-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein geschichtetes Gassensorelement, einen Gassensor, und ein Verfahren zur Herstellung des Gassensorelements.
-
Stand der Technik
-
Ein Beispiel für einen bekannten Gassensor zur Detektion eines bestimmten Gases ist ein Sauerstoffsensor, der eine Zelle umfasst, bei der ein Elektrodenpaar an der Außenfläche eines Festelektrolytkörpers angeordnet ist. Ein Beispiel für ein bekanntes Sensorelement, das in einem solchen Gassensor verwendet ist, ist ein geschichtetes Gassensorelement, das durch Schichten mehrerer plattenförmiger Elemente gebildet ist (siehe die nachstehend angeführten Patentdokumente 1 und 2). Bei dem herkömmlichen geschichteten Gassensorelement ist der Festelektrolytkörper in eine in einem flachen plattenförmigen Isolierelement gebildete Durchgangsöffnung eingebettet und weist eine rechteckige Umrissform auf.
-
Patentdokumente
-
- Patentdokument 1: Japanische Patentschrift Nr. 4050542
- Patentdokument 2: Japanische Patentschrift Nr. 4669429
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Da der Festelektrolytkörper, dessen Umrissform rechteckig ist, dicht ist, weist das herkömmliche Gassensorelement dahingehend ein Problem auf, dass es bei Wirken einer externen Kraft oder einer Beanspruchung wie etwa einer Wärmebeanspruchung auf den Festelektrolytkörper wahrscheinlich zu einer Beanspruchungskonzentration an seinen vier Ecken kommt und der Festelektrolytkörper leicht bricht. Außerdem weist das herkömmliche Gassensorelement dahingehend ein Problem auf, dass dann, wenn der Festelektrolytkörper in die Durchgangsöffnung des Isolierelements eingebettet ist, zwischen dem Festelektrolytkörper und dem Isolierelement ein Spalt gebildet ist, welcher als Bypass für Gas dient, was zu einer Verschlechterung der Leistungsfähigkeit des Sensors führen kann.
-
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das obige Problem zu lösen, und kann auf die folgenden Ausführungsarten ausgeführt werden.
- (1) Eine Ausführungsart der vorliegenden Erfindung ist ein geschichtetes Gassensorelement, das mehrere geschichtete, plattenförmige Elemente einschließlich eines plattenförmigen Isolierelements umfasst, in das ein Festelektrolytkörper eingebettet ist, wobei das Isolierelement vier Seiten und insbesondere vier Außenseiten aufweist. Bei dem geschichteten Gassensorelement bildet ein Teil des Umrisses des Festelektrolytkörpers, der wenigstens zu einer Seite der vier Seiten gewandt ist oder weist – gesehen in einer Ebene, die orthogonal zu einer Dickenrichtung des Isolierelements verläuft und den Festelektrolytkörper enthält – eine bogenförmige Form, die zu der einen Seite hin vorspringt. Mit anderen Worten verläuft die zu der Dickenrichtung des Isolierelements orthogonale Ebene parallel zu und in der Ebene des Isolierelements und enthält den Festelektrolytkörper. Der Festelektrolytkörper weist, in der zu der Dickenrichtung des Isolierelements orthogonalen Ebene gesehen, einen Abschnitt oder eine Außenseite auf, der bzw. die eine bogenförmige Form umfasst und zu einer der vier Außenseiten weist und vorspringt; d.h., der Abschnitt weist eine konvexe Form auf. Die äußere Form des Festelektrolytkörpers ist typischerweise wenigstens teilweise mit einer bogenförmigen Form versehen, d.h., weist wenigstens eine teilweise konvexe äußere Form auf.
-
Gemäß dieser Ausführungsart weist der Festelektrolytkörper einen Umriss auf, der eine bogenförmige Form aufweist, die zu wenigstens einer Seite der vier Seiten des Isolierelements vorspringt. Daher wird es beim Wirken einer externen Kraft oder einer Beanspruchung wie einer Wärmebeanspruchung auf den Festelektrolytkörper – verglichen mit dem Fall, in dem der Umriss wie bei herkömmlichen Gassensorelementen eine rechteckige Form bildet – weniger wahrscheinlich zu einer Beanspruchungskonzentration kommen. Daher bricht das Gassensorelement der vorliegenden Ausführungsweise nicht leicht.
- (2) Bei dem oben beschriebenen Gassensorelement ist die (äußere) Umrissform des Festelektrolytkörpers ein Kreis, eine Ellipse oder ein Rechteck mit abgerundeten kurzen Seiten.
-
Gemäß dieser Ausführungsweise kann die Beanspruchungskonzentration in einem höheren Maß abgeschwächt werden.
- (3) Bei dem oben beschriebenen Gassensorelement bildet ein Teil des Umrisses des Festelektrolytkörpers, welcher Teil zu einer sich längsgerichtet erstreckenden Seite der vier Seiten gewandt ist, die Form einer sich längsgerichtet erstreckenden geraden Linie.
-
Gemäß dieser Ausführungsform kann die Fläche des Festelektrolytkörpers ausreichend groß gestaltet werden.
- (4) Eine andere Ausführungsart der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des oben beschriebenen Gassensorelements. Das Verfahren umfasst (a) einen Schritt des Bildens einer Grünfestelektrolytschicht auf einer Trägerplatte, wobei die Grünfestelektrolytschicht aus einem Grünfestelektrolytmaterial gebildet ist; (b) einen Schritt des Entfernens des Grünfestelektrolytmaterials mit Ausnahme des Grünfestelektrolytkörpers, der zu dem Festelektrolytkörper des Gassensorelements werden soll, von der Grünfestelektrolytschicht auf der Trägerplatte; (c) einen Schritt des Übertragens des Grünfestelektrolytkörpers auf eine Grünisolierschicht, die aus einem Grünisoliermaterial gebildet ist; und (d) einen Schritt des Bildens eines plattenförmigen Grünelements, worin der Grünfestelektrolytkörper von dem Grünisoliermaterial umgeben ist, indem das Grünisoliermaterial mittels Drucken in einem Bereich um den übertragenen Grünfestelektrolytkörper auf die Grünisolierschicht aufgebracht wird.
-
Gemäß diesem Herstellungsverfahren wird eine Grünisolierschicht mittels Siebdrucks um einen Grünfestelektrolytkörper, der auf einer Trägerplatte gebildet ist, gebildet. Daher ist es möglich, ein plattenförmiges Grünelement, worin der Grünfestelektrolytkörper von der Grünisolierschicht umgeben ist, zu bilden, ohne dass dazwischen ein Spalt gebildet wird. Entsprechend ist es möglich, eine Verschlechterung der Leistungsfähigkeit des Sensors, welche Verschlechterung andernfalls aufgrund des Vorhandenseins eines Spalts zwischen dem Festelektrolytkörper und der Isolierschicht auftreten würde, zu verhindern.
-
Die vorliegende Erfindung kann in vielen Formen ausgeführt werden; zum Beispiel als Gassensorelement, als Gassensor, als Gas-Detektionsvorrichtung, die den Gassensor umfasst, als Fahrzeug, in das die Gas-Detektionsvorrichtung eingebaut ist, und als Verfahren zur deren Herstellung.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 veranschaulicht eine schematische Schnittansicht, die den inneren Aufbau eines Gassensors zeigt.
-
2 veranschaulicht eine schematische perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Gassensorelements zeigt.
-
3 veranschaulicht eine schematische auseinandergezogene Ansicht, die das Gassensorelement zeigt.
-
4(A) bis 4(E) veranschaulichen Draufsichten, die verschiedene Formen eines Festelektrolytkörpers zeigen.
-
5(A) bis 5(C) veranschaulichen beispielhafte Ansichten, die ein erstes Verfahren zur Herstellung eines plattenförmigen Elements zeigen, das einen Festelektrolytkörper und ein Isolierelement umfasst.
-
6(A) bis 6(E) veranschaulichen beispielhafte Ansichten, die ein zweites Verfahren zur Herstellung eines plattenförmigen Elements zeigen, das einen Festelektrolytkörper und ein Isolierelement umfasst.
-
7(A) bis 7(F) veranschaulichen beispielhafte Ansichten, die ein drittes Verfahren zur Herstellung eines plattenförmigen zeigen Elements, das einen Festelektrolytkörper und ein Isolierelement umfasst.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
A. Gesamtaufbau des Gassensors
-
1 ist eine schematische Ansicht, die den inneren Aufbau eines Gassensors 100 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 1 zeigt mittels einer gepunktet-gestrichelten Linie eine imaginäre Mittelachse AX (die nachstehend auch als die "Achsenlinie AX" bezeichnet sein kann) des Gassensors 100. Der Gassensor 100 ist ein sogenannter Vollbereichs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, der zum Beispiel an einem Auspuffrohr eines Verbrennungsmotors angebracht ist und die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas (zu messenden Gas) linear über einen Bereich von einem fetten Bereich bis zu einem mageren Bereich misst.
-
Der Gassensor 100 erstreckt sich entlang der Achsenlinie AX. Der Gassensor 100 ist fest an der Außenfläche des Auspuffrohrs derart angebracht, dass ein vorderer Abschnitt (ein unterer Abschnitt auf dem Blatt, auf dem 1 gezeigt ist) in das Auspuffrohr eingesetzt ist, während ein hinterer Abschnitt (ein oberer Abschnitt auf dem Blatt) von dem Auspuffrohr nach außen vorspringt. 1 zeigt die Außenfläche des Auspuffrohrs, an der der Gassensor 100 angebracht ist, durch eine gestrichelt-doppeltgepunktete Linie PS.
-
Der Gassensor 100 umfasst ein Metallgehäuse 110, das zur festen Anbringung des Sensors an dem Auspuffrohr geeignet ist. Das Metallgehäuse 110 ist ein röhrenförmiges Metallelement mit einer entlang der Achsenlinie AX verlaufenden Durchgangsbohrung 110c. Das Metallgehäuse 110 verfügt an der Außenseite über einen Gewindeabschnitt 110a, der in eine Gewindeöffnung eingeschraubt wird, die zur Anbringung des Gassensors 100 an dem Auspuffrohr in dem Auspuffrohr bereitgestellt ist, und einen Werkzeugeingriffsabschnitt 110b, mit dem ein Werkzeug wie etwa ein Schraubenschlüssel oder ein Spannschlüssel in Eingriff gebracht wird, wenn der Gassensor 100 an dem Auspuffrohr angebracht wird.
-
Eine zylinderförmige Schutzeinrichtung 101 mit einem geschlossenen Boden, die eine Doppelstruktur aufweist, ist an einen vorderen Endabschnitt des Metallgehäuses 110 lasergeschweißt. Die Schutzeinrichtung 101 mit der Doppelstruktur weist mehrere, in ihrer Innen- und Außenwand gebildete Einbringungsöffnungen 101c auf, um die Einbringung von Abgas in den Gassensor 100, der an dem Auspuffrohr angebracht ist, zu gestatten.
-
Ein aus Metall hergestelltes Außenrohr 103 ist an einen hinteren Endabschnitt des Metallgehäuses 110 lasergeschweißt. Drei Sensorleitungsdrähte 193, 194 und 195 und zwei Heizeinrichtungsdrähte 196 und 197 sind zum elektrischen Anschluss zwischen dem Gassensor 100 und einer externen Steuerschaltung (nicht gezeigt) von einem hinteren Endabschnitt des Außenrohrs 103 in den Gassensor 100 eingesetzt. Eine Hülse 191, die aus Fluorkautschuk gebildet ist, ist in den hinteren Endabschnitt des Außenrohrs 103 eingesetzt, um das Innere des Außenrohrs 103 abzudichten. Die fünf Leitungsdrähte 193 bis 197 sind so in das Außenrohr 103 eingesetzt, dass sie durch die Hülse 191 verlaufen.
-
Der Gassensor 100 umfasst ein Gassensorelement 120, das ein mit einer Sauerstoffkonzentration korrespondierendes Signal ausgibt. Das Gassensorelement 120 weist einen Schichtaufbau auf, bei dem schmale Plattenelemente aneinander geschichtet sind, und weist eine rechteckige säulenförmige Form auf, die rechtwinkelig zu der imaginären Mittelachse AX über einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt verfügt (Einzelheiten werden später beschrieben werden). Das Gassensorelement 120 wird fest in der Durchgangsbohrung 110c des Metallgehäuses 110 gehalten und ist entlang der Achsenlinie AX in dem Gassensor 100 untergebracht. In 1 sind eine erste und eine zweite Fläche 120a und 120b des Gassensorelements 120, die in Schichtungsrichtung einander zugewandt sind, nach links bzw. rechts gerichtet.
-
Das Gassensorelement 120 weist einen Gasdetektionsabschnitt 121 auf, der an seinem vorderen Endabschnitt (einem unteren Endabschnitt in 1) gebildet ist und zur Detektion der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas ausgebildet ist. Der Gasdetektionsabschnitt 121 ist in der Schutzeinrichtung 101 angeordnet. Dadurch wird der Gasdetektionsabschnitt 121 dem Abgas ausgesetzt, das durch die Einbringungsöffnungen 101c des Gassensors 100 eingebracht wird, wenn der Gassensor 100 an dem Auspuffrohr angebracht ist.
-
Ein Separator 181 ist ein röhrenförmiges Isolierelement, das eine Durchgangsbohrung 181c aufweist, die entlang der Achsenlinie AX verläuft, und an einem hinteren Endabschnitt (einem oberen Endabschnitt in 1) des Metallgehäuses 110 angebracht fest in dem Außenrohr 103 gehalten wird. Insbesondere wird der Separator 181 in dem Außenrohr 103 gehalten, während er durch ein um den Außenumfang des Separators 181 angeordnetes, im Wesentlichen röhrenförmiges Vorspannelement 190 aus Metall an die Hülse 191 angepresst wird. Ein hinterer Endabschnitt des Gassensorelements 120 ist in der Durchgangsbohrung 181c des Separators 181 untergebracht.
-
Drei Sensoranschlussflächen 125, 126, und 127 sind parallel zu der abgewandten Seite des Blatts, auf dem 1 gezeigt ist, hin an einem hinteren Endabschnitt der ersten Fläche 120a des Gassensorelements 120 angeordnet, während zwei Heizeinrichtungsanschlussflächen 128 und 129 parallel zu der abgewandten Seite des Blatts hin an einem hinteren Endabschnitt der zweiten Fläche 120b angeordnet sind. Darüber hinaus sind drei Sensoranschlussklemmen 182, 183, und 184, und zwei Heizeinrichtungsanschlussklemmen 185 und 186 derart in der Durchgangsbohrung 181c des Separators 181 angeordnet, dass sie mit den entsprechenden Anschlussflächen 125 bis 129 des Gassensorelements 120 in Kontakt stehen. Die Sensor- und Heizeinrichtungsanschlussklemmen 182 bis 186 sind elektrisch an die entsprechenden fünf Drähte 193 bis 197 angeschlossen, die durch die Hülse 191 in den Gassensor 100 eingesetzt sind.
-
Das Gassensorelement wird durch die folgenden baulichen Merkmale fest in einem röhrenförmigen Raum des Metallgehäuses 110 gehalten. Das Metallgehäuse 110 weist einen abgestuften Abschnitt 111 auf, der radial einwärts in einen vorderen Endabschnitt seiner Durchgangsbohrung vorspringt. Ein Metalltopf 116, in dessen Boden eine Durchgangsöffnung 116c gebildet ist, ist derart in der Durchgangsbohrung 110c des Metallgehäuses 110 angeordnet, dass ein äußerer Umfangsabschnitt des Topfbodens mit dem abgestuften Abschnitt 111 in Eingriff steht.
-
Ein Keramikhalter 113 ist in dem Metalltopf 116 und an dem Boden des Metalltopfs 116 angeordnet. Der Keramikhalter 113 ist aus Aluminiumoxid (Al2O3) gebildet, und in seiner Mitte ist eine rechteckige Durchgangsbohrung gebildet, um einen Durchgang des Gassensorelements 120 zu ermöglichen.
-
Eine erste Pulverfüllmaterialschicht 114 (Talk) ist in dem Metalltopf 116 ausgebildet, um das Gassensorelement 120 luftdicht zu halten, das sich durch die Durchgangsöffnung 116c des Metalltopfs 116 und durch die Durchgangsöffnung 113c des Keramikhalters 113 erstreckt. Die erste Pulverfüllmaterialschicht 114 ist durch Füllen eines Innenraums des Metalltopfs 116 über dem Keramikhalter 113 mit Talkpulver gebildet. Auf diese Weise wird das Gassensorelement 120, integriert mit dem Metalltopf 116, dem Keramikhalter 113 und der ersten Pulverfüllmaterialschicht 114, in der Durchgangsbohrung 110c des Metallgehäuses 110 gehalten.
-
Darüber hinaus ist in der Durchgangsbohrung 110c des Metallgehäuses 110 eine zweite Pulverfüllmaterialschicht 115 (Talk) durch Füllen von Talkpulver auf der ersten Pulverfüllmaterialschicht 114 gebildet, um die Luftdichtheit zwischen einem hinteren Endabschnitt des Metallgehäuses 110 und dem Gasdetektionsabschnitt 121 des Gassensorelements 120 sicherzustellen. Zudem ist auf der zweiten Pulverfüllmaterialschicht 115 eine Keramikhülse 170 angeordnet.
-
Die Keramikhülse 170 ist ein röhrenförmiges Element mit einer sich entlang der Achsenlinie AX erstreckenden, rechteckigen, axialen Öffnung 170, um einen Durchgang des Gassensorelements 120 dadurch zu ermöglichen. Die Keramikhülse 170 kann aus Aluminiumoxid gebildet sein. Ein hinterer Endabschnitt 110k des Metallgehäuses 110 ist radial einwärts gecrimpt, wodurch die Keramikhülse 170 an die zweite Pulverfüllmaterialschicht 115 gepresst und an dem Metallgehäuse 110 fixiert wird. Zwischen der Keramikhülse 117 und dem hinteren Endabschnitt 110k des Metallgehäuses 110 ist ein Crimp-Ring 117 angeordnet.
-
2 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die den Aufbau des Gassensorelements 120 zeigt. 2 zeigt das Gassensorelement 120 so, dass die erste Fläche 120a nach oben gewandt ist, und die zweite Fläche 120b nach unten weist. Außerdem erstreckt sich die Achsenlinie AX (1) in 2 in waagerechter Richtung. Die vordere Seite des Gassensorelements 120 entspricht der linken Seite, und die hintere Seite entspricht der rechten Seite. Das Gassensorelement 120 ist so gestaltet, dass ein plattenförmiges Detektionselement 130 (an der oberen Seite in 2) und ein plattenförmiges Heizelement 160 (an der unteren Seite in 2) aneinander geschichtet und zusammengebrannt sind.
-
Wie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, ist der Gasdetektionsabschnitt 121 an einem vorderen Endabschnitt des Gassensorelements 120 gebildet. Außerdem sind die drei Anschlussflächen 125 bis 127 an dem hinteren Endabschnitt des Gassensorelements 120 an der ersten Fläche 120a angeordnet. Obwohl nicht dargestellt, sind bei dem Gassensorelement 120 die beiden Anschlussflächen 128 und 129 an seinem hinteren Endabschnitt an der zweiten Fläche 120b angeordnet.
-
3 ist eine schematische, das Gassensorelement 120 zeigende Explosionsansicht. 3 zeigt das Gassensorelement 120 auf eine solche Weise, dass seine Bestandteile in der Schichtungsrichtung (in der senkrechten Richtung in der Zeichnung) voneinander getrennt sind. In 3 entspricht die vordere Seite des Gassensorelements der linken Richtung, und die hintere Seite entspricht der rechten Richtung. In 3 zeigt die gestrichelt-doppeltgepunktete Linie, dass Bestandteile, die durch die gestrichelt-doppeltgepunktete Linie verbunden sind, elektrisch miteinander kommunizieren. Bei dem Detektionselement 130 des Gassensors 120 sind eine Schutzschicht 131, eine Sauerstoffpumpenzelle 135, ein Abstandshalter 145 und eine Sauerstoffkonzentrations-Detektionszelle 150 in dieser Reihenfolge von Seiten der ersten Fläche 120a her aufeinander geschichtet.
-
Die Schutzschicht 131 ist ein plattenförmiges Element, das hauptsächlich aus Aluminiumoxid gebildet ist das Gassensorelement 120 von Seiten der ersten Fläche 120a her schützt. Die Schutzschicht 131 weist einen porösen Abschnitt 132 auf, der an ihrem vorderen Endabschnitt gebildet ist und in seiner Schichtungsrichtung (der senkrechten Richtung in 3) gasdurchlässig ist. Der poröse Abschnitt 132 ist auf eine solche Weise gebildet, dass er – in Schichtungsrichtung der Bestandteile des Gassensorelements 120 gesehen – über einem Elektrodenabschnitt 137M, der später beschrieben werden wird, liegt. Der poröse Abschnitt 132 wirkt als Gasströmungskanal, um Abgas in den Gasdetektionsabschnitt 121 oder davon weg zu pumpen.
-
Die drei Kontakteflächen 125 bis 127 sind parallel in der Breitenrichtung des Gassensorelements 120 (zu der abgewandten Seite des Blatts, auf dem 3 gezeigt ist) an einem hinteren Ende einer Außenfläche 131a der Schutzschicht 131 angeordnet. Außerdem sind in der Schutzschicht 131 ein erster bis dritter Durchgangsleiter 11 bis 13 auf eine solche Weise gebildet, dass sie hindurch verlaufen und mit der ersten bis dritten Kontaktefläche 125 bis 127 korrespondieren.
-
Die Sauerstoffpumpenzelle 135 ist ein plattenförmiges Element, das einen Festelektrolytkörper 136, ein Isolierelement 139 mit einem darin angeordneten Festelektrolytkörper 136 und ein Elektrodenpaar 137 und 138 umfasst. Der Festelektrolytkörper 136 ist ein plattenförmiges Element, das zum Beispiel aus einem Sinterkörper aus stabilisiertem Zirconiumoxid oder einem Sinterkörper aus teilweise stabilisiertem Zirconiumoxid gebildet ist und eine Fläche aufweist, die geringfügig größer als jene des Elektrodenabschnittpaars 137M und 138M ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform bildet der gesamte Umriss des Festelektrolytkörpers 136 eine runde Form. Oder ein Teil des Umrisses, der wenigstens einer Seite des Festelektrolytkörpers 136 entspricht (wenn dieser eine Seite oder mehrere Seiten aufweist) bildet eine bogenförmige Form. Dieser Punkt wird später näher beschrieben werden. Das Isolierelement 139 ist ein plattenförmiges Element, das den Außenumfang des Festelektrolytkörpers 136 so umgibt, dass es den Umfang des Festelektrolytkörpers 136 abdeckt, und eine Größe aufweist, die im Wesentlichen jener der Schutzschicht 131 gleich ist. In dem hinteren Endabschnitt des Isolierelements 139 sind ein vierter und ein fünfter Durchgangsleiter 14 und 15 auf eine solche Weise gebildet, dass sie hindurch verlaufen. Der vierte und der fünfte Durchgangsleiter 14 und 15 stehen elektrisch mit dem zweiten bzw. dritten Durchgangsleiter 12 und 13, die in der Schutzschicht 131 gebildet sind, in Verbindung. Das Isolierelement 139 ist zum Beispiel aus Aluminiumoxid gebildet.
-
Die beiden Elektroden 137 und 138 sind porös und hauptsächlich aus Platin (Pt) ausgeführt und weisen jeweils einen Elektrodenabschnitt 137M und 138M und einen Leitungsabschnitt 137L und 138L auf. Die Elektrodenabschnitte 137M und 138M sind an einer ersten Fläche 136a (einer oberen Fläche in 3) des Festelektrolytkörpers 136 bzw. an einer zweiten Fläche 136b (einer unteren Fläche in 3) angeordnet. Der Elektrodenabschnitt 138M, der an der zweiten Fläche 136b angeordnet ist, liegt zu einer Gas-Detektionskammer 145c, die später beschrieben werden wird, hin frei. Der Elektrodenabschnitt 138M, der an der ersten Fläche 136a angeordnet ist, wird durch den porösen Abschnitt 132, der in der Schutzschicht 131 bereitgestellt ist, dem Abgas ausgesetzt, wenn der Gassensor 100 an dem Auspuffrohr angebracht ist.
-
Die Leitungsabschnitte 137L und 138L erstrecken sich jeweils von den Elektrodenabschnitten 137M und 138M nach hinten. Der Leitungsabschnitt 137L der Elektrode 137, die an der ersten Fläche 136 angeordnet ist, steht durch den ersten Durchgangsleiter 11, der in der Schutzschicht 131 bereitgestellt ist, elektrisch mit der ersten Kontaktefläche 125 in Verbindung. Der Leitungsabschnitt 138L der Elektrode 138, die an der zweiten Fläche 136b angeordnet ist, steht durch den vierten Durchgangsleiter 14, der in dem Isolierelement 139 bereitgestellt ist, und den zweiten Durchgangsleiter 12, der in der Schutzschicht 131 bereitgestellt ist, elektrisch mit der zweiten Kontaktefläche 126 in Verbindung.
-
Der Abstandshalter 145 ist ein plattenförmiges Isolierelement mit im Wesentlichen der gleichen Größe wie jener des Isolierelements 139 der Sauerstoffpumpenzelle 135. Der Abstandshalter 145 ist zum Beispiel aus Aluminiumoxid gebildet. An einem vorderen Endabschnitt des Abstandshalters 145 ist eine Durchgangsöffnung gebildet. Wenn der Abstandshalter 145 zwischen die Sauerstoffpumpenzelle 135 und die Sauerstoffkonzentrations-Detektionszelle 150 eingefügt ist, bildet die Durchgangsöffnung zum Teil die Gas-Detektionskammer 145c, in die das zu messende Abgas eingebracht wird.
-
An zwei Seitenwandabschnitten des Abstandshalters 145, die in der Breitenrichtung des Abstandshalters 145 über die dazwischen liegende Durchgangsöffnung zueinander gewandt sind, sind diffusionssteuernde Abschnitte 146 gebildet. Die diffusionssteuernden Abschnitte 146 sind aus gasdurchlässigem porösen Aluminiumoxid gebildet. Bei dem Gassensorelement 120 wird Abgas in einer Menge, die der Gasdurchlässigkeit der diffusionssteuernden Abschnitte 146 entspricht, in die Gas-Detektionskammer 145c eingebracht. Das heißt, die diffusionssteuernden Abschnitte 146 wirken als Gaseinbringungsabschnitte des Gasdetektionsabschnitts 121.
-
An einem hinteren Endabschnitt des Abstandshalters 145 ist ein sechster Durchgangsleiter 16 auf eine solche Weise gebildet, dass er hindurch verläuft. Der sechste Durchgangsleiter 16 steht elektrisch mit dem Leitungsabschnitt 138L der Elektrode 138 der Sauerstoffpumpenzelle 135 in Verbindung. In dem Abstandshalter 145 ist auch ein siebenter Durchgangsleiter 17 neben dem sechsten Durchgangsleiter 16 auf eine solche Weise gebildet, dass er hindurch verläuft. Der siebente Durchgangsleiter 17 steht elektrisch mit dem fünften Durchgangsleiter 15, der in dem Isolierelement 139 der Sauerstoffpumpenzelle 135 bereitgestellt ist, in Verbindung.
-
Der Abstandshalter 145 wirkt als Isolierschicht, um die Sauerstoffpumpenzelle 135 und die Sauerstoffkonzentrations-Detektionszelle 150 elektrisch voneinander zu isolieren.
-
Die Sauerstoffpumpenzelle 150 ist ein plattenförmiges Element, das einen Festelektrolytkörper 151, ein Isolierelement 154, in dem der Festelektrolytkörper 151 angeordnet ist, und ein Elektrodenpaar 152 und 153 umfasst. Der Festelektrolytkörper 151 ist ein plattenförmiges Element, das zum Beispiel aus einem Sinterkörper aus stabilisiertem Zirkonium oder einem Sinterkörper aus teilweise stabilisiertem Zirkonium gebildet ist und eine Fläche aufweist, die geringfügig größer als jene eines Paars von Elektrodenabschnitten 152M und 153M ist. Wie bei dem Festelektrolytkörper 136 der Sauerstoffpumpenzelle 135 bildet der gesamte Umriss des Festelektrolytkörpers 151 eine runde Form. Oder ein Teil des Umrisses, der wenigstens einer Seite des Festelektrolytkörpers 151 entspricht (wenn dieser eine Seite oder mehrere Seiten aufweist) bildet eine bogenförmige Form. Das Isolierelement 154 ist ein plattenförmiges Element, das den Außenumfang des Festelektrolytkörpers 151 so umgibt, dass es den Umfang des Festelektrolytkörpers 151 abdeckt, und das eine Größe aufweist, die im Wesentlichen jener des Abstandshalters 145 gleich ist. An einem hinteren Endabschnitt des Isolierelements 154 ist ein achter Durchgangsleiter 18 auf eine solche Weise gebildet, dass er hindurch verläuft. Der achte Durchgangsleiter 18 steht elektrisch mit dem siebenten Durchgangsleiter 17, der in dem Abstandshalter 145 gebildet ist, in Verbindung.
-
Die beiden Elektroden 152 und 153 sind porös und hauptsächlich aus Platin (Pt) gebildet und weisen jeweils den Elektrodenabschnitt 152M und 153M und einen Leitungsabschnitt 152L und 153L auf. Die Elektrodenabschnitte 152L und 153L sind an einer ersten Fläche 151a (der oberen Fläche in 3) des Festelektrolytkörpers 151 bzw. einer zweiten Fläche 151b (einer unteren Fläche in 3) gebildet. Der Elektrodenabschnitt 152M, der an der ersten Fläche 151a angeordnet ist, liegt zu der Gas-Detektionskammer 145c hin frei.
-
Der Leitungsabschnitt 152L der Elektrode 152, die an der ersten Fläche 151a angeordnet ist, steht durch den sechsten Durchgangsleiter 16, der in dem Abstandshalter 145 bereitgestellt ist, elektrisch mit der Elektrode 138 der Sauerstoffpumpenzelle 135 und mit der zweiten Kontaktefläche 126 in Verbindung. Der Leitungsabschnitt 153L der Elektrode 153, die an der zweiten Fläche 150b angeordnet ist, steht durch den achten Durchgangsleiter 18, der in dem Isolierelement 154 bereitgestellt ist, elektrisch mit der dritten Kontaktefläche 127 in Verbindung.
-
Das Heizeinrichtungselement 160 umfasst einen ersten und einen zweiten Isolator 161 und 162, einen wärmeerzeugenden Widerstand 163, und einen ersten und einen zweiten Heizeinrichtungsleitungsabschnitt 164 und 165. Jeder aus dem ersten und dem zweiten Isolator 161 und 162 ist ein plattenförmiges Element, das aus Aluminiumoxid gebildet ist, und weist die gleiche Größe wie das Detektionselement 130 auf. Der wärmeerzeugende Widerstand 163 und die Heizeinrichtungsleitungsabschnitte 164 und 165 werden zwischen dem ersten und dem zweiten Isolator 161 und 162 gehalten.
-
Der wärmeerzeugende Widerstand 163 ist ein wärmeerzeugender Draht, der hauptsächlich aus Platin gebildet ist und eine sich windende Form aufweist. Die beiden Heizeinrichtungsleitungsabschnitte 164 und 165 sind an jeweilige entgegengesetzte Enden des wärmeerzeugenden Widerstands 163 angeschlossen und verlaufen von den jeweiligen entgegengesetzten Enden des wärmeerzeugenden Widerstands 163 nach hinten.
-
Der zweite Isolator 162 weist eine erste und eine zweite Heizeinrichtungsanschlussfläche 128 und 129 auf, die an einem hinteren Abschnitt des zweiten Isolators 162 an seiner Außenfläche 162b parallel in der Breitenrichtung des Heizeinrichtungselements 160 angeordnet sind. Außerdem weist der zweite Isolator 162 einen ersten und einen zweiten Heizeinrichtungsdurchgangsleiter 21 und 22 auf, die darin auf eine solche Weise gebildet sind, dass sie hindurch verlaufen. Der erste und der zweite Heizdurchgangsleiter 21 und 22 entsprechen der ersten und der zweiten Heizeinrichtungsanschlussfläche 128 und 129. Der erste und der zweite Heizeinrichtungsleitungsabschnitt 164 und 165, die sich von dem wärmeerzeugenden Widerstand 163 weg erstrecken, stehen durch den ersten bzw. den zweiten Heizeinrichtungsdurchgangsleiter 21 und 22 elektrisch mit der ersten und der zweiten Heizeinrichtungsanschlussfläche 128 und 129 in Verbindung.
-
Wenn der Gassensor 100 betrieben wird, wird die Erhitzungstemperatur des Heizeinrichtungselements 160 durch eine externe Heizeinrichtungssteuerschaltung (nicht gezeigt) gesteuert. Das Heizeinrichtungselement 160 erwärmt das Detektionselement 130 auf eine Temperatur von mehreren hundert Grad (z.B. 700° C bis 800° C), um die Sauerstoffpumpenzelle 135 und die Sauerstoffkonzentrations-Detektionszelle 150 zu aktivieren.
-
B. Form des Festelektrolytkörpers und Verfahren zu seiner Herstellung
-
4(A) bis 4(E) sind Draufsichten, die verschiedene Umrissformen (Flächenformen) zeigen, welche für den Festelektrolytkörper 136 der Sauerstoffpumpenzelle 135 eingesetzt werden können. Insbesondere wird bevorzugt, dass der Festelektrolytkörper 151 der Sauerstoffkonzentrations-Detektionszelle 150 die gleiche Form wie jene des Festelektrolytkörpers 136 der Sauerstoffpumpenzelle 135 aufweist. In der folgenden Beschreibung wird stellvertretend der Festelektrolytkörper 136 der Sauerstoffpumpenzelle 135 erklärt.
-
Der Festelektrolytkörper 136 von 4(A) weist eine plattenartige Form auf, und seine Umrissform ist ein flaches Oval, d.h. ein Rechteck, das abgerundete kurze Seiten aufweist und in der Richtung der Achsenlinie AX des Gassensors 100 langgestreckt ist. Die Umrissform des Festelektrolytkörpers 136 von 4(B) ist ein Kreis. Der Ausdruck "Kreis" bedeutet einen exakten Kreis. Außerdem kann der Festelektrolytkörper 136 einen elliptischen Umriss aufweisen. Der Festelektrolytkörper 136 von 4(C) weist einen im Allgemeinen keilförmigen Umriss auf, der in der Richtung der Achsenlinie AX langgestreckt ist und über den gesamten Umfang hinweg abgerundet ist. Doch jeder der entgegengesetzten Endabschnitte des im Allgemeinen keilförmigen Umrisses in der Richtung der Achsenlinie AX weist eine im Allgemeinen bogenförmige Form, zum Beispiel eine nach außen gerichtete konvexe Form, auf. Außerdem ist die Breite des im Allgemeinen keilförmigen Umrisses an der vorderen Endseite (der linken Seite in 4(C)) groß und an der hinteren Endseite (der rechten Seite in 4(C)) klein. Eine solche Form wird bevorzugt, da es weniger wahrscheinlich zu der Bildung eines Spalts zwischen dem Festelektrolytkörper 136 und dem Isolierelement 139 kommt, wenn das Isolierelement 139 durch Siebdruck gebildet wird (was später beschrieben werden wird). Der Umriss des Festelektrolytkörpers 136 von 4(D) weist an den entgegengesetzten Enden in der Richtung der Achsenlinie AX unterschiedliche Formen auf. Im Besonderen weist der Umriss des Festelektrolytkörpers 136 von 4(D) an einer Seite des Festelektrolytkörpers 136, die sich an der hinteren Endseite (der rechten Seite in 4(D)) befindet, eine bogenförmige Form (vorzugsweise eine Halbkreisform) auf, und ist er an der entgegengesetzten Seite des Festelektrolytkörpers 136, die sich an seiner vorderen Endseite (der linken Seite in 4(D)) befindet, gerade. Die beiden Ecken an der vorderen Endseite sind jedoch abgerundet (r-abgeschrägt). Der Festelektrolytkörper 136 von 4(E) ist ein Vergleichsbeispiel, und sein Umriss weist eine im Allgemeinen rechteckige Form auf und ist an allen vier Seiten gerade.
-
Von dem Gesichtspunkt her, dass der gesamte Umriss des Festelektrolytkörpers 136 eine runde Form bildet oder ein Teil des Umrisses, der wenigstens einer Seite des Festelektrolytkörpers 136 entspricht (wenn dieser eine Seite oder mehrere Seiten aufweist), eine bogenförmige Form bildet, ist jeder der in 4(A) bis 4(D) gezeigten Festelektrolytkörper 136 bevorzugt. Mit anderen Worten: Von dem Gesichtspunkt her, dass ein zu wenigstens einer Seite der vier Seiten des Isolierelements 139 gewandter Teil des Umrisses des Festelektrolytkörpers 136 in einer Ebene gesehen, die orthogonal zu einer Dickenrichtung des Isolierelements verläuft und den Festelektrolytkörper 136 enthält, eine zu jener einen Seite hin vorspringende, bogenförmige Form aufweist, ist jeder der in 4(A) bis 4(D) gezeigten Festelektrolytkörper 136 bevorzugt. Das heißt, da jeder der Festelektrolytkörper 136, die in 4(A) bis 4(D) gezeigt sind, so gebildet ist, dass ein Teil des Umrisses des Festelektrolytkörpers 136, welcher Teil zu wenigstens einer Seite der vier Seiten des Isolierelements 139 gewandt ist, eine bogenförmige Form aufweist, die zu jener einen Seite hin vorspringt, weist jeder der in 4(A) bis 4(D) gezeigten Festelektrolytkörper 136 den Vorteil auf, dass es bei Wirken einer externen Kraft oder einer Beanspruchung wie etwa einer Wärmebeanspruchung auf den Festelektrolytkörper 136 verglichen mit dem in 4(E) gezeigten Vergleichsbeispiel weniger wahrscheinlich zu einer übermäßigen Beanspruchungskonzentration kommen wird und die Wahrscheinlichkeit eines Bruchs infolge der Beanspruchungskonzentration gering ist. Außerdem wird von dem Gesichtspunkt der Abschwächung der Beanspruchungskonzentration her bevorzugt, dass der Festelektrolytkörper 136 so gebildet wird, dass der Umriss des Festelektrolytkörpers 136 keinerlei Schnittpunkt zwischen zwei Seiten (zum Beispiel einen Punkt, der einer Spitze eines Vielecks entspricht) aufweist, deren dazwischenliegender Innenwinkel 90 Grad oder weniger beträgt. Insbesondere weisen die flache Ovalform, die Kreisform und die elliptische Form, die unter Bezugnahme auf 4(A) und 4(B) beschrieben wurden, über den gesamten Umriss hinweg keinen derartigen Schnittpunkt zwischen Seiten auf, deren dazwischenliegender Innenwinkel 90 Grad oder weniger beträgt; zudem ist deren Änderung sanft. Daher ist ihre beanspruchungsabschwächende Wirkung bemerkenswert. Außerdem wird – von dem Gesichtspunkt einer Verringerung der Größe des Gassensors 100 her – bevorzugt, dass Teile des Umrisses des Festelektrolytkörpers 136 sich in Längsrichtung gerade erstrecken, die zu den sich längsgerichtet erstreckenden Seiten unter den vier Seiten des Isolierelements gewandt sind, d.h., dass sie jeweils die Form einer sich längsgerichtet erstreckenden geraden Linie bilden. Genauer gesagt, erfordert eine Miniaturisierung des Gassensors 100 eine Miniaturisierung des Festelektrolytkörpers 136. Der Festelektrolytkörper 136 muss jedoch eine vorherbestimmte Fläche aufweisen, da darauf Elektroden angeordnet sind. Zum Beispiel ist die in 4(B) gezeigte Kreisform von dem Gesichtspunkt einer ausreichenden Vergrößerung der Fläche des Festelektrolytkörpers 136 her nachteilig. Im Gegensatz dazu sind die flache Ovalform und die keilartige Form, die in 4(A), 4(C) und 4(D) gezeigt sind, von diesem Gesichtspunkt her vorteilhaft und daher bevorzugt.
-
5(A) bis 5(C) sind erklärende Ansichten, die ein erstes Verfahren zur Herstellung eines plattenförmigen Elements, das einen Festelektrolytkörper und ein Isolierelement umfasst, zeigen. Auch bei der folgenden Beschreibung des Herstellungsverfahrens ist wie bei der Beschreibung, die unter Bezugnahme auf 4(A) bis 4(E) gegeben wurde, stellvertretend die Sauerstoffpumpenzelle 135 gewählt.
-
In einem in
5(A) gezeigten Schritt, wird eine Grünisolierelementplatte
130s, die weder eine Öffnung noch eine Durchgangsöffnung aufweist, vorbereitet. In einem Schritt, der in
5(B) gezeigt ist, werden Teile der Grünisolierelementplatte
130s durch Stanzen beseitigt, um eine Durchgangöffnung
136h für den Festelektrolytkörper
136 und Durchgangsbohrungen
14h und
15h für die Durchgangsleiter
14 und
15 zu bilden. In einem Schritt, der in
5(C) gezeigt ist, wird in der Durchgangsöffnung
136h ein Grünfestelektrolytkörper
136p eingebettet, wodurch eine Grünisolierelementplatte
139s, die den darin eingebetteten Grünfestelektrolytkörper
136p aufweist, gebildet wird. Insbesondere kann dieser Einbettungsschritt durchgeführt werden, indem eine Grünfestelektrolytplatte auf der Grünisolierelementplatte
139s mit der Durchgangsöffnung
136h (
5(B)) angeordnet wird und die Grünfestelektrolytplatte von ihrer Oberseite her gestanzt wird, so dass ein Teil der Grünfestelektrolytplatte, der eine Form aufweist, die der Form der Durchgangsöffnung
136h entspricht, der Grünfestelektrolytplatte entnommen und in der Durchgangsöffnung
136h angeordnet wird. Insbesondere wird das Gassensorelement
120 nach den in
5(A) bis
5(C) gezeigten Schritten durch mehrere Schritte fertiggestellt: Diese umfassen einen Schritt des Aufbringens der Grünelektrodenmuster, einen Schritt des Bildens eines Grünschichtkörpers durch Schichten anderer plattenförmiger Grünelemente auf die Grünisolierelementplatte
139s und einen Schritt des Brennens des Schichtkörpers. Insbesondere kann ein Herstellungsverfahren, das in
3 bis
9 des oben beschriebenen Patentdokuments (
Japanische Patentschrift Nr. 4669429 ) beschrieben ist, eingesetzt werden, um das Gassensorelement
120 herzustellen.
-
6(A) bis 6(E) sind erklärende Ansichten, die ein zweites Verfahren zur Herstellung eines plattenförmigen Elements, das einen Festelektrolytkörper und ein Isolierelement umfasst, zeigen. In einem Schritt, der in 6(A) gezeigt ist, wird eine Grünfestelektrolytschicht 136s, die aus einem Grünfestelektrolytmaterial gebildet ist, auf einer Trägerplatte 300 gebildet. Die Grünfestelektrolytschicht 136s kann durch ein beliebiges Verfahren wie etwa den Siebdruck gebildet werden. In einem Schritt, der in 6(B) gezeigt ist, wird in der Grünfestelektrolytschicht 136a ein Schlitz oder eine Schnittlinie HCL (Halbschnittlinie) entlang eines Grünfestelektrolytkörpers 136p, der ein Teil der Grünfestelektrolytschicht 136s ist und nach dem Brennen der Festelektrolytkörper 136 werden soll, gebildet. Die Halbschnittlinie HCL ist eine Schnittlinie oder ein Schlitz, die bzw. der durch die Grünfestelektrolytschicht 136s dringt, aber nicht durch die Trägerplatte 300 dringt. In einem Schritt, der in 6(C) gezeigt ist, wird das Grünfestelektrolytmaterial mit Ausnahme des Grünfestelektrolytkörpers 136p von der Grünfestelektrolytschicht 136s beseitigt. In einem Schritt, der in 6(D) gezeigt ist, wird ein Grünisoliermaterial durch Drucken (zum Beispiel Siebdrucken) auf die Trägerplatte 300, auf der der Grünfestelektrolytkörper 136p angeordnet ist, aufgebracht, um dadurch eine Grünisolierschicht 139p zu bilden. Wenn ein Siebdruck durchgeführt wird, verläuft eine Rakel 310 für den Siebdruck auf der Trägerplatte 300 in eine Richtung (eine Richtung von rechts nach links in der Zeichnung), die der Richtung der Achsenlinie AX des Gassensors 100 entspricht. Falls ein Festelektrolytkörper 136, der eine der in 4(A) bis 4(D) gezeigten Umrissformen aufweist, eingesetzt wird, erreicht die Rakel 310 in dem Schritt von 6(D) zuerst das hintere Ende (das rechte Ende in der Zeichnung) des Grünfestelektrolytkörpers 136p. Dessen Umriss weist eine bogenförmige Form auf. Entsprechend wird es während des Siebdrucks weniger wahrscheinlich, dass Luft zwischen dem Grünfestelektrolytkörper 136p und der Grünisolierschicht 139p zurückbleibt und einen nutzlosen Spalt bildet. Von dem Gesichtspunkt der Verhinderung, dass Luft zwischen dem Grünfestelektrolytkörper 136p und der Grünisolierschicht 139p zurückbleibt, her wird bevorzugt, dass der Umriss des Grünfestelektrolytkörpers 136p auch an dem linken Ende (dem linken Ende in der Zeichnung) des Grünfestelektrolytkörpers 139p eine bogenförmige Form aufweist. D.h., es wird bevorzugt, einen Festelektrolytkörper 136 einzusetzen, der eine der in 4(A) bis 4(C) gezeigten Umrissformen aufweist. Auch von dem Gesichtspunkt der Leichtigkeit der Herstellung her ist es günstiger, wenn die Form des Festelektrolytkörpers 136 ein Kreis, ein flaches Oval oder eine Ellipse ist.
-
6(E) zeigt einen Zustand, in dem auf der Trägerplatte 300 ein plattenförmiges Grünelement gebildet ist, das aus dem Grünfestelektrolytkörper 136p und der Grünisolierschicht 139p besteht. Danach wird das Gassensorelement 120 durch mehrere Schritte fertiggestellt, wobei diese umfassen: Einen Schritt des Aufbringens Grünelektrodenmuster, einen Schritt des Bildens eines Grünschichtkörpers durch Schichten anderer plattenförmiger Grünelemente auf das plattenförmige Grünelement, und einen Schritt des Brennens des Schichtkörpers.
-
7(A) bis 7(F) sind beispielhafte Ansicht, die ein drittes Verfahren zur Herstellung eines plattenförmigen Elements, das einen Festelektrolytkörper und ein Isolierelement umfasst, zeigen. Das dritte Herstellungsverfahren kann als Verfahren zur Herstellung des plattenförmigen Elements, das den Festelektrolytkörper 151 der Sauerstoffkonzentrations-Detektionszelle 150 (3) umfasst, benutzt werden. Die Schritte von 7(A) bis 7(C) sind die gleichen wie die Schritte von 6(A) bis 6(C). In diesen Schritten wird eine Grünfestelektrolytschicht 151s auf einer Trägerplatte 300 gebildet, eine Halbschnittlinie HCL um einen Grünfestelektrolytkörper 151p gebildet, und das Grünfestelektrolytmaterial mit Ausnahme des Grünfestelektrolytkörpers 151p entfernt. In einem Übertragungsschritt von 7(D) wird der Grünfestelektrolytkörper 151p auf eine Grünisolierschicht 161p, die gesondert vorbereitet wurde und aus einem Grünisoliermaterial besteht, übertragen und die Trägerplatte 300 abgelöst. Insbesondere wird bevorzugt, dass auf der Oberfläche der Grünisoliermaterialschicht 161p ein Grünelektrodenmuster 153p, das nach dem Brennen die Elektrode 153 (3) werden soll, gebildet ist. Die Schritte von 7(E) und 7(F) sind die gleichen wie die Schritte von 6(D) und 6(E). In diesen Schritten wird eine Grünisolierschicht 154p gebildet, indem ein Grünisoliermaterial durch Drucken (zum Beispiel Siebdrucken) auf die Grünisolierschicht 161p aufgebracht wird. Danach wird das Gassensorelement 120 durch mehrere Schritte fertiggestellt. Diese umfassen einen Schritt des Aufbringens Grünelektrodenmuster, einen Schritt des Bildens eines Grünschichtkörpers durch Schichten anderer plattenförmiger Grünelemente auf das plattenförmige Grünelement, und einen Schritt des Brennens des Schichtkörpers.
-
Wie oben beschrieben weist der Festelektrolytkörper 136, der in die Durchgangsöffnung des Isolierelements 139 eingebettet ist, bei der vorliegenden Ausführungsform keinen rechteckigen Umriss auf, sondern weist er einen Umriss auf, der eine bogenförmige Form bildet, die zu wenigstens einer Seite der vier Seiten des Isolierelements 139 vorspringt. Daher weist der Festelektrolytkörper 136, der einen solchen Umriss aufweist, den Vorteil auf, dass es selbst bei Wirken einer externen Kraft oder einer Beanspruchung wie etwa einer Wärmebeanspruchung auf den Festelektrolytkörper 136 weniger wahrscheinlich zu einer Beanspruchungskonzentration kommt. Außerdem wird dann, wenn die Grünisolierschicht 139p durch Drucken um den Grünfestelektrolytkörper 136p gebildet wird, Luft weniger wahrscheinlich zwischen dem Grünfestelektrolytkörper 136p und der Grünisolierschicht 139p zurückbleiben. Daher kann die Wahrscheinlichkeit der Bildung eines nutzlosen Spalts zwischen dem Grünfestelektrolytkörper 136p und der Grünisolierschicht 139p verringert werden.
-
C. Abwandlungen
-
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann in verschiedenen anderen Formen ausgeführt werden, ohne von dem Kern der Erfindung abzuweichen.
-
Abgewandelte Ausführungsform 1
-
Der Gesamtaufbau des oben beschriebenen Gassensors 100 ist lediglich ein Beispiel, und es können verschiedene andere Aufbauten eingesetzt werden. Außerdem stellt der Gassensor 100 bei den oben beschriebenen Ausführungsformen durch Verwenden der sauerstoffionenleitfähigen Festelektrolytkörper 136 und 151 die Konzentration von Sauerstoffgas, das in einem zu messenden Gas enthalten ist, fest. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auf einen Gassensor angewendet werden, der die Konzentration eines anderen Gases als Sauerstoff detektiert.
-
Bezugszeichenliste
-
- 11–18, 21
- Durchgangsleiter
- 100
- Gassensor
- 101
- Schutzeinrichtung
- 101c
- Einbringungsöffnung
- 103
- Außenrohr
- 110
- Metallgehäuse
- 110a
- Gewindeabschnitt
- 110b
- Werkzeugeingriffsabschnitt
- 110c
- Durchgangsbohrung
- 110k
- Endabschnitt
- 111
- abgestufter Abschnitt
- 113
- Keramikhalter
- 113c
- Durchgangsöffnung
- 114
- erste Pulverfüllmaterialschicht
- 115
- zweite Pulverfüllmaterialschicht
- 116
- Metalltopf
- 116c
- Durchgangsöffnung
- 117
- Crimp-Ring
- 120
- Gassensorelement
- 121
- Gasdetektionsabschnitt
- 125–128
- Anschlussfläche
- 130
- Detektionselement
- 131
- Schutzschicht
- 132
- poröser Abschnitt
- 135
- Sauerstoffpumpenzelle
- 136
- Festelektrolytkörper
- 136h
- Durchgangsöffnung
- 136p
- Grünfestelektrolytkörper
- 136s
- Grünfestelektrolytschicht
- 137
- Elektrode
- 137L
- Leitungsabschnitt
- 137M
- Elektrodenabschnitt
- 138
- Elektrode
- 138L
- Leitungsabschnitt
- 138M
- Elektrodenabschnitt
- 139
- Isolierelement
- 139p
- Grünisolierelement
- 139s
- Isolierelementplatte
- 145
- Abstandshalter
- 145c
- Gas-Detektionskammer
- 146
- diffusionssteuernder Abschnitt
- 150
- Sauerstoffkonzentrations-Detektionszelle
- 151
- Festelektrolytkörper
- 151p
- Grünfestelektrolytkörper
- 151s
- Grünfestelektrolytschicht
- 152
- Elektrode
- 152L
- Leitungsabschnitt
- 152M
- Elektrodenabschnitt
- 153
- Elektrode
- 153p
- Grünelektrodenmuster
- 153L
- Leitungsabschnitt
- 154
- Isolierelement
- 160
- Heizeinrichtungselement
- 161, 162
- zweiter Isolator
- 161p
- Grünisolierschicht
- 163
- wärmeerzeugender Widerstand
- 164
- Heizeinrichtungsleitungsabschnitt
- 170
- Keramikhülse
- 170c
- Öffnung in der Achsenrichtung
- 181
- Separator
- 181c
- Durchgangsbohrung
- 182
- Anschlussklemme
- 185
- Anschlussklemme
- 190
- Vorspannelement aus Metall
- 191
- Hülse
- 193
- Leitungsdraht für den Sensor
- 196
- Leitungsdraht für die Heizeinrichtung
- 300
- Trägerplatte
- 310
- Rakel
-
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 4050542 [0002]
- JP 4669429 [0002, 0054]
