JP4426065B2 - Gas sensor element and gas sensor including the same - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の内燃機関から排出される排気ガスに含まれる酸素ガス及びNOxガス等を検出することができ、固体電解質体に、参照電極及び検知電極の各々の電極部の外周線を起点とする亀裂を生ずることのないガスセンサ素子及びこれを備えるガスセンサに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、筒型の固体電解質体、又は板型の固体電解質体を用いたガスセンサ素子(以下、単に「素子」ということもある。)が知られている。これらのうち、アルミナ基体に接して積層される板型の固体電解質体を備える素子が特開平7−55758号公報等に開示されている。このようなガスセンサ素子においては、被検出ガスに直接接触しない参照電極と、被検出ガスに接触する検知電極とを固体電解質体の表裏面に各々形成し、これらの電極間に発生する電圧を検出すること、及びこれらの電極間に流れる電流を検出すること、により被検出ガスに含まれる酸素ガス等の濃度などを検出することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなガスセンサ素子において、固体電解質体の表裏面に形成される参照電極と検知電極の各々の電極部の外周線の位置が、ある程度の長さに渡って一致していると、これらの外周線を起点として固体電解質体に亀裂が発生することが発明者らの調査により判明した。このような亀裂を生ずる原因は、Pt等からなる電極と、ジルコニア、アルミナ等のセラミックスからなる固体電解質体との焼成時の熱収縮の差異等により、電極部の外周線の近傍において固体電解質体に平面方向の応力が負荷されるためであると推測される。従って、亀裂は、固体電解質体が薄い場合、及び電極が相対的に厚い場合に、より発生し易い。
【0004】
また、特に、固体電解質体を印刷で形成するような場合には、固体電解質体の厚さは30〜60μmとするのが一般的であり、厚さを90μm以上とするには3回以上の印刷工程が必要になるなど、コスト的に問題があった。更に、固体電解質体を厚くしすぎると、それだけで固体電解質体と基体との熱膨張差により亀裂が生じ易くなるという問題もあった。そのため、特に印刷で固体電解質体を形成する場合には厚さとして90μmよりも薄くするのが望ましかった。しかし、上述の理由により、このような薄い固体電解質体を用いた場合には電極からの応力にによって亀裂が生じるという問題があった。
【0005】
本発明は、上記の従来の問題を解決するものであり、製造時における電極部の外周線の近傍における固体電解質体の亀裂の発生を抑制することができ、また、使用時における固体電解質体の亀裂の発生を抑えることができる等、耐久性に優れたガスセンサ素子及びこの素子を備えるガスセンサを提供することを目的とする。特に、絶縁性の基体上に固体電解質体を90μmより薄く形成するような場合に、固体電解質体に亀裂が発生することが抑制されるガスセンサ素子を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するための手段を以下に説明する。
【0007】
発明のガスセンサ素子は、固体電解質体と、該固体電解質体の一面に接して配設され、参照電極部と参照電極リード部とを有する参照電極と、該固体電解質体の他面に接して配設され、検知電極部と検知電極リード部とを有する検知電極と、を備えるガスセンサ素子において、上記参照電極部の外周線上の部分であって、上記検知電極部の外周線と平行な部分のうち、上記検知電極部の外周線との最短距離が、上記固体電解質体の厚さの3.0倍以下である連続する部分の長さが、上記参照電極部の外周線と上記検知電極部の外周線のうちの短いほうの外周線の1/10以下であり、上記参照電極部及び上記検知電極部の厚さが、上記固体電解質体の厚さの1/3以下であることを特徴とする。
【0008】
上記「参照電極部」と上記「検知電極部」とは、固体電解質体の表裏面の相対向する位置に形成され、これらの電極部の間に生ずる酸素イオン移動にともなう電圧、或いはこれらの電極部の間に流れる電流が検知され、信号として取り出される。参照電極部及び検知電極部の形状、面積、厚さ等は特に限定されないが、各々の電極部の上記「外周線」の位置が、固体電解質体の表裏面に相対向して相当の長さに渡って一致する(以下、このような状態を各々の外周線が重なっていると表現することもある。)ように、参照電極部及び検知電極部が形成された場合は、これらの電極部と固体電解質体との熱膨張の差異によって固体電解質体に平面方向の応力が加わり、各々の電極部の外周線を起点として固体電解質体に亀裂が発生する。
【0009】
この亀裂の発生について図1及び図2を用いて詳しく説明する。
図1は、第1発明のように固体電解質体に亀裂が発生しないガスセンサ素子における参照電極と検知電極の平面形状を示す。一方、図2は、固体電解質体に亀裂が発生し得る従来のガスセンサ素子における参照電極と検知電極の平面形状を示す。図1及び図2において、参照電極14aは、参照電極部141aと、これに延設され、電極部からの信号を信号取り出し端子に伝達するための参照電極リード部142aとを有する。また、検知電極14bは、検知電極部141bと、これに延設され、電極部からの信号を信号取り出し端子に伝達するための検知電極リード部142bとを有する。参照電極リード部及び検知電極リード部の各々の端縁は、そのまま信号取り出し端子となることもあり、スルーホール等により素子表面に形成される信号取り出し端子に接続されることもある。
【0010】
図1によれば、参照電極部141aの外周線1411aと、検知電極部141bの外周線1411bとは、点A、B、C及びDの4点で重なっているが、線としてはまったく重なっていない。これは、第1発明における、参照電極部の外周線上の部分であって、検知電極部の外周線と平行な部分のうち、検知電極部の外周線との最短距離が、固体電解質体の厚さの3.0倍以下である連続する部分がまったくないことを意味しており、このような形状の参照電極及び検知電極を備える素子であれば、電極部の外周線を起点として固体電解質体に亀裂が発生することがない。
【0011】
一方、図2によれば、参照電極部141aの外周線1411aと、検知電極部141bの外周線1411bとは、外周線Lのように相当な長さに渡って重なっている。これは、第1発明における、参照電極部の外周線上の部分であって、検知電極部の外周線と平行な部分のうち、検知電極部の外周線との最短距離が、固体電解質体の厚さの3.0倍以下(図2の外周線Lにおいては、各々の外周線の最短距離は固体電解質体の厚さそのもの、即ち、固体電解質体の厚さの1倍である。)である連続する部分の長さが、参照電極部の外周線と検知電極部の外周線のうちの短いほうの外周線(図2では参照電極部の外周線のほうが短い。)の1/10を超えていることを意味しており、このような形状の参照電極及び検知電極を備える素子では、外周線Lを起点として固体電解質体に亀裂が発生する。
【0012】
また、参照電極の外周線と検知電極の外周線とが、それらのうちの短いほうの長さの1/10を越える長さに渡って平行である部分があったとしても、それらの外周線が離れている、即ち、各々の外周線の最短距離が固体電解質体の厚さの2.0倍以上であり、特に3.0倍以上である場合は、固体電解質体における亀裂の発生を抑えることができる。更に、相当な長さに渡って各々の外周線の最短距離が固体電解質体の厚さの3.0倍以下であったとしても、その長さが、参照電極部の外周線と検知電極部の外周線のうちの短いほうの外周線の1/10以下、特に1/12以下であれば、固体電解質体に亀裂を生ずることはない。
【0013】
更に、この亀裂は、外周線が重なる部分が直線状である場合は、曲線状である場合に比べて、より発生し易く、且つその亀裂が伝播し易い。そのため、特に、外周線が直線状に重なる部分がないようにすることがより好ましい。従って、各々の電極部は、矩形等よりも楕円形等、外周線が曲線により形成される形状とすることが好ましい。このようにすれば、より亀裂が発生し難く、亀裂が発生したとしても伝播し難い素子とすることができる。
【0014】
また、参照電極部及び検知電極部が、固体電解質体に対して相対的に厚いほど、亀裂が発生し易く、特に、固体電解質体が比較的薄い場合は、各々の電極部の厚さの影響がより大きくなる。そのため、各々の電極部の厚さは、第発明のように、固体電解質体の厚さの1/3以下とする。このように、各々の電極部の相対的な厚さを小さくすることによって、固体電解質体の亀裂をより確実に防止することができる。
【0015】
尚、参照電極及び検知電極は、白金、ルテニウム、オスミウム、イリジウム、ロジウム、パラジウム等、触媒作用を有する貴金属元素、又はこれらの貴金属元素を主成分とする導電材料により形成することができる。これらの電極は、印刷法、めっき法、スパッタリング法等、通常の方法により、固体電解質体の表裏面に薄膜として形成される。
【0016】
上記「固体電解質体」は酸素イオン伝導性を有すればよく、例えば、酸素イオン伝導性を有するジルコニア系焼結体、LaGaO3系焼結体等を使用することができる。
【0017】
固体電解質体には保護層を配設することが好ましい。この保護層によって固体電解質体の一部を覆い亀裂等の発生を防止すると同時に、検知電極を覆い外気等の環境から保護することができる。この保護層は、温度900℃において固体電解質体と比較して100倍以上の絶縁性を有することが好ましい。更に、94%以上の相対密度を有する程度の気密性を備えることが好ましい。この保護層の作製法は特に限定されず、例えば、絶縁性のペーストを印刷し、乾燥させた後、他の部材とともに一体に焼成して作製することができる。但し、固体電解質体が基体から剥離しようとする力を抑え込む程度に強固である必要があり、未焼成セラミックシートを他の部材に積層した後、一体に焼成することにより作製することが好ましい。
【0018】
この素子が、通常、備える基体は、板状であることが好ましく、且つ固体電解質体は基体の一面の少なくとも一部に接して層状に形成されることが好ましい。本発明の素子は、例えば、特開平7−55758号公報に開示される積層体を形成する技術を用いて作製することができる。また、固体電解質体の形成においては、未焼成シートの積層でもよいが、ペーストの印刷により形成することが好ましい。この場合、これらを積層することとなる基体は一体の板状であることが好ましい。これにより、製造時の取扱いが特に容易となる。
【0019】
固体電解質体は、第発明のように、基体の構成成分を10〜80質量%、特に40〜60質量%含有することが好ましい。これにより、固体電解質体の耐熱衝撃性を向上させて亀裂の発生等を更に改善することができる。基体を構成する成分の含有量が80質量%を超えると、固体電解質体としての特性が十分に得られ難く、好ましくない。一方、10質量%未満では、耐熱衝撃性が十分に向上しない。また、第発明のように、固体電解質体はジルコニア及びアルミナを主成分とし、基体はアルミナを主成分とすることが好ましい。このようにアルミナを多く含有する固体電解質体を備えるガスセンサ素子は、安価であり、且つ高い耐久性を有するため好ましい。
【0020】
発明のガスセンサは、第1乃至第発明のガスセンサ素子を備えることを特徴とする。
このガスセンサは、安価であり、且つ高い耐久性を有する。このガスセンサ2の形態は特に限定されないが、例えば、主体金具21内に、素子1が配設され、前方側に配置される検知部を排気管内等に突出するように、主体金具21の外表面に形成された取付ねじ部42により螺設し、被測定ガス(排気ガス)に曝して使用することができる。このガスセンサによれば、長期間安定して被検出ガスを検出することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、実施例により本発明を更に詳しく説明する。
[1]周辺部を備え、且つ周辺部上に上部絶縁層を備える素子の製造方法
図3及び図6、図7を用いて、素子の製造方法を説明する。
以下の製造方法では、解かり易さのために、図3を用いて素子1個の大きさのシートに各パターンを印刷し、積層するかのように説明するが、実際の工程においては、複数個の素子を製造することができる大きさのグリーンシートに所要個数分の印刷を施し、積層した後、素子形状の未焼成積層体を切り出した。
【0022】
より具体的には、下記(1)において作製した各々のグリーンシート3の短辺の近傍に、図6に示すように位置合わせ用の円形の貫通孔31を形成し、印刷或いは積層時にはこれらの貫通孔に印刷機又は積層機に固定されたピンを挿通して、位置合わせをした。素子の大きさは印刷時において長さ42.85mm、幅3.93mmであり、第1乃至第4グリーンシートの各々の中央部に素子10個分の各印刷パターンを並列に印刷した後、図7に示すように順に積層した。次いで、一体に積層された積層体を図6或いは図7の破線に沿って切断し、素子形状を有する10個の未焼成積層体を得、これらを脱脂し、焼成して素子を製造した。
【0023】
尚、図の上から1番目〜3番目のグリーンシートに開口部(角孔32)が形成してあるのは、各グリーンシートを積層した後で、素子に切断した場合に、各素子が図1に示すように異なる長さのシートを位置合わせして積層された形状にするためである。図1との対応で説明すると、図の上から1番目のグリーンシートが図1の18b、上から2番目のグリーンシートが18a、上から3番目のグリーンシートが11b、一番下のグリーンシートが11aにそれぞれ対応する。11bと11aの長さが同じなのに図の上から3番目のグリーンシートに角孔が開いているのは、この角孔は積層の位置合わせのためのものだからである。この角孔の端面は、11bの先端側の端面とは一致しない。
【0024】
(1)未焼成アルミナシートの作製
アルミナ粉末(純度99.99%以上、平均粒径0.3μm)100質量部(以下、「部」と略記する。)、ブチラール樹脂14部、及びジブチルフタレート7部を配合し、トルエンとメチルエチルケトンとからなる混合溶媒を用いて混合し、スラリーとした後、ドクターブレード法により長さ90mm、幅60mmの4枚の印刷用グリーンシートを作製した。第1及び第4グリーンシートは厚さ0.4mm、第2及び第3グリーンシートは厚さ0.25mmとした。
【0025】
(2)ヒータパターンの形成
アルミナ粉末(純度99.99%以上、平均粒径0.3μm)4部と、白金粉末100部とを配合した導電層用ペーストを、焼成後、基体の下半分(11a;第1基体)となる第1グリーンシートの一方の面に印刷し、乾燥させて、発熱部パターン及びヒータリードパターンを形成し、焼成後、発熱抵抗体12(発熱部121とヒータリード部122により構成される。)となるヒータパターンを形成した。次いで、第1グリーンシートの基端付近に発熱抵抗体の導通をとるためのスルーホール111aを形成し、裏面のスルーホール111aに対応する位置に、焼成後、端子を接続するための電極パッド19aとなるヒータパッドパターンを形成した後、ヒータパターン上から、焼成後、基体の上半分(11b;第2基体)となる第2グリーンシートを積層し、圧着して接合した。
【0026】
(3)緩衝層パターンの形成
(2)で作製したセラミック積層体の第2グリーンシート上に、アルミナ80部とジルコニア20部とを配合した緩衝層用ペーストを印刷し、乾燥させて、焼成後、緩衝層13となる30±10μの厚さの緩衝層パターンを形成した。
【0027】
(4)参照電極パターンの形成
(3)で形成した緩衝層パターン上に、(2)で用いた導電層用ペーストを印刷し、乾燥させて、焼成後、参照電極14a(参照電極部141a及び参照電極リード部142aにより構成される。)となる20μm±10の厚さの参照電極パターンを形成した。この参照電極パターンの平面形状は、図1の参照電極14aが形成されるような形状にした。
【0028】
(5)第1固体電解質体パターンの形成
ジルコニア粉末(純度99.9%以上、平均粒径0.3μm)50部、アルミナ粉末(純度99.99%以上、平均粒径0.3mm)50部、ブチルカルビトール33.3部、ジブチルフタレート0.8部、分散剤0.5部及びバインダ15部に、所要量のアセトンを加えて、4時間混合した後、アセトンを蒸発させて、固体電解質用ペーストを調合した。この固体電解質用ペーストを、参照電極パターンの電極部パターン部分を覆うように、第1グリーンシート(及び第2グリーンシート)の長さ方向に13mmの長さで、25±10μmの厚さに印刷し、乾燥させて、焼成後、固体電解質体の本体部の一部及び周辺部を構成する第1固体電解質体15aとなる第1固体電解質パターンを形成した。
【0029】
(6)第1絶縁層パターンの形成
(1)で作製したスラリーに、ブチルカルビトール21部と所要量のアセトンとを加えて、4時間混合した後、アセトンを蒸発させて、絶縁層用ペーストを調合した。この絶縁層用ペーストを、緩衝層パターン上であり、第1固体電解質層パターンが印刷されていない部分に印刷し、乾燥させて、焼成後、絶縁層の一部である第1絶縁層16aとなる25±10μmの厚さの第1絶縁層パターンを形成した。
【0030】
(7)第2固体電解質体パターンの形成
(5)と同じ固体電解質用ペーストを、第1固体電解質体パターンの上から先端位置を揃えて8mmの長さ、25±10μmの厚さに印刷し、乾燥させて、焼成後、固体電解質体の一部を構成する第2固体電解質体15bとなる第2固体電解質パターンを形成した。このように、固体電解質パターンは、焼成後、本体部となる厚さ50μmの部分と、焼成後、周縁部となる厚さ25μmの部分とを備える。
【0031】
(8)第2絶縁層パターンの形成
(6)と同じ絶縁層用ペーストを、第2固体電解質層パターンが形成されていない第1絶縁層パターン上に、印刷し、乾燥させて、焼成後、絶縁層の一部を構成する第2絶縁層16b、特に、第1固体電解質パターン上部分は、焼成後、上部絶縁層162(第2絶縁層16bの一部である。)となる25±10μmの厚さの第2絶縁層パターンを形成した。尚、第1及び第2絶縁層パターンの基端付近には、各々の電極との導通をとるためのスルーホール161a及び161bを形成した。
【0032】
(9)検知電極パターンの形成
(7)、(8)で形成した第2固体電解質体パターンと第2絶縁層パターンの上に、(2)で調整した導電層用ペーストを印刷し、乾燥させて、焼成後、検知電極14b(検知電極部141b及び検知電極リード部142bにより構成される。)となる20μm±10の厚さの検知電極パターンを形成した。この検知電極パターンの平面形状は、図1の検知電極14bが形成されるような形状にした。
【0033】
(10)多孔質層パターンの形成
(6)と同じ絶縁層用ペーストに、平均粒径5μmのカーボン粉末をアルミナとの体積比で45体積%混合し、多孔質層用ペーストを調合し、第2固体電解質体パターン上に印刷し、乾燥させて、焼成後、多孔質層17となる10mmの長さ、50μm以上の厚さの多孔質層パターンを形成した。
【0034】
(11)第3及び第4グリーンシートの積層
(10)で形成した多孔質層パターンを除く部分を覆うように、焼成後、第1保護層18aとなる第3グリーンシート及び焼成後、第2保護層18bとなる第4グリーンシートを積層した。尚、第3及び第4グリーンシートの基端付近には、各々の電極との導通をとるためのスルーホール181a及び181bを形成し、第4グリーンシートの裏面のスルーホールに対応する位置に、焼成後、端子を接続するための電極パッド19bとなるヒータパッドパターンを形成した。
【0035】
(12)脱脂及び焼成
(1)〜(11)で得られた積層体を、大気雰囲気において、室温から420℃まで昇温速度10℃/時間で昇温させ、2時間保持し、有機バインダーの脱脂処理を行った。その後、大気雰囲気において、1100℃まで昇温速度100℃/時間で昇温させ、更に、1520℃まで昇温速度60℃/時間で昇温させ、この温度で1時間保持して焼成し、図4に示すような、固体電解質体が本体部及び周辺部を備え、且つ上部絶縁層により固体電解質体と検知電極リード部が離間されたガスセンサ素子を300個得た。
【0036】
[2]検知電極の形状を変化させた素子
[1]と同様の工程において、参照電極の形状は一定とし、検知電極の形状及び参照電極に対する位置関係並びに固体電解質体の厚さを各種変化させ、参照電極の外周線と、検知電極の外周線との相互の距離及び重なり具合を表1のように変化させた素子をそれぞれ300個用意した。
【0037】
【表1】

Figure 0004426065
【0038】
表1において、「外周線の重なり具合」とは、参照電極部の外周線上の部分であって、検知電極部の外周線と平行な部分のうち、検知電極部の外周線との最短距離が、固体電解質体の厚さの所定値以下である部分の長さ/両電極部の外周線のうちの短いほうの外周線の長さを意味する。詳述すれば、参照電極部の外周線上の1点と検知電極部の外周線との最短距離として表される両電極部間の最短距離を、固体電解質体の厚さで除した値が所定値以下であるような点が連続的に形成されている参照電極部の外周線上の長さと、両電極部の外周線のうちの短いほうの長さと、の比を外周線の重なり具合を表すパラメータとするものである。尚、所定値は適宜設定することができるが、所定値が大きければ重なり具合にかかわりなく元々亀裂は発生し難いことを考えると、亀裂発生の有無を評価するうえでは所定値を3を越えて大きく設定することは好ましくない。
【0039】
[2]で用意した素子を、少なくとも固体電解質体部分が完全に浸漬されるように水中に浸漬し、参照電極と水の間の抵抗値を測定して亀裂の有無を評価した。その結果、第発明の素子(実験例11及び15)では亀裂がまったく発生しておらず、一方、第発明に含まれない素子(例えば、実験例3及び7)では亀裂が発生した。また、固体電解質体の厚さが120μm以上(例えば、実験例25及び28)である場合は、亀裂の発生を十分に抑えることができる。更に、第発明のように、固体電解質体に対して両電極部の厚さを相対的に薄くすれば(実験例29〜31と実験例32〜34との比較)、より効果的に亀裂の発生を抑えることができる。また、特に、第発明のように、固体電解質体に基体の構成成分であるアルミナが10〜80質量%含有されている場合は、第発明のように外周線の重なり具合を設定することにより、亀裂の発生を更に効果的に抑えることができる。
【0040】
【発明の効果】
発明のような電極構成とすることにより、固体電解質体の亀裂の発生が抑制されるガスセンサ素子とすることができる。更に、第発明によれば、このような素子を備えることにより、耐久性に優れたガスセンサとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガスセンサ素子に用いられている参照電極と検知電極を模式的に表す平面図である。
【図2】ガスセンサ素子に用いられている従来の参照電極と検知電極を模式的に表す平面図である。
【図3】本発明のガスセンサ素子の製造工程を説明する解説図である。
【図4】本発明のガスセンサ素子の一例の横断面図である。
【図5】本発明のガスセンサの横断面図である。
【図6】中央部から素子形状を有する10個の未焼成積層体を切り出すためのグリーンシートの平面図である。
【図7】図6に示すグリーンシートを4枚積層する様子を示す概略図である。
【符号の説明】
1;ガスセンサ素子、11a;第1基体、11b;第2基体、111a;スルーホール、12;発熱抵抗体、121;発熱部、122;ヒータリード部、13;緩衝層、14a;参照電極、141a;参照電極部、1411a;参照電極外周線、14b;検知電極、141b;検知電極部、1411b;検知電極外周線、15a;第1固体電解質体、15b;第2固体電解質体、151;本体層、152;周辺層、16a;第1絶縁層、16b;第2絶縁層、162;上部絶縁層、17;多孔質層、18a;第1保護層、18b第2保護層、2;ガスセンサ、21:主体金具、211;主体金具ねじ部、3;グリーンシート、31;貫通孔、32;角孔。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention can detect oxygen gas, NOx gas, and the like contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile, and the outer periphery of each electrode portion of the reference electrode and the detection electrode is provided on the solid electrolyte body. The present invention relates to a gas sensor element that does not cause a crack as a starting point and a gas sensor including the gas sensor element.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a gas sensor element (hereinafter sometimes simply referred to as “element”) using a cylindrical solid electrolyte body or a plate-type solid electrolyte body is known. Among these, an element including a plate-type solid electrolyte body laminated in contact with an alumina substrate is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-55758. In such a gas sensor element, a reference electrode that is not in direct contact with the gas to be detected and a detection electrode that is in contact with the gas to be detected are formed on the front and back surfaces of the solid electrolyte body, and a voltage generated between these electrodes is detected. By detecting the current flowing between these electrodes, the concentration of oxygen gas or the like contained in the gas to be detected can be detected.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a gas sensor element, if the positions of the outer peripheral lines of the electrode portions of the reference electrode and the detection electrode formed on the front and back surfaces of the solid electrolyte body coincide with each other over a certain length, It has been found by the inventors' investigation that a crack is generated in the solid electrolyte body starting from the outer circumferential line. The cause of such cracks is that the solid electrolyte body in the vicinity of the outer peripheral line of the electrode portion is due to the difference in thermal shrinkage during firing between the electrode made of Pt or the like and the solid electrolyte body made of ceramics such as zirconia or alumina. It is presumed that this is because stress in the plane direction is applied to the surface. Therefore, cracks are more likely to occur when the solid electrolyte body is thin and when the electrode is relatively thick.
[0004]
In particular, when the solid electrolyte body is formed by printing, the thickness of the solid electrolyte body is generally 30 to 60 μm. To make the thickness 90 μm or more, the thickness is 3 times or more. There was a problem in cost, such as the need for a printing process. Furthermore, if the solid electrolyte body is made too thick, there is also a problem that cracks are likely to occur due to a difference in thermal expansion between the solid electrolyte body and the substrate. For this reason, it has been desirable to make the thickness thinner than 90 μm, particularly when a solid electrolyte body is formed by printing. However, for the reason described above, when such a thin solid electrolyte body is used, there is a problem that a crack is generated due to stress from the electrode.
[0005]
The present invention solves the above-described conventional problems, can suppress the occurrence of cracks in the solid electrolyte body in the vicinity of the outer peripheral line of the electrode part during production, and can also prevent the solid electrolyte body during use. An object of the present invention is to provide a gas sensor element excellent in durability, such as being able to suppress the occurrence of cracks, and a gas sensor including this element. In particular, it is an object of the present invention to provide a gas sensor element that suppresses the occurrence of cracks in a solid electrolyte body when the solid electrolyte body is formed thinner than 90 μm on an insulating substrate.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Means for solving the problem will be described below.
[0007]
A gas sensor element of a first invention is provided in contact with a solid electrolyte body, one surface of the solid electrolyte body, a reference electrode having a reference electrode portion and a reference electrode lead portion, and the other surface of the solid electrolyte body. disposed Te, the gas sensor element and a detection electrode having a detection electrode lead portion and the detection electrode, a portion of the peripheral line of the reference electrode section, parallel to the peripheral line of the detection electrode Among the portions, the length of the continuous portion in which the shortest distance from the outer circumference of the detection electrode portion is 3.0 times or less the thickness of the solid electrolyte body is equal to the outer circumference of the reference electrode portion and the detection. der 1/10 of the outer peripheral line shorter peripheral line of ones of the electrode portions is, the thickness of the reference electrode portion and the detection electrode is located at 1/3 or less of the thickness of the solid electrolyte body It is characterized by that.
[0008]
The “reference electrode part” and the “detection electrode part” are formed at opposite positions on the front and back surfaces of the solid electrolyte body, and the voltage accompanying oxygen ion movement generated between these electrode parts, or these electrodes The current flowing between the parts is detected and taken out as a signal. The shape, area, thickness, etc. of the reference electrode part and the detection electrode part are not particularly limited. However, the position of the “peripheral line” of each electrode part is opposed to the front and back surfaces of the solid electrolyte body and has a considerable length. When the reference electrode portion and the detection electrode portion are formed so that they coincide with each other (hereinafter, this state may be expressed as overlapping each other), these electrode portions Due to the difference in thermal expansion between the solid electrolyte body and the solid electrolyte body, a stress in the plane direction is applied to the solid electrolyte body, and cracks are generated in the solid electrolyte body starting from the outer peripheral line of each electrode portion.
[0009]
The generation of this crack will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a planar shape of a reference electrode and a detection electrode in a gas sensor element in which a crack does not occur in a solid electrolyte body as in the first invention. On the other hand, FIG. 2 shows a planar shape of a reference electrode and a detection electrode in a conventional gas sensor element in which a crack may occur in the solid electrolyte body. 1 and 2, the reference electrode 14a includes a reference electrode portion 141a and a reference electrode lead portion 142a that extends to the reference electrode lead portion 142a and transmits a signal from the electrode portion to a signal extraction terminal. The detection electrode 14b includes a detection electrode portion 141b and a detection electrode lead portion 142b that extends to the detection electrode portion 141b and transmits a signal from the electrode portion to a signal extraction terminal. Each edge of the reference electrode lead portion and the detection electrode lead portion may be used as a signal extraction terminal as it is, or may be connected to a signal extraction terminal formed on the element surface by a through hole or the like.
[0010]
According to FIG. 1, the outer peripheral line 1411a of the reference electrode portion 141a and the outer peripheral line 1411b of the detection electrode portion 141b overlap at four points A, B, C, and D, but the lines do not overlap at all. Absent. This is a portion on the outer peripheral line of the reference electrode portion in the first invention, and of the portions parallel to the outer peripheral line of the detection electrode portion, the shortest distance from the outer peripheral line of the detection electrode portion is the thickness of the solid electrolyte body. This means that there is no continuous portion that is 3.0 times or less of the length, and if it is an element including a reference electrode and a detection electrode having such a shape, the solid electrolyte body starts from the outer periphery of the electrode portion. There will be no cracks.
[0011]
On the other hand, according to FIG. 2, the outer peripheral line 1411a of the reference electrode portion 141a and the outer peripheral line 1411b of the detection electrode portion 141b overlap with each other over a considerable length like the outer peripheral line L. This is a portion on the outer peripheral line of the reference electrode portion in the first invention, and of the portions parallel to the outer peripheral line of the detection electrode portion, the shortest distance from the outer peripheral line of the detection electrode portion is the thickness of the solid electrolyte body. 2 or less (in the outer circumferential line L in FIG. 2, the shortest distance of each outer circumferential line is the thickness of the solid electrolyte body itself, that is, one time the thickness of the solid electrolyte body). the length of the contiguous portion, reference shorter peripheral line of ones of the electrode portion peripheral line and the detection electrode portion of the peripheral line of (towards the peripheral line of the reference electrode portion in FIG. 2 is short.) 1/10 beyond the In the element including the reference electrode and the detection electrode having such a shape, a crack is generated in the solid electrolyte body starting from the outer peripheral line L.
[0012]
Further, even if there is a portion in which the outer peripheral line of the reference electrode and the outer peripheral line of the detection electrode are parallel over a length exceeding 1/10 of the shorter one of them, those outer peripheral lines Are separated, that is, when the shortest distance of each outer circumferential line is 2.0 times or more of the thickness of the solid electrolyte body, particularly 3.0 times or more, the occurrence of cracks in the solid electrolyte body is suppressed. be able to. Furthermore, even if the shortest distance of each outer peripheral line over a considerable length is not more than 3.0 times the thickness of the solid electrolyte body, the length of the outer peripheral line and the detection electrode part The solid electrolyte body will not crack if it is 1/10 or less, particularly 1/12 or less, of the shorter one of the outer circumferences.
[0013]
Furthermore, this crack is more easily generated when the portion where the outer peripheral lines overlap is linear, and the crack is more easily propagated than when it is curved. Therefore, in particular, it is more preferable that there are no portions where the outer peripheral lines overlap in a straight line. Therefore, it is preferable that each electrode part has a shape in which the outer peripheral line is formed by a curve, such as an ellipse rather than a rectangle. In this way, it is possible to obtain an element in which cracks are less likely to occur and even if cracks are generated.
[0014]
In addition, as the reference electrode portion and the detection electrode portion are relatively thick with respect to the solid electrolyte body, cracks are more likely to occur. In particular, when the solid electrolyte body is relatively thin, the influence of the thickness of each electrode portion. Becomes larger. Therefore, the thickness of each electrode portion is set to 1/3 or less of the thickness of the solid electrolyte body as in the first invention. Thus, cracking of the solid electrolyte body can be prevented more reliably by reducing the relative thickness of each electrode part.
[0015]
Note that the reference electrode and the detection electrode can be formed of a noble metal element having a catalytic action such as platinum, ruthenium, osmium, iridium, rhodium, palladium, or a conductive material containing these noble metal elements as a main component. These electrodes are formed as a thin film on the front and back surfaces of the solid electrolyte body by an ordinary method such as a printing method, a plating method, or a sputtering method.
[0016]
The “solid electrolyte body” only needs to have oxygen ion conductivity. For example, a zirconia-based sintered body or LaGaO 3 -based sintered body having oxygen ion conductivity can be used.
[0017]
It is preferable to provide a protective layer on the solid electrolyte body. With this protective layer, a part of the solid electrolyte body is covered to prevent the occurrence of cracks and the like, and at the same time, the detection electrode can be covered and protected from the environment such as outside air. This protective layer preferably has an insulation property of 100 times or more as compared with the solid electrolyte body at a temperature of 900 ° C. Furthermore, it is preferable to provide airtightness of a degree having a relative density of 94% or more. The method for producing this protective layer is not particularly limited. For example, the protective layer can be produced by printing an insulating paste and drying it, and then integrally firing together with other members. However, the solid electrolyte body needs to be strong enough to suppress the force to be peeled off from the substrate, and is preferably manufactured by laminating an unfired ceramic sheet on another member and then firing it integrally.
[0018]
In general, the element of this element is preferably provided with a plate-like substrate, and the solid electrolyte is preferably formed in a layered manner in contact with at least a part of one surface of the substrate. The element of the present invention can be produced using, for example, a technique for forming a laminate disclosed in JP-A-7-55758. Further, in the formation of the solid electrolyte body, a laminate of unfired sheets may be used, but it is preferably formed by printing a paste. In this case, it is preferable that the substrate on which these layers are laminated has an integral plate shape. Thereby, handling at the time of manufacture becomes especially easy.
[0019]
As in the second invention, the solid electrolyte body preferably contains 10 to 80% by mass, particularly 40 to 60% by mass, of the constituent components of the substrate. Thereby, the thermal shock resistance of the solid electrolyte body can be improved to further improve the occurrence of cracks and the like. When the content of the component constituting the substrate exceeds 80% by mass, it is difficult to obtain sufficient characteristics as a solid electrolyte body, which is not preferable. On the other hand, if it is less than 10% by mass, the thermal shock resistance is not sufficiently improved. Further, as in the third invention, it is preferable that the solid electrolyte body is mainly composed of zirconia and alumina, and the substrate is mainly composed of alumina. Thus, the gas sensor element including the solid electrolyte body containing a large amount of alumina is preferable because it is inexpensive and has high durability.
[0020]
A gas sensor according to a fourth aspect of the invention includes the gas sensor element according to the first to third aspects of the invention.
This gas sensor is inexpensive and has high durability. The form of the gas sensor 2 is not particularly limited. For example, the outer surface of the metal shell 21 is provided so that the element 1 is disposed in the metal shell 21 and the detection unit disposed on the front side protrudes into the exhaust pipe or the like. Can be used by being exposed to a gas to be measured (exhaust gas). According to this gas sensor, the gas to be detected can be detected stably for a long period of time.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
[1] Method for Manufacturing Element Provided with Peripheral Part and Upper Insulating Layer on Peripheral Part The element manufacturing method will be described with reference to FIGS. 3, 6, and 7.
In the following manufacturing method, for ease of understanding, each pattern is printed on a sheet with a size of one element using FIG. 3 and described as if it were laminated, but in the actual process, After printing and stacking a required number of green sheets having a size capable of manufacturing a plurality of elements, an element-shaped green laminate was cut out.
[0022]
More specifically, circular through holes 31 for alignment are formed as shown in FIG. 6 in the vicinity of the short side of each green sheet 3 produced in the following (1). A pin fixed to a printing machine or a laminating machine was inserted into the through-hole and aligned. The size of the element is 42.85 mm in length and 3.93 mm in width at the time of printing. After printing the print patterns for 10 elements in parallel at the center of each of the first to fourth green sheets, As shown in FIG. Next, the laminated body laminated integrally was cut along the broken line in FIG. 6 or FIG. 7 to obtain 10 unfired laminated bodies having an element shape, which were degreased and fired to produce an element.
[0023]
In addition, the opening part (square hole 32) is formed in the first to third green sheets from the top of FIG. 7 when each green sheet is laminated and then cut into elements. This is because, as shown in FIG. 1, sheets having different lengths are aligned to form a stacked shape. Referring to FIG. 1, the first green sheet from the top in FIG. 7 is 18b in FIG. 1, the second green sheet from the top is 18a, the third green sheet from the top is 11b, and the green at the bottom. Each sheet corresponds to 11a. Although the lengths of 11b and 11a are the same, a square hole is opened in the third green sheet from the top in FIG. 7 because this square hole is for alignment of the lamination. The end face of this square hole does not coincide with the end face on the front end side of 11b.
[0024]
(1) Preparation of unsintered alumina sheet 100 parts by mass (hereinafter abbreviated as “part”) of alumina powder (purity 99.99% or more, average particle size 0.3 μm), 14 parts of butyral resin, and dibutyl phthalate 7 After mixing with a mixed solvent consisting of toluene and methyl ethyl ketone to form a slurry, four green sheets for printing having a length of 90 mm and a width of 60 mm were prepared by a doctor blade method. The first and fourth green sheets were 0.4 mm thick, and the second and third green sheets were 0.25 mm thick.
[0025]
(2) Heater pattern formation After firing a conductive layer paste containing 4 parts of alumina powder (purity 99.99% or more, average particle size 0.3 μm) and 100 parts of platinum powder, the lower half of the substrate ( 11a; printed on one surface of the first green sheet to be a first substrate) and dried to form a heating part pattern and a heater lead pattern, and after firing, the heating resistor 12 (the heating part 121 and the heater lead part) 122.), a heater pattern is formed. Next, a through hole 111a for conducting the heating resistor is formed near the base end of the first green sheet, and an electrode pad 19a for connecting a terminal after firing at a position corresponding to the through hole 111a on the back surface. After the heater pad pattern to be formed was formed, a second green sheet serving as the upper half (11b; second substrate) of the substrate was laminated from the top of the heater pattern and bonded by pressure bonding.
[0026]
(3) Formation of buffer layer pattern On the second green sheet of the ceramic laminate produced in (2), a buffer layer paste containing 80 parts of alumina and 20 parts of zirconia is printed, dried, and fired. Then, a buffer layer pattern having a thickness of 30 ± 10 μm to be the buffer layer 13 was formed.
[0027]
(4) Formation of Reference Electrode Pattern On the buffer layer pattern formed in (3), the conductive layer paste used in (2) is printed, dried and baked, and then the reference electrode 14a (reference electrode portion 141a and A reference electrode pattern having a thickness of 20 μm ± 10 was formed. The planar shape of the reference electrode pattern was such that the reference electrode 14a of FIG. 1 was formed.
[0028]
(5) Formation of first solid electrolyte pattern 50 parts of zirconia powder (purity 99.9% or more, average particle size 0.3 μm), alumina powder (purity 99.99% or more, average particle size 0.3 mm) In addition, 33.3 parts of butyl carbitol, 0.8 part of dibutyl phthalate, 0.5 part of a dispersant and 15 parts of a binder were added with a required amount of acetone, mixed for 4 hours, and then evaporated to obtain a solid electrolyte. A paste was prepared. This solid electrolyte paste is printed with a length of 13 mm in the length direction of the first green sheet (and the second green sheet) to a thickness of 25 ± 10 μm so as to cover the electrode part pattern portion of the reference electrode pattern. Then, after drying and firing, a first solid electrolyte pattern was formed to be the first solid electrolyte body 15a constituting a part of the main body portion and the peripheral portion of the solid electrolyte body.
[0029]
(6) Formation of first insulating layer pattern To the slurry prepared in (1), 21 parts of butyl carbitol and a required amount of acetone are added and mixed for 4 hours, and then acetone is evaporated to form an insulating layer paste. Was formulated. The insulating layer paste is printed on a portion of the buffer layer pattern where the first solid electrolyte layer pattern is not printed, dried, baked, and then the first insulating layer 16a that is a part of the insulating layer; A first insulating layer pattern having a thickness of 25 ± 10 μm was formed.
[0030]
(7) Formation of second solid electrolyte body pattern The same solid electrolyte paste as in (5) is printed on the first solid electrolyte body pattern with the tip position aligned to a length of 8 mm and a thickness of 25 ± 10 μm. After drying and firing, a second solid electrolyte pattern was formed to be the second solid electrolyte body 15b constituting a part of the solid electrolyte body. Thus, the solid electrolyte pattern includes a portion having a thickness of 50 μm that becomes a main body portion after firing and a portion having a thickness of 25 μm that becomes a peripheral portion after firing.
[0031]
(8) Formation of the second insulating layer pattern The same insulating layer paste as in (6) is printed on the first insulating layer pattern on which the second solid electrolyte layer pattern is not formed, dried, and fired. The second insulating layer 16b constituting a part of the insulating layer, in particular, the upper part of the first solid electrolyte pattern, becomes an upper insulating layer 162 (which is a part of the second insulating layer 16b) after firing, 25 ± 10 μm. A second insulating layer pattern having a thickness of 5 mm was formed. In the vicinity of the base ends of the first and second insulating layer patterns, through holes 161a and 161b were formed for electrical connection with the respective electrodes.
[0032]
(9) Formation of sensing electrode pattern On the second solid electrolyte pattern and the second insulating layer pattern formed in (7) and (8), the conductive layer paste prepared in (2) is printed and dried. After firing, a detection electrode pattern having a thickness of 20 μm ± 10 to be the detection electrode 14b (configured by the detection electrode portion 141b and the detection electrode lead portion 142b) was formed. The planar shape of the detection electrode pattern was such that the detection electrode 14b of FIG. 1 was formed.
[0033]
(10) Formation of porous layer pattern In the same insulating layer paste as in (6), carbon powder having an average particle size of 5 μm is mixed at a volume ratio of 45% by volume with alumina to prepare a porous layer paste. Printed on the 2 solid electrolyte pattern, dried, and after firing, a porous layer pattern having a length of 10 mm and a thickness of 50 μm or more to be the porous layer 17 was formed.
[0034]
(11) The third green sheet to be the first protective layer 18a after firing and the second green after firing so as to cover the portion excluding the porous layer pattern formed by the lamination (10) of the third and fourth green sheets. The 4th green sheet used as the protective layer 18b was laminated | stacked. In the vicinity of the base ends of the third and fourth green sheets, through holes 181a and 181b are formed for electrical connection with the respective electrodes, and at positions corresponding to the through holes on the back surface of the fourth green sheet, After firing, a heater pad pattern to be an electrode pad 19b for connecting terminals was formed.
[0035]
(12) Degreasing and firing The laminate obtained in (1) to (11) is heated from room temperature to 420 ° C. at a temperature rising rate of 10 ° C./hour in an air atmosphere and held for 2 hours. Degreasing treatment was performed. Thereafter, the temperature is increased to 1100 ° C. at a temperature increase rate of 100 ° C./hour, and further increased to 1520 ° C. at a temperature increase rate of 60 ° C./hour, and kept at this temperature for 1 hour for firing. As shown in FIG. 4, 300 gas sensor elements were obtained in which the solid electrolyte body had a main body portion and a peripheral portion, and the solid electrolyte body and the detection electrode lead portion were separated by the upper insulating layer.
[0036]
[2] In the same process as the element [1] in which the shape of the detection electrode is changed, the shape of the reference electrode is fixed, and the shape of the detection electrode, the positional relationship with respect to the reference electrode, and the thickness of the solid electrolyte body are changed in various ways. In addition, 300 elements were prepared in which the distance between the outer peripheral line of the reference electrode and the outer peripheral line of the detection electrode and the degree of overlap were changed as shown in Table 1.
[0037]
[Table 1]
Figure 0004426065
[0038]
In Table 1, “peripheral line overlap” is a part on the outer peripheral line of the reference electrode part, and the shortest distance from the outer peripheral line of the detection electrode part is a part parallel to the outer peripheral line of the detection electrode part. means the length of the shorter peripheral line of ones of the outer peripheral line of length / the electrodes of the predetermined value or less part of the thickness of the solid electrolyte body. More specifically, a value obtained by dividing the shortest distance between the two electrode parts represented by the shortest distance between one point on the outer peripheral line of the reference electrode part and the outer peripheral line of the detection electrode part by the thickness of the solid electrolyte body is predetermined. The ratio of the length on the outer circumference of the reference electrode portion where the points that are less than or equal to the value are continuously formed and the shorter length of the outer circumference of both electrode portions represents the degree of overlap of the outer circumference It is a parameter. Although the predetermined value can be set as appropriate, considering that it is difficult to generate a crack originally regardless of the degree of overlap if the predetermined value is large, the predetermined value exceeds 3 when evaluating the presence or absence of cracks. Setting a large value is not preferable.
[0039]
The element prepared in [2] was immersed in water so that at least the solid electrolyte part was completely immersed, and the resistance value between the reference electrode and water was measured to evaluate the presence or absence of cracks. As a result, no cracks occurred in the elements of the first invention (Experimental Examples 11 and 15), while cracks occurred in elements not included in the first invention (for example, Experimental Examples 3 and 7). In addition, when the thickness of the solid electrolyte body is 120 μm or more (for example, Experimental Examples 25 and 28), the occurrence of cracks can be sufficiently suppressed. Further, as in the first aspect of the invention, if the thickness of both electrode portions is made relatively thin with respect to the solid electrolyte body (comparison between Experimental Examples 29-31 and Experimental Examples 32-34), the cracks are more effectively caused. Can be suppressed. In particular, as in the second invention, when the solid electrolyte body contains 10 to 80% by mass of alumina which is a constituent component of the substrate, the degree of overlap of the outer peripheral lines should be set as in the first invention. Thus, the generation of cracks can be more effectively suppressed.
[0040]
【The invention's effect】
By setting it as an electrode structure like 1st invention, it can be set as the gas sensor element by which generation | occurrence | production of the crack of a solid electrolyte body is suppressed. Furthermore, according to the fourth aspect of the present invention, by including such an element, a gas sensor having excellent durability can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view schematically showing a reference electrode and a detection electrode used in a gas sensor element of the present invention.
FIG. 2 is a plan view schematically showing a conventional reference electrode and detection electrode used in a gas sensor element.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a manufacturing process of the gas sensor element of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of an example of a gas sensor element of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the gas sensor of the present invention.
FIG. 6 is a plan view of a green sheet for cutting out 10 unfired laminated bodies having an element shape from a central portion.
7 is a schematic diagram showing a state in which four green sheets shown in FIG. 6 are stacked. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Gas sensor element 11a; 1st base | substrate, 11b; 2nd base | substrate, 111a; Through hole, 12; Heat generating resistor, 121; Heat generating part, 122: Heater lead part, 13: Buffer layer, 14a; Reference electrode, 141a Reference electrode part, 1411a; Reference electrode outer periphery line, 14b; Detection electrode, 141b; Detection electrode part, 1411b; Detection electrode outer periphery line, 15a; First solid electrolyte body, 15b; Second solid electrolyte body, 151; 152; peripheral layer, 16a; first insulating layer, 16b; second insulating layer, 162; upper insulating layer, 17; porous layer, 18a; first protective layer, 18b second protective layer, 2; : Metal shell, 211; metal shell screw part, 3; green sheet, 31; through hole, 32; square hole.

Claims (4)

固体電解質体と、該固体電解質体の一面に接して配設され、参照電極部と参照電極リード部とを有する参照電極と、該固体電解質体の他面に接して配設され、検知電極部と検知電極リード部とを有する検知電極と、を備えるガスセンサ素子において、上記参照電極部の外周線上の部分であって、上記検知電極部の外周線と平行な部分のうち、上記検知電極部の外周線との最短距離が、上記固体電解質体の厚さの3.0倍以下である連続する部分の長さが、上記参照電極部の外周線と上記検知電極部の外周線のうちの短いほうの外周線の1/10以下であり、
上記参照電極部及び上記検知電極部の厚さが、上記固体電解質体の厚さの1/3以下であることを特徴とするガスセンサ素子。
A solid electrolyte body, a reference electrode disposed in contact with one surface of the solid electrolyte body, and having a reference electrode portion and a reference electrode lead portion; and a detection electrode portion disposed in contact with the other surface of the solid electrolyte body And a sensing electrode having a sensing electrode lead portion, wherein the sensing electrode portion is a portion of the reference electrode portion on the outer circumferential line and parallel to the outer circumferential line of the sensing electrode portion. The length of the continuous portion where the shortest distance to the outer peripheral line is 3.0 times or less the thickness of the solid electrolyte body is short of the outer peripheral line of the reference electrode portion and the outer peripheral line of the detection electrode portion 1/10 or less of the outer perimeter line,
The gas sensor element characterized in that the thickness of the reference electrode part and the detection electrode part is 1/3 or less of the thickness of the solid electrolyte body.
上記固体電解質体は、絶縁性を有する基体の表面に配設され、該固体電解質体は、該基体の構成成分を10〜80質量%含有する請求項1に記載のガスセンサ素子。  2. The gas sensor element according to claim 1, wherein the solid electrolyte body is disposed on a surface of an insulating substrate, and the solid electrolyte body contains 10 to 80 mass% of a component of the substrate. 上記固体電解質体は、ジルコニア及びアルミナを主成分とし、上記基体は、アルミナを主成分とする請求項1又は2に記載のガスセンサ素子。  The gas sensor element according to claim 1, wherein the solid electrolyte body includes zirconia and alumina as main components, and the base includes alumina as a main component. 請求項1乃至3のうちのいずれか1項に記載のガスセンサ素子を備えることを特徴とするガスセンサ。  A gas sensor comprising the gas sensor element according to any one of claims 1 to 3.
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