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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gassensor-Element, einen Gassensor und ein Herstellungsverfahren für Gassensor-Element
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Ein Gassensor zum Messen der Konzentration einer spezifischen Komponente (Konzentration von Sauerstoff oder dergleichen) im Abgas eines Verbrennungsmotors ist bekannt. Diese Art von Gassensor beinhaltet ein hauptsächlich aus Keramik bestehendes Gassensor-Element. Das Gassensor-Element ist aus mehreren laminierten plattenförmigen Keramiken (keramischen Strukturen) aufgebaut, und weist darin einen Hohlraum auf, der als Messkammer verwendet wird. Dieser Hohlraum ist von zwei plattenförmigen Keramiken umgriffen, die mit einem Abstand dazwischen in der Laminierungsrichtung und einer zwischen diesen Keramiken angeordneten rahmenförmigen Keramik angeordnet sind. Die rahmenförmige Keramik beinhaltet hauptsächlich einen aus poröser Keramik gebildeten Gas-Einführungs-Abschnitt und einen aus dichter Keramik gebildeten Umfangswand-Abschnitt.
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Für den Fall der Herstellung eines solchen Gassensor-Elements wird beispielsweise Drucktechnologie eingesetzt, wie in Druckschrift 1 beschrieben. In diesem Fall wird beispielsweise durch Drucken mittels einer Alumina-Paste eine Schicht zur Bildung einer Isolierschicht auf der Oberfläche einer ungebrannten Folie gebildet, auf der ein Elektrodenmuster etc. gebildet ist. In der Schicht werden eine Öffnung, für welche an einer dem Hohlraum entsprechenden Stelle keine Paste platziert wird, und ein Ausschnitt gebildet, für welchen an einer dem Gas-Einführungs-Abschnitt entsprechenden Stelle keine Paste platziert wird. Der Ausschnitt ist mit der Öffnung verbunden, und ein separat bereitgestellter ungebrannter Gas-Einführungs-Abschnitt wird so platziert, dass er den Ausschnitt ausfüllt. Ein die Öffnung umgreifender Abschnitt der Schicht ist ein Abschnitt, der dem Umfangswand-Abschnitt entspricht. Dann wird in der Öffnung eine Schicht einer Kohlenstoff-Paste (Ausbrennmaterial zum Ausbrennen beim Brennen) derart durch Drucken gebildet, dass ihre Gestalt (Hohlraum) beim Brennen erhalten bleibt.
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Nachdem diverse gedruckte Schichten etc. wie oben beschrieben auf der vorgegebenen Folie gebildet wurden, wird eine weitere ungebrannte Folie oder dergleichen derart laminiert, dass sie die gedruckten Schichten etc. abdeckt. Wenn das erhaltene ungebrannte Laminat bei einer vorgegebenen Temperatur gebrannt wird, wird ein Gassensor-Element erhalten.
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Stand der Technik
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Druckschrift 1: offengelegte japanische Patentanmeldung Nr.
2020-3286 -
Kurzdarstellung der Erfindung
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Von der Erfindung zu lösende Aufgabe Wenn bei der Herstellung des Gassensor-Elements die Schicht aus Kohlenstoff-Paste (nachfolgend als „Pastenschicht“ bezeichnet) derart durch Drucken gebildet wird, dass sie die Öffnung überlappt, wird die Pastenschicht in Hinblick auf das Auftreten von Druck-Ausrichtungsfehlern und dergleichen normalerweise vorab mit großer Ausdehnung gebildet, so dass ihre Umfangskante von der Öffnung vorsteht. Daher überlappt die Umfangskante der Pastenschicht den die Öffnung umgreifenden ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitt und den ungebrannten Umfangswand-Abschnitt in der Dickenrichtung (Laminierungsrichtung).
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Wenn allerdings ein ungebranntes Laminat mit einer solchen Pastenschicht gebrannt wird, können Defekte wie Risse in einem Bereich des Gas-Einführungs-Abschnitts auftreten, der in Kontakt mit der Umfangskante der Pastenschicht stand. Darauf kann man deshalb schließen, weil die Pastenschicht beim Brennen des Laminats vor dem ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitt zu schrumpfen beginnt, so dass der ungebrannte Gas-Einführungs-Abschnitt von der Umfangskante der schrumpfenden Pastenschicht verzogen und eingerissen wird.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gassensor-Element mit einem Gas-Einführungs-Abschnitt bereitzustellen, bei dem u.a. Defekte wie Risse unterdrückt sind.
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Mittel zur Lösung der Aufgabe
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Die Mittel zur Lösung der Aufgabe sind wie folgt.
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<1> Ein Gassensor-Element mit mehreren laminierten plattenförmigen keramischen Strukturen weist auf: eine erste, eine Detektionszelle aufweisende keramische Struktur mit einem ersten Festelektrolyt-Körper und einem Paar von an beiden Oberflächen des ersten Festelektrolyt-Körpers bereitgestellten Detektionselektroden; eine zweite, eine Pumpzelle aufweisende keramische Struktur mit einem zweiten Festelektrolyt-Körper und einem Paar von an beiden Oberflächen des zweiten Festelektrolyt-Körpers bereitgestellten Pumpelektroden, die in Laminierungsrichtung mit einem Abstand in Bezug auf die erste keramische Schicht angeordnet ist; und eine dritte keramische Struktur als zwischen der ersten keramischen Struktur und der zweiten keramischen Struktur angeordnete schichtförmige Struktur mit einem rahmenförmigen, einen zwischen der ersten keramischen Struktur und der zweiten keramischen Struktur gebildeten Hohlraum umgreifenden Körper, wobei der rahmenförmige Körper einen Gas-Einführungs-Abschnitt aufweist, dessen einer Endabschnitt an einer externen Seite angeordnet ist und dessen anderer Endabschnitt an der Seite des Hohlraums angeordnet ist und der aus einer porösen Keramik besteht, die es zu erfassendem externem Gas gestattet, in den Hohlraum eingeführt zu werden, während das externe Gas von der einen Endabschnitts-Seite zur anderen Endabschnitts-Seite tritt, und einen Umfangswand-Abschnitt aus dichter Keramik aufweist, der den Hohlraum zusammen mit dem Gas-Einführungs-Abschnitt umgreift, wobei ein mit dem Hohlraum verbundener Spalt zwischen einer der zweiten keramischen Struktur zugewandten Oberfläche des anderen Endabschnitts des Gas-Einführungs-Abschnitts (einerseits) und der zweiten keramischen Struktur (andererseits) gebildet ist, und das Gassensor-Element eine Pufferschicht aus einer Keramik aufweist, die aus einem Material mit niedrigerer Schrumpf-Start-Temperatur zusammengesetzt ist als ein Material zum Bilden des Gas-Einführungs-Abschnitts und zwischen den einander zugewandten Oberflächen derart angeordnet ist, dass sie, in Laminierungsrichtung gesehen, einen Grenzabschnitt zwischen einer Kante an der externen Seite des Spalts und der zweiten keramischen Struktur überlappt.
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<2> Das Gassensor-Element gemäß obigem <1>, wobei die Pufferschicht aus einer porösen Keramik gebildet ist, die größere Poren aufweist, als die Poren im Gas-Einführungs-Abschnitt.
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<3> Das Gassensor-Element gemäß obigem <1> oder <2>, wobei die Pufferschicht derart an der zugewandten Oberfläche gebildet ist, dass sie eine dem Hohlraum zugewandte Endoberfläche des anderen Endabschnitts des Gas-Einführungs-Abschnitts nicht abdeckt.
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<4> Das Gassensor-Element gemäß einem der obigen < 1 > bis <3>, wobei die zweite keramische Struktur einen plattenförmigen Hauptabschnitt aufweist, welcher die Pumpzelle beinhaltet; eine zwischen dem plattenförmigen Hauptabschnitt und der dritten keramischen Struktur angeordnete und aus einer Schicht aus dichter Keramik aufgebaute adhäsive Schicht aufweist; und eine verstärkende Schicht aufweist, welche zwischen dem plattenförmigen Hauptabschnitt und der adhäsiven Schicht angeordnet ist und derart gestaltet ist, dass sie, in Laminierungsrichtung gesehen, den Hohlraum umgreift.
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<5> Das Gassensor-Element gemäß einem der obigen < 1 > bis <4>, wobei ein Material zum Bilden der Pufferschicht als Hauptkomponente Zirkonia enthält, und ein Material zum Bilden des Gas-Einführungs-Abschnitts als Hauptkomponente Alumina enthält.
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<6> Ein Gassensor mit dem Gassensor-Element gemäß einem der obigen <1> bis <5>.
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<7> Ein Herstellungsverfahren für ein Gassensor-Element, wobei das Herstellungsverfahren aufweist: einen Installationsschritt des Installierens eines ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitts aus einem Material zum Bilden des Gas-Einführungs-Abschnitts und einer ungebrannten Umfangswand-Abschnitts aus einem Material zum Bilden des Umfangswand-Abschnitts auf einer ersten Grünfolie zum Bilden der ersten keramischen Struktur, und des Bildens einer dem Hohlraum entsprechenden Öffnung an einer inneren Seite des ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitts und des ungebrannten Umfangswand-Abschnitts; einen ersten Bildungsschritt des Bildens, in überlappender Weise, einer ungebrannten Pufferschicht aus einem Material mit niedrigerer Schrumpf-Start-Temperatur als der ungebrannte Gas-Einführungs-Abschnitt an einem inneren, an der Öffnungs-Seite des ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitts angeordneten Endabschnitt, der dem anderen Endabschnitt entspricht; einen zweiten Bildungsschritt des Bildens eines Ausbrenn-Abschnitts aus einem ein Ausbrennmaterial enthaltenden Pastenmaterial durch Drucken derart, dass der Ausbrenn-Abschnitt die Öffnung auf der ersten Grünfolie ausfüllt und ein Endabschnitt davon die ungebrannte Pufferschicht überlappt, während er zur Seite des ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitts vorsteht, welches eine Außenseite der Öffnung ist; einen Laminierschritt des Laminierens der ersten Grünfolie mit dem darauf gebildeten Ausbrenn-Abschnitt und einer zweiten Grünfolie zum Bilden der zweiten keramischen Struktur aufeinander; und einen Brennschritt des Brennens des nach dem Laminierschritt erhaltenen Laminats.
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<8> Das Herstellungsverfahren für das Gassensor-Element gemäß obigem <7>, wobei der ungebrannte Gas-Einführung-Abschnitt ein erstes brennbares Pulver beinhaltet, das im Brennschritt ausgebrannt wird, und die ungebrannte Pufferschicht ein zweites brennbares Pulver beinhaltet, das im Brennschritt ausgebrannt wird und das eine größere Partikelgröße als das erste brennbare Pulver aufweist.
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<9> Das Herstellungsverfahren für das Gassensor-Element gemäß obigem <8>, wobei ein Gehalt an dem zweiten brennbaren Pulver in der ungebrannten Pufferschicht geringer ist als ein Gehalt an dem ersten brennbaren Pulver in dem ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitt.
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<10> Das Herstellungsverfahren für das Gassensor-Element gemäß obigem <8> oder <9>, wobei das zweite brennbare Pulver sphärisch ist und das erste brennbare Pulver unregelmäßig geformt ist.
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<11> Das Herstellungsverfahren für das Gassensor-Element gemäß einem der obigen <7> bis <10>, wobei die ungebrannte Pufferschicht als Hauptkomponente Zirkonia enthält und der ungebrannte Gas-Einführungs-Abschnitt als Hauptkomponente Alumina enthält.
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<12> Das Herstellungsverfahren für das Gassensor-Element gemäß einem der obigen <7> bis <11>, wobei, im ersten Bildungsschritt, die ungebrannte Pufferschicht derart auf dem inneren Endabschnitt gebildet wird, dass sie eine der Öffnung zugewandte Endoberfläche des inneren Endabschnitts nicht abdeckt.
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Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es ermöglicht, ein Gassensor-Element mit einem Gas-Einführungs-Abschnitt bereitzustellen, bei dem u.a. Defekte wie Risse unterdrückt sind.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Längsschnittansicht eines Gassensors gemäß Ausführungsform 1.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Gassensor-Elements gemäß Ausführungsform 1.
- 3 ist eine Querschnittansicht entlang Linie A-A in 2.
- 4 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Gassensor-Elements.
- 5 ist eine vergrößerte Aufsicht auf ein Areal um einen rahmenförmigen Körper einer dritten keramischen Struktur.
- 6 ist eine Querschnittansicht entlang Linie B-B in 2.
- 7 ist ein Flussdiagramm, das jeden Schritt eines Herstellungsverfahrens für das Gassensor-Element zeigt.
- 8 ist eine Aufsicht, die einen Teil eines ersten, in einem Installationsschritt erhaltenen Laminats zeigt.
- 9 ist eine Aufsicht, die einen Teil des ersten Laminats in einem Zustand zeigt, in dem, in einem ersten Bildungsschritt, ungebrannte Pufferschichten auf inneren Endbereichen von ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitten gebildet sind.
- 10 ist eine Aufsicht, die einen Teil des ersten Laminats in einem Zustand zeigt, in dem, in einem zweiten Bildungsschritt, ein Ausbrenn-Abschnitt derart gebildet ist, dass Endbereiche davon die ungebrannten Pufferschichten überlappen.
- 11 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch die Konfiguration eines ungebrannten Laminats zum Bilden des Gassensor-Elements darstellt.
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Modi zum Ausführen der Erfindung
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<Ausführungsform 1>
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Nachfolgend wird die Ausführungsform 1 unter Bezugnahme auf die 1 bis 11 beschrieben. 1 ist eine Längsschnittansicht eines Gassensors 1 gemäß Ausführungsform 1, 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Gassensor-Elements 10 gemäß Ausführungsform 1, 3 ist eine Querschnittansicht entlang Linie A-A in 2, und 4 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Gassensor-Elements 10.
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1 zeigt eine Axiallinie AX des Gassensors 1 als gerade Linie (abwechselnd lang-kurz gestrichelte Linie) entlang der oben-unten-Richtung. In der vorliegenden Beschreibung wird eine Richtung entlang der Richtung der Axiallinie AX des Gassensors 1 zuweilen als „Längsrichtung“ bezeichnet, und eine die Axiallinie AX senkrecht schneidende Richtung wird zuweilen als „Breitenrichtung“ bezeichnet. Zudem wird in der vorliegenden Beschreibung die untere Seite des in 1 gezeigten Gassensors 1 als „Vorderendseite“ bezeichnet, und die die dazu gegenüberliegende Seite (obere Seite in 1) wird als „Hinterendseite“ bezeichnet. Außerdem wird, der Einfachheit der Beschreibung halber, die obere Seite in 2 bis 4 als „Vorderseite (Vorderflächenseite)“ des Gassensor-Elements 10 bezeichnet, und die untere Seite in 2 bis 4 wird als „Hinterseite (Hinterflächenseite)“ des Gassensor-Elements 10 bezeichnet.
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Der Gassensor 1 beinhaltet das zur Erfassung der Konzentration von NOx oder dergleichen in einem Abgas als zu messendem Gas (zu erfassendes Gas) befähigten Gassensor-Element 10. Der Gassensor 1 wird an einem Abgasrohr (nicht gezeigt) eines Verbrennungsmotors angebracht und verwendet und beinhaltet eine röhrenartige Metallhülse 20 mit einem an einer vorgegebenen Stelle an deren Außenoberfläche gebildeten Gewindeabschnitt 21 zum Befestigen am Abgasrohr. Das Gassensor-Element 10 weist eine längliche, sich im Ganzen entlang der Richtung der Axiallinie AX erstreckende Plattengestalt auf, und ein solches Gassensor-Element 10 ist innerhalb der Metallhülse 20 gehalten.
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Der Gassensor 1 beinhaltet: ein röhrenartiges Haltebauteil 60 mit einem Einsetzloch 62, in welches ein Hinterend-Abschnitt 10k des Gassensor-Elements 10 eingesetzt ist; und sechs innerhalb des Haltebauteils 60 gehaltene Anschlussbauteile. In 1 sind zur Vereinfachung der Beschreibung nur zwei Anschlussbauteile 75 und 76 von den sechs Anschlussbauteilen gezeigt.
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Im Hinterend-Abschnitt 10k des Gassensor-Elements 10 sind, wie in 2 gezeigt, insgesamt sechs Elektrodenanschluss-Abschnitte 13 bis 18 derart gebildet, dass sie in der Aufsicht eine rechteckige Gestalt aufweisen. In 1 sind nur die Elektrodenanschluss-Abschnitte 14 und 17 gezeigt. Die oben erwähnten Anschlussbauteile sind mit diesen Elektrodenanschluss-Abschnitten 13 bis 18 jeweils in elastischen Kontakt gebracht und elektrisch an jene angeschlossen. Beispielsweise ist ein Element-Kontakt-Abschnitt 75b des Anschlussbauteils 75 in elastischen Kontakt mit dem Elektrodenanschluss-Abschnitt 14 gebracht und an diesen angeschlossen, und ein Element-Kontakt-Abschnitt 76b des Anschlussbauteils 76 ist in elastischen Kontakt mit dem Elektrodenanschluss-Abschnitt 17 gebracht und an diesen angeschlossen.
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Außerdem sind verschiedene Anschlussdrähte 71 jeweils elektrisch an die sechs Anschlussbauteile (Anschlussbauteile 75, 76 etc.) angeschlossen. Beispielsweise ist, wie in 1 gezeigt, ein Kerndraht des Anschlussdrahts 71 gekrimpt und von einem Anschlussdraht-Halteabschnitt 77 des Anschlussbauteils 75 gehalten. Zudem ist ein Kerndraht eines anderen Anschlussdrahts 71 gekrimpt und von einem Anschlussdraht-Halteabschnitt 78 des Anschlussbauteils 76 gehalten.
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Wie in 2 gezeigt ist in einer Hauptoberfläche 10a (an der Vorderseite) von zwei Hauptoberflächen 10a und 10b des Hinterend-Abschnitts 10k des Gassensor-Elements 10 ein Öffnungs-artiger Atmosphären-Einführungs-Zugang 10h an einer Stelle an der Vorderendseite in Bezug auf die Elektrodenanschluss-Abschnitte 13 bis 15 und an der Hinterendseite in Bezug auf einen später beschriebenen keramischen Mantel 45 (siehe 1) angeordnet. Der Atmosphären-Einführungs-Zugang 10h ist im Einsetzloch 62 des Haltebauteils 60 angeordnet.
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Die Metallhülse 20 ist ein röhrenartiges Bauteil mit einem Durchgangsloch 23, das die Metallhülse 20 in der Richtung der Axiallinie AX durchsetzt. Die Metallhülse 20 beinhaltet einen Stufenabschnitt 25, der radial einwärts vorsteht und einen Teil des Durchgangslochs 23 bildet. Die Metallhülse 20 hält das Gassensor-Element 10 innerhalb des Durchgangslochs 23 in einem Zustand, in dem ein Vorderend-Abschnitt 10s des Gassensor-Elements 10 an der Vorderend-Seite der Metallhülse 20 (abwärts in 1) nach außen vorsteht und der Hinterend-Abschnitt 10k des Gassensor-Elements 10 an der Hinterend-Seite der Metallhülse 20 (aufwärts in 1) vorsteht.
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Außerdem sind innerhalb des Durchgangslochs 23 der Metallhülse 20 ein ringförmiger keramischer Halter 42, zwei durch ringförmiges Einfüllen von Talkpulver gebildete Talkringe 43 und 44 und der keramische Mantel 45 angeordnet. Genauer gesagt, sind der keramische Halter 42, die Talkringe 4 und 44 und der keramische Mantel 45 in dieser Reihenfolge von der Vorderend-Seite zur Hinterend-Seite der Metallhülse 20 derart laminiert, dass sie das sich in der Axiallinie AX erstreckende Gassensor-Element umgreifen.
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Eine Metallkappe 41 ist zwischen dem keramischen Halter 42 und dem Stufenabschnitt 25 der Metallhülse 20 angeordnet. Zudem ist ein Krimpring 46 zwischen dem keramischen Mantel 45 und einem Krimp-Abschnitt 22 der Metallhülse 20 angeordnet. Der Krimp-Abschnitt 22 der Metallhülse 20 ist derart gekrimpt, dass der keramische Mantel 45 durch den Krimpring 46 an die Vorderend-Seite gepresst wird.
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Ein Außen-Protektor 31 und ein Innen-Protektor 32, beide aus Metall (zum Beispiel rostfreiem Stahl) und mit mehreren Löchern, sind an einem Vorderend-Abschnitt 20b der Metallhülse 20 durch Schweißen derart angebracht, dass sie den Vorderend-Abschnitt 10s des Gassensor-Elements 10 abdecken. Zudem ist ein Außengehäuse 51 an einem Hinterend-Abschnitt der Metallhülse 20 durch Schweißen angebracht. Das Außengehäuse 51 weist im Ganzen eine Röhrengestalt auf, die sich in der Richtung der Axiallinie AX erstreckt, und umgreift das Gassensor-Element 10.
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Das Haltebauteil 60 ist ein röhrenartiges Bauteil aus einem isolierenden Material (zum Beispiel Alumina) und weist das Einsetzloch 62 auf, das das Bauteil in der Richtung der Axiallinie AX durchsetzt. Die oben beschriebenen sechs Anschlussbauteile (Anschlussbauteils 75 und 76, etc.) sind innerhalb des Einsetzlochs 62 angeordnet (siehe 1). Ein Flansch-Abschnitt 65 ist derart an einem Hinterend-Abschnitt des Haltebauteils 60 gebildet, dass er radial auswärts vorsteht. Das Haltebauteil 60 ist durch ein inneres Halterungsbauteil 53 derart gehalten, dass der Flansch-Abschnitt 65 in Kontakt mit dem inneren Halterungsbauteil 53 steht. Das innere Halterungsbauteil 53 ist durch einem Krimp-Abschnitt 51g des Außengehäuses 51 gehalten, der zur radial inneren Seite gekrimpt ist.
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Ein Isolierbauteil 90 ist an einer Hinterend-Oberfläche 61 des Haltebauteils 60 angeordnet. Das Isolierbauteil 90 ist aus einem Isoliermaterial (zum Beispiel Alumina) und weist eine im Ganzen ringförmige Gestalt auf. In dem Isolierbauteil 90 sind insgesamt sechs Durchgangslöcher 91 derart gebildet, dass sie das Isolierbauteil 90 in der Richtung der Axiallinie AX durchsetzen. Die Anschlussdraht-Halteabschnitte 77, 78 etc. der oben beschriebenen Anschlussbauteile sind in den Durchgangslöchern 91 angeordnet.
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Außerdem ist im Außengehäuse 51 ein elastisches Dichtbauteil 73 aus Fluorkautschuk an der radial inneren Seite einer an der Hinterend-Seite befindlichen Hinterend-Öffnung 51c angeordnet. In dem elastischen Dichtbauteil 73 sind insgesamt sechs zylindrische Einsetzlöcher 73c derart gebildet, dass sie sich in der Richtung der Axiallinie AX erstrecken. Jedes Einsetzloch 73c ist durch eine Einsetzloch-Oberfläche 73b (zylindrische Innenwand-Oberfläche) des elastischen Dichtbauteils 73 gebildet. Je ein Anschlussdraht 71 ist in jedes der Einsetzlöcher 73 eingesetzt. Jeder Anschlussdraht 71 erstreckt sich durch das Einsetzloch 73c des elastischen Dichtbauteils 73 ins Äußere des Gassensors 1. Das elastische Dichtbauteil 73 ist dadurch elastisch komprimiert und in radialer Richtung verformt, dass die Hinterend-Öffnung 51c des Außengehäuses 51 radial einwärts gekrimpt ist, wodurch die Einsetzloch-Oberfläche 73b und eine Außenumfangs-Oberfläche 71b des Anschlussdrahts 71 in engen Kontakt miteinander gebracht werden und wasserdicht abdichten.
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Wie in 3 gezeigt, weist das Gassensor-Element 10 eine Struktur auf, bei der mehrere plattenförmige keramische Strukturen laminiert sind. Solch ein Gassensor-Element 10 beinhaltet plattenförmige isolierende Schichten 111s, 121s und 131s, in den plattenförmigen isolierenden Schichten 111s, 121s und 131s gebildete Festelektrolyt-Körper 111e, 121e und 131e, und zwischen den plattenförmigen isolierenden Schichten 111s, 121s und 131s angeordnete Isolatoren 140 und 145. Das Gassensor-Element 10 weist ferner eine an der Hinterflächenseite des Festelektrolyt-Körpers 131e angeordnete Heizung 161 auf. Die Heizung 161 beinhaltet zwei hauptsächlich aus Alumina bestehende plattenförmige Isolatoren 162 und 163 und ein zwischen den Isolatoren 162 und 163 eingebettetes Heizungs-Muster 164. Das Heizungs-Muster 164 ist als Folien-förmiges Muster hauptsächlich aus Platin (Pt) aufgebaut.
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Jedes der Festelektrolyt-Körper 111 e, 121e und 131 e weist in einer Aufsicht im Wesentlichen eine rechteckige Gestalt auf. Der Festelektrolyt-Körper 111e ist derart gebildet, dass er eine an der Vorderend-Seite (linke Seite in 4) der plattenförmigen isolierenden Schicht 111s bereitgestellte Öffnung 111a überlappt, die sich in der Richtung der Axiallinie AX erstreckt. Der Festelektrolyt-Körper 121e ist derart gebildet, dass er eine an der Vorderend-Seite (linke Seite in 4) der plattenförmigen isolierenden Schicht 121s bereitgestellte Öffnung 121a überlappt, die sich in der Richtung der Axiallinie AX erstreckt. Der Festelektrolyt-Körper 131e ist derart gebildet, dass er eine an der Vorderend-Seite (linke Seite in 4) der plattenförmigen isolierenden Schicht 131s bereitgestellte Öffnung 131a überlappt, die sich in der Richtung der Axiallinie AX erstreckt. Die Festelektrolyt-Körper 111e, 121e und 131e können derart gebildet sein, dass sie in den entsprechenden Öffnungen 111a, 121a und 131a eingebettet sind, oder sie können durch Übertragen von separat gebildeten Folien-förmigen Bauteilen an die vorgegebenen Stellen gebildet sein.
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Die Festelektrolyt-Körper 111e, 121e und 131e bestehen aus Zirkonia, welches ein Festelektrolyt ist, und weisen Sauerstoffionen-Leitfähigkeit auf. Eine poröse Ip 1 + Elektrode 112 ist an der Vorderflächenseite des Festelektrolyt-Körpers 111e bereitgestellt. Zudem ist eine poröse Ip 1 - Elektrode 113 an der Hinterflächenseite des Festelektrolyt-Körpers 111e bereitgestellt. Ferner ist die Vorderfläche der Ip1+ Elektrode 112 mit einer porösen Schicht 114 abgedeckt. Ein Ip1+ Anschluss 116 ist an die Ip1+ Elektrode 112 angeschlossen. Zudem ist ein Ip1- Anschluss 117 an die Ip1- Elektrode 113 angeschlossen. Die Ip1+ Elektrode 112 und die Ip1+ Elektrode 113 entsprechen dem Paar von Pumpelektroden 112 und 113 der vorliegenden Erfindung.
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Wie in 4 gezeigt, ist eine sich in der Richtung der Axiallinie AX erstreckende plattenförmige dichte Schicht 118B auf die jeweilige Vorderfläche der Ip1+ Elektrode 112 und des Ip1+ Anschlusses 116 laminiert. Die dichte Schicht 118B besteht aus einem gasundurchlässigen Material wie Alumina. Eine Öffnung 118Ba mit in Aufsicht rechteckiger Gestalt ist an der Vorderend-Seite der dichten Schicht 118B bereitgestellt. Die oben beschriebene poröse Schicht 114 ist derart gebildet, dass sie die Öffnung 118Ba ausfüllt.
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Wie in 4 gezeigt, ist eine gasundurchlässige dichte Schicht 118 aus Alumina oder dergleichen mit einer Lücke 10G an der Vorderflächen-Seite der dichten Schicht 118B angeordnet. Die Lücke 10G ist innerhalb einer sich in der longitudinalen Richtung (Richtung der Axiallinie AX) erstreckenden Rille gebildet. Ein Teil der porösen Schicht 114 ist durch die Lücke 10G freigelegt. In der plattenförmigen dichten Schicht 118, die sich in der Richtung der Axiallinie AX erstreckt, erstreckt sich die Lücke 10G von einem Abschnitt nahe der porösen Schicht 114 zu einem mit dem Atmosphären-Einführungs-Zugang 10h verbundenen Abschnitt. In der sich in der Richtung der Axiallinie AX erstreckenden plattenförmigen dichten Schicht 118 sind an der Hinterend-Seite Durchgangslöcher für die elektrische Leitung zu den Elektroden-Anschluss-Abschnitten 13, 14 und 15 bereitgestellt.
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Eine gasundurchlässige dichte Schicht 115 aus Alumina oder dergleichen ist auf die Vorderfläche der dichten Schicht 118 laminiert. Wenn die dichte Schicht 115 wie oben beschrieben laminiert wird, wird die Lücke 10G durch die dichte Schicht 115 verschlossen.
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In der dichten Schicht 115 ist der Atmosphären-Einführungs-Zugang 10h an einer Stelle gebildet, die das Hinterende der Lücke 10G überlappt, die sich in der longitudinalen Richtung (Richtung der Axiallinie AX) erstreckt. Der Atmosphären-Einführungs-Zugang 10h besteht aus einer derart bereitgestellten Öffnung, dass sie die dichte Schicht 115 in der Dickenrichtung durchsetzt. Solch ein Atmosphären-Einführungs-Zugang ist mit der Lücke 10G verbunden. Der Atmosphären-Einführungs-Zugang 10h ist an der Hinterend-Seite in Bezug auf den keramischen Mantel 45 offen und, anstelle von Abgas, kann atmosphärische Luft dahindurch eingeführt werden. Demgemäß ist die Ip1+ Elektrode der durch den Atmosphären-Einführungs-Zugang 10h über die poröse Schicht 114 eingeführten atmosphärischen Luft ausgesetzt.
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Der Festelektrolyt-Körper 111e, die Ip1+ Elektrode 112 und die Ip1 - Elektrode 113 bilden eine Ip1-Zelle (Pumpzelle) 110 (siehe 3). Gemäß einem zwischen der Ip1+ Elektrode 112 und der Ip1 - Elektrode 113 beaufschlagten Pumpstrom Ip1 (erster Pumpstrom) vollführt die Ip1-Zelle 110 Auspumpen und Einpumpen von Sauerstoff (sogenanntes Sauerstoff-Pumpen) zwischen derjenigen Atmosphäre (atmosphärische Luft in der Lücke 10G), mit der die Ip1+ Elektrode 112 in Kontakt steht, und derjenigen Atmosphäre (Atmosphäre in einer später beschriebenen ersten Messkammer 150, das heißt, zu messendes Gas außerhalb des Gassensor-Elements 10), mit der die Ip1 - Elektrode 113 in Kontakt steht. In der vorliegenden Beschreibung wird ein plattenförmiger Abschnitt mit der Ip1-Zelle 110, den isolierenden Schichten 111a etc. als „zweite keramische Struktur 100B“ bezeichnet.
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Eine poröse Vs- Elektrode 122 ist an der Vorderflächen-Seite des Festelektrolyt-Körpers 121e bereitgestellt. Zudem ist eine poröse Vs+ Elektrode 123 an der Hinterflächen-Seite des Festelektrolyt-Körpers 121 e bereitgestellt. Die Vs- Elektrode 122 und die Vs+ Elektrode 123 entsprechen einem Paar von Detektionselektroden 122 und 123 der vorliegenden Erfindung.
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Die erste Messkammer 150 ist in der Laminierungsrichtung zwischen dem Festelektrolyt-Körper 11e und dem Festelektrolyt-Körper 121e gebildet. Die erste Messkammer 150 besteht aus einem Innenraum in dem Gassensor-Element 10, in welchen in einem Abgasdurchlass im Abgasrohr strömendes zu messendes Gas (Abgas) zuerst eingeführt wird, und welcher mit dem Äußeren des Gassensor-Elements 10 durch gasdurchlässige und wasserdurchlässige erste poröse Körper (Diffusions-Widerstands-Abschnitte) 151 in Verbindung steht (siehe 2 und 4). Jeder erste poröse Körper ist an der lateralen Seite der ersten Messkammer 150 als eine Abtrennung zum Äußeren des Gassensor-Elements 10 bereitgestellt. Solche ersten porösen Körper 151 begrenzen die Durchfluss-Menge an pro Zeiteinheit (Diffusionsrate) des Abgases in die erste Messkammer 150.
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Ein zweiter poröser Körper 152, der die Durchfluss-Menge an pro Zeiteinheit des Abgases begrenzt, ist an der Hinterend-Seite der ersten Messkammer 150 (rechte Seite in 3) als Abtrennung zwischen der ersten Messkammer 150 und einer später beschriebenen zweiten Messkammer 160 bereitgestellt.
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Der Festelektrolyt-Körper 121 e, die Vs- Elektrode 122 und die Vs+ Elektrode 123 bilden eine Vs-Zelle (Detektionszelle) 120. Die Vs-Zellen erzeugt eine elektromotorische Kraft hauptsächlich gemäß des Unterschieds im Sauerstoffpartialdruck zwischen den durch den Festelektrolyt-Körper 121 getrennten Atmosphären (die Atmosphäre in der ersten Messkammer 150, mit der die Vs-Elektrode 122 in Kontakt steht, und die Atmosphäre in einer Sauerstoff-Bezugskammer 170, mit der die Vs+ Elektrode 123 in Kontakt steht). In der vorliegenden Beschreibung wird ein plattenförmiger Abschnitt mit der Vs-Zelle 120, der isolierenden Schicht 121s etc. als „erste keramische Struktur 100A“ bezeichnet.
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Eine poröse Ip2+ Elektrode 132 und eine poröse Ip2- Elektrode 133 sind an der Vorderflächen-Seite des Festelektrolyt-Körpers 131e bereitgestellt.
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Die Sauerstoff-Bezugskammer 170 ist als isolierter kleiner Hohlraum zwischen der Ip2+ Elektrode 132 und der Vs+ Elektrode 123 gebildet. Die Sauerstoff-Bezugskammer 170 ist durch eine durch in dem Isolator 145 gebildete Öffnung 145b gebildet. In der Sauerstoff-Bezugskammer 170 ist ein poröser Körper 171 aus Keramik an der Seite der Ip2+ Elektrode 132 angeordnet (siehe 3).
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Außerdem ist die zweite Messkammer 160 an einer Stelle gebildet, die der Ip2-Elektrode 133 in der Laminierungsrichtung gegenüberliegt. Die zweite Messkammer 160 besteht hauptsächlich aus einer den Isolator 145 in der Laminierungsrichtung (Dickenrichtung) durchsetzenden Öffnung 145c, einer die isolierende Schicht 121s in der Laminierungsrichtung (Dickenrichtung) durchsetzenden Öffnung 125 und einer den zweiten porösen Körper 152 in der Laminierungsrichtung (Dickenrichtung) durchsetzenden Öffnung 152a.
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Die erste Messkammer 150 und die zweite Messkammer 160 stehen über den gasdurchlässigen und wasserdurchlässigen porösen Körper 152 miteinander in Verbindung. Daher steht die zweite Messkammer 160 durch die ersten porösen Körper 151, die erste Messkammer 150 und den zweiten porösen Körper mit dem Äußeren des Gassensor-Elements 10 in Verbindung.
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Der Festelektrolyt-Körper 131e, die Ip2+ Elektrode und die Ip2- Elektrode bilden eine Ip2-Zelle 130 (zweite Pumpzelle) zum Erfassen einer Nox-Konzentration. Die Ip2-Zelle 130 bewegt Sauerstoff (Sauerstoffionen), der von in der zweiten Messkammer 160 zersetztem NOx stammt, durch den Festelektrolyt-Körper 131e zur Sauerstoff-Bezugskammer 170. Dabei fließt ein Strom (zweiter Pumpstrom) zwischen der Ip2+ Elektrode 132 und der Ip2- Elektrode 133 entsprechend der Konzentration des in dem Abgas (zu messenden Gas) enthaltenen NOx, das in die zweite Messkammer 160 eingeführt wird. In der vorliegenden Beschreibung wird ein plattenförmiger Abschnitt mit der Ips-Zelle 130, der isolierenden Schicht 131s etc. als „vierte keramische Struktur 100D“ bezeichnet.
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Außerdem wird in der vorliegenden Beschreibung ein zwischen der ersten keramischen Struktur 100A und der zweiten keramischen Struktur 100B angeordneter plattenförmiger Abschnitt als „dritte keramische Struktur 100C“ bezeichnet. Die dritte keramische Struktur 100C wird nachfolgend genauer beschrieben.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist eine isolierende Alumina-Schicht 119 auf einem anderen Abschnitt als der Ip1 - Elektrode 113 etc. der Hinterfläche der isolierenden Schicht 111s gebildet. Die Ip1 - Elektrode 113 steht durch das Durchgangsloch 119b (siehe 4), das die isolierende Alumina-Schicht 119 in der Laminierungsrichtung durchsetzt, in Kontakt mit dem Festelektrolyt-Körper 111e. Die isolierende Alumina-Schicht 119 bildet einen Teil der zweiten keramischen Struktur 100B.
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Außerdem ist eine isolierende Alumina-Schicht 128 (siehe 3) auf einem anderen Abschnitt als der Vs- Elektrode 122 etc. der Vorderfläche der isolierenden Schicht 121s gebildet. In 4 ist die isolierende Alumina-Schicht 128 zur Vereinfachung der Beschreibung nicht gezeigt. Die Vs- Elektrode 122 steht durch ein Durchgangsloch (nicht gezeigt), das die isolierende Alumina-Schicht 128 in der Laminierungsrichtung durchsetzt, in Kontakt mit dem Festelektrolyt-Körper 121e. Die isolierende Alumina-Schicht 128 bildet einen Teil der ersten keramischen Struktur 100A.
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Außerdem ist eine isolierende Alumina-Schicht 129 (siehe 3) auf einem anderen Abschnitt als der Vs+ Elektrode 123 etc. der Hinterfläche der isolierenden Schicht 121s gebildet. In 4 ist die isolierende Alumina-Schicht 129 zur Vereinfachung der Beschreibung nicht gezeigt. Die Vs+ Elektrode 123 steht durch ein Durchgangsloch (nicht gezeigt), das die isolierende Alumina-Schicht 129 in der Laminierungsrichtung durchsetzt, in Kontakt mit dem Festelektrolyt-Körper 121e. Die isolierende Alumina-Schicht 129 bildet einen Teil der ersten keramischen Struktur 100A.
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Außerdem ist eine isolierende Alumina-Schicht 138 (siehe 3) auf einem anderen Abschnitt als der Ip2+ Elektrode 132, der Ip2- Elektrode etc. der Vorderfläche der isolierenden Schicht 121s gebildet. In 4 ist die isolierende Alumina-Schicht 138 zur Vereinfachung der Beschreibung nicht gezeigt. Die Ip2+ Elektrode 132 und die Ip2- Elektrode 133 stehen durch ein Durchgangsloch (nicht gezeigt), das die isolierende Alumina-Schicht 138 in der Laminierungsrichtung durchsetzt, in Kontakt mit dem Festelektrolyt-Körper 131e. Die isolierende Alumina-Schicht 138 bildet einen Teil der vierten keramischen Struktur 100D.
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Hierin wird die dritte keramische Struktur 100C unter Bezugnahme auf 5 etc. beschrieben. 5 ist eine vergrößerte Aufsicht auf ein Areal um einen rahmenförmigen Körper 200 der dritten keramischen Struktur 100C. Die obere Seite in 5 entspricht der Vorderend-Seite des Gassensor-Elements 10, und ie untere Seite in 5 entspricht der Hinterend-Seite des Gassensor-Elements 10. Die dritte keramische Struktur 100C ist eine plattenförmige keramische Struktur mit dem rahmenförmigen Körper 200, der einen zwischen der ersten keramischen Struktur 100A und der zweiten keramischen Struktur 100B gebildeten Hohlraum 150a umgreift. Diese dritte keramische Struktur 100C beinhaltet hauptsächlich den schichtförmigen (plattenförmigen) Isolator 140, die beiden ersten porösen Körper (Gas-Einführungs-Abschnitte) 151 und den zweiten porösen Körper 152 (siehe 4). Der Isolator 140 besteht aus einer dichten Keramik (zum Beispiel, Alumina). Der Hohlraum 150a ist zwischen der ersten keramischen Struktur 100A und der zweiten keramischen Struktur 100B gebildet und besteht aus einem Hohlraum (Haupt-Hohlraum) als hauptsächlichem Teil der ersten Messkammer 150.
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Der rahmenförmige Körper 200 beinhaltet die beiden ersten porösen Körper (Gas-Einführungs-Abschnitte) 151, den zweiten porösen Körper 152 und Umfangswand-Abschnitte 141, die den Hohlraum 150a zusammen mit den beiden ersten porösen Körpern (Gas-Einführungs-Abschnitten) 151 und dem zweiten porösen Körper 152 umgreifen. Die Umfangswand-Abschnitte 141 bestehen aus Abschnitten des Isolators 140, die dem Hohlraum 150a zugewandt sind.
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Wie in 5 gezeigt, ist ein Paar der (beiden) ersten porösen Körper (Gas-Einführungs-Abschnitte) 151 derart angeordnet, dass sie einander in der Breitenrichtung der dritten keramischen Struktur 100C (rechts-links-Richtung) über den Hohlraum 150a dazwischen gegenüberliegen.
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Jeder der ersten porösen Körper (Gas-Einführungs-Abschnitte) 151 weist einen Endabschnitt 151a auf, der an der externen Seite angeordnet ist, und einen anderen Endabschnitt 151b, der an der Seite des Hohlraums 150a angeordnet ist. Jeder der ersten porösen Körper (Gas-Einführungs-Abschnitte) 151 besteht aus einer porösen Keramik, die es externem zu messendem Gas (zu erfassendem Gas) gestattet, in den Hohlraum 150a eingeführt zu werden, während das externe Gas von der Seite des einen Endabschnitts 151a zur Seite des anderen Endabschnitts 151 zu treten vermag.
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Wie in 5 gezeigt, sind die Umfangswand-Abschnitte 41 derart angeordnet, dass sie zusammen mit diesen ersten porösen Körpern (Gas-Einführungs-Abschnitten) 151 etc. den Hohlraum 150a umgreifen.
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6 ist eine Querschnittansicht entlang Linie B-B in 2. In 6 ist, zur Vereinfachung der Beschreibung, die Querschnitts-Konfiguration um den ersten porösen Körper (Gas-Einführung-Abschnitt) 151 der dritten keramischen Struktur 100C herum gezeigt, die in dem Gassensor-Element 10 zwischen der ersten keramischen Struktur 100A und der zweiten keramischen Struktur 100B angeordnet ist.
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Wie in 6 gezeigt, ist zwischen einer gegenüberliegenden Oberfläche 151b1, die der zweiten keramischen Struktur 100B gegenüberliegt, des anderen Endabschnitts 151b des ersten porösen Körpers (Gas-Einführung-Abschnitts) 151 und der zweiten keramischen Struktur 100B ein mit dem Hohlraum 150a verbundener Spalt 150b gebildet. Der Spalt 150b ist ein Teil der ersten Messkammer 150. Zudem ist der Spalt 150b zwischen jedem der beiden ersten porösen Körper (Gas-Einführung-Abschnitte) 151 und der zweiten keramischen Struktur 100B gebildet (das heißt, es sind zwei Spalte 150b gebildet).
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Eine Pufferschicht 300 ist derart gebildet, dass sie einen Grenzabschnitt X zwischen einer Kante 150b1 an der externen Seite des Spalts 150b und der zweiten keramischen Struktur 100B überlappt, wenn das Gassensor-Element 10 in der Laminierungsrichtung betrachtet wird. Die Pufferschicht 300 besteht aus einer Keramik, die aus einem Material besteht, das eine niedrigere Schrumpf-Start-Temperatur aufweist, als das Material zur Bildung der ersten porösen Körper (Gas-Einführung-Abschnitte) 151.
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In der vorliegenden Beschreibung bezeichnet die „Schrumpf-Start-Temperatur“ diejenige Temperatur, bei der ein Schrumpf-Faktor 1,05 wird, wenn eine Grünfolie derselben Zusammensetzung wie jede keramische Schicht (zum Beispiel der Pufferschicht 300, der ersten porösen Körper 151) hergestellt und ihre Temperatur an der Luft-Atmosphäre erhöht wird, als Vor-Brennen zum Bilden der keramischen Schicht. Der Schrumpf-Faktor wird auch als Brenn-Schrumpf-Rate bezeichnet, und wird berechnet als die Längen- oder Breitenabmessung der Grünfolie vor dem Brennen, wenn die Längen- oder Breitenabmessung der keramischen Schicht nach dem Brennen als 1 gesetzt wird.
Das heißt, Schrumpf-Faktor = (Längen- oder Breitenabmessung der Grünfolie vor dem Brennen)/(Abmessung in derselben Richtung der keramischen Schicht nach dem Brennen).
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Die Pufferschicht 300 wird, wie später beschrieben, durch Drucken gebildet. Weil das Gassensor-Element 10 der vorliegenden Ausführungsform solche Pufferschichten 300 beinhaltet, ist das Auftreten von Defekten wie Rissen in den ersten porösen Körpern (Gas-Einführung-Abschnitten) 151 während der Herstellung des Gassensor-Elements 10 unterdrückt.
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Jede Pufferschicht 300 besteht aus einer porösen Keramik mit größeren Poren als den in jedem der ersten porösen Körper (Gas-Einführung-Abschnitten) 151 enthaltenen Poren. Daher wird die Menge an pro Zeiteinheit strömendem (Diffusionsrate) zu messendem Gas (zu erfassendem Gas), wenn sich das Gas innerhalb des ersten porösen Körpers (Gas-Einführung-Abschnitt) 151 bewegt, daran gehindert, beeinflusst und durch die Pufferschicht 300 verringert zu werden.
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Das Material zur Bildung der Pufferschicht 300 enthält als Hauptkomponente Zirkonia, und das Material zur Bildung des ersten keramischen Körpers (Gas-Einführung-Abschnitts) 151 enthält als Hauptkomponente Alumina. In der vorliegenden Beschreibung ist die „Hauptkomponente“ eine Komponente, deren Anteil (Gehalt) nicht weniger als 50 Massen% aller konstituierenden Komponenten ausmacht. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform enthält die Pufferschicht 300 50 Massen% oder mehr an Zirkonia, und der erste poröse Körper (Gas-Einführung-Abschnitt) 151 enthält 50 Massen% oder mehr Alumina.
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Außerdem ist die Pufferschicht 300, wie in 6 gezeigt, auf der gegenüberliegenden Oberfläche 151b1 derart gebildet, dass sie eine dem Hohlraum 150a zugewandte Endoberfläche 151b2 des anderen Endabschnitts 151b des ersten porösen Körpers (Gas-Einführung-Abschnitts) 151 nicht abdeckt. Daher wird die Menge an pro Zeiteinheit strömendem (Diffusionsrate) zu messendem Gas (zu erfassendem Gas), wenn sich das Gas innerhalb des ersten porösen Körpers (Gas-Einführung-Abschnitt) 151 bewegt, daran gehindert, beeinflusst und durch die Pufferschicht 300 verringert zu werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die zweite keramische Struktur 100B, wie in 6 gezeigt: einen plattenförmigen Haupt-Abschnitt 400, welcher die Ip1-Zelle (Pumpzelle) 110, die isolierende Alumina-Schicht 199 etc. umfasst; und eine adhäsive Schicht 193, welche zwischen dem plattenförmigen Haupt-Abschnitt 400 und der dritten keramischen Struktur 100C angeordnet und aus einer Schicht aus dichter Keramik gebildet ist. Die zweite keramische Struktur 100B beinhaltet ferner eine verstärkende Schicht 192, die zwischen dem plattenförmigen Haupt-Abschnitt 400 und der adhäsiven Schicht 193 angeordnet und derart gestaltet ist, dass sie, in der Laminierungsrichtung gesehen, den Hohlraum 150a umgreift (sieh 4). Die adhäsive Schicht 193 weist im Ganzen eine Schichtgestalt (Plattengestalt) auf. In der adhäsiven Schicht 193 ist eine Öffnung 193a an einer Stelle gebildet, die in der Aufsicht die erste Messkammer 150 (Haupt-Hohlraum 150a) überlappt, so dass sie die adhäsive Schicht 193 in der Dickenrichtung durchsetzt.
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Wie in 6 gezeigt, ist eine Innen-Umfangskante 192a der verstärkenden Schicht 192 an der Außenseite in Bezug auf die Endoberfläche 151b2 des ersten porösen Körpers (Gas-Einführung-Abschnitt) 151 angeordnet, und steht in Kontakt mit der Kante 150b1 an der externen Seite des Spalts 150b. Die Innen-Umfangskante 192a der verstärkenden Schicht 192 steht nicht in direktem Kontakt mit der Pufferschicht 300. Die verstärkende Schicht 192 ist über die adhäsive Schicht 193 auf die dritte keramische Struktur 100C laminiert. Die adhäsive Schicht 193 besteht zum Beispiel aus einer dichten Keramik (zum Beispiel Alumina). Die verstärkende Schicht 192 besteht zum Beispiel aus einer Keramik mit Zirkonia als Hauptkomponente.
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Außerdem beinhaltet die dritte keramische Struktur 100C der vorliegenden Ausführungsform, wie in 4 gezeigt, eine verstärkende Schicht 182, welche zwischen dem rahmenförmigen Körper 200 und der isolierenden Schicht 121s der ersten keramischen Struktur 100A angeordnet und derart gestaltet ist, dass sie, in der Laminierungsrichtung betrachtet, den Hohlraum 150a umgreift. In der verstärkenden Schicht 182 ist ein Ausschnitt 182a derart bereitgestellt, dass sie nicht in direktem Kontakt mit den ersten porösen Körpern (Gas-Einführungs-Abschnitten) 151 in dem rahmenförmigen Körper 200 steht. Ähnlich wie die verstärkende Schicht 192 besteht die verstärkende Schicht 182 zum Beispiel aus einer Zirkonia als Hauptkomponente enthaltenden Keramik.
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Die verstärkende Schicht 192 und die verstärkende Schicht 182 können aus demselben Material bestehen wie die oben beschriebene Pufferschicht 300, so lange die Aufgabe der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt wird.
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Hierin wird ein Verfahren zur Erfassung einer NOx-Konzentration durch den Gassensor 1 der vorliegenden Ausführungsform kurz beschrieben. Die Festelektrolyt-Körper 111 e, 121 e und 131 e des Gassensor-Elements 10 werden aufgeheizt und, indem die Temperatur des Heizungs-Musters 164 steigt, aktiviert. Demgemäß arbeiten die Ip1-Zelle, die Vs-Zelle und die Ips-Zelle individuell.
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Das durch den Abgasdurchlass (nicht gezeigt) im Abgasrohr strömende Gas wird in die erste Messkammer 150 eingeführt, wobei seine Strömungsmenge durch jeden der ersten porösen Körper 151 begrenzt ist. Dabei wird die Vs-Zelle 120 mit einem schwachen Strom (Mikrostrom) Icp derart beaufschlagt, dass er von der Seite der Vs+ Elektrode 123 zur Seite der Vs- Elektrode 122 fließt. Daher vermag Sauerstoff im Abgas Elektronen von der Vs- Elektrode 122 in der ersten Messkammer 150, welches die negative Seite ist, aufzunehmen, fließt als Sauerstoffionen im Festelektrolyt-Körper 121e und bewegt sich in die Sauerstoff-Bezugskammer 170. Das heißt, durch Beaufschlagen mit dem Strom Icp zwischen der Vs- Elektrode 122 und der Vs+ Elektrode 123 wird der Sauerstoff aus der ersten Messkammer 150 in die Sauerstoff-Bezugskammer 170 geschickt.
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Wenn die Sauerstoff-Konzentration des in die erste Messkammer 150 eingeführten Abgases niedriger ist als ein vorbestimmter Wert, wird die Ip1-Zelle mit einem Strom Ip1 derart beaufschlagt, dass die Ip1+ Elektrode 112 eine negative Elektrode wird, und Sauerstoff von außerhalb des Gassensor-Elements 10 in die erste Messkammer 150 gepumpt wird.
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Wenn andererseits die Sauerstoff-Konzentration des in die erste Messkammer 150 eingeführten Abgases höher ist als der vorbestimmte Wert, wird die Ip 1-Zelle mit einem Strom Ip1 derart beaufschlagt, dass die Ip1- Elektrode 113 eine negative Elektrode wird, und Sauerstoff wird vom Inneren der ersten Messkammer 150 nach außerhalb des Gassensor-Elements 10 gepumpt.
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Das Abgas, dessen Sauerstoffkonzentration in der ersten Messkammer 150 wie oben beschrieben angepasst worden ist, wird durch den zweiten porösen Körper 152 in die zweite Messkammer 160 eingeführt. NOx im Abgas, dass in Kontakt mit der Ip2-Elektrode 133 in der zweiten Messkammer 160 kommt, wird durch eine Spannung Vp2 an der Ip2- Elektrode 133 zu Stickstoff und Sauerstoff zersetzt (reduziert), die zwischen der Ip2+ Elektrode 132 und der Ip2- Elektrode 133 angelegt wird, und ein aus der Zersetzung resultierender Strom fließt als Sauerstoffionen in dem Festelektrolyt-Körper 131 und bewegt sich in die Sauerstoff-Bezugskammer 170. Dabei wird der restliche in der ersten Messkammer 150, ohne ausgepumpt zu werden, verbliebene Sauerstoff in ähnlicher Weise durch die Ip2-Zelle 130 in die Sauerstoff-Bezugskammer 170 bewegt. Demgemäß fließen ein auf NOx basierender Strom und ein auf dem restlichen Sauerstoff basierende Strom durch die Ip2-Zelle. Der in die Sauerstoff-Bezugskammer 170 bewegte Sauerstoff wird über die Vs+ Elektrode 123, eine Vs+ Leitung, die Ip2+ Elektrode 132 und eine Ip2+ Leitung, welche in Kontakt mit dem Inneren der Sauerstoff-Bezugs 170 stehen, nach außerhalb (Atmosphärenluft) entlassen. Aus diesem Grund sind die Vs+ Leitung und die Ip2+ Leitung porös.
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Weil die Konzentration des in der ersten Messkammer 150, ohne ausgepumpt zu werden, verbliebenen Sauerstoffs wie oben beschrieben an den vorbestimmten Wert angepasst wird, kann der auf dem verbliebenen Sauerstoff basierende Strom als im Wesentlichen konstant angesehen werden. Das heißt, der auf dem verbliebenen Sauerstoff basierende Strom hat geringe Auswirkung auf die Variation des auf NOx basierenden Stroms, und der durch die Ip2-Zelle 130 fließende Strom (zweiter Pumpstrom) ist proportional zur NOx-Konzentration. Daher wird ein durch die Ip2-Zelle 130 fließender Strom (zweiter Pumpstrom) gemessen, und die NOx-Konzentration des Abgases wird auf der Grundlage von dessen Stromwert erfasst.
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Als Nächstes wird ein Herstellungsverfahren für das oben beschriebene Gassensor-Element 10 unter Bezugnahme auf 7 bis 11 etc. beschrieben. 7 ist ein Flussdiagramm, das jeden Schritt des Herstellungsverfahrens für das Gassensor-Element zeigt. Wie in 7 gezeigt, beinhaltet das Herstellungsverfahrens für das Gassensor-Element der vorliegenden Ausführungsform einen Installationsschritt S101, einen ersten Bildungsschritt S102, einen zweiten Bildungsschritt S103, einen Laminierschritt S104 und einen Brennschritt S105.
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Der Installationsschritt S101 ist ein Schritt, in welchem ungebrannte Gas-Einführung-Abschnitte 151U aus dem Material zum Bilden der ersten porösen Körper (Gas-Einführung-Abschnitte) 151 und ungebrannte Umfangswand-Abschnitte 141U aus dem Material zum Bilden der Umfangswand-Abschnitte 141U auf einer ersten Grünfolie 121sU zum Bilden der ersten keramischen Struktur 100A installiert werden, und eine dem Hohlraum 150a entsprechende Öffnung 150aU an der Innenseite der ungebrannten Umfangswand-Abschnitte 151U und der ungebrannten Umfangswand-Abschnitte 141U gebildet wird. 8 ist eine Aufsicht, die einen Teil eines ersten, in dem Installationsschritt S101 erhaltenen Laminats zeigt.
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Die erste Grünfolie 121sU wird zum Bilden der isolierenden Schicht 121s der ersten keramischen Struktur 100A eingesetzt. Die ungebrannten Umfangswand-Abschnitte 141U werden durch Drucken an der Vorderfläche dieser Grünfolie 121sU gebildet. Die ungebrannten Umfangswand-Abschnitte 141U sind aus Teilen eines ungebrannten Isolators 140U aus dem Material zum Bilden des Isolators 140 aufgebaut. Die ungebrannten Umfangswand-Abschnitte 141U (der ungebrannte Isolator 140U) enthalten Alumina als Hauptkomponente.
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Die ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitte 151U enthalten Alumina als Hauptkomponente und enthalten auch ein erstes brennbares Pulver (zum Beispiel Kohlenstoffpulver), welches in dem später beschriebenen Brennschritt ausgebrannt wird. Die Gestalt des ersten brennbaren Pulvers ist vorzugsweise nicht sphärisch, sondern irregulär.
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Die ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitte 151U der vorliegenden Ausführungsform werden vorab auf einer separat bereitgestellten Trägerfolie in einem ablösbaren Zustand gebildet. Die ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitte 151U auf der Folie werden an vorbestimmte Stellen auf der ersten Grünfolie 121sU (im ungebrannten Isolator 140U gebildete Ausschnitte) übertragen, wodurch die ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitte 151U an den vorbestimmten Stellen auf der ersten Grünfolie 121sU gebildet werden. In einer anderen Ausführungsform können die ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitte 151U durch Drucken gebildet werden.
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Im ersten Laminat L1 werden Bauteile aus diversen Materialien zum Bilden des Festelektrolyt-Körpers 121, der Vs- Elektrode etc. in geeigneter Weise laminiert.
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Der erste Bildungsschritt S102 ist ein Schritt, bei welchem ungebrannte Pufferschichten 300U aus einem Material mit einer niedrigeren Schrumpf-Start-Temperatur als den ungebrannten Gas-Einführung-Abschnitten auf an der Seite der Öffnung 150aU der ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitte 151 gebildeten inneren Endabschnitten 151bU, die den anderen Endabschnitten 151b entsprechen, in überlappender Weise gebildet sind. 9 ist eine Aufsicht, die einen Teil des ersten Laminats L1 in einem Zustand zeigt, in dem, im ersten Bildungsschritt S102, die ungebrannten Pufferschichten 300U auf den inneren Endbereichen 151bU der ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitte 151U gebildet sind.
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Wie oben beschrieben, sind die ungebrannten Pufferschichten 300U aus einem Material, das eine niedrigere Schrumpf-Start-Temperatur aufweist als die ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitte 151U. Ein Beispiel solcher ungebrannten Pufferschichten 300U sind Schichten, die als Hauptkomponente Zirkonia enthalten und auch ein zweites brennbares Pulver (zum Beispiel Kohlenstoffpulver) enthalten, das in einem später beschriebenen Brennschritt S105 ausgebrannt wird.
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Als das zweite brennbare Pulver wird vorzugsweise ein Pulver mit einer größeren Partikelgröße als das erste brennbare Pulver verwendet. Wenn die Partikelgröße des zweiten brennbaren Pulvers wie oben beschrieben größer ist als die des ersten brennbaren Pulvers, ist es leichter, die Schrumpf-Start-Temperatur der ungebrannten Pufferschichten 300U niedriger einzustellen, als die der ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitte 151U, und die Flussmengen (Diffusionsraten) des Gases in den ersten porösen Körpern (Gas-Einführungs-Abschnitten) 151 werden daran gehindert, durch die letztlich erhaltenen Pufferschichten 300 erniedrigt zu werden.
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Außerdem ist der Gehalt an dem zweiten brennbaren Pulver in jeder ungebrannten Pufferschicht 300U vorzugsweise niedriger als der Gehalt an dem ersten brennbaren Pulver in jedem der ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitte 151U. Wenn der Gehalt an dem zweiten brennbaren Pulver in jeder ungebrannten Pufferschicht 300U wie oben beschrieben niedriger ist, ist es leichter, die Schrumpf-Start-Temperatur der ungebrannten Pufferschichten 300U niedriger einzustellen, als die der ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitte 151U, und die Flussmengen (Diffusionsraten) des Gases in den ersten porösen Körpern (Gas-Einführungs-Abschnitten) 151 werden daran gehindert, durch die letztlich erhaltenen Pufferschichten 300 erniedrigt zu werden.
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Außerdem ist das zweite brennbare Pulver vorzugsweise sphärisch. Wenn das zweite brennbare Pulver sphärisch ist, weisen die letztlich erhaltenen Pufferschichten 300 keine Strukturen auf, die es Gas gestatten, leicht zu diffundieren, so dass die Flussmengen (Diffusionsraten) des Gases in den ersten porösen Körpern (Gas-Einführungs-Abschnitten) 151 daran gehindert werden, erniedrigt zu werden.
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Im ersten Bildungsschritt S102 werden die ungebrannten Pufferschichten 300U auf den inneren Endabschnitten 151bU derart gebildet, dass sie Endoberflächen 151b2U der inneren Endabschnitte 151bU, die der Öffnung 150aU zugewandt sind, nicht bedecken. Daher werden die Flussmengen (Diffusionsraten) des Gases in den ersten porösen Körpern (Gas-Einführungs-Abschnitten) 151 daran gehindert, durch die letztlich erhaltenen Pufferschichten 300 erniedrigt zu werden.
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Wie in 9 gezeigt, weisen die ungebrannten Pufferschichten 300U jede eine in der vorne-hinten-Richtung (Längsrichtung) des Gassensor-Elements 10 längliche Gestalt auf. Die ungebrannten Pufferschichten 300U werden durch Drucken mittels eines Druckgeräts gebildet. In Anbetracht von Druck-Ausrichtungsfehlern etc. sind Endabschnitte 300Ua an der Vorderseite (obere Seite in 9) der ungebrannten Pufferschichten 300U auf den an der Vorderseite, in Bezug auf die ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitte 151U, befindlichen ungebrannten Umfangswand-Abschnitten 141U gebildet. Zudem sind Endabschnitte 300Ub an der Hinterseite (untere Seite in 9) der ungebrannten Pufferschichten 300U auf den an der Hinterseite, in Bezug auf die ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitte 151U, befindlichen ungebrannten Umfangswand-Abschnitten 141U gebildet.
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Der zweite Bildungsschritt S103 ist ein Schritt, in welchem ein aus einem ein Ausbrennmaterial (zum Beispiel Kohlenstoffpulver) enthaltenden Pastenmaterial (zum Beispiel Kohlenstoffpaste) bestehender Ausbrenn-Abschnitt 500U durch Drucken derart gebildet wird, dass er die Öffnung 150aU auf der ersten Grünfolie 121sU ausfüllt und derart, dass jeder Endabschnitt 501U davon die ungebrannte Pufferschicht 300U überlappt, während er zur Seite des ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitts 151U vorsteht, welches die Außenseite der Öffnung 150aU ist.
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10 ist eine Aufsicht, die einen Teil des ersten Laminats L1 in einem Zustand zeigt, in dem, im zweiten Bildungsschritt S103, ein Ausbrenn-Abschnitt 500U derart gebildet ist, dass Endbereiche 501U davon die ungebrannten Pufferschichten 300U überlappen.
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Der Ausbrenn-Abschnitt 500U besteht aus einem ein Ausbrennmaterial (zum Beispiel Kohlenstoffpulver) enthaltenden Pastenmaterial (zum Beispiel Kohlenstoffpaste). Das heißt, ein bekanntes Pastenmaterial, das üblicherweise zum Bilden einer Öffnung eingesetzt wird, wird für den Ausbrenn-Abschnitt 500U verwendet. In Anbetracht von Druck-Ausrichtungsfehlern etc. füllt der Ausbrenn-Abschnitt 500U die Öffnung 150aU derart aus, dass sein Endabschnitt (Umfangskante) von der Öffnung 150aU vorsteht.
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Weil der Ausbrenn-Abschnitt 500U eine niedrigere Schrumpf-Start-Temperatur aufweist als die ungebrannten Pufferschichten 300U, der ungebrannte Gas-Einführungs-Abschnitt 151U etc., beginnt der Ausbrenn-Abschnitt 500U unter diesen beim später beschriebenen Brennschritt S105 als erster, zu schrumpfen. Die Endabschnitte 501U des Ausbrenn-Abschnitts 500U sind Bereiche, die am leichtesten durch Schrumpfen beeinflusst werden. Wenn diese Endabschnitte 501U des Ausbrenn-Abschnitts 500U derart gebildet sind, dass sie die ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitte 151U direkt überlappen, können, weil der Unterschied zwischen der Schrumpf-Start-Temperatur des Ausbrenn-Abschnitts 500U und der Schrumpf-Start-Temperatur der ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitte 151U übermäßig groß ist, die ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitte 151U beim Schrumpfen des Ausbrenn-Abschnitts 500U von den Endabschnitten 501U verzogen werden, was Defekte wie Risse in den ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitten 151U verursacht.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind die Endabschnitte 501U des Ausbrenn-Abschnitts 500U, um das Auftreten der oben beschriebenen Defekte zu unterdrücken, derart gebildet, dass sie in direktem Kontakt mit den ungebrannten Pufferschichten 300U stehen, die derart gebildet sind, dass sie die ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitte 151U überlappen, und nicht mit den ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitten 151U. Weil die Schrumpf-Start-Temperatur der ungebrannten Pufferschichten 300U niedriger ist als die der ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitte 151U, können die ungebrannten Pufferschichten 300U, die mit den Endabschnitten 501U in direktem Kontakt stehen, der Bewegung der schrumpfenden Endabschnitte 501U, wenn die Endabschnitte 501U des Ausbrenn-Abschnitts 500U schrumpfen, schneller folgen als die ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitte 151U.
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Selbst wenn die ungebrannten Pufferschichten 300U auf den ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitten 151U gebildet sind, treten normalerweise keine Defekte in den ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitten 151U auf, wenn die ungebrannten Pufferschichten 300U schrumpfen.
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Selbst wenn der Abschnitt an der mittleren Seite in Bezug auf die Endabschnitte 501U im Ausbrenn-Abschnitt 500U, wie in 10 gezeigt, in direkten Kontakt mit den ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitten 151U kommt, beeinflusst dieser Abschnitt (Abschnitt an der mittleren Seite) normalerweise die ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitte 151U nicht, wenn der Ausbrenn-Abschnitt 500U schrumpft. Daher kann, zum Zweck der vorliegenden Erfindung, ein anderer Abschnitt als die Endabschnitte 501U des Ausbrenn-Abschnitts 500U in direkten Kontakt mit den ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitten 151U kommen.
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Der Laminierschritt S104 ist ein Schritt, bei welchem die erste Grünfolie 121sU mit dem darauf angeordneten Ausbrenn-Abschnitt 500U und eine zweite Grünfolie 111sU zum Bilden der zweiten keramischen Struktur 100B aufeinander laminiert werden.
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Im Laminierschritt S104 werden das die erste Grünfolie 121sU mit dem darauf gebildeten Ausbrenn-Abschnitt 500U beinhaltende erste Laminat L1 und ein zweites, die zweite Grünfolie 111sU zum Bilden der zweiten keramischen Struktur 100B beinhaltendes Laminat L2 aufeinander laminiert. Die zweite Grünfolie 111sU ist eine Folie zum Bilden der in der zweiten keramischen Struktur 100B enthaltenen isolierenden Schicht 111s. Durch Laminieren dieses ersten Laminats La, dieses zweiten Laminats L2 etc. wird ein ungebranntes Laminat L zum Bilden des Gassensor-Elements 10 erhalten. 11 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch die Konfiguration des ungebrannten Laminats L zum Bilden des Gassensor-Elements 10 darstellt. In 11 ist das Laminat L an einer Stelle gezeigt, die der Querschnitts-Konfiguration des in 6 gezeigten Gassensor-Elements 10 entspricht.
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Wie in 11 gezeigt, beinhaltet das erste Laminat L1 die erste Grünfolie 121sU, die ungebrannten Gas-Einführungs-Abschnitte 151U, die ungebrannten Pufferschichten 151U, den Ausbrenn-Abschnitt 500U etc.
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Das zweite Laminat L2 beinhaltet die zweite Grünfolie 111sU, eine ungebrannte isolierende Alumina-Schicht 119U zum Bilden der isolierenden Alumina-Schicht 119, eine ungebrannte verstärkende Schicht 192U zum Bilden der verstärkenden Schicht 192, eine ungebrannte adhäsive Schicht 193U zum Bilden der adhäsiven Schicht 193, einen Ausbrenn-Abschnitt 600U zur Verwendung zusammen mit dem Ausbrenn-Abschnitt 500U zum Bilden der Öffnung 150aU etc. Der Ausbrenn-Abschnitt 600U besteht aus der gleichen Zusammensetzung wie der oben beschrieben Ausbrenn-Abschnitt 500U, und füllt die Öffnung 150aU, indem er auf dem Ausbrenn-Abschnitt 500U liegt. Der Ausbrenn-Abschnitt 600U ist durch Drucken an einer vorbestimmten Stelle auf der zweiten Grünfolie 111sU gebildet. Der Ausbrenn-Abschnitt 600U weist in der Aufsicht im Wesentlichen dieselbe Größe auf, wie der Ausbrenn-Abschnitt 500U.
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Jede ungebrannte Pufferschicht 300U ist an einer Vorderseite 151b1U des inneren Endabschnitts 151bU gebildet. Die Vorderfläche 151b1U wird letztlich die gegenüberliegende Fläche 151b1. Wie in 11 gezeigt, wird die ungebrannte Pufferschicht 300U auf der Vorderfläche 151b1U des inneren Endabschnitts 151bU derart gebildet, dass sie die der Öffnung 150aU zugewandte Endoberfläche 151b1U des inneren Endabschnitts 151bU nicht bedeckt.
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In dem Laminierschritt S104 wird ferner eine ungebrannte Folie etc., die zur Herstellung des Gassensor-Elements 10 benötigt wird, je nach Anforderungen auf das erste Laminat L1, das zweite Laminat L2 etc. laminiert.
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Der Brennschritt S105 ist ein Schritt des Brennens des nach dem Laminierschritt S104 erhaltenen Laminats L. Im Brennschritt S105 wird, durch Brennen des Laminats L unter einer vorgegebenen Temperaturbedingung, das Gassensor-Element 10 erhalten. Wenn das Laminat L gebrannt wird, verschwinden die Ausbrenn-Abschnitte 500U und 600U, und der als erste Messkammer 150 verwendete Hohlraum (Haupt-Hohlraum) 150a und die mit dem Hohlraum 150a verbundenen Spalte 150b werden gebildet.
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Zusammenfassend wird ein Gassensor-Element mit einem Gas-Einführ-Abschnitt bereitgestellt, bei welchem Defekte wie Risse etc. unterdrückt sind. Das Gassensor-Element mit mehreren laminierten plattenförmigen keramischen Strukturen umfasst: eine erste, eine Detektionszelle aufweisende keramische Struktur mit einem Paar von an beiden Oberflächen eines ersten Festelektrolyt-Körpers bereitgestellten Detektionselektroden; eine zweite, eine Pumpzelle aufweisende keramische Struktur mit einem Paar von an beiden Oberflächen eines zweiten Festelektrolyt-Körpers bereitgestellten Pumpelektroden, die in Laminierungsrichtung mit einem Abstand in Bezug auf die erste keramische Struktur angeordnet ist; und eine dritte keramische Struktur als zwischen der ersten keramischen Struktur und der zweiten keramischen Struktur angeordnete schichtförmige Struktur mit einem rahmenförmigen, einen zwischen der ersten keramischen Struktur und der zweiten keramischen Struktur gebildeten Hohlraum umgreifenden Körper, wobei der rahmenförmige Körper einen Gas-Einführungs-Abschnitt aufweist, dessen einer Endabschnitt an einer externen Seite angeordnet ist und dessen anderer Endabschnitt an der Seite des Hohlraums angeordnet ist und der aus einer porösen Keramik besteht, und einen Umfangswand-Abschnitt aus dichter Keramik aufweist, der den Hohlraum zusammen mit dem Gas-Einführungs-Abschnitt umgreift. In dem Gassensor-Element ist ein mit dem Hohlraum verbundener Spalt zwischen einer der zweiten keramischen Struktur zugewandten Oberfläche des anderen Endabschnitts des Gas-Einführungs-Abschnitts und der zweiten keramischen Struktur gebildet. Das Gassensor-Element weist eine Pufferschicht aus einer Keramik auf, die aus einem Material mit niedrigerer Schrumpf-Start-Temperatur zusammengesetzt ist als ein Material zum Bilden des Gas-Einführungs-Abschnitts und auf der gegenüberliegenden Oberfläche derart angeordnet ist, dass sie, in Laminierungsrichtung gesehen, einen Grenzabschnitt zwischen einer Kante an der externen Seite des Spalts und der zweiten keramischen Struktur überlappt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gassensor
- 10
- Gassensor-Element
- 100A
- erste keramische Struktur
- 100B
- zweite keramische Struktur
- 100C
- dritte keramische Struktur
- 110
- Pumpzelle
- 111e
- zweiter Festelektrolyt-Körper
- 112, 113
- Pumpelektrode
- 120
- Detektionszelle
- 121e
- erster Festelektrolytkörper
- 122, 123
- Detektionselektrode
- 141
- Umfangswandabschnitt
- 150a
- Hohlraum (Haupthohlraum)
- 150b
- Spalt
- 150b1
- Kante an äußerer Seite des Spalts
- 151b1
- gegenüberliegende Oberfläche
- 200
- rahmenförmiger Körper
- 300
- Pufferschicht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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