DE112018004728T5

DE112018004728T5 - Gassensorelement und Gassensor

Info

Publication number: DE112018004728T5
Application number: DE112018004728.8T
Authority: DE
Inventors: Shota IMADA; Tomotaka Mouri; Toru Takeuchi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-08-22
Filing date: 2018-08-21
Publication date: 2020-06-04
Also published as: US11555463B2; US20200182182A1; WO2019039459A1; CN110998309B; CN110998309A; JP6693486B2; JP2019039693A

Abstract

Ein Gassensorelement (1), das einen langen plattenartigen Elementkörper (2) und eine poröse Schutzschicht (3), die eine Oberfläche des Elementkörpers schützt, aufweist, wobei der Elementkörper an dessen Ende auf einer Seite der Endfläche (21) in einer Längsrichtung (Z) ein Gaserfassungsteil (4) aufweist, und die Schutzschicht ein Endflächenteil (32), das die eine Endfläche in Laminat abdeckt, Seitenflächenteile (33), die Seitenflächen (22) abdecken, die mit der einen Endfläche in Laminat verbunden sind, und Eckteile (34), an welchen sich zwei benachbarte ausgewählt aus dem Endflächenteil und den Seitenflächenteilen treffen, beinhaltet. Eine Außenoberfläche (31) eines oder mehrerer ausgewählt aus dem Endflächenteil und den Seitenflächenteilen weist eine konkave Form auf, die mit den Eckteilen fließend kontinuierlich ist, und ist derart konfiguriert, dass eine Schichtdicke hin zu den Eckteilen zunimmt.

Description

Querverweis auf ähnliche Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung basiert auf der Japanischen Anmeldung mit der Nr. 2017-159 693 , eingereicht am 22. August 2017, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme mit aufgenommen wird.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Gassensorelement mit einer porösen Schutzschicht sowie einen Gassensor, der ein Gassensorelement beinhaltet.
Stand der Technik
Das Abgassystem einer Automobilmaschine ist mit einem Gassensor zum Erfassen eines spezifischen Abgases vorgesehen, und es wird eine Emissionssteuerung durchgeführt, indem zum Beispiel auf Grundlage des Erfassungsergebnisses des Gassensors eine Verbrennungssteuerung ausgeführt wird. Zum Beispiel weist der Gassensor ein langes, plattenartiges Gassensorelement auf, das in einem Abdeckungskörper untergebracht ist, und das Gassensorelement ist durch eine poröse Schutzschicht, die auf der Außenoberfläche vorgesehen ist, vor einem Eindringen von Wassertropfen und Giftstoffen geschützt, wie in PTL 1 offenbart ist. Das Gassensorelement ist konfiguriert, indem ein Heizvorrichtungsteil in dem Elementkörper aufgenommen wird, in welchem ein Gaserfassungsteil vorgesehen ist.
Die poröse Schutzschicht wird für gewöhnlich zum Beispiel ausgebildet, indem der Elementkörper des Gassensorelements in ein Schutzschichtmaterial in der Gestaltungsform bzw. Form eines Schlamms eingetaucht wird, sodass dieser eine gewisse Überzugsdicke aufweist. Zusätzlich wird gemäß diesem Überzugsverfahren die Dicke der Schutzschicht an den Ecken des Elementkörpers reduziert. Daher wird in PTL 1 zum Beispiel unter Verwendung des Verteilervorrichtungs- bzw. Dispenserverfahrens an den Ecken des Elementkörpers im Voraus eine erste Schutzschicht ausgebildet. Anschließend wird eine zweite Schutzschicht, die den gesamten äußeren Umfang bzw. Außenumfang abdeckt, der die erste Schutzschicht beinhaltet, so ausgebildet, dass die Dicke der Schutzschicht an den Ecken des Elementkörpers größer ist als die der Ecken des Elementkörpers.
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur
PTL 1 : JP 2012-247 293 A
Kurzfassung der Erfindung
In den letzten Jahren sind Abgasregulierungen für Automobile verschärft worden, und es ist erforderlich, den Gassensor bei einer raschen Stufe zu aktivieren, um Emissionen weiter zu reduzieren. Um dies zu erzielen, muss der Gassensor allerdings zu der Zeit aktiviert werden, zu der die Maschine gestartet wird, woraufhin es wahrscheinlich ist, dass eine Wassereinwirkung auftritt. Ferner neigt der Durchmesser der Durchgangslöcher in dem Abdeckungskörper dazu, zuzunehmen, um die Menge einer Gaseinströmung zu erhöhen bzw. damit diese zunimmt. In einem derartigen Fall nimmt die Wassereinwirkungsbelastung zu und der Widerstand gegen Wassereinwirkung verschlechtert sich, da das Gassensorelement wiederholt Wasser ausgesetzt ist und sich der Durchmesser der Wassertropfen, die das Gassensorelement erreichen, vergrößert bzw. zunimmt.
Ferner wurde ermittelt, dass die Oberfläche der Schutzschicht zu einem derartigen Zeitpunkt dazu neigt, sich abzulösen, falls ein Teil eines erwärmten Elementkörpers wiederholt Wasser ausgesetzt ist. Somit kann ein Ablösen allmählich fortschreiten, so wie die Anzahl an Wassereinwirkungen zunimmt, selbst falls unmittelbar nach einer einzelnen Wassereinwirkung kein Problem besteht. Es ist insbesondere ermittelt worden, dass eine Rissbildung am Element auftreten kann, wenn ein Ablösen in der Nähe der Ecken des Elementkörpers fortschreitet und die Dicke der Schutzschicht nicht sichergestellt werden kann.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Gassensorelement und einen Gassensor vorzusehen, die dazu in der Lage sind, selbst in einer Umgebung, in welcher eine wiederholte Wassereinwirkung auftritt, ein Ablösen der porösen Schutzschicht zu reduzieren, welche die Oberfläche des Elementkörpers abdeckt, sowie dazu in der Lage sind, sowohl eine rasche Aktivierung als auch einen Widerstand gegen die Wassereinwirkung zu erzielen.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist:

Ein Gassensorelement, das einen langen plattenartigen Elementkörper und eine poröse Schutzschicht, die eine Oberfläche des Elementkörpers schützt, aufweist, wobei
der Elementkörper an dessen Ende auf einer Seite der Endfläche in einer Längsrichtung ein Gaserfassungsteil aufweist, und
die Schutzschicht ein Endflächenteil, das die eine Endfläche in Laminat abdeckt, Seitenflächenteile, die Seitenflächen abdecken, die mit der einen Endfläche in Laminat verbunden sind, und Eckteile, an welchen sich zwei benachbarte ausgewählt aus dem Endflächenteil und den Seitenflächenteilen treffen, beinhaltet, und eine Außenoberfläche eines oder mehrerer ausgewählt aus dem Endflächenteil und den Seitenflächenteilen eine konkave Form aufweist, die mit den Eckteilen fließend kontinuierlich ist, und derart konfiguriert ist, dass eine Schichtdicke hin zu den Eckteilen zunimmt.

Ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist:

Ein Gassensor, der das vorstehend beschriebene Gassensorelement aufweist, um eine spezifische Gaskomponente in einem gemessenen Gas zu erfassen, aufweisend
ein zylindrisches Gehäuse, das einen äußeren Umfang des Gassensorelements lagert, und einen Abdeckungskörper, der an einem Ende des zylindrischen Gehäuses angebracht ist, wobei ein Ende des Gassensorelements, an welchem die Schutzschicht vorgesehen ist, in dem Abdeckungskörper eingehaust ist, und das gemessene Gas durch ein Durchgangsloch, das in dem Abdeckungskörper vorgesehen ist, in den Abdeckungskörper eingeführt ist.

Effekte der Erfindung
Zur raschen Aktivierung des Gassensorelements ist es vorteilhaft, dass die Wärmekapazität der Schutzschicht, die den Elementkörper abdeckt, klein bzw. gering ist. Die Außenoberfläche der Schutzschicht ist dazu konfiguriert, eine konkave Form aufzuweisen, um so die Schichtdicke der Schutzschicht teilweise zu reduzieren, wobei deren Masse und Wärmekapazität reduziert werden können. Zusätzlich ist es möglich, die Wärmekapazität zu reduzieren, während die Schichtdicke an den Elementecken sichergestellt wird, welche gegen eine Feuchtigkeitseinwirkung relativ schwach geschützt sind, da die konkave Form der Außenoberfläche der Schutzschicht die Schichtdicke an den Eckteilen relativ groß herstellt.
Wenn die Schutzschicht Wasser ausgesetzt ist, saugen sich die Wassertropfen, die an der Oberfläche der Schutzschicht anhaften, in das Innere ein, und zu der gleichen Zeit verdampfen diese, wobei sie die Wärmekapazität der Schutzschicht abführen. Falls ein Abschnitt in der Oberfläche der Schutzschicht vorliegt, an welcher ein Durchsickern bzw. Einsaugen und Verdampfen dazu neigen, aufzutreten, kann eine wiederholte Wassereinwirkung ein lokales Ablösen verursachen. Allerdings breiten sich die Wassertropfen in einfacher Weise auf der Oberfläche der Schutzschicht mit einer konkaven Form aus. Zusätzlich ist es möglich, eine thermische Belastung bzw. Wärmebelastung zu verhindern, die sich auf einen Abschnitt konzentriert, um ein Ablösen oder dergleichen zu verursachen, indem die Oberflächenform fließend kontinuierlich mit den Eckteilen ausgebildet wird.
Somit kann die Wärmekapazität reduziert werden, um eine rasche Aktivierung zu ermöglichen, während die Elementecken noch immer geschützt werden, da das Endflächenteil oder die Seitenflächenteile der Schutzschicht, die den Elementkörper abdecken, dazu konfiguriert sind, eine konkave Form aufzuweisen, die mit den Eckteilen fließend kontinuierlich ist.
Ein Gassensor, der ein derartiges Gassensorelement einsetzt, kann von den Einschränkungen zu der Anordnung und Größe der Durchgangslöcher des Abdeckungskörpers zum Schutz des Gassensorelements befreit werden. Zum Beispiel kann der Durchmesser der Durchgangslöcher des Abdeckungskörpers vergrößert werden bzw. zunehmen, um die Menge an Gas, das eingeführt wird, zu erhöhen bzw. damit diese zunimmt. Somit kann die spezifische Gaskomponente in dem gemessenen Gas bei einem guten Ansprechverhalten erfasst werden.
Daher ist es gemäß den vorstehend beschriebenen Aspekten möglich, ein Gassensorelement und einen Gassensor vorzusehen, die dazu in der Lage sind, selbst in einer Umgebung, in welcher eine wiederholte Wassereinwirkung auftritt, ein Ablösen der porösen Schutzschicht zu reduzieren, welche die Oberfläche des Elements abdeckt, sowie dazu in der Lage sind, sowohl eine rasche Aktivierung als auch einen Widerstand gegen die Wassereinwirkung zu erzielen.
Figurenliste
Die vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen klar werden. Es zeigt/es zeigen:

1 zeigt eine schematische Gesamtansicht eines Gassensorelements und eine vergrößerte Ansicht von dessen Hauptteil gemäß der ersten Ausführungsform;
2 eine vergrößerte Perspektivansicht, welche die Konfiguration des Hauptteils des Gassensorelements gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
3 eine gesamte Querschnittsansicht eines Gassensors, der das Gassensorelement gemäß der ersten Ausführungsform aufweist;
4 eine Querschnittsansicht, welche die Struktur des Gaserfassungsteils des Gassensorelements gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
5 eine vergrößerte Querschnittsansicht des Hauptteils, um ein Beispiel der Form des Endflächenteils der Schutzschicht des Gassensorelements gemäß der ersten Ausführungsform zu zeigen;
6 eine vergrößerte Querschnittsansicht des Hauptteils, um ein Beispiel der Form des Seitenflächenteils der Schutzschicht des Gassensorelements gemäß der ersten Ausführungsform zu zeigen;
7 eine vergrößerte Ansicht des Hauptteils, um ein anderes Beispiel der Konfiguration des Hauptteils des Gassensorelements gemäß der ersten Ausführungsform zu zeigen;
8 eine schematische Ansicht zum Erläutern des Mechanismus des Oberflächen-Ablösens, das durch Wassereinwirkung des Gassensorelements gemäß der ersten Ausführungsform verursacht wird;
9 eine schematische Ansicht zum Erläutern der Beziehung zwischen der Oberflächenform der Schutzschicht des Gassensorelements gemäß der ersten Ausführungsform und der Wärmebelastung;
10 eine Ansicht, welche den Herstellungsprozess des Gassensorelements gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
11 eine vergrößerte Perspektivansicht des Hauptteils, welche die Form der Schutzschichten der Gassensorelementproben, die bei dem Wassereinwirkungstest verwendet werden, der bei Versuchsbeispiel 1 durchgeführt wird, zeigt;
12 eine vergrößerte Querschnittsansicht des Hauptteils des Gassensorelements zum Erläutern des Verfahrens des Wassereinwirkungstests, der bei Versuchsbeispiel 1 durchgeführt wird;
13 einen Graphen, der die Beziehung zwischen dem Krümmungsradius der Außenoberfläche der Schutzschicht und der Anzahl an Wassereinwirkungen bei Versuchsbeispiel 1 zeigt;
14 eine schematische Ansicht zum Erläutern der Beziehung zwischen dem Krümmungsradius der Außenoberfläche der Schutzschicht und der Leichtigkeit, mit der sich ein Wassertropfen bei Versuchsbeispiel 1 ausbreitet;
15 eine vergrößerte Ansicht des Hauptteils, welche die Konfiguration des Hauptteils des Gassensorelements gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
16 eine vergrößerte Ansicht des Hauptteils, die ein anderes Beispiel der Konfiguration des Hauptteils des Gassensorelements gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
17 eine vergrößerte Querschnittsansicht des Hauptteils, die ein Beispiel der Form des Endflächenteils der Schutzschicht des Gassensorelements gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
18 eine vergrößerte Querschnittsansicht des Hauptteils, die ein Beispiel der Form des Seitenflächenteils der Schutzschicht des Gassensorelements gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
19 eine vergrößerte Querschnittsansicht des Hauptteils, welche die Form der Seitenflächenteile der Schutzschicht des Gassensorelements gemäß von Bezugsbeispielen schematisch zeigt;
20 eine vergrößerte Querschnittsansicht des Hauptteils, welche die Form des Endflächenteils der Schutzschicht des Gassensorelements gemäß von Bezugsbeispielen schematisch zeigt;
21 eine vergrößerte Perspektivansicht des Hauptteils, welche die Form der Schutzschichten der Gassensorelementproben, die bei dem Wassereinwirkungstest verwendet werden, der bei Versuchsbeispiel 2 durchgeführt wird, zeigt.
22 eine vergrößerte Querschnittsansicht des Hauptteils des Gassensorelements zum Erläutern des Verfahrens des Wassereinwirkungstests, der bei Versuchsbeispiel 2 durchgeführt wird.

Beschreibung der Ausführungsformen
Erste Ausführungsform
Ausführungsformen, die ein Gassensorelement und einen Gassensor betreffen, werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 15 beschrieben werden. Das Gassensorelement 1, das in den 1 und 2 gezeigt wird, bildet das Hauptteil des Gassensors S, der in 3 gezeigt wird, und wird derart in einen zylindrischen Isolator I eingesetzt, dass dessen äußerer Umfang durch das zylindrische Gehäuse H gelagert wird. Der Gassensor S kann zum Beispiel auf ein Abgasreinigungssystem für eine Automobilmaschine angewendet werden, um die Konzentration eines spezifischen Gases in dem Abgas zu erfassen, welches das Gas ist, das gemessen werden soll. Genauer gesagt kann dieser für einen Sauerstoffsensor zum Erfassen einer Sauerstoffkonzentration, für einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor zum Erfassen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (d. h. A/F) auf Grundlage einer Sauerstoffkonzentration und dergleichen verwendet werden.
In 1 beinhaltet das Gassensorelement 1 einen langen plattenartigen Elementkörper 2, der innerhalb des Isolators I gehalten wird, und eine poröse Schutzschicht 3, welche die Oberfläche des Elementkörpers 2 schützt. Die Längsrichtung Z des Elementkörpers 2 ist die vertikale Richtung in der Zeichnung, und der Elementkörper 2 weist an dessen einem Ende auf der Seite der Spitzenendfläche 21, welche eine von dessen Endflächen in der Längsrichtung Z ist, (das heißt der unteren Seite der Endfläche bzw. Endflächenseite in 1) ein Gaserfassungsteil 4 auf. Der Elementkörper 2 kann zum Beispiel eine rechteckige Parallelepipedform aufweisen, und die Richtungen der zwei Seiten von dessen rechteckigem Querschnitt (das heißt, die Richtungen, die orthogonal zu der Längsrichtung Z verlaufen) werden nachfolgend als eine Richtung X der langen Seite und eine Richtung Y der kurzen Seite bezeichnet.
Die Schutzschicht 3 ist vorgesehen, um so den äußeren Umfang des Endes des Elementkörpers 2 auf der Seite der Spitzenendfläche 21 abzudecken, das ausgehend von dem Isolator I hervorragt. Die Schutzschicht 3 beinhaltet ein Endflächenteil 32, das die Spitzenendfläche 21 des Elementkörpers 2 in Laminat abdeckt, eine Mehrzahl von Seitenflächenteilen 33, welche die Seitenflächen 22 abdecken, die mit der Spitzenendfläche 21 in Laminat glatt kontinuierlich sind, sowie Eckteile 34, welche jeweils mit zwei benachbarten ausgewählt aus dem Endflächenteil 32 und den Seitenflächenteilen 33 verbunden sind. Eines oder mehrere ausgewählt aus dem Endflächenteil 32 und den Seitenflächenteilen 33 weist eine derartige konkave Form auf, dass die Außenoberfläche 31 mit den Eckteilen 34 fließend kontinuierlich ist und die Schichtdicke zunimmt, so wie diese sich den Eckteilen 34 annähert.
Der Gassensor S wird in einer Umgebung verwendet, die zu dem Abgas freigelegt bzw. diesem ausgesetzt ist, welches das Gas ist, das gemessen werden soll. Die Schutzschicht 3 in dem Gassensorelement 1, die den Elementkörper 2 abdeckt, schützt den Elementkörper 2 vor kondensiertem Wasser bzw. Kondenswasser und Giftstoffen, die in dem Abgas enthalten sind. Wenn die Außenoberfläche 31 des Endflächenteils 32 und die Seitenflächenteile 33 der Schutzschicht 3 in gewünschten konkaven Formen ausgebildet sind und auf eine derartige Weise ausgebildet sind, dass die Eckteile 34 die maximale Dicke aufweisen, können sowohl eine rasche Aktivierung als auch ein Widerstand gegenüber einer Wassereinwirkung erzielt werden.
Die detaillierten Konfigurationen der Schutzschicht 3 und der Außenoberfläche 31, die bei dem Gassensorelement 1 ausgebildet sind, werden später beschrieben werden.
In 3 weist der Gassensor S ein zylindrisches Gehäuse H auf, dessen axiale Richtung die Längsrichtung Z des Gassensorelements 1 ist (das heißt, die vertikale Richtung in der Figur), und das Gassensorelement 1 wird eingesetzt und in dem Gehäuse H gehalten. Bei dem Gassensor S und dem Gassensorelement 1 wird eine Endseite davon, die das Gaserfassungsteil 4 aufweist, als die Spitzenendseite (das heißt, die untere Endseite in der Zeichnung) bezeichnet, und die gegenüberliegende Seite wird als die Basisendseite (das heißt, die obere Endseite in der Zeichnung) bezeichnet. Eine Elementabdeckung S1 als ein Abdeckungskörper ist an der Spitzenendseite des Gehäuses H angebracht und das Spitzenende des Gassensorelements 1 ragt ausgehend von dem Gehäuse H hervor und ist in der Elementabdeckung S1 untergebracht. Auf ähnliche Weise ist eine Abdeckung S2 auf der Seite der Atmosphäre an der Basisendseite des Gehäuses H (das heißt, der oberen Endseite in der Zeichnung) angebracht und das Basisende des Gassensorelements 1 ragt ausgehend von dem Gehäuse H hervor und ist in der Abdeckung S2 auf der Seite der Atmosphäre untergebracht.
Die Elementabdeckung S1 liegt in der Gestaltungsform von inneren und äußeren doppelten bzw. doppelwandigen und mit einem Boden versehenen Zylindern vor und ist angeordnet, um so den Umfang des Spitzenendes des Gassensorelements 1 zu umgeben. Die Innenabdeckung S11 und die Außenabdeckung S12 der Elementabdeckung S1 sind mit Durchgangslöchern S13 und S14 vorgesehen, die jeweils als Abgas-Eintritts-/ -Austrittslöcher auf den Seitenflächen und der Bodenfläche dienen. Wenn das Abgas, das durch die Durchgangslöcher S13 und S14 durchgetreten ist, die Oberfläche des Gassensorelements 1 erreicht, wird dieses über die Schutzschicht 3 in das Innere eingelassen. Die zylindrische Abdeckung S2 auf der Seite der Atmosphäre ist mit einem Durchgangsloch S21 vorgesehen, das sich an der äußeren peripheren Seitenfläche öffnet, um als ein Atmosphärenloch zu dienen, und es nimmt die atmosphärische Luft innerhalb auf.
Der äußere Umfang des Zwischenteils des Gassensorelements 1 wird innerhalb des zylindrischen Isolators I gehalten, der in dem Gehäuse H untergebracht ist, und das Dichtungsglas 11 ist zwischen der Öffnung des Isolators I auf der Basisendseite und dem Gassensorelement 1 eingefüllt. Das Zwischenteil mit großem Durchmesser des Isolators I wird auf einem gestuften Teil des Gehäuses H gelagert, und zwischen der äußeren peripheren Oberfläche des Isolators I und der inneren peripheren Oberfläche des Gehäuses H wird Talkumpulver 12 eingefüllt. Anschließend wird das verdünnte Teil des Basisendes des Gehäuses H gecrimpt, wobei ein zylindrisches isolierendes Bauteil 13 eingeschoben wird, um den Isolator zu fixieren.
Eine Mehrzahl von Anschlussleitungsdrähten R1 und R2, die mit einer (nicht näher dargestellten) externen Maschinensteuereinheit verbunden sind, sind isoliert und werden an der Basisendöffnung der Abdeckung S2 auf der Seite der Atmosphäre gehalten. Anschlussteile R11 und R12 sind auf der Spitzenendseite der Anschlussleitungsdrähte R1 und R2 vorgesehen, und diese sind elektrisch mit den Elektroden-Anschlussteilen 41 und 42 verbunden (vergleiche zum Beispiel 1), die an dem Basisende des Gassensorelements 1 vorgesehen sind. Ferner beinhaltet das Gassensorelement 1 ein Heizvorrichtungsteil 5, das in dem Elementkörper 2 auf der Seite der Spitzenendfläche 21 aufgenommen ist, wie in 2 gezeigt wird. Das Heizvorrichtungsteil 5 beinhaltet eine Heizvorrichtungselektrode 51 und ein Anschlussleitungsteil 52 zur Erregung. Es wird durch externe Erregung von außerhalb verursacht, dass die Heizvorrichtungselektrode 51 Wärme erzeugt, sodass der Abschnitt, welcher dem Gaserfassungsteil 4 des Elementkörpers 2 entspricht, bei einer Aktivierungstemperatur aktiviert wird.
Wie in 4 gezeigt wird, umfasst das Gaserfassungsteil 4 des Gassensorelements 1 zum Beispiel einen oxidionen-leitfähigen Festelektrolytkörper 11, eine Elektrode 12 auf der Seite des gemessenen Gases, die auf der Oberfläche des Festelektrolytkörpers 11 auf der Seite des gemessenen Gases vorgesehen ist und in welche das Gas, das gemessen werden soll, über eine poröse Diffusionswiderstandsschicht 14 eingeführt wird, und eine Elektrode 13 auf der Seite des Referenzgases, die auf der Oberfläche des Festelektrolytkörpers 11 auf der Seite des Referenzgases vorgesehen ist, um so einer Referenzgaskammer 10 zugewandt angeordnet zu sein. Die poröse Diffusionswiderstandsschicht 14 wird ausgebildet, indem ein Teil der Diffusionswiderstandsschicht, der die Schicht 15 ausbildet, die über dem Festelektrolytkörper 11 laminiert ist, mit einem porösen Körper hergestellt wird, und dieser steht mit einem (nicht näher dargestellten) Gaseinlass in Verbindung. Eine dichte Abschirmschicht 16 ist über der Fläche der porösen Diffusionswiderstandsschicht 14 gegenüber dem Festelektrolytkörper 11 laminiert.
Eine die Referenzgaskammer ausbildende Schicht 17, welche die Referenzgaskammer 10 ausbildet, weist ein Heizvorrichtungssubstrat 53 auf, das auf der Fläche gegenüber dem Festelektrolytkörper 11 laminiert ist, und die Heizvorrichtungselektrode 51 ist in dem Heizvorrichtungssubtrat 53 eingebettet, um das Heizvorrichtungsteil 5 zu bilden. Der Elementkörper 2 wird ausgebildet, indem aufeinanderfolgend das Heizvorrichtungssubstrat 53, die die Referenzgaskammer ausbildende Schicht 17, der Festelektrolytkörper 11, die poröse Diffusionswiderstandsschicht 14, die die Diffusionswiderstandsschicht ausbildende Schicht 15 und die Abschirmschicht 16 laminiert werden.
Obwohl der Elementkörper 2 bei diesem Beispiel eine rechteckige Querschnittsform aufweist, kann dieser auch eine polygonale bzw. vieleckige Querschnittsform aufweisen. Anstatt die zwei Enden auf der Seite des Gaserfassungsteils 4 und die rechtwinkligen Ecken auf der Seite des Heizvorrichtungsteils 5 herzustellen, wie in der Figur gezeigt wird, können diese zum Beispiel angefast sein, um so eine Querschnittsform eines Sechsecks oder eines Achtecks aufzuweisen. In einem derartigen Fall ist die Schutzschicht 3 vorgesehen, um so mit der Form des Elementkörpers 2 konform zu sein, und die Seitenflächenteile 33 und die Eckteile 34 in der Gestaltungsform bzw. Form einer Schicht, welche die Seitenflächen 22 des Vielecks abdeckt, sind in Laminat ausgebildet.
Der Festelektrolytkörper 11 ist zum Beispiel aus einem Festelektrolyt auf Zirconiumdioxid-Basis hergestellt, und das Heizvorrichtungssubstrat 53, die die Referenzgaskammer ausbildende Schicht 17, die poröse Diffusionswiderstandsschicht 14, die die Diffusionswiderstandsschicht ausbildende Schicht 15 und die Abschirmschicht 16 sind zum Beispiel aus einer isolierenden Keramik wie beispielsweise Aluminiumoxid hergestellt.
Dadurch gibt die Sensorausgabe des Gaserfassungsteils 4 eine beschränkende Stromeigenschaften vorweisende Sensorausgabe an, die der Sauerstoffkonzentration entspricht, wenn das Abgas über die poröse Diffusionswiderstandsschicht 14 in die Elektrode 12 auf der Seite des gemessenen Gases eingeführt wird, und zwischen der Elektrode 12 auf der Seite des gemessenen Gases und der Elektrode 13 auf der Seite des Referenzgases auf der Seite der Referenzgaskammer 10, in welche die atmosphärische Luft eingeführt wird, eine bestimmte Spannung angelegt wird. Indem diese genutzt wird, kann ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Signal, das der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas entspricht, erhalten werden.
Als nächstes wird die detaillierte Struktur der Schutzschicht 3 beschrieben werden.
Wie in 1 auf eine vergrößerte Weise gezeigt wird, deckt die Schutzschicht 3 den äußeren Umfang des Endes des Elementkörpers 2 auf der Seite der Spitzenendfläche 21 in Laminat ab, das heißt, diese deckt die gesamte Spitzenendfläche 21 sowie die Endteile der Seitenflächen 22 ab, die damit verbunden sind. Die äußere Form der Schutzschicht 3 ist mit der äußeren Form des Elementkörpers 2 konform und die Schutzschicht 3 ist um die eigene Dicke größer als der Elementkörper 2. Hierbei weist die nahe Hälfte eine Form auf, die allgemein der des Elementkörpers 2 ähnelt, und die Spitzenhälfte weist eine sich verjüngende Form auf, deren Schichtdicke hin zu der Seite der Spitzenendfläche 21 zunimmt.
Wie in 2 gezeigt wird, weist die Schutzschicht 3 ein Endflächenteil 32, das die Spitzenendfläche 21 in Laminat abdeckt, und vier Seitenflächenteile 33, welche die vier Seitenflächen 22 abdecken, die mit der Spitzenendfläche 21 in Laminat verbunden sind, auf. Die Eckteile 34 sind zwischen dem Endflächenteil 32 und jedem der Seitenflächenteile 32 oder zwischen zwei benachbarten Flächenteilen 32 ausgebildet. Die Eckteile 34 befinden sich außerhalb von Elementecken 23, die zwischen der Spitzenendfläche 21 und den Seitenflächen 22 des Elementkörpers 2 oder zwischen zwei benachbarten Seitenflächen 22 ausgebildet sind.
Das Endflächenteil 32 der Schutzschicht 3 ist außerhalb der Spitzenendfläche 21 des Elementkörpers 2 ausgebildet, um so eine allgemein rechteckige äußere Form aufzuweisen (vergleiche zum Beispiel 1), die größer ist als die der Spitzenendfläche 21 und deren vier Ecken nach außen hervorragen. Die Außenoberfläche 31 des Endflächenteils 32 ist in einer konkaven Form ausgebildet, die mit den Eckteilen 34 fließend kontinuierlich ist, die zwischen diesem und den vier Seitenflächenteilen 33 ausgebildet sind, und die Schichtdicke nimmt hin zu den Eckteilen 34 an den zwei Enden in sowohl der Richtung X der langen Seite als auch der Richtung Y der kurzen Seite des Rechtecks zu. Wie in 1 gezeigt wird, ähnelt die äußere Form des Endes 35 der Schutzschicht 3 auf der Basisendseite im Wesentlichen der äußeren Form des Endflächenteils 32, aber erstere ist kleiner.
Auf ähnliche Weise sind die Seitenflächenteile 33 der Schutzschicht 3 außerhalb der Seitenflächen 22 vorgesehen, die mit der Spitzenendfläche 21 des Elementkörpers 2 verbunden sind, und diese weisen eine im Wesentlichen trapezförmige äußere Form auf, die größer ist als die der Seitenflächen 22 und sich verjüngt, um sich so hin zu der Spitzenendseite (das heißt, der oberen Endseite in 2) zu verbreitern. Die Außenoberfläche 31 jedes der Seitenflächenteile 33 ist ebenfalls in einer konkaven Form ausgebildet, die mit den Eckteilen 34 fließend kontinuierlich ist, die zwischen zwei benachbarten Seitenflächenteilen 33 oder zwischen dem Seitenflächenteil und dem Endflächenteil 32 ausgebildet sind, und die Schichtdicke nimmt hin zu dem Eckteil 34 auf der Spitzenendseite in der Längsrichtung Z zu, und die Schichtdicke nimmt hin zu den Eckteilen 34 an den zwei Enden in der Richtung X der langen Seite oder der Richtung Y der kurzen Seite zu.
Vorzugsweise ist die Außenoberfläche 31 jedes ausgewählt aus dem Endflächenteil 32 und den Seitenflächenteilen 33 der Schutzschicht 3, die jede Fläche des Elementkörpers 2 abdecken, in eine konkave Form ausgebildet, die mit den Eckteilen 34 fließend kontinuierlich ist. Genauer gesagt kann zum Beispiel die gesamte Fläche eine fließende gekrümmte Oberfläche sein, oder zumindest ein Teil dieser kann eine fließende gekrümmte Fläche sein, die mit den Eckteilen 34 verbunden ist. In diesem Fall reicht die konkave Form mit einer fließenden gekrümmten Oberfläche aus, falls diese eine derartige Form aufweist, dass die Außenoberfläche 31 der Schutzschicht 3 in einem Querschnitt in der Längsrichtung Z oder in einer Richtung, die senkrecht zu dieser verläuft, eine Konturlinie 311 aufweist, die ein fließend kontinuierliches gekrümmtes Teil beinhaltet.
Zum Beispiel ist in dem Längsschnitt des Endflächenteils 32 der Schutzschicht 3, die in 5 gezeigt werden, die Konturlinie 311 der Außenoberfläche 31 eine fließende kontinuierliche gekrümmte Linie, die sich zwischen den Eckteilen 34 an den zwei Enden erstreckt, und die Schichtdicke t ist an den zwei Eckteilen 34 dicker. Auf ähnliche Weise ist in dem Längsschnitt der Seitenflächenteile 33 der Schutzschicht 3, die in 6 gezeigt werden, die Konturlinie 311 der Außenoberfläche 31 eine fließende kontinuierliche gekrümmte Linie, die sich ausgehend von dem Eckteil 34 auf der Spitzenendseite hin zu der Basisendseite erstreckt, und die Schichtdicke t ist an dem Eckteil 34 auf der Spitzenendseite dicker. Der Querschnitt der Seitenflächenteile 33 in der Richtung, die orthogonal zu der Längsrichtung Z verläuft (das heißt die Richtung X der langen Seite oder die Richtung Y der kurzen Seite) ähnelt dem Querschnitt des Endflächenteils 32, das in 5 gezeigt wird. Diese Konturlinien 311 können teilweise linear sein, aber es ist wünschenswert, dass diese keine extreme Veränderung hinsichtlich der Form aufweisen, wie beispielsweise einen rund geformten abrupten Wendepunkt oder einen Wendepunkt.
Es ist zu beachten, dass die Außenoberfläche 31 des Endflächenteils 32 und die Seitenflächenteile 33 der Schutzschicht 3 nicht auf die Formen beschränkt sind, die in den 1 und 2 gezeigt werden, und diese können eine beliebige geeignete konkave Form aufweisen, die mit den Eckteilen 34 fließend kontinuierlich ist. Zum Beispiel nimmt die Dicke des Seitenflächenteils 33 der Schutzschicht 3 in den 1 und 2 hin zu der Spitzenendseite zu, und die nahe Hälfte dieser weist eine im Wesentlichen konstante äußere Form auf, deren Schichtdicke sich in dem Querschnitt in der Längsrichtung Z nicht verändert. Allerdings kann das Seitenflächenteil 33 der Schutzschicht 3 eine derartige Form aufweisen, wie in dem linken Diagramm von 7 gezeigt wird, dass die Schichtdicke hin zu dem Ende 35 auf der Basisendseite in der Längsrichtung Z ebenfalls zunimmt. In diesem Fall ist die Schichtdicke an den zwei Enden in der Längsrichtung Z, das heißt, dem Endteil 35 auf der Basisendseite und dem Eckteil 34 an dem äußeren Umfang des Endflächenteils 32 auf der Spitzenendseite, am größten, und die Dicke nimmt hin zu dem mittleren Teil in der Längsrichtung Z allmählich ab. In der Richtung X der langen Seite oder der Richtung Y der kurzen Seite nimmt die Schichtdicke zu, so wie diese sich den Eckteilen 34 an den zwei Enden annähert. Das heißt, diese weisen eine konkave Form auf, die gänzlich bzw. vollständig aus einer fließenden gekrümmten Fläche ausgebildet ist.
Alternativ können die Seitenflächenteile 33 der Schutzschicht 3 eine derartige Form aufweisen, wie in dem rechten Diagramm von 7 gezeigt wird, dass die Schichtdicke in dem Querschnitt in der Längsrichtung Z im Wesentlichen konstant ist. In dem Querschnitt in der Richtung X der langen Seite oder der Richtung Y der kurzen Seite weisen die Seitenflächenteile 33 eine Schichtdicke auf, die so wie bei dem vorstehenden Fall hin zu den Eckteilen 34 an den zwei Enden zunimmt, und diese weisen im Ganzen eine fließende konkave Form auf. Hierbei ist die Form des Endflächenteils 32, die den Seitenflächenteilen 33 des linken Diagramms und des rechten Diagramms von 8 entspricht, eine fließende konkave Form, die der des Endflächenteils 32 ähnelt, die in beiden der Fälle in den 1 und 2 gezeigt wird.
Wenn das Endflächenteil 32 und die Seitenflächenteile 33 der Schutzschicht 3 in konkave Formen ausgebildet werden, wie vorstehend beschrieben wird, ist die Schichtdicke an den Eckteilen 34, die sich auf den äußeren peripheren Rändern jedes Flächenteils befinden, am größten, und somit ist es möglich, die Elementecken 23 zu schützen, welche die gegen Wassereinwirkung am schwächsten geschützten Teile sind. Da die Schichtdicke an Teilen reduziert werden kann, welche andere sind als die Eckteile 34, wird zusätzlich die Masse der Schutzschicht 3 reduziert, was zu einer reduzierten Wärmekapazität führt, und eine frühere Aktivierung wird möglich. Ferner kann ein Effekt erhalten werden, bei dem der Fortschritt eines Ablösens unterbunden wird, wenn eine Wassereinwirkung auftritt, da die Wassertropfen sich auf der fließenden konkaven Außenoberfläche 31 ausbreiten. Als nächstes werden das Ablösephänomen und der Effekt der Form der Schutzschicht 3 beschrieben werden.
Wenn der Gassensor S aktiviert wird, wird das Gaserfassungsteil 4 auf eine Aktivierungstemperatur erwärmt, indem das Heizvorrichtungsteil 5 des Gassensorelements 1, das in 2 gezeigt wird, erregt wird. In 8 beträgt die Oberflächentemperatur zum Beispiel zwischen 400 °C und 600 °C, wenn die Schutzschicht 3 in einem stabilen Zustand mit hoher Temperatur vorliegt, und wenn Kondenswasser (zum Beispiel ungefähr 60 °C) in den Abdeckungskörper S1 des Gassensors S eindringt, haftet ein Teil davon als ein Wassertropfen W an der Außenoberfläche 31 der Schutzschicht 3 an (vergleiche zum Beispiel 8 (1)). Der Wassertropfen W breitet sich auf der Schutzschicht 3 aus und saugt sich in die Außenoberfläche 31 ein und verdampft zu der gleichen Zeit (vergleiche zum Beispiel 8 (2)).
Wenn ein Einsaugen des Wassertropfens W auftritt, tritt in der Schutzschicht 3 ein Unterschied hinsichtlich einer thermischen Ausdehnung auf, und daher wird aufgrund des thermischen Ausdehnungsunterschieds in der Nähe der Stelle in der Schutzschicht 3, bis zu der das durchgedrungene Wasser reicht (vergleiche zum Beispiel 8 (3)), eine Belastung erzeugt. Diese Wärmebelastung σ wird durch die folgende Gleichung 1 ausgedrückt. In Gleichung 1 ist α der lineare Ausdehnungskoeffizient, E ist der Youngsche Modul bzw. Elastizitätsmodul, und ΔT ist die Temperaturveränderung. $σ = α \times E \times Δ t$
Das heißt, zwischen dem Teil 3L mit niedriger Temperatur, in welches der Wassertropfen W durchgedrungen ist, und dem Teil 3H mit hoher Temperatur, das mit dem unteren Teil des Teils mit niedriger Temperatur in Kontakt steht, wird eine Wärmebelastung erzeugt, und das Teil 3L mit niedriger Temperatur erfährt ein thermisches Zusammenziehen. Falls dieses thermische Zusammenziehen aufgrund von Wassereinwirkung wiederholt an der gleichen Stelle auftritt, tritt innerhalb der Schutzschicht 3 ein Ermüdungsversagen auf, was in Ablösen resultiert (vergleiche zum Beispiel 8 (4)).
Genauer gesagt ist die Schutzschicht 3 ein poröser Körper und zwischen den Keramikmaterialpartikeln 3P liegt eine große Anzahl an Poren vor. Aufgrund dieser Poren beinhalten die Einsicker- bzw. Infiltrationspfade des Wassertropfens W, der innerhalb der Schutzschicht 3 ausgebildet ist, Spalte zwischen verzerrten Partikeloberflächen und Partikeln, und wenn das Ausbreiten des Wassertropfens W an derartigen Teilen unterbunden wird, neigt die Belastung dazu, zuzunehmen. Es ist zu berücksichtigen, dass die Rissbildung in einem Partikel oder zwischen Partikeln fortschreitet und in einem Ablösen aufgrund eines Ermüdungsversagens resultiert, wenn an derartigen Belastungs-Konzentrations-Teilen eine wiederholte Wassereinwirkung auftritt.
Daher ist es wünschenswert, dass die Form dazu in der Lage ist, die Wärmebelastung aufgrund eines Einsickerns der Wassertropfen W in die Schutzschicht 3 zu reduzieren, um ein Ablösen aufgrund einer wiederholten Wassereinwirkung zu verhindern. Genauer gesagt breitet sich der Wassertropfen W im Wesentlichen in ebenso einfacher Weise aus wie bei dem Fall der flachen Oberfläche 36, die in dem linken Diagramm von 9 gezeigt wird, und die Kontaktfläche mit dem Wassertropfen W nimmt zu bzw. vergrößert sich, wie in dem mittleren Diagramm von 9 gezeigt wird, wenn die Außenoberfläche 31 der Schutzschicht 3 eine fließende gekrümmte konkave Oberfläche ist. Andererseits breitet sich der Wassertropfen W nicht aus und die Kontaktfläche wird klein, falls der Krümmungsradius klein ist, selbst wenn die Außenoberfläche 31 gekrümmt ist, wie zum Beispiel in dem rechten Diagramm von 9 gezeigt wird. Wenn das Einsickern und Verdampfen des Wassertropfens W zu der gleichen Zeit fortschreitet wie vorstehend beschrieben, wird die Wärmekapazität, die abgeführt wird, unabhängig von der Größe der Kontaktfläche die gleiche sein, falls die Menge an Wassereinwirkung die gleiche ist. In dem Fall einer Außenoberfläche 31 mit einem kleinen Krümmungsradius und einer kleinen Kontaktfläche neigt ΔT in Gleichung 1 daher dazu, zuzunehmen, und die Wärmebelastung σ neigt dazu, zuzunehmen, da das Verdampfen lokal auftritt.
Somit ist die Außenoberfläche 31 der Schutzschicht 3 vorzugsweise eine fließende und sanfte konkave Oberfläche, um die Wärmebelastung bei Wassereinwirkung zu reduzieren, und es ist wünschenswert, dass diese keine Oberflächenform aufweist, die einen Abschnitt mit einem kleinen Krümmungsradius aufweist. Vorzugsweise weisen das Endflächenteil 32 oder die Seitenflächenteile 33 der Schutzschicht 3 eine Form auf, deren Krümmungsradius an dem minimal abgerundeten Abschnitt der Konturlinie 311, welche die Außenoberfläche 31 in dem Querschnitt in der Längsrichtung Z oder der Richtung X der langen Seite oder der Richtung Y der kurzen Seite, die orthogonal zu dieser verlaufen, ausbildet, größer gleich 0,4 mm ist.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des Gassensorelements 1 beschrieben werden.
Wie in 10 gezeigt wird, kann ein Ausformverfahren als das Verfahren übernommen werden, bei welchem die Schutzschicht 3 auf der Oberfläche des Elementkörpers 2 vorgesehen wird. Bei dem Schritt, der in (1) gezeigt wird, wird zunächst ein Schlamm 200, der ein Keramikmaterial enthält, das die Schutzschicht 3 bildet, in eine Gussform 100 in der Gestaltungsform eines Behälters eingespritzt. Die Gussform 100 kann zum Beispiel zwei Gussformen 101 und 102 mit einer geteilten Struktur beinhalten, und das hohle Teil 103, das an den angrenzenden Teilen der zwei Gussformen 101 und 102 ausgebildet ist, kann eine Form aufweisen, die der äußeren Form der Schutzschicht 3 entspricht. Zum Beispiel kann die Schutzschicht 3, die in 1 gezeigt wird, ausgebildet werden, indem die Innenoberfläche jeder der Spitzenhälften der zwei Gussformen 101 und 102 in einer sich verjüngenden Form ausgebildet werden, die sich hin zu der Spitzenendseite nach außen ausdehnt.
Der Schlamm 200 ist ein die Schutzschicht ausbildendes Material, das vorbereitet wird, indem ein anorganisches Bindemittel, ein Koagulationsmittel und/oder dergleichen zu dem Keramikmaterial zum Bilden bzw. Aufbau der Schutzschicht 3 hinzugegeben werden. Bei dem Schritt, der in (2) gezeigt wird, wird der Elementkörper 2 des Gassensorelements 1 ausgehend von der oberen Öffnung des hohlen Teils in die Gussform 100 eingesetzt, in welche der Schlamm 200 eingespritzt worden ist, und nachdem dieser unter Verwendung einer (nicht näher dargestellten) Einspannvorrichtung oder dergleichen positioniert und gehalten wird, wird der Schlamm 200 vorübergehend ausgehärtet. Danach werden bei dem Schritt, der in (3) gezeigt wird, die zwei Gussformen 101 und 102 geöffnet, um das Gassensorelement 1 herauszunehmen, dessen Elementkörper 2 mit dem vorgehärteten Schlamm 200 abgedeckt ist, und das Gassensorelement wird gebrannt, um die Schutzschicht 3 auszubilden.
Abgesehen von dem Wärmetrocknungsverfahren kann das Aushärtungsverfahren durchgeführt werden, indem ein Aushärtungsmittel wie beispielsweise ein UV-Harz oder ein duroplastisches Harz zu dem Schlamm 200 hinzugegeben wird und eine UV-Bestrahlung oder ein Wärmeaushärten durchgeführt wird. Wie vorstehend beschrieben kann die Schutzschicht 3, die eine Außenoberfläche 31 mit einer gewünschten konkaven Form aufweist, mit hoher Genauigkeit ausgebildet sein, wenn Ausformen eingesetzt wird, da die Gussform 100 im Voraus in eine Form ausgebildet werden kann, die der Schutzschicht 3 entspricht. Alternativ ist es ebenfalls möglich, die Gussform 100 einzusetzen, um die Schutzschicht 3 auszubilden und danach die Außenoberfläche 31 der Schutzschicht durch Schneiden oder dergleichen in eine konkave Form oder in eine beliebige gewünschte Form auszubilden.
Versuchsbeispiel 1
Proben des Gassensorelements 1, die durch das vorstehend beschriebene Verfahren vorbereitet wurden, wurden getestet, um die Performance des Widerstands gegen Wassereinwirkung der konkaven Form der Schutzschicht 3 auszuwerten. Wie in 11 gezeigt wird, weist eines der Seitenflächenteile 33 der Schutzschicht 3 jeder Probe des Gassensorelements 1 eine gekrümmte konkave Fläche auf, und die Konturlinie 311 der Außenoberfläche 31 in dem Querschnitt in der Längsrichtung Z ist eine kontinuierliche gekrümmte Linie. Die Schichtdicke der Schutzschicht 3 nimmt zu, so wie diese sich dem Eckteil 34 auf der Spitzenendseite annähert. In der Nähe der Spitzenendfläche 21 des Elementkörpers 2 weist die Konturlinie 311 einen minimal abgerundeten Abschnitt 312 mit dem kleinsten Krümmungsradius auf. Hierbei ist die Schichtdicke des Seitenflächenteils 33 außer nahe dem Eckteil 34 im Wesentlichen konstant. Proben 1 bis 8 mit minimal abgerundeten Abschnitten 312, die unterschiedliche Krümmungsradien aufweisen, wurden vorbereitet, indem die Krümmungsform der Konturlinien 311 variiert wurde, und an diesen wurde der folgende wiederholte Wassereinwirkungstest durchgeführt.

Wie in 12 gezeigt wird, wurde bei dem wiederholten Wassereinwirkungstest das Heizvorrichtungsteil 5 erregt, sodass das Gassensorelement 1 eine vorgegebene Steuertemperatur erreicht, und eine vorgegebene Menge an Wassertropfen W, deren Temperatur auf ungefähr 50 °C bis 70 °C gesteuert wurde, wurde wiederholt ausgehend von einem Dispenser D auf den minimal abgerundeten Abschnitt 312 der Schutzschicht 3 getropft. Die Verteilervorrichtung bzw. der Dispenser D wurde ausgehend von der Tropfposition in einer vorgegebenen Höhe h platziert, und wenn es mehr als einen minimal abgerundeten Abschnitt 312 gab, wurde der Wassertropfen auf die Position getropft, die am nächsten zu dem Wärmeerzeugungsmittelpunkt der Heizvorrichtung angeordnet war. Das Tropfintervall wurde auf eine Zeit eingestellt, die es ermöglicht, dass die Oberfläche der Schutzschicht 3 die stabile Temperatur wiedererlangt, nachdem der Wassertropfen W getropft ist, und der Oberflächenzustand der Schutzschicht 3 wurde durch Bilder oder ein Video beobachtet, während die Wassertropfen getropft sind, und es wurde die Anzahl an Wassereinwirkungen gezählt, der es bedurfte, um zu bewirken, dass sich die Schutzschicht 3 ablöst. Die Steuertemperatur des Gassensorelements 1 und die Schichtdicke jeder Sektion der Schutzschicht 3 waren wie folgt, und die Oberflächentemperatur der Schutzschicht 3 wurde mit einem Infrarot-Thermometer gemessen.

Gesteuerte Temperatur:	750 °C
Wassereinwirkungsmenge:	2 µL
Schichtdicke an Eckteil 34:	ungefähr 250 µm
Schichtdicke eines Seitenflächenteils 33 außer nahe einem Eckteil 34:	ungefähr 200 µm
Höhe h von Dispenser D:	30 mm

Wie in Tabelle 1 gezeigt wird, zeigen die Ergebnisse des wiederholten Wassereinwirkungstests, dass es möglich ist, tausenden wiederholten Wassereinwirkungen standzuhalten, selbst wenn 2 µL Wassertropfen W wiederholt auf die gleiche Stelle getropft werden, falls die Außenoberfläche 31 der Schutzschicht 3 eine gekrümmte konkave Form aufweist und die Schichtdicke an dem Eckteil 34 erhöht wird bzw. zunimmt. Ferner nimmt die Anzahl an Wassereinwirkungen, der es bedurfte, um ein Ablösen zu verursachen, in dem Bereich b, in welchem der Krümmungsradius größer gleich 0,4 mm ist, rasch zu, wie in 13 gezeigt wird, welche die Beziehung zwischen dem Krümmungsradius des minimal abgerundeten Abschnitts 312 und der Anzahl an Wassereinwirkungen zeigt, und die Anzahl an Wassereinwirkungen nimmt zu, so wie sich der Krümmungsradius vergrößert, bis dieser in der Nähe von 2 mm konvergiert. Es kann berücksichtigt werden, dass dies daran liegt, dass in dem Bereich a, in welchem der Krümmungsradius kleiner als 0,4 mm ist, eine Schwerkraft und Oberflächenspannung, die auf den Wassertropfen W wirken, die Ausbreitung des Wassertropfens W unterbinden, wie in der linken Figur (a) von 14 gezeigt wird, und die Form des Wassertropfens W verändert sich nicht stark. Andererseits ist die Kraft des Wassertropfens W, sich nach außen auszubreiten, in dem Bereich b, in welchem der Krümmungsradius größer ist, einer Schwerkraft und Oberflächenspannung überlegen, wie in der rechten Figur (b) von 14 gezeigt wird. Im Ergebnis kann sich die Form des getropften Wassertropfens W stark verändern, und die Kontaktfläche zwischen dem getropften Wassertropfen W und der Außenoberfläche 31 nimmt zu, wobei ΔT, das in der vorstehenden Gleichung 1 gezeigt wird, reduziert wird, und es wird möglich, die Ablöse-Widerstandsperformance gegenüber wiederholter Wassereinwirkung zu verbessern.

Daher ist es vorzuziehen, dass das Endflächenteil 32 und die Seitenflächenteile 33 der Schutzschicht 3 derart konfiguriert sind, dass der Krümmungsradius an dem minimal abgerundeten Abschnitt 312 der Außenoberfläche 31 größer gleich 0,4 mm ist, und es ist wünschenswert, dass diese eine konkave Form mit einer Konturlinie 311 aufweisen, die mit den Eckteilen 34 fließend kontinuierlich ist. Tabelle 1

Probe Nr.	Krümmungsradius eines minimal abgerundeten Abschnitts (mm)	Anzahl an Wassereinwirkungen
1	0,13	6926
2	0,28	11281
3	0,38	56447
4	0,48	78975
5	0,75	98799
6	0,99	121456
7	1,64	134567
8	2,31	142397

Zweite Ausführungsform
Die zweite Ausführungsform gemäß einem Gassensorelement und einem Gassensor wird unter Bezugnahme auf die 15 bis 18 beschrieben werden. Das Gassensorelement 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist derart konfiguriert, dass das Endflächenteil 32 oder das Seitenflächenteil 33 der Schutzschicht 3 eine konkave Form aufweist, welche gänzlich aus einer fließenden gekrümmten Fläche ausgebildet ist, und die Konturlinie 311 der Außenoberfläche 31 eine gekrümmte Linie ist. Allerdings muss diese nicht notwendigerweise aus einer gekrümmten Fläche ausgebildet sein, solange diese im Ganzen eine konkave Form aufweist und mit den Eckteilen 34 fließend kontinuierlich ist.
Die Grundstrukturen des Gassensorelements 1 und des Gassensors S dieser Ausführungsform sind die gleichen wie die der ersten Ausführungsform, und deren Beschreibung wird weggelassen werden.
Es ist zu beachten, dass bei den Bezugszeichen, die bei der zweiten sowie folgenden Ausführungsformen verwendet werden, die gleichen Bezugszeichen wie die, welche bei der/den früheren Ausführungsform(en) verwendet werden, Komponenten oder dergleichen bezeichnen, die denen der früheren Ausführungsform(en) ähneln, sofern dies nicht anderweitig angegeben ist.
Das Gassensorelement 1, das in 15 gezeigt wird, ist derart konfiguriert, dass das Endflächenteil 32 und die Seitenflächenteile 33 der Schutzschicht 3 jeweils in einer konkaven Form ausgebildet sind, die durch eine Kombination von geneigten Flächen gebildet wird. Genauer gesagt kann in Hinblick auf die Seitenflächenteile 33 jedes davon zum Beispiel durch eine Kombination von zwei geneigten Flächen auf eine derartige Weise gebildet werden, dass die Schichtdicke an dem Eckteil 34 auf der Spitzenendseite in der Längsrichtung Z und an dem Ende 35 auf der Basisendseite am dicksten ist, und die Schichtdicke ist an dem mittleren Teil in der Längsrichtung Z am kleinsten. In diesem Fall sind eine abwärts geneigte Fläche, deren Schichtdicke ausgehend von dem Eckteil 34 auf der Spitzenendseite allmählich abnimmt, und eine abwärts geneigte Fläche, deren Schichtdicke ausgehend von dem Ende 35 auf der Basisendseite allmählich abnimmt, symmetrisch platziert, und ein Biegeteil 314 ist an einer Position ausgebildet, an welcher die zwei sich in dem mittleren Teil schneiden.
Auf ähnliche Weise kann das Seitenflächenteil 33 in der Richtung X der langen Seite oder der Richtung Y der kurzen Seite, die senkrecht zu der Längsrichtung Z verlaufen, derart konfiguriert sein, dass die Schichtdicke ausgehend von den Eckteilen 34 an den zwei Enden hin zu dem mittleren Teil allmählich abnimmt, indem zum Beispiel zwei abwärts geneigte Flächen kombiniert werden. Das Biegeteil 314 ist an einer Position ausgebildet, an welcher sich die zwei abwärts geneigten Flächen ebenfalls in diesen Richtungen schneiden. Im Ergebnis werden die abwärts geneigten Flächen so kombiniert, dass die Schichtdicke an den vier Ecken des im Wesentlichen rechteckigen Seitenflächenteils 33 am dicksten ist und die Schichtdicke an dem Mittelteil am dünnsten ist, was im Ganzen in einer konkaven Form resultiert, die mit den Eckteilen 34 fließend kontinuierlich ist.
Das Endflächenteil 32 kann auf ähnliche Weise konfiguriert sein. In der Richtung X der langen Seite und der Richtung Y der kurzen Seite können zwei abwärts geneigte Flächen zum Beispiel so kombiniert werden, dass die Schichtdicke an den Eckteilen 34 an den zwei Enden am größten wird, und die Schichtdicke nimmt hin zu dem mittleren Teil allmählich ab. Das Biegeteil 314 ist an einer Position ausgebildet, an welcher sich die zwei abwärts geneigten Flächen ebenfalls in diesen Richtungen schneiden. Im Ergebnis werden die abwärts geneigten Flächen so kombiniert, dass die Schichtdicke an den vier Ecken des im Wesentlichen rechteckigen Endflächenteils 32 am dicksten ist und die Schichtdicke an dem Mittelteil am dünnsten ist, was im Ganzen in einer konkaven Form resultiert, die mit den Eckteilen 34 fließend kontinuierlich ist.
Vorzugsweise weist das Endflächenteil 32 oder das Seitenflächenteil 33 auch in dem Fall, bei welchem die Schutzschicht 3 konfiguriert ist, indem eine Mehrzahl von geneigten Flächen kombiniert werden, eine fließende konkave Form auf. Um dies zu erzielen, kann zum Beispiel die Anzahl an geneigten Flächen, die das Endflächenteil 32 oder das Seitenflächenteil 33 bilden, erhöht werden, sodass an unterschiedlichen Stellen eine Mehrzahl von Biegeteilen 314 vorliegt.
Genauer gesagt ist das Gassensorelement 1, das in 16 gezeigt wird, derart konfiguriert, dass jedes Seitenflächenteil 33 der Schutzschicht 3 in der Längsrichtung Z eine Mehrzahl von abwärts geneigten Flächen mit unterschiedlichen Neigungswinkeln zwischen dem Eckteil 34 auf der Spitzenendseite oder dem Ende 35 auf der Basisendseite (zum Beispiel zwei in jeder Sektion), auf welcher die Schichtdicke am größten ist, und dem mittleren Teil, an welchem die Schichtdicke am dünnsten ist, aufweist. In diesem Fall wird eine Mehrzahl von Biegeteilen 314 (in diesem Fall zum Beispiel drei) an Positionen ausgebildet, an welchen sich zwei benachbarte geneigte Flächen schneiden.
Auf ähnliche Weise kann das Seitenflächenteil 33 in der Richtung X der langen Seite oder der Richtung Y der kurzen Seite, die senkrecht zu der Längsrichtung Z verläuft, derart konfiguriert sein, dass die Schichtdicke ausgehend von den Eckteilen 34 an den zwei Enden hin zu dem mittleren Teil allmählich abnimmt, indem eine Mehrzahl von abwärts geneigten Flächen (zum Beispiel insgesamt 4) kombiniert werden. Eine Mehrzahl von Biegeteilen 314 (in diesem Fall zum Beispiel drei) wird an Positionen ausgebildet, an welchen sich die zwei benachbarten geneigten Flächen ebenfalls in diesen Richtungen schneiden. Im Ergebnis werden die abwärts geneigten Flächen so kombiniert, dass die Schichtdicke an den vier Ecken des im Wesentlichen rechteckigen Seitenflächenteils 33 am dicksten ist und die Schichtdicke an dem Mittelteil am dünnsten ist, was im Ganzen in einer fließenderen konkaven Form resultiert.
Das Endflächenteil 32 kann auf ähnliche Weise konfiguriert sein. In der Richtung X der langen Seite und der Richtung Y der kurzen Seite kann eine Mehrzahl von abwärts geneigten Flächen (zum Beispiel insgesamt 4) zum Beispiel so kombiniert werden, dass die Schichtdicke an den Eckteilen 34 an den zwei Enden am größten wird, und die Schichtdicke nimmt hin zu dem mittleren Teil allmählich ab. Eine Mehrzahl von Biegeteilen 314 (in diesem Fall zum Beispiel drei) wird an Positionen ausgebildet, an welchen sich die abwärts geneigten Flächen ebenfalls in diesen Richtungen schneiden. Im Ergebnis werden die abwärts geneigten Flächen so kombiniert, dass die Schichtdicke an den vier Ecken des im Wesentlichen rechteckigen Endflächenteils 32 am dicksten ist und die Schichtdicke an dem Mittelteil am dünnsten ist, was im Ganzen in einer fließenderen konkaven Form resultiert.
Wenn das Endflächenteil 32 oder die Seitenflächenteile 33 der Schutzschicht 3 eine konkave Form aufweisen, die durch die fließend kontinuierlich geneigten Flächen gebildet wird, wie bei den vorstehenden Beispielen, ist die Schichtdicke an den Eckteilen 34, die sich auf den äußeren peripheren Rändern jedes Flächenteils befinden, am größten, und es ist möglich, die Elementecken 23 zu schützen, welche die gegenüber Wassereinwirkung am schwächsten geschützten Teile sind. Da die Schichtdicke an Teilen reduziert werden kann, welche andere sind als die Eckteile 34, wird zusätzlich die Masse der Schutzschicht 3 reduziert, was zu einer reduzierten Wärmekapazität führt, und eine raschere Aktivierung wird möglich. Ferner kann ein Effekt erhalten werden, bei dem der Fortschritt eines Ablösens unterbunden wird, wenn eine Wassereinwirkung auftritt, da die Wassertropfen sich auf der konkaven Außenoberfläche 31 ausbreiten.
Vorzugsweise ist die Außenoberfläche 31 jedes ausgewählt aus dem Endflächenteil 32 und den Seitenflächenteilen 33 der Schutzschicht 3, die jede Fläche des Elementkörpers 2 abdecken, in eine fließende konkave Form ausgebildet. Hier zeigt eine fließende konkave Form an, dass in Hinblick auf den Querschnitt des Endflächenteils 32 der Schutzschicht 3 die Konturlinie 313 der Außenoberfläche 31 eine Kombination von Geradensegmenten ist, die zwischen den Eckteilen 34 an den zwei Enden zueinander fließend kontinuierlich sind, wie zum Beispiel in 17 gezeigt wird, und es ist wünschenswert, dass die Winkel der Biegeteile 314, die durch zwei benachbarte Geradensegmente ausgebildet werden, groß sind. Auf ähnliche Weise ist in dem Querschnitt des Seitenflächenteils 33 der Schutzschicht 3, der in 18 gezeigt wird, die Konturlinie 313 der Außenoberfläche 31 eine Kombination von Geradensegmenten, die ausgehend von dem Eckteil 34 auf der Spitzenendseite hin zu der Basisendseite zueinander fließend kontinuierlich sind, und es ist wünschenswert, dass die Winkel der Biegeteile 314, die durch zwei benachbarte Geradensegmente ausgebildet werden, groß sind.
Darüber hinaus ist es vorzugsweise wünschenswert, dass der minimale Winkel bzw. Mindestwinkel der Biegeteile 314, der durch zwei benachbarte Geradensegmente ausgebildet wird, in dem Querschnitt des Endflächenteils 32 der Schutzschicht 3 oder in dem Querschnitt des Seitenflächenteils 33 150 ° oder größer ist. Im Ergebnis nimmt die Kontaktfläche mit dem Wassertropfen W zu, wenn eine Wassereinwirkung auftritt. Somit breitet sich der Wassertropfen in einfacher Weise auf der fließenden konkaven Außenoberfläche 31 aus, und der Effekt, dass der Fortschritt des Ablösens der Schutzschicht 2 unterbunden wird, wird weiter verbessert.
Wie schematisch als ein Bezugsbeispiel in den 19 und 20 gezeigt wird, kann die Form der Außenoberfläche 31 des Endflächenteils 32 oder der Seitenflächenteile 33 als ein Beispiel einer Form der Außenoberfläche 31 der Schutzschicht 3, die nicht mit den Eckteilen 34 fließend kontinuierlich ist, eine Stufe beinhalten. In dem mittleren Diagramm von 19 ist in der Richtung X der langen Seite ein gestuftes ausgespartes Teil 37 in dem Mittelteil der Außenoberfläche 31 des Endflächenteils 32 ausgebildet, und die Außenoberfläche ist nicht mit den Eckteilen 34 an den zwei Enden fließend kontinuierlich. In dem rechten Diagramm von 19 ist die Außenoberfläche 31 jedes Seitenflächenteils 33 auf der Spitzenendseite in der Längsrichtung Z mit einem gestuften Teil 38 ausgebildet, das auf eine gestufte Weise nahe dem Eckteil 34 gebogen ist, und ist nicht mit dem Eckteil 34 auf der Spitzenendseite fließend kontinuierlich. In dem linken Diagramm von 19 sind das ausgesparte Teil 37 und die gestuften Teile 38 jeweils in dem Endflächenteil 32 und den Seitenflächenteilen 33 ausgebildet.
Ferner ist in der Richtung X der langen Seite oder der Richtung Y der kurzen Seite ein gestuftes ausgespartes Teil 37 in dem Mittelteil der Außenoberfläche 31 des Seitenflächenteils 33 ausgebildet, wie in dem linken Diagramm von 20 gezeigt wird, und die Außenoberfläche ist nicht mit den Eckteilen 34 an den zwei Enden fließend kontinuierlich. Wie in dem rechten Diagramm von 20 gezeigt wird, ist auch in einem Fall, bei welchem jedes der Eckteile 34 an den zwei Enden in der Gestaltungsform bzw. Form eines Bogens hervorragt, eine Stufe 39 auf der Außenoberfläche 31 des Seitenflächenteils 33 ausgebildet und ist nicht mit den Eckteilen 34 fließend kontinuierlich.
Wenn die Außenoberfläche 31 der Schutzschicht 3 eine Form aufweist, die mit den Eckteilen 34 nicht fließend kontinuierlich ist, wie bei den vorstehenden Beispielen, wird die Ausbreitung des Wassertropfens W unterbunden und die Wärmebelastung σ neigt dazu, zuzunehmen.
Versuchsbeispiel 2
Ähnlich wie bei Versuchsbeispiel 1 wurden Proben des Gassensorelements 1 mit der Form, die in 21 gezeigt wird, vorbereitet und getestet, um die Performance des Widerstands gegen Wassereinwirkung auszuwerten, die durch die konkave Form der Schutzschicht 3 vorgesehen wird. In 21 ist die Probe des Gassensorelements 1 derart konfiguriert, dass eines ausgewählt aus den Seitenflächenteilen 33 der Schutzschicht 3 eine konkave Fläche ist, die eine geneigte Fläche beinhaltet, und die Konturlinie 313 in dem Querschnitt in der Längsrichtung Z beinhaltet ein Biegeteil 314, an welchem sich die Geradensegmente treffen. Die Schichtdicke der Schutzschicht 3 nimmt zu, so wie diese sich dem Eckteil 34 auf der Spitzenendseite des Elementkörpers 2 annähert, und die Schichtdicke des Seitenflächenteils 33 ist außer nahe dem Eckteil 34 im Wesentlichen konstant. Proben 9 bis 17 wurden vorbereitet, indem die Form der geneigten Fläche verändert wurde, die zu dem Eckteil 34 führt, sodass der Winkel θ an dem Biegeteil 314 variiert, und auf die gleiche Weise wie bei Versuchsbeispiel 1 wurde ein wiederholter Wassereinwirkungstest durchgeführt.
Auf die gleiche Weise wie bei Versuchsbeispiel 1 wurde ein wiederholter Wassereinwirkungstest durchgeführt, und die Anzahl an Wassereinwirkungen, der es bedurfte, um ein Ablösen zu verursachen, wurde ausgewertet.
Wie in Tabelle 2 gezeigt wird, zeigen die Ergebnisse des wiederholten Wassereinwirkungstests, dass die Schutzschicht ebenfalls dazu in der Lage war, tausenden wiederholten Wassereinwirkungen standzuhalten, wenn 2 µL Wassertropfen W wiederholt auf die gleiche Stelle getropft wurden, da die Schutzschicht 3, die aus einer konkaven Fläche ausgebildet ist, die eine geneigte Fläche beinhaltet, an dem Eckteil 34 eine größere Schichtdicke aufwies. Ferner nimmt die Anzahl an Wassereinwirkungen, der es bedurfte, um ein Ablösen zu verursachen, in dem Bereich, in welchem der Winkel θ 150 ° oder mehr beträgt, rasch zu, wie in 22 gezeigt wird, welche die Beziehung zwischen dem Winkel θ des Biegeteils 314 und der Anzahl an Wassereinwirkungen zeigt. Dies zeigt an, dass die Form eines getropften Wassertropfens W sich auf einer konkaven Oberfläche mit einem großen Winkel θ des Biegeteils 314 stark verändern kann, sodass diese mit dem Eckteil 34 fließend kontinuierlich ist. Anschließend nimmt die Kontaktfläche zwischen dem Wassertropfen W und der Außenoberfläche 31 zu, wobei ΔT, das in der vorstehenden Gleichung 1 gezeigt wird, reduziert wird, und es wird möglich, die Ablöse-Widerstandsperformance gegenüber wiederholter Wassereinwirkung zu verbessern.

Somit sind das Endflächenteil 32 und die Seitenflächenteile 33 der Schutzschicht 3 vorzugsweise derart konfiguriert, dass der minimale Winkel der Biegeteile/ des Biegeteils 314, das auf der Außenoberfläche 31 ausgebildet ist, 150 ° oder größer ist, um eine konkave Form mit einer Konturlinie 313 auszubilden, die mit den Eckteilen 34 fließend kontinuierlich ist. Tabelle 2

Probe Nr.	Winkel von Biegeteilen (°)	Anzahl an Wassereinwirkungen
9	92	6874
10	103	9784
11	111	15478
12	124	21457
13	133	25415
14	146	51356
15	152	84567
16	160	112456
17	168	134578

Bei der vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform weisen das Endflächenteil 32 und die Seitenflächenteile 33 der Schutzschicht 3 eine konkave Form mit einer fließenden gekrümmten Fläche, oder eine konkave Form mit einer Mehrzahl von geneigten Flächen, die zueinander fließend kontinuierlich sind, auf. Allerdings ist es ebenfalls möglich, diese zu kombinieren, um eine konkave Form auszubilden.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf nur die Ausführungsformen beschränkt ist, sondern es können auch andere Ausführungsformen umgesetzt werden, ohne von deren Grundgedanken abzuweichen. Ferner sind die Strukturen des Gassensorelements 1 und des Gassensors S nicht auf die beschränkt, die bei den vorstehenden Ausführungsformen gezeigt werden, und zum Beispiel die Konfiguration der Elementabdeckung und andere Teile können gemäß der Anmeldung geeignet verändert werden. Außerdem ist das Gas, das gemessen werden soll, nicht auf ein Abgas aus der Automobilmaschine beschränkt, und die spezifische Gaskomponente kann auch eine beliebige Gaskomponente sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017159693 [0001]
JP 2012247293 A [0005]

Claims

Gassensorelement (1), das einen langen plattenartigen Elementkörper (2) und eine poröse Schutzschicht (3), die eine Oberfläche des Elementkörpers schützt, aufweist, wobei der Elementkörper an dessen Ende auf einer Seite der Endfläche (21) in einer Längsrichtung (Z) ein Gaserfassungsteil (4) aufweist, und die Schutzschicht ein Endflächenteil (32), das die eine Endfläche in Laminat abdeckt, Seitenflächenteile (33), die Seitenflächen (22) abdecken, die mit der einen Endfläche in Laminat verbunden sind, und Eckteile (34), an welchen sich zwei benachbarte ausgewählt aus dem Endflächenteil und den Seitenflächenteilen treffen, beinhaltet, und eine Außenoberfläche (31) eines oder mehrerer ausgewählt aus dem Endflächenteil und den Seitenflächenteilen eine konkave Form aufweist, die mit den Eckteilen fließend kontinuierlich ist, und derart konfiguriert ist, dass eine Schichtdicke hin zu den Eckteilen zunimmt.
Gassensorelement nach Anspruch 1, wobei die Außenoberfläche der Schutzschicht eine konkave Form aufweist, die mit den Eckteilen an jedem ausgewählt aus dem Endflächenteil und den Seitenflächenteilen fließend kontinuierlich ist.
Gassensorelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Außenoberfläche eine konkave Form mit einer fließenden gekrümmten Oberfläche aufweist.
Gassensorelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei in einem Querschnitt in der Längsrichtung oder in einer Richtung, die orthogonal zu der Längsrichtung verläuft, die Außenoberfläche eine Konturlinie (311) aufweist, die eine fließend kontinuierliche gekrümmte Linie beinhaltet.
Gassensorelement nach Anspruch 4, wobei die Außenoberfläche derart konfiguriert ist, dass ein Krümmungsradius an einem minimal abgerundeten Abschnitt (312) der Konturlinie größer gleich 0,4 mm ist.
Gassensorelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Außenoberfläche eine konkave Form mit einer Mehrzahl von geneigten Flächen, die zueinander fließend kontinuierlich sind, aufweist.
Gassensorelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei in einem Querschnitt in der Längsrichtung oder in einer Richtung, die orthogonal zu der Längsrichtung verläuft, die Außenoberfläche eine Konturlinie (313) aufweist, die eine Kombination einer Mehrzahl von Geradensegmenten beinhaltet, die zueinander fließend kontinuierlich sind.
Gassensorelement nach Anspruch 7, wobei die Außenoberfläche derart konfiguriert ist, dass ein Biegeteil (314), das in der Konturlinie ausgebildet ist, einen minimalen Winkel von 150 ° oder mehr aufweist.
Gassensor (S), der das Gassensorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist, um eine spezifische Gaskomponente in einem zu messenden Gas zu erfassen, wobei der Gassensor ferner folgendes aufweist: ein zylindrisches Gehäuse (H), das einen äußeren Umfang des Gassensorelements lagert, und einen Abdeckungskörper (S1), der an einem Ende des zylindrischen Gehäuses angebracht ist, wobei ein Ende des Gassensorelements, an welchem die Schutzschicht vorgesehen ist, in dem Abdeckungskörper eingehaust ist, und das gemessene Gas durch ein Durchgangsloch (S13, S14), das in dem Abdeckungskörper vorgesehen ist, in den Abdeckungskörper eingeführt ist.