DE102023105850A1 - Gassensor - Google Patents

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DE102023105850A1
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sensor element
prescribed
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DE102023105850.9A
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Keita Kayano
Akari YAMADA
Yuta MURAKAMI
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NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
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Abstract

Ein Gassensor 10 beinhaltet ein Sensorelement 20, Pulverpresslinge 45a und 45b sowie Isolatoren 44a bis 44c. Das Sensorelement 20 beinhaltet einen Elementkörper 60, einen Erfassungsabschnitt 63, obere Anschlusselektroden 71, eine poröse Schicht 80 und einen ersten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 91. Der erste das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt 91 beinhaltet eine Vielzahl von ersten dichten Schichten 92, die in Intervallen in einer Längsrichtung (in Vorwärts-Rückwärts-Richtung) des Elementkörpers 60 angeordnet sind und eine Porosität von weniger als 10% aufweisen. Jede erste dichte Schicht 92 ist so angeordnet, dass ihre Position in der Längsrichtung die Innenumfangsoberfläche eines der Isolatoren 44a bis 44c überlappt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gassensor.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Ein Gassensor, der ein Sensorelement enthält, das die Konzentration eines bestimmten Gases, wie NOx, in einem Messgegenstandsgas, wie dem Abgas eines Kraftfahrzeugs, erfasst, ist aus dem Stand der Technik bekannt (siehe z.B. PTL 1). Der Gassensor in PTL 1 beinhaltet ein Sensorelement, zwei Pulverpresslinge und drei Isolatoren. Das Sensorelement enthält einen Elementkörper, einen Erfassungsabschnitt, obere Anschlusselektroden, eine poröse Schicht und einen das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt. Der Erfassungsabschnitt enthält eine Vielzahl von Elektroden, die an der Vorderendseite des Elementkörpers angeordnet sind. Die Anschlusselektroden sind an der Hinterendseite einer vorgeschriebenen Seitenoberfläche des Elementkörpers angeordnet. Die poröse Schicht bedeckt mindestens die Vorderendseite der vorgeschriebenen Seitenoberfläche und weist eine Porosität von 10 % oder mehr auf. Der das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt ist auf der vorgeschriebenen Seitenoberfläche so angeordnet, dass er die poröse Schicht in der Längsrichtung des Elementkörpers unterteilt oder hinter der porösen Schicht angeordnet ist und ist vor den oberen Anschlusselektroden angeordnet, und ein Überlappungsabstand, der die Länge eines kontinuierlichen Überlappungsabschnitts zwischen einer Vorwärts-Rückwärts-Region, in der der das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt vorhanden ist, und einer Vorwärts-Rückwärts-Region, in der die Innenumfangsoberfläche eines der Isolatoren vorhanden ist, darstellt, beträgt 0,5 mm oder mehr. Der das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt enthält eine dichte Schicht mit einer Porosität von weniger als 10 % und vermindert die Kapillarwirkung von Wasser in Längsrichtung.
  • ZITATENLISTE
  • PATENTLITERATUR
  • PTL 1: WO 2019/155866
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Selbst bei dem vorstehend beschriebenen Gassensor kann der das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt mit der dichten Schicht verhindern, dass das Wasser (Wasser und in Wasser gelöste Schwefelsäure) über den das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt hinaus zur Hinterendseite des Sensorelements gelangt und die Anschlusselektroden bis zu einem gewissen Grad erreicht. Wenn der Gassensor jedoch in einer raueren Umgebung eingesetzt wird, muss noch stärker verhindert werden, dass das Wasser die Anschlusselektroden erreicht.
  • Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es das Eindringen von Wasser in die Anschlusselektroden des Gassensors weiter zu verhindern.
  • LÖSUNG DES PROBLEMS
  • Um die vorstehend genannte Hauptaufgabe zu lösen, weist der Gassensor der vorliegenden Erfindung die folgende Konfiguration auf.
  • Der Gassensor der vorliegenden Erfindung ist ein Gassensor, der beinhaltet: ein Sensorelement; ein zylindrisches Bauteil mit einem Durchgangsloch, durch das das Sensorelement in einer axialen Richtung hindurchgeht; mindestens einen Pulverpressling, der im Inneren des Durchgangslochs angeordnet und in einen Raum zwischen einer Innenumfangsoberfläche des Durchgangslochs und dem Sensorelement gefüllt ist; und mindestens einen hohlen säulenförmigen dichten Körper, der eine Porosität von weniger als 10 % aufweist und im Inneren des Durchgangslochs angeordnet ist, durch das das Sensorelement hindurchgeht, und der den Pulverpressling in die axiale Richtung drückt, wobei das Sensorelement beinhaltet: einen länglichen Elementkörper, der mindestens eine sich in einer Längsrichtung erstreckende Seitenoberfläche und ein vorderes und ein hinteres Ende, die in der Längsrichtung einander gegenüberliegende Enden sind, aufweist; einen Erfassungsabschnitt, der eine Vielzahl von Elektroden enthält, die an einer Vorderendseite des Elementkörpers angeordnet und so konfiguriert sind, dass sie eine spezielle Gaskonzentration in einem Messgegenstandsgas erfassen; mindestens eine Anschlusselektrode, die an einer Hinterendseite einer vorgeschriebenen der mindestens einen Seitenoberfläche angeordnet ist und für einen elektrischen Stromdurchgang mit der Außenseite sorgt; eine poröse Schicht, die mindestens eine Vorderendseite der vorgeschriebenen Seitenoberfläche bedeckt und eine Porosität von 10 % oder mehr aufweist; und einen das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt, der auf der vorgeschriebenen Seitenoberfläche so angeordnet ist, dass er sich hinter mindestens einem Teil der porösen Schicht und vor der Anschlusselektrode befindet, und wobei der das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt eine Vielzahl von dichten Schichten enthält, die in Intervallen in der Längsrichtung angeordnet sind und eine Porosität von weniger als 10 % aufweisen, wobei jede der Vielzahl von dichten Schichten so angeordnet ist, dass eine Position davon in der Längsrichtung eine Innenumfangsoberfläche von irgendeinem des mindestens einen dichten Körpers überlappt.
  • In dem erfindungsgemäßen Gassensor beinhaltet das Sensorelement: den Erfassungsabschnitt, der eine Vielzahl von Elektroden enthält, die an der Vorderendseite des Elementkörpers angeordnet sind; die mindestens eine Anschlusselektrode, die an der Hinterendseite der vorgeschriebenen der mindestens einen Seitenoberfläche angeordnet ist; die poröse Schicht, die mindestens die Vorderendseite der vorgeschriebenen Seitenoberfläche bedeckt; und den das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt, der an der vorgeschriebenen Seitenoberfläche so angeordnet ist, dass er sich hinter mindestens einem Teil der porösen Schicht und vor der Anschlusselektrode befindet. Das Sensorelement beinhaltet den das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt. Daher erreicht das Wasser in dem Fall, in dem die Vorderendseite des Sensorelements (Elementkörper), d.h. die Seite, auf der sich die Vielzahl von Elektroden befinden, dem Messgegenstandsgas ausgesetzt ist, selbst dann, wenn sich Wasser (Feuchtigkeit) in dem Messgegenstandsgas durch Kapillarwirkung durch die poröse Schicht in Richtung der Hinterendseite des Sensorelements in der Längsrichtung bewegt, den das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt, bevor es die Anschlusselektrode erreicht. Der das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt beinhaltet eine Vielzahl von dichten Schichten, die in der Längsrichtung in Intervallen angeordnet sind, und jede der Vielzahl von dichten Schichten ist so angeordnet, dass ihre Position in der Längsrichtung die Innenumfangsoberfläche eines der mindestens einen dichten Körper überlappt. Die dichten Schichten haben eine geringere Porosität als die poröse Schicht und verringern die Kapillarwirkung von Wasser in Längsrichtung. Ein in Bezug auf die Längsrichtung vorderer Endabschnitt jeder dichten Schicht hat eine größere Wirkung auf die Verringerung der Wassermigration in Längsrichtung als mittlere und hintere Endabschnitte in Bezug auf die Längsrichtung. Da der das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt eine Vielzahl von dichten Schichten enthält, die in der Längsrichtung in Intervallen angeordnet sind, kann das Wasser, das sich in der Längsrichtung bewegt, weiter verhindert werden, als wenn der das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt nur eine dichte Schicht enthält. Die Erfinder haben diese Erkenntnisse durch Experimente und Analysen bestätigt. Daher kann das Wasser, das sich über den das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt hinaus zur Hinterendseite des Sensorelements bewegt und die Anschlusselektrode erreicht, weiter verhindert werden.
  • In dem erfindungsgemäßen Gassensor kann die Vielzahl der dichten Schichten, die in dem das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt enthalten sind, drei oder mehr dichte Schichten enthalten. Zwischen zwei der dichten Schichten, die in Längsrichtung benachbart sind, können zumindest die poröse Schicht und eine Spaltregion ausgebildet sein.
  • In dem erfindungsgemäßen Gassensor kann das Sensorelement weiterhin einen äußeren Leitungsabschnitt aufweisen, der an der vorgeschriebenen Seitenoberfläche angeordnet ist und für einen elektrischen Stromdurchgang zwischen einer der Vielzahl von Elektroden und der Anschlusselektrode sorgt. Die poröse Schicht kann zumindest einen Teil des äußeren Leitungsabschnitts bedecken. In diesem Fall kann zumindest ein Teil des äußeren Leitungsabschnitts durch die poröse Schicht geschützt werden. Wenn der äußere Leitungsabschnitt durch die poröse Schicht geschützt ist, neigt die poröse Schicht dazu, an einer Position nahe der Anschlusselektrode angeordnet zu sein und es ist daher von großer Bedeutung, die vorliegende Erfindung anzuwenden.
  • In diesem Fall kann die poröse Schicht einen Teil des äußeren Leitungsabschnitts, in dem der das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt nicht vorhanden ist, vollständig bedecken. Die poröse Schicht kann den äußeren Leitungsabschnitt vollständig bedecken, mit Ausnahme einer Region, die sich von der vordersten der Vielzahl von dichten Schichten zur hintersten der Vielzahl von dichten Schichten erstreckt. Außerdem kann die Vielzahl von Elektroden eine Außenelektrode enthalten, die mit der Anschlusselektrode durch den äußeren Leitungsabschnitt elektrisch durchgängig ist und auf der vorgeschriebenen Seitenoberfläche angeordnet ist, und die poröse Schicht kann die Außenelektrode bedecken.
  • In dem erfindungsgemäßen Gassensor kann die poröse Schicht mindestens eine erste Region und eine zweite Region der vorgeschriebenen Seitenoberfläche bedecken, wobei sich die erste Region von einem Vorderende der vorgeschriebenen Seitenoberfläche zu einem Vorderende einer vordersten der Vielzahl von dichten Schichten erstreckt, wobei die zweite Region sich von einem Hinterende einer hintersten der Vielzahl von dichten Schichten zu der Anschlusselektrode erstreckt.
  • In dem erfindungsgemäßen Gassensor kann der Elementkörper eine rechteckige Parallelepipedform aufweisen und die mindestens eine Seitenoberfläche des Elementkörpers kann vier in Längsrichtung verlaufende Seitenoberflächen enthalten. Die mindestens eine Anschlusselektrode kann mindestens eine Anschlusselektrode enthalten, die auf einer ersten vorgeschriebenen der vier Seitenoberflächen angeordnet ist, und mindestens eine Anschlusselektrode, die auf einer zweiten vorgeschriebenen der vier Seitenoberflächen angeordnet ist, wobei die erste vorgeschriebene Seitenoberfläche und die zweite vorgeschriebene Seitenoberfläche einander gegenüberliegen. Die poröse Schicht kann die erste vorgeschriebene Seitenoberfläche und die zweite vorgeschriebene Seitenoberfläche bedecken und der das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt kann einen das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt, der auf der ersten vorgeschriebenen Seitenoberfläche angeordnet ist, und einen das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt, der auf der zweiten vorgeschriebenen Seitenoberfläche angeordnet ist, enthalten. In diesem Fall kann der Elementkörper ein geschichteter Körper sein, der eine Vielzahl von gestapelten Schichten enthält, und die erste vorgeschriebene Seitenoberfläche und die zweite vorgeschriebene Seitenoberfläche können eine obere Oberfläche bzw. eine untere Oberfläche des Elementkörpers sein, wobei die Stapelrichtung als eine Aufwärts-Abwärts-Richtung definiert ist.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
    • 1 ist eine Querschnittsansicht, die die Art der Befestigung eines Gassensors 10 an einem Rohr 58 zeigt.
    • 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Sensorelements 20.
    • 3 ist eine Querschnittsansicht entlang A-A in 2.
    • 4 ist eine Draufsicht auf das Sensorelement 20.
    • 5 ist eine Unteransicht des Sensorelements 20.
    • 6 zeigt die Anordnung eines das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitts 90.
    • 7 zeigt die Anordnung eines das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitts 90 in einer vergleichbaren Ausführungsform.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die die Art der Befestigung eines Gassensors 10 an einem Rohr 58 in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Sensorelements 20 in der Ansicht von vorne rechts oben. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang A-A in 2. 4 ist eine Draufsicht auf das Sensorelement 20. 5 ist eine Ansicht von unten auf das Sensorelement 20. In der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in den 2 und 3 gezeigt, die Längsrichtung eines Elementkörpers 60 des Sensorelements 20 als eine Vorwärts-Rückwärts-Richtung (Längsrichtung) des Elementkörpers 60 definiert und die Stapelrichtung (Dickenrichtung) des Elementkörpers 60 ist als eine Aufwärts-Abwärts-Richtung definiert. Eine Richtung senkrecht zur Vorwärts-Rückwärts-Richtung und zur Aufwärts-Abwärts-Richtung, d.h. eine Richtung, die durch das Zeichenblatt von 3 verläuft, wird als Links-Rechts-Richtung (Breitenrichtung) definiert.
  • Wie in 1 dargestellt, enthält der Gassensor 10 eine Baugruppe 15, eine Mutter 47, einen Außenzylinder 48, einen Anschluss 50, Leitungsdrähte 55 und einen Gummistopfen 57. Die Baugruppe 15 enthält das Sensorelement 20, eine Schutzabdeckung 30 und ein Elementdichtungsbauteil 40. Der Gassensor 10 wird am Rohr 58, wie einem Abgasrohr eines Fahrzeugs, befestigt und zur Messung der Konzentration eines bestimmten Gases (einer bestimmten Gaskonzentration), wie NOx oder O2, das in dem als Messgegenstand verwendeten Abgas enthalten ist, verwendet. In der vorliegenden Ausführungsform misst der Gassensor 10 die NOx-Konzentration als spezielle Gaskonzentration. Das Sensorelement 20 hat in Längsrichtung gegenüberliegende Enden (vorderes und hinteres Ende), wobei die Vorderendseite die Seite ist, die dem Messgegenstandsgas ausgesetzt ist.
  • Wie in 1 gezeigt, enthält die Schutzabdeckung 30 eine mit einem Boden versehene zylindrische innere Schutzabdeckung 31, die die Vorderendseite des Sensorelements 20 abdeckt, und eine mit einem Boden versehene zylindrische äußere Schutzabdeckung 32, die die innere Schutzabdeckung 31 abdeckt. Sowohl in der inneren als auch in der äußeren Schutzabdeckung 31 und 32 sind eine Vielzahl von Löchern für die Zirkulation des Messgegenstandsgases vorgesehen. Eine Elementkammer 33 ist als Raum ausgebildet, der von der inneren Schutzabdeckung 31 umgeben ist, und eine fünfte Oberfläche 60e (vordere Endoberfläche) des Sensorelements 20 ist innerhalb der Elementkammer 33 angeordnet.
  • Das Elementdichtungsbauteil 40 ist ein Bauteil zum Abdichten und Befestigen des Sensorelements 20. Das Elementdichtungsbauteil 40 beinhaltet: ein zylindrisches Bauteil 41, das einen Metallmantel 42 und einen Innenzylinder 43 enthält; Isolatoren 44a bis 44c (Beispiele für den dichten Körper); Pulverpresslinge 45a und 45b; und einen Metallring 46. Das Sensorelement 20 ist so angeordnet, dass es sich entlang der Mittelachse des Elementdichtungsbauteils 40 erstreckt (eine Achse, die sich in der vorliegenden Ausführungsform in Vorwärts-Rückwärts-Richtung erstreckt) und das Elementdichtungsbauteil 40 in axialer Richtung durchstößt.
  • Der Metallmantel 42 ist ein zylindrisches Metallbauteil. Der Metallmantel 42 hat einen dickwandigen Abschnitt 42a, der sich an der Vorderseite befindet und einen kleineren Innendurchmesser als die Rückseite hat. Die Schutzabdeckung 30 ist an einem Abschnitt des Metallmantels 42 befestigt, der sich auf der gleichen Seite wie das Vorderende des Sensorelements 20 (d.h. die Vorderseite) befindet. Das Hinterende des Metallmantels 42 ist mit einem Flanschabschnitt 43a des Innenzylinders 43 verschweißt. Ein Teil der Innenumfangsoberfläche des dickwandigen Abschnitts 42a ist als Bodenoberfläche 42b ausgebildet, die eine Stufenoberfläche ist. Die Bodenoberfläche 42b trägt den Isolator 44a so, dass der Isolator 44a nicht nach vorne herausragt. Der Metallmantel 42 hat ein Durchgangsloch, das in axialer Richtung (in der vorliegenden Ausführungsform in Vorwärts-Rückwärts-Richtung) durch den Metallmantel 42 verläuft, und das Sensorelement 20 verläuft durch das Durchgangsloch.
  • Der Innenzylinder 43 ist ein zylindrisches Metallbauteil und hat an seinem Vorderende den Flanschabschnitt 43a. Der Innenzylinder 43 und der Metallmantel 42 sind so miteinander verschweißt, dass sie koaxial zueinander sind. Der Innenzylinder 43 hat einen Abschnitt mit vermindertem Durchmesser 43c zum Pressen des Pulverpresslings 45b in Richtung der Mittelachse des Innenzylinders 43 und einen Abschnitt mit vermindertem Durchmesser 43d zum Pressen der Isolatoren 44a bis 44c und der Pulverpresslinge 45a und 45b in Vorwärtsrichtung (in 1 in Richtung der Unterseite) durch den Metallring 46. Der Innenzylinder 43 weist ein Durchgangsloch auf, das in axialer Richtung (in der vorliegenden Ausführungsform in Vorwärts-Rückwärts-Richtung) durch den Innenzylinder 43 verläuft, und das Sensorelement 20 verläuft durch das Durchgangsloch. Das Durchgangsloch des Metallmantels 42 und das Durchgangsloch des Innenzylinders 43 stehen in axialer Richtung miteinander in Verbindung und bilden das Durchgangsloch des zylindrischen Bauteils 41.
  • Die Isolatoren 44a bis 44c und die Pulverpresslinge 45a und 45b sind zwischen der Innenumfangsoberfläche des Durchgangslochs des zylindrischen Bauteils 41 und dem Sensorelement 20 angeordnet. Die Isolatoren 44a bis 44c dienen als Träger für die Pulverpresslinge 45a und 45b. Beispiele für das Material der Isolatoren 44a bis 44c sind Keramiken wie Aluminiumoxid, Steatit, Zirkoniumdioxid, Spinell, Cordierit, Mullit und Glas. Die Isolatoren 44a bis 44c sind dichte Bauteile und deren Porosität beträgt beispielsweise weniger als 1 %. Jeder der Isolatoren 44a bis 44c ist ein hohles, säulenförmiges Bauteil mit einem Durchgangsloch, das in axialer Richtung (in der vorliegenden Ausführungsform in Vorwärts-Rückwärts-Richtung) hindurchgeht, und das Sensorelement 20 geht durch das Durchgangsloch. In der vorliegenden Ausführungsform hat das Durchgangsloch von jedem der Isolatoren 44a bis 44c einen viereckigen Querschnitt, der senkrecht zur axialen Richtung liegt und der Form des Sensorelements 20 entspricht. Die Pulverpresslinge 45a und 45b werden z.B. durch Formen eines Pulvers gebildet und dienen jeweils als Dichtungsmedium. Beispiele für das Material der Pulverpresslinge 45a und 45b sind Talkum und keramische Pulver wie Aluminiumoxidpulver und Bornitridpulver und die Pulverpresslinge 45a und 45b können jeweils mindestens eines dieser Materialien enthalten. Die in den Pulverpresslingen 45a und 45b enthaltenen Teilchen können einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 150 bis 300 µm haben. Der Pulverpressling 45a wird zwischen die Isolatoren 44a und 44b gefüllt, von gegenüberliegenden Seiten (Vorder- und Rückseite) in axialer Richtung dazwischen geschoben und von den Isolatoren 44a und 44b gedrückt. Der Pulverpressling 45b wird zwischen die Isolatoren 44b und 44c gefüllt, von gegenüberliegenden Seiten (Vorder- und Rückseite) in axialer Richtung dazwischen geschoben und von den Isolatoren 44b und 44c gedrückt. Die Isolatoren 44a bis 44c und die Pulverpresslinge 45a und 45b werden zwischen der Bodenoberfläche 42b des dickwandigen Abschnitts 42a des Metallmantels 42 und sowohl dem Abschnitt mit vermindertem Durchmesser 43d als auch dem Metallring 46 eingeklemmt und in axialer Richtung von gegenüberliegenden Seiten (Vorder- und Rückseite) gedrückt. Die von den Abschnitten mit verringertem Durchmesser 43c und 43d ausgeübte Druckkraft bewirkt, dass die Pulverpresslinge 45a und 45b zwischen dem zylindrischen Bauteil 41 und dem Sensorelement 20 zusammengedrückt werden, und die Pulverpresslinge 45a und 45b schließen die Verbindung zwischen der Elementkammer 33 in der Schutzhülle 30 und einem Raum 49 im Au-ßenzylinder 48 und fixieren das Sensorelement 20.
  • Die Mutter 47 ist an der Außenseite des Metallmantels 42 so befestigt, dass sie koaxial zum Metallmantel 42 ist. Die Mutter 47 hat einen Außengewindeabschnitt, der an der Außenumfangsoberfläche der Mutter 47 ausgebildet ist. Der Außengewindeabschnitt wird in einen Innengewindeabschnitt geschraubt, der an der Innenumfangsoberfläche eines an das Rohr 58 geschweißten Befestigungsbauteils 59 ausgebildet ist. Auf diese Weise wird der Gassensor 10 an dem Rohr 58 befestigt, wobei die Vorderendseite des Sensorelements 20 und die Schutzabdeckung 30 in das Rohr 58 hineinragen.
  • Der Außenzylinder 48 ist ein zylindrisches Metallbauteil und bedeckt den Innenzylinder 43, die Hinterendseite des Sensorelements 20 und den Anschluss 50. Ein hinterer Endabschnitt des Metallmantels 42 ist in den Außenzylinder 48 eingesetzt. Ein vorderer Endabschnitt des Außenzylinders 48 ist mit dem Metallmantel 42 verschweißt. Die mit dem Anschluss 50 verbundenen Leitungsdrähte 55 werden vom Hinterende des Außenzylinders 48 nach außen geführt. Der Anschluss 50 steht in Kontakt mit den oberen Anschlusselektroden 71 und den unteren Anschlusselektroden 72, die an den hinteren Endabschnitten der jeweiligen Oberflächen des Sensorelements 20 angeordnet sind, und ist mit diesen elektrisch verbunden. Die Leitungsdrähte 55 sind elektrisch durchgängig mit den Elektroden 64 bis 68 und einem Heizer 69 verbunden, die im Inneren des Sensorelements 20 durch den Anschluss 50 angeordnet sind. Der Spalt zwischen dem Außenzylinder 48 und den Leitungsdrähten 55 ist durch den Gummistopfen 57 abgedichtet. Der Raum 49 innerhalb des Au-ßenzylinders 48 ist mit einem Bezugsgas gefüllt. Eine sechste Oberfläche 60f (hintere Endoberfläche) des Sensorelements 20 ist innerhalb des Raums 49 angeordnet.
  • Wie in den 2 bis 5 gezeigt, enthält das Sensorelement 20 den Elementkörper 60, einen Erfassungsabschnitt 63, den Heizer 69, die oberen Anschlusselektroden 71, die unteren Anschlusselektroden 72, eine poröse Schicht 80 und einen das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 90. Der Elementkörper 60 enthält einen Schichtkörper, der durch Aufeinanderschichten einer Vielzahl von (in 3 sechs) sauerstoffionenleitenden Festelektrolytschichten, z.B. aus Zirkoniumdioxid (ZrO2), hergestellt wird. Der Elementkörper 60 hat eine längliche rechteckige Parallelepipedform, deren Längsrichtung sich in Vorwärts-Rückwärts-Richtung erstreckt, und weist erste bis sechste Oberflächen 60a bis 60f auf, die die oberen, unteren, linken, rechten, vorderen und hinteren Außenflächen des Elementkörpers 60 sind. Die ersten bis vierten Oberflächen 60a bis 60d sind Oberflächen, die sich in Längsrichtung des Elementhauptkörpers 60 erstrecken und den Seitenoberflächen des Elementhauptkörpers 60 entsprechen. Die fünfte Oberfläche 60e ist die vordere Endoberfläche des Elementkörpers 60 und die sechste Oberfläche 60f ist die hintere Endoberfläche des Elementkörpers 60. Was die Abmessungen des Elementkörpers 60 betrifft, so kann die Länge beispielsweise 25 mm bis einschließlich 100 mm betragen. Die Breite kann von 2 mm bis einschließlich 10 mm liegen und die Dicke kann von 0,5 mm bis einschließlich 5 mm liegen. In dem Elementkörper 60 sind ausgebildet: ein Messgegenstandsgaseinlass 61 mit einer Öffnung an der fünften Oberfläche 60e zum Einleiten des Messgegenstandsgases in den Elementkörper 60; und ein Bezugsgaseinlass 62 mit einer Öffnung an der sechsten Oberfläche 60f zum Einleiten des Bezugsgases (in der vorliegenden Ausführungsform Luft), das als Bezug zur Erfassung der speziellen Gaskonzentration verwendet wird, in den Elementkörper 60.
  • Der Erfassungsabschnitt 63 dient zur Erfassung der speziellen Gaskonzentration im Messgegenstandsgas. Der Erfassungsabschnitt 63 enthält eine Vielzahl von Elektroden, die an einer Vorderendseite des Elementkörpers 60 angeordnet sind. In der vorliegenden Ausführungsform enthält der Erfassungsabschnitt 63 eine Au-ßenelektrode 64, die auf der ersten Oberfläche 60a angeordnet ist, und enthält weiterhin eine innere Hauptpumpelektrode 65, eine innere Hilfspumpelektrode 66, eine Messelektrode 67 und eine Bezugselektrode 68, die im Inneren des Elementkörpers 60 angeordnet sind. Die innere Hauptpumpelektrode 65 und die innere Hilfspumpelektrode 66 sind an der Innenumfangsoberfläche eines Innenraums des Elementkörpers 60 angeordnet und weisen jeweils eine tunnelartige Struktur auf.
  • Das Prinzip der Erfassung der speziellen Gaskonzentration im Messgegenstandsgas durch den Erfassungsabschnitt 63 ist allgemein bekannt und so wird auf eine Beschreibung im Einzelnen verzichtet. Der Erfassungsabschnitt 63 erfasst die spezielle Gaskonzentration zum Beispiel auf folgende Weise. Der Erfassungsabschnitt 63 pumpt Sauerstoff im Messgegenstandsgas um die innere Hauptpumpelektrode 65 herum nach außen (die Elementkammer 33) oder pumpt Sauerstoff von au-ßen in Abhängigkeit von einer zwischen der Außenelektrode 64 und der inneren Hauptpumpelektrode 65 angelegten Spannung. Darüber hinaus pumpt der Erfassungsabschnitt 63 den Sauerstoff im Messgegenstandsgas um die innere Hilfspumpelektrode 66 nach außen (in die Elementkammer 33) oder pumpt Sauerstoff von außen entsprechend einer zwischen der Außenelektrode 64 und der inneren Hilfspumpelektrode 66 angelegten Spannung. Auf diese Weise gelangt das Messgegenstandsgas, dessen Sauerstoffkonzentration auf eine vorgeschriebene Konzentration eingestellt wurde, zur Messelektrode 67. Die Messelektrode 67 wirkt als NOx-Reduktionskatalysator und reduziert das spezielle Gas (NOx) im Messgegenstandsgas, das die Messelektrode 67 erreicht hat. Dann erzeugt der Erfassungsabschnitt 63 ein elektrisches Signal, das einer elektromotorischen Kraft entspricht, die zwischen der Messelektrode 67 und der Bezugselektrode 68 in Abhängigkeit von der Sauerstoffkonzentration im reduzierten Gas erzeugt wird, oder das einem Strom entspricht, der zwischen der Messelektrode 67 und der Außenelektrode 64 in Abhängigkeit von der elektromotorischen Kraft fließt. Das von dem Erfassungsabschnitt 63 erzeugte elektrische Signal ist ein Signal, das einen Wert anzeigt, der der speziellen Gaskonzentration in dem Messgegenstandsgas entspricht (ein Wert, aus dem die spezielle Gaskonzentration abgeleitet werden kann) und dem von dem Erfassungsabschnitt 63 erfassten Erfassungswert entspricht.
  • Der Heizer 69 ist ein elektrischer Widerstand, der im Inneren des Elementkörpers 60 angeordnet ist. Wenn dem Heizer 69 von außen elektrischer Strom zugeführt wird, erzeugt der Heizer 69 Wärme und erwärmt den Elementkörper 60. Der Heizer 69 kann die im Elementkörper 60 enthaltenen Festelektrolytschichten erwärmen, sie heiß halten und ihre Temperatur auf die Temperatur einstellen, bei der die Festelektrolytschichten aktiviert werden (z.B. 800°C).
  • Die oberen Anschlusselektroden 71 und die unteren Anschlusselektroden 72 sind an den hinteren Endseitenabschnitten der Seitenoberflächen des Elementkörpers 60 angeordnet und sind Elektroden, die einen elektrischen Stromdurchgang zwischen dem Elementkörper 60 und der Außenseite ermöglichen. Die oberen und unteren Anschlusselektroden 71 und 72 sind nicht mit der porösen Schicht 80 bedeckt und liegen frei. In der vorliegenden Ausführungsform enthalten die oberen Anschlusselektroden 71 vier obere Anschlusselektroden 71a bis 71d, die in Links-Rechts-Richtung angeordnet sind und sich auf der Hinterendseite der ersten Oberfläche 60a (obere Oberfläche) befinden. Die unteren Anschlusselektroden 72 enthalten vier untere Anschlusselektroden 72a bis 72d, die in der Links-Rechts-Richtung angeordnet sind und sich an der Hinterendseite der zweiten Oberfläche 60b (untere Oberfläche) gegenüber der ersten Oberfläche 60a (obere Oberfläche) befinden. Jede der oberen Anschlusselektroden 71 a bis 71 d und der unteren Anschlusselektroden 72a bis 72d ist elektrisch durchgängig mit einem entsprechenden Heizer 69 und der Vielzahl von Elektroden 64 bis 68 des Erfassungsabschnitts 63 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform ist die obere Anschlusselektrode 71a elektrisch durchgehend mit der Messelektrode 67 und die obere Anschlusselektrode 71 b elektrisch durchgehend mit der Außenelektrode 64 verbunden. Die obere Anschlusselektrode 71c ist elektrisch durchgängig mit der inneren Hilfspumpelektrode 66 und die obere Anschlusselektrode 71 d ist elektrisch durchgängig mit der inneren Hauptpumpelektrode 65. Die unteren Anschlusselektroden 72a bis 72c sind elektrisch durchgängig mit dem Heizer 69 und die untere Anschlusselektrode 72d ist elektrisch durchgängig mit der Bezugselektrode 68. Die obere Anschlusselektrode 71 b ist über einen äußeren Leitungsdraht 75, der auf der ersten Oberfläche 60a angeordnet ist, elektrisch durchgängig mit der Außenelektrode 64 (siehe 3 und 4). Jede der anderen Anschlusselektroden ist über einen im Inneren des Elementkörpers 60 angeordneten Leitungsdraht, ein Durchgangsloch usw. mit einer entsprechenden Elektrode oder dem Heizer 69 elektrisch durchgängig.
  • Die poröse Schicht 80 ist ein poröser Körper, der zumindest die vorderen Endabschnitte der Seitenoberflächen des Elementkörpers 60 bedeckt, auf denen die obere und die untere Anschlusselektrode 71 und 72 angeordnet sind, d.h. die erste und die zweite Oberfläche 60a und 60b. In der vorliegenden Ausführungsform enthält die poröse Schicht 80: innere poröse Schichten 81, die die ersten und zweiten Oberflächen 60a und 60b bedecken; und eine äußere poröse Schicht 85, die an der Außenseite der inneren porösen Schichten 81 angeordnet ist.
  • Die inneren porösen Schichten 81 enthalten eine erste innere poröse Schicht 83, die die erste Oberfläche 60a (ein Beispiel für die erste vorgeschriebene Seitenoberfläche) bedeckt, und eine zweite innere poröse Schicht 84, die die zweite Oberfläche 60b (ein Beispiel für die zweite vorgeschriebene Seitenoberfläche) bedeckt. Die erste innere poröse Schicht 83 enthält einen Vorderendseitenabschnitt 83a und einen Hinterendseitenabschnitt 83b (siehe 2 bis 4). Der Vorderendseitenabschnitt 83a bedeckt eine Region der ersten Oberfläche 60a, die sich vom Vorderende der ersten Oberfläche 60a bis zu einem vorderen Endabschnitt einer vordersten ersten dichten Schicht 92 einer Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 in einem ersten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 91 erstreckt (diese Region ist ein Beispiel für die erste Region). Der Hinterendseitenabschnitt 83b bedeckt eine Region der ersten Oberfläche 60a, die sich von einem hinteren Endabschnitt einer hintersten ersten dichten Schicht 92 der Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 bis zum Hinterende der ersten Oberfläche 60a erstreckt (diese Region ist ein Beispiel für die zweite Region), mit Ausnahme einer Region, in der die oberen Anschlusselektroden 71 vorhanden sind. Die Breiten des Vorderendseitenabschnitts 83a und des Hinterendseitenabschnitts 83b der ersten inneren porösen Schicht 83 in der Links-Rechts-Richtung sind die gleichen wie die Breite der ersten Oberfläche 60a in der Links-Rechts-Richtung und der Vorderendseitenabschnitt 83a und der Hinterendseitenabschnitt 83b bedecken die erste Oberfläche 60a so, dass sie sich vom linken Rand der ersten Oberfläche 60a zu ihrem rechten Rand erstrecken. Die erste innere poröse Schicht 83 bedeckt zumindest einen Teil der Außenelektrode 64 und zumindest einen Teil des äußeren Leitungsdrahts 75. In der vorliegenden Ausführungsform, wie in den 3 und 4 gezeigt, bedeckt die erste innere poröse Schicht 83 die Außenelektrode 64 vollständig und bedeckt auch den äußeren Leitungsdraht 75 vollständig, mit Ausnahme einer Region, die sich von der vordersten ersten dichten Schicht 92 der Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 in dem ersten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 91 bis zur hintersten ersten dichten Schicht 92 erstreckt. Die erste innere poröse Schicht 83 dient als Schutzschicht, die die Außenelektrode 64 und den äußeren Leitungsdraht 75 vor Komponenten des Messgegenstandsgases wie Schwefelsäure schützt und Korrosion usw. der Au-ßenelektrode 64 und des äußeren Leitungsdrahtes 75 verhindert.
  • Die zweite innere poröse Schicht 84 enthält einen Vorderendseitenabschnitt 84a und einen Hinterendseitenabschnitt 84b (siehe 2, 4 und 5). Der Vorderendseitenabschnitt 84a bedeckt eine Region der zweiten Oberfläche 60b, die sich vom Vorderende der zweiten Oberfläche 60b bis zu einem vorderen Endabschnitt einer vordersten zweiten dichten Schicht 95 einer Vielzahl von zweiten dichten Schichten 95 in einem zweiten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 94 erstreckt (diese Region ist ein Beispiel für die erste Region). Der Hinterendseitenabschnitt 84b bedeckt eine Region der zweiten Oberfläche 60b, die sich von einem hinteren Endabschnitt einer hintersten zweiten dichten Schicht 95 der Vielzahl von zweiten dichten Schichten 95 bis zum Hinterende der zweiten Oberfläche 60b erstreckt (diese Region ist ein Beispiel für die zweite Region), mit Ausnahme einer Region, in der die unteren Anschlusselektroden 72 vorhanden sind. Die Breiten des Vorderendseitenabschnitts 84a und des Hinterendseitenabschnitts 84b der zweiten inneren porösen Schicht 84 in der Links-Rechts-Richtung sind die gleichen wie die Breite der zweiten Oberfläche 60b in der Links-Rechts-Richtung und der Vorderendseitenabschnitt 84a und der Hinterendseitenabschnitt 84b bedecken die zweite Oberfläche 60b so, dass sie sich vom linken Rand der zweiten Oberfläche 60b zu ihrem rechten Rand erstrecken.
  • Die äußere poröse Schicht 85 bedeckt die erste bis fünfte Oberfläche 60a bis 60e. Die äußere poröse Schicht 85 bedeckt die inneren porösen Schichten 81, um dadurch die erste Oberfläche 60a und die zweite Oberfläche 60b zu bedecken. Die Länge der äußeren porösen Schicht 85 in Vorwärts-Rückwärts-Richtung ist kürzer als die der inneren porösen Schichten 81. Im Gegensatz zu den inneren porösen Schichten 81 bedeckt die äußere poröse Schicht 85 nur das vordere Ende des Elementkörpers 60 und eine Region um das vordere Ende herum. In diesem Fall bedeckt die äußere poröse Schicht 85 einen Abschnitt des Elementkörpers 60, der sich um die Elektroden 64 bis 68 des Erfassungsabschnitts 63 herum befindet, d.h. einen Abschnitt des Elementkörpers 60, der innerhalb der Elementkammer 33 angeordnet ist und dem Messgegenstandsgas ausgesetzt werden soll. Daher dient die äußere poröse Schicht 85 als Schutzschicht, die das Auftreten von Rissen im Elementkörper 60 aufgrund der Anhaftung von z.B. Feuchtigkeit usw. im Messgegenstandsgas verringert.
  • Die poröse Schicht 80 ist beispielsweise aus einem keramischen porösen Material wie einem porösen Aluminiumoxidmaterial, einem porösen Zirkoniumoxidmaterial, einem porösen Spinellmaterial, einem porösen Cordieritmaterial, einem porösen Titandioxidmaterial oder einem porösen Magnesiumoxidmaterial aufgebaut. In der vorliegenden Ausführungsform wird die poröse Schicht 80 aus einem porösen Aluminiumoxidmaterial gebildet. Die Dicke der ersten inneren porösen Schicht 83 und die Dicke der zweiten inneren porösen Schicht 84 können beispielsweise von 5 µm bis einschließlich 40 µm betragen. Die Dicke der äußeren porösen Schicht 85 liegt beispielsweise von 40 µm bis einschließlich 800 µm. Die Porosität der porösen Schicht 80 beträgt 10 % oder mehr. Die poröse Schicht 80 bedeckt die Außenelektrode 64 und den Messgegenstandsgaseinlass 61. Wenn die Porosität der porösen Schicht 80 jedoch 10 % oder mehr beträgt, kann das Messgegenstandsgas durch die poröse Schicht 80 hindurchtreten. Die Porosität der inneren porösen Schichten 81 kann von 10 % bis einschließlich 50 % liegen. Die Porosität der äußeren porösen Schicht 85 kann von 10 % bis einschließlich 85 % betragen. Die Porosität der äußeren porösen Schicht 85 kann die gleiche sein wie die Porosität der inneren porösen Schichten 81 oder kann höher als die Porosität der inneren porösen Schichten 81 sein.
  • Die Porosität der inneren porösen Schichten 81 ist ein Wert, der wie folgt aus einem Bild (REM-Bild) abgeleitet wird, das durch Beobachtung mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) gewonnen wurde. Zunächst wird das Sensorelement 20 in Richtung der Dicke der inneren porösen Schichten 81 geschnitten und ein Querschnitt einer der inneren porösen Schichten 81 wird als Beobachtungsoberfläche verwendet. Der Querschnitt wird in ein Harz eingebettet und poliert, um ein Beobachtungsbeispiel zu erhalten. Anschließend wird die Vergrößerung des REM auf 1000-bis 10000-fach eingestellt und ein Bild der Beobachtungsoberfläche des Beobachtungsbeispiels aufgenommen, um so ein REM-Bild der inneren porösen Schicht 81 zu erhalten. Anschließend wird das erhaltene Bild einer Bildanalyse unterzogen, und ein Schwellenwert wird durch eine diskriminante Analysemethode (Binarisierung nach Otsu) unter Verwendung einer Helligkeitsverteilung bestimmt, die aus den Helligkeitsdaten der Pixel im Bild gewonnen wird. Anhand des ermittelten Schwellenwerts werden die Pixel im Bild binarisiert und in Objektabschnitte und Porenabschnitte unterteilt, und die Fläche der Objektabschnitte und die Fläche der Porenabschnitte werden berechnet. Dann wird das Verhältnis der Fläche der Porenabschnitte zur Gesamtfläche (Gesamtfläche der Objektabschnitte und der Porenabschnitte) als Porosität (Einheit: %) berechnet. Die Porosität der äußeren porösen Schicht 85 und die Porositäten der ersten dichten Schichten 92 und der zweiten dichten Schichten 95, die später beschrieben werden, werden auf die gleiche Weise wie vorstehend beschrieben berechnet.
  • Der das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt 90 verringert die Kapillarwirkung von Wasser in der Längsrichtung des Elementkörpers 60. Bei der vorliegenden Ausführungsform enthält der das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt 90 den ersten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 91 und den zweiten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 94. Der erste das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt 91 ist auf der ersten Oberfläche 60a angeordnet, auf der die oberen Anschlusselektroden 71 und die erste innere poröse Schicht 83 angeordnet sind, und befindet sich zwischen dem Vorderendseitenabschnitt 83a und dem Hinterendseitenabschnitt 83b in der Längsrichtung (der Vorwärts-Rückwärts-Richtung in der vorliegenden Ausführungsform) des Elementkörpers 60. Der erste das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt 91 ist näher am Vorderende des Elementkörpers 60 angeordnet als die oberen Anschlusselektroden 71, d.h. er ist vor den oberen Anschlusselektroden 71 angeordnet. Der erste das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt 91 ist hinter der Außenelektrode 64 angeordnet. Der erste das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt 91 ist hinter allen der Vielzahl von Elektroden 64 bis 68, einschließlich der Außenelektrode 64, die im Erfassungsabschnitt 63 enthalten sind, angeordnet (siehe 3). Der erste das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt 91 spielt eine Rolle bei der Verhinderung von Wasser (Feuchtigkeit), das sich durch Kapillarwirkung durch den Vorderendseitenabschnitt 83a der ersten inneren porösen Schicht 83 nach hinten bewegt hat und durch den ersten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 91 gelangt, um dadurch zu verhindern, dass das Wasser die oberen Anschlusselektroden 71 erreicht. Der erste das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt 91 enthält eine Vielzahl von (fünf in den 2 bis 4) ersten dichten Schichten 92. Die Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 sind auf der ersten Oberfläche 60a so angeordnet, dass sie in der Längsrichtung des Elementkörpers 60 in Intervallen angeordnet sind. Jede der ersten dichten Schichten 92 ist eine dichte Schicht mit einer Porosität von weniger als 10 %. Die Breite jeder der ersten dichten Schichten 92 in der Links-Rechts-Richtung ist die gleiche wie die Breite der ersten Oberfläche 60a in der Links-Rechts-Richtung und jede der ersten dichten Schichten 92 bedeckt die erste Oberfläche 60a so, dass sie sich vom linken Rand der ersten Oberfläche 60a zu ihrem rechten Rand erstreckt. Der vordere Endabschnitt der vordersten ersten dichten Schicht 92 der Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 kann in Kontakt mit einem hinteren Endabschnitt des Vorderendseitenabschnitts 83a der ersten inneren porösen Schicht 83 sein. Wie in 4 dargestellt, bedecken die ersten dichten Schichten 92 einen Teil des äußeren Leitungsdrahtes 75. Zwischen jeweils zwei benachbarten ersten dichten Schichten 92, die in Längsrichtung des Elementkörpers 60 aneinandergrenzen, ist eine erste Spaltregion 97 ausgebildet (in den 2 bis 4 sind vier erste Spaltregionen 97 ausgebildet). Jede der ersten Spaltregionen 97 ist eine Region der ersten Oberfläche 60a, in der die poröse Schicht 80 und die ersten dichten Schichten 92 nicht vorhanden sind. Der äußere Leitungsdraht 75 liegt in den Abschnitten frei, in denen die ersten Lückenregionen 97 vorhanden sind.
  • Der zweite das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt 94 ist auf der zweiten Oberfläche 60b angeordnet, auf der die unteren Anschlusselektroden 72 und die zweite innere poröse Schicht 84 angeordnet sind, und befindet sich zwischen dem Vorderendseitenabschnitt 84a und dem Hinterendseitenabschnitt 84b in der Längsrichtung (in der vorliegenden Ausführungsform die Vorwärts-Rückwärts-Richtung) des Elementkörpers 60. Der zweite das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt 94 ist näher am Vorderende des Elementkörpers 60 angeordnet als die unteren Anschlusselektroden 72, d.h. er ist vor den unteren Anschlusselektroden 72 angeordnet. Der zweite das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt 94 ist hinter der Außenelektrode 64 angeordnet. Der zweite das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt 94 ist hinter allen der Vielzahl von Elektroden 64 bis 68, einschließlich der Außenelektrode 64, die im Erfassungsabschnitt 63 enthalten sind, angeordnet (siehe 3). Der zweite das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt 94 spielt eine Rolle beim Verhindern des Wassers (Feuchtigkeit), das sich durch Kapillarwirkung durch den Vorderendseitenabschnitt 84a der zweiten inneren porösen Schicht 84 nach hinten bewegt hat und durch den zweiten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 94 hindurchgeht, um dadurch zu verhindern, dass das Wasser die unteren Anschlusselektroden 72 erreicht. Der zweite das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt 94 enthält eine Vielzahl von (fünf in den 2, 3 und 5) zweiten dichten Schichten 95. Die Vielzahl von zweiten dichten Schichten 95 sind auf der zweiten Oberfläche 60b so angeordnet, dass sie in der Längsrichtung des Elementkörpers 60 in Intervallen angeordnet sind. Jede der zweiten dichten Schichten 95 ist eine dichte Schicht mit einer Porosität von weniger als 10 %. Die Breite jeder der zweiten dichten Schichten 95 in der Links-Rechts-Richtung ist die gleiche wie die Breite der zweiten Oberfläche 60b in der Links-Rechts-Richtung und jede der zweiten dichten Schichten 95 bedeckt die zweite Oberfläche 60b so, dass sie sich vom linken Rand der zweiten Oberfläche 60b zu ihrem rechten Rand erstreckt. Der vordere Endabschnitt der vordersten zweiten dichten Schicht 95 der Vielzahl von zweiten dichten Schichten 95 kann in Kontakt mit einem hinteren Endabschnitt des Vorderendseitenabschnitts 84a der zweiten inneren porösen Schicht 84 sein. Zwischen jeweils zwei benachbarten zweiten dichten Schichten 95, die in Längsrichtung des Elementkörpers 60 aneinandergrenzen, ist eine zweite Spaltregion 98 ausgebildet (in den 2, 3 und 5 sind vier zweite Spaltregionen 98 ausgebildet). Jede der zweiten Spaltregionen 98 ist eine Region der zweiten Oberfläche 60b, in der die poröse Schicht 80 und die zweiten dichten Schichten 95 nicht vorhanden sind.
  • Die ersten dichten Schichten 92 und die zweiten dichten Schichten 95 unterscheiden sich von der porösen Schicht 80 dadurch, dass ihre Porosität weniger als 10 % beträgt. Es kann jedoch auch eine Keramik verwendet werden, die aus einem der vorstehend beschriebenen Materialien für die poröse Schicht 80 aufgebaut ist. In der vorliegenden Ausführungsform sind die ersten dichten Schichten 92 und die zweiten dichten Schichten 95 jeweils aus einer Keramik, d.h. aus Aluminiumoxid aufgebaut. Die Dicke jeder der ersten dichten Schichten 92 und der zweiten dichten Schichten 95 kann beispielsweise von 5 µm bis einschließlich 40 µm betragen. Vorzugsweise ist die Dicke jeder der ersten dichten Schichten 92 gleich der oder größer als die Dicke der ersten inneren porösen Schicht 83. Ebenso ist vorzugsweise die Dicke jeder der zweiten dichten Schichten 95 gleich oder größer als die Dicke der zweiten inneren porösen Schicht 84. Die Porosität jeder der ersten dichten Schichten 92 und der zweiten dichten Schichten 95 beträgt vorzugsweise 8 % oder weniger und bevorzugter 5 % oder weniger. Je kleiner die Porosität ist, desto stärker können die ersten dichten Schichten 92 und die zweiten dichten Schichten 95 die Kapillarwirkung von Wasser in Längsrichtung des Elementkörpers 60 verringern.
  • Die Zahl N1 der ersten dichten Schichten 92 und die Zahl N2 der zweiten dichten Schichten 95 sind gleich und betragen zwei oder mehr. Bevorzugter sind die Zahlen N1 und N2 drei oder mehr, fünf oder mehr, oder zehn oder mehr. Die Wirkung der ersten dichten Schichten 92 und der zweiten dichten Schichten 95 bei der Verringerung der Wassermigration in der Längsrichtung des Elementkörpers 60 ist in ihrem vorderen Endabschnitt höher als in ihrem mittleren und hinteren Endabschnitt in Bezug auf die Längsrichtung des Elementkörpers 60. Daher kann, wenn eine Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 und eine Vielzahl von zweiten dichten Schichten 95 vorgesehen sind, die Wasserbewegung in Längsrichtung weiter verhindert werden als wenn nur eine erste dichte Schicht 92 und nur eine zweite dichte Schicht 95 vorgesehen sind. Die Erfinder haben diese Erkenntnis durch Experimente und Analysen bestätigt. Die Zahlen N1 und N2 können voneinander abweichen.
  • Die Länge L1 (siehe 4) jeder der ersten dichten Schichten 92 in der Längsrichtung des Elementkörpers 60 (die Vorwärts-Rückwärts-Richtung in der vorliegenden Ausführungsform) und die Länge L2 (siehe 5) jeder der zweiten dichten Schichten 95 sind gleich und betragen 0,1 mm oder mehr. Die Längen L1 und L2 betragen vorzugsweise 0,2 mm oder mehr. Die Gesamtlänge Ls1 der Vielzahl der ersten dichten Schichten 92 in Längsrichtung des Elementkörpers 60 und die Gesamtlänge Ls2 der Vielzahl der zweiten dichten Schichten 95 sind gleich und betragen 0,5 mm oder mehr. Vorzugsweise betragen die Gesamtlängen Ls1 und Ls2 5 mm oder mehr oder 10 mm oder mehr. Wenn die Gesamtlängen Ls1 und Ls2 0,5 mm oder mehr betragen, können die ersten dichten Schichten 92 und die zweiten dichten Schichten 95 die Wassermigration durch den ersten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 91 und den zweiten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 94 in Längsrichtung verringern. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben diese Erkenntnis durch Experimente und Analysen bestätigt. Die Längen L1 der ersten dichten Schichten 92 können voneinander abweichen. Die Längen L2 der zweiten dichten Schichten 95 können voneinander abweichen. Die Längen L1 und L2 können sich voneinander unterscheiden. Die Gesamtlängen Ls1 und Ls2 können sich voneinander unterscheiden. Die Vielzahl der ersten dichten Schichten 92 kann in regelmäßigen oder unregelmäßigen Intervallen in Längsrichtung des Elementkörpers 60 angeordnet sein. Die Vielzahl der zweiten dichten Schichten 95 kann in regelmäßigen oder unregelmäßigen Intervallen in Längsrichtung des Elementkörpers 60 angeordnet sein.
  • Die Länge jeder der ersten Spaltregionen 97 und die Länge jeder der zweiten Spaltregionen 98 in der Längsrichtung des Elementkörpers 60 (der Vorwärts-Rückwärts-Richtung in der vorliegenden Ausführungsform) beträgt vorzugsweise 1 mm oder weniger. Wenn diese Längen relativ klein sind, kann die Fläche der Abschnitte des Elementkörpers 60, in denen die ersten und zweiten Oberflächen 60a und 60b freiliegen, d.h. die Abschnitte, die nicht mit der porösen Schicht 80 und den ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 bedeckt sind, vermindert werden. Insbesondere ist bei der vorliegenden Ausführungsform der äußere Leitungsdraht 75 auf der ersten Oberfläche 60a angeordnet, so dass der äußere Leitungsdraht 75 in den Abschnitten freiliegt, in denen die ersten Spaltregionen 97 vorhanden sind. Daher kann durch die Verringerung der Länge jeder der ersten Spaltregionen 97 die Fläche der Abschnitte des äußeren Leitungsdrahtes 75, die nicht durch die poröse Schicht 80 und die ersten dichten Schichten 92 geschützt sind, verringert werden. Die Länge jeder der ersten Spaltregionen 97 und die Länge jeder der zweiten Spaltregionen 98 kann 0,2 mm oder mehr betragen.
  • 6 ist eine Erläuterung, die die Positionsbeziehungen zwischen dem das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 90, den Isolatoren 44a bis 44c und den Pulverpresslingen 45a und 45b zeigt, und ist eine vertikale Querschnittsansicht des Gassensors 10, wobei für die Beschreibung irrelevante Bauteile weggelassen wurden. Die ersten dichten Schichten 92 in dem ersten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 91 und die zweiten dichten Schichten 95 in dem zweiten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 94 sind so angeordnet, dass die Positionen der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 94 in der Längsrichtung (in der vorliegenden Ausführungsform die Vorwärts-Rückwärts-Richtung) des Sensorelements 20 die Innenumfangsoberflächen 44b1 und 44b2 des Isolators 44b überlappen. Die Innenumfangsoberfläche 44b1 des Isolators 44b ist eine Oberfläche des Isolators 44b, die den ersten dichten Schichten 92 zugewandt ist, d.h. eine Oberfläche, die den ersten dichten Schichten 92 zugewandt ist, und ist eine Oberseitenoberfläche der Innenumfangsoberflächen des Isolators 44b, die eine viereckige Querschnittsform haben. Die Innenumfangsoberfläche 44b2 des Isolators 44b ist eine Oberfläche des Isolators 44b, die den zweiten dichten Schichten 95 zugewandt ist, d.h. eine Oberfläche, die den zweiten dichten Schichten 95 zugewandt ist, und ist eine Unterseitenoberfläche der Innenumfangsoberflächen des Isolators 44b, die eine viereckige Querschnittsform aufweisen.
  • In 6 sind die Innenumfangsoberfläche 44b1 des Isolators 44b und die ersten dichten Schichten 92 in dem ersten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 91 miteinander in Kontakt. Sie können jedoch in der Aufwärts-Abwärts-Richtung voneinander getrennt sein. Wenn sie voneinander getrennt sind, wird beispielsweise verhindert, dass sie miteinander in Kontakt kommen, selbst wenn sie thermisch gedehnt werden oder der Gassensor 10 vibriert, so dass ein Bruch des mindestens einen Isolators 44b und des Sensorelements 20 verhindert werden kann. Der Trennungsabstand zwischen der Innenumfangsoberfläche 44b1 des Isolators 44b und den ersten dichten Schichten 92 kann bei Raumtemperatur (z.B. 20°C) 50 µm oder mehr betragen. In diesem Fall kann die Wassermigration durch den Spalt zwischen der Innenumfangsoberfläche 44b1 des Isolators 44b und den ersten dichten Schichten 92 durch Kapillarwirkung verhindert werden. Der Trennungsabstand beträgt vorzugsweise 100 µm oder mehr. Der Trennungsabstand kann 500 µm oder weniger betragen. In 6 sind die Innenumfangsoberfläche 44b2 des Isolators 44b und die zweiten dichten Schichten 95 im zweiten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 94 ebenfalls in Kontakt miteinander. Sie können jedoch in der Aufwärts-Abwärts-Richtung voneinander getrennt sein. In diesem Fall kann ihr Trennungsabstand mindestens einem der vorstehend genannten Zahlenbereiche entsprechen.
  • Als Nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des Gassensors 10 mit der vorstehend beschriebenen Struktur beschrieben. Es wird ein Verfahren zur Herstellung des Sensorelements 20 beschrieben, und dann wird das Verfahren zur Herstellung des Gassensors 10 mit dem darin eingebauten Sensorelement 20 beschrieben.
  • Im Folgenden wird das Verfahren zur Herstellung des Sensorelements 20 beschrieben. Zunächst wird eine Vielzahl (in der vorliegenden Ausführungsform sechs) Keramikgrünplatten, die dem Elementkörper 60 entsprechen, hergestellt. Falls erforderlich, werden Kerben, Durchgangslöcher, Rillen usw. in die Grünplatten gestanzt, und Elektroden und Verdrahtungsmuster werden durch Siebdruck auf den Grünplatten ausgebildet. Grüne poröse Schichten, die später durch Brennen zu der ersten inneren porösen Schicht 83 und der zweiten inneren porösen Schicht 84 werden, und grüne dichte Schichten, die später durch Brennen zu den ersten dichten Schichten 92 und den zweiten dichten Schichten 95 werden, werden durch Siebdruck auf Oberflächen von Grünplatten gebildet, die den ersten und zweiten Oberflächen 60a und 60b entsprechen. Dann wird die Vielzahl der Grünplatten gestapelt. Die Vielzahl von gestapelten Grünplatten bildet einen Grünelementkörper, der später durch Brennen zum Elementkörper wird und der die grünen porösen Schichten und die grünen dichten Schichten enthält. Dann wird der Grünelementkörper gebrannt, um den Elementkörper 60 mit der ersten inneren porösen Schicht 83, der zweiten inneren porösen Schicht 84, den ersten dichten Schichten 92 und den zweiten dichten Schichten 95 zu erhalten. Anschließend wird die äußere poröse Schicht 85 durch Plasmaspritzen gebildet und das Sensorelement 20 wird dabei erhalten. Zur Herstellung der porösen Schicht 80, der ersten dichten Schichten 92 und der zweiten dichten Schichten 95 kann neben dem Siebdruck und dem Plasmaspritzen auch ein Gelgießverfahren, Tauchen usw. verwendet werden.
  • Im Folgenden wird das Verfahren zur Herstellung des Gassensors 10 mit dem darin eingebauten Sensorelement 20 beschrieben. Zunächst wird das Sensorelement 20 durch das Durchgangsloch des zylindrischen Bauteils 41 in axialer Richtung geführt und der Isolator 44a, der Pulverpressling 45a, der Isolator 44b, der Pulverpressling 45b, der Isolator 44c und der Metallring 46 werden in dieser Reihenfolge zwischen der Innenumfangsoberfläche des zylindrischen Bauteils 41 und dem Sensorelement 20 angeordnet. Anschließend wird der Metallring 46 gedrückt, um die Pulverpresslinge 45a und 45b zusammenzudrücken. In diesem Zustand werden die Abschnitte mit vermindertem Durchmesser 43c und 43d gebildet. Auf diese Weise entsteht das Elementdichtungsbauteil 40 und der Spalt zwischen der Innenumfangsoberfläche des zylindrischen Bauteils 41 und dem Sensorelement 20 wird abgedichtet. Dann wird die Schutzabdeckung 30 an das Elementdichtungsbauteil 40 geschweißt und die Mutter 47 angebracht, um die Baugruppe 15 zu erhalten. Dann werden die Leitungsdrähte 55, die durch den Gummistopfen 57 geführt werden, und der mit den Leitungsdrähten 55 verbundene Anschluss 50 hergestellt und der Anschluss 50 wird mit der Hinterseite des Sensorelements 20 verbunden. Dann wird der Außenzylinder 48 an den Metallmantel 42 geschweißt und befestigt, und man erhält dabei den Gassensor 10.
  • Als Nächstes wird ein Beispiel für die Verwendung des Gassensors 10 mit der vorstehend beschriebenen Struktur beschrieben. Wenn das Messgegenstandsgas durch das Rohr 58 strömt, wobei der Gassensor 10, wie in 1 gezeigt, am Rohr 58 befestigt ist, strömt das Messgegenstandsgas durch die Schutzabdeckung 30 und in die Elementkammer 33 und die Vorderendseite des Sensorelements 20 ist dem Messgegenstandsgas ausgesetzt. Dann strömt das Messgegenstandsgas durch die poröse Schicht 80, erreicht die Außenelektrode 64 und gelangt durch den Messgegenstandsgaseinlass 61 auch in das Sensorelement 20 und der Erfassungsabschnitt 63 erzeugt ein elektrisches Signal, das der NOx-Konzentration im Messgegenstandsgas entspricht, wie vorstehend beschrieben. Durch die Ausgabe dieses elektrischen Signals über die oberen und unteren Anschlusselektroden 71 und 72 wird die NOx-Konzentration auf der Grundlage des elektrischen Signals ermittelt.
  • In diesem Fall kann das Messgegenstandsgas Wasser (Feuchtigkeit) enthalten und das Wasser kann sich durch Kapillarwirkung innerhalb der porösen Schicht 80 bewegen. Wenn das Wasser die freiliegenden oberen und unteren Anschlusselektroden 71 und 72 erreicht, können das Wasser und die im Wasser gelöste Schwefelsäure Rost und Korrosion in den oberen und unteren Anschlusselektroden 71 und 72 oder einen Kurzschluss zwischen benachbarten der oberen und unteren Anschlusselektroden 71 und 72 verursachen. Im Gassensor 10 der vorliegenden Ausführungsform erreicht das Wasser jedoch selbst dann, wenn sich das Wasser im Messgegenstandsgas innerhalb der porösen Schicht 80 (insbesondere der ersten inneren porösen Schicht 83 und der zweiten inneren porösen Schicht 84) durch Kapillarwirkung in Richtung des Hinterendes des Sensorelements 20 (des Elementkörpers 60) bewegt, die ersten und zweiten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitte 91 und 94, bevor es die oberen und unteren Anschlusselektroden 71 und 72 erreicht. Die ersten und zweiten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitte 91 und 94 enthalten eine Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 bzw. eine Vielzahl von zweiten dichten Schichten 95, die in Intervallen in Längsrichtung des Elementkörpers 60 angeordnet sind und eine Porosität von weniger als 10 % aufweisen. Jede der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 hat eine starke Wirkung auf die Verringerung der Kapillarwirkung von Wasser in der Längsrichtung des Elementkörpers 60 und die Wirkung der Verringerung der Wassermigration in der Längsrichtung ist im vorderen Endabschnitt stärker als in den mittleren und hinteren Endabschnitten in Bezug auf die Längsrichtung. Da also die Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 und die Vielzahl von zweiten dichten Schichten 95 vorgesehen sind, kann die Wasserbewegung in Längsrichtung des Elementkörpers 60 weiter verhindert werden als bei Vorhandensein nur einer ersten dichten Schicht 92 und nur einer zweiten dichten Schicht 95. Insbesondere sind vorzugsweise die Zahlen N1 und N2 der ersten und zweiten dichten Schichten 92 bzw. 95 drei oder mehr, fünf oder mehr oder zehn oder mehr, und die Gesamtlängen Ls1 und Ls2 der Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 bzw. der Vielzahl von zweiten dichten Schichten 95 sind 5 mm oder mehr oder 10 mm oder mehr. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben diese Ergebnisse durch Experimente und Analysen bestätigt. Daher kann das Wasser, das sich über die ersten und zweiten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitte 91 und 94 hinaus in Richtung des Hinterendes des Sensorelements 20 bewegt und die oberen und unteren Anschlusselektroden 71 und 72 erreicht, weiter verhindert werden.
  • Die ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 in den ersten und zweiten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitten 91 und 94 sind so angeordnet, dass ihre Positionen in der Längsrichtung des Sensorelements 20 (des Elementkörpers 60) die Innenumfangsoberfläche des Isolators 44b überlappen. Dadurch kann verhindert werden, dass sich Wasser durch die Außenseite des Sensorelements 20 zur Hinterendseite des Sensorelements 20 bewegt und so die Vielzahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 umgeht. In einer in 7 gezeigten Vergleichsausführung sind beispielsweise die ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 in den ersten und zweiten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitten 91 und 94 so angeordnet, dass ihre Positionen in Längsrichtung des Sensorelements 20 die Innenumfangsoberfläche des Pulverpresslings 45a überlappen. Der Pulverpressling 45a wird z.B. durch Formen eines Pulvers hergestellt und hat eine wasserabsorbierende Eigenschaft. Obwohl in diesem Fall die Wassermigration durch die Vielzahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 verhindert wird, kann sich Wasser leicht durch den Pulverpressling 45a bewegen. Daher kann sich Wasser, das sich durch den Pulverpressling 45a bewegt, durch die Außenseite des Sensorelements 20 in Abschnitten hinter der Vielzahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 bewegen, um die Vielzahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 zu umgehen (siehe dicke Pfeile in 7). Wie jedoch in 6 gezeigt, sind in dem Sensorelement 20 in der vorliegenden Ausführungsform die ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 in den ersten und zweiten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitten 91 und 94 so angeordnet, dass ihre Positionen in der Längsrichtung des Sensorelements 20 die Innenumfangsoberfläche des Isolators 44b überlappen, und der Isolator 44b ist dicht. Daher kann die Wassermigration zur Hinterendseite des Sensorelements 20 durch die Außenseite des Sensorelements 20 verhindert werden, um die Vielzahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 zu umgehen.
  • Wie vorstehend beschrieben, enthält in dem Gassensor 10 in der vorliegenden Ausführungsform der erste das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt 91 eine Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 und daher kann das Wasser, das sich durch die poröse Schicht 80 (insbesondere den Vorderendseitenabschnitt 83a der ersten inneren porösen Schicht 83) bewegt hat und durch die Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 hindurchgeht, weiter verhindert werden als das, wenn der erste das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt 91 nur eine erste dichte Schicht 92 enthält. Da die Positionen der Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 in der Längsrichtung des Elementkörpers 60 den Isolator 44b überlappen, kann außerdem verhindert werden, dass sich das Wasser so bewegt, dass es die Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 umgeht, als wenn die Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 den Pulverpressling 45a oder 45b überlappen. Daher kann im Gassensor 10 das Wasser, das sich über die Vielzahl der ersten dichten Schichten 92 hinaus zur Hinterendseite des Sensorelements 20 bewegt und die oberen Anschlusselektroden 71 erreicht, weiter verhindert werden. Somit kann in dem Sensorelement 20 das Auftreten des vorstehend beschriebenen Problems, das durch an den oberen Anschlusselektroden 71 anhaftendes Wasser verursacht wird, weiter verhindert werden.
  • In ähnlicher Weise kann das Wasser, das sich durch die poröse Schicht 80 (insbesondere den Vorderendseitenabschnitt 84a der zweiten inneren porösen Schicht 84) bewegt hat und durch die Vielzahl von zweiten dichten Schichten 95 hindurchgeht, weiter verhindert werden, als wenn der zweite das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt 94 nur eine zweite dichte Schicht 95 enthält, da der zweite das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt 94 die Vielzahl von zweiten dichten Schichten 95 enthält. Da die Positionen der Vielzahl von zweiten dichten Schichten 95 in der Längsrichtung des Elementkörpers 60 den Isolator 44b überlappen, kann außerdem verhindert werden, dass sich das Wasser so bewegt, dass es die Vielzahl von zweiten dichten Schichten 95 umgeht, als wenn die Vielzahl von zweiten dichten Schichten 95 den Pulverpressling 45a oder 45b überlappt. Daher kann im Gassensor 10 das Wasser, das sich über die Vielzahl der zweiten dichten Schichten 95 hinaus zur Hinterendseite des Sensorelements 20 bewegt und die unteren Anschlusselektroden 72 erreicht, weiter verhindert werden. Somit kann in dem Sensorelement 20 das Auftreten des vorstehend beschriebenen Problems, das durch an den unteren Anschlusselektroden 72 anhaftendes Wasser verursacht wird, weiter verhindert werden.
  • Im Folgenden werden die Entsprechungen zwischen den Komponenten der vorliegenden Ausführungsform und den Komponenten der vorliegenden Erfindung erläutert. Das Sensorelement 20 in der vorliegenden Ausführungsform entspricht dem Sensorelement der Erfindung und das zylindrische Bauteil 41 entspricht dem zylindrischen Bauteil. Die Pulverpresslinge 45a und 45b entsprechen dem Pulverpressling und die Isolatoren 44a bis 44c entsprechen dem dichten Körper. Der Elementkörper 60 entspricht dem Elementkörper. Der Erfassungsabschnitt 63 entspricht dem Erfassungsabschnitt und die erste und zweite Oberfläche 60a und 60b entsprechen der vorgeschriebenen Seitenoberfläche. Die obere und untere Anschlusselektrode 71 (71a bis 71d) und 72 (72a bis 72d) entsprechen der Anschlusselektrode und die poröse Schicht 80, insbesondere die erste und zweite innere poröse Schicht 83 und 84, entspricht der porösen Schicht. Die ersten und zweiten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitte 91 und 94 entsprechen dem das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt und die Vielzahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 entsprechen der Vielzahl der dichten Schichten. Der äußere Leitungsdraht 75 entspricht dem äußeren Leitungsabschnitt und die Außenelektrode 64 entspricht der Außenelektrode.
  • In dem Sensorelement 20 in der vorliegenden Ausführungsform, die vorstehend im Einzelnen beschrieben ist, kann, da der erste das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt 91, der auf der ersten Oberfläche 60a des Elementkörpers 60 angeordnet ist, die Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 enthält, die in Intervallen in der Längsrichtung des Elementkörpers 60 angeordnet sind, das Wasser, das sich über den ersten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 91 hinaus zur Hinterendseite des Sensorelements 20 bewegt und die oberen Anschlusselektroden 71 a bis 71 d erreicht, weiter verhindert werden als das, wenn der erste das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt 91 nur eine erste dichte Schicht 92 enthält. Da die Positionen der Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 in der Längsrichtung den Isolator 44b überlappen, kann außerdem verhindert werden, dass sich das Wasser so bewegt, dass es die Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 umgeht, als wenn die Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 den Pulverpressling 45a oder 45b überlappen. In ähnlicher Weise kann, da der zweite das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt 94, der auf der zweiten Oberfläche 60b des Elementkörpers 60 angeordnet ist, eine Vielzahl von zweiten dichten Schichten 95 enthält, die in Intervallen in Längsrichtung des Elementkörpers 60 angeordnet sind, das Wasser, das sich über den zweiten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 94 hinaus zur Hinterendseite des Sensorelements 20 bewegt und die unteren Anschlusselektroden 72a bis 72d erreicht, weiter verhindert werden, als wenn der zweite das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt 94 nur eine erste dichte Schicht 92 enthält. Da die Positionen der Vielzahl von zweiten dichten Schichten 95 in der Längsrichtung den Isolator 44b überlappen, kann das Wasser, das sich so bewegt, dass es die Vielzahl von zweiten dichten Schichten 95 umgeht, noch stärker verhindert werden, als wenn die Vielzahl von zweiten dichten Schichten 95 den Pulverpressling 45a oder 45b überlappen. Daher kann das Wasser, das sich über die Vielzahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 hinaus zur Hinterendseite des Sensorelements 20 bewegt und die oberen und unteren Anschlusselektroden 71 und 72 erreicht, weiter verhindert werden.
  • Das Sensorelement 20 enthält den äußeren Leitungsdraht 75, der auf der ersten Oberfläche 60a angeordnet ist, auf der die oberen Anschlusselektroden 71 angeordnet sind, und der eine elektrische Kontinuität zwischen der Außenelektrode 64 des Erfassungsabschnitts 63 und der oberen Anschlusselektrode 71b bereitstellt. Die poröse Schicht 80 (insbesondere die erste innere poröse Schicht 83) bedeckt zumindest einen Teil des äußeren Leitungsdrahtes 75. Daher kann zumindest ein Teil des äußeren Leitungsdrahtes 75 durch die poröse Schicht 80 geschützt werden. Wenn der äußere Leitungsdraht 75 durch die poröse Schicht 80 geschützt ist, neigt die poröse Schicht 80 (die erste innere poröse Schicht 83) dazu, sich an einer Position nahe den oberen Anschlusselektroden 71 zu befinden, und es ist daher von großer Bedeutung, die Vielzahl der ersten dichten Schichten 92 in dem ersten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 91 vorzusehen, um dadurch weiter zu verhindern, dass das Wasser die oberen Anschlusselektroden 71 durch die erste innere poröse Schicht 83 erreicht.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt. Selbstverständlich kann die vorliegende Erfindung in verschiedenen Formen umgesetzt werden, solange sie in den technischen Umfang der Erfindung fallen.
  • In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind die ersten Spaltregionen 97 beispielsweise so ausgebildet, dass sie jeweils zwischen zwei entsprechenden ersten dichten Schichten 92 in dem ersten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 91 angeordnet sind, die in Längsrichtung des Elementkörpers 60 benachbart sind, was jedoch keine Einschränkung darstellt. Zum Beispiel kann die erste innere poröse Schicht 83 anstelle der ersten Spaltregionen 97 gebildet werden. In diesem Fall bedeckt die erste innere poröse Schicht 83 die Außenelektrode 64 vollständig und bedeckt den äußeren Leitungsdraht 75 vollständig, mit Ausnahme der Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 in dem ersten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 91. Auf diese Weise kann der gesamte äußere Leitungsdraht 75 abgedeckt werden. Alternativ können die erste innere poröse Schicht 83 und auch eine erste Spaltregion 97 zwischen zwei benachbarten ersten dichten Schichten 92 angeordnet sein. Wenn drei oder mehr erste dichte Schichten 92 vorgesehen sind, d.h. wenn die Anzahl der Räume, die jeweils zwischen zwei entsprechenden benachbarten ersten dichten Schichten 92 gebildet werden, zwei oder mehr beträgt, kann die erste innere poröse Schicht 83 in einigen der Vielzahl von Räumen gebildet werden. In jedem der übrigen Räume kann eine erste Spaltregion 97 gebildet werden. Das Gleiche gilt für den zweiten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 94.
  • In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform enthält die erste innere poröse Schicht 83 den Vorderendseitenabschnitt 83a und den Hinterendseitenabschnitt 83b, aber der Hinterendseitenabschnitt 83b muss nicht vorhanden sein. In diesem Fall wird eine erste Spaltregion 97 in einem Abschnitt gebildet, in dem der Hinterendseitenabschnitt 83b in 4 ausgebildet ist. Das Gleiche gilt für den zweiten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 94.
  • In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform enthält der Gassensor 10 die drei Isolatoren 44a bis 44c und die zwei Pulverpresslinge 45a und 45b. Es ist jedoch nur erforderlich, dass der Gassensor 10 mindestens einen Isolator und mindestens einen Pulverpressling enthält. In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden die Isolatoren 44a bis 44c als Beispiele für den dichten Körper verwendet, was jedoch keine Einschränkung darstellt. Mindestens einer der Isolatoren 44a bis 44c kann ein dichter Körper mit einer Porosität von weniger als 10 % sein. Der dichte Körper mit einer Porosität von weniger als 10 % lässt nicht ohne weiteres Feuchtigkeit durch und kann die Feuchtigkeit ausreichend daran hindern, sich zu bewegen, um den das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 90 wie vorstehend beschrieben zu umgehen. Die Porosität des dichten Körpers kann weniger als 5 % betragen. Die Porosität des dichten Körpers ist ein Wert, der unter Verwendung eines REM auf die gleiche Weise wie die Porosität der inneren porösen Schichten 81 ermittelt wurde.
  • In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind die ersten dichten Schichten 92 in dem ersten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 91 so angeordnet, dass ihre Positionen in der Längsrichtung des Sensorelements 20 (der Vorwärts-Rückwärts-Richtung in der vorliegenden Ausführungsform) die Innenumfangsoberfläche des Isolators 44b überlappen, aber dies ist keine Einschränkung. Beispielsweise können die ersten dichten Schichten 92 so angeordnet sein, dass ihre Positionen in der Längsrichtung des Sensorelements 20 die Innenumfangsoberfläche des Isolators 44a überlappen oder sie können so angeordnet sein, dass ihre Positionen in der Längsrichtung des Sensorelements 20 die Innenumfangsoberfläche des Isolators 44c überlappen. Unter M ersten dichten Schichten 92 (M ≥ 3) können M1 erste dichte Schichten 92 so angeordnet werden, dass ihre Positionen in Längsrichtung des Sensorelements 20 die Innenumfangsoberfläche des Isolators 44a überlappen, M2 erste dichte Schichten 92 können so angeordnet werden, dass ihre Positionen in Längsrichtung des Sensorelements 20 die Innenumfangsoberfläche des Isolators 44b überlappen und M3 erste dichte Schichten 92 können so angeordnet werden, dass ihre Positionen in Längsrichtung des Sensorelements 20 die Innenumfangsoberfläche des Isolators 44c überlappen. Es ist zu beachten, dass „M1 + M2 + M3 = M“ gilt. Wenn die Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 nur den vordersten der Vielzahl von im Gassensor 10 enthaltenen Isolatoren (in der vorliegenden Ausführungsform der Isolator 44a) überlappen, kann sich Feuchtigkeit im Gaszustand im Messgegenstandsgas durch Spalten zwischen dem Isolator 44a und der Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 zur Hinterendseite des Sensorelements 20 bewegen. Wenn die Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 nur einen hinteren der Vielzahl von im Gassensor 10 enthaltenen Isolatoren überlappen (den Isolator 44c in der vorliegenden Ausführungsform), befinden sich die Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 relativ nahe an den oberen Anschlusselektroden 71. In diesem Fall kann ein Teil des flüssigen Wassers, obwohl die Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 die Wanderung von flüssigem Wasser zu den oberen Anschlusselektroden 71 durch Kapillarwirkung verhindern können, an einem Abschnitt vor der vordersten ersten dichten Schicht 92 verdampft werden, durch Spalten zwischen dem Isolator 44c und der Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 hindurchgehen und sich zur Hinterendseite des Sensorelements 20 bewegen. Wenn die Anzahl der im Gassensor 10 enthaltenen Isolatoren zwei oder mehr beträgt, ist es daher bevorzugt, dass zumindest einige der Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 einen anderen Isolator als den vordersten Isolator überlappen. Beträgt die Anzahl der im Gassensor 10 enthaltenen Isolatoren drei oder mehr, überlappen vorzugsweise zumindest einige der Vielzahl der ersten dichten Schichten 92 einen anderen Isolator als den vordersten und den hintersten Isolator. Das Gleiche gilt für die zweiten dichten Schichten 95 im zweiten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 94.
  • In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind die Zahl N1 der ersten dichten Schichten 92 und die Zahl N2 der zweiten dichten Schichten 95 jeweils zwei oder mehr, aber dies ist keine Einschränkung. Es kann auch nur eine von ihnen zwei oder mehr sein.
  • In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann das Sensorelement 20 nicht die zweite innere poröse Schicht 84 enthalten und die zweite Oberfläche 60b kann nicht mit der porösen Schicht 80 bedeckt sein. In diesem Fall muss das Sensorelement 20 den zweiten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt 94 nicht enthalten. Es ist lediglich erforderlich, dass der das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt auf mindestens einer der Seitenoberflächen des Elementkörpers (der ersten bis vierten Oberfläche 60a bis 60d in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform) angeordnet ist, d.h. auf mindestens einer Seitenoberfläche, auf der die Anschlusselektrode und die poröse Schutzschicht angeordnet sind (mindestens eine der ersten und zweiten Seitenoberflächen 60a und 60b in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform). In diesem Fall kann zumindest auf der Seitenoberfläche, auf der der das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt angeordnet ist das Eindringen von Wasser durch den das Eindringen vermindernden Abschnitt und das Erreichen der Anschlusselektrode verhindert werden.
  • In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform bedeckt der Hinterendseitenabschnitt 83b der ersten inneren porösen Schicht 83 eine Region der ersten Oberfläche 60a, die sich von einem hinteren Endabschnitt der hintersten ersten dichten Schicht 92 der Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 zum Hinterende der ersten Oberfläche 60a erstreckt, mit Ausnahme einer Region, in der die oberen Anschlusselektroden 71 vorhanden sind, aber dies ist keine Einschränkung. Beispielsweise kann der Hinterendseitenabschnitt 83b eine Region der ersten Oberfläche 60a abdecken, die sich vom hinteren Endabschnitt der hintersten ersten dichten Schicht 92 der Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 bis zu den vorderen Endabschnitten der oberen Anschlusselektroden 71 oder einem Abschnitt etwas vor den vorderen Endabschnitten erstreckt. Dasselbe gilt für den Hinterendseitenabschnitt der zweiten inneren porösen Schicht 84.
  • In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform hat der Elementkörper 60 eine rechteckige Parallelepipedform, aber dies ist keine Einschränkung. Zum Beispiel kann der Elementkörper 60 zylindrisch oder kreisförmig säulenförmig sein. In diesem Fall hat der Elementkörper 60 eine Seitenoberfläche.
  • BEISPIELE
  • Als Nächstes werden Beispiele beschrieben. In jedem Beispiel wurden tatsächlich Sensorelemente hergestellt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt.
  • [Vergleichsbeispiele 1 bis 3 und Beispiele 1 bis 16]
  • Die Sensorelemente wurden nach demselben Verfahren hergestellt wie das Sensorelement 20, das in den 2 bis 5 gezeigt und für die Vergleichsbeispiele 1 bis 3 und die Beispiele 1 bis 16 verwendet wurde. Wie in Tabelle 1 dargestellt, wurde in den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 nur eine erste dichte Schicht 92 hergestellt. In den Beispielen 1 bis 16 wurde eine Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 bereitgestellt. Die Zahl der zweiten dichten Schichten 95 war die gleiche wie die Zahl der ersten dichten Schichten 92 und die Platzierungspositionen der zweiten dichten Schichten 95 in Längsrichtung des Sensorelements 20 waren die gleichen wie die der ersten dichten Schichten 92. Die Gesamtlänge Ls1 der Längen L1 der ersten dichten Schichten 92 in Vergleichsbeispiel 1 und den Beispielen 1 bis 7, die in Vergleichsbeispiel 2 und den Beispielen 8 bis 14 und die in Vergleichsbeispiel 3 und den Beispielen 15 und 16 waren voneinander verschieden. In Vergleichsbeispiel 1 und den Beispielen 1 bis 7 wurde die Gesamtlänge Ls1 auf 5 mm festgelegt, und die Zahl der ersten dichten Schichten 92, die sich an Positionen befinden, die die jeweiligen Isolatoren 44b, 44a und 44c überlappen, wenn das Sensorelement 20 in den Gassensor 10 eingebaut ist, und die Längen L1 der ersten dichten Schichten 92 in Längsrichtung wurden geändert. Die Längen der ersten dichten Schichten 92 wurden gleich eingestellt. In Vergleichsbeispiel 2 und den Beispielen 8 bis 14 wurde die Gesamtlänge Ls1 auf 10 mm festgelegt und die Zahl der ersten dichten Schichten 92, die sich an Positionen befinden, die die jeweiligen Isolatoren 44b, 44a und 44c überlappen, wenn das Sensorelement 20 in den Gassensor 10 eingebaut war und die Längen L1 der ersten dichten Schichten 92 in Längsrichtung wurden geändert. In Vergleichsbeispiel 3 und den Beispielen 15 und 16 wurde die Gesamtlänge Ls1 auf 0,5 mm festgelegt und die Zahl der ersten dichten Schichten 92, die sich an Positionen befinden, die die jeweiligen Isolatoren 44b, 44a und 44c überlappen, wenn das Sensorelement 20 in den Gassensor 10 eingebaut ist, und die Längen L1 der ersten dichten Schichten 92 in Längsrichtung wurden geändert.
  • [Tabelle 1]
    Zahl der ersten dichten Schichten, die Isolatoren 44b überlappen Zahl der ersten dichten Schichten, die Isolatoren 44a überlappen Zahl der ersten dichten Schichten, die Isolatoren 44c überlappen Länge von jeder der ersten dichten Schichten L1[mm] Gesamtlänge Ls1[mm] Bewertung
    Vergleichsbeispiel 1 1 0 0 5 5 C
    Beispiel 1 2 0 0 2,5 5 B
    Beispiel 2 3 0 0 1,7 5 B
    Beispiel 3 10 0 0 0,5 5 A
    Beispiel 4 20 0 0 0,25 5 A
    Beispiel 5 5 5 0 0,5 5 A
    Beispiel 6 5 0 5 0,5 5 A
    Beispiel 7 5 3 2 0,5 5 A
    Vergleichsbeispiel 2 1 0 0 10 10 C
    Beispiel 3 2 0 0 5 10 B
    Beispiel 9 4 0 0 2,5 10 B
    Beispiel 10 10 0 0 1 10 A
    Beispiel 11 50 0 0 0,2 10 A
    Beispiel 12 10 10 0 0,5 10 A
    Beispiel 13 10 0 10 0,5 10 A
    Beispiel 14 15 15 10 0,25 10 A
    Vergleichsbeispiel 3 1 0 0 0,5 0,5 C
    Beispiel 15 3 0 2 0,1 0,5 B
    Beispiel 16 5 0 0 0,1 0,5 B
  • Jedes der Sensorelemente 20 in den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 und den Beispielen 1 bis 16 wurde wie folgt hergestellt. Zunächst wurden Zirkoniumdioxidteilchen, die 4 Mol-% Yttriumoxid als Stabilisator enthielten, ein organisches Bindemittel und ein organisches Lösungsmittel gemischt und das Gemisch wurde verwendet, um sechs keramische Grünplatten durch Bandformung herzustellen. Auf die Grünplatten wurden Muster für Elektroden usw. gedruckt. Poröse Grünschichten, die später durch Brennen zur ersten inneren porösen Schicht 83 und zur zweiten inneren porösen Schicht 84 wurden, wurden durch Siebdruck hergestellt. Die porösen Grünschichten wurden unter Verwendung einer Aufschlämmung gebildet, die durch Mischen eines Rohmaterialpulvers (Aluminiumoxidpulver), einer Bindemittellösung (Polyvinylacetal und Butylcarbitol), eines Lösungsmittels (Aceton) und eines porenbildenden Materials hergestellt wurde. Dann wurden die sechs Grünplatten gestapelt und gebrannt. Auf diese Weise wurden Elementkörper 60 hergestellt, die jeweils eine erste und eine zweite innere poröse Schicht 83 und 84 enthalten und für die Sensorelemente 20 in den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 und den Beispielen 1 bis 16 verwendet wurden. Die Abmessungen der Elementkörper 60 betrugen 67,5 mm in der Länge, 4,25 mm in der Breite und 1,45 mm in der Dicke. Die erste und zweite innere poröse Schicht 83 und 84 hatten eine Dicke von 20 µm und eine Porosität von 30%.
  • [Flüssigkeitsintrusionstest]
  • Für jedes der Sensorelemente 20 in den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 und den Beispielen 1 bis 16 wurde ein Test durchgeführt, um festzustellen, wie viel Flüssigkeit durch Kapillarwirkung in die Hinterendseite des Elementkörpers 60 eindrang, wenn die Vorderendseite des Elementkörpers 60 in die Flüssigkeit eingetaucht war. Zunächst wurde, während das vordere Ende (die fünfte Oberfläche 60e) des Sensorelements 20 nach unten zeigte und die Längsrichtung parallel zur Vertikalen verlief, ein Abschnitt des Sensorelements 20, der sich vom Vorderende des Elementkörpers 60 bis zu einer Position 20 mm hinter dem Vorderende erstreckte (im Folgenden als Eintauchposition bezeichnet), in eine rote Kontrolllösung eingetaucht. Das Sensorelement 20 wurde in diesem Zustand stehen gelassen und die Zeit, bis die rote Kontrolllösung die vorderen Endabschnitte der oberen und unteren Anschlusselektroden 71 und 72 des Sensorelements 20 erreichte, wurde gemessen und als Infiltrationszeit verwendet. In Vergleichsbeispiel 1 und den Beispielen 1 bis 7 wurde das Sensorelement 20 als Standard (C) eingestuft, wenn die Infiltrationszeit gleich oder länger als das 0,9-fache der Zeit in Vergleichsbeispiel 1 und kürzer als das 1,1 -fache der Zeit in Vergleichsbeispiel 1 war. Wenn die Infiltrationszeit gleich oder länger als das 1,1-fache des Vergleichsbeispiels 1 und kürzer als das 1,3-fache des Vergleichsbeispiels 1 war, wurde das Sensorelement 20 als gut (B) beurteilt. Wenn die Infiltrationszeit gleich oder länger als das 1,3-fache der Zeit in Vergleichsbeispiel 1 war, wurde das Sensorelement 20 als sehr gut (A) bewertet. In ähnlicher Weise wurde in Vergleichsbeispiel 2 und den Beispielen 8 bis 14 die Bewertung auf der Grundlage der Infiltrationszeit in Vergleichsbeispiel 2 vorgenommen. In Vergleichsbeispiel 3 und den Beispielen 15 und 16 wurde die Bewertung auf der Grundlage der Infiltrationszeit in Vergleichsbeispiel 3 vorgenommen. Die verwendete rote Kontrolllösung war R-3B(NT) PLUS, hergestellt von EISHIN KAGAKU CO, LTD. Die rote Kontrolllösung enthält 40 bis 60 Gew.-% eines Kohlenwasserstofföls, 10 bis 20 Gew.-% eines Kunststofflösungsmittels, 1 bis 20 Gew.-% Glykolether, 12 bis 50 Gew.-% eines nichtionischen Tensids und 1 bis 5 Gew.-% eines öllöslichen roten Farbstoffs auf Azobasis. Die Dichte der roten Kontrolllösung bei 20°C beträgt 0,86 g/cm3, ist damit geringer als die Dichte von Wasser. In den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 und den Beispielen 1 bis 16 wurde das Sensorelement 20 so stehen gelassen, dass das vordere Ende des Sensorelements 20 nach unten zeigte und die Längsrichtung parallel zur Vertikalen verlief, und die Migration der roten Kontrolllösung zur Hinterendseite des Sensorelements 20 durch die Außenseite des Sensorelements 20 wurde verhindert, um die ersten und zweiten das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitte 91 und 94 zu umgehen, um dadurch einen Zustand zu simulieren, in dem die ersten dichten Schichten 92 einen der Isolatoren 44a bis 44c überlappen.
  • Tabelle 1 zeigt die Zahl der ersten dichten Schichten 92, die an Positionen vorhanden sind, die die jeweiligen Isolatoren 44b, 44a und 44c überlappen, die Länge L1 der ersten dichten Schichten 92 in Längsrichtung und die Gesamtlänge Ls1 der Vielzahl von ersten dichten Schichten 92 für jedes der Sensorelemente 20 in den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 und den Beispielen 1 bis 16 und die Ergebnisse der Bewertung im Flüssigkeitsintrusionstest sind ebenfalls angegeben.
  • Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, betrugen in Vergleichsbeispiel 1 und den Beispielen 1 bis 7 die Gesamtlängen Ls1 und Ls2 der Vielzahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 5 mm. In den Beispielen 1 und 2, in denen die Zahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 2 oder 3 betrug, waren die Ergebnisse des Flüssigkeitsintrusionstests gut (B). In den Beispielen 3 bis 7, in denen die Zahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 10 oder mehr betrug, waren die Ergebnisse des Flüssigkeitsintrusionstests sehr gut (A). Dies bestätigt, dass selbst wenn die Zahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 im Gegensatz zu Vergleichsbeispiel 1 2 oder 3 beträgt, die Vielzahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 die Wassermigration durch Kapillarwirkung verringern kann. Wenn die Zahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 10 oder mehr beträgt und die Längen L1 und L2 der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 0,25 mm oder mehr betragen, kann die Vielzahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 die Wassermigration durch Kapillarwirkung ausreichend vermindern. In den Beispielen 3 und 5 bis 7, in denen die Zahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 10 betrug, waren die Ergebnisse sehr gut (A), unabhängig von den Positionen der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95, d.h. unabhängig von der Zahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95, die die Isolatoren 44b, 44a und 44c überlappen.
  • Wie auch aus Tabelle 1 ersichtlich, betrugen die Gesamtlängen Ls1 und Ls2 der Vielzahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 in Vergleichsbeispiel 2 und den Beispielen 8 bis 14 10 mm. In den Beispielen 8 und 9, in denen die Zahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 2 oder 4 betrug, waren die Ergebnisse des Flüssigkeitsintrusionstests gut (B). In den Beispielen 10 bis 14, in denen die Zahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 10 oder mehr betrug, waren die Ergebnisse sehr gut (A). Dies bestätigt, dass die Vielzahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 die Wassermigration durch Kapillarwirkung verringern kann, selbst wenn die Zahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 im Gegensatz zu Vergleichsbeispiel 1 2 oder 4 beträgt. Wenn die Zahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 10 oder mehr beträgt und die Längen L1 und L2 der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 0,2 mm oder mehr betragen, kann die Vielzahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 die Wassermigration durch Kapillarwirkung ausreichend vermindern.
  • Wie auch aus Tabelle 1 ersichtlich, betrugen die Gesamtlängen Ls1 und Ls2 der Vielzahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 in Vergleichsbeispiel 3 und den Beispielen 15 und 16 0,5 mm. In den Beispielen 15 und 16, in denen die Anzahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 5 betrug, waren die Ergebnisse des Flüssigkeitsintrusionstests gut (B). Dies bestätigt, dass in den Beispielen 15 und 16, im Gegensatz zu Vergleichsbeispiel 3, die Vielzahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 die Wassermigration durch Kapillarwirkung verringern kann. Die Wirkung ist jedoch etwas geringer, wenn die Gesamtlängen Ls1 und Ls2 der Vielzahl der ersten und zweiten dichten Schichten 92 und 95 klein sind.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die vorliegende Erfindung kann für einen Gassensor verwendet werden, der die Konzentration eines bestimmten Gases, wie NOx, in einem Messgegenstandsgas, wie einem Autoabgas, erfasst.
  • Die Anmeldung genießt die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2022-048718 , die am 24. März 2022 eingereicht wurde, die hiermit durch Bezugnahme in vollem Umfang aufgenommen wird.
  • 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
    • WO 2019155866 [0003]
    • JP 2022048718 [0071]

Claims (6)

  1. Gassensor, umfassend: ein Sensorelement; ein zylindrisches Bauteil mit einem Durchgangsloch, durch das das Sensorelement in einer axialen Richtung hindurchgeht; mindestens einen Pulverpressling, der im Inneren des Durchgangslochs angeordnet und in einen Raum zwischen einer Innenumfangsoberfläche des Durchgangslochs und dem Sensorelement gefüllt ist; und mindestens einen hohlen säulenförmigen dichten Körper, der eine Porosität von weniger als 10 % aufweist und im Inneren des Durchgangslochs angeordnet ist, durch das das Sensorelement hindurchgeht, und der den Pulverpressling in die axiale Richtung drückt, wobei das Sensorelement umfasst: einen länglichen Elementkörper, der ein vorderes und ein hinteres Ende, die einander in Längsrichtung gegenüberliegen, und mindestens eine sich in Längsrichtung erstreckende Seitenoberfläche aufweist; einen Erfassungsabschnitt, der eine Vielzahl von Elektroden enthält, die an einer Vorderendseite des Elementkörpers angeordnet und so konfiguriert sind, dass sie eine spezielle Gaskonzentration in einem Messgegenstandsgas erfassen; mindestens eine Anschlusselektrode, die an einer Hinterendseite einer vorgeschriebenen der mindestens einen Seitenoberfläche angeordnet und für einen elektrischen Stromdurchgang mit der Außenseite sorgt; eine poröse Schicht, die mindestens eine Vorderendseite der vorgeschriebenen Seitenoberfläche bedeckt und eine Porosität von 10 % oder mehr aufweist; und einen das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt, der auf der vorgeschriebenen Seitenoberfläche so angeordnet ist, dass er sich hinter mindestens einem Teil der porösen Schicht und vor der Anschlusselektrode befindet, und wobei der das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt eine Vielzahl von dichten Schichten enthält, die in Intervallen in der Längsrichtung angeordnet sind und eine Porosität von weniger als 10 % aufweisen, wobei jede der Vielzahl von dichten Schichten so angeordnet ist, dass eine Position davon in der Längsrichtung eine Innenumfangsoberfläche von irgendeinem des mindestens einen dichten Körpers überlappt.
  2. Gassensor nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von dichten Schichten, die in dem das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt enthalten sind, drei oder mehr dichte Schichten umfassen.
  3. Gassensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest die poröse Schicht und eine Spaltregion zwischen zwei der dichten Schichten, die in Längsrichtung aneinander angrenzen, ausgebildet sind.
  4. Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Sensorelement weiterhin einen äußeren Leitungsabschnitt aufweist, der an der vorgeschriebenen Seitenoberfläche angeordnet ist und für einen elektrischen Stromdurchgang zwischen einer der Vielzahl von Elektroden und der Anschlusselektrode sorgt, und wobei die poröse Schicht mindestens ein Teil des äußeren Leitungsabschnitts bedeckt.
  5. Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die poröse Schicht mindestens eine erste Region und einen zweite Region der vorgeschriebenen Seitenoberfläche bedeckt, wobei sich die erste Region von einem Vorderende der vorgeschriebenen Seitenoberfläche zu einem Vorderende einer vordersten der Vielzahl von dichten Schichten erstreckt, wobei sich die zweite Region von einem Hinterende einer hintersten der Vielzahl von dichten Schichten zu der Anschlusselektrode erstreckt.
  6. Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Elementkörper eine rechteckige Parallelepipedform aufweist, wobei die mindestens eine Seitenoberfläche des Elementkörpers vier sich in Längsrichtung erstreckende Seitenoberflächen umfasst, wobei die mindestens eine Anschlusselektrode mindestens eine Anschlusselektrode, die auf einer ersten vorgeschriebenen der vier Seitenoberflächen angeordnet ist, und mindestens eine Anschlusselektrode, die auf einer zweiten vorgeschriebenen der vier Seitenoberflächen angeordnet ist, umfasst, wobei die erste vorgeschriebene Seitenoberfläche und die zweite vorgeschriebene Seitenoberfläche einander gegenüberliegen, wobei die poröse Schicht die erste vorgeschriebene Seitenoberfläche und die zweite vorgeschriebene Seitenoberfläche bedeckt, und wobei der das Eindringen von Wasser vermindernde Abschnitt einen das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt, der auf der ersten vorgeschriebenen Seitenoberfläche angeordnet ist, und einen das Eindringen von Wasser vermindernden Abschnitt, der auf der zweiten vorgeschriebenen Seitenoberfläche angeordnet ist, umfasst.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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