KR20010083926A - 가스 혼합물 내의 산소 농도를 결정하기 위한 센서 소자와이 센서 소자를 제조하기 위한 제조 방법 - Google Patents

가스 혼합물 내의 산소 농도를 결정하기 위한 센서 소자와이 센서 소자를 제조하기 위한 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가스 혼합물 내의 가스 성분, 특히 내연기관의 배기 가스에서 산소 농도를 결정하기 위한 센서 소자에 관한 것이다. 상기 센서 소자는 측정 가스 챔버 내로 또는 이 측정 가스 챔버로부터 산소를 펌핑하는 펌프 셀과, 기준 가스 채널 내에 배치된 기준 전극과 측정 전극을 구비한 농도 셀을 포함한다. 상기 측정 가스 채널과 기준 가스 채널은 센서 소자의 동일 층 높이에 위치하며 인접한 고형 전해질막에 세라믹 페이스트를 적용하여 제조된 격벽에 의해서 상호 분리된다.

Description

가스 혼합물 내의 산소 농도를 결정하기 위한 센서 소자와 이 센서 소자를 제조하기 위한 제조 방법{Sensor element for determining the oxygen concentration in gas mixtures and method for producing same}
차량의 엔진에서 사용하기 위한 연소 혼합물의 공기/연료비를 조절하기 위하여 오늘날 주로 사용하는 것으로서 광대역 람다 존데(broad band lambda sonde)라고도 불리는 산소 존데(oxygen sonde)는 전기 화학적 펌프 셀(electro-chemical pump cell)과 농도 셀(concentration cell)의 공동 작용에 기초한다. 펌프 셀의 전극에 의해서 산소는 센서의 측정 가스 챔버로부터 배기 가스 유동 내로 펌핑되거나 배기 가스 유동으로부터 측정 가스 챔버 내로 펌핑된다. 이를 위하여, 펌프 전극들 중 하나는 측정 가스 챔버 내에 설치되며 다른 하나는 배기 가스 유동에 노출된 센서 소자의 외면 상에 설치된다. 농도 셀의 전극들은 전극들 중 하나가 측정 가스 챔버 내에도 존재할 수 있도록 배치되며, 이에 비하여 다른 전극은 보통 공기로 충진된 기준 가스 채널 내에 존재하도록 배치된다. 이와 같은 배치에 의해서,농도 셀에 잔류하는 측정 가능한 전압의 형태로 기준 전극의 기준 산소 전위와 측정 가스 챔버 내에 배치된 측정 전극의 산소 전위를 직접 비교할 수 있다. 측정 기술에 있어서, 펌프 셀의 전극에 적용된 펌프 전압은 농도 셀에서 소정의 전압값을 유지할 수 있도록 선택된다. 산소 농도에 비례하는 전압으로서, 펌프 셀의 전극들 사이에 흐르는 펌프 전류가 유도된다.
보통, 측정 가스 챔버와 기준 가스 채널은 센서 소자 중에서 상이한 면들에 배치되는데, 구체적으로 말해서 기준 가스 채널은 측정 가스 챔버의 하부에 존재한다. 그렇지만, 이러한 배치에서는 기준 가스 채널을 포함하는 적어도 하나의 고형 전해질막을 추가로 필요로 한다. 독일공개공보 제 DE OS 196 47 144 A1 호에는 변형예로서 공기/연료비를 검출하기 위한 적어도 하나의 소자를 기술하고 있으며, 이 공보에서 기준 가스 채널은 측정 가스 챔버와 동일한 막의 평면에 배치된다. 그렇지만, 상기 막에서는 제조 과정 동안 스탬핑 공정(stamping process)에 의해서 최소 막 두께가 결정된다. 따라서, 가스 챔버의 위치 변경으로 인하여 측정 기술상의 문제를 발생시키게 되는데, 그 이유는 이와 같은 배치에서 농도 셀의 내부 저항이 강하게 상승하며 측정 전극과 기준 전극이 한쪽으로 하중을 받게 되기 때문이다.
본 발명은 독립항의 전제부에 따른 장치와 방법으로서, 가스 혼합물 내의 산소 농도를 결정하기 위한 센서 소자와 이 센서 소자를 제조하기 위한 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 센서 소자의 넓은 쪽 면을 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 센서 소자를 도 1의 선 II-II를 따라 절취하여 도시한 단면도.
도 3과 도 4는 제 3 실시예와 제 4 실시예에 따른 센서 소자를 도시한 단면도.
도 5와 도 6은 두 가지 다른 실시예에 따른 센서 소자의 넓은 쪽 면을 도시한 단면도.
청구항 제 1 항과 제 19 항의 특징을 갖는 본 발명에 따른 센서 소자와 본 발명에 따른 제조 방법은 측정 가스 챔버 뿐만 아니라 기준 가스 채널을 포함하는 층의 두께를 변경할 수 있는 장점을 갖는다. 특히, 상기 층은 매우 얇은 층 두께를 가질 수 있을 뿐만 아니라 내부에 가스 챔버의 경계부를 갖기도 하고, 혹은 상기 경계부와 연결되지 않은 지지 부품을 가질 수도 있다.
종속항에 기재된 조치를 통하여 독립항에 기재된 센서 소자의 바람직한 다른 구조와 개선이 가능하다. 측정 가스 챔버 내에 배치된 측정 전극의 형상에 따라서 측정 가스 챔버와 기준 가스 채널 사이의 분리벽을 조절함으로써, 측정 가스 챔버와 기준 가스 채널 사이에서 공간적으로 짧은 간격이 존재할 수 있을 뿐만 아니라, 이로 인하여 센서 소자의 농도 셀의 내부 저항을 줄일 수 있다. 또한, 기준 가스 채널 내에 배치된 기준 전극은, 한편으로 측정 가스 챔버와 기준 가스 채널 사이에 형성된 분리벽의 형상에 따라서 조절되며, 다른 한편으로 이들이 분리벽 쪽으로 가능한 큰 표면을 갖도록 형성되는 것이 특히 바람직하다. 이것은 전체 전극 표면에 대하여 균일한 조건을 만족시킬 수 있으며, 측정 전극과 기준 전극으로 구성된 농도 셀의 전기 저항을 줄일 수 있다. 이로써, 측정 전극이 원형으로 구성되며 기준 전극이 원형의 측정 가스 챔버의 주위를 포위할 수 있다는 점에서 바람직하다. 또한, 상기 센서 소자의 농도 셀의 내부 저항은 양호하게 활용되며 센서 소자의 온도 조절에 영향을 미치는 온도 종속성을 나타낸다.
바람직하게는, 추가의 실시예에 따라서 종래에는 분할 배치되었던 측정 및 펌프 전극을 측정 가스 챔버 내에서 하나의 전극에 구성할 수 있다. 이로써, 층의 면을 줄일 수 있으며 센서의 구조를 더욱 간단하게 구성할 수 있다.
특히 바람직하게는, 센서 소자를 구성하는 층 구조물의 형상에 따라서 센서 소자 내에 제공된 저항 열선을 이 저항 열선이 센서 소자의 넓은 쪽 면의 양쪽 면들로부터 동일한 거리로 이격되는 형태로 센서 소자 내에 매설할 수 있다. 이로써, 가열 공정과, 특히 센서 소자의 가열측 가장 자리에서 가동 동안 기계적 인장을 낮출 수 있다.
본 발명의 일실시예를 도면에 도시하며 이하에서 상세히 설명한다.
도 1과 도 2에서는 본 발명에 따른 제 1 실시예의 기본 구조를 도시한다. 이 도면들에서, 도면부호 10은, 예를 들어 복수의 산소 이온 전도성 고형 전해질막(11a 내지 11d)을 갖는 전기 화학적 가스 센서의 평탄한 센서 소자를 표시한다. 상기 고형 전해질막들 중 11a, 11c, 11d는 세라믹 포일(ceramic foil)로 제작되며 평탄한 세라믹 몸체를 형성한다. 또한, 상기 고형 전해질막들은 Y2O3로 안정화되거나 부분 안정화된 ZrO2와 같은 산소 이온 전도성 고형 전해질막으로 구성된다.
이에 비하여, 고형 전해질막들 중 11b는 페이스트 세라믹 재료의 스크린 프린팅 공정에 의해서, 예를 들면 고형 전해질막 11a 상에 형성된다. 여기서, 페이스트 재료의 세라믹 성분으로서는 고형 전해질막 11a, 11c, 11d를 구성하는 재료와 동일한 고형 전해질 재료가 사용되는 것이 바람직하다.
센서 소자(10)를 구성하는 평탄한 세라믹 몸체의 구성 형태는 고형 전해질막 11b과 작용막(function film)으로 프린팅된 세라믹 포일의 공동 적층 공정(colaminating)과, 이 공동 적층 공정 후에 적층된 구조물의 소결 공정(sintering)에 의해서 공지된 방식으로 제조된다.
상기 센서 소자(10)는 두 개의 가스 챔버들과, 하나의 측정 가스 챔버(13)와, 기준 가스 채널(15)을 포함한다. 이들은, 예를 들면 11b와 같은 동일한 막 평면 내에 배치되며 분리벽(12)에 의해서 가스 밀봉 형태로 상호 분리된다. 상기 기준 가스 채널(15)은 센서 소자(10)의 평탄한 몸체 중 일단부에 안내된 가스 유입구(17)를 통하여 기준 가스 분위기와 접촉한다. 이 기준 가스 채널은 측정 가스 챔버측 단부(16)와 가스 유입구측 단부(18)를 갖는다. 기준 가스 채널(15)의 중간에는 센서 부품의 길이방향 축을 따라서 지지 부품(28)들이 구성된다. 이 지지 부품들은 센서 소자의 안정성에 영향을 미치지 않고도 기준 가스 채널의 여러 가지 동작을 허여한다. 이와 달리, 기준 가스 채널은 다공성 세라믹 재료로도 적어도 부분적으로 충진될 수 있다.
측정 가스 챔버(13)는, 예를 들어 원형 링의 형태로 형성되며, 구멍(25)을거쳐서 가스 혼합물 분위기와 연결된다. 상기 구멍(25)은 고형 전해질막 11a 내에서 센서 소자(10)의 표면과 수직하게 설치된다.
측정 가스를 직접 향하는 센서 소자(10)의 넓은 쪽 면 상에서 고형 전해질막 11a에는 다공성 보호막(26)으로 덮힐 수 있으며 구멍(25)을 중심으로 원형 링의 형태로 배치될 수 있는 외부 펌프 전극(23)이 배치된다. 상기 측정 가스 챔버를 향하는 고형 전해질막 11a의 한쪽 면에는 이 고형 전해질막에 부착되는 내부 펌프 전극(20)이 존재하며, 상기 내부 펌프 전극은 원형 링의 형태를 갖는 측정 가스 챔버(13)의 형상에 따라 조절되어 마찬가지로 원형 링의 형태로 형성된다.
내부 펌프 전극(20)에 비하여, 측정 가스 챔버(13)에는 측정 전극(21)이 존재한다. 상기 측정 전극도, 예를 들어 원형 링의 형태로 형성된다. 이 측정 전극에 부착된 기준 전극(22)은 기준 가스 채널(15) 내에 배치된다. 이때, 상기 전극은 가스 혼합물 분위기에 노출된 센서 소자의 넓은 쪽 면의 방향을 향하는 기준 가스 채널(15)의 일측면상에 형성되거나 가스 혼합물 분위기에 노출된 센서 소자의 넓은 쪽 면과 반대되는 방향을 향하는 기준 가스 채널(15)의 일측면상에 형성될 수 있다. 측정 전극과 기준 전극(21, 22)은 네른스트(Nernst) 혹은 농도 셀과 함께 형성된다.
측정 가스 챔버(13)의 내부에는 내부 펌프 전극(20)과 측정 전극(21)의 측정 가스의 확산 방향으로 다공성 확산 장벽(27)이 설치된다. 이 다공성 확산 장벽(27)은 전극(20, 21)쪽으로 확산되는 가스에 대하여 확산 저항을 형성한다. 다공성 세라믹 재료로 충진된 기준 가스 채널(15)의 경우에, 확산 장벽(27)과 기준가스 채널(15)의 충진물은 공정 단계에서 합리적인 제작이 가능하도록, 예를 들어 동일한 재료로 구성된다.
외부 펌프 전극(23)은 고형 전해질막 11a의 표면에 설치된 전도판(30)과 접촉한다. 측정 전극(21)과 기준 전극(22)은 고형 전해질막 11b와 11c 사이에 안내되며 도시하지 않은 관통 접속부를 거쳐 센서 소자의 넓은 쪽 면과 연결되는 전도판(31, 32)에 의해서 접속된다. 모든 전도판은, 예를 들어 Al2O3으로 구성될 수 있는 절연층(35)에 의해서 고형 전해질막에 대해 절연된다.
전극에서 측정 가스 성분의 무게를 열역학적으로 동일하게 조절하기 위하여, 사용된 모든 전극들은, 예를 들어 백금과 같은 촉매 활성 물질로 구성되며, 이때 모든 전극들에 사용되는 전극 재료는 세라믹 포일로 소결하기 위하여 공지된 바에 따라서 도성 합금(cermet)이 사용된다.
또한, 고형 전해질막 11c와 11d 사이에는 저항 열선(40)이 배치되어, 예를 들면 Al2O3으로 구성된 전기 절연층(41) 내에 매설된다. 센서 소자(10)는 저항 열선(40)에 의해서, 예를 들면 750oC의 상응하는 작동 온도 이상으로 가열된다.
내부 펌프 전극(20)과 외부 펌프 전극(23)은 이들이 함께 하나의 펌프 셀을 구성한다. 이 펌프 셀은 측정 가스 챔버(13)로부터 또는 측정 가스 챔버 내로 산소를 전달한다. 측정 전극(21)과 기준 전극(22)은 농도 셀을 이루며 전기적으로 상호 접속한다. 이 농도 셀은 측정 가스 챔버(13) 내에 존재하는 산소 농도에 따라서 측정 가능한 전압의 형태로 측정 전극(21)의 산소 전위를 기준 전극(22)의 일정한 산소 전위와 직접 비교할 수 있다. 펌프 셀에 적용하고자 하는 펌프 전압의 세기는 농도 셀에서, 예를 들어 450mV의 일정 전압을 제공할 수 있도록 선택된다. 배기 가스 내의 산소 농도와 비례한 측정 신호로서, 펌프 셀의 전극들 사이에 흐르는 펌프 전류가 유도된다.
서두에서 언급한 바와 같이 이와 같은 배치에서 문제가 되는 것은 가스 챔버들을 나란하게 배치함으로써 농도 셀의 내부 저항을 심하게 상승시킨다는 것이다. 이것은 하전 캐리어가 고형 전해질막의 내부에 반환될 정도로 큰 길이에 의해서 가능하다. 이에 기초하여, 측정 전극과 기준 전극(21, 22)은 공간적으로 가능한 서로 근접하게 배치된다. 이것은 분리벽(12)이 매우 얇게 형성될 수 있기 때문에, 특히 센서 소자의 제조시 사용되는 스크린 프린팅 공정에 의해서 가능하다. 양 전극들 사이에 형성된 비교적 짧은 상호 이격 거리는 종래의 센서와 비교하여 단지 약간 증가될 뿐만 아니라 센서 소자의 온도 조절을 위하여 제공될 수 있는 농도 셀의 내부 저항에 유도된다.
다른 문제점은 서로 겹쳐진 상태로 배치된 가스 챔버들을 갖는 종래 형태의 센서와 비교하여 측정 및 기준 전극에 심하게 편향된 하중이 나타난다는 것이다. 고형 전해질막의 내부에서 하전 캐리어가 양 전극들 사이의 가장 짧은 통로에 우세하게 나타나기 때문에, 다른쪽 전극을 향하는 측정 및 기준 전극(21, 22)의 각 칸막이들에 최대 하중이 가하여진다. 특히, 기준 가스 채널(15)과 기준 전극(22)의 형상은 상기 사실에 기초한다. 그러므로, 기준 전극(22)은 이 전극의 표면이 기준 채널(15)의 측정 가스측 단부에서 최대로 팽창되는 형태로 형성되며, 따라서 전극표면의 중심점은 측정 전극(21)의 중간점 근처로 이동된다.
도 3에서는 제 2 실시예를 도시한다. 이 경우에 기준 가스 채널(15)은 측정 가스 챔버(13)의 주위뿐만 아니라 기준 전극(22) 주위에 안내된다. 이들의 단면은 원형 링의 형상을 이룬다. 이것은 기준 전극(22)의 측정 가스측 칸막이를 확장시키며, 이로 인하여 전극을 방전시킨다. 기준 전극은 펌프 전압을 제어하는 역할을 하는 정류 운전 상태에서 기준 가스 분위기와 직접 접촉을 필요로 한다. 그렇지만, 네른스트 셀의 내부 저항을 결정함으로써 이루어지는 센서 소자의 온도 조절은 교번 전압에 의해서도 가능하다. 이때에는 기준 가스 분위기와의 접촉을 필요로 하지 않는다. 또한, 기준 전극의 표면 중 일부만이 기준 가스 분위기에 직접 노출되는 것만으로도 충분하다. 이로써, 도 4에 도시한 바와 같이, 도 3에 도시한 센서 구조를 단순화시킬 수 있다. 사실, 기준 전극(22)은 원형의 링 단면의 형태로 측정 가스 챔버(13) 주위에 안내되는데, 이 경우에서는 기준 가스 채널(15)에는 안내되지 않는다.
또한, 측정 전극(21)은 이 측정 전극의 공간적인 연장부 내에서 측정 가스 챔버(13)의 크기에 구속되지 않는다. 도 5는 측정 가스 챔버(13)를 거쳐 측정 전극(21)의 연장부와 통해있으며 네른스튼 셀의 내부 저항을 추가로 감소시킬 수 있는 측정 전극을 포함하는 센서 구조를 도시한다. 추가로, 이 실시예에서는 두 개의 기준 전극(22, 24)이 제공된다.
도 6에서는 또 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서는 측정 전극(21a)에 내부 펌프 전극(20)과 측정 전극(21)이 구성될 수 있다. 이 측정 전극(21a)이 기준 전극(22)에서처럼 가스 챔버를 향한 고형 전해질층 11a의 측면에 배치된다면, 고형 전해질층 11c의 구조를 생략할 수 있으며 따라서 센서 구조를 더욱 간단하게 구성할 수 있다. 그러므로, 상응한 두께의 고형 전해질층 11d를 선택함으로써 가열 소자(40)는 센서 소자 중 넓은 쪽에 배치된 양 면들에 대하여 동일한 거리를 가지며 또한 이로 인하여 대칭적으로 배치되는 형태로 센서 소자 내에 구성될 수 있다. 이로써, 특히 센서 소자의 가장 자리에서 가열 공정 동안 발생된 기계적 인장력을 상당히 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 센서 소자와 이 센서 소자의 제조 방법은 상술한 바와 같은구체적인 실시예만으로 국한되는 것이 아니라, 오히려 상기 센서 소자와 제조 방법은 프린팅 공정에 의해서 제조되는 하나 이상의 고형 전해질막을 포함하는 다른 실시예의 형태로 고려될 수도 있다.

Claims (23)

  1. 가스 혼합물 내의 가스 성분, 특히 내연기관의 배기 가스에서 산소 농도를 결정하기 위한 장치로서, 측정 가스 챔버 내로 또는 이 측정 가스 챔버로부터 산소를 펌핑하는 하나 이상의 펌프 셀과, 기준 가스 채널 내에 배치되어 측정 전극과 협동하는 하나 이상의 기준 전극을 구비한 농도 셀을 포함하며, 상기 측정 가스 채널과 기준 가스 채널은 센서 소자의 동일 층 높이에 위치하고, 상기 기준 가스 채널은 기준 가스 분위기와 접촉할 수 있는 센서 소자에 있어서,
    상기 측정 가스 챔버(13)와 기준 가스 채널(15) 사이에서, 인접한 고형 전해질막들에 적용된 세라믹 페이스트의 베이스 상에 분리벽(12)이 배치되는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 분리벽(12)의 형상은 측정 가스 챔버(13) 내에 배치된 측정 전극(21)의 기준 가스측 경계부에 따라서 조절되는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 측정 전극(21)은 원형의 링 형태이고 측정 가스 챔버(13) 내에 배치되며,
    상기 분리벽(12)은 원형 링 형태의 단면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기준 전극(22)은 분리벽(12)의 기준 가스측 경계부를 따라서 조절되는 측정 가스 챔버측 경계부를 갖는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기준 전극(22)의 표면은 기준 가스 채널(15)의 측정 가스 챔버측 단부(16)로부터 기준 가스 채널의 가스 유입구측 단부(18)의 방향을 따라서 전극 표면의 중심점이 측정 전극(21)의 중간점과 최대로 근접하도록 측정 가스 채널의 연장부로 축소되는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기준 가스 채널(15) 및 기준 전극(22)의 적어도 일부분은 측정 가스 챔버(13) 주위에서 적어도 부분적으로 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 가스 챔버(13) 내에는 측정 전극(21)이 펌프 셀의 내부 펌프 전극(20)에 대항하여 배치되는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 가스 챔버(13) 내에 배치된 측정 전극(21)은 펌프 셀의 내부 펌프 전극(20)과 함께 형성되는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 가스 챔버(13)는 가스 혼합물을 향하는 센서 소자의 넓은 쪽 면에서 이 면에 대해 수직하게 배치된 하나 이상의 구멍(25)을 가지며, 이 구멍은 가스 혼합물을 측정 가스 챔버(13) 내에 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 가스 챔버(13)는 원형으로 형성되며, 이 원의 중심점은 구멍(25)의 중심점과 일치하는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 측정 전극(21)과 내부 펌프 전극(20)은 원형으로 형성되며,
    상기 가스 혼합물의 확산 방향으로 원형 링 형상의 확산 장벽(27)이 설치되는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기준 전극(22)은 가스 혼합물 분위기에 노출된 센서 소자의 넓은 쪽 면의 방향을 향하는 기준 가스 채널(15)의 측면에 배치되는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 대향 배치된 상기 두 개의 기준 전극(22, 24)들은 기준 가스 채널(15) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 전극(21)은 측정 가스 챔버(13)의 외부에 부분적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 상기 기준 전극(22, 24)들은 기준 가스 채널(15)의 외부에 부분적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기준 가스 채널(15)에는 확산 장벽(27)에 해당하는 다공성 세라믹 재료가 적어도 부분적으로 충진되는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 혼합물 분위기에 노출된 제 1 고형 전해질막 11a와 측정 가스 채널 및 기준 가스 채널을 포함하는 고형 전해질층 11b가 제공되며,
    상기 고형 전해질층 11b는 고형 전해질막 11a에 직접 설치되는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 고형 전해질층 11b는 제 2 고형 전해질막 11c와 결합하며, 이 제 2 고형 전해질막은 추가의 고형 전해질막 11d와 결합하고,
    상기 제 2 고형 전해질막과 추가의 고형 전해질막 사이에는 가열 소자(40)가 매설되며,
    상기 추가의 고형 전해질막 11d의 층 두께는 가열 소자(40)가 센서 소자(10)의 넓은 쪽 면들 중에서 양쪽 면에 대해 실질적으로 동일한 거리를 가질 수 있도록 결정되는 것을 특징으로 하는 센서 소자.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 센서 소자를 제조하기 위한 제조 방법에 있어서,
    상기 고형 전해질막 11a에는 고형 전해질층 11b가 다공성 세라믹 재료의 스크린 프린팅 공정에 의해서 설치되며,
    상기 고형 전해질층 11b는 측정 가스 챔버(13)와 기준 가스 채널(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 고형 전해질층 11b에 의해서 측정 가스 챔버(13)와 기준 가스 채널(15)의 경계부가 형성되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서, 상기 고형 전해질층 11b에 의해서 기준 가스 채널(15)에는 하나 이상의 지지 부품(28)이 형성되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  22. 제 19 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다공성 세라믹 재료는 고형 전해질막 11a와 동일한 고형 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  23. 제 19 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프린팅 공정 이후에 다공성 세라믹 재료가 세라믹 형태로 변형되는 온도 처리 공정이 실시되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
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