JP6065795B2

JP6065795B2 - ガスセンサ

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Publication number: JP6065795B2
Application number: JP2013201594A
Authority: JP
Inventors: 翔太郎森
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2017-01-25
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Description

本発明は、被測定ガス中の特定ガス成分の濃度を検出するガスセンサに関するするものである。

従来、自動車エンジン等の内燃機関の燃焼排気流路に、燃焼排気中に含まれる酸素等の特定ガス成分の濃度を検知するガスセンサを配設して、検知された特定ガス成分の濃度によって空燃比制御や排気処理触媒の温度制御等を行っている。

このようなガスセンサとして、ジルコニア等の酸素イオン伝導性を有する固体電解質材料を有底筒状に形成した固体電解質基体と、その外周面側において被測定ガスに接する測定電極層と、その内周面側において基準ガスとして導入された大気に接する基準電極層とからなるいわゆるコップ型の検出素子を具備し、被測定ガス中の酸素濃度と基準ガス中の酸素濃度との差によって両電極間に発生する電位差を検出して被測定ガス中の酸素濃度を測定する酸素センサや、燃焼排気中の特定ガス成分の濃度から内燃機関に導入される混合気の空燃比を検出する空燃比センサや、水素イオン導電性固体電解質体を用いて被測定ガス中のアンモニア濃度を検出するアンモニアセンサ等が広く用いられている、

このようなガスセンサでは、早期の活性化を図るために、通電により発熱するヒータが内蔵されており、ヒータの中心軸と、固体電解質体の中心軸とが一致し、ヒータの先端が固体電解質体の底部に当接するように保持されている。
特許文献１には、棒状若しくは断面矩形状で軸方向に伸びるヒータを有底筒状に形成した固体電解質体内において軸方向の移動が可能な状態で保持すべく、側面の一部が切り欠かれた断面Ｃ字形に形成した把持部を有するヒータ把持部を備えたガスセンサが開示されている（特許文献１図４参照）。
特許文献１にあるようなヒータ把持部では、ヒータが軸方向に移動可能とすることで、固体電解質体の底部に当接したときに、素子割れを起こり難くしている。

特開２００１−３０５０９８号公報

ところが、従来のコップ型のガスセンサにおいては、ヒータと固体電解質体の内周面との間に、基準ガスとして導入された大気が存在し、固体電解質体は、ヒータによって加熱された大気を介して間接的に加熱されることになる。
このため、早期に固体電解質体を活性化温度に到達させるためには、ヒータの発熱温度を活性化温度より十分高くする必要があり、製造コストの増加や、エネルギ損失の増大を招くおそれがある。
また、ヒータにより加熱活性化された固体電解質体にカバー体に設けた開孔から侵入した水が付着すると、局所的な冷却により、固体電解質体内に大きな温度分布が発生し、熱応力われ（被水割れ）を生じるおそれもある。

そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、ヒータの中心軸と固体電解質体の中心軸とを径方向にずらして保持することで、ヒータの発熱部と固体電解質体の内周壁との接触面積を大きくし、ヒータから固体電解質体への熱伝導を高め、早期の活性化を図ると共に、ヒータと固体電解質体との間で作用する残留応力を低減し、固体電解質体の被水割れを起こり難くした信頼性の高いガスセンサを提供することを目的とする。

本発明のガスセンサＧＳは、被測定ガス中の特定成分を検出するガスセンサであって、少なくとも、
特定のイオンに対して伝導性を有する固体電解質層（４００）と、基準ガスに接する基準電極層（４０１）と被測定ガスに接する測定電極層（４０２）とからなるセンサ素子検出部（４０）を含み、有底筒状に形成したガスセンサ素子（４）と、
軸方向に伸びる断面矩形に形成され、前記ガスセンサ素子（４）を加熱するヒータ（５）と、
前記ガスセンサ素子（４）の内側で前記ヒータ（５）を把持するヒータ把持部（１０）を設けた端子金具（１）と、
前記センサ素子検出部（４０）を被測定ガス中に固定する筒状のハウジング（６）と、を具備し、
前記ヒータ把持部（１０）が、
基部（１００）の両側に設けられ、少なくとも、前記ヒータ（５）の短辺側の側面の先端を前記ガスセンサ素子（４）の内周壁の一部に当接させるように、
前記ヒータ（５）の長辺側平面を両側から弾性的に押圧する一対の当接面（１０２）を具備すると共に、
前記内周壁に当接する側と反対側において、前記基部と、前記ヒータ（５）の短辺側の側面との間に設けられる、所定のクリアランス（ＣＬ）と、
前記内周壁に当接する側において、一対の前記当接面（１０２）間に設けられ、前記内周壁側へ向かって広がる開口端（１０３）を有する開口と、を備えていることを特徴とする。

本発明のガスセンサ（ＧＳ）では、前記ヒータ（５）の側面の一部が前記ガスセンサ素子（４）の内周壁に当接することで、前記ガスセンサ素子（４）の直接的な加熱が可能となり、早期の活性化を図ることができる。
また、浸水経路とヒータ（５）の下端位置との間に一定の被水回避距離（ＧＰ）を設けることで、被水割れを抑制することができる。

本発明のガスセンサの全体概要を示す縦断面図図１Ａ中Ｂ−Ｂに沿った要部横断面図本発明のガスセンサの要部であるプラス端子金具の概要を示す側面図図２Ａ中Ｂ−Ｂに沿った断面図図２Ａ中Ｃ−Ｃに沿った断面図図２Ａ中Ｄ−Ｄに沿った断面図図１Ａのプラス端子金具の斜視図本発明のガスセンサに用いられるヒータ通電端子金具の概要を示す斜視図図３Ａのヒータ通電端子金具の組み付け状態を示す横断面図本発明のガスセンサに用いられるマイナス端子金具の概要を示す側面図図４Ａ中Ｂ−Ｂに沿った横断面図本発明のガスセンサに用いられるヒータの概要を示す展開斜視図本発明の効果を説明するための要部縦断面図比較例と共に本発明の効果を説明するための特性図本発明のガスセンサの変形例を示す要部縦断面図本発明のガスセンサの他の変形例を示す要部縦断面図本発明のガスセンサの他の変形例を示す要部縦断面図本発明の要部であるヒータ把持部の変形例を示す横断面図図８Ａのヒータ把持部の組み付け状態を示す横断面図本発明の要部であるヒータ把持部の他の変形例を示す横断面図図９Ａのヒータ把持部の組み付け状態を示す横断面図

図１Ａ、図１Ｂを参照して、本発明の実施形態におけるガスセンサＧＳの概要について説明する。ガスセンサＧＳは、被測定ガス中の特定成分を検出するガスセンサであって、少なくとも、ガスセンサ素子４と、ガスセンサ素子４の内側に収容され、通電により発熱する発熱体５１を内蔵し断面矩形で軸方向に伸びるヒータ５と、先端にヒータ５を把持するヒータ把持部１０を設けたプラス端子金具１とを具備し、ヒータ把持部１０が、ヒータ５の短辺側の側面の少なくとも先端をガスセンサ素子４の内周壁に当接させるようにヒータ５の長辺側平面を両側から弾性的に押圧する当接面１０２を具備することを特徴とする。
ヒータ５の側面がガスセンサ素子４の内周壁に当接することで、直接的な加熱が可能となり、早期にガスセンサ素子を活性化させることができる。
図１Ｂでは、センサ素子４の横断面方向に対して、ヒータ５からの温度が伝播する様子を模式的に矢印と等温線で示している。

本発明におけるガスセンサ素子４は、いわゆるコップ型のガスセンサ素子で、酸素イオン伝導体であるジルコニア等の特定のイオンに対して伝導性を有する固体電解質材料が用いられ、有底筒状に形成されている。
なお、以下の実施形態においては、このようなガスセンサとして典型的な酸素センサを例として説明するが、本発明は、酸素センサに限定するものではない。
電極の構造や制御方法等を変えることにより、Ａ／Ｆ検出やＮＯｘの検出を行ったり、水素イオンに対して伝導性を有する固体電解質体を用いることでアンモニア等を検出したりすることもできる。

本発明の要部であるヒータ把持部１０は、ヒータ５の平面部を両側から所定の接点荷重Ｆで弾性的に押圧して保持する構造となっている。
ヒータ５の側面が少なくとも先端位置においてガスセンサ素子４の内側内周面に当接しているので、ヒータ５が発熱したときに、熱伝導により直接的にセンサ素子検出部４０が加熱されることになる。
また、ヒータ把持部１０とヒータ５の側面との間に所定のクリアランスＣＬが存在し、当接面１０２が所定のＲ形状に形成されているので、ヒータ５の表面と当接面１０２とは、断面方向において、点接触となるため、ガスセンサ素子４の径方向へのヒータ５の摺動が可能となっているので、ガスセンサ素子４の内周面とヒータ５の側面が当接する位置における反力を緩和することができる。
さらに、ヒータ５の側面とガスセンサ素子４の内周面との当接角度を任意に設定することができ、センサ素子検出部４０がヒータ５によって直接てきに加熱される範囲を広くすることができる。

ガスセンサ素子４の先端側には、センサ素子検出部４０が形成され、中腹には径大となる拡径部４１が形成され、基端側には、外部との接続を図る素子基端部４２が形成されている。
素子検出部４０は、固体電解質層４００と、固体電解質層４００の内側表面に形成され、基準ガスとして導入された大気に接する基準電極層４０１と、固体電解質層４００の外側表面に形成され、被測定ガスに接する測定電極層４０２とによって構成されている。
素子拡径部４１は、径大となるように鍔状に張り出し、筒状のハウジング６内に所定の封止手段７等を介して固定されている。
素子基端部４の内側には、基準電極４０１に接続すると共にガスセンサ素子４の内側でヒータ５を把持するプラス端子金具１が設けられ、外側には測定電極４０２に接続するマイナス端子金具２が設けられている。

図１Ａ、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、図２Ｅを参照して、本発明の要部であるプラス端子金具１について説明する。
プラス端子金具１は、弾性と電気伝導性に優れた公知の金属材料によって形成されている。
プラス端子金具１の先端には、ヒータ５を保持するヒータ把持部１０が形成され、その基端側には、基準電極４０１に接続するプラス端子導通部１１が形成され、さらにその基端側には、平板状で軸方向に伸びるプラス端子中継部１２が形成され、さらにその基端側には、外部との接続を図るプラス信号線１４との導通を図るプラス端子圧着部１３が形成されている。

本実施形態におけるヒータ把持部１０は、平板状の基部１００の両側が折り曲げられ、ヒータ５の把持方向に向かって付勢する屈曲部１０１が形成され、さらにその先に、ヒータ５の把持方向に向かって凸となるように所定のホルダ半径Ｒを設けて湾曲する当接面１０２が形成され、当接面１０２の両端は、一定方向に向かって広がる開口端１０３を具備し、いわゆる三角クリップ状に形成されている。
ヒータ把持部１０の基部１００と断面矩形のヒータ５の側面との間には、ヒータ把持部側面方向クリアランスＣＬが設けられており、一定程度、ヒータ把持部１０においてヒータ５が径方向に移動できるようなスペースが確保されている。

プラス端子導通部１１は、環状に折り曲げた平板の一部か切り欠いた断面Ｃ字形をしており、内側から外側に向かって押圧力を発生するように付勢されている。
ガスセンサ素子基端部４２の内側に組み付ける際には、プラス端子導通部１１を縮径した状態で素子基端部４２に装着する。
圧着部１３は、両側に張り出す舌片を内側に倒れ込ませるようにして、外部との接続を図るプラス信号線１４の芯線１４０を圧着する。

図１Ａ、図３Ａ、図３Ｂを参照してヒータ端子金具２について説明する。
ヒータ端子金具２は、弾性と電気伝導性に優れた平板状の金属材料を用いて形成され、ヒータ５の基端側に引き出された一対の電極部５２と外部の電源との接続を図る一対のヒータ通電線２４との接続を図る。
ヒータ端子金具２は、ヒータ端子導通部２０、ヒータ端子屈曲部２１、ヒータ端子基部２２、ヒータ端子圧着部２３によって構成されている。

ヒータ端子基部２２は、軸方向に伸びる平板状に形成されている。
ヒータ端子屈曲部２１は、ヒータ端子基部２２の先端側を基端側に向かって折り返して形成されている。
ヒータ端子屈曲部２１は、その先端側に設けたヒータ端子当接部２０をヒータ５の表面に設けた電極部５２側に向かって付勢する。

ヒータ端子当接部２０は電極部５２に弾性的に当接して、導通を図る。
ヒータ端子圧着部２３は、ヒータ端子基部２２の基端側に設けられ、導通線２４の芯線２４０を圧着固定する。
ヒータ５の短辺側の先端側面が、ガスセンサ素子４の内周壁に当接されたときに、ヒータ５が軸方向に対して斜めに保持されることになるが、ヒータ端子当接面２０が電極部５２に向かって凸となるように湾曲する球面状に形成されているので、ヒータ５が如何なる角度で傾いても、常に一点で接触し、一定の接点荷重Ｆを維持することが可能となり、確実な導通を確保できる。

図１Ａ、図４Ａ、図４Ｂを参照して、マイナス端子金具３について説明する。
マイナス接点金具３は、弾性と電気伝導性に優れた平板状の金属材料を用いて形成され、ガスセンサ素子４の基端部４２に設けられ、測定電極４０２と外部との接続を図るマイナス信号線３４との接続を図る。
マイナス接点金具３は、マイナス端子導通部３０と、マイナス端子基部３１とマイナス端子圧着部３３とによって構成されている。
マイナス端子導通部３０は、平板状の弾性部材をガスセンサ素子４の基端部４２の外径よりも僅かに小さい径の環状に折り曲げて一部を切り欠いた断面Ｃ字形に形成され、中心に向かって押圧力を発生するように付勢されている。
マイナス端子圧着部３２には、マイナス信線３４の芯線３４０が圧着されている。

図１Ａ、図１Ｂ、図５を参照してヒータ５について説明する。
ヒータ５は、いわゆる積層型のセラミックヒータであり、断面矩形で軸方向に伸びる長尺平板状に形成されている。
ヒータ５は、アルミナ等の絶縁材料からなり平板状に形成した絶縁層５０と、その内側に埋設され、タングステン、モリブデンシリサイト、ルテニウム等の公知の抵抗発熱体材料からなり通電により発熱する発熱体５１と、発熱体５１と外部との接続を図る電極部５２と、発熱体５１と電極部５２との導通を図るリード部５２０、ビア電極５２１とによって構成されている。
ヒータ５は、プラス端子金具１の先端に設けたヒータ把持部１０によって長辺側平面を両側から弾性的に押圧され保持され、少なくとも、ヒータ５の短辺側の側面先端がガスセンサ素子４の内周壁に当接している。

図１Ａを参照して、ハウジング６について説明する。
ハウジング６は、ステンレス等の公知の金属材料を用いて筒状に形成され、内側にガスセンサ素子４を保持し、被測定ガス流路の所定位置にガスセンサ素子４の検出部４０を固定する。
ハウジング６は、ガスセンサ素子４を収容するハウジング基部６０と、ガスセンサ素子４の拡径部４１を係止固定する素子係止部６１と、ハウジング６の基端側を覆うケーシング８６を固定するためのボス部６２と、ガスセンサ素子４をかしめ固定する素子加締め部６３と、被測定ガスを導入する空間を形成する筒状部６４と被測定ガス流路に固定するためのネジ部６５と、ネジ部６５を締め付けるための六角部６６と、素子検出部４０を覆うカバー体９を固定するカバー体加締め部６７とによって構成されている。

ハウジング６とガスセンサ素子４との間には、封止手段７が設けられ、両者の気密性を確保している。
封止手段７は、素子拡径部６１と素子係止部６１との間に介装する金属製のシールリング７０と、素子拡径部６１と加締め部６３との間に介装され、タルク等の公知の粉末充填部材からなり筒状に形成した充填粉末部７１と、アルミナ等からなり、充填粉末部７１を押圧する筒状絶縁体７２と、金属製のシールリング７３とによって構成されている。

図１Ａを参照して基端側固定手段８について説明する。基端側固定手段８は、この手のガスセンサにおいて慣用されているもので、上述の、プラス端子金具１、ヒータ端子金具２、マイナス端子金具３、プラス信号線１４、一対のヒータ通電線２４、マイナス信号線３４を絶縁状態で保持し、外部からの水分の侵入は阻止し、基準ガスとしての大気の導入は許容するように、ガス栓センサＧＳの基端側を固定するものである。
基端側固定手段８は、アルミナ等の公知の絶縁材料からなる端子金具保持用絶縁体８０と、端子金具保持用絶縁体８０を弾性的に保持する絶縁体保持部８１と、フッ素繊維等からなり大気は導入し水分は遮断する公知の撥水フィルタ８２と、大気を導入するための大気導入孔８３と、基端側を封止する公知の耐熱ゴム等からなる封止ゴム８４、封止ゴム８４をかしめ固定するケーシング加締め部８５と、ステンレス等の金属製で、ハウジング６の基端側を覆う基端側封止用ケーシング８６とによって構成されている。

図１Ａを参照してカバー体９について説明する。カバー体９は、ステンレス等の公知の金属材料からなり、ガスセンサ素子４の検出部４０を保護すべく、検出部４０を覆うように筒状に形成されている。
本実施形態においては、カバー体９は、有底筒状に形成されたカバー体基部９０と、カバー体基部９０の側面及び底面には、カバー体基部９０の内側に被測定ガスを導入し、排出するためのカバー体開孔部９１が穿設され、カバー体基部９０の基端側には、ハウジング６の先端に設けた加締め部６７に固定するためのカバー体鍔部９２が形成されている。
本実施形態においては、カバー体９として、センサ素子検出部４０を覆う有底筒状の基部９０の側面と底面とに開孔９１を設けて、側面開孔９１をセンサ素子検出部４０に投影したときの基端位置から、センサ素子検出部４０の内側で、その側面部が素子内周壁に当接するヒータ５の下端に至るまでの距離を、所定の被水割れ回避距離ＧＰ（具体的には、例えば、ＧＰ＞０．１７ｍｍ）とすることで、直接加熱領域Ｒ_ＤＩＲへの直接的な被水を避けるようにしてある。
なお、センサ素子検出部４０を構成する固体電解質体の熱伝導率、冷熱ストレスに対する耐久性に応じて、被水割れ回避距離ＧＰは適宜変更し得る。

図６Ａ、図６Ｂを参照して本発明の効果について説明する。図６Ａに示すように、内部に発熱体５１の埋設されたヒータ５の最高温度Ｔ_ＭＡＸ（例えば、１０００℃から１４００℃）に達する先端部分の側面が、センサ素子検出部４０の内周壁に当接して、直接的な熱伝導によって、図中に斜線で示した範囲に及ぶ直接加熱領域Ｒ_ＤＩＲの温度が速やかに上昇し、当該領域から離れるにしたがって、固体電解質体の熱伝導率に応じて、センサ素子検出部４０の温度は徐々に低くなる。
太実線矢印、及び、細実線矢印の方向に直接的な熱伝導が起こり、点線矢印の方向に、輻射による間接的な熱の移動が起こる。

図６Ｂにおいて、点線で示す比較例は、ヒータ５ｚの中心軸とガスセンサ素子検出部４０ｚの中心軸とを一致させた状態で保持した場合の温度分布を示し、一点鎖線で示す実施例１は、本発明の構成において、ヒータ５の最高温度を比較例と同じ温度に設定した場合の温度分布を示し、実線で示す実施例２は、直接加熱領域Ｒ _ＤＩＲの温度が、活性化温度Ｔ_ＡＣＴ以上を超える範囲で最高温度を低く設定した場合の温度分布を示す。
比較例では、ヒータ５ｚから発せられた熱エネルギが、センサ素子検出部４０との間に存在する基準ガスとして導入された大気の加熱に用いられるためセンサ素子検出部４０の温度が低くなる。

一方、実施例１では、センサ素子検出部４０のヒータ５の側面が当接している側は、ヒータ５の表面温度が低下することなく直接伝わるので、活性化温度Ｔ_ＡＣＴを遙かに超える高い温度を示し、ヒータ５の側面が当接していない側の温度は比較例よりも低くなっている。
しかし、固体電解質体を用いたガスセンサＧＳにおいては、一部でも固体電解質体が活性化され、基準ガスと被測定ガスとの酸素濃度差があれば、基準電極４０１と測定電極４０２との間に起電力が生まれ、対象とするガス成分の検出が可能となる。

したがって、実施例１では、比較例よりも早期の活性化が可能となることが分かる。
また、センサ素子検出部４０の一部でも、活性化温度を超えれば、センサとして機能するため、実施例２のように、ヒータ５の最高温度を下げることもできる。
ヒータ５の最高温度を下げることで、ヒータ５のコスト削減や、センサ素子検出部４０内の温度分布を小さくし、熱ストレスを緩和して、被水割れの防止を図ることもできる。

図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃを参照して、本発明のガスセンサＧＳに用いられるカバー体の変形例９ａ、９ｂ、９ｃについて説明する。
図７Ａに示す例では、複数のカバー体９ａを配設した多重筒構造とし、センサ素子検出部４０に最も近い内側のカバー体９ａの開孔９１ａを投影センサ素子検出部４０に投影したときの最も基端側となる位置から、センサ素子検出部４０の内側で、その側面部が素子内周壁に当接するヒータ５の下端に至るまでの最短距離を所定の被水割れ回避距離ＧＰとすることで、直接加熱領域Ｒ_ＤＩＲへの直接的な被水を避けるようにしてある。

図７Ｂに示す例では、二重筒構造のカバー体９ｂの底面にのみ開孔９１ｂを形成し、開
口９１ｂを素子検出部４０の底面に投影した位置からセンサ素子検出部４０の内側で、その側面部が素子内周壁に当接するヒータ５の下端に至るまでの最短距離を所定の被水割れ回避距離ＧＰ２に設定してある。
このような構成とすることで、浸水経路から水滴が侵入して、ガスセンサ素子検出部４０の底面に付着しても、その部分は、ガスセンサ素子４の内周面に当接するヒータ５の側面から直接的に加熱される直接加熱領域Ｒ_ＤＩＲから一定以上低下した温度であるので、熱ストレスが小さくなり、被水割れが起こり難くなっている。

図７Ｃに示す例では、カバー体９を廃した簡易な構成であり、ハウジング６の先端に軸方向に向かって突出し、センサ素子検出部４０の周囲を覆う筒状のシュラウド６７ｃを設け、シュラウド６７ｃの先端から、センサ素子検出部４０の内側で、その側面部が素子内周壁に当接するヒータ５の下端に至るまでの最短距離を所定の被水割れ回避距離ＧＰ３に設定してある。
センサ素子検出部４０の表面にシュラウド６７ｃの先端を投影した位置に被水しても、一定の被水割れ回避距離ＧＰ３を隔てているので、ガスセンサ素子４の内周面に当接するヒータ５の側面から直接的に加熱される直接加熱領域Ｒ_ＤＩＲから一定以上低下した温度であるので、熱ストレスが小さくなり、被水割れが起こり難くなっている。

本発明に用いられる、プラス端子金具１のヒータ把持部１０は、前述の形状に限られるものではなく、図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａ、図９Ｂに示すような形状に適宜変形することができる。
図８Ａ、図８Ｂを参照して、ヒータ把持部の変形例１０ａについて説明する。
本変形例では、ヒータ５の表面を両側から押圧する当接面が波形に屈曲して、複数箇所で当接するようになっている。
このような構成とすることで、前記実施形態と同様、径方向に移動可能にヒータ５の保持が可能である点に加え、ヒータ５を押圧する力が分散されるので、ヒータ５内部に残留する応力が緩和され、ヒータ割れの抑制を図ることもできる。

図９Ａ，図９Ｂを参照して、ヒータ把持部の他の変形例１０ｂについて説明する。
本変形例１０ｂでは、平板状の弾性部材をＣ字形に折り曲げて、さらにその先端側を、内側に向かって折り返した後、ヒータ５に当接する当接面１０２ｂが所定のＲ形状を有するように折り曲げて形成されている。
このような形状でもヒータ５の平面部を両側から弾性的に押圧して挟持するに当たり、当接面１０２ｂが湾曲しているため、径方向へのヒータ５の移動が許容され、前記実施形態と同様の効果を発揮できる。

１プラス端子金具
１０ヒータ把持部
１０２当接面
２ヒータ端子金具
２０ヒータ端子導通部
２１ヒータ端子屈曲部
２２ヒータ端子基部
２３ヒータ端子圧着部
４固体電解質体（ガスセンサ素子）
４０素子検出部
４００固体電解質層
４０１基準電極層
４０２測定電極層
５ヒータ
６ハウジング
６７ｃシュラウド
９、９ａカバー体
９１、９１ａカバー体開孔部
ＣＬヒータ把持部側面方向クリアランス
ＧＰ被水割れ回避距離

Claims

被測定ガス中の特定成分を検出するガスセンサであって、
少なくとも、
特定のイオンに対して伝導性を有する固体電解質層（４００）と、基準ガスに接する基準電極層（４０１）と被測定ガスに接する測定電極層（４０２）とからなるセンサ素子検出部（４０）を含み、有底筒状に形成したガスセンサ素子（４）と、
軸方向に伸びる断面矩形に形成され、前記ガスセンサ素子（４）を加熱するヒータ（５）と、
前記ガスセンサ素子（４）の内側で前記ヒータ（５）を把持するヒータ把持部（１０）を有する端子金具（１）と、
前記センサ素子検出部（４０）を被測定ガス中に固定する筒状のハウジング（６）と、を具備し、
前記ヒータ把持部（１０）が、
基部（１００）の両側に設けられ、少なくとも、前記ヒータ（５）の短辺側の側面の先端を前記ガスセンサ素子（４）の内周壁の一部に当接させるように、
前記ヒータ（５）の長辺側平面を両側から弾性的に押圧する一対の当接面（１０２）を具備すると共に、
前記内周壁に当接する側と反対側において、前記基部と、前記ヒータ（５）の短辺側の側面との間に設けられる、所定のクリアランス（ＣＬ）と、
前記内周壁に当接する側において、一対の前記当接面（１０２）間に設けられ、前記内周壁側へ向かって広がる開口端（１０３）を有する開口と、を備えていることを特徴とするガスセンサ
前記当接面（１０２）が、前記ヒータ（５）の把持方向に向かって凸となるように所定のホルダ半径（Ｒ）を設けて湾曲する請求項１に記載のガスセンサ
前記ヒータ把持部（１０）は、一対の前記当接面（１０２）間の距離が、前記ヒータ（５）の長辺側平面を押圧する位置から前記開口端（１０３）へ向かうほど大きくなる請求項１または２に記載のガスセンサ
前記ハウジング（６）の先端に、前記センサ素子検出部（４０）の周囲を覆う、筒状のカバー体（９）、若しくは、多重筒構造のカバー体（９ａ）、又は、筒状のシュラウド（６７ｃ）を具備し、
前記カバー体（９、９ａ）の内側に被測定ガスを導入する開孔（９１、９１ａ）、又は、前記シュラウド（６７ｃ）を、前記センサ素子検出部（４０）に投影したときの基端位置から、前記ヒータ（５）の側面部の一部が前記センサ素子検出部（４０）の内周壁に当接する前記ヒータ（５）の下端に至るまでの最短距離を、所定の被水割れ回避距離（ＧＰ）だけ隔てた請求項１ないし３のいずれかに記載のガスセンサ