少一部分直接暴露于被测量气体，并且进气口由多孔保护层覆盖。于是，能可靠地制造第一方面的气体检测元件。

根据本发明的第六方面，所述目标通过提供一种制造气体检测元件的方法来实现，所述方法包括步骤：将固体电解质主体、气体测量电极、参考气体电极以及加热器装配入单元结构，所述加热器布置在固体电解质主体上或靠近固体电解质主体以面对固体电解质主体的一个表面并加热固体电解质主体；和在单元结构上形成多孔保护层。形成多孔保护层的步骤包括：在单元结构布置为相对于固体电解质主体与加热器相反的特定表面的至少一部分上形成由有机材料制成的掩模层；将保护层形成材料附着在单元结构上以至少使得进气口和掩模层由保护层形成材料所覆盖；对保护层形成材料执行热处理以使保护层形成材料变化为多孔保护层从而使得允许气体测量电极间接地暴露于穿过多孔保护层的被测量气体；和从单元结构上去除掩模层和附着在掩模层上的多孔保护层，以使得至少允许单元结构布置为相对于固体电解质主体与加热器相反的特定表面的该部分直接暴露于被测量气体。

在这种方法中，进气口由多孔保护层覆盖，并且单元结构布置为相对于固体电解质主体与加热器相反的特定表面的至少一部分未被多孔保护层所覆盖。于是，能可靠地制造第二方面的气体检测元件。而且，因为掩模层和附着在掩模层上的多孔保护层仅在一个步骤中从单元结构上去除，能有效地制造气体检测元件。

根据本发明的第七方面，所述目标通过提供一种制造气体检测元件的方法来实现，所述方法包括步骤：装配单元结构；和在单元结构上形成多孔保护层。形成多孔保护层的步骤包括：将保护层形成材料至少附着在单元结构的进气口上以使得单元结构布置为相对于固体电解质主体与加热器相反的特定表面的至少一部分未被保护层形成材料所覆盖；和对保护层形成材料执行热处理以至少将附着在进气口上的保护层形成材料变化为多孔保护层，从而使得允许气体测量电极间接地暴露于传递穿过多孔保护层的被测量气体，并且使得至少允许单元结构布置为相对于固体电解质主体与加热器相反的特定表面的该部分直接暴露于被测量气体。

在这种方法中，进气口由多孔保护层覆盖，并且单元结构布置为相对于固体电解质主体与加热器相反的特定表面的至少一部分未被多孔保护层所覆盖。于是，能可靠地制造第二方面的气体检测元件。

根据本发明的第八方面，所述目标通过提供一种制造气体检测元件的方法来实现，所述方法包括步骤：装配单元结构；和在单元结构上形成多孔保护层。形成多孔保护层的步骤包括：将多孔保护层附着在单元结构的进气口以及单元结构布置为相对于固体电解质主体与加热器相反的特定表面的至少一部分上；去除一部分多孔保护层，其至少布置在单元结构的特定表面的该部分上，以使得允许单元结构的特定表面的该部分直接暴露于被测量气体，并且以使得允许气体测量电极间接地暴露于穿过多孔保护层的被测量气体；和对多孔保护层执行热处理。

在这种方法中，进气口由多孔保护层覆盖，并且单元结构布置为相对于固体电解质主体与加热器相反的特定表面的至少一部分未被多孔保护层所覆盖。于是，能可靠地制造第二方面的气体检测元件。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的气体检测元件的侧面透视图；

图2是基本上沿着图1中A-A线所截取的垂直剖面图；

图3是图1所示气体检测元件的局部剖面的后视图；

图4是图1所示气体检测元件的平面图；

图5是图1所示气体检测元件的侧视图；

图6是示出制造图1至图5所示气体检测元件的方法的流程图；

图7是一种气体检测元件的垂直剖面图，其中掩模层形成于单元结构的表面上以设置未被覆盖的表面区域；

图8是一种气体检测元件的垂直剖面图，其中浆状态的多孔保护层附着在图7所示气体检测元件的整个表面上；

图9是解释性地示出为气体检测元件执行的衬垫传送过程的第一视图；

图10是解释性地示出衬垫传送过程的第二视图；

图11是解释性地示出衬垫传送过程的第三视图；

图12是解释性地示出衬垫传送过程的第四视图；

图13是解释性地示出衬垫传送过程的第五视图；

图14是解释性地示出衬垫传送过程的第六视图；

图15是根据第二实施例将掩模材料附着于单元结构的方法的解释图；

图16示出了根据第二实施例所使用的涂覆系统；

图17是图16所示涂覆系统的喷嘴管和贮箱的剖面图；

图18是示出根据本发明第三至第五实施例制造图1至图5所示气体检测元件的方法的流程图；

图19是示出根据第三实施例通过利用分配器将保护层形成材料附着至单元结构的方法的解释图；

图20是示出根据第三实施例的一个变型将保护层形成材料附着至单元结构的另一种方法的解释图；

图21是示出根据第四实施例将保护层形成材料附着至单元结构的方法的解释图；

图22是示出根据第五实施例将保护层形成材料附着至单元结构的方法的解释图；

图23是根据本发明第六实施例的气体检测元件的垂直剖面图；

图24是根据本发明第七实施例的气体检测元件的垂直剖面图；

图25是根据本发明第八实施例的气体检测元件的垂直剖面图；

图26是根据本发明第九实施例的气体检测元件的侧面透视图；

图27是基本上沿着图26中B-B线所截取的垂直剖面图；

图28是图26所示气体检测元件的侧视图；

图29是示出制造根据第九实施例如图26至28所示气体检测元件的方法的流程图；

图30是其整个表面上形成有多孔保护层的气体检测元件的垂直剖面图；

图31是示出通过利用耐水砂纸将部分保护层从图30所示气体检测元件上切掉的步骤的解释图；

图32是示出通过利用弹性磨具将部分保护层从图30所示气体检测元件上切掉的步骤的解释图；

图33是示出通过利用带状磨具将部分保护层从图30所示气体检测元件上切掉的步骤的解释图；

图34是根据本发明第十实施例的气体检测元件的垂直剖面图；

图35是根据本发明第十一实施例的气体检测元件的垂直剖面图；

图36是根据本发明第十二实施例的气体检测元件的垂直剖面图；

图37是根据本发明第十三实施例的气体检测元件的垂直剖面图；和

图38是根据本发明第十四实施例的气体检测元件的垂直剖面图。

具体实施方式

本发明的发明人进行了实验以分析覆盖有多孔保护层的气体检测元件在接收水滴时是如何开裂或破裂的。作为这些实验的分析结果，他们发现附着至保护层表面的水滴由于保护层的高保水性质而立即被吸收并分散入保护层从而迅速地降低气体检测元件的限定表面区域的温度。因此，他们已经认识到布置在气体检测元件上的保护层降低了气体检测元件的防水性质而不是保护气体检测元件。尤其，当水滴附着至保护层布置在加热器侧角区域上的特定表面区域时，由于水滴附着至加热器侧角区域而引起热应力，并且热应力易于集中于狭窄区域。因此，加热器极有可能在其侧角区域开裂或破裂。

相反，他们已经认识到，没有覆盖多孔层的气体检测元件就防水性质而言较好。更具体地，当水滴附着在没有覆盖多孔层的气体检测元件的表面上并且在高温下加热时，由于公知的莱顿弗罗斯特现象水滴立即从气体检测元件的表面上分离，如同气体检测元件排斥水滴一样，并且在高温下加热的气体检测元件防止了水滴在气体检测元件的表面上分散开来。因此，与覆盖有多孔层的气体检测元件相比，能显著地抑制没有覆盖多孔层的气体检测元件中的温降。于是，即使没有覆盖多孔层并在高温下加热的气体检测元件的表面暴露于包含水滴的被测量气体(比如废气)，由于水滴附着在气体检测元件的表面上，气体检测元件很少开裂或破裂。

这里，当水滴与在高温(比如1000℃)下加热的元件的表面相接触时，一部分与表面相接触的水立即被汽化，并且所获得的位于气体检测元件的表面和水之间的水汽用作绝热层。这种现象称之为莱顿弗罗斯特现象。

基于这个知识，发明人提供了一种气体检测元件，其具有单元结构和布置在单元结构上的多孔保护层。单元结构具有：固体电解质主体，其对于氧离子具有高的导电性并且具有沿着第一方向彼此相反的两个表面；布置在电解质主体一个表面上的气体测量电极；布置在电解质主体另一表面上的参考气体电极；以及加热器，其布置在电解质主体上或其附近以面对电解质主体的一个表面并且具有加热器基板和布置在加热器基板之中或之上的加热元件。加热元件加热电解质主体。气体测量电极暴露于在单元结构的进气口处进入的被测量气体。加热器基板具有侧角区域，其在基本上垂直第一方向的第二方向上布置于单元结构的侧角表面上，且沿着基本上垂直于第一和第二方向的第三方向延伸以便沿着第二方向邻近加热元件。保护层至少布置在进气口上以使得允许气体测量电极间接地暴露于穿过保护层的被测量气体以及以使得允许加热器基板的侧角区域的至少一部分直接暴露于被测量气体。

因为加热器基板的一部分侧角区域没有被任何多孔层覆盖而是直接暴露于被测量气体，由于莱顿弗罗斯特现象就抑制了由于水滴所引起的加热器基板的侧角区域的温降。于是，即使水滴附着在加热器基板的该部分侧角区域上，也能显著地抑制气体检测元件的破裂和开裂。而且，因为保护层没有布置在气体检测元件的整个表面上，能降低气体检测元件的热容量，并且电解质主体就能由加热器迅速地加热。

现在将参照附图描述本发明的实施例。然而，这些实施例并不是构造来降本发明限制于这些实施例的结构，并且本发明的结构可与基于现有技术的结构相组合。

实施例1

下面将参照图1至5描述根据本实施例的气体检测元件。

图1是根据本发明第一实施例的气体检测元件的侧面透视图。图2是基本上沿着图1中A-A线所截取的垂直剖面图。图3是图1所示气体检测元件的局部剖面的后视图。图4是图1所示气体检测元件的平面图。图5是图1所示气体检测元件的侧视图。

如图1所示，气体检测元件1形成为大致长方体形状并且从近侧到远侧沿着纵向延伸。元件1被分成布置在近侧上的根部1a和布置在远侧上的气体检测部分1b。气体检测元件1的根部1a插入气体传感器(未示出)的绝缘体(例如图9所示的元件13)并且用密封材料(未示出)密封。具有气体检测元件1的气体传感器布置在车辆内燃机的排气管(未示出)中以用于废气反馈系统。具有气体检测元件1的气体传感器例如用作空燃比传感器或者用于检测废气中氧气浓度的氧气传感器，或者用于检测废气中NO_x浓度的NO_x传感器以检测布置在排气管中的三效尾气净化催化剂的退化。气体检测元件1的气体检测部分1b暴露于被测量气体，比如从发动机输出的废气。气体检测元件1的根部1a不暴露于被测量气体。图1中的元件1示出为上端朝下以清楚地示出气体检测元件1的底面320。

如图2所示，气体检测元件1具有单元结构10和布置在单元结构10的覆盖表面区域上的多孔保护层4。单元结构10具有：板形固体电解质主体2，其具有沿着基本上垂直于纵向的层叠方向彼此相反的上表面和下表面；布置在电解质主体2的上表面上的气体测量电极21；布置在电解质主体2的下表面上的参考气体电极22；以及靠近电解质主体2布置的加热器3。电解质主体2由例如作为主要材料的氧化锆(ZrO₂)制成并且对于氧离子具有高的导电率。氧离子可在电解质主体2的表面之间传输。电极21暴露于通过单元结构10的进气口11传输的被测量气体。电极22暴露于参考气体。进气口11布置在气体检测元件1的气体检测部分1b的表面上。然而，进气口也可以布置在气体检测元件1的根部1a和气体检测部分1b的表面上。

如图1、2、4和5所示，单元结构10的覆盖表面区域上由保护层4所覆盖以将保护层4至少布置在位于气体检测部分1b的表面上的进气口11上。单元结构10的覆盖表面区域不直接暴露于大气或被测量气体。单元结构10上没有被保护层4覆盖的其它表面区域直接暴露于大气或者被测量气体并且在本说明书中被称为未被覆盖的表面区域。

如图1和2所示，加热器3具有加热器基板32和多个沿着基本上垂直于纵向和层叠方向的宽度方向彼此对齐的加热元件31。加热元件31埋入加热器基板32。加热器基板32具有位于与电解质主体2相反的一侧上的底面320。单元结构10被斜切以便从单元结构10上去除四个角形角部。加热器基板32具有分别布置在单元结构10的两个底部斜切表面上的两个侧角区域33。侧角区域33分别布置在底面320宽度方向上的两侧上以便彼此相反并且布置为沿着宽度方向邻近元件31。

未被覆盖的表面区域5至少包括加热器基板32的一部分侧角区域33。也就是，侧角区域33的至少一部分直接暴露于被测量气体。在本实施例中，整个侧角区域33优选地没有被保护层覆盖以便直接暴露于被测量气体。

如图2所示，气体检测元件1的单元结构10还可具有：腔室形成层121，其布置在电解质主体2和加热器3之间以便在主体2和层121之间形成参考气体腔室122；多孔扩散电阻层124，被测量气体可穿过其中；间隔层123，其布置在电解质主体2和层124之间以便在主体2和层124之间形成被测量气体腔室126；以及布置在层124上的屏蔽层125。也就是说，气体检测元件1由沿着层叠方向彼此层叠的加热器3、层121、电解质主体2、间隔层123以及层124和125的叠层构成。电极22面对腔室122并且暴露于填充在腔室122中的参考气体。电极21面对腔室126并且暴露于填充在腔室126中的被测量气体。层124和125至少形成于气体检测元件1的气体检测部分1b中。层121、124和125每个都由作为主要材料的氧化铝(Al₂O₃)制成。层125被致密地构成，以使得被测量气体几乎不穿过层125。层124和125在宽度方向上的侧部逐渐变细。

层125的上表面和侧面、层124和电解质主体2的侧面以及层121的每个侧面的一部分构成了覆盖表面区域并且由保护层4所覆盖以便不直接暴露于流过排气管的被测量气体。流过排气管的被测量气体穿过布置在多孔层124上的多孔层4并且在布置在多孔层124侧面上的进气口11处进入单元结构10。接着，被测量气体穿过多孔层124并达到气体腔室126。

如图3所示，加热器3还可具有布置在根部1a中的加热器终端311以及连接所述终端311和加热元件31的加热器电路310。加热器电路310和终端311埋入加热器基板32。加热元件31在部分1b中通过以Z形弯曲加热器电路310的端部而形成。电流通过终端311供应到加热元件31，并且加热元件将电解质主体2加热到活化温度以使电解质主体2活化。

加热器基板32还具有两个布置于气体检测部分1b中加热器基板32的斜切表面上以分别从侧角区域33延伸的第二侧角区域330。第二侧角区域330沿着宽度方向邻近加热器电路310。在本实施例中，如图2、4和5所示，未被覆盖的表面区域5延伸过全部侧角区域33和330以使得全部侧角区域33和330直接暴露于大气或被测量气体。不过，未被保护层4覆盖的侧角区域33和330可设置为等于或大于布置在气体检测部分1b中的侧角区域33和330的60％。

如图1所示，加热器基板32还具有在纵向上布置于单元结构10的下角处的前角表面34。在本实施例中，如图1和2所示，保护层4形成于气体检测部分1b除了侧角区域33和330、前角表面34、加热器基板32的底面320以及层121邻近侧角区域33和330的部分侧面之外的表面上。也就是说，未被覆盖的表面区域5延伸过侧角区域33和330、前角表面34、加热器基板32的底面320以及层121邻近侧角区域33和330的部分侧面。

更具体地，如图2所示，每个侧角区域33沿着层叠方向与保护层4的相应底端(即单元结构10的侧面100上的表面区域5的上端)间隔开一个距离D1。每个侧角区域33沿着层叠方向与单元结构10的顶面129(即层125的上表面129)间隔开一个距离D2，所述顶面129相对于电解质主体2与加热器3的底面320相反。未被覆盖的表面区域5被设置为使得距离D1与距离D2的比值D1/D2等于或大于0.05(D1/D2≥0.05)。

保护层4优选地由多个分层的叠层构成。在本实施例中，保护层4具有内保护层41(例如厚度为20μm)和外保护层42(例如厚度为50μm)。内层41直接布置在层121、124和125以及电解质主体2的侧面上，并且外层42布置在内层41上并且直接暴露于被测量气体。外层42的颗粒尺寸大小设置为大于内层41的颗粒尺寸。保护层41和42的每个例如由γ-氧化铝、θ-氧化铝以及氧化钛(TiO₂)中的至少一种作为主要材料制成。内层41的平均颗粒尺寸设置在1至40μm的范围内，并且外层42的平均颗粒尺寸设置在2至100μm的范围内。氧化铝颗粒具有较大的比表面积从而有效地将被测量气体的毒物捕获在颗粒的表面上。

保护层4优选地包括催化剂以用作催化剂层。还未燃烧的各种成分(例如具有高扩散速度的氢)仍然保留在代表废气的被测量气体中。这些未燃烧的成分阻止了气体检测元件精确地检测特定成分(比如CO、NO、O₂等)的浓度。催化剂加速了未燃烧成分的燃烧。在本实施例中，内层41包括由金属制成的催化剂。例如，至少一种贵金属，比如铂(Pt)、铑(Rh)、钌(Ru)、钯(Pd)等，用作金属制成的催化剂。因为氧化钛(TiO₂)具有催化性能，由γ-氧化铝和/或θ-氧化铝作为主要材料制成的内层41可包括氧化钛(TiO₂)以作为由金属氧化物制成的催化剂。用作催化剂的贵金属优选地具有设置在0.01至5μm范围内的平均颗粒尺寸。更优选地，贵金属具有设置在0.1至2μm范围内的平均颗粒尺寸。如下这样确定内层41的催化剂含量。在通过每个进气口11进入之前，被测量气体沿着几乎平行于宽度方向的气体穿过方向穿过层124。布置在进气口11上的、内层41的一部分沿着垂直于气体穿过方向的平面具有投影区域。内层41的催化剂含量优选地设置为每单位面积投影区域为10μg/cm²或者更大。更优选地，内层41的催化剂含量设置为每单位面积投影区域为10至500μg/cm²的范围内。

元件1例如通过由电解质主体2以及层121、124和125烧结出单元、与该单元分开地烧结加热器3、以及将烧结的单元和烧结的加热器3彼此附着或接触而获得。加热器3可直接布置在电解质主体2上。电极21可布置在电解质主体2的下表面上，而将电极22布置在电解质主体2的上表面上。

具有这种布置的气体检测元件1，在开始驱动发动机时，加热器3开始加热电解质主体2，并且电解质主体2被加热到活化温度从而被活化。当从发动机输出的比如废气之类的被测量气体流过排气管时，被测量气体穿过布置在进气口11上的多孔层124并在达到腔室126之前在进气口11处进入。因此，电极21间接地暴露于穿过多孔层124的被测量气体。通过分解被测量气体或参考气体所获得的氧离子从电极21和22之一到另一个电极地穿过电解质主体2，因此在电极21和22之间产生电势差。那么，从控制段(未示出)中的电势差就检测出了包含在被测量气体中的特定成分(例如CO、NO、O₂等)的浓度。而且，被测量气体中的水滴附着在元件1的气体检测部分1b的整个表面上。

因为至少进气口11被多孔层4所覆盖，在被测量气体穿过进气口11时，保护层4的催化颗粒将毒物(例如还未燃烧的成分)从进入腔室126的被测量气体中去除。于是，布置在进气口11上的多孔层4能保护电极21免受被测量气体的毒物的影响。

而且，未被覆盖的表面区域5延伸过加热器基板32的侧角区域33以使得侧角区域33的至少一部分直接暴露于被测量气体。于是，能减少元件1的破裂和开裂。

下面将描述用于抑制元件1的破裂和开裂的结构。当热应力在加热器基板32相应于侧角区域33的部分中产生时，热应力易于集中于狭窄区域以致于增大元件1破裂或开裂的可能性。在本实施例中，加热器基板32基本上不具有保水性质，并且每个侧角区域33的至少一部分直接暴露于被测量气体。因此，即使当水滴附着至在高温下被加热的一个侧角区域33时，根据莱顿弗罗斯特现象水滴立即从侧角区域33脱离以维持侧角区域33的温度。于是，能够防止易于集中于侧角区域33上的热应力的产生，并且直接暴露于被测量气体的侧角区域33能防止气体检测元件1的破裂或开裂。

尤其，因为所有的侧角区域33直接暴露于被测量气体，能显著地减少气体检测元件1的破裂或开裂。

此外，假定在加热器基板32的侧角区域330上产生了热应力，热应力易于集中于狭窄区域。然而，在本实施例中，直接暴露于被测量气体的侧角区域33和330被设置为等于或大于布置在气体检测部分1b中的侧角区域33和330的60％。因此，即使水滴附着至侧角区域330，由于莱顿弗罗斯特现象也能可靠地维持侧角区域330的温度。于是，能够抑制易于集中的热应力的产生，并且能进一步降低气体检测元件1的破裂和开裂。

另外，因为加热器基板32的底面320和前角表面34直接暴露于被测量气体，能进一步降低加热器基板32中的破裂和开裂。

另外，假定沿着层叠方向从侧角区域33至保护层4底端的距离D1和沿着层叠方向从侧角区域33至单元结构10顶面129的距离D2被设置为满足比值D1/D2小于0.05，保护层4布置为靠近侧角区域33。在此情况下，保持在保护层4中的水滴持续地在单元结构10的侧面100上流动并持续地达到侧角区域33，因此，由于水的原因就有可能在侧角区域33中产生热应力以致于在加热器基板32中产生破裂或裂纹。相反，在本实施例中，比值D1/D2设置为等于或大于0.05。于是，保持在保护层4中的水滴在达到侧角区域33之间被蒸发，因此能防止加热器基板32的破裂和开裂。

另外，因为保护层4没有布置在单元结构10的整个表面上，气体检测元件1的热容量能降低到较小值。于是，气体检测元件1的电解质主体2能被快速地加热到其活化温度，并且即使在刚刚开始发动机的驱动时也能准确地检测出被测量气体中特定成分的浓度。

另外，因为保护层4由比表面积较大的γ-氧化铝或θ-氧化铝颗粒作为主要材料而形成，在进气口11处进入的被测量气体的毒物就能被保护层4有效地捕获。

另外，因为外层42的颗粒尺寸设置为大于内层41的颗粒尺寸，各种尺寸颗粒构成的毒物都能有效地捕获在层41和42中。更具体地，在较大尺寸的毒物被外层42捕获之后，较小尺寸的颗粒被内层41捕获。而且，假定单元结构10被颗粒尺寸小于外层42颗粒尺寸的单个多孔保护层所覆盖，所述单个多孔保护层的空隙易于被大尺寸的毒物(比如氧化锌、氧化钙、氧化磷和/或等等)所填充。因此，被测量气体变得几乎不会穿过所述单个多孔保护层传输到电极21。然而，在本实施例中，毒物被具有较大空隙的外层42的大颗粒所捕获，并且捕获在内层41中的毒物的量就变得很低。于是，被测量气体能可靠地穿过保护层41和42。

另外，内层41的平均颗粒尺寸设置在1至40μm的范围内，并且外层42的平均颗粒尺寸设置在2至100μm的范围内。于是，比如铅(Pb)、硫(S)之类的汽油添加剂、比如钙(Ca)、磷(P)、硅(Si)、锌(Zn)之类的石油添加剂能被有效地捕获在保护层41和42中。

假定内层41的平均颗粒尺寸小于1μm，内层41的颗粒之间的空隙变得很小。因此，内层41的空隙易于被少量的气态添加剂所填充，并且对于被测量气体特定成分的气体检测的反应速度在很早时间就会降低。相反，假定内层41的平均颗粒尺寸大于40μm，捕获在内层41中的气态添加剂的数量就变得很低。因此，多孔扩散电阻层124中的空隙就易于穿过层41和42的添加剂所填充，或者添加剂附着至电极21。

而且，假定外层42的平均颗粒尺寸小于2μm，外层42的颗粒之间的空隙变得很小。因此，外层42的空隙易于被少量石油添加剂所填充，并且外层42对于被测量气体的气体穿透性能降低。于是，气体检测元件1不能准确地检测特定成分的浓度。相反，假定外层42的平均颗粒尺寸大于100μm，外层42的空隙变得太大，并且捕获在外层42中的添加剂的数量就变得很低。因此，多孔扩散电阻层124和内层41中的空隙就易于穿过外层42的添加剂所填充。

而且，因为保护层4的内层41包括由金属或金属氧化物制成的催化剂，由内层41所捕获的毒物被有效地分解。于是，毒物能进一步有效地被内层41所捕获。此外，因为内层41中主要成分的每个颗粒都具有较大的比表面积，内层41的催化剂之间的距离变大，并且颗粒对催化剂的保持力变强。于是，能抑制由于被测量气体的热所引起的催化剂凝结，并且能改善催化剂的耐用性。也就是说，催化剂能具有很高的耐热性。

而且，由金属或金属氧化物所制成的催化剂能促使被测量气体中包含的氢气与被测量气体中的氧气相组合。因此，能改善特定成分浓度的检测精度。

而且，催化剂由平均颗粒尺寸设置在0.01至5μm范围内的贵金属制成。于是，内保护层41能充分地用作耐用性很好的催化剂层。假定贵金属的平均尺寸小于0.01μm，当贵金属的催化剂性能开始退化时，贵金属的催化剂性能将快速地退化，因此气体检测元件的检测精度会突然降低。相反，假定贵金属的平均尺寸大于5μm，催化剂的比表面积变得太小，因此不能足够地获得贵金属的催化剂性能。

而且，当催化剂的平均尺寸设置在0.1至2μm的范围内时，内保护层41能进一步充分地用作耐用性很好的催化剂层。

而且，内保护层41包括由氧化钛制成的催化剂。于是，内保护层41能作为催化剂层充分地捕获毒物。

而且，催化剂含量设置为每单位面积投影区域10μg/cm²或更大，所述投影区域通过将进气口投影到气体测量电极21的表面上来确定。于是，用作催化剂层的内保护层41能有效地捕获毒物。而且，当催化剂含量设置在每单位面积投影区域10至500μg/cm²的范围内时，能充分地捕获毒物同时维持气体检测元件1的反应速度。假定催化剂含量大于每单位面积投影区域500μg/cm²，毒物有可能会在催化剂层中过度地分解以致于气体检测元件的反应速度退化。

如上所述，在本实施例中，即使水滴附着于气体检测元件1，也能抑制由于水滴所导致的气体检测元件1破裂和开裂。而且，气体检测元件1能迅速地达到高温。

发明人已经进行了实验以确认在气体检测元件1中获得的作用。

为了进行实验，侧角区域33未被保护层4覆盖而是直接暴露于大气的气体检测元件被预备为样品No.1。样品No.1表示如图1至5所示的气体检测元件1。另外，准备样品No.2、No.3、No.4和No.5以在实验中与样品No.1相比较。样品No.2至No.5每个都表示侧角区域33完全被保护层4所覆盖的气体检测元件。样品No.2至No.5中保护层4的厚度分别设置为5μm、20μm、50μm和80μm。

在这些实验中，对于样品No.1的情况，将水滴在侧角区域33的中心区域上，而对于样品No.2至No.5的每种情况，将水滴在保护层5正好处于侧角区域33中心区域之上的区域上。接着，对于每个样品，测量由于水滴所导致的侧角区域33的温降(ΔT)水平。对于每个样品，水的体积各设置为0.1μL和0.2μL。在水滴落之前，每个样品中的侧角区域33的温度设置为700℃。利用测量仪来测量表面温度。测量结果由表1表示。

表1

样品	多孔保护层的厚度(μm)	温降ΔT(℃)
				水体积0.1μL	水体积0.2μL
		No.1	0(没有保护层)			30～70	50～80
No.2	5			135～160	180～220
		No.3	20			100～140	125～170
No.4	50			70～90	75～100
		No.5	80			40～60	50～70

保护层4的厚度表示内层41的厚度和外层42的厚度之和。单元结构10沿着宽度方向的宽度等于4.5mm，并且单元结构10沿着层叠方向的厚度等于2.0mm。

在表1中，表示了温降的最大和最小值。如表1所示，在侧角区域33直接暴露于大气的情况下，由于0.1μL的滴水所引起的侧角区域33的温降几乎与由于0.2μL的滴水所引起的相同，并且温降范围从30至80℃。相比之下，在侧角区域33由厚度为5μm、20μm或50μm的保护层4所覆盖的情况下的温降大于侧角区域33直接暴露于大气的情况下的温降。例如，相应于5μm、20μm或50μm厚度的温降范围分别为135～220℃、100～170℃以及70～100℃。

另外，在侧角区域33由厚度为80μm的保护层4所覆盖的情况下的温降几乎与侧角区域33直接暴露于大气的情况下的温降相同。因此，在侧角区域33由厚度为80μm或更大的保护层4所覆盖时，能降低温降。然而，由于保护层4的厚度变大，气体检测元件1的热容量不可避免地增大。在此情况下，尽管降低了气体检测元件中的开裂或破裂，但是在开始发动机的驱动时需要很长的时间来加热气体检测元件1，并且气体检测元件1的电解质主体2不能迅速地达到其活化温度。因此，在开始发动机的驱动时难以准确地检测出被测量气体中所包含的特定成分的浓度。因为现在排放标准越来越严格，强烈需要在开始发动机的驱动时电解质主体2快速地达到其活化温度以降低废气中所包含的烃的总量。

在水滴在每个样品上之后，发明人已经观察了侧角区域33以寻找在加热器基板32中产生的外部裂纹。为每个样品准备10个气体检测元件。对于每个样品，计数产生裂纹的元件数目Nc。表2中表示了产生裂纹的百分比。观察结果由表2表示。

表2

样品	多孔保护层的厚度(μm)	产生裂纹的百分比(％)
				水体积0.1μL	水体积0.2μL
		No.1	0(没有保护层)			0	0

No.2	5	100	100
				No.3	20	100	90
No.4	50	30	50
				No.5	80	0	0

在表2中，百分比R(％)按照公式R＝(Nc/10)×100计算。

如表2所示，在侧角区域33直接暴露于大气的情况下，没有裂纹产生。在侧角区域33由保护层4所覆盖的情况下，随着保护层4的厚度变小，产生裂纹的比率增大。在侧角区域33由厚度为80μm的保护层4所覆盖的情况下，没有裂纹产生。也就是说，当水滴附着于较大厚度的保护层4上时，水沿着与保护层4的表面区域平行的方向分散入保护层4并被吸收入保护层4。因此，可以认识到，水几乎不会达到侧角区域33从而使得侧角区域33的温降变小。然而，在侧角区域33由厚度为80μm的保护层4所覆盖的情况下，需要很长时间来将电解质主体2加热到其活化温度。

于是，为了防止在气体检测元件1中产生裂纹或破裂同时维持电解质主体2的快速活化，其侧角区域33的至少一部分暴露于大气或被测量气体的气体检测元件1是有用的。

接着，将参照附图描述制造图1至图5所示气体检测元件1的方法。

图6是示出制造根据第一实施例的气体检测元件1的方法的流程图。图7是气体检测元件1的垂直剖面图，其中掩模层形成于单元结构10的表面上以设置未被覆盖的表面区域5。图8是气体检测元件1的垂直剖面图，其中浆状态的多孔保护层4附着在图7所示单元结构10的整个表面上。

如图6所示，在一种制造气体检测元件1的方法中，首先装配单元结构10(步骤S0)。然后，在步骤S1至S7执行在单元结构10上形成多孔保护层4的第一方法。也就是，如图7所示，由有机材料制成的掩模层61在气体检测元件1的气体检测部分1b中形成于加热器基板32的侧角区域33和330、底面320和前角表面34以及腔室形成层121靠近加热器基板32的部分侧面上(步骤S1)。掩模层61的区域与未被覆盖的表面区域5相一致。

接着，如图8所示，以浆状形成的保护层形成材料40两次附着于单元结构10的整个表面上(包括气体检测部分1b的进气口11)并且干燥(步骤S2至S5)。掩模层61覆盖有两层形成材料40。

接着，如图6所示，对覆盖有形成材料40的气体检测元件1执行热处理以烘焙形成材料40(步骤S6)。在这种处理中，未布置在掩模层61上的形成材料40被烘焙以形成保护层4，并且掩模层61被燃烧掉以从气体检测元件1上去除位于掩模层61上的被烘焙的形成材料40。因此，获得了图1和2所示的气体检测元件1。

下面将更详细地描述形成保护层4的方法。在步骤S1，由丙烯酸材料、纤维素等制成的粘合剂溶解于有机溶剂以形成掩模材料610的膏剂。接着，按照衬垫传送工艺将掩模材料610涂覆在未被覆盖的表面区域5上，并且如果需要的话未被覆盖的表面区域5上的掩模材料610变干。因此，如图7至8所示，掩模层61形成于气体检测元件1上。

在步骤S2，将气体检测部分1b的单元结构10浸入内保护层形成材料的浆料然后从浆料中提起。因此，单元结构10由内保护层形成材料涂覆。

在步骤S3，使涂覆在单元结构10上的材料变干。

在步骤S4，将单元结构10浸入外保护层形成材料的浆料然后从浆料中提起。因此，除了内保护层形成材料之外，单元结构10还由外保护层形成材料涂覆。

在步骤S5，使涂覆在单元结构10上的外保护层形成材料变干。

在步骤S6，在500至1000℃的温度下，对涂覆有掩模层61以及外和内保护层形成材料进行热处理。因此，外和内保护层形成材料形成多孔保护层4，并且由树脂膜形成的掩模层61被热分解并从单元结构10上去除。在此情况下，布置在热分解的掩模层61上的多孔保护层4以非常低的结合强度布置在单元结构10的表面上。

在步骤S7，通过鼓风或振动将布置在热分解的掩模层61上的多孔保护层4从单元结构10去除。

于是，按照形成保护层4的第一种方法，多孔保护层4能精确地形成于单元结构10除了未被覆盖的表面区域5之外的表面上。

包括紫外线固化树脂的膏剂可用作掩模材料610。在此情况下，在掩模材料610被传送到单元结构10的未被覆盖的区域5上之后，用紫外线照射布置在单元结构10上的掩模材料610，并且掩模材料610固化以形成掩模层61。掩模材料610可由丙烯酸树脂和/或α-萜品醇(C₁₀H₁₈O)作为主要材料、少量分散剂、少量粘度稳定剂以及少量具有可分辨颜色的染料的混合物所构成。染料包含在掩模材料610中以将涂覆在未被覆盖的表面区域5上的掩模材料610与单元结构10的表面区别开来。因此，涂覆的掩模材料610能易于被操作者识别，或者利用照相机能易于进行涂覆的掩模材料610的图像识别。

下面参照图9至14详细描述步骤S1中对于掩模材料610的衬垫传送过程。图9是示出为气体检测元件1执行的衬垫传送过程的第一视图。图10是示出衬垫传送过程的第二视图。图11是示出衬垫传送过程的第三视图。图12是示出衬垫传送过程的第四视图。图13是示出衬垫传送过程的第五视图。图14是示出衬垫传送过程的第六视图。

在这个衬垫传送过程中，将掩模材料610附着于衬垫元件并在变干之前在单元结构10的表面区域5上传送。如图9所示，为了执行衬垫传送，使用其上表面上具有凹形空间631的凹板63、具有可在凹板63的上表面上滑动的环形刀片641的墨水瓶64以及由橡胶制成且以高的灵活性形成的衬垫元件62。凹形空间631的尺寸、形状和深度与将要布置在未被覆盖的表面区域5上的掩模层61相对应。墨水瓶64中填充有掩模材料610并布置在凹板63的凹形空间631上。凹板63布置在初始位置。接着，用从墨水瓶64倒出的掩模材料610填充凹形空间631。

接着，如图10所示，水平地移动凹板63以将凹板63置于衬垫元件62下面。凹形空间631填充有预定体积的掩模材料610。接着，如图11所示，向下移动衬垫元件62以使之附着于凹板63。接着，向上移动衬垫元件62。因此，凹形空间631的掩模材料610被传送到衬垫元件62。接着，如图12所示，将凹板63移动返回到初始位置。接着，如图13所示，将衬垫元件62布置在单元结构10之上，该单元结构10插入且固定至气体传感器的绝缘体13。接着，向下移动衬垫元件62以便附着至单元结构10。接着，向上移动衬垫元件62。因此，衬垫元件62的掩模材料610被传送到单元结构10。接着，如图14所示，利用清洁带65清洁衬垫元件62，因此附着于衬垫元件62的剩余材料被去除。对于顺序运载的多个元件1中的每个元件1都执行这种衬垫传送过程。

下面将描述在制造气体检测元件1的方法中获得的效果。

因为对覆盖有形成材料40的气体检测元件1执行了热处理，形成材料40被烘培，同时掩模层61被烧掉。因此，多孔保护层4由未布置在掩模层61上的烘培形成材料40形成，并且布置在掩模层61上的形成材料被从气体检测元件1上去除。于是，保护层4能易于形成以使得进气口11被保护层4覆盖，并且加热器基板42的侧角区域33的至少一部分能可靠地设置为未被保护层4覆盖的未被覆盖的表面区域5。而且，因为保护层4和未被保护层4覆盖的侧角区域33同时地在热处理中获得，就能提高气体检测元件1的制造效率。

另外，因为通过将附着于衬垫元件62的掩模材料610传送到期望表面区域而使掩模层61形成于单元结构10的期望表面区域上，掩模层61能容易且可靠地形成于单元结构10上以将侧角区域33的至少一部分设置为未被覆盖的表面区域5。于是，这种制造方法就气体检测元件1的生产率而言较优。

此外，因为衬垫元件62以高的灵活性形成，附着于单元结构10的衬垫元件62易于在单元结构10的表面上变形。在此情况下，尽管侧角区域33和层121靠近侧角区域33的一部分表面的组合区域被弯曲，衬垫元件62也易于沿着该组合区域变形。于是，掩模材料610能容易且可靠地形成于该组合区域上，因此包括层121的一部分表面的所述未被覆盖的表面区域5能容易且有效地设置。

另外，因为掩模材料610由紫外线固化树脂形成，附着于单元结构10的未被覆盖的表面区域5上的掩模材料610在被紫外线照射时能在短时间内可靠地硬化。因此，在单元结构10的未被覆盖的表面区域5被掩模材料610覆盖之后，单元结构10能在短时间内被保护层形成材料40所覆盖。于是，能进一步提高气体检测元件1的制造效率。

实施例2

下面根据第二实施例描述在步骤S1将掩模材料610附着至单元结构10的未被覆盖的表面区域5上的另一种方法。

图15是根据第二实施例将掩模材料610附着于单元结构10的方法的解释图。图16示出了根据第二实施例所使用的涂覆系统。图17是图16所示涂覆系统的喷嘴管和贮箱的剖面图。

如图15所示，多孔毡件65被保持在喷嘴管650的内部空隙中并用包含树脂的掩模材料610的膏剂浸渍。毡件65从喷嘴管650的末端突出的顶部653与单元结构10的表面相接触并在单元结构10未被覆盖的表面区域5上运动。在毡件65的运动期间，掩模材料610根据毛细现象自动地附着于单元结构10未被覆盖的表面区域5上。因此，单元结构10未被覆盖的表面区域5能被掩模材料610所涂覆，如同利用毡笔来标记未被覆盖的表面区域5一样。

更具体地，如图16和17所示，喷嘴管650通过贮箱651与压力调节设备652相连接。掩模材料610存储在贮箱651中，并且设备652调节贮箱651的压力。毡件65形成为绳索形状，并且毡件65的近端654布置在贮箱651内。供应至毡件65的掩模材料610的数量通过增大或降低贮箱651的压力来调节。设备652根据掩模材料610的物理性质(比如粘度等)来调节贮箱651的压力。因此，能精确地调节掩模材料610从毡件65输出的流速。于是，除了第一实施例的效果之外，掩模材料610能可靠地附着于单元结构10未被覆盖的表面区域5而不会附着至未被覆盖的表面区域5之外的区域或者被不充分地附着至未被覆盖的表面区域5。

在本实施例中，毡件65的近端654可布置在喷嘴管650的中间部分。而且，毡件65形成为柱状。然而，毡件65的形状可以根据未被覆盖的表面区域5的形状适当地确定。此外，毡件65的顶部653可离开单元结构10的表面一个很小的距离。

实施例3

下面将描述另一种制造图1所示气体检测元件1的方法。

图18是示出根据本发明第三至第五实施例制造图1至图5所示气体检测元件1的方法的流程图。图19是示出根据第三实施例通过利用分配器将保护层形成材料40附着至单元结构10的方法的解释图。图20是示出根据第三实施例的一个变型将保护层形成材料40附着至单元结构10的另一种方法的解释图。

在该方法中，如图18所示，单元结构10在步骤S0首先进行装配。然后，执行将保护层4形成于单元结构10的涂覆表面区域上的第二方法。更具体地，形成材料40设置为呈膏剂或浆的状态。此后，如图19所示，在步骤S8和S10，通过利用分配器66用形成材料40两次直接地涂覆单元结构10的进气口11，并且在步骤S9和S11使形成材料40变干。此后，在步骤S6，对附着至单元结构10的形成材料40执行热处理以在单元结构10上形成保护层4。

因此，因为通过利用分配器66用形成材料40涂覆单元结构10，可以精确地调节从分配器66排出的形成材料的体积和流速。于是，能精确地设置附着于单元结构10的形成材料的形状、面积和厚度。

而且，分配器66的排出口的直径能任意地调节，分配器66在单元结构10的表面上的运动也如此。于是，分配器66能形成复杂形状的保护层4。

该方法并不限于仅使用一个分配器。如图20所示，也可使用多个分配器66来用形成材料40直接涂覆单元结构10更宽的涂覆表面区域。于是，除了第三实施例的效果之外，形成材料40能快速地附着至单元结构10的大面积表面，并且能提高气体检测元件1的生产率。

实施例4

下面将描述将形成材料40附着于单元结构10的另一种方法。

图21是示出根据第四实施例将形成材料40附着于单元结构10的一种方法的解释图。

如图21所示，在形成材料40设置为呈膏剂或浆的状态之后，在步骤S8和S10，通过用从喷嘴67排出的形成材料40喷射涂覆表面区域来用形成材料40涂覆单元结构10的涂覆表面区域。然后，在步骤S9和S11使形成材料40变干，并在步骤S6，对形成材料40执行热处理。于是，即使单元结构10的涂覆表面区域形成为非均匀形状，形成材料40也能容易且可靠地附着在单元结构10的涂覆表面区域上。

实施例5

下面将描述将形成材料40附着于单元结构10的另一种方法。

图22是示出根据第五实施例将形成材料40附着于单元结构10的一种方法的解释图。

在该方法中，形成材料40设置为呈膏剂状态，并且凹板的凹形空间(未示出)由形成材料40填充，并且形成材料40附着至由橡胶制成且高灵活性地形成的衬垫元件68。之后，如图22所示，在步骤S8和S10，通过将附着于衬垫元件68的形成材料40传送至涂覆表面区域，单元结构10的涂覆表面区域被形成材料40所涂覆。然后，在步骤S9和S11，使形成材料40变干，并在步骤S6，对形成材料40执行热处理。

在该方法中，即使涂覆表面区域形成为复杂形状，衬垫元件68的表面也易于沿着涂覆表面区域的形状变形。于是，具有预定尺寸的形成材料40能正确地附着在单元结构10的预定表面区域上。

而且，通过调节凹板的凹形深度，能精确地设定附着至衬垫元件68的形成材料40的厚度。于是，形成材料40能以预定的厚度附着至单元结构10。此外，因为凹板能具有均匀深度的凹形空间，附着至单元结构10的形成材料40能易于设置为均匀的厚度。

形成材料40能按照丝网印刷(screen printing)工艺附着至单元结构10。在该方法中，具有预定尺寸的形成材料40能正确地附着在单元结构10的预定表面区域上。

实施例6

下面将参照图23描述另一种气体检测元件。

图23是根据本发明第六实施例的气体检测元件的垂直剖面图。如图23所示，第六实施例中的气体检测元件1A具有与第一实施例中的气体检测元件1相同的单元结构10。气体检测元件1A与气体检测元件1的不同之处在于，气体检测元件1A中的比值D1/D2设置为几乎0.5。

与侧角区域33相比，单元结构10的侧面100具有更高的防水性质。也就是说，即使水附着在侧面100上，单元结构10中产生裂纹或破裂的可能性也低于水附着在侧角区域33上的情况。然而，应力易于集中于侧面100的很多位置处，并且裂纹或破裂的产生始于应力高度集中的位置。例如，在单元结构10的形成期间烧结或烘焙单元结构10时，在侧面100上产生小的缺陷部分，并且应力易于集中于缺陷部分上。因此，为了防止单元结构10中产生裂纹或破裂，将更大部分的侧面100暴露于大气或被测量气体比较好。即使水直接附着在侧面100上，侧面100的温降也能由于莱顿弗罗斯特现象而变小。

于是，因为比值D1/D2设置为几乎0.5以便用保护层4覆盖几乎一半的侧面100，能降低在侧面100上引起裂纹或破裂产生的可能性。

气体检测元件1A可按照第一至第五实施例所述的任何方法制造，其方式与气体检测元件1相同。

发明者已经进行了实验以检查比值D1/D2和气体检测元件中产生裂纹的百分比之间的关系。为了进行实验，完全被保护层4覆盖的气体检测元件(D1/D2＝0)准备为样品No.1。而且，设置为比值D1/D2＝0.02、D1/D2＝0.05、D1/D2＝0.10、D1/D2＝0.20、D1/D2＝0.40以及D1/D2＝0.70的气体检测元件分别准备为样品No.2、No.3、No.4、No.5、No.6和No.7。保护层4的厚度设置为5μm。水滴落在未被覆盖的表面区域5上(样品No.2至No.7)或者滴落在布置在未被覆盖的表面区域5上的保护层4上(样品No.1)。滴落的水的量设置为每个均为0.1μL。裂纹产生的百分比以与表2所示相同的方式计算。多孔扩散电阻层124布置为离开侧角区域33一个距离0.75×D2。检查结果在表3中示出。

表3

样品	D1/D2	裂纹产生的百分比(％)
			No.1	0	100
No.2	0.02	30
			No.3	0.05	0
No.4	0.10	0
			No.5	0.20	0
No.6	0.40	0
			No.7	0.70	0

如表3所示，在D1/D2等于或小于0.02的情况下，在单元结构10中产生裂纹。其原因如下。布置在侧面100上的保护层4紧靠侧角区域33。在第一个原因中，保持在保护层4中的水达到侧角区域33并用作在侧角区域33中产生热应力，因此在侧角区域33中产生裂纹。在第二个原因中，当水附着在侧角区域33上时，一部分水由于莱顿弗罗斯特现象而汽化，其它的水分散在侧角区域33上并且被保持在保护层4中从而快速地降低侧面100中的温度。因此，裂纹在侧面100的应力集中位置处产生。

相反，在D1/D2等于或大于0.05的情况下，单元结构10中没有裂纹产生。其原因如下。布置在侧面100和的保护层4布置为足够远离侧角区域33。在第一个原因中，即使水被保持在保护层4中，水不会达到侧角区域33。因此，侧角区域33中没有裂纹产生。在第二个原因中，当水附着于侧角区域33上时，水几乎不会达到保护层4，因为侧面100的温度能被保持在很高的温度。侧角区域33中温降由于莱顿弗罗斯特现象而被抑制。因此，气体检测元件中没有裂纹产生。

于是，当保护层4布置在单元结构10的侧面100上以满足比值D1/D2等于或大于0.05时，能进一步抑制气体检测元件中产生裂纹或破裂。

实施例7

图24是根据本发明第七实施例的气体检测元件的垂直剖面图。如图24所示，第七实施例中的气体检测元件1B具有与第一实施例中的气体检测元件1相同的单元结构10。气体检测元件1B与气体检测元件1的不同之处在于，保护层4仅具有一层。

于是，与图1至5所示气体检测元件1相比，尽管气体检测元件1B在捕获被测量气体毒物的性能方面稍差，但是能以与气体检测元件1相同的方式抑制由于附着于气体检测元件1B的水而引起的气体检测元件1B的破裂和裂纹同时将气体检测元件1B的热容量维持在低水平。而且，与气体检测元件1相比，气体检测元件1B能易于根据第一至第五实施例所述的任何方法制造。

实施例8

图25是根据本发明第八实施例的气体检测元件的垂直剖面图。

如图25所示，第八实施例中的气体检测元件1C具有与第一实施例中的气体检测元件1相同的单元结构10。气体检测元件1C与气体检测元件1的不同之处在于，气体测量电极21与多孔扩散电阻层124直接接触，并且，埋入加热器基板32的加热元件31与腔室形成层121直接接触。

在气体检测元件1C的布置中，尽管第一实施例中的气体检测元件1具有被测量气体腔室124和隔板123，但是气体检测元件1C不具有气体腔室124和隔板123。于是，能简化气体检测元件1C的制造。

而且，因为加热元件31布置为与腔室形成层121相接触，加热元件31和电解质主体2之间的距离就变短。于是，就能缩短将电解质主体2加热到其活化温度所需的时间。

作为本实施例的一个变型，加热元件31能以与第一实施例相同的方式埋入加热器基板32，或者气体检测元件1C可具有气体腔室124和隔板123。

实施例9

下面将参照图26至28描述另一种气体检测元件。

图26是根据本发明第九实施例的气体检测元件的侧面透视图。

图27是基本上沿着图26中B-B线所截取的垂直剖面图。图28是

图26所示气体检测元件的侧视图。图2所示气体检测元件的平面图在图4中示出。

如图26至28以及图4所示，气体检测元件1D具有与图1至5所示的气体检测元件1相同的单元结构10。气体检测元件1ID与气体检测元件1的不同之处在于，除了单元结构10的涂覆表面区域之外，加热器基板32的一部分底面320也覆盖有多孔保护层4。也就是说，由保护层4覆盖的第二涂覆表面区域布置在加热器基板32的底面320上，底面320靠近侧角区域33和330的那部分除外。因此，未被覆盖的表面区域5布置在加热器基板32的整个侧角区域33和330、加热器渐基板32的整个前角表面34、加热器基板32的底面靠近侧角区域33和330的那部分、以及腔室形成层121的侧面100靠近侧角区域33和330的那部分处。

更具体地，比值D1/D2设置为等于或大于0.05，其方式与图2所示气体检测元件1相同。而且，每个侧角区域33沿着宽度方向与布置在底面320上的保护层4的相应端部(即未被覆盖的表面区域5在底面320上的端部)间隔开一个距离D3。底面320沿着宽度方向具有宽度W1。距离D3与宽度W1的比值D3/W1设置为等于或大于0.02(D3/W1≥0.02)。

发明者已经进行了实验以检查比值D3/W1和气体检测元件中产生裂纹的百分比之间的关系。为了进行实验，完全被保护层4覆盖的气体检测元件(D3/W1＝0)准备为样品No.1。而且，设置为比值D3/W1＝0.01、D3/W1＝0.02、D3/W1＝0.05、D3/W1＝0.10、D3/W1＝0.40以及D3/W1＝0.70的气体检测元件分别准备为样品No.2、No.3、No.4、No.5、No.6和No.7。其它实验条件与表3所示的那些相同。裂纹产生的百分比以与表2所示相同的方式计算。检查结果在表4中示出。

表4

样品	D3/W1	裂纹产生的百分比(％)
			No.1	0	100
No.2	0.01	20
			No.3	0.02	0
No.4	0.05	0

No.5	0.10	0
			No.6	0.40	0
No.7	0.70	0

如表4所示，在D3/W1等于或小于0.01的情况下，在单元结构10中产生裂纹。相反，在D3/W1等于或大于0.02的情况下，因为附着在侧角区域33上的水由于莱顿弗罗斯特现象几乎不会保持在布置于底面320上的保护层4中，底面320上的温降就降低。因此，气体检测元件中没有裂纹产生。

于是，当保护层4布置在加热器基板32的底面320上以满足比值D3/W1等于或大于0.02时，能进一步抑制气体检测元件中产生裂纹或破裂。而且，因为保护层4没有布置在单元结构10的整个表面上，就能降低气体检测元件的热容量，因此在开始发动机的操作时电解质主体2能被快速地升高到其活化温度。

接着，将描述制造图26至图28所示气体检测元件1D的方法。

图29是示出制造根据第九实施例的气体检测元件1D的方法的流程图。图30是其整个表面上形成有多孔保护层的气体检测元件的垂直剖面图。图31是示出通过利用耐水砂纸将部分保护层从图30所示气体检测元件上切掉的步骤的解释图。图32是示出通过利用弹性磨具将部分保护层从图30所示气体检测元件上切掉的步骤的解释图。图33是示出通过利用带状磨具将部分保护层从图30所示气体检测元件上切掉的步骤的解释图。

在一种制造气体检测元件1D的方法中，首先在步骤S0装配单元结构10。然后，执行在单元结构10的涂覆表面区域上形成保护层4的第三方法。也就是，如图29所示，在步骤S2和S4，未烘焙的保护层4(即保护层形成材料)两次地附着在部分1b的单元结构10的整个表面上(包括进气口11)，而没有将任何掩模层附着在单元结构10上。因此，获得了图30所示的气体检测元件1D。然后，在步骤S3和S5使未烘焙的保护层4变干。然后，在步骤S12，从气体检测元件1D移除部分保护层4。然后，在步骤S6，对保留在气体检测元件1D中的保护层4执行热处理，其方式与图6所示第一方法相同。因此，如图27所示，获得了涂覆表面区域和第二涂覆表面区域上具有保护层4的气体检测元件1D。

更具体地，如图31所示，在步骤S2至S5，未烘焙的保护层4附着在单元结构10的整个表面上并变干。此后，在步骤S12，防水砂纸72粘附在研磨设备71上，并且砂纸72在研磨设备71旋转日寸被推压靠在布置于侧角区域33和330以及靠近区域33和330的区域上的保护层4上，因此部分保护层4被研磨并切掉。为了将布置在底面320和侧面100上的部分保护层4切掉，调节研磨设备71和气体检测元件1D之间的角度。JIS R6253中规定的No.#200砂纸例如用作砂纸72。然而，砂纸的牌号可以任意选择。

于是，因为按照形成保护层4的第三方法在浆浸渍和变干之后部分保护层4被切掉，布置在未被覆盖的表面区域5上的保护层4(参见图27)能被可靠地移除同时显著地降低仍保留在未被覆盖的表面区域5上的保护层4，并且能提高砂纸72的耐用性。而且，能提高切割时的可操作性，以及能提高气体检测元件的生产率。

在本实施例中，保护层4在其烘焙之前被切掉。然而，保护层4也可以在烘焙保护层4之后被切掉。

而且，如图32所示，未烘焙的保护层4能通过利用弹性研磨工具73来研磨和切掉，该研磨工具73由包括磨粒的弹性泡沫体(比如泡沫橡胶)构成。研磨工具73固定在研磨设备71上并在研磨设备71旋转时被推压靠在部分保护层4上。因此，如图27所示，布置在未被覆盖的表面区域5上的部分保护层4被切掉。

研磨工具73例如通过用氧化铝磨粒涂覆特定海绵来获得。研磨工具73优选地在切割性能和灵活性上较优。通过适当地选择磨粒的尺寸和海绵材料的硬度能调节切割性能。例如，Sumitomo ThreeM Co.LTD.制造的SF(No.#320至No.#600)优选地用作研磨工具73。

此外，如图33所示，未烘焙的保护层4能通过利用带状研磨设备74来研磨和切掉，其中磨粒附着在带状元件的表面上。带状研磨设备74被推压靠在保护层4上以使得研磨设备74的表面同时与两个侧角区域33相接触，布置在侧角区域33上的部分保护层4同时被切掉。

于是，因为布置在未被覆盖的表面区域5上的部分保护层4被研磨和切掉，未被保护层4覆盖的未被覆盖的表面区域5能容易且可靠地获得同时至少进气口11被保护层4所覆盖。

而且，因为弹性研磨工具73被用来研磨和切掉保护层4，研磨工具73能易于与未被覆盖的表面区域5相一致地变形。于是，除了布置在侧角区域33和30的保护层4之外，布置在单元结构10邻近侧角区域33和330的表面上的保护层4也能被有效地切掉。

此外，用来研磨和切掉保护层4的带状研磨设备74能任意地弯曲。因此，研磨设备74的一端能易于一个侧角区域33或330以及单元结构10邻近该一个侧角区域的表面相接触，而研磨设备的另一端同时与另一个侧角区域33或330以及单元结构10邻近该另一个侧角区域的表面相接触。于是，布置在侧角区域33和330上的保护层4、单元结构10邻近侧角区域33和330的表面能被有效地研磨和切掉，并且能提高气体检测元件1D的生产率。

在本实施例中，气体检测元件1D通过切掉保护层4而制造。然而，气体检测元件1D也可以通过用掩模层掩盖未被覆盖的表面区域5、将内和外保护层形成材料涂覆在单元结构10的整个表面上、使形成材料变干、烘焙形成材料以形成保护层4、并移除形成于未被覆盖的表面区域5上的保护层4从而按照图6所示的方法来制造。

实施例10

图34是根据本发明第十实施例的气体检测元件的垂直剖面图；

如图34所示，气体检测元件1E具有与第九实施例中的气体检测元件1D相同方式的保护层4。气体检测元件1E与气体检测元件ID的不同之处在于，加热元件31布置在加热器基板32上以直接与腔室形成层121相接触。

布置在气体检测元件1E宽度方向两侧上的部分侧面100被加热元件31加热到高温，其加热方式与侧角区域33相同。因此，没有保护层4布置在部分侧面100上以防止气体检测元件1D的开裂或破裂。

与气体检测元件1D相比，具有这种布置的气体检测元件1E，加热元件31和电解质主体2之间的距离变短。于是，能缩短将电解质主体2加热到其活化温度所需的时间。

实施例11

在气体检测元件构造为在宽度方向上具有角形角部的情况下，热应力易于集中于侧角部。为了防止热应力的产生，图2和27所示的气体检测元件1和1D每个都被斜切以从气体检测元件去除四个角形角部。然而，气体检测元件可具有四个角形角部。

图35是根据本发明第十一实施例的气体检测元件的垂直剖面图；

如图35所示，气体检测元件1F与第九实施例中的气体检测元件1D的不同之处在于，气体检测元件1F在宽度方向上具有加热器3的两个角形角部和屏蔽层125的两个角形角部，以使得角部和单元结构10邻近角部的表面区域未被保护层4所覆盖以直接暴露于大气和被测量气体。

更具体地，未被覆盖的表面区域5布置在屏蔽层125的上角部127、加热器基板32的下角部33、顶面129靠近上角部127的部分、侧面100靠近角部33和127的部分、以及底面320靠近下角部33的部分之上。至少进气口11被保护层4所覆盖。

每个下角部33沿着层叠方向与布置在侧面100上的保护层4的下端间隔开一个距离D4。每个下角部33沿着层叠方向与相应的上角部127间隔开一个距离D5(即侧面100的高度)。比值D4/D5设置为等于或大于0.2。比值D4/D5优选地设置为0.2。比值D4/D5可以设置为等于或大于0.05(D4/D5≥0.05)，其方式与图2所示元件1中的比值D1/D2相同。

每个下角部33沿着宽度方向与布置在底面320上的保护层4的相应侧端间隔开一个距离D6。底面320沿着宽度方向具有宽度W2。比值D6/W2设置为等于或大于0.1。比值D6/W2优选地设置为0.1。比值D6/W2可以设置为等于或大于0.02(D6/W2≥0.02)，其方式与图27所示元件1D中的比值D3/W1相同。

每个上角部127沿着宽度方向与布置在顶面129上的保护层4的相应侧端间隔开一个距离D7。顶面129沿着宽度方向具有宽度W3。比值D7/W3设置为等于或大于0.05。比值D7/W3优选地设置为0.05。

每个上角部127沿着层叠方向与布置在侧面100上的保护层4的上端间隔开一个距离D8。比值D8/D5设置为等于或大于0.1。比值D8/D5优选地设置为0.1。

具有这种布置的气体检测元件1F，即使在水附着在角部33或127上时，角部的温降也会由于莱顿弗罗斯特现象变小。而且，即使在附着于保护层4上的水达到屏蔽层125的外表面或加热器基板32时，水也不会达到任何角部。

于是，能降低气体检测元件1F的开裂或破裂，其方式与图27所示气体检测元件1D的方式相同。

实施例12

图36是根据本发明第十实施例的气体检测元件的垂直剖面图；

如图36所示，气体检测元件1G与第九实施例中的气体检测元件1D的不同之处在于，气体检测元件1G具有布置在隔板123上的致密层141和布置在致密层141上的多孔层143。被测量气体可通过多孔层143但是不可能穿过致密层141。致密层141具有至少一个销孔142。穿过多孔层143的被测量气体在销孔142处进入并达到气体腔室126。因此，销孔142用作进气口。多孔层143被斜切以去除其在宽度方向上的角部，以使得上侧角部区域145分别形成于多孔层143的斜切表面上。

除了侧角区域33、靠近区域33的表面区域以及整个前表面34之外，未被覆盖的表面区域5还布置在上侧角部区域145以及靠近区域145的表面区域上(参见图26)。

具有这种布置的气体检测元件1G，被测量气体穿过布置在多孔层143顶面144上的保护层4以及多孔层143。接着，被测量气体在销孔142处进入并达到气体腔室126。因此，达到气体腔室126的被测量气体的流速由销孔142的尺寸和销孔的数量来确定。

于是，因为多孔层143的侧角区域145通过斜切多孔层143来形成并暴露于大气或被测量气体，就能能降低气体检测元件1G的开裂或破裂，其方式与图27所示气体检测元件1D的方式相同。

实施例13

图37是根据本发明第十三实施例的气体检测元件的垂直剖面图；

如图37所示，气体检测元件1H具有与第一实施例中的气体检测元件1相同的单元结构10。气体检测元件1H与气体检测元件1的不同之处在于，保护层4仅布置在进气口11上(即多孔扩散电阻层124在宽度方向上的侧面)。保护层4另外还可布置在单元结构10包围进气口11的表面区域上。除了加热器基板32的整个表面(包括侧角区域33和330)之外，未被保护层4覆盖的未被覆盖的表面区域5还布置在单元结构10沿着层叠方向通过电解质主体2与加热器3相反地布置的整个顶面129以及侧面100的较大部分上。

具有这种布置的气体检测元件1H，具有捕获被测量气体的毒物所需的最小面积的保护层4布置在单元结构10上。

因为屏蔽层125布置为最远离加热元件31，顶面129的温度低于加热器3的表面。因此，能在气体检测元件中抑制由于附着在顶面129上的水所导致的裂纹或破裂的发生，而不管保护层4是否布置在顶面129上。然而，当没有保护层4布置在顶面129上时，能进一步抑制气体检测元件中裂纹或破裂的产生，并且能最大程度地降低气体检测元件的热容量。

于是，能进一步抑制气体检测元件中裂纹或破裂的产生。而且，能最小化气体检测元件的热容量，并且电解质主体2能更快地升高到其活化温度。

实施例14

图38是根据本发明第十四实施例的气体检测元件的垂直剖面图；

如图38所示，气体检测元件1I具有与第九实施例中的气体检测元件1D相同的单元结构10。气体检测元件1I与气体检测元件1D的不同之处在于，保护层4没有布置在单元结构10的顶面129上以将顶面129直接暴露于大气或被测量气体。除了整个侧角区域33和330以及靠近侧角区域33和330的表面区域之外，未被保护层4覆盖的未被覆盖的表面区域5还布置在单元结构10沿着层叠方向通过电解质主体2与加热器3相反地布置的整个顶面129上。

具有这种布置的气体检测元件1I，与气体检测元件1D相比，能在气体检测元件1I中进一步抑制由于附着在顶面129上的水所导致的裂纹或破裂的发生，并且能降低气体检测元件1I的热容量。

在这些实施例中，图1至图5所示的气体检测元件1的保护层4可按照图29所示的第三方法在没有用掩模层掩饰未被覆盖的表面区域5之下通过切掉保护层4而形成于单元结构10上。

另外，图34至图38所示气体检测元件1E至1I中每个的保护层4可按照图6所示第一方法、图18所示第二方法和图29所示第三方法中的任何一种方法形成于单元结构10上。

Claims (78)

1.一种将要暴露于被测量气体的气体检测元件，包括：

单元结构；和

布置在单元结构上的多孔保护层，

该单元结构包括：

固体电解质主体，氧离子可穿过其中，其具有沿着第一方向彼此相反的两个表面；

气体测量电极，其布置在固体电解质主体的一个表面上且暴露于在单元结构的进气口处进入的被测量气体；

参考气体电极，其布置在固体电解质主体的另一个表面上且暴露于参考气体；和

加热器，其布置在固体电解质主体上或靠近固体电解质主体以面对固体电解质主体的一个表面，并且具有加热器基板和布置在加热器基板之中或之上的加热元件，加热元件加热固体电解质主体，

其中加热器的加热器基板具有侧角区域，该侧角区域在基本上垂直于第一方向的第二方向上布置于单元结构的侧角表面上并且沿着基本上垂直第一和第二方向的第三方向延伸以沿着第二方向邻近加热元件，并且多孔保护层至少布置在进气口处以使气体测量电极间接地暴露于穿过多孔保护层的被测量气体，从而以使得加热器基板的侧角区域的至少一部分直接暴露于被测量气体。

2.根据权利要求1的气体检测元件，其特征在于：单元结构由多孔保护层覆盖以使得加热器基板的整个侧角区域直接暴露于被测量气体。

3.根据权利要求1的气体检测元件，其特征在于：加热器基板具有第二侧角区域，该第二侧角区域布置在单元结构的侧角上且从该侧角区域沿着第三方向延伸以便沿着第二方向不邻近加热元件，并且单元结构由多孔保护层覆盖以使得侧角区域和第二侧角区域的组合区域的60％或更多直接暴露于被测量气体。

4.根据权利要求1的气体检测元件，其特征在于：加热器基板具有前表面，该前表面在第三方向上布置于单元结构的前角上并且沿着第二方向延伸以沿着第三方向邻近加热元件，并且单元结构由多孔保护层覆盖以使得加热器基板的前表面的至少一部分直接暴露于被测量气体。

5.根据权利要求2的气体检测元件，其特征在于：沿着第一方向从加热器基板的侧角区域至多孔保护层的第一距离D1和沿着第一方向从加热器基板的侧角区域至单元结构相对于固体电解质主体与加热器相反的表面的第二距离D2被设置为满足D1/D2等于或大于0.05的关系。

6.根据权利要求1的气体检测元件，其特征在于：加热器基板具有底面，该底面在第一方向上布置于单元结构的底侧上，并且加热器的底面的一部分由多孔保护层覆盖以使得沿着第二方向从加热器基板的侧角区域至布置在所述底面上的多孔保护层的距离D3和底面沿着第二方向的宽度W1被设置为满足D3/W1等于或大于0.02的关系。

7.根据权利要求1的气体检测元件，其特征在于：多孔保护层由作为主要成分的γ-氧化铝、θ-氧化铝或二氧化钛制成。

8.根据权利要求1的气体检测元件，其特征在于：多孔保护层具有分别由颗粒形成的多个分层，以使得随着分层远离单元结构的表面，分层的颗粒尺寸变大。

9.根据权利要求8的气体检测元件，其特征在于：多孔保护层具有布置在单元结构上的第一分层和布置在第一分层上的第二分层，第一分层的平均颗粒尺寸设置在1至40μm的范围内，第二分层的平均颗粒尺寸设置在2至100μm的范围内。

10.根据权利要求1的气体检测元件，其特征在于：多孔保护层包括由金属或金属氧化物制成的催化剂。

11.根据权利要求10的气体检测元件，其特征在于：催化剂至少包含作为金属的铂、铑、钌或钯。

12.根据权利要求10的气体检测元件，其特征在于：催化剂由平均颗粒尺寸设置在0.01至5μm的范围内的贵金属制成。

13.根据权利要求10的气体检测元件，其特征在于：催化剂由平均颗粒尺寸设置在0.1至2μm的范围内的贵金属制成。

14.根据权利要求10的气体检测元件，其特征在于：催化剂包含作为金属氧化物的二氧化钛。

15.根据权利要求10的气体检测元件，其特征在于：催化剂含量设置为每单位面积的投影面积为10μg/cm²或更大，该投影面积限定在与被测量气体穿过多孔保护层的气体行进方向垂直的平面上。

16.根据权利要求10的气体检测元件，其特征在于：多孔保护层的催化剂含量设置在每单位面积的投影面积10至500μg/cm²的范围内，该投影面积限定在与被测量气体穿过多孔保护层的气体行进方向垂直的平面上。

17.一种将要暴露于被测量气体的气体检测元件，包括：

单元结构；和

布置在单元结构上的多孔保护层，

该单元结构包括：

固体电解质主体，氧离子可穿过其中，其具有沿着第一方向彼此相反的两个表面；

气体测量电极，其布置在固体电解质主体的一个表面上且暴露于在单元结构的进气口处进入的被测量气体；

参考气体电极，其布置在固体电解质主体的另一个表面上且暴露于参考气体；和

加热器，其布置在固体电解质主体上或靠近固体电解质主体以面对固体电解质主体的一个表面，加热器加热固体电解质主体，

其中多孔保护层至少布置在进气口处以使气体测量电极间接地暴露于穿过多孔保护层的被测量气体，从而以使得单元结构的、布置为相对于固体电解质主体与加热器相反的特定表面的至少一部分直接暴露于被测量气体。

18.根据权利要求17的气体检测元件，其特征在于：加热器具有加热器基板和布置在加热器基板之中或之上的加热元件，加热器基板具有侧角区域，该侧角区域在基本上垂直于第一方向的第二方向上布置于单元结构的侧角表面上并且沿着基本上垂直第一和第二方向的第三方向延伸以沿着第二方向邻近加热元件，并且加热器基板的侧角区域的至少一部分直接暴露于被测量气体。

19.根据权利要求18的气体检测元件，其特征在于：单元结构由多孔保护层覆盖以使得加热器基板的整个侧角区域直接暴露于被测量气体。

20.根据权利要求18的气体检测元件，其特征在于：加热器基板具有第二侧角区域，该第二侧角区域布置在单元结构的侧角上且从侧角区域沿着第三方向延伸以便沿着第二方向不邻近加热元件，并且单元结构由多孔保护层覆盖以使得侧角区域和第二侧角区域的组合区域的60％或更多直接暴露于被测量气体。

21.根据权利要求17的气体检测元件，其特征在于：加热器基板具有前表面，该前表面在第三方向上布置于单元结构的前角上并且沿着第二方向延伸以沿着第三方向邻近加热元件，并且单元结构由多孔保护层覆盖以使得加热器基板的前表面的至少一部分直接暴露于被测量气体。

22.根据权利要求18的气体检测元件，其特征在于：沿着第一方向从加热器基板的侧角区域至多孔保护层的第一距离D1和沿着第一方向从加热器基板的侧角区域至单元结构相对于固体电解质主体与加热器相反的表面的第二距离D2被设置为满足D1/D2等于或大于0.05的关系。

23.根据权利要求18的气体检测元件，其特征在于：加热器基板具有底面，该底面在第一方向上布置于单元结构的底侧上，并且加热器基板的底面的一部分由多孔保护层覆盖以使得沿着第二方向从加热器基板的侧角区域至布置在所述底面上的多孔保护层的距离D3和底面沿着第二方向的宽度W1被设置为满足D3/W1等于或大于0.02的关系。

24.根据权利要求17的气体检测元件，其特征在于：多孔保护层由作为主要成分的γ-氧化铝、θ-氧化铝或二氧化钛制成。

25.根据权利要求17的气体检测元件，其特征在于：多孔保护层具有分别由颗粒形成的多个分层，以使得随着分层远离单元结构的表面，分层的颗粒尺寸变大。

26.根据权利要求25的气体检测元件，其特征在于：多孔保护层具有直接布置在单元结构上的第一分层和布置在第一分层上的第二分层，第一分层的平均颗粒尺寸设置在1至40μm的范围内，第二分层的平均颗粒尺寸设置在2至100μm的范围内。

27.根据权利要求17的气体检测元件，其特征在于：多孔保护层包括由金属或金属氧化物制成的催化剂。

28.根据权利要求27的气体检测元件，其特征在于：催化剂至少包含作为金属的铂、铑、钌或钯。

29.根据权利要求27的气体检测元件，其特征在于：催化剂由平均颗粒尺寸设置在0.01至5μm的范围内的贵金属制成。

30.根据权利要求27的气体检测元件，其特征在于：催化剂由平均颗粒尺寸设置在0.1至2μm的范围内的贵金属制成。

31.根据权利要求27的气体检测元件，其特征在于：催化剂包含作为金属氧化物的二氧化钛。

32.根据权利要求27的气体检测元件，其特征在于：催化剂含量设置为每单位面积的投影面积为10μg/cm²或更大，该投影面积限定在与被测量气体穿过多孔保护层的气体行进方向垂直的平面上。

33.根据权利要求27的气体检测元件，其特征在于：多孔保护层的催化剂含量设置在每单位面积的投影面积10至500μg/cm²的范围内，该投影面积限定在与被测量气体穿过多孔保护层的气体行进方向垂直的平面上。

34.一种制造将要暴露于被测量气体的气体检测元件的方法，包括步骤：

将固体电解质主体、气体测量电极、参考气体电极以及加热器装配入单元结构，所述固体电解质主体可供氧离子穿过其中并且具有沿着第一方向彼此相反的两个表面，所述气体测量电极布置在固体电解质主体的一个表面上且暴露于在单元结构的进气口处进入的被测量气体，所述参考气体电极布置在固体电解质主体的另一个表面上且暴露于参考气体，所述加热器布置在固体电解质主体上或靠近固体电解质主体以面对固体电解质主体的一个表面并且具有加热器基板和布置在加热器基板之中或之上的加热元件，加热元件加热固体电解质主体，加热器基板具有侧角区域，该侧角区域在基本上垂直于第一方向的第二方向上布置于单元结构的侧角表面上并且沿着基本上垂直第一和第二方向的第三方向延伸以沿着第二方向邻近加热元件；和

在单元结构上形成多孔保护层，

其中形成多孔保护层的步骤包括：

在加热器的加热器基板的侧角区域的至少一部分上形成由有机材料制成的掩模层；

将保护层形成材料附着在单元结构的表面上以使得进气口和掩模层由保护层形成材料所覆盖；

对保护层形成材料执行热处理以使保护层形成材料变化为多孔保护层从而使得允许气体测量电极间接地暴露于传递穿过多孔保护层的被测量气体；和

从单元结构上去除掩模层和附着在掩模层上的多孔保护层以使得至少允许侧角区域的该部分直接暴露于被测量气体。

35.根据权利要求34的方法，其特征在于：形成掩模层的步骤包括：

将掩模层附着至具有高度灵活性的衬垫材料；和

将衬垫材料的掩模层至少传送到加热器基板的侧角区域的该部分。

36.根据权利要求34的方法，其特征在于：形成掩模层的步骤包括：

用掩模层浸渍毡件；和

将毡件的掩模层至少附着至加热器基板的侧角区域的该部分。

37.根据权利要求34的方法，其特征在于：掩模层由树脂形成。

38.根据权利要求34的方法，其特征在于：形成掩模层的步骤包括：

将紫外线固化树脂至少附着在加热器基板的侧角区域的该部分上；和

用紫外线照射紫外线固化树脂以固化紫外线固化树脂和将紫外线固化树脂变化为掩模层。

39.根据权利要求34的方法，其特征在于：形成掩模层的步骤包括：

将包括作为主要材料的丙烯酸树脂或α-萜品醇以及染料的掩模层至少涂覆在加热器基板的侧角区域的该部分上。

40.根据权利要求34的方法，其特征在于：附着保护层形成材料的步骤包括：

形成呈浆状的保护层形成材料；

将单元结构浸入保护层形成材料以将保护层形成材料附着在单元结构的整个表面上；和

使附着至单元结构的保护层形成材料变干。

41.根据权利要求34的方法，其特征在于：执行热处理的步骤包括：

在范围从500至1000℃的温度烘焙附着在进气口上的保护层形成材料以使保护层形成材料变化为多孔保护层；和

烧掉掩模层。

42.根据权利要求34的方法，其特征在于：去除掩模层的步骤包括通过将鼓风或振动应用于掩模层和多孔保护层来去除掩模层和多孔保护层。

43.根据权利要求34的方法，其特征在于：去除掩模层的步骤包括在加热器基板的整个侧角区域上形成掩模层，并且去除掩模层的步骤包括去除掩模层以使得允许整个侧角区域直接暴露于被测量气体。

44.一种制造将要暴露于被测量气体的气体检测元件的方法，包括步骤：

将固体电解质主体、气体测量电极、参考气体电极以及加热器装配入单元结构，所述固体电解质主体可供氧离子穿过其中并且具有沿着第一方向彼此相反的两个表面，所述气体测量电极布置在固体电解质主体的一个表面上且暴露于在单元结构的进气口处进入的被测量气体，所述参考气体电极布置在固体电解质主体的另一个表面上且暴露于参考气体，所述加热器布置在固体电解质主体上或靠近固体电解质主体以面对固体电解质主体的一个表面并且具有加热器基板和布置在加热器基板中的加热元件，加热元件加热固体电解质主体，加热器基板具有侧角区域，该侧角区域在基本上垂直于第一方向的第二方向上布置于单元结构的侧角表面上并且沿着基本上垂直第一和第二方向的第三方向延伸以沿着第二方向邻近加热元件；和

在单元结构上形成多孔保护层，

其中形成多孔保护层的步骤包括：

将保护层形成材料至少附着在单元结构的进气口上以使得加热器基板的侧角区域的至少一部分未被保护层形成材料所覆盖；和

对保护层形成材料执行热处理以将至少附着在进气口上的保护层形成材料变化为多孔保护层，从而使得允许气体测量电极间接地暴露于穿过多孔保护层的被测量气体，并且使得至少允许侧角区域的该部分直接暴露于被测量气体。

45.根据权利要求44的方法，其特征在于：附着保护层形成材料的步骤包括通过利用分配器将保护层形成材料至少附着在单元结构的进气口上。

46.根据权利要求44的方法，其特征在于：附着保护层形成材料的步骤包括将从喷嘴排出的保护层形成材料至少喷射到单元结构的进气口上。

47.根据权利要求44的方法，其特征在于：附着保护层形成材料的步骤包括：

将保护层形成材料附着至具有高度灵活性的衬垫材料；和

将衬垫材料的保护层形成材料至少传送到单元结构的进气口。

48.根据权利要求44的方法，其特征在于：附着保护层形成材料的步骤包括：

按照丝网印刷工艺将保护层形成材料至少附着在单元结构的进气口上。

49.根据权利要求44的方法，其特征在于：附着保护层形成材料的步骤包括附着保护层形成材料以使得加热器基板的侧角区域未被保护层形成材料所覆盖，并且执行热处理的步骤包括执行热处理以使得允许整个侧角区域直接暴露于被测量气体。

50.一种制造将要暴露于被测量气体的气体检测元件的方法，包括步骤：

将固体电解质主体、气体测量电极、参考气体电极以及加热器装配入单元结构，所述固体电解质主体可供氧离子穿过其中并且具有沿着第一方向彼此相反的两个表面，所述气体测量电极布置在固体电解质主体的一个表面上且暴露于在单元结构的进气口处进入的被测量气体，所述参考气体电极布置在固体电解质主体的另一个表面上且暴露于参考气体，所述加热器布置在固体电解质主体上或靠近固体电解质主体以面对固体电解质主体的一个表面并且具有加热器基板和布置在加热器基板中的加热元件，加热元件加热固体电解质主体，加热器基板具有侧角区域，该侧角区域在基本上垂直于第一方向的第二方向上布置于单元结构的侧角表面上并且沿着基本上垂直第一和第二方向的第三方向延伸以沿着第二方向邻近加热元件；和

在单元结构上形成多孔保护层，

其中形成多孔保护层的步骤包括：

将多孔保护层附着在单元结构的进气口以及加热器的加热器基板的侧角区域的至少一部分上；

去除一部分多孔保护层，该部分多孔保护层至少布置在加热器基板的侧角区域的该部分上，以使得允许加热器基板的侧角区域的该部分直接暴露于被测量气体，并且以使得允许气体测量电极间接地暴露于穿过多孔保护层的被测量气体；和

对多孔保护层执行热处理。

51.根据权利要求50的方法，其特征在于：去除多孔保护层的该部分的步骤包括：

通过利用粘着在研磨设备上的防水砂纸来切掉多孔保护层的该部分。

52.根据权利要求50的方法，其特征在于：去除多孔保护层的该部分的步骤包括：

通过利用由包括磨粒的弹性泡沫体构成的弹性研磨工具来切掉多孔保护层的该部分。

53.根据权利要求50的方法，其特征在于：去除多孔保护层的该部分的步骤包括：

通过利用带状研磨设备来切掉多孔保护层的该部分，其中磨粒附着在带状元件的表面上。

54.根据权利要求50的方法，其特征在于：附着多孔保护层的步骤包括将多孔保护层附着在加热器基板的整个侧角区域上，并且去除多孔保护层的该部分的步骤包括去除多孔保护层以使得允许加热器基板的整个侧角区域直接暴露于被测量气体。

55.一种制造将要暴露于被测量气体的气体检测元件的方法，包括步骤：

将固体电解质主体、气体测量电极、参考气体电极以及加热器装配入单元结构，所述固体电解质主体可供氧离子穿过其中并且具有沿着第一方向彼此相反的两个表面，所述气体测量电极布置在固体电解质主体的一个表面上且暴露于在单元结构的进气口处进入的被测量气体，所述参考气体电极布置在固体电解质主体的另一个表面上且暴露于参考气体，所述加热器布置在固体电解质主体上或靠近固体电解质主体以面对固体电解质主体的一个表面，加热器加热固体电解质主体；和

在单元结构上形成多孔保护层，

其中形成多孔保护层的步骤包括：

在单元结构布置为相对于固体电解质主体与加热器相反的特定表面的至少一部分上形成由有机材料制成的掩模层；

将保护层形成材料附着在单元结构上以使得进气口和掩模层由保护层形成材料所覆盖；

对保护层形成材料执行热处理以使保护层形成材料变化为多孔保护层从而使得允许气体测量电极间接地暴露于穿过多孔保护层的被测量气体；和

从单元结构上去除掩模层和附着在掩模层上的多孔保护层，以使得至少允许单元结构布置为相对于固体电解质主体与加热器相反的特定表面的该部分直接暴露于被测量气体。

56.根据权利要求55的方法，其特征在于：

加热器具有加热器基板和布置在加热器基板之中或之上的加热元件，

加热器基板具有侧角区域，该侧角区域在基本上垂直于第一方向的第二方向上布置于单元结构的侧角表面上并且沿着基本上垂直第一和第二方向的第三方向延伸以沿着第二方向邻近加热元件，

形成掩模层的步骤包括：

在加热器基板的侧角区域的至少一部分上形成掩模层，和去除掩模层的步骤包括：

去除掩模层以使得至少允许加热器基板的侧角区域的该部分直接暴露于被测量气体。

57.根据权利要求56的方法，其特征在于：至少在侧角区域的该部分上形成掩模层的步骤包括在整个侧角区域上形成掩模层，并且去除掩模层的步骤包括去除掩模层以使得允许加热器基板的整个侧角区域直接暴露于被测量气体。

58.根据权利要求55的方法，其特征在于：形成掩模层的步骤包括：

将掩模层附着至具有高度灵活性的衬垫材料；和

将衬垫材料的掩模层至少传送到单元结构布置为与加热器相反的特定表面的该部分。

59.根据权利要求55的方法，其特征在于：形成掩模层的步骤包括：

用掩模层浸渍毡件；和

将毡件的掩模层至少附着至单元结构布置为与加热器相反的特定表面的该部分。

60.根据权利要求55的方法，其特征在于：掩模层由树脂形成。

61.根据权利要求55的方法，其特征在于：形成掩模层的步骤包括：

将紫外线固化树脂至少附着在单元结构布置为与加热器相反的特定表面的该部分上；和

用紫外线照射紫外线固化树脂以固化紫外线固化树脂和将紫外线固化树脂变化为掩模层。

62.根据权利要求55的方法，其特征在于：形成掩模层的步骤包括：

将包括作为主要材料的丙烯酸树脂或α-萜品醇以及染料的掩模层至少涂覆在单元结构布置为与加热器相反的特定表面的该部分上。

63.根据权利要求55的方法，其特征在于：附着保护层形成材料的步骤包括：

形成呈浆状的保护层形成材料；

将单元结构浸入保护层形成材料以将保护层形成材料附着在单元结构的整个表面上；和

使附着至单元结构的保护层形成材料变干。

64.根据权利要求55的方法，其特征在于：执行热处理的步骤包括：

在范围从500至1000℃的温度烘焙附着在进气口上的保护层形成材料以使保护层形成材料变化为多孔保护层；和

烧掉掩模层。

65.根据权利要求55的方法，其特征在于：去除掩模层的步骤包括通过将鼓风或振动应用于掩模层和多孔保护层来去除掩模层和多孔保护层。

66.一种制造将要暴露于被测量气体的气体检测元件的方法，包括步骤：

将固体电解质主体、气体测量电极、参考气体电极以及加热器装配入单元结构，所述固体电解质主体可供氧离子穿过其中并且具有沿着第一方向彼此相反的两个表面，所述气体测量电极布置在固体电解质主体的一个表面上且暴露于在单元结构的进气口处进入的被测量气体，所述参考气体电极布置在固体电解质主体的另一个表面上且暴露于参考气体，所述加热器布置在固体电解质主体上或靠近固体电解质主体以面对固体电解质主体的一个表面，加热器加热固体电解质主体；和

在单元结构上形成多孔保护层，

其中形成多孔保护层的步骤包括：

将保护层形成材料至少附着在单元结构的进气口上以使得单元结构布置为相对于固体电解质主体与加热器相反的特定表面的至少一部分未被保护层形成材料所覆盖；和

对保护层形成材料执行热处理以至少将附着在进气口上的保护层形成材料变化为多孔保护层，从而使得允许气体测量电极间接地暴露于传递穿过多孔保护层的被测量气体，并且使得至少允许单元结构布置为相对于固体电解质主体与加热器相反的特定表面的该部分直接暴露于被测量气体。

67.根据权利要求66的方法，其特征在于：

加热器具有加热器基板和布置在加热器基板之中或之上的加热元件，

加热器基板具有侧角区域，该侧角区域在基本上垂直于第一方向的第二方向上布置于单元结构的侧角表面上并且沿着基本上垂直第一和第二方向的第三方向延伸以沿着第二方向邻近加热元件，

附着保护层形成材料的步骤包括：

附着保护层形成材料以使得加热器基板的侧角区域的至少一部分未被保护层形成材料所覆盖；和

执行热处理的步骤包括：

执行热处理以使得至少允许加热器基板的侧角区域的该部分直接暴露于被测量气体。

68.根据权利要求67的方法，其特征在于：附着保护层形成材料的步骤包括附着保护层形成材料以使得加热器基板的侧角区域未被保护层形成材料所覆盖，并且执行热处理的步骤包括执行热处理以使得允许加热器基板的整个侧角区域直接暴露于被测量气体。

69.根据权利要求66的方法，其特征在于：附着保护层形成材料的步骤包括通过利用分配器将保护层形成材料至少附着在单元结构的进气口上。

70.根据权利要求66的方法，其特征在于：附着保护层形成材料的步骤包括将从喷嘴排出的保护层形成材料至少喷射到单元结构的进气口上。

71.根据权利要求66的方法，其特征在于：附着保护层形成材料的步骤包括：

将保护层形成材料附着至具有高度灵活性的衬垫材料；和

将衬垫材料的保护层形成材料至少传送到单元结构的进气口。

72.根据权利要求66的方法，其特征在于：附着保护层形成材料的步骤包括按照丝网印刷工艺将保护层形成材料至少附着在单元结构的进气口上。

73.一种制造将要暴露于被测量气体的气体检测元件的方法，包括步骤：

将固体电解质主体、气体测量电极、参考气体电极以及加热器装配入单元结构，所述固体电解质主体可供氧离子穿过其中并且具有沿着第一方向彼此相反的两个表面，所述气体测量电极布置在固体电解质主体的一个表面上且暴露于在单元结构的进气口处进入的被测量气体，所述参考气体电极布置在固体电解质主体的另一个表面上且暴露于参考气体，所述加热器布置在固体电解质主体上或靠近固体电解质主体以面对固体电解质主体的一个表面，加热器加热固体电解质主体；和

在单元结构上形成多孔保护层，

其中形成多孔保护层的步骤包括：

将多孔保护层附着在单元结构的进气口以及单元结构布置为相对于固体电解质主体与加热器相反的特定表面的至少一部分上；

去除一部分多孔保护层，其至少布置在单元结构的特定表面的该部分上，以使得至少允许单元结构的特定表面的该部分直接暴露于被测量气体，并且以使得允许气体测量电极间接地暴露于穿过多孔保护层的被测量气体；和

对多孔保护层执行热处理。

74.根据权利要求73的方法，其特征在于：

加热器具有加热器基板和布置在加热器基板之中或之上的加热元件，

加热器基板具有侧角区域，该侧角区域在基本上垂直于第一方向的第二方向上布置于单元结构的侧角表面上并且沿着基本上垂直第一和第二方向的第三方向延伸以沿着第二方向邻近加热元件，

附着多孔保护层的步骤包括将多孔保护层附着在加热器基板的侧角区域的至少一部分上，和

去除多孔保护层的该部分的步骤包括去除多孔保护层以使得至少允许加热器基板的侧角区域的该部分直接暴露于被测量气体。

75.根据权利要求74的方法，其特征在于：附着多孔保护层的步骤包括将多孔保护层附着在加热器基板的整个侧角区域上，并且去除多孔保护层的步骤包括去除多孔保护层以使得允许加热器基板的整个侧角区域直接暴露于被测量气体。

76.根据权利要求73的方法，其特征在于：去除多孔保护层的该部分的步骤包括：

通过利用粘着在研磨设备上的防水砂纸来切掉多孔保护层的该部分。

77.根据权利要求73的方法，其特征在于：去除多孔保护层的该部分的步骤包括：

通过利用由包括磨粒的弹性泡沫体构成的弹性研磨工具来切掉多孔保护层的该部分。

78.根据权利要求73的方法，其特征在于：去除多孔保护层的该部分的步骤包括：

通过利用带状研磨设备来切掉多孔保护层的该部分，其中磨粒附着在带状元件的表面上。

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