JP4887981B2 - Method for manufacturing gas sensor element - Google Patents
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- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Description
本発明は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するためのガスセンサ素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a gas sensor element for detecting a specific gas concentration in a gas to be measured.
従来より、固体電解質体の一方の面に被測定ガス側電極を、他方の面に基準ガス側電極を設けて、排気ガス等の被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するためのガスセンサ素子がある。該ガスセンサ素子は、排気ガス等の被測定ガス中に含まれる被毒物から被測定ガス側電極を保護するために、被測定ガスを導入するガス導入口を覆うように、多孔質保護層を設けている。
この多孔質保護層は、ガスセンサ素子の先端部をセラミックの保護層形成材料に浸漬して付着させることによって形成するため、基本的にガスセンサ素子の先端部の全周にわたって形成されることとなる。
Conventionally, a gas sensor element for detecting a specific gas concentration in a measured gas such as exhaust gas by providing a measured gas side electrode on one surface of the solid electrolyte body and a reference gas side electrode on the other surface has been provided. is there. The gas sensor element is provided with a porous protective layer so as to cover a gas inlet for introducing the measurement gas in order to protect the measurement gas side electrode from poisonous substances contained in the measurement gas such as exhaust gas. ing.
Since the porous protective layer is formed by immersing and attaching the tip of the gas sensor element to the ceramic protective layer forming material, the porous protective layer is basically formed over the entire circumference of the tip of the gas sensor element.
また、内燃機関の排気ガス中には、燃料の燃焼により発生する水滴が含まれており、この水滴等がガスセンサの使用時に高温になっているセラミックのガスセンサ素子、特にヒータ部に付着すると、付着した部分が急激に温度低下し、周囲との間に温度差が発生する。これによる応力によりセラミックにクラック、亀裂等が入り、発熱体の断線に至る場合がある。 Further, the exhaust gas of the internal combustion engine contains water droplets generated by the combustion of the fuel. If these water droplets or the like adhere to the ceramic gas sensor element, particularly the heater part, which is at a high temperature when the gas sensor is used, it adheres. The temperature of the affected part rapidly decreases, and a temperature difference is generated between it and the surrounding area. The stress due to this may cause cracks, cracks, etc. in the ceramic, leading to disconnection of the heating element.
即ち、ガスセンサ素子は内蔵されたヒータ部によって加熱されるが、そのとき、ガスセンサ素子の表面に被測定ガスと共に飛来した水滴が付着すると、素子割れを招くおそれがある。特に、上記ヒータ部の発熱体に近いヒータ基板の側方角部に被水すると、周囲との間に大きな温度差ができると共に応力が集中しやすく、素子割れを招きやすい。 In other words, the gas sensor element is heated by a built-in heater unit. At this time, if water droplets flying together with the gas to be measured adhere to the surface of the gas sensor element, the element may be cracked. In particular, when the water is applied to the side corners of the heater substrate close to the heating element of the heater part, a large temperature difference can be generated between the heater and the surroundings, and stress is likely to be concentrated, leading to element cracking.
本発明者らが、水滴の付着によるクラックの発生状況を観察したところ、多孔質保護層に付着した水滴が多孔質保護層の保水性により瞬時に吸収、拡散し、付着部周辺の温度が急激に低下しており、多孔質保護層が耐被水性を低下させていることを見出した。そして上記のごとく素子割れが生じやすいヒータ基板の側方角部にも多孔質保護層が形成されていると、上記側方角部に被水したときに特に被水割れを招きやすいと考えられる。 When the present inventors observed the occurrence of cracks due to the adhesion of water droplets, the water droplets adhering to the porous protective layer were instantly absorbed and diffused by the water retention of the porous protective layer, and the temperature around the adhered portion suddenly increased. It was found that the water resistance of the porous protective layer was lowered. If a porous protective layer is also formed on the side corners of the heater substrate where element cracking is likely to occur as described above, it is considered that water cracking is particularly likely to occur when the side corners are covered with water.
また、逆に、多孔質保護層がない方が、耐被水性に優れていることがわかった。多孔質保護層がない場合、センサ素子表面に付着した水滴は、ライデンフロスト現象により、素子表面に殆ど広がることなく、瞬時に弾かれるように素子表面から離れるため、素子温度の低下は、多孔質保護層がある場合に比べて非常に小さく抑えることができ、その結果、水滴が付着した場合にクラックが生じ難いガスセンサ素子とすることができるものと考えられる。
ライデンフロスト現象とは、ガスセンサ素子の表面の高温部に水滴が接触した際に、水滴の表面が瞬時に蒸発し、蒸発した水蒸気層が素子表面と水滴の間に断熱層として作用する現象である。
On the other hand, it was found that the one without the porous protective layer was excellent in water resistance. In the absence of a porous protective layer, the water droplets adhering to the sensor element surface are almost free from spreading on the element surface due to the Leidenfrost phenomenon. Compared with the case where there is a protective layer, it can be suppressed to a very small size, and as a result, it is considered that a gas sensor element in which cracks are unlikely to occur when water droplets adhere thereto is considered.
The Leidenfrost phenomenon is a phenomenon in which when a water droplet comes into contact with the high temperature portion of the surface of the gas sensor element, the surface of the water droplet instantly evaporates and the evaporated water vapor layer acts as a heat insulating layer between the element surface and the water droplet. .
一方、被水割れを防止するために、敢えて、ガスセンサ素子の全周に多孔質保護層を形成したものが開示されている(特許文献1)。しかしながら、上記のごとく、多孔質保護層は、保水効果があることにより、ヒータ基板の側方角部に多孔質保護層を形成することは、かえって被水割れを招きやすくする。
また、多孔質保護層の厚みを大きくすれば、付着した水滴を面方向に分散させて、水滴が素子表面に到達しないようにすることができるために、被水割れを抑制することができる。しかし、この場合には、ガスセンサ素子の熱容量が大きくなってしまい、速熱性が低下してしまう。これにより、ガスセンサ素子の早期活性を妨げることとなり、エンジン始動時における正確なガス濃度検出を行うことが困難となるという問題がある。
On the other hand, in order to prevent water cracking, a gas protective element having a porous protective layer formed all around is disclosed (Patent Document 1). However, as described above, since the porous protective layer has a water retention effect, the formation of the porous protective layer at the side corners of the heater substrate tends to cause water cracking.
Further, if the thickness of the porous protective layer is increased, the attached water droplets can be dispersed in the surface direction so that the water droplets do not reach the element surface, so that water cracking can be suppressed. However, in this case, the heat capacity of the gas sensor element is increased, and the rapid thermal performance is reduced. This hinders early activation of the gas sensor element, and there is a problem that it is difficult to accurately detect the gas concentration when the engine is started.
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり、被水割れを防ぐと共に早期活性を確保するガスセンサ素子の製造方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a gas sensor element that prevents water cracking and ensures early activation.
第1の参考発明は、酸素イオン伝導性の固体電解質体と、該固体電解質体の一方の面に設けた被測定ガス側電極と、上記固体電解質体の他方の面に形成した基準ガス側電極と、上記固体電解質体に積層したヒータ部とを有し、該ヒータ部は、通電によって発熱する発熱体をヒータ基板に形成してなると共に、該ヒータ基板が上記固体電解質体に積層されており、上記被測定ガス側電極に被測定ガスを導入するガス導入口のうち被測定ガスに暴露される領域を少なくとも覆うように形成された多孔質保護層を表面に有しており、また、該多孔質保護層を形成しない保護層非形成部を、上記発熱体の軸方向長さに対応する領域における上記ヒータ基板の側方角部である発熱体側方角部の少なくとも一部に配置しているガスセンサ素子を製造する方法であって、
上記ガスセンサ素子における少なくとも上記ガス導入口が形成されている長さ領域のうち被測定ガスに暴露される領域の全表面に、上記多孔質保護層を形成し、
次いで、上記発熱体側方角部に形成された上記多孔質保護層の少なくとも一部を研磨除去することにより、上記保護層非形成部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。
A first reference invention includes an oxygen ion conductive solid electrolyte body, a measured gas side electrode provided on one surface of the solid electrolyte body, and a reference gas side electrode formed on the other surface of the solid electrolyte body And a heater portion laminated on the solid electrolyte body. The heater portion is formed by forming a heating element that generates heat upon energization on the heater substrate, and the heater substrate is laminated on the solid electrolyte body. And a porous protective layer formed on the surface so as to cover at least a region exposed to the gas to be measured among the gas introduction port for introducing the gas to be measured to the gas to be measured side electrode, A gas sensor in which a protective layer non-forming portion that does not form a porous protective layer is disposed in at least a part of a side portion of the heating element that is a side portion of the heater substrate in a region corresponding to the axial length of the heating element. Those who manufacture elements There is,
The porous protective layer is formed on the entire surface of the region exposed to the gas to be measured among at least the length region where the gas inlet is formed in the gas sensor element,
Then, by polishing removing at least a portion of the porous protective layer formed on the heat generating side corner portion, Ru manufacturing method near the gas sensor element characterized by providing the protective layer-free portion.
次に、第1の参考発明の作用効果につき説明する。
上記ガスセンサ素子の製造方法においては、上述のごとく、ガスセンサ素子における少なくともガス導入口が形成されている長さ領域のうち被測定ガスに暴露される領域の全表面に、多孔質保護層を形成し、次いで、上記発熱体側方角部に形成された多孔質保護層の少なくとも一部を研磨除去する。
これにより、上記ガス導入口を確実に覆うように多孔質保護層を容易に形成することができると共に、上記発熱体側方角部に上記保護層非形成部を容易かつ確実に設けることができる。
Next, the effect of the first reference invention will be described.
In the gas sensor element manufacturing method, as described above, a porous protective layer is formed on the entire surface of the area exposed to the gas to be measured among at least the length of the gas sensor element where the gas inlet is formed. Then, at least a part of the porous protective layer formed on the side portion of the heating element is polished and removed.
Thereby, while being able to form a porous protective layer easily so that the said gas inlet may be covered reliably, the said protective layer non-formation part can be provided easily and reliably in the said heat generating body side corner part.
このように、上記ガス導入口を確実に覆うように多孔質保護層を容易に形成することができるため、本製造方法により得られるガスセンサ素子においては、被測定ガス中に含まれる被毒物を除去して、被測定ガス側電極の被毒を防ぐことができる。
また、上記のごとく、上記多孔質保護層を形成しない上記保護層非形成部が、上記発熱体側方角部の少なくとも一部に確実に設けることができるため、得られるガスセンサ素子の被水割れを効果的に抑制することができる。
As described above, since the porous protective layer can be easily formed so as to reliably cover the gas inlet, the gas sensor element obtained by the present manufacturing method removes poisonous substances contained in the measured gas. Thus, poisoning of the measured gas side electrode can be prevented.
Further, as described above, the protective layer non-forming portion that does not form the porous protective layer can be reliably provided in at least a part of the side portion of the heating element side, so that the resulting gas sensor element is effectively cracked. Can be suppressed.
つまり、被水割れの抑制効果のメカニズムとしては、以下のように考えることができる。
上記発熱体側方角部は、上述のごとく、被水した場合に熱応力が特に集中しやすい部分であり、第1の参考発明により得られるガスセンサ素子においては、この熱応力が集中しやすい部分に、多孔質保護層を形成しない部分である「保護層非形成部」が設けられる。
That is, the mechanism of the effect of suppressing water cracking can be considered as follows.
As described above, the heating element side corner portion is a portion where thermal stress is particularly likely to be concentrated when exposed to water, and in the gas sensor element obtained by the first reference invention , the thermal stress is likely to be concentrated on the portion. A “protective layer non-forming portion”, which is a portion where the porous protective layer is not formed, is provided.
保護層非形成部は、保水性を有しておらず、仮に保護層非形成部に水滴が付着したとしても、上述したライデンフロスト現象により水滴は瞬時に素子表面から離れ、その被水部分の温度低下を抑制することができる。それ故、保護層非形成部を上記発熱体側方角部に配置することにより、被水割れを効果的に防ぐことができる。 The protective layer non-forming portion does not have water retention, and even if water droplets adhere to the protective layer non-forming portion, the water droplets instantaneously leave the surface of the element due to the Leidenfrost phenomenon described above, and Temperature drop can be suppressed. Therefore, water cracking can be effectively prevented by disposing the protective layer non-forming portion in the side portion of the heating element.
また、上記ガスセンサ素子においては、多孔質保護層を全周に設けることもないし、特に多孔質保護層の厚みを大きくする必要もない。それ故、ガスセンサ素子の熱容量を小さく抑えることができ、速熱性を確保することができる。これにより、ガスセンサ素子の早期活性を確保することができる。 In the gas sensor element, the porous protective layer is not provided on the entire circumference, and it is not particularly necessary to increase the thickness of the porous protective layer. Therefore, the heat capacity of the gas sensor element can be kept small, and quick heat performance can be ensured. Thereby, the early activation of a gas sensor element is securable.
以上のごとく、第1の参考発明によれば、被水割れを防ぐと共に早期活性を確保するガスセンサ素子の製造方法を提供することができる。 As described above, according to the first reference invention , it is possible to provide a method for manufacturing a gas sensor element that prevents water cracking and ensures early activity.
第2の参考発明は、酸素イオン伝導性の固体電解質体と、該固体電解質体の一方の面に設けた被測定ガス側電極と、上記固体電解質体の他方の面に形成した基準ガス側電極と、上記固体電解質体に積層したヒータ部とを有し、該ヒータ部は、通電によって発熱する発熱体をヒータ基板に形成してなると共に、該ヒータ基板が上記固体電解質体に積層されており、上記被測定ガス側電極に被測定ガスを導入するガス導入口のうち被測定ガスに暴露される領域を少なくとも覆うように形成された多孔質保護層を表面に有しており、また、該多孔質保護層を形成しない保護層非形成部を、上記発熱体の軸方向長さに対応する領域における、上記ヒータ部を設けた側とは反対側の表面であって上記ガス導入口を除く部分の少なくとも一部に配置しているガスセンサ素子を製造する方法であって、
上記ガスセンサ素子における少なくとも上記ガス導入口が形成されている長さ領域のうち被測定ガスに暴露される領域の全表面に、上記多孔質保護層を形成し、
次いで、上記ガスセンサ素子における、上記ヒータ部を設けた側とは反対側の表面であって上記ガス導入口を除く部分に形成された多孔質保護層の少なくとも一部を研磨除去することにより、上記保護層非形成部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。
The second reference invention includes an oxygen ion conductive solid electrolyte body, a measured gas side electrode provided on one surface of the solid electrolyte body, and a reference gas side electrode formed on the other surface of the solid electrolyte body. And a heater portion laminated on the solid electrolyte body. The heater portion is formed by forming a heating element that generates heat upon energization on the heater substrate, and the heater substrate is laminated on the solid electrolyte body. And a porous protective layer formed on the surface so as to cover at least a region exposed to the gas to be measured among the gas introduction port for introducing the gas to be measured to the gas to be measured side electrode, A protective layer non-forming portion that does not form a porous protective layer is a surface opposite to the side where the heater portion is provided in a region corresponding to the axial length of the heating element, excluding the gas inlet. Placed on at least part of the part A method of manufacturing a gas sensor element,
The porous protective layer is formed on the entire surface of a region exposed to the gas to be measured among at least the length region where the gas inlet is formed in the gas sensor element,
Next, by polishing and removing at least part of the porous protective layer formed on the surface of the gas sensor element on the side opposite to the side where the heater portion is provided and excluding the gas inlet, Ru manufacturing method near the gas sensor element and providing a protective layer-free portion.
次に、第2の参考発明の作用効果につき説明する。
上記製造方法により得られるガスセンサ素子においては、上記ヒータ部を設けた側とは反対側の表面に、多孔質保護層のない保護層非形成部が配される。それ故、上記ヒータ部を設けた側とは反対側の表面が被水したとき、瞬時に水滴を素子表面から離脱させることができ、素子表面の温度低下を抑制し、素子割れを抑制することができる。また、上記多孔質保護層の形成量が少なくなる分、ガスセンサ素子の熱容量を小さくして、早期活性を容易にすることができる。
Next, the function and effect of the second reference invention will be described.
In the gas sensor element obtained by the above manufacturing method, a protective layer non-forming portion without a porous protective layer is disposed on the surface opposite to the side on which the heater portion is provided. Therefore, when the surface opposite to the side where the heater is provided is wetted, water droplets can be instantaneously detached from the element surface, suppressing the temperature drop on the element surface, and suppressing element cracking. Can do. In addition, since the amount of the porous protective layer formed is reduced, the heat capacity of the gas sensor element can be reduced to facilitate early activation.
以上のごとく、第2の参考発明によれば、被水割れを防ぐと共に早期活性を確保するガスセンサ素子の製造方法を提供することができる。 As described above, according to the second reference invention , it is possible to provide a method for manufacturing a gas sensor element that prevents water cracking and ensures early activity.
第1の発明は、酸素イオン伝導性の固体電解質体と、該固体電解質体の一方の面に設けた被測定ガス側電極と、上記固体電解質体の他方の面に形成した基準ガス側電極と、上記固体電解質体に積層したヒータ部とを有し、該ヒータ部は、通電によって発熱する発熱体をヒータ基板に形成してなると共に、該ヒータ基板が上記固体電解質体に積層されており、上記被測定ガス側電極に被測定ガスを導入するガス導入口のうち被測定ガスに暴露される領域を少なくとも覆うように形成された多孔質保護層を表面に有しており、また、該多孔質保護層を形成しない保護層非形成部を、上記発熱体の軸方向長さに対応する領域における上記ヒータ基板の側方角部である発熱体側方角部の少なくとも一部に配置しているガスセンサ素子を製造する方法であって、
上記発熱体側方角部の少なくとも一部に、有機材料からなるマスク層を形成し、
次いで、上記ガスセンサ素子における少なくとも上記ガス導入口が形成されている長さ領域のうち被測定ガスに暴露される領域の全表面に、上記マスク層を覆うように、上記多孔質保護層を形成するための保護層形成材料を付着させ、
次いで、熱処理を行うことにより、上記多孔質保護層を焼成すると共に、上記マスク層を焼失させて該マスク層上の上記多孔質保護層を除去して、上記保護層非形成部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)。
The first invention includes an oxygen ion conductive solid electrolyte body, a gas side electrode to be measured provided on one surface of the solid electrolyte body, and a reference gas side electrode formed on the other surface of the solid electrolyte body. A heater part laminated on the solid electrolyte body, and the heater part is formed on a heater substrate that generates heat when energized, and the heater substrate is laminated on the solid electrolyte body, A porous protective layer is formed on the surface so as to cover at least a region exposed to the measurement gas in the gas introduction port for introducing the measurement gas to the measurement gas side electrode. A gas sensor element in which a non-protective layer forming portion that does not form a quality protective layer is disposed in at least a part of a side portion of the heating element that is a side portion of the heater substrate in a region corresponding to the axial length of the heating element. In the way of manufacturing I,
Forming a mask layer made of an organic material on at least a part of the side portion of the heating element side,
Next, the porous protective layer is formed so as to cover the mask layer on the entire surface of the region exposed to the gas to be measured among at least the length region where the gas introduction port is formed in the gas sensor element. Attach protective layer forming material for,
Next, the porous protective layer is baked by performing a heat treatment, and the mask layer is burned out to remove the porous protective layer on the mask layer, thereby providing the protective layer non-forming portion. It is in the manufacturing method of the gas sensor element characterized by ( Claim 1 ).
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記ガスセンサ素子の製造方法においては、上記のごとく、上記発熱体側方角部に形成した上記マスク層の上から、ガスセンサ素子の所定長さ領域の全表面に上記保護層形成材料を付着させ、次いで、熱処理を行う。これにより、上記多孔質保護層を焼成すると共に、上記マスク層を焼失させて該マスク層上の上記多孔質保護層を除去して、上記保護層非形成部を設ける。
Next, the effects of the present invention will be described.
In the method of manufacturing the gas sensor element, as described above, the protective layer forming material is attached to the entire surface of the predetermined length region of the gas sensor element from above the mask layer formed in the side portion of the heating element. Heat treatment is performed. Thus, the porous protective layer is baked, and the mask layer is burned away to remove the porous protective layer on the mask layer, thereby providing the protective layer non-forming portion.
それ故、上記ガス導入口を確実に覆うように多孔質保護層を容易に形成することができると共に、上記発熱体側方角部に上記保護層非形成部を容易かつ確実に設けることができる。また、上記多孔質保護層の焼成と上記マスク層の焼失とを一つの工程で行うことができるため、生産効率を向上させることができる。 Therefore, the porous protective layer can be easily formed so as to reliably cover the gas inlet, and the protective layer non-forming portion can be easily and reliably provided in the side portion of the heating element. Moreover, since the porous protective layer can be baked and the mask layer can be burned out in one step, the production efficiency can be improved.
このように、上記ガス導入口を確実に覆うように多孔質保護層を容易に形成することができるため、本製造方法により得られるガスセンサ素子においては、被測定ガス中に含まれる被毒物を除去して、被測定ガス側電極の被毒を防ぐことができる。
また、上記のごとく、上記多孔質保護層を形成しない上記保護層非形成部が、上記発熱体側方角部の少なくとも一部に確実に設けることができるため、得られるガスセンサ素子の被水割れを効果的に抑制することができる。
As described above, since the porous protective layer can be easily formed so as to reliably cover the gas inlet, the gas sensor element obtained by the present manufacturing method removes poisonous substances contained in the measured gas. Thus, poisoning of the measured gas side electrode can be prevented.
Further, as described above, the protective layer non-forming portion that does not form the porous protective layer can be reliably provided in at least a part of the side portion of the heating element side, so that the resulting gas sensor element is effectively cracked. Can be suppressed.
以上のごとく、本発明によれば、被水割れを防ぐと共に早期活性を確保するガスセンサ素子の製造方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a gas sensor element that prevents water cracking and ensures early activity.
第2の発明は、酸素イオン伝導性の固体電解質体と、該固体電解質体の一方の面に設けた被測定ガス側電極と、上記固体電解質体の他方の面に形成した基準ガス側電極と、上記固体電解質体に積層したヒータ部とを有し、該ヒータ部は、通電によって発熱する発熱体をヒータ基板に形成してなると共に、該ヒータ基板が上記固体電解質体に積層されており、上記被測定ガス側電極に被測定ガスを導入するガス導入口のうち被測定ガスに暴露される領域を少なくとも覆うように形成された多孔質保護層を表面に有しており、また、該多孔質保護層を形成しない保護層非形成部を、上記発熱体の軸方向長さに対応する領域における、上記ヒータ部を設けた側とは反対側の表面であって上記ガス導入口を除く部分の少なくとも一部に配置しているガスセンサ素子を製造する方法であって、
上記ヒータ部を設けた側とは反対側の表面であって上記ガス導入口を除く部分の少なくとも一部に、有機材料からなるマスク層を形成し、
次いで、上記ガスセンサ素子における少なくとも上記ガス導入口が形成されている長さ領域のうち被測定ガスに暴露される領域の全表面に、上記マスク層を覆うように、上記多孔質保護層を形成するための保護層形成材料を付着させ、
次いで、熱処理を行うことにより、上記多孔質保護層を焼成すると共に、上記マスク層を焼失させて該マスク層上の上記多孔質保護層を除去して、上記保護層非形成部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2)。
The second invention includes an oxygen ion conductive solid electrolyte body, a gas side electrode to be measured provided on one surface of the solid electrolyte body, and a reference gas side electrode formed on the other surface of the solid electrolyte body. A heater part laminated on the solid electrolyte body, and the heater part is formed on a heater substrate that generates heat when energized, and the heater substrate is laminated on the solid electrolyte body, A porous protective layer is formed on the surface so as to cover at least a region exposed to the measurement gas in the gas introduction port for introducing the measurement gas to the measurement gas side electrode. A portion where the protective layer non-forming portion that does not form a quality protective layer is a surface on the opposite side of the heater portion in the region corresponding to the axial length of the heating element, excluding the gas inlet That is placed on at least a part of A method of manufacturing a sensor element,
A mask layer made of an organic material is formed on at least a part of the surface on the side opposite to the side where the heater is provided and excluding the gas inlet,
Next, the porous protective layer is formed so as to cover the mask layer on the entire surface of the region exposed to the gas to be measured among at least the length region where the gas introduction port is formed in the gas sensor element. Attach protective layer forming material for,
Next, the porous protective layer is baked by performing a heat treatment, and the mask layer is burned out to remove the porous protective layer on the mask layer, thereby providing the protective layer non-forming portion. It is in the manufacturing method of the gas sensor element characterized by ( Claim 2 ).
本発明においても、上記第2の参考発明と同様に、上記ヒータ部を設けた側とは反対側の表面に、多孔質保護層のない保護層非形成部が配される。それ故、上記ヒータ部を設けた側とは反対側の表面が被水したとき、瞬時に水滴を素子表面から離脱させることができ、素子表面の温度低下を抑制し、素子割れを抑制することができる。また、上記多孔質保護層の形成量が少なくなる分、ガスセンサ素子の熱容量を小さくして、早期活性を容易にすることができる。 In the present invention, similarly to the second reference invention , a protective layer non-forming portion without a porous protective layer is disposed on the surface opposite to the side where the heater portion is provided. Therefore, when the surface opposite to the side where the heater is provided is wetted, water droplets can be instantaneously detached from the element surface, suppressing the temperature drop on the element surface, and suppressing element cracking. Can do. In addition, since the amount of the porous protective layer formed is reduced, the heat capacity of the gas sensor element can be reduced to facilitate early activation.
以上のごとく、本発明によれば、被水割れを防ぐと共に早期活性を確保するガスセンサ素子の製造方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a gas sensor element that prevents water cracking and ensures early activity.
第3の発明は、酸素イオン伝導性の固体電解質体と、該固体電解質体の一方の面に設けた被測定ガス側電極と、上記固体電解質体の他方の面に形成した基準ガス側電極と、上記固体電解質体に積層したヒータ部とを有し、該ヒータ部は、通電によって発熱する発熱体をヒータ基板に形成してなると共に、該ヒータ基板が上記固体電解質体に積層されており、上記被測定ガス側電極に被測定ガスを導入するガス導入口のうち被測定ガスに暴露される領域を少なくとも覆うように形成された多孔質保護層を表面に有しており、また、該多孔質保護層を形成しない保護層非形成部を、上記発熱体の軸方向長さに対応する領域における上記ヒータ基板の側方角部である発熱体側方角部の少なくとも一部に配置しているガスセンサ素子を製造する方法であって、
上記多孔質保護層を形成する保護層形成材料を、少なくとも上記ガス導入口のうち被測定ガスに暴露される領域を覆うと共に上記発熱体側方角部の少なくとも一部を残すように、上記ガスセンサ素子の表面に付着させ、
次いで、上記保護層形成材料を熱処理して上記多孔質保護層を形成す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7)。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an oxygen ion conductive solid electrolyte body, a measured gas side electrode provided on one surface of the solid electrolyte body, and a reference gas side electrode formed on the other surface of the solid electrolyte body. A heater part laminated on the solid electrolyte body, and the heater part is formed on a heater substrate that generates heat when energized, and the heater substrate is laminated on the solid electrolyte body, A porous protective layer is formed on the surface so as to cover at least a region exposed to the measurement gas in the gas introduction port for introducing the measurement gas to the measurement gas side electrode. A gas sensor element in which a non-protective layer forming portion that does not form a quality protective layer is disposed in at least a part of a side portion of the heating element that is a side portion of the heater substrate in a region corresponding to the axial length of the heating element. In the way of manufacturing I,
The protective layer forming material for forming the porous protective layer covers at least a part of the gas introduction port exposed to the gas to be measured and leaves at least a part of the side portion of the heating element side of the gas sensor element. Adhere to the surface,
Next, the method for producing a gas sensor element is characterized in that the protective layer forming material is heat-treated to form the porous protective layer ( Claim 7 ).
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記ガスセンサ素子の製造方法においては、上記のごとく、上記保護層形成材料を、上記ガス導入口を覆うと共に上記発熱体側方角部の少なくとも一部を残すように、ガスセンサ素子の表面に付着させ、次いで、保護層形成材料を焼成して多孔質保護層を形成する。
Next, the effects of the present invention will be described.
In the method of manufacturing the gas sensor element, as described above, the protective layer forming material is attached to the surface of the gas sensor element so as to cover the gas inlet and leave at least part of the side portion of the heating element side, The porous layer is formed by firing the protective layer forming material.
それ故、上記ガス導入口を確実に覆うように多孔質保護層を容易に形成することができると共に、上記発熱体側方角部に上記保護層非形成部を容易かつ確実に設けることができる。
このように、上記ガス導入口を確実に覆うように多孔質保護層を容易に形成することができるため、本製造方法により得られるガスセンサ素子においては、被測定ガス中に含まれる被毒物を除去して、被測定ガス側電極の被毒を防ぐことができる。
また、上記のごとく、上記多孔質保護層を形成しない上記保護層非形成部が、上記発熱体側方角部の少なくとも一部に確実に設けることができるため、得られるガスセンサ素子の被水割れを効果的に抑制することができる。
Therefore, the porous protective layer can be easily formed so as to reliably cover the gas inlet, and the protective layer non-forming portion can be easily and reliably provided in the side portion of the heating element.
As described above, since the porous protective layer can be easily formed so as to reliably cover the gas inlet, the gas sensor element obtained by the present manufacturing method removes poisonous substances contained in the measured gas. Thus, poisoning of the measured gas side electrode can be prevented.
Further, as described above, the protective layer non-forming portion that does not form the porous protective layer can be reliably provided in at least a part of the side portion of the heating element side, so that the resulting gas sensor element is effectively cracked. Can be suppressed.
以上のごとく、本発明によれば、被水割れを防ぐと共に早期活性を確保するガスセンサ素子の製造方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a gas sensor element that prevents water cracking and ensures early activity.
第4の発明は、酸素イオン伝導性の固体電解質体と、該固体電解質体の一方の面に設けた被測定ガス側電極と、上記固体電解質体の他方の面に形成した基準ガス側電極と、上記固体電解質体に積層したヒータ部とを有し、該ヒータ部は、通電によって発熱する発熱体をヒータ基板に形成してなると共に、該ヒータ基板が上記固体電解質体に積層されており、上記被測定ガス側電極に被測定ガスを導入するガス導入口のうち被測定ガスに暴露される領域を少なくとも覆うように形成された多孔質保護層を表面に有しており、また、該多孔質保護層を形成しない保護層非形成部を、上記発熱体の軸方向長さに対応する領域における、上記ヒータ部を設けた側とは反対側の表面であって上記ガス導入口を除く部分の少なくとも一部に配置しているガスセンサ素子を製造する方法であって、
上記多孔質保護層を形成する保護層形成材料を、少なくとも上記ガス導入口のうち被測定ガスに暴露される領域を覆うと共に、上記ヒータ部を設けた側とは反対側の表面であって上記ガス導入口を除く部分の少なくとも一部を残すように、上記ガスセンサ素子の表面に付着させ、
次いで、上記保護層形成材料を熱処理して上記多孔質保護層を形成す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8)。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an oxygen ion conductive solid electrolyte body, a measured gas side electrode provided on one surface of the solid electrolyte body, and a reference gas side electrode formed on the other surface of the solid electrolyte body. A heater part laminated on the solid electrolyte body, and the heater part is formed on a heater substrate that generates heat when energized, and the heater substrate is laminated on the solid electrolyte body, A porous protective layer is formed on the surface so as to cover at least a region exposed to the measurement gas in the gas introduction port for introducing the measurement gas to the measurement gas side electrode. A portion where the protective layer non-forming portion that does not form a quality protective layer is a surface on the opposite side of the heater portion in the region corresponding to the axial length of the heating element, excluding the gas inlet That is placed on at least a part of A method of manufacturing a sensor element,
The protective layer forming material for forming the porous protective layer covers at least a region of the gas inlet that is exposed to the gas to be measured, and is a surface opposite to the side on which the heater portion is provided, and Adhering to the surface of the gas sensor element so as to leave at least part of the portion excluding the gas inlet,
Next, the method for producing a gas sensor element is characterized in that the protective layer forming material is heat-treated to form the porous protective layer ( claim 8 ).
本発明においても、上記第2の参考発明と同様に、上記ヒータ部を設けた側とは反対側の表面に、多孔質保護層のない保護層非形成部が配される。それ故、上記ヒータ部を設けた側とは反対側の表面が被水したとき、瞬時に水滴を素子表面から離脱させることができ、素子表面の温度低下を抑制し、素子割れを抑制することができる。また、上記多孔質保護層の形成量が少なくなる分、ガスセンサ素子の熱容量を小さくして、早期活性を容易にすることができる。 In the present invention, similarly to the second reference invention , a protective layer non-forming portion without a porous protective layer is disposed on the surface opposite to the side where the heater portion is provided. Therefore, when the surface opposite to the side where the heater is provided is wetted, water droplets can be instantaneously detached from the element surface, suppressing the temperature drop on the element surface, and suppressing element cracking. Can do. In addition, since the amount of the porous protective layer formed is reduced, the heat capacity of the gas sensor element can be reduced to facilitate early activation.
以上のごとく、本発明によれば、被水割れを防ぐと共に早期活性を確保するガスセンサ素子の製造方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a gas sensor element that prevents water cracking and ensures early activity.
本発明において、上記ヒータ基板の側方角部とは、上記ヒータ基板における上記固体電解質体とは反対側の面の側端部の角部であって、上記ガスセンサ素子の側方角部でもある。そして、上記側方角部に面取り部が形成されている場合もあるが、この面取り部についても、上記側方角部に含まれる。 In the present invention, the side corner portion of the heater substrate is a corner portion of a side end portion of a surface of the heater substrate opposite to the solid electrolyte body, and is also a side corner portion of the gas sensor element. In some cases, a chamfered portion is formed in the side corner portion, and the chamfered portion is also included in the side corner portion.
また、上記ガスセンサ素子としては、例えば、自動車エンジン等の各種車両用内燃機関の排気管に設置して、排気ガスフィードバックシステムに使用すべく、排気ガス中の酸素濃度を検出するA/Fセンサ素子やO2センサ素子、或いは排気管に設置する三元触媒の劣化検知等に利用するNOx濃度を検知するNOxセンサ素子等がある。
なお、本明細書において、「先端側」とは、ガスセンサ素子において、排気管等に挿入する側をいい、その反対側を「基端側」という。
In addition, as the gas sensor element, for example, an A / F sensor element that is installed in an exhaust pipe of an internal combustion engine for various vehicles such as an automobile engine and detects an oxygen concentration in the exhaust gas for use in an exhaust gas feedback system. And an O 2 sensor element, or a NOx sensor element for detecting a NOx concentration used for detecting deterioration of a three-way catalyst installed in an exhaust pipe.
In the present specification, the “front end side” refers to the side of the gas sensor element that is inserted into the exhaust pipe or the like, and the opposite side is referred to as the “base end side”.
また、上記多孔質保護層は、上記ガス導入口以外のガスセンサ素子の表面にはなるべく形成されないことが好ましい。上記多孔質保護層が多く形成されると、被水割れの確率が高くなり、また、ガスセンサ素子の早期活性を妨げることとなるからである。従って、理想としては、上記多孔質保護層は上記ガス導入口にのみ設けることが好ましい。 The porous protective layer is preferably not formed as much as possible on the surface of the gas sensor element other than the gas inlet. This is because if the porous protective layer is formed in a large amount, the probability of water cracking increases, and the early activation of the gas sensor element is hindered. Therefore, ideally, the porous protective layer is preferably provided only at the gas inlet.
また、上記保護層非形成部は、上記発熱体の軸方向長さに対応する領域における、上記ヒータ基板の側方角部である発熱体側方角部の全体に設けることが好ましい(請求項14)。
この場合には、被水割れを一層確実に防ぐことができる。即ち、基本的に、上記発熱体の軸方向長さに対応する領域における、上記ヒータ基板の側方角部である発熱体側方角部は、被水による熱応力が集中しやすくクラックを発生しやすいため、かかる部分の全体に保護層非形成部を配置することにより、被水割れを一層確実に防ぐことができる。
The protective layer non-formation part is preferably provided on the entire side of the heating element that is the side corner of the heater substrate in a region corresponding to the axial length of the heating element.
In this case, water cracking can be prevented more reliably. That is, basically, in the region corresponding to the axial length of the heating element, the heating element side corner portion, which is the side corner portion of the heater substrate , is likely to cause thermal stress due to water and easily generate cracks. By arranging the protective layer non-forming part over the entire part, water cracking can be prevented more reliably.
また、上記第1の発明(請求項1)及び上記第3の発明(請求項7)において、上記保護層形成材料としては、例えば、スラリー状あるいはペースト状のものを用いることができる。 In the first invention ( Invention 1 ) and the third invention ( Invention 7 ), as the protective layer forming material, for example, a slurry or paste can be used.
次に、上記第2の参考発明において、上記ガスセンサ素子における少なくとも上記ガス導入口が形成されている長さ領域のうち被測定ガスに暴露される領域の全表面に、上記多孔質保護層を形成した後、上記ヒータ基板の側方角部である発熱体側方角部に形成された上記多孔質保護層の少なくとも一部をも研磨除去することにより、上記発熱体側方角部にも上記保護層非形成部を設けることが好ましい。
この場合には、上記第2の参考発明の作用効果と上記第1の参考発明の作用効果との双方の作用効果を得ることができる。そのため、一層の被水割れ防止及び早期活性を確保するガスセンサ素子の製造方法を提供することができる。
Next, in the second reference invention , the porous protective layer is formed on the entire surface of the region exposed to the gas to be measured in at least the length region where the gas inlet is formed in the gas sensor element. Then, by polishing and removing at least a part of the porous protective layer formed in the side portion of the heating element that is the side portion of the heater substrate, the protective layer non-forming portion is also formed in the side portion of the heating element. it is not preferable to provide.
In this case, both the operational effects of the second reference invention and the operational effects of the first reference invention can be obtained. Therefore, it is possible to provide a method of manufacturing a gas sensor element that ensures further prevention of water cracking and early activation.
次に、第1又は2の参考発明において、上記多孔質保護層の研磨除去は、弾性発泡体に砥粒を含有させた弾性研磨具によって行うことが好ましい。
この場合には、上記多孔質保護層の研磨除去を容易かつ確実に行うことができる。また、上記弾性研磨具のガスセンサ素子の形状への追従性により、上記ガスセンサ素子における上記発熱体側方角部のほかに、その周辺部も同時に研磨することができる。そのため、効率的に多孔質保護層の除去を行うことができ、生産性を向上させることができる。
Then, in the first or second reference invention, the porous abrasive removal of the protective layer is not preferable to perform the elastic polishing tool which contains abrasive grains in the elastic foam.
In this case, polishing removal of the porous protective layer can be performed easily and reliably. Further, due to the followability of the elastic polishing tool to the shape of the gas sensor element, the peripheral part of the gas sensor element can be simultaneously polished in addition to the side portion of the heating element. Therefore, the porous protective layer can be efficiently removed, and productivity can be improved.
また、上記多孔質保護層の研磨除去は、ベルト状部材の表面に砥粒を付着させたベルト状研磨具によって行うこともできる。
この場合には、上記ガスセンサ素子の幅方向の両端部における2箇所の上記発熱体側方角部を、同時に研磨することができる。即ち、上記ベルト状研磨具は、自由に湾曲させることができるため、上記2箇所の発熱体側方角部に対して、上記ベルト状研磨具の表面を同時に接触させることができる。それ故、上記2箇所の発熱体側方角部を同時に研磨することができ、生産性を向上させることができる。
また、複数のガスセンサ素子の研磨処理を同時に行うことも可能である。また、ベルト状研磨具の押し当て方で、例えば、ヒータ基板の表面を押し当てて研磨することにより、発熱体側方角部とヒータ基板の表面とにおける多孔質保護層の除去を同時に行うこともできる。
Further, the polishing removal of the porous protective layer, Ru can also be carried out by the belt-shaped belt-shaped grinding tool with attached abrasive grains on the surface of the member.
In this case, the two heating element side corners at both ends in the width direction of the gas sensor element can be polished simultaneously. That is, since the belt-shaped polishing tool can be freely curved, the surface of the belt-shaped polishing tool can be simultaneously brought into contact with the two heating element side corners. Therefore, the two heating element side corners can be polished simultaneously, and productivity can be improved.
It is also possible to simultaneously polish a plurality of gas sensor elements. Further, by pressing the surface of the heater substrate, for example, by pressing the belt-shaped polishing tool, the porous protective layer can be simultaneously removed from the side portions of the heating element and the surface of the heater substrate. .
次に、上記第2の発明(請求項2)において、上記マスク層は、上記ガスセンサ素子における、上記発熱体の軸方向長さに対応する領域における上記ヒータ基板の側方角部である発熱体側方角部の少なくとも一部にも形成することにより、該発熱体側方角部の少なくとも一部にも上記保護層非形成部を配置することが好ましい(請求項3)。
この場合には、上記第2の発明の作用効果と上記第1の発明の作用効果との双方の作用効果を得ることができる。そのため、一層の被水割れ防止及び早期活性を確保するガスセンサ素子の製造方法を提供することができる。
Next, in the second invention ( invention 2 ), the mask layer is a side angle of the heating element that is a side corner of the heater substrate in a region corresponding to the axial length of the heating element in the gas sensor element. by also forming at least a portion of the parts, it is preferable that disposing the protective layer-free portion in at least a portion of the heat generating side corner portion (claim 3).
In this case, both the operational effects of the second invention and the operational effects of the first invention can be obtained. Therefore, it is possible to provide a method of manufacturing a gas sensor element that ensures further prevention of water cracking and early activation.
次に、上記第1又は2の発明(請求項1又は2)において、上記マスク層は、柔軟性を有するパッド材に付着させたマスク材を上記発熱体側方角部の少なくとも一部、または上記ヒータ部を設けた側とは反対側の表面であって上記ガス導入口を除く部分の少なくとも一部に転写することにより形成することが好ましい(請求項4)。
この場合には、上記マスク層を容易かつ確実に形成することができるため、生産性に優れたガスセンサ素子の製造方法を得ることができる。そして、上記パッド材の柔軟性により、上記マスク材を上記ガスセンサ素子の発熱体側方角部の少なくとも一部、または上記ヒータ部を設けた側とは反対側の表面であって上記ガス導入口を除く部分の少なくとも一部に対しても同時に付着させることができる。それ故、上記発熱体側方角部の少なくとも一部、または上記ヒータ部を設けた側とは反対側の表面であって上記ガス導入口を除く部分の少なくとも一部にも、容易かつ効率的に保護層非形成部を設けることができる。
Next, in the first or second invention (
In this case, since the mask layer can be formed easily and reliably, a method for manufacturing a gas sensor element with excellent productivity can be obtained. Then, due to the flexibility of the pad material, the mask material is at least a part of the side portion of the gas sensor element on the side of the heating element , or the surface opposite to the side where the heater is provided, and excludes the gas introduction port. It can be attached to at least a part of the portion at the same time. Therefore, it is easy and efficient to protect at least a part of the side portion of the heating element side , or at least a part of the surface opposite to the side where the heater part is provided and excluding the gas inlet. A layer non-formation part can be provided.
また、上記マスク層は、フェルト材に含浸させたマスク材を上記発熱体側方角部の少なくとも一部、または上記ヒータ部を設けた側とは反対側の表面であって上記ガス導入口を除く部分の少なくとも一部に付着させることにより形成することもできる(請求項5)。
この場合にも、上記マスク層を容易かつ確実に形成することができるため、生産性に優れたガスセンサ素子の製造方法を得ることができる。また、上記フェルト材の形状を種々変更することにより、マスク層を形成しようとする部位、即ち、保護層非形成部を設けようとする部位の形状に対応させて、容易にマスク層を正確に形成することができる。
In addition, the mask layer is a portion excluding the gas introduction port on the surface opposite to the side provided with the heater portion, or at least a part of the side portion of the heating element side with the mask material impregnated with the felt material It can also form by making it adhere to at least one part of (Claim 5).
Also in this case, since the mask layer can be formed easily and reliably, a method for manufacturing a gas sensor element with excellent productivity can be obtained. In addition, by changing the shape of the felt material in various ways, the mask layer can be easily and accurately matched to the shape of the portion where the mask layer is to be formed, that is, the portion where the protective layer non-forming portion is to be provided. Can be formed.
また、上記マスク層は樹脂からなることが好ましい(請求項6)。
この場合には、熱処理を行うことにより、上記マスク層を容易に焼失させることが出来る。
また、上記マスク層としては、例えば、アクリル系、ブチラール系、セルロース系等の有機系樹脂、又は、紫外線硬化樹脂等を用いることができる。
紫外線硬化樹脂を用いる場合には、マスク材を塗布した後に紫外線を照射することにより短時間でマスク層を硬化させることができる。これにより、マスク材の塗布後に時間を大きく空けることなく上記保護層形成材料を塗布することができるため、生産効率を向上させることができる。
Further, the mask layer is preferably formed of a resin (Claim 6).
In this case, the mask layer can be easily burned out by performing heat treatment.
Moreover, as said mask layer, organic type resins, such as an acrylic type, a butyral type | system | group, a cellulose type, or an ultraviolet curable resin can be used, for example.
When an ultraviolet curable resin is used, the mask layer can be cured in a short time by irradiating ultraviolet rays after applying the mask material. Thereby, since the said protective layer forming material can be apply | coated without leaving time long after application | coating of a mask material, production efficiency can be improved.
また、上記マスク層は、上記ガスセンサ素子における、上記ヒータ部を設けた側とは反対側の表面であって上記ガス導入口を除く部分にも形成することもできる。
この場合には、上記ヒータ部を設けた側とは反対側の表面にも、多孔質保護層のない保護層非形成部が配される。それ故、上記ヒータ部を設けた側とは反対側の表面が被水したときにも、素子割れを一層抑制することができる。また、ガスセンサ素子の熱容量を小さくして、早期活性を容易にすることができる。
Further, the mask layer, in the gas sensor element, the side provided with the heater unit Ru can also be a surface on the opposite side to be formed in a portion excluding the gas inlet.
In this case, a protective layer non-forming portion without a porous protective layer is also disposed on the surface opposite to the side where the heater portion is provided. Therefore, even when the surface on the side opposite to the side on which the heater portion is provided gets wet, element cracking can be further suppressed. Moreover, early activation can be facilitated by reducing the heat capacity of the gas sensor element.
次に、上記第4の発明(請求項8)において、上記保護層形成材料は、上記発熱体の軸方向長さに対応する領域における、上記ヒータ基板の側方角部である発熱体側方角部の少なくとも一部をも残すように、上記ガスセンサ素子の表面に付着させることにより、上記発熱体の軸方向長さに対応する領域における上記ヒータ基板の側方角部である発熱体側方角部の少なくとも一部にも、上記保護層非形成部を配置することが好ましい(請求項9)。
この場合には、上記第4の発明の作用効果と上記第3の発明の作用効果との双方の作用効果を得ることができる。そのため、一層の被水割れ防止及び早期活性を確保するガスセンサ素子の製造方法を提供することができる。
Next, in the fourth aspect of the present invention (invention 8), the protective layer forming material is formed on the side of the heating element that is the side corner of the heater substrate in the region corresponding to the axial length of the heating element. By attaching to the surface of the gas sensor element so as to leave at least a part, at least a part of a side portion of the heating element that is a side corner portion of the heater substrate in a region corresponding to the axial length of the heating element. In addition, it is preferable to dispose the protective layer non-forming portion (claim 9).
In this case, the operational effects of both the operational effects of the fourth invention and the operational effects of the third invention can be obtained. Therefore, it is possible to provide a method of manufacturing a gas sensor element that ensures further prevention of water cracking and early activation.
次に、上記第3又は4の発明(請求項7又は8)において、上記保護層形成材料の付着は、ディスペンサによる塗布により行うことが好ましい(請求項10)。
この場合には、多孔質保護層を正確な位置に正確な大きさ及び厚みに形成することができる。即ち、ディスペンサは、吐出量の精密な制御が可能であるため、塗布部形状、面積や塗布厚みを精度良く制御することが可能である。また、ディスペンサの吐出部の径やディスペンサの素子表面に対する動作を制御することにより、複雑形状の素子表面への対応が可能である。また、複数のティスペンサを使用することにより、塗布面積の拡大や生産性の向上を図ることもできる。
Next, in the third or fourth invention (
In this case, the porous protective layer can be formed in an accurate position and an accurate size and thickness. That is, since the dispenser can precisely control the discharge amount, it is possible to accurately control the shape, area, and coating thickness of the coating part. Further, by controlling the diameter of the discharge part of the dispenser and the operation of the dispenser on the element surface, it is possible to cope with a complex-shaped element surface. Further, by using a plurality of tispencers, the application area can be expanded and the productivity can be improved.
また、上記保護層形成材料の付着は、ノズルからの噴射により行うこともできる(請求項11)。
この場合には、素子表面の形状が複雑な場合、特に、凹凸形状を有する場合にも、容易かつ確実に保護層形成材料を付着させることができる。
The protective layer forming material can be attached by spraying from a nozzle ( claim 11 ).
In this case, the protective layer forming material can be attached easily and reliably even when the element surface has a complicated shape, particularly when it has an uneven shape.
また、上記保護層形成材料の付着は、スクリーン印刷により行うこともできる(請求項12)。
この場合には、多孔質保護層を、正確な形状、大きさ、位置に形成することができる。
The protective layer forming material can be attached by screen printing ( claim 12 ).
In this case, the porous protective layer can be formed in an accurate shape, size, and position.
また、上記保護層形成材料の付着は、柔軟性を有するパッド材に付着させた上記保護層形成材料を上記ガスセンサ素子の表面に転写することより行うことが好ましい(請求項13)。
この場合には、素子表面が複雑な形状を有していても、パッド材をその形状に追従させることができるため、正確な形状、大きさ、位置に形成することができる。
Further, adhesion of the protective layer forming material is preferably the protective layer forming material deposited pad material having flexibility performed than be transferred to the surface of the gas sensor element (claim 13).
In this case, even if the element surface has a complicated shape, the pad material can follow the shape, so that it can be formed in an accurate shape, size, and position.
(参考例1)
参考例にかかるガスセンサ素子の製造方法につき、図1〜図9を用いて説明する。
本例の製造方法によって得られるガスセンサ素子1は、図1に示すごとく、酸素イオン伝導性の固体電解質体2と、該固体電解質体2の一方の面に設けた被測定ガス側電極21と、固体電解質体2の他方の面に形成した基準ガス側電極22と、固体電解質体2に積層したヒータ部3とを有する。
( Reference Example 1 )
The manufacturing method of the gas sensor element concerning a reference example is demonstrated using FIGS.
As shown in FIG. 1, the
上記ヒータ部3は、通電によって発熱する発熱体31をヒータ基板32に形成してなると共に、該ヒータ基板32が固体電解質体2に積層されている。
上記ガスセンサ素子1は、図1、図2、図4、図5に示すごとく、被測定ガス側電極21に被測定ガスを導入するガス導入口11のうち被測定ガスに暴露される領域を少なくとも覆うように形成された多孔質保護層4を表面に有している。
また、図1〜図3、図5に示すごとく、多孔質保護層4を形成しない保護層非形成部5を、上記発熱体31の軸方向長さに対応する領域におけるヒータ基板32の側方角部である発熱体側方角部33の少なくとも一部に配置している。
The
As shown in FIGS. 1, 2, 4, and 5, the
Further, as shown in FIGS. 1 to 3 and FIG. 5, the protective layer
上記ガスセンサ素子1を製造するに当たっては、まず、図6に示すごとく、ガスセンサ素子1における少なくともガス導入口11が形成されている長さ領域のうち被測定ガスに暴露される領域の全表面に、上記多孔質保護層4を形成する。なお、ガスセンサ素子1は、その一部を絶縁碍子(図14の符号13参照)に挿通すると共に封止材によって封止された状態で使用されるが、その封止された部分よりも先端側の領域が、上記「被測定ガスに暴露される領域」となる。
In manufacturing the
次いで、図7〜図9に示すごとく、上記発熱体側方角部33に形成された上記多孔質保護層4の少なくとも一部を研磨除去することにより、図1に示すごとく、上記保護層非形成部5を設ける。
Next, as shown in FIG. 7 to FIG. 9, at least a part of the porous
具体的には、例えば、図7に示すごとく、回転する研磨治具71に耐水ペーパ72を貼り付け、回転させながら該耐水ペーパ72をヒータ部3の発熱体側方角部33に押し当てることにより、多孔質保護層4を除去する。ヒータ基板32の表面320やガスセンサ素子1の側面100を研磨する場合には、研磨治具71の角度を変える。耐水ペーパ72の番手は、例えば#200を用いることができるが、任意に選択することができる。
多孔質保護層4は、スラリーディップ、乾燥後に研磨除去することが、削り残しが少なく、耐水ペーパの耐久性もよく、作業性、生産性がよいが、焼成後に研磨除去してもよい。
Specifically, for example, as shown in FIG. 7, by attaching the water-
The porous
また、多孔質保護層4の研磨除去は、図8に示すごとく、弾性発泡体に砥粒を含有させた弾性研磨具73によって行うこともできる。即ち、上記と同様に回転する研磨治具71の表面に弾性研磨具73を固定して、該弾性研磨具73をガスセンサ素子1の発熱体側方角部33に押し当てることにより、多孔質保護層4を研磨除去する。
上記弾性研磨具73としては、酸化アルミニウム砥粒を特殊スポンジに塗布した構造を持ち、研磨力と柔軟性を兼ね備えるものを用いることが好ましい。研磨力は砥粒の粒度とスポンジ材の硬度で調整できる。例えば、弾性研磨具73として住友スリーエム製SF(#320〜#600)を使用することができる。
Further, the polishing removal of the porous
As the
また、多孔質保護層4の研磨除去は、図9に示すごとく、ベルト状部材の表面に砥粒を付着させたベルト状研磨具74によって行うこともできる。この場合、ガスセンサ素子1の幅方向の両端部における2箇所の発熱体側方角部33に対して、上記ベルト状研磨具の表面を同時に接触させることにより、上記2箇所の発熱体側方角部を同時に研磨する。
Moreover, the polishing removal of the porous
このようにして得られるガスセンサ素子1は、図1、図2、図5に示すごとく、多孔質保護層4を形成しない保護層非形成部5が、上記発熱体側方角部33の全体に配置している。そして、発熱体側方角部33の全体のみならず、被測定ガスに曝される領域におけるヒータ基板32の側方角部330の全体にも配置している。更には、図2に示すごとく、ガスセンサ素子1の先端部におけるヒータ基板32の先端角部34にも、保護層非形成部5が配置されている。これらの保護層非形成部5も、上記の研磨除去方法により、多孔質保護層4を研磨除去することにより設ける。
As shown in FIGS. 1, 2, and 5, the
上記製造方法により得られる本例のガスセンサ素子1は、自動車エンジン等の各種車両用内燃機関の排気管に設置して、排気ガスフィードバックシステムに使用すべく、排気ガス中の酸素濃度を検出するA/Fセンサ素子或いはO2センサ素子である。
また、図1に示すごとく、ガスセンサ素子1は、固体電解質体2とヒータ部3との間に、チャンバ形成層121を介在させており、該チャンバ形成層121と固体電解質体2との間に、基準ガスとなる外気を導入するチャンバ122を形成している。そして、該チャンバ122に、基準ガス側電極22が面している。
また、ヒータ基板32の側方角部330は面取り部を有する。
The
As shown in FIG. 1, the
Further, the
また、固体電解質体2における被測定ガス側電極21を設けた側には、スペーサ層123を介して多孔質の拡散抵抗層124が積層されている。そして、拡散抵抗層124の上には緻密な遮蔽層125が積層されている。また、固体電解質体2と拡散抵抗層124との間には、被測定ガスを導入する被測定ガス室126が形成されており、該被測定ガス室126に上記被測定ガス側電極21が面している。
そして、上記拡散抵抗層124の側端面のうち被測定ガスに曝される部分がガス導入口11となる。そして、このガス導入口11の周辺におけるガスセンサ素子1の角部はテーパ状に形成されている。
In addition, a porous
The portion of the side end face of the
また、図3に示すごとく、ヒータ部3は、ヒータ基板32の内部又は上記チャンバ形成層121との接合面にヒータパターン310を設けてなる。そして、該ヒータパターン310はヒータ基板32の先端部付近において蛇行した状態で形成され、この部分が発熱体31となる。また、ヒータパターン310は、ヒータ基板32の基端部に設けられたヒータ端子311に接続されている。
上記固体電解質体2はジルコニア(ZrO2)を主成分としており、他の層は、アルミナ(Al2O3)を主成分としている。
As shown in FIG. 3, the
The
また、拡散抵抗層124や遮蔽層125は、ガスセンサ素子1の先端部付近、即ちガスセンサ素子1の検知部の周囲に形成されており、それよりも基端側には設けていない。そして、多孔質保護層4は、このガスセンサ素子1の検知部付近に設けてある。また、この部分が被測定ガスに曝される部位である。
Further, the
多孔質保護層4は、図1、図2に示すごとく、被測定ガスに曝される領域において、ヒータ基板32の側方角部330と先端角部34とこれらの周辺部を除く部分に形成されている。即ち、保護層非形成部5は、被測定ガスに曝される領域においては、側方角部330と先端角部34とこれらの周辺部にのみ配置されている。逆に、多孔質保護層4は、ガス導入口11以外に、ガスセンサ素子1の側面100、遮蔽層125の表面129、及びヒータ基板32の表面320にも形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the porous
保護層非形成部5の配置領域としては、具体的には以下の通りである。
即ち、図1に示すごとく、上記発熱体側方角部33(面取り部における側面側の端部)からガスセンサ素子1の側面100における保護層非形成部5の端部までの積層方向距離をa、発熱体側方角部33からガスセンサ素子1におけるヒータ部31とは反対側の表面(遮蔽層125の表面129)までの積層方向距離をbとしたとき、a/bは0.05以上である。
Specifically, the region where the protective layer
That is, as shown in FIG. 1, the stacking direction distance from the heating element side corner portion 33 (the end portion on the side surface side of the chamfered portion) to the end portion of the protective layer
また、上記発熱体側方角部33からガスセンサ素子1のヒータ部3側の表面(ヒータ基板32の表面320)における保護層非形成部5の端部までの幅方向距離をc、ガスセンサ素子1のヒータ部3側の表面320の幅をdとしたとき、c/dは0.02以上である。
Further, the distance in the width direction from the heating
また、多孔質保護層4は多層に形成することこともある。本例においては、図1に示すごとく、多孔質保護層4は2層形成されており、ガスセンサ素子1の表面に近い第1保護層41と、ガスセンサ素子1の表面から遠い第2保護層42とを有する。そして、第2保護層42の方が、第1保護層41よりも粒径が大きい。
また、多孔質保護層4は、γ−アルミナ又はθ−アルミナを主成分としており、多孔質保護層4のうち上記第1保護層41には、金属又は金属酸化物からなる触媒を担持してなる。ここで金属触媒としては、例えばPt、Rh、Ru、Pd等を用いることができ、金属酸化物触媒としては、例えばチタニア(TiO2)等を用いることができる。
The porous
The porous
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記ガスセンサ素子の製造方法においては、上述のごとく、ガスセンサ素子1における少なくともガス導入口11が形成されている長さ領域のうち被測定ガスに暴露される領域の全表面に、多孔質保護層4を形成し、次いで、上記発熱体側方角部33に形成された多孔質保護層4の少なくとも一部を研磨除去する。
これにより、上記ガス導入口11を確実に覆うように多孔質保護層4を容易に形成することができると共に、上記発熱体側方角部33に上記保護層非形成部5を容易かつ確実に設けることができる。
Next, the effects of the present invention will be described.
In the gas sensor element manufacturing method, as described above, the porous
Accordingly, the porous
このように、上記ガス導入口11を確実に覆うように多孔質保護層4を容易に形成することができるため、本製造方法により得られるガスセンサ素子1においては、被測定ガス中に含まれる被毒物を除去して、被測定ガス側電極21の被毒を防ぐことができる。
また、上記のごとく、多孔質保護層4を形成しない上記保護層非形成部5が、発熱体側方角部33の少なくとも一部に確実に設けることができるため、得られるガスセンサ素子1の被水割れを効果的に抑制することができる。
As described above, since the porous
Further, as described above, the protective layer
つまり、被水割れの抑制効果のメカニズムとしては、以下のように考えることができる。
上記発熱体側方角部33は、上述のごとく、被水した場合に熱応力が特に集中しやすい部分であり、本発明により得られるガスセンサ素子1においては、この熱応力が集中しやすい部分に、多孔質保護層4を形成しない部分である「保護層非形成部5」が設けられる。
That is, the mechanism of the effect of suppressing water cracking can be considered as follows.
As described above, the heating element
保護層非形成部5は、保水性を有しておらず、仮に保護層非形成部5に水滴が付着したとしても、上述したライデンフロスト現象により水滴は瞬時に素子表面から離れ、その被水部分の温度低下を抑制することができる。それ故、保護層非形成部5を上記発熱体側方角部33に配置することにより、被水割れを効果的に防ぐことができる。
The protective layer
また、上記ガスセンサ素子1においては、多孔質保護層4を全周に設けることもないし、特に多孔質保護層4の厚みを大きくする必要もない。それ故、ガスセンサ素子1の熱容量を小さく抑えることができ、速熱性を確保することができる。これにより、ガスセンサ素子1の早期活性を確保することができる。
In the
また、図8に示すごとく、上記多孔質保護層4の研磨除去を、弾性発泡体に砥粒を含有させた弾性研磨具73によって行うことにより、多孔質保護層4の研磨除去を容易かつ確実に行うことができる。また、弾性研磨具73のガスセンサ素子1の形状への追従性により、ガスセンサ素子1における発熱体側方角部33のほかに、その周辺部も同時に研磨することができる。そのため、効率的に多孔質保護層4の除去を行うことができ、生産性を向上させることができる。
Further, as shown in FIG. 8, the removal and removal of the porous
また、図9に示すごとく、上記多孔質保護層4の研磨除去を、上記ベルト状研磨具74によって行うことにより、ガスセンサ素子1の幅方向の両端部における2箇所の発熱体側方角部33を、同時に研磨することができる。即ち、上記ベルト状研磨具74は、自由に湾曲させることができるため、上記2箇所の発熱体側方角部33に対して、ベルト状研磨具74の表面を同時に接触させることができる。それ故、上記2箇所の発熱体側方角部33を同時に研磨することができ、生産性を向上させることができる。
また、複数のガスセンサ素子1の研磨処理を同時に行うことも可能である。
Further, as shown in FIG. 9, by removing the porous
Moreover, it is also possible to perform the grinding | polishing process of the several
以上のごとく、本例によれば、被水割れを防ぐと共に早期活性を確保するガスセンサ素子の製造方法を提供することができる。 As described above, according to this example, it is possible to provide a method for manufacturing a gas sensor element that prevents water cracking and ensures early activity.
(実施例1)
本例は、図10〜図19に示すごとく、ガスセンサ素子1の表面の一部にマスク層61を形成し、次いで、マスク層61の上から、ガスセンサ素子1の所定領域における全表面に多孔質保護層4を形成し、次いで、マスク層61を焼失させて保護層非形成部5を設ける、ガスセンサ素子1の製造方法の例である。
( Example 1 )
In this example, as shown in FIGS. 10 to 19, a
即ち、まず、図11に示すごとく、発熱体側方角部33とその周辺部及びヒータ基板32の表面320に、有機材料からなるマスク層61を形成する(ステップS1)。
次いで、図12に示すごとく、ガスセンサ素子1における少なくともガス導入口11が形成されている長さ領域のうち被測定ガスに暴露される領域の全表面に、マスク層61を覆うように、上記多孔質保護層4を形成するための保護層形成材料40(スラリー)を付着させる(ステップS2〜S5)。
次いで、熱処理を行うことにより、図13に示すごとく、多孔質保護層4を焼成すると共に、上記マスク層61を焼失させて該マスク層61上の多孔質保護層4を除去して、上記保護層非形成部5を設ける(ステップS6、S7)。
That is, first, as shown in FIG. 11, a
Next, as shown in FIG. 12, in the
Next, by performing heat treatment, as shown in FIG. 13, the porous
具体的には、アクリル系、セルロース系等のバインダーを有機溶剤に溶解して、ペースト状にしたマスク材610を、ガスセンサ素子1における保護層非形成部5を設けたい位置(発熱体側方角部33等)に、パッド転写法により塗布、乾燥することにより、図11に示すごとく、マスク層61を形成する(ステップS1)。
Specifically, an acrylic or cellulose binder is dissolved in an organic solvent to form a paste-
マスク層61は、図14〜図19に示すごとく、柔軟性を有するゴム製のパッド材62に付着させたマスク材610を発熱体側方角部33等に転写することにより形成する。その後、必要に応じて乾燥する。
As shown in FIGS. 14 to 19, the
次いで、多孔質保護層4のうちの第1保護層41を形成するためのスラリーに、ガスセンサ素子1をディップ(浸漬)して引き上げることにより、ガスセンサ素子1の所定長さ領域における全周に第1保護層用のスラリーを塗布し(ステップS2)、これを乾燥する(ステップS3)。
次いで、第2保護層42を形成するためのスラリーに、ガスセンサ素子1をディップ(浸漬)して引き上げることにより、上記第1保護層41の上に第2保護層用のスラリーを塗布し(ステップS4)、これを乾燥する(ステップS5)。
Next, the
Next, the slurry for forming the second
次いで、多孔質保護層4を設けたガスセンサ素子1を500〜1000℃程度で熱処理する。これにより樹脂膜からなるマスク層61は熱分解除去される(ステップS6)。そして、マスク層61上にディップ時に付着した多孔質保護層4はガスセンサ素子1とは付着強度を殆どなくすることができ、エア吹き付け、振動等により、容易に除去することができる(ステップS7)。以上により、所望の部分に、多孔質保護層4を精度よく形成することができる(図13)。
また、マスク層61(マスク材610)としては、紫外線硬化樹脂を含むペーストを用いることもできる。この場合、上記マスク層61を形成するに当っては、上記マスク材610をガスセンサ素子1の所定の表面にパッド転写した後、紫外線を照射することにより、マスク層61を硬化させる。
Next, the
Further, as the mask layer 61 (mask material 610), a paste containing an ultraviolet curable resin can also be used. In this case, when the
また、マスク材610としては、例えば、アクリル樹脂、テレピネオールを主成分とし、若干の分散剤、粘度安定化剤と、塗布部分の視認性を確保するために染料を添加したものを用いることができる。これにより、塗布形状の目視、または、カメラ等による画像認識による塗布部分の検査等を容易にすることが可能である。
Further, as the
また、マスク材610のパッド転写方法につき、図14〜図19を用いて説明する。
即ち、パッド転写には、得ようとするマスク層61に対応する大きさ、形状、深さを有する凹部631を設けた凹版63と、該凹版63の上面を摺動するリングブレード641を設けたインクポット64と、パッド材62とを用いる。
まず、図14に示すごとく、マスク材610を充填したインクポット64の下方に、凹版63の凹部631を配置する。これにより、凹部631にマスク材610を充填する。なお、このときの凹版63の位置を原点とする。
Further, a pad transfer method of the
That is, for the pad transfer, an
First, as shown in FIG. 14, the
次いで、図15に示すごとく、凹版63を水平に移動させることにより、凹部631をインクポット64の下方からずらして、パッド材62の下方に移動させる。これにより、凹部631に所定量のマスク材610が充填された状態となる。
次いで、図16に示すごとく、パッド材62を下降させて凹版63に密着させた後、上昇させることにより、パッド材62に凹部631のマスク材610を転写する。
次いで、図17に示すごとく、凹版63を上記原点に戻す。
Next, as shown in FIG. 15, by moving the
Next, as shown in FIG. 16, the
Next, as shown in FIG. 17, the
次いで、図18に示すごとく、マスク材610を付着させているパッド材62をガスセンサ素子1に密着させることにより、ガスセンサ素子1にマスク材610を転写する。
次いで、図19に示すごとく、パッド材62をクリーニングテープ65によって清掃してマスク材610の残渣を除去する。
そして、以上と同様のパッド転写処理を、順次、複数のガスセンサ素子1に対して行う。
なお、図14〜図18に示すごとく、ガスセンサ素子1を絶縁碍子13に挿通固定した状態でマスク層61の形成を行う。
Next, as shown in FIG. 18, the
Next, as shown in FIG. 19, the
Then, the same pad transfer process as described above is sequentially performed on the plurality of
As shown in FIGS. 14 to 18, the
本例の製造方法によって得られるガスセンサ素子1は、図13に示すごとく、ガス導入口11と、遮蔽層125の表面129及び角部と、ガスセンサ素子1の側面100とに設けている。また、ヒータ基板32の発熱体側方角部33及びその周辺部と、ヒータ基板32の表面320とには、保護層非形成部5が配されている。
その他は、参考例1と同様である。
As shown in FIG. 13, the
Others are the same as in Reference Example 1 .
次に、本例の作用効果につき説明する。
本例のガスセンサ素子の製造方法においては、上記のごとく、上記発熱体側方角部33に形成したマスク層61の上から、ガスセンサ素子1の所定長さ領域の全表面に上記保護層形成材料40を付着させ、次いで、熱処理を行う。これにより、上記多孔質保護層4を焼成すると共に、上記マスク層61を焼失させて該マスク層61上の上記多孔質保護層4を除去して、上記保護層非形成部5を設ける。
Next, the function and effect of this example will be described.
In the gas sensor element manufacturing method of this example, as described above, the protective
それ故、上記ガス導入口11を確実に覆うように多孔質保護層4を容易に形成することができると共に、上記発熱体側方角部33に上記保護層非形成部5を容易かつ確実に設けることができる。また、上記多孔質保護層4の焼成と上記マスク層61の焼失とを一つの工程(図6のステップS6)で行うことができるため、生産効率を向上させることができる。
Therefore, the porous
また、マスク層61は、柔軟性を有するパッド材62に付着させたマスク材610を発熱体側方角部33に転写することにより形成する。これにより、マスク層61を容易かつ確実に形成することができるため、生産性に優れたガスセンサ素子の製造方法を得ることができる。そして、パッド材62の柔軟性により、マスク材61をガスセンサ素子1の発熱体側方角部33の周辺部に対しても同時に付着させることができる。それ故、発熱体側方角部61の周辺部にも、容易かつ効率的に保護層非形成部5を設けることができる。
The
また、マスク層61は、紫外線硬化樹脂からなるため、マスク材610を塗布した後に紫外線を照射することにより短時間でマスク層61を硬化させることができる。これにより、マスク材610の塗布後に時間を大きく空けることなく保護層形成材料40を塗布することができるため、生産効率を向上させることができる。
その他、参考例1と同様の作用効果を有する。
Further, since the
In addition, the same effects as those of Reference Example 1 are obtained.
(実施例2)
本例は、図20〜図22に示すごとく、フェルト材65に含浸させたマスク材610を発熱体側方角部33に付着させることにより、マスク層61を形成する、ガスセンサ素子の製造方法の例である。
即ち、図20に示すごとく、ノズル管650の内側に保持された多孔質のフェルト材65に、樹脂を含有するペースト状のマスク材610を含浸させる。そして、ノズル管650の先端から露出したフェルト材65の先端部653を、発熱体側方角部33等のガスセンサ素子1の表面における所定の領域に接触させながら移動させる。これにより、毛管現象を利用して、マスク材610をガスセンサ素子1の表面に塗布する。即ち、所謂、フェルトペンでマーキングすると同様にマスク層61を塗布形成することができる。
本例においては、発熱体側方角部33及びその周辺と、ヒータ基板32の表面320とにマスク材610を塗布して、マスク層61を形成する。
( Example 2 )
In this example, as shown in FIGS. 20 to 22, the
That is, as shown in FIG. 20, the
In this example, a
図21、図22に示すごとく、上記フェルト材65は、紐状体であって、その基端部654をタンク651内に配置している。タンク651には、マスク材610が貯留されており、タンク651内の圧力を調整する加圧・減圧装置652が接続されている。この加圧・減圧装置652による加圧・減圧によって、フェルト材65へのマスク材610の供給量を調整している。即ち、マスク材610の粘度等に応じて、毛管現象を利用した塗布を行ったり、加圧・減圧により、インク材の吐出量を制御しながら不要な部分への染み出し或いはかすれを生じないようにしたりすることができる。
As shown in FIGS. 21 and 22, the felt
なお、フェルト材65の基端部654は必ずしもタンク651内に出ている必要はなく、ノズル管650の途中までフェルト材65が挿入されていてもよい。また、フェルト材65の形状は、図示した円柱状に限らず、塗布する面の形状に合せて適宜選択することが望ましい。また、フェルト材65の先端部653とガスセンサ素子1の表面とは、若干の隙間があっても塗布可能である。
その他は、実施例1と同様である。
Note that the
Others are the same as in the first embodiment .
本例の場合にも、マスク層61を容易かつ確実に形成することができるため、生産性に優れたガスセンサ素子の製造方法を得ることができる。また、フェルト材65の形状を種々変更することにより、マスク層61を形成しようとする部位、即ち、保護層非形成部5を設けようとする部位の形状に対応させて、容易にマスク層を正確に形成することができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
Also in this example, since the
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained .
(実施例3)
本例は、図23、図24に示すごとく、多孔質保護層4を形成する保護層形成材料40を、少なくともガス導入口11のうち被測定ガスに暴露される領域を覆うと共に発熱体側方角部33の少なくとも一部を残すように、ガスセンサ素子1の表面に付着させ、次いで、保護層形成材料40を熱処理して多孔質保護層4を形成する、ガスセンサ素子の製造方法の例である。
( Example 3 )
In this example, as shown in FIGS. 23 and 24, the protective
上記保護層形成材料40の付着は、ディスペンサ66による塗布により行う。即ち、保護層形成材料40を、ペースト状又はスラリー状に調整し、ディスペンサ66により、多孔質保護層40を塗布すべき部分に直接的に部分塗布する。
その他は、参考例1と同様である。
The protective
Others are the same as in Reference Example 1 .
この場合には、多孔質保護層4を正確な位置に正確な大きさ及び厚みに形成することができる。即ち、ディスペンサ66は、吐出量の精密な制御が可能であるため、塗布部形状、面積や塗布厚みを精度良く制御することが可能である。また、ディスペンサ66の吐出部の径やディスペンサ66の素子表面に対する動作を制御することにより、複雑形状の素子表面への対応が可能である。また、図24に示すごとく、複数のティスペンサ66を使用することにより、塗布面積の拡大や生産性の向上を図ることもできる。
その他、参考例1と同様の作用効果を有する。
In this case, the porous
In addition, the same effects as those of Reference Example 1 are obtained.
(実施例4)
本例は、図25に示すごとく、保護層形成材料40の付着は、ノズル67からの噴射により行う、ガスセンサ素子の製造方法の例である。
即ち、ペースト状又はスラリー状に調整した保護層形成材料40を、多孔質保護層4を形成すべき部分に直接的に噴射することにより部分塗布する。
その他は、実施例3と同様である。
( Example 4 )
In this example, as shown in FIG. 25, the protective
That is, the protective
Others are the same as in the third embodiment .
この場合には、素子表面の形状が複雑な場合、特に、凹凸形状を有する場合にも、容易かつ確実に保護層形成材料40を付着させることができる。
その他、実施例3と同様の作用効果を有する。
In this case, the protective
In addition, the same effects as those of the third embodiment are obtained .
(実施例5)
本例は、図26に示すごとく、柔軟性を有するパッド材68に付着させた保護層形成材料40をガスセンサ素子1の表面に転写することより、ガスセンサ素子1の表面に多孔質保護層4を形成するガスセンサ素子の製造方法の例である。
即ち、上記実施例1において示したパッド材62と同様のパッド材68を用い、ペースト状に調整した保護層形成材料40を、ガスセンサ素子1の所定の表面に転写する。
その他は、実施例3と同様である。
( Example 5 )
In this example, as shown in FIG. 26, the porous
That is, using the
Others are the same as in the third embodiment .
本例の場合には、素子表面が複雑な形状を有していても、パッド材68をその形状に追従させることができるため、正確な形状、大きさ、位置に形成することができる。
また、膜厚については、転写ペーストを切り出す、版の溝深さを調整するといった方法により、精度良く制御が可能で、膜厚バラツキの小さい多孔質保護層4の形成が可能である。
その他、実施例3と同様の作用効果を有する。
In the case of this example, even if the element surface has a complicated shape, the
Further, the film thickness can be controlled with high accuracy by methods such as cutting out the transfer paste and adjusting the groove depth of the plate, and the porous
In addition, the same effects as those of the third embodiment are obtained .
また、上記実施例5と類似した方法として、スクリーン印刷により保護層形成材料40のガスセンサ素子1への付着を行う方法もある(図示略)。この場合にも、多孔質保護層を、正確な形状、大きさ、位置に形成することができる。
Further, as a method similar to the fifth embodiment , there is a method (not shown) of attaching the protective
(実施例6)
本例は、図27に示すごとく、上記参考例1(図1)において示した積層方向距離aとbとの比a/bを、約50%としたガスセンサ素子1の例である。その他は、参考例1と同様である。
ガスセンサ素子1の側面100は、発熱体側方角部33より耐被水性は強いが、微小な焼成欠陥等、応力集中しやすい部位が亀裂の発生起点となる場合もある。このような場合、なるべく側面にも多孔質保護層を形成しない方が、ライデンフロスト現象により、クラック発生の確率を抑えることができる。そのため、a/bを大きくした本例によれば、クラック抑制効果を向上させることができる。
本例のガスセンサ素子1は、上述した参考例1、実施例1〜5の何れの方法によっても製造することができる。
その他、参考例1と同様の作用効果を有する。
( Example 6 )
As shown in FIG. 27, this example is an example of the
The
The
In addition, the same effects as those of Reference Example 1 are obtained.
(実施例7)
本例は、図28に示すごとく、多孔質保護層4を1層で構成したガスセンサ素子1の例である。その他は、実施例1と同様であり、実施例1と同様の作用効果を奏する。
本例のガスセンサ素子1も、上述した参考例1、実施例1〜5の何れの方法によっても製造することができる。
( Example 7 )
This example is an example of the
The
(実施例8)
本例は、図29に示すごとく、発熱体31がチャンバ122に近い部分に埋設されたガスセンサ素子1の例である。
また、発熱体31の位置が固体電解質体2に近くなる分、ガスセンサ素子1の側面100において、固体電解質体2に近い位置が高温となる。それ故、この発熱体31の真横の側面には、多孔質保護層4を形成していない。
その他は、参考例1と同様である。
( Example 8 )
This example is an example of the
Further, the position close to the
Others are the same as in Reference Example 1 .
本例によれば、発熱体31を固体電解質体2に近付けることとなるため、ガスセンサ素子1の活性時間を短縮することができる。
本例のガスセンサ素子1も、上述した参考例1、実施例1〜5の何れの方法によっても製造することができる。
その他、参考例1と同様の作用効果を有する。
According to this example, since the
The
In addition, the same effects as those of Reference Example 1 are obtained.
(実施例9)
本例は、図30に示すごとく、遮蔽層125側及びヒータ部3側の角部に面取りを行っていないガスセンサ素子1の例である。
そして、発熱体側方角部33とその周辺部に、多孔質保護層4を形成しない保護層非形成部5を配置している。また、遮蔽層125側の角部にも多孔質保護層4を設けていない。それ以外の遮蔽層125の表面129、ヒータ基板32の表面320、ガスセンサ素子1の側面100には、多孔質保護層4を設けている。
( Example 9 )
This example is an example of the
And the protective layer
また、本例においては、発熱体側方角部33周辺における保護層非形成部5の領域は、a/b=0.2(20%)、c/d=0.1(10%)となるような領域である。
また、遮蔽層125側の側方角部127周辺における保護層非形成部5の領域は、以下の通りである。即ち、上記側方角部127から保護層非形成部5の端部までの幅方向距離をeとし、ガスセンサ素子1の幅をfとしたとき、e/fが0.05(5%)である。また、上記側方角部127から保護層非形成部5の端部までの積層方向距離をgとしたとき、g/bが0.1(10%)である。
本例のガスセンサ素子1も、上述した参考例1、実施例1〜5の何れの方法によっても製造することができる。
その他は、参考例1と同様であり、参考例1と同様の作用効果を有する。
Further, in this example, the regions of the protective layer
The region of the protective layer
The
Others are the same as in Reference Example 1, it has the same effect as in Reference Example 1.
(実施例10)
本例は、図31に示すごとく、ガス拡散律速をピンホール142で機能させるよう構成したガスセンサ素子1の例である。
本例のガスセンサ素子1は、固体電解質体2における被測定ガス室126側に、スペーサ層123を介して緻密層141を積層し、該緻密層141にピンホール142を形成している。そして、ピンホール142は、緻密層141に積層された多孔質層143によって覆われている。
( Example 10 )
This example is an example of the
In the
これにより、被測定ガスは、ピンホール142を通って、被測定ガス室126に導入され、ピンホール142の大きさや個数によって、被測定ガスの拡散律速を調整することができる。
そして、多孔質保護層4は、上記多孔質層143の表面144、ヒータ基板32の表面320、及びガスセンサ素子1の側面100に設けられている。また、発熱体側方角部33及び多孔質層143の側方角部145には多孔質保護層4を形成しない保護層非形成部5が配置される。
本例のガスセンサ素子1も、上述した参考例1、実施例1〜5の何れの方法によっても製造することができる。
その他は、参考例1と同様であり、参考例1と同様の作用効果を得ることができる。
As a result, the measurement gas is introduced into the
The porous
The
Others are the same as in Reference Example 1, it is possible to obtain the same effects as in Reference Example 1.
本発明のガスセンサ素子の製造方法は、上記各実施例に示した形状のものに限られず、例えば、参考例1に示したガスセンサ素子において、発熱体側方角部33を面取りしていない形状にし、遮蔽層125側の角部は面取りしたままの状態のガスセンサ素子などにも適用することができ、その他、種々の形状のガスセンサ素子に本発明を適用することができる。
The manufacturing method of the gas sensor element of the present invention is not limited to the shape shown in each of the above embodiments. For example, in the gas sensor element shown in Reference Example 1 , the heating element
(実施例11)
本例は、図32に示すごとく、遮蔽層125の表面129に多孔質保護層4を形成しないガスセンサ1の例である。
即ち、ガスセンサ素子1における、ヒータ部3を設けた側とは反対側の表面であって上記ガス導入口11を除く部分に、多孔質保護層4を形成しない。
( Example 11 )
This example is an example of the
That is, the porous
本例のガスセンサ1を製造するに当っては、参考例1の方法を用いることができる。この場合、ガスセンサ素子1における少なくともガス導入口11が形成されている長さ領域のうち被測定ガスに暴露される領域の全表面に多孔質保護層4を形成した後、発熱体側方角部33における多孔質保護層4と共に遮蔽層125の表面129に形成された多孔質保護層4をも研磨除去する。
あるいは、実施例1の方法と同様を用いることもできる。この場合、マスク層61を、発熱体側方角部33と共に遮蔽層25の表面129にも形成する。
その他は、参考例1と同様である。
In manufacturing the
Alternatively, the same method as in the first embodiment can be used. In this case, the
Others are the same as in Reference Example 1 .
本例の場合には、ヒータ部3を設けた側とは反対側の表面129にも、多孔質保護層4のない保護層非形成部5が配される。それ故、表面129が被水したときにも、瞬時に水滴を素子表面から離脱させることができ、素子表面の温度低下を抑制し、素子割れを一層抑制することができる。また、多孔質保護層4の形成量が少なくなる分、ガスセンサ素子1の熱容量を小さくして、早期活性を容易にすることができる。
その他、参考例1と同様の作用効果を有する。
なお、ヒータ基板32の表面320にも多孔質保護層4を形成しない状態とすることもできる。また、発熱体側方角部33にも多孔質保護層4を形成し、上記表面129のみに保護層非形成部5を配置してもよい。
In the case of this example, the protective layer
In addition, the same effects as those of Reference Example 1 are obtained.
The porous
(実施例12)
本例は、表1〜表3に示すごとく、上記参考例1に示した、本発明の製造方法により得られるガスセンサ素子1の効果を確認した例である。
即ち、ガスセンサ素子1の発熱体側方角部33へ水滴を滴下したときに、どの程度の温度低下が起こるか、そして、クラックがどの程度発生するかにつき、試験を行った。
試験に当たっては、まず、発熱体側方角部33に多孔質保護層4を設けていない参考例1のガスセンサ素子1を水準1として用意した。そして、比較のために、発熱体側方角部33に多孔質保護層4を5μm、20μm、50μm、80μmの厚みに形成したものをそれぞれ水準2、3、4、5として用意した。
( Example 12 )
As shown in Tables 1 to 3, this example is an example in which the effect of the
That is, a test was performed as to how much temperature drop occurs and how much cracking occurs when a water droplet is dropped on the heating
In the test, first, the
各試料に対し、発熱体31の中心にあたる発熱体側方角部33へ、0.1μLの水滴、および0.2μLの水滴をそれぞれ滴下した際の発熱体側方角部33の温度低下を測定した結果を表1に示す。
水滴滴下部のガスセンサ素子の表面温度は700℃とした。表面温度はサーモビューワで測定した。また、水滴滴下による温度低下ΔTは、各水準10個ずつの計測データの最小値〜最大値を示している。また、多孔質保護層の厚みは、発熱体側方角部33における2層(第1保護層41と第2保護層42)の総厚である。また、ガスセンサ素子の幅は4.2mm、厚みは2.0mmである。
For each sample, the results of measuring the temperature drop of the heating element
The surface temperature of the gas sensor element in the water droplet dropping part was 700 ° C. The surface temperature was measured with a thermoviewer. Further, the temperature drop ΔT due to the water droplet dropping indicates the minimum value to the maximum value of 10 pieces of measurement data for each level. The thickness of the porous protective layer is the total thickness of the two layers (the first
表1から、多孔質保護層4を形成しない場合は、温度低下量ΔTは、滴下量0.1μL、0.2μLのいずれの場合にも殆ど差異はなく、30℃から80℃であった。これに対して、多孔質保護層を形成した場合は、温度低下量ΔTは大きく、水準2の5μm、水準3の20μm、水準4の50μm形成した場合は、それぞれ、140から220℃、100から170℃、70から100℃であった。
From Table 1, when the porous
また、水準5のように多孔質保護層を80μm形成すると、多孔質保護層を形成しない場合(水準1)と同程度の温度低下量となった。即ち、多孔質保護層を厚く形成することで、温度低下量を小さくすることが可能である。しかし、多孔質保護層を厚くすることでガスセンサ素子1の熱容量が増大し、速熱性が低下し、エンジン始動時からセンサ出力が得られるまでの、いわゆる活性時間が長くなってしまう。エミッション規制が厳しくなる中で、特に、エンジン始動時に排出されるTHC(トータル・ハイドロカーボン)の排出量を低下させるためにはこの活性時間を短くすることが必須である。
それ故、早期活性を確保しつつ、被水割れを防ぐためには、水準1のように多孔質保護層を発熱体側方角部に設けない本発明のガスセンサ素子を採用する必要がある。
In addition, when the porous protective layer was formed to 80 μm as in
Therefore, in order to prevent moisture cracking while ensuring early activity, it is necessary to employ the gas sensor element of the present invention in which a porous protective layer is not provided at the side portion of the heating element as in
また、上記の滴下試験におけるガスセンサ素子へのクラック発生率を表2に示す。クラック発生率は、各水準10個の試験結果において、(クラック発生本数/10)×100にて算出される値である。 In addition, Table 2 shows the crack occurrence rate in the gas sensor element in the above drop test. The crack occurrence rate is a value calculated by (number of crack occurrences / 10) × 100 in 10 test results for each level.
表2から分かるように、水滴滴下によるクラックは、水準1の多孔質保護層を形成しない場合は発生しない。多孔質保護層の厚みが薄いほうが表1の水滴滴下による温度低下量の大きさとほぼ相関して、クラックの発生率が高い。水準5のように多孔質保護層の厚みを80μm程度まで厚くすると、クラックは発生しない。これは、被水すると同時に多孔質保護層の面方向への吸水現象が起こり、水滴が素子表面に殆ど到達しないため、素子温度低下が小さく、クラックが発生しなかったと推察される。しかしながら、上述したごとく、活性時間の相当な遅れが生ずる。
As can be seen from Table 2, cracks caused by dropping water droplets do not occur when a
次に、参考例1(図1)において示した、積層方向距離aとbとの比a/bと、水滴滴下によるガスセンサ素子のクラック発生率との関係を調べた。
その結果を表3に示す。クラック発生率は、上記表2に示すものと同様の算出方法によって得られる値である。また、ガスセンサ素子の体格は、上記表1の試験方法において示したものと同じである。また、拡散抵抗層は、発熱体側方角部から0.75b離れた位置に形成されている。
Next, the relationship between the ratio a / b between the stacking direction distances a and b shown in Reference Example 1 (FIG. 1) and the crack generation rate of the gas sensor element due to the water droplet dropping was examined.
The results are shown in Table 3. The crack occurrence rate is a value obtained by a calculation method similar to that shown in Table 2 above. The physique of the gas sensor element is the same as that shown in the test method of Table 1 above. The diffusion resistance layer is formed at a position 0.75b away from the side portion of the heating element.
a/bが2%(0.02)以下の場合は、クラックの発生があった。これは、ライデンフロスト現象と同時に、発熱体側方角部に被着した水滴が広がり、発熱体側方角部から僅かしか離れていない多孔質保護層が水滴の一部を保水し、素子表面温度が低下することによりクラックが発生したものと考えられる。一方、a/bを5%以上としたものについては、多孔質保護層への水滴の保水の影響は殆ど、または、全くないため、ライデンフロスト現象により、素子温度低下を小さく抑えることができ、クラックが発生しなかったと考えられる。
この結果から、a/bを5%(0.05)以上とすることにより、被水割れを一層効果的に防ぐことができると考えられる。
When a / b was 2% (0.02) or less, cracks occurred. At the same time as the Leidenfrost phenomenon, water droplets deposited on the side portions of the heating element spread, and the porous protective layer that is only slightly away from the side portions of the heating element retains a part of the water droplets, resulting in a decrease in the element surface temperature. It is thought that cracks were generated. On the other hand, with respect to those having a / b of 5% or more, since there is little or no influence of water retention of water droplets on the porous protective layer, the temperature drop of the element can be suppressed to a low level due to the Leidenfrost phenomenon, It is thought that no cracks occurred.
From this result, it is considered that water cracking can be more effectively prevented by setting a / b to 5% (0.05) or more.
次に、発熱体側方角部33からヒータ基板32の表面320における保護層非形成部5の端部までの幅方向距離cと上記表面320の幅dとの比c/dと、水滴滴下によるガスセンサ素子のクラック発生率との関係を調べた。試験方法については、上記表3に示したものと同様である。
その結果を表4に示す。
Next, a ratio c / d between the width direction distance c from the heating element
The results are shown in Table 4.
表4から分かるように、c/dが1%(0.01)以下の場合は、クラックの発生があった。一方、c/dを2%(0.02)以上としたものについては、多孔質保護層への水滴の保水の影響は殆ど、または、全くないため、ライデンフロスト現象により、素子温度低下を小さく抑えることができ、クラックが発生しなかったと考えられる。
この結果から、c/dを2%(0.02)以上とすることにより、被水割れを一層効果的に防ぐことができると考えられる。
As can be seen from Table 4, cracks occurred when c / d was 1% (0.01) or less. On the other hand, when the c / d is 2% (0.02) or more, there is little or no influence of water retention of the water droplets on the porous protective layer. It can be suppressed, and it is considered that cracks did not occur.
From this result, it is considered that water cracking can be more effectively prevented by setting c / d to 2% (0.02) or more.
1 ガスセンサ素子
11 ガス導入口
2 固体電解質体
21 被測定ガス側電極
22 基準ガス側電極
3 ヒータ部
31 発熱体
32 ヒータ基板
33 発熱体側方角部
4 多孔質保護層
5 保護層非形成部
DESCRIPTION OF
Claims (14)
上記発熱体側方角部の少なくとも一部に、有機材料からなるマスク層を形成し、
次いで、上記ガスセンサ素子における少なくとも上記ガス導入口が形成されている長さ領域のうち被測定ガスに暴露される領域の全表面に、上記マスク層を覆うように、上記多孔質保護層を形成するための保護層形成材料を付着させ、
次いで、熱処理を行うことにより、上記多孔質保護層を焼成すると共に、上記マスク層を焼失させて該マスク層上の上記多孔質保護層を除去して、上記保護層非形成部を設けることを特徴とするガスセンサ素子の製造方法。 An oxygen ion conductive solid electrolyte body, a gas side electrode to be measured provided on one side of the solid electrolyte body, a reference gas side electrode formed on the other side of the solid electrolyte body, and the solid electrolyte body The heater unit is formed by forming a heating element that generates heat upon energization on the heater substrate, the heater substrate being stacked on the solid electrolyte body, and the measured gas side electrode. The porous protective layer is formed on the surface so as to cover at least a region exposed to the measured gas in the gas introduction port for introducing the measured gas into the gas, and the porous protective layer is not formed. This is a method for manufacturing a gas sensor element in which a protective layer non-forming portion is disposed at least at a part of a side portion of the heating element that is a side portion of the heater substrate in a region corresponding to the axial length of the heating element. And
Forming a mask layer made of an organic material on at least a part of the side portion of the heating element side,
Next, the porous protective layer is formed so as to cover the mask layer on the entire surface of the region exposed to the gas to be measured among at least the length region where the gas introduction port is formed in the gas sensor element. Attach protective layer forming material for,
Next, the porous protective layer is baked by performing a heat treatment, and the mask layer is burned out to remove the porous protective layer on the mask layer, thereby providing the protective layer non-forming portion. A method for manufacturing a gas sensor element.
上記ヒータ部を設けた側とは反対側の表面であって上記ガス導入口を除く部分の少なくとも一部に、有機材料からなるマスク層を形成し、
次いで、上記ガスセンサ素子における少なくとも上記ガス導入口が形成されている長さ領域のうち被測定ガスに暴露される領域の全表面に、上記マスク層を覆うように、上記多孔質保護層を形成するための保護層形成材料を付着させ、
次いで、熱処理を行うことにより、上記多孔質保護層を焼成すると共に、上記マスク層を焼失させて該マスク層上の上記多孔質保護層を除去して、上記保護層非形成部を設けることを特徴とするガスセンサ素子の製造方法。 An oxygen ion conductive solid electrolyte body, a gas side electrode to be measured provided on one side of the solid electrolyte body, a reference gas side electrode formed on the other side of the solid electrolyte body, and the solid electrolyte body The heater unit is formed by forming a heating element that generates heat upon energization on the heater substrate, the heater substrate being stacked on the solid electrolyte body, and the measured gas side electrode. The porous protective layer is formed on the surface so as to cover at least a region exposed to the measured gas in the gas introduction port for introducing the measured gas into the gas, and the porous protective layer is not formed. The protective layer non-formation part is disposed on at least a part of the surface of the region corresponding to the axial length of the heating element on the side opposite to the side where the heater part is provided, excluding the gas introduction port. Gas sensor element A method of forming,
A mask layer made of an organic material is formed on at least a part of the surface on the side opposite to the side where the heater is provided and excluding the gas inlet,
Next, the porous protective layer is formed so as to cover the mask layer on the entire surface of the region exposed to the gas to be measured among at least the length region where the gas introduction port is formed in the gas sensor element. Attach protective layer forming material for,
Next, the porous protective layer is baked by performing a heat treatment, and the mask layer is burned out to remove the porous protective layer on the mask layer, thereby providing the protective layer non-forming portion. A method for manufacturing a gas sensor element.
上記多孔質保護層を形成する保護層形成材料を、少なくとも上記ガス導入口のうち被測定ガスに暴露される領域を覆うと共に上記発熱体側方角部の少なくとも一部を残すように、上記ガスセンサ素子の表面に付着させ、
次いで、上記保護層形成材料を熱処理して上記多孔質保護層を形成することを特徴とするガスセンサ素子の製造方法。 An oxygen ion conductive solid electrolyte body, a gas side electrode to be measured provided on one side of the solid electrolyte body, a reference gas side electrode formed on the other side of the solid electrolyte body, and the solid electrolyte body The heater unit is formed by forming a heating element that generates heat upon energization on the heater substrate, the heater substrate being stacked on the solid electrolyte body, and the measured gas side electrode. The porous protective layer is formed on the surface so as to cover at least a region exposed to the measured gas in the gas introduction port for introducing the measured gas into the gas, and the porous protective layer is not formed. This is a method for manufacturing a gas sensor element in which a protective layer non-forming portion is disposed at least at a part of a side portion of the heating element that is a side portion of the heater substrate in a region corresponding to the axial length of the heating element. And
The protective layer forming material for forming the porous protective layer covers at least a part of the gas introduction port exposed to the gas to be measured and leaves at least a part of the side portion of the heating element side of the gas sensor element. Adhere to the surface,
Subsequently, the said protective layer forming material is heat-processed, and the said porous protective layer is formed, The manufacturing method of the gas sensor element characterized by the above-mentioned.
上記多孔質保護層を形成する保護層形成材料を、少なくとも上記ガス導入口のうち被測定ガスに暴露される領域を覆うと共に、上記ヒータ部を設けた側とは反対側の表面であって上記ガス導入口を除く部分の少なくとも一部を残すように、上記ガスセンサ素子の表面に付着させ、
次いで、上記保護層形成材料を熱処理して上記多孔質保護層を形成することを特徴とするガスセンサ素子の製造方法。 An oxygen ion conductive solid electrolyte body, a gas side electrode to be measured provided on one side of the solid electrolyte body, a reference gas side electrode formed on the other side of the solid electrolyte body, and the solid electrolyte body The heater unit is formed by forming a heating element that generates heat upon energization on the heater substrate, the heater substrate being stacked on the solid electrolyte body, and the measured gas side electrode. The porous protective layer is formed on the surface so as to cover at least a region exposed to the measured gas in the gas introduction port for introducing the measured gas into the gas, and the porous protective layer is not formed. The protective layer non-formation part is disposed on at least a part of the surface of the region corresponding to the axial length of the heating element on the side opposite to the side where the heater part is provided, excluding the gas introduction port. Gas sensor element A method of forming,
The protective layer forming material for forming the porous protective layer covers at least a region of the gas inlet that is exposed to the gas to be measured, and is a surface opposite to the side on which the heater portion is provided, and Adhering to the surface of the gas sensor element so as to leave at least part of the portion excluding the gas inlet,
Subsequently, the said protective layer forming material is heat-processed, and the said porous protective layer is formed, The manufacturing method of the gas sensor element characterized by the above-mentioned.
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