特許 7500384 ガスセンサ

(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】2024-06-07

(45)【発行日】2024-06-17

(54)【発明の名称】ガスセンサ

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/416 20060101AFI20240610BHJP

   G01N 27/419 20060101ALI20240610BHJP

【ＦＩ】

G01N27/416 331

G01N27/419 327H

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020171670

(22)【出願日】2020-10-12

(65)【公開番号】P2022063406

(43)【公開日】2022-04-22

【審査請求日】2023-07-20

(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】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 悠介

(72)【発明者】

【氏名】新妻 匠太郎

(72)【発明者】

【氏名】平川 敏弘

(72)【発明者】

【氏名】青田 隼実

【審査官】黒田 浩一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１５８８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１４８５０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－１９４３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２２７８９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２７／２６－２７／４９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固体電解質から成る層を少なくとも一つ以上含む積層体と、
前記積層体内に形成され、前記積層体の長手方向の一方である前端側に位置するガス導入口を介して導入される被測定ガスが流通する被測定ガス流路と、
前記被測定ガス流路の長手方向に沿うように形成され、前記被測定ガス流路内に露出するポンプ電極と、
を備え、
前記ポンプ電極は、前記ポンプ電極の中心に対して前記前端側に位置する前端側領域と、前記ポンプ電極の中心に対して前記前端側の反対である後端側に位置する後端側領域とを有し、
前記ポンプ電極は、前記後端側領域の一部で、前記積層体を構成する複数の層のうちの第１層と、前記第１層に隣接する第２層との間に少なくとも挟み込まれ、又は、前記被測定ガス流路の内面に形成された被覆層によって被覆され、
前記ポンプ電極のうちの前記被測定ガス流路内に露出している部分の面積は、４ｍｍ^２以上であり、
前記前端側領域のうちの前記被測定ガス流路内に露出している部分の面積は、前記後端側領域のうちの前記被測定ガス流路内に露出している部分の面積より大きい、ガスセンサ。

【請求項2】

請求項１に記載のガスセンサにおいて、
前記積層体は、前記第２層に隣接する第３層を更に含み、
前記被測定ガス流路は、前記第２層に形成されており、
前記被測定ガス流路の底面と天面とは、前記第１層と前記第３層とによって区画されており、
前記被測定ガス流路の側面は、前記第２層によって区画されており、
前記ポンプ電極は、前記被測定ガス流路の底面に形成された底面側ポンプ電極と、前記被測定ガス流路の天面に形成された天面側ポンプ電極とを含み、
前記底面側ポンプ電極及び前記天面側ポンプ電極のうちの一方は、前記後端側領域のうちの一部で、前記第１層と前記第２層との間に挟み込まれ、又は、前記被測定ガス流路の内面に形成された被覆層によって被覆され、
前記底面側ポンプ電極及び前記天面側ポンプ電極のうちの他方は、前記後端側領域のうちの一部で、前記第２層と前記第３層との間に挟み込まれ、又は、前記被測定ガス流路の内面に形成された被覆層によって被覆されている、ガスセンサ。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のガスセンサにおいて、
前記ポンプ電極のうちの前記被測定ガス流路内に露出していない部分の面積の、前記ポンプ電極の総面積に対する比率は、５～５０％である、ガスセンサ。

【請求項4】

請求項３に記載のガスセンサにおいて、
前記ポンプ電極のうちの前記被測定ガス流路内に露出していない部分の面積の、前記ポンプ電極の総面積に対する比率は、１０～５０％である、ガスセンサ。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載のガスセンサにおいて、
前記ポンプ電極の平面形状は矩形であり、
前記ポンプ電極のうちの前記第１層と前記第２層との間に挟み込まれた部分、又は、前記ポンプ電極のうちの前記被覆層によって被覆された部分は、前記被測定ガス流路の前記長手方向に沿った前記ポンプ電極の中心線を中心として、前記ポンプ電極の両側に少なくとも位置している、ガスセンサ。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載のガスセンサにおいて、
前記ポンプ電極は、前記前端側領域のうちの少なくとも一部で、前記第１層と前記第２層との間に更に挟み込まれ、又は、前記被測定ガス流路の内面に形成された被覆層によって更に被覆されている、ガスセンサ。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか１項に記載のガスセンサにおいて、
前記ポンプ電極のうちの前記前端側の端部が、前記第１層と前記第２層との間に挟み込まれ、又は、前記被測定ガス流路の内面に形成された被覆層によって更に被覆されている、ガスセンサ。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか１項に記載のガスセンサにおいて、
前記ポンプ電極のうちの前記後端側の端部が、前記第１層と前記第２層との間に更に挟み込まれ、又は、前記被測定ガス流路の前記内面に形成された被覆層によって更に被覆されている、ガスセンサ。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか１項に記載のガスセンサにおいて、
前記第１層及び前記第２層は、固体電解質から成る、ガスセンサ。

【請求項10】

請求項１～８のいずれか１項に記載のガスセンサにおいて、
前記第１層は、固体電解質から成り、
前記第２層は、絶縁体から成る、ガスセンサ。

【請求項11】

請求項２に記載のガスセンサにおいて、
前記第３層は、固体電解質から成る、ガスセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガスセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、被測定ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）等の濃度を測定し得る積層型ガスセンサ素子が開示されている。特許文献１に開示された積層型ガスセンサ素子には、被測定ガスが導入される被測定ガス室と、被測定ガス室に面するように設けられたポンプ電極を有する酸素ポンプセルと、被測定ガス室内の特定ガス濃度を検出するセンサセルとが備えられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００４－１５１０１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来のガスセンサでは、ポンプ電極が剥離してしまう場合があった。ポンプ電極が剥離してしまうと、検出精度の低下を招き、更には、検出が不能となってしまうこともある。ポンプ電極の剥離を防止すべく、ポンプ電極の周縁を埋設することも考えられるが、ポンプ電極の周縁を単に埋設した場合には、必ずしも良好な性能が得られない。

【0005】

本発明の目的は、良好な性能を確保しつつポンプ電極の剥離を抑制し得るガスセンサを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様によるガスセンサは、固体電解質から成る層を少なくとも一つ以上含む積層体と、前記積層体内に形成され、前記積層体の長手方向の一方である前端側に位置するガス導入口を介して導入される被測定ガスが流通する被測定ガス流路と、前記被測定ガス流路の長手方向に沿うように形成され、前記被測定ガス流路内に露出するポンプ電極と、を備え、前記ポンプ電極は、前記ポンプ電極の中心に対して前記前端側に位置する前端側領域と、前記ポンプ電極の中心に対して前記前端側の反対である後端側に位置する後端側領域とを有し、前記ポンプ電極は、前記後端側領域の一部で、前記積層体を構成する複数の層のうちの第１層と、前記第１層に隣接する第２層との間に少なくとも挟み込まれ、又は、前記被測定ガス流路の内面に形成された被覆層によって被覆され、前記ポンプ電極のうちの前記被測定ガス流路内に露出している部分の面積は、４ｍｍ^２以上であり、前記前端側領域のうちの前記被測定ガス流路内に露出している部分の面積は、前記後端側領域のうちの前記被測定ガス流路内に露出している部分の面積より大きい。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、良好な性能を確保しつつポンプ電極の剥離を抑制し得るガスセンサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態によるガスセンサの例を示す断面図である。

【図2】一実施形態によるガスセンサの一部を示す断面図である。

【図3】図３Ａ及び図３Ｂは、一実施形態によるセンサ素子の一部の例を示す断面図である。

【図4】図４Ａ～図４Ｆは、被挟持部のレイアウトの例を示す平面図である。

【図5】図５Ａ及び図５Ｂは、一実施形態によるセンサ素子の一部の例を示す断面図である。

【図6】図６Ａ及び図６Ｂは、被挟持部のレイアウトの例を示す平面図である。

【図7】図７Ａ～図７Ｄは、被挟持部のレイアウトの例を示す平面図である。

【図8】図８Ａ～図８Ｃは、一実施形態によるセンサ素子の一部の例を示す断面図である。

【図9】試験結果を示す表を示す図である。

【図10】試験結果を示す表を示す図である。

【図11】変形実施形態によるガスセンサの一部を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

特許文献１に開示されているような従来のガスセンサにおいては、ポンプ電極を長期間に亘って繰り返し使用すると、ポンプ電極に含まれている白金（Ｐｔ）が酸化され、酸化白金が生成される。酸化白金は白金に比べて昇華しやすいため、ポンプ電極において酸化白金が生成されると、当該酸化白金が昇華し、ポンプ電極の剥離が生じる。

【0010】

ポンプ電極の剥離を防止すべく、ポンプ電極の周縁を埋設することが考えられる。しかしながら、ポンプ電極の周縁を単に埋設すると、ポンプ電極と被測定ガスとが接する面積が小さくなり、結果としてポンプ電圧が上昇してしまう。ポンプ電圧が上昇してしまうと、測定電極よりも上流側において窒素酸化物が分解されてしまい、検出精度の低下を招いてしまう。

【0011】

本願発明者らは、鋭意検討の結果、以下のようなガスセンサを想到した。本願発明者らが想到した以下のようなガスセンサによれば、後述するように、測定電極よりも上流において窒素酸化物が分解されてしまうのを抑制しつつ、ポンプ電極の剥離耐性を向上させることができる。

【0012】

本発明によるガスセンサについて、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。

【0013】

［一実施形態］
一実施形態によるガスセンサについて図１～図１０を用いて説明する。図１は、本実施形態によるガスセンサの例を示す断面図である。図２は、本実施形態によるガスセンサの一部を示す断面図である。

【0014】

図１に示すように、ガスセンサ１０には、センサ素子１２が備えられている。センサ素子１２の形状は、例えば長尺な直方体形状である。センサ素子１２の長手方向、即ち、図２の紙面左右方向を前後方向とする。センサ素子１２の厚み方向、即ち、図２の紙面上下方向を上下方向とする。センサ素子１２の幅方向、即ち、前後方向及び上下方向に垂直な方向を左右方向とする。

【0015】

ガスセンサ１０には、センサ素子１２の長手方向の一方である前端側を保護する保護カバー１４が更に備えられている。ガスセンサ１０には、セラミックハウジング１６を含むセンサ組立体２０が更に備えられている。セラミックハウジング１６には、金属端子１８が装着されている。金属端子１８は、センサ素子１２の後端部を保持するとともにセンサ素子１２に電気的に接続される。セラミックハウジング１６に金属端子１８が装着されることによって、コネクタ２４が構成されている。

【0016】

ガスセンサ１０は、例えば、車両の排ガス管等の配管２６に取り付けられ得る。ガスセンサ１０は、被測定ガスである排気ガス等に含まれる特定ガスの濃度を測定するために用いられ得る。特定ガスとしては、例えば、窒素酸化物、酸素（Ｏ_２）等が挙げられるが、これに限定されるものではない。

【0017】

保護カバー１４には、内側保護カバー１４ａと、外側保護カバー１４ｂとが備えられている。内側保護カバー１４ａは、センサ素子１２の前端を覆う有底筒状の保護カバーである。外側保護カバー１４ｂは、内側保護カバー１４ａを覆う有底筒状の保護カバーである。内側保護カバー１４ａ及び外側保護カバー１４ｂには、被測定ガスを保護カバー１４内に流通させるための複数の孔が形成されている。内側保護カバー１４ａで囲まれた空間内、即ち、センサ素子室２８内に、センサ素子１２の前端が位置している。

【0018】

センサ組立体２０には、センサ素子１２を封入固定する素子封止体３０が備えられている。また、センサ組立体２０には、素子封止体３０に取り付けられたナット３２が更に備えられている。センサ組立体２０には、外筒３４と、コネクタ２４とが更に備えられている。コネクタ２４に備えられた金属端子１８は、センサ素子１２の後端の表面、即ち、センサ素子１２の後端の上面及び下面に形成された不図示の電極に接続されている。

【0019】

素子封止体３０には、筒状の主体金具４０と、筒状の内筒４２とが備えられている。主体金具４０の中心軸と内筒４２の中心軸とは一致している。主体金具４０と内筒４２とは、溶接固定されている。主体金具４０及び内筒４２の内側の貫通孔内には、セラミックスサポータ４４ａ～４４ｃと、圧粉体４６ａ、４６ｂと、メタルリング４８とが封入されている。センサ素子１２は、素子封止体３０の中心軸上に位置しており、素子封止体３０を前後方向に貫通している。内筒４２には、縮径部４２ａ、４２ｂが形成されている。縮径部４２ａは、圧粉体４６ｂを内筒４２の中心軸方向に押圧するためのものである。縮径部４２ｂは、メタルリング４８を介してセラミックスサポータ４４ａ～４４ｃ、圧粉体４６ａ、４６ｂを前方に押圧するためのものである。縮径部４２ａ、４２ｂからの押圧力によって、主体金具４０とセンサ素子１２との間、及び、内筒４２とセンサ素子１２との間で、圧粉体４６ａ、４６ｂが圧縮される。これにより、保護カバー１４内のセンサ素子室２８と外筒３４内の空間５０との間が圧粉体４６ａ、４６ｂによって封止されるとともに、センサ素子１２が固定される。

【0020】

ナット３２は、主体金具４０に固定されている。ナット３２の中心軸と主体金具４０の中心軸とは一致している。ナット３２の外周面には、雄ネジ部が形成されている。配管２６に溶接された固定用部材５２の内周面には、雌ネジ部が形成されている。ナット３２の外周面に形成された雄ネジ部は、内周面に雌ネジ部が形成された固定用部材５２内に挿入されている。これにより、保護カバー１４によって保護されたセンサ素子１２の前端が配管２６内に突出している状態で、ガスセンサ１０が配管２６に固定されている。

【0021】

外筒３４は、内筒４２、センサ素子１２、及び、コネクタ２４の周囲を覆っている。コネクタ２４に接続された複数のリード線５４が、外筒３４の後端から外部に引き出されている。リード線５４は、コネクタ２４を介してセンサ素子１２の各電極に導通している。外筒３４とリード線５４との隙間は、グロメット等によって形成された弾性絶縁部材５６によって封止されている。外筒３４内の空間５０は基準ガス、即ち、大気によって満たされている。センサ素子１２の後端は、空間５０内に位置している。

【0022】

図２に示すように、センサ素子１２は、複数の層６０、６２、６４、６６、６８、７０から成る積層体１３を有する。第１基板層６０上には、第２基板層６２が積層されている。第２基板層６２上には、第３基板層６４が積層されている。第３基板層６４上には、固体電解質層６６が積層されている。固体電解質層６６上には、スペーサ層６８が積層されている。スペーサ層６８上には、固体電解質層７０が積層されている。これらの層６０、６２、６４、６６、６８、７０の材料として、例えば固体電解質、より具体的には、酸素イオン伝導性の固体電解質が用いられている。酸素イオン伝導性の固体電解質としては、例えばジルコニア（ＺｒＯ_２）等が挙げられ得る。これらの層６０、６２、６４、６６、６８、７０は、気密性が高い。センサ素子１２は、以下のように製造され得る。即ち、各層に対応するセラミックスグリーンシートに対して所定の加工及び所定のパターンの印刷等を行う。この後、これらのセラミックスグリーンシートを積層する。この後、焼成によってこれらのセラミックスグリーンシートを一体化する。こうして、センサ素子１２が製造され得る。なお、これらの層６０、６２、６４、６６、６８、７０の材料は、固体電解質に限定されるものではない。例えば、スペーサ層６８が絶縁体層等であってもよい。絶縁体層の材料としては、例えばアルミナ等が挙げられ得る。

【0023】

センサ素子１２の内部には、被測定ガスが流通する被測定ガス流路７９、即ち、被測定ガス流通部が形成されている。被測定ガス流路７９における被測定ガスの流通方向は、被測定ガス流路７９の長手方向である。被測定ガス流路７９は、スペーサ層６８に形成されている。即ち、被測定ガス流路７９は、スペーサ層６８の一部をくり抜いた態様によって構成されている。被測定ガス流路７９の側面は、スペーサ層６８によって区画されている。被測定ガス流路７９の底面、即ち、下面は、固体電解質層６６の上面によって区画されている。被測定ガス流路７９の天面、即ち、上面は、固体電解質層７０の下面によって区画されている。被測定ガス流路７９の一端、即ち、図２の左側の部分は、被測定ガスが導入される導入口、即ち、ガス導入口８０である。ガス導入口８０は、センサ素子１２の長手方向の一方の側である前端側、即ち、積層体１３の長手方向の一方の側である前端側に位置している。

【0024】

被測定ガス流路７９においては、ガス導入口８０の後段に、第１拡散律速部８２が備えられている。第１拡散律速部８２には、例えば２本のスリットが備えられている。当該スリットの長手方向は、例えば、図２における紙面垂直方向である。第１拡散律速部８２の後段には、緩衝空間８４が備えられている。緩衝空間８４の後段には、第２拡散律速部８６が備えられている。第２拡散律速部８６には、例えば２本のスリットが備えられている。当該スリットの長手方向は、例えば、図２における紙面垂直方向である。第２拡散律速部８６の後段には、第１内部空所８８が備えられている。第１内部空所８８は、第２拡散律速部８６を介して緩衝空間８４に連通している。第１内部空所８８の後段には、第３拡散律速部９０が備えられている。第３拡散律速部９０には、例えば２本のスリットが備えられている。当該スリットの長手方向は、例えば、図２における紙面垂直方向である。第３拡散律速部９０の後段には、第２内部空所９２が備えられている。第２内部空所９２は、第３拡散律速部９０を介して第１内部空所８８に連通している。第２内部空所９２の後段には、第４拡散律速部９４が備えられている。第４拡散律速部９４には、例えば１本のスリットが備えられている。当該スリットの長手方向は、例えば、図２における紙面垂直方向である。第４拡散律速部９４の後段には、第３内部空所９６が備えられている。第３内部空所９６は、第４拡散律速部９４を介して第２内部空所９２に連通している。なお、第１拡散律速部８２、第２拡散律速部８６、第３拡散律速部９０、及び、第４拡散律速部９４のうちの少なくともいずれかを、多孔質体によって構成するようにしてもよい。

【0025】

センサ素子１２の内部には、基準ガス導入空間９８が形成されている。上述した被測定ガス流路７９は、センサ素子１２の長手方向における一方の側に位置しており、基準ガス導入空間９８は、センサ素子１２の長手方向における他方の側に位置している。即ち、被測定ガス流路７９は、センサ素子１２の前端側に位置しており、基準ガス導入空間９８は、センサ素子１２の後端側に位置している。基準ガス導入空間９８は、固体電解質層６６の一部をくり抜いた態様によって構成されている。基準ガス導入空間９８の側面は、固体電解質層６６によって区画されている。基準ガス導入空間９８の下面は、第３基板層６４の上面によって区画されている。基準ガス導入空間９８の上面は、スペーサ層６８の下面によって区画されている。基準ガス導入空間９８には、基準ガスが導入され得る。空間５０（図１参照）内の雰囲気が、基準ガスとなり得る。窒素酸化物の濃度を測定する際の基準ガスは、例えば大気である。

【0026】

センサ素子１２の内部には、大気導入層１００が備えられている。大気導入層１００は、例えば、第３基板層６４と固体電解質層６６との間に備えられている。大気導入層１００の材料としては、多孔質材料が用いられている。より具体的には、例えば、多孔質アルミナ等の多孔質セラミックスが大気導入層１００の材料として用いられ得る。大気導入層１００の一部は、基準ガス導入空間９８内に露出している。大気導入層１００には、基準ガス導入空間９８を介して基準ガスが導入され得る。大気導入層１００は、後述する基準電極１０２を被覆するように形成されている。大気導入層１００は、基準ガス導入空間９８内の基準ガスに対して所定の拡散抵抗を付与しつつ、当該基準ガスを基準電極１０２に到達させる。大気導入層１００のうちの後端部は、基準ガス導入空間９８内に露出している。大気導入層１００のうちの基準電極１０２を被覆している部分は、基準ガス導入空間９８内に露出していない。

【0027】

第３基板層６４の上面には、基準電極１０２が形成されている。基準電極１０２は、第３基板層６４上に直接形成されている。基準電極１０２の周囲には、基準ガス導入空間９８につながる大気導入層１００が形成されている。基準電極１０２のうちの第３基板層６４に接する部分以外の部分は、大気導入層１００によって覆われている。後述するように、第１内部空所８８内の酸素濃度（酸素分圧）、第２内部空所９２内の酸素濃度、及び、第３内部空所９６内の酸素濃度は、基準電極１０２を用いて測定され得る。基準電極１０２の材料としては、例えば、多孔質のサーメット（Ｃｅｒｍｅｔ）が用いられ得る。サーメットは、セラミックスと金属とを複合させた材料である。例えば、白金とジルコニアとのサーメットが基準電極１０２の材料として用いられ得る。

【0028】

ガス導入口８０は、外部空間に対して開口している。ガス導入口８０を介して外部空間からセンサ素子１２内に被測定ガスが取り込まれ得る。第１拡散律速部８２は、ガス導入口８０から取り込まれる被測定ガスに対して、所定の拡散抵抗を付与する。緩衝空間８４は、第１拡散律速部８２より導入された被測定ガスを第２拡散律速部８６へと導く。第２拡散律速部８６は、緩衝空間８４から第１内部空所８８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。ガス導入口８０を介してセンサ素子１２の内部に取り込まれる被測定ガスは、第１拡散律速部８２、緩衝空間８４、及び、第２拡散律速部８６を介して、第１内部空所８８に導入される。外部空間における圧力変動によって被測定ガスがセンサ素子１２の内部に急激に取り込まれる場合がある。被測定ガスが自動車の排気ガスである場合には、排気圧の脈動がかかる圧力変動に対応する。外部空間における圧力変動によって被測定ガスがセンサ素子１２の内部に急激に取り込まれた場合であっても、被測定ガスの濃度変動は、第１拡散律速部８２、緩衝空間８４、及び、第２拡散律速部８６を通過する際に打ち消される。濃度変動が打ち消された被測定ガスが第１内部空所８８に導入されるため、第１内部空所８８に導入される被測定ガスの濃度変動は殆ど無視し得る程度となる。第１内部空所８８は、第２拡散律速部８６を介して導入される被測定ガス中の酸素分圧を調整するための空間である。かかる酸素分圧は、後述する主ポンプセル１１０が作動することによって調整され得る。

【0029】

センサ素子１２には、主ポンプセル１１０が更に備えられている。主ポンプセル１１０は、ポンプ電極１１２と、外側ポンプ電極１１４と、ポンプ電極１１２と外側ポンプ電極１１４との間に挟み込まれた固体電解質層７０とによって構成された電気化学的ポンプセルである。ポンプ電極１１２は、被測定ガス流路７９における被測定ガスの流通方向に沿うように被測定ガス流路７９内に配されている。外側ポンプ電極１１４は、積層体１３の外側に配されている。ポンプ電極１１２は、第１内部空所８８の内面に形成されている。外側ポンプ電極１１４は、固体電解質層７０の上面に形成されている。外側ポンプ電極１１４は、ポンプ電極１１２が形成された領域に対応する領域に形成されている。外側ポンプ電極１１４は、外部空間、即ち、図１におけるセンサ素子室２８内に露出している。

【0030】

ポンプ電極１１２の平面形状は、例えば矩形である。ポンプ電極１１２は、第１内部空所８８の底面と天面とにそれぞれ形成された複数の電極によって構成され得る。即ち、ポンプ電極１１２は、天面側ポンプ電極１１２ａと、底面側ポンプ電極１１２ｂとによって構成され得る。天面側ポンプ電極１１２ａと、底面側ポンプ電極１１２ｂとは、不図示のパターン等によって電気的に接続されている。ポンプ電極１１２の長手方向の中心線ＣＬ（図４Ａ参照）は、第１内部空所８８の長手方向の中心軸と平面視において一致している。天面側ポンプ電極１１２ａは、第１内部空所８８の天面、即ち、固体電解質層７０の下面に形成されている。底面側ポンプ電極１１２ｂは、第１内部空所８８の底面、即ち、固体電解質層６６の上面に形成されている。

【0031】

ポンプ電極１１２及び外側ポンプ電極１１４の材料としては、例えば、多孔質のサーメットが用いられ得る。例えば、金（Ａｕ）を１％含む白金とジルコニアとのサーメットがポンプ電極１１２及び外側ポンプ電極１１４の材料として用いられ得る。なお、被測定ガスに接触するポンプ電極１１２としては、被測定ガス中の窒素酸化物に対する還元力が弱められた材料が用いられることが好ましい。金を１％含む白金とジルコニアとのサーメットは、被測定ガス中の窒素酸化物に対する還元力が弱められた材料である。

【0032】

主ポンプセル１１０においては、ポンプ電極１１２と外側ポンプ電極１１４との間に所望のポンプ電圧Ｖｐ０を印加すると、ポンプ電極１１２と外側ポンプ電極１１４との間に正方向又は負方向のポンプ電流Ｉｐ０が流れる。これに伴い、第１内部空所８８内の酸素が外部空間に汲み出され、又は、外部空間の酸素が第１内部空所８８内に汲み入れられ得る。

【0033】

センサ素子１２には、酸素分圧検出センサセル１２０、即ち、主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセルが更に備えられている。酸素分圧検出センサセル１２０は、第１内部空所８８内の雰囲気中の酸素濃度（酸素分圧）を検出するための電気化学的センサセルである。酸素分圧検出センサセル１２０は、ポンプ電極１１２と、固体電解質層６６、７０と、スペーサ層６８と、基準電極１０２とによって構成されている。

【0034】

酸素分圧検出センサセル１２０における起電力Ｖ０を検出することで、第１内部空所８８内の雰囲気中の酸素濃度を把握し得る。更に、当該起電力Ｖ０が一定となるように可変電源１２２のポンプ電圧Ｖｐ０をフィードバック制御することで、ポンプ電流Ｉｐ０が制御され得る。これにより、第１内部空所８８内の酸素濃度が所定の一定値に保持され得る。

【0035】

第３拡散律速部９０は、第１内部空所８８から第２内部空所９２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とともに、当該被測定ガスを第２内部空所９２に導く。上述したように、第１内部空所８８の雰囲気中の酸素濃度は、主ポンプセル１１０によって制御され得る。第３拡散律速部９０は、主ポンプセル１１０によって酸素濃度が制御された被測定ガスに対して、所定の拡散抵抗を付与する。

【0036】

第２内部空所９２は、第１内部空所８８において酸素濃度が予め調整された被測定ガスに対して酸素濃度の更なる調整を行うための空間である。即ち、第３拡散律速部９０を介して第２内部空所９２に導入される被測定ガスに対して、更なる酸素濃度の調整が行われる。第２内部空所９２において行われる更なる酸素濃度の調整は、後述する補助ポンプセル１２４によって行われ得る。第２内部空所９２内の酸素濃度が高精度に一定に保たれ得るため、ガスセンサ１０は、窒素酸化物の濃度を高精度に測定し得る。

【0037】

センサ素子１２には、補助ポンプセル１２４が更に備えられている。補助ポンプセル１２４は、補助的な電気化学的ポンプセルである。補助ポンプセル１２４は、補助ポンプ電極１２６と、外側ポンプ電極１１４と、固体電解質層７０とによって構成されている。補助ポンプ電極１２６は、第２内部空所９２の内面に形成されている。なお、外側ポンプ電極１１４と別個に設けられた外側電極が補助ポンプセル１２４に用いられるようにしてもよい。

【0038】

補助ポンプ電極１２６は、筒状に形成されている。補助ポンプ電極１２６の長手方向の中心線は、第２内部空所９２の長手方向の中心軸と平面視において一致している。補助ポンプ電極１２６は、天面側電極部１２６ａと、底面側電極部１２６ｂと、不図示の側面側電極部とが一体的に形成されることによって構成されている。天面側電極部１２６ａは、第２内部空所９２の天面、即ち、固体電解質層７０の下面に形成されている。底面側電極部１２６ｂは、第２内部空所９２の底面、即ち、固体電解質層６６の上面に形成されている。側面側電極部は、第２内部空所９２の両側の側壁部、即ち、スペーサ層６８の側壁面、即ち、内面に形成されている。なお、補助ポンプ電極１２６には、ポンプ電極１１２と同様に、被測定ガス中の窒素酸化物に対する還元力が弱められた材料が用いられることが好ましい。

【0039】

補助ポンプセル１２４においては、可変電源１３２によって補助ポンプ電極１２６と外側ポンプ電極１１４との間に電圧Ｖｐ１が印加されると、補助ポンプ電極１２６と外側ポンプ電極１１４との間に正方向又は負方向のポンプ電流Ｉｐ１が流れる。これに伴い、第２内部空所９２内の酸素が外部空間に汲み出され、又は、外部空間の酸素が第２内部空所９２内に汲み入れられ得る。

【0040】

センサ素子１２には、酸素分圧検出センサセル１３０、即ち、補助ポンプ制御用酸素分圧検出センサセルが更に備えられている。酸素分圧検出センサセル１３０は、第２内部空所９２内の雰囲気中の酸素濃度を制御するための電気化学的センサセルである。酸素分圧検出センサセル１３０は、補助ポンプ電極１２６と、基準電極１０２と、固体電解質層６６、７０と、スペーサ層６８とによって構成されている。

【0041】

酸素分圧検出センサセル１３０によって検出される起電力Ｖ１に基づいて、電圧Ｖｐ１が制御される。上述したように、補助ポンプセル１２４においては、補助ポンプ電極１２６と外側ポンプ電極１１４との間に印加される電圧Ｖｐ１に応じて、補助ポンプ電極１２６と外側ポンプ電極１１４との間にポンプ電流Ｉｐ１が流れる。こうして、酸素のポンピングが行われ得る。第２内部空所９２内の雰囲気中の酸素分圧は、窒素酸化物の濃度の測定に実質的に影響がない程度にまで低く制御され得る。

【0042】

ポンプ電流Ｉｐ１を示す信号は、酸素分圧検出センサセル１２０に入力され得る。酸素分圧検出センサセル１２０は、起電力Ｖ０を示す信号を、ポンプ電流Ｉｐ１を示す信号に基づいて制御する。第３拡散律速部９０を介して第２内部空所９２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な制御が、このようにして行われ得る。ガスセンサ１０が窒素酸化物の濃度を測定するガスセンサである場合、第２内部空所９２内の雰囲気中における酸素濃度は、主ポンプセル１１０及び補助ポンプセル１２４の働きによって、例えば約０．００１ｐｐｍ程度の一定の値に設定され得る。

【0043】

第４拡散律速部９４は、第２内部空所９２から第３内部空所９６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とともに、当該被測定ガスを第３内部空所９６に導く。上述したように、第２内部空所９２の雰囲気中の酸素濃度は、補助ポンプセル１２４によって制御され得る。第４拡散律速部９４は、補助ポンプセル１２４によって酸素濃度が制御された被測定ガスに対して、所定の拡散抵抗を付与する。第４拡散律速部９４は、第３内部空所９６に流入する窒素酸化物の量を制限する役割をも担う。

【0044】

第３内部空所９６には、第２内部空所９２において酸素濃度が予め調整された被測定ガスが、第４拡散律速部９４を介して導入される。第３内部空所９６は、被測定ガス中の窒素酸化物の濃度、即ち、窒素酸化物の濃度を検出するための空間である。窒素酸化物の濃度の測定は、後述する測定用ポンプセル１４０を動作させることによって行われ得る。

【0045】

センサ素子１２には、測定用ポンプセル１４０が更に備えられている。測定用ポンプセル１４０は、第３内部空所９６内に導入された被測定ガス中の窒素酸化物の濃度の測定を行うための電気化学的ポンプセルである。測定用ポンプセル１４０は、測定電極１３４と、外側ポンプ電極１１４と、固体電解質層６６、７０と、スペーサ層６８とによって構成されている。測定電極１３４は、固体電解質層６６の上面に形成されている。測定電極１３４の材料としては、例えば多孔質のサーメットが用いられ得る。測定電極１３４は、第３内部空所９６内の雰囲気中に存在する窒素酸化物を還元する触媒として機能する。

【0046】

測定用ポンプセル１４０は、測定電極１３４の周囲の雰囲気中における窒素酸化物を分解することによって生じる酸素を汲み出す。測定用ポンプセル１４０によって汲み出される酸素量に応じたポンプ電流Ｉｐ２が検出され得る。

【0047】

センサ素子１２には、酸素分圧検出センサセル１４２、即ち、測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセルが更に備えられている。酸素分圧検出センサセル１４２は、測定電極１３４の周囲の酸素分圧を検出するための電気化学的センサセルである。酸素分圧検出センサセル１４２は、固体電解質層６６と、測定電極１３４と、基準電極１０２とによって構成されている。酸素分圧検出センサセル１４２によって検出される起電力Ｖ２に基づいて可変電源１４４が制御され得る。

【0048】

第２内部空所９２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９４を通じて第３内部空所９６の測定電極１３４に到達する。測定電極１３４の周囲の被測定ガス中の窒素酸化物が測定電極１３４によって還元され（２ＮＯ→Ｎ_２＋Ｏ_２）、測定電極１３４の周囲において酸素が発生する。発生した酸素は、測定用ポンプセル１４０によってポンピングされる。この際、酸素分圧検出センサセル１４２によって検出される起電力Ｖ２が一定となるように、可変電源１４４の電圧Ｖｐ２が制御される。測定電極１３４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。このため、測定用ポンプセル１４０におけるポンプ電流Ｉｐ２に基づいて、被測定ガス中の窒素酸化物の濃度が算出され得る。

【0049】

センサ素子１２には、センサセル１４６が更に備えられている。センサセル１４６は、第３基板層６４と、固体電解質層６６、７０と、スペーサ層６８と、外側ポンプ電極１１４と、基準電極１０２とによって構成された電気化学的なセンサセルである。センサセル１４６によって得られる起電力Ｖｒｅｆに基づいて、センサ素子１２の外部における被測定ガス中の酸素分圧が検出され得る。

【0050】

センサ素子１２には、基準ガス調整ポンプセル１５０が更に備えられている。基準ガス調整ポンプセル１５０は、第３基板層６４と、固体電解質層６６、７０と、スペーサ層６８と、外側ポンプ電極１１４と、基準電極１０２とによって構成された電気化学的なポンプセルである。基準ガス調整ポンプセル１５０は、外側ポンプ電極１１４と基準電極１０２との間に接続された可変電源１５２によって印加される電圧Ｖｐ３によって制御電流Ｉｐ３が流れることで、ポンピングを行う。基準ガス調整ポンプセル１５０は、外側ポンプ電極１１４の周囲に位置するセンサ素子室２８（図１参照）から基準電極１０２の周囲に位置する大気導入層１００に酸素の汲み入れを行い得る。可変電源１５２の電圧Ｖｐ３は、制御電流Ｉｐ３が所定の値、即ち、一定値の直流電流となるような直流電圧として、予め定められている。

【0051】

このようなガスセンサ１０においては、主ポンプセル１１０と補助ポンプセル１２４とが作動することによって、酸素分圧が一定の低い値に保たれた被測定ガスが測定用ポンプセル１４０に与えられる。即ち、窒素酸化物の濃度の測定に実質的に影響がない値に酸素分圧が保たれた被測定ガスが測定用ポンプセル１４０に与えられる。そして、被測定ガス中の窒素酸化物の濃度にほぼ比例する量の酸素が、窒素酸化物の還元によって発生する。こうして発生する酸素は、測定用ポンプセル１４０より汲み出される。測定用ポンプセル１４０によって汲み出された酸素の量に応じてポンプ電流Ｉｐ２が流れるため、当該ポンプ電流Ｉｐ２に基づいて被測定ガス中の窒素酸化物の濃度を検出することが可能である。

【0052】

センサ素子１２には、センサ素子１２を加熱して保温するヒータ部１６０が更に備えられている。ヒータ部１６０は、センサ素子１２の温度調整の役割を担う。センサ素子１２に備えられた固体電解質を加熱することにより、当該固体電解質における酸素イオン伝導性を高め得る。ヒータ部１６０には、ヒータコネクタ電極１６２と、ヒータ１６４と、スルーホール１６６と、ヒータ絶縁層１６８と、圧力放散孔１７０と、リード線１７２とが備えられている。

【0053】

ヒータコネクタ電極１６２は、例えば、第１基板層６０の下面に形成されている。ヒータコネクタ電極１６２を外部電源に電気的に接続することによって、外部電源からヒータ部１６０に対して給電が行われ得る。

【0054】

ヒータ１６４は、第２基板層６２と第３基板層６４とによって上下から挟み込まれている。ヒータ１６４は、例えば電気抵抗体によって形成されている。ヒータ１６４は、リード線１７２及びスルーホール１６６を介してヒータコネクタ電極１６２に接続されている。ヒータ１６４は、ヒータコネクタ電極１６２を介して外部から給電されることにより発熱する。ヒータ１６４は、センサ素子１２を形成する固体電解質に対して加熱及び保温を行い得る。

【0055】

第１内部空所８８から第３内部空所９６に至る領域は、ヒータ１６４が形成された領域と平面視において重なり合っている。このため、センサ素子１２に備えられた固体電解質のうちの活性化を要する部分が、ヒータ１６４によって充分に活性化され得る。

【0056】

ヒータ絶縁層１６８は、ヒータ１６４の上面、下面及び側面を覆うように形成されている。ヒータ絶縁層１６８の材料としては、例えば絶縁体が用いられ得る。より具体的には、ヒータ絶縁層１６８の材料として、例えば多孔質アルミナ等が用いられ得る。ヒータ絶縁層１６８は、第２基板層６２とヒータ１６４との間の電気的絶縁性、及び、第３基板層６４とヒータ１６４との間の電気的絶縁性を確保するために備えられている。

【0057】

圧力放散孔１７０は、第３基板層６４及び大気導入層１００を貫通し、基準ガス導入空間９８に連通している。圧力放散孔１７０は、ヒータ絶縁層１６８の温度上昇に伴う内圧の上昇を緩和する目的で形成されている。

【0058】

なお、可変電源１２２、１３２、１４４、１５２等は、実際には、センサ素子１２内に形成された不図示のリード線、コネクタ２４（図１参照）及びリード線５４（図１参照）を介して、各電極に接続されている。

【0059】

図３Ａ及び図３Ｂは、本実施形態によるセンサ素子の一部の例を示す断面図である。図３Ａは、図２のＩＩＩＡ－ＩＩＩＡ断面に対応している。図３Ｂには、センサ素子１２の長手方向に沿った断面が示されている。図４Ａは、後述する被挟持部のレイアウトの例を示す平面図である。

【0060】

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、第１内部空所８８の天面には、天面側ポンプ電極１１２ａが形成されている。第１内部空所８８の底面には、底面側ポンプ電極１１２ｂが形成されている。天面側ポンプ電極１１２ａと底面側ポンプ電極１１２ｂとによってポンプ電極１１２が構成されている。天面側ポンプ電極１１２ａ及び底面側ポンプ電極１１２ｂの長手方向の中心線、即ち、ポンプ電極１１２の長手方向の中心線ＣＬは、第１内部空所８８の長手方向の中心軸と平面視において一致している。なお、第１内部空所８８の長手方向の中心軸は、被測定ガス流路７９の長手方向の中心軸と一致している。

【0061】

被測定ガス流路７９の長手方向に交差する仮想の線ＶＬ、より具体的には、被測定ガス流路７９の長手方向に直交する仮想の線ＶＬによってポンプ電極１１２を２等分した際、ポンプ電極１１２は、以下のようになる。即ち、かかる際、ポンプ電極１１２は、図４Ａに示すように、前端側に位置する前端側領域１１２Ｆと、前端側の反対である後端側に位置する後端側領域１１２Ｒとに区分けされる。換言すれば、ポンプ電極１１２は、ポンプ電極１１２の中心に対して前端側に位置する前端側領域１１２Ｆと、ポンプ電極１１２の中心に対して後端側に位置する後端側領域１１２Ｒとを有する。上述したように、ポンプ電極１１２は、天面側ポンプ電極１１２ａと、底面側ポンプ電極１１２ｂとによって構成され得る。天面側ポンプ電極１１２ａは、前端側領域１１２ａＦと、後端側領域１１２ａＲとを有する。底面側ポンプ電極１１２ｂは、前端側領域１１２ｂＦと、後端側領域１１２ｂＲとを有する。

【0062】

ポンプ電極１１２の少なくとも一部は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、積層体１３（図２参照）に埋め込まれている。即ち、ポンプ電極１１２の少なくとも一部は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、スペーサ層６８と固体電解質層６６、７０とによって挟み込まれている。より具体的には、図３Ｂに示すように、ポンプ電極１１２が、後端側領域１１２Ｒの一部で、スペーサ層６８と固体電解質層６６、７０とによって挟み込まれている。即ち、天面側ポンプ電極１１２ａが、後端側領域１１２ａＲ（図４Ａ参照）の一部で、スペーサ層６８と固体電解質層７０とによって挟み込まれている。また、底面側ポンプ電極１１２ｂが、後端側領域１１２ｂＲ（図４Ａ参照）の一部で、スペーサ層６８と固体電解質層６６とによって挟み込まれている。ポンプ電極１１２のうちの積層体１３によって挟み込まれた部分は、被挟持部と称される。本実施形態において、ポンプ電極１１２の一部をスペーサ層６８と固体電解質層６６、７０とによって挟み込んでいるのは、以下のような理由によるものである。即ち、ポンプ電極１１２を長期間に亘って繰り返し使用すると、ポンプ電極１１２に含まれている白金が酸化され、酸化白金が生成される場合がある。高温等の過酷な使用環境においては、白金はより酸化されやすく、従って、酸化白金はより生成されやすい。酸化白金は白金に比べて昇華しやすいため、ポンプ電極１１２において酸化白金が生成されると、当該酸化白金が昇華し、ポンプ電極１１２と固体電解質層６６、７０との境界面において剥離が生じる場合がある。そこで、本実施形態では、ポンプ電極１１２の剥離を防止すべく、ポンプ電極１１２の一部をスペーサ層６８と固体電解質層６６、７０とによって挟み込んでいる。

【0063】

図４Ａに示す例においては、被挟持部１８０、即ち、被挟持部１８０ａ、１８０ｂが、ポンプ電極１１２の中心線ＣＬを中心として、ポンプ電極１１２の両側に位置している。被挟持部一般について説明する際には、符号１８０を用い、個々の被挟持部について説明する際には、符号１８０ａ、１８０ｂ等を用いる。被挟持部１８０ａ、１８０ｂの長手方向は、ポンプ電極１１２の長手方向に沿う方向である。図４Ａに示す例においては、被挟持部１８０ａ、１８０ｂの前端は、ポンプ電極１１２を２等分する仮想の線ＶＬと一致している。図４Ａに示す例においては、被挟持部１８０ａ、１８０ｂの後端は、ポンプ電極１１２の後端と一致している。図４Ａに示す例においては、ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒにのみ被挟持部１８０が配されている。ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒにのみ被挟持部１８０が配されているこのようなレイアウトを、タイプＡのレイアウトと称することとする。

【0064】

ポンプ電極１１２の剥離を防止するためには、被挟持部１８０の面積をある程度確保することが好ましい。具体的には、被挟持部１８０の面積のポンプ電極１１２の総面積に対する比率は、５％以上であることが好ましい。更には、被挟持部１８０の面積のポンプ電極１１２の総面積に対する比率は、１０％以上であることがより好ましい。

【0065】

被挟持部１８０の面積を過度に大きくすると、ポンプ電極１１２と固体電解質層６６、７０との熱膨張率の差に起因するクラックがポンプ電極１１２に生じるため、被挟持部１８０の面積を過度に大きく設定しないことが好ましい。具体的には、被挟持部１８０の面積を５０％以下とすることが好ましい。

【0066】

このような理由により、被挟持部１８０の面積のポンプ電極１１２の総面積に対する比率は、５～５０％であることが好ましく、１０～５０％であることがより好ましい。即ち、ポンプ電極１１２のうちの被測定ガス流路７９内に露出していない部分の面積のポンプ電極１１２の総面積に対する比率は、５～５０％であることが好ましく、１０～５０％であることがより好ましい。

【0067】

また、本実施形態では、充分なポンプ能力を得るべく、ポンプ電極１１２のうちの被測定ガス流路７９内に露出している部分の面積を、４ｍｍ^２以上としている。上述したように、ポンプ電極１１２は、天面側ポンプ電極１１２ａと底面側ポンプ電極１１２ｂとによって構成されている。従って、天面側ポンプ電極１１２ａのうちの被測定ガス流路７９内に露出している部分の面積を例えば２ｍｍ^２以上とするとともに、底面側ポンプ電極１１２ｂのうちの被測定ガス流路７９内に露出している部分の面積を例えば２ｍｍ^２以上としている。

【0068】

また、本実施形態では、前端側領域１１２Ｆのうちの被測定ガス流路７９内に露出している部分の面積を、後端側領域１１２Ｒのうちの被測定ガス流路７９内に露出している部分の面積より大きくしている。これは、以下のような理由によるものである。即ち、前端側領域１１２Ｆにおける被測定ガスの酸素濃度は、後端側領域１１２Ｒにおける酸素濃度より高い。酸素濃度のより高い部位においてポンプ電極１１２の露出面積を大きく確保することは、ポンプ能力の充分な確保に資する。一方、前端側領域１１２Ｆのうちの被測定ガス流路７９内に露出している部分の面積が、後端側領域１１２Ｒのうちの被測定ガス流路７９内に露出している部分の面積に対して著しく小さい場合には、以下のようになる。即ち、このような場合、第１内部空所８８内の雰囲気中の酸素濃度を的確に反映した起電力Ｖ０が得られず、ポンプ電圧Ｖｐ０の過度の上昇を招いてしまう。ポンプ電圧Ｖｐ０が過度に上昇してしまうと、第１内部空所８８内の雰囲気中の酸素濃度が的確に制御されず、窒素酸化物の分解を招いてしまい、窒素酸化物の濃度を正確に検出し得ない。このような理由から、本実施形態では、前端側領域１１２Ｆのうちの被測定ガス流路７９内に露出している部分の面積を、後端側領域１１２Ｒのうちの被測定ガス流路７９内に露出している部分の面積より大きくしている。

【0069】

図５Ａ及び図５Ｂは、本実施形態によるセンサ素子の一部の例を示す断面図である。図５Ａは、図２のＩＩＩＡ－ＩＩＩＡ断面に対応している。図５Ｂには、センサ素子１２の長手方向に沿った断面が示されている。

【0070】

図５Ａ及び図５Ｂに示す例においては、ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒの一部が、被測定ガス流路７９（図２参照）の内面に形成された被覆層１８２の一部によって被覆されている。ポンプ電極１１２のうちの被覆層１８２によって被覆された部分は、固体電解質層６６、７０と被覆層１８２とによって挟み込まれている。即ち、図５Ａ及び図５Ｂに示す例においては、ポンプ電極１１２のうちの被覆層１８２によって被覆された部分が、被挟持部１８０（図４Ａ参照）となる。図５Ａ及び図５Ｂに示す例においても、図３Ａ及び図３Ｂに示す例と同様に、図４Ａに示すようなレイアウトで被挟持部１８０を配し得る。

【0071】

図４Ｂは、被挟持部のレイアウトの例を示す平面図である。

【0072】

図４Ｂに示す例においては、被挟持部１８０、即ち、被挟持部１８０ｃ、１８０ｄは、ポンプ電極１１２の中心線ＣＬを中心として、ポンプ電極１１２の両側に位置している。被挟持部１８０ｃ、１８０ｄの長手方向は、ポンプ電極１１２の長手方向に沿う方向である。図４Ｂに示す例においては、被挟持部１８０ｃ、１８０ｄの前端は、ポンプ電極１１２を２等分する仮想の線ＶＬに対して後端側に位置している。図４Ｂに示す例においては、被挟持部１８０ｃ、１８０ｄの後端は、ポンプ電極１１２の後端に対して前端側に位置している。図４Ｂに示す例においては、ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒにのみ被挟持部１８０が配されている。従って、図４Ｂに示すレイアウトは、タイプＡに属する。

【0073】

図４Ｃは、被挟持部のレイアウトの例を示す平面図である。

【0074】

図４Ｃに示す例においては、被挟持部１８０、即ち、被挟持部１８０ｅ、１８０ｆが、ポンプ電極１１２の中心線ＣＬを中心として、ポンプ電極１１２の両側に位置している。当該被挟持部１８０ｅ、１８０ｆの長手方向は、ポンプ電極１１２の長手方向に沿う方向である。また、図４Ｃに示す例においては、ポンプ電極１１２のうちの後端側の端部に被挟持部１８０、即ち、被挟持部１８０ｇが更に位置している。当該被挟持部１８０ｇの長手方向は、ポンプ電極１１２の長手方向に対して直交する方向である。ポンプ電極１１２の長手方向に直交する方向における当該被挟持部１８０ｇの寸法は、ポンプ電極１１２の長手方向に直交する方向におけるポンプ電極１１２の寸法と同等になっている。図４Ｃに示す例においては、被挟持部１８０ｅ、１８０ｆの後端は、被挟持部１８０ｇが配されている部位に平面視において達している。図４Ｃに示す例においては、被挟持部１８０ｅ、１８０ｆの前端は、ポンプ電極１１２を２等分する仮想の線ＶＬと一致している。図４Ｃに示す例においては、ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒにのみ被挟持部１８０が配されている。従って、図４Ｃに示すレイアウトは、タイプＡに属する。

【0075】

図４Ｄは、被挟持部のレイアウトを示す平面図である。

【0076】

図４Ｄに示す例においては、被挟持部１８０、即ち、被挟持部１８０ｈ、１８０ｉが、ポンプ電極１１２の中心線ＣＬを中心として、ポンプ電極１１２の両側に位置している。被挟持部１８０ｈ、１８０ｉの長手方向は、ポンプ電極１１２の長手方向に沿う方向である。図４Ｄに示す例においては、被挟持部１８０ｈ、１８０ｉの平面形状は三角形状になっている。図４Ｄに示す例においては、センサ素子１２の前端側から後端側に向かって被挟持部１８０ｈ、１８０ｉの幅が徐々に広くなっている。図４Ｄに示す例においては、被挟持部１８０ｈと被挟持部１８０ｉとの間隔は、センサ素子１２の前端側から後端側に向かって小さくなっている。図４Ｄに示す例においては、ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒにのみ被挟持部１８０が配されている。従って、図４Ｄに示すレイアウトは、タイプＡに属する。

【0077】

図４Ｅは、被挟持部のレイアウトの例を示す平面図である。

【0078】

図４Ｅに示す例においては、被挟持部１８０、即ち、被挟持部１８０ｊ、１８０ｋが、ポンプ電極１１２の中心線ＣＬを中心として、ポンプ電極１１２の両側に位置している。被挟持部１８０ｊ、１８０ｋの長手方向は、ポンプ電極１１２の長手方向に沿う方向である。図４Ｅに示す例においては、被挟持部１８０ｊ、１８０ｋの後端は、ポンプ電極１１２の後端よりも前端側に位置している。また、図４Ｅに示す例においては、ポンプ電極１１２のうちの後端側の端部に被挟持部１８０、即ち、被挟持部１８０ｌが更に位置している。被挟持部１８０ｌの長手方向は、ポンプ電極１１２の長手方向に対して直交する方向である。ポンプ電極１１２の長手方向に直交する方向における被挟持部１８０ｌの寸法は、ポンプ電極１１２の長手方向に直交する方向におけるポンプ電極１１２の寸法より小さくなっている。図４Ｅに示す例においては、被挟持部１８０ｊと被挟持部１８０ｋと被挟持部１８０ｌとが互いに離間している。図４Ｅに示す例においては、被挟持部１８０ｊ、１８０ｋの前端は、ポンプ電極１１２を２等分する仮想の線ＶＬと一致している。図４Ｅに示す例においては、ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒにのみ被挟持部１８０が配されている。従って、図４Ｅに示すレイアウトは、タイプＡに属する。

【0079】

図４Ｆは、被挟持部のレイアウトを示す平面図である。

【0080】

図４Ｆに示す例においても、被挟持部１８０、即ち、被挟持部１８０ｍ、１８０ｎが、ポンプ電極１１２の中心線ＣＬを中心として、ポンプ電極１１２の両側に位置している。被挟持部１８０ｍ、１８０ｎの長手方向は、ポンプ電極１１２の長手方向に沿う方向である。図４Ｆに示す例においては、前端側から後端側に向かって被挟持部１８０ｍ、１８０ｎの幅が徐々に広くなっている。図４Ｆに示す例においては、被挟持部１８０ｍ、１８０ｎのうちの一部の形状が曲線状になっている。当該被挟持部１８０ｍ、１８０ｎのうちの曲線状の部分は、ポンプ電極１１２の中心線ＣＬ側に位置している。図４Ｆに示す例においては、被挟持部１８０ｍと被挟持部１８０ｎとの間隔は、センサ素子１２の前端側から後端側に向かって小さくなっている。図４Ｆに示す例においては、ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒにのみ被挟持部１８０が配されている。従って、図４Ｆに示すレイアウトは、タイプＡに属する。

【0081】

図６Ａは、被挟持部のレイアウトの例を示す平面図である。

【0082】

図６Ａに示す例においては、被挟持部１８０、即ち、被挟持部１８０ｏ、１８０ｐは、ポンプ電極１１２の中心線ＣＬを中心として、ポンプ電極１１２の両側に位置している。被挟持部１８０ｏ、１８０ｐの長手方向は、ポンプ電極１１２の長手方向に沿う方向である。図６Ａに示す例においては、被挟持部１８０ｏ、１８０ｐの前端は、ポンプ電極１１２を２等分する仮想の線ＶＬに対して前端側に位置している。図６Ａに示す例においては、被挟持部１８０ｏ、１８０ｐの後端は、ポンプ電極１１２の後端と一致している。図６Ａに示す例においては、後端側領域１１２Ｒに配された被挟持部１８０ｏ、１８０ｐが前端側領域１１２Ｆの一部にまで延在している。後端側領域１１２Ｒに配された被挟持部１８０ｏ、１８０ｐが前端側領域１１２Ｆ内にまで延在しているレイアウトを、タイプＢと称することとする。

【0083】

図６Ｂは、被挟持部のレイアウトの例を示す平面図である。

【0084】

図６Ｂに示す例においては、図６Ａに示す例と同様に、被挟持部１８０、即ち、被挟持部１８０ｏ、１８０ｐが配されている。図６Ｂに示す例においては、ポンプ電極１１２の後端側の端部に被挟持部１８０、即ち、被挟持部１８０ｑが更に位置している。当該被挟持部１８０ｑの長手方向は、ポンプ電極１１２の長手方向に直交する方向である。図６Ｂに示す例においては、被挟持部１８０ｏ、１８０ｐの前端は、ポンプ電極１１２を２等分する仮想の線ＶＬに対して前端側に位置している。図６Ｂに示す例においては、被挟持部１８０ｏ、１８０ｐの後端は、ポンプ電極１１２の後端と一致している。図６Ｂに示す例においては、被挟持部１８０ｑの長手方向の両端は、被挟持部１８０ｏ、１８０ｐが配された部位に平面視において達している。図６Ｂに示す例においては、後端側領域１１２Ｒに配された被挟持部１８０、即ち、被挟持部１８０ｏ、１８０ｑが前端側領域１１２Ｆ内にまで延在している。従って、図６Ｂに示すレイアウトは、タイプＢに属する。

【0085】

図７Ａは、被挟持部のレイアウトの例を示す平面図である。

【0086】

図７Ａに示す例においては、図４Ａに示す例と同様に、被挟持部１８０ａ、１８０ｂが配されている。また、図７Ａに示す例においては、ポンプ電極１１２の前端側の端部に被挟持部１８０、即ち、被挟持部１８０ｒが更に位置している。当該被挟持部１８０ｒの長手方向は、ポンプ電極１１２の長手方向に直交する方向である。ポンプ電極１１２の長手方向に直交する方向における被挟持部１８０ｒの寸法は、ポンプ電極１１２の長手方向に直交する方向におけるポンプ電極１１２の寸法と同等になっている。図７Ａに示す例においては、後端側領域１１２Ｒに配された被挟持部１８０ａ、１８０ｂと別個の被挟持部１８０ｒが前端側領域１１２Ｆに配されている。後端側領域１１２Ｒに配された被挟持部１８０ａ、１８０ｂと別個の被挟持部１８０ｒが前端側領域１１２Ｆに配されているレイアウトを、タイプＣと称することとする。

【0087】

図７Ｂは、被挟持部のレイアウトの例を示す平面図である。

【0088】

図７Ｂに示す例においては、図４Ａに示す例と同様に、被挟持部１８０ａ、１８０ｂが配されている。また、図７Ｂに示す例においては、ポンプ電極１１２の前端側の端部に被挟持部１８０、即ち、被挟持部１８０ｓ、１８０ｔが更に位置している。より具体的には、ポンプ電極１１２の前端部の両側の角部に被挟持部１８０ｓ、１８０ｔが位置している。当該被挟持部１８０ｓ、１８０ｔの平面形状は、三角形状になっている。図７Ｂに示す例においては、前端側から後端側に向かって被挟持部１８０ｓ、１８０ｔの幅が徐々に狭くなっている。図７Ｂに示す例においては、被挟持部１８０ｓと被挟持部１８０ｔとの間隔は、前端側から後端側に向かって大きくなっている。図７Ｂに示す例においては、被挟持部１８０ａ、１８０ｂの前端は、ポンプ電極１１２を２等分する仮想の線ＶＬと一致している。図７Ｂに示す例においては、被挟持部１８０ｓ、１８０ｔの前端は、ポンプ電極１１２の前端と一致している。図７Ｂに示す例においては、後端側領域１１２Ｒに配された被挟持部１８０ａ、１８０ｂと別個の被挟持部１８０ｓ、１８０ｔが前端側領域１１２Ｆに配されている。従って、図７Ｂに示すレイアウトは、タイプＣに属する。

【0089】

図７Ｃは、被挟持部のレイアウトの例を示す平面図である。

【0090】

図７Ｃに示す例においては、図４Ａに示す例と同様に、被挟持部１８０ａ、１８０ｂが配されている。また、図７Ｃに示す例においては、ポンプ電極１１２のうちの前端側の端部に被挟持部１８０、即ち、被挟持部１８０ｕが更に位置している。当該被挟持部１８０ｕの長手方向はポンプ電極１１２の長手方向に直交する方向である。ポンプ電極１１２の長手方向に直交する方向における被挟持部１８０ｕの寸法は、ポンプ電極１１２の長手方向に直交する方向におけるポンプ電極１１２の寸法より小さい。被挟持部１８０ｕの長手方向における両端部は、ポンプ電極１１２の長手方向に沿った辺に対して内側に位置している。図７Ｃに示す例においては、後端側領域１１２Ｒに配された被挟持部１８０ａ、１８０ｂと別個の被挟持部１８０ｕが前端側領域１１２Ｆに配されている。従って、図７Ｃに示すレイアウトは、タイプＣに属する。

【0091】

図７Ｄは、被挟持部のレイアウトの例を示す平面図である。

【0092】

図７Ｄに示す例においては、図６Ａに示す例と同様に、被挟持部１８０ｏ、１８０ｐが配されている。また、図７Ｄに示す例においては、図７Ａに示す例と同様に、被挟持部１８０ｒが更に位置している。図７Ｄに示す例においては、後端側領域１１２Ｒに配された被挟持部１８０ｏ、１８０ｐと別個の被挟持部１８０ｒが前端側領域１１２Ｆに配されている。従って、図７Ｄに示すレイアウトは、タイプＣに属する。

【0093】

図８Ａ～図８Ｃは、本実施形態によるセンサ素子の一部の例を示す断面図である。図８Ａ～図８Ｃには、センサ素子１２の長手方向に沿った断面が示されている。図８Ａ～図８Ｃは、図７Ａ～図７Ｄに示すレイアウトに対応している。

【0094】

図８Ａに示す例においては、後端側領域１１２Ｒ内に位置する被挟持部１８０においても、前端側領域１１２Ｆ内に位置する被挟持部１８０においても、スペーサ層６８と固体電解質層６６、７０との間にポンプ電極１１２の一部が挟み込まれている。

【0095】

図８Ｂに示す例においては、後端側領域１１２Ｒ内に位置する被挟持部１８０においても、前端側領域１１２Ｆ内に位置する被挟持部１８０においても、被覆層１８２の一部によってポンプ電極１１２の一部が被覆されている。

【0096】

図８Ｃに示す例においては、後端側領域１１２Ｒ内に位置する被挟持部１８０においては、スペーサ層６８と固体電解質層６６、７０との間にポンプ電極１１２の一部が挟み込まれている。一方、前端側領域１１２Ｆ内に位置する被挟持部１８０においては、被覆層１８２の一部によってポンプ電極１１２の一部が被覆されている。なお、後端側領域１１２Ｒ内に位置する被挟持部１８０において、被覆層１８２の一部によってポンプ電極１１２の一部が被覆されるようにしてもよい。そして、前端側領域１１２Ｆ内に位置する被挟持部１８０において、スペーサ層６８と固体電解質層６６、７０との間にポンプ電極１１２の一部が挟み込まれるようにしてもよい。

【実施例】

【0097】

実施例１～１６及び比較例１～５について、ポンプ電極１１２に対する剥離試験、及び、ポンプ能力試験を行った。試験結果を図９及び図１０に示す。図９及び図１０は、試験結果を示す表を示す図である。

【0098】

ポンプ電極１１２に対する剥離試験は、以下のようにして実行した。即ち、室温の大気雰囲気下にガスセンサ１０を配置し、７０秒間のオン状態と、当該オン状態に続く５０秒間のオフ状態とを１つの試験サイクルとして、１０００００回の試験サイクルを繰り返した。オン状態においては、ガスセンサ１０の各部に所定の電圧を印加した。オフ状態においては、ガスセンサ１０の各部に電圧を印加しなかった。オン状態においては、ヒータ１６４に対する電力供給を行った。また、オン状態においては、ガスセンサ１０に対する信号の送受信を行った。オフ状態においては、ヒータ１６４に対する電力供給を停止した。また、オフ状態においては、ガスセンサ１０に対する信号の送受信を停止した。剥離試験の最中において、主ポンプセル１１０は作動させ続けた。即ち、ポンプ電流Ｉｐ０を１５μＡに維持し続けた。剥離試験が完了した後、ポンプ電極１１２に対する観察を行った。ポンプ電極１１２に対する観察の際には、Ｘ線ＣＴを用いた。また、ポンプ電極１１２の観察の際には、必要に応じて、ポンプ電極１１２を切断した。

【0099】

ポンプ電極１１２に対する剥離試験の結果の評価基準は、以下の通りである。
Ａ：ポンプ電極１１２のうちの１００％の部分が剥離することなく維持されている。
Ｂ：剥離することなく維持されている部分の面積がポンプ電極１１２の面積の５０％以上である。
Ｃ：剥離することなく維持されている部分の面積がポンプ電極１１２の面積の５０％未満である。

【0100】

ポンプ能力の評価基準は、以下の通りである。
Ａ：充分に良好なポンプ能力が得られている。
Ｂ：ある程度良好なポンプ能力が得られている。
Ｃ：ポンプ能力が充分に得られていない。

【0101】

［実施例１］
実施例１において、被挟持部１８０のレイアウトは、タイプＡとした。即ち、ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒにのみ被挟持部１８０を配した。ポンプ電極１１２の総面積は、７．１ｍｍ^２とした。実施例１においては、被挟持部１８０の面積は０．４ｍｍ^２とした。即ち、被挟持部１８０の面積は比較的小さく設定した。実施例１においては、ポンプ電極１１２の有効面積、即ち、ポンプ電極１１２のうちの被測定ガス流路７９内に露出している部分の面積は、６．７ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの前端側領域１１２Ｆの有効面積、即ち、前端側領域１１２Ｆのうちの被測定ガス流路７９内に露出している部分の面積は、３．５５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒの有効面積、即ち、後端側領域１１２Ｒのうちの被測定ガス流路７９内に露出している部分の面積は、３．１５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の総面積に対する被挟持部１８０の面積の比率は、６％とした。ポンプ電極１１２の剥離試験の評価結果は、Ｂであった。また、ポンプ能力試験の評価結果は、Ａであった。ポンプ電極１１２の有効面積に対する前端側領域１１２Ｆの有効面積の比率Ｑは、５３．０％であった。即ち、前端側領域１１２Ｆのうちの被測定ガス流路７９内に露出している部分の面積は、後端側領域１１２Ｒのうちの被測定ガス流路７９内に露出している部分の面積より大きかった。

【0102】

［実施例２］
実施例２においては、被挟持部１８０のレイアウトは、タイプＡとした。即ち、ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒにのみ被挟持部１８０を配した。ポンプ電極１１２の総面積は、７．４ｍｍ^２とした。被挟持部１８０の面積は２．２ｍｍ^２とした。即ち、被挟持部１８０の面積は比較的大きく設定した。ポンプ電極１１２の有効面積は、５．２ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの前端側領域１１２Ｆの有効面積は、３．７０ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒの有効面積は、１．５０ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の総面積に対する被挟持部１８０の面積の比率は、３０％とした。ポンプ電極１１２の剥離試験の評価結果は、Ａであった。また、ポンプ能力試験の評価結果は、Ｂであった。ポンプ電極１１２の有効面積に対する前端側領域１１２Ｆの有効面積の比率Ｑは、７１．２％であった。

【0103】

［実施例３］
実施例３においては、被挟持部１８０のレイアウトは、タイプＢとした。即ち、後端側領域１１２Ｒに配された被挟持部１８０を前端側領域１１２Ｆの一部にまで延在させた。ポンプ電極１１２の総面積は、７．４ｍｍ^２とした。実施例３においては、被挟持部１８０の面積は０．７ｍｍ^２とした。即ち、被挟持部１８０の面積は比較的小さく設定した。実施例３においては、ポンプ電極１１２の有効面積は、６．７ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの前端側領域１１２Ｆの有効面積は、３．６０ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒの有効面積は、３．１０ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の総面積に対する被挟持部１８０の面積の比率は、９％とした。ポンプ電極１１２の剥離試験の評価結果は、Ｂであった。また、ポンプ能力試験の評価結果は、Ａであった。ポンプ電極１１２の有効面積に対する前端側領域１１２Ｆの有効面積の比率Ｑは、５３．７％であった。

【0104】

［実施例４］
実施例４においては、被挟持部１８０のレイアウトは、タイプＢとした。即ち、後端側領域１１２Ｒに配された被挟持部１８０を前端側領域１１２Ｆの一部にまで延在させた。ポンプ電極１１２の総面積は、７．３ｍｍ^２とした。実施例４においては、被挟持部１８０の面積は３．２ｍｍ^２とした。即ち、被挟持部１８０の面積は比較的大きく設定した。ポンプ電極１１２の有効面積は、４．１ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの前端側領域１１２Ｆの有効面積は、２．４５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒの有効面積は、１．６５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の総面積に対する被挟持部１８０の面積の比率は、４４％とした。ポンプ電極１１２の剥離試験の評価結果は、Ａであった。また、ポンプ能力試験の評価結果は、Ｂであった。ポンプ電極１１２の有効面積に対する前端側領域１１２Ｆの有効面積の比率Ｑは、５９．８％であった。

【0105】

［実施例５］
実施例５においては、被挟持部１８０のレイアウトは、タイプＢとした。即ち、後端側領域１１２Ｒに配された被挟持部１８０を前端側領域１１２Ｆの一部にまで延在させた。ポンプ電極１１２の総面積は、７．５ｍｍ^２とした。被挟持部１８０の面積は１．２ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の有効面積、即ち、ポンプ電極１１２のうちの被測定ガス流路７９内に露出している部分の面積は、６．３ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの前端側領域１１２Ｆの有効面積は、３．３５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒの有効面積は、２．９５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の総面積に対する被挟持部１８０の面積の比率は、１６％とした。ポンプ電極１１２の剥離試験の評価結果は、Ａであった。また、ポンプ能力試験の評価結果は、Ａであった。ポンプ電極１１２の有効面積に対する前端側領域１１２Ｆの有効面積の比率Ｑは、５３．２％であった。

【0106】

［実施例６］
実施例６においては、被挟持部１８０のレイアウトは、タイプＢとした。即ち、後端側領域１１２Ｒに配された被挟持部１８０を前端側領域１１２Ｆの一部にまで延在させた。ポンプ電極１１２の総面積は、７．５ｍｍ^２とした。実施例６においては、被挟持部１８０の面積は３．４ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の有効面積は、４．１ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの前端側領域１１２Ｆの有効面積は、２．５５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒの有効面積は、１．５５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の総面積に対する被挟持部１８０の面積の比率は、４５％とした。ポンプ電極１１２の剥離試験の評価結果は、Ａであった。また、実施例６においては、ポンプ能力試験の評価結果は、Ｂであった。実施例６においては、ポンプ電極１１２の有効面積に対する前端側領域１１２Ｆの有効面積の比率Ｑは、６２．２％であった。

【0107】

［実施例７］
実施例７においては、被挟持部１８０のレイアウトは、タイプＢとした。即ち、後端側領域１１２Ｒに配された被挟持部１８０を前端側領域１１２Ｆの一部にまで延在させた。ポンプ電極１１２の総面積は、９．０ｍｍ^２とした。被挟持部１８０の面積は１．４ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の有効面積は、７．６ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの前端側領域１１２Ｆの有効面積は、４．１０ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒの有効面積は、３．５０ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の総面積に対する被挟持部１８０の面積の比率は、１６％とした。ポンプ電極１１２の剥離試験の評価結果は、Ａであった。また、実施例７においては、ポンプ能力試験の評価結果は、Ａであった。実施例７においては、ポンプ電極１１２の有効面積に対する前端側領域１１２Ｆの有効面積の比率Ｑは、５３．９％であった。

【0108】

［実施例８］
実施例８においては、被挟持部１８０のレイアウトは、タイプＢとした。即ち、後端側領域１１２Ｒに配された被挟持部１８０を前端側領域１１２Ｆの一部にまで延在させた。ポンプ電極１１２の総面積は、９．９ｍｍ^２とした。実施例８においては、被挟持部１８０の面積は１．４ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の有効面積は、８．５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの前端側領域１１２Ｆの有効面積は、４．４５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒの有効面積は、４．０５ｍｍ^２とした。実施例８においては、ポンプ電極１１２の総面積に対する被挟持部１８０の面積の比率は、１４％とした。実施例８においては、ポンプ電極１１２の剥離試験の評価結果は、Ａであった。また、実施例８においては、ポンプ能力試験の評価結果は、Ａであった。実施例８においては、ポンプ電極１１２の有効面積に対する前端側領域１１２Ｆの有効面積の比率Ｑは、５２．４％であった。

【0109】

［実施例９］
実施例９においては、被挟持部１８０のレイアウトは、タイプＢとした。即ち、後端側領域１１２Ｒに配された被挟持部１８０を前端側領域１１２Ｆの一部にまで延在させた。ポンプ電極１１２の総面積は、１０．６ｍｍ^２とした。被挟持部１８０の面積は１．５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の有効面積は、９．１ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの前端側領域１１２Ｆの有効面積は、４．７０ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒの有効面積は、４．４０ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の総面積に対する被挟持部１８０の面積の比率は、１４％とした。ポンプ電極１１２の剥離試験の評価結果は、Ａであった。また、実施例９においては、ポンプ能力試験の評価結果は、Ａであった。実施例９においては、ポンプ電極１１２の有効面積に対する前端側領域１１２Ｆの有効面積の比率Ｑは、５１．６％であった。

【0110】

［実施例１０］
実施例１０においては、被挟持部１８０のレイアウトは、タイプＢとした。即ち、後端側領域１１２Ｒに配された被挟持部１８０を前端側領域１１２Ｆの一部にまで延在させた。ポンプ電極１１２の総面積は、１２．３ｍｍ^２とした。被挟持部１８０の面積は１．８ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の有効面積は、１０．５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの前端側領域１１２Ｆの有効面積は、５．７５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒの有効面積は、４．７５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の総面積に対する被挟持部１８０の面積の比率は、１５％とした。ポンプ電極１１２の剥離試験の評価結果は、Ａであった。また、実施例１０においては、ポンプ能力試験の評価結果は、Ａであった。ポンプ電極１１２の有効面積に対する前端側領域１１２Ｆの有効面積の比率Ｑは、５４．８％であった。

【0111】

［実施例１１］
実施例１１においては、被挟持部１８０のレイアウトは、タイプＢとした。即ち、後端側領域１１２Ｒに配された被挟持部１８０を前端側領域１１２Ｆの一部にまで延在させた。ポンプ電極１１２の総面積は、１５．０ｍｍ^２とした。被挟持部１８０の面積は４．０ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の有効面積は、１１．０ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの前端側領域１１２Ｆの有効面積は、６．５０ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒの有効面積は、４．５０ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の総面積に対する被挟持部１８０の面積の比率は、２７％とした。ポンプ電極１１２の剥離試験の評価結果は、Ａであった。また、実施例１１においては、ポンプ能力試験の評価結果は、Ａであった。実施例１１においては、ポンプ電極１１２の有効面積に対する前端側領域１１２Ｆの有効面積の比率Ｑは、５９．１％であった。

【0112】

［実施例１２］
実施例１２においては、被挟持部１８０のレイアウトは、タイプＢとした。即ち、後端側領域１１２Ｒに配された被挟持部１８０を前端側領域１１２Ｆの一部にまで延在させた。ポンプ電極１１２の総面積は、１５．０ｍｍ^２とした。被挟持部１８０の面積は７．４ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の有効面積は、７．６ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの前端側領域１１２Ｆの有効面積は、５．００ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒの有効面積は、２．６０ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の総面積に対する被挟持部１８０の面積の比率は、４９％とした。ポンプ電極１１２の剥離試験の評価結果は、Ａであった。また、ポンプ能力試験の評価結果は、Ａであった。ポンプ電極１１２の有効面積に対する前端側領域１１２Ｆの有効面積の比率Ｑは、６５．８％であった。

【0113】

［実施例１３］
実施例１３においては、被挟持部１８０のレイアウトは、タイプＢとした。より具体的には、図６Ｂに対応するレイアウトとした。即ち、後端側領域１１２Ｒに配された被挟持部１８０を前端側領域１１２Ｆの一部にまで延在させるとともに、ポンプ電極１１２のうちの後端側の端部に被挟持部１８０を更に位置させた。ポンプ電極１１２の総面積は、９．９ｍｍ^２とした。被挟持部１８０の面積は２．０ｍｍ^２とした。実施例１３においては、ポンプ電極１１２の有効面積は、７．９ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの前端側領域１１２Ｆの有効面積は、４．２５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒの有効面積は、３．６５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の総面積に対する被挟持部１８０の面積の比率は、２０％とした。ポンプ電極１１２の剥離試験の評価結果は、Ａであった。また、実施例１３においては、ポンプ能力試験の評価結果は、Ａであった。実施例１３においては、ポンプ電極１１２の有効面積に対する前端側領域１１２Ｆの有効面積の比率Ｑは、５３．８％であった。

【0114】

［実施例１４］
実施例１４においては、被挟持部１８０のレイアウトは、タイプＣとした。即ち、後端側領域１１２Ｒに配した被挟持部１８０と別個の被挟持部１８０を前端側領域１１２Ｆに配した。ポンプ電極１１２の総面積は、９．５ｍｍ^２とした。被挟持部１８０の面積は２．３ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の有効面積は、７．２ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの前端側領域１１２Ｆの有効面積は、３．６９ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒの有効面積は、３．５０ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の総面積に対する被挟持部１８０の面積の比率は、２４％とした。ポンプ電極１１２の剥離試験の評価結果は、Ａであった。また、実施例１４においては、ポンプ能力試験の評価結果は、Ａであった。ポンプ電極１１２の有効面積に対する前端側領域１１２Ｆの有効面積の比率Ｑは、５１．３％であった。

【0115】

［実施例１５］
実施例１５においては、被挟持部１８０のレイアウトは、タイプＣとした。即ち、後端側領域１１２Ｒに配した被挟持部１８０と別個の被挟持部１８０を前端側領域１１２Ｆに配した。ポンプ電極１１２の総面積は、９．８ｍｍ^２とした。被挟持部１８０の面積は２．４ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の有効面積は、７．４ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの前端側領域１１２Ｆの有効面積は、３．８０ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒの有効面積は、３．６０ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の総面積に対する被挟持部１８０の面積の比率は、２４％とした。ポンプ電極１１２の剥離試験の評価結果は、Ａであった。また、実施例１５においては、ポンプ能力試験の評価結果は、Ａであった。ポンプ電極１１２の有効面積に対する前端側領域１１２Ｆの有効面積の比率Ｑは、５１．４％であった。

【0116】

［実施例１６］
実施例１６においては、被挟持部１８０のレイアウトは、タイプＣとした。即ち、後端側領域１１２Ｒに配した被挟持部１８０と別個の被挟持部１８０を前端側領域１１２Ｆに配した。ポンプ電極１１２の総面積は、９．９ｍｍ^２とした。被挟持部１８０の面積は２．９ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の有効面積は、７．０ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの前端側領域１１２Ｆの有効面積は、３．９５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒの有効面積は、３．０５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の総面積に対する被挟持部１８０の面積の比率は、２９％とした。ポンプ電極１１２の剥離試験の評価結果は、Ａであった。また、実施例１６においては、ポンプ能力試験の評価結果は、Ａであった。ポンプ電極１１２の有効面積に対する前端側領域１１２Ｆの有効面積の比率Ｑは、５６．４％であった。

【0117】

［比較例１］
比較例１においては、ポンプ電極１１２の総面積は、７．５ｍｍ^２とした。被挟持部１８０の面積は０ｍｍ^２とした。即ち、被挟持部１８０を設けなかった。ポンプ電極１１２の有効面積は、７．５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの前端側領域１１２Ｆの有効面積は、３．７５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒの有効面積は、３．７５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の総面積に対する被挟持部１８０の面積の比率は、０％とした。ポンプ電極１１２の剥離試験の評価結果は、Ｃであった。また、ポンプ能力試験の評価結果は、Ａであった。ポンプ電極１１２の有効面積に対する前端側領域１１２Ｆの有効面積の比率Ｑは、５０．０％であった。

【0118】

［比較例２］
比較例２においては、ポンプ電極１１２の総面積は、９．９ｍｍ^２とした。被挟持部１８０の面積は０ｍｍ^２とした。即ち、被挟持部１８０を設けなかった。ポンプ電極１１２の有効面積は、９．９ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの前端側領域１１２Ｆの有効面積は、４．９５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒの有効面積は、４．９５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の総面積に対する被挟持部１８０の面積の比率は、０％とした。ポンプ電極１１２の剥離試験の評価結果は、Ｃであった。また、比較例２においては、ポンプ能力試験の評価結果は、Ａであった。比較例２においては、ポンプ電極１１２の有効面積に対する前端側領域１１２Ｆの有効面積の比率Ｑは、５０．０％であった。

【0119】

［比較例３］
比較例３においては、ポンプ電極１１２の総面積は、１２．３ｍｍ^２とした。被挟持部１８０の面積は０ｍｍ^２とした。即ち、被挟持部１８０を設けなかった。ポンプ電極１１２の有効面積は、１２．３ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの前端側領域１１２Ｆの有効面積は、６．１５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒの有効面積は、６．１５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の総面積に対する被挟持部１８０の面積の比率は、０％とした。ポンプ電極１１２の剥離試験の評価結果は、Ｃであった。また、比較例３においては、ポンプ能力試験の評価結果は、Ａであった。比較例３においては、ポンプ電極１１２の有効面積に対する前端側領域１１２Ｆの有効面積の比率Ｑは、５０．０％であった。

【0120】

［比較例４］
比較例４においては、ポンプ電極１１２の総面積は、９．８ｍｍ^２とした。被挟持部１８０の面積は６．５ｍｍ^２とした。即ち、被挟持部１８０の面積を過剰に大きく設定した。ポンプ電極１１２の周縁部全体に被挟持部１８０を配した。ポンプ電極１１２の有効面積は、３．３ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの前端側領域１１２Ｆの有効面積は、１．６５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒの有効面積は、１．６５ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２の総面積に対する被挟持部１８０の面積の比率は、６６％とした。ポンプ電極１１２の剥離試験の評価結果は、Ｂであった。ポンプ電極１１２と固体電解質層６６、７０等との熱膨張率の差に起因するクラックがポンプ電極１１２に生じた。また、ポンプ能力試験の評価結果は、Ｃであった。ポンプ電極１１２の有効面積に対する前端側領域１１２Ｆの有効面積の比率Ｑは、５０．０％であった。

【0121】

［比較例５］
比較例５においては、ポンプ電極１１２の総面積は、９．８ｍｍ^２とした。被挟持部１８０の面積は６．５ｍｍ^２とした。即ち、被挟持部１８０の面積を過剰に大きく設定した。ポンプ電極１１２の周縁部全体に被挟持部１８０を配した。ポンプ電極１１２の有効面積は、３．３ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの前端側領域１１２Ｆの有効面積は、１．６０ｍｍ^２とした。ポンプ電極１１２のうちの後端側領域１１２Ｒの有効面積は、１．７０ｍｍ^２とした。即ち、前端側領域１１２Ｆにおける被挟持部１８０の面積を大きめに設定することにより、ポンプ電極１１２のうちの前端側領域１１２Ｆの有効面積を小さめに設定した。ポンプ電極１１２の総面積に対する被挟持部１８０の面積の比率は、６６％とした。ポンプ電極１１２の剥離試験の評価結果は、Ｂであった。ポンプ電極１１２と固体電解質層６６、７０等との熱膨張率の差に起因するクラックがポンプ電極１１２に生じた。また、ポンプ能力試験の評価結果は、Ｃであった。比較例５においては、ポンプ電極１１２の有効面積に対する前端側領域１１２Ｆの有効面積の比率Ｑは、４８．５％であった。

【0122】

このように、ポンプ電極１１２の総面積に対する被挟持部１８０の面積の比率を５～５０％の範囲内とすることにより、ポンプ電極１１２の剥離を防止し得る。また、ポンプ電極１１２の総面積に対する被挟持部１８０の面積の比率を１０～５０％の範囲内とすることにより、ポンプ電極１１２の剥離をより確実に防止し得る。

【0123】

また、ポンプ電極１１２の有効面積を４．０ｍｍ^２以上とすることにより、良好なポンプ能力が得られる。

【0124】

このように、本実施形態によれば、ポンプ電極１１２のうちの少なくとも一部がスペーサ層６８と固体電解質層６６、７０とによって挟み込まれ、又は、被測定ガス流路７９の内面に形成された被覆層１８２によって被覆されているため、ポンプ電極１１２が剥がれるのを抑制することができる。また、ポンプ電極１１２のうちの被測定ガス流路７９内に露出している部分の面積が４ｍｍ^２以上であるため、良好なポンプ能力を確保することができる。また、本実施形態によれば、前端側領域１１２Ｆのうちの被測定ガス流路７９内に露出している部分の面積が、後端側領域１１２Ｒのうちの被測定ガス流路７９内に露出している部分の面積より大きいため、酸素濃度のより高い部位においてポンプ電極１１２の露出面積を大きく確保し得る。酸素濃度のより高い部位においてポンプ電極１１２の露出面積を大きく確保することは、ポンプ能力の充分な確保に資するとともに、センサ素子１２の正確な動作に寄与する。このように、本実施形態によれば、良好な性能を確保しつつポンプ電極１１２の剥離を抑制し得るガスセンサ１０を提供することができる。

【0125】

［変形実施形態］
本発明についての好適な実施形態を上述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。

【0126】

例えば、上記実施形態では、天面側ポンプ電極１１２ａと底面側ポンプ電極１１２ｂとによってポンプ電極１１２が構成されている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、天面側ポンプ電極１１２ａのみによってポンプ電極１１２が構成されていてもよい。図１１は、変形実施形態によるガスセンサの一部を示す断面図である。図１１に示す例においては、天面側ポンプ電極１１２ａのみによってポンプ電極１１２が構成されている。また、底面側ポンプ電極１１２ｂのみによってポンプ電極１１２が構成されていてもよい。

【0127】

また、上記実施形態では、第２内部空所９２と第３内部空所９６との間に第４拡散律速部９４が備えられている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。第２内部空所９２と第３内部空所９６との間に第４拡散律速部９４を備えなくてもよい。この場合には、第２内部空所９２と第３内部空所９６とを一体化してもよい。この場合には、補助ポンプ電極１２６と測定電極１３４とが同じ内部空所内に位置することとなる。

【0128】

上記実施形態をまとめると以下のようになる。

【0129】

ガスセンサ（１０）は、固体電解質から成る層を少なくとも一つ以上含む積層体（１３）と、前記積層体内に形成され、前記積層体の長手方向の一方である前端側に位置するガス導入口（８０）を介して導入される被測定ガスが流通する被測定ガス流路（７９）と、前記被測定ガス流路の長手方向に沿うように形成され、前記被測定ガス流路内に露出するポンプ電極（１１２）と、を備え、前記ポンプ電極は、前記ポンプ電極の中心に対して前記前端側に位置する前端側領域（１１２Ｆ）と、前記ポンプ電極の中心に対して前記前端側の反対である後端側に位置する後端側領域（１１２Ｒ）とを有し、前記ポンプ電極は、前記後端側領域の一部で、前記積層体を構成する複数の層のうちの第１層（６６、７０）と、前記第１層に隣接する第２層（６８）との間に少なくとも挟み込まれ、又は、前記被測定ガス流路の内面に形成された被覆層（１８２）によって被覆され、前記ポンプ電極のうちの前記被測定ガス流路内に露出している部分の面積は、４ｍｍ^２以上であり、前記前端側領域のうちの前記被測定ガス流路内に露出している部分の面積は、前記後端側領域のうちの前記被測定ガス流路内に露出している部分の面積より大きい。このような構成によれば、ポンプ電極のうちの少なくとも一部が第１層と第２層との間に少なくとも挟み込まれ、又は、被測定ガス流路の内面に形成された被覆層によって被覆されているため、ポンプ電極が剥がれるのを抑制することができる。また、ポンプ電極のうちの被測定ガス流路内に露出している部分の面積が４ｍｍ^２以上であるため、良好なポンプ能力を確保することができる。また、このような構成によれば、前端側領域のうちの被測定ガス流路内に露出している部分の面積が、後端側領域のうちの被測定ガス流路内に露出している部分の面積より大きいため、酸素濃度のより高い部位においてポンプ電極の露出面積を大きく確保し得る。酸素濃度のより高い部位においてポンプ電極の露出面積を大きく確保することは、ポンプ能力の充分な確保に資するとともに、センサ素子の正確な動作に寄与する。このように、このような構成によれば、良好な性能を確保しつつポンプ電極の剥離を抑制し得るガスセンサを提供することができる。

【0130】

前記積層体は、前記第２層に隣接する第３層（７０）を更に含み、前記被測定ガス流路は、前記第２層に形成されており、前記被測定ガス流路の底面と天面とは、前記第１層（６６）と前記第３層とによって区画されており、前記被測定ガス流路の側面は、前記第２層によって区画されており、前記ポンプ電極は、前記被測定ガス流路の底面に形成された底面側ポンプ電極（１１２ｂ）と、前記被測定ガス流路の天面に形成された天面側ポンプ電極（１１２ａ）とを含み、前記底面側ポンプ電極及び前記天面側ポンプ電極のうちの一方は、前記後端側領域のうちの一部で、前記第１層と前記第２層との間に挟み込まれ、又は、前記被測定ガス流路の内面に形成された被覆層によって被覆され、前記底面側ポンプ電極及び前記天面側ポンプ電極のうちの他方は、前記後端側領域のうちの一部で、前記第２層と前記第３層との間に挟み込まれ、又は、前記被測定ガス流路の内面に形成された被覆層によって被覆されているようにしてもよい。

【0131】

前記ポンプ電極のうちの前記被測定ガス流路内に露出していない部分の面積の、前記ポンプ電極の総面積に対する比率は、５～５０％であるようにしてもよい。このような構成によれば、ポンプ電極にクラックが発生するのを防止しつつ、ポンプ電極の剥離を抑制することができる。

【0132】

前記ポンプ電極のうちの前記被測定ガス流路内に露出していない部分の面積の、前記ポンプ電極の総面積に対する比率は、１０～５０％であるようにしてもよい。このような構成によれば、ポンプ電極にクラックが発生するのを防止しつつ、ポンプ電極の剥離をより確実に抑制することができる。

【0133】

前記ポンプ電極の平面形状は矩形であり、前記ポンプ電極のうちの前記第１層と前記第２層との間に挟み込まれた部分、又は、前記ポンプ電極のうちの前記被覆層によって被覆された部分は、前記被測定ガス流路の前記長手方向に沿った前記ポンプ電極の中心線（ＣＬ）を中心として、前記ポンプ電極の両側に少なくとも位置しているようにしてもよい。このような構成によれば、ポンプ電極の剥離の抑制に資することができる。

【0134】

前記ポンプ電極は、前記前端側領域のうちの少なくとも一部で、前記第１層と前記第２層との間に更に挟み込まれ、又は、前記被測定ガス流路の内面に形成された被覆層によって更に被覆されているようにしてもよい。このような構成によれば、ポンプ電極の剥離をより確実に抑制することができる。

【0135】

前記ポンプ電極のうちの前記前端側の端部が、前記第１層と前記第２層との間に挟み込まれ、又は、前記被測定ガス流路の内面に形成された被覆層によって更に被覆されているようにしてもよい。このような構成によれば、ポンプ電極の剥離をより確実に抑制することができる。

【0136】

前記ポンプ電極のうちの前記後端側の端部が、前記第１層と前記第２層との間に更に挟み込まれ、又は、前記被測定ガス流路の前記内面に形成された被覆層によって更に被覆されているようにしてもよい。このような構成によれば、ポンプ電極の剥離をより確実に抑制することができる。

【0137】

前記第１層及び前記第２層は、固体電解質から成るようにしてもよい。

【0138】

前記第１層は、固体電解質から成り、前記第２層は、絶縁体から成るようにしてもよい。

【0139】

前記第３層は、固体電解質から成るようにしてもよい。

【符号の説明】

【0140】

１０：ガスセンサ １２：センサ素子
１３：積層体 １４：保護カバー
１４ａ：内側保護カバー １４ｂ：外側保護カバー
１６：セラミックハウジング １８：金属端子
２０：センサ組立体 ２４：コネクタ
２６：配管 ２８：センサ素子室
３０：素子封止体 ３２：ナット
３４：外筒 ４０：主体金具
４２：内筒 ４２ａ、４２ｂ：縮径部
４４ａ～４４ｃ：セラミックスサポータ
４６ａ、４６ｂ：圧粉体 ４８：メタルリング
５０：空間 ５２：固定用部材
５４、１７２：リード線 ５６：弾性絶縁部材
６０：第１基板層 ６２：第２基板層
６４：第３基板層 ６６、７０：固体電解質層
６８：スペーサ層 ７９：被測定ガス流路
８０：ガス導入口 ８２：第１拡散律速部
８４：緩衝空間 ８６：第２拡散律速部
８８：第１内部空所 ９０：第３拡散律速部
９２：第２内部空所 ９４：第４拡散律速部
９６：第３内部空所 ９８：基準ガス導入空間
１００：大気導入層 １０２：基準電極
１１０：主ポンプセル １１２：ポンプ電極
１１２ａＦ、１１２ｂＦ、１１２Ｆ：前端側領域
１１２ａＲ、１１２ｂＲ、１１２Ｒ：後端側領域
１１２ａ：天面側ポンプ電極 １１２ｂ：底面側ポンプ電極
１１４：外側ポンプ電極
１２０：主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル、酸素分圧検出センサセル
１２２、１３２、１４４、１５２：可変電源
１２４：補助ポンプセル １２６：補助ポンプ電極
１２６ａ：天面側電極部 １２６ｂ：底面側電極部
１３０：補助ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル、酸素分圧検出センサセル
１３４：測定電極 １４０：測定用ポンプセル
１４２：測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル、酸素分圧検出センサセル
１４６：センサセル １５０：基準ガス調整ポンプセル
１６０：ヒータ部 １６２：ヒータコネクタ電極
１６４：ヒータ １６６：スルーホール
１６８：ヒータ絶縁層 １７０：圧力放散孔
１８０、１８０ａ～１８０ｕ：被挟持部
１８２：被覆層 ＣＬ：中心線
Ｉｐ０、Ｉｐ１、Ｉｐ２：ポンプ電流 Ｉｐ３：制御電流
Ｖ０、Ｖ１、Ｖ２、Ｖｒｅｆ：起電力 ＶＬ：仮想の線
Ｖｐ０：ポンプ電圧 Ｖｐ１、Ｖｐ２、Ｖｐ３：電圧

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】