JP2017207467A - ガスセンサ素子 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を図ると共に、ガスセンサ素子の内部の酸素の濃度勾配の変化を低減し、特定ガス濃度を精度よく検知できるガスセンサ素子を提供する。【解決手段】被測定ガスが導入される第１空間１５０と、被測定ガスを第２空間に導入する１つの導入路１２５と、第１ポンプセルと、検知電極を備える酸素濃度検知セルと、第２ポンプセルと、を有するガスセンサ素子であって、検知電極は、導入路よりも被測定ガスの導入方向Ｆ上流側にて、第１空間を形成して軸線ＡＸ方向に延びる側壁１４０ｓ１に平行であって導入路の側壁側の端部を通る第１仮想線Ｃ１から、他の側壁１４０ｓ２と導入路との間を経由し、側壁に垂直であって導入路の被測定ガスの導入方向下流側の端部を通る第２仮想線Ｃ２まで連続して延び、積層方向に導入路と第２内側電極とが少なくとも一部で重なる。【選択図】図４

Description

本発明は、例えば燃焼器や内燃機関等の燃焼ガスや排気ガス中に含まれる特定ガス濃度を検出するのに好適に用いられるガスセンサ素子に関する。

従来から、内燃機関の排気ガス中の特定ガス濃度（例えば、窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度）を検出するガスセンサ（ＮＯｘセンサ）が用いられている（特許文献１）。図１０に示すように、一般的なガスセンサ（ＮＯｘセンサ）は、第１ポンプセル１１００、酸素濃度検知セル１２００、第２ポンプセル１３００、第１空間１５００、第２空間１６００を主に備えたガスセンサ素子１０００を有している。
第１ポンプセル１１００は、固体電解質層１１１０と、固体電解質層１１１０の両面に形成された一対の電極１１２０，１１３０とを有している。電極１１３０は、固体電解質層１１１０と積層方向に隣接する第１空間１５００内に露出する一方、電極１１２０は、多孔質層１９００を介して外部と連通するように配置されている。この第１ポンプセル１１００は、第１空間１５００と外部との間で排気ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う。酸素濃度検知セル１２００は、固体電解質層１２１０と、固体電解質層１２１０の両面に形成された一対の電極１２２０，１２３０とを有している。電極１２２０は、固体電解質層１２１０と積層方向に隣接する第１空間１５００内に露出する一方、電極１２３０は、ガスセンサ素子１０００内に設けられた基準室１４００内に露出している。この酸素濃度検知セル１２００は、第１ポンプセル１１００にて酸素を汲み出し又は汲み入れした排気ガス中の酸素濃度を測定し、この酸素濃度に応じた出力電圧（起電力）が一定となるように第１ポンプセル１１００に電流（Ｉｐ電流）を流している。

さらに、上述のように酸素濃度が管理された第１空間１５００内の排気ガスは、拡散律速層となる多孔質体１５２０を適宜介した後、第１空間１５００と第２空間１６００との間に配置されたセラミック層を貫く導入路１２５０を通って第２空間１６００に導入される。第２ポンプセル１３００は、固体電解質層１３１０と、固体電解質層１３１０上に形成された一対の電極１３２０，１３３０とを有している。電極１３３０は、固体電解質層１３１０と積層方向に隣接する第２空間１６００内に露出する一方、電極１３２０は、ガスセンサ素子１０００内に設けられた基準室１４００内に露出している。この第２ポンプセル１３００は、第２空間１６００内に導入された排気ガスから特定ガス濃度（ＮＯｘ濃度）を検知するようになっている。

特開平１１−７２４７８号公報（図１、図９）

ところで、ガスセンサ素子１０００に導入される排気ガスは導入方向Ｆに沿って第１空間１５００から第２空間１６００に流れるが、第１空間１５００から第２空間１６００に流れるこの排気ガス中の酸素濃度は、第１空間１５００から第２空間１６００に向かって徐々に低くなる濃度勾配Ｇｒを有している。
しかしながら、ガスセンサ素子１０００の先端側で排気ガスの流速が大きくなることに起因する素子自体の温度勾配や、第１ポンプセル１１００の電極１１３０の劣化によって、濃度勾配Ｇｒが濃度勾配Ｇｒ１のように変化することがある。この際、酸素濃度検知セル１２００の検知電極１２１０上では、濃度勾配Ｇｒ、濃度勾配Ｇｒ１ともに酸素濃度が略同等であるにも関わらず、第２空間１６００に導入される直前の排気ガス中の酸素濃度は、濃度勾配Ｇｒと濃度勾配Ｇｒ１とで差異が生じ、ＮＯｘ濃度の検知精度が低下するという問題がある。

そこで、濃度勾配Ｇｒが変化する影響を低減するため、第２空間１６００になるべく近い部位に酸素濃度検知セル１２００（検知電極１２２０）を配置することが好ましいことになる。しかしながら、第１空間１５００と第２空間１６００の間に多孔質体１５２０が介在する場合、多孔質体１５２０内では濃度勾配Ｇｒが複雑な挙動となって酸素濃度が大きく変動する虞がある。例えば、上記特許文献１の図９には、拡散律速層（多孔質体）内へ検知電極を配置する構成が記載されているが、ＮＯｘ濃度の検知精度の点で好ましくない。つまり、多孔質体１５２０を避けて検知電極１２２０を配置する必要があることが判明した。

このようなことから、図１１に示すように、多孔質体１５２０を取り去り、第２空間１６００に隣接する導入路１２５０に検知電極１２２０を近付ける、つまり、導入路１２５０を囲むように、第１空間１５００内に検知電極１２２０を配置することが考えられる。
一方、濃度勾配Ｇｒが変化する影響を低減するには、第１空間１５００と第２空間１６００の寸法を小さくする、つまりガスセンサ素子を小型化することが好ましい。ところが、この場合、図１１の破線で示すように、固体電解質層１２１０ｘの幅も狭くなり、導入路１２５０と第１空間１５００の壁面との間隔Ｄも狭くなる。検知電極１２２０を印刷等で形成する場合の印刷ズレを考慮すると、間隔Ｄが狭くなるにつれて導入路１２５０と第１空間１５００の壁面との間に検知電極１２２０を形成することが困難になり、濃度勾配Ｇｒが変化する影響を低減することが難しくなる。
従って、本発明は、小型化を図ると共に、ガスセンサ素子の内部に導入される酸素の濃度勾配が変化する影響を低減し、特定ガス濃度を精度よく検知できるガスセンサ素子の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点のガスセンサ素子は、軸線方向に延び、三つ以上のセラミック層を積層してなるガスセンサ素子であり、三つ以上の前記セラミック層のうち、第１セラミック層と、第３セラミック層の層間に形成されると共に、外部から被測定ガスが導入される第１空間と、前記第１セラミック層と、第２セラミック層の層間に形成されると共に、前記第１空間と少なくとも一部が積層方向に重なり合う第２空間と、前記第１セラミック層を前記積層方向に貫く空間を形成すると共に、前記第１空間に導入された前記被測定ガスを前記第２空間に導入する１つの導入路と、前記第１空間内の前記被測定ガスに含まれる酸素をポンピングする第１ポンプセルであり、前記第１空間に隣接する前記第３セラミック層と、前記第３セラミック層上に設けられ、前記第１空間内に晒された第１内側電極と、該第１内側電極と対をなす第１対電極とを備える第１ポンプセルと、前記第１ポンプセルより前記被測定ガスの導入方向下流側に配置され、前記被測定ガス中の酸素濃度を測定する酸素濃度検知セルであり、前記第１空間に隣接する前記第１セラミック層と、前記第１セラミック層上に設けられ、前記第１空間内に晒された検知電極と、該検知電極と対をなす基準電極とを備える酸素濃度検知セルと、前記酸素濃度検知セルより前記被測定ガスの導入方向下流側に配置され、前記第２空間内における前記被測定ガス中の特定ガス濃度に応じた電流が流れる第２ポンプセルであり、前記第２空間に隣接する前記第２セラミック層と、前記第２セラミック層上に設けられ、前記第２空間内に晒された第２内側電極と、該第２内側電極と対をなす第２対電極とを備える第２ポンプセルと、を有するガスセンサ素子であって、前記検知電極は、前記導入路よりも前記被測定ガスの導入方向上流側にて、前記第１空間を形成して前記軸線方向に延びる側壁に平行であって前記導入路の前記側壁側の端部を通る第１仮想線から、他の側壁と前記導入路との間を経由し、前記側壁に垂直であって前記導入路の前記被測定ガスの導入方向下流側の端部を通る第２仮想線まで連続して延び、前記積層方向に前記導入路と前記第２内側電極とが少なくとも一部で重なることを特徴とする。

このガスセンサ素子によれば、検知電極は、一方の側壁の第１仮想線から、より広幅な他の側壁と導入路との間を通って配置すればよいので、ガスセンサ素子を小型化した場合に、検知電極を印刷で形成する場合の印刷ズレやその他の製造誤差を考慮しても、検知電極を導入路に近接して確実に形成することができる。
又、検知電極は、導入路の端部よりも導入方向の上流側の導入路を囲んでいるので、第１空間の上流側を流れる被測定ガスは、必ず検知電極を通って下流側の導入路へ流れ、測定精度の低下を抑制できる。その結果、ガスセンサ素子内の被測定ガス中の酸素濃度の濃度勾配が変化する影響を低減し、特定ガス濃度を精度よく検知できる。

一方、検知電極が第１空間内に配置されていない場合には、上記濃度勾配が変化する影響を低減することはできるが、第１ポンプセル（第１内側電極）と検知電極との距離が遠くなり過ぎて被測定ガスに対する酸素濃度検知の応答性が低下する。そこで、検知電極を第１空間に配置することで、酸素濃度検知の精度と応答性を両立することができる。
さらに、検知電極が第１空間に露出するようにしている。つまり、検知電極の主面（表面）は、第１空間内で視認可能に配置されており、拡散律速層（多孔質体）の内部には配置されていない。このため、酸素の濃度勾配が複雑な挙動となって酸素濃度が大きく変動する拡散律速層（多孔質体）内で酸素濃度を検知することを回避し、特定ガス濃度をより一層精度よく検知できる。
さらに、積層方向に第２内側電極と導入路とが少なくとも一部で重なっていることで、第２内側電極が導入路に近付く。これにより、第２内側電極に近い導入路近傍の酸素濃度を検知電極で検知することができ、ガスセンサ素子内を第１空間から第２空間へ流れる酸素の濃度勾配が変化する影響をさらに低減し、特定ガス濃度をさらに精度よく検知できる。

本発明の第２の観点のガスセンサ素子は、軸線方向に延び、三つ以上のセラミック層を積層してなるガスセンサ素子であり、三つ以上の前記セラミック層のうち、第１セラミック層内に第２セラミック層が配置されて複合層を形成し、第３セラミック層と、前記複合層の層間に形成されると共に、外部から被測定ガスが導入される第１空間と、前記第１空間内の前記被測定ガスに含まれる酸素をポンピングする第１ポンプセルであり、前記第１空間に隣接する前記第３セラミック層と、該第３セラミック層上に設けられ、前記第１空間内に晒された第１内側電極と、該第１内側電極と対をなす第１対電極とを備える第１ポンプセルと、前記第１ポンプセルより前記被測定ガスの導入方向下流側に配置され、前記被測定ガス中の酸素濃度を測定する酸素濃度検知セルであり、前記第１空間に隣接する前記第１セラミック層と、該第１セラミック層上に設けられ、前記第１空間内に晒された検知電極と、該検知電極と対をなす基準電極とを備える酸素濃度検知セルと、前記酸素濃度検知セルより前記被測定ガスの導入方向下流側に配置され、前記第１空間内における前記被測定ガス中の特定ガス濃度に応じた電流が流れる第２ポンプセルであり、前記第１空間に隣接する前記第２セラミック層と、該第２セラミック層上に設けられ、前記第１空間内に晒された第２内側電極と、該第２内側電極と対をなす第２対電極とを備える第２ポンプセルと、を有するガスセンサ素子であって、前記検知電極は、前記第２内側電極よりも前記被測定ガスの導入方向上流側で、前記第１空間を形成して前記軸線方向に延びる側壁に平行であって前記第２内側電極の前記側壁側の端部を通る第３仮想線から、他の側壁と前記第２内側電極との間経由し、前記側壁に垂直であって前記第２内側電極の前記被測定ガスの導入方向下流側の端部を通る第４仮想線まで連続して延びることを特徴とする。

このガスセンサ素子によっても、第１の観点のガスセンサ素子と同様に、ガスセンサ素子を小型化した場合に、検知電極を印刷で形成する場合の印刷ズレやその他の製造誤差を考慮しても、検知電極を導入路に近接して確実に形成することができる。そして、被測定ガスは、必ず検知電極を通って下流側の導入路へ流れるので、測定精度の低下を抑制し、ガスセンサ素子内の被測定ガス中の酸素濃度の濃度勾配が変化する影響を低減し、特定ガス濃度を精度よく検知できる。

又、第１の観点のガスセンサ素子と同様に、検知電極を第１空間に配置することで、酸素濃度検知の精度と応答性を両立することができる。
又、第１の観点のガスセンサ素子と同様に、酸素の濃度勾配が複雑な挙動となって酸素濃度が大きく変動する拡散律速層（多孔質体）内で酸素濃度を検知することを回避し、特定ガス濃度をより一層精度よく検知できる。
さらに、導入路が無く、導入路の位置に直接第２内側電極が配置されているので、検知電極と第２内側電極がより近接し、濃度勾配が変化する影響をより一層低減し、特定ガス濃度をさらに精度よく検知できる。

本発明の第１、２の観点のガスセンサ素子において、前記検知電極は、前記側壁に接していてもよい。
検知電極が側壁に接していると、側壁と第１仮想線又は第３仮想線の間まで検知電極が介在するので、第１空間の上流側を流れる被測定ガスは必ず検知電極を通って下流側の導入路へ流れるため、測定精度の低下をより一層抑制できる。その結果、ガスセンサ素子内の被測定ガス中の酸素濃度の濃度勾配が変化する影響を低減し、特定ガス濃度を精度よく検知できる。

本発明の第１、２の観点のガスセンサ素子において、前記第１セラミック層は絶縁性の材料で形成され、前記検知電極は、前記第１セラミック層内に同一層に配置された固体電解質体の全面と接すると共に、前記検知電極の外周縁は前記固体電解質体の外周縁を覆ってもよい。
第１セラミック層を絶縁性とし、第１セラミック層内にこれより小さな固体電解質体を配置することで、固体電解質体の使用量を低減してコストダウンを図ることができる。

前記検知電極の外周縁が前記固体電解質体の外周縁よりも０．１５ｍｍ以上外側に位置してもよい。
これにより、検知電極を印刷等で形成した際に位置がずれたり、その他の製造誤差が生じても、固体電解質体の表面に検知電極を確実に形成し、固体電解質体が一部露出することを抑制できる。

本発明のガスセンサは、被測定ガス中の特定ガスを検出するガスセンサ素子と、該ガスセンサ素子を保持する主体金具と、を備えるガスセンサであって、前記ガスセンサ素子として、請求項１乃至５に記載のガスセンサ素子を備える。

この発明によれば、小型化を図ると共に、ガスセンサ素子の内部に導入される酸素の濃度勾配が変化する影響を低減し、特定ガス濃度を精度よく検知できる。

本発明の第１の観点の実施形態に係るガスセンサ（ＮＯｘセンサ）の軸線方向に沿う断面図である。 第１の観点の実施形態に係るガスセンサ素子の軸線方向に沿う断面図である。 第１の観点の実施形態に係るガスセンサ素子の分解斜視図である。 第１の観点の実施形態におけるＶｓ−電極近傍の上面図である。 図４において、Ｖｓ−電極に切れ目が設けられ、本発明に含まれない例を示す上面図である。 図４において、Ｖｓ−電極が導入路の端部よりも上流側までしか形成されず、本発明に含まれない例を示す上面図である。 図４において、Ｖｓ−電極が側壁に接していないが、本発明に含まれる例を示す上面図である。 第２の観点の実施形態に係るガスセンサ素子の軸線方向に沿う断面図である。 第２の観点の実施形態におけるＶｓ−電極近傍の上面図である。 従来のＮＯｘセンサのガスセンサ素子の軸線方向に沿う断面図である。 導入路を囲むように、第１空間内に検知電極１２２０を仮想的に設けた図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。

＜本発明の第１の観点の実施形態＞
図１は、本発明の第１の観点の実施形態に係るガスセンサ（ＮＯｘセンサ）１の縦断面図（軸線ＡＸに沿って切断した断面図）、図２は第１の観点の実施形態に係るガスセンサ素子１０の軸線ＡＸに沿う断面図、図３はガスセンサ素子１０の分解斜視図、図４はＶｓ−電極５２２近傍の上面図である。

ガスセンサ１は、測定対象ガスである排ガス（被測定ガス）中の特定ガス（ＮＯｘ）の濃度を検出可能なガスセンサ素子１０を備え、内燃機関の排気管（図示なし）に装着されて使用されるＮＯｘセンサである。このガスセンサ１は、排気管に固定するためのネジ部２１が外表面の所定位置に形成された筒状の主体金具２０を備える。ガスセンサ素子１０は、軸線ＡＸ方向に延びる細長板状をなし、主体金具２０の内側に保持されている。
さらに詳しくは、ガスセンサ１は、ガスセンサ素子１０の後端部１０ｋ（図１において上端の部位）が挿入される挿入孔６２を有する保持部材６０と、この保持部材６０の内側に保持された６個の端子部材とを備える。なお、図１では、６個の端子部材のうち２個の端子部材（具体的には、端子部材７５，７６）のみを図示している。

ガスセンサ素子１０の後端部１０ｋには、平面視矩形状の電極端子部１３〜１８（図３参照、図１では、電極端子部１４、１７のみ図示）が合計６個形成されている。電極端子部１３〜１８には、それぞれ、前述の端子部材が弾性的に当接して電気的に接続している。例えば、電極端子部１４には、端子部材７５の素子当接部７５ｂが弾性的に当接して電気的に接続している。また、電極端子部１７には、端子部材７６の素子当接部７６ｂが弾性的に当接して電気的に接続している。
さらに、６個の端子部材（端子部材７５，７６など）には、それぞれ、異なるリード線７１が電気的に接続されている。例えば、図１に示すように、端子部材７５のリード線把持部７７によって、リード線７１の芯線が加締められて把持される。また、端子部材７６のリード線把持部７８によって、他のリード線７１の芯線が加締められて把持される。

主体金具２０は、軸線ＡＸ方向に貫通する貫通孔２３を有する筒状部材である。この主体金具２０は、径方向内側に突出する形態で貫通孔２３の一部を構成する棚部２５を有している。主体金具２０は、ガスセンサ素子１０の先端部１０ｓを自身の先端側外部（図１において下方）に突出させると共に、ガスセンサ素子１０の後端部１０ｋを自身の後端側外部（図１において上方）に突出させた状態で、ガスセンサ素子１０を貫通孔２３内に保持している。
また、主体金具２０の貫通孔２３の内部には、環状のセラミックホルダ４２、滑石粉末を環状に充填してなる２つの滑石リング４３，４４、及びセラミックスリーブ４５が配置されている。詳細には、ガスセンサ素子１０の径方向周囲を取り囲む状態で、セラミックホルダ４２、滑石リング４３，４４、及びセラミックスリーブ４５が、この順に、主体金具２０の軸線方向先端側（図１において下端側）から軸線方向後端側（図１において上端側）にわたって重ねて配置されている。

また、セラミックホルダ４２と主体金具２０の棚部２５との間には、金属カップ４１が配置されている。また、セラミックスリーブ４５と主体金具２０のカシメ部２２との間には、加締リング４６が配置されている。なお、主体金具２０のカシメ部２２が、加締リング４６を介してセラミックスリーブ４５を先端側に押し付けるように、加締められている。
主体金具２０の先端部２０ｂには、ガスセンサ素子１０の先端部１０ｓを覆うように、複数の孔を有する金属製（具体的にはステンレス）の外部プロテクタ３１及び内部プロテクタ３２が、溶接によって取り付けられている。一方、主体金具２０の後端部には、外筒５１が溶接によって取り付けられている。外筒５１は、軸線ＡＸ方向に延びる筒状をなし、ガスセンサ素子１０を包囲している。

保持部材６０は、絶縁性材料（具体的にはアルミナ）からなり、軸線ＡＸ方向に貫通する挿入孔６２を有する筒状部材である。挿入孔６２内には、前述した６個の端子部材（端子部材７５，７６など）が配置されている（図１参照）。保持部材６０の後端部には、径方向外側に突出する鍔部６５が形成されている。保持部材６０は、鍔部６５が内部支持部材５３に当接する態様で、内部支持部材５３に保持されている。なお、内部支持部材５３は、外筒５１のうち径方向内側に向けて加締められた加締部５１ｇにより、外筒５１に保持されている。
保持部材６０の後端面６１上には、絶縁部材９０が配置されている。絶縁部材９０は、電気絶縁性材料（具体的にはアルミナ）からなり、円筒状をなす。この絶縁部材９０には、軸線ＡＸ方向に貫通する貫通孔９１が合計６個形成されている。この貫通孔９１には、前述した端子部材のリード線把持部（リード線把持部７７，７８など）が配置されている。

また、外筒５１のうち軸線方向後端部（図１において上端部）に位置する後端開口部５１ｃの径方向内側には、フッ素ゴムからなる弾性シール部材７３が配置されている。この弾性シール部材７３には、軸線ＡＸ方向に延びる円筒状の挿通孔７３ｃが、合計６個形成されている。各々の挿通孔７３ｃは、弾性シール部材７３の挿通孔面７３ｂ（円筒状の内壁面）によって構成されている。各々の挿通孔７３ｃには、リード線７１が１本ずつ挿通されている。各々のリード線７１は、弾性シール部材７３の挿通孔７３ｃを通じて、ガスセンサ１の外部に延出している。弾性シール部材７３は、外筒５１の後端開口部５１ｃを径方向内側に加締めることで径方向に弾性圧縮変形し、これにより、挿通孔面７３ｂとリード線７１の外周面７１ｂとを密着させて、挿通孔面７３ｂとリード線７１の外周面７１ｂとの間を水密に封止している。

一方、図２に示すように、ガスセンサ素子１０は、軸線ＡＸ方向に延びる三つの板状の固体電解質体１１１、１２１、１３１と、これらの間に配置された絶縁体１４０、１４５とを備え、これらが積層方向に積層された構造を有する。さらに、ガスセンサ素子１０には、固体電解質体１３１の裏面側に、ヒータ１６１が積層されている。なお、図２において、積層方向に見て、絶縁層１１５側を「表面側」と説明し、ヒータ１６１側を「裏面側」と説明する。又、軸線ＡＸ方向に見て、Ｉｐ１セル１１０側を「先端側」と説明し、Ｉｐ２セル１３０側を「後端側」と説明する。
さらに、導入方向Ｆの上流側及び下流側を、適宜、導入方向Ｆを省略して「上流側及び下流側」と称する。

このヒータ１６１は、アルミナを主体とする板状の絶縁体１６２、１６３と、その間に埋設されたヒータパターン１６４（Ｐｔを主体としている）とを備えている。
固体電解質体１１１、１２１、１３１は、固体電解質であるジルコニアからなり、酸素イオン伝導性を有する。固体電解質体１１１、１２１、１３１はこの順で積層され、固体電解質体１１１、１２１の間に絶縁体１４０が介装されている。絶縁体１４０には貫通孔１４０ｈが形成され（図３参照）、この貫通孔１４０ｈが二つの固体電解質体１１１、１２１の層間に形成された第１空間１５０となる。
さらに、固体電解質体１２１、１３１の間に絶縁体１４５が介装されている。絶縁体１４５には貫通孔１４５ｃが形成され（図３参照）、この貫通孔１４５ｃが二つの固体電解質体１２１、１３１の層間に形成された第２空間１６０となる。
ここで、固体電解質体１１１、１２１、１３１が特許請求の範囲の「セラミック層」に相当する。

そして、積層方向に第１空間１５０と第２空間１６０の間に配置された固体電解質体１２１には、積層方向に円柱状の導入路１２５が貫通しており、第１空間１５０と第２空間１６０とは導入路１２５を介して連通している。このようにして、第１空間１５０に導入された被測定ガスは、軸線ＡＸ方向に沿って流れた後、積層方向に沿って導入路１２５を経由して第２空間１６０に導入される。被測定ガスの導入方向（流れ方向）を符号Ｆで示す。
なお、図３に示すように、第１空間１５０の側方にガス透過性及び透水性を有する第１多孔質体１５１が設けられており、第１空間１５０は第１多孔質体１５１を通じてガスセンサ素子１０の外部と連通し、被測定ガスを導入可能になっている。第１多孔質体１５１は、ガスセンサ素子１０の外部との仕切りとして、第１空間１５０内への排ガスの単位時間あたりの流通量を制限する。
又、本実施形態では、積層方向から見たとき、導入路１２５が第１空間１５０及び第２空間１６０よりも小径であり、第１空間１５０及び第２空間１６０よりも導入路１２５が窄まっている。又、導入路１２５は、幅方向（軸線ＡＸ方向と交差する方向）の中心よりも紙面手前側にずれて配置されている（図３、図４参照）。

固体電解質体１１１の表面側には、多孔質のＩｐ１＋電極１１２が設けられている。また、固体電解質体１１１の裏面側には、多孔質のＩｐ１−電極１１３が設けられている。又、Ｉｐ１＋電極１１２にはＩｐ１＋リード１１２ｒ（図３参照）が接続されている。又、Ｉｐ１−電極１１３にはＩｐ１−リード１１３ｒ（図３参照）が接続されている。この固体電解質体１１１、Ｉｐ１＋電極１１２、及びＩｐ１−電極１１３によって、Ｉｐ１セル１１０を構成している。
ここで、Ｉｐ１＋電極１１２、Ｉｐ１−電極１１３、及びＩｐ１セル１１０がそれぞれ特許請求の範囲の「第１対電極」、「第１内側電極」、「第１ポンプセル」に相当する。
また、Ｉｐ１＋電極１１２とＩｐ１＋リード１１２ｒの表面側には、アルミナ等からなる絶縁層１１５が積層され、絶縁層１１５の先端側にＩｐ１＋電極１１２を取り囲む略矩形の貫通孔が設けられ、この貫通孔に多孔質層１９０が埋設されている。このようにして、多孔質層１９０を介してＩｐ１＋電極１１２と外部との間でガスが出入可能になっている。
このＩｐ１セル１１０は、Ｉｐ１＋電極１１２、Ｉｐ１−電極１１３間に流すポンプ電流Ｉｐ１に応じて、Ｉｐ１＋電極１１２の接する雰囲気（ガスセンサ素子１０の外部の雰囲気）とＩｐ１−電極１１３の接する雰囲気（第１空間１５０内の雰囲気）との間で酸素の汲み出し及び汲み入れ（いわゆる酸素ポンピング）を行う。

固体電解質体１２１は、絶縁体１４０を挟んで、固体電解質体１１１と積層方向に対向するように配置されている。固体電解質体１２１の表面側には多孔質のＶｓ−電極５２２が設けられている。より詳細には、Ｖｓ−電極５２２は、第１空間１５０内において、Ｉｐ１−電極１１３よりも被測定ガスの導入方向Ｆの下流側（後端側）に設けられている（図３、図４参照）。
また、固体電解質体１２１の裏面側には、多孔質のＶｓ＋電極１２３が設けられている。又、Ｖｓ−電極５２２にはＶｓ−リード５２２ｒ（図３参照）が接続され、Ｖｓ＋電極１２３にはＶｓ＋リード１２３ｒ（図３参照）が接続されている。
この固体電解質体１２１、Ｖｓ−電極５２２、及びＶｓ＋電極１２３によって、Ｖｓセル１２０を構成している。このＶｓセル１２０は、主として、固体電解質体１２１により隔てられた雰囲気（電極５２２の接する第１空間１５０内の雰囲気と、電極１２３の接する後述する基準酸素室１７０内の雰囲気）間の酸素分圧差に応じて起電力を発生する。
ここで、Ｖｓ−電極５２２、Ｖｓ＋電極１２３、Ｖｓセル１２０がそれぞれ特許請求の範囲の「検知電極」、「基準電極」、「酸素濃度検知セル」に相当する。

固体電解質体１３１は、絶縁体１４５を挟んで、固体電解質体１２１と積層方向に対向するように配置されている。固体電解質体１３１の表面側には、多孔質のＩｐ２＋電極１３２と多孔質のＩｐ２−電極１３３が設けられている。又、Ｉｐ２＋電極１３２にはＩｐ２＋リード１３２ｒ（図３参照）が接続され、Ｉｐ２−電極１３３にはＩｐ２−リード１３３ｒ（図３参照）が接続されている。
Ｉｐ２＋電極１３２とＶｓ＋電極１２３との間には、孤立した小空間としての基準酸素室１７０が形成されている。この基準酸素室１７０は、絶縁体１４５に形成されている開口部１４５ｂにより構成されている。なお、基準酸素室１７０内には、セラミックス製の多孔質体が配置されている。
また、Ｉｐ２−電極１３３は、第２空間１６０内に配置されている。

固体電解質体１３１、Ｉｐ２＋電極１３２、及びＩｐ２−電極１３３によって、窒素酸化物（ＮＯｘ）濃度を検知するためのＩｐ２セル１３０を構成している。このＩｐ２セル１３０は、第２空間１６０内で分解されたＮＯｘ由来の酸素（酸素イオン）を、固体電解質体１３１を通じて、基準酸素室１７０に移動させる。このとき、電極１３２及び電極１３３の間には、第２空間１６０内に導入された排ガス（被測定ガス）に含まれる窒素酸化物の濃度に応じた電流が流れる。
ここで、Ｉｐ２＋電極１３２、Ｉｐ２−電極１３３、Ｉｐ２セル１３０がそれぞれ特許請求の範囲の「第２対電極」、「第２内側電極」、「第２ポンプセル」に相当する。

ここで、本実施形態のガスセンサ１によるＮＯｘ濃度検知について、簡単に説明する。
ガスセンサ素子１０の固体電解質体１１１、１２１、１３１は、ヒータパターン１６４の昇温に伴い加熱され、活性化する。これにより、Ｉｐ１セル１１０、Ｖｓセル１２０、及びＩｐ２セル１３０が動作するようになる。
排気通路（図示なし）内を流通する排ガス（測定対象ガス）は、第１多孔質体１５１による流通量の制限を受けつつ第１空間１５０内に導入される。このとき、Ｖｓセル１２０には、Ｖｓ＋電極１２３側からＶｓ−電極５２２側へ微弱な電流Ｉｃｐが流されている。このため、排ガス中の酸素は、負極側となる第１空間１５０内のＶｓ−電極５２２から電子を受け取ることができ、酸素イオンとなって固体電解質体１２１内を流れ、基準酸素室１７０内に移動する。つまり、Ｖｓ−電極５２２、Ｖｓ＋電極１２３間で電流Ｉｃｐが流されることによって、第１空間１５０内の酸素が基準酸素室１７０内に送り込まれる。

第１空間１５０内に導入された排ガスの酸素濃度が所定値より薄い場合、Ｉｐ＋電極１１２側が負極となるようにＩｐ１セル１１０に電流Ｉｐ１を流し、ガスセンサ素子１０の外部から第１空間１５０内へ酸素の汲み入れを行う。一方、第１空間１５０内に導入された排ガスの酸素濃度が所定値より濃い場合、Ｉｐ−電極１１３側が負極となるようにＩｐ１セル１１０に電流Ｉｐ１を流し、第１空間１５０内からガスセンサ素子１０外部へ酸素の汲み出しを行う。
このように、第１空間１５０において酸素濃度が調整された被測定ガスは、導入路１２５を通じて、第２空間１６０内に導入される。第２空間１６０内でＩｐ２−電極１３３と接触した被測定ガス中の特定ガス成分（ＮＯｘ成分）は、Ｉｐ２−電極１３３、Ｉｐ２＋電極１３２間に電圧Ｖｐ２を印加されることで、Ｉｐ２−電極１３３上で窒素と酸素に分解（還元）され、分解された酸素は、酸素イオンとなって固体電解質体１３１内を流れ、基準酸素室１７０内に移動する。この際、Ｉｐ２セル１３０を流れる電流Ｉｐ２を検出し、その電流値に基づいて、被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検知することができる。

次に、図４を参照し、Ｖｓ−電極５２２について説明する。第１空間１５０を形成して軸線ＡＸ方向に延びる側壁１４０ｓ１に平行であって導入路１２５の側壁１４０ｓ１側の端部を通る直線を、第１仮想線Ｃ１とする。また、他の側壁１４０ｓ２と導入路１２５との間を経由し、側壁１４０ｓ２に垂直であって導入路１２５の被測定ガスの導入方向Ｆ下流側の端部を通る直線を、第２仮想線Ｃ２とする。
Ｖｓ−電極５２２は、導入路１２５よりも上流側で、側壁１４０ｓ１から第１仮想線Ｃ１を跨ぎ、他の側壁１４０ｓ２と導入路１２５との間（間隔Ｄ２側）を通り、導入路１２５の下流側の端部１２５ｅ（第２仮想線Ｃ２を通る端部）まで略１／４円弧状に連続して延び、導入路１２５を上流側から囲んでいる。つまり、Ｖｓ−電極５２２は、側壁１４０ｓ１に接している。さらに、導入路１２５の端部１２５ｅよりも下流側で、Ｖｓ−電極５２２はＶｓ−リード５２２ｒと電気的に接続している。Ｖｓ−電極５２２が導入路１２５の端部１２５ｅよりもさらに下流側まで延びていてもよい。
さらに、図２に示すように、積層方向にＩｐ２−電極１３３と導入路１２５とが重なっている。

このように、Ｖｓ−電極５２２は一方の側壁１４０ｓ１から、他の側壁１４０ｓ２と導入路１２５との間を通って配置されているので、間隔の狭い間隔Ｄ１側の領域Ｓでなく、より間隔の広い間隔Ｄ２側の領域ＳにＶｓ−電極５２２を配置できる。従って、第１空間１５０及び導入路１２５の寸法を小さくする、つまりガスセンサ素子１０Ｃを小型化した場合に、Ｖｓ−電極５２２を印刷で形成する場合の印刷ズレやその他の製造誤差を考慮しても、Ｖｓ−電極５２２を導入路１２５に近接して確実に形成することができる。

又、Ｖｓ−電極５２２は、導入路１２５の端部１２５ｅよりも導入方向Ｆの上流側の導入路１２５を囲んでいるので、第１空間１５０の上流側を流れる被測定ガスは、必ずＶｓ−電極５２２を通って下流側の導入路１２５へ流れる。従って、被測定ガスがＶｓ−電極５２２に流れるので、特定ガス濃度（ＮＯｘ濃度）の測定精度の低下を抑制できる。

さらに、積層方向にＩｐ２−電極１３３と導入路１２５とが重なっていることで、特定ガス濃度（ＮＯｘ濃度）を検知するＩｐ２−電極１３３が導入路１２５に近付く。これにより、Ｉｐ２−電極１３３に近い導入路１２５近傍の酸素濃度をＶｓ−電極５２２で検知することができ、ガスセンサ素子１０内を第１空間１５０から第２空間１６０へ流れる酸素の濃度勾配が変化する影響を低減し、特定ガス濃度（ＮＯｘ濃度）を精度よく検知できる。

さらに、Ｖｓ−電極５２２は、第１空間１５０に露出する。つまり、Ｖｓ−電極５２２は、第１空間１５０内で視認可能に配置されており、拡散律速層（多孔質体）の内部にＶｓ−電極５２２が配置されていない。このため、酸素の濃度勾配Ｇｒが複雑な挙動となって酸素濃度が大きく変動する拡散律速層（多孔質体）内で酸素濃度を検知することを回避し、特定ガス濃度（ＮＯｘ濃度）をより一層精度よく検知できる。
なお、Ｖｓ−電極５２２が第１空間１５０内に配置されていない（例えば、導入路１２５の壁面にＶｓ−電極５２２が形成されている）場合には、濃度勾配が変化する影響を低減することはできるが、Ｉｐ１−電極１１３とＶｓ−電極１２２の距離が遠くなり過ぎて被測定ガスに対する酸素濃度検知の応答性が低下する。そこで、Ｖｓ−電極５２２を少なくとも第１空間１５０側に配置することで、酸素濃度検知の精度を向上させることができる。

なお、第１（および後述する第２）の観点の実施形態の場合、Ｖｓ−電極５２２が導入路１２５を上流側から確実に囲むよう、側壁１４０ｓ１から、他の側壁１４０ｓ２と導入路１２５との間へ連続的に形成することがり好ましい。
但し、後述する図７のように、Ｖｓ−電極５２２は第１仮想線Ｃ１から第２仮想線Ｃ２まで連続して延びていればよい。つまり、Ｖｓ−電極５２２が側壁１４０ｓ１に接さずに、側壁１４０ｓ１と第１仮想線Ｃ１との隙間Ｇ３にＶｓ−電極５２２が介在しなくてもよい。

なお、図５のように、導入路１２５の端部１２５ｅよりも上流側で、Ｖｓ−電極５２２が連続して形成されない（Ｖｓ−電極５２２に切れ目５２２ｃを設ける）と、被測定ガスは切れ目５２２ｃからＶｓ−電極５２２を通らずに導入路１２５に流れてしまうので、被測定ガスがＶｓ−電極５２２に十分に流れず、測定精度が低下するので不適である。
又、図６のように、Ｖｓ−電極５２２が、導入路１２５の端部１２５ｅよりも上流側までしか形成されていないと、被測定ガスはＶｓ−電極５２２の終端５２２ｅよりも下流側で、かつ導入路１２５の端部１２５ｅよりも上流側で、Ｖｓ−電極５２２を通らずに導入路１２５に流れてしまうので、被測定ガスがＶｓ−電極５２２に十分に流れず、測定精度が低下するので不適である。なお、終端５２２ｅの下流側にＶｓ−リード５２２ｒが電気的に接続していると、被測定ガスはＶｓ−リード５２２ｒに接触するが、Ｖｓ−リード５２２ｒは十分な検知機能を有しないので、Ｖｓ−電極５２２被測定ガスに流れるとはいえず、測定精度が低下する。

一方、図７のように、Ｖｓ−電極５２２が側壁１４０ｓ１に接していないが、第１仮想線Ｃに接して形成されている場合は、軸線ＡＸ方向に見て導入路１２５がＶｓ−電極５２２からはみ出さないので、若干の被測定ガスがＶｓ−電極５２２を通らずに、Ｖｓ−電極５２２と側壁１４０ｓ１との間の隙間Ｇ３から導入路１２５に流れることはあるが、測定精度の低下は極めて少なく、第１の観点の本発明に含まれる。

＜本発明の第２の観点の実施形態＞
次に、図８、図９を参照し、本発明の第２の観点の実施形態について説明する。なお、第２の観点の実施形態は、導入路１２５を無くし、固体電解質体１３１Ｆが固体電解質体１２１Ｆに絶縁体１４７Ｆを介して埋め込まれて同一層をなす複合層２０１Ｆを形成し、固体電解質体１３１Ｆの表裏にＩｐ２−電極１３３とＩｐ２＋電極１３２を対向して配置したこと以外は、図２の第１の観点の実施形態に係るガスセンサ素子１０Ｃと同一であるので、同一部分の構成については適宜同一符号を付して説明を省略する。

図８は第２の観点の実施形態に係るガスセンサ素子１０Ｅの軸線ＡＸに沿う断面図、図９はＶｓ−電極５２２近傍の上面図である。なお、第１空間１５０を形成して軸線ＡＸ方向に延びる側壁１４０ｓ１に平行であってＩｐ２−電極１３３の側壁１４０ｓ１側の端部を通る直線を、第３仮想線Ｃ３とする。また、他の側壁１４０ｓ２とＩｐ２−電極１３３との間を経由し、側壁１４０ｓ２に垂直であってＩｐ２−電極１３３の被測定ガスの導入方向Ｆ下流側の端部を通る直線を、第４仮想線Ｃ４とする。

図８において、ガスセンサ素子１０Ｅは、導入路１２５が無く、固体電解質体１３１Ｆが固体電解質体１２１Ｆに絶縁体１４７Ｆを介して面一に埋め込まれて同一層をなす複合層２０１Ｆを形成し、固体電解質体１３１Ｆの表裏にＩｐ２−電極１３３とＩｐ２＋電極１３２を対向して配置したこと以外は、図２の第１の観点の実施形態に係るガスセンサ素子１０Ｃと同一である。
具体的には、図９に示すように、固体電解質体１２１Ｆの所定部位が矩形にくり抜かれ、このくり抜き部分に枠状の絶縁体１４７Ｆを介して、矩形の固体電解質体１３１Ｆが埋め込まれている。また、孤立した小空間としての基準酸素室１７０Ｅは、Ｖｓ＋電極１２３の裏側、及び固体電解質体１３１Ｆの裏側に形成されたＩｐ２＋電極１３２に対向する絶縁体１４５をくり抜いて形成されている（図８参照）。基準酸素室１７０Ｅ内には、セラミックス製の多孔質体が配置されている。

図８に示すように、本実施形態では、固体電解質体１２１Ｆと固体電解質体１３１Ｆとは面一ではなく、固体電解質体１２１Ｆよりも固体電解質体１３１Ｆが表裏とも積層方向に凹んでいる。このように、固体電解質体１２１Ｆと固体電解質体１３１Ｆとが面一ではない場合も固体電解質体１３１Ｆと固体電解質体１２１Ｆとが「同一層をなす」ものに含めるものとする。
なお、Ｖｓ−電極５２２と固体電解質体１２１Ｆを含むＶｓセルを符号１２０Ｅで表す。固体電解質体１３１Ｆを含むＩｐ２セルを符号１３０Ｅで表す。
又、固体電解質体１２１Ｆ、１３１Ｆがそれぞれ特許請求の範囲の「第１セラミック層」、「第２セラミック層」に相当する。固体電解質体１１１が特許請求の範囲の「第３セラミック層」に相当する。

図９に示すように、Ｖｓ−電極５２２が図４の第１の観点の実施形態と同一に配置されている。又、図４の導入路１２５と略同一の位置に矩形のＩｐ２−電極１３３が配置されている。つまり、Ｖｓ−電極５２２は、導入路１２５よりも上流側で、側壁１４０ｓ１から第３仮想線Ｃ３を跨ぎ、他の側壁１４０ｓ２と導入路１２５との間（間隔Ｄ２側）を通り、Ｉｐ２−電極１３３の下流側の端部１３３ｅ（第４仮想線Ｃ４を通る端部）まで略１／４円弧状に連続して延び、導入路１２５を上流側から囲んでいる。
又、第１空間１５０の下流側で、固体電解質体１２１Ｆの側壁１４０ｓ１側に寄った部位が矩形にくり抜かれ、このくり抜き部分に矩形枠状の絶縁体１４７Ｆが介装され、絶縁体１４７Ｆの内側に矩形の固体電解質体１３１Ｆが埋め込まれている。これにより、同一層である複合層２０１Ｆ中で、固体電解質体１２１Ｆ、１３１Ｆが絶縁体１４７Ｆにより絶縁されている。
なお、第２の観点の実施形態において、Ｖｓ−電極５２２は、少なくともＩｐ２−電極１３３の下流側の端部１３３ｅ（第４仮想線Ｃ４）まで連続して延びている必要がある。

ガスセンサ素子１０Ｆにおいても、ガスセンサ素子１０と同様、ガスセンサ素子内を第１空間１５０から第２空間１６０へ流れる酸素の濃度勾配が変化する影響を低減し、特定ガス濃度（ＮＯｘ濃度）を精度よく検知できる。
特に、ガスセンサ素子１０Ｆの場合、導入路１２５が無く、導入路１２５の位置に直接Ｉｐ２−電極１３３が配置されているので、Ｖｓ−電極５２２とＩｐ２−電極１３３がより近接し、濃度勾配が変化する影響をより一層低減できる。

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、第１空間１５０と第２空間１６０との間には、これら空間の仕切りとして、被測定ガスの単位時間あたりの流通量を制限する拡散律速層（多孔質体）が設けられていないが、この拡散律速層を設けてもよい。但し、上述のように拡散律速層内では酸素濃度が大きく変動して酸素濃度の検知精度が低下するため、Ｖｓ−電極５２２を避けて拡散律速層を設けることが必要である。具体的には、例えば、被測定ガスの導入方向Ｆに沿って、Ｉｐ１−電極１１３とＶｓ−電極５２２の間に拡散律速層を設けたり、Ｖｓ−電極５２２とＩｐ２−電極１３３の間に拡散律速層を設けることができる。
又、ガスセンサ素子は三つ以上のセラミック層を積層して構成されていればよく、セラミック層の積層数は三つに限定されない。
又、導入路や各電極の形状は限定されず、例えば、円形、矩形の他、不定形とすることができる。

又、上記実施形態では、第１セラミック層の全てを固体電解質体で形成したが、これに限られず、第１セラミック層をアルミナ等の絶縁体で形成し、一部をくり抜いて固体電解質体を埋め込む構成を採ってもよい。上記構成によれば、ジルコニアよりも価格が安いアルミナ等を主体として第１セラミック層を形成するため、製造コストのさらなる低減化を図ることができる。
又、このときに検知電極の外周縁が埋め込まれた固体電解質体の外周縁よりも０．１５ｍｍ以上外側に位置する構成を採ってもよい。上記構成によれば、検知電極の印刷時にキワがにじんだとしても固体電解質体が検知電極から露出してしまうことを抑制することができる。

１ ガスセンサ
１０、１０Ｆ ガスセンサ素子
１１０ 第１ポンプセル
１１１、１２１、１３１ 固体電解質体（セラミック層）
１２１、１２１Ｆ 固体電解質体（第１セラミック層）
１３１、１３１Ｆ 固体電解質体（第２セラミック層）
１１１ 固体電解質体（第３セラミック層）
１１２ 第１対電極（Ｉｐ１＋電極）
１１３ 第１内側電極（Ｉｐ１−電極）
１２０、１２０Ｆ 酸素濃度検知セル
５２２、２２２、３２２、４２２、５２２ 検知電極（Ｖｓ−電極）
１２３ 基準電極（Ｖｓ＋電極）
１２５ 導入路
１２５ｅ 導入路の被測定ガスの導入方向下流側の端部
１３０、１３０Ｆ 第２ポンプセル
１３２ 第２対電極（Ｉｐ２＋電極）
１３３ 第２内側電極（Ｉｐ２−電極）
１４０ｓ１ 第１空間を形成する一方の側壁
１４０ｓ２ 第１空間を形成する他の側壁
Ｃ１ 第１仮想線
Ｃ２ 第２仮想線
Ｃ３ 第３仮想線
Ｃ４ 第４仮想線
１４７Ｆ 絶縁体
１５０ 第１空間
１６０ 第２空間
２０１Ｆ 複合層
Ｆ 被測定ガスの導入方向
ＡＸ 軸線方向
Ｔ 幅方向

Claims (6)

1. 軸線方向に延び、三つ以上のセラミック層を積層してなるガスセンサ素子であり、
   三つ以上の前記セラミック層のうち、第１セラミック層と、第３セラミック層の層間に形成されると共に、外部から被測定ガスが導入される第１空間と、
   前記第１セラミック層と、第２セラミック層の層間に形成されると共に、前記第１空間と少なくとも一部が積層方向に重なり合う第２空間と、
   前記第１セラミック層を前記積層方向に貫く空間を形成すると共に、前記第１空間に導入された前記被測定ガスを前記第２空間に導入する１つの導入路と、
   前記第１空間内の前記被測定ガスに含まれる酸素をポンピングする第１ポンプセルであり、前記第１空間に隣接する前記第３セラミック層と、前記第３セラミック層上に設けられ、前記第１空間内に晒された第１内側電極と、該第１内側電極と対をなす第１対電極とを備える第１ポンプセルと、
   前記第１ポンプセルより前記被測定ガスの導入方向下流側に配置され、前記被測定ガス中の酸素濃度を測定する酸素濃度検知セルであり、前記第１空間に隣接する前記第１セラミック層と、前記第１セラミック層上に設けられ、前記第１空間内に晒された検知電極と、該検知電極と対をなす基準電極とを備える酸素濃度検知セルと、
   前記酸素濃度検知セルより前記被測定ガスの導入方向下流側に配置され、前記第２空間内における前記被測定ガス中の特定ガス濃度に応じた電流が流れる第２ポンプセルであり、前記第２空間に隣接する前記第２セラミック層と、前記第２セラミック層上に設けられ、前記第２空間内に晒された第２内側電極と、該第２内側電極と対をなす第２対電極とを備える第２ポンプセルと、
   を有するガスセンサ素子であって、
   前記検知電極は、前記導入路よりも前記被測定ガスの導入方向上流側にて、前記第１空間を形成して前記軸線方向に延びる側壁に平行であって前記導入路の前記側壁側の端部を通る第１仮想線から、他の側壁と前記導入路との間を経由し、前記側壁に垂直であって前記導入路の前記被測定ガスの導入方向下流側の端部を通る第２仮想線まで連続して延び、
   前記積層方向に前記導入路と前記第２内側電極とが少なくとも一部で重なることを特徴とするガスセンサ素子。
2. 軸線方向に延び、三つ以上のセラミック層を積層してなるガスセンサ素子であり、
   三つ以上の前記セラミック層のうち、第１セラミック層内に第２セラミック層が配置されて複合層を形成し、
   第３セラミック層と、前記複合層の層間に形成されると共に、外部から被測定ガスが導入される第１空間と、
   前記第１空間内の前記被測定ガスに含まれる酸素をポンピングする第１ポンプセルであり、前記第１空間に隣接する前記第３セラミック層と、該第３セラミック層上に設けられ、前記第１空間内に晒された第１内側電極と、該第１内側電極と対をなす第１対電極とを備える第１ポンプセルと、
   前記第１ポンプセルより前記被測定ガスの導入方向下流側に配置され、前記被測定ガス中の酸素濃度を測定する酸素濃度検知セルであり、前記第１空間に隣接する前記第１セラミック層と、該第１セラミック層上に設けられ、前記第１空間内に晒された検知電極と、該検知電極と対をなす基準電極とを備える酸素濃度検知セルと、
   前記酸素濃度検知セルより前記被測定ガスの導入方向下流側に配置され、前記第１空間内における前記被測定ガス中の特定ガス濃度に応じた電流が流れる第２ポンプセルであり、前記第１空間に隣接する前記第２セラミック層と、該第２セラミック層上に設けられ、前記第１空間内に晒された第２内側電極と、該第２内側電極と対をなす第２対電極とを備える第２ポンプセルと、
   を有するガスセンサ素子であって、
   前記検知電極は、前記第２内側電極よりも前記被測定ガスの導入方向上流側で、前記第１空間を形成して前記軸線方向に延びる側壁に平行であって前記第２内側電極の前記側壁側の端部を通る第３仮想線から、他の側壁と前記第２内側電極との間を経由し、前記側壁に垂直であって前記第２内側電極の前記被測定ガスの導入方向下流側の端部を通る第４仮想線まで連続して延びることを特徴とするガスセンサ素子。
3. 前記検知電極は、前記側壁に接していることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスセンサ素子。
4. 前記第１セラミック層は絶縁性の材料で形成され、
   前記検知電極は、前記第１セラミック層内に同一層に配置された固体電解質体の全面と接すると共に、前記検知電極の外周縁は前記固体電解質体の外周縁を覆うことを特徴とする請求項１乃至３に記載のガスセンサ素子。
5. 前記検知電極の外周縁が前記固体電解質体の外周縁よりも０．１５ｍｍ以上外側に位置することを特徴とする請求項４に記載のガスセンサ素子。
6. 被測定ガス中の特定ガスを検出するガスセンサ素子と、該ガスセンサ素子を保持する主体金具と、を備えるガスセンサであって、
   前記ガスセンサ素子として、請求項１乃至５に記載のガスセンサ素子を備えるガスセンサ。

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