JP7470610B2 - センサ素子及びガスセンサ - Google Patents

Description

本発明は、センサ素子及びガスセンサに関する。

特許第３７０１１２４号公報（特許文献１）は、ガスセンサを開示する。このガスセンサは、被測定ガスにおけるＮＯｘ濃度を測定するように構成されている。このガスセンサはセンサ素子を備え、該センサ素子の主成分は酸素イオン伝導性を有する固体電解質である。

このセンサ素子においては、外部空間から拡散律速部を経て被測定ガスを導入するように構成された第１室と、第１室に連通した第２室とが形成されている。第２室内には、ＮＯｘ濃度の測定に用いられる検出電極が形成されている。このガスセンサにおいては、第１室内に形成された内側ポンプ電極と、第１室外に形成された外側ポンプ電極とを含む主ポンプセルによって、第１室内の酸素濃度が調節される。

すなわち、このガスセンサにおいては、酸素分圧が低い値に保たれた被測定ガスが検出電極に供給され、該被測定ガスに基づいてＮＯｘ濃度が測定される（特許文献１参照）。

特許第３７０１１２４号公報

センサ素子を含むガスセンサは、例えば、エンジンの排気管に取り付けられる。したがって、センサ素子は、エンジンの動作に起因する動圧の影響を受ける。上記特許文献１に開示されているセンサ素子においては、拡散律速部の構造に工夫を施すことによって、動圧の影響が抑制されている。しかしながら、動圧の影響の抑制に効果的な構造にもデメリットがある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、エンジンの動作に起因する動圧の影響を抑制しつつ、拡散律速部の構造に起因するデメリットを抑制可能なセンサ素子及びガスセンサを提供することである。

本発明のある局面に従うセンサ素子は、被測定ガスにおける所定ガス成分の濃度の測定に用いられる。センサ素子は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質を備える。センサ素子は、平面視において、長辺及び短辺を有する。長辺方向において、センサ素子の一方の端部には、センサ素子の外部空間からセンサ素子の内部に被測定ガスを取り込むためのガス導入口が形成されている。センサ素子の内部には、ガス導入口を介して取り込まれた被測定ガスが導入される内部空所が形成されている。ガス導入口と内部空所との間には、拡散律速部が形成されている。拡散律速部は、長辺方向に並ぶ第１及び第２拡散律速部を含む。第１拡散律速部は、第１開口部を含む。第２拡散律速部は、第２開口部を含む。第１開口部の外周長と第１開口部の長辺方向の長さとの積を第1開口部の断面積で除算した値と、第２開口部の外周長と第２開口部の長辺方向の長さとの積を第２開口部の断面積で除算した値との和は、７５以上である。

本発明者（ら）は、第１開口部の外周長と第１開口部の長辺方向の長さとの積を第1開口部の断面積で除算した値と、第２開口部の外周長と第２開口部の長辺方向の長さとの積を第２開口部の断面積で除算した値との和が７５以上であれば、第１及び第２開口部の各々の形状にかかわらず、センサ素子においてエンジンの動作に起因する動圧の影響を抑制可能であることを見出した。本発明に従うセンサ素子においては、第１開口部の外周長と第１開口部の長辺方向の長さとの積を第1開口部の断面積で除算した値と、第２開口部の外周長と第２開口部の長辺方向の長さとの積を第２開口部の断面積で除算した値との和が７５以上である。したがって、このセンサ素子によれば、第１及び第２開口部の形状にかかわらず、エンジンの動作に起因する動圧の影響を抑制することができる。すなわち、このセンサ素子によれば、第１及び第２開口部の形状を工夫することによって、エンジンの動作に起因する動圧の影響を抑制しながら、第１及び第２拡散律速部の構造次第で生じ得る他のデメリットを抑制することができる。

上記センサ素子は、ポンプセルを備え、ポンプセルは、内部空所内に形成された内側ポンプ電極と、内部空所とは異なる空間に形成された外側ポンプ電極とを備え、ポンプセルは、内側ポンプ電極及び外側ポンプ電極の間に電圧を印加することによって、内部空所内の酸素を汲み出すように構成されていてもよい。

上記センサ素子において、上記和は、１８０以下であってもよい。

上記センサ素子において、第１開口部の形状と、第２開口部の形状とは、互いに異なっていてもよい。

拡散律速部の形状としては、様々な形状を採用し得る。本発明者（ら）は、拡散律速部の形状によって、メリット及びデメリットが異なることを見出した。本発明に従うセンサ素子においては、第１開口部の形状と、第２開口部の形状とが互いに異なる。すなわち、このセンサ素子によれば、各形状のメリット及びデメリットを考慮して第１開口部及び第２開口部の各々の形状が決定されることによって、要求されるセンサ素子のスペックを満たすことができる。

上記センサ素子において、第１及び第２開口部の一方は、センサ素子の厚み方向に並んだ２つのスリットによって構成され、第１及び第２開口部の他方は、長辺方向に延びる孔によって構成され、該孔に関して、厚み方向における孔の長さに対する、短辺方向における孔の長さの割合は、０．３以上、２．０以下であってもよい。

センサ素子の厚み方向に並んだ２つのスリットを含む構造（「スリット構造」とも称する。）は、例えば、エンジンの動作に起因する動圧の影響を抑制するという観点で、長辺方向に延びる孔を含む構造（「打抜き構造」とも称する。）よりも有利である。一方、打抜き構造は、例えば、金型を使った打抜きによって実現できるため、製造上のばらつき抑制という観点で、スリット構造よりも有利である。また、一般的にセンサ素子はヒータによって加熱されるが、打抜き構造は、空気層（熱伝導率が低い）が少ないため、ヒータによる加熱効率という観点で、スリット構造よりも有利である。本発明に従うセンサ素子において、第１及び第２開口部の一方は長辺方向に延びる孔を含み、第１及び第２開口部の他方はセンサ素子の厚み方向に並んだ２つのスリットを含む。したがって、このセンサ素子によれば、スリット構造及び打抜き構造の両方のメリットを取り入れることができる。

上記センサ素子において、第１開口部の外周長と第１開口部の長辺方向の長さとの積を、第２開口部の外周長と第２開口部の長辺方向の長さとの積で除算することによって得られた値は、１０より大きい、又は、０．１より小さくてもよい。

すなわち、このセンサ素子においては、第１開口部の形状と、第２開口部の形状とが大きく異なる。したがって、このセンサ素子によれば、第１及び第２開口部の各々の形状のメリットを取り入れることができる。

本発明の他の局面に従うガスセンサは、上記センサ素子を備える。

本発明によれば、エンジンの動圧依存性を抑制しつつ、拡散律速部の構造に起因するデメリットを抑制可能なセンサ素子及びガスセンサを提供することができる。

ガスセンサの構成の一例を概略的に示した断面模式図である。 ガスセンサの平面の一部を模式的に示す図である。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面を模式的に示す図である。 図２のＩＶ－ＩＶ断面を模式的に示す図である。 ３室構造のセンサ素子を含むの構成の一例を概略的に示した断面模式図である。 第１変形例におけるセンサ素子の断面を模式的に示す図である。 第２変形例におけるセンサ素子の断面を模式的に示す図である。 第３変形例におけるセンサ素子の断面を模式的に示す図である。 第４変形例におけるセンサ素子の断面を模式的に示す図である。 動圧測定の方法を説明するための図である。 エンジンの動作に起因する動圧の様子を模式的に示す図である。 ガスセンサにおけるＩｐ０の出力の変化を模式的に示す図である。 実施例１－４及び比較例の各々におけるＩｐ０の変化率をまとめた図である。 図１３における各直線の傾きをまとめた図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［１．ガスセンサの概略構成］
図１は、ガスセンサ１００の構成の一例を概略的に示した断面模式図である。センサ素子１０１は、それぞれがジルコニア（ＺｒＯ2）等の酸素イオン伝導性固体電解質層からなる第１基板層１と、第２基板層２と、第３基板層３と、第１固体電解質層４と、スペーサ層５と、第２固体電解質層６との６つの層が、図面視で下側からこの順に積層された構造を有する素子である。また、これら６つの層を形成する固体電界質は緻密な気密のものである。係るセンサ素子１０１は、例えば、各層に対応するセラミックスグリーンシートに所定の加工及び回路パターンの印刷などを行った後にそれらを積層し、さらに、焼成して一体化させることによって製造される。

センサ素子１０１の一先端部であって、第２固体電解質層６の下面と第１固体電解質層４の上面との間には、ガス導入口１０と、第１拡散律速部１１と、緩衝空間１２と、第２拡散律速部１３と、第１内部空所２０と、第３拡散律速部３０と、第２内部空所４０とが、この順に連通する態様にて隣接形成されてなる。

ガス導入口１０と、緩衝空間１２と、第１内部空所２０と、第２内部空所４０とは、スペーサ層５をくり抜いた態様にて設けられた上部を第２固体電解質層６の下面で、下部を第１固体電解質層４の上面で、側部をスペーサ層５の側面で区画されたセンサ素子１０１内部の空間である。

第１拡散律速部１１は、２本の横長の（図面に垂直な方向に開口が長辺方向を有する）スリットとして設けられる。また、第２拡散律速部１３及び第３拡散律速部３０の各々は、図面に垂直な方向に延びる長さが第１内部空所２０及び第２内部空所４０の各々よりも短い孔として設けられる。なお、ガス導入口１０から第２内部空所４０に至る部位をガス流通部とも称する。

また、ガス流通部よりも先端側から遠い位置には、第３基板層３の上面と、スペーサ層５の下面との間であって、側部を第１固体電解質層４の側面で区画される位置に基準ガス導入空間４３が設けられている。基準ガス導入空間４３には、例えば大気が導入される。なお、第１固体電解質層４がセンサ素子１０１の後端まで延びており、基準ガス導入空間４３が形成されていなくてもよい。また、基準ガス導入空間４３が形成されていない場合に、大気導入層４８がセンサ素子１０１の後端まで延びていてもよい（例えば、図５参照）。

大気導入層４８は、多孔質アルミナからなる層であって、大気導入層４８には基準ガス導入空間４３を通じて基準ガスが導入されるようになっている。また、大気導入層４８は、基準電極４２を被覆するように形成されている。

基準電極４２は、第３基板層３の上面と第１固体電解質層４とに挟まれる態様にて形成される電極であり、上述のように、その周囲には、基準ガス導入空間４３につながる大気導入層４８が設けられている。また、後述するように、基準電極４２を用いて第１内部空所２０内や第２内部空所４０内の酸素濃度（酸素分圧）を測定することが可能となっている。

ガス流通部において、ガス導入口１０は、外部空間に対して開口してなる部位であり、該ガス導入口１０を通じて外部空間からセンサ素子１０１内に被測定ガスが取り込まれるようになっている。

第１拡散律速部１１は、ガス導入口１０から取り込まれた被測定ガスに対して、所定の拡散抵抗を付与する部位である。

緩衝空間１２は、第１拡散律速部１１より導入された被測定ガスを第２拡散律速部１３へと導くために設けられた空間である。

第２拡散律速部１３は、緩衝空間１２から第１内部空所２０に導入される被測定ガスに対して、所定の拡散抵抗を付与する部位である。

被測定ガスが、センサ素子１０１外部から第１内部空所２０内まで導入されるにあたって、外部空間における被測定ガスの圧力変動（被測定ガスが自動車の排気ガスの場合であれば排気圧の脈動）によってガス導入口１０からセンサ素子１０１内部に急激に取り込まれた被測定ガスは、直接第１内部空所２０へ導入されるのではなく、第１拡散律速部１１、緩衝空間１２、第２拡散律速部１３を通じて被測定ガスの濃度変動が打ち消された後、第１内部空所２０へ導入されるようになっている。これによって、第１内部空間へ導入される被測定ガスの濃度変動はほとんど無視できる程度のものとなる。

第１内部空所２０は、第２拡散律速部１３を通じて導入された被測定ガス中の酸素分圧を調整するための空間として設けられている。係る酸素分圧は、主ポンプセル２１が作動することによって調整される。

主ポンプセル２１は、第１内部空所２０に面する第２固体電解質層６の下面のほぼ全面に設けられた天井電極部２２ａを有する内側ポンプ電極２２と、第２固体電解質層６の上面の天井電極部２２ａと対応する領域に外部空間に露出する態様にて設けられた外側ポンプ電極２３と、これらの電極に挟まれた第２固体電解質層６とによって構成されてなる電気化学的ポンプセルである。

内側ポンプ電極２２は、第１内部空所２０を区画する上下の固体電解質層（第２固体電解質層６及び第１固体電解質層４）、及び、側壁を与えるスペーサ層５にまたがって形成されている。具体的には、第１内部空所２０の天井面を与える第２固体電解質層６の下面には天井電極部２２ａが形成され、また、底面を与える第１固体電解質層４の上面には底部電極部２２ｂが形成され、そして、それら天井電極部２２ａと底部電極部２２ｂとを接続するように、側部電極部（図示省略）が第１内部空所２０の両側壁部を構成するスペーサ層５の側壁面（内面）に形成されて、該側部電極部の配設部位においてトンネル形態とされた構造において配設されている。

内側ポンプ電極２２と外側ポンプ電極２３とは、多孔質サーメット電極（例えば、Ａｕを１％含むＰｔとＺｒＯ２とのサーメット電極）として形成される。なお、被測定ガスに接触する内側ポンプ電極２２は、被測定ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）成分に対する還元能力を弱めた材料を用いて形成される。

主ポンプセル２１においては、内側ポンプ電極２２と外側ポンプ電極２３との間に所望のポンプ電圧Ｖｐ０を印加して、内側ポンプ電極２２と外側ポンプ電極２３との間に正方向あるいは負方向にポンプ電流Ｉｐ０を流すことにより、第１内部空所２０内の酸素を外部空間に汲み出し、あるいは、外部空間の酸素を第１内部空所２０に汲み入れることが可能となっている。

また、第１内部空所２０における雰囲気中の酸素濃度（酸素分圧）を検出するために、内側ポンプ電極２２と、第２固体電解質層６と、スペーサ層５と、第１固体電解質層４と、第３基板層３と、基準電極４２によって、電気化学的なセンサセル、すなわち、主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８０が構成されている。

主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８０における起電力Ｖ０を測定することで第１内部空所２０内の酸素濃度（酸素分圧）がわかるようになっている。さらに、起電力Ｖ０が一定となるようにＶｐ０をフィードバック制御することでポンプ電流Ｉｐ０が制御されている。これによって、第１内部空所内２０内の酸素濃度は所定の一定値に保つことができる。

第３拡散律速部３０は、第１内部空所２０で主ポンプセル２１の動作により酸素濃度（酸素分圧）が制御された被測定ガスに所定の拡散抵抗を付与して、該被測定ガスを第２内部空所４０に導く部位である。

第２内部空所４０は、第３拡散律速部３０を通じて導入された被測定ガス中の窒素酸化物濃度の測定に係る処理を行うための空間として設けられている。ＮＯｘ濃度の測定は、主として、補助ポンプセル５０により酸素濃度が調整された第２内部空所４０において、さらに、測定用ポンプセル４１の動作によりＮＯｘ濃度が測定される。

第２内部空所４０では、あらかじめ第１内部空所２０において酸素濃度（酸素分圧）が調整された後、第３拡散律速部を通じて導入された被測定ガスに対して、さらに補助ポンプセル５０による酸素分圧の調整が行われるようになっている。これにより、第２内部空所４０内の酸素濃度を高精度に一定に保つことができるため、係るガスセンサ１００においては精度の高いＮＯｘ濃度測定が可能となる。

補助ポンプセル５０は、第２内部空所４０に面する第２固体電解質層６の下面の略全体に設けられた天井電極部５１ａを有する補助ポンプ電極５１と、外側ポンプ電極２３（外側ポンプ電極２３に限られるものではなく、センサ素子１０１と外側の適当な電極であれば足りる）と、第２固体電解質層６とによって構成される、補助的な電気化学的ポンプセルである。

係る補助ポンプ電極５１は、先の第１内部空所２０内に設けられた内側ポンプ電極２２と同様なトンネル形態とされた構造において、第２内部空所４０内に配設されている。つまり、第２内部空所４０の天井面を与える第２固体電解質層６に対して天井電極部５１ａが形成され、また、第２内部空所４０の底面を与える第１固体電解質層４には、底部電極部５１ｂが形成され、そして、それらの天井電極部５１ａと底部電極部５１ｂとを連結する側部電極部（図示省略）が、第２内部空所４０の側壁を与えるスペーサ層５の両壁面にそれぞれ形成されたトンネル形態の構造となっている。

なお、補助ポンプ電極５１についても、内側ポンプ電極２２と同様に、被測定ガス中の窒素酸化物成分に対する還元能力を弱めた材料を用いて形成される。

補助ポンプセル５０においては、補助ポンプ電極５１と外側ポンプ電極２３との間に所望の電圧Ｖｐ１を印加することにより、第２内部空所４０内の雰囲気中の酸素を外部空間に汲み出し、あるいは、外部空間から第２内部空所４０内に汲み入れることが可能となっている。

また、第２内部空所４０内における雰囲気中の酸素分圧を制御するために、補助ポンプ電極５１と、基準電極４２と、第２固体電解質層６と、スペーサ層５と、第１固体電解質層４と、第３基板層３とによって電気化学的なセンサセル、すなわち、補助ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８１が構成されている。

なお、この補助ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８１にて検出される起電力Ｖ１に基づいて電圧制御される可変電源５２にて、補助ポンプセル５０がポンピングを行う。これにより第２内部空所４０内の雰囲気中の酸素分圧は、ＮＯｘの測定に実質的に影響がない低い分圧にまで制御されるようになっている。

また、これとともに、そのポンプ電流Ｉｐ１が、主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８０の起電力の制御に用いられるようになっている。具体的には、ポンプ電流Ｉｐ１は、制御信号として主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８０に入力され、その起電力Ｖ０が制御されることにより、第３拡散律速部３０から第２内部空所４０内に導入される被測定ガス中の酸素分圧の勾配が常に一定となるように制御されている。ＮＯｘセンサとして使用する際は、主ポンプセル２１と補助ポンプセル５０との働きによって、第２内部空所４０内での酸素濃度は約０．００１ｐｐｍ程度の一定の値に保たれる。

測定用ポンプセル４１は、第２内部空所４０内において、被測定ガス中の窒素酸化物濃度の測定を行う。測定用ポンプセル４１は、第２内部空所４０に面する第１固体電解質層４の上面であって第３拡散律速部３０から離間した位置に設けられた測定電極４４と、外側ポンプ電極２３と、第２固体電解質層６と、スペーサ層５と、第１固体電解質層４とによって構成された電気化学的ポンプセルである。

測定電極４４は、多孔質サーメット電極である。測定電極４４は、第２内部空所４０内の雰囲気中に存在するＮＯｘを還元するＮＯｘ還元触媒としても機能する。さらに、測定電極４４は、第４拡散律速部４５によって被覆されてなる。

第４拡散律速部４５は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする多孔体にて構成される膜である。第４拡散律速部４５は、測定電極４４に流入するＮＯｘの量を制限する役割を担うとともに、測定電極４４の保護膜としても機能する。

測定用ポンプセル４１においては、測定電極４４の周囲の雰囲気中における窒素酸化物の分解によって生じた酸素を汲み出して、その発生量をポンプ電流Ｉｐ２として検出することができる。

また、測定電極４４の周囲の酸素分圧を検出するために、第２固体電解質層６と、スペーサ層５と、第１固体電解質層４と、第３基板層３と、測定電極４４と、基準電極４２とによって電気化学的なセンサセル、すなわち、測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８２が構成されている。測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８２にて検出された起電力Ｖ２に基づいて可変電源４６が制御される。

第２内部空所４０内に導かれた被測定ガスは、酸素分圧が制御された状況下で第４拡散律速部４５を通じて測定電極４４に到達することとなる。測定電極４４の周囲の被測定ガス中の窒素酸化物は還元されて（２ＮＯ→Ｎ２＋Ｏ２）酸素を発生する。そして、この発生した酸素は測定用ポンプセル４１によってポンピングされることとなるが、その際、測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８２にて検出された制御電圧Ｖ２が一定となるように可変電源の電圧Ｖｐ２が制御される。測定電極４４の周囲において発生する酸素の量は、被測定ガス中の窒素酸化物の濃度に比例するものであるから、測定用ポンプセル４１におけるポンプ電流Ｉｐ２を用いて被測定ガス中の窒素酸化物濃度が算出されることとなる。

また、測定電極４４と、第１固体電解質層４と、第３基板層３と、基準電極４２とを組み合わせて、電気化学的センサセルとして酸素分圧検出手段を構成するようにすれば、測定電極４４の周りの雰囲気中のＮＯｘ成分の還元によって発生した酸素の量と基準大気に含まれる酸素の量との差に応じた起電力を検出することができ、これによって被測定ガス中の窒素酸化物成分の濃度を求めることも可能である。

また、第２固体電解質層６と、スペーサ層５と、第１固体電解質層４と、第３基板層３と、外側ポンプ電極２３と、基準電極４２とから電気化学的なセンサセル８３が構成されており、このセンサセル８３によって得られる起電力Ｖｒｅｆによりセンサ外部の被測定ガス中の酸素分圧を検出可能となっている。

このような構成を有するガスセンサ１００においては、主ポンプセル２１と補助ポンプセル５０とを作動させることによって酸素分圧が常に一定の低い値（ＮＯｘの測定に実質的に影響がない値）に保たれた被測定ガスが測定用ポンプセル４１に与えられる。したがって、被測定ガス中の窒素酸化物の濃度に略比例して、ＮＯｘの還元によって発生する酸素が測定用ポンプセル４１より汲み出されることによって流れるポンプ電流Ｉｐ２に基づいて、被測定ガス中の窒素酸化物濃度を知ることができるようになっている。

さらに、センサ素子１０１は、固体電解質の酸素イオン伝導性を高めるために、センサ素子１０１を加熱して保温する温度調整の役割を担うヒータ部７０を備えている。ヒータ部７０は、ヒータ電極７１と、ヒータ７２と、スルーホール７３と、ヒータ絶縁層７４と、圧力放散孔７５とを備えている。

ヒータ電極７１は、第１基板層１の下面に接する態様にて形成されてなる電極である。ヒータ電極７１を外部電源と接続することによって、外部からヒータ部７０へ給電することができるようになっている。

ヒータ７２は、第２基板層２と第３基板層３とに上下から挟まれた態様にて形成される電気抵抗体である。ヒータ７２は、スルーホール７３を介してヒータ電極７１と接続されており、該ヒータ電極７１を通して外部より給電されることにより発熱し、センサ素子１０１を形成する固体電解質の加熱と保温を行う。

また、ヒータ７２は、第１内部空所２０から第２内部空所４０の全域に渡って埋設されており、センサ素子１０１全体を上記固体電解質が活性化する温度に調整することが可能となっている。

ヒータ絶縁層７４は、ヒータ７２の上下面に、アルミナ等の絶縁体によって形成されてなる絶縁層である。ヒータ絶縁層７４は、第２基板層２とヒータ７２との間の電気的絶縁性、及び、第３基板層３とヒータ７２との間の電気的絶縁性を得る目的で形成されている。

圧力放散孔７５は、第３基板層３を貫通し、基準ガス導入空間４３に連通するように設けられてなる部位であり、ヒータ絶縁層７４内の温度上昇に伴う内圧上昇を緩和する目的で形成されてなる。

［２．各拡散律速部の形状］
図２は、本実施の形態に従うガスセンサ１００の平面の一部を模式的に示す図である。図２に示されるように、センサ素子１０１は、平面視において、長辺及び短辺を有している。センサ素子１０１の長辺が延びる方向を以下では単に「長辺方向」とも称し、センサ素子１０１の短辺が延びる方向を以下では単に「短辺方向」とも称する。

センサ素子１０１においては、ガス導入口１０側から見た場合に、ガス導入口１０、第１拡散律速部１１、緩衝空間１２、第２拡散律速部１３、第１内部空所２０、第３拡散律速部３０及び第２内部空所４０が長辺方向に順に並んでいる。

図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面を模式的に示す図である。図３に示されるように、第１拡散律速部１１は、開口部を含んでいる。この開口部は、スリットＳＬ１，ＳＬ２によって構成されている。スリットＳＬ１，ＳＬ２は、センサ素子１０１の厚み方向（以下、単に「厚み方向」とも称する。）に並んでいる。スリットＳＬ１，ＳＬ２の各々において、短辺方向の長さはＬ３であり、厚み方向の長さはＬ４である。長さＬ３は、例えば、長さＬ４の５０倍以上、５００倍以下である。また、スリットＳＬ１，ＳＬ２の各々において、長辺方向の長さはＬ１（図２）である。スリットＳＬ１，ＳＬ２のようなスリットを少なくとも一つ有する構造を、「スリット構造」とも称する。

図４は、図２のＩＶ－ＩＶ断面を模式的に示す図である。図２及び図４を参照して、第２拡散律速部１３は、開口部を含んでいる。この開口部は、長辺方向に延びる孔によって構成されている。第２拡散律速部１３において、開口部の短辺方向の長さはＬ５であり、開口部の厚み方向の長さはＬ６である。第２拡散律速部１３において、厚み方向の長さ（Ｌ６）に対する、短辺方向の長さ（Ｌ５）の割合（Ｌ５／Ｌ６）は、０．３以上、２．０以下である。また、この孔の長辺方向の長さはＬ２（図２）である。詳細については、後述するが、第２拡散律速部１３は、いわゆる打抜き加工によって形成されている。このような孔を有する構造を、「打抜き構造」とも称する。

センサ素子１０１を含むガスセンサ１００は、例えば、エンジンの排気管（不図示）に取り付けられる。したがって、センサ素子１０１は、エンジンの動作に起因する動圧の影響を受ける。センサ素子１０１が動圧の影響を大きく受けると、センサ素子１０１の出力信号の脈動が大きくなり、誤検出の原因になる。動圧の影響の受けやすさのことを、「動圧依存性」とも称する。

第１拡散律速部１１が有するスリット構造は、例えば、エンジンの動作に起因する動圧の影響を抑制するという観点で、打抜き構造よりも有利である。ただし、スリット構造にもデメリットがある。スリット構造は、例えば、第１固体電解質層４上に有機物を印刷し、焼成を通じて該有機物を飛ばすことによって形成される。このような方法で形成されるため、比較的、製造上のばらつきが生じやすい。また、スリット構造においては、比較的大きい空気層が形成される。したがって、スリット構造においては、空気層の熱伝導率が低いため、ヒータ７２によるセンサ素子１０１の加熱効率が高くない。

一方、打抜き構造は、例えば、金型を使った打抜きによって実現できるため、製造上のばらつき抑制という観点で、スリット構造よりも有利である。また、打抜き構造は、空気層（熱伝導率が低い）が少ないため、ヒータによる加熱効率という観点で、スリット構造よりも有利である。

［３．拡散律速部の形状と動圧依存性との関係］
例えば、第１拡散律速部１１及び第２拡散律速部１３における圧力損失が大きくなる程、被測定ガスの脈動が抑制されるため、動圧依存性は小さくなる。流体力学上、圧力損失に関して、以下の式（１）が存在する。式（１）は、いわゆるダルシー・ワイスバッハの式である。

ここで、ΔＰは圧力損失を示す。λは管摩擦係数を示す。ｌは流体が流れる非円形断面の直管の管軸長さを示す。ｍは、水力平均深さを示し、（管断面積）／（管断面内の流体のぬれ縁長さ）を示す。ρは非円形断面の直管内を流れる流体の密度を示し、ｖは該流体の平均流速を示す。

式（１）から、流体が流れる管の長さが長い程圧力損失が大きくなり、管断面内の流体のぬれ縁長さが長い程圧力損失が大きくなり、管断面積が小さい程圧力損失が大きくなることが分かる。ここで、「管断面内の流体のぬれ縁長さ」とは、管断面の外周長のことである。

再び図３及び図４を参照して、スリットＳＬ１，ＳＬ２の各々の外周長は、２Ｌ３＋２Ｌ４である。すなわち、第１拡散律速部１１において、開口部の外周長の合計は、４Ｌ３＋４Ｌ４である。第２拡散律速部１３の開口部の外周長は、２Ｌ５＋２Ｌ６である。第１拡散律速部１１の断面積は、Ｌ３×Ｌ４×２（Ｓ１とする）であり、第２拡散律速部１３の断面積は、Ｌ５×Ｌ６（Ｓ２とする）である。

センサ素子１０１においては、Ｉｐ０の動圧依存性も抑制する必要があるため、第１拡散律速部１１及び第２拡散律速部１３によって、動圧依存性を十分に抑制する必要がある。すなわち、（４Ｌ３＋４Ｌ４）×Ｌ１／Ｓ１＋（２Ｌ５＋２Ｌ６）×Ｌ２／Ｓ２の値をある程度大きくする必要がある。

本発明者（ら）は、第１拡散律速部１１における開口部の外周長（４Ｌ３＋４Ｌ４）と第１拡散律速部１１における開口部の長辺方向の長さ（Ｌ１）との積を第１拡散律速部１１における開口部の断面積（Ｓ１）で除算した値と、第２拡散律速部１３における開口部の外周長（２Ｌ５＋２Ｌ６）と第２拡散律速部１３における開口部の長辺方向の長さ（Ｌ２）との積を第２拡散律速部１３における開口部の断面積（Ｓ２）で除算した値との和が７５以上であれば、第１拡散律速部１１及び第２拡散律速部１３の各々における開口部の形状にかかわらず、センサ素子１０１においてエンジンの動作に起因する動圧の影響を抑制可能であることを見出した。

したがって、本実施の形態に従うセンサ素子１０１において、（４Ｌ３＋４Ｌ４）×Ｌ１／Ｓ１＋（２Ｌ５＋２Ｌ６）×Ｌ２／Ｓ２の値は、７５以上である。また、（４Ｌ３＋４Ｌ４）×Ｌ１／Ｓ１＋（２Ｌ５＋２Ｌ６）×Ｌ２／Ｓ２の値は、１８０以下である。したがって、センサ素子１０１によれば、第１拡散律速部１１及び第２拡散律速部１３の各々における開口部の形状にかかわらず、エンジンの動作に起因する動圧の影響を抑制することができる。すなわち、センサ素子１０１によれば、第１拡散律速部１１及び第２拡散律速部１３の各々における開口部の形状を工夫することによって、エンジンの動作に起因する動圧の影響を抑制しながら、第１拡散律速部１１及び第２拡散律速部１３の各々の構造次第で生じ得る他のデメリットを抑制することができる。

また、センサ素子１０１において、第１拡散律速部１１における開口部の外周長（４Ｌ３＋４Ｌ４）と第１拡散律速部１１における開口部の長辺方向の長さ（Ｌ１）との積を、第２拡散律速部１３における開口部の外周長（２Ｌ５＋２Ｌ６）と第２拡散律速部１３における開口部の長辺方向の長さ（Ｌ２）との積で除算することによって得られた値は、１０より大きい。

すなわち、センサ素子１０１においては、第１拡散律速部１１における開口部の形状と、第２拡散律速部１３における開口部の形状とが大きく異なる。したがって、センサ素子１０１によれば、第１拡散律速部１１における開口部の形状（スリット構造）のメリット、及び、第２拡散律速部１３における開口部の形状（打抜き構造）のメリットの両方を取り入れることができる。

［４．特徴］
以上のように、本実施の形態に従うセンサ素子１０１においては、第１拡散律速部１１における開口部の外周長と第１拡散律速部１１における開口部の長辺方向の長さとの積を第１拡散律速部１１における開口部の断面積で除算した値と、第２拡散律速部１３における開口部の外周長と第２拡散律速部１３における開口部の長辺方向の長さとの積を第２拡散律速部１３における開口部の断面積で除算した値との和が７５以上である。したがって、センサ素子１０１によれば、第１拡散律速部１１及び第２拡散律速部１３の各々の開口部の形状にかかわらず、エンジンの動作に起因する動圧の影響を抑制することができる。すなわち、センサ素子１０１によれば、第１拡散律速部１１及び第２拡散律速部１３の各々における開口部の形状を工夫することによって、エンジンの動作に起因する動圧の影響を抑制しながら、第１拡散律速部１１及び第２拡散律速部１３の構造次第で生じ得る他のデメリットを抑制することができる。

また、拡散律速部の形状としては、様々な形状を採用し得る。上述のように、本発明者（ら）は、第１拡散律速部１１及び第２拡散律速部１３に関し、開口部の形状によって、メリット及びデメリットが異なることを見出した。センサ素子１０１においては、第１拡散律速部１１における開口部の形状と、第２拡散律速部１３における開口部の形状とが互いに異なる。すなわち、センサ素子１０１によれば、各形状のメリット及びデメリットを考慮して第１拡散律速部１１及び第２拡散律速部１３の各々における開口部の形状が決定されることによって、要求されるセンサ素子１０１のスペックを満たすことができる。

また、センサ素子１０１において、第２拡散律速部１３における開口部は長辺方向に延びる孔によって構成され、第１拡散律速部１１における開口部はセンサ素子１０１の厚み方向に並んだ２つのスリットＳＬ１，ＳＬ２によって構成されている。したがって、センサ素子１０１によれば、スリット構造及び打抜き構造の両方のメリットを取り入れることができる。

［５．変形例］
以上、実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。以下、変形例について説明する。

＜５－１＞
上記実施の形態に従うガスセンサ１００において、センサ素子１０１には、第１内部空所２０と、第２内部空所４０とが形成されていた。すなわち、センサ素子１０１は、２室構造であった。しかしながら、センサ素子１０１は、必ずしも２室構造である必要はない。例えば、センサ素子１０１は、３室構造であってもよい。

図５は、３室構造のセンサ素子１０１Ｘを含むガスセンサ１００Ｘの構成の一例を概略的に示した断面模式図である。図５に示されるように、第２内部空所４０（図１）を第５拡散律速部６０でさらに２室に分け、第２内部空所４０Ｘと第３内部空所６１とを作成してもよい。この場合、第２内部空所４０Ｘに補助ポンプ電極５１Ｘを配置し、第３内部空所６１に測定電極４４Ｘを配置してもよい。また３室構造にする場合には、第４拡散律速部４５を省略してもよい。

＜５－２＞
上記実施の形態に従うセンサ素子１０１において、第１拡散律速部１１及び第２拡散律速部１３の断面形状は、それぞれ図３及び図４に示される形状であった。しかしながら、第１拡散律速部１１及び第２拡散律速部１３の各々の断面形状は、このような形状に限定されない。第１拡散律速部１１における開口部の外周長と第１拡散律速部１１における開口部の長辺方向の長さとの積を第１拡散律速部１１における開口部の断面積で除算した値と、第２拡散律速部１３における開口部の外周長と第２拡散律速部１３における開口部の長辺方向の長さとの積を第２拡散律速部１３における開口部の断面積で除算した値との和が７層５以上であるという条件が満たされる限り、第１拡散律速部１１及び第２拡散律速部１３の断面形状はどのような形状であってもよい。

図６は、第１変形例におけるセンサ素子１０１Ａの断面を模式的に示す図である。図６に示されるように、センサ素子１０１Ａにおいては、第２拡散律速部１３Ａが２つの孔によって構成されている。第２拡散律速部１３Ａのような構造が採用されてもよい。なお、第２拡散律速部１３Ａにおいて、２つの孔は完全に同じ形状である必要はない。例えば、一方の孔の短辺方向の長さが、他方の孔の短辺方向の長さよりも長くてもよい。

図７は、第２変形例におけるセンサ素子１０１Ｂの断面を模式的に示す図である。図７に示されるように、センサ素子１０１Ｂにおいては、第１拡散律速部１１Ｂが１つのスリットＳＬ１Ｂによって構成されている。第１拡散律速部１１Ｂのような構造が採用されてもよい。

図８は、第３変形例におけるセンサ素子１０１Ｃの断面を模式的に示す図である。図８に示されるように、センサ素子１０１Ｃにおいては、第２拡散律速部１３Ｃにおける開口部の断面形状が台形形状である。第２拡散律速部１３Ｃのような構造が採用されてもよい。

図９は、第４変形例におけるセンサ素子１０１Ｄの断面を模式的に示す図である。図９に示されるように、センサ素子１０１Ｄにおいては、スリットＳＬ１Ｄ，ＳＬ２Ｄの各々において、短辺方向の両端部が丸みを帯びている。第１拡散律速部１１Ｄのような構造が採用されてもよい。上記実施形態及び第４変形例のように、上下（厚み方向）に並ぶ２つのスリットによって拡散律速部が構成される場合に、各スリットの形状が異なっていてもよい。例えば、一方のスリットの短辺方向の長さが、他方のスリットの短辺方向の長さよりも長くてもよい。

＜５－３＞
上記実施の形態に従うセンサ素子１０１において、第１拡散律速部１１はスリット構造であり、第２拡散律速部１３は打抜き構造であった。しかしながら、第１拡散律速部１１及び第２拡散律速部１３の各々の構造はこれに限定されない。第１拡散律速部１１における開口部の外周長と第１拡散律速部１１における開口部の長辺方向の長さとの積を第１拡散律速部１１における開口部の断面積で除算した値と、第２拡散律速部１３における開口部の外周長と第２拡散律速部１３における開口部の長辺方向の長さとの積を第２拡散律速部１３における開口部の断面積で除算した値との和が７５以上であるという条件が満たされる限り、第１拡散律速部１１及び第２拡散律速部１３の構造はどのような構造であってもよい。例えば、第１拡散律速部１１及び第２拡散律速部１３の両方がスリット構造であってもよいし、第１拡散律速部１１が打抜き構造で第２拡散律速部１３がスリット構造であってもよい。例えば、第１拡散律速部１１が打抜き構造で第２拡散律速部１３がスリット構造である場合には、第１拡散律速部１１における開口部の外周長と第１拡散律速部１１における開口部の長辺方向の長さとの積を、第２拡散律速部１３における開口部の外周長と第２拡散律速部１３における開口部の長辺方向の長さとの積で除算することによって得られた値が０．１より小さくてもよい。

［６．実施例等］
＜６－１．実施例及び比較例＞
（実施例１）
まず、次に説明する方法により、実施例１となるセンサ素子１０１を作成した。

ジルコニア等の酸素イオン伝導性固体電解質をセラミックス成分として含む６枚の未焼成のセラミックスグリーンシートを用意した。なお、各セラミックスグリーンシートは、安定化剤のイットリアを４ｍｏｌ％添加したジルコニア粒子と有機バインダーと有機溶剤とを混合し、テープ成形により成形した。このグリーンシートには、印刷時や積層時の位置決めに用いるシート穴や必要なスルーホール等を予め複数形成しておいた。

また、スペーサ層５となるグリーンシートにはガス流通部となる空間を予め打ち抜き加工によって設けておいた。第２拡散律速部１３及び第３拡散律速部３０も打ち抜き加工によって設けられた。そして、第１基板層１と、第２基板層２と、第３基板層３と、第１固体電解質層４と、スペーサ層５と、第２固体電解質層６のそれぞれに対応して、各セラミックスグリーンシートに種々のパターンを形成するパターン印刷処理及び乾燥処理を行なった。

形成されたパターンは、具体的には、上述した各電極、各電極に接続されるリード線、大気導入層４８、ヒータ部７０等のパターンであった。パターン印刷は、それぞれの形成対象に要求される特性に応じて用意したパターン形成用ペーストを、公知のスクリーン印刷技術を利用してグリーンシート上に塗布することにより行なった。乾燥処理についても、公知の乾燥手段を用いて行なった。パターン印刷及び乾燥が終わると、各層に対応するグリーンシート同士を積層及び接着するための接着用ペーストの印刷及び乾燥処理を行なった。

そして、接着用ペーストを形成したグリーンシートをシート穴により位置決めしつつ所定の順序に積層して、所定の温度・圧力条件を加えることで圧着させ、一つの積層体とする圧着処理を行なった。こうして得られた積層体は、複数個のセンサ素子１０１を包含したものであった。その積層体を切断してセンサ素子１０１の大きさに切り分けた。そして、切り分けた積層体を所定の焼成温度で焼成し、センサ素子１０１を得た。なお、センサ素子１０１において、第１拡散律速部１１はスリット構造であり、第２拡散律速部１３は打抜き構造であった。

（実施例２－４）
実施例２－４となるセンサ素子は、実施例１となるセンサ素子と比較して、第１拡散律速部１１及び／又は第２拡散律速部１３が異なるのみであり、実施例１となるセンサ素子と略同一の方法で得られた。

実施例２となるセンサ素子は、実施例１となるセンサ素子と略同一のものであった。実施例２と実施例１とは、第２拡散律速部１３の長辺方向の長さのみが異なっていた。

実施例３となるセンサ素子は、第２拡散律速部１３がスリット構造であるという点が実施例１と異なっていた。

実施例４となるセンサ素子は、第１拡散律速部１１が打抜き構造であり、第２拡散律速部１３がスリット構造であるという点が実施例１と異なっていた。また、第１拡散律速部１１の長辺方向の長さが異なっていた。

（比較例）
比較例となるセンサ素子は、実施例１となるセンサ素子と比較して、第１拡散律速部１１のみが異なっており、実施例１となるセンサ素子と略同一の方法で得られた。比較例となるセンサ素子は、第１拡散律速部１１が打抜き構造であった。また、比較例となるセンサ素子は、実施例１と比較して、第１拡散律速部１１の長辺方向の長さが異なっていた。

実施例１－４及び比較例の各々における寸法をまとめた表１を以下に示す。表１において、「Ｄ０」は第１拡散律速部１１を示し、「Ｄ１」は第２拡散律速部１３を示す。

＜６－２．動圧測定＞
実施例１－４及び比較例のセンサ素子に関し、各センサ素子を含むガスセンサを用いて動圧測定を行なった。

図１０は、動圧測定の方法を説明するための図である。図１０に示されるように、エンジン２００の排気管２２０に圧力計２１０及びガスセンサを取り付けることによって、動圧測定を行なった。エンジン２００としては、Ｖ型８気筒の４．６Ｌガソリンエンジンを使用した。動圧試験においては、８気筒のうち４気筒を動作させた。

図１１は、エンジン２００の動作に起因する動圧の様子を模式的に示す図である。図１１に示されるように、エンジン２００を動作させることによって、動圧が生じた。

図１２は、ガスセンサにおけるＩｐ０（図１）の出力の変化を模式的に示す図である。図１２を参照して、動圧測定においては、Ｉｐ０の変化率（％）を測定した。ΔＩｐ０／（Ｉｐ０平均値）をＩｐ０の変化率（％）とした。Ｉｐ０のピークピーク値（Peak-to-peak value）をΔＩｐ０とした。Ｉｐ０を示す信号の取得間隔は、１ｍｓｅｃであった。エンジン条件（回転数、スロットル開度、λ）を調整することによって、複数種類の動圧を生じさせ、各動圧におけるＩｐ０の変化率を測定した。Ｉｐ０の変化率が小さい程、動圧依存性が抑制されているといえる。

＜６－３．測定結果＞
図１３は、実施例１－４及び比較例の各々におけるＩｐ０の変化率をまとめた図である。図１３を参照して、直線５１０，５２０，５３０，５４０は、それぞれ実施例１，２，３，４におけるＩｐ０の変化率を線形近似した直線を示す。直線５５０は、比較例におけるＩｐ０の変化率を線形近似した直線を示す。

図１４は、図１３における各直線の傾きをまとめた図である。図１４を参照して、点６１０，６２０，６３０，６４０は、それぞれ図１３における直線５１０，５２０，５３０，５４０の傾きを示す。点６５０は、図１３における直線５５０の傾きを示す。

図１３及び図１４に示されるように、実施例１－４の各々においては、比較例と比べて、大幅に動圧依存性が抑制された。この事実から、第１拡散律速部１１における開口部の外周長と第１拡散律速部１１における開口部の長辺方向の長さとの積を第１拡散律速部１１における開口部の断面積で除算した値と、第２拡散律速部１３における開口部の外周長と第２拡散律速部１３における開口部の長辺方向の長さとの積を第２拡散律速部１３における開口部の断面積で除算した値との和が７５以上であれば、動圧依存性が十分に抑制されることが確認された。

１ 第１基板層、２ 第２基板層、３ 第３基板層、４ 第１固体電解質層、５ スペーサ層、６ 第２固体電解質層、１０ ガス導入口、１１ 第１拡散律速部、１２ 緩衝空間、１３ 第２拡散律速部、２０ 第１内部空所、２１ 主ポンプセル、２２ 内側ポンプ電極、２２ａ，５１ａ，５１ａＸ 天井電極部、２２ｂ，５１ｂ，５１ｂＸ 底部電極部、２３ 外側ポンプ電極、３０ 第３拡散律速部、４０，４０Ｘ 第２内部空所、４１ 測定用ポンプセル、４２ 基準電極、４３ 基準ガス導入空間、４４，４４Ｘ 測定電極、４５ 第４拡散律速部、４６，５２ 可変電源、４８ 大気導入層、５０ 補助ポンプセル、５１，５１Ｘ 補助ポンプ電極、６０ 第５拡散律速部、６１ 第３内部空所、７０ ヒータ部、７１ ヒータ電極、７２ ヒータ、７３ スルーホール、７４ ヒータ絶縁層、７５ 圧力放散孔、８０ 主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル、８１ 補助ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル、８２ 測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル、８３ センサセル、１００ ガスセンサ、１０１ センサ素子、２００ エンジン、２１０ 圧力計、２２０ 排気管、５１０，５２０，５３０，５４０，５５０ 直線、６１０，６２０，６３０．６４０，６５０ 点、ＳＬ１，ＳＬ２ スリット。

Claims (8)

1. 被測定ガスにおける所定ガス成分の濃度の測定に用いられるセンサ素子であって、
   前記センサ素子は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質を備え、
   前記センサ素子は、平面視において、長辺及び短辺を有し、
   前記長辺方向において、前記センサ素子の一方の端部には、前記センサ素子の外部空間から前記センサ素子の内部に前記被測定ガスを取り込むためのガス導入口が形成されており、
   前記センサ素子の内部には、前記ガス導入口を介して取り込まれた前記被測定ガスが導入される内部空所が形成されており、
   前記ガス導入口と前記内部空所との間には、拡散律速部が形成されており、
   前記拡散律速部は、前記長辺方向に並ぶ第１及び第２拡散律速部を含み、
   前記第１拡散律速部は、第１開口部を含み、
   前記第２拡散律速部は、第２開口部を含み、
   前記第１開口部の外周長と前記第１開口部の前記長辺方向の長さとの積を前記第１開口部の断面積で除算した値と、前記第２開口部の外周長と前記第２開口部の前記長辺方向の長さとの積を前記第２開口部の断面積で除算した値との和は、７５以上であり、
   前記第１開口部の形状と、前記第２開口部の形状とは、互いに異なる、
   センサ素子。
2. 被測定ガスにおける所定ガス成分の濃度の測定に用いられるセンサ素子であって、
   前記センサ素子は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質を備え、
   前記センサ素子は、平面視において、長辺及び短辺を有し、
   前記長辺方向において、前記センサ素子の一方の端部には、前記センサ素子の外部空間から前記センサ素子の内部に前記被測定ガスを取り込むためのガス導入口が形成されており、
   前記センサ素子の内部には、前記ガス導入口を介して取り込まれた前記被測定ガスが導入される内部空所が形成されており、
   前記ガス導入口と前記内部空所との間には、拡散律速部が形成されており、
   前記拡散律速部は、前記長辺方向に並ぶ第１及び第２拡散律速部を含み、
   前記第１拡散律速部は、第１開口部を含み、
   前記第２拡散律速部は、第２開口部を含み、
   前記第１開口部の外周長と前記第１開口部の前記長辺方向の長さとの積を前記第１開口部の断面積で除算した値と、前記第２開口部の外周長と前記第２開口部の前記長辺方向の長さとの積を前記第２開口部の断面積で除算した値との和は、７５以上であり、
   前記第１開口部の外周長と前記第１開口部の前記長辺方向の長さとの積を、前記第２開口部の外周長と前記第２開口部の前記長辺方向の長さとの積で除算することによって得られた値は、１０より大きい、又は、０．１より小さい、
   センサ素子。
3. ポンプセルを備え、
   前記ポンプセルは、
   前記内部空所内に形成された内側ポンプ電極と、
   前記内部空所とは異なる空間に形成された外側ポンプ電極とを備え、
   前記ポンプセルは、前記内側ポンプ電極及び前記外側ポンプ電極の間に電圧を印加することによって、前記内部空所内の酸素を汲み出すように構成されている、請求項１または２に記載のセンサ素子。
4. 前記和は、１８０以下である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のセンサ素子。
5. 前記第１開口部の形状と、前記第２開口部の形状とは、互いに異なる、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のセンサ素子。
6. 前記第１及び第２開口部の一方は、前記センサ素子の厚み方向に並んだ２つのスリットによって構成され、
   前記第１及び第２開口部の他方は、前記長辺方向に延びる孔によって構成され、
   前記孔に関して、前記厚み方向における前記孔の長さに対する、前記短辺方向における前記孔の長さの割合は、０．３以上、２．０以下である、請求項１または５に記載のセンサ素子。
7. 前記第１開口部の外周長と前記第１開口部の前記長辺方向の長さとの積を、前記第２開口部の外周長と前記第２開口部の前記長辺方向の長さとの積で除算することによって得られた値は、１０より大きい、又は、０．１より小さい、請求項１、３、４、５、６のいずれか１項に記載のセンサ素子。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のセンサ素子を備える、ガスセンサ。