特開 2024-129194 センサ素子およびガスセンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024129194

(43)【公開日】2024-09-27

(54)【発明の名称】センサ素子およびガスセンサ

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/416 20060101AFI20240919BHJP

   G01N 27/409 20060101ALI20240919BHJP

【ＦＩ】

G01N27/416 331

G01N27/409 100

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023038228

(22)【出願日】2023-03-13

(71)【出願人】

【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】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】村上 勇太

【テーマコード（参考）】

2G004

【Ｆターム（参考）】

2G004BB04

2G004BC02

2G004BE02

2G004BH06

2G004ZA04

(57)【要約】

【課題】水が外側リード部の内部を移動してコネクタ電極に到達するのを抑制する。
【解決手段】被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するためのセンサ素子２０は、長手方向に沿った両端である前端および後端、長手方向に沿った表面である第１面６０ａを有し前端側が被測定ガスに晒される素子本体６０と、第１面６０ａの前端側に配設された外側電極６４と、第１面６０ａの後端側に配設され且つ外部と電気的に導通するための上側コネクタ電極７１と、第１面６０ａに配設され且つ外側電極６４と上側コネクタ電極７１とを電気的に導通する外側リード線７５とを備える。外側リード線７５の導通経路の長さＬ１と外側リード線７５の長手方向における長さＬ２との長さ比Ｒ（＝Ｌ１／Ｌ２）は、１．０５以上である。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するためのセンサ素子であって、
長手方向に沿った両端である前端および後端、前記長手方向に沿った表面である側面を有し、前記前端側が前記被測定ガスに晒される素子本体と、
前記側面の前記前端側に配設された外側電極と、
前記側面の前記後端側に配設され、外部と電気的に導通するためのコネクタ電極と、
前記側面に配設され、前記外側電極と前記コネクタ電極とを電気的に導通する外側リード部と、
を備え、
前記外側リード部の導通経路の長さＬ１と前記外側リード部の前記長手方向における長さＬ２との長さ比Ｒ（＝Ｌ１／Ｌ２）は、１．０５以上である、
センサ素子。

【請求項2】

請求項１記載のセンサ素子であって、
前記長さ比Ｒは、１．１０以上である、
センサ素子。

【請求項3】

請求項１または２記載のセンサ素子であって、
前記外側リード部は、局所的に肥大化した肥大部を有する、
センサ素子。

【請求項4】

請求項３記載のセンサ素子であって、
前記肥大部は、前記外側リード部のうち、直線状に延在する直線部、曲線状に延在する曲線部、屈曲する屈曲部の劣角側、前記屈曲部の優角側、のうちの少なくとも１つに設けられている、
センサ素子。

【請求項5】

請求項１または２記載のセンサ素子であって、
前記外側リード部は、劣角側の角度が９０度以下の屈曲部を有する、
センサ素子。

【請求項6】

請求項１または２記載のセンサ素子であって、
前記外側リード部は、前記外側電極から前記コネクタ電極に向かって前記導通経路を辿ったときに、前記長手方向における前記前端側から前記後端側に向かって延在する第１延在部と、前記長手方向における前記後端側から前記前端側に向かって延在する第２延在部とを有する、
センサ素子。

【請求項7】

請求項１または２記載のセンサ素子であって、
前記素子本体は、前記側面を複数有し、
前記外側電極、前記コネクタ電極、前記外側リード部は、前記複数の側面のうち同一の側面に配設されている、
センサ素子。

【請求項8】

請求項１または２記載のセンサ素子を備えるガスセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、センサ素子および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などの特定ガスの濃度を検出するセンサ素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のセンサ素子は、素子本体と外側電極とコネクタ電極と外側リード部とを備えている。素子本体の前端側は、被測定ガスに晒される。外側電極は、素子本体の側面の前端側に配設されている。コネクタ電極は、素子本体の側面の後端側に配設されており、コネクタの接触部と電気的に導通する。外側リード部は、素子本体の側面に配設されており、外側電極とコネクタ電極とを電気的に導通する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１９／１５５８６５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のようなセンサ素子では、被測定ガス中の水蒸気（水蒸気や水蒸気に溶けた硫酸など）が液化し、液体の水が外側リード部の内部を毛細管現象によりコネクタ電極側に移動する場合がある。この水がコネクタ電極に到達すると、コネクタ電極やコネクタの接触部に錆や腐食が発生し、検出値が異常値となる懸念がある。

【0005】

本発明のセンサ素子およびガスセンサは、水が外側リード部の内部を移動してコネクタ電極に到達するの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】

本発明のセンサ素子およびガスセンサは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

【0007】

［１］本発明のセンサ素子は、
被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するためのセンサ素子であって、
長手方向に沿った両端である前端および後端、前記長手方向に沿った表面である側面を有し、前記前端側が前記被測定ガスに晒される素子本体と、
前記側面の前記前端側に配設された外側電極と、
前記側面の前記後端側に配設され、外部と電気的に導通するためのコネクタ電極と、
前記側面に配設され、前記外側電極と前記コネクタ電極とを電気的に導通する外側リード部と、
を備え、
前記外側リード部の導通経路の長さＬ１と前記外側リード部の前記長手方向における長さＬ２との長さ比Ｒ（＝Ｌ１／Ｌ２）は、１．０５以上である、
ことを要旨とする。

【0008】

本発明のセンサ素子では、外側リード部の導通経路の長さＬ１と外側リード部の長手方向における長さＬ２との長さ比Ｒ（＝Ｌ１／Ｌ２）は、１．０５以上である。すなわち、外側リード部の導通経路の長さＬ１は、長さ比Ｒが１．０５未満である場合、例えば、外側リード部が全体として略直線状で延在する場合に比して長くなっている。これにより、センサ素子（素子本体）の前端側が被測定ガスに晒された場合に、被測定ガス中の水蒸気（水蒸気や水蒸気に溶けた硫酸など）が液化し、液体の水が外側リード部の内部を毛細管現象によりコネクタ電極側に移動しても、その水がコネクタ電極に到達するのを抑制できる。発明者らは、このことを実験や解析により確認した。

【0009】

［２］上述したセンサ素子（［１］に記載のセンサ素子）において、前記長さ比Ｒは、１．１０以上であるものとしてもよい。こうすれば、液体の水がコネクタ電極に到達するのをより抑制できる。

【0010】

［３］上述したセンサ素子（［１］または［２］に記載のセンサ素子）において、前記外側リード部は、局所的に肥大化した肥大部を有するものとしてもよい。こうすれば、肥大部に液体の水が貯留されたり、肥大部による外側リード部の断面積の増加により水の移動速度が遅くなったりして、水がコネクタ電極に到達するのをより抑制できる。

【0011】

［４］この場合（［３］に記載のセンサ素子）において、前記肥大部は、前記外側リード部のうち、直線状に延在する直線部、曲線状に延在する曲線部、屈曲する屈曲部の劣角側、前記屈曲部の優角側、のうちの少なくとも１つに設けられているものとしてもよい。

【0012】

［５］上述したセンサ素子（［１］～［４］の何れかに記載のセンサ素子）において、前記外側リード部は、劣角側の角度が９０度以下の屈曲部を有するものとしてもよい。こうすれば、外側リード部の長さＬ１を長くすることができる。

【0013】

［６］上述したセンサ素子（［１］～［５］の何れかに記載のセンサ素子）において、前記外側リード部は、前記外側電極から前記コネクタ電極に向かって前記導通経路を辿ったときに、前記長手方向における前記前端側から前記後端側に向かって延在する第１延在部と、前記長手方向における前記後端側から前記前端側に向かって延在する第２延在部とを有するものとしてもよい。第２延在部を有することにより、外側リード部の長さＬ１を長くすることができる。

【0014】

［７］上述したセンサ素子（［１］～［６］の何れかに記載のセンサ素子）において、前記素子本体は、前記側面を複数有し、前記外側電極、前記コネクタ電極、前記外側リード部は、前記複数の側面のうち同一の側面に配設されているものとしてもよい。

【0015】

［８］本発明のガスセンサは、上述した何れかの態様のセンサ素子（［１］～［７］の何れかに記載のセンサ素子）を備えることを要旨とする。したがって、本発明のセンサ素子が奏する効果、例えば、水が外側リード部の内部を移動してコネクタ電極に到達するのを抑制することができる効果などと同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】ガスセンサ１０が配管５８に取り付けられた様子を示す縦断面図。

【図2】センサ素子２０の斜視図。

【図3】センサ素子２０の縦断面図。

【図4】センサ素子２０の上面図。

【図5】比較形態のセンサ素子２０Ｚの上面図。

【図6】変形例のセンサ素子２２０の上面図。

【図7】変形例のセンサ素子２０Ｂの上面図。

【図8】変形例のセンサ素子２０Ｃの上面図。

【図9】変形例のセンサ素子２０Ｄの上面図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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５８に取り付けられた様子を示す縦断面図である。図２は、センサ素子２０を右上前方から見た斜視図である。図３は、センサ素子２０の縦断面を模式的に示す縦断面図である。図４は、センサ素子２０の上面図である。図４では、見易さを考慮して、センサ素子２０のうち多孔質層８０の図示を省略した。本実施形態において、図１～図４に示すように、センサ素子２０の素子本体６０の長手方向を前後方向（長さ方向）とし、素子本体６０の固体電解質層の積層方向（厚さ方向）を上下方向とし、前後方向および上下方向に垂直な方向を左右方向（幅方向）とする。

【0018】

図１に示すように、ガスセンサ１０は、組立体１５と、ナット４７と、外筒４８と、コネクタ５０と、リード線５５と、ゴム栓５７とを備えている。組立体１５は、センサ素子２０と、保護カバー３０と、素子封止体４０とを備えている。ガスセンサ１０は、例えば車両の排ガス管などの配管５８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。センサ素子２０の長手方向に沿った両端（前端および後端）のうち、前端側が被測定ガスに晒される側である。

【0019】

保護カバー３０は、図１に示すように、センサ素子２０の前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および外側保護カバー３２の各々には、被測定ガスを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３１で囲まれた空間として素子室３３が形成されており、センサ素子２０の第５面６０ｅ（前端面）は、この素子室３３内に配置されている。

【0020】

素子封止体４０は、センサ素子２０を封止固定する部材である。素子封止体４０は、主体金具４２および内筒４３を有する筒状体４１と、碍子４４ａ～４４ｃ（緻密体の一例）と、圧粉体４５ａ，４５ｂと、メタルリング４６とを備えている。センサ素子２０は、素子封止体４０の中心軸（ここでは前後方向に延在する軸）に沿って延在するように配置されており、素子封止体４０を軸方向に貫通している。

【0021】

主体金具４２は、筒状の金属製部材である。主体金具４２は、前側が後側よりも内径の小さい肉厚部４２ａとなっている。主体金具４２のうちセンサ素子２０の前端と同じ側（前側）には、保護カバー３０が取り付けられている。主体金具４２の後端は、内筒４３のフランジ部４３ａと溶接されている。肉厚部４２ａの内周面の一部は、段差面である底面４２ｂとなっている。この底面４２ｂは、碍子４４ａが前方に飛び出さないようにこれを押さえている。主体金具４２は、軸方向（ここでは前後方向）に沿って主体金具４２を貫通する貫通孔を有しており、この貫通孔の内部をセンサ素子２０が貫通している。

【0022】

内筒４３は、筒状の金属製部材であり、前端にフランジ部４３ａを有している。内筒４３と主体金具４２とは、同軸に溶接されている。また、内筒４３には、圧粉体４５ｂを内筒４３の中心軸方向に押圧するための縮径部４３ｃと、メタルリング４６を介して碍子４４ａ～４４ｃおよび圧粉体４５ａ，４５ｂを前側に押圧するための縮径部４３ｄとが形成されている。内筒４３は、軸方向（ここでは前後方向）に沿って内筒４３を貫通する貫通孔を有しており、この貫通孔の内部をセンサ素子２０が貫通している。主体金具４２の貫通孔と内筒４３の貫通孔とは軸方向に連通しており、これらが筒状体４１の貫通孔を構成している。

【0023】

碍子４４ａ～４４ｃおよび圧粉体４５ａ，４５ｂは、筒状体４１の貫通孔の内周面とセンサ素子２０との間に配置されている。碍子４４ａ～４４ｃは、圧粉体４５ａ，４５ｂのサポーターとしての役割を果たす。碍子４４ａ～４４ｃの材質としては、例えばアルミナ、ステアタイト、ジルコニア、スピネル、コージェライト、ムライトなどのセラミックス、またはガラスを挙げることができる。碍子４４ａ～４４ｃは、緻密な部材であり、その気孔率は例えば１％未満である。碍子４４ａ～４４ｃの各々は、軸方向（ここでは前後方向）に沿って自身を貫通する貫通孔を有する中空柱状の部材であり、この貫通孔の内部をセンサ素子２０が貫通している。碍子４４ａ～４４ｃの各々の貫通孔は、本実施形態では、センサ素子２０の形状に合わせて、軸方向に垂直な断面が四角形状になっている。圧粉体４５ａ，４５ｂは、例えば粉末を成型したものであり、封止材としての役割を果たす。圧粉体４５ａ，４５ｂの材質としては、例えばタルクのほか、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が挙げられ、圧粉体４５ａ，４５ｂは、それぞれこれらの少なくとも何れかを含んでいてもよい。圧粉体４５ａ，４５ｂを構成する粒子の平均粒径は、１５０～３００μｍであってもよい。圧粉体４５ａは、碍子４４ａ，４４ｂ間に充填され、碍子４４ａ，４４ｂにより軸方向の両側（前後）から挟まれて押圧されている。圧粉体４５ｂは、碍子４４ｂ，４４ｃ間に充填され、碍子４４ｂ，４４ｃにより軸方向の両側（前後）から挟まれて押圧されている。碍子４４ａ～４４ｃおよび圧粉体４５ａ，４５ｂは、主体金具４２の肉厚部４２ａの底面４２ｂと、縮径部４３ｄおよびメタルリング４６と、により軸方向に両側（前後）から挟まれて押圧されている。縮径部４３ｃ，４３ｄからの押圧力によって、圧粉体４５ａ，４５ｂが筒状体４１とセンサ素子２０との間で圧縮されることにより、圧粉体４５ａ，４５ｂは、保護カバー３０内の素子室３３と外筒４８内の空間４９との間を封止すると共にセンサ素子２０を固定している。

【0024】

ナット４７は、主体金具４２と同軸に主体金具４２の外側に固定されている。ナット４７の外周面には、雄ネジ部が形成されている。この雄ネジ部は、配管５８に溶接された固定用部材５９の内周面に設けられた雌ネジ部と螺合される。これにより、ガスセンサ１０は、センサ素子２０の前端側や保護カバー３０の部分が配管５８内に突出するように配管５８に固定される。

【0025】

外筒４８は、筒状の金属製部材であり、内筒４３と、センサ素子２０の後端側と、コネクタ５０とを覆っている。外筒４８の内側には、主体金具４２の後端部が挿入されている。外筒４８の前端部は、主体金具４２と溶接されている。外筒４８の後端からは、コネクタ５０に接続された複数のリード線５５が外部に引き出されている。コネクタ５０は、ハウジング５１と、複数の接触部５２とを有する。ハウジング５１は、筒状の樹脂部材である。複数の接触部５２は、何れも、金属製部材であり、ハウジング５１の内側に固定されている。複数の接触部５２は、それぞれ、センサ素子２０の後端側の表面に配設された複数の上側コネクタ電極７１および複数の下側コネクタ電極７２のうち対応するコネクタ電極に接触して電気的に導通していると共に、複数のリード線５５のうち対応するリード線と電気的に導通している。複数のリード線５５は、それぞれ、コネクタ５０と、複数の上側コネクタ電極７１および複数の下側コネクタ電極７２のうちの何れかと介して、センサ素子２０の内部の複数の電極６４～６８およびヒータ６９のうちの何れかと電気的に導通している。外筒４８とリード線５５との隙間は、ゴム栓５７によって封止されている。外筒４８内の空間４９は、基準ガスで満たされている。空間４９には、センサ素子２０の第６面６０ｆ（後端面）が配置されている。

【0026】

センサ素子２０は、図２～４に示すように、素子本体６０と、検出部６３と、ヒータ６９と、複数の上側コネクタ電極７１と、複数の下側コネクタ電極７２と、多孔質層８０とを備えている。素子本体６０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（図３では６個）積層した積層体を有している。素子本体６０は、長手方向が前後方向に沿っている直方体形状をしており、上下左右前後の各々の外表面として第１～第６面６０ａ～６０ｆを有している。第１面～第４面６０ａ～６０ｄは、素子本体６０の長手方向に沿った表面であり、素子本体６０の側面に相当する。第５面６０ｅは、素子本体６０の前端面であり、第６面６０ｆは、素子本体６０の後端面である。素子本体６０の寸法は、例えば、前後方向の長さが２５ｍｍ以上１００ｍｍ以下、左右方向の幅が２ｍｍ以上１０ｍｍ以下、上下方向の厚さが０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であってもよい。素子本体６０には、第５面６０ｅ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６１と、第６面６０ｆに開口して特定ガス濃度の検出の基準となる基準ガス（ここでは大気）を自身の内部に導入する基準ガス導入口６２とが形成されている。

【0027】

検出部６３は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するためのものである。検出部６３は、素子本体６０の前端側に配設された複数の電極を有している。本実施形態では、検出部６３は、第１面６０ａに配設された外側電極６４と、素子本体６０の内部に配設された内側主ポンプ電極６５、内側補助ポンプ電極６６、測定電極６７、基準電極６８とを備えている。内側主ポンプ電極６５および内側補助ポンプ電極６６は、素子本体６０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る。

【0028】

検出部６３が被測定ガス中の特定ガス濃度を検出する原理は周知であるため、詳細な説明は省略する。検出部６３は、例えば以下のように特定ガス濃度を検出する。検出部６３は、外側電極６４と内側主ポンプ電極６５との間に印加された電圧に基づいて、内側主ポンプ電極６５周辺の被測定ガス中の酸素の外部（素子室３３）への汲み出しまたは汲み入れを行う。また、検出部６３は、外側電極６４と内側補助ポンプ電極６６との間に印加された電圧に基づいて、内側補助ポンプ電極６６周辺の被測定ガス中の酸素の外部（素子室３３）への汲み出しまたは汲み入れを行う。これらにより、酸素濃度が所定濃度に調整された被測定ガスが、測定電極６７周辺に到達する。測定電極６７は、ＮＯｘ還元触媒として機能し、到達した被測定ガス中の特定ガス（ＮＯｘ）を還元する。そして、検出部６３は、還元後の酸素濃度に応じて測定電極６７と基準電極６８との間に発生する起電力、または、その起電力に基づいて測定電極６７と外側電極６４との間に流れる電流を、電気信号として発生させる。このようにして検出部６３が発生させた電気信号は、被測定ガス中の特定ガス濃度に応じた値（特定ガス濃度を導出可能な値）を示す信号であり、検出部６３が検出した検出値に相当する。

【0029】

ヒータ６９は、素子本体６０の内部に配設された電気抵抗体である。ヒータ６９は、外部から給電されることにより発熱して素子本体６０を加熱する。ヒータ６９は、素子本体６０を形成する固体電解質層の加熱および保温を行って、固体電解質層が活性化する温度（例えば８００℃）に調整することが可能となっている。

【0030】

複数の上側コネクタ電極７１および複数の下側コネクタ電極７２は、それぞれ素子本体６０の側面の何れかの後端側に配設されており、外部と電気的に導通するための電極である。複数の上側コネクタ電極７１および複数の下側コネクタ電極７２は、いずれも多孔質層８０に被覆されずに露出している。本実施形態では、４個の上側コネクタ電極７１（図４では、７１ａ～７１ｄ）は、左右方向に沿って並べられて、第１面６０ａ（上面）の後端側に配設されている。４個の下側コネクタ電極７２は、左右方向に沿って並べられて、第１面６０ａ（上面）に対向する第２面６０ｂ（下面）の後端側に配設されている。４個の上側コネクタ電極７１（７１ａ～７１ｄ）および４個の下側コネクタ電極７２は、それぞれ検出部６３の複数の電極６４～６８およびヒータ６９の何れかと電気的に導通している。本実施形態では、上側コネクタ電極７１ａが測定電極６７と導通し、上側コネクタ電極７１ｂが外側電極６４と導通し、上側コネクタ電極７１ｃが内側補助ポンプ電極６６と導通し、上側コネクタ電極７１ｄが内側主ポンプ電極６５と導通し、３個の下側コネクタ電極７２がそれぞれヒータ６９と導通し、１個の下側コネクタ電極７２が基準電極６８と導通している。上側コネクタ電極７１ｂと外側電極６４とは、第１面６０ａに配設された外側リード線７５を介して導通している（図３および図４参照）。それ以外のコネクタ電極は、素子本体６０内部に配設されたリード線やスルーホールなどを介して、対応する電極またはヒータ６９と導通している。

【0031】

外側リード線７５は、例えば白金（Ｐｔ）等の貴金属またはタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属を含む導電体である。外側リード線７５は、貴金属または高融点金属と、素子本体６０に含まれる酸素イオン伝導性固体電解質（本実施形態ではジルコニア）と、を含むサーメットの導電体であることが好ましい。本実施形態では、外側リード線７５は、白金とジルコニアとを含むサーメットの導電体とした。外側リード線７５は、気孔率が５％以上の多孔質体である。外側リード線７５の気孔率は、１０％以上であってもよい。外側リード線７５の気孔率は、４０％以下であってもよい。外側リード線７５の線幅（太さ）は、例えば０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であってもよい。外側リード線７５の線厚（厚さ）は、例えば１．０μｍ以上３０．０μｍ以下であってもよい。外側リード線７５は、全体としてクランク状（つづら折り状）に形成されている。外側リード線７５は、第１延在部７６と第２延在部７７と屈曲部７８とをそれぞれ複数有する。複数の第１延在部７６は、それぞれ、前後方向に直線状に延在している。複数の第２延在部７７は、それぞれ、左右方向に直線状に延在している。複数の屈曲部７８は、それぞれ、対応する第１延在部７６と対応する第２延在部７７との繋がり部（外側リード線７５の折れ曲がり部）である。複数の屈曲部７８は、それぞれ、劣角側の角度θａが９０度となっている。外側リード線７５の導通経路（延在方向）の長さＬ１と外側リード線７５の前後方向（素子本体６０の長手方向）における長さＬ２（図４参照）との長さ比Ｒ（＝Ｌ１／Ｌ２）は、１．０５以上である。外側リード線７５の導通経路の長さＬ１は、例えば、外側リード線７５の線幅方向における中心を外側リード線７５の導通経路（延在方向）に沿って結んだ線の長さとして定義される。長さＬ２は、例えば、４．０ｍｍ以上６０．０ｍｍ以下であってもよい。長さ比Ｒは、１．１０以上であることが好ましい。外側リード線７５と素子本体６０の第１面６０ａとの間には、外側リード線７５と素子本体６０の固体電解質層とを絶縁するための図示しない絶縁層が配設されていてもよい。

【0032】

外側リード線７５の気孔率は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察して得られた画像（ＳＥＭ画像）を用いて以下のように導出した値とする。まず、外側リード線７５の断面を観察面とするように外側リード線７５の厚さ方向に沿ってセンサ素子２０を切断し、切断面の樹脂埋めおよび研磨を行って観察用試料とする。続いて、ＳＥＭの倍率を１０００倍から１００００倍に設定して観察用試料の観察面を撮影することで外側リード線７５のＳＥＭ画像を得る。次に、得た画像を画像解析することにより、画像中の画素の輝度データの輝度分布から判別分析法（大津の２値化）で閾値を決定する。その後、決定した閾値に基づいて画像中の各画素を物体部分と気孔部分とに２値化して、物体部分の面積と気孔部分の面積とを算出する。そして、全面積（物体部分と気孔部分の合計面積）に対する気孔部分の面積の割合を、気孔率（単位：％）として導出する。後述する内側多孔質層８１（第１内側多孔質層８３および第２内側多孔質層８４）および外側多孔質層８５の気孔率も、同様にして導出した値とする。

【0033】

多孔質層８０は、上側、下側コネクタ電極７１，７２が配設された素子本体６０の側面すなわち第１、第２面６０ａ，６０ｂの少なくとも一部を被覆する多孔質体である。多孔質層８０は、第１、第２面６０ａ，６０ｂをそれぞれ被覆する内側多孔質層８１と、内側多孔質層８１の外側に配設された外側多孔質層８５とを備えている。

【0034】

内側多孔質層８１は、第１面６０ａの少なくとも一部を被覆する第１内側多孔質層８３と、第２面６０ｂの少なくとも一部を被覆する第２内側多孔質層８４とを備えている。具体的には、第１内側多孔質層８３は、第１面６０ａのうち上側コネクタ電極７１が存在する領域を除いて被覆している。第１内側多孔質層８３は、第１面６０ａに加えて、外側電極６４および外側リード線７５も被覆している。第１内側多孔質層８３は、例えば、被測定ガス中の硫酸などの成分から外側電極６４および外側リード線７５を保護して、これらの腐食などを抑制する保護層としての役割を果たす。第２内側多孔質層８４は、第２面６０ｂのうち下側コネクタ電極７２が存在する領域を除いて被覆している。

【0035】

外側多孔質層８５は、第１～第５面６０ａ～６０ｅのそれぞれの少なくとも一部を被覆している。外側多孔質層８５は、第１面６０ａおよび第２面６０ｂについては、内側多孔質層８１を被覆することにより、これらの面を被覆している。外側多孔質層８５は、内側多孔質層８１と比べて前後方向の長さが短くなっており、内側多孔質層８１とは異なり素子本体６０の前端および前端付近の領域だけを被覆している。これにより、外側多孔質層８５は、素子本体６０のうち検出部６３の複数の電極６４～６８の周辺部分、言い換えると、素子本体６０のうち素子室３３内に配置されて被測定ガスに晒される部分を被覆している。この結果、外側多孔質層８５は、例えば被測定ガス中の水等が付着して素子本体６０にクラックが生じるのを抑制する保護層としての役割を果たす。

【0036】

多孔質層８０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セラミックス多孔質体からなるものである。本実施形態では、多孔質層８０は、アルミナ多孔質体からなるものとした。第１内側多孔質層８３および第２内側多孔質層８４の各々の厚さは、例えば５μｍ以上４０μｍ以下であってもよい。外側多孔質層８５の厚さは、例えば４０μｍ以上８００μｍ以下であってもよい。多孔質層８０の気孔率は、１０％以上である。多孔質層８０は外側電極６４や被測定ガス導入口６１を覆っているが、多孔質層８０の気孔率が１０％以上であれば、被測定ガスは多孔質層８０を通過できる。内側多孔質層８１の気孔率は、１０％以上５０％以下であってもよい。外側多孔質層８５の気孔率は、１０％以上８５％以下であってもよい。外側多孔質層８５は、内側多孔質層８１と気孔率が同一でもよいし、内側多孔質層８１よりも気孔率が高くてもよい。

【0037】

次に、こうして構成されたガスセンサ１０の製造方法について説明する。以下、センサ素子２０の製造方法について説明した後に、センサ素子２０を組み込んだガスセンサ１０の製造方法について説明する。

【0038】

センサ素子２０の製造方法について説明する。まず、素子本体６０に対応する複数（ここでは６枚）の未焼成のセラミックスグリーンシートを用意する。各グリーンシートには、必要に応じて切欠や貫通孔や溝などを打ち抜き処理などによって設けたり、電極や外側リード線７５などの配線パターンをスクリーン印刷したりする。また、焼成後に第１内側多孔質層８３および第２内側多孔質層８４となる未焼成多孔質層についても、スクリーン印刷によりグリーンシートのうち第１、第２面６０ａ，６０ｂに対応する面に形成する。その後に、複数のグリーンシートを積層する。積層された複数のグリーンシートは、焼成後に素子本体となる未焼成素子本体であり、未焼成多孔質層を備えている。そして、この未焼成素子本体を焼成して、第１内側多孔質層８３、第２内側多孔質層８４を備える素子本体６０を得る。続いて、プラズマ溶射により外側多孔質層８５を形成して、センサ素子２０を得る。なお、多孔質層８０の製造方法としては、スクリーン印刷やプラズマ溶射の他に、ゲルキャスト法、ディッピングなどを用いることもできる。

【0039】

センサ素子２０を組み込んだガスセンサ１０の製造方法について説明する。まず、筒状体４１の貫通孔の内部にセンサ素子２０を軸方向に貫通させ、且つ、筒状体４１の内周面とセンサ素子２０との間に碍子４４ａ、圧粉体４５ａ、碍子４４ｂ、圧粉体４５ｂ、碍子４４ｃ、メタルリング４６をこの順に配置する。次に、メタルリング４６を押圧して圧粉体４５ａ，４５ｂを圧縮し、その状態で縮径部４３ｃ，４３ｄを形成することによって素子封止体４０を製造し、筒状体４１の内周面とセンサ素子２０との間を封止する。その後に、素子封止体４０に保護カバー３０を溶接し、ナット４７を取り付けて組立体１５を得る。そして、ゴム栓５７内を通したリード線５５と、これに接続されたコネクタ５０とを用意して、コネクタ５０をセンサ素子２０の後端側に接続し、コネクタ５０の複数の接触部５２を、それぞれ、複数の上側コネクタ電極７１および下側コネクタ電極７２のうち対応するコネクタ電極に電気的に接続する。その後に、外筒４８を主体金具４２に溶接固定して、ガスセンサ１０を得る。

【0040】

次に、こうして構成されたガスセンサ１０の使用例について説明する。ガスセンサ１０が図１のように配管５８に取り付けられた状態で、配管５８内を被測定ガスが流れると、被測定ガスは保護カバー３０内を流通して素子室３３内に流入し、センサ素子２０の前端側が被測定ガスに晒される。そして、被測定ガスが多孔質層８０を通過して外側電極６４に到達および被測定ガス導入口６１からセンサ素子２０内に到達すると、上述したようにこの被測定ガス中のＮＯｘ濃度に応じた電気信号を検出部６３が発生させる。この電気信号を上側、下側コネクタ電極７１，７２を介して取り出すことにより、電気信号に基づいてＮＯｘ濃度が検出される。

【0041】

このとき、被測定ガス中に水蒸気（水蒸気や水蒸気に溶けた硫酸など）が含まれており、この水蒸気が液化し、液体の水が外側リード線７５の内部を毛細管現象により上側コネクタ電極７１（具体的には、上側コネクタ電極７１ｂ）側に移動する場合がある。この水が上側コネクタ電極７１に到達すると、上側コネクタ電極７１や、上側コネクタ電極７１と接触するコネクタ５０の接触部５２に錆や腐食が発生し、検出値が異常値となる懸念がある。例えば、図５に示す比較形態のセンサ素子２０Ｚでは、外側リード線７５ｚは、全体として直線状で前後方向に延在している。このセンサ素子２０Ｚでは、長さ比Ｒが１．０５未満、具体的には１．００であり、液体の水が外側リード線７５の内部を上側コネクタ電極７１側に移動して上側コネクタ電極７１に到達する懸念がある。これに対して、本実施形態のセンサ素子２０では、上述したように、長さ比Ｒが１．０５以上である。これにより、液体の水が外側リード線７５の内部を上側コネクタ電極７１側に移動しても、その水が上側コネクタ電極７１に到達するのを抑制できる。この結果、上側コネクタ電極７１や、コネクタ５０の接触部５２に錆や腐食が発生するのを抑制し、検出値が異常値となるのを抑制できる。しかも、長さ比Ｒが１．１０以上である場合、液体の水が外側リード線７５の内部を上側コネクタ電極７１側に移動して上側コネクタ電極７１に到達するのをより抑制できる。発明者らは、これらのことを実験や解析により確認した。

【0042】

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のセンサ素子２０が本発明のセンサ素子に相当し、素子本体６０が素子本体に相当し、第１面６０ａが側面に相当し、外側電極６４が外側電極に相当し、上側コネクタ電極７１（７１ｂ）がコネクタ電極に相当し、外側リード線７５が外側リード部に相当する。

【0043】

以上詳述した本実施形態のセンサ素子２０によれば、外側リード線７５の導通経路の長さＬ１と外側リード線７５の前後方向（素子本体６０の長手方向）における長さＬ２との長さ比Ｒ（＝Ｌ１／Ｌ２）が１．０５以上である。これにより、液体の水（水や水に溶けた硫酸など）が外側リード線７５の内部を上側コネクタ電極７１側に移動しても、長さ比Ｒが１．０５未満である場合に比して、その水が上側コネクタ電極７１に到達するのを抑制できる。しかも、長さ比Ｒが１．１０以上である場合、水が上側コネクタ電極７１に到達するのをより抑制できる。

【0044】

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。

【0045】

上述した実施形態では、センサ素子２０の外側リード線７５は、直線状の第１延在部７６および第２延在部７７と、劣角側の角度θａが９０度の屈曲部７８とをそれぞれ複数有していたが、これに限定されない。例えば、複数の第１延在部７６のうちの少なくとも一部は、曲線状に形成されてもよい。複数の第２延在部７７のうちの少なくとも一部は、曲線状に形成されてもよい。複数の屈曲部７８のうちの少なくとも一部は、角度θａが９０度未満または９０度超過であってもよい。

【0046】

上述した実施形態では、センサ素子２０は、外側リード線７５を備えていたが、これに限定されない。例えば、図６の変形例のセンサ素子２２０に示すように、外側リード線２７５を備えていてもよい。図６のセンサ素子２２０の外側リード線２７５は、全体として、前後方向にＮ字状と逆Ｎ字状とを交互に組み合わせた形状に形成されている。外側リード線２７５は、第１延在部２７６と第２延在部２７７と屈曲部２７８とをそれぞれ複数有する。複数の第１延在部２７６は、それぞれ、外側電極６４から上側コネクタ電極７１に向かって外側リード部７５の導通経路を辿ったときに、前後方向における前側（素子本体６０の前端側）から後側（素子本体６０の後端側）に向かって直線状に延在している部分である。複数の第２延在部２７７は、それぞれ、外側電極６４から上側コネクタ電極７１に向かって外側リード部７５の導通経路を辿ったときに、前後方向における後側から前側に向かって且つ左右方向に傾きをもって直線状に延在している部分である。複数の屈曲部２７８は、それぞれ、対応する第１延在部２７６と対応する第２延在部２７７との繋がり部（外側リード線２７５の折れ曲がり部）である。複数の屈曲部２７８は、それぞれ、劣角側の角度θｂが９０度未満となっている。この変形例でも、長さ比Ｒは、１．０５以上である。長さ比Ｒは、１．１０以上であることが好ましい。なお、複数の第１延在部２７６のうちの少なくとも一部は、曲線状に形成されてもよい。複数の第２延在部２７７のうちの少なくとも一部は、曲線状に形成されてもよい。複数の屈曲部２７８のうちの少なくとも一部は、劣角側の角度θｂが９０度以上であってもよい。

【0047】

上述した実施形態では、センサ素子２０は、外側リード線７５を備えていたが、これに限定されない。例えば、図７、図８、図９の変形例のセンサ素子２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄに示すように、外側リード線７５ｂ，７５ｃ，７５ｄを備えていてもよい。

【0048】

図７のセンサ素子２０Ｂの外側リード線７５ｂは、図４のセンサ素子２０の外側リード線７５の複数の第１延在部７６の少なくとも一部および複数の第２延在部７７の少なくとも一部に、局所的に肥大化した肥大部７６ｂ，７７ｂが設けられた形状に形成されている。複数の肥大部７６ｂは、それぞれ、対応する第１延在部７６に対して左側または右側に設けられている。複数の肥大部７７ｂは、それぞれ、対応する第２延在部７７に対して前側または後側に設けられている。複数の肥大部７６ｂおよび複数の肥大部７７ｂは、それぞれ、四角形状または円形状に形成されている。なお、肥大部７６ｂの数および肥大部７７ｂの数は、それぞれ幾つであってもよい。肥大部７６ｂは、第１延在部７６に対して左側および右側のうちの一方にだけ設けられてもよい。肥大部７６ｂは、第１延在部７６の同一位置で左側および右側の両側に設けられてもよい。肥大部７７ｂは、第２延在部７７に対して前側および後側のうちの一方にだけ設けられてもよい。肥大部７７ｂは、第２延在部７７の同一位置で前側および後側の両方に設けられてもよい。肥大部７６ｂおよび肥大部７７ｂのうちの一方だけが設けられてもよい。肥大部７６ｂの形状および肥大部７７ｂの形状は、如何なる形状であってもよい。

【0049】

図８のセンサ素子２０Ｃの外側リード線７５ｃは、図４のセンサ素子２０の外側リード線７５の複数の屈曲部７８の少なくとも一部の劣角側（内周側）に、局所的に肥大化した肥大部７８ｃが設けられた形状に形成されている。複数の肥大部７８ｃは、それぞれ、三角形状に形成されている。なお、肥大部７８ｃの数は、幾つであってもよい。肥大部７８ｃの形状は、如何なる形状であってもよい。

【0050】

図９のセンサ素子２０Ｄの外側リード線７５ｄは、図４のセンサ素子２０の外側リード線７５の複数の屈曲部７８の少なくとも一部の優角側（外周側）に、局所的に肥大化した肥大部７８ｄが設けられた形状に形成されている。複数の肥大部７８ｄは、それぞれ、四角形状または円形状に形成されている。なお、肥大部７８ｄの数は、幾つであってもよい。肥大部７８ｄの形状は、如何なる形状であってもよい。

【0051】

センサ素子２０Ｂにおいて、外側リード線７５ｂの導通経路（延在方向）の長さＬ１は、それぞれ、例えば、肥大部７６ｂ，７７ｂを除いた部分（図４に示したセンサ素子２０の外側リード線７５と同一形状）の、外側リード線７５ｂの線幅方向における中心を外側リード線７５ｂの導通経路（延在方向）に沿って結んだ線の長さとして定義される。センサ素子２０Ｃ，２０Ｄにおける外側リード線７５ｃ，７５ｄの導通経路（延在方向）の長さＬ１も同様である。これらの場合、液体の水（水や水に溶けた硫酸など）が外側リード線７５ｂ，７５ｃ，７５ｄの内部を上側コネクタ電極７１側に移動するときに、肥大部７６ｂ，７７ｂ，７８ｃ，７８ｄに水が貯留されたり、肥大部７６ｂ，７７ｂ，７８ｃ，７８ｄによる外側リード線７５ｂ，７５ｃ，７５ｄの断面積の増加により水の移動速度が遅くなったりして、水が上側コネクタ電極７１に到達するのを抑制できる。なお、外側リード線７５の第１延在部７６および／または第２延在部７７と、外側リード線７５の屈曲部７８の劣角側（内周側）と、屈曲部７８の優角側（外周側）と、のうちの複数に肥大部が設けられてもよい。

【0052】

図４のセンサ素子２０の外側リード線７５を図７～図９のセンサ素子２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄの外側リード線７５ｂ，７５ｃ，７５ｄなどに置き換えてもよい旨について説明した。図６に示したセンサ素子２２０の外側リード線２７５についても、同様に考えることができる。すなわち、外側リード線２７５の第１延在部２７６および／または第２延在部２７７と、外側リード線２７５の屈曲部２７８の劣角側（内周側）と、屈曲部２７８の優角側（外周側）と、のうちの少なくとも１つに肥大部が設けられてもよい。

【0053】

上述した実施形態では、センサ素子２０の第１内側多孔質層８３は、第１面６０ａのうち上側コネクタ電極７１が存在する領域を除いて被覆していたが、これに限定されない。例えば、第１内側多孔質層８３は、第１面６０ａのうち、第１面６０ａの前端から上側コネクタ電極７１の前端部またはそれよりも前側の所定位置までの領域を被覆していてもよい。また、第１内側多孔質層８３のうちの少なくとも一部よりも後側で且つ上側コネクタ電極７１よりも前側に、緻密層および／または隙間領域が設けられてもよい。緻密層は、気孔率が１０％未満の緻密な層である。緻密層は、気孔率を除いて、多孔質層８０と同様に形成することができる。隙間領域は、素子本体６０の第１面６０ａを被覆していない（多孔質層も緻密層も存在しない）領域である。緻密層および／または隙間領域は、例えば、３個の碍子４４ａ～４４ｃの何れかの内周面とセンサ素子２０の長手方向における位置が重複するように配置される。同様に、第２内側多孔質層８４のうちの少なくとも一部よりも後側で且つ下側コネクタ電極７２よりも前側に、緻密層および／または隙間領域が設けられてもよい。

【0054】

上述した実施形態では、センサ素子２０は、外側多孔質層８５を備えていたが、これを備えていなくてもよい。また、センサ素子２０は、第１内側多孔質層８３および第２内側多孔質層８４を備えていたが、これらのうちの少なくとも一方を備えていなくてもよい。

【0055】

上述した実施形態では、素子本体６０は、直方体形状としたが、これに限定されない。例えば、素子本体６０は、円筒形状または円柱形状であってもよい。この場合、素子本体６０は、側面を１つだけ有することになる。

【0056】

上述した実施形態では、ガスセンサ１０は、２個の圧粉体４５ａ，４５ｂと３個の碍子４４ａ～４４ｃとを備えていたが、１または複数の圧粉体と複数の碍子（緻密体）とを備えていればよい。例えば、ガスセンサ１０から碍子４４ｂが取り除かれた構成としてもよい。この場合、圧粉体４５ａ，４５ｂが互いに前後方向において隣接する構成であるため、圧粉体４５ａ，４５ｂが一体化されていてもよい。

【実施例0057】

以下に、センサ素子を具体的に作製し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。

【0058】

［比較例１および実施例１～５］
図１～図４のガスセンサ１０と同様の製造方法によりセンサ素子をそれぞれ作製して、比較例１および実施例１～５とした。比較例１および実施例１～５では、多孔質層を形成せずに、外側リード線を露出させた。これらのセンサ素子の素子本体の寸法について、長さを６７．５ｍｍ、幅を４．２５ｍｍ、厚さを１．４５ｍｍとした。また、外側リード線について、線幅を０．５ｍｍとし、線厚を１０μｍとし、気孔率を１０％とした。さらに、長さＬ２を５７．９ｍｍとした。表１に示すように、比較例１では、長さ比Ｒを１．００とし、肥大部を無しとした。具体的には、外側リード線を図５のような形状とした。実施例１では、長さ比Ｒを１．０５とし、肥大部を無しとした。実施例２では、長さ比Ｒを１．１０とし、肥大部を無しとした。実施例３では、長さ比Ｒを１．０５とし、外側リード線の直線部（直線状に延在している部分）に肥大部を設けた。実施例４では、長さ比Ｒを１．０５とし、外側リード線の屈曲部の劣角側（内周側）に肥大部を設けた。実施例５では、長さ比Ｒを１．０５とし、外側リード線の屈曲部の優角側（外周側）に肥大部を設けた。実施例１～５では、外側リード線は、何れも複数の直線部と複数の屈曲部とを有し、直線部や屈曲部の数、直線部の長さ、屈曲部の角度を調整することにより、長さ比Ｒを異ならせた。

【0059】

【表1】

【0060】

［液体浸入試験］
比較例１および実施例１～５のセンサ素子について、素子本体の前端側を液体に浸した場合にその液体が外側リード線の内部を毛細管現象により素子本体の後端側にどの程度浸入するかの試験を行なった。まず、センサ素子の前端側が下側で且つセンサ素子の長手方向が鉛直方向に沿うようにして、センサ素子の外側リード線の前端部よりも後端側の位置（以下、浸漬位置）までの部分をレッドチェック液に浸した。その状態で放置し、レッドチェック液がセンサ素子の上側コネクタ電極の前端部に到達するまでの時間を計測し、染み上がり時間とした。そして、センサ素子の浸漬位置から上側コネクタ電極の前端部までの前後方向の距離を染み上がり時間で除して染み上がり速度を演算した。比較例１の染み上がり速度を基準（Ｆ）とし、実施例１～５において、染み上がり速度が比較例１に比して１０％以上２０％未満低下した場合に良（Ｂ）と判定し、２０％以上低下した場合に優（Ａ）と判定した。レッドチェック液は、栄進化学製のＲ－３Ｂ（ＮＴ）プラスを用いた。レッドチェック液は、炭化水素油を４０～６０ｗｔ％、可塑性溶剤を１０～２０ｗｔ％、グリコールエーテルを１～２０ｗｔ％、非イオン界面活性剤を１２～５０ｗｔ％、アゾ系油溶性赤色染料を１～５ｗｔ％含む。レッドチェック液は、２０℃での密度が０．８６ｇ／ｃｍ³であり、水よりも密度が小さい。

【0061】

表１から分かるように、液体浸入試験において、長さ比Ｒが１．０５以上である実施例１～５は、判定結果が良（Ｂ）または優（Ａ）であった。すなわち、実施例１～５は、何れも比較例１に比して染み上がり速度が１０％以上低下した。このことから、長さ比Ｒが１．０５以上であることにより、液体の水が上側コネクタ電極に到達するのを抑制できることが確認された。

【0062】

また、表１から分かるように、液体浸入試験において、長さ比Ｒが１．０５である実施例１は、判定結果が良（Ｂ）であったのに対し、長さ比Ｒが１．１０である実施例２は、判定結果が優（Ａ）であった。すなわち、実施例１は、比較例１に比して染み上がり速度が１０％以上２０％未満低下したのに対し、実施例２は、比較例１に比して染み上がり速度が２０％以上低下した。このことから、長さ比Ｒが１．１０以上であることにより、長さ比Ｒが１．０５以上１．１０未満の場合に比して、液体の水が上側コネクタ電極に到達するのを抑制できることが確認された。

【0063】

さらに、表１から分かるように、液体浸入試験において、長さ比Ｒが１．０５である実施例１、３～５のうち、外側リード線に肥大部を設けていない実施例１は、判定結果が良（Ｂ）であったのに対し、外側リード線の直線部に肥大部を設けた実施例３、外側リード線の屈曲部の劣角側に肥大部を設けた実施例４、外側リード線の屈曲部の優角側に肥大部を設けた実施例５は、それぞれ判定結果が優（Ａ）であった。このことから、外側リード線の直線部、屈曲部の劣角側、屈曲部の優角側の少なくとも何れかに肥大部を設けることにより、これらの何れにも肥大部を設けない場合に比して、液体の水が上側コネクタ電極に到達するのを抑制できることが確認された。

【産業上の利用可能性】

【0064】

本発明は、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に利用可能である。

【符号の説明】

【0065】

１０ ガスセンサ、１５ 組立体、２０，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｚ センサ素子、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、４０ 素子封止体、４１ 筒状体、４２ 主体金具、４２ａ 肉厚部、４２ｂ 底面、４３ 内筒、４３ａ フランジ部、４３ｃ，４３ｄ 縮径部、４４ａ～４４ｃ 碍子、４４ａ１，４４ａ２，４４ｂ１，４４ｂ２，４４ｃ１，４４ｃ２ 内周面、４５ａ，４５ｂ 圧粉体、４６ メタルリング、４７ ナット、４８ 外筒、４９ 空間、５０ コネクタ、５５ リード線、５７ ゴム栓、５８ 配管、５９ 固定用部材、６０ 素子本体、６０ａ～６０ｆ 第１面～第６面、６１ 被測定ガス導入口、６２ 基準ガス導入口、６３ 検出部、６４ 外側電極、６５ 内側主ポンプ電極、６６ 内側補助ポンプ電極、６７ 測定電極、６８ 基準電極、６９ ヒータ、７１，７１ａ～７１ｄ 上側コネクタ電極、７２ 下側コネクタ電極、７５，７５ｂ，７５ｃ，７５ｄ，７５ｚ，２７５ 外側リード線、７６，２７６ 第１延在部、７６ｂ，７７ｂ，７８ｃ，７８ｄ 肥大部、７７，２７７ 第２延在部、７８ 屈曲部、８０ 多孔質層、８１ 内側多孔質層、８３ 第１内側多孔質層、８４ 第２内側多孔質層、８５ 外側多孔質層。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】