特許 7016702 密着強度測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-28

(45)【発行日】2022-02-07

(54)【発明の名称】密着強度測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 19/04 20060101AFI20220131BHJP

【ＦＩ】

G01N19/04 Z

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018001443

(22)【出願日】2018-01-09

(65)【公開番号】P2019120619

(43)【公開日】2019-07-22

【審査請求日】2020-10-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】特許業務法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大西 諒

(72)【発明者】

【氏名】足立 洋介

(72)【発明者】

【氏名】日野 隆志

【審査官】福田 裕司

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－２６５８０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７８１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２７５７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１８５９３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２５４８９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－００２２７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－３３４４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２１５６６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ １９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

長尺な素子本体と、該素子本体の長手方向に沿った表面の一部を覆う多孔質保護層と、を有し被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子における、該素子本体と該多孔質保護層との密着強度測定方法であって、
（ａ）前記素子本体のうち前記多孔質保護層が存在しない部分を保持用治具が弾性力で保持し、且つ、該素子本体の長手方向に沿った移動を許容し該長手方向に沿った該多孔質保護層の該保持用治具側への移動を阻止するように剥離用治具を前記長手方向で前記多孔質保護層と前記保持用治具との間に配置した状態にする工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記保持用治具と前記剥離用治具とを前記長手方向に沿って互いに離れるように相対移動させることで、該剥離用治具が前記長手方向に沿って前記多孔質保護層を押圧するようにして、該多孔質保護層が前記素子本体から剥離する際の前記保持用治具と前記剥離用治具との少なくとも一方にかかる荷重に基づいて、前記多孔質保護層の密着強度を測定する工程と、
を含み、
前記剥離用治具は、前記素子本体が挿入可能な貫通孔を有しており、
前記貫通孔は、前記素子本体のうち前記多孔質保護層が存在しない部分が前記長手方向に沿って通過可能であり、且つ、前記センサ素子のうち前記多孔質保護層が存在する部分は前記長手方向に沿って通過不可能な大きさ及び形状をしており、
前記工程（ａ）では、前記貫通孔に前記素子本体を挿入して前記剥離用治具を配置する、
密着強度測定方法。

【請求項2】

前記剥離用治具の貫通孔は、前記工程（ａ）において前記素子本体が該貫通孔に挿入された状態において、隙間割合＝（該貫通孔の内周面と前記素子本体との隙間の長さ）／（前記多孔質保護層の厚さ）と定義したときに、前記素子本体の表面に垂直な方向に沿って導出した該隙間割合が値０．３以上値０．７以下となるような大きさ及び形状をしている、
請求項１に記載の密着強度測定方法。

【請求項3】

長尺な素子本体と、該素子本体の長手方向に沿った表面の一部を覆う多孔質保護層と、を有し被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子における、該素子本体と該多孔質保護層との密着強度測定方法であって、
（ａ）前記素子本体のうち前記多孔質保護層が存在しない部分を保持用治具が弾性力で保持し、且つ、該素子本体の長手方向に沿った移動を許容し該長手方向に沿った該多孔質保護層の該保持用治具側への移動を阻止するように剥離用治具を前記長手方向で前記多孔質保護層と前記保持用治具との間に配置した状態にする工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記保持用治具と前記剥離用治具とを前記長手方向に沿って互いに離れるように相対移動させることで、該剥離用治具が前記長手方向に沿って前記多孔質保護層を押圧するようにして、該多孔質保護層が前記素子本体から剥離する際の前記保持用治具と前記剥離用治具との少なくとも一方にかかる荷重に基づいて、前記多孔質保護層の密着強度を測定する工程と、
を含み、
前記多孔質保護層及び前記剥離用治具は、前記工程（ｂ）で互いに接触する部分に、嵌合することで前記長手方向に垂直な所定方向への互いの移動を規制する規制部を有している、
密着強度測定方法。

【請求項4】

前記保持用治具は、前記工程（ａ）で前記素子本体と接触する部分に、ＪＩＳ Ｋ６２５３－３：２０１２に準じてタイプＡデュロメータで測定した硬度が値６０以上値１３００以下の弾性体を有しており、
請求項１～３のいずれか１項に記載の密着強度測定方法。

【請求項5】

前記工程（ｂ）では、前記保持用治具と前記剥離用治具との離れる速度を０．８ｍｍ／ｓｅｃ以上１．２ｍｍ／ｓｅｃ以下とする、
請求項１～４のいずれか１項に記載の密着強度測定方法。

【請求項6】

前記多孔質保護層は、厚みが４０μｍ以上８００μｍ以下である、
請求項１～５のいずれか１項に記載の密着強度測定方法。

【請求項7】

前記多孔質保護層は、気孔率が２０％以上５０％以下である、
請求項１～６のいずれか１項に記載の密着強度測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、密着強度測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自動車の排気ガスなどの被測定ガスにおけるＮＯｘなどの特定ガスの濃度を検出するガスセンサ素子が知られている。こうしたガスセンサ素子において、素子本体と、素子本体の表面を被覆する多孔質保護層と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１）。

【0003】

また、ガスセンサ素子において、積層体の側面で外部に露出する側面導通部の密着強度をセバスチャン法で測定することが知られている（例えば、特許文献２）。図９は、セバスチャン法で膜９２の密着強度を測定する様子を示す概略説明図である。セバスチャン法で基材９１に対する膜９２との密着強度を測定する場合には、まず、膜９２の表面に接着剤９４を介してスタッドピン９３を接着する（図９（ａ））。続いて、スタッドピン９３に荷重（引っ張り荷重）を加えて上昇させて膜９２の一部である膜９２ａを剥離させる（図９（ｂ））。そして、膜９２ａが剥離したときのスタッドピン９３にかかる荷重［Ｎ］として、膜９２の密着強度を測定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－１０９６８５号公報

【文献】特開２００７－１０１３８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上述した多孔質保護層においても、素子本体との熱膨張係数差や外部からの機械的衝撃（例えば自動車の振動）などにより剥離しないことを確認するために、素子本体に対する密着強度を測定したい場合があった。この場合、側面導通部と同様にセバスチャン法を用いて多孔質保護層の密着強度を測定することが考えられる。しかし、セバスチャン法では、多孔質保護層の密着強度の測定値のばらつきが大きいという問題があった。

【0006】

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、多孔質保護層の密着強度の測定値のばらつきを小さくすることを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上述した主目的を達成するために以下の手段を採った。

【0008】

本発明の密着強度の測定方法は、
長尺な素子本体と、該素子本体の長手方向に沿った表面の一部を覆う多孔質保護層と、を有し被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するセンサ素子における、該素子本体と該多孔質保護層との密着強度測定方法であって、
（ａ）前記素子本体のうち前記多孔質保護層が存在しない部分を保持用治具が弾性力で保持し、且つ、該素子本体の長手方向に沿った移動を許容し該長手方向に沿った該多孔質保護層の該保持用治具側への移動を阻止するように剥離用治具を前記長手方向で前記多孔質保護層と前記保持用治具との間に配置した状態にする工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記保持用治具と前記剥離用治具とを前記長手方向に沿って互いに離れるように相対移動させることで、該剥離用治具が前記長手方向に沿って前記多孔質保護層を押圧するようにして、該多孔質保護層が前記素子本体から剥離する際の前記保持用治具と前記剥離用治具との少なくとも一方にかかる荷重に基づいて、前記多孔質保護層の密着強度を測定する工程と、
を含むものである。

【0009】

この密着強度測定方法では、剥離用治具が多孔質保護層を素子本体の長手方向に沿って押圧することで多孔質保護層を素子本体から剥離させ、その際の荷重に基づいて多孔質保護層の密着強度を測定する。この密着強度測定方法は、例えば従来のセバスチャン法と比べて、密着強度の測定値のばらつきを小さくできる。この理由は以下のように考えられる。セバスチャン法では接着剤によりスタッドピンと測定対象とを接着しているが、測定対象が多孔質体（ここでは多孔質保護層）である場合には、多孔質保護層の気孔に接着剤がどの程度浸透するかによって、スタッドピンと多孔質保護層との接着面積や接着力がばらつくと考えられる。これにより、スタッドピンを上昇させる際に多孔質保護層にかかる力の大きさや力のかかる範囲がばらついてしまい、測定値がばらつくと考えられる。本発明の密着強度測定方法では、接着剤を用いずに密着強度を測定できるため、測定対象が多孔質保護層であっても測定値のばらつきが小さくなると考えられる。

【0010】

本発明の密着強度測定方法において、前記剥離用治具は、前記素子本体が挿入可能な貫通孔を有しており、前記貫通孔は、前記素子本体のうち前記多孔質保護層が存在しない部分が前記長手方向に沿って通過可能であり、且つ、前記センサ素子のうち前記多孔質保護層が存在する部分は前記長手方向に沿って通過不可能な大きさ及び形状をしており、前記工程（ａ）では、前記貫通孔に前記素子本体を挿入して前記剥離用治具を配置してもよい。こうすれば、剥離用治具の貫通孔に素子本体を挿入することで、素子本体の長手方向の移動を許容しつつ多孔質保護層の移動は阻止するように剥離用治具を配置できるため、比較的容易に剥離用治具を配置できる。

【0011】

この場合において、前記剥離用治具の貫通孔は、前記工程（ａ）において前記素子本体が該貫通孔に挿入された状態において、隙間割合＝（該貫通孔の内周面と前記素子本体との隙間の長さ）／（前記多孔質保護層の厚さ）と定義したときに、前記素子本体の表面に垂直な方向に沿って導出した該隙間割合が値０．３以上値０．７以下となるような大きさ及び形状をしていてもよい。隙間割合が値０．３以上では、例えば、工程（ａ）において剥離用治具の貫通孔に素子本体を挿入しやすくなる効果と、工程（ｂ）において剥離用治具と素子本体との接触による摩擦力で密着強度に誤差が生じることを抑制する効果との少なくとも一方の効果が得られる。隙間割合が値０．７以下では、剥離用治具によって多孔質保護層をより確実に素子本体から剥離させることができる。

【0012】

ここで、「前記素子本体の表面に垂直な方向に沿って導出した該隙間割合が値０．３以上値０．７以下である、」は、素子本体の表面の少なくともいずれかの位置において、その表面に垂直な方向に沿って導出した隙間割合が値０．３以上値０．７以下であることを意味する。また、多孔質保護層で覆われた素子本体の表面のいずれの位置においても、その表面に垂直な方向に沿って導出した隙間割合が値０．３以上値０．７以下であることが好ましい。すなわち、工程（ａ）で素子本体が貫通孔に挿入された状態において、隙間割合が値０．３以上値０．７以下の範囲から外れる部分がないことが好ましい。

【0013】

本発明の密着強度測定方法において、前記多孔質保護層及び前記剥離用治具は、前記工程（ｂ）で互いに接触する部分に、嵌合することで前記長手方向に垂直な所定方向への互いの移動を規制する規制部を有していてもよい。こうすれば、工程（ｂ）で多孔質保護層の規制部と剥離用治具の規制部とが嵌合して、長手方向に垂直な所定方向への互いの移動が規制されるから、工程（ｂ）における多孔質保護層と剥離用治具とのその方向の位置ずれが抑制される。そのため、密着強度の測定値のばらつきをより小さくできる。この場合において、前記多孔質保護層の規制部及び前記剥離用治具の規制部は、一方が突出部であり他方が該突出部と嵌合する凹み部であってもよい。

【0014】

本発明の密着強度測定方法において、前記保持用治具は、前記工程（ａ）で前記素子本体と接触する部分に、ＪＩＳ Ｋ６２５３－３：２０１２に準じてタイプＡデュロメータで測定した硬度が値６０以上値１３００以下の弾性体を有していてもよい。硬度が値６０以上では、工程（ｂ）において保持用治具からの素子本体の抜けを抑制できる。弾性体の硬度が値１３００以下では、保持用治具の保持力で素子本体が割れてしまうのを抑制できる。

【0015】

本発明の密着強度測定方法において、前記工程（ｂ）では、前記保持用治具と前記剥離用治具との離れる速度を０．８ｍｍ／ｓｅｃ以上１．２ｍｍ／ｓｅｃ以下としてもよい。速度が０．８ｍｍ／ｓｅｃ以上では、多孔質保護層がごくわずかずつ破壊されるなど剥離とは異なる状態が生じることを抑制でき、測定精度が向上する。速度が１．２ｍｍ／ｓｅｃ以下では、速度が速すぎることによる荷重の測定誤差を抑制する効果と、保持用治具からの素子本体の抜けを抑制する効果と、の少なくとも一方の効果が得られる。

【0016】

本発明の密着強度測定方法において、前記多孔質保護層は、厚みが４０μｍ以上８００μｍ以下であってもよい。厚みが４０μｍ以上では、工程（ｂ）で剥離用治具が多孔質保護層を長手方向に沿って押圧しやすくなるため、剥離用治具で多孔質保護層を剥離させやすくなる。

【0017】

本発明の密着強度測定方法において、前記多孔質保護層は、気孔率が２０％以上５０％以下であってもよい。気孔率が２０％以上では、セバスチャン法で密着強度を測定した場合の上述した理由による測定値のばらつきが生じやすいため、本発明を適用する意義が高い。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】センサ素子１０の斜視図。

【図2】図１のＡ－Ａ断面図。

【図3】密着強度測定機４０の説明図。

【図4】センサ素子１０に剥離用治具５０及び保持用治具６０を取り付ける様子を示す説明図。

【図5】多孔質保護層３０を剥離させる様子を示す概略断面図。

【図6】センサ素子１０と剥離用治具５０の内周面５１ａとの位置関係を示す説明図。

【図7】変形例の密着強度測定方法の説明図。

【図8】変形例のセンサ素子１０の断面図。

【図9】従来例であるセバスチャン法の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0019】

次に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。まず、本発明の密着強度測定方法を測定するセンサ素子の一例について説明する。図１はセンサ素子１０の斜視図であり、図２は図１のＡ－Ａ断面である。センサ素子１０の素子本体２０は、積層構造を有しており、長尺な直方体形状をしている。この素子本体２０の長手方向（図２の左右方向）を長さ方向とし、素子本体２０の積層方向（図２の上下方向）を厚さ方向とする。また、長さ方向及び厚さ方向に垂直な方向を素子本体２０の幅方向とする。

【0020】

センサ素子１０は、例えば車両の排ガス管などの配管に取り付けられて、被測定ガスとしての排気ガスに含まれるＮＯｘやＯ₂等の特定ガスの濃度（特定ガス濃度）を測定するために用いられる。本実施形態では、センサ素子１０は特定ガス濃度としてＮＯｘ濃度を測定する。センサ素子１０は、素子本体２０と、素子本体２０の表面の一部を覆う多孔質保護層３０と、を備えている。

【0021】

素子本体２０は、ジルコニア（ＺｒＯ₂）等の酸素イオン伝導性固体電解質層を複数積層した積層体を有している。素子本体２０は直方体形状であるため、図１，２に示すように、素子本体２０は外表面として第１～第６面２０ａ～２０ｆを有している。第１，第２面２０ａ，２０ｂは素子本体２０のうち厚さ方向の両端に位置する面であり、第３，第４面２０ｃ，２０ｄは素子本体２０のうち幅方向の両端に位置する面である。第５，第６面２０ｅ，２０ｆは素子本体２０のうち長さ方向の両端に位置する面である。第５面２０ｅは先端面とも称する。第６面２０ｆは後端面とも称する。また、素子本体２０のうち第５面２０ｅ側を先端側，第６面２０ｆ側と後端側とも称する。素子本体２０の寸法は、例えば長さが２５ｍｍ以上１００ｍｍ以下、幅が２ｍｍ以上１０ｍｍ以下、厚さが０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下としてもよい。

【0022】

また、素子本体２０は、第５面２０ｅに開口して被測定ガスを自身の内部に導入する被測定ガス導入口２１と、第６面２０ｆに開口して特定ガス濃度の検出の基準となる基準ガス（大気）を自身の内部に導入する基準ガス導入口２２と、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出する検出部２３と、を有している。検出部２３は、少なくとも１つの電極を備えており、第１面２０ａに配設された外側電極２４と、素子本体２０の内部に配設された内側主ポンプ電極２５，内側補助ポンプ電極２６，測定電極２７，及び基準電極２８とを備えている。内側主ポンプ電極２５及び内側補助ポンプ電極２６は、素子本体２０の内部の空間の内周面に配設されておりトンネル状の構造を有していてもよい。検出部２３が特定ガス濃度を検出する原理は周知であり例えば上述した特許文献１にも記載されているため、詳細な説明は省略する。

【0023】

多孔質保護層３０は、素子本体２０の長手方向に沿った表面である第１～第４面２０ａ～２０ｄの一部を覆う多孔質体である。本実施形態では、多孔質保護層３０は、素子本体２０の６個の表面のうち５面（第１～第５面２０ａ～２０ｅ）にそれぞれ形成された第１～第５保護層３０ａ～３０ｅを備えている。第１～第５外側保護層３０ａ～３０ｅは、互いに隣接する層同士が接続されており、多孔質保護層３０全体で素子本体２０の先端面（第５面２０ｅ）及びその周辺を覆っている。第１，第２保護層３０ａ，３０ｂのうち後端側（第６面２０ｆ側）には、それぞれ凹み部３３（規制部の一例）が形成されている。凹み部３３は、第１，第２保護層３０ａ，３０ｂの幅方向の中央に近いほど深く凹むような形状をしている。多孔質保護層３０は、素子本体２０の一部を被覆して、その部分を保護する。多孔質保護層３０は、例えば被測定ガス中の水分等が付着して素子本体２０にクラックが生じるのを抑制する役割を果たす。

【0024】

多孔質保護層３０は、例えばアルミナ多孔質体、ジルコニア多孔質体、スピネル多孔質体、コージェライト多孔質体，チタニア多孔質体、マグネシア多孔質体などの多孔質体からなるものである。本実施形態では、多孔質保護層３０はアルミナ多孔質体からなるものとした。多孔質保護層３０の厚みは例えば４０μｍ以上であってもよいし、８００μｍ以下であってもよいし、４０μｍ以上８００μｍ以下であってもよい。本実施形態では第１～第５保護層３０ａ～３０ｅはいずれも厚みが同じとしたが、異なっていてもよい。多孔質保護層３０の気孔率は例えば２０％以上としてもよいし、１０％以上５０％以下としてもよいし、２０％以上５０％以下としてもよい。多孔質保護層３０の気孔率は、ＪＩＳ Ｒ１６５５に準拠した水銀圧入法に基づいて測定した値とする。多孔質保護層３０における素子本体２０との接触面の算術平均粗さＲａは、例えば０．３μｍ以上１．０μｍ以下であってもよい。素子本体２０における多孔質保護層３０との接触面（ここでは第１～第５面２０ａ～２０ｅ）の算術平均粗さＲａは、例えば０．３μｍ以上１．０μｍ以下であってもよい。多孔質保護層３０の形成は、例えばゲルキャスト法，スクリーン印刷，ディッピング，プラズマ溶射などの種々の方法により行うことができる。

【0025】

次に、こうして構成されたセンサ素子１０における多孔質保護層３０と素子本体２０との密着力測定方法について説明する。図３は密着強度測定機４０の説明図であり、図４はセンサ素子１０に剥離用治具５０及び保持用治具６０を取り付ける様子を示す説明図である。図５は多孔質保護層３０を剥離させる様子を示す概略断面図である。

【0026】

本実施形態の密着力測定方法は、
（ａ）素子本体２０のうち多孔質保護層３０が存在しない部分を保持用治具６０が弾性力で保持し、且つ、素子本体２０の長手方向に沿った移動を許容しその長手方向に沿った多孔質保護層３０の移動を阻止するように剥離用治具５０を長手方向で多孔質保護層３０と保持用治具６０との間に配置した状態にする工程と、
（ｂ）工程（ａ）の後、保持用治具６０と剥離用治具５０とを素子本体２０の長手方向に沿って互いに離れるように相対移動させることで、剥離用治具５０が素子本体２０の長手方向に沿って多孔質保護層３０を押圧するようにして、多孔質保護層３０が素子本体２０から剥離する際の保持用治具６０と剥離用治具５０との少なくとも一方にかかる荷重に基づいて、多孔質保護層３０の密着強度を測定する工程と、
を含む。

【0027】

まず、密着力測定方法に用いる密着強度測定機４０について説明する。密着強度測定機４０は、図３に示すように、下部ベース４１と、上部ベース４２と、剥離用治具固定部４３と、素子本体保持部４４と、ロッド４５と、サーボモータ４６と、ロードセル４７と、制御部４８と、表示操作部４９と、を備えている。上部ベース４２は、下部ベース４１から離間して上方に固定されている。剥離用治具固定部４３は、下部ベース４１上に配設されており、剥離用治具５０を固定する。素子本体保持部４４は、上部ベース４２の下方に取り付けられており、保持用治具６０を介して素子本体２０を保持する。ロッド４５は、素子本体保持部４４に接続された部材である。サーボモータ４６は、上部ベース４２に配設されており、ロッド４５を昇降させることで素子本体保持部４４を昇降させる。ロードセル４７は、ロッド４５に取り付けられてロッド４５にかかる荷重［Ｎ］を検出する。制御部４８は、密着強度測定機４０全体を制御する。表示操作部４９は、表示部と操作部との機能を備えたタッチパネル式の液晶ディスプレイなどとして構成されている。剥離用治具５０は、多孔質保護層３０を剥離させるための部材である。保持用治具６０は、素子本体２０を弾性力で保持する部材である。

【0028】

剥離用治具固定部４３は、剥離用治具５０を挟持して固定する一対の挟持部材４３ａ，４３ａと、一方の挟持部材４３ａに形成された図示しない雌ねじ部と螺合してその挟持部材４３ａを他方の挟持部材４３ａに対して接近又は離間させる雄ネジ部４３ｂと、を備えている。素子本体保持部４４は、保持用治具６０を挟持して固定する一対の挟持部材４４ａ，４４ａと、挟持部材４４ａ，４４ａに形成された図示しない雌ねじ部と螺合して挟持部材４４ａ，４４ａを互いに接近又は離間させる雄ネジ部４４ｂ，４４ｂと、を備えている。素子本体保持部４４はロッド４５を介して上部ベース４２からつり下げられており、サーボモータ４６からの駆動力により昇降する。これにより、剥離用治具固定部４３と素子本体保持部４４とは互いに接近又は離間する方向に相対移動する。

【0029】

制御部４８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなる周知のマイクロコンピュータによって構成されている。制御部４８は、サーボモータ４６に制御信号を出力して、素子本体保持部４４の昇降や昇降速度を制御する。制御部４８は、ロードセル４７からの検出信号を入力して、ロッド４５及び素子本体保持部４４を介して保持用治具６０にかかる荷重を測定する。制御部４８は、表示信号を出力して表示操作部４９に画像を表示させたり、表示操作部４９からの操作信号を入力したりする。

【0030】

剥離用治具５０は、略円柱状の部材であり、円柱の軸方向に沿って形成され素子本体２０を挿入可能な貫通孔５１を備えている。剥離用治具５０は、多孔質保護層３０を剥離させる際の多孔質保護層３０との接触面となる端面５２と、端面５２の一部に設けられた突出部５３，５３（規制部の一例）と、を備えている。貫通孔５１は、素子本体２０を挿入可能であり、且つ多孔質保護層３０は挿入不可能となるような大きさ及び形状をしている。本実施形態では、貫通孔５１は、剥離用治具５０の円柱の軸方向に垂直な断面が長方形状をしている。端面５２は、剥離用治具５０の軸方向の一方の端面である。突出部５３，５３は、図３の拡大部分における上下に並べて配置されており、貫通孔５１を挟むように配置されている。突出部５３，５３は、工程（ｂ）において第１，第２保護層３０ａ，３０ｂの凹み部３３，３３とそれぞれ嵌合するように、凹み部３３，３３の形状に倣った形状をしている。剥離用治具５０は、例えば金属やセラミックスなどで構成されている。剥離用治具５０は、体積弾性率が低いことが好ましい。

【0031】

保持用治具６０は、略直方体形状の部材であり、軸方向に沿って形成され素子本体２０を挿入可能な貫通孔６１を備えている。貫通孔６１は、保持用治具６０の軸方向に垂直な断面が長方形状をしている。保持用治具６０は、素子本体２０を保持する際に素子本体２０と接触する部分、すなわち貫通孔６１の内周面６１ａを含む部分が少なくとも弾性体であることが好ましい。本実施形態では保持用治具６０全体が弾性体とした。弾性体としては、例えばニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）及びクロロプレンゴム（ＣＲ）のいずれかを主成分とするゴムが挙げられる。保持用治具６０に用いる弾性体は、硬度が値６０以上であることが好ましい。弾性体の硬度は７０以上であることがより好ましい。弾性体の硬度は値１３００以下であることが好ましい。弾性体の硬度は６０以上１３００以下としてもよい。弾性体の硬度は、ＪＩＳ Ｋ６２５３－３：２０１２に準じてタイプＡデュロメータで測定した値とする。

【0032】

次に、工程（ａ）について説明する。工程（ａ）では、まず、センサ素子１０に剥離用治具５０を取り付ける。具体的には、剥離用治具５０の貫通孔５１に素子本体２０を後端側から挿入し（図４（ａ））、剥離用治具５０を素子本体２０の長手方向に沿って前端側に移動させて多孔質保護層３０の後端側に接する位置に配置する（図４（ｂ））。この状態では、多孔質保護層３０の凹み部３３と剥離用治具５０の突出部５３とが嵌合する。続いて、保持用治具６０の貫通孔６１に素子本体２０を後端側から挿入して、センサ素子１０に保持用治具６０を取り付ける（図４（ｃ））。保持用治具６０は、例えば素子本体２０の後端付近に配置して、素子本体２０のうち多孔質保護層３０が存在しない部分に取り付ける。これにより、素子本体２０の軸方向（長手方向）に沿って、多孔質保護層３０，剥離用治具５０，保持用治具６０がこの順に並んだ状態になる。

【0033】

次に、図３のようにセンサ素子１０を密着強度測定機４０に取り付ける。すなわち、剥離用治具５０を剥離用治具固定部４３の挟持部材４３ａ，４３ａで挟持して固定し、保持用治具６０を素子本体保持部４４の挟持部材４４ａ，４４ａで挟持して保持する。本実施形態では、剥離用治具固定部４３及び素子本体保持部４４のいずれもが素子本体２０の厚さ方向に沿って挟持するようにセンサ素子１０を取り付けるものとした。このように工程（ａ）を行うと、センサ素子１０，剥離用治具５０及び保持用治具６０は以下のような状態になる。すなわち、図３のように素子本体保持部４４が保持用治具６０を挟持することで、保持用治具６０が素子本体２０のうち多孔質保護層３０が存在しない部分を弾性力で保持した状態になる。また、剥離用治具５０はセンサ素子１０及び保持用治具６０とは独立して剥離用治具固定部４３に固定されている。そのため、図３の状態では、素子本体２０は貫通孔５１内に挿入されており剥離用治具５０に対して長手方向に沿って相対移動可能であるが、多孔質保護層３０は長手方向に沿って保持用治具６０側（ここでは上方）に移動すると剥離用治具５０の端面５２に接触してしまい移動が阻止される。

【0034】

工程（ａ）の後、工程（ｂ）を行う。工程（ｂ）では、例えば作業者が表示操作部４９を操作して測定開始を指示すると、制御部４８がサーボモータ４６を制御して素子本体保持部４４を所定の速度で上昇させる。このときの速度は、０．８ｍｍ／ｓｅｃ以上としてもよいし、１．２ｍｍ／ｓｅｃ以下としてもよいし、０．８ｍｍ／ｓｅｃ以上１．２ｍｍ／ｓｅｃ以下としてもよい。素子本体保持部４４の上昇により、保持用治具６０及びセンサ素子１０は素子本体２０の長手方向に沿って所定の速度で後端側へ移動（ここでは鉛直上方に上昇）していく（図５（ａ））。このとき、剥離用治具５０は剥離用治具固定部４３に固定されているため移動せず、保持用治具６０と剥離用治具５０とは長手方向に沿って互いに離れるように相対移動する。その結果、剥離用治具５０の端面５２が多孔質保護層３０を長手方向に沿って素子本体２０の前端側に押圧し、やがて多孔質保護層３０は素子本体２０から剥離する（図５（ｂ））。そして、制御部４８は、例えば所定時間の経過や表示操作部４９を介した作業者からの終了指示の入力などの終了条件を満たしたと判定すると、サーボモータ４６を停止させる。また、制御部４８は、サーボモータ４６によって素子本体保持部４４を上昇させている間のロードセル４７の検出信号を入力して、時刻と荷重［Ｎ］との関係を記憶すると共に表示操作部４９に表示する。なお、制御部４８は、工程（ａ）を行った後且つ素子本体保持部４４を上昇させる前の状態での荷重［Ｎ］の値をゼロとするように予めゼロ調整を行った上で、素子本体保持部４４の上昇中の荷重［Ｎ］を測定する。こうして測定された荷重に基づいて、制御部４８又は作業者は、多孔質保護層３０の密着強度［Ｎ］を測定する。例えば、ロードセル４７が検出する荷重は、サーボモータ４６の動作開始時から時間の経過と共に徐々に増加していき、その後に初めて多孔質保護層３０の剥離が生じた時点で低下する傾向を示す。そのため、本実施形態では、時刻と荷重との関係に基づいて導出される荷重の最初のピークを検出し、そのピーク値を多孔質保護層３０の密着強度の値とする。剥離が生じた時に荷重がどの程度低下するかを予め実験により調べて閾値を定めておき、荷重の低下幅が閾値に満たないような小さなピークを無視して、初めて多孔質保護層３０が剥離したとみなせる最初のピークを検出してもよい。

【0035】

この密着強度測定方法では、例えば図９に示した従来例であるセバスチャン法と比べて、密着強度の測定値のばらつきを小さくできる。この理由は以下のように考えられる。セバスチャン法では接着剤９４によりスタッドピン９３と測定対象（例えば膜９２）とを接着している。しかし、測定対象が多孔質体（ここでは多孔質保護層３０）である場合には、多孔質保護層３０の気孔に接着剤９４がどの程度浸透するかによって、スタッドピン９３と多孔質保護層３０との接着面積や接着力がばらつくと考えられる。これにより、スタッドピン９３を上昇させる際に多孔質保護層３０にかかる力の大きさや力のかかる範囲がばらついてしまい、測定値がばらつくと考えられる。本実施形態の密着強度測定方法では、接着剤９４を用いずに密着強度を測定できるため、測定対象が多孔質保護層３０であっても測定値のばらつきが小さくなると考えられる。

【0036】

また、工程（ｂ）で剥離用治具５０の端面５２が多孔質保護層３０を長手方向に沿って押圧する際には、第１，第２保護層３０ａ，３０ｂの凹み部３３，３３と剥離用治具５０の突出部５３，５３とが接触して嵌合する（図４（ｃ）参照）。これにより、多孔質保護層３０及び剥離用治具５０は、長手方向に垂直な所定方向（ここでは幅方向）への互いの移動が規制されるから、工程（ｂ）における互いの幅方向の位置ずれが抑制される。そのため、密着強度の測定値のばらつきをより小さくできる。

【0037】

ここで、剥離用治具５０の貫通孔５１の大きさについて詳細に説明する。図６はセンサ素子１０と剥離用治具５０の内周面５１ａとの位置関係を示す説明図である。図６は、工程（ａ）の終了時（＝工程（ｂ）の開始時）の状態で、センサ素子１０及び剥離用治具５０を長手方向に沿って素子本体２０の後端側から仮想的に見た様子を示している。図６に示すように、第１～第４保護層３０ａ～３０ｄの各々の厚さを厚さＴ１～Ｔ４とする。また、素子本体２０の第１～第４面２０ａ～２０ｄの各々と剥離用治具５０の内周面５１ａとの距離を距離Ｄ１～Ｄ４とする。そして、多孔質保護層３０の厚さに対する内周面５１ａと素子本体２０との隙間の割合を、隙間割合＝（内周面５１ａと素子本体２０との隙間の長さ）／（多孔質保護層３０の厚さ）と定義する。この隙間割合は素子本体２０の表面に垂直な方向に沿って導出するものとする。そのため、本実施形態では、第１，第２面２０ａ，２０ｂに垂直な方向（図６の直線Ｌ１すなわち厚さ方向）に沿った隙間割合Ｒ１と、第３，第４面２０ａ，２０ｂに垂直な方向（図６の直線Ｌ２すなわち幅方向）に沿った隙間割合Ｒ２と、が導出される。上記の定義に基づき、隙間割合Ｒ１＝（Ｄ１＋Ｄ２）／（Ｔ１＋Ｔ２）、隙間割合Ｒ２＝（Ｄ３＋Ｄ４）／（Ｔ３＋Ｔ４）となる。貫通孔５１は、この隙間割合Ｒ１，Ｒ２がいずれも値０超過値１未満となるような大きさに形成されている。こうすることで、貫通孔５１は素子本体２０が通過可能且つ多孔質保護層３０が通過不可能な大きさになる。そのため、工程（ａ）で貫通孔５１に素子本体２０を挿入するだけで、素子本体２０の長手方向の移動を許容しつつ多孔質保護層３０の移動は阻止するように剥離用治具５０を配置できる。

【0038】

また、隙間割合Ｒ１，Ｒ２は、それぞれ、値０．３以上が好ましく、値０．４以上がより好ましい。また、隙間割合Ｒ１，Ｒ２は、それぞれ、値０．７以下が好ましく、値０．６以下がより好ましい。隙間割合Ｒ１，Ｒ２は、それぞれ、値０．３以上値０．７以下が好ましい。隙間割合Ｒ１が値０．３以上では、貫通孔５１が小さすぎることによる不具合を抑制できる。例えば、工程（ａ）において剥離用治具５０の貫通孔５１に素子本体２０を挿入する際の両者の厚さ方向の位置ずれがより多く許容されて挿入しやすくなる効果が得られる。あるいは、工程（ｂ）において剥離用治具５０と素子本体２０の厚さ方向の両端面（第１，第２面２０ａ，２０ｂ）との接触による摩擦力で密着強度に誤差が生じることを抑制する効果が得られる。隙間割合Ｒ１が０．７以下では、貫通孔５１が大きすぎることによる不具合を抑制できる。ここで、隙間割合Ｒ１が小さいほど、厚さ方向の両端面に配設された第１，第２保護層３０ａ，３０ｂのうち剥離用治具５０の端面５２に押圧される領域（図６の剥離用治具５０のハッチングと多孔質保護層３０のハッチングとの重複部分参照）が多くなる。そのため、隙間割合Ｒ１が０．７以下では、例えば剥離用治具５０によって多孔質保護層３０をより確実に素子本体２０から剥離させることができる。すなわち、貫通孔５１が大きすぎると、剥離用治具５０が多孔質保護層３０を素子本体２０から剥離させずに多孔質保護層３０の表面付近のみを破壊させてしまう場合があるが、隙間割合Ｒ１が０．７以下とすることでそのような不具合を抑制できる。隙間割合Ｒ２についても、幅方向に関して同様の効果が得られる。また、隙間割合Ｒ１，Ｒ２が共に値０．３以上であることが好ましく、共に値０．４以上であることがより好ましい。隙間割合Ｒ１，Ｒ２が共に値０．７以下であることが好ましく、共に値０．６以下であることがより好ましい。隙間割合Ｒ１，Ｒ２が共に値０．３以上値０．７以下であることが好ましい。距離Ｄ１～Ｄ４の各々は、例えば１２５μｍ以上としてもよく、１７５μｍ以下としてもよい。

【0039】

なお、保持用治具６０の貫通孔６１は、素子本体２０が挿入でき素子本体保持部４４からの押圧力によって自身の弾性力で素子本体２０を保持できればよい。そのため、例えば貫通孔６１に素子本体２０が挿入され且つ素子本体保持部４４に保持される前の状態では、内周面６１ａと素子本体２０との間に隙間があってもよいし、隙間がなくてもよい。

【0040】

以上詳述した本実施形態の密着強度測定方法では、工程（ｂ）における保持用治具６０と剥離用治具５０との相対移動時に剥離用治具５０が素子本体２０の長手方向に沿った移動は許容し多孔質保護層３０の長手方向に沿った移動は阻止するように、工程（ａ）で多孔質保護層３０と保持用治具６０との間に剥離用治具５０を配置しておく。そして、工程（ｂ）では、剥離用治具５０が多孔質保護層３０の移動を阻止するため、剥離用治具５０が多孔質保護層３０を素子本体２０の長手方向に沿って前端側に押圧することになり、これにより多孔質保護層３０を素子本体２０から剥離させる。そして、その際の保持用治具６０にかかる荷重に基づいて多孔質保護層３０の密着強度を測定する。この密着強度測定方法は、例えば図９に示したような従来のセバスチャン法と比べて、密着強度の測定値のばらつきを小さくできる。

【0041】

また、剥離用治具５０は、素子本体２０が挿入可能な貫通孔５１を有している。貫通孔５１は、素子本体２０のうち多孔質保護層３０が存在しない部分が長手方向に沿って通過可能であり、且つ、センサ素子１０のうち多孔質保護層３０が存在する部分は長手方向に沿って通過不可能な大きさ及び形状をしている。そして、工程（ａ）では、貫通孔５１に素子本体２０を挿入して剥離用治具５０を配置する。貫通孔５１が上記のような大きさ及び形状であれば、剥離用治具５０の貫通孔５１に素子本体２０を挿入することで、素子本体２０の長手方向の移動を許容しつつ多孔質保護層３０の移動は阻止するように剥離用治具５０を配置できる。そのため、比較的容易に剥離用治具５０を配置できる。

【0042】

さらに、剥離用治具５０の貫通孔５１は、素子本体２０の表面（ここでは第１～第４面２０ａ～２０ｄ）に垂直な方向に沿って導出した隙間割合Ｒ１，Ｒ２がいずれも値０．３以上値０．７以下となるような大きさ及び形状をしている。隙間割合Ｒ１，Ｒ２が値０．３以上では、例えば、工程（ａ）において剥離用治具５０の貫通孔５１に素子本体２０を挿入しやすくなる効果と、工程（ｂ）において剥離用治具５０と素子本体２０との接触による摩擦力で密着強度に誤差が生じることを抑制する効果との少なくとも一方の効果が得られる。隙間割合Ｒ１，Ｒ２が値０．７以下では、剥離用治具５０によって多孔質保護層３０をより確実に素子本体２０から剥離させることができる。

【0043】

さらにまた、多孔質保護層３０及び剥離用治具５０は、工程（ｂ）で互いに接触する部分に、嵌合することで素子本体２０の長手方向に垂直な所定方向（ここでは幅方向）への互いの移動を規制する凹み部３３及び突出部５３を有している。これにより、工程（ｂ）における多孔質保護層３０と剥離用治具５０との幅方向の位置ずれが抑制される。そのため、密着強度の測定値のばらつきをより小さくできる。

【0044】

そして、保持用治具６０の硬度が値６０以上であるため、工程（ｂ）において保持用治具６０からの素子本体２０の抜けを抑制できる。保持用治具６０の硬度が値１３００以下では、保持用治具６０の保持力で素子本体２０が割れてしまうのを抑制できる。

【0045】

そしてまた、工程（ｂ）における保持用治具６０と剥離用治具５０との離れる速度を０．８ｍｍ／ｓｅｃ以上とすることで、多孔質保護層３０がごくわずかずつ破壊されるなど剥離とは異なる状態が生じることを抑制でき、測定精度が向上する。速度を１．２ｍｍ／ｓｅｃ以下とすることで、速度が速すぎることによる荷重の測定誤差を抑制する効果と、保持用治具６０からの素子本体２０の抜けを抑制する効果と、の少なくとも一方の効果が得られる。

【0046】

そしてさらに、多孔質保護層３０（ここでは特に第１～第４保護層３０ａ～３０ｄ）の厚みが４０μｍ以上であることで、工程（ｂ）で剥離用治具５０が多孔質保護層３０を長手方向に沿って押圧しやすくなるため、剥離用治具で多孔質保護層３０を剥離させやすくなる。

【0047】

そしてさらにまた、多孔質保護層３０は、気孔率が２０％以上であり、この場合にはセバスチャン法で密着強度を測定した場合の上述した理由による測定値のばらつきが生じやすいため、上述した実施形態の密着強度測定方法を適用する意義が高い。

【0048】

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

【0049】

例えば、上述した実施形態では、工程（ｂ）での剥離用治具５０と保持用治具６０との相対移動方向は鉛直方向としたが、これに限らず水平方向などとしてもよい。

【0050】

上述した実施形態では、剥離用治具５０は素子本体２０を挿入可能な貫通孔５１を有していたが、これに限られない。貫通孔を有さない剥離用治具であっても、工程（ａ）で素子本体２０の長手方向に沿った移動を許容し多孔質保護層３０の長手方向に沿った移動を阻止するように剥離用治具を長手方向で多孔質保護層３０と保持用治具６０との間に配置して、工程（ｂ）で剥離用治具により多孔質保護層３０を剥離させることはできる。図７は、この場合の密着強度測定方法の説明図である。図７（ａ）は工程（ａ）を行った状態を示し、図７（ｂ）は工程（ｂ）を行う様子を示す。図７（ａ）では、載置台１４１の上にセンサ素子１０の素子本体２０を長手方向が水平になるように配置し、素子本体２０の上（ここでは第１面２０ａ上）に貫通孔のない剥離用治具１５０を配置している。また、上述した実施形態と同様に、素子本体２０の後端側に保持用治具６０を取り付けて、素子本体２０の長手方向で多孔質保護層３０と保持用治具６０との間に剥離用治具１５０を配置している。剥離用治具１５０は素子本体２０とは独立して固定された状態にしておく。剥離用治具１５０の第１面２０ａからの距離（図６のＤ１に相当）は、第１保護層３０ａの厚さＴ１未満であり、値０μｍ以上であればよいが、さらに値０μｍ超過とすることが好ましい。工程（ａ）でこのような状態にした後、工程（ｂ）では、剥離用治具１５０と保持用治具６０とを素子本体２０の長手方向（ここでは水平方向）に沿って互いに離れるように相対移動させることで、剥離用治具１５０の端面１５２により第１保護層３０ａを押圧して第１面２０ａから剥離させる（図７（ｂ））。そして、このときの保持用治具６０と剥離用治具１５０との少なくとも一方にかかる荷重に基づいて、多孔質保護層３０（ここでは特に第１保護層３０ａ）の密着強度を測定する。こうしても、上述した実施形態と同様に接着剤を用いずに密着強度を測定できる。ただし、上述した実施形態では多孔質保護層３０のうち特に第１～第４保護層３０ａ～３０ｄの密着強度を測定することになるが、図７の例では多孔質保護層３０のうち特に第１保護層３０ａの密着強度を測定することになり、測定される密着強度の値は異なる。図７の例では、測定される荷重には載置台１４１と素子本体２０との動摩擦力が含まれるが、この値が小さい場合には無視してもよいし、動摩擦力を予め測定しておき荷重の測定値から動摩擦力を引いた値を密着強度としてもよい。

【0051】

上述した実施形態において、多孔質保護層３０が厚さ方向に複数の層を備えていてもよい。例えば、図８に示すように、多孔質保護層３０が外側保護層３１と内側保護層３２とを備えていてもよい。外側保護層３１と内側保護層３２とは、厚さ，気孔率，又は材質などが異なっていてもよい。

【0052】

上述した実施形態では、素子本体２０は直方体形状としたが、これに限られない。例えば素子本体２０は円筒状であってもよい。

【0053】

上述した実施形態では、多孔質保護層３０と剥離用治具５０とは互いの移動を規制する規制部として機能する凹み部３３，突出部５３を備えていたが、これらの少なくとも一方を備えなくてもよい。また、上述した実施形態では、凹み部３３及び突出部５３は幅方向への移動を規制したが、厚さ方向への移動を規制するように多孔質保護層３０と剥離用治具５０とが規制部を有していてもよい。

【0054】

上述した実施形態では、工程（ｂ）では剥離用治具５０を固定して保持用治具６０を移動させたが、剥離用治具５０と保持用治具６０とが素子本体２０の長手方向に沿って互いに離れるように相対移動させればよい。例えば剥離用治具５０を移動させてもよいし、剥離用治具５０及び保持用治具６０を移動させてもよい。

【0055】

上述した実施形態では、保持用治具６０に係る荷重をロードセル４７で測定したが、これに限らず保持用治具６０と剥離用治具５０との少なくとも一方にかかる荷重に基づいて密着強度を測定すればよい。

【0056】

上述した実施形態では、工程（ａ）の終了時に剥離用治具５０の端面５２と多孔質保護層３０とが接触していたが、これに限られない。工程（ｂ）において保持用治具６０の移動開始後に端面５２と多孔質保護層３０とが接触してもよい。

【0057】

上述した実施形態では、多孔質保護層３０は第１～第５保護層３０ａ～３０ｅを備えていたが、これに限られない。多孔質保護層３０は、素子本体２０の長手方向に沿った表面（図１では第１～第４面２０ａ～２０ｄ）のいずれかの面の一部を、少なくとも覆っていればよい。例えば多孔質保護層３０は第５保護層３０ｅを備えなくてもよいし、第１保護層３０ａのみを備えていてもよい。

【0058】

上述した実施形態では、保持用治具６０は全体が弾性体であってあったが、これに限らず保持用治具６０は素子本体２０を弾性力で保持できればよい。例えば、保持用治具６０は、全体が弾性体ではなく、素子本体と接触する部分に弾性体を備えていてもよい。上述した実施形態では、保持用治具６０は素子本体２０を囲んで保持する１つの部材としたが、これに限らず素子本体２０を挟持する複数の部材としてもよい。例えば、密着強度測定機４０の挟持部材４３ａ，４３ａのうち少なくとも素子本体２０と接触する部分が弾性体であってもよい。この場合、挟持部材４３ａ，４３ａが保持用治具６０に相当する。

【0059】

上述した実施形態では、剥離用治具５０の貫通孔５１に素子本体２０を挿入してから剥離用治具固定部４３によって固定したが、これに限らず剥離用治具５０を先に剥離用治具固定部４３で固定しておいてもよい。また、剥離用治具５０は、剥離用治具固定部４３と一体化しているなど、密着強度測定機４０に一体的に設けられた部材であってもよい。

【0060】

上述した実施形態では、剥離用治具５０は略円柱状の部材としたが、これに限らず非円柱状の部材であってもよい。例えば、剥離用治具５０は四角柱状など多角柱形状の部材であってもよい。

【実施例】

【0061】

以下には、密着強度の測定方法を具体的に行った例を実施例として説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0062】

［センサ素子Ａ～Ｅの作製］
まず、密着強度を測定する対象となるセンサ素子１０を作製して、センサ素子Ａ～Ｅとした。センサ素子Ａ～Ｅは、図８に示したように外側保護層３１と内側保護層３２との２層を備えた態様とした。センサ素子Ａは、以下のように作製した。まず、長さが６７．５ｍｍ、幅が４．２５ｍｍ、厚さが１．４５ｍｍの図１，２に示した素子本体２０を作製した。素子本体２０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てテープ成形により成形したセラミックスグリーンシートを６枚作製し、各々のグリーンシートに各電極等のパターンを印刷し、積層して積層体を得た。また、グリーンシート上に内側保護層３２となるスラリーの層をスクリーン印刷にて印刷形成した。スラリーは原料粉末（アルミナ粉末），バインダー溶液，溶媒（アセトン），及び造孔材を混合して調合した。その後、積層体を焼成して、内側保護層３２を備えた素子本体２０を作製した。続いて、エリコンメテコ社製のＳｉｎｐｌｅｘＰｒｏ－９０を使用してプラズマ溶射により内側保護層３２の外側に外側保護層３１を作製した。溶射材料はアルミナ粉末とした。内側保護層３２の厚みは０．０５ｍｍとし、多孔質保護層３０の厚みＴ１～Ｔ４（外側保護層３１と内側保護層３２との合計厚み）はいずれも０．３ｍｍとした。外側保護層３１の気孔率は２０％とし、内側保護層３２の気孔率は４０％とした。素子本体２０の第５面２０ｅから多孔質保護層３０の後端までの距離は１２．０ｍｍとした。第１，第２保護層３０ａ，３０ｂが有する凹み部３３の凹みの深さは０．５ｍｍとした。センサ素子Ｂ～Ｅは、内側保護層３２用のスラリー中の造孔材の添加量及び粒径を適宜変更して、内側保護層３２の気孔率を２０％～５０％の範囲内で適宜変化させた点以外は、センサ素子Ａと同様に作製した。

【0063】

［実施例１］
センサ素子Ａ～Ｅに対して、上述した工程（ａ），（ｂ）を行って密着強度を測定し、実施例１とした。まず、剥離用治具５０及び保持用治具６０を用意した。剥離用治具５０は直径が８．７ｍｍとし、貫通孔５１の寸法は縦１．７ｍｍ，横４．６ｍｍ，軸方向の長さ１０ｍｍとした。剥離用治具５０の材質はＳＫＤ１１とした。剥離用治具５０の突出部５３，５３は、突出高さが凹み部３３と同じ０．５ｍｍとし、凹み部３３に倣う形状とした。保持用治具６０の寸法は３辺がそれぞれ３．４５ｍｍ，６．２５ｍｍ，１４．５ｍｍの直方体形状とし、貫通孔６１の寸法は縦１．４５ｍｍ，横４．２５ｍｍ，軸方向の長さ１４．５ｍｍとした。保持用治具６０の材質はＮＢＲ７０とした。ＪＩＳ Ｋ６２５３－３：２０１２に準じてタイプＡデュロメータで測定した保持用治具６０の硬度は値７０であった。

【0064】

工程（ａ）では、図４と同様にセンサ素子１０に剥離用治具５０及び保持用治具６０を取り付けた後、引張試験機（ＩＮＳＴＲＯＮ製，ＩＮＳＴＲＯＮ５５６６）に剥離用治具５０及び保持用治具６０を取り付けて、図３と同様に剥離用治具５０を固定し保持用治具６０を昇降可能な状態にした。上述した素子本体２０及び剥離用治具５０の貫通孔５１の寸法からわかるように、この状態では図６で説明した距離Ｄ１，Ｄ２はいずれも値０．１２５ｍｍ，距離Ｄ３，Ｄ４はいずれも値０．１７５ｍｍとなった。そのため、隙間割合Ｒ１＝（０．１２５ｍｍ＋０．１２５ｍｍ）／（０．３ｍｍ＋０．３ｍｍ）＝０．４２であった。隙間割合Ｒ２＝（０．１７５ｍｍ＋０．１７５ｍｍ）／（０．３ｍｍ＋０．３ｍｍ）＝０．５８であった。

【0065】

工程（ｂ）では、保持用治具６０を１ｍｍ／ｓｅｃの速さで上昇させた。これにより、剥離用治具５０が多孔質保護層３０を押圧して多孔質保護層３０が剥離した。このときの保持用治具６０にかかる荷重［Ｎ］と時刻との関係を測定し、荷重の最初のピーク値を多孔質保護層３０の密着強度［Ｎ］の値として測定した。以上の工程（ａ），（ｂ）を、センサ素子Ａ～Ｅそれぞれについて行った。センサ素子Ａは７本作製して各々について密着強度の測定を行い、測定値のばらつきを示す値として、変動係数（＝標準偏差／算術平均）を導出した。センサ素子Ｂ～Ｅについても同様に、８本，６本，６本，１４本作製して各々について密着強度の測定を行い、センサ素子Ｂ～Ｅの各々の変動係数を導出した。実施例１では、工程（ｂ）において保持用治具６０から素子本体２０が抜けることはなかった。

【0066】

［比較例１］
比較例１では、図９に示したセバスチャン法を用いてセンサ素子Ａ～Ｅの多孔質保護層３０の密着強度を測定した。スタッドピン９３のうち多孔質保護層３０と接着される下面の直径は３．２ｍｍとし、スタッドピン９３の材質はアルミナとした。接着剤９４はエポキシ接着剤を用いた。比較例１では、まず、スタッドピン９３の下面に接着剤９４を塗布し、第１保護層３０ａの表面に２００℃で３０分間押圧してスタッドピン９３と第１保護層３０ａとを接着した。続いて、引張試験機（ＳＨＩＭＡＤＺＵ製，ＡＧ２５０ｋＮ）に素子本体２０及びスタッドピン９３を取り付け、スタッドピン９３を１ｍｍ／ｓｅｃの速度で上昇させた。これにより、スタッドピン９３と共に第１保護層３０ａの一部が引っ張られて第１面２０ａから剥離した。そして、このときのスタッドピン９３にかかる荷重［Ｎ］と時刻との関係を測定し、荷重の最初のピーク値を多孔質保護層３０の密着強度［Ｎ］の値として測定した。以上の工程をセンサ素子Ａ～Ｅそれぞれについて行った。センサ素子Ａ～Ｅはそれぞれ５本ずつ作製して、各々について密着強度の測定を行い、測定値のばらつきを示す値として、変動係数を導出した。

【0067】

［実施例１と比較例１の測定値のばらつきの比較］
素子Ａ～Ｅの各々について、比較例１に対する実施例１の変動係数の減少率［％］を、減少率＝（（比較例１の変動係数）－（実施例１の変動係数））／（比較例１の変動係数）×１００％として導出した。結果を表１に示す。表１から分かるように、センサ素子Ａ～Ｅのいずれの場合でも、実施例１では比較例１と比べて変動係数が６０％以上減少しており、測定値のばらつきが小さかった。ここで、比較例１では、同じセンサ素子であっても、スタッドピン９３と共に引っ張られて剥離する多孔質保護層３０の大きさに変動があった。これは、多孔質保護層３０の気孔に接着剤９４がどの程度浸透するかによって、スタッドピン９３と多孔質保護層３０との接着面積や接着力がばらついているためと考えられる。そして、これにより比較例１では変動係数が比較的大きくなっていると考えられる。実施例１では、接着剤を用いていないためそのようなばらつきが抑制されて変動係数が小さくなっていると考えられる。

【0068】

【表1】

【0069】

［実施例２，比較例２］
保持用治具６０の材質を変更した点以外は、実施例１と同様にして密着強度の測定を行って、実施例２，比較例２とした。実施例２では保持用治具６０の材質をＣＲ６５とし、比較例２では保持用治具６０の材質をＣＲ４５とした。ＪＩＳ Ｋ６２５３－３：２０１２に準じてタイプＡデュロメータで測定した保持用治具６０の硬度は、実施例２では値６０，比較例２では値４５であった。実施例２を１０回行ったところ、実施例１と同様に保持用治具６０から素子本体２０が抜けることなく密着強度を測定できた。一方、比較例２では、保持用治具６０を介して素子本体２０を保持する押圧力を、素子本体２０が割れない範囲で強くしても、工程（ｂ）で保持用治具６０から素子本体２０が抜けてしまった。この結果から、保持用治具６０の硬度は値６０以上が好ましいと考えられる。

【符号の説明】

【0070】

１０ センサ素子、２０ 素子本体、２０ａ～２０ｆ 第１面～第６面、２１ 被測定ガス導入口、２２ 基準ガス導入口、２３ 検出部、２４ 外側電極、２５ 内側主ポンプ電極、２６ 内側補助ポンプ電極、２７ 測定電極、２８ 基準電極、３０ 多孔質保護層、３０ａ～３０ｅ 第１～第５保護層、３１ 外側保護層、３２ 内側保護層、３３ 凹み部、４０ 密着強度測定機、４１ 下部ベース、４２ 上部ベース、４３ 剥離用治具固定部、４３ａ 挟持部材、４３ｂ 雄ネジ部、４４ 素子本体保持部、４４ａ 挟持部材、４４ｂ 雄ネジ部、４５ ロッド、４６ サーボモータ、４７ ロードセル、４８ 制御部、４９ 表示操作部、５０ 剥離用治具、５１ 貫通孔、５１ａ 内周面、５２ 端面、５３ 突出部、６０ 保持用治具、６１ 貫通孔、９１ 基材、９２ 膜、９３ スタッドピン、９４ 接着剤、１４１ 載置台、１５０ 剥離用治具、１５２ 端面。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】