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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gassensor, welcher ein Gasdetektionselement vom gestapelten Typ hat, in welchem eine Mehrzahl von keramischen Schichten gestapelt sind.
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Herkömmlicherweise ist ein Platten-ähnliches Gasdetektionselement bekannt, welches sich in einer longitudinalen Richtung erstreckt. Eine Mehrzahl von keramischen Schichten sind gestapelt, um ein Platten-ähnliches Detektionselement zu bilden und ein Detektionsteilbereich ist an seiner Vorderendseite gebildet. Solche Gasdetektionselemente sind zum Beispiel in
JP-A-61-134655 ,
JP-A-2001-242129 ,
JP-A-2001-311714 und
JP-A-2002-107335 offenbart. Durchgangslöcher, welche die keramischen Schichten durchdringen, sind in dem Gasdetektionselement bereitgestellt. In jedem dieser Durchgangslöcher ist ein Leiter bereitgestellt, um einen Leiterteilbereich, welcher sich von einer Sensorelektrode erstreckt, welche in dem Inneren des Gasdetektionselements angeordnet ist, und ein Elektrodenfeld zu verbinden, welches an einer äußeren Oberfläche des Gasdetektionselements angeordnet ist.
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Die Druckschrift
US 5,238,551 offenbart einen Sauerstoffsensor von länglicher Plattengestalt, bei dem Durchkontaktierungen von zwischen jeweils zwei keramischen Schichten angeordneten Innenleitern von einem elektrochemischen Messbereich zu außen auf den keramischen Schichten angeordneten Anschlüssen vorgesehen sind. Dabei ist der Messbereich an einem Ende und sind die Durchkontaktierungen am anderen Längsende des Sensors bereitgestellt.
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Die Druckschrift
JP 2004-264262 A offenbart eine Steckverbindung zwischen einem keramischen Sensorelement und einem Anschluss, bei der Durchkontaktierungen in dem keramischen Sensorelement in Bereichen angeordnet sind, die abseits der Steckanschlussbereiche liegen.
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9 bis 12, welche unten diskutiert sind, betreffen bestimmte technische Probleme, welche durch die vorliegende Erfindung angegangen werden. 9 und 11 repräsentieren Leiter-/Keramiköffnungs- und -durchgangsloch-Strukturen, welche herkömmlicherweise in Platten-ähnlichen Gasdetektionselementen gefunden sind, wogegen 10 und 12 technische Probleme betreffen, welche solchen Strukturen zugeordnet sind, welche neuerdings durch die Erfinder entdeckt wurden.
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Wie in 9 gezeigt, gibt es unter den zuvor erwähnten Leitern einen Typ, in welchem die Leiter auf einer inneren peripheren Oberfläche eines verbundenen Durchgangslochs bereitgestellt sind, welches eine Mehrzahl von keramischen Schichten durchdringt, und eine Öffnung ist darin bereitgestellt. Solch eine Öffnung 901 wird im Allgemeinen wie folgt hergestellt. Es werden nämlich nicht gesinterte Durchgangslochleiter, welche aus einem nicht gesinterten metallisierenden Material zusammengesetzt sind und welche in röhrenförmige Durchgangslochleiter 903 und 904 nach Sintern gebildet sind, auf den inneren peripheren Oberflächen der Durchgangslöcher 911c und 912c von keramischen Grünschichten gebildet, welche den entsprechenden keramischen Schichten 911 und 912 entsprechen. Zusätzlich werden nicht gesinterte Peripherteilbereiche, welche aus dem nicht gesinterten metallisierenden Material zusammengesetzt sind und welche in ringförmige Peripherteilbereiche 905, 906, 907 und 908 nach Sintern gebildet sind, um so mit den Peripherien der jeweils beiden Enden der röhrenförmigen Durchgangslochleiter 903 und 904 in einer umgebenden Weise verbunden zu sein, jeweils an den vorderen und hinteren Oberflächen der keramischen Grünschichten gebildet.
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Dann werden diese keramischen Grünschichten gestapelt. Zu diesem Zeitpunkt grenzen die nicht gesinterten Durchgangslochleiter der wechselseitig überlappten keramischen Grünschichten aneinander an und die nicht gesinterten Peripherteilbereiche überlappen einander. Nachfolgend wird der gestapelte Körper von nicht gesinterter Keramik gesintert, wodurch die Peripherteilbereiche 905, 906, 907 und 908 von den nicht gesinterten Peripherteilbereichen gebildet werden, und die Durchgangslochleiter 903 und 904 werden von den nicht gesinterten Durchgangslochleitern gebildet. Somit wird die Öffnung 901 gebildet, welche durch die inneren peripheren Oberflächen der Leiter 903 und 904 gebildet ist.
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Der Betrag eines Schrumpfens beim Sintern unterscheidet sich zwischen der keramischen Grünschicht und dem nicht gesinterten metallisierenden Material. Aus diesem Grund gibt es, wie in 10 gezeigt, Fälle, wo ein Spalt zwischen den wechselseitig überlappenden keramischen Schichten 911 und 912 bei den Peripherteilbereichen der Durchgangslöcher 911c und 912c während des Sinterns auf Grund dieses Unterschieds eines Schrumpfens beim Sintern erzeugt ist. Wenn solch ein Spalt auftritt, wird auch ein getrennter Teilbereich G6 zwischen den wechselseitig überlappenden Peripherteilbereichen 906 und 907 erzeugt. Als ein Ergebnis kann die Zuverlässigkeit einer elektrischen Verbindung zwischen den Durchgangslochleitern 903 und 904 möglicherweise leiden. Dies ist deshalb, weil verbundene Teilbereiche, wo die Peripherteilbereiche 906 und 907 überlappen, verloren gehen oder die verbundenen Teilbereiche außerordentlich vermindert werden, wie in den Zeichnungen gezeigt.
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In einer anderen Form gibt es einen Typ von Leiter, in welchem, wie in 11 gezeigt, ein Durchgangslochleiter an einer inneren peripheren Oberfläche eines einzelnen Durchgangslochs bereitgestellt ist und eine Öffnung darin gebildet ist. Solch eine Öffnung 951 wird im Allgemeinen wie folgt hergestellt. Es wird nämlich ein nicht gesinterter Durchgangslochleiter, welcher aus einem nicht gesinterten metallisierenden Material zusammengesetzt ist und welcher in einen röhrenförmigen Durchgangslochleiter 953 nach Sintern gebildet ist, auf der inneren peripheren Oberfläche eines Durchgangslochs 962c einer keramischen Grünschicht gebildet, welche einer keramischen Schicht 962 entspricht. Zusätzlich werden nicht gesinterte Peripherteilbereiche, welche aus einem nicht gesinterten metallisierenden Material zusammengesetzt sind und welche in ringförmige Perpherteilbereiche 955 und 956 nach Sintern gebildet sind, um so mit den Peripherien beider Enden des Durchgangslochleiters 953 in einer umgebenden Weise verbunden zu sein, an der vorderen und hinteren Oberfläche dieser keramischen Grünschicht gebildet. Indessen wird ein nicht gesinterter Verbindungsanschluss, welcher aus nicht gesintertem metallisierenden Material zusammengesetzt ist und welcher nach Sintern in einen flachen Verbindungsteilbereich 959 gebildet ist, auf der vorderen Oberfläche einer keramischen Grünschicht gebildet, welche einer keramischen Schicht 961 entspricht.
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Dann werden diese keramischen Grünschichten gestapelt. Zu diesem Zeitpunkt überlappen der nicht gesinterte Peripherteilbereich der einen keramischen Grünschicht und der nicht gesinterte Verbindungsanschluss der anderen keramischen Grünschicht einander. Nachfolgend wird der gestapelte Körper von der nicht gesinterten Keramik gesintert, wodurch der Durchgangslochleiter 953 aus dem nicht gesinterten Durchgangslochleiter gebildet wird, die Peripherteilbereiche 955 und 956 aus den nicht gesinterten Peripherteilbereichen gebildet werden und die Öffnung 951 durch die innere periphere Oberfläche des Durchgangslochleiters 953 gebildet wird. Zusätzlich wird der Verbindungsteilbereich 959 von dem nicht gesinterten Verbindungsanschluss gebildet.
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Auch in diesem Fall gibt es Fälle, wo ein Spalt zwischen wechselseitig überlappenden keramischen Schichten 961 und 962 erzeugt wird, weil der Betrag eines Schrumpfens beim Sintern zwischen der keramischen Grünschicht und dem nicht gesinterten metallisierenden Material unterschiedlich ist. Insbesondere wird dieser Spalt bei dem Peripherteilbereich des Durchgangslochs 962c während des Sinterns auf Grund dieses Unterschieds in einem Schrumpfen während des Sinterns gebildet, wie in 12 gezeigt. Wenn solch ein Spalt auftritt, werden getrennte Teilbereiche G7 auch zwischen dem Peripherteilbereich 955 und dem Verbindungsteilbereich 959 erzeugt, welche einander überlappen. Als ein Ergebnis kann möglicherweise die Zuverlässigkeit einer elektrischen Verbindung zwischen dem Durchgangslochleiter 953 und dem Verbindungsteilbereich 959 leiden. Dies ist deswegen, weil verbundene Teilbereiche, wo der Peripher teilbereich 955 und der Verbindungsteilbereich 959 überlappen, verloren gehen, oder die verbundenen Teilbereiche außerordentlich verringert werden, wie in den Zeichnungen gezeigt.
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Die vorliegende Erfindung ist angesichts der oben beschriebenen Umstände gemacht worden, und ein Ziel davon ist es, einen Gassensor bereitzustellen, welcher ein Gasdetektionselement hat, welches eine verbesserte Zuverlässigkeit einer elektrischen Verbindung sowohl innerhalb eines Leiters als auch zwischen dem Leiter und anderen Leitern hat, welche in dem Inneren des Elements gebildet sind.
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In Übereinstimmung mit einem ersten Aspekt der Erfindung wird das obige Ziel erreicht durch Bereitstellen eines Gassensors, welcher ein Gasdetektionselement hat, welches sich in einer longitudinalen Richtung erstreckt und in welchem eine Mehrzahl von keramischen Schichten gestapelt sind, und wobei ein Detektionsteilbereich an seinem Vorderende gebildet ist, wobei das Gasdetektionselement umfasst: eine erste keramische Schicht, welche eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche hat, und welche ein erstes Durchgangsloch hat, welches durch sie hindurch tritt (das heißt, welches zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche durchtritt); eine zweite keramische Schicht, welche eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche hat und ein zweites Durchgangsloch hat, welches durch sie hindurch tritt; einen ersten Durchgangslochleiter, welcher an einer inneren peripheren Oberfläche des ersten Durchgangslochs bereitgestellt ist; einen ersten Peripherteilbereich, welcher an der zweiten Oberfläche der ersten keramischen Schicht bei einer Peripherie des ersten Durchgangslochs bereitgestellt ist und mit dem ersten Durchgangslochleiter verbunden ist; einen zweiten Durchgangslochleiter, welcher an einer inneren peripheren Oberfläche des zweiten Durchgangslochs bereitgestellt ist; einen zweiten Peripherteilbereich, welcher auf der ersten Oberfläche der zweiten keramischen Schicht bei einer Peripherie des zweiten Durchgangslochs bereitgestellt ist und welcher den zweiten Durchgangslochleiter und den ersten Peripherteilbereich verbindet; und eine Öffnung, welche durch eine innere periphere Oberfläche des ersten Durchgangslochleiters und eine innere periphere Oberfläche des zweiten Durchgangslochleiters gebildet ist, wobei der erste Peripherteilbereich und der zweite Peripherteilbereich jeweils wechselseitig überlappende verbundene Teilbereiche und getrennte Teilbereiche haben, welche sich einander durch einen Spalt, welcher sich zu der Öffnung hin fortsetzt, gegenüberstehen, und wobei eine Beziehung L1 > S1 erfüllt ist, wobei L1 eine maximale Länge des verbundenen Teilbereichs und S1 eine maximale Länge des getrennten Teilbereichs repräsentiert.
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Gemäß des oben beschriebenen Aspekts der Erfindung ist die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Durchgangslochleiter und dem zweiten Durchgangslochleiter hoch, weil der erste Peripherteilbereich und der zweite Peripherteilbereich miteinander durch den verbundenen Teilbereich verbunden sind, welcher eine maximale Länge L1 hat, welche größer ist als die maximale Länge S1 des getrennten Teilbereichs. Demgemäß kann ein hoch zuverlässiger Gassensor gefertigt werden. Um die Zuverlässigkeit einer elektrischen Verbindung weiter zu erhöhen, ist L1 vorzugsweise nicht kleiner als dreimal S1 gesetzt. Zusätzlich sollte die maximale Länge L1 des verbundenen Teilbereichs von 60 μm bis 200 μm gesetzt sein.
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Der ”Gassensor” der Erfindung kann z. B. als ein Sauerstoffsensor, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor, ein NOx-Sensor, ein CO2-Sensor und dergleichen ausgeführt sein, solange wie die oben beschriebenen Erfordernisse erfüllt sind.
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Zusätzlich bedeutet der Ausdruck ”Peripherteilbereich” einen Durchgangslochleiter, welcher an einer Peripherie eines Durchgangslochs bereitgestellt ist und mit einem Leiter, welcher in dem Durchgangslochs bereitgestellt ist, verbunden ist und eine Kreisform, eine elliptische Form, eine rechteckige Form, oder dergleichen kann als die Form des Peripherteilbereichs gewählt werden.
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Weiterhin kann in dem oben beschriebenen Gassensor der verbundene Teilbereich, gesehen in der longitudinalen Richtung, auf der dem Vorderende zugewandten Seite der Öffnung länger sein als auf einer dem Basisende zugewandten Seite der Öffnung.
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In dem Fall, wo das Gasdetektionselement eine längliche Form hat, kann in der longitudinalen Richtung ein größerer Raum gesichert werden als in der Breitenrichtung. Aus diesem Grund sollten vorzugsweise der erste Peripherteilbereich und der zweite Peripherteilbereich in einer elliptischen oder rechteckigen Form gebildet sein, welche in der longitudinalen Richtung verlängert ist. Zusätzlich ist die zuvor erwähnte Öffnung auf der Basisendseite des Gasdetektionselements angeordnet. Wenn die longitudinale Breite des verbundenen Teilbereichs auf der Vorderendseite länger als auf der Basisendseite gefertigt ist, kann die Öffnung vorteilhaft näher an das Basisende des Gasdetektionselements angeordnet sein.
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Weiterhin kann der oben beschriebene Gassensor vorzugsweise weiterhin umfassen: ein Elektrodenfeld, welches elektrisch mit dem ersten Durchgangslochleiter verbunden ist und auf einer äußeren Oberfläche des Gasdetektionselements bereitgestellt ist; und einen Verbindungsanschluss, welcher an das Elektrodenfeld derart angrenzt, um elektrisch mit dem Elektrodenfeld verbunden zu sein, wobei eine Angrenzposition zwischen dem Verbindungsanschluss und dem Elektrodenfeld longitudinal von dem ersten Peripherteilbereich und dem zweiten Peripherteilbereich versetzt ist.
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In dem Teilbereich, wo der erste Peripherteilbereich und der zweite Peripherteilbereich gelegen sind, erhöht sich die Gesamtdicke des Gasdetektionselements um die Dicke der überlappenden Peripherteilbereiche in einigen Fällen. Wenn der Verbindungsanschluss und das Elektrodenfeld unmittelbar oberhalb des ersten und zweiten Peripherteilbereichbereichs angrenzen, ist eine Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen ihnen möglicherweise verschlechtert. Demgemäß ist die Angrenzposition zwischen dem Verbindungsanschluss und dem Elektrodenfeld longitudinal von dem ersten Peripherteilbereich und dem zweiten Peripherteilbereich versetzt, um es dadurch möglich zu machen, eine Zuverlässigkeit einer Verbindung zwischen dem Verbindungsanschluss und dem Elektrodenfeld sicherzustellen.
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Insbesondere in dem Fall, wo die longitudinale Breite des verbundenen Teilbereichs auf der dem Vorderende zugewandten Seite der Öffnung länger gesetzt ist als auf der dem Basisende zugewandten Seite davon, ist es möglich, wenn die Angrenzposition zwischen dem Verbindungsanschluss und dem Elektrodenfeld, gesehen in der longitudinalen Richtung, mehr an der Basisendseite gelegen ist als die Öffnung, leicht die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen dem Verbindungsanschluss und dem Elektrodenfeld sicherzustellen. Gemäß der oben beschriebenen Struktur kann zusätzlich die Angrenzposition zwischen dem Verbindungsanschluss und dem Elektrodenfeld leicht nahe an der Öffnung gesetzt sein, so dass es möglich ist, den Grad einer Freiheit einer Gestaltung zu erhöhen. Insbesondere kann der Abstand zwischen der Öffnung und der Angrenzposition zwischen dem Verbindungsanschluss und dem Elektrodenfeld in dem Bereich von 30 bis 200 μm gesetzt sein.
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Gemäß eines anderen Aspekts zum Erreichen des oben beschriebenen Ziels stellt die vorliegende Erfindung zusätzlich einen Gassensor bereit, welcher ein Gasdetektionselement hat, welches sich in einer longitudinalen Richtung erstreckt und in welchem eine Mehrzahl von keramischen Schichten gestapelt sind, wobei ein Detektionsteilbereich bei einer Vorderendseite des Gasdetektionselements bereitgestellt ist, wobei das Gasdetektionselement umfasst: eine erste keramische Schicht, welche eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche hat und ein erstes Durchgangsloch hat, welches durch sie hindurch tritt (das heißt, welches durch die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche hindurch tritt); eine zweite keramische Schicht, welche eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche hat und auf einer Seite der zweiten Oberfläche der ersten keramischen Schicht gestapelt ist; einen ersten Durchgangslochleiter, welcher auf einer inneren peripheren Oberfläche des ersten Durchgangslochs bereitgestellt ist; einen ersten Peripherteilbereich, welcher auf der zweiten Oberfläche der ersten keramischen Schicht bei einer Peripherie des ersten Durchgangslochs bereitgestellt ist und mit dem ersten Durchgangslochleiter verbunden ist; einen zweiten Verbindungsteilbereich, welcher auf der ersten Oberfläche der zweiten keramischen Schicht bereitgestellt ist und welcher mit dem ersten Peripherteilbereich so verbunden ist, um das erste Durchgangsloch zu schließen; und eine Öffnung, welche durch eine innere periphere Oberfläche des ersten Durchgangslochleiters gebildet ist, wobei der erste Peripherteilbereich und der zweite Verbindungsteilbereich jeweils gegenseitig überlappende verbundene Teilbereiche und getrennte Teilbereiche haben, welche einander durch einen Spalt, welcher sich zu der Öffnung hin fortsetzt, gegenüberstehen, und eine Beziehung L2 > S2 erfüllt ist, wobei L2 eine maximale Länge des verbundenen Teilbereichs und S2 eine maximale Länge des getrennten Teilbereichs repräsentieren.
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Gemäß des oben beschriebenen Aspekts der Erfindung ist die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Durchgangslochleiter und dem zweiten Durchgangslochleiter hoch, weil der erste Peripherteilbereich und der zweite Verbindungsteilbereich miteinander durch den verbundenen Teilbereich verbunden sind, welcher eine maximale Länge L2 hat, welche größer als die maximale Länge S2 des getrennten Teilbereichs ist. Demgemäß kann ein hoch zuverlässiger Gassensor gefertigt werden. Um die Zuverlässigkeit einer elektrischen Verbindung weiter zu erhöhen, ist L2 vorzugsweise weiterhin nicht kleiner als dreimal S2 gesetzt. Zusätzlich sollte die maximale Länge (maximale Adhäsionsbreite) L2 des verbundenen Teilbereichs vorzugsweise 60 μm bis 200 μm sein.
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Weiterhin kann in dem oben beschriebenen Gassensor der verbundene Teilbereich, gesehen in der longitudinalen Richtung, an der dem Vorderende zugewandten Seite der Öffnung länger sein als an der dem Basisende zugewandten Seite der Öffnung.
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In dem Fall, wo das Gasdetektionselement eine längliche Form hat, kann ein größerer Raum in der longitudinalen Richtung gesichert werden als in der Breitenrichtung. Aus diesem Grund sollte der dritte Verbindungsteilbereich und der erste Peripherteilbereich vorzugsweise in eine elliptische oder rechteckige Form gebildet sein, welche in der longitudinalen Richtung länglich ist. Zusätzlich ist die zuvor erwähnte Öffnung an der Basisendseite des Gasdetektionselements angeordnet. Wenn die longitudinale Breite des verbundenen Teilbereichs an der Vorderendseite länger gefertigt ist als an der Basisendseite, kann demgemäß die Öffnung vorteilhaft näher an das Basisende des Gasdetektionselements angeordnet sein.
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Der oben beschriebene Gassensor kann vorzugsweise weiterhin umfassen: ein Elektrodenfeld, welches mit dem zweiten Durchgangslochleiter verbunden ist und an einer äußeren Oberfläche des Gasdetektionselements bereitgestellt ist; und einen Verbindungsanschluss, welcher an das Elektrodenfeld so angrenzt, um elektrisch mit dem Elektrodenfeld verbunden zu sein, wobei eine Angrenzposition zwischen dem Verbindungsanschluss und dem Elektrodenfeld longitudinal von dem zweiten Verbindungsteilbereich und dem ersten Peripherteilbereich versetzt ist.
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In dem Teilbereich, wo der erste Peripherteilbereich und der zweite Verbindungsteilbereich gelegen sind, erhöht sich die Gesamtdicke des Gasdetektionselements um die Dicke der überlappenden Peripherteilbereiche in einigen Fällen. Wenn der Verbindungsanschluss und die Elektrode unmittelbar oberhalb des ersten Peripherteilbereichs und des zweiten Verbindungsteilbereichs angrenzen, ist demgemäß die Zuverlässigkeit einer Verbindung zwischen ihnen möglicherweise verschlechtert. Demgemäß ist die Angrenzposition zwischen dem Verbindungsanschluss und dem Elektrodenfeld longitudinal von dem ersten Peripherteilbereich und dem zweiten Verbindungsteilbereich versetzt, um es dadurch möglich zu machen, eine Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen dem Verbindungsanschluss und dem Elektrodenfeld sicherzustellen.
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Besonders in dem Fall, wo die longitudinale Breite des verbundenen Teilbereichs an der dem Vorderende zugewandten Seite der Öffnung länger gesetzt ist als an der dem Basisende zugewandten Seite davon, ist es möglich, wenn die Angrenzposition zwischen dem Verbindungsanschluss und dem Elektrodenfeld, gesehen in der longitudinalen Richtung, mehr an der Basisendseite gelegen ist als die Öffnung, die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen dem Verbindungsanschluss und dem Elektrodenfeld leicht sicherzustellen. Gemäß der oben beschriebenen Struktur kann zusätzlich die Angrenzposition zwischen dem Verbindungsanschluss und dem Elektrodenfeld leicht an die Öffnung gesetzt sein, so dass es möglich ist, das Ausmaß einer Freiheit einer Gestaltung zu erhöhen. Insbesondere kann der Abstand zwischen der Öffnung und der Angrenzposition zwischen dem Verbindungsanschluss und dem Elektrodenfeld in dem Bereich von 30 bis 200 μm gesetzt sein.
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Ausführungsformen der Erfindung werden mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen unten illustriert. Hierbei ist:
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1 eine Ansicht eines Longitudinalquerschnitts eines Sauerstoffsensors in Übereinstimmung mit einer Ausführungsformen der Erfindung;
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2 eine perspektivische Explosionsansicht eines Gasdetektionselements in Übereinstimmung mit der Ausführungsform;
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3 ein erläuterndes Diagramm, welches eine schematische Struktur einer ersten Öffnung 206 des Gasdetektionselements und eine Umgebung davon in Übereinstimmung mit der Ausführungsform illustriert;
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4 ein erläuterndes Diagramm, welches eine schematische Struktur einer zweiten Öffnung 207 des Gasdetektionselements und eine Umgebung davon in Übereinstimmung mit der Ausführungsform illustriert;
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5 ein erläuterndes Diagramm, welches eine schematische Struktur einer Öffnung 208 des Gasdetektionselements und eine Umgebung davon in Übereinstimmung mit der Ausführungsform illustriert;
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6 ein erläuterndes Diagramm, welches die erste Öffnung 206 illustriert, wo ein Spalt während eines Sinterns in dem Gasdetektionselement in Übereinstimmung mit der Ausführungsform gebildet ist;
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7 ein erläuterndes Diagramm, welches die zweite Öffnung 207 illustriert, wo ein Spalt während eines Sinterns in dem Gasdetektionselement in Übereinstimmung mit der Ausführungsform gebildet ist;
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8 ein erläuterndes Diagramm, welches die Öffnung 208 illustriert, wo ein Spalt während eines Sinterns in dem Gasdetektionselement in Übereinstimmung mit der Ausführungsform gebildet ist;
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9 ein erläuterndes Diagramm, welches eine schematische Struktur einer Öffnung eines Gasdetektionselements und eine Umgebung davon in Übereinstimmung mit der herkömmlichen Technik illustriert;
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10 ein erläuterndes Diagramm, welches eine Öffnung illustriert, wo ein Spalt in der Struktur der 9 während eines Sinterns gebildet ist, und eine technisches Problem betrifft, welches durch die vorliegende Erfindung angegangen wird;
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11 ein erläuterndes Diagramm, welches eine schematische Struktur eines Durchgangslochs eines Gasdetektionselements und einer Umgebung davon in Übereinstimmung mit der herkömmlichen Technik illustriert; und
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12 ein erläuterndes Diagramm, welches ein Durchgangsloch illustriert, wo ein Spalt in der Struktur der 10 während eines Sinterns gebildet ist, und ein technisches Problem betrifft, welches durch die vorliegende Erfindung angegangen wird.
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Beschreibung von Bezugsnummern:
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Bezugsnummern, welche dazu benutzt werden, um verschiedene strukturelle Merkmale in den Zeichnungen zu identifizieren, umfassend die folgenden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Sauerstoffsensor (Gassensor)
- 139
- Verbindungsanschluss
- 200
- Gasdetektionselement
- 200a
- Vorderende des Gasdetektionselements
- 200b
- Basisende des Gasdetektionselements
- 201
- Sensorteilbereich
- 206
- erste Öffnung
- 207
- zweite Öffnung
- 208
- dritte Öffnung
- 211
- erste feste Elektrolytschicht (vierte keramische Schicht)
- 211h
- Durchgangsloch
- 213
- erste Elektrode
- 215
- zweite Elektrode
- 215e, 219
- Peripherteilbereich
- 221
- zweite feste Elektrolytschicht (zweite keramische Schicht)
- 221h1, 221h2
- Durchgangsloch (zweites Durchgangsloch)
- 222, 229
- Peripherteilbereich (zweiter Peripherteilbereich)
- 223
- dritte Elektrode
- 223c
- Verbindungsteilbereich (zweiter Verbindungsteilbereich)
- 224, 225c, 233e, 235e
- Peripherteilbereich
- 226, 227,
- Durchgangslochleiter (zweiter Durchgangslochleiter)
- 231
- isolierende Schicht (dritte keramische Schicht)
- 231h1, 231h2
- Durchgangsloch
- 233d, 235d
- Durchgangslochleiter
- 233f, 235f
- Verbindungsteilbereich
- 241
- Schutzschicht (erste keramische Schicht)
- 241h1, 241h2, 241h3
- Durchgangsloch (erstes Durchgangsloch)
- 243, 244, 245
- Elektrodenfeld
- 247, 248, 249
- Peripherteilbereich (erster Peripherteilbereich)
- 251
- Heizungsteilbereich
- 253
- fünfte keramische Schicht (keramische Schicht)
- 255
- sechste keramische Schicht (keramische Schicht)
- 261
- Heizungs-benutztes äußeres Verbindungsfeld
- 271, 272, 273
- Durchgangslochleiter (erster Durchgangslochleiter)
- C1, C2, C3, C4, C5
- verbundener Teilbereich
- G1, G2, G3, G4, G5
- getrennter Teilbereich
- L1, L2
- maximale Länge (Breite) des verbundenen Teilbereichs
- S1, S2
- maximale Länge (Breite) des getrennten Teilbereichs
- t1, t2, t3
- Angrenzposition
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Mit Bezug nun auf die Zeichnungen wird eine detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung gegeben. Die vorliegende Erfindung sollte jedoch nicht interpretiert werden, darauf beschränkt zu sein.
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1 zeigt einen Sauerstoffsensor (Gassensor) 100 in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform. Dieser Sauerstoffsensor 100 ist an einem Auspuffrohr (nicht gezeigt) eines Automobils angebracht, um die Sauerstoffkonzentration in Auspuffgas zu detektieren. In 1 ist die untere Seite dieses Sauerstoffsensors 100 eine Vorderendseite und die obere Seite davon ist eine Basisendseite. Dieser Sauerstoffsensor 100 umfasst ein Gasdetektionselement 200, eine zylindrische Metallhülse 103 zum Haltern dieses Gasdetektionselements 200 in seinem Inneren, einen Protektor 125, welcher an einem vorbestimmten Teilbereich der Vorderendseite dieser Metallhülse 103 eingepasst ist, und, neben anderen strukturellen Komponenten, ein zylindrisches Gehäuse 131, welches mit einem vorbestimmten Teilbereich der Basisendseite dieser Metallhülse 103 verbunden ist.
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Von diesen hat das Gasdetektionselement 200 ein Vorderende 200a und ein Basisende 200b und ist ein rechteckiges, Platten-förmiges Element vom gestapelten Typ, in welchem eine Mehrzahl von keramischen Schichten gestapelt sind, wobei seine Größe in der Länge etwa 40 mm, in der Breite etwa 5 mm und in der Dicke ungefähr 1,2 mm beträgt. Wie in der perspektivischen Explosionsansicht von 2 gezeigt, umfasst dieses Gasdetektionselement 200, wenn in seine Hauptkomponenten klassifiziert, einen Sensorteilbereich 201, welcher dazu in der Lage ist, die Sauerstoffkonzentration zu sensieren, und einen Heizungsteilbereich 251, welcher dazu in der Lage ist, den Sensorteilbereich 201 zu heizen. In 2 ist die linke Seite dieses Gasdetektionselements 200 die Vorderendseite und die rechte Seite davon ist die Basisendseite.
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Der Sensorteilbereich 201 hat eine Sauerstoffkonzentration-Detektionszelle 203 und eine Sauerstoff-Pumpzelle 205.
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Die Sauerstoffkonzentration-Detektionszelle 203 hat eine erste feste Elektrolytschicht (vierte keramische Schicht) 211, welche aus einem gesinterten Presskörper aus teilweise stabilisierter Zirkonerde zusammengesetzt ist. Eine erste Elektrode 213 ist an einer vorderen Oberfläche 211a dieser ersten festen Elektrolytschicht 211 gebildet und eine zweite Elektrode 215 ist an einer hinteren Oberfläche davon gebildet. Die erste Elektrode 213 umfasst einen ersten Elektrodenteilbereich 213a, welcher an der Vorderendseite angeordnet ist, einen elliptischen Verbindungsteilbereich 213c, welcher an der Basisendseite angeordnet ist und sich in der longitudinalen Richtung des Gasdetektionselements 200 erstreckt, und einen Leiterteilbereich 213b, welcher den ersten Elektrodenteilbereich 213a und den Verbindungsteilbereich 213c verbindet. Indessen umfasst die zweite Elektrode 215 einen zweiten Elektrodenteilbereich 215a, welcher an der Vorderendseite angeordnet ist, einen elliptischen Peripherteilbereich 215c, welcher an der Basisendseite angeordnet ist und sich in der longitudinalen Richtung erstreckt, und einen Leiterteilbereich 215b, welcher den ersten Elektrodenteilbereich 215a und den Peripherteilbereich 215c verbindet.
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Zusätzlich ist ein Durchgangsloch 211h an einer vorbestimmten Position an der Basisendseite der ersten festen Elektrolytschicht 211 bereitgestellt (siehe auch 3). Weiterhin ist ein röhrenförmiger Durchgangslochleiter 217 an der inneren peripheren Oberfläche des Durchgangslochs 211h gebildet. Ein Peripherteilbereich 215c ist an der hinteren Oberfläche 211b bei der Peripherie des Durchgangslochs 211h bereitgestellt, um sich so mit dem Durchgangslochleiter 217 zu verbinden.
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Zusätzlich ist ein elektrischer Peripherteilbereich 219, welcher sich in der longitudinalen Richtung erstreckt, auf der vorderen Oberfläche 211a der ersten festen Elektrolytschicht 211 bei der Peripherie des Durchgangslochs 211h bereitgestellt, um so mit dem Durchgangslochleiter 217 verbunden zu sein.
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Als Nächstes wird eine Beschreibung der Sauerstoff-Pumpzelle 205 gegeben (siehe 2). Die Sauerstoff-Pumpzelle 205 umfasst eine zweite feste Elektrolytschicht (zweite keramische Schicht) 221, welche aus einem gesinterten Presskörper von teilweise stabilisierter Zirkonerde zusammengesetzt ist, eine dritte Elektrode 223, welche auf ihrer vorderen Oberfläche 221a gebildet ist, und eine vierte Elektrode 225, welche auf ihrer hinteren Oberfläche 221b gebildet ist. Die dritte Elektrode 223 umfasst einen dritten Elektrodenteilbereich 223a, welcher an der Vorderendseite angeordnet ist, einen elliptischen Peripherteilbereich (zweiter Verbindungsteil) 223c, welcher an der Basisendseite angeordnet ist und sich in der longitudinalen Richtung erstreckt, und einen Leiterteilbereich 223b, welcher den dritten Elektrodenteilbereich 223a und den Peripherteilbereich 223c verbindet. Indessen umfasst die vierte Elektrode 225 einen vierten Elektrodenteilbereich 225a, welcher an der Vorderendseite angeordnet ist, einen elliptischen Peripherteilbereich 225c, welcher an der Basisendseite angeordnet ist und sich in der longitudinalen Richtung erstreckt, und einen Leiterteilbereich 225b, welcher den vierten Elektrodenteilbereich 225a und den Peripherteilbereich 225c verbindet.
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Zusätzlich sind zwei Durchgangslöcher (zweite Durchgangslöcher) 221h1 und 221h2 an vorbestimmten Positionen an der Basisendseite der zweiten festen Elektrolytschicht 221 bereitgestellt. Zusätzlich sind elliptische Peripherteilbereiche (zweite Peripherteilbereiche) 222 und 229, welche sich in der longitudinalen Richtung erstrecken, an der vorderen Oberfläche 221a der zweiten festen Elektrolytschicht 221 bei den Peripherien der Durchgangslöcher 221h1 und 221h2 bereitgestellt. Indessen sind elliptische Peripherteilbereiche 224 und 225c, welche sich in der longitudinalen Richtung erstrecken, auf der hinteren Oberfläche 221b der zweiten festen Elektrolytschicht 221 bei den Peripherien der Durchgangslöcher 221h1 und 221h2 bereitgestellt. Weiterhin ist ein röhrenförmiger Durchgangslochleiter 226 an der inneren peripheren Oberfläche des Durchgangslochs 221h1 gebildet, um so den Peripherteilbereich 222 und den Peripherteilbereich 224 zu verbinden (siehe 3). Zusätzlich ist ein röhrenförmiger Durchgangslochleiter (zweiter Durchgangslochleiter) 227 an der inneren peripheren Oberfläche des Durchgangslochs 221h2 gebildet, um so den Peripherteilbereich 229 und den Peripherteilbereich 225c zu verbinden (siehe 4).
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Zurückkehrend auf 2 ist eine isolierende Schicht (dritte keramische Schicht) 231 (welche eine vordere Oberfläche 231a und eine hintere Oberfläche 231b hat), deren Hauptbestandteil Tonerde ist, zwischen der Sauerstoffkonzentration-Detektionszelle 203 und der Sauerstoff-Pumpzelle 205 gestapelt, wie oben beschrieben. Diese isolierende Schicht 231 umfasst einen isolierenden Teilbereich 231f, welcher einen Hauptteilbereich von ihr einnimmt, und ein Paar von porösen Diffusionsratekontrollierenden Teilbereichen 231g, welche an vorbestimmten Positionen an der Vorderendseite angeordnet sind. Eine Gasmesskammer 231c von rechteckiger Form in Draufsicht ist durchdringend in der isolierenden Schicht 231 an einer Position gebildet, welche dem ersten Elektrodenteilbereich 213a der Sauerstoffkonzentration-Detektionszelle 203 und dem vierten Elektrodenteilbereich 225a der Sauerstoff-Pumpzelle 205 entspricht. Diese Gasmesskammer 231c kommuniziert mit dem Äußeren durch das Paar von Diffusionsrate-kontrollierenden Teilbereichen 231g an beiden Endteilen einer Breite der isolierenden Schicht 231. Auf diese Weise sind die Diffusionsratekontrollierenden Teilbereiche 231g in der Lage, die Diffusion zu einer Zeit zu kontrollieren, wenn Detektionsgas in die Gasmesskammer 231c strömt.
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Zusätzlich sind zwei elliptische Durchgangsfächer 231h1 und 231h2, welche sich in der longitudinalen Richtung erstrecken, an der Basisendseite der isolierenden Schicht 231 gebildet. Zusätzlich sind Peripherteilbereiche 233e und 235e auf der vorderen Oberfläche 231a der isolierenden Schicht 231 bei den Peripherien der Durchgangslöcher 231h1 und 231h2 gebildet. Zusätzlich sind Verbindungsteile 233f unter 235f überlappend auf dem Peripherteilbereich 219 und dem Verbindungsteilbereich 213c bereitgestellt, welche in den Durchgangslöchern 231h1 bzw. 231h2 ausgestellt sind. Weiterhin ist ein Durchgangslochleiter 233d, dessen Querschnitt U-förmig ist, in dem Durchgangsloch 231h1 bei einem Teilbereich an der Vorderendseite seiner inneren peripheren Wand gebildet, um so den Peripherteilbereich 233e und den Verbindungsteilbereich 233f zu verbinden (siehe 3). Indessen ist ein Durchgangslochleiter 235d, dessen Querschnitt U-förmig ist, auch in dem Durchgangsloch 231h2 bei einem Teilbereich an der Vorderendseite seiner inneren peripheren Wand gebildet, um so den Peripherteilbereich 235e und den Verbindungsteilbereich 235f zu verbinden (siehe auch 4).
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Zurückkehrend auf 2 wird eine Beschreibung einer Schutzschicht (erste keramische Schicht) 241 gegeben. Die Schutzschicht 241, dessen Hauptbestandteil Tonerde ist, ist auf der vorderen Oberfläche 221a der zweiten festen Elektrolytschicht 221 gebildet. Diese Schutzschicht 241 umfasst einen porösen Elektrode-schützenden Teilbereich 241e, welcher in Entsprechung mit dem dritten Elektrodenteilbereich 223a angeordnet ist, sowie einen Unterstützungsteilbereich 241g, welcher den restlichen Teilbereich einnimmt. Der Elektrode-schützende Teilbereich 241e bedeckt den dritten Elektrodenteilbereich 223a, um Vergiftung (poisoning) zu verhindern und zu unterdrücken. Zusätzlich bedeckt und schützt der Unterstützungsteilbereich 241d die zweite feste Elektrolytschicht 221. Ein abgeschrägter Teilbereich 200bc ist bei dem Basisende der Schutzschicht 241 gebildet.
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Zusätzlich sind drei Durchgangslöcher (erste Durchgangslöcher) 241h1, 241h2 und 241h3 an der Basisendseite der Schutzschicht 241 bereitgestellt. Drei Elektrodenfelder 243, 244 und 245, welche sich in der longitudinalen Richtung erstrecken, sind auf der vorderen Oberfläche 241a der Schutzschicht 241 bei den Peripherien der Durchgangslöcher 241h1, 241h2 und 241h3 gebildet, um in der Breitenrichtung nebeneinander gestellt zu sein. Indessen sind drei elliptische Peripherteilbereiche (erste Peripherteilbereiche) 247, 248 und 249, welche sich in der longitudinalen Richtung erstrecken, auf einer hinteren Oberfläche 241b der Schutzschicht 241 bei den Peripherien der Durchgangslöcher 241h1, 241h2 und 241h3 in einer nebeneinander gestellten Weise gebildet. Weiterhin ist ein Durchgangslochleiter 271 an der inneren peripheren Oberfläche des Durchgangslochs 241h1 gebildet, um das Elektrodenfeld 243 und den Peripherteilbereich 247 zu verbinden (siehe 3). Zusätzlich ist ein Durchgangslochleiter 272 an der inneren peripheren Oberfläche des Durchgangslochs 241h2 gebildet, um das Elektrodenfeld 244 und den Peripherteilbereich 248 zu verbinden (siehe 4). Weiterhin ist ein röhrenförmiger Durchgangslochleiter 273 an der inneren peripheren Oberfläche des Durchgangslochs 241h3 gebildet, um das Elektrodenfeld 245 und den Peripherteilbereich 249 zu verbinden (siehe 5).
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Drei Öffnungen 206, 207 und 208 sind in dem Sensorteilbereich 201 des Gasdetektionselements 200 gebildet.
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Von diesen ist die erste Öffnung 206 gebildet, indem die inneren peripheren Oberflächen des Durchgangslochleiters 217, des Durchgangslochleiters 233d, des Durchgangslochs 231h1, des Durchgangslochleiters 226, und des Durchgangslochleiters 271 in der Richtung einer Dicke verbunden sind (siehe 3). Indessen ist die zweite Öffnung 207 gebildet, indem die inneren peripheren Oberflächen des Durchgangslochleiters 235d, des Durchgangslochs 231h2, des Durchgangslochsleiters 227 und des Durchgangslochleiters 272 in Richtung einer Dicke verbunden sind (siehe 4). Weiterhin ist die dritte Öffnung 208 durch die innere periphere Oberfläche des Durchgangslochleiters 273 gebildet.
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Als Nächstes wird zurückkehrend auf 2, eine Beschreibung des Heizungsteilbereichs 251 gegeben. Der Heizungsteilbereich 251 umfasst eine fünfte keramische Schicht 253 und eine sechste keramische Schicht 255, deren Hauptbestandteilbereich Tonerde ist; ein Heizungselement 257, welches zwischen diesen keramischen Schichten eingeschlossen ist; und ein Paar von Heizungs-benutzten äußeren Verbindungsfeldern 261 und 262, welches an der Basisendseite einer hinteren Oberfläche 255b der zweiten keramischen Schicht 255 bereitgestellt ist. Das Heizungselement 257 umfasst einen Heizungsteilbereich 257a, welcher an der Vorderendseite gelegen ist; ein Paar von Verbindungsteilen 257c1 und 257c2, welches an der Basisendseite gelegen ist; und ein Paar von Leiterteilen 257b1 und 257b2, um den Heizungsteilbereich 257a mit den Verbindungsteilen 257c1 bzw. 257c2 zu verbinden. Zusätzlich hat die sechste keramische Schicht 255 Durchgangslöcher 255h1 und 255h2 an der Basisendseite. Ein Paar von Leitern 259 und 260 sind an den inneren peripheren Oberflächen der Durchgangslöcher 255h1 bzw. 255h2 bereitgestellt, um die Verbindungsteile 257c1 und 257c2 mit den Heizungs-benutzten äußeren Verbindungsfeldern 261 bzw. 262 zu verbinden.
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Zurückkehrend auf 1 wird als Nächstes eine Beschreibung der Konstruktion von äußeren Teilbereichen des Gassensors 100 gegeben. Die Metallhülse 103 ist aus SUS 430 gebildet und hat an ihrer Außenseite einen Außengewindeteilbereich 105, um den Gassensor 100 an das Auspuffrohr zu installieren, sowie einen hexagonalen Eingriffteilbereich 107, um mit einem Werkzeug während der Installation in Eingriff zu stehen. Weiterhin ist ein innerer gestufter Teilbereich 109, welcher radial nach innen hervorsteht, an der Innenseite der Metallhülse 103 bereitgestellt. Dieser innere gestufte Teilbereich 109 unterstützt eine Metallhalterung 111, um das Gasdetektionselement 200 zu haltern. Weiterhin sind eine keramische Halterung 113 und eine Talk-gefüllte Schicht 115 an der Innenseite dieser Metallhalterung 111 in Folge von der Vorderendseite angeordnet, um das Gasdetektionselement 200 in Position zu legen. Diese Talk-gefüllte Schicht 115 besteht aus zwei Schichten, einer ersten Talk-gefüllten Schicht 116, welche an der Vorderendseite gelegen ist, und einer zweiten Talk-gefüllten Schicht 117, welche an der Basisendseite gelegen ist. Eine Muffe 119 aus Tonerde ist auf der Basisendseite der zweiten Talk-gefüllten Schicht 117 angeordnet. Die Muffe 119 ist in eine vielstufige zylindrische Form gebildet, und das Gasdetektionselement 200 ist in ihr axiales Loch 119h eingefügt. Ein gefalzter Teilbereich 110, welcher an der Basisendseite der Metallhülse 103 gelegen ist, ist nach innen gebogen, um dadurch die Muffe 119 zu der Vorderendseite der Metallhülse 103 hin mittels eines aus rostfreiem Stahl gefertigten Ringelements 121 zu drücken.
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Zusätzlich ist der metallische Protektor 125 an eine äußere Peripherie des Vorderendes der Metallhülse 103 geschweißt, um einen Vorderendteilbereich 200s des Gasdetektionselements 200 abzudecken, welcher von dem Vorderende der Metallhülse hervorsteht. Dieser Protektor 125 hat eine duale Struktur, welche einen unteren zylindrischen äußeren Protektor 126, welcher an der Außenseite gelegen ist, und einen unteren zylindrischen inneren Protektor 127, welcher an der Innenseite gelegen ist, umfasst. Eine Mehrzahl von Gaseinlasslöchern 126k und 127k ist in dem äußeren Protektor 126 bzw. dem inneren Protektor 127 bereitgestellt, um die Auspuffgase in das Innere hinein zu führen.
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Indessen ist das zylindrische Gehäuse 131, welches aus SUS 430 gefertigt ist, an die Basisendseite der Metallhülse 103 geschweißt. Ein Separator 135 ist an der Innenseite des Gehäuses 131 angeordnet. Der Separator 135 ist an das Gehäuse 131 mittels eines Halterungselements 137 angebracht, welches zwischen den Separator 135 und das Gehäuse 131 gesetzt ist. Zusätzlich sind eine Mehrzahl von Verbindungsanschlüssen 139 zum elektrischen Verbinden mit dem Gasdetektionselement 200, sowie eine Mehrzahl von Leiterkabeln 141, deren eine Enden elektrisch mit diesen Verbindungsanschlüssen 139 verbunden sind und welche sich nach außerhalb der Basisendseite des Gassensors 100 erstrecken, an dem Separator 135 angeordnet. Zusätzlich ist eine zylindrische Gummikappe 143 an der Basisendseite des Separatars 135 angeordnet, um eine Öffnung 131c der Basisendseite des Gehäuses 131 zu schließen. Die Gummikappe 143 ist an dem Gehäuse 131 durch Falzen der äußeren Peripherie des Gehäuses 131 radial nach innen angebracht, während sie an das Gehäuse 131 angepasst ist. Eine Mehrzahl von Einführlöchern 143h ist in der Gummikappe 143 bereitgestellt und die zuvor erwähnte Mehrzahl an Leiterkabeln 141 ist jeweils darin eingefügt.
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Als Nächstes wird eine Beschreibung von spezifischen strukturellen Teilbereichen der Erfindung mit Bezug auf die 6 bis 8 gegeben. 6 bis 8 entsprechen jeweils den 3 bis 5 und zeigen die jeweiligen strukturellen Merkmale in vergrößerter Form. Das Gasdetektionselement 200 ist gebildet, indem zuerst ein nicht gesinterter gestapelter Körper durch ein Verfahren, wie etwa eine herkömmlicherweise bekannte Schichtstapeltechnik und eine Leiterpaste-Drucktechnik, gebildet wird und nachfolgend simultan die nicht gesinterte keramische Grünschicht und eine Leiterpaste gesintert werden, deren Hauptbestandteilbereich Platin ist und welche zwischen ihren Schichten und den Durchgangslöchern durch Drucken (printing) gebildet worden ist. Zum Zeitpunkt des Sinterns gibt es Fälle, wo, in dem Teilbereich der wechselseitig überlappten Leiterpaste, welcher angrenzend an das Durchgangsloch ist, die angewendeten Teilbereiche der Leiterpaste abblättern und ein Spalt erzeugt ist. Dies geschieht, weil der Betrag eines Schrumpfens beim Sintern zwischen der keramischen Grünschicht und dem nicht gesinterten metallisierenden Material unterschiedlich ist.
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Wie als erstes in 6 gezeigt, sind getrennte Teilbereiche G1 und G2, welche angrenzend an die erste Öffnung 206 gelegen sind und sich jeweils einander mit einem Spalt dazwischen gegenüberstehen, zwischen dem Peripherteilbereich (erster Peripherteilbereich) 247 und dem Peripherteilbereich (zweiter Peripherteilbereich) 222 und zwischen dem Peripherteilbereich 224 und dem Peripherteilbereich 231e, welche sich gegenseitig überlappen, gebildet. In 3 sind die getrennten Teilbereiche G1 und G2 nicht gezeigt.
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Sogar wenn die getrennten Teilbereiche G1 und G2 gebildet sind, haben der Peripherteilbereiche 247 und der Peripherteilbereich 222 gegenseitig überlappende verbundene Teilbereiche C1, und der Peripherteilbereich 224 und der Peripherteilbereich 233e haben ähnlich gegenseitig überlappende verbundene Teilbereiche C2. Außerdem ist eine maximale Länge L1 der verbundenen Teilbereiche C1 und C2 gesetzt, um größer zu sein als die maximale Länge S1 der getrennten Teilbereiche G1 und G2. Demgemäß ist eine genügende Zuverlässigkeit einer Verbindung zwischen dem Peripherteilbereich 247 und dem Peripherteilbereich 222 und zwischen dem Peripherteilbereich 224 und dem Peripherteilbereich 233e sichergestellt.
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Es sollte bemerkt werden, dass der verbundene Teilbereich C1 nicht nur an der Vorderendseite der ersten Öffnung 206 gebildet ist, sondern auch an ihrer Basisendseite. In dieser Ausführungsform ist jedoch die Breite des verbundenen Teilbereichs C1 an der Vorderendseite länger gesetzt und sehr klein an der Basisendseite. Als ein Resultat kann, wie in 3 gezeigt, die erste Öffnung 206 näher an das Basisende 206b des Gasdetektionselements 200 gesetzt werden. Insbesondere ist der Abstand zwischen der ersten Öffnung 206 und dem Basisende 200b vorzugsweise gesetzt, um nicht größer als 3 mm zu sein. Es sollte bemerkt werden, dass in dieser Ausführungsform der Abstand zwischen der ersten Öffnung 206 und dem Basisende 200b gesetzt ist, um ungefähr 1,5 mm zu sein.
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Weil die erste Öffnung 206 somit nahe an das Basisende 200b gesetzt ist, ist das Elektrodenfeld 243 mehr an der Vorderendseite bereitgestellt als die erste Öffnung 206. Wie in 3 gezeigt, ist eine Angrenzposition t1 zwischen dem Verbindungsanschluss 139 und dem Elektrodenfeld 243 mehr an der Vorderendseite gelegen als wie etwa der Peripherteilbereich 247, welcher den verbundenen Teilbereich C1 umfasst. Weil der Verbindungsanschluss 139 und das Elektrodenfeld 243 miteinander in Kontakt bei einem Teilbereich sind, welcher eine Irregularität an dem Elektrodenfeld 243 vermeidet, welche durch den Dickenteilbereich des Peripherteilbereichs 247 und dergleichen hervorgerufen ist, kann eine Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen dem Verbindungsanschluss 139 und dem Elektrodenfeld 243 verbessert werden.
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Für die zweite Öffnung 207 sind, wie als nächstes in 7 gezeigt, getrennte Teilbereiche G3 und G4, welche sich jeweils mit einem Spalt dazwischen gegenüberstehen, zwischen dem Peripherteilbereich (erster Peripherteilbereich) 248 und dem Peripherteilbereich (zweiter Peripherteilbereich) 229 und zwischen dem Peripherteilbereich 225c und dem Peripherteilbereich 235e gebildet, welche gegenseitig überlappen. In 4 sind die getrennten Teilbereiche G3 und G4 nicht gezeigt.
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Sogar wenn die getrennten Teilbereiche G3 und G4 gebildet werden, haben jedoch der Peripherteilbereich 248 und der Peripherteilbereich 229 gegenseitig überlappende verbundene Teilbereiche C3 und der Peripherteilbereich 225c und der Peripherteilbereich 235e haben ähnlich gegenseitig überlappende verbundene Teilbereiche C4. Außerdem ist eine maximale Länge L1 der verbundenen Teilbereiche C3 und C4 gesetzt, um größer zu sein als eine maximale Länge S1 von getrennten Teilbereichen G3 und G4. Demgemäß ist eine genügende Zuverlässigkeit einer Verbindung zwischen dem Peripherteilbereich 248 und dem Peripherteilbereich 229 und zwischen dem Peripherteilbereich 225c und dem Peripherteilbereich 235e sichergestellt.
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Wie in 7 gezeigt, ist der verbundene Teilbereich C3 nicht nur an einer Vorderendseite der zweiten Öffnung 207, sondern auch an ihrer Basisendseite gebildet. In dieser Ausführungsform ist jedoch die Breite des verbundenen Teilbereichs C3 auf der Vorderendseite länger gesetzt und sehr klein an der Basisendseite. Weiterhin ist das Elektrodenfeld 244 an der Basisendseite der zweiten Öffnung 207 bereitgestellt. Weil die Angrenzposition t2 zwischen dem Verbindungsanschluss 139 und dem Elektrodenfeld 244 somit an der Basisendseite gelegen ist, wo der verbundene Teilbereich C3 kürzer ist (siehe 4), wird es leicht, die Irregularität zu vermeiden, welche an dem Elektrodenfeld 244 auf Grund des Dickenteilbereichs des Peripherteilbereichs 248 und dergleichen auftritt. Zusätzlich kann der Abstand zwischen der zweiten Öffnung 207 und der Angrenzposition t2 kleiner gemacht werden als der Abstand zwischen der ersten Öffnung 206 und der Angrenzposition t1. Insbesondere ist der Abstand zwischen der zweiten Öffnung 207 und der Angrenzposition t2 180 μm, während der Abstand zwischen der ersten Öffnung 206 und der Angrenzposition t1 220 μm ist.
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Für die dritte Öffnung 208, wie in der 8 gezeigt, sind getrennte Teilbereiche G5, welche sich einander mit einem Spalt dazwischen gegenüberstehen, zwischen dem Peripherteilbereich (erster Peripherteilbereich) 249 und dem Verbindungsteilbereich (zweiter Verbindungsteilbereich) 223c gebildet, welche gegenseitig überlappen. In 5 sind die getrennten Teilbereiche 5 nicht gezeigt.
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Sogar wenn die getrennten Teilbereiche G5 gebildet werden, haben der Peripherteilbereich 249 und der Peripherteilbereich 223c gegenseitig überlappende verbundene Teilbereiche C5. Außerdem ist eine maximale Länge L2 der verbundenen Teilbereiche C5 gesetzt, um größer zu sein als eine maximale Länge S2 der getrennten Teilbereiche G5. Demgemäß ist eine genügende Zuverlässigkeit einer Verbindung zwischen dem Peripherteilbereich 249 und dem Peripherteilbereich 223 sichergestellt. Folglich ist es möglich, eine Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen dem Durchgangslochleiter (erster Durchgangslochleiter) 237 und dem Verbindungsteilbereich 223c sicherzustellen.
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Wie in 8 gezeigt, ist der verbundene Teilbereich C5 nicht nur an der Vorderendseite des Durchgangslochs (erstes Durchgangsloch) 241h3 gebildet, sondern auch an der Basisendseite davon. In dieser Ausführungsform ist jedoch die Breite des verbundenen Teilbereichs C5 an der Vorderendseite länger gesetzt und sehr klein an der Basisendseite. Weiterhin ist das Elektrodenfeld 245 an der Basisendseite der Öffnung 208 bereitgestellt. Weil die Angrenzposition t3 zwischen dem Verbindungsanschluss 139 und dem Elektrodenfeld 245 somit an der Basisendseite gelegen ist, wo der verbundene Teilbereich C5 kürzer ist (siehe 5), wird es leicht, die Irregularität zu vermeiden, welche an dem Elektrodenfeld 245 auf Grund des Dickenteilbereichs des Peripherteilbereichs 249 und dergleichen auftritt. Zusätzlich kann der Abstand zwischen der Öffnung 208 und der Angrenzposition t3 kleiner gemacht werden als der Abstand zwischen der ersten Öffnung 206 und der Angrenzposition t1. Insbesondere ist der Abstand zwischen der Öffnung 208 und der Angrenzposition t3 180 μm, während der Abstand zwischen der ersten Öffnung 206 und der Angrenzposition t1 220 μm ist.
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Die zuvor erwähnten maximalen Längen S1 der getrennten Teilbereiche G1 bis G5 sind jeweils 20 bis 55 μm, während die maximalen Längen L1 der verbundenen Teilbereiche C1 bis C5 jeweils 60 μm bis 200 μm sind. Die maximalen Längen S1 der verbundenen Teilbereiche C1 bis C5 sind nicht weniger als dreimal die Längen der getrennten Teilbereiche G1 bis G5, jeweils.
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Zusätzlich sind die Längen der Peripherteilbereiche 219, 224, 222, 225c, 229, 247, 248 und 249 gesetzt, um an der Vorderendseite größer zu sein als die Längen an der Basisendseite unter Benutzung ihrer entsprechenden Durchgangslöcher als Referenzen. Insbesondere sind ihre Längen an der Vorderendseite jeweils 1,6 mm und ihre Längen an der Basisendseite sind jeweils 0,2 mm.
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Es sollte weiterhin für die in der Technik Ausgebildeten offensichtlich sein, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail der Erfindung, wie sie gezeigt und oben beschrieben wurde, gemacht werden können. Es ist beabsichtigt, dass solche Änderungen innerhalb des Geistes und des Geltungsbereichs der hieran angehängten Ansprüche umfasst sind.
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Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung
JP 2006-195784 , welche am 18. Juli 2006 eingereicht wurde, wobei der gesamte Inhalt dieser Anmeldung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist, in derselben Weise als wenn sie in Länge ausgeführt ist.
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Zusammengefasst wird ein Gassensor bereitgestellt, welcher ein Gasdetektionselement umfasst, welches sich in einer longitudinalen Richtung erstreckt und in welchem eine Mehrzahl von keramischen Schichten gestapelt sind, und wobei ein Detektionsteilbereich bei einer Vorderendseite des Gasdetektionselements bereitgestellt ist, wobei das Gasdetektionselement umfasst: Eine erste keramische Schicht; eine zweite keramische Schicht; einen ersten Durchgangslochleiter; einen ersten Peripherteilbereich; einen zweiten Durchgangslochleiter; einen zweiten Peripherteilbereich; und eine Öffnung, welche alle darin definiert sind, wobei der erste Peripherteilbereich und der zweite Peripherteilbereich jeweils gegenseitig überlappende verbundene Teilbereiche und getrennte Teilbereiche haben, welche sich durch einen Spalt gegenüberstehen, welcher sich zu der Öffnung hin fortsetzt, und wobei eine Beziehung L1 > S1 erfüllt ist, wobei L1 eine maximale Länge des verbundenen Teilbereichs und S1 eine maximale Länge des getrennten Teilbereichs repräsentiert.
