本发明涉及使用氧离子传导性固体电解质而构成的传感器元件，特别涉及其加热器的结构。
背景技术：
：以往，有这样一种装置：对汽车的发动机等内燃机的燃烧气体、或尾气等被测定气体中的规定气体成分(例如O2、NOx、HC、CO等)的浓度进行测定的装置，作为该装置，公知如下气体传感器，该气体传感器使用氧化锆(ZrO2)等氧离子传导性固体电解质而形成传感器元件。作为该气体传感器的传感器元件(气体传感器元件)，众所周知，其具有：将承担着作为对象的气体成分的检测等的传感器部和具有加热器的加热器部进行层叠而成一体化的结构，其中，所述加热器用于为了使构成所述传感器部的氧离子传导性固体电解质活化而对传感器部进行加热。具有该结构的传感器元件具有如下优点：在气体传感器的驱动开始时，能够将传感器元件(传感器部)提前加热至所期望的驱动温度(或者活化温度)。该加热器通常构成为包括：加热器部件，其具有包含Pt(铂)等金属的电阻发热部；以及绝缘层，其设置成包围加热器部件，以使得该加热器部件与周围电绝缘。作为构成绝缘层的绝缘材料，使用氧化铝、尖晶石等。如果持续地使用该传感器元件，则使用时的加热和使用后的冷却这种温度循环就会反复进行，但是，在绝缘层会随时产生：由绝缘层与周围的固体电解质层之间的热膨胀系数差所引起的应力。已公知如下传感器元件，该传感器元件为了抑制因该应力的作用而在绝缘层发生开裂，使该绝缘层为多孔质构造(例如参照专利文献1)。另外，还已公知如下传感器元件，该传感器元件为了缓和因该热膨胀差而产生的应力，对固体电解质层或绝缘层的热膨胀系数(热膨胀率)进行了调整(例如参照专利文献2及专利文献3)。专利文献2中公开如下方案，即，通过使构成固体电解质层的氧化锆为C相(立方相)与M相(单斜相)的混相，从而调整固体电解质层的热膨胀系数。另一方面，专利文献3中公开如下方案，即，通过在构成绝缘层的氧化铝中添加稀土元素，从而将绝缘层的热膨胀系数调整为与固体电解质层的热膨胀系数同等。此外，还已公知如下传感器元件，该传感器元件为了确保绝缘层和与该绝缘层相接触的固体电解质层的紧密接触性，使绝缘层中的仅与固体电解质层之间的界面部分致密化(例如参照专利文献4)。此外，还已公知如下圆筒形的传感器元件，该传感器元件致密地形成了绝缘层，并且，抑制了耐热冲击性的降低(例如参见专利文献5)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特许第3668050号公报专利文献2：日本特许第3873302号公报专利文献3：日本特许第4980996号公报专利文献4：日本特许第3096281号公报专利文献5：日本特许第4573939号公报技术实现要素：驱动传感器元件时的驱动温度(加热器的加热温度)可以根据传感器元件的结构、各构成部件的材质、针对传感器元件的要求性能等来适当确定。但是，对于具有以Pt来形成加热器部件且将绝缘层形成为多孔质的加热器的现有的传感器元件，在将驱动温度设定为850℃左右的比较高的温度而持续使用的情况下，与驱动温度较低的情形相比，具有容易产生如下不良情况的倾向，即，加热器电阻值随时间推移而增大，传感器元件不久就会不能使用。本发明的发明人进行了潜心研究，结果推测该加热器电阻值增大的原因在于：在驱动时成为高温状态的加热器部件的Pt成为气相而在多孔质的绝缘层内扩散。为了传感器元件的长寿命化，要求构成为能够抑制这样的使用时的Pt扩散，另一方面，需要与现有的传感器元件同样地还能够实现抑制由固体电解质层与绝缘层之间的热膨胀系数差所引起的开裂。专利文献1至专利文献5中，对于抑制传感器元件使用时的Pt扩散，均没有作出任何公开和暗示。本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种：通过能够抑制使用时的Pt扩散同时还能够抑制由固体电解质层与绝缘层之间的热膨胀系数差所引起的开裂的发生从而实现长寿命化的传感器元件。为了解决上述课题，本发明的第一方案为平板状的传感器元件，其配备于对被测定气体中的规定气体成分进行检测的气体传感器，其特征在于，具备：基体部，该基体部包含作为氧离子传导性的固体电解质的氧化锆；以及加热器部，该加热器部对所述传感器元件进行加热，所述加热器部具有：包含有Pt的加热器部件，该加热器部件通过从外部被供电而发热；绝缘层，该绝缘层覆盖所述加热器部件；以及加热器电极，该加热器电极配备成暴露在所述传感器元件的主面，并与所述加热器部件电连接，所述加热器部除了所述加热器电极以外的部分埋设于所述基体部，所述绝缘层以合计97wt％～100wt％的重量比至少包含MgO、MgAl2O4以及Mg4Nb2O9，MgO的重量比为30wt％～60wt％，MgAl2O4的重量比为30wt％～60wt％，Mg4Nb2O9的重量比为0.5wt％～15wt％，所述绝缘层的气孔率为4％以下。本发明的第二方案在第一方案所涉及的传感器元件的基础上，其特征在于，所述绝缘层的至少900℃下的热膨胀系数为10.3～12.3(×10－6/℃)。本发明的第三方案在第一或第二方案所涉及的传感器元件的基础上，其特征在于，具备：气体导入口，该气体导入口设置于所述基体部的一方端部；至少1个内部空腔，该内部空腔设置于所述基体部的内部，并在规定的扩散阻力下与所述气体导入口连通；以及至少1个电化学泵单元，该电化学泵单元包含设置于所述基体部的外表面的外侧泵电极、面向所述至少1个内部空腔而设置的内侧泵电极、以及存在于所述外侧泵电极与所述至少1个内侧泵电极之间的所述固体电解质，并在所述至少1个内部空腔与外部之间进行氧的汲入及汲出，除了所述加热器电极以外的所述加热器部在从所述气体导入口至所述至少1个内部空腔为止的气体流通部的下方位置，通过所述固体电解质而与所述气体流通部隔离，并且，沿着所述气体流通部的延伸方向被配置。根据本发明的第一至第三方案，适当地抑制了下述情况下的Pt扩散、以及由固体电解质层与加热器绝缘层之间的热膨胀系数差所引起的开裂的发生，因此，实现了平板状的传感器元件的长寿命化，所述情况是指：在持续使用传感器元件且反复进行所谓使用时的加热和使用后的冷却这种温度循环。附图说明图1是概略性地表示气体传感器100的包含传感器元件101的沿着长度方向的垂直截面图在内的结构之一例的图。图2是图1的A－A’位置上的传感器元件101的与长度方向垂直的截面的概略图。图3是表示加热器部70的主要部分的概略的平面配置的图。图4是表示制作传感器元件101时的处理流程的图。图5是更详细地表示加热器部件72和加热器绝缘层74的形成所涉及的顺序的图。符号说明1…第一基板层；2…第二基板层；3…第三基板层；4…第一固体电解质层；5…隔离层；6…第二固体电解质层；10…气体导入口；11…第一扩散速度控制部；12…缓冲空间；13…第二扩散速度控制部；20…第一内部空腔；21…主泵单元；22…内侧泵电极；23…外侧泵电极；30…第三扩散速度控制部；40…第二内部空腔；41…测定用泵单元；42…基准电极；43…基准气体导入空间；44…测定电极；45…第四扩散速度控制部；48…大气导入层；50…辅助泵单元；51…辅助泵电极；70…加热器部；71(71a、71b、71c)…加热器电极；72…加热器部件；72a(72a1、72a2)…加热器导线；72b…电阻检测导线；73…通孔；74…加热器绝缘层；75…连接部；100…气体传感器；101…传感器元件。具体实施方式＜气体传感器的概略结构＞首先，对包含本实施方式所涉及的传感器元件101在内的气体传感器100的概略结构进行说明。本实施方式中，以气体传感器100为限制电流型的NOx传感器的情形为例进行说明，其中，限制电流型的NOx传感器是通过传感器元件101来检测NOx，并测定其浓度的。图1是概略性地表示气体传感器100的包含传感器元件101的沿着长度方向的垂直截面图在内的结构之一例的图。另外，图2是图1的A－A’位置上的传感器元件101的与长度方向垂直的截面的概略图。传感器元件101为平板状的(长条板状的)元件，其具有在附图中自下侧开始按该顺序层叠六个固体电解质层而得到的构造，所述六个固体电解质层是分别包含作为氧离子传导性固体电解质的氧化锆(ZrO2)(例如包含钇稳定氧化锆(YSZ)等)的第一基板层1、第二基板层2、第三基板层3、第一固体电解质层4、隔离层5、以及第二固体电解质层6。另外，形成这六个层的固体电解质是致密的气密性固体电解质。此外，以下，有时将图1中的这六个层各自的上侧的面简称为上表面，将下侧的面简称为下表面。另外，将传感器元件101中的包含固体电解质的部分整体总称为基体部。该传感器元件101如下制造：例如对与各层相对应的陶瓷生片进行规定的加工及电路图案的印刷等，然后，将它们层叠，进而，进行烧成使其一体化。在传感器元件101的一前端部且是在第二固体电解质层6的下表面与第一固体电解质层4的上表面之间，以按以下顺序连通的形态邻接形成有气体导入口10、第一扩散速度控制部11、缓冲空间12、第二扩散速度控制部13、第一内部空腔20、第三扩散速度控制部30、以及第二内部空腔40。气体导入口10、缓冲空间12、第一内部空腔20、以及第二内部空腔40是利用将隔离层5挖穿而成的形态来形成出传感器元件101内部的空间，其中，传感器元件101内部的空间的上部是被第二固体电解质层6的下表面所隔开，传感器元件101内部的空间的下部是被第一固体电解质层4的上表面所隔开，传感器元件101内部的空间的侧部是被隔离层5的侧面所隔开。第一扩散速度控制部11、第二扩散速度控制部13、以及第三扩散速度控制部30均设置成2条横长的(开口在与附图垂直的方向上具有长度方向的)狭缝。此外，也将从气体导入口10至第二内部空腔40为止的部位称为气体流通部。另外，在比气体流通部远离前端侧的位置，在第三基板层3的上表面与隔离层5的下表面之间且是在侧部被第一固体电解质层4的侧面所隔开的位置，设置有基准气体导入空间43。例如，大气作为测定NOx浓度时的基准气体而被导入到基准气体导入空间43。大气导入层48是由多孔质氧化铝构成的层，基准气体通过基准气体导入空间43而被导入到大气导入层48。另外，大气导入层48形成为被覆基准电极42。基准电极42是：以被第三基板层3的上表面和第一固体电解质层4所夹持的形态来形成的电极，如上所述，在其周围设置有：与基准气体导入空间43相连接的大气导入层48。另外，如后所述，可以使用基准电极42，来测定第一内部空腔20内、第二内部空腔40内的氧浓度(氧分压)。在气体流通部，气体导入口10是相对于外部空间而言呈开口的部位，被测定气体经过该气体导入口10而从外部空间进入到传感器元件101内。第一扩散速度控制部11是对从气体导入口10进入的被测定气体赋予规定的扩散阻力的部位。缓冲空间12是为了将从第一扩散速度控制部11导入的被测定气体向第二扩散速度控制部13引导而设置的空间。第二扩散速度控制部13是对从缓冲空间12向第一内部空腔20导入的被测定气体赋予规定的扩散阻力的部位。在被测定气体从传感器元件101外部导入至第一内部空腔20内时，因外部空间中的被测定气体的压力变化(被测定气体为汽车的尾气的情况下，是排气压的脉动)而从气体导入口10急剧进入到传感器元件101内部的被测定气体不是直接被导入到第一内部空腔20，而是经过第一扩散速度控制部11、缓冲空间12、第二扩散速度控制部13之后消除了被测定气体的浓度变化，然后被导入到第一内部空腔20。由此，向第一内部空腔20导入的被测定气体的浓度变化为几乎可以忽视的程度。第一内部空腔20设置成：用于对通过第二扩散速度控制部13而导入的被测定气体中的氧分压进行调整的空间。通过主泵单元21工作，来调整该氧分压。主泵单元21是由内侧泵电极22、外侧泵电极23、以及被这些电极夹持的第二固体电解质层6构成的电化学泵单元，其中，内侧泵电极22具有面向第一内部空腔20的且设置于第二固体电解质层6下表面的大致整面的顶部电极部22a，外侧泵电极23是以在第二固体电解质层6的上表面(传感器元件101的一侧主面)的与顶部电极部22a相对应的区域而暴露于外部空间中的形态来设置的。内侧泵电极22被形成为：横跨于划分出第一内部空腔20的上下的固体电解质层(第二固体电解质层6及第一固体电解质层4)及提供侧壁的隔离层5。具体而言，在提供第一内部空腔20顶面的第二固体电解质层6的下表面形成有顶部电极部22a，另外，在提供底面的第一固体电解质层4的上表面形成有底部电极部22b，并且，以将顶部电极部22a和底部电极部22b连接起来的方式，侧部电极部22c(图2)被形成于构成第一内部空腔20的两个侧壁部的隔离层5的侧壁面(内表面)，从而，在该侧部电极部的配置部位，配置成隧道形态的构造。内侧泵电极22和外侧泵电极23形成为多孔质金属陶瓷电极(例如包含有1％Au的Pt与ZrO2的金属陶瓷电极)。此外，与被测定气体接触的内侧泵电极22是使用减弱了针对被测定气体中的NOx成分的还原能力的材料而形成的。在主泵单元21，通过可变电源24，向内侧泵电极22与外侧泵电极23之间外加所期望的泵电压Vp0，使泵电流Ip0沿着正方向或者负方向在内侧泵电极22与外侧泵电极23之间流通，由此，能够将第一内部空腔20内的氧汲出到外部空间，或者，将外部空间的氧汲入第一内部空腔20。另外，为了检测出第一内部空腔20的气氛中的氧浓度(氧分压)，由内侧泵电极22、第二固体电解质层6、隔离层5、第一固体电解质层4、第三基板层3、以及基准电极42来构成电化学传感器单元，亦即，来构成主泵控制用氧分压检测传感器单元80。通过测定主泵控制用氧分压检测传感器单元80中的电动势V0，可知第一内部空腔20内的氧浓度(氧分压)。此外，通过以电动势V0恒定的方式对Vp0进行反馈控制，来控制泵电流Ip0。由此，第一内部空腔20内的氧浓度被保持在规定的恒定值。第三扩散速度控制部30是下述的部位，即：对在第一内部空腔20处利用主泵单元21的动作来控制氧浓度(氧分压)之后的被测定气体赋予规定的扩散阻力，从而将该被测定气体导入到第二内部空腔40的部位。第二内部空腔40设置成用于进行下述处理的空间，即：经过第三扩散速度控制部30而被导入的被测定气体中的氮氧化物(NOx)浓度的测定所涉及的处理。NOx浓度的测定主要是在利用辅助泵单元50调整了氧浓度之后的第二内部空腔40中，进一步通过测定用泵单元41进行动作来实施的。第二内部空腔40中，利用辅助泵单元50对预先在第一内部空腔20中调整了氧浓度(氧分压)后又通过第三扩散速度控制部而被导入的被测定气体再次进行氧分压的调整。由此，能够将第二内部空腔40内的氧浓度高精度地保持恒定，因此，该气体传感器100中，能够高精度地测定NOx浓度。辅助泵单元50是由具有顶部电极部51a的辅助泵电极51、外侧泵电极23(不限于外侧泵电极23，只要是传感器元件101和外侧的适当电极即可)、以及第二固体电解质层6构成的辅助性的电化学泵单元，其中，顶部电极部51a设置于：面向第二内部空腔40的第二固体电解质层6下表面的大致整体。辅助泵电极51在第二内部空腔40内配置成：与设置于前面的第一内部空腔20内的内侧泵电极22同样的隧道形态的构造。亦即，在提供第二内部空腔40顶面的第二固体电解质层6形成有顶部电极部51a，另外，在提供第二内部空腔40底面的第一固体电解质层4形成有底部电极部51b，并且，将顶部电极部51a和底部电极部51b连结起来的侧部电极部(省略图示)分别形成于提供第二内部空腔40侧壁的隔离层5的两个壁面，由此，成为隧道形态的构造。此外，对于辅助泵电极51，与内侧泵电极22同样地也是使用减弱了针对被测定气体中的NOx成分的还原能力的材料，来形成的。在辅助泵单元50，向辅助泵电极51与外侧泵电极23之间外加所期望的电压Vp1，由此，能够将第二内部空腔40内的气氛中的氧汲出到外部空间，或者，从外部空间汲入到第二内部空腔40内。另外，为了控制第二内部空腔40内的气氛中的氧分压，由辅助泵电极51、基准电极42、第二固体电解质层6、隔离层5、第一固体电解质层4、以及第三基板层3，来构成电化学传感器单元亦即辅助泵控制用氧分压检测传感器单元81。利用基于该辅助泵控制用氧分压检测传感器单元81所检测的电动势V1而被控制电压的可变电源52，辅助泵单元50进行泵送。由此，第二内部空腔40内的气氛中的氧分压被控制至：实质上对NOx的测定没有影响的较低的分压。另外，与此同时，其泵电流Ip1用于控制主泵控制用氧分压检测传感器单元80的电动势。具体而言，泵电流Ip1作为控制信号而被输入于主泵控制用氧分压检测传感器单元80，控制其电动势V0，由此，控制为从第三扩散速度控制部30导入到第二内部空腔40内的被测定气体中的氧分压的梯度呈始终恒定的。在作为NOx传感器而使用时，第二内部空腔40内的氧浓度根据主泵单元21和辅助泵单元50的工作而被保持在约0.001ppm左右的恒定的值。测定用泵单元41在第二内部空腔40内进行被测定气体中的NOx浓度的测定。测定用泵单元41是由测定电极44、外侧泵电极23、第二固体电解质层6、隔离层5、以及第一固体电解质层4构成的电化学泵单元，其中测定电极44被设置于面向第二内部空腔40的第一固体电解质层4的上表面且是远离第三扩散速度控制部30的位置。测定电极44是多孔质金属陶瓷电极。测定电极44还作为对第二内部空腔40内的气氛中所存在的NOx进行还原的NOx还原催化剂而发挥作用。此外，测定电极44被第四扩散速度控制部45被覆。第四扩散速度控制部45是由以氧化铝(Al2O3)为主成分的多孔体构成的膜。第四扩散速度控制部45承担着限制流入至测定电极44的NOx的量的作用，并且，还作为测定电极44的保护膜而发挥作用。在测定用泵单元41，能够将因测定电极44的周围的气氛中的氮氧化物分解而产生的氧汲出，从而将其生成量作为泵电流Ip2而检测出。另外，为了检测出测定电极44的周围的氧分压，由第二固体电解质层6、隔离层5、第一固体电解质层4、第三基板层3、测定电极44、以及基准电极42，来构成电化学传感器单元亦即测定用泵控制用氧分压检测传感器单元82。基于测定用泵控制用氧分压检测传感器单元82检侧出的电动势V2，来控制可变电源46。导入到第二内部空腔40内的被测定气体在氧分压被控制的状况下通过第四扩散速度控制部45而到达测定电极44。测定电极44的周围的被测定气体中的氮氧化物被还原(2NO→N2+O2)而生成氧。并且，该生成的氧被测定用泵单元41泵送，此时，对可变电源46的电压Vp2进行控制，以使得测定用泵控制用氧分压检测传感器单元82所检测的控制电压V2为恒定。在测定电极44的周围所生成的氧的量与被测定气体中的氮氧化物的浓度成正比例，因此，使用测定用泵单元41中的泵电流Ip2，来计算出被测定气体中的氮氧化物浓度。另外，如果将测定电极44、第一固体电解质层4、第三基板层3、以及基准电极42组合而构成氧分压检测机构来作为电化学传感器单元的话，则能够检测出与下述差值相对应的电动势，由此，也能够求出被测定气体中的NOx成分的浓度，即，该差值是指：因测定电极44的周围的气氛中的NOx成分的还原而生成的氧的量、和基准大气中所包含的氧的量之间的差值。另外，由第二固体电解质层6、隔离层5、第一固体电解质层4、第三基板层3、外侧泵电极23、以及基准电极42来构成电化学传感器单元83，能够利用由该传感器单元83得到的电动势Vref来检测出传感器外部的被测定气体中的氧分压。在具有这样的结构的气体传感器100中，通过使主泵单元21和辅助泵单元50进行工作而将氧分压始终保持在恒定的低值(实质上对NOx的测定没有影响的值)的被测定气体被提供给测定用泵单元41。并且，因测定电极44中的NOx的还原而生成氧，并且通过所生成的氧从测定用泵单元41汲出而流通的泵电流Ip2与被测定气体中的NOx的浓度大致成正比例，基于此，能够获知被测定气体中的NOx浓度。＜加热器部＞传感器元件101还具备加热器部70，其承担着对传感器元件101进行加热并保温的温度调整作用，以便提高构成基体部的固体电解质的氧离子传导性。图3是表示加热器部70的主要部分的概略的平面配置的图。加热器部70具备：加热器电极71(71a、71b、71c)、加热器部件72、加热器导线72a(72a1、72a2)、电阻检测导线72b、通孔73、以及加热器绝缘层74。但是，图3中，省略了通孔73和加热器绝缘层74。加热器部70除了加热器电极71以外，均埋设于传感器元件101的基体部。加热器电极71(71a、71b、71c)是形成为与第一基板层1的下表面(传感器元件101的另一侧主面)相接触的形态的电极。加热器部件72是设置于第二基板层2与第三基板层3之间的电阻发热体。加热器部件72从传感器元件101的外部并通过作为通电路径的加热器电极71、通孔73、以及加热器导线72a而被供电，由此，进行发热。加热器部件72由Pt形成，或者以Pt为主成分而形成。加热器部件72以在元件厚度方向上与气体流通部对置的方式埋设于传感器元件101的气体流通部所在侧的规定范围。加热器部件72设置成厚度为10μm～20μm左右。与加热器部件72的两端连接的1对加热器导线(加热器导线72a1和加热器导线72a2)设置成：具有大致相同的形状，亦即，两者的电阻值相同。加热器导线72a1、72a2分别经由相对应的通孔73而与不同的加热器电极71a、71b连接。此外，电阻检测导线72b设置成从加热器部件72与一侧的加热器导线72a2之间的连接部75引出的形态。此外，电阻检测导线72b的电阻值可以忽视。电阻检测导线72b经由相对应的通孔73而与加热器电极71c连接。在传感器元件101中，通过使电流在加热器电极71a、71b之间流通，并利用加热器部件72进行加热，从而能够将传感器元件101的各部分加热到规定的温度并保温。具体而言，传感器元件101被加热成：气体流通部附近的固体电解质的温度为750℃～950℃左右。通过该加热，传感器元件101中构成基体部的固体电解质的氧离子传导性得到提高。加热器导线72a1和加热器导线72a2的电阻值相同，电阻检测导线72b的电阻值可以忽视，因此，在将加热器电极71a、71b之间的电阻值设为R1，将加热器电极71b、71c之间的电阻值设为R2的情况下，由(1)式计算出加热器部件72的电阻值(加热器电阻值)RH。加热器电阻值用于控制：利用加热器部件72进行加热时的加热温度。RH＝R1－R2····(1)另外，从以下观点考虑来确定上述的加热器部件72的厚度，即：加热器电阻值为从传感器元件101的性能、寿命等观点来确定的规定范围内的值的观点。加热器绝缘层74是形成为覆盖加热器部件72的形态的绝缘层。加热器绝缘层74是为了得到第二基板层2与加热器部件72之间的电绝缘性、及、第三基板层3与加热器部件72之间的电绝缘性的目的而形成的。加热器绝缘层74以70μm～110μm左右的厚度设置于距离传感器元件101的前端面及侧面200μm～700μm左右的位置。但是，加热器绝缘层74的厚度无需恒定，在加热器部件72存在的部位和不存在的部位可以不同。加热器绝缘层74以合计97wt％～100wt％的重量比而包含MgO、MgAl2O4(尖晶石)以及Mg4Nb2O9作为主成分。其中，分别以30wt％～60wt％的重量比来包含MgO和MgAl2O4。另外，以0.5wt％～15wt％的重量比来包含Mg4Nb2O9。以下，将与加热器绝缘层74的主成分的重量比相关的这些要件称为主成分重量比条件。此外，MgO和MgAl2O4的重量比无需相同。本实施方式中，满足该主成分重量比条件的加热器绝缘层74设置成气孔率为4.0％以下的致密化层。加热器绝缘层74除了主成分之外还包含Si的化合物及Ba的化合物作为副成分，其中Si及Ba源自于作为烧结助剂而包含在原料粉末中的SiO2及BaCO3。按在该加热器绝缘层74中满足上述的主成分重量比条件的方式而将加热器绝缘层形成用的原料进行混合，并且，使最终得到传感器元件101时的烧成条件为特定的烧成条件，由此，实现加热器绝缘层74的气孔率为4.0％以下。下文，对详细内容进行说明。此外，本实施方式中，对与传感器元件101的包含加热器部件72在内的长度方向垂直的截面进行研磨，然后，利用SEM进行拍摄，对得到的SEM图像进行二值化处理，由此，计算出加热器绝缘层74的气孔率。加热器绝缘层74设置成致密化层是为了防止：在传感器元件101的使用时，构成加热器部件72的Pt向加热器绝缘层74的气孔内扩散。本实施方式所涉及的传感器元件101中，通过以气孔率为4.0％以下的致密化层的形式具备加热器绝缘层74，即便在持续地使用传感器元件101的情况下，也能够适当地抑制由Pt扩散所引起的加热器部件72损伤。因此，与现有的传感器元件相比，实现了长寿命化。此外，实际上使使用一定时间后的传感器元件101的加热器绝缘层74暴露出来，利用SEM等对该露出的加热器绝缘层进行图像观察及组成分析，由此，能够直接地确认来自加热器部件72的Pt有无扩散，除此以外，还能够由以下面的(2)式计算出的加热器电阻值R的上升率(电阻上升率)，进行把握，并且，加热器电阻值R是以使用前(初期)的加热器电阻值R0为基准时的使用后的加热器电阻值R。电阻上升率(％)＝100×(R－R0)/R0····(2)虽然加热器电阻值为从一侧的加热器电极71至另一侧的加热器电极71为止的加热器电流的路径中的电阻值，但是，预先确认其变化的主要原因是来自加热器部件72的Pt发生扩散。因此，在使用初期和使用后，均测定加热器电阻值，判断以(2)式计算出的电阻上升率是否超过规定的阈值，由此，即便不破坏传感器元件101，也能够通过使用传感器元件101来判断Pt是否从加热器部件72中扩散。具体而言，在电阻上升率为2％以上的情况下，判断为Pt已从加热器部件72中扩散。在本实施方式所涉及的、加热器绝缘层74的气孔率为4.0％以下的传感器元件101中，以(2)式计算出的电阻上升率被抑制为低于2％。此外，本实施方式所涉及的传感器元件101中，加热器绝缘层74的至少900℃下的热膨胀系数(线膨胀系数)满足10.3～12.3(×10－6/℃)的范围。该热膨胀系数的值与在传感器元件101中构成固体电解质层的氧化锆的热膨胀系数(大致为10～11(×10－6/℃))为相同的程度。通过按加热器绝缘层74满足主成分重量比条件的方式而将加热器绝缘层形成用的原料进行混合，也能够实现该热膨胀系数的值。此外，在加热器绝缘层74中，存在如下倾向：MgO相对于MgAl2O4的重量比越大，热膨胀系数越大；MgO相对于MgAl2O4的重量比越小，热膨胀系数越小。即，在本实施方式所涉及的传感器元件101中，加热器绝缘层74配备成致密化层而具有与周围的固体电解质层(例如第二基板层2及第三基板层3)相同程度的热膨胀系数。此外，本实施方式中，将从传感器元件101切出加热器绝缘层74的部分而得到的试样作为测试试样，利用热机械分析装置(TMA)，求出加热器绝缘层74的热膨胀系数。像专利文献5中也言及那样，以往，在与本实施方式所涉及的传感器元件101同样的平板状的传感器元件中，将通常的氧化铝(热膨胀系数：大致为7～9(×10－6/℃))作为绝缘材料而使用于加热器绝缘层的主成分材料中，并将该加热器绝缘层设置成致密化层的情况下，反复进行所谓使用时的加热和使用后的冷却这种温度循环，其结果，有时会发生由加热器绝缘层与固体电解质层的热膨胀系数差所引起的开裂。针对于此，本实施方式所涉及的传感器元件101是将加热器绝缘层74的热膨胀系数被调整为上述的范围的值，由此，加热器绝缘层74与固体电解质层(特别是第二基板层2及第三基板层3)的热膨胀系数差变小。因此，具有呈平板状且被致密化的加热器绝缘层74，而且，由该热膨胀系数差所引起的开裂的发生得到了适当的抑制。即，本实施方式所涉及的传感器元件101从抑制Pt扩散以及抑制开裂发生的观点考虑，也可以说实现了长寿命化。＜传感器元件的制造工艺＞接下来，对制造具有如上所述的结构及特征的传感器元件101的工艺进行说明。在本实施方式中，形成由生片构成的层叠体，并将该层叠体切断、烧成，由此，制作传感器元件101，其中，所述生片包含氧化锆等氧离子传导性固体电解质来作为陶瓷成分。以下，以制作图1所示的包含6个层的传感器元件101的情形为例进行说明。这种情况下，准备出与第一基板层1、第二基板层2、第三基板层3、第一固体电解质层4、隔离层5、以及第二固体电解质层6相对应的6块生片。图4是表示制作传感器元件101时的处理流程的图。图5是更详细地表示加热器部件72和加热器绝缘层74的形成所涉及的顺序的图。在制作传感器元件101的情况下，首先，准备没有形成图案的生片亦即半成品片材(省略图示)(步骤S1)。在制作包含6个层的传感器元件101的情况下，与各层对应地准备6块半成品片材。半成品片材设置有：印刷时、层叠时的定位用的多个片材孔。该片材孔在图案形成之前的半成品片材的阶段，通过利用冲孔装置的冲孔处理等预先形成。此外，在所对应的层为构成内部空间的生片的情况下，也通过同样的冲孔处理等预先设置与该内部空间相对应的贯通部。另外，与传感器元件101的各层相对应的各半成品片材的厚度无需完全相同。当准备好与各层相对应的半成品片材时，对各半成品片材进行图案印刷、干燥处理(步骤S2)。对于图案、接合剂的印刷，可以利用公知的丝网印刷技术。另外，对于印刷后的干燥处理，也可以利用公知的干燥方法。例如，在形成成为加热器部件72、加热器导线72a以及电阻检测导线72b的图案(以下为加热器图案)和成为加热器绝缘层74的图案时，如图5所示，首先，准备出：在烧成后成为第二基板层2的半成品片材，作为印刷对象(步骤S21)。此外，考虑到因为反复印刷所导致的半成品片材变形等，也可以为如下方案：预先准备出成为第一基板层1的半成品片材和成为第二基板层2的半成品片材层叠而得到的片材(现有层叠片材)。当准备好这些半成品片材或者现有层叠片材时，在其上，按规定的图案印刷出加热器绝缘层形成用的糊(以下称为绝缘糊)，以便形成加热器绝缘层74中的与第二基板层2相邻的部分(步骤S22)。可以根据欲形成的加热器绝缘层74的厚度，来反复进行多次该印刷。作为加热器绝缘层形成用的绝缘糊，使用如下得到的物质，即：预先将也作为加热器绝缘层74的主成分的MgO及MgAl2O4、和作为烧结助剂而被添加的SiO2、BaCO3、及Nb2O5进行湿式混合，然后，粉碎并使其干燥，由此，得到无机混合粉末，将该无机混合粉末和预先溶解的粘合剂成分(分散剂、有机溶剂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、以及非离子性表面活性剂)进行混合，并调整为规定的粘度而得到的物质。此外，在加热器绝缘层74中与MgO及MgAl2O4一同作为主成分而存在的Mg4Nb2O9是在后续的烧成工艺中由原料粉末的反应而生成的。此时，作为MgO和MgAl2O4的原料粉末，均使用了平均粒径为0.1μm～50μm左右的原料粉末。另外，作为Nb2O5的原料粉末，使用了平均粒径为0.1μm～20μm左右的原料粉末。另外，为了使加热器绝缘层74满足上述的主成分重量比条件，要求原料粉末的重量比至少满足以下的范围。当然了，合计的重量比为100wt％。MgO：39.0wt％～61.0wt％；MgAl2O4：32.0wt％～56.0wt％；Nb2O5：0.3wt％～10.0wt％；SiO2及BaCO3：合计3wt％以下。通过满足这些要件，能够设置：致密成气孔率为4.0％以下并可抑制Pt扩散且热膨胀系数与氧化锆为相同程度的加热器绝缘层74。在不满足上述的要件的情况下，很难形成：致密成可抑制Pt扩散的程度且热膨胀系数与氧化锆为相同程度的加热器绝缘层74。当利用绝缘糊印刷了图案时，接下来，在其上，层叠印刷加热器图案形成用的糊，以便形成加热器图案(步骤S23)。此外，在形成加热器图案时，可以根据形成对象(加热器部件72、加热器导线72a以及电阻检测导线72b)而使用不同的糊。最后，再次按规定的图案印刷绝缘糊，以便形成：加热器绝缘层74中的与第三基板层3相邻的部分(步骤S24)。此时，使得加热器图案在与由之前印刷的绝缘糊形成的图案之间隐藏起来。在不存在加热器图案的部位，由后来印刷的绝缘糊形成的图案会重叠在由之前印刷的绝缘糊形成的图案之上。对于该印刷，也可以根据欲形成的加热器绝缘层74的厚度，来反复进行多次。更详细而言，鉴于烧成时的收缩，在最终得到的传感器元件101中，以传感器元件101的长度以外的条件得到满足的形态，利用绝缘糊以及加热器图案形成用的糊，来形成图案。此外，同样地，在最终得到的传感器元件101中以预先确定的尺寸形成了形成对象物的条件，来形成各种电极等的图案。当针对各半成品片材的图案印刷结束时，进行：用于将与各层相对应的生片彼此层叠、接合的接合用糊的印刷、干燥处理(步骤S3)。接下来，将涂布有接合剂的生片按规定的顺序堆叠，通过赋予规定的温度、压力条件而使其压接，进行使其成为一个层叠体的压接处理(步骤S4)。通过该压接处理，得到下述的状态，即，加热器图案以及被覆该加热器图案的加热器绝缘层形成用的图案被夹持在：烧成后成为第二基板层2的生片和成为第三基板层3的生片之间的状态。具体而言，一边利用片材孔进行定位，一边将作为层叠对象的生片堆叠于未图示的规定的层叠夹具并保持，通过公知的液压机等层叠机，按照层叠夹具来进行加热、加压，由此，进行层叠。进行加热、加压的压力、温度、时间虽说也依赖于所使用的层叠机，但是，只要按能够实现良好的层叠来确定适当的条件即可。当如上所述得到了层叠体时，接下来，将该层叠体的多处切断而切成传感器元件101的各单元(称为元件体)(步骤S5)。更详细而言，鉴于烧成时的收缩，按照最终得到的传感器元件101的长度能够满足上述的传感器元件尺寸条件的方式，进行该切断。将切出的元件体在1300℃～1500℃左右的烧成温度下进行烧成(步骤S6)。由此，生成：具备热膨胀系数为10.3～12.3(×10－6/℃)的加热器绝缘层74的传感器元件101，而且，加热器绝缘层74又是气孔率为4.0％以下的致密化层。这样得到的传感器元件101被收纳于规定的壳体，安装于气体传感器100的主体(未图示)。如上所述，根据本实施方式，在包含固体电解质的基体部的内部具有加热器部的平板状的传感器元件中，将加热器绝缘层设置成致密化层且使加热器绝缘层具有与周围的固体电解质层为相同程度的热膨胀系数。具体而言，设置成气孔率为4.0％以下，且以合计97wt％～100wt％的重量比包含作为主成分的MgO、MgAl2O4以及Mg4Nb2O9，分别以30wt％～60wt％的重量比包含MgO和MgAl2O4，以0.5wt％～15wt％的重量比包含Mg4Nb2O9。由此，下述情形下的Pt的扩散、和由固体电解质层与加热器绝缘层的热膨胀系数差所引起的开裂发生得到适当的抑制，所述情形是指：该传感器元件持续地使用，且反复进行所谓使用时的加热和使用后的冷却这种温度循环的情形。即，根据本实施方式，平板状的传感器元件的长寿命化得以实现。＜变形例＞上述的实施方式中，以传感器元件101为配备于限制电流型的NOx传感器上的串联2室构造型的平板状的传感器元件的情形为例进行了说明。不过，对于通过将加热器绝缘层设置成气孔率为4.0％以下且热膨胀系数与周围的固体电解质层为相同程度从而实现传感器元件的长寿命化的方案，能够适用于具有同样的结构且对其它气体种类进行的传感器元件就不用说了，还可以适用于传感器部和加热器部一体地构成的各种平板状的传感器元件。例如，可以为：适用于具有3个内部空腔的配备于限制电流型的气体传感器的传感器元件的方案，也可以为：适用于内部空腔的配置方式与上述的实施方式不同的传感器元件的方案，还可以为：适用于配备于混合电位型的气体传感器的传感器元件的方案。【实施例】作为实施例1～实施例8，制作了虽然加热器绝缘层74满足主成分重量比条件、但MgO、MgAl2O4(尖晶石)以及Mg4Nb2O9的重量比不同的8种传感器元件101。对于各个传感器元件101，测定了加热器绝缘层74的气孔率和热膨胀系数。另外，进行了使加热器部70的加热长时间持续的耐久试验，并评价了试验后的状态。用于加热器绝缘层74形成方面的绝缘糊的制作是如下进行的。首先，在容积1L的聚乙烯锅内投入：MgO及MgAl2O4(尖晶石)的粉末、SiO2、BaCO3及Nb2O5的粉末、作为溶剂的IPA、以及Al2O3制的球石，使该聚乙烯锅以100rpm的转数混合24小时，得到混合物，使得到的混合物干燥，得到无机混合粉末。利用自动公转搅拌机，将该无机混合粉末、和通过自动公转搅拌机被搅拌4分钟而溶解的粘合剂成分(分散剂、有机溶剂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、及非离子性表面活性剂)又使用Al2O3制的球石来进行搅拌、混合15分钟，由此，得到破碎度为50μm以下且粘度为20～40Pa·s的绝缘糊。将实施例1～实施例8中的原料的重量比(单位：wt％)示出于表1。此外，任一情形下，均使SiO2和BaCO3的重量比各为1.5wt％，由此，最终得到的加热器绝缘层中主成分相对于主成分与副成分的总和100wt％的重量比的合计为97wt％。【表1】原料实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7实施例8MgO46.553.037.061.042.039.049.059.7MgAl2O446.540.056.032.045.057.738.037.0Nb2O54.04.04.04.010.00.310.00.3SiO21.51.51.51.51.51.51.51.5BaCO31.51.51.51.51.51.51.51.5利用特沃尔德(Rietveld)解析，确定了加热器绝缘层74中的主成分的重量比。具体而言，将从传感器元件101中切出的加热器绝缘层74的部分作为测试试样，在2θ＝10°～80°的范围内进行X射线衍射(XRD)测定(2θ/θ测定)，以得到的XRD衍射图案为对象，进行Rietveld解析。作为结晶相，使用了MgO(参照产业技术综合研究所HP结晶结构图库)、MgAl2O4(ICSD24766)、Mg4Nb2O9(COD1526786)。作为解析软件，使用了BrukerAXS制的TOPAS。另外，使加热器绝缘层74的气孔率为2.5％。这是通过为了得到各个传感器元件101而使元件体的烧成温度为1400℃来实现的。此外，如下地确定了加热器绝缘层74的气孔率。首先，对与传感器元件101长度方向垂直且包含加热器部件72在内的截面按没有脱粒的方式进行研磨，针对由此进行研磨而得到的面，拍摄SEM图像(背散射电子图像、倍率1000倍、120万像素)。该截面SEM图像中，将加热器绝缘层74的截面中面积为2000μm2以上的2个区域确定为气孔率计算区域，对于这2个区域，分别利用图像处理计算出气孔率。然后，将得到的2个值的平均值作为该实施例或者比较例的气孔率。作为软件，使用了Image-ProPremier9.2(日本Roper公司制)，利用图像处理，计算出气孔率。具体而言，对于各个气孔率计算区域，按气孔以外的部分为掩模区域的方式进行二值化及掩模图像生成，对于掩模区域以外的区域，求出面积比(％)，将其值作为该气孔率计算区域的气孔率。另外，将从传感器元件101中切出的加热器绝缘层74的部分作为测试试样，将氧化铝作为基准物质，利用热机械分析装置(株式会社理学制、TMA8310)，从室温开始以10℃/分钟至900℃，反复进行2次升降温，根据第二次的40℃下的与初期尺寸之间的比例(L0(％))、以及900℃下的与初期尺寸之间的比例(L1(％))，利用以下的式子，求出热膨胀系数。热膨胀系数(×10－6/℃)＝104×(L1－L0)/(900(℃)－40(℃))在将加热器部件72的加热于900℃持续2000小时的条件下进行耐久试验。对于该耐久试验后的传感器元件101，除了确认有无开裂发生、和基于SEM图像而确认加热器绝缘层74中有无Pt扩散以外，还在试验前后测定加热器电阻值，将该测定结果代入(2)式，由此，计算出试验后的电阻上升率。另外，作为比较例1，使得用于获得传感器元件101的元件体的烧成温度为1280℃，除此以外，与实施例1同样地制作传感器元件101。另外，作为比较例2及比较例3，使MgO和MgAl2O4的重量比偏离主成分重量比条件，除此以外，与实施例1同样地制作传感器元件101。此外，作为比较例4，使Mg4Nb2O9的重量比低于主成分重量比条件中的下限值，除此以外，与实施例1同样地制作传感器元件101。此外，作为比较例5，使用了适合于形成多孔质氧化铝(Al2O3)层的、且以氧化铝(Al2O3)为主成分的绝缘糊，来形成加热器绝缘层74，除此以外，在与实施例1～实施例8相同的条件下，制作了传感器元件101。在该绝缘糊中，作为原料的氧化铝的平均粒径为0.5μm～1.0μm，比表面积为70m2/g～100m2/g左右。此外，作为比较例6，使用了适合于形成致密氧化铝(Al2O3)层的、且以氧化铝(Al2O3)为主成分的绝缘糊，来形成加热器绝缘层74，除此以外，在与实施例1～实施例8相同的条件下，制作了传感器元件101。在该绝缘糊中，作为原料的氧化铝为α－氧化铝，且平均粒径为0.05μm～0.4μm，比表面积为10m2/g～30m2/g左右。将比较例1～比较例6中的原料的重量比(单位：wt％)示于表2。【表2】原料粒径(μm)比较例1比较例2比较例3比较例4比较例5比较例6MgO0.1～5046.533.065.048.5--MgAl2O40.1～5046.560.028.048.5--Nb2O50.1～204.04.04.00.1--Al2O30.5～1.0----97.097.0SiO20.5～1.01.51.51.51.51.51.5BaCO30.05～0.41.51.51.51.51.51.5对于比较例1～比较例6所涉及的传感器元件101，与实施例1～实施例8所涉及的传感器元件同样地，也测定了加热器绝缘层74的气孔率和热膨胀系数，并且，进行了使加热器部70的加热长时间持续的耐久试验，并评价了试验后的状态。对于实施例1～实施例8所涉及的传感器元件101，将加热器绝缘层74的气孔率、主成分的重量比以及热膨胀系数、各种评价结果一览地示于表3。另外，对于比较例1～比较例6所涉及的传感器元件101，将加热器绝缘层74的气孔率、主成分的重量比以及热膨胀系数、各种评价结果一览地示于表4。此外，表3及表4中，将加热器绝缘层74仅记载为“绝缘层”。【表3】【表4】对实施例1～实施例8及比较例1～比较例4进行对比，首先，加热器绝缘层74的气孔率为4.0％以下的2.5％、且热膨胀系数为10.3～12.3(×10－6/℃)的范围内的值的实施例1～实施例8中，在耐久试验后，均没有确认到开裂的发生和Pt的扩散。另外，电阻上升率均低于2％。与此相对，比较例1及比较例4所涉及的传感器元件101中，虽然加热器绝缘层74的热膨胀系数为10.5(×10－6/℃)及10.6(×10－6/℃)，与实施例1为相同程度，但是，气孔率为4.3％及4.6％，超过了4.0％。对于这些传感器元件101，在耐久试验后，虽然没有确认到开裂的发生，但是确认到了Pt的扩散。另外，电阻上升率为2.4％及2.6％，超过了2％。将该比较例1及比较例4的结果、和实施例1～实施例8的结果合并考虑，可以说：在加热器绝缘层74的气孔率超过4.0％的情况下，Pt的扩散得不到抑制。另外，对于热膨胀系数保留在10.1(×10－6/℃)的比较例2的传感器元件101、和热膨胀系数较大且为12.8(×10－6/℃)的比较例3的传感器元件101，虽然加热器绝缘层74的气孔率均低于4.0％，但是，在耐久试验后，同时确认到了开裂的发生和Pt的扩散。另外，电阻上升率超过了2％。认为在比较例2及比较例3所涉及的传感器元件101发生开裂的原因在于：与实施例1～实施例8相比，加热器绝缘层74与周围的固体电解质层(特别是第二基板层2及第三基板层3)的热膨胀系数差较大，由该热膨胀系数差所引起的应力没有得到充分缓和。另外，认为：无论加热器绝缘层74设置成气孔率较小的致密化层与否，发生Pt扩散的原因在于发生了经由于所形成的开裂的扩散。将该比较例2及比较例3的结果和实施例1～实施例8、比较例1以及比较例4的结果合并考虑，可以说：像上述的实施方式那样，将加热器绝缘层74设置成热膨胀系数为10.3～12.3(×10－6/℃)的范围内的值的致密化层，具体而言，按气孔率为4.0％以下且满足主成分重量比条件的方式设置加热器绝缘层74，这样设置对于同时实现抑制传感器元件101中的开裂和抑制Pt扩散而言是有效的。此外，在比较例5所涉及的传感器元件101中，加热器绝缘层74的气孔率为35.1％，大幅超过4.0％，而热膨胀系数的值停留在8.5(×10－6/℃)。虽然在耐久试验后确认到了Pt扩散，但是在耐久试验后没有发现开裂的发生。电阻上升率为2.0％以上。该比较例5的结果意味着：对于设置成多孔质层的加热器绝缘层74，虽然没有抑制Pt扩散的功能，但是具有缓和与周围的固体电解质层(特别是第二基板层2及第三基板层3)之间的应力的功能。另外，再考虑实施例1～实施例8及比较例1的结果，也可以说：比较例5的结果为间接地说明实施例1～实施例8所涉及的传感器元件101以与比较例5所涉及的传感器元件101不同的机械构成来抑制开裂发生的结果。此外，比较例6所涉及的传感器元件101中，加热器绝缘层74的气孔率为4.0％，但是，热膨胀系数停留在8.6(×10－6/℃)。另外，在耐久试验后，同时确认到Pt的扩散和开裂的发生。电阻上升率为2.0％以上。该比较例6的结果说明：与比较例2同样地，即便将加热器绝缘层74仅设置成致密化层，在热膨胀系数较小的情况下，也无法抑制开裂的发生，因此，也无法抑制Pt扩散。当前第1页1 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