特許 6706474 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】6706474

(24)【登録日】2020年5月20日

(45)【発行日】2020年6月10日

(54)【発明の名称】ガスセンサ

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/416 20060101AFI20200601BHJP

   G01N 27/409 20060101ALI20200601BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/416 331

   G01N27/416 371G

   G01N27/409 100

【請求項の数】10

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2015-192840(P2015-192840)

(22)【出願日】2015年9月30日

(65)【公開番号】特開2017-67587(P2017-67587A)

(43)【公開日】2017年4月6日

【審査請求日】2018年4月19日

(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】渡邉 悠介

(72)【発明者】

【氏名】村瀬 隆生

(72)【発明者】

【氏名】安居 将司

【審査官】 櫃本 研太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１１５７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２３２２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０９００６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００５／０９０９６０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００２−１６８８２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１２５４７６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平１０−１３２７７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／４０６−２７／４１９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

長尺な板状体形状であり、長さ方向を上下方向、幅方向を左右方向、厚さ方向を前後方向として、前側の面である前面及び後側の面である後面に配設された複数の導通電極を有するセンサ素子と、
前記複数の導通電極の各々に接触して導通している複数の接触金具と、
を備え、
前記導通電極のうち前記センサ素子の上下方向に沿った中心軸の左前側に位置する２以上の導通電極を左前電極とし、
前記導通電極のうち前記中心軸の右前側に位置する２以上の導通電極を右前電極とし、
前記導通電極のうち前記中心軸の左後側に位置する２以上の導通電極を左後電極とし、
前記導通電極のうち前記中心軸の右後側に位置する２以上の導通電極を右後電極とし、
前記接触金具から前記左前電極の各々に作用する前記中心軸周りのモーメントの和の絶対値をＭａ［Ｎ・ｍ］とし、
前記接触金具から前記右前電極の各々に作用する前記中心軸周りのモーメントの和の絶対値をＭｂ［Ｎ・ｍ］とし、
前記接触金具から前記左後電極の各々に作用する前記中心軸周りのモーメントの和の絶対値をＭｃ［Ｎ・ｍ］とし、
前記接触金具から前記右後電極の各々に作用する前記中心軸周りのモーメントの和の絶対値をＭｄ［Ｎ・ｍ］としたときに、
前記絶対値Ｍａと前記絶対値Ｍｃとのうち小さい方が、大きい方の０．８倍以上１倍以下であり、
前記絶対値Ｍｂと前記絶対値Ｍｄとのうち小さい方が、大きい方の０．８倍以上１倍以下であり、
前記複数の導通電極と前記複数の接触金具との各々の接触面積について、使用時の電圧及び電流が大きい導通電極における該接触面積が、使用時の電圧及び電流が小さい導通電極における該接触面積よりも大きい傾向となるように、各々の接触面積のうち少なくとも１つが他と異なっている、
ガスセンサ。

【請求項2】

前記絶対値Ｍａと前記絶対値Ｍｃとのうち小さい方が、大きい方の０．９倍以上であり、
前記絶対値Ｍｂと前記絶対値Ｍｄとのうち小さい方が、大きい方の０．９倍以上である、
請求項１に記載のガスセンサ。

【請求項3】

前記絶対値Ｍａと前記絶対値Ｍｂとのうち小さい方が、大きい方の０．５倍以上１倍以下であり、
前記絶対値Ｍｃと前記絶対値Ｍｄとのうち小さい方が、大きい方の０．５倍以上１倍以下である、
請求項１又は２に記載のガスセンサ。

【請求項4】

前記絶対値Ｍａと前記絶対値Ｍｂとのうち小さい方が、大きい方の０．８倍以上であり、
前記絶対値Ｍｃと前記絶対値Ｍｄとのうち小さい方が、大きい方の０．８倍以上である、
請求項３に記載のガスセンサ。

【請求項5】

前記絶対値Ｍａと前記絶対値Ｍｂとのうち小さい方が、大きい方の０．９倍以上であり、
前記絶対値Ｍｃと前記絶対値Ｍｄとのうち小さい方が、大きい方の０．９倍以上である、
請求項３又は４に記載のガスセンサ。

【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であって、
前記センサ素子が内部を軸方向に貫通しており、前記センサ素子を固定する固定部、
を備え、
前記複数の導通電極は、いずれも前記固定部に対して前記センサ素子の軸方向で同じ側に位置しており、
前記センサ素子のうち前記固定部に固定された最も前記導通電極側の部分の前後方向の中心を通り且つ左右方向に平行な軸を固定軸とし、
前記導通電極のうち前記センサ素子の前側に位置する４以上の導通電極を前側電極とし、
前記導通電極のうち前記センサ素子の後側に位置する４以上の導通電極を後側電極とし、
前記接触金具から前記前側電極の各々に作用する前記固定軸周りのモーメントの和の絶対値をＭＡ［Ｎ・ｍ］とし、
前記接触金具から前記後側電極の各々に作用する前記固定軸周りのモーメントの和の絶対値をＭＢ［Ｎ・ｍ］としたときに、
前記絶対値ＭＡと前記絶対値ＭＢとのうち小さい方が、大きい方の０．５倍以上１倍以下である、
ガスセンサ。

【請求項7】

前記絶対値ＭＡと前記絶対値ＭＢとのうち小さい方が、大きい方の０．８倍以上である、
請求項６に記載のガスセンサ。

【請求項8】

前記絶対値ＭＡと前記絶対値ＭＢとのうち小さい方が、大きい方の０．９倍以上である、
請求項６又は７に記載のガスセンサ。

【請求項9】

長尺な板状体形状であり、長さ方向を上下方向、幅方向を左右方向、厚さ方向を前後方向として、前側の面である前面及び後側の面である後面の少なくとも一方に配設された複数の導通電極を有するセンサ素子と、
前記複数の導通電極の各々に接触して導通している複数の接触金具と、
を備え、
前記導通電極のうち前記センサ素子の上下方向に沿った中心軸の左前側に位置する２以上の導通電極を左前電極とし、
前記導通電極のうち前記中心軸の右前側に位置する２以上の導通電極を右前電極とし、
前記導通電極のうち前記中心軸の左後側に位置する２以上の導通電極を左後電極とし、
前記導通電極のうち前記中心軸の右後側に位置する２以上の導通電極を右後電極とし、
前記接触金具から前記左前電極の各々に作用する前記中心軸周りのモーメントの和の絶対値をＭａ［Ｎ・ｍ］とし、
前記接触金具から前記右前電極の各々に作用する前記中心軸周りのモーメントの和の絶対値をＭｂ［Ｎ・ｍ］とし、
前記接触金具から前記左後電極の各々に作用する前記中心軸周りのモーメントの和の絶対値をＭｃ［Ｎ・ｍ］とし、
前記接触金具から前記右後電極の各々に作用する前記中心軸周りのモーメントの和の絶対値をＭｄ［Ｎ・ｍ］としたときに、
前記絶対値Ｍａと前記絶対値Ｍｂとのうち小さい方が、大きい方の０．８倍以上１倍以下であり、
前記絶対値Ｍｃと前記絶対値Ｍｄとのうち小さい方が、大きい方の０．８倍以上１倍以下であり、
前記複数の導通電極と前記複数の接触金具との各々の接触面積について、使用時の電圧及び電流が大きい導通電極における該接触面積が、使用時の電圧及び電流が小さい導通電極における該接触面積よりも大きい傾向となるように、各々の接触面積のうち少なくとも１つが他と異なっている、
ガスセンサ。

【請求項10】

長尺な板状体形状であり、長さ方向を上下方向、幅方向を左右方向、厚さ方向を前後方向として、前側の面である前面及び後側の面である後面に配設された複数の導通電極を有するセンサ素子と、
前記複数の導通電極の各々に接触して導通している複数の接触金具と、
前記センサ素子が内部を軸方向に貫通しており、前記センサ素子を固定する固定部と、
を備え、
前記複数の導通電極は、いずれも前記固定部に対して前記センサ素子の軸方向で同じ側に位置しており、
前記センサ素子のうち前記固定部に固定された最も前記導通電極側の部分の前後方向の中心を通り且つ左右方向に平行な軸を固定軸とし、
前記導通電極のうち前記センサ素子の前側に位置する４以上の導通電極を前側電極とし、
前記導通電極のうち前記センサ素子の後側に位置する４以上の導通電極を後側電極とし、
前記接触金具から前記前側電極の各々に作用する前記固定軸周りのモーメントの和の絶対値をＭＡ［Ｎ・ｍ］とし、
前記接触金具から前記後側電極の各々に作用する前記固定軸周りのモーメントの和の絶対値をＭＢ［Ｎ・ｍ］としたときに、
前記絶対値ＭＡと前記絶対値ＭＢとのうち小さい方が、大きい方の０．８倍以上１倍以下であり、
前記複数の導通電極と前記複数の接触金具との各々の接触面積について、使用時の電圧及び電流が大きい導通電極における該接触面積が、使用時の電圧及び電流が小さい導通電極における該接触面積よりも大きい傾向となるように、各々の接触面積のうち少なくとも１つが他と異なっている、
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】

従来、自動車の排気ガスなどの被測定ガスにおけるＮＯｘなどの特定ガス濃度を検出するガスセンサが知られている。例えば、特許文献１には、センサ素子と、センサ素子の基端側を覆う大気側絶縁碍子と、大気側絶縁碍子内部に配置された電極取り出しバネと、を備えた、を備えたガスセンサが記載されている。このガスセンサでは、電極取り出しバネがセンサ素子の端子部と当接しており、電極取り出しバネを介してセンサ素子の出力を取り出すことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４６７０１９７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、このようなガスセンサでは、電極取り出しバネなどの接触金具とセンサ素子の端子部（電極）との接触を保つため、接触金具がセンサ素子の電極を押圧している。しかし、この押圧力により、センサ素子に過大な力がかかると、センサ素子にクラックなどの破損が生じる場合があった。

【0005】

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、センサ素子の破損を抑制することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

すなわち、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。

【0007】

本発明の第１のガスセンサは、
長尺な板状体形状であり、長さ方向を上下方向、幅方向を左右方向、厚さ方向を前後方向として、前側の面である前面及び後側の面である後面に配設された複数の導通電極を有するセンサ素子と、
前記複数の導通電極の各々に接触して導通している複数の接触金具と、
を備え、
前記導通電極のうち前記センサ素子の上下方向に沿った中心軸の左前側に位置する１以上の導通電極を左前電極とし、
前記導通電極のうち前記中心軸の右前側に位置する１以上の導通電極を右前電極とし、
前記導通電極のうち前記中心軸の左後側に位置する１以上の導通電極を左後電極とし、
前記導通電極のうち前記中心軸の右後側に位置する１以上の導通電極を右後電極とし、
前記接触金具から前記左前電極の各々に作用する前記中心軸周りのモーメントの和の絶対値をＭａ［Ｎ・ｍ］とし、
前記接触金具から前記右前電極の各々に作用する前記中心軸周りのモーメントの和の絶対値をＭｂ［Ｎ・ｍ］とし、
前記接触金具から前記左後電極の各々に作用する前記中心軸周りのモーメントの和の絶対値をＭｃ［Ｎ・ｍ］とし、
前記接触金具から前記右後電極の各々に作用する前記中心軸周りのモーメントの和の絶対値をＭｄ［Ｎ・ｍ］としたときに、
前記絶対値Ｍａと前記絶対値Ｍｃとのうち小さい方が、大きい方の０．５倍以上１倍以下であり、
前記絶対値Ｍｂと前記絶対値Ｍｄとのうち小さい方が、大きい方の０．５倍以上１倍以下である、
ものである。

【0008】

また、本発明の第２のガスセンサは、
長尺な板状体形状であり、長さ方向を上下方向、幅方向を左右方向、厚さ方向を前後方向として、前側の面である前面及び後側の面である後面の少なくとも一方に配設された複数の導通電極を有するセンサ素子と、
前記複数の導通電極の各々に接触して導通している複数の接触金具と、
を備え、
前記導通電極のうち前記センサ素子の上下方向に沿った中心軸の左前側に位置する１以上の導通電極を左前電極とし、
前記導通電極のうち前記中心軸の右前側に位置する１以上の導通電極を右前電極とし、
前記導通電極のうち前記中心軸の左後側に位置する１以上の導通電極を左後電極とし、
前記導通電極のうち前記中心軸の右後側に位置する１以上の導通電極を右後電極とし、
前記接触金具から前記左前電極の各々に作用する前記中心軸周りのモーメントの和の絶対値をＭａ［Ｎ・ｍ］とし、
前記接触金具から前記右前電極の各々に作用する前記中心軸周りのモーメントの和の絶対値をＭｂ［Ｎ・ｍ］とし、
前記接触金具から前記左後電極の各々に作用する前記中心軸周りのモーメントの和の絶対値をＭｃ［Ｎ・ｍ］とし、
前記接触金具から前記右後電極の各々に作用する前記中心軸周りのモーメントの和の絶対値をＭｄ［Ｎ・ｍ］としたときに、
前記絶対値Ｍａと前記絶対値Ｍｂとのうち小さい方が、大きい方の０．５倍以上１倍以下であり、
前記絶対値Ｍｃと前記絶対値Ｍｄとのうち小さい方が、大きい方の０．５倍以上１倍以下である、
ものである。

【0009】

また、本発明の第３のガスセンサは、
長尺な板状体形状であり、長さ方向を上下方向、幅方向を左右方向、厚さ方向を前後方向として、前側の面である前面及び後側の面である後面に配設された複数の導通電極を有するセンサ素子と、
前記複数の導通電極の各々に接触して導通している複数の接触金具と、
前記センサ素子が内部を軸方向に貫通しており、前記センサ素子を固定する固定部と、
を備え、
前記複数の導通電極は、いずれも前記固定部に対して前記センサ素子の軸方向で同じ側に位置しており、
前記センサ素子のうち前記固定部に固定された最も前記導通電極側の部分の前後方向の中心を通り且つ左右方向に平行な軸を固定軸とし、
前記導通電極のうち前記センサ素子の前側に位置する１以上の導通電極を前側電極とし、
前記導通電極のうち前記センサ素子の後側に位置する１以上の導通電極を後側電極とし、
前記接触金具から前記前側電極の各々に作用する前記固定軸周りのモーメントの和の絶対値をＭＡ［Ｎ・ｍ］とし、
前記接触金具から前記後側電極の各々に作用する前記固定軸周りのモーメントの和の絶対値をＭＢ［Ｎ・ｍ］としたときに、
前記絶対値ＭＡと前記絶対値ＭＢとのうち小さい方が、大きい方の０．５倍以上１倍以下である、
ものである。

【発明の効果】

【0010】

本発明の第１〜第３のガスセンサでは、接触金具からセンサ素子の導通電極に対して作用する複数種類のモーメント（力のモーメント）の和の絶対値の相互の関係が、上記の所定の条件を満たすようにすることで、センサ素子の破損を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】ガスセンサ１０が配管９０に取り付けられた様子を示す概略説明図。

【図2】ガスセンサ１０の縦断面図。

【図3】図２のＢ−Ｂ断面図。

【図4】導通電極２２に作用する力と中心軸Ｃからの距離の説明図。

【図5】第１〜第４電極２２ａ〜２２ｄに作用する力と固定軸Ｐからの距離の説明図。

【図6】第５〜第８電極２２ｅ〜２２ｈに作用する力と固定軸Ｐからの距離の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

次に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態であるガスセンサ１０が配管９０に取り付けられた様子を示す概略説明図である。図２は、ガスセンサ１０の縦断面図であり、図１のＡ−Ａ断面図である。図３は、図２のＢ−Ｂ断面図である。なお、図３では、大気側カバー７４の図示を省略している。図４は、図３のセンサ素子２０周辺の拡大図であり、導通電極２２に作用する力と中心軸Ｃからの距離の説明図である。図５は、第１〜第４電極２２ａ〜２２ｄに作用する力と固定軸Ｐからの距離の説明図である。なお、図５は、センサ素子２０のうち素子封止体４０よりも上方部分を前方から見た状態を示した模式図である。図６は、第５〜第８電極２２ｅ〜２２ｈに作用する力と固定軸Ｐからの距離の説明図である。なお、図６は、センサ素子２０のうち素子封止体４０よりも上方部分を後方から見た状態を示した模式図である。なお、本実施形態において、上下方向，左右方向及び前後方向は、図２〜６に示した通りとする。なお、上下方向はセンサ素子２０の長さ方向であり、左右方向はセンサ素子２０の幅方向であり、前後方向はセンサ素子２０の厚さ方向である。

【0013】

図１に示すように、ガスセンサ１０は、例えば車両の排ガス管などの配管９０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、ガスセンサ１０は特定ガス濃度としてＮＯｘ濃度を測定するものとした。

【0014】

図２に示すように、ガスセンサ１０は、センサ素子２０と、センサ素子２０の表面の少なくとも一部を被覆する保護層２５と、センサ素子２０の先端面２０ａを含む先端側（図２の下端側）を保護する保護カバー３０と、センサ素子２０を封止固定する素子封止体４０（固定部）と、センサ素子２０の基端面２０ｂを含む基端側（図２の上端側）の保護やセンサ素子２０からの電気信号の取り出しを行う組立体５０と、を備えている。

【0015】

センサ素子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構造を有している。センサ素子２０は、長尺な板状体形状（直方体形状）の素子であり、下端側の先端面２０ａと、上端側の基端面２０ｂと、前側の面である前面２１ａと、後側の面である後面２１ｂと、左側の面である左面２１ｃと、右側の面である右面２１ｄと、を備えている。なお、センサ素子２０において、直方体の３辺のうち最も長い辺に沿った方向を長さ方向とする。直方体の３辺のうち最も短い辺に沿った方向を厚さ方向とする。直方体の３辺のうち残りの１辺に沿った方向を幅方向とする。センサ素子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。センサ素子２０は、被測定ガスを自身の内部に導入する図示しない被測定ガス導入口を先端面２０ａに有しており、被測定ガス導入口から内部に流入した被測定ガス中の特定ガス濃度を検出可能に構成されている。また、センサ素子２０は、素子封止体４０よりも基端面２０ｂ側（上側）に、複数の導通電極２２を備えている。導通電極２２は、前面２１ａ及び後面２１ｂに配設されている。図３，４に示すように、本実施形態では、センサ素子２０は導通電極２２として第１〜第８電極２２ａ〜２２ｈを備えている。第１，第２電極２２ａ，２２ｂは、前面２１ａのうちセンサ素子２０の中心軸Ｃよりも左側に配設されている。なお、中心軸Ｃは、センサ素子２０の長手方向に沿った軸であり、前面２１ａ及び後面２１ｂの中心を通り且つ前面２１ａ及び後面２１ｂに垂直な軸である。第３，第４電極２２ｃ，２２ｄは、前面２１ａのうち中心軸Ｃよりも右側に配設されている。第５，第６電極２２ｅ，２２ｆは、後面２１ｂのうち中心軸Ｃよりも左側に配設されている。第７，第８電極２２ｇ，２２ｈは、後面２１ｂのうち中心軸Ｃよりも右側に配設されている。複数の導通電極２２の各々は、センサ素子２０の表面や内部に配設された図示しない電極と導通している。複数の導通電極２２は、各々が接触金具６０と接触して電気的に導通している。複数の導通電極２２は、検出した特定ガス濃度に応じてセンサ素子２０が発生させる電気信号を接触金具６０を介して外部に取り出したり、センサ素子２０を駆動するための電力を接触金具６０を介して外部から供給したりするために用いられる。

【0016】

保護層２５は、センサ素子２０の表面の少なくとも一部を覆う多孔質体である。保護層２５は、センサ素子２０の先端面２０ａを含む素子室３７内に位置する部分のほとんどを覆っている。保護層２５は、例えば被測定ガス中の水分やオイル成分等からセンサ素子２０を保護する役割を果たす。保護層２５は、例えばアルミナなどのセラミックスの多孔質体からなる。

【0017】

保護カバー３０は、例えばステンレス鋼などの金属からなり、外部から内部の素子室３７への被測定ガスの流入を許容する円筒状の部材である。保護カバー３０は、センサ素子２０の先端側を覆う有底筒状の内側保護カバー３１と、この内側保護カバー３１を覆う有底筒状の外側保護カバー３２とを備えている。内側保護カバー３１は、内側に素子室３７を有している。素子室３７は、内側保護カバー３１の内周面に囲まれた空間である。素子室３７内には、センサ素子２０の先端面２０ａを含む先端側が配置されている。内側保護カバー３１と外側保護カバー３２との間には、両カバーに囲まれた空間であるガス室３８が存在する。内側保護カバー３１には、側面（外周面）に位置する複数の素子室入口３３と、底面に位置する素子室出口３４とが配設されている。外側保護カバー３２には、側面（外周面）に位置する複数の外側入口３５と、底面に位置する外側出口３６とが配設されている。

【0018】

素子封止体４０は、センサ素子２０を固定すると共に、センサ素子の先端側（下側）である保護カバー３０内の空間（素子室３７及びガス室３８）と、基端側（上側）である大気側カバー７４内の空間との間を封止するものである。センサ素子２０は、素子封止体４０の軸方向（上下方向）に素子封止体４０を貫通している。素子封止体４０は、ハウジング４１と、第１絶縁碍子４５と、封止部材４８と、シール材４９と、を備えている。センサ素子２０と素子封止体４０とは、同軸に位置している。センサ素子２０の中心軸Ｃは、素子封止体４０やガスセンサ１０の中心軸と一致している。ハウジング４１は、円筒状の金属部材であり、下端には保護カバー３０の上端が取付けられている。ハウジング４１は、配管９０に溶接され内周面に雌ネジ部が設けられた固定用部材９１内に挿入されている。これにより、ガスセンサ１０のうちセンサ素子２０の先端側や保護カバー３０が配管９０内に突出した状態で、ガスセンサ１０が配管９０に固定されている。第１絶縁碍子４５は、ハウジング４１の内部に挿入された円柱状の部材である。センサ素子２０は、第１絶縁碍子４５の内部を貫通している。第１絶縁碍子４５は、例えばアルミナ、ステアタイト、ジルコニアなどの絶縁性のセラミックスからなる。封止部材４８は、例えばステンレス，ニッケル，又は銅などの金属などからなるリング状の部材である。封止部材４８は、ハウジング４１と第１絶縁碍子４５とに上下から押圧されており、ハウジング４１と第１絶縁碍子４５との隙間を気密に封止している。シール材４９は、タルクやアルミナ粉末、ボロンナイトライドなどのセラミックス粉末の成型体である。シール材４９は、第１絶縁碍子４５の内周面とセンサ素子２０との間に充填されて、両部材間を気密に封止している。

【0019】

組立体５０は、第２絶縁碍子５５と、複数の接触金具６０と、複数の接続端子７１と、複数のリード線７２と、ゴム栓７３と、大気側カバー７４と、外側カバー７５と、皿バネ７７とを備えている。第２絶縁碍子５５は、有底筒状の部材であり、第１絶縁碍子４５と同様に絶縁性のセラミックスからなる。第２絶縁碍子５５は、下面が第１絶縁碍子４５の上面と接触しており、第１絶縁碍子４５と同軸に位置している。第２絶縁碍子５５は、内部に空間５６を有し、この空間５６内にセンサ素子２０の基端側と複数の接触金具６０とが配置されている。第２絶縁碍子５５は、接触金具６０からの押圧力の反力により複数の接触金具６０を前後両側から押圧して、接触金具６０を支持している。また、第２絶縁碍子５５は、図３に示すように内部には前後方向に向かい合うように空間５６に突出した仕切り部５７を複数有している。この仕切り部５７は、複数の接触金具６０の左右方向の移動を規制して、左右に隣接する接触金具６０が互いに接触しないようにする役割を果たしている。

【0020】

接触金具６０は、複数配設され、各々がセンサ素子２０の複数の導通電極２２と接触して導通している。接触金具６０は、センサ素子２０の前方及び後方に配設されている。図３，４に示すように、本実施形態では、組立体５０は、接触金具６０として第１〜第８接触金具６０ａ〜６０ｈを備えている。第１，第２接触金具６０ａ，６０ｂは、センサ素子２０の左前側に配設されている。第３，第４接触金具６０ｃ，６０ｄは、センサ素子２０の右前側に配設されている。第５，第６接触金具６０ｅ，６０ｆは、センサ素子２０の左後側に配設されている。第７，第８接触金具６０ｇ，６０ｈは、センサ素子２０の右後側に配設されている。接触金具６０の各々は、複数箇所で屈曲した金属板であり、内側に折り曲げられた状態の板バネとして構成され、外側に突出した突起部６２（図３，図４参照）を備えている。第１〜第８接触金具６０ａ〜６０ｈの各々は、この突起部６２により、第１〜第８電極２２ａ〜２２ｈと１対１に接触して導通している。この複数の接触金具６０は、自身の板バネの弾性力の反力によって第２絶縁碍子５５の内側の面に支持されると共に、センサ素子２０を前後両側から押圧している。より具体的には、第１〜第４接触金具６０ａ〜６０ｄは、前面２１ａに垂直な方向に第１〜第４導通電極２２ａ〜２２ｄを前方から押圧している。第５〜第８接触金具６０ｅ〜６０ｈは、後面２１ｂに垂直な方向に第５〜第８導通電極２２ｅ〜２２ｈを後方から押圧している。この押圧力により、接触金具６０と導通電極２２との接触が保たれるようになっている。複数の接触金具６０の各々の端部は、図２に示すように、第２絶縁碍子５５の上側の底部の孔を貫通して引き出され、接続端子７１を介してリード線７２と導通している。

【0021】

リード線７２は、大気側カバー７４及び外側カバー７５の上端を塞ぐゴム栓７３を上下に貫通して外部（配管９０の外部であり、大気中）に引き出されている。大気側カバー７４は、素子封止体４０の外周面のうちセンサ素子２０の基端側（上側）の部分を覆っている。また、大気側カバー７４は、第２絶縁碍子５５及びゴム栓７３を覆っている。外側カバー７５は大気側カバー７４の上側の外周面を覆っている。大気側カバー７４及び外側カバー７５には、それぞれ複数の大気導入孔７６が形成されている。この大気導入孔７６を介して、センサ素子２０の基端面２０ｂに配設された図示しない基準ガス導入口内に、特定ガス濃度の検出の基準となる基準ガス（大気）が導入される。大気側カバー７４及び外側カバー７５は、上端付近に、縮径状に加締められた加締め部を有しており、この加締め部により、ゴム栓７３が固定されている。皿バネ７７は、上下で大気側カバー７４と第２絶縁碍子５５とに挟まれており、第２絶縁碍子５５を下方に押圧することで第２絶縁碍子５５及び第１絶縁碍子４５を固定している。

【0022】

ここで、接触金具６０から導通電極２２に作用する中心軸Ｃ周りの力のモーメント（以下、単にモーメントと称する）について説明する。まず、導通電極２２のうちセンサ素子２０の上下方向に沿った中心軸Ｃの左前側に位置する導通電極２２を左前電極とする。同様に、導通電極２２のうち中心軸Ｃの右前側，左後側，右後側に位置する導通電極２２を、それぞれ右前電極，左後電極，右後電極とする。本実施形態では、図３，４に示す第１〜第８電極２２ａ〜２２ｈの位置からわかるように、第１，第２電極２２ａ，２２ｂが左前電極に相当する。同様に、第３，第４電極２２ｃ，２２ｄが右前電極に相当し、第５，第６電極２２ｅ，２２ｆが左後電極に相当し、第７，第８電極２２ｇ，２２ｈが右後電極に相当する。

【0023】

次に、接触金具６０から左前電極の各々に作用する中心軸Ｃ周りのモーメントの和の絶対値をＭａ［Ｎ・ｍ］とする。この絶対値Ｍａは、以下の式（１）で導出することができる。

【0024】

Ｍａ＝｜Ｆａ１×Ｌａ１＋Ｆａ２×Ｌａ２＋・・・＋Ｆａｐ×Ｌａｐ｜ （１）
（ただし、
ｐは、左前電極の数（１以上の整数）、
Ｆａ１，Ｆａ２，・・・，Ｆａｐは、接触金具６０からｐ個の左前電極の各々に作用する力［Ｎ］、
Ｌａ１，Ｌａ２，・・・，Ｌａｐは、ｐ個の左前電極の各々における、接触金具６０から左前電極への力の作用点と中心軸Ｃとの左右方向の距離［ｍ］）

【0025】

なお、式（１）は、左前電極の数がｐ個である場合に一般化したときの式である。本実施形態では、ｐは値２であるため、絶対値Ｍａは、Ｍａ＝｜Ｆａ１×Ｌａ１＋Ｆａ２×Ｌａ２｜として表すことができる。なお、より具体的には、図４に示すように、第１接触金具６０ａの突起部６２から第１電極２２ａに作用する力が、力Ｆａ１に相当する。第２接触金具６０ｂの突起部６２から第２電極２２ｂに作用する力が、力Ｆａ２に相当する。第１接触金具６０ａから第１電極２２ａへの力の作用点（すなわち第１電極２２ａのうち突起部６２の先端に接する部分）と中心軸Ｃとの左右方向の距離が、距離Ｌａ１に相当する。第２接触金具６０ｂから第２電極２２ｂへの力の作用点（すなわち第２電極２２ｂのうち突起部６２の先端に接する部分）と中心軸Ｃとの左右方向の距離が、距離Ｌａ２に相当する。

【0026】

同様に、接触金具６０から右前電極の各々に作用する中心軸Ｃ周りのモーメントの和の絶対値をＭｂ［Ｎ・ｍ］とし、接触金具６０から左後電極の各々に作用する中心軸Ｃ周りのモーメントの和の絶対値をＭｃ［Ｎ・ｍ］とし、接触金具６０から右後電極の各々に作用する中心軸Ｃ周りのモーメントの和の絶対値をＭｄ［Ｎ・ｍ］とする。絶対値Ｍｂ，Ｍｃ，Ｍｄは、絶対値Ｍａと同様に、それぞれ以下の式（２）〜（４）で導出することができる。

【0027】

Ｍｂ＝｜Ｆｂ１×Ｌｂ１＋Ｆｂ２×Ｌｂ２＋・・・＋Ｆｂｑ×Ｌｂｑ｜ （２）
（ただし、
ｑは、右前電極の数（１以上の整数）、
Ｆｂ１，Ｆｂ２，・・・，Ｆｂｑは、接触金具６０からｑ個の右前電極の各々に作用する力［Ｎ］、
Ｌｂ１，Ｌｂ２，・・・，Ｌｂｑは、ｑ個の右前電極の各々における、接触金具６０から右前電極への力の作用点と中心軸Ｃとの左右方向の距離［ｍ］）

【0028】

Ｍｃ＝｜Ｆｃ１×Ｌｃ１＋Ｆｃ２×Ｌｃ２＋・・・＋Ｆｃｒ×Ｌｃｒ｜ （３）
（ただし、
ｒは、左後電極の数（１以上の整数）、
Ｆｃ１，Ｆｃ２，・・・，Ｆｃｒは、接触金具６０からｒ個の左後電極の各々に作用する力［Ｎ］、
Ｌｃ１，Ｌｃ２，・・・，Ｌｃｒは、ｒ個の左後電極の各々における、接触金具６０から左後電極への力の作用点と中心軸Ｃとの左右方向の距離［ｍ］）

【0029】

Ｍｄ＝｜Ｆｄ１×Ｌｄ１＋Ｆｄ２×Ｌｄ２＋・・・＋Ｆｄｓ×Ｌｄｓ｜ （４）
（ただし、
ｓは、右後電極の数（１以上の整数）、
Ｆｄ１，Ｆｄ２，・・・，Ｆｄｓは、接触金具６０からｓ個の右後電極の各々に作用する力［Ｎ］、
Ｌｄ１，Ｌｄ２，・・・，Ｌｄｓは、ｓ個の右後電極の各々における、接触金具６０から右後電極への力の作用点と中心軸Ｃとの左右方向の距離［ｍ］）

【0030】

なお、式（２）〜式（４）は、それぞれ右前電極の数がｑ個、左後電極の数がｒ個、右後電極の数がｓ個である場合に一般化したときの式である。本実施形態では、ｑ，ｒ，ｓはいずれも値２であるため、Ｍｂ＝｜Ｆｂ１×Ｌｂ１＋Ｆｂ２×Ｌｂ２｜、Ｍｃ＝｜Ｆｃ１×Ｌｃ１＋Ｆｃ２×Ｌｃ２｜、Ｍｄ＝｜Ｆｄ１×Ｌｄ１＋Ｆｄ２×Ｌｄ２｜として表すことができる。なお、図４に示すように、第３〜第８接触金具６０ｃ〜６０ｈの突起部６２から第３〜第８電極２２ｃ〜ｈに作用する力の各々が、力Ｆｂ１，Ｆｂ２，Ｆｃ１，Ｆｃ２，Ｆｄ１，Ｆｄ２に相当する。第３〜第８接触金具６０ｃ〜６０ｈから第３〜第８電極２２ｃ〜２２ｈへの力の作用点（各電極のうち突起部６２の先端に接する部分）と中心軸Ｃとの左右方向の距離が、距離Ｌｂ１，Ｌｂ２，Ｌｃ１，Ｌｃ２，Ｌｄ１，Ｌｄ２に相当する。

【0031】

なお、力（Ｆａ１等）の向きは、前方から後方に向かう方向を正とする。また、左右方向の距離（Ｌａ１等）は、中心軸Ｃよりも作用点が左に位置する場合を正とし、右に位置する場合を負とする。また、接触金具６０（突起部６２）と各電極（左前電極，右前電極，左後電極，右後電極）とが点接触ではなく面接触している場合、接触金具６０から各電極への力の作用点は、接触部分（接触面）の中心とする。また、力（Ｆａ１等）は、例えば１Ｎ〜１００Ｎの範囲内としてもよい。左右方向の距離（Ｌａ１等）は、例えば０ｍｍ超過５ｍｍ以下の範囲内としてもよいし、下限については０．１ｍｍ以上としてもよい。

【0032】

本実施形態では、こうして算出された絶対値Ｍａ〜Ｍｄが、以下の関係を満たしている。すなわち、絶対値Ｍａと絶対値Ｍｃとのうち小さい方が、大きい方の０．５倍以上１倍以下であり、且つ、絶対値Ｍｂと絶対値Ｍｄとのうち小さい方が、大きい方の０．５倍以上１倍以下となっている（以下、条件１と称する）。この条件１を満たしていることで、互いに中心軸Ｃに対して左右の同じ側に作用点を有するモーメントの和の絶対値同士が、比較的近い値になる。より具体的には、中心軸Ｃに対して左側に作用点を有するモーメントの和（左前電極の各々に作用するモーメントの和、及び左後電極の各々に作用するモーメントの和）は、互いにセンサ素子２０を反対向きに回転させるモーメントであるが、両者の絶対値Ｍａ，Ｍｃが互いに比較的近い値（０．５倍〜１倍の範囲内）になっている。同様に、中心軸Ｃに対して右側に作用点を有するモーメントの和（右前電極の各々に作用するモーメントの和、及び右後電極の各々に作用するモーメントの和）は、互いにセンサ素子２０を反対向きに回転させるモーメントであるが、両者の絶対値Ｍｂ，Ｍｄが互いに比較的近い値（０．５倍〜１倍の範囲内）になっている。これらにより、接触金具６０からセンサ素子２０に作用する力によってセンサ素子２０が破損することを抑制できる。例えば、絶対値Ｍａが絶対値Ｍｃの０．５倍未満であると、両者のバランスが悪く、中心軸Ｃを中心として左回りにセンサ素子２０を回転させる比較的大きなモーメント（ＭｃとＭａとの差分に相当するモーメント）が、センサ素子２０に作用する。しかし、センサ素子２０は素子封止体４０によって固定されているため、センサ素子２０全体が回転することはない。これにより、センサ素子２０に対して左回りにねじる力が働き、センサ素子２０が破損する場合がある。条件１を満たすことで、このような中心軸Ｃを中心にセンサ素子２０をねじるような力が働くことを抑制でき、センサ素子２０のクラックなどの破損を抑制できる。なお、互いに中心軸Ｃに対して左右の同じ側に作用点を有するモーメントの和の絶対値同士がより近い値であるほど、センサ素子２０の破損を抑制する効果は高まる傾向にある。例えば、絶対値Ｍａと絶対値Ｍｃとのうち小さい方が、大きい方の０．８倍以上であることが好ましく、０．９倍以上であることがより好ましく、１倍であることがさらに好ましい。同様に、絶対値Ｍｂと絶対値Ｍｄとのうち小さい方が、大きい方の０．８倍以上であることが好ましく、０．９倍以上であることがより好ましく、１倍であることがさらに好ましい。

【0033】

また、絶対値Ｍａ〜Ｍｄが、以下の関係を満たしていることが好ましい。すなわち、絶対値Ｍａと絶対値Ｍｂとのうち小さい方が、大きい方の０．５倍以上１倍以下であり、且つ、絶対値Ｍｃと絶対値Ｍｄとのうち小さい方が、大きい方の０．５倍以上１倍以下であることが好ましい（以下、条件２と称する）。この条件２を満たしていることで、互いに中心軸Ｃに対して前後の同じ側に作用点を有するモーメントの和同士が、比較的近い値になる。より具体的には、中心軸Ｃに対して前側に作用点を有するモーメントの和（左前電極の各々に作用するモーメントの和、及び右前電極の各々に作用するモーメントの和）は、互いにセンサ素子２０を反対向きに回転させるモーメントであるが、両者の絶対値Ｍａ，Ｍｂが互いに比較的近い値（０．５倍〜１倍の範囲内）になっている。同様に、中心軸Ｃに対して後側に作用点を有するモーメントの和（左後電極の各々に作用するモーメントの和、及び右後電極の各々に作用するモーメントの和）は、互いにセンサ素子２０を反対向きに回転させるモーメントであるが、両者の絶対値Ｍｃ，Ｍｄが互いに比較的近い値（０．５倍〜１倍の範囲内）になっている。これらにより、接触金具６０からセンサ素子２０に作用する力によってセンサ素子２０が破損することをより抑制できる。例えば、中心軸Ｃを中心にセンサ素子２０をねじるような力が働くことを抑制でき、センサ素子２０のクラックなどの破損を抑制できる。なお、互いに中心軸Ｃに対して前後の同じ側に作用点を有するモーメントの和の絶対値同士がより近い値であるほど、センサ素子２０の破損を抑制する効果は高まる傾向にある。例えば、絶対値Ｍａと絶対値Ｍｂとのうち小さい方が、大きい方の０．８倍以上であることが好ましく、０．９倍以上であることがより好ましく、１倍であることがさらに好ましい。同様に、絶対値Ｍｃと絶対値Ｍｄとのうち小さい方が、大きい方の０．８倍以上であることが好ましく、０．９倍以上であることがより好ましく、１倍であることがさらに好ましい。

【0034】

次に、接触金具６０から導通電極２２に作用する固定軸Ｐ周りの力のモーメントについて説明する。なお、固定軸Ｐ（図２，５参照）は、センサ素子２０のうち素子封止体４０に固定された最も導通電極２２側（基端側）の部分の前後方向の中心を通り且つ左右方向に平行な軸とする。本実施形態では、センサ素子２０のうち素子封止体４０の上端（シール材４９の上端）と一致する部分が、「センサ素子２０のうち素子封止体４０に固定された最も導通電極２２側（基端側）の部分」に相当する。そして、センサ素子２０のうちこの部分（素子封止体４０の上端と一致する部分）の前後方向の中心を通り且つ左右方向に平行な軸が、固定軸Ｐとなる。固定軸Ｐは、接触金具６０から導通電極２２に作用する力によってセンサ素子２０が回転（曲げ）しようとする場合の、回転の起点になる軸である。

【0035】

まず、素子封止体４０に対してセンサ素子２０の軸方向（中心軸Ｃに沿った方向）で同じ側（上側）に位置している複数の導通電極２２のうち、センサ素子２０の前側に位置する導通電極２２を前側電極とする。同様に、導通電極２２のうちセンサ素子２０の後側に位置する導通電極２２を後側電極とする。本実施形態では、図３，４に示す第１〜第８電極２２ａ〜２２ｈの位置からわかるように、第１〜第４電極２２ａ〜２２ｄが前側電極に相当する。同様に、第５〜第８電極２２ｅ〜２２ｈが後側電極に相当する。

【0036】

次に、接触金具６０から前側電極の各々に作用する固定軸Ｐ周りのモーメントの和の絶対値をＭＡ［Ｎ・ｍ］とする。この絶対値ＭＡは、以下の式（５）で導出することができる。

【0037】

ＭＡ＝｜ＦＡ１×ＬＡ１＋ＦＡ２×ＬＡ２＋・・・＋ＦＡｔ×ＬＡｔ｜ （５）
（ただし、
ｔは、前側電極の数（１以上の整数）、
ＦＡ１，ＦＡ２，・・・，ＦＡｔは、接触金具６０からｔ個の前側電極の各々に作用する力［Ｎ］、
ＬＡ１，ＬＡ２，・・・，ＬＡｔは、ｔ個の前側電極の各々における、接触金具６０から前側電極への力の作用点と固定軸Ｐとの上下方向の距離［ｍ］）

【0038】

なお、式（５）は、前側電極の数がｔ個である場合に一般化したときの式である。本実施形態では、ｔは値４であるため、絶対値ＭＡは、ＭＡ＝｜ＦＡ１×ＬＡ１＋ＦＡ２×ＬＡ２＋ＦＡ３×ＬＡ３＋ＦＡ４×ＬＡ４｜として表すことができる。なお、より具体的には、図５に示すように、第１接触金具６０ａの突起部６２から第１電極２２ａに作用する力が、力ＦＡ１に相当する。同様に、第２〜第４接触金具６０ｂ〜６０ｄの突起部６２から第２〜第４電極２２ｂ〜２２ｄに作用する力の各々が、力ＦＡ２〜ＦＡ４に相当する。なお、力ＦＡ１〜ＦＡ４の向きは、図５では紙面手前から奥に向かう向きである。また、本実施形態では、力ＦＡ１は、図４に示した力Ｆａ１と名称が異なるのみで、同じ力である。同様に、力ＦＡ２，ＦＡ３，ＦＡ４は、それぞれ、力Ｆａ２，Ｆｂ１，Ｆｂ２と名称が異なるのみで、同じ力である。また、第１接触金具６０ａから第１電極２２ａへの力の作用点と固定軸Ｐとの上下方向の距離が、距離ＬＡ１に相当する。同様に、第２〜第４接触金具６０ｂ〜６０ｄから第２〜第４電極２２ｂ〜２２ｄへの力の作用点と固定軸Ｐとの上下方向の距離が、距離ＬＡ２〜ＬＡ４に相当する。

【0039】

同様に、接触金具６０から後側電極の各々に作用する固定軸Ｐ周りのモーメントの和の絶対値をＭＢ［Ｎ・ｍ］とする。この絶対値ＭＢは、絶対値ＭＡと同様に、以下の式（６）で導出することができる。

【0040】

ＭＢ＝｜ＦＢ１×ＬＢ１＋ＦＢ２×ＬＢ２＋・・・＋ＦＢｕ×ＬＢｕ｜ （６）
（ただし、
ｕは、後側電極の数（１以上の整数）、
ＦＢ１，ＦＢ２，・・・，ＦＢｕは、接触金具６０からｕ個の後側電極の各々に作用する力［Ｎ］、
ＬＢ１，ＬＢ２，・・・，ＬＢｕは、ｕ個の後側電極の各々における、接触金具６０から後側電極への力の作用点と固定軸Ｐとの上下方向の距離［ｍ］）

【0041】

なお、式（６）は、後側電極の数がｕ個である場合に一般化したときの式である。本実施形態では、ｕは値４であるため、絶対値ＭＢは、ＭＢ＝｜ＦＢ１×ＬＢ１＋ＦＢ２×ＬＢ２＋ＦＢ３×ＬＢ３＋ＦＢ４×ＬＢ４｜として表すことができる。なお、図６に示すように、第５〜第８接触金具６０ｅ〜６０ｈの突起部６２から第５〜第８電極２２ｅ〜２２ｈに作用する力の各々が、力ＦＢ１〜ＦＢ４に相当する。なお、力ＦＢ１〜ＦＢ４の向きは、図６では紙面手前から奥に向かう向きである。また、本実施形態では、力ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３，ＦＢ４は、それぞれ、図４に示した力Ｆｃ１，Ｆｃ２，Ｆｄ１，Ｆｄ２と名称が異なるのみで、同じ力である。また、第５〜第８接触金具６０ｅ〜６０ｈから第５〜第８電極２２ｅ〜２２ｈへの力の作用点と固定軸Ｐとの上下方向の距離が、距離ＬＢ１〜ＬＢ４に相当する。

【0042】

なお、力（ＦＡ１等）の向きは、前方から後方に向かう方向を正とする。また、上下方向の距離（ＬＡ１等）は、固定軸Ｐよりも作用点が上方に位置する場合を正とする。また、接触金具６０（突起部６２）と各電極（前側電極，後側電極）とが点接触ではなく面接触している場合、接触金具６０から各電極への力の作用点は、接触部分（接触面）の中心とする。また、力（ＦＡ１等）は、例えば１Ｎ〜１００Ｎの範囲内としてもよい。上下方向の距離（ＬＡ１等）は、例えば３ｍｍ〜４０ｍｍの範囲内としてもよい。

【0043】

本実施形態では、こうして算出された絶対値ＭＡ，ＭＢが、以下の関係を満たしていることが好ましい。すなわち、絶対値ＭＡと絶対値ＭＢとのうち小さい方が、大きい方の０．５倍以上１倍以下であることが好ましい（以下、条件３と称する）。この条件３を満たしていることで、互いに固定軸Ｐに対して同じ側（上方）に作用点を有するモーメントの和の絶対値同士が、比較的近い値になる。より具体的には、固定軸Ｐに対して上側に作用点を有するモーメントの和（前側電極の各々に作用するモーメントの和、及び後側電極の各々に作用するモーメントの和）は、互いにセンサ素子２０を反対向きに回転させるモーメントであるが、両者の絶対値ＭＡ，ＭＢが互いに比較的近い値（０．５倍〜１倍の範囲内）になっている。これらにより、接触金具６０からセンサ素子２０に作用する力によってセンサ素子２０が破損することを抑制できる。例えば、絶対値ＭＡが絶対値ＭＢの０．５倍未満であると、両者のバランスが悪く、固定軸Ｐを中心としてセンサ素子２０を回転させる比較的大きなモーメント（ＭＡとＭＢとの差分に相当するモーメント）が、センサ素子２０に作用する。しかし、センサ素子２０は素子封止体４０によって固定されているため、センサ素子２０全体が回転することはない。これにより、固定軸Ｐを支点としてセンサ素子２０を曲げる力が働き、センサ素子２０が例えば固定軸Ｐ付近で破損する場合がある。条件３を満たすことで、このような固定軸Ｐを中心にセンサ素子２０を曲げるような力が働くことを抑制でき、センサ素子２０のクラックなどの破損を抑制できる。なお、互いに固定軸Ｐに対して同じ側（上方）に作用点を有するモーメントの和同士がより近い値であるほど、センサ素子２０の破損を抑制する効果は高まる傾向にある。例えば、絶対値ＭＡと絶対値ＭＢとのうち小さい方が、大きい方の０．８倍以上であることが好ましく、０．９倍以上であることがより好ましく、１倍であることがさらに好ましい。

【0044】

なお、上述した絶対値Ｍａ〜Ｍｄ，ＭＡ，ＭＢは、以下のように測定する。まず、ガスセンサ１０を樹脂などに埋め込み、ガスセンサ１０（特にセンサ素子２０，素子封止体４０，第２絶縁碍子５５，及び接触金具６０）を樹脂で固定する。そして、固定したガスセンサ１０を、接触金具６０と導通電極２２との接点の位置や、接点と素子封止体４０との位置関係が特定できるような任意の１以上の断面で切断する。そして、この断面に基づいて、接触金具６０と導通電極２２との接点（接触金具６０から導通電極２２への押圧力の作用点）を特定して、上述した距離Ｌａ１等や距離ＬＡ１等の各距離を測定する。また、ガスセンサ１０を切断した断面に基づいて、接触金具６０の各々の変形の程度（板バネの変形の程度）を測定する。そして、予め測定しておいた接触金具６０の変形と押圧力との関係と、断面に基づいて測定した接触金具６０の変形の程度とに基づいて、上述した力Ｆａ１等やＦＡ１等の各力（押圧力）の大きさを測定する。これにより、上述した絶対値Ｍａ〜Ｍｄ，ＭＡ，ＭＢを導出することができる。

【0045】

また、絶対値Ｍａ〜Ｍｄが条件１を満たすようにするためには、例えば力（Ｆａ１等），距離（Ｌａ１等），及び各電極（左前電極，右前電極，左後電極，右後電極）の数、のうち少なくとも１以上を調整すればよい。力（Ｆａ１等）を調整するには、例えば、予め接触金具６０の変形の程度と押圧力との関係を測定しておき、ガスセンサ１０の組立状態での各接触金具６０から各電極への押圧力が適切な値になるように調整してもよい。具体的には、例えば、複数の接触金具６０のうち１以上をヤング率が異なる別の材料に変更したり、接触金具６０や第２絶縁碍子５５の内部の空間５６の寸法などを調整して組立状態での接触金具６０の変形の程度を調整したりすることで、複数の接触金具６０の各々から各電極への押圧力を調整できる。左右方向の距離（Ｌａ１等）を調整するには、例えば、各電極の位置を変更したり、接触金具６０の寸法を変更したり、第２絶縁碍子５５の空間５６や仕切り部５７の形状を調整して接触金具６０を支持する位置を変更したりしてもよい。条件２，３を満たすようにする場合も、同様である。なお、上下方向の距離（ＬＡ１等）を調整するには、センサ素子２０の長さを変更したり、素子封止体４０がセンサ素子２０を固定する位置を上下に変更したりすることもできる。

【0046】

次に、こうして構成されたガスセンサ１０の使用例を以下に説明する。ガスセンサ１０が図１，図２のように配管９０に取り付けられた状態で、配管９０内を被測定ガスが流れると、被測定ガスは保護カバー３０内を流通する。具体的には、配管９０内の被測定ガスは、外側入口３５からガス室３８に流入し、ガス室３８から素子室入口３３を経て素子室３７に流入する。そして、被測定ガスは素子室３７内を素子室入口３３から素子室出口３４に向かって流れ、素子室出口３４から外側出口３６を経て外部（配管９０内）に流出する。そして、被測定ガスが、素子室３７内を流通する際に被測定ガス導入口からセンサ素子２０内に流入すると、この被測定ガス中の特定ガス濃度（例えばＮＯｘ濃度）に応じた電気信号（電圧又は電流）をセンサ素子２０が発生させる。なお、センサ素子２０は、大気側カバー７４内に位置する基準ガス導入口から内部に導入された基準ガスに基づいて、被測定ガス中の特定ガス濃度に応じた電気信号を発生させる。この電気信号を導通電極２２，接触金具６０，接続端子７１，及びリード線７２を介して取り出すことで、電気信号に基づき特定ガス濃度が検出される。

【0047】

以上詳述した本実施形態のガスセンサ１０によれば、上述した条件１を満たしていることで、センサ素子２０の破損を抑制できる。また、絶対値Ｍａと絶対値Ｍｃとのうち小さい方が、大きい方の０．８倍以上であり、絶対値Ｍｂと絶対値Ｍｄとのうち小さい方が、大きい方の０．８倍以上であることで、センサ素子２０の破損をより抑制できる。絶対値Ｍａと絶対値Ｍｃとのうち小さい方が、大きい方の０．９倍以上であり、絶対値Ｍｂと絶対値Ｍｄとのうち小さい方が、大きい方の０．９倍以上であることで、センサ素子２０の破損をさらに抑制できる。また、条件１を満たしていることで、条件１を満たしていない場合と比較してセンサ素子２０の破損が抑制されるため、その分だけ接触金具６０から導通電極２２への個々の押圧力を高くすることもできる。そのため、接触金具６０から導通電極２２への押圧力を高くして両部材をより確実に導通させることができる。

【0048】

また、上述した条件２を満たしていることで、センサ素子２０の破損をより抑制できる。絶対値Ｍａと絶対値Ｍｂとのうち小さい方が、大きい方の０．８倍以上であり、絶対値Ｍｃと絶対値Ｍｄとのうち小さい方が、大きい方の０．８倍以上であることで、センサ素子２０の破損をさらに抑制できる。絶対値Ｍａと絶対値Ｍｂとのうち小さい方が、大きい方の０．９倍以上であり、絶対値Ｍｃと絶対値Ｍｄとのうち小さい方が、大きい方の０．９倍以上であることで、センサ素子２０の破損をいっそう抑制できる。また、条件２を満たしていることで、条件２を満たしていない場合と比較してセンサ素子２０の破損が抑制されるため、その分だけ接触金具６０から導通電極２２への個々の押圧力を高くすることもできる。そのため、接触金具６０から導通電極２２への押圧力を高くして両部材をより確実に導通させることができる。

【0049】

さらに、上述した条件３を満たしていることで、センサ素子２０の破損をより抑制できる。絶対値ＭＡと絶対値ＭＢとのうち小さい方が、大きい方の０．８倍以上であることで、センサ素子２０の破損をさらに抑制できる。絶対値ＭＡと絶対値ＭＢとのうち小さい方が、大きい方の０．９倍以上であることで、センサ素子２０の破損をいっそう抑制できる。また、条件３を満たしていることで、条件３を満たしていない場合と比較してセンサ素子２０の破損が抑制されるため、その分だけ接触金具６０から導通電極２２への個々の押圧力を高くすることもできる。そのため、接触金具６０から導通電極２２への押圧力を高くして両部材をより確実に導通させることができる。

【0050】

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。

【0051】

例えば、上述した実施形態では、ガスセンサ１０は少なくとも条件１を満たしていたが、これに限られない。条件１を満たさず条件２を満たしていてもよいし、条件１を満たさず条件３を満たしていてもよい。条件１〜３の少なくとも１つを満たしていれば、センサ素子２０の破損を抑制する効果が得られる。また、満たしている条件の数が多いほど、センサ素子２０の破損を抑制する効果は高まる。

【0052】

上述した実施形態では、導通電極２２は８個であり、そのうちの２個ずつが左前電極，右前電極，左後電極，右後電極に相当したが、導通電極２２の数はこれに限られない。条件１又は条件２を満たす場合、左前電極，右前電極，左後電極，及び右後電極がそれぞれ１以上存在すればよい。同様に、条件３を満たす場合、前側電極及び後側電極がそれぞれ１以上存在すればよい。また、導通電極２２の配置位置、形状も上述した実施形態に限られない。例えば、上述した実施形態では、力の作用点と固定軸Ｐとの上下方向の距離（ＬＡ１〜ＬＡ４，ＬＢ１〜ＬＢ４）は略同一としたが、同一とする必要はなく、距離ＬＡ１〜ＬＡ４，ＬＢ１〜ＬＢ４の少なくとも１つが他と異なる寸法であってもよい。距離ＬＡ１〜ＬＡ４，ＬＢ１〜ＬＢ４が全て異なっていてもよい。導通電極２２の数，配置位置，形状にかかわらず、条件１〜３の少なくともいずれかを満たしていれば、センサ素子２０の破損を抑制する効果が得られる。換言すると、条件１〜３の少なくともいずれかを満たすようにすることで、導通電極２２や接触金具６０の設計の自由度が増す。例えば、上述した実施形態では、複数の導通電極２２は、いずれも左前電極，右前電極，左後電極，右後電極のいずれかに相当したが、これに限られない。例えば、左右の位置が中心軸Ｃと一致している導通電極を備える場合、その導通電極は中心軸Ｃとの左右方向の距離が０ｍであり、左前電極，右前電極，左後電極，右後電極のいずれにも相当しない。このように、センサ素子が、左前電極，右前電極，左後電極，右後電極のいずれにも相当しない導通電極を１以上有してしていてもよい。また、導通電極２２のうち、左前電極，右前電極，左後電極，右後電極のいずれかに相当する電極の合計数が、本実施形態では８個すなわち偶数であったが、奇数であってももよい。例えば、上述した実施形態においてセンサ素子２０が第２電極２２ｂを備えなくてもよい。この場合でも、条件１〜３の少なくとも１つを満たすようにすることはでき、それによりセンサ素子２０の破損を抑制する効果が得られる。

【0053】

上述した実施形態では、複数の接触金具６０の突起部６２の形状はいずれも同じであり、導通電極２２と突起部６２との接触面積も同じとしたが、これに限られない。接触面積の大小に関わらず、条件１〜３の少なくともいずれかを満たしていれば、センサ素子２０の破損を抑制する効果が得られる。換言すると、条件１〜３の少なくともいずれかを満たすようにすることで、導通電極と接触金具との接触面積に関しても設計の自由度が増す。例えば、接触金具と使用時の電圧及び電流が大きい導通電極との接触面積が、接触金具と使用時の電圧及び電流の小さい導通電極との接触面積よりも大きい傾向にあってもよい。

【0054】

上述した実施形態では、接触金具６０自身の変形により生じる弾性力によって突起部６２が導通電極２２に接触していたが、これに限られない。例えば、接触金具６０自体は板ばね等の弾性体ではなく、他の弾性体からの弾性力により接触金具６０が導通電極２２に押圧されて接触金具６０と導通電極２２とが接触していてもよい。

【符号の説明】

【0055】

１０ ガスセンサ、２０ センサ素子、２０ａ 先端面、２０ｂ 基端面、２１ａ 前面、２１ｂ 後面、２１ｃ 左面、２１ｄ 右面、２２ 導通電極、２２ａ〜２２ｈ 第１〜第８電極、２５ 保護層、３０ 保護カバー、３１ 内側保護カバー、３２ 外側保護カバー、３３ 素子室入口、３４ 素子室出口、３５ 外側入口、３６ 外側出口、３７ 素子室、３８ ガス室、４０ 素子封止体、４１ ハウジング、４５ 第１絶縁碍子、４８ 封止部材、４９ シール材、５０ 組立体、５５ 第２絶縁碍子、５６ 空間、５７ 仕切り部、６０ 接触金具、６０ａ〜６０ｈ 第１〜第８接触金具、６２ 突起部、７１ 接続端子、７２ リード線、７３ ゴム栓、７４ 大気側カバー、７５ 外側カバー、７６ 大気導入孔、７７ 皿バネ、９０ 配管、９１ 固定用部材、Ｃ 中心軸、Ｐ 固定軸。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】