JP6686408B2

JP6686408B2 - Gas sensor

Info

Publication number: JP6686408B2
Application number: JP2015242550A
Authority: JP
Inventors: 林　浩之; 浩之林; 浩史野田; 伊藤　誠; 伊藤　　誠
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2020-04-22
Anticipated expiration: 2035-12-11
Also published as: JP2017106874A

Description

本発明は、被測定ガス中の特定ガスの濃度を検出するためのガスセンサに関する。 The present invention relates to a gas sensor for detecting the concentration of a specific gas in a gas to be measured.

自動車の内燃機関等の排気系に設けられ、被測定ガスである排ガス中の酸素や窒素酸化物等の特定ガスの濃度を測定するガスセンサとしては、例えば特許文献１に開示されたものがある。特許文献１において、センサ素子の先端部分におけるセンシング部の全周は、多孔質保護層によって被覆されている。多孔質保護層は、被測定ガス中の水分及び被毒物からセンサ素子を保護するものである。また、センサ素子におけるセンシング部に対向する位置には、センサ素子を早期に活性温度にするためのヒータの抵抗体が設けられている。そして、多孔質保護層は、センサ素子を被水による割れから保護するために、高温になるセンシング部及びヒータの抵抗体の全体を覆っている。 As a gas sensor that is provided in an exhaust system of an internal combustion engine of an automobile or the like and measures the concentration of a specific gas such as oxygen or nitrogen oxide in exhaust gas that is a gas to be measured, there is one disclosed in Patent Document 1, for example. In Patent Document 1, the entire circumference of the sensing portion at the tip portion of the sensor element is covered with a porous protective layer. The porous protective layer protects the sensor element from moisture and poisonous substances in the gas to be measured. In addition, a resistor of a heater is provided at a position facing the sensing portion of the sensor element so as to quickly bring the sensor element to an active temperature. Then, the porous protective layer covers the entire sensing portion and the resistor of the heater, which reach high temperature, in order to protect the sensor element from cracking due to water.

特開２００９−８０１００号公報JP, 2009-80100, A

しかしながら、センシング部及びヒータの抵抗体の全体を多孔質保護層によって覆う場合には、多孔質保護層の使用量が多くなる。この場合、多孔質保護層を含むセンサ素子の熱容量が大きくなり、センサ素子の昇温性を更に向上させるための弊害となる。一方、多孔質保護層がセンシング部及びヒータの抵抗体の全体を覆わない場合には、センサ素子を被水による割れから十分に保護することができなくなる。従って、多孔質保護層の使用量を低減して、センサ素子の昇温性を向上させると共に、センサ素子を被水による割れから保護するためには、更なる工夫が必要とされる。 However, when the entire sensing element and the resistor of the heater are covered with the porous protective layer, the amount of the porous protective layer used increases. In this case, the heat capacity of the sensor element including the porous protective layer becomes large, which is an adverse effect for further improving the temperature rising property of the sensor element. On the other hand, when the porous protective layer does not cover the entire sensing portion and the resistor of the heater, it becomes impossible to sufficiently protect the sensor element from cracking due to water. Therefore, in order to reduce the amount of the porous protective layer used, improve the temperature rise of the sensor element, and protect the sensor element from cracks due to water, further measures are required.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、多孔質保護層の使用量を低減して、センサ素子の昇温性を向上させると共に、センサ素子を被水による割れから保護することができるガスセンサを提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above background, and can reduce the amount of the porous protective layer used to improve the temperature rising property of the sensor element and protect the sensor element from cracks due to water. The present invention aims to provide a gas sensor that can be used.

本発明の第１態様は、被測定ガス（Ｇ）に晒される測定電極（２１１）及び基準ガス（Ａ）に晒される基準電極（２１２）が設けられた酸素イオン伝導性の固体電解質基板（２１）と、通電によって発熱する抵抗体（２２１）が埋設されたセラミックス製のヒータ基板（２２）とが積層されたセンサ素子（２）と、
該センサ素子を挿通させる挿通穴（３１）を有するセラミックス製のインシュレータ（３）と、を備えるガスセンサにおいて、
上記インシュレータは、上記センサ素子における上記抵抗体の配置位置の全体を覆っており、
上記センサ素子の先端部（２００）には、上記被測定ガスを上記測定電極へ導くための拡散抵抗層（２３）が設けられており、
上記センサ素子における、上記拡散抵抗層の表面を含む、上記抵抗体の配置位置よりも先端側に位置する表面には、上記被測定ガス中の水分及び被毒物から上記センサ素子を保護する多孔質保護層（４）が設けられており、
該多孔質保護層は、上記抵抗体の配置位置よりも先端側にのみ配置されている、ガスセンサにある。
本発明の第２態様は、被測定ガス（Ｇ）に晒される測定電極（２１１）及び基準ガス（Ａ）に晒される基準電極（２１２）が設けられた酸素イオン伝導性の固体電解質基板（２１）と、通電によって発熱する抵抗体（２２１）が埋設されたセラミックス製のヒータ基板（２２）とが積層されたセンサ素子（２）と、
該センサ素子を挿通させる挿通穴（３１）を有するセラミックス製のインシュレータ（３）と、を備えるガスセンサにおいて、
上記インシュレータは、上記センサ素子における上記抵抗体の配置位置の全体を覆っており、
上記センサ素子の先端部（２００）には、上記被測定ガスを上記測定電極へ導くための拡散抵抗層（２３）が設けられており、
上記センサ素子における、上記拡散抵抗層の表面を含む、上記抵抗体の配置位置よりも先端側に位置する表面には、上記被測定ガス中の水分及び被毒物から上記センサ素子を保護する多孔質保護層（４）が設けられており、
上記センサ素子は、上記挿通穴の基端側部分に配置された封止材（３２）によって上記インシュレータに保持されており、
上記センサ素子と上記挿通穴との隙間（３３）は、上記封止材の配置位置の先端側に隣接して設けられた最小隙間部（３３１）と、該最小隙間部の先端側に隣接して設けられ上記最小隙間部よりも隙間が大きい先端側隙間部（３３２）とを有している、ガスセンサにある。
本発明の第３態様は、被測定ガス（Ｇ）に晒される測定電極（２１１）及び基準ガス（Ａ）に晒される基準電極（２１２）が設けられた酸素イオン伝導性の固体電解質基板（２１）と、通電によって発熱する抵抗体（２２１）が埋設されたセラミックス製のヒータ基板（２２）とが積層されたセンサ素子（２）と、
該センサ素子を挿通させる挿通穴（３１）を有するセラミックス製のインシュレータ（３）と、を備えるガスセンサにおいて、
上記インシュレータは、上記センサ素子における上記抵抗体の配置位置の全体を覆っており、
上記センサ素子の先端部（２００）には、上記被測定ガスを上記測定電極へ導くための拡散抵抗層（２３）が設けられており、
上記センサ素子における、上記拡散抵抗層の表面を含む、上記抵抗体の配置位置よりも先端側に位置する表面には、上記被測定ガス中の水分及び被毒物から上記センサ素子を保護する多孔質保護層（４）が設けられており、
上記多孔質保護層は、上記インシュレータの先端面（３０１）よりも先端側に位置する表面に設けられており、
上記多孔質保護層と、上記インシュレータの先端との間には、隙間（４１）が形成されている、ガスセンサにある。 A first aspect of the present invention is an oxygen ion conductive solid electrolyte substrate (21) provided with a measurement electrode (211) exposed to a gas to be measured (G) and a reference electrode (212) exposed to a reference gas (A). ) And a heater substrate (22) made of ceramics in which a resistor (221) that generates heat by energization is embedded, and a sensor element (2),
A gas sensor comprising a ceramic insulator (3) having an insertion hole (31) through which the sensor element is inserted,
The insulator covers the entire disposition position of the resistor in the sensor element,
The tip of the sensor element (200) is provided with a diffusion resistance layer (23) for guiding the gas to be measured to the measurement electrode,
In the sensor element, including the surface of the diffusion resistance layer, the surface located closer to the tip side than the disposition position of the resistor is a porous material that protects the sensor element from moisture and poisonous substances in the gas to be measured. A protective layer (4) is provided ,
The porous protective layer is provided in the gas sensor, which is arranged only on the tip side of the position where the resistor is arranged .
A second aspect of the present invention is an oxygen ion conductive solid electrolyte substrate (21) provided with a measurement electrode (211) exposed to a gas to be measured (G) and a reference electrode (212) exposed to a reference gas (A). ) And a heater substrate (22) made of ceramics in which a resistor (221) that generates heat by energization is embedded, and a sensor element (2),
A gas sensor comprising a ceramic insulator (3) having an insertion hole (31) through which the sensor element is inserted,
The insulator covers the entire disposition position of the resistor in the sensor element,
The tip of the sensor element (200) is provided with a diffusion resistance layer (23) for guiding the gas to be measured to the measurement electrode,
In the sensor element, including the surface of the diffusion resistance layer, the surface located closer to the tip side than the disposition position of the resistor is a porous material that protects the sensor element from moisture and poisonous substances in the gas to be measured. A protective layer (4) is provided,
The sensor element is held by the insulator by a sealing material (32) arranged at a base end side portion of the insertion hole,
The gap (33) between the sensor element and the insertion hole is adjacent to the minimum gap portion (331) provided adjacent to the tip side of the position where the sealing material is arranged and the tip side of the minimum gap portion. And a front end side gap (332) having a larger gap than the minimum gap described above.
A third aspect of the present invention is an oxygen ion conductive solid electrolyte substrate (21) provided with a measurement electrode (211) exposed to a gas to be measured (G) and a reference electrode (212) exposed to a reference gas (A). ) And a heater substrate (22) made of ceramics in which a resistor (221) that generates heat by energization is embedded, and a sensor element (2),
A gas sensor comprising a ceramic insulator (3) having an insertion hole (31) through which the sensor element is inserted,
The insulator covers the entire disposition position of the resistor in the sensor element,
The tip of the sensor element (200) is provided with a diffusion resistance layer (23) for guiding the gas to be measured to the measurement electrode,
In the sensor element, including the surface of the diffusion resistance layer, the surface located closer to the tip side than the disposition position of the resistor is a porous material that protects the sensor element from moisture and poisonous substances in the gas to be measured. A protective layer (4) is provided,
The porous protective layer is provided on a surface located closer to the tip side than the tip surface (301) of the insulator,
In the gas sensor, a gap (41) is formed between the porous protective layer and the tip of the insulator.

上記ガスセンサにおいては、センサ素子における、拡散抵抗層の表面を含む、抵抗体の配置位置よりも先端側に位置する表面には、多孔質保護層が設けられている。従来のガスセンサのセンサ素子においては、センサ素子の先端部における、抵抗体の配置位置の全体に多孔質保護層を設けていた。この場合、多孔質保護層の使用量が多くなるだけでなく、多孔質保護層を含むセンサ素子の熱容量が大きくなっていた。これに対し、本ガスセンサにおいては、多孔質保護層を、センサ素子における、抵抗体の配置位置よりも先端側に位置する表面にのみ設けることができる。これにより、多孔質保護層を含むセンサ素子の熱容量を小さくすることができる。そのため、抵抗体によって固体電解質基板を加熱する際のセンサ素子の昇温性が向上し、固体電解質基板の早期活性化を図ることができる。 In the above gas sensor, the porous protective layer is provided on the surface of the sensor element, including the surface of the diffusion resistance layer, which is located closer to the tip side than the disposition position of the resistor. In the sensor element of the conventional gas sensor, the porous protective layer is provided on the entire tip end portion of the sensor element where the resistor is arranged. In this case, not only the amount of the porous protective layer used is increased, but also the heat capacity of the sensor element including the porous protective layer is increased. On the other hand, in the present gas sensor, the porous protective layer can be provided only on the surface of the sensor element located closer to the tip side than the arrangement position of the resistor. Thereby, the heat capacity of the sensor element including the porous protective layer can be reduced. Therefore, the temperature raising property of the sensor element when the solid electrolyte substrate is heated by the resistor is improved, and the solid electrolyte substrate can be activated early.

また、多孔質保護層によってセンサ素子における抵抗体の配置位置を覆わなくなったことにより、センサ素子における抵抗体の配置位置が被水する可能性が高まる。そこで、本ガスセンサにおいては、インシュレータ先端部によって、センサ素子における抵抗体の配置位置の全体を覆っている。そして、インシュレータ先端部が、高温に加熱されるセンサ素子の部分を覆うことにより、センサ素子を被水による割れから保護することができる。 Further, since the porous protective layer does not cover the disposition position of the resistor in the sensor element, the possibility that the disposition position of the resistor in the sensor element is exposed to water increases. Therefore, in the present gas sensor, the insulator tip portion covers the entire disposition position of the resistor in the sensor element. Then, the tip of the insulator covers the portion of the sensor element that is heated to a high temperature, so that the sensor element can be protected from cracking due to water.

以上のごとく、上記ガスセンサによれば、多孔質保護層の使用量を低減して、センサ素子の昇温性を向上させると共に、センサ素子を被水による割れから保護することができるガスセンサを提供することができる。 As described above, according to the gas sensor, it is possible to reduce the amount of the porous protective layer used, improve the temperature rising property of the sensor element, and provide the gas sensor capable of protecting the sensor element from cracking due to water. be able to.

実施形態１における、ガスセンサの断面図。3 is a cross-sectional view of the gas sensor according to the first embodiment. FIG. 実施形態１における、センサ素子の断面を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory view showing a cross section of the sensor element according to the first embodiment. 実施形態１における、ガスセンサにおける、多孔質保護層の周辺の拡大断面図。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of a porous protective layer in the gas sensor according to the first embodiment. 図２における、IV−IV線断面矢指図。The IV-IV sectional view arrow direction figure in FIG. 図２における、V−V線断面矢指図。FIG. 5 is a sectional arrow view taken along line V-V in FIG. 2. 実施形態２における、ガスセンサの断面図。Sectional drawing of the gas sensor in Embodiment 2. 実施形態３における、インシュレータの周辺を概略的に示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the periphery of an insulator according to the third embodiment. 実施形態４における、インシュレータの周辺を概略的に示す断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing the periphery of an insulator according to the fourth embodiment. 実施形態５における、インシュレータの周辺を概略的に示す断面図。Sectional drawing which shows the circumference | surroundings of an insulator in Embodiment 5 schematically. 多孔質保護層の周辺の拡大断面図。The expanded sectional view of the circumference of a porous protection layer.

（実施形態１）
以下に、上述したガスセンサの実施形態につき、図１〜図５を参照して説明する。
本実施形態のガスセンサ１は、図１に示すごとく、センサ素子２、インシュレータ３及び多孔質保護層４を有する。 (Embodiment 1)
Hereinafter, an embodiment of the gas sensor described above will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
As shown in FIG. 1, the gas sensor 1 of this embodiment has a sensor element 2, an insulator 3, and a porous protective layer 4.

センサ素子２は、図２に示すごとく、酸素イオン伝導性の固体電解質基板２１と、セラミックス製のヒータ基板２２とが積層されて構成されている。固体電解質基板２１には、被測定ガスＧに晒される測定電極２１１と基準ガスＡに晒される基準電極２１２とが設けられている。ヒータ基板２２には、通電によって発熱する抵抗体２２１が埋設されている。センサ素子２の先端部２００には、被測定ガスＧを測定電極２１１へ導くための拡散抵抗層２３が設けられている。 As shown in FIG. 2, the sensor element 2 is configured by laminating an oxygen ion conductive solid electrolyte substrate 21 and a ceramic heater substrate 22. The solid electrolyte substrate 21 is provided with a measurement electrode 211 exposed to the measurement gas G and a reference electrode 212 exposed to the reference gas A. The heater substrate 22 has a resistor 221 embedded therein which generates heat when energized. A diffusion resistance layer 23 for guiding the gas to be measured G to the measurement electrode 211 is provided at the tip portion 200 of the sensor element 2.

インシュレータ３には、図１に示すごとく、センサ素子２を挿通させる挿通穴３１が形成されている。インシュレータ３は、セラミック製であり、挿通穴３１の基端側部分に配置された封止材３２によってセンサ素子２を保持している。センサ素子２と挿通穴３１との隙間３３には、最小隙間部３３１と、最小隙間部３３１よりも隙間が大きい先端側隙間部３３２とが形成されている。最小隙間部３３１は、封止材３２の配置位置の先端側Ｘ１に隣接して設けられている。先端側隙間部３３２は、最小隙間部３３１の先端側Ｘ１に隣接して設けられている。インシュレータ３は、センサ素子２における抵抗体２２１の配置位置の全体を覆っている。具体的には、インシュレータ３は、センサ素子２における抵抗体２２１の配置位置の周方向の全周を囲んでいる。
多孔質保護層４は、図３に示すごとく、センサ素子２における、拡散抵抗層２３の表面を含む、抵抗体２２１の配置位置よりも先端側Ｘ１の表面であってインシュレータ３の先端面３０１よりも先端側Ｘ１に位置する表面に設けられている。多孔質保護層４は、被測定ガスＧ中の水分及び被毒物からセンサ素子２を保護するものである。具体的には、多孔質保護層４は、被測定ガスＧ中の気体を透過させる一方、被測定ガスＧ中の水分及び被毒物を透過させない性質を有する。 As shown in FIG. 1, the insulator 3 has an insertion hole 31 through which the sensor element 2 is inserted. The insulator 3 is made of ceramic, and holds the sensor element 2 by the sealing material 32 arranged at the base end side portion of the insertion hole 31. In the gap 33 between the sensor element 2 and the insertion hole 31, a minimum gap portion 331 and a tip side gap portion 332 having a larger gap than the minimum gap portion 331 are formed. The minimum gap portion 331 is provided adjacent to the tip side X1 of the arrangement position of the sealing material 32. The tip side gap portion 332 is provided adjacent to the tip side X1 of the minimum gap portion 331. The insulator 3 covers the entire disposition position of the resistor 221 in the sensor element 2. Specifically, the insulator 3 surrounds the entire circumference of the arrangement position of the resistor 221 in the sensor element 2 in the circumferential direction.
As shown in FIG. 3, the porous protective layer 4 is a surface on the tip side X1 of the sensor element 2 including the surface of the diffusion resistance layer 23 on the tip side X1 with respect to the arrangement position of the resistor 221 and from the tip surface 301 of the insulator 3. Is also provided on the surface located on the tip side X1. The porous protective layer 4 protects the sensor element 2 from moisture and poisonous substances in the measured gas G. Specifically, the porous protective layer 4 has the property of allowing the gas in the measurement gas G to permeate while preventing the moisture and poisonous substances in the measurement gas G from permeating.

次に、本形態のガスセンサ１につき、さらに詳説する。
本形態のガスセンサ１は、車両の内燃機関の排気管に配置され、排気管を流れる被測定ガスＧとしての、排ガスに含まれる酸素の濃度又は特定ガス成分の濃度を測定するために用いられる。
ここで、図１に示すごとく、センサ素子２が伸びる方向をガスセンサ１の軸方向Ｘとして表す。また、センサ素子２における被測定ガスＧが導入される側を先端側Ｘ１といい、その反対側を基端側Ｘ２という。 Next, the gas sensor 1 of this embodiment will be described in more detail.
The gas sensor 1 of the present embodiment is arranged in an exhaust pipe of an internal combustion engine of a vehicle, and is used to measure the concentration of oxygen contained in exhaust gas or the concentration of a specific gas component as a measured gas G flowing through the exhaust pipe.
Here, as shown in FIG. 1, the direction in which the sensor element 2 extends is represented as the axial direction X of the gas sensor 1. The side of the sensor element 2 into which the gas to be measured G is introduced is called the tip side X1, and the opposite side is called the base side X2.

図２に示すごとく、センサ素子２において、固体電解質基板２１の一方側の表面には、セラミックス製の第１絶縁基板２１３が積層されている。第１絶縁基板２１３と固体電解質基板２１との間には、被測定ガスＧとしての排ガスが導入される被測定ガス室２１４が形成されている。測定電極２１１は、被測定ガス室２１４内に配置されている。拡散抵抗層２３は、センサ素子２の先端側Ｘ１の面であり、第１絶縁基板２１３の先端側Ｘ１の端部に設けられている。拡散抵抗層２３は、第１絶縁基板２１３に形成された通気口に埋設されており、被測定ガス室２１４への被測定ガスＧの導入部を構成するものである。なお、拡散抵抗層２３は、図２の二点鎖線Ｌで示すごとく、センサ素子２の側面における先端側Ｘ１の端部において、被測定ガス室２１４に接するように設けることもできる。 As shown in FIG. 2, in the sensor element 2, a first insulating substrate 213 made of ceramics is laminated on one surface of the solid electrolyte substrate 21. A measurement gas chamber 214 into which exhaust gas as the measurement gas G is introduced is formed between the first insulating substrate 213 and the solid electrolyte substrate 21. The measurement electrode 211 is arranged in the measured gas chamber 214. The diffusion resistance layer 23 is a surface on the tip side X1 of the sensor element 2, and is provided at an end of the first insulating substrate 213 on the tip side X1. The diffusion resistance layer 23 is embedded in a ventilation hole formed in the first insulating substrate 213 and constitutes an inlet for the measured gas G into the measured gas chamber 214. The diffusion resistance layer 23 may be provided so as to be in contact with the measured gas chamber 214 at the end portion on the tip side X1 on the side surface of the sensor element 2, as indicated by the chain double-dashed line L in FIG.

固体電解質基板２１の他方側の表面には、図２に示すごとく、セラミック製の第２絶縁基板２１５とヒータ基板２２とが積層されている。第２絶縁基板２１５及びヒータ基板２２と固体電解質基板２１との間には、基準ガスＡとしての大気が導入される基準ガス室２１６が形成されている。基準電極２１２は、基準ガス室２１６内に配置されている。基準ガス室２１６へは、センサ素子２の基端側Ｘ２の端部から基準ガスＡが導入される。 On the other surface of the solid electrolyte substrate 21, as shown in FIG. 2, a second insulating substrate 215 made of ceramic and a heater substrate 22 are laminated. A reference gas chamber 216 into which the atmosphere as the reference gas A is introduced is formed between the second insulating substrate 215 and the heater substrate 22 and the solid electrolyte substrate 21. The reference electrode 212 is arranged in the reference gas chamber 216. The reference gas A is introduced into the reference gas chamber 216 from the end of the sensor element 2 on the base end side X2.

ヒータ基板２２に埋設された抵抗体２２１の両端には、図４に示すごとく、抵抗体２２１に通電するための一対のリード部２２２が繋がっている。抵抗体２２１は、センサ素子２の軸方向Ｘに直交する方向において、測定電極２１１及び基準電極２１２と対向する位置に設けられている。ヒータ基板２２に埋設された抵抗体２２１の抵抗値は、各リード部２２２の抵抗値に比べて高い。本形態においては、抵抗体２２１の断面積がリード部２２２の断面積よりも小さいことにより、抵抗体２２１の抵抗値が各リード部２２２の抵抗値よりも高くなっている。各リード部２２２及び抵抗体２２１に通電がされると、抵抗体２２１が発熱し、固体電解質基板２１、測定電極２１１及び基準電極２１２が活性温度になるまで加熱される。抵抗体２２１は、センサ素子２の軸方向Ｘに蛇行して形成されている。
拡散抵抗層２３は、図２に示すごとく、セラミックスの多孔質体から形成されており、被測定ガスＧの流れを拡散させて、被測定ガス室２１４内への被測定ガスＧの流れを律速させるものである。固体電解質基板２１は、イットリア安定化ジルコニウムから形成されており、測定電極２１１及び基準電極２１２は、白金等の貴金属を用いて形成されている。 As shown in FIG. 4, a pair of lead portions 222 for energizing the resistor 221 are connected to both ends of the resistor 221 embedded in the heater substrate 22. The resistor 221 is provided at a position facing the measurement electrode 211 and the reference electrode 212 in the direction orthogonal to the axial direction X of the sensor element 2. The resistance value of the resistor 221 embedded in the heater substrate 22 is higher than the resistance value of each lead portion 222. In the present embodiment, since the cross-sectional area of the resistor 221 is smaller than the cross-sectional area of the lead portion 222, the resistance value of the resistor 221 is higher than the resistance value of each lead portion 222. When the lead portions 222 and the resistor 221 are energized, the resistor 221 generates heat, and the solid electrolyte substrate 21, the measurement electrode 211, and the reference electrode 212 are heated to the active temperature. The resistor 221 is formed to meander in the axial direction X of the sensor element 2.
As shown in FIG. 2, the diffusion resistance layer 23 is formed of a ceramic porous body and diffuses the flow of the measurement gas G to control the flow of the measurement gas G into the measurement gas chamber 214. It is what makes me. The solid electrolyte substrate 21 is made of yttria-stabilized zirconium, and the measurement electrode 211 and the reference electrode 212 are made of noble metal such as platinum.

センサ素子２は、軸方向Ｘに沿って伸びる長尺形状を有すると共に長方形の断面形状を有している。センサ素子２の先端側部分の４つの角部には、面取りが行われている。図２に示すごとく、センサ素子２における、固体電解質基板２１とヒータ基板２２とが積層された方向に平行な第１側面２０１間の幅は、図４に示すごとく、センサ素子２における、固体電解質基板２１とヒータ基板２２とが積層された方向に垂直な第２側面２０２間の幅よりも小さい。センサ素子２の先端側部分には、図１に示すごとく、センサ素子２の基端側部分２４１に比べて細い幅細部２４が形成されている。幅細部２４は、第２側面２０２の先端側部分の間の幅を第２側面２０２の基端側部分の間の幅よりも小さくして形成されている。測定電極２１１、基準電極２１２及び抵抗体２２１は、センサ素子２の幅細部２４に配置されている。測定電極２１１及び基準電極２１２のリード部並びに抵抗体２２１のリード部２２２は、センサ素子２の基端側Ｘ２の端部に引き出されている。そして、測定電極２１１及び基準電極２１２のリード部並びに抵抗体２２１のリード部２２２は、接点バネ２８及びリード線２９によって、ガスセンサ１の外部における制御装置に接続される。 The sensor element 2 has an elongated shape extending along the axial direction X and a rectangular cross-sectional shape. The four corners on the tip side of the sensor element 2 are chamfered. As shown in FIG. 2, in the sensor element 2, the width between the first side surfaces 201 parallel to the stacking direction of the solid electrolyte substrate 21 and the heater substrate 22 is as shown in FIG. It is smaller than the width between the second side surfaces 202 perpendicular to the direction in which the substrate 21 and the heater substrate 22 are stacked. As shown in FIG. 1, the tip end side portion of the sensor element 2 is formed with a width detail 24 which is narrower than the base end side portion 241 of the sensor element 2. The width detail 24 is formed such that the width between the distal end side portions of the second side surface 202 is smaller than the width between the base end side portions of the second side surface 202. The measuring electrode 211, the reference electrode 212 and the resistor 221 are arranged in the width detail 24 of the sensor element 2. The lead portions of the measurement electrode 211 and the reference electrode 212 and the lead portion 222 of the resistor 221 are drawn to the end portion of the sensor element 2 on the base end side X2. The lead portions of the measurement electrode 211 and the reference electrode 212 and the lead portion 222 of the resistor 221 are connected to the control device outside the gas sensor 1 by the contact spring 28 and the lead wire 29.

インシュレータ３の中心軸部には、センサ素子２を挿通させて保持するための挿通穴３１が形成されている。センサ素子２は、挿通穴３１の基端側部分に形成された充填穴３４に封止材３２を充填することによって、インシュレータ３内に保持されている。インシュレータ３の先端側部分の外周面は、ガスセンサ１の軸方向Ｘにおける先端側Ｘ１に向かうにつれて縮径するテーパ状に形成されている。インシュレータ３の内周面とセンサ素子２との間には、インシュレータ３の基端側Ｘ２に位置する最小隙間部３３１と、最小隙間部３３１の先端側Ｘ１に隣接する先端側隙間部３３２とが形成されている。先端側隙間部３３２は、センサ素子２の幅細部２４と挿通穴３１との間に形成されている。インシュレータ３の基端側Ｘ２には、接点バネ２８を保持する別のインシュレータ３０が連結されている。 An insertion hole 31 for inserting and holding the sensor element 2 is formed in the central shaft portion of the insulator 3. The sensor element 2 is held in the insulator 3 by filling the filling hole 34 formed in the base end side portion of the insertion hole 31 with the sealing material 32. The outer peripheral surface of the tip end side portion of the insulator 3 is formed in a taper shape whose diameter is reduced toward the tip end side X1 in the axial direction X of the gas sensor 1. Between the inner peripheral surface of the insulator 3 and the sensor element 2, a minimum gap portion 331 located on the base end side X2 of the insulator 3 and a tip side gap portion 332 adjacent to the tip side X1 of the minimum gap portion 331 are provided. Has been formed. The tip side gap portion 332 is formed between the small width portion 24 of the sensor element 2 and the insertion hole 31. Another insulator 30 that holds the contact spring 28 is connected to the base end side X2 of the insulator 3.

多孔質保護層４は、図３に示すごとく、センサ素子２の先端部２００における拡散抵抗層２３を覆う状態で形成されている。多孔質保護層４は、多数のセラミックス粒子からなり、多数のセラミックス粒子間には、気体を透過させる一方、水分及び被毒物は透過させない多数の気孔が形成されている。多孔質保護層４は、センサ素子２の先端部２００を、拡散抵抗層２３を形成するためのセラミック粒子のスラリー中に浸漬させて、セラミック粒子をセンサ素子２の先端部２００に付着させると共に乾燥させることにより形成することができる。多孔質保護層４は、インシュレータ３の先端との間に隙間４１を形成する状態でセンサ素子２の先端部２００に設けられている。言い換えれば、多孔質保護層４とインシュレータ３の先端との間には、隙間４１が形成されている。 As shown in FIG. 3, the porous protective layer 4 is formed so as to cover the diffusion resistance layer 23 at the tip portion 200 of the sensor element 2. The porous protective layer 4 is composed of a large number of ceramic particles, and a large number of pores are formed between the large number of ceramic particles, while allowing gas to permeate while preventing moisture and poisonous substances from permeating. In the porous protective layer 4, the tip portion 200 of the sensor element 2 is dipped in a slurry of ceramic particles for forming the diffusion resistance layer 23 so that the ceramic particles are attached to the tip portion 200 of the sensor element 2 and dried. Can be formed. The porous protective layer 4 is provided on the tip portion 200 of the sensor element 2 in a state where a gap 41 is formed between the porous protective layer 4 and the tip of the insulator 3. In other words, a gap 41 is formed between the porous protective layer 4 and the tip of the insulator 3.

インシュレータ３は、図１に示すごとく、円筒形状のハウジング５１内に保持されている。ハウジング５１は、ガスセンサ１を内燃機関の排気管に固定するための部分である。
ハウジング５１の先端側部分の外周には、インシュレータ３の先端側部分及びセンサ素子２の先端側部分を覆う保護カバー５２が固定されている。保護カバー５２には、被測定ガスＧとしての排ガスが流通する流通孔５２１が設けられている。
ハウジング５１の基端側部分の外周には、ブッシュ５４を保持する円筒状カバー５３が固定されている。ブッシュ５４には、リード線２９が挿通されている。円筒状カバー５３を縮径させることにより、円筒状カバー５３、ブッシュ５４及びリード線２９がかしめられている。 The insulator 3 is held in a cylindrical housing 51 as shown in FIG. The housing 51 is a part for fixing the gas sensor 1 to an exhaust pipe of an internal combustion engine.
A protective cover 52 is fixed to the outer periphery of the front end portion of the housing 51 to cover the front end portion of the insulator 3 and the front end portion of the sensor element 2. The protective cover 52 is provided with a flow hole 521 through which the exhaust gas as the measured gas G flows.
A cylindrical cover 53 holding a bush 54 is fixed to the outer periphery of the base end portion of the housing 51. The lead wire 29 is inserted through the bush 54. By reducing the diameter of the cylindrical cover 53, the cylindrical cover 53, the bush 54, and the lead wire 29 are caulked.

次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
本形態のガスセンサ１においては、図３に示すごとく、センサ素子２における拡散抵抗層２３を含む、抵抗体２２１の配置位置よりも先端側Ｘ１の表面であって、インシュレータ３の先端面３０１よりも先端側Ｘ１に位置する表面には、多孔質保護層４が設けられている。従来のガスセンサのセンサ素子においては、センサ素子の先端部における、抵抗体の配置位置の全体に多孔質保護層を設けていた。この場合、多孔質保護層の使用量が多くなるだけでなく、多孔質保護層を含むセンサ素子の熱容量が大きくなっていた。これに対し、本形態のガスセンサ１においては、多孔質保護層４を、抵抗体２２１の配置位置よりも先端側Ｘ１に位置する表面であって、インシュレータ３の先端面３０１よりも先端側Ｘ１に位置する表面にのみ設けることができる。これにより、多孔質保護層４を含むセンサ素子２の熱容量を小さくすることができる。そのため、抵抗体２２１によって固体電解質基板２１を加熱する際のセンサ素子２の昇温性が向上し、固体電解質基板２１の早期活性化を図ることができる。 Next, the function and effect of this embodiment will be described.
In the gas sensor 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 3, the surface of the sensor element 2 including the diffusion resistance layer 23 is on the front end side X1 with respect to the disposition position of the resistor 221 and further than the front end surface 301 of the insulator 3. A porous protective layer 4 is provided on the surface located on the tip side X1. In the sensor element of the conventional gas sensor, the porous protective layer is provided on the entire tip end portion of the sensor element where the resistor is arranged. In this case, not only the amount of the porous protective layer used is increased, but also the heat capacity of the sensor element including the porous protective layer is increased. On the other hand, in the gas sensor 1 of the present embodiment, the porous protective layer 4 is located on the tip side X1 of the resistor 221 and on the tip side X1 of the tip surface 301 of the insulator 3. It can be provided only on the surface where it is located. Thereby, the heat capacity of the sensor element 2 including the porous protective layer 4 can be reduced. Therefore, the temperature raising property of the sensor element 2 when the solid electrolyte substrate 21 is heated by the resistor 221 is improved, and the solid electrolyte substrate 21 can be activated early.

また、センサ素子２における抵抗体２２１の配置位置は高温に加熱される部位である。このセンサ素子２における抵抗体２２１の配置位置は、多孔質保護層４によって覆われておらず、保護カバー５２内の被測定ガスＧに晒されている。そして、センサ素子２における抵抗体２２１の配置位置の周辺に存在する被測定ガスＧは、抵抗体２２１によって、保護カバー５２内の被測定ガスＧよりも高温に加熱される。これにより、センサ素子２における抵抗体２２１の配置位置の周辺から保護カバー５２の配置位置に向けた被測定ガスＧの気流が発生することになる。そのため、インシュレータ３の先端面３０１と多孔質保護層４との間の隙間４１に位置するセンサ素子２の露出部に水分が到達しにくくすることができる。 Further, the arrangement position of the resistor 221 in the sensor element 2 is a portion heated to a high temperature. The arrangement position of the resistor 221 in the sensor element 2 is not covered with the porous protective layer 4 and is exposed to the measurement gas G in the protective cover 52. Then, the measured gas G existing around the arrangement position of the resistor 221 in the sensor element 2 is heated to a higher temperature than the measured gas G in the protective cover 52 by the resistor 221. As a result, an air flow of the measured gas G is generated from the periphery of the arrangement position of the resistor 221 in the sensor element 2 toward the arrangement position of the protective cover 52. Therefore, it is possible to make it difficult for moisture to reach the exposed portion of the sensor element 2 located in the gap 41 between the tip surface 301 of the insulator 3 and the porous protective layer 4.

また、多孔質保護層４によってセンサ素子２における抵抗体２２１の配置位置を覆わなくなったことにより、センサ素子２における抵抗体２２１の配置位置が被水する可能性が高まる。そこで、本形態のガスセンサ１においては、インシュレータ３によって、センサ素子２における抵抗体２２１の配置位置の周方向の全周を覆っている。そして、インシュレータ３が、高温に加熱されるセンサ素子２の部分を覆うことにより、センサ素子２を被水による割れから保護することができる。 Further, since the porous protective layer 4 does not cover the arrangement position of the resistor 221 in the sensor element 2, the arrangement position of the resistor 221 in the sensor element 2 is more likely to be exposed to water. Therefore, in the gas sensor 1 of the present embodiment, the insulator 3 covers the entire circumference in the circumferential direction of the arrangement position of the resistor 221 in the sensor element 2. The insulator 3 covers the portion of the sensor element 2 that is heated to a high temperature, so that the sensor element 2 can be protected from cracks due to water.

一方、インシュレータ３がセンサ素子２における抵抗体２２１の配置位置の全体を覆うことにより、センサ素子２の熱がインシュレータ３に逃げやすくなり、センサ素子２の昇温性が低下するおそれがある。そこで、本形態のガスセンサ１においては、図１に示すごとく、センサ素子２とインシュレータ３の挿通穴３１との隙間３３に、最小隙間部３３１よりも幅が大きい先端側隙間部３３２を形成している。この先端側隙間部３３２の形成により、センサ素子２の熱がインシュレータ３に逃げにくくすることができる。これにより、インシュレータ３の先端がセンサ素子２における抵抗体２２１の配置位置の全体を覆うことによる弊害を是正し、センサ素子２の昇温性の低下を抑制することができる。 On the other hand, since the insulator 3 covers the entire disposition position of the resistor 221 in the sensor element 2, the heat of the sensor element 2 easily escapes to the insulator 3, and the temperature rising property of the sensor element 2 may be deteriorated. Therefore, in the gas sensor 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 1, in the gap 33 between the sensor element 2 and the insertion hole 31 of the insulator 3, a tip side gap portion 332 having a width larger than the minimum gap portion 331 is formed. There is. The formation of the front end side gap portion 332 makes it difficult for the heat of the sensor element 2 to escape to the insulator 3. As a result, it is possible to correct an adverse effect caused by the tip of the insulator 3 covering the entire disposition position of the resistor 221 in the sensor element 2 and suppress a decrease in temperature rise of the sensor element 2.

また、図３に示すごとく、多孔質保護層４と、インシュレータ３の先端との間には、隙間４１が形成されている。これにより、抵抗体２２１によって固体電解質基板２１を加熱する際に、センサ素子２の熱が多孔質保護層４を経由してインシュレータ３に逃げることを抑制することができる。 Further, as shown in FIG. 3, a gap 41 is formed between the porous protective layer 4 and the tip of the insulator 3. Thereby, when the solid electrolyte substrate 21 is heated by the resistor 221, the heat of the sensor element 2 can be suppressed from escaping to the insulator 3 via the porous protective layer 4.

以上のごとく、上記ガスセンサ１によれば、多孔質保護層４の使用量を低減して、センサ素子２の昇温性を向上させると共に、センサ素子２を被水による割れから保護することができるガスセンサ１を提供することができる。 As described above, according to the gas sensor 1, it is possible to reduce the amount of the porous protective layer 4 used, improve the temperature rise of the sensor element 2, and protect the sensor element 2 from cracks due to water. The gas sensor 1 can be provided.

（実施形態２）
本形態のガスセンサ１においては、図６に示すごとく、インシュレータ３の挿通穴３１は、最小隙間部３３１を形成する基端側穴部３１１と、先端側隙間部３３２を形成する、基端側穴部３１１よりも大きな先端側穴部３１２とを有する。先端側穴部３１２は、センサ素子２の第２側面２０２に対向する先端側部分の幅を、センサ素子２の第２側面２０２に対向する基端側部分の幅よりも小さくして形成されている。 (Embodiment 2)
In the gas sensor 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 6, the insertion hole 31 of the insulator 3 has a proximal end hole 311 forming a minimum clearance 331 and a proximal end hole forming a distal end clearance 332. It has a tip side hole portion 312 larger than the portion 311. The tip end side hole portion 312 is formed by making the width of the tip end side portion of the sensor element 2 facing the second side surface 202 smaller than the width of the base end side portion of the sensor element 2 facing the second side surface 202. There is.

その他の構成は、実施形態１と同様である。なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
本形態においても、実施形態１と同様の効果を得ることができる。 Other configurations are similar to those of the first embodiment. In addition, among the reference numerals used in the second and subsequent embodiments, the same reference numerals as those used in the already-described embodiments represent the same components and the like as those in the already-described embodiments, unless otherwise specified.
Also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

（実施形態３）
本形態のガスセンサ１においては、図７に示すごとく、インシュレータ３における、センサ素子２の抵抗体２２１の配置位置よりも基端側Ｘ２に位置する部位には、インシュレータ３の内周における先端側隙間部３３２とインシュレータ３の外周とを連通する複数の通気孔３５が設けられている。
その他の構成は、実施形態１と同様である。 (Embodiment 3)
In the gas sensor 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 7, in the region of the insulator 3 located closer to the base end side X2 than the disposition position of the resistor 221 of the sensor element 2, the tip side clearance on the inner circumference of the insulator 3 is formed. A plurality of vent holes 35 are provided to connect the portion 332 and the outer circumference of the insulator 3.
Other configurations are similar to those of the first embodiment.

本形態のガスセンサ１においては、通気孔３５により、被測定ガスＧをインシュレータ３の内部に導入することができる。これにより、高温の被測定ガスＧからセンサ素子２への熱の移動を促し、センサ素子２の昇温性を高めることができる。また、通気孔３５により、隙間３３に滞留する水蒸気を、インシュレータ３の外部に放出することもできる。 In the gas sensor 1 according to this embodiment, the gas G to be measured can be introduced into the inside of the insulator 3 through the ventilation hole 35. As a result, the transfer of heat from the high-temperature gas to be measured G to the sensor element 2 can be promoted, and the temperature rising property of the sensor element 2 can be enhanced. Further, the water vapor staying in the gap 33 can be discharged to the outside of the insulator 3 by the ventilation hole 35.

一方、センサ素子２の抵抗体２２１が配置された先端側Ｘ１の部位に比べ、センサ素子２の基端側Ｘ２の部位及びインシュレータ３は低温になる。この低温になるセンサ素子２の基端側Ｘ２の部位及びインシュレータ３においては、水蒸気の凝縮が起こり、この凝縮により生じた水滴が高温であるセンサ素子２の先端側Ｘ１の部位に重力等によって移動することが考えられる。この場合、温度差によってセンサ素子２が割れるおそれがある。
そこで、本形態のガスセンサ１においては、センサ素子２の基端側Ｘ２の部位において生じた水滴が通気孔３５の毛細管現象によって通気孔３５内に吸収されるようにすることができる。これにより、高温であるセンサ素子２の先端側Ｘ１の部位に水滴が到達することを防ぐことができる。そのため、センサ素子２の先端側Ｘ１の部位及びインシュレータ３に水蒸気の凝縮による割れが生じることを防ぐことができる。
その他、実施形態１と同様の効果を得ることができる。 On the other hand, the temperature of the base end side X2 of the sensor element 2 and the insulator 3 becomes lower than that of the front end side X1 of the sensor element 2 where the resistor 221 is arranged. Condensation of water vapor occurs in the base end side X2 portion of the sensor element 2 and the insulator 3 which become low in temperature, and the water droplets generated by this condensation move to the front end side X1 portion of the sensor element 2 which is high in temperature due to gravity or the like. It is possible to do it. In this case, the sensor element 2 may crack due to the temperature difference.
Therefore, in the gas sensor 1 of the present embodiment, water droplets generated at the base end side X2 portion of the sensor element 2 can be absorbed in the vent hole 35 by the capillary action of the vent hole 35. As a result, it is possible to prevent water droplets from reaching the part on the tip side X1 of the sensor element 2 which is at a high temperature. Therefore, it is possible to prevent cracks due to the condensation of water vapor from occurring at the tip side X1 portion of the sensor element 2 and the insulator 3.
In addition, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

（実施形態４）
本形態のガスセンサ１においては、図８に示すごとく、隙間３３の先端側隙間部３３２の隙間は、実施形態１に示す先端側隙間部３３２よりもさらに大きく形成されている。そして、先端側隙間部３３２の先端側Ｘ１には、先端側隙間部３３２の隙間よりも小さな隙間の先端側狭小隙間部３３３が形成されている。
その他の構成は、実施形態１と同様である。 (Embodiment 4)
In the gas sensor 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 8, the gap of the tip side gap portion 332 of the gap 33 is formed larger than that of the tip side gap portion 332 shown in the first embodiment. Then, on the tip side X1 of the tip side gap portion 332, a tip side narrow gap portion 333 having a gap smaller than the gap of the tip side gap portion 332.
Other configurations are similar to those of the first embodiment.

本形態のガスセンサ１においては、抵抗体２２１によって固体電解質基板２１を加熱する際に、センサ素子２からインシュレータ３へ熱が逃げにくくすることができる。また、先端側狭小隙間部３３３を形成することにより、センサ素子２からインシュレータ３への熱の逃げを抑制しつつ、インシュレータ３内への水の浸入を効果的に抑制することができる。
その他、実施形態１と同様の効果を得ることができる。 In the gas sensor 1 of the present embodiment, when heating the solid electrolyte substrate 21 by the resistor 221, it is possible to make it difficult for heat to escape from the sensor element 2 to the insulator 3. In addition, by forming the tip side narrow gap portion 333, it is possible to effectively suppress the infiltration of water into the insulator 3 while suppressing the escape of heat from the sensor element 2 to the insulator 3.
In addition, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

（実施形態５）
本形態のガスセンサ１においては、図９に示すごとく、センサ素子２の先端側Ｘ１の部位には、基端側部分２５１に比べて幅が小さい幅細部２５が形成されている。また、幅細部２５と基端側部分２５１との間には、段部２５２が形成されている。一方、インシュレータ３の先端側Ｘ１の部位には、基端側穴部３６１に比べて穴の内径が小さい小穴部３６２が形成されている。また、小穴部３６２と基端側穴部３６１との間には、段部３６３が形成されている。そして、センサ素子２の段部２５２はインシュレータ３の段部３６３に当接している。なお、センサ素子２の段部２５２は、インシュレータ３の段部３６３との間に微小な隙間を形成する状態で、インシュレータ３の段部３６３に接近していてもよい。
その他の構成は、実施形態１と同様である。 (Embodiment 5)
In the gas sensor 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 9, a width detail 25 having a smaller width than the base end side portion 251 is formed at the tip end side X1 portion of the sensor element 2. Further, a step portion 252 is formed between the width detail 25 and the base end side portion 251. On the other hand, a small hole portion 362 having an inner diameter smaller than that of the base end hole portion 361 is formed at the tip end side X1 portion of the insulator 3. Further, a step portion 363 is formed between the small hole portion 362 and the base end side hole portion 361. The step 252 of the sensor element 2 is in contact with the step 363 of the insulator 3. The step portion 252 of the sensor element 2 may approach the step portion 363 of the insulator 3 in a state of forming a minute gap with the step portion 363 of the insulator 3.
Other configurations are similar to those of the first embodiment.

本形態のガスセンサ１においては、被測定ガスＧがセンサ素子２の基端側Ｘ２の部位へ入りにくくすることができる。これにより、センサ素子２を被測定ガスＧに含まれる水蒸気等から保護しやすくすることができる。
その他、実施形態１と同様の効果を得ることができる。 In the gas sensor 1 of the present embodiment, it is possible to make it difficult for the gas to be measured G to enter the site on the base end side X2 of the sensor element 2. This makes it easier to protect the sensor element 2 from water vapor or the like contained in the gas to be measured G.
In addition, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態を構成することが可能である。例えば、図９の二点鎖線Ｓで示すごとく、インシュレータ３の先端側部分の外周面は、ガスセンサ１の軸方向Ｘにおける先端側Ｘ１に向かうにつれて拡径するテーパ状に形成することもできる。また、多孔質保護層４の一部は、図１０に示すごとく、インシュレータ３の挿通穴３１における先端側部分の内周側に配置することもできる。この場合、多孔質保護層４の一部は、インシュレータ３の先端面３０１よりも基端側Ｘ２に位置する表面に設けられる。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various embodiments can be configured without departing from the scope of the invention. For example, as shown by the chain double-dashed line S in FIG. 9, the outer peripheral surface of the tip end side portion of the insulator 3 may be formed in a tapered shape in which the diameter increases toward the tip end side X1 in the axial direction X of the gas sensor 1. Further, a part of the porous protective layer 4 may be arranged on the inner peripheral side of the tip side portion of the insertion hole 31 of the insulator 3, as shown in FIG. 10. In this case, a part of the porous protective layer 4 is provided on the surface located closer to the base end side X2 than the front end surface 301 of the insulator 3.

１ガスセンサ
２センサ素子
２１固体電解質基板
２１１測定電極
２１２基準電極
２２ヒータ基板
２２１抵抗体
２３拡散抵抗層
３インシュレータ
４多孔質保護層 1 Gas Sensor 2 Sensor Element 21 Solid Electrolyte Substrate 211 Measurement Electrode 212 Reference Electrode 22 Heater Substrate 221 Resistor 23 Diffusion Resistance Layer 3 Insulator 4 Porous Protective Layer

Claims

An oxygen ion conductive solid electrolyte substrate (21) provided with a measurement electrode (211) exposed to the gas to be measured (G) and a reference electrode (212) exposed to the reference gas (A), and a resistor that generates heat by energization. A sensor element (2) in which a ceramic heater substrate (22) in which a body (221) is embedded is laminated;
A gas sensor comprising a ceramic insulator (3) having an insertion hole (31) through which the sensor element is inserted,
The insulator covers the entire disposition position of the resistor in the sensor element,
The tip of the sensor element (200) is provided with a diffusion resistance layer (23) for guiding the gas to be measured to the measurement electrode,
In the sensor element, including the surface of the diffusion resistance layer, the surface located closer to the tip side than the disposition position of the resistor is a porous material that protects the sensor element from moisture and poisonous substances in the gas to be measured. A protective layer (4) is provided ,
The gas sensor, wherein the porous protective layer is arranged only on the tip side with respect to the arrangement position of the resistor .

An oxygen ion conductive solid electrolyte substrate (21) provided with a measurement electrode (211) exposed to the gas to be measured (G) and a reference electrode (212) exposed to the reference gas (A), and a resistor that generates heat by energization. A sensor element (2) in which a ceramic heater substrate (22) in which a body (221) is embedded is laminated;
A gas sensor comprising a ceramic insulator (3) having an insertion hole (31) through which the sensor element is inserted,
The insulator covers the entire disposition position of the resistor in the sensor element,
The tip of the sensor element (200) is provided with a diffusion resistance layer (23) for guiding the gas to be measured to the measurement electrode,
In the sensor element, including the surface of the diffusion resistance layer, the surface located closer to the tip side than the disposition position of the resistor is a porous material that protects the sensor element from moisture and poisonous substances in the gas to be measured. A protective layer (4) is provided,
The sensor element is held by the insulator by a sealing material (32) arranged at a base end side portion of the insertion hole,
The gap (33) between the sensor element and the insertion hole is adjacent to the minimum gap portion (331) provided adjacent to the tip side of the position where the sealing material is arranged and the tip side of the minimum gap portion. than the minimum gap portion provided Te and a clearance is greater distal-side gap portion (332), moth Susensa.

A narrow width detail (24) is formed in the tip end side portion of the sensor element as compared with the base end side portion of the sensor element,
The gas sensor according to claim 2, wherein the tip-side gap portion is formed between the small width portion and the insertion hole.

The insertion hole has a base end side hole portion (311) forming the minimum gap portion and a tip end side hole portion (312) forming the tip end side gap portion larger than the base end side hole portion. The gas sensor according to claim 2, which is:

An oxygen ion conductive solid electrolyte substrate (21) provided with a measurement electrode (211) exposed to the gas to be measured (G) and a reference electrode (212) exposed to the reference gas (A), and a resistor that generates heat by energization. A sensor element (2) in which a ceramic heater substrate (22) in which a body (221) is embedded is laminated;
A gas sensor comprising a ceramic insulator (3) having an insertion hole (31) through which the sensor element is inserted,
The insulator covers the entire disposition position of the resistor in the sensor element,
The tip of the sensor element (200) is provided with a diffusion resistance layer (23) for guiding the gas to be measured to the measurement electrode,
In the sensor element, including the surface of the diffusion resistance layer, the surface located closer to the tip side than the disposition position of the resistor is a porous material that protects the sensor element from moisture and poisonous substances in the gas to be measured. A protective layer (4) is provided,
The porous protective layer is provided on a surface located closer to the tip side than the tip surface (301) of the insulator,
The porous protective layer, between the front end of the insulator, the gap (41) is formed, gas Susensa.

A vent hole (35) is provided in a portion of the insulator located closer to the base end side than the position where the resistor body of the sensor element is arranged, and which communicates the distal end side gap portion and the outer circumference of the insulator. The gas sensor according to any one of claims 2 to 4.

The gas sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein a part of the porous protective layer is provided on a surface located closer to a base end side than a tip end surface (301) of the insulator.