JP2023087953A - ガスセンサ素子、ガスセンサ及びガスセンサ素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＯｘ濃度の誤検知の原因となるクラックの発生が抑制されたガスセンサ素子等の提供。【解決手段】本発明のガスセンサ素子は、第１絶縁層１３１ｓと、第１固体電解質体１３１ｅに配置される第１電極１３２及び第２電極１３３とを有する第１セル１３０と、第１絶縁層１３１ｓの表面と対向する対向面、及び対向面の反対側にある反対面を含む第２固体電解質体と、対向面に配置される第３電極１２３と、反対面に配置される第４電極とを有する第２セルと、第１電極１３２及び第２電極１３３が、第３電極１２３に対して導通しないように離された状態で、第１セル１３０と第２セルとを接着する絶縁性の接着層とを備える。ガスセンサ素子は、接着層を形成するための材料よりも収縮開始温度が低い材料からなるセラミックからなり、領域Ｒと重なりつつ、第１固体電解質体１３１ｅの周端部１３１ｅ２と重なるように、第３電極１２３の表面に緩衝部２００を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、ガスセンサ素子、ガスセンサ及びガスセンサ素子の製造方法に関する。

内燃機関の排ガス中の特定成分の濃度（ＮＯ_ｘ等）を測定するためのガスセンサが知られている。この種のガスセンサは、セラミックを主体として構成されたガスセンサ素子を備えている。ガスセンサ素子は、Ｉｐ１セル、Ｖｓセル、Ｉｐ２セル、第１測定室、基準酸素室、第２測定室等を備える（例えば、特許文献１参照）。

Ｉｐ１セル（第１ポンプセル）は、第１測定室と外部との間で排ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れ（所謂、ポンピング）を行うものである。

Ｖｓセル（検知セル）は、第１測定室と基準酸素室とを隔てる固体電解質体と、第１測定室内の雰囲気に晒されると共に固体電解質体の一方の表面に形成される検知電極（Ｖｓ－電極）と、基準酸素室内の雰囲気に晒されると共に固体電解質体の他方の表面に形成される基準電極（Ｖｓ＋電極）とを備える。Ｖｓセルでは、検知電極（Ｖｓ－電極）側から基準電極（Ｖｓ＋電極）側に向かって一定の微小電流が流されることにより、基準酸素室内に、一定量の酸素が溜められている。なお、基準酸素室内に溜まり過ぎた酸素は、上述した基準電極（Ｖｓ＋電極）及びそれに接続したリード線を介して、外部に放出される。基準電極（Ｖｓ＋電極）及びリード線は、多孔質セラミックからなり、ガス透過性を備えている。

Ｉｐ２セル（第２ポンプセル）は、ＮＯ_ｘ濃度を検知するためのものであり、固体電解質体と、その固体電解質体の一方の表面に形成される１組の電極（Ｉｐ２＋電極、Ｉｐ２－電極）とを備える。Ｉｐ２セルの一方の電極（Ｉｐ２＋電極）は、基準酸素室を間に置きつつＶｓセルの基準電極（Ｖｓ＋電極）と対向している。第２ポンプセルの他方の電極（Ｉｐ２－電極）は、第２測定室内に収容されている。このような１組の電極は、平面視で互いに離された状態で固体電解質体の前記表面に配置されている。

なお、Ｉｐ２セルにおける固体電解質体の前記表面と、Ｖｓセルの基準電極（Ｖｓ＋電極）とは、間に絶縁性の接着剤層を置きつつ、互いに対向している。特に、基準電極（Ｖｓ＋電極）は、平面視で、Ｉｐ２セルの１組の電極（Ｉｐ２＋電極、Ｉｐ２－電極）の間の領域（電極が形成されていない領域）と重なりつつ、第２ポンプセルの固体電解質の周端部と重なるように、ガスセンサ素子の先端側から後端側に向かって延びた部分（以下、重なり部）を備えている。

特開２０２０－３２８６号公報

このようなガスセンサ素子では、ＶｓセルとＩｐ２セルとの間に介在される絶縁性の接着層のうち、Ｖｓセルの基準電極（Ｖｓ＋電極）の重なり部と、第２ポンプセルにおける１組の電極間に配される固体電解質体の周端部とで、挟まれた部分に、厚み方向（積層方向）に沿ってクラックが発生することがあった。

上記のようなクラックが発生すると、基準酸素室と第２測定室とが空間的に繋がって、基準酸素室に溜められていた酸素が、第２測定室内へ流れ込む虞がある。第２測定室内に酸素が流れ込むと、Ｉｐ２セルの１組の電極が、通常よりも大きな電流値を検出してしまい、ＮＯ_ｘ濃度の誤検知が発生する。

このようなクラックは、ガスセンサ素子の製造時に、Ｖｓセルの前記重なり部側が起点となって、第２ポンプセルの前記電極間の領域側に向かって成長するように形成される。クラックが発生する原因としては、Ｖｓセルの基準電極（Ｖｓ＋電極）を形成するための未焼成の基準電極の厚みが大きいため、その焼成時の収縮量が大きくなること、及び焼成時に、未焼成の前記基準電極に接触している、前記接着層を形成するための未焼成の接着層が、未焼成の前記基準電極と比べて早く収縮すること等が挙げられる。

また、Ｉｐ２セルがＶｓセルと対向する表面のうち、１組の電極の間にある領域（電極が形成されていない領域）や、固体電解質体の周端部付近は、その他の箇所と比べて、表面形状の起伏が激しい。このような起伏の激しい表面形状に追従させつつ、ＶｓセルとＩｐ２セルとの間に接着層を形成すると、前記表面形状に対応した部分の接着層の存在量が相対的に少なくなり易い。接着層の大部分は、通常、厚みの均一な未焼成のグリーンシート等を利用して形成されるため、起伏の激しい表面形状に追従させた部分の接着層の厚み（密度）が、相対的に小さくなり易い。このように、接着層の厚み（密度）が相対的に小さくなり易いことも、上述したクラックの発生原因の一つと推測される。

本発明の目的は、第１セル（Ｉｐ２セル）と第２セル（Ｖｓセル）との間に介在される絶縁性の接着層に、ＮＯ_ｘ濃度の誤検知の原因となるクラックが発生することが抑制されたガスセンサ素子等を提供することである。

前記課題を解決するための手段は、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 第１絶縁層と、周端部が平面視で前記第１絶縁層の表面からはみ出さないように前記表面側に配置される第１固体電解質体と、各々が平面視で互いに離された状態で前記第１固体電解質体の表面に配置される一対の第１電極及び第２電極とを有する第１セルと、前記第１絶縁層の前記表面と対向する対向面、及び前記対向面の反対側にある反対面を含む第２固体電解質体と、前記対向面に配置されると共に、前記周端部と平面視で重なるように配置される第３電極と、前記反対面に配置される第４電極とを有する第２セルと、前記第１セルと前記第２セルとの間に介在され、前記第１電極及び前記第２電極が、前記第３電極に対して導通しないように離された状態で、前記第１セルと前記第２セルとを接着する絶縁性の接着層と、を備えるセンサ素子であって、前記接着層を形成するための材料よりも収縮開始温度が低い材料からなるセラミックからなり、平面視で、前記第１電極と前記第２電極との間の領域と重なりつつ、前記第１固体電解質体の前記周端部と重なるように、前記第３電極の表面に形成される緩衝部を備えるガスセンサ素子。

＜２＞ 前記第３電極は、ガス透過性を有する多孔質セラミックからなり、前記緩衝部は、非ガス透過性の緻密なセラミックからなる前記＜１＞に記載のガスセンサ素子。

＜３＞ 前記緩衝部は、主成分としてジルコニアを含むセラミックからなる前記＜１＞又は＜２＞に記載のガスセンサ素子。

＜４＞ 前記第３電極は、白金粉末とセラミック粉末とを含むサーメットからなる前記＜１＞から＜３＞の何れか１つに記載のガスセンサ素子。

＜５＞ 前記＜１＞から＜４＞の何れか１つに記載のガスセンサ素子を備えるガスセンサ。

＜６＞ 第１絶縁層と、周端部が平面視で前記第１絶縁層の表面からはみ出さないように前記表面側に配置される第１固体電解質体と、各々が平面視で互いに離された状態で前記第１固体電解質体の表面に配置される一対の第１電極及び第２電極とを有する第１セルと、前記第１絶縁層の前記表面と対向する対向面、及び前記対向面の反対側にある反対面を含む第２固体電解質体と、前記対向面に配置されると共に、前記周端部と平面視で重なるように配置される第３電極と、前記反対面に配置される第４電極とを有する第２セルと、前記第１セルと前記第２セルとの間に介在され、前記第１電極及び前記第２電極が、前記第３電極に対して導通しないように離された状態で、前記第１セルと前記第２セルとを接着する絶縁性の接着層と、を備えるセンサ素子の製造方法であって、前記第１絶縁層を形成するための第１グリーンシートと、前記第１グリーンシートの表面側に配置される前記第１固体電解質体を形成するための未焼成第１固体電解質体と、各々が平面視で互いに離された状態で前記未焼成第１固体電解質の表面に配置される、前記第１電極及び前記第２電極を形成するための一対の未焼成第１電極及び未焼成第２電極とを備える未焼成第１セルを作製する第１作製工程と、 前記第１グリーンシートの表面と対向する未焼成対向面、及び前記未焼成対向面の反対側にある未焼成反対面を含む前記第２固体電解質体を形成するための第２グリーンシートと、前記未焼成第１電極及び前記未焼成第２電極よりも厚みが大きく、前記未焼成対向面に配置される前記第３電極を形成するための未焼成第３電極と、前記未焼成反対面に配置される前記第４電極を形成するための未焼成第４電極とを有する未焼成第２セルを作製する第２作製工程と、前記未焼成第１電極及び前記未焼成第２電極が、前記未焼成第３電極に対して離された状態であり、かつ平面視で前記未焼成第３電極が前記未焼成第１固体電解質体の未焼成周端部と重なるように、前記未焼成第１セルと前記未焼成第２セルとの間に、前記接着層を形成するための未焼成接着シートを介在させて、前記未焼成第１セルと前記未焼成第２セルとを接着する接着工程と、前記接着工程後に得られる積層物を焼成する焼成工程とを備え、前記第２作製工程において、前記平面視で、前記未焼成第１電極と前記未焼成第２電極との間の領域と重なりつつ、前記未焼成周端部と重なるように、前記未焼成第３電極の表面に、前記接着層を形成するための材料よりも収縮開始温度が低い材料からなる、前記緩衝部を形成するための未焼成緩衝部を形成するガスセンサ素子の製造方法。

本発明によれば、第１セル（Ｉｐ２セル）と第２セル（Ｖｓセル）との間に介在される絶縁性の接着層に、ＮＯ_ｘ濃度の誤検知の原因となるクラックが発生することが抑制されたガスセンサ素子等を提供することができる。

実施形態１に係るガスセンサの縦断面図 実施形態１に係るガスセンサ素子の斜視図 図２のＡ－Ａ線断面図 ガスセンサ素子の分解斜視図 Ｉｐ２＋電極、Ｉｐ２－電極及びＶｓ＋電極の配置関係を平面視の状態で示した説明図 Ｉｐ２セルを平面視の状態で示した説明図 軸線方向に沿って切断されたＩｐ２セルとＶｓセルとを含む積層物の断面図 幅方向に沿って切断されたＩｐ２セルとＶｓセルとを含む積層物の断面図 ガスセンサ素子の製造方法における各工程を示すフロー図 ガスセンサ素子の製造方法の内容を模式的に表した説明図 軸線方向に沿って切断された従来のガスセンサ素子１０Ｐの一部の断面図

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態１を、図１～図１０を参照しつつ説明する。図１は、実施形態１に係るガスセンサ１の縦断面図であり、図２は、実施形態１に係るガスセンサ素子１０の斜視図であり、図３は、図２のＡ－Ａ線断面図であり、図４は、ガスセンサ素子１０の分解斜視図である。

図１には、ガスセンサ１の軸線ＡＸが、上下方向に沿った直線（一点鎖線）として示されている。本明細書では、ガスセンサ１の軸線ＡＸ方向に沿った方向を、「長手方向」と称し、軸線ＡＸに対して垂直に交わる方向を、「幅方向」と称する場合がある。また、本明細書では、図１に示されるガスセンサ１の下側を、「先端側」と称し、その反対側（図１の上側）を、「後端側」と称する。また、説明の便宜上、図２～図４の上側を、ガスセンサ素子１０の「表側（表面側）」と称し、それらの下側を、ガスセンサ素子１０の「裏側（裏面側）」と称する。

ガスセンサ１は、測定対象ガス（被検出ガス）である排ガス中のＮＯ_ｘ等の濃度を検出可能なガスセンサ素子１０を備えている。このガスセンサ１は、内燃機関の排気管（不図示）に装着されて使用されるものであり、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を備えている。ガスセンサ素子１０は、全体的には、軸線ＡＸ方向に沿って延びた細長い板状をなしており、そのようなガスセンサ素子１０が主体金具２０の内側で保持されている。

ガスセンサ１は、ガスセンサ素子１０の後端部１０ｋが挿入される挿入孔６２を有する筒状の保持部材６０と、この保持部材６０の内側で保持される６個の端子部材とを備えている。なお、図１には、説明の便宜上、６個の端子部材のうち２個の端子部材７５，７６のみが示されている。

ガスセンサ素子１０の後端部１０ｋには、図２に示されるように、平面視で矩形状をなした電極端子部１３～１８が合計６個形成されている。なお、図１では、電極端子部１４，１７のみが図示される。これらの電極端子部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、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。

また、６個の端子部材（端子部材７５，７６等）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に示されるように、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の芯線が加締めされて把持される。

図２に示されるように、ガスセンサ素子１０の後端部１０ｋにおける２つの主面１０ａ，１０ｂのうち、一方の（表側の）主面１０ａには、電極端子部１３～１５よりも先端側であり、かつ後述するセラミックスリーブ４５（図１参照）よりも後端側の箇所に、開口状の大気導入口１０ｈが設けられている。大気導入口１０ｈは、保持部材６０の挿入孔６２内に配置されている。

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で、貫通孔２３の一部を構成する棚部２５を備えている。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の下方）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の上方）に突出させた状態で、ガスセンサ素子１０を貫通孔２３内で保持する。

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。より詳細には、軸線ＡＸ方向に延びたガスセンサ素子１０の周りを取り囲む形で、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がこの順で、主体金具２０の先端側から後端側に重ねられている。

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の加締め部２２との間には、加締めリング４６が配置されている。なお、主体金具２０の加締め部２２は、加締めリング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（例えば、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。また、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、全体的には、軸線ＡＸ方向に延びた筒状をなしており、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（例えば、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、上述した６個の端子部材（端子部材７５，７６等）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に当接する形で、内部支持部材５３によって保持されている。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め部５１ｇによって保持されている。

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、絶縁性材料（例えば、アルミナ）からなり、全体的には、円環状をなしている。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、上述した端子部材のリード線把持部７７，７８等が配置されている。

また、外筒５１のうち、後端側に配される後端開口部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。

図３に示されるように、ガスセンサ素子１０は、板状の絶縁層１１１ｓ，１２１ｓ，１３１ｓと、固体電解質体１１１ｅ，１２１ｅ，１３１ｅと、絶縁体１４０，１４５とを備える。絶縁体１４０，１４５は、それぞれ緻密なセラミック（例えば、アルミナ）からなる。絶縁体１４０は、絶縁層１１１ｓと絶縁層１２１ｓとの間に配され、絶縁体１４５は、絶縁層１２１ｓと、絶縁層１３１ｓとの間に配される。更に、ガスセンサ素子１０は、固体電解質体１３１ｅの裏面側に、配置されるヒータ１６１を備える。ヒータ１６１は、アルミナを主体とする板状の２つの絶縁体１６２，１６３と、それらの間に埋設されたヒータパターン１６４とを備える。ヒータパターン１６４は、白金（Ｐｔ）を主体とする膜状のパターンからなる。

なお、固体電解質体１１１ｅ，１２１ｅ，１３１ｅは、それぞれ平面視で略矩形状をなしている。固体電解質体１１１ｅは、軸線ＡＸ方向に延びた板状の絶縁層１１１ｓのうち、先端側（図４の左側）に設けられた開口部１１１ａと重なるように形成されている。固体電解質体１２１ｅは、軸線ＡＸ方向に延びた板状の絶縁層１２１ｓのうち、先端側（図４の左側）に設けられた開口部１２１ａと重なるように形成されている。固体電解質体１３１ｅは、軸線ＡＸ方向に延びた板状の絶縁層１３１ｓの表面に形成される。絶縁層１３１ｓは、本発明の「第１絶縁層」に対応する。なお、各固体電解質体１１１ｅ，１２１ｅは、対応する開口部１１１ａ，１２１ａに対して、それぞれ埋め込まれるように形成されてもよいし、別途、用意されたシート状の部材を所定箇所に転写するよう形成されてもよい。

固体電解質体１１１ｅ，１２１ｅ，１３１ｅ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１１１ｅ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１１１ｅの裏面側には、多孔質のＩｐ１－電極１１３が設けられている。更に、Ｉｐ１＋電極１１２の表面は、多孔質層１１４で覆われている。なお、Ｉｐ１＋電極１１２には、Ｉｐ１＋リード１１６が接続されている。また、Ｉｐ１－電極１１３には、Ｉｐ１－リード１１７が接続されている。

図４に示されるように、Ｉｐ１＋電極１１２及びＩｐ１＋リード１１６の各表面には、軸線ＡＸ方向に延びた板状の緻密層１１８Ｂが積層されている。緻密層１１８Ｂは、アルミナ等からなるガス非透過性の材料からなる。緻密層１１８Ｂの先端側には、平面視で矩形状をなした開口部１１８Ｂａが設けられている。そして、この開口部１１８Ｂａを埋めるように、上述した多孔質層１１４が形成される。

なお、図４に示されるように、緻密層１１８Ｂの表面側には、空隙１０Ｇを含むと共に、アルミナ等からなるガス非透過性の緻密層１１８が配置される。空隙１０Ｇは、長手方向（軸線ＡＸ方向）に延びた溝部の内側に形成される。その空隙１０Ｇからは、多孔質層１１４の一部が露出した状態となっている。空隙１０Ｇは、軸線ＡＸ方向に延びた板状の緻密層１１８において、多孔質層１１４近傍から大気導入口１０ｈに連通する部位まで真っ直ぐに延びている。そして、軸線ＡＸ方向に延びた板状の緻密層１１８のうち、後端側には、電極端子部１３，１４，１５と導通するためのスルーホールが設けられている。

また、緻密層１１８の表面には、アルミナ等からなるガス非透過性の緻密層１１５が積層されている。緻密層１１５がこのように積層されることで、緻密層１１５により空隙１０Ｇが閉塞される。

緻密層１１５のうち、長手方向（軸線ＡＸ方向）に延びた空隙１０Ｇの後端と重なる位置に大気導入口１０ｈが形成されている。大気導入口１０ｈは、緻密層１１５を厚み方向に貫通する形で設けられた開口部からなる。このような大気導入口１０ｈは、空隙１０Ｇと繋がっている。大気導入口１０ｈは、後述する第１多孔質体１５１よりも後端側に開口しており、排ガスではなく、大気を導入することができる。これにより、Ｉｐ１＋電極１１２は、多孔質層１１４を介して大気導入口１０ｈから導入される大気に晒される。

固体電解質体１１１ｅ、Ｉｐ１＋電極１１２、及びＩｐ１－電極１１３は、Ｉｐ１セル（第１ポンプセル）１１０を構成する（図３参照）。このＩｐ１セル１１０は、Ｉｐ１＋電極１１２とＩｐ１－電極１１３との間に流されるポンプ電流Ｉｐ１（第１ポンプ電流）に応じて、Ｉｐ１＋電極１１２の接する雰囲気（空隙１０Ｇ内の大気）と、Ｉｐ１－電極１１３の接する雰囲気（後述する第１測定室１５０内の雰囲気。つまり、ガスセンサ素子１０の外部の測定対象ガス）との間で酸素の汲み出し及び汲み入れ（所謂、酸素ポンピング）を行う。

固体電解質体１２１ｅの表面側には、多孔質のＶｓ－電極１２２が設けられている。また、固体電解質体１２１ｅの裏面側には、多孔質のＶｓ＋電極（基準電極）１２３が設けられている。Ｖｓ－電極１２２は、本発明の「第４電極」に対応し、Ｖｓ＋電極１２３は、本発明の「第３電極」に対応する。また、固体電解質体１２１ｅは、本発明の「第２固体電解質体」に対応する。

積層方向において、固体電解質体１１１ｅと固体電解質体１２１ｅとの間には、第１測定室１５０が形成されている。この第１測定室１５０は、排気管内の排気通路を流れる測定対象ガス（排ガス）が、ガスセンサ素子１０内に最初に導入される内部空間からなり、ガス透過性及び透水性を有する第１多孔質体（拡散抵抗部）１５１（図２、図４参照）を通じてガスセンサ素子１０の外部と連通している。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測定室１５０の側方に設けられている。このような第１多孔質体１５１は、第１測定室１５０内への排ガスの単位時間あたりの流通量（拡散速度）を制限する。第１多孔質体１５１は、多孔質セラミックからなる。

第１測定室１５０の後端側（図３の右側）には、第１測定室１５０と、後述する第２測定室１６０との間の仕切りとして、排ガスの単位時間あたりの流通量を制限する第２多孔質体１５２が設けられている。

固体電解質体１２１ｅ、Ｖｓ－電極１２２及びＶｓ＋電極１２３は、Ｖｓセル（検知セル）１２０を構成する。このＶｓセル１２０は、主として、固体電解質体１２１ｅにより隔てられた雰囲気（Ｖｓ－電極１２２の接する第１測定室１５０内の雰囲気と、Ｖｓ＋電極１２３の接する基準酸素室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。Ｖｓセル１２０は、本発明の「第２セル」に対応する。

固体電解質体１３１ｅの表面側には、多孔質のＩｐ２＋電極１３２と、多孔質のＩｐ２－電極１３３とが設けられている。なお、Ｉｐ２＋電極１３２は、本発明の「第１電極」に対応し、Ｉｐ２－電極１３３は、本発明の「第２電極」に対応する。また、固体電解質体１３１ｅは、本発明の「第１固体電解質体」に対応する。

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のうち、Ｉｐ２＋電極１３２側には、セラミックス製の多孔質体１７１が配置されている（図３参照）。

また、積層方向において、Ｉｐ２－電極１３３と対向する位置には、第２測定室１６０が形成されている。この第２測定室１６０は、主として、絶縁体１４５を積層方向（厚み方向）に貫通する開口部１４５ｃと、絶縁層１２１ｓを積層方向（厚み方向）に貫通する開口部１２５と、第２多孔質体１５２を積層方向（厚み方向）に貫通する開口部１５２ａとにより構成されている。

第１測定室１５０と第２測定室１６０とは、ガス透過性及び透水性を有する第２多孔質体１５２を介して連通している。したがって、第２測定室１６０は、第１多孔質体１５１、第１測定室１５０及び第２多孔質体１５２を通じて、ガスセンサ素子１０の外部と連通している。

固体電解質体１３１ｅ、Ｉｐ２＋電極１３２及びＩｐ２－電極１３３は、ＮＯ_ｘ濃度を検出するためのＩｐ２セル１３０（第２ポンプセル）を構成する。このＩｐ２セル１３０は、第２測定室１６０内で分解されたＮＯ_ｘ由来の酸素（酸素イオン）を、固体電解質体１３１ｅを通じて、基準酸素室１７０に移動させる。その際に、Ｉｐ２＋電極１３２とＩｐ２－電極１３３との間には、第２測定室１６０内に導入された排ガス（測定対象ガス）に含まれるＮＯ_ｘの濃度に応じて電流（第２ポンプ電流）が流れる。なお、Ｉｐ２セルは、本発明の「第１セル」に対応する。

本実施形態では、絶縁層１１１ｓの裏面のうち、Ｉｐ１－電極１１３等を除く部位に、アルミナ絶縁層１１９が形成されている。Ｉｐ１－電極１１３は、アルミナ絶縁層１１９を積層方向に貫通する貫通孔１１９ｂ（図４参照）を通じて、固体電解質体１１１ｅと接触する。

また、絶縁層１２１ｓの表面のうち、Ｖｓ－電極１２２等を除く部位に、アルミナ絶縁層１２８（図３参照）が形成されている。なお、図４では、説明の便宜上、アルミナ絶縁層１２８は省略されている。Ｖｓ－電極１２２は、アルミナ絶縁層１２８を積層方向に貫通する貫通孔（不図示）を通じて、固体電解質体１２１ｅと接触する。

また、絶縁層１２１ｓの裏面のうち、Ｖｓ＋電極１２３等を除く部位に、アルミナ絶縁層１２９（図３参照）が形成されている。なお、図４では、説明の便宜上、アルミナ絶縁層１２９は省略されている。Ｖｓ＋電極１２３は、アルミナ絶縁層１２９を積層方向に貫通する貫通孔（不図示）を通じて、固体電解質体１２１ｅと接触する。

ここで、図５～図８等を参照しつつ、Ｉｐ２セル１３０が備えるＩｐ２＋電極１３２及びＩｐ２－電極１３３と、Ｖｓセル１２０が備えるＶｓ＋電極１２３との配置関係等について説明する。図５は、Ｉｐ２＋電極１３２、Ｉｐ２－電極１３３及びＶｓ＋電極１２３の配置関係を平面視の状態で示した説明図であり、図６は、Ｉｐ２セル１３０を平面視の状態で示した説明図であり、図７は、軸線方向に沿って切断されたＩｐ２セル１３０とＶｓセル１２０とを含む積層物Ｌの断面図であり、図８は、幅方向に沿って切断されたＩｐ２セル１３０とＶｓセル１２０とを含む積層物Ｌの断面図である。

積層物Ｌは、ガスセンサ素子１０の一部を構成するものであり、少なくともＩｐ２セル１３０と、Ｖｓセル１２０と、絶縁体１４５とを含む。絶縁体１４５は、本発明の「接着層」に対応する。なお、図７に示される断面図の切断方向は、図５のＢ－Ｂ線方向に対応し、図８に示される切断面の切断方向は、図５のＣ－Ｃ線方向に対応する。

Ｉｐ２セル（第１セル）１３０は、絶縁層（第１絶縁層）１３１ｓと、周端部１３１ｅ２が平面視で絶縁層１３１ｓの表面１３１ｓ１からはみ出さないように表面１３１ｓ１側に配置される固体電解質体（第１固体電解質体）１３１ｅと、各々が平面視で互いに離された状態で固体電解質体１３１ｅの表面１３１ｅ１に配置される一対のＩｐ２＋電極（第１電極）１３２及びＩｐ２－電極（第２電極）１３３とを有する。図５及び図６において、Ｉｐ２＋電極１３２に接続する長手状のリード線１３２ｂ（図４参照）と、Ｉｐ２－電極１３３に接続する長手状のリード線１３３ｂ（図４参照）とは省略されている。固体電解質体１３１ｅは、絶縁層１３１ｓの表面１３１ｓ１上に形成されている。つまり、固体電解質体１３１ｅは、絶縁層１３１ｓの表面側に配置されている。

図６に示されるように、Ｉｐ２セル（第１セル）１３０を表側から平面視した際に、Ｉｐ２＋電極１３２とＩｐ２－電極１３３との間には、電極が形成されていない領域Ｒが存在している。なお、Ｉｐ２＋電極１３２とＩｐ２－電極１３３との間の領域Ｒには、最終的に、絶縁体１４５の一部が充填される。

Ｖｓセル（第２セル）１２０は、絶縁層（第１絶縁層）１３１ｓの表面１３１ｓ１と対向する対向面１２１ｅ１と、その対向面１２１ｅ１の反対側にある反対面１２１ｅ２を含む固体電解質体（第２固体電解質体）１２１ｅと、対向面１２１ｅ１に配置されると共に、周端部１３１ｅ２と平面視で重なるように配置されるＶｓ＋電極（第３電極）１２３と、反対面１２１ｅ２に配置されるＶｓ－電極（第４電極）１２２（図３及び図４参照）とを有する。なお、図５、図７及び図８において、Ｖｓ－電極（第４電極）１２２は省略されている。

固体電解質体（第２固体電解質体）１２１ｅは、図３に示されるように、ガスセンサ素子１０内において、第１測定室１５０と基準酸素室１７０とを隔てている。Ｖｓ＋電極（第３電極）１２３は、基準酸素室１７０内の雰囲気に晒され、Ｖｓ－電極（第４電極）１２２は、第１測定室１５０内の雰囲気に晒される。Ｖｓ＋電極（第３電極）１２３は、ガス透過性を有する多孔質セラミックからなる。Ｖｓ＋電極（第３電極）１２３は、例えば、白金粉末とセラミック粉末とを含むサーメットからなる。また、Ｖｓ－電極（第４電極）１２２も、ガス透過性を有する多孔質セラミックからなる。Ｖｓ－電極（第４電極）１２２は、例えば、白金粉末とセラミック粉末とを含むサーメットからなる。

図５に示されるように、Ｖｓセル１２０のＶｓ＋電極（第３電極）１２３は、積層方向において、Ｉｐ２セル１３０における固体電解質体１３１ｅと対向している。特に、Ｖｓ＋電極１２３は、平面視で、固体電解質体１３１ｅ上のＩｐ２＋電極１３２とＩｐ２－電極１３３との間の領域Ｒ（電極が形成されていない領域）と重なりつつ、Ｉｐ２セル１３０の固体電解質体１３１ｅの周端部１３１ｅ２と重なるように、ガスセンサ素子１０の先端側から後端側に向かって延びた部分（重なり部）１２３ａを備えている。

Ｖｓセル（第２セル）１２０では、Ｖｓ－電極１２２側からＶｓ＋電極１２３側に向かって一定の微小電流が流されることにより、基準酸素室１７０内に、一定量の酸素が溜められる。基準酸素室１７０内に溜まり過ぎた酸素は、Ｖｓ＋電極１２３の内部に進入すると共に、そのＶｓ＋電極１２３に接続する長手状のリード線１２３ｂの内部を通ってガスセンサ素子１０の後端側へ移動する。そして、酸素は、リード線１２３ｂの後端１２３ｂ１から外部へ放出される（図４参照）。Ｖｓ＋電極１２３とリード線１２３ｂは、ガス透過性を有する多孔質セラミックからなる。

絶縁体（接着層）１４５は、上述したように、緻密なセラミック（例えば、アルミナ）からなり、絶縁性を備える。このような絶縁体（接着層）１４５は、Ｉｐ２セル（第１セル）１３０とＶｓセル（第２セル）１２０との間に介在され、Ｉｐ２＋電極（第１電極）１３２及びＩｐ２－電極（第２電極）１３３が、Ｖｓ＋電極（第３電極）１２３に対して導通しないように離された状態で、Ｉｐ２セル（第１セル）１３０とＶｓセル（第２セル）１２０とを接着する。

本実施形態のガスセンサ素子１０は、図５に示されるように、平面視で、Ｉｐ２＋電極１３２とＩｐ２－電極１３３との間の領域Ｒと重なりつつ、固体電解質体１３１ｅの周端部１３１ｅ２と重なるように、Ｖｓ＋電極１２３の表面に形成される緩衝部２００を備える。緩衝部２００は、上述したＶｓ＋電極１２３の重なり部１２３ａを少なくとも覆うように形成される。本実施形態の緩衝部２００は、概ね前後方向に延びたＶｓ＋電極１２３に沿うように帯状に形成されている。緩衝部２００の幅（図５の左右方向の長さ）は、Ｖｓ＋電極１２３の幅（図５の左右方向の長さ）よりも大きく、幅方向において、緩衝部２００は、Ｖｓ＋電極１２３が外側にはみ出さないように設けられている。なお、緩衝部２００は、上述したように、Ｖｓ＋電極１２３の重なり部１２３ａを少なくとも覆うように形成されればよく、他の実施形態においては、例えば、概ね前後方向に延びたＶｓ＋電極１２３のうち、平面視で、Ｉｐ２－電極１３３に近い方の縁部に沿うように帯状に形成されてもよい（この場合、幅方向において、Ｉｐ２－電極１３３に遠い方のＶｓ＋電極１２３の縁部は、緩衝部２００よりも外側にはみ出してもよい）。緩衝部２００は、絶縁体（接着層）１４５を形成するための材料よりも収縮開始温度が低い材料からなるセラミックからなる。

なお、本明細書において、「収縮開始温度」とは、各セラミック層（例えば、緩衝部２００、絶縁体１４５）と同一組成のグリーンシートをそれぞれ用意し、大気雰囲気下で昇温して焼成を進行させ、各セラミック層としたときの割り掛け率が１．０５になったときの温度をいう。割り掛け率は、焼成収縮率ともいい、焼成後のセラミック層の縦又は横の寸法を１としたときの、焼成前のグリーンシートの縦又は横の寸法で算出する。
つまり、割り掛け率＝（焼成前のグリーンシートの縦又は横の寸法）／（焼成後のセラミック層の同方向の寸法）である。

緩衝部２００は、後述するように印刷により形成される。本実施形態のガスセンサ素子１０は、このような緩衝部２００を備えることにより、ガスセンサ素子１０の製造時において、Ｉｐ２セル（第１セル）１３０とＶｓセル（第２セル）１２０との間に介在される絶縁性の接着層（絶縁体）１４５に、クラックが発生することが抑制される。

緩衝部２００は、非ガス透過性の緻密なセラミックからなる。そのため、多孔質セラミックからなるＶｓ＋電極１２３に接触していても、Ｖｓ＋電極１２３の内部を通過する酸素が緩衝部２００内へ進入することが抑制される。つまり、酸素がＶｓ＋電極１２３やリード線１２３ｂの内部を移動する際の単位時間当たりの流通量が、緩衝部２００によって影響を受けて低下することが抑制される。

緩衝部２００を形成するための材料は、主成分としてジルコニアを含みセラミックからなる。本明細書において、「主成分」とは、各構成中において、含有量（含有割合）が５０質量％以上の成分である。つまり、本実施形態では、緩衝部２００は、５０質量％以上のジルコニアを含有する。

次いで、本実施形態のガスセンサ１によるＮＯ_ｘ濃度の検出方法について、簡単に説明する。ガスセンサ素子１０の固体電解質体１１１ｅ，１２１ｅ，１３１ｅは、ヒータパターン１６４の昇温に伴い加熱されて、活性化する。これにより、Ｉｐ１セル１１０、Ｖｓセル１２０及びＩｐ２セル１３０がそれぞれ作動する。

排気管内の排気通路（不図示）を流れる排ガスは、第１多孔質体１５１による流通量の制限を受けつつ、第１測定室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１２２側へ微弱な電流（微小電流）Ｉｃｐが流されている。そのため、排ガス中の酸素は、負極側となる第１測定室１５０内のＶｓ－電極１２２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１２１ｅ内を流れ、基準酸素室１７０内に移動する。つまり、Ｖｓ－電極１２２とＶｓ＋電極１２３との間で、電流Ｉｃｐが流されることによって、第１測定室１５０内の酸素が基準酸素室１７０内へ送り込まれる。

第１測定室１５０内に導入された排ガスの酸素濃度が、予め定められている所定値より低い場合、Ｉｐ１＋電極１１２側が負極となるようにＩｐ１セル１１０に電流Ｉｐ１が流され、ガスセンサ素子１０の外部から第１測定室１５０内へ酸素の汲み入れが行われる。

これに対して、第１測定室１５０内に導入された排ガスの酸素濃度が、前記所定値よりも高い場合、Ｉｐ１－電極１１３側が負極となるようにＩｐ１セル１１０に電流Ｉｐ１が流され、第１測定室１５０内からガスセンサ素子１０の外部へ酸素の汲み出しが行われる。

このように、第１測定室１５０において酸素濃度が調整された排ガスは、第２多孔質体１５２を通じて、第２測定室１６０内へ導入される。第２測定室１６０内でＩｐ２－電極１３３と接触した排ガス中のＮＯ_ｘは、Ｉｐ２＋電極１３２と、Ｉｐ２－電極１３３との間に電圧Ｖｐ２が印加されることで、Ｉｐ２－電極１３３上で、窒素と酸素とに分解（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１３１ｅ内を流れ、基準酸素室１７０内へ移動する。このとき、第１測定室１５０で汲み残された残留酸素も同様に、Ｉｐ２セル１３０によって基準酸素室１７０内へ移動される。これにより、Ｉｐ２セル１３０には、ＮＯ_ｘ由来の電流と残留酸素由来の電流とが流れる。なお、基準酸素室１７０内に移動した酸素は、基準酸素室１７０内に接するＶｓ＋電極１２３とＶｓ＋リード（リード線１２３ｂ）を介して外部（大気）へ放出される。このため、Ｖｓ＋リードは多孔質となっている。

第１測定室１５０で汲み残された残留酸素の濃度は、上記のように所定値に調整されているため、その残留酸素由来の電流は略一定とみなすことができる。つまり、残留酸素由来の電流は、ＮＯ_ｘ由来の電流の変動に対して影響は小さく、Ｉｐ２セル１３０を流れる電流（第２ポンプ電流）は、ＮＯ_ｘ濃度に比例することとなる。したがって、Ｉｐ２セル１３０を流れる電流Ｉｐ２（第２ポンプ電流）を測定し、その電流値に基づいて、排ガス中のＮＯ_ｘ濃度が検出される。

続いて、図９～図１１等を参照しつつ、上述したガスセンサ素子１０の製造方法について説明する。図９は、ガスセンサ素子１０の製造方法における各工程を示すフロー図である。図９に示されるように、本実施形態のガスセンサ素子１０の製造方法は、少なくとも、第１作製工程Ｓ１１、第２作製工程Ｓ１２、接着工程Ｓ１３、及び焼成工程Ｓ１４を備える。なお、ガスセンサ素子１０の製造方法は、これらの工程以外に、Ｉｐ１セル１１０を作製する工程等の公知の工程を備えている。本明細書では、公知の工程の説明は省略する。図１０は、ガスセンサ素子１０の製造方法の内容を模式的に表した説明図である。

第１作製工程Ｓ１１は、絶縁層（第１絶縁層）１３１ｓを形成するための第１グリーンシート１３１ｓＵと、第１グリーンシート１３１ｓＵの表面側に配置される固体電解質体（第１固体電解質体）１３１ｅを形成するための未焼成第１固体電解質体１３１ｅＵと、各々が平面視で互いに離された状態で未焼成第１固体電解質体１３１ｅＵの表面に配置される、第１電極１３２及び第２電極１３３を形成するための一対の未焼成第１電極１３２Ｕ及び未焼成第２電極１３３Ｕとを備える未焼成第１セル１３０Ｕを作製する工程である。

未焼成第１固体電解質体１３１ｅＵは、別途、用意されたシート状の部材上に予め形成しておき、その部材上の未焼成第１固体電解質体１３１ｅＵを転写する形で、第１グリーンシート１３１ｓＵの表面１３１ｓＵ１側に配置される。

なお、未焼成第１セル１３０Ｕの表面には、未焼成第１電極１３２Ｕ、未焼成第１固体電解質体１３１ｅＵ等を覆うように、アルミナを主成分とする保護層２１０Ｕが形成されている。未焼成第１セル１３０Ｕの表面において、未焼成第２電極１３３Ｕは、保護層２１０Ｕで覆われず、保護層２１０Ｕの開口部２１０Ｕａから露出している。保護層２１０Ｕは、未焼成第１セル１３０Ｕの表面形状（凹凸等）に追従する形で、設けられる。保護層２１０Ｕは、焼成されると、最終的に、絶縁体１４５の一部となる。

第２作製工程Ｓ１２は、第１グリーンシート１３１ｓＵの表面と対向する未焼成対向面１２１ｅＵ１、及び未焼成対向面１２１ｅＵ１の反対側にある未焼成反対面１２１ｅＵ２を含む固体電解質体（第２固体電解質体）１２１ｅを形成するための第２グリーンシート（未焼成第２固体電解質体）１２１ｅＵと、未焼成対向面１２１ｅＵ１に配置されるＶｓ＋電極１２３を形成するための未焼成第３電極１２３Ｕと、未焼成反対面に配置されるＶｓ－電極１２２を形成するための未焼成第４電極１２２Ｕとを有する未焼成第２セル１２０Ｕを作製する工程である。

このような第２作製工程Ｓ１２において、平面視で、未焼成第１電極１３２Ｕと未焼成第２電極１３３Ｕとの間の領域ＲＵと重なりつつ、未焼成周端部１３１ｅＵ２と重なるように、未焼成第３電極１２３Ｕの表面に、緩衝部２００を形成するための未焼成緩衝部２００Ｕが形成される。未焼成緩衝部２００Ｕは、絶縁体（接着層）１４５を形成するための材料よりも収縮開始温度が低い材料からなる。このような未焼成緩衝部２００Ｕは、印刷により、未焼成第３電極１２３Ｕの表面に所定の厚みで形成される。

第２グリーンシート（未焼成第２固体電解質体）１２１ｅＵは、絶縁層１２１ｓを形成するためのグリーンシート１２１ｓＵの開口部１２１ａＵ内に設けられている。第２グリーンシート１２１ｅＵは、平面視で、焼成第２電極１３３Ｕと重なる部分に開口部１２１ｅＵａを有する。なお、未焼成第２セル１２０Ｕの未焼成対向面１２１ｅＵ１側の表面には、未焼成第３電極１２３Ｕ、未焼成緩衝部２００Ｕ、グリーンシート１２１ｓＵ等を覆うように、アルミナを主成分とする保護層２２０Ｕが形成されている。保護層２２０Ｕは、未焼成第２セル１２０Ｕの表面形状に追従する形で、設けられる。保護層２２０Ｕは、平面視で、未焼成第２電極１３３Ｕと重なる部分に開口部２２０Ｕａを有する。保護層２２０Ｕは、焼成されると、最終的に、絶縁体１４５の一部となる。

接着工程Ｓ１３は、未焼成第１電極１３２Ｕ及び未焼成第２電極１３３Ｕが、未焼成第３電極１２３Ｕに対して離された状態であり、かつ平面視で未焼成第３電極１２３Ｕが未焼成第１固体電解質体１３１ｅＵの未焼成周端部１３１ｅＵ２と重なるように、未焼成第１セル１３０Ｕと未焼成第２セル１２０Ｕとの間に、絶縁体（接着層）１４５を形成するための未焼成接着シート１４５Ｕを介在させて、未焼成第１セル１３２Ｕと未焼成第２セル１３３Ｕとを接着する工程である。なお、未焼成接着シート１４５Ｕは、平面視で、未焼成第２電極１３３Ｕと重なる部分に開口部１４５Ｕａを有する。

焼成工程Ｓ１４は、接着工程Ｓ１３後に得られる積層物を焼成する工程である。焼成工程Ｓ１４において、前記積層物が所定の温度条件で焼成されることにより、ガスセンサ素子１０が得られる。

上述したように、未焼成緩衝部２００Ｕは、絶縁体（接着層）１４５を形成するための材料よりも収縮開始温度が低い材料からなる。そのため、未焼成緩衝部２００Ｕは、焼成工程Ｓ１４において、未焼成接着シート１４５Ｕとは独立して、未未焼成接着シート１４５Ｕよりも、先に収縮し始める。しかも、未焼成緩衝部２００Ｕは、未焼成接着シート１４５Ｕと比べて、大きさ（サイズ）がかなり小さく、収縮量が小さいと言える。そのため、このような未焼成緩衝部２００Ｕが、未焼成第３電極１２３Ｕと接触していても、焼成工程Ｓ１４において、未焼成緩衝部２００Ｕの収縮時に、未焼成第３電極１２３Ｕにクラックが発生することが抑制される。また、未未焼成接着シート１４５Ｕと未焼成第３電極１２３Ｕとが、それぞれ収縮する時も、未焼成緩衝部２００Ｕの存在により、焼成第３電極１２３Ｕにクラックが発生することが抑制される。

したがって、本実施形態のガスセンサ素子の製造方法により得られたガスセンサ素子１０では、第１セル（Ｉｐ２セル）１３０と第２セル（Ｖｓセル）１２０との間に介在される絶縁性の接着層（絶縁体）１４５に、ＮＯ_ｘ濃度の誤検知の原因となるクラックが発生することが抑制される。

＜従来例＞
次いで、図１１を参照しつつ、従来例のガスセンサ素子１０Ｐの構成について、簡単に説明する。図１１は、軸線方向に沿って切断された従来例のガスセンサ素子１０Ｐの一部の断面図である。図１１には、従来例のガスセンサ素子１０Ｐの一部として、Ｉｐ２セル１３０とＶｓセル１２０とを含む積層物ＬＰが示されている。従来例のガスセンサ素子１０Ｐは、実施形態１のガスセンサ素子１０のとは異なり、緩衝部２００を備えていない。つまり、従来例のガスセンサ素子１０Ｐでは、Ｖｓ＋電極１２３Ｐに対して、絶縁体（接着層）１４５Ｐが直に接触している。なお、従来のガスセンサ素子１０Ｐは、緩衝部２００を備えていないこと以外は、実施形態１のガスセンサ素子１０と同じ構成を備えている。

Ｉｐ２セル１３０Ｐは、絶縁層１３１ｓＰと、周端部１３１ｅＰ２が平面視で絶縁層１３１ｓＰの表面１３１ｓＰ１からはみ出さないように表面１３１ｓＰ１側に配置される固体電解質体１３１ｅＰと、各々が平面視で互いに離された状態で固体電解質体１３１ｅＰの表面１３１ｅＰ１に配置される一対のＩｐ２＋電極１３２Ｐ及びＩｐ２－電極（不図示）とを有する。Ｉｐ２セル１３０を表側から平面視した際に、Ｉｐ２＋電極１３２とＩｐ２－電極（不図示）との間には、実施形態１と同様、電極が形成されていない領域ＲＰが存在している。

Ｖｓセル１２０Ｐは、絶縁層１３１ｓＰの表面１３１ｓＰ１と対向する対向面１２１ｅＰ１と、その対向面１２１ｅＰ１の反対側にある反対面１２１ｅＰ２を含む固体電解質体１２１ｅＰと、Ｉｐ２＋電極１３２Ｐ及びＩｐ２－電極（不図示）よりも厚みが大きく、対向面１２１ｅＰ１に配置されると共に、周端部１３１Ｐｅと平面視で重なるように配置されるＶｓ＋電極１２３Ｐと、反対面１２１ｅＰ２に配置されるＶｓ－電極（不図示）とを有する。Ｖｓ＋電極１２３Ｐには、長手状のリード線１２３ｂＰが接続されている。

このような従来例のガスセンサ素子１０Ｐでは、図１１に示されるように、Ｖｓセル１２０ＰとＩｐ２セル１３０Ｐとの間に介在される絶縁性の接着層（絶縁体）１４５Ｐのうち、Ｖｓセル１２０ＰのＶｓ＋電極１２３Ｐと、Ｉｐ２セル１３０ＰにおけるＩｐ２＋電極１３２ＰとＩｐ２－電極（不図示）との間の領域ＲＰ付近に配される固体電解質体１３１ｅＰの周端部１３１ｅＰ２とで、挟まれた部分に、厚み方向（積層方向）に沿ってクラックＸが発生することがあった。

１…ガスセンサ、１０…ガスセンサ素子、１２０…第２セル、１２１ｅ…第２固体電解質体、１２１ｅ１…対向面、１２１ｅ２…反対面、１２３…第３電極、１２４…第４電極、１３０…第１セル、１３１ｓ…第１絶縁層、１３１ｅ…第１固体電解質体、１３１ｅ２…周端部、１３２…第１電極、１３３…第２電極、１４５…接着層、２００…緩衝部

Claims (6)

1. 第１絶縁層と、周端部が平面視で前記第１絶縁層の表面からはみ出さないように前記表面側に配置される第１固体電解質体と、各々が平面視で互いに離された状態で前記第１固体電解質体の表面に配置される一対の第１電極及び第２電極とを有する第１セルと、
   前記第１絶縁層の前記表面と対向する対向面、及び前記対向面の反対側にある反対面を含む第２固体電解質体と、前記対向面に配置されると共に、前記周端部と平面視で重なるように配置される第３電極と、前記反対面に配置される第４電極とを有する第２セルと、
   前記第１セルと前記第２セルとの間に介在され、前記第１電極及び前記第２電極が、前記第３電極に対して導通しないように離された状態で、前記第１セルと前記第２セルとを接着する絶縁性の接着層と、を備えるセンサ素子であって、
   前記接着層を形成するための材料よりも収縮開始温度が低い材料からなるセラミックからなり、平面視で、前記第１電極と前記第２電極との間の領域と重なりつつ、前記第１固体電解質体の前記周端部と重なるように、前記第３電極の表面に形成される緩衝部を備えるガスセンサ素子。
2. 前記第３電極は、ガス透過性を有する多孔質セラミックからなり、
   前記緩衝部は、非ガス透過性の緻密なセラミックからなる請求項１に記載のガスセンサ素子。
3. 前記緩衝部は、主成分としてジルコニアを含むセラミックからなる請求項１又は請求項２に記載のガスセンサ素子。
4. 前記第３電極は、白金粉末とセラミック粉末とを含むサーメットからなる請求項１から請求項３の何れか一項に記載のガスセンサ素子。
5. 請求項１から請求項４の何れか一項に記載のガスセンサ素子を備えるガスセンサ。
6. 第１絶縁層と、周端部が平面視で前記第１絶縁層の表面からはみ出さないように前記表面側に配置される第１固体電解質体と、各々が平面視で互いに離された状態で前記第１固体電解質体の表面に配置される一対の第１電極及び第２電極とを有する第１セルと、前記第１絶縁層の前記表面と対向する対向面、及び前記対向面の反対側にある反対面を含む第２固体電解質体と、前記対向面に配置されると共に、前記周端部と平面視で重なるように配置される第３電極と、前記反対面に配置される第４電極とを有する第２セルと、前記第１セルと前記第２セルとの間に介在され、前記第１電極及び前記第２電極が、前記第３電極に対して導通しないように離された状態で、前記第１セルと前記第２セルとを接着する絶縁性の接着層と、を備えるセンサ素子の製造方法であって、
   前記第１絶縁層を形成するための第１グリーンシートと、前記第１グリーンシートの表面側に配置される前記第１固体電解質体を形成するための未焼成第１固体電解質体と、各々が平面視で互いに離された状態で前記未焼成第１固体電解質の表面に配置される、前記第１電極及び前記第２電極を形成するための一対の未焼成第１電極及び未焼成第２電極とを備える未焼成第１セルを作製する第１作製工程と、
   前記第１グリーンシートの表面と対向する未焼成対向面、及び前記未焼成対向面の反対側にある未焼成反対面を含む前記第２固体電解質体を形成するための第２グリーンシートと、前記未焼成対向面に配置される前記第３電極を形成するための未焼成第３電極と、前記未焼成反対面に配置される前記第４電極を形成するための未焼成第４電極とを有する未焼成第２セルを作製する第２作製工程と、
   前記未焼成第１電極及び前記未焼成第２電極が、前記未焼成第３電極に対して離された状態であり、かつ平面視で前記未焼成第３電極が前記未焼成第１固体電解質体の未焼成周端部と重なるように、前記未焼成第１セルと前記未焼成第２セルとの間に、前記接着層を形成するための未焼成接着シートを介在させて、前記未焼成第１セルと前記未焼成第２セルとを接着する接着工程と、
   前記接着工程後に得られる積層物を焼成する焼成工程とを備え、
   前記第２作製工程において、前記平面視で、前記未焼成第１電極と前記未焼成第２電極との間の領域と重なりつつ、前記未焼成周端部と重なるように、前記未焼成第３電極の表面に、前記接着層を形成するための材料よりも収縮開始温度が低い材料からなる、前記緩衝部を形成するための未焼成緩衝部を形成するガスセンサ素子の製造方法。

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