DE102014113274A1

DE102014113274A1 - Gassensorelement und Gassensor

Info

Publication number: DE102014113274A1
Application number: DE102014113274.2A
Authority: DE
Inventors: c/o NGK Spark Plug Co. Ltd. Sakuma Shun; c/o NGK Spark Plug Co. Ltd. Onkawa Masaki; c/o NGK Spark Plug Co. Ltd. Iwano Toru; c/o NGK Spark Plug Co. Ltd. Muraoka Tatsuhiko; c/o NGK Spark Plug Co. Ltd. Ohtsuka Shigehiro; c/o NGK Spark Plug Co. Ltd. Mizutani Masaki
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2013-09-17
Filing date: 2014-09-15
Publication date: 2015-03-19
Also published as: JP2015059758A; JP6014000B2; US9476863B2; US20150075254A1

Abstract

Die Dicke einer ersten Schutzschicht (111) auf einer porösen Schicht (77) eines Gassensorelements (7) ist größer als jene der ersten Schutzschicht (111) an einer Position, die sich hinter der porösen Schicht (77) befindet, und die Dicke einer zweiten Schutzschicht (113) an einer Position, die sich hinter der porösen Schicht (77) befindet, ist größer als jene der zweiten Schutzschicht (113) über der porösen Schicht (77). Das heißt, die erste Schutzschicht (111) ist in einem Abschnitt, der sich hinter der porösen Schicht (77) befindet, dünner als in einem Abschnitt, der sich auf der porösen Schicht (77) befindet. Im Gegensatz dazu ist die zweite Schutzschicht (113) in einem Abschnitt, der sich hinter der porösen Schicht (77) befindet, dicker als in einem Abschnitt, der sich über der porösen Schicht (77) befindet. Somit kann ein hinterer Endabschnitt der Überzugsschicht (39) verglichen mit einer herkömmlichen Überzugsschicht dicker sein. Daher ist es selbst im Fall eines Anhaftens von Wasser an dem hinteren Endabschnitt der Überzugsschicht (39) unwahrscheinlich, dass das Gassensorelement (7) eine Bildung von Rissen erfährt, so dass die Beständigkeit in Bezug auf das Anhaften von Wasser verbessert ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gassensorelement und einen Gassensor zur Erfassung der Konzentration eines bestimmten Gases, das zum Beispiel in Verbrennungsgas oder Abgas einer Brennkammer oder eines Verbrennungsmotors enthalten ist.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Herkömmlich werden verschiedene Gassensoren verwendet, um die Konzentration eines bestimmten Bestandteils (Sauerstoff usw.) in Abgas eines Verbrennungsmotors zu erfassen.
In einen derartigen Gassensor ist ein Gassensorelement aufgenommen. Das Gassensorelement umfasst ein keramikplattenartiges Element, das einen Erfassungsabschnitt umfasst, welcher einen Festelektrolytkörper und ein Paar von Elektroden, die an dem Festelektrolytkörper angeordnet sind, aufweist.
Ein Endabschnitt (der vordere Endabschnitt) des Gassensorelements, an dem sich der Erfassungsabschnitt des plattenartigen Elements befindet, ist dem Abgas ausgesetzt. Entsprechend können Wasser wie etwa Wassertröpfchen, die in dem Abgas enthalten sind, und kondensiertes Wasser, das in einem Abgasrohr gebildet wird, und vergiftende Substanzen wie etwa Silizium und Phosphor, die in dem Abgas enthalten sind, an dem plattenartigen Element anhaften. Besonders das Anhaften von Wasser an dem plattenartigen Element kann das Auftreten einer Beschädigung wie etwa von Rissen an dem plattenartigen Element verursachen.
Daher ist ein vorderer Endabschnitt des Gassensorelements mit einer porösen Schutzschicht, die aus Keramik gebildet ist, überzogen, um vergiftende Substanzen zu fangen und einen direkten Kontakt von Wasser mit dem plattenartigen Element zu verhindern (siehe die Japanische Patentoffenlegungsschrift (kokai) Nr. 2012-220293 ).
Außerdem wurde wie in 12 gezeigt die folgende Technik entwickelt: eine poröse Schutzschicht P3, die einen Erfassungsabschnitt P2 bedeckt, der sich an einem vorderen Endabschnitt eines Gassensorelements P1 befindet, weist einen zweischichtigen Aufbau auf, der aus einer unteren Schicht P4 und einer oberen Schicht P5 (die die gesamte Oberfläche der unteren Schicht P4 bedeckt) besteht.
Eines der Verfahren zur Bildung der porösen Schutzschicht P3 mit dem zweischichtigen Aufbau benutzt den in JP 2012-220293 beschriebenen Eintauchprozess; insbesondere wird ein vorderer Endabschnitt des Gassensorelements P1 mehrere Male in eine Materialaufschlämmung getaucht, um die untere Schicht P4 und die obere Schicht P5 zu bilden.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Doch die oben genannte herkömmliche Technik kann zwar die poröse Schutzschicht P3 mit einem zweischichtigen Aufbau bilden, aber aufgrund der geringen Dicke eines hinteren Endabschnitts (eines oberen Abschnitts in 12) der porösen Schutzschicht P3 bei der Bereitstellung einer ausreichenden Beständigkeit gegenüber dem Anhaften von Wasser versagen.
Damit die obere Schicht P5 die gesamte untere Schicht P4 bedeckt, ist die obere Schicht P5 im Besonderen hinsichtlich des Bereichs ihrer Bildung breiter als die untere Schicht P4. Entsprechend besteht ein hinterer Endabschnitt der porösen Schutzschicht P3 nur aus einer einzelnen Schicht, d.h., nur der oberen Schicht P5. Da die Materialaufschlämmung dazu neigt, sich infolge der Schwerkraft abwärts, d.h., nach vorne, zu bewegen, wird überdies die Dicke eines hinteren Abschnitts der oberen Schicht P5 gering.
Wenn Wasser von außen her an einem hinteren Endabschnitt (einem Abschnitt, der nur aus der oberen Schicht P5 besteht) der porösen Schutzschicht P3 anhaftet, dringt das Wasser daher in die obere Schicht P5 (die eine geringe Dicke aufweist) ein und gelangt mit dem keramikplattenartigen Element P6 in Kontakt; als Ergebnis neigt das plattenartige Element P6 zu einer Rissbildung.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des obigen Problems erdacht, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Gassensorelement mit einer hohen Beständigkeit gegenüber einem Anhaften von Wasser wie auch einen Gassensor, der den Gassensor verwendet, bereitzustellen.

(1) Nach einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Gassensorelement ein längliches plattenartiges Element und eine Überzugsschicht. An dem vorderen Endabschnitt des plattenartigen Elements ist ein Erfassungsabschnitt bereitgestellt. Der Erfassungsabschnitt besteht aus einem Festelektrolytkörper, einem Paar von Elektroden, die an einer entsprechenden Vorder- und Rückfläche des Festelektrolytkörpers bereitgestellt sind, und einer porösen Schicht, die die außen an dem plattenartigen Element befindliche Elektrode, welche zum Beispiel an der Vorderfläche des Festelektrolytkörpers bereitgestellt ist, bedeckt. Die Überzugsschicht weist eine erste Schutzschicht, die den gesamten Feststellbereich bedeckt, und eine zweite Schutzschicht, die die erste Schutzschicht in der Umfangsrichtung bedeckt und sich wenigstens von einem vorderen Ende der ersten Schutzschicht zu einer Position, die sich hinter (rückseitig) der porösen Schicht befindet, erstreckt, auf. Bei dem Gassensorelement ist die Dicke der ersten Schutzschicht auf der porösen Schicht größer als jene der ersten Schutzschicht an einer Position, die sich hinter der porösen Schicht befindet. Darüber hinaus ist die Dicke der zweiten Schutzschicht an einer Position, die sich hinter der porösen Schicht befindet, größer als jene der zweiten Schutzschicht über der porösen Schicht.

Nach dem ersten Gesichtspunkt ist die Dicke der ersten Schutzschicht auf der porösen Schicht größer als jene der ersten Schutzschicht an einer Position, die sich hinter (rückseitig) der porösen Schicht befindet; darüber hinaus ist die Dicke der zweiten Schutzschicht an einer Position, die sich hinter der porösen Schicht befindet, größer als jene der zweiten Schutzschicht über der porösen Schicht.
Das heißt, die erste Schutzschicht ist an einer Position, die sich hinter der porösen Schicht befindet, dünner als an einem Abschnitt, der sich auf der porösen Schicht befindet. Im Gegensatz dazu ist die zweite Schutzschicht an einer Position, die sich hinter der porösen Schicht befindet, dicker als an einem Abschnitt, der sich über der porösen Schicht befindet. Entsprechend kann die Überzugsschicht der vorliegenden Erfindung verglichen mit einer herkömmlichen Überzugsschicht in ihrem hinteren (rückseitigen) Abschnitt eine größere Dicke aufweisen. Als Ergebnis ist es selbst im Fall des Anhaftens von Wasser an einem hinteren Abschnitt der Überzugsschicht unwahrscheinlich, dass das plattenartige Element (und entsprechend das Gassensorelement) zum Beispiel eine Rissbildung erfährt, wodurch die Beständigkeit in Bezug auf das Anhaften von Wasser verbessert wird.
Die Dicke einer jeden der Schutzschichten auf oder über der porösen Schicht kann zum Beispiel durch eine Dicke an einer typischen Position (z.B. eine Dicke in einem mittleren Abschnitt in der Längsrichtung) auf oder über der porösen Schicht oder eine durchschnittliche Dicke entlang der Längsrichtung auf oder über der porösen Schicht dargestellt sein. Die Dicke einer jeden der Schutzschichten an einer Position, die sich hinter der porösen Schicht befindet, kann zum Beispiel durch eine Dicke an einer typischen Position (z.B. einer Dicke in einem mittleren Abschnitt zwischen dem hinteren Ende der porösen Schicht und dem hinteren Ende jeder der Schutzschichten) oder eine durchschnittliche Dicke entlang der Längsrichtung dieses Abschnitts einer jeden der Schutzschichten, die sich von der porösen Schicht nach hinten erstrecken, dargestellt sein.

(2) Nach einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung beträgt der Unterschied zwischen einer größten Dicke und einer kleinsten Dicke der Überzugsschicht in einem Bereich, in dem die erste Schutzschicht und die zweite Schutzschicht der Überzugsschicht entlang einer Längsrichtung des plattenartigen Elements aufeinander gefügt sind, 100 µm oder weniger.

Nach dem zweiten Gesichtspunkt beträgt der Unterschied zwischen der größten Dicke und der kleinsten Dicke der Überzugsschicht 100 µm oder weniger, was anzeigt, dass die Überzugsschicht entlang der Längsrichtung des plattenartigen Elements eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke aufweist.
Daher ist ein hinterer Abschnitt der Überzugsschicht im Gegensatz zu einer herkömmlichen Überzugsschicht nicht dünn, wodurch eine hohe Beständigkeit in Bezug auf das Anhaften von Wasser bereitgestellt wird.

(3) Nach einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die gesamte Oberfläche der ersten Schutzschicht von der zweiten Schutzschicht bedeckt, und weist ein hinterer Endabschnitt der Überzugsschicht einen einschichtigen Aufbau auf, der aus der zweiten Schutzschicht besteht.

Der dritte Gesichtspunkt bestimmt den Aufbau der Überzugsschicht. Verglichen mit einer herkömmlichen Überzugsschicht weist die Überzugsschicht des dritten Gesichtspunkts an einem hinteren einschichtigen Abschnitt (der zweiten Schutzschicht) der Überzugsschicht eine größere Dicke auf, wodurch eine hohe Beständigkeit in Bezug auf das Anhaften von Wasser bereitgestellt wird.

(4) Nach einem vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein vorderer Abschnitt der ersten Schutzschicht von der zweiten Schutzschicht bedeckt, und weist ein hinterer Endabschnitt der Schutzschicht einen einschichtigen Aufbau auf, der aus der ersten Schutzschicht besteht.

Der vierte Gesichtspunkt bestimmt den Aufbau der Überzugsschicht. Verglichen mit einer herkömmlichen Überzugsschicht weist die Überzugsschicht des vierten Gesichtspunkts an einem hinteren einschichtigen Abschnitt (der ersten Schutzschicht) der Überzugsschicht eine größere Dicke auf, wodurch eine hohe Beständigkeit in Bezug auf das Anhaften von Wasser bereitgestellt wird.

(5) Nach einem fünften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist die erste Schutzschicht einen höheren Prozentsatz an Poren als die zweite Schutzschicht auf.

Nach dem fünften Gesichtspunkt weist die innere erste Schutzschicht eine große Anzahl an großen Poren auf, wohingegen die äußere zweite Schutzschicht eine kleine Anzahl an großen Poren aufweist. Selbst wenn Wasser an der Oberfläche (der Außenfläche) der äußeren zweiten Schutzschicht anhaftet und in die zweite Schutzschicht eindringt, wird das Wasser daher durch die Kapillarwirkung wahrscheinlich in der äußeren zweiten Schutzschicht mit einer kleinen Anzahl an großen Poren anhalten und ist es daher unwahrscheinlich, dass es in die innere erste Schutzschicht mit einer großen Anzahl an großen Poren eindringt. Daher wird eine hohe Beständigkeit in Bezug auf das Anhaften von Wasser bereitgestellt.
Der Prozentsatz der Poren kann zum Beispiel durch die Porosität dargestellt sein.

(6) Nach einem sechsten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die zweite Schutzschicht in dem gesamten Bereich der Überzugsschicht dicker als die erste Schutzschicht.

Nach dem sechsten Gesichtspunkt weist die Überzugsschicht einen derartigen Aufbau auf, dass die zweite Schutzschicht in dem gesamten Bereich der Überzugsschicht dicker als die erste Schutzschicht ist. Daher wird eine ausreichende Beständigkeit in Bezug auf das Anhaften von Wasser sichergestellt.

(7) Nach einem siebenten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist in dem plattenartigen Element in einem Bereich, der von einer Dickenrichtung des plattenartigen Elements her gesehen über dem Erfassungsabschnitt liegt, eine Heizeinrichtung angeordnet.

Nach dem siebenten Gesichtspunkt ist die Heizeinrichtung an einer Position gebildet, die dem Erfassungsabschnitt entspricht, wodurch die Heizeinrichtung den Erfassungsabschnitt leistungsfähig erwärmen kann.

(8) Nach einem achten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Gassensor ein Gassensorelement zur Erfassung der Konzentration eines bestimmten Gasbestandteils in einem zu messenden Gas, und ein Gehäuse, um das Gassensorelement zu halten. Bei dem Gassensor ist das Gassensorelement ein Gassensorelement nach einem aus dem ersten bis siebenten Gesichtspunkt.

Der Gassensor des achten Gesichtspunkts weist das oben genannte Gassensorelement auf und zeigt daher eine hohe Beständigkeit in Bezug auf das Anhaften von Wasser.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine erklärende Ansicht, die einen Gassensor einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem in der axialen Richtung geschnittenen Zustand zeigt.
2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die ein Gassensorelement der ersten Ausführungsform zeigt.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die das Gassensorelement der ersten Ausführungsform zeigt.
4A ist eine Vorderansicht, die einen vorderen Endabschnitt des Gassensorelements der ersten Ausführungsform zeigt, indem eine Überzugsschicht von einer vorderen Fläche des vorderen Endabschnitts entfernt ist.
4B ist eine Seitenansicht, die den vorderen Endabschnitt des Gassensorelements zeigt, indem die Überzugsschicht von einer Seitenfläche des vorderen Endabschnitts entfernt ist.
4C ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 4A.
5A ist eine erklärende Ansicht, die einen Schritt bei einem Verfahren zur Bildung der Überzugsschicht des Gassensorelements der ersten Ausführungsform zeigt.
5B ist eine erklärende Ansicht, die einen anderen Schritt bei dem Verfahren zur Bildung der Überzugsschicht zeigt.
6A ist eine Vorderansicht, die einen vorderen Endabschnitt eines Gassensorelements einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, indem eine Überzugsschicht von einer vorderen Fläche des vorderen Endabschnitts entfernt ist.
6B ist eine Seitenansicht, die den vorderen Endabschnitt des Gassensorelements der zweiten Ausführungsform zeigt, indem die Überzugsschicht von einer Seitenfläche des vorderen Endabschnitts entfernt ist.
7 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die ein Gassensorelement einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist eine Schnittansicht eines vorderen Endabschnitts des Gassensorelements der dritten Ausführungsform entlang der axialen Richtung (einer senkrecht zu der Dickenrichtung verlaufenden Richtung).
9A ist eine erklärende Ansicht, die Positionen zur Messung von Dicken bei Versuchsstücken eines Beispiels zeigt.
9B ist eine erklärende Ansicht, die Positionen zur Messung von Dicken bei Versuchsstücken eines Vergleichsbeispiels zeigt.
10A bis 10C sind Diagramme, die Versuchsergebnisse für die Versuchsstücke des Beispiels zeigen.
11A bis 11C sind Diagramme, die Versuchsergebnisse für die Versuchsstücke des Vergleichsbeispiels zeigen.
12 ist eine erklärende Ansicht zur Erklärung einer herkömmlichen Technik.
AUSFÜHRUNGSWEISEN DER ERFINDUNG
Als nächstes werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsformen eines Gassensorelements und eines Gassensors der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM

a) Zuerst wird der Aufbau eines Gassensors mit einem Gassensorelement der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.

Wie in 1 gezeigt ist ein Gassensor 1 der vorliegenden Erfindung ein Sauerstoffsensor, der an einem Auspuffrohr eines Verbrennungsmotors angebracht ist und zum Messen der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas verwendet wird.
Der Gassensor 1 umfasst einen Metallmantel 3; eine Schutzeinrichtung 5, die an der vorderen Seite (in 1 der unteren Seite) des Metallmantels 3 angeordnet ist; ein Gassensorelement 7, das im Inneren (an der Innenumfangsseite) des Metallmantels 3 gehalten wird; eine Haltestruktur 9, die in dem Metallgehäuse 3 angeordnet ist und zum Halten des Gassensorelements 7 geeignet ist; ein röhrenförmiges Gehäuse 11, das an der hinteren Seite des Metallmantels 3 angeordnet ist; einen Separator 13, der in dem röhrenförmigen Gehäuse 11 angeordnet ist; und eine Gummikappe 15, die in einen hinteren Endabschnitt des röhrenförmigen Gehäuses 11 gesteckt ist. Die baulichen Merkmale des Gassensors 1 werden nachstehend beschrieben werden.
Der Metallmantel 3 ist ein röhrenförmiges Element, das aus einem wärmebeständigen Metall gebildet ist und außen einen Außengewindeabschnitt 17 zur Anbringung des Gassensors 1 an einem Auspuffrohr und einen sechseckigen Abschnitt 19, mit dem ein Montagewerkzeug für die Anbringungstätigkeit in Eingriff gebracht wird, aufweist. Der Metallmantel 3 weist auch einen metallmantelseitigen abgestuften Abschnitt 21 auf, der radial einwärts vorspringt.
Die Haltestruktur 9 umfasst von der vorderen Seite her einen metallischen Halter 23, der durch den metallmantelseitigen abgestuften Abschnitt 21 getragen wird und zum Halten des Gassensorelements 7 angepasst ist; einen in dem metallischen Halter 23 angeordneten Keramikhalter 25, um das Gassensorelement 7 an einer vorherbestimmten Position anzuordnen; Talk 27; und eine Keramikhülse 29, die auf dem Talk 27 angeordnet ist.
Der Talk 27 besteht aus erstem Talk 27a und zweitem Talk 27b. Der erste Talk 27a ist auf eine füllende Weise in dem metallischen Halter 23 zusammengepresst, um die Luftdichtheit zwischen der Innenfläche des metallischen Halters 23 und der Außenfläche des Gassensorelements 7 sicherzustellen. Der zweite Talk 27b ist auf eine füllende Weise auf dem ersten Talk 27a zusammengepresst, um die Luftdichtheit zwischen der Innenfläche des Metallmantels 3 und der Außenfläche des Gassensorelements 7 sicherzustellen.
Außerdem weist der Metallmantel 3 einen gecrimpten Abschnitt 31 auf, der an einem hinteren Endabschnitt auf eine einwärts gebogene Weise bereitgestellt ist, um die Keramikhülse 29 über ein Ringelement 33 aus Edelstahl zu dem vorderen Ende der metallischen Hülse 3 zu pressen.
Die Keramikhülse 29 und der Keramikhalter 25 weisen eine axiale Öffnung 35 auf, die sich entlang einer Achsenlinie O durch sie hindurch erstreckt, um zu gestatten, dass das Gassensorelement 7 durch sie hindurch (somit durch die Haltestruktur 9) eingesetzt wird.
Wie später ausführlich beschrieben werden wird, ist das Gassensorelement 7 ein längliches plattenartiges Element (mit rechteckigen Hauptflächen und Seitenflächen), das sich in 1 vertikal erstreckt. Das Gassensorelement 7 wird durch die Haltestruktur 9 auf eine solche Weise in der axialen Richtung in der Mitte des Metallmantels 3 gehalten, dass ihr vorderer und sein hinterer Endabschnitt von dem Metallmantel 3 vorspringen.
Das Gassensorelement 7 weist eine Überzugsschicht 39 auf, die daran auf eine solche Weise gebildet ist, dass sie seinen vorderen Endabschnitt 37 bedeckt; d.h., den Abschnitt, der von dem Haltestruktur 9 vorspringt, bedeckt (noch genauer, den Abschnitt, der von dem metallischen Halter 23 nach vorne vorspringt, bedeckt).
Der vordere Endabschnitt 37 des Gassensorelements 7 ist zum Großteil mit der Überzugsschicht 39 bedeckt. Doch das hintere Ende der Überzugsschicht 39 steht nicht mit dem metallischen Halter 23 in Kontakt, so dass dazwischen ein Zwischenraum belassen wird. In einer Vorderansicht (in einer Ansicht aus einer Richtung, die senkrecht zu der Papierfläche, auf der 1 erscheint, verläuft) des Gassensors 1 erstreckt sich die Überzugsschicht 39 bis zu einer Position nach oben, die sich hinter (in 1 über) dem vorderen Ende des Metallmantels 3 befindet.
Die Schutzeinrichtung 5 ist ein röhrenförmiges Element aus Metall mit mehreren Gaseinlassöffnungen 40, bedeckt den vorderen Endabschnitt 37 des Gassensorelements 7, der von dem vorderen Ende des Metallmantels 3 vorspringt, und ist außen an einen vorderen Endabschnitt des Metallmantels 3 geschweißt.
Die Schutzeinrichtung 5 weist den folgenden Doppelaufbau auf: eine zylinderförmige innere Schutzeinrichtung 5b mit einem geschlossenen Boden ist auf eine solche Weise in einer zylinderförmigen äußeren Schutzeinrichtung 5a mit einem geschlossenen Boden angeordnet, dass ein vorderer Endabschnitt der inneren Schutzeinrichtung 5b von dem vorderen Ende der äußeren Schutzeinrichtung 5a vorspringt.
Das röhrenförmige Gehäuse 11 ist ein Metallelement, dessen vorderer Endabschnitt außen an einen hinteren Endabschnitt des Metallmantels 3 gesetzt und lasergeschweißt ist, und das in seinem hinteren Endabschnitt den Separator 13 aufnimmt.
Der Separator 13 ist ein elektrisch isolierendes röhrenförmiges Element, das aus Keramik gebildet ist und durch ein Haltelement 41, das eine elastische Form aufweist und zwischen dem Separator 13 und dem röhrenförmigen Gehäuse 11 angeordnet ist, gehalten wird.
Der Separator 13 weist eine durch ihn hindurch gebildete Einsetzöffnung 45 auf, um zu gestatten, dass mehrere (vier) Leitungsdrähte 43 (1 zeigt nur drei Leitungsdrähte 43) durch die Einsetzöffnung 45 hindurch eingesetzt werden und elektrisch mit dem Gassensorelement 7 verbunden werden. In der Einsetzöffnung 45 sind auch mehrere (vier) Anschlussklemmen 51 (1 zeigt nur einen Teil davon) aufgenommen, die dazu angepasst sind, die Leitungsdrähte 43 mit jeweiligen Leitungen 47 und 49 (siehe 2) zu verbinden.
Die Gummikappe 15 ist ein im Wesentlichen rundes säulenförmiges Element, um einen Öffnungsabschnitt 53 an dem hinteren Ende des röhrenförmigen Gehäuses 11 zu verstopfen. Die Gummikappe 15 weist mehrere (vier) Einsetzöffnungen 55 auf, durch die die jeweiligen Leitungsdrähte 43 eingesetzt sind.

b) Als nächstes wird das Gassensorelement 7 beschrieben werden.

Wie in 2 auf eine auseinandergezogene Weise gezeigt ist das Gassensorelement 7 ein längliches rechteckig-parallelflächiges plattenartiges Element und handelt es sich dabei um ein Laminat aus einem plattenartigen Erfassungselement 61 und einem plattenartigen Heizelement 63. In 2 ist die Überzugsschicht 39 weggelassen. Nachstehend wird das Gassensorelement 7, das keine Überzugsschicht 39 aufweist, als Gassensorelementkörper 8 bezeichnet. Die baulichen Merkmale des Gassensorelements 7 werden nachstehend beschrieben werden.
Das Erfassungselement 61 umfasst eine Festelektrolytschicht 65, die zum Beispiel aus einem Sinterkörper auf Zirkoniumoxidbasis (ZrO₂) oder einem Sinterkörper auf LaGaO₃-Basis gebildet ist, der Yttriumoxid (Y₂O₃) oder Calciumoxid (CaO) als Stabilisator enthält.
An dem vorderen Endabschnitt (dem linken Endabschnitt in 2) der Festelektrolytschicht 65 ist an einer zu dem Heizelement 63 gewandten Fläche eine Referenzelektrode 67 gebildet, und ist an einer zu der Referenzelektrode 67 entgegengesetzten Fläche (einer vorderen Fläche oder in 2 einer oberen Fläche) eine Erfassungselektrode (äußere Elektrode) 69 gebildet. Die Leitungen 47 und 49 erstrecken sich von der Referenzelektrode 67 bzw. Erfassungselektrode 69 entlang der Längsrichtung der Festelektrolytschicht 65. Die Elektroden 67 und 69 und die Leitungen 47 und 49 sind aus einer elektrisch leitfähigen Substanz wie etwa Pt gebildet.
Eine dichte erste Keramikschicht 71 ist auf eine solche Weise auf Seiten der vorderen Fläche der Festelektrolytschicht 65 angeordnet, dass sie die Erfassungselektrode 69 und die Leitung 49 bedeckt. Darüber hinaus weist die erste Keramikschicht 71 an einer der Erfassungselektrode 69 entsprechenden Position eine Öffnung 73 auf, und weist sie in der Öffnung 73 eine poröse Elektrodenschutzschicht (eine poröse Schicht) 77 zum Schutz der Erfassungselektrode 69 vor einer Vergiftung auf. Beispiele für Materialien, die zur Bildung der ersten Keramikschicht verwendet werden, umfassen Aluminiumoxid, Spinell, Mullit und Zirkoniumoxid. Ein beispielhaftes Material für die poröse Schicht 77 ist Aluminiumoxid.
Ein Erfassungsabschnitt 80 ist aufgebaut oder besteht aus der Referenzelektrode 67 und der Leitung 47, der Erfassungselektrode 69 und der Leitung 49, der Festelektrolytschicht 65, die zwischen die Elektroden und die Leitungen eingefügt ist, und der porösen Schicht 77, die die Erfassungselektrode 69 bedeckt.
Ein Ende der Leitung 47 ist über eine Durchgangsöffnung 79, die sich durch die Festelektrolytschicht 65 erstreckt, und eine Durchgangsöffnung 81, die sich durch die erste Keramikschicht 71 erstreckt, mit einer Signalausgangsklemme 83 verbunden, während die Signalausgangsklemme 83 an eine entsprechende externe Klemme angeschlossen ist. Ein Ende der Leitung 49 ist über eine Durchgangsöffnung 85, die sich durch die erste Keramikschicht 71 erstreckt, mit einer Signalausgangsklemme 87 verbunden, während die Signalausgangsklemme 87 an eine entsprechende externe Klemme angeschlossen ist.
Das Heizelement 63 umfasst ein widerstandswärmeerzeugendes Element 89, ein Paar von Leitungen 91 und 93, die sich von dem widerstandswärmeerzeugenden Element 89 erstrecken, und eine zweite Keramikschicht 95 und eine dritte Keramikschicht 97, zwischen denen das widerstandswärmeerzeugende Element 89 und die Leitungen 91 und 93 gehalten werden.
Das widerstandswärmeerzeugende Element 89 und der Erfassungsabschnitt 80 liegen übereinander (von der Plattendickenrichtung (in 2 der vertikalen Richtung) her gesehen).
Beispiele für Materialien, die verwendet werden, um das widerstandswärmeerzeugende Element 89 und die Leitungen 91 und 93 zu bilden, umfassen Edelmetalle, Wolfram und Molybdän. Beispiele für Edelmetalle umfassen Pt, Au, Ag, Pd, Ir, Ru und Rh. Beispiele für Materialien, die verwendet werden, um die zweite Keramikschicht 95 und die dritte Keramikschicht 97 zu bilden, umfassen elektrisch isolierendes Aluminiumoxid und Mullit.
Die Enden der Leitungen 91 und 93 sind über entsprechende Durchgangsöffnungen 99 und 101, die sich durch die dritte Keramikschicht 97 erstrecken, mit Heizeinrichtungsklemmen 103 bzw. 105 verbunden.

c) Als nächstes wird der Aufbau eines wesentlichen Teils der vorliegenden Ausführungsform, insbesondere der Aufbau des vorderen Endabschnitts 37 des Gassensorelements 7, beschrieben werden.

Wie in 3 gezeigt weist der vordere Endabschnitt 37 des Gassensorelements 7 die poröse Überzugsschicht 39 auf, die auf eine solche Weise gebildet ist, dass sie den vorderen Endabschnitt 37 (genauer, den Erfassungsabschnitt 80) bedeckt.
Wie in 4 gezeigt weist die Überzugsschicht 39 eine äußere Form auf, die einem rechteckigen Parallelepiped ähnlich ist. Die Überzugsschicht 39 besteht aus einer unteren Schicht (einer ersten Schutzschicht) 111, die in einem engen Kontakt mit einer Außenfläche des Gassensorelements 7 steht, und einer oberen Schicht (einer zweiten Schutzschicht) 113, die die gesamte Oberfläche der ersten Schutzschicht 111 bedeckt und sich von der ersten Schutzschicht 111 so nach hinten (in 4 nach oben) erstreckt, dass sie in einem engen Kontakt mit einer Außenfläche des Gassensorelements 7 steht.
Die erste Schutzschicht 111 ist eine poröse Schicht die zum Beispiel aus Keramikteilchen gebildet ist, welche einzeln oder in Kombination aus der Gruppe gewählt sind, die aus Titanoxid, Spinell, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Zirkon und Cordierit besteht, wobei die poröse Schicht eine Porosität von zum Beispiel 35 % bis 70 % und einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 10 µm bis 30 µm aufweist. Die zweite Schutzschicht 113 ist eine poröse Schicht, die zum Beispiel aus Keramikteilchen gebildet ist, welche einzeln oder in Kombination aus der Gruppe gewählt sind, die aus Titanoxid, Spinell, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Zirkon und Cordierit besteht, wobei die poröse Schicht eine Porosität von zum Beispiel 10 % bis 50 % und einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 0,05 µm bis 10 µm aufweist.
Im Besonderen weist die erste Schutzschicht 111 eine höhere Porosität und einen größeren durchschnittlichen Porendurchmesser als die zweite Schutzschicht 113 auf. Das heißt, die erste Schutzschicht 111 weist einen höheren Prozentsatz an Poren als die zweite Schutzschicht 113 auf. Genauer weist die innere erste Schutzschicht 111 eine große Anzahl an Poren mit einem großen Durchmesser auf, während die äußere Schutzschicht 113 eine kleine Anzahl an Poren mit einem großen Durchmesser aufweist.
Die erste Schutzschicht 111 weist eine Außenform auf, die einer in der axialen Richtung länglichen (in 4A vertikal länglichen) Sphäre (Spindelform) ähnlich ist, und weist daher einen elliptischen Querschnitt auf. Das heißt, die Verteilung der radialen Dicken (der Dicken in einer senkrecht zu der axialen Richtung verlaufenden Richtung) der ersten Schutzschicht 111 folgt einer konvexen Form, so dass die Dicke in einem Bereich, der der porösen Schicht 77 entspricht, (auf der porösen Schicht 77) einen größten Wert (Spitzenwert) annimmt und von der Spitze nach vorne und hinten abnimmt (dünner wird).
Im Besonderen ist die radiale Dicke der ersten Schutzschicht 111 an einem in der axialen Richtung mittleren Abschnitt, der der porösen Schicht 77 entspricht, am größten, und nimmt sie von dem mittleren Abschnitt entlang der vertikalen Richtung von 4A ab (wobei die Dicke eines unteren Endabschnitts davon ausgenommen ist; dies gilt auch in der folgenden Beschreibung). Daher nimmt die Dicke der ersten Schutzschicht 111 von dem mittleren Abschnitt nach hinten (in 4A nach oben) ab.
Die zweite Schutzschicht 113 weist eine Außenform auf, die einem rechteckigen Parallelepiped ähnlich ist. Die Dicke der zweiten Schutzschicht 113 ist in einem Abschnitt, der dem Abschnitt mit einer großen Dicke (dem mittleren Abschnitt, in dem eine Spitzendicke besteht) der ersten Schutzschicht 111 entspricht, gering und in Abschnitten, die Abschnitten mit einer geringen Dicke (dem hinteren Abschnitt und dem vorderen Abschnitt) der ersten Schutzschicht 111 entsprechen, groß. Ein hinterer Endabschnitt der Überzugsschicht 39 weist einen einschichtigen Aufbau auf, der aus der zweiten Schutzschicht 113 besteht.
Im Besonderen ist, wie in 4A gezeigt, bei der vorliegenden Ausführungsform die Dicke (L1) der ersten Schutzschicht 111 auf der porösen Schicht 77 (z.B. an der Position der oben genannten Spitze) des Gassensorelements 7 größer als die Dicke (L2) der ersten Schutzschicht 111 an einer Position, die sich hinter der porösen Schicht 77 befindet (z.B. an einer Position, die sich 2 mm hinter dem hinteren Ende der porösen Schicht 77 befindet). Darüber hinaus ist die Dicke (L3) der zweiten Schutzschicht 113 an einer Position, die sich hinter der porösen Schicht 77 befindet (z.B. an der Position, die sich 2 mm hinter dem hinteren Ende der porösen Schicht 77 befindet), größer als die Dicke (L4) der zweiten Schutzschicht 113 über der porösen Schicht 77 (z.B. an der Position der Spitze).
Darüber hinaus beträgt bei der vorliegenden Ausführungsform der Unterschied zwischen der größten Dicke und der geringsten Dicke der Überzugsschicht 39 in einem Bereich, in dem die ersten Schutzschicht 111 und die zweite Schutzschicht 113 von der Plattendickenrichtung (in 4A der horizontalen Richtung) des Gassensorelements 7 her gesehen und von einer zu der Plattendickenrichtung rechtwinkelig verlaufenden Richtung (in 4A der horizontalen Richtung) her gesehen übereinander liegen, 100 µm oder weniger, was anzeigt, dass die Dicke der Überzugsschicht 39 im Wesentlichen gleichmäßig ist.
Das heißt, die zweite Schutzschicht 113 ist in einem Abschnitt der Überzugsschicht 39, in dem die erste Schutzschicht 111 dick ist, dünn; im Gegensatz dazu ist die zweite Schutzschicht 113 in einem Abschnitt der Überzugsschicht 39, in dem die erste Schutzschicht 111 dünn ist (oder nicht vorhanden ist), dick. Entsprechend ist die Dicke der Überzugsschicht 39 entlang der axialen Richtung im Wesentlichen gleichmäßig. Ein Abschnitt der Überzugsschicht 39, in dem keine erste Schutzschicht 111 vorhanden ist, d.h., jener Abschnitt der Überzugsschicht 39, der sich hinter der ersten Schutzschicht 111 befindet, weist einen einschichtigen Aufbau auf, der nur aus der zweiten Schutzschicht 113 besteht.
Darüber hinaus ist die Dicke der zweiten Schutzschicht 113 entlang des gesamten Umfangs der Überzugsschicht 39 größer als jene der ersten Schutzschicht 111.
Außerdem ist eine geringste Dicke der zweiten Schutzschicht 113 an einer Position (auf der ersten Schutzschicht 111), die sich hinter (rückseitig) der porösen Schicht 77 befindet, größer als eine größte Dicke der zweiten Schutzschicht 113 über der porösen Schicht 77. Indessen ist eine geringste Dicke der ersten Schutzschicht 111 auf der porösen Schicht 77 größer als eine größte Dicke der ersten Schutzschicht 111 an einer Position, die sich hinter (rückseitig) der porösen Schicht 77 befindet.
Das Gassensorelement 7, das die Überzugsschicht 39 umfasst, weist vorzugsweise eine Länge in der Längsrichtung von 70 mm bis 105 mm, eine Breite von 2,5 mm bis 6 mm und eine Dicke von 1 mm bis 3 mm auf, und weist bei der vorliegenden Ausführungsform eine Länge in der Längsrichtung von etwa 85 mm, eine Breite von etwa 3 mm und eine Dicke von etwa 2 mm auf.

d) Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des Gassensorelements 7 beschrieben werden.

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG DES GASSENSORELEMENTKÖRPERS 8
Zuerst wird ein Verfahren zur Herstellung des Gassensorelementkörpers 8, der ein Basiselement des Gassensorelements 7 ist, beschrieben werden.
Zuerst wurden 20 Masse-% Aluminiumoxidpulver zu yttriumstabilisiertem Zirkoniumoxidpulver gegeben; das entstandene Gemisch und ein Bindemittel (Polyvinylbutyral) wurden gemischt, um eine Paste zu bilden; und die Paste wurde verwendet, um eine ungebrannte Festelektrolytplatte, die die Festelektrolytschicht 65 werden sollte, zu bilden. Die ungebrannte Festelektrolytplatte wies eine solche Größe auf, dass durch Schneiden mehrere Elemente gebildet werden konnten.
Anschließend wurden in der ungebrannten Festelektrolytplatte an vorherbestimmten Positionen Durchgangsöffnungen, die die Durchgangsöffnungen 79 werden sollten, gebildet.
Als nächstes wurde eine elektrisch leitende Paste, die vorwiegend Platin enthielt, durch Drucken in vorherbestimmten Mustern in vorherbestimmten Bereichen auf die ungebrannte Festelektrolytplatte aufgebracht, worauf ein Trocknen folgte, wodurch elektrisch leitende Muster gebildet wurden, die die Erfassungselektroden 69, die Referenzelektroden 67, und die Leitungen 47 und 49 werden sollten. Außerdem wurde die elektrisch leitende Paste auf die Wandflächen der Durchgangsöffnungen, die die Durchgangsöffnungen 79 werden sollten, aufgebracht. Dies ergab eine ungebrannte Elementplatte.
Als nächstes wurden unter Verwendung einer Paste, die durch Mischen von Aluminiumoxidpulver und eines Bindemittels (Polyvinylbutyral) gebildet wurde, ungebrannte Aluminiumoxidplatten, die die erste, die zweite und die dritte Keramikschicht 71, 95 und 97 werden sollten, angefertigt. In der ungebrannten Aluminiumoxidplatte, die die erste Keramikschicht 71 werden sollte, wurden Durchgangsöffnungen, die die Öffnungen 73 werden sollten, gebildet. In der ungebrannten Aluminiumoxidplatte, die die dritte Keramikschicht 97 werden sollte, wurden Durchgangsöffnungen, die die Durchgangsöffnungen 99 und 101 werden sollten, gebildet.
Anschließend wurde eine elektrisch leitfähige Paste, die der oben erwähnten ähnlich war, durch Drucken in vorherbestimmten Mustern in vorherbestimmten Bereichen auf die Vorder- und die Rückfläche der ungebrannten Aluminiumoxidplatte, die die dritte Keramikschicht 97 werden sollte, aufgebracht, worauf ein Trocknen erfolgte, wodurch elektrisch leitende Muster gebildet wurden, die die widerstandswärmeerzeugenden Elemente 89 und Paare der Heizeinrichtungsklemmen 103 und 105 werden sollten. Außerdem wurde die elektrisch leitende Paste auf die Wandflächen der Durchgangsöffnungen, die die Durchgangsöffnungen 99 und 101 werden sollten, aufgebracht.
Dann wurde die ungebrannte Aluminiumoxidplatte, die die zweiten Keramikschichten 95 werden sollte, auf eine solche Weise unter vermindertem Druck pressend auf die ungebrannte Aluminiumoxidplatte, die die dritten Keramikschichten 97 werden sollte, laminiert, dass die elektrisch leitenden Muster, die die widerstandswärmeerzeugenden Elemente 89 werden sollten, dazwischen eingefügt wurden. Dies ergab eine ungebrannte Heizeinrichtungsplatte, die die Heizelemente 63 werden sollte.
Als nächstes wurden die ungebrannte Elementplatte und die ungebrannte Heizeinrichtungsplatte zusammen laminiert. Darüber hinaus wurde die ungebrannte Aluminiumoxidplatte, die die erste Keramikschicht 71 werden sollte, auf die ungebrannte Elementplatte laminiert.
Darüber hinaus wurde durch Mischen von Aluminiumoxidpulver, Kohlenstoffpulver als porenbildendes Material, Polyvinylbutyral als Bindemittel, und eines Dispergiermittels eine Aufschlämmung angefertigt. Die Aufschlämmung wurde auf eine füllende Weise in die Durchgangsöffnungen, die die Öffnungen 73 werden sollten, gefüllt, wodurch die eingefüllte Aufschlämmung, die die porösen Schichten 77 werden sollte, auf die elektrisch leitenden Muster, die die Erfassungselektroden 69 werden sollten, laminiert wurde. Das entstandene Laminat wurde unter einem verminderten Druck zusammengepresst, was einen Aufbau ergab.
Dann wurde der Aufbau durch ein allgemein bekanntes Verfahren in zehn ungebrannte Laminate geschnitten. Die ungebrannten Laminate wurden in der Atmosphäre entbindert und dann bei einer Temperatur von 1500 °C eine Stunde lang gebrannt, wes die Gassensorelementkörper 8 (die Elemente vor der Bildung der Überzugsschichten 39) ergab.
VERFAHREN ZUR BILDUNG DER ÜBERZUGSSCHICHT 39
Als nächstes wird ein Verfahren zur Bildung der Überzugsschicht 39 auf einem vorderen Endabschnitt des Gassensorelementkörpers 8 durch Kombinieren eines Eintauchprozesses und eines Sprühprozesses beschrieben werden.
Zuerst wird ein Verfahren zur Anfertigung einer Aufschlämmung (einer inneren Überzugsflüssigkeit), die bei der Bildung der ersten Schutzschicht 111 durch einen Eintauchprozess verwendet wird, beschrieben werden.
Insgesamt 60 Vol.-% bis 80 Vol.-% Titanoxidpulver (durchschnittliche Teilchengröße < 1 µm) und Aluminiumoxidfasern (durchschnittliche Faserlänge 50 µm), 20 Vol.-% Kohlenstoffpulver (durchschnittliche Teilchengröße 20 µm) und 10 Gew.-% Aluminiumoxidsol (externe Formulierung) wurden abgemessen und gemischt. Dem Gemisch wurde ein organisches Lösemittel (z.B. Ethanol, Propylenglykol oder Butylcarbitol) beigegeben, worauf ein Rühren erfolgte, was eine Aufschlämmung mit einer passenden Viskosität ergab.
Die durchschnittliche Teilchengröße des Pulvers, das zur Bildung der Aufschlämmung verwendet wurde, wurde durch ein Laserbeugungsverfahren erhalten. Die Keramikfaserlänge wurde durch Mitteln der Längen der Keramikfasern vor dem Mischen der Keramikfasern in die Aufschlämmung erhalten.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Anfertigung einer Aufschlämmung (einer äußeren Überzugsflüssigkeit), die bei der Bildung der zweiten Schutzschicht 113 durch einen Sprühprozess verwendet wird, beschrieben werden.
60 Vol.-% bis 80 Vol.-% Spinellpulver (durchschnittliche Teilchengröße < 40 µm bis 50 µm), 20 Vol.-% bis 40 Vol.-% Titanoxidpulver (durchschnittliche Teilchengröße < 1 µm), und 10 Gew.-% Aluminiumoxidsol (externe Formulierung) wurden abgemessen und gemischt. Dem Gemisch wurde ein organisches Lösemittel (z.B. Ethanol, Propylenglykol oder Butylcarbitol) beigegeben, worauf ein Rühren erfolgte, was eine Aufschlämmung mit einer passenden Viskosität ergab.
Die durchschnittliche Teilchengröße des Pulvers, das zur Bildung der Aufschlämmung verwendet wurde, wurde durch ein Laserbeugungsverfahren erhalten.
Unter Verwendung der oben genannten beiden Arten von Aufschlämmungen wurde die Überzugsschicht 39 durch das folgende Verfahren gebildet.
Im Besonderen wurde zuerst ein vorderer Endabschnitt des Gassensorelementkörpers 8 in die innere Überzugsflüssigkeit eingetaucht, um auf dem vorderen Endabschnitt des Gassensorelementkörpers 8 eine innere Überzugsschicht (nicht gezeigt) mit einer vorherbestimmten Dicke (z.B. einer größten Dicke von 200 µm) zu bilden.
Als nächstes wurde der Gassensorelementkörper 8, auf dem die innere Überzugsschicht gebildet worden war, zur Verflüchtigung des überschüssigen organischen Lösemittels in der inneren Überzugsflüssigkeit in einen Trockner mit einer Temperatur von 20 °C bis 200 °C versetzt und mehrere Stunden lang getrocknet.
Als nächstes wurde die äußere Überzugsflüssigkeit auf die getrocknete innere Überzugsschicht gesprüht, um auf der inneren Überzugsschicht eine äußere Überzugsschicht (nicht gezeigt) mit einer vorherbestimmten Dicke (z.B. einer größten Dicke von 400 µm) zu bilden.
Im Besonderen wurde wie in 5A gezeigt die äußere Überzugsflüssigkeit in einem Zustand, in dem der Gassensorelementkörper 8 durch ein Halteelement 121 an einem hinteren Endabschnitt gehalten wurde, unter Verwendung einer Sprühvorrichtung 123 mit einer Nadeldüse so von einer vorderen Richtung her aufgesprüht, dass die äußere Überzugsflüssigkeit auf die innere Überzugsschicht, die an einem vorderen Endabschnitt des Gassensorelementkörpers 8 gebildet worden war, aufgebracht wurde.
Während der Gassensorelementkörper 8 gedreht wurde, wurde wie in 5B gezeigt die äußere Überzugsflüssigkeit unter Verwendung der Sprühvorrichtung 123 so von einer Seitenrichtung her aufgesprüht, dass die äußere Überzugsflüssigkeit nicht nur auf die Oberfläche der inneren Überzugsschicht, sondern auch auf einen Abschnitt des Gassensorelementkörpers 8, der sich hinter der inneren Überzugsschicht befindet (z.B. einen Abschnitt, der sich von dem hinteren Ende der inneren Überzugsschicht etwa 3 mm nach hinten erstreckt), aufgebracht wurde.
Die Position (die hintere Endposition) der äußeren Überzugsschicht, die unter Verwendung der äußeren Überzugsflüssigkeit gebildet wird, kann zum Beispiel durch Maskieren der Oberfläche eines Abschnitts des Gassensorelementkörpers 8, auf dem die äußere Überzugsschicht nicht gebildet werden soll, frei reguliert werden.
Insbesondere wird nach der vorliegenden Ausführungsform im Fall der Bildung der äußeren Überzugsschicht durch Aufbringen der äußeren Überzugsflüssigkeit auf die innere Überzugsschicht an einem Abschnitt mit einer großen Dicke der inneren Überzugsschicht eine große Menge der aufgebrachten äußeren Überzugsflüssigkeit in Poren der inneren Überzugsschicht absorbiert; entsprechend wird wie in 4A und 4B gezeigt die Dicke der äußeren Überzugsschicht gering. Im Gegensatz dazu wird an einem Abschnitt mit einer geringen Dicke der inneren Überzugsschicht (oder in einem Bereich, in dem keine innere Überzugsschicht vorhanden ist) die äußere Überzugsflüssigkeit wahrscheinlich nicht in Poren der inneren Überzugsschicht absorbiert werden (oder die äußere Überzugsflüssigkeit nicht in die innere Überzugsschicht absorbiert werden); entsprechend wird die Dicke der äußeren Überzugsschicht groß. Als Ergebnis weist die Überzugsschicht (die Überzugsschicht 29), die aus der inneren Überzugsschicht und der äußeren Überzugsschicht besteht, als Ganzes eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke auf.
Anschließend wurde der Gassensorelementkörper 8 mit der so gebildeten inneren und äußeren Überzugsschicht bei einer Temperatur von 900 °C bis 1100 °C in der Atmosphäre drei Stunden lang gebrannt, wodurch das Gassensorelement 7 fertiggestellt wurde.
Nach der vorliegenden Ausführungsform werden die innere Überzugsschicht und die äußere Überzugsschicht nach der Bildung der inneren Überzugsschicht und der äußeren Überzugsschicht gleichzeitig gebrannt. Es kann jedoch der folgende Prozess eingesetzt werden: nachdem die innere Überzugsschicht gebrannt wurde, wird die äußere Überzugsschicht gebrannt.
Das durch das obige Verfahren hergestellte Gassensorelement 7 wird gemäß einem gewöhnlichen Verfahren mit einem Gehäuse und anderen Elementen zusammengesetzt, wodurch der Gassensor 1 hergestellt werden kann.

e) Als nächstes werden die Wirkungen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Dicke der ersten Schutzschicht 111 auf der porösen Schicht 77 größer als die Dicke der ersten Schutzschicht 111 an einer Position, die sich hinter der porösen Schicht 77 befindet. Darüber hinaus ist die Dicke der zweiten Schutzschicht 113 an einer Position, die sich hinter der porösen Schicht 77 befindet, größer als die Dicke der zweiten Schutzschicht 113 auf der porösen Schicht 77.
Das heißt, die erste Schutzschicht 111 weist an einer Position, die sich hinter der porösen Schicht 77 befindet, eine geringere Dicke als auf der porösen Schicht 77 auf; im Gegensatz dazu weist die zweite Schutzschicht 113 an einer Position, die sich hinter der porösen Schicht 77 befindet, eine größere Dicke als auf der porösen Schicht 77 auf. Entsprechend kann die Überzugsschicht 39 in ihrem hinteren Abschnitt verglichen mit einer herkömmlichen Überzugsschicht eine größere Dicke aufweisen. Als Ergebnis wird das Gassensorelement 7 selbst im Fall eines Anhaftens von Wasser an einem hinteren Abschnitt der Überzugsschicht 39 wahrscheinlich z.B. keine Rissbildung erfahren, wodurch die Beständigkeit in Bezug auf das Anhaften von Wasser verbessert wird.
Darüber hinaus zeichnet sich die Überzugsschicht 39 der vorliegenden Ausführungsform dadurch aus, dass ein anhaftendes Wassertröpfchen langsam in sie eindringt, während es sich zerstreut, wodurch ein lokales Auftreten eines Temperaturgefälles verhindert wird; daher kann das Auftreten einer Rissbildung vorteilhaft verhindert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Unterschied zwischen einer größten Dicke und einer geringsten Dicke der Überzugsschicht 39 100 µm oder weniger, was anzeigt, dass die Überzugsschicht 39 entlang der Längsrichtung des Gassensorelements 7 eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke aufweist. Somit ist ein hinterer Abschnitt der Überzugsschicht 39 im Gegensatz zu einer herkömmlichen Überzugsschicht nicht dünn, wodurch eine hohe Beständigkeit in Bezug auf das Anhaften von Wasser bereitgestellt wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform weist die innere erste Schutzschicht 111 eine große Anzahl an Poren (z.B. einen großen Prozentsatz an großen Poren) auf, während die äußere zweite Schutzschicht 113 eine geringe Anzahl an Poren aufweist. Somit wird Wasser selbst dann, wenn Wasser an der Oberfläche (der Außenfläche) der äußeren zweiten Schutzschicht 113 anhaftet und durch die Kapillarwirkung in die zweite Schutzschicht 113 eindringt, wahrscheinlich nicht in die innere erste Schutzschicht 111 mit einer großen Anzahl an Poren eindringen. Daher wird eine hohe Beständigkeit in Bezug auf das Anhaften von Wasser bereitgestellt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die zweite Schutzschicht 113 in der gesamten Überzugsschicht 39 dicker als die erste Schutzschicht 111, wodurch eine ausreichende Stärke für die Überzugsschicht 39 sichergestellt wird.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
Als nächstes wird ein Gassensorelement einer zweiten Ausführungsform beschrieben werden. Auf eine Beschreibung von Merkmalen, die jenen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform gleich sind, wird verzichtet.
Die vorliegende zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform im Aufbau der Überzugsschicht; daher wird hauptsächlich die Überzugsschicht beschrieben werden.
Wie in 6 gezeigt weist ein Gassensorelement 201 eine poröse Überzugsschicht 209 auf, die darauf auf eine solche Weise gebildet ist, dass sie ähnlich wie jene der ersten Ausführungsform einen vorderen Endabschnitt 205 (und somit einen Erfassungsabschnitt 207) eines Gassensorelementkörpers 203 bedeckt.
Die Überzugsschicht 209 besteht aus einer unteren Schicht (einer ersten Schutzschicht) 211 und einer oberen Schicht (einer zweiten Schutzschicht) 213. Die erste Schutzschicht 211 und die zweite Schutzschicht 213 sind aus dem gleichen Material wie dem bei der ersten Ausführungsform verwendeten gebildet, unterscheiden sich aber hinsichtlich der Form und der Stelle stark von jenen der ersten Ausführungsform.
Genauer erstreckt sich die erste Schutzschicht 211 weiter als im Fall der ersten Ausführungsform nach hinten und ist ein hinterer Abschnitt der zweiten Schutzschicht 213 statt auf der Oberfläche des Gassensorelementkörpers 203 vielmehr auf der Oberfläche der ersten Schutzschicht 211 gebildet. Entsprechend weist ein hinterer Endabschnitt der Überzugsschicht 209 einen einschichtigen Aufbau, der aus der ersten Schutzschicht 211 besteht, auf.
Auch bei der zweiten Ausführungsform ist die Dicke (L1) der ersten Schutzschicht 211 auf einer porösen Schicht 215 des Gassensorelements 201 größer als die Dicke (L2) der ersten Schutzschicht 211 an einer Position, die sich hinter der porösen Schicht 215 befindet. Darüber hinaus ist die Dicke (L3) der zweiten Schutzschicht 213 an einer Position, die sich hinter der porösen Schicht 215 befindet, größer als die Dicke (L4) der zweiten Schutzschicht 213 auf der porösen Schicht 215.
Darüber hinaus beträgt der Unterschied zwischen der größten Dicke und der geringsten Dicke der Überzugsschicht 209 in einem Bereich, in dem die erste Schutzschicht 211 und die zweite Schutzschicht 213 von der Plattendickenrichtung (in 6B der horizontalen Richtung) des Gassensorelements 7 her gesehen und von einer zu der Plattendickenrichtung rechtwinkelig verlaufenden Richtung (in 6A der horizontalen Richtung) her gesehen übereinander liegen, 100 µm oder weniger, was anzeigt, dass die Dicke der Überzugsschicht 209 im Wesentlichen gleichmäßig ist.
Das heißt, die zweite Schutzschicht 213 ist in einem Abschnitt der Überzugsschicht 209, in dem die erste Schutzschicht 211 dick ist, dünn; im Gegensatz dazu ist die zweite Schutzschicht 213 in einem Abschnitt der Überzugsschicht 209, in dem die erste Schutzschicht 211 dünn ist (oder nicht vorhanden ist), dick. Entsprechend ist die Dicke der Überzugsschicht 209 entlang der axialen Richtung im Wesentlichen gleichmäßig (in einem Abschnitt mit einem zweischichtigen Aufbau).
Daher erbringt die zweite Ausführungsform Wirkungen, die den durch die erste Ausführungsform erbrachten gleich sind.
Ein hinterer Endabschnitt der Überzugsschicht 209 weist einen einschichtigen Aufbau auf, der aus der ersten Schutzschicht 211 besteht, und die Dicke des hinteren Endabschnitts ist gering. Doch da sich der hintere Endabschnitt der Überzugsschicht 209 weit von einem Bereich des Erfassungsabschnitts 80, in dem das widerstandswärmeerzeugende Element 89 gebildet ist, entfernt befindet, ist die Temperatur des hinteren Endabschnitts der Überzugsschicht 209 gering. Somit wird selbst im Fall eines Anhaftens von Wasser an dem hinteren Endabschnitt der Überzugsschicht 209 keine Rissbildung hervorgerufen.
DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
Als nächstes wird ein Gassensorelement einer dritten Ausführungsform beschrieben werden. Auf eine Beschreibung von Merkmalen, die jenen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform gleich sind, wird verzichtet.
Die vorliegende dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in dem Aufbau des Gassensorelements; daher wird hauptsächlich das Gassensorelement beschrieben werden.
Wie in 7 gezeigt ist ein Gassensorelement 301 der dritten Ausführungsform ein Element, das in einem Sauerstoffsensor verwendet wird, um die Sauerstoffkonzentration zum Beispiel in einem Abgas zu erfassen. Das Gassensorelement 301 weist ein Erfassungselement 307 mit einer Sauerstoffpumpenzelle 303 und einer Sauerstoffkonzentrationserfassungszelle 305 und ein Heizelement 309, das dem bei der ersten Ausführungsform gleich ist, auf.
7 zeigt einen Gassensorelementkörper 313, der sich aus der Wegnahme einer Überzugsschicht (siehe 8) ergibt. Die baulichen Merkmale des Gassensorelementkörpers 313 werden nachstehend kurz beschrieben.
Das Erfassungselement 307 ist ein Laminat der Sauerstoffpumpenzelle 303 und der Sauerstoffkonzentrationserfassungszelle 305.
Die Sauerstoffpumpenzelle 303 umfasst eine erste Festelektrolytschicht 315, eine erste Elektrode 317 und eine zweite Elektrode 319, die an jeweils entgegengesetzten Oberflächen der ersten Festelektrolytschicht 315 gebildet sind, und Leitungen 321 und 323, die mit der ersten bzw. der zweiten Elektrode 317 und 319 verbunden sind.
Die Sauerstoffkonzentrationserfassungszelle 305 umfasst eine zweite Festelektrolytschicht 325, eine dritte Elektrode 327 und eine vierte Elektrode 329, die an jeweils entgegengesetzten Oberflächen der zweiten Festelektrolytschicht 325 gebildet sind, und Leitungen 331 und 333, die mit der dritten bzw. der vierten Elektrode 327 und 329 verbunden sind.
Zwischen der Sauerstoffpumpenzelle 303 und der Sauerstoffkonzentrationserfassungszelle 305 ist eine Isolierschicht 335 gebildet. Die Isolierschicht 335 besteht aus einem Isolierabschnitt 337 und einem Diffusionssteuerabschnitt 339.
Die Isolierschicht 335 weist eine hohle Gaserfassungskammer 341 auf, die an einer Position gebildet ist, welche der zweiten und der dritten Elektrode 319 und 327 entspricht (zwischen den beiden Elektroden 319 und 327). Die Gaserfassungskammer 341 steht entlang der Breitenrichtung der Isolierschicht 335 durch den Diffusionssteuerabschnitt 339 (der die Gasdiffusion steuert) mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung.
Die Materialien, die zur Bildung der Festelektrolytschichten 315 und 325, der Elektroden 317, 319, 327 und 329, der Leitungen 321, 323, 331 und 331, usw. verwendet werden, sind die gleichen wie die bei der ersten Ausführungsform verwendeten.
Der Isolierabschnitt 337 ist aus Aluminiumoxid, Mullit oder einem ähnlichen elektrisch isolierenden Material gebildet. Der Diffusionssteuerabschnitt 339 ist ein poröser Körper, der zum Beispiel aus Aluminiumoxid gebildet ist.
Außerdem ist eine dichte Keramikschicht 343 so auf der vorderen Fläche der ersten Festelektrolytschicht 315 gebildet, dass die erste Elektrode 317 und die Leitung 321 dazwischen liegen. Die Keramikschicht 343 weist eine Öffnung 345 auf, die an ihrem vorderen Endabschnitt der ersten Elektrode 317 entsprechend gebildet ist. Wie bei der ersten Ausführungsform ist in der Öffnung 345 eine poröse Schicht 347 aufgenommen, die die erste Elektrode 317 bedeckt.
Wie bei der ersten Ausführungsform ist das Heizelement 309 so gestaltet, dass ein widerstandswärmeerzeugendes Element 353 und Leitungen 355 und 357 zwischen zwei Keramikschichten 349 und 351 eingefügt sind.
Die Leitungen 321, 323, 331 und 333 der Elektroden 317, 319, 327 und 329 sind über Durchgangsöffnungen 350 mit jeweiligen Klemmen 351 verbunden. Die Leitungen 355 und 357 des Heizelements 309 sind über Durchgangsöffnungen 359 mit jeweiligen Klemmen 361 verbunden.
Darüber hinaus ist auch bei der vorliegenden dritten Ausführungsform wie in 8 gezeigt eine Überzugsschicht 363 auf eine Weise, die jener bei der ersten Ausführungsform gleich ist, an einem vorderen Endabschnitt 362 des Gassensorelements 301 gebildet.
Im Besonderen besteht die Überzugsschicht 363 ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform aus einer unteren Schicht (einer ersten Schutzschicht) 365, die den vorderen Endabschnitt 362 des Gassensorelements 301 bedeckt, und einer oberen Schicht (einer zweiten Schutzschicht) 367, die die erste Schutzschicht 365 bedeckt und sich nach hinten erstreckt.
Die äußeren Formen der ersten Schutzschicht 365 und der zweiten Schutzschicht 367 und die Dickenbeziehung zwischen der ersten und der zweiten Schutzschicht 365 und 367 sind jenen bei der ersten Ausführungsform gleich.
Im Besonderen weist die erste Schutzschicht 365 auf eine solche Weise eine im Wesentlichen sphärische Form auf, dass sie in ihrem mittleren Abschnitt gewölbt ist, und ist die zweite Schutzschicht 367 auf eine solche Weise gebildet, dass sie die gesamte erste Schutzschicht 365 bedeckt. Die Überzugsschicht 365 weist entlang der Umfangsrichtung eine im Wesentlichen gleichmäßige radiale Dicke (eine Dicke in einer senkrecht zu der axialen Richtung verlaufenden Richtung) auf.
Daher erbringt die dritte Ausführungsform Wirkungen, die den durch die erste Ausführungsform erbrachten gleich sind.
VERSUCHSBEISPIEL
Als nächstes wird ein Versuch beschrieben werden, der durchgeführt wurde, um die Wirkungen der vorliegenden Erfindung zu bestätigen.
Bei dem vorliegenden Versuch wurden fünf Versuchsstücke eines Gassensors, der jenem der ersten Ausführungsform glich, angefertigt. Die Versuchsstücke wurden hinsichtlich der Dicken der ersten Schutzschicht und der zweiten Schutzschicht vermessen.
Genauer waren die gemessenen Dicken wie in 9A gezeigt die folgenden: die Dicken der ersten und der zweiten Schutzschicht an dem vorderen Ende ((1) an dem vorderen Ende der Seitenfläche) des Gassensorelementkörpers; die Dicken der ersten und der zweiten Schutzschicht in der Mitte in der axialen Richtung der porösen Schicht ((2) auf der porösen Schicht); die Dicken der ersten und der zweiten Schutzschicht an einer Position, die sich hinter der porösen Schicht befindet ((3) an einem hinteren Endabschnitt); und die Dicken der ersten und der zweiten Schutzschicht in der Nähe des hinteren Endes der Überzugsschicht ((4) an dem hintersten Ende). 10A bis 10C zeigen die Ergebnisse der Messungen.
Die Entfernungen von (1) zu (2), (3) und (4) betragen 3,0 mm, 5,0 mm bzw. 7,5 mm. Die Abmessung der porösen Schicht in der axialen Richtung (in 9A und 9B in der vertikalen Richtung) beträgt 3,0 mm.
10A zeigt Daten hinsichtlich der Dicke der ersten Schutzschicht; 10B zeigt Daten hinsichtlich der Dicke der zweiten Schutzschicht; und 10C zeigt Daten hinsichtlich der Dicke der Überzugsschicht. In 10A bis 10C stellt die vertikale Achse die Dicke dar, und stellt die horizontale Achse die Position der Messung dar.
Wie aus 10A bis 10C offensichtlich ist, zeigen die Versuchsstücke der ersten Ausführungsform die folgenden Merkmale: die erste Schutzschicht ist in ihrem mittleren Abschnitt entlang der axialen Richtung des Gassensorelements ((2) auf der porösen Schicht) dick, während die zweite Schutzschicht in ihrem mittleren Abschnitt dünn ist; daher weist die Überzugsschicht als Ganzes eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke auf.
Bei dem vorliegenden Versuch wurden auch Versuchsstücke eines Vergleichsbeispiels hergestellt; im Besonderen wurden fünf Versuchsstücke eines herkömmlichen Gassensorelements, bei dem die untere Schicht (die erste Schutzschicht) und die obere Schicht (die zweite Schutzschicht) durch einen Eintauchprozess hergestellt wurden, hergestellt. Die Dicken der unteren und der oberen Schicht jedes Versuchsstücks wurden gemessen.
Genauer waren die gemessenen Dicken wie in 9B gezeigt die folgenden: die Dicken der unteren und der oberen Schicht an dem vorderen Ende ((1) an dem vorderen Ende der Seitenfläche); die Dicken der unteren und der oberen Schicht in der Mitte in der axialen Richtung der porösen Schicht ((2) auf der porösen Schicht); die Dicken der unteren und der oberen Schicht an einer Position, die sich hinter der porösen Schicht befindet ((3) an einem hinteren Endabschnitt); und die Dicken der unteren und der oberen Schicht an dem hinteren Ende der Überzugsschicht ((4) an dem hintersten Ende). 11A bis 11C zeigen die Ergebnisse der Messungen. Die Positionen (1) bis (4) der gemessenen Dicken und die Abmessung der porösen Schicht sind den in 9A gezeigten gleich.
11A zeigt Daten hinsichtlich der Dicke der unteren Schicht; 11B zeigt Daten hinsichtlich der Dicke der oberen Schicht; und 11C zeigt Daten hinsichtlich der Dicke der Überzugsschicht. In 11A bis 11C repräsentiert die vertikale Achse die Dicke, und die horizontale Achse repräsentiert die Position der Messung.
Wie aus 11A bis 11C offensichtlich ist, zeigen die Versuchsstücke des Vergleichsbeispiels die folgenden Merkmale: die untere und die obere Schicht sind in ihren mittleren Abschnitten entlang der axialen Richtung des Gassensorelements dick (somit ist die Überzugsschicht in ihrem mittleren Abschnitt dick), und sind an ihren hinteren Endabschnitten dünn.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern kann in verschiedensten anderen Formen ausgeführt werden.
Zum Beispiel können die erste Schutzschicht und die zweite Schutzschicht den gleichen Prozentsatz an Poren (die gleiche Porosität) aufweisen, oder kann die zweite Schutzschicht einen höheren Prozentsatz an Poren als die erste Schutzschicht aufweisen.
Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Dicke der Überzugsschicht durch Kombinieren eines Eintauchprozesses und eines Sprühprozesses gesteuert. Doch die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Dicke der Überzugsschicht wie bei der vorliegenden Erfindung gesteuert werden, indem bei der Bildung der äußeren Überzugsschicht die Aufbringungsmenge der äußeren Überzugsflüssigkeit gesteuert wird.
Außerdem können die baulichen Merkmale der Ausführungsformen wie passend kombiniert werden.
Bezugszeichenliste

1: Gassensor
7, 201, 301: Gassensorelement
8, 203, 313: Gassensorelementkörper
39, 209, 363: Überzugsschicht
65, 315, 325: Festelektrolytschicht
67, 69, 317, 319, 327, 329: Elektrode
77, 215, 347: poröse Schicht
80, 207: Erfassungsabschnitt
111, 211, 365: erste Schutzschicht
113, 213, 327: zweite Schutzschicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2012-220293 [0005, 0007]

Claims

Gassensorelement (7), aufweisend: ein längliches plattenartiges Element (8), das an seinem vorderen Endabschnitt einen Erfassungsabschnitt (80) aufweist, der aus einem Festelektrolytkörper (65), einem Paar von Elektroden (67, 69), die an einer entsprechenden Vorder- und Rückfläche des Festelektrolytkörpers (65) bereitgestellt ist, und einer porösen Schicht (77), die die an der Vorderfläche des Festelektrolytkörpers (65) bereitgestellte Elektrode (69) bedeckt, aufgebaut ist; und eine Überzugsschicht (39) aufweisend eine erste Schutzschicht (111), die den gesamten Erfassungsabschnitt (80) bedeckt, und eine zweite Schutzschicht (113), die die erste Schutzschicht (111) in der Umfangsrichtung bedeckt und sich wenigstens von einem vorderen Ende der ersten Schutzschicht (111) zu einer Position, die sich hinter (rückseitig) der porösen Schicht (77) befindet, erstreckt, wobei eine Dicke der ersten Schutzschicht (111) auf der porösen Schicht (77) größer ist als eine Dicke der ersten Schutzschicht (111) an einer Position, die sich hinter (rückseitig) der porösen Schicht (77) befindet, und eine Dicke der zweiten Schutzschicht (113) an einer Position, die sich hinter der porösen Schicht (77) befindet, größer als eine Dicke der zweiten Schutzschicht (113) über der porösen Schicht (77) ist.
Gassensorelement nach Anspruch 1, wobei ein Unterschied zwischen einer größten Dicke und einer kleinsten Dicke der Überzugsschicht (39) in einem Bereich, in dem die erste Schutzschicht (111) und die zweite Schutzschicht (113) der Überzugsschicht (39) entlang einer Längsrichtung des plattenartigen Elements (8) aufeinander gefügt sind, 100 µm oder weniger beträgt.
Gassensorelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die gesamte Oberfläche der ersten Schutzschicht (111) von der zweiten Schutzschicht (113) bedeckt ist, und ein hinterer Endabschnitt der Überzugsschicht (39) einen einschichtigen Aufbau aufweist, der aus der zweiten Schutzschicht (113) besteht.
Gassensorelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein vorderer Abschnitt der ersten Schutzschicht (211) von der zweiten Schutzschicht (213) bedeckt ist, und ein hinterer Endabschnitt der Schutzschicht (209) einen einschichtigen Aufbau aufweist, der aus der ersten Schutzschicht (211) besteht.
Gassensorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Schutzschicht (111) einen höheren Prozentsatz an Poren als die zweite Schutzschicht (113) aufweist.
Gassensorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zweite Schutzschicht (113) in dem gesamten Bereich der Überzugsschicht (39) dicker als die erste Schutzschicht (111) ist.
Gassensorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend eine Heizeinrichtung (89), die in dem plattenartigen Element (8) in einem Bereich angeordnet ist, der von einer Dickenrichtung des plattenartigen Elements (8) her gesehen über dem Erfassungsabschnitt (80) liegt.
Gassensor (1), umfassend: ein Gassensorelement (7) zur Erfassung einer Konzentration eines bestimmten Gasbestandteils in einem zu messenden Gas; und ein Gehäuse (3), um das Gassensorelement (7) zu halten, wobei das Gassensorelement (7) ein Gassensorelement (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ist.