DE102022003032A1 - Sensorelement und gassensor - Google Patents

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Satoru Hashimoto
Shingo SOKAWA
Yoshihiko Yamamura
Kosuke Ujihara
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

Ein Sensorelement 101 weist einen Elementkörper auf, der einen Messobjektgas-Strömungsabschnitt und einen Wärmeerzeugungsabschnitt 76 enthält. Der Messobjektgas-Strömungsabschnitt weist eine Hauptpumpkammer, eine Hilfspumpkammer und eine Messkammer auf. Ein Abstand X1 in einer Links-Rechts-Richtung zwischen einem Teil eines ersten inneren linearen Abschnitts 79a und einem Teil eines zweiten inneren linearen Abschnitts 79b des Wärmeerzeugungsabschnitts 76, die einen Hauptpumpkammer-Projektionsbereich Ap überschneiden, ist gleich oder größer als 1/3 einer Breite Wp des Hauptpumpkammer-Projektionsbereichs Ap in der Links-Rechts-Richtung. Ein Abstand X2 in der Links-Rechts-Richtung zwischen einem Teil des ersten inneren linearen Abschnitts 79a und einem Teil des zweiten inneren linearen Abschnitts 79b, die einen Hilfspumpkammer-Projektionsbereich Aq überschneiden, ist gleich oder größer als das 0,4-Fache der Breite Wp.

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensorelement und einen Gassensor.
  • [Technischer Hintergrund]
  • Ein bekanntes Sensorelement wird für einen Gassensor verwendet, der eine spezifische Gaskonzentration wie etwa eine NOx-Konzentration in Messobjektgas wie etwa Abgas eines Automobils detektiert. PTL 1 zum Beispiel offenbart ein Sensorelement, das einen Schichtkörper aus sauerstoffionenleitfähigen Festelektrolytschichten, einen in dem Schichtkörper ausgebildeten inneren Hohlraum, eine Pumpzelle, die Sauerstoff in den inneren Hohlraum hineinpumpt und abpumpt, und eine Messelektrode aufweist, die in dem Schichtkörper angeordnet ist. In dem Fall, in dem die NOx-Konzentration unter Verwendung des Elements detektiert wird, wird zunächst die Sauerstoffkonzentration des Messobjektgases in dem inneren Hohlraum eingestellt. Anschließend wird NOx in dem Messobjektgas nach der Einstellung der Sauerstoffkonzentration um die Messelektrode herum reduziert. Die NOx-Konzentration in dem Messobjektgas wird auf Grundlage eines Pumpstroms detektiert, der fließt, wenn Sauerstoff um die Messelektrode herum abgepumpt wird. Das Sensorelement in PTL 1 weist ein Heizelement auf, das einer Temperatureinstellfunktion dient, indem es das Sensorelement erwärmt und eine Temperatur hält, um die Sauerstoffionenleitfähigkeit eines Festelektrolyten zu erhöhen. Das Heizelement weist einen linearen Abschnitt und einen Biegungsabschnitt auf. Der Widerstandswert des Biegungsabschnitts pro Längeneinheit ist zumindest bei einer Temperatur in einem Temperaturbereich von nicht weniger als 700°C und nicht mehr als 900°C niedriger als der des linearen Abschnitts. Folglich ist es unwahrscheinlich, dass die Temperatur des Biegungsabschnitts, der sich mit höherer Wahrscheinlichkeit verschlechtert als der lineare Abschnitt, ansteigt und eine Verschlechterung des Biegungsabschnitts kann unterdrückt werden.
  • [Liste der Anführungen]
  • [Patentliteratur]
  • PTL 1: JP 2017-041431 A
  • [Kurzdarstellung der Erfindung]
  • [Technisches Problem]
  • In einigen Fällen wird auf den Nahbereich des inneren Hohlraums des Sensorelements eine Spannung aufgebracht, wenn das Heizelement das Sensorelement erwärmt. In einigen Fällen reißt das Sensorelement aufgrund der Spannung. Folglich besteht ein Bedarf danach, die Spannung zu reduzieren. In PTL 1 wird die Spannung, die auf den Nahbereich des inneren Hohlraums aufgebracht wird, nicht berücksichtigt.
  • Die vorliegende Erfindung erfolgte, um das Problem zu lösen, und eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Reduzierung einer Spannung, die auf den Nahbereich eines inneren Hohlraums eines Sensorelements aufgebracht wird, wenn das Heizelement Wärme erzeugt.
  • [Lösung des Problems]
  • Die vorliegende Erfindung ergreift eine nachstehend beschriebene Maßnahme, um die oben beschriebene Hauptaufgabe zu erfüllen.
  • [1] Ein Sensorelement gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf einen Elementkörper, der eine sauerstoffionenleitfähige Festelektrolytschicht aufweist, der einen Messobjektgas-Strömungsabschnitt enthält, in den Messobjektgas eingeleitet wird und durch den das Messobjektgas strömt, der eine Längsrichtung, eine Querrichtung und eine Dickenrichtung aufweist, die senkrecht zu der Längsrichtung und der Querrichtung verläuft, und der eine Plattenform aufweist, eine Hauptpumpzelle, die eine Sauerstoffkonzentration einer Hauptpumpkammer in dem Messobjektgas-Strömungsabschnitt einstellt, eine Hilfspumpzelle, die eine Sauerstoffkonzentration einer Hilfspumpkammer einstellt, die stromabwärts der Hauptpumpkammer in dem Messobjektgas-Strömungsabschnitt ausgebildet ist, eine Messpumpzelle, die eine Sauerstoffkonzentration einer Messkammer einstellt, die stromabwärts der Hilfspumpkammer in dem Messobjektgas-Strömungsabschnitt ausgebildet ist, und ein Heizelement, das den Elementkörper erwärmt. Das Heizelement weist auf einen ersten äußeren linearen Abschnitt und einen zweiten äußeren linearen Abschnitt, die in der Querrichtung angeordnet sind und die eine Längenrichtung aufweisen, die parallel zu der Längsrichtung verläuft, einen ersten inneren linearen Abschnitt und einen zweiten inneren linearen Abschnitt, die zwischen dem ersten äußeren linearen Abschnitt und dem zweiten äußeren linearen Abschnitt in der Querrichtung angeordnet sind und die eine Längenrichtung aufweisen, die parallel zu der Längsrichtung verläuft, einen ersten Biegungsabschnitt, der den ersten äußeren linearen Abschnitt und den ersten inneren linearen Abschnitt an einem ersten Ende in der Längsrichtung miteinander verbindet, einen zweiten Biegungsabschnitt, der den ersten inneren linearen Abschnitt und den zweiten inneren linearen Abschnitt an einem zweiten Ende in der Längsrichtung miteinander verbindet, und einen dritten Biegungsabschnitt, der den zweiten inneren linearen Abschnitt und den zweiten äußeren linearen Abschnitt an dem ersten Ende in der Längsrichtung miteinander verbindet. Zumindest ein Teil des ersten inneren linearen Abschnitts und ein Teil des zweiten inneren linearen Abschnitts überschneiden einen Hauptpumpkammer-Projektionsbereich, auf dem die Hauptpumpkammer in Richtung des Heizelements in der Dickenrichtung projiziert wird, und zumindest ein Teil des ersten inneren linearen Abschnitts und ein Teil des zweiten inneren linearen Abschnitts überschneiden einen Hilfspumpkammer-Projektionsbereich, auf dem die Hilfspumpkammer in Richtung des Heizelements in der Dickenrichtung projiziert wird. Ein Abstand X1 in der Querrichtung zwischen dem Teil des ersten inneren linearen Abschnitts und dem Teil des zweiten inneren linearen Abschnitts, die den Hauptpumpkammer-Projektionsbereich überschneiden, ist gleich oder größer als 1/3 einer Breite Wp des Hauptpumpkammer-Projektionsbereichs in der Querrichtung. Ein Abstand X2 in der Querrichtung zwischen dem Teil des ersten inneren linearen Abschnitts und dem Teil des zweiten inneren linearen Abschnitts, die den Hilfspumpkammer-Projektionsbereich überschneiden, ist gleich oder größer als das 0,4-Fache der Breite Wp.
  • Bezüglich des Sensorelements erfüllen Positionsbeziehungen zwischen dem Heizelement und den inneren Hohlräumen (der Hauptpumpkammer, der Hilfspumpkammer und der Messkammer) des Sensorelements Bedingungen, dass der Abstand X1 gleich oder größer als 1/3 der Breite Wp ist und der Abstand X2 gleich oder größer als das 0,4-Fache der Breite Wp ist. Der Abstand X1 ist ein Abstand in der Querrichtung zwischen dem Teil des ersten inneren linearen Abschnitts und dem Teil des zweiten inneren linearen Abschnitts des Heizelements, die den Hauptpumpkammer-Projektionsbereich überschneiden, auf dem die Hauptpumpkammer in Richtung des Heizelements in der Dickenrichtung projiziert wird. Der Abstand X2 ist ein Abstand in der Querrichtung zwischen dem Teil des ersten inneren linearen Abschnitts und dem Teil des zweiten inneren linearen Abschnitts des Heizelements, die den Hilfspumpkammer-Projektionsbereich überschneiden, auf dem die Hilfspumpkammer in Richtung des Heizelements in der Dickenrichtung projiziert wird. Die Breite Wp entspricht der Länge des Hauptpumpkammer-Projektionsbereichs in der Querrichtung. Wenn die oben beschriebenen Bedingungen erfüllt sind, kann eine Spannung, die auf den Nahbereich der inneren Hohlräume (Hauptpumpkammer, Hilfspumpkammer und Messkammer) aufgebracht wird, reduziert werden, wenn das Heizelement Wärme erzeugt.
  • [2] Bezüglich des Sensorelements (des oben beschriebenen Sensorelements in [1]) kann der Abstand X1 mehr als das 0,4-Fache der Breite Wp betragen. Dies ermöglicht es, die oben beschriebene Wirkung des Reduzierens der Spannung zu steigern.
  • [3] Bezüglich des Sensorelements (des oben beschriebenen Sensorelements in [1] oder [2]) kann ein Einheits-Widerstandswertverhältnis R3/R1 zumindest bei einer Temperatur in einem Temperaturbereich von nicht weniger als 700°C und nicht mehr als 900°C kleiner als 1 sein, wobei ein Einheits-Widerstandswert R1 [µΩ/mm] ein Widerstandswert pro Längeneinheit eines Pumpkammer-Überschneidungsabschnitts ist, der einen Pumpkammer-Projektionsbereich, auf dem die Hauptpumpkammer und die Hilfspumpkammer in Richtung des Heizelements in der Dickenrichtung projiziert werden, in dem Heizelement überschneidet, und ein Einheits-Widerstandswert R3 [µΩ/mm] ein Widerstandswert pro Längeneinheit eines Messkammer-Überschneidungsabschnitts ist, der einen Messkammer-Projektionsbereich, auf dem die Messkammer in Richtung des Heizelements in der Dickenrichtung projiziert wird, in dem Heizelement überschneidet. Wenn der Einheits-Widerstandswert R3 zu groß ist, ist eine Differenz zwischen einer Temperatur in dem Nahbereich der Hauptpumpkammer und der Hilfspumpkammer und einer Temperatur in dem Nahbereich der Messkammer zu klein und die Detektionspräzision einer spezifischen Gaskonzentration nimmt in einigen Fällen ab. Wenn das Einheits-Widerstandswertverhältnis R3/R1 kleiner als 1 ist, kann eine Abnahme der Detektionspräzision unterdrückt werden.
  • In diesem Fall kann der Messkammer-Überschneidungsabschnitt zumindest ein Teil des zweiten Biegungsabschnitts sein. Mit anderen Worten kann bezüglich des Heizelements der zweite Biegungsabschnitt den Messkammer-Projektionsbereich überschneiden.
  • [4] Ein Gassensor gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Sensorelement in einem der oben beschriebenen [1] bis [3] auf. Aus diesem Grund erzielt der Gassensor dieselben Wirkungen wie das oben beschriebene Sensorelement gemäß der vorliegenden Erfindung wie etwa die Wirkung des Reduzierens der Spannung, die auf den Nahbereich der inneren Hohlräume des Sensorelements aufgebracht wird, wenn das Heizelement Wärme erzeugt.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Schnittansicht eines Beispiels der Struktur eines Gassensors 100.
    • 2 ist eine Schnittansicht von 1 entlang der Linie A-A.
    • 3 veranschaulicht eine Heizeinrichtung 72 gemäß einer Modifikation.
    • 4 veranschaulicht die Heizeinrichtung 72 gemäß einer Modifikation.
    • 5 ist ein Diagramm, in dem Abstände X1 und X2 und das Ergebnis einer Bewertung einer Spannung für jeden inneren Hohlraum in Versuchsbeispielen 1 bis 9 aufgetragen sind.
    • 6 ist ein Diagramm, in dem die Abstände X1 und X2 und das Ergebnis einer Bewertung einer Spannung für jeden Außenumfangsabschnitt in den Versuchsbeispielen 1 bis 9 aufgetragen sind.
    • 7 veranschaulicht die Heizeinrichtung 72 in einem Versuchsbeispiel 11.
  • [Beschreibung von Ausführungsformen]
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine schematische Schnittansicht eines Beispiels der Struktur eines Gassensors 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine Schnittansicht von 1 entlang der Linie A-A. Der Gassensor 100 detektiert eine spezifische Gaskonzentration wie etwa eine NOx-Konzentration in Messobjektgas wie etwa Abgas eines Automobils unter Verwendung eines Sensorelements 101. Das Sensorelement 101 weist eine längliche Quaderform auf. Die Längsrichtung des Sensorelements 101 (eine Links-Rechts-Richtung in 1) wird als Vorne-Hinten-Richtung bezeichnet und die Dickenrichtung des Sensorelements 101 (eine Oben-Unten-Richtung in 1) wird als Oben-Unten-Richtung bezeichnet. Die Breitenrichtung (eine senkrecht zu der Vorne-Hinten-Richtung und der Oben-Unten-Richtung verlaufende Richtung) des Sensorelements 101 wird als Links-Rechts-Richtung bezeichnet.
  • Das Sensorelement 101 weist einen Schichtkörper aus sechs Schichten, und zwar einer ersten Substratschicht 1, einer zweiten Substratschicht 2, einer dritten Substratschicht 3, einer ersten Festelektrolytschicht 4, einer Abstandshalterschicht 5 und einer zweiten Festelektrolytschicht 6 auf, die aus jeweiligen sauerstoffionenleitfähigen Festelektrolytschichten wie etwa Schichten aus Zirconiumdioxid (ZrO2) gebildet sind und die in der Figur in dieser Reihenfolge von unten gestapelt sind. Ein Festelektrolyt, aus dem die sechs Schichten gebildet sind, ist ausgearbeitet und luftdicht. Das Sensorelement 101 wird zum Beispiel in einer Weise hergestellt, bei der zum Beispiel ein vorbestimmter/s Prozess und Drucken von Schaltungsmustern auf keramischen Grünfolien erfolgt, die den jeweiligen Schichten entsprechen, und die Folien anschließend zu einem einstückig ausgebildeten Stück gestapelt und gebrannt werden.
  • An einer Position nahe einem vorderen Endabschnitt (nahe einem linken Endabschnitt in 1) des Sensorelements 101 zwischen einer unteren Fläche der zweiten Festelektrolytschicht 6 und einer oberen Fläche der ersten Festelektrolytschicht 4 sind ein Gaseinlass 10, ein erster Diffusionssteuerabschnitt 11, ein Pufferraum 12, ein zweiter Diffusionssteuerabschnitt 13, ein erster innerer Hohlraum 20, ein dritter Diffusionssteuerabschnitt 30, ein zweiter innerer Hohlraum 40, ein vierter Diffusionssteuerabschnitt 60 und ein dritter innerer Hohlraum 61 in dieser Reihenfolge so ausgebildet, dass sie zueinander benachbart sind und miteinander kommunizieren.
  • Der Gaseinlass 10, der Pufferraum 12, der erste innere Hohlraum 20, der zweite innere Hohlraum 40 und der dritte innere Hohlraum 61 sind Räume in dem Sensorelement 101, von denen jeder durch Aushöhlen der Abstandshalterschicht 5 derart gebildet ist, dass ein oberer Teil durch die untere Fläche der zweiten Festelektrolytschicht 6 definiert ist, ein unterer Teil durch die obere Fläche der ersten Festelektrolytschicht 4 definiert ist und ein Seitenteil durch eine Seitenfläche der Abstandshalterschicht 5 definiert ist.
  • Jeder des ersten Diffusionssteuerabschnitts 11, des zweiten Diffusionssteuerabschnitts 13 und des dritten Diffusionssteuerabschnitts 30 ist als zwei Schlitze ausgebildet, die von Seite zu Seite lang sind (die Längsrichtung von Öffnungen ist eine senkrecht zu der Figur verlaufende Richtung). Der vierte Diffusionssteuerabschnitt 60 ist als Schlitz ausgebildet, der als zu der unteren Fläche der zweiten Festelektrolytschicht 6 benachbarter Spalt ausgebildet ist und der von Seite zu Seite lang ist (die Längsrichtung von Öffnungen ist die senkrecht zu der Figur verlaufende Richtung). Ein Abschnitt, der sich von dem Gaseinlass 10 zu dem dritten inneren Hohlraum 61 erstreckt, wird auch als Messobjektgas-Strömungsabschnitt bezeichnet.
  • Ein Referenzgaseinleitungsraum 43 ist an einer Position, die von einem Ende weiter entfernt ist als der Messobjektgas-Strömungsabschnitt, und an einer Position, an der ein Seitenteil durch eine Seitenfläche der ersten Festelektrolytschicht 4 zwischen einer oberen Fläche der dritten Substratschicht 3 und einer unteren Fläche der Abstandshalterschicht 5 definiert ist, ausgebildet. Zum Beispiel wird Luft als Referenzgas bei der Messung der NOx-Konzentration in den Referenzgaseinleitungsraum 43 eingeleitet.
  • Eine Lufteinleitungsschicht 48 ist eine Schicht, die aus poröser Keramik gebildet ist, und das Referenzgas wird vermittels des Referenzgaseinleitungsraums 43 in die Lufteinleitungsschicht 48 eingeleitet. Die Lufteinleitungsschicht 48 ist so ausgebildet, dass sie eine Referenzelektrode 42 bedeckt.
  • Die Referenzelektrode 42 ist eine Elektrode, die derart ausgebildet ist, dass die Elektrode zwischen der oberen Fläche der dritten Substratschicht 3 und der ersten Festelektrolytschicht 4 angeordnet ist, und die Lufteinleitungsschicht 48, die mit dem Referenzgaseinleitungsraum 43 in Kommunikation steht, ist wie oben beschrieben um diese herum angeordnet. Die Verwendung der Referenzelektrode 42 ermöglicht die Messung einer Sauerstoffkonzentration (eines Sauerstoffpartialdrucks) in dem ersten inneren Hohlraum 20, dem zweiten inneren Hohlraum 40 und dem dritten inneren Hohlraum 61 wie nachstehend beschrieben. Die Referenzelektrode 42 ist als poröse Cermet-Elektrode ausgebildet (zum Beispiel eine Cermet-Elektrode, die aus Pt und ZrO2 gebildet ist).
  • In dem Messobjektgas-Strömungsabschnitt ist der Gaseinlass 10 ein zu dem Außenraum geöffneter Bereich und das Messobjektgas wird vermittels des Gaseinlasses 10 aus dem Außenraum in das Sensorelement 101 eingezogen. Der erste Diffusionssteuerabschnitt 11 verleiht dem Messobjektgas, das vermittels des Gaseinlasses 10 eingezogen wird, einen vorbestimmten Diffusionswiderstand. Der Pufferraum 12 ist ausgebildet, um das Messobjektgas, das vermittels des ersten Diffusionssteuerabschnitts 11 eingeleitet wird, in Richtung des zweiten Diffusionssteuerabschnitts 13 zu leiten. Der zweite Diffusionssteuerabschnitt 13 verleiht dem Messobjektgas, das von dem Pufferraum 12 in den ersten inneren Hohlraum 20 eingeleitet wird, einen vorbestimmten Diffusionswiderstand. Wenn das Messobjektgas von einem Ort außerhalb des Sensorelements 101 in den ersten inneren Hohlraum 20 eingeleitet wird, wird das Messobjektgas, das infolge einer Variation des Drucks des Messobjektgases in dem Außenraum (in dem Fall, in dem das Messobjektgas Abgas eines Automobils ist, Pulsation eines Auslassdrucks) vermittels des Gaseinlasses 10 zügig in das Sensorelement 101 eingezogen wird, nicht direkt in den ersten inneren Hohlraum 20 eingeleitet, sondern wird in den ersten inneren Hohlraum 20 eingeleitet, nachdem die Variation des Drucks des Messobjektgases vermittels des ersten Diffusionssteuerabschnitts 11, des Pufferraums 12 und des zweiten Diffusionssteuerabschnitts 13 ausgeglichen wird. Folglich ist die Variation des Drucks des Messobjektgases, das in den ersten inneren Hohlraum 20 eingeleitet wird, nahezu vernachlässigbar. Der erste innere Hohlraum 20 ist als Raum ausgebildet, der verwendet wird, um den Sauerstoffpartialdruck in dem Messobjektgas einzustellen, das vermittels des zweiten Diffusionssteuerabschnitts 13 eingeleitet wird. Der Sauerstoffpartialdruck wird durch den Betrieb einer Hauptpumpzelle 21 eingestellt.
  • Die Hauptpumpzelle 21 ist eine elektrochemische Pumpzelle, die eine innere Pumpelektrode 22, die einen Deckenelektrodenabschnitt 22a aufweist, der im Wesentlichen auf dem gesamten Bereich der unteren Fläche der zweiten Festelektrolytschicht 6 angeordnet ist, der dem ersten inneren Hohlraum 20 zugewandt ist, eine äußere Pumpelektrode 23, die in einem Bereich der oberen Fläche der zweiten Festelektrolytschicht 6 gegenüber dem Deckenelektrodenabschnitt 22a derart angeordnet ist, dass die äußere Pumpelektrode 23 zu dem Außenraum freiliegt, und die zweite Festelektrolytschicht 6, die zwischen diesen Elektroden angeordnet ist, aufweist.
  • Die innere Pumpelektrode 22 ist so ausgebildet, dass sie sich über eine obere und eine untere Festelektrolytschicht (die zweite Festelektrolytschicht 6 und die erste Festelektrolytschicht 4), die den ersten inneren Hohlraum 20 definieren, und die Abstandshalterschicht 5 erstreckt, die Seitenwände definiert. Konkret ist der Deckenelektrodenabschnitt 22a auf der unteren Fläche der zweiten Festelektrolytschicht 6 ausgebildet, welche die Deckenfläche des ersten inneren Hohlraums 20 definiert, ein Bodenelektrodenabschnitt 22b ist auf der oberen Fläche der ersten Festelektrolytschicht 4 ausgebildet, welche die Bodenfläche davon definiert, Seitenelektrodenabschnitte (nicht veranschaulicht) sind auf Seitenwandflächen (Innenflächen) der Abstandshalterschicht 5, die beide Seitenwandabschnitte des ersten inneren Hohlraums 20 definieren, derart ausgebildet, dass der Deckenelektrodenabschnitt 22a und der Bodenelektrodenabschnitt 22b miteinander verbunden sind, und die Seitenelektrodenabschnitte sind derart angeordnet, dass eine tunnelförmige Struktur an Positionen ausgebildet ist, an denen die Seitenelektrodenabschnitte angeordnet sind.
  • Die innere Pumpelektrode 22 und die äußere Pumpelektrode 23 sind als poröse Cermet-Elektroden ausgebildet (zum Beispiel Cermet-Elektroden, die aus Pt, das 1% Au enthält, und ZrO2 gebildet sind). Die innere Pumpelektrode 22, die mit dem Messobjektgas in Kontakt gelangt, ist aus einem Material gebildet, das eine eingeschränkte Fähigkeit zur Reduktion von NOx-Komponenten in dem Messobjektgas aufweist.
  • In der Hauptpumpzelle 21 wird eine gewünschte Spannung Vp0 zwischen der inneren Pumpelektrode 22 und der äußeren Pumpelektrode 23 angelegt, um zu bewirken, dass ein Pumpstrom Ip0 in einer positiven Richtung oder in einer negativen Richtung zwischen der inneren Pumpelektrode 22 und der äußeren Pumpelektrode 23 fließt, und Sauerstoff in dem ersten inneren Hohlraum 20 kann folglich in den Außenraum abgepumpt werden oder Sauerstoff in dem Außenraum kann folglich in den ersten inneren Hohlraum 20 hineingepumpt werden.
  • Um die Sauerstoffkonzentration (den Sauerstoffpartialdruck) in der Atmosphäre in dem ersten inneren Hohlraum 20 zu detektieren, weist eine elektrochemische Sensorzelle, das heißt eine die Hauptpumpe steuernde Sauerstoffpartialdruck-Detektionssensorzelle 80, die innere Pumpelektrode 22, die zweite Festelektrolytschicht 6, die Abstandshalterschicht 5, die erste Festelektrolytschicht 4, die dritte Substratschicht 3 und die Referenzelektrode 42 auf.
  • Eine elektromotorische Kraft (eine Spannung V0) in der die Hauptpumpe steuernden Sauerstoffpartialdruck-Detektionssensorzelle 80 wird gemessen und die Sauerstoffkonzentration (der Sauerstoffpartialdruck) in dem ersten inneren Hohlraum 20 ist folglich bekannt. Eine Rückkopplungssteuerung für die Spannung Vp0 einer variablen Stromversorgung 24 wird derart implementiert, dass die Spannung V0 ein Zielwert wird und der Pumpstrom Ip0 folglich gesteuert wird. Dies ermöglicht es, die Sauerstoffkonzentration in dem ersten inneren Hohlraum 20 bei einem vorbestimmten konstanten Wert zu halten.
  • Der dritte Diffusionssteuerabschnitt 30 verleiht dem Messobjektgas, dessen Sauerstoffkonzentration (dessen Sauerstoffpartialdruck) durch den Betrieb der Hauptpumpzelle 21 in dem ersten inneren Hohlraum 20 gesteuert wurde, einen vorbestimmten Diffusionswiderstand und leitet das Messobjektgas in Richtung des zweiten inneren Hohlraums 40.
  • Der zweite innere Hohlraum 40 ist als Raum ausgebildet, in dem eine Hilfspumpzelle 50 den Sauerstoffpartialdruck des Messobjektgases einstellt, das vermittels des dritten Diffusionssteuerabschnitts 30 eingeleitet wird, nachdem die Sauerstoffkonzentration (der Sauerstoffpartialdruck) in dem ersten inneren Hohlraum 20 im Voraus eingestellt wird. Dies ermöglicht es, die Sauerstoffkonzentration in dem zweiten inneren Hohlraum 40 mit hoher Präzision konstant zu halten, und der Gassensor 100 kann folglich die NOx-Konzentration mit hoher Präzision messen.
  • Die Hilfspumpzelle 50 ist eine elektrochemische Hilfspumpzelle, die eine Hilfspumpelektrode 51, die einen Deckenelektrodenabschnitt 51a aufweist, der im Wesentlichen auf dem gesamten Bereich der unteren Fläche der zweiten Festelektrolytschicht 6 angeordnet ist, der dem zweiten inneren Hohlraum 40 zugewandt ist, die äußere Pumpelektrode 23 (die nicht auf die äußere Pumpelektrode 23 beschränkt ist und eine geeignete Elektrode außerhalb des Sensorelements 101 reicht aus) und die zweite Festelektrolytschicht 6 aufweist.
  • Die Hilfspumpelektrode 51 ist in dem zweiten inneren Hohlraum 40 wie bei der inneren Pumpelektrode 22, die in dem oben beschriebenen ersten inneren Hohlraum 20 angeordnet ist, an einer tunnelförmigen Struktur angeordnet. Das heißt, der Deckenelektrodenabschnitt 51a ist auf der zweiten Festelektrolytschicht 6 ausgebildet, welche die Deckenfläche des zweiten inneren Hohlraums 40 definiert, ein Bodenelektrodenabschnitt 51b ist auf der ersten Festelektrolytschicht 4 ausgebildet, welche die Bodenfläche des zweiten inneren Hohlraums 40 definiert, und die tunnelförmige Struktur ist vorhanden, in der Seitenelektrodenabschnitte (nicht veranschaulicht), die den Deckenelektrodenabschnitt 51a und den Bodenelektrodenabschnitt 51b miteinander verbinden, auf beiden Wandflächen der Abstandshalterschicht 5 ausgebildet sind, die Seitenwände des zweiten inneren Hohlraums 40 definiert. Die Hilfspumpelektrode 51 ist wie bei der inneren Pumpelektrode 22 aus einem Material gebildet, das eine eingeschränkte Fähigkeit zur Reduktion der NOx-Komponenten in dem Messobjektgas aufweist.
  • In der Hilfspumpzelle 50 wird eine gewünschte Spannung Vp1 zwischen der Hilfspumpelektrode 51 und der äußeren Pumpelektrode 23 angelegt und Sauerstoff in der Atmosphäre in dem zweiten inneren Hohlraum 40 kann folglich in den Außenraum abgepumpt werden oder Sauerstoff in dem Außenraum kann folglich in den zweiten inneren Hohlraum 40 hineingepumpt werden.
  • Um den Sauerstoffpartialdruck in der Atmosphäre in dem zweiten inneren Hohlraum 40 zu steuern, weist eine elektrochemische Sensorzelle, das heißt eine die Hilfspumpe steuernde Sauerstoffpartialdruck-Detektionssensorzelle 81, die Hilfspumpelektrode 51, die Referenzelektrode 42, die zweite Festelektrolytschicht 6, die Abstandshalterschicht 5, die erste Festelektrolytschicht 4 und die dritte Substratschicht 3 auf.
  • Das Pumpen der Hilfspumpzelle 50 erfolgt unter Verwendung einer variablen Stromversorgung 52, deren Spannung auf Grundlage einer elektromotorischen Kraft (einer Spannung V1) gesteuert wird, die durch die die Hilfspumpe steuernde Sauerstoffpartialdruck-Detektionssensorzelle 81 detektiert wird. Folglich wird der Sauerstoffpartialdruck in der Atmosphäre in dem zweiten inneren Hohlraum 40 auf einen niedrigen Partialdruck gesteuert, der die Messung von NOx nicht wesentlich beeinflusst.
  • Zusätzlich dazu wird ein Pumpstrom Ip1 davon zur Steuerung der elektromotorischen Kraft der die Hauptpumpe steuernden Sauerstoffpartialdruck-Detektionssensorzelle 80 verwendet. Konkret wird der Pumpstrom Ip1 als Steuersignal in die die Hauptpumpe steuernde Sauerstoffpartialdruck-Detektionssensorzelle 80 eingegeben und der oben beschriebene Zielwert der Spannung V0 davon wird gesteuert und ein Gradient des Sauerstoffpartialdrucks in dem Messobjektgas, das vermittels des dritten Diffusionssteuerabschnitts 30 in den zweiten inneren Hohlraum 40 eingeleitet wird, wird folglich so gesteuert, dass er stets konstant ist. In dem Fall eines NOx-Sensors wird die Sauerstoffkonzentration in dem zweiten inneren Hohlraum 40 durch den Betrieb der Hauptpumpzelle 21 und der Hilfspumpzelle 50 bei einem konstanten Wert von ungefähr 0,001 ppm gehalten.
  • Der vierte Diffusionssteuerabschnitt 60 verleiht dem Messobjektgas, dessen Sauerstoffkonzentration (dessen Sauerstoffpartialdruck) durch den Betrieb der Hilfspumpzelle 50 in dem zweiten inneren Hohlraum 40 gesteuert wurde, einen vorbestimmten Diffusionswiderstand und leitet das Messobjektgas in Richtung des dritten inneren Hohlraums 61. Der vierte Diffusionssteuerabschnitt 60 dient einer Funktion des Begrenzens der Menge an NOx, die in den dritten inneren Hohlraum 61 strömt.
  • Der dritte innere Hohlraum 61 ist als Raum ausgebildet, in dem ein Prozess zur Messung der Konzentration eines Stickoxids (NOx) in dem Messobjektgas, das vermittels des vierten Diffusionssteuerabschnitts 60 eingeleitet wird, erfolgt, nachdem die Sauerstoffkonzentration (der Sauerstoffpartialdruck) in dem zweiten inneren Hohlraum 40 im Voraus eingestellt wird. Die NOx-Konzentration wird hauptsächlich durch den Betrieb einer Messpumpzelle 41 in dem dritten inneren Hohlraum 61 gemessen.
  • Die Messpumpzelle 41 misst die NOx-Konzentration in dem Messobjektgas in dem dritten inneren Hohlraum 61. Die Messpumpzelle 41 ist eine elektrochemische Pumpzelle, die eine Messelektrode 44, die auf der oberen Fläche der ersten Festelektrolytschicht 4 angeordnet ist, die dem dritten inneren Hohlraum 61 zugewandt ist, die äußere Pumpelektrode 23, die zweite Festelektrolytschicht 6, die Abstandshalterschicht 5 und die erste Festelektrolytschicht 4 aufweist.
  • Die Messelektrode 44 ist eine poröse Cermet-Elektrode, die aus einem Material gebildet ist, das ein höheres Maß einer Fähigkeit zur Reduktion der NOx-Komponenten in dem Messobjektgas aufweist als das der inneren Pumpelektrode 22. Die Messelektrode 44 fungiert zudem als NOx-Reduktionskatalysator zur Reduktion von NOx, das in der Atmosphäre in dem dritten inneren Hohlraum 61 enthalten ist.
  • In der Messpumpzelle 41 wird Sauerstoff abgepumpt, der durch Zersetzung des Stickoxids in der Atmosphäre um die Messelektrode 44 herum entsteht, und die Menge davon kann als Pumpstrom Ip2 detektiert werden.
  • Um den Sauerstoffpartialdruck um die Messelektrode 44 herum zu detektieren, weist eine elektrochemische Sensorzelle, das heißt eine die Messpumpe steuernde Sauerstoffpartialdruck-Detektionssensorzelle 82, die erste Festelektrolytschicht 4, die dritte Substratschicht 3, die Messelektrode 44 und die Referenzelektrode 42 auf. Eine variable Stromversorgung 46 wird auf Grundlage einer elektromotorischen Kraft (einer Spannung V2) gesteuert, die durch die die Messpumpe steuernde Sauerstoffpartialdruck-Detektionssensorzelle 82 detektiert wird.
  • Das Messobjektgas, das in den zweiten inneren Hohlraum 40 geleitet wird, erreicht vermittels des vierten Diffusionssteuerabschnitts 60 mit gesteuertem Sauerstoffpartialdruck die Messelektrode 44 in dem dritten inneren Hohlraum 61. Das Stickoxid in dem Messobjektgas um die Messelektrode 44 herum wird reduziert (2NO → N2 + O2) und es entsteht Sauerstoff. Der entstandene Sauerstoff wird durch die Messpumpzelle 41 gepumpt. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Spannung Vp2 der variablen Stromversorgung 46 derart gesteuert, dass die Spannung V2, die durch die die Messpumpe steuernde Sauerstoffpartialdruck-Detektionssensorzelle 82 detektiert wird, konstant (ein Zielwert) ist. Die Menge des Sauerstoffs, der um die Messelektrode 44 herum entsteht, ist proportional zu der Konzentration des Stickoxids in dem Messobjektgas und eine Stickoxidkonzentration in dem Messobjektgas wird unter Verwendung des Pumpstroms Ip2 in der Messpumpzelle 41 berechnet.
  • Eine Sauerstoffpartialdruck-Detektionsvorrichtung, die eine Kombination aus der Messelektrode 44, der ersten Festelektrolytschicht 4, der dritten Substratschicht 3 und der Referenzelektrode 42 aufweist und die als elektrochemische Sensorzelle dient, kann eine elektromotorische Kraft detektieren, die von einer Differenz zwischen der Menge an Sauerstoff, die durch Reduzieren der NOx-Komponenten in der Atmosphäre um die Messelektrode 44 herum entsteht, und der Menge an Sauerstoff, die in einer Referenzatmosphäre enthalten ist, abhängt. Dies ermöglicht es, die Konzentration der NOx-Komponenten in dem Messobjektgas zu erlangen.
  • Eine elektrochemische Sensorzelle 83 weist die zweite Festelektrolytschicht 6, die Abstandshalterschicht 5, die erste Festelektrolytschicht 4, die dritte Substratschicht 3, die äußere Pumpelektrode 23 und die Referenzelektrode 42 auf. Der Sauerstoffpartialdruck in dem Messobjektgas außerhalb des Sensors kann unter Verwendung einer elektromotorischen Kraft (einer Spannung Vref) detektiert werden, die durch die Sensorzelle 83 erlangt wird.
  • In dem Gassensor 100 mit dieser Struktur wird das Messobjektgas, dessen Sauerstoffpartialdruck stets bei einem konstanten niedrigen Wert (einem Wert, der die Messung von NOx nicht wesentlich beeinflusst) gehalten wird, der Messpumpzelle 41 durch den Betrieb der Hauptpumpzelle 21 und der Hilfspumpzelle 50 bereitgestellt. Dementsprechend kann die NOx-Konzentration in dem Messobjektgas auf Grundlage des Pumpstroms Ip2 bekannt sein, der fließt, was dazu führt, dass Sauerstoff, der durch Reduzieren von NOx im Wesentlichen proportional zu der NOx-Konzentration in dem Messobjektgas entsteht, durch die Messpumpzelle 41 abgepumpt wird.
  • Das Sensorelement 101 weist zudem einen Heizabschnitt 70 auf, der einer Temperatureinstellungsfunktion des Erwärmens des Sensorelements 101 und des Aufrechterhaltens einer Temperatur davon dient, um die Sauerstoffionenleitfähigkeit des Festelektrolyten zu verbessern. Der Heizabschnitt 70 weist eine Heizeinrichtungs-Anschlusselektrode 71, eine Heizeinrichtung 72, ein Durchgangsloch 73, eine Heizeinrichtungs-Isolierschicht 74 und ein Druckdiffusionsloch 75 auf. Der Heizabschnitt 70 weist die erste Substratschicht 1, die zweite Substratschicht 2 und die dritte Substratschicht 3 auf, die aus Keramik gebildet sind. Der Heizabschnitt 70 ist eine keramische Heizeinrichtung, welche die Heizeinrichtung 72 und die dritte Substratschicht 3 sowie die zweite Substratschicht 2 aufweist, welche die Heizeinrichtung 72 umgibt. Wie in 2 veranschaulicht weist die Heizeinrichtung 72 einen Wärmeerzeugungsabschnitt 76 und einen Leitungsabschnitt 85 auf.
  • Die Heizeinrichtungs-Anschlusselektrode 71 ist so ausgebildet, dass sie mit der unteren Fläche der ersten Substratschicht 1 in Kontakt steht. Ein Verbinden der Heizeinrichtungs-Anschlusselektrode 71 mit einer externen Stromversorgung ermöglicht es, dem Heizabschnitt 70 von außen Strom zuzuführen.
  • Der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 der Heizeinrichtung 72 ist ein elektrischer Widerstand, der derart ausgebildet ist, dass der elektrische Widerstand zwischen der zweiten Substratschicht 2 und der dritten Substratschicht 3 in der vertikalen Richtung angeordnet ist. Der Leitungsabschnitt 85 der Heizeinrichtung 72 ist mit der Heizeinrichtungs-Anschlusselektrode 71 verbunden, wobei das Durchgangsloch 73 dazwischen angeordnet ist, und der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 erzeugt Wärme, was dazu führt, dass Strom von außen vermittels der Heizeinrichtungs-Anschlusselektrode 71 zugeführt wird, um den Festelektrolyten, aus dem das Sensorelement 101 gebildet ist, zu erwärmen und die Temperatur davon aufrechtzuerhalten.
  • Der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 der Heizeinrichtung 72 ist über einen Bereich von dem ersten inneren Hohlraum 20 zu dem dritten inneren Hohlraum 61 eingebettet und kann die Temperatur des gesamten Sensorelements 101 auf eine Temperatur einstellen, bei welcher der oben beschriebene Festelektrolyt aktiviert wird.
  • Die Heizeinrichtungs-Isolierschicht 74 ist aus einem Isolator wie etwa Aluminiumoxid auf der oberen und der unteren Fläche der Heizeinrichtung 72 gebildet. Die Heizeinrichtungs-Isolierschicht 74 ist ausgebildet, um eine elektrische Isolierung zwischen der zweiten Substratschicht 2 und der Heizeinrichtung 72 und eine elektrische Isolierung zwischen der dritten Substratschicht 3 und der Heizeinrichtung 72 bereitzustellen.
  • Das Druckdiffusionsloch 75 ist so ausgebildet, dass es sich durch die dritte Substratschicht 3 und die Lufteinleitungsschicht 48 erstreckt und mit dem Referenzgaseinleitungsraum 43 kommuniziert, und ist ausgebildet, um einen Anstieg des Innendrucks aufgrund eines Temperaturanstiegs in der Heizeinrichtungs-Isolierschicht 74 zu vermindern.
  • Der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 und der Leitungsabschnitt 85 der Heizeinrichtung 72 werden ausführlich beschrieben. Der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 ist ein Widerstandsheizelement und weist wie in 2 veranschaulicht eine bandartige Form in einem einhubigen Muster auf, sodass beide Enden mit dem Leitungsabschnitt 85 verbunden sind. Der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 weist Biegungsabschnitte 77 und lineare Abschnitte 78 auf. Die Biegungsabschnitte 77 umfassen einen ersten Biegungsabschnitt 77a, einen zweiten Biegungsabschnitt 77b und einen dritten Biegungsabschnitt 77c. Die linearen Abschnitte 78 umfassen einen ersten äußeren linearen Abschnitt 78a, einen zweiten äußeren linearen Abschnitt 78b, einen ersten inneren linearen Abschnitt 79a und einen zweiten inneren linearen Abschnitt 79b. Die mehreren Biegungsabschnitte 77 und die mehreren linearen Abschnitte 78 sind elektrisch in Reihe geschaltet. Konkret sind der erste äußere lineare Abschnitt 78a, der erste Biegungsabschnitt 77a, der erste innere lineare Abschnitt 79a, der zweite Biegungsabschnitt 77b, der zweite innere lineare Abschnitt 79b, der dritte Biegungsabschnitt 77c und der zweite äußere lineare Abschnitt 78b in dieser Reihenfolge von einer ersten Leitung 85a aus in Reihe geschaltet und der zweite äußere lineare Abschnitt 78b ist mit einer zweiten Leitung 85b verbunden. Der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 ist zweiseitig symmetrisch.
  • Die mehreren linearen Abschnitte 78 sind in der Querrichtung (der Links-Rechts-Richtung) des Sensorelements 101 angeordnet. Konkret sind der erste äußere lineare Abschnitt 78a, der erste innere lineare Abschnitt 79a, der zweite innere lineare Abschnitt 79b und der zweite äußere lineare Abschnitt 78b in dieser Reihenfolge von links nach rechts des Sensorelements 101 angeordnet. Aus diesem Grund befinden sich der erste innere lineare Abschnitt 79a und der zweite innere lineare Abschnitt 79b zwischen dem ersten äußeren linearen Abschnitt 78a und dem zweiten äußeren linearen Abschnitt 78b in der Links-Rechts-Richtung. Der erste äußere lineare Abschnitt 78a, der zweite äußere lineare Abschnitt 78b, der erste innere lineare Abschnitt 79a und der zweite innere lineare Abschnitt 79b sind so angeordnet, dass sie eine Längenrichtung aufweisen, die parallel zu der Längsrichtung verläuft. Ein hinteres Ende des ersten äußeren linearen Abschnitts 78a ist mit der ersten Leitung 85a verbunden. Ein hinteres Ende des zweiten äußeren linearen Abschnitts 78b ist mit der zweiten Leitung 85b verbunden. Der erste innere lineare Abschnitt 79a weist einen Vorderseitenteil 79a1, einen Hinterseitenteil 79a3, der sich auf der Hinterseite des Vorderseitenteils 79a1 befindet, und einen Verbindungsteil 79a2 auf, der den Vorderseitenteil 79a1 und den Hinterseitenteil 79a3 miteinander verbindet. Der zweite innere lineare Abschnitt 79b weist einen Vorderseitenteil 79b1, einen Hinterseitenteil 79b3, der sich auf der Hinterseite des Vorderseitenteils 79b1 befindet, und einen Verbindungsteil 79b2 auf, der den Vorderseitenteil 79b1 und den Hinterseitenteil 79b3 miteinander verbindet.
  • Bezüglich der linearen Abschnitte 78 umfasst der Fall „so angeordnet sein, dass er/sie/es eine Längenrichtung aufweist/aufweisen, die parallel zu der Längsrichtung verläuft“ den Fall, in dem die Längenrichtung parallel zu der Längsrichtung (der Vorne-Hinten-Richtung) des Sensorelements 101 verläuft, und den Fall, in dem sich die Längenrichtung in Bezug auf die Längsrichtung (die Vorne-Hinten-Richtung) des Sensorelements 101 neigt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform weisen zum Beispiel der erste äußere lineare Abschnitt 78a, der zweite äußere lineare Abschnitt 78b, der Vorderseitenteil 79a1, der Hinterseitenteil 79a3, der Vorderseitenteil 79b1 und der Hinterseitenteil 79b3 eine Längenrichtung auf, die parallel zu der Längsrichtung des Sensorelements 101 verläuft. Der Verbindungsteil 79a2 und der Verbindungsteil 79b2 weisen eine Längenrichtung auf, die sich in Bezug auf die Längsrichtung des Sensorelements 101 neigt.
  • Die mehreren Biegungsabschnitte 77 verbinden die jeweiligen linearen Abschnitte 78, die in der Links-Rechts-Richtung zueinander benachbart sind. Konkret verbindet der erste Biegungsabschnitt 77a den ersten äußeren linearen Abschnitt 78a und den ersten inneren linearen Abschnitt 79a an einem ersten Ende (hier einem vorderen) in der Längsrichtung miteinander. Der zweite Biegungsabschnitt 77b verbindet den ersten inneren linearen Abschnitt 79a und den zweiten inneren linearen Abschnitt 79b an einem zweiten Ende (hier einem hinteren) in der Längsrichtung miteinander. Der dritte Biegungsabschnitt 77c verbindet den zweiten inneren linearen Abschnitt 79b und den zweiten äußeren linearen Abschnitt 78b an dem ersten Ende (hier dem vorderen) in der Längsrichtung miteinander. Die ersten bis dritten Biegungsabschnitte 77a bis 77c biegen sich so, dass sie gekrümmt sind und eine Bogenform eines Halbkreises aufweisen. Die ersten bis dritten Biegungsabschnitte 77a bis 77c können sich so biegen, dass sie gefaltet sind.
  • Positionsbeziehungen zwischen dem Wärmeerzeugungsabschnitt 76 und den inneren Hohlräumen (hier dem ersten inneren Hohlraum 20, dem zweiten inneren Hohlraum 40 und dem dritten inneren Hohlraum 61) des Messobjektgas-Strömungsabschnitts werden eingestellt. Dies wird beschrieben. Der erste innere Hohlraum 20 ist ein Beispiel einer Hauptpumpkammer, der zweite innere Hohlraum 40 ist ein Beispiel einer Hilfspumpkammer und der dritte innere Hohlraum 61 ist ein Beispiel einer Messkammer. 2 veranschaulicht einen Hauptpumpkammer-Projektionsbereich Ap, auf dem der erste innere Hohlraum 20 in Richtung des Wärmeerzeugungsabschnitts 76 in der Dickenrichtung (hier einer Abwärtsrichtung) projiziert wird, unter Verwendung eines Rahmens aus einer einfach gepunkteten gestrichelten Linie. Analog dazu veranschaulicht 2 zudem einen Hilfspumpkammer-Projektionsbereich Aq und einen Messkammer-Projektionsbereich Am, auf denen der zweite innere Hohlraum 40 und der dritte innere Hohlraum 61 in Richtung des Wärmeerzeugungsabschnitts 76 projiziert werden, unter Verwendung von Rahmen aus einfach gepunkteten gestrichelten Linien. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind wie in 2 veranschaulicht der Hauptpumpkammer-Projektionsbereich Ap, der Hilfspumpkammer-Projektionsbereich Aq und der Messkammer-Projektionsbereich Am rechteckige Bereiche. Das heißt, gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Formen des ersten inneren Hohlraums 20, des zweiten inneren Hohlraums 40 und des dritten inneren Hohlraums 61 in einer Draufsicht rechteckig.
  • Zumindest ein Teil des ersten inneren linearen Abschnitts 79a und ein Teil des zweiten inneren linearen Abschnitts 79b des Wärmeerzeugungsabschnitts 76 überschneiden den Hauptpumpkammer-Projektionsbereich Ap. Konkret überschneiden der Vorderseitenteil 79a1 des ersten inneren linearen Abschnitts 79a und der Vorderseitenteil 79b1 des zweiten inneren linearen Abschnitts 79b zumindest teilweise den Hauptpumpkammer-Projektionsbereich Ap. Mit anderen Worten befinden sich der erste innere lineare Abschnitt 79a und der zweite innere lineare Abschnitt 79b (insbesondere der Vorderseitenteil 79a1 und der Vorderseitenteil 79b1) direkt unterhalb des ersten inneren Hohlraums 20. Zumindest ein Teil des ersten inneren linearen Abschnitts 79a und ein Teil des zweiten inneren linearen Abschnitts 79b des Wärmeerzeugungsabschnitts 76 überschneiden den Hilfspumpkammer-Projektionsbereich Aq. Konkret überschneiden der Hinterseitenteil 79a3 des ersten inneren linearen Abschnitts 79a und der Hinterseitenteil 79b3 des zweiten inneren linearen Abschnitts 79b zumindest teilweise den Hilfspumpkammer-Projektionsbereich Aq. Mit anderen Worten befinden sich der erste innere lineare Abschnitt 79a und der zweite innere lineare Abschnitt 79b (insbesondere der Hinterseitenteil 79a3 und der Hinterseitenteil 79b3) direkt unterhalb des zweiten inneren Hohlraums 40. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform überschneiden Teile des zweiten Biegungsabschnitts 77b, konkret Teile des zweiten Biegungsabschnitts 77b, die mit dem Hinterseitenteil 79a3 und dem Hinterseitenteil 79b3 verbunden sind, den Hilfspumpkammer-Projektionsbereich Aq. Zumindest ein Teil des Wärmeerzeugungsabschnitts 76 überschneidet den Messkammer-Projektionsbereich Am. Konkret überschneidet zumindest ein Teil des zweiten Biegungsabschnitts 77b des Wärmeerzeugungsabschnitts 76 den Messkammer-Projektionsbereich Am. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform befinden sich der Verbindungsteil 79a2 und der Verbindungsteil 79b2 zwischen dem Hauptpumpkammer-Projektionsbereich Ap und dem Hilfspumpkammer-Projektionsbereich Aq in der Vorne-Hinten-Richtung, überschneiden jedoch weder den Hauptpumpkammer-Projektionsbereich Ap noch den Hilfspumpkammer-Projektionsbereich Aq. Der erste Biegungsabschnitt 77a, der dritte Biegungsabschnitt 77c, der erste äußere lineare Abschnitt 78a und der zweite äußere lineare Abschnitt 78b überschneiden weder den Hauptpumpkammer-Projektionsbereich Ap noch den Hilfspumpkammer-Projektionsbereich Aq noch den Messkammer-Projektionsbereich Am. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 zweiseitig symmetrisch und die Mittelachse des Wärmeerzeugungsabschnitts 76 in der Links-Rechts-Richtung, die Mittelachse des Hauptpumpkammer-Projektionsbereichs Ap in der Links-Rechts-Richtung, die Mittelachse des Hilfspumpkammer-Projektionsbereichs Aq in der Links-Rechts-Richtung und die Mittelachse des Messkammer-Projektionsbereichs Am in der Links-Rechts-Richtung stimmen miteinander überein.
  • Ein Abstand X1 in der Querrichtung (der Links-Rechts-Richtung) zwischen dem ersten inneren linearen Abschnitt 79a und dem zweiten inneren linearen Abschnitt 79b des Wärmeerzeugungsabschnitts 76 an einem Abschnitt, der den Hauptpumpkammer-Projektionsbereich Ap überschneidet, ist gleich oder größer als 1/3 der Breite Wp des Hauptpumpkammer-Projektionsbereichs Ap in der Querrichtung. Das heißt, X1 ≧ 1/3 × Wp ist erfüllt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform überschneiden der Vorderseitenteil 79a1 und der Vorderseitenteil 79b1 des Wärmeerzeugungsabschnitts 76 den Hauptpumpkammer-Projektionsbereich Ap und folglich ist der Abstand X1 ein Abstand in der Links-Rechts-Richtung zwischen dem Vorderseitenteil 79a1 und dem Vorderseitenteil 79b1. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform liegen der Vorderseitenteil 79a1 und der Vorderseitenteil 79b1 in der Längenrichtung parallel zueinander und folglich ist der Abstand in der Links-Rechts-Richtung zwischen dem Vorderseitenteil 79a1 und dem Vorderseitenteil 79b1 konstant (gleich dem Abstand X1). In dem Fall, in dem der Abstand dazwischen in der Links-Rechts-Richtung nicht konstant ist, zum Beispiel in dem Fall, in dem der Vorderseitenteil 79a1 und der Vorderseitenteil 79b1 nicht parallel zueinander liegen, ist der Abstand X1 der Durchschnittswert eines Abstands in der Querrichtung (der Links-Rechts-Richtung) zwischen dem Teil des ersten inneren linearen Abschnitts 79a und dem Teil des zweiten inneren linearen Abschnitts 79b, die den Hauptpumpkammer-Projektionsbereich Ap überschneiden.
  • Ein Abstand X2 in der Querrichtung (der Links-Rechts-Richtung) zwischen dem ersten inneren linearen Abschnitt 79a und dem zweiten inneren linearen Abschnitt 79b des Wärmeerzeugungsabschnitts 76 an einem Abschnitt, der den Hilfspumpkammer-Projektionsbereich Aq überschneidet, ist gleich oder größer als das 0,4-Fache der Breite Wp des Hauptpumpkammer-Projektionsbereichs Ap in der Querrichtung. Das heißt, X2 ≧ 0,4Wp ist erfüllt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform überschneiden der Hinterseitenteil 79a3 und der Hinterseitenteil 79b3 des Wärmeerzeugungsabschnitts 76 den Hilfspumpkammer-Projektionsbereich Aq und folglich ist der Abstand X2 ein Abstand in der Links-Rechts-Richtung zwischen dem Hinterseitenteil 79a3 und dem Hinterseitenteil 79b3. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform liegen der Hinterseitenteil 79a3 und der Hinterseitenteil 79b3 in der Längenrichtung parallel zueinander und folglich ist der Abstand in der Links-Rechts-Richtung zwischen dem Hinterseitenteil 79a3 und dem Hinterseitenteil 79b3 konstant (gleich dem Abstand X2). In dem Fall, in dem der Abstand dazwischen in der Links-Rechts-Richtung nicht konstant ist, zum Beispiel in dem Fall, in dem der Hinterseitenteil 79a3 und der Hinterseitenteil 79b3 nicht parallel zueinander liegen, ist der Abstand X2 der Durchschnittswert eines Abstands in der Querrichtung (der Links-Rechts-Richtung) zwischen dem Teil des ersten inneren linearen Abschnitts 79a und dem Teil des zweiten inneren linearen Abschnitts 79b, die den Hilfspumpkammer-Projektionsbereich Aq überschneiden.
  • Wenn die oben beschriebenen Bedingungen, das heißt „X1 ≧ 1/3 × Wp“ und „X2 ≧ 0,4Wp“ erfüllt sind, kann eine Spannung, die auf den Nahbereich der inneren Hohlräume (des ersten inneren Hohlraums 20, des zweiten inneren Hohlraums 40 und des dritten inneren Hohlraums 61) des Sensorelements 101 aufgebracht wird, reduziert werden, wenn der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 Wärme erzeugt. Der Abstand X1 ist vorzugsweise gleich oder größer als das 0,4-Fache der Breite Wp und ist weiter bevorzugt größer als das 0,4-Fache der Breite Wp. Der Abstand X1 kann gleich oder größer als das 2/3-Fache der Breite Wp sein. Der Abstand X1 ist vorzugsweise gleich oder kleiner als die Breite Wp und kann kleiner als die Breite Wp sein. Der Abstand X2 kann gleich oder größer als das 2/3-Fache der Breite Wp sein. Der Abstand X2 ist vorzugsweise gleich oder kleiner als eine Breite Wq und kann kleiner als die Breite Wq sein, wobei die Breite Wq die Breite des Hilfspumpkammer-Projektionsbereichs Aq in der Links-Rechts-Richtung ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist wie in 2 veranschaulicht der Abstand X2 länger als der Abstand X1.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 zweiseitig symmetrisch und die Mittelachse des Wärmeerzeugungsabschnitts 76 in der Links-Rechts-Richtung und die Mittelachse des Hauptpumpkammer-Projektionsbereichs Ap in der Links-Rechts-Richtung stimmen miteinander überein. Aus diesem Grund befindet sich der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 nicht in einem Bereich, der sich in der Mitte in der Links-Rechts-Richtung in dem Hauptpumpkammer-Projektionsbereich Ap befindet und der eine Breite aufweist, die gleich dem Abstand X1 ist. Zum Beispiel befindet sich, wenn die oben beschriebene X1 > 1/3 × Wp erfüllt ist, der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 nicht in einem Bereich (das heißt einem mittleren Bereich von drei Bereichen, die durch gleichmäßiges Aufteilen des Hauptpumpkammer-Projektionsbereichs Ap in der Links-Rechts-Richtung erlangt werden), der sich in der Mitte in der Links-Rechts-Richtung in dem Hauptpumpkammer-Projektionsbereich Ap befindet und der eine Breite von 1/3 × Wp aufweist. Mit anderen Worten befindet sich der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 nicht direkt unterhalb eines Bereichs der Hauptpumpkammer (des ersten inneren Hohlraums 20), der sich in der Mitte in der Links-Rechts-Richtung befindet und der eine Breite von 1/3 × Wp aufweist. Analog dazu befindet sich, wenn X1 > 0,4Wp erfüllt ist, der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 nicht in einem Bereich, der sich in der Mitte in der Links-Rechts-Richtung in dem Hauptpumpkammer-Projektionsbereich Ap befindet und der eine Breite von 0,4Wp aufweist.
  • Der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 ist zweiseitig symmetrisch und die Mittelachse des Wärmeerzeugungsabschnitts 76 in der Links-Rechts-Richtung und die Mittelachse des Hauptpumpkammer-Projektionsbereichs Ap in der Links-Rechts-Richtung stimmen miteinander überein. Aus diesem Grund überschneiden, wenn der Abstand X1 gleich oder kleiner als die Breite Wp ist, zumindest der Teil des ersten inneren linearen Abschnitts 79a und der Teil des zweiten inneren linearen Abschnitts 79b (hier insbesondere der Vorderseitenteil 79a1 und der Vorderseitenteil 79b1) den Hauptpumpkammer-Projektionsbereich Ap.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 zweiseitig symmetrisch und die Mittelachse des Wärmeerzeugungsabschnitts 76 in der Links-Rechts-Richtung und die Mittelachse des Hilfspumpkammer-Projektionsbereichs Aq in der Links-Rechts-Richtung stimmen miteinander überein. Aus diesem Grund befindet sich der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 nicht in einem Bereich, der sich in der Mitte in der Links-Rechts-Richtung in dem Hilfspumpkammer-Projektionsbereich Aq befindet und der eine Breite aufweist, die gleich dem Abstand X2 ist. Mit anderen Worten befindet sich der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 nicht direkt unterhalb eines Bereichs der Hilfspumpkammer (des zweiten inneren Hohlraums 40), der sich in der Mitte in der Links-Rechts-Richtung befindet und der eine Breite aufweist, die gleich X2 ist.
  • Der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 ist zweiseitig symmetrisch und die Mittelachse des Wärmeerzeugungsabschnitts 76 in der Links-Rechts-Richtung und die Mittelachse des Hilfspumpkammer-Projektionsbereichs Aq in der Links-Rechts-Richtung stimmen miteinander überein. Aus diesem Grund überschneiden, wenn der Abstand X2 gleich oder kleiner als die Breite Wq ist, zumindest der Teil des ersten inneren linearen Abschnitts 79a und der Teil des zweiten inneren linearen Abschnitts 79b (hier insbesondere der Hinterseitenteil 79a3 und der Hinterseitenteil 79b3) den Hilfspumpkammer-Projektionsbereich Aq.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 aus Cermet (wie etwa Cermet aus Platin (Pt) und Aluminiumoxid (Al2O3)) gebildet, das Edelmetall und Keramik enthält. Der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 ist nicht auf Cermet beschränkt, vorausgesetzt, dass der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 ein leitfähiges Material wie etwa Edelmetall enthält. Beispiele von Edelmetall, das für den Wärmeerzeugungsabschnitt 76 verwendet wird, umfassen das Metall Platin und/oder Rhodium (Rh) und/oder Gold (Au) und/oder Palladium (Pd) oder eine Legierung davon.
  • Der Widerstandswert pro Längeneinheit eines Pumpkammer-Überschneidungsabschnitts, der den Hauptpumpkammer-Projektionsbereich Ap und den Hilfspumpkammer-Projektionsbereich Aq überschneidet, in dem Wärmeerzeugungsabschnitt 76 wird als Einheits-Widerstandswert R1 [µΩ/mm] bezeichnet. Der Widerstandswert pro Längeneinheit eines Messkammer-Überschneidungsabschnitts, der den Messkammer-Projektionsbereich Am überschneidet, in dem Wärmeerzeugungsabschnitt 76 wird als Einheits-Widerstandswert R3 [µΩ/mm] bezeichnet. In diesem Fall ist bezüglich des Wärmeerzeugungsabschnitts 76 ein Einheits-Widerstandswertverhältnis R3/R1 zumindest bei einer Temperatur in einem Temperaturbereich von nicht weniger als 700°C und nicht mehr als 900°C, bei dem die Möglichkeit besteht, dass der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 im Gebrauch erwärmt wird, kleiner als 1. Mit anderen Worten ist der Einheits-Widerstandswert R3 zumindest bei einer Temperatur in einem Temperaturbereich von nicht weniger als 700°C und nicht mehr als 900°C kleiner als der Einheits-Widerstandswert R1. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist der Pumpkammer-Überschneidungsabschnitt Teile, die den Hauptpumpkammer-Projektionsbereich Ap in dem Vorderseitenteil 79a1 und dem Vorderseitenteil 79b1 überschneiden, Teile, die den Hilfspumpkammer-Projektionsbereich Aq in dem Hinterseitenteil 79a3 und dem Hinterseitenteil 79b3 überschneiden, und Teile auf, die den Hilfspumpkammer-Projektionsbereich Aq in dem zweiten Biegungsabschnitt 77b überschneiden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Messkammer-Überschneidungsabschnitt ein Teil des zweiten Biegungsabschnitts 77b, der den Messkammer-Projektionsbereich Am überschneidet. Die Längenrichtung des Wärmeerzeugungsabschnitts 76 ist die axiale Richtung des Wärmeerzeugungsabschnitts 76, mit anderen Worten eine Richtung, in der ein elektrischer Strom fließt. Der Einheits-Widerstandswert R1 ist der durchschnittliche Widerstandswert pro Längeneinheit des Pumpkammer-Überschneidungsabschnitts. Analog dazu ist der Einheits-Widerstandswert R3 der durchschnittliche Widerstandswert pro Längeneinheit des Messkammer-Überschneidungsabschnitts. Aus diesem Grund kann ein Teil des Messkammer-Überschneidungsabschnitts einen größeren Widerstandswert pro Längeneinheit aufweisen als der Pumpkammer-Überschneidungsabschnitt, vorausgesetzt, dass der Widerstandswert pro Längeneinheit kleiner ist als der des Messkammer-Überschneidungsabschnitts als Ganzes. Der Widerstandswert pro Längeneinheit ist jedoch vorzugsweise an jedweder Position auf dem Messkammer-Überschneidungsabschnitt kleiner als der Einheits-Widerstandswert R1.
  • Wenn der Einheits-Widerstandswert R3 zu groß ist, ist eine Differenz zwischen einer Temperatur in dem Nahbereich des ersten inneren Hohlraums 20 und des zweiten inneren Hohlraums 40 und einer Temperatur in dem Nahbereich des dritten inneren Hohlraums 61 zu klein und die Detektionspräzision der NOx-Konzentration nimmt in einigen Fällen ab. Wenn das Einheits-Widerstandswertverhältnis R3/R1 kleiner als 1 ist, kann eine Abnahme der Detektionspräzision unterdrückt werden. Das Einheits-Widerstandswertverhältnis R3/R1 beträgt zumindest bei einer Temperatur in dem oben beschriebenen Temperaturbereich vorzugsweise 0,8 oder weniger, weiter bevorzugt 0,7 oder weniger, ferner bevorzugt 0,65 oder weniger. Das Einheits-Widerstandswertverhältnis R3/R1 kann zumindest bei einer Temperatur in dem oben beschriebenen Temperaturbereich 0,5 oder mehr betragen.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Materialien des ersten inneren linearen Abschnitts 79a, des zweiten inneren linearen Abschnitts 79b und des zweiten Biegungsabschnitts 77b dieselben (das oben beschriebene Cermet, das Platin enthält) und eine Querschnittsfläche S1 [mm2] des Wärmeerzeugungsabschnitts 76, die senkrecht zu der Längenrichtung des Pumpkammer-Überschneidungsabschnitts liegt, ist kleiner als eine Querschnittsfläche S3 [mm2], die senkrecht zu der Längenrichtung des Messkammer-Überschneidungsabschnitts liegt. Das heißt, bezüglich des Wärmeerzeugungsabschnitts 76 ist das Querschnittsflächenverhältnis S1/S3 kleiner als 1. Auf diese Weise ist das Einheits-Widerstandswertverhältnis R3/R1 bei jedweder Temperatur in einem Temperaturbereich von nicht weniger als 700°C und nicht mehr als 900°C kleiner als 1. Das Querschnittsflächenverhältnis S1/S3 beträgt vorzugsweise 0,8 oder weniger, weiter bevorzugt 0,7 oder weniger, ferner bevorzugt 0,65 oder weniger. Das Querschnittsflächenverhältnis S1/S3 kann 0,5 oder mehr betragen. Zum Beispiel wird das Querschnittsflächenverhältnis S1/S3 zumindest dadurch eingestellt, dass die Breite W1 des Pumpkammer-Überschneidungsabschnitts auf eine Breite verringert wird, die kleiner ist als die Breite W3 des Messkammer-Überschneidungsabschnitts, oder dass die Dicke D1 des Pumpkammer-Überschneidungsabschnitts auf eine Dicke verringert wird, die kleiner ist als die Dicke D3 des Messkammer-Überschneidungsabschnitts. Die Werte der Querschnittsflächen S1 und S3, der Breiten W1 und W3 und der Dicken D1 und D3 sind wie bei den Einheits-Widerstandswerten R1 und R3 Durchschnittswerte derjenigen des Pumpkammer-Überschneidungsabschnitts und des Messkammer-Überschneidungsabschnitts.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform weisen der erste innere lineare Abschnitt 79a, der zweite innere lineare Abschnitt 79b und der zweite Biegungsabschnitt 77b an jedweder Position dieselbe Dicke auf. Der erste innere lineare Abschnitt 79a und der zweite innere lineare Abschnitt 79b weisen an jedweder Position dieselbe Breite auf. Die Breiten der Teile des zweiten Biegungsabschnitts 77b, die mit dem ersten inneren linearen Abschnitt 79a und dem zweiten inneren linearen Abschnitt 79b verbunden sind, nehmen in dem Maße zu, in dem die Positionen von dem ersten inneren linearen Abschnitt 79a und dem zweiten inneren linearen Abschnitt 79b zunehmen, und der andere Teil außer den verbundenen Teilen (einschließlich des Teils, der den Messkammer-Projektionsbereich Am überschneidet) weist eine konstante Breite auf. Aus diesem Grund ist die Breite W1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform geringfügig größer als die Breiten des ersten inneren linearen Abschnitts 79a und des zweiten inneren linearen Abschnitts 79b, da die Teile des zweiten Biegungsabschnitts 77b in dem Pumpkammer-Überschneidungsabschnitt enthalten sind. Die Breite W3 ist dieselbe wie die Breite des anderen Teils des zweiten Biegungsabschnitts 77b außer den Teilen, die mit dem ersten inneren linearen Abschnitt 79a und dem zweiten inneren linearen Abschnitt 79b verbunden sind. Wenn die Breite W1 kleiner als die Breite W3 ist, ist das Querschnittsflächenverhältnis S1/S3 kleiner als 1. Ein Verhältnis W1/W3 zwischen der Breite W1 und der Breite W3 beträgt vorzugsweise 0,8 oder weniger, weiter bevorzugt 0,7 oder weniger und ferner bevorzugt 0,65 oder weniger. Das Verhältnis W1/W3 kann 0,5 oder mehr betragen. Die Breiten W1 und W3 können nicht weniger als 0,05 mm und nicht mehr als 1,5 mm betragen. Die Dicken D1 und D3 können nicht weniger als 0,003 mm und nicht mehr als 0,1 mm betragen. Die Breite W1 kann nicht weniger als 0,3 mm und nicht mehr als 0,4 mm betragen. Die Breite W3 kann nicht weniger als 0,5 mm und nicht mehr als 0,6 mm betragen.
  • Der Abstand X1 kann 0,67 mm oder mehr betragen, kann 0,8 mm oder mehr betragen oder kann 0,86 mm oder mehr betragen. Der Abstand X1 kann 2 mm oder weniger betragen, kann weniger als 2 mm betragen, kann 1,67 mm oder weniger betragen oder kann 1,34 mm oder weniger betragen. Der Abstand X2 kann 0,8 mm oder mehr betragen oder kann 0,86 mm oder mehr betragen. Der Abstand X2 kann 2 mm oder weniger betragen, kann weniger als 2 mm betragen oder kann 1,34 mm oder weniger betragen. Die Breite Wp (gleich der Breite des ersten inneren Hohlraums 20) des Hauptpumpkammer-Projektionsbereichs Ap beträgt zum Beispiel nicht weniger als 1,5 mm und nicht mehr als 3 mm. Die Breite Wq (gleich der Breite des zweiten inneren Hohlraums 40) des Hilfspumpkammer-Projektionsbereichs Aq beträgt zum Beispiel nicht weniger als 1,2 mm und nicht mehr als 2,4 mm. Die Breite Wm (gleich der Breite des dritten inneren Hohlraums 61) des Messkammer-Projektionsbereichs Am beträgt zum Beispiel nicht weniger als 0,9 mm und nicht mehr als 1,8 mm. Eine Länge von dem vorderen Ende des Sensorelements 101 zu dem hinteren Ende des dritten inneren Hohlraums 61, das heißt die Länge des Messobjektgas-Strömungsabschnitts, beträgt zum Beispiel nicht weniger als 7,5 mm und nicht mehr als 9 mm. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist Wp > Wq > Wm erfüllt.
  • Der Leitungsabschnitt 85 weist die erste Leitung 85a, die links hinter dem Wärmeerzeugungsabschnitt 76 angeordnet ist, und die zweite Leitung 85b auf, die rechts hinter dem Wärmeerzeugungsabschnitt 76 angeordnet ist. Die erste und die zweite Leitung 85a und 85b sind Leitungen zur Energieversorgung des Wärmeerzeugungsabschnitts 76 und sind mit der Heizeinrichtungs-Anschlusselektrode 71 verbunden. Die erste Leitung 85a ist eine Positivelektrodenleitung. Die zweite Leitung 85b ist eine Negativelektrodenleitung. Wenn eine Spannung zwischen der ersten und der zweiten Leitung 85a und 85b angelegt wird, fließt ein elektrischer Strom durch den Wärmeerzeugungsabschnitt 76 und der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 erzeugt Wärme. Der Leitungsabschnitt 85 ist ein Leiter und weist einen kleineren Widerstandswert pro Längeneinheit als der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 auf. Aus diesem Grund erzeugt der Leitungsabschnitt 85 im Unterschied zu dem Wärmeerzeugungsabschnitt 76 kaum Wärme während der Energieversorgung. Zum Beispiel ist der Leitungsabschnitt 85 aus einem Material gebildet, das einen geringeren spezifischen Volumenwiderstand als der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 aufweist, eine größere Querschnittsfläche als der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 aufweist und folglich einen kleineren Widerstandswert pro Längeneinheit als der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 aufweist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist der Leitungsabschnitt 85 einen höheren Edelmetallanteil als der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 auf und weist folglich einen geringeren spezifischen Volumenwiderstand als der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 auf und der Leitungsabschnitt 85 weist eine größere Breite als der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 auf und weist folglich eine breitere Querschnittsfläche als der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 auf.
  • Nun wird ein Verfahren zur Herstellung des so konfigurierten Gassensors 100 beschrieben. Zunächst werden sechs keramische Grünfolien hergestellt, die nicht gebrannt sind und die einen sauerstoffionenleitfähigen Festelektrolyten wie etwa Zirconiumdioxid als keramische Komponente enthalten. In den Grünfolien werden im Voraus zum Beispiel Folienlöcher, die zur Positionierung beim Bedrucken oder Stapeln verwendet werden, und erforderliche Durchgangslöcher gebildet. In der Grünfolie, welche die Abstandshalterschicht 5 sein soll, wird zum Beispiel durch einen Stanzprozess ein Raum gebildet, welcher der Messobjektgas-Strömungsabschnitt sein soll. Es erfolgen Musterdruckprozesse, bei denen verschiedene Muster auf den keramischen Grünfolien so gebildet werden, dass sie der ersten Substratschicht 1, der zweiten Substratschicht 2, der dritten Substratschicht 3, der ersten Festelektrolytschicht 4, der Abstandshalterschicht 5 und der zweiten Festelektrolytschicht 6 entsprechen, sowie Trocknungsprozesse. Spezifische zu bildende Muster sind Muster wie etwa die oben beschriebenen Elektroden, Leitungsdrähte, die mit den Elektroden verbunden sind, die Lufteinleitungsschicht 48 und die Heizeinrichtung 72. Das Musterdrucken erfolgt durch Aufbringen einer Musterbildungspaste, die in Abhängigkeit von für zu bildende Elemente erforderlichen Eigenschaften hergestellt wird, auf die Grünfolien unter Verwendung einer bekannten Siebdrucktechnik. Eine Mischung zum Beispiel aus dem Material (wie etwa Edelmetall- und Keramikpartikeln) der oben beschriebenen Heizeinrichtung 72, einem organischen Bindemittel und einem organischen Lösungsmittel wird für die Musterbildungspaste für die Heizeinrichtung 72 verwendet.
  • Zu diesem Zeitpunkt wird das Muster für die Heizeinrichtung 72 derart gebildet, dass das Einheits-Widerstandswertverhältnis R3/R1 kleiner als 1 ist, zum Beispiel derart, dass das Querschnittsflächenverhältnis S1/S3 kleiner als 1 ist. Um Breite W1 < Breite W3 zu erfüllen, wird zum Beispiel eine Maske mit einer Form verwendet, die das Bilden eines solchen Musters ermöglicht. Um Dicke D1 < Dicke D3 zu erfüllen, wird zum Beispiel die Viskosität der Paste zum Bilden des Musters eines Abschnitts (wie etwa des zweiten Biegungsabschnitts 77b), welcher der Messkammer-Überschneidungsabschnitt sein soll, auf eine Viskosität erhöht, die höher ist als die des Musters eines Abschnitts (wie etwa des ersten inneren linearen Abschnitts 79a und des zweiten inneren linearen Abschnitts 79b), welcher der Pumpkammer-Überschneidungsabschnitt sein soll, oder die Anzahl an erfolgenden Druckdurchgängen wird erhöht, wenn das Muster des Abschnitts, welcher der Messkammer-Überschneidungsabschnitt sein soll, gebildet wird.
  • Nachdem die verschiedenen Muster so gebildet werden, werden die Grünfolien getrocknet. Der Trocknungsprozess erfolgt unter Verwendung einer bekannten Trocknungsvorrichtung. Nach Beendigung des Musterdruckens und des Trocknens wird Klebepaste zum Stapeln und Verkleben der Grünfolien entsprechend den Schichten miteinander gedruckt und getrocknet. Die Grünfolien, auf denen die Klebepaste gebildet wurde, werden in einer vorbestimmten Reihenfolge gestapelt, während die Positionen davon unter Verwendung der Folienlöcher festgelegt werden, und es erfolgt ein Druckverbindungsprozess in einer Weise, bei der die Grünfolien durch Druckverbinden unter vorbestimmten Temperatur- und Druckbedingungen verbunden und zu einem Schichtkörper gebildet werden. Der so erlangte Schichtkörper weist mehrere Sensorelemente 101 auf. Der Schichtkörper wird auf die Größe jedes Sensorelements 101 zugeschnitten. Ein Stück des zugeschnittenen Schichtkörpers wird bei einer vorbestimmten Brenntemperatur gebrannt und das Sensorelement 101 wird daraus erlangt.
  • Das Sensorelement 101 wird auf die oben genannte Weise erlangt und der Gassensor 100 wird auf eine Weise erlangt, bei der eine Sensorbaugruppe, in die das Sensorelement 101 integriert ist, hergestellt wird und zum Beispiel eine Schutzabdeckung angebracht wird.
  • Bezüglich des so konfigurierten Gassensors 100 ist die Heizeinrichtung 72 mit einer Stromversorgung (zum Beispiel einer Lichtmaschine eines Automobils) während der Verwendung mit der dazwischen angeordneten Heizeinrichtungs-Anschlusselektrode 71 verbunden und eine Gleichspannung (zum Beispiel 12 bis 14 V) wird zwischen der ersten Leitung 85a und der zweiten Leitung 85b angelegt. Durch Anlegen der Spannung fließt ein elektrischer Strom durch den Wärmeerzeugungsabschnitt 76 und der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 erzeugt Wärme. Folglich wird die Temperatur des gesamten Sensorelements 101 auf eine Temperatur (zum Beispiel 700°C bis 900°C) eingestellt, bei welcher der Festelektrolyt (die Schichten 1 bis 6) aktiviert wird. In diesem Zustand wird das Messobjektgas von dem Gaseinlass 10 in den Messobjektgas-Strömungsabschnitt eingeleitet und folglich durchläuft das Messobjektgas den ersten Diffusionssteuerabschnitt 11, den Pufferraum 12 und den zweiten Diffusionssteuerabschnitt 13 und erreicht den ersten inneren Hohlraum 20. Anschließend wird die Sauerstoffkonzentration des Messobjektgases in dem ersten inneren Hohlraum 20 und dem zweiten inneren Hohlraum 40 unter Verwendung der Hauptpumpzelle 21 und der Hilfspumpzelle 50 eingestellt und das Messobjektgas nach der Einstellung erreicht den dritten inneren Hohlraum 61. Die NOx-Konzentration in dem Messobjektgas wird auf Grundlage des Pumpstroms Ip2 detektiert, wenn die Messpumpzelle 41 Sauerstoff in dem dritten inneren Hohlraum 61 abpumpt.
  • Zu diesem Zeitpunkt ist die Temperatur des Wärmeerzeugungsabschnitts 76 hoch und in einigen Fällen wird eine Spannung auf den Nahbereich der inneren Hohlräume (den ersten inneren Hohlraum 20, den zweiten inneren Hohlraum 40 und den dritten inneren Hohlraum 61) des Sensorelements 101 aufgebracht. Dies wird vermutlich durch eine Temperaturdifferenz zwischen einer Stelle unterhalb der inneren Hohlräume und einer Stelle oberhalb der inneren Hohlräume in dem Sensorelement 101 verursacht. Bezüglich des Sensorelements 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind jedoch die oben beschriebenen „X1 ≧ 1/3 × Wp“ und „X2 ≧ 0,4Wp“ erfüllt und folglich kann eine Spannung, die auf den Nahbereich der inneren Hohlräume des Sensorelements 101 aufgebracht wird, reduziert werden, wenn der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 Wärme erzeugt. Dies liegt vermutlich daran, dass die Erfüllung der oben beschriebenen Bedingungen für die Abstände X1 und X2 es ermöglicht, dass eine Überhitzung des Nahbereichs eines mittleren Abschnitts in der Links-Rechts-Richtung unterhalb der inneren Hohlräume unterdrückt wird, und es ermöglicht, dass eine Temperaturdifferenz zwischen der Stelle unterhalb der inneren Hohlräume und der Stelle oberhalb der inneren Hohlräume verringert wird. Wenn der Abstand X1 mehr als das 0,4-Fache der Breite Wp beträgt, wird die oben beschriebene Wirkung des Reduzierens der Spannung gesteigert.
  • Wenn „X1 ≧ 1/3 × Wp“ und „X2 ≧ 0,4Wp“ erfüllt sind, kann eine Spannung, die auf einen Außenumfangsabschnitt (insbesondere eine untere Fläche, die eine Außenumfangsfläche des Sensorelements 101 nahe der Heizeinrichtung 72 ist) des Sensorelements 101 aufgebracht wird, ebenso reduziert werden. Dies liegt vermutlich daran, dass die Erfüllung der oben beschriebenen Bedingungen für die Abstände X1 und X2 es ermöglicht, dass eine Überhitzung des Nahbereichs eines mittleren Abschnitts der unteren Fläche des Sensorelements 101 in der Links-Rechts-Richtung unterdrückt wird, und es ermöglicht, dass eine Temperaturdifferenz zwischen dem mittleren Abschnitt der unteren Fläche in der Links-Rechts-Richtung und dem anderen Abschnitt verringert wird.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Abstand X1 gleich oder kleiner als die Breite Wp und zumindest der Teil des ersten inneren linearen Abschnitts 79a und der Teil des zweiten inneren linearen Abschnitts 79b (hier insbesondere der Vorderseitenteil 79a1 und der Vorderseitenteil 79b1) überschneiden den Hauptpumpkammer-Projektionsbereich Ap. Aus diesem Grund kann der Festelektrolyt in dem Nahbereich der Hauptpumpkammer (hier des ersten inneren Hohlraums 20) durch den Wärmeerzeugungsabschnitt 76 ausreichend erwärmt werden und die Hauptpumpzelle 21 kann ausreichend funktionieren. Analog dazu ist der Abstand X2 gleich oder kleiner als die Breite Wq und zumindest der Teil des ersten inneren linearen Abschnitts 79a und der Teil des zweiten inneren linearen Abschnitts 79b (hier insbesondere der Hinterseitenteil 79a3 und der Hinterseitenteil 79b3) überschneiden den Hilfspumpkammer-Projektionsbereich Aq. Aus diesem Grund kann der Festelektrolyt in dem Nahbereich der Hilfspumpkammer (hier des zweiten inneren Hohlraums 40) durch den Wärmeerzeugungsabschnitt 76 ausreichend erwärmt werden und die Hilfspumpzelle 50 kann ausreichend funktionieren. In dem Fall, in dem die Hauptpumpzelle 21 und die Hilfspumpzelle 50 unzureichend funktionieren, wird die Sauerstoffkonzentration in dem Messobjektgas nicht ausreichend eingestellt und die Detektionspräzision der NOx-Konzentration nimmt in einigen Fällen ab. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch der Abstand X1 gleich oder kleiner als die Breite Wp, der Abstand X2 ist gleich oder kleiner als die Breite Wq und folglich kann eine Abnahme der Detektionspräzision der NOx-Konzentration unterdrückt werden.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform überschneidet zumindest der Teil des Wärmeerzeugungsabschnitts 76 (hier der zweite Biegungsabschnitt 77b) den Messkammer-Projektionsbereich Am. Aus diesem Grund kann der Festelektrolyt in dem Nahbereich der Messkammer (hier des dritten inneren Hohlraums 61) ausreichend erwärmt werden und die Messpumpzelle 41 kann ausreichend funktionieren. Auf diese Weise kann ebenso eine Abnahme der Detektionspräzision der NOx-Konzentration unterdrückt werden.
  • Wenn das Einheits-Widerstandswertverhältnis R3/R1 zumindest bei einer Temperatur in einem Temperaturbereich von nicht weniger als 700°C und nicht mehr als 900°C kleiner als 1 ist, kann eine Abnahme der Detektionspräzision der NOx-Konzentration unterdrückt werden. Dies wird ausführlich beschrieben. Wenn der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 Wärme erzeugt, ist (Temperatur Tp und Temperatur Tq) > Temperatur Tm vorzugsweise erfüllt und Temperatur Tp > Temperatur Tq > Temperatur Tm ist weiter bevorzugt erfüllt, wobei die Temperaturen Tp, Tq und Tm [°C] jeweilige Temperaturen in dem Nahbereich des ersten inneren Hohlraums 20, des zweiten inneren Hohlraums 40 und des dritten inneren Hohlraums 61 sind. Der Grund ist der folgende. Der Nahbereich der inneren Pumpelektrode 22, das heißt der erste innere Hohlraum 20, weist eine höhere Sauerstoffkonzentration auf als der Nahbereich der Messelektrode 44, da das Messobjektgas, bevor die Sauerstoffkonzentration durch die Hauptpumpzelle 21 eingestellt wird, aus dem Gaseinlass 10 einströmt. Der Nahbereich der Hilfspumpelektrode 51, das heißt der zweite innere Hohlraum 40, weist eine höhere Sauerstoffkonzentration auf als der Nahbereich der Messelektrode 44, da das Messobjektgas, bevor die Sauerstoffkonzentration durch die Hilfspumpzelle 50 eingestellt wird, aus dem ersten inneren Hohlraum 20 einströmt. Aus diesem Grund sind die Temperatur Tp in dem Nahbereich des ersten inneren Hohlraums 20 und die Temperatur Tq in dem Nahbereich des zweiten inneren Hohlraums 40 vorzugsweise höher als die Temperatur Tm und die innere Pumpelektrode 22, die Hilfspumpelektrode 51 und die Festelektrolytschichten in dem Nahbereich davon werden vorzugsweise weiter aktiviert, um ein Abpumpen einer großen Menge an Sauerstoff durch die Hauptpumpzelle 21 und die Hilfspumpzelle 50 zu ermöglichen. Der Nahbereich der Messelektrode 44, das heißt der dritte innere Hohlraum 61, weist eine geringere Sauerstoffkonzentration auf als der erste innere Hohlraum 20 und der zweite innere Hohlraum 40. Aus diesem Grund werden in einigen Fällen zum Beispiel Wasserstoff und Kohlenmonoxid aufgrund der Reduktion von Kohlendioxid und Wasser in dem Messobjektgas erzeugt und diese reagieren chemisch mit Sauerstoff in NOx, was eine Abnahme der Messpräzision verursacht. Die Wahrscheinlichkeit, dass andere Komponenten als das spezifische Gas (NOx) reduziert werden, steigt mit zunehmender Temperatur. Aus diesem Grund ist die Temperatur Tm vorzugsweise nicht zu hoch. Aus den oben beschriebenen Gründen ist (Temperatur Tp und Temperatur Tq) > Temperatur Tm vorzugsweise erfüllt. Der erste innere Hohlraum 20 befindet sich stromaufwärts des zweiten inneren Hohlraums 40 in dem Messobjektgas-Strömungsabschnitt und die Sauerstoffkonzentration des ersten inneren Hohlraums 20 ist höher als die des zweiten inneren Hohlraums 40. Dementsprechend ist die Temperatur Tp in dem Nahbereich des ersten inneren Hohlraums 20 vorzugsweise höher als die Temperatur Tq in dem Nahbereich des zweiten inneren Hohlraums 40 und die innere Pumpelektrode 22 und die Festelektrolytschichten in dem Nahbereich davon werden vorzugsweise weiter aktiviert. Aus diesem Grund ist Temperatur Tp > Temperatur Tq > Temperatur Tm vorzugsweise erfüllt. Wenn der Einheits-Widerstandswert R3 zu groß ist, ist die Temperatur Tm zu hoch, die Beziehung (Temperatur Tp und Temperatur Tq) > Temperatur Tm ist nicht erfüllt und die Messpräzision der NOx-Konzentration nimmt in einigen Fällen ab. Wenn das Einheits-Widerstandswertverhältnis R3/R1 kleiner als 1 ist, ist der Einheits-Widerstandswert R3 nicht zu groß und eine Abnahme der Detektionspräzision kann unterdrückt werden. Wenn die Temperatur Tm hoch ist, wird die Temperatur Tq in dem Nahbereich des zweiten inneren Hohlraums 40 nahe dem dritten inneren Hohlraum 61 wahrscheinlich ansteigen. Folglich ist Temperatur Tp < Temperatur Tq > Temperatur Tm erfüllt, die Beziehung Temperatur Tp > Temperatur Tq > Temperatur Tm ist nicht erfüllt und die Pumpfähigkeit der Hauptpumpzelle 21 ist in einigen Fällen mangelhaft. Wenn das Einheits-Widerstandswertverhältnis R3/R1 kleiner als 1 ist, wird jedoch die Pumpfähigkeit der Hauptpumpzelle 21 wahrscheinlich ausreichend zunehmen.
  • Die Entsprechungsbeziehungen zwischen Komponenten gemäß der vorliegenden Ausführungsform und Komponenten gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun verdeutlicht. Die Schichten 1 bis 6 gemäß der vorliegenden Ausführungsform entsprechen einem Elementkörper gemäß der vorliegenden Erfindung, der erste innere Hohlraum 20 entspricht einer Hauptpumpkammer, die Hauptpumpzelle 21 entspricht einer Hauptpumpzelle, der zweite innere Hohlraum 40 entspricht einer Hilfspumpkammer, die Hilfspumpzelle 50 entspricht einer Hilfspumpzelle, der dritte innere Hohlraum 61 entspricht einer Messkammer, die Messpumpzelle 41 entspricht einer Messpumpzelle, der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 entspricht einem Heizelement, der erste äußere lineare Abschnitt 78a entspricht einem ersten äußeren linearen Abschnitt, der zweite äußere lineare Abschnitt 78b entspricht einem zweiten äußeren linearen Abschnitt, der erste innere lineare Abschnitt 79a entspricht einem ersten inneren linearen Abschnitt, der zweite innere lineare Abschnitt 79b entspricht einem zweiten inneren linearen Abschnitt, die ersten bis dritten Biegungsabschnitte 77a bis 77c entsprechen ersten bis dritten Biegungsabschnitten, der Hauptpumpkammer-Projektionsbereich Ap entspricht einem Hauptpumpkammer-Projektionsbereich und der Hilfspumpkammer-Projektionsbereich Aq entspricht einem Hilfspumpkammer-Projektionsbereich.
  • Bezüglich des Gassensors 100 gemäß der oben ausführlich beschriebenen vorliegenden Ausführungsform ist der Abstand X1 gleich oder größer als 1/3 der Breite Wp, der Abstand X2 ist gleich oder größer als das 0,4-Fache der Breite Wp und folglich kann eine Spannung, die auf den Nahbereich der inneren Hohlräume (der Hauptpumpkammer, der Hilfspumpkammer und der Messkammer) aufgebracht wird, reduziert werden, wenn das Heizelement Wärme erzeugt. Wenn der Abstand X1 mehr als das 0,4-Fache der Breite Wp beträgt, wird die oben beschriebene Wirkung des Reduzierens der Spannung gesteigert. Wenn das Einheits-Widerstandswertverhältnis R3/R1 zumindest bei einer Temperatur in einem Temperaturbereich von nicht weniger als 700°C und nicht mehr als 900°C kleiner als 1 ist, kann eine Abnahme der Detektionspräzision der NOx-Konzentration unterdrückt werden.
  • Es versteht sich von selbst, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt ist und in verschiedenen Aspekten innerhalb des technischen Umfangs der vorliegenden Erfindung verwirklicht werden kann.
  • Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform ist zum Beispiel der Abstand X2 länger als der Abstand X1, was jedoch keine Beschränkung darstellt. Wie in 3 veranschaulicht kann zum Beispiel der Abstand X1 gleich dem Abstand X2 sein. Ebenso kann in diesem Fall, wenn „X1 ≧ 1/3 × Wp“ und „X2 ≧ 0,4Wp“ erfüllt sind, eine Spannung, die auf den Nahbereich der inneren Hohlräume des Sensorelements 101 aufgebracht wird, reduziert werden, wenn der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 Wärme erzeugt. In dem Fall von 3 ist X1 = X2 erfüllt und folglich ist „X1 ≧ 0,4Wp“ erfüllt. In einem Beispiel in 3 erstrecken sich der Vorderseitenteil 79a1, der Verbindungsteil 79a2 und der Hinterseitenteil 79a3 des ersten inneren linearen Abschnitts 79a linear und folglich können die Formen des Vorderseitenteils 79a1, des Verbindungsteils 79a2 und des Hinterseitenteils 79a3 nicht voneinander unterschieden werden. Dasselbe gilt für den Vorderseitenteil 79b1, den Verbindungsteil 79b2 und den Hinterseitenteil 79b3 des zweiten inneren linearen Abschnitts 79b.
  • Alternativ kann wie in 4 veranschaulicht der Abstand X1 länger sein als der Abstand X2. Ebenso kann in diesem Fall, wenn „X1 ≧ 1/3 × Wp“ und „X2 ≧ 0,4Wp“ erfüllt sind, eine Spannung, die auf den Nahbereich der inneren Hohlräume des Sensorelements 101 aufgebracht wird, reduziert werden, wenn der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 Wärme erzeugt. In dem Fall von 4 ist X1 > X2 erfüllt und folglich ist „X1 > 0,4Wp“ erfüllt.
  • Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform ist das Querschnittsflächenverhältnis S1/S3 kleiner als 1 und folglich ist das Einheits-Widerstandswertverhältnis R3/R1 kleiner als 1, dies stellt jedoch keine Beschränkung dar. Zum Beispiel kann ein spezifisches Volumenwiderstandsverhältnis ρ3/ρ1, das ein Verhältnis zwischen dem spezifischen Volumenwiderstand ρ1 [µΩ·cm] des Pumpkammer-Überschneidungsabschnitts und dem spezifischen Volumenwiderstand ρ3 [µΩ·cm] des Messkammer-Überschneidungsabschnitts ist, zumindest bei einer Temperatur in dem oben beschriebenen Temperaturbereich kleiner als 1 sein. Ebenso kann auf diese Weise das Einheits-Widerstandswertverhältnis R3/R1 zumindest bei einer Temperatur in dem oben beschriebenen Temperaturbereich kleiner als 1 sein und eine Abnahme der Detektionspräzision der NOx-Konzentration kann unterdrückt werden. Das spezifische Volumenwiderstandsverhältnis ρ3/ρ1 zumindest bei einer Temperatur in dem oben beschriebenen Temperaturbereich beträgt vorzugsweise 0,8 oder weniger, weiter bevorzugt 0,7 oder weniger, ferner bevorzugt 0,65 oder weniger. Das spezifische Volumenwiderstandsverhältnis ρ3/ρ1 kann 0,5 oder mehr betragen. Zum Beispiel kann, wenn der Anteil an Edelmetall (eines Leiters), der in dem Messkammer-Überschneidungsabschnitt in dem Wärmeerzeugungsabschnitt 76 enthalten ist, höher ist als der des Pumpkammer-Überschneidungsabschnitts, der spezifische Volumenwiderstand ρ3 kleiner sein als der spezifische Volumenwiderstand ρ1. Die Werte des spezifischen Volumenwiderstands ρ1 und ρ3 sind wie bei den Einheits-Widerstandswerten R1 und R3 Durchschnittswerte derjenigen des Pumpkammer-Überschneidungsabschnitts und des Messkammer-Überschneidungsabschnitts.
  • Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Einheits-Widerstandswert R3/R1 kleiner als 1, dies stellt jedoch keine Beschränkung dar. Zum Beispiel kann in 2 die Breite des zweiten Biegungsabschnitts 77b gleich den Breiten des ersten inneren linearen Abschnitts 79a und des zweiten inneren linearen Abschnitts 79b sein und der Einheits-Widerstandswert R3/R1 kann 1 betragen. Ebenso kann in diesem Fall, wenn „X1 ≧ 1/3 × Wp“ und „X2 ≧ 0,4Wp“ erfüllt sind, eine Spannung, die auf den Nahbereich der inneren Hohlräume des Sensorelements 101 aufgebracht wird, reduziert werden, wenn der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 Wärme erzeugt.
  • Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 zweiseitig symmetrisch und die Mittelachse des Wärmeerzeugungsabschnitts 76 in der Links-Rechts-Richtung, die Mittelachse des Hauptpumpkammer-Projektionsbereichs Ap in der Links-Rechts-Richtung, die Mittelachse des Hilfspumpkammer-Projektionsbereichs Aq in der Links-Rechts-Richtung und die Mittelachse des Messkammer-Projektionsbereichs Am in der Links-Rechts-Richtung stimmen miteinander überein, dies stellt jedoch keine Beschränkung dar. Zum Beispiel kann der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 zweiseitig asymmetrisch sein oder eine beliebige der oben beschriebenen Mittelachsen kann von den anderen Mittelachsen entfernt sein. Ebenso überschneiden in diesem Fall zumindest ein Teil des ersten inneren linearen Abschnitts 79a und ein Teil des zweiten inneren linearen Abschnitts 79b den Hauptpumpkammer-Projektionsbereich Ap, zumindest ein Teil des ersten inneren linearen Abschnitts 79a und ein Teil des zweiten inneren linearen Abschnitts 79b überschneiden den Hilfspumpkammer-Projektionsbereich Aq und „X1 ≧ 1/3 × Wp“ und „X2 ≧ 0,4Wp“ sind erfüllt.
  • Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform ist wie in 2 veranschaulicht die Form des Hauptpumpkammer-Projektionsbereichs Ap, das heißt die Form des ersten inneren Hohlraums 20 in einer Draufsicht, eine rechteckige Form und die Breite des Hauptpumpkammer-Projektionsbereichs Ap in der Querrichtung ist konstant (gleich der Breite Wp), dies stellt jedoch keine Beschränkung dar. Zum Beispiel kann die Breite des Hauptpumpkammer-Projektionsbereichs Ap in der Querrichtung nicht konstant sein, sodass zum Beispiel ein Abschnitt des Hauptpumpkammer-Projektionsbereichs Ap eine geringere Breite in der Querrichtung aufweist als ein anderer Abschnitt. In diesem Fall ist die Breite Wp die maximale Breite des Hauptpumpkammer-Projektionsbereichs Ap in der Querrichtung. Dasselbe gilt für die Breite Wq des Hilfspumpkammer-Projektionsbereichs Aq und die Breite Wm des Messkammer-Projektionsbereichs Am.
  • BEISPIELE
  • Nachstehend werden konkrete Beispiele der Herstellung des Sensorelements beschrieben. Versuchsbeispiele 3 bis 6, 8, 9 und 10 entsprechen Beispielen gemäß der vorliegenden Erfindung und Versuchsbeispiele 1, 2, 7 und 11 entsprechen Vergleichsbeispielen. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die nachstehenden Beispiele beschränkt.
  • [Versuchsbeispiel 1]
  • Ein Sensorelement in einem Versuchsbeispiel 1 war dasselbe wie das in 1 und 2 veranschaulichte Sensorelement 101 mit der Ausnahme, dass „X1 ≧ 1/3 × Wp“ nicht erfüllt war. Bezüglich der Größe des Sensorelements in dem Versuchsbeispiel 1 betrug eine Länge in der Vorne-Hinten-Richtung 67,5 mm, eine Breite in der Links-Rechts-Richtung betrug 4,25 mm und eine Dicke in der Oben-Unten-Richtung betrug 1,45 mm. Die Breiten des ersten äußeren linearen Abschnitts 78a und des zweiten äußeren linearen Abschnitts 78b betrugen 0,28 mm. Die Breiten des ersten inneren linearen Abschnitts 79a und des zweiten inneren linearen Abschnitts 79b betrugen 0,33 mm. Die Breite eines Teils des zweiten Biegungsabschnitts 77b außer Teilen, die mit dem ersten inneren linearen Abschnitt 79a und dem zweiten inneren linearen Abschnitt 79b verbunden waren, betrug 0,53 mm. Die Breite Wp des Hauptpumpkammer-Projektionsbereichs Ap betrug 2 mm. Die Breite Wq des Hilfspumpkammer-Projektionsbereichs Aq betrug 1,6 mm. Die Breite Wm des Messkammer-Projektionsbereichs Am betrug 1,2 mm. Die Länge des Messobjektgas-Strömungsabschnitts betrug 8,3 mm. Der Abstand X1 betrug 0,26 mm (gleich 0,13 Wp) und der Abstand X2 betrug 0,86 mm (gleich 0,43 Wp). Aus diesem Grund war in dem Versuchsbeispiel 1 „X2 ≧ 0,4Wp“ erfüllt, „X1 ≧ 1/3 × Wp“ war jedoch nicht erfüllt.
  • [Versuchsbeispiele 2 und 3]
  • Ein Sensorelement in einem Versuchsbeispiel 2 war dasselbe wie das in Versuchsbeispiel 1 mit der Ausnahme, dass der Abstand X1 0,46 mm betrug (gleich 0,23Wp). Ein Sensorelement in einem Versuchsbeispiel 3 war dasselbe wie das in dem Versuchsbeispiel 1 mit der Ausnahme, dass der Abstand X1 0,67 mm betrug (gleich 1/3 × Wp).
  • [Versuchsbeispiel 4]
  • Bezüglich eines Sensorelements in einem Versuchsbeispiel 4 wies das Muster der Heizeinrichtung 72 eine in 3 veranschaulichte Form auf. In dem Versuchsbeispiel 4 betrugen der Abstand X1 und der Abstand X2 0,86 mm (gleich 0,43 Wp). Die sonstigen Abmessungen waren gleich denen in dem Versuchsbeispiel 1.
  • [Versuchsbeispiele 5 und 6]
  • Bezüglich Sensorelementen in Versuchsbeispielen 5 und 6 wies das Muster der Heizeinrichtung 72 eine in 4 veranschaulichte Form auf. In dem Versuchsbeispiel 5 betrug der Abstand X1 1,34 mm (gleich 2/3 × Wp) und der Abstand X2 betrug 0,86 mm (gleich 0,43Wp). In dem Versuchsbeispiel 6 betrug der Abstand X1 1,67 mm (gleich 0,84Wp) und der Abstand X2 betrug 0,86 mm (gleich 0,43Wp). Die sonstigen Abmessungen in den Versuchsbeispielen 5 und 6 waren gleich denen in dem Versuchsbeispiel 1.
  • [Versuchsbeispiele 7 bis 9]
  • Bezüglich Sensorelementen in Versuchsbeispielen 7 bis 9 wies das Muster der Heizeinrichtung 72 die in 3 veranschaulichte Form auf. In dem Versuchsbeispiel 7 betrugen der Abstand X1 und der Abstand X2 0,67 mm (gleich 1/3 × Wp). In dem Versuchsbeispiel 8 betrugen der Abstand X1 und der Abstand X2 1,34 mm (gleich 2/3 × Wp). In dem Versuchsbeispiel 9 betrugen der Abstand X1 und der Abstand X2 0,8 mm (gleich 0,4Wp). Die sonstigen Abmessungen in den Versuchsbeispielen 7 bis 9 waren gleich denen in dem Versuchsbeispiel 1.
  • [Bewertung der Spannung]
  • Bezüglich jedes der Sensorelemente in den Versuchsbeispielen 1 bis 9 wurden die Spannung jedes inneren Hohlraums, die auf das Sensorelement aufgebracht wird, und die Spannung jedes Außenumfangsabschnitts untersucht, wenn der Wärmeerzeugungsabschnitt 76 Wärme bei 800°C erzeugte. Die Spannung jedes inneren Hohlraums wurde als der Maximalwert der Spannung bestimmt, die auf den Nahbereich des ersten inneren Hohlraums 20, des zweiten inneren Hohlraums 40 und des dritten inneren Hohlraums 61 des Sensorelements aufgebracht wurde, und die Größe des Maximalwerts wurde zur Bewertung in vier Stufen „Hervorragend (A)“, „Gut“ (B), „Ok (C)“ und „Fehler (F)“ verwendet. Die Spannung jedes Außenumfangsabschnitts wurde als der Maximalwert der auf die untere Fläche des Sensorelements aufgebrachten Spannung bestimmt und die Größe des Maximalwerts wurde zur Bewertung in den vier Stufen „Hervorragend (A)“, „Gut“ (B), „Ok (C)“ und „Fehler (F)“ verwendet. Bei dieser Bewertung bedeutete „Hervorragend (A)“, dass der Maximalwert der Spannung am kleinsten war, und „Fehler (F)“ bedeutete, dass der Maximalwert der Spannung am größten war.
  • Die Abstände X1 und X2, das Ergebnis der Bewertung der Spannung jedes inneren Hohlraums und das Ergebnis der Bewertung der Spannung jedes Außenumfangsabschnitts in den Versuchsbeispielen 1 bis 9 sind in Tabelle 1, 5 und 6 veranschaulicht. 5 veranschaulicht das Ergebnis der Bewertung der Spannung jedes inneren Hohlraums. 6 veranschaulicht das Ergebnis der Bewertung der Spannung jedes Außenumfangsabschnitts. Die Ziffern 1 bis 9 in 5 und 6 stehen für die Nummer jedes Versuchsbeispiels. Bezüglich des Ergebnisses der Bewertung der Spannung ist „Hervorragend (A)“ durch einen Kreis veranschaulicht, „Gut (B)“ durch ein weißes Quadrat veranschaulicht, „Ok (C)“ durch ein schraffiertes Quadrat veranschaulicht und „Fehler (F)“ durch ein schwarzes Quadrat veranschaulicht. [Tabelle 1]
    Versuchsbeispiele X1 [mm] X2 [mm] Bewertung einer Spannung auf jeden inneren Hohlraum Bewertung einer Spannung auf jeden Außenumfangsabschnitt
    1 0,26 (=0,13Wp) 0,86 (=0,43Wp) F F
    2 0,46 (=0,23Wp) 0,86 (=0,43Wp) F F
    3 0,67 (=1/3*Wp) 0,86 (=0,43Wp) C C
    4 0,86 (=0,43Wp) 0,86 (=0,43Wp) B B
    5 1,34 (=2/3*Wp) 0,86 (=0,43Wp) B A
    6 1,67 (=0,84Wp) 0,86 (=0,43Wp) B A
    7 0,67 (=1/3*Wp) 0,67 (=1/3*Wp) F F
    8 1,34 (=2/3*Wp) 1,34 (=2/3*Wp) A A
    9 0,8 (=0,4Wp) 0,8 (=0,4Wp) C B
  • Wie aus Tabelle 1 und 5 ersichtlich war in den Versuchsbeispielen 1 und 2, in denen die erstgenannte „X1 ≧ 1/3 × Wp“ und „X2 ≧ 0,4Wp“ nicht erfüllt war, und in dem Versuchsbeispiel 7, in dem die letztgenannte nicht erfüllt war, das Ergebnis der Bewertung der Spannung jedes inneren Hohlraums „Fehler (F)“. Im Gegensatz dazu war in den Versuchsbeispielen 3 bis 6, 8 und 9, in denen „X1 ≧ 1/3 × Wp“ und „X2 ≧ 0,4Wp“ erfüllt waren, das Ergebnis der Bewertung der Spannung jedes inneren Hohlraums „Ok(C)“ oder besser. Anhand dieser Ergebnisse wird bestätigt, dass bei Erfüllung von „X1 ≧ 1/3 × Wp“ und „X2 ≧ 0,4Wp“ die Spannung jedes inneren Hohlraums reduziert werden kann. In den Versuchsbeispielen 4 bis 6 und 8, in denen „X1 > 0,4Wp“ erfüllt war, war das Ergebnis der Bewertung der Spannung jedes inneren Hohlraums „Gut (B)“ oder besser. Wie aus 5 ersichtlich wird bestätigt, dass eine Tendenz vorliegt, dass sich die Bewertung der Spannung jedes inneren Hohlraums in dem Maße verbessert, in dem die Abstände X1 und X2 zunehmen, das heißt in dem in 5 oben rechts aufgetragenen Versuchsbeispiel.
  • Bezüglich des Ergebnisses der Spannung jedes Außenumfangsabschnitts wird dieselbe Tendenz wie die des Ergebnisses der Spannung jedes inneren Hohlraums bestätigt. Konkret war wie aus Tabelle 1 und 6 ersichtlich in den Versuchsbeispielen 1 und 2, in denen die erstgenannte „X1 ≧ 1/3 × Wp“ und „X2 ≧ 0,4Wp“ nicht erfüllt war, und in dem Versuchsbeispiel 7, in dem die letztgenannte nicht erfüllt war, das Ergebnis der Spannung jedes Außenumfangsabschnitts „Fehler (F)“. Im Gegensatz dazu war in den Versuchsbeispielen 3 bis 6, 8 und 9, in denen „X1 ≧ 1/3 × Wp“ und „X2 ≧ 0,4Wp“ erfüllt waren, das Ergebnis der Spannung jedes Außenumfangsabschnitts „Ok(C)“ oder besser. Anhand dieser Ergebnisse wird bestätigt, dass bei Erfüllung von „X1 ≧ 1/3 × Wp“ und „X2 ≧ 0,4Wp“ die Spannung jedes Außenumfangsabschnitts reduziert werden kann. Wie aus 6 ersichtlich wird bestätigt, dass eine Tendenz vorliegt, dass sich die Bewertung der Spannung jedes Außenumfangsabschnitts in dem Maße verbessert, in dem die Abstände X1 und X2 zunehmen, das heißt in dem in 6 oben rechts aufgetragenen Versuchsbeispiel.
  • [Versuchsbeispiel 10]
  • Bezüglich eines Sensorelements in einem Versuchsbeispiel 10 wies das Muster der Heizeinrichtung 72 die in 3 veranschaulichte Form auf. In dem Versuchsbeispiel 10 betrugen der Abstand X1 und der Abstand X2 wie in dem Versuchsbeispiel 4 0,86 mm (gleich 0,43Wp). Die sonstigen Abmessungen waren gleich denen in dem Versuchsbeispiel 1. Aus diesem Grund waren in dem Versuchsbeispiel 10 „X1 ≧ 1/3 × Wp“ und „X2 ≧ 0,4Wp“ erfüllt.
  • [Versuchsbeispiel 11]
  • Bezüglich eines Sensorelements in einem Versuchsbeispiel 11 wies das Muster der Heizeinrichtung 72 eine in 7 veranschaulichte Form auf. In dem Versuchsbeispiel 11 wurden wie in 7 veranschaulicht die Breiten eines Teils des ersten inneren linearen Abschnitts 79a und eines Teils des zweiten inneren linearen Abschnitts 79b erhöht und die Breiten der Teile, die den Hilfspumpkammer-Projektionsbereich Aq überschnitten, waren am größten. Der Vorderseitenteil 79a1 des ersten inneren linearen Abschnitts 79a wies einen Teil, dessen Längenrichtung sich in Bezug auf die Längsrichtung (die Vorne-Hinten-Richtung) des Sensorelements neigte, und einen Teil auf, dessen Längenrichtung parallel zu der Längsrichtung (Vorne-Hinten-Richtung) verläuft. Dasselbe galt für den Vorderseitenteil 79b1 des zweiten inneren linearen Abschnitts 79b. Der Abstand in der Links-Rechts-Richtung zwischen dem sich in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung neigenden Teil in dem Vorderseitenteil 79a1 und dem sich in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung neigenden Teil in dem Vorderseitenteil 79b1 erhöhte sich in dem Maße, in dem die Positionen davon näher an dem vorderen Ende des Sensorelements lagen. Der Abstand in der Links-Rechts-Richtung zwischen dem Vorderseitenteil 79a1 und dem Vorderseitenteil 79b1 war nicht konstant und der Abstand in der Links-Rechts-Richtung zwischen einem parallel zu der Vorne-Hinten-Richtung liegenden Teil in dem Vorderseitenteil 79a1 und einem parallel zu der Vorne-Hinten-Richtung liegenden Teil in dem Vorderseitenteil 79b1 war gleich dem minimalen Abstand X1min zwischen dem Vorderseitenteil 79a1 und dem Vorderseitenteil 79b1 in der Links-Rechts-Richtung. Der minimale Abstand X1min betrug 0,47 mm. Der Abstand X1 war der Durchschnittswert des Abstands in der Querrichtung (der Links-Rechts-Richtung) zwischen einem Teil des ersten inneren linearen Abschnitts 79a und einem Teil des zweiten inneren linearen Abschnitts 79b, die den Hauptpumpkammer-Projektionsbereich Ap überschnitten. Der Abstand X1 war länger als der minimale Abstand X1min und betrug 0,49 mm. Der Abstand in der Links-Rechts-Richtung zwischen dem Hinterseitenteil 79a3 und dem Hinterseitenteil 79b3 war konstant und war gleich dem minimalen Abstand X1min. Dementsprechend war der Abstand X2 gleich dem minimalen Abstand X1min und betrug 0,47 mm. Die Breite des zweiten Biegungsabschnitts 77b betrug 0,33 mm. Die sonstigen Abmessungen waren gleich denen in dem Versuchsbeispiel 1. Die Breite Wp des Hauptpumpkammer-Projektionsbereichs Ap betrug 2 mm. Aus diesem Grund waren in dem Versuchsbeispiel 11 weder „X1 ≧ 1/3 × Wp“ noch „X2 ≧ 0,4Wp“ erfüllt.
  • [Bewertung der Risshäufigkeit]
  • Bezüglich der Sensorelemente in den Versuchsbeispielen 10 und 11 wurde eine Risshäufigkeit gemessen, wenn die Temperatur des Wärmeerzeugungsabschnitts 76 erhöht wurde. Konkret wurden zunächst zehn der Sensorelemente in dem Versuchsbeispiel 10 und zehn der Sensorelemente in dem Versuchsbeispiel 11 hergestellt. Anschließend wurde eine konstante Spannung an die Heizeinrichtung 72 derart angelegt, dass die Temperatur der Heizeinrichtung 72 jedes Sensorelements eine Zieltemperatur (800°C) erreichte, und die Temperatur des Wärmeerzeugungsabschnitts 76 wurde erhöht. Anschließend wurde überprüft, ob jedes Sensorelement gerissen ist. Dieser Zustand der Erhöhung der Temperatur ist ein Zustand, in dem die Temperatur der Heizeinrichtung 72 in kürzerer Zeit auf die Zieltemperatur erhöht wird als wenn das Sensorelement für gewöhnlich verwendet wird. In diesem Zustand ist das Sensorelement bis zu einem gewissen Grad gerissen. In dem Versuchsbeispiel 10 sind vier Sensorelemente der zehn Sensorelemente gerissen und die Risshäufigkeit betrug 40%. In dem Versuchsbeispiel 11 sind alle zehn Sensorelemente gerissen und die Risshäufigkeit betrug 100%. Anhand dieser Ergebnisse wurde bestätigt, dass die Risshäufigkeit in dem Versuchsbeispiel 10, in dem „X1 ≧ 1/3 × Wp“ und „X2 ≧ 0,4Wp“ erfüllt waren, geringer war als die in dem Versuchsbeispiel 11, in dem weder „X1 ≧ 1/3 × Wp“ noch „X2 ≧ 0,4Wp“ erfüllt waren. Es wird angenommen, dass in dem Versuchsbeispiel 10 die Risshäufigkeit gering war, da „X1 =1 1/3 × Wp“ und „X2 =1 0,4Wp“ erfüllt waren und die Spannung jedes inneren Hohlraums reduziert wurde.
  • Die vorliegende Anmeldung nimmt Priorität in Anspruch für die japanische Patentanmeldung Nr. 2021-137151 , eingereicht am 25. August 2021, und die japanische Patentanmeldung Nr. 2022-125362 , eingereicht am 5. August 2022, deren gesamte Inhalte hiermit durch Bezugnahme aufgenommen werden.
  • 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 2017041431 A [0003]
    • JP 2021137151 [0104]
    • JP 2022125362 [0104]

Claims (4)

  1. Sensorelement, aufweisend: einen Elementkörper, der eine sauerstoffionenleitfähige Festelektrolytschicht aufweist, der einen Messobjektgas-Strömungsabschnitt enthält, in den Messobjektgas eingeleitet wird und durch den das Messobjektgas strömt, der eine Längsrichtung, eine Querrichtung und eine Dickenrichtung aufweist, die senkrecht zu der Längsrichtung und der Querrichtung verläuft, und der eine Plattenform aufweist; eine Hauptpumpzelle, die eine Sauerstoffkonzentration einer Hauptpumpkammer in dem Messobjektgas-Strömungsabschnitt einstellt; eine Hilfspumpzelle, die eine Sauerstoffkonzentration einer Hilfspumpkammer einstellt, die stromabwärts der Hauptpumpkammer in dem Messobjektgas-Strömungsabschnitt ausgebildet ist; eine Messpumpzelle, die eine Sauerstoffkonzentration einer Messkammer einstellt, die stromabwärts der Hilfspumpkammer in dem Messobjektgas-Strömungsabschnitt ausgebildet ist; und ein Heizelement, das den Elementkörper erwärmt, wobei das Heizelement aufweist einen ersten äußeren linearen Abschnitt und einen zweiten äußeren linearen Abschnitt, die in der Querrichtung angeordnet sind und die eine Längenrichtung aufweisen, die parallel zu der Längsrichtung verläuft, einen ersten inneren linearen Abschnitt und einen zweiten inneren linearen Abschnitt, die zwischen dem ersten äußeren linearen Abschnitt und dem zweiten äußeren linearen Abschnitt in der Querrichtung angeordnet sind und die eine Längenrichtung aufweisen, die parallel zu der Längsrichtung verläuft, einen ersten Biegungsabschnitt, der den ersten äußeren linearen Abschnitt und den ersten inneren linearen Abschnitt an einem ersten Ende in der Längsrichtung miteinander verbindet, einen zweiten Biegungsabschnitt, der den ersten inneren linearen Abschnitt und den zweiten inneren linearen Abschnitt an einem zweiten Ende in der Längsrichtung miteinander verbindet, und einen dritten Biegungsabschnitt, der den zweiten inneren linearen Abschnitt und den zweiten äußeren linearen Abschnitt an dem ersten Ende in der Längsrichtung miteinander verbindet, wobei zumindest ein Teil des ersten inneren linearen Abschnitts und ein Teil des zweiten inneren linearen Abschnitts einen Hauptpumpkammer-Projektionsbereich überschneiden, auf dem die Hauptpumpkammer in Richtung des Heizelements in der Dickenrichtung projiziert wird, wobei zumindest ein Teil des ersten inneren linearen Abschnitts und ein Teil des zweiten inneren linearen Abschnitts einen Hilfspumpkammer-Projektionsbereich überschneiden, auf dem die Hilfspumpkammer in Richtung des Heizelements in der Dickenrichtung projiziert wird, wobei ein Abstand X1 in der Querrichtung zwischen dem Teil des ersten inneren linearen Abschnitts und dem Teil des zweiten inneren linearen Abschnitts, die den Hauptpumpkammer-Projektionsbereich überschneiden, gleich oder größer als 1/3 einer Breite Wp des Hauptpumpkammer-Projektionsbereichs in der Querrichtung ist, und wobei ein Abstand X2 in der Querrichtung zwischen dem Teil des ersten inneren linearen Abschnitts und dem Teil des zweiten inneren linearen Abschnitts, die den Hilfspumpkammer-Projektionsbereich überschneiden, gleich oder größer als das 0,4-Fache der Breite Wp ist.
  2. Sensorelement nach Anspruch 1, wobei der Abstand X1 mehr als das 0,4-Fache der Breite Wp beträgt.
  3. Sensorelement nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei ein Einheits-Widerstandswertverhältnis R3/R1 zumindest bei einer Temperatur in einem Temperaturbereich von nicht weniger als 700°C und nicht mehr als 900°C kleiner als 1 ist, wobei ein Einheits-Widerstandswert R1 [µΩ/mm] ein Widerstandswert pro Längeneinheit eines Pumpkammer-Überschneidungsabschnitts, der einen Pumpkammer-Projektionsbereich überschneidet, auf dem die Hauptpumpkammer und die Hilfspumpkammer in Richtung des Heizelements in der Dickenrichtung projiziert werden, in dem Heizelement ist und ein Einheits-Widerstandswert R3 [µΩ/mm] ein Widerstandswert pro Längeneinheit eines Messkammer-Überschneidungsabschnitts, der einen Messkammer-Projektionsbereich überschneidet, auf dem die Messkammer in Richtung des Heizelements in der Dickenrichtung projiziert wird, in dem Heizelement ist.
  4. Gassensor, aufweisend: das Sensorelement nach einem von Anspruch 1 bis Anspruch 3.
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