JP7068138B2 - ガス検出素子およびガスセンサ - Google Patents

Description

本開示は、ガス検出素子およびガスセンサに関する。

測定対象ガスに含まれる特定ガスを検出するガス検出素子を備えるガスセンサがある。
ガス検出素子は、外向きに突出した鍔部を有する有底筒状の固体電解質体と、固体電解質体の内面に設けられる内側電極と、固体電解質体の外周面かつ鍔部よりも先端側に設けられる外側電極と、鍔部に設けられるとともに外側電極に電気的に接続される鍔電極と、を備えている。

このようなガス検出素子としては、鍔部の先端側表面（鍔先端面）の全領域にわたり鍔電極が形成されたものがある（特許文献１の図６など）。鍔電極は、鍔電極接続部に当接して鍔電極接続部と電気的に接続されることで、鍔電極接続部を介して外部機器に検出信号を送信するための信号経路を形成する。なお、検出信号は、ガス検出素子での検出結果に応じて変化する信号である。

また、他のガス検出素子としては、鍔部の鍔先端面のうち周方向の３ヶ所に均等に分散して鍔電極が配置されたものがある（特許文献１の図３など）。このガス検出素子は、鍔部の鍔先端面の全領域にわたり鍔電極が形成されたものに比べて、鍔電極に用いる導電性材料（白金）の量を低減でき、材料コストを低減できる。

特開２０１０－２５６３３４号公報

しかし、上記ガス検出素子のうち鍔電極が３ヶ所に分散配置されたガス検出素子においては、鍔電極の面積が小さいため、鍔電極と鍔電極接続部との電気的接続状態を十分に確保できない可能性がある。

例えば、ガスセンサが鍔電極に当接するとともに電気的に接続される鍔電極接続部を備える場合には、鍔電極と鍔電極接続部との電気的接続状態が十分に確保できない可能性がある。このような場合には、ガス検出素子の鍔電極から鍔電極接続部に対して検出信号を適切に送信できず、鍔電極接続部に電気的に接続された外部機器に対して検出信号を適切に送信できない可能性がある。

そこで、本開示は、材料コストの低減を図りつつ、鍔電極接続部との電気的接続状態を維持できるガス検出素子、およびそのようなガス検出素子を備えるガスセンサを提供することが望ましい。

本開示の一態様は、測定対象ガスに含まれる特定ガスを検出するガス検出素子であって、固体電解質体と、内側電極と、外側電極と、鍔電極と、を備える。
固体電解質体は、軸線方向の先端が閉塞し後端が開口する有底筒状に形成される。固体電解質体は、有底筒状の外周面から外向きに突出し周方向にわたり形成された鍔部を有する。内側電極は、固体電解質体のうち有底筒状の内面に設けられる。外側電極は、固体電解質体のうち有底筒状の外周面かつ鍔部よりも先端側に設けられる。鍔電極は、鍔部に設けられるとともに外側電極に電気的に接続される。

鍔部は、鍔部の外表面において軸線方向の先端側に対向する鍔先端面を備えている。鍔先端面は、電極形成領域と、露出領域と、を備える。電極形成領域は、鍔先端面の周方向のうち、１８０度より大きい領域にわたり連続して鍔電極が形成される領域である。露出領域は、鍔先端面の周方向のうち、鍔電極が形成されずに固体電解質体が露出する領域である。

鍔部のうち鍔先端面よりも後端側の外表面は、鍔電極は形成されていない形態、もしくは、鍔電極が形成される領域の周方向における長さが電極形成領域の周方向における長さよりも短い形態である。

このガス検出素子は、鍔先端面において電極形成領域と露出領域とを備えるため、鍔先端面の周方向全体にわたり鍔電極が設けられる構成に比べて、鍔電極に用いる導電性材料（白金など）の量を低減でき、鍔電極の材料費を低減できる。また、このガス検出素子は、鍔先端面の周方向のうち１８０度よりも大きい領域にわたり連続して鍔電極が形成される電極形成領域を備えるため、鍔電極と鍔電極接続部との電気的接続状態を維持しやすくなる。

よって、本開示のガス検出素子によれば、コスト低減を図りつつ、鍔電極接続部との電気的接続状態を維持することができる。
上記のガス検出素子においては、鍔先端面は、電極形成領域とは別に、鍔電極が形成される補助電極領域を備えてもよい。

このガス検出素子は、鍔先端面において、電極形成領域に加えて補助電極領域を備えることで、鍔電極と鍔電極接続部との接触状態をより良好なものにすることができる。
本開示の他の一態様は、ガスセンサであって、ガス検出素子と、鍔電極接続部と、を備える。

ガス検出素子は、測定対象ガスに含まれる特定ガスを検出するものであり、上述のいずれかのガス検出素子である。鍔電極接続部は、鍔先端面を向いた環状または環状の一部の後端向き面を有し、後端向き面において鍔電極に当接するとともに電気的に接続される。

このガスセンサは、上記のガス検出素子を備えることで、コスト低減を図りつつ、鍔電極と鍔電極接続部との電気的接続状態を維持することができる。

ガスセンサを軸線Ｏ方向に破断した状態を示す説明図である。 ガス検出素子の外観を示す正面図である。 ガス検出素子の構成を示す断面図である。 ガス検出素子の側面から見たときの鍔電極、リード電極および外側電極の構成を示す説明図である。 ガス検出素子の他の側面から見たときの外側電極の構成を示す説明図である。 ガス検出素子の先端側から見たときの鍔電極、リード電極および外側電極の構成を示す説明図である。 第２ガス検出素子の側面から見たときの鍔電極、リード電極および外側電極の構成を示す説明図である。 第２ガス検出素子の他の側面から見たときの外側電極の構成を示す説明図である。 第２ガス検出素子の先端側から見たときの鍔電極、リード電極および外側電極の構成を示す説明図である。 第３ガス検出素子の側面から見たときの鍔電極、リード電極および外側電極の構成を示す説明図である。

以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
尚、本開示は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。

［１．第１実施形態］
［１－１．全体構成］
第１実施形態として、内燃機関の排気管に対して先端部分を排気管内に突出させる形態で装着し、排気ガス中の酸素を検出する酸素センサ（以下、ガスセンサ１ともいう）を例に挙げて説明する。なお、ガスセンサ１は、例えば、自動車またはオートバイ等の車両の排気管に備えられる。

まず、本実施形態のガスセンサ１の構成について、図１を用いて説明する。
図１では、図面下方向がガスセンサの先端側であり、図面上方向がガスセンサの後端側である。

ガスセンサ１は、ガス検出素子３、セパレータ５、閉塞部材７、端子金具９、リード線１１を備える。さらに、ガスセンサ１は、ガス検出素子３、セパレータ５、および閉塞部材７の周囲を覆う様に配置される主体金具１３、プロテクタ１５、外筒１６を備えている。なお、外筒１６は、内側外筒１７および外側外筒１９を備えている。

ガスセンサ１は、ガス検出素子３を加熱するためのヒータを備えていない、いわゆるヒータレスのセンサであり、排気ガスの熱を利用してガス検出素子３を活性化して酸素を検出するものである。

図２は、ガス検出素子３の外観を示す正面図である。
ガス検出素子３は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質体を用いて形成されており、先端部２５が閉塞された有底筒型形状であり、軸線Ｏ方向に延びる円筒状の素子本体２１を有している。この素子本体２１の外周には、径方向外向きに突出した素子鍔部２３が周設されている。

なお、素子本体２１を構成する固体電解質体は、ジルコニア（ＺｒＯ_２）に安定化剤としてイットリア（Ｙ_２Ｏ_３）又はカルシア（ＣａＯ）を添加してなる部分安定化ジルコニア焼結体を用いて構成されている。素子本体２１を構成する固体電解質体は、これらに限られることはなく、「アルカリ土類金属の酸化物とＺｒＯ_２との固溶体」、「希土類金属の酸化物とＺｒＯ_２との固溶体」などを使用しても良い。さらには、これらにＨｆＯ_２が含有されたものを、素子本体２１を構成する固体電解質体として用いても良い。

ガス検出素子３の先端部２５には、素子本体２１の外周面に外側電極２７（後述する図４など参照）が形成されている。外側電極２７は、ＰｔあるいはＰｔ合金を多孔質に形成したものである。外側電極２７は、多孔質状の保護層３１で覆われている。このため、図２では、保護層３１は図示されるが、外側電極２７は図示されていない。

素子鍔部２３の外表面のうち少なくとも一部には、導電性材料（Ｐｔ等）で形成された鍔電極部２８が形成されている。なお、鍔電極部２８の詳細については後述する。
素子本体２１の外周面のうち外側電極２７と鍔電極部２８との間には、Ｐｔ等で形成された縦リード部２９が軸線方向に延びるように形成されている。縦リード部２９は、外側電極２７と鍔電極部２８とを電気的に接続している。

一方、ガス検出素子３の素子本体２１の内周面には、内側電極３０が形成されている。内側電極３０は、ＰｔあるいはＰｔ合金を多孔質に形成したものである。ガス検出素子３の先端部２５（検知部）において、保護層３１を介して外側電極２７が測定対象ガスに晒され、内側電極３０が基準ガス（大気）に晒されることで、測定対象ガス中の酸素濃度を検出している。

セパレータ５は、電気絶縁性を有する材料（例えばアルミナ）で形成された円筒形状の部材である。セパレータ５は、その軸中心に、リード線１１が貫挿される貫通孔３５が形成されている。セパレータ５は、その外周側を覆う内側外筒１７との間に空隙１８が設けられるように配置されている。

閉塞部材７は、電気絶縁性を有する材料（例えばフッ素ゴム）で形成された円筒形状のシール部材である。閉塞部材７は、その後端に径方向外向きに突出する突出部３６を備える。閉塞部材７は、その軸中心にリード線１１が挿通されるリード線挿通孔３７を備えている。閉塞部材７の先端面９５は、セパレータ５の後端面９７に密着し、閉塞部材７のうち突出部３６よりも先端側の側方外周面９８は、内側外筒１７の内面に密着している。即ち、閉塞部材７は、外筒１６の後端側を閉塞している。

閉塞部材７の後端向き面９９は、外側外筒１９の縮径部１９ｇの先端向き面１９ａとの間で、リード線保護部材８９の鍔部８９ｂを挟持する。
このうち、縮径部１９ｇは、閉塞部材７よりも後端側にて、径方向内側に延びており、縮径部１９ｇの先端向き面１９ａは、ガスセンサ１の先端側に向く面として備えられている。縮径部１９ｇの中央領域には、リード線１１およびリード線保護部材８９を挿通するためのリード線挿通部１９ｃが形成されている。

リード線保護部材８９は、リード線１１を収容可能な内径寸法を有する筒状部材であり、可撓性、耐熱性および絶縁性を有する材料（例えば、ガラスチューブや樹脂チューブなど）で構成されている。リード線保護部材８９は、リード線１１を外部からの飛来物（石や水など）から保護するために備えられる。

リード線保護部材８９は、先端側端部８９ａにおいて、軸線方向の垂直方向における外向きに突出する板状の鍔部８９ｂを備える。鍔部８９ｂは、リード線保護部材８９の周方向の一部ではなく、全周にわたり形成されている。

リード線保護部材８９の鍔部８９ｂは、外筒１６（詳細には、外側外筒１９）の縮径部１９ｇの先端向き面１９ａと閉塞部材７の後端向き面９９との間に挟持される。
端子金具９は、導電性材料（例えばインコネル７５０（英インコネル社、商標名））で形成されており、センサ出力を外部に取り出すための導電性材料で構成される筒状部材である。端子金具９は、リード線１１に電気的に接続されると共に、ガス検出素子３の内側電極３０に電気的に接触するように配置されている。端子金具９は、その後端側に径方向（軸線方向と垂直の方向）の外向きに突出するフランジ部７７を備えている。フランジ部７７は、３枚の板状のフランジ片７５を備えている。

リード線１１は、芯線６５と、その芯線６５の外周を覆う被覆部６７と、を備えて構成されている。
主体金具１３は、金属材料（例えば鉄またはＳＵＳ４３０）で形成された円筒状の部材である。主体金具１３には、内周面において径方向内側に向かって張り出した段部３９が周設されている。段部３９は、ガス検出素子３の素子鍔部２３を支持するために備えられている。

主体金具１３のうち先端側の外周面には、ガスセンサ１を排気管に取付けるためのネジ部４１が形成されている。主体金具１３のうちネジ部４１の後端側には、ガスセンサ１を排気管に着脱する際に取付工具を係合させる六角部４３が形成されている。更に、主体金具１３のうち六角部４３の後端側には、筒状部４５が設けられている。

プロテクタ１５は、金属材料（例えばＳＵＳ３１０Ｓ）で形成されており、ガス検出素子３の先端側を覆う保護部材である。プロテクタ１５は、その後端縁が、パッキン８８を介して、ガス検出素子３の素子鍔部２３と主体金具１３の段部３９との間に挟まれるようにして固定されている。

なお、パッキン８８は導電性材料で構成されている。このため、ガス検出素子３の鍔電極部２８は、パッキン８８およびプロテクタ１５を介して、主体金具１３に電気的に接続される。

ガス検出素子３のうち素子鍔部２３の後端側領域においては、主体金具１３とガス検出素子３との間に、先端側から後端側にかけて、滑石で形成されたセラミック粉末４７と、アルミナで形成されたセラミックスリーブ４９と、が配置されている。

更に、主体金具１３の筒状部４５の後端部５１の内側には、金属材料（例えばＳＵＳ４３０）で形成された金属リング５３と、金属材料（例えばＳＵＳ３０４Ｌ）で形成された内側外筒１７の先端部５５と、が配置されている。内側外筒１７の先端部５５は、径方向外向きに広がる形状に形成されている。つまり、筒状部４５の後端部５１が加締められることで、内側外筒１７の先端部５５が、金属リング５３を介して筒状部４５の後端部５１とセラミックスリーブ４９との間に挟持されて、内側外筒１７が主体金具１３に固定される。

また、内側外筒１７の外周には、樹脂材料（例えばＰＴＦＥ）で形成された筒状のフィルタ５７が配置されると共に、フィルタ５７の外周には、例えばＳＵＳ３０４Ｌで形成された外側外筒１９が配置されている。フィルタ５７は、通気は可能であるが水分の侵入は抑制できるものである。

そして、外側外筒１９の加締め部１９ｂが外周側から径方向内向きに加締められることにより、内側外筒１７とフィルタ５７と外側外筒１９とが一体に固定される。また、外側外筒１９の加締め部１９ｈが外周側から径方向内向きに加締められることにより、内側外筒１７と外側外筒１９とが一体に固定され、閉塞部材７の側方外周面９８が、内側外筒１７の内面に密着することとなる。

なお、内側外筒１７および外側外筒１９は、それぞれ通気孔５９、６１を備えており、各通気孔５９、６１及びフィルタ５７を介して、ガスセンサ１の内部と外部との通気が可能である。

［１－２．ガス検出素子］
ガス検出素子３の構成について説明する。
ガス検出素子３は、上述の通り、素子本体２１と、外側電極２７と、鍔電極部２８と、縦リード部２９、内側電極３０と、保護層３１と、を備えている。

図３に示すように、ガス検出素子３の先端部２５においては、外側電極２７および内側電極３０が素子本体２１を挟み込むように配置されている。
保護層３１は、外側電極２７を覆うように形成されている。保護層３１は、低熱伝導率層３２と、触媒含有層３３と、を備えている。保護層３１においては、低熱伝導率層３２が触媒含有層３３に比べて外側電極２７に近い位置に配置されている。

素子本体２１は、上述の通り、素子鍔部２３を備えている。素子鍔部２３は、外表面として、鍔先端面２３ａと、鍔外周面２３ｂと、鍔後端面２３ｃと、を備える。鍔先端面２３ａは、素子鍔部２３の外表面において軸線方向の先端側に対向する外表面である。鍔外周面２３ｂは、素子鍔部２３の外表面において周方向外向きに形成される外表面である。鍔後端面２３ｃは、素子鍔部２３の外表面において軸線方向の後端側に対向する外表面である。

図４，５，６に示すように、素子鍔部２３の鍔先端面２３ａのうち一部には、導電性材料（Ｐｔ等）で形成された鍔電極部２８が形成されている。
鍔先端面２３ａは、電極形成領域２３ａ１と、露出領域２３ａ２と、を備える。電極形成領域２３ａ１は、鍔先端面２３ａの周方向のうち１８０度より大きい領域にわたり連続して鍔電極部２８が形成された領域である。露出領域２３ａ２は、鍔電極部２８が形成されずに素子鍔部２３の固体電解質体が露出する領域である。

つまり、鍔電極部２８は、鍔先端面２３ａの全面ではなく、鍔先端面２３ａの一部（詳細には、電極形成領域２３ａ１）に形成されている。電極形成領域２３ａ１は、鍔先端面２３ａの周方向のうち中心角ＣＡの領域として備えられている。本実施形態の中心角ＣＡは１８５度である。

縦リード部２９は、鍔電極部２８に対する接続位置が、素子鍔部２３の周方向における鍔電極部２８の中央位置となるように形成されている。
また、素子鍔部２３のうち鍔先端面２３ａよりも後端側の外表面（換言すれば、鍔外周面２３ｂおよび鍔後端面２３ｃ）は、鍔電極部２８は形成されていない形態である。

［１－３．ガス検出素子の製造方法］
ガス検出素子３の製造方法について説明する。
まず、素子本体２１の材料である固体電解質体の粉末として、ジルコニア（ＺｒＯ_２）に安定化剤としてイットリア（Ｙ_２Ｏ_３）を５ｍｏｌ％添加したもの（「５ＹＳＺ」ともいう）に対して、さらにアルミナ粉末を添加したものを用意する。素子本体２１の材料粉末全体を１００質量％としたとき、５ＹＳＺの含有量は９９．６質量％であり、アルミナ粉末の含有量は０．４質量％である。この粉末をプレス加工した後、筒型形状となるように切削加工を実施することで、未焼結成形体を得る。

次に、未焼結成形体のうち、外側電極２７、鍔電極部２８、縦リード部２９、内側電極３０のそれぞれの形成位置に対して、白金（Ｐｔ）およびジルコニアを含有するスラリーを塗布する。

このとき、外側電極２７、鍔電極部２８、縦リード部２９を形成するためのスラリーは、白金（Ｐｔ）に対して１５質量％の単斜晶ジルコニアを添加したものを用いる。内側電極３０を形成するためのスラリーは、白金（Ｐｔ）に対して、「９９．６質量％の５ＹＳＺ／０．４質量％アルミナの混合粉末」（素子本体２１と同じ組成）を１５質量％添加したものを用いる。

次に、未焼結成形体のうち外側電極２７の全体を覆うように、焼成後に低熱伝導率層３２となるスラリーをディップ法により塗布することで、未焼成の低熱伝導率層３２を形成する。このスラリーは、５ＹＳＺ／０．４質量％アルミナの混合粉末に対して、造孔材（気孔化材）としてカーボンを添加したものである。スラリー中における５ＹＳＺ／０．４質量％アルミナの混合粉末およびカーボンの割合は、５ＹＳＺ／０．４質量％アルミナの混合粉末が８７体積％、カーボンが１３体積％である。

次に、上記の各スラリーが塗布された未焼結成形体について、乾燥処理を施した後、１３５０℃で１時間かけて焼成した。
次に、未焼結成形体を焼成して得られた焼成体のうち、低熱伝導率層３２の全体を覆うように、焼成後に触媒含有層３３となるスラリーをディップ法により塗布することで、未焼成の触媒含有層３３を形成する。このスラリーは、スピネル粉末およびチタニア粉末を含んで構成されている。

次に、上記のスラリーが塗布された焼成体について、乾燥処理を施した後、１０００℃で１時間かけて焼成することで、触媒含有層３３を形成した。このあと、焼成体のうち触媒含有層３３の形成部分を、貴金属を含有する水溶液（塩化Ｐｔ酸溶液＋硝酸Ｐｄ溶液＋硝酸Ｒｈ溶液）に浸漬した後、乾燥処理を施し、さらに８００℃で熱処理した。

このような製造工程を実施することで、ガス検出素子３が得られる。
このようにして製造されたガス検出素子３は、セパレータ５、閉塞部材７、端子金具９、リード線１１などと組み付けられることで、ガスセンサ１の一部を構成する。

［１－４．効果］
以上説明したように、本実施形態のガスセンサ１に備えられるガス検出素子３は、鍔先端面２３ａにおいて電極形成領域２３ａ１と露出領域２３ａ２とを備えるため、鍔先端面２３ａの周方向全体にわたり鍔電極部２８が設けられる構成に比べて、鍔電極部２８に用いる導電性材料（白金）の量を低減でき、鍔電極部２８の材料費を低減できる。

また、このガス検出素子３は、鍔先端面２３ａの周方向のうち１８０度よりも大きい領域にわたり連続して鍔電極部２８が形成される電極形成領域２３ａ１を備えるため、鍔電極部２８と主体金具１３（詳細には、パッキン８８およびプロテクタ１５を介した主体金具１３）との電気的接続状態を維持しやすくなる。

よって、本実施形態のガス検出素子３によれば、コスト低減を図りつつ、主体金具１３などの鍔電極接続部との電気的接続状態を維持することができる。なお、主体金具１３は、ガス検出装置などの外部機器に電気的に接続されることで、外部機器に対して検出信号を送信するための信号経路の一部を形成することができる。

また、本実施形態のガスセンサ１は、ガス検出素子３を備えることで、コスト低減を図りつつ、鍔電極部２８と主体金具１３（詳細には、パッキン８８およびプロテクタ１５を介した主体金具１３）との電気的接続状態を維持することができる。

［１－５．文言の対応関係］
ここで、本実施形態における文言の対応関係について説明する。
ガスセンサ１がガスセンサの一例に相当し、ガス検出素子３がガス検出素子の一例に相当し、素子本体２１が固体電解質体の一例に相当し、外側電極２７が測定電極の一例に相当し、内側電極３０が基準電極の一例に相当し、鍔電極部２８が鍔電極の一例に相当する。素子鍔部２３が鍔部の一例に相当し、鍔先端面２３ａが鍔先端面の一例に相当し、電極形成領域２３ａ１が電極形成領域の一例に相当し、露出領域２３ａ２が露出領域の一例に相当する。主体金具１３の段部３９が後端向き面の一例に相当し、パッキン８８が鍔電極接続部の一例に相当する。

［２．第２実施形態］
［２－１．第２ガス検出素子］
第２実施形態として、２つの鍔電極部２８，１２８を備える第２ガス検出素子１０３について説明する。

なお、第２ガス検出素子１０３は、第１実施形態のガス検出素子３に代わりガスセンサ１の一部を構成することができる。また、以下の説明では、第２ガス検出素子１０３のうち第１実施形態のガス検出素子３と同様の構成については、同一符号を用いて表す。

第２ガス検出素子１０３は、素子本体２１と、外側電極２７と、鍔電極部２８と、縦リード部２９、内側電極３０と、保護層３１と、補助鍔電極部１２８と、補助縦リード部１２９、を備えている。

図７，８，９に示すように、第２ガス検出素子１０３においては、素子鍔部２３の鍔先端面２３ａのうち一部には、導電性材料（Ｐｔ等）で形成された鍔電極部２８および補助鍔電極部１２８が形成されている。

鍔先端面２３ａは、１つの電極形成領域２３ａ１と、１つの露出領域２３ａ２と、２つの補助電極領域２３ａ３と、を備える。
電極形成領域２３ａ１は、鍔先端面２３ａの周方向のうち１８０度より大きい領域にわたり連続して鍔電極部２８が形成された領域である。補助電極領域２３ａ３は、鍔先端面２３ａの周方向のうち１２０度より小さい領域にわたり連続して補助鍔電極部１２８が形成された領域である。２つの露出領域２３ａ２は、鍔電極部２８および補助鍔電極部１２８のいずれも形成されずに素子鍔部２３の固体電解質体が露出する領域である。

つまり、鍔電極部２８および補助鍔電極部１２８は、鍔先端面２３ａの全面ではなく、鍔先端面２３ａの一部（詳細には、電極形成領域２３ａ１、補助電極領域２３ａ３）に形成されている。電極形成領域２３ａ１は、鍔先端面２３ａの周方向のうち第１中心角ＣＡ１の領域として備えられている。本実施形態の第１中心角ＣＡ１は１８５度である。また、補助電極領域２３ａ３は、鍔先端面２３ａの周方向のうち第２中心角ＣＡ２の領域として備えられている。本実施形態の第２中心角ＣＡ２は６０度である。

縦リード部２９は、鍔電極部２８に対する接続位置が、素子鍔部２３の周方向における鍔電極部２８の中央位置となるように形成されている。補助縦リード部１２９は、補助鍔電極部１２８に対する接続位置が、素子鍔部２３の周方向における補助鍔電極部１２８の中央位置となるように形成されている。

また、素子鍔部２３のうち鍔先端面２３ａよりも後端側の外表面（換言すれば、鍔外周面２３ｂおよび鍔後端面２３ｃ）は、鍔電極部２８および補助鍔電極部１２８のいずれも形成されていない形態である。

第２ガス検出素子１０３の製造方法は、上述したガス検出素子３の製造方法のうち、未焼結成形体に対して白金（Ｐｔ）およびジルコニアを含有するスラリーを塗布する工程において、補助鍔電極部１２８および補助縦リード部１２９の形成位置に対してスラリーを塗布する作業を追加することで実現できる。

［２－２．効果］
以上説明したように、第２ガス検出素子１０３は、鍔先端面２３ａにおいて、電極形成領域２３ａ１に加えて補助電極領域２３ａ３を備えることで、鍔電極（鍔電極部２８および補助鍔電極部１２８）と鍔電極接続部（例えば、主体金具１３）との接触状態をより良好なものにすることができる。

また、第２ガス検出素子１０３は、第１実施形態のガス検出素子３と同様に、鍔先端面２３ａに電極形成領域２３ａ１と露出領域２３ａ２とを備えることから、第１実施形態のガス検出素子３と同様の効果を奏することができる。

［２－３．文言の対応関係］
ここで、本実施形態における文言の対応関係について説明する。
第２ガス検出素子１０３がガス検出素子の一例に相当し、鍔電極部２８および補助鍔電極部１２８が鍔電極の一例に相当し、電極形成領域２３ａ１が電極形成領域の一例に相当し、露出領域２３ａ２が露出領域の一例に相当し、補助電極領域２３ａ３が補助電極領域の一例に相当する。

［３．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。

上記実施形態では、ガス検出素子における各種数値（電極形成領域２３ａ１の中心角ＣＡ、第１中心角ＣＡ１、補助電極領域２３ａ３の第２中心角ＣＡ２など）が特定されているが、これらの各種数値は、上記数値に限られることはなく、本開示の技術的範囲に含まれる限り、任意の値を採ることができる。例えば、電極形成領域２３ａ１の中心角ＣＡ、第１中心角ＣＡ１は、１８０度よりも大きい範囲であって、露出領域２３ａ２が確保される範囲であれば、任意の大きさに設定しても良い。

また、第２実施形態では、補助鍔電極部１２８が１個備えられる構成の第２ガス検出素子１０３について説明したが、補助鍔電極部の個数は２個以上であってもよい。
さらに、上記実施形態では、素子鍔部２３のうち鍔先端面２３ａよりも後端側の外表面（鍔外周面２３ｂ、鍔後端面２３ｃ）は、鍔電極部２８は形成されていない構成について説明したが、このような構成に限られることはない。例えば、図１０に示す第３ガス検出素子２０３のように、素子鍔部２３のうち鍔外周面２３ｂに外周面鍔電極２８ａが形成される構成であって、その外周面鍔電極２８ａが形成される領域の周方向における長さが、鍔先端面２３ａの電極形成領域２３ａ１（換言すれば、鍔電極部２８の形成領域）の周方向における長さよりも短い形態であってもよい。

次に、上記実施形態では、ガスセンサとしてヒータレスガスセンサについて説明したが、本開示を適用するガスセンサは、ガス検出素子を加熱するためのヒータを備えるヒータ付きガスセンサであってもよい。このようなガスセンサは、ヒータによる加熱に加えて排気ガスからの熱を効率よくガス検出素子の活性化に利用できるため、低温（３００℃以下）環境下でもガス検出が可能となる。なお、ヒータとしては、例えば、棒状に形成されて、有底筒型形状のガス検出素子のうち筒状内面に当接する棒状ヒータなどが挙げられる。

また、上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

１…ガスセンサ、３…ガス検出素子、１３…主体金具、１５…プロテクタ、２１…素子本体、２３…素子鍔部、２３ａ…鍔先端面、２３ａ１…電極形成領域、２３ａ２…露出領域、２３ａ３…補助電極領域、２３ｂ…鍔外周面、２３ｃ…鍔後端面、２７…外側電極、２８…鍔電極部、２９…縦リード部、３０…内側電極、３１…保護層、３９…段部、８８…パッキン、１０３…第２ガス検出素子、１２８…補助鍔電極部、１２９…補助縦リード部。

Claims (3)

1. 軸線方向の先端が閉塞し後端が開口する有底筒状に形成されるとともに、前記有底筒状の外周面から外向きに突出し周方向にわたり形成された鍔部を有する固体電解質体と、
   前記固体電解質体のうち前記有底筒状の内面に設けられる内側電極と、
   前記固体電解質体のうち前記有底筒状の外周面かつ前記鍔部よりも先端側に設けられる外側電極と、
   前記鍔部に設けられるとともに前記外側電極に電気的に接続される鍔電極と、
   を備えて、測定対象ガスに含まれる特定ガスを検出するガス検出素子であって、
   前記鍔部は、外表面において前記軸線方向の先端側に対向する鍔先端面を備えており、
   前記鍔先端面は、前記周方向のうち、１８０度より大きい領域にわたり連続して前記鍔電極が形成される電極形成領域と、前記鍔電極が形成されずに前記固体電解質体が露出する露出領域と、を備え、
   前記鍔部のうち前記鍔先端面よりも後端側の外表面は、前記鍔電極は形成されていない形態、もしくは、前記鍔電極が形成される領域の周方向における長さが前記電極形成領域の周方向における長さよりも短い形態である、
   ガス検出素子。
2. 前記鍔先端面は、前記電極形成領域とは別に、前記鍔電極が形成される補助電極領域を備える、
   請求項１に記載のガス検出素子。
3. 測定対象ガスに含まれる特定ガスを検出するガス検出素子を備えるガスセンサであって、
   前記ガス検出素子は、請求項１または請求項２に記載のガス検出素子であり、
   当該ガスセンサは、前記鍔先端面を向いた環状または環状の一部の後端向き面を有し、前記後端向き面において前記鍔電極に当接するとともに電気的に接続される鍔電極接続部を備える、
   ガスセンサ。

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