JPH0664009B2

JPH0664009B2 - ガスセンサ−素子

Info

Publication number: JPH0664009B2
Application number: JP61071729A
Authority: JP
Inventors: 諄宇佐美; 秋信服部; 武梶田
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1986-03-28
Filing date: 1986-03-28
Publication date: 1994-08-22
Anticipated expiration: 2009-08-22
Also published as: JPS62228155A; US4902400A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明はガスセンサー素子に係り、特に測定精度が有利
に向上せしめられ得る、分析計として用いるに適したガ
スセンサー素子に関するものである。

（背景技術）従来より、固体電解質のイオン伝導性を利用して、濃淡
電池の原理に基づいて、被測定ガス雰囲気中の所定のガ
スの濃度（分圧）を測定するようにしたガスセンサーが
知られている。例えば、高温において酸素イオン伝導性
を有するジルコニア等の固体電解質を用いて、酸素濃度
（分圧）を測定するものや、セリウムやストロンチウム
の酸化物等のように、高温において水素イオン伝導性を
有する固体電解質を用いて、水分濃度（水蒸気分圧）を
測定するもの、或いは高温においてナトリウムイオン伝
導性のあるβ−アルミナ（Na_２Ｏ・11Al_２Ｏ_３）等の固
体電解質を用い、ナトリウムと硫黄の電気化学反応を利
用して亜硫酸ガス濃度（分圧）を測定するようにしたも
の等が、それである。

そして、このような固体電解質を用いた電気化学的装置
としてのガスセンサー、例えば自動車用内燃機関の排気
ガス中の酸素濃度や、工業炉、ボイラー等から排出され
る燃焼排ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサー等に
用いられている固体電解質としては、これまで有底円筒
形状を為すものが一般的であったが、その生産性やコス
ト等の点から、またコンパクト化、更には固体電解質内
への複雑な構造の組み込み易さ等の点から、近年になっ
て、かかる固体電解質を板状と為し、そして所定の電極
を該固体電解質の面に接して設けて、電気化学的セルを
構成した積層構造のものが考えられている。

一方、そのようなガスセンサーを、測定されるべき被測
定ガスの温度が比較的低い場合においても有効に作動さ
せるためには、電気化学的セルを構成する電極や固体電
解質を適当なヒータによって高温度に加熱せしめる必要
があるが、従来にあっては、かかる加熱のために、固体
電解質と電極により構成される電気化学的セルの周辺に
ヒータを更に固体電解質等を介して設置せしめたり、ま
たヒータと電極とをセルの同一平面内の別々の場所に設
置したりする構造の傍熱型の構成が明らかにされている
他、特開昭58−124943号公報等に示されている如く、電
気化学的セルを構成する電極の上に、所定の絶縁層を介
してヒータ層を設け、かかるヒータ層によって直接的に
電極更にはその下の固体電解質を加熱せしめるようにす
ることにより、センサー形状を小さくし、また消費電力
を少なく為し得ると共に、迅速な加熱を容易にしたセン
サーの構造が明らかにされている。

ところで、このようなガスセンサーによる被測定ガス中
のガス成分濃度の検出に際しては、一般に、かかるガス
センサーにて検出された起電力に基づいて、良く知られ
ているように、ネルンストの式に基づいて、目的とする
ガス成分濃度が算出されることとなるところから、何等
かの手段によって既知数としてのセンサー温度を検出
し、更にはそれに基づいて、かかるセンサーの有効な作
動状態を維持すべく、所定の温度に加熱保持せしめる必
要があるが、従来にあっては、かかるセンサー温度はセ
ンサー周囲の被測定ガスの温度と同等とみなされ、それ
故にそのような被測定ガスの温度を測定するために熱電
対等の温度センサーが、ガスセンサー、特にそのセンサ
ー素子とは別体に設けられた構造となっている。

しかしながら、本発明者らが検討したところによると、
上記の如きガスセンサーにおけるセンサー素子の温度
は、常に被測定ガスの温度と同等とは言えず、その周囲
の状態によってかなり変化して、例えば被測定ガスの急
激な温度変化や流量変化、更には流れの方向等によって
大きな温度差が惹起され、加えてセンサー素子の厚さ方
向、換言すれば積層方向においても温度勾配が生じて、
それ故にガスセンサーの近傍に温度センサーを別個に配
置して温度を測定したところで、正確なセンサー素子温
度とはならず、従ってそのような温度センサーにて得ら
れた検出値に基づいて、かかるセンサー素子を加熱する
ためのヒータの制御を行なっても、ガスセンサーの温度
を一定に保つことは困難であり、その検出誤差は±3.5
％にも達することが、明らかとなったのである。

（発明の構成及び作用・効果）ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為さ
れたものであって、その特徴とするところは、板状の固
体電解質体と該固体電解質体に接して設けられた少なく
とも二つの電極とからなる電気化学的セルの二つを積層
せしめ、その積層構造内に、多孔質なセラミックフィル
タ層の充填された若しくは充填されていない拡散室を設
けて、外部空間から所定の拡散抵抗の下に導かれる被測
定ガスが、該拡散室内に実質的に露呈せしめられた前記
二つの電気化学的セルの相対向する側の電極にそれぞれ
接触せしめれるようにすると共に、前記二つの電気化学
的セルのうちの一つの電気化学的セルが前記拡散室に対
する酸素のポンピング作用を為すポンプセルとして機能
せしめられる一方、他の一つの電気化学的セルが前記拡
散室内の雰囲気と基準ガスとの間の濃淡電池の原理に基
づく起電力を検出するセンサーセルとして機能せしめら
れるようにした積層構造のガスセンサー素子にして、前
記二つの電気化学的セルの加熱のために、積層方向にお
いて該二つの電気化学的セルの外側にそれぞれ一体的に
層状に設けられたヒータ層を有すると共に、前記拡散室
内に位置し且つ前記センサーセルとして機能する電気化
学的セルの該拡散室内に実質的に露呈せしめられる電極
の近傍に位置するように、かかる積層構造内に一体的に
組み込まれて、少なくとも該センサーセルとしての電気
化学的セルの拡散室内露呈側の電極近傍の温度を検出す
るように層状に設けられた測温素子層を有し、更にそれ
らヒータ層並びに測温素子層を、何れも、それぞれのヒ
ータ素子及び測温素子が実質的に電気絶縁層内に埋設さ
れた状態で構成して、前記固体電解質体に対して電気的
に絶縁するように為すと共に、該測温素子層における電
気絶縁層の上に更に気密層を形成せしめて、該気密層に
よって前記測温素子が被測定ガス雰囲気から遮断される
ようにした、一体的に焼成されてなるガスセンサー素子
にある。

このような構造の本発明に従うガスセンサー素子にあっ
ては、二つの電気化学的セルの積層方向両側（外側）に
それぞれ一体的にヒータ層が設けられると共に、かかる
積層構造内に測温素子層が一体的に組み込まれて、前記
センサーセルとしての電気化学的セルの拡散室内露呈側
の電極近傍の温度が検出されるようになっているところ
から、この測温素子層にてガスセンサー素子、特に電気
化学的セル（センサーセル）の温度を正確に測定するこ
とが出来るのであり、そしてその検出値に基づいて両側
のヒータによる加熱を制御し得るところから、センサー
素子、特にその積層方向における温度分布を均一に且つ
一定に保つことが出来、以て測定精度を著しく向上せし
め得るのである。

特に、本発明の如く、被測定ガスを検知する電気化学的
セルの電極近傍に測温素子層を配置し、そこの温度を正
確に温度コントロールすることにより、測定誤差が±１
％程度の、精度の良い分析計を得ることが可能となった
のである。

また、本発明の如く拡散室を設けたセンサ素子にあって
は、被測定ガスが、空気よりも燃料の割合が大なる条件
下に燃焼して生じる燃焼排ガスの如き、未燃焼成分を含
むガスである場合において、そのような未燃焼成分は、
拡散室内において、電気化学的セルの酸素ポンプ作用に
て汲み込まれた酸素によって燃焼反応せしめられること
となるところから、そのような燃焼反応にて拡散室の温
度が上昇して、センサー素子の温度分布が悪化するよう
になるが、この問題も本発明に従えば良好に解消され得
るのである。即ち、本発明に従う測温素子層を、かかる
拡散室内に配置すると共に、電気化学的セルの電極近傍
に位置せしめて、セル温度を検出し、それに基づいてヒ
ータ層の温度コントロールを行なうことによって、セン
サー素子の温度を均一に且つ一定に保ち得るのである。

なお、本発明にあっては、かかる測温素子層は面状の層
にて構成されていることが望ましく、このように層状に
測温体を面配置することにより、拡散室や濃淡電池を構
成する電気化学的セルの電極部の温度分布を均一にする
ことか出来、以て濃淡電池のオフセットを効果的に減少
させ得ると共に、拡散室の温度分布を均一化させ得るこ
ととなり、これにより被測定ガスの拡散スピードを周囲
の温度に影響を受けることなく略一定とすることが可能
となって、測定精度がより一層向上せしめられることと
なるのである。

しかも、従来の熱電対等の温度センサーの如き、点にお
いて温度検知するものとは異なり、面で温度検知するこ
とが可能となるために、よりセンサーの温度を均一に保
つことが出来るのであり、更には測温素子層は両側から
ヒータ層で挟まれた形態となって、そのような状態下で
ヒータによる加熱温度がコントロールされることとなる
ところから、よりセンサーの温度分布は均一となるので
あり、これに測温素子層が面状に配設されて層を構成し
ているために、センサーはより均一な温度分布を得るこ
とが出来、測定精度の向上により一層寄与し得るのであ
る。

また、本発明によれば、ガスセンサー素子に一体的に組
み込まれたヒータ層並びに測温素子層は、何れも、それ
ぞれのヒータ素子及び測温素子を実質的に電気絶縁層内
に埋設した状態で構成されており、これによって電気化
学的セルを構成する固体電解質体に対して電気的に絶縁
されるように構成されることとなるが、少なくとも、かかる測温素子層は、前記電気絶縁層の上
に更に気密層を有しており、該気密層によって被測定ガ
ス雰囲気から遮断されるようになっている。因みに、固
体電解質は450℃以上になると半導体となり、電気絶縁
性が悪くなるために、ヒータ層のヒータパターンや測温
素子層の測温素子パターンのレアーショートを防ぐ目的
で、アルミナ等を主成分とした薄層の絶縁層をその周り
に配置して、固体電解質を介してレアーショートが惹起
されるのを防止するようにするのである。電気絶縁層
は、一般に、ガスに対してポーラスとなるところから、
固体電解質と略同一組成のセラミック材料等を用いて、
更にガス絶縁用の気密層として一層重ねて、これにより
ガス絶縁並びに電気絶縁を行なうことが望ましいのであ
る。

（実施例）以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発
明に従う幾つかの実施例を、図面に基づいて詳細に説明
することとする。

先ず、第１図は、本発明に従うガスセンサー素子の一つ
である酸素センサー素子における先端部の酸素検知部の
横断面形態を示している。この酸素センサー素子２は、
狭幅な板状の長手形状を成しており、その先端部に酸素
濃淡電池の原理を利用した酸素検知部が形成されてい
る。

そして、かかる酸素センサー素子２の酸素検知部は、図
から明らかなように積層構造とされており、高温におい
て酸素イオン伝導性を示す安定化ジルコニアからなる板
状の固体電解質体４とその両側の面に接して設けられた
内側及び外側の多孔質なポンプ電極6,8とから構成され
る、電気化学的セルであるポンプセルと、同様に構成さ
れた、固体電解質体10とその両側の面に接して設けられ
た多孔質な測定電極12,基準電極14とからなる、電気化
学的セルであるセンサーセルとが、それらの間に拡散室
16が形成されるように積層されて、一体的に構成されて
いる。また、かかるセンサーセルの基準電極14が設けら
れた側には、板状の固体電質室体17,18が更に積層され
て、その内部に該基準電極14が露呈せしめられる空気通
路20が形成されている。この空気通路20は、酸素センサ
ー素子２の基部において大気に連通せしめられ、基準ガ
スとしての空気が該空気通路20を通じて導かれて、基準
電極14に接触せしめられるようになっている。

なお、上記の固体電解質体4,10,17,18を構成する安定化
ジルコニアは、よく知られているように、酸化ジルコニ
ウムに酸化イットリウムや酸化カルシウム等を固溶させ
ることによって得られるものであり、また電極6,8,12,1
4は多孔質の白金等から構成されている。

また、かかる空気通路20を形成する固体電解質体18の更
に外側には、ヒータ層22が積層されて、一体的に層状に
設けられている一方、ポンプセルの外側面には、外側の
ポンプ電極８を囲んだ状態において、他の一つのヒータ
層24が一体的に層状に設けられているのである。換言す
れば、二つのヒータ層22,24が、積層されたポンプセル
とセンサーセルの両側に、それを挟むように一体的に積
層され、それらセル両側から所定の作動温度に加熱せし
め得るようになっているのである。そして、それらヒー
タ層22,24は、それぞれヒータ素子であるヒータエレメ
ント26,28の周りを電気絶縁性を有するアルミナ等から
なる多孔質層30,32にて実質的に囲まれた状態において
設けられており、またかかる多孔質層30,32の上には更
にジルコニア等の固体電解質からなる気密層34,36が設
けられて、それぞれのヒータエレメント26,28を外部の
被測定ガス雰囲気から遮断乃至は隔離し得るようになっ
ている。なお、かかるヒータ層22,24のヒータエレメン
ト26,28は、例えば、アルミナ粉末と白金粉を主成分と
するサーメット状にしたフィルムを配置するなどの手法
によって形成されることとなる。

また、積層されたポンプセルとセンサーセルとの間の拡
散室16内に実質的に露呈せしめられる内側のポンプ電極
６や測定電極12上には、それぞれ、アルミナ等からなる
ポーラスセラミック層38,40が積層された状態で設けら
れており、そしてセンサー素子２の側端面に露呈するポ
ーラスセラミック層38を通じて、外部の被測定ガスが拡
散室16内に所定の拡散抵抗の下に導かれ、そして内側ポ
ンプ電極６や測定電極12に接触せしめられるようになっ
ている。なお、同様なポーラスセラミック層41がポンプ
セルの外側ポンプ電極８にも設けられている。

そして、このような拡散室16内には、センサーセルの測
定電極12の側部に位置して、かかる測定電極12に近接し
た状態において、また他方のポンプセルの内側ポンプ電
極６に近傍した状態において、温度測温素子抵抗体層42
が層状に設けられて、センサー素子２内に一体的に組み
込まれた構成とされている。この温度測温素子抵抗体層
42は、温度変化によって素子の電気抵抗が大きく変化す
るサーミスタ等からなる構成を有するものであって、測
温素子としての抵抗体44が、電気絶縁性を有するアルミ
ナ等からなる多孔質層46内に埋設されて、固体電解質体
10に対して電気的に絶縁せしめられると共に、更に固体
電解質体（10）と同様なジルコニア等からなる気密層48
にて取り囲まれて構成され、この気密層48によって拡散
室16内に導かれる被測定ガスから抵抗体44が遮断乃至は
隔離されるようになっている。なお、この測温素子とし
ての抵抗体44は、ジルコニア、アルミナ等のセラミック
粉末と白金粉末を主成分としたサーメットや、これに0.
1〜0.5％程度のTiO_２を添加したもので、積極的に抵抗
の温度係数を高めたものを用いて、それをフィルム状に
配置することによって形成することが可能である。

なお、かくの如き積層構造の酸素センサー素子２は、そ
れを構成する各層、即ちヒータ層22、固体電解質体18,1
7、センサーセル（10,12,14）、拡散室16、温度測温素
子抵抗体層42、ポンプセル（4,6,8）、ヒータ層24を順
次積層せしめて一体的な積層構造体と成し、そしてそれ
を焼成することにより、一体的な構造として形成される
こととなる。

従って、このような構造の酸素センサー素子２にあって
は、良く知られているように、拡散室16内に所定の拡散
抵抗の下に導かれる被測定ガス中のガス成分濃度に応じ
てセンサーセルの二つの電極6,8間に所定のポンピング
電流が通電せしめられることによって、所定の酸素ポン
プ作用が行なわれて、拡散室16の内側ポンプ電極６の配
置された近傍の雰囲気が制御される一方、そのような制
御された雰囲気と空気通路20内の基準ガス（空気）との
間の酸素濃度差に従って、センサーセルの測定電極12と
基準電極14との間に発生する濃淡電池の原理に基づく起
電力が検出されることとなるのであり、そしてその際、
かかるセンサー素子２、より具体的には拡散室16内の測
定電極12や内側ポンプ電極６近傍の温度が温度測温素子
抵抗体層42の抵抗体44にて正確に検出されることとなる
のである。

また、このようにセンサー素子２内に一体的に組み込ま
れた温度測温素子抵抗体層42による素子温度、特にセン
サーセル近傍の温度を検出し、それに基づいてセンサー
素子２両側に配置したヒータ層22,24による加熱を制御
せしめるようにすることによって、従来の如き、センサ
ー素子とは別体の点配置とされて、被測定ガスのガス温
度を検出しているものとは異なり、センサー素子内に層
状に面配置されているところから、被測定ガスの拡散室
16や濃淡電池を構成するセンサーセルの電極12,14部分
の温度を正確に把握して、その温度分布を均一と為すこ
とが出来るのであり、これによって濃淡電池のオフセッ
トを減少させ得ると共に、拡散室16の温度分布が均一化
されることとなり、それ故被測定ガスの拡散スピード
を、周囲の温度に影響を受けることなく、略一定となす
ことが可能となって、測定精度が効果的に向上せしめら
れ得るのである。

更にまた、従来の温度センサーを別個に設けた構造のも
のにあっては温度が点で検出されているが、上例の如き
本発明に従う構造のセンサー素子２にあっては、温度測
温素子抵抗体層42が所定の平面積を有する層として素子
内に配設されるものであるところから、素子温度を面で
検知することが可能となり、センサーの温度を均一に保
つことが可能となるのであり、更にはそのように温度測
温素子抵抗体層42が、ヒータ層22,24で挟まされた状態
において温度検知を行ない、それに基づいてそれらヒー
タ層22,24による加熱温度をコントロールするものであ
るところから、よりセンサー素子２の温度分布は均一と
なるのであり、測定精度の向上に、より一層効果的に寄
与し得るのである。

特に、被測定ガスが理論空燃比以下の状態で燃焼せしめ
て得られる未燃焼成分を含む燃焼排ガスである場合にあ
っては、拡散室16内に導かれた未燃焼成分が酸素ポンプ
セルにて汲み込まれた酸素によって燃焼せしめられるこ
ととなるが、そのような燃焼によって上昇する拡散室16
内の温度は、かかる拡散室16内に配置された温度測温素
子抵抗体層42の測温素子としての抵抗体44によって、正
確に、また迅速に検出されることとなるところから、ヒ
ータ層22,24の加熱制御が正確に行なわれ得て、センサ
ー素子２の温度を一定に保ことが可能となるのであり、
これによって、そのような被測定ガスの種類によるセン
サー素子２の温度変動要因に対しても良好に対応するこ
とが出来ることとなって、その測定精度の向上を有利に
達成し得るのである。

また、拡散室16内において、被測定ガスに晒される内側
のポンプ電極６や測定電極12、更には外部の被測定ガス
に直接に晒されるポンプセルの外側のポンプ電極８に
は、セラミックフィルタとしてポーラスセラミック層3
8,40,41が所定厚さで設けられており、このポーラスセ
ラミック層を介して被測定ガスに接触させられるように
なっているところから、それら電極の有効な保護が為さ
れ得ることとなる。なお、このセラミックフィルタとし
てのポーラスセラミック層には、好ましくは、固体電解
質より熱膨張の小さいものが使用され、またその開気孔
率は30〜50％程度で、１〜５μｍの粒径のポーラス層と
して電極上に形成されることとなる。

そしてまた、本実施例にあっては、ヒータ層22,24のヒ
ータエレメント26,28や、温度測温素子抵抗体層42の抵
抗体44は、電気絶縁性の多孔質層30,32,46内に埋設され
て、それに囲まれた状態で配設されているところから、
それらヒータエレメント26,28や測温素子としての抵抗
体44のレアーショートが効果的に防止せしめられるよう
になっている。けだし、固体電解質は450℃以上になる
と半導体となり、電気絶縁性が悪くなるからであり、ま
た被測定ガス中からカーボン等が沈着して、短絡現象を
生じるようになるからであり、それ故そのような電気絶
縁、ガス絶縁を行なうために、多孔質層や気密層を設け
るようにすれば、それらの問題は悉く解消されるのであ
る。

また、第２図には、本発明に従うガスセンサー素子の一
つである酸素センサー素子の異なる一例が、前例と同様
な横断面において示されている。そこにおいて、酸素セ
ンサー素子２は、前記した二つの酸素センサー素子とは
異なり、ポンプセルを構成する外側の電極８が外部の被
測定ガスに露呈せしめられておらず、かかるポンプセル
の外側に積層された固体電解質体52,54によって、空気
通路20と同様な、第二の空気通路（空気室）56が形成さ
れ、素子基部において大気に連通せしめられるようにな
っている。そして、この第二の空気通路56を形成する固
体電解質体54の外側に、ヒータエレメント28、多孔質層
32及び気密層36からなるヒータ層24が一体的に積層形成
されているのである。

また、固体電解質体４及び二つのポンプ電極6,8にて構
成されるポンプセルと、固体電解質体10及び測定電極1
2、基準電極14にて構成されるセンサーセルとの間の拡
散室16内には、セラミックフィルタとしてのポーラスセ
ラミック層58が充填、配置せしめられており、このポー
ラスセラミック層58を通じて、外部の被測定ガスが所定
の拡散抵抗の下に拡散室16内に導き入れられ、そして内
側のポンプ電極６、更にはセンサセル側の測定電極12に
接触せしめられるようになっていると共に、かかる測定
電極12に近接した状態において、抵抗体44、多孔質層4
6、気密層48からなる温度測温素子抵抗体層42が拡散室1
6内に配置せしめられているのである。

従って、このような構造の酸素センサー２にあっては、
固体電解質４と二つのポンプ電極6,8からなるポンプセ
ルにて、第二の空気通路56内の雰囲気である空気と、ポ
ーラスセラミック層58を通じて外部から導き入れられた
拡散室16内の被測定ガスとの間において、酸素のポンピ
ングが行なわれ、拡散室16の測定電極12近傍の雰囲気が
コントロールせしめられる一方、センサーセルを構成す
る測定電極12と基準電極14との間おいて前例と同様に濃
淡電池の原理に基づく起電力が検出されることとなる
が、その際、素子温度はセンサー素子２内の拡散室16に
積層配置される温度測温素子抵抗体層42によって検知さ
れるものであるところから、前例と同様に、正確な素子
温度が検出され、またそれに基づいて両側のヒータ層2
2,24による加熱が制御せしめられることにより、センサ
ー素子２の積層方向における温度分布が均一化され、以
て効果的に測定精度の向上が達成され得るのである。

以上、本発明に従うガスセンサー素子の例として、幾つ
かの酸素センサー素子の構造について説明してきたが、
その他の構造の酸素センサー素子にも好適に適用される
ものであり、更には酸素以外の窒素、炭酸ガス、水素等
の流体中の電極反応に関与する成分の検出器或いは制御
器等にも適用され得るものである。

また、本発明は、上記例示の具体例のみに限定されて解
釈されるものでは決してなく、本発明の趣旨を逸脱しな
い限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々なる変
形、修正、改良などを加えた形態において実施されるも
のであって、本発明が、そのような実施形態のものをも
含むものであることは、言うまでもないところである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、それぞれ、本発明に従うガスセン
サー素子の一つである酸素センサー素子の異なる例を示
す酸素検知部の横断面図である。 2:酸素センサー素子 4,10,17,18,52,54:固体電解質体 6:内側ポンプ電極、8:外側ポンプ電極 12:測定電極、14:基準電極 16:拡散室、20:空気通路 22,24:ヒータ層 26,28:ヒータエレメント 30,32,46:多孔質層 34,36,48:気密層 38,40,41,58:ポーラスセラミック層 42:温度測温素子抵抗体層 44:抵抗体、50:ガス導入孔 56:第二の空気通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭55−116248（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−140145（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−128348（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−259948（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】板状の固体電解質体と該固体電解質体に接
して設けられた少なくとも二つの電極とからなる電気化
学的セルの二つを積層せしめ、その積層構造内に、多孔
質なセラミックフィルタ層の充填された若しくは充填さ
れていない拡散室を設けて、外部空間から所定の拡散抵
抗の下に導かれる被測定ガスが、該拡散室内に実質的に
露呈せしめられた前記二つの電気化学的セルの相対向す
る側の電極にそれぞれ接触せしめられるようにすると共
に、前記二つの電気化学的セルのうちの一つの電気化学
的セルが前記拡散室に対する酸素のポンピング作用を為
すポンプセルとして機能せしめられる一方、他の一つの
電気化学的セルが前記拡散室内の雰囲気と基準ガスとの
間の濃淡電池の原理に基づく起電力を検出するセンサー
セルとして機能せしめられるようにした積層構造のガス
センサー素子にして、前記二つの電気化学的セルの加熱のために、積層方向に
おいて該二つの電気化学的セルの外側にそれぞれ一体的
に層状に設けられたヒータ層を有すると共に、前記拡散
室内に位置し且つ前記センサーセルとして機能する電気
化学的セルの該拡散室内に実質的に露呈せしめられる電
極の近傍に位置するように、かかる積層構造内に一体的
に組み込まれて、少なくとも該センサーセルとしての電
気化学的セルの拡散室内露呈側の電極近傍の温度を検出
するように層状に設けられた測温素子層を有し、更にそ
れらヒータ層並びに測温素子層を、何れも、それぞれの
ヒータ素子及び測温素子が実質的に電気絶縁層内に埋設
された状態で構成して、前記固体電解質体に対して電気
的に絶縁するように為すと共に、該測温素子層における
電気絶縁層の上に更に気密層を形成せしめて、該気密層
によって前記測温素子が被測定ガス雰囲気から遮断され
るようにした、一体的に焼成されてなるガスセンサー素
子。
【請求項２】前記測温素子層が面状の層にて構成されて
いる特許請求の範囲第１項に記載のガスセンサー素子。