JP2002323473A - ガスセンサ素子の製造方法及び溶射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶射層を安定的に設けることができるガスセ
ンサ素子の製造方法及び溶射装置を提供すること。 【解決手段】 固体電解質体２１を作製し，該固体電解
質体２１の外側表面における溶射層形成箇所２１０に対
し凹凸化処理を施し，固体電解質体２１の内側表面及び
外側表面の所定の箇所に内側電極及び外側電極を設け，
溶射層形成箇所に対しプラズマ溶射を施して，溶射層を
設ける。または，溶射層形成箇所２１０に対し，固体電
解質体を強制冷却しつつプラズマ溶射を施して，溶射層
を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，内燃機関の燃焼制御等に利用さ
れるガスセンサ素子の製造方法及び溶射装置に関する。

【０００２】

【従来技術】内燃機関の燃焼制御等に利用されるガスセ
ンサ素子として，内部に基準ガス室を設けたコップ型固
体電解質体と該固体電解質体の内側表面及び外側表面に
それぞれ形成された一対の内側及び外側電極と，該外側
電極の表面を被覆するように形成された溶射層とよりな
る素子が知られている。

【０００３】上記ガスセンサ素子を製造する際には，ま
ず所定形状の固体電解質体を準備し，該固体電解質体に
内側電極と外側電極とを設ける。次いで，外側電極を覆
うようにプラズマ溶射を施して，溶射層を得る。

【０００４】

【解決しようとする課題】しかしながら，従来知られた
プラズマ溶射方法では固体電解質体や外側電極の表面に
対し溶射層を安定的に形成することが難しいことがあっ
た。つまり，形成した溶射層が剥離することがあった
り，また溶射の最中に溶射層を設ける部分とそうでない
部分との間で固体電解質体が割れることがあった。

【０００５】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので，溶射層を安定的に設けることができるガ
スセンサ素子の製造方法及び溶射装置を提供しようとす
るものである。

【０００６】

【課題の解決手段】第１の発明は，内部に基準ガス室を
設けたコップ型固体電解質体と該固体電解質体の内側表
面及び外側表面にそれぞれ形成された一対の内側及び外
側電極と，該外側電極の表面を被覆するように形成され
た溶射層とよりなるガスセンサ素子を製造するにあた
り，上記固体電解質体を作製し，該固体電解質体の外側
表面における溶射層形成箇所に対し凹凸化処理を施し，
上記固体電解質体の内側表面及び外側表面の所定の箇所
に内側電極及び外側電極を設け，上記溶射層形成箇所に
対しプラズマ溶射を施して，溶射層を設けることを特徴
とするガスセンサ素子の製造方法にある（請求項１）。

【０００７】第１の発明において，溶射層形成箇所に予
め凹凸化処理を施し，溶射層形成箇所が凹凸によるアン
カー効果を発揮できるようにした。このアンカー効果に
よって，溶射層の固体電解質体からの剥離が生じ難くな
る。また，固体電解質体表面に設けた外側電極に対して
溶射層を形成する際も，外側電極を設けた部分の固体電
解質体表面が凹凸化されていれば，外側電極表面も固体
電解質体の凹凸化を反映して，凹凸化される。従って，
電極表面の凹凸化によるアンカー効果で溶射層の剥離が
生じ難くなる。

【０００８】また，溶射層の固体電解質体への付着強度
がアンカー効果により向上するため，従来，溶射層の付
着強度を高めるために行っていた予熱工程が不要とな
る。このため，溶射に要する時間を短縮することがで
き，ガスセンサ素子の生産効率を高めることができる。

【０００９】以上，第１の発明によれば，溶射層を安定
的に設けることができるガスセンサ素子の製造方法を提
供することができる。

【００１０】第２の発明は，内部に基準ガス室を設けた
コップ型固体電解質体と該固体電解質体の内側表面及び
外側表面にそれぞれ形成された一対の内側及び外側電極
と，該外側電極の表面を被覆するように形成された溶射
層とよりなるガスセンサ素子を製造するにあたり，上記
固体電解質体を作製し，該固体電解質体の外側表面にお
ける溶射層形成箇所に対し凹凸化処理を施し，上記固体
電解質体の内側表面及び外側表面の所定の箇所に内側電
極及び外側電極を設け，上記溶射層形成箇所に対し，上
記固体電解質体を強制冷却しつつプラズマ溶射を施し
て，溶射層を設けることを特徴とするガスセンサ素子の
製造方法にある（請求項３）。

【００１１】第２の発明でも，第１の発明と同様に，溶
射層形成箇所に予め凹凸化処理を施し，溶射層形成箇所
が凹凸によるアンカー効果を発揮できるようにした。こ
のアンカー効果によって，溶射層の固体電解質体からの
剥離が生じ難くなる。また，固体電解質体表面に設けた
外側電極に対して溶射層を形成する際も，外側電極表面
は固体電解質体の凹凸化を反映して，凹凸化される。従
って，電極表面の凹凸化によるアンカー効果で溶射層の
剥離が生じ難くなる。また，溶射層の固体電解質体への
付着強度がアンカー効果により向上するため，従来，溶
射層の付着強度を高めるために行っていた予熱工程が不
要となる。このため，溶射に要する時間を短縮すること
ができ，ガスセンサ素子の生産効率を高めることができ
る。

【００１２】また，コップ型固体電解質体の外側と内側
とにおいて温度差が発生し，この温度差を原因とするク
ラック発生，割れ等が生じることもあった。第２の発明
においては，溶射層形成時に固体電解質体を冷却する。
そのため，上記温度差を原因とするクラック，割れを，
溶射中の固体電解質体を強制冷却することで，発生し難
くすることができる。

【００１３】以上，第２の発明によれば，溶射層を安定
的に設けることができるガスセンサ素子の製造方法を提
供することができる。

【００１４】第３の発明は，固体電解質体のプラズマ溶
射形成箇所に対し溶射を施す溶射ガンと，上記固体電解
質体に対する冷却手段とを有し，上記冷却手段は冷風を
吹き出す吹き出し口を備えており，上記吹き出し口は上
記固体電解質体に対応した形状を備えていることを特徴
とする溶射装置にある（請求項６）。

【００１５】第３の発明にかかる溶射装置を用いること
で，固体電解質体を強制冷却しつつプラズマ溶射を行う
ことができる。そのため，溶射される箇所，されない箇
所との間で温度差を生じ難くして，固体電解質体の割
れ，クラック発生を生じ難くすることができる。また，
吹き出し口は，固体電解質体に対応した形状を備えてい
るため，効率よく固体電解質体の強制冷却を実現するこ
とができる。

【００１６】以上，第３の発明によれば，溶射層を安定
的に設けることができる溶射装置を提供することができ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】第１及び第２の発明のガスセンサ
素子における溶射層は，いわゆる保護層として機能させ
ることができる。

【００１８】また，上記溶射層にさらに重ねて別層を設
けることもある。また，第２の溶射層を上記溶射層にさ
らに重ねて設けることもある。また，固体電解質体に外
側電極を設け，該外側電極に対し上記溶射層を設け，該
溶射層を覆うように別層を設けることもできる。この別
層としては，被測定ガス中に含まれる被毒物質から溶射
層や電極を保護するために設けられる。また，本発明に
かかる溶射層は，外側電極全体を覆うように設けること
が一般的であるが，外側電極に対し部分的に設けること
もある。

【００１９】また，第１の発明において，上記凹凸化処
理は，大粒子と小粒子を含んだスラリーを固体電解質体
に塗布して，焼成して一体化させるという方法により実
現することができる。この方法は，大粒子や小粒子の大
きさを適宜選択することで，容易に凹凸状態を制御する
ことができると共に，容易に実施可能である。なお，上
記大粒子や小粒子は固体電解質体と焼成により一体化可
能な材料より選択することが好ましい。また，その他，
素子成形時にあらかじめ凹凸を形成しておき焼成する方
法により実現することができる。

【００２０】また，上記凹凸化処理により，上記溶射層
形成箇所の１０点平均粗さは１０μｍ以上となることが
好ましい（請求項２）。これにより，溶射層の固体電解
質体等への付着強度をより高めることができる。１０点
平均粗さが１０μｍ未満である場合は，表面の凹凸が足
りなくてアンカー効果が小さくなり，溶射層の付着強度
が低下して，剥離等が生じるおそれがある。一方，１０
点平均粗さの上限は，凹凸化処理を施した上に設ける電
極が断線しないように８０μｍとすることが好ましい。

【００２１】また，第２の発明において，強制冷却は，
例えばプラズマ溶射中の固体電解質体よりも低温のエア
を吹きつけることにより行うことができる。

【００２２】また，上記プラズマ溶射にあたり，上記固
体電解質体における溶射層形成箇所以外の部分はマスキ
ングされており，溶射層形成箇所とマスキングされた箇
所との境界部分を中心に上記強制冷却を施すことが好ま
しい（請求項４）。マスキングされた箇所とマスキング
されていない箇所との境界部分はプラズマ溶射中に高温
と低温との境界となる部分である。この部分を強制冷却
することで，両者の温度差を減らし，熱応力による割れ
等を生じ難くすることができる。

【００２３】また，上記固体電解質体は頭部，胴部，脚
部とよりなり，胴部は頭部及び脚部よりも径太に構成さ
れ，上記プラズマ溶射にあたり，上記固体電解質体にお
ける胴部を中心として強制冷却を施すことが好ましい
（請求項５）。胴部はもっとも径太であり，熱容量の大
きい箇所であるため，ここを中心として冷却すること
で，固体電解質体の各部の温度差を低減して，割れ等を
生じ難くすることができる。

【００２４】また，第３の発明にかかる溶射装置におい
て，溶射ガンは従来知られた構成のものを用いることが
できる。また，冷風を吹き出す吹き出し口は固体電解質
体の形状に対応するよう構成するが，具体的には，例え
ば後述する図１等に示すごとく，特に冷却する必要のあ
る箇所を重点的に冷却可能となるように，メインとなる
吹き出し口に対し，小型で別の第２の吹き出し口を設け
た構成とすることができる。

【００２５】

【実施例】以下に，図面を用いて本発明の実施例につい
て説明する。 （実施例）本例のガスセンサ素子２は，図２，図３に示
すごとく，内部に基準ガス室２０を設けたコップ型固体
電解質体２１と該固体電解質体２１の内側表面２０１及
び外側表面２０２にそれぞれ形成された一対の内側及び
外側電極２１，２２と，該外側電極２１の表面を被覆す
るように形成された溶射層２２とよりなる。

【００２６】このガスセンサ素子２を製造する工程は，
上記固体電解質体２１を作製し，該固体電解質体２１の
外側表面２０２における溶射層２２の形成箇所２１０に
対し凹凸化処理を施す。次いで，上記固体電解質体２１
の内側表面２０１及び外側表面２０２の所定の箇所に内
側電極２１及び外側電極２２を設けて，溶射層形成箇所
２１０に対し，上記固体電解質体２１を強制冷却しつつ
プラズマ溶射を施して，溶射層２２を設ける。

【００２７】また，この溶射に用いる溶射装置１は，図
１，図４〜図８に示すごとく，固体電解質体２１のプラ
ズマ溶射形成箇所２１０に対し溶射を施す溶射ガン１５
と，上記固体電解質体２１に対する冷却手段３とを有す
る。上記冷却手段３は冷風を吹き出す吹き出し口３１を
備えており，上記吹き出し口３１は上記固体電解質体２
１に対応した形状を備えている。

【００２８】以下，詳細に説明する。本例のガスセンサ
素子２は，自動車エンジンの排気系に設置され燃焼制御
に利用される素子である。図２，図３に示されるごと
く，本例のガスセンサ素子２は，酸素イオン導電性のジ
ルコニア系材料よりなるコップ型固体電解質体２１より
構成される。この固体電解質体２１の内部には基準ガス
である大気を導入する基準ガス室２０が設けてある。基
準ガス室２０を構成する内側表面２０１には内側電極２
１１が，また外側表面２０２には外側電極２１２が設け
てある。なお，ガスセンサ素子２は，その中央にもっと
も径大となる部分があって，この径大部が胴部２１８，
胴部よりも上方が頭部２１９，下方が脚部２１７とな
る。

【００２９】また，ガスセンサ素子２の出力を外部に引
き出すためのリード部及び端子部が，それぞれ内側表面
２０１及び外側表面２０２に対し，内側電極及２１１び
外側電極２１２と一体的に設けてある（図示略）。な
お，上記内側及び外側電極２１１，２１２は白金電極で
ある。

【００３０】外側電極２１２の表面２２０はプラズマ溶
射により形成した若干の通気性を持つアルミナセラミッ
ク製の溶射層２２が設けてあり，該溶射層２２の表面２
３０は多孔質層２３により被われている。この多孔質層
２３は被測定ガスである排ガス内に含まれる被毒物質を
トラップするトラップ層として機能するよう構成され
る。

【００３１】本例のガスセンサ素子２の詳細な製造方法
について説明する。ジルコニアを含む原料粉を成形，焼
成して固体電解質体２１を作成した。次いで，上記固体
電解質体２１における溶射層形成箇所２１０に凹凸化処
理を施した。この処理は固体電解質体２１を構成するジ
ルコニア材料と同質で，大小の径を持つ粒子をスラリー
化したものを準備し，このスラリーを固体電解質体２１
における溶射層形成箇所２１０に塗布した後，再度固体
電解質体２１を焼成することにより行った。上記再焼成
により大小の粒子が固体電解質体２１に対し一体化し
て，凹凸の表面が形成される。つまり，大径の粒子が付
着したところが凸部に，それ以外の場所が凹部となっ
た。

【００３２】次いで，上記固体電解質体２１の所定の箇
所（図２及び図３参照）に内側電極２１１及び外側電極
２１２を化学メッキにより設ける。そして，外側電極２
１２の表面２２０に対し，以下に説明する方法でプラズ
マ溶射を行って，スピネルよりなり，保護層として機能
する溶射層２２を設ける。

【００３３】上記プラズマ溶射について詳説する。本例
にて使用した溶射装置１は，図４に示すごとく，回転台
１２に固体電解質体２１を移送する移送装置１１と，複
数の治具１９をセット可能に構成された回転板１４と，
上記固体電解質体２１を移送するシュート１３１を備え
たアーム１３と，回転板１４に対して移動可能（矢線Ｒ
４及びＲ５）に配置された溶射ガン１５の架台１６とよ
りなる。

【００３４】上記溶射ガン１５は，図６に示すごとく，
本体１５０と該本体１５０の側部に設け，作動ガス１５
５（本例ではアルゴンガスや窒素ガスを使用）が導入さ
れる作動ガス導入口１５１と溶射粉末１５６（本例では
スピネルを使用）が導入される溶射粉末導入口１５２と
よりなり，本体１５０の内部には陰極１５３が配置さ
れ，該陰極１５３と対向位置に陽極ノズル１５４が設け
てある。

【００３５】また，図５に，上記治具１９を示す。この
治具１９は固体電解質体２１の頭部２１９を保持するよ
うに構成された筒状体で，溶射する必要のない部分をマ
スクする機能も有する。上記固体電解質体２１は治具１
９に差し込み保持されることで，治具１９の外部に溶射
層形成箇所２１０のみが露出した状態となる。

【００３６】回転板１４はアーム１３の側部に配設さ
れ，同図に示す矢線Ｒ３の方向に回転可能に構成され
る。回転板１４の表面は複数の治具１９がセット可能に
構成されている。回転板１４が回転することで，その表
面にセットされた治具１９に保持された固体電解質体２
１が溶射ガン１５に対する溶射可能位置に順次移送され
る。また，上記治具１９は固体電解質体２１の中心軸を
回転軸として，固体電解質体２１が回転（自転）できる
ような構成を有し，これが可能となるように回転板１４
に対しセットされる。

【００３７】上記固体電解質体２１を強制冷却する冷却
手段３は，低温のエアを供給する吹き出し口３１を備え
た冷風供給装置（図示略）よりなり，吹き出し口３１は
その側部に第２の吹き出し口３２を備えている。

【００３８】次に，溶射装置１の作動について説明す
る。移送装置１１に対し固体電解質体２１が１００個入
ったパレット１１０を投入する。移送装置１１上をＲ０
の方向へパレット１１０が移動し，同図に示す符号１１
９の位置から符号１２８の位置に向って，矢線Ｓ０に示
すごとく，パレット１１０から固体電解質体２１が回転
台１２に設置された治具１９に対し１本づつ差し込まれ
る。その後，回転台１２は同図に示すＲ１の方向に回転
し，固体電解質体２１の差し込まれた治具１９が同図に
示す符号１２９の位置まで移動したこの位置において，
アーム１３の掴み部１３０によって固体電解質体２１は
治具１９ごとホールドされて矢線Ｓ１に示すごとく回転
し，アーム１３上のシュート１３１に移される。

【００３９】上記治具１９ごと固体電解質体２１はシュ
ート１３１を転がって，符号１９２にかかる位置におい
て回転板１４にセットされる。回転板１４はＲ３の方向
に回転し，符号１９３の位置において固体電解質体２１
はプラズマ溶射される。なお，溶射ガン１５は，矢線Ｒ
４の方向に移動可能に構成されており，溶射の際は符号
１９２に対する対面位置に移動する。

【００４０】ここで，プラズマ溶射の詳細について説明
する。溶射ガン１５に作動ガス１５１であるアルゴンガ
スや窒素ガスを導入する。陰極１５３や陽極ノズル１５
４に対し通電して，両者の間に高電圧を印加し，アーク
を発生させる。このアークから発生したプラズマをジェ
ットとして陽極ノズル１５４から噴出させる。このジェ
ットに対し，溶射粉末１５６であるスピネルを供給し
て，プラズマ溶射を行う。上記プラズマの温度は６００
０℃である。上記プラズマ溶射の際は，冷却手段３にお
ける吹き出し口３１及び３２より低温のエアが固体電解
質体２１に対し供給され，強制冷却される。また，上記
プラズマ溶射の際は，固体電解質体２１は図７に記載し
た中心軸Ｃ０を回転軸とした回転状態（自転状態）にあ
る。この回転は治具１９によって行われる。

【００４１】上記プラズマ溶射時の固体電解質体２１と
溶射ガン１５，吹き出し口３１，３２との位置関係につ
いて説明すると，図７に示すごとく，固体電解質体２１
の中心軸がＣ０，溶射ガン１５の陽極ノズル１５４の中
心軸がＣ１である。また固体電解質体２１の溶射層形成
箇所２１０での中心軸Ｃ０方向の中心位置がＯである。
溶射ガン１５は溶射時に架台１６によって所定の範囲内
を図４に示すＲ４の方向に移動するが，図７において実
線で記載された溶射ガン１５（Ｍと付されたもの）が移
動範囲の中心位置である。この位置に溶射ガン１５があ
る時に，溶射ガン１５の陽極ノズル１５４の中心位置Ｃ
１と中心位置Ｏとの距離が溶射距離Ｌ１で，本例におい
ては１００ｍｍ（±３ｍｍ）とした。

【００４２】溶射角度は，中心位置Ｏを通る中心軸Ｃ０
と直交するＣ２と，Ｃ１とＯとを結ぶ線分とが形成する
角度で，３２．５度（±１．５度）とした。溶射ガン１
５がもっとも右方，左方にそれぞれ移動した際（図７に
おいてそれぞれＭ１，Ｍ２を付した位置），陽極ノズル
１５４の中心位置Ｃ１を通り，上記Ｌ１と平行なＬ１
１，Ｌ１２という線分が得られ，これらの線分Ｌ１１，
Ｌ１２間の距離が溶射ストロークで，６５ｍｍ（±３ｍ
ｍ）とした。また，図８に示すごとく，吹き出し口３１
は固体電解質体２１の斜方下に位置するが，吹き出し口
３１の中心軸から固体電解質体２１の中心軸へ向かう線
分Ｍ１の距離は６０ｍｍ（±２０ｍｍ）とした。

【００４３】上記溶射ガン１５により固体電解質体２１
に対する溶射が行われる。溶射は固体電解質体２１を回
転（自転）しつつ行われ，固体電解質体２１の回転数は
４５０ｒｐｍ（±１０ｒｐｍ）である。溶射ガン１５は
上述したとおり，図７に示されるごとく，架台１６によ
って左右に往復しつつ，図６に示すごとく，プラズマジ
ェットと共に溶融したスピネル粉末を固体電解質体２１
に吹きつける。

【００４４】このとき，吹き出し口３１からはエアが固
体電解質体２１に吹き掛けられ，その風速は５５〜７０
ｍ／秒である。また，吹き出し口３１に添えて設けられ
た吹き出し口３２からも同様のエアが吹き掛けられる。
なお，吹き出し口３１は主として固体電解質体２１と治
具１９とが接する部分を中心にエアを吹き掛け，吹き出
し口３２は，主として固体電解質体２１の胴部２１８に
対しエアを吹き掛けた。上記溶射は約５秒間継続し，こ
れによって，固体電解質体２１の表面に厚さ１００μｍ
の溶射層２２が形成された。

【００４５】図４に示す符号１９３の位置で溶射を終え
た固体電解質体２１は，回転板１４の回転に伴って符号
１９１の位置に到達する。上記固体電解質体２１は治具
１９に差し込まれた状態で，ここから移送装置（図示
略）によってシュート１３１の下部に設けられたリター
ン側のシュート（図示略）に移送される。上記リターン
側のシュートを転がって移送された固体電解質体２１は
再び掴み部１３０にホールドされ，符号１２９の位置に
戻される。ここから，回転台１２が回転して固体電解質
体がさらに移送され，符号１２８の位置から符号１１９
の位置へ向けて，固体電解質体２１がパレット１１に対
し戻される。なお，このとき架台１６は図４に示した矢
線Ｒ５に示す方向で，架台１６から離れる方向で後退し
た。溶射ガン１５は次の溶射を行う際に架台１６によっ
て，回転板１４に対し前進するのである。

【００４６】なお，固体電解質体２１が外されて空とな
った治具１９に対しては，再度，上述の記載に従って新
たな固体電解質体２１が差し込まれる。

【００４７】溶射層２２が形成された固体電解質体２１
は，その表面に対しトラップ層となる多孔質層２３が次
の工程で形成される。この多孔質層２３はアルミナ粉末
を含有するスラリーをディップすることにより設けられ
たスラリー皮膜を固体電解質体２１ごと焼成することで
形成された。以上に記載した工程により，本例にかかる
ガスセンサ素子２を得た。

【００４８】本例では，溶射層形成箇所２１に予め凹凸
化処理を施し，溶射層形成箇所２１が凹凸によるアンカ
ー効果を発揮できるようにした。このアンカー効果によ
って，溶射層２２の固体電解質体２１からの剥離が生じ
難くなる。また，溶射層２２の一部は外側電極２１２に
対して形成されるが，固体電解質体２１の凹凸を反映し
て，外側電極２１２の表面も凹凸化されている。従っ
て，電極２１の表面にもアンカー効果が働いて溶射層２
２の剥離が生じ難くなる。また，溶射層２２の固体電解
質体２１への付着強度がアンカー効果により向上するた
め，従来，溶射層２２の付着強度を高めるために行って
いた予熱工程（比較例参照）が不要となる。このため，
溶射に要する時間を短縮することができ，ガスセンサ素
子２の生産効率を高めることができる。

【００４９】さらに，本例では，溶射中に固体電解質体
２１を冷却する。この冷却は，固体電解質体２１の胴部
２１８，つまりもっとも熱容量の大きい箇所に対し行わ
れる（吹き出し口３２による）。また，固体電解質体２
１と治具１９との境界に対して行われる（吹き出し口３
１による）。このため，溶射される箇所，されない箇所
との間の温度差によるクラックや割れの発生を防止する
ことができる。また，胴部２１８というもっとも熱容量
が大きく，熱を貯めやすい箇所を重点的に冷却すること
ができる。よって，温度差が原因のクラック，割れを発
生し難くすることができる。このため，製造の歩留まり
を上げて，ガスセンサ素子２の生産効率を高めることが
できる。

【００５０】（比較例）従来にかかるガスセンサ素子の
製造方法では，プラズマ溶射に先立って予熱工程を行う
ことがあった。つまり，溶射ガンを用いて溶射を行うに
あたり，溶射層を形成するためには溶射粉末をプラズマ
ジェット内に供給する必要がある。上記予熱工程は溶射
粉末を含まないプラズマジェットを固体電解質体にあて
て，プラズマジェットの熱で加熱するのである。所定の
温度に固体電解質体が達した後に，溶射粉末をプラズマ
ジェット内に供給してやり，溶射層を形成する。図９
に，（ａ）固体電解質体２１の温度が低い場合，（ｂ）
固体電解質体の温度が高い場合における，固体電解質体
２１の表面に溶融した溶射粉末が付着した状態を記載す
る。

【００５１】溶射粉末はプラズマジェットにのって固体
電解質体の表面に到達するが，プラズマジェットの熱で
溶融して液滴状態にある。この液滴９１は固体電解質体
２１の温度が高ければ接触面積Ｘが広くなり，温度が低
ければ，表面で弾かれて，接触面積Ｘが狭くなる。その
ため，ぬれ性が低くて付着強度が弱くなる。従来の製造
工程では，予熱を行って付着強度を強くしていた。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例における，プラズマ溶射方法の説明図。

【図２】実施例における，ガスセンサ素子における固体
電解質体の説明図。

【図３】実施例における，ガスセンサ素子の要部説明
図。

【図４】実施例における，溶射装置の説明図。

【図５】実施例における，治具と該治具に差し込まれた
固体電解質体の説明図。

【図６】実施例における，溶射ガンの構造を示す説明
図。

【図７】実施例における，溶射ガンと固体電解質体と吹
き出し口との位置関係を示す線図。

【図８】実施例における，溶射ガンと固体電解質体と吹
き出し口との位置関係を示す線図。

【図９】固体電解質体の温度が（ａ）高い場合と（ｂ）
低い場合の溶射粉末の付着状態を示す説明図。

【符号の説明】

１．．．溶射装置， １９．．．治具， １５．．．溶射ガン， ２．．．ガスセンサ素子， ２０．．．基準ガス室， ２１．．．固体電解質体， ２２．．．溶射層， ３．．．冷却手段， ３１，３２．．．吹き出し口，

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に基準ガス室を設けたコップ型固体
   電解質体と該固体電解質体の内側表面及び外側表面にそ
   れぞれ形成された一対の内側及び外側電極と，該外側電
   極の表面を被覆するように形成された溶射層とよりなる
   ガスセンサ素子を製造するにあたり，上記固体電解質体
   を作製し，該固体電解質体の外側表面における溶射層形
   成箇所に対し凹凸化処理を施し，上記固体電解質体の内
   側表面及び外側表面の所定の箇所に内側電極及び外側電
   極を設け，上記溶射層形成箇所に対しプラズマ溶射を施
   して，溶射層を設けることを特徴とするガスセンサ素子
   の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記凹凸化処理によ
   り，上記溶射層形成箇所の１０点平均粗さは１０μｍ以
   上となることを特徴とするガスセンサ素子の製造方法。
3. 【請求項３】 内部に基準ガス室を設けたコップ型固体
   電解質体と該固体電解質体の内側表面及び外側表面にそ
   れぞれ形成された一対の内側及び外側電極と，該外側電
   極の表面を被覆するように形成された溶射層とよりなる
   ガスセンサ素子を製造するにあたり，上記固体電解質体
   を作製し，該固体電解質体の外側表面における溶射層形
   成箇所に対し凹凸化処理を施し，上記固体電解質体の内
   側表面及び外側表面の所定の箇所に内側電極及び外側電
   極を設け，溶射層形成箇所に対し，上記固体電解質体を
   強制冷却しつつプラズマ溶射を施して，溶射層を設ける
   ことを特徴とするガスセンサ素子の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３において，上記プラズマ溶射に
   あたり，上記固体電解質体における溶射層形成箇所以外
   の部分はマスキングされており，溶射層形成箇所とマス
   キングされた箇所との境界部分を中心に上記強制冷却を
   施すことを特徴とするガスセンサ素子の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項３及び４において，上記固体電解
   質体は頭部，胴部，脚部とよりなり，胴部は頭部及び脚
   部よりも径太に構成され，上記プラズマ溶射にあたり，
   上記固体電解質体における胴部を中心として強制冷却を
   施すことを特徴とするガスセンサ素子の製造方法。
6. 【請求項６】 固体電解質体のプラズマ溶射形成箇所に
   対し溶射を施す溶射ガンと，上記固体電解質体に対する
   冷却手段とを有し，上記冷却手段は冷風を吹き出す吹き
   出し口を備えており，上記吹き出し口は上記固体電解質
   体に対応した形状を備えていることを特徴とする溶射装
   置。